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 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【投稿】【評論】

前言
隨著現代建筑工業的蓬勃發展

                                      前  言
    隨著現代建筑工業的蓬勃發展，建筑門窗市場已由傳統的木窗、鋼窗轉向更具裝飾和節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。

    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，還需要具有優異的隔熱、隔音、防塵、密封性能等特點。作為門窗的附件之一，彈性密封膠條是使其獲得上述優異性能的重要保證。

    在過去的使用過程中，由于建筑門窗用密封膠條選用不當，出現了很多質量問題，主要表現在：

    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，短時間內收縮脫落，導致返工。

    3.受太陽光照射或受熱后，密封膠條發粘，附著在窗體和玻璃上，有時還會出現“滲油”現象，污染了門窗，影響了門窗的密封功能和美觀。

    4.因結構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，選用性能優異的密封材料以及合理的設計結構是解決上述問題關鍵。

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、外介質（雨水、空氣、沙塵等）泄露或侵入或者能防止機械的振動、沖擊和損傷，從而達到密封、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
    密封條按材質可分為橡膠密封條、橡塑密封條、塑料密封條；按材質結構可分為實心密封條、海綿密封條、空心密封條、復合密封條（海綿與實心橡膠、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．密封膠條的工作機理
    建筑門窗密封膠條主要是利用本體結構中唇空腔凸緣（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生接觸壓力而起到密封作用，一般在-50～70℃范圍內使用。

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）；國內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內、外也都有使用。下面分別就各種密封膠條材料性能作一簡單介紹，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，很高的彈性和力學性能。缺點是在空氣中易老化,遇熱變粘,在礦物油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強酸。使用溫度范圍位-55℃～+80℃。

     ⑵丁腈橡膠：主要特點是耐油、耐溶劑，但不耐酮、酯和氯化烴等介質。硫化物永久變形小，彈性和力學性能都很好。缺點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性能，優異的耐光、耐熱、耐老化、耐油及耐化學藥品腐蝕性，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定性。缺點是不耐寒，低溫時易結晶硬化，貯存穩定性差，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：綜合性能優異，具有突出的耐臭氧性，優良的耐候性，很好的耐高、低溫性能；突出的耐化學藥藥品性，能耐多種極性溶質，如剎車油、強酸強堿、酒精等。缺點是在一般礦物油和額外二酯系潤滑油中膨脹量大。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的透氣性；具有無與倫比的絕緣性能。缺點是機械強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、耐酸堿和各類化學介質，耐燃燒，機械強度高，缺點是配合體系內增塑劑易遷移，隨著時間的延長變硬變脆，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，國內、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，是橡塑并用技術的先驅；

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，采用動態硫化方式進行；

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）的最大特點是無需硫化工藝，而采用熱塑性塑料成型方法進行加工，即可大大縮短成型周期，而且廢料還可以回收，并再次利用，有利于節資與節能，是一種很有發展前途的材料，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。最近開發的用于聚氯乙烯改性的TPE屬于烯烴系TPE,主要有美國杜邦公司生產的Elvalog741，742；固特異公司生產的Chemigum P83以及德國拜耳公司生產的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）、有機硅、Xylan或Teflon（聚四氟乙烯）等物質，以代替傳統工藝上的表面植絨。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，表面摩擦系數小，有利于門窗扇或玻璃的滑動。一般德國多用聚氨酯，美國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品—三元乙丙（EPDM）橡膠密封條

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

   2、優異的耐侯性    EPDM可長期在陽光、潮濕、寒冷的自然環境下使用。含CB的硫化膠在陽光下暴曬三年不會出現龜裂，物理機械性能變化也很小。

   3、優異的耐熱性    EPDM可在120℃條件下長期使用，最高使用溫度150℃，高于150℃時開始分解，當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315℃。這一特性是由其飽和的主鏈結構所決定的。

   4、優異的低溫特性    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不會因環境溫度過低而降低其密封性能，使在寒冷地區的冬季施工更加容易。

   5、耐化學藥品性能     EPDM耐多種極性溶質，如剎車油、強酸、強堿、酒精等；耐非極性溶質性能較差，如汽油等烴類溶質等，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200份以上），彌補了價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度和定伸強度。

   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。這點也決定了其有廣泛的應用前景。

     EPDM除具有上述諸多優點（表1），而且EPDM密度小，具有優良的電性能，良好的應力—應變特性、良好的耐磨性、優異的耐潮濕性和耐水蒸氣性。

結束語
    縱觀近年來國外建筑門窗密封條的生產和應用，可以看到有以下特點值得我們注意。

    1．正確選用密封條已成為建筑門窗產品制做過程中必須考慮并解決的重要關鍵。現在，已經不是密封條出了質量問題后再采取補救措施，而是已經深深地滲透到產品制做過程中。

    2．要解決建筑門窗的“密封”問題，單靠優異的材料或合理的結構都是不能解決問題的。“結構”、“材料”、“施工”、“試驗”四個方面，是密不可分的。靠老的、傳統的選擇觀念，隨處從市場上購買幾種密封條，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務之急。高性能密封膠條保證了其與高質量門窗同步發展。近年來建筑門窗工程上出現的質量問題大部分是由低性能、質量差的密封條造成的。

圖1

圖2 三元乙丙橡膠(ENB--EPDM)分子結構

圖3

表1 塑料門窗用三元乙丙橡膠、塑料系密封條材質物理性能比較

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