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2024-3-26
窗膜可以通过染色、真空蒸镀、磁控溅射和精密涂布中的一种或多种加工方式复合而成薄膜材料。近年来,窗膜市场规模增长迅速。根据市场调研在线网的数据显示,2020年中国窗膜行业市场规模达到了1163.9亿元,预计2025年将达到1908.8亿元。窗膜可以通过染色、真空蒸镀、磁控溅射和精密涂布中的一种或多种加工方式复合而成薄膜材料。本文介绍了精密涂布技术制备窗膜的方法、工艺和常见缺陷,同时根据窗膜的功能应用详细列举了23种类型,阐述了窗膜技术的发展对节能环保的意义。
(图片来源:艾邦车衣膜论坛)
1.涂布方法
①狭缝涂布
狭缝涂布技术可以涂布不同结构配方的窗膜且效果较好,可以实现高速连续涂布,涂布厚度容易控制,涂布范围可自由调节,拆卸、清洗方便。涂布过程防污性较好可保持较高的清洁水平。但设备结构较复杂成本较高,实际使用与操作难度较其他涂布方式大。
②微凹版涂布
微凹版涂布可以在较薄的基材上涂布较薄的涂层,涂层均匀性较高且缺陷少,刮刀和网纹辊的磨损少,微凹辊更换方便,适用于需要高精度和高质量的窗膜涂布。在微凹版涂布过程中影响窗膜质量的因素有:凹版辊本身结构、压辊调节、基材速度与凹版辊线速度的比率、刮刀负载、包角、微凹版辊清洗程度。
③逗号涂布
逗号涂布是利用逗号来控制涂布液流量并在基材上形成涂层,涂层厚度易调节,可涂布较厚的涂层。涂布时,涂布液由上而下流向刮刀口与基材之间,基本不存在浪费涂布液现象。但逗号涂布的质量与驱动电机和转动压辊之前传动比率的运作关系较大较难控制,因此容易出现涂布缺陷。2.工艺过程控制制备窗膜的涂布工艺通常需要在洁净室中进行,以保证生产环境的稳定,包括环境洁净度、温度、湿度,甚至还要注意涂布液、基材的温湿度与生产环境的匹配性。同时,涂布设备制造和安装精度、涂布速度和张力控制精度、涂布液均匀性、涂布工艺参数以及固化方式等也对涂布表观和性能有影响。
3.窗膜常见的质量缺陷①横条道
设备振动和基材张力变化,如驱动不合理、共振现象、驱动连轴节异常、轴承异常、张力控制等偏差都可能带来振动进而出现横条道。
②竖条道
通常是张力线、温度高引起纵皱、涂布处杂质或刀口缺陷等而引起的。
③斜条道
与涂布方式匹配性以及放卷张力松紧不一等相关。
④均匀性
基材的表面张力不均匀、涂布液黏度、烘箱干燥梯度温度不佳等均会影响表观涂层的均匀性。
⑤气泡
复合气泡多为压合橡胶辊异物或缺陷造成,工艺不匹配后的空气夹带也会造成气泡。
⑥涂布不良或漏涂
通常是由涂布液供应不足引起,涂布量要根据涂布液和涂布方式及工艺条件来确定。
⑦点状缺陷
基材某处的表面张力不同而产生不润湿点,涂布液或基材里含有杂质或析出物,涂布液本身、空气夹带以及由于基材的多孔性影响孔穴转移,背辊的损伤以及杂质均会造成周期性点状缺陷。
(图片来源:艾邦车衣膜论坛)
(1)建筑玻璃窗膜:主要用于建筑物的门窗玻璃、顶棚玻璃等,以节能隔热为主要目的,兼具防紫外线和安全等功能;
(2)汽车玻璃窗膜:贴在汽车玻璃内表面,具有节能隔热、隔紫外线、安全防盗等作用。
2.按生产工艺划分(1)染色膜:染色膜又可分为普通膜、表层染色膜、夹层染色膜。
①普通膜:俗称茶纸,是将染料混在胶内涂在聚乙烯基材上制成的,主要用于遮挡强烈的太阳光。不隔热、不隔紫外线及保质期很短。
