辊涂镀膜玻璃外观缺陷产生原因及解决方法

董晓帆 魏永强 陈 明

河南安彩高科股份有限公司（455000）

辊涂镀膜玻璃外观缺陷产生原因及解决方法

董晓帆 魏永强 陈 明

河南安彩高科股份有限公司（455000）

介绍了光伏减反射玻璃辊涂镀膜过程常见的外观缺陷，从镀膜设备、镀膜工艺和镀膜液这几个方面分析了产生外观缺陷的原因，并提出了相应的解决方法。

辊涂镀膜;外观缺陷;解决方法

0 简介

辊涂镀膜是近年来在光伏玻璃行业迅速发展起来的一种镀膜工艺，它是利用辊涂设备将制备好的溶胶均匀地涂到玻璃表面，然后经过高温固化在玻璃表面形成一层纳米级多孔网状结构，能有效降低玻璃对太阳光的反射。同现有镀膜技术相比，辊涂镀膜具有工艺简单、操作方便、成本低廉、生产效率高的优点，得到了迅速推广[1]。光伏玻璃上镀减反膜膜层较薄，任何微小的膜层不均匀性都会造成外观缺陷，因此对镀膜设备以及工艺参数的稳定性要求要比传统辊涂工艺严格。文章就光伏玻璃辊涂镀膜过程中易产生的外观缺陷及其原因进行了详细阐述，并提出了改善外观缺陷的方法和对策。

1 横向（平行于涂布辊）条纹

横向条纹是辊涂法镀减反射膜玻璃最常见的外观缺陷，它指的是玻璃上较轻的横向条纹，需要对着光线反射方向看。产生横向条纹的原因较多，辊涂机任何部件安装或配合的不平整都会造成横向条纹的产生，判断横向条纹的产生原因可以根据横向条纹在玻璃上的位置、间距、长度等进行确定。

1.1 涂布辊的质量（如直线度、圆周度、橡胶硬度、橡胶外表面粗糙度、包覆胶的回弹性等）问题

涂布辊是辊涂机的核心部件之一，靠和玻璃之间的反向摩擦将镀膜液均匀地涂到玻璃表面上，因此涂布辊质量的好坏直接影响着膜层的外观。辊涂辊转动时，如果直线度、圆周度不好会造成涂到玻璃上的膜层不均匀。另外，如果涂布辊包覆胶的硬度或粗糙度不均匀，在涂布辊和玻璃之间受挤压变形，也会引起涂膜不均产生横向条纹。根据经验，涂布辊表面橡胶的硬度一般在30～40 HA较好。

在玻璃刚接触涂布辊的瞬间，容易引起涂布辊变形，如果变形不能及时恢复，在涂布辊转到第二圈的时候就会在玻璃上留下横向条纹，称为周长性辊印。逆着反射光方向看去，辊印显得有些粗糙。橡胶属于高分子材料，产生形变恢复时有迟滞，如果涂布辊包覆胶的回弹性不好，就很容易产生周长性辊印。辊印在玻璃上的位置固定，可以根据涂布辊转速、皮带传输速度计算出，公式如下:

式中:L—辊印距玻璃头部的距离；d—涂布辊直径；v1—传输带速度；v2—涂布辊转速（线速度）；f—涂布辊和传输带速比，f=v1/v2。

解决涂布辊周长性辊印的方法就是选用回弹性能良好的橡胶包覆。

1.2 皮带下面的背辊、托板或传输辊安装不平整

在辊涂前进过程中,如果支撑玻璃的背辊、托板或传输辊安装不平整，引起玻璃向上或向下振动，就会造成横向条纹缺陷,解决办法是对以上部件重新进行调平。背辊受涂布辊和玻璃的挤压会产生一定的变形,一般说来其上表面位置要略高于托板上表面。

1.3 输送带接缝或输送带纠偏装置引起的气缸振动

目前，辊涂机上所用的环形输送带的接头部分经过特殊工艺处理,外观上已经和输送带一致，但在硬度上仍然有差别，造成的玻璃上的横向条纹的宽度和接缝宽度一致。解决这一问题的最好办法就是使用一体成型的无接缝皮带，但无接缝皮带生产技术复杂，成本也较高。输送带在运转过程中，如果所受的外力在皮带宽度方向上的合力不为零，或者垂直于皮带方向上的拉力不均,就会引起皮带跑偏。辊涂机左右两侧各有一个气缸连着一个调整辊，如果皮带偏到一定程度就会触发气缸，带动调整辊一端前进或后退,这样皮带两侧的拉力就会不一致，从而达到纠正皮带跑偏的作用。气缸在运到过程中会引起设备轻微振动，如果玻璃正好经过辊涂机的话就会引起横向条纹。气缸振动引起的横向条纹宽度较窄，并且会产生连续的多条条纹。

