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初探建筑門窗用密封膠條

來源:北京首航神箭橡塑制品公司 　作者:吳俊浩 　日期:2007-4-11 　頁(yè)面功能【字體：大 中 小】【打印】【投稿】【評(píng)論】
                                      前  言
    隨著現(xiàn)代建筑工業(yè)的蓬勃發(fā)展
                                      前  言
    隨著現(xiàn)代建筑工業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑門窗市場(chǎng)已由傳統(tǒng)的木窗、鋼窗轉(zhuǎn)向更具裝飾和節(jié)能功能的鋁合金門窗和塑料門窗。鋼門窗、鋁合金門窗及塑料門窗逐已呈鼎足之勢(shì)。

    建筑工程使用的門窗，除要求其整體具有良好的裝飾效果外，還需要具有優(yōu)異的隔熱、隔音、防塵、密封性能等特點(diǎn)。作為門窗的附件之一，彈性密封膠條是使其獲得上述優(yōu)異性能的重要保證。

    在過去的使用過程中，由于建筑門窗用密封膠條選用不當(dāng)，出現(xiàn)了很多質(zhì)量問題，主要表現(xiàn)在：

    1.密封膠條使用不久，變硬變脆，失去了彈性和密封功能。

    2.密封膠條安裝后，短時(shí)間內(nèi)收縮脫落，導(dǎo)致返工。

    3.受太陽(yáng)光照射或受熱后，密封膠條發(fā)粘，附著在窗體和玻璃上，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)“滲油”現(xiàn)象，污染了門窗，影響了門窗的密封功能和美觀。

    4.因結(jié)構(gòu)原因造成密封膠條的“虛假”安裝或根本沒有密封功能。

    由此可見，選用性能優(yōu)異的密封材料以及合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是解決上述問題關(guān)鍵。


一、 建筑門窗密封膠條概述

    1．建筑門窗密封膠條的定義
      建筑門窗密封膠條一般是指用在建筑門窗構(gòu)件，如玻璃和壓條、玻璃和扇、框與扇以及扇與扇等接合部位上，能夠防止內(nèi)、外介質(zhì)（雨水、空氣、沙塵等）泄露或侵入或者能防止機(jī)械的振動(dòng)、沖擊和損傷，從而達(dá)到密封、隔音、絕熱和絕緣等作用的帶狀或棒狀材料（圖1、圖3）。

     2.密封膠條的分類
    密封條按材質(zhì)可分為橡膠密封條、橡塑密封條、塑料密封條；按材質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為實(shí)心密封條、海綿密封條、空心密封條、復(fù)合密封條（海綿與實(shí)心橡膠、海綿純膠與金屬嵌件、橡膠金屬嵌件和海綿加皮革、纖維實(shí)體等）、靜電植絨密封條以及表面涂層密封條；按加工工藝可分為硫化型密封條和非硫化型密封條；按其特殊功能可分為耐熱密封條、耐寒密封條、耐油密封條、抗磨密封條以及減振密封條；按其用在門窗中的不同部位可分為玻璃密封條、框（扇）密封條、紗扇用密封條等。按其是否透明還可分為透明密封條和非透明密封條；按其裝飾效果又可分為不同顏色的密封條。

     3．密封膠條的工作機(jī)理
    建筑門窗密封膠條主要是利用本體結(jié)構(gòu)中唇空腔凸緣（見圖１）等部位的彈性與組裝的裝飾件（玻璃、金屬件或非金屬件）等接觸物體的表面產(chǎn)生接觸壓力而起到密封作用，一般在-50～70℃范圍內(nèi)使用。


二、建筑門窗用密封膠條種類

    目前，適于制做建筑門窗密封膠條的材料主要有三大類：橡膠、塑料和橡膠塑料共混材料。國(guó)外主要以橡膠材料為主，分別有氯丁橡膠（CR）、丁腈橡膠（NBR）、硅橡膠（SiR）和三元乙丙橡膠（EPDM）；國(guó)內(nèi)主要以改性塑料材料為主，主要有增塑聚氯乙烯（PVC）、增塑聚丙烯（PP）。另外，橡膠塑料共混材料在國(guó)內(nèi)、外也都有使用。下面分別就各種密封膠條材料性能作一簡(jiǎn)單介紹，以便于大家加以了解。

     1、橡膠系材料
     ⑴天然橡膠：具有很好的耐磨性，很高的彈性和力學(xué)性能。缺點(diǎn)是在空氣中易老化,遇熱變粘,在礦物油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強(qiáng)酸。使用溫度范圍位-55℃～+80℃。

