TPS/4SG长寿命暖边密封系统介绍

1 TPS简介

TPS是英文THERMOPLASTICSPACER的缩写，可以译成热塑性隔条。TPS是一种新型的中空玻璃暖边系统，是以特殊丁基胶为辅料，填入分子筛的热塑性隔条。可以完美取代传统中空铝条，如图1所示。

图1 传统中空玻璃和TPS中空玻璃比较

2 4SG介绍

如果TPS是第一代产品的话，那么4SG就是第二代升级产品。区别在于，TPS只能配合聚硫胶使用，适合于明框门窗类玻璃结构或幕墙。而4SG聚硫胶、结构胶可以通用；在玻璃和4SG之间、外围硅酮结构胶和4SG之间，都形成了化学键的粘接。因此，结构及粘接性能更强，避免幕墙玻璃长期在大气作用下老化及玻璃泵吸作用下对密封系统长期撕扯或挤压而造成间隔条蠕变问题。通过外密封胶固有的邵氏硬度支撑特性来确保幕墙玻璃寿命更长久，性能更稳定。4SG配合结构胶使用，应用于幕墙中空玻璃。

3 TPS技术及应用发展史

TPS不是新技术，最早由德国科梅林集团发明并投入商用，第一块采用TPS技术的中空玻璃诞生于1974年，已有38年历史，1998年引入美国，1999年引入日本，2005年引入澳大利亚，大连华鹰在2010年引进了中国第一条TPS中空玻璃生产线，实现了中国中空玻璃暖边技术与世界接轨。截止到2011年，全世界有71条TPS中空玻璃生产线在运行。

4 TPS产品的优点

（1）TPS热塑性隔条不含金属嵌入物，提高了玻璃边缘热的阻隔性；

（2）在玻璃内外表面拥有更为平均的表面温度分布，有效降低凝露的产生；

（3）弹性边缘密封，使玻璃设计变得更为灵活和方便，完美地匹配玻璃装配行业；

（4）高的质量控制，更长的有效寿命；

（5）二道密封胶可以采用硅酮或聚硫。

5 TPS热塑性隔条的支撑受力

从中空玻璃的历史发展形态看，依次经历了吹制中空玻璃、焊接中空玻璃、粘接中空玻璃。

图2 中空玻璃的进化

目前主流的铝条中空玻璃（属于粘接中空玻璃），铝隔条的主要作用是将两片玻璃均匀隔开，并不承力。中空玻璃是垂直安装的，铝隔条并不会承受玻璃的重力，而且涂覆在中空铝条和玻璃中间的一道密封丁基胶属于热熔型胶，在整个玻璃使用周期中都是保持柔软的可塑状态，并维持良好的密封性能。如果受到长期强力挤压，一道密封丁基胶挤出后将丧失密封性。而TPS的特殊塑性丁基胶条，在将两片玻璃均匀隔开，保持中空密封性能的同时，还可以承受长期强力挤压不会丧失密封性能。

6 TPS提高玻璃边缘热阻隔性的机理

TPS热塑性隔条采用特殊丁基胶条取代了铝条，获得了远低于铝条的热传导系数Ψ，从而降低了窗户的热传导效率，提高了玻璃边缘的热阻隔性。TPS窗和铝条窗热传导效率的对比计算见表1。

表1 窗户的热传导效率

7 TPS提高了玻璃边缘热阻隔性的实际意义

众所周知，铝条窗在冬天室内面附近的空气温度远低于室温，TPS较铝条窗热的阻隔性更好，可以显著提高室内靠窗处的空气温度、降低室内温差，并具有稳定室内气候、降低空气的对流、更加舒适的室内环境、降低玻璃边缘结露的产生、抑制霉菌的产生、降低对窗框的维护费用、较低的模具应力、减少房屋热散失、降低能源消耗的优势（如图3、图4、图5所示）。

