中空胶标准编制说明

PAGEPAGE1《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》标准编制说明工作简况标准制定理由和目的建筑门窗幕墙用中空玻璃是粘结密封的玻璃构件，弹性密封胶的稳定粘结密封决定中空玻璃单元件的结构可靠性和隔热功能。建筑期望中空玻璃与建筑物同寿命，但实际应用中多见功能丧失的情况，如产品内出油、结露、进水、丧失隔热功能现象，甚至发生密封胶过早丧失弹性和粘结力引发外片玻璃坠落的情况。现行标准JC/T486-2001《中空玻璃用弹性密封胶》仅规定了弹性密封胶满足中空玻璃应用的基本要求，对产品质量持续稳定性及内在品质的一致性不做规定，难以抑制劣质密封胶低价挤占市场，此外，标准也缺失门窗幕墙中空玻璃设计应用所需的强度标准值、刚度、模量等的技术参数。本标准拟参照国际先进标准制定，依据门窗幕墙应用条件、对产品技术性能和质量一致性给予控制，更好地与建筑门窗幕墙工程技术规范相协调，以提高建筑中空玻璃密封胶粘结可靠性和密封耐久性。任务来源根据中华人民共和国住房和城乡建设部建标[2012]4号文件要求，2012年下达了行业标准《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》制定计划，项目编号CB120210025，标准主编单位郑州中原应用技术研究开发有限公司和中国建筑科学研究院，参编单位有上海市建筑科学研究院(集团)有限公司、广东省建筑科学研究院、河南省建筑科学研究院、北京卓越中空玻璃材料有限公司、西卡（中国）有限公司、广州集泰化工有限公司、广州白云化工实业有限公司、浙江凌志精细化工有限公司。主要工作过程标准制定计划下达后，标准负责起草单位进行了标准的调研工作，收集并研究了国内外相关的产品标准以及技术资料。2012年5月26日在北京召开了《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》标准编制组第一次工作会议。两家主编单位和上海市建筑科学研究院（集团）有限公司、广东省建筑科学研究院、河南省建筑科学研究院、广州市白云化工实业有限公司、广州集泰化工有限公司、浙江凌志精细化工有限公司等参编单位共18人参加了会议。全体人员就标准初稿内容进行了讨论，提出了相应的意见，共同研究了验证试验方案。最后，各单位在会议上就责任分工和后续分工安排达成共识。第一次工作会议后，验证试验单位收集了国内外主要生产企业的试验样品，进行了第一阶段验证试验工作。2013年3月，工作小组在广州召开了第2次工作会议。会上，全体人员初步讨论了标准验证试验的结果，对部分未完成的验证试验督促验证试验单位加快试验进度，对初步形成的征求意见稿提出了相应的意见，进行了讨论并就下一步开展试验验证工作达成了一致意见，由郑州中原应用技术研究开发有限公司负责对各单位提供的验证试验数据进行汇总。2013年11月标准调研情况分析相关国际先进标准情况众所周知，密封胶产品进入欧盟市场必须通过CE质量认证，中空玻璃密封胶CE认证体系文件主要包括EN15434-2006《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》及纳入其主要技术要求的ETAG002-2012《结构密封镶装系统（SSGS）的欧洲技术认证指南》，可见这些标准的适用性和先进性，相关的欧标EN1279《建筑玻璃－中空玻璃单元》第4部分还规定了试验方法，归纳这些标准有关中空玻璃密封胶的主要技术要求项目及指标如下。表1相关标准主要试验项目及要求一产品质量控制序号A和B组分试验项目EN15434要求ETAG002要求1粘度初次（鉴定）试验结果报告2密度，g/cm3A组分B组分A/B混合后（密封胶）制造商规定值报告3下垂度（混合密封胶）制造商规定值报告44h硬度，ShoreA制造商规定值报告524h硬度，ShoreA制造商规定值报告6适用期，h制造商规定值报告7表干时间，h制造商规定值报告二鉴定试验8热重分析报告热分析曲线及其一阶导曲线；累计失重百分比；最大失重区间；吸热放热转变区。