建筑用夾層玻璃常見質(zhì)量問題及原因分析

王文高 張紅

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院 上海 201114）

0 引言

夾層玻璃作為一種具備安全、節(jié)能、環(huán)保功能的材料，被廣泛應(yīng)用于高層建筑門窗、玻璃幕墻以及觀光電梯通道、玻璃護欄、室內(nèi)隔斷、采光頂棚等有較高安全性能要求的場所或部位。根據(jù)我國建筑用安全玻璃強制性產(chǎn)品認證單元劃分原則，建筑用夾層玻璃按構(gòu)成夾層玻璃的單片玻璃的種類分為普通夾層玻璃、鋼化夾層玻璃。

鋼化夾層玻璃是指構(gòu)成夾層玻璃的內(nèi)外兩側(cè)玻璃均為鋼化玻璃的夾層玻璃。夾層玻璃生產(chǎn)工藝通常有干法熱壓工藝和濕法灌漿工藝兩種。干法熱壓工藝是通過施加較高的溫度和壓力，使玻璃與中間層材料牢固地粘結(jié)在一起，目前用于干法夾層的中間層材料有PVB、EVA、SGP等。濕法灌漿工藝是將液態(tài)的高分子材料灌入兩片玻璃之間的間隙，通過日光暴曬或高溫烘烤使其固化，同時與玻璃表面進行粘結(jié)。我國現(xiàn)行的建筑用夾層玻璃產(chǎn)品標準為GB 15763.3—2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》，從日常產(chǎn)品檢測來看，主要質(zhì)量問題有外觀質(zhì)量和安全性能不符合標準要求。本文將對這些常見質(zhì)量問題及其產(chǎn)生原因進行闡述和分析。

1 外觀質(zhì)量

國家標準對夾層玻璃外觀質(zhì)量在點狀缺陷、線狀缺陷（包括線性異物、劃傷或擦傷）、裂口、爆邊、脫膠、皺紋和條紋方面提出了要求。常見外觀質(zhì)量問題是點狀缺陷和脫膠，導致夾層玻璃外觀通透性較差，有視覺障礙，影響外觀美感。

（1）點狀缺陷主要包括不透明斑點、氣泡和點狀異物。產(chǎn)生點狀缺陷的原因主要有以下幾個方面：所使用的原片玻璃或中間層本身的缺陷；在合片前用于清洗半成品玻璃的水質(zhì)較差，清洗后的玻璃表面仍殘存有顆粒狀的物質(zhì)；合片室的環(huán)境差，合片時有灰塵、頭屑等掉落在玻璃或中間層上；由于預壓或高壓等加工過程導致夾層玻璃中有殘留的氣泡。

（2）脫膠缺陷產(chǎn)生的主要原因有：合片玻璃的表面未清洗干凈，有油污、清洗劑等殘留，使得膠片與玻璃沒有粘結(jié)牢固；用于合片的兩片玻璃的吻合度不好；PVB膠片的含水率太高，生產(chǎn)過程控制不良導致玻璃與中間層之間的氣體排除不干凈。脫膠缺陷可產(chǎn)生于夾層玻璃邊部、角部、中部。圖1所示為夾層玻璃的角部脫膠，原因可能是在合片時角部被污染，導致中間層與玻璃之間未粘接；或膠片在切割時被拉扯，切割后膠片回縮，造成角部膠片厚度不均，也是導致角部脫膠的原因之一。圖2為脫膠產(chǎn)生在產(chǎn)品的中部，是由于夾層玻璃在實際使用過程中的環(huán)境影響而產(chǎn)生的。

圖1 角部脫膠

圖2 中部脫膠

2 耐候性

夾層玻璃的耐候性是其安全性能的重要指標，主要有耐熱性能、耐濕性能以及耐輻照性能。耐熱性試驗的目的是確定夾層玻璃是否能夠長時間暴露在高溫下，其性能不會發(fā)生較大的改變。耐濕性試驗的目的是確定夾層玻璃是否能夠長期承受大氣中濕度的影響而其性能不發(fā)生實質(zhì)性的改變。耐輻照性試驗的目的是確定夾層玻璃在長時間的紫外輻照條件下是否會發(fā)生明顯的變化。試驗的結(jié)果主要是通過試驗后查看試樣是否產(chǎn)生氣泡、脫膠、渾濁、顯著變色等缺陷來進行評價。

夾層玻璃經(jīng)耐候性試驗后產(chǎn)生氣泡，是夾層玻璃耐候性不合格的主要表現(xiàn)。根據(jù)氣泡產(chǎn)生在試樣上部位的不同，對其產(chǎn)生的原因加以分析。

（1）氣泡產(chǎn)生于邊部，如圖3、圖4所示。主要原因有：① 由于玻璃預熱預壓后，邊部密封不良，在之后的高壓釜高溫高壓加工時，有空氣進入夾層玻璃的邊部膠片內(nèi)；② 高壓釜的工藝操作方面的原因，如釜內(nèi)的溫度較高，提前對高壓釜進行了解壓，使得少量的空氣進入玻璃的四周；③中間層的含水率較高，預壓工藝無法完全將其中的水氣排除等。

