Szyby zespolone budowa właściwości zastosowanie technologie

Szyby zespolone

Grudzień 2010

budowa, właściwości, zastosowanie, technologie www.swiat-szkla.pl

W numerze m.in.: Robert Sienkiewicz Niezwykłe szyby zespolone Marek Nocuń Powłoki funkcyjne na szkle Robert Geryło Ramki dystansowe w szybach zespolonych Zygmunt Wirpsza Masy uszczelniające do szyb zespolonych Anna Iżewska Ocena akustyczna szyb zespolonych

magazyn dla profesjonalistów W numerze przezentuje:

Robert Sienkiewicz Niezwykłe szyby zespolone

r óżne rodzaje szkła budowlanego ● zastosowanie szkła w architekturze ● okna, drzwi, fasady, świetliki dachowe ● maszyny do obróbki szkła ●

1 (137) StyczeĔ PLN Cena 12,90

a ąca iesiąc Temat miesi

k je f nkcje C h i funkcj Cechy ch okien nych nowoczesny

Przegląd

C do okien Profile PVC drzwi i okien ce e lejące Okucia do lniając o-kleją zelniająco-k Masy uszcze

A O K N

W I D R Z

Powłoki funkcyjne na szkle – rodzaje, właściwości, perspektywy rozwoju

A D Y F A S

Kierunki rozwoju firmy Press-Glas i rynku szkła budowlanego w Polsce w latach 2011-2012

r ozszerzają tematykę przedstawianą w miesięczniku ● szczegółowo opisują problemy techniczne ● inspirują wykorzystanie szkła we wnętrzach

Katalog firm branży szklarskiej i okiennej a ktualne dane teleadresowe ● skrócona oferta firm ● ogólnopolski zasięg ● wersja on-line

Zygmunt Wirpsza

„Świat Szkła” to również: Szkla

inspiracnjee II

●

we wpożaro Przeci dy p r z e g roklone przesz W numerze

Konferencje szkoleniowe

Grudzień

2008

-szkla.pl

www.swiat

-szkla.pl

www.swiat

m.in.:

ka Hanna Czers Przejrzyste e i nowoczesn ewicz Ewa Micki strefa h Kuchenna połączonyc zmysłów i Michałowsk Tadeusz e Pustaki szklan h, kaniac – w miesz tach apartamen ch i rezydencja iewicz Marta Sienk tów Od bibelo ę po architektur

c ykliczne spotkania przedstawicieli branży możliwość zapoznania się z najnowszymi osiągnięciami technicznymi prezentowanymi przez pracowników instytutów naukowych i uczelni technicznych ● dostęp do informacji o najnowszych technologiach, materiałach i narzędziach oferowanych przez polskich i zagranicznych producentów

Skontaktuj się z nami:

s. 10

Robert Geryło Ramki dystansowe w szybach zespolonych – zagadnienia cieplne

●

●

s. 6

Tomasz Wozowicz

Dodatki tematyczne

●

s. 2

Marek Nocuń

2010 r.

W numerze:

kla.pl

s. 15

Agnieszka Marczewska Hot Melt a inne masy uszczelniające w badaniach adhezji wg PN-EN 1279-4

s. 20

Robert Geryło Powierzchniowa kondensacja pary wodnej – przegrody przeszklone

s. 23

Romuald Sobieralski Wrzesień

W numerze

2009

www.swiat-sz

Ewa Mickiew icz Szklane kuchnie i łazienki s. 1 Krzysztof Zielińsk Umywalki szklane i s. 7 Małgorzata Marecka, Irena Witosła wska Matowienie szkła s. 10 Iwona Małasz ewska Decra Guard – czyste piaskowanie s. 13 Tadeusz Michało wski Folie do laminowania s. 14 Stone glass – dekoracyjne szyby laminowane s. 16

Szklane je inspirac

Grudzień

Masy uszczelniające do szyb zespolonych

s. 12

2008

Analiza zjawisk wyraszania się powierzchni szyb zespolonych

s. 26

Strzeżcie się podróbek!

s. 28

kla.pl

www.swiat-sz

kla.pl

www.swiat-sz

m.in.:

a Hanna Czersk Przejrzyste i nowoczesne wicz Ewa Mickie Kuchenna strefa nych zmysłów połączo owski Michał z Tadeus Pustaki szklane aniach, – w mieszk h apartamentac i rezydencjach wicz Marta Sienkie ów Od bibelot po architekturę

Gerard Plaze Projektowanie przeszkleń z zachowaniem estetyki obrazu odbitego od szyb

Anna Iżewska Ocena akustyczna szyb zespolonych

Maria Makarewicz Technologia vacuum w wyrobach budowlanych

s. 29 s. 31 s. 34

tel. 22 678 84 94 e-mail: szklo@swiat-szkla.pl www.swiat-szkla.pl

WYDAWCA Euro-Media Sp. z o.o.

Al. Komisji Edukacji Narodowej 95 02-777 Warszawa Piotr Woźniak – Prezes Katarzyna Polesińska – Dyrektor Wydawniczy Krzysztof Zieliński – Redaktor Naczelny Wojciech Kołodziejski – Sekretarz Redakcji

ADRES REDAKCJI Al. KEN 95, 02-777 Warszawa tel.: 22 678 35 60, 22 678 84 94 fax: 22 678 54 21 www.swiat-szkla.pl e-mail: szklo@swiat-szkla.pl

DZIAŁ REKLAMY tel.: 22 678 35 60, 22 678 66 09 fax: 22 678 54 21 Rafał Krzycki – Dyrektor ds. Sprzedaży i Marketingu Robert Madejak

SKŁAD www.fabryka-promocji.pl

DRUK www.drukarniataurus.pl

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść reklam i ogłoszeń. Nie zwracamy materiałów nie zamówionych oraz zastrzegamy sobie prawo do skrótów tekstów przyjętych do druku.

Prawa autorskie zastrzeżone, przedruk i wykorzystanie materiałów możliwe tylko po uzyskaniu pisemnej zgody Wydawcy.

Niezwykłe szyby zespolone Szyby zespolone stosowane w nowoczesnej architekturze muszą spełniać coraz bardziej wygórowane wymagania dotyczące ich własności technicznych i efektów estetycznych. Chcąc sprostać tym wymaganiom producenci szyb zespolonych stosują niezwykle wyrafinowane rozwiązania. Architektom poszukującym nowych wyzwań, już nie wystarczają „tradycyjne” szyby zespolone, w których są zamontowane tafle szklane posiadające coraz doskonalsze powłoki przeciwsłoneczne czy termoizolacyjne, z przestrzenią międzyszybową wypełnioną gazem szlachetnym. Ich pomysły mogą być zrealizowane tylko przy użyciu „niezwykłych” szyb zespolonych, czasami zaprojektowanych wyłącznie dla jednego budynku. zyba z żaluzjami S między taflami szkła Dostępne są już na rynku polskim żaluzje wbudowane hermetycznie w szybę zespoloną. Opracowana technologia produkcji pozwala uzyskać całkowitą szczelność pakietu. Mechanizm umożliwiający podnoszenie, opuszczanie oraz obrót lamelek sterowany może być elektrycznie – za pomocą przełącznika lub pilota – oraz ręcznie, za pomocą koralikowego sznurka, korbki, a ostatnio pojawiło się rozwiązanie pozwalające na sterowanie za pomocą ruchu magnesów. Silnik służący do napędu żaluzji może być umieszczony wewnątrz szyby w górnej listwie żaluzji lub na zewnątrz. Może być zasilany z instalacji elektrycznej lub baterii. Istnieją także rozwiązania zasilane bateriami słonecznymi z ogniwami fotowoltaicznymi. Żaluzja doskonale reguluje dopływ światła do pomieszczeń, chroni je przed przegrzaniem oraz zapewnia pełną prywatność. Nie zabiera przy tym światła w dni pochmurne, nie wymaga konserwacji, nie ulega zabrudzeniu, nie utrudnia również mycia okien. Żaluzje nadają się do zamontowania we wszystkich typach okien i drzwi (PVC, aluminiowych i drewnianych). Są one przydatne w pomieszczeniach narażonych na nadmierne nasłonecznienie – pomieszczenia mieszkalne, ogrody zimowe, pomieszczenia biurowe (ekrany monitorów komputerowych stają się czytelniejsze). Dzięki swoim zaletom powinny być stosowane w pomieszczeniach o podwyższonych wymogach higienicznych – ośrodki służby zdrowia, szpitale, zakłady farmaceutyczne i przetwórcze.

Najczęściej stosowanym osłonowym komponentem są zwykłe żaluzje listwowe (lamelkowe), wytwarzane z cienkiej blachy aluminiowej. Ale często oferowane są też rolety plisowane lub rolety rolowane. Dostępne są one w kilku typach rozmiarowych, aby mogły być montowane w szybach zespolonych o różnych rozmiarach. Przykładowo firma PELLINI oferuje żaluzje listwowe szer. 12,5 mm montowane w szybach zespolonych, z odległością między szybami 20 mm i przy szerokości szyby do 2 m, żaluzje listwowe szer.

2

16 mm montowane w szybach zespolonych z odległością między szybami 24 lub 27 mm i przy szerokości szyby do 3 m. Oferowane są też rolety plisowane z plisami szer. 14 i 20 mm i zwijane rolety tkaninowe – montowane są one w szybach zespolonych z odległością między taflami od 22 do 32 mm.

Walory użytkowe powyższych osłon okiennych są bezsporne. Chronią przed słońcem latem, nie „zabierają” światła zimą i jesienią, nie wymagają żadnej konserwacji i mycia. Dzięki swoim zaletom są szczególnie przydatne w pomieszczeniach o podwyższonych wymogach higienicznych np. ośrodkach służby zdrowia i szpitalach.

Dostępne są również ruchome żaluzje międzyszybowe z listwami z zamkniętych profili aluminiowych z pustką powietrzną w środku. Wymiary listew – szer. 35 mm i trzy rodzaje grubości 6, 10 i 13 mm. Żaluzje te, oprócz kontroli napływu światła i energii słonecznej do pomieszczeń, podwyższają jednocześnie izolacyjność akustyczną szyby i są

JEZIERSKI

NORDICON

NORDICON

elementem w zapewnianiu bezpieczeństwa mieszkańców, a gdy zamiast szkła zastosuje się przezroczyste płyty z poliwęglanu – przegroda taka jest kuloodporna.

zyba z nieruchomymi S wewnętrznymi żaluzjami

PELLINI

Szyba zespolona może mieć system sterowania dostępu światła słonecznego bez stosowania ruchomych elementów. Dzięki specjalnie ukształtowaniu listwom żaluzji lustrzana powierzchnia odbija światło słoneczne w ściśle określonym kierunku. W zależności od pory dnia czy pory roku słońce zajmuje określone położenie na nieboskłonie – i w letnie południe gdy nasłonecznienie jest zbyt duże – promienie słoneczne są odbijane na zewnątrz, a w zimowy wieczór, gdy zależy nam na zachowaniu jak najdłużej naturalnego oświetlenia, promienie słoneczne przenikają do środka pomieszczenia. Aby nie powstawał efekt oślepiania,

w yda n ie s p e c j al n e

Niezwykłe szyby zespolone

Zamknięte

Pół otwarte

większą skuteczność selektywnego odbijania promieni słonecznych. Pryzmatyczna mirkostruktura zapewnia wręcz „zarządzanie” dostępem świtała do pomieszczenia.

Brak ruchomych części zapewnia bardzo długą trwałość takiego rozwiązania – żaluzja jest zamontowana w stałym położeniu, a jedynym „elementem” który się porusza jest słońce.

Otwarte

zyba zespolona z wewnętrznym S kolektorem słonecznym UNICEL

promieniowanie kierowane jest na sufit, po odbiciu od którego, jako promieniowanie rozproszone, oświetla równomiernie całe pomieszczenie.

Oferowanych jest kilka standardowych kształtów żaluzji dostosowanych do potrzeb i wymagań inwestora. Wyprofilowanie listew żaluzji zależy również od tego, czy szyba będzie montowana pionowo na fasadzie, czy pod małym kątem w szklanym dachu.

W zależności od kąta padania promieni słonecznych i kąta ustawienia listew – transmisja światła może się zmieniać od 1% do 47% dla jednego rodzaju listew (np.

Okasolar S).

Własności optyczne takiego zestawu zależą również od różnych kształtów listew i ich rozstawu. Strona „robocza” listwy może mieć gładką powierzchnię, ale może mieć też ukształtowaną strukturę w postaci równoległych mikropryzm (w przekroju przypominającą zęby piły), która zapewnia

UNICEL

zyba z wkładką z rusztu S drewnianego Jako materiał naturalny, drewno tworzy bardzo przyjemną atmosferę wewnątrz budynków. Odnosi się to również do szyb: włączenie drewnianego rusztu do struktury szyby zapewnia uzyskanie selektywnej ochrony przed słońcem, przy zachowaniu bardzo dobrej izolacyjności cieplnej zestawu.

Drewniany ruszt sprawia że wpadające do pomieszczenia światło odznacza się „ciepłym” zabarwieniem. Jednocześnie ażurowy ruszt pozwala na obserwacje otoczenia za oknem.

Włożenie do wnętrza szyby zespolonej płyty MDF oklejonej naturalnym, drewnianym fornirem dodaje emocjonalnego ciepła i witalności naturalnego materiału do wyglądu budynku, tym bardziej, że można zastosować niezwykłe, cenne forniry z egzotycznego drewna, chronione szybą przed promieniowaniem UV i innymi niekorzystnymi warunkami klimatycznymi. Również utrzymanie w czystości tak zbudowanej struktury jest o wiele łatwiejsze od swobodnie montowanego zestawu.

OKALUX

Rozproszone promieniowanie ogólne

Okasolar-W Lato max. 60° Przejście 45°

Szyba z przekładką metalową

Zima 15°

OKALUX

Szyby zespolone

Szyby takie przeznaczone są do montażu w aluminowych systemach fasadowych. Szklany kolektor ustawiony jest pionowo, między profilami ściany osłonowej. Jest to propozycja wykorzystania przeszklonej fasady do produkcji ciepłej wody zużywanej w obiekcie oraz do obniżenia kosztów ogrzewania i chłodzenia (klimatyzacji). Rozwiązanie to zapewnia: zz pasywne zyski ciepła w zimie – niższe koszty ogrzewania, zz ochronę przeciwsłoneczną w lecie – niższe koszty klimatyzacji, zz produkcję ciepłej wody użytkowej przez cały rok – niższe rachunki za cwu (przykładowo zastosowanię kolektora o powierzchni 7 m2 w Monachium zaspokoiło 60% zapotrzebowania na cwu czteroosobowej rodziny), zz komfortowe naturalne oświetlenie – niższe rachunki za energię elektryczną (mniejsze użycie oświetlenia sztucznego).

Wewnątrz szyby zespolonej umieszczane są różne struktury metalowe: jak przekładki, rozpięte siatki lub blachy perforowane, z fantazyjnie wyciętymi otworami, ozdobnymi wytłoczeniami. Szyby z metalowymi strukturami zachowują dobre własności termoizolacyjne, łącząc je z aktywną ochroną przeciwsłoneczną i efektami dekoracyjnymi – połączeniem różnych kolorów, refleksyjnych powierzchni

3

Robert Sienkiewicz

Tafla zewnętrzna ze szkła bezpiecznego

1 2 3

Okleina drewniana Substrat MDF

4

Tafla wewnętrzna OKALUX

5

Uszczelniacz silikonowy

6

wewn.

zewn.

ROBINSUN

1. Tafle szkła – szyba laminowana ze szkła hartowanego od strony pomieszczenia, szyba hartowana monolityczna od zewnątrz.

2. Zamknięta przestrzeń napełniana gazem szlachetnym argonem lub kryptonem.

3. Powłoka niskoemisyjna low-e.

4. Powłoka lustrzana z warstwy srebra.

5. Przewody miedziane transportujące czynnik grzewczy.

6. Listwy aluminiowe w kształcie U pokryte warstwa absorbera pochłaniającego energię z promieniowania słonecznego.

struktur i tekstur. Nacisk położony jest szczególnie na wzajemne przenikanie się wielu wizualnych „atrakcji”, światła i cienia, połysku i struktury, powierzchni zwierciadlanych i matowych, odbijających i rozpraszających światło. Wewnętrzne struktury tych szyb mogą znacznie ograniczyć, prawie „wyłączyć oślepiające światło” docierające w le-

OKALUX

RETROSOLAR RETROSOLAR

cie do pomieszczeń od słońca będącego w apogeum swojej aktywności.

W wyniku rozproszenia światła naturalnego przenikającego poprzez struktury materiału powstają ciągle nowe i ciekawe refleksy świetlne. Te dające cień sploty i wzory zmniejszają bezpośrednią transmisję energii słonecznej, która jest w znaczne części odpowiedzialna za przegrzewanie się pomieszczeń w lecie. Procent energii docierającej jest zdeterminowany głównie przez jej absorpcję na metalowych splotach i może być mniejszy o 30%.

Funkcjonalność wypełnień jest połączona z ich estetyczną atrakcyjnością, splot o różnych gęstościach zwraca uwagę na uwagę na lekkość i elegancję architektury i celowo tworzy kontrastowe efekty świetlne. Różne możliwe kombinacje umożliwiają precyzyjne, dostosowane do obiektu zaprojektowanie transmisji światła widzialnego i całkowitej energii w połączeniu z różnymi stopniem przezroczystości.

Rozpięte siatki mogą być wykonane z różnorodnych materiałów – głównie z naturalnego aluminium, malowanego proszkowo, anodowanego, patynowanego lub z kolorowym nadrukiem. Metalowe sploty wykonane są z drutów różnych rodzajów i w różnej grubości. Są też produkowane z brązu lub stali nierdzewnej. Dostępne są standardowe

RETROSOLAR

wzory do wyboru z katalogu lub unikatowe, zaprojektowane na zamówienie.

Szyba z nanożelem To najnowszy system izolacyjne z wykorzystaniem szkła. Przestrzeń międzyszybowa wypełniona jest pół-

OKALUX

4

w yda n ie s p e c j al n e

wysokość słońca (°)

Niezwykłe szyby zespolone

60 40 30 0 0

OKALUX

5 10 15 20 całkowita przepuszczalność energii słonecznej (%)

25

Transmisja całkowitej energii słonecznej w zależności od położenia słońca

Szyby zespolone z mozaiką kapilar ze szkła lub poliwęglanu mają bardzo dekoracyjny wygląd i odznaczają się wysoką skutecznością. Dostarczają do pomieszczeń równomiernie rozproszone światło słoneczne, a jednocześnie zapewniają doskonałą kontrolę promieni słonecznych i chronią przed zbyt intensywnym nagrzewaniem i oślepianiem.

Ich właściwości izolacyjności cieplnej i wartości transmisji szkła mogą być indywidualnie dostosowanej do wymagań określonych budynków.

Elementy izolacyjne zawierają w przestrzeni między taflami szkła matrycę złożoną z wielu rurek kapilarnych – przezroczystych, białych lub kolorowych. One rozszczepiają (rozdzielają) padające naturalne światło i rozprzestrzeniają je po całym pomieszczeniu nawet na głębokość 15 m, z minimalnym efektem zacienienia. Konwencjonalne szyby zespolone zapewniają intensywne naświetlenie tylko miejsc w sąsiedztwie elewacji, w wyniku efektu zacienienia dalsze partie pomieszczenia są nieoświetlone światłem naturalnym i wymagają stosowania światła sztucznego.

Małe rurki kapilarne mają niezwykłe właściwości termiczne: działają jak poduszki powietrzne, uniemożliwiając konwekcję gazów w przestrzeni między szybami. Szyby te mają współczynniki Ug równe do 0,7 W/(m²K), a specjalne wersje nawet do 0,4 W/(m²K).

Ug - wartość [W/(m2K)]

2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

OKALUX

szkło 6 mm wypełnienie Nanogel

OKALUX

szkło 6 mm

0

10 20 30 40 50 60 Nanogel grubość warstwy [mm]

2,5

Ug - wartość [W/(m2K)]

zyba z kapilarami szklanymi lub S z poliwęglanu

OKALUX

70

powietrze 16 mm

2,0

argon 16 mm

1,5

krypton 10 mm

1,0 okagel 30 mm 0,5

OKALUX

przezroczystą krzemionką koloidalną. Dzięki swoim niezwykłym właściwościom fizycznym, szyby te przeznaczone są do innowacyjnych zastosowań – wszędzie tam, gdzie potrzebne jest światło rozproszone, przy jednoczesnej bardzo dobrej izolacyjności termicznej i akustycznej.

Materiał wypełniający – Nanogel – pochodzi z firmy Cabot Corporation i należy do specjalnej klasy niekrystalicznych ciał stałych. Ten delikatny aerożel posiada unikalne właściwości fizyczne. Produkt zawiera nanopory o średnicy od 0,7 do 3,5 mm i składa się przede wszystkim z SiO2, czyli podstawowego składnika szkła. To, co wyróżnia Nanogel, to bardzo niska gęstość (zawartość powietrza do 95%) i niezwykle mały ciężar (1 litr waży tylko 75 g). To sprawia, że Nanogel okazał się najlżejszym i najbardziej izolacyjnym ciałem stałym. Zapewnia doskonałą izolację termiczną i akustyczną przy wysokiej przepuszczalności i dufuzji (równomiernym rozpraszaniu) światła widzialnego. Szyby o izolacyjności cieplnej dochodzącej do Ug=0,3 W / (m² K), oferują zupełnie nowe spektrum zastosowań.

0,0 90 75 pionowo

okagel 60 mm 60

45

30

Nachylenie [°]

15 0 poziomo

W zależności od wymaganych parametrów optycznych kapilary mogą być prostopadłe do powierzchni tafli szklanej lub ustawione pod odpowiednim kątem (dostosowanym do kierunku padania promieni słonecznych).

Płyty z kapilarami mogą również być elementem systemu izolacji transparentnych i dogrzewać nieprzezroczyste elementy budynku, np. murowane ściany pokryte specjalną powłoką absorbującą ciepło.

zyba z dekoracyjnymi S wypełnieniami Przestrzeń między szybami może być wykorzystana do umieszczenia elementów, które mają tylko znaczenie dekoracyjne. Niekiedy elementy te znacznie zmniejszają jej

Szyby zespolone

1. zewnętrzna tafla szkła z powłoką niskoemisyjną lub przeciwsłoneczną 2. wewnętrzna tafla szkła 3. płyta z kapilarami 4. włókno szklane lub z poliwęglanu

+20 °C -10 °C

izolacyjność cieplną, więc stosowane są głównie w dekoracji przeszklonych wnętrz.

W miejscach, gdzie nie jest wymagana przezierność szyby, np. wypełnienie pasów międzyokiennych, zewnętrzna tafla szyby może mieć nałożoną powłokę malarską w jednolitym kolorze lub odwzorowującą z fotograficzną dokładnością określony wzór.

Robert Sienkiewicz

5

Powłoki funkcyjne na szkle – rodzaje, właściwości, perspektywy rozwoju

Dynamiczny rozwój technik inżynierii powierzchni spowodował duże zmiany również w zakresie technologii szkła, a zwłaszcza w jego przetwórstwie. Obecnie zdecydowana ilość produkowanego szkła płaskiego jest sprzedawana w formie przetworzonej. Dominują tu szkła z różnego rodzaju powłokami spełniającymi określone funkcje użytkowe. Powłoki te w skali przemysłowej wykonuje się najczęściej technikami próżniowymi, choć rosnący udział ma tu też technika zol-żel.

Artykuł omawia najczęściej stosowane powłoki funkcyjne z podkreśleniem technik ich otrzymywania, typowych właściwości oraz perspektyw rozwoju.

