光学工程玻璃生产现状与发展

bomoaa · 发表于 2013-3-12 22:57:47

镀膜玻璃生产现状与发展

玻璃以其透明、高可见光透过率、高硬度、耐磨、重量轻等优异性能早已被广泛应用于建筑物门窗、天窗、幕墙等部位，为建筑物提供景观、装饰、采光及获得阳光辐射能量，成为建筑物不可缺少的主要材料;玻璃同时也是汽车、飞机、轮船等交通工具制造业、高科技行业及其它很多经济部门重要原材料。有学者预言在未来很长的一个时期还不可能有新的更好的材料取代它。
　　但是玻璃也存在隔热、隔声性能差，脆性、抗冲击强度低等缺陷,满足不了现代建筑节能、隔声、安全等更高功能的要求，影响其在各个领域的使用。为满足需求，在保持玻璃原有的优异性能的基础上，进行二次技术加工，改变原有的缺陷，赋于其新的隔热、保温、隔声、导电、防电磁波、防红外线、防紫外线辐射等多种优良性能，提高其抗冲击强度和装饰美化功能，使玻璃在现代工业、建筑业、高科技领域和国民经济各领域得到更广泛的应用。
　　玻璃的二次加工技术产品有镀膜玻璃、中空玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、热弯玻璃等很多种。加工玻璃技术我国从20世纪50年代开始大规模的研究开发，陆续进行工业化生产，各种加工玻璃产品我国几乎都有生产，加工玻璃现在我国占平板玻璃总量的25％左右。从数量、品种、质量、生产技术来说与发达国家相比差距甚大（发达国家加工玻璃占平板玻璃总量的70％左右）。这一状况远远满足不了我国经济发展的需要，这就要求我们从加工玻璃生产技术研究，产品品种开发，生产装备研制、加工玻璃产品应用范围，应用技术开发和有关法规制订等各方面积极进行工作，以推动和促进玻璃深加工技术及产品生产、应用的发展，为新技术发展和国民经济建设作出更大贡献。
1　镀膜玻璃生产与应用现状及存在问题
1.1　镀膜玻璃第一阶段（ 20世纪80年代—20世纪末）发展状况
　　镀膜玻璃作为玻璃二次加工的主要产品之一在我国发展很快。镀膜玻璃生产工艺技术主要有磁控溅射镀膜、真空蒸发镀膜、溶胶—凝胶镀膜、在线气相沉积镀膜等，上述几种工艺技术在我国都有应用。用于大面积镀膜玻璃连续生产的工艺技术主要是磁控溅射镀膜和在线气相沉积工艺。其产品主要是建筑用镀膜玻璃和高技术工业生产用透明导电玻璃等。随着改革开放和我国经济建设的发展，我国于20世纪80年代中期开始引进镀膜玻璃连续生产设备和技术，到20世纪90年代中期达到高潮，主要生产各种阳光控制膜和透明导电膜玻璃产品。在这段时期建成的磁控溅射镀膜生产线约有30余条进口生产线，近200余条国产生产线，形成年生产阳光控制膜玻璃的能力达3600万平方米以上。此生产能力超过了我国当时建筑业发展对镀膜玻璃的需求。
　　另有数条ITO膜透明导电玻璃引进生产线，生产的产品主要用于液晶显示器件（LCD）制造用基片玻璃，到上世纪末年生产能力也达到400万平方米以上。
　　由于生产设备、技术管理比较落后，很大一部分国产设备存在工艺设计不合理、制造精度和控制精度低等问题，某些镀膜玻璃生产企业和建筑企业单纯追求本企业一时的经济效益，忽视或不考虑镀膜玻璃生产、再加工技术、应用设计、施工技术的研究开发和管理工作，从而导致镀膜玻璃生产和应用中出现一些技术、质量问题，如产品品种少，玻璃出现色差、变色影响了装饰美化效果，镀膜玻璃自炸裂，强烈反光造成“ 光污染”以及安全等问题；特别是当时还没有引起人们足够重视的隔热、保温节能效果差的问题，都严重影响了镀膜玻璃的应用，到20世纪末新上生产线已大大减少，很多已上国产镀膜玻璃生产线停产，进口生产线也大多开工不足。
　　 20世纪末镀膜玻璃生产行业渐渐认识到上述存在问题，有的企业逐步开发生产并推广可见光反射率较低并能钢化处理的阳光控制膜玻璃, 减少“光污染”和满足建筑业对安全玻璃的要求。此时建筑业对玻璃隔热、保温节能的要求越来越高，部分企业在已引进连续磁控溅射镀膜生产线上开发生产出了单银低辐射（Low－E）玻璃供应市场。
　　随着对low－E玻璃需求量的增加，进入21世纪国内出现了建设低辐射玻璃生产线的热潮，到现在短短几年时间新建离线磁控溅射连续镀膜生产线8条，1条在批，上世纪引进的镀膜生产线改造6条；同时一条在线气相沉积生产Low－E玻璃生产线建成投产，打破了国外对该项技术的垄断。使我国的镀膜玻璃生产进入一个新的阶段，这些新的生产线全部建成投产后，预计我国到2005年会形成Low－ E玻璃年生产能力2200万平方米左右，阳光控制膜玻璃年生产能力2000 万平方米以上。
　　 ITO膜透明导电玻璃近几年生产能力增长也较快，现有生产线20条左右，国产设备和进口设备大约各占一半，年生产能力达到800万平方米以上，产品主要用于液晶显示器件制造业，其它用途有电磁屏蔽玻璃、防信息泄漏玻璃、防静电玻璃、太阳能电池制造业基板玻璃、用于冰柜、冰箱玻璃、车船、飞机风挡电加热玻璃，文物保护展览橱柜以及重要党、政、军建筑物的门窗玻璃等等用途，随着科技进步，军事建设和国民经济建设的发展，ITO膜透明导电玻璃的应用会越来越广泛。
