Современные профессиональные оконные плёнки — это высокотехнологичный продукт, производящийся из высококачественных материалов на специализированных предприятиях, оснащенных сложным технологическим оборудованием. Любая плёнка представляет собой многослойную конструкцию. Количество слоёв, их химический состав и физические характеристики зависят от того, для каких целей предназначена та или иная плёнка и какого эффекта она призвана достичь.
ОСНОВА ПЛЁНОК
В качестве основы всех оконных плёнок используется полиэстер (научное название полиэтилентерефталат – РЕТ), в отечественных источниках встречается название лавсан. Это высокомолекулярное соединение, которое получают путём полимеризации низкомолекулярного органического вещества (мономера) – этилена терефталата. Процесс полимеризации, как всякая химическая реакция, осуществляется в строгом соответствии с требованиями технологии, при необходимой температуре и давлении. Температура плавления лавсана 256°С. 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, 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 дешёвых плёнок некоторых фирм идет сравнительно быстро, однако сильно страдает качество. Установленная на стёкла такого рода плёнка трескается, в некоторых местах отслаивается, собирается в хорошо заметные складки. 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 плёнок крупнейшими производителями. Для сравнения отметим, что полиэстер, используемый в космическом производстве США, имеет коэффициент качества, равный 10, а плёнки, выпускаемые мировыми лидерами не ниже 4-5. Самый низкий коэффициент качества, равный 1, имеют дешёвые, некачественные плёнки, которые встречаются и на нашем рынке.
Благодаря высокой химической чистоте материала обеспечиваются такие полезные качества плёнки, как однородность и прозрачность, прочность и пластичность, длительная стойкость к климатическим воздействиям – большим и резким перепадам температур, влажности и давлению. Химически чистые плёнки не теряют своих качеств при использовании их в самых агрессивных 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 или канатов). Не является исключением и плёнка. Плёнку любой толщины делают из соответствующего количества слоёв. Отдельные слои соединяются в единое целое путем прокатки под давлением при строго определенной температуре. Благодаря тщательному соблюдению технологических требований плёнка спекается в однородную структуру, никогда не расслаивается, но и не мутнеет при спекании, сохраняет свою гибкость и пластичность при высокой прочности.
Современная технология спекания отдельных слоёв плёнки в единую массу даёт возможность решать сложные научно-производственные задачи, касающиеся однородности и одинаковой толщины плёнки по всей её площади. Это необходимо, чтобы свойства плёнки – защитные, оптические, энергосберегающие, любые другие – были одинаковы на каждом участке площади. Плёнка, которая удовлетворяет данным требованиям, в каждой точке имеет одинаковые физические и механические свойства. Поэтому, когда Вы смотрите через неё, картина не искажается. Этого не происходит даже в том случае, когда плёнка устанавливается на стекло сложной конфигурации, например, выпуклое или вогнутое, конечно, при условии хорошего качества самого стекла и однородности его оптических характеристик.
ОКРАШИВАНИЕ ПЛЁНКИ
Окрашенные плёнки – это наиболее простая разновидность оконных плёнок, которые производятся по обычной технологии из окрашенного полиэстера. На рисунке представлена общая структура окрашенной плёнки. Стоит заметить, что производители профессиональных плёнок применяют процесс окраски самого полиэстера на этапе его изготовления, а не адгезива. Использование в качестве окрашенного слоя не самой плёнки, а клея, при помощи которого она крепится к стеклу, применяется производителями некачественных плёнок с целью снижения себестоимости конечного продукта. Эта особенность влияет на стойкость цвета к выгоранию, стиранию и изнашиванию.
Отличительная характеристика окрашенных плёнок такова, что со временем под действием ультрафиолетового солнечного света они будут изменять цвет – выгорать. Это обусловлено отсутствием, какого либо металла в их структуре. Причем – чем менее качественные и более дешёвые красители используются в процессе окраски плёнки, тем быстрее будет происходить её выгорание. Так, плёнки компаний, использующих наиболее «экономичные» красители, теряют свой первоначальный цвет уже после первого летнего сезона. Плёнки же компаний, использующих в своём производстве только дорогие красители высшего класса, напротив, сохраняют свой цвет не один сезон.
НАНЕСЕНИЕ НА ПЛЁНКУ МЕТТАЛЛА
Для придания плёнке определенных свойств на неё наносится слой металла произвольной толщины, но значительно более тонкий, чем слой плёнки. Если толщина нанесённого металлического слоя составляет одну - две молекулы, плёнка пропускает видимый свет практически без потерь. Если же толщина слоя металла – несколько десятков молекул, плёнка приобретает свойства отражения видимого света.
Чаще всего на плёнку наносится алюминий, реже – титан, бронза, никель, цирконий, хром, никель, (или сплав никеля с хромом), серебро, золото. Алюминий – самый легкоплавкий металл из всех перечисленных. Для его нанесения используется метод молекулярного испарения. Технологический процесс достаточно прост, в вакуумной камере устанавливается 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 пленка. Молекулы алюминия «бомбардируют» плёнку и оседают на её поверхности. Благодаря охлаждению плёнка не перегревается, и её прозрачность и другие полезные свойства не ухудшаются. На открытом воздухе поверхностный слой алюминия сразу окисляется, что может привести к ухудшению оптических характеристик плёнки. Во избежание этого плёнка, металлизированная алюминием, немедленно покрывается слоем обычной плёнки.
Применение данной технологии позволяет добиться снижения количества пропускаемой солнечной энергии до 80%. Причём, чем ниже коэффициент светопропускания (чем темнее пленка), тем больше часть задерживаемой солнечной энергии. Показатели светопропускания плёнки варьируются в основном от 15% до 70%. Наличие алюминия в структуре солнцезащитной пленки (обладающего отличными отражающими свойствами) предопределяет «зеркальный» эффект её поверхности.
