應(yīng)用百科
中空玻璃二道密封膠應(yīng)用百科知識(shí)
中空玻璃門窗出現(xiàn)這些現(xiàn)象其實(shí)是由于中空玻璃制作工藝不合格所引起的，要了解其形成的原因及解決方法，我們首先要了解中空玻璃的制作工藝流程。
中空玻璃的基本制作工藝由玻璃的清洗、灌分子篩、丁基密封膠的涂敷、合片、涂第二道密封膠等環(huán)節(jié)組成。每一環(huán)節(jié)都與材料的選擇及操作人員的熟練程度和加工質(zhì)量有關(guān)。
清洗玻璃是中空玻璃生產(chǎn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是保證中空玻璃密封的最重要的環(huán)節(jié)之一。如果玻璃上的油漬和水滴不能徹底清洗掉，則密封膠對(duì)玻璃的粘合力就會(huì)大大削弱，從而降低中空玻璃的密封效果。中空玻璃在加工生產(chǎn)過(guò)程中選擇干燥劑、密封膠和間隔條所考慮的各項(xiàng)條件，是以玻璃清洗干凈前提的。而中空玻璃的密封性好壞在一定程度上是取決于玻璃清洗是否干凈，玻璃的清潔是密封質(zhì)量的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。
干燥劑的作用主要有三：
a.吸附密封在空氣內(nèi)的水分；
b.吸附可揮發(fā)性有機(jī)溶劑；
c.吸附在中空玻璃壽命期內(nèi)進(jìn)入空氣層內(nèi)的水汽。
其目的是保持中空玻璃有合格的初始露點(diǎn)，因此，合格的干燥劑是必須同時(shí)滿足干燥劑所應(yīng)具有的三個(gè)功能。如果干燥劑吸附能力差，不能有效的吸附通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入空氣層的水分，就會(huì)導(dǎo)致水分在空氣層中聚集，水分壓力提高，中空玻璃的露點(diǎn)上升，那么出現(xiàn)霧化的可能性極大。
中空玻璃的邊緣密封失敗，意味門窗失去應(yīng)有的功能，不但門窗的設(shè)計(jì)節(jié)能性能達(dá)不到要求，而且影響中空玻璃的透明度，并降低隔熱效果，長(zhǎng)時(shí)間的結(jié)霧會(huì)使玻璃的內(nèi)表面發(fā)生霉變或積堿，產(chǎn)生白斑，嚴(yán)重影響中空玻璃的外觀質(zhì)量。
合片是制作雙層中空玻璃的中間一環(huán)，合片前丁基膠的涂敷，決定著中空玻璃的綜合質(zhì)量。因此，制作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝，杜絕漏涂、斷膠現(xiàn)象和對(duì)封口的疏忽，決不允許存在漏氣的隱患，把好密封的第一關(guān)。
如果兩道密封膠之間存在縫隙，會(huì)引起漏氣，同時(shí)應(yīng)注意涂抹過(guò)薄的第二道密封膠，在安裝使用一段時(shí)間后，受環(huán)境溫度變化、日曬及風(fēng)壓的作用，震動(dòng)位移、密封膠會(huì)形成裂紋（即使極小的裂紋存在），水氣就有可能會(huì)慢慢地進(jìn)入膠層內(nèi)，形成霧化，失去其密封性，喪失密封作用。
在裝配中空玻璃時(shí)，如果中空玻璃密封膠與其它密封材料相接觸（特別是含溶劑的硅酮膠），而這些密封材料中含有能溶解丁基密封膠的增塑成分，這些增塑成分會(huì)通過(guò)中空玻璃第二道密封遷移到其第一道密封膠表面，進(jìn)而將第一道密封膠溶解而產(chǎn)生變稀、流淌等現(xiàn)象。因此，在裝配中空玻璃時(shí)有必要做相應(yīng)的相溶性試驗(yàn)，選用與中空玻璃密封膠相溶的配套密封材料，以減少此類現(xiàn)象的發(fā)生。“密封膠”顧名思義他主要是起密封作用的。中空玻璃的密封除紫外線照射是測(cè)試中空玻璃密封膠是否含有影響視線的有機(jī)揮發(fā)物外，另外四項(xiàng)指標(biāo)“密封性能、初始露點(diǎn)、高溫高濕、氣候循環(huán)”，都是檢測(cè)中空玻璃在各種環(huán)境下的密封性能的。
