镀膜玻璃生产中的真空控制组件及镀膜设备的发展研究

贾建涛,邹金煌,刘思睿

平湖旗滨玻璃有限公司，浙江省嘉兴市314000

长兴旗滨节能玻璃有限公司，浙江省湖州市313000

摘要：镀膜是玻璃行业节能板块最为关键的一道工艺，该工艺技术直接影响了节能玻璃的功能及品质。真空腔体作为镀膜工序最核心设备，决定了生产镀膜玻璃的品质及产量。进出口腔室为真空腔体与大气过渡的腔室，其工作节拍直接影响了镀膜玻璃生产的节拍。随着进出口腔室抽气效率不断的提升，对进出口腔室泵抽气口也提出了更多的要求。真空泵连接进出口腔室，由于真空泵抽速的提升，瞬间通过真空泵的抽气口的气流量增加，且在低真空环境中，空气中的水汽极易在该位置结冰，导致泵口堵塞，从而影响镀膜线的生产节拍，甚至造成镀膜线回气处理的问题，引起较大的经济损失及耽误交期。针对这些问题，我们在此进行探讨分析，以期改进现有的真空控制组件及镀膜设备，设计出能改善现有镀膜设备的进出口腔室的出气孔与真空泵连接部位容易出现结冰而导致堵塞等问题的新工艺。

关键词：镀膜玻璃，真空控制组件，镀膜设备

前言

过去10年间,随着国民经济的发展,镀膜玻璃的应用在我国成爆炸性的增长。在1991年至1997年间,我国从美国BOCCT和德国LEYBOLD公司引进连续磁控溅射镀膜玻璃生产线24条,年生产能力2000万m2,国产双端连续磁控溅射镀膜玻璃生产线30多条,年生产能力600万m2。至1997年市场已形成镀膜玻璃供过于求的局面,以质量求生存是企业健康发展的必然之路1。目前国内镀膜玻璃生产设备和技术都有些落后,国产设备由于工艺结构不合理,镀膜设备的进出口腔室出气孔与真空泵连接部位容易出现结冰而导致堵塞等问题现象严重。综合设备工艺技术的研究和开发是质量控制的关键。

1.镀膜玻璃

能源资源伴随着经济的发展呈现出锐减趋势，人们对于节能环保的关注力度达到空间，为追求“低碳”生活，开始探索全新的节能技术。镀膜玻璃作为节能玻璃的一种，具有美观耐用的作用，因此被广泛应用于建筑领域2。镀膜玻璃主要是通过在普通玻璃表面进行镀膜使得其性能改变，从而阻碍红外光的透过，使得玻璃两侧热交换降低。镀膜玻璃比传统玻璃更具环保性、节能性3。目前，在玻璃生产加工领域中，主要采取溶胶凝胶法、真空蒸发法、化学气相沉积法、真空磁控溅射法等方法生产镀膜玻璃，磁控溅射镀膜玻璃使用的是磁控溅射技术，可以在玻璃基片上制造出多层膜系，镀出多种颜色，其膜层具有较好的抗腐蚀性和耐磨性，是当前玻璃深加工领域最常用的生产工艺，在世界各地建筑中被广泛应用4。而随着镀膜工艺的不断发展，不仅很好地满足了建筑设计的审美需求，同时也进一步提高了其节能性能。

2.镀膜玻璃的生产工艺

前文已经提到，目前镀膜玻璃的生产方法很多，有真空磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法，等等。在真空室内的溅射气体不仅可在一定条件下改变膜层厚度，还能改变其成分，从而影响镀膜质量。本文将着眼于生产中的具体设备组件，对生产工艺中的真空控制组件及镀膜设备进行详细探讨。

3.真空控制组件及镀膜设备

为了改善现有用于镀膜玻璃生产的镀膜设备的进出口腔室的出气孔与真空泵连接部位容易出现结冰而导致堵塞的问题，本文提出一种真空控制组件及镀膜设备。这种真空控制组件用于镀膜设备的真空腔体，具体包括进出口腔室10、真空泵、加热器30、出气孔11、温度传感器51、温度控制器50、防护网模块40等。其中进出口腔室与真空腔体相连通，进出口腔室上设置有出气孔。真空泵设于进出口腔室外侧，真空泵的抽气管与出气孔相连通。加热器设于进出口腔室表面，并靠近出气孔设置。此外，在进出口腔室内设有温度传感器用于检测进出口腔室内部温度。温度传感器、加热器以及真空泵分别与温度控制器电连接。温度传感器靠近出气孔设置，并与加热器间隔设置。加热器的数量为多个，多个加热器间隔设置。真空控制组件中的防护网模块设于出气孔上，包括过滤网41以及第一边框42和第二边框43。第一边框沿过滤网的边缘设置，与进出口腔室相连接，用于将过滤网压紧在进出口腔室的壁面上，以使过滤网盖设于出气孔上，加热器与过滤网和/或第一边框相连接。第二边框同样沿过滤网边缘设置，过滤网的边缘嵌设于第一边框和第二边框之间，第二边框与进出口腔室的壁面相连接。

