中空玻璃失效的原因分析及预防措施

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中空玻璃失效的原因分析及预防措施

一．中空玻璃失效的主要原因

中空玻璃失效的直接原因主要有两种：一是间隔层内露-点上升。当环境温度降低到使玻璃表面的温度低于间隔层内的露-点时，间隔层内的水汽便在玻璃内表面产生结露或结霜（玻璃内表面温度高于0℃时结露,低于0℃时结霜）。由于玻璃内表面的结露或结霜，影响中空玻璃的透视度，并降低中空玻璃的隔热效果（因水的传热系数为0．5千卡/平方米·小时·摄氏度，干燥空气传热系数为0．021千卡/平方米·小时·摄氏度，随着空气含水量的增加，传热系数增大，使中空玻璃间隔层的热阻降低），同时长时间的结露会使玻璃的内表面发生霉变或析碱，产生白斑，严重影响玻璃的外观质量；二是中空玻璃的炸

裂，当中空玻璃在安装使用过程中由于环境温度的不断变化、日晒以及风压的作用使玻璃发生炸裂。玻璃炸裂后（既使极小的裂缝存在）就会失去其密封性，在间隔层内出现结露、结霜从而丧失使用功能。有关方面曾对使用两年后的中空玻璃失效情况进行了调查，失效率为3—5%。各种失效原因之比见表一。从表一中可以看出，失效原因中比例最大的是露-点上升（中空玻璃内层结露），其次就是玻璃炸裂。这两种原因构成了总失效的85%。

二．中空玻璃失效原因分析

1．露-点上升的主要原因分析中空玻璃的露-点是指密封于间隔层的空气湿度达到饱和状态时的温度。低于该温度时间隔层中水蒸气就会凝结成液态水。露-点与空气的相对湿度和空气中的含水量之间的对应关系见表二。

显然水的含量越高，空气的露-点温度也就越高。当玻璃内表面温度低于间隔层内空气的露-点时，空气中的水就会在玻璃的内表面结露或结霜（国家标准GB1194——88《中空玻璃》中规定露-点为-40℃）。中空玻璃的露-点上升是由于外界的水份进入间隔层又不被干燥剂吸收造成的。下列几种原因可导致中空玻璃的露-点上升：

（1）密封胶中存在机械杂质或涂胶过程中挤压不实而存在毛细小孔，在间隔层内外压差或湿度差的作用下，空气中的水份进入间隔层使中空玻璃间隔层中的水份含量增加。

（2）干燥剂的有效吸附能力低。中空玻璃干燥剂的有效吸附能力指的是干燥剂被密封于间隔层之后所具有的吸附能力。它是分子筛的性能、空气湿度、装填量以及在空气中放置时间等的函数。干燥剂的作用有两个，其一是吸附掉生产时密封于间隔层中的水份，使得中空玻璃有合格的初始露-点；其二是不断地吸附从环境中通过胶层扩散到间隔层中的水份，保证中空玻璃始终有符合使用要求的露-点（检测中称为最终露-点既经过高温高湿和气候循环试验后测得的露-点），因此要求干燥剂要有较强的吸附能力。如果干燥剂的吸附能力差，不能

有效的吸附通过扩散进入间隔层中的水份，就会导致水份在间隔层中聚集，使中空玻璃的露-点上升。

（3）生产时的环境湿度；如果生产车间的环境湿度较大，就会消耗干燥剂的吸附能力从而使干燥剂的剩余吸附能力降低，使得中空玻璃使用寿命缩短。（湿度应控制在50%以下）

（4）中空玻璃的生产工艺控制；如果分子筛在空气中暴露时间较长，其有效吸附能力就会降低。另外混胶不匀（涂胶后不固化）或一次性混胶太多造成部分胶出现固化（混合后的密封胶随温度升高固化速度加快，一般车间温度应控制在20—25℃，混胶后应在最短的时间内用完，从搅拌到涂胶完毕不应超过20分钟）产生气孔并降低玻璃和密封胶之间的粘结强度。工艺上玻璃清洗不净、双道密封时丁基胶断条或角部密封不严等均可造成中空玻璃的质量下降。

