中空玻璃的節(jié)能和密封壽命

   中空玻璃節(jié)能效果好并不一定代表其密封壽命長，反之亦然。密封壽命差（短）的中空玻璃，不但影響玻璃本身的可視性、也影響中空玻璃的節(jié)能效果。
　 隨著越來越多的人們認(rèn)識到中空玻璃對節(jié)能具有顯著的效果，中空玻璃在我國的應(yīng)用也越來越多，方興未艾。但是，與節(jié)能同樣重要的是中空玻璃的密封壽命，人們卻沒有給予應(yīng)有的認(rèn)識。顯然，不同的中空玻璃結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果和密封壽命的差別是很大的。中空玻璃節(jié)能效果好并不一定代表其密封壽命長，反之亦然。密封壽命差（短）的中空玻璃，不但影響玻璃本身的可視性、也影響中空玻璃的節(jié)能效果。 本文旨在對中空玻璃的節(jié)能和密封壽命進(jìn)行討論，揭示二者的關(guān)系，并簡介暖邊技術(shù)和新近出現(xiàn)的相當(dāng)于雙道密封膠的反應(yīng)型熱融膠在中空玻璃中的應(yīng)用

    影響中空玻璃節(jié)能的若干因素：窗戶材料及設(shè)計(jì)；玻璃的選擇如低輻射玻璃；暖邊技術(shù)；惰性氣體如氬氣；空氣層間隔距離。影響中空玻璃密封壽命的若干因素：中空玻璃膠的選擇；中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)；間隔條如暖邊技術(shù)；干燥劑；工作質(zhì)量；質(zhì)量控制。可見，影響中空玻璃節(jié)能效果和密封壽命的因素有許多。但歸根到底，可以分為結(jié)構(gòu)合理與否與人員的加工質(zhì)量兩大類。對好的結(jié)構(gòu)而言，中空玻璃的密封壽命從理論上看，較之不好的結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)該是長的；而不好的結(jié)構(gòu)，無論人員的加工質(zhì)量如何高，也很難提高中空玻璃的密封壽命。換句話說，人們很難將先天不足的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)做好，而內(nèi)在結(jié)構(gòu)好的設(shè)計(jì)人們沒有理由得不到長的中空玻璃密封壽命。對不好的結(jié)構(gòu)，人們不可能通過提高人員素質(zhì)來提高密封壽命；而對好的結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)密封壽命差的情況時(shí)，人們卻可以通過提高人員的加工質(zhì)量來達(dá)到目的。具體分析如下。
    一、中空玻璃的節(jié)能
    在其他條件不變的情況下，中空玻璃要素的配置直接影響中空玻璃的節(jié)能效果。主要配置要素為，玻璃、空氣層內(nèi)的氣體、和空氣層的間隔條。毋庸贅述，采用低輻射玻璃、充氬氣和暖邊隔條配置的中空玻璃的節(jié)能效果在同等條件下是較優(yōu)的。很難想象，人們能將使用普通浮法白玻內(nèi)充空氣冷邊間隔條的中空玻璃的節(jié)能效果提高到與前面配置的中空玻璃相同的節(jié)能效果。
    二、中空玻璃的密封壽命
    與中空玻璃的節(jié)能性相比，中空玻璃的密封壽命問題比較復(fù)雜。在其他條件不變下，影響中空玻璃密封結(jié)構(gòu)的中空玻璃制作材料直接影響中空玻璃的密封壽命。主要制作材料包括：干燥劑，密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封膠和結(jié)構(gòu)膠的選擇、間隔條的選擇。一般說來，好的設(shè)計(jì)應(yīng)采用雙道密封結(jié)構(gòu)、適當(dāng)?shù)母稍飫ǘx為不吸附空氣層內(nèi)氣體但吸附空氣層內(nèi)的水汽和揮發(fā)性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物）、低水汽透過率的密封膠、剪切剝離拉伸強(qiáng)度具佳的結(jié)構(gòu)膠、和拐角連續(xù)無插角的間隔條�；谕瑯拥览�，在相同條件下，具備這種好設(shè)計(jì)的中空玻璃密封壽命會(huì)比不好設(shè)計(jì)的中空玻璃密封壽命要長。