中空玻璃工艺|第二道密封胶的选取探究 你用对了吗？

随着现代家居装修水平的提高，双层中空玻璃门窗几乎每家每户都在使用。在享受安静舒适家居的同时，不少人发现，门窗玻璃结雾了，或者有油质污染、视野变模糊了，那该怎么解决？

中空玻璃门窗出现这些现象其实是由于中空玻璃制作工艺不合格所引起的，要了解其形成的原因及解决方法，我们首先要了解中空玻璃的制作工艺流程。

中空玻璃的基本制作工艺由玻璃的清洗、灌分子筛、丁基密封胶的涂敷、合片、涂第二道密封胶等环节组成。每一环节都与材料的选择及操作人员的熟练程度和加工质量有关。

清洗玻璃是中空玻璃生产的第一个环节，也是保证中空玻璃密封的最重要的环节之一。如果玻璃上的油渍和水滴不能彻底清洗掉，则密封胶对玻璃的粘合力就会大大削弱，从而降低中空玻璃的密封效果。中空玻璃在加工生产过程中选择干燥剂、密封胶和间隔条所考虑的各项条件，是以玻璃清洗干净前提的。而中空玻璃的密封性好坏在一定程度上是取决于玻璃清洗是否干净，玻璃的清洁是密封质量的重要衡量标准。

干燥剂的作用主要有三：

a.吸附密封在空气内的水分；

b.吸附可挥发性有机溶剂；

c.吸附在中空玻璃寿命期内进入空气层内的水汽。

其目的是保持中空玻璃有合格的初始露点，因此，合格的干燥剂是必须同时满足干燥剂所应具有的三个功能。如果干燥剂吸附能力差，不能有效的吸附通过扩散进入空气层的水分，就会导致水分在空气层中聚集，水分压力提高，中空玻璃的露点上升，那么出现雾化的可能性极大。

中空玻璃的边缘密封失败，意味门窗失去应有的功能，不但门窗的设计节能性能达不到要求，而且影响中空玻璃的透明度，并降低隔热效果，长时间的结雾会使玻璃的内表面发生霉变或积碱，产生白斑，严重影响中空玻璃的外观质量。

合片是制作双层中空玻璃的中间一环，合片前丁基胶的涂敷，决定着中空玻璃的综合质量。因此，制作时应严格控制生产工艺，杜绝漏涂、断胶现象和对封口的疏忽，决不允许存在漏气的隐患，把好密封的第一关。

如果两道密封胶之间存在缝隙，会引起漏气，同时应注意涂抹过薄的第二道密封胶，在安装使用一段时间后，受环境温度变化、日晒及风压的作用，震动位移、密封胶会形成裂纹（即使极小的裂纹存在），水气就有可能会慢慢地进入胶层内，形成雾化，失去其密封性，丧失密封作用。

在装配中空玻璃时，如果中空玻璃密封胶与其它密封材料相接触（特别是含溶剂的硅酮胶），而这些密封材料中含有能溶解丁基密封胶的增塑成分，这些增塑成分会通过中空玻璃第二道密封迁移到其第一道密封胶表面，进而将第一道密封胶溶解而产生变稀、流淌等现象。因此，在装配中空玻璃时有必要做相应的相溶性试验，选用与中空玻璃密封胶相溶的配套密封材料，以减少此类现象的发生。“密封胶”顾名思义他主要是起密封作用的。中空玻璃的密封除紫外线照射是测试中空玻璃密封胶是否含有影响视线的有机挥发物外，另外四项指标“密封性能、初始露点、高温高湿、气候循环”，都是检测中空玻璃在各种环境下的密封性能的。

我们知道，一块合格的中空玻璃产品不仅需要规范的操作工艺，更需要能满足中空玻璃性能要求的密封材料，不同的中空玻璃密封胶，由于其性能的不同，所采用的生产工艺以及产品的综合性能也不同。

