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【精彩論文】充氣中空玻璃單元硅酮結構性裝配的應用（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場演講，中國幕墻網記者現場采集報道收集整理首發，未經許可嚴禁轉載。 |
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王文開先生現場演講
充氣中空玻璃單元硅酮結構性裝配的應用——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大樓的日標就是建造出關觀、“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。追求關觀玻璃外立而的同時還需要滿足高節能建筑物的要求,則必須使用硅酮工道密封膠應用于氬氣充氣中空玻璃。
關鍵詞：1=硅酮結構性裝配（結構性裝配） 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,四個不同行業合作伙伴以及合作供應商參與開發出了氬氣保留能力遠遠超出EN1279要求的硅酮邊封系統。
在不斷努力迫求創新設計的過程中,建筑師與建筑物業主都在期待玻璃彩釉涂層。為滿足這種趨勢要求,一個由不同行業專家糾成的專門工作紐現己證明,玻璃彩釉涂層上的結構性粘接在技術上是可行的。而要求嚴格的德網建筑管理局頒發的認證則己證實這些技術的安全性以及可靠性。
現代化建筑項口的設計越復雜,所有業內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中心,其經過粘心設計,建筑風格與周邊的城市森林非常協調。硅酮結構性裝配（SSG）技術與中簾玻璃單元(IGU)被同時用于創新的兩邊結構性裝配設計中,從而實現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。
此外,在幕墻的某些區域,創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構玻璃技術結合應用。因此,裝飾涂層上硅酮結構密封膠粘結力的打久性有待證實,且整個系統也有待認證。
耐候密封膠以及膠粘劑MAC項H (圖l)的設計細節表明，中空玻璃單元雙道密封膠像結構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應力,想要設計出持久耐用、可靠且能夠保護建筑業主投資的幕墻就必須考慮到這些因素。這些應力因素的幾項實例見表1。
上述建筑設計細節顯然要求中空玻璃單元必須使用雙道密封系統，這樣才能經受住氣候應力因素的影響。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,共聚合物結構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）。硅酮聚合物的結構聚二甲基硅氧烷（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構如圖5所示。
獨特的聚合物緯構使有機硅具有優異的耐用性、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質、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，現在出現了一種代表最先進中空玻璃邊封技術的雙道 密封系統，改系統能夠滿足EN1279的耐久性（使用壽命）要求。改雙道密封系統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（擴散進入中空玻璃系統）的水汽量，同時減少從玻璃腔體內進入玻璃墻體內（從中空玻璃系統擴散出去）。邊部密封還有一項功能即為使玻璃腔體內的氣體保持干燥。因此，間隔條內包含有干燥劑。第一道密封膠通常是基于聚異丁烯(PIB)的,并且結合金屑或有機復合間隔條使用。但是，熱塑間隔條（TPS®）系統將干燥劑納入PIB基質，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構。
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粘結性，因此能夠提供良好、持久的邊部粘結力合固定性能。
通過巧妙的系統設計整合不同材料性能與生產中空玻璃單元的專門知識是取得成功的關鍵保障。間隔條生產商Erbsloh和RoIITech與間隔條連接件生產商Eduard Kronenberg、硅酮膠供應商道康寧以及經驗豐富的商業中空玻璃組件生產商BGT開展合作，生產出高品質硅酮密封中空玻璃單元，該產品遠遠超出EN1279（第2部分第3部分）的標準要求。特別值得一提的是，事實證明，各方合作研發的系統具有極高的氣體保持率（見表2和表3）。
設計中空玻璃系統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邊上（不是在角部）。為應用PIB，玻璃生產商設計了特殊的程序。表2顯示的是配備不銹鋼間隔條的這一系統的測試結果。
