CN102173133A - 一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，涉及汽车夹层玻璃领域，包括内玻璃基板、外玻璃基板、透明导电薄膜、夹层聚合物，还包括金属纳米结构导电层，其特征是内玻璃基板和外玻璃基板是带有曲率的玻璃曲板，两片玻璃和夹层聚合物构成夹层玻璃，其中一片玻璃朝向夹层聚合物的一面上沉积有透明导电膜，透明导电膜上面布设金属纳米结构导电层，透明导电膜和金属纳米结构导电层紧密结合，通过母线与电源相连接，本发明通过金属纳米结构导电层布设在透明导电膜上，二者形成并联，降低可加热夹层玻璃的总电阻，达到兼顾并同时满足保证可见光透过率高于70％，和用汽车标准的12V直流电源加热的目的。
Description
技术领域
本发明涉及夹层玻璃领域，特别是涉及一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃。
背景技术
用于汽车前档的夹层玻璃，从车辆运行保证视野等安全方面考虑，对于其可见光透过率，国家标准要求要高于70％，欧洲标准要求高于75％。对于具有加热功能的汽车玻璃，为满足除霜除雾融冰等功能要求，加热器的加热功率需要满足一定的加热功率密度要求，一般为600W/m2。
现有的通电加热夹层汽车玻璃，有两大技术类型，一种是夹丝电加热玻璃，例如美国专利US5,540,961，布设细金属丝在需要通电加热的区域，金属母线直接接上汽车电源(12V直流)后金属母线产生热量，对布设有金属丝的区域进行加热，这种夹丝汽车玻璃的缺点是生产工艺复杂，且影响视觉和美观。
另外一种是采用在玻璃基板上镀制透明导电薄膜，并在镀膜面两侧布设母线，通过母线连接电源向透明导电膜通电进行加热。按照普通汽车的标准供电电压计算，要求透明导电膜的膜层方块电阻必须小于1欧姆/□。但是可用于汽车前档可通电加热的透明导电膜的方块电阻，一般都大于1欧姆/□。而且透明导电膜的方块电阻与可见光透过率成反比，满足安全玻璃的可见光透过率高于70％的透明导电膜，其方块电阻大于1欧姆/□，使用汽车标准的12V直流电源无法满足玻璃的加热功率要求；而方块电阻小于1欧姆/□的膜层的可见光透过率又低于70％，即无法满足安全玻璃的最低可见光透过率的要求。因此采用单一的透明导电膜层加热玻璃，无法同时满足高于70％的可见光透过率和12V汽车标准的直流电源。
美国专利US6,734,396提示一种通电加热夹层玻璃，提供了高于12V的电压对沉积了透明导电膜的区域进行加热，来满足电加热玻璃的加热除霜除雾等性能所要求的功率密度。在考虑满足汽车玻璃的可见光透过率要求前提下制作透明导电膜，通过一个提升电压装置提高加热玻璃的供电电压，可以满足电加热玻璃的加热除霜除雾等性能所要求的功率密度。但是提高电压影响汽车玻璃供电系统的使用性能寿命，还有电压转换的损失，而且从用电安全的角度考虑，提高电压有可能违反国家标准要求，对车辆的使用存在安全隐患。
另一方面，基于良好导电性的金属(如银)的纳米结构(纳米颗粒和纳米线)能够构建性能优良的透明导电薄膜，形成良好的金属纳米结构导电层，中国专利申请200910112925.4、200910112923.5、200910112924.X和2010179939.0中披露了采用银纳米线构建柔性的透明导电薄膜的方法，形成的透明导电膜具有优良的光学、电学和机械性能，然而这些专利文件没有涉及到用于夹层玻璃的结构。另外，大日本印刷和富士胶片均展示了采用丝网印刷方式在柔性衬底上布设的超细银丝网络，其银丝的线宽小于40微米，在高于80％的可见光透过率情况下方块电阻只有ITO薄膜的1/10，为0.2欧姆/□(http://china.nikkeibp.com.cn/news/elec/53839-20101029.html)。
发明内容
本发明的目的是解决以上问题，提供一种美观、低辐射，能够电加热除霜融冰而且通电电压尽可能低的包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，包括内玻璃基板、外玻璃基板、透明导电薄膜、夹层聚合物，还包括金属纳米结构导电层，其特征是内玻璃基板和外玻璃基板是带有曲率的玻璃曲板，两片玻璃和夹层聚合物构成夹层玻璃，其中一片玻璃朝向夹层聚合物的一面上沉积有透明导电膜，透明导电膜上面布设金属纳米结构导电层，透明导电膜和金属纳米结构导电层紧密结合，通过母线与电源相连接。
本发明通过金属纳米结构导电层布设在包括银基低辐射薄膜的透明导电膜上，二者形成并联，降低可加热夹层玻璃的总电阻，达到兼顾并同时满足保证可见光透过率高于70％，和用汽车标准的12V直流电源加热的目的，可根据不同的透明导电膜，调整金属纳米结构导电层的结构，实现可加热夹层玻璃的总电阻调整的目的，有利于形成复合功能的电加热夹层汽车前挡玻璃新产品。
附图说明
图1至图4是本发明的结构示意图
图中：1为内玻璃基板，2为外玻璃基板，3透明导电薄膜，4为金属纳米线随机交叉构成的无规则网络导电层，5为母线，6为保护胶，7为夹层聚合物，8为金属纳米颗粒形成的超细金属丝导电层。
