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中空玻璃干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響

2014/5/24 11:03:29 來(lái)源:

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1.  引言
     中空玻璃作為門窗節(jié)能玻璃的必選玻璃,其使用壽命成為公眾日益關(guān)心的問(wèn)題。目前中空玻璃行業(yè)的非常大問(wèn)題是,市場(chǎng)上約80%以上的中空玻璃使用壽命太短,其平均壽命不會(huì)超過(guò)十年。大部分中空玻璃會(huì)在七、八年的時(shí)間達(dá)到使用壽命而需要更換。如到期不更換,不但起不到任何節(jié)能效果,由于中空玻璃腔內(nèi)水汽的反復(fù)冷凝與蒸發(fā),還會(huì)加速散熱,形成更大的能源浪費(fèi)。過(guò)多的水汽冷凝還會(huì)使中空玻璃阻礙視線。當(dāng)全國(guó)大部分建筑的門窗每到七、八年就要更換一次的話,隨著中空玻璃的普及,全國(guó)每年就要花掉上百億資金來(lái)更換中空玻璃,這種巨大的浪費(fèi)將嚴(yán)重拖累國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略的發(fā)展。所以,為了避免更大的浪費(fèi),實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略目標(biāo),保護(hù)廣大消費(fèi)者的利益,有必要深入探討影響中空玻璃壽命的因素,從而大大提高中空玻璃使用壽命。干燥劑作為中空玻璃輔材當(dāng)中較核心的材料,其對(duì)中空玻璃壽命起著主要性的影響作用。

 

2.  各類干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響
2.1  外觀形狀改變型干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響原理
     眾所周知,密封膠的密封效果直接影響中空玻璃的壽命,而干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響程度比密封膠更為好。
影響中空玻璃壽命的三大要素是:
1. 合格的中空玻璃干燥劑
2. 合格的中空玻璃密封膠
3. 正確的加工方法
     在此三者的關(guān)系中,對(duì)中空玻璃節(jié)能效果起直接作用的就是干燥劑,它使空氣保持干燥,從而使中空玻璃具有透明保溫作用,而密封膠的使命就是對(duì)干燥劑起保護(hù)作用,使其盡量少的吸收環(huán)境水份。正確的加工方法可降低干燥劑的吸水負(fù)擔(dān)與密封膠的密封負(fù)擔(dān),使兩者的作用得到充分的保護(hù),從而延長(zhǎng)中空玻璃的使用壽命。
     中空玻璃到底需要什么樣的干燥劑呢?一句話,中空玻璃需要物理與化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的,具有強(qiáng)大的高層度吸附能力的干燥劑。
市場(chǎng)上的中空玻璃干燥劑,從外觀看都非常類似,都是乳白色或黃褐色的小顆粒,這些干燥劑都是粘土(一般為凹凸棒土)與一種或幾種其他成分的干燥劑的混合物,粘土所起的作用主要是粘合及載體作用,其它干燥劑成分較難鑒別,其鑒別方法在本文3.3中會(huì)提到。學(xué)會(huì)鑒別之前,了解各種干燥劑對(duì)中空玻璃壽命的影響無(wú)疑是非常重要的。
     所有的固態(tài)干燥劑中,大致分兩種類型:一種是吸水后其外觀物理性狀發(fā)生變化的,一種是吸水后外觀物理性狀不發(fā)生變化的。吸水后外在物理性狀發(fā)生變化的一般是一種化學(xué)反應(yīng),其生成物一般帶有一定的腐蝕性,他們吸水后形成強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、鹽類結(jié)晶或者是溶液;吸水后物理性狀不發(fā)生變化的這種也分兩種情況,一種是化學(xué)反應(yīng),另外一種是物理吸附,化學(xué)反應(yīng)一般會(huì)形成一種內(nèi)結(jié)晶鹽、酸或堿,但在外觀上并沒(méi)有任何變化,也不具備腐蝕性。下表1是常見(jiàn)的各種干燥劑特征。

 