　　目前还有自清洁玻璃、杀菌玻璃、低反射玻璃、高反射玻璃、五彩玻璃等镀膜玻璃产品的需求市场也越来越大，其生产也必将会有较大的
发展。
1.2　新一阶段（2001年至现在）建设镀膜生产线的特点
　　镀膜玻璃生产行业在总结了第一阶段（20世纪80年代至20世纪末）生产发展经验教训的基础上进入新的发展阶段，建设新的Low－E玻璃生产线，新建设的连续磁控溅射镀膜生产线从生产规模、技术先进性、产品品种等方面都有了很大的提高，更加适应了市场对镀膜玻璃产品的需要，较第一发展阶段建设的生产线有如下特点。
1.2.1　新上生产线产品品种多，特别是考虑到节能产品低辐射玻璃的生产，能生产可钢化的单银Low－E玻璃、双银Low－E玻璃、Sun－E玻璃、阳光控制膜玻璃等各种品种；同时具备开发其它镀膜玻璃产品的能力，如减反射膜玻璃、高反射膜玻璃、自清洁玻璃等。
1.2.2　投资规模、生产能力大，配套加工设备全
　　这次新建生产线大部分投资都在2至4亿元人民币，配备有切割、磨边等冷加工设备；钢化玻璃、中空玻璃、夹层玻璃等再加工设备，年生产能力大都在200万平方米，有的高达360万平方米，这有力于形成规模效益和增加企业的竞争能力。
1.2.3　这次新上磁控连续镀膜生产线基本上都是引进国外设备，据说只有一条国产线在建。
1.2.4　新建的镀膜玻璃生产线技术先进
　　这次新的镀膜玻璃生产线都配置了国外近年研发出的先进镀膜工艺技术、设备和控制技术，主要有：
　　（1）交流中频电源双阴极磁控溅射技术，该技术较直流磁控溅射离子能量、离子密度、溅射速率都高，是其10倍左右，弧光放电少，可长时间工艺稳定生产，显着提高了膜层的各种性能，提高了靶材利用率和设备的生产能力，扩大了能沉积材料的种类，为生产可钢化镀膜玻璃提供了技术保证。
　　（2）采用等离子体辐射光谱监测闭环控制技术，控制溅射工艺气氛，保持长时间稳定连续生产和保证生产产品的高质量。
　　（3）提高靶材利用率的阴极靶制造技术，如双旋转靶等。
1.2.5　浮法在线气相沉积镀Low－E玻璃工艺技术研发成功
　　新一阶段发展镀膜玻璃生产过程中，不少浮法玻璃生产企业都想开发建设浮法在线气相沉积镀Low－E膜玻璃生产工艺，在国外不向中国出售此项技术的情况下，数家浮法玻璃生产企业积极研发在线气相沉积技术，现已研发成功并投入生产，打破了国外对这一技术的垄断。
2　镀膜玻璃生产未来发展
　　镀膜玻璃大规模工业化生产在我国已有近20年的历史，已形成5000万平方米以上的年生产能力，产品种类繁多，应用领域广泛，还在快速发展。目前有发展前景的主要产品：
2.1　低辐射（Low－E）膜玻璃
　　低辐射玻璃，由于其具有优异的隔热、保温性能，在目前全世界能源紧缺，节能和绿色环保呼声日高的形势下，是建筑节能中不可缺少的主要建筑材料之一，在我国低辐射玻璃的应用日趋增多，市场需求和生产一定会高速发展。
2.1.1　世界和我国能源状况的需求
　　能源短缺是全世界面临的两大危机之一，能源也将是21世纪各国争夺的焦点。国务院发展研究中心所做的一份研究报告表明：我国能源可采储量远低于世界平均水平，但能源消耗总量已达世界第二位，中国面临的巨大能源短缺问题正变得越来越迫在眉睫；我国石油储量仅为世界的第11位，目前已开采过半，只可再维持21年，天然气储量是世界总量的3％，可采56年；煤炭可开采期只剩44年。自1993年起，我国已从净石油出口国变为净石油进口国。
　　能源紧缺已成为我国实现可持续发展战略目标的一大瓶颈。一方面是能源紧缺，另一方面却存在严重的能源浪费。创造每一万美元GDP所消耗的能源数量，我国是美国的3倍，德国的5倍，日本的近6倍。有专家说：“中国传统的高投入、高消耗、重污染、低产出的发展模式，已经走到了尽头”。
　　近几年迅猛发展的建筑业是消耗能源最多的行业之一。去年11月（ 2003年）在北京举行的“能源战略和改革”国际研讨会上，建设部部长汪光焘说，中国目前建筑能耗巨大，2001年用于夏季空调和冬季采暖的能耗达到3.76亿吨标准煤，占全国总能耗的27.6％。但在每年近20亿平方米的竣工面积中，只有5或6千万平方米的建筑是节能建筑，只占当年竣工面积的3％左右，也就是说97％的建筑属于高能耗建筑。建筑必须节能，这是中国不得不面对的当务之急。
　　我国每年竣工建筑面积近20亿平方米，按建筑面积的10％计算窗户面积，则每年门窗需求面积有2亿平方米，用玻璃可高达1.4亿平方米,如果30％的窗户玻璃用Low－E玻璃（美国是50％以上），每年Low－E玻璃的用量就有4000万平方米以上。
　　国外有关权威机构预测，2005年全球Low－E玻璃的用量年增长率将达11.1％，而中国的增长率更高达56.9％，总量约达900万平方米以上，与国内有关专家预测的数据基本一致；以后中国仍将以每年30％左右的速度增长，今后的市场需求量会是很大的。
　　 2.1.2　国家政策的导向、鼓励发展Low－E玻璃的生产、应用
　　

