玻璃窗膜

玻璃窗膜，英文名称是glass windowsfilm，初期又叫太阳膜、控光膜，随着其应用范围的拓展，又叫防爆膜、防暴膜、隔热膜，按其使用功能，又叫汽车膜、建筑膜、安全膜等，厚度从0.0125mm到0.5毫米厚pc防暴膜，它是一种多层的功能化的聚酯复合薄膜材料，贴在玻璃表面上用于改善玻璃的性能和强度，使其具有保温、隔热、节能、防爆、防紫外线、美化外观、遮避私密、安全及安全防护等功能，主要用于汽车玻璃和建筑物门窗、隔断、顶棚等。玻璃窗膜是在多层超薄高透明聚酯薄膜上经染色、磁控溅射、层压复合等工艺加工而成，具有超强韧性，可缓解玻璃抗折强度低、受冲击易碎的缺陷，极大地提高了玻璃的抗冲击强度，可避免因玻璃碎裂和脱落、碎片飞溅而造成人身伤害事故；同时具有防护、防盗等功能。

近年来玻璃窗膜在我国汽车和建筑行业得到迅速的发展，尤其是小型轿车，90%的汽车车主都会选择贴膜。

玻璃窗膜生产过程

4．1．1 染色工艺

通过涂层复合工艺将混有染料的胶涂布在PET上或两层PET膜之间，对PET基材进行着色，根据需要使其呈现出不同的颜色。优点是颜色多样，工艺简单，成本较低；缺点是不耐紫外线照射，易褪色，保质期不长。

4．1．2 真空喷镀技术工艺

真空蒸镀镀膜通过应用热蒸发（对于低熔化温度的纯金属而言）工艺，膜可以镀上各种金属、合金或氧化涂层。真空喷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。

4．1．3 磁控溅射技术工艺

磁控溅射镀膜法是上世纪70年代末期发展起来的一种先进的工艺方法，它是在专门的真空设备中，在电能作用下，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，有序均匀的涂布于基材表面，并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、抗UV99%，保质期长。与传统的真空喷镀工艺相比，磁控溅射工艺具有很多优点，如镀层与基材的附着力更强；可以方便的制取高熔点物质的薄膜；在大面积连续基材上可以制取更为均匀的薄膜；容易控制镀层的成分，可以制取各种不同成分和配比的合金镀膜。

磁控溅射工艺原理是将基材送入设有磁控阴极和溅射气体（氩气）的真空室内，阴极加负电压，在真空室内辉光放电，产生等离子体，由于金属靶材带负电，等离子体中带正电的气体离子被加速，并以相当于靶极位降U的能量撞击靶面，将金属靶的原子轰出来，使之沉淀在基材表面上而形成金属膜。

4．1．4层压复合工艺

玻璃窗膜是一种多层的功能化的聚酯复合薄膜材料，通过胶粘剂，将不同功能的薄层复合在一起，从而使其具备防爆、隔热、安全的功能。

只有高精确的涂布系统，才能保证玻璃窗膜在制造过程中，各种工艺参数得到有效的控制。

玻璃窗膜生产设备

4．2．1磁控溅射设备

目前世界上生产磁控溅射镀膜设备最著名的厂家有美国爱可（Arico）公司和德国的莱宝（Leybold）公司，这两家设备在工艺原理上是一样的，但又各有所长，主要区别是：

（1）德国莱宝公司的镀膜设备所用的抽真空系统为涡轮分子泵，而美国爱可公司则用的是油扩散泵。分子泵较油扩散泵精度高、抽真空时间短，且两年才需更换一次，而油扩散泵每半年就需更换一次油，每年需清洗一次。

（2）美国爱克公司发明了C-MAG可旋式靶材，利用它可使靶材利用率提高，平均靶材的利用率一般为20-30%，而旋转式靶材的利用率可提高到70-80%。

（3）德国莱宝公司的溅射室由17个分隔间组成，它最多可扩充至六个阴极。而美国爱可公司的溅射室则由单个室（三个阴极）组成，如市场需求旺盛时欲扩大产量，可增加溅射室数量，具有较大的灵活性。

