二氧化鈦在離線(xiàn)鍍膜玻璃保護方面的應用

【中玻網(wǎng)】采用磁控濺射工藝生產(chǎn)的離線(xiàn)鍍膜玻璃，由于其顏色豐富、性能優(yōu)良等特點(diǎn)，已經(jīng)在建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應用。磁控濺射鍍膜屬于軟鍍膜，尤其是含有銀材料的高性能Low-E鍍膜產(chǎn)品，膜層軟且不耐加工，在鍍膜基片的儲運。再加工過(guò)程中，如有操作不慎則容易導致膜層提前損壞，包括膜層劃傷、氧化、耐加工能力變差等情況，導致經(jīng)濟損失。因此，合理改善鍍膜玻璃的膜層保護來(lái)提升耐加工性依然是廣大生產(chǎn)技術(shù)人員共同探尋的課題。

　　目前市場(chǎng)上的鍍膜玻璃膜層主要有以下幾種：（1）PE保護膜，應用廣泛。PE保護膜以特殊聚乙烯塑料薄膜為基材，用來(lái)貼在鍍膜玻璃的膜面一側，起到保護膜層減少外部影響的作用，是早期玻璃深加工企業(yè)中廣泛使用的方式之一，目前使用這種方式保護鍍膜玻璃的情況越來(lái)越少。（2）水溶性材料保護膜，成膜前為一種半透明粘稠狀液體，成分包括聚乙烯醇、酯化聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等，一般采用向鍍膜玻璃膜面噴涂的方式并烘干成膜，成膜后可以提高產(chǎn)品耐摩擦、抗劃傷能力，制作容易，純凈。但是在后續深加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)清洗機清洗后，保護膜隨即消失，因此，這種方式的保護膜在大面積鍍膜玻璃的深加工企業(yè)中沒(méi)有被廣泛應用。（3）類(lèi)金剛石材料保護膜，是一類(lèi)硬度、光學(xué)、化學(xué)和摩擦學(xué)特性類(lèi)似于金剛石，同時(shí)又具有石墨原子組成結構的非晶態(tài)碳膜，常溫下有良好的化學(xué)穩定性，可以起到良好的耐摩擦、耐腐蝕的效果，曾在玻璃深加工企業(yè)中大面積使用。但是膜層鍍制出來(lái)其表面吸附能力增強，經(jīng)過(guò)工序清洗機水洗會(huì )吸附雜質(zhì)，對非可鋼化鍍膜產(chǎn)品后續加工時(shí)帶來(lái)影響。有實(shí)例證明，在南方氣溫高、濕度大的環(huán)境下長(cháng)時(shí)間放置會(huì )增加氧氣的吸附，導致出現高透型Low-E鍍膜產(chǎn)品加速氧化的情況，目前這種保護層除了北方較少數深加工企業(yè)使用外，大部分被其他材料保護層取代。（4）含鋯材料保護膜，具有硬度高和耐腐蝕性特點(diǎn)。膜層致密牢固，同時(shí)在后續的清洗、鋼化過(guò)程中不會(huì )被去除，可以有效提高鍍膜產(chǎn)品的耐摩擦、耐腐蝕性并延緩氧化。但是由于含鋯靶材與常用材料的靶材相比價(jià)格非常昂貴，同時(shí)對濺射電源要求較高，工藝控制不良將會(huì )造成靶材損失甚至電源損壞的情況，因此這類(lèi)保護膜只有在少數玻璃深加工企業(yè)中應用。

　　二氧化鈦薄膜的應用。二氧化鈦薄膜在400～3 000 nm波長(cháng)范圍內具有良好的透過(guò)性和較高的折射率，而且機械性能和抗腐蝕性能良好，表面光滑，同時(shí)具備親水性和光催化性能，常用磁控濺射工藝在玻璃底層或底層連接層上濺鍍介電材料復合膜，起到太陽(yáng)能控制、阻止反射等作用。以市場(chǎng)上不耐加工的可鋼化高透雙銀鍍膜產(chǎn)品為例，1#為外層，是厚30 nm氮化硅層且并未增加二氧化鈦膜層的鍍膜產(chǎn)品，2#～7#為在外層氮化硅層基礎上鍍制了2～7 nm厚度不等的二氧化鈦的鍍膜產(chǎn)品。對7種產(chǎn)品利用磨邊工序的清洗機在5 m/min的速度下用粗毛刷刷洗3遍觀(guān)察表面劃（刷）傷情況，之后在溫度30℃以上、濕度50%以上的現場(chǎng)環(huán)境下暴露放置48 h再進(jìn)行鋼化，鋼化后利用中空清洗機清洗2遍觀(guān)察表面劃（刷）傷及氧化情況。

　　圖1未鍍TiO2保護膜層耐氧化、耐刷洗情況

　　圖2 5 nmTiO2保護膜層耐氧化、耐刷洗情況

　　經(jīng)過(guò)對比發(fā)現，未鍍二氧化鈦膜層的1#產(chǎn)品有輕微氧化現象，而鍍制了二氧化鈦保護層的產(chǎn)品，劃（刷）傷及氧化現象明顯改善，二氧化鈦膜層厚度在5 nm以上的產(chǎn)品未出現明顯劃（刷）傷和氧化現象。表明外層鍍制二氧化鈦膜層可以對鍍膜產(chǎn)品起到保護作用，同時(shí)達到一定的厚度后改善效果會(huì )明顯增強。

　　不同膜厚下的耐研磨情況。根據第1個(gè)實(shí)驗結果，把未增加二氧化鈦膜層的1#鍍膜產(chǎn)品與外層增加了4～7 nm厚度二氧化鈦膜層的4個(gè)產(chǎn)品分別在研磨機上旋轉研磨200轉，以便區分相對效果，對比結果如表1所示。

　　表1 TiO2膜層厚度對透過(guò)率的影響

　　由表1可以看出，二氧化鈦膜層的增加會(huì )使產(chǎn)品的透光率有一定的上升，但是研磨性能要優(yōu)于未增加的原產(chǎn)品，同時(shí)隨著(zhù)其厚度的增加研磨性能變化不大，因此，除了要達到特殊的外觀(guān)效果，否則不建議過(guò)多的增加其厚度。

　　通過(guò)對鍍膜玻璃膜層保護的分析可以看出，利用現有的磁控濺射工藝在外層鍍制二氧化鈦薄膜的方式，其制作過(guò)程簡(jiǎn)單且成膜效果穩定可靠，在保證外觀(guān)效果的情況下，少5 nm的二氧化鈦厚度就能夠起到良好的膜層保護作用，顏色變化方面與外層氮化硅材料趨勢相同，對原產(chǎn)品無(wú)不良影響。另外其材料使用范圍廣，價(jià)格與常用的氮化硅材料材差別不大，約為其價(jià)格的1.3倍，因此制作成本較低，綜合性?xún)r(jià)比較高，為鍍膜玻璃膜層保護提供了又一個(gè)良好的選擇。