图3 应用TPS的优点

图4 等温曲线

图5 红外线热成像下的房屋热散失

例如：普通非充气中空玻璃U值为3.0W/m2·K,TPS充气型中空玻璃U值为1.2W/m2·K。20000m2玻璃面积1年可节省420000L的燃料煤油的消耗和降低1095000Kg的二氧化碳排放。

8 TPS性能优良的原因

8.1 TPS中空玻璃的生产

从边部除膜、上片、纯水清洗、烘干、中空合片和密封胶涂覆，采用全自动生产线一次完成，完全排除人工生产带来的失误。

8.2 持续不变的高质量

TPS中空玻璃系统，已经通过了包括中国GB/T-11944-2002在内的全球认证：JISR320、NFP78-451、NFP78-452、UNI10593、EN3567、EN1279-2、EN1279-3、STME773、STME744、SFS4704、DIN1286/1、DIN1286/2、AN2-12.8M等。

图6 测试报告

8.3 超长的使用寿命

中空玻璃空气层侵入水汽后，即告失效。TPS对水汽的优良屏蔽，使其拥有超越铝条系统的超长使用寿命。

图7 水汽屏障

8.4 涂布衔接设计

TPS专利的斜坡封边技术，如图8所示。

图8 斜坡封边技术

与铝条的平直接口相比，接口处链接更加紧固，密封性能更好，使用寿命更长。

8.5 良好的缘密封性能、抗共振和隔音性

TPS良好的力学性能和剥离强度保证了正负压下的边缘密封性能。TPS热塑性隔条的弹性保证了可以适用于频繁的外界温度和风压的变化，具有良好的抗共振和隔音性，如图9、图10所示。

图9 泵吸

图10 玻璃板的应力

9 TPS在湿气透过率和气体泄漏率方面远远优

于铝条系统引起中空玻璃湿气透过和气体泄漏的因素包括：

（1）在中空玻璃系统中，起密封作用的是一道密封胶（丁基胶），以三玻两腔中空玻璃系统为例，传统铝条窗的一道密封胶有8个界面，TPS系统只有4个界面，界面数量减少了一倍；并且TPS由全自动的机器生产，规避了工人操作的误差，并带来较低的应力松弛，如图11所示。

图11 影响中空玻璃透气和漏气的因素

（2）角部过度压合引起的高湿气透过率和气体泄露

图12 角部过度压合引起的泄漏

（3）错位引起的边缘密封的局部过度紧张

图13错位引起边缘密封的局部过度张紧

（4）起密封作用的一道密封胶过度紧张，也会引起胶的收缩，接触面积缩小，密封性能下降。

解决方案：(1)增加一道密封胶的厚度；(2)足够的“弹性”抵御负载和保护一道密封胶；(3)具备更好的应力释放性能的密封系统，例如TPS系统，如图14所示。

图14 较低密封深度

图15 解决方案

10 TPS的测试

图16 静载试验下TPS的表现

图17 无永久压缩形变

图18 压力试验

图19 边缘压力稳定性

图20 试验结果

11 TPS/4SG系统在低温环境应用的稳定性

图21 超低温稳定性试验

图22 双85测试

玻璃幕墙密封系统解决方案：4SG密封系统如图23、图24所示：

图23 密封系统

图24 4SG特点

12 4SG+硅酮结构胶

4SG+硅酮结构胶是通过五个循环测试后仍能保持中空玻璃优异性能的密封胶系统（有秦皇岛检验中心的检验报告），迄今为止，在已有的关于中空玻璃五个气候循环之后，氩气泄露率最低的结构密封系统（氩气泄露率0.09%/每个循环，五个周期3.8%）；化学性粘接系统来保障密封系统的完整一致性。4SG+硅酮结构必将引领幕墙玻璃结构的新时代。

在全世界范围内幕墙领域的应用成功案例展示如图25~图33所示。

图27是建筑师PekkaHelin设计的玻璃钢架结构，应用于严寒地区。