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【精彩論文】充氣中空玻璃單元硅酮結(jié)構(gòu)性裝配的應(yīng)用（王開文） |
| 來源:道康寧(上海)管理有限公司
作者:王文開 日期:2011-1-15 頁面功能 【字體：大 中 小】【打印】【評論】 |
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| | 2010年11月2日第八屆中國國際門窗幕墻博覽會在北京隆重召開，同期舉辦2010第八屆中國國際門窗幕墻高級研討會，本文由王開文先生現(xiàn)場演講，中國幕墻網(wǎng)記者現(xiàn)場采集報道收集整理首發(fā)，未經(jīng)許可嚴禁轉(zhuǎn)載。 |
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王文開先生現(xiàn)場演講
充氣中空玻璃單元硅酮結(jié)構(gòu)性裝配的應(yīng)用——中央機場中心
王文開先生道康寧(上海)管理有限公司
摘要:通常,建筑師和投資者建造商業(yè)大樓的日標(biāo)就是建造出關(guān)觀、“平滑”且具有良好隔熱效呆的玻璃幕墻。為了使中空玻璃密封膠在無齋金屬框架遮蔽或覆蓋的情況下即可經(jīng)受住氣候的考驗(陽光、雨水),邊部封封膠必須具有良好的耐候性,而硅酮膠是唯一具各這種性能的密封膠。追求關(guān)觀玻璃外立而的同時還需要滿足高節(jié)能建筑物的要求,則必須使用硅酮工道密封膠應(yīng)用于氬氣充氣中空玻璃。
關(guān)鍵詞：1=硅酮結(jié)構(gòu)性裝配（結(jié)構(gòu)性裝配） 2=中空玻璃單元（IG單位） 3=硅酮膠 4=氣體泄漏
在進行“中央機場中心-法蘭克福”項目的過程中,四個不同行業(yè)合作伙伴以及合作供應(yīng)商參與開發(fā)出了氬氣保留能力遠遠超出EN1279要求的硅酮邊封系統(tǒng)。
在不斷努力迫求創(chuàng)新設(shè)計的過程中,建筑師與建筑物業(yè)主都在期待玻璃彩釉涂層。為滿足這種趨勢要求,一個由不同行業(yè)專家糾成的專門工作紐現(xiàn)己證明,玻璃彩釉涂層上的結(jié)構(gòu)性粘接在技術(shù)上是可行的。而要求嚴格的德網(wǎng)建筑管理局頒發(fā)的認證則己證實這些技術(shù)的安全性以及可靠性。
現(xiàn)代化建筑項口的設(shè)計越復(fù)雜,所有業(yè)內(nèi)與外部參與方之問的密切合作就越重要,因為只有通過密切合作才能滿足投資者和建筑師提出的要求。
簡介
“MAC”央機場中心足位于法蘭克福國際機場附近的一個多功能商務(wù)中心,其經(jīng)過粘心設(shè)計,建筑風(fēng)格與周邊的城市森林非常協(xié)調(diào)。硅酮結(jié)構(gòu)性裝配（SSG）技術(shù)與中簾玻璃單元(IGU)被同時用于創(chuàng)新的兩邊結(jié)構(gòu)性裝配設(shè)計中,從而實現(xiàn)玻璃幕墻兀可比擬的透明度、高隔熱性能,并日其有良好的性價比。
為滿足高隔熱要求,中空玻璃腔內(nèi)必須塊充氬氣。事實證明，硅酮密封中空玻璃單元在過去很難做到這一點，最多也就是剛剛達到EN1279中提出的氬氣充氣中空玻璃組件氣體泄漏要求【1】要求的硅酮邊封系統(tǒng)。
此外,在幕墻的某些區(qū)域,創(chuàng)新的沒計以及高美觀期望值需要本于玻璃彩釉的裝飾玻璃涂層與結(jié)構(gòu)玻璃技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。因此,裝飾涂層上硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘結(jié)力的打久性有待證實,且整個系統(tǒng)也有待認證。
