在线、离线LOW-E镀膜玻璃对比

在线、离线LOW-E镀膜玻璃对比徐兵中国南玻集团吴江南玻华东工程玻璃有限公司江苏·吴江（215222）摘要：本文通过生产工艺、产品性能，市场应用三方面对在线、离线LOW-E镀膜玻璃进行对比，整体上阐述在线和离线这两大类LOW-E镀膜玻璃的市场定位，以此判断LOW-E镀膜玻璃的应用方向。

关键词：在线LOW-E镀膜玻璃，离线LOW-E镀膜玻璃，市场分析前言自1965年开始，大板面玻璃镀膜加工因新工艺和新设备的出现逐步得到了发展。

Libby Owens Ford(LOF)建起了第一条大规模真空镀膜生产线。

之前，建筑玻璃的镀膜采用需要将玻璃基片加热的气相沉积法，该法会引起玻璃变形，或者采用化学沉积法，该法生产的膜层均匀性、耐久性差。

1973年，Airco发明了磁控溅射镀膜工艺。

1977年10月, Airco为Guardian公司建造了第一条磁控溅射镀膜线。

1982年，美国Guardian公司率先推出了银基低辐射膜层。

之后，Low-E玻璃（即辐射率ε≤0.15的镀膜玻璃）逐渐成了优级窗的标准配置。

1987年，LOF推出了在线Low-E镀膜玻璃产品，至此，Low-E镀膜玻璃生产正式发展成为在线、离线两种工艺方式。

以下，将从生产工艺、产品性能，市场应用对在线、离线Low-E镀膜玻璃进行分析，确定这两类产品的市场现状及未来趋势。

一．生产工艺“在线”系指在浮法玻璃生产线上利用高温热解法生产镀膜玻璃，高温热解法又分为热喷涂和化学汽相沉积法(CVD)，目前多采用CVD法。

镀膜实施的部位，可以在浮法玻璃生产线的锡槽、过渡辊合或退火窑前端，反应的温度在400～700℃之间，如图1所示。

一般在热的浮法玻璃表面要镀多层膜，这些膜包括介质膜和功能膜。

多层膜的复合使低辐射镀膜玻璃既有低辐射功能，又不产生干涉虹彩。

为了保证膜层均匀，必须严格控制玻璃板面温差，同时控制反应气流稳定。

在此前提下，才有可能生产出高质量的低辐射镀膜玻璃。

图1 在线法生产低辐射镀膜玻璃实施部位示意图“离线”系指利用磁控溅射设备，在高真空条件下将某种金属用等离子体轰击，金属从靶表面溅射出来并沉积在玻璃表面成膜，如图2所示。

其中镀低辐射层用的材料主要是银，底层和保护层采用锌、锡或其氧化物。

图2 离线法生产低辐射镀膜示意图二．产品性能加工方式决定了LOW-E膜层材料，而材料的组成和结构决定了膜层的性能，低辐射玻璃的节能性主要体现在两个方面，一是限制太阳热辐射透过，即遮阳，用遮阳系数Sc表示，达到夏季节省制冷空调费用的目的；二是降低室内外温差传热，即限制冬季室内热量损失，用U值表示，达到降低冬季采暖费用的目的。

而U-值和SC值热工性能均与膜面辐射率——“ε”值直接相关，膜面“ε”值越低，镀膜玻璃的热工性能越好。

而目前自然界中已知的最好的材料均为单质金属，如铂，金，银，其次为半导体材料，如硅、锗, 硒。

在线法生产要求所形成的膜层至少能耐400℃以上高温，那么就不可能形成纯银层，而纯银层是目前所有高性能LOW-E 膜的功能层，就是依靠它来大幅减低玻璃表面辐射率，提高玻璃的热工性能的。

离线法因为是物理方法常温镀膜，不存在材料选择的限制，这决定了离线镀膜比在线镀膜无论是产品性能还是种类都具有更大的灵活性。

1. 光，热性能离线溅射生产的L0w —E 玻璃“ε”值优于在线法产品的“ε”值，即离线L0w —E 具有更低的U-值。

目前市场上已有的产品中，在线LOW-E 膜的辐射率最好约为0．16（美国Pilkington North America 公司的EnAdv LE ），长波反射率为80％ ，单层银膜的辐射率普遍低于0．10，双层银膜的辐射率达到0．02。

