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高性能中空玻璃与超级间隔条(二) 

来源:中国幕墙网收集整理  作者:王铁华  日期:2006-7-22
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  中空玻璃的密封寿命

  勿庸赘述,中空玻璃的节能与其密封效果有关,中空玻璃能否长期节能取决于中空玻璃的密封寿命的长短。当中空玻璃出现密封失败时,中空玻璃的空气层内出现冷凝现象。结果有二:(1)气相水冷凝后的液体状态,较之空气的导热系数大;(2)玻璃空气层内的气体出现微循环,即热对
  (2)密封材料

  从表6可见,密封材料(间隔条和密封胶)在密封结构一定的情况下对中空玻璃的密封寿命具有明显的影响,值得探讨。

  (i)铝间隔条。一般铝间隔条的密封方式,是以铝条两侧的丁基胶条起到主要的密封作用。在中空玻璃的内外挠曲的“泵”运动中,丁基胶条会发生拉伸,位移,剪切等情况,使水汽渗透的通道缩短。就槽铝式工艺来讲,不管是连续弯管还是用角接键,铝条边部的密封由丁基胶完成了,但是背部或拐角处的连接处还没有完全密封(造成密封失败只需一处密封不足就够了),另外,丁基胶本身在低温下的粘结性能降低,上述任何一种情况都可以导致密封性能减弱或失败。

  (ii)密封胶种类。双道密封结构中,丁基胶本身的质量及涂布工艺的好坏,直接影响中空玻璃的密封寿命。一般认为,与结构胶相比,丁基胶对中空玻璃的密封寿命的影响占80%,因此,第一道密封又称为主要密封。

  除此之外,第二道中空玻璃密封胶即结构胶对中空玻璃的密封作用也起着至关重要的作用。通常人们认为在聚硫胶、聚胺酯和硅酮胶三者之间,聚硫胶是最适于作为中空玻璃门的结构胶的。我们认为这种看法似是而非。这种看法的依据是根据各种中空玻璃胶的水气渗透率(MVTR)不同而得出的。见表7。

种类

MVTR

硅酮胶

50

聚硫胶

19

聚氨酯

12.4

丁基胶

2.25

  但人们特别是生产和经销聚硫胶的厂家在引用数字时却有意无意地忘却了,这种测量水气渗透率(MVTR)的实验条件是在室温250C条件进行的,而实际情况是,中空玻璃使用的条件,特别是在夏天在我国的决大多数的地方中空玻璃的内在温度都接近或高于600C。在温度升高的条件下,不同胶的水气渗透率会发生不同的变化。事实上,在600C条件下,聚硫胶的MVTR与硅酮胶的MVTR是十分接近的。从北美对中空玻璃实际使用寿命情况跟踪20年的结果也证实了这一点,即使用/丁基胶/硅酮胶双道密封结构的中空玻璃较之比使用其他结构的中空玻璃的密封寿命要长。

  既然如此,我们有必要寻找其他方法来代替理想状态条件下的MVTR实验手段。实践表明,用玻璃胶的浸水试验更能比较准确地表示密封胶的密封性能。

  浸水实验的方法简述为:将500克重的胶块放入温度600C的水中浸泡60天,然后对其体积和重量进行度量观察变化。结果列表(表8)如下:

  表8:

种类

体积变化%

重量变化%

硅酮胶

3-10

2-6

聚氨酯

15

12

聚硫胶

50

30

  上述实验数据表明,(1)结构胶的体积和重量都有不同程度的增加,增加的幅度大小为,聚硫胶>聚氨酯>硅酮胶;(2)吸水体积重量前后的变化与它们的MVTR(水气渗透率)所表示的结果不同。

  (iii)分子筛

  一般来说,中空玻璃制作合片后的空气层内含有一定水分,如果对其不进行干燥处理,在露点温度下就会形成内冷凝,不但影响玻璃的通透性,还会提高中空玻璃的热传递值U值,降低中空玻璃的节能效果。此外,中空玻璃使用寿命期内,由于铝间隔条的丁基胶的涂布不均匀或出现断点、气温变化导致的中空玻璃的泵现象,以及密封胶的水气渗透率等诸多因素,导致水气进入中空玻璃的空气层内,也需要使用干燥剂来保证中空玻璃内的低露点温度(如-400C)

  选择用于中空玻璃的干燥剂可参照表9进行。

  表9:

干燥剂种类

孔直径/Å

能吸附的

不能吸附的

3A分子筛

3

除水以外的其他物质

4A分子筛

4

水、空气、氩气和氪气

六氟化硫、氙气、溶剂

13X分子筛

8.5

 

没有

硅胶

20-300

 

没有

  从表9可见,如果使用的中空玻璃密封胶中不含有溶剂,3A分子筛最适用于中空玻璃的干燥剂,3A分子筛具有亲水性,只吸附水不吸附其他物质,所以可以保证在正常条件下中空玻璃的片与片之间平行,减少玻璃在边缘密封处的应力,延长中空玻璃的寿命;使用4A分子筛会导致中空玻璃的向内挠曲,空气层中央部位缩小,使玻璃产生视觉变形,热传递增加,节能效果降低,并且因降低中空玻璃的密封寿命;如果使用的中空玻璃密封叫内含有溶剂的话,应考虑使用两种分子筛的混合物,通常的作法是采用75%的3A分子筛和25%的13X分子筛,使其兼有吸附水和溶剂的功能。

  目前,在发达国家使用3A分子筛是非常普遍的。在我国,由于4A分子筛的成本较3A分子筛低,有相当一部分厂家使用4A分子筛干燥中空玻璃,结果如上所述,建议用3A分子筛替代。

  超级间隔条和高性能中空玻璃

  目前,发达国家高性能中空玻璃已经得到相当的普及,如低辐射玻璃暖边技术的市场占有率分别在90%和80%以上。

  综上所述,(1)暖边较之冷边节能效果要好,但不同的暖边之间的热传导系数是不同的;(2)采用某项暖边技术,虽然可以在一定程度上节能,但同时是以牺牲中空玻璃密封寿命为代价的;(3)中空玻璃的密封寿命较之其局部的暂时的节能效果改善更重要;(4)人们制作中空玻璃的目地是为了节能,但使用铝间隔条制作中空玻璃却成了中空玻璃的软肋;(5)尽管用改进后的铝间隔条(如连续弯管)制作的中空玻璃的寿命有了显著的提高,但其导热系数高的缺点却仍然存在。

  显然,在传统的思维框架里,无论人们如何努力和改进、改善中空玻璃的节能效果和提高密封寿命,是不能兼得的。

  20世纪80年代,两位勇于进取富有挑战精神的加拿大科学家第一次开发出同时解决中空玻璃节能和耐久性一对矛盾的方法,即超级间隔条,在中空玻璃行业引起了一场革命。超级间隔条是使用一种无任何金属、内含3A分子筛的微孔材料连续的弹性间隔条。

  从超级间隔条的制作材料上我们不难理解,与其他暖边间隔条技术相比,超级间隔条制作的中空玻璃的热阻是最大的。故此,毋须赘述。相比之下,重点应放在为什么超级间隔条可以大幅度提高中空玻璃的密封寿命。我们在前面的表6给出的P1检测结果显示,超级间隔条制作的中空玻璃密封寿命最长寿命可高达100年以上。鉴于这种产品无论从产品本身还是从工艺上看都不同于传统的间隔条产品和工艺,有必要进行重点介绍,从而揭示密封寿命长的原因。影响超级间隔条中空玻璃密封寿命的最主要因素有二,即材料的弹性和逆向双道密封,兹分别论述如下。

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