3M VHB胶带在幕墙工程中的应用

VHB胶带是美国3M公司的专利产品，其独特的产品性能及优良的耐环境特性使其在各种领域中得到了广泛的应用，尤其是在航空、造船、地面交通器材制造以及建筑装潢等需要较高胶粘强度和长期、可靠工作能力的应用中，VHB被证明是一种不可替代的产品。事实上，3M公司的VHB系列产品也确实代表了目前压敏胶技术的{zg}水平。九十年代以来，随着我国城市建设的日益发展，VHB在幕墙行业中得到了越来越多的应用，下面我们就VHB产品的发展历史、产品特点及在幕墙中的设计、使用等有关问题作一个简要的介绍。

上海常祥实业有限公司是3M{dj0}授权经销商，全面代理3M{dy}、二、五、六、七组的各类新、奇、特产品，产品包括：3M双面胶带、3M单面胶带、3M太阳能材料、3M无基材胶膜、3M胶粘剂、3M氟橡胶、3M氟化学品、3M保护膜、3M光学胶膜、3M贴膜、3M研磨产品、3M抛光产品等；同时代理Uninwell International导电银胶、导电银浆、钯银浆料、太阳能导电浆料、无铅锡膏、异方性导电胶、Tuffy胶、UV胶、光刻胶、导电导热相变材料、溅射靶材、底部填充胶、贴片红胶等。

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其中上海常祥代理的3M幕墙玻璃组装VHB压敏胶带，在上海世博会的主题馆，台湾馆，香港馆等九家场馆得以应用，得到客户的一致好评。

    一、3M  VHB的发展历史

    VHB是英语 “Very High Bond”的缩写，其中文直译为：“非常高强度的胶接”。VHB的发展历史VHB的发展历史可以追述到40年代末，美国3M公司对丙烯酸压敏胶体系所作的一系列开拓性的研究工作。

    我们知道，压敏胶与普通胶粘剂的{zd0}区别在于它本身具有“粘弹性”，即在具有流动、浸润材质表面能力的同时，具有一定的内聚强度，也就是具有抗御外力而维持自身不被破坏的能力。这两种能力的结合使之能够将需要胶接的材质结合在一起。因此，压敏胶不需要经过物理或化学固化的过程，可直接使用，在操作上非常方便。但早期的压敏胶主要是一些橡胶类的粘弹体物质，内聚强度较差，胶接强度不高。更重要的是，橡胶类的化学品大多数对环境因素的耐受能力较差，尤其是对紫外线的耐受能力非常有限，不能在室外条件下长期使用，这无疑大大限制了压敏胶的使用范围。

    美国3M公司长期以来一直致力于压敏胶技术的开发，其早期的产品如在汽车工业中广泛使用的遮蔽胶带，xx的Scotch魔术胶带等均是基于压敏胶技术的应用成果。为了进一步提高产品性能，扩展应用领域，自40年代以来，3M公司对丙烯酸压敏胶技术进行了广泛而深入的研究，并获得了一系列的重大成果。VHB无疑是这一系列成果中{zj1}标志意义的一个，它的诞生从很大程度上扭转了以往人们认为压敏胶无法应用在复杂受力结构，不能在室外条件下长期可靠工作的认识，使得压敏胶技术的发展达到了一个新的高度，同时也使得3M公司在这一领域的{lx1}地位得到了业界的公认。

    VHB产品中最早问世的是1974年正式发布的转移胶膜系列产品，而1979年推出的泡棉型VHB胶带进一步提高了承载能力和抗疲劳性能，使之在更多的领域中得到应用。尤其在建筑市场，VHB迅速获得了用户的认可。从1981年至1988年短短7年间，仅日本就有超过200座建筑物使用了VHB胶带。目前，VHB已经形成了一个完整的产品系列，拥有不同厚度、不同特性的产品超过20种，可以满足在各种使用和施工条件下的使用需要。

    二、 VHB产品的特点

    VHB是采用3M独特的无溶剂制造技术生产的丙烯酸压敏胶产品，具有闭孔结构的粘弹性泡棉芯材。也就是说，整个胶带是由同一种材料构成的，而非在泡棉芯材的两面涂布胶粘剂。这也是VHB产品与常见泡棉胶带的{zd0}不同，我们可以形象地称之为“固态胶水”。VHB的特殊化学组成及物理结构使之具备了一系列独特的性能：

    1． 高强度：VHB是一种特殊的丙烯酸压敏胶，具有比一般压敏胶高得多的胶接强度，尤其是用于对金属材料进行胶接，可以获得非常高的强度。以常用的4945为例，其力学指标如下表：

产品 厚度 剥离强度 拉伸强度 动态剪切 #4945 1.1mm 440N/100mm 970Kpa 550Kpa 

    同时，VHB的粘弹特性和泡棉结构也使之能够有效地分散应力，具有出众的抗疲劳性能，其可耐受100万次负压的应力值为20PSI。材料的抗蠕变性能相当于50年的使用寿命。

