【門窗幕墻網】硅酮膠是有機硅類產品,由于其粘接力強,拉伸強度大,同時又具有耐候性、抗振性、防潮、抗臭氣、適應冷熱變化大的特點,加之其較廣泛的適用性,能實現大多數建材產品之間的粘合,因此應用價值非常大。
我國大量硅酮建筑密封膠的使用始于20世紀80年代。在我國首先大量使用的是酸性硅酮封膠(俗稱玻璃膠),目前也是用量最大的品種。后來由于玻璃幕墻、鋁板幕墻及石材幕墻建筑的快速發展,對膠的要求也相應提高,從而中性硅酮密封膠也得到了大量使用。我國的硅酮密封膠經歷了從國外進口、進口分裝、國內生產幾個階段,目前國內市場上的硅酮密封膠主要為國內生產。
節能型建筑興起加大硅酮密封膠使用需求
中國在建筑工程中所用的硅酮密封膠總量不如發達國家高,但節能型建筑的興起將會加大硅酮密封膠的使用需求。
硅酮密封膠根據工程不同,可分為結構膠和普通密封膠。一直以來,建筑工程對結構膠的要求比較嚴格,由于結構膠主要用于粘結建筑主體結構,承受風荷載及玻璃的自重荷載,同時又要滿足標準規定的彈性模量,所以其技術含量較高。硅酮密封膠的使用比例完全取決于使用者和使用量,總體而言,密封膠在幕墻建筑中使用率可達到10%,在門窗生產中所占比例更少。不過在整個建筑和建材中的使用量比較大。
中國在建筑工程中所用的密封膠總量不如發達國家高,包括防水、密閉、透氣等。之所以用量相對較少,是因為中國建筑主要是鋼筋混凝土的剪力墻,所需粘合的部分相對不多,所以需求量小。而發達國家如美國、日本等,其建筑多是輕質墻體結構,需粘合部分較多,所以需求量較大。
但是如今中國正在大力倡導建設節能型建筑,對節能的要求不斷提高,而密封膠在節能中的應用非常重要。密封膠在接縫中承受接縫的變化及環境影響而不被破壞,今后的使用率勢必不斷增加,同時對其自身的質量要求也會越來越嚴格。
國產硅酮密封膠和國外品牌差距不大,基本能達到國際標準。
近兩年國產硅酮密封膠和國外品牌硅酮密封膠的差距已經越來越小。早些年我國在結構性用膠上還是空白,全部采用進口。近幾年,中國企業經歷了二三十年的崛起,興建實驗室,建立產品質量監控保障體系,完善售后服務等,尤其是初具規模的國內密封膠企業,產品質量已經能夠達到國內標準,技術水平也在不停提高,產品價格和國外已沒有大的差異。
目前,部分密封膠的國內標準和國際標準相差不大,只有和歐洲的幾項標準不太一致,國內標準也在修訂調整中。另外,國外企業在市場運作和企業管理上頗具優勢,值得中國企業學習。
但和國外產品相比,國產密封膠在技術和質量相當的情況下,更具備價格和地域優勢,其發展前景很大。
國產密封膠的核心競爭力除了價格低、技術與國外產品差異小之外,還得益于地域優勢。眾所周知,中國的建筑工程一般都冠以“時間緊、任務重”的帽子,所以物美價廉、技術過關、又能及時供貨的產品是工程中愿意采用的。進口膠供給一般會涉及到進口周期和運輸周期,但國產膠卻可以保證及時供貨,所以國內建筑工程更愿意采用國產膠。雖然現在很多國外產品生產也都本土化了,但并不具備明顯優勢。
我國硅酮結構密封膠技術已達到世界水平,超高性能的建筑密封和隔熱節能材料成為行業發展的必然選擇。目前,建設主管部門非常重視和鼓勵對門窗幕墻建筑外圍護結構進行高水平的保溫隔熱處理,特別是公用建筑節能設計標準GB50189頒布實施以后,對門窗的節能提到了強制性標準的高度。目前鋁窗采取用中空玻璃、低反射玻璃,推廣隔熱型材等方法,使整窗傳熱系數大幅降低,提高其節能水平。在冬季,帶有隔熱條的窗框能夠減少1/3通過窗框散失的熱量;在夏季,帶有隔熱條的窗框能夠更有效地減少外界熱量的傳入。
建筑密封材料是建筑業尤其是幕墻門窗行業的重要功能材料,以硅酮結構膠為代表的建筑密封材料近十年來在幕墻門窗行業得到了廣泛的應用,至2008年我國的各類既有幕墻面積已達到了2億多平方米,數十億平方米的門窗采用硅酮膠進行密封。密封效果的好壞直接關系到門窗的隔熱性能。但用量很大的硅酮膠,長期以來沒有得到應有的重視,市場上的密封膠魚龍混雜,良莠不齊。很多幕墻工程竣工不久就漏水,不僅損壞了建筑的內裝修,還危及到幕墻金屬結構的安全,更談不上節能。硅酮耐候膠本來是良好的隔熱材料,卻因為透風漏水而成為耗能的罪魁禍首。
