第五章 中空玻璃

第五章中空玻璃本章要求1、掌握中空玻璃的概念2、掌握中空玻璃生产的三种方法3、了解中空玻璃的品种与规格4、掌握中空玻璃的性能及其提高中空玻璃隔热性能的主要措施5、了解中空玻璃的应用§5.1中空玻璃发展现状与发展动向1、定义：由两片或多片平板玻璃构成，中间用边框隔开，四周边部用胶接、焊接或熔接的办法密封，中间充入干燥空气或其他气体。Insulatingglassunit(IGU)最初，中空玻璃是指双层隔热玻璃§5.1中空玻璃发展现状与发展动向中空玻璃生产工艺方法有：熔接法、焊接法和胶接法第一、第二次世界大战发展起来，工业生产和应用在二战之后，大规模应用是在20世纪70～80年代1934，徳－胶接法；20世纪40年代美－焊接法；50年代初、中期，美洲和欧洲同时发明熔接法。1954，日本；1957，英国；1964，我国开始手工方法小批量生产；80年代，引进生产线近70条。§5.2中空玻璃生产的工业方法一、工艺方法：熔接法、焊接法和胶接法1、熔接法：通过玻璃局部加热，使玻璃板边部软化，从而使两块玻璃的边缘直接熔合而成。1、熔接法具体操作：原片玻璃——切裁——磨边——洗涤——边部涂石墨粉——通电加热——火焰辅助加热——退火——冷却——钻孔——充干燥空气——封口——检验——成品入库优点：不透气，具有高度的耐久性缺点：产量低（10％），只能用面积小、厚度薄，且厚度相同的同类玻璃（d3-4mm，s2.2m2)2、焊接法定义：将玻璃四边涂上金属，将两片玻璃与金属间隔框通过焊接的方式形成带有空气腔的玻璃。机理：当加热的金属和熔融的玻璃在直接接触中聚合在一起时，将形成氧化物薄膜并扩散，或是在某种程度上熔解在玻璃内，并形成密封接头。（2）焊接法工艺流程：大片原片进厂——按所需尺寸自动切裁——磨边——边部洗涤——边部预热——边部镀薄铜层——在铜层上镀锡层——整板洗涤干燥——焊铅合金边框——边框上一边装干燥器（断面为长方形的薄铁皮管，内装硅胶干燥剂）——合片（即将另一片镀铜锡层的玻璃合在一起）——焊接——在边框上钻一小孔，充入少量隔音及检漏的气体（SF6)后，封闭小孔——检查边部密封情况——包装入库2、焊接法砂轮倒45°角磨边；45～50℃热水洗涤；天然气（加纯氧）燃烧喷嘴预热；镀铜层:Φ2mm的黄铜丝，天然气加热，厚度0.2mm；铜层上喷上助焊剂氯化锌，电加热熔化的锡液用压缩空气喷吹在铜层上；边框：0.8mm厚的铅片条（宽6、9、12、15mm）；焊条：锡、铅、铋合金；2、焊接法6％SF6作用：（1）提高隔音性能；（2）检查边框密封性。原因：放射性，有利于检查中空玻璃是否漏气。第一次检查用计算机控制的放射性元素探测器；第二次检查是在中空玻璃上加重物3、胶接法（1）定义：把玻璃与中间支撑架粘接在一起的生产中空玻璃的方法叫胶接法3、胶接法（2）框架可采用铝塑料、木材、橡胶等制成。（3）胶接材料采用封口胶、玛蒂脂、沥青、聚乙烯醇缩丁醛薄膜等（4）生产流程：A、玻璃原片——自动切裁——自动洗涤干燥——人工放置边框——合片——密封——检验入库B、镀锌铁皮——机械卷压成边框管——装填机装填干燥剂（细颗粒的硅胶）——成四边形边框——涂胶3、胶接法丁基密封胶铝隔条分子筛双组分聚硫密封胶玻璃合片4、胶条法胶条分为中间夹波浪形连续铝片和不夹铝片两种两片玻璃直接用涂有胶黏剂的胶条粘结成具有一定空腔厚度的中空玻璃生产方法，胶条与玻璃粘结牢固，具有良好的绝热隔声效果。胶接法焊接法熔接法胶条法几种中空玻璃生产方法的评述1、熔接法：间隔层内不透气，具有很高的耐久性；但产品规格较小，不能制造三层及镀膜、低辐射率中空玻璃，品种较少，原片厚度范围小，难以实现机械化连续生产、产量低。2、焊接法：较好的耐久性；但工艺较复杂，需要在玻璃上镀铜、镀锡、焊接等热加工，设备多，生产需耗用较多的有色金属，成本高。3、胶接法：关键是密封胶的质量，双组分密封胶经过不断改进，其使用寿命可达20～30年；该工艺简单，投资少，质量好。