夾層玻璃邊緣脫膠及封邊保護的有效性

　　
　　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)準試驗方法進行討論并提出建立非標(biāo)準試驗方法的建議，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，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251C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. 60 mot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酮密封膠接觸。


　　3.膠片的粘結(jié)機理簡析

玻璃看似光滑的表面層實際存在著宏觀缺陷，如固態(tài)夾雜物、氣態(tài)夾雜物、化學(xué)不均勻等，存在由于與主體玻璃的化學(xué)組成不一致導(dǎo)致潛在的內(nèi)應(yīng)力。此外，玻璃熔體內(nèi)外不同步冷凝，表面微觀形貌高低不平，一些微觀缺陷(如點缺陷、局部析晶、晶界等)常在宏觀缺陷處集中導(dǎo)致微裂紋。玻璃和多種金屬的表面均為高能表面，但暴露在普通環(huán)境中會立即吸附水或有機物，使表面成為低能表面，所以用普通方法測它們的表面張力基本相同，研究還表明表面吸附層首先是化學(xué)吸附，而后是物理吸附層，吸附層的多少和環(huán)境濕度有關(guān)。玻璃表面極性基團吸附的氣體和水分子很難完全清除。

　　熱塑性樹脂膠片的粘結(jié)機理與熱熔膠相同，在熱壓成型中膠片并不與平整的玻璃溶混。以PVB為例，膠片在135~150T熱融狀態(tài)同玻璃壓合，兩相界面分子緊密接觸并經(jīng)歷幾十分鐘時間的浸潤過程，在分子引力的相互作用下表面分子將重新排列分布，形成緊密的物理吸附，同時有些極性基團(如液相PVB的經(jīng)基、玻璃固體表面的硅醇基等)會形成共價鍵，這些鍵合力如氫鍵、偶極和范德華力等構(gòu)成粘結(jié)力并在冷卻中“凝固”。PVB的增塑劑也會在其表面富集。研究表明兩相的粘結(jié)不決定于各自分子間的結(jié)合力(內(nèi)聚力)，而取決于液體和固體表面不同分子間的吸引力，如PVB分子鏈自身的醋基間不能形成氫鍵，但同玻璃表面的硅醇基團可形成氫鍵。玻璃表面的缺陷、吸附的雜質(zhì)、凹陷在液體和固體之間的氣體及液相自身分子抵消兩相的潤濕并傾向于將界面重新張開。PVB的聚乙烯醇鏈段能溶解吸收濕氣置換氣泡的空間并浸潤表面，這對粘結(jié)至關(guān)重要。值得注意的是PVB熱熔的粘結(jié)過程有可逆性，粘結(jié)對溫度敏感，對膠層收縮和劈開應(yīng)力敏感，對滲透的濕氣敏感，這是典型不溶混平面粘結(jié)的特點。

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