我国中空玻璃用丁基热熔密封胶发展概况及存在问题

2022-01-07刘耀文袁培峰

玻璃 2021年12期

刘耀文袁培峰

（1. 中国建筑玻璃与工业玻璃协会北京 100037；2. 郑州中原思蓝德高科股份有限公司郑州 450001）

0 引言

我国的中空玻璃生产始于20世纪60年代，从最初的手工制作单道密封工艺发展为双道自动化封装。目前国内中空玻璃生产企业达到数千家，年产量四亿多平方米。经过几十年的研究试验及实践应用，中空玻璃主流产品边部密封均采用丁基热熔密封胶加二道密封胶的组合模式：即第一道密封采用丁基热熔密封胶，主要起密封作用；第二道密封则由聚硫、硅酮或聚氨酯类固化密封胶来完成，因其具有优良的弹性和对玻璃良好的粘结性能而起到辅助密封且保证中空玻璃结构稳定的作用。双道密封相辅相成，缺一不可。

丁基橡胶，以异丁烯类聚合物为主体材料添加少量助剂形成的共聚物，为世界耗量最大的4种合成橡胶之一。丁基橡胶分子结构中双键含量只有0.5%～2%，分子结构高度饱和且分子链侧基是体积较小的甲基，有助于分子排列紧密，特殊的分子结构使其具有优异的耐气候老化、耐热、耐酸碱性能及优良的气密性和电绝缘性能。广泛用于交通、医药、电子、建筑以及水利工程等。中空玻璃用丁基热熔密封胶是以丁基橡胶为主体材料添加炭黑及其他功能助剂，提高材料的抗紫外线性能、黏度及粘结性。后续改进的柔性暖边条以及在线成型间隔密封胶的内层材料均以丁基橡胶为主。

1 中空玻璃用丁基热熔密封胶发展历程

1.1 研发阶段

1937年，美国标准公司研制成功丁基橡胶，并于1943年实现工业化生产。丁基橡胶具有良好的气密性和耐老化性能，通过添加助剂得到进一步的改良，因此被迅速引用到各个工业领域中。

我国最初中空玻璃制作配套用丁基热熔密封胶主要依赖进口，产品价格较高，且由于沟通阻碍及通关运输等原因导致供货不及时不稳定。为摆脱进口依赖，国内相关科研机构于90年代开始研发国产丁基热熔密封胶，由郑州中原应用技术研究所立项研发，产品各项技术参数主要对标德国Teroson公司产品。1991年建成我国第一条中空玻璃专用丁基热熔密封胶生产线，生产线的建成投产打破进口丁基热熔密封胶的垄断。

1.2 成长阶段

丁基热熔密封胶生产线的建成投产，解决了我国中空玻璃用丁基热熔密封胶卡脖子的问题。也正是同时期国内配套辅材的相继研发并投入生产，才正式的打开我国中空玻璃行业快速发展的新局面。

早期丁基热熔密封胶生产设备采用两辊开炼机开放式生产，存在环境污染、产能偏低及产品气泡等问题。为解决该问题，改用200L双行星真空搅拌机进行密闭，真空状态下生产。再到后来捏合机加双行星真空搅拌机进行生产，产品质量及生产效率大幅提高。

1.3 成熟阶段

随着机械设备的改良，目前我国大型中空玻璃用丁基热熔密封胶生产企业均已实现自动化生产，无论动力、真空密封方式、生产效率及加热、冷却系统与原有生产线相比均有大的改善。自动化的称重配料及密封输送系统，使得产品质量进一步得以保障，生产效率提升且车间工作环境也得以改善。

2 中空玻璃用丁基热熔密封胶性能指标

节能、安全、耐久性能是中空玻璃的永恒追求目标，从中空玻璃诞生的那一天起就在不断探索适宜的辅材。中空玻璃隔热、隔音、防霜雾性能是通过构造中空玻璃的空间结构实现的，其腔体内部干燥不对流的空气（氩气）层可阻断热传导的通道，从而有效降低制品传热系数以达到节能的目的。因此，密封材料对气体阻隔性能或者说透气率的高低是选用中空玻璃密封胶的重要指标之一。中空玻璃水汽和氩气渗透路径见图1。

图1 中空玻璃水蒸气和腔室气体泄漏图示

中空玻璃用丁基热熔密封胶是一种单组份、无溶剂、不出雾、不硫化、具有永久塑性的热熔性密封胶。丁基热熔密封胶在较宽温度范围内保持其塑性和密封性，且表面不开裂、不变硬。它对玻璃、铝合金、镀锌钢、不锈钢等材料有良好的粘合性。由于其极低的水汽透过率，它可以与弹性密封胶一起构成一个优异的抗湿气系统，保证中空玻璃腔内气体的干燥以及防止氩气的泄露。

常用玻璃密封胶性能对比如表1所示。

表1 常用玻璃密封胶性能对比

从表1可以看出，各类密封胶的性能各有优劣。想要用一种密封胶制作完美的中空玻璃，几乎不可能。在这种情况下，双道密封工艺在上世纪70年代被采用，同时，丁基热熔密封胶的使用使得中空玻璃的生产从手工制作转为自动化生产成为可能。丁基热熔密封胶加二道胶的组合方式成为建筑用中空玻璃近乎完美的密封方案。

