玻璃窗膜

玻璃窗膜（glass windowsfilm）是一種多層的功能化的聚酯複合薄膜材料，貼在建築玻璃表面能夠改善玻璃的性能和強度，具有提高玻璃抗折強度、提高玻璃的抗衝擊強度、避免因玻璃碎裂和脫落等而造成的人身傷害事故、防護、防盜等的功能。

基本介紹

• 中文名：玻璃窗膜
• 外文名：glass windowsfilm
• 材料：聚酯複合薄膜材料
• 別稱：防爆膜

材料介紹

玻璃窗膜，英文名稱是glass windowsfilm，初期又叫太陽膜、控光膜，隨著其套用範圍的拓展，又叫防爆膜、防暴膜、隔熱膜，按其使用功能，又叫汽車膜、建築膜、安全膜等，厚度從0.0125mm到0.5毫米厚pc防暴膜，它是一種多層的功能化的聚酯複合薄膜材料，貼在玻璃表面上用於改善玻璃的性能和強度，使其具有保溫、隔熱、節能、防爆、防紫外線、美化外觀、遮避私密、安全及安全防護等功能，主要用於汽車玻璃和建築物門窗、隔斷、頂棚等。玻璃窗膜是在多層超薄高透明聚酯薄膜上經染色、磁控濺射、層壓複合等工藝加工而成，具有超強韌性，可緩解玻璃抗折強度低、受衝擊易碎的缺陷，極大地提高了玻璃的抗衝擊強度，可避免因玻璃碎裂和脫落、碎片飛濺而造成人身傷害事故；同時具有防護、防盜等功能。

近年來玻璃窗膜在我國汽車和建築行業得到迅速的發展，尤其是小型轎車，90%的汽車車主都會選擇貼膜。

發展過程

90年以前我國使用玻璃窗膜基本屬於空白、從90年開始國外廠商進入中國市場。由最初的兩三家到93、94年以後數量逐漸增加到十幾家，到2000年以後，隔熱膜、防爆膜大量使用在汽車上，安全膜大量使用在銀行櫃檯上，

目前，由於行業前景好、投資回報可觀等原因，各種規模的商家、廠家相繼進入這個偌大的市場。但是國內汽車玻璃窗膜市場缺乏國家標準和行業規範，據統計，目前在國內銷售的品牌多達2000多個，眾商家為了使產品更具特點和賣點，新的產品概念不斷推出。

分類

按照套用領域的不同，目前玻璃窗膜大致分為三類：建築玻璃窗膜、汽車玻璃窗膜、安全玻璃窗膜。

建築玻璃窗膜

以節能隔熱為主要目的，外帶防紫外線和安全功能。該種膜還可分為熱反射膜和低輻射膜。熱反射膜，這種膜貼在玻璃表面使房內能透過可見光和近紅外光，但不能透過遠紅外光。因此有足夠的光線進入室內，而將大部分的太陽能的熱量反射回去，在炎熱的夏季保持室內溫度不會升高太多，從而降低室內空調負荷，達到節省空調費用和節能的作用。低輻射膜，這種膜能透過一定量的短波太陽輻射能，使太陽輻射熱進入室內，被室內物體所吸收；同時又能將90%以上的室內物體輻射的長波紅外線反射保留於室內。低輻射膜能充分利用太陽光輻射和室內物體的長波輻射能。因此在寒冷地區和採暖建築中使用可起到保溫和節能效果。

汽車玻璃窗膜

貼在汽車玻璃內表面，具有節能隔熱、隔紫外線、安全防盜等作用。同時對窗膜的可見光透過率和可見光反射率要求也很高，尤其是前擋玻璃膜，根據《機動車運行安全技術條件》的規定，“前風擋玻璃的可見光透射比不允許小於70%，所有車窗玻璃不允許張貼鏡面反光遮陽膜”。因為用於汽車擋風玻璃上，貼膜後可見光透過率必須大於70%才能符合國標GB7258－2004的要求。

