夾層玻璃邊緣脫膠及封邊保護的有效性

夾層玻璃邊緣脫膠及封邊保護的有效性摘要:為防止和延緩夾層邊緣玻璃脫膠病變的發(fā)生，目前主要技術(shù)措施是封邊保護，其有效性可通過實驗室試驗評估和驗證。本文初步分析了夾層玻璃脫膠成因，對可供選擇的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法進行討論并提出建立非標(biāo)準(zhǔn)試驗方法的建議。

關(guān)鍵詞:央層玻璃;脫膠;封邊;有效性夾層玻璃邊緣產(chǎn)生氣泡是粘結(jié)脫膠的表征，在安裝條件下脫膠面積隨使用年限增長而擴展，表現(xiàn)為氣泡數(shù)量增多并向內(nèi)部蔓延，這種病變不僅影響玻璃的透視效果，也可能成為安全玻璃功能下降的隱患，己引起建筑設(shè)計、業(yè)主和玻璃加工企業(yè)的關(guān)注。為防止或延緩脫膠病變的發(fā)生，用于夾層玻璃邊緣密封或覆蓋保護的專用材料已有多項專利其中包括生產(chǎn)線上涂飾的BD101/BD201封邊涂料。國內(nèi)某機場航站樓隱框玻璃幕墻投人使用幾年后顯現(xiàn)邊緣脫膠并有繼續(xù)發(fā)展的趨勢，表明中性硅酮密封膠封邊難以阻止夾層玻璃病變的發(fā)生(圖1)。為在較短時間內(nèi)驗證封邊保護的效果，減少病變對建筑的影響，建立實驗室評估試驗方法顯得十分必要。本文初步分析了夾層玻璃脫膠成因，對可供選擇的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法進行討論并提出建立非標(biāo)準(zhǔn)試驗方法的建議，供業(yè)內(nèi)參考。1.夾層玻璃加工制造中氣泡夾雜的產(chǎn)生

采用膠片粘結(jié)復(fù)合的夾層玻璃，在原材料處理、合片、預(yù)壓、真空處理、高溫高壓等工藝過程中，氣泡夾雜的形成可能有以下因素:

(1)膠片含水率過高;

(2)玻璃表面清潔處理不徹底;

(3)溫度控制未達標(biāo)

(4）預(yù)壓不良，含氣過多;

(5)冷卻時間過

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不限制直徑小于0甲5mm的不影響視覺的氣泡，對可觀察到的氣泡和雜質(zhì)的允許尺寸、數(shù)量和分布已經(jīng)做了規(guī)定，生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量控制將保證產(chǎn)品合格出廠，所以圖1所示氣泡狀態(tài)不應(yīng)歸結(jié)為產(chǎn)品質(zhì)量的符合性，而是使用環(huán)境條件下產(chǎn)生并不斷蔓延的氣泡。值得注意的是圖1建筑投人使用時間不長，設(shè)計使用期(50或100年)內(nèi)這種病害的進一步發(fā)展令人關(guān)注。為減緩或根除脫膠病害的發(fā)生，有必要對夾層玻璃粘結(jié)材料的特性、粘結(jié)機理及誘發(fā)脫粘的因素進行探討。

2.膠片的物理化學(xué)特性

目前夾層玻璃膠片均為熱塑性樹脂，如聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚乙烯一醋酸乙烯(EVA)、聚乙烯一甲基丙烯酸甲醋(SGP)等。PVB膠片在夾層玻璃中應(yīng)用最為普遍，其長鏈分子結(jié)構(gòu)包含三種不同鏈段(圖2)，大致比例是:聚乙烯醇縮丁醛65%~78%(M)、聚乙烯醇19%~32%(N)、聚醋酸乙烯酷3%(Z)，材料的物理化學(xué)性質(zhì)隨著比例的不同有很大變化，目前PVB膠片缺失統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量是由供應(yīng)商保證。PVB膠片中聚乙烯醇鏈段含經(jīng)基具有較強的水溶性。聚合物的飽和吸水量可通過試驗測定，也可由其極性基團的吸水量(am011rz11/mol)計算，PVB樹脂分子結(jié)構(gòu)中的極性基團－O－、－OH及－COO－在25oC溫度100%濕度下的吸水量分別為0.1、2及0.2，按以上組成PVB結(jié)構(gòu)的單元飽和吸水量為0.60mot二o/mol(約100g樹脂飽和吸水量3.8g)。此外，聚合物的分子量、分子量分布和結(jié)構(gòu)支化程度等，對材料的高溫流變性也有著非線性的影響。為便于尺寸規(guī)整的薄片擠出或流延加工，PVB膠片的聚乙烯醇縮丁醛樹脂中溶入了增塑劑并經(jīng)塑化處理，增塑劑可降低材料的脆性溫度，獲得良好熱壓延性、柔韌性和可加工性，獲得較好的熱融粘流性，并有利于提高對玻璃的粘結(jié)性。常用增塑劑為葵二酸二丁酷(16%～18%)，或用二乙基丁酸鹽的二縮三乙二醇(28%～30%)。

PVB膠片對玻璃有很好的粘結(jié)力、堅韌、抗沖擊、無腐蝕，透明、耐無機酸和脂肪、耐光、耐寒、耐老化。但特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定對醋酸、醇類及酮類物質(zhì)的耐受性較差，甚至可被溶解或軟化以至喪失粘結(jié)力，由此可見PVB膠片不宜同脫酸型硅酮密封膠及脫醇型中性硅目前已有的試驗方法主要考慮了水、濕氣、光照對邊部膠層的侵蝕，考慮實際應(yīng)用中夾層玻璃的環(huán)境條件，應(yīng)檢驗應(yīng)力存在及交互加速下的作用(應(yīng)力腐蝕)，建立應(yīng)力條件下的綜合試驗，以便對封邊材料及保護措施的有效性進行深人評價。同標(biāo)準(zhǔn)方法一樣，這些試驗的結(jié)果可能需要統(tǒng)計而且是相對的比較，但規(guī)律性的結(jié)論有利于深人分析夾層玻璃邊緣的開膠原因和各種因素的效應(yīng)?？茖W(xué)評估封邊材料的保護能力，應(yīng)考慮試驗條件盡量接近使用條件。

已有的試驗表明，在濕熱(如60。，c，HH100%)條件下，施加平行于膠層的剪應(yīng)力將加速粘結(jié)缺陷的發(fā)生，脫膠將以軸向45度夾角向表面層延伸并在粘結(jié)界面上形成新脫膠裂縫?？紤]膠片及玻璃熱膨脹系數(shù)的差異，溫差變化產(chǎn)生作用于夾層玻璃粘結(jié)層的剪切應(yīng)力將加速脫膠，應(yīng)建立相應(yīng)的濕熱一剪切持久試驗方法。

已有的試驗已證明在濕熱條件下施加垂直于粘結(jié)界面劈開力，粘結(jié)界面破壞將加速，而且一旦發(fā)生破壞將會較快地向全部粘結(jié)界面擴尉?？紤]夾層玻璃經(jīng)受風(fēng)壓和撓曲變形可能產(chǎn)生的拉開粘結(jié)的正應(yīng)力，應(yīng)建立相應(yīng)的濕熱一劈裂持久試驗方法。一般規(guī)律是模量及內(nèi)聚強度較高的粘結(jié)層，破壞類型可能更容易是界面脫膠破壞，這種效應(yīng)如同提高加載速度或降低試驗溫度，所以在設(shè)定試驗溫度和加載速度時應(yīng)考慮膠層的模量及內(nèi)聚強度。