图1

以上真空控制组件的进出口腔室与真空腔体相连通，并且整体形成一套镀膜设备。

4.真空控制组件及镀膜设备的优势

这种用于镀膜玻璃生产的真空控制组件及镀膜设备通过采用加热器设置在进出口腔室表面，使加热器能够对进出口腔室的出气孔部位进行加热，以使出气孔部位保持在预设温度，进而可以防止出气孔部位产生结冰而导致真空泵的抽气管堵塞的问题。

5.真空控制组件及镀膜设备的使用实例

下面将以具体工作流程步骤结合附图实施例对这种用于镀膜玻璃生产的真空控制组件及镀膜设备的技术方案进行清楚、完整地描述。

在实际使用中，进出口腔室用于与真空腔体相连接，当真空泵运行时，能够使进出口腔室内的气体依次经出气孔和抽气管抽出。加热器用于对进出口腔室表面靠近出气孔的位置进行加热。加热器与出气孔的相对位置，可以根据加热器和出气孔的形状来确定。出气孔为贯穿进出口腔室的侧壁的贯通孔，真空泵的抽气管与出气孔相连通。出气孔靠近进出口腔室的一侧为进气侧，出气孔靠近抽气管的一侧为出气侧。加热器可以设置在进气侧和/或出气侧。由于真空泵运行过程中，通常是在出气孔的进气侧产生结冰现象，加热器选择安装在出气孔的进气侧。同时可以在气孔设置多组加热器，以使加热器能够从多个方位对出气孔部位进行加热，防止出气孔出现结冰的问题。

图2

由于镀膜设备运行过程中，真空泵的抽速提升，瞬间通过出气孔的气流量增加，而镀膜设备在低真空环境中运行时，空气中的水汽容易在出气孔和抽气管部位产生结冰，实际使用中通过设置加热器，能够对出气孔部位进行加热，防止出气孔部位产生结冰，进而可以防止出气孔或真空泵的抽气管堵塞。现有设备中，为了避免堵塞，通常会选择增大出气孔和抽气管的直径的方式，造成镀膜设备运行不稳定5。而在本文提出的这种真空控制组件中，通过设置加热器，能够在实现对出气孔加热保温，防止出气孔产生结冰堵塞，进而不需要增大出气孔和抽气管的直径，有效提升镀膜设备运行的稳定性。

这种用于镀膜玻璃生产的真空控制组件还包括温度传感器和温度控制器。温度传感器设于进出口腔室内，用于检测进出口腔室内部温度。温度传感器、加热器以及真空泵分别与温度控制器电连接。温度传感器可以用于检测进出口腔室内部的温度，以使进出口腔室内的温度保持在预设范围。在真空泵运行时，真空泵向温度控制器发出驱动信号，以示进出口腔室进入抽真空运行状态，温度控制器接收到驱动信号，驱动温度传感器启动。当进出气孔腔室内的温度低于预设温度时，进出口腔室的出气孔气体高速流动，更容易产生结冰的状况。温度控制器驱动加热器运行，以使加热器对出气孔进行加热，以预防出气孔出现结冰。

通过设置温度温度传感器和温度控制器相配合，可以通过温度控制器对加热器的加热功率进行温度调节，以根据温度传感器所获得的温度信息确定加热器的运行状态，进而对进出口腔室内部和/或进出口腔室的出气孔部位温度进行控制，以使进出口腔室内部和/或进出口腔室的出气孔保持在预设的温度范围，实现气流恒温输出，减少由于气流温度变化而对真空泵造成影响。

图3

此外，在出气孔上设有防护网模块。防护网模块用于过滤进出口腔室输出到真空泵的杂质，防止真空泵受损。当防护网模块安装在进出口腔室的出气孔上时，加热器可以通过安装扣固定在防护网模块上，以减少对进出口腔室的打孔等操作。在抽气泵运行时，能够产生将防护网模块压紧在进出口腔室的内部壁面上的作用力，进而可以防止防护网模块脱落。在加热器的配合下，能够使通过防护网模块的气流被加热输出，进而防止防护网模块的网孔由于结冰而产生堵塞现象。

结语

镀膜玻璃的生产是玻璃深加工领域非常重要的工艺，在一定程度带动了行业发展和科技进度，推动了我国建筑节能玻璃及下游加工行业的可持续发展，尤其是在节能减排、环保生态等方面作出了突出贡献，取得了显著的社会效益6。因此，如何大批量、低成本稳定地生产镀膜玻璃成为亟待思考的重要问题，需要构建健全的再生能源技术利用和控制机制，可以说建筑节能玻璃的发展道理任重道远。

参考文献

［1］兰明雄.基于Si-SiC薄膜复合沉积镀膜玻璃生产探讨［J］.福建建材，2021，（2）：93-94.

［2］巫中艺，王思霖，唐无忌，等.热反射玻璃与LOW-E玻璃的工艺分析及节能原理［J］.信息记录材料，2021，22（2）：31-32.

［3］杨建溥，刘国东.在线Low-E玻璃在近零能耗建筑中的应用［J］.玻璃，2020，47（10）：53-56.

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