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热塑性暖边间隔条的应用优势

来源:2018《建筑门窗幕墙创新与发展》  作者:王海利 张娜娜 朱吟湄 袁培峰 崔洪  日期:2018-5-22
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  摘要:50%的建筑能量损失是由门窗造成的,而门窗中玻璃约占70%,因此改善中空玻璃的节能效果可明显减少能量损失,热塑性暖边间隔条是热塑性弹性体,具有极低的传热系数,其制成的热塑性暖边中空玻璃能有效改善中空玻璃的节能效果,从而减少建筑门窗的能耗,实现环保节能。
  关键词:热塑性暖边间隔条;节能;传热系数;中空玻璃

  1、前言

  中空玻璃作为新型节能材料(词条“节能材料”由行业大百科提供),自上世纪80年代引入我国之后得到了长远的发展,广泛用于公用建筑、民用建筑等诸多领域。目前在我国400多亿平方米既有建筑中,还有90%以上属于高能耗建筑。在这些高能耗建筑中,门窗的能耗为45%~50%,占社会总能耗的20%。因此建筑能耗已成为制约社会经济发展的重要因素。山东省政府近日出台的《关于进一步提升建筑质量的意见》提出,从2015年开始全面执行居住建筑节能75%、公共建筑节能65%的设计标准。从节能角度来讲,整个建筑的能量损失中约50%是从上损失,对于整幢建筑来说,门窗的面积占建筑面积的比例超过20%,玻璃在门窗中约占70%以上[1],因此,增强门窗的保温隔热(词条“隔热”由行业大百科提供)性能,减少门窗的能耗, 是改善室内热环境和提高建筑节能的重要环节,而其中通过玻璃减少的能量损失越来越被重视。因此要减少建筑门窗(词条“建筑门窗”由行业大百科提供)的能耗,开发新型的中空玻璃边部间隔密封材料是关键,间隔系统的性能直接决定中空玻璃的节能和使用寿命。我公司研发的MF910S中空玻璃用热塑性隔条(以下简称MF910S)完全由高分子材料构成,能明显改善中空玻璃的传热系数,从而实现建筑节能和环保。

  2、MF910S中空玻璃用热塑性间隔条的构成

  中空玻璃边部密封材料对中空玻璃的传热系数有一定的影响。间隔条主要用来控制中空玻璃内、外两片玻璃的间距,保证中空玻璃具有合理的空间层厚度和使用寿命。随着科技水平的不断提高,间隔条的类型日新月异,由金属间隔条逐渐向暖边间隔条过度。最初中空玻璃多采用的是槽式中空玻璃,但是由于铝间隔条的导热系数为160w/(m·k)[2],在一定程度上虽降低了中空玻璃的导热系数,但是仍然不能满足国家节能要求,顺应环境的要求,热塑性暖边间隔条应运而生。

  目前,中空玻璃间隔系统主要分为两大类:一类为金属框与密封胶组成的刚性间隔系统;一类是暖边系统,暖边系统包含不锈钢间隔条、部分金属材料和非金属材料等。而我公司研制的MF910S中空玻璃用热塑性间隔条就是高分子材料暖边间隔条,其结构图如下。

图1 热塑性暖边间隔条结构图

  MF910S高分子材料暖边间隔条可完全取代丁基密封胶干燥剂和间隔条。其优势主要体现在以下几方面:

  (1)支撑作用:MF910S因配方特殊设计赋予产品常温下具有一定的硬度,完全能起到金属间隔条的支撑作用。

  (2)干燥作用:干燥剂均匀地混合在密封胶中,因为无论密封胶的质量是否过硬,其在制作中空玻璃时也不能完全隔绝外界水气的渗入,任何密封产品都有孔径,空气中含有的水气都会逐渐通过密封胶的孔径渗透到中空玻璃内部;从而使得中空玻璃结露失效。所以中空玻璃内部必须装有干燥剂来吸收水气,而且要求干燥剂不仅开始时有较强的吸附能力,而且其吸潮能力应保持几十年,能长时间吸收进入中空玻璃内部的水气。

  (3)密封性能:热塑性暖边间隔条集丁基密封胶、干燥剂和间隔条与一体,使用过程中增加了丁基密封胶的量,加宽了水气通道,能够有效的阻止外界水气的进入,延长中空玻璃的使用寿命。