     ⑵丁腈橡膠：主要特點(diǎn)是耐油、耐溶劑，但不耐酮、酯和氯化烴等介質(zhì)。硫化物永久變形小，彈性和力學(xué)性能都很好。缺點(diǎn)是在臭氧和氧中易老化龜裂，耐寒性較差。使用溫度范圍為-30℃～120℃。

     ⑶氯丁橡膠：具有較好的彈性和力學(xué)性能，優(yōu)異的耐光、耐熱、耐老化、耐油及耐化學(xué)藥品腐蝕性，尤其是其耐臭氧性能、耐天候、耐燃性更突出，在非極性溶劑中有很大的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是不耐寒，低溫時(shí)易結(jié)晶硬化，貯存穩(wěn)定性差，加工不易控制。使用溫度范圍-40℃～+120℃，可作為丁腈橡膠的代用品。

     ⑷三元乙丙橡膠：綜合性能優(yōu)異，具有突出的耐臭氧性，優(yōu)良的耐候性，很好的耐高、低溫性能；突出的耐化學(xué)藥藥品性，能耐多種極性溶質(zhì)，如剎車油、強(qiáng)酸強(qiáng)堿、酒精等。缺點(diǎn)是在一般礦物油和額外二酯系潤(rùn)滑油中膨脹量大。使用溫度范圍-60℃～+150℃。

     ⑸硅橡膠：具有突出的耐高、低溫特性，耐臭氧及耐天候老化性能，有極好的疏水性和適當(dāng)?shù)?a href='../../zsk/ct.asp?id=8532' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>透氣性；具有無與倫比的絕緣性能。缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度在橡膠材料中是最差的，不耐油。使用溫度范圍為-100～+300℃。

     ⑹聚氨酯橡膠：具有優(yōu)異的彈性和耐磨性，良好的不透氣性，較高的阻尼減振性能，此外還有中等耐油性，耐氧及耐臭氧老化特性。缺點(diǎn)是不耐酸、堿和水。使用溫度范圍為-30℃～+80℃。

2、塑料系材料
     ⑴增塑聚氯乙烯樹脂：材料便宜易得，具有耐腐蝕、耐磨、耐酸堿和各類化學(xué)介質(zhì)，耐燃燒，機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是配合體系內(nèi)增塑劑易遷移，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)變硬變脆，失去彈性，不耐老化，耐候性和低溫特性差。

     ⑵增塑聚丙烯樹脂：性能與增塑聚氯乙烯基本相似，通常用來制做透明制品。

3、橡塑共混材料
    目前，國(guó)內(nèi)、外用來制做橡膠塑料密封條的橡塑共混材料主要有以下幾種：

a\丁腈橡膠/聚氯乙烯并用體系，是橡塑并用技術(shù)的先驅(qū)；

b\乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）/聚氯乙烯并用體系；

c\三元乙丙橡膠/聚氯乙烯并用體系；

d\聚氨酯橡膠/聚氯乙烯并用體系；

e\三元乙丙橡膠/聚丙烯并用體系，采用動(dòng)態(tài)硫化方式進(jìn)行；

f\順丁橡膠/丁腈橡膠/聚氯乙烯并用體系。

   ⑴熱塑性彈性體（TPE）  熱塑性彈性體以塑料樹脂為基體，以化學(xué)或物理方式摻入橡膠組分，從而形成具有橡膠的柔性和彈性，以及塑料的硬性，是性能范圍很寬的材料。熱塑性彈性體（TPE）的最大特點(diǎn)是無需硫化工藝，而采用熱塑性塑料成型方法進(jìn)行加工，即可大大縮短成型周期，而且廢料還可以回收，并再次利用，有利于節(jié)資與節(jié)能，是一種很有發(fā)展前途的材料，可作為硫化橡膠的代用品。

    熱塑性彈性體（TPE）主要有苯乙烯系TPE，即TPS；烯烴系TPE，即TPO；聚氨酯系TPE，即TPU以及聚酯系TPE，即TPEE等幾大類。最近開發(fā)的用于聚氯乙烯改性的TPE屬于烯烴系TPE,主要有美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的Elvalog741，742；固特異公司生產(chǎn)的Chemigum P83以及德國(guó)拜耳公司生產(chǎn)的Levapren 。改性后的聚氯乙烯密封條具有良好的耐壓縮永久變形性。

   ⑵表面涂層材料  表面涂層材料是在密封條的表面涂布聚氨酯（PU，包括水分散性PU）、有機(jī)硅、Xylan或Teflon（聚四氟乙烯）等物質(zhì)，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝上的表面植絨。涂布后的密封條表面具有良好的耐膜、光滑性，尤其是涂布硅膠面層涂料后的密封條，表面摩擦系數(shù)小，有利于門窗扇或玻璃的滑動(dòng)。一般德國(guó)多用聚氨酯，美國(guó)和日本多用硅油作為密封條表面涂層材料。