累计失重百分比；最大失重区间；吸热放热转变区。9红外光谱相关波峰对应典型吸收波长/10密度，g/cm3制造商规定的最大最小值之间报告11硬度，ShoreA制造商规定的最大最小值之间报告12体积变化和收缩，%平均值不大于10%平均值不大于10%13水蒸气透过率，g/m2.d报告/三力学性能1423℃强度标准值(σR,5）≥0.5MPa；内聚破坏≥90％；OAB区不可透视σR,5≥0.5MPa；内聚破坏≥90％1580℃≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％；OAB区不可透视≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％16-20℃≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％；OAB区不可透视≥23℃强度平均值的75％内聚破坏≥90％17剪切性能23强度标准值(σR,5）≥0.5MPa报告σR,5值；内聚破坏≥90％-20≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％；OAB区不可透视8018弹性恢复率25％定伸≥95％25％定伸≥95％19撕裂强度用于嵌入结构≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％；OAB区不可透视≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％用于非嵌入安装≥23℃σmean的50％20疲劳性能循环5350次无破坏；模量变化≤25%；≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90循环5350次无破坏；≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％21持久剪力下位移91d后位移u≤1mm体系承受范围内卸载24h后位移u≤0.1mmu≤0.1mm22弹性模量报告应力应变曲线及模量报告四环境影响23水-紫外光照后粘结拉伸性（1008h）≥23℃强度平均值的75％；0.5≤Kc,12.5/K12.5≤1.10；内聚破坏≥90％；OAB区不可透视≥23℃强度平均值的75％；0.5≤Kc,12.5/K12.5≤1.10内聚破坏≥90％24盐雾环境后粘结拉伸性≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％；OAB区不可透视≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％25酸雾环境后粘结拉伸性≥23℃强度平均值的75％内聚破坏≥90％；OAB区不可透视≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％26清洁剂处理后粘结拉伸性≥23℃强度平均值的75％内聚破坏≥90％；OAB区不可透视≥23℃强度平均值的75％；内聚破坏≥90％27100℃≥23℃强度平均值的75％内聚破坏≥90％；OAB区不可透视/28水-紫外光照处理后剪切性能等级A（168h）剪切强度≥0.2MPa，处理前后断裂强度比值≥30%，粘结破坏面积≤60%，伸长率≥20%/等级B（336h）剪切强度≥0.2MPa，处理前后断裂强度比值≥50%，粘结破坏面积≤20%，伸长率≥20%/等级C（504h）剪切强度≥0.3MPa，处理前后断裂强度比值≥50%，粘结破坏面积≤20%，伸长率≥20%/五密封性29水蒸气透过率，g/m2.d报告/30气体渗透率（氩气），g/m2.h报告/EN1279-4针对中空玻璃边缘气密失效特点，规定在粘结拉伸试验曲线OAB区间（图1），透过试件观察不应有可透视的破坏（图2），这种判定方法对中空玻璃具有适用性。