4．2．2 精密涂布复合设备

目前，市场上提供的涂布复合机种类繁多、功能不一，一条制造玻璃窗膜的涂布生产线，其核心是精密涂布机。

玻璃窗膜原材料

4．3．1 PET基材

聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文名 polyethylene terephthalate(简称PET)，于1941年首先由英国J．tt．Whinfield与J．T．Dickon研制成功。聚酯(PET)既可由对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)反应制得，也可由对苯二甲酸(PTA)与乙二醇反应制得。称为DMT法(也称酯交换法)和PTA法(直接酯化法)。由于PTA法较DMT法优点更多，目前世界PET总生产能力中大多采用PTA法。

双向拉伸聚酯薄膜（简称BOPET），是在原材料聚酯切片中添加钛白粉，经过干燥、熔融、挤出、铸片和纵横拉伸的高档薄膜。BOPET薄膜具有强度高、刚性好、透明、光泽度高等特点；无嗅、无味、无色、无毒、突出的强韧性；其拉伸强度是PC膜、尼龙膜的3倍，冲击强度是BOPP膜的3-5倍，有极好的耐磨性、耐折叠性、耐针孔性和抗撕裂性等；热收缩性极小，处于120°C下，15分钟后仅收缩1.25%；具有良好的抗静电性，易进行真空镀铝；BOPET还具有良好的耐热性、优异的耐蒸煮性、耐低温冷冻性，良好的耐油性和耐化学品性等。

玻璃窗膜所用的PET膜为光学级BOPET。玻璃窗膜对其基材性能要求很严格，要求抗拉强度和抗撕裂强度大，光学性能较高，可见光透过率必须达到90%以上。因此这也就是为什么国内作膜的厂家多，但没有生产安全膜厂家的原因之一。目前，光学级玻璃窗膜用PET基材只有日本三菱、帝人/杜邦、Toray（日本东丽）等三家公司。

4．3．2 胶粘剂

玻璃窗膜用胶粘剂分为层压复合胶粘剂和安装压敏胶粘剂。

层压复合胶粘剂是将不同功能的薄层如安全基层、隔热层、防紫外线层等贴合在一起时所用的胶粘剂。

据美国专利报道，所用胶粘剂大部分为聚氨酯（PU）胶粘剂。要求具有较高的耐热性、力学性能、粘接性能、耐紫外光老化性能和一定的水蒸气透过率。它是玻璃窗膜的最重要的组成部分，直接影响玻璃窗膜的性能，尤其是光学性能和使用寿命，是玻璃窗膜制造中的关键技术之一。因此，国外各大生产公司都有自己的专利胶粘剂技术及配方，很少对外公布。

安装胶粘剂一般分为干胶胶粘剂和压敏胶粘剂，各有优缺点。干胶胶粘剂安装简单、方便、省时且粘接强度较大，但是耐水性较差；而压敏胶粘剂粘接强度随时间的延长，粘接强度越来越大，且使用寿命较长。

压敏胶粘剂一般为单组分溶剂型丙烯酸酯压敏胶，加有紫外线吸收剂，具有较高的耐紫外线老化性能、光学性能、耐候性能。

90年以前我国使用玻璃窗膜基本属于空白、从90年开始国外厂商进入中国市场。由最初的两三家到93、94年以后数量逐渐增加到十几家，到2000年以后，隔热膜、防爆膜大量使用在汽车上，安全膜大量使用在银行柜台上，

目前，由于行业前景好、投资回报可观等原因，各种规模的商家、厂家相继进入这个偌大的市场。但是国内汽车玻璃窗膜市场缺乏国家标准和行业规范，据统计，目前在国内销售的品牌多达2000多个，众商家为了使产品更具特点和卖点，新的产品概念不断推出。

按照应用领域的不同，目前玻璃窗膜大致分为三类：建筑玻璃窗膜、汽车玻璃窗膜、安全玻璃窗膜。

玻璃窗膜建筑玻璃窗膜

以节能隔热为主要目的，外带防紫外线和安全功能。该种膜还可分为热反射膜和低辐射膜。热反射膜，这种膜贴在玻璃表面使房内能透过可见光和近红外光，但不能透过远红外光。因此有足够的光线进入室内，而将大部分的太阳能的热量反射回去，在炎热的夏季保持室内温度不会升高太多，从而降低室内空调负荷，达到节省空调费用和节能的作用。低辐射膜，这种膜能透过一定量的短波太阳辐射能，使太阳辐射热进入室内，被室内物体所吸收；同时又能将90%以上的室内物体辐射的长波红外线反射保留于室内。低辐射膜能充分利用太阳光辐射和室内物体的长波辐射能。因此在寒冷地区和采暖建筑中使用可起到保温和节能效果。

