中空玻璃二道密封膠的要求

　　3.1 理論方面

　　中空玻璃單元會(huì)經(jīng)受各類因搬運(yùn)（開, 合）, 風(fēng)力，溫度及氣壓變化產(chǎn)生的載荷, 這些載荷會(huì)導(dǎo)致單元的變形（圖 1）, 則密封膠要產(chǎn)生延伸, 壓縮和剪切。

　　圖 1 中空玻璃單元受到的載荷及產(chǎn)生的變形 （略）

　　在經(jīng)受額外的濕度，紫外線照射及受熱條件下的適應(yīng)能力決定了密封膠使用壽命。當(dāng)中空玻璃腔內(nèi)出現(xiàn)濕汽冷凝（結(jié)露）（對(duì)于充氣玻璃則是氣體外泄）, 這就意味著一個(gè)中空玻璃單元使用壽命的終止。

　　對(duì)于中空玻璃單元來(lái)說(shuō)，幾個(gè)關(guān)于水汽和氣體透過(guò)率的重要方面是我們要考慮的:

　　與多孔材料（如濾紙）相反, 通過(guò)聚合材料進(jìn)行的質(zhì)量輸送是以活性擴(kuò)散的形式發(fā)生的。

　　原則上講，有兩種可能的擴(kuò)散途徑: 通過(guò)第二道和第一道密封膠, 或沿著玻璃與密封膠的結(jié)合面。 沿界面擴(kuò)散的可能性要遠(yuǎn)高于通過(guò)密封膠的擴(kuò)散[4]。

　　對(duì)雙道密封的玻璃單元來(lái)說(shuō)，其擴(kuò)散受到的阻力即是各道密封之和。

　　對(duì)密封膠的透過(guò)率總是與其面積成比例關(guān)系的。 若在已經(jīng)建立平衡的狀態(tài)下, 一般是與其厚度成反比。

　　如果尚未達(dá)到平衡, 則達(dá)到平衡所需時(shí)間大致與厚度的平方成比例（Fick"s and Henry"s 定律）。

　　因此，與達(dá)到平衡后相比, 密封膠的厚度在達(dá)到平衡前的期間里可更多地提高其阻隔性能。

　　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變松弛 - 如, 塑化或腫脹結(jié)構(gòu) - 都會(huì)使?jié)B透性增加。

　　3.2水汽滲透（水汽透過(guò)率（MVTR） ）

　　在玻璃與密封膠完美粘接的情況下, 水汽只可能透過(guò)密封膠進(jìn)入中空玻璃腔內(nèi)。萬(wàn)一頭道密封膠與玻璃的粘接失效, 二道密封膠就要擔(dān)當(dāng)起唯一可阻隔濕氣滲入的任務(wù)。假如二道密封膠與玻璃的粘接也失效，那么這塊中空玻璃就無(wú)法再使用并需要更換。中空玻璃的早期失效主要是由于生產(chǎn)過(guò)程中的某些失誤或采用了劣質(zhì)密封膠，亦或二者都有造成的。

　　表3中總結(jié)了通過(guò)不同類型密封膠及雙道密封（丁基＋其中一種做二道密封膠）的水汽透過(guò)情況

　　表3 水汽透過(guò)率

　　水汽透過(guò)率[克/米2天] 水汽透過(guò)率 [％]
　　DIN 53 122 - 3 mm 密封膠試片 EN 1279-4 雙道密封中空玻璃
　　20 °C 60 °C 23 °C 23 °C 5.1章 DIN 52 344
　　來(lái)源 [5] [5] [6] [6] [7] [6]
　　密封膠類型
　　聚硫 4-5 20-30 3-6 5 5.8-7.0 < 1.2
　　聚氨酯 3-6 20-30 2-4 4 2.6-3.5 < 1.2
　　硅酮（雙組分,中性） 7-16 40 - 70 15-20 15 9.2 < 1.2
　　聚異丁稀 0.1-0.2

　　表中數(shù)據(jù)清楚地表明水汽透過(guò)率（MVT rate）取決于聚合物的類型, 且其與溫度成比例增加。對(duì)氣體和水汽阻隔能力最差的材料是硅酮橡膠。有意思的是硅酮橡膠在水中只有輕微的溶脹。然而，測(cè)試結(jié)果表明，選擇對(duì)水阻隔作用好的材料并不能像我們通常那樣僅看其在水中的溶脹這一個(gè)指標(biāo)[3]。

　　聚異丁稀對(duì)濕氣的阻隔能力強(qiáng)并決定了中空玻璃單元的擴(kuò)散阻力. 因此,我們看到所有雙道密封的中空玻璃單元的水汽透過(guò)率都比較接近。

　　3.2 惰性氣體的滲透

　　中空玻璃單元充氣，如氬氣或氪氣等惰性氣體以提高其隔熱及隔音的能力。惰性氣體的擴(kuò)散取決于溫度和腔內(nèi)與環(huán)境的壓差。

　　表 4 氣體的透過(guò) （略）

　　3.3 中空玻璃單元的設(shè)計(jì) – 密封膠打膠尺寸

　　盡管硅酮中空玻璃二道密封膠表現(xiàn)出它抵擋氣體及濕氣擴(kuò)散的能力最差, 可還是有人用它來(lái)生產(chǎn)充氣的中空玻璃。不過(guò)，在設(shè)計(jì)中空玻璃時(shí)人們需要把這一點(diǎn)考慮進(jìn)去。 因此, 許多歐洲的中空玻璃生產(chǎn)廠家都建立了自己的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)以滿足EN1279對(duì)充氣中空玻璃的要求, 第一道丁基密封膠的厚度及用量按照不同類型的二道密封膠而做了相應(yīng)地嚴(yán)格限定。

