什么是LOW-E玻璃及生產(chǎn)流程

  玻璃是重要的建筑材料，隨著對建筑物裝飾性要求的不斷提高，玻璃在建筑行業(yè)中的使用量也不斷增大。然而，當今人們在選擇建筑物的玻璃門窗時，除了考慮其美學(xué)和外觀特征外，更注重其熱量控制、制冷成本和內(nèi)部陽光投射舒適平衡等問題。這就使得鍍膜玻璃家族中的新貴——Low-E玻璃脫穎而出，成為人們關(guān)注的焦點。
    Low-E玻璃又稱低輻射玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品。其鍍膜層具有對可見光高透過及對中遠紅外線高反射的特性，使其與普通玻璃及傳統(tǒng)的建筑用鍍膜玻璃相比，具有以下明顯優(yōu)勢：
    　　優(yōu)異的熱性能
    　　外門窗玻璃的熱損失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50%以上。有關(guān)研究資料表明，玻璃內(nèi)表面的傳熱以輻射為主，占58%，這意味著要從改變玻璃的性能來減少熱能的損失，效的方法是抑制其內(nèi)表面的輻射。普通浮法玻璃的輻射率高達0.84，當鍍上一層以銀為基礎(chǔ)的低輻射薄膜后，其輻射率可降至0.1以下。因此，用Low-E玻璃制造建筑物門窗，可大大降低因輻射而造成的室內(nèi)熱能向室外的傳遞，達到理想的節(jié)能效果。
    　　室內(nèi)熱量損失的降低所帶來的另一個顯著效益是環(huán)保。寒冷季節(jié)，因建筑物采暖所造成的CO2、SO2等有害氣體的排放是重要的污染源。如果使用Low-E玻璃，由于熱損失的降低，可大幅減少因采暖所消耗的燃料，從而減少有害氣體的排放。
    良好的光學(xué)性能
    　　Low-E玻璃對太陽光中可見光有高的透射比，可達80%以上，而反射比則很低，這使其與傳統(tǒng)的鍍膜玻璃相比，光學(xué)性能大為改觀。從室外觀看，外觀更透明、清晰，即保證了建筑物良好的采光，又避免了以往大面積玻璃幕墻、中空玻璃門窗光反射所造成的光污染現(xiàn)象，營造出更為柔和、舒適的光環(huán)境。
    Low-E玻璃的上述特性使得其在發(fā)達國家獲得了日益廣泛的應(yīng)用。我國是一個能源相對匱乏的國度，能源的人均占有量很低，而建筑能耗已經(jīng)占總能耗的27.5%左右。因此，大力開發(fā)Low-E玻璃的生產(chǎn)技術(shù)并推廣其應(yīng)用領(lǐng)域，必將帶來顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
   
    　　Low-E玻璃的應(yīng)用與發(fā)展
   
    　　在美國及歐洲，低輻射(Low-E)(譯稱婁義)鍍膜玻璃由于其*的性能，得到了關(guān)注。特別是德國的Wschvo法規(guī)，使Low-E玻璃有迅猛的發(fā)展。
    歐洲的制造商是在60年代末開始實驗室研究"Low-E"的。1978年，美國的英特佩(interqane)成功地將"Low-E"玻璃應(yīng)用到建筑物上。
    "Low-E"的*性是無可質(zhì)疑的 。從1990年開始，"Low-E"的用量在美國以年5％的速度遞增 。將來，"Low-E"是否成為窗玻璃的主導(dǎo)地位還不得知，但是業(yè)主和門窗公司都非常重視節(jié)能型的門窗。而且，今年的建筑物絕大多數(shù)是用它的節(jié)能效果來評定優(yōu)劣的。
   
    　　目前的兩種Low-E玻璃生產(chǎn)方法
   
    　　在線高溫熱解沉積法：
   
    　　在線高溫熱解沉積法"Low-E"玻璃在美國有多家公司的產(chǎn)品。如PPG公司的 Surgate200，福特公司的Sunglas H．R"P"。這些產(chǎn)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。這種方法生產(chǎn)的"Low-E"玻璃具有許多優(yōu)點：它可以熱彎，鋼化，不必在中空狀態(tài)下使用，可以長期儲存。它的缺點是熱學(xué)性能比較差 。除非膜層非常厚，否則其"u"值只是濺射法"Low-E"鍍膜玻璃的一半。如果想通過增加膜厚來改善其熱學(xué)性能，那么其透明性就非常差。
   
    　　離線真空濺射法
   
    　　離線法生產(chǎn)Low-E玻璃，是目前上普遍采用真空磁控濺射鍍膜技術(shù)。用濺射法可以生產(chǎn)"Low-E"玻璃的廠家及產(chǎn)品有北美的英特佩公司的"LnplusNetetralR"，PPG公司的Sungatel00，福特公司的SunglasHRS等 。和高溫熱解沉積法不同，濺射法是離線的。且據(jù)玻璃傳輸位置的不同有水平及垂直之分。
    濺射法工藝生產(chǎn)"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(chǎn)工藝中，玻璃垂直放置在架子上，送入10-1帕數(shù)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(yīng)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(gòu)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(chǎn)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。
    　　目前，國產(chǎn)和絕大部分進口磁控濺射鍍膜生產(chǎn)線的目標產(chǎn)品均是以鍍制單質(zhì)膜和金屬膜為主的陽光控制膜玻璃。這類產(chǎn)品工藝相對簡單，對設(shè)備的要求較低。因此，這些生產(chǎn)線不能滿足鍍制LOW-E玻璃的要求。
   
