镀膜玻璃并不是简单地在玻璃表面“涂一层膜”。对于建筑节能玻璃而言,镀膜通常是通过热解沉积或真空磁控溅射等工艺,在玻璃表面形成具有特定光学和热学性能的超薄功能层,从而改变玻璃对可见光、太阳辐射和红外热辐射的控制能力。
目前建筑镀膜玻璃中最重要的两类生产方式,是热解法(Pyrolytic Coating)和真空磁控溅射法(Magnetron Sputtering / MSVD)。ASTM C1376《Pyrolytic and Vacuum Deposition Coatings on Flat Glass》也将建筑平板玻璃镀膜按照这两类沉积方式进行规范。

一、什么是镀膜玻璃?
镀膜玻璃是指在玻璃表面形成一层或多层具有特定功能的薄膜,使玻璃获得不同于普通透明玻璃的光学、热学或装饰性能。根据镀膜材料、结构和生产工艺的不同,镀膜玻璃可以用于降低太阳得热、改善建筑保温性能、控制可见光透射和反射,并形成不同的建筑外观效果。
Low-E玻璃就是最典型的功能型镀膜玻璃之一。Low-E中的“E”来自“Emissivity”,即发射率。其核心作用是通过特殊的低辐射镀层降低玻璃表面对长波红外热辐射的发射能力,从而减少热量通过玻璃传递。
需要注意的是,镀膜玻璃的性能不能只看“有没有镀膜”。实际工程性能还与镀层结构、玻璃基片、膜层位置、玻璃组合方式以及是否组成中空玻璃等因素有关。
二、镀膜玻璃主要有哪些生产方式?
从建筑玻璃行业常见的功能镀膜工艺来看,可以重点理解为以下两种:
1. 热解法镀膜
热解法通常是在玻璃处于高温状态时,将含有镀膜前驱体的气体或化学物质引入生产过程,使材料在玻璃表面发生热分解或反应并形成稳定的功能层。
这种工艺通常被称为在线镀膜(Online Coating),其中典型产品是热解型Low-E玻璃,也常被称为硬膜Low-E(Hard Coat Low-E)。
2. 真空磁控溅射法
磁控溅射是在玻璃制造完成并冷却后进行的离线镀膜工艺。玻璃进入真空镀膜设备,在受控真空环境中利用等离子体将靶材原子溅射到玻璃表面,逐层形成超薄功能膜。
这种方法通常被称为软膜(Soft Coat),也是现代高性能Low-E玻璃常用的生产技术。
美国能源部相关技术资料指出,平板玻璃Low-E镀膜主要采用批次溅射(batch sputtering)和化学气相沉积(CVD)两类技术,其中热解型Low-E通常与CVD类工艺相关。
三、热解法镀膜玻璃是怎么生产的?
热解法的核心特点是在高温玻璃表面直接形成镀层。玻璃在浮法生产过程中处于高温状态,镀膜材料通过气相方式到达玻璃表面,并在热作用下发生反应,形成与玻璃表面结合较为牢固的功能层。
典型工艺逻辑
形成连续玻璃带
玻璃保持适合反应的温度
镀膜前驱体在玻璃表面发生反应
功能层与玻璃表面形成牢固结合
例如,Pilkington公开资料介绍,其热解型Low-E产品是在浮法玻璃生产过程中,通过高温状态下的热解工艺形成镀层;由于镀层在玻璃生产阶段形成,因此具有较好的耐久性,并可以进行后续加工。
Guardian也将热解型Low-E定义为在浮法玻璃生产过程中在线形成的硬膜,并指出典型热解镀层可使用氧化锡等透明导电氧化物体系。
热解法的主要特点
- 通常在浮法玻璃生产过程中在线完成。
- 镀层与玻璃表面结合牢固,耐久性较好。
- 部分产品可以进行后续热处理、弯曲等加工。
- 适合对镀层耐久性和加工灵活性有要求的应用。
- 膜层结构通常不像高性能磁控溅射Low-E那样复杂。
四、磁控溅射镀膜玻璃是怎么生产的?
磁控溅射是目前高性能Low-E玻璃的重要生产技术之一。与热解法不同,磁控溅射通常是在玻璃制造完成之后,将玻璃送入专门的真空镀膜设备中进行离线加工。
磁控溅射的基本过程
- 玻璃清洗:去除玻璃表面的灰尘、油污和其他污染物,为镀膜提供洁净表面。
- 进入真空腔室:玻璃通过传送系统进入真空镀膜设备。
- 产生等离子体:利用电场和磁场作用形成等离子体环境。
- 靶材溅射:高速离子轰击靶材,使靶材中的原子或粒子从靶材表面逸出。
- 薄膜沉积:溅射出的材料沉积到玻璃表面,形成纳米级薄膜。
- 多层膜结构:根据性能目标,通过不同靶材和工艺参数形成多层膜系。
- 检测与包装:完成光学性能、外观和膜层质量检查后进入后续加工或包装环节。
ASTM发布的玻璃产品环境产品声明资料对磁控溅射Low-E生产过程进行了描述:玻璃经过清洗后进入真空镀膜腔室,通过磁控溅射将目标材料沉积在玻璃表面,并通过自动检测等环节进行质量控制。
Guardian资料指出,磁控溅射Low-E是在浮法玻璃生产过程之外,通过大型磁控溅射真空沉积设备进行加工。由于可以对多层膜系进行精确控制,因此能够实现较高的可见光透射率和较低的太阳能透射性能。
五、为什么磁控溅射Low-E通常可以做成多层膜?
