汽车除霜隔热涂膜玻璃的性能设计与评价

汽车除霜隔热涂膜玻璃的性能设计与评价

1除霜、隔浚剂的研制—引言另一方面，目前，汽车前后玻璃覆盖层的去除方法主要采用风扇子吹扫法和金属丝水电加热法。这两种方法的加热效率相对较低，尤其是在北方寒冷地区。此外，风扇子吹扫法容易形成雾中气体，从而影响视线。膜金属丝电热法影响汽车外观。另一方面,普通的汽车挡风玻璃几乎对整个太阳光谱都具有超过80%的透过率,即其没有隔热效果,这给炎热地区的汽车驾乘带来许多问题。沃尔沃汽车公司的试验证实;在炎热的环境下驾驶车辆,司机的反应时间下降22%,交通事故发生率会增加50%。目前市场上流行的“太阳膜”具有一定的隔热效果,但它也存在一些缺点,如易出现气泡、老化等,其中最大的缺点是可见光透过率太低(大多低于50%),易引起交通事故。国家标准局颁布的《汽车用安全玻璃》规定前挡风玻璃的透光度须达到70%以上。也就是说,从法规上讲,不容许在汽车前挡风玻璃表面上贴太阳膜。为了解决上述2个问题,本文作者开发研制了一种除霜、隔热镀膜玻璃,它是利用低电压磁控溅射工艺在透明浮法玻璃或钢化玻璃表面上沉积一层氧化铟锡(IndiumTinOxide,ITO)薄膜而制成。模拟试验表明:普通的汽车若装上这种玻璃,在-13℃的寒冷环境下,通24V直流电不结霜;在炎热的夏季,驾驶室里的温度可降低3～10℃;同时,前挡风玻璃透光度远超过70%。显然,要想将除霜、隔热镀膜玻璃真正实用于汽车领域,除了继续改进其除霜、隔热功能外,同时应满足《汽车用安全玻璃》标准规定的各项性能要求,必须适应全天候使用环境。为此,在研制过程中不断修改性能设计方案,反复进行模拟试验,以求该产品性能最佳化、实用化。本文将介绍其主要的的性能设计及评价试验规范。2除霜、隔热膜玻璃的性能设计2.1不容许有裂纹、崩边及明显浚胶区域距四周边缘10mm以外的区域皆为外观品质保护区域,在该区域内不容许有裂纹、崩边及明显划痕;目视时膜层色彩应均匀,无明显色差;外观品质保护区域内不容许有手纹暗印及直径大于0.5mm的点状缺陷(气泡、夹杂物、针孔等)。2.2过射率、紫外断射率除霜、隔热镀膜玻璃的主要光学、电学性能指标应达到:可见光(λ=550nm)透过率高于73%;红外(λ=2.5μm)反射率高于70%;紫外隔断率高于95%;表面方阻小于20Ω/□。2.3温度和干气温度对玻璃表面不结霜的影响对于宽度为45cm的汽车挡风玻璃,当其热面环境温度为10～30℃、冷面环境温度为-13℃、环境湿度为50%～80%时,在其宽度方向通24V直流电可使玻璃表面不结霜。2.4隔热性能在炎热的夏季,与相同规格尺寸的普通汽车挡风玻璃(未经过任何性能改进处理)相比,除霜、隔热镀膜汽车挡风玻璃可降温3℃以上。2.5天候的自然环境要求除霜、隔热镀膜汽车挡风玻璃完全适用于全天候的自然环境,在一定的磨损、潮湿、高低温度交变、酸碱腐蚀等工况下,其光电性能、除霜性能、隔热性能保持不变,且外观也应无明显变化。3除霜和隔热膜玻璃的性能试验标准3.1对公司的视野将除霜、隔热镀膜汽车挡风玻璃产品以80°角斜靠在支撑体上,人距离产品3～5m,在阳光照射下,目视产品全表面,检查膜层色彩均匀性,并在近处目视检查手纹暗印、裂纹、崩边、划痕及点状缺陷等。3.2红外反射率及表面性能测定可见光透过率和紫外隔断率用Lambda9型紫外/可见/近红外分光光度计或其同类仪器测定,红外反射率用FT-IR1600型红外光谱仪或其同类仪器测定,表面方阻用SZ82型数字式四探针测试仪或其同类仪器测定。3.3冰柜不同尺寸的对比本试验须按下述程序进行。(1)在温度为10～30℃、湿度为50%～80%的环境中,放置一台上盖板面积超过1500mm×550mm的冰柜,在其制冷室中放置1台长城牌FTI7-40型或类似结构电风扇,电风扇的吹风方向向上;(2)用厚30mm的聚氨酯泡沫板作一块冰柜上盖板,在其正中部位开一尺寸为1300mm×300mm的孔,用尺寸为1500mm×450mm的除霜、隔热镀膜玻璃样品覆盖该孔,膜层向上。