1、前言
中空玻璃作為新型節(jié)能材料，自上世紀(jì)80年代引入我國之后得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展，廣泛用于公用建筑、民用建筑等諸多領(lǐng)域。目前在我國400多億平方米既有建筑中，還有90%以上屬于高能耗建筑。在這些高能耗建筑中，門窗的能耗為45%~50%，占社會總能耗的20%。因此建筑能耗已成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。山東省政府近日出臺的《關(guān)于進(jìn)一步提升建筑質(zhì)量的意見》提出，從2015年開始全面執(zhí)行居住建筑節(jié)能75%、公共建筑節(jié)能65%的設(shè)計(jì)標(biāo)（詞條“設(shè)計(jì)標(biāo)”由行業(yè)大百科提供）準(zhǔn)。從節(jié)能角度來講，整個(gè)建筑的能量損失中約50%是從門窗上損失，對于整幢建筑來說，門窗的面積占建筑面積的比例超過20%，玻璃在門窗中約占70%以上[1]，因此，增強(qiáng)門窗的保溫隔熱性能，減少門窗的能耗, 是改善室內(nèi)熱環(huán)境和提高建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，而其中通過玻璃減少的能量損失越來越被重視。因此要減少建筑門窗（詞條“建筑門窗”由行業(yè)大百科提供）的能耗，開發(fā)新型的中空玻璃邊部間隔密封材料是關(guān)鍵，間隔系統(tǒng)的性能直接決定中空玻璃的節(jié)能和使用壽命。我公司研發(fā)的MF910S中空玻璃用熱塑性間隔條(以下簡稱MF910S)完全由高分子材料構(gòu)成，能明顯改善中空玻璃的傳熱系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和環(huán)保。
2、MF910S中空玻璃用熱塑性間隔條的構(gòu)成
中空玻璃邊部密封材料對中空玻璃的傳熱系數(shù)有一定的影響。間隔條主要用來控制中空玻璃內(nèi)、外兩片玻璃的間距，保證中空玻璃具有合理的空間層厚度和使用壽命。隨著科技水平的不斷提高，間隔條的類型日新月異，由金屬間隔條逐漸向暖邊間隔條過度。最初中空玻璃多采用的是槽鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）式中空玻璃，但是由于鋁間隔條的導(dǎo)熱系數(shù)（詞條“導(dǎo)熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）為160w/(m·k)[2]，在一定程度上雖降低了中空玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)，但是仍然不能滿足國家節(jié)能要求，順應(yīng)環(huán)境的要求，熱塑性暖邊間隔條應(yīng)運(yùn)而生。
目前，中空玻璃間隔系統(tǒng)主要分為兩大類：一類為金屬框與密封膠組成的剛性間隔系統(tǒng);一類是暖邊系統(tǒng)，暖邊系統(tǒng)包含不銹鋼間隔條、部分金屬材料和非金屬材料等。而我公司研制的MF910S中空玻璃用熱塑性間隔條就是高分子材料暖邊間隔條，其結(jié)構(gòu)圖如下。
圖1 熱塑性暖邊間隔條結(jié)構(gòu)圖
MF910S高分子材料暖邊間隔條可完全取代丁基密封膠、干燥劑（詞條“干燥劑”由行業(yè)大百科提供）和間隔條。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：
(1)支撐作用：MF910S因配方特殊設(shè)計(jì)賦予產(chǎn)品常溫下具有一定的硬度，完全能起到金屬間隔條的支撐作用。
(2)干燥作用：干燥劑均勻地混合在密封膠中，因?yàn)闊o論密封膠的質(zhì)量是否過硬，其在制作中空玻璃時(shí)也不能完全隔絕外界水氣的滲入，任何密封產(chǎn)品都有孔徑，空氣中含有的水氣都會逐漸通過密封膠的孔徑滲透到中空玻璃內(nèi)部;從而使得中空玻璃結(jié)露失效。所以中空玻璃內(nèi)部必須裝有干燥劑來吸收水氣，而且要求干燥劑不僅開始時(shí)有較強(qiáng)的吸附能力，而且其吸潮能力應(yīng)保持幾十年，能長時(shí)間吸收進(jìn)入中空玻璃內(nèi)部的水氣。
(3)密封性能：熱塑性暖邊間隔條集丁基密封膠、干燥劑和間隔條與一體，使用過程中增加了丁基密封膠的量，加寬了水氣通道，能夠有效的阻止外界水氣的進(jìn)入，延長中空玻璃的使用壽命。
(4)粘結(jié)性：MF910S中加入的改性物質(zhì)能夠完全改善丁基密封膠的理化性能，實(shí)現(xiàn)丁基膠與硅酮膠的化學(xué)粘結(jié)，在一定程度上改善了熱塑性暖邊間隔條不能用于幕墻中空玻璃生產(chǎn)的缺點(diǎn)。同時(shí)，暖邊間隔條集丁基密封膠、干燥劑和鋁間隔條于一體，可減少生產(chǎn)過程的繁瑣性、提高生產(chǎn)效率。
