二氧化鈦在離線鍍膜玻璃保護(hù)方面的應(yīng)用

采用磁控濺射工藝生產(chǎn)的離線鍍膜玻璃，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(yīng)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(chǔ)運(yùn)。再加工過程中，如有操作不慎則容易導(dǎo)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，最終導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。因此，合理改善鍍膜玻璃的膜層保護(hù)來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(hù)膜，應(yīng)用廣泛。PE保護(hù)膜以特殊聚乙烯塑料薄膜為基材，用來貼在鍍膜玻璃的膜面一側(cè)，起到保護(hù)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(hù)鍍膜玻璃的情況越來越少。（2）水溶性材料保護(hù)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，無污染。但是在后續(xù)深加工過程中經(jīng)過清洗機(jī)清洗后，保護(hù)膜隨即消失，因此，這種方式的保護(hù)膜在大面積鍍膜玻璃的深加工企業(yè)中沒有被廣泛應(yīng)用。（3）類金剛石材料保護(hù)膜，是一類硬度、光學(xué)、化學(xué)和摩擦學(xué)特性類似于金剛石，同時(shí)又具有石墨原子組成結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)碳膜，常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)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。但是膜層鍍制出來其表面吸附能力增強(qiáng)，經(jīng)過工序清洗機(jī)水洗會(huì)吸附雜質(zhì)，對(duì)非可鋼化鍍膜產(chǎn)品后續(xù)加工時(shí)帶來影響。有實(shí)例證明，在南方氣溫高、濕度大的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)增加氧氣的吸附，導(dǎo)致出現(xiàn)高透型Low-E鍍膜產(chǎn)品加速氧化的情況，目前這種保護(hù)層除了北方極少數(shù)深加工企業(yè)使用外，大部分被其他材料保護(hù)層取代。（4）含鋯材料保護(hù)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(xù)的清洗、鋼化過程中不會(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(duì)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，因此這類保護(hù)膜只有在少數(shù)玻璃深加工企業(yè)中應(yīng)用。

 

二氧化鈦薄膜的應(yīng)用。二氧化鈦薄膜在400～3 000 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有良好的透過性和較高的折射率，而且機(jī)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(fù)合膜，起到太陽能控制、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#為最外層，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(chǔ)上鍍制了2～7 nm厚度不等的二氧化鈦的鍍膜產(chǎn)品。對(duì)7種產(chǎn)品利用磨邊工序的清洗機(jī)在5 m/min的速度下用粗毛刷刷洗3遍觀察表面劃（刷）傷情況，之后在溫度30℃以上、濕度50%以上的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下裸露放置48 h再進(jìn)行鋼化，鋼化后利用中空清洗機(jī)清洗2遍觀察表面劃（刷）傷及氧化情況。

 

經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，未鍍二氧化鈦膜層的1#產(chǎn)品有輕微氧化現(xiàn)象，而鍍制了二氧化鈦保護(hù)層的產(chǎn)品，劃（刷）傷及氧化現(xiàn)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(xiàn)明顯劃（刷）傷和氧化現(xiàn)象。表明最外層鍍制二氧化鈦膜層可以對(duì)鍍膜產(chǎn)品起到保護(hù)作用，同時(shí)達(dá)到一定的厚度后改善效果會(huì)明顯增強(qiáng)。

 

不同膜厚下的耐研磨情況。根據(jù)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，把未增加二氧化鈦膜層的1#鍍膜產(chǎn)品與最外層增加了4～7 nm厚度二氧化鈦膜層的4個(gè)產(chǎn)品分別在研磨機(jī)上旋轉(zhuǎn)研磨200轉(zhuǎn)，以便區(qū)分相對(duì)效果，對(duì)比結(jié)果如表1所示。

 

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)隨著其厚度的增加研磨性能變化不大，因此，除了要達(dá)到特殊的外觀效果，否則不建議過多的增加其厚度。

 

通過對(duì)鍍膜玻璃膜層保護(hù)的分析可以看出，利用現(xiàn)有的磁控濺射工藝在最外層鍍制二氧化鈦薄膜的方式，其制作過程簡(jiǎn)單且成膜效果穩(wěn)定可靠，在保證外觀效果的情況下，最少5 nm的二氧化鈦厚度就能夠起到良好的膜層保護(hù)作用，顏色變化方面與外層氮化硅材料趨勢(shì)相同，對(duì)原產(chǎn)品無不良影響。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，綜合性價(jià)比較高，為鍍膜玻璃膜層保護(hù)提供了又一個(gè)良好的選擇。