Структура пленок
Мы рассмотрим особенности процесса изготовления пленок разных типов. Эти особенности необходимо учитывать при установке, а иногда и при эксплуатации пленок. Металлизированные слои располагаются симметрично среднего слоя, так, что металлы первый и N-й, второй и (N-1)-й и т.д. – одинаковые. Химический состав используемых компонентов В качестве основы всех защитных пленок используется полиэстер (отечественное название лавсан). Это высокомолекулярное соединение, которое получается путем полимеризации низкомолекулярного органического вещества (мономера) – этилена терефталата. Температура плавления лавсана 256°С. Процесс полимеризации, как всякая химическая реакция, осуществляется в строгом соответствии с требованиями технологии, при необходимых температуре и давлении. Обычно для активизации любого химического процесса, в том числе и процесса полимеризации необходимо добавлять специальное вещество, так называемый катализатор.
Химический состав катализатора, процентное соотношение входящих в него ингредиентов, относительная масса каталитических добавок в массе мономера – это секрет производителя, сохраняемый строжайшим образом. Часто ни этот состав, ни технология производства полимера даже не патентуется, чтобы конкуренты не могли использовать патентную информацию, минимально модернизировав ее таким способом обойдя требования закона. Поэтому можно сказать только, что в качестве катализаторов при полимеризации в основном используется щелочные и/или редкоземельные металлы, их окислы или соли.
Основная проблема при производстве полимеров – обеспечить им химическую чистоту. Теоретически все чистые полимеры – химически пассивные вещества: они вступают в реакции с кислотами, щелочами, не растворяются жирорастворяющими соединениями. При этом, чем чище полимер, тем он химически пассивнее, а, следовательно, дольше и лучше противостоит внешним воздействиям самого различного характера. Чистота готового продукта зависит как от чистоты исходного сырья (мономера), так и от скорости реакции полимеризации. Поэтому возникает дилемма производства полимеров: чем более активен катализатор, тем быстрее идет реакция и больше выход готового продукта, но, с другой стороны, тем сильнее химически загрязнен продукт.
Процесс производства дешевых защитных пленок некоторых фирм идет сравнительно быстро, однако сильно страдает качество. Присмотритесь внимательнее к тонированным стеклам некоторых автомобилей: пленка на них потрескалась, в некоторых местах отслоилась, в других – собралась в хорошо заметные складки. Таких автомобилей, к счастью, становиться все меньше, потому что потребитель уже понял, что дешевая пленка не только решит поставленную задачу, но, наоборот, через сравнительно малое время доставит ему дополнительные проблемы. Полиэстер ведущих мировых производителей (таких как Du Pont de Nemur - химический гарант США) имеет высочайшую степень очистки, и именно такие сорта полиэстера используются в производстве защитных пленок фирмы FTI. Для сравнения отметим, что полиэстер, используемый в космическом производстве США, имеет коэффициент качества, равный 10, а защитные пленки фирмы FTI имеют коэффициент качества не ниже 4-5. Самый низкий коэффициент качества, равный 1, имеют дешевые пленки, которые производятся не в США и которые одно время были широко представлены на нашем рынке.
Благодаря высокой химической чистоте материала обеспечиваются такие полезные качества пленки, как однородность и прозрачность, прочность и пластичность, длительная стойкость к климатическим воздействиям – большим и резким перепадам температур, влажности и давления. Химически чистые пленки не теряют своих качеств при использовании в самых агрессивных различных средах. В соответствии с теорией сопротивления материалов одним из методов повышения прочности нагружаемого материала (детали) с сохранением его гибкости и/или пластичности является применение нескольких слоев или нитей (например, для тросов). Не является исключением и защитная пленка. Пленку любой толщины делают из соответствующего количества 20-микроных слоев. Отдельные слои соединяются в единое целое путем прокатки под давлением при строго определенной температуре. Благодаря тщательному соблюдению технологических требований пленка спекается в однородную структуру, никогда не расслаивается, но и не мутнеет при спекании, сохраняет свою гибкость и пластичность при высокой прочности.
При разработке технологии изготовления отдельных слоев пленки были решены следующие сложные и актуальные научно-производственные задачи: Однородность и одинаковая толщина пленки по всей ее площади. Это необходимо, чтобы свойства пленки – защитные, оптические, энергосберегающие, любые другие – были одинаковы на каждом участке площади. Однородное прокрашивание красителем нужного цвета. Нанесение на пленку металла. Пленка, которая удовлетворяет данным требованиям, в каждой точке имеет одинаковые физические и механические свойства. Поэтому, когда Вы смотрите через нее, картина не искажается. Этого не происходит даже в том случае, когда пленка наклеена на стекло сложной конфигурации, например, автомобильное, конечно, при условии хорошего качества самого стекла и однородности его оптических характеристик.