在玻璃样品的短边接直流电源,在冰柜制冷室中,距离玻璃样品下表面10mm处放置温度仪的控温探头;(3)开启冰柜,预运行4h,同时观察制冷温度和玻璃样品表面结霜情况;(4)将电风扇置于强风档,通过外接的交流调压器控制吹向玻璃样品下表面的风速,将制冷温度控制于-13℃左右;(5)用纱布擦除玻璃样品上表面已结的霜层,然后等待10min或更长的时间以让玻璃样品上表面结满霜层;(6)启动直流电源,对玻璃样品通24V直流电压,进行加热除霜,持续时间至少60min。观察、记录除霜情况,要求10min后,除霜面积占玻璃样品总面积的50%,30min后除霜面积占玻璃样品总面积的80%,60min后,玻璃样品表面基本不结霜。3.4膜玻璃和普通玻璃的土壤温度测量本试验须按下述程序进行。(1)首先要准备好2只尺寸为1500mm×450mm×200mm的木盒(壁厚至少为20mm)、其尺寸为1500mm×450mm×5mm的除霜、隔热镀膜玻璃及普通玻璃样品各1块、2只相同牌号的温度计;(2)在室内将2只温度计分别置于2个木盒的底部,其放置相同以尽量消除系统误差,同时读取2只温度计的示值(应完全相同),并将此示值作为隔热试验的起始数据;(3)用除霜、隔热镀膜玻璃覆盖1只木盒,膜面朝下;用普通玻璃样品覆盖另1只木盒;在当地炎热夏季中的任意一晴日,将2只木盒拿出室外,置于太阳光直射之下;(4)任取一合适时刻作为起始时间,每隔5min,读取2只温度计的示值,比较其温度差异。整个过程应持续至少60min;(5)在不同的日子和同一日子的不同时段(9:00～11:00、12:00～14:00、15:00～17:00),重复(1)～(4)程序并记录。3.5样品质量要求试验必须在调温调湿箱中进行,条件:湿度为95±2%RH,温度为50±2℃,时间为24h;样品尺寸为40mm×40mm×5mm。目测试验前后除霜、隔热镀膜玻璃样品的外观变化,并用3.2节所规定的仪器检测试验前后其光、电性能变化。3.6膜玻璃样品的制备用饱浸1∶1乙醇丙酮混合溶液的脱脂棉团以圆周运动方式在除霜、隔热镀膜玻璃样品的膜面擦拭300圈,再用蘸乙醇的纱布清洗干净;样品尺寸为40mm×40mm×5mm。目测试验前后除霜、隔热镀膜玻璃样品的外观变化,并用3.2节所规定的仪器检测试验前后其光、电性能变化。3.7样品的循环周期和尺寸试验须在调温调湿箱中进行,条件为:95±2%RH,温度-30±2～90±2℃,100个循环周期,在两极端温度分别保持至少5min;样品尺寸为40mm×40mm×5mm。目测试验前后除霜、隔热镀膜玻璃样品的外观变化,并用3.2节所规定的仪器检测试验前后其光、电性能变化。3.8不同尺寸样品的沉浸在一至少300mL玻璃烧杯中装满浓度为6%的HCl溶液,将尺寸为40mm×40mm×5mm的样品浸入其中24h。目测试验前后除霜、隔热镀膜玻璃样品的外观变化,并用3.2节所规定的仪器检测试验前后其光、电性能变化。3.9玻璃的制备本试验须按下述程序进行。(1)依次将200g水和20gNaOH倒入300mL的玻璃烧杯,配制成浓度为10%的NaOH溶液;(2)将装有NaOH溶液的烧杯放在电炉上加热,同时用玻璃棒轻轻搅拌溶液至NaOH全部溶解并测试溶液温度,通过交流调压器控制加热功率使溶液保持在60±5℃;(3)将尺寸为40mm×40mm×5mm的除霜、隔热镀膜玻璃样品浸入其中24h,然后取出试样,用自来水冲洗干净。目测试验前后除霜、隔热镀膜玻璃样品的外观变化,并用3.2节所规定的仪器检测试验前后其光、电性能变化。4主要测试试验的局限性本规范是基于多年的除霜、隔热镀膜玻璃的研制开发基础,其间经历了多次修改和完善。主要参考了1988年国家标准局发布的国家标准《汽车用安全玻璃》、上海市标准计量局199