硅酮密封胶在建筑上的耐候应用

　　现在的幕墙设计更提倡能效原则, 这一设计观点对墙体的密封效果提出了更高的要求。密封效果的好坏, 主要牵涉到密封胶在幕墙上的正确应用问题。本文将就硅酮密封胶的耐候应用作一简单的介绍, 以便建筑界各位同仁能对此有所了解。

　　1　　硅酮胶耐候应用的几项选择

　　在密封胶的耐候应用中, 需要注意适当密封胶的选择,密封胶的宽深比, 衬垫材的选择等等。

　　1.1 适当密封胶的选择

　　所选择的硅酮密封胶除了要能与所接触的材料有良好的粘着力以外, 尚需要有足够的位移能力, 才能满足设计上的要求。以1片2000 mm ×1000 mm 的铝板为例, 其热膨胀系数约为23.2 ×10- 6 ℃- 1 , 当材质表面的温差为70℃时, 可以按公式计算出铝板因温差所产生的位移。热胀冷缩产生的位移= 铝板长度×铝料热膨胀系数×温差(1)

　　= 2000 ×23.2 ×10 - 6 ×70

　　= 3.25 (mm)

　　若已知设计的伸缩缝宽度和热胀冷缩产生的位移量,可以按公式(2) 计算出所需要密封胶的位移能力。

　　最小的缝隙宽度= 热位移× (100/ 密封胶位移能力) (2)假设本例中设计的伸缩缝宽度为6.5mm , 则:6.5 mm = 3.25 mm ×100/ 密封胶位移能力计算得知所需硅胶的位移能力为±50 %。所以必须选择至少具有±50 %位移能力的硅酮密封胶用于此一设计。实际应用时还要考虑胶缝的施工误差影响, 由设计师决定。

　　1.2 密封胶宽深比的选择

　　密封胶的宽深比, 一般建议以2∶1 为佳, 胶宽和胶深最小为6 mm , 胶深最大不超过12 mm。在某些情况下, 1∶1 也可以接受, 但宽深比不可小于1 。这是由于当深度大于宽度时, 密封胶的位移能力会随之降低, 而无法达到原先设计所估计的变位能力, 当遇到较大的位移现象产生时,甚至会导致粘着应力变大而脱落。

　　1.3 　衬垫材的选择

　　衬垫材的功用, 除了能有效控制密封胶的施打深度,增大与基材的接触面(仅对使用圆形衬垫材而言) 外, 还可以防止三边粘着现象的发生, 从而避免可能发生的内聚性失败现象。衬垫材的选择, 必须注意所使用的密封胶与之相容而无粘着性。一般常用相容的衬垫材有闭孔性聚乙烯衬垫材或者开孔性聚氨酯类衬垫材。衬垫材的尺寸要大于缝隙宽度约10 %～25 % , 以便在刮胶时能托住胶缝不致凹陷下去。安装衬垫材时要尽量避免擦破衬垫材的表面,以避免发生所谓的放气现象。

　　2　　表面清洁和底漆的使用

　　除了上述因素外, 另一项最容易被人所忽略但却对密封胶的成败起着决定性影响的便是材料表面。无论是铝料还是玻璃或其它材料, 往往在生产、运输、储存及现场安装等过程中, 表面或多或少会沾上一些不洁之物, 如油渍、脱模剂、灰尘、水汽及指纹等等, 若不清除干净就施打硅酮密封胶, 往往会造成日后粘着性的失败。因此在打胶前必须先做好表面的清洁工作。

　　表面清洁根据材质可分为非多孔性及多孔性两大类。

　　2.1 　非多孔性材质

　　常用的方法称为“两段式擦拭法”。选用一块沾湿溶剂的干净、不脱绒白布用力擦拭清洁表面,再用另一块干净、不脱绒的白布将表面的溶剂和杂质完全拭去。白布需经常更换。一般而言,不同的材质可选用适当的溶剂来清洁以达到较佳的清洁效果。如玻璃,常用的溶剂有IPA(异丙醇) ,MEK(甲乙酮) 和Xylene (二甲苯) 等;铝料则常用MEK和Xylene清洁。其中对粉末喷涂铝料,道康宁公司特别建议使用一种叫White Spirit 的石油溶剂来清洁,可以达到很好的效果。

