中空玻璃失效的原因分析及预防措施

中空玻璃失效的原因分析及预防措施

中空玻璃作为高效节能材料在建筑上已被广泛使用。当前我国 中空玻璃市场比较混乱，部分厂家为降低成本偷工减料，生产管理 控制不严，使中空玻璃的使用寿命大大缩短，有些产品不到两年就 已经进水结雾了。从行业发展的角度出发，生产厂应采取各种措施 确保中空玻璃有足够长的有效使用时间，以满足各种不同用途的需 要。

中空玻璃是两片或两片以上的玻璃中间用带有干燥剂的间隔框 隔开

周边密封的玻璃制品。影响中空玻璃有效使用时间的原因很多， 如制造材料的性能、制造工艺及控制、安装方法等。本文就影响中 空玻璃有效使用时间的各种因素进行分析，并提出延长中空玻璃有 效使用时间的一些相关措施。

一.中空玻璃失效的主要原因

中空玻璃失效的直接原因主要有两种：一是间隔层内露点上升。 当环境温度降低到使玻璃表面的温度低于间隔层内的露点时，间隔 层内的水汽便在玻璃内表面产生结露或结霜（玻璃内表面温度高于 0 c时结露，低于0 C时结霜）。由于玻璃内表面的结露或结霜，影响 中空玻璃的透视度，并降低中空玻璃的隔热效果（因水的传热系数 为0 . 5千卡/平方米?小时?摄氏度，干燥空气传热系数为0 . 021千 卡/平方米?小时?摄氏度，随着空气含水量的增加，传热系数增大， 使中空玻璃间隔层的热阻降低），同时长时间的结露会使玻璃的内 表面发生霉变或析碱，产生白斑，严重影响玻璃的外观质量；二是 中空玻璃的炸裂，当中空玻璃在安装使用

过程中由于环境温度的不 断变化、日晒以及风压的作用使玻璃发生炸裂。玻璃炸裂后（既使 极小的裂缝存在）就会失去其密封性，在间隔层内出现结露、结霜 从而丧失使用功能。

有关方面曾对使用两年后的中空玻璃失效情况进行了调查，失 效率为3 — 5%。各种失效原因之比见表一。从表一中可以看出，失 效原因中比例最大的是露点上升（中空玻璃内层结露），其次就是 玻璃炸裂。这两种原因构成了总失效的 85%。 表一：

中空玻璃失效原因

百分比 %

二.中空玻璃失效原因分析

1 .露点上升的主要原因分析 中空玻璃的露点是指密封于间 隔层的

空气湿度达到饱和状态时的温度。低于该温度时间隔层中水 蒸气就会凝结成液态水。露点与空气的相对湿度和空气中的含水量 之间的对应关系见表

内部结露 炸裂 其他

50%

35%

15%

表二：

相对湿度% （25 Q

0.4 1.0

露点（c）

-40 -32

含水量g/m3

0.12 0.28

二。

20 0

4.84

5 -16 1.27

30 40 50 60 70 80

6 10 14 17 19 21

7.23 9.37 12.05 14.05 16.21 20.06

显然水的含量越高， 空气的露点温度也就越高。 当玻璃内表面

温度低于间隔层内空气的露点时，空气中的水就会在玻璃的内表面 结露或结霜 (国家标准GB1194 ―― 88《中空玻璃》中规定露点 为-40C )。中空玻璃的露点上升是由于外界的水份进入间隔层又不 被干燥剂吸收造成的。下列几种原因可导致中空玻璃的露点上升：