我们一起了解一下常用中空玻璃密封胶物理性能的差异。

数据来自于阿克苏诺贝尔公司对市场上的欧洲最主要的密封胶生产厂家的胶进行测试所得结果

我们再选取一组MS胶与聚氨酯的对比：

及MS、聚氨酯和硅酮胶的主要性能比较：

等级：（10表示性能优异，1表示性能很差）

以上两表数据引用于美国胶黏剂 专家Edward M. Petrie的 献

由表中可得出：聚硫胶、聚氨酯、硅酮胶及MS胶的结构性都很好，但水汽透过率极高（MS胶仅略优于聚氨酯），显然，如采用这些胶，单道密封中空玻璃是难以满足中空玻璃的密封性能的。为弥补这些胶的密封性能的不足，通常采用水汽透过率极低，但结构性差的聚异丁烯胶作为中空玻璃的第一道密封胶，以阻止潮气向中空玻璃内渗透，这就是传统的大家熟悉的双道密封中空玻璃的生产工艺。

概述中空玻璃传统的生产工艺：由于双道密封中空玻璃所采用的二种密封胶各自性能上的缺陷，只能采用两者结合的方式（即双道密封式）才能满足中空玻璃的密封性和结构性指标。

一般来讲, 二道密封材料的最终选择应当考虑以下几点:

（1）对边缘密封的性能

（2）由整个玻璃系统提供的保护

（3）二道密封胶在适用过程中所暴露的环境

日常实践中，上述指标或多或少导致人们对不同用范围选择不同的二道密封胶: 对于商业建筑用玻璃（玻璃幕墙，结构玻璃）一般首选的是硅酮胶，聚氨酯密封胶主要用于生产玻璃尺寸和形状基本相同的自动生产线，这种"普通"应用的玻璃可有较大的产量。 聚硫密封胶可用于各种中空玻璃（对于中空玻璃边缘必须要保护的玻璃幕墙，聚硫是被限制使用的）。这一特殊限制是因过去10年间中空玻璃加工及密封胶设计的发展出现的，它还与固化后密封胶（如: 某些特殊优点）的性能及密封胶的加工性能有关。

实际上, 中空玻璃生产厂家和中空玻璃使用者对密封胶性能有着不同的看法: 除成本外，二者对生产高质量的中空玻璃单元这点是一致的。 而此外，中空玻璃生产厂还关心搬运性能, 易加工，零次品等等。加工性能对他们来讲是非常重要的。在此我们主要侧重对固化后密封胶的性能。

加工性能

使用自动生产线对中空玻璃密封胶提出了一些额外要求：高产量，低磨损，易搬运，减少废料和重复利用等。因此，基础聚合物与密封胶生产厂家现在要更加重视他们产品的加工性，现代中空玻璃密封胶化合物须具备。

特殊的流变性

对底材（玻璃和间隔条）良好的润湿性是好的粘接力必备的先决条件。密封胶须沿玻璃四个边角连续涂敷。因此,密封材料需具有低粘度而且不流挂的性能。所有测试过的各类中空玻璃二道密封胶都表现出所要求的假塑性。

高活性

足够长的使用期和快速固化也是中空玻璃生产厂家所需要的。在下面的表中，总结了市场上不同中空玻璃二道密封胶的固化性能：

表1 中空玻璃二道密封胶的固化

缺少MS胶实地对比试验数据

结合以往相关 献可以推定MS胶表干性能略优于聚氨酯。

好的聚硫中空玻璃二道密封胶配方, 其产品在室温下固化4小时后的硬度应能达到其最终硬度的80％。这一独特的性能是因其与活性二氧化锰进行的氧化固化的结果。而其它类型的产品固化速度较聚硫慢得多。这一点在中已有论述。大多数中空玻璃密封胶都要在24小时后达到最终的邵氏A硬度值约为50。

粘接力的快速生成

粘接力的快速生成是一个要特别关注的问题。附着力产生的越快，在中空玻璃单元的运输过程中出现的问题越少。配方做得好的聚硫中空玻璃密封胶在室温下固化4小时内即可达到其完全的粘接力。

EN 1279-6中所描述的粘接力试验（其粘接力试验是在室温固化24小时后进行的，试样须经受一定载荷持续至少10分钟）结果清楚地显示出大多数中空玻璃二道密封胶表现都不错。

