一、硅酮胶在欧美
有机硅建筑密封胶,也叫做硅酮胶,是有机硅高分子材料的重要组成部份,它在室温下无需加热,光照或其他条件即可固化变为弹性橡胶,使用非常方便,除具有一般有机硅材料的耐高低温、耐气候老化、高电绝缘等优异特性外,还具有对各类基材的粘结性好,抗变位能力强等特点,已发展成为现代建筑装饰的重要密封材料。
欧美发达国家在上世纪五十年代初就开发了双组份硅酮密封胶产品用于建筑业,六十年代初有高性能单组份硅酮建筑密封胶出售,七十年代硅酮结构密封胶首次用于全隐框玻璃幕墙的结构粘接装配工程,到现在已实际投入使用超过40年,使用效果良好。
在硅酮胶发展的同期,世界上还开发了其他几种性能较好的密封胶,主要有聚硫、聚氨酯、丙烯酸型、丁基型等产品,但从综合性能比较而言,硅酮密封胶最优秀,使其成为玻璃幕墙中唯一使用的结构、耐候密封胶品种。
从使用量来看,国外由于硅酮密封胶售价要高于其他产品,故仅占有密封胶使用量的三分之一左右,但已出现逐步取代其他密封胶的趋势,或者用普通的有机材料对有机硅高分子进行改性制备具有相似性能并且成本较低的密封胶品种。国外硅酮胶经过几十年的发展,在原材料及专用生产设备方面配套都非常好,已实现了大批量连续化生产,主要的生产商集中在全球几大有机硅公司,如陶氏、迈图、瓦克、信越等大部分制造商的年产量超过万吨,全世界的总产量超过90万吨/年。
在上世纪六十年代末,硅酮结构胶开始在建筑物门厅或大堂、铺面的落地玻璃的安装中使用,它实际上是一种半隐框玻璃幕墙,在1970年开始用于铝合金半隐框玻璃幕墙。1971年产生了第一个由硅酮结构胶装配的全隐框铝合金玻璃幕墙,1976年硅酮结构胶用于半隐框中空玻璃幕墙,1978年用于全隐框中空玻璃幕墙。从此,硅酮结构胶开始在欧美,亚洲及全世界的隐框、半隐框玻璃幕墙中大量使用。
二、硅酮胶在中国
中国的有机硅工业发源地在四川,原化工部晨光化工研究院在偏僻的富顺县从六十年代中后期开始进行有机硅原材料和后加工产品的攻关和开发,为我国的导弹卫星和尖端武器提供了必不可少的高性能有机硅材料,也为今天国内有机硅单体工业及后加工产品的蓬勃发展贡献了基础性技术与工艺。硅酮胶的发源地同样是在四川,七十年代晨光化工研究院为我国人造卫星太阳能电池板开发了高性能的有机硅粘结剂,它就是现代硅酮建筑结构胶的前身。八十年代晨光化工研究院承担了国家“七五”重点科技攻关项目,进行硅酮建筑密封胶的开发,并向四川、江苏、广东等地的三家企业进行了技术转让,从九十年代开始为硅酮胶的工业化生产而专门设计生产了200升、500升和1000升真空行星搅拌混合机,没有这样的专用设备,或采用价格高出5-10倍的进口同类设备,无法使国内企业形成竞争力。所有这些工作为我国的硅酮胶大批量工业化生产创造了必要条件。
国内硅酮胶的开发虽然工作始于上世纪六十年代,但主要用于国防工业,到八十年代开始转向民用,但由于条件的限制,并没有大量的产品投放市场。进入九十年代后,开发速度明显加快,广东南海嘉美公司在1993年建成了第一条4000吨/年酸性胶生产线,首次实现了我国硅酮胶的大批量国产化,现在国内拥有2万吨/年的生产线的硅酮胶生产企业超过十五家,全国目前大大小小的硅酮胶企业超过150家,生产能力超过50万吨,实际年产量已超过40万吨。由于主要原材料已基本实现国产化,国产产品在生产和使用数量方面已大大超过进口产品,国内已有不少公司的产品实现了大批量出口。
