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修訂后的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)耐久性能的比較
現(xiàn)行的GB/T11944-2002《中空玻璃》標(biāo)準(zhǔn)的耐久性能指的是高溫高濕耐久性和氣候循環(huán)耐久性，檢測(cè)時(shí)分別取不同的試樣進(jìn)行這兩項(xiàng)耐久性試驗(yàn)。從氣候循環(huán)試驗(yàn)和高溫高濕耐久性試驗(yàn)裝置與溫度曲線來(lái)看，修訂后的標(biāo)準(zhǔn)都遠(yuǎn)高于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。
現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中高溫高濕耐久性能和氣候循環(huán)耐久性能是用露點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)的。耐久性試驗(yàn)后的中空玻璃露點(diǎn)應(yīng)全部≤-40℃。
新修訂的標(biāo)準(zhǔn)用水分滲透指數(shù)來(lái)衡量中空玻璃的水分密封耐久性。
水分滲透指數(shù)I=Tf-TiTc-Ti
（注：Tf是干燥劑最終水分含量，Ti是干燥劑初始水分含量，Tc是干燥劑標(biāo)準(zhǔn)水分含量。）
最終水分含量就是耐久性試驗(yàn)后，中空玻璃試樣中干燥劑的含水量；初始水分含量就是中空玻璃制作完成時(shí)，密封于中空玻璃內(nèi)干燥劑的水分含量，標(biāo)準(zhǔn)水分含量就是干燥劑吸滿水分時(shí)的水分含量。水分滲透指數(shù)的含義是：中空玻璃經(jīng)過(guò)耐久性試驗(yàn)后，其干燥劑的含水量比剛制作完成時(shí)干燥劑含水量增加的量與制成的中空玻璃中干燥劑的剩余吸附量的比值。
水分滲透指數(shù)不僅反映了密封膠阻隔水氣透過(guò)的能力，也讓我們直觀地看到了分子篩的吸附能力，以及在中空玻璃制作環(huán)節(jié)的工藝控制水平。I值可以在0~1的范圍內(nèi)變化，如果密封膠一點(diǎn)水都不滲透，那么I=0；如果中空玻璃密封失敗，進(jìn)水了，那么I就等于1或接近1。通過(guò)I值的定量測(cè)量，不僅能夠比較不同結(jié)構(gòu)和配置中空玻璃耐久性能的好壞，還有助于預(yù)測(cè)中空玻璃的使用壽命。
提高水氣密封耐久性能原因的探討
使用中空玻璃的目的是節(jié)能，中空玻璃為人們提供的節(jié)能性能不應(yīng)僅僅是一個(gè)短期、靜態(tài)的行為，而應(yīng)是一種長(zhǎng)期和動(dòng)態(tài)的概念。提高中空玻璃壽命對(duì)中空玻璃的節(jié)能至關(guān)重要，密封失敗的中空玻璃談不到節(jié)能效果，只有提高中空玻璃的耐久性和密封壽命，才能長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮其節(jié)能作用。
在中空玻璃的使用過(guò)程中，溫度的變化、日光的照射、風(fēng)吹雨淋一直伴隨其整個(gè)壽命周期。在夏季，太陽(yáng)輻射到地球的能量會(huì)大于1400W/m2，由于玻璃吸收率的不同，所接受的太陽(yáng)輻射能量也不同，玻璃每吸收200W/m2的能量，玻璃表面的溫度就會(huì)增加10℃。例如一種本體著色玻璃的吸收率為60%，如果太陽(yáng)輻射能量按1400W/m2計(jì)算，那么玻璃表面的溫度就會(huì)增加42℃；如果環(huán)境溫度為30℃，玻璃外表面的溫度就會(huì)上升到72℃。
圖1為德國(guó)相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)在1984年對(duì)德國(guó)南部裝配在木制窗框中的中空玻璃單元曝曬1年的玻璃溫度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。從圖1可以看出，玻璃表面的溫度大于50℃的時(shí)間超過(guò)15%，我國(guó)雖然沒(méi)有進(jìn)行這方面的統(tǒng)計(jì)，但由于緯度的關(guān)系，大部分地區(qū)安裝的中空玻璃表面溫度超過(guò)50℃的時(shí)間應(yīng)該比這個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果還要高。圖1德國(guó)南部木制窗玻璃溫度統(tǒng)計(jì)溫度的變化會(huì)使中空玻璃產(chǎn)生向外或向內(nèi)的撓曲，會(huì)對(duì)密封膠產(chǎn)生拉伸作用，造成密封膠形態(tài)的改變，增加擴(kuò)散面積和降低通道長(zhǎng)度，從而導(dǎo)致水氣滲透的增加（見(jiàn)圖2）。