　　在圖 3 和表 5 中對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)做了總結(jié)

　　圖 3 密封膠尺寸（略）

　　表 5 密封膠用量（歐洲中空玻璃生產(chǎn)廠家的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)）

　　中空玻璃二道密封膠類型 聚硫 或 聚氨酯 硅酮
　　丁基膠用量 克/米 間隔條 2.5 3.5
　　[圖3中的C部分] （單側(cè)）

　　二道密封膠厚度 毫米 2.5 - 3 4 -5
　　[圖3中的B部分]

　　如前所述, 硅酮密封膠較弱的阻檔氣體和濕氣的能力，亦可以通過(guò)加大密封膠用量并仔細(xì)將間隔條的端部（與丁基一起）密封好也可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的中空玻璃。

　　惰性氣體克擴(kuò)散也可以用來(lái)估計(jì)中空玻璃的使用壽命：聚硫/丁基密封的中空玻璃的氬氣損失率可由HOLLER[6] 方法測(cè)定，其范圍在 1-8*10-3/年, 而人們發(fā)現(xiàn)聚氨酯/丁基體系的值在6-25*10-3 /年。

　　FELDMEIER and SCHMID [8] 預(yù)測(cè)， 如果氬氣的年損失率約1％的話, 則中空玻璃的使用壽命大約是20年。 按此計(jì)算聚硫/丁基密封的中空玻璃由于其均勻的惰性氣年體損失率小于1％， 那么，它的使用壽命估計(jì)可達(dá)30 到40年。

　　3.4 強(qiáng)度，松弛，粘接力

　　人們經(jīng)常討論的一個(gè)問(wèn)題, 是二道密封膠的功能只是起到彈性粘接作用, 而阻隔功能是由第一道密封提供的。前面章節(jié)的內(nèi)容顯示出，對(duì)于中空玻璃的性能來(lái)說(shuō)，水汽與氣體透過(guò)二道密封膠的問(wèn)題也是非常重要的。 然而, 強(qiáng)度和對(duì)玻璃與間隔條的粘接力, 是與密封膠將玻璃片結(jié)合在一起,并防止水汽（和惰性氣體）透過(guò)玻璃與密封膠之間的界面的能力密切相關(guān)的。

　　強(qiáng)度（及松弛） 和粘接力都因聚合物的類型不同而存在差異, 在考慮到成本問(wèn)題時(shí)，就更應(yīng)強(qiáng)調(diào)這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)配方的依賴性。僅以聚硫密封膠為例, 聚合物/增塑劑/填料的比例決定了密封膠的性能。如曾經(jīng)談到過(guò)的，氣體與水汽的透過(guò)率會(huì)隨著聚合物含量的增加而降低，而應(yīng)力恢復(fù)也隨合物含量的增加而成比例的提高。

　　同時(shí), 二道密封膠中可產(chǎn)生塑性變形的組分就會(huì)減少，密封膠的成分對(duì)膠的性能的影響已在一些文獻(xiàn)及報(bào)告中均有描述。 （如: [5], [9], [10] ）

　　4. 結(jié)論

　　對(duì)于中空玻璃的二道密封膠來(lái)說(shuō), 具備良好的加工（工藝）性, 在各種載荷下的可搬運(yùn)能力及抵抗環(huán)境影響的能力是最為重要的。由于某些類型的膠的個(gè)別優(yōu)點(diǎn), 人們開發(fā)出適用于特殊應(yīng)用的不同密封膠。 根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 不僅密封膠的質(zhì)量, 中空玻璃各組成部分的質(zhì)量也都有了很大提高, 其設(shè)計(jì)也得到了優(yōu)化。 就中空玻璃二道密封膠講, 假如現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)認(rèn)可各種密封膠均可滿足高性能中空玻璃的要求, 那說(shuō)明這些膠的配制都具有最高水準(zhǔn)。

　　本文中需要著重提到的是MOGNATO 及其他人 [11] 的研究成果。 他們經(jīng)過(guò)在中空玻璃生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行唯一有效的檢驗(yàn)及按照嚴(yán)格的規(guī)則使其達(dá)到最低的次品率而得出的結(jié)論。為達(dá)到這一高質(zhì)量水準(zhǔn), 必要的第三方檢驗(yàn)亦同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng), 以確保優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　5. 參考文獻(xiàn)

　　[1] Lange, D., GPD "99 Conference Proceedings, p. 102-106
　　[2] Lange, D., GPD "03 Conference Proceedings, p. 598-601
　　[3] Lebovits, A., Modern Plastics, （1969）1, p.139-213
　　[4] Zisman, W. A., Ind. Eng. Chem. （1963） 57, p. 28
　　[5] Garvin, S. L. et al., Building Research Establishment Report 1995 （BRE publication）
　　[6] Holler, G., in "Mehrscheibenisolierglas", Expert Verlag 1995, p. 68-99
　　[7] Wittwer, W., K?mmerling, unpublished report
　　[8] Feldmeier, F., Schmidt, J., Bauphysik 14 （1992）, p. 12-17
　　[9] Lange, D., Intelligent Glass and Architecture, 2 （2007） 08, p. 76-82
　　[10] Lange, D., Fenestration Days, Moscow 2005, presentation
　　[11] E. Mognato et al., Proceedings of Glass Performance Days 2007, p. 606-609

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