圖3 耐熱性試驗后邊部產(chǎn)生的氣泡

圖4 耐輻照性試驗后邊部產(chǎn)生的氣泡

（2）氣泡散布在不同位置，如圖5所示。其原因主要有：①預壓溫度過低，膠片未完全展開，氣體存在于玻璃膠片之間無法排出；②預壓溫度太高，導致夾層玻璃封邊太早，大量的空氣會滯留在玻璃與膠片之間無法排出；③中間層的水分含量太高，導致在預壓過程中無法將其排擠徹底；④由于不正確的高壓釜工藝，如在高壓釜升溫時，釜內(nèi)壓力沒有同步升壓；⑤采用抽真空工藝生產(chǎn)夾層玻璃時，低溫抽真空時間過短或溫度過高等；⑥濕法夾層時，使用的漿液原料質(zhì)量差，或灌漿操作時排氣不徹底，或玻璃原片表面質(zhì)量較差等。

圖5 試驗后在不同位置產(chǎn)生氣泡

（3）氣泡在局部形成，如圖6所示。主要原因是由于：①當采用輥壓工藝生產(chǎn)夾層玻璃，在產(chǎn)品的后部集中出現(xiàn)氣泡是由于在預壓的溫度過高，導致封邊太早，中間氣體無法排除而造成的；②夾層玻璃所使用的鋼化玻璃變形嚴重導致兩片玻璃之間的吻合度不好，通常由此原因形成的氣泡呈條狀或塊狀。

圖6 在局部產(chǎn)生氣泡

上述進入或殘留在夾層玻璃中的少量空氣和水分，經(jīng)高溫高壓處理后，在常溫狀態(tài)下“溶解”于夾層玻璃的中間層中，經(jīng)耐候性試驗后，因受熱膨脹，就以氣泡的形式表現(xiàn)出來，尤以耐熱性試驗表現(xiàn)的更突出。在日常的檢測工作中，還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過耐輻照試驗后，被輻照的部分出現(xiàn)明顯的變色現(xiàn)象（如顏色變黃），這主要是因為所使用的中間層材料耐紫外線照射的性能較差造成的。

3 抗沖擊性能

抗沖擊性能是夾層玻璃安全性能的重要指標。國家標準GB 15763.3—2009中對建筑用夾層玻璃的抗沖擊性能檢測項目有落球沖擊剝離性能和霰彈袋沖擊性能。

建筑用夾層玻璃的落球沖擊剝離性能，要求試驗后中間層不得斷裂、不得因碎片的剝離而暴露，主要是考察夾層玻璃中間層的性能以及玻璃與中間層之間的粘接情況，其質(zhì)量的好壞與中間層材料的性能、種類、厚度有直接關(guān)系，中間層的質(zhì)量越好，粘接越牢固，一旦破碎，從夾層玻璃上剝離的玻璃碎片就相對較少，安全性就高。就平常的檢測結(jié)果來看，中間層為SGP、PVB的夾層玻璃在沖擊試驗時很少發(fā)生斷裂的情況，抗落球沖擊剝離性能較好，而中間層為EVA、濕法灌漿的夾層玻璃則較差，有時還會出現(xiàn)斷裂成幾塊的現(xiàn)象。如圖7、圖8所示，為平常檢測過程中發(fā)生的不符合情況，樣品被鋼球擊穿或碎成幾塊。鑒于濕法灌漿夾層玻璃的抗沖擊性能較差，建議在建筑物的屋頂、陽光房的頂部和斜坡、陽臺護欄等部位不使用此類夾層玻璃。

