第一節(jié) Low-E玻璃生產工藝流程 分析
1、在線高溫熱解沉積法:
這些產品是在浮法玻璃冷卻工藝過程中完成的。液體金屬或金屬粉沫直接噴射到熱玻璃表面上,隨著玻璃的冷卻,金屬膜層成為玻璃的一部分。固此,該膜層堅硬耐用。
2、離線真空濺射法
和高溫熱解沉積法不同,濺射法是離線的。且據玻璃傳輸位置的不同有水平及垂直之分。
濺射法工藝生產"Low-E"玻璃,需一層純銀薄膜作為功能膜。純銀膜在二層金屬氧化物膜之間。金屬氧化物膜對純銀膜提供保護,且作為膜層之間的中間層增加顏色的純度及光透射度。
垂直式生產工藝中,玻璃垂直放置在架子上,送入10-1帕數量級的真空環(huán)境中,通入適量的工藝氣體(惰性氣體Ar或反應氣體O2、N2),并保持真空度穩(wěn)定。將靶材Ag、Si等嵌入陰極,并在與陰極垂直的水平方向置入磁場從而構成磁控靶。以磁控靶為陰極,加上直流或交流電源,在高電壓的作用下,工藝氣體發(fā)生電離,形成等離子體。其中,電子在電場和磁場的共同作用下,進行高速螺旋運動,碰撞氣體分子,產生更多的正離子和電子;正離子在電場的作用下,達到一定的能量后撞擊陰極靶材,被濺射出的靶材沉積在玻璃基片上形成薄膜。為了形成均勻一致的膜層,陰極靶靠近玻璃表面來回移動。為了取得多層膜,必須使用多個陰極,每一個陰極均是在玻璃表面來回移動,形成一定的膜厚。
水平法在很大程度上是和垂直法相似的。主要區(qū)別在玻璃的放置,玻璃由水平排列的輪子傳輸,通過陰極,玻璃通過一系列銷定閥門之后,真空度也隨之變化。當玻璃到達主要濺射室時,鍍膜壓力達到,金屬陰極靶固定,玻璃移動。在玻璃通過陰極過程中,膜層形成。
第二節(jié) 國外Low-E玻璃生產工藝發(fā)展階段比較
四十年前,用于建筑的鍍膜玻璃得不到專業(yè)設計人員的考慮,因處于廉價能源時代,沒有市場驅動力,玻璃鍍膜工藝和設備也有待開發(fā)。1965年以后,大板面玻璃鍍膜加工因新工藝和新設備的出現逐步得到了發(fā)展。Libby Owens Ford(LOF)建起了第一條大規(guī)模真空鍍膜生產線。之前,建筑玻璃的鍍膜要么采用需要將玻璃基片加熱的氣相沉積法,該法會引起玻璃變形,要么采用化學沉積法,該法生產的膜層均勻性差,耐久性也不好。LOF創(chuàng)新的立式電子束氣化鍍膜機可大批量半連續(xù)化生產大至3×3.6m的鍍膜玻璃。該設備一直運作至1980年代初,直到生產成本更低的新工藝出現。
1973年,Airco發(fā)明了磁控濺射鍍膜工藝。1977年10月,Airco為Guardian公司建造了第一條磁控濺射鍍膜線。到1980年代中期,全世界有超過35家工廠采用美國Airco公司和德國Leybold公司的磁控濺射鍍膜線進行大板面玻璃鍍膜加工。
目前,全世界的磁控濺射鍍膜線已經不計其數了。搜尋高透光低輻射膜層的工作1970年代就開始了。歐洲的Interpane試驗了金基膜層。銅基膜層也進行了嘗試。雖然是成功的,但這些膜層都存在一些問題。1982年,Guardian公司率先推出了銀基低輻射膜層。1983年,Cardinal公司向北美最大的木窗公司Anderson Windows力推低輻射鍍膜玻璃。Anderson公司的采用推動了Low-E玻璃的生產。之后,Low-E玻璃逐漸成了優(yōu)級窗的標準配置。