1.4 工艺参数调整不当

引起玻璃表面横向条纹的工艺参数主要是辊的高度，包括涂布辊高度和压辊高度。涂布辊如果和玻璃之间压得太紧,涂布辊打滑，也会引起横向条纹。如果涂布辊高度和压辊高度配合不好的话，玻璃中尾部在刚脱离压辊的瞬间会向上翘,引起横向条纹，此时条纹距玻璃末端的距离应该和压辊到涂布辊之间的距离一致。

2 纵向条纹

纵向条纹一般常见于使用乙醇或异丙醇作为溶剂的镀膜液中，主要原因是由于乙醇或异丙醇挥发速度较快。表1为水、异丙醇和乙醇的性能参数对比。从表1可以看出乙醇和异丙醇的挥发速度比水的挥发速度要大，相对于使用水性溶剂的镀膜液来说，醇性镀膜液容易造成膜层流动性下降，严重影响流平效果。

表1 镀膜液常用溶剂的性能参数对比

因溶剂挥发较快造成玻璃表面纵向条纹的原因有:1）溶液中乙醇或异丙醇挥发,使得溶液在电雕辊上形成条状；2）镀膜玻璃进入烘干设备时输送滚轮造成的纵印；3）加液方式不当造成的滴料印;4）定量辊或涂布辊表面有条纹；5）涂布辊和定量辊压进量小。使用醇类溶剂的镀膜液时,玻璃在进辊涂设备时最好先将玻璃预热至室温，保证玻璃表面温度的均匀性。玻璃镀膜后不要进行加热固化，应直接进钢化炉进行钢化。调整工艺参数，如提高刮辊和涂布辊、涂布辊和定量辊之间的压进量能减轻纵向条纹。

另外，镀膜液上液方式不当会在玻璃板面加液位置造成类似于“珠帘”的纵印。辊涂镀膜主要采用蠕动泵向上加液方式，蠕动泵主要靠滚珠对橡胶管的“挤压”供液，难以形成稳定连续的出液量，导致加液液位不稳定，形成纵向“珠帘”印。解决此类问题的方法是应尽量保证加液量的稳定。

3 亮斑

亮斑产生的主要原因是镀膜前玻璃或涂布设备没有清洗干净，亮斑形状一般为圆形,直径小于5 mm,在玻璃高板面上的位置不固定。亮斑产生的原因可以分为以下几种。

3.1 玻璃清洗效果不好，表面有油污、灰尘、防霉粉或水渍

玻璃清洗是镀膜前的第一道工序。对于在线镀膜，玻璃在进行磨边清洗后直接进入辊涂机。对于离线镀膜，玻璃在周转过程中容易吸附空气中的气体、蒸汽和灰尘造成表面污染，在搬运过程中容易受脏手套的污染而沾上油脂。在储运过程中为防止玻璃发霉以及玻璃表面刮花受损，玻璃与玻璃之间通过防霉粉进行隔离，因此在镀膜前要重新进行清洗。纯水能清洗掉玻璃表面大部分的污染物，但对于不易清洗的油性杂质，要用加碱性洗涤剂的水进行清洗。要保证清洗质量，除了提高清洗设备的性能外,重要的是对于清洗设备的维护，要定期检查输送辊是否清洁、水质是否达到要求、风刀内是否有异物、水箱内是否微生物太多等，这些都是影响清洗效果的因素。

玻璃表面油污造成的斑点一般边缘轮廓都比较清晰。

3.2 涂布辊、定量辊、刮辊或者镀膜液回流管路清洗不干净

玻璃镀膜完成或者中间更换不同种类的镀膜液时，要及时对辊涂机的涂布辊、定量辊、刮辊进行清洗，避免镀膜液在上述部件上发生凝胶后清理困难,单纯靠冲洗清洗不掉的还要用布进行擦洗。一定要保证足够的清洗时间，一般每次清洗时间要在半个小时以上。设备运行较长时间后，定量辊的网穴中会沾上大量的凝胶颗粒,表面上看颜色发白，需要用特殊的方法进行清洗。辊涂镀膜过程中镀膜室内空气中尘埃落到镀膜液内,流经回流管路时，一部分尘埃会沾附到管路的管壁上，并且越积越厚，因此回流管路也要定期清洗或更换。