Нанесение специальных покрытий
На пленку при необходимости наносится слой металла произвольной толщины, но значительно более тонкий. Если толщина нанесенного металлического слоя составляет одну - две молекулы, то пропускание видимого света происходит практически без потерь. Если же толщина слоя металла – несколько десятков молекул, то слой приобретает свойства отражения видимого света. Естественно, толщина слоя нанесенного металла во всех случаях должна быть одинакова по всей поверхности. Слой металла как бы «врастает», диффундирует в пленку.
С использованием разных технологий – «ноу-хау» фирмы – создаются как зеркальные, так и без бликовые пленки. В последнем случае прямые солнечные лучи или лучи искусственных источников (фонарей, прожекторов) будут рассеиваться, не давая направленного отражения (бликов). Чаще всего наносится алюминий, реже – титан, и т.д.
Алюминий – самый легкоплавкий металл из всех перечисленных. Для его нанесения используется метод электронного луча. Технологический процесс достаточно прост, в вакуумной камере устанавливаются тигель с алюминием и электронная пушка. Электронный луч пушки направляется на тигель и разогревает алюминий до температуры испарения. В вакууме создается облако молекул алюминия. В этом облаке по охлаждающему барабану прокатывается полимер. Молекулы алюминия «бомбардируют» пленку и оседают на ее поверхности. Благодаря охлаждению полимерное покрытие не перегревается, и ее прозрачность и другие полезные свойства не ухудшаются. На открытом воздухе поверхностный слой алюминия сразу окисляется, что может привести к ухудшению оптических характеристик полимера. Во избежании этого пленка, металлизированная алюминием, немедленно покрывается слоем обычной полимера.
Для нанесения более тугоплавких металлов применяется другой метод – ионного обмена в атмосфере инертного газа (sputtering). Для ионизации газ наиболее часто используют плазменный разряд. В вакуумную камену помещают металл, который будет наноситься на полимер. Между металлом и пленкой создается электрическое поле, причем металл подсоединяется к отрицательному полюсу источника (катод), а полимер – положительному (анод). В камеру закачивается инертный газ (обычно аргон) под давлением, при котором создаются наиболее благоприятные условия для возникновения плазменного разряда. В результате ионизации появляется облако положительно заряженных ионов газа, которое под действием электрического поля «бомбардирует» металл и выбивает из него отрицательные заряженные ионы. Эти ионы металла в электрическом поле перемещаются к полимеру и оседают на нем. Таков в общих чертах процесс напыления металла на пленку методом ионного обмена.
Основным достоинством метода является универсальность: благодаря тому, что ионы испаряются с поверхности металла вследствие механического, а не химического или теплового воздействия, фактически любой материал может быть источником ионов для полимерного покрытия. Низкотемпературные ионы металла оседают на полимере, не перегревая ее. Поэтому, во-первых, легче решается проблема охлаждения пленки, а во-вторых, покрытие получается исключительно однородным и оптически ровным. Правда, даже при толщине покрытия в две – три молекулы оно получается очень плотным, без малейших промежутков, через которые могли бы проникать молекулы воды. Это необходимо учитывать при установке покрытия.
Нанесение клеящего покрытия (адгезив) На поверхность полимера, который прилегает к стеклу, наносится специальный адгезив, обычно на акриловой основе. Его принципиальное отличие от обычных клеев заключается в том, что адгезия (склеивание) осуществляется путем сцепления молекул клея с молекулами материалов, которые склеиваются. Таким образом, эти материалы как бы «прирастают» друг к другу. В то же время полной диффузии клея не происходит, поэтому защитную пленку, нанесенную на стекло, при необходимости можно снять. Технология удаления полимера со стекла описана в разделе, посвященному инсталляции.
Типы адгезивов в наименовании пленок обозначаются следующим образом: PS (pressure sensitive) – чувствительные к давлению. Это означает, что при инсталляции с таким адгезивом нежно тщательно прижать (прикатать) к стеклу. Тогда адгезив активизируется, и полимер начнет приклеиваться к стеклу. DPS (detackified pressure sensitive) – фирменный клей производителя пленок FTI. Он активизируется при смачивании водой перед установкой. С поверхности полимера, покрытой таким адгезивом, легко удаляются случайно попавшие посторонние предметы – пыль, волосы, ворс от ткани и т.д. Если такие вкрапления обнаружены сразу после установки пленки на стекло, ее можно снять и удалить (смыть) их. Свойства адгезива полностью сохраняется, и качество работы при повторной установке полимера не ухудшается. CD - специальный адгезив для использования в жарких климатических условиях. С пленкой можно работать, не опасаясь, что слишком быстро произойдет ее «схватывание» со стеклом. PS/DT – адгезив, чувствительный к воде. Пленка с таким адгезивом после снятия защитного слоя смачивается, затем вода с нее удаляется скребком, и устанавливается на стекло. При этом не нужно прилагать большие усилия.