耐候密封膠以及膠粘劑MAC項H (圖l)的設(shè)計細節(jié)表明，中空玻璃單元雙道密封膠像結(jié)構(gòu)密封膠一樣完全暴露于陽光照射之下（圖2和圖3）。
氣候能夠引起多種物理以及化學(xué)應(yīng)力,想要設(shè)計出持久耐用、可靠且能夠保護建筑業(yè)主投資的幕墻就必須考慮到這些因素。這些應(yīng)力因素的幾項實例見表1。
上述建筑設(shè)計細節(jié)顯然要求中空玻璃單元必須使用雙道密封系統(tǒng)，這樣才能經(jīng)受住氣候應(yīng)力因素的影響。雙道密封中空玻璃必須達到新的EN1279要求，尤其是在氣體泄漏速率方面，因為這樣才能確保中空玻璃單元在整個使用過程中保持高隔熱性能。
硅酮密封膠是基于聚硅烷聚合物的通常是聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚合物,共聚合物結(jié)構(gòu)完全不同于有機聚合物（例如聚硫或聚氫酯密封膠中使用的）。硅酮聚合物的結(jié)構(gòu)聚二甲基硅氧烷（PDMS）見圖4所示。
PDMS聚合物鼓重要的特點在于其具有優(yōu)異耐久性的尢機砬氧炕(Si-O-Si)支柱,再加上有機甲基基團具有卓越的彈性性能。PDMS聚合物的特殊分子結(jié)構(gòu)如圖5所示。
獨特的聚合物緯構(gòu)使有機硅具有優(yōu)異的耐用性、抗紫外線輻射性能（見圖6和圖7）、出色的溫度穩(wěn)定性以及良好耐候性【8】。這些獨特的性能正是使硅酮膠成為首選的優(yōu)質(zhì)、耐久性密封膠的原因。
達到EN1279要求的有機硅邊封中空玻璃組件。
眾所周知,硅酮單道中空玻璃單元的氣體泄漏速率（滲透率）高出EN1279-3的允許值。聚硫或聚氨酯密封膠的單道密封單元情況亦如此，在這三種材料中硅酮膠的氣體滲透率最高【3】。因此，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種代表最先進中空玻璃邊封技術(shù)的雙道 密封系統(tǒng)，改系統(tǒng)能夠滿足EN1279的耐久性（使用壽命）要求。改雙道密封系統(tǒng)的雙道密封膠具有各目的的功能。第一道密封膠提供水汽及氣體（例如，空氣或者惰性氣體）密封屏障。第一道密封膠可限制滲透進入玻璃腔體內(nèi)（擴散進入中空玻璃系統(tǒng)）的水汽量，同時減少從玻璃腔體內(nèi)進入玻璃墻體內(nèi)（從中空玻璃系統(tǒng)擴散出去）。邊部密封還有一項功能即為使玻璃腔體內(nèi)的氣體保持干燥。因此，間隔條內(nèi)包含有干燥劑。第一道密封膠通常是基于聚異丁烯(PIB)的,并且結(jié)合金屑或有機復(fù)合間隔條使用。但是，熱塑間隔條（TPS®）系統(tǒng)將干燥劑納入PIB基質(zhì)，從而將第一道密封膠與間隔條的功能整合到一種材料中。
由于PIB（第一道密封膠）僅通過范德華力以物理形式粘附于玻璃表面，因此第二道密封膠需要提供持久的粘附力并保持邊封的幾何結(jié)構(gòu)。
中空玻璃單元的硅酮二道密封膠與玻璃基材具有持久的化學(xué)粘結(jié)性，因此能夠提供良好、持久的邊部粘結(jié)力合固定性能。
通過巧妙的系統(tǒng)設(shè)計整合不同材料性能與生產(chǎn)中空玻璃單元的專門知識是取得成功的關(guān)鍵保障。間隔條生產(chǎn)商Erbsloh和RoIITech與間隔條連接件生產(chǎn)商Eduard Kronenberg、硅酮膠供應(yīng)商道康寧以及經(jīng)驗豐富的商業(yè)中空玻璃組件生產(chǎn)商BGT開展合作，生產(chǎn)出高品質(zhì)硅酮密封中空玻璃單元，該產(chǎn)品遠遠超出EN1279（第2部分第3部分）的標(biāo)準要求。特別值得一提的是，事實證明，各方合作研發(fā)的系統(tǒng)具有極高的氣體保持率（見表2和表3）。