不難想象，將不具備這種良好設(shè)計(jì)的中空玻璃密封壽命提高到與具備良好設(shè)計(jì)的中空玻璃的密封壽命一樣長，是不可能的。從較端情況來看，采用這種好設(shè)計(jì)的中空玻璃的密封壽命并沒有達(dá)到預(yù)期的程度的情況發(fā)生了。但這種情況發(fā)生并不意味著設(shè)計(jì)本身出現(xiàn)問題，而一定是加工人員的加工質(zhì)量出現(xiàn)了問題造成的。這種情況下，中空玻璃密封壽命的提高往往可以通過改善中空玻璃制作的人工質(zhì)量和加強(qiáng)質(zhì)量管理來實(shí)現(xiàn)。
    三、中空玻璃密封失敗的含義
    中空玻璃使用時(shí)，如果出現(xiàn)下列任何一種情況，就可視其密封失敗。它們是：空氣層內(nèi)結(jié)露（霜）、在風(fēng)壓、氣候、和氣壓變化條件下中空玻璃不出現(xiàn)撓曲現(xiàn)象、中空玻璃的初始露點(diǎn)經(jīng)過氣候溫度濕度變化后出現(xiàn)顯著變化、中空玻璃空氣層內(nèi)的氬氣保有率下降等等。
    人們對中空玻璃的密封性能可以通過實(shí)驗(yàn)室的手段進(jìn)行檢驗(yàn)，現(xiàn)敘述如下。
    初始露點(diǎn)/霜點(diǎn)通不過，表示中空玻璃空氣層內(nèi)殘余的水分在-40℃條件下達(dá)到飽和；如果在較高的溫度條件下中空玻璃也達(dá)到初始露點(diǎn)的話，則及有可能中空玻璃密封結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)縫隙。此種情況多出現(xiàn)用復(fù)合式膠條制作的中空玻璃上。
    真空箱試驗(yàn)通不過，表示中空玻璃的密封已有間隙，使得中空玻璃在真空狀態(tài)下， 不發(fā)生外撓曲現(xiàn)象。此種情況多出現(xiàn)在人工質(zhì)量差的情況下。
    紫外線照射失敗，在中空玻璃空氣層內(nèi)的玻璃內(nèi)壁出現(xiàn)揮發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系表氣體冷卻后形成的油膜。表示中空玻璃內(nèi)的干燥劑不能有效的吸附空氣層內(nèi)的揮發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系溶劑。此種情況易出現(xiàn)使用聚硫膠單道密封并使用3A或4A分子篩干燥劑制作的中空玻璃上。
    高溫高濕試驗(yàn)通失敗，表示中空玻璃空氣層內(nèi)有水凝現(xiàn)象，導(dǎo)致的原因是中空玻璃膠密封膠沒有有效地防止外來水分進(jìn)入中空玻璃空氣層內(nèi)。此種情況易出現(xiàn)使用聚硫膠單道密封的中空玻璃上。
    氣候循環(huán)試驗(yàn)失敗，表示中空玻璃空氣層內(nèi)有水凝現(xiàn)象，導(dǎo)致的原因是中空玻璃膠密封膠沒有有效的防止外來水分進(jìn)入中空玻璃空氣層內(nèi)。此種情況多出現(xiàn)在以復(fù)合式膠條制作的中空玻璃上。
    以上五項(xiàng)檢驗(yàn)內(nèi)容為我國國家中空玻璃檢驗(yàn)的強(qiáng)制性檢驗(yàn)項(xiàng)目。此外，國外還有氬氣保有率和P1檢驗(yàn)兩項(xiàng)內(nèi)容。
    氬氣保有率檢驗(yàn)，氬氣保有率試驗(yàn)前后的明顯變化表示中空玻璃的密封出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致試驗(yàn)后的露點(diǎn)升高。具體檢驗(yàn)時(shí)采用的試驗(yàn)方法為上述的紫外線照射、高溫高濕試驗(yàn)和氣體循環(huán)試驗(yàn)。
    P1檢驗(yàn)，P1檢驗(yàn)為檢驗(yàn)中空玻璃密封壽命的一種加速老化試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：高溫60℃、連續(xù)的水噴淋和每平方厘米2500微瓦的紫外線照射。采用不同的中空玻璃（密封）結(jié)構(gòu)，反映在密封壽命的差別是十分明顯的。密封壽命短的中空玻璃多出現(xiàn)在采用單道密封結(jié)構(gòu)的情況（包括單道密封的復(fù)合式膠條）。
