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建材選購指南:中空玻璃原料選擇及工藝控制

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建材選購指南:中空玻璃原料選擇及工藝控制

發布日期:2019-03-12 作者: 點擊:

  鋁塑門窗設備廠家告訴您:中空玻璃作爲當代建築中的重要材料在我國應用已非常普及。目前國內中空玻璃生産企業超過1000家,與之配套的原材料生産企業也有上百家。
  隨著競爭的加劇,一些企業爲降低成本選用劣質或不合格原材料,工藝上控制不嚴甚至不能滿足最基本的生産條件,造成不合格的中空玻璃流入市場,嚴重影響了中空玻璃行業的健康發展。
  本文通過對影響中空玻璃質量的原材料的選擇和生産工藝控制兩個方面進行簡要分析,闡明其對中空玻璃質量的影響。
  不合格中空玻璃會導致空氣層露點和玻璃炸裂等問題出現。
  空氣層內露點
  露點是指密封于空氣層中的空氣濕度達到飽和狀態時的溫度,低于該溫度時空氣層中的水蒸氣就會凝結成液態或固態水。中空玻璃露點升高是由于外界的水進入空氣層而又不能被幹燥劑吸收所造成的,將嚴重地影響使用和節能效果。
  原材料質量差,如密封膠水氣透過率高,幹燥劑吸附能力低及生産工藝控制不嚴,如玻璃清洗不好,丁基膠塗布不均勻,角部密封不嚴及打膠厚度不夠、生産環境濕度較大等都能夠造成中空玻璃露點的升高。
  玻璃炸裂
  導致中空玻璃炸裂既有生産方面的原因,也有選材方面及安裝方面的原因。中空玻璃生産時的溫度與使用環境的溫差越大,玻璃撓曲變形越顯著。當這種變形産生的應力超過了玻璃能夠承受的最大應力時,中空玻璃的炸裂也就發生了。
  使用吸熱玻璃和鍍膜玻璃制作中空玻璃,在太陽光的照射下,在玻璃的不同點存在較大溫差,産生熱應力,也可能引起玻璃的破壞。
  中空玻璃密封膠較硬,彈性不好,會制約玻璃因環境溫度變化而産生的變形,使中空玻璃邊部應力增大,而中空玻璃密封膠的揮發成分較多,會使密封膠收縮過大,尤其會增加第一個冬季炸裂的可能,本文只從材料和工藝兩方面討論。
  原材料的合理選用
  玻璃原片
  制造中空玻璃用原片可以是普通浮法玻璃、鍍膜玻璃、吸熱玻璃、鋼化和夾層玻璃等,選用時應滿足相應的國家標准。特別是鍍膜玻璃和吸熱玻璃有可能由于玻璃吸熱後使玻璃中心和邊部存在較大溫差而發生炸裂。
  密封膠
  現今,人們已經認識到密封壽命對中空玻璃的重要性。中空玻璃系統的密封和結構的穩定性是靠中空玻璃密封膠來實現的。傳統槽鋁式中空玻璃系統應該采用雙道密封形式,用第一道密封膠防止水氣的進入,用第二道密封膠保持結構的穩定性。如果中空玻璃系統只采用單道密封,則中空玻璃密封膠不但要起到密封作用還要起到結構作用,但到目前爲止,還沒有一種能同時具備優秀的密封性和結構性的密封膠。一般來說,雙道密封系統中,用于第一道密封的膠抗水氣透過能力高,但結構性差;而第二道密封膠的結構性能高,抗水氣透過能力差。
  中空玻璃的第一道密封膠。第一道密封膠一般采用大家所熟悉的丁基膠,它的作用是控制和保證進入中空玻璃密封空間的水氣和溶劑滲入最少,它的另一個作用是當中空玻璃采用充氣工藝時,能有效阻擋惰性氣體的滲出。因此,要求丁基膠具有以下特點:①必須具有良好的粘結性,通過完美地粘結玻璃與間隔條,保證兩片玻璃與間隔條之間的連續密封。②應具有高度的耐水氣滲透性。③應有一定的粘結強度,防止二道密封之前的玻璃位移,以減少中空玻璃疊差的出現。爲了提高中空玻璃的使用壽命,丁基膠除了應具有以上的使用性能外,還應具有良好的耐氣候性、抗老化性和耐久性的特點。
  丁基膠雖然具有較強的防水氣滲透能力和抗老化性,但結構性差,所以中空玻璃的結構強度主要是靠第二道密封膠來完成的。
