如何测试充氩气中空玻璃的浓度提高其保持氩气浓度的能力_.doc

币能·环保·创狮·发展如何测试充氩气中空玻璃的浓度 提高其保持氩气浓度的能力? 王铁华联合太平洋(北京)科技发展有限公司北京100055摘要本文旨在论述如何有效科学地科学测试充氩气中空玻璃的浓度并提高中空玻璃保持氩气浓度的能力为 此，我们的论述(1)从对氩气的物理性能描述开始，讨论氩气的热工性能，包括氩气浓度和中空玻璃传热系 数之间的关系，以及充氩气中空玻璃和的空腔距离的变化与中空玻璃K值的影响；(2)介绍并讨论欧洲中空玻 璃标准ENl279中有关测试中空玻璃内氩气浓度公差和提高保持氩气浓度的能力；(3)讨论并比较不同检测方 法，重点介绍C,C气相色谱分析仪和GG等离子氩气检测仪本文的结论是对中空玻璃内充惰性气体的浓度检测是较之中空露点检测更为严格一种好的方法不但有助于提企业高产品的本身质量和品质(热工性能)而 且有助于整个行业的健康发展，使提高中空玻璃门窗的节能进一步落实到实处 关键词氢气充气方法 ENl279 AsT粑188／89／90非破坏等离子放射氩气梭测仪器l氩气 1．1氩气的物理性质 气体是一种没有固定体积和形状的物质，具有自由流动性可填充任何空问的特点作为惰性气体的氩气， 无色、无味、无毒，对紫外线具有稳定性、不影响可见光透过，氩气的密度为1．7836 kg／m3较空气的密度1．2928 kg／一(在温度t=ooc的条件下测试)大，所以中空玻璃空气层内充氩气可以减慢中空玻璃内的热对流，减少气 体的导热性。

此外，氢气在空气中含量极为丰富，占l％，是最经济的惰性气体1．1．1氩气的热工性能 充氩气中空玻璃的传热系数与中空玻璃空气层的距离之间呈一定的函数关系中空玻 璃整体K值在空气层距离等于16mm时最佳位于拐点的左边，K值随着两片玻璃之间距离增加而减少，即热工性能不断得到改善： 位于拐点的右边，K值是一常数，不随空气层的增加而增加(见图1)因此，在实践中应尽可能地使中空玻 璃的空腔间隔等于16mm，而不能超过16mm，否则，K值非但得不到改善而且浪费了密封材料●■口t●H 生气层闻_l，t气薏鹰golf, ■1图l中的横轴表示充氩气中空玻璃的空气层的距离，单位mill，纵轴表示中空玻璃整体K值，单位W／m2．K 图中的3条曲线分别表示透明浮法玻璃+透明浮法玻璃，透明浮法+低辐射玻璃和透明浮法+离线低辐射玻 璃3种不同配置，但充氩气水平均为90％图中给出的二者之间的关系位于空气间隔6mm～21mm之间1．1．2 充氩气中空玻璃的的惰性气体浓度与中空玻璃的传热系数之间呈线性关系2006，中国玻璃行业年会暨技术研讨会121节能·环保·创新·发展盎矗：晶图2中的横轴表示中空玻璃所充氩气的浓度，单位％，纵轴表示中空玻璃的整体传热系数，K。

图中的3 条曲线表示的配置与图1中相同，中空玻璃的总厚度为4ram+12mm+4mm从图2中我们可以观察到以下几点 现象1)在其他条件不变情况下，热辐射对传热系数的影响远远大于热对流的影响，采用低辐射玻璃 (2)可降低 K值达1．15(-2．85～1．65)，而氩气即使在100％的情况下，在晟好成绩的情况下．也只不过带来K值的改善0．35(=1．65～1．3)； (3)在相同浓度条件，所对应的传热系数，离线低辐射中空玻璃最低，在先 低辐射玻璃其次，透明浮法中空玻璃最高，亦即一曲(离线低辐射中空)列K2(低辐射中空)划Kj(透明浮法中空)． (4)在中空玻璃的所充氩气浓度从O％达到100％变化时，不同配置的中空玻璃的传热系数分别为，一硒=0r35， 一K2=O．25，AKj=0．20一般来说，如果我们要保证中空玻璃的密封寿命长并提供20年保质书的话，就必须将 中空玻璃氩气的渗透率控制在l％以内假如图中3种配置的中空玻璃的初始氩气浓度均为90％，且年后降到70％，则此时一日=o．245，AKz=0．175，A飓=0．14 2中空玻璃的氩气充气方法 概括来说，中空玻璃惰性气体的充气方法有两大类，(1)立式中空玻璃生产线全自动充气方法，简称气幕法，(2)人工充气法。

