貼膜建材玻璃顏色與光學性能檢測的研究

梁曉蕾

(中國建材檢驗認證集團秦皇島有限公司，秦皇島 066004)

在改造平板玻璃性能中貼膜玻璃是關鍵的一種形式，貼膜玻璃具有施工簡便、可靠的經濟等特點。相較于鍍膜玻璃，貼膜玻璃因施工速度快、使用更方便而得到迅速推廣，有著更廣的應用范圍。

1 建筑玻璃貼膜概述

1.1 建筑玻璃貼膜簡介

建筑玻璃貼膜隨著制造工藝、技術的發展，極大地改變了膜的結構與材料，促使膜的保溫性能也大幅增強，相應產生各類型品種的貼膜。隨著貼膜技術的發展，貼膜的各項性能日益突出，大量應用于建筑工程中，將窗戶的遮陽、安全、保溫隔熱問題有效解決。

PET基材的隔熱貼膜有很廣的適用范圍，各種場所不同建筑、翻新舊樓、新建樓宇均能使用。建筑貼膜能夠阻止高達99%的有害紫外線，保護室內家私，減少疾病發病率，阻隔82%的入室太陽熱，耐受超過500 ℃高溫能夠有效避免引起火災，從而防止傷害人體。正是由于貼膜玻璃具有安全防爆、抗紫外線的特性，其應用于博物館中能夠延長館內藏書、工藝、文物、史料等資源的使用壽命。

1.2 建筑玻璃貼膜的作用

建筑節能的關鍵環節在墻體開口部位，讓該部位熱能損失降低就能達到節能的目的。相較于以往的房屋建筑，現代建筑采用了更多玻璃，但大面積使用玻璃必然會產生熱增強，導致加大空調的使用，增加了制熱、制冷的費用，從而產生了高能耗，而建筑貼膜增加室內舒適度，同時降低輻射率?？刂颇迷谄桨宀Ａ缺砻嬷辽贉p少30%的熱損耗，降低制冷電能消耗[1]。此外，建筑防爆膜具有抗地震、颶風的作用，防爆膜能夠將平板玻璃的強度提高到400%，有效防止罪犯破窗入室，起到保護財物、人身安全的作用。

2 建筑玻璃貼膜光學指標檢測概述

2.1 建筑貼膜光學指標

由于貼膜基本上是塑料制品，故對建筑玻璃貼膜進行顏色、抗老化性能檢測，通常將貼膜劃為塑料薄膜制品范圍。眾所周知塑料制品經過長期使用都會出現褪色、老化現象，尤其是建筑玻璃直接長期接受日光的照射，膜材使用久了性能會隨著使用時間的延長而產生變化。顏色、抗老化性能、霧度、透光率、清晰度等技術指標是衡量玻璃貼膜質量的標準。在自然環境條件下光、熱、溫度變化對玻璃貼膜形成的影響其經受住與否，具備足夠的使用壽命與否，是關鍵的參考指標。對顏色的檢測，主要是看顏色的均勻性。柔韌性、清晰度、透光率這三個指標是測試的關鍵，如果建筑貼膜材質過軟，韌性低，這種貼膜的耐曬性就不強，褪色的現象很容易發生，也容易老化，而材質過硬的建筑貼膜韌性極強，有良好的清晰度。貼膜的顏色越是均勻穩定，隔熱效果越好，使用壽命越長，經久耐用。貼膜顏色的均勻性不僅僅只是影響建筑外觀，顏色均勻優質的膜更能夠過濾紅外線，這也是評估建筑貼膜的一項關鍵技術指標。

2.2 建筑貼膜結構檢測概述

由于建筑膜的表面與自然環境直接接觸，其結構材料直接受大氣污染物、溫度、陽光的影響，除此之外，膜材料自身性質不穩定也極易促使建筑貼膜結構老化，使玻璃貼膜抗老化性能下降。只有將建筑膜材老化問題有效緩解，膜結構光學性能抗老化能力才能得到增強，使膜結構的使用壽命增長。基于課題研究論文采用模擬測試方法對建筑膜抗老化進行試驗、評估，該方法是借助實驗設備人為模仿各種破壞因子，設置不同參數促使試樣老化加速。盡管該試驗方法不受氣候影響，相較于現實中使用環境，由機器所形成的老化環境與之存在一定差異性，故在老化結果中必須添加安全系數。其差異性主要由光源形成，不同的光源加倍速率有很大的差別，諸如熒光紫外燈的加倍速率就要比氙燈優，氙燈能夠在多種條件下模擬自然光。在模擬試驗中碳弧燈也是常用的一種光源，封閉式碳弧燈可以提供無氧環境。