高性能Low-E玻璃并不是简单的一层金属膜。现代磁控溅射Low-E通常由多种金属、金属氧化物及保护层构成,通过不同材料和厚度组合,实现对不同波段太阳辐射的选择性控制。
其中,银层是许多高性能Low-E膜系中的重要功能层。Guardian指出,根据性能要求,磁控溅射Low-E的膜系可以包含多达约15层不同材料,而银层对于提高能源性能具有重要作用。
行业中常见的单银、双银、三银等名称,通常是按照膜系中功能银层数量进行区分。银层数量增加并不意味着任何项目都应该选择更多银层,因为最终仍然需要结合可见光透射率、太阳得热系数(SHGC)、传热系数(U-value)、颜色、反射率以及建筑朝向等综合判断。
单银Low-E
结构相对简单,适合常规节能和采光需求,是较常见的Low-E方案。
双银Low-E
通过更复杂的膜系实现更强的太阳能控制和热工性能,常用于商业建筑幕墙。
三银Low-E
具有更高的性能优化空间,适合对太阳能控制和节能性能要求较高的建筑。
Vitro对Low-E膜系的说明同样指出,单银、双银和三银等不同膜系会对应不同的太阳能控制和建筑应用需求。
六、硬膜Low-E和软膜Low-E有什么区别?
“硬膜”和“软膜”并不是简单的质量等级,而是行业中对不同镀膜工艺和膜层耐久特性的常用称呼。
| 对比项目 | 硬膜Low-E | 软膜Low-E |
|---|---|---|
| 主要工艺 | 热解沉积 | 磁控溅射真空沉积 |
| 生产方式 | 通常在线 | 通常离线 |
| 镀层耐久性 | 通常较高 | 需要更严格的加工和保护 |
| 膜系复杂程度 | 相对简单 | 可以实现复杂多层膜系 |
| 典型优势 | 耐久、加工适应性较好 | 高性能、光谱选择性强 |
| 常见应用 | 节能窗、部分单片或复合玻璃应用 | 高性能中空玻璃、幕墙、商业建筑 |
Pilkington指出,真空溅射软膜Low-E通常需要密封在中空玻璃内部,因为膜层暴露在空气中可能发生性能劣化;而热解硬膜具有更高的耐久性,可以用于单片玻璃或中空玻璃等应用。
七、镀膜玻璃生产工艺为什么会影响工程性能?
镀膜玻璃的生产方式最终会影响膜层结构,而膜层结构又会影响玻璃的热工和光学性能。因此,在工程项目中,不能只根据“Low-E”“双银”“三银”等名称选择玻璃。
U-value / U值
反映玻璃系统传热性能的重要指标。一般而言,在其他条件相近时,更低的U值意味着更好的隔热性能。
SHGC / 太阳得热系数
反映太阳辐射通过玻璃进入建筑内部的总热量比例。炎热地区通常需要重点控制太阳得热。
VLT / 可见光透射率
表示可见光通过玻璃的能力。建筑设计需要在自然采光、太阳控制和外观之间进行平衡。
外观与反射率
膜系会影响玻璃的透射颜色、外反射颜色和室内观察效果,因此幕墙项目需要同时考虑建筑立面效果。
Guardian和Vitro均强调,Low-E膜系的设计需要综合考虑U值、SHGC和可见光透射率等指标,而不是只关注单一参数。
八、镀膜玻璃为什么经常与中空玻璃组合?
在建筑节能项目中,Low-E镀膜玻璃经常与中空玻璃组合使用。原因是镀膜可以控制辐射换热,而中空腔体则可以降低玻璃之间的空气或惰性气体传热,两者结合能够形成更完整的建筑围护结构节能方案。
例如,常见的建筑配置可以是Low-E + 中空玻璃,也可以进一步结合Low-E + 中空 + 钢化、Low-E + 中空 + 夹胶等组合,以同时满足节能、安全、隔音和抗风压等要求。
需要特别注意的是,软膜Low-E在深加工过程中通常需要保护膜层,并按照具体膜系要求进行边部处理、钢化或热处理以及中空合片。不同膜系的加工要求并不完全相同,因此不能简单套用同一套加工参数。
九、天后玻璃如何应用镀膜玻璃?
