摘要?dú)W洲標(biāo)準(zhǔn)以加速
耐久性相對(duì)表征
中空玻璃的使用壽命,依據(jù)該方法對(duì)我國(guó)40個(gè)企業(yè)雙道
密封中空玻璃進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)表明膠層厚度在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi),外道
密封膠類(lèi)型對(duì)產(chǎn)品加速耐久性影響顯著，其中
硅酮型密封膠粘結(jié)的中空玻璃的耐久性尤為低下，是影響中空玻璃使用壽命的顯著因素。
關(guān)鍵詞中空玻璃密封耐久性試驗(yàn)方法硅酮
聚硫密封膠
1.前言
建筑中空玻璃是相間隔玻璃周邊密封
粘接裝配的單元
構(gòu)件，由密封膠粘結(jié)組成內(nèi)外兩道阻隔濕氣的密封層，滲入的濕氣由間隔框內(nèi)的
干燥劑吸收，腔內(nèi)氣體的持續(xù)
干燥是
隔熱功能的基礎(chǔ)。粘結(jié)構(gòu)造和滲透路徑參見(jiàn)圖1。干燥劑吸收透過(guò)密封層滲入的水蒸氣，質(zhì)量不斷增加，直至吸濕飽和，表征是中空玻璃
結(jié)露、凝水，即產(chǎn)品功能壽命終結(jié)。按透濕通道尺寸、密封膠水
滲透率和干燥劑吸濕能力，理論推算中空玻璃壽命應(yīng)在30年以上，但實(shí)際應(yīng)用中相差甚遠(yuǎn)，有些建筑工程交付僅幾年就出現(xiàn)中空玻璃凝露，主要因素是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選材和操作工藝失當(dāng)或不正確的安裝，在環(huán)境水、水蒸汽、紫外線(xiàn)
輻射及化學(xué)介質(zhì)的侵蝕，
風(fēng)荷載、大氣壓力及溫度變化產(chǎn)生的氣壓差作用下，邊緣密封粘結(jié)體反復(fù)承載并循環(huán)
變形，加速密封粘結(jié)體
降解、粘接密封性劣化引發(fā)早期失效。
試驗(yàn)表明，紫外線(xiàn)輻照、高低溫或高濕等條件下的加速
老化試驗(yàn)，可評(píng)估結(jié)構(gòu)及密封膠劣化趨勢(shì)，但評(píng)定耐久壽命的有效方法應(yīng)以
分子篩在使用條件下的吸水質(zhì)量變化表征，評(píng)估其飽和吸濕的期限，該試驗(yàn)方法已為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采用。研究表明溫度-濕度的循環(huán)變化會(huì)促使?jié)駳鉂B透，特別在持續(xù)高溫高濕條件下腔內(nèi)氣體膨脹，
硬化的高
模量邊緣粘結(jié)體產(chǎn)生超高
應(yīng)力（如在溫度58℃時(shí)中空玻璃腔內(nèi)氣壓可達(dá)13kpa），使?jié)駳鉂B透加速 。結(jié)合多年現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1279《建筑用玻璃-中空玻璃》采用《中空玻璃水氣滲透耐久性測(cè)試方法》，以干燥劑飽和
吸水率、最初
含水率和試驗(yàn)后的最終含水率，計(jì)算中空玻璃的水分滲透指數(shù)，表征產(chǎn)品的密封耐久性 。該方法具有較好科學(xué)性及適用性，歐洲玻璃粘結(jié)裝配結(jié)構(gòu)認(rèn)證指南確認(rèn)，符合EN1279標(biāo)準(zhǔn)取得產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證的中空玻璃，將獲得25年使用壽命。
圖1 中空玻璃粘結(jié)密封結(jié)構(gòu)及滲透路徑
參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)，該方法將納入我國(guó)新修訂的《中空玻璃》標(biāo)準(zhǔn)，要求經(jīng)高低溫循環(huán)試驗(yàn)28天后，再在58℃高溫高濕條件下持續(xù)試驗(yàn)49天，中空玻璃的水分滲透指數(shù)不大于0.20。主編單位國(guó)家玻璃質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)40組樣品的加速耐久性的驗(yàn)證試驗(yàn)，表明該方法的有效性和適用性 。本文著重對(duì)影響試驗(yàn)結(jié)果的主要因素進(jìn)行分析，以探明中空玻璃外層密封膠的類(lèi)型對(duì)中空玻璃使用壽命的影響。