3 老化作用對建筑膜材料性能的影響

目前建筑膜材有兩大類：熱塑化合物類、涂層織物類，這里只闡述涂層織物類膜材。

3.1 基本理論

在建筑膜材中正是有了涂層才使建筑能夠抵御來自陽光、大氣污染、惡劣天氣等的浸染。通常交聯涂層技術在高分子涂層中應用的較多，由于高分子涂層不可避免地會出現聚合物降解這一無法逆轉的化學現象，使得膜材內部結構發生變化，其中的塑化劑逐漸轉移到膜材表面，慢慢地膜面特性失去穩定性，當污漬浸染膜面達到一定程度后，膜材的彈性模量快速下降，拉伸性能降低，造成其老化。此外聚合物涂層所具有的不穩定性之屬性是使材料老化的關鍵性因素，內外兩種因素相互作用，在其共同影響下使材料加速老化[2]。膜材表面發生變化，通過視覺可以觀察到，主要從膜材顏色的形態上、外觀上進行判斷，其老化后表面軟化且有細小的裂紋。雖然市場上膜材的顏色有多種，但在其內部統一了顏色，全部為白色，所以也可以觀察其內部結構看出現色變與否，觀察膜面經過持續應力后，其內部皺起破裂與否。

3.2 膜材老化分析

就涂層本身來說，其內外部的老化程度有所不同，相較于其內部的裂紋、污漬，外部要更多、更嚴重，兩者之所以有如此大的差異性在于處理涂層內外部時采用的是具有自潔能力的PVDF膜材。這種材料分不可焊接和可以焊接，涂層內部用的是前者，外部用的是后者，加之外部膜面暴露于自然環境中，其老化程度自然要比內部嚴重得多。從膜材涂層內外部老化的速率上來看，由于膜材用于建筑外圍結構的防護，建筑所處的地理條件、周邊環境，降雨量，這些影響因素也提升了外部涂層老化的速率，使之老化速率遠比內部要高。盡管足夠的降雨量可以清潔外部膜面污漬，但對建筑膜材產生美觀上的影響，過多的雨水沖擊外部膜面會形成更多的裂紋，加速膜材老化?？梢姖穸?、氣溫對建筑膜材的老化有著直接關系，在我國南方年均濕度相對達到近81%，氣度20 ℃左右，而在北方年均濕度相對達到近68%，氣溫17 ℃左右，南方濕度高于北方13個百分點，濕熱的環境對微生物的生存非常有利，這也促使膜材老化加速進程，表明建筑膜材的老化與地理環境、氣候條件、膜材周邊環境有關[3]。

3.3 老化作用對膜材顏色的影響

建筑膜材顏色主要受紫外線輻射的影響，隨著使用時間的推移，增加了其輻照時長，逐漸出現膜材表面發黃現象，失去色澤，但輻照時長達到一定程度后，顏色的明亮度變化幾乎趨于穩定狀態。通常對建筑膜材料顏色的判斷采用目測法來觀察其表面色度變化狀況，但目測法的局限性很大，容易出現較大誤差，而在實驗室進行的顏色量化測試誤差非常小在允許范圍。采用不同光源進行色度測試，影響膜材表面色度差別并不大，在加長光照時間后明亮度慢慢減弱。膜材表面涂層經歷長時間的模擬加速老化使得其分子鏈斷裂，破壞了涂層分子結構，使膜材失去光澤，在破壞——黏著——破壞的循環中，膜材表面最終遭到破壞。一般模擬加速老化試驗所用時間很短，膜材表面顏色出現變化幅度不大，色度變化不明顯，只出現略微發黃的問題[4]。進行室外膜材老化試驗同樣出現變色、裂縫、粉化、粗糙等老化特征，這也說明膜材老化使自身受到的摩擦力增大，在摩擦力影響下膜材表面黏附的灰塵不易滑動，使膜材發黃發黑，原有的光澤退去，所以可以通過色度來區分膜材的穩定性。