Powłoki o właściwościach optycznych Powłoki antyrefleksyjne Ilość światła, jaka odbija się od powierzchni szkła, to ok. 4% z każdej powierzchni (w sumie 8%). Poprzez wyeliminowanie odbicia istnieje możliwość istotnego zwiększenia ilości światła przechodzącego przez szkło. Powłoki o właściwościach antyrefleksyjnych były pierwszymi stosowanymi do modyfikacji powierzchni szkła. Pierwotnie stosowano je w układach optycznych do obniżenia ilości światła odbitego od powierzchni szkła – charakter antyrefleksyjny. Powłoki wytwarzane były głównie poprzez hydrolizę związków krzemoorganicznych na powierzchni szkła. Inna metoda polegała na wytworzeniu warstwy krzemianowej na powierzchni poprzez usunięcie alkaliów, np. za pomocą kwasu octowego. Obniżenie odbicia światła

uzyskuje się poprzez wytworzenie na powierzchni szkła warstwy o współczynniku załamania światła niższym niż współczynnik załamania szkła. Optymalna wartość współczynnika załamania warstwy wynika z zależności: nw=√nszkła Dla szkła okiennego, dla którego n = 1.52 jest to wartość nw=1.23.

Obecnie stosuje się najczęściej układy wielopowłokowe, zbudowane na przemian z warstw o niskim i wysokim współczynniku załamania światła. Przy odpowiednim doborze materiału na powłoki oraz ich grubości możliwe jest ograniczenie odbicia do wartości poniżej 0,5% w stosunkowo szerokim zakresie widma. Układy takie są dość skomplikowane, tak na etapie projektowania, jak i wykonania, ponieważ mogą się składać nawet z 50 i więcej warstw. W mniej odpowiedzialnych zastosowaniach wy-

starczą układy jedno- lub trzypowłokowe. Na rys. 1 pokazano charakterystykę spektralną szkła z powłoką SiO2, otrzymaną techniką zol-żel oraz z powłoką 5-warstwową w układzie TiO2–SiO2.

Powłoki antyrefleksyjne znajdują szereg praktycznych zastosowań, jak wspomniane już układy optyczne, szyby ochronne kolektorów i ogniw słonecznych, szkła stosowane do budowy szklarni, szyby architektoniczne.

Powłoki refleksyjne Zadaniem powłok refleksyjnych jest odbicie części światła padającego na powierzchnię szkła, przy czym nie są to powłoki dielektryczne. Zwiększenie odbicia uzyskuje się poprzez pokrycie powierzchni szkła materiałem o współczynniku załamania większym od współczynnika szkła. Często jako materiał na powłoki refleksyjne stosuje się TiO2. Charakterystykę optyczną szkła z powłoką refleksyjną TiO2 wykonana techniką zol-żel pokazano na rysunku 2. Główne zastosowanie tego typu powłok to biżuteria szklana, przedmioty szklane dekoracyjne, ale również szyby komunikacyjne.

Pochłaniające ultrafiolet Powszechna obecnie praktyka stosowania materiałów z tworzyw sztucznych oraz tendencja do obniżania kosztów ich wytwarzania i utylizacji powoduje, że materiały te są podatne na degradację pod wpływem ultrafioletu.

Widać to szczególnie w degradacji elementów samocho-

20 50

18 szkło bez warstwy powłoka 2-warstwowa SiO2

16 14

45

powłoka 5-warstwowa

12

35 Odbicie [%]

Odbicie [%]

10 8 6

30 25

4

20

2

15

0

10

-2 350

400

450

500

550

600

650

700

350

750

400

450

500

550

600

650

700

750

Długość fali [nm]

Długość fali [nm]

Rys. 1. Charakterystyka optyczna szkła z powłoką antyrefleksyjną – układ jedno- i pięciowarstwowy

6

warstwa TiO2 szkło

40

Rys. 2. Charakterystyka optyczna szkła z powłoką refleksyjną TiO2, wykonaną techniką zol-żel

w yda n ie s p e c j al n e

Powłoki funkcyjne na szkle – rodzaje, właściwości,...

dów czy wykładzin silnie naświetlonych biurowców. Ilość ultrafioletu przepuszczana przez zwykłe szkło okienne nie jest duża, jednak przy długotrwałej ekspozycji prowadzi do rozpadu niektórych materiałów organicznych. Problem ten występuje również w przypadku szkieł okularowych, które powinny chronić wzrok przed ultrafioletem. Zaradzić temu można przez zastosowanie szkieł pochłaniających ultrafiolet, co zwykle jest kosztowne, lub poprzez nałożenie na powierzchnię powłoki silnie odbijającej lub pochłaniającej promieniowanie w zakresie krótkofalowym.

Charakterystykę tego typu powłoki pokazano na rysunku 1 – układ pięciowarstwowy. Widać wyraźny wzrost odbicia w zakresie promieniowania fioletowego i ultrafioletowego.

Powłoki tego typu wykonuje się często w oparciu o układ SiO2 – CeO2.

Rys. 4. Schemat bilansu energetycznego przeszkleń architektonicznych – a) szyba zespolona bez powłoki, b) szyba zespolona z powłoką „solar-control”

powłok jest możliwie duża przepuszczalność światła w zakresie widzialnym i wzrost odbicia w zakresie podczerwieni. W charakterze warstwy odbijającej stosuje się najczęściej cienkie warstwy złota, platyny, palladu. Zwykle układy praktyczne są wielowarstwowe, a zadaniem dodatkowych warstw jest skorygowanie charakterystyki optycznej i/lub zabezpieczenie przed uszkodzeniami mechanicznymi a także zwiększenie transmisji w zakresie widzialnym. Powłoki „solar-control” otrzymuje się najczęściej techniką magnetronową, chociaż możliwe jest zastosowanie innych technik, jak odparowania termicznego i zol-żel.

Powłoki typu „solar-control” Tendencje panujące w budownictwie, polegające na stosowaniu dużych powierzchni przeszklonych, spowodowały opracowanie powłok ograniczających transport ciepła do pomieszczenia bez zbytniego ograniczenia widoczności.

Powłoki takie nazywane są powszechnie „solar-control”. Są obecnie często stosowane w szkłach do przeszkleń architektonicznych. W krajach o ciepłym klimacie stosuje się je do obniżania ilości energii dostarczanej do pomieszczenia przez słońce, a w krajach o zimnym klimacie do zatrzymywania ciepła w pomieszczeniu. Bilans energetyczny dla szyby zespolonej bez powłoki i z powłoką pokazano na rysunku 4. W układzie bez powłoki przechodzi do pomieszczenia ok. 73% energii, a zastosowanie szyb z powłokami „solar-control” powoduje ograniczenie ilości energii dostarczanej do ok. 40%. Wyróżnia się tu szyby z powłokami „miękkimi” i „twardymi”. Powłoki „miękkie” muszą być montowane po wewnętrznej stronie pakietu, ponieważ łatwo mogą ulec uszkodzeniu, np. podczas mycia. Powłoki twarde mogą być stosowane na powierzchni zewnętrznej pakietu. Tego typu powłoki stosowane są również w szybach samochodowych, ograniczając nagrzewanie się samochodu w upalne dni.

Na rysunku 5 pokazano charakterystykę optyczną powłoki typu „solar-control”. Cechą charakterystyczną takich

Powłoki niskoemisyjne Utrata ciepła z przestrzeni ogrzewanej przez przeszklenie odbywa się poprzez promieniowanie i przewodzenie.

Straty przewodzenia ogranicza się np. przez zastosowanie wypełnienia argonowego (lub innego gazu o niskiej przewodności ceplnej), straty promieniowania częściowo ogranicza również zastosowanie powłoki „solar-control”. Ilość ciepła wypromieniowana na zewnątrz zależeć będzie od własności emisyjnych szkła. Obniżenie emisji można uzyskać przez pokrycie szkła powłoką z materiału o możliwie niskiej emisyjności. Do takich materiałów należy np. glin czy srebro. Istnieje wiele rozwiązań układowych, jednak zwykle oparte są na schemacie przedstawionym na rysunku 6. Dielektrykiem może być tlenek cyny, tytanu, cynku.

Tego typu pokrycia stosuje się w pakietach architektonicznych, zwykle w połączeniu z innymi powłokami.

Powłoki przewodzące prąd elektryczny (przewodnictwo elektronowe) Powłoki na szkle przewodzące prąd elektryczny muszą charakteryzować się następującymi cechami: zz jednorodnością przewodności na powierzchni (co wiąże się z jednorodnością grubości warstwy), zz wysoką przewodnością o charakterze elektronowym, zz wysoką transparentnością.

Powłoki przewodzące znalazły szczególnie szerokie zastosowanie w elektronice.

Do zastosowań elektronicznych stosuje się powłoki o niskiej oporności rzędu 1-10 Ω/�. Niektóre z zastosowań to: wyświetlacze elektroniczne, monitory, fotoogniwa, reklamy świetlne (doprowadzenie prądu), sygnalizacja uszkodzenia szyby (zabezpieczenia antywłamaniowe). Do wymienionych zastosowań nadają się powłoki o najwyższej jakości. Istnieje jednak szereg innych aplikacji, gdzie wymagania nie są tak wysokie, jak np. powłoki grzewcze, czy zabezpieczenie przed promieniowaniem mikrofalowym.

W tym przypadku stosuje się powłoki o opornościach rzędu 30 Ω/� i wyższych.

Najlepszym i najszerzej stosowanym materiałem jest ind domieszkowany cyną (ok. 10%). Materiał ten znany jest pod nazwą ITO (Indiom Thin Oxide). Inne używane materiały to tlenek cyny domieszkowany antymonem – ATO, fluorem – FTO, tlenek cynku domieszkowany antymonem lub glinem. Typowe materiały zestawiono w tabeli

28 26

szkło bez warstwy TiO2 warstwa typu "solar control" - 1 warstwa typu "solar control" - 2

24 22 20

dielektryk

18

srebro

16 Odbicie [%]

14 12

dielektryk

10 8 6 4

szkło

2 0 -2 350

400

450

500

550

600

650

700

750

Długość fali [nm]

Rys. 5. Charakterystyka optyczna powłok „solar-control”

Szyby zespolone

Rys. 6. Schemat budowy powłoki o niskiej emisyjności

7

Marek Nocuń

1. Ponadto stosuje się SnO2 – np. na powłoki grzewcze, SnO2 dotowane tlenkiem indu w ilości ok. 10% mol. lub sam tlenek cyny.

Istnieje szereg metod otrzymywania tego typu powłok.

Najstarszą jest metoda rozkładu termicznego soli cyny na rozgrzanej powierzchni szkła. Zaletą jest wyjątkowa trwałość i twardość uzyskanej powłoki, jednak jednorodność warstwy jest niezadowalająca – rys. 7. Obecnie stosuje się technikę rozpylania reaktywnego, w której targetem jest odpowiedni stop metali lub odpowiednio dobrana kompozycja tlenków.

Najnowszą tendencją jest nakładanie manometrycznych cząstek materiału przewodzącego, np. ITO. Uzyskuje się dobrą jednorodność i transparentność przy stosunkowo niskich kosztach wytwarzania, jednak uzyskiwane przewodności są dość niskie (rzędu kΩ).

Powłoki metaliczne Pierwsze powłoki metaliczne to powłoki srebrowe, otrzymywane w Wenecji w czasach Leonarda Da Vinci.

Lustra srebrowe wytwarzane są do dzisiaj, chociaż coraz powszechniejsze są lustra z warstwą Al. Powodzenie powłok srebrowych wynika z innej charakterystyki optycznej glinu i srebra. Glin odbija w większym zakresie promieniowanie krótsze a srebro promieniowanie dłuższe (rys.

8). Powoduje to, że lustra srebrowe są „cieplejsze” od luster glinowych, a tym samym korzystniej wygląda osoba przeglądająca się.

Do wytwarzania luster stosuje się także inne metale, jak chrom czy nikiel. Takie powłoki są ciemniejsze od luster glinowych i nie wywołują olśnienia, a więc mają zastosowanie głównie w komunikacji. Powłoki metaliczne wytwarza się techniką redukcji chemicznej i technikami próżniowymi: rozpylanie i odparowanie termiczne, technika magnetronowa.

Powłoki o własnościach foto-katalitycznych Efekt fotokatalityczny polega na rozkładzie związków organicznych na powierzchni szkła pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Nie tworzy się również wiązanie chemiczne pomiędzy składnikami brudu a składnikami szkła. Umożliwia to spłukanie rozłożonych zanieczyszczeń

Tabela 1. Materiały na powłoki przewodzące i właściwości powłok oraz metody otrzymywania.

Przewodność [Sm/cm]

Transmisja [%]

Metoda otrzymywania

ITO

5x10-3 – 1x10-4

80 - 94

sputtering

ATO

3x10-3 – 7x10-4

90

APCVD

FTO

4-7x10-4

85

APCVD

AZO

2-4x10-4

80

sputtering

przez deszcz. Mycie powierzchni przeszklonych w wysokich wieżowcach jest bardzo kosztowne i niebezpieczne, więc powłoki katalityczne istotnie pomagają w utrzymaniu szyb w czystości. Chociaż znanych jest szereg materiałów z odpowiednią przerwą energetyczną, to powszechnie stosuje się tlenek tytanu – rutyl lub anataz. Powłoki wytwarzane są techniką magnetronową lub techniką zol-żel.

Na rysunku 9 pokazano zmiany charakterystyki optycznej warstwy TiO2 na skutek rozpadu katalitycznego naniesionego barwnika – rodaminy R. Widać istotny spadek intensywności pasma pochodzącego od rodaminy już po 30 minutach naświetlania. Ok. 90% rozkłada się po 2 godzinach działania ultrafioletu.

Powłoki katalityczne są dość skuteczne w usuwaniu zabrudzeń organicznych, zwłaszcza gdy katalizator zawiera dodatki niektórych metali. Niestety cząstki stałe nie są skutecznie usuwane.

Powłoki o właściwościach bakteriobójczych

2

85

Powłoki o właściwościach hydrofobowych mają zapobiegać tworzeniu się ciągłej warstwy wody na powierzchni szyby, np. samochodu. Hydrofobizację powierzchni szkła uzyskuje się poprzez nałożenie związku chemicznego o właściwościach hybrydowych. Do takich materiałów należą siloksany (polidimetylsiloksany PDMS) i związki z grupami fluorowymi (fluoroalkilsilany). Rozróżnia się szereg metod związania związku organicznego z powierzchnią szkła – rys. 10.

Wadą opisanego rozwiązania jest ograniczona trwałość.

Właściwości hydrofobowe zanikają na wskutek oddziaływania z wodą i działania wycieraczek samochodu. Obecnie stosuje się powłoki wykorzystujące właściwości hydrofo-

Al Ag

75 70 65 60 55 50

2

4

6 Szerokość [cm]

8

45

10

300

Rys. 7. Zmiany rezystancji warstwy cynowej w funkcji odległości od dyszy rozpylającej w technice pirolitycznej

8

Barwne powłoki na szkle są bardzo atrakcyjne, gdyż nadają intensywną barwę w sposób ekonomiczny. Dotychczas powszechnie stosowano do barwienia powierzchniowego emalie. Są one nadal używane, np. w witrażownictwie. Tam gdzie jest to wystarczające, coraz powszechniej stosuje się barwne powłoki hybrydowe o strukturze organiczno-nieorganicznej. Wytwarzane są techniką zol-żel, natomiast na szkło nanosić można je prostymi technikami malarskimi.

Powłoki hybrydowe mają intensywną barwę, umożliwiają uzyskanie barw czerwonych i żółtych, są odporne na działanie ultrafioletu i trwałe chemicznie i mechanicznie.

80

Odbicie [%]

4

Powłoki barwne

90

0,5500 0,5450 0,5150 0,4850 0,4550 0,4250 0,3950 0,3650 0,3350 0,3050 0,2750 0,2450 0,2150 0,1850 0,1550 0,1250

6

w połączeniu z powłokami katalitycznymi. Wykorzystuje się tu również nanoczastki innych metali, jak złoto, pallad, platyna, miedź.

Powłoki o własnościach hydrofobowych

Właściwości bakteriobójcze srebra metalicznego i jego soli znane są od czasów rzymskich, jednak obecnie srebro jako czynnik bakteriobójczy przeżywa renesans. Powstała więc idea wytwarzania na szkle powłok zawierających aktywne nanocząstki srebra. Powierzchnia szkła działałaby tu niszcząco na bakterie, grzyby i inne drobnoustroje znajdujące się w pomieszczeniu. Chociaż tego typu szyby są już reklamowane, to brak jest wiarygodnych badań potwierdzających skuteczność tego typu rozwiązania. Powłoki aktywne wytwarza się np. poprzez wprowadzanie nanocząstek srebra do powłok SiO2 nakładanych techniką zol-żel lub poprzez dyfuzję termiczną srebra do szkła. Istnieje wiele doniesień literaturowych o skuteczności tego typu powłok, zwłaszcza

8

Wysokość [cm]

Rodzaj filmu

400

500 600 Długość fali [nm]

700

800

Rys. 8. Porównanie charakterystyk optycznych powłok glinowych i srebrowych

w yda n ie s p e c j al n e

Powłoki funkcyjne na szkle – rodzaje, właściwości,...

t05R t0515min t0530min t0545 t0560 t05115 t05130 t05145 t052h

0,25

Odbicie

0,20 0,15

powłoka hydrofobowa

szkło

adsorpcja fizyczna powłoki powłoka hydrofobowa

0,10

szkło

0,05 adsorpcja chemiczna – wiązanie bezpośrednie 0,00

powłoka hydrofobowa 350

400

450

500 550 600 Długość fali [nm]

650

700

750

warstwa pośrednia szkło

Rys. 9. Zmiany odbicia w funkcji naświetlania powłoki TiO2 o właściwościach katalitycznych.

Powłoka otrzymana techniką zol-żel. Pokazano rozkład rodaminy

bowe pewnych form strukturalnych SiO2. Powłoki SiO2 otrzymywane są techniką rozpylania, są trwale związane z podłożem a efekt hydrofobowy nie zanika.

Powłoki o własnościach hydrofilowych Działanie powłok hydrofilowych polega na równomiernym rozkładzie cząsteczek wody na całej powierzchni, przez co nie następuje utrata widoczności podczas opadów deszczu. Otrzymanie powłok charakteryzujących się trwałym efektem hydrofilowych jest znacznie trudniejsze niż otrzymanie powłok hydrofobowych. Trwałe związanie środków powierzchniowo czynnych z powierzchnią szkła jest tu jednym z możliwych rozwiązań. Stosuje się technikę zol-żel do otrzymywania tego typu powłok. Efekt hydrofilowy jest trwały tylko w warunkach czystych powierzchni.

Adsorpcja zanieczyszczeń tłustych powoduje miejscowy zanik własności. Trwały efekt hydrofilowy uzyskać można również na bazie układów SiO2 – Ag i TiO2 – Ag.

Powłoki przeciwmgielne Powłoki przeciwmgielne wymyślono w celu poprawy widoczności w samochodzie podczas dużej wilgotności powietrza, gdy na szybie kondensuje para wodna uniemożliwiając widoczność. Obecnie straciły na znaczeniu, gdy każdy samochód wyposażony jest w klimatyzację.

Warto jednak o nich wspomnieć ze względu na ciekawe rozwiązanie. Powłoka wykonana techniką zol-żel o dużej mikroporowatości charakteryzowała się hydrofilowością.

Para wodna kondensowała na powierzchni i była wchłaniana do wewnątrz. W ten sposób nie następowała utrata widoczności. Gdy wilgotność otoczenia spadała, woda migrowała na zewnątrz i parowała. Proces jest odwracalny.

Schemat rozwiązania pokazano na rys. 11.

kłady wielopowłokowe – powłoki U elektrochromowe Z powłokami elektrochromowymi wiąże się duże nadzieje, gdyż dają one duży komfort pracy bez konieczności

adsorpcja chemiczna – wiązanie pośrednie

stosowania żaluzji, które gromadzą olbrzypowłoka hybrydowa mie ilości kurzu i są trudne do czyszczenia. szkielet nieorganiczny, wypełnienie organiczne Powłoka o własnościach elektrochromowych jest złożonym układem wielu warstw różnorodnych materiałów spełniających jednak szkło ściśle określone funkcje w strukturze. Istnieje wiele rozwiązań konstrukcyjnych i ma- powłoka hybrydowa teriałowych. Na rysunku 12 zamieszczono, do celów poglądowych, schemat jednej Rys. 10. Klasyfikacja powłok hybrydowych w zależności od sposobu związania czynnika hydrofobowego z powierzchnią szkła. z takich konstrukcji.

Powłoki eklektrochromowe pozwalają na z podłoża do ITO. Sód reagując z wodą doprowadza do regulację jasności w granicach 15-75%. Regulacja odbywa degradacji własności elektrycznych powłoki przewodząsię poprzez zmianę potencjału elektrycznego przyłożonego cej. Jako materiały stosuje się tutaj SiO2, Al2O3, czy TiO2. do układu. Szyby elektrochromowe nie są jeszcze produ- Schemat układu pokazano na rys. 13. kowane na masową skalę ze względu na wysokie koszty Warunkiem skuteczności tego typu warstw jest ich ciąwytwarzania, jak i brak stabilności długoczasowej para- głość i niski współczynnik dyfuzji sodu. metrów optycznych i elektrycznych. Wydaje się jednak, że tego typu szkła w niedalekiej przyszłości zdominują rynek Powłoki gradientowe szyb samochodowych i architektonicznych.

Są to powłoki o specjalnej budowie, gdzie stechiome Powłoki podnoszące twardość tria warstwy zmienia się na przekroju. Przykładem tego typu powierzchniową (zwiększona powłoki są powłoki AlN-Al2O3 stosowane w próżniowych odporność na zarysowanie) kolektorach rurowych.

Powłoki utwardzające powierzchnię szkła rozwijają się dość szybko, a to za sprawą coraz powszechniejszego wytwarzania ze szkła elementów sanitarnych (umywalki), stolików, elementów oświetlenia podłogowego, fragmentów podłóg. Stosuje się tu powłoki z materiałów o wysokiej twardości jak Si3N4, TiN, AlN, Al2O3. Powłoki nanosi się techniką sputteringu lub metodą CVD. Zastosowanie takich powłok rozciąga się również na szyby komunikacyjne i architektoniczne.

