目前,市场销售的中空玻璃密封胶品种主要为硅酮、聚硫、丁基密封胶。经过三十多年的发展, 国内中空玻璃密封胶从进口、自助研究开发到大规模生产一步步发展起来,多种产品已逐步取代进口产品,占到市场的主要份额。本文从产品研发、生产及配套标准要求综述我国中空玻璃密封胶的发展历程,目前存在的问题,并在此基础上提出发展趋势和方向。
1.产品的研究开发及应用
20世纪60年代,为了满足国防军工需要,国内逐步研发出各种聚硫密封胶及胶粘剂,应用于飞机燃油箱的粘结密封、软管的快速修补等。60年代末至70年代初,国内又开发了硅酮型、聚氨酯型等密封胶,并逐步形成多系列多品种的产品,主要应用在航空航天、电子电器等领域。
随着城市现代化的发展,建筑逐渐向高层化、造型多样化发展。70年代,国内某家玻璃厂生产出我国第一块中空玻璃,建筑行业对高质量密封胶的需求迅速增长。为此,国家六五科技攻关项目组织了对相关密封胶的研发工作,开始研发中空玻璃密封胶,其中包括聚硫型、硅酮型、聚氨酯型等密封胶产品。
1983年,郑州中原公司成功研制出聚硫密封胶;1984年,开发出中空玻璃专用聚硫密封胶。国产聚硫胶开始用于中空玻璃的制作,应用于建筑门窗、明框玻璃幕墙。1987年,郑州中原公司聚硫中空玻璃密封胶MF840首次在进口生产线上成功使用,结束了机涂中空聚硫胶依赖进口的历史。随着研究的逐步深入,国产聚硫密封胶逐步替代了进口,填补了国内空白,同时也降低了国内中空玻璃厂家的制作成本。之后的十多年,聚硫产品一直占据中空玻璃密封胶的主要市场,聚硫密封胶应用到了许多建筑门窗、明框玻璃幕墙工程上。典型工程有80年代建成的中央电视台、辽宁广播电视塔,90年代建成的亚运会运动员公寓、奥体中心英东游泳馆、郑州保险大厦等,有些工程至今仍保持完好。2004年,MF840聚硫中空玻璃密封胶被列为建设部科技成果推广项目。
随着国家对节能环保的逐渐重视,Low-E玻璃兴起并得到广泛应用,2007年郑州中原公司推出了专门适用于Low-E中空玻璃的MF840L聚硫中空玻璃专用密封胶,为中空玻璃的安全节能提供了有力保障。聚硫的原材料主要依赖进口,2011年,日本地震造成聚硫胶上游原材料生产受到影响,原材料价格居高不下,国内聚硫胶市场开始萎靡,加上国内硅酮密封胶生产链的逐步完善,硅酮密封胶逐渐占据了中空玻璃市场的主要地位。
由于价格因素,国内有机硅建筑密封胶相对聚硫密封胶起步较晚,有机硅建筑密封胶被国家列入七五和八五科技攻关项目,并取得丰硕成果。研究的对象是醋酸型、酮肟型和醇型密封胶, 研究的重点是单组分。主要研究成果有: 成都有机硅研究中心开发的 GM 617 醋酸型和GM622、GM631醇型密封胶[ 1]; 无锡市建材所开发的WJM- 10 醋酸型和YD 863、YD 865酮肟型密封胶[ 2, 3]; 郑州市中原应用技术研究所开发的单组分 MF 881、双组分MF 899 和MF 889 醇型密封胶[ 4]等等。
1988年,郑州中原公司在国内首家设立硅酮结构胶研究课题,1992年列入国家攻关计划项目,研制成功的硅酮结构胶产品于1993年在国内首次应用于玻璃幕墙,并于当年通过行业专家鉴定,产品填补国家空白。20世纪90年代之后,随着隐框、半隐框玻璃幕墙的逐渐增多,硅酮密封胶开始应用于中空玻璃行业。当时,硅酮密封胶的主要原材料已基本实现国产化,加上我国建筑幕墙的兴起和快速发展,有力拉动硅酮结构胶及系列产品的发展,国内产生了众多新企业,大大促进了硅酮密封胶的产量。特别是2002年国家停止结构胶行政审批认定,结构胶企业数迅速由最初5家增至上百家,市场竞争日趋激烈。部分生产企业的产品质量十分低下,它们为了获取最大利润,降低密封胶的成本,在产品中加入劣质的原材料导致产品质量良莠不齐,致使中空玻璃在使用过程中出现结露、结霜、内部丁基胶被溶解的问题,这些都严重影响了中空玻璃的外观及质量。为此,郑州中原公司率先在国内研制成功了符合欧盟ETAG 002标准要求的硅酮结构密封胶系列产品:MF881-25硅酮结构密封胶(双组份)、MF899-25硅酮结构密封胶(单组份)、MF889-25硅酮耐候密封胶(与MF881-25、MF899-25 配套使用)。2013年6月1日,符合欧盟ETAG002标准要求的硅酮结构密封胶系列产品通过科技成果鉴定。欧标产品能够提供25年质量保证,能够为建筑幕墙提供更为安全的质量保证,也为我国硅酮结构密封胶的发展指明了方向。
2.产品生产情况
