低輻射鍍膜玻璃技術綜述

孫龍生（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，湖北　武漢　430070）

低輻射鍍膜玻璃技術綜述

孫龍生
（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，湖北武漢430070）

本文涉及低輻射鍍膜玻璃技術領域，結合專利技術從產品特點、生產工藝和發展趨勢進行介紹，為相關領域的審查工作提供技術支持。

低輻射鍍膜玻璃；專利

1　概述

低輻射鍍膜玻璃（low-Emissity glass，簡稱low-E玻璃）問世于二十世紀80年代，是一種具有選擇性吸收和反射的功能性玻璃，主要應用于建筑、居室裝修、汽車、制鏡等四大領域，其中建筑領域用量最大，其既滿足建筑物良好的采光要求，又可有效地阻擋玻璃以輻射形式傳遞熱量。

低輻射鍍膜玻璃通過在普通玻璃表面鍍金屬或金屬氧化物膜層制成。低輻射鍍膜本質上是一種透明導電膜，對于380～780nm的可見光具有較高的透射率，同時對紅外光特別是6～15μm的遠紅外光具有較高的反射率。與普通玻璃相比，低輻射玻璃具有節約能源、減少照明能耗、不易結露結霜、增加居室的舒適感的優點

本文結合專利技術情況，對于低輻射鍍膜玻璃的技術發展情況進行概述。

2　低輻射鍍膜玻璃技術分支

低輻射鍍膜玻璃的生產方法從生產工藝上可分為“在線”和“離線”兩種方法，兩種方法獲得的產品又分別具有不同的優缺點。

2.1在線low-E玻璃生產工藝

“在線”low-E玻璃生產工藝最早是由英國皮爾金頓公司研發出來的，是利用高溫熱解法生產鍍膜玻璃的技術，包括熱噴涂法和化學氣相沉積（CVD）、霧化熱分解，目前多采用CVD法，其生產原理是通過高溫使得鍍膜材料發生熱解反應，所生成的氧化物沉積在金屬表面形成所需要的鍍膜。“在線法”鍍膜實施的部位可以在浮法玻璃生產線的錫槽、過渡輥合或退火窯前端，反應的溫度在400-700℃之間。在線low-E玻璃生產工藝的典型專利技術如下表所示：

表1　在線low-E玻璃典型專利技術

在線low-E玻璃的膜層結構主要是由折射率梯度變化的中間層（阻擋層或顏色衰減層）和低輻射層組成。膜層材料主要為半導體氧化物如SnO2、In2O3、CdO、ZnO和Cd2SnO4，產品顏色僅有青色和無色兩種。其中無色產品常因材質及膜層厚度影響而呈現微暗黃色。低輻射層作為外膜層，主體成分是摻雜的SnO型導電薄膜，中間層的主體成分是SiOC，作用是抑制熱玻璃基體中的堿金屬離子擴散到導電膜層中，堿金屬離子會引起導電率和隔熱性能降低，并影響Low-E玻璃表面的色飽和度。在線low-E玻璃的鍍膜是高溫下淀積的，膜層較厚，牢固度好，耐磨性好，能像普通玻璃一樣儲存、處理和切割，可鋼化和彎曲。既可暴露在環境中單片使用，也可做成中空、夾層玻璃使用。

2.2離線low-E玻璃

離線low-E玻璃生產工藝是采用真空磁控濺射法對于已加工成型的玻璃制品進行表面處理的工藝，產品的輻射系數和可見光透過率上均優于在線low-E玻璃，且生產設備簡單、工藝參數穩定，目前在工業中較多采用的是離線Low-E玻璃，但與在線法生產的產品相比，離線low-E玻璃存在鍍層較軟、對溫濕度較為敏感、無法單片使用等問題。離線low-E玻璃生產工藝的典型專利技術如下表所示：

