汽車除霜隔熱涂膜玻璃的性能設(shè)計與評價

汽車除霜隔熱涂膜玻璃的性能設(shè)計與評價

1除霜、隔浚劑的研制—引言另一方面，目前，汽車前后玻璃覆蓋層的去除方法主要采用風扇子吹掃法和金屬絲水電加熱法。這兩種方法的加熱效率相對較低，尤其是在北方寒冷地區(qū)。此外，風扇子吹掃法容易形成霧中氣體，從而影響視線。膜金屬絲電熱法影響汽車外觀。另一方面,普通的汽車擋風玻璃幾乎對整個太陽光譜都具有超過80%的透過率,即其沒有隔熱效果,這給炎熱地區(qū)的汽車駕乘帶來許多問題。沃爾沃汽車公司的試驗證實;在炎熱的環(huán)境下駕駛車輛,司機的反應(yīng)時間下降22%,交通事故發(fā)生率會增加50%。目前市場上流行的“太陽膜”具有一定的隔熱效果,但它也存在一些缺點,如易出現(xiàn)氣泡、老化等,其中最大的缺點是可見光透過率太低(大多低于50%),易引起交通事故。國家標準局頒布的《汽車用安全玻璃》規(guī)定前擋風玻璃的透光度須達到70%以上。也就是說,從法規(guī)上講,不容許在汽車前擋風玻璃表面上貼太陽膜。為了解決上述2個問題,本文作者開發(fā)研制了一種除霜、隔熱鍍膜玻璃,它是利用低電壓磁控濺射工藝在透明浮法玻璃或鋼化玻璃表面上沉積一層氧化銦錫(IndiumTinOxide,ITO)薄膜而制成。模擬試驗表明:普通的汽車若裝上這種玻璃,在-13℃的寒冷環(huán)境下,通24V直流電不結(jié)霜;在炎熱的夏季,駕駛室里的溫度可降低3～10℃;同時,前擋風玻璃透光度遠超過70%。顯然,要想將除霜、隔熱鍍膜玻璃真正實用于汽車領(lǐng)域,除了繼續(xù)改進其除霜、隔熱功能外,同時應(yīng)滿足《汽車用安全玻璃》標準規(guī)定的各項性能要求,必須適應(yīng)全天候使用環(huán)境。為此,在研制過程中不斷修改性能設(shè)計方案,反復進行模擬試驗,以求該產(chǎn)品性能最佳化、實用化。本文將介紹其主要的的性能設(shè)計及評價試驗規(guī)范。2除霜、隔熱膜玻璃的性能設(shè)計2.1不容許有裂紋、崩邊及明顯浚膠區(qū)域距四周邊緣10mm以外的區(qū)域皆為外觀品質(zhì)保護區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)不容許有裂紋、崩邊及明顯劃痕;目視時膜層色彩應(yīng)均勻,無明顯色差;外觀品質(zhì)保護區(qū)域內(nèi)不容許有手紋暗印及直徑大于0.5mm的點狀缺陷(氣泡、夾雜物、針孔等)。2.2過射率、紫外斷射率除霜、隔熱鍍膜玻璃的主要光學、電學性能指標應(yīng)達到:可見光(λ=550nm)透過率高于73%;紅外(λ=2.5μm)反射率高于70%;紫外隔斷率高于95%;表面方阻小于20Ω/□。2.3溫度和干氣溫度對玻璃表面不結(jié)霜的影響對于寬度為45cm的汽車擋風玻璃,當其熱面環(huán)境溫度為10～30℃、冷面環(huán)境溫度為-13℃、環(huán)境濕度為50%～80%時,在其寬度方向通24V直流電可使玻璃表面不結(jié)霜。2.4隔熱性能在炎熱的夏季,與相同規(guī)格尺寸的普通汽車擋風玻璃(未經(jīng)過任何性能改進處理)相比,除霜、隔熱鍍膜汽車擋風玻璃可降溫3℃以上。2.5天候的自然環(huán)境要求除霜、隔熱鍍膜汽車擋風玻璃完全適用于全天候的自然環(huán)境,在一定的磨損、潮濕、高低溫度交變、酸堿腐蝕等工況下,其光電性能、除霜性能、隔熱性能保持不變,且外觀也應(yīng)無明顯變化。3除霜和隔熱膜玻璃的性能試驗標準3.1對公司的視野將除霜、隔熱鍍膜汽車擋風玻璃產(chǎn)品以80°角斜靠在支撐體上,人距離產(chǎn)品3～5m,在陽光照射下,目視產(chǎn)品全表面,檢查膜層色彩均勻性,并在近處目視檢查手紋暗印、裂紋、崩邊、劃痕及點狀缺陷等。3.2紅外反射率及表面性能測定可見光透過率和紫外隔斷率用Lambda9型紫外/可見/近紅外分光光度計或其同類儀器測定,紅外反射率用FT-IR1600型紅外光譜儀或其同類儀器測定,表面方阻用SZ82型數(shù)字式四探針測試儀或其同類儀器測定。3.3冰柜不同尺寸的對比本試驗須按下述程序進行。(1)在溫度為10～30℃、濕度為50%～80%的環(huán)境中,放置一臺上蓋板面積超過1500mm×550mm的冰柜,在其制冷室中放置1臺長城牌FTI7-40型或類似結(jié)構(gòu)電風扇,電風扇的吹風方向向上;(2)用厚30mm的聚氨酯泡沫板作一塊冰柜上蓋板,在其正中部位開一尺寸為1300mm×300mm的孔,用尺寸為1500mm×450mm的除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品覆蓋該孔,膜層向上。