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3M VHB膠帶在幕牆工程中的應用
VHB膠帶是美國3M公司的專利產品，其獨特的產品性能及優良的耐環境特性使其在各種領域中得到了廣氾的應用，尤其是在航空、造船、地面交通器材製造以及建築裝潢等需要較高膠粘強度和長期、可靠工作能力的應用中，VHB被証明是一種不可替代的產品。事實上，3M公司的VHB系列產品也確實代表了目前壓敏膠技術的最高水平。九十年代以來，隨着我國城市建設的日益發展，VHB在幕牆行業中得到了越來越多的應用，下面我們就VHB產品的發展曆史、產品特點及在幕牆中的設計、使用等有關問題作一個簡要的介紹。
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其中3M幕牆玻璃組裝VHB壓敏膠帶，在上海世博會的主題館，臺灣館，香港館等九家場館得以應用，得到客戶的一致好評。
     一、3M   VHB的發展曆史
     VHB是英語 “Very High Bond”的縮寫，其中文直譯為：“非常高強度的膠接”。VHB的發展曆史VHB的發展曆史可以追述到40年代末，美國3M公司對丙烯酸壓敏膠體系所作的一系列開拓性的研究工作。
     我們知道，壓敏膠與普通膠粘劑的最大區別在於它本身具有“粘彈性”，即在具有流動、浸潤材質表面能力的同時，具有一定的內聚強度，也就是具有抗御外力而維持自身不被破坏的能力。這兩種能力的結合使之能夠將需要膠接的材質結合在一起。因此，壓敏膠不需要經過物理或化學固化的過程，可直接使用，在操作上非常方便。但早期的壓敏膠主要是一些橡膠類的粘彈體物質，內聚強度較差，膠接強度不高。更重要的是，橡膠類的化學品大多數對環境因素的耐受能力較差，尤其是對紫外線的耐受能力非常有限，不能在室外條件下長期使用，這無疑大大限制了壓敏膠的使用範圍。
     美國3M公司長期以來一直致力于壓敏膠技術的開發，其早期的產品如在汽車工業中廣氾使用的遮蔽膠帶，著名的Scotch魔朮膠帶等均是基於壓敏膠技術的應用成果。為了進一步提高產品性能，擴展應用領域，自40年代以來，3M公司對丙烯酸壓敏膠技術進行了廣氾而深入的研究，並獲得了一系列的重大成果。VHB無疑是這一系列成果中最具標誌意義的一個，它的誕生從很大程度上扭轉了以往人們認為壓敏膠無法應用在複雜受力結構，不能在室外條件下長期可靠工作的認識，使得壓敏膠技術的發展達到了一個新的高度，同時也使得3M公司在這一領域的領先地位得到了業界的公認。
     VHB產品中最早問世的是1974年正式發布的轉移膠膜系列產品，而1979年推出的泡棉型VHB膠帶進一步提高了承載能力和抗疲勞性能，使之在更多的領域中得到應用。尤其在建築市場，VHB迅速獲得了用戶的認可。從1981年至1988年短短7年間，僅日本就有超過200座建築物使用了VHB膠帶。目前，VHB已經形成了一個完整的產品系列，擁有不同厚度、不同特性的產品超過20種，可以滿足在各種使用和施工條件下的使用需要。
 二、 VHB產品的特點
     VHB是採用3M獨特的無溶劑製造技術生產的丙烯酸壓敏膠產品，具有閉孔結構的粘彈性泡棉芯材。也就是說，整個膠帶是由同一種材料構成的，而非在泡棉芯材的兩面塗布膠粘劑。這也是VHB產品與常見泡棉膠帶的最大不同，我們可以形象地稱之為“固態膠水”。VHB的特殊化學組成及物理結構使之具備了一系列獨特的性能：
     1． 高強度：VHB是一種特殊的丙烯酸壓敏膠，具有比一般壓敏膠高得多的膠接強度，尤其是用於對金屬材料進行膠接，可以獲得非常高的強度。以常用的4945為例，其力學指標如下表：

產品 厚度 剝離強度 拉伸強度 動態剪切 #4945 1.1mm 440N/100mm 970Kpa 550Kpa

     同時，VHB的粘彈特性和泡棉結構也使之能夠有效地分散應力，具有出眾的抗疲勞性能，其可耐受100萬次負壓的應力值為20PSI。材料的抗蠕變性能相當于50年的使用壽命。
     由密執安技術大學、邁阿密建築實驗室等權威獨立機構的測試也証明瞭用VHB安裝的鋁質幕牆板可以耐受7Kpa的負壓，大致相當于500公里/小時的風速而沒有損坏的痕跡。
