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    電控智能調光夾層玻璃的工藝研究與應用前景
    現有玻璃窗結構大都是由鋁材框架和玻璃組成,為了遮擋光線進入室內或遮擋人的視線,一般都在室內設置窗簾,或在玻璃上貼紙,顯得比較單調,又難于調節光線的明暗度,并且窗簾使用久了易粘塵變臟,必須定期洗換?,F代化辦公與生活環境越來越需要具有開放和保護隱密雙重功能的空間,調光玻璃剛好滿足這一特殊要求,可以通過控制電源的開關來實現通透與遮蓋功能的切換,有效地解決了這·一難題,可使玻璃由透明瞬間轉成不透明或由不透明瞬間轉成透明。作為一種智能型高檔功能玻璃,調光玻璃是具有轉換變化迅速、控制手段多樣化.隔熱保溫、節能環保,安全性能高等特點,最早應用于美國航空航天中心(NASA),目前廣泛應用于高檔建筑、控制中心、商業展示等領域。
    2調光玻璃研究現狀
    智能調光玻璃屬建筑裝飾特種玻璃之一,關于智能調光玻璃的研究較多,大體上有兩類。本文主要探討了第一類的調光玻璃,它是將具有開關功能的液晶薄膜,通過夾膠復合在兩片玻璃中間,利用液晶的特性,只需對電源進行控制。
    一類是通過夾層玻璃內夾液晶調光薄膜的方式實現的,如專利CN286143110、CN121335612l、CN272529013', CN291927941等。專利CN2861431,是通過由兩層鋼化玻璃,一層液晶膠片層壓組成的,--層液晶膠片通過兩面的粘膠膜設于兩層鋼化玻璃之間,液晶膠片引出兩根導線,將引出兩根導線接入外購的變壓控制器上,當玻璃通電時,其光透過率增加達到77%以上,變得透明;當玻璃斷電時,其透過率減少至12%以下,變得模糊不透明。專利CN1213356闡述的是制造不產生局部應力,可進行均勻粘合的高質量調光玻璃用的夾層玻璃的制造方法,介入中間膜使玻璃板和調光薄膜層合,再將該層合體在熱液中浸漬加熱。作為中間膜使用溫度為橫軸.粘度的常用對數為縱軸時溫度﹑粘度線的傾斜率為90 ~ 130℃范圍內的-0.0097 ~ -0.0188℃'的變性乙烯·醋酸乙烯共聚物系中間膜。專利CN2725290公開了一種建筑裝飾用的、可根據需要改變透光率,無需外加窗簾的智能調光玻璃,包括基板、玻璃,基板相對的面為導電面,其特征是在基板相對的導電面之間安裝有液晶材料層,基板不導電的另一面分別通過光固化膠與玻璃相連,基板的導電面的邊緣部分連接有電極片,電極片至少連接有一組連接導線。
    另-類是采用中空玻璃內置百葉窗的方式,通過機械控制實現百葉的開啟與關閉,達到調光的目的,如專利CN200961416151、CN150277Tl6等。專利CN200961416為一種調光玻璃結構,包括支撐框架結構、設置在支撐框架結構上的中空玻璃、兩轉軸、裝置在兩轉軸之間并穿置于兩玻璃間隙中的調光帶以及帶動轉軸轉動的驅動機構。其特征在于:驅動機構包括設置在其中一轉軸-側控制該轉軸轉動的微型電機,兩轉軸之間設有由皮帶輪及皮帶組成的皮帶輪傳動機構,兩轉軸通過微型電機的正反轉帶動皮帶輪轉動從而帶動調光帶運動。本實用新型通過控制微型電機的正反轉使皮帶輪轉動從面帶動調光帶做上下運動,可隨時變換調光帶的透明段,既方便調節室內的光線的明暗度,同時也可達到裝飾、美化室內環境的效果。專利CN1502777中空調光玻璃屬于建材玻璃制造領域。.中空玻璃端部固定密封有換簾孔的幕簾盒,幕簾盒內固定支架,支架的軸承支持主軸,主軸上套有固定幕簾和磁鐵的套管,磁鐵與玻璃外的控制磁鐵機構對應,幕簾下端固定邊錘。
    所述的中空玻璃端部固定密封有換簾孔的幕簾盒,是中空玻璃端部固定支架。所述的主軸上套有的套管,是主軸和套管是一體的,套管固定幕簾和磁鐵。
    3 電控智能調光夾層玻璃調光原理
    調光夾膜玻璃又稱透明度可調玻璃,玻璃的透光度在l~85%范圍內可任意調節,是通過與玻璃端部相接的外加電源進行控制,可按人的意愿來調節光的照度。它是在兩片透明玻璃之間夾一層分散型液晶,這些液晶的微小粒子被相互分開,呈膠囊狀,玻璃的兩端裝有透明的電極膜,電極膜與液晶相接融,外接電源由開關控制(聲控或紅外感應),結構如圖1所示。

