低輻射鍍膜玻璃的加工及應用

唐 峰

（河北輝耀玻璃有限公司，河北滄州 062655）

最近幾年，低輻射鍍膜玻璃得到了迅猛發展，就380～780 nm的可見光而言，透射率較高，可以使車內或室內的能見度得到保證，同時對紅外光，尤其是6～15 μm的紅外反射率較高，可以將紅外輻射直穿玻璃引發的問題有效解決，為人們創設良好的居住生活環境。借助LOW-E玻璃制作高級建筑物的幕墻或裝配門窗、冷藏柜門等，可以節省空調、室內取暖設備等設備的能量消耗，可以減少燃料燃燒時釋放的二氧化碳，保護環境，在家電行業、汽車工業以及建筑行業中的運用極為廣泛。

1 LOW-E玻璃的種類

1.1 低溫和寒冷地區用的低輻射鍍膜玻璃

有關測試表明，對雙層中空玻璃進行安裝，超過80%的室內能量會由玻璃傳到室外；如果鍍上一層無色低輻射玻璃膜，傳到室外能量可以減少四成。低輻射鍍膜玻璃窗具備更好的隔熱性能，但不會增加尺寸和重量，可見光的透過也不會減少過多，該玻璃還被稱為高性能絕熱玻璃，其在低溫和寒冷地區適用[1]。

1.2 氣候炎熱地區用的低輻射鍍膜玻璃

大部分商業建筑不必通過太陽能進行供熱，特別是在夏天。人們始終致力將入射的太陽熱量減少，如遮陽棚、著色玻璃等，但作用欠佳，主要是由于玻璃屬于載熱體，紅外輻射難以有效散發。商業建筑、辦公樓等區域運用低輻射膜層能夠對周圍輻射熱進行反射，可以對陽光中諸多遠紅外輻射進行折射。只有陽光中的可見光部分或冷的日光可以從這種LOW-E玻璃透過，發揮采光作用，可以將太陽熱的入射最大化減少，使空調降溫負荷得到減小。此玻璃又稱為熱反射玻璃，主要在氣候炎熱的區域進行使用。

2 LOW-E玻璃的生產方法

當前，LOW-E玻璃的生產方法主要有兩種，即在線法低輻射鍍膜和離線低輻射鍍膜。

2.1 在線法低輻射鍍膜

在線法主要借助浮法玻璃冷卻工藝完成。液體金屬或金屬粉并未噴到熱玻璃表面，玻璃冷卻后，金屬膜層會和玻璃融合在一起。這種膜層硬度較高，耐用性較強，借助這種方式生產的Low-E玻璃優點較多，能夠后續熱彎、鋼化，可以不在中空環境中進行運用，存儲時間長；缺點為熱學性能不強。如果膜層較薄，與濺射法Low-E鍍膜玻璃相比，U值只是50%[2]，若采取增加膜厚的方式對熱學性能進行改善，其透明性會降低。

2.2 離線低輻射鍍膜

在Low-E玻璃中運用離線法，主要對真空磁控濺射鍍膜技術進行了運用。相較于高溫熱解沉積法，其存在顯著區別，濺射法是離線的，玻璃傳輸位置也不同，主要涉及了兩個方面，即垂直和水平。運用濺射法工藝生產出的Low-E玻璃，需要把一層純銀薄膜當作功能膜，純銀膜主要位于二層金屬氧化物膜之間。對于金屬氧化物膜而言，能夠保護純銀膜，可以提高顏色純度以及光頭透射度。

在垂直式生產工藝方面，需要在架子上對玻璃進行垂直放置，將其放到101 Pa數量級的真空環境內，運用工藝氣體，使真空度能夠維持穩定的狀態。

將靶材Ag、Si等嵌入陰極中，在陰極垂直方向放置磁場，形成磁控靶，將其作為陰極，融入直流或交流電源，受高電壓的作用，工藝氣體會出現電離生成等離子體。電子受電場與磁場的影響，會高速螺旋運用，碰撞氣體分子，形成數量更多的正離子以及電子；正離子帶給電場的影響達到一定能量后，會對陰極靶材進行撞擊，濺射出的靶材會沉淀在玻璃基片上，形成薄膜。為了形成均勻的膜層，需要讓陰極靶在接近玻璃表面的位置來回進行移動。為了獲取到多層膜，需要對多個陰極進行運用，讓其在玻璃表面來回移動，增加膜厚。

垂直法和水平法有相同之處，但玻璃的放置方面存在顯著不同，玻璃借助水平排列的輪子展開傳輸，借助陰極，玻璃通過大量銷定閥門之后，真空度發生改變。玻璃達到主要濺射室后，隨后也會達到鍍膜壓力，金屬陰極靶固定，玻璃移動。玻璃從陰極通過，將膜層形成。

