中空玻璃使用寿命探讨 中国化学建材公司  马启元   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 表1接插角组框中空玻璃透水量 密封形式 规格 胶缝长 角渗透率 A，g/a 接缝渗透率 B，g/m.a 年透水量 w，g/a 双道密封 标准件 1．62 0．55 0．07 0．66 1m×≡m 3．92 0．82 单道密封 标准件 1．62 0．70 1．20 2．64 1m×1m 3．92 5．38 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） 表2插角组框中空玻璃饱和吸水估算理论寿命 密封形式 产品尺寸 接缝长度， m 干燥剂填量 g 饱和吸水量 g 产品透水率 g/年 估算寿命 年 双道 标准件 1．62 48．6 8．7 0．66 13   1m×1m 3．92 117．6 21．1 0．82 26 单道 标准试件 1．62 48．6 8．7 2．62 3．3   1m×1m 3．92 117．6 21．1 5．38 4．1 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） 表3弯角组框型中空玻璃标准试件估算透水率 型式 密封形式 角渗透率g/m 接缝渗透率 年透水率 g/年 弯角 双道密封 0 0.07 0.11 单道密封 0 1.20 1.94 插角 双道密封 0.55 0.07 0.66 单道密封 0.70 1.20 2.64 表4弯角组框中空玻璃饱和吸水估算理论寿命 型式 密封形式 产品尺寸 干燥剂 年透水率 g/年 估算奉命 年 填充量 饱和吸水值 弯角 双道密封 标准 52.0 9.38 0.11 85.3 1m×1m 122.0 22.0 0.27 81.5 单道密封 标准 52.0 9.38 1.94 4.8 1m×1m 122.0 22.0 4.70 4.7 插角 双道密封 标准 48.6 8.70 0.66 13 1m×1m 117.6 21.1 0.82 26 单道密封 标准 48.6 8.70 2.62 3.3 1m×1m 117.6 21.1 5.10 4.1 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。

	中空玻璃密封胶	MVT(水渗率)	MVT (水渗率)	气体损失	氩气损失
	标准	DIN 53 1229(德国标准)	DIN 52 344(德国标准)		DIN 1286 T2(德国标准)
	基材	3 mm 试片	IG unit double sealed *)	3 mm 试片	IG unit, double sealaed *)(指双道密封)
		g/m²*d	% water	ml/m²*d*bar	10 -3/a
a)	Polysulfide(聚硫胶)	3-6	< 1.2	40-80	1-8  (1-4 Krypton)
b)	Polyurethane(聚氨酯)	2-4	< 1.2	100-300	6-25
c)	Silicone(硅酮胶)	15-20	< 1.2	2000-4000	not measurable **)（无法测量）
d)	Polyisobutylene9丁基胶)	0.1-0.2	< 1.2	5-15
	MVT: 水汽透过量
*)	双道密封中空玻璃单元	一道密封 - 丁基密封胶 = d)			10x10-³的气体损失相当于每年减少 1 %
		二道密封 - 为 a), b) or c)类密封胶
**)	无法测量:	氦气的后扩散使中空玻璃单元内的压力增加直到破裂
	数据来源: G. Holler, "Mehrscheiben-Isolierglas", Expert Verlag, 1995, p.68-98
××）	测量中空玻璃单元的惰性气体损失是在（测量）不同气体的局部压差得到的。其气体成分采用气
	相色谱测得，用氦气作载体气体。如果密封性不够好，氦气可渗透过两片玻璃间的密封胶进入中
	空玻璃单元的空腔内并使气体压力增加。在这种情况下“无法测量“意味着气体透过密封胶的量太多
	Polysulfide	聚硫胶
	Polyurethane	聚氨脂
	Silicone	硅酮胶
	Polyisobutylene	丁基胶