　　同时,根据多年的经验,道康宁公司建议对普通的阳极氧化铝材和镀膜玻璃,使用50 %IPA 和50 %水组成的溶液来清洁,可以除去材料生产过程中带来的水溶性盐类杂质(这些杂质会在材质浸水时析出表面,从而对粘着性产生破坏) ,使粘着效果更佳。另外, 50 %IPA 的毒性相对二甲苯或MEK来说要低得多。至于塑料类, 因为种类很多, 在选用溶剂前, 最好先做简单的测试, 以免溶剂腐蚀(词条“腐蚀”由行业大百科提供)塑料表面。

　　2.2 　孔性材质

　　花岗石和大理石多孔性石材, 可用钢丝刷、高压水柱或挥发性很快的溶剂(如MEK) 清洁表面, 对水泥预制板可用钢丝刷或高压水柱清洁表面。以上这些基材清洁后须让材质表面完全干燥才能打胶。

　　除了表面清洁工作外, 有的为了增加密封胶与材质间的粘着性, 往往会使用底漆。底漆是一种粘着促进剂, 它的使用越薄越好, 必要时可用一干净的布料将多余的底漆擦掉。上了底漆后, 需要等其干后再施打密封胶, 但也不可太久。以道康宁公司的底漆产品而言, 一般的时间范围是在上了底漆后约5 min 至0.5 h 之间, 必须施打密封胶。

　　3　　打胶温度

　　硅酮特有的化学结构使得硅酮密封胶的使用温度非常广泛, 可以达到- 18～ - 40 ℃。但是, 通常道康宁公司建议密封胶室外施打温度范围为材料表面温度5～50 ℃, 这是因为5 ℃接近露点温度(4.4 ℃) , 在此温度值附近, 基材表面容易形成人们肉眼看不见的结露, 此时打胶会使胶直接打在结露上, 往往会影响粘着性, 而50 ℃以上时打胶的话, 胶容易在基材表面产生气泡, 造成粘着力降低, 或发生密封胶不干现象。当然在- 18～- 40 ℃时, 也可以打胶, 但前提是基材表面必须干燥。可以使用加热灯泡、热鼓风机等设备来干燥材质表面。

　　此外避免在高温或低温时打胶。这是因为低温时打胶,如- 7 ℃,此时接口处于最宽的状态,随着温度的升高,接口将不断缩小,密封胶将会一直处于压缩状态。相反高温时打胶,如50 ℃,此时接口处于最小状态,随着温度的降低,密封胶将一直处于拉伸状态。随着季节的变迁,这种周而复始的循环,使密封胶始终一直朝一个方向运动,结果会使密封胶的内部应力很大,并可能会超过设计时的位移能力而造成内聚或粘着性破坏。正确的方法是在温度的中间值打胶,如21℃,此时随着温度的升高和降低,密封胶将会沿不同方向经历压缩和伸张循环,从而具有良好的接口密封效果。

　　4　　密封胶的耐候应用实例

　　4.1 　传统移动接口的耐候密封(见图1)

　　在此应用中,应注意: (1) 胶宽A 和胶深C 至少应为6mm ; (2) A∶B最小应为2∶1∶(3) 接口表面应刮成凹形。( 4)胶深B 最大不超过12 mm; (5) 胶宽A最大不超过100 mm。

　　4.2 　角部移动接口的耐候密封(见图2)

　　在此应用中,应注意: (1) 尺寸A 和B 必须至少6 mm;

　　(2) 如果接口位移能预测,必须使用阻隔胶带或背衬材避免三边粘着; (3) 接口必须刮成凹形表面,以避免积留雨水; (4)尺寸C 必须至少6 mm ,以保证最小的粘接面积。

　　4.3 　修补接口(见图3)

　　在此应用中, 应注意: (1) A 尺寸必须至少6 mm; (2)B 尺寸必须至少3 ～6 mm; (3) 必须使用阻隔胶带把失效的有机密封胶同新的密封胶隔离开来。