  (4)粘结性:MF910S中加入的改性物质能够完全改善丁基密封胶的理化性能,实现丁基胶硅酮胶的化学粘结,在一定程度上改善了热塑性暖边间隔条不能用于幕墙中空玻璃生产的缺点。同时,暖边间隔条集丁基密封胶、干燥剂和铝间隔条于一体,可减少生产过程的繁琐性、提高生产效率。

  3、MF910S中空玻璃用热塑性间隔条的性能优势

  3.1、低传热系数

  采用不同的间隔条对中空玻璃的整体节能,特别是对中空玻璃边缘冷凝程度的影响是十分明显的。暖边间隔条其热传导值只有0.168W/m2·K,是铝间隔条的1/950,是不锈钢间隔条的1/85。用暖边间隔条制作的中空玻璃与槽铝式中空玻璃相比,其边缘温度较高,大大提高了中空玻璃的抗冷凝性。'

图2 普通中空玻璃与暖边中空玻璃抗冷凝效果图

  3.2、弹性记忆功能

  热塑性暖边间隔条是高分子材料,具有一定的弹性。中空玻璃在使用过程中会受压力、温差和风荷载等因素的影响,使中空玻璃在使用过程中始终处于胀缩的“泵”运动状态,易引起中空玻璃的炸裂,而使用MF910S热塑性暖边间隔条制作的中空玻璃,当中空玻璃胀缩运动时,会与玻璃的运动方向一致,使得边部应力最小,从而最大限度地减少了中空玻璃炸裂的可能性,并且提高了中空玻璃的密封寿命。

图3 不同类型中空玻璃应力变化图

  3.3 易于加工生产

  MF910S中空玻璃用热塑性间隔条完全由高分子材料构成,是热塑性弹性体,因此在生产过程中较易加工,可同时满足生产需求和特殊环境用途的要求,便于生产各种形状的异型中空玻璃。而且生产方便快捷,也可根据需求调整不同宽度的间隔条,满足不同中空玻璃类型的生产,具体效果见下图。

图4 异型中空玻璃

  由图4可知,MF910S中空玻璃用热塑性间隔条在线成型非常方便,可用于各种异型中空玻璃的生产。

  3.4 简化中空玻璃制作工艺

  采用暖边间隔条制作中空玻璃简化了中空玻璃的制作工艺,而且制作过程中全部采用机械化操作,减少了人工出错的机率,转角(词条“转角”由行业大百科提供)区域的密封也会更严实[3]。

  槽铝式中空玻璃制作工艺流程图如下:

  热塑性暖边中空玻璃制作工艺流程图如下:

  由两者中空玻璃制作工艺流程图可知,暖边中空玻璃的制作工艺减少了铝间隔条的折弯分子筛的灌装、上框等工序,图中填充部分在槽铝式中空玻璃制作中需要3~4人才能完成而暖边中空玻璃采用机械化操作,无需人员操作就能完成,大大减少了人力资源的浪费,而且暖边中空玻璃在制作过程中自动定位,减少返工,使用暖边间隔系统可大大提高生产效率,降低原料的消耗。

  3.5 MF910S的性能优势

  产品的质量与产品性能的优劣息息相关,优良的密封胶性能制成的中空玻璃可更大程度的提高中空玻璃的使用寿命,降低能源消耗,从而实现建筑节能。MF910S热塑性间隔条既要起到间隔条的作用,还要具有丁基胶的作用,阻止外界水气的进入和气体的泄露,同时在施工时还具有预固定玻璃原片的作用,这就要求MF910S具有较高的性能,既能满足水蒸气透过率又要求在常温下具有一定的强度,表2是MF910S与国外同类产品的性能对比表。

表2 MF910S与国外产品对比表

  从全面性能对比表上可以看出,MF910S的各项性能与国外样品相当,剪切强度也较大,能够满足中空玻璃生产的需求。

  同时,中空玻璃加工过程中,中空玻璃涂过第二道密封胶后,从生产线向堆垛架转移过程中,其一侧玻璃原片经常处于无支撑的悬空状态,在此期间原片玻璃的自重完全依靠MF910S热塑性间隔条的强度来固定。MF910S热塑性间隔条粘接强度越大和持粘时间越长,对玻璃原片的定位能力就越强,中空玻璃更不易出现移动和滑落现象。表1中剪切强度这一项性能是表征动态条件下产品的力学性能,主要考察产品对玻璃粘结力的大小,持粘性是表征静态条件下产品的力学性能,MF910S不同温度下的持粘性结果见表3。

