中国建材信息总网2006年9月25日

铁路客车车窗中空玻璃失效分析及预防措施

伴随中国铁路客车高速化发展，对车窗玻璃的要求也越来越高，中空玻璃由于优越的节能、隔音效果，抗风压能力高，消除霜露等特点得到广泛应用。有效的控制中空玻璃失效现象的发生，是促进铁路客车高速化发展的必要途径。

一、槽铝式中空玻璃的结构

铁路客车车窗中空玻璃目前主要由两种结构方式：其一是5+9+5结构，运用于25G、25K、25B及重造车；其二是5+6+8结构，运用于25T及出口车。研制开发的槽铝式中空玻璃吸取国内先进生产经验，采用领先的丁基胶、聚硫胶双道密封技术，具有以下特点：

1、采用双道密封：第一道密封采用热溶丁基胶，主要起密封作用，即防止外界的水汽进入中空玻璃空气层内；第二道密封采用双组份聚硫胶，主要起结构作用，即在外界温度高低变化及高湿度和紫外线照射下仍能保持中空玻璃的结构整体性。

2、采用槽铝定位：具有定位可靠、承压能力强、分子筛灌注方便等特点。铁路客车区别于民用建筑的特点之一就是需满足其高速运行适用要求，中空玻璃应具有的抗风压强度及耐气温变化能力，因而暖边(复合胶条)式中空玻璃不适用于铁路客车使用，铁路客车采取槽铝式中空玻璃。

3、槽铝内腔灌注分子筛：分子筛具有吸湿性能，保障中空玻璃露点要求，低温下无结霜、结露现象，具有优良的使用性能。

二、中空玻璃失效的主要原因

结合中空玻璃结构特点，中空玻璃失效的原因一般有以下几种：

1、中空玻璃透气。水汽直接进入中空玻璃间隔层内，使玻璃内表面发生霉变、反碱，槽铝电解粉化，分子筛失效，直接影响中空玻璃的质量，导致中空玻璃失效。

2、露点上升。中空玻璃的露点是指密封于间隔层的空气湿度达到饱和状态时的温度。国家标准GB18045—2000中规定露点为-40ºC，低于该温度时间隔层中水蒸气就会凝结成液态水，水蒸气的含量越高，空气的露点温度也就越高。当玻璃内表面温度低于间隔层内空气的露点时，空气中的水就会在玻璃内表面结露或结霜。当环境温度降低到露点以下，表面温度高于0ºC时，间隔层内的水汽便在玻璃内表面产生结露；表面温度低于0ºC时，间隔层内的水汽便在玻璃内表面产生结霜。由于玻璃内表面的结露或结霜，影响中空玻璃的透视度，并降低中空玻璃的隔热效果(水的传热系数为0.5千卡/平方米*小时*ºC，干燥空气的传热系数为0.021千卡/平方米*小时*ºC，随着空气含水量的增加，传热传热增大，使中空玻璃间隔层的热阻降低)。

3、中空玻璃炸裂。由于铁路客车运输的特殊要求，一天内从南方就会到达北方(如杭州到齐齐哈尔)，温差在30ºC以上，加之运行速度过快，风压较大，使玻璃发生炸裂。

三、失效原因分析

1、密封胶的选择。

密封胶的主要作用有两方面。密封作用，即防止外界的水气进入中空玻璃空气层内；结构作用，即在外界温度变化及高湿度和紫外线照射下仍能保持中空玻璃的结构整体性。水汽透过率指外界水汽透过胶进入中空玻璃空气层的速度。水汽通过聚合物(密封胶一般均为高分子聚合物)扩散进入间隔层是中空玻璃失效的最主要原因。

同时，双组份聚硫胶混胶过程中引入杂质、劈胶过程中用力不均、挤压不实而存在毛细小孔，在间隔层内外压差或湿度差的作用下，空气中的水分进入间隔层使中空玻璃间隔层中的水分含量增加。

