中空玻璃作為高中檔材料在建筑上和其它領域已被廣泛采用。除建筑上大量使用之外在其它行業如鐵路運輸、制冷行業的用量也逐漸增大。
中空玻璃作為玻璃的
深加工產品,因具價格較高`多在關鍵部位時使用'如
高層建筑、火車空調車
窗、冷柜觀察窗等。在安裝使用后,一旦出現質量問題及破損需進行更換非常困難,并且更換費用很高`因此對中空玻璃能保證長期有效的便用提出了更高的要求。雖然目前還沒有對中空玻璃的有效使用時間做出明確的規定`但生產廠應采取各種措施盡量保證中空玻璃有足夠長的有效使用時間以滿足各種不同用途的需要。
中空玻璃是由兩片或兩片以上玻璃中間用帶有
干燥劑的間隔框隔開周邊
密封的
玻璃制品是一種復合產品、其性能和功能均不同于普通玻璃`存在使用壽命和有效期問題。影響中空玻璃有效使用時間的原因主要有空氣層露點上升`玻璃完整性喪失功能衰減等。產生的原意是多方面的如制造材料的性能、制造工藝及控制、安裝方法等。本文就影響中空玻璃有效使用時間的各種因素進行分析`提出延長中空玻璃有效使用時間的措施。
一、中空玻璃失效的主要原因
中空玻璃失效的直接原因有兩種:一是空氣層內露點上升。當環境溫度降低到使玻璃表面的溫度低于空氣層內的氣體露點時空氣層內的水汽便在玻璃內表面產生
結露或結霜(玻璃內
表面溫度高于0°C時結露`低于O℃ 時結霜)。由于玻璃內表面的結露或結霜`將會嚴重影響中空玻璃的透視性`并降低中空玻璃的
隔熱（詞條“隔熱”由行業大百科提供）效果`同時長時間的結露會使玻璃的內表面發生
霉變或析堿'產生
白斑。二是中空玻璃的炸裂`當中空玻璃在安裝、使用中由于安裝不當、環境溫度變化、日照及
風壓的作用使玻璃發生炸裂。玻璃
破裂后(即使極小的
裂縫存在)就會失去其密封性`在空氣內出現結露、結霜從而喪失使用功能。
我們曾對使用兩年后的中空玻璃失效情況進行了調查'失效率為3-5%。各種失效原因之比見表1。從表1中可以看出`失效原因中比例最大的是露點上升(中空層內結露)'其次玻璃炸裂。這兩種原因構成了總失效的89%。
二、中空玻璃失效原因分析
1、露點上升的主要原因:
中空玻璃的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。露點與空氣的
相對濕度和空氣中的含水量之間的對應關系見表2。
顯然水的含量越高,空氣的
露點溫度也就越高。當玻璃內表面溫度低于空氣層內空氣的露點時,空氣中的水就會在玻璃的內表面凝結露或結霜(國家標準GB11944-89《中空玻璃》中規定露點為一4O℃ )。中空玻璃露點上升是由于外界的水進入空氣層而又不能被
干燥劑吸收所造成的。下列三種原因可導致中空玻璃的露點上升:
(1)
密封膠中存在的機械雜質或生產時的
涂膠過程中
擠壓不連續而存在的毛細孔,在空氣層內外壓差或濃度梯度的作用下,空氣中的水通過氣體流通或擴散進入空氣層中使中空玻璃空氣層中的水分含量增加。
(2)水汽通過
聚合物（詞條“聚合物”由行業大百科提供）(密封膠一般均為高分子聚合物)擴散
進入空氣層中。任何聚合物都不是絕對不透氣的,通常用于中空玻璃的密封膠
聚硫橡膠、
硅橡膠（詞條“硅橡膠”由行業大百科提供）、
丁基橡膠等,也是如此。對于這些