玻璃窗膜汽车玻璃窗膜

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。同时对窗膜的可见光透过率和可见光反射率要求也很高，尤其是前挡玻璃膜，根据《机动车运行安全技术条件》的规定，“前风挡玻璃的可见光透射比不允许小于70%，所有车窗玻璃不允许张贴镜面反光遮阳膜”。因为用于汽车挡风玻璃上，贴膜后可见光透过率必须大于70%才能符合国标GB7258－2004的要求。

玻璃窗膜安全玻璃窗膜

膜与玻璃之间有一层粘着力极强的胶，膜本身具有很好的抗撕裂性、抗穿透性即使破碎，即使玻璃破碎也能保持原来的整体状态，防止因意外事故发生的玻璃破碎飞溅对人体的二次伤害。其主要功能是安全防爆，一般用于银行等金融机构、珠宝商店橱窗、博物馆、酒店大厅等一些重要场所或展示厅。这种膜同时具有一定的隔热、隔紫外线能力，透明度也较高。

玻璃窗膜从生产工艺上来说，可分为三大类：染色膜、原色膜、真空镀膜。染色膜又可分为普通膜、表层染色膜、夹层染色膜；真空镀膜又可分为真空蒸镀镀膜和磁控溅射镀膜；按所镀的材料不同又可分为金属膜和陶瓷膜。

玻璃窗膜普通膜

俗称茶纸，是将染料混在胶内涂在聚乙烯基材上制成的，是最陈旧的生产方法，由于不隔热、不隔紫外线及很短的保质期，现在已很少用。

玻璃窗膜表层染色膜

是将染料涂布在PET基材表面上，手感很软，缺乏足够的韧性及防爆性，不耐紫外线照射，易褪色，保质期较短。

玻璃窗膜夹层染色膜

是将染料涂布在两层PET基材之间，手感很软，有一定的耐紫外线老化性能，由于成本低廉这类染色膜仍在市场上销售。

染色膜特点：可见光反射率低，缺乏良好的控制热量性能，容易褪色（通常变为紫色），并且在长期使用后易起泡。

玻璃窗膜原色膜

指没有加入有机染料的玻璃窗膜。到目前为止，光学级PET膜只有灰色、无色两种聚酯膜，其它颜色的PET膜必须通过染色才能实现。原色膜特点是 手感较好，不易褪色，保质期长。

玻璃窗膜真空蒸镀镀膜

通过应用热蒸发（对于低熔化温度的纯金属而言）工艺，膜可以镀上各种金属、合金或氧化涂层。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。

玻璃窗膜真空溅射镀膜

通常在一个很大的真空室、压力很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，有序均匀的涂布于聚酯薄膜表面，并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、抗UV99%，保质期长。

玻璃窗膜陶瓷膜

含有SiO2、TiO2等超薄陶瓷涂层的玻璃窗膜，它不含金属层，完全不干扰车内的GPS卫星导航系统、无线电通讯和移动电话的接受；同时不氧化褪色，与金属膜相比更易维护，经久耐用。它具有低反光率及适中的透光率。威固的琥珀陶瓷膜、3M晶锐汽车隔热膜强生的玄武石系列汽车膜都属于这类产品。

以上各种玻璃窗膜产品都必须具有单向防护功能，即单向阻止从外向内的破坏，而对于从室内向外破坏则没有任何阻碍，在诸如火灾、地震、车祸等意外灾害发生时，室内人员可以比较容易的砸穿玻璃逃生。