此外，还要求粘结拉伸应力应变曲线与AB线交点的应力与同条件下典型应力应变曲线与AB线交点的差值应≤0.02MPa（图3），这就从力学性能方面对密封胶的一致性和质量稳定性提出了严格的要求。图1应力-应变曲线OAB示意图图2密封胶粘结拉伸破坏示意说明：1——初始典型曲线；2——交叉点c应力；3、4——应力偏差（±0.02MPa)图3试验曲线与初始典型曲线偏差示意我国中空玻璃密封胶标准仅规定了满足使用的基本要求，用于产品的合格评定，无法显现具体产品质量水平的差异，而欧洲标准的技术要求指标，多依据企业产品质量水平统计确定，以产品质量一致性认证和企业信用为基础，其主要特点：1）检验项目多；2）技术指标高低取值多由生产企业规定，标准仅规定质量波动限值；3）突出产品质量一致性，突出企业自律责任；4）强调企业产品质量认证，以第三方的信誉为质量担保。国内现有标准JC/T486与国际标准对比情况JC/T486-2001《中空玻璃用弹性密封胶》行业标准中对于粘结性的判定是冷拉-热压后粘结性、热空气-水循环后粘结性、紫外线辐照-水浸后定伸粘结性几项。现有建筑用中空玻璃时有建筑外片玻璃脱胶坠落伤人毁物，中空玻璃流油、粘结力下降造成工程拆解返工的现象，直接导致经济损失和恶劣社会影响，主要原因是粘结材料过早丧失弹性和粘接力下降。标准JC/T486的几项合格性指标难以控制产品的耐久稳定性。欧洲标准EN15434和ETAG002对于结构密封胶设置了热重分析、红外光谱分析、密度等控制项目，保证产品的稳定性和唯一性；除常规的粘结拉伸性能要求外，还增加了剪切、撕裂、机械疲劳等检测项目，全面考虑了结构密封胶在实际使用过程中所受到的各种复杂外力；通过水-紫外线光照试验、酸雾、盐雾等试验项目，充分考虑了环境因素对结构密封胶性能的影响；用力学性能的保持率的方法来衡量密封胶性能的好坏，有效地反映了密封胶的耐久稳定性。该标准的独特性此次编制的《建筑门窗幕墙用中空玻璃弹性密封胶》标准中在力学性能判定方面采用的新的判定方法，即用力学性能的保持率的方法来衡量密封胶性能的好坏。不同温度条件下的拉伸粘结性、盐雾环境后的拉伸粘结性、酸雾环境后的拉伸粘结性、水紫外线光照后的拉伸粘结性、撕裂性能、疲劳性能都是采用处理后的拉伸强度与初始条件的拉伸强度相比，性能保持率≥0.75。这种判定方法在国内是首次使用。通过这种方法，可以将产品进行分级，密封胶生产厂家可以按配方设计提供不同性能的密封胶，满足实际工程在选用密封胶时提供了依据。标准编制情况和主要验证试验结果分析标准范围、分类和产品标记本标准适用于建筑门窗幕墙用中空玻璃单元件的结构粘结密封用弹性密封胶。该密封胶是中空玻璃单元件结构连接件又是保证中空气体干燥状态的密封屏障，其分类首先依据中空玻璃单元件在门窗幕墙上安装使用状态决定的密封胶承载用途分类标记，附录A的条文和图例具体规定了用途分类，包括：承受阵风和/或气压水平荷载的密封胶，标记W(Windload)；承受永久荷载的密封胶，标记P(Permanentload)；隐框粘结装配用硅酮密封胶，标记H（Hiddenframesupported）。其中用途W和P的密封胶是中空玻璃单元件外片玻璃与结构的唯一连接件，涉及人身财产安全，应采用结构硅酮性密封胶。产品除标记用途、聚合物类型外，要求标记应用选材所必须的强度标准值和模量规定值，这也是表征各该产品力学性能差异的重要特征值。标准项目和指标物理性能中空玻璃密封胶首先应该满足密封胶的基本性能，便于施工，如：密度、表干时间、下垂度、适用期等，对这些项目的要求能够控制密封胶生产过程稳定性。表干时间和适用期涉及到密封胶的施工效率及可操作性，时间既不能太长也不能太短。下垂度能够反映出打胶后的变形情况，是密封胶在施工过程中一项重要的工艺操作性能，尤其是在垂直立面上施工时，更显出抗下垂性的重要意义，密封胶应当具有很好的触变性，没有变形。力学性能密封胶的力学性能对其实际应用十分重要，在建筑幕墙特别是高层建筑幕墙中，结构密封胶承受的作用力更加复杂，它不仅仅承受正反方向的风荷载作用力，还要承受剪切、机械疲劳等各种不同的作用力。