美國塞班島以其殘酷的二戰戰場和美麗的風光聞名于世,但每年10余次的颶風卻給當地的幕墻工程以嚴峻的考驗。島上最大的幕墻工程是某五星級酒店,距離海岸線僅兩百米,巨大的風壓年年使幕墻結構失效漏水,颶風把雨水擠進裂縫,多年來美國自己生產的密封膠都無法解決。但這個酒店重新整改的時候,使用我國的超高性能的密封膠,一經采用便徹底解決了這個問題。事實證明我國的硅酮結構膠技術已達到世界水平。
圖表1 2016-2020年中國硅酮結構密封膠行業需求量分析
數據來源:靈動核心收集整理
目前國內膠產品的質量差距比較大。生產密封膠的企業大致可以分為兩類:一類是早年就開始生產膠的企業,特別是工程膠企業,口碑頗佳,其技術、人才、設備等都與國外大型密封膠公司相差無幾,產品生產、產品質量控制都把控嚴格,基本上沒有產品質量的重大問題,只在研發能力上還亟待加強。另一類是近幾年新派生出來的小企業。由于密封膠產業門檻較低,導致這些企業啟用低素質人員,不具備相當的技術能力,所以產品質量很低。
對于膠產品而言,品牌已經成為消費者越來越傾向的選擇標準,特別是重大工程建筑尤其重視品牌。本身建筑工程的立項就經歷了土地審核、建筑審批等嚴格的程序,重大建筑對各方面的環節要求更是小心謹慎,所以對密封膠的選擇和使用也同樣嚴格要求,避免出現質量風險。而實踐證明,大品牌的產品質量確實能滿足一系列的要求。
由于國內密封膠企業整體素質偏低,所以國產密封膠產業勢必將更加重視品牌運作。如今,一線品牌一直致力于產品質量把控和售后服務完善,中小品牌很多也開始啟用自動化生產線。這也從側面說明密封膠的產量在持續上升,市場空間較大。在大力倡導節能建筑建設的今天,尤其是中空玻璃對高質量的密封膠需求也日益提高,這對于密封膠產業來說是個非常大的機遇,發展前景很大。所以無論是大企業還是中小企業,必須要加強產品品質控制,培養高素質科研和技術人員,做好品牌,這樣才能抓住機遇。
國內密封膠企業還處于強勢發展的階段,要想成為如同產業中的領頭羊,不僅要靠自身實力、市場運作和品牌積累,還要經歷市場的考驗。讓我們共同期待產業的優化結構調整和良性快速發展。
隨著硅酮結構密封膠產品技術的突破和設計施工技術的成熟,我國以結構膠粘結裝配的建筑幕墻面積迅速擴展,年竣工面積占世界總量的三分之二,累計安裝面積超過5000萬m2,約占世界總量的50%。作為幕墻結構的關鍵材料,國家對硅酮結構密封膠的技術性能和質量給予特別關注:1997發布了GB16776《建筑用硅酮結構密封膠》強制性國家標準,對產品生產、銷售、進口實施認定管理,有力地保證了幕墻質量和結構安全。雖然2002年末國務院取消了對硅酮結構密封膠產品的行政審批,但由于市場對原有品牌的認可,所以并未對產品質量和生產造成負面影響。目前還陸續有一些企業期望進入該產品的生產企業行列,并把它作為產品高質量的代表。這一切充分說明各界對結構膠發展的重視。
建筑幕墻玻璃(石板、鋁板或其他)依靠硅酮結構膠粘結在外墻框架上,設計的結構膠既要有足夠的強度,能承受50年或百年一遇的最大設計荷載,又要具有足夠的彈性,能承受風荷栽、熱、地震和建筑沉降引起的結構變位,而且要保證位移時的應力不大于許用應力。但是,從國內十幾個結構膠產品的性能驗證情況分析,普遍存在強度高而彈性不足的傾向。產品強度遠大于國家標準技術要求,平均值約為國家標準值的2倍以上,但最大強度時的伸長率隨產品不同差異甚大,僅有個別產品性能較為穩定,在各種試驗條件下伸長率始終保持在160%~266%的范圍內,大部分產品的伸長率最低時僅分別為43%、52%、58%、65%。從這些產品的應力-應變特性分析,結構密封膠的模量差異更大,應變12.5%時的模量由190Kpa至430Kpa,相差一倍,這種差異表明產品彈性、柔度或剛度的不同,在工程應用中將直接影響到結構膠的選材和結構尺寸的設定。如按以下條件進行設計驗算:幕墻風壓荷載1.92Kpa、結構密封膠許用應力140Kpa、玻璃尺寸長2500mm寬1200mm、溫差變化37°C,當粘結厚度采用6mm時,接縫溫差位移量達到1.45mm,即相對位移量為2.88%,個別產品已經不能選用,因為它在2.88%應變下的應力已大于許用應力140kpa。如果考慮風壓、建筑層間變位等綜合計算,將會有更大相對位移,可能有更多的產品被淘汰,不能用于結構的裝配。