2．1气幕法 主要代表有：李赛克全自动中空玻璃生产线和百超全自动中空玻璃生产线(舍充气部分) 2．2人工充气法 人工充气法主要包括插管充气法和组装室充气法等等从理论上讲，中空玻璃空腔内最大充气容量应等于中空玻璃的空腔的体积，但从实践上看，前者通常都要小于后者，如90％，±5％公式：v=L X w XT X 0．001单位：立升此外，为保证充气的质量和生产效率，在充气时，还需主要姓下几点： 2．2．1氩气的输入孔在下(氩气进入)，空气的输出孔在上(空气流出)；2．2．2输入速度必须与输出速度相同；充气速度>空气流出速度，导致空腔内下面氩气层和上面空气层的层 次打乱，气体湍流，需要较长时间达到所需气浓度；在极端情况下，如果充气速度>>空气流出速度中空玻 璃会发生炸裂现象充气图3 图4122 2008’中国玻璃行业年会墅技术研讨会节能·环保·创新·发展充气 图5 圈62．2．3充气后，应立刻用专用工具将聚酯密封塞将孔堵住，并在15分钟内将胶涂布上15分钟内必须封胶2．3二者比较 其他条件相同的情况下，立式中空玻璃生产线自动充气方式较之手工设备充气的速度快，浓度要高、稳定性好 3中空玻璃的氢气检测内容及方法 中空玻璃充气之后。

我们需要知道中空玻璃空腔内的氩气浓度是否达到要求，经过老化实验后，气密封性 能如何在本世纪初，美国和欧洲纷纷出台了各自的新的中空玻璃检测标准，但鉴于只有欧标EN2179对此做 出明确具体规定，而ASTME2188，2189和2190却没涉及，所以，我们重点介绍EN21793．1 ENl279-3＆6 ENl279第3部分内容是中空玻璃氩气渗出速度和浓度公差的长期检测方法和要求，其目的，是确保中空 玻璃空腔内充惰性气体的量在其寿命期内足以保证中空玻璃的热工性能或隔声性能的改善检测内容(i)中空 玻璃中氩气浓度的公差(根据ENl279—6)，(ii)中空玻璃内氢气渗透率，测量氩气的泄漏速度，确认ENl279—6 的质量控制结果ENl279-6中规定氩气浓度的公差是Ct=Ci．lo％，一5％)，比如，氩气浓度为85％，则接受范围在80—95％之间，检测抽样按ENl279～6强制规定要求进行 3．2如何测定中空玻璃空腔内的浓度和泄漏率? 一般来说，方法有．Gc气相色谱法、0AM氧气分析仪、GG等离 子发射探测法，等等鉴于ENlE79—3／6中规定使用气相色谱仪来分析从中空玻璃空腔内抽取的惰性气体样品，我们首先介绍气相色谱法。

3．2．1气相色谱法 气相色谱法是一种化学分析方法，将所要分析的惰性气体从混合气体中分离出来，加以识男q并量化a不同 惰性气体的分子或原子在气相色谱仪器中金属空心圈中运动的速度不同，如果我们能够测定书空心管中的已知 气体，如如、N2或Ar，并且确定美中不足气体通过所需时间，则可以识别某种未知气体通过所需时间，进而测 出所求气体的含量测试方法：首先从中空玻璃内直接抽取样品，使其通过采用内填充分子筛或其他多气孔的聚合物的空心管· 在实践中人们使用市场上容易获得的内填充多气孔聚合物的10米长空心管在实验过程中，首先出现的是氮 气(分子量28)，接着是氧气(分子量32)，最后出现的是氩气(原子量39．9)为能够分离所有气体并使结果可 靠，整个分离过程是在一30℃条件下进行的 图7表示氩气75％和25％空气的混合气体酌气相色谱图Ar、02和№的含量可以从各种气体峰值下面所 对应的面积来计算求得，从而可求得Ar的浓度2006，中国玻璃行业年会暨技术研讨会1 23节能·环保·创新·发展5Q一●n 童3Q 警 堪2&罴t位o．曩7浸禽气体垒澹重 聪周：分3．2．2老化实验样品检测的规定 首先记录生产中空玻璃时的环境温度和气压，抽取6片中空玻璃，其中2 片需做老化实验。

