0　引言
汽车贴膜已成为汽车消费的一个主要产品，根据相关调查，市场销售的品牌有数千种，产品名称各异，参数性能的表示也各不相同，这对产品性能的综合评价比较和消费者的购买带来了很大的困扰。前风窗贴膜是单片面积最大，也是要求最高的一个部分，对前风窗贴膜产品的性能评价尤其重要。
1　汽车膜主要光热性能参数
（1）可见光透射比
可见光透射比是指透过贴膜玻璃的可见光光通量与投射在其表面可见光光通量之比。主要描述太阳光谱中可见光部分（380～780 nm）通过贴膜玻璃的表现，数值越高，透过玻璃的光线就越多，视线就越亮，反之，视线就越暗。
（2）可见光反射比
可见光反射比是指贴膜玻璃反射的光强度与入射光强度之比。数值越高，反射光越强，反光越大，反之反光越小。贴膜玻璃具有玻璃面和膜面两个面，可见光反射比分为玻璃面可见光反射比和膜面可见光反射比：玻璃面可见光反射比是从车外观察到的可见光反射比，膜面可见光反射比是从车内观察到的可见光反射比，这两个数据不同。一般地，可见光反射比指玻璃面的可见光
汽车前风窗玻璃贴膜的光热性能评价
张建军
（浦诺菲新材料有限公司　上海　201106）
摘　要　介绍了汽车膜主要光热性能参数，比较了汽车前风窗膜的生产工艺和典型光谱，在此基础上提出了按照光热比对前风窗汽车膜分级的方法，指出按照光热比分级有助于更好地评价汽车前风窗的光热性能，并设置了分级的依据和数据，为汽车前风窗膜的研究和汽车车主选购车膜提供了关键性指标。
关键词  汽车贴膜；隔热膜；光谱；隔热性能；光热比
中图分类号：TQ171　文献标识码：A　文章编号：1003－1987（2020）07－0048－07
Evaluation of Photothermal Performance of Automobile front Windscreen Film
ZHANG Jianjun
（Profilm Advanced Materials Co., Ltd., Shanghai 201106, China）
Abstract: The main photothermal performance parameters of automobile film are introduced. The prod
uction technology and typical spectrum of automobile front windscreen film were compared. On these basis, a method of film classification based on the ratio of light to heat is proposed. It is pointed out that the classification according to the ratio of light to heat is helpful to better evaluate the performance of car front window, and the basis and data of classification are set up, which provides the key index for the study of car front window film and the selection of car film by car owners.
Key Words: automobile film,  heat insulation film,  spectrum, thermal insulating features, ratio of light to heat
——————————
作者简介：张建军（1975-），硕士研究生，高级工程师，从事汽车膜和建筑膜产品的开发、技术服务工作。
反射比。
（3）紫外线透射比
紫外线透射比是指透过贴膜玻璃的紫外线与投射在其表面的通量之比。紫外线可分为UVA （320～380 nm）、UVB（280～320 nm）和UVC（100～280 nm），一般地，贴膜玻璃的紫外线透射比只研究UV
A部分。更多情况下，采用紫外线阻隔率来评价紫外线阻隔性能，紫外线阻隔率=1-紫外线透射比。
（4）太阳能总透射比（g值）
38号车评中心太阳能总透射比（g值）是指贴膜玻璃的太阳能直接透射比加上玻璃吸热后向室内侧二次辐射的热量之和。主要描述太阳光谱中紫外线（300～380 nm）、可见光部分（380～780 nm）和近红外部分（780～2 500 nm）三个部分通过贴膜玻璃的综合表现。更多情况下，采用太阳能总阻隔率来评价太阳能透过的情况，太阳能总阻隔率=1-太阳能总透射比。太阳能总阻隔率越高，贴膜玻璃隔热性能越好，反之，隔热性能越低。
2　车主的主要需求
目前汽车前挡玻璃的配置以白玻+绿玻或绿玻+绿玻为主，由于工艺和经济性的考虑，大量用于建筑上的镀膜玻璃、中空玻璃等节能玻璃并没有在汽车前挡玻璃上使用，使得目前车主购买的车膜产品的主要需求是隔热需求。汽车前风窗玻璃主要光热性能参数见表1。