玻璃窗膜结构及特点

玻璃窗膜结构图如下所示：

1、抗磨层：由耐磨聚氨酯组成，硬度高达4H；

2、带色PET安全基层：由高强度、高透明PET聚酯与颜料熔融挤出双向拉伸制得，由于颜料夹在PET膜里面，可防止氧化变色，寿命长达8年；

3、金属隔热层：在PET膜上通过真空蒸镀或真空磁控溅射金属铝、银、镍等对红外线有较高反射率的纳米级金属层；

4、复合胶粘剂：由耐候性良好高透明的聚氨酯胶粘剂组成；

5、UV吸收层：由特种UV吸收剂构成，可阻隔99%的紫外线；

6、透明PET安全基层：由高强度、高透明PET聚酯膜组成，目的是把金属层夹在中间，防止金属氧化，延长金属膜的寿命；

7、安装胶粘剂：由耐候性良好高透明的丙烯酸酯胶粘剂组成；

8、高透明PET离型膜。

玻璃窗膜的发展历史与其原材料和工艺设备的发展历史是密不可分的，特别是真空蒸镀镀膜技术的发展历史。

美国在20世纪60年开始研制以聚乙烯为基材的玻璃窗膜（茶纸），当时建筑使用的大多是普通浮法玻璃，由门窗玻璃造成的能耗占楼宇整体的1/3以上，当人们把用于航天上的膜材料转用到了建筑门窗上，发现它有能明显改善建筑物的保温节能特性。因此，各大公司开始对玻璃窗膜进行研究， 3M公司于1966年就发布了太阳隔热膜的第一个专利。1970年世界性的能源危机促使人们对玻璃膜的开发加快了步伐，真空蒸镀镀膜工艺被应用在PET基膜上，使得玻璃窗膜技术得到很大的进步。

1977年美国沉积技术公司（Deposition Technology,Inc.）（1991年比利时贝卡尔特集团把该公司并购，成立贝卡尔特特殊镀膜公司）把运用于美国空军和太空总署的先进磁控溅射生产技术引入到玻璃窗膜行业，在80年代初成为全球第一家采用磁控溅射工艺生产玻璃窗膜的生产商，与其他玻璃窗膜生产厂家的真空蒸镀镀膜工艺相比，最大的优点是可以把不锈钢、钛、镍、金、银、铜等金属制成透明隔热合金层，使得玻璃窗膜在隔热功能大幅度提高的情况下同时具有很高的视觉清晰度，解决了染色、真空蒸镀镀膜工艺生产的玻璃窗膜的高反光、易褪色等缺陷。1985年该公司生产出幅宽1540mm的磁控溅射玻璃窗膜。

美国韶华科技公司主要从事军用和空间技术所需的光谱选择性薄膜的开发和生产，80年代中期，该公司将源于空间飞行器应薄膜部件应用的XIR专利技术转为民用，开始了商用高性能玻璃窗膜的商品化生产。XIR对阳光中的可见光高度透过，而选择性地阻隔几乎全部的红外和紫外辐射，在薄膜和材料技术领域奠定了领先地位。

以色列哈尼塔公司在90年代开始了安全膜的生产，原先是以军事应用为目的，委托美国宇航局犹太籍科学家开发研制的，通过玻璃贴防护膜，防止战争中枪弹、爆炸物对人员、物品的伤害，以减轻对军事装备、设施的破坏与损失。随着国际局势的缓和，这种为军事目的生产的防护膜，逐渐转为商业性民用商品，为人们在一切玻璃上的安全防护，特别是建筑幕墙上的应用，在节能保温上的应用，在阻挡火焰方面的应用发挥了重大的作用，提供了理想的材料。这种安全膜生产技术，哈尼塔公司通过技术转让形式转让到世界各地，包括美国、日本。

进入21世纪，玻璃窗膜厂家在技术上取得突破，具有独特的对可见光的高穿透性和排斥热量的高热控性的薄膜问世，他们将常规窗膜作为一个叠层，用不同功效的薄膜逐层粘合叠加，使得薄膜在更高的透光率、隔热率、隔紫外线率的前提下，将玻璃的抗冲击性能提升百余倍。近些年来，特别是在美国“911”事件之后，玻璃窗膜作为一种全新的建筑材料，越来越多地用于建筑物门窗、隔墙、顶棚以及银行业的安全防护。

目前，世界上知名的窗贴膜制造商主要分布在美国、以色列、印度，其他中低档玻璃窗膜制造商分布在韩国、中国台湾和中国大陆等国家和地区。

玻璃窗膜隔热工作原理

热传导有三种形式：辐射、传导、对流。隔热膜主要是利用辐射和对流的形式来隔热，防的主要是太阳的辐射热。

太阳光是由各波段的光波（电磁波）构成的，而太阳能就是这些电磁波本身的能量，经过大气层的过滤，这些能量以不同波段光波的形式到达地球表面，这些能量是以辐射的形式转化热量，能量越高，转化成的热量就越大。