这些复杂外力使结构密封胶长期处于肉眼无法观测到的动态变形状态，加速结构密封胶的老化。中空玻璃在使用过程中还受到周围环境因素的影响。如：雨水、紫外光照射、高温、高湿、严寒以及沿海、盐碱地带盐雾环境和因环境污染而产生的酸雾环境等因素都会加速密封胶的老化，降低其使用寿命。此外，新设计形式的高层建筑不断涌现也对结构密封胶的性能提出了更高的要求。因此需要设置相应检测项目以保障中空玻璃安全。对于中空玻璃结构粘结用密封胶，以上这些因素都应考虑；而对于中空玻璃用非结构密封胶，只需要进行常温、高温及水-紫外光照射处理后粘结拉伸强度的测试。粘结拉伸强度是评估密封胶抗拉伸性能的一项重要测试项目。刚度模量是衡量构件抵抗弹性变形的能力，能够判断选用不同密封胶制备的中空玻璃构件抵抗外界应力而产生的弹性变形的能力，初始刚度模量是工程材料重要的性能参数，参照EN15434标准，本标准附录B规定了密封胶的刚度模量的测试和计算方法。盐雾环境试验和酸雾环境试验分别利用人工模拟盐雾环境和酸雾环境条件来考核密封胶的耐老化性能。水-紫外光照试验是结合紫外线辐照和暴露于水中的影响，测试密封胶的耐老化性能。对于中空玻璃用结构密封胶，参考EN15434有关水-紫外光照1008h试验项目进行试验，而对于中空玻璃用非结构密封胶，光照时间设定为168h。剪切性能测试是模拟剪切作用力对结构胶性能的影响，评价密封胶抵抗剪切破坏的能力。疲劳性能是考察疲劳应力对密封胶粘结性能的影响，进一步反应密封胶的耐老化性能。弹性恢复率反映密封胶产生的变形能够恢复的程度，中空玻璃密封胶应当具有一定的弹性，在受到应力产生一定变形后能够很好地恢复。参照EN15434标准要求，弹性恢复率的变形位移采用25%进行测试。密封性能中空玻璃密封胶的水蒸气透过率影响中空玻璃的结露性能，透过率太高，会对中空玻璃的性能造成严重影响；气体渗透率（氩气）对于充气中空玻璃的节能隔热性能十分关键，密封胶气体渗透率不能太大，否则会导致充气中空玻璃过早失效。参照EN1279-4进行试验。GB11944-2012《中空玻璃》产品标准规定了加速耐久寿命相关试验方法及技术要求，水气密封耐久性试验77天后，密封的中空玻璃水分渗透指数I≤0.25，平均值Iav≤0.2，与新国标相协调可采用该试验方法评估弹性密封胶的密封性及相对寿命。质量一致性要求设置了热重分析、红外光谱分析、密度、硬度、体积变化和收缩等控制项目，保证产品的稳定性和唯一性。密度关系到密封胶的用量和配比，以及产品的一致性，本标准指标定为规定值±0.05。硬度太大或太小也会对密封胶的使用产生一些不良影响，同时硬度大小也能反映出产质量是否一致。热重分析可以定量分析密封胶中低沸点物质的含量，红外光谱可以定性地判断出物质的分子结构，确定物质组成。利用热重分析和红外光谱分析可以保证产品的一致性，同时有效地判断硅酮密封胶中是否掺有劣质增塑剂（如白油等）。标准验证试验标准试验方法基本依据EN15434标准的试验方法，还有些采用EN1279的试验方法。标准起草小组针对标准的试验项目进行试验验证工作，共收集了相关生产企业的10个样品，其中6个硅酮密封胶，4个聚硫密封胶，分别有5个结构密封胶和5个非结构密封胶按照标准报批稿的要求，物理性能（密度、硬度、下垂度、适用期、表干时间等）通过测试和结果统计量的验证全部满足指标要求。力学性能方面，对于结构密封胶，弹性恢复率、23℃粘结拉伸性、-20℃粘结拉伸性、盐雾环境、酸雾环境后粘结拉伸性、23℃剪切强度、-20℃剪切强度、疲劳强度合格率100％，80℃粘结拉伸性、抗撕裂性能合格率80％，水-紫外1008h粘结拉伸性合格率60％，80℃拉剪切强度合格率60％；对于非结构密封胶，23℃粘结拉伸性合格率60％，60℃粘结拉伸性合格率80％。验证试验具体结果见验证试验报告。标准中所涉及的专利通过对相关资料查询、情况调研等信息汇总，直至目前为止没有发生有关专利所属权的请求，故本标准不涉及相关专利与知识产权。产业化情况、经济效益分析本标准对中空玻璃密封胶技术性能提出更全面要求，严格控制产品耐久稳定性，提出产品质量一致性要求，能够有效控制产品性能和内在品质变化，有效抑制劣质胶，保证建筑中空玻璃密封粘接可靠性，保护生命财产安全，具有显著的经济效益和社会效益。

