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低辐射玻璃、Low-E玻璃

发布时间:2016/5/18

1.4.4低辐射玻璃

(1)低辐射玻璃的概念低辅射玻璃的概念来源于英文low emissivity coating glass的 译文,又称为Low-E玻璃,它是指在玻璃表面镀制银膜或掺氟的氧化锡膜后利用上述膜层 反射远红外线的性质,达到隔热、保温的目的。由于上述膜层与普通浮法玻璃比具有很低的 辐射系数(普通浮法玻璃辐射系数为0.84,Low-E玻璃一般为0. 1〜0.2甚至更低),因此 将镀有这种膜层的玻璃称为低辐射玻璃。

低辐射玻璃是在高质量的浮法玻璃基片表面上涂覆金属或金属氧化物薄膜,使它对远红 外光具有双向反射作用,既可以阻止室外热辐射进人室内,又可以将室内物体产生的热能反 射回来,从而降低玻璃的传热系数。这种玻璃在波长为2.5〜40Mm的红外光区,可将80% 以上的热线反射回去。

在建筑物中,对室内温度产生影响的热源来自室内和室外两个方面。来自室外的热源 中,一是太阳直接照射进入室内的热能,主要集中在0。3〜2。 的波段上;二是太阳照射 到物体上(柏油马路、建筑物等),被物体吸收后再次辐射出来的红外热辐射,主要集中 2。5〜40^m的波段上。来自室内的热源中,一是由暖气、火炉及使用电器时产生的红外热 辐射;二是墙壁、地板、家具等吸收太阳辐射热后再次辐射出来的红外热辐射,两者都集中 在2。 5〜40pm的波段上。针对北方地区而言,在冬季,人们希望更多地获得太阳直接辐射 热,同时要减少室内红外热辐射的外泄,使室内能保持较高的温度;在夏季,室外的红外热 辐射成了主要的热源,人们又希望将这部分热能阻止在室外,以减轻空调制冷的负担。

Low-E玻璃与普通玻璃相比,大幅度提高了在中红外 波段的反射率,可以将80%以上的红外热辐射反射回去,从而也降低了吸收率。同时它也 降低了对近红外波段的透射率,因此夏季能减少太阳辐射热进入室内的程度。在可见光波段 上,继续保留了高透射率的特性,能为室内提供一个良好的采光环境,尽可能地减少照明消 耗。Low-E玻璃的节能效果就是既能像普通的浮法玻璃一样让室外太阳能、可见光透过, 又能像红外反射镜一样将物体辐射热反射回去的镀膜玻璃。

(2)Low-E玻璃的发展过程、现状及需求趋势在20世纪60年代末,欧洲的玻璃制 造商开始在实验室研究Low-E玻璃。1978年,美国的英特佩(INTERPANE)成功地将 Low-E玻璃应用到建筑物上。之后,美国Ford玻璃公司、PPG公司、LOF公司、嘉顿公司、AFG公司、英国皮尔金顿公司、法国圣戈班公司、德国莱宝公司等世界著名的玻璃公 司相继研制出自己的Low-E玻璃并投放市场。由于Low-E玻璃具有独特的使用功能,其市 场销售量迅速增长。据悉,1990年全世界销售Low-E玻璃大约2000万平方米,1995年增 加到3256万平方米,2000年为11768万平方米,2003年约为18000万平方米。在美国, 1987年销售Low-E玻璃760万平方米,到1991年就达到了 2300万平方米,以后大约以每 年5%的速度增长,2005年在美国中空玻璃的20%中装有Low-E玻璃。在欧洲,1985年 Low-E玻璃销售量为120万平方米,1990年为430万平方米,1993年猛增到1400万平方 米,到1996年销售量竟达2600万平方米,德、英等国的建筑标准中规定了窗玻璃必须安装 使用Low-E玻璃。

我国从20世纪90年代中期开始比较普遍认识Low-E玻璃,1997年深圳南坡集团从美 国引进了能够生产Low-E玻璃的特大型真空磁控溅射镀膜玻璃生产线,研究生产Low-E玻 璃。同时,我国通过产品进口,部分高级建筑使用了 Low-E玻璃,比如上海66广场(恒隆 广场)使用了 AFGD公司的Low-E玻璃,上海博物馆使用了英特佩的Low-E玻璃,长沙黄 花机场使用了法国圣戈班的Low-E玻璃,沈阳桃仙机场使用了美国LOF的Low-E玻璃等。 之后天津南玻、格兰特工程玻璃有限公司、洛阳晶润镀膜玻璃股份公司、上海新比利帷幕墙 有限公司等数家企业通过设备及技术引进方式生产离线Low-E玻璃产品。与此同时,在线 Low-E玻璃也被列入幵发研究日程。首先是中国耀华玻璃集团公司自主开发研究,成功地 掌握了在线Low-E玻璃的原料配方,并通过了实验室的样品制备及中试工作,在此基础上 于2000年与美国阿托菲纳公司签订了共同幵发在线Low-E玻璃的合作协议。2003年11月 “耀华”牌在线Low-E玻璃批量生产并开始投放市场,标志着我国Low-E玻璃从单一的离 线生产阶段进人了在线和离线共同生产的阶段。