    　濺射法生產(chǎn)"Low－E"玻璃，具有如下特點
   
    　　由于有多種金屬靶材選擇，及多種金屬靶材組合，因此，濺射法生產(chǎn)"Low-E"玻璃可有多種配置。在顏色及純度方面，濺射鍍也優(yōu)于熱噴鍍，而且，由于是離線法，在新產(chǎn)品開發(fā)方面也較靈活 。主要的優(yōu)點還在于濺射生產(chǎn)的"Low-E"中空玻璃其"u"值優(yōu)于熱解法產(chǎn)品的"u"值，但是它的缺點是氧化銀膜層非常脆弱，所以它不可能象普通玻璃一樣使用。它必須要做成中空玻璃，且在未做成中空產(chǎn)品以前，也不適宜長途運輸。
   
    　　Low-E玻璃的特點及功能
   
    　　太陽輻射能量的97％集中在波長為0.3-2.5um范圍內(nèi)，這部分能量來自室外；100℃以下物體的輻射能量集中在2.5um以上的長波段，這部分能量主要來自室內(nèi)。
    若以室窗為界的話， 冬季或在高緯度地區(qū)我們希望室外的輻射能量進來，而室內(nèi)的輻射能量不要外泄。若以輻射的波長為界的話，室內(nèi)、室外輻射能的分界點就在2.5um這個波長處。因此，選擇具有一定功能的室窗就成為關(guān)鍵。
    3mm厚的普通透明玻璃對太陽輻射能具有87％的透過率，白天來自室外的輻射能量可大部分透過；但夜晚或陰雨天氣，來自室內(nèi)物體熱輻射能量的89％被其吸收，使玻璃溫度升高，然后再通過向室內(nèi)、外輻射和對流交換散發(fā)其熱量，故無法有效地阻擋室內(nèi)熱量泄向室外。
    　　Low-E中空玻璃對0.3-2.5um的太陽能輻射具有60％以上的透過率，白天來自室外輻射能量可大部分透過，但夜晚和陰雨天氣，來自室內(nèi)物體的熱輻射約有50％以上被其反射回室內(nèi)，僅有少于15％的熱輻射被其吸收后通過再輻射和對流交換散失，故可有效地阻止室內(nèi)的熱量泄向室外。Low-E玻璃的這一特性，使其具有控制熱能單向流向室內(nèi)的作用。
    　　太陽光短波透過窗玻璃后，照射到室內(nèi)的物品上。這些物品被加熱后，將以長波的形式再次輻射。這些長波被"Low-E"窗玻璃阻擋，返回到室內(nèi)。事實上通過窗玻璃再次輻射被減少到85％，地改善了窗玻璃絕熱性能。
    　　窗玻璃的絕熱性能一般是用"u"值來表示的，而"u"值和玻璃的輻射率有直接的關(guān)系。"u"值的定義為：ASHRAE標準條件下，由于玻璃熱傳導(dǎo)和室內(nèi)外的溫差，所形成的空氣到空氣的傳熱量。其英制單位為：英熱量單位每小時每平方英尺每華氏溫度，公制單位為：瓦每平方米每攝氏溫度、"u"值越低，通過玻璃的傳熱量也越低，窗玻璃的絕熱性能越好。輻射率是某物體的單位面積輻射的熱量同單位面積黑體在相同溫度，相同條件下輻射熱量之比。輻射率定義是某物體吸收或反射熱量的能力。理論上*黑體對所有波長具有100％的吸收。即反射率為零。因此，黑體輻射率為1.0。
    　　通常，浮法白玻璃的輻射率為0.84。而大多數(shù)在線熱聚合"Low-E"鍍膜玻璃的輻射率在0.35到0.5 之間。磁控真空濺射"Low-E"鍍膜玻璃的輻射率在0.08到0.15之間。值得注意的是低的輻射率直接對應(yīng)著低的"u"值。玻璃的輻射率越接近于零，其絕熱性能就越好。
    一個"節(jié)能采光系統(tǒng)"的*性必須體現(xiàn)在盡可能高的太陽總能量的透過，而同時具有的"u"值。通過同時考慮能量的獲得和熱的損失，建立了能量平衡方程式，Ueg=UF-RFg。的能量平衡特性的采光系統(tǒng)是真空磁控濺射"Low-E"鍍膜中空玻璃。盡管單層玻璃其太陽能的透射為大，但它的"u"值及"Ueg"值卻差。因此，不能滿足好的能量平衡的需求。
    　　單純高的太陽能透射，能有效地保持這些能量，就不能認為它是節(jié)能材料。"Low-E" 鍍膜中空玻璃是一種較好的節(jié)能采光材料。它具有較高的太陽能透射，非常低的"u"值，并且，由于鍍膜的效果，"Low-E"玻璃反射的熱量回到室內(nèi)，使得窗玻璃附近的溫度較高，人在窗玻璃附近也不會感到太大的不適。而應(yīng)用"Low-E"窗玻璃的建筑其室內(nèi)溫度相對較高，因此在冬季可以保持相對高的室內(nèi)溫度，而不結(jié)霜，這樣在室內(nèi)的人也會倍感舒適。"Low-E"玻璃也能夠阻擋大量的紫外線透射，防止室內(nèi)的物品退色。