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干燥劑在中空玻璃中的作用

來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理  作者:*  日期:2009-2-13
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文章概括 :干燥劑是一種與水具有高度親合性的材料,能夠吸附周?chē)渌牧现械乃帧9腆w干燥劑是吸附劑類(lèi)的一部分。中空玻璃使用的固體吸附劑包括分子篩與氧化硅膠(即二氧化硅)兩種,通過(guò)吸附作用的物理方法除去空氣層內(nèi)的水分子。吸附現(xiàn)象。水相分子或氣相分子聚集在固體的表面上,由分子間的相互作用結(jié)合在一起。因?yàn)槲绞欠肿颖砻娆F(xiàn)象,生產(chǎn)固體吸附劑必須內(nèi)表面積特別大才行。一般說(shuō),1克分子篩的內(nèi)表面積等于750平方米。形象地說(shuō):一杯分子篩的表面積都張開(kāi)的話相當(dāng)于40個(gè)足球場(chǎng)的面積大。

  三、干燥劑性質(zhì)

  如何選擇正確的干燥劑,或按照正確的比例混合干燥劑,取決于上述分子篩的性質(zhì),及中空玻璃的構(gòu)造。

  中空玻璃里的干燥劑的主要作用是吸附空氣層內(nèi)的濕氣。這包括中空玻璃合片時(shí)密封在空氣層內(nèi)的濕氣以及在中空玻璃整個(gè)壽命期內(nèi)進(jìn)入空氣層的濕氣。中空玻璃內(nèi)使用干燥劑的第二個(gè)目的是吸附空氣層內(nèi)的溶質(zhì)。這些溶質(zhì)是生產(chǎn)中空玻璃時(shí)由某些密封膠,油漆或機(jī)械油所帶來(lái)的。使用干燥劑所考慮的第三個(gè)問(wèn)題是干燥劑吸附空氣層內(nèi)的氣體(空氣或惰性氣體)的能力。充填惰性氣體如氬氣或氪氣可降低中空玻璃的熱傳導(dǎo)性,充填六氟化硫可減少噪音降低熱傳導(dǎo)性。



   為使干燥劑起到吸附水和溶質(zhì)的作用,在選擇干燥劑時(shí),必須同時(shí)考慮干燥劑溫度與人們所要達(dá)到露點(diǎn)的溫度。例如,圖二給出溫度為21℃結(jié)露點(diǎn)為-40℃條件下,四種干燥劑的水吸附能力。在這些條件下,13X的水吸附能力最高,每100克干燥劑可吸附水16克,4A第二,3A第三(每100克干燥劑吸附水13.5克),氧化硅膠最差,在低露點(diǎn)條件下每100克所吸附的水不足1克,空氣層內(nèi)殘余水量=1.0%。

  


  中空玻璃生產(chǎn)中常見(jiàn)的溶質(zhì)有甲苯和丁酮(MEK),即使在低露點(diǎn)條件下也必須吸附掉,以避免在中空玻璃的玻璃之間出現(xiàn)化學(xué)霧。圖三給出中空玻璃干燥劑對(duì)溶質(zhì)的吸附能力,條件:溫度21℃,露點(diǎn)-34℃。可見(jiàn),干燥劑13X的吸附能力是最高的,每100克干燥劑可吸附溶質(zhì)23克。相同條件下,氧化硅膠次之,每100克的吸附能力為12.5克。該圖可以說(shuō)明分子篩效應(yīng)。甲苯和丁酮的分子直徑大于3A和4A的孔徑。由于它們不能進(jìn)入晶體的內(nèi)部面積,分子篩對(duì)它們的吸附能力幾乎為零。


  干燥劑對(duì)水和溶質(zhì)的吸附能力隨溫度變化而變化。溫度升高,干燥劑的吸附能力下降,反之亦然。干燥劑對(duì)水和溶質(zhì)的吸附能力隨所要求的露點(diǎn)減少而減少,這是由于這些分子的局部壓強(qiáng)較低的緣故。