設(shè)計中空玻璃系統(tǒng)1使用的不銹鋼間隔條的四邊折彎的，連接件放置在一個側(cè)邊上（不是在角部）。為應(yīng)用PIB，玻璃生產(chǎn)商設(shè)計了特殊的程序。表2顯示的是配備不銹鋼間隔條的這一系統(tǒng)的測試結(jié)果。
玻璃與不銹鋼的熱膨脹系數(shù)非常相似，但玻璃與鋁的熱膨脹系數(shù)則相差很大。因此，即使并非完全不可能，預(yù)計要滿足EN1279第3部分的最大氣體泄漏速率要求也非常困難。但專門研發(fā)的系統(tǒng)表明，即使是采用鋁間隔條的硅酮膠密封的中空玻璃，也有可能滿足EN1279第3部分的最大氣體泄漏率要求。設(shè)計中空玻璃系統(tǒng)2所用鋁間隔條的四邊折彎，并且連接放置在側(cè)邊上（不是在角邊）。玻璃生產(chǎn)商采用相同的PIB特殊應(yīng)用程序。表3顯示的是使用鋁間隔條的這一系統(tǒng)的測試結(jié)果。
EN1279-3所允許的最大氣體泄漏速率為1﹪，而實際的氣體泄漏速率則遠遠低于1﹪，即介于0.1﹪到0.2﹪之間！
專門設(shè)訓(xùn)的中空玻璃硅酮密封膠是唯一符合EN1279、ETAG 002【4】和prEN13022【5】要求的材料。
中央機場中心的結(jié)構(gòu)性裝配
硅酮結(jié)構(gòu)性裝配技術(shù)幫助投資者和建筑師們打造出“ 精益框架”的構(gòu)想。這種兩邊結(jié)構(gòu)性裝配設(shè)計使玻璃幕墻具有無可比擬的透明度、高隔熱性能，此外還使幕墻的建造具有良好的性價比。
為確保設(shè)計的關(guān)觀與功能性,所有參與方必須開展廣泛的密切個作。在MAC項目的規(guī)劃以及實施階段,幕墻建筑公司與結(jié)構(gòu)性裝配解訣方案供應(yīng)向(密封膠以及專門知識),以確保達到甚至超出ETAG 002中提出的最新“最先進”結(jié)構(gòu)性裝配設(shè)計要求。
在歐洲,歐洲技木認證組織(EOTA)是協(xié)調(diào)制定歐洲技術(shù)認證準則（ETAGs）并頒發(fā)歐洲即時認證（ETAs）的機構(gòu)。1998年9月至2002年5月，EOTA分三個部分發(fā)布了ETAG 002結(jié)構(gòu)玻璃系統(tǒng)【4】。
ETAG 002是結(jié)構(gòu)性裝配歐洲技術(shù)認證準則，確保滿足歐洲建筑產(chǎn)品指令【6】的六大要求。建筑產(chǎn)品指令載有關(guān)于‘建筑用材料’的基本要求。在指令中，建筑用材料值的是用于建筑結(jié)構(gòu)物永久部分的產(chǎn)品。改指令自1991年6月27日開始生效。目前，歐洲委員會仍未確定使該指令成為強制性指令的時間，因此該指令正處于過渡時期。在相關(guān)的使用壽命期間，建筑用材料必須遵守基本規(guī)定，且必須執(zhí)行所提供的定期維護。這些基本規(guī)定被分為以下六個方面：
機械強度和穩(wěn)定性
消防安全
衛(wèi)生、健康和環(huán)境
使用安全性
噪聲危害
節(jié)能以及保溫性能。
提請注意,ETAG OO2準則涵蓋四種不同類型的兩邊以及四邊緯構(gòu)性裝配系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的區(qū)別在于是否具各安仝保留裝置和/或機械靜載支架。囤家法規(guī)將確定各國允許使用哪種類型的系統(tǒng)。符合合格認證規(guī)定的E△嘆建筑產(chǎn)品呵貼上CE標(biāo)志,并在任何一個歐盟成員(EEA)國上市。由于滿足EOTA要求，因而最近首個結(jié)構(gòu)硅酮玻璃密封膠獲得了CE標(biāo)志許可。