     2． 長壽命：丙烯酸化合物是一類非常穩定的有機材料，尤其是具有非常好的耐紫外和化學品的能力。7000小時的模擬加速老化試驗的結果表明，其性能優于初始性能；而在濕熱的佛羅里達，炎熱乾燥的亞利桑那及冷、熱溫差極大的明尼甦達，用VHB粘鋁、塗漆玻璃、金屬，經過2～5年的室外老化，結果表明強度100％維持。
     3． 耐高溫：VHB的高溫穩定性是3M公司所有壓敏膠產品中最高的，按照UL746C條例，可在－40～93攝氏度下使用，而短期可耐受149攝氏度的高溫。
     4． 防潮、抗化學侵蝕：VHB的閉孔泡棉結構可以完全隔絕水、汽，對膠接部分提供良好的保護。用＃4945膠帶將兩鋁片粘結后浸浴在5％的鹽水中，放置六年後發現鋁片粘結部分依然光潔閃亮，拉斷接頭，強度指標依然很高。（與結構性硅膠相似，長期暴露于濕氣或浸於水中，會使VHB更具彈性和延伸率，而峰值力有所降低，通常為40％，在正常的環境循環中，乾燥后接頭的力學性能會恢復到正常狀況。）VHB對偶爾濺到或接觸到化學溶劑如汽油、酒精、MEK甚至弱酸都不會產生不利影響，只有長期浸於強的汽油或溶劑之中，纔會使膠帶變軟。（雖然VHB膠帶可以耐受這些溶劑，但不推薦在這些場合長期連續使用）
     三、 VHB在幕牆中的應用
     從上述VHB的特點可以看出，VHB非常適合於幕牆行業的使用要求。與常用的機械連接方式相比，採用VHB不會產生應力集中，具有更好的表觀質量和使用壽命；還可以粘結不同種類的材料，消散熱膨脹係數不同而引起的形變和應力；而且能對膠接表面提供隔絕保護，防止化學或電位腐蝕的發生。而與建築界常用的硅膠等膠粘劑相比，VHB不但能提供相似的力學性能，還具有壓敏膠施工簡單、操作方便、膠粘迅速的固有優勢，更符合大批量施工的要求。下面我們就VHB在幕牆應用中的設計、使用等需要注意的事項作一個簡單的介紹。
     1． 膠帶用量的計算：
     計算幕牆或加強觔安裝所需的VHB膠帶面積需要考慮靜態負載和動態負載的因素。
     對於靜態負載，建議以1Kg/55作為一個起始值，並根據實際使用情況和施工條件作適當調整。對於動態載荷，VHB的膠接強度可按照138Kpa計算。在確定了膠帶長度（通常可按照幕牆板或加強觔的幾何尺寸確定）后，可利用下列公式計算出所需VHB的最小寬度為：寬度1=板塊重量/55×膠帶長度寬度2=0.5×膠帶長度×計算風壓/138最小寬度=Max(寬度1，寬度2)
     2、膠帶厚度的選擇：
     針對VHB用於金屬板材的膠粘，我們的經驗公式是：膠帶厚度>2×金屬板材厚度
     對於鋁幕牆加強觔的安裝，可以放寬要求，但要求膠帶厚度能夠補償面板與加強觔之間的縫隙。
     3、 VHB膠帶施工要則
     (1) 粘貼膠帶應在工廠進行，儘量避免在工地操作，否則難以保証施工質量。
     (2) 表面處理：合適的表面處理可以極大地提高膠接質量，粘合面應該潔淨、乾爽、平滑，不能有鏽跡、油污。推薦採用50％異丙醇作為清潔溶液。對於較重的油污污染，可以採用MEK或其他溶劑，但是最後仍需要採用50％異丙醇清潔。
     (3) 施工溫度不應低於10度，對大多數VHB產品而言，溫度降低會使表面黏性降低，導致無法與材料表面良好親和。在環境溫度較低的情況下，應選用低溫可操作的產品，如4951（操作溫度可低至0度），或採用在表面塗刷底塗劑，例如3M的94＃底塗劑的方法來保証施工。需要指出的是，對於粘結完成的產品而言，低溫不會造成VHB失效。
     (4) 粘貼膠帶時應施加足夠的壓力，最好採用3M的配套工具或設備。足夠的壓力可以幫助壓敏膠的流動和浸潤，提高膠粘劑與底材的接觸面積，提高膠接強度。
     (5)養護時間：VHB膠接的產品需要放置一定時間才能達到最大粘結強度，大約在5～10分鐘后能達到操作強度，可一任意移動，不需要特別的堆放條件。如採用底塗劑處理，可以大大加快強度建立的速度。
     3M的VHB產品在中國建築界已經有十多年的應用經驗，在眾多重大工程中被選用實踐証明，VHB本身的優越性能和科學合理的設計、優良的施工相配合，能夠大大節省工時和場地要求，並且完全能夠滿足幕牆設計要求，是一種經濟、可靠的解決方案。