前言
随着低碳生活的要求,建筑安全与节能被摆在建筑设计与材料选取的首要地位。外围护结构中玻璃幕墙的采用,即给建筑带来丰富多彩的外观美学形象,又大大提高了建筑内的自然采光。然而不可避免的带来了建筑安全与太阳热增或建筑保温的问题。尤其是公共建筑玻璃材料的大量采用,这些问题也越来越多地给建筑设计与选材带来新课题。大量不符合今日新要求的既有建筑如何改造,按什麽标准改造,不久前建设部新公布的“公共建筑节能改造技术规范”JGJ176-2009 给出了答案,其中指出建筑窗膜是改造不合格玻璃幕墙以提高其安全性和热工性能的标准方法之一。本文就是针对当前建筑玻璃幕墙安全与节能改造时的内贴与外贴选取试图给出有益的答案。
1 内贴膜与外贴膜的结构
建筑玻璃贴膜一般采取内贴方式。这是出于窗膜耐久耐候长期使用的考虑。当前市场上经长期使用考验,有标准测试结果可依的质保期为十年。最高使用期为18-25年。这也就是说当前窗膜技术可以在建筑外窗玻璃的内侧贴膜时,在一般使用情况下十年内不会产生影响视觉效果的起泡、开边、裂纹、褪色以及热工性能的降低。那些销售或施工单位承诺的商业性非技术质保不在本文讨论之内。这是由窗膜采用的聚酯材料,粘合剂,功能层组成及防紫外抗老化结构决定的。当前市场上多数窗膜属于内贴膜。
由于内贴窗膜面向太阳的第一层为压敏胶层,也是整个窗膜防止阳光紫外照射引起聚酯材料老化的重要保护层,所以抗紫外材料均置于胶层中。正规窗膜紫外穿透(ISO9050)不大于1%,也就是窗膜市场上常常宣称的抗紫外达到99%。
但在许多情况下,由于施工位置或场地限制无法在玻璃内面贴膜,或双层中空玻璃需要外层玻璃提高安全性及获得更好的热工特性,这时必须采用外贴模式。这就必须在提高玻璃性能和牺牲部分耐久性要求中取得平衡。当窗膜装贴于外窗外侧面时,它们与建筑外环境直接接触,阳光直射,雨水浸泡使窗膜片基聚酯老化和功能层氧化失效,从而降低了窗膜的使用年限。为了延长窗膜使用年限,目前技术上采取了改换防紫外层位置,防紫外材料从胶层中置换到接触阳光的第一层。
2 内贴与外贴膜的正确使用
同时提高压敏胶的结合力。采用耐候性更强的聚酯片基技术也在研究中。将内贴膜直接施工到玻璃外侧,由于完全没有紫外防护层阻挡太阳紫外射入聚酯片基中,片基将会迅速老化分解,一般在不到一年时间内就会变成鳞硝灰状 ;胶层失效,膜层也会翘起,翻边。
就目前技术采用了优质聚酯片基,粘结力更强的压敏胶层,最外抗刮花层含有防紫外添加剂的外贴窗膜,五年之内是不会产生上图案例中的严重损伤。但由于外贴膜寿命与使用环境密切相关,生产厂家均不对水平天顶玻璃外贴膜给予质保承诺;对铅直立面玻璃外贴膜可能给予2年品质保证。经销商或工程承包商一般会给予五年质保,其含义为在给定期限内不会发生像内贴膜外贴那样的大面积破坏,即使有局部损伤,可以免费修复。由于外贴技术仍在发展中,制造更多品种,耐候性更好的外贴窗膜是所有窗膜厂家面临的新挑战,新机遇。
3 内贴膜与外贴膜的判别
目前辨别内贴与外贴窗膜的简单方法是考察紫外阻挡层的位置。测量窗膜在用除胶剂去除压敏胶层前后的紫外透射比(280-380nm)按照ISO9050标准计算结果进行比对,就可知道紫外阻挡层是在压敏胶层(内贴膜)还是在其他更外层中(外贴膜)。我们测量了几个品牌的内贴安全防爆膜,表1显示除去胶层后紫外阻隔作用几乎完全消失。隔热膜由于功能层仍具有一定紫外阻隔作用,不会像高度透明的安全防爆膜那样除去压敏胶后紫外透射达到80%以上,但也可看出内贴膜从原有的0.5%提高到了20%(对03膜),从1.5%提高到27%(对05膜);而同样功能的外贴膜仍然保持在1.0%(对5膜),2.5%(对07膜)和3.5%(对02膜)的低水平。
