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干燥剂对中空玻璃起雾结露的影响分析

浏览:有1080人浏览     日期:2021-07-20

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摘要造成中空玻璃起雾结露的原因很多,其中干燥剂是最核心的一环。本文从辅材质量、生产工艺、设计施工三方面全面探讨了中空玻璃起雾结露的原因,以及干燥剂的关键指标对中空玻璃起雾结露的影响作了分析,并指出在正确的操作工艺、合理的设计、合格的辅材选择条件下,可避免中空玻璃出现起雾结露的质量问题。

为实现碳达峰、碳中和目标,建筑节能的要求越来越严格,而中空玻璃作为门窗节能玻璃的首选,其质量和寿命关乎建筑节能的效果和资源总消耗量,成为公众日益关心的问题。我国每年有近5亿平方米中空玻璃应用到建筑上,而中空玻璃质量问题出现最多的就是起雾结露。由于中空玻璃起雾结露后致使腔内水气的反复冷凝与蒸发,不只阻碍视线,还会加速散热,使其丧失保温节能的效果,形成能源浪费。随着中空玻璃的广泛应用,全国每年就要花掉上百亿元资金来更换中空玻璃,这种巨大的资源和能源浪费将严重拖累碳达峰、碳中和的进程。所以,为了避免更大的浪费,顺应国家新发展理念,有必要深入分析一下中空玻璃起雾结露的原因。

辅材质量对中空玻璃起雾结露的影响

中空玻璃露点是指中空玻璃间隔层中空气湿度达到饱和状态时所需温度。水气含量越高,玻璃露点温度也就越高。当玻璃内表面温度低于间隔层内空气露点时,空气中的水气就会在玻璃内表面结露。

简而言之,结露的条件是:空气温度高于结露玻璃表面的温度,并且结露玻璃表面的温度低于露点,三者结合为一点。究其原因无外乎是:辅材质量、生产工艺、设计施工等方面,下面就对这些方面进行分析:

1.密封胶对中空玻璃起雾结露的影响

密封胶主要作用是阻止外界空气中的水气向中空玻璃腔内渗透。也就是密封胶的水气渗透越小,每年渗透进内腔的水气越少,干燥剂才能更好地发挥吸附价值,延迟玻璃的起雾结露时间。性能再好的干燥剂,如果密封胶的质量不行,干燥剂吸附饱和后,中空玻璃也会很快结露失效。同理,再好的密封胶,也不能完全阻止水气渗透,如果不使用3A分子筛或者使用质量较差的干燥剂,中空玻璃会很快出现起雾结露。

2.间隔条对中空玻璃起雾结露的影响

间隔条是起着承载干燥剂和配合密封的作用。间隔条的气孔透气性会影响干燥剂的工作能力,如气孔不透,将使其中干燥剂无法正常发挥吸水作用。同时,间隔条背部高频焊接要保证焊缝紧密、无缺口,不然会加大水气渗透风险。再次,间隔条应平直,侧边弓形及波形弯曲度不大于0.2%,扭曲不大于0.5mm,不变形、角部保证侧面平整,才能保障丁基胶密封宽度和密封效果。

3.干燥剂对中空玻璃起雾结露的影响

干燥剂是最核心的一环,直接作用就是吸收中空玻璃内腔中的水气,使之初始露点达到要求,随后剩余吸附量不断地吸附每年渗透进内腔中的水气,它使空气保持干燥,保证中空玻璃在服役期间持续保持合格的露点。

目前中空玻璃用干燥剂执行两项标准:国家标准《3A分子筛》(GB/T 10504-2017)和行业标准《中空玻璃用干燥剂》(JC/T 2072-2011)。按照标准,将干燥剂分为了A类和B类。A类干燥剂:3A分子筛,有很好的深度有效吸水能力,通俗来讲就是低湿度环境下3A分子筛对于水气的吸附能力。B类干燥剂:以凹凸棒粘土为主体材料,但大部分B类干燥剂都掺杂了氯化钙成分,以达到提升吸水能力的目的。氯化钙吸水后会潮解、迁移,后会对中空玻璃金属间隔条、丁基胶等产生化学腐蚀或电化学腐蚀。铝间隔条被腐蚀后会背部开焊,会加速水气渗透;氯化钙穿过铝间隔条气孔,扩散到密封胶的表面上或玻璃表面上,会加速密封胶和Low-E膜的老化与氧化。多省地方标准和限制禁止文件中明令禁止使用这类氯化钙产品。