制作中空玻璃的密封胶要求在高、低温状态下均有较好的弹性，在外界温度变化时，与玻璃同步涨缩，不致使玻璃产生较大应力。

2、干燥剂的影响。

用于中空玻璃内的主要干燥剂是3A分子筛，3A分子筛只对水具有很强的吸附能力。中空玻璃干燥剂的有效吸附能力指的是干燥剂被密封于间隔层之后所具有的吸附能力。它是分子筛的性能、空气湿度、添装量以及在空气中放置时间等的函数。干燥剂的作用有两个，其一是吸附生产中密封于间隔层中的水分，使得中空玻璃有合格的初始露点；其二是不断吸附从环境中通过胶层扩散到间隔层中的水分，保证中空玻璃始终具有符合使用要求的露点。

中空玻璃检测标准规定中空玻璃的初始露点必须达到-40ºC。一般来说，中空玻璃制作后要放置24小时以上，才可达到完全干燥程度，如果低于这个时间，中空玻璃内空气还未完全干燥，这时外界温度很低的情况下，则中空玻璃空气层内的潮湿空气由于温差的急剧变化会出现冷凝现象，即内结露，内结露的结果可导致中空玻璃内侧面形成永久的水迹。

3、生产时的环境湿度。

如果生产车间的环境湿度较大，特别是夏季或阴雨天气，水汽较重，就会消耗干燥剂的吸附能力从而使干燥剂的剩余吸附能力降低，使得中空玻璃使用寿命缩短。(湿度应控制在50%以下)

4、中空玻璃的加工工艺。

双组份聚硫胶混胶不均(劈胶后不固化)或一次性混胶太多造成部分胶出现固化(混合后的双组份聚硫胶随温度升高固化速度加快，一般车间应控制温度在20ºC—25ºC，混胶后应在最短时间内用完，从搅拌到劈胶完毕不应超过20分钟)产生气孔并降低玻璃和双组份聚硫胶之间的粘结强度。工艺上玻璃清洗不净、双道密封时丁基胶断条或角部密封不严等均可造成中空玻璃的质量下降。

5、玻璃的清洗。

玻璃清洗是中空玻璃生产的第一个环节，也是保证中空玻璃密封寿命的最重要环节。如果玻璃上的残留油渍和汗水不能彻底清洗掉，则密封胶与玻璃的密封程度及结构胶对玻璃的粘合性就会大大削弱，从而降低中空玻璃密封寿命。

6、铝间隔条的影响。

制作中空玻璃时采用的槽铝式间隔条，按照其表面每延长米的孔的多少和孔径大小来看，可以分成许多种。在干燥过程中，中空玻璃两片玻璃之间的空气层中的水分子运动扩散透过间隔条上的孔进入间隔条内与分子筛接触。孔多又大的间隔条吸附水的速度快；孔少又小的间隔条吸附水的速度慢。间隔条在灌注分子筛后组装成中空玻璃之前处于等待的时间的多少直接影响这种孔玻璃的质量，孔多又大的间隔条如果等待时间长，分子筛吸附环境中的水就会大量增加，从而缩短中空玻璃寿命。

7、生产时的环境温度。

生产中空玻璃时，密封于间隔层内的压力是生产环境下的压力，由于铁路客车使用过程较为复杂，使用温度与生产环境温度相差较大。当环境温度高于生产温度时(在夏季或南方地区)，间隔层内的空气发生膨胀，产生正压；当环境温度低于生产温度时(在冬季或北方地区)，间隔层内的空气发生收缩，产生负压。由于客车运行，正负压交替作用，造成玻璃变形、炸裂。