  四、氣體吸附與中空玻璃的撓曲


  中空玻璃干燥劑對(duì)氣體吸附和解析付直接影響玻璃的撓曲(或撓度)。因此,理解它們的特點(diǎn)對(duì)盡可能避免或減少玻璃的撓曲,是十分重要的。玻璃的撓度指中空玻璃片非直線平行地向內(nèi)或向外撓曲。圖四表示玻璃撓度情況。生產(chǎn)中空玻璃時(shí),中空玻璃內(nèi)密封的空氣具有與中空玻璃生產(chǎn)室內(nèi)相同的大氣壓和濕度條件。如果窗戶安裝處的緯度較生產(chǎn)環(huán)境的緯度高,中空玻璃內(nèi)的氣壓就比周?chē)臍鈮焊撸A蛲鈸锨。反之,如果環(huán)境氣壓比密封中空玻璃內(nèi)的氣壓高,則玻璃就會(huì)向內(nèi)撓曲。 溫度的改變也會(huì)影響中空玻璃內(nèi)的空氣層。隨著空氣溫度的降低,中空玻璃內(nèi)的氣體體積也縮小,反之亦然。18世紀(jì)后半葉,查理爵士發(fā)現(xiàn)了氣壓,溫度與氣體體積之間的關(guān)系,并用數(shù)學(xué)公式來(lái)表示。他觀察到固定體積氣體的氣壓隨著絕對(duì)溫度變化而變化。


  用數(shù)學(xué)公式表示如下:


  P★=P[460+T2]/[460+T1]或簡(jiǎn)化為P★=P*T2/T1
  式中:

  P=生產(chǎn)車(chē)間的環(huán)境氣壓
  P★=窗戶安裝現(xiàn)場(chǎng)的氣壓
  T1=生產(chǎn)車(chē)間的溫度
  T2=窗戶安裝現(xiàn)場(chǎng)的溫度

  無(wú)論中空玻璃是如何構(gòu)造的,它的氣壓都會(huì)隨溫度變化而變化。中空玻璃內(nèi)的氣體體積膨脹(導(dǎo)致玻璃向外撓曲)或收縮(玻璃向內(nèi)撓曲)是不可避免的。因此,為減輕中空玻璃所受的壓力,所有的中空玻璃的構(gòu)造都不是100%的剛性,中空玻璃常用的分子篩影響窗戶的撓曲。干燥劑周?chē)臏囟认陆禃r(shí),除3A分子篩外的所有干燥劑都吸附空氣的分子。該吸附過(guò)程從空氣層吸附更多的氣體,使已撓曲的玻璃(由較低溫度導(dǎo)致)進(jìn)一步向內(nèi)撓曲。這種干燥劑在溫度升高時(shí),也會(huì)向空氣層內(nèi)解吸附氣體,引起窗戶向外撓曲。



  圖五表示幾種干燥劑在兩個(gè)不同溫度下的空氣吸附和解吸附現(xiàn)象。吸附數(shù)據(jù)取得的方式,將室溫下試管內(nèi)的干燥劑用干冰冷卻到0℃,將體積變化值(立方厘米)除以試管中的吸附劑的重量求出氣體吸附值。解吸附數(shù)據(jù)的取得與上述方法類(lèi)似。將試管內(nèi)的干燥劑放在熱水槽內(nèi)升溫到60℃后獲得。就空氣吸附來(lái)說(shuō):分子篩13X吸附空氣最高,4A次之,二氧化硅更低些,3A最低,3A被認(rèn)為是“低撓曲”干燥劑。


  與僅僅由氣溫變化對(duì)空氣層收縮的影響相比,低撓曲干燥劑的空氣吸附對(duì)中空玻璃撓曲影響是相當(dāng)小的。中空玻璃40英寸×66英寸厚5/8英寸,用索爾瓦森公式來(lái)求得兩種情況下的撓度。表二給出向內(nèi)撓曲玻璃中央的應(yīng)力和破損概率的計(jì)算結(jié)果。


  表2 O0F條件下空氣間隔距離   






 














































  無(wú)干燥劑 3A充兩長(zhǎng)邊 3A+13X充兩長(zhǎng)邊 13X充兩長(zhǎng)邊
初始?jí)簭?qiáng)(PSIA) 14.7 14.7 14.7 14.7
無(wú)撓度壓強(qiáng)(PSI0) 1.89 1.92 2.04 2.60
中央撓度(英寸) 0.089 0.090 0.096 0.122
中央玻璃壓強(qiáng)(PSI) 596 603 643 818
破損概率(片/1000) 0 0 0 0
玻璃中央空氣間隔減少% 14 14.5 15 19.5


  圖六給出空氣間隔減少百分比的幾種情況。第一條形表示非干燥劑引起的撓曲情況。第二條形表示中空玻璃的兩個(gè)長(zhǎng)邊充3A引起的撓曲情況。第三條形與第四分別表示充3A和13X混合干燥劑和13X引起撓曲情況。索爾瓦森方程僅適于對(duì)自由邊緣或定位邊緣條件的計(jì)算。上述計(jì)算使用的自由邊緣與實(shí)際情況最接近。



 




 


 


 


 


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