80年代初,国内密封胶刚刚起步时期,受当时生产设备技术水平及密封胶市场需求的影响,主要采用三辊研磨机、半自动小型高速搅拌机等设备进行生产,单批次生产量较小,生产效率较低,人工用量较大,产品生产过程中环境和人为影响因素大,工艺控制难度大。随着生产设备技术水平的提高和密封胶市场需求的扩大,许多企业投资建厂或扩大生产,大型全自动生产设备如行星搅拌机、螺杆挤出机等逐渐被采用,甚至一些密封胶企业对生产设备进行了自主研发,如郑州中原公司在引进国外先进设备的同时,自主研发出3000L全自动生产设备,单批次生产能力达到3吨,大大提高了产品的生产效率和质量稳定性。目前年生产能力上万吨的企业已过十家,虽然满足了市场对密封胶产量的需求,但是生产技术水平差异较大。
3.配套标准发展情况
国内密封胶相关的配套标准编制工作起步较晚,最初评价中空玻璃密封胶的性能是依据进口产品的说明书,国内产品的性能测试也参照国外标准;由于采用的标准不同, 数据缺乏可比性。1992年颁布了国家标准GB/T 13477-92《建筑密封材料试验方法》,规定了建筑密封材料的密度、挤出性、表干时间、渗出性、下垂度、低温柔性、拉伸一压缩性、定伸粘结性、恢复率、剥离粘结性、拉伸-压缩循环性等物理性能测试方法,适用于有机硅、聚硫等密封胶材料的检测。同年,国家标准JC/T486-1992《中空玻璃弹性密封剂》颁布实施,用于聚硫等中空玻璃制造用弹性密封剂产品的质量控制。1997年颁布了强制性国家标准GB16776-1997《建筑用硅酮结构密封胶》,为建筑用的硅酮结构密封胶产品质量提出了要求,规范了硅酮结构密封胶市场的发展。为了加强有机硅结构密封胶的管理, 国家颁布了《建筑用硅酮结构胶生产认定管理办法》,成立了硅酮生产认定领导小组,指定专门的产品质量检验机构,使国内有机硅密封胶的生产逐步正规化。
随着中空玻璃市场的进步和发展,密封胶产品不断在更新换代,配套的标准要求也在不断提高,诸多标准也在逐渐修订,目前国内中空玻璃密封胶相关标准有GB/T 13477-2002《建筑密封材料试验方法》,JC/T486-2001《中空玻璃用弹性密封胶》(该标准即将修改升级为国家标准GB/T 29755-2013,将于2014年6月实施),GB16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》。国外,美国标准中有关中空玻璃密封胶的标准有ASTM C1294-2001《中空玻璃二道密封胶与使用的液体镶装处理相容性试验方法》、 ASTM C1249 - 06a(2010)《结构密封胶粘接装配中空玻璃二道密封的标准指南》、ASTM C1369-2002《中空玻璃单元结构镶装用第二道密封胶》。欧洲相关标准包括:EN15434《建筑玻璃-结构和或耐紫外线密封胶(用于结构密封镶装或中空玻璃单元暴露密封)产品标准》、EN1279-4《建筑玻璃中空玻璃单元 第4部分:二道密封的物理特性试验方法》、ETAG 002《结构密封镶装系统(SSGS)的欧洲技术认证指南 第1部分:支撑和非支撑系统》等标准。
其中,欧洲标准EN 15434和ETAG 002构成中空玻璃密封胶CE认证体系文件,且密封胶产品进入欧盟市场必须通过CE质量认证,可见欧洲标准的适用性和先进性。欧洲标准的技术要求指标多依据产品质量水平统计由企业提出确定,以产品质量一致性认证和企业信用为基础,这一特点不同于我国产品标准的合格评定。此外,欧洲标准检验项目多,涉及密封胶产品质量控制、一致性鉴定、力学性能、环境老化的影响以及密封性能等方面,严格控制产品的质量稳定性,同时对其耐久性和粘结可靠性提出了严格要求,能够有效地控制中空玻璃密封胶的产品质量,避免中空玻璃因密封胶失效导致的结露、渗水、甚至玻璃脱粘等现象的发生。中空玻璃密封胶的欧洲标准具有先进性和适用性,值得我们去参考,对中空玻璃密封胶产品技术性能和质量一致性给予更加严格的控制,以提高建筑中空玻璃密封胶粘结可靠性和节能密封耐久性,这也是中空玻璃密封胶产品标准的发展趋势。
4.发展趋势
综上所述,国内中空玻璃密封胶30多年的发展,经历了从无到有,再到产品种类多样、质量逐步提升、达到世界先进水平的阶段。随着国家的建筑节能政策的逐步落实,中空玻璃正在不断地得到推广应用,中空玻璃密封胶需求量也在逐年递增,发展前景良好。但在全国范围内,密封胶的产品质量、配套标准要求方面与欧洲还有很大差距。我们应积极借鉴国外先进标准,对中空玻璃密封胶产品技术性能和质量稳定给予更加严格的控制,提高密封胶粘结可靠性和密封耐久性,延长其使用寿命,使我们的中空玻璃和建筑幕墙更加安全可靠。