我們知道，一塊合格的中空玻璃產(chǎn)品不僅需要規(guī)范的操作工藝，更需要能滿足中空玻璃性能要求的密封材料，不同的中空玻璃密封膠，由于其性能的不同，所采用的生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)品的綜合性能也不同。
我們一起了解一下常用中空玻璃密封膠物理性能的差異。
數(shù)據(jù)來(lái)自于阿克蘇諾貝爾公司對(duì)市場(chǎng)上的歐洲最主要的密封膠生產(chǎn)廠家的膠進(jìn)行測(cè)試所得結(jié)果
我們?cè)龠x取一組MS膠與聚氨酯的對(duì)比：
及MS、聚氨酯和硅酮膠的主要性能比較：
等級(jí)：（10表示性能優(yōu)異，1表示性能很差）
以上兩表數(shù)據(jù)引用于美國(guó)膠黏劑協(xié)會(huì)專家Edward M. Petrie的文獻(xiàn)
由表中可得出：聚硫膠、聚氨酯、硅酮膠及MS膠的結(jié)構(gòu)性都很好，但水汽透過(guò)率極高（MS膠僅略優(yōu)于聚氨酯），顯然，如采用這些膠，單道密封中空玻璃是難以滿足中空玻璃的密封性能的。為彌補(bǔ)這些膠的密封性能的不足，通常采用水汽透過(guò)率極低，但結(jié)構(gòu)性差的聚異丁烯膠作為中空玻璃的第一道密封膠，以阻止潮氣向中空玻璃內(nèi)滲透，這就是傳統(tǒng)的大家熟悉的雙道密封中空玻璃的生產(chǎn)工藝。
概述中空玻璃傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝：由于雙道密封中空玻璃所采用的二種密封膠各自性能上的缺陷，只能采用兩者結(jié)合的方式（即雙道密封式）才能滿足中空玻璃的密封性和結(jié)構(gòu)性指標(biāo)。
一般來(lái)講, 二道密封材料的最終選擇應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn):
（1）對(duì)邊緣密封的性能
（2）由整個(gè)玻璃系統(tǒng)提供的保護(hù)
（3）二道密封膠在適用過(guò)程中所暴露的環(huán)境
日常實(shí)踐中，上述指標(biāo)或多或少導(dǎo)致人們對(duì)不同用范圍選擇不同的二道密封膠: 對(duì)于商業(yè)建筑用玻璃（玻璃幕墻，結(jié)構(gòu)玻璃）一般首選的是硅酮膠，聚氨酯密封膠主要用于生產(chǎn)玻璃尺寸和形狀基本相同的自動(dòng)生產(chǎn)線，這種"普通"應(yīng)用的玻璃可有較大的產(chǎn)量。 聚硫密封膠可用于各種中空玻璃（對(duì)于中空玻璃邊緣必須要保護(hù)的玻璃幕墻，聚硫是被限制使用的）。這一特殊限制是因過(guò)去10年間中空玻璃加工及密封膠設(shè)計(jì)的發(fā)展出現(xiàn)的，它還與固化后密封膠（如: 某些特殊優(yōu)點(diǎn)）的性能及密封膠的加工性能有關(guān)。
實(shí)際上, 中空玻璃生產(chǎn)廠家和中空玻璃使用者對(duì)密封膠性能有著不同的看法: 除成本外，二者對(duì)生產(chǎn)高質(zhì)量的中空玻璃單元這點(diǎn)是一致的。 而此外，中空玻璃生產(chǎn)廠還關(guān)心搬運(yùn)性能, 易加工，零次品等等。加工性能對(duì)他們來(lái)講是非常重要的。在此我們主要側(cè)重對(duì)固化后密封膠的性能。
加工性能
使用自動(dòng)生產(chǎn)線對(duì)中空玻璃密封膠提出了一些額外要求：高產(chǎn)量，低磨損，易搬運(yùn)，減少?gòu)U料和重復(fù)利用等。因此，基礎(chǔ)聚合物與密封膠生產(chǎn)廠家現(xiàn)在要更加重視他們產(chǎn)品的加工性，現(xiàn)代中空玻璃密封膠化合物須具備。
特殊的流變性
對(duì)底材（玻璃和間隔條）良好的潤(rùn)濕性是好的粘接力必備的先決條件。密封膠須沿玻璃四個(gè)邊角連續(xù)涂敷。因此,密封材料需具有低粘度而且不流掛的性能。所有測(cè)試過(guò)的各類中空玻璃二道密封膠都表現(xiàn)出所要求的假塑性。
高活性
足夠長(zhǎng)的使用期和快速固化也是中空玻璃生產(chǎn)廠家所需要的。在下面的表中，總結(jié)了市場(chǎng)上不同中空玻璃二道密封膠的固化性能：