                                            表1  常見(jiàn)各種干燥劑特征

     所有的干燥劑在一定的溫度下會(huì)與外界環(huán)境達(dá)到吸附平衡,如果溫度發(fā)生變化,干燥劑會(huì)進(jìn)一步釋放或吸收水分,從而達(dá)到新的吸附平衡,通常情況下,溫度升高,干燥劑會(huì)放出水分,溫度降低,干燥劑會(huì)吸收水分。在中空玻璃中,當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)候,中空玻璃干燥劑也會(huì)相應(yīng)的放出與吸收水份,對(duì)于高層度干燥能力為中弱型的干燥劑來(lái)說(shuō),吸附平衡隨著溫度的變化非常大,對(duì)于高層度干燥能力很強(qiáng)的干燥劑(如分子篩)這種吸附平衡隨溫度的變化就非常不明顯。
     干燥劑吸附平衡易于變化的這種特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致吸水后性狀變化的這類干燥劑的粉化與遷移。外觀物理性狀發(fā)生變化的這類干燥劑,當(dāng)溫度變化時(shí),由于其在吸水以后通常是體積加大,形成結(jié)晶或大分子,干燥劑離子(或分子)之間距離拉大,當(dāng)環(huán)境溫度升高使一部分水份失去后,干燥劑離子(或分子)之間距離不可能再恢復(fù)到原來(lái)的距離。從宏觀上看,會(huì)使成型后的干燥劑顆粒破碎或掉皮,環(huán)境溫度的再一次周期性變化,會(huì)導(dǎo)致水份在干燥劑顆粒不確定的方向上反復(fù)結(jié)晶與失水,結(jié)果是干燥劑不斷的脫落、擴(kuò)散,形成了干燥劑的一次又一次遷移、破碎。對(duì)于中空玻璃來(lái)說(shuō)這種干燥劑就會(huì)慢慢的擴(kuò)散到鋁條上,或是穿過(guò)鋁條氣孔,擴(kuò)散到密封膠的表面上或玻璃表面上。在這種情況下,具有腐蝕作用的干燥劑對(duì)中空玻璃鋁條與密封膠,或者是對(duì)功能玻璃表面會(huì)產(chǎn)生較大的腐蝕作用。
     其腐蝕原理如下:鋁,是兩性金屬,既能與酸反應(yīng),又能與堿反應(yīng),其氧化物也是如此,同時(shí)鋁金屬表面微量離子的出現(xiàn)會(huì)催化金屬鋁的被氧化過(guò)程,雖然由于相對(duì)干燥的氣體,這種催化作用進(jìn)展緩慢,但是,微量水分中的較高的離子濃度,會(huì)不可逆轉(zhuǎn)的導(dǎo)致金屬鋁表面氧化膜的破壞:
如果干燥劑是氯化鈣,將會(huì)有如下電離反應(yīng)發(fā)生:
 

      這樣,隨著時(shí)間的推移,鋁條表面的氧化膜就被完全破壞,新的致密氧化保護(hù)膜由于有離子的存在而無(wú)法形成,這樣鋁條就會(huì)慢慢被腐蝕,形成鹽漬,較后形成縫隙與空洞,導(dǎo)致中空玻璃失效。
       鋁為兩性金屬,無(wú)論干燥劑具有堿性或酸性特征,它都可以與之反應(yīng)而被腐蝕掉,因?yàn)檠趸}吸水后形成氫氧化鈣,五氧化二磷吸水后形成焦磷酸。
從另一個(gè)方面講,由于酸、堿或鹽類干燥劑對(duì)密封膠的持續(xù)接觸,中空玻璃密封膠將被加速老化與氧化,由于腐蝕性干燥劑對(duì)中空玻璃的腐蝕作用隨著此類干燥劑吸水的增多而變得更加強(qiáng)烈,對(duì)中空玻璃間隔條及密封膠的腐蝕作用也不斷增加。
       綜上所述,物理性狀發(fā)生變化的干燥劑有兩個(gè)致命的缺點(diǎn):一是因遷移作用而造成的干燥劑的破碎與粉化;二是隨著時(shí)間的推移而產(chǎn)生的不斷增強(qiáng)的腐蝕作用。 所以,物理性狀發(fā)生變化的干燥劑是不能使用在中空玻璃上面的。 

2.2   吸附高層度不同的干燥劑對(duì)中空玻璃的影響
     因此,中空玻璃只能選擇吸水后物理形狀不發(fā)生變化的干燥劑,下圖是幾種干燥劑在 25℃時(shí),不同相對(duì)濕度時(shí)的平衡吸附量:

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