中空玻璃原料選擇及工藝控制

　中空玻璃作為當(dāng)代建筑中的重要材料在我國(guó)應(yīng)用已非常普及。目前國(guó)內(nèi)中空玻璃生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)1000家，與之配套的原材料生產(chǎn)企業(yè)也有上百家。

　　隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，一些企業(yè)為降低成本選用劣質(zhì)或不合格原材料，工藝上控制不嚴(yán)甚至不能滿足最基本的生產(chǎn)條件，造成不合格的中空玻璃流入市場(chǎng)，嚴(yán)重影響了中空玻璃行業(yè)的健康發(fā)展。

　　本文通過(guò)對(duì)影響中空玻璃質(zhì)量的原材料的選擇和生產(chǎn)工藝控制兩個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，闡明其對(duì)中空玻璃質(zhì)量的影響。

　　不合格中空玻璃會(huì)導(dǎo)致空氣層露點(diǎn)和玻璃炸裂等問題出現(xiàn)。

　　空氣層內(nèi)露點(diǎn)

　　露點(diǎn)是指密封于空氣層中的空氣濕度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度，低于該溫度時(shí)空氣層中的水蒸氣就會(huì)凝結(jié)成液態(tài)或固態(tài)水。中空玻璃露點(diǎn)升高是由于外界的水進(jìn)入空氣層而又不能被干燥劑吸收所造成的，將嚴(yán)重地影響使用和節(jié)能效果。

　　原材料質(zhì)量差，如密封膠水氣透過(guò)率高，干燥劑吸附能力低及生產(chǎn)工藝控制不嚴(yán)，如玻璃清洗不好，丁基膠涂布不均勻，角部密封不嚴(yán)及打膠厚度不夠、生產(chǎn)環(huán)境濕度較大等都能夠造成中空玻璃露點(diǎn)的升高。

　　玻璃炸裂

　　導(dǎo)致中空玻璃炸裂既有生產(chǎn)方面的原因，也有選材方面及安裝方面的原因。中空玻璃生產(chǎn)時(shí)的溫度與使用環(huán)境的溫差越大，玻璃撓曲變形越顯著。當(dāng)這種變形產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)了玻璃能夠承受的最大應(yīng)力時(shí)，中空玻璃的炸裂也就發(fā)生了。

　　使用吸熱玻璃和鍍膜玻璃制作中空玻璃，在太陽(yáng)光的照射下，在玻璃的不同點(diǎn)存在較大溫差，產(chǎn)生熱應(yīng)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(huì)制約玻璃因環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的變形，使中空玻璃邊部應(yīng)力增大，而中空玻璃密封膠的揮發(fā)成分較多，會(huì)使密封膠收縮過(guò)大，尤其會(huì)增加第一個(gè)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(shí)應(yīng)滿足相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。特別是鍍膜玻璃和吸熱玻璃有可能由于玻璃吸熱后使玻璃中心和邊部存在較大溫差而發(fā)生炸裂。

　　密封膠

　　現(xiàn)今，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到密封壽命對(duì)中空玻璃的重要性。中空玻璃系統(tǒng)的密封和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是靠中空玻璃密封膠來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)槽鋁式中空玻璃系統(tǒng)應(yīng)該采用雙道密封形式，用第一道密封膠防止水氣的進(jìn)入，用第二道密封膠保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果中空玻璃系統(tǒng)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(jié)構(gòu)作用，但到目前為止，還沒有一種能同時(shí)具備優(yōu)秀的密封性和結(jié)構(gòu)性的密封膠。一般來(lái)說(shuō)，雙道密封系統(tǒng)中，用于第一道密封的膠抗水氣透過(guò)能力高，但結(jié)構(gòu)性差；而第二道密封膠的結(jié)構(gòu)性能高，抗水氣透過(guò)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(jìn)入中空玻璃密封空間的水氣和溶劑滲入最少，它的另一個(gè)作用是當(dāng)中空玻璃采用充氣工藝時(shí)，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(diǎn)：①必須具有良好的粘結(jié)性，通過(guò)完美地粘結(jié)玻璃與間隔條，保證兩片玻璃與間隔條之間的連續(xù)密封。②應(yīng)具有高度的耐水氣滲透性。③應(yīng)有一定的粘結(jié)強(qiáng)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(xiàn)。為了提高中空玻璃的使用壽命，丁基膠除了應(yīng)具有以上的使用性能外，還應(yīng)具有良好的耐氣候性、抗老化性和耐久性的特點(diǎn)。