验证试验报告标准起草小组针对标准的试验项目进行试验验证工作，共收集了相关生产企业的10个样品，其中6个是硅酮密封胶（1#~5#,10#），4个是聚硫密封胶（6#~9#）。结构密封胶为1#~5#样品，按照H类用途试验方法进行验证试验；非结构密封胶为6#~10#样品，按照W类用途试验方法进行验证试验。试验结果汇总如下。试验基材及试件制备基材都是浮法白玻，采用GB16776工字形试件，EN15434、ETAG002标准也是采用该试件。密度试验方法采用GB/T13477.2试验，该项目主要是企业生产的稳定性控制项目，也是客户计算用量时采用，1#样品试验结果见表1。（数据由生产厂家提供）表1.密度1#样品A组分密度(g/cm3)B组分密度(g/cm3)11.421.0221.421.0231.411.0241.411.0351.411.0261.411.0271.421.0281.421.0291.421.02101.421.03均值1.421.02最大值1.421.03最小值1.411.02标准偏差S0.00520.0042表1给出了1#样品十个批次产品测试的密度结果，A、B组分密度均值分别为1.42、1.02，标准偏差分别为0.0052、0.0042，按概率分布显著性水平0.05统计确定概率95%的区间（±ταβS%），取30试件数对应的ταβ=1.87，则±ταβ×S%=±0.01，故建议密度的限量值取±0.01(g/cm3)。下垂度试验方法采用GB/T13477.6试验，试验结果见表2。（数据由生产厂家提供）表2.下垂度1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#水平无变形无变形无变形无变形无变形无变形无变形无变形无变形无变形垂直0000000000下垂度合格率100％。表干时间表干时间按GB/T13477.5-2002试验，试验结果见表3。（数据由生产厂家提供）表3.表干时间12467表干时间h0.550.830.60.5表干时间合格率100％。硬度将样品挤注在模板上，然后刮平，厚度6～7mm，养护4h、24h至完全固化，然后按GB/T531.1-2008进行试验，1#样品试验结果见表4。（数据由生产厂家提供）表4.硬度1#样品24h硬度(ShoreA)完全固化后硬度(ShoreA)14551245493455044452543516~45……464352474353484452494551504351均值4351最大值4554最小值4249标准偏差S0.83891.3468表1给出了1#样品50个批次产品测试的硬度结果，24h、7d硬度均值分别为43、51，标准偏差分别为0.8389、1.3468，所有批次测试结果均满足均值±10%。弹性恢复率按GB/T13477.17进行，伸长率取25%，结构型试样试验结果见表5。（各家检测单位试验数据的平均值）表5.弹性恢复率1#2#3#4#5#弹性恢复率%2.732.144.3544.12弹性恢复率合格率100%。水蒸气透过率水蒸气透过率测试结果见下表6。表6.水蒸气透过率1#4#6#7#8#水蒸气透过率，g/m2.d.2mm17.7184.823.166.77粘结拉伸性按GB/T13477.8试验，试验温度分别为23℃、-20℃、80℃。水-紫外光照后、盐雾环境后、酸雾环境后的试件测定温度为23℃。试验结果见表7。（各家检测单位试验数据的平均值）表7.