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中空玻璃失效的原因分析及預防措施

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一.中空玻璃失效的主要原因

中空玻璃失效的原因分析及預防措施

中空玻璃失效的直接原因主要有兩種:一是間隔層內露-點上升。當環境溫度降低到使玻璃表面的溫度低於間隔層內的露-點時,間隔層內的水汽便在玻璃內表面產生結露或結霜(玻璃內表面溫度高於0℃時結露,低於0℃時結霜)。由於玻璃內表面的結露或結霜,影響中空玻璃的透視度,並降低中空玻璃的隔熱效果(因水的傳熱係數為0.5千卡/平方米·小時·攝氏度,乾燥空氣傳熱係數為0.021千卡/平方米·小時·攝氏度,隨著空氣含水量的增加,傳熱係數增大,使中空玻璃間隔層的熱阻降低),同時長時間的結露會使玻璃的內表面發生黴變或析鹼,產生白斑,嚴重影響玻璃的外觀質量;二是中空玻璃的炸

裂,當中空玻璃在安裝使用過程中由於環境溫度的不斷變化、日晒以及風壓的作用使玻璃發生炸裂。玻璃炸裂後(既使極小的裂縫存在)就會失去其密封性,在間隔層內出現結露、結霜從而喪失使用功能。 有關方面曾對使用兩年後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一。從表一中可以看出,失效原因中比例最大的是露-點上升(中空玻璃內層結露),其次就是玻璃炸裂。這兩種原因構成了總失效的85%。

二.中空玻璃失效原因分析

1.露-點上升的主要原因分析 中空玻璃的露-點是指密封於間隔層的空氣溼度達到飽和狀態時的溫度。低於該溫度時間隔層中水蒸氣就會凝結成液態水。露-點與空氣的相對溼度和空氣中的含水量之間的對應關係見表二。

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於間隔層內空氣的露-點時,空氣中的水就會在玻璃的內表面結露或結霜 (國家標準GB1194——88《中空玻璃》中規定露-點為-40℃)。中空玻璃的露-點上升是由於外界的水份進入間隔層又不被幹燥劑吸收造成的。下列幾種原因可導致中空玻璃的露-點上升:

(1)密封膠中存在機械雜質或塗膠過程中擠壓不實而存在毛細小孔,在間隔層內外壓差或溼度差的作用下,空氣中的水份進入間隔層使中空玻璃間隔層中的水份含量增加。

(2)乾燥劑的有效吸附能力低。中空玻璃乾燥劑的有效吸附能力指的是乾燥劑被密封於間隔層之後所具有的吸附能力。它是分子篩的效能、空氣溼度、裝填量以及在空氣中放置時間等的函式。乾燥劑的作用有兩個,其一是吸附掉生產時密封於間隔層中的水份,使得中空玻璃有合格的初始露-點;其二是不斷地吸附從環境中通過膠層擴散到間隔層中的水份,保證中空玻璃始終有符合使用要求的露-點(檢測中稱為最終露-點既經過高溫高溼和氣候迴圈試驗後測得的露-點),因此要求乾燥劑要有較強的吸附能力。如果幹燥劑的吸附能力差,不能

有效的吸附通過擴散進入間隔層中的水份,就會導致水份在間隔層中聚集,使中空玻璃的露-點上升。

(3)生產時的環境溼度;如果生產車間的環境溼度較大,就會消耗乾燥劑的吸附能力從而使乾燥劑的剩餘吸附能力降低,使得中空玻璃使用壽命縮短。(溼度應控制在50%以下)

(4)中空玻璃的生產工藝控制;如果分子篩在空氣中暴露時間較長,其有效吸附能力就會降低。另外混膠不勻(塗膠後不固化)或一次性混膠太多造成部分膠出現固化(混合後的密封膠隨溫度升高固化速度加快,一般車間溫度應控制在20—25℃,混膠後應在最短的時間內用完,從攪拌到塗膠完畢不應超過20分鐘)產生氣孔並降低玻璃和密封膠之間的粘結強度。工藝上玻璃清洗不淨、雙道密封時丁基膠斷條或角部密封不嚴等均可造成中空玻璃的質量下降。

(5)密封膠的水汽透過率和膠層寬度;水汽通過聚合物(密封膠一般均為高分子聚合物)擴散進入間隔層是中空玻璃失效的最主要原因。眾所周知任何聚合物都不是絕對不透氣的,用於中空玻璃的密封膠(通常為聚硫橡膠、矽橡膠、丁基膠等)也是如此。對於這些高分子材料由於其兩側逸度差(壓差或濃度差)的存在,為聚合物做等溫擴散提供了驅動力。在逸度較高的一側聚合物分子因吸附氣體分子進入固體聚合物中,移動並穿過聚合物鏈陣,從聚合物的另一側(逸度較低的一側)釋放出來。對於中空玻璃的密封膠而言,主要擴散物就是空氣中的水份。水份的擴散遵循如下關係式: J = P / L×ΔP

式(1)式中:

J—擴散速率,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—氣體滲透係數,是材料固有的一種物理性質; L—聚合物的厚度;

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