Powłoki barierowe blokujące dyfuzję składników szkła do zawartości Powłoki barierowe spełniają rolę przegrody pomiędzy podłożem i inną warstwą lub zawartością (w przypadku opakowań na leki i szczepionki). Typową powłoką barierową jest warstwa rozdzielająca szkło i powłokę przewodzącą – ITO. Stosuje się ją w celu zapobieżenia dyfuzji sodu

Szyby zespolone

Perspektywy rozwoju Analizując obecne tendencje wydaje się, że najszybciej rozwijane będą układy wielopowłokowe, a zwłaszcza szyby z efektem elektrochromowym. Oczywiście konieczny tu będzie rozwój technik wytwarzania powłok składowych, szczególnie powłok przewodzących prąd elektryczny w sposób elektronowy, jak i jonowy. Powłoki elektrono-przewodzące będą stosowane na coraz szerszą skalę w architekturze i reklamie (zabezpieczenia antywłamaniowe, doprowadzenia prądu do reklam diodowych, ogrzewanie wystaw). Wzrost ilości emiterów promieniowania elektromagnetycznego z zakresu mikrofalowego (GPS, telefony komórkowe, nadajniki satelitarne) może doprowadzić do wzrostu zapotrzebowania na szyby tłumiące to promieniowanie, a więc z powłokami elektrono-przewodzacymi. dokończenie na str. 30 

9

Kierunki rozwoju firmy Press-Glas

i rynku szkła budowlanego w Polsce w latach 2011 – 2012 Prognozując przyszłość rynku szkła w Polsce można się spodziewać, że po trudnym dla branży roku 2009 i 2010, gdzie za główny powód tych trudności można uznać walkę cenową w całym łańcuchu produkcyjnym, rozpoczynając od szkła bazowego, a kończąc na gotowych produktach przeznaczonych dla klientów indywidualnych, od 2011 roku prawdopodobnie nastąpi poprawa koniunktury. Spodziewamy się, że rynek w kolejnych latach będzie w sposób zrównoważony zwiększał swój potencjał. Będzie rósł udział w rynku firm, które stać na inwestycje w nowe technologie i zwiększanie swojego potencjału produkcyjnego. Odbiorcy szkła, będą znacznie bardziej wymagający, wymuszając na dostawcach posiadanie bardzo szerokiego asortymentu, dostępnego w jak najkrótszym czasie. Na rynku będą liczyć się firmy z bardzo dużym potencjałem produkcyjnym, posiadające możliwość obsłużenia klientów zgodnie z wymogami panującymi we wszystkich krajach Europy. Klienci sprawią, że w nowej dekadzie tylko firmy wprowadzające innowacyjne produkty i odpowiadające na ich potrzeby, będą miały szansę skorzystać z kolejnego, globalnego wzrostu gospodarczego. W trakcie procesu inwestycyjnego w nowe technologie jest również PRESS-GLAS, lider w przetwórstwie szkła w Polsce i wśród firm niezależnych w Europie. To wszystko pozwala z optymizmem patrzeć na nadchodzące lata, a potwierdzają to duże „koncerny szklane” lokując u nas swoją produkcję. W Polsce, własne huty mają już , m.in. PILKINGTON, SAINT-GOBAIN, GUARDIAN, a od tego roku również EUROGLAS. W ostatnich latach na rynku producentów okien dominującym produktem z zakresu szkła, była szyba U=1,1, a w architekturze szkła kolorowe i refleksyjne zaczęły być zamieniane na szkła selektywne o zabarwieniu neutralnym.

Można wnioskować, że w kolejnej dekadzie będzie panował trend zmierzający do obniżenia współczynnika przenikania ciepła, a co za tym idzie, wzrośnie udział szyb dwukomorowych, które osiągają najlepsze parametry cieplne. Nieunikniony jest również wzrost sprzedaży ramek dystansowych o obniżonej przenikalności cieplnej. W tzw. szkle obiekto-

10

wym możemy spodziewać się dalszej poprawy takich parametrów, jak przepuszczalność światła i energii, które są odpowiedzialne za komfort i koszty użytkowania obiektów.

Będą powstawać obiekty coraz bardziej zaawansowane pod względem architektonicznym, jak również wymogów bilansu energetycznego. Te wymogi będą mogli spełnić tylko nieliczni przetwórcy szkła.

Firma PRESS-GLAS najbliższe lata chce wykorzystać na wyraźne rozdzielenie dwóch profili swej działalności.

Pierwszy, zajmujący się obsługą firm z branży okiennej, będzie skupiał się na zwiększeniu swojego potencjału produkcyjnego w zakresie szkła zespolonego. Posiadamy grunt pod rozbudowę zakładu w miejscowości Radomsko, który będzie mógł pomieścić 10 linii do zespalania szkła.

Będzie to największa fabryka produkująca szkło zespolone w Europie. Prace rozwojowe w tym zakresie będą się skupiać głównie na poprawieniu efektywności produkcji i obsługi naszych odbiorców. Drugi profil działalności to produkcja szkła przeznaczonego do nowoczesnej architektury. Jesteśmy w trakcie procesu inwestycyjnego przystosowującego PRESS-GLAS do nowych wymogów rynku.

Całkiem niedawno zakończyliśmy pierwszy etap tej inwestycji i jesteśmy jedynym zakładem w Europie mogącym produkować szkło hartowane bez lokalnych wypukłości, które są zmorą nowoczesnych budynków. Takie innowacyjne podejście może zdecydowanie poprawić atrakcyjność wizualną nowych wieżowców ze szklanymi elewacjami. Rok temu rozszerzyliśmy również naszą ofertę o szyby laminowane produkowane na własnej linii. PRESS-GLAS ma możliwość zaopatrywania wszystkich odbiorców szkła dla budownictwa, którzy zajmują się zarówno elewacjami zewnętrznymi, jak również przeszkleniami wewnętrznymi.

W kolejnych latach będziemy ukierunkowywać nasze prace rozwojowe na wysoką specjalizację w zakresie szkła dla nowoczesnej architektury.

Obecnie branżę budowlaną przenika bezwzględna walka cenowa. Generalni inwestorzy wykorzystują to zleca-

jąc swoje inwestycje budowlane po zaniżonych cenach, a przedsiębiorcy bojąc się przestojów na produkcji, godzą się na sprzedaż poniżej progu rentowności. W ten sposób powstają obiekty, w których dostawcy wykonali zlecenia poniżej kosztów. Ma to odzwierciedlenie w jakości użytych materiałów i wykonanej usługi. Chcielibyśmy zwrócić uwagę na ten duży problem, przestrzegając przed takim podejściem, ponieważ w tych przypadkach nikt nie osiąga wymiernych korzyści. Inwestor ma wykonany budynek w słabej jakości, wykonawcy nie uzyskują adekwatnego wynagrodzenia za usługę, a co za tym idzie standard jakościowy całej branży znacząco się obniża. Wszyscy producenci powinni generować środki na rozwój, nowe technologie i innowacje, gdyż tylko wtedy będziemy mogli być konkurencyjni w Europie. Po przystąpieniu do Unii Europejskiej Polska uzyskała możliwość czerpania wzorców z Zachodniej Europy, które w połączeniu z polskim potencjałem produkcyjnym uczyniły nasz kraj bardzo konkurencyjną gospodarką. Jednak, aby skutecznie konkurować w Europie, musimy posiadać środki na inwestycje i rozwój, bez których nie będziemy równoprawnie traktowani na świecie.

Polska staje się obecnie liderem w produkcji stolarki budowlanej w Europie. Produkty rodzimych producentów są dostarczane do wszystkich krajów Europy, a często i do dalszych części świata. Na światowych rynkach klienci indywidualni są bardziej świadomi produktu i oczekują często większej funkcjonalności okna, a co za tym idzie i szkła.

Są skłonni zapłacić wyższą cenę za dodatkowe funkcje.

W Polsce klient często kieruje się tylko ceną, oczekując że najtańszy produkt będzie posiadał najlepsze parametry.

Z tego powodu większość producentów szuka nowych rynków poza granicami Polski, w celu generowania większych marż, często przeznaczonych na pokrycie słabo rentownej sprzedaży w Polsce. Wspólnym celem wszystkich podmiotów na rynku jest uzyskiwanie wyższych cen za dodatkowe funkcje i usługi.

Tomasz Wozowicz Dyrektor ds. Sprzedaży Press-Glas S.A.

w yda n ie s p e c j al n e

Ramki dystansowe w szybach zespolonych

– zagadnienia cieplne

Jakość cieplna szyb zespolonych stosowanych w oknach, drzwiach lub metalowoszklanych ścianach osłonowych zależy od: l ich budowy: liczby i grubości szyb oraz odległości miedzy nimi w zestawie, l emisyjności powłok stosowanych na powierzchni szyb (w zakresie promieniowania podczerwonego), l rodzaju gazu lub mieszaniny gazów wypełniających przestrzenie międzyszybowe, l rodzaju ramki dystansowej i materiałów zastosowanych w obwodowym zespoleniu szyb, l rodzaju i liczby ewentualnych szprosów.

Przyjmuje się, że pole temperatury w części powierzchni szyby zespolonej, znajdującej się poza zasięgiem mostków cieplnych, ma charakter jednowymiarowy, a jej izolacyjność cieplną charakteryzuje współczynnik przenikania ciepła Ug (odnoszący się do ustalonych, nie zmieniających się w czasie warunków, bez oddziaływania promieniowania słonecznego). Wartość tego współczynnika może być określona w odniesieniu do szyby zespolonej jako wyrobu budowlanego, np. do deklarowania wartości na etykiecie znakowania symbolem CE, bez względu na jej późniejsze zastosowanie w innych wyrobach np. oknach, drzwiach, czy też ścianach osłonowych.

Deklarowana wartość współczynnika Ug jest określana w odniesieniu do przewidywanych, najczęściej występujących cieplnych warunków użytkowania. W rzeczywistych warunkach izolacyjność cieplna szyby zespolonej zmienia się wraz ze zmianami parametrów cieplnych środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, ponieważ wraz ze zmianami różnicy i średniej wartości temperatury wyrobu istotnie zmieniają się warunki wymiany ciepła przez promieniowanie i konwekcję w przestrzeniach międzyszybowych.

Trwałość izolacyjności cieplnej współczesnych termoizolacyjnych szyb zespolonych zależy od szczelności obwodowego zespolenia szyb, która decyduje np. o ubytku gazu wypełniającego przestrzeń międzyszybową. Ramka i inne zastosowane materiały muszą dobrze „pracować” w warunkach nieustannych przemieszczeń szyb, spowodowanych zmianami temperatury i ciśnienia oraz być odporne na działanie promieniowania słonecznego.

Rodzaj ramki dystansowej ma ponadto wpływ na wielkość i zasięg obwodowego mostka cieplnego w połączeniu ramy z oszkleniem. W aktualnych wydaniach specyfikacji technicznych dotyczących izolacyjności cieplnej przeszklonych wyrobów budowlanych, przyjęto podział na: l ramki dystansowe z aluminium lub stali zwykłej, l ramki dystansowe o polepszonych właściwościach

12

cieplnych, ze stali nierdzewnej lub z tworzyw sztucznych z ewentualnymi wkładkami lub foliami metalowymi.

Jakość cieplną połączenia oszklenia z ramą okna, drzwi lub z elementem konstrukcji ściany osłonowej (słupem, ryglem) charakteryzują: l z uwagi na straty ciepła - liniowy współczynnik przenikania ciepła, odpowiednio: Yf,g, Ym,g, Yt,g, l z uwagi na ochronę przed wystąpieniem kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni wyrobu – współczynnik temperaturowy fRsi. Ich wartości zależą od: l rodzaju ramki dystansowej i materiałów zastosowanych w obwodowym zespoleniu szyb, l budowy szyby zespolonej i jej izolacyjności cieplnej,

l rodzaju ramy i osadzenia w niej szyby zespolonej.

Tak więc wartości Y i fRsi mogą więc być określone w odniesieniu do zastosowania danego rodzaju szyby zespolonej w danym rodzaju ramy okna, drzwi lub elementu konstrukcji ściany osłonowej.

Przyjęto, że wartości Y określa się: l na podstawie wyników komputerowych obliczeń pola temperatury w odniesieniu do sekcji ramy okien, drzwi lub elementów ścian osłonowych z oszkleniem, l lub – jeżeli wyniki takich obliczeń nie są dostępne – na podstawie normowych wartości tabelarycznych.

Normowe wartości tabelaryczne zostały podane w odniesieniu do populacji generalnych określonych rodzajów ram (z drewna, z kształtowników PVC lub metalowych) i szyb zespolonych (dwu, trójszybowych, z powłokami niskoemisyjnymi lub bez nich, z wypełnieniem powietrzem lub gazem).

Przez to mogą – w przypadku konkretnego wyrobu (okna, drzwi, ściany osłonowej) – stanowić znaczne przeszacowanie wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła. Można stosować następującą zasadę – jeżeli w odniesieniu do konkretnego wyrobu została określona, na podstawie wyników komputerowych obliczeń pola temperatury, wartość współczynnika przenikania ciepła Uf ramy, to w takim przypadku wartość Y powinna być również określona na podstawie wyników obliczeń pola temperatury.

Na podstawie wyników komputerowej symulacji przepływu ciepła przez połączenie ramy z oszkleniem określa

1 – zagłębienie szyby zespolonej w ramie równe 15 mm, 2 – zagłębienie szyby zespolonej w ramie równe 18 mm, 3 – zagłębienie szyby zespolonej w ramie większe niż 18 mm.

Rys. 1. Orientacyjne wartości, wyrażonego w procentach, przeszacowania wartości Y względem tabelarycznej wartości normowej w odniesieniu do ramki dystansowej aluminiowej

w yda n ie s p e c j al n e

Ramki dystansowe w szybach zespolonych – zagadnienia cieplne

się także wartość fRsi, która jest niezbędna do oceny podatności na kondensację pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegrody budowlanej.

Normowe wartości tabelaryczne Y ramek dystansowych w połączeniach rama-oszklenie Jak wspomniano, normowe wartości tabelaryczne stanowią górne oszacowanie wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła w odniesieniu do najczęściej stosowanych rodzajów ram i szyb zespolonych, w okresie poprzedzającym wydanie normy. W odniesieniu do danego rodzaju ramy najbardziej niekorzystne wartości Y uzyskuje się w przypadku najniższej wartości współczynnika przenikania ciepła Ug szyby zespolonej o określonej budowie. W wydaniu normy EN ISO 10077-1 z roku 2000, podano wartości w odniesieniu do szyby jednokomorowej o Ug=1,3 W/m2K i o Ug=0,7 W/m2K w przypadku szyby dwukomorowej. Uwzględniono tylko ramki dystansowe z aluminium lub stali zwykłej. W ostatnich latach dokonał się znaczący postęp w dziedzinie izolacyjności cieplnej szyb zespolonych i ram. Coraz częściej stosowane są ramki o polepszonych właściwościach cieplnych. W związku z tym w wydaniu ww. normy z 2006 roku, wprowadzono odpowiednio wyższe wartości tabelaryczne oraz uwzględniono „ciepłe” ramki. Wartości tabelaryczne w odniesieniu do oszkleń w ścianach osłonowych zamieszczono w normie EN 13947:2006.

Zestawienie wartości podano w: l tabeli 1 – ramki dystansowe z aluminium lub stali zwykłej, l tabeli 2 – ramki dystansowe o polepszonych właściwościach cieplnych (ze stali nierdzewnej lub z polimerów konstrukcyjnych), spełniające następujące kryterium: (1) w którym: d – łączna grubość ścianek ramki dystansowej i ewentualnej folii metalowej zwiększającej opór dyfuzyjny lub grubość rozpórki wykonanej z jednorodnego materiału, l – współczynnik przewodzenia ciepła materiałów, z których wykonane są ww. elementy.

Tabela 2. Ramki dystansowe ze stali nierdzewnej lub z polimerów konstrukcyjnych, spełniające ww. kryterium (1)

L.p.

Yf,g lub Ym,g lub Yt,g W/m˙K Rodzaj szyby zespolonej: Rodzaj szyby zespolonej: dwu- lub trójszybowa, bez dwu lub trójpowłok niskoemisyjnych, szybowa, z powłokami niwypełnienie powietrze skoemisyjnymi, wypełnielub gaz nie powietrze lub gaz

Opis ramy

1

Okna lub drzwi, z ramami z drewna lub z kształtowników PVC

0,05

0,06

2

Okna lub drzwi, z ramami z kształtowników metalowych z przekładką termiczną

0,06

0,08

3

Słup lub rygiel ściany osłonowej, z drewna z okładziną aluminiową

0,06

0,08

4

Słup lub rygiel ściany osłonowej, z kształtowników metalowych z przekładką termiczną, głębokość wewnętrznego kształtownika nie większa niż 100 mm

0,09

0,11

5

Słup lub rygiel ściany osłonowej, z kształtowników metalowych z przekładką termiczną, głębokość wewnętrznego kształtownika nie większa niż 200 mm

0,10

0,12

grubość szyb = 4 mm - szyby zespolone w oknach, drzwiach grubość szyb = 6 mm - szyby zespolone w ścianach osłonowych

Wartości Y z obliczeń komputerowych lub pomiarów Podane w powyższych tablicach normowe wartości tabelaryczne określono na podstawie wyników obliczeń pola temperatury wg normy EN ISO 10211-1:1998. Wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła połączenia ramy okna, drzwi lub słupa czy rygla z oszkleniem, obliczana jest wg wzoru: (2) w którym: L2D – współczynnik sprzężenia cieplnego uzyskany z komputerowych obliczeń dwuwymiarowego pola temperatury, W/m·K – suma iloczynów współczynników przenikania ciepła szyby zespolonej oraz określonych na podstawie wyników obliczeń komputerowych pola tempe-

ratury, współczynników przenikania ciepła sekcji ramy okna (drzwi) lub słupa czy rygla ściany osłonowej oraz szerokości, do których mają zastosowanie wartości tych współczynników.

W obliczeniach współczynników przenikania ciepła sekcji ramy okna (drzwi) lub słupa czy rygla ściany osłonowej, szyba zespolona jest zastąpiona tzw. panelem izolacyjnym o: l współczynniku przewodzenia ciepła l=0,035 W/m˙K, l grubości równej grubości szyby zespolonej, l głębokości osadzenia w ramie nie większej niż 15 mm. Średnia wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła w odniesieniu do okna, drzwi, powtarzalnej części ściany osłonowej może być określona na podstawie pomiarów wykonanych w aparacie „hot box”. W pomiarze okna z szybą zespoloną określane są wartości współczynników przenikania ciepła Uw okna i Ug oszklenia. W pomiarze okna z panelem izolacyjnym jest określana średnia wartość współczynnika przenikania ciepła Uf,śr ramy. Średnia wartość liniowego współczynnika ciepła może być obliczona z bilansu cieplnego, wg wzoru:

(3)

Tabela 1. Ramki dystansowe z aluminium lub stali zwykłej

L.p.

Opis ramy

Yf,g lub Ym,g lub Yt,g W/m˙K Rodzaj szyby zespolonej: Rodzaj szyby zespolonej: dwu lub trójszybowa, bez dwu lub trójszybowa, z popowłok nisko-emisyjnych, włokami niskoemisyjnywypełnienie powietrze mi, wypełnienie powietrze lub gaz lub gaz

1

Okna lub drzwi, z ramami z drewna lub z kształtowników PVC

0,06

0,08

2

Okna lub drzwi, z ramami z kształtowników metalowych z przekładką termiczną

0,08

0,11

3

Słup lub rygiel ściany osłonowej, z drewna z okładziną aluminiową

0,08

0,11

4

Słup lub rygiel ściany osłonowej, z kształtowników metalowych z przekładką termiczną, głębokość wewnętrznego kształtownika nie większa niż 100 mm

0,13

0,17

5

Słup lub rygiel ściany osłonowej, z kształtowników metalowych z przekładką termiczną, głębokość wewnętrznego kształtownika nie większa niż 200 mm

0,15

0,19

grubość szyb = 4 mm - szyby zespolone w oknach, drzwiach grubość szyb = 6 mm - szyby zespolone w ścianach osłonowych

w którym: Aw, Af, Ag – kolejno powierzchnie, do których mają zastosowanie wartości współczynników Uw, Uf,śr, Ug ly,śr – długość, do której ma zastosowanie wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła.

Wartości Yśr uzyskane z pomiarów dobrze korespondują z wynikami obliczeń komputerowych, przy czym warunkiem dokładnego określenia wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła jest dostatecznie precyzyjne określenie wartości współczynnika przenikania ciepła ramy. W obliczeniach zalecane jest przyjmowanie wartości współczynników przewodzenia ciepła zastosowanych materiałów określonych na podstawie wyników pomiarów na próbkach materiału (wartości normowe są na ogół przeszacowane). Dotyczy to np. drewna, zwłaszcza gatunków egzotycznych oraz polimerów konstrukcyjnych np. PVC, którego

Profesjonalne masy uszczelniające Proventuss Polska Sp. z o.o., ul. Gizów 6, 01-249 Warszawa tel. 022 314 44 32-33, fax 022 314 44 34, e-mail: office.polska@proventuss.com, www.proventuss.com.pl

Robert Geryło

wartość l, określona na podstawie pomiarów, jest niższa o około 20 do 30% od wartości normowej.

Wartości Y określone na podstawie wyników obliczeń komputerowych w odniesieniu do konkretnych rozwiązań ram i oszkleń są z reguły znacznie niższe od normowych wartości tabelarycznych np.: l o około 25% w przypadku zastosowania typowej termoizolacyjnej szyby zespolonej w oknie z ramą z kształtowników PVC, l o około 40% w przypadku zastosowania typowej termoizolacyjnej szyby zespolonej w ścianie osłonowej słupowo-ryglowej.

W niektórych systemach ram z kształtowników z PVC stosuje się większe zagłębienia szyby zespolonej, przy których uzyskuje się bardzo małe wartości Y, nawet w przypadku szyby zespolonej z typową ramką aluminiową. Orientacyjne wartości, wyrażonego w procentach, przeszacowania względem tabelarycznej wartości normowej przedstawiono na wykresie – rys. 1.

Indywidualne wartości Y w przypadku ram różnych systemów mogą znacznie różnić się między sobą. Można jednak przyjąć, że w porównaniu z ramką dystansową aluminiową uzyskuje się wartości Y mniejsze o: l około 20 %, w przypadku ramki ze stali nierdzewnej, l około 30 %, w przypadku ramki z ramki z tworzyw sztucznych, z wkładką lub folią metalową.

Wpływ rodzaju ramki na podatność na kondensację powierzchniową pary wodnej Aktualnie obowiązujące polskie przepisy budowlane dopuszczają, w nieklimatyzowanych pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi, w tzw. warunkach obliczeniowych, możliwość występowania kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród przezroczystych. Niestety w miejscach gromadzenia się kondensatu, np. przy dolnym styku ramy z szybą zespoloną, powstają

Rys. 2. Wartości dopuszczalne współczynnika fRsi przegród budowlanych o małej bezwładności cieplnej w odniesieniu do naturalnie wentylowanych pomieszczeń o projektowej temperaturze powietrza równej 20°C

zwykle zabrudzenia, stwierdza się też czasami rozwój grzybów pleśniowych.

W celu przeprowadzenia oceny podatności na kondensację pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegrody budowlanej konieczne jest określenie najniższej wartości temperatury wewnętrznej powierzchni θsi, w °C, przy określonych wartościach temperatury środowiska zewnętrznego θe, i wewnętrznego θi lub w sposób niezależny od tych wartości, przy użyciu najniższej wartości bezwymiarowej temperatury fRsi. (nazywanej w normach PN-EN czynnikiem lub współczynnikiem temperaturowym) obliczanej wg wzoru: (4) Najniższą wartość współczynnika porównuje się z jego wartością dopuszczalną określoną w zależności od projektowej temperatury środowiska zewnętrznego, wewnętrznego i założonej emisji wilgoci w pomieszczeniu:

(5) Wartości dopuszczalne współczynnika fRsi przegród budowlanych o małej bezwładności cieplnej określa się zgodnie z EN ISO 13788. Wartości w odniesieniu do naturalnie wentylowanych pomieszczeń o projektowej temperaturze powietrza równej 20°C, przedstawiono na rys. 2, a w odniesieniu do pomieszczenia o zadanej wartości wilgotności względnej 60% i temperaturze 28°C na rys. 3: Zgodnie z niedawno ustanowionymi europejskimi normami na okna, drzwi, ściany osłonowe ocena podatności na kondensację pary wodnej nie jest wymagana, przy ocenie zgodności wyrobów do znakowania symbolem „CE”.

W Stanach Zjednoczonych, w procedurze oceny okien zgodnie z normą NFRC 500-2004, ustanowioną przez organizację National Fenestration Rating Council, podatność na kondensację (Condensation Resistance) jest określana w skali od 0 do 100, z uwzględnieniem udziału powierzchni okna, na której przewiduje się występowanie kondensacji, w następujących warunkach użytkowych: temperatura = 21°C, wilgotność względna = 30%, 50%, 70%, co mniej więcej odpowiada kolejno: od 1 do 2, od 3 do 4, i 5-tej europejskiej klasie wilgotności powietrza w pomieszczeniach. Ocena podatności podawana jest na etykiecie NFRC umieszczanej na oknach.

