• “中空玻璃用干燥劑生產應用現狀”大家談 |干燥劑對中空玻璃起霧結露的影響分析

    2021-07-15 13:09:17

    ■國家建材機械質量監督檢驗中心 楊昊 劉曉丹

      摘要:造成中空玻璃起霧結露的原因很多,其中干燥劑是最核心的一環。本文從輔材質量、生產工藝、設計施工三方面全面探討了中空玻璃起霧結露的原因,以及干燥劑的關鍵指標對中空玻璃起霧結露的影響作了分析,并指出在正確的操作工藝、合理的設計、合格的輔材選擇條件下,可避免中空玻璃出現起霧結露的質量問題。

      為實現碳達峰、碳中和目標,建筑節能的要求越來越嚴格,而中空玻璃作為門窗節能玻璃的首選,其質量和壽命關乎建筑節能的效果和資源總消耗量,成為公眾日益關心的問題。我國每年有近5億平方米中空玻璃應用到建筑上,而中空玻璃質量問題出現最多的就是起霧結露。由于中空玻璃起霧結露后致使腔內水氣的反復冷凝與蒸發,不只阻礙視線,還會加速散熱,使其喪失保溫節能的效果,形成能源浪費。隨著中空玻璃的廣泛應用,全國每年就要花掉上百億元資金來更換中空玻璃,這種巨大的資源和能源浪費將嚴重拖累碳達峰、碳中和的進程。所以,為了避免更大的浪費,順應國家新發展理念,有必要深入分析一下中空玻璃起霧結露的原因。

      輔材質量對中空玻璃起霧結露的影響

      中空玻璃露點是指中空玻璃間隔層中空氣濕度達到飽和狀態時所需溫度。水氣含量越高,玻璃露點溫度也就越高。當玻璃內表面溫度低于間隔層內空氣露點時,空氣中的水氣就會在玻璃內表面結露。

      簡而言之,結露的條件是:空氣溫度高于結露玻璃表面的溫度,并且結露玻璃表面的溫度低于露點,三者結合為一點。究其原因無外乎是:輔材質量、生產工藝、設計施工等方面,下面就對這些方面進行分析:

      1.密封膠對中空玻璃起霧結露的影響

      密封膠主要作用是阻止外界空氣中的水氣向中空玻璃腔內滲透。也就是密封膠的水氣滲透越小,每年滲透進內腔的水氣越少,干燥劑才能更好地發揮吸附價值,延遲玻璃的起霧結露時間。性能再好的干燥劑,如果密封膠的質量不行,干燥劑吸附飽和后,中空玻璃也會很快結露失效。同理,再好的密封膠,也不能完全阻止水氣滲透,如果不使用3A分子篩或者使用質量較差的干燥劑,中空玻璃會很快出現起霧結露。

      2.間隔條對中空玻璃起霧結露的影響

      間隔條是起著承載干燥劑和配合密封的作用。間隔條的氣孔透氣性會影響干燥劑的工作能力,如氣孔不透,將使其中干燥劑無法正常發揮吸水作用。同時,間隔條背部高頻焊接要保證焊縫緊密、無缺口,不然會加大水氣滲透風險。再次,間隔條應平直,側邊弓形及波形彎曲度不大于0.2%,扭曲不大于0.5mm,不變形、角部保證側面平整,才能保障丁基膠密封寬度和密封效果。

      3.干燥劑對中空玻璃起霧結露的影響

      干燥劑是最核心的一環,直接作用就是吸收中空玻璃內腔中的水氣,使之初始露點達到要求,隨后剩余吸附量不斷地吸附每年滲透進內腔中的水氣,它使空氣保持干燥,保證中空玻璃在服役期間持續保持合格的露點。

      目前中空玻璃用干燥劑執行兩項標準:國家標準《3A分子篩》(GB/T10504-2017)和行業標準《中空玻璃用干燥劑》(JC/T2072-2011)。按照標準,將干燥劑分為了A類和B類。A類干燥劑:3A分子篩,有很好的深度有效吸水能力,通俗來講就是低濕度環境下3A分子篩對于水氣的吸附能力。B類干燥劑:以凹凸棒粘土為主體材料,但大部分B類干燥劑都摻雜了氯化鈣成分,以達到提升吸水能力的目的。氯化鈣吸水后會潮解、遷移,后會對中空玻璃金屬間隔條、丁基膠等產生化學腐蝕或電化學腐蝕。鋁間隔條被腐蝕后會背部開焊,會加速水氣滲透;氯化鈣穿過鋁間隔條氣孔,擴散到密封膠的表面上或玻璃表面上,會加速密封膠和Low-E膜的老化與氧化。多省地方標準和限制禁止文件中明令禁止使用這類氯化鈣產品。

