【正文】1：導言
對中空玻璃而言,暖邊技術已成為一個工業詞匯。在經歷了幾十年的發展之后,中空玻璃的結構都基本相似,但隨著材料科學的發展,玻璃的物理化學性能得到很大的改進,鍍膜玻璃以及各種高分子材料的組合應用,使得中空玻璃的隔熱性能產生很大的變化,能滿足各種不同場合的需要。發達國家都能根據具體的使用要求設計出各種類型的中空玻璃,并不斷開發出暖邊間隔物的新品種。我國建設部也已把中空玻璃列為推廣應用的建材節能產品之一,這使我國中空玻璃的研制和生產面臨著良好的發展機遇。
2：暖邊技術的產生
中空玻璃由兩片或兩片以上的玻璃板組合而成,玻璃板之間用邊緣密封系統進行間隔,中間充以氣體。玻璃板可以是普通平板玻璃、鋼化玻璃或Low-E玻璃,這根據中空玻璃的使用地點及所起的作用而選定。膠進行封邊,使玻璃粘合在一起,并防止層內氣體外溢。當中空玻璃兩側有兩種不同溫度的流體時,通過其中間部分和邊緣部分的熱量大小是不同的熱量通過玻璃板的方式都是導熱和輻射,其熱阻也相同。被間隔的氣體主要產生導熱,也可能發生對流換熱。中空玻璃的隔熱能力主要來自密封著的空氣層,在溫度為20℃時,空氣的導熱系數為0.026W/m·K,而普通透明玻璃板的導熱系數為0.76W/m·K[1],其比值為1∶29。中空玻璃密封的空氣層內,對流換熱所占的份額較小,基本為導熱方式,所以能較大程度地提高中空玻璃的熱阻。在中空玻璃的邊部,由于密封系統與玻璃板緊密接觸,所以是多層平壁之間的傳導傳熱。間隔條材質的
導熱系數對熱阻的影響極大,較初使用的鋁質隔條導熱系數大,熱阻小。對中空部分而言,空氣層厚度與間隔條尺寸接近,所以它們的熱阻之比也近似于它們導熱系數的比值。純鋁的導熱系數為202W/m·K,鋁合金的導熱系數一般也在130～150W/m·K[2],所以,邊部的熱阻遠遠小于中間部分。圖2表示使用不同間隔物時,中空玻璃邊部溫度的變化。
冬天時,建筑物中空玻璃其四周部分的熱阻小,溫度下降明顯。由于室內具有一定濕度,空氣中的水分碰到較低溫度的玻璃板就被冷凝,在中空玻璃的邊緣產生結露結霜現象,這既影響美觀,又對密封材料造成損害。
為改善中空玻璃四周部分熱阻過小、容易結露結霜現象,研究方向集中在間隔條材質和間隔條形狀的熱性能上。結果表明,采用導熱系數較低的材料替代傳統的鋁質間隔條,能使內層玻璃周邊溫度比過去高,避免內層玻璃邊緣處的結露。因此,導熱系數小的各種材料以及各種形狀的間隔條被大量研制出來,于是出現暖邊技術這一術語。
3：暖邊間隔系統的種類
中空玻璃間隔系統基本上可分為兩大類:一類為低導熱系數的金屬框與密封膠組成的剛性間隔,另一類是以高分子材料為主制成的非剛性間隔條。在1995年前,主要是鋁質間隔框。暖邊技術產生之后,暖邊間隔系統占據了整個北美市場的82%左
右,其中剛性間隔占據54%,主要為U型的不銹鋼材料;非剛性間隔占據28%,如Swiggle膠條以及其他含干燥劑的聚硅酮發泡產品。剩下的18%仍然是鋁質間隔框。
3.1框架式剛性間隔系統
由于不銹鋼的導熱系數大大低于鋁,用不銹鋼材料替代鋁質間隔條,它們的導熱系數之比為1∶11,所以可改善中空玻璃邊部熱阻過小的狀況。美國PPG公司的產品Intercept,先用不銹鋼帶壓制成槽型,然后在槽內鋪上含分子篩的膠泥,接著在邊部涂層膠,再折框,較后合片。其特點是折框設備全自動,生產速度快,適合生產批量大、規格簡單的民用建筑的中空玻璃。
該間隔系統能提供足夠的強度以保持玻璃片平整,防止絕緣氣體外溢和濕氣進入,其關鍵技術是密封膠。中空玻璃在使用期間面臨著來自外界的溫差、氣壓、風荷載等影響,因此密封膠既要保證系統的結構穩定,還要防止外來水汽滲透進入中空玻璃的空氣層內。
對密封膠的性能要求主要有與基材(玻璃、間隔條)的粘接能力、在使用環境下的耐水性、抗太陽光紫外線照射能力、耐高溫性和耐低溫性。要求密封材料在膨脹收縮的動態下不開裂老化。密封膠可分外兩大類:結構密封和低水汽滲透率密封(lowMVTsealants)。用于結構密封的主要為熱固性材料,如聚硫膠、聚胺脂膠和硅酮膠等,它們增強了中空玻璃的穩定性,都具有較高的模量值。但氣密性差,抗水汽滲透率差,一般大于15g/m2·d,硅酮膠達到50g/m2·d。低水汽滲透率密封主要為熱塑性材料,常用的為聚異丁烯(PIB),水汽滲透率小于1g/m2·d。由于是熱熔性的,其操作溫度為150℃左右。密封技術與暖邊產品的關系密切,不同的暖邊產品有其相應的密封工藝。它們都影響到中空玻璃的質量,也與其隔熱功能密切相關。
3.2條狀式非剛性間隔系統
由于高分子材料導熱系數小,所以采用熱固性材料做間隔條得到很大發展。TruSeal公司的Swiggle膠條將干燥劑與塑料做成一體,中間嵌以波紋狀金屬隔片,在我國很普遍。其另一產品Insuledge是非金屬的矩形管狀隔條,中間是波紋狀管形內芯,波紋可抗壓,又能適當伸展。外面套一矩形管狀箔片,以增強間隔條抗水汽滲透的性能,邊部膠層防濕汽,內層含有干燥劑,造型美觀,單道與雙道密封均可。其特點是用中空取代了固體材料或發泡材料,充分利用了空氣導熱系數小的特點,強度則通過波紋管得以增強。其間隔空間為13mm,導熱系數為0.08W/m·K,水汽滲透率為0.098H2O/m2·d。產品DuraSeal可適用于雙層、三層的中空玻璃,用熱壓方法密封,一步制成,間隔空間為6～18mm。