Najsłabszym miejscem pod względem ryzyka kondensacji pary wodnej jest na ogół styk ramy z szybą zespoloną, zwłaszcza w przypadku zastosowania aluminiowej ramki dystansowej. W pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie „ciepłej” ramki, wykonanej z słabiej przewodzącej ciepło stali nierdzewnej lub z polimerów konstrukcyjnych. Pozwalają one uzyskać w obszarze styku oszklenia z ramą większe wartości fRsi,min.

Zestawienie orientacyjnych wartości, określonych na podstawie wyników symulacji komputerowej przepływu ciepła zamieszczono w tabeli 3. Wartości odnoszą się do zagłębienia typowego oszklenia termoizolacyjnego w ramie równego 15 mm. Korzystniejsze wartości można uzyskać przy większym zagłębieniu szyby zespolonej.

Rys. 3. Wartości dopuszczalne wspólczynnika fRsi, przegród budowlanych o małej bezwładności cieplnej w odniesieniu do pomieszczenia o zadanych wartościach parametrów powietrza: wilgotność względna = 60% i temperatura = 28°C

14

w yda n ie s p e c j al n e

dokończenie na str. 22 

Masy uszczelniające do szyb zespolonych Dawniej okna otrzymywano wyłącznie z drewna. Obecnie z drewna produkuje się tylko luksusowe rodzaje okien, droższe i wymagające konserwacji. Większość okien otrzymuje się obecnie przemysłowo, wytłaczając ich ramy z polichlorku winylu. Wolne przestrzenie w ramach wielokomorowych zmniejszają zużycie materiału, polepszają właściwości izolacyjne, zwiększają stosunek wytrzymałości mechanicznej do masy, nadają oknom lekkość. Zdolność izolacyjna takich okien sięga obecnie od 0,8 nawet do 0,4 W/m2·K. Definicja Szyba zespolona jest to trwały, hermetyczny układ dwu (w jednokomorowej) lub trzech (w dwukomorowej) tafli szkła, oddzielonych ramką dystansową na ścieżnicy.

W przestrzeni międzyszybowej zamknięte jest osuszone powietrze lub gaz. Szyby połączone są z ramką dystansową na całej długości obrzeża materiałami klejąco-uszczelniającymi, co zapewnia szczelność układu. Dziurkowana ramka dystansowa wypełniona, granulowanym, silnym środkiem higroskopijnym (sitem molekularnym), gwarantuje suchość powietrza zamkniętego pomiędzy szybami.

Szczeliwo stanowi materiał polimerowy, wiążący szyby, ramkę dystansową i ramę okienną w trwały, hermetyczny układ.

System uszczelnienia w szybie zespolonej musi: zz zapewnić adhezję do szkła i ramki dystansowej, zz kompensować różnice współczynników rozszerzalności cieplnej pomiędzy materiałem ramki i szkła podczas zmiany temperatury szyby zespolonej, zz stanowić barierę dla penetracji pary wodnej do przestrzeni międzyszybowej szyby zespolonej, zz zapobiegać ucieczce gazów o małym przewodnictwie cieplnym, takim jak argon lub krypton, z przestrzeni międzyszybowej.

Rozhermetyzowanie zestawu powoduje dostanie się doń pary wodnej i wskutek tego wzrost przewodnictwa cieplnego oraz wykraplanie się pary wodnej na wewnętrznych powierzchniach szyb, co wyklucza dalszą przydatność zestawu.

Składniki okien Podstawowymi składnikami okien są: ramy (zwykłe i wielokomorowe – do 8 komór – z PCW) szyby, ramki dystansowe (z aluminium, blachy stalowej cynkowanej, stali kwasoodpornej lub tworzywa sztucznego). Stosuje się szyby „float” o grubości od 4 do 10 mm. Pojedyncze szyby „float” przepuszczają ok. 87%, a podwójne ok.

65%, padającego na nie światła. Ostatnio ”ciepłe” ramki dystansowe otrzymuje się z porowatego polipropylenu wzmacnianego włóknem szklanym i powlekanego cienką

warstwą folii metalowej, zapobiegającej przenikaniu gazu przez ramkę. Napełnienie profili ram okiennych sztywną pianką poliuretanową zwiększa sztywność ram i zmniejsza ich przewodnictwo cieplne wskutek zmniejszenia konwekcji gazów w komorach.

Komponentami zmiennymi są: środek higroskopijny – sito molekularne, szczeliwo chemoutwardzalne, Hot Melt lub reaktywny Hot Melt, oraz gazy: argon, ksenon. Środki powierzchniowo-czynne mogą ułatwiać zwilżanie napełniaczy w szczeliwie a antyutleniacze (stabilizatory) zwiększają długotrwałą stabilność okien i polimerów zwłaszcza w szczeliwie.

onstrukcja K ram okiennych i szyb Szyba w oknie musi przepuszczać światło do wnętrza budynku. Jednocześnie okno powinno stanowić skuteczną barierę termiczną, zmniejszającą straty ciepła. Ciepło z okien przenika do wnętrza lub z wnętrza przez ramy i szyby. Ramy wielokomorowe stanowią barierę termiczną, tym skuteczniejszą, im więcej zawierają komór.

Większość powierzchni okna stanowi szyba szklana, dlatego do zmniejszenia przenikania ciepła przez szyby przykłada się największą wagę. Tworzy się hermetyczny układ dwu (rzadziej trzech) szyb połączonych w postaci jednej (dwóch) komór szyb zespolonych. Hermetyzację układu szyb zapewnia się przez zastosowanie szczeliw.

Wymiana ciepła w szybach zespolonych zachodzi przez promieniowanie, konwekcję i przewodnictwo. Promieniowanie przenosi ciepło do i z tafli szkła, zarówno od zewnątrz do wewnątrz, jak i odwrotnie. Na promieniowanie cieplne może mieć wpływ rodzaj tafli szklanej (głównie rodzaj powłoki napylonej na szkło). Konwekcja ciepła zachodzi w komorach ram okiennych, zarówno przy stronie zewnętrznej i wewnętrznej okna, jak i wewnątrz samej komory szyb zespolonych.

Wprowadzając pomiędzy szyby zespolone gaz o możliwie najmniejszym przewodnictwo cieplnym i stosując ramkę dystansową o jak najmniejszej przewodności cieplnej uzyskuje się szyby o możliwie małym przewodnictwie i małych stratach cieplnych. Standartowa przenikalność termiczna okien Ug wynosi 1,7 W/m2·K. Przy Ug pojedynczej tafli szklanej 0,4 W/m2·K i zespole 3-szybowym

Szyby zespolone

(2 komory szybowe) otrzymuje się Ug=0,5, a całego okna 0,8 W/m2·K. Szyby zespolone kontroluje się (PN-EN 1279-6) z punktu widzenia: a) materiałów, b) przebiegu produkcji, c) gotowego wyrobu.

Budowa szyby zespolonej Instalacja szyb zespołowych ma na celu zmniejszenie przenikania ciepła i hałasu przez okna. Na przenoszenie ciepła przez szybę zespoloną składają się przenoszenie ciepła przez tafle szyb oraz przez ramkę dystansową.

Hermetyzacja układu szyb zespolonych jest tu sprawą kluczową. Para wodna – wilgoć – mają dużą przewodność cieplną, dlatego powietrze lub inny gaz wypełniający przestrzeń pomiędzy szybami zespolonymi powinny być suche. Środowisko bezwodne zapewniane jest we wnętrzu szyby zespolonej przez środek suszący (sita molekularne lub silikażel) umieszczony w dziurkowanej lub porowatej, pustej ramce dystansowej. Przewodnictwo cieplne szyby zespolonej zależy od rodzaju gazu wypełniającego szyby i maleje w kolejności: para wodna >> powietrze > argon > krypton > ksenon > podciśnienie (tzw. vacuum) Standardowo stosuje się ramki o grubościach 6-20 mm. Zadaniem ramki dystansowej jest zapewnienie odpowiedniego odstępu pomiędzy szybami oraz stworzenie możliwości umieszczenia między szybami materiału absorbującego parę wodną, który osusza warstwę powietrza lub gazu szlachetnego (np. argon, krypton) między nimi.

Szczelne zamknięcie gazowej komory międzyszybowej ma duży wpływ na parametry fizyczne i mechaniczne szyby zespolonej. Hermetyczność połączenia szyb jest uzyskiwana w złączach elastycznych przez dwustopniowe uszczelnienie.

Do klejenia szkła z ramką używa się termoplastycznego kleju butylowego (hot melt), natomiast do trwałego uszczelnienia złącza stosuje się masę chemoutwardzalną z poliuretanu, polisiarczku (tiokol), lub silikonu. Bardzo istotne jest staranne uszczelnienie pierwotne (ciągła wstęga butylu, klejenie narożników) ponieważ najmniejsza przerwa w tej barierze otwiera przepływ wilgoci już tylko przez uszczelnienie wtórne. Dlatego na uszczelnienie wtórne należy stosować szczeliwo o jak najmniejszej przepuszczalności pary wodnej WVP i argonu (PS albo PUR).

Tzw. „ciepłą ramkę dystansową” stanowi mostek pomiędzy szybami o małym współczynniku przewodnictwa cieplnego. Ramka z porowatego polipropylenu ma współczynnik przewodnictwa 0,16 W/m·K (szyba szklana 1 W/m·K). Włókno szklane zwiększa wytrzymałość ramki tworzywa sztucznego, np. PP, a cieniutka folia metalowa zapewnia szczelność przenikania gazów.

Rodzaj gazu znajdującego się pomiędzy szybami wpły-

15

Zygmunt Wirpsza

wa w istotny sposób na współczynnik przenikania ciepła SV. Powietrze między szybą zespoloną zapewnia współczynnik 1,4-2,9 W/m2K, argon 0,9-1,0 a krypton 0,50,9 W/m2K. Szyba zespolona jednokomorowa ze szkła niskoemisyjnego z argonem może mieć współczynnik przewodnictwa cieplnego Ug=1,1-1,5 W/m·K. Szyba zespolona z jedną taflą szkła niskoemisyjnego, latem odbija promienie słoneczne zmniejszając nagrzewanie wnętrza słońcem, a w zimie zwiększa izolację przed zimnem, ograniczając wypromieniowanie ciepła z wnętrza pomieszczenia, trzykrotnie lepiej w porównaniu do zwykłych szyb zespolonych.

Wprowadzenie do zespołu szybowego trzeciej tafli szklanej (okno dwukomorowe) zwiększa izolacyjność okna o 3035% w porównaniu z oknem jednokomorowym.

Jeszcze mniejszy współczynnik przewodnictwa można uzyskać zmniejszając ciśnienie w przestrzeni międzyszybowej poniżej atmosferycznego, chociaż utrzymywanie tego jest trudne. Szprosy międzyszybowe zasadniczo nie zmieniają właściwości termoizolacyjnych szyb.

Oprócz obniżania przewodnictwa cieplnego istotne jest również wyciszanie okien. Głuszenie dźwięków w szybach zespołowych uzyskuje się przez asymetryczną budowę szyb oraz napełnianie przestrzeni międzyszybowej gazami tłumiącymi dźwięki. Wyciszenie jest tym większe, im grubsze są szyby w oknach i im więcej warstw szyb się używa.

Można uzyskać izolacyjność akustyczną okien w granicach Rw=32-52 dB.

Szczeliwa Szczeliwa są materiałami wypełniającymi szczeliny lub połączenia w celu zapobieżeniu przenikaniu przez nie wody, gazów lub innych zanieczyszczeń. Szczeliwa łączą szyby zespolone ze sobą i z ramami okiennymi, nadając im adhezję, szczelność i wytrzymałość mechaniczną. Wytrzymują temperaturę od -40 do 80oC. Uszczelnienia w szybach zespolonych dzieli się na wewnętrzne i zewnętrzne.

Uszczelniacz wewnętrzny, np. tak zwany hot melt, jest termoplastyczny i spełnia rolę barierową, nie ma natomiast właściwości konstrukcyjnych. Szczeliwo zewnętrzne zawiera polimer chemoutwardzalny, utwardza się w temperaturze pokojowej, jest zwykle dwuskładnikowe (rzadziej jednoskładnikowe), składa się z PUR, polisiarczku lub silikonu, czasem z żywicy akrylowej, kauczuku, EPDM. Stosuje się je jako konstrukcyjne uszczelnienia zewnętrzne (wtórne).

W najnowszych rozwiązaniach uszczelnienia wewnętrzne i zewnętrzne łączą się w postaci jednoskładnikowych, reaktywnych hotmeltów. Optymalny czas żelowania szczeliw wynosi 0,5-3,0 h w temp. pokojowej. Za czas utwardzania szczeliw dwuskładnikowych uznaje się czas od chwili zakończenia mieszania obu składników do osiągnięcia twardości końcowej szczeliwa. Za czas utwardzenia szczeliw jednoskładnikowych uznaje się czas od wyjęcia szczeliwa z pojemnika do osiągnięcia twardości końcowej. Graniczne naprężenie, przy którym można obciążać utwardzające się szczeliwa wynosi >0,90 MPa. Typowy skład jednoskładnikowego szczeliwa poliuretanowego jest następujący: zz prepolimer zakończony grupami izocyjanianowymi: 3035% wag.

W szczeliwie dwuskładnikowym zamiast prepolimeru używa się mieszaninę oligomerolu i katalizatora z izo-

16

cyjanianem zz wypełniacz (suchy!)

30-45% zz plastyfikator 15-35% zz absorber UV 1-3% zz antyutleniacz 1-2% zz czynnik odwadniający 1-3% zz promotor adhezji 1-3% zz środek tiksotropujący 2-3% zz rozpuszczalnik 3-5% wag.

Szczeliwa silikonowe Szczeliwa silikonowe są dwóch rodzajów: jednoi dwuskładnikowe. Są trwałe i elastyczne, odporne na promieniowanie UV, tlen i ozon, zmiany temperatury. Mają doskonałą przyczepność zarówno do szkła, jak i do ramek metalowych. Są odporne na wodę, parę wodną i czynniki atmosferyczne. Wytrzymują 2000 h działania promieniowania UV. Nie zawierają plastyfikatorów organicznych.

Zaleca się je do sporządzania przeszkleń i łączy strukturalnych. Mogą być stosowane zarówno jako uszczelnienia wewnętrzne, jak i zewnętrzne w temperaturze do 100ºC i w warunkach wilgotnych. Utwardzanie silikonu polega na reakcji grup metoksylowych oligomeru silikonowego z wodą, z wydzieleniem metanolu i utworzeniem polimeru siloksanowego. Czas do osiągnięcia pyłosuchości szczeliwa wynosi ok. 25 min, w temp. 23oC i przy 50% wilgotność względnej (3 mm grubości/h). Czas utwardzania jest tym krótszy, im większa jest wilgotność otaczającego powietrza.

Niestety, silikony mają stosunkowo dużą przepuszczalność pary wodnej (ok. 17 g/m2d) i argonu. Małocząsteczkowe pochodne krzemoorganiczne bywają stosowane jako modyfikatory, polepszające właściwości szczeliw, a w szczególności ich przyczepność do szkła.

Polisiarczki alifatyczne (tiokole) Polisiarczki (-CH2CH2S-)n otrzymuje się w reakcji chlorku etylenu z siarczkiem sodu. Powstaje przy tym dużo odpadu – chlorku sodu – co czyni wytwarzanie tiokolu mało ekologicznym i produkcja jego maleje. Tiokol ma dobre właściwości uszczelniające. W temperaturze pokojowej utwardza się przez utlenianie dwutlenkiem manganu (10% obj.) i po 24 h ma twardość 42oSh·A. Gęstość tiokolu wynosi 1,78g/cm3. Przepuszczalność pary wodnej szczeliwa tiokolowego wynosi ok. 5 g/m2d. Szczeliwo jest trwałe i elastyczne, ma dobrą adhezję do szkła, aluminium, stali ocynkowej i nierdzewnej. Szybkość utwardzania tiokolu w zakresie temp. 20-40oC wzrasta dwukrotnie wraz ze wzrostem temperatury o 10oC. Być może warto się zastanowić nad możliwością otrzymania polisiarczków metodami wydzielającymi mniej zanieczyszczeń, np. polioksypropylenomerkaptanów.

Poliuretany Najbardziej wszechstronnymi polimerami są poliuretany. Otrzymuje się z nich: elastomery, pianki poliuretanowe elastyczne, półsztywne i sztywne, kleje, powłoki i włókna elastyczne (spadeks) oraz tworzywa przekładkowe, o największym stosunku wytrzymałości do ciężaru. Szczeliwa otrzymuje się z elastomerów poliuretanowych. Dwoma głównymi składnikami poliuretanów są oligomerole (zawierające giętkie łańcuchy o ciężarze cząsteczkowym od 1000 do 10000 i reaktywne grupy hydroksylowe) oraz izocyjaniany, stanowiące pierścienie aromatyczne związane z gru-

pami izocyjanianowymi. Po wymieszaniu oligomerole szybko reagują z izocyjanianami i tworzą poliuretany (elastomery poliuretanowe). Dodatek małocząsteczkowych przedłużaczy (glikole, diaminy) zwiększa wytrzymałość elastomerów poliuretanowych. Szybkość reakcji jest regulowana katalizatorami. Typowymi katalizatorami reakcji grup hydroksylowych z izocyjanianowymi są aminy trzeciorzędowe i związki cynoorganiczne. Mogą one przyśpieszać reakcje powstawania poliuretanów nawet do kilkuset razy. Nadmierne przyśpieszenie reakcji powstawania poliuretanów nie jest korzystne, gdyż polimer i szczeliwo może nie zdążyć zadowalająco zwilżyć całej powierzchni styku szczeliwa z płytą szklaną.

Dlatego stosuje się również słabsze katalizatory: związki organiczne cynku, bizmutu, itp., zapewniające dłuższy czas życia mieszanek poliuretanowych. Związków rtęci unika się, ponieważ są toksyczne, chociaż wykazują korzystne właściwości przetwórcze.

Elastomery poliuretanowe mogą być jedno- lub dwuskładnikowe. PUR jednoskładnikowe są to poliuretany zakończone grupami izocyjanianowymi. Utwardzają się poprzez reakcję z wodą lub parą wodna. Wykorzystuje się je m.in. jako RHM. PUR dwuskładnikowe otrzymuje się przez wymieszanie oligomerolu (oraz katalizatorów i ew. innych składników mieszanki) z izocyjanianami. Stwarzają większą możliwość regulacji składu i szybkości sieciowania.

Przy doborze rodzaju oligomerolu do PUR należy brać pod uwagę zarówno cenę, jak i właściwości otrzymywanych zeń PUR i szczeliw.

Oligomerole do poliuretanów są kilku rodzajów: zz Standartowe polieterole otrzymywane zwykle przez przyłączanie tlenku propylenu (czasem i etylenu) do związków wielohydroksylowych, tzn. oligoetery zakończone grupami hydroksylowymi, najczęściej mieszanki dioli i trioli polioksypropylenowych. Liniowe łańcuchy polioksypropylenodioli nadają poliuretanom dużą elastyczność a rozgałęzione łańcuchy polioksypropylenotrioli nadają im usieciowanie i trwałą wytrzymałość mechaniczną. Ich gęstość wynosi ok. 1,1, kg/dm3. Polioksybutylenole (PTMG), o regularnej budowie, tworzą PUR o większej wytrzymałości niż polioksypropylenole ale są istotnie droższe. zz Długotrwałą odporność polimerom i otrzymywanym z nich szczeliwom zapewnia dodatek 0,2-2% antyutleniaczy – blokowanych fenoli, amin i siarczków. Do takich antyutleniaczy należy BHT (di-tetr-butylo-hydroksytoluen) lub 2,2,4-trimetylo-1,2-dihydrochinolina. zz Polidienole (PolyBd) – polimery butadienu zakończone grupami hydroksylowymi, z których otrzymuje się poliuretany o doskonałych właściwościach. Są one jednak otrzymywane stosunkowo trudnymi sposobami (np. przez polimeryzację anionową), deficytowe i drogie. zz Oligoestrole, tworzące elastomery poliuretanowe o większej wytrzymałości mechanicznej niż powszechnie stosowane oligooksypropylenole, ale droższe i mniej odporne na działanie wilgoci, nie stosowane w zasadzie do wyrobu szczeliw. zz Nowo opracowane hydrofobowe oligomerole, będące częściowymi estrami kwasów tłuszczowych i poligliceryny, otrzymywane z gliceryny lub odpadów gliceryny

w yda n ie s p e c j al n e

Masy uszczelniające do szyb zespolonych

z produkcji biodiesla z olejów roślinnych (w Polsce – oleju rzepakowego). Początkowo, przez termiczno-katalityczną kondensację gliceryny (czystej, technicznej lub odpadowej) otrzymuje się poliglicerynę: n HOCH2CH(OH)CH2OH --> HO[CH2CH(OH)CH2O] nH + (n -1) H2O. Im większy jest stopień polikondensacji gliceryny tym większy jest ciężar cząsteczkowy a mniejsza liczba hydroksylowa poligliceryny. Poliglicerynę estryfikuje się następnie kwasami tłuszczowymi – wolnymi lub w postaci estrów: metylowego (biodiesel) lub glicerynowego (oleje). Zależnie od stopnia zestryfikowania kwasami tłuszczowymi grup hydroksylowych poligliceryny otrzymuje się oligomerole o różnej liczbie hydroksylowej (w granicach od 40 do 450 mg KOH/g) i poliuretany o różnej elastyczności – sztywności. Koszt wytwarzania oligomeroli z poligliceryny i kwasów tłuszczowych szacuje się na 4-5 zł/kg. zz Regenerowane oligoeterole i oligoeterolaminy otrzymywane przez przeróbkę chemiczną odpadów elastycznych pianek poliuretanowych i wykorzystywane do otrzymywania poliuretanów i poliuretanomoczników o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej i zwiększonej adhezji do szkła i metali. Koszt wytwarzania tych oligomeroli jest szacowany na ok. 3 zł/kg Pewnym rodzajem RHM jest poliuretanoallofanian.

Rozgałęziające ugrupowania allofanianowe powstają w reakcji nadmiaru grup izocyjanianowych z grupami uretanowymi. !

— NHCOO — + — NCO ——→ — NHCONCOO — Wiązanie allofanianowe jest trwałe do 130ºC i poniżej tej temperatury zawierający je PUR jest usieciowany i stały. Powyżej temperatury 130ºC ugrupowanie allofanianowe dysocjuje, polimer się upłynnia i może być odwracalnie formowany.

Użycie polieterouretanów do wyrobu szczeliw uniezależnienia dostawy szczeliw od dostaw surowców, ponieważ oligoeterole stanowią bazę do produkcji różnych innych powszechnie używanych rodzajów poliuretanów, takich jak np. pianki poliuretanowe. Typowe szczeliwa poliuretanowe mają następujące właściwości: zz czas urabialności (przydatność do użycia) wynosi 20-80 min. (zależnie od temp.); czas ten maleje dwukrotnie ze wzrostem temp. o 10oC w zakresie 20-40oC, zz czas żelowania (pyłosuchość) – 3-5 h (zależnie od temperatury), zz twardość, oSh A: 5 po 2 h; 20 po 4 h; 34 po 12 h; 3852 po 24 h; <65 po 14 dniach, zz przepuszczalność pary wodnej (MVTR): 3,75 g/m2/24 h (wg EN 1279-4), zz dyfuzja argonu (GPRa) 0,0041 g/m2 d (wg EN1279-4).