3、MF910S中空玻璃用熱塑性間隔條的性能優(yōu)勢
3.1、低傳熱系數(shù)
采用不同的間隔條對中空玻璃的整體節(jié)能，特別是對中空玻璃邊緣冷凝程度的影響是十分明顯的。暖邊間隔條其熱傳導(dǎo)值只有0.168W/m2·K，是鋁間隔條的1/950，是不銹鋼間隔條的1/85。用暖邊間隔條制作的中空玻璃與槽鋁式中空玻璃相比，其邊緣溫度較高，大大提高了中空玻璃的抗冷凝性。'
圖2 普通中空玻璃與暖邊中空玻璃抗冷凝效果圖
3.2、彈性記憶功能
熱塑性暖邊間隔條是高分子材料，具有一定的彈性。中空玻璃在使用過程中會受壓力、溫差和風(fēng)荷載等因素的影響，使中空玻璃在使用過程中始終處于脹縮的“泵”運(yùn)動狀態(tài)，易引起中空玻璃的炸裂，而使用MF910S熱塑性暖邊間隔條制作的中空玻璃，當(dāng)中空玻璃脹縮運(yùn)動時(shí)，會與玻璃的運(yùn)動方向一致，使得邊部應(yīng)力最小，從而最大限度地減少了中空玻璃炸裂的可能性，并且提高了中空玻璃的密封壽命。
圖3 不同類型中空玻璃應(yīng)力變化圖
3.3 易于加工生產(chǎn)
MF910S中空玻璃用熱塑性間隔條完全由高分子材料構(gòu)成，是熱塑性彈性體，因此在生產(chǎn)過程中較易加工，可同時(shí)滿足生產(chǎn)需求和特殊環(huán)境用途的要求，便于生產(chǎn)各種形狀的異型中空玻璃。而且生產(chǎn)方便快捷，也可根據(jù)需求調(diào)整不同寬度的間隔條，滿足不同中空玻璃類型的生產(chǎn)，具體效果見下圖。
圖4 異型中空玻璃
由圖4可知，MF910S中空玻璃用熱塑性間隔條在線成型非常方便，可用于各種異型中空玻璃的生產(chǎn)。
3.4 簡化中空玻璃制作工藝
采用暖邊間隔條制作中空玻璃簡化了中空玻璃的制作工藝，而且制作過程中全部采用機(jī)械化操作，減少了人工出錯(cuò)的機(jī)率，轉(zhuǎn)角區(qū)域的密封也會更嚴(yán)實(shí)[3]。
槽鋁式中空玻璃制作工藝流程圖如下：
熱塑性暖邊中空玻璃制作工藝流程圖如下：
由兩者中空玻璃制作工藝流程圖可知，暖邊中空玻璃的制作工藝減少了鋁間隔條的折彎、分子篩的灌裝、上框等工序，圖中填充部分在槽鋁式中空玻璃制作中需要3~4人才能完成而暖邊中空玻璃采用機(jī)械化操作，無需人員操作就能完成，大大減少了人力資源的浪費(fèi)，而且暖邊中空玻璃在制作過程中自動定位，減少返工，使用暖邊間隔系統(tǒng)可大大提高生產(chǎn)效率，降低原料的消耗。
3.5 MF910S的性能優(yōu)勢
產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)品性能的優(yōu)劣息息相關(guān)，優(yōu)良的密封膠性能制成的中空玻璃可更大程度的提高中空玻璃的使用壽命，降低能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。MF910S熱塑性間隔條既要起到間隔條的作用，還要具有丁基膠的作用，阻止外界水氣的進(jìn)入和氣體的泄露，同時(shí)在施工時(shí)還具有預(yù)固定玻璃原片的作用，這就要求MF910S具有較高的性能，既能滿足水蒸氣透過率又要求在常溫下具有一定的強(qiáng)度，表2是MF910S與國外同類產(chǎn)品的性能對比表。
表2 MF910S與國外產(chǎn)品對比表
從全面性能對比表上可以看出，MF910S的各項(xiàng)性能與國外樣品相當(dāng)，剪切強(qiáng)度也較大，能夠滿足中空玻璃生產(chǎn)的需求。
同時(shí)，中空玻璃加工過程中，中空玻璃涂過第二道密封膠后，從生產(chǎn)線向堆垛架轉(zhuǎn)移過程中，其一側(cè)玻璃原片經(jīng)常處于無支撐的懸空狀態(tài)，在此期間原片玻璃的自重完全依靠MF910S熱塑性間隔條的強(qiáng)度來固定。MF910S熱塑性間隔條粘接強(qiáng)度越大和持粘時(shí)間越長，對玻璃原片的定位能力就越強(qiáng)，中空玻璃更不易出現(xiàn)移動和滑落現(xiàn)象。表1中剪切（詞條“剪切”由行業(yè)大百科提供）強(qiáng)度這一項(xiàng)性能是表征動態(tài)條件下產(chǎn)品的力學(xué)性能，主要考察產(chǎn)品對玻璃粘結(jié)力的大小，持粘性是表征靜態(tài)條件下產(chǎn)品的力學(xué)性能，MF910S不同溫度下的持粘性結(jié)果見表3。
表3 不同溫度下持粘性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表
由表3可知，MF910S的持粘性與國外樣品相當(dāng)，即MF910S的抗滑移能力較強(qiáng)。
