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                  密封膠的選擇與膠縫設計
                  01. 介紹
                  為什么有多種密封膠類型?
                  可以采用三個步驟來確保密封膠達到它的最佳設計壽命。首先依照經驗來設計膠縫.再確定密封膠需要達到的性能指標,最后選擇合適的密封膠來滿足這些性能。通過本資料對這些功能的介紹,可以有助于正確選擇合適的密封膠。
                  正確選用一種密封膠,必須考慮膠縫的功能、膠縫基材、膠縫接觸的環境和要求密封膠能夠達到的機械性能。填縫密封膠的兩個主要功能是提供耐候密封和結構密封,這樣要求考慮密封膠的膠縫位移能力、拉伸強度和硬度,同時還須考慮以下標準:溫度范圍、化學介質、紫外光照射和工程生命周期?;姆矫?,須考慮膠對它的粘接性和相容性.包括支撐棒和雙面膠條等輔助材料。

                  02. 密封膠膠縫的設計
                  最好的膠縫應該是密封膠均勻地填充在膠縫中,且與兩邊的基材有較好的粘接。密封膠粘接性能不好導致膠縫粘接失敗,膠縫設計不合理會導致密封膠開裂,惡劣環境氣候會引起密封膠硬化而開裂。有機硅密封膠由于它的無機化學組成.較其它密封膠具更佳的耐紫外光老化能力,因此具有特別長的使用壽命。

                  03. 支撐棒
                  膠縫須有一個底面,這樣可以確保密封膠能夠較好地填入膠縫,能與兩側基材有充分的接觸,并且膠縫可維持正確的形狀。在大多的耐候密封應用中,我們推薦采用閉孔的聚乙烯支撐圓棒.密封膠與聚乙烯不粘,這樣就避免了三面粘接的形成。支撐棒中含有壓縮空氣,可確保不會變形.施膠時也不會在膠縫中產生滑動;同時它也不會夾帶水分。當壓入支撐棒時須用不鋒利的設施進行操作以免將它的表面刺破而將里面的空氣放出,這樣易導致密封膠鼓泡而破壞。支撐棒直徑須比膠縫寬25%~50%。其它種類的支撐棒屬于開孔泡沫,這種物質就像海綿一樣可以夾帶水汽而使密封膠產生固化;而當彈性密封膠固化時水汽的存在是不好的,施打密封膠時它導致密封膠用量增加,改變膠條的形狀,影響膠與基材的充分接觸,從而引起粘接失敗。

                  04. 三面粘接
                  三面粘接在鑲嵌板結構中應用非常普遍,如鋁板混合結構中、GRC門框結構中。隨著膠縫位移的變化,密封膠改變形狀(中間變成凹狀).但體積并不發生變化。因此它們必須能夠在膠縫中移動.但同時又必須保持對基材有好的粘接。圖一表示三面粘接會降低密封膠改變形狀的能力,因此導致密封膠的壓力加大,引起密封膠的斷裂。三面粘接會阻止密封膠從膠縫的第三個表面滑出,這樣要求所有的位移都在膠縫之間的兩個基材表面和第三個底面之間的產生。通過使用一種合適的粘接斷開膠條,密封膠僅對拼縫的兩個側面產生粘接.這樣當密封膠受外力影響改變形狀時,可以在拼縫中滑動并保持凹槽形狀。

                  05. 耐候密封
                  當密封膠應用兩個或多個框形結構中的填縫時,耐候密封就出現了。密封膠須對框結構產生粘接,當框結構移動時膠對接縫的移動面提供位移變形,同時阻止熱量、灰塵、水汽和細菌的通過,密封膠并不對框結構起結構固定作用。

                  06. 接縫位移
                  產生接縫位移的原因為;
                  1.隨溫度的變化(熱運動)
                  2.隨水分含量的變化
                  3.建筑負荷(高層建筑增加樓層而引起的壓縮或現有建筑中家具的改變)
                  4.建筑處理
                  5.環境外力(風、地震等)
                  密封膠須能夠隨拼縫而改變,并提供相應的位移變形能力。位移變形通常循環產生,如熱運動隨著每天的溫度升降而產生,同時隨著每年季節的冷熱交替而產生大的循環。