Szczeliwo Hot Melt Szczeliwa Hot Melt są (zwykle) węglowodorowymi polimerami termoplastycznymi. Należą do nich: poliizobutylen (PIB), kopolimery izobutylenu, terpolietylenopropylenodien (EPDM) lub polibutylen. Stosuje się je do wyrobu pierwotnych uszczelek wewnętrznych dla brzegowych szyb zespolonych. Ich zaletą jest mała przepuszczalność pary

3MTM Scotch-WeldTM reaktywne poliuretany (PUR) – przyrost siły połączenia w porównaniu do innych rodzajów klejów.

Mierzona wytrzymałość w ścianie.

1500 1 4

1000

2 500 3

0

1 3

5 min.

10 min.

Scotch-WeldTM reaktywne poliuretany 2-składnikowy klej epoksydowymi

15 min.

4 2

30 min.

1 godz.

2 godz.

klej PVA klej termotopliwy

Rys. 1. Zmiany wytrzymałości na ścinanie różnych klejów w temperaturze pokojowej

wodnej, duża odporność na promieniowanie UV, prostość i taniość nakładania. Hotmelt butylowy ma jednak ograniczoną odporność termiczną i wytrzymałość konstrukcyjną.

Nakłada się je w temp. od 110oC (Low Melt) do 210oC (Hot Melt). Aby adhezja kleju Hot Melt do szkła i ramki dystansowej była dostatecznie duża, temperatura stopu Hot Melt, musi być dostatecznie wysoka a jego lepkość wskutek tego dostatecznie mała, zarówno podczas nakładania kleju, jak i po jego zetknięciu z chłodną ramką i szkłem.

Im wyższa jednak jest temperatura wyjściowa Hot Meltu tym większy jest następnie skurcz po jego ochłodzeniu i większe naprężenia wewnętrzne. Szczeliwo Hot Melt ma gęstość ok. 1050 g/dm3. Zużycie wynosi 5-6 g/mb (obie strony ramki dystansowej).

do temperatury pokojowej, po ok. 30 s. Umożliwia to skrócenie procesu produkcyjnego. W temperaturze pokojowej w uformowanym już reaktywnym hot-melcie przebiega dalej reakcja z parą wodną, tym szybciej, im większa jest wilgotność i temperatura otoczenia. Po ok. 10 min. od naniesienia połączenie RHM jest wytrzymalsze niż typowego Hot Meltu (rys. 1). Szybkość sieciowania RHM jest jednak na ogół powolniejsza niż systemów dwuskładnikowych.

Reaktywne Hot Melty Reaktywne hotmelty łączą w jednym układzie termoplastyczne hotmelty z uszczelniaczami chemoutwardzalnymi. Nie wymagają mieszania dwu składników. Sieciowanie RHM zwiększa kohezję, adhezję do szkła i odporność termiczną szczeliw. Wytwarza się reaktywne hotmelty (RHM) uretanowe i silikonowe. RHM uretanowy jest liniowym PUR zakończonym grupami izocyjanianowymi. Wobec wilgoci reagują z grupami izocyjanianowymi, wydzielając CO2 (ulatniający się) i tworząc ugrupowania mocznikowe przedłużające i sieciujące polimer.

RHM siloksanowy jest liniowym polisiloksanem, zakończonym zwykle grupami metoksysiloksanowymi -Si(OCH3)n. Pod wpływem wilgoci odszczepia metanol i tworzy sieciujące wiązania siloksanowe. | | | 2 -Si-OCH3 + H2O --> -Si - O - Si - + 2 CH3OH | | | RHM formuje się w stopie o podwyższonej temperaturze rzędu 130oC. Wytrzymałość początkową (tzw. „zieloną”) polimer osiąga natychmiast po ochłodzeniu uszczelniacza

Środki pomocnicze

Kleje cyjanoakrylowe Znane są kleje cyjanoakrylowe utwardzane w ciągu kilku sekund promieniowaniem UV. Są odporne na temperatury od -50 do +120ºC. Stosuje się je do płaskiego klejenia płyt okiennych. Są jednak drogie (ok. 1000 zł/kg).

Wypełniacze i pigmenty Aby zmniejszyć koszt szczeliwa polimer napełnia się możliwie dużą ilością tańszego wypełniacza. Wypełniacz zmniejsza także fizycznie przepuszczalność wilgoci i gazów, które mogą przenikać przez szczeliwo, przedłużając drogę, którą muszą przebyć. Ilość wypełniacza jest ograniczona płynnością (lejnością) szczeliwa. Wypełniaczami mogą być obojętne minerały, na przykład węglan wapnia lub kaolin, o dużym stopniu zdyspergowania. Specyficznym wypełniaczem jest węglan wapnia modyfikowany przez obróbkę kwasem stearynowym i powleczony powierzchniowo stearynianem wapnia, co nadaje mu hydrofobowość i śliskość.

Szczeliwo może zawierać pigment, który w pewnym stopniu może również odgrywać rolę wypełniacza. Pigmentem, zabezpieczającym szczeliwo przed promieniami ultrafioletowymi i degradacją polimeru jest sadza. Opracowano też wypełniacz reaktywny, który zwiększa wytrzymałość napełnionego nim polimeru.

Profesjonalne masy uszczelniające Proventuss Polska Sp. z o.o., ul. Gizów 6, 01-249 Warszawa tel. 022 314 44 32-33, fax 022 314 44 34, e-mail: office.polska@proventuss.com, www.proventuss.com.pl

Zygmunt Wirpsza

Plastyfikatory Płynność szczeliwa można zwiększać przez dodatek plastyfikatora, na przykład ciekłego ftalanu dialkilowego.

Dostateczna płynność szczeliwa jest potrzebna aby zapewnić uszczelnianym powierzchniom powierzchnię styku, zwilżenie i adhezję. Plastyfikator powinien mieć wystarczająco małą prężność par (wysoką temperaturę wrzenia) aby nie powodował kroplenia oparów w szybach.

Katalizatory Katalizatory utwardzania szczeliw zależą od rodzaju użytych polimerów. Termoplastyczne Hot Melty nie wymagają użycia katalizatorów. Tiokole utwardza się nadtlenkiem manganu (ok 10% obj.). Jako katalizatory utwardzania PUR standardowo stosuje się związki cynoorganiczne, katalizujące głównie reakcje grup hydroksylowych z izocyjanianowymi, które prowadzące do otrzymywania wiązań uretanowych oraz aminy III-rzędowe katalizujące silniej reakcje grup izocyjanianowych z wodą. Słabszymi katalizatorami są związki organiczne cynku, bizmutu, kobaltu i inne. Związki organiczne kobaltu (sykatywy) katalizują reakcje grup izocyjanianowych z wiązaniami uretanowymi.

Należy przy tym pamiętać, że katalizatory utwardzania katalizują reakcje w obie strony.

Stabilizatory - antyutleniacze Typowymi antyutleniaczami są blokowane przestrzenne fenole (np. BHT ) i aminy, rzadziej pochodne siarki.

Promotory adhezji Adhezję szczeliw, zwłaszcza do szkła, polepsza się przez wbudowywanie w skład polimerów związków silikonowych z grupami metoksylowymi oraz epoksydowymi, aminowymi lub merkaptanowymi. Związki metoksysilikonowe reagują z grupami Si-OH szkła, wiążąc je ze sobą.

Si-OH + Si-OCH3 -> Si-O-Si + CH3OH Inne grupy funkcyjne promotora reagują z grupami -NCO poliuretanu, wiążąc PUR ze szkłem. Środek tiksotropujący Jednym z lepszych środków tiksopropujących jest krzemionka koloidalna.

Lp.

Polimer bazowy

WVP: film grub. 3,0 mm (g/m2d) wg. DIN 53122, część 1

1

Polisiarczek (PS) (Tiokol)

3-6

2

Poliuretan (PUR)

2-4

3

Polisiloksan (Silikon)

15-20

4

Butyl

0,1-0,2

5

RHM PUR

0,008

6

RHM silikon

0,15

Tabela 1. Przenikalność pary wodnej (WVP) przez film masy uszczelniającej 3 mm grubości z różnych polimerów.

18

Lp.

Polimer bazowy

Dyfuzja argonu, film grub. 3,0 mm (ml/m2 m bar)

1

Polisiarczek (PS) Tiokol

40-70

2

Poliuretan (PUR)

100-300

3

Polisiloksan (Silikon)

2000-4000

4

Butyl

5-15

5

RHM PUR

0,005 g/m2d

6

RHM silikon

0,005 g/m2d

Tabela 2. Dyfuzja argonu przez film masy uszczelniającej o grubości 3 mm z różnych polimerów

Właściwości szczeliw Właściwości szczeliw otrzymywanych z różnych polimerów W tabeli 1 i 2 podano przenikalność pary wodnej i argonu przez masy uszczelniające o grubości 3 mm z różnych polimerów.

Jeżeli do pierwotnego uszczelnienia używa się butylu (HM), o małej przepuszczalności pary wodnej, to niezależnie od rodzaju uszczelnienia wtórnego szkła zespolonego otrzymuje się podobną przepuszczalność pary wodnej, WVP=1,2.

Bardzo istotne jest staranne wykonanie uszczelnienia pierwotnego (ciągła wstęga butylu, klejenie narożników) ponieważ najmniejsza przerwa w tej barierze otwiera przepływ wilgoci już tylko przez uszczelnienie wtórne; z tego względu bezpieczniej jest jako uszczelnienie wtórne stosować materiał o możliwie małej WVP (PS albo PUR).

Ponieważ butyl nie stanowi zadowalającej bariery dla argonu konieczne jest użycie jednocześnie uszczelnienia wtórnego o jak najniższej przepuszczalności argonu.

Wpływ składu szczeliw na ich właściwości Ważnymi cechami użytkowymi masy szczelinowej są: lepkość, lejkość, tiksotropia, czas obróbki i czas żelowania.

Większa lepkość masy zapewnia większą równomierność nakładania szczeliwa ale zwiększa niebezpieczeństwo powstawania nieszczelności. Tiksotropia umożliwia stosowanie masy o mniejszej lepkości bez niebezpieczeństwa spływania masy.

W chemoutwardzalnych szczeliwach dwuskładnikowych istotne są: zz Dokładność wymieszania składników. Właściwości szczeliwa są, asymptotycznie, tym lepsze, im bardziej jednorodnie zostaną wymieszane składniki. Jednocześnie czas mieszania składników powinien być oczywiście krótszy niż czas żelowania masy. zz Szybkość utwardzania szczeliwa, po wymieszaniu komponentów, jest określana przez jego czas żelowania, (żywotność) który powinien być krótki ale w granicach umożliwiających bezpieczne naniesienie ewentualnych poprawek (10-30 min). Pożądane jest aby czas przeróbki był jak najdłuższy, a czas żelowania jak najkrótszy. Sieciowanie szczeliwa chemoutwardzalnego w temp. pokojowej przebiega stosunkowo powoli,

3-12 h a nawet dłużej. W miarę przebiegu utwardzania wzrasta twardość szczeliwa, przykładowo od 5oSh A po 2h; 20oSh A po 4h do 42oSh A po 24h utwardzania szczeliwa poliuretanowego. Szybkość utwardzania szczeliwa wzrasta ok. dwukrotnie ze wzrostem temp. o 10oC (w granicach 20-40oC).

Ważnymi cechami charakterystycznymi gotowych już szczeliw do okien są: zz adhezja do szkła, zz twardość, zwykle wyrażana w ºSh A, zz wytrzymałość kohezyjna na rozciąganie, wyrażona w MPa, zz zawartość i lotność składników lotnych, np. określana przez ubytek masy (%) po 7 dniach w 70oC. Wielkości tych parametrów mogą ulegać zmianom.

Właściwości polimerów termoplastycznych zależą przede wszystkim od temperatury. Właściwości polimerów i szczeliw utwardzalnych zmieniają się w miarę wzrostu stopnia utwardzenia, ustalając się po końcowym utwardzeniu polimeru – szczeliwa.

Polimery i szczeliwa utwardzalne charakteryzują się: zz czasem do pyłosuchości, odpowiadającym czasowi żelowania polimeru; zz czasem utwardzania, do uzyskania minimalnej wytrzymałość mechanicznej, zapewniającej utrzymanie integralności pod naprężeniem układowi usieciowanego polimeru; zz czasem do uzyskania całkowitego, końcowego utwardzenia nie ulegającego już w zasadzie dalszej zmianie.

tarzenie i trwałość okien S z szybami zespolonymi Trwałość wypełniacza i stabilizatora w ramach okiennych jest obliczona na 20-40 lat użytkowania w warunkach normalnych. Producent gwarantuje trwałość 5-15 lat.

Starzenie szczeliw przebiega przede wszystkim pod działaniem wolnych rodników powstających pod wpływem promieniowania UV, tlenu i ozonu. Starzeniu zapobiega się przez dodatek 0,1-2% wag. stabilizatorów – utleniaczy i absorberów UV. Trwałość polimerów w ramach okiennych i szczeliwach okiennych zwiększa obecność w nich wypełniaczy. Potencjalnie różnorodny (fizycznie i chemicznie)

w yda n ie s p e c j al n e

Masy uszczelniające do szyb zespolonych

Ekonomika W 2005 r. rynek sprzedaży mas uszczelniających do szyb zespolonych w Polsce składał się z 66% PUR, 31% polisiarczków, 2% Hot Meltów i 1% silikonów. Od tego czasu zużycie polisiarczków zmalało a poliuretanów wzrosło do 70-90%.

Reaktywne hotmelty (RHM) są droższe niż hotmelty butylowe, jednak wyższy ich koszt jest kompensowany w większości przypadków przez mniejsze zużycie (jedno szczeliwo zamiast dwóch).

Koszt wytwarzania szczeliw poliuretanowych można zmniejszyć stosując nowoopracowane, tańsze rodzaje oligomeroli oraz nowoopracowywane wypełniacze reaktywne.

www.ecoin.pl, biuro@ecoin.pl

Na zbyt szczeliw (podobnie jak i innych produktów) ma wpływ zarówno ich jakość, dostępność, łatwość stosowania, jak i cena. Cena produktu decyduje nieraz o jego zastosowaniu (oczywiście przy zachowaniu odpowiedniej jakości). Przykładem jest nie stosowanie oligomeroli PTMG do produkcji szczeliw PUR o dużej wytrzymałości oraz nie stosowanie do szczeliw drogich związków cyjanoakrylowych, sieciujących w ciągu sekund w promieniowaniu UV. Przeciwieństwem mogą być tanie PUR ze stosunkowo tanich, nowych oligomeroli.

Nowe rozwiązania Zainstalowano po raz pierwszy ciągłą linię produkcyjną poliuretanowych mas uszczelniających, zapewniającą powtarzalność produkowanych szczeliw. Docelowa wydajność instalacji produkcyjnych w 2009 roku wyniesie około 8 mln litrów szczeliwa rocznie.

Wprowadzono osuszacze w postaci ramek piankowych mocowanych warstwą kleju samoprzylepnego. Wyeliminowano w ten sposób ramki metalowe i warstwy PIB a zmniejszono współczynnik przewodnictwa ramek do 0,06 W/m2h. Umożliwiono automatyzację produkcji. Zmniejszono dźwiękochłonność o ok. 2 dB. Opracowano i zastosowano nowe, jednoskładnikowe reaktywne Hot Melty, poliuretanowe i silikonowe, w których dwa szczeliwa (Hot Melt i szczeliwa dwuskładnikowe) zastępuje się przez jedno: RHM. Wprowadza się nową generację okien i oszkleń, w których izolację stanowi próżnia – idealny środek izolacyjny termicznie.

Otrzymuje się tzw. szyby VIG (Vacuum Isolating Glasing), których podstawową zaletą jest dobra izolacyjność termiczna (do 0,4 - 0,5 W/m2K), mała grubość (10 mm przy dwu szybach 4 mm) i ciężar oraz zbędność stosowania kosztownych gazów szlachetnych. Współczynnik prze-

100 10 λgas [W/(m2K)]

szkodliwy wpływ wody (pary wodnej) jest eliminowany przez stosowanie środków suszących (np. silikażel) i powinien wystarczyć na cały okres użytkowania okna z szybami zespolonymi. Szyby rozhermetyzowane i z dostępem wilgoci nie nadają się już do użytku. Opracowano jednak sposoby naprawy uszkodzonych szyb. Starzenie ram okiennych i szczeliw w szybach zespolonych zachodzi również w wyniku odkształceń mechanicznych, zwłaszcza wskutek zmian temperatury otoczenia, a także zanieczyszczeń atmosferycznych.

Składniki szyb zespolonych są wzajemnie zgodne, jeśli pomiędzy nimi nie zachodzą szkodliwe oddziaływania.

Szkodliwym oddziaływaniem może być migracja plastyfikatorów, rozpuszczanie (zacieki) składników termoplastycznych (np. PIB). Należy dążyć aby oddziaływania takie przebiegały na tyle powoli, by nie ujawniały się w okresie trwałości a zwłaszcza w okresie gwarancji wyrobów. Oddziaływania takie zależą od powierzchni styku z krawędzią uszczelnienia, rodzaju i stężenia plastyfikatorów oraz temperatury otoczenia.

1 0,1 0,01 10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

ciśnienie w przestrzeni międzyszybowe [mbar] Rys. 2. Zależność współczynnika przenikania ciepła od resztkowego ciśnienia gazu w przestrzeni międzyszybowej (1 mm).

nikania ciepła w przestrzeni międzyszybowej (1 mm) jest tym mniejszy, im mniejsze jest ciśnienie w tej przestrzeni, do 0,01 W/m2K przy 10-4 mBar. Szyby VIG zostały już opatentowane w USA i są produkowane w Japonii i Chinach a rozpoczęcie ich produkcji w UE jest przewidywane w 2010 r. Nie przyjęto jeszcze jednolitej technologii wytwarzania szyb VIG. Jako materiały zespolające szyby VIG bierze się pod uwagę: lutowanie indem (temp. top. 155oC – preferowane) lub innymi metalami (ok. 400oC), stapianie szkła (300oC), klejenie polimerami. Zastosowanie ultradźwięków i lasera zwiększa wydajność zespalania.

Zespolenie szyb w temperaturze niższej od 200oC umożliwia stosowanie szyb niskoemisyjnych.

Próżnię w VIG otrzymuje się dwoma sposobami: zz zespolenie tafli szkła w komorze próżniowej; zz odpompowanie powietrza z przestrzeni międzyszybowej zespolonej szyby.

MASA USZCZELNIAJACA DO SZYB ZESPOLONYCH

ADSORBENT WILGOCI

Wolny od toksycznej rtęci

Nie zawiera deficytowego PolyBD

Gwarancja przejrzystości szyby Jakość certyfikowana przez renomowane instytuty

Zygmunt Wirpsza Politechnika Radomska im. K. Pułaskiego

SYSTEM SZPROSÓW MIĘDZYSZYBOWYCH

Estetyka

Szeroka gama wzorów

Stabilność konstrukcji

Hot Melt a inne masy uszczelniające w badaniach adhezji wg PN-EN 1279-4

Odpowiednie uszczelnienie szyb zespolonych jest elementem zasadniczo wpływającym na ich jakość. Bezpośrednio wiąże się z pełnioną przez nie funkcją.

Zapewnienie wymaganej szczelności odbywa się przez zastosowanie w produkcji specjalnie dobranych do tego celu materiałów. Są nimi masy klejąco-uszczelniające spełniające wielorakie funkcje. Przede wszystkim stanowią one barierę dla przenikania pary wodnej i innych gazów do przestrzeni międzyszybowej.

To ich podstawowe zadanie. Poza tym równie ważne jest zachowanie odpowiednich właściwości mas elastycznych w zakresie temperatur występujących w danym klimacie.

Właściwości mas uszczelniających Hot Melt Materiałami stosowanymi jako masy klejąco-uszczelniające w szybach zespolonych są: polisiarczki („tiokole"), poliuretany, silikony, poliizobutyleny (masy typu „Hot Melt"). Różnią się one pomiędzy sobą składem chemicznym, a więc właściwościami oraz sposobem nakładania w trakcie produkcji.

Spośród wymienionych rodzajów mas uszczelniających stosowanych w produkcji szyb zespolonych masy uszczelniające typu Hot Melt stosowane jako uszczelniacz brzegowy (wtórny) wyróżniają się szczególnie. Są to materiały, których dużą zaletą jest niska przepuszczalność pary wodnej, cechuje je też w porównaniu z innymi masami duża odporność na promieniowanie UV. Do korzystnych właściwości zaliczyć można również stosunkową prostotę nakładania ich na szyby i związaną z tym relatywną taniość wyposażenia i produkcji. Masy typu Hot Melt, jak sama nazwa wskazuje, nakłada się „na gorąco". Podczas procesu nakładania szczególną uwagę należy zwrócić na zachowanie właściwej temperatury masy, gdyż od tego zależy jej adhezja do szkła i ramki dystansowej. Zbyt niska temperatura masy lub zbyt szybkie jej schłodzenie w zetknięciu z zimnym szkłem i ramką powoduje słabą przyczepność i kłopoty z jakością i trwałością szyb [1].

Próbki do badań adhezji Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 1279-4: 2004 Szkło w budownictwie. Szyby zespolone izolacyjne.

Część 4: Metody badania fizycznych właściwości uszczelnień obrzeży [2], obecnie obowiązującej w zakresie badań mas uszczelniających stosowanych w szybach zespolonych, masy te należy poddać przede wszystkim badaniu adhezji szczeliwa do szkła. Badania zawarte w tej normie

20

Fot. 1. Przykładowa próbka wykonana z masy Hot Melt do badań adhezji wg PN-EN 1279-4:2004

dotyczą wszystkich mas uszczelniających stosowanych w szybach zespolonych, a szczeliwa Hot Melt nie zostały w żaden sposób wyodrębnione jako oddzielna grupa.

Jednak masy uszczelniające Hot Melt w porównaniu z badaniami innych mas wypadają nieco inaczej, biorąc pod uwagę uzyskiwane wyniki. Badanie adhezji szczeliwa do szkła przeprowadzane jest na próbkach stanowiących połączenia szkło-szczeliwo-szkło, o następujących wymiarach: zz wymiary szyby: 75x12x6 mm zz wymiary szczeliwa: 50x12x12 mm Tolerancje wymiarowe szczeliwa wynoszą ± 1 mm. W przypadku mas Hot Melt szczególnie trudno jest przygotować odpowiednie próbki z uwagi na sposób nakładania tych mas na szkło i występujący skurcz po ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Zachowanie tolerancji wymiarowych w odniesieniu do szczeliwa ± 1 mm nastręcza wiele kłopotów osobom przygotowującym próbki do badań. Ważna jest również ogólna jakość przygotowywanych połączeń, które muszą być pozbawione wszelkich wad wykonania. Przykładową próbkę do badań adhezji przygotowaną z masy Hot Melt przedstawia fot. 1.

conajmniej 7 dni. Wystawienie na działanie ciepła odbywa się w zamkniętym piecu, w temperaturze 60 (±2)°C przez 168 (±5) godz. Z uwagi na swoje specyficzne właściwości próbki przygotowane z zastosowaniem mas Hot Melt czasami ulegają odkształceniu w tej temperaturze. Fot. 2 przedstawia dwie próbki po przeprowadzeniu ich starzenia w zamkniętym piecu. Jedna z nich została wykonana z zastosowaniem masy poliuretanowej (próbka nr 1), jej wymiary i kształt nie uległy zmianie, a druga (próbka nr 2) wykonana z użyciem masy Hot Melt została zniekształcona pod wpływem działania ciepła. Próbki takie są więc przed badaniami odpowiednio zabezpieczane by ich kształt nie uległ zmianie pod wpływem wzrostu temperatury.

