Контроль самоочищающегося теплоизоляционного плоского покрытия стекла
Контроль самоочищающегося теплоизоляционного плоского покрытия стекла
Введение
Современные архитектурные решения все чаще используют стекло не только как светопрозрачный элемент, но и как функциональную оболочку здания. Самоочищающиеся теплоизоляционные плоские покрытия стекла сочетают в себе две ключевые функции: снижение потребности в ручной очистке фасадов и улучшение энергоэффективности зданий за счет уменьшения теплопотерь. Контроль качества и соответствия заявленным характеристикам таких покрытий является критически важным этапом как при производстве, так и перед вводом в эксплуатацию. Данная статья описывает основные аспекты проведения испытаний для контроля подобных покрытий.
1. Объекты испытаний
Объектами испытаний являются образцы листового стекла, на одну из поверхностей которых нанесено функциональное плоское покрытие. Данное покрытие обладает двойным действием:
- Самоочищающий эффект: Обеспечивается преимущественно нанесенным на внешнюю поверхность (обращенную в сторону атмосферы) фотокаталитическим слоем на основе диоксида титана (TiO₂) или аналогичных фотокатализаторов. Под действием ультрафиолетового излучения солнца этот слой способствует разложению органических загрязнений и повышает гидрофильность поверхности («эффект дождя»), облегчая смывание грязи.
- Теплоизоляционный эффект: Обеспечивается, как правило, нанесенным на внутреннюю поверхность стекла (обращенную внутрь помещения) низкоэмиссионным покрытием (Low-E). Это покрытие, часто на основе оксидов металлов или серебра, отражает тепловое (инфракрасное) излучение обратно в помещение зимой и наружу летом, снижая теплопотери и теплопоступления соответственно.
Объектом контроля является именно комплексное покрытие, обеспечивающее обе эти функции на одном стеклянном изделии.
2. Область испытаний
Испытания направлены на контроль следующих ключевых характеристик:
- Фотокаталитическая активность (самоочищение):
- Скорость разложения модельных органических загрязнителей (например, краситель метиленовый синий, стеариновая кислота) под действием УФ-излучения.
- Степень гидрофильности поверхности (измерение краевого угла смачивания водой) до и после УФ-активации.
- Устойчивость фотокаталитического слоя к абразивному воздействию (имитация естественного истирания ветром и пылью).
- Оптико-энергетические характеристики (теплоизоляция и светопропускание):
- Коэффициент светопропускания в видимой области спектра (Tv, %).
- Коэффициент светоотражения в видимой области спектра (Rv, %).
- Коэффициент общего пропускания солнечной энергии (g, или Solar Factor, %).
- Коэффициент теплопередачи (U-value, Вт/(м²·К)) – расчетный параметр, определяемый на основе измерения излучательной способности (эмиссивитета, ε) низкоэмиссионного покрытия.
- Цветопередача (индекс цветопередачи Ra).
- Физико-механическая стойкость покрытия:
- Адгезия покрытия к стеклянной подложке.
- Стойкость к абразивному износу и царапанию.
- Химическая стойкость к воздействию атмосферных агентов и чистящих средств (кислоты, щелочи, растворители).
3. Методы испытаний
Методы испытаний выбираются в соответствии с международными стандартами (ISO), европейскими нормами (EN), национальными стандартами (например, ГОСТ Р) и отраслевыми методиками:
- Фотокаталитическая активность:
- ISO 10678: Определение фотокаталитической активности поверхностей по разложению метиленового синего в водном растворе под действием УФ-излучения (измерение деградации красителя спектрофотометрически).
- ISO 27448: Определение фотокаталитической активности поверхностей по разложению стеариновой кислоты под действием УФ-излучения (измерение уменьшения контактного угла воды или ИК-спектроскопия).
- Измерение контактного угла смачивания водой: Согласно ISO 19403 (или ГОСТ Р ИСО 19403), статическим методом (каплей) до и после активации УФ-излучением.