安全玻璃窗膜

膜與玻璃之間有一層粘著力極強的膠，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來的整體狀態，防止因意外事故發生的玻璃破碎飛濺對人體的二次傷害。其主要功能是安全防爆，一般用於銀行等金融機構、珠寶商店櫥窗、博物館、酒店大廳等一些重要場所或展示廳。這種膜同時具有一定的隔熱、隔紫外線能力，透明度也較高。

玻璃窗膜從生產工藝上來說，可分為三大類：染色膜、原色膜、真空鍍膜。染色膜又可分為普通膜、表層染色膜、夾層染色膜；真空鍍膜又可分為真空蒸鍍鍍膜和磁控濺射鍍膜；按所鍍的材料不同又可分為金屬膜和陶瓷膜。

普通膜

俗稱茶紙，是將染料混在膠內塗在聚乙烯基材上製成的，是最陳舊的生產方法，由於不隔熱、不隔紫外線及很短的保質期，現在已很少用。

表層染色膜

是將染料塗布在PET基材表面上，手感很軟，缺乏足夠的韌性及防爆性，不耐紫外線照射，易褪色，保質期較短。

夾層染色膜

是將染料塗布在兩層PET基材之間，手感很軟，有一定的耐紫外線老化性能，由於成本低廉這類染色膜仍在市場上銷售。

染色膜特點：可見光反射率低，缺乏良好的控制熱量性能，容易褪色（通常變為紫色），並且在長期使用後易起泡。

原色膜

指沒有加入有機染料的玻璃窗膜。到目前為止，光學級PET膜只有灰色、無色兩種聚酯膜，其它顏色的PET膜必須通過染色才能實現。原色膜特點是 手感較好，不易褪色，保質期長。

真空蒸鍍鍍膜

通過套用熱蒸發（對於低熔化溫度的純金屬而言）工藝，膜可以鍍上各種金屬、合金或氧化塗層。真空蒸鍍工藝通常用純鋁鍍膜，並且可以製成不同可見光透過率和反射率的膜，使膜具有最佳的陽光控制性能。

真空濺射鍍膜

通常在一個很大的真空室、壓力很低的惰性氣體環境中及電能作用下，將各種金屬或金屬合成靶材被帶電離子撞擊，製成多層緻密的低反射高隔熱的金屬膜層，有序均勻的塗布於聚酯薄膜表面，並複合工藝製成各種各樣獨特的穩定的色彩、高層次的透過率選擇性，保證產品有足夠的韌性，防爆、隔熱、抗UV99%，保質期長。

陶瓷膜

含有SiO2、TiO2等超薄陶瓷塗層的玻璃窗膜，它不含金屬層，完全不干擾車內的GPS衛星導航系統、無線電通訊和行動電話的接受；同時不氧化褪色，與金屬膜相比更易維護，經久耐用。它具有低反光率及適中的透光率。威固的琥珀陶瓷膜、3M晶銳汽車隔熱膜強生的玄武石系列汽車膜都屬於這類產品。

以上各種玻璃窗膜產品都必須具有單向防護功能，即單向阻止從外向內的破壞，而對於從室內向外破壞則沒有任何阻礙，在諸如火災、地震、車禍等意外災害發生時，室內人員可以比較容易的砸穿玻璃逃生。