我国在上世纪八十年代初从北京长城饭店安装第一幅玻璃幕墙开始使用硅酮结构胶产品,进入九十年代开始大量使用硅酮结构胶粘接密封全隐框和半隐框幕墙,九十年代先后落成的国内最高的深圳地王大厦,广州中信广场和上海金茂大厦,均采用了隐框或半隐框玻璃幕墙,所使用的硅酮结构胶全部是进口产品。美国Dow Corning 的DC-795(单组分),983(双组分);GE公司的SSG4000(单组分),SSG4400(双组分)长期以来一直占据了国内市场的主要份额,直到1998年这种局面才被打破,部分本国产品开始批量进入市场。
上世纪九十年代末广州新白云国际机场,广州会展中心,深圳会展中心等超大型幕墙建筑均采用了国产硅酮结构胶产品。北京2008年奥运会大部分比赛场馆和上海世博会大部分场馆主要采用国内硅酮胶产品,高度超过100层的广州国际金融中心(简称西塔)也成功使用了国产品牌,国产产品的市场占有率以从零迅速上升到70%左右,现在已大大超过国外品牌而占据国内市场的主要份额。所有这些充分说明了我国在硅酮结构胶这一高技术产品领域的迅速崛起。随着我国大型幕墙公司的成长,在国外承建了不少大型幕墙项目,国产硅酮幕墙胶产品也作为配套材料源源不断进入国际市场,世界最高的建筑迪拜哈利法塔也是采用中国的硅酮幕墙产品,充分说明我国企业生产的硅酮幕墙胶产品具有世界一流水平,其他硅酮胶产品也凭借价廉物美占据了全球40%以上的份额!
最近五年来,国内硅酮胶企业主要在实现硅酮胶生产工艺的连续化方面进行了大量技术改造,大大提高了生产效率,有效降低了正常损耗和能耗,目前超过60%的国内品牌都采用了先进的连续化生产工艺,实现了跨越式发展,达到了世界先进水平。我国在短短的二十年时间内已经从一个纯进口国发展成为世界强国,实现了硅酮胶行业的中国梦!
三、硅酮胶的分类
硅酮胶是一种类似软膏,一旦接触空气中的水分就会固化成一种坚韧的橡胶类固体的材料。主要分为脱醋酸型,脱醇型,脱氨型,脱丙型。硅酮胶因为常被用于玻璃方面的粘接和密封,所以俗称玻璃胶。单组份硅酮玻璃胶一旦接触空气中的水分就会固化成一种坚韧的橡胶类固体的材料。
硅酮玻璃胶的粘接力强,拉伸强度大,同时又具有耐候性、抗振性,和防潮、抗臭气和适应冷热变化大的特点。加之其较广泛的适用性,能实现大多数建材产品之间的粘合,因此应用价值非常大。
1、按产品包装分类
单组份的硅酮胶,其固化是靠接触空气中的水分而产生物理性质的改变;
双组份则是指硅酮胶分成A、B两组,任何一组单独存在都不能形成固化,但两组胶浆一旦混合就产生固化。
市场上常见的是单组份硅酮玻璃胶。
2、按性质分类
单组份硅酮玻璃胶按性质又分为酸性胶和中性胶两种。
酸性玻璃胶主要用于玻璃和其它建筑材料之间的一般性粘接。而中性胶克服了酸性胶腐蚀金属材料和与碱性材料发生反应的特点,因此适用范围更广,其市场价格比酸性胶稍高。
市场上比较特殊的一类玻璃胶是硅酮结构密封胶,因其直接用于玻璃幕墙的金属和玻璃结构或非结构性粘合装配,故质量要求和产品档次是玻璃胶中最高的,其市场价格也最高。
3、按颜色分类
硅酮玻璃胶有多种颜色,常用颜色有黑色、瓷白、透明、银灰、灰、古铜六种。其它颜色可根据客户要求订做。
4、按用途分类
密封胶根据用途大致可分为以下五类:硅酮结构密封胶、硅酮耐候密封胶、普通硅酮密封胶、中空玻璃用二道硅酮密封胶、特殊用途硅酮密封胶。不同类别硅酮密封胶特点不同,用处也不一样。
四、硅酮胶的用途