表 2 根据EN 1279-6测得的初始附着力结果

结构胶的初始附着力结果皆为通过，MS胶对基材粘接的范围更加广泛。

关于加工性能, 聚硫中空玻璃二道密封胶在某些方面较其它种类的胶具有优越性, 但在欧洲市场，大多数经过测试的密封胶产品都表现不错，可以满足要求。

中空玻璃单元边缘密封的功能与性能

理论方面

中空玻璃单元会经受各类因搬运（开, 合）, 风力，温度及气压变化产生的载荷, 这些载荷会导致单元的变形, 则密封胶要产生延伸, 压缩和剪切。

在经受额外的湿度，紫外线照射及受热条件下的适应能力决定了密封胶使用寿命。当中空玻璃腔内出现湿汽冷凝（结露）（对于充气玻璃则是气体外泄）, 这就意味着一个中空玻璃单元使用寿命的终止。

对于中空玻璃单元来说，几个关于水汽和气体透过率的重要方面是我们要考虑的:

与多孔材料（如滤纸）相反, 通过聚合材料进行的质量输送是以活性扩散的形式发生的。

原则上讲，有两种可能的扩散途径: 通过第二道和第一道密封胶, 或沿着玻璃与密封胶的结合面。 沿界面扩散的可能性要远高于通过密封胶的扩散。

对双道密封的玻璃单元来说，其扩散受到的阻力即是各道密封之和。

对密封胶的透过率总是与其面积成比例关系的。 若在已经建立平衡的状态下, 一般是与其厚度成反比。

如果尚未达到平衡, 则达到平衡所需时间大致与厚度的平方成比例（Fick"s and Henry"s 定律）。

因此，与达到平衡后相比, 密封胶的厚度在达到平衡前的期间里可更多地提高其阻隔性能。

状结构变松弛，如：塑化或肿胀结构，都会使渗透性增加。

水汽渗透（水汽透过率（MVTR））

在玻璃与密封胶完美粘接的情况下, 水汽只可能透过密封胶进入中空玻璃腔内。万一头道密封胶与玻璃的粘接失效, 二道密封胶就要担当起唯一可阻隔湿气渗入的任务。假如二道密封胶与玻璃的粘接也失效，那么这块中空玻璃就无法再使用并需要更换。中空玻璃的早期失效主要是由于生产过程中的某些失误或采用了劣质密封胶，亦或二者都有造成的。

表3中总结了通过不同类型密封胶及双道密封（丁基＋其中一种做二道密封胶）的水汽透过情况

表3 水汽透过率

缺少MS胶实地对比试验数据

结合以往相关 献可以推定MS胶此方面性能略优于聚氨酯

引用自DIN 53 122 EN1279-4

表中数据清楚地表明水汽透过率（MVT rate）取决于聚合物的类型, 且其与温度成比例增加。对气体和水汽阻隔能力最差的材料是硅酮橡胶。有意思的是硅酮橡胶在水中只有轻微的溶胀。然而，测试结果表明，选择对水阻隔作用好的材料并不能像我们通常那样仅看其在水中的溶胀这一个指标

聚异丁稀对湿气的阻隔能力强并决定了中空玻璃单元的扩散阻力. 因此,我们看到所有双道密封的中空玻璃单元的水汽透过率都比较接近。

惰性气体的渗透

中空玻璃单元充气，如氩气或氪气等惰性气体以提高其隔热及隔音的能力。惰性气体的扩散取决于温度和腔内与环境的压差。

中空玻璃单元的设计 – 密封胶打胶尺寸

尽管硅酮中空玻璃二道密封胶表现出它抵挡气体及湿气扩散的能力最差, 可还是有人用它来生产充气的中空玻璃。不过，在设计中空玻璃时人们需要把这一点考虑进去。因此, 许多欧洲的中空玻璃生产厂家都建立了自己的内部标准以满足EN1279对充气中空玻璃的要求, 第一道丁基密封胶的厚度及用量按照不同二道密封胶类型设立。

如前所述, 硅酮密封胶较弱的阻档气体和湿气的能力，亦可以通过加大密封胶用量并仔细将间隔条的端部（与丁基一起）密封好也可以生产出高质量的中空玻璃。

惰性气体扩散也可以用来估计中空玻璃的使用寿命：聚硫/丁基密封的中空玻璃的氩气损失率可由HOLLER方法测定，其范围在 1-8*10-3/年, 而人们发现聚氨酯/丁基体系的值在6-25*10-3/年。

