對中空玻璃而言，暖邊技術(shù)已成為一個工業(yè)詞匯。在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展之后，中空玻璃的結(jié)構(gòu)都基本相似，但隨著材料科學(xué)的發(fā)展，玻璃的物理化學(xué)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(yīng)用，使得中空玻璃的隔熱性能產(chǎn)生很大的變化，能滿足各種不同場合的需要。發(fā)達國家都能根據(jù)具體的使用要求設(shè)計出各種類型的中空玻璃，并不斷開發(fā)出暖邊間隔物的新品種。我國建設(shè)部也已把中空玻璃列為推廣應(yīng)用的建材節(jié)能產(chǎn)品之一，這使我國中空玻璃的研制和生產(chǎn)面臨著良好的發(fā)展機遇。
暖邊技術(shù)的產(chǎn)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(tǒng)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(jù)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(nèi)氣體外溢。當(dāng)中空玻璃兩側(cè)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(dǎo)熱和輻射，其熱阻也相同。被間隔的氣體主要產(chǎn)生導(dǎo)熱，也可能發(fā)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(dǎo)熱系數(shù)為0.026W/m?K，而普通透明玻璃板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.76W/m?K[1]，其比值為1∶29。中空玻璃密封的空氣層內(nèi)，對流換熱所占的份額較小，基本為導(dǎo)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(tǒng)與玻璃板緊密接觸，所以是多層平壁之間的傳導(dǎo)傳熱。間隔條材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)對熱阻的影響極大，最初使用的鋁質(zhì)隔條導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)的比值。純鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為202W/m?K，鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)一般也在130～150W/m?K[2]，所以，邊部的熱阻遠遠小于中間部分。
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(nèi)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(chǎn)生結(jié)露結(jié)霜現(xiàn)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(jié)露結(jié)霜現(xiàn)象，研究方向集中在間隔條材質(zhì)和間隔條形狀的熱性能上。結(jié)果表明，采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料替代傳統(tǒng)的鋁質(zhì)間隔條，能使內(nèi)層玻璃周邊溫度比過去高，避免內(nèi)層玻璃邊緣處的結(jié)露。因此，導(dǎo)熱系數(shù)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(xiàn)暖邊技術(shù)這一術(shù)語。
暖邊間隔系統(tǒng)的種類
中空玻璃間隔系統(tǒng)基本上可分為兩大類:一類為低導(dǎo)熱系數(shù)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(zhì)間隔框。暖邊技術(shù)產(chǎn)生之后，暖邊間隔系統(tǒng)占據(jù)了整個北美市場的82%左右，其中剛性間隔占據(jù)54%，主要為U型的不銹鋼材料；非剛性間隔占據(jù)28%，如Swiggle膠條以及其他含干燥劑的聚硅酮發(fā)泡產(chǎn)品。剩下的18%仍然是鋁質(zhì)間隔框。
框架式剛性間隔系統(tǒng)
由于不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大大低于鋁，用不銹鋼材料替代鋁質(zhì)間隔條，它們的導(dǎo)熱系數(shù)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(chǎn)品Intercept，先用不銹鋼帶壓制成槽型，然后在槽內(nèi)鋪上含分子篩的膠泥，接著在邊部涂層膠，再折框，最后合片。其特點是折框設(shè)備全自動，生產(chǎn)速度快，適合生產(chǎn)批量大、規(guī)格簡單的民用建筑的中空玻璃。
該間隔系統(tǒng)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(guān)鍵技術(shù)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(fēng)荷載等影響，因此密封膠既要保證系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，還要防止外來水汽滲透進入中空玻璃的空氣層內(nèi)。
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(huán)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(tài)下不開裂老化。密封膠可分外兩大類:結(jié)構(gòu)密封和低水汽滲透率密封(lowMVTsealants)。用于結(jié)構(gòu)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(wěn)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(shù)與暖邊產(chǎn)品的關(guān)系密切，不同的暖邊產(chǎn)品有其相應(yīng)的密封工藝。它們都影響到中空玻璃的質(zhì)量，也與其隔熱功能密切相關(guān)。
條狀式非剛性間隔系統(tǒng)
由于高分子材料導(dǎo)熱系數(shù)小，所以采用熱固性材料做間隔條得到很大發(fā)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(chǎn)品Insuledge是非金屬的矩形管狀隔條，中間是波紋狀管形內(nèi)芯，波紋可抗壓，又能適當(dāng)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(nèi)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(fā)泡材料，充分利用了空氣導(dǎo)熱系數(shù)小的特點，強度則通過波紋管得以增強。其間隔空間為13mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.08W/m?K，水汽滲透率為0.098H2O/m2?d。產(chǎn)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。
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