    根據液晶材料在外電場的作用下發生順磁性或逆磁性的原理,透過變壓控制器開關的開啟與關閉來實現調光的目的,調光機理如圖2所示。

    ⑴)斷電狀態。在自然狀態下(斷電不加電場),玻璃中間的高分子液晶材料雜亂無序排列,液晶折射率比外面聚合物的折射率低,入射光在有機聚合物內發生散射,光線透過受阻,這時看到的效果便是乳白色的不透明狀態,玻璃像磨砂那樣朦朦朧朧地不全透明,透光而不透像,且略呈灰色。
    ⑵通電狀態。當調光玻璃通電時,在電場作用下,電極膜給液晶施加電壓,有彌散分布液晶的聚合物內液滴重新排列,液晶從無序排列變為定向有序排列,使液晶的折射率與聚合物的折射率相等,入射光完全可以通過,這時看到的效果便是透明無色的玻璃狀態,透過率可達70%以上。
    4電控智能調光夾層玻璃的生產工藝
    電控智能調光夾層玻璃的結構如圖1所示,采用鋼化玻璃、膠片、調光膜等合片而成。根據所選用膠片的種類,可以分為使用PVB.EVA兩大類。
    4.1選用聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膠片其工藝流程如圖3所示。

    4.1.1預處理(切、磨、洗、鉆)
    玻璃原片的切割是采用切割機(LISEC或同等機械)按照程序切割完成。根據需要可以在鉆孔機.上進行鉆孔,切、鉆后的玻璃經合適的磨輪(U型或V型)進行磨邊處理,根據客戶的要求,-般采用細磨邊、或者上機倒棱處理即可。切、鉆、磨好的玻璃清洗時,最好采用35 ~60℃的溫水,以利于完全清除玻璃表面污漬﹑磨屑等物質,再用紅外輻射加熱烘干。
    4.1.2鋼化
    -般采用物理鋼化的方法,玻璃在加熱爐內按一定的升溫速度加熱到軟化溫度,然后將此玻璃迅速送入冷卻裝置,用低溫高速氣流進行淬冷,從而形成玻璃表面為壓應力狀態、內部為張應力狀谷的烘化應力結構,顯著提高了玻璃的機械強度和耐急冷急熱的能力。
    4.1.3合片(夾膜)
    該工序是在合片室進行的,溫度控制在18~25℃,相對濕度在18 ~ 35%之間,可以保證PVB具有良好的粘結性能。按照圖1所示的結構,夾層調光玻璃是將調光薄膜置于兩層鋼化玻璃之間,調光膜與玻璃之間可以采用聚乙烯醇縮丁醛,經過壓制后得到的夾層玻璃。其中間的液晶調光膜可采用日本板硝子制UMU薄膜。
    4.1.4真空袋抽高壓
    將合片好的夾層玻璃整體置于真空袋中,先冷抽,由于有單向性的閥控,氣體不會回流,抽好后把整體放入到高壓釜里進行高壓處理。高壓壓力在5 ~8Bar ,溫度控制在100 ~ 110℃。如果像壓制普通夾層玻璃--樣的溫度壓力制度,溫度超過130℃,對于調光膜來說溫度過高,會影響其調光特性,壓制出來的產品會出現局部透明的現象,致使調光玻璃在未加電壓也變透明了而失效。如果溫度過低,低于100℃,PVB的流動性不好,無法完全吸收玻璃與PVB之間殘存的空氣,無法獲得良好外觀的成品。所以良好的溫度的控制制度顯得至關重要。
    4.1.5封邊﹐包框
    由于PVB一般含有增塑劑,這種增塑劑可能會侵人到調光玻璃的調光層內,致使調光層內部劣化。因此為了防止增塑劑的人侵,必須對調光膜的四個周邊進行密封處理。
    4.2選用變性乙烯·醋酸乙烯共聚物(變性E-VA)系中間膜
    工藝流程如圖4所示。
    對于一般的EVA來說,它不需要高壓釜處理,也不含有增塑劑,常溫下比 PVB要硬,而且粘度隨溫度(常溫~100℃)的上升而急劇下降的特性。如果在合片工序的升溫加壓中存在溫度梯度的話,中間膜局部硬度不--致而會產生局部應力。但對于含有液晶材料的調光膜來說,不能承受這種不均勾的壓力差,致使光學特性發生顯著變化,可能使產品部分透明化。針對如上缺點,我們建議采用性能穩定的變性EVA,同時采用均勻的水浴(或油?。┘訜岱绞?,減少局部硬度不均現象的產生,保障產品的質量。