缺少M(fèi)S膠實(shí)地對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)
結(jié)合以往相關(guān)文獻(xiàn)可以推定MS膠表干性能略優(yōu)于聚氨酯。
好的聚硫中空玻璃二道密封膠配方, 其產(chǎn)品在室溫下固化4小時(shí)后的硬度應(yīng)能達(dá)到其最終硬度的80％。這一獨(dú)特的性能是因其與活性二氧化錳進(jìn)行的氧化固化的結(jié)果。而其它類型的產(chǎn)品固化速度較聚硫慢得多。這一點(diǎn)在中已有論述。大多數(shù)中空玻璃密封膠都要在24小時(shí)后達(dá)到最終的邵氏A硬度值約為50。
粘接力的快速生成
粘接力的快速生成是一個(gè)要特別關(guān)注的問(wèn)題。附著力產(chǎn)生的越快，在中空玻璃單元的運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題越少。配方做得好的聚硫中空玻璃密封膠在室溫下固化4小時(shí)內(nèi)即可達(dá)到其完全的粘接力。
EN 1279-6中所描述的粘接力試驗(yàn)（其粘接力試驗(yàn)是在室溫固化24小時(shí)后進(jìn)行的，試樣須經(jīng)受一定載荷持續(xù)至少10分鐘）結(jié)果清楚地顯示出大多數(shù)中空玻璃二道密封膠表現(xiàn)都不錯(cuò)。
結(jié)構(gòu)膠的初始附著力結(jié)果皆為通過(guò)，MS膠對(duì)基材粘接的范圍更加廣泛。
關(guān)于加工性能, 聚硫中空玻璃二道密封膠在某些方面較其它種類的膠具有優(yōu)越性, 但在歐洲市場(chǎng)，大多數(shù)經(jīng)過(guò)測(cè)試的密封膠產(chǎn)品都表現(xiàn)不錯(cuò)，可以滿足要求。
中空玻璃單元邊緣密封的功能與性能
理論方面
中空玻璃單元會(huì)經(jīng)受各類因搬運(yùn)（開(kāi), 合）, 風(fēng)力，溫度及氣壓變化產(chǎn)生的載荷, 這些載荷會(huì)導(dǎo)致單元的變形, 則密封膠要產(chǎn)生延伸, 壓縮和剪切。
在經(jīng)受額外的濕度，紫外線照射及受熱條件下的適應(yīng)能力決定了密封膠使用壽命。當(dāng)中空玻璃腔內(nèi)出現(xiàn)濕汽冷凝（結(jié)露）（對(duì)于充氣玻璃則是氣體外泄）, 這就意味著一個(gè)中空玻璃單元使用壽命的終止。
對(duì)于中空玻璃單元來(lái)說(shuō)，幾個(gè)關(guān)于水汽和氣體透過(guò)率的重要方面是我們要考慮的:
與多孔材料（如濾紙）相反, 通過(guò)聚合材料進(jìn)行的質(zhì)量輸送是以活性擴(kuò)散的形式發(fā)生的。
原則上講，有兩種可能的擴(kuò)散途徑: 通過(guò)第二道和第一道密封膠, 或沿著玻璃與密封膠的結(jié)合面。 沿界面擴(kuò)散的可能性要遠(yuǎn)高于通過(guò)密封膠的擴(kuò)散。
對(duì)雙道密封的玻璃單元來(lái)說(shuō)，其擴(kuò)散受到的阻力即是各道密封之和。
對(duì)密封膠的透過(guò)率總是與其面積成比例關(guān)系的。 若在已經(jīng)建立平衡的狀態(tài)下, 一般是與其厚度成反比。
如果尚未達(dá)到平衡, 則達(dá)到平衡所需時(shí)間大致與厚度的平方成比例（Fick"s and Henry"s 定律）。
因此，與達(dá)到平衡后相比, 密封膠的厚度在達(dá)到平衡前的期間里可更多地提高其阻隔性能。
網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變松弛，如：塑化或腫脹結(jié)構(gòu)，都會(huì)使?jié)B透性增加。
水汽滲透（水汽透過(guò)率（MVTR））
在玻璃與密封膠完美粘接的情況下, 水汽只可能透過(guò)密封膠進(jìn)入中空玻璃腔內(nèi)。萬(wàn)一頭道密封膠與玻璃的粘接失效, 二道密封膠就要擔(dān)當(dāng)起唯一可阻隔濕氣滲入的任務(wù)。假如二道密封膠與玻璃的粘接也失效，那么這塊中空玻璃就無(wú)法再使用并需要更換。中空玻璃的早期失效主要是由于生產(chǎn)過(guò)程中的某些失誤或采用了劣質(zhì)密封膠，亦或二者都有造成的。