bomoaa · 发表于 2013-3-12 22:58:01

原国家计委和国家经贸委2000年8月31日颁发的《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》，将Low－E玻璃列为国家应予重点鼓励发展的环保节能玻璃深加工技术和产品；科技部、财政部、国家税务总局2000年8月联合编制的《国家高新技术产品目录》，将Low－E玻璃列为应予重点鼓励发展的高新技术产品。
　　建设部为落实《建筑节能法》，出台了一系列规章、规程和标准。在《民用建筑节能管理规定》（节能新标准）中，明确Low－E玻璃、特别是Low－E中空玻璃是推广应用的建筑节能产品之一。
　　各省市也纷纷出台相关的建筑节能政策，如北京市将提前实施国家建筑节能第三步的工作，要求新建住宅能达到节能65％，为此北京市批准从2004年7月1日开始实施《居住建筑节能新标准》。新标准规定要点：
　　（1）节能的65％主要由建筑围护系统承担。
（2）对建筑的要求不仅考虑了冬季的保暖，也考虑了夏季的隔热以便节省空调费用。
　　（3）原来的标准只规定了建筑物体型系数，新标准提出了窗墙比，规定了多大的墙，窗户该多大。
　　（4）外墙的传热系数要降到K＜0.6W／m2稫以下（原节能50％时 K＝1.6W／m2稫），窗户的传热系数K＜2.8W／m2稫（原节能50％时K ≤3.5W／m2稫）。
　　北京市新标准有两个特点：一是提前从原有节能50％提高到节能65％，进一步降低能耗的措施完全由外围护结构（外墙、屋顶、外门窗)来承担，而不是像以往规定那样由外围护和采暖来分担。这就对外围护结构特别是门窗玻璃提出了更高的隔热、保温性能要求。二是和过去标准只考虑冬季采暖节能不同，而是根据北京有炎热的夏季和寒冷冬季的气候特点，新标准制订的原则是以冬季采暖节能为主，兼顾夏季空调制冷的节能。这就要求门窗玻璃只能采用Low－E中空玻璃才能满足上述要求，这也是将来全国建筑节能所要走的必经之路。
　　

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