三、建筑門窗密封中的明星產(chǎn)品—三元乙丙（EPDM）橡膠密封條

    1、優(yōu)異的耐臭氧性和耐氧化性   EPDM的分子結(jié)構(gòu)中的主鏈不含雙鍵（圖2），能夠完全抵抗空氣中臭氧的進(jìn)攻，在臭氧濃度為100PPM的環(huán)境中，2430小時(shí)不出現(xiàn)龜裂（丁基橡膠500小時(shí)龜裂，氯丁橡膠40小時(shí)龜裂）；在50PPM、靜拉伸30%的條件下，150小時(shí)不龜裂（丁基橡膠2小時(shí)出現(xiàn)龜裂）。常與二烯彈性體并用，以改善其耐臭氧性和抗氧化性（NR、SBR等遇到臭氧時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開裂、落片和所有物理性能劣化）。

   2、優(yōu)異的耐侯性    EPDM可長(zhǎng)期在陽(yáng)光、潮濕、寒冷的自然環(huán)境下使用。含CB的硫化膠在陽(yáng)光下暴曬三年不會(huì)出現(xiàn)龜裂，物理機(jī)械性能變化也很小。

   3、優(yōu)異的耐熱性    EPDM可在120℃條件下長(zhǎng)期使用，最高使用溫度150℃，高于150℃時(shí)開始分解，當(dāng)加入適宜的防老化劑或過氧化物、醌硫化體系，其間歇耐溫高達(dá)315℃。這一特性是由其飽和的主鏈結(jié)構(gòu)所決定的。

   4、優(yōu)異的低溫特性    聚甲撐主鏈的屈撓性提供了良好的低溫特性，其玻璃化溫度在-35℃—-65℃之間，大多數(shù)硫化制品在-50℃條件下還是柔軟的即在低溫下具有較好的彈性和較少的壓縮永久變形，從而使其在寒冷地區(qū)不會(huì)因環(huán)境溫度過低而降低其密封性能，使在寒冷地區(qū)的冬季施工更加容易。

   5、耐化學(xué)藥品性能     EPDM耐多種極性溶質(zhì)，如剎車油、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、酒精等；耐非極性溶質(zhì)性能較差，如汽油等烴類溶質(zhì)等，通過采用超高分子油填充情況下可獲得中等耐油性。

   6、高填充性（填料和油）   EPDM比任何其它彈性體的填充量都要高得多（可高達(dá)200份以上），彌補(bǔ)了價(jià)格高于一般通用橡膠（約比SBR、IR、NR高60%）的不足之處。采用超高分子量充油乙丙橡膠，不但可進(jìn)一步增加填充性，降低混合加工成本，而且還可獲得突出的拉伸強(qiáng)度和定伸強(qiáng)度。

   7、EPDM幾乎是所有合成橡膠中比重最輕的一種（也低于增塑聚氯乙烯），所以其成品就有較輕的米重。這點(diǎn)也決定了其有廣泛的應(yīng)用前景。

     EPDM除具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)（表1），而且EPDM密度小，具有優(yōu)良的電性能，良好的應(yīng)力—應(yīng)變特性、良好的耐磨性、優(yōu)異的耐潮濕性和耐水蒸氣性。

結(jié)束語(yǔ)
    縱觀近年來國(guó)外建筑門窗密封條的生產(chǎn)和應(yīng)用，可以看到有以下特點(diǎn)值得我們注意。

    1．正確選用密封條已成為建筑門窗產(chǎn)品制做過程中必須考慮并解決的重要關(guān)鍵。現(xiàn)在，已經(jīng)不是密封條出了質(zhì)量問題后再采取補(bǔ)救措施，而是已經(jīng)深深地滲透到產(chǎn)品制做過程中。

    2．要解決建筑門窗的“密封”問題，單靠?jī)?yōu)異的材料或合理的結(jié)構(gòu)都是不能解決問題的。“結(jié)構(gòu)”、“材料”、“施工”、“試驗(yàn)”四個(gè)方面，是密不可分的。靠老的、傳統(tǒng)的選擇觀念，隨處從市場(chǎng)上購(gòu)買幾種密封條，是不能真正解決建筑門窗的“密封”問題的。

    3．研究和推廣高性能的密封條已成為當(dāng)務(wù)之急。高性能密封膠條保證了其與高質(zhì)量門窗同步發(fā)展。近年來建筑門窗工程上出現(xiàn)的質(zhì)量問題大部分是由低性能、質(zhì)量差的密封條造成的。

    

圖1

圖2 三元乙丙橡膠(ENB--EPDM)分子結(jié)構(gòu)



圖3


表1 塑料門窗用三元乙丙橡膠、塑料系密封條材質(zhì)物理性能比較

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