硅酮玻璃胶由其不会因自身的重量而流动,所以可以用于过顶或侧壁的接缝而不发生下陷,塌落或流走。它主要用于干洁的金属、玻璃,大多数不含油脂的木材、硅酮树脂、加硫硅橡胶、陶瓷、天然及合成纤维,以及许多油漆塑料表面的粘接。质量好的硅酮玻璃胶在摄氏零度以下使用不会发生挤压不出、物理特性改变等现象。充分固化的硅酮玻璃胶在温度到204℃(400oF)的情况下使用仍能保持持续有效,但温度高达218℃(428oF)时,有效时间会缩短。
酸性玻璃胶
1、适宜作密封、堵塞防漏及防风雨用途,室内室外两者皆宜(室内效果更佳),防渗防漏效果显着。
2、粘接汽车的各种内部装饰,包括:金属、织物和有机织物及塑料。
3、接合加热和制冷设备上的垫片。
4、在金属表面加装无螺孔的筋条、铭牌以及漆加塑料材料。
5、对烘箱门上的窗口、气体用具上的烟道、管道接头、通道门进行封口。
6、为齿轮箱、压缩机、泵提供即时成形的防漏垫。
7、对船仓以及窗口密封。
8、拖车、卡车驾驶室玻璃窗的密封。
9、粘合和密封设备部件。
10、形成防磨涂层。
11、镶嵌和填充薄金属片迭层、道管网络和设备机壳。
中性耐候胶
1、适用于各种幕墙耐候密封,特别推荐用于玻璃幕墙、铝塑板幕墙、石材干挂的耐候密封;
2、金属、玻璃、铝材、瓷砖、有机玻璃、镀膜玻璃间的接缝密封;
3、混凝土、水泥、砖石、岩石、大理石、钢材、木材、阳极处理铝材及涂漆铝材表面的接缝密封。大多数情况下都无需使用底漆。
硅酮结构胶
1、首要用于玻璃幕墙的金属和玻璃间结构或非结构性粘合装配。
2、它能将玻璃直接和金属构件表面连接构成单一装配组件,满足全隐或半隐框的幕墙设计要求。
3、中空玻璃的结构性粘接密封。
五、双组份硅酮胶用胶注意事项
1、混合不匀,出现白丝,花胶
①打胶机混合器单向阀泄漏,更换单向阀。
②打胶机混合器及枪内通道部分堵塞,清洗混合器和管道。
③打胶机比例泵内有脏物,清洗比例泵。
④空压机空气压力不足,气量不稳,调整压力。
2、固化速度太快或太慢
①A、B组份比例未调节好,A、B组份比例应按10:1(体积比)进行混合。各个打胶机比例表尺上显示的比例和实际出胶的比例有偏差,有的打胶机调到15:1,可是实际出来的只有10:1,所以这一点就要靠操作人员去判断,一桶A组份胶(白胶)是刚好配一桶B组份胶(黑胶)。如果B胶用得多,胶干得快,把比例尺向大的数字调→(10、11、12、13、14、15),如果B胶用得少(胶干得慢,不够黑,发灰),把比例向小的数字调→(9、8、7)。
②夏季气温较高,胶固化的速度会快一点,可根据情况,把比例尺往数字大的方向调一点→(10,11,12,13,14,15),冬季气温较低,胶的固化速度会慢一点,可根据情况,把比例尺调小一点→(9,8,7)
3、打胶机压盘冒胶
①压盘密封圈损坏变形,老化发硬,更换新的胶圈。
②升降压力太大。
③桶太大了,不合适,客户在采购时,先量一下自己的打胶机压盘大小,现在市面上机器压盘有三个规格的,560mm,565mm,571mm,暖万佳科技开发有限公司可以跟据客户的机器压盘大小,提供相应的包装桶包装。
4、胶盘压不下去
①桶变形,不圆了,可用锤子把桶口拷圆,再压下去。
②桶太小了,或是压盘密封圈过大,可以在密封圈上涂抹一点白胶,可起到润滑的作用再压下去。
5、气泡问题(A组份有气泡或是混合后出现气泡)
①压胶时未能完全排尽空气,所以每次换胶时,一定要把排空气的阀门打开,等空气排完后再关上。
②手动混胶过程中混入空气。
6、混合不均匀后胶发灰,泛蓝的原因
①加入的B组份量不足,加大B组份的量,将比例尺向小的数字方向调→(9,8,7)。