FELDMEIER and SCHMID 预测， 如果氩气的年损失率约1％的话, 则中空玻璃的使用寿命大约是20年。按此计算聚硫/丁基密封的中空玻璃由于其均匀的惰性气年体损失率小于1％，那么，它的使用寿命估计可达30到40年。

强度，松弛，粘接力

人们经常讨论的一个问题, 是二道密封胶的功能只是起到弹性粘接作用, 而阻隔功能是由第一道密封提供的。前面章节的内容显示出，对于中空玻璃的性能来说，水汽与气体透过二道密封胶的问题也是非常重要的。然而, 强度和对玻璃与间隔条的粘接力, 是与密封胶将玻璃片结合在一起,并防止水汽（和惰性气体）透过玻璃与密封胶之间的界面的能力密切相关的。

强度（及松弛） 和粘接力都因聚合物的类型不同而存在差异, 在考虑到成本问题时，就更应强调这两个指标对配方的依赖性。仅以聚硫密封胶为例, 聚合物/增塑剂/填料的比例决定了密封胶的性能。如曾经谈到过的，气体与水汽的透过率会随着聚合物含量的增加而降低，而应力恢复也随合物含量的增加而成比例的提高。

同时, 二道密封胶中可产生塑性变形的组分就会减少.

结论

对于中空玻璃的二道密封胶来说, 具备良好的加工（工艺）性, 在各种载荷下的可搬运能力及抵抗环境影响的能力是最为重要的。由于某些类型的胶的个别优点,人们开发出适用于特殊应用的不同密封胶。 根据长期的实践经验, 不仅密封胶的质量, 中空玻璃各组成部分的质量也都有了很大提高, 其设计也得到了优化。 就中空玻璃二道密封胶讲, 假如现场数据认可各种密封胶均可满足高性能中空玻璃的要求, 那说明这些胶的配制都具有最高水准。

再看中空玻璃第二道密封胶的选择，MS的综合性能优于硅酮、聚氨酯，但关于MS胶和硅酮胶耐候性还有争议。现在单组份MS胶市场上越来越多，平心而论，就耐候性而言，MS确实不如纯硅酮，许多硅酮厂家以此项来攻击MS而忽略其它，小编认为是不对的，诚然，常规上，MS耐温小于150度，硅酮耐温小于300度，耐紫外线能力硅酮远远超过MS胶，在加速老化测试中，某些MS胶会发生表面逐步粉化现象，虽然在极限测试100小时甚至200小时中出现此表面现象，但胶体仍然处于柔软密封状态，反而证明了MS胶优良的自我保护能力。

我们知道，无论是硅酮还是MS，其本质的作用是长期防水，胶体保持良好的柔软性，弹性和粘接力是必不可少的，中低价位的密封胶中也是最缺乏这个能力，硅酮胶更不用说了，目前，中低价位门窗填缝类的硅酮密封胶里面填充着大量的白油，胶体的弹性能保证一年就非常不错，没有弹性硅酮密封胶能防水密封肯定是天方夜谭了，也就是说，加了白油的硅酮密封胶其实耐候性最多一年，而最普通的MS胶最多五年后表面仅仅粉化而已，谁优谁劣，一目了然。

并且此类硅酮胶随着时间会有异氰酸酯及大量不明的VOC及油性分子溢出，对人体的健康影响很大，还会污染基材。而MS胶是基于树脂结构的，没有溶剂，几乎为零的甲醛释放和远远低于国家标准的VOC释放量，其环保性优越，被市场所看重。无毒无味，且结构密封性综合优势明显。

当然，拿最好的纯硅酮和最差的MS比高下，现有的MS技术还不是对手。从成本上，小编认为中低端MS胶全面取代硅酮绝对是发展趋势，技术上和市场上杜绝了添加白油硅酮胶的发展，利国利民，同时MS胶使用了大量的环保生物制品，也造福了子孙后代，功德无量。

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