干燥剂在中空玻璃不同阶段的有效吸附是变化的,中空玻璃从制作到失效期间,按内腔的湿度和露点变化可分为三个阶段:

第一阶段(生产期),干燥剂会消耗不到1%的吸附容量。合片时中空玻璃内腔空气湿度与生产环境空气湿度近似,一般在40%至70%RH之间,此时空气的露点温度较高。合片封胶后,干燥剂开始对内腔中的空气进行有效干燥,中空玻璃的露点开始迅速降低,这个阶段一股持续24小时到48小时。

第二阶段(寿命期),消耗99%的吸附容量。干燥剂持续吸附通过密封胶渗透到内腔的水分,内腔的湿度保持在0.5%RH左右,露点保持在-40~至60℃左右,一般在中空玻璃辅材质量、中空玻璃生产工艺、结构设计等因素的影响,一般在15年到30年之间。

第三阶段(失效期),干燥剂不再吸附水分。干燥剂吸附达到饱和,不再吸收渗透到内腔的水分,中空玻璃内腔空气层的湿度和露点迅速上升,中空玻璃就很容易起雾、结露。


表1不同露点下空气中的饱和含水量

由表1可以得知,中空玻璃内腔空气层的露点为0℃时,空气中含水量约为4.84g/m³,如果3A分子筛发挥作用,使露点控制为-40℃时,那对应空气含水量约为0.117g/m³,下降97.6%;露点为-60℃,进一步下降90.6%。

例如1㎡的6+9A+6中空玻璃(1m×1m),按照表2干燥剂填充量设定为100g,国家标准GB/T 10504-2017的静态水吸附量16%计算,则3A分子筛的饱和吸附容量为:

16%×100g=16g

1㎡的6+9A+6中空玻璃内腔体积为0.009m³,假设环境温度25℃,相对湿度50%RH条件下,在中空玻璃合片后,内腔中水分含量为:

0.009m³×23g/m³×50%=0.1035g

由此可见,仅需要消耗3A分子筛0.65%的吸附量即可完全吸收中空玻璃内腔空气层的水分,保证中空玻璃的充分干燥。再假设一下,如果1㎡中空玻璃假设密封胶的水分渗透率控制在每年0.27g/㎡·y,(16g-0.1035g)÷0.27g/㎡·y=58年,那么其他条件完善的情况下,使用3A分子筛可保证中空玻璃50年以上的使用寿命。

生产工艺对中空玻璃起雾结露的影响

中空玻璃的生产工艺是由清洗玻璃、制框、填充干燥剂、涂丁基密封胶、合片、涂第二道密封胶等环节组成。每一环节都会影响中空玻璃的质量。

生产环境温湿度控制不严格;玻璃原片清洗不彻底,表面粘上汗渍、水渍及残存水珠,导致玻璃原片不干燥;制框时折弯设备造成间隔条背部开裂,增加水气渗透等,都会引发中空玻璃起雾结露。

填充干燥剂与合片之间的间隔时间太长;干燥剂包装物破损;干燥剂填充量不足,如未按照JC/T 2071-2011《中空玻璃生产规程》规定的填充要求来执行,也会引起中空玻璃起雾结露。

表2干燥剂填充量

丁基密封胶涂布要保证连续、均匀。涂布前应检查玻璃钢化平整度与间隔框制作质量。钢化玻璃翘边、间隔框接头处毛刺、折弯铝条角部外凸等因素都会引发丁基密封胶断胶、露白,会增加水气渗透,导致中空玻璃起雾结露。

设计施工对中空玻璃起雾结露的影响

很多设计和施工方面的不规范,也会对中空玻璃起雾结露产生影响,例如门窗铝型材未设计排水口;安装时产生预应力或破坏了密封结构造成中空玻璃漏气;或者中空玻璃板面尺寸、应用设计不合理引起玻璃内外腔压不断变化,造成玻璃密封失效等。

总结

通过以上分析可以看出,引发中空玻璃起雾结露的因素很多,在实际生产应用中,造成中空玻璃起雾结露的原因可能是一种因素,也可能是多种因素叠加引起。所以在中空玻璃生产应用中遇到起雾结露问题,首先要清楚地了解起雾结露的机理;再者要明确问题出现在中空玻璃的哪一个环节,此时要逐一分析引发问题的材料和工艺,以及当时的环境条件、设计施工等因素;最后综合分析后确认引发起雾结露的各项原因,制定改善策略,避免中空玻璃再次出现起雾结露的质量问题。

国家建材机械质量监督检验中心 杨昊 刘晓丹

(来源:中国建材网 2021-7-15)

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