專利名稱：：一種自潔玻璃及其制造方法一種自潔玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種自潔玻璃及其制造方法，屬于玻璃鍍膜
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：自清潔玻璃，又叫自潔玻璃，目前國內(nèi)外有多種生產(chǎn)工藝，如溶膠-凝膠工藝、離線磁控濺射或真空沉積工藝、在線CVD(化學(xué)氣相沉積)、以及各種浸涂、噴涂工藝。在線自潔玻璃，是在浮法玻璃的生產(chǎn)過程中制造出來的，與離線自潔玻璃相比，在線自潔玻璃具有批量化或產(chǎn)量化的優(yōu)勢，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，從而提供了生產(chǎn)效率，從另一方面來講也降低了生產(chǎn)成本。在線自潔玻璃的主要特點為其加工特性，該產(chǎn)品能像普通浮法玻璃一樣進行異地運輸，也能進行各類深加工操作，如切、磨、中空、鋼化、熱彎、夾層等。目前國內(nèi)外制造在線自潔玻璃的技術(shù)主要有在線CVD法。在線CVD法，是通過化學(xué)氣相沉積CVD法將二氧化鈦沉積到熱的移動的玻璃板上，而且玻璃板是潔凈的，該方法一般位于錫槽內(nèi)溫度為65(TC—72(rC之間的位置，該方法也充分利用了浮法玻璃生產(chǎn)過程中玻璃板表面的熱量，而不需要像溶膠一凝膠法那樣重新加熱使膜層固化，節(jié)省了能源；而且實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)。這種方法一般是將液態(tài)或者固態(tài)的有機金屬鈦鹽通過薄膜蒸發(fā)器氣化，在氮氣等惰性氣體的帶動下，這樣原料在氣相狀態(tài)下通過化學(xué)分解而沉積在熱的移動的玻璃板表面，形成膜層。膜層的材料主要由二氧化鈦組成。眾所周知，二氧化鈦主要包括三種晶型，即板鈦礦型、銳鈦礦型和金紅石型。利用CVD方法沉積結(jié)果往往三種二氧化鈦晶型共存。利用CVD方法所生產(chǎn)出來的自潔玻璃的特點為(1)銳鈦礦二氧化鈦晶型的含量很低，僅僅具有很有限的超親水和光催化功能；(2)利用CVD方法生產(chǎn)自潔玻璃的成本很高；(3)所生產(chǎn)的自潔玻璃與玻璃原片相比，透光率大大降低，最多可降低10%以上；(4)所用的原材料為非納米材料，比表面積很低，導(dǎo)致性能和效率降低；(5)只能通過增加膜層厚度方式來提高其性能。該產(chǎn)品在市場化上有過推廣，但由于以上因素如性價比等，市場反饋情況較差。利用CVD方法生產(chǎn)自潔玻璃的文獻有中國專利申請第03130468.0號、第02815882.2號、第00808643.5號、第200480007970.9號，以及中國專利第00818185.3號、第01802678.8號。中國備利200610040983.7公開了納米自清潔組合物，該t合物在其固化溫度范圍下，外觀有些朦朧，膜層厚度不夠厚，不牢固，親水角太大以及光催化降解率和殺菌率都偏低，此外該組合物中含有有機溶劑，容易對環(huán)境造成污染。