Особенности конструкции многослойных энергосберегающих пленок. Она состоит из нескольких слоев, на каждый из которых нанесен металл. Для того чтобы энергосберегающие полимерное покрытие одинаково уменьшало конвекцию как внутрь, так и наружу, одинаковые металлы располагаются симметрично относительно среднего слоя пленки.
Например, порядок расположения металлов по слоям может быть таким: золото – серебро – палладий (или сплав никеля и хрома) – серебро – золото. Другой особенностью, присущей только пленкам такой конструкции, является меньшая, чем обычно, толщина металлических покрытий. Благодаря этому многослойное полимерное покрытие практически не задерживает видимый свет (оптический диапазон), следовательно, не ухудшается освещенность помещения. В то же время тепловые лучи (инфракрасный диапазон) отражаются от слоев металла. Это – третья, также очень важная особенность многослойных пленок. Слои полиэстера слабо поглощают тепловые лучи, поэтому полимер не нагревается и не передает тепло стеклу. Теплообмен между стеклом и воздухом в помещении сводится к минимуму.
Покрытия всех типов имеют одинаковые наружные элементы: защитный слой против царапин – с одной стороны, и слой адгезива – с другой. Защитный слой – это полимер того же химического состава, только изготовленная при более высоком давлении, что бы придать ей повышенную твердость. Он приклеивается к слою основного полимера тем же акриловым адгезивом, что и к стеклу. Значит, теоретически можно с таким же успехом установить на стекло не одну, а две и больше пленок. На практике все же ограничиваются не более чем двумя полимерами, накладываемые одна на другую. При этом гарантируется как соответствие всех механических и физических характеристик паспортным данным пленок, так и качество инсталляции – отсутствие воздушных пузырей, складок, внутренних напряжений конструкции.
Многолетний опыт нашей фирмы свидетельствует о том, что можно устанавливать на плоские стекла пленки практически в любых сочетаниях: защитная – тонирующая, защитная – энергосберегающая, тонирующая – энергосберегающая, две разноцветных тонирующих. В последнем случае в соответствии с законами оптики можно получать пленочные покрытия новых цветов и оттенков. Например, если на полимер красного цвета наложить полимер желтого цвета, в результате получим оранжевый цвет, а сочетание красного с синим цветом, даст коричневый. Если существует ассортимент пленок – десятки и сотни цветов, то их сочетание дадут уже тысячи новых цветов. Такая палитра способна удовлетворять самый изысканный вкус.
При реконструкции старых зданий в местах, имеющих историческую или архитектурную ценность, очень важно сохранить стиль городского района, некое «дыхание эпохи». Правильно подобрав комбинации цветных пленок при реконструкции, можно вписаться в любой архитектурный стиль – от раннего ампира до так называемого «сталинского барокко». Однако полную волю художественной фантазии, конечно, можно дать при создании новых жилых комплексов, деловых центров и мест отдыха.
Нанесение покрытия, защищающего от царапин. На внешнюю поверхность накладывается специальный слой полиэстера повышенной твердости. Он необходим для того, чтобы защитить пленку от царапин при мытье, при попадании песчинок и других мелких твердых частиц, переносимых ветром. Если пыль, песок будут достаточно долго «бомбардировать» незащищенную пленку, она рано или поздно вся покроется царапинами и станет матовой. Толщина слоя защиты очень мала, поэтому на ухудшение пластичности полимера в целом этот твердый слой не влияет, соответственно не возникает трудности при установке пленок на изогнутые стекла. Полимерное покрытие с защитой от царапин, обозначается специальным индексом в наименовании SR (scraych resistant) – защита от царапин или сопротивление царапанью.
Структура пленок CPFilms. Существуют три категории CPFilms с устойчивым к царапанью покрытием:
1. Бесцветные или окрашенные, неотражающие. Они предназначены для обеспечения безопасности и предотвращения выцветания. Они, как правило, бесцветны. Для снижения освещенности и создания интима – окрашены. Во всех случаях эти пленки называются неотражающими.
2. Бесцветные отражающие. Это бесцветные металлизированные лавсановые пленки со вторым бесцветным лавсановым слоем, ламинированным для защиты метала от коррозии. Такую же структуру имеют и окрашенные металлизированные пленки, где металлические слои (серебро, бронза и т.д.) видны через прозрачные лавсановые полимеры.
3. Окрашенные отражающие. Металлическая поверхность этих полимерных покрытий ламинирована окрашенной пленкой. Для создания цветного отражения с обеих сторон должен быть добавлен еще один пленочный слой с металлическим покрытием.