結構及特點

玻璃窗膜結構圖如下所示：

1、抗磨層：由耐磨聚氨酯組成，硬度高達4H；

2、帶色PET安全基層：由高強度、高透明PET聚酯與顏料熔融擠出雙向拉伸製得，由於顏料夾在PET膜裡面，可防止氧化變色，壽命長達8年；

3、金屬隔熱層：在PET膜上通過真空蒸鍍或真空磁控濺射金屬鋁、銀、鎳等對紅外線有較高反射率的納米級金屬層；

4、複合膠粘劑：由耐候性良好高透明的聚氨酯膠粘劑組成；

5、UV吸收層：由特種UV吸收劑構成，可阻隔99%的紫外線；

6、透明PET安全基層：由高強度、高透明PET聚酯膜組成，目的是把金屬層夾在中間，防止金屬氧化，延長金屬膜的壽命；

7、安裝膠粘劑：由耐候性良好高透明的丙烯酸酯膠粘劑組成；

8、高透明PET離型膜。

工作原理

隔熱工作原理

熱傳導有三種形式：輻射、傳導、對流。隔熱膜主要是利用輻射和對流的形式來隔熱，防的主要是太陽的輻射熱。

太陽光是由各波段的光波（電磁波）構成的，而太陽能就是這些電磁波本身的能量，經過大氣層的過濾，這些能量以不同波段光波的形式到達地球表面，這些能量是以輻射的形式轉化熱量，能量越高，轉化成的熱量就越大。

太陽光譜圖可分為三個譜帶：

紫外線譜帶：波長280-400nm之間，其特點是穿透性強，可使人體皮膚黑色素沉積，顏色加深，過度的紫外線曝曬會導致皮膚癌，可導致地毯、窗簾、織物及家具油漆褪色。

可見光譜帶：波長380~780nm之間，其特點是肉眼可以看見的唯一光譜，可見光波段進一步可以分為不同的顏色（赤橙黃綠藍靛紫七色），對人體沒有直接傷害。

紅外光譜帶：波長700~2400nm（納米）之間，其特點是我們可以直接感受到陽光“不可見”的熱量，所含能量最大，所以熱量也高。

各波段的遠近紅外線構成了太陽能的53%，紫外線占3%，可見光占44%。

玻璃窗膜的工作原理：通過真空噴鍍或磁控濺射技術將鋁、金、銅、銀等金屬製成多層至密的高隔熱金屬膜層。金屬材料中的外殼層電子(自由電子)一般沒有被原子核束縛, 當被光波照射時, 光波的電場使自由電子吸收了光的能量, 而產生與光相同頻率的振盪, 此振盪又放出與原來光線相同頻率的光, 稱為光的反射。金屬的導電係數愈高, 穿透深度愈淺, 反射率愈高。這些金屬層會選擇性的將陽光中的各種熱能源，包括紅外線、紫外線及可見光熱能反射回去，再配合膜上的顏色對太陽熱輻射的吸收後，再二次向外釋放，隨著室外的空氣流動帶走一部份熱量。從而有效起到隔熱的作用。

玻璃窗膜用金屬反射材料大都使用高導電度的金、銀、鋁與銅等材料。幾種金屬反射膜在不同波長的反射率如下所示。

表1． 幾種金屬反射膜在不同波長的反射率

金屬種類 800nm反射率 650nm反射率 500nm反射率

鋁Aluminum 86.7 90.5 91.8

銀Silver 99.2 98.8 97.9

金Gold 98.0 95.5 47.7

銅Copper 98.1 96.6 60.0

防爆工作原理

不論是普通玻璃還是鋼化玻璃，其缺點是玻璃碎片的飛濺可能對人體造成傷害，而當在它內表面貼上玻璃窗膜後，玻璃窗膜上的膠粘劑使兩者融為一體，變成可承受外力的複合材料。

玻璃窗膜中的安全基層材料為透明的聚酯膜（PET），這種膜有很大的抗拉強度和抗衝擊強度，尤其當通過層壓粘合劑將兩層、甚至三層聚酯膜粘合在一起時，其力學性能成倍增長，使其具有非常強的耐衝擊能力。當遭受外力衝擊時，安全基層能夠起到有效的緩衝作用；即使附加了左右交替的外力，特有的壓敏膠粘劑層能將玻璃碎片牢固地貼上在窗膜表面，僅有少量呈粉狀的玻璃碎片散落，能夠最大限度的減少外來傷害。

