低辐射镀膜玻璃技术综述

孙龙生（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北　武汉　430070）

低辐射镀膜玻璃技术综述

孙龙生
（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北武汉430070）

本文涉及低辐射镀膜玻璃技术领域，结合专利技术从产品特点、生产工艺和发展趋势进行介绍，为相关领域的审查工作提供技术支持。

低辐射镀膜玻璃；专利

1　概述

低辐射镀膜玻璃（low-Emissity glass，简称low-E玻璃）问世于二十世纪80年代，是一种具有选择性吸收和反射的功能性玻璃，主要应用于建筑、居室装修、汽车、制镜等四大领域，其中建筑领域用量最大，其既满足建筑物良好的采光要求，又可有效地阻挡玻璃以辐射形式传递热量。

低辐射镀膜玻璃通过在普通玻璃表面镀金属或金属氧化物膜层制成。低辐射镀膜本质上是一种透明导电膜，对于380～780nm的可见光具有较高的透射率，同时对红外光特别是6～15μm的远红外光具有较高的反射率。与普通玻璃相比，低辐射玻璃具有节约能源、减少照明能耗、不易结露结霜、增加居室的舒适感的优点

本文结合专利技术情况，对于低辐射镀膜玻璃的技术发展情况进行概述。

2　低辐射镀膜玻璃技术分支

低辐射镀膜玻璃的生产方法从生产工艺上可分为“在线”和“离线”两种方法，两种方法获得的产品又分别具有不同的优缺点。

2.1在线low-E玻璃生产工艺

“在线”low-E玻璃生产工艺最早是由英国皮尔金顿公司研发出来的，是利用高温热解法生产镀膜玻璃的技术，包括热喷涂法和化学气相沉积（CVD）、雾化热分解，目前多采用CVD法，其生产原理是通过高温使得镀膜材料发生热解反应，所生成的氧化物沉积在金属表面形成所需要的镀膜。“在线法”镀膜实施的部位可以在浮法玻璃生产线的锡槽、过渡辊合或退火窑前端，反应的温度在400-700℃之间。在线low-E玻璃生产工艺的典型专利技术如下表所示：

表1　在线low-E玻璃典型专利技术

在线low-E玻璃的膜层结构主要是由折射率梯度变化的中间层（阻挡层或颜色衰减层）和低辐射层组成。膜层材料主要为半导体氧化物如SnO2、In2O3、CdO、ZnO和Cd2SnO4，产品颜色仅有青色和无色两种。其中无色产品常因材质及膜层厚度影响而呈现微暗黄色。低辐射层作为外膜层，主体成分是掺杂的SnO型导电薄膜，中间层的主体成分是SiOC，作用是抑制热玻璃基体中的碱金属离子扩散到导电膜层中，碱金属离子会引起导电率和隔热性能降低，并影响Low-E玻璃表面的色饱和度。在线low-E玻璃的镀膜是高温下淀积的，膜层较厚，牢固度好，耐磨性好，能像普通玻璃一样储存、处理和切割，可钢化和弯曲。既可暴露在环境中单片使用，也可做成中空、夹层玻璃使用。

2.2离线low-E玻璃

离线low-E玻璃生产工艺是采用真空磁控溅射法对于已加工成型的玻璃制品进行表面处理的工艺，产品的辐射系数和可见光透过率上均优于在线low-E玻璃，且生产设备简单、工艺参数稳定，目前在工业中较多采用的是离线Low-E玻璃，但与在线法生产的产品相比，离线low-E玻璃存在镀层较软、对温湿度较为敏感、无法单片使用等问题。离线low-E玻璃生产工艺的典型专利技术如下表所示：

表2　离线low-E玻璃典型专利技术

离线low-E玻璃的镀膜膜又称溅射膜或软膜，其基本组成包括：

2.2.1功能膜：控制整个膜系的表面电阻，决定镀膜玻璃的辐射率，通常为纳米级厚度（10-12nm）的金属层，常用材料有金、银、锡、铟、铜。一般是银，因为银具有最好的光谱透反特性，峰值波长为0.45um，在低温下的辐射率为0.02，是长波（热）能最好的反射物体。由于银反射可见光，而且极易氧化、质软、不耐磨、与玻璃的附着力差，所以更多采用的是金属系多层膜。通常结构是用电介质膜把金属的红外反射膜夹在中间。

2.2.2第一层介质膜：金属氧化膜或类似的绝缘膜，常用材料有SnO2、ZnO2、TiO2、Bi2O3、TiO2、In2O3、ITO、Si3N4等，起到提高银与玻璃表面附着力和防止银层被Cl和S侵蚀的作用，同时兼有调节膜系光学性能和颜色的作用，适当设计上、下层膜的不同折射率和光学厚度，使膜面减反射，能够使可见光的透射率得到提高，同时又对银膜具有保护作用，防止被热氧化和氯离子腐蚀。

2.2.3外层介质膜：金属氧化膜或类似的绝缘膜，既是减反射膜也是保护膜。在可见光和近红外太阳能光谱中起减反射作用，以提高此波长范围内的太阳能透射比，同时保护银膜，提高膜系的物化性能。

根据膜系结构和性能的不同，离线low-E玻璃分为单银低辐射玻璃、双银低辐射玻璃和阳光控制低辐射玻璃，通过镀层结构的设计可以达到不同的技术效果。

3　发展趋势及展望

Low-E玻璃以其高效地隔热保温作用，成为理想的节能型玻璃窗材料，被誉为21世纪最理想的幕墙玻璃材料。自从美国PPG公司1960年采用高温热解法生产出具有光和热反射作用的镀膜玻璃以来，low-E玻璃得到了快速发展。目前全世界的Low-E玻璃年产量已超过1.6亿平方米，在发达国家的年均产量递增均保持在25％以上。我国Low-E玻璃已经具有一定规模，2004年Low-E玻璃的产量为350万m2，2005年约达600万m2；但以生产离线Low-E玻璃为主，浮法在线低辐射玻璃生产技术尚不成熟。

我国的低辐射镀膜玻璃行业还存在着一定的技术缺陷，主要包括以下几个方面：（1）生产成本过高，这是制约Low-E玻璃普及的最重要因素之一。（2）膜层的光学性能和生产工艺有待进一步提高。（3）膜层稳定性、耐磨性及牢固度不够理想，开发可以进行热弯曲等深加工的离线Low-E玻璃，已成为Low-E玻璃研究的热点之一。（4）国内的规模化生产发展不足，而且主要的镀膜设备基本依靠进口，限制了我国Low-E玻璃发展，需要开发具有自主知识产权的技术和产品。

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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

孙龙生（1988-），男，审查员，研究方向：层状材料及聚合物催化剂领域专利实质审查。