Połączenia szkło-szczeliwo-szkło wykonane z udziałem masy Hot Melt, starzone w wodzie przez umieszczenie ich w pojemniku napełnionym wodą destylowaną lub zdejonizowaną (o przewodnictwie równym lub mniejszym niż 30 uS) i przechowywane w standardowych warunkach pokojowych przez okres 168 (±5) godz. nie wykazują

Przeprowadzenie badania Badanie adhezji wg PN-EN 1279-4:2004 polega na: zz poddaniu części z próbek procesowi starzenia polegającym na wystawieniu na działanie ciepła, wody i promieniowania UV, a następnie zz przeprowadzeniu próby rozciągania pod obciążeniem dla próbek poddawanych i nie poddawanych starzeniu.

Starzenie próbek przeprowadza się w odpowiednich warunkach przez dokładnie podany w normie czas. Utwardzanie początkowe obejmuje utwardzanie wstępne w standardowych warunkach pokojowych przez conajmniej 21 dni oraz klimatyzowanie w tych samych warunkach przez

Fot. 2. Próbki po przeprowadzeniu ich starzenia w zamkniętym piecu w temperaturze 60 (±2) °C przez 168 (±5) h zgodnie z PN-EN 1279-4:2004

w yda n ie s p e c j al n e

Hot Melt a inne masy uszczelniające w badaniach adhezji...

Tabela 1. Przykładowe wartości naprężeń średnich i odkształceń średnich na przecięciu z linią A-B (rys. l), uzyskane dla dwóch rodzajów mas uszczelniających: Hot Melt i poliuretanu Uzyskane wyniki na przecięciu z linią A-B L.p.

Rodzaj masy uszczelniającej

1.

Hot Melt Rys. 1. Trójkąt naprężeń/odkształceń [2] Opis: 1 – obszar OAB – w obszarze tym nie dopuszcza się rozerwania przed i po starzeniu σ – naprężenie w szczeliwie ε – odkształcenie szczeliwa

2

Rys. 2. Przedstawienie utraty adhezji lub kohezji rozciąganego szczeliwa [2] Opis: 1 – utrata kohezji 2 – utrata adhezji

żadnych zmian kształtu podstawowego, nie różnią się też pod tym względem od próbek przygotowanych z wykorzystaniem innych rodzajów mas.

Natomiast podczas wystawiania próbek wykonanych z zastosowaniem mas Hot Melt na działanie promieniowania UV, a więc podczas ich napromieniowywania przez okres 96 (±4) godz. promieniami prostopadle padającymi na szkło, o natężeniu w zakresie UVA równym 40 (±5) W/m mogą pojawić się problemy z zachowaniem

poliuretan

Badanie wytrzymałości szczeliwa – adhezja

Naprężenie średnie σav [MPa]

Wydłużenie średnie εav [%]

Utwardzenie wstępne

0,17

32,75

Po zanurzeniu w wodzie

0,18

32,36

Po ogrzewaniu w 60°C

0,19

31,00

Po napromieniowaniu UV

0,13

36,75

Utwardzenie wstępne

0,31

19,31

Po zanurzeniu w wodzie

0,29

20,94

Po ogrzewaniu w 60°C

0,30

20,50

Po napromieniowaniu UV

0,31

19,36

właściwego kształtu próbek. Jest to spowodowane równoczesnym działaniem w tym wypadku promieni UV i wytwarzania przez lampy temperatury rzędu 50°C. Jednak są to problemy występujące znacznie rzadziej w porównaniu z pojawiającymi się zniekształceniami podczas starzenia w zamkniętym piecu. Badanie wytrzymałości na rozciąganie dla próbek poddawanych i nie poddawanych starzeniu przeprowadza się w maszynie wytrzymałościowej, z zastosowaniem odpowiedniej szybkości rozciągania.

Zgodnie z normą PN-EN 1279-4:2004 wszystkie uszczelnienia obrzeży powinny mieć odpowiednią wytrzymałość adhezyjną i kohezyjną na rozciąganie, tak żeby wszelkie ewentualne uszkodzenia wystąpiły poza obszarem 0AB, przedstawionym na rysunku 1.

Rys. 3. Krzywe naprężeń/odkształceń dla badanych próbek wykonanych z zastosowaniem masy uszczelniającej poliuretanowej z wynikiem pozytywnym

Jeżeli podczas badania wytrzymałości na rozciąganie złącza szkło-szczeliwo-szkło następuje utrata adhezji lub kohezji rozciąganego szczeliwa w obszarze OAB przedstawionym na rys. 1, wówczas wynik badania próbki jest negatywny. Rys. 2 przedstawia utratę adhezji lub kohezji rozciąganego szczeliwa.

Uzyskane po przeprowadzeniu badań wyniki podaje się w wartościach średnich naprężenia i odkształcenia, gdy krzywe naprężeń/odkształceń przecinają linię AB na rys. 1. Przykładowe wartości naprężeń średnich i odkształceń średnich na przecięciu z linią A-B (rys. l), uzyskane na podstawie wykonanych pomiarów dla dwóch rodzajów mas uszczelniających: Hot Melt i poliuretanu zamieszcza tabela 1.

Zgodnie z normą PN-EN 1279-4, zarówno wielkość naprężenia średniego, jak i odkształcenia średniego na przecięciu z linią A-B (rys. l) nie świadczy o pozytywnym lub negatywnym wyniku całego badania. Kryterium pozytywnego wyniku badania jest jedynie brak utraty adhezji i kohezji rozciąganego szczeliwa w obszarze OAB (rys. 1).

Jednak na podstawie wyników zamieszczonych w tabeli 1 można zauważyć, że masy Hot Melt ulegają większemu wydłużeniu i osiągają niższe wartości naprężeń w porównaniu z masami poliuretanowymi. Jest to również bardzo widoczne na wykresach uzyskanych w trakcie rozciągania próbek w maszynie wytrzymałościowej.

Przykładowe wykresy uzyskane po rozciąganiu próbek wykonanych z dwóch rodzajów mas uszczelniających: Hot Melt i poliuretanu, dla których badanie zakończyło się wynikiem pozytywnym, a więc szczeliwo nie oderwało się od szkła (nie nastąpiła utrata adhezji) i nie zostało uszkodzone w masie (nie nastąpiła utrata kohezji) w obszarze OAB przedstawia rys. 3 i 4. Są to wykresy otrzymane podczas badań próbek nie poddawanych starzeniu. Natomiast wykresy otrzymywane dla próbek po starzeniu przez działanie ciepła, wody i promieni UV mają bardzo podobny przebieg (w przypadku uzyskania wyniku pozytywnego) dla danego rodzaju masy.

Profesjonalne masy uszczelniające Proventuss Polska Sp. z o.o., ul. Gizów 6, 01-249 Warszawa tel. 022 314 44 32-33, fax 022 314 44 34, e-mail: office.polska@proventuss.com, www.proventuss.com.pl

Agnieszka Marczewska

Podsumowanie Przeprowadzanie badań mas klejąco-uszczelniających jest konieczne i uzasadnione, ze względu na to, że masy te są elementem zasadniczo wpływającym na szczelność i trwałość szyb. Masy Hot Melt przechodzą te badania pomyślnie, mimo iż przygotowanie próbek jest bardziej kłopotliwe w porównaniu z innymi rodzajami mas.

W trakcie rozciągania ulegają one znacznemu wydłużeniu, ale posiadają wymaganą wytrzymałość na rozciąganie, w prawidłowo wykonanych próbkach z zastosowaniem odpowiednio przygotowanej masy nie następuje utrata adhezji ani kohezji.

Agnieszka Marczewska ISCMOiB Oddział Szkła w Krakowie

Rys. 4. Krzywe naprężeń/odkształceń dla badanych próbek wykonanych z masy Hot Melt z wynikiem pozytywnym

przed kondensacją w takich warunkach, można stosować nawiew ciepłego powietrza na powierzchnie przezroczyste obudowy.

 dokończenie ze str. 14 Tabela 3 Współczynnik przeorientaMateriał ramki dy- wodzenia ciepła Wartość cyjna* stansowej ramki dystansowej l, f Rsi,min W/(m∙K) aluminium

160

0,5

stal nierdzewna

17

0,6

polimer konstrukcyjny

<0,5

0,7

* przy zagłębieniu oszklenia w ramie 15 mm

Z porównania podanych powyżej wartości fRsi,min i wartości fRsi,dop wynika, że w przypadku najwyższej, 5-tej klasy wilgotności powietrza w pomieszczeniach, rozpatrzone rozwiązania techniczne nie zabezpieczają w pełni przed powierzchniową kondensacją pary wodnej, w czasie występowania mrozów. W celu ochrony

22

Kierunki rozwoju We współcześnie wznoszonych budynkach energooszczędnych eliminuje się lub ogranicza mostki cieplne spowodowane metalowymi elementami konstrukcyjnymi, np. zamiast stalowych wzmocnień kształtowników PVC ram okiennych stosuje się wzmocnienia z tworzyw sztucznych, pozwalające na redukcję współczynnika przenikania ciepła Uf o około 25%. Charakter konstrukcji czasami uniemożliwia zastąpienie elementu metalowego elementem z polimerów konstrukcyjnych. W takim przypadku zamiast zwykłej stali budowlanej stosuje się stal nierdzewną charakteryzującą się niższą przewodnością cieplną. Ze stali nierdzewnej wykonywane są obecnie łączniki mechaniczne oraz pręty zbrojeniowe specjalnych (o polepszonej izolacyjności cieplnej) wyrobów do połączeń i mocowań elementów żelbetowych lub stalowych.

Literatura: 1. Krzysztof Skarbiński, Szyby zespolone (5) rozdział 1 p. 1.8 Nanoszenie uszczelniacza zewnętrznego w: „Dom pod klucz” 2 (21) 97 2. Norma PN-EN 1279-4:2004 Szkło w budownictwie. Szyby zespolone izolacyjne. Część 4: Metody badania fizycznych właściwości uszczelnień obrzeży.

Podobny charakter mają zmiany rozwiązań technicznych ramek dystansowych w szybach zespolonych. Coraz częściej stosuje się obecnie ramki wykonane ze stali nierdzewnej oraz ramki z tworzyw sztucznych. Poprawę izolacyjności połączenia rama – szyba zespolona, nawet w przypadku zastosowania najczęściej stosowanych tradycyjnych ramek aluminiowych uzyskuje się także w przypadku większego zagłębienia szyby zespolonej w ramie, dzięki większemu „osłonięciu” krawędzi szyby. Takie rozwiązanie wymaga jednak odpowiednich kształtowników ramy i zastosowania szyby zespolonej o większej powierzchni i ciężarze. Zmniejszenie mostka cieplnego wywołanego ramką metalową będzie większe w przypadku ram o większej izolacyjności cieplnej w miejscu osadzenia szyby zespolonej, jak w przypadku ram okien przeznaczonych do stosowania w budynkach pasywnych energetycznie.

w yda n ie s p e c j al n e

dr inż. Robert Geryło Zakład Fizyki Cieplnej ITB

Powierzchniowa kondensacja pary wodnej – przegrody przeszklone

Kondensacja pary wodnej na powierzchniach przegród przeszklonych jest bardzo negatywnie postrzegana przez użytkowników budynków ponieważ pogarsza ich wygląd, ogranicza przezroczystość w częściach przeziernych oraz ułatwia powstawanie zanieczyszczeń. Ocena podatności przegród na powierzchniową kondensację pary wodnej i zapewnienie ochrony przed jej występowaniem staje się przez to istotnym zagadnieniem na etapach projektowania, wykonania i eksploatacji budynków.

Negatywny efekt

(3)

w których:

(4)

(5)

Pomimo, że kryterium wystąpienia kondensacji pary wodnej na powierzchniach materiałów niewrażliwych na wilgoć (z których wykonuje się przegrody przezroczyste) formułuje się w bardzo prostej postaci, to na jego spełnienie ma wpływ wiele parametrów określających: l izolacyjność i bezwładność cieplną przegrody, l warunki złożonej wymiany ciepła przez konwekcję i promieniowanie na jej powierzchniach, l wewnętrzne i zewnętrzne środowisko w jej sąsiedztwie.

Duża liczba i naturalna zmienność niektórych z oddziałujących czynników powodują, że zapewnienie ochrony przed rozpatrywanym zjawiskiem nie jest zadaniem łatwym, a całkowite wyeliminowanie możliwości jego wystąpienia na przegrodach przezroczystych, w wielu warunkach praktycznie nie jest możliwe. M.in. w związku z tym polskie przepisy budowlane wprowadzają wymaganie zabezpieczenia przed kondensacją pary wodnej wewnętrznych powierzchni przegród przezroczystych jedynie w odniesieniu do pomieszczeń wyposażonych w klimatyzację, utrzymującą stałą wilgotność względną powietrza.

W budynkach o wyższej wilgotności powietrza, często stwierdza się w pomieszczeniach kondensację na wewnętrznej powierzchni oszkleń, na ich całej powierzchni lub przy ramach. Ostatnio słyszy się również o skargach na pojawiającą się kondensację na zewnętrznej powierzchni oszkleń o bardzo dobrej izolacyjności cieplnej.

atura i przyczyny N powierzchniowej kondensacji pary wodnej Przegrody przezroczyste charakteryzują się małą bezwładnością cieplną i relatywnie szybko reagują na zmiany temperatury wewnętrznego lub zewnętrznego środowiska. Ich powierzchnie są zabezpieczone przed kondensacją pary wodnej jeżeli ich temperatura jest wyższa od punktu rosy, czyli wartości, w której powietrze zawierające określoną ilość pary wodnej osiąga stan nasycenia (wilgotność względną równą 100%).

(2)

(1)

Temperaturę punktu rosy θdp powietrza o temperaturze θ i wilgotności względnej j można określić np. wg następujących wzorów:

Szyby zespolone

Współczesne typowe rozwiązania techniczne przegród przezroczystych umożliwiają utrzymanie w centralnym obszarze oszkleń, poza zasięgiem oddziaływania mostków cieplnych przy ramach lub połączeniach konstrukcyjnych, wymaganej z uwagi na ochronę przed kondensacją, temperatury wewnętrznej powierzchni w tzw. warunkach obliczeniowych (np. temperatura powietrza w pomieszczeniu 20°C, wilgotność względna od 45% do 55% lub 60%, w zależności od rodzaju pomieszczenia).

Na powierzchni wewnętrznej oszklenia, przy ramie, w największym stopniu przy zastosowaniu międzyszybowej ramki aluminiowej, istnieje zwiększone ryzyko okresowego pojawiania się kondensacji pary wodnej. Bardziej narażona jest dolna część szyby zespolonej, gdzie wewnątrz przestrzeni między szybami, w wyniku naturalnej konwekcji, występuje napływ na szybę wewnętrzną powietrza ochłodzonego na szybie zewnętrznej.

W warunkach eksploatacyjnych występowanie powierzchniowej kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród przezroczystych jest na ogół, w decydujący sposób, uzależnione od zachowań użytkowników. W mieszkaniach, z powodu różnych indywidualnych nawyków eksploatacji stwierdza się występowanie skrajnie różnych warunków cieplno-wilgotnościowych (odpowiadających wszystkim normowym klasom wilgotności pomieszczeń wg PN-EN ISO 13788) i mogących znacznie odbiegać od ww. warunków obliczeniowych. Z powodu niedostosowania intensywności wentylacji do emisji wilgoci w pomieszczeniu chwilowe wartości ciśnienia cząstkowego pary wodnej mogą osiągać poziom odpowiadający najwyższej klasie wilgotności, wówczas możliwa jest kondensacja pary wodnej na całej wewnętrznej powierzchni oszklenia. Zagadnienie podatności na kondensację wewnętrznych powierzchni przegród przeszklonych zostało szczegółowo omówione w artykule, zamieszczonym w „Świecie Szkła” w grudniu 2006 r. i styczniu 2007 r.* Ewentualne, okresowe występowanie kondensacji na zewnętrznej powierzchni przegród z oszkleniami (np. na szybach w pasie nieprzeziernym ścian osłonowych metalowoszklanych) ma naturalne przyczyny, m.in. jest związane ze złożoną wymianą ciepła przez konwekcję z powietrzem i przez promieniowanie z otoczeniem (nieboskłon, powierzchnia gruntu, powierzchnie budynków i innych obiektów). O ile otoczenie „widziane” przez wewnętrzną powierzchnię przegrody w pomieszczeniu ma na ogół temperaturę bardzo zbliżoną do temperatury powietrza, to temperatura promieniowania otoczenia w środowisku zewnętrznym może być okresowo istotnie niższa od temperatury powietrza. W środowisku zewnętrznym często występują wysokie, bliskie stanu nasycenia, wartości wilgotności względnej powietrza.

23

Robert Geryło

Zachowanie się przegród przezroczystych w rzeczywistych warunkach

powietrza co m.in. umożliwia uproszczenie opisu wymiany ciepła przez promieniowanie zlinearyzowanej postaci, analogicznej jak w odniesieniu do konwekcji wg wzoru (6):

Rozkład temperatury w obudowie budynku jest trójwymiarowy i zmienia się w czasie.

W przegrodach przezroczystych ma charakter jednowymiarowy jedynie w centralnych obszarach oszkleń, poza zasięgiem oddziaływania mostków cieplnych tworzących się przy połączeniach konstrukcyjnych, mocowaniach mechanicznych i ramach.

Na powierzchniach przegród występuje złożona wymiana ciepła, przy czym w opisie tego zjawiska korzysta się z założenia, że gęstość strumienia ciepła na powierzchni jest równa sumie gęstości strumieni ciepła: l przez promieniowanie, l przez konwekcję, l przez przewodzenie w przegrodzie, l od promieniowania słonecznego.

Z uwagi na zjawisko powierzchniowej kondensacji pary wodnej, oprócz izolacyjności cieplnej przegrody, istotne znaczenie mają pierwsze dwa z wyżej wymienionych. Strumień ciepła w wyniku konwekcji zależy w sposób nieliniowy od różnicy temperatury powierzchni i powietrza. Przy założeniu małych wartości tej różnicy można przyjąć uproszczony opis w postaci zlinearyzowanej: (6) w którym: hc – lokalna wartość współczynnika konwekcyjnego przejmowania ciepła, w W/(m2˙K), θc – temperatura powietrza, °C, θs – temperatura powierzchni przegrody, °C.

(9) hr – współczynnik przejmowania ciepła w wyniku promieniowania, W/(m2˙K), θr – średnia temperatura promieniowania sąsiedztwa przegrody.

Rozkład temperatury promieniowania w środowisku zewnętrznym (nieboskłon, powierzchnia gruntu, powierzchnie budynków i innych obiektów) jest zróżnicowany i może zmieniać się w czasie. Wykonanie obliczeń temperatury zewnętrznej powierzchni przegrody jest praktycznie możliwe wyłącznie metodą numerycznej symulacji komputerowej. Na wykresie (rys. 1) podano przykładowe wyniki obliczeń temperatury zewnętrznej powierzchni hipotetycznej przegrody o dużym oporze cieplnym i małej bezwładności cieplnej, przy założonych periodycznie zmiennych wartościach temperatury powietrza i niższej od niej temperatury promieniowania w środowisku zewnętrznym.

Wartość temperatury powierzchni zależy od: l izolacyjności cieplnej przegrody przezroczystej, l temperatury powietrza w sąsiedztwie powierzchni przegrody θc, l średniej temperatury promieniowania θr, l wartości konwekcyjnego współczynnika przejmowania ciepła hc, l wartości umownego radiacyjnego współczynnika przejmowania ciepła hr.

w którym: εs – emisyjność powierzchni przegrody, σ – stała promieniowania równa 5,67˙10-8 W/(m2 K4), ˙ Ts – temperatura bezwzględna powierzchni przegrody, K. Fs–j – kątowy współczynnik promieniowania między powierzchnią przegrody i powierzchnią „j” w jej sąsiedztwie.

W większości pomieszczeń temperatura powierzchni wymieniających ciepło przez promieniowanie z wewnętrzną powierzchnią obudowy jest zwykle zbliżona do temperatury

Wartość współczynnika hc wynika z intensywności przepływu powietrza przy powierzchni przegrody (konwekcja naturalna, konwekcja wymuszona – działanie wiatru, w pomieszczeniach działanie wentylacji, ewentualnego celowego nawiewu powietrza na szyby).

Wartość umownego współczynnika hr zależy od wartości współczynnika εs emisyjności powierzchni przegrody (niskimi wartościami charakteryzują się np. powłoki niskoemisyjne na szkle, powierzchnia naturalnie utlenionego aluminium).

W celu określenia wpływu wybranych parametrów na temperaturę zewnętrznej powierzchni wybranej hipotetycznej przegrody wykonano obliczenia wg opisanych powyżej wzorów (przy przyjęciu stanu ustalonego wymiany ciepła).

Na podanym na rys. 2 wykresie przedstawiono przykładową zależność wartości temperatury zewnętrznej powierzchni przegrody od wartości różnicy między temperaturą powietrza zewnętrznego (przyjęto 10°C) a niższą od niej średnią temperaturą promieniowania.

Temperatura zewnętrznej powierzchni przegrody o małym oporze cieplnym, dzięki dużym stratom ciepła przez przenikanie z wnętrza budynku, pozostaje w przyjętym zakresie temperatury promieniowania wyższa od temperatury powietrza i w ten sposób jest zabezpieczona przed kondensacją pary wodnej. Temperatura zewnętrznej powierzchni przegrody o dużym oporze cieplnym spada poniżej temperatury powietrza wraz z obniżaniem się temperatury promieniowania. Przy odpowiednio wysokich wartościach wilgotności względnej (temperatura odpowiadająca punktowi rosy zbliżona do temperatury powietrza) może wystąpić powierzchniowa kondensacja pary wodnej.

Na wykresie podanym na rys. 3 przedstawiono przykładową zależność wartości temperatury zewnętrznej powierzchni przegrody o dużym oporze cieplnym (bardziej podatnej na kondensację na zewnętrznej powierzchni) od wartości konwekcyjnego współczynnika przejmowania ciepła (w obliczeniach założono temperaturę powietrza 10°C i średnią temperaturę promieniowania, niższą od niej o 5 K).

Rys. 1

Rys. 2

Składową strumienia ciepła wymienianego przez promieniowanie na powierzchni przegrody można określić wg wzoru: (7) w którym: Jj – suma strumieni emisji promieniowania i odbicia promieniowania dochodzącego do powierzchni wymieniających ciepło z powierzchnią przegrody, Js – suma strumieni emisji promieniowania i odbicia promieniowania od powierzchni przegrody, wg wzoru: (8)

24

w yda n ie s p e c j al n e

Powierzchniowa kondensacja pary wodnej – przegrody przeszklone

Rys. 4 Rys. 3

Większym wartościom konwekcyjnego współczynnika przejmowania ciepła (większe prędkości powietrza) odpowiadają większe wartości temperatury powierzchni. Ryzyko wystąpienia kondensacji pary wodnej na powierzchni zewnętrznej rośnie przy mniej wietrznej pogodzie.

Na kolejnym wykresie (rys. 4) przedstawiono przykładową zależność wartości temperatury zewnętrznej powierzchni przegrody o dużym oporze cieplnym, od wartości jej emisyjności (przyjmując zakres od wartości 0,1 w odniesieniu do materiałów niskoemisyjnych do 0,9 charakterystycznej w odniesieniu do większości materiałów stosowanych w budownictwie). Wartości temperatury powietrza i średniej temperatury promieniowania przyjęto, jak w obliczeniach powyżej.

