應用故事 | TMA測試PVB膠膜的黏流溫度
PVB膠膜可廣泛應用于建筑夾層玻璃,汽車夾層玻璃,太陽能光伏玻璃,隔音玻璃等。具有很好的安全性,防止玻璃由于外力作用下破碎而碎片濺起傷人。另外它具有隔音性,防紫外線,可以做成彩色或高透明的,具有光學應用價值,比如應用太陽能光伏。PVB膠膜應用于建筑幕墻玻璃已有70年歷史,在汽車和建筑行業法規,規定需要用PVB膠膜作為安全防護之用。近年來,隨著人們對節能環保要求的提高,太陽能光伏市場日新月異,對光伏級PVB膜的需求也越來越明顯。
PVB中間膜生產夾玻制品的工藝主要包括如下幾個步驟:
1. 玻璃的切割、清洗及加工
2. 合片
3. 預壓排氣
4. 高壓成型
其中預壓排氣是關乎產品最終質量的關鍵階段:合好的玻璃經預熱,進入輥壓機,經第一道輥擠壓后,進入恒溫箱,再經第二道輥壓擠壓,排氣、封邊完成此過程。工藝要求玻璃表面溫度必須嚴格控制(輥壓溫度),既不可溫度太高,使封邊過早,內部氣體無法排出;又不可溫度太低,封邊不全,產生回流氣泡。那么問題在于:
1. 如何設置此時的溫度?業界通過測量PVB膠的黏流溫度,作為設置恒溫點的依據。
如何測量黏流溫度?實際上我們要尋找的就是PVB膠發生形變的某個臨界點。根據實際工況,材料是在一定在載荷、溫度下發生形變,那么我們就需要采用熱機械分析方法(TMA),來分析材料的形變臨界溫度,從而找到適當的工藝溫度點。
熱機械分析儀(TMA)
熱機械分析儀(TMA)使樣品處于一定的溫度程序下,施加一定的靜態載荷,觀察樣品在一定方向上的尺寸隨溫度或時間的變化關系。若所施加的靜態可近似忽略,則等同于熱膨脹測量(DIL)。TMA 廣泛應用于塑料、橡膠、薄膜、纖維、涂料、陶瓷、玻璃、金屬材料與復合材料
· 樣品名稱:PVB膠膜
· 樣品描述:透明膠狀膜,放在手上自由下垂
· 溫度程序:-20-150℃,升溫速度10℃/min
· 測量模式:針入壓縮模式(客戶要求)
· 樣品支架:石英支架
圖1 PVB膠膜在不同負載力下的熱膨脹曲線
圖1為PVB膠膜在不同負載力(0.005N,0.01N,0.2N,1N,2N)下的熱膨脹曲線,從圖中可以看出:隨著溫度的增加,所有膨脹曲線都呈現兩段收縮,其中0.2N,1N,2N的兩段收縮顯示的更加明顯,并且隨著負載力的增加(0.005N→2N),PVB膠膜每段收縮程度的都會會變大。表明樣品隨著溫度的增加發生了兩種不同的變化,這兩種變化對負載力的大小非常敏感。
圖2 PVB在負載力0.005N下的熱膨脹曲線
圖2 為PVB在負載力0.005N下的熱膨脹曲線,從圖中可以看出:
PVB在負載力0.005N作用下:
第一收縮階段
起始溫度:13.6 ℃
結束溫度:25.9 ℃
收縮率:0.11%
第二收縮階段
起始溫度:54.4 ℃(具有明顯的峰值)
第二階段收縮率:36.31%
可以從第一個收縮階段后面的峰值觀察到第二收縮階段起始溫度54.4℃,判斷樣品的黏流溫度為54.4 ℃。
圖3 PVB在負載力0.2N下的熱膨脹曲線
圖3 為PVB在負載力0.2N下的熱膨脹曲線,從圖中可以看出:
PVB在負載力0.2N作用下
第一收縮階段
起始溫度:15.1 ℃,
結束溫度:25.2℃,
收縮率:6.96 %;
第二收縮階段
起始溫度:25.2℃(采用第一個收縮階段的結束溫度,非第二收縮階段的準確開始溫度)
收縮率:93.03%(針頭刺穿樣品)
只能看到具有兩個收縮階段,無法判斷出第二收縮階段的開始溫度,因此無法判斷樣品的黏流溫度。
TMA402對力的控制非常優異,可以通過非常小的力來測試柔軟的樣品,滿足客戶對柔軟樣品熱膨脹的需求。在PVB膠膜的測試中,較大的力無法觀察到樣品的黏流溫度,但是樣品在更小的力(0.005N)的作用下,黏流溫度有著很好的體現。
作者
劉少博
耐馳儀器公司應用實驗室