圖2玻璃因溫度變化產(chǎn)生撓曲時(shí)密封膠的形態(tài)改變
國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)研究表明，密封膠的防水氣透過(guò)能力隨溫度的升高而降低。圖3是不同類型密封膠的水氣透過(guò)率的溫度曲線，密封膠分別是單組分和雙組分的硅酮、還有雙組分的聚硫膠，縱坐標(biāo)是水氣透過(guò)率，橫坐標(biāo)是溫度。從圖2可以看出，當(dāng)溫度從20℃增加到80℃時(shí)，水氣透過(guò)率MVTR從10的數(shù)量級(jí)增加到百的數(shù)量級(jí)，增長(zhǎng)都在20倍以上。
圖3不同類型密封膠的水氣透過(guò)率
在炎熱多雨的季節(jié)，濕熱的空氣通過(guò)中空玻璃邊緣的縫隙進(jìn)入了玻璃與窗框的空隙中，形成了一個(gè)高溫高濕的小環(huán)境（見(jiàn)圖4）。圖4溫?zé)峥諝膺M(jìn)入凹槽示意圖通過(guò)以上分析可以得出，高溫高濕的環(huán)境是中空玻璃失效的最主要外因。修訂后標(biāo)準(zhǔn)的水氣密封耐久性的試驗(yàn)，使中空玻璃兩側(cè)受到一致的溫度變化，接受對(duì)稱的熱應(yīng)力，使密封膠的變形和位移都達(dá)到最大值，從而讓水氣滲透也最大，來(lái)充分考驗(yàn)中空玻璃的耐久性。
試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果分析提高水氣密封耐久性的必要性
我國(guó)目前有中空玻璃生產(chǎn)企業(yè)5000多家，但80%以上是規(guī)模較小的企業(yè)。由于中空玻璃生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)投資相對(duì)較少,以及市場(chǎng)需求不斷增加等因素，致使對(duì)中空玻璃不甚了解的企業(yè)也在制作中空玻璃。中空玻璃生產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)水平、裝備水平、管理水平等方面存在著極大差異，既有從國(guó)外引進(jìn)的達(dá)到世界先進(jìn)水平的生產(chǎn)線，也存在幾乎沒(méi)有什么生產(chǎn)設(shè)備的手工作坊；既有通過(guò)質(zhì)量認(rèn)證的具備先進(jìn)管理方式的現(xiàn)代企業(yè)，也有不熟悉標(biāo)準(zhǔn)、沒(méi)有什么質(zhì)量控制手段的小企業(yè)，導(dǎo)致了中空玻璃市場(chǎng)的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，劣質(zhì)中空玻璃充斥市場(chǎng)的現(xiàn)象仍然比較嚴(yán)重。
在標(biāo)準(zhǔn)起草過(guò)程中，國(guó)家玻璃質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心選取了國(guó)內(nèi)各類企業(yè)40家。這些企業(yè)既有生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)、原材料質(zhì)量有保證、生產(chǎn)工藝控制嚴(yán)格的大型骨干企業(yè)，也有設(shè)備簡(jiǎn)陋、質(zhì)量意識(shí)較差的小企業(yè)。對(duì)這些企業(yè)生產(chǎn)的40組試樣，分別按修訂標(biāo)準(zhǔn)中的水氣密封耐久性測(cè)試，以及按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的高溫高濕耐久性和氣候循環(huán)耐久性能試驗(yàn)。這些試樣均采用雙道密封，外道密封膠有硅酮膠也有聚硫膠。按現(xiàn)行國(guó)標(biāo)檢測(cè)，40組試樣中只有1組試樣的高溫高濕耐久性不合格，合格率為98%；按新標(biāo)準(zhǔn)的水氣密封耐久性要求，40家企業(yè)有11家不合格，合格率為72%，在合格的29家樣品中有12家水分滲透指數(shù)的平均值Iav值＜0.10，其余17家樣品Iav值在0.10～0.20。
