一種可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明經(jīng)過特殊設(shè)計，提供了一種可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，在玻璃的一個表面上采用磁控濺射鍍膜工藝沉積有如下結(jié)構(gòu)的多層薄膜：第一氧化物層101/第一紅外反射層102/第一阻擋層103/第二氧化物層104/第二紅外反射層105/第二阻擋層106/第三氧化物層107/第三紅外反射層108/第三阻擋層109/第四氧化物層110/紫外阻擋層111/保護層112。本發(fā)明具有可見光透過率高、紫外和紅外透過率極低的特點，光學(xué)性能穩(wěn)定，耐熱耐候，可以實現(xiàn)異地后續(xù)鋼化、熱彎、夾膠等，為高檔建筑玻璃提供一種非常好的選擇。
【專利說明】一種可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及特種玻璃領(lǐng)域，尤其是一種可鋼化的、對可見光高透過、對紅外和紫外 光高屏蔽的鍍膜玻璃。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 低輻射（又稱Low-E)玻璃是一種節(jié)能效果非常好的鍍膜玻璃，現(xiàn)在已經(jīng)開始廣泛 應(yīng)用于建筑物、汽車，以及電冰箱、微波爐等工業(yè)領(lǐng)域。它是在玻璃基板上鍍上一層特殊的 膜層，允許短波長的能量，如可見光和紫外能量，通過該膜層，而反射長波長的能量，如紅外 能量，最終實現(xiàn)降低加熱或制冷能耗的作用。
[0003] 這種膜層的結(jié)構(gòu)設(shè)計一般為在兩層電介質(zhì)層中間加入一層紅外反射Ag層，鍍膜 玻璃的輻射率的高低就取決于Ag層的厚度。厚度越大，輻射率越低，其隔熱保溫性能越好。 但是，過厚的Ag層會極大降低可見光的透過，于是設(shè)計者將一層Ag分為兩層或三層，嵌入 多層電介質(zhì)層中，來解決這一矛盾，形成了雙銀和三銀產(chǎn)品。
[0004] 但是，雙銀和三銀膜層要比同材料的單銀膜層更軟，這樣，簡單地增加 Ag層和電 介質(zhì)層的數(shù)量，不僅會影響產(chǎn)品的外觀顏色、角度色差，還會帶來熱穩(wěn)定性、機械耐久性和 化學(xué)耐久性的一系列問題。因此，沒有經(jīng)過特殊設(shè)計的膜層，只能采用先鋼后鍍的方式涂覆 到鋼化玻璃表面，極大影響生產(chǎn)效率，而且這種膜層不能涂覆到彎鋼玻璃表面。
[0005] 同時，現(xiàn)有的Low-E玻璃膜層設(shè)計雖然能阻隔大部分320nm以下波長的紫外線的 透過，但對于320-400nm波長的長波紫外線沒有很好的屏蔽效果。這一波段的紫外線長期 照射積累，會導(dǎo)致人們皮膚加速老化和嚴重損害，以及皮革、家具、藝術(shù)品的掉色和損毀。
[0006] 基于上述原因，開發(fā)一種可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，將會給博物館、 藝術(shù)館以及高檔住宅等建筑用玻璃提供一種更好的選擇。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007] 本發(fā)明經(jīng)過特殊設(shè)計，開發(fā)了一種新的可后續(xù)加工的膜層，將三銀Low-E膜層和 紫外阻擋層相結(jié)合，同時實現(xiàn)了對紫外線和紅外線的屏蔽效果。此發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0008] -種可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，在玻璃基板100的一 個表面上采用磁控濺射鍍膜工藝沉積有如下結(jié)構(gòu)的多層薄膜：第一氧化物層101/第一紅 外反射層102/第一阻擋層103/第二氧化物層104/第二紅外反射層105/第二阻擋層106/ 第三氧化物層107/第三紅外反射層108/第三阻擋層109/第四氧化物層110/紫外阻擋層 111/保護層112。
[0009] 其中第一氧化物層101、第二氧化物層104、第三氧化物層107和第四氧化物層 110可以是單一氧化物，也可以是含有至少一種高折射率透明氧化物的氧化物組合層，比如 Ti02、ZnO、Bi203、Nb20 5、ZnSnOx、AZO、SnO^。第一氧化物層 101 和第四氧化物層 110 的厚 度為20~50nm，第二氧化物層104和第三氧化物層107的厚度為50~90nm。氧化物層 101、104、107和110無論是由單一氧化物還是由多層氧化物組成，和紅外反射層102、105、 108相鄰的膜層必須為ZnO或其摻雜氧化物，比如ZnSnOx、AZO等，其厚度為5~12nm ;和阻 擋層103、106、109相鄰的膜層必須為ZnO或其摻雜氧化物，比如ZnSnOx、AZ0等，其厚度為 5~12nm。如果氧化物層101、104、107、110是由多種氧化物組成，不同氧化物之間以梯度 生長的方式進行過渡，具體方法為雙旋轉(zhuǎn)陰極，安裝兩種不同靶材，中頻交流電源供電，磁 控濺射氣氛為氬氧混合氣。