表1　汽车前风窗玻璃主要光热性能参数
前风窗玻璃配置
2.1 mm白片+0.76 PVB+2.1 mm白片
2 mm绿片+0.76 PVB+1.8 mm白片
2.1 mm绿片+0.76 PVB+2.1 mm绿片
太阳能总阻隔率/%
19
34
38
3　汽车前风窗玻璃膜的主要类型和性能3.1　染膜
染膜是将染料添加在隔热膜的胶层，或采用染的透明PET，或采用挤出时添加染料的有PET制成的隔热膜。染膜起到的作用是隔光、隐蔽，但隔热性能差，红外部分的透射比较可见光部分高，对红外线几乎没有阻隔能力。图1为染工艺前风窗膜的典型光谱线。
图1　染工艺前风窗膜的典型光谱
图2　普通金属工艺前风窗膜的典型光谱
3.3　普通磁控溅射膜
普通磁控溅射膜是在透明膜或染膜上采用磁控溅射技术镀制铝、钛、银、镍或铬等金属，从可见光到红外线部分，太阳光直接透射比是下降的，而太阳光反射比是上升的，太阳光吸收比
变动较小，太阳辐射的阻隔主要依赖金属膜层的反射，在保证较高的可见光透射比的情况下，阻［1］隔大部分的红外线，具有较好的隔热性能。图3是普通磁控溅射膜的典型光谱。
图3　普通磁控溅射工艺前风窗膜的典型光谱
3.4　纳米陶瓷膜
纳米陶瓷膜是将吸收红外线的纳米材料如
ATO、钨酸铯等添加在PET粒子中挤出，或者添
加在多层复合胶中形成具有良好隔热性能的隔热
3.2　普通金属膜
普通金属膜是在透明膜或染膜的基础上，采用蒸发镀膜工艺在PET基材表面沉积一层或多层简单金属如铝等。产品抗氧化性强，性能较稳
定，隔热曲线平直，红外部分与可见光部分的阻隔能力相近，产品有一定的隔热效果，但一般可见光反射比较高。图2为普通金属工艺前风窗膜的典型光谱。
［2］膜。这类膜传统上被描述为吸热膜，因为从光谱曲线来看，从可见光到红外线，在太阳光反射比几乎不变的情况下，太阳光直接透射比下降但太阳光吸收比上升，在红外部分，太阳光吸收比
几乎达到80%～90%。但实际上，由于在红外线部分的太阳光直接透射比很低，来自于吸收产生的二次辐射传递到室内的部分较少，这种纳米陶瓷膜具有较好的隔热性能。如图4所示。
图4　纳米陶瓷工艺前风窗膜的典型光谱
3.5　多层磁控溅射膜
采用磁控溅射工艺，将经过设计的多层金属化合物或贵重金属银、氧化铟等沉积到透明或染基材上。多层银、ITO等膜层的使用，使得这种膜具有非常好的光谱选择特性，从可见光到红外线部分，太阳光直接透射比急剧下降并维持在
低位，太阳光反射比急剧上升并维持在高位，极低的太阳能吸收比不会导致更多的二次辐射产生，产品具有优异的红外线阻隔能力和太阳能阻隔能力。多层磁控溅射工艺前风窗膜的典型光谱见图5。
图5　多层磁控溅射工艺前风窗膜的典型光
谱
3.6　不同前风窗膜的综合对比
对不同工艺的前风窗膜分析来看，由于生产过程中材料和工艺的不同，造成了最终产品性能的巨大差异。同时，不同工艺产品的光谱参数实际上是贴膜后光谱与太阳标准光谱的比值，考虑到太阳光谱不同波长的辐照强度是不同的，对贴膜玻璃的光谱用太阳的实际光谱加权，叠加考虑不同产品吸热后的二次辐射，可以得到不同工艺产品的太阳能实际隔热曲线，见图6。这个曲线真实反应了不同工艺产品对于不同波长的太阳能阻隔性能的差异。
图6　不同工艺产品加权太阳能阻隔随波长的变化
从图6可以看出，在可见光区域，由于需要满足国家对于透光率的相关标准要求，选取的不同类型典型产品的可见光透射比应大于70%，但在780～2 500 nm的近红外部分，数值存在巨大差异。在整个近红外区域，太阳的能量分布不是一条直线，而是随着波长的不同能量不断变化。可以看出，相对来说，850 nm、1 200 nm、1 500 nm和2 100 nm是能量较大的波峰位置，对比这些位置不同产品的太阳能阻隔性能，可以更好地说明产品隔热性能。表2假设每个波长位置的太阳能量是100%，从而计算了不同产品在此波长的阻隔率。
从表2可以看出，对于染膜和普通金属膜来说，不同的波长的阻隔率几乎没有变化，并且数值都很小。对于单层/多层磁控溅射膜和纳米陶瓷膜来说，不同波长数据存在较大差异，表现出较好的光谱选择性。特别地对比染膜和多层磁控溅射膜，后者的数值是前者的5～8倍，具有非常优异的太阳能阻隔性能。
表2　不同前风窗膜典型波长阻隔率比较
2100
100
12
28
69
67
98
1500
100
11
26
55
72
96
1200
100
12
26
46
70
91
850
100
12
26
30
62
63
波长/nm
太阳能量基准/%
染膜阻隔率/%
普通金属膜阻隔率/%
单层磁控溅射膜阻隔率/%
纳米陶瓷膜阻隔率/%
多层磁控溅射膜阻隔率/%
在实际产品性能比较和购买选择中，如果仅仅采用前述的太阳能总阻隔率作为比较的数据，会发现即便是对于同类的产品，由于可见光透射比的不同和工艺水平的差异，太阳能总阻隔率存在着巨大差异，在图7中，比较了不同工艺的多种产品太阳能总阻隔率。