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種自潔玻璃及其制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自潔玻璃，共包括兩層，第一層為分為空氣面和錫面的玻璃板，第二層為自潔涂層，其特征在于所述自潔涂層附著在玻璃板的空氣面上，該自潔涂層所用的一種自清潔組合物，其組成為(重量百分比)納米二氧化鈦9-23納米二氧化硅0.3-0.75納米金屬添加劑0.4-2.4表面活性劑0.1-1.0去離子水75-90本發(fā)明的第二個技術(shù)方案是生產(chǎn)本發(fā)明自潔玻璃的制造方法是在浮法玻璃生產(chǎn)過程中制造的，該方法是將自清潔組合物輸送到噴槍，以干燥凈化的壓縮空氣作為載體氣體，在載體氣體帶動下，將自清潔組合物噴涂到熱的移動的玻璃板表面，所述自清潔組合物其組成為(重量百分比)納米二氧化鈦9-23納米二氧化硅0.3-0.75納米金屬添加劑0.4-2.4表面活性劑0.1-1.0去離子水75-90在鍍膜時玻璃板表面溫度控制在550—62(TC，即自清潔組合物在玻璃表面的固化溫度為550-62(TC;鍍膜時，霧化氣的壓力為0.2-0.75MPa;噴槍噴嘴到玻璃板上表面的垂直距離為15-30cm;鍍膜結(jié)束后，熱玻璃板經(jīng)過退火、切割、下片工序制成自潔玻璃成品。自潔涂層的自清潔組合物流經(jīng)噴槍時的流量為0.5-2.0L/min，在輸送到噴槍之前，需要經(jīng)過一過濾器。本發(fā)明中所用的基體玻璃包括制鏡級玻璃、汽車級玻璃、建筑級玻璃?？梢允菬o色透明玻璃，也可以是各種著色玻璃。''*200710009303.X說明書第3/8頁本發(fā)明自潔玻璃的優(yōu)點是利用在線高溫?zé)峤鈬娡抗に囍圃?，由于反?yīng)前后膜層中二氧化鈦的晶型保持不變，其晶型為銳鈦型、金紅石型或者二者的混合物，所以這種自潔玻璃的膜層致密，而且具有親水、降解有機污染物和有害氣體、凈化空氣、除臭、防霉、防霧、抗菌、耐磨等優(yōu)點。該自潔玻璃應(yīng)用廣泛，包括制鏡玻璃、汽車玻璃、汽車后視鏡、建筑物用玻璃、玻璃幕墻、室內(nèi)裝飾玻璃、淋浴室玻璃、玻璃隔板、玻璃門、城市公用設(shè)施、廣告板等。本發(fā)明自潔玻璃的制造方法的優(yōu)點是利用在線高溫?zé)峤鈬娡抗に嚕窃诟》úＡУ纳a(chǎn)過程中實現(xiàn)的，該方法具有批量化或產(chǎn)量化的優(yōu)勢，實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本；節(jié)約了能源；而且對環(huán)境無污染。圖l是表示本發(fā)明的自潔玻璃構(gòu)成的示意圖。圖中1-玻璃板，2—自潔涂層。具體實施方式本發(fā)明的自潔玻璃包括兩層，第一層為玻璃板；玻璃板分為空氣面和錫面，第二層為自潔涂層，附著在玻璃板的空氣面上。本發(fā)明中自潔玻璃及其制造過程中自潔涂層所用的原材料為一種納米自清潔組合物。該納米自清潔組合物的組成為9-23wt^的納米二氧化鈦；0.3-0.75wt^的納米二氧化硅；0.4-2.4wt^的納米金屬添加劑；0.1-1.Owt^的表面活性劑；75-90的去離子水。在該自清潔組合物中，所用的溶劑全部為去離子水，而沒有使用有機溶劑，用去離子水取代有機溶劑后的配方為完全環(huán)保配方，不會因有機溶劑的揮發(fā)而對環(huán)境造成污染，無需復(fù)雜的回收裝置進行回收處理。該自清潔組合物的制造方法為①在75-90wtW的去離子水中加入0.l-1.0wty。的表面活性劑；②在①中加入9-23wt。/。的納米二氧化鈦、0.4-2.4wt。/。的納米金屬添加劑；③再將0.3-0.75wt。/。的納米二氧化硅加入②中，攪拌均勻即可。該自潔涂層的厚度為30nm-120nm，優(yōu)選為65nm。生產(chǎn)該自潔玻璃的制造方法為以干燥凈化的壓縮空氣為載體氣體，在載體氣體的帶動下，將上述納米自清潔組合物，通過管道輸送到往復(fù)式鍍膜裝置，通過往復(fù)式鍍膜裝置中的一個或者多個噴槍噴涂到移動的熱的玻璃板表面，移動的熱的玻璃板的表面溫度為550—620°C，也就是ii，鍍膜裝置位于生產(chǎn)線中550—620。