主要性能指標

可見光透過率：可見光（380-780）穿過玻璃/玻璃窗膜複合層的百分比。

可見光反射率：可見光（380-780）被玻璃/玻璃窗膜複合層反射的百分比。

太陽能穿透率：太陽能透過玻璃/玻璃窗膜複合層的百分比。

紫外光阻隔率：紫外光（280-400）被玻璃/玻璃窗膜複合層反射的百分比。

太陽能反射率：太陽能被玻璃/貼膜複合層反射的百分比。

太陽能吸收率：太陽能被玻璃/貼膜複合層吸收的百分比，吸收的太陽能是能夠向玻璃/貼膜複合層兩邊同時輻射的，空氣流動速度高的一邊將輻射更多的能量。

總太陽能穿透率：太陽能透過玻璃/玻璃窗膜複合層的部分與被吸收的向內部輻射的太陽能的總和。隔熱率的計量單位是每小時每平方英尺通過的熱量（BTU/Hr./Ft.2,其中1BTU=262卡）。透明玻璃的隔熱率一般為20 BTU/Hr./Ft.2。

總太陽能反射率：即隔熱率，它是太陽能被玻璃/玻璃窗膜複合層反射的部分與被吸收的向外部輻射的太陽能的總和。

遮蔽係數：玻璃/玻璃窗膜複合層相對於玻璃的總太陽能穿透率。

U值：每小時、內外溫差每一度，通過每平方英尺的熱輻射量。

根據用途的不同，性能要求不盡相同，一般而言，其主要指標為可見光透過率、可見光反射率、隔熱率以及紫外線阻隔率等。

製造技術

生產過程

4．1．1 染色工藝

通過塗層複合工藝將混有染料的膠塗布在PET上或兩層PET膜之間，對PET基材進行著色，根據需要使其呈現出不同的顏色。優點是顏色多樣，工藝簡單，成本較低；缺點是不耐紫外線照射，易褪色，保質期不長。

4．1．2 真空噴鍍技術工藝

真空蒸鍍鍍膜通過套用熱蒸發（對於低熔化溫度的純金屬而言）工藝，膜可以鍍上各種金屬、合金或氧化塗層。真空噴鍍工藝通常用純鋁鍍膜，並且可以製成不同可見光透過率和反射率的膜，使膜具有最佳的陽光控制性能。

4．1．3 磁控濺射技術工藝

磁控濺射鍍膜法是上世紀70年代末期發展起來的一種先進的工藝方法，它是在專門的真空設備中，在電能作用下，將各種金屬或金屬合成靶材被帶電離子撞擊，製成多層緻密的低反射高隔熱的金屬膜層，有序均勻的塗布於基材表面，並複合工藝製成各種各樣獨特的穩定的色彩、高層次的透過率選擇性，保證產品有足夠的韌性，防爆、隔熱、抗UV99%，保質期長。與傳統的真空噴鍍工藝相比，磁控濺射工藝具有很多優點，如鍍層與基材的附著力更強；可以方便的製取高熔點物質的薄膜；在大面積連續基材上可以製取更為均勻的薄膜；容易控制鍍層的成分，可以製取各種不同成分和配比的合金鍍膜。

磁控濺射工藝原理是將基材送入設有磁控陰極和濺射氣體（氬氣）的真空室內，陰極加負電壓，在真空室內輝光放電，產生電漿，由於金屬靶材帶負電，電漿中帶正電的氣體離子被加速，並以相當於靶極位降U的能量撞擊靶面，將金屬靶的原子轟出來，使之沉澱在基材表面上而形成金屬膜。

4．1．4層壓複合工藝

玻璃窗膜是一種多層的功能化的聚酯複合薄膜材料，通過膠粘劑，將不同功能的薄層複合在一起，從而使其具備防爆、隔熱、安全的功能。

只有高精確的塗布系統，才能保證玻璃窗膜在製造過程中，各種工藝參數得到有效的控制。

生產設備

4．2．1磁控濺射設備

目前世界上生產磁控濺射鍍膜設備最著名的廠家有美國愛可（Arico）公司和德國的萊寶（Leybold）公司，這兩家設備在工藝原理上是一樣的，但又各有所長，主要區別是：