- Оптико-энергетические характеристики:
- Спектрофотометрия: Измерение спектров пропускания и отражения в диапазоне 300-2500 нм в соответствии с ISO 9050, EN 410, ГОСТ 8.654 (с использованием интегрирующей сферы для диффузных измерений). На основе этих данных рассчитываются Tv, Rv, g-фактор.
- Измерение эмиссивитета (ε): Проводится инфракрасными спектрометрами или специализированными эмиссиметрами согласно стандарту EN 12898, ISO 10292 (расчетный метод) или прямым методом (ISO 8301). Значение ε является основой для расчета U-value.
- Физико-механическая стойкость:
- Адгезия (кросс-тест, решетчатый надрез): По ISO 2409 (ГОСТ 15140). Оценка отслаивания покрытия по шкале.
- Абразивная стойкость: Испытания на абразивном приборе (например, по принципу Табера) со стандартными абразивными кругами и контролем потери дымности (Haze) или изменению оптических свойств согласно ISO 3537 или отраслевым методикам для покрытий.
- Химическая стойкость: Экспозиция поверхности каплями или погружением в стандартные растворы кислот, щелочей, растворителей (например, по ISO 9211-4) с последующей визуальной оценкой и оценкой изменения оптических свойств.
- Стойкость к царапанию: Испытание на твердость по Моосу (царапание эталонными минералами) или алмазной иглой с контролем усилия (по ISO 1518).
4. Испытательное оборудование
Контроль самоочищающихся теплоизоляционных покрытий требует применения специализированного оборудования:
- Установка искусственного климата с УФ-облучением: Камеры, оснащенные люминесцентными УФ-лампами (обычно типа UV-A, 340-400 нм), имитирующими солнечное УФ-излучение. Обеспечивают стабильные условия для активации фотокатализатора и проведения испытаний на фоторазложение. Оснащаются контролем температуры и влажности.
- Спектрофотометр УФ-Видимого-Ближнего ИК диапазона: Прибор с интегрирующей сферой для измерения коэффициентов пропускания (T) и отражения (R) в широком спектральном диапазоне (обычно 300-2500 нм). Необходим для определения Tv, Rv и расчета g-фактора и энергии солнечного излучения.
- Прибор для измерения эмиссивитета (ε): Специализированный ИК-спектрометр или эмиссиметр, измеряющий способность поверхности излучать тепло в ИК-диапазоне (обычно при ~20°C). Критичен для оценки теплоизоляционных свойств Low-E покрытия.
- Гониофотометр / Спектрофотометр для измерения цвета: Для точного определения координат цвета (Lab*) и индекса цветопередачи (Ra).
- Система измерения краевого угла смачивания: Контактный угломер (стационарный или портативный) для оценки гидрофильности/гидрофобности поверхности до и после УФ-облучения.
- Абразивный прибор: Установка типа "Табер" или аналогичная с контролируемой нагрузкой, скоростью вращения и использованием стандартных абразивных кругов для оценки стойкости к истиранию.
- Твердомеры и приборы для испытаний на адгезию и царапание: Набор для проведения теста решетчатого надреза (крест-накрест), склерометры (для измерения твердости по Моосу), приборы для испытания на царапание с алмазной иглой.
- Оборудование для химической стойкости: Термостаты, ванны для погружения, пипетки для нанесения капель реагентов.
- Оборудование для визуального контроля: Стандартные источники света (D65), темная комната, микроскопы (оптические, электронные) для детального изучения поверхности покрытия после испытаний.
Заключение
Контроль качества современных самоочищающихся теплоизоляционных плоских покрытий стекла требует комплексного подхода, охватывающего оценку как фотокаталитической активности и гидрофильности, так и оптико-энергетических характеристик и физико-механической стойкости. Применение стандартизированных методов испытаний и специализированного оборудования позволяет объективно оценить соответствие покрытия заявленным функциональным свойствам и требованиям нормативной документации. Регулярный контроль на всех этапах жизненного цикла продукта гарантирует его долговечность, эффективность и сохранение эстетических качеств стеклянных конструкций в процессе эксплуатации.