（5）密封胶的水汽透过率和胶层宽度；水汽通过聚合物（密封胶一般均为高分子聚合物）扩散进入间隔层是中空玻璃失效的最主要原因。众所周知任何聚合物都不是绝对不透气的，用于中空玻璃的密封胶（通常为聚硫橡胶、硅橡胶、丁基胶等）也是如此。对于这些高分子材料由于其两侧逸度差（压差或浓度差）的存在，为聚合物做等温扩散提供了驱动力。在逸度较高的一侧聚合物分子因吸附气体分子进入固体聚合物中，移动并穿过聚合物链阵，从聚合物的另一侧（逸度较低的一侧）释放出来。对于中空玻璃的密封胶而言，主要扩散物就是空气中的水份。水份的扩散遵循如下关系式： J = P / L×ΔP

式（1）式中：

J—扩散速率，指单位时间、单位面积上气体通过一定厚度的聚合物的扩散量；

P—气体渗透系数，是材料固有的一种物理性质； L—聚合物的厚度；

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ΔP—聚合物两侧的气体分压差。

从上式可知，影响水蒸汽扩散的因素主要是聚合物的气体渗透系数（气密性）胶层宽度和间隔层内外的水汽分压差。

（6）复合丁基胶条的质量：胶条与玻璃的粘结强度是决定中空玻璃寿命的主要因素。

2．中空玻璃炸裂的原因：

导致中空玻璃炸裂有多种原因。有生产方面的、选材方面的、安装运输方面等。

玻璃炸裂的主要原因可以归纳为以下几种：

（1）生产时的环境温度生产中空玻璃时，密封于间隔层内的压力是生产环境温度下的压力。在使用过程中，往往是使用温度和生产环境温度相差较大。空气的热胀冷缩会使空气的压力发生变化，在夏季使用环境温度一般都高于生产环境温度，间隔层中的空气发生膨胀，产生正压，特别是用吸热玻璃制作的中空玻璃，玻璃的吸热效果很强，间隔层内空气温度更高，产生的正压也就更大。当由于间隔层空气膨胀引起的压力高于玻璃的破坏压力时，玻璃便会发生炸裂。同样在冬季时，生产温度高于使用时的环境温度，间隔层内空气收缩，

而产生负压，当玻璃面积较大而间隔框又较小时，两片玻璃的中心部位有可能帖在一起形成类似彩虹的斑点严重影响使用效果（此缺陷可以事后纠正但比较麻烦）。95年秋天北京曾发生过这一现象，经查证得知中空玻璃是在夏季生产的。当在风雪载荷的联合作用下，有可能使玻璃发生破裂。另外我国地域辽阔如供需两地气压相差较大，也可使玻璃发生变形，这时就应在施工现场进行矫正。

（2）玻璃在生产时的变形

水平法生产中空玻璃时（目前手工或半手工生产几乎全部是水平法），由于玻璃下部受支撑的面积较少而且支撑多在中心部位，加之上片玻璃的重量全部加到下片玻璃上，使下片玻璃向上弯曲，上片玻璃由于自重向下弯曲，结果造成中空玻璃的间隔层变薄，玻璃安装使用时就自然存在负压使玻璃上产生预应力，面积较大的中空玻璃这种现象更为突出（变形严重时必须矫正）。由于玻璃上预应力的存在，减少了其抵抗外力的能力，在外界因素变化较大时容易发生破裂。

（3）使用后产生“热炸裂”

在使用吸热玻璃和镀膜玻璃为原片制作中空玻璃时，由于在玻璃的两点间存在的温度差较大而产生热冲击导致玻璃不破坏。值得一提的是热带地方较少发生热炸裂。

( 4 )安装时玻璃上产生预应力

玻璃在安装时框架不平或弹性密封胶条质量不佳使玻璃发生弯曲变形从而产生预应力，由于玻璃预应力的存在降低了其抗风压强度，甚至发生破裂。

（5）包装运输不当使玻璃炸裂

中空玻璃不同于其它玻璃，中空玻璃在受到压力时是单片受力，如果衬垫不平极易造成中空玻璃炸裂。另外在生产中玻璃磨边质量不好或在运输中玻璃边部由于碰撞产生微小裂口而在安装前又不易被发现（由于周边涂胶）安装后受外力影响裂纹增长而使玻璃破裂。

