Low-E玻璃工艺流程与研发分析

第一节 Low-E玻璃生产工艺流程分析

1、在线高温热解沉积法：

这些产品是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上，随着玻璃的冷却，金属膜层成为玻璃的一部分。固此，该膜层坚硬耐用。

2、离线真空溅射法

和高温热解沉积法不同，溅射法是离线的。且据玻璃传输位置的不同有水平及垂直之分。

溅射法工艺生产"Low-E"玻璃，需一层纯银薄膜作为功能膜。纯银膜在二层金属氧化物膜之间。金属氧化物膜对纯银膜提供保护，且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射度。

垂直式生产工艺中，玻璃垂直放置在架子上，送入10-1帕数量级的真空环境中，通入适量的工艺气体（惰性气体Ar或反应气体O2、N2），并保持真空度稳定。将靶材Ag、Si等嵌入阴极，并在与阴极垂直的水平方向置入磁场从而构成磁控靶。以磁控靶为阴极，加上直流或交流电源，在高电压的作用下，工艺气体发生电离，形成等离子体。其中，电子在电场和磁场的共同作用下，进行高速螺旋运动，碰撞气体分子，产生更多的正离子和电子；正离子在电场的作用下，达到一定的能量后撞击阴极靶材，被溅射出的靶材沉积在玻璃基片上形成薄膜。为了形成均匀一致的膜层，阴极靶靠近玻璃表面来回移动。为了取得多层膜，必须使用多个阴极，每一个阴极均是在玻璃表面来回移动，形成一定的膜厚。

水平法在很大程度上是和垂直法相似的。主要区别在玻璃的放置，玻璃由水平排列的轮子传输，通过阴极，玻璃通过一系列销定阀门之后，真空度也随之变化。当玻璃到达主要溅射室时，镀膜压力达到，金属阴极靶固定，玻璃移动。在玻璃通过阴极过程中，膜层形成。

第二节 国外Low-E玻璃生产工艺发展阶段比较

四十年前，用于建筑的镀膜玻璃得不到专业设计人员的考虑，因处于廉价能源时代，没有市场驱动力，玻璃镀膜工艺和设备也有待开发。1965年以后，大板面玻璃镀膜加工因新工艺和新设备的出现逐步得到了发展。Libby Owens Ford（LOF）建起了第一条大规模真空镀膜生产线。之前，建筑玻璃的镀膜要么采用需要将玻璃基片加热的气相沉积法，该法会引起玻璃变形，要么采用化学沉积法，该法生产的膜层均匀性差，耐久性也不好。LOF创新的立式电子束气化镀膜机可大批量半连续化生产大至3×3.6m的镀膜玻璃。该设备一直运作至1980年代初，直到生产成本更低的新工艺出现。

1973年，Airco发明了磁控溅射镀膜工艺。1977年10月，Airco为Guardian公司建造了第一条磁控溅射镀膜线。到1980年代中期，全世界有超过35家工厂采用美国Airco公司和德国Leybold公司的磁控溅射镀膜线进行大板面玻璃镀膜加工。

目前，全世界的磁控溅射镀膜线已经不计其数了。搜寻高透光低辐射膜层的工作1970年代就开始了。欧洲的Interpane试验了金基膜层。铜基膜层也进行了尝试。虽然是成功的，但这些膜层都存在一些问题。1982年，Guardian公司率先推出了银基低辐射膜层。1983年，Cardinal公司向北美最大的木窗公司Anderson Windows力推低辐射镀膜玻璃。Anderson公司的采用推动了Low-E玻璃的生产。之后，Low-E玻璃逐渐成了优级窗的标准配置。

1987年，LOF推出了在线Low-E镀膜玻璃产品。在线Low-E膜的辐射率比磁控溅射Low-E膜高，因而节能性明显较差。Airco于1987年发布了其创新的双银Low-E镀膜，Cardinal认识到其市场潜力，开始扩充其镀膜线，于1989年推出高性能的双银Low-E玻璃产品Low-E2。最近三四年，Cardinal又推出了性能更高的三银Low-E玻璃产品Low-E3，PPG等公司也推出了类似产品。现在，欧美国家公共建筑和居住建筑采用Low-E玻璃已很普遍了，高性能的双银和三银Low-E玻璃更多地用于居住建筑。

经过多年的演变，磁控溅射镀膜工艺因其独特的优势在大板面玻璃镀膜加工工业中占据着垄断地位，用该工艺生产的银基Low-E玻璃品种丰富性能突出，已成为建筑节能玻璃的主流。经科学设计的多层复合低辐射膜结构可有效克服建筑玻璃本身的性能弱点，使其具有优异的隔热保温性能，适用于各种气候地区营造冬暖夏凉、明亮舒适的室内空间。

第三节 我国Low-E玻璃生产工艺创新历程与途径

国外部分企业的成功经验表明，用于研究开发的投资占企业销售额的1%时，企业难以生存，占2%时可勉强维持，占5%时才有竞争力，而我国玻璃企业用于研究开发Low-E玻璃的投资平均还很低。

针对上述行业发展中存在的问题，我国Low-E玻璃行业应走产学研相结合的道路，建立产业技术创新战略联盟。要健全产学研一体化的技术创新体系，要探索建立产业技术创新联盟，构建企业与优秀的研究院所和著名的高校相结合的共性技术创新平台，瞄准发展的共性关键技术与装置，共同开发、共担风险、联合竞争、共同受益。

第四节 国内Low-E玻璃生产设备应用现状

国内仅有两条左右在线Low-E玻璃生产线，其他大部分为离线Low-E玻璃生产线生产线。我国离线低辐射玻璃镀膜设备的国产化水平非常低，生产设备依赖进口，我国进口超过15条离线低辐射玻璃镀膜生产线。

第五节 Low-E玻璃生产设备技术研发动态

格拉威宝推出新型LOW-E玻璃钢化炉

比利时Glaverbel公司面向我国玻璃加工市场推出一种叫做在线超硬LOW-E低辐射玻璃（Planibel G fasT）的产品。这种产品的市场意义不在于产品本身，或许更多的意义在于这种技术的推广，在于对于国内钢化炉带来的巨大挑战，在于更大范围地普及国内LOW-E玻璃产品的生产与应用。

格拉威宝集团在Planibel G fasT上采用了特殊技术，从而使它在钢化时镀膜面层能够朝下直接与辊子接触。这种加工的优越性突出表现在它的简易性上，可以采用任何类型的钢化炉进行钢化，不要求强化对流，不需要热平衡系统，同其他形式生产的LOW-E玻璃产品相比钢化的时间更短。由于采用了特殊的表面处理工艺，这种产品具有更好的抗划伤能力。据公司的资料说Planibel G fasT，可以如同普通玻璃一样储存、运输、切割和组装，其有效期与无色浮法玻璃类似。据说，该技术的钢化费用更低廉，不需要额外的设备，钢化周期更短，也意味着更多的产能。

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