4、胶条法：简化了胶接法的工艺流程和设备，生产效率高。二、密封材料（胶接法）密封材料内层：丁基橡胶外层：特殊碳粉（或活性炭、碳酸铝）：活化剂硫化锌：着色剂硅油环氧树脂硫磺：催化剂聚硫橡胶和玻璃粘结脂肪酸：延长固化时间氧化锰、氧化钙，有机或无机过氧化物：氧化剂（外层双组份聚硫橡胶A:B容积比＝8：1～14：1）内层采用丁基橡胶或异丁橡胶（聚异丁烯）（均称丁基胶）为粘接胶，是黑色的可塑胶，有永久性的塑性，常温下手触摸时感到粘手，有良好的防水蒸汽穿透性能；外层采用双组份聚硫橡胶A组分：聚硫橡胶＋氯化石腊（软化剂）B组分：粘结剂不同密封材料的性能见下表所示材料名称使用部位基本性能与间隔框的作用聚异丁烯／丁基橡胶玻璃与间隔框之间1.热态使用2.化学反应不活泼3.塑性，水蒸气（或气体）穿透性很低对间隔框及玻璃有良好的粘结性能，固定间隔框与玻璃的位置聚硫橡胶间隔框外侧、玻璃与玻璃之间1.常温下使用2.胶本身起固化反应3.弹性、水蒸气（气体）、液体的穿透性较低对玻璃与玻璃及内密封胶有良好的粘结性能，抗水蒸气（或气体）的侵入及化学侵蚀，固定与密封丁基胶机人工涂聚硫橡胶三、干燥剂种类分子筛硅胶混合干燥剂化学成分铝硅酸盐二氧化硅分子筛和硅胶的混合体物体结构晶质非晶质晶质＋非晶质供货状态球形球形或颗粒状球形或颗粒状中空玻璃吸收能力20～25％30～35％30～35％H2O的质量（％）3～10020～1004～100毛细孔无有有适应溶剂、适应气体填充是不不四、金属隔框材料胶接中空玻璃的间隔框大部分采用金属隔框，或是电镀钢和铝隔框。隔热要求不同，各玻璃片间距也各不相同。充气大的中空玻璃大都具有较高的隔热、隔音性能。玻璃的层数要根据所要求的隔热性能来决定，而气体的填充量要根据中空玻璃的功能来决定。20世纪60～70年代，西方国家首先使用铝窗框取代了传统的老式木窗框。但由于铝窗框的热导率大，加工工艺复杂，消耗能源多，故改用聚氯乙烯（PVC）做框架。五、中空玻璃的新工艺方法取消了原来的铝框，取而代之以塑性橡胶框带（1）法国SAINT-GOBAIN（圣哥本）－BIVER法：热塑料并含有干燥剂的聚硫橡胶做框架（2）SWLGGLE-STRLP工艺：含有干燥剂的热塑性材料隔带作隔框。金属条嵌在隔带的中间§5.3中空玻璃的品种与规格一、品种：玻璃原片可以使用各种厚度和大小尺寸的无色透明玻璃及钢化、夹层、夹丝、压花、彩色、涂层镀膜、无反射玻璃等二、规格：胶接法：每块外形最大面积为15m2；焊接法：每块外形最大面积为15m2；熔接法：空气间隔层厚度为6mm、9mm、12mm、15mm、18mm；空气间隔层为1层；玻璃厚度5mm；最大面积2.2m2。高保温、隔声、防结露可以不可以低辐射玻璃保温、隔声、防结露、透光不透明、装饰不可以可以磨砂玻璃保温、隔声、防结露、反射太阳能、装饰不可以可以热反射玻璃保温、隔声、防结露、吸收太阳能、装饰不可以可以吸热玻璃保温、高隔音、防结露、安全可以可以夹层玻璃保温、隔声、防结露、高强、安全可以可以钢化玻璃保温、隔声、防结露可以可以普通平板玻璃功能内层外层玻璃品种中空玻璃的配片方式及其功能三、国产中空玻璃品种及规格（1）层数：双层、三层或多层；（2）玻璃原片：无色浮法玻璃、彩色玻璃、遮阳玻璃、夹丝玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃等。（3）颜色：无色、茶色、蓝色、灰色、紫色、金色、银色等。（4）厚度：玻璃原片厚度3～12mm；间隔厚度：6～20mm；中空玻璃总厚度：12～42mm。（5）尺寸范围：300mm×300mm～3000mm×2000mm（6）间隔层内充气及加入的填充物：SF6；当电流通过时能发光的惰性气体；玻璃纤维；氟里昂§5.4中空玻璃的主要性能一、主要性能1、优良的隔热性能隔热性可用传热系数k[W/(m2·℃)]表示。k值越小，表示其隔热性越好，k值越大，表示其隔热性越差。