（6）密封胶质量不佳

制作中空玻璃的密封胶要求在高、低温状态下均有较好的弹性，既与玻璃同步伸缩，不致使玻璃产生较大应力。另外要求中空玻璃密封胶要有较少的有机挥发物（小于1.5%），以防止密封胶收缩过大产生破裂。

三．延长中空玻璃使用时间的措施要想延长中空玻璃的有效使用时间，必须从各个环节加以控制，如生产工艺条件、原材料选择、安装运输等。

1．严格控制生产环境的湿度生产环境的湿度主要是影响干燥剂的有效吸附能力和剩余吸附能力。剩余吸附能力是指中空玻璃密封后。干燥剂吸收间隔层的水份，使之初始露-点达到要求，除此之外干燥剂还具有吸附能力，此部分吸附能力称之为剩余吸附能力，定量地说，它等于有效吸附能力减去干燥剂吸附密封于间隔层内空气中的水份消耗的吸附能力。剩余吸附能力的作用是不断地吸附从周边扩散到间隔层中的水份。剩余吸附量的大小决定着对中空玻璃在使用过程中，通过扩散进入间隔层的水份吸附量的大小，也就决定着水份在间隔层中聚集速度的快慢，从而决定着中空玻璃的有效使用时间的长

短。中空玻璃生产湿度大时，首先密封于间隔层中的水份多，消耗干燥剂的吸附能力就大其剩余吸附能力就小。从表二中可以看出，空气的湿度越大其含水量就越高，环境湿度由40%增加到80%时，空气中的水份含量提高一倍。其次是环境湿度对干燥剂的吸附速率有很大影响。在不同的湿度下，干燥剂的吸附量与时间的关系如图二所示（目前多数厂家用3A分之筛），湿度越大，干燥剂的吸附速率越快，生产过程中干燥剂暴露于空气中的一段时间内，干燥剂消耗的吸附能力与环境湿度成正相关关系，干燥剂的剩余吸附量随着湿度的升高而减少，因此湿度对中空玻璃的有效使用时间的影响致关重要。要延长中空玻璃的有效使用时间，就必须使生产环境的湿度控制的低一些。

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2．减少水份通过聚合物的扩散

（1）选择低渗透系数的密封胶

选择气体渗透系数低的中空玻璃密封胶是减少气体扩散速度的有效措施之一。中空玻璃生产常用的密封胶有：丁基橡胶、聚硫橡胶和硅橡胶等。它们的气体渗透系数为：丁基橡胶#url#·d·cm，聚硫橡胶7-8g/m2·d·cm，硅橡胶10-15g/m2·d·cm。可见丁基橡胶的气体渗透系数最小，所以双道密封的中空玻璃由于使用了丁基橡胶，其有效使用期要明显好于单道密封的中空玻璃。单道密封的中空玻璃（在我国逐步淘汰）的密封胶要采用聚硫胶而不宜采用硅橡胶。需要注意的是在用中空玻璃做玻璃幕墙时，其双道密封的外层胶必须用硅酮橡胶，因为聚硫胶和幕墙施工时所用密封胶发生缓慢化学反应，容易造成工程事故，应特别注意，必要时可向有关方面咨询。

（2）合理的胶层厚度

从式一中可以看出气体通过聚合物扩散的量与胶层厚度成反比。胶层越厚其扩散量越小，所以国家标准中规定：使用双道密封胶时其外层胶的胶层厚度为5-7mm，使用单道密封胶时胶层厚度为8-12mm，保证胶层厚度也是减少水汽扩散的重要一户环。在生产时一定要保证胶层厚度和厚度的均匀性，特别保证角部密封的严密性。

（3）减少中空玻璃胶层的内外湿度差

式一中气体的扩散量与中空玻璃内外的水汽分压差成正比，作为中空玻璃其间隔层的湿度（水汽分压）越低越好，要减少ΔP，只有减少外部环境的湿度（或水汽分压），这可以采用在安装框上开排水孔，使沿玻璃表面流到框架内部的积水能迅速排出，从而保证玻璃周边干燥，以延长中空玻璃的有效使用时间。