②表层染色膜:是将染料涂布在PET基材表面上,手感软、缺乏足够的韧性及防爆性,不耐紫外线照射,易褪色,保质期相对较短。
③夹层染色膜:是将染料涂布在两层PET基材之间,手感软,有一定的耐紫外线老化性能,成本比较低廉。
(2)原色膜:没有加入有机染料的玻璃窗膜,特点是手感较好,不易褪色,保质期长。
(3)精密涂布膜:含有SiO2 、TiO2等超薄陶瓷涂层的窗膜。由于其不含金属层,对车内或室内的GPS卫星导航系统不产生干扰,不影响GPS卫星导航系统、无线电通讯和移动电话的接收,并具有不氧化、褪色的性能。与金属膜相比更易维护,经久耐用,它具有低反射率及适中的透过率。
(4)纳米陶瓷膜:以纳米氮化钛为基础,通过磁控溅射技术与金属氮化技术结合生产而成的膜。隔热性好、高透光、耐酸碱、机械强度高非金属涂层,不阻隔信号,但价格较贵。
(5)真空蒸镀膜:通过应用热蒸发(对于低熔化温度的纯金属而言)工艺,膜可以镀在各种金属、合金或氧化涂层表面上。真空蒸镀工艺通常用纯铝镀膜,并且可以制成不同可见光透过率和反射率的膜,使膜具有最佳的阳光控制性能。
(6)真空溅射镀膜:通常在一个特定的真空室、压力较低的惰性气体环境中及电能作用下,将各种金属或金属合成靶材被带电离子撞击,制成多层致密的低反射、高隔热的金属膜层,有序均匀地涂布于聚酯薄膜表面,并采用复合工艺制成各种各样独特的稳定的色彩、高层次的透过率选择性,保证产品有足够的韧性,防爆、隔热,保质期长。
2.按功能应用划分(1)遮阳窗膜:窗膜最主要的功能之一,减少通过窗户的太阳光和热量帮助建筑物内部在夏天保持凉爽。
(2)隔热窗膜:阻挡阳光中的紫外线和红外线辐射,帮助降低室内温度,减少能源消耗和空调成本。
(3)保温窗膜:吸收来自太阳的远红外光,将热量锁于室内,降低玻璃的传热系数,阻止室内的热能流失,达到保温效果。
(4)安全窗膜:窗膜与玻璃之间有一层黏着力极强的胶,在遭遇意外冲击导致玻璃破碎时能保持原来的整体状态,防止因玻璃破碎飞溅对人体的二次伤害。
(5)装饰窗膜:装饰窗膜具有各种花纹、图案和颜色,用于增加窗户的装饰效果,提升室内外的美观性。
(6)防划伤窗膜:镀有一层坚硬的防划伤层,在日常的清洁维护中不会留下划痕。
(7)隐私窗膜:隐私窗膜可以阻挡从外部看向窗户内部的视线,保护个人隐私。
(8)防紫外线窗膜:防紫外线窗膜可以阻挡紫外线辐射,保护室内家具、地板和物品免受紫外线的损害。
(9)防红外线窗膜:可见光中除紫外线阻隔部分,红外线阻隔也极为重要,隔绝红外线的比率数值越高,会让温度体感更凉爽,不会产生烧灼感。
(10)能源节省窗膜:这种窗膜可以帮助调整室内光线,减少电灯的使用,实现节能效果。
(11)太阳能窗膜:太阳能窗膜可以将阳光能量转化为电力,供电设备使用,适用于建筑物和车辆。
(12)反射窗膜:反射窗膜可以反射一部分阳光,减少室内的热量,提供舒适的室内环境。
(13)防眩光窗膜:可实现抵抗光的反射、增加透光率的效果。
(14)亲水防雾窗膜:利用防雾涂层中的亲水基团因子使水汽在物体表面形成一层超薄的透明亲水膜,且不对入射光线产生散射的作用,达到防雾的目的。
(图片来源:北极光汽车膜)
(15)智能光谱选择窗膜:热量在经过玻璃膜时,太阳光中的红外线被反射出去,热量没有经过玻璃就被反射回去了,实现隔热效果。