MF910S經(jīng)國際權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)，性能滿足EN1279-4標(biāo)準(zhǔn)要求。
圖5 EN1279-4檢測報(bào)告
4、暖邊中空玻璃系統(tǒng)
中空玻璃節(jié)能技術(shù)措施除了玻璃原片的選擇、充惰性氣體和增加玻璃原片的厚度外，低傳熱系數(shù)的熱塑性暖邊間隔條的應(yīng)用也有利于改善中空玻璃的節(jié)能效果。高質(zhì)量的暖邊能夠降低中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)，使得門窗表面溫度差異更小，降低冷輻射。
為了驗(yàn)證MF910S熱塑性間隔條產(chǎn)品的性能，將其配套制作的充氣中空玻璃按照EN1279進(jìn)行測試(外道膠分別為MF840雙組分聚硫中空玻璃專用密封膠(高模量)和MF881-25HM硅酮結(jié)構(gòu)密封膠)。
4.1 水氣、氣體密封耐久性能
中空玻璃在使用過程中環(huán)境中的水和潮氣的作用都會加速密封膠的老化，從而加快水氣進(jìn)入中空腔內(nèi)的速度，最終使中空玻璃失效。水氣密封耐久性能是測定中空玻璃使用壽命的重要指標(biāo)之一。
暖邊間隔條的誕生可改善中空玻璃的節(jié)能效果，特別是減少邊部的冷凝現(xiàn)象。但是由于環(huán)境溫度的變化，中空玻璃空腔內(nèi)氣體始終處于熱脹或冷縮狀態(tài)，從而使密封膠長期處于受力狀態(tài)。氣體密封耐久性是測定中空玻璃老化前后的密封(氬氣濃度保持率)性能。經(jīng)國際權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)，MF910S熱塑性暖邊中空玻璃能夠滿足EN1279關(guān)于中空玻璃性能測試的要求。下圖是MF910S暖邊中空玻璃的EN1279檢測報(bào)告。
圖6 MF910S暖邊中空玻璃EN1279檢測報(bào)告
4.2 循環(huán)老化試驗(yàn)
為了進(jìn)一步驗(yàn)證暖邊中空玻璃的耐老化性能，實(shí)驗(yàn)室通過增加老化循環(huán)次數(shù)考察其老化性能，具體試驗(yàn)方法按照GB/T 11944-2012中7.7的要求進(jìn)行，該老化循環(huán)實(shí)驗(yàn)從2016年9月份開始進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見下表。
表5 循環(huán)老化試驗(yàn)結(jié)果表
由表5可知，經(jīng)過五次老化循環(huán)試驗(yàn)之后，其氣體泄漏量仍較小，所放試樣的氣體含量均≥80%，能夠滿足中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11944的要求。
5、結(jié)論
(1)MF910S集金屬間隔條、丁基膠和干燥劑的功能于一體，而且不含任何金屬成分，有利于節(jié)能環(huán)保政策的實(shí)施;MF910S是彈性材料且在線成型，有利于異型中空玻璃的生產(chǎn)，而且具有極低的傳熱系數(shù)，節(jié)能效果顯著;MF910S制作中空玻璃時(shí)全部采用機(jī)械化操作，減少了人工出錯(cuò)的機(jī)率，轉(zhuǎn)角區(qū)域的密封也會更嚴(yán)實(shí)，可大大提高生產(chǎn)效率，降低原料的消耗。
(2)MF910S熱塑性間隔條配套制作的暖邊中空玻璃的耐老化性能較強(qiáng)，經(jīng)過五次氣體密封耐久性試驗(yàn)之后，氣體的泄漏量較小，所放試樣的氣體含量均≥80%，能夠滿足GB/T 11944標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(3)節(jié)能和環(huán)保是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的保證。從國家宏觀控制政策和國內(nèi)整體大環(huán)境來看，中空玻璃產(chǎn)業(yè)符合國家的節(jié)能性和安全性的發(fā)展方向，發(fā)展前景廣闊、潛力巨大。但是由于槽鋁式中空玻璃中鋁間隔條的導(dǎo)熱系數(shù)大，因而造成的能源損失也較大。為了解決中空玻璃邊部的熱損失問題，暖邊間隔條應(yīng)運(yùn)而生，在發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用。近幾年，國內(nèi)連續(xù)引進(jìn)了十幾條暖邊中空玻璃生產(chǎn)線，說明暖邊中空玻璃的優(yōu)良節(jié)能效果已被大家認(rèn)可，再配合國家節(jié)能環(huán)保政策的陸續(xù)出臺，暖邊中空玻璃的市場會逐步走向強(qiáng)大。
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