    中空玻璃的密封失敗可能表現(xiàn)在上述7項(xiàng)內(nèi)容的某一方面，也可能幾個(gè)方面，也可能是全部。如紫外線照射的形成導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物揮發(fā)冷卻后在空氣層內(nèi)玻璃內(nèi)壁形成的油膜，即使中空玻璃的密封完好無缺，只要采用的干燥劑不匹配，也會(huì)出現(xiàn)。
    中空玻璃密封失敗直接表現(xiàn)在中空玻璃的空氣層內(nèi)形成冷凝現(xiàn)象；在密封失敗出現(xiàn)微小間隙，空氣層內(nèi)的玻璃內(nèi)壁因干燥劑達(dá)到飽和結(jié)露（溫度大于攝氏零度）或結(jié)霜（溫度小于攝氏零度）。隨著時(shí)間的推移，中空玻璃空氣層內(nèi)的水越積越多，較終形成了“魚缸”現(xiàn)象。
　 四、提高中空玻璃密封壽命的經(jīng)濟(jì)意義
    雖然中空玻璃窗較之普通的單層玻璃窗節(jié)能。但是，不同的中空玻璃結(jié)構(gòu)對中空玻璃的節(jié)能性能和密封壽命來說影響較大。
    從理論上看，我們可對以下幾種情況分析。
    1. 假定一組中空玻璃的節(jié)能性能相同，但其密封壽命因其結(jié)構(gòu)不同而不同。此種情況下，中空玻璃的市場價(jià)格應(yīng)該反映這種性能價(jià)格比。在其他條件不變的條件下，壽命長的中空玻璃市場售價(jià)應(yīng)該高于密封壽命短的中空玻璃。
    2. 假定一組中空玻璃的節(jié)能性能不同，但密封壽命因結(jié)構(gòu)基本相同而相同。此種情況下，基于同樣道理，中空玻璃的市場價(jià)格也應(yīng)該反映這種性能價(jià)格比。
    3. 假定一組中空玻璃彼此的節(jié)能性能不同、相應(yīng)的密封壽命因結(jié)構(gòu)不同而不同。對此種情況的分析會(huì)進(jìn)一步得出以下幾種情況。
    （1）中空玻璃的節(jié)能性能長期差密封壽命低；此種情況下，中空玻璃的節(jié)能效果差從長期來看是必然的；
    （2）中空玻璃的節(jié)能性能長期高且密封壽命長；此種情況下，中空玻璃的節(jié)能效果高從長期看，是可以保持的；
    （3）中空玻璃的節(jié)能性能短期內(nèi)高但密封壽命短；此種情況下，密封壽命短將較終導(dǎo)致節(jié)能效果降低；
    （4）中空玻璃的節(jié)能效果差且密封壽命短；此種情況下，中空玻璃的低節(jié)能效果會(huì)長期存在，不受密封壽命的影響。
　
    五、超級間隔條
    中空玻璃間隔條在中空玻璃結(jié)構(gòu)、密封壽命和節(jié)能方面所具有的獨(dú)特的作用。與中空玻璃其他配置要素（如玻璃、氣體、膠和干燥劑）不同，中空玻璃間隔條是即影響中空玻璃節(jié)能又影響中空玻璃密封壽命的中空玻璃材料。因此，我們有必要對此進(jìn)行討論。
    1.中空玻璃間隔條
    從中空玻璃的節(jié)能角度看，中空玻璃經(jīng)過經(jīng)歷了從金屬間隔條、舒適膠條和超級間隔條三個(gè)不同階段。超級間隔條是1987年出現(xiàn)的新一代中空玻璃間隔條，具有節(jié)能和延長中空玻璃密封壽命的特點(diǎn)。
    2.超級間隔條的節(jié)能
    超級間隔條是高標(biāo)準(zhǔn)的微孔結(jié)構(gòu)不含任何金屬的間隔條。
    3.超級間隔條的密封壽命
    決定超級間隔條密封壽命長的原因是該材料屬于彈性材料、具有高標(biāo)準(zhǔn)記憶、連續(xù)的間隔條、以及所采取雙道密封結(jié)構(gòu)。毋庸贅述，超級間隔條的節(jié)能性較好、舒適膠條（實(shí)維高）次之、金屬間隔條較差。實(shí)維高膠條和超級間隔條屬于暖邊技術(shù)類，而金屬條稱為冷邊技術(shù)。隨著中空玻璃節(jié)能技術(shù)的普及，在北美中空玻璃行業(yè)經(jīng)歷了從冷邊隔條占主要地位到暖邊占主要地位的轉(zhuǎn)變。1990年冷邊技術(shù)為85%，暖邊為15%，但到了1997年暖邊技術(shù)上升到80%，同一時(shí)期冷邊則下降到20%。