20℃，k空气＝0.026；K玻璃＝0.668；K铝框＝20.636决定其隔热性能的主要是玻璃内表面的空气层的热阻，形成不产生对流的中间空气层。例：T室外＝－10℃，T单层玻璃＝－2℃；T三层中空＝13℃中空玻璃与其他材料的传热系数比较材料名称传热系数k[W/(m2·K)]3mm平板玻璃6.845mm平板玻璃6.726mm平板玻璃6.6912mm双层中空玻璃（3玻璃＋6空气层＋3mm玻璃）3.5918mm双层中空玻璃（3＋12＋3）（15.5kg/m2)3.2221mm三层中空玻璃（3＋6＋3＋6＋3）2.43100mm厚混凝土砖墙（250kg/m2）3.261、优良的隔热性能减轻冷辐射例：相同结构的房屋，T室外＝－8℃，T室内＝20℃，3mm厚普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的67.4％；而双层中空玻璃（3＋6＋3）则为13.4％窗玻璃的传热率和太阳辐射的反射率是考虑窗玻璃隔热功能的重要因素严寒地区可采用k值大和遮蔽系数大的普通透明中空玻璃；而在温热地区则可采用遮蔽系数小和k值小的热反射中空玻璃。2、隔音性能使用区域白天夜间特殊安静区（疗养区、高级别墅区等）居民、文教区混合区（居住商业、工业混合区）工业集中区、商业中心区交通十字路口道路两侧50556065704045505555GB3096－93城市区域环境噪声标准（单位：dB）分贝指数声音例子0人类可听见的最小声音10正常呼吸20在5英尺内窃窃私语30安静的图书馆、轻声细谈40客厅、安静的办公室、远离路况的卧室50近距离的轻微路况、冰箱、微风分贝指数声音例子60距离20英尺的冷气机、谈天、缝纫机（不舒服）70繁忙交通、办公室制表器、吵闹的餐厅。在此分贝水平下，若您经常听到这些嘈杂的声音，或许会影响您的听觉。80地下铁、闹市繁忙交通、距离2英尺的闹钟、介于85至115分贝的汽艇、工厂吵杂声。若您常接触这些噪音超过8小时都会对身体不利。（烦恼）•90铲车、介于95至120分贝的摩托车、99分贝的雪地摩托车、家用电器吵杂声、工具、割草机。当噪音声量不断提高，“安全性”的接触时间也会相继降低；损伤可在少于8小时内发生。•分贝指数声音例子100锯链、介于105至120分贝的立体声耳机、风钻。即使只持续2个小时接触100分贝都会带来伤害，此外，每增加5分贝，“安全时间”将会减少一半。110娱乐中心可达至110分贝。120站在摇滚乐队演唱会喇叭前、健身俱乐部、有氧运动室、抛砂、高达118分贝的电影院、高达127分贝的体育活动、雷声。此危险性伤害会立即发生：接触120分贝可损伤您的耳朵。130儿童玩具所发出的声音高达135至150分贝之间、交响乐队、赛车、电钻、电动钻机。140介于150至167分贝的枪声、飞机起飞、140分贝或以上的“奏着音乐的车辆”、自行车警笛。接触的时间长短都会带来伤害；140分贝的声音可导致耳朵立即感觉疼痛。分贝指数声音例子150喷气发动机起飞、介于125至155分贝的炮竹声，平均距离为10英尺、玩具手枪、气球爆裂。160烟火(距离3英尺内)、步枪、手枪170猎枪180火箭发射台。若在没有护耳的情况下，此噪音水平可造成无法逆转的损伤：丧失听力是无可避免了。2、隔音性能中空玻璃类型平均隔音能力（dB）20mm（4＋12＋4）双层中空玻璃2836mm（12＋12＋12）双层中空玻璃3236mm（4＋12＋4＋12＋4）三层中空玻璃30～3116mm（5＋6＋5）双层中空玻璃25一、中空玻璃主要性能3、防结露性能结露：窗户用普通单层平板玻璃时，在冬季采暖房间的室内侧玻璃表面有冷凝水。饱和水蒸气与空气温度成正比结露将影响工作及安全、污染例：室外风速＝5m/s，T室内＝20℃，相对湿度＝60％，则当T室外＝8℃，5mm单层玻璃开始结露；而16mm(5+6+5)双层中空玻璃在T室外＝－2℃结露；27mm(5+6+5+6+5)三层中空玻璃T室外＝－11℃结露1、使用中空玻璃改进窗子的绝热性能