4 玻璃貼膜光學性能檢測方法分析

4.1 測試方法

在國家頒布的《建筑玻璃用功能膜》(GB/T29061―2012)標準中，對相關老化性能指標的規定要求，標準規定抗老化性能試驗在材料穩定性不被破壞的前提下進行，增強輻照強度，而且試驗周期較長。基于課題研究的貼膜是塑料制品，這種膜材的功能多，故試驗采用美國《非金屬材料氙燈老化設備操作標準規程》(ASTMGI55-05a)標準，用模擬加速老化的方式對試樣進行檢測，對膜本身性能分析其變化狀況。選取50 mm×60 mm的試樣，將其粘貼在開有25 mm直徑的圓孔不銹鋼板上，圓孔區域為測試區域，試驗條件以標準ASTMG155-05a里的暴曬條件4作為標準，光源選取氙弧燈。

4.2 結果與分析

4.2.1 可見光的透射比與反射比變化

衡量玻璃采光性能最關鍵的一個技術參數就是可見光透射比，各地方政府為防止出現玻璃光污染問題，對該技術參數進行了限制規定。下面進行試樣的這兩個參數隨增加試驗時間其老化程度的分析，可見光透射比見表1，可見光反射比見表2。

表2 可見光反射比 /%

通過觀察試驗結果表1、表2得出，選取的10個試樣可見光透射比與反射比在沒有實施老化試驗前兩者的數值是不一樣的。老化試驗后，多數試樣在延長了老化試驗時間后逐漸增大可見光透射比，卻逐漸減小可見光反射比，有的試樣變化不明顯，只有2號樣品沒有變化。

4.2.2 太陽光直接透射比與太陽能總透射比的變化

在增加老化時間的狀況下觀察試樣的這兩個參數的變化，見表3、表4。從試驗結果表3、表4中的參數值能夠明顯看到，沒有實施老化試驗前10個試樣的太陽光直接透射比的參數值是不一樣的，試樣的太陽能總透射的參數值也不一樣，但在氙燈老化試驗后，只有2號試樣的兩個參數沒有變化，其他試樣的兩個參數均在延長老化試驗時間后隨之逐漸增加。表明樣品阻隔大陽光的能力下降，進入室內的太陽光增加，節能效果減弱。

表3 太陽光直接透射比 /%

表4 太陽能總透射比 /%

4.2.3 紫外線透射比的變比

該參數是衡量阻隔紫外線入室的一個主要技術指標，在將試樣的老化時間逐步增加后，該參數的變化狀況見表5。試驗結果表明在老化試驗前只有4號、5號樣品的紫外線透射比較高，其他樣品的紫外線透射比都很低，阻隔紫外線入室的能力很強。但在延長老化試驗時間后，隨著增加時間，樣品的紫外線透射比多數都發生了變化，呈現逐漸增加，個別樣品的性能下降速度較快。

表5 紫外線透射比 /%

4.2.4 顏色變化

從表6中可以看出，多數試樣在延長老化試驗時間后，透射顏色都出現了明顯的變化，只有2號樣品的透射顏色變化非常小。顏色的變化對產品吸收入射太陽光會產生影響，進而會對太陽能總透射比產生影響。

表6 可見光透射顏色色差ΔE* NBS

5 結 語

目前國內建筑項目中隔熱膜、節能膜均已被廣泛應用，而膜材的光熱性能非常復雜，在項目實際應用中膜材的使用過于簡化，使得建筑膜結構在使用的經濟性上受到影響。由于對貼膜玻璃顏色與光學性能檢測的研究受時間、試驗的限制，只進行了初步研究，提供了試驗數據，在后續研究中需要進行環境的定量評估，研究在環境作用下建筑膜材的承載力，并針對膜材結構性能獲得其功能喪失的定量解答。