在玻璃樣品的短邊接直流電源,在冰柜制冷室中,距離玻璃樣品下表面10mm處放置溫度儀的控溫探頭;(3)開啟冰柜,預(yù)運行4h,同時觀察制冷溫度和玻璃樣品表面結(jié)霜情況;(4)將電風扇置于強風檔,通過外接的交流調(diào)壓器控制吹向玻璃樣品下表面的風速,將制冷溫度控制于-13℃左右;(5)用紗布擦除玻璃樣品上表面已結(jié)的霜層,然后等待10min或更長的時間以讓玻璃樣品上表面結(jié)滿霜層;(6)啟動直流電源,對玻璃樣品通24V直流電壓,進行加熱除霜,持續(xù)時間至少60min。觀察、記錄除霜情況,要求10min后,除霜面積占玻璃樣品總面積的50%,30min后除霜面積占玻璃樣品總面積的80%,60min后,玻璃樣品表面基本不結(jié)霜。3.4膜玻璃和普通玻璃的土壤溫度測量本試驗須按下述程序進行。(1)首先要準備好2只尺寸為1500mm×450mm×200mm的木盒(壁厚至少為20mm)、其尺寸為1500mm×450mm×5mm的除霜、隔熱鍍膜玻璃及普通玻璃樣品各1塊、2只相同牌號的溫度計;(2)在室內(nèi)將2只溫度計分別置于2個木盒的底部,其放置相同以盡量消除系統(tǒng)誤差,同時讀取2只溫度計的示值(應(yīng)完全相同),并將此示值作為隔熱試驗的起始數(shù)據(jù);(3)用除霜、隔熱鍍膜玻璃覆蓋1只木盒,膜面朝下;用普通玻璃樣品覆蓋另1只木盒;在當?shù)匮谉嵯募局械娜我庖磺缛?將2只木盒拿出室外,置于太陽光直射之下;(4)任取一合適時刻作為起始時間,每隔5min,讀取2只溫度計的示值,比較其溫度差異。整個過程應(yīng)持續(xù)至少60min;(5)在不同的日子和同一日子的不同時段(9:00～11:00、12:00～14:00、15:00～17:00),重復(1)～(4)程序并記錄。3.5樣品質(zhì)量要求試驗必須在調(diào)溫調(diào)濕箱中進行,條件:濕度為95±2%RH,溫度為50±2℃,時間為24h;樣品尺寸為40mm×40mm×5mm。目測試驗前后除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品的外觀變化,并用3.2節(jié)所規(guī)定的儀器檢測試驗前后其光、電性能變化。3.6膜玻璃樣品的制備用飽浸1∶1乙醇丙酮混合溶液的脫脂棉團以圓周運動方式在除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品的膜面擦拭300圈,再用蘸乙醇的紗布清洗干凈;樣品尺寸為40mm×40mm×5mm。目測試驗前后除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品的外觀變化,并用3.2節(jié)所規(guī)定的儀器檢測試驗前后其光、電性能變化。3.7樣品的循環(huán)周期和尺寸試驗須在調(diào)溫調(diào)濕箱中進行,條件為:95±2%RH,溫度-30±2～90±2℃,100個循環(huán)周期,在兩極端溫度分別保持至少5min;樣品尺寸為40mm×40mm×5mm。目測試驗前后除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品的外觀變化,并用3.2節(jié)所規(guī)定的儀器檢測試驗前后其光、電性能變化。3.8不同尺寸樣品的沉浸在一至少300mL玻璃燒杯中裝滿濃度為6%的HCl溶液,將尺寸為40mm×40mm×5mm的樣品浸入其中24h。目測試驗前后除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品的外觀變化,并用3.2節(jié)所規(guī)定的儀器檢測試驗前后其光、電性能變化。3.9玻璃的制備本試驗須按下述程序進行。(1)依次將200g水和20gNaOH倒入300mL的玻璃燒杯,配制成濃度為10%的NaOH溶液;(2)將裝有NaOH溶液的燒杯放在電爐上加熱,同時用玻璃棒輕輕攪拌溶液至NaOH全部溶解并測試溶液溫度,通過交流調(diào)壓器控制加熱功率使溶液保持在60±5℃;(3)將尺寸為40mm×40mm×5mm的除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品浸入其中24h,然后取出試樣,用自來水沖洗干凈。目測試驗前后除霜、隔熱鍍膜玻璃樣品的外觀變化,并用3.2節(jié)所規(guī)定的儀器檢測試驗前后其光、電性能變化。4主要測試試驗的局限性本規(guī)范是基于多年的除霜、隔熱鍍膜玻璃的研制開發(fā)基礎(chǔ),其間經(jīng)歷了多次修改和完善。主要參考了1988年國家標準局發(fā)布的國家標準《汽車用安全玻璃》、上海市標準計量局199