[0010] 本發(fā)明的第一紅外反射層102、第二紅外反射層105和第三紅外反射層108是金 屬Ag層或Ag合金層，金屬Ag層具有非常高的電導(dǎo)率和對紅外輻射的反射能力，而且顏色 中性，是本發(fā)明紅外屏蔽的主要功能層。第X紅外反射層的厚度e x滿足e x= Ae x i，其中：
[0011] 系數(shù)A滿足1 < AS 2,更好的范圍是1.05 < AS 2,甚至1.05 < AS 1.6;
[0012] 第一紅外反射層102厚度ei滿足10nm彡e # 18nm，更好的范圍是 llnm < 15nm〇
[0013] 本發(fā)明的第一阻擋層103、第二阻擋層106、第三阻擋層109所用材料為Ti，面密度 要達到0. 9~1. 2 μ g/cm2,并且第三阻擋層109要比第二阻擋層106的面密度大，第二阻擋 層106要比第一阻擋層面103密度大或相同。
[0014] 本發(fā)明的保護層所用的材料為Ti02、Al203、Si0 2中的一種或其混合物，面密度要達 到 1 · 1 ~1 · 4 μ g/cm2 〇
[0015] 本發(fā)明的紫外阻擋層111所用的材料為Ce02或和保護層112組成混合物，如 Ce02-Ti02，厚度為 5 ~20nm。
[0016] 本發(fā)明還提供了這種紫外和紅外屏蔽玻璃的生產(chǎn)工藝流程，包括以下步驟：
[0017] 1、基板玻璃經(jīng)過清洗、吹干，進入真空濺射腔室；
[0018] 2、磁控濺射采用雙旋轉(zhuǎn)陰極，氣體使用氬氧混合氣體，反應(yīng)濺射沉積第一氧化物 層；
[0019] 3、磁控濺射采用平面陰極，氣體使用純氬氣，金屬濺射沉積第一紅外反射層；
[0020] 4、磁控濺射采用平面陰極，氣體使用純氬氣，金屬濺射沉積第一阻擋層；
[0021] 5、磁控濺射采用雙旋轉(zhuǎn)陰極，氣體使用氬氧混合氣體，反應(yīng)濺射沉積第二氧化物 層；
[0022] 6、磁控濺射采用平面陰極，氣體使用純氬氣，金屬濺射沉積第二紅外反射層；
[0023] 7、磁控濺射采用平面陰極，氣體使用純氬氣，金屬濺射沉積第二阻擋層；
[0024] 8、磁控濺射采用雙旋轉(zhuǎn)陰極，氣體使用氬氧混合氣體，反應(yīng)濺射沉積第三氧化物 層；
[0025] 9、磁控濺射采用平面陰極，氣體使用純氬氣，金屬濺射沉積第三紅外反射層；
[0026] 10、磁控濺射采用平面陰極，氣體使用純氬氣，金屬濺射沉積第三阻擋層；
[0027] 11、磁控濺射采用雙旋轉(zhuǎn)陰極，氣體使用氬氧混合氣體，反應(yīng)濺射沉積第四氧化物 層；
[0028] 12、磁控濺射采用雙旋轉(zhuǎn)陰極，氣體使用氬氧混合氣體，反應(yīng)濺射沉積紫外阻擋 層；
[0029] 13、磁控濺射采用雙旋轉(zhuǎn)陰極，氣體使用氬氧混合氣體，反應(yīng)濺射沉積保護層。
[0030] 本發(fā)明的紫外和紅外屏蔽玻璃設(shè)計的特點在于：
[0031] 1、本發(fā)明通過對阻擋層的特殊設(shè)計以及膜層生長控制，使其對Ag層有更好的保 護作用，解決了 Ag層在后期熱處理的過程中容易被破壞的問題。
[0032] 2、本發(fā)明通過梯度生長這種特殊的工藝方式，緩解了氧化物層不同材料間的內(nèi)應(yīng) 力，使本發(fā)明的產(chǎn)品可以在后續(xù)加工過程中避免內(nèi)應(yīng)力過大引發(fā)的膜層缺陷。
[0033] 3、本發(fā)明通過三層紅外反射Ag層的合理設(shè)計，使其最大程度阻擋紅外輻射，紅外 透過率低于5%。
[0034] 4、本發(fā)明利用特殊材料&02的紫外波段高散射特性，使其更好地阻擋紫外輻射， 紫外透過率低于5%。
[0035] 【【附圖說明】】
[0036] 圖1所示是本發(fā)明紫外和紅外屏蔽玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖2所示是本發(fā)明紫外和紅外屏蔽玻璃的300~2500nm范圍內(nèi)的透過率光譜。
[0038] 圖3所示是本發(fā)明紫外和紅外屏蔽玻璃的300~800nm范圍內(nèi)的透過率光譜。 【具體實施例】
[0039] 下面為本發(fā)明提供的可后續(xù)加工的紫外和紅外屏蔽玻璃一個應(yīng)用實例的膜系結(jié) 構(gòu)：
[0040] 玻璃基板 /ZnSnOx/ZnO/Ag/Ti/ZnO/ZnSnOx/ZnO/Ag/Ti/ZnO/ZnSnOx/ZnO/Ag/Ti/ Zn0/ZnSn0x/Ce02/Ti02。
[0041] 其中，第一氧化物層為ZnSnOx和ZnO的復(fù)合層，厚度為42~46nm，以梯度生長方 式過渡。
[0042] 第一紅外反射Ag層厚度為llnm。
[0043] 第一阻擋層為Ti層，面密度為1. 1 μ g/cm2。
[0044] 第二氧化物層為ZnSnOx和ZnO的復(fù)合層，厚度為70~75nm，兩層ZnO和ZnSnOx 都以梯度生長的方式過渡。
