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中空 玻璃检测中的常见问题及其材料的选择

文章出处:人气:-发表时间:2016-05-06 14:59【

我国中空玻璃生产始于20世纪60年代,经过近五十年的发展,特别是最近十几年,我国 中空玻璃生产技术水平和产品质量都有了大幅度提高。随着 国家建筑节能要求的提高和人们节能意识的增强,人们 逐渐意识到中空玻璃寿命对中空玻璃的节能至关重要,密封 过早失败的中空玻璃不仅不能节能,反而 会造成能源的浪费。
  
  中空玻璃国家 标准的修订是为了推动中空玻璃行业的技术进步和产品质量的提高。在新 版中空玻璃国家标准中,首次提出了“使用寿命”:制作 中空玻璃的各种材料的质量与中空玻璃使用寿命密切相关,使用 符合标准规范的材料生产的中空玻璃,其使 用寿命一般不少于15年[1]。这就 对中空玻璃材料以及加工生产控制提出了更高的要求。本文 从检测实验室的角度,重点 阐述了目前市场上常见的双道密封中空玻璃常见问题及其对中空系统的影响。
  
  一、中空玻璃常见问题
  
  随着科学技术的发展,以及 科研工作者的研究,大量 科学技术成果被广泛的应用到中空玻璃及其材料的生产过程中,我国 的中空玻璃质量有了飞跃式的提升。但我 们不能忽视中空玻璃的质量问题,从实 验室检测的结果及社会反映来看,其质 量还存在很多问题,这些 问题集中反映在以下几个方面:
  
  ①中空玻璃早期失效:其表 现为中空玻璃内部结露、丁基胶溶解产生流淌,使用寿命短;
  
  ②丁基胶断胶、宽窄不一,有的 部位与玻璃脱离产生通道;
  
  ③内道 胶与外道胶之间产生气线;
  
  ④外道 胶胶深不符合要求;
  
  ⑤混胶时A:B组分比例偏差过大,混胶不均造成不相容、不粘结等现象;
  
  ⑥分子 筛灌装后存放时间过长,造成分子筛失效等。

二、中空玻璃材料的要求
  
  在中空玻璃构件中,密封胶、干燥剂、间隔 条与玻璃形成了中空玻璃的边部密封系统。边部 密封系统的质量决定了中空玻璃的使用寿命。
  
  1、密封胶
  
  除玻璃以外,密封胶作为中空玻璃边部 密封系统关键材料,其与玻璃的粘结情况、本身的水气渗透率、弹性模量、弹性 恢复率等性能直接影响中空玻璃的使用寿命。
  
  中空玻璃密封胶中,在水气透过率性能(数值)上,丁基密封胶<聚硫密封胶<硅酮密封胶。但由于本身的性能,丁基 胶耐老化性能较差,容易 受到外界条件的影响而发生老化现象,不能 单独使用于中空玻璃边部密封系统,需要 外道密封胶提供保护。同时 丁基胶作为单组份塑性密封胶,对低 分子矿物油物质的侵蚀抵抗能力差而容易产生溶胀、溶解[2],这就 要求外道密封胶纯净、与丁 基胶相容以及能够阻止使用环境中低分子矿物油迁移运动。
  
  中空 玻璃外道密封胶除了要具有良好的耐老化性能从而为内道密封胶-丁基胶提供保护外,还需 要具有高弹性模量和弹性恢复率以及良好的粘结性能,以保 证边部的良好密封、有足 够的耐拉伸和剪切强度以承受由中空玻璃支承的所有动静载荷。
  
  2、干燥剂
  
  由于 干燥剂对水吸附的自发性,为了 保证中空玻璃的长久使用,需要 其具有高的静态水吸附能力和低的吸附速率。在生产过程中,由于工艺的限制,干燥 剂从灌装到合片需要一定的时间,在此期间,干燥 剂会自发吸附空气中的水气。低的 吸附速率能够保证在此过程中,干燥 剂吸附较少的水量,保持 较高的剩余吸附能力。高的 静态水吸附能力能够保证干燥剂对密封在中空腔内的水气和使用过程中通过密封胶渗透到中空腔内水气的吸附,从而 长期保持中空腔内的干燥。


温度 的变化将引起中空腔内应力的变化,从而 导致玻璃的挠曲变形。而干 燥剂对空气的吸附或解吸附作用加剧了这种挠曲变形。图2为不 同类型干燥剂分别在室温至0℃和室温至60℃两个 变温过程中对空气的吸附和解吸附数据图[3]。从图中可以看出,在降/升温过程中,13X分子筛对空气的吸附/解吸附能力最强,4A分子筛次之,3A分子 筛几乎对空气没有吸附能力。因此3A分子 筛成为了中空玻璃干燥剂的首选材料。

图2干燥剂对空气的吸附(室温至0℃时)与解吸附(室温至60℃时)数据图
  
  3、间隔条
  
  除了 为干燥剂提供存放场所以外,间隔条作为刚性框架,其作 用是有效隔离玻璃形成中空腔、支持 和提高密封胶的密封能力,提高中空玻璃性能。常见 的间隔条有金属间隔条、复合胶条、混合 间隔条和超级间隔条等。
  
  金属间隔条,特别 是铝条和不锈钢间隔条,在具 有良好刚性的条件下,与玻 璃具有相近的热膨胀系数,间隔 条的膨胀与收缩与玻璃基本一致,减少了密封应力。虽然 铝间隔条的热膨胀系数[23.6cm/(cm·℃)×10-6]比不 锈钢间隔条的热膨胀系数[15.7cm/(cm·℃)×10-6]大,但由 于铝间隔条重量轻、成本 相对低廉且相对容易生产、折弯,铝间 隔条的应该市场更为广泛。
  
  鉴于其作用,间隔 条在保证良好的刚性的条件下,应保 证其内的干燥剂能够顺利吸附中空腔内的水气。
  
  三、材料 对中空玻璃的影响


如图3所示,在影 响中空玻璃质量的因素中,中空 玻璃材料无疑是最关键的因素。然而 密封胶粘结性能差、弹性恢复率低、干燥 剂剩余吸附能力低、间隔 条通气性差等情况比比皆是,最终 导致中空玻璃早早的密封失败。
  
  比如密封胶。由于 成分不纯或装配使用环境中存在污染物(比如 低分子量的矿物油),外道 密封胶或环境中的污染物可以通过直接或间接迁移而侵蚀丁基胶,造成丁基胶被溶解、溶胀,出现“流泪”现象[2],进而 影响中空玻璃使用寿命。
  
  比如3A分子筛。由于3A分子筛质量不合格(K/Na离子交换度过低),或者 将其它类型的干燥剂与3A分子筛混合甚至充当3A分子筛使用,增加 了中空系统中干燥剂对空气的吸附能力,从而 影响对水气的吸附;在热胀冷缩过程中,加剧 了边部密封胶的变形,加大 了水气的渗透通道,使得 水气更容易从外界渗透到中空腔内,导致 干燥剂对水气吸附负担的加重,从而 影响中空玻璃的使用寿命。

比如铝间隔条。由于通气性差,间隔 条中的分子筛不能与渗透入中空腔内的水气直接接触,无法顺利将水气吸附,最终水气越积越多,造成 中空腔内出现结露等现象。
  
  在2012版中空玻璃标准中,为了 更全面的考察中空玻璃系统的耐久性,采用 了水气密封耐久性替代之前的高温高湿耐久性和气候循环耐久性。在试验过程中,密封 胶的变形和位移达到最大,从而加速水气渗透,更加 考验边部材料的性能。因此 选用优质材料是制作高质量中空玻璃的前提和基础。

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