长波反射率为9％ 。

如图3所示，在380～780nm 波长范围内，可见光透过率接近的两种在线、离线Low-E 玻璃产品，离线Low-E 可反射更多的红外线热能，而在线Low-E 相对差些，尤其对太阳光中热辐射的反射，离线产品远优于在线产品。

-10.000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.00T (%)、R f (%)离线透射在线透射离线反射在线反射几种玻璃的太阳能透过和反射光谱图 3 在线、离线Low-E 玻璃光谱我们知道，光既是物质波，也是能量波，无论采用什么材料、工艺，限制了太阳热能（主要为太阳能光谱中的红外部分）通过，也必然限制了可见光透过，镀膜玻璃的目的是最大程度的限制太阳热量传递，最小程度的可见光损失，理想状态是只透光不透热。

我们用选择系数γ或者光线冷暖指数 Dx （选择系数的倒数）来表示玻璃玻璃透光不透热的能力：γ= T/ Sc（国外多用LSG= T/ g）T——透光率Sc——遮阳系数g——SHGC即总太阳热透射，g=0.87Sc。

γ＝1即表示对于太阳光，该材料隔绝可见光的能力和隔绝太阳热能的能力相同，γ越大，则说明该材料隔绝了更多的太阳热能，更少的可见光损失。

表 1 LOW-E产品选择系数γ离线LOW-E品种在线单银双银三银γ＜1.1 1.1～1.2 1.3～1.7 2.0在线LOW-E使用半导体材料及金属氧化物复合成膜，膜层对光、热的选择性较差，如需获得更好的隔热性能，必将损失更多的可见光透过率。

而离线LOW-E 产品，因为一层纯银薄膜作为功能膜，热工性能优良，同时纯银膜在二层金属氧化物膜之间，金属氧化物膜对纯银膜提供保护，且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射性，所以，其光、热的选择性更好，可以保证足够的隔热保温性能的同时满足更好的采光要求。

玻璃的反射色，也即是整个建筑竣工后我们看见的建筑外观颜色。

在线LOW-E 品种单一，只能通过选取不同的镀膜基片（普通白色玻璃、绿色玻璃、灰色玻璃、蓝色玻璃等）实现反射色的改变，离线LOW-E除改变镀膜基片品种外，还可通过膜层材料和结构的选择，实现反射色的灵活调节。

2. 产品种类自1987年在线镀膜产业化至今，所有在线LOW-E膜的性能基本一样，也只有以美国Pilkington North America公司为代表的高透（EnAdv LE6）、中透（Solar E6）和高反光（EnAdv Clr6）三种产品，如下表1所示。

而离线膜的性能可以灵活改变,目前已发展成单银、双银、三银三大体系，多达上百种规格产品，通过科学的膜层设计，选用不同的膜层材料和膜层结构，实现不同的性能要求。

下表2即为在线LOW-E与南玻集团产品对比，可以看出，相近的光性能下，热工性能的差异,计算程序为W6.2，外部条件为ASHRAE，玻璃结构为6C +12A+6C。