②B组份在使用时要用棍子轻轻搅拌一下。因为B组份在出厂时,上面都会放一小层硅油,以防桶盖不严实时漏气进去,B组份固化结块。
③A组份里用的纳米钙白度高,所以和黑胶混合后发灰,泛蓝,但胶的性能不会受到影响。因为双组份胶做成一个白的和一个黑的,目的就是为了看到混合过程有没有混合均匀。
7、中空玻璃安装,经冷、热交换起雾的问题
①双组份硅酮胶主要是二道密封,粘结结构的作用,所以头道密封必须用丁基密封胶密封,插角处用丁基胶密封完全。
②高温、高湿季节,必须用质量较好的分子筛,完全能够将玻璃密封后残存的湿气吸干净,以绝后患。整个操作时间不能太久。
五、双组份硅酮胶用胶注意事项
1、混合不匀,出现白丝,花胶
①打胶机混合器单向阀泄漏,更换单向阀。
②打胶机混合器及枪内通道部分堵塞,清洗混合器和管道。
③打胶机比例泵内有脏物,清洗比例泵。
④空压机空气压力不足,气量不稳,调整压力。
2、固化速度太快或太慢
①A、B组份比例未调节好,A、B组份比例应按10:1(体积比)进行混合。各个打胶机比例表尺上显示的比例和实际出胶的比例有偏差,有的打胶机调到15:1,可是实际出来的只有10:1,所以这一点就要靠操作人员去判断,一桶A组份胶(白胶)是刚好配一桶B组份胶(黑胶)。如果B胶用得多,胶干得快,把比例尺向大的数字调→(10、11、12、13、14、15),如果B胶用得少(胶干得慢,不够黑,发灰),把比例向小的数字调→(9、8、7)。
②夏季气温较高,胶固化的速度会快一点,可根据情况,把比例尺往数字大的方向调一点→(10,11,12,13,14,15),冬季气温较低,胶的固化速度会慢一点,可根据情况,把比例尺调小一点→(9,8,7)
3、打胶机压盘冒胶
①压盘密封圈损坏变形,老化发硬,更换新的胶圈。
②升降压力太大。
③桶太大了,不合适,客户在采购时,先量一下自己的打胶机压盘大小,现在市面上机器压盘有三个规格的,560mm,565mm,571mm,暖万佳科技开发有限公司可以跟据客户的机器压盘大小,提供相应的包装桶包装。
4、胶盘压不下去
①桶变形,不圆了,可用锤子把桶口拷圆,再压下去。
②桶太小了,或是压盘密封圈过大,可以在密封圈上涂抹一点白胶,可起到润滑的作用再压下去。
5、气泡问题(A组份有气泡或是混合后出现气泡)
①压胶时未能完全排尽空气,所以每次换胶时,一定要把排空气的阀门打开,等空气排完后再关上。
②手动混胶过程中混入空气。
6、混合不均匀后胶发灰,泛蓝的原因
①加入的B组份量不足,加大B组份的量,将比例尺向小的数字方向调→(9,8,7)。
②B组份在使用时要用棍子轻轻搅拌一下。因为B组份在出厂时,上面都会放一小层硅油,以防桶盖不严实时漏气进去,B组份固化结块。
③A组份里用的纳米钙白度高,所以和黑胶混合后发灰,泛蓝,但胶的性能不会受到影响。因为双组份胶做成一个白的和一个黑的,目的就是为了看到混合过程有没有混合均匀。
7、中空玻璃安装,经冷、热交换起雾的问题
①双组份硅酮胶主要是二道密封,粘结结构的作用,所以头道密封必须用丁基密封胶密封,插角处用丁基胶密封完全。
②高温、高湿季节,必须用质量较好的分子筛,完全能够将玻璃密封后残存的湿气吸干净,以绝后患。整个操作时间不能太久。
五、夏季施打建筑硅酮胶必知事项
夏天马上要来了!高温暴晒马上就要到了!这样的环境下,建筑硅酮密封胶使用时常出现一些问题,如起泡,特别是中性玻璃胶。为何夏季打胶更容易起泡呢?如何避免呢?