具体实施方式1
对完成预处理的内玻璃基板进行镀膜，在内玻璃基板的朝向聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7的表面上沉积了透明导电薄膜3，透明导电薄膜3可以是银基低辐射薄膜，或铟掺杂氧化锡膜，或掺氟氧化锡膜，或掺镓氧化锌膜，或掺铝氧化锌膜。
把已完成镀膜处理的内玻璃基板与外玻璃基板叠合在一起进行烘弯处理，得到最终产品需要的几何曲面形状的内玻璃基板1和外玻璃基板2。
在完成透明导电膜3镀制处理及烘弯处理的内玻璃基板1的透明导电膜3上面，粘结通电加热电极母线5，并预留外部电源接入用外接引线后，喷涂金属纳米线导电层4，经过干燥处理后，再喷涂一层透明的保护胶6。所用的金属纳米线的组成材料至少包含了铜、银、金、钯、铂和铝等元素中的一种，优选银或者包含银的合金。纳米线的直径在10纳米到500纳米之间，长度为1微米到50微米之间；优选的直径在10纳米到100纳米之间，优选的长度在4微米到30微米之间。喷涂形成的银纳米线层4沉积在透明导电膜3表面上，其中单根纳米线的长度方向上在各方向上完全随机取向，纳米线随机搭合连接在一起之后形成随机的无规则导电网络，由于纳米线的高长度/直径比值，银纳米线层4中包含了众多的无规则孔洞保证了纳米线层4的高可见光透过率。
待透明的保护胶6干燥后，依次对位叠合聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7胶片和外玻璃基板2，对聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7进行切割整形后，再通过预抽真空初压，高压釜加热高压处理，完成夹层玻璃的制作。
具体实施方式2
对完成预处理的外玻璃基板进行镀膜，在外玻璃基板的朝向聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7的表面上沉积了透明导电薄膜3，透明导电薄膜3可以是银基低辐射薄膜，或铟掺杂氧化锡膜，或掺氟氧化锡膜，或掺镓氧化锌膜，或掺铝氧化锌膜。
把已完成镀膜处理的内玻璃基板与外玻璃基板叠合在一起进行烘弯处理，得到最终产品需要的几何曲面形状内玻璃基板1和外玻璃基板2。
在完成透明导电膜3镀制处理及烘弯处理的外玻璃板2的透明导电膜3上面，粘结通电加热电极母线5，并预留外部电源接入用外接引线后，喷涂银纳米线导电层4，经过干燥处理后，再喷涂一层透明的保护胶6。所用的金属纳米线的组成材料至少包含了铜、银、金、钯、铂和铝等元素中的一种，优选银或者包含银的合金。纳米线的直径在10纳米到500纳米之间，长度为1微米到50微米之间；优选的直径在10纳米到100纳米之间，优选的长度在4微米到30微米之间。喷涂形成的银纳米线层4沉积在透明导电膜3表面上，单根纳米线的长度方向上在各方向上完全随机取向，纳米线搭合连接在一起之后形成随机的无规则导电网络，由于纳米线的高长度/直径比值，银纳米线层4中包含了众多的无规则孔洞保证了纳米线层4的高可见光透过率。
待透明的保护胶6干燥后，在内玻璃基板1上依次对位叠合聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7胶片和外玻璃基板2，对聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7进行切割整形后，再通过预抽真空初压，高压釜加热高压处理，完成夹层玻璃的制作。
具体实施方式3
对完成预处理的内玻璃基板进行镀膜，在内玻璃基板的朝向聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7的表面上沉积了透明导电薄膜3，透明导电薄膜3可以是银基低辐射薄膜，或铟掺杂氧化锡膜，或掺氟氧化锡膜，或掺镓氧化锌膜，或掺铝氧化锌膜。
把已完成镀膜处理的内玻璃基板与外玻璃基板叠合在一起进行烘弯处理，得到最终产品需要的几何曲面形状的内玻璃基板1和外玻璃基板2。
在完成透明导电膜沉积及烘弯处理的内玻璃板1的透明导电膜3上面，粘结通电加热电极母线5，并预留外部电源接入用外接引线。
在聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7的朝向内玻璃板1的表面，用喷墨打印或丝网印刷技术印刷含有金属纳米颗粒的导电油墨超细网格线条。其中包含的金属纳米颗粒的组成元素至少包含了铜、银、金、钯、铂和铝等元素中的一种，优选银或者包含银的合金。其中所用的银纳米颗粒的直径在2纳米至1000纳米之间，优选直径在10纳米至500纳米之间。形成的银细丝线宽在10微米至100微米之间，优选宽度在20微米至50微米之间；银细丝间距在100微米至500微米之间。油墨干燥后，成为主体成分为银的超细导电丝，这种超细导电丝构成了具有规则图案的银纳米结构导电层8，方块电阻在0.5-0.9欧姆/□之间。银细丝的间距和线宽的比值至少高于5，或者高于10，以保证合片后夹层玻璃的可见光透过率高于70％，或者高于75％。细银丝网格图案可在满足上述条件的前提下，根据需要(如加热的区域大小，形状，以及功率密度要求等)进行设计，可设计成为正交的规则网格图案，平行四边形规则网格图案，或者相互平行的银丝阵列图案。