表 2 在线、离线L0w—E产品性能比较3. 可加工性在线高温热解沉积法生产Low－E玻璃，是在玻璃冷却过程中完成镀膜的，金属膜层为玻璃的一部分。

正因如此，在线LOW－E玻璃膜层较硬，牢固度好，耐磨性好，能像普通玻璃一样储存、处理后切割，可钢化和弯曲。

既可暴露在环境中单片使用，也可做成中空、夹层玻璃使用，可用于所有类型的门和窗上，包括天井和暖房棚架。

由于膜层牢固，在做中空玻璃时，不必磨去边缘的涂层，节省了工序费用。

离线真空磁控溅射法生产L0W—E玻璃，有些膜层较软，耐磨性和牢固度不理想，对湿度也较敏感，储存期限短，生产成本高。

有些离线膜不能暴露在空气中单片使用。

必须加工成中空、夹层等复合产品使用。

在中空玻璃装配中，因为中空玻璃密封剂不粘贴涂层，还需将边部膜层磨去，由此也增加了成本及工序费用，延长了生产周期。

事实上，单纯依靠镀膜这一种手段并不能满足日益严格的建筑物的保温、隔热需要，单片使用的LOW-E的U值约为3.5 W/m2·K，这已超出绝大多数国家要求的窗玻璃传热限值，为了更好的保温性能（即更低的U值），无论是在线镀膜还是离线镀膜玻璃，均需复合成中空玻璃使用，此时，膜层被保护于中空玻璃的密闭腔体内，在线LOW-E可以单片使用的优势就变得没有意义了。

另外，全球各大玻璃公司相续推出的可异地加工LOW-E大板，已可保证足够的保存期限，并可像在线LOW-E一样进行切割，钢化，夹层等镀膜后再加工。

三．市场应用在国外，在线镀膜的综合性能差但价格也低，因此主要用于普通民用住宅上。

但国内的价格并不低，因此性价比就差了。

根据近十年来的统计，国外离线镀膜的年增长率远远高于在线镀膜一个数量级,这说明离线镀膜代表着发展趋势。

也只有离线镀膜工艺才能不断开发并生产出丰富多彩的高性能的镀膜玻璃产品，满足当今建筑多样性的要求。

在线LOW-E的出现晚于离线LOW-E，相对于离线LOW-E，最初的主要优势如下：1. 不需要专用镀膜设备，仅对现有浮法生产线进行改造即可，一次投资少，技术难度低；2. 为半连续生产，产量基本上与浮法生产线改造前相同，生产效率高；3. 产品保存、使用要求低，可以单片使用。

发展至今，可异地加工离线LOW-E的出现，使得在线LOW-E已不具备任何性能优势，随着使用要求的进一步提高，必将被离线LOW-E取代。

欧美等发达国家LOW-E玻璃市场已几乎全为离线可异地加工大板LOW-E。

但应该注意到，2006年起，国内在线LOW-E生产线却在快速增加，目前共有技术水平不等的各类LOW-E镀膜线近100条，有10％为在线LOW-E线，而拟在建的近22条LOW-E线中，40％为在线LOW-E线。

这一方面因为我国相继出台了相关建筑节能法规和实施办法。

强制实行节能设计标准，加速了LOW-E玻璃的推广使用，另一方面也是国内浮法玻璃产能过剩，竞争激烈，各浮法玻璃生产企业产业升级的无奈选择。

相对于国外LOW-E玻璃的应用，我国自1997年由中国南玻集团开始生产，并大规模应用，结束了LOW-E玻璃完全依赖进口的历史，并且，以其优良的性能逐渐取代阳光控制镀膜玻璃。

其应用与美国、欧洲等国有明显区别，国内的绝大多数LOW-E产品镀膜后短时间内必须完成合中空，否则LOW-E膜层会氧化破坏，失去应有的功能，这决定了玻璃深加工厂必须具备完整的生产线，原厂镀膜、中空，以保证产品性能。

只有少数膜系品种可以在镀膜完成后进行再加工（即可异地加工LOW-E）。

显然，国内LOW-E玻璃主要应用于商用项目，或者大规模开发的住宅区，并不适合普通住宅自用。

结论：经过多年的演变，1973年出现的磁控溅射镀膜工艺因其独特的优势在大板面玻璃镀膜加工工业中占据着垄断地位，用该工艺生产的银基Low-E玻璃品种丰富性能突出，经科学设计的多层复合低辐射膜结构可有效克服建筑玻璃本身的性能弱点，使其具有优异的隔热保温性能已成为建筑节能玻璃的主流。

参考文献：1 《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003。

中国建筑工业出版社，2003.2 邓雅颖.中空玻璃的发展前景。

玻璃，19993 徐羊君.低辐射镀膜玻璃产应用及市场浅析，建筑玻璃与工业玻璃，19994 董镛.低辐射镀膜玻璃的现状与前景。