    從中空玻璃的密封壽命角度看，雙道密封技術(shù)要優(yōu)越于單道密封。在這方面，使用實(shí)維高膠條的單道密封遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如使用雙道密封的金屬間隔條制作的中空玻璃，也不如雙道密封的實(shí)維高膠條制作的中空玻璃。于是，在傳統(tǒng)框架下出現(xiàn)了一對矛盾：要么為了節(jié)能而不顧中空玻璃的密封壽命，要么為了密封壽命而不顧節(jié)能問題。顯然在傳統(tǒng)的技術(shù)里，這種魚與熊掌的問題不可兼得。超級間隔條的出現(xiàn)靠前次將節(jié)能與中空玻璃密封壽命的問題同時(shí)解決。
    六、單道密封、雙道密封和反應(yīng)型熱融膠
    中空玻璃膠在中空玻璃的密封壽命中起著舉足輕重的作用。一般來說，雙道密封結(jié)構(gòu)優(yōu)越于單道密封結(jié)構(gòu)。但從使用便利和成本的角度看，單道密封工藝具有投入資金少、方便、加工成本低的優(yōu)點(diǎn)。其二，其他條件不變情況下，中空玻璃的節(jié)能不受中空玻璃的結(jié)構(gòu)影響。在這種背景下，人們呼喚一種同時(shí)具有雙道密封和單道密封優(yōu)點(diǎn)的新型中空玻璃膠的出現(xiàn)。反應(yīng)型熱融膠在這種背景下出現(xiàn)于1997-1998年。反應(yīng)型熱融膠的工作原理是以熱融膠本身作為基膠，以環(huán)境和著膠體基材中的水汽為催化劑（固化劑），二者一經(jīng)接觸立刻發(fā)生理化反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：水汽滲透率低結(jié)構(gòu)性強(qiáng)、加工方便、場地面積需要少、以及成本較低，等等。目前使用的改性熱融膠主要有以高標(biāo)準(zhǔn)丁基膠為材料、聚氨酯和丁基膠的化合物和高標(biāo)準(zhǔn)的聚氨酯等三種。從該類產(chǎn)品的密封結(jié)構(gòu)壽命來看，高標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)型熱融丁基膠為較好。由于反應(yīng)型熱融膠同時(shí)提供中空玻璃所需要的結(jié)構(gòu)性和密封性，盡管這種膠出現(xiàn)的時(shí)間不過三年左右，但在北美越來越多的人們使用它來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雙道密封結(jié)構(gòu)。這種反應(yīng)型熱融膠又簡稱為DSE，即等同于雙道密封的單道密封結(jié)構(gòu)膠。據(jù)有關(guān)資料顯示，使用反應(yīng)型熱融膠的密封壽命經(jīng)加速老化試驗(yàn)如P1檢驗(yàn)達(dá)60年以上。
    七、結(jié)論
    綜上所述，判斷中空玻璃技術(shù)先進(jìn)與否的標(biāo)準(zhǔn)，是它能否同時(shí)滿足節(jié)能和密封壽命長的雙重目的。改進(jìn)中空玻璃節(jié)能效果可采用用低輻射玻璃替代浮法白、用惰性氣體替代空氣。類似地，延長中空玻璃密封壽命的目的也可通過合理選用膠、干燥劑和雙道密封來實(shí)現(xiàn)。但這些作法的效果都是單一的。只有使用超級間隔條代替其他隔條的結(jié)果才是一舉多得。在中空玻璃的成本變動(dòng)不大的情況下，提高中空玻璃的節(jié)能效果延長密封壽命、使用超級間隔條替代冷邊間隔條，即使其他要素配置不變（如普通白玻和空氣），效果也是十分明顯的。如果廠家目前使用的是單道聚硫膠或一般熱融丁基膠制作的中空玻璃，為大幅度提高單道密封結(jié)構(gòu)中空玻璃的密封壽命的話，可以考慮使用反應(yīng)型熱融丁基膠來代替。這種作法不但必要，而且經(jīng)濟(jì)上可行，因?yàn)楦淖兒蟮膯挝怀杀九c改變前的基本相當(dāng)。