[0045] 第二紅外反射Ag層厚度為13nm。
[0046] 第二阻擋層為Ti層，面密度為1. 2 μ g/cm2。
[0047] 第三氧化物層為ZnSnOx和ZnO的復(fù)合層，厚度為70~75nm，兩層ZnO和ZnSnOx 都以梯度生長的方式過渡。
[0048] 第三紅外反射Ag層厚度為17nm。
[0049] 第三阻擋層為Ti層，面密度為1. 2 μ g/cm2。
[0050] 第四氧化物層為ZnSnOx和ZnO的復(fù)合層，厚度為35~40nm，兩層ZnO和ZnSnOx 都以梯度生長的方式過渡。
[0051] 紫外阻擋層為Ce02層，厚度為5nm。
[0052] 保護層為TiOjl，面密度為1. 3 μ g/cm 2。
[0053] 本實施例的紫外、紅外和可見光的透過率測量結(jié)果為
[0054]
【主權(quán)項】
1. 一種可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，在玻璃的一個表面上采 用磁控濺射鍍膜工藝沉積有如下結(jié)構(gòu)的多層薄膜：第一氧化物層/第一紅外反射層/第一 阻擋層/第二氧化物層/第二紅外反射層/第二阻擋層/第三氧化物層/第三紅外反射層 /第三阻擋層/第四氧化物層/紫外阻擋層/保護層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的第一氧化物層、第二氧化物層、第三氧化物層和第四氧化物層是含有至少一種高折射率 透明氧化物，比如Ti0 2、ZnO、Bi203、Nb205、ZnSnO x、AZO、SnO^，并且多種氧化物之間以梯度 生長的方式進行過渡。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的第一氧化物層和第四氧化物層的厚度為20~50nm，第二氧化物層和第三氧化物層的厚 度為50~90nm。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的第一氧化物層、第二氧化物層、第三氧化物層中，和紅外反射層相鄰的氧化物為ZnO或其 摻雜氧化物，比如ZnSnO x、AZO等。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的第二氧化物層、第三氧化物層、第四氧化物層中，和阻擋層相鄰的氧化物為ZnO或其摻雜 氧化物，比如ZnSnO x、AZO等。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的第一氧化物層中，至少有一種致密結(jié)構(gòu)的氧化物，能夠阻擋玻璃表面的活性鈉離子向膜 層內(nèi)遷移。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的第一紅外反射層、第二紅外反射層、第三紅外反射層采用金屬Ag或者含有Ag的合金材 料，且第X紅外反射層的厚度e x滿足e x= Ae x i，其中： 系數(shù)A滿足I < A彡2,更好的范圍是1. 05 < A彡2,甚至1. 05 < A彡1. 6 ; 第一紅外反射層厚度ei滿足IOnm < e 18nm，更好的范圍是Ilnm < e 15nm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的第一阻擋層、第二阻擋層、第三阻擋層所用材料為Ti,面密度要達到0. 9~1. 2 μ g/cm2， 并且第三阻擋層要比第二阻擋層的面密度大，第二阻擋層要比第一阻擋層面密度大或相 同。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所述 的紫外阻擋層所用材料為&02或CeTiO x，厚度為5~20nm。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征在于，所 述的保護層所用的材料為Ti02、A1 203、SiO2中的一種或其混合物，面密度要達到1. 1~ L 4 μ g/cm2〇11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃的生產(chǎn)工藝，其特 征在于，不同氧化物層間采用梯度生長的方式，具體實現(xiàn)辦法是雙旋轉(zhuǎn)陰極，安裝兩種不同 靶材，中頻交流電源供電，磁控濺射氣氛為氬氧混合氣。12. 根據(jù)權(quán)利要求1-10所述的可后續(xù)加工的紫外線和紅外線屏蔽玻璃，其特征 在于，對于可見光（波長從38〇11111-78〇11 111)透過率可達70%以上，對于紅外光線（波長 780nm-2500nm)透過率在5%以下，對于紫外光線（380nm以下）的透過率在5%以下，380nm 處的紫外線透過率在15%以下。
【文檔編號】C03C17/36GK105884210SQ201410815902
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月23日
【發(fā)明人】張欣, 季亞林
【申請人】北京金晶智慧有限公司