      干燥劑在中空玻璃不同階段的有效吸附是變化的,中空玻璃從制作到失效期間,按內腔的濕度和露點變化可分為三個階段:

      第一階段(生產期),干燥劑會消耗不到1%的吸附容量。合片時中空玻璃內腔空氣濕度與生產環境空氣濕度近似,一般在40%至70%RH之間,此時空氣的露點溫度較高。合片封膠后,干燥劑開始對內腔中的空氣進行有效干燥,中空玻璃的露點開始迅速降低,這個階段一股持續24小時到48小時。

      第二階段(壽命期),消耗99%的吸附容量。干燥劑持續吸附通過密封膠滲透到內腔的水分,內腔的濕度保持在0.5%RH左右,露點保持在-40~至60℃左右,一般在中空玻璃輔材質量、中空玻璃生產工藝、結構設計等因素的影響,一般在15年到30年之間。

      第三階段(失效期),干燥劑不再吸附水分。干燥劑吸附達到飽和,不再吸收滲透到內腔的水分,中空玻璃內腔空氣層的濕度和露點迅速上升,中空玻璃就很容易起霧、結露。

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    表1不同露點下空氣中的飽和含水量

      由表1可以得知,中空玻璃內腔空氣層的露點為0℃時,空氣中含水量約為4.84g/m3,如果3A分子篩發揮作用,使露點控制為-40℃時,那對應空氣含水量約為0.117g/m3,下降97.6%;露點為-60℃,進一步下降90.6%。

      例如1㎡的6+9A+6中空玻璃(1m×1m),按照表2干燥劑填充量設定為100g,國家標準GB/T10504-2017的靜態水吸附量16%計算,則3A分子篩的飽和吸附容量為:

      16%×100g=16g

      1㎡的6+9A+6中空玻璃內腔體積為0.009m3,假設環境溫度25℃,相對濕度50%RH條件下,在中空玻璃合片后,內腔中水分含量為:

      0.009m3×23g/m3×50%=0.1035g

      由此可見,僅需要消耗3A分子篩0.65%的吸附量即可完全吸收中空玻璃內腔空氣層的水分,保證中空玻璃的充分干燥。再假設一下,如果1㎡中空玻璃假設密封膠的水分滲透率控制在每年0.27g/㎡·y,(16g-0.1035g)÷0.27g/㎡·y=58年,那么其他條件完善的情況下,使用3A分子篩可保證中空玻璃50年以上的使用壽命。

      生產工藝對中空玻璃起霧結露的影響

      中空玻璃的生產工藝是由清洗玻璃、制框、填充干燥劑、涂丁基密封膠、合片、涂第二道密封膠等環節組成。每一環節都會影響中空玻璃的質量。

      生產環境溫濕度控制不嚴格;玻璃原片清洗不徹底,表面粘上汗漬、水漬及殘存水珠,導致玻璃原片不干燥;制框時折彎設備造成間隔條背部開裂,增加水氣滲透等,都會引發中空玻璃起霧結露。

      填充干燥劑與合片之間的間隔時間太長;干燥劑包裝物破損;干燥劑填充量不足,如未按照JC/T2071-2011《中空玻璃生產規程》規定的填充要求來執行,也會引起中空玻璃起霧結露。

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    表2干燥劑填充量

      丁基密封膠涂布要保證連續、均勻。涂布前應檢查玻璃鋼化平整度與間隔框制作質量。鋼化玻璃翹邊、間隔框接頭處毛刺、折彎鋁條角部外凸等因素都會引發丁基密封膠斷膠、露白,會增加水氣滲透,導致中空玻璃起霧結露。

      設計施工對中空玻璃起霧結露的影響

      很多設計和施工方面的不規范,也會對中空玻璃起霧結露產生影響,例如門窗鋁型材未設計排水口;安裝時產生預應力或破壞了密封結構造成中空玻璃漏氣;或者中空玻璃板面尺寸、應用設計不合理引起玻璃內外腔壓不斷變化,造成玻璃密封失效等。

      總結

      通過以上分析可以看出,引發中空玻璃起霧結露的因素很多,在實際生產應用中,造成中空玻璃起霧結露的原因可能是一種因素,也可能是多種因素疊加引起。所以在中空玻璃生產應用中遇到起霧結露問題,首先要清楚地了解起霧結露的機理;再者要明確問題出現在中空玻璃的哪一個環節,此時要逐一分析引發問題的材料和工藝,以及當時的環境條件、設計施工等因素;最后綜合分析后確認引發起霧結露的各項原因,制定改善策略,避免中空玻璃再次出現起霧結露的質量問題。

    責編:劉璇 丁濤

    校對:張健

    監審:韓鳳鳳



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