專利名稱：一種屏蔽電磁波輻射的自清潔家電玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種家電鍍膜玻璃及其制備方法，具體涉及兼具電磁波、紅外輻射屏蔽和自清潔功能的家電鍍膜玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代廚房大量普及微波爐、消毒柜、冰柜、電烤箱、電冰箱等家用電器，這些電器的共同點在于1)電器的觀察窗或門都采用透明的玻璃材質(zhì)，以方便人們觀察電器內(nèi)的狀況。2)電器在工作時會輻射微波、紅外線等電磁波，或需要屏蔽來自外界的紅外熱輻射。
在微波爐應(yīng)用方面，微波輻照對人體會產(chǎn)生一定的負(fù)作用。醫(yī)學(xué)研究表明，眼晶狀體是人體對微波最為敏感的組織之一，人眼晶狀體結(jié)構(gòu)與功能的改變(如白內(nèi)障、晶狀體混濁等)與微波輻射累積劑量之間關(guān)系密切。即使低強度的微波，在長期的輻照積累下，也會對人眼造成損害(參見“低強度微波輻射致兔晶體上皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的早期改變”，葉娟，姚克，吳仁毅等，中華眼科雜志，201，37(1)57)。為阻擋微波對普通玻璃材料的穿透，現(xiàn)有的微波爐爐門玻璃內(nèi)表面都附上一層金屬網(wǎng)。在滿足一定的孔徑和密度要求的前提下，這種金屬網(wǎng)可以阻隔微波的穿透，但同時也嚴(yán)重妨礙了視線。換言之，目前微波爐爐門的材料結(jié)構(gòu)無法兼顧透明觀察和微波屏蔽的雙重要求。
加熱型廚房電器(如電烤箱、微波爐等)工作時紅外輻射能穿透爐門的普通玻璃，帶走大量熱量造成能源浪費。而冰柜、電冰箱的觀察門、窗等需要有效屏蔽來自外界的熱輻射。因此，設(shè)計、制造既能反射、屏蔽紅外熱輻射節(jié)約能源，又能滿足透明觀察的玻璃材質(zhì)，也是家電玻璃產(chǎn)業(yè)面臨的問題。近年推出的“光波爐”，結(jié)合了微波和紅外的雙重加熱作用，而“光波爐”的爐門玻璃材料，需要同時承擔(dān)可見光透明、中紅外反射、微波阻隔這三方面的功能。這就對玻璃材料的綜合性能提出了更高的要求。
另外，中國人的飲食和烹飪習(xí)慣，決定了中式廚房具有油煙大、濕氣重的特點。在這樣的工作環(huán)境下，電器玻璃觀察門、窗的表面容易附著油漬、水汽和灰塵，極易滋生細(xì)菌和霉斑。因此，具有抗菌、自清潔性能的功能鍍膜玻璃是較理想的選擇。
TCO鍍膜玻璃既有高的導(dǎo)電性，對中、遠紅外熱輻射有較高反射性，又對可見光有很好的透光性，可以應(yīng)用于電磁波和紅外熱輻射領(lǐng)域；TiO2自清潔鍍膜玻璃在自然光照射下發(fā)生光催化和超親水性現(xiàn)象，可以在TiO2薄膜表面自行分解有機物并形成薄水膜，使灰塵等污物不易黏附，起到自清潔的作用。
然而，將TCO功能薄膜與TiO2功能薄膜復(fù)合，制備同時兼具電磁波、紅外熱輻射屏蔽及光催化自清潔功效的鍍膜玻璃產(chǎn)品，至今尚未見文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種兼具電磁波、紅外輻射屏蔽和自清潔功能的家電鍍膜玻璃及其制備方法。
本發(fā)明的屏蔽電磁波輻射的自清潔家電玻璃是在白玻襯底的一面自下而上依次沉積氧化硅薄膜層、銻摻雜SnO2薄膜層和氮摻雜TiO2薄膜層而構(gòu)成。
上述的氧化硅薄膜層阻擋玻璃中的金屬離子向外擴散，起內(nèi)保護層的作用；銻摻雜SnO2薄膜層起反射中、遠紅外熱輻射以及屏蔽微波的作用，同時阻擋金屬離子進一步向外擴散；氮摻雜TiO2薄膜層具有光催化和親水性能，起自清潔作用，同時隔離了銻摻雜SnO2薄膜與大氣環(huán)境地接觸，起外保護層作用。
為了使光、電、熱學(xué)性能控制在最佳狀態(tài)，以實現(xiàn)綜合功能的匹配，通常膜厚控制在氧化硅阻擋薄膜層的厚度為20-50nm，銻摻雜SnO2薄膜層的厚度為200-400nm，氮摻雜TiO2薄膜層的厚度為200-400nm。