太阳光谱图可分为三个谱带：

紫外线谱带：波长280-400nm之间，其特点是穿透性强，可使人体皮肤黑色素沉积，颜色加深，过度的紫外线曝晒会导致皮肤癌，可导致地毯、窗帘、织物及家具油漆褪色。

可见光谱带：波长380~780nm之间，其特点是肉眼可以看见的唯一光谱，可见光波段进一步可以分为不同的颜色（赤橙黄绿蓝靛紫七色），对人体没有直接伤害。

红外光谱带：波长700~2400nm（纳米）之间，其特点是我们可以直接感受到阳光“不可见”的热量，所含能量最大，所以热量也高。

各波段的远近红外线构成了太阳能的53%，紫外线占3%，可见光占44%。

玻璃窗膜的工作原理：通过真空喷镀或磁控溅射技术将铝、金、铜、银等金属制成多层至密的高隔热金属膜层。金属材料中的外壳层电子(自由电子)一般没有被原子核束缚, 当被光波照射时, 光波的电场使自由电子吸收了光的能量, 而产生与光相同频率的振荡, 此振荡又放出与原来光线相同频率的光, 称为光的反射。金属的导电系数愈高, 穿透深度愈浅, 反射率愈高。这些金属层会选择性的将阳光中的各种热能源，包括红外线、紫外线及可见光热能反射回去，再配合膜上的颜色对太阳热辐射的吸收后，再二次向外释放，随着室外的空气流动带走一部份热量。从而有效起到隔热的作用。

玻璃窗膜用金属反射材料大都使用高导电度的金、银、铝与铜等材料。几种金属反射膜在不同波长的反射率如下所示。

表1． 几种金属反射膜在不同波长的反射率

金属种类 800nm反射率 650nm反射率 500nm反射率

铝Aluminum 86.7 90.5 91.8

银Silver 99.2 98.8 97.9

金Gold 98.0 95.5 47.7

铜Copper 98.1 96.6 60.0

玻璃窗膜防爆工作原理

不论是普通玻璃还是钢化玻璃，其缺点是玻璃碎片的飞溅可能对人体造成伤害，而当在它内表面贴上玻璃窗膜后，玻璃窗膜上的胶粘剂使两者融为一体，变成可承受外力的复合材料。

玻璃窗膜中的安全基层材料为透明的聚酯膜（PET），这种膜有很大的抗拉强度和抗冲击强度，尤其当通过层压粘合剂将两层、甚至三层聚酯膜粘合在一起时，其力学性能成倍增长，使其具有非常强的耐冲击能力。当遭受外力冲击时，安全基层能够起到有效的缓冲作用；即使附加了左右交替的外力，特有的压敏胶粘剂层能将玻璃碎片牢固地粘贴在窗膜表面，仅有少量呈粉状的玻璃碎片散落，能够最大限度的减少外来伤害。

玻璃窗膜主要性能指标

可见光透过率：可见光（380-780）穿过玻璃/玻璃窗膜复合层的百分比。

可见光反射率：可见光（380-780）被玻璃/玻璃窗膜复合层反射的百分比。

太阳能穿透率：太阳能透过玻璃/玻璃窗膜复合层的百分比。

紫外光阻隔率：紫外光（280-400）被玻璃/玻璃窗膜复合层反射的百分比。

太阳能反射率：太阳能被玻璃/贴膜复合层反射的百分比。

太阳能吸收率：太阳能被玻璃/贴膜复合层吸收的百分比，吸收的太阳能是能够向玻璃/贴膜复合层两边同时辐射的，空气流动速度高的一边将辐射更多的能量。

总太阳能穿透率：太阳能透过玻璃/玻璃窗膜复合层的部分与被吸收的向内部辐射的太阳能的总和。隔热率的计量单位是每小时每平方英尺通过的热量（BTU/Hr./Ft.2,其中1BTU=262卡）。透明玻璃的隔热率一般为20 BTU/Hr./Ft.2。

总太阳能反射率：即隔热率，它是太阳能被玻璃/玻璃窗膜复合层反射的部分与被吸收的向外部辐射的太阳能的总和。

遮蔽系数：玻璃/玻璃窗膜复合层相对于玻璃的总太阳能穿透率。

U值：每小时、内外温差每一度，通过每平方英尺的热辐射量。

根据用途的不同，性能要求不尽相同，一般而言，其主要指标为可见光透过率、可见光反射率、隔热率以及紫外线阻隔率等。

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