通常,密封膠供應(yīng)商負責(zé)確保硅酮結(jié)構(gòu)膠符合EVC002提出的所有要求。CE標(biāo)志即可證明滿足田認ETAGOO2要求。此外,密封膠供應(yīng)商在計劃以及實施階段通常會提供若干項粘結(jié)力以及性能測試,并且進一步核對結(jié)構(gòu)性裝配的設(shè)計計算,以確保滿足ETAG要求。此外,密封膠供應(yīng)商可能會向幕墻建筑公司提供洋盡的質(zhì)量筒理支持,以協(xié)助建造高品質(zhì)的幕墻。對于結(jié)構(gòu)性裝配設(shè)計特刖足涉及中空玻璃單元的幕墻設(shè)計,不同材料組件之間的化學(xué)相容性應(yīng)是豆點考慮的主題。任何不相容性都可能對中空玻璃單元或結(jié)構(gòu)性裝裝配粘結(jié)產(chǎn)生不利影響【7】。設(shè)計中所使用的所有材料都必須被證明具有長期的相容性。
在MAC項目中,出于美觀原因,彩釉玻璃部分區(qū)域需要采用結(jié)構(gòu)性裝配粘接。因此,硅酮結(jié)構(gòu)膠在彩釉玻璃基材上的粘附力必須滿足EVC002的要求。由彩釉涂層生產(chǎn)商、獨立機構(gòu)、彩釉玻璃生產(chǎn)商以及結(jié)構(gòu)性裝配解決方案供應(yīng)商細成的不同行業(yè)專家工作細己能夠確定彩釉涂層配方、彩釉玻璃生產(chǎn)參數(shù)以及硅酮結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)力之問的關(guān)聯(lián)。這個經(jīng)驗豐富的工作組的發(fā)現(xiàn)促使德國建筑管理局（DIBT-柏林）依據(jù)ETAG 002要求認可硅酮密封膠在數(shù)以千計的才又玻璃色彩中的結(jié)構(gòu)性裝配應(yīng)用。這一認可見DIBT-柏林項下參考號Z-70.1-75【8】。
總結(jié)
通常,建筑師和投資者建筑商業(yè)大樓的目標(biāo)就是打造美觀、“平滑”且具有良好隔熱效果的玻璃幕墻。為了使中空玻璃密封膠在無需金屬框架遮蔽或覆蓋的怙況下即可經(jīng)受住氣候的考驗(陽光、雨水),邊部密封必須具有良好的耐候性。硅酮膠是唯一具有這種性能的密封膠。對幕墻關(guān)觀的要求加上對高節(jié)能建筑物的要求需要將硅酮膠應(yīng)用于充氙氣中空玻璃單元中。
事實證明這在過去很難實現(xiàn),硅酮密封充氬氣中空玻璃單元當(dāng)時充其量也就是達到EN1279中提出的氣體泄漏要求。但在執(zhí)行“中央機場中心-法蘭克福”項目過程中，四個不同行業(yè)合作伙伴/合作供應(yīng)商參與研發(fā)了氬氣保持能力遠遠超出EN 1279要求的硅酮密封邊部密封系統(tǒng)。
創(chuàng)意設(shè)計與裝修通常是出于美觀考慮的附加要求。一個由不同專業(yè)的行業(yè)專家組成的工作組已經(jīng)證明，玻璃釉彩涂層上的結(jié)構(gòu)性粘結(jié)在技術(shù)上是可行的。而要求嚴格的德國建筑管理局（DIBT-柏林）的認證也證實了該設(shè)計的安全性與可靠性。
現(xiàn)代化建筑項目的設(shè)計越復(fù)雜，所以業(yè)內(nèi)以及外部參與與方之間的密切合作也就顯得越重要，因為只有通過密切合作才能順利達到投資者以及建筑師提出的要求。
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