Introduzione all'uso dell'EVA nella laminazione del vetro

Data: 15 dicembre 2022

Gli incapsulanti a base EVA sono ampiamente utilizzati nel settore fotovoltaico ma anche per specifiche applicazioni di vetro architettonico potrebbe essere interessante considerare gli intercalari EVA. Questi materiali non sono una concorrenza diretta agli intercalari PVB ampiamente utilizzati per i vetri di sicurezza, ma trovano applicazione in progetti di nicchia specifici in cui la natura specifica dei polimeri EVA (formulati) può avere un vantaggio. Di seguito verrà discusso il background chimico degli intercalari polimerici EVA. Poiché esistono importanti differenze tra la chimica dell'EVA e del PVB, è importante approfondire gli aspetti chimici per comprendere meglio l'applicazione e la lavorazione di questo polimero. Successivamente le proprietà tipiche del materiale verranno confrontate con le proprietà del PVB. Da queste informazioni risulterà chiaro in quali tipiche applicazioni di nicchia l'uso di EVA può avere un vantaggio. Infine, verrà discussa l'elaborazione dell'EVA e verranno brevemente discusse alcune tecniche tipiche di valutazione della qualità che non sono comunemente utilizzate nell'analisi PVB.

EVA sta per copolimero di etilene vinil acetato. La Figura 1 mostra la struttura di questo polimero.

Il polimero fa parte dell'ampia famiglia delle poliolefine in cui i blocchi costitutivi di etilene (x) sono alternati a blocchi di acetato di vinile (y). La quantità di parti di acetato di vinile, o contenuto di VA, determina le proprietà del polimero ed è tipicamente compresa tra il 4% e il 40%. Quanto più basso è il contenuto di VA, tanto più l'EVA assomiglia alle proprietà di un polietilene che è un polimero tipicamente cristallino. Maggiore è il contenuto di VA, più amorfo diventa il polimero. Ciò ha un effetto significativo su proprietà come la trasparenza (maggiore è il contenuto di VA, più trasparente è il polimero) e il punto di fusione (maggiore è il contenuto di VA, minore è il punto di fusione). Gli EVA ad alto contenuto di VA sono anche più morbidi e meno fragili. Per le applicazioni di interstrato e incapsulamento solare vengono utilizzati EVA ad alto contenuto di VA con un valore tipico compreso tra il 26 e il 28%. In passato venivano utilizzati anche polimeri con un contenuto di VA pari al 32 – 33%, ma oggigiorno questi sono meno comuni. Gli EVA con un contenuto di VA più elevato trovano solitamente applicazione nei sistemi di colla.

I polimeri EVA sono polimeri termoplastici e hanno un punto di fusione distinto tra 70 e 75°C in caso di contenuto di VA tra il 26 e il 28%. Al di sopra del punto di fusione un polimero termoplastico si trova in uno stato fuso con un flusso di fusione distinto, a seconda delle proprietà del polimero come la lunghezza della catena e la ramificazione della catena polimerica. Nel caso dei tipi EVA utilizzati, ad esempio, nelle applicazioni di vetro da costruzione, il flusso di fusione è piuttosto elevato e circa 25 g/10 min, misurato in un misuratore dell'indice di flusso di fusione, che è un test specifico per misurare le proprietà di flusso di polimeri fusi.

La bassa temperatura di fusione e l'elevato flusso di fusione di questo materiale hanno un effetto decisivo durante la laminazione. Soprattutto nelle applicazioni in cui è necessaria una caratteristica del polimero più “liquida”, EVA potrebbe offrire una soluzione. Nelle applicazioni in cui, ad esempio, è necessario riempire ampi vuoti, potrebbe essere interessante considerare l'EVA. Questo spiega anche perché il principale campo di applicazione dei fogli di laminazione EVA è nella laminazione di moduli fotovoltaici cristallini, dove un polimero fuso deve riempire gli spazi tra le celle. L'applicazione dell'EVA rispetto al PVB verrà discussa più avanti in questo documento.

Come descritto, un basso punto di fusione ha alcune implicazioni durante la laminazione, ma influenza anche la durata del laminato di vetro. Una temperatura di 75°C può essere facilmente raggiunta in alcuni ambienti, dove anche una temperatura di servizio fino a 100°C non fa eccezione. Ciò può provocare la fusione del polimero EVA e quando il laminato non è adeguatamente protetto da un telaio può portare alla delaminazione delle lastre di vetro.

Pertanto, per applicazioni esterne, è auspicabile la formulazione di EVA con un sistema di reticolazione. Tale sistema di reticolazione viene utilizzato per collegare tra loro le catene polimeriche. L'effettiva fusione di queste catene polimeriche collegate non è più possibile e lo strato intermedio rimane solido ad alta temperatura operativa. Come verrà discusso più avanti in questo documento, la reticolazione avviene alla fine del ciclo di laminazione, dopo la fusione e lo scorrimento dell'EVA. La Figura 2 mostra una rappresentazione schematica del meccanismo di reticolazione.