　　丁基膠雖然具有較強(qiáng)的防水氣滲透能力和抗老化性，但結(jié)構(gòu)性差，所以中空玻璃的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要是靠第二道密封膠來(lái)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(gè)元件有效地粘結(jié)成一個(gè)整體，形成中空玻璃構(gòu)件。第二道密封膠應(yīng)有以下的特性。

　　①應(yīng)有較強(qiáng)的粘結(jié)性能。它通過(guò)保持一定的強(qiáng)度，避免由于中空玻璃的動(dòng)載荷或靜載荷作用產(chǎn)生過(guò)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(jī)械性能和良好粘結(jié)玻璃與其他元件的性能，有耐拉伸和剪切強(qiáng)度以承受所有動(dòng)靜載荷。

　�、趹�(yīng)有良好的彈性。第二道密封膠當(dāng)其因動(dòng)荷載引起變形后，應(yīng)能夠恢復(fù)初始的機(jī)械性質(zhì)，這一點(diǎn)是非常重要的。因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中，由于受到溫度變化的影響，中空玻璃內(nèi)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(guò)早失效或玻璃的炸裂。

　　空氣層的脹縮對(duì)密封膠性能提出了新的問題。邊部密封膠是否應(yīng)軟一些，以適應(yīng)隔層內(nèi)氣體體積的變化？如果這樣水氣滲透(MVT)面積可能會(huì)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，那么密封膠是否應(yīng)該硬一些？但這樣的結(jié)果制約了玻璃的變形，會(huì)使中空玻璃邊部應(yīng)力增大，有可能導(dǎo)致玻璃的炸裂。中空玻璃密封膠應(yīng)不但能夠有效地抵抗中空玻璃水氣滲透面積的擴(kuò)大，同時(shí)又要使中空玻璃邊緣應(yīng)力低于導(dǎo)致玻璃破裂的應(yīng)力。

　　③應(yīng)有較強(qiáng)的耐氣候性和耐老化性。第二道膠要有較強(qiáng)的適應(yīng)氣候變化的能力，以保證其使用功能和較長(zhǎng)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(yīng)因這些氣候因素的變化而過(guò)早地失去效力。

　　聚硫膠、聚氨酯膠、硅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(diǎn)，并具有良好的與玻璃及其他組件粘結(jié)的能力。其中聚硫膠的使用歷史最悠久，使用量也最大，約占全球中空玻璃膠市場(chǎng)份額的76%。聚硫密封膠對(duì)許多種油和溶劑的耐腐蝕性較強(qiáng)。同時(shí)在抗老化、抗臭氧、抗氧化物、抗陽(yáng)光和抗氣候循環(huán)等方面表現(xiàn)得也十分出色。但如果暴露在60℃的空氣中時(shí)，聚硫膠和玻璃的粘接能力會(huì)減弱，有些含增塑劑多的聚硫膠會(huì)產(chǎn)生分解。硅酮膠的特點(diǎn)是具有與接觸材料間良好的化學(xué)和物理相容性；具有出色的流體學(xué)性質(zhì)，使擠壓和涂布十分容易；具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受中空玻璃的各種動(dòng)靜荷載�；�于這些特點(diǎn)，硅酮膠在幕墻中空玻璃中得到了廣泛的應(yīng)用。聚硫膠、硅酮膠是我們所熟悉的，聚氨酯密封膠是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的密封材料，其在中空玻璃密封膠市場(chǎng)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(diǎn)。

　�、兖ざ鹊�，且有較好的流淌和下墜阻力。黏度低意味著涂布密封膠時(shí)比較容易且浸潤(rùn)玻璃和間隔條效果更好。涂布后不需要找平或清除密封膠，這一點(diǎn)對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，是特別有用的。

　　②固化快，3個(gè)小時(shí)后聚氨酯密封膠的固化狀態(tài)即可以達(dá)到搬運(yùn)中空玻璃的硬度，相比之下，聚硫膠需5個(gè)小時(shí)。

　�、鄄缓�有溶劑，不會(huì)產(chǎn)生因膠體收縮引起的玻璃應(yīng)力，減少中空玻璃第一個(gè)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(fā)，雖然密封膠仍然保持與玻璃的全接觸，但膠體收縮產(chǎn)生的應(yīng)力變成施加于玻璃邊上的應(yīng)力。因?yàn)橹锌詹Ａг诙�天�?huì)向內(nèi)撓曲，這時(shí)，間隔條起應(yīng)力支點(diǎn)作用，這個(gè)應(yīng)力使玻璃安裝后第一個(gè)冬季破裂的可能性增加。