表2　離線low-E玻璃典型專利技術

離線low-E玻璃的鍍膜膜又稱濺射膜或軟膜，其基本組成包括：

2.2.1功能膜：控制整個膜系的表面電阻，決定鍍膜玻璃的輻射率，通常為納米級厚度（10-12nm）的金屬層，常用材料有金、銀、錫、銦、銅。一般是銀，因為銀具有最好的光譜透反特性，峰值波長為0.45um，在低溫下的輻射率為0.02，是長波（熱）能最好的反射物體。由于銀反射可見光，而且極易氧化、質軟、不耐磨、與玻璃的附著力差，所以更多采用的是金屬系多層膜。通常結構是用電介質膜把金屬的紅外反射膜夾在中間。

2.2.2第一層介質膜：金屬氧化膜或類似的絕緣膜，常用材料有SnO2、ZnO2、TiO2、Bi2O3、TiO2、In2O3、ITO、Si3N4等，起到提高銀與玻璃表面附著力和防止銀層被Cl和S侵蝕的作用，同時兼有調節膜系光學性能和顏色的作用，適當設計上、下層膜的不同折射率和光學厚度，使膜面減反射，能夠使可見光的透射率得到提高，同時又對銀膜具有保護作用，防止被熱氧化和氯離子腐蝕。

2.2.3外層介質膜：金屬氧化膜或類似的絕緣膜，既是減反射膜也是保護膜。在可見光和近紅外太陽能光譜中起減反射作用，以提高此波長范圍內的太陽能透射比，同時保護銀膜，提高膜系的物化性能。

根據膜系結構和性能的不同，離線low-E玻璃分為單銀低輻射玻璃、雙銀低輻射玻璃和陽光控制低輻射玻璃，通過鍍層結構的設計可以達到不同的技術效果。

3　發展趨勢及展望

Low-E玻璃以其高效地隔熱保溫作用，成為理想的節能型玻璃窗材料，被譽為21世紀最理想的幕墻玻璃材料。自從美國PPG公司1960年采用高溫熱解法生產出具有光和熱反射作用的鍍膜玻璃以來，low-E玻璃得到了快速發展。目前全世界的Low-E玻璃年產量已超過1.6億平方米，在發達國家的年均產量遞增均保持在25％以上。我國Low-E玻璃已經具有一定規模，2004年Low-E玻璃的產量為350萬m2，2005年約達600萬m2；但以生產離線Low-E玻璃為主，浮法在線低輻射玻璃生產技術尚不成熟。

我國的低輻射鍍膜玻璃行業還存在著一定的技術缺陷，主要包括以下幾個方面：（1）生產成本過高，這是制約Low-E玻璃普及的最重要因素之一。（2）膜層的光學性能和生產工藝有待進一步提高。（3）膜層穩定性、耐磨性及牢固度不夠理想，開發可以進行熱彎曲等深加工的離線Low-E玻璃，已成為Low-E玻璃研究的熱點之一。（4）國內的規模化生產發展不足，而且主要的鍍膜設備基本依靠進口，限制了我國Low-E玻璃發展，需要開發具有自主知識產權的技術和產品。

［1］董鏞.低輻射鍍膜玻璃的現狀與前景［J］.真空與低溫，2000（9）：13-151.

［2］周建民.低輻射鍍膜玻璃的加工及應用［J］.國外建材科技，2008（6）：43-48.

［3］姚壽山等.低輻射鍍膜玻璃及其應用［J］.材料開發與應用，2002（12）：38-42.

［4］劉起英等.低輻射鍍膜玻璃的現狀及展望［J］.玻璃，2002 （6）：9-13.

［5］陳巧香等.低輻射膜的分類及生產工藝技術［J］.玻璃2002（3）：39-42.

The review of low emissity glass technology

Sun Longsheng
（Patent Examination Cooperation Hubei Center of the Patent Office，SIPO，Wuhan Hubei 430070）

This paper introduces feature of the production，the manufacturing technique and the development trend of low emissity glass technology in the combination of patents documents，which provides technical support for patent examination of related fields.

low emissity glass technology；patent

TQ171.7

A

1003-5168（2016）05-0066-02

2016-5-15

孫龍生（1988-），男，審查員，研究方向：層狀材料及聚合物催化劑領域專利實質審查。