3.3 操作人员在抬玻璃时说话，唾液喷到玻璃板上

预防措施是给操作人员配备口罩，防止唾液飞溅到玻璃上造成斑点。

3.4 镀膜液放置时间较长，有胶体或絮状物析出

镀膜液放置时间越久，溶胶颗粒发生团聚会在液体底部形成凝胶层,造成镀膜液不均匀，镀膜时就容易产生斑点。同样，放置时间久了镀膜液中的添加剂会析出成絮状物悬浮在液体中，也会在玻璃上产生斑点。

3.5 供液量太大，液滴溅落在玻璃面上

镀膜液从涂布辊和定量辊中间的流槽两端滴下时落到玻璃上。涂布辊和刮辊之间注液速度太快，部分镀膜液溅落到玻璃上。

3.6 镀膜室清洁度不够,空气中有尘埃落在玻璃面上

镀膜室要求必须达到一定的洁净度，一般辊涂法镀减反膜玻璃需要在10万级恒温恒湿的洁净室内进行操作。如果洁净度达不到要求,污染物不仅直接落在玻璃表面上形成斑点，而且镀膜液吸附空气中的灰尘会越来越多，灰尘颗粒越聚越大，污染回流管路,很容易在玻璃镀膜表面形成斑点。洁净室的管理制度也很重要，因为人是洁净室最重要的污染源,进出洁净室一定要穿戴无尘服和口罩，在洁净室内要注意自己的行为规范,最大限度地减少污染源。

4 其他外观缺陷

4.1 头印和尾印

头印和尾印分别产生于玻璃的头部和尾部。玻璃前端刚和涂布辊接触时，玻璃的头部对涂布辊表面的镀膜液形成刮擦，造成玻璃头部膜层变薄甚至完全没镀上，形成头印。同样，玻璃在刚离开涂布辊时，玻璃末尾也对镀膜液形成刮擦，造成尾部膜层变厚，形成尾印。一般头印较宽，颜色呈渐变色。尾印较窄，颜色较为明显。辊涂工艺本身决定了头印和尾印不可避免，但合适的工艺参数可以将其控制在合理的范围内。减轻头印和尾印的措施有:减少涂布辊和玻璃之间的压进量；降低涂布辊转速，提高玻璃输送速度；保证玻璃镀膜后有充分的流平时间;给镀膜液略升温后再进行镀膜；提高环境温度,加快镀膜液的挥发和流平。

4.2 斜纹和云状斑纹

斜纹一般发生于使用醇性溶剂镀膜液的玻璃表面。从镀膜玻璃的反射方向看，斜纹在膜层表面由中间向两端呈发射状。斜纹主要是溶剂挥发速度较快且气流变化造成的，应想办法稳定气流。云状斑纹的产生原因是镀膜液使用的溶剂挥发较快，在膜液涂到玻璃表面还没有完全流平就已经挥发掉，从而产生云状斑纹,解决办法就是通过添加助剂，降低溶剂的挥发速度。

4.3 镀膜玻璃后期运输过程中存在的外观缺陷

镀膜玻璃在运到客户处时会在玻璃上产生纸纹，膜面上会看到类似于纸张褶皱一样的纹印。这是由于玻璃在运输过程中片与片之间通过防霉纸隔开，再用塑料布密封好以防受潮。纸张吸潮后纸内的碱性物质或酸性物质析出，这样在纸张和玻璃表面接触的地方就会出现纹印。解决办法就是选用质量较好的防霉纸，做好包装玻璃的防潮工作。

5 结论

利用辊涂法在玻璃表面镀减反膜对玻璃原片、工艺条件和环境要求都比较严苛，而表面清洁度高的玻璃原片是获得外观性能好的镀膜玻璃的首要条件，所以一定要确保镀膜前的玻璃清洗干净。镀膜室的环境要求比如温度、湿度和空气中灰尘的颗粒度一定要达标，让镀膜液处在适宜的温湿环境中才能发挥作用。在以上条件都满足的情况下再来根据不同的镀膜液调整工艺参数，这样可以减少镀膜过程出现问题的环节因素。此外，注重细节过程的处理、清洗设备的日常维护、镀膜室日常制度管理的建立等。

[1]辊涂法生产AR镀膜光伏玻璃介绍，环球玻璃网[R].