据有关专家预测,我国Low-E玻璃2008年可达1330万平方米,其中进口大约40万平 方米,离线法生产的Low-E玻璃国内消费660万平方米,在线法生产的Low-E玻璃国内消 费630万平方米;2010年可达1780万平方米,其中进口大约50万平方米,离线法生产的 Low-E玻璃国内消费930万平方米,在线法生产的Low-E玻璃国内消费900万平方米。

(3)Low-E玻璃的种类目前,成熟的Low-E玻璃生产技术主要分为离线法和在线法 两种。离线法包括真空磁控溅射法、离线CVD法、凝胶-溶胶法,多数采用的是真空磁控溅 射法。在线法包括CVD法和喷涂法,比较成熟的是CVD法。

①离线真空磁控溅射法离线真空溅射法是将普通浮法玻璃镜切割洗涤后送入一个大 的真空室内,内部设有多个溅射靶,在高真空环境下,气体被电离形成等离子体,等离子体 中的阳离子轰击靶材表面,阴极靶溅射出金属原子,沉积到玻璃表面上,形成膜层。用真空 溅射法生产Low-E玻璃,至少需要一层纯银薄膜作为功能膜,由于银膜与玻璃基片的亲和 力较差且易氧化,一般纯银膜应在两层金属氧化物膜之间,第一层氧化膜为介质膜,用来增 加银膜的附着力,第二层氧化物膜为保护膜,防止银的氧化,属于“软镀膜”。根据银膜的 层数多少可分为单银低辐射玻璃、双银低辐射玻璃和多银低辐射玻璃等。

单银低辐射玻璃[图5-10U)]是指在膜系中只有一层银功能膜的玻璃,制作中它由一 层银功能膜和各种介质膜组成。许多低辐射膜系均采用氧化锌(ZnO)作为介质膜,因为锌 的溅射率高,而且物美价廉,但氧化锌膜层的牢固度不够理想,因此可在其外层再沉积一层 薄薄的氧化钛(Ti()2)作为保护膜。以往也有用二氧化锡(Sn()2)作为介质膜系的低辐射 玻璃产品,牢固度同样较差,因此低辐射膜离线产品有了 “软膜”之称,它不能单片使用, 也不易再加工。现今已有人采用更硬的抗氧化的材料,如氮化硅和氧化钛作介质膜,取得了

明显效果。虽然单银低辐射膜系有多个种类,但 功能膜都是采用银膜层。单银低辐射玻璃具有较 高的可见光透射比和太阳光透射比,较低的u值 以及相对较高的遮蔽系数,可获得更多的太阳 能。该产品是节能玻璃推广应用的佳品之一。

双银低辐射玻璃至少包含5〜7层功能不同的氧化物和金属膜层,在生产中每 一层的控制均要求非常严格。双银膜系的牢固度 与单银膜系同样较差,但它的性能却比单银低辐 射优越得多。它不仅具有良好的低辐射率,同时还具有较高的可见光透射比和较低值, 较低的太阳光透射比和非常低的遮蔽系数。如氧化锌双银低辐射玻璃的可见光透射比可高达 75%〜80%,辐射率为0。035〜0。045,遮蔽系数可与阳光控制低辐射玻璃相媲美。因此, 双银低辐射玻璃在冬季具有良好的隔热保温效果,在夏季具有良好的太阳能遮蔽作用,可广 泛用于中、高纬度地区。

②在线化学气相沉积法在线化学气相沉积法是在浮法玻璃生产线上生产玻璃的同时 在锡槽内进行镀膜的,由于此时的玻璃处于640°C的高温,保持新鲜状态具有较强的反应活 性,膜层同玻璃的结合是通过化学键实现的,因此同玻璃的结合得非常牢固,膜层全部由半 导体氧化物构成,具有很好的化学稳定性和热稳定性。因此,膜层坚硬耐用,在空气中不会

氧化,所以称其为硬镀膜,可进行各种冷加工以及热 弯、钢化、夹层、合中空,而且在合中空过程中不需要 去边部膜层,可直接合中空,能够单片使用,同普通玻 璃寿命相同。如图5-11所示,在线Low-E玻璃的膜层一 般为掺氟的二氧化锡膜。

(4) Low-E玻璃性能指标对比分析无论在国外还 是国内,用离线真空磁控溅射法生产Low-E玻璃均先于 在线化学气相沉积法生产Low-E玻璃。在国外,离线真空磁控溅射法始于20世纪60年代, 目前用该法生产Low-E玻璃的企业或厂家很多;而在线化学气相沉积法则于1985年由英国 皮尔金顿公司开发成功,目前能用该法生产Low-E玻璃的企业或厂家则只有英国皮尔金顿、 美国PPG等著名公司。在国内,离线真空磁控溅射法始于1997年,目前用该法生产Low-E 玻璃产品的厂家,已有包括南玻、上海、中山格兰特、新比利等数个厂家。而能成功采用在 线化学气相沉积法生产Low-E玻璃的目前仅有中国耀华玻璃集团公司一家。除此以外,威 海蓝星正在加紧研发,其他企业如深圳南玻等厂家也正在谋划在线Low-E玻璃生产线的建设。



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