（4）合理设计和选材设计时要充分考虑玻璃的“热炸裂”现象，注意防止不要在同一片玻璃的表面或断面产生过大的温度差。为避免“热炸裂”可根据使用地的气象情况，选用经强化处理过的吸热玻璃或透光率较高的镀膜玻璃。在建筑物的东侧一直到南侧，如果使用吸热玻璃和加丝平板玻璃时，一定要进行这项校核。校核应当分两个阶段进行，既定性校核和定量校核，把由于温度差产生的热应力限制在容许的范围内。为保险起见，中空玻璃厂家在接到此类定单时，应向用户说明可能发生“热炸裂”的有关原由，分清责任，以避免事后发生纠纷。

（5）选择适当吸附速率的干燥剂并尽量缩短工艺时间对于手工或半手工生产的中空玻璃，干燥剂灌注过程是不密封的，干燥剂暴露于空气之中，会很快从空气中吸附水份，如果干燥剂的吸附速率较低，在同样的时间内干燥剂的吸附量会很小，损失的有效吸附能力也就小。同样缩短工艺时间也是为了减少吸附能力的损失。

（6）安装时避免中空玻璃上产生预应力安装玻璃的框架要平整，与玻璃接触的周边密封材料要有良好的弹性，使玻璃不产生任何变形。

中空玻璃失效的原因分析及预防措施 [篇2]

近几年国家对建筑节能的要求越来越高，建筑玻璃的节能性能越来越受到业界重视，而中空玻璃由于其良好的隔音、隔热、环保性能在我国得到快速发展。随着中空玻璃的广泛推广应用，在使用过程中各种质量问题也随之产生，其中中空玻璃霉变问题一直困扰着行业的发展。本文针对中空玻璃霉变问题处理难的特点，通过实际案例简要分析了中空玻璃霉变的原因，并提出相应的预防措施。

1 中空海南玻璃发霉原理

水或潮气吸附在玻璃表面，在一定时间内玻璃表面层中的可溶性硅酸盐被水解和破坏，形成苛性钠。苛性钠一方面分离出二氧化硅，二氧化硅再生成硅氧凝胶，在玻璃表面形成保护性薄膜，阻止进一步的侵蚀作用，另一方面与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钠，聚集在玻璃表面，构成表面膜中的可溶性盐。由于它的强吸湿性，吸收水分而潮解，最后形成碱液小滴。当周围的温度、湿度改变时，这些小滴的浓度也随之变化。如果浓缩的碱液小滴和玻璃长期接触时，凝胶状硅氧薄膜可在其中部分地被溶解，而使玻璃表面发生严重的局部侵蚀，形成斑点。这是钠离子从玻璃本体中迁移出去，与空气反应生成的白色富碱离子群。

2 分析过程及概况

某公司于2017年生产的一批中空玻璃出现发霉现象，用户对此事进行了投诉，为了找出产生此类问题的原因并制定相关解决措施，特委托我公司相关技术人员对玻璃发霉情况进行了现场分析。

从现场取回存在彩虹、霉斑各一块中空玻璃进行检测，其特征如下：

1．靠近分子筛四周却仍然是干净透明，彩虹和霉斑只在中间大部分区域存在；

2．对存在彩虹和霉斑的部位，用小刀在中空玻璃外表面轻刮后再用丙酮清洗，彩虹和霉斑没有任何变化；在中空玻璃拆开后，对其内表面仍按同样方法处理，彩虹和霉斑不再存在，并立刻变得干净、透明，因此可以确定彩虹和霉斑存在于中空玻璃内表面。

3．间隔框里分子筛填装比较饱满，分子筛仍然呈颗粒状，与该公司现在使用的分子筛目测比较，只是颜色变浅。对新旧分子筛进行水泡试验，两分钟后，用手压碎，两者均为细颗粒粉状。