1987年,LOF推出了在線Low-E鍍膜玻璃產品。在線Low-E膜的輻射率比磁控濺射Low-E膜高,因而節(jié)能性明顯較差。Airco于1987年發(fā)布了其創(chuàng)新的雙銀Low-E鍍膜,Cardinal認識到其市場潛力,開始擴充其鍍膜線,于1989年推出高性能的雙銀Low-E玻璃產品Low-E2。最近三四年,Cardinal又推出了性能更高的三銀Low-E玻璃產品Low-E3,PPG等公司也推出了類似產品?,F在,歐美國家公共建筑和居住建筑采用Low-E玻璃已很普遍了,高性能的雙銀和三銀Low-E玻璃更多地用于居住建筑。
經過多年的演變,磁控濺射鍍膜工藝因其獨特的優(yōu)勢在大板面玻璃鍍膜加工工業(yè)中占據著壟斷地位,用該工藝生產的銀基Low-E玻璃品種豐富性能突出,已成為建筑節(jié)能玻璃的主流。經科學設計的多層復合低輻射膜結構可有效克服建筑玻璃本身的性能弱點,使其具有優(yōu)異的隔熱保溫性能,適用于各種氣候地區(qū)營造冬暖夏涼、明亮舒適的室內空間。
第三節(jié) 我國Low-E玻璃生產工藝創(chuàng)新歷程與途徑
國外部分企業(yè)的成功經驗表明,用于 研究 開發(fā)的投資占企業(yè)銷售額的1%時,企業(yè)難以生存,占2%時可勉強維持,占5%時才有競爭力,而我國玻璃企業(yè)用于 研究 開發(fā)Low-E玻璃的投資平均還很低。
針對上述 行業(yè) 發(fā)展中存在的問題,我國Low-E玻璃 行業(yè) 應走產學研相結合的道路,建立產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟。要健全產學研一體化的技術創(chuàng)新體系,要探索建立產業(yè)技術創(chuàng)新聯盟,構建企業(yè)與優(yōu)秀的 研究 院所和著名的高校相結合的共性技術創(chuàng)新平臺,瞄準發(fā)展的共性關鍵技術與裝置,共同開發(fā)、共擔風險、聯合競爭、共同受益。
第四節(jié) 國內Low-E玻璃生產設備應用現狀
國內僅有兩條左右在線Low-E玻璃生產線,其他大部分為離線Low-E玻璃生產線生產線。我國離線低輻射玻璃鍍膜設備的國產化水平非常低,生產設備依賴進口,我國進口超過15條離線低輻射玻璃鍍膜生產線。
第五節(jié) Low-E玻璃生產設備技術研發(fā)動態(tài)
格拉威寶推出新型LOW-E玻璃鋼化爐
比利時Glaverbel公司面向我國玻璃加工市場推出一種叫做在線超硬LOW-E低輻射玻璃(Planibel G fasT)的產品。這種產品的市場意義不在于產品本身,或許更多的意義在于這種技術的推廣,在于對于國內鋼化爐帶來的巨大挑戰(zhàn),在于更大范圍地普及國內LOW-E玻璃產品的生產與應用。
格拉威寶集團在Planibel G fasT上采用了特殊技術,從而使它在鋼化時鍍膜面層能夠朝下直接與輥子接觸。這種加工的優(yōu)越性突出表現在它的簡易性上,可以采用任何類型的鋼化爐進行鋼化,不要求強化對流,不需要熱平衡系統,同其他形式生產的LOW-E玻璃產品相比鋼化的時間更短。由于采用了特殊的表面處理工藝,這種產品具有更好的抗劃傷能力。據公司的資料說Planibel G fasT,可以如同普通玻璃一樣儲存、運輸、切割和組裝,其有效期與無色浮法玻璃類似。據說,該技術的鋼化費用更低廉,不需要額外的設備,鋼化周期更短,也意味著更多的產能。
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