由此可以看出，修訂后的標(biāo)準(zhǔn)水氣密封耐久性提高了對(duì)中空玻璃的要求，能夠達(dá)到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)耐久性要求的中空玻璃并不一定能夠滿足修訂后標(biāo)準(zhǔn)的要求。
新修訂的中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)的水氣密封耐久性是參照EN1279.2水分滲透的長(zhǎng)期試驗(yàn)方法制定的，EN1279于2000年起在歐洲實(shí)施。圖5是歐洲權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)2000~2006年對(duì)中空玻璃進(jìn)行水氣耐久性試驗(yàn)水分滲透指數(shù)I值的統(tǒng)計(jì)分布圖。從圖5可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)剛實(shí)施的前幾年，檢測(cè)結(jié)果的離散型還比較大，說(shuō)明企業(yè)間的質(zhì)量差距還是不小，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施幾年后，可以看到2006年檢測(cè)結(jié)果中空玻璃的水分滲透指數(shù)I值絕大多數(shù)集中在2%～6%，說(shuō)明中空玻璃質(zhì)量穩(wěn)定，企業(yè)間的質(zhì)量差距在縮小。
上表是國(guó)內(nèi)外中空玻璃水氣密封耐久性檢測(cè)結(jié)果比較。從上表中可以看出，我國(guó)中空玻璃企業(yè)生產(chǎn)的中空玻璃水氣密封耐久性與國(guó)外相比有非常大的差距，國(guó)外絕大多數(shù)樣本的水分滲透指數(shù)I值都小于0.1，而國(guó)內(nèi)中空玻璃的I值小于0.1的只占到約30%，而大于0.25的卻達(dá)到近10%。由此可認(rèn)識(shí)到中空玻璃在節(jié)能方面具有顯著的效果，但是與節(jié)能同樣重要的是中空玻璃的密封壽命。中空玻璃節(jié)能效果好并不一定代表其密封壽命長(zhǎng)，反之亦然。密封壽命短的中空玻璃，不僅影響中空玻璃的節(jié)能效果，甚至還是個(gè)耗能產(chǎn)品。通過(guò)水分滲透指數(shù)的定量測(cè)量，能夠準(zhǔn)確反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，同時(shí)便于分析中空玻璃質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因。相信通過(guò)新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，能夠促進(jìn)我國(guó)中空玻璃質(zhì)量的不斷提高，縮小與國(guó)外中空玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量差距。
結(jié)語(yǔ)
如何應(yīng)對(duì)耐久性要求的不斷提高和客戶對(duì)使用壽命的要求，是中空玻璃生產(chǎn)企業(yè)在新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后必須面對(duì)的問(wèn)題。
由于環(huán)境中的水氣會(huì)不斷從中空玻璃密封膠向中空玻璃腔內(nèi)滲透，以及環(huán)境溫度的變化，中空玻璃腔內(nèi)氣體始終處于熱漲或冷縮狀態(tài)，使密封膠長(zhǎng)期處于受力狀態(tài)，同時(shí)環(huán)境中的紫外線、水和潮氣的作用都會(huì)加速密封膠的老化，加快水氣進(jìn)入中空玻璃腔內(nèi)的速度，邊部密封系統(tǒng)中的干燥劑會(huì)因不斷吸附水分子而最終喪失水氣吸附能力，導(dǎo)致中空玻璃腔內(nèi)水氣含量升高而失效。這種失效雖然不可避免，但可以通過(guò)合理選用邊部密封材料（如間隔條、干燥劑、密封膠）和密封結(jié)構(gòu)，提高中空玻璃工藝水平和加工質(zhì)量，通過(guò)提高質(zhì)量意識(shí)和完善質(zhì)量控制手段，來(lái)保證中空玻璃密封壽命，為我國(guó)建筑節(jié)能做出貢獻(xiàn)。