C溫度范圍的i:域，溫度低于55(TC，就會影響膜層與玻璃表面結(jié)合的牢固程度；溫度太高，熱的玻璃板還沒有完全成型。噴槍噴嘴到玻璃板的距離為15cm-30cm，優(yōu)選為19cm，距離太短，有可能導(dǎo)致去離子水還沒有完全揮發(fā)；距離太長，會導(dǎo)致原料提前反應(yīng)。霧化氣體的輸送壓力為0.2-0.75MPa，優(yōu)選0.45MPa，原料噴嘴的流量為LOL/min，流量太小，會導(dǎo)致膜層不均勻，膜層厚度不夠，從而導(dǎo)致性能不佳；太大，造成原料的浪費，而且操作也不容易控制。原料通過管道輸送時，還需要流經(jīng)一過濾器，該過濾器篩網(wǎng)尺寸為800目以上，對應(yīng)的篩網(wǎng)孔徑為19微米以下，即粒徑小于19微米的微粒才能通過。該過濾器位于往復(fù)式鍍膜裝置之前，其作用就是阻擋顆粒稍大的納米自清潔組合物，以免造成后面噴槍噴嘴的堵塞，從而導(dǎo)致鍍膜玻璃的缺陷。本發(fā)明所采用的實施例的具體內(nèi)容及其主要工藝參數(shù)和對應(yīng)性能如表1和表2中所述。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(注該表中，玻璃板移動速度全部為3m/min;.)實施例l、實施例2和實施例3分別列舉采用不同的技術(shù)參數(shù)，如溫度、霧化氣壓力、流量、距離以及玻璃板移動速度等，而能夠得出不同性能的自潔玻璃產(chǎn)品，這些性能體現(xiàn)在膜層厚度、'親水角、光催化降解率、殺菌率等。'從外觀來看，三個實施例所得到的鍍膜玻璃的膜層均為清晰透明的；而且膜層與玻璃板都是牢固結(jié)合。實施例1中，選用了下限溫度、下限霧化氣壓力、下限流量、上限距離，得出了具有較薄膜層厚度、較差性能的產(chǎn)品。實施例3中，選用了上限溫度、上限霧化氣壓力、上限流量、下限距離，得出較厚膜層厚度、較好性能的產(chǎn)品。實施例3與實施例2相比較，可以看出，實施例3比實施例2消耗了更多的鍍膜原料，大大提高了生產(chǎn)成本，但性能卻與實施例2基本相同。所以，得出結(jié)論實施例2為最佳實施例。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2中例舉了同一配方組成，相同的霧化氣壓力，相同的流量、相同的噴嘴到玻璃板的垂直距離，但玻璃板表面的加熱溫度不同，所得出的具有不同性能的自潔玻璃產(chǎn)品。從表2中可看出，當(dāng)玻璃板表面溫度低于55(TC時，產(chǎn)品外觀有些模糊、朦朧，不是完全清晰透明，而且也會影響膜層沉積厚度和性能；當(dāng)溫度高于620'C時，玻璃板還沒有完全離開錫槽，還沒有完全成型，容易制造出平整度較差的產(chǎn)品。與中國專利200610040983.7納米自清潔組合物相比，本發(fā)明在其溫度范圍區(qū)間內(nèi)選用59(TC時具有突出效果，外觀透明清晰，膜層厚度更厚，更牢固，親水角、光催化降解率以及殺菌率等性能也都更優(yōu)，因此本發(fā)明為中國專利200610040983.7的選擇發(fā)明。本發(fā)明所述的自潔玻璃具有以下性能特點-1超親水性，當(dāng)膜層收到紫外光的激發(fā)后，對水的接觸角可以減少到IO。以下(普通玻璃對水的接觸角均為46°)，使雨水在玻璃表面形成水幕，在雨水的重力作用下把污物帶走，從而減少玻璃表面水痕的形成，雨水或普通城市用水均能達到自潔效果。2光催化特性該產(chǎn)品在紫外光強約為lmw/cm2的微弱太陽光或者在紫外光強約為0.2mw/cm2的日光燈的照射下，自潔膜層吸收近紫外光后，光生電子和空穴分別使膜層表面吸附的氧還原和水氧化，生成02—和0H—活性基因，這些活性基因足以使玻璃表面的有機污物、微生物和細(xì)菌分解為C02和仏0等簡單無機物。