　　干燥劑

　　中空玻璃使用干燥劑的目的，一是吸附掉中空玻璃生產(chǎn)時(shí)密封于間隔層內(nèi)的水分及揮發(fā)性有機(jī)溶劑；二是在中空玻璃使用過(guò)程中不斷吸附通過(guò)密封膠進(jìn)入間隔層內(nèi)的水分，以保持中空玻璃內(nèi)氣體的干燥。正確選擇合適的干燥劑，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(xiàn)象的發(fā)生。

　　用于制造中空玻璃干燥劑的主要有硅膠、分子篩、硅膠和分子篩的混合物以及含有干燥劑的新型粘合劑(用于U型間隔條)。干燥劑的選擇要根據(jù)其吸附性能來(lái)決定，主要考慮其對(duì)水氣、空氣、溶劑的吸附能力。國(guó)內(nèi)中空玻璃常用的干燥劑是分子篩，分子篩根據(jù)其孔徑的大小依次為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(jī)溶劑等。各種型號(hào)的干燥劑性能比較見表1.

　　表1干燥劑吸附能力對(duì)比選擇干燥劑除了首先要考慮其對(duì)水的吸附能力外，還要考慮中空玻璃間隔框內(nèi)是否有溶劑需要吸附，另外干燥劑對(duì)空氣的吸附作用也是一個(gè)必須考慮的因素。由于干燥劑具有低溫氣體吸附和高溫氣體解吸附能力，所以中空玻璃干燥劑對(duì)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(guò)程中，間隔層間的氣體由于受溫度變化的影響會(huì)產(chǎn)生收縮或膨脹，致使玻璃發(fā)生向內(nèi)或向外的撓曲。如果中空玻璃內(nèi)部沒有需要吸附的有機(jī)溶劑卻選用了大孔徑(吸附氣體)的分子篩，在環(huán)境溫度低時(shí)，中空玻璃內(nèi)部的空氣會(huì)被吸附，會(huì)使中空玻璃向內(nèi)的撓曲更加明顯，溫度高時(shí)，在分子篩的解吸附作用下，會(huì)釋放出氣體，加劇玻璃向外的撓曲。

　　最后，選擇干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，選擇中空玻璃干燥劑還應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)中采用哪種密封系統(tǒng)，及在中空玻璃內(nèi)還使用哪些其他材料。

　　熱融丁基膠、聚氨酯膠、硅酮膠及丁基膠，即使在天氣非常惡劣的情況下也不會(huì)向間隔層內(nèi)釋放有機(jī)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(tǒng)及聚硫膠、丁基膠的雙道密封系統(tǒng)，可能向空氣層內(nèi)釋放有機(jī)溶劑，所以建議使用3A與13X分子篩的混合物。表2列出干燥劑與密封膠正確搭配的幾種情況。

　　表2，干燥劑的選擇間隔條

　　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(nèi)部存放干燥劑，用于干燥和吸附間隔層內(nèi)水分和化學(xué)揮發(fā)物。此外，間隔條和插角也具有支持和提高產(chǎn)品密封性的作用，形成一個(gè)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(qiáng)度和外觀質(zhì)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(tǒng)的金屬間隔條非金屬樹脂間隔條、混合型間隔條等，現(xiàn)在新開發(fā)的具有暖邊概念的U型金屬條、超級(jí)間隔條，用的最多的還是鋁間隔條。

　　中空玻璃生產(chǎn)工藝控制

　　玻璃原片的清洗

　　玻璃最好選用機(jī)械清洗，特別是大片玻璃，清洗時(shí)可加入適量清洗劑，最后一道應(yīng)使用去離子活性水沖洗，確保玻璃表面干凈無(wú)污物，使密封膠粘接牢固。

　　控制要點(diǎn)：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(shí)應(yīng)進(jìn)行去污或化學(xué)處理。如果用有污跡的間隔條制成的中空玻璃安裝在窗戶上，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的日光照射，油跡逐漸揮發(fā)，吸附在中空玻璃內(nèi)表面，形成一層油膜，影響中空玻璃的視覺效果。另外還會(huì)引起密封膠與間隔條粘結(jié)不牢導(dǎo)致密封失效。

　　控制要點(diǎn)：使用前鋁間隔條需經(jīng)過(guò)陽(yáng)極化或去污處理。

　　生產(chǎn)環(huán)境濕度的控制

　　生產(chǎn)環(huán)境的濕度主要是影響干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后，干燥劑吸收間隔層的水分，使之初始露點(diǎn)達(dá)到要求，除此之外干燥劑還具有吸附能力，此部分吸附能力稱之為剩余吸附能力。定量地說(shuō)，它等于有效吸附能力減去干燥劑吸附密封于間隔層內(nèi)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(kuò)散到間隔層中的水分。剩余吸附量的大小決定著對(duì)中空玻璃在使用過(guò)程中，通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)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(shí)間的長(zhǎng)短。中空玻璃生產(chǎn)環(huán)境濕度大時(shí)，首先密封于間隔層中的水分多，消耗干燥劑的吸附能力就大，其剩余吸附能力就會(huì)減少。因此濕度對(duì)中空玻璃的有效使用時(shí)間的影響至關(guān)重要。要延長(zhǎng)中空玻璃的有效使用時(shí)間，就必須使生產(chǎn)環(huán)境的濕度控制得低一些。一般要求車間環(huán)境濕度不高于75%。

