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中空玻璃使用寿命探讨
作者:系统管理员    发布于:2010-01-28 07:16:36    文字:【】【】【

                                                  中空玻璃使用寿命探讨
                                                                                      

                                                                                       中国化学建材公司  马启元先生
 
一、中空玻璃使用寿命探讨
        无论那一种中空玻璃,关键技术是耐久地隔绝湿气渗透。玻璃及金属隔条具有不透气性,湿气只能是透过密封胶层渗透。所以密封胶的选择、控制和结构的确定显得较为重要。此外,单元件的透水量还同使用条件有关,如:安装条件、使用环境和维护水平等。
        中空玻璃安装在建筑外墙上,将承受振动、风压、日照、雨雪、高低温度及大气压力的交变循环作用,必然拉动单元件胶粘接缝位移,增大产品内空间气压同大气的压差,加速湿气的渗透,据报道温差每波动10℃接缝渗透率大约增加一倍;接缝胶层还要经受日光、风雨、冰雪、盐雾及清洗剂等腐蚀介质的侵蚀,促使密封胶层逐渐老化,力学性能下降,出现软化,龟裂、粉化裂纹甚至脱胶;密封制造质量如果存在缺胶、气孔,夹杂等缺陷时,也会引起产品功能的过早丧失。
尽管目前采用的产品结构形式和密封选材已较成熟,采用的一道丁基密封胶和二道聚硫胶可满足生产和使用要求,但从单元件渗水机制分析,还有值得探讨的问题,特别是隐框幕墙用中空玻璃,从安全考虑采用硅酮密封胶粘结制造,更应注意结构和选材问题。有效控制这些因素可延长产品的功能寿命。
1、湿气渗透路径
        中空玻璃是由玻璃、金属隔条、接插角(内填充干燥吸收剂)、一道密封胶和二道密封胶构成,湿气透过胶层进入内空间的渗透路径,只能是沿周边胶粘密封接缝和密封薄弱的四个接插角。
2、接缝及插角透过率(A)仅决定于接角数量和形式,与产品面积无关,胶接缝透水率(B)决定于密封胶的透水率及产品面积,即接缝长度(X);单元件透水量为两路径透量的总和:
W=A+BX
式中:W—中空玻璃产品透水量,g/年;
A— 角透水率,g/年;
B— 中空玻璃周边接缝透水率,g/m年;
X—中空玻璃周边接缝长度,m。
当用同种材料、同一工艺制造出结构相同、面积大小不等(周边接缝长度分别为X1、、X2)的两组中空玻璃,测订各组产品的年透水率W1及W2,则:
W1=A+BX1
W2=A+BX2
由此,可按下式计算出该结构中空玻璃的角透水率(A)和周边接缝透水率(B)即:
A=W1—(W1—W2)X1(X1—X2)g/年(2)
B=((W1—W2)/(X1—X2),g/m年(3)
3、现行中空玻璃湿气渗透量及单元件使用寿命估算
        湿气渗透进入中空玻璃将引起质量的增加,通过测定单元件透水增量,可判定产品湿气渗透量,按照前述原理,对插角组框、丁基和聚硫胶密封胶的标准试件(35cm5×50cm),进行试验室加速条件实验和1m×1m试件大气曝晒试验(2),测定及估算结果见表1

        从表1可见,插角组框中空玻璃70%透水是通过接插角;双道密封单元件年透水量远低于单道密封;单道密封接缝渗透率增加16倍,是产品湿气渗透量显著增大的主要原因。
中空玻璃内空间渗透的水量,如果达到填充的干燥剂饱和吸水值时,一般认为中空玻璃将丧失使用功能,可以此作为产品功能寿命终结的标志。干燥剂吸湿能力,随填充量、干燥剂品种、规格和处理条件不同而不同;一般使用的分子筛干燥剂,饱和吸水率为16-20%(5)(平均18%);以12mm宽度隔条的单元件为例,干燥剂填充量为30g/m,则可按表1给出的数据,从理论上估算以上两种密封形式产品的功能寿命(表2)

      由表2可见,双道密封单元件饱和吸水寿命随尺寸增大而延长;估算寿命是单道密封单元件的4—10倍。
4、弯角(或折角)组框中空玻璃透水率低、寿命长
由几根铝隔条插接组框,插角—隔条间存在空置的间隙,没有金属层挡隔,湿气可直接透过胶层渗入。该处透湿率较高已为人们注意,工艺改进措施是插角时用丁基密封胶充满空置间隙;结构改进是取消接插件,直接将一根隔条弯角组框或采用∏型金属隔条折角组框,消除角渗透通道,使角渗透率为零。同插角型单元件相比,其年透水率将显著下降(表3),功能寿命延长(表4)

        由表3、4可见,折角组框型中空玻璃透水率下降了300¬—500%,理论寿命延长3—6倍,且寿命受产品规格大小影响不大,一般在80年以上。
二、密封材料选材对单元件透水率影响
        密封胶是湿气渗入单元件的主要路径,丁基密封胶湿气渗透率最低,但由于不能固化,强度甚低且有“冷流性”,适用于第一道密封,对此分析可参见ASTMC1249—935.5 (8)节,聚硫胶透湿率较小,具有良好粘接强度、耐老化性和工艺实用性,是目前中空玻璃二道密封主要材料;硅酮密封胶对玻璃粘接性稳定,耐气候老化,但透湿率较高,仅从安全考虑用于隐框玻璃幕墙的中空玻璃单元件,但必须有丁基密封胶良好的挡隔密封(详见ASTMC1249)。
        资料表明,采用丁基密封胶封闭接插件安装间隙的标准单元件(尺寸35mm×50mm),通过曝晒条件下实验不同类型的密封胶粘接体系,测定湿气渗透率,发现有很大差别,可见丁基—聚硫密封体系单元件透水率约为0.1g/年,丁基—双组分硅酮密封体系为0.30—0.35g;丁基单组分硅酮密封体系为0.5—0.6g年。由此,也可计算出各体系产品的理论寿命约为80年、31年和7年,如果考虑使用条件影响,实际功能寿命将会成比例折扣,所以,应控制硅酮密封胶在中空玻璃中的应用范围。

 


 

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