[发明专利]涂布玻璃的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过CVD法涂布玻璃的方法。具体而言，本发明涉及 在450-750℃的温度下玻璃的涂布。本发明还涉及涂布玻璃的装置。根 据本发明，玻璃的涂布可在生产速率下与平板玻璃的生产或加工例如硬 化(hardening)相结合进行。根据本发明，这通过向玻璃表面上递送 至少一些小颗粒形式的涂料来实现，这样，涂布工艺中所用物质的反应 速度不成为限制涂布速度的因素。例如，玻璃上的涂层可为例如反射红 外辐射的“低-e(low-e)”涂层或自清洁涂层。此外，所述涂布可以包括 以涂布剂至少部分溶解并扩散进玻璃基体中从而改变玻璃的表面层结 构的方式改变玻璃表面。

背景技术

用于建筑物和汽车中的玻璃大多数经常是带涂层的。可施加涂层以 改变电磁辐射对玻璃的透光率，这样允许对穿进和离开房间和汽车的紫 外、红外或可见光的调节。所述涂层也可用来为玻璃表面提供自清洁或 疏水性质。

涂层也常用在包装玻璃上。例如涂层可用来过滤紫外光，从而使包 装内容物不因紫外光而受损。

涂层通常用化学气相沉积(CVD)、喷涂热解或溅射产生。在这些方 法中，CVD和喷涂热解能产生硬涂层，硬涂层的耐受性远好于溅射涂 层。硬涂层也称热解涂层，其在其中玻璃的温度超过400℃的工艺中产 生。

下面将主要利用低-e涂层作为例子对现有技术加以描述，因为其在 工业上最重要。

美国专利2,564,708公开了一种在玻璃表面上产生以反射红外辐射 的涂层。该专利中公开的发明基于如下观察，即玻璃表面上特定金属氧 化物的薄膜反射波长大于2μm的电磁辐射。形成有效氧化物或氧化物 混合物的金属为镉、铟、锡和锑。锡和锑氧化物的组合获得了最佳结果。 在最佳的膜中，原料由100g SnCl₄·5H₂O、4g SbCl₃、1g ZnCl₃、50cc H₂O 和10cc HCl组成，其产生的氧化物组成为93.2％SnO₂、2.7％Sb₂O₃。 水溶液被喷射到温度高于500℃的玻璃板上。由此形成的氧化物涂层牢 固地附着于玻璃。涂层的厚度为100-700nm。在涂布过程中，玻璃的温 度为700℃，获得所需厚度的膜花费10-20秒钟。

美国专利3,473,944公开了一种遮阳玻璃。该发明基于如下观察， 即掺杂锑并施加到玻璃两面上的氧化锡涂层使玻璃同时具有NIR吸收 和IR反射。吸收性的SnO₂膜掺杂了约30％的氧化锑，反射膜掺杂了 2-3％的氧化锑。其生产方法与上面提到的专利中相同，即喷涂热解。 反射膜的生产时间为约8秒。

在上面的专利中，平板玻璃在生产工艺之后涂布。美国专利 3,652,246公开了一种在生产工艺过程中通过喷涂热解来涂布平板玻璃 的方法。该专利没有讨论低-e玻璃的生产，而是讨论了通过喷涂热解对 玻璃的染色。该专利提到，留在玻璃表面上的来自浮法工艺(float process)的锡和氧化锡残留物增强金属氧化物膜与玻璃表面的粘附，从 而产生更佳耐久性的产品。

美国专利3,850,679公开了一种其中利用CVD法以CVD喷嘴的拖 尾表面(trailing surface)上气体混合物的雷诺数至少为2500的方式涂 布热玻璃的方法。在说明书中，Sopko提到至少5000的雷诺数，根据 该描述，这样允许实现快速沉积。但沉积速率没有更详细地确定。

美国专利4,187,336公开了一种弱化低-e涂层的缺陷即干涉色的玻 璃结构。根据该专利，通常施加的0.1-0.75微米的低-e涂层厚度级别导 致美学缺陷，这是建筑物玻璃所不允许的。较厚的涂层中不出现干涉色， 但这类涂层生产昂贵、在玻璃中造成“光幕(veil)”并易破裂。在该专利 公开的方法中，这通过在玻璃和氧化锡层之间沉积膜来防止，所述膜的 折射率为玻璃和氧化锡的平均数(即约1.74)且其厚度为约70nm。根据 该专利，利用CVD法在450-500℃的玻璃温度下沉积所述膜。膜的沉积 速率未提及。