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    镀膜玻璃的生产工艺和膜层性能浅析

    时间:2020-05-06 14:21:42 来源:早教700网 本文已影响 早教700网手机站


      摘 要:随着科学技术的快速发展,世界能源危机也越来越严重,能源节约问题已经得到了广泛的关注,人们开始尝试新的节能方法。在人类生产生活中,隔热保温和采光是建筑物必须具备的两项主要功能。而镀膜玻璃具有很好的节能、采光功效,能满足现在人们的低碳生活要求,因而得到了越来越广泛的应用。针对这一现象,本文简要地介绍了镀膜玻璃的分类,并分析了其生产工艺,最后探究了镀膜玻璃的膜层性能。
      关键词:镀膜玻璃;生产工艺;节能;膜层性能
      现如今,大面积采光玻璃在建筑行业中得到了越来越广泛的应用,但是墙壁的传热系数比普通玻璃的低,因而增加了建筑物的热量散失,不符合建筑设计的节能取向。而约40%的建筑总能耗都是因为玻璃门窗能耗造成的。所以,改善玻璃的节能性能在建筑节能中很重要。传导、对流和辐射会导致热量损失,现在的中空、真空玻璃具有阻止传导和对流导致的热量损失的效果,一定程度上发挥了节能保温作用,但是它们具有较高的热辐射率,例如,60%的中空玻璃总传热量都为辐射传热,因此总的保温性能并不高。镀膜玻璃能在保证可见光透过率的基础上,使热辐射导致的热量散失显著降低,在冬季,它如同一面热反射镜,可以将绝大部分室内热辐射反射回去,减少室内热量散失。而在夏季,它可以阻止室外发出的热辐射射向室内。镀膜玻璃的可见光反射率一般与普通白玻的相近,不会引起反射光污染。所以镀膜玻璃具有绿色、节能、环保的特点,值得推广应用。基于此,本文进行了相关的分析研究。
      1 分类介绍镀膜玻璃
      基于镀膜玻璃的不同性能对其进行划分,得其主要类型为导电膜玻璃、热反射玻璃及低辐射玻璃等。在玻璃表面镀一层导电薄膜,便可形成导电膜玻璃,除雾、加热等领域常常会使用这种玻璃;而在玻璃表面添加一层含不锈钢、铬等物质的薄膜,便可形成热反射玻璃,其可以显著地提升玻璃对光的透射、反射及吸收性能,而它也常常被称作阳光控制玻璃。玻璃幕墙和建筑领域经常会采用这类玻璃;在玻璃表面添加一层含锡、铜等物质的薄膜,便可以形成低辐射玻璃,其可以提升玻璃对光的透射、反射作用,从而使玻璃的隔热性能得以提高。在汽车、建筑等领域常常会用到这类玻璃。
      2 分析镀膜玻璃的生产工艺
      目前,有多种镀膜玻璃生产工艺,广泛应用的主要有四种,它们是真空磁控溅射工艺、真空蒸发工艺、化学气相沉积工艺和溶胶凝胶工艺。真空磁控濺射工艺生产出来的镀膜玻璃,应用范围最为广泛。因为它具有多种颜色选择,而且耐腐蚀性及耐磨性均较强,并得到了人们的认可;真空蒸发工艺生产出来的镀膜玻璃,与真空磁控溅射工艺生产出的相比,种类、质量上均相差很远,这种生产工艺目前已经被淘汰;化学气相沉积工艺主要是通过气体反应的方法,实现在玻璃表面添加一层薄膜目的的。这种工艺的稳定性高,而且设备投入相对较少,进而使产品的生产成本也很低,因而它具有最好的发展趋势;溶胶凝胶工艺的制作工艺相对简单,而且稳定性也较高,但是其生产出来的镀膜玻璃光透射率较高,导致该工艺没有得到广泛的应用。
      3 分析镀膜玻璃的膜层性能特点
      镀膜玻璃主要是通过在玻璃表面镀膜的方法,改变玻璃的光学性能,进而使玻璃的传热性能水平得以提高,以致降低使用成本。目前,镀膜玻璃的膜层性能大致可以划分为以下两种:
      3.1 低辐射玻璃的膜层性能
      对于低辐射玻璃,线膜或离线膜是常用的方法,通过在玻璃表面上,镀一层金属或氧化物薄膜,并结合对其生产工艺和镀膜玻璃结构的调整,使玻璃具有选择太阳光谱投射的功能。低辐射玻璃的主要优点是可以降低玻璃传热系数U值,同时还可以降低玻璃遮阳系数SC,从而使玻璃的节能效果得以提高。而低辐射玻璃所镀的薄膜非常薄,因而具有较差的反射短波辐射的效果,而且可见光和紫外线均能透过这种玻璃,但是长波红外线不可以透过该种玻璃。所以,低辐射玻璃具有有选择的条件下,单向控制光线的功能,根据遮阳系数,可将其划分为遮阳型和高透型低辐射玻璃。