  中空玻璃第二道密封膠。第二道密封膠是將組成中空玻璃的各個元件有效地粘結成一個整體,形成中空玻璃構件。第二道密封膠應有以下的特性。
  ①應有較強的粘結性能。它通過保持一定的強度,避免由于中空玻璃的動載荷或靜載荷作用産生過量的位移,使第一道密封膠能夠具備阻隔水氣的功能。因此,第二道密封膠必須具有良好的機械性能和良好粘結玻璃與其他元件的性能,有耐拉伸和剪切強度以承受所有動靜載荷。
  ②應有良好的彈性。第二道密封膠當其因動荷載引起變形後,應能夠恢複初始的機械性質,這一點是非常重要的。因爲在使用過程中,由于受到溫度變化的影響,中空玻璃內的氣體總在不斷地收縮或膨脹,這將直接造成中空玻璃的過早失效或玻璃的炸裂。
  空氣層的脹縮對密封膠性能提出了新的問題。邊部密封膠是否應軟一些,以適應隔層內氣體體積的變化?如果這樣水氣滲透(MVT)面積可能會增加,影響中空玻璃的使用壽命;如果保持水氣滲透面積基本恒定,那麽密封膠是否應該硬一些?但這樣的結果制約了玻璃的變形,會使中空玻璃邊部應力增大,有可能導致玻璃的炸裂。中空玻璃密封膠應不但能夠有效地抵抗中空玻璃水氣滲透面積的擴大,同時又要使中空玻璃邊緣應力低于導致玻璃破裂的應力。
  ③應有較強的耐氣候性和耐老化性。第二道膠要有較強的適應氣候變化的能力,以保證其使用功能和較長的壽命。這些氣候變化包括溫度、水、紫外線等因素,密封膠不應因這些氣候因素的變化而過早地失去效力。
  聚硫膠、聚氨酯膠、矽酮膠常用作中空玻璃的第二道密封膠,它們都具有良好的耐氣候性、抗老化性和耐久性的特點,並具有良好的與玻璃及其他組件粘結的能力。其中聚硫膠的使用曆史最悠久,使用量也最大,約占全球中空玻璃膠市場份額的76%。聚硫密封膠對許多種油和溶劑的耐腐蝕性較強。同時在抗老化、抗臭氧、抗氧化物、抗陽光和抗氣候循環等方面表現得也十分出色。但如果暴露在60℃的空氣中時,聚硫膠和玻璃的粘接能力會減弱,有些含增塑劑多的聚硫膠會産生分解。矽酮膠的特點是具有與接觸材料間良好的化學和物理相容性;具有出色的流體學性質,使擠壓和塗布十分容易;具有較高的機械強度,能夠承受中空玻璃的各種動靜荷載。基于這些特點,矽酮膠在幕牆中空玻璃中得到了廣泛的應用。聚硫膠、矽酮膠是我們所熟悉的,聚氨酯密封膠是近年來迅速發展起來的密封材料,其在中空玻璃密封膠市場的占有率正在不斷提高。
  聚氨酯膠具有黏度低、固化快、不含有溶劑等使用特點。
  ①黏度低,且有較好的流淌和下墜阻力。黏度低意味著塗布密封膠時比較容易且浸潤玻璃和間隔條效果更好。塗布後不需要找平或清除密封膠,這一點對自動生産線來說,是特別有用的。
  ②固化快,3個小時後聚氨酯密封膠的固化狀態即可以達到搬運中空玻璃的硬度,相比之下,聚硫膠需5個小時。
  ③不含有溶劑,不會産生因膠體收縮引起的玻璃應力,減少中空玻璃第一個冬季破裂的可能性。含有溶劑的密封膠如果溶劑從邊部密封膠體中揮發,雖然密封膠仍然保持與玻璃的全接觸,但膠體收縮産生的應力變成施加于玻璃邊上的應力。因爲中空玻璃在冬天會向內撓曲,這時,間隔條起應力支點作用,這個應力使玻璃安裝後第一個冬季破裂的可能性增加。
  幹燥劑
  中空玻璃使用幹燥劑的目的,一是吸附掉中空玻璃生産時密封于間隔層內的水分及揮發性有機溶劑;二是在中空玻璃使用過程中不斷吸附通過密封膠進入間隔層內的水分,以保持中空玻璃內氣體的幹燥。正確選擇合適的幹燥劑,可以提高中空玻璃的整體性能,減輕中空玻璃的撓曲變形,減少中空玻璃的炸裂現象的發生。
  用于制造中空玻璃幹燥劑的主要有矽膠、分子篩、矽膠和分子篩的混合物以及含有幹燥劑的新型粘合劑(用于U型間隔條)。幹燥劑的選擇要根據其吸附性能來決定,主要考慮其對水氣、空氣、溶劑的吸附能力。國內中空玻璃常用的幹燥劑是分子篩,分子篩根據其孔徑的大小依次爲3A、4A、13X等類型。3A分子篩只吸收水氣;4A分子篩吸收水氣、空氣等;13X可吸收水氣、空氣、SF6、有機溶劑等。各種型號的幹燥劑性能比較見表1.
