汽車玻璃遮陽膜氙燈老化試驗與戶外曝曬測試的差異性分析

摘要：汽車玻璃遮陽膜可以起到隔熱、防曬等作用，備受汽車消費者青睞。由于此類產品容易受到環境影響，使用數年后往往會出現性能衰減，用戶投訴較多。為助力產品抗老化可靠性研究，提升產品質量，對此類產品在實驗室環境下的氙燈老化及戶外曝曬2 種測試方法結果進行對比，研究了汽車玻璃遮陽膜氙燈老化和戶外曝曬的相關性及機理，并對測試方法及細節提供了建議。

關鍵詞：汽車玻璃遮陽膜；氙燈老化試驗；戶外曝曬試驗；相關性

0 前言

汽車玻璃遮陽膜是一種塑料薄膜制品，多為聚酯薄膜，它通過本體染色、紫外線吸收劑注入、鍍膜、涂布、復合等生產工藝制成［1］。這種材料因為出色的隔熱、防曬作用，備受消費者青睞。汽車玻璃遮陽膜對汽車怠速制冷的影響較為明顯，可降低能耗，有助于節能環保［2］。但汽車玻璃遮陽膜經過長時間曝曬，在使用數年后往往發生性能衰減，這也成了眾多消費者擔心的問題。針對這個問題，行業內普遍采用了戶外曝曬和氙燈老化2 種測試方案來驗證汽車玻璃遮陽膜的抗光老化能力。

戶外曝曬試驗是直接將樣品暴露于自然環境中，使試樣受各種大氣因素的綜合作用，評估產品的抗光老化能力［3］。該試驗方案能充分驗證產品在真實使用下的防曬隔熱性能保持能力，但測試時間長，很難滿足企業新品研發周期需求。氙燈老化試驗是通過環境模擬設備測試產品性能衰減的一種方法，可通過對陽光輻射、環境溫度等控制，實現加速老化效果。該方法可以通過數百小時的測試，模擬若干時長的自然環境，是一種經濟性很高的測試方法。

自然使用的狀態有多種，氙燈老化的測試方案也有差異，因此找到戶外曝曬和氙燈老化這2 種測試方案的相關性，對助力產品研發尤為關鍵。為此，本文設計了一種試驗方案，即通過設計產品的典型使用工況以及常用的2 種氙燈老化測試方法，測試汽車玻璃遮陽膜試驗前后的光學性能，分析2 種方案的相關性，并根據測試結果提出一些建議。

1 試驗方案

1. 1 戶外曝曬

試驗時間為1.5 a，分別測試樣品在0.5 a、1.0 a、1.5 a 時汽車玻璃遮陽膜的光學性能。每組測試3 件樣品，測試劃分為2 種典型環境：① 有遮陽棚，特點是光照強度低、不經受雨淋；② 無遮陽棚，特點是光照強度高、經受雨淋。戶外曝曬場地選擇在上海金山工業區，此區域臨近海邊，并且位于開闊的樓頂，可以充分獲得陽光和雨水。

1. 2 氙燈老化

試驗時間為600 h，分別測試樣品在200 h、400 h、600 h 時的可見光透射比和紫外線透射比。每組測試3 件樣品，測試條件劃分為：① GA/T 744—2013 《汽車車窗玻璃遮陽膜》條件，即輻照度0.55 W/m2@340 nm、黑標溫度63 ℃、箱體溫度38 ℃、無噴淋［4］；② GB/T 1865—2009《 色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射曝露濾過的氙弧輻射》條件，即輻照度0.55 W/m2@340 nm、黑標溫度63 ℃、箱體溫度38 ℃、有噴淋（噴淋18 min 后停噴102 min）［5］。試驗臺架及樣品試驗中的狀態見圖1。

2 試驗結果及分析

影響汽車玻璃遮陽膜使用體驗的2 項關鍵指標是可見光透射比和紫外線透射比。可見光透射比越大，透明度越好，能提供更好的駕駛視線；紫外線透射比是指透射的紫外線光譜輻射通量與入射的紫外線光譜輻射通量的比值，由于太陽光中的紫外線對皮膚和內飾表面有損害，因此該參數越小越好。

2 種方案的測試數據結果統計見表1、表2。由表1、表2 可見：戶外曝曬、有遮陽條件下的測試結果與GA/T 744—2013 氙燈老化的測試結果相關性較好；戶外曝曬、無遮陽條件下的測試結果與GB/T 1865—2009 氙燈老化的測試結果有一定相關性。分析表1、表2 數據可得以下結論。