適應建筑幕墻高質量硅酮密封膠需求市場,我國成長了一批規模較大的企業,聚集一批高素質的技術人員,建立有效的質量管理體系、合理的工藝流程、配套的生產裝備及嚴格的質量控制手段,幾年來,大力開發多功能性密封膠,如玻璃膠、耐候膠、防火密封膠、石材密封膠、金屬接縫密封膠、防霉密封膠、裝飾縫彩色密封膠及中空玻璃密封膠等多類型多規格的產品,投產十分迅速,推進硅酮密封膠市場迅速擴大,而擴大的市場又促進擴大生產規模和成本優化,有效地支持建筑幕墻及房屋建筑產業的發展。綜合分析這些企業有以下特點:
1)關注建筑發展需求產品不斷創新
這些企業多以高功能的產品為主,以優質優價占據著密封膠高端市場并獲得良好的商譽,企業密切關注建筑行業發展動向,跟蹤相關標準的制定,不斷推出新的功能性產品。例如追蹤建筑外觀要求開發高彈性高模量硅酮密封膠,開發出透明的中空玻璃密封膠;依據建筑防火標準要求,發展耐高溫的阻燃密封膠等。
2)重視售后技術支持
密封膠是在現場施工成形的材料,特別是在幕墻結構粘結密封裝配中,潛在影響因素較多,產品質量、使用環境條件、施工技術等都會影響建筑密封的質量。這些企業敢于為工程提供為期十年的質量擔保書,承擔產品售后技術支持的責任,特別在幕墻工程中將系統設計接縫規格尺寸的復審、工程中同硅酮密封膠接觸的間隔條、襯墊、定位塊和其他附件的相容性試驗、對玻璃和金屬型材的粘接性試驗等,均作為自己的責任,向建筑工程提供施工技術、提供玻璃、金屬材料或有涂層、難粘表面的特別清洗技術或提供適用的表面處理劑,積極指導結構系統制造和工程安裝單位控制粘接質量,了解材料變化以及可能對結構密封膠有害的工藝變化,注意保留工程用樣品,不斷積累工程測試數據和驗證結構粘接的可靠性。我國建筑工程粘接密封質量能夠持續穩定,同這些企業的不懈努力和工作有密切關系。
3)重視技術投入,不斷進行設備技術更新
同1997年相比,硅酮密封膠企業大多已完成原始積累,通過自我發展形成產品研發和售后服務技術隊伍,特別銷售額過億元的企業,目前更加重視技術投入,已經完成或正在完成生產過程和質量控制手段的技術改造,由最初小容量、間歇式單機攪拌生產,發展到1000L甚至2500L大型真空捏合行星攪拌,并合多個過程實現連續化、自動化生產模式。先進的技術裝備和專業技術力量的加強,不僅減少了一線生產人員,促使成本下降,也有力保證產品質量的穩定和提高,使有些企業產品在保證滿足國內市場不斷擴大的同時,有能力開拓國際市場。
2020年我國硅酮結構密封膠行業市場規模達到102.26億元,同比增長6.27%。2019年我國硅酮結構密封膠行業市場規模96.22億元,同比增長9.35%。
圖表2 2016-2020年中國硅酮結構密封膠行業市場規模及增速對比
數據來源:靈動核心收集整理
圖表3 2016-2020年中國硅酮結構密封膠行業市場規模及增速對比
數據來源:靈動核心收集整理
圖表4 2021-2025年中國硅酮結構密封膠行業市場規模預測
數據來源:靈動核心收集整理
圖表5 中國硅酮結構密封膠市場結構分析
資料來源:靈動核心整理
根據生命周期理論的銷售增長率劃分法:銷售增長率大于10%為成長期,0.1%-10%為投入期或成熟期,小于0則為衰退期,不妨對硅酮結構密封膠行業可做如下推斷:
圖表6 我國硅酮結構密封膠行業所處生命周期示意圖
資料來源:靈動核心整理
生命周期理論認為,行業的生命周期一般有一百年到幾百年的時間,最短的也有60年左右,由于硅酮結構密封膠與人類的物質文化生活息息相關,所以至少能夠肯定造硅酮結構密封膠業的生命周期將會是很長的。由于我們無法得知未來該行業的發展情況,況且生命周期理論是一種事后分析,我們也不好肯定該行業的成熟期到何時結束,即延續多長時間。
目前,中國硅酮結構密封膠的市場,應用領域比較廣泛。隨著技術的改革發展,硅酮結構密封膠的產品性能將會得到更加深入的開發研究,其應用范圍將會得到延伸。
另外,隨著行業的革新,高科技高品質的產品逐漸成為市場追逐的潮流,硅酮結構密封膠是市場的服務性產品,利于整個行業發展,順應行業發展的主流。其次,行業的革新必然會淘汰一些企業,對于硅酮結構密封膠行業來說,目前市場上硅酮結構密封膠的應用領域不同,也會使得不同的性質的企業加入市場,會使得硅酮結構密封膠產品的魚目混珠。行業革新在一定程度上促進行業的整合,增強硅酮結構密封膠行業的核心競爭力。