2.加速耐久性試驗(yàn)
2.1. 試件
每組試樣15塊，按同一工藝條件和材料制備，規(guī)格為510mm×360mm，試件露點(diǎn)應(yīng)≤-40℃。
2.2. 試樣設(shè)備
試驗(yàn)箱應(yīng)能提供兩階段試驗(yàn)條件：
1. 高低溫循環(huán)階段：溫度從-18℃至53℃循環(huán)升溫和降溫，每12h一個(gè)溫度循環(huán)，升溫或降溫速度為14℃/h，持續(xù)循環(huán)58次（28天）；
2. 高溫試驗(yàn)階段：溫度58℃保持7周（49天）
兩階段中在試驗(yàn)溫度高于23℃時(shí)，箱內(nèi)的
相對(duì)濕度應(yīng)≥95%。
2.3. 試驗(yàn)程序
取4塊試件，分解后測(cè)定其干燥劑的初始含水率(Ti,%)
取5塊試件，試驗(yàn)處理77天終結(jié)時(shí)分解，測(cè)定干燥劑的最終含水率(Tf,%);
取2塊試件，分解后對(duì)干燥劑取樣，經(jīng)飽和吸水至恒重，再行950℃或350℃高溫處理120min，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)吸水率(Tc,%)，即試件干燥劑的飽和吸水能力。
加速耐久性以水分滲透指數(shù)（I）表示，按下式計(jì)算，取5個(gè)試件I值的平均值，修約至小數(shù)點(diǎn)后兩位:
3.試驗(yàn)結(jié)果及分析
驗(yàn)證試驗(yàn)選取國(guó)內(nèi)各類(lèi)型企業(yè)共40組試樣，其中兩道密封的外層密封膠為聚硫型的20組，硅酮型19組。僅有一組采用
熱熔型密封膠密封。
3.1. 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)測(cè)定了各組試件內(nèi)外兩道密封的粘結(jié)寬度，試驗(yàn)測(cè)定各組試件的水分滲透指數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果列于表1。
表1 中空玻璃加速耐久性試驗(yàn)結(jié)果
3.2. 統(tǒng)計(jì)分析
3.2.1.40組樣品加速耐久性總體水平
樣品來(lái)自40個(gè)中空
玻璃企業(yè)，相對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)水平具有一定的代表性。已知各組試件的密封膠類(lèi)型，測(cè)定了試件外層密封的粘結(jié)寬度和
丁基膠粘結(jié)寬度（圖1）。
丁基膠厚度難以測(cè)量，密封膠牌號(hào)不詳，制作工藝水平也不盡相同，這些因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果也會(huì)有影響。為評(píng)估樣品的加速耐久性能，本項(xiàng)分析剔除三組（22#、27#、38#）缺陷樣品，以I值為隨機(jī)變量，按正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)其余37組樣品的水透率指數(shù)，結(jié)果表明總體均值為0.1679，方差0.1044，極大值0.55，按信度0.05水平（置信度95%）檢驗(yàn)，總體I值≤0.20 的概率為62%（圖2陰影部分面積）。
圖2總體水滲透指數(shù)分布及合格概率
3.2.2.外道膠類(lèi)型對(duì)I值的影響
37組樣品的外層分別采用聚硫和硅酮型密封膠，其中硅酮型樣品19組，I值的平均值為0.2063，方差0.1116，極大值0.55, 信度0.05水平檢驗(yàn)I值≤0.20 的概率為48%（圖3）；聚硫型樣品18組，I值平均值為0.1165，方差0.0789，極大值0.29, 信度0.05水平評(píng)估I值≤0.20 的概率為86%（圖4）。對(duì)比圖3-圖4，可見(jiàn)兩型樣品水分滲透指數(shù)差異顯著，置信度95%水平評(píng)估I值相差近一倍。
圖3 硅酮型水滲透指數(shù)分布及合格概率
3.2.3.粘結(jié)寬度對(duì)I值的影響
增加粘結(jié)寬度提高邊緣粘結(jié)的
承載力，增加透濕路徑的長(zhǎng)度（圖1），有利于降低中空玻璃水分滲透指數(shù)。試驗(yàn)樣品粘接尺寸檢測(cè)結(jié)果基本在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)內(nèi)外層密封膠粘接寬度與I值相關(guān)性，分析結(jié)果如下。