（1） 紫外線能量會影響遮陽膜的光學性能。紫外線能量會破壞有機材料的主鏈結構。遮陽膜的主鏈敏感吸收帶都位于紫外線段，并且制膜時殘余的催化劑和運輸時產生的雜質也會吸收紫外線，而氙燈老化可以通過氙燈光源模擬出290～800 μm波段，覆蓋了紫外線段，因此能與戶外曝曬方案呈現出相關性。

（2） 環境溫度及濕度會影響遮陽膜的光學性能。升高溫度會使膜材料中的分子運動更加猛烈，一旦分子動能強于其化學鍵的離解能，分子鏈就會熱降解。針對升高溫度對遮陽膜的影響，在實驗室環境下，基于GA/T 744—2013 測試方案，通過調整箱體溫度進行了進一步驗證。在驗證試驗中，將箱體溫度分別設定為26 ℃、30 ℃、34 ℃，并與箱體溫度為38 ℃時的數據進行對比，結果見表3。

此外，濕度對膜材料的影響是因為水可以使材料發生溶脹或溶解，導致分子間作用力轉變，無法保證其初始聚集態結構。氙燈老化是通過模擬與自然環境相近的氣候環境，達到與戶外曝曬相近的測試結果。從測試數據也能發現，樣品在有無遮陽狀態下的光學性能衰減不一。

（3） 輻照量會影響遮陽膜的光學性能。太陽輻射總能量是指在一段時間內樣品表面單位面積累計接收到的輻射能量，它將直接影響材料的老化。上海屬于亞熱帶氣候，年太陽輻射總能量為3 300～5 800 MJ/m2［6］。根據氙燈老化設備表顯總能量，測試600 h 的輻射總能量為9 000 MJ/m2，二者的輻射總能量相近。

（4） 測試樣品的臺架情況的影響。對比發現戶外曝曬、無遮陽條件下的測試結果與GB/T 1865—2009 氙燈老化的測試結果有一定相關性，但相關性不及戶外曝曬、有遮陽條件下的測試結果與GA/T744—2013 氙燈老化的測試結果的強相關性。由此判斷這是受樣品的臺架因素的影響。汽車玻璃遮陽膜粘貼于玻璃的內側，測試中，玻璃面朝上進行測試。在實驗室環境中，測試臺架采用的是排水性較好的鋼板，因此在噴淋狀態下，膜面部分的水更容易揮發或者排出。但本次試驗用的戶外曝曬測試臺架采用了木制結構，它的吸水性比鋼板好，因此膜面部分更容易聚集雨水或者露水。由于水分會對汽車玻璃遮陽膜的黏連狀態造成不可逆影響，進而造成光學性能的變化，未來應針對這個問題進行改進。

3 結語

氙燈老化試驗已經被廣泛應用于各種材料的光老化性能測試，它作為戶外曝曬試驗的重要補充，可以幫助評估了產品的自然老化能力。針對上海地區，戶外曝曬、有遮陽條件下的測試結果與GA/T 744—2013 氙燈老化的測試結果相關性較好，戶外曝曬、無遮陽條件下的測試結果與GB/T 1865—2009 氙燈老化的測試結果有一定相關性。但仍需要關注的是氙燈老化相比于戶外曝曬的測試結果偏好，這是源于氙燈老化測試模擬的是光照、溫度、濕度，但無法模擬大氣環境中的空氣腐蝕（比如酸雨）、灰塵、低溫環境等，這些對樣品的老化也會造成影響。建議未來進行此類評估時，可以增加冷凝水測試、中性鹽霧測試、高低溫測試等，通過這些數據輔助驗證產品真實抗老化能力。

參 考 文 獻

［ 1 ］ 張紅，陸洪凱，王文高，等. 汽車玻璃用貼膜光學性能抗老化試驗研究[J]. 玻璃， 2012（9）：31-34.

［ 2 ］ 翟端正. 汽車玻璃貼膜對整車暴曬后車內溫升和空調制冷影響的研究[J]. 測試試驗，2020（23）：133-135.

［ 3 ］ 杜硯文，劉丹，張曉略，等. 車用高分子材料不同地區戶外曝曬試驗相關性研究[J]. 裝備環境工程，2022（7）：137-141.

［ 4 ］ 中華人民共和國公安部. 汽車車窗玻璃遮陽膜：GA/T 744—2013[S]. 北京：中國標準出版社，2013.

［ 5 ］ 中國石油和化學工業協會. 色漆和清漆 人工氣候老化和人工輻射曝露濾過的氨弧輻射：GB/T 1865—2009[S]. 北京：中國標準出版社，2010.

［ 6 ］ 胡建雄. 關于氙燈老化和戶外大氣自然曝曬的綜[J]. 合成材料老化與應用， 2014， 43（4）：70-72.