粘结拉伸性试验结果1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#粘结拉伸性23℃粘结拉伸强度，MPa1.091.101.231.461.331.060.750.610.461.07粘结破坏面积，%0000016410900OAB区域内破坏情况/////无破坏无破坏无破坏无破坏无破坏σR,5值0.951.010.801.151.18/////K12.5值0.200.140.164.80.25/////80℃80℃强度/23℃强度0.890.930.730.90.89////0.79粘结破坏面积，%00000////0σR,5值0.840.840.700.970.93////0.64-20℃-20℃强度/23℃强度1.181.171.121.211.13/////粘结破坏面积，%00000/////σR,5值1.151.171.261.491.15/////60℃粘结拉伸强度MPa/////0.950.660.490.29/粘结破坏面积，%/////20000/OAB区域内破坏情况/////无破坏无破坏无破坏有破坏/1008h水-紫外光照水-紫外后粘结拉伸强度/23℃粘结拉伸强度0.790.800.561.030.43////0.75粘结破坏面积，%000030////0K12.5，c/K12.50.670.710.731.030.68////0.75168h（7d）水-紫外光照水-紫外后粘结拉伸强度/////0.790.620.530.27/水-紫外后粘结拉伸强度/23℃粘结拉伸强度/////0.750.820.890.57/粘结破坏面积，%/////80100/盐雾环境盐雾环境后粘结拉伸强度/23℃粘结拉伸强度0.890.800.840.860.81////0.86粘结破坏面积，%00000////0酸雾环境酸雾环境后粘结拉伸强度/23℃粘结拉伸强度0.950.930.890.90.86////0.90粘结破坏面积，%00000////0注：“/”——无要求对于结构密封胶，23℃粘结拉伸性合格率100％，80℃粘结拉伸性合格率80％；-20℃粘结拉伸性合格率100％；水-紫外光照1008h粘结拉伸性合格率60％，盐雾环境、酸雾环境粘结拉伸性合格率100％对于非结构密封胶，23℃粘结拉伸性，OAB区间内均无破坏，6#、9#样品脱粘面积大于10%，合格率60％；60℃粘结拉伸性OAB区间内有一个厂家的试样破坏，合格率80％。水-紫外光照168h粘结拉伸性合格率80％剪切性能对结构密封胶试样进行剪切性能试验，剪切速率5mm/min。试验温度分别为23℃、-20℃、80℃。试验结果见表8。表8.剪切强度验证试验结果1#2#3#4#5#剪切性能23℃剪切强度，MPa0.801.051.091.101.05粘结破坏面积，%00000σR,5值0.70.981.010.800.8980℃80℃强度/23℃强度0.890.790.660.840.72粘结破坏面积，%00000σR,5值0.470.660.570.640.46-20℃-20℃强度/23℃强度1.511.391.321.131.55粘结破坏面积，%00000σR,5值1.471.191.370.801.46对于结构型密封胶，23℃剪切性能合格率100％，80℃剪切性能合格率60％；-20℃剪切性能合格率100％。初始刚度模量与拉伸剪切模量验证试验采用粘结拉伸试样和哑铃试件分别测定了四种密封胶初始拉伸刚度模量(ES)、粘结剪切模量(GS)和拉伸弹性模量(E0)，依据资料给出的关系式，分别计算GS=E0/3和GS=ES/3的推算值，同时计算了两种拉伸模量与剪切模量的比例系数，结果列于表9。表9.初始刚度模量、拉伸剪切模量及弹性模量试验结果值关系从试验和计算结果可见，初始刚度模量实测值与拉伸剪切模量测试值的比例系数略大于3，而弹性模量实测值与拉伸剪切模量测试值的比例系数仅为1.82；按公式Gs=Es/3计算结果更接近拉伸剪切模量Gs，分析其原因主要是受粘结面约束，拉伸粘结试件密封胶纵向横向变形的比例系数不同于泊松比为0.5的橡胶条的，其横向变形要大得多，即同样变形条件下产生的更大的应力。因此密封胶剪切模量应采用实测值或按Gs=Es/3计算