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1 前言
在門窗幕墻飛速發(fā)展的今天,密封作為其中關(guān)鍵性的一項指標,被越來越重視。密封的材質(zhì)種類繁多,EPDM(詞條“EPDM”由行業(yè)大百科提供)橡膠由于其良好的耐候性,被廣泛的運用到幕墻和門窗上。在工程中,常規(guī)的都采用國標檢測數(shù)據(jù)來體現(xiàn)EPDM密封膠條的性能,在一帶一路的利好政策下,國內(nèi)的幕墻門窗公司承接到許多國外的工程,工程需求的密封件需要滿足的標準也多樣化,目前,主要還是美國標準和歐洲標準居多。
2 EPDM密封膠條的彈性
EPDM密封膠條之所以作為門窗幕墻組成的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,主要依靠EPDM橡膠回彈性來實現(xiàn)門窗幕墻密封、保溫、隔音等性能。在建筑類橡膠中體現(xiàn)回彈性的標準主要有三組數(shù)據(jù),分別為拉伸強度,永久壓縮變形量、拉斷伸長率。見表1:
表1不同標準的回彈性數(shù)據(jù)對比
序號 |
測試項目 |
國標
(GB/T 24498-2009) |
歐標
(EN12365-2003) |
美標
(ASTMC864-05)2011 |
國家指標 |
歐洲指標 |
美國指標 |
1 |
硬度(邵A),shore A |
/ |
|
|
2 |
拉伸強度 , Mpa |
≥5 |
≥10.3 |
≥11.0 |
3 |
拉斷伸長率,% |
≥250 |
≥250 |
≥250 |
4 |
壓縮永久變形量,% |
≤35 |
≤35 |
≤30 |
注:幕墻的拉伸強度標準是是10.3Mpa |
2.1 硬度指標
在國標中,硬度沒有作為硬性的一個指標規(guī)定,國內(nèi)常見的有shore A 60±5,shore A 65±5,shore A 70±5,shore A 75±5,這些范圍內(nèi)的硬度,常常被門窗幕墻的不同部位采用,實現(xiàn)特定部位特定材料的多元化,只要最終的其他項檢測結(jié)果符合國標,就可以判定其符合國標。
2.2拉伸強度
三大標準的中具有較大差別的數(shù)據(jù)是拉伸強度,國標有別于歐標和美標,國標的拉伸針對不同的使用環(huán)境設(shè)定了2組不同指標,門窗拉伸強度≥5Mpa,幕墻≥10.3Mpa。
常規(guī)的建筑門窗密封膠條在使用中不會受到較大的拉伸,但在大型幕墻上密封膠條的形狀多變,需要完成的功能繁多。例如在機場幕墻部分位置需要較大的拉伸量(風(fēng)琴板密封膠條),在這項標準數(shù)據(jù)上國標制定時更加貼合實際。
2.3壓縮永久變形量
壓縮永久變形量是決定密封的重要指標之一,由于EPDM密封膠條的工作環(huán)境經(jīng)常存在長時間的受壓,會導(dǎo)致膠條產(chǎn)生一定的形變。在撤掉持續(xù)一定時間的壓力后,膠條回彈越接近原來的尺寸,密封性能越佳。在這項數(shù)據(jù)上,美標要比國標和歐標的要求高5%。
壓縮永久變形量的體現(xiàn),不僅限于原材料配比上,不同的生產(chǎn)工藝也會導(dǎo)致壓縮永久變形量數(shù)據(jù)上的變化。國內(nèi)現(xiàn)行的多以微波硫化為主,歐洲基本采用過氧化物鹽浴硫化。
過氧化物鹽浴硫化密封膠條,在初始的壓縮永久變形量并不比微波的好很多。但在加熱老化后,再去測試壓縮永久變形量時,這時候的數(shù)據(jù)的差異化就會非常明顯。微波硫化的EPDM壓縮永久變形量會數(shù)值會有較大幅度的增加,大概在10%到15%之間,過氧化物鹽浴硫化EPDM的壓縮永久變形量變化不大,基本控制在2%左右。
3 EPDM密封膠條使用耐久性
3.1 硬度變化指標