　　4.4 　断口接口的耐候密封(见图4)

　　在此应用中,应注意: (1) 尺寸A 必须至少6 mm; (2)尺寸B必须至少3mm ,最大不超过6mm 。( 3 ) 刮平时必须使用阻隔胶带; (4) 在移动接口的每一边要求有6 mm 的总接触面积。

　　4.5 　镶嵌缝装配接口的耐候密封(见图5)

　　在此应用中, 应注意: (1) 玻璃和金属框的粘着面积至少6 mm; (2) 密封胶要和海绵状填充条相容; (3) 使用深色的密封胶可以避免可能发生的变色现象。

　　4.6 　对接接口装配的耐候密封(见图6)

　　在此应用中, 应注意:(1) 最小6 mm 的接口宽度; (2) 最小6 mm 的玻璃厚度; (3) 接口刮成沙漏状; (4) 建议使用深颜色的硅酮建筑密封胶。

　　4.7 　水平跟垂直接口的耐候密封(见图7)

　　在此应用中, 应注意: (1) A 和B 尺寸都应大于6mm; (2) 接口表面应刮成微凹形以防止积留雨水。

　　4.8 　双重密封移动接口的耐候密封(见图8)

　　在此应用中,应注意: (1) 耐候密封应符合传统移动接口的密封要求(见图1) ; (2) 使用开孔性背衬材来确保背后的密封胶全部固化。如果使用闭孔性背衬材,背后的密封胶必须全部固化后才可以施打外部接口密封胶; ( 4) 尺寸A应至少20 mm 宽才有助于施打背后的密封胶接口; (5) 密封胶不可打到装饰用的扣门式盖板上,否则会在盖板端部产生渗漏水。

　　4.9 　窗户周边接口的耐候密封(此乃铝型材厚度不够之情形,见图9) :

　　4.10 　花岗石干挂接口的耐候密封(见图10)

　　在此应用中,应注意: (1) 确认铝型材没有支腿伸入密封胶接口区域,则三边粘着可以避免; (2) 使用阻隔胶带防止密封胶与挂钩相粘接; (3) 花岗石槽口要注满密封胶以避免因槽口积水而造成花岗石的冻融破坏。道康宁公司推荐道康宁791N 建筑硅酮耐候密封胶用于以上各种接口的耐候密封。

　　5 　密封胶的测试和工程技术服务

　　在密封胶的应用中, 除了上述介绍外, 另一项不可忽略的步骤就是胶与材质样品的测试。由胶商提供的测试在硅酮密封胶的粘着稳定性中起着重要的作用。这是因为新的建筑材料及表面处理技术日趋复杂, 即使是同一厂家不同批号的材质, 它的表面处理结果也不一样; 其次是由于特殊的工程设计或组装技术, 都要求提交样品作测试。工程技术服务内容包括下列几个方面: (1) 设计审查,协助客户检查密封胶的设计宽度和厚度是否达到安全标准;(2) 粘着力测试, 提供适当产品以及清洁溶剂的建议和是否需要上底漆等测试结果, 以确保密封胶和材质间有良好的粘着力; (3)相容性测试, 避免所选用的垫块、双面胶条造成密封胶发生变色甚至丧失和材料粘着力的现象; (4)污染测试, 主要针对花岗石和大理石等石材; (5) 其它测试和检查, 如客户要求的工地现场测试和工厂内单元板片切割检查等。

　　道康宁公司可以提供上述内容的免费服务, 并且可以应客户要求而给予有关密封胶产品及其应用方面的培训,使客户在使用及选择密封胶时更能得心应手。

　　6 　结论

　　硅酮密封胶在建筑工程上所占的比例虽然非常小, 但它却扮演着举足轻重的角色。从接口设计、样品选择, 到材料与样品的测试, 或是设计蓝图之审核以及正确的施工方法等, 每一步骤都关系到整个工程成败。因此除承包商自身因素外, 在选择硅酮密封胶时也应该考虑选择能提供上述各种服务的供应厂商来确保其工程品质。