　　控制要點(diǎn)：添加必要的除濕設(shè)備或盡量避開陰雨天氣生產(chǎn)。

　　生產(chǎn)時(shí)的環(huán)境溫度

　　生產(chǎn)中空玻璃時(shí)，密封于間隔層內(nèi)的壓力是生產(chǎn)環(huán)境溫度下的壓力。在使用過(guò)程中，往往是使用溫度和生產(chǎn)環(huán)境溫度相差較大。空氣的熱脹冷縮會(huì)使空氣的壓力發(fā)生變化，在夏季使用環(huán)境溫度一般都高于生產(chǎn)環(huán)境溫度，間隔層中的空氣發(fā)生膨脹，產(chǎn)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(qiáng)，間隔層內(nèi)空氣溫度更高，產(chǎn)生的正壓也就更大。當(dāng)由于間隔層空氣膨脹引起的壓力高于玻璃的破壞壓力時(shí)，玻璃便會(huì)發(fā)生炸裂。同樣在冬季時(shí)，生產(chǎn)溫度高于使用時(shí)的環(huán)境溫度，間隔層內(nèi)空氣收縮，而產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)玻璃面積較大而間隔框又較小時(shí)，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(diǎn)，嚴(yán)重影響使用效果。當(dāng)在風(fēng)雪載荷的聯(lián)合作用下，有可能使玻璃發(fā)生破裂。另外我國(guó)地域遼闊，如供需兩地氣壓相差較大，也可使玻璃發(fā)生變形，溫度一般控制在23±2℃的范圍。

　　控制要點(diǎn)：操作車間安裝空調(diào)，必要時(shí)在中空玻璃上安裝呼吸管或毛細(xì)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(wú)間斷，寬度在3~5毫米，合片時(shí)厚度控制在0.3~0.5毫米范圍，特別在角部容易出現(xiàn)斷膠現(xiàn)象。

　　控制要點(diǎn)：及時(shí)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(guān)鍵部分，所以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其有特別的規(guī)定：使用雙道密封時(shí)，膠層厚度為5~7毫米，使用單層密封膠時(shí)膠層厚度為8~12毫米。由于氣體的擴(kuò)散量與膠層的厚度成反比，因此膠層越厚壽命越長(zhǎng)。

　　密封粘接中應(yīng)避免擠壓不實(shí)使膠體上存在微細(xì)毛孔，雙組分密封膠應(yīng)混合均勻，手工操作時(shí)一次混膠不要太多，以避免提前固化影響粘接強(qiáng)度。用鍍膜作原片時(shí)應(yīng)增加除膜工序。

　　控制要點(diǎn)：制定合理的膠層厚度并保證其厚度均勻，混膠時(shí)根據(jù)氣溫的變化調(diào)整雙組分的比例。

　　縮短中空玻璃的生產(chǎn)工藝時(shí)間

　　縮短工藝時(shí)間是指盡量減少中空玻璃生產(chǎn)時(shí)干燥劑與空氣的接觸時(shí)間，以減少吸附能力的損失，使干燥劑有更高的剩余吸附能力。一般從分子篩填裝到最后封膠不超過(guò)兩個(gè)小時(shí)。同時(shí)填裝前應(yīng)檢查分子篩的活性(即吸附能力)，最簡(jiǎn)單的方法是做一次升溫實(shí)驗(yàn)：將相同重量的水(室溫)和分子篩混合后，如水溫升高30℃以上說(shuō)明分子篩沒有失效，否則說(shuō)明分子篩已經(jīng)或部分失效，應(yīng)進(jìn)行烘干處理后使用。

　　控制要點(diǎn)：合理安排每道工序的生產(chǎn)時(shí)間，減少填裝分子篩后的等待時(shí)間，每次填裝前進(jìn)行升溫實(shí)驗(yàn)。

　　由于中空玻璃的結(jié)構(gòu)組成和生產(chǎn)工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，所以許多人對(duì)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(shè)計(jì)要求。只有合理選用原材料，嚴(yán)格進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，提高質(zhì)量意識(shí)，才能提高我國(guó)中空玻璃行業(yè)的整體水平。