本發(fā)明的屏蔽電磁波輻射的自清潔家電鍍膜玻璃的制備方法，采用全封閉隧道式多步鍍膜工藝，步驟如下1)以普通白玻作為鍍膜襯底，將襯底清洗干凈后用托輥傳送裝置送入全封閉隧道式多步鍍膜的第一工作室中，本底真空度3×10-3Pa，采用射頻等離子增強化學(xué)氣相沉積法(RF-PECVD)沉積氧化硅薄膜，沉積前，襯底在氮氣氛下等離子體轟擊10min，沉積氧化硅的各工作參數(shù)如下襯底溫度150-350℃，反應(yīng)壓強為20-50Pa，反應(yīng)源氣體為用氮氣稀釋后的濃度5-15％硅烷和濃度5-15％氧化二氮，硅烷∶氧化二氮的流量比為1∶1-1.2；2)將已沉積氧化硅薄膜的玻璃傳送至第二工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用金屬有機化學(xué)氣相沉積法(MO-PECVD)沉積銻摻雜SnO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度100-300℃，反應(yīng)壓強20-50Pa，反應(yīng)源氣體按摩爾比為單丁基三氯化錫∶三氯化銻∶氧化二氮＝1-10∶0.5-5∶1-12；3)將步驟2)制得的鍍膜玻璃傳送至第三工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用直流反應(yīng)磁控濺射法沉積氮摻雜TiO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度280-500℃，工作壓強0.5-5Pa，工作氣氛為N2O和Ar，N2O∶Ar的流量比為0.1-1.0∶0.85，靶材為純鈦靶材。
本發(fā)明的家電鍍膜玻璃用于微波爐、消毒柜、電烤箱等家電時，將鍍膜玻璃的TiO2膜面一側(cè)朝向家電工作室外，這樣，里側(cè)的SnO2功能薄膜可以屏蔽或反射由室內(nèi)向室外的電磁波、遠紅外熱輻射，而外側(cè)的TiO2膜面在一定的光照條件下可以分解有機污物、具有自清潔作用；在用于冰柜、食品展示柜、電冰箱等家電時，采用反向安裝，這樣，SnO2功能薄膜可以反射來自家電工作室外的中、遠紅外熱輻射以保持室內(nèi)低溫，而TiO2膜面的光催化性能可起自清潔作用、超親水特性可以消除結(jié)露現(xiàn)象。
本發(fā)明的有益效果在于1)鍍膜玻璃綜合了TCO鍍膜玻璃和自清潔玻璃的優(yōu)勢，同時具有屏蔽電磁波、紅外熱輻射及光催化自清潔的雙重功效，使其使用范圍和綜合性能大為提高。
2)氧化硅層、銻摻雜SnO2層和氮摻雜TiO2層三層功能薄膜相互匹配，同時阻隔了金屬離子和大氣環(huán)境對復(fù)合膜體系性能的破壞?？梢詫⑵渫扛苍趩纹Ａ鲜褂茫瑹o需復(fù)雜結(jié)構(gòu)的雙層中空玻璃。
3)復(fù)合薄膜與玻璃基板具有牢固的化學(xué)鍵合，因而鍍膜玻璃可以進行熱彎、鋼化等二次加工。產(chǎn)品具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、附加成本低等優(yōu)點。


圖1是屏蔽電磁波輻射的自清潔家電鍍膜玻璃示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發(fā)明的屏蔽電磁波輻射的自清潔家電鍍膜玻璃是在白玻襯底1的一面自下而上依次沉積氧化硅薄膜層2、銻摻雜SnO2薄膜層3和氮摻雜TiO2薄膜層4而構(gòu)成。
實施例11)以普通白玻作為襯底材料，將襯底經(jīng)過常規(guī)化學(xué)清洗，去離子水濾洗后，置于托輥傳送裝置上，經(jīng)烘干后送入全封閉隧道式多步鍍膜工作室中(本底真空度3×10-3Pa)開始依次沉積薄膜。在第一工作室中采用RF-PECVD在襯底沉積氧化硅，先將襯底在氮氣氛下等離子體轟擊10min，然后加熱襯底至250℃，反應(yīng)壓強為40Pa，反應(yīng)源氣體為用氮氣稀釋后的濃度5-15％硅烷SiH4和用氮氣稀釋后的濃度5-15％氧化二氮N2O，SiH4∶N2O的流量比為1∶1.1。
2)將已沉積氧化硅薄膜的玻璃傳送至第二工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用MO-PECVD沉積銻摻雜SnO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度200℃，反應(yīng)壓強20Pa，反應(yīng)源氣體按摩爾比為單丁基三氯化錫C4H9SnCl3∶三氯化銻SbCl3∶氧化二氮N2O＝5∶1∶6。
3)將上步制得的鍍膜玻璃傳送至第三工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用直流反應(yīng)磁控濺射法沉積氮摻雜TiO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度500℃，工作壓強5Pa，工作氣氛為N2O和Ar，N2O∶Ar的流量比為1.3∶1.7，靶材是純度為99.9％的鈦靶材。