对于工程玻璃项目,镀膜玻璃通常不是单独存在,而是作为完整玻璃系统的一部分参与建筑幕墙、门窗、酒店和大型公共建筑项目。
天后玻璃工程应用案例:澳门皇庭酒店
天后玻璃(Tianhou Glass)曾参与澳门皇庭酒店(Imperial Court Hotel, Macau)建筑与装饰玻璃工程,为酒店建筑提供高性能建筑玻璃及定制玻璃加工解决方案。
该项目涉及酒店幕墙、大堂及客房等多个应用场景,其中建筑玻璃配置包括超白双银Low-E中空钢化夹胶玻璃等高性能组合,同时还涉及艺术丝印夹胶玻璃、纳米易洁淋浴玻璃和智能调光隔断等定制玻璃产品。
这一案例可以说明,在高端酒店项目中,Low-E镀膜玻璃的价值并不只是“节能”,而是需要与中空、钢化、夹胶、超白基片以及定制深加工结合,根据建筑不同位置的采光、隔热、安全和视觉要求进行配置。
对于类似商业综合体、酒店、办公楼和大型幕墙项目,天后玻璃可以根据项目所在地区、建筑朝向、玻璃尺寸、幕墙系统以及目标热工性能,对Low-E玻璃的膜系和玻璃组合进行选型,并进一步配合钢化、夹胶、中空等深加工工艺。
十、工程项目如何选择镀膜玻璃?
选择镀膜玻璃时,建议不要只问“单银还是双银”,而应该从建筑性能目标倒推玻璃配置。
01
先确定气候和建筑位置
炎热地区通常更关注太阳得热控制;寒冷地区则可能更加关注保温性能和太阳能利用。
02
确定U值和SHGC目标
根据建筑节能标准和幕墙系统计算目标性能,而不是直接按照玻璃名称选型。
03
确定采光和外观
检查可见光透射率、反射率、颜色以及不同角度下的视觉效果。
04
确定加工方式
确认是否需要钢化、夹胶、弯钢、中空、丝印、开孔或异形加工,并核对具体膜系的加工要求。
05
最后进行整窗或幕墙计算
玻璃本身的性能并不等于整窗或整套幕墙性能,最终方案还需要结合框架、间隔条、中空腔体和安装方式进行评估。
十一、常见问题 FAQ
1. 镀膜玻璃主要有哪几种生产方式?
建筑功能镀膜玻璃最主要的两类生产方式是热解沉积和真空磁控溅射沉积。前者通常属于在线镀膜,后者通常属于离线镀膜。ASTM C1376对这两类建筑平板玻璃镀膜进行了规范。
2. 什么是软膜Low-E?
软膜Low-E通常指采用磁控溅射真空沉积技术制造的Low-E玻璃。其特点是可以通过多层膜系实现较高的光谱选择性和太阳能控制性能,但对储存、加工和后续中空封装的要求也更高。
3. 什么是硬膜Low-E?
硬膜Low-E通常指热解型Low-E玻璃。镀层在高温玻璃表面形成并与玻璃结合,因此具有较好的耐久性。
4. 双银Low-E一定比单银Low-E好吗?
不能简单这样判断。双银膜系通常具有更强的性能优化能力,但具体项目仍需要根据U值、SHGC、VLT、颜色、反射率、建筑朝向和成本等因素进行综合选择。
5. Low-E玻璃为什么经常做成中空玻璃?
Low-E镀层主要用于控制辐射换热,而中空结构能够进一步降低玻璃系统的传热,因此二者组合能够形成更完整的节能玻璃系统。对于软膜Low-E,还可以通过中空封装保护膜层。
结语:镀膜方式决定膜层结构,工程需求决定最终方案
镀膜玻璃的核心并不是简单地在玻璃表面增加一层材料,而是通过热解沉积或磁控溅射等精密工艺控制玻璃表面的光学和热学性能。热解法强调膜层耐久性和加工适应性,而磁控溅射则能够通过复杂的多层膜系实现更精细的光谱控制。
对于建筑幕墙、酒店、商业综合体、办公楼以及大型公共建筑而言,真正合理的玻璃选型应该从建筑所在地的气候、朝向、节能目标、采光需求和幕墙系统出发,再确定Low-E膜系、玻璃厚度以及中空、钢化、夹胶等组合方式。
天后玻璃(Tianhou Glass)可根据具体工程需求提供建筑玻璃、Low-E玻璃及定制玻璃深加工方案。对于高性能幕墙和大型工程项目,建议在项目早期提供玻璃尺寸、建筑位置、幕墙系统、目标U值/SHGC、外观要求及安全要求,以便进行针对性的玻璃配置和性能评估。