(16)增透消光窗膜:减少或消除透镜、棱镜、平面镜等学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统的杂散光。
(17)防虫窗膜:解决多数虫类会追寻透过玻璃窗照射出窗外的紫外线,聚集在窗边的问题。
(18)负氧离子窗膜:含有负离子抗菌功能,持续释放负离子,负离子可杀死细菌、霉菌、病毒。
(19)隔音降噪窗膜:有效屏蔽电磁波,减少有害辐射。
(20)智能光控窗膜:导电系数高对光的反射率较高,在经阳光照射后,膜的颜色会随阳光的辐射强度而改变;具有更高的厚度及硬度和高阻隔性能。
(图片来源:中禾科技股份)
(21)光电动感窗膜:使玻璃能有画面、能动感、声控、手势控,实现智能化操作。
(22)透明隐形窗膜:本身呈现全透明状,贴在玻璃上不会改变任何外观,具有增强和维护本身光泽、防剐蹭、遮盖划痕等功能。
(23)显示屏窗膜:可以变身成为显示屏,不论是电视、电脑、游戏还是工作会议都能投影在上面播放。
根据中国建筑节能协会发布的《中国建筑能耗与碳排放研究报告》,2020年全国建筑运行阶段能耗 10.6 亿 tce(吨标准煤当量),占全国能源消费总量的比重为 21.3%。建筑行业作为我国的支柱产业,能耗占比及碳排放占比均在我国年度能耗及碳排放总数据的四分之一,是实现碳达峰、碳中和目标的关键所在。
我国每年新建的建筑中,只有少部分能达到国家制定的强制性节能标准,加剧了因能量生产而带来的环境污染问题。据专业机构的统计,室内通过窗户进入的热量达71%,为了保持室内的舒适温度,我们不得不增加能源消耗。对既有建筑玻璃节能改造是建筑节能工作的重要内容之一,改造有 2 种办法:一是拆掉原有玻璃换上节能玻璃,二是给原有玻璃装贴安全节能窗膜。拆掉原有玻璃,不仅会造成大量的建筑垃圾,且更换节能玻璃成本较高;用玻璃贴膜的方法,安全节能窗膜可直接应用于建筑门窗玻璃表面,实施简单且经济快捷。
装贴建筑窗膜也是国际认可的有效解决方案,可提升玻璃性能,实现隔热保温和建筑节能。IWFA 国际窗膜协会向公众提供窗膜相关的教育和信息,称建筑膜为“看不见的节能器”。因此在环保、节能、安全等方面国家政策引导下,窗膜产品的市场正在大幅扩大、应用空间更广泛。
汽车窗膜
近年来,国家先后出台了多项与汽车贴膜密切相关的政策文件,为汽车贴膜发展奠定了重要政策基础。就市场规模而言,我国新车窗膜装贴率超95%,预计到2027年,中国汽车贴膜市场将突破千亿规模。正是在政策驱动和下游需求的背景之下,汽车窗膜市场发展迅速,如今国产窗膜在应用开发、技术适配等维度上已经追平,甚至一定程度上赶超进口窗膜。
汽车窗膜是指在车辆前后挡风玻璃、侧窗玻璃以及天窗上贴上一层薄膜状物体,从而改善玻璃的性能和强度,并使之具有保温、隔热、节能、防爆、美化外观、遮避私密及安全防护等功能。国家标准GB/T 31849—2015《汽车贴膜玻璃》中要求汽车窗膜,可见光透射比≥70%,可见光反射比≤20%,紫外线投射比≤2%。
汽车窗膜根据不同的性能大致分为隔热膜和防爆膜,其中隔热膜根据隔热材料的不同主要分为金属膜和陶瓷膜两类,一般金属膜采用磁控溅射工艺、陶瓷膜采用涂布工艺。为了提高产品竞争力,一些品牌正在开发新技术用于提升消费者的使用体验,并逐步朝着兼具多种功能的全效窗膜迈进。