Introdução ao uso de EVA na laminação de vidros

Data: 15 de dezembro de 2022

Os encapsulantes baseados em EVA são amplamente utilizados na indústria fotovoltaica, mas também para aplicações específicas de vidro arquitetônico, pode ser interessante considerar as camadas intermediárias de EVA. Esses materiais não são uma competição direta com os interlayers de PVB amplamente usados ​​para vidro de segurança, mas encontram uma aplicação em projetos de nichos específicos onde a natureza específica dos polímeros de EVA (formulados) pode ser um benefício. A seguir, será discutido o histórico químico das camadas intermediárias de polímero EVA. Como existem diferenças importantes entre a química do EVA e do PVB, é importante se aprofundar nos aspectos químicos para entender melhor a aplicação e o processamento desse polímero. Posteriormente, as propriedades típicas do material serão comparadas com as propriedades do PVB. A partir dessas informações, ficará claro em quais aplicativos típicos de nicho o uso do EVA pode ter uma vantagem. Finalmente, o processamento do EVA será discutido e algumas técnicas típicas de avaliação de qualidade que não são comumente usadas na análise de PVB serão brevemente discutidas.

EVA significa copolímero de Etileno Acetato de Vinila. A Figura 1 mostra a estrutura deste polímero.

O polímero faz parte da ampla família de poliolefinas onde blocos de construção de etileno (x) são alternados com blocos de acetato de vinila (y). A quantidade de partes de acetato de vinila, ou conteúdo de VA, determina as propriedades do polímero e está tipicamente na faixa de 4% a 40%. Quanto menor o conteúdo de VA, mais o EVA se assemelha às propriedades de um polietileno que é um polímero tipicamente cristalino. Quanto maior o conteúdo de VA, mais amorfo o polímero se torna. Isso tem um efeito significativo em propriedades como a transparência (quanto maior o teor de VA, mais transparente o polímero) e o ponto de fusão (quanto maior o teor de VA, menor o ponto de fusão). Os EVAs com alto teor de VA também são mais macios e menos quebradiços. Para aplicações de intercamadas e encapsulantes solares, EVAs de alto teor de VA são usados ​​com um valor típico entre 26 e 28%. No passado, também eram usados ​​polímeros com teor de VA de 32 a 33%, mas hoje em dia são menos comuns. Maior teor de VA Os EVA's geralmente encontram aplicação em sistemas de cola.

Os polímeros EVA são polímeros termoplásticos e têm um ponto de fusão distinto entre 70 e 75°C no caso de um conteúdo de VA entre 26 – 28%. Acima do ponto de fusão, um polímero termoplástico está em estado fundido com um fluxo de fusão distinto, dependendo das propriedades do polímero, como comprimento da cadeia e ramificação da cadeia polimérica. No caso dos tipos de EVA usados, por exemplo, em aplicações de vidro de construção, o fluxo de fusão é bastante alto e cerca de 25 g/10 min medido em um medidor de índice de fluxo de fusão, que é um teste específico para medir as propriedades de fluxo de polímeros fundidos.

A baixa temperatura de fusão e o alto fluxo de fusão deste material têm um efeito definido durante a laminação. Especialmente em aplicações em que é necessária uma característica de polímero mais "líquida", o EVA pode oferecer uma solução. Em aplicações onde, por exemplo, grandes vazios precisam ser preenchidos, pode ser interessante considerar o EVA. Isso também explica porque o principal campo de aplicação das folhas de laminação EVA é na laminação de módulos fotovoltaicos cristalinos, onde um polímero fundido precisa preencher as lacunas entre as células. A aplicação do EVA em comparação ao PVB será discutida posteriormente neste documento.

Conforme descrito, um baixo ponto de fusão tem certas implicações durante a laminação, mas também influencia a vida útil do laminado de vidro. Uma temperatura de 75°C pode ser facilmente alcançada em certos ambientes, onde mesmo uma temperatura de serviço de até 100°C não é exceção. Isso pode resultar no derretimento do polímero EVA e, quando o laminado não está devidamente protegido por uma moldura, pode levar à delaminação das vidraças.

Portanto, para aplicações externas, deseja-se a formulação de EVA com sistema de reticulação. Esse sistema de reticulação é usado para ligar as cadeias de polímero umas às outras. A fusão real dessas cadeias poliméricas ligadas não é mais possível e a camada intermediária permanece sólida em alta temperatura de operação. Como será discutido mais adiante neste documento, a reticulação ocorre no final do ciclo de laminação, após a fusão e escoamento do EVA. A Figura 2 mostra uma representação esquemática do mecanismo de reticulação.