样品规格：4∞+12m+4m，352(±2Ⅻ)x502(±2∞)，符合ENl279-6要求检测的步骤，2片中空玻璃按照1279-2进 行修正的老化实验，包括：(1)．27个高湿温度循环(而不是56个)和(2)4周的恒温恒湿循环(而不是7个) 最后，将收集到的惰性气体利用液化氮收集在冷冻陷井(cold trap)，然后注入到气体色谱仪中3．2．3老化实验样品测定的步骤 概括说，样品测定的步骤包括(1)实验前测定对所要老化实验的样品中的氩气浓度，(2)经过上述老化 实验后，再测定出剩余的含量，从中可求出氩气的泄漏率使用气相色谱仪GC软件识别气体并加以量化计算氩气渗出率L{，公 和87,6-10s赢P‘号睾In％．a-1式中： Cl‘y两’-J l o，Cj～表示惰性气体浓度，％Mi一在一定时间内从充惰性气体中空玻璃内渗透出的气体质量，Kg／h(SI体系)，u u／hP一在温度L气压P条件下的惰性气体的密度，Kg／m3，p g／i，=2731((00C)，=1014 hPaP一中空玻璃密 封时的绝对气压，PaPo一测定P时的气压，Pa T一中空玻璃密封时的温度，K T0一测 定p时的温度，K vint一样品的空气层 内的容积，a。

1年3．2．4氩气泄漏规定 老化实验后的Li(1％，a—l，20年的保质期一般来说，Li位于0．5～O．8％之间，但有时可低至0．1～0．3％3．3Gc气相色谱分析仪小结●定量分析精度高，应用时间长久·专业人员在实验室操作，不能移动，不能对在建工程或既有工程的窗玻璃检测·浓度检测时间长按照ENl279规定，整个检测时间为2～4天在美国检测，据报道20片～组充气中 空玻璃需也要长达8小时因为使用Gc气相色谱仪器检测中空玻璃的氩气含量要在中空玻璃胶背面扎 眼取样，会破坏中空玻璃的密封整体性，因此，不可能对所有产品做全检价格昂贵：ussao，000～，24 2008’中国玻璃行业年会譬技术研讨会节能·环保·创新-发展 ii■ii■■；；iiiii|■●■_Iiiiiiiijii；；i■■●iEiii；；i●■iii■■Eij‘jiiiiiii■■■■iiii‘■■E；；目目iiiii■■i‘i；i；iiiii|●US$50，000／台4等离子发射探涓氢气检蔫方法等离子发射探测仪器测氩气的浓度4．1I 2中空玻璃立式自动化生产线上氩气检测 从理论上说，中空玻璃立式自动化生产线上充氩气效果 要明显好于手工方式，但是。

使等离子发射探测等离子发射探测仪器测氲气的浓度还可以随时发现充气设备的氩气浓度公差超出正常范围(见图8和图9)，需要 及时对设备调整使浓度回复到所需控制水平，见图104如何提高中空玻璃的氩气保持能力 中空玻璃的惰性气体检测包括两部分：初始氩气浓度测定和中空玻璃的氩气保持能力的测定在讨论完初 始浓度测定之后，有必要看一下中空玻璃的氩气保持能力与中空玻璃常规加速老化实验老化实验相类似，中 空玻璃的氩气保持能力也可通过加速老化实验的前后对比来分析在此，我们的实验包括高温高湿实验和Pl 检测实验两项内容，对三种不同中空玻璃，分别用ss、Sw和Ic表示，每组玻璃6片，傲对比实验在实验之 前，首先测定出氩气的初始浓度，在10周实验过程中，每周都对他们的氩气含量变化记录，将lO周的数据连 接起来，就形成它们的各自变化趋势曲线图u表示初始氩气浓度经过10周删实验后的氩气保持能力变化 圈12表示初始氩气浓度经过】O周P1实验后的氩气保持能力变化2006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会125节能·环保·创新·发展高湿高温老化实验图11Pl加速老化实验圉12从以上实验我们观察岛以下几点，(1)在局部压强的作用下，充惰性气体的中空玻璃内的惰性气体，随着 时间推移．是要向外泄露的；(2)不同的中空玻璃结构，其向外泄露的速度是不同的，如在衄实验中．中空 玻璃SS

此外，当我们对同批中空玻璃做露点测。