在完成透明导电膜3镀制处理，烘弯处理，母线粘接处理后的内玻璃板1的透明导电膜3面上，依次对位叠合完成金属纳米层8涂布处理的聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7，外玻璃基板2，并对对聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7进行切割整形后，再通过预抽真空初压，高压釜加热高压处理，完成夹层玻璃的制作。
具体实施方式4
对完成预处理的外玻璃基板进行镀膜，在外玻璃基板的朝向聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7的表面上沉积了透明导电薄膜3，透明导电薄膜3可以是银基低辐射薄膜，或铟掺杂氧化锡膜，或掺氟氧化锡膜，或掺镓氧化锌膜，或掺铝氧化锌膜。
把已完成镀膜处理的外玻璃基板与内玻璃基板叠合在一起进行烘弯处理，得到最终产品需要的几何曲面形状的内玻璃基板1和外玻璃基板2。
在完成透明导电膜沉积及烘弯处理的外玻璃板2的透明导电膜3上面，粘结通电加热电极母线5，并预留外部电源接入用外接引线。
在聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7的朝向外玻璃板2的表面，用喷墨打印或丝网印刷技术印刷含有纳米颗粒的导电油墨超细网格线条。其中包含的金属纳米颗粒的组成元素至少包含了铜、银、金、钯、铂和铝等元素中的一种，优选银或者包含银的合金。其中银纳米颗粒的直径在2纳米至1000纳米之间。形成的银细丝线宽在10微米至100微米之间，优选宽度在20微米至50微米之间；银细丝间距在100微米至500微米之间。油墨干燥处理后，成为主体成分为银的超细导电丝，这种超细导电丝构成了具有规则图案的银纳米结构导电层8，方块电阻在0.5-0.9欧姆/□之间。银细丝的间距和线宽的比值至少高于5，或者高于10，以保证合片后夹层玻璃的可见光透过率高于70％，或者高于75％。细银丝网格图案可在满足上述条件的前提下，根据需要(如加热的区域大小，形状，以及功率密度要求等)进行设计，可设计成为正交的规则网格图案，平行四边形规则网格图案，或者相互平行的银丝阵列图案。
在内玻璃基片1上，依次对位叠合完成金属纳米层涂布处理的聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7，外玻璃基板2，并对对聚合物PVB(聚乙烯醇缩丁醛)7进行切割整形后，再通过预抽真空初压，高压釜加热高压处理，完成夹层玻璃的制作。
Claims (6)
1.一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，包括内玻璃基板、外玻璃基板、透明导电薄膜、夹层聚合物，还包括金属纳米结构导电层，其特征是内玻璃基板和外玻璃基板为带有曲率的玻璃曲板，两片玻璃基板和夹层聚合物构成夹层玻璃，其中一片玻璃基板朝向夹层聚合物的一面上沉积有透明导电膜，透明导电膜上面布设金属纳米结构导电层，透明导电膜和金属纳米结构导电层紧密结合，通过母线与电源相连接。
2.如权利要求1所述的一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，其特征是透明导电薄膜是银基低辐射薄膜，或铟掺杂氧化锡膜，或掺氟氧化锡膜，或掺镓氧化锌膜，或掺铝氧化锌膜。
3.如权利要求1所述的一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，其特征是金属纳米结构导电层至少包含了由金属纳米线随机交叉形成的无规则网络结构，或者至少包含了由金属纳米颗粒组成的金属细丝构成的规则图案结构。
4.如权利要求1和权利要求3所述的一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，其特征是金属纳米结构导电层的金属纳米线和颗粒的组成元素至少包含了铜、银、金、钯、铂和铝等元素中的一种，优选的材料为银或者银的合金。
5.如权利要求1和权利要求3所述的一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，其特征是金属纳米结构导电层的纳米线的长度在1微米至50微米之间，直径在10纳米至500纳米之间；金属纳米结构导电层的金属纳米颗粒的直径在2纳米至1000纳米之间。
6.如权利要求1和权利要求3所述的一种包含金属纳米结构导电层的复合功能夹层玻璃，其特征是金属纳米导电层的金属纳米颗粒组成的金属细丝的宽度范围是10微米至100微米之间。
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