玻璃涂覆工艺和设备制造技术

本发明专利技术涉及一种通过使用至少一种或多种液体原材料来涂覆玻璃基板（２）的工艺和设备，液体原材料基本在玻璃基板表面（１０）的至少一部分上或附近起反应。该工艺包括以下步骤：ａ）加热该玻璃基板（２）到至少大致涂覆温度；ｂ）通过将该一种或多种液体材料转换成液体－气溶胶和将该液体－气溶胶的至少一部分沉积到玻璃基板表面（１０）上而在玻璃基板表面（１０）上形成涂层；ｃ）重复步骤ｂ）至少一次；以及，ｄ）在多个步骤ｂ）的至少一个之前加热该玻璃基板表面（１０）。根据本发明专利技术，通过对流加热来执行步骤ｄ）中的加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1的前序所述的在玻璃基板上涂覆的工艺，且特别地涉及一种通过使用至少一种或多种液体原材料来涂覆玻璃基板的工艺，液体原材料基本在玻璃基板表面的至少一部分上或附近起反应以在其上形成涂层，该工艺包括以下步骤a)加热该玻璃基板到至少大致涂覆温度；b)通过将该一种或多种液体材料转换成液体气溶胶和将该液体-气溶胶的至少一部分沉积到玻璃基板表面的所述部分上而在玻璃基板表面上形成涂层；c)重复步骤b)至少一次；以及，d)在多个步骤b)的至少一个之前加热该玻璃基板表面。本专利技术还涉及根据权利要求14的前序所述在玻璃基板上形成涂层的设备，且特别地涉及用于在玻璃基板上热解地形成涂层的设备，该设备包括输送机装置，其用于沿着涂覆路径在下游方向输送玻璃基板；至少两个涂覆单元，其沿着涂覆路径连续地布置，用于将一种或多种液体材料转换成液体-气溶胶，且将该液体-气溶胶喷涂到玻璃基板上以在玻璃基板上形成涂层；玻璃基板加热装置，其用于在形成涂层之前加热该玻璃基板到大致至少玻璃基板的涂覆温度、退火温度；以及，一个或多个玻璃基板表面加热装置，其用于加热该玻璃基板表面。
技术介绍
出于各种目的来制造涂层玻璃，选择该涂层以给予玻璃某些特定需要的性质。用于建筑和汽车玻璃的涂层的重要实例为那些被设计成相对于红外辐射减小涂层面的发射率的涂层(低发射涂层)，被设计成减小总太阳能透射的涂层和被设计成提供亲水性或自我清洁玻璃表面的涂层。对于光伏应用，具有透明导电氧化物(TCO)涂层的玻璃是很重要的。已知，例如，掺氟氧化锡(FTO)或掺铝氧化锌涂层良好地用于TCO和低发射涂层；氧化钛涂层，特别地具有锐钛矿晶体结构，用于自我清洁涂层；且铁-钴-铬基氧化物涂层用于近红外反射涂层。玻璃上的涂层可被分成两种不同组，软涂层和硬涂层。软涂层通常通过溅射而涂覆且其对于玻璃表面的粘附性相当差。硬涂层通常具有良好的粘附性和高耐磨性，其通常通过热解方法来涂覆，诸如化学气相沉积(CVD)和喷雾热解。在CVD中，涂层前体材料为气相且使得蒸气进入涂覆腔室且作为良好控制且均勻的流随着被涂覆的基板流动。涂层形成速率相当缓慢且因此该工艺通常在超过650°C的温度执行，因为涂层生长速率通常随着温度升高指数地增加。相当高的温度要求使得CVD工艺相当不适合于在浮法玻璃工艺之外进行玻璃涂覆操作，即，离线涂覆应用。为了在低于大约650°C的温度形成厚涂层，通常厚度超过400nm的涂层，常规地使用喷涂设备来在基板上喷涂涂层前体液滴流。但常规喷雾热解系统具有许多缺点，诸如生成陡峭的热梯度，且具有涂层不均勻性和品质的问题。通过减小液滴大小可以实现该工艺的重要改进，如在本申请者的目前未公开的芬兰专利申请FI20071003和FI20080217中所述。涂层形成工艺是表面温度的阿累尼乌斯型函数(Arrhenius-type function)且因此需要高玻璃表面温度来用于快速涂层增长速率。US5，124，180，BTU工程公司(BTU Engineering Corporation)，1992年6月23日，描述了一种用于在基板上产生基本无光雾 (haze free)掺氟金属氧化物涂层的方法，该方法包括以下步骤加热基板表面；使所述表面与蒸气接触，蒸气包括金属氧化物前体、含氧剂、含氟乙烯的掺杂剂；以及，使得所述蒸气热反应为含氟金属氧化物。该公开文献还描述了用于在基板上产生均勻金属氧化物薄膜涂层的设备。该设备包括加热器和输送机，加热器用于加热该基板到大约450°C与600°C之间，输送机将加热的基板输送到邻近喷射器头的反应区。因此，实际上，加热整个基板，不仅是基板表面。并未描述加热机制，但该公开文献的图IA示出放置于输送基板下方的加热οUS4, 917，717，Glaverbel, 1990年4月17日，描述了一种在热玻璃基板的上面上热解形成金属化合物涂层的设备。