  表1幹燥劑吸附能力對比選擇幹燥劑除了首先要考慮其對水的吸附能力外,還要考慮中空玻璃間隔框內是否有溶劑需要吸附,另外幹燥劑對空氣的吸附作用也是一個必須考慮的因素。由于幹燥劑具有低溫氣體吸附和高溫氣體解吸附能力,所以中空玻璃幹燥劑對氣體吸附和解吸附直接影響玻璃的撓曲。
  中空玻璃在使用過程中,間隔層間的氣體由于受溫度變化的影響會産生收縮或膨脹,致使玻璃發生向內或向外的撓曲。如果中空玻璃內部沒有需要吸附的有機溶劑卻選用了大孔徑(吸附氣體)的分子篩,在環境溫度低時,中空玻璃內部的空氣會被吸附,會使中空玻璃向內的撓曲更加明顯,溫度高時,在分子篩的解吸附作用下,會釋放出氣體,加劇玻璃向外的撓曲。
  最後,選擇幹燥劑還要考慮中空玻璃是否充氣,充氣中空玻璃不能選用能吸附惰性氣體、溶劑的大孔徑分子篩,否則,將降低所充氣體濃度,影響充氣效果。
  所以,選擇中空玻璃幹燥劑還應綜合考慮生産中采用哪種密封系統,及在中空玻璃內還使用哪些其他材料。
  熱融丁基膠、聚氨酯膠、矽酮膠及丁基膠,即使在天氣非常惡劣的情況下也不會向間隔層內釋放有機溶劑。在這種情況下,3A分子篩是最好的選擇。某些聚硫膠單道密封系統及聚硫膠、丁基膠的雙道密封系統,可能向空氣層內釋放有機溶劑,所以建議使用3A與13X分子篩的混合物。表2列出幹燥劑與密封膠正確搭配的幾種情況。
  表2,幹燥劑的選擇間隔條
  中空玻璃間隔條的作用是將中空玻璃的兩片玻璃隔開,形成間隔層,使中空玻璃形成均勻的腔體。在間隔條內部存放幹燥劑,用于幹燥和吸附間隔層內水分和化學揮發物。此外,間隔條和插角也具有支持和提高産品密封性的作用,形成一個固體的防水氣滲透屏障,從而提高中空玻璃單元的整體性和耐久性。選擇間隔條需要考慮的因素是間隔條的強度和外觀質量;是否與密封膠相容;是否有暖邊要求。間隔條有很多類型,有傳統的金屬間隔條非金屬樹脂間隔條、混合型間隔條等,現在新開發的具有暖邊概念的U型金屬條、超級間隔條,用的最多的還是鋁間隔條。
  中空玻璃生産工藝控制
  玻璃原片的清洗
  玻璃最好選用機械清洗,特別是大片玻璃,清洗時可加入適量清洗劑,最後一道應使用去離子活性水沖洗,確保玻璃表面幹淨無汙物,使密封膠粘接牢固。
  控制要點:使用去離子水,保持清洗用水的清潔。
  金屬間隔條
  使用金屬間隔條時應進行去汙或化學處理。如果用有汙迹的間隔條制成的中空玻璃安裝在窗戶上,經長時間的日光照射,油迹逐漸揮發,吸附在中空玻璃內表面,形成一層油膜,影響中空玻璃的視覺效果。另外還會引起密封膠與間隔條粘結不牢導致密封失效。
  控制要點:使用前鋁間隔條需經過陽極化或去汙處理。
  生産環境濕度的控制
  生産環境的濕度主要是影響幹燥劑的有效吸附能力和剩余吸附能力。剩余吸附能力是指中空玻璃密封後,幹燥劑吸收間隔層的水分,使之初始露點達到要求,除此之外幹燥劑還具有吸附能力,此部分吸附能力稱之爲剩余吸附能力。定量地說,它等于有效吸附能力減去幹燥劑吸附密封于間隔層內空氣中的水分所消耗的吸附能力。