4．外层密封胶可轻易撕裂，密封胶撕裂长度短的只有达到20mm，长的仍然可以达到100mm以上，撕裂后的密封胶没有干透。

3 霉变原因分析

通过查看现场样品及查阅相关资料，我们从以下几个方面对中空玻璃霉变问题进行了分析。

3.1 密封胶质量问题

中空玻璃用的硅酮玻璃胶一旦接触空气中的水分就会固化成一种坚韧的橡胶类固体材料，根据资料分析，一般一个月就可以完全固化，固化后的硅酮玻璃胶粘接力强，拉伸强度大。在对该公司的中空玻璃检测时发现，密封胶可轻易撕裂而且内部没有完全干透，因此肯定第二道密封胶存在质量问题。

中空玻璃系统的密封性依赖于结构的完整性，中空玻璃在寿命期间内始终面临着外来的水汽渗透和温度变化的影响，因此要求密封胶首先必须能防止外来的水汽进入中空玻璃的空气层内。中空玻璃安装之后由于经常面临来自外界的温差、气压、风荷载等外力的影响，因此要求密封胶还要保证系统的结构稳定。密封胶出现问题会导致玻璃结构性能和密封性能受影响，外部水气会大量涌入到中空玻璃内部与之发生化学反应，进而出现霉变现象。

从现场情况来看，第二道密封胶质量确实存在问题，但是否是导致该批中空玻璃产生霉斑的直接原因，目前还不能完全肯定，只有对该批次密封胶进行质量及相容性检测后才能得出科学的结论。

3.2 生产工艺问题

玻璃清洗是中空玻璃生产的第一个环节，也是保证中空玻璃密封性能的最重要的环节之一。在清洗玻璃的过程中如果玻璃表面的油渍和水渍等其他杂物没有彻底洗掉，而马上就开始进行两块玻璃合片，这样密封胶对玻璃的粘结力就会大大削弱，从而降低了中空玻璃的密封效果，导致两块玻璃密封不严从而出现发霉现象。我们在选择干燥剂、密封胶和间隔条时考虑的因素是以玻璃清洗干净为前提，如果玻璃前期没有清洁干净，那么不管后期干燥剂的吸附性能多强以及密封胶的密封性能多好，都避免不了中空玻璃的发霉。因此，需要加强对玻璃清洗工艺的重视。

另外烘干工艺也很重要，如果在两块玻璃合片过程中，玻璃表面的水气没有完全干燥，其水蒸气含量超过0.1%，合片后水气出不来，那么当环境温度较低的时候，中空玻璃内表面则不可避免地会出现霉变现象。

在两块玻璃合片打胶后，第二道密封的密封胶没有按照规范要求打胶（节省成本涂抹过薄），在安装使用一段时间后，受环境温度变化、日晒等作用，密封胶会造成裂纹，这时水气就有可能慢慢地进入密封胶内，使其失去密封性，也会造成中空玻璃发霉；或者由于操作人员操作不仔细，特别是中空玻璃的四个角部分涂胶不严，两块玻璃之间存在缝隙，导致中空玻璃密封不严引起漏气，最终导致玻璃发霉。

4 预防措施

通过以上我们分析了几种可能导致中空玻璃霉变的原因，经过研究论证，可以从以下几个方面进行改善，从而能够较好地预防控制中空玻璃发霉问题，具体措施如下：

1．建立科学合理的原材料采购及检验程序。对玻璃片、分子筛、密封胶等重要原材料的采购，需要有正规的质量检测报告，原材料的存储方式也要严格按照标准执行，保证原材料的质量可靠。

2．密封胶在选用时必须做相容性检验，尽可能选用以丁基胶为基本原料的密封胶。

3．对生产工艺进行规范和优化。科学合理的生产工艺是保证产品质量的前提，可以有效减少人为失误。对合片前玻璃的清洗和烘干工艺、密封胶的调制涂敷工艺以及合片时分子筛的填充工艺加以规范和优化，严格按照中空玻璃加工工艺来进行加工，每道工序建立相应的检验程序加强质量控制，保证产品质量。

5 结语

当然，造成中空玻璃发霉的因素有很多，上述内容只是针对部分出现问题产品进行了实例分析，具有一定的局限性，预防玻璃发霉需要对各种因素进行系统地考虑和控制，找到其内在原因，抓住主要的影响因素，结合实际生产使用情况确定合理有效的控制方法，只要采用科学合理的方法加以控制，中空玻璃发霉问题是可以得到有效控制的，产品的质量也是可以得到保证的。

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