      具有的遮阳系数在0.5以下时,这类低辐射玻璃称为遮阳型低辐射玻璃。该类玻璃具有较低的传热系数,并能反射近、远红外热辐射。可见光可以透过遮阳型低辐射玻璃而进入室内,同时能阻止热辐射射进室内,因此中国南部区域大多都使用这种玻璃。通过安装遮阳型低辐射玻璃,即使存在强烈的阳光照射,也可以保证室内的温度不会升的过高,如此这样,在冬季能保障室内热能不损耗,而在夏季也能阻止热能进入室内。
      具有的遮阳系数在0.5以上时,这类低辐射玻璃称为高透型低辐射玻璃,它具有高可见光透过率,且与普通透明玻璃的相近,能使室内的采光性能得以提高;在冬季,或对于室外气温相对较低的区域,通过透射近红外线,高透型低辐射玻璃可以实现对室内气温的提升;而反射远红外热辐射的比率高于80%时,能使室内外热能的传导得以有效阻挡。总的来说,高透型低辐射玻璃可以将室内的大部分远红外热辐射反射回室内,从而降低了室内热辐射向户外的传输率,进而可以使室内采暖的能耗得以降低。
      此外,双银镀膜玻璃以两层银膜而得此名,是现在最高级的节能、环保镀膜玻璃。双银镀膜低辐射玻璃具有比较复杂的镀膜层,能够有效的遮蔽太阳的热辐射,甚至可以直接将太阳光过滤为冷光源,可以兼顾低太阳能透过率和高可见光,即解决传统问题的同时还可以使该方面的性能得以提升。除此以外,低辐射玻璃的保温系数也比较低,非常适用于南方采用空调制冷的地区。在夏季可以极大的限制太阳能的透过率,使户外的热辐射阻挡在外,无法进入到室内,从而使室内制冷设备的能耗得以降低。
      3.2 热反射玻璃的膜层性能
      阳光控制玻璃是热反射玻璃的另外一个名称。热反射玻璃能通过镀膜实现可见光的透过,并可以使加热效果好的远红外光线得以直接散失到户外。与此同时,热反射玻璃的镀膜可以隔离本身吸收的太阳能,从而热量也会散失到户外,以此实现节能。
      如图1 所示,对比分析了普通平板玻璃和热反射玻璃的相关性能。
      图1 对比3毫米的平板玻璃和6毫米的热反射玻璃
      图1显示,3毫米的普通玻璃具有87%的太阳辐射热的透过率。在白天,室外的大部分太阳辐射热都可以透过普通玻璃并向室内传输,导致室内空调费用的提升;而6毫米厚度的镀膜玻璃具有很好的热发射性能,大部分室外的太阳光被直接反射回户外,太阳能接收率仅为33%。比较上述数据发现,与普通玻璃相比,热反射玻璃具有较强的隔热能力,而且反射率越高,反射太阳热的效果也会越好。但是可见光的反射率和透过率成反比,因而一味追求反射率会直接降低可见光的透过率,以致影响室内采光效果。所以,在夏季或光照较强的区域,热反射玻璃可以发挥其隔热性能强的优势;而在冬季或光照相对较弱的区域,热反射玻璃在隔热性能方面的效果就不显著。
      4 结语
      总之,镀膜玻璃具有性能优异、高效和低成本的优势。中国镀膜玻璃生产工艺水平在不断优化改进,从而促进了这种玻璃产品在人们的实际生活生产中的应用。通过本文研究分析,可知真空磁控溅射和化学气相沉积这两种生产工艺,具有较佳的效果,在目前镀膜玻璃生产中得到了最为广泛的使用;而镀膜玻璃能使室外可见光的热辐射及太阳能被阻挡在户外,从而能使室内设备能耗得以降低。以上仅供相关研究参考使用。
      参考文献
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      [3]王晓光,赵新宇.热反射玻璃镀膜工艺的研究[J].真空,1996(6):23-26.
      [4]郑鹏飞.TiN镀膜玻璃的制备机理及其光学电学性能研究[D].浙江大学,2006.
      (作者单位:东莞南玻工程玻璃有限公司)

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