（1）德國萊寶公司的鍍膜設備所用的抽真空系統為渦輪分子泵，而美國愛可公司則用的是油擴散泵。分子泵較油擴散泵精度高、抽真空時間短，且兩年才需更換一次，而油擴散泵每半年就需更換一次油，每年需清洗一次。

（2）美國愛克公司發明了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為20-30%，而旋轉式靶材的利用率可提高到70-80%。

（3）德國萊寶公司的濺射室由17個分隔間組成，它最多可擴充至六個陰極。而美國愛可公司的濺射室則由單個室（三個陰極）組成，如市場需求旺盛時欲擴大產量，可增加濺射室數量，具有較大的靈活性。

4．2．2 精密塗布複合設備

目前，市場上提供的塗布複合機種類繁多、功能不一，一條製造玻璃窗膜的塗布生產線，其核心是精密塗布機。

原材料

4．3．1 PET基材

聚對苯二甲酸乙二醇酯，英文名 polyethylene terephthalate(簡稱PET)，於1941年首先由英國J．tt．Whinfield與J．T．Dickon研製成功。聚酯(PET)既可由對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇(EG)反應製得，也可由對苯二甲酸(PTA)與乙二醇反應製得。稱為DMT法(也稱酯交換法)和PTA法(直接酯化法)。由於PTA法較DMT法優點更多，目前世界PET總生產能力中大多採用PTA法。

雙向拉伸聚酯薄膜（簡稱BOPET），是在原材料聚酯切片中添加鈦白粉，經過乾燥、熔融、擠出、鑄片和縱橫拉伸的高檔薄膜。BOPET薄膜具有強度高、剛性好、透明、光澤度高等特點；無嗅、無味、無色、無毒、突出的強韌性；其拉伸強度是PC膜、尼龍膜的3倍，衝擊強度是BOPP膜的3-5倍，有極好的耐磨性、耐摺疊性、耐針孔性和抗撕裂性等；熱收縮性極小，處於120°C下，15分鐘後僅收縮1.25%；具有良好的抗靜電性，易進行真空鍍鋁；BOPET還具有良好的耐熱性、優異的耐蒸煮性、耐低溫冷凍性，良好的耐油性和耐化學品性等。

玻璃窗膜所用的PET膜為光學級BOPET。玻璃窗膜對其基材性能要求很嚴格，要求抗拉強度和抗撕裂強度大，光學性能較高，可見光透過率必須達到90%以上。因此這也就是為什麼國內作膜的廠家多，但沒有生產安全膜廠家的原因之一。目前，光學級玻璃窗膜用PET基材只有日本三菱、帝人/杜邦、Toray（日本東麗）等三家公司。

4．3．2 膠粘劑

玻璃窗膜用膠粘劑分為層壓複合膠粘劑和安裝壓敏膠粘劑。

層壓複合膠粘劑是將不同功能的薄層如安全基層、隔熱層、防紫外線層等貼合在一起時所用的膠粘劑。

據美國專利報導，所用膠粘劑大部分為聚氨酯（PU）膠粘劑。要求具有較高的耐熱性、力學性能、粘接性能、耐紫外光老化性能和一定的水蒸氣透過率。它是玻璃窗膜的最重要的組成部分，直接影響玻璃窗膜的性能，尤其是光學性能和使用壽命，是玻璃窗膜製造中的關鍵技術之一。因此，國外各大生產公司都有自己的專利膠粘劑技術及配方，很少對外公布。

安裝膠粘劑一般分為乾膠膠粘劑和壓敏膠粘劑，各有優缺點。乾膠膠粘劑安裝簡單、方便、省時且粘接強度較大，但是耐水性較差；而壓敏膠粘劑粘接強度隨時間的延長，粘接強度越來越大，且使用壽命較長。