该设备包括用于喷涂液体原材料的装置和用于向喷涂区供热的加热装置。加热涂覆腔室的喷涂区以使得涂层前体材料的部分在其到达基板之前蒸发以利用蒸发的涂层前体材料充注该区。基于液体-气溶胶的涂层，S卩，前体材料包括气体和液滴的涂层，通常需要比基于蒸气的涂层更多的热，这归因于液体蒸发所需的能量。液滴较大，通常具有大约100微米直径的喷涂涂层，需要较多的蒸发能量使得喷涂涂层工艺通常不能应用于像浮法玻璃生产或玻璃回火的高速工艺中。在涂覆工艺中，冷却玻璃表面。对于有效的多阶段涂覆，必须补偿冷却效果。为了避免玻璃变形，玻璃应仅从其表面加热。美国专利4，655，810，Glaverbel, 1987年4 月7日，描述了通过使表面向一个或多个辐射加热器暴露而加热玻璃的表面层，一个或多个辐射加热器具有低于1100°C的黑体温度。类似加热方案也描述于美国专利4，536，204， Glaverbel, 1985年8月20日中。本领域技术人员熟知钠钙玻璃对于小于2. 5微米的波长具有较高的透明度。因此，仅加热玻璃表面层的高效辐射加热器必须在高于此的波长下工作，即在低于900°C的温度下工作。涂覆工艺常常在600°C左右的温度执行。因此，净加热功率低于大约70kW/m2。生产透明导电氧化物(TCO)涂层时不能使用辐射加热，因为涂层反射红外光且因此玻璃表面没有被有效地加热。UK 专利申请 GB2016444A，Saint-Gobain Industries，1979 年 9 月 26 日，描述了利用火焰来调整玻璃表面温度，火焰扫掠离开浮炉的玻璃表面。这种加热不能用于上面有涂层的玻璃，因为涂层的稳定性温度低于火焰温度。优选地在浮法制造工艺中在线地制造热解涂层或者在高速离线涂覆系统中制造热解涂层。在这些情况下，玻璃速度通常在5m/min与50m/min之间。常常需要薄涂层，即用于光伏(PV)应用的玻璃上的高效TCO涂层的涂层厚度可为大约1微米。在各种情况下， 可需要多个涂层，即，用于PV应用的涂层堆叠可包括两个衬层和若干TCO层。生产这种涂层需要对玻璃表面进行多阶段高速加热，玻璃表面可包括涂层层。这种加热不能仅通过辐射加热进行。因此，现有技术多阶段液体-气溶胶涂覆工艺和设备的问题在于喷涂到玻璃表面上的液体-气溶胶冷却玻璃表面，使得后面的涂覆阶段降级。现有技术加热器和加热方法对于在浮法玻璃制造工艺期间在线实施的热解涂覆中或在高速离线涂覆系统和方法中实施的热解涂覆中加热玻璃表面是不够的，在高速离线涂覆系统和方法中玻璃速度通常在 5m/min与50m/min之间。因此，需要能高速形成涂层的更好的基于液体-气溶胶的涂覆工艺和设备，包括玻璃表面加热。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺和设备以便克服上述现有技术问题。本专利技术的目的通过根据权利要求1的特征部分的工艺和特别地通过由对流加热执行玻璃基板表面加热的工艺来实现。本专利技术的目的进一步通过根据权利要求14的特征部分的设备和特别地通过其中玻璃基板表面加热装置被布置成通过对流向基板表面供应热能的设备来实现。在从属权利要求中公开本专利技术的优选实施例。本专利技术的主要目的是介绍用于涂覆玻璃的工艺，特别地通过基于液体-气溶胶的方法来涂覆玻璃的工艺，利用此工艺能以高涂层生长速率产生均勻涂层。本专利技术的另一特征是用于以高涂层生长速率在玻璃上产本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种通过使用至少一种或多种液体原材料来涂覆玻璃基板（２）的工艺，所述液体原材料基本在玻璃基板表面（１０）的至少一部分上或附近起反应以在上面形成涂层，所述工艺包括以下步骤：ａ）加热所述玻璃基板（２）到至少大致涂覆温度；ｂ）通过将所述一种或多种液体材料转换成液体气溶胶和将该液体－气溶胶的至少一部分沉积到所述玻璃基板表面（１０）的所述部分上而在所述玻璃基板表面（１０）上形成涂层；ｃ）重复步骤ｂ）至少一次；以及，ｄ）在多个步骤ｂ）的至少一个之前加热所述玻璃基板表面（１０），其特征在于，在步骤ｄ）中所述玻璃基板表面（１０）加热通过对流加热来进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M拉贾拉，
申请(专利权)人：本尼克公司，
类型：发明
国别省市：FI