二氧化鈦在離線鍍膜玻璃保護方面的應用

采用磁控濺射工藝生產的離線鍍膜玻璃，由于其顏色豐富、性能優良等特點，已經在建筑領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鍍膜產品，膜層軟且不耐加工，在鍍膜基片的儲運。再加工過程中，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，最終導致經濟損失。因此，合理改善鍍膜玻璃的膜層保護來提升耐加工性依然是廣大生產技術人員共同探尋的課題。

 

目前市場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，成膜后可以提高產品耐摩擦、抗劃傷能力，制作容易，無污染。但是在后續深加工過程中經過清洗機清洗后，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中沒有被廣泛應用。（3）類金剛石材料保護膜，是一類硬度、光學、化學和摩擦學特性類似于金剛石，同時又具有石墨原子組成結構的非晶態碳膜，常溫下有良好的化學穩定性，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中大面積使用。但是膜層鍍制出來其表面吸附能力增強，經過工序清洗機水洗會吸附雜質，對非可鋼化鍍膜產品后續加工時帶來影響。有實例證明，在南方氣溫高、濕度大的環境下長時間放置會增加氧氣的吸附，導致出現高透型Low-E鍍膜產品加速氧化的情況，目前這種保護層除了北方極少數深加工企業使用外，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。膜層致密牢固，同時在后續的清洗、鋼化過程中不會被去除，可以有效提高鍍膜產品的耐摩擦、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格非常昂貴，同時對濺射電源要求較高，工藝控制不良將會造成靶材損失甚至電源損壞的情況，因此這類保護膜只有在少數玻璃深加工企業中應用。

 

二氧化鈦薄膜的應用。二氧化鈦薄膜在400～3 000 nm波長范圍內具有良好的透過性和較高的折射率，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，起到太陽能控制、阻止反射等作用。以市場上不耐加工的可鋼化高透雙銀鍍膜產品為例，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品。對7種產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遍觀察表面劃（刷）傷情況，之后在溫度30℃以上、濕度50%以上的現場環境下裸露放置48 h再進行鋼化，鋼化后利用中空清洗機清洗2遍觀察表面劃（刷）傷及氧化情況。

 

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

 

不同膜厚下的耐研磨情況。根據第一個實驗結果，把未增加二氧化鈦膜層的1#鍍膜產品與最外層增加了4～7 nm厚度二氧化鈦膜層的4個產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。

 

由表1可以看出，二氧化鈦膜層的增加會使產品的透光率有一定的上升，但是研磨性能要優于未增加的原產品，同時隨著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效果，否則不建議過多的增加其厚度。

 

通過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最外層鍍制二氧化鈦薄膜的方式，其制作過程簡單且成膜效果穩定可靠，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作用，顏色變化方面與外層氮化硅材料趨勢相同，對原產品無不良影響。另外其材料使用范圍廣，價格與常用的氮化硅材料材差別不大，約為其價格的1.3倍，因此制作成本較低，綜合性價比較高，為鍍膜玻璃膜層保護提供了又一個良好的選擇。