    4.2.1預處理(切、磨、洗、鉆)
    (同4.1 1)。
    4.2.2鋼化(同4.1 2)。
    4.2.3合片(夾膜)
    該工序在合片室進行的,溫度控制在18~25℃,相對濕度在18 ~35%之間。按照圖1所示的結構,夾層調光玻璃是將調光薄膜置于兩層鋼化玻璃之間,調光膜與玻璃之間可以采用變性EVA,經過壓制后得到的夾層玻璃。其中間的液晶調光膜可采用日本板硝子制UMU薄膜。
    4.2.4真空袋構水浴加熱冷卻
    將合片后的半成品置于真空袋中抽氣,壓力控制在-0.85 ~ -1.0Bar,抽氣時間在5 ~ 15s為宜。然后將真空袋放入100℃的沸水中水浴加熱,加熱時間視玻璃的整體厚度來定,較厚的玻璃熱容大,加熱時間要適當延長,一般可以在10~ 30s,再在20 ~30℃的冷水中冷卻數分鐘,就可得到均勻不透明的調光玻璃。
    為了控制玻璃體的平整度,下面要有--個托盤,四周設有襯墊,襯墊要比調光玻璃整體的總厚度高約1 ~ 2mm即可,寬度在10mm左右,如圖5所示。對于襯墊可采用重復利用的硅膠材質的。
    調光夾層玻璃

    4.3安裝注意事項
    安裝時,對于調光玻璃不包邊部分之間的聯接,為保護調光玻璃邊部,建議采用---套凹凸相扣的半透明的硬質氯化烯樹脂材質的塑膠結合件(圖6所示),要求具有良好的密封性和--定的強度,撞擊結構件不會出現錯位移動而使玻璃破碎。一般來說,對于調光玻璃正常工作電壓為8ov ~100V,若外接電源的電壓高于100V ,則須使用變壓器。經變壓器輸出的電壓應為80V ~ 10OV,確保變壓器的電容量為20VA/ ri ,即10OVA/5 r。開關應設在變壓器與外接電源之間,否則會損傷調光玻璃。調光玻璃用于室外或潮濕環境,應安裝漏電保護器,若窗框為金屬件,則應將金屬框接地。
    5應用前景
    目前一些家庭、轎車玻璃、衛生間等需要遮蔽功能的玻璃時,大多是在中空玻璃的基礎.上加人幕簾來調光,制作和安裝都比較困難,或者在玻璃上采用噴砂、彩釉的方式來滿足顧客的需求,但針對客戶需要有時希望透明、有時需要不透明的情況,往往難于滿足要求,智能調光玻璃就解決了這--難題。這種玻璃的調光速度非???,可在1~10ms之間完成,未通電時起隔斷作用,看不見物像,但透--些光,通了電就成為全透明玻璃,停止通電,又恢復到不完全透明狀態,無顏色變化。

    5.1隔斷通透兩相宜
    采用智能調光玻璃制作門窗及各種玻璃隔斷時,可通過控制電流和電壓的變化來控制玻璃顏色深淺程度及調節陽光照人室內的強度,達到采光,隔斷的雙重功能,可用于高級賓館的屏風,商務寫字樓辦公室、會議室的隔墻,民用住宅、淋浴房、醫療機構。
    5.2投影幕布作用
    調光玻璃制作背投投影屏時,投影屏可在透明狀態下顯示背景裝飾圖畫,或者作為會室的玻璃墻;而在不透明狀態下投影肝為成像排,0E機放清晰,高亮度增益的特點。主要用于商務投影機.放像機及激光成像系統的背投投影屏、小型家庭影院幕布等。
    5.3 商場銀行防盜應用
    用作銀行.珠寶展柜及博物館展柜的玻璃,正常營業應用時保持透明狀態,一旦遇到突發情況,則可利用遠程遙控,瞬間達到模糊狀態,使犯罪分子失去目標,最大程度保證人身及財產安全。
     

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