8、车窗边框缺乏防护措施

中空玻璃与窗框连接时，周边缺乏防护措施，使中空玻璃支结与铝框接触，在使用过程中，由于车体震荡，造成中空玻璃磕碰、炸裂。

四、中空玻璃防止失效的预防措施

1、严格控制生产环境的湿度。

生产环境的湿度主要是影响干燥剂的有效吸附能力和剩余吸附能力。剩余吸附能力的大小决定中空玻璃在使用过程中，通过扩散进入间隔层的水分吸附量的大小，从而决定着中空玻璃的有效使用时间。中空玻璃生产湿度大时，密封于间隔层中的水分多，消耗干燥剂的吸附能力就大，剩余吸附能力就小。干燥剂消耗的吸附能力与环境湿度成正比，干燥剂的剩余吸附量随着湿度的升高而减小，因此湿度对中空玻璃的有效使用时间的影响至关重要。

降低环境湿度的一般有以下方式

(1)、加装除湿机。在中空玻璃生产车间安装除湿机可有效的控制环境湿度。一般除湿机启动两个小时后，潮湿环境下(5—10月份)，湿度可降到60%以下；干燥环境下，湿度可降到50%以下。

(2)、在密封间内合片。重点控制中空玻璃合片工序，单独设置密封间是控制环境湿度的有效方式。密封间可防止潮湿空气进入，如果与除湿机结合使用，效果良好。

2、选择适当的间隔条。

铝间隔条的厚度应在0.3-.035mm之间，厚度应均匀，不允许有硬弯、表面平整光滑，透气孔分布均匀，铝间隔条需经过阳极氧化处理或去污处理，

3、选用性能优良的密封胶。

密封胶要求气密性好，耐紫外线老化、耐高温高湿老化性能好。丁基胶是槽铝式中空玻璃的首道密封胶，它是一种热熔胶，具有低水汽透过率(在中空玻璃胶中最低)、有较高粘性，是铝条侧面和玻璃之间阻挡水汽的最有效屏障。

MF-840T双组份聚硫胶符合Q/ZZY.J02-2001标准，下垂度0mm，适用期≥15min,表干期≤3h,低温柔性≤--40ºC，粘合拉伸强度≥0.4Mpa。具有良好的耐油性、耐融性及密封性。

4、严格控制玻璃清洗干燥。

清洗前检验玻璃无划伤，保证密封胶与玻璃的粘结性，使用去离子水。清洗后的玻璃要通过光照检验，检查玻璃表面有无水珠、水渍、及其他污渍，若存在水珠、水渍、及其他污渍，则需对清洗干燥机运行速度、加热温度、毛刷间隙进行调整，直到达到效果完好为止。

5、合理的安装方式

安装中空玻璃的铝框要平整，R角处圆弧半径要规范，与玻璃接触的周边加垫2mm厚胶垫。中空玻璃安装时，一定要先装大胶条(车窗内侧胶条)，再装小胶条(车窗外侧胶条)，应使用胶锤锤入玻璃。

6、优化中空玻璃加工工艺。

首先，为避免出现混胶不均现象，应首选机涂，如条件不允许，手涂时应充分搅拌A、B组份，使其均匀。辟胶时，沿一个方向从下往上承25º—35º角延续辟胶，实践证明可有效避免出现劈胶过程中存在毛细小孔现象。

其次，尽量缩短分子筛及铝间隔条存放时间，随着存放时间的增加，中空玻璃干燥剂的有效吸附能力降低，因而分子筛及铝间隔条存放时间一般应控制在3小时以内。连续弯管的间隔条灌注分子筛存放期间，进入间隔条内的水分较之插角连接的间隔条要少得多，因而应尽量减少插角数，同时插角处涂丁基胶，可有效的降低水汽的进入。

本文对中空玻璃失效原因进行了详尽的阐述，制定了切实可行的预防措施。伴随中国铁路客车高速化发展，对中空玻璃的要求也越来越高，中空玻璃生产应严格控制各方面因素，避免中空玻璃失效现象的发生。我们应不断改进中空玻璃生产工艺，努力提高技术水平和产品质量，促进铁路客车及中空玻璃向更高、更新、更强的方向发展。