3光催化永久性膜層的光催化性能具有永久性。二氧化鈦僅起催化作用，自身不消耗，可永久使用。在微弱光強的紫外光照射下，具有很強的光催化效果，且可持續(xù)一段時間；在經(jīng)過光照，10min之內(nèi)就可以恢復(fù)很強的光催化效果。4殺菌特性對大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌、銅綠色單胞菌、肺炎克雷伯氏菌等均具有良好的殺菌和抗菌作用，抗菌率均超過93%。5保持原片透光率該膜層可見光透過性好，該自潔玻璃可見光透過率與玻璃原片相當(dāng)?？杀３忠曇扒逦兔髁?。6可見光反射率低該產(chǎn)品可見光反射率低，一般在10%，甚至8%以下；而反射率在20%以上時，才有可能造成光污染。所以，該產(chǎn)品根本不會造成光污染。7超長使用壽命耐人工老化、耐酸性、耐堿性、耐濕熱循環(huán)、耐磨損試驗均合格；而且按照試驗結(jié)果與實際環(huán)境的推算，實際使用壽命可超過15年。8霧度低霧度值保持在低于0.8%。鍍膜玻璃仍保持原片的清晰透明。9可隨意加工性'。該自潔玻璃能像普通浮法玻璃一樣進行各類深加工操作，如切、磨、中空、鋼化、熱彎、夾層等。該產(chǎn)品可以單片或中空使用，自潔凈的膜面應(yīng)位于室外一側(cè)，可與陽光控制鍍膜玻璃或Low-E鍍膜玻璃組合使用，制作成具有自潔、熱反射或節(jié)能雙重功效的中空玻璃。本發(fā)明所述的自潔玻璃的制造方法具有以下性能特點1在浮法玻璃生產(chǎn)線上直接采用高溫?zé)峤鈬娡抗に囍圃熳詽嵅Ａ?，具有批量化或產(chǎn)量化的優(yōu)勢，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，原材料利用率高，充分利用浮法玻璃生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的熱量，而不需要像溶膠-凝膠法那樣重新燒結(jié)，從而大大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率；該方法所用原料含有很少量的有機成分，導(dǎo)致反應(yīng)過程中的排氣裝置中很少量廢氣的排放，對環(huán)境無污染。.2該制造方法直接使用納米二氧化鈦和其他納米金屬添加劑為主要原材料，而且控制其平均粒徑為5-25nm，粒徑小，比表面積大，而且納米粒子生成的電子、空穴在到達表面之前，大部分不會重新結(jié)合，電子、空穴能夠到達表面的數(shù)量多，則化學(xué)反應(yīng)活性高、光催化效率高。納米粒子分散時具有透明性。鍍膜區(qū)域位于浮法玻璃生產(chǎn)線400—63(TC的位置，反應(yīng)前后膜層中的Ti02晶型保持不變，為銳鈦型、金紅石型、或者二者的混合物。所以具有很強的光催化特性。3該制造方法所產(chǎn)生的膜層厚度僅有30-120nm，具有薄的特點，而CVD法的一般在200nm以上，所以膜層與玻璃的附著性好。對本發(fā)明中相關(guān)術(shù)語的解釋空氣面浮法玻璃的生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)過投料、熔化、成型、退火、切割、下片、包裝等工藝過程方可制成成品。成型階段是在錫槽內(nèi)完成的，錫槽內(nèi)充滿錫液，熔融玻璃液從熔窯流經(jīng)流道流入錫槽，漂浮在錫液表面，在機械力作用下，鋪成厚度均勻的玻璃板。在傳送輥上移動的玻璃板，朝上的一面稱之為空氣面。