本例制得的鍍膜玻璃，其氧化硅層厚度33nm，銻摻雜SnO2層厚度280nm，氮摻雜TiO2層厚度395nm。測試性能如下方塊電阻59.5Ω/□，可見光透過率72％，紅外反射率68％；400w鹵素?zé)粽丈?0min后，薄膜表面羅丹明B的光催化分解率ΔC/CO＝0.42，水滴接觸角＜5°。
實施例21)以普通白玻作為襯底材料，將襯底經(jīng)過常規(guī)化學(xué)清洗，去離子水濾洗后，置于托輥傳送裝置上，經(jīng)烘干后送入全封閉隧道式多步鍍膜工作室中(本底真空度3×10-3Pa)開始依次沉積薄膜。在第一工作室中采用RF-PECVD在襯底沉積氧化硅，先將襯底在氮氣氛下等離子體轟擊10min，然后加熱襯底至250℃，反應(yīng)壓強為40Pa，反應(yīng)源氣體為用氮氣稀釋后的濃度5-15％硅烷SiH4和用氮氣稀釋后的濃度5-15％氧化二氮N2O，SiH4∶N2O的流量比為1∶1.2。
2)將已鍍制氧化硅薄膜的玻璃傳送至第二工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用MO-PECVD沉積銻摻雜SnO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度280℃，反應(yīng)壓強40Pa，反應(yīng)源氣體按摩爾比為單丁基三氯化錫C4H9SnCl3∶三氯化銻SbCl3∶氧化二氮N2O＝1∶1∶1。
3)將上步制得的鍍膜玻璃傳送至第三工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用直流反應(yīng)磁控濺射法沉積氮摻雜TiO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度400℃，工作壓強2Pa，工作氣氛為N2O和Ar，N2O∶Ar的流量比為1.0∶0.85，靶材是純度為99.9％的鈦靶材。
本例制得的鍍膜玻璃，其氧化硅層厚度56nm，銻摻雜SnO2層厚度400nm，氮摻雜TiO2層厚度205nm。測試性能如下方塊電阻42.0Ω/□，可見光透過率75％，紅外反射率78％；400w鹵素?zé)粽丈?0min后，薄膜表面羅丹明B的光催化分解率ΔC/CO＝0.31，水滴接觸角＜5°。
權(quán)利要求
1.一種屏蔽電磁波輻射的自清潔家電玻璃，其特征是在白玻襯底(1)的一面自下而上依次沉積氧化硅薄膜層(2)、銻摻雜SnO2薄膜層(3)和氮摻雜TiO2薄膜層(4)而構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏蔽電磁波輻射的自清潔家電玻璃，其特征在于氧化硅薄膜層的厚度為20-50nm，銻摻雜SnO2薄膜層的厚度為200-400nm，氮摻雜TiO2薄膜層的厚度為200-400nm。
3.權(quán)利要求1所述的屏蔽電磁波輻射的自清潔家電玻璃的制備方法，其步驟如下1)以普通白玻作為鍍膜襯底，將襯底清洗干凈后用托輥傳送裝置送入全封閉隧道式多步鍍膜的第一工作室中，本底真空度3×10-3Pa，采用射頻等離子增強化學(xué)氣相沉積法沉積氧化硅薄膜，沉積前，襯底在氮氣氛下等離子體轟擊10min，沉積氧化硅的各工作參數(shù)如下襯底溫度150-350℃，反應(yīng)壓強為20-50Pa，反應(yīng)源氣體為用氮氣稀釋后的濃度5-15％硅烷和濃度5-15％氧化二氮，硅烷∶氧化二氮的流量比為1∶1-1.2；2)將已沉積氧化硅薄膜的玻璃傳送至第二工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用金屬有機化學(xué)氣相沉積法沉積銻摻雜SnO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度100-300℃，反應(yīng)壓強20-50Pa，反應(yīng)源氣體按摩爾比為單丁基三氯化錫∶三氯化銻∶氧化二氮＝1-10∶0.5-5∶1-12，3)將步驟2)制得的鍍膜玻璃傳送至第三工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用直流反應(yīng)磁控濺射法沉積氮摻雜TiO2薄膜，各工作參數(shù)如下襯底溫度280-500℃，工作壓強0.5-5Pa，工作氣氛為N2O和Ar，N2O∶Ar的流量比為0.1-1.0∶0.85，靶材為純鈦靶材。
全文摘要
本發(fā)明公開的屏蔽電磁波輻射的自清潔家電玻璃是在白玻襯底的一面自下而上依次沉積氧化硅薄膜層、銻摻雜SnO
文檔編號C03C17/245GK1887760SQ200610052568
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者平柏戰(zhàn), 張溪文 申請人:杭州錢塘江特種玻璃技術(shù)有限公司