    由密执安技术大学、迈阿密建筑实验室等xx独立机构的测试也证明了用VHB安装的铝质幕墙板可以耐受7Kpa的负压，大致相当于500公里/小时的风速而没有损坏的痕迹。

    2． 长寿命：丙烯酸化合物是一类非常稳定的有机材料，尤其是具有非常好的耐紫外和化学品的能力。7000小时的模拟加速老化试验的结果表明，其性能优于初始性能；而在湿热的佛罗里达，炎热干燥的亚利桑那及冷、热温差极大的明尼苏达，用VHB粘铝、涂漆玻璃、金属，经过2～5年的室外老化，结果表明强度100％维持。

    3． 耐高温：VHB的高温稳定性是3M公司所有压敏胶产品中{zg}的，按照UL746C条例，可在－40～93摄氏度下使用，而短期可耐受149摄氏度的高温。

    4． 防潮、抗化学侵蚀：VHB的闭孔泡棉结构可以xx隔绝水、汽，对胶接部分提供良好的保护。用＃4945胶带将两铝片粘结后浸浴在5％的盐水中，放置六年后发现铝片粘结部分依然光洁闪亮，拉断接头，强度指标依然很高。（与结构性硅胶相似，长期暴露于湿气或浸于水中，会使VHB更具弹性和延伸率，而峰值力有所降低，通常为40％，在正常的环境循环中，干燥后接头的力学性能会恢复到正常状况。）VHB对偶尔溅到或接触到化学溶剂如汽油、酒精、MEK甚至弱酸都不会产生不利影响，只有长期浸于强的汽油或溶剂之中，才会使胶带变软。（虽然VHB胶带可以耐受这些溶剂，但不推荐在这些场合长期连续使用）

    三、 VHB在幕墙中的应用

    从上述VHB的特点可以看出，VHB非常适合于幕墙行业的使用要求。与常用的机械连接方式相比，采用VHB不会产生应力集中，具有更好的表观质量和使用寿命；还可以粘结不同种类的材料，消散热膨胀系数不同而引起的形变和应力；而且能对胶接表面提供隔绝保护，防止化学或电位腐蚀的发生。而与建筑界常用的硅胶等胶粘剂相比，VHB不但能提供相似的力学性能，还具有压敏胶施工简单、操作方便、胶粘迅速的固有优势，更符合大批量施工的要求。下面我们就VHB在幕墙应用中的设计、使用等需要注意的事项作一个简单的介绍。

    1． 胶带用量的计算：

    计算幕墙或加强筋安装所需的VHB胶带面积需要考虑静态负载和动态负载的因素。

    对于静态负载，建议以1Kg/55作为一个起始值，并根据实际使用情况和施工条件作适当调整。对于动态载荷，VHB的胶接强度可按照138Kpa计算。在确定了胶带长度（通常可按照幕墙板或加强筋的几何尺寸确定）后，可利用下列公式计算出所需VHB的最小宽度为：宽度1=板块重量/55×胶带长度宽度2=0.5×胶带长度×计算风压/138最小宽度=Max(宽度1，宽度2)

    2、胶带厚度的选择：

    针对VHB用于金属板材的胶粘，我们的经验公式是：胶带厚度>2×金属板材厚度

    对于铝幕墙加强筋的安装，可以放宽要求，但要求胶带厚度能够补偿面板与加强筋之间的缝隙。

    3、 VHB胶带施工要则

    (1) 粘贴胶带应在工厂进行，尽量避免在工地操作，否则难以保证施工质量。

    (2) 表面处理：合适的表面处理可以极大地提高胶接质量，粘合面应该洁净、干爽、平滑，不能有锈迹、油污。推荐采用50％异丙醇作为清洁溶液。对于较重的油污污染，可以采用MEK或其他溶剂，但是{zh1}仍需要采用50％异丙醇清洁。

    (3) 施工温度不应低于10度，对大多数VHB产品而言，温度降低会使表面黏性降低，导致无法与材料表面良好亲和。在环境温度较低的情况下，应选用低温可操作的产品，如4951（操作温度可低至0度），或采用在表面涂刷底涂剂，例如3M的94＃底涂剂的方法来保证施工。需要指出的是，对于粘结完成的产品而言，低温不会造成VHB失效。

    (4) 粘贴胶带时应施加足够的压力，{zh0}采用3M的配套工具或设备。足够的压力可以帮助压敏胶的流动和浸润，提高胶粘剂与底材的接触面积，提高胶接强度。

    (5)养护时间：VHB胶接的产品需要放置一定时间才能达到{zd0}粘结强度，大约在5～10分钟后能达到操作强度，可一任意移动，不需要特别的堆放条件。如采用底涂剂处理，可以大大加快强度建立的速度。

    3M的VHB产品在中国建筑界已经有十多年的应用经验，在众多重大工程中被选用实践证明，VHB本身的优越性能和科学合理的设计、优良的施工相配合，能够大大节省工时和场地要求，并且xx能够满足幕墙设计要求，是一种经济、可靠的解决方案。