Для нанесения более тугоплавких металлов применяется другой метод – метод ионного обмена в атмосфере инертного газа (английский термин «sputtering»), а плёнки, изготовленные по данной технологии, называют спаттерными. Тонировочныеспаттерные плёнки обладают выдающимися способностями по сдерживанию солнечной энергии. В отличие от плёнок, металлизированных методом молекулярного испарения, отражающие свойства которых основаны на использовании алюминия в процессе производства и получении «зеркального эффекта», спаттерные тонировочные плёнки демонстрируют значительно более высокие показатели снижения солнечной энергии без характерного «зеркала». Это обусловлено технологией спаттерирования и использованием нескольких слоёв сплавов металлов (таких как нержавеющая сталь, никель, хром, бронза, титан) либо оксидов металлов. Для ионизации газа наиболее часто используют плазменный разряд. В вакуумную камеру помещают металл, который будет наноситься на плёнку. Между металлом и плёнкой создаётся электрическое поле, причем металл подсоединяется к отрицательному полюсу источника (катод), а плёнка – 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 отрицательно заряженные ионы. Эти ионы металла в электрическом поле перемещаются к пленке и оседают на ней. 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 покрытия пленки. Низкотемпературные ионы металла оседают на плёнку, не перегревая её. Поэтому, во-первых, легче решается проблема охлаждения плёнки, а во - вторых, покрытие получается исключительно однородным и оптически ровным.
Особенностью, присущей только спаттерным тонировочным плёнкам, является минимальная толщина металлического покрытия. Благодаря этому плёнка практически не задерживает видимый свет (оптический диапазон), следовательно, не ухудшается освещённость помещения.
Недостатком плёнок, изготавливаемых методом молекулярного испарения, является то, что они задерживают не только инфракрасные лучи, но и видимый свет. Освещенность помещения, соответственно, ухудшается. Спаттерные же тонированные плёнки практически не задерживают прохождение видимого света, в то же время тепловые лучи (инфракрасный диапазон) отражаются от слоёв металла плёнки и не проникают в помещение.
НАНЕСЕНИЕ КЛЕЯЩЕГО ПОКРЫТИЯ (АДГЕЗИВА)
На поверхность плёнки, которая прилегает к стеклу, наносится специальный адгезив, обычно на акриловой основе. Он имеет толщину 23-25 микрон, включает в свой состав антибактерицидные вещества для предотвращения развития микроорганизмов
под плёнкой и компоненты, отражающие часть ультрафиолетовых лучей. Его принципиальное отличие от обычных клеев заключается в том, что адгезия (склеивание) осуществляется путём 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 оконную плёнку, нанесённую на стекло, при необходимости можно снять.
Наиболее распространённым типом адгезивов, применяемым практически всеми производителями оконных плёнок, является клей PS (pressure sensitive) – чувствительный к давлению. Он относительно мягкий, липкий на ощупь и легко наклеивается на стекло. Плёнки с клеем PS легче устанавливать, их адгезия к стеклу происходит достаточно быстро. Плёнку с таким адгезивом нужно тщательно прижать (прикатать) к стеклу. Тогда адгезив активируется, и плёнка быстро приклеивается к стеклу.
Другие типы адгезивов имеют специфические свойства, специально предназначенные для применения их в определённых условиях.
У каждого производителя они разные, но их свойства иногда очень схожи:
HPR (high performance resin) – высококачественная смола. Этот тип клея по своим свойствам аналогичен клею PS, но отличается меньшей толщиной слоя.
CDF (clear distortion free) – без оптических искажений. Твёрдый тип клея, не липкий на ощупь и активируемый водой, имеет малую начальную адгезию. Этот клей не обладает липкостью до установки его на стекло и активируется установочным раствором, а пыль, которая попадает между стеклом и плёнкой, не прилипает к клеевому слою. Более того, в течение 2-3 минут после установки плёнку можно отделить от стекла, чтобы изъять крупные загрязнения, попавшие под плёнку, без ущерба для целостности клеевого слоя. Однако малая начальная адгезия плёнки к стеклу затрудняет её установку и иногда приводит к смещению плёнки или даже её отлипанию от стекла.
DPS (detackified pressure sensitive) – фирменный клей производителя плёнок FTI. Он активизируется при смачивании водой перед установкой плёнки. С поверхности плёнки, покрытой таким адгезивом, легко удаляются случайно попавшие посторонние предметы – пыль, волосы, ворс от ткани и т.д. Если такие вкрапления обнаружены сразу после установки плёнки на стекло, плёнку можно снять и удалить (смыть) их. Свойства адгезива полностью сохраняются, а качество работы при повторной установке плёнки не ухудшается.
CD - специальный адгезив для использования в жарких климатических условиях. С плёнкой можно работать, не опасаясь, что слишком быстро произойдёт её «схватывание» со стеклом.
PS/DT – адгезив, чувствительный к воде. Пленка с таким адгезивом после снятия защитного слоя смачивается, затем вода с неё удаляется скребком, и плёнка устанавливается на стекло. При этом не нужно прилагать большие усилия при прикатывании плёнки к стеклу.
НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ, ЗАЩИЩАЮЩЕГО ОТ ЦАРАПИН
На внешнюю поверхность плёнки накладывается специальный слой полиэстера повышенной твёрдости. Он необходим для того, чтобы защитить плёнку от царапин в процессе её установки и последующей эксплуатации. Толщина слоя очень мала, поэтому на ухудшение пластичности плёнки в целом он не влияет, соответственно не возникают трудности при установке плёнок на изогнутые стекла. Плёнка с антифрикционным слоем обозначается специальным индексом в наименовании SR (scratch resistant) – защита от царапин или сопротивление истиранию.