换一种说法,因为内贴膜防紫外层在压敏胶,当胶层被去除后,紫外透射比恢复到聚脂膜及功能层自身的透射。表1中可看出01,03安全膜除胶后紫外透射恢复到聚脂膜自身的80%。说明01,03膜紫外阻挡能力主要来自于压敏胶层(紫外阻隔率约为98%)。04,06内贴膜也可看出除胶后紫外透射比与其金属镀膜功能层性能接近,紫外透射比分别提高了40和18倍。而相应外贴膜02,05,07只提高了1-2倍,仍能保持良好的抗紫外性(95%以上)。
从以上有限的数据,可以看出外贴膜除去压敏胶层仍能保持足够好的紫外阻隔性能(紫外阻隔大于95%)。而内贴膜除胶后,紫外阻隔接近其片基和功能层特性。
当然若能分离防刮花层和功能层从而区分出紫外阻隔作用来自最外层还是较里面的功能层更好,但这样处理是很困难的。一般判断采用简单的去除压敏胶层就可清楚地看出是内贴用膜还是外贴用了。
4 外贴膜的应用
什麽情况下需要采用外贴窗膜呢?
4.1 内贴施工难度太高的天顶玻璃。这是最常见的要求外贴处理的情况。大型建筑中厅,购物中心采光顶等一般距地面10米以上,这时不可能从地面搭建脚手架直达天顶;或因跨度太大,搭建成本过高;或因玻璃顶下部支撑结构及装饰结构复杂。。。无法采用内贴膜从内部施工。这时采用外贴膜,从建筑外部,天顶平台施工简单易行。这时就需要采用外贴膜。
4.2 玻璃热炸裂危险高的玻璃幕墙。例如严寒地区内外温差很大,中空玻璃结构热炸裂危险很高,采用内贴窗膜可能加剧内外玻璃温差,提高了玻璃炸裂的可能性;部分阴影下的玻璃吸收太阳热不均匀,内贴吸热窗膜会大大提高玻璃的热炸裂;15mm以上厚度过大的玻璃也属于热炸裂几率高的情形,内贴膜的采用需要很谨慎。这时采用外贴膜,太阳热量从窗膜表面就被反射出去,降低了玻璃受热不均引起热炸裂的可能。
4.3 改造多层玻璃外层安全性。高层建筑中空玻璃若没有按照标准采用夹胶玻璃,在进行安全性改造时就要求将安全防爆膜贴于玻璃外表面。这时必须采用专供外贴用的安全膜。
4.4 建筑外立面玻璃可见光反射超标。国标(GB/T18091-2000)规定,玻璃幕墙反射比不得大于30%;城市主干道两侧20m以下,其余路段10m以下玻璃幕墙不大于16%。此外12%以上反光比在住宅小区也足以引起影响居住舒适度的光污染。对于超标的建筑更换玻璃品种常常无法实现,外贴低反光窗膜。是一可行的办法。
4.5 要求更高节能效果的中空玻璃结构。由于窗膜都有一定的热反射或热吸收,在主要考虑夏季遮阳效果时,隔热膜贴在外面宜于散热,传入室内热能更少,从而得到更低的遮阳系数。表2是同种窗膜内外贴所得热工参数比对(玻璃采用6/12/6透明玻璃)。
当然目前多数高品质隔热膜都还没有供外贴使用的产品,因此为了达到更好节能效果可以考虑将窗膜贴于中空玻璃第二表面,这样既可以达到更高热工性能,又避开了外贴膜耐候性不够的困境。一些玻璃制造厂已在试制贴膜中空玻璃。一些窗膜厂商也正在研究开发供外贴使用的高品质外贴隔热膜。
4结语
外贴窗膜要求具有更高的抗紫外性,更好的耐候性。目前技术还不够成熟,可选的产品不多。但随着其应用的广泛,市场的扩大,必将有更多的厂家投入研究与开发。