[发明专利]用于涂覆玻璃的工艺和设备

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于涂覆玻璃的工艺，并且具体涉及使用至少一种或多种液体原材料涂敷玻璃的工艺，所述液体原材料主要在至少一部分玻璃表面上起反应从而在其上形成涂层，所述工艺包括：利用一个或多个双流体雾化器将液体原材料的至少一部分雾化成液滴，并且对一个或多个双流体雾化器中使用的气体的至少一部分气体充电，使得在雾化期间或之后至少一部分液滴变得带电。本发明还涉及根据权利要求9的前序部分的用于涂覆玻璃的设备，并且具体涉及使用至少一种或多种液体原材料涂敷玻璃的设备，所述液体原材料在至少一部分玻璃表面上起反应从而在其上形成涂层，该设备包括：用于至少将液体原材料的至少一部分雾化成液滴的一个或多个双流体雾化器；以及充电装置，该充电装置对用在一个或多个双流体雾化器中的气体的至少一部分进行充电，使得在雾化期间或之后至少一部分液滴变得带电。

背景技术

为各种目的而制造涂覆的玻璃，涂层被选择成具有某些特定的、期望的玻璃特性。关于建筑物玻璃和汽车玻璃的涂层的重要示例是那些设计成减小关于红外辐射的涂覆面发射率的涂层（low-e涂层），设计成减小总的太阳能传输的涂层，以及设计成提供亲水或自清洁的玻璃表面的涂层。对于光伏应用而言，具有透明导电氧化物（TCO）涂层的玻璃是非常重要的。例如，已知氟掺杂氧化锡（FTO）或者铝掺杂氧化锌涂层都能很好地用作TCO和low-e涂层，氧化钛涂层（特别是具有锐钛型晶体结构）能很好地用作自清洁涂层，以及铁-钴-铬基氧化物涂层能很好地用作近红外反射涂层。

施用到玻璃上的这些涂层通常应当具有高度且均匀的光学品质。取决于应用，这些涂层通常施用至约10 nm到1500 nm之间的厚度。涂层材料通常具有不同于玻璃材料的折射率，从而涂层厚度的不同可能引起不好的干涉效应，因此均匀的厚度对于良好的光学品质而言是很重要的。

玻璃上的涂层能够被分成两个不同的组：软涂层和硬涂层。软涂层通常通过溅射来施加，它们对玻璃表面的粘附是相当差的。通常具有突出的粘附性和高耐磨性的硬涂层通常通过热解方法施加，例如化学气相沉积（CVD）和喷射热解。

在CVD中，涂层的前体材料是气相的，使该蒸气进入涂覆室并作为被良好控制且均匀的流而流动，基底被涂覆。涂层形成速率是相当慢的，因而工艺通常在超过650 ℃的温度下进行，这是因为涂层生长速率通常随温度的升高而指数地增加。相当高的温度要求使得CVD工艺非常不适合用于在浮法玻璃工艺之外进行的玻璃涂覆操作，即，用于离线的涂层施加。

为了在低于大约650 ℃的温度下形成厚的涂层（通常具有高于400 nm厚度的涂层），常规的途径是使用喷涂设备，该喷涂设备用于将涂层前体溶液的液滴流喷洒到基底上。然而，常规的喷射热解系统存在许多缺点，例如，产生陡的热梯度，以及关于涂层均匀性和品质的问题。对该工艺的大改进可以通过减小液滴尺寸来实现，如申请人当前未公开的芬兰专利申请FI 20071003和FI 20080217中描述的那样。

改进喷射热解工艺的另一方式是使用静电喷射沉积。德国专利公开DE 3211282A1（Albers，1983年8月29）描述了一种通过颗粒或液滴来涂覆玻璃的工艺，其中颗粒或液滴具有与玻璃不同的电势。玻璃的温度在400 ℃到900 ℃之间。颗粒或液滴的充电通过静电喷涂枪来实现，该静电喷涂枪传统上在诸如汽车精加工之类的各种应用范围内的涂敷导电表面中使用。

在静电喷射中存在对液体充电的三种主要方式：直接传导、电晕、以及感应。在直接传导中，喷射材料必须具有较高的导电率，并且电压被施加至喷射材料源。喷射物从喷射喷嘴喷出时就已经带电，并且立即雾化。在电晕充电系统中，喷射的液滴在雾化后通过经过电晕场而充电。这是一种高效的技术，但是由于发生电弧的高可能性，所以其存在安全风险。该技术的另一不足在于液体可能在充电之前落到产生电晕的电极上，从而造成性能的降低。因而，电晕充电通常主要用于干燥颗粒而不是液滴。在感应充电中，将电压施加在喷嘴的邻近处，使得液体行进到源附近并且获得一些电荷。为了避免材料流又流回到给料箱，材料必须具有高的体电阻率。由于其相对较低的充电效率，所以需要机械辅助以雾化喷射物，通常使用旋转雾化、空气辅助雾化、或者所述两者的组合。

用于静电喷射的电压通常非常高。公开DE 3211282A1中描述了用于喷射设备中的90 kV的电压。