现行JC/T 914—2014《中空玻璃用丁基热熔密封胶》，结合生产使用情况及中空玻璃制品性能要求，对产品的密度、针入度、剪切强度、水汽透过率和热失重做出要求。

（1）密度，表征产品的稳定性。

（2）针入度，表征产品的热熔性能和流变性能。

（3）剪切强度，表征产品与基材的粘接强度。

（4）水汽透过率，表征产品的气密性能，是保证中空玻璃产品质量和寿命的重要技术指标之一。

（5）热失重，表征产品成分热稳定性，对中空玻璃的紫外发雾性的检测至关重要。

3 国产中空玻璃用丁基热熔密封胶行业存在的主要问题

丁基热熔密封胶经过30多年的发展，从最初的产品研发到批量生产，再到大规模产业化和广泛推广应用，经历了一个比较漫长的过程，期间遭遇过种种困难和曲折。得益于广大研究、生产、装备及配套材料企业的不懈努力，国内中空玻璃用丁基热熔密封胶行业得到快速发展，产质量均有大幅提升，但不可否认的是目前丁基胶虽然已基本完成国产替代，但部分高端丁基胶制品依然需要进口。国内中空玻璃用丁基热熔密封胶行业还存在以下问题：

3.1 产品良莠不齐，且多以低端为主

中空玻璃用丁基热熔密封胶为投资规模小、工艺技术相对简单的行业，不少投资者仅凭对丁基胶市场的粗浅了解和受区域产业环境影响，盲目投资生产丁基热熔密封胶。因技术来源及产品定位的不同，各生产厂家在工艺技术、生产装备、管理水平等方面存在极大的差异，导致产品质量参差不齐。近几年随着市场竞争的加剧，部分厂家为降低生产成本，选用低质、劣质原材料并以次充好、以假乱真扰乱市场。

3.2 生产水平低

目前国内大量丁基热熔密封胶生产企业制造技术仍处于半机械化。从原料进厂到包装部分工序由人工现场手动操作完成。与大厂以数字控制为主的信息化、智能化、集成化的自动生产相比，小厂产品存在稳定性差、产品性能低、资源浪费大和生产环境恶劣等问题。

3.3 自主创新能力薄弱

在物资短缺且行业急剧发展时期，“拿来主义”确是成为了“快时代”企业迅速占领市场、攫取利润的捷径。中空玻璃用丁基热熔密封胶生产厂家也乘着我国中空玻璃行业发展的春风一拥而上。多数企业是在买到配方或者挖到大厂技术人员后就开始着手探索性的生产，依靠廉价的劳动力以及大量的资源消耗获得生存，以成本优势构筑竞争壁垒，缺乏自主知识产权的核心技术。随着市场竞争的加剧，为保证盈利只能进一步的减少正常的生产投入和研发投入，使得整个行业进入恶性循环。

3.4 企业缺乏竞争力和可持续发展力

中空玻璃用丁基热熔密封胶行业准入门槛较低，小企业的大量涌入导致行业市场竞争加剧。另外中小企业生产设备和工艺流程落后，产品档次低、附加值不高，外加品牌效应和意识不明显，缺乏核心竞争力，在经济竞争日趋激烈的情况下，缺乏自主知识产权的企业在价值链的分配中处于极度不利的地位，只能靠压缩利润空间或以次充好求生存，发展难以为继。

4 行业发展建议

4.1 加强市场监督检查

导致丁基热熔密封胶行业出现各种质量问题的主要原因是有关厂家生产设备简陋、原材料低劣和工艺技术水平低。个别小散企业甚至没有技术人员和基本检测设备，很难想象在这样的条件下能够生产出合格产品。为了促进丁基热熔密封胶行业持续健康发展，各地工商行政管理部门须加强产品的抽检，对不合格产品和企业予以曝光和处罚。

4.2 加强行业自律，充分发挥行业协会作用

加强丁基热熔密封胶行业自律，规范市场竞争行为，是维护丁基热熔密封胶行业健康有序发展的基本保证。做好这项工作，除了依靠法律、法规规范企业行为外，发挥行业协会的作用显得非常重要，尤其是丁基热熔密封胶这样一个企业规模小、分散的行业，迫切需要有一个强有力的行业组织做好企业之间的协调，积极开展市场、标准等方面的工作，制订规范的行规行约。定期做好行业统计、开展培训、行业检查和参与产业政策的制订等，以共同营造良好的市场秩序，维护公平竞争，促进丁基热熔密封胶行业健康有序发展。

4.3 提高中国制造整体质量和水平

国产丁基胶性能的不足也反馈出我国制造业整体性短板，产品的质量取决于原材料的选用、配方工艺和生产工艺。其中原材料是保证产品性能、质量的基础。丁基橡胶作为丁基热熔密封胶的主材，目前国内由于技术和工艺等的限制，存在产品品种少、产量小、性能稳定性差、分子量离散性大等缺陷。国内大的密封胶厂家为保证产品质量，主要还依赖进口。生产设备是产品质量的保证，先进的生产设备可实现产线连续性、全自动化运行，保护环境实现绿色生产的同时确保了产品质量。目前国内先进的丁基胶生产线还需要进口。破解丁基热熔密封胶行业的关键痛点，需要中国制造整体能力的一次涅槃重生。

4.4 加强新产品研发，提高企业竞争力

无底线的硬搬照抄导致同质化竞争的加剧，同时也使得企业丧失产品研发的动力，结果便是谁都不愿承担产品研发失败带来的后果，行业也成为没有源头的一潭死水。随着知识产权保护的推进，以往靠“出大力、流大汗”方式的财富积累将越来越难，没有知识产权的企业终将沦落为产业链的最低端，并且随时可能被替换出局。企业必须清醒地认识到在信息化高度发达的今天，产品、技术的更新换代周期缩短，加强新产品研发，依托科研院校加大“产学研”结合，推动科技成果到现实生产的转变。