表3 不同温度下持粘性实验结果表

  由表3可知,MF910S的持粘性与国外样品相当,即MF910S的抗滑移能力较强。

  MF910S经国际权威检测机构检验,性能满足EN1279-4标准要求。

图5 EN1279-4检测报告

  4、暖边中空玻璃系统

  中空玻璃节能技术措施除了玻璃原片的选择、充惰性气体和增加玻璃原片的厚度外,低传热系数的热塑性暖边间隔条的应用也有利于改善中空玻璃的节能效果。高质量的暖边能够降低中空玻璃边缘线性传热系数,使得门窗表面温度差异更小,降低冷辐射

  为了验证MF910S热塑性间隔条产品的性能,将其配套制作的充气中空玻璃按照EN1279进行测试(外道胶分别为MF840双组分聚硫中空玻璃专用密封胶(高模量)和MF881-25HM硅酮结构密封胶)。

  4.1 水气、气体密封耐久性

  中空玻璃在使用过程中环境中的水和潮气的作用都会加速密封胶的老化,从而加快水气进入中空腔内的速度,最终使中空玻璃失效。水气密封耐久性能是测定中空玻璃使用寿命的重要指标之一。

  暖边间隔条的诞生可改善中空玻璃的节能效果,特别是减少边部的冷凝现象。但是由于环境温度的变化,中空玻璃空腔内气体始终处于热胀或冷缩状态,从而使密封胶长期处于受力状态。气体密封耐久性是测定中空玻璃老化前后的密封(氩气浓度保持率)性能。经国际权威检测机构检验,MF910S热塑性暖边中空玻璃能够满足EN1279关于中空玻璃性能测试的要求。下图是MF910S暖边中空玻璃的EN1279检测报告。

图6 MF910S暖边中空玻璃EN1279检测报告

  4.2 循环老化试验

  为了进一步验证暖边中空玻璃的耐老化性能,实验室通过增加老化循环次数考察其老化性能,具体试验方法按照GB/T 11944-2012中7.7的要求进行,该老化循环实验从2016年9月份开始进行,试验结果见下表。

表5 循环老化试验结果表

  由表5可知,经过五次老化循环试验之后,其气体泄漏量仍较小,所放试样的气体含量均≥80%,能够满足中空玻璃标准GB/T 11944的要求。

  5、结论

  (1)MF910S集金属间隔条、丁基胶和干燥剂的功能于一体,而且不含任何金属成分,有利于节能环保(词条“节能环保”由行业大百科提供)政策的实施;MF910S是弹性材料且在线成型,有利于异型中空玻璃的生产,而且具有极低的传热系数,节能效果显著;MF910S制作中空玻璃时全部采用机械化操作,减少了人工出错的机率,转角区域的密封也会更严实,可大大提高生产效率,降低原料的消耗。

  (2)MF910S热塑性间隔条配套制作的暖边中空玻璃的耐老化性能较强,经过五次气体密封耐久性试验之后,气体的泄漏量较小,所放试样的气体含量均≥80%,能够满足GB/T 11944标准的要求。

  (3)节能和环保是我国实现可持续发展战略的保证。从国家宏观控制政策和国内整体大环境来看,中空玻璃产业符合国家的节能性和安全性的发展方向,发展前景广阔、潜力巨大。但是由于槽铝式中空玻璃中铝间隔条的导热系数大,因而造成的能源损失也较大。为了解决中空玻璃边部的热损失问题,暖边间隔条应运而生,在发达国家得到了广泛应用。近几年,国内连续引进了十几条暖边中空玻璃生产线,说明暖边中空玻璃的优良节能效果已被大家认可,再配合国家节能环保政策的陆续出台,暖边中空玻璃的市场会逐步走向强大。

  参考文献

  [1]张司.建筑门窗节能之密封胶条[J].门窗,2011(8):52-55.

  [2]戚永河.中空玻璃节能概述[J].门窗,2007(3):25-28

  [3]赵辉.非金属暖边系统在中空玻璃行业的应用和发展[J].化工时刊,2016(9):39~41

  [4]中华人民共和国工业和信息化部.JC/T 2071-2011 中空玻璃生产技术规程[S].2012

  [5]秦皇岛玻璃工业设计研究院,国家玻璃质量监督检验中心,中国建材检验认证中心等.GB/T11944-2012 中空玻璃[S].北京:中国标准出版社,2013

  [6]BS EN 1279 Glass in building — Insulating glass units

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原文地址:http://www.52mqw.com/info/2018-5-22/44674-1.htm
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