圖7 中間層為EVA夾層玻璃試驗后

圖8 中間層為濕法灌漿夾層玻璃試驗后

建筑用夾層玻璃的霰彈袋沖擊性能，實際上是模擬人體以一定的沖擊能量撞擊夾層玻璃，看夾層玻璃是否破壞，如果破壞是否為安全破壞（所謂安全破壞是指：破壞后未產(chǎn)生裂縫或開口；若產(chǎn)生了裂縫或開口，但不能使直徑75 mm的球在最大力25 N作用下通過；從夾層玻璃上剝落的碎片總質(zhì)量和單個碎片的質(zhì)量不能超過標準的規(guī)定）。在國家標準GB 15763.3—2009中，規(guī)定了霰彈袋的沖擊高度300 mm、750 mm、1 200 mm，分別對應(yīng)霰彈袋沖擊性能的Ⅲ類、Ⅱ-2類、Ⅱ-1類。如Ⅱ-1類的夾層玻璃，需滿足經(jīng)霰彈袋1 200 mm的高度沖擊后，試樣不破壞或安全破壞，其沖擊能量約530 J，相當于體重45 kg的人體以4.85 m/s的速度撞擊夾層玻璃。在平常檢測過程中，夾層玻璃的霰彈袋沖擊性能不符合大多表現(xiàn)于經(jīng)沖擊后玻璃被撕裂，甚至斷裂成幾塊，其原因主要是由于中間層材料的選用不當或是沖擊高度（即性能類別）的選擇不合理；有時也會因為玻璃與中間層的粘接力較差，在沖擊后有大塊的玻璃碎片與中間層分離而剝落，其剝落碎片的總質(zhì)量或單個質(zhì)量超出標準規(guī)定，導致該性能檢測不符合。圖9所示為中間層厚度0.38 mmPVB的普通夾層玻璃進行Ⅱ-1類的霰彈袋沖擊試驗后，被撕裂產(chǎn)生開口；圖10為中間層0.76 mm濕法灌漿的鋼化夾層玻璃進行Ⅱ-1類的霰彈袋沖擊試驗后，出現(xiàn)斷裂的情形。為了降低建筑用玻璃制品在受到人體沖擊時對人身的劃傷、扎傷及碎片飛濺等造成的傷害，特別是對于垂直安裝的玻璃，GB 15763.3—2009的附錄A中對于關(guān)鍵場所（如門及門周圍的區(qū)域，尤其是易被誤認為是門的一些玻璃墻和玻璃隔斷；距地面較近的玻璃區(qū)域；浴室、人行通道及建筑中人體容易撞擊的其他場所）使用的夾層玻璃，其霰彈袋沖擊性能應(yīng)滿足的類別要求提出了建議。

圖9 中間層為0.38 mmPVB普通夾層玻璃沖擊后

圖10 中間層為濕法灌漿夾層玻璃沖擊后

影響夾層玻璃的抗沖擊性能的因素較多，主要有中間層的材質(zhì)及其水分含量、玻璃與中間層之間的清潔度、生產(chǎn)工藝、玻璃原片質(zhì)量以及中間層的質(zhì)量等。行業(yè)標準JC/T 2166—2013中規(guī)定PVB膠片的水分含量為0.35%～0.55%，水分含量太高或太低，對夾層玻璃的粘接力都是不利的；玻璃與中間層之間的清潔度越差則粘接力越小；生產(chǎn)工藝對夾層玻璃的粘接力有重要的影響，合適的預壓溫度、速度、壓力和高壓釜的升溫升壓曲線、保溫保壓的時間等都有助于提高夾層玻璃的粘接力；將浮法玻璃的空氣面作為夾層玻璃的中間膠合面，有助于提升夾層玻璃的粘接力；中間層質(zhì)量的優(yōu)劣也直接影響到夾層玻璃的粘接力，JC/T 2166—2013、JG/T 450—2014中對于中間層PVB、EVA材料的敲擊值、拉伸強度、斷裂伸長率等指標都有明確規(guī)定，選擇使用符合標準要求的中間層材料，有助于提升夾層玻璃的抗沖擊性能。

4 結(jié)語

通過以上對建筑用夾層玻璃產(chǎn)品檢驗檢測中常見質(zhì)量問題的闡述和分析可以看出，夾層玻璃是一種組合加工的產(chǎn)品，原材料的選擇不當、工藝控制不到位都會造成產(chǎn)品質(zhì)量問題。建議：

（1）建筑用夾層玻璃生產(chǎn)企業(yè)在采購原材料時，應(yīng)確保中間層材料符合相應(yīng)的產(chǎn)品標準要求；

（2）生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)中間層供應(yīng)商提供的產(chǎn)品使用說明書等資料，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備情況及相應(yīng)的產(chǎn)品檢測的結(jié)果，摸索出一套適合本企業(yè)的生產(chǎn)工藝參數(shù)，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量的長期穩(wěn)定；

（3）采用輥壓工藝生產(chǎn)的企業(yè)，建議采取低溫慢速的預壓工藝，不能片面的追求產(chǎn)量而不顧及預壓質(zhì)量；

（4）不要頻繁更換中間層的供應(yīng)商，因為不同的生產(chǎn)廠所提供的的中間層材料的性能有差異，因而其加工工藝也會有一定的差別；

（5）保持生產(chǎn)環(huán)境的干凈整潔，特別是合片室；開封后的PVB膠片應(yīng)存儲在溫濕度受控的房間內(nèi)，建議房間內(nèi)的溫度18～25 ℃，相對濕度20%～35%；

（6）在生產(chǎn)鋼化夾層玻璃時，應(yīng)嚴格控制鋼化玻璃的平整度；

（7）影響夾層玻璃質(zhì)量的因素較多，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)經(jīng)常對產(chǎn)品質(zhì)量進行檢測，特別是耐候性和抗沖擊性能的檢測，經(jīng)定期的確認檢驗才能及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量；

（8）根據(jù)夾層玻璃的使用場所，選擇合適的中間層材料生產(chǎn)夾層玻璃，對于關(guān)鍵場所，建議不使用濕法灌漿的夾層玻璃。