"扫描二维码，关注协会动态"
Miikkael Niemi
(芬兰斯巴莱克有限公司 芬兰赫尔辛基 00100)
摘要: 为了跟上市场对高性能中空玻璃产品的要求，企业在质量控制方面一直做着不懈的努力，特别是涉及充气中空玻璃的气体保持力时尤显重要。新式无损检测方法使之成为现实，即对任何复杂的中空玻璃配置进行气体含量检测，确保交付终端客户手中的充气中空玻璃符合订单要求。
关键词：高性能门窗 充气中空玻璃 无损检测 标准 等离子发射光谱技术 可调谐半导体激光技术
The TDLS application in gas concentration testing inside IGU
Miikkael Niemi
(AB Sparklike Oy, Helsinki 00100 Finland)
Summary:
Keeping pace with high performing insulating glass products is a struggle for quality control. The new non-invasive testing method makes it possible to measure even the most complex insulating glass structures and deliver tested products to end-users.
Key words:
High performance windows, argon gas filled IGU, non-invasive gas concentration testing, standard, plasma emission spectroscopy, TDLS
如今市场对玻璃产品的性能要求越来越高，日益增长的需求使得厂家对产品质量不容懈怠。现在的玻璃产品包含着多种多样的元素，以强化他们的性能。其中一项主要的性能就是节能，不管是在炎热还是寒冷的建筑工程应用上都一样。节能属性可以通过很多方法实现，例如镀膜，多片玻璃以及其间添入介质。该介质可以是空气，真空或者特定气体 – 通常是氩气或者氪气。
加强中空玻璃隔热性能的一种普遍做法就是对其间隔层进行氩气或者氪气填充，而该项作业可以通过自动中空生产线的板压段进行（图1），也可以半自动人工操作完成。这项作业的挑战在于如何判断正确的充气含量，以及如何确保充气中空玻璃的初始浓度达标。气体可能会通过中空玻璃的密封胶涂布不当而造成逃逸，这就需要在给客户包装发货前进行气体含量检测。中空玻璃产品以及门窗企业的产品责任通常是在交货后要延续几年。因此，他们在寻找增加气体填充安全感的方法。
图1 意大利FOREL公司自动中空生产线（带自动充气板压段）
即便所有区域都没有一个清楚的标准，但是行业及生产企业已经累积了最佳实践方法以制造高品质充气中空玻璃产品。事实是小分子气体比较容易泄露，这才是真正的挑战。因此，深加工企业为了确保气体含量在充气作业完成后可以达到最高，在充气时基本都设置为95%或者更高。
实际的氩气含量可以通过破坏性或者非破坏性检测方法进行测量。破坏性检测方法都需要通过注射器刺穿中空玻璃的密封胶进入间腔层进行取气，然后对所取的气体样本进行自动计算。这些方法通常都是便宜的和准确度高的稳健技术，但需要破坏中空玻璃结构。在实际操作中，这就意味着无法将被测量过的中空玻璃产品再包装交付给客户，也无法对该中空玻璃产品进行重复测量。
非破坏性检测方法可以在不破坏中空玻璃结构的基础上进行气体含量检测。目前应用最普遍的无损检测方法就是等离子发射光谱法（图2），即检测仪器通过高压电火花放电激穿玻璃被测表面，使间隔层内氩气发生电离现象，仪器收集气体被电离后的光束，氩气含量就被会自动计算出来。这种检测方法快速，准确度高，在普通双片中空玻璃领域应用广泛，只需轻抵非镀膜面的一面随意取点进行测量即可。非破坏性检测方法还可以根据质量体系或者客户要求对同一片充气中空玻璃产品进行反复检测。但是，等离子发射光谱法的技术局限性就是只能对单面镀膜的双片中空玻璃产品进行测量。
图2 Gasglass便携式惰性气体分析仪（等离子发射光谱技术）
目前，测量的技术领域有了最新进展，解决了以上检测方法在充气中空玻璃气体含量应用时所遇到的问题。最新的可调谐半导体激光技术（图3）可以穿透镀膜和夹胶对充气中空玻璃产品进行非破坏性检测。
该项创新技术可以对结构复杂的充气中空玻璃产品进行气体含量检测，例如节能型的三玻两腔充气中空玻璃。激光技术提升了这些高性能产品的质量保证，使其与产品预期匹配。因该项激光技术是通过非破坏性方法测量间隔层内氧气含量，故它可以检测任何一种气体的含量。
图3 可调谐半导体激光技术原理
该项创新技术应用可调谐激光束射入中空玻璃，利用测量信号的反射、强度和谐波变化以测定间隔层内氧气的含量（图4）。接着，氧气含量被换算成惰性气体的百分比，最普遍应用的惰性气体就是氩气和氪气。对于拥有高效质量控制的中空生产线来说，它可以读取每一片充气中空玻璃中的气体含量信息。激光气体分析系统正符合此项要求，可以集成安装到现有中空生产线上，与生产控制软件或者系统进行连接。在当今的生产管理运营中，质量控制扮演着一个前所未有的角色，它不仅可以消除不良品的出现，还可以在销售发生客诉时提供技术支持。
图4 激光气体分析仪应用
小结：高性能的节能中空玻璃其中一项关键配置要求就是对其间隔层进行惰性气体填充，并要求将气体保持很多年，充气对中空玻璃隔热性能起了至关重要的作用，而控制气体填充和检测气体含量则需要有效且可靠的工具，才能符合日渐严格的行业标准和法规要求。非破坏性检测为中空玻璃企业带来了安全保障，不仅可以让厂家对其送审的产品进行检测，同时还可以帮助他们对已经安装上墙的充气中空玻璃产品进行现场检测或者长期跟踪检测，以验证其产品的气体保持力性能。