                  07. 密封膠膠條的寬度
                  按以下計算確定膠縫的最小寬度。一般來講,彈性密封膠填縫寬度不能小于6mm,不能大于30mm,膠縫過大很難進行膠面修整。施膠厚度不能小于6mm,一般取寬度的一半(如:12mm寬取6mm深),然而施膠厚度通常不需要大于10mm(如25mm寬膠縫取10mm深施膠厚度,已足能滿足要求)。密封膠施膠寬度控制了密封膠能夠提供的最大位移能力,但不至于產生密封膠的斷裂。接縫越寬,要求的位移能力越大。因此,必須計算出總的接縫位移然后才能確定最佳的接縫施膠寬度。受熱變化產生的位移易于計算;但同時須計算出其它形式的位移變形,兩種計算要求計算出最小的接縫尺寸。首先計算出可能的位移變形,然后推導出接縫寬度。

                  08. 接縫位移的計算
                  用以下公式計算基材可能產生的變形:
                  M=(MT-T)×S×L
                  式中:M表示基材的變形mm。
                  MT表示基材可能達到的最大溫度℃,包含由輻射引起的溫度升高及氣溫變化升高。如氣溫40℃時,黑色鋁材表面溫度可能達到80℃以上。T表示基材表面可能達到的最低溫度℃.包括由寒風引起的溫度變化。S表示基材的熱膨脹系數,典型物質的膨脹系數見下表。L表示基材的長度m。
                  接縫位移有兩個循環.白天和晚上溫差變化產生的日循環和冬夏溫差變化產生的年循環。密封膠要求能夠經過多年后仍能滿足這些位移循環變化而不失去它的彈性,同時要求能夠滿足這些位移變化,如要求滿足可能達到的最大和最小的位移變化,計算出密封膠所需的實際接縫尺寸。

                  09. 接縫寬度
                  計算出基材的可能位移變形后,就可計算出最小的接縫尺寸,計算公式如下:
                  W=(100×M)/S
                  式中:W表示最小的接縫寬度mm。
                  M表示可能的最大接縫位移。
                  S表示允許的密封膠位移變形,以百分數表示,可由產品指標提供。
                  可根據基材的變形范圍預先計算出接縫的最大可能位移,若基材膨脹,接縫將變小,接縫膠將受到壓縮;若基材收縮,膠縫將變大。接縫四周的位移變形有時往往是不同的,如在底部機械固定的垂直板的底部將不會移動,這時受熱變形將導致基材向上產生形變。在(圖二)中基材在底部受到支撐,因此所有與Y軸由方向相關的形變都將對水平方向產生影響。盡管在x軸方向變形位移各占50%,但在基材A與B之間的位移變形可達到100%,B與墻體之間固定,僅占水平位移的50%,它將隨著墻的位移變形在水平方向產生移動。當每塊拼板尺寸不同時需考慮它們會對拼縫產生不同的位移變形;如拼縫兩側材料都不同,像玻璃與鋁板幕墻中,則需分別計算它們對接縫產生的位移變形影響;每種不同的變形導致整個接縫位移的變形。位移變形也有可能是其它原因所致.如在建筑物上安裝固定或移動裝置時懸掛板的傾斜,或結構上增加樓層時都會形成?;炷梁痛u石等多孔材料因含水分不同而膨脹和縮小。所有這此變化對接縫變形的影響都應被考慮。通常情況下也應考慮施工時間不同會產生一定的偏差。夏天施工時基材受熱膨脹,接縫會變小,密封膠的工作壽命得到延長;在冬天時膠縫將變寬,膠的工作壽命將縮短。上述公式僅計算出最小膠縫寬度,密封膠的性能和基材的使用也會影響實際的接縫寬度。我們要求寬度不小于6mm。同時也有一個最大接縫寬度。膨脹的密封膠,施膠的時間和固化的密封膠都有限制。對于硅酮膠來說,最大接縫寬度40~50mm。