壓敏膠粘劑一般為單組分溶劑型丙烯酸酯壓敏膠，加有紫外線吸收劑，具有較高的耐紫外線老化性能、光學性能、耐候性能。

發展歷程

玻璃窗膜的發展歷史與其原材料和工藝設備的發展歷史是密不可分的，特別是真空蒸鍍鍍膜技術的發展歷史。

美國在20世紀60年開始研製以聚乙烯為基材的玻璃窗膜（茶紙），當時建築使用的大多是普通浮法玻璃，由門窗玻璃造成的能耗占樓宇整體的1/3以上，當人們把用於航天上的膜材料轉用到了建築門窗上，發現它有能明顯改善建築物的保溫節能特性。因此，各大公司開始對玻璃窗膜進行研究， 3M公司於1966年就發布了太陽隔熱膜的第一個專利。1970年世界性的能源危機促使人們對玻璃膜的開發加快了步伐，真空蒸鍍鍍膜工藝被套用在PET基膜上，使得玻璃窗膜技術得到很大的進步。

1977年美國沉積技術公司（Deposition Technology,Inc.）（1991年比利時貝卡爾特集團把該公司併購，成立貝卡爾特特殊鍍膜公司）把運用於美國空軍和太空總署的先進磁控濺射生產技術引入到玻璃窗膜行業，在80年代初成為全球第一家採用磁控濺射工藝生產玻璃窗膜的生產商，與其他玻璃窗膜生產廠家的真空蒸鍍鍍膜工藝相比，最大的優點是可以把不鏽鋼、鈦、鎳、金、銀、銅等金屬製成透明隔熱合金層，使得玻璃窗膜在隔熱功能大幅度提高的情況下同時具有很高的視覺清晰度，解決了染色、真空蒸鍍鍍膜工藝生產的玻璃窗膜的高反光、易褪色等缺陷。1985年該公司生產出幅寬1540mm的磁控濺射玻璃窗膜。

美國韶華科技公司主要從事軍用和空間技術所需的光譜選擇性薄膜的開發和生產，80年代中期，該公司將源於空間飛行器應薄膜部件套用的XIR專利技術轉為民用，開始了商用高性能玻璃窗膜的商品化生產。XIR對陽光中的可見光高度透過，而選擇性地阻隔幾乎全部的紅外和紫外輻射，在薄膜和材料技術領域奠定了領先地位。

以色列哈尼塔公司在90年代開始了安全膜的生產，原先是以軍事套用為目的，委託美國宇航局猶太籍科學家開發研製的，通過玻璃貼防護膜，防止戰爭中槍彈、爆炸物對人員、物品的傷害，以減輕對軍事裝備、設施的破壞與損失。隨著國際局勢的緩和，這種為軍事目的生產的防護膜，逐漸轉為商業性民用商品，為人們在一切玻璃上的安全防護，特別是建築幕牆上的套用，在節能保溫上的套用，在阻擋火焰方面的套用發揮了重大的作用，提供了理想的材料。這種安全膜生產技術，哈尼塔公司通過技術轉讓形式轉讓到世界各地，包括美國、日本。

進入21世紀，玻璃窗膜廠家在技術上取得突破，具有獨特的對可見光的高穿透性和排斥熱量的高熱控性的薄膜問世，他們將常規窗膜作為一個疊層，用不同功效的薄膜逐層粘合疊加，使得薄膜在更高的透光率、隔熱率、隔紫外線率的前提下，將玻璃的抗衝擊性能提升百餘倍。近些年來，特別是在美國“911”事件之後，玻璃窗膜作為一種全新的建築材料，越來越多地用於建築物門窗、隔牆、頂棚以及銀行業的安全防護。

目前，世界上知名的窗貼膜製造商主要分布在美國、以色列、印度，其他中低檔玻璃窗膜製造商分布在韓國、中國台灣和中國大陸等國家和地區。