EPDM密封膠條在實際使用中,硬度會逐漸變硬,國家標準對熱老化后的EPDM密封膠條硬度變化范圍規(guī)定了數(shù)值,確保符合標準的產(chǎn)品在后續(xù)的使用中,能保證膠條的密封性能。
3.2拉伸強度變化率和拉斷伸長變化率
在熱老化后,EPDM膠中的化學(xué)鍵之間鍵能降低,EPDM膠會出現(xiàn)拉伸強度減小,拉斷伸長尺寸縮短等現(xiàn)象,這兩個變化率直接影響到密封膠條使用的持久性,所以在國標、歐標、美標中都做了具體數(shù)據(jù)要求。
這三個數(shù)據(jù)在表格中看似數(shù)據(jù)基本相似,但是三個標準的檢測環(huán)境不同,時間和溫度上國標的要求明顯高于歐標和美標。
3.3加熱失重比
EPDM密封膠條是屬于高分子產(chǎn)品,其屬性與鋁型材(詞條“鋁型材”由行業(yè)大百科提供)、玻璃、五金等組件有較大的區(qū)別,EPFM密封膠條在生產(chǎn)完畢后和后續(xù)使用中會發(fā)生持續(xù)的變化。在實際使用中體現(xiàn)為部分品質(zhì)不太好的的EPDM密封膠條隨著年限的推移長度會明顯縮短,密封條橫截面也相應(yīng)縮小。體現(xiàn)這個數(shù)據(jù)的是國標老化實驗檢測標準中的加熱失重比。國家對于熱空氣老化后的失重比給出了更加嚴格的指標,但這個數(shù)據(jù)在歐標和美標里面卻沒有做相應(yīng)的要求。但加熱失重比對于密封膠條是否具有持久的密封效果起到?jīng)Q定性的意義。見表2:
表2 不同標準的熱空氣老化數(shù)據(jù)對比
序號 |
測試項目 |
國標
(GB/T 24498-2009) |
歐標
(EN12365-2003) |
美標
(ASTMC864-05)2011 |
熱老化實驗環(huán)境 |
100℃×168H |
70℃×100H |
70℃×100H |
指標類型 |
國家指標 |
歐洲指標 |
美國指標 |
1 |
硬度(邵A),
shore A |
-5 ~ +10 |
/ |
/ |
2 |
拉伸強度變化率,% |
<25 |
≤25 |
≤15 |
3 |
拉斷伸長變化率,% |
<40 |
≤40 |
≤40 |
4 |
加熱失重比,% |
≤3.0 |
/ |
/ |
3.4加熱失重比不良的的密封膠條會出現(xiàn)的狀況見圖1、圖2

圖1 長度變短 圖2 接角和密封膠條脫膠開口
如何規(guī)避加熱失重?在前期設(shè)計和后續(xù)安裝階段都可以彌補部分這項數(shù)據(jù)。以系統(tǒng)窗為例,首先系統(tǒng)窗的密封膠條斷面都比較大,在失去一定的體積后還是能有較好的密封效果。其次系統(tǒng)窗的密封部件多且安裝密封膠條的工藝也較復(fù)雜,主要體現(xiàn)在以下幾點:
安裝部位:都是以大槽口為主,膠條的槽口安裝尺寸大于型材的卡口尺寸,安裝完畢后非常穩(wěn)固,不會因為加熱失重導(dǎo)致脫離槽口等現(xiàn)象。
功能部位;密封膠條功能部位設(shè)計的過盈搭接(詞條“搭接”由行業(yè)大百科提供)量上較大,不會因為加熱失重導(dǎo)致關(guān)鍵密封處產(chǎn)生漏縫的現(xiàn)象。
安裝長度:在固定長度的型材上擠壓進去超過型材長度的密封膠條,在失去一定加熱失重后還是能大于等于型材長度。
通過這些改善措施,EPDM密封膠條在門窗上的功能使用性更加持久。
4 EPDM的可遷移性和相容性
4.1 EPDM的可遷移性和改善措施
EPDM屬于高分子產(chǎn)品,在接觸到塑鋼型材時會發(fā)生一定的分子遷移現(xiàn)象,導(dǎo)致塑鋼型材出現(xiàn)發(fā)黃和黑印等問題。嚴重影響了門窗的整體美觀。這項檢測國標和美標做了要求,歐標沒有檢測需求。
減少分子遷移到塑鋼窗上的方法之一是使用低乙烯含量的EPDM密封膠條,手感柔軟,結(jié)晶度小,使體系中的細料有較好的相容性。見表3:
表3 不同標準的可遷移性要求比較
序號 |
項目 |
國標
(GB/T 24498-2009) |
歐標
(EN12365-2003) |
美標
(ASTMC864-05)2011 |
1 |
型材 |
無明顯黃印 |
/ |
無遷移現(xiàn)象 |
4.2EPDM的相容性和改善措施
普通硫化EPDM產(chǎn)品和硅酮膠接觸會發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致硅酮膠黃變,開裂。這一個檢測項目在三個標注中不是必檢測項目。但實際使用中,還是有不少部位的EPDM密封膠條會接觸到硅酮膠,如何改善EPDM的屬性,使得他們兩者之間不會發(fā)生黃變反應(yīng)。國內(nèi)有研發(fā)一款特殊配方,簡稱EPDM-S。這款特殊料不會和硅酮膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng),能和硅酮膠配合使用。見表4:
表4不同標準的相容性要求比較
序號 |
項目 |
國標
(GB/T 24498-2009) |
歐標
(EN12365-2003) |
美標
(ASTMC864-05)2011 |
1 |
硅酮膠相容性 |
/ |
/ |
/ |
5 EPDM的耐候性
EPDM生膠是由乙烯,丙烯,并有少量第三單體共聚而成,分子結(jié)構(gòu)飽和,具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,在應(yīng)用中主要體現(xiàn)在耐臭氧,耐熱老化等方面,長期使用過程中不會出現(xiàn)明顯變軟或發(fā)硬等現(xiàn)象,仍能保持較好的彈性,從而實現(xiàn)密封條的密封性能。三大檢測標準中體現(xiàn)EPDM耐候性的數(shù)據(jù)有耐臭氧老化定伸、脆化溫度,下表是各標準耐候性數(shù)據(jù)對比。見表5、表6。
表5不同標準的耐臭氧老化定伸對比
序號 |
測試項目 |
國標
(GB/T 24498-2009) |
歐標
(EN12365-2003)
|
美標
(ASTMC864-05)2011 |
1 |
實驗環(huán)境 |
溫度 |
40℃×168H×500pphm伸長20% |
40℃×72H×100pphm定伸20% |
40℃×100H×100pphm定伸20% |
時間 |
168H |
72H |
100H |
臭氧濃度 |
500pphm |
100pphm |
100pphm |
伸長率 |
伸長20% |
伸長20% |
伸長20% |
耐臭氧老化定伸 |
試樣表面不龜裂 |
試樣表面不龜裂 |
試樣表面不龜裂
|
表6 不同標準的脆化溫度對比
序號 |
測試項目 |
國標
(GB/T 24498-2009) |
歐標
(EN12365-2003)
|
美標
(ASTMC864-05)2011 |
1 |
實驗環(huán)境 |
溫度 |
-40℃ |
-40℃ |
-40℃ |
指標類型 |
國家
指標 |
新安東國標料 |
歐洲指標 |
新安東歐標料 |
美國指標 |
新安東美標料 |
脆化溫度 |
-40℃不破裂 |
通過 |
-40℃不斷 |
-40℃下十根沖擊均未斷 |
-40℃不斷 |
-40℃下十根沖擊均未斷 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 總結(jié)
通過上文的敘述,基本分析對比了各個標準對EPDM密封膠條的物性要求。現(xiàn)在國內(nèi)的中大型橡膠制品公司基本上都會給出比較常用的標準檢測報告,包括國標、美標、歐標、英標、澳標等;未來的建筑市場越來越規(guī)范化操作,設(shè)計師和采購人員讀懂并挑選合適的膠料是一項不可缺少的技能,檢測報告是工程中必不可少一個通行證,更是提升門窗幕墻整體密封的有力依據(jù)。