Wraz ze zwiększaniem się wartości emisyjności nasila się wymiana ciepła z otoczeniem przez promieniowanie i, w konsekwencji, przy niższej od temperatury powietrza zewnętrznego temperaturze promieniowania, następuje obniżenie temperatury zewnętrznej powierzchni przegrody. Przy niższych wartościach emisyjności temperatura powierzchni nie spada poniżej temperatury powietrza, w związku z czym nie występuje ryzyko kondensacji pary wodnej.

Posumowanie W celu ochrony przed występowaniem kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni typowych współczesnych przegród przeszklonych powinno się utrzymywać cieplne i wilgotnościowe warunki w pomieszczeniach, w których punkt rosy jest niższy od minimalnej temperatury powierzchni przegrody. Należy zapewnić odpowiednie ogrzewanie i dostosować intensywność wentylacji do emisji wilgoci. Przy dużej emisji, np. w krytych pływalniach, stosuje się nawiew ciepłego powietrza na powierzchnie oszklenia.

Przezroczyste przegrody o dużym oporze cieplnym są bardziej podatne na kondensację pary wodnej na zewnętrznej powierzchni. Jej ryzyko rośnie w czasie występowania niskiej temperatury promieniowania w środowisku zewnętrznym, przy czym istotne są również inne szczególne warunki cieplne-wilgotnościowe (odpowiednio wysoka wilgotność, warunki konwekcji przy powierzchni przegrody). Na ogół konieczna jest szczegółowa ocena indywidualnych przypadków. dr inż. Robert Geryło Instytut Techniki Budowlanej

2010 2011

XIkIaItalogu

ja edyc

Analiza zjawisk wyraszania się powierzchni szyb zespolonych

Artykuł niniejszy ma na celu przybliżenie czytelnikowi zjawisk występowania rosy na powierzchniach zewnętrznych szyb zespolonych, gdyż wokół tego zagadnienia występuje wiele nieporozumień między dostawcami a odbiorcami i użytkownikami szyb zespolonych. Nieporozumień tych można by uniknąć, gdyby strony sporu w sposób rzetelny, a nie emocjonalny podchodziły do tych zjawisk.

Roszenie się szyb zespolonych od strony pomieszczeń Występowanie rosy na powierzchniach szyb zespolonych, przylegających do pomieszczenia zachodzi wówczas, gdy na powierzchni szyby nastąpi przekroczenie tzw. „punktu rosy”. Z przekroczeniem punktu rosy mamy do czynienia wtedy, gdy powietrze o dużej ilości wilgoci (dokładniej: tzw. wilgotności względnej), zetknie się z chłodnym elementem.

Zjawisko to obserwujemy czasem na przedmiotach wyjętych z lodówki, które w chwilę po wyjęciu potrafią pokryć się rosą. Rosa zanika, gdy przedmioty te pozostaną jakiś czas w pomieszczeniu i podgrzeją się do temperatury otoczenia. Analogicznie rzecz się ma z szybami zespolonymi.

Na powierzchni szyby w czasie mroźnych dni czasami pojawia się zaparowanie. Wynika ono z faktu, że szyba jest najchłodniejszym elementem konstrukcyjnym pomieszczenia i przy jednoczesnej słabej wymianie powietrza w tym pomieszczeniu, wilgoć skrapla się na tym elemencie.

Dla przeciwdziałania temu zjawisku grzejniki centralnego ogrzewania umieszcza się pod oknem, aby ciepłe powietrze unoszące się od grzejnika ogrzewało i osuszało szybę.

Niestety, w wielu przypadkach efekt ogrzewania i osuszania szyby ciepłym powietrzem pochodzącym od grzejników jest niweczony poprzez stosowanie ciężkich zasłon lub roletek materiałowych, które blokują dopływ ciepłego powietrza do szyby, ale nie blokują dostępu wilgoci. Czasami również zabudowuje się grzejniki np. blatem biurka lub bardzo szerokim parapetem i także wówczas ten efekt jest ogramiczony.

Bardzo duże znaczenie w redukcji zjawiska zaparowania szyb od strony pomieszczenia ma współczynnik izolacyjności „U” zastosowanej szyby zespolonej. Im ten współczynnik jest niższy, tym szanse na zaparowanie szyby są mniejsze. Szyba o dobrej izolacyjności, czyli o niskim współczynniku „U” gwarantuje wyższą temperaturę szyby wewnętrznej w oknie, a co za tym idzie przekroczenie punktu rosy jest mniej prawdopodobne. Jednakże przy wadliwie działającej wentylacji pomieszczenia nawet najlepsza szyba będzie pokrywała się rosą. Należy więc pamiętać, że występowanie zaparowania na wewnętrz-

26

nej stronie okna jest zawsze sygnałem ostrzegawczym mówiącym o tym, że pomieszczenie jest zbyt słabo wentylowane i istnieje duże prawdopodobieństwo pojawienia się w przyszłości pleśni we wnękach okiennych czy też na ścianach za meblami.

oszenie się powierzchni szyb R zespolonych od strony atmosfery Zjawisko wytrącania się wilgoci na powierzchni szyb zespolonych stykających się z atmosferą występuje coraz częściej, gdyż w skutek dążenia do coraz lepszych współczynników „U” szyba zewnętrzna w oknie jest coraz chłodniejsza.

W przeszłości, gdy szyby zespolone cechowały się współczynnikami „U” na poziomie ok. 2,8 W/m2K znaczna część ciepła uciekająca z pomieszczeń ogrzewała szy-

bę zewnętrzną okna i, pomimo dużej koncentracji wilgoci w atmosferze (dużej wilgotności względnej), nie następowało przekroczenie punktu rosy na powierzchni szyby przylegającej do atmosfery, a co za tym idzie, rosa nie wytrącała się na powierzchni tejże szyby. Zjawisko takie można obserwować np. w samochodzie stojącym nocą na parkingu z włączonym niezależnym ogrzewaniem wewnętrznym. W takim ogrzewanym samochodzie nie występuje roszenie zewnętrznych powierzchni szyb, a w samochodach stojących obok bez włączonego ogrzewania szyby pokryte są rosą.

W nowoczesnych szybach zespolonych coraz mniej ciepła ucieka na zewnątrz i skutkiem tego ogrzewanie szyby stykającej się z atmosferą jest coraz słabsze. Temperatura tej szyby jest tym niższa, im lepszy jest współczynnik „U” i łatwiej jest przekroczyć punkt rosy na zewnętrznej powierzchni tej szyby. Zjawisko wytrącenia się rosy na zewnętrznej szybie pokazuje rysunek 1 i widać na nim wyraźnie, że szyba dwukomorowa wypełniona argonem wystawiona na poranne działanie wilgoci (lipiec, ok. godziny 7, strona budynku zwrócona do łąki i rzeki) pokryta jest rosą w miejscach, gdzie jest najchłodniejsza, czyli w miejscach, w których jej izolacyjność jest najlepsza.

Powyższy rysunek uświadamia nam również, która część okna jest „dziurą termiczną”. Taka „dziura” to obrzeże szyby zespolonej (szyba była wykonana na ramkach alu-

Fot. 1.

w yda n ie s p e c j al n e

Analiza zjawisk wyraszania się powierzchni szyb zespolonych

Fot. 2.

miniowych) oraz szpros wewnętrzny. Wpływ tego szprosa jest bardzo wyraźny, pomimo że szpros zamontowany jest tylko w jednej komorze szyby. Szyba sąsiednia, bardziej wystawiona na działanie chłodu oraz wilgoci, i niezawierająca szprosa wewnętrznego jest równomiernie pokryta rosą (z wyjątkiem obszaru przy ramce), co świadczy o jej dobrej izolacyjności.

Podobnie dobrą izolacyjnością charakteryzuje się ściana obok okna, ocieplona i pokryta boazerią PCV, na której również widać wyraźnie osiadłą rosę.

Z opisywanym powyżej zjawiskiem kondensacji wilgoci na powierzchni szyb od strony atmosfery związane są często „reklamacje jakości” szyb zespolonych, polegające na nierównomiernym osiadaniu wilgoci na całej powierzchni szyby. Na zaroszonej szybie widoczne są czasami ślady po

Fot. 3.

przyssawkach użytych w trakcie montażu, ślady po rękawicach, którymi montażyści chwytali szyby, czy też ślady po usuniętym z szyby silikonie, który został naniesiony na powierzchnię szkła w procesie produkcji okna.

Zjawisko takie jest zjawiskiem normalnym, gdyż kondensacja pary wodnej zapoczątkowuje się na mikrodrobinach (najczęściej są to drobiny kurzu lub inne zanieczyszczenia), które stanowią zarodki kondensacji. Ponieważ zanieczyszczenia osadzają się na szybie nierównomiernie, więc i kondesacja wilgoci może mieć nierównomierny rozkład. W żadnym przypadku nie można tego uznawać za wskaźnik niskiej jakości szyby.

Podsumowanie Obydwa opisane zjawiska, zarówno roszenie się powierzchni szyb od strony pomieszczenia, jak i od strony atmosfery, są zjawiskami fizycznymi (podobnie jak np. spadanie przedmiotów pod wpływem sił grawitacji) i nie mogą być wprost powodem do reklamacji szyb. Pierwsze z nich świadczy o nieprawidłowościach w wentylowaniu pomieszczenia lub jego części, natomiast drugie związane jest z nałożeniem się warunków atmosferycznych panujących w danym miejscu, na jednoczesną dobrą izolacyjność zainstalowanej szyby zespolonej.

Romuald Sobieralski COMFORT GLASS Arykuł powstał we współpracy ze SPSZ

Emcepren 200 LD poliuretan non-polyBD

NEDEX NA-3

sito molekularne 3A

PN-EN-1279

doradztwo wdrożeniowe licencja CEN Solutions, Wielka Brytania

Wszystko do szyb zespolonych www.intech.krakow.pl

kraków-bydgoszcz-warszawa

Strzeżcie się podróbek!

Mimo tego, że sita molekularne są używane od dziesięcioleci, duża liczba producentów szyb zespolonych nie zna jeszcze zbyt dobrze mechanizmów ich funkcjonowania. W ostatnich latach ukazała się na rynku duża ilość nowych produktów, bardzo atrakcyjnych cenowo. Niestety, ich niska cena zwykle wiąże się z wadami technicznymi, które mogą drogo kosztować producentów szyb zespolonych, zarówno w zakresie kosztów gwarancyjnych, jak i dobrego wizerunku firmy.

Jaką rolę spełnia sito molekularne?

Sita molekularne używane w przemyśle od wielu lat są syntetycznymi zeolitami posiadającymi sieć otworów o średnicy równej lub większej niż 3 Angstremy (10 milionów Ǻ = 1 cm). Nazwa „sito molekularne” pochodzi od ich właściwości selektywnego zatrzymywania [„przesiewania”] cząsteczek, między innymi wody.

Szyba zespolona o właściwościach termoizolacyjnych składa się z co najmniej dwóch szyb oddzielonych warstwą izolacyjną, wypełnioną powietrzem lub specjalnym gazem (argonem, kryptonem, SF6). Wilgotność powietrza znajdującego się we wnętrzu szyby zespolonej oraz dookoła niej jest bardzo niska i wynosi pomiędzy 2 a 5%.

Sita molekularne są wykorzystywane jako środki odwadniające, umożliwiające usuwanie wilgoci oraz zapobiegające kondensacji oparów, zwanej fogging – powstawanie mgły.

Jakie właściwości powinny posiadać sita molekularne? Środki odwadniające powinny spełniać trzy najważniejsze wymagania: zz Posiadać dużą zdolność adsorpcji wody, która zagwarantuje długą żywotność okna oraz niską wilgotność w przestrzeni między szybami, zz Nie desorbować (usuwać) gazu wypełniającego, co zapobiega niebezpieczeństwu uszkodzenia szyb wskutek zmiany ciśnienia wewnętrznego. zz Być wolne od zanieczyszczeń oraz nie powodować elektryczności statycznej.

28

Strzeżcie się imitacji Imitacje sit molekularnych W ostatnich latach ukazały się na rynku produkty pretendujące do miana „sit molekularnych”. Są to środki odwadniające nie przystosowane do szyb zespolonych, wyprodukowane najczęściej na bazie zwykłej glinki, wapna palonego lub chlorku wapnia. Ich jedyną zaletą jest niski koszt produkcji osiągnięty kosztem jakości produktu.

Przypomnijmy, że największą zaletą zeolitów (sit molekularnych) jest ich zdolność do adsorpcji wilgoci w szybach zespolonych przy niskiej wilgotności względnej (2 do 5%). Niektóre ze środków odwadniających proponowanych w atrakcyjnych cenach posiadają wysoką zdolność adsorpcji (aż do 32%), ale przy wilgotności względnej od 50% do 80%. Ich producenci reklamują je jako doskonałe środki adsorpcyjne. Jednakże przy zastosowaniu ich w szybach zespolonych, w których wilgotność jest bardzo niska, ich właściwości gwałtownie się obniżają, co natychmiast wywołuje zjawisko kondensacji objawiające się roszeniem szyb.

Ponadto ich gęstość jest o 50% większa niż gęstość sit molekularnych. Z tego też względu reklamowana „oszczędność” jest zniwelowana przez większy ciężar kulek wypełniających. Na przykład na 1 metr bieżący z odstępem 16 mm, producent klasycznych sit molekularnych zużyje 60 g kulek, a producent imitacji – 80 g.

Wynika z tego, że reklamowane obniżenie kosztów tych środków odwadniających jest pozorne, pomimo atrakcyjnej ceny.

Także wykorzystanie niektórych substancji mających właściwości korozyjne, takich jak wapno lub chlorek wapnia, może powodować reakcje chemiczne, które mogą uszkodzić uszczelnienia szyb zespolonych.

Imitacje 3A Na rynku dostępne są inne produkty, sprzedawane jako sita molekularne 3A, choć w rzeczywistości są to zeolity typu 4A, mieszanki z naturalnymi zeolitami, lub, co jeszcze gorsze, z dodatkami glinowymi lub wapniowymi. Koszty produkcji tych substancji są o wiele niższe niż zeolitu 3A i oczywiście substancje te nie dorównują zeolitowi swoimi właściwościami.

Zbyt duży rozmiar porów w tych produktach powoduje adsorpcję wody, ale również powietrza lub gazów specjalnych zawartych w przestrzeni między szybami. Problem pojawia się, gdy w czasie zmian temperatury gazy te są desorbowane, co wywołuje nacisk na szkło, powodując rozszczelnienie lub, w skrajnych przypadkach, rozbicie szyby.

Jak rozpoznać imitacje sit molekularnych?

Producenci szyb zespolonych mogą mieć problemy z rozpoznaniem imitacji sit. Nie mogą oni polegać na tradycyjnych parametrach, jak Delta T, na wskazaniach aktualnej normy EN 1279 (w trakcie zmian) lub na certyfikatach przeróżnych instytutów, które zostały wydane na podstawie badań przeprowadzanych w warunkach nie adekwatnych dla szyb zespolonych. Aby wybrać sito o odpowiedniej jakości należy zwrócić uwagę na następujące elementy : zz wielkość adsorpcji wody podana przez producenta jest obliczona w odniesieniu do wilgotności względnej – producenci imitacji podają wartości zawyżone (32%, lub nawet 60%); wartość podana przez producentów sit molekularnych wynosi najwyżej 10%; zz gęstość nie powinna przekraczać 800 g na litr. Większą gęstość osiąga się przez podanie dodatków, takich jak wapno, chlorek wapnia lub glinka. Producenci imitacji sit przedstawiają większą gęstość jako zaletę, co nie jest prawdą; zz karty opisu technicznego sporządzone przez producentów imitacji nie zawierają żadnych danych dotyczących adsorpcji gazu: jest ona duża w przypadku imitacji; zz loss on ignition (zwane także water pre-loading lub package moisture): producenci imitacji nie podają strat prażenia przy 950°C, tylko wartość desorbcji w temperaturze około 400°C, co jest wynikiem zaniżonym.

W przypadku niejasności producent szkła termoizolacyjnego powinien się skontaktować z renomowanym dostawcą sit molekularnych, aby sprawdzić jakość nowego, oferowanego mu produktu.

Używanie imitacji sit molekularnych niesie ze sobą bardzo duże ryzyko, a niniejszy artykuł starał się to udowodnić. Imitacje sit kuszą niską ceną, lecz wynika to z ich niskiej jakości i znacząco wpływa na pogorszenie jakości produktu finalnego – szyb zespolonych.

ARKEMA

w yda n ie s p e c j al n e

Projektowanie przeszkleń

z zachowaniem estetyki obrazu odbitego od szyb Efekt estetyczny budynku to z pewnością jeden z elementów, na którym zależy projektantom i inwestorom. W przypadku doboru szyb do fasady szklanej, czy też ogrodu zimowego, kształtujemy estetykę bryły podejmując decyzję dotyczącą rodzaju szkła. Jednak rodzaj użytego szkła wpływa jedynie na odcień i siłę odbitego obrazu.

O jakości i wierności odwzorowania otoczenia budynku w obrazie odbitym od szyb stanowi natomiast płaskość zewnętrznej tafli szyby zespolonej. Odpowiedzialny jest za to prawidłowy dobór grubości tafli, a w fasadach ze szkłem hartowanym również typ hartowania.

Podstawowymi zjawiskami fizycznymi, jakie wpływają na tzw. płaskość tafli wchodzących w skład szyby zespolonej są pompowanie lub zasysanie, które następują pod wpływem zmian ciśnienia i temperatury otoczenia, uginanie tafli szyb zespolonych i pojedynczych pod wpływem parcia lub ssania wiatru oraz falowanie szkła hartowanego zwane „roller waves”.

Zjawiska te można eliminować dzięki właściwemu doborowi grubości tafli szkieł wbudowanych w szybę zespoloną i stosowaniu specjalnego typu hartowania bez efektu falowania szkła.

Każda szyba zespolona produkowana jest w określonej temperaturze (T­o) i ciśnieniu atmosferycznym (Vo). Zespolone tafle szkła są wtedy do siebie prawie idealnie równoległe na całej powierzchni szyby, a ciśnienie i temperatura panujące w hermetycznie zamkniętej komorze, są takie same jak ciśnienie atmosferyczne. Ilość gazu zamknięta w szybie jest stała.

Szyba zespolona o tej samej grubości tafli szkła

następuje tzw. pompowanie szyby, ciśnienie w jej wnętrzu wyrównuje się do ciśnienia atmosferycznego, powodując wygięcie zespolonych tafli na zewnątrz.

Szyba zespolona o tej samej grubości tafli szkła Rys. 2.

Analogiczna sytuacja zdarza się, gdy ciśnienie atmosferyczne zwiększa się (V1>Vo). Tafle szkła zasysane są do wnętrza zespolenia, aby ciśnienie wewnątrz szyby zostało wyrównane z ciśnieniem atmosferycznym.

samą grubość, obie tafle poddają się ugięciu w równym stopniu. Z punktu widzenia estetyki odwzorowania obrazu odbitego od fasady szklanej powoduje to niekorzystną sytuację, ponieważ zewnętrzna tafla wchodząca w skład zespolenia, która jest w największym stopniu odpowiedzialna za jakość odbitego obrazu, nie jest płaska. Tworzy się efekt podobny do uzyskiwanego w gabinecie krzywych luster.

Aby zminimalizować to zjawisko należy tak dobierać grubości tafli szyby zespolonej, aby tafla zewnętrzna miała większą grubość niż tafla wewnętrzna. Wskaźnik wytrzymałości na zginanie szyby zewnętrznej jest większy i doznaje ona mniejszego zniekształcenia od swojej płaszczyzny niż tafla wewnętrzna. Wyrównanie ciśnienia wewnątrz szyby z ciśnieniem atmosferycznym odbywa się przede wszystkim kosztem wygięcia tafli wewnętrznej.

Szyba zespolona o grubszej szybie zewnętrznej

Rys. 1.

Szyba zespolona o tej samej grubości tafli szkła

Po przewiezieniu szyb zespolonych w miejsce wbudowania, temperatura (T1) i ciśnienie (V­1) różnią się od wartości początkowych i są zmienne w rytmie dobowym. W momencie, kiedy ciśnienie atmosferyczne spada (V1<Vo),

Rys. 3.

W przypadku zespolenia, którego tafle mają taki sam wskaźnik wytrzymałości na zginanie, czyli najczęściej tą

Szyby zespolone

Szyba zespolona o grubszej szybie zewnętrznej

Szyba zespolona o grubszej szybie zewnętrznej

Rys. 4.

29

Gerard Plaze

Rys. 5.

Fot. 2. Efekt zniekształcenia obrazu spowodowany zjawiskiem roller waves

Oddziaływanie wiatru powoduje ugięcie tafli pojedynczych i może zwiększać ugięcie tafli w szybach zespolonych, poprzez parcie na taflę wklęsłą (V1>Vo) lub zasysanie tafli wypukłej (V1<Vo). Stosowanie szkła o większej grubości zmniejsza ten efekt.

Aby nie zniweczyć rezultatu, jaki możemy uzyskać dzięki prawidłowemu doborowi grubości szyb zespolonych, wszędzie tam, gdzie istnieje wymóg hartowania szkła, najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie hartowania nie powodującego pofalowania lokalnego szkła od rolek

Rys. 6.

w piecu hartowniczym, zwanego roller waves.

Efekt roller waves powoduje tradycyjna metoda hartowania. Nie da się go uniknąć, ponieważ szkło w tradycyjnym piecu hartowniczym jest transportowane poziomo po rolkach, które dotykają całej długości dolnej powierzchni tafli. Szkło rozgrzewane jest do temperatury 620 oC, co powoduje zmianę jego stopnia lepkości; staje się ono bardziej plastyczne i odkształcalne. To z kolei powoduje zapadanie się szkła w przestrzeni między rolkami, po których jest transportowane. Szybkie schłodzenie szkła powietrzem, powodujące zahartowanie, utrwala nabyte pofalowania powierzchni.

Proces hartowania eliminujący roller waves odbywa się w piecu wykorzystującym efekt poduszki powietrznej, wytwarzanej pod taflą. Szyba przejeżdżając przez piec hartowniczy jest uniesiona w powietrzu i nie dotyka rolek.

Normy dotyczące szkła hartowanego dopuszczają odchyłkę od płaskości 0,5 mm.

 dokończenie ze str. 9 szkło

100%

warstwa porowata absorbująca wodę

Dopuszczalne odchylenia wg normy

0,5 mm

Szkło hartowane tradycyjnie

0,3 mm

Premium ESG

0,1 mm

Rys. 7.

Szkło hartowane metodą tradycyjną posiada zwykle pofalowanie do 0,3 mm. Szkło hartowane na tzw. poduszce powietrznej ma całkowicie płaską powierzchnię w części środkowej. Płaskość tego szkła w części środkowej można porównać z płaskością szkła niehartowanego (odprężonego).

Gerard Plaze Press-Glas SA www.press-glas.com

ITO bariera dyfuzji sodu (SiO2, Al2O3, TiO2)

SZKŁO szkło ITO absorbcja pary wodnej

WO3

Rys. 13. Bariera dyfuzji sodu na szkle sodowo-wapniowym w celu ochrony warstwy przewodzącej

Li+ V2O5 ITO Rys. 11. Schemat powłoki przeciwmgielnej

Można oczekiwać pewnych modyfikacji w zakresie powłok refleksyjnych czy „solar control” ale nie będą to gruntowne zmiany, natomiast zapotrzebowanie na szkła z powłokami refleksyjnymi wzrośnie na potrzeby budowy różnorodnych kolektorów i ogniw słonecznych. W zakresie technik nakładania nadal dominować będzie technika magnetronowa, ale silnie rozwijane będą techniki np. ablacji laserowej czy technika łukowa a także technika CVD w obecności plazmy mikrofalowej. Oczywiście technika zol-żel znajdzie zastosowanie do otrzymywania niektórych

30

SZKŁO

75-15%

jest silniejszy niż na warstwach otrzymywanych techniką magnetronową. Szersze zastosowanie praktyczne znajdą zapewne pakiety szybowe bez wypełnienia (niska próżnia), charakteryzujące się najlepszymi własnościami cieplnymi, jak również szyby z transparentną warstwą grzejną. Godny zauważenia jest również pomysł zastosowania pakietów zespolonych wypełnionych cieczą. Ciecz ma za zadanie pochłaniać promieniowanie cieplne latem, a zimą może być podgrzewana.