3 LOW-E玻璃的鋼化加工

3.1 玻璃鋼化的基本原理與特點

玻璃鋼化是對玻璃進行加熱，使溫度上升到650 ℃，再進行快速冷卻，在此過程中，應確保冷卻的均勻性。玻璃外部因為快速冷卻發生固化，但內部冷卻速度較慢，仍為熱塑性狀態。冷卻溫度更低后，內層會不斷收縮，但此時硬化的表面層會影響其順利收縮。基于此，玻璃表面會出現壓應力，內部也隨之形成張應力。在壓應力的作用下，玻璃抗張強度得到提高，加強玻璃抗沖擊以及彎曲的能力[3]。由于玻璃內部具有較為均勻的張應力，局部出現沖擊而破裂后，能夠迅速碎成小顆粒。

3.2 LOW-E玻璃鋼化過程的加熱特性

現階段，水平鋼化機組實現了較為廣泛運用。在陶瓷輥道的作用下，電加熱爐內會形成兩個加熱空間，并通過上、下部電熱絲分別進行加熱。在加熱爐中放進玻璃后，在陶瓷輥道的帶動和支撐下，展開反復運動，完成加熱工序。對于上玻璃表面而言，主要承受對流以及輻射傳熱，下表面除了遭遇以上狀況之外，陶瓷輥道會基于熱傳導的方式對下表面進行加熱。和上表面升溫速度相比，下表面更快。

一般狀況下，低輻射鍍膜面的輻射率不高于0.20，為了保證鋼化過程中不會對低輻射膜面產生影響，鋼化時必須向上放置低輻射膜面[4]。LOW-E玻璃上下表面在低輻射高紅外反射以及陶瓷輥道的影響下，升溫速度存在差別。對此，通過傳統輻射加熱鋼化爐鋼化低輻射鍍膜玻璃的過程中，會出現諸多問題，如鋼化碎片不達標、膜層燒損、光學變形以及輥痕等。

3.3 LOW-E玻璃的鋼化

現階段，鋼化爐主要以輻射加熱為主，融入了“強制對流系統”，可以在鋼化時展現出輔助加熱的效果，通常均可以生產出質量達標的鋼化LOW-E玻璃。如果采取傳統輻射加熱鋼化爐，需要對鋼化爐進行全面改造。

融入強制對流裝置，將其設置到電爐上部位置，壓縮空氣進入管內。提高上部溫度，適當將上部空間溫度提高，防止混入冷空氣導致上部空間溫度快速降低，利于熱對流的方式，讓玻璃表面聚集更多熱量。促使下部空間溫度降低，降低下部溫度，減緩下表面傳熱速度，以縮短上下玻璃表面吸熱速度的差距，促使加熱時間延長。

LOW-E玻璃輻射力為0.1時，加熱時間為58～68 min[5]，可以適當延長加熱時間，使玻璃版面能夠受熱均勻，確保鋼化溫度，以便獲取良好的鋼化效果。

4 LOW-E玻璃的應用

當前，LOW-E玻璃已經得到了廣泛應用，如住宅、輕工家電和幕墻等領域。沈陽、大連、深圳、廣州、上海、北京等地對相關規范予以了制定，給予業主鼓勵，讓其積極使用LOW-E產品，以達到節能環保、促進空氣質量、優化生活環境的目的。中關村、金融街和CBD是北京三大金融商業圈，其以宏達大規模、先進的理念以及前衛的設計受到了全世界的關注。在這些項目中基本上都有一個相同點，即均運用了LOW-E節能中空玻璃，如中環世貿、中央電視臺、尚都國際、北京財富中心、國貿三期等。當前，LOW-E低輻射玻璃已受到了大部分人的認可。

應用LOW-E玻璃的過程中，需要注意和各地區的實際情況相結合，對是否運用LOW-E玻璃和什么種類的LOW-E玻璃進行確定。通常，在寒冷的冬季運用LOW-E玻璃的節能效果十分顯著，但和冬季情況相符的LOW-E玻璃，并非與夏季工況的要求相符，反之亦然[6]。對LOW-E玻璃進行選擇時，應將能否全年節能納入考慮范圍。

LOW-E玻璃在建筑中運用后，相較于運用傳統窗的建筑，顯著改變了熱工性能，在空調設計階段應提高重視程度。冬季時，外區北向的房間需要供熱，使用了LOW-E玻璃，東向的房間接收的太陽輻射較多，轉變為長波輻射之后，在LOW-E玻璃的作用下，被阻隔在房間中，受人體和燈光等散熱的影響，導致房間需要供冷。但設計空調時，并未考慮此問題，盡管空調系統為四管制，但把北向和外區東向的房間分成一個系統，空調熱風由同一個空調機組供應，造成客戶投訴。LOW-E玻璃玻璃窗全年空調負荷計算是亟待解決的重點。

5 結語

綜上所述，作為一種環保、透明和新型節能的綠色建材，LOW-E玻璃具有十分廣闊的市場前景。在建筑工業“十五”規劃中，明確指出要注重開發、研究和應用LOW-E玻璃。各類科研管理、銷售、設計和生產部門要對開發、推廣、生產LOW-E玻璃引起高度重視，注重制定相關標準與理論研究，立足于用戶不同的節能要求。低輻射鍍膜玻璃可以和熱反射玻璃、夾層玻璃以及吸熱玻璃等組成中空玻璃，以此使建筑師采光、外觀顏色、隔音、隔熱等要求得到滿足，充分發揮LOW-E玻璃的作用，以堅實的基礎助力我國現代化建設。