(1) 密封胶中存在机械杂质或涂胶过程中挤压不实而存在毛 细小

孔，在间隔层内外压差或湿度差的作用下，空气中的水份进入 间隔层使中空玻璃间隔层中的水份含量增加。

(2) 干燥剂的有效吸附能力低。中空玻璃干燥剂的有效吸附 能力

指的是干燥剂被密封于间隔层之后所具有的吸附能力。它是分 子筛的性能、空气湿度、装填量以及在空气中放置时间等的函数。 干燥剂的作用有两个，其一是吸附掉生产时密封于间隔层中的水份， 使得中空玻璃有合格的初始露点；其二是不断地吸附从环境中通过 胶层扩散到间隔层中的水份，保证中空玻璃始终有符合使用要求的 露点(检测中称为最终露点既经过高温高湿和气候循环试验后测得 的露点），因此要求干燥剂要有较强的吸附能力。如果干燥剂的吸 附能力差，不能有效的吸附通过扩散进入间隔

层中的水份，就会导 致水份在间隔层中聚集，使中空玻璃的露点上升。

（3） 生产时的环境湿度；如果生产车间的环境湿度较大，就 会消

耗干燥剂的吸附能力从而使干燥剂的剩余吸附能力降低，使得 中空玻璃使用寿命缩短。（湿度应控制在50%以下）

（4） 中空玻璃的生产工艺控制；如果分子筛在空气中暴露时 间较

长，其有效吸附能力就会降低。另外混胶不匀（涂胶后不固化） 或一次性混胶太多造成部分胶出现固化（混合后的密封胶随温度升 高固化速度加快，一般车间温度应控制在 20 — 25 C,混胶后应在 最短的时间内用完，从搅拌到涂胶完毕不应超过 20分钟）产生气 孔并降低玻璃和密封胶之间的粘结强度。工艺上玻璃清洗不净、双 道密封时丁基胶断条或角部密封不严等均可造成中空玻璃的质量下 降。

（5） 密封胶的水汽透过率和胶层宽度；水汽通过聚合物（密 封胶

一般均为高分子聚合物）扩散进入间隔层是中空玻璃失效的最 主要原因。众所周知任何聚合物都不是绝对不透气的，用于中空玻 璃的密封胶（通常为聚硫橡胶、硅橡胶、丁基胶等）也是如此。对 于这些高分子材料由于其两侧逸度差（压差或浓度差）的存在，为 聚合物做等温扩散提供了驱动力。在逸度较高的一侧聚合物分子因 吸附气体分子进入固体聚合物中，移动并穿过聚合物链阵，从聚合 物的另一侧（逸度较低的一侧）释放出来。对于中空玻璃的密封胶

而言，主要扩散物就是空气中的水份。水份的扩散遵循如下关系式:

J = P/ L XAP

式(1 )式中：

J—扩散速率，指单位时间、单位面积上气体通过一定厚度 的聚合

物的扩散量；

P—气体渗透系数，是材料固有的一种物理性质； L—聚合物的厚度；

△ P—聚合物两侧的气体分压差。

从上式可知，影响水蒸汽扩散的因素主要是聚合物的气体渗透系 数(气密性)胶层宽度和间隔层内外的水汽分压差。

(6)

复合丁基胶条的质量：胶条与玻璃的粘结强度是决定中 空玻

璃寿命的主要因素。

2 .中空玻璃炸裂的原因：

导致中空玻璃炸裂有多种原因。有生产方面的、选材方面的、 安装

运输方面等。

玻璃炸裂的主要原因可以归纳为以下几种：

(1) 生产时的环境温度 生产中空玻璃时，密封于间隔层内的 压力

是生产环境温度下的压力。在使用过程中，往往是使用温度和 生产环境温度相差较大。空气的热胀冷缩会使空气的压力发生变化， 在夏季使用环境温度一般都高于生产环境温度，间隔层中的空气发 生膨胀，产生正压，特别是用吸热玻璃制作的中空玻璃，玻璃的吸 热效果很强，间隔层内空气温度更高，产生的正压也就更大。当由 于间隔层空气膨胀引起的压力高于玻璃的破坏压力时，玻璃便会发 生炸裂。同样在冬季时，生产温度高于使用时的环境温度，间隔层 内空气收缩，而产生负压，当玻璃面积较大而间隔