缺少M(fèi)S膠實(shí)地對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)
結(jié)合以往相關(guān)文獻(xiàn)可以推定MS膠此方面性能略優(yōu)于聚氨酯
引用自DIN 53 122 EN1279-4
表中數(shù)據(jù)清楚地表明水汽透過(guò)率（MVT rate）取決于聚合物的類型, 且其與溫度成比例增加。對(duì)氣體和水汽阻隔能力最差的材料是硅酮橡膠。有意思的是硅酮橡膠在水中只有輕微的溶脹。然而，測(cè)試結(jié)果表明，選擇對(duì)水阻隔作用好的材料并不能像我們通常那樣僅看其在水中的溶脹這一個(gè)指標(biāo)
聚異丁稀對(duì)濕氣的阻隔能力強(qiáng)并決定了中空玻璃單元的擴(kuò)散阻力. 因此,我們看到所有雙道密封的中空玻璃單元的水汽透過(guò)率都比較接近。
惰性氣體的滲透
中空玻璃單元充氣，如氬氣或氪氣等惰性氣體以提高其隔熱及隔音的能力。惰性氣體的擴(kuò)散取決于溫度和腔內(nèi)與環(huán)境的壓差。
中空玻璃單元的設(shè)計(jì) – 密封膠打膠尺寸
盡管硅酮中空玻璃二道密封膠表現(xiàn)出它抵擋氣體及濕氣擴(kuò)散的能力最差, 可還是有人用它來(lái)生產(chǎn)充氣的中空玻璃。不過(guò)，在設(shè)計(jì)中空玻璃時(shí)人們需要把這一點(diǎn)考慮進(jìn)去。因此, 許多歐洲的中空玻璃生產(chǎn)廠家都建立了自己的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)以滿足EN1279對(duì)充氣中空玻璃的要求, 第一道丁基密封膠的厚度及用量按照不同二道密封膠類型設(shè)立。
如前所述, 硅酮密封膠較弱的阻檔氣體和濕氣的能力，亦可以通過(guò)加大密封膠用量并仔細(xì)將間隔條的端部（與丁基一起）密封好也可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的中空玻璃。
惰性氣體擴(kuò)散也可以用來(lái)估計(jì)中空玻璃的使用壽命：聚硫/丁基密封的中空玻璃的氬氣損失率可由HOLLER方法測(cè)定，其范圍在 1-8*10-3/年, 而人們發(fā)現(xiàn)聚氨酯/丁基體系的值在6-25*10-3/年。
FELDMEIER and SCHMID 預(yù)測(cè)， 如果氬氣的年損失率約1％的話, 則中空玻璃的使用壽命大約是20年。按此計(jì)算聚硫/丁基密封的中空玻璃由于其均勻的惰性氣年體損失率小于1％，那么，它的使用壽命估計(jì)可達(dá)30到40年。
強(qiáng)度，松弛，粘接力
人們經(jīng)常討論的一個(gè)問(wèn)題, 是二道密封膠的功能只是起到彈性粘接作用, 而阻隔功能是由第一道密封提供的。前面章節(jié)的內(nèi)容顯示出，對(duì)于中空玻璃的性能來(lái)說(shuō)，水汽與氣體透過(guò)二道密封膠的問(wèn)題也是非常重要的。然而, 強(qiáng)度和對(duì)玻璃與間隔條的粘接力, 是與密封膠將玻璃片結(jié)合在一起,并防止水汽（和惰性氣體）透過(guò)玻璃與密封膠之間的界面的能力密切相關(guān)的。
強(qiáng)度（及松弛） 和粘接力都因聚合物的類型不同而存在差異, 在考慮到成本問(wèn)題時(shí)，就更應(yīng)強(qiáng)調(diào)這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)配方的依賴性。僅以聚硫密封膠為例, 聚合物/增塑劑/填料的比例決定了密封膠的性能。如曾經(jīng)談到過(guò)的，氣體與水汽的透過(guò)率會(huì)隨著聚合物含量的增加而降低，而應(yīng)力恢復(fù)也隨合物含量的增加而成比例的提高。
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