高分子材料（詞條“高分子材料”由行業大百科提供）、其兩鍘曲于逸度差(壓差或濃度差)的存在,構成了聚合物做等溫擴散的驅動力。在逸度較高的一惻聚合g/J分子因吸附氣體分子(空氣和水)進入圈體聚合物中ˇ移動并穿過聚合物鏈陣從聚合物的另一側——逸度較低的一側釋放出來。對于中空玻璃的密封膠而言氵主要擴散物就是空氣中的水份。
水份的擴散遵循如下的關系式:
J=P/L P (1)
式中:J-擴散速度.指單位時間,單位面積上氣體通過一定厚度的聚合物的擴散量。P-氣體
滲透系數.是材料圃有的一種物理性質。
L-聚合物的厚度
P一聚合物兩側的氣體分壓差
從上式可知,影響水蒸氣擴散的因素主要是聚合物的氣體滲透系數(
氣密性)∶ 膠層厚度和空氣層內外的水汽分壓差。
水汽擴散是中空玻璃失效的主要原因。
(3)干燥劑的有效吸附能力低。
中空玻璃干燥劑的有效吸附能力指的是干燥劑被密封于空氣層之后所具有的吸附能力。它是
分子篩的性能、空氣濕度、裝填量以及在空氣中放置時間等的函數。密封于中空玻璃空氣層中的干燥劑其作用主要有兩個'其—是吸附掉生產時密封于空氣中的水份'使得中空玻璃有合格的初始露點:其二是不斷的吸附從環境中通過膠層擴散到空氣中層中的水份、保持中空玻璃始終有符合使用要求的露點因此要求干燥劑要有較強的吸附能力。如果干燥劑的吸附能力差,不能有效的吸附通過擴散進入空氣層中的水份,就會導致水份在空氣中聚集,水分壓升高，中空玻璃的露點上升。
2、玻璃炸裂的原因:
導致中空玻璃炸裂有多種原因。有生產方面的,也有安裝方面的。玻璃炸裂的主要原因可以歸納為以下幾種:
(1)生產環境溫度生產中空玻璃時、密封于空氣層內的壓力是生產環境溫度下的壓力。使用過程中`往往是使用溫度和生產環境溫度相差較大。空氣的
熱脹冷縮會使空氣層的壓力發生變化`夏季時環境溫度一般都高于生產環境溫度、中空玻璃空氣層中的空氣發生膨脹,空氣層產生正壓`特別是用
吸熱玻璃和
鍍膜玻璃制作的中空玻璃`玻璃的吸熱效果很強`空氣層內的溫升更高'產生的正壓也就更大。當由于空氣層空氣膨脹引起的壓力高于玻璃的破壞壓力時、玻璃便會發生破裂。大部分的玻璃炸裂都是由此原因引起的。同樣在冬季'環境溫度低,空氣層內空氣
收縮而產生負壓`在風
雪荷載的聯合作用下`也會使玻璃發生炸裂。
(2)選擇玻璃不當
在建筑的向陽面使用未經增強的吸熱玻璃、曲于吸熱玻璃在向陽面使用時極易吸收
太陽能而升溫`發生熱炸裂。
(3)玻璃在生產時
變形
水平法生產中空玻璃時(目前手工生產幾乎全部是水平法)、由于下片玻璃受支撐的面積較少而且支撐點多在中心部位、上片玻璃的重量全部加到下片玻璃上'使下片玻璃向上
彎曲（詞條“彎曲”由行業大百科提供）,結果造成中空玻璃的空氣層厚度變薄。玻璃安裝使用時就自然在空氣層內存在負壓,玻璃上產生
預應力面積較大的中空玻璃這種現象更為突出。由于玻璃上預
應力的存在'減少了其抗風壓的
強度和抗外力的能力`在外界因素變化時容易發生破裂。
(4)安裝玻璃時,玻璃上產生預應力
玻璃在安裝時,
框架不平或
彈性密封膠條質量不佳而使玻璃發生
彎曲變形、從而使玻璃產生預應力、曲于玻璃預應力的存在降低了玻璃的抗風壓力能力,甚至發生炸裂。
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