1）外道密封膠粘結(jié)寬度與I值的關(guān)系
圖4 聚硫型水滲透指數(shù)分布及合格概率
聚硫型樣品19組，外道密封粘結(jié)寬度（密封厚度）均值7.11 mm，方差0.65mm；硅酮型樣品18組，粘結(jié)寬度均值6.95 mm，方差0.83mm�？梢�(jiàn)粘結(jié)厚度水平相當(dāng)。以樣品粘結(jié)厚度為自變量對(duì)I值作圖，線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)分別為0.3949和0.0186，表明試驗(yàn)條件下粘接厚度與I值弱相關(guān)（圖5、圖6）。
圖5聚硫密封膠粘結(jié)寬度對(duì)I值影響mm
圖6硅酮密封膠粘結(jié)寬度對(duì)I值影響mm
圖5丁基膠粘結(jié)寬度對(duì)聚硫型樣品I值影響,mm
圖6丁基膠粘結(jié)寬度對(duì)硅酮型樣品I值影響,mm
2）內(nèi)道密封膠粘結(jié)寬度的影響
聚硫型樣品19組，丁基膠粘結(jié)寬度（密封厚度）均值為3.82 mm，方差0.85mm；硅酮型樣品18組，丁基膠粘結(jié)寬度均值3.50 mm，方差0.84mm�？梢�(jiàn)丁基膠粘結(jié)尺寸水平相當(dāng)。分析樣品I值與丁基膠粘結(jié)厚度相關(guān)性，表明試驗(yàn)條件下I值隨丁基膠粘結(jié)厚度的增加有下降趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)分別為0.6540和0.1141，為中等相關(guān)和弱相關(guān)（圖7、圖8）。
4.討論
4.1.
硅橡膠分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，自由空間大，具有良好的氣體及水蒸氣
透過(guò)率，這一特性被廣泛用于氣體分離及水蒸氣分離 。硅酮密封膠是以端羥基聚二
甲基硅氧烷為基礎(chǔ)（如HO(Me2SiO)nH）的縮合型
室溫硫化硅橡膠，主鏈為聚二甲基硅氧烷，交聯(lián)
密度低，水蒸氣透過(guò)率高于聚硫、
聚氨酯等基礎(chǔ)的密封膠。硅酮型密封膠的水蒸氣透過(guò)率約20g/m2.d，聚硫型密封膠低于10g/m2.d 。中空玻璃的水滲透指數(shù)與外道密封膠的類(lèi)型相關(guān)，同比條件下硅酮型較聚硫型高出近一倍，這一試驗(yàn)結(jié)果與基礎(chǔ)
聚合物透濕性差異關(guān)系密切。
4.2.以干燥劑吸水質(zhì)量變化為基礎(chǔ)的加速耐久性試驗(yàn)方法，適用于中空玻璃耐久性評(píng)估和產(chǎn)品質(zhì)量控制。德國(guó)DIN 1286-1標(biāo)準(zhǔn)采用該方法對(duì)中空玻璃產(chǎn)品分級(jí) 。采用該試驗(yàn)原理進(jìn)行大氣曝曬中空玻璃的性能研究，結(jié)果表明同條件試驗(yàn)時(shí)水滲透率隨外道膠的類(lèi)型出現(xiàn)顯著差異（圖7），聚硫型樣品曝曬3年，滲透水分的質(zhì)量為0.35g, 5年為0.55g，而硅酮型曝曬3年
滲水0.80g，水滲透量相差一倍 。結(jié)果表明，若聚硫型外道密封中空玻璃有25年使用壽命，則硅酮型產(chǎn)品的使用壽命僅有10年，差異與驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果一致。
5.結(jié)論
1）加速耐久性試驗(yàn)是評(píng)定中空玻璃密封質(zhì)量和評(píng)估使用壽命的有效方法；
2）粘結(jié)寬度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)對(duì)中空玻璃水滲透率影響不顯著；
3）外道密封膠的類(lèi)型是影響中空玻璃滲透率的顯著因素。硅酮型密封膠粘結(jié)的中空玻璃的水滲透指數(shù)遠(yuǎn)高于聚硫型，兩者的耐久使用壽命相差近一倍。
致謝：中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)修訂驗(yàn)證試驗(yàn)報(bào)告是本項(xiàng)分析的基礎(chǔ)，在此對(duì)GB/T 11944標(biāo)準(zhǔn)編制組主編單位的科學(xué)試驗(yàn)和辛勤勞動(dòng)致謝！
未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！
