组角胶在门窗制作中的作用和若干注意事项
组角胶最早是在上世纪 60 年代中期德国人发明了断桥铝型材后开始研发并逐步引入门窗制作中的,随着系统门窗制作及规范的完善而成为制作系统门窗的标配之一。
上世纪 70 年代中德建交后德国在华的一些政府和商业机构如德国驻华大使馆、上海领事馆和上海德累斯顿银行、青岛德国建筑群门窗幕墙翻新项目上有用组角胶的案例。
上世纪 90 年代末,德国迈步乐公司首开先河,开始在中国系统化引进并推广组角胶在铝合金门窗、断桥铝门窗、铝木复合窗等领域的应用。如今,用组角胶来提高门窗的稳定性并进而提高窗角部位的三性指标及隔音隔热性已成共识,从某种程度上来说,是否使用组角胶已成为优质门窗的标志。
1. 组角胶定义
组角胶是将门窗或幕墙型材腔壁与角码或插件或固定件(片)进行粘接并在粘接部位起到填塞和结构加强作用的一种高分子胶;根据产品设计需要分单组份和双组份两种。
2. 固化方式
单组份组角胶以水汽凝结方式完成固化。根据产品设计需要,其在固化过程中会产生 8%左右的低膨胀现象,因此,湿度和温度对其反应质量和固化时间有决定性的作用。
双组份组角胶是以异氰酸酯为主的A 组份和以多元醇组合料为主的B 组份两种材料通过铰链式反应来完成固化,温度对其固化时间有一定的影响。
3. 结构加强形式
组角胶的结构加强形式有腔内加强和腔外加强,腔内加强主要体现在窗角和中挺部位腔壁与各种角码和金属组角片的粘接,腔外加强主要体现在腔壁与金属组角片或窗角片的粘接。
4. 组角胶制作材料
制作组角胶的原材料有聚氨酯、环氧树脂、改性聚氨酯和改性硅酮胶等。
环氧树脂胶固化后因刚性太大,无韧性,性脆易碎,怕碰撞震动,且保温性和隔音性均较弱,不适合做组角胶,所以德国早在上世纪 80 年代中期就淘汰了以环氧树脂为原料制成的组角胶。
改性硅酮胶固化后的硬度低、模量大、无膨胀性能,受外力后易使组角部位变形,因而也不适合做组角胶。
聚氨酯组角胶克服了以上两种产品的所有缺点,且具有更好的保温箱和耐候性,与不同材料的相容性和粘接强度都非常优良,因而是做组角胶的最理想材料。
5. 使用组角胶的几个误区
5 .1 组角胶不具有抗老化色变性能
隐藏式结构加强是组角胶的一大特点,产品在最初设计时就明确要求必须在隐蔽部位使用组角胶,因此任何把组角胶使用在阳光照射到的部位都是错误的。
组角胶不具有抗老化色变性能不是产品设计有缺陷,而是没有必要, 当然控制生产成本也是个重要因素。
5.2 单组份组角胶不是密封胶
单组份组角胶是通过水汽凝结来固化的,根据设计需要,产品在固化过程中会产生低膨胀和微孔现象。此外,单组份组角胶主要是通过腔内打胶或角码涂胶方式来达到结构加强作用的,型腔壁和角码之间存在着一定的空隙,所以不能简单地把单组份组角胶当作密封胶来使用。
5.3 组角胶不能用于断面之间的密封
如前所述,无论是单组份组角胶还是双组份组角胶,其抗老化色变性能很差,且单组份组角胶在固化过程中还会产生低膨胀和微孔现象,因此组角胶不能当作断面防渗胶来使用。一旦组角胶误用在断面上,不但阳光照射后会发黄,单组份组角胶的低膨胀性能和微孔物理现象还会破坏断面的密实结合并出现渗漏情况。
组角胶必须和专为断面密封设计的断面密封胶结合起来使用才能完全解决角部断面的密封及抗老化色变问题。
6. 组角胶的粘接强度
无论是单组份组角胶还是双组份组角胶,粘接强度和粘接面积永远成正比关系。
以最早进入到中国市场的德国“全能”单组份组角胶 P86 为例,根据德国 ift 罗森海姆门窗研究所的检测方法和测试数据表明,在单侧型材腔壁和角码总粘接面积不小于 56cm²的条件下,将至少产生 4,500N 的拉张强度;粘接面积越大,粘接强度就越大,最大可达 14,000N 的拉张强度。而“全能”双组份组角胶P520 更是达到惊人的 15,000N 的拉张强度。
7. 角码、粘接面积和粘接强度三者之间的关系
目前国内各种品牌的系统门窗遍地开花,方兴未艾,而作为系统门窗标配之一的各种注胶型角码也应运而生,种类繁多。国产角码的研发和生产已不再是单纯的仿制和抄袭,而是进入到了一个拥有自主知识产权、专利和品牌的新阶段。
进口角码设计科学,功能齐全,质量可靠,但价格相对来说也比较昂贵,用胶量的多少不是考虑的重点。国内角码的研发侧重于国情,水平良莠不齐,虽在某些地方技术上有所突破创新,但多数还是首尾难以兼顾, 尤其是在注胶工艺上侧重于防水效果而忽略了粘接面积。
粘接面积和粘接强度成正比关系,而粘接强度与防水效果又有着内在的因果关系。没有足够的粘接面积,则任何没有角强度保证的角部防水效果都只能是权宜之计,无法从根本上解决问题。
无论何种角码,角码与型腔壁实际可粘接面积的多少是衡量角码设计是否科学的标准之一,也是保证门窗稳定性和其它性能提高的关键。
以旭格 65 系列断桥铝系统门窗采用双角码注胶工艺为例,整个型材腔壁和角码的粘接面积约为 174cm²。根据德国 ift 罗森海姆门窗研究所的检测结果,用德国“全能”P520 双组份组角胶注胶后其最小拉张强度在
11000N 以上,最大可达近 16000N,平均 81N/cm²。
以现有国家对门窗角强度的规范要求和目前国内市面上几种主要门窗专用铝合金型材抗拉强度σb (MPa)和条件屈服强度 σ0.2 (MPa)值来计算,60 系列以上的系统门窗采用双组份注胶工艺其型腔壁和角码最小粘接面积不得小于 52cm²,否则角强度难以得到保证。