针对夏季打胶起泡的原因,大抵上有以下三种,并附具体解决方案。
1、基材潮湿导致注胶起泡
夏季南方多雨,如果降雨后在室外施工,接口里面潮湿未干就直接注胶,等太阳照射粘接基材及胶缝时接口里面的温度升高,胶缝里面的潮气蒸发,会把未固化的、比较软的胶缝隆起起泡,有时聚乙烯泡沫垫杆潮湿也会引起胶缝起泡。
对策:施工时不可一味求进度,等到接口内干燥后,再注胶,方可避免。
2、基材温度过高
夏季高温,施工基材表面温度会较高,而硅酮胶固化时,所粘接材料的温度不能超过50℃。
一旦在基材表面温度超过50℃时注胶,就会引起胶缝起泡,在金属板幕墙的耐候嵌缝时,会遇到上述情况。
炎热的夏季,当太阳暴晒金属板时,特别是铝板表面温度会达到80℃,此时注胶极易引起胶缝起泡。
对策:施工应选择傍晚或阴天时,以避免由于基材温度高导致的起泡。
3、未固化的玻璃胶在太阳下暴晒
一般硅酮胶在未固化前是不能在太阳下暴晒的,特别是刚注完胶就让太阳暴晒,会引起胶缝内部出现蜂窝状气泡,从而引起胶缝外部隆起,这种情况在醇型硅酮胶使用时会更明显一些。
在炎热的夏季施工,很容易出现这种情况,建议采用注胶时避开太阳暴晒,以缓解起泡现象。
对策:上午在建筑物的西侧或北侧注胶,下午在建筑物的东侧或南侧注胶。这样做注胶后,胶经过一段时间的固化,表层已结皮,太阳再暴晒时,有了一定的抵抗能力,对起泡现象会有一些缓解。
七、冬季硅酮胶施工注意事项
建筑硅酮密封胶与其他种类的密封胶相比,最大的特点是具有优异的耐紫外老化和耐气候老化性能,成为家庭装修和建筑幕墙门窗用密封胶的首选。但是冬天来了,气温下降、昼夜温差变大、空气也变得干燥起来,由此对建筑硅酮胶的使用产生较大影响。而建筑用硅酮胶要发挥其结构性粘结或密封的功能必须在固化后才能实现,因此,硅酮胶的固化过程就显得十分重要。
单组份硅酮密封胶的固化与环境温度、空气湿度有关,特别是入冬以来,整体环境温度低且昼夜温差大,空气湿度较低,导致硅酮胶的固化速度较慢。
对幕墙的接缝密封用胶,当幕墙板块较大或板块基材膨胀系数较大时(主要是铝单板或铝塑板等金属幕墙),板块的胶缝位移较为明显,导致胶缝中的胶条也随着承受热压冷拉的作用力,但因整体环境温度较低,胶条不能在一个热压冷拉的时间周期内完全固化。胶条在未固化或半固化状态承受热压冷拉作用力对胶条最终的固化性能及所有寿命均有不良影响,且会导致胶缝起鼓,外观较差且不可恢复。
为了尽量减少冬季节环境对建筑用硅酮胶使用的不良影响,建议采取以下措施:
1,季节交换,由于昼夜温差大,对幕墙胶的固化影响较大,此期间应选择分时段施工。中午太阳直射,温度升高,幕墙板块容易膨胀,此之前不宜施胶。选择中午过后施胶。
2,下雪、结冰天气等气温小于5℃当然不能施工,温度低于5℃,不利于硅酮胶的固化。此种情况下施胶幕墙胶缝出现起鼓现象的几率较大且固化后密封胶性能会下降。