  剩余吸附能力的作用是不斷地吸附從周邊擴散到間隔層中的水分。剩余吸附量的大小決定著對中空玻璃在使用過程中,通過擴散進入間隔層的水分吸附量的大小,也就決定著水分在間隔層中聚集速度的快慢,從而決定著中空玻璃的有效使用時間的長短。中空玻璃生産環境濕度大時,首先密封于間隔層中的水分多,消耗幹燥劑的吸附能力就大,其剩余吸附能力就會減少。因此濕度對中空玻璃的有效使用時間的影響至關重要。要延長中空玻璃的有效使用時間,就必須使生産環境的濕度控制得低一些。一般要求車間環境濕度不高于75%。
  控制要點:添加必要的除濕設備或盡量避開陰雨天氣生産。
  生産時的環境溫度
  生産中空玻璃時,密封于間隔層內的壓力是生産環境溫度下的壓力。在使用過程中,往往是使用溫度和生産環境溫度相差較大。空氣的熱脹冷縮會使空氣的壓力發生變化,在夏季使用環境溫度一般都高于生産環境溫度,間隔層中的空氣發生膨脹,産生正壓,特別是用吸熱玻璃制作的中空玻璃,玻璃的吸熱效果很強,間隔層內空氣溫度更高,産生的正壓也就更大。當由于間隔層空氣膨脹引起的壓力高于玻璃的破壞壓力時,玻璃便會發生炸裂。同樣在冬季時,生産溫度高于使用時的環境溫度,間隔層內空氣收縮,而産生負壓,當玻璃面積較大而間隔框又較小時,兩片玻璃的中心部位有可能貼在一起形成類似彩虹的斑點,嚴重影響使用效果。當在風雪載荷的聯合作用下,有可能使玻璃發生破裂。另外我國地域遼闊,如供需兩地氣壓相差較大,也可使玻璃發生變形,溫度一般控制在23±2℃的範圍。
  控制要點:操作車間安裝空調,必要時在中空玻璃上安裝呼吸管或毛細管。
  第一道密封膠(丁基膠)的寬度
  丁基膠的密封在很大程度上決定了中空玻璃的使用壽命,要求其均勻無間斷,寬度在3~5毫米,合片時厚度控制在0.3~0.5毫米範圍,特別在角部容易出現斷膠現象。
  控制要點:及時清理打膠口,使丁基膠加熱均勻,溫度在125℃左右。
  第二道密封膠外的厚度和粘接
  第二道密封膠是中空玻璃的關鍵部分,所以國家標准中對其有特別的規定:使用雙道密封時,膠層厚度爲5~7毫米,使用單層密封膠時膠層厚度爲8~12毫米。由于氣體的擴散量與膠層的厚度成反比,因此膠層越厚壽命越長。
  密封粘接中應避免擠壓不實使膠體上存在微細毛孔,雙組分密封膠應混合均勻,手工操作時一次混膠不要太多,以避免提前固化影響粘接強度。用鍍膜作原片時應增加除膜工序。
  控制要點:制定合理的膠層厚度並保證其厚度均勻,混膠時根據氣溫的變化調整雙組分的比例。
  縮短中空玻璃的生産工藝時間
  縮短工藝時間是指盡量減少中空玻璃生産時幹燥劑與空氣的接觸時間,以減少吸附能力的損失,使幹燥劑有更高的剩余吸附能力。一般從分子篩填裝到最後封膠不超過兩個小時。同時填裝前應檢查分子篩的活性(即吸附能力),最簡單的方法是做一次升溫實驗:將相同重量的水(室溫)和分子篩混合後,如水溫升高30℃以上說明分子篩沒有失效,否則說明分子篩已經或部分失效,應進行烘幹處理後使用。
  控制要點:合理安排每道工序的生産時間,減少填裝分子篩後的等待時間,每次填裝前進行升溫實驗。
  由于中空玻璃的結構組成和生産工藝相對比較簡單,所以許多人對其材料和工藝控制重視不足,使中空玻璃的使用期限不能滿足設計要求。只有合理選用原材料,嚴格進行生産過程的質量控制,提高質量意識,才能提高我國中空玻璃行業的整體水平。

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