                  10. 密封膠膠條的深度/膠縫的深度
                  基材的合理應用及密封膠的性能都將影響膠縫的最佳深度。

                  11. 耐候密封
                  通常,膠縫的深度是寬度的一半。如果深度過大,接縫變形增加,密封膠位移時表面易出現凹凸現象,導致壓力變形過大而引起粘接失敗。如果膠縫深度過小,膠量偏少,會因應力集中或氣泡等的形成而引起開裂,甚至導致粘接失敗。溶劑型密封膠(如丁基膠)也會因增塑劑損失而引起收縮開裂。因此,耐候膠深度不超過12mm,寬度不小于6mm。

                  12. 結構密封
                  結構膠不僅要支撐結構承重,同時必須承受結構件的變形位移,因此,結構膠須有足夠量,使之與基材充分接觸而承受結構單元的重量。結構粘接部位是提供結構強度的部分密封膠。它是指當鋁板受外力時,在一定的伸縮范圍內與底部正確角度粘接的那部分密封膠。
                  計算此部分密封膠的公式如下:
                  W=((D×5)×P)/S
                  式中:W表示結構粘接寬度m。D表示鋁板最小邊的寬度m。
                  P表示玻璃所能承受的最大壓力Kpa。S表示密封膠允許承受的最大壓力Kpa。

                  13. 密封膠的持續承載力
                  上述公式是計算密封膠的間斷承載力,如玻璃。而水族館中的玻璃則承受的是持續承載壓力,則有它不同的計算公式。

                  14. 密封膠的形狀
                  密封膠粘接最佳形狀應是正方形或長方形。當粘接基材位移時,錐形基材有三面或多面集中壓力。較窄邊緣的膠縫處導致粘接失敗。

                  15. 粘接功能/耐候密封
                  有些非硅酮型密封膠隨著時間的持續,暴露在自然環境中遭受紫外線的侵害,硬度會加大。因此選擇一種品質長久的密封膠是需要慎重考慮的。在基材中需填充耐候性密封膠。它將抵御風、雨、及灰塵等自然界的環境。所以,密封膠必須能夠隨著基材尺寸和位移的改變,具有良好的伸縮性能.與其相關部位能夠得到充分粘接。

                  16. 結構密封
                  結構膠一般用于構件之間的結構性裝配粘接,同時又能解決所受的拉伸力和壓力。因此,這就需要一定程度相當于機械標準要求的結構力,用模量和拉伸強度表示,數值越大,產品強度越大。結構膠不會隨著時間的持續,而導致結構膠與基材之間的粘接變差。常見的結構裝配如玻璃結構裝配:水族館,鏡子安裝等。

                  17. 機械性能/位移能力
                  它是用動態位移能力表示密封膠固化后的一項技術指標,當實際操作中的粘接寬度與設計稿的數值不一致,則通常用最大值。

                  18. 拉伸強度
                  它是指在基材粘接完好的情況下,斷裂時的產品最大可能承受的力量。

                  19. 硬度
                  我們用邵氏硬度表示。硬度高的密封膠可以較少較軟的密封膠所帶來的擠壓和磨損的危險性。較軟的密封膠一般具有較大的彈性,適用于膠縫易產生位移的部位。

                  20. 環境因素
                  在變化多端的自然環境里,不同種類的密封膠或同一種密封膠的狀態都將有不同反應。影響的環境因素有:紫外線照射。

                  21. 化學反應
                  溫差變化(密封膠應用范圍,其適應范圍)

                  22. 膠縫設計壽命
                  粘接測試是與所有材料有關而非只做結構件。為了能更好地使用材料,做硅酮膠的粘接測試是非常重要的。它能確保由于不同性質的基材表面而影響膠與基材的粘接。

                  23. 粘污性
                  為了減少密封膠與石材的粘污,我們建議在使用基材前一定要做膠與石材樣塊的粘污測試。它能避免從不同采石場得到的不同性質的石材與膠的粘污。我們使用的測試標準是ASTMD2203。這一標準是專門測試天然石材與膠體的粘污性。

                  24. 相容性
                  不相容表現在膠縫變色,或膠體與基材粘接脫落。與密封膠不相容最典型的是塑料膠條,如丁基膠和橡膠。做相容測試需要三周時間。

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