3,雾、霜情况:有雾结霜为溶解时,肯定不能施工,分辨是否溶解,用带温度或双面胶带粘接在材料上,5分钟内撕开即可判断材料表面的雾或霜。无粘接力或有明显的印记即表明材料表面有雾、霜,肯定是不能施工。也可直接将硅酮耐候胶少量打在材料表面几小时无粘接力即表示不能使用。
4,雨后,材料湿润,不能施工。正常是一日阳光晒后再经工地检查材料表面无任何湿润感觉才能施工。当然重要检查外墙的死角积水,特别是接口设计深处的吸水物质例如棉质积水都可严重影响硅酮耐候胶的是施工质量。
八、如何解决“硅酮胶”打胶出现的问题
当发现这些问题第一反应会想到胶的质量问题,从而可能因为投诉甚至要更换品牌的问题而困扰。
其实导致这些现象出现的情况还与其他因素有关,具体的判断、排除可能因素并试验对比可以快速的解决以上问题,达到事半功倍的效果。
1. 打胶机出胶速度慢
产品在初次使用时,打胶机打胶过程中出现出胶速度过慢的现象,可能原因有三个:⑴A组分流动性差⑵压盘过大⑶气源压力不够。
针对原因⑴或原因⑶,我们可以通过调整胶枪压力来解决;针对原因⑵,订购大口径桶可以使问题得到解决。若出胶速度慢出现在正常使用过程中,则可能是混合芯和过滤网被堵塞,一旦发现,就需要及时清理设备。
2. 打胶过程中出现“花胶”
花胶是由于A/B组分胶体混合不均匀而产生的,表现为固化慢或局部有白色条纹。
主要原因有:⑴打胶机B组分管道堵塞⑵静态混合器长时间未清洗⑶比例尺松动,出胶速度不均匀⑷换厂家或牌号未调整设备工艺参数⑸更换后的产品挤出性不好,设备未适应⑹混用不同厂家不同牌号的A、B组分。
针对原因⑴、⑵,可以通过清洗设备来解决;针对原因⑶,则需要检查比例控制器,并进行适当的调整;针对原因⑷、⑸,在保证参数正确的前提下,使用1-2天后设备会逐渐适应。
3. 打胶过程中胶体出现结皮或硫化现象
当双组份胶在混合过程中就发生局部固化时,胶枪打出来的胶就会出现结皮或硫化现象。出现这一现象的原因主要有三种:
⑴胶体颜色较黑,固化快时,可能是由于B组分比例过高,过多的催化剂促使固化速度加快。此时,需要适当降低B组分的比例,将结皮或硫化胶冲洗干净后施工;
⑵若打胶过程中伴有出胶慢的现象时,可能是混合芯长时间未清洗或清洗不彻底,胶体结皮堵塞管道。因此,定期清洗静态混合器是很有必要的。
⑶当固化和出胶速度均无异常,而打出的胶仍有结皮或硫化现象时,则可能是设备停机时间较长,胶枪未清洗或洗枪不够彻底,需要将结皮或硫化胶冲洗干净后后施工。
4、胶内夹有气泡
一般而言,胶体本身是没有气泡的,胶体夹有的气泡极可能是运输或施工过程中混入了空气,如:⑴更换胶桶时排气未排干净;⑵组分在上机后压盘未压下去,导致排泡不彻底。
因此,在使用前排泡要彻底,使用过程中应正确操作打胶机,保证密封从而阻止空气进入。若怀疑产品自身就带有气泡,可以通过蝴蝶试验来进行判断。