Rys. 12. Schemat układu elektrochromowego

typów powłok, jak np. powłoki hybrydowe, o właściwościach bakteriobójczych. Także w powłokach katalitycznych, gdzie efekt katalityczny obserwowany na warstwach zol-żel

w yda n ie s p e c j al n e

Marek Nocuń nocun@agh.edu.pl Katedra Technologii Szkła i Powłok Amorficznych AGH Kraków

PN-EN 1279-5:2006

Ocena akustyczna szyb zespolonych Zapewnienie należytej ochrony przed hałasem jest jednym z podstawowych wymagań użytkowych stawianych obiektom budowlanym. Wymaganie to zostało sformułowane w Dyrektywie Rady 89/106/EWG [1] oraz w Dokumencie Interpretacyjnym „Wymaganie podstawowe nr 5 – Ochrona przed hałasem” [2]. Podobne zapisy znajdują się w podstawowych polskich aktach prawnych, takich jak Ustawa Prawo budowlane, czy związane z nim Rozporządzenia Ministra Infrastruktury [3,4]. gólne postanowienia normy PN-EN 1279-5:2006 [5] O dotyczące określania właściwości akustycznych szyb Zgodność wyrobu z wymaganiami podstawowymi Dyrektywy 89/106/EWG oznacza, że spełnia on wymagania odpowiedniej specyfikacji technicznej, zharmonizowanej z tą dyrektywą. Potwierdzeniem tego faktu jest znak CE oraz towarzyszące mu specyfikacje właściwości użytkowych (w tym m.in. dotyczące właściwości akustycznych).

Wprowadzenie w 2006 roku zharmonizowanej normy PN-EN 1279-5:2006 [5] powoduje, że począwszy od 1 marca 2007 r. (tj. od końcowej daty okresu przejściowego), producenci szyb zespolonych, chcący wprowadzić je do obrotu na całym rynku EAA, tzn. krajów UE oraz Norwegii, Islandii i Lichtensteinu, są zobowiązani do oznakowania swoich wyrobów znakiem CE. Zgodnie ze zharmonizowaną normą wyrobu, izolacyjność akustyczną szyb należy określać według normy pomiarowej PN-EN 20140-3:1999 [6], w laboratoriach spełniających wymagania normy PN-EN ISO 140-1:1999 [7]. Badania przeprowadzane są na próbkach o wymiarach 1230×1480 mm, zamontowanych na specjalnie przystosowanym do tego celu stanowisku badawczym, określonym w powyższej normie.

Wyniki badań oceniane są według normy PN-EN ISO 717-1:1999 [8], co oznacza, że izolacyjność akustyczna szyb powinna być przedstawiana w postaci wskaźników Rw(C;Ctr), gdzie: Rw – jest ważonym wskaźnikiem izolacyjności akustycznej właściwej, dB, C – jest widmowym wskaźnikiem adaptacyjnym widma płaskiego, stosowanym np. w przypadku hałasu lotniczego, dB, Ctr – jest widmowym wskaźnikiem adaptacyjnym hałasu niskoczęstotliwościowego, stosowanym np. w przypadku hałasu ulicznego, dB. Szczegółowe zasady przyporządkowania odpowiednich wskaźników adaptacyjnych podaje norma PN-EN ISO 717-1:1999.

Ze względu na najczęściej występujący w środowisku hałas uliczny, podstawowym parametrem oceny akustycznej szyb jest, zgodnie z obowiązującą od 2000 r. normą PN-B02151-03:1999 [9], wskaźnik RA2=Rw+Ctr, uwzględniający kształt widma hałasu niskoczęstotliwościowego (charakterystycznego dla hałasu ulicznego) oraz korekcję ucha ludzkiego wg krzywej A. W tym miejscu należy podkreślić, że wartość Ctr jest zawsze ujemna, a zatem wskaźnik RA2 jest zawsze mniejszy od stosowanego do niedawna wskaźnika Rw. W przypadku występowania hałasu lotniczego lub innego o płaskim widmie, wskaźnikiem oceny akustycznej jest RA1=Rw+C. Podobnie jak w poprzednim przypadku, wartość RA1 jest zawsze mniejsza od Rw. Wartości Rw(C;Ctr) – np. Rw(C;Ctr) = 33 (-1;-4) – są wartościami deklarowanymi przez producenta dla pojedynczego wyrobu lub rodziny wyrobów, dla której jest on reprezentatywny.

Szyby zespolone

Niestety, w przykładach oznakowania CE, przedstawionych w normie PN-EN 1279-5 [5], podano błędnie jako parametr akustyczny jedynie Rw (zamiast Rw (C;Ctr)). Jest to niestety sprzeczne z zasadami oznakowania okien zgodnie z normą PN-EN 14351-1:2006 [10], a więc wyrobu, którego właściwości akustyczne są w znacznym stopniu zależne od właściwości akustycznej szyb.

Zgodność wartości deklarowanych należy wykazać za pomocą wstępnego badania typu (wykonanego przez jednostkę notyfikowaną) i zakładowej kontroli produkcji (przeprowadzanej przez producenta). W systemie 3 poświadczenia zgodności (a taki dotyczy właściwości akustycznych) zadania te, łącznie z pobraniem próbek, są wykonywane na odpowiedzialność producenta.

Badanie typu należy powtórzyć, jeżeli w odniesieniu do konstrukcji szyby, materiałów, dostawcy elementów lub procesu produkcyjnego wystąpi zmiana, która mogłaby znacząco zmienić izolacyjność akustyczną.

d czego zależy izolacyjność akustyczna szyb O zespolonych?

Znajomość parametrów, od których zależy izolacyjność akustyczna szyb zespolonych ma istotne znaczenie przy doborze próbek, które powinny być reprezentatywne dla danej rodziny wyrobów.

Izolacyjność akustyczna szyb zespolonych zależy od: l ich wymiarów geometrycznych,

l grubości szyb składowych,

l konstrukcji (szkło jednorodne lub warstwowe, klejone folią lub żywicą),

l szerokości ramki dystansowej oraz rodzaju i koncentracji gazu wypełniającego prze strzeń między szybami, l właściwości uszczelnienia,

l temperatury (szczególnie – w przypadku szyb warstwowych).

Wymiary i grubość szyb składowych mają wpływ na to, w jakich pasmach częstotliwości występują zjawiska rezonansu i koincydencji, powodujące nagły spadek izolacyjności akustycznej, a co za tym idzie – wartości wskaźników oceny akustycznej Rw(C;Ctr).

Zjawisko obniżenia się izolacyjności potęguje się w przypadku szyb symetrycznych, o takiej samej grubości.

Na rysunku 1 przedstawiono zestawienie wyników pomiarów laboratoryjnych przeprowadzonych dla szyb pojedynczych o różnej grubości i takim samym wymiarze 1230×1480 mm. Można zauważyć, że wraz ze zmianą grubości szyby zmienia się częstotliwość koincydencji (1250-3150 Hz) i częstotliwość rezonansowa (125-200 Hz). Podobne zjawiska mają miejsce w przypadku szyb zespolonych, a wartości częstotliwości koincydencji i częstotliwości rezonansowej zależą od budowy szyb składowych.

Zastosowanie szyby warstwowej zamiast szyby jednorodnej o takiej samej grubości, powoduje zwiększenie wartości wskaźników oceny akustycznej o średnio 1-2 dB. Zależy to jednak w dużym stopniu od liczby i/lub grubości międzywarstw. W przypadku stosowania folii, istotny wpływ ma również ich rodzaj. Niektórzy producenci używają tzw. folii akustycznych, których zastosowanie powoduje wzrost izolacyjności akustycznej o co najmniej 2 dB. Szerokość ramki dystansowej nie wpływa w sposób istotny na właściwości akustyczne szyby zespolonej. Ma natomiast znaczenie rodzaj gazu wypełniającego przestrzeń między szybami i jego kondensacja. Do niedawna panowało powszechne przekonanie, że zastosowanie mieszaniny argonu z gazami ciężkimi (np. SF6) powoduje polepszenie izolacyjności akustycznej szyby. Jest to prawda lecz jedynie w odniesieniu do wartości wskaźnika Rw, który nie ma praktycznego zastosowania w ocenie przydatności danego wyrobu pod kątem właściwości akustycznych. Parametrami oceny są obecnie wskaźniki RA2=Rw+Ctr (lub w szczególnych przypadkach RA1=Rw+C), których wartości pozostają takie same lub na-

31

Anna Iżewska

Tablica 1. Przykłady parametrów akustycznych szyb zespolonych (wyciąg z normy PN-EN 12758:2005) Rys. 1. Izolacyjność akustyczna szyb pojedynczych o różnych grubościach

wet mniejsze niż w przypadku zastosowanie wypełnienia argonem lub powietrzem.

Parametrem mającym równie istotny wpływ na właściwości akustyczne szyb zespolonych, a niestety trudnym do bezpośredniej oceny, jest szczelność zespolenia. Dlatego też zdarza się, że szyby o takich samych szczegółach konstrukcyjnych, jak grubość szyb składowych, szerokość ramki dystansowej, wypełnienie itp., charakteryzują się różnymi wartościami wskaźników oceny izolacyjności akustycznej.

etody wyznaczania izolacyjności akustycznej szyb M według normy PN-EN 12758:2005 [11] Zgodnie z normą PN-EN 12758:2005, właściwości akustyczne szyb zespolonych określa się na podstawie pomiarów izolacyjności akustycznej właściwej, przeprowadzonych zgodnie z normą PN-EN 20140-3:1999. Ze względu na fakt, że wyniki pomiarów takich samych wyrobów, uzyskane w różnych laboratoriach, dość znacznie różniły się między sobą, w latach 2006-2008 podjęto prace nad sprecyzowaniem warunków montażu próbki na stanowisku badawczym oraz nad określeniem maksymalnych dopuszczalnych odchyleń wartości izolacyjności akustycznej w poszczególnych pasmach dla dwóch szyb wzorcowych: 6/16/6 i 44.2/16/10.

Wartości tych odchyleń, określone na podstawie wyników pomiarów przeprowadzonych w 22 europejskich laboratoriach akredytowanych, powinny być sprawdzane przez laboratorium wykonujące pomiary co najmniej raz w roku. Takie podejście, zaprezentowane obecnie w projekcie znowelizowanej normy prEN 12758:2008, daje gwarancję, że uzyskane w różnych laboratoriach wyniki pomiarów tego samego wyrobu nie powinny się różnić od siebie więcej niż ±1 dB. W przypadku braku danych akustycznych uzyskanych metodą referencyjną (pomiarową) dopuszcza się korzystanie z wartości tabelarycznych (patrz tablica 1 w normie PN-EN 12758:2005 lub tablica 4 w normie prEN 12758:2008).

Wartości parametrów akustycznych (wskaźników Rw, Rw+C i Rw+Ctr) wyznacza się w zależności od grubości szyb składowych. Istnieją jednak pewne istotne ograniczenia zakresu stosowania tej metody, a mianowicie: l p rzyjmuje się, że szyby zespolone są szybami jednokomorowymi, l s zerokość ramki dystansowej wynosi 6-16 mm i w tym zakresie właściwości akustyczne są niezmienne, l p rzestrzeń międzyszybowa może być wypełniona argonem lub powietrzem (dane tabelaryczne nie dotyczą przypadków zastosowania gazów ciężkich), l d ane dotyczące szkła warstwowego odnoszą się tylko do szkła z międzywarstwą plastyczną, l w przypadku szkła warstwowego z międzywarstwą nieplastyczną, wartości parametrów akustycznych należy przyjmować tak, jak dla szkła litego o odpowiedniej grubości, l c ałkowita (sumaryczna) grubość szyb składowych nie przekracza 16 mm + grubość ewentualnych międzywarstw.

Wartości parametrów akustycznych szyb, podane w tablicach, zostały wyznaczone na podstawie średnich statystycznych z wyników badań przeprowadzonych w różnych laboratoriach, pomniejszonych o średnie odchylenie standardowe. Są to zatem wartości tzw. bezpieczne (zaniżone) i dotyczą jedynie szyb o określonej konstrukcji.

32

Tablica 2. Porównanie właściwości akustycznych szyb zespolonych zwykłych i warstwowych (wyciąg z PN-EN 12758:2005)

Przykłady danych akustycznych wybranych rodzajów szyb zespolonych przedstawiono w Tablicach 1 i 2. Analiza podanych wartości pozwala na ciekawe spostrzeżenia, potwierdzające ogólne tendencje zależności pomiędzy konstrukcją szyby zespolonej a jej właściwościami akustycznymi.

W tablicy 1 można zauważyć, że parametry akustyczne szyby 6/(6-16)/4 (niesymetrycznej), są lepsze niż w przypadku szyby 4/(6-16)/4 (symetrycznej). Szyby o budowie 10/(6-16)/4 i 10/(6-16)/6 posiadają co prawda takie same wartości wskaźników Rw lecz ocena akustyczna szyby 10/(6-16)/6, wyrażona za pomocą wskaźnika RA2=Rw+Ctr jest o 2 dB lepsza.

Tablica 2 przedstawia wpływ stosowania szkła warstwowego. Pobieżne porównanie tylko wartości wskaźników Rw pozwala przypuszczać, że następuje poprawa izolacyjności o 2 B. Jednak najistotniejszy parametr, jakim jest wskaźnik RA2=Rw+Ctr, zwiększa się jedynie o 1 dB (w przypadku szyby 6/(6-16)/6W) lub nawet jest taki sam.

ormy zharmonizowane wyrobu N dla szyb i okien i ich wzajemne powiązania Prawie jednocześnie, w 2006 roku, ukazały się normy zharmonizowane dotyczące wyrobów bezpośrednio ze sobą związanych, tj. izolacyjnych szyb zespolonych [5] oraz okien i drzwi [10]. W obu tych dokumentach jedną z cech wyrobu jest izolacyjność akustyczna, którą należy określać metodą pomiarową, bądź korzystając z wartości tabelarycznych.

Wzajemne powiązania zawarte w normach przedstawiono na rysunku 2.

Jedną z możliwości, jaka istnieje przy oznakowaniu okien w odniesieniu do ich właściwości akustycznych, jest posługiwanie się danymi tabelarycznymi, zawartymi w załączniku B normy PN-EN 14351-1:2006. Aby móc z tych danych skorzystać, konieczna jest znajomość izolacyjności akustycznej szyb – elementu mającego istotny wpływ na właściwości akustyczne okna (rys. 3).

W Tablicy 3 przedstawiono wyniki obliczeń parametrów akustycznych okien w zależności od rodzaju oszklenia, wykonanych zgodnie z metodą tabelaryczną Załącznika B normy PN-EN 14351-1:2006.

Należy podkreślić, że wyznaczone na podstawie obliczeń wartości nie zawsze odpowiadają wartościom wyznaczonym na podstawie pomiarów. Metoda tabelaryczna podana w normie „okiennej” zawiera bowiem szereg uproszczeń i nie uwzględnia specyfiki wyrobu,

w yda n ie s p e c j al n e

Ocena akustyczna szyb zespolonych

Tablica 3. Właściwości akustyczne okna w zależności od rodzaju oszklenia wg PN-EN 14351-1:2006

Rys. 2. Normy zharmonizowane dotyczące szyb i okien oraz ich wzajemne powiązania

Rys. 3. Wpływ rodzaju oszklenia na izolacyjność akustyczną okna

opierając się jedynie na danych statystycznych. Nie bierze się pod uwagę faktu, że okna mogą być wykonywane z kształtowników PVC o różnych grubościach ścian i wzmocnień, z profili aluminiowych lub drewna różnych gatunków (różnej gęstości i grubości). Kolejnym uproszczeniem jest możliwość przyjmowania, w przypadku braku wyników pomiarów, danych tabelarycznych określających właściwości akustycznych oszklenia.

Podsumowanie Znajomość parametrów akustycznych szyb jest istotną informacją przy projektowaniu pod względem akustycznym ściany zewnętrznej, gdyż decydującą rolę w takich przypadkach odgrywa właściwy dobór okien o odpowiednim oszkleniu.

Z tego też powodu norma wyrobu PN-EN 1279-5:2006 przewiduje podawanie właściwości akustycznych szyb przy znakowaniu ich znakiem CE. Wyniki pomiarów laboratoryjnych stanowią najbardziej wiarygodną podstawę do oceny jakości akustycznej szyb o konkretnej konstrukcji, pochodzących od konkretnego producenta. Istnieje co prawda możliwość posługiwania się danymi tabelarycznymi, przytoczonymi w normie europejskiej PN EN [11] lecz podane wartości wskaźników izolacyjności akustycznej zostały wyprowadzone na podstawie wyników pomiarów wielu laboratoriów jako „wartość średnia – odchylenie standardowe”. Są to zatem wartości tzw. bezpieczne (zaniżone) i dotyczą szyb zespolonych o przeciętnej jakości wykonawstwa.

Można się zatem spodziewać, że producenci będą chętniej posługiwali się parametrami akustycznymi uzyskanymi w wyniku badań akustycznych, niż danymi tabelarycznymi.

Bibliografia [1] Dyrektywa Rady Wspólnot Europejskich w sprawie zbliżenia ustaw i aktów wykonawczych Państw Członkowskich dotyczących wyrobów budowlanych (89/106/EWG). ITB, Seria: Dokumenty WE dotyczące budownictwa. Tom 1, Warszawa 1994 [2] Dokumenty Interpretacyjne do Dyrektywy 89/106/EWG dot. wyrobów budowlanych. ITB, Seria: Dokumenty UE dotyczące budownictwa. Tomy 2-7, Warszawa 1994-1996 [3] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [4] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 7 kwietnia 2004 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [5] PN-EN 1279-5:2006 – Szkło w budownictwie. izolacyjne szyby zespolone Część 5: Ocena zgodności wyrobu z normą [6] PN-EN ISO 140-3:1999 – Akustyka. Pomiar izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Pomiary laboratoryjne izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych elementów budowlanych [7] PN-EN ISO 140-1:1999 – Akustyka. Pomiar izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Wymagania na laboratoria [8] PN-EN ISO 717-1:1999 – Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjność i akustycznej elementów budowlanych. Izolacyjność od dźwięków powietrznych [9] PN-B 02151-03:1999 – Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych. Wymagania [10] PN-EN 14351-1:2006 – Okna i drzwi. Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne. Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności [11] PN-EN 12758:2005 – Szkło w budownictwie. Oszklenie i izolacyjność od dźwięków powietrznych. Opisy wyrobu oraz określenie właściwości

dr Anna Iżewska Zakład Akustyki ITB

Profesjonalne masy uszczelniające Proventuss Polska Sp. z o.o., ul. Gizów 6, 01-249 Warszawa tel. 022 314 44 32-33, fax 022 314 44 34, e-mail: office.polska@proventuss.com, www.proventuss.com.pl

w wyrobach budowlanych

Pilna potrzeba ograniczenia zapotrzebowania budynków w energię zużywaną na cele bytowe skłania do poszukiwań nowych wyrobów budowlanych i technologii, umożliwiających realizowanie strategii łatwej dostępności budynków energooszczędnych, jak również budynków zmodernizowanych.

Dotychczas istniejąca kilkukrotna różnica w izolacyjności termicznej przegród zewnętrznych, np. ścian masywnych, w porównaniu do okien i innych przegród transparentnych (przykładowo współczynnik przenikania ciepła ścian budynków jednorodzinnych może być rzędu Uw=0,15-0,40 W/m2K przy Uf=1,1-1.2 W/m2K okna energooszczędnego lub przegrody znacznie przeszklonej) sprawiła, iż od wielu lat trwa swoisty „wyścig” technologów i producentów w poszukiwaniu materiału lub sposobu, który umożliwiłby zmniejszenie lub zniwelowanie tej różnicy.

VIS, VIG, VIP Na rynkach krajów zaawansowanych technologicznie (UE, Kanada itp.) istnieją już różne rozwiązania, zwiększające termoizolacyjność szyby – wypełnienia przestrzeni międzyszybowej szyby zespolonej (IG) tworzywami sztucznymi lub żelem o dużej zawartości drobnych porów powietrznych. Dostępne są też szyby gazochromowe, zmieniające swoje właściwości techniczne (izolacyjność, transmisję światła, barwę) w zależności od zmiennych warunków atmosferycznych. A ponadto wciąż jeszcze czeka na wdrożenie do produkcji znaczna ilość proponowanych nowych rozwiązań, co daje się zaobserwować na wystawach i targach specjalistycznych.

Jednak spośród wielu propozycji, niejednokrotnie już wdrożonych do zastosowań praktycznych duże nadzieje branża okienna (a częściowo i szklarska) wiąże z rozwiązaniem, wykorzystującym próżnię (a ściślej rozrzedzone powietrze) w szczelinie przegrody budowlanej, np.: między dwoma szybami, a także między szybą i panelem metalowym.

Wyroby budowlane, opracowane pod kątem praktycznego wykorzystania właściwości izolacyjności termicznej próżni w przegrodzie budowlanej, są już obecnie wdrażane do powszechnych zastosowań jako panele elewacyjne, płyty-pakiety ocieplające, a także nieco opóźnione w zastosowaniach praktycznych oszklenia izolacyjne.

W piśmiennictwie stosowana jest następująca symbolika oznaczeń poszczególnych wyrobów wykonanych w technologii vacuum: zz VIG – szyby zespolone – w chwili obecnej stosowane są w Europie eksperymentalnie rozwiązania dla szyb zespolonych o właściwościach użytkowych ciągle jeszcze ograniczonych możliwościami wytwarzania;

34

zz VIS – panele nieprzezierne stosowane w elewacjach znacznie przeszklonych naprzemiennie z oszkleniami izolacyjnymi. Panele mogą mieć okładziny zewnętrzne z blachy stalowej lub aluminiowej lub mogą występować jako mieszane – blacha oraz szkło; zz VIP – płyty do termoizolacji budynków posiadające zewnętrzną osłonę wykonaną z folii. Przeznaczone do uniwersalnych zastosowań – wykonywane z różnych materiałów, np. włókien izolacyjnych, a także z materiałów odpadowych – pyłów poprodukcyjnych.

Największe oczekiwania na znaczący efekt z zakresu energooszczędności w budownictwie związane były i są z opracowaniem i wprowadzeniem do praktycznych zastosowań nowej technologii wykonania szyb zespolonych.

Trudności w opracowaniu bezpiecznego sposobu produkcji szyb wysokiej jakości w zakresie przepuszczalności światła, trwałych i dorównujących właściwościom dotychczas stosowanych szyb wielofunkcyjnych powodują , iż nie została jeszcze przyjęta jednolita europejska technologia wytwarzania szyb vacuum.

zyby zespolone S w technologii vacuum (VIG) Prace nad szybami VIG trwają już co najmniej od ok.

20 lat. Prowadzone były przez różne zespoły, a finansowane jako badania naukowe, z budżetów państwowych lub przez znaczących producentów szkła. Konstrukcja powszechnie stosowanych obecnie szyb zespolonych (IG), uniwersalna co do ogólnej zasady, charakteryzuje się jednak zróżnicowanymi właściwościami technicznymi, wynikającymi z różnorodnych zastosowanych materiałów i technologii wykonania. Analogicznie