玻璃與不銹鋼的熱膨脹系數非常相似，但玻璃與鋁的熱膨脹系數則相差很大。因此，即使并非完全不可能，預計要滿足EN1279第3部分的最大氣體泄漏速率要求也非常困難。但專門研發的系統表明，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。設計中空玻璃系統2所用鋁間隔條的四邊折彎，并且連接放置在側邊上（不是在角邊）。玻璃生產商采用相同的PIB特殊應用程序。表3顯示的是使用鋁間隔條的這一系統的測試結果。
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！
專門設訓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。
中央機場中心的結構性裝配
硅酮結構性裝配技術幫助投資者和建筑師們打造出“ 精益框架”的構想。這種兩邊結構性裝配設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。
為確保設計的關觀與功能性,所有參與方必須開展廣泛的密切個作。在MAC項目的規劃以及實施階段,幕墻建筑公司與結構性裝配解訣方案供應向(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”結構性裝配設計要求。
在歐洲,歐洲技木認證組織(EOTA)是協調制定歐洲技術認證準則（ETAGs）并頒發歐洲即時認證（ETAs）的機構。1998年9月至2002年5月，EOTA分三個部分發布了ETAG 002結構玻璃系統【4】。
ETAG 002是結構性裝配歐洲技術認證準則，確保滿足歐洲建筑產品指令【6】的六大要求。建筑產品指令載有關于‘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構物永久部分的產品。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。在相關的使用壽命期間，建筑用材料必須遵守基本規定，且必須執行所提供的定期維護。這些基本規定被分為以下六個方面：
機械強度和穩定性
消防安全
衛生、健康和環境
使用安全性
噪聲危害
節能以及保溫性能。
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性裝配系統。這些系統的區別在于是否具各安仝保留裝置和/或機械靜載支架。囤家法規將確定各國允許使用哪種類型的系統。符合合格認證規定的E△嘆建筑產品呵貼上CE標志,并在任何一個歐盟成員(EEA)國上市。由于滿足EOTA要求，因而最近首個結構硅酮玻璃密封膠獲得了CE標志許可。
通常,密封膠供應商負責確保硅酮結構膠符合EVC002提出的所有要求。CE標志即可證明滿足田認ETAGOO2要求。此外,密封膠供應商在計劃以及實施階段通常會提供若干項粘結力以及性能測試,并且進一步核對結構性裝配的設計計算,以確保滿足ETAG要求。此外,密封膠供應商可能會向幕墻建筑公司提供洋盡的質量筒理支持,以協助建造高品質的幕墻。對于結構性裝配設計特刖足涉及中空玻璃單元的幕墻設計,不同材料組件之間的化學相容性應是豆點考慮的主題。任何不相容性都可能對中空玻璃單元或結構性裝裝配粘結產生不利影響【7】。設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,彩釉玻璃部分區域需要采用結構性裝配粘接。因此,硅酮結構膠在彩釉玻璃基材上的粘附力必須滿足EVC002的要求。由彩釉涂層生產商、獨立機構、彩釉玻璃生產商以及結構性裝配解決方案供應商細成的不同行業專家工作細己能夠確定彩釉涂層配方、彩釉玻璃生產參數以及硅酮結構膠粘結力之問的關聯。這個經驗豐富的工作組的發現促使德國建筑管理局（DIBT-柏林）依據ETAG 002要求認可硅酮密封膠在數以千計的才又玻璃色彩中的結構性裝配應用。這一認可見DIBT-柏林項下參考號Z-70.1-75【8】。
總結
通常,建筑師和投資者建筑商業大樓的目標就是打造美觀、“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。對幕墻關觀的要求加上對高節能建筑物的要求需要將硅酮膠應用于充氙氣中空玻璃單元中。
事實證明這在過去很難實現,硅酮密封充氬氣中空玻璃單元當時充其量也就是達到EN1279中提出的氣體泄漏要求。但在執行“中央機場中心-法蘭克福”項目過程中，四個不同行業合作伙伴/合作供應商參與研發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。
創意設計與裝修通常是出于美觀考慮的附加要求。一個由不同專業的行業專家組成的工作組已經證明，玻璃釉彩涂層上的結構性粘結在技術上是可行的。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計的安全性與可靠性。
現代化建筑項目的設計越復雜，所以業內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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