錫面與空氣面相對應(yīng)的朝下的一面，由于沾有一定厚度的錫，稱之為錫面。親水性經(jīng)過處理的玻璃表面具有親水性能，該特性可以使水分均勻地在玻璃表面鋪展開并完全浸潤玻璃和污染物，最終通過水的重力將附著于玻璃上的污染物攜帶走，從而達到自潔效果，并保持玻璃的長期清潔。接觸角表征親水性的概念，是自清潔玻璃的重要指標(biāo)，定義為水在玻璃表面上，水面的切線同玻璃表面的浸潤夾角。接觸角越大，則表明浸潤性越差，水珠形狀越圓；接觸角越小，則表明i潤性越好，水面越平，越接近成水膜，自清潔效果k好。光催化用于自潔凈玻璃的光催化膜層，當(dāng)以波長小于385nm的光照射后，薄膜能夠被激發(fā)產(chǎn)生廣生電子-空穴對，正常情況下電子和空穴能重新復(fù)核，是光能以熱能形式散發(fā)掉。光觸媒光觸媒[PHOTOCATALYSIS]是光[Photo《ight]+觸媒(催化劑)[catalyst]的合成詞。光觸媒是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，光觸媒是利用自然界存在的光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量，來產(chǎn)生催化作用，使周圍之氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的0H—及02-自由負(fù)離子。幾乎可分解所有對人體和環(huán)境有害的有機物質(zhì)及部分無機物質(zhì)，不僅能加速反應(yīng)，亦能運用自然界的定律，不造成資源浪費與附加污染形成。最具代表性的例子為植物的"光合作用"，吸收對動物有毒之二氧化碳，利用光能轉(zhuǎn)化為氧氣及水。降解聚合物的降解是指當(dāng)聚合物曝露于氧，水，熱光，射線，化學(xué)品，污染物質(zhì)，機械力等條件下，因化學(xué)和物理因素引起的聚合的大分子鏈斷裂的過程。環(huán)境降解是指昆蟲等動物以及微生物等環(huán)境條件下的大分子鏈斷裂的降解過程。降解使聚合物分子量下降，聚合物材料物性降低，直到聚合物材料喪失可使用性，這種現(xiàn)象也被稱為聚合物材料的老化降解。在這里我們指的是聚合物的降解。權(quán)利要求1一種自潔玻璃，共包括兩層，第一層為分為空氣面和錫面的玻璃板，第二層為自潔涂層，其特征在于所述自潔涂層附著在玻璃板的空氣面上，該自潔涂層所用的一種自清潔組合物，其組成為(重量百分比)納米二氧化鈦9-23納米二氧化硅0.3-0.75納米金屬添加劑0.4-2.4表面活性劑0.1-1.0去離子水75-90。全文摘要一種自潔玻璃及其制造方法，涉及玻璃鍍膜
技術(shù)領(lǐng)域：
。自潔玻璃包括兩層，第一層為玻璃板，第二層為自潔涂層，附著在玻璃板的空氣面上。該自潔涂層所用的自清潔組合物其組成為(重量百分比)納米二氧化鈦9-23，納米二氧化硅0.3-0.75，納米金屬添加劑0.4-2.4，表面活性劑0.1-1.0，去離子水75-90。自潔玻璃的制造方法為將自清潔組合物輸送到噴槍，以干燥凈化的壓縮空氣作為載體氣體，在載體氣體帶動下，將自清潔組合物噴涂到熱的移動的玻璃板表面，自清潔組合物在玻璃表面的固化溫度為550-620℃，鍍膜結(jié)束后，熱玻璃板經(jīng)過退火、切割、下片制成自清潔玻璃成品。該產(chǎn)品具有親水、降解有機污染物和有害氣體等功能。文檔編號C03C17/36GK101117273SQ20071000930公開日2008年2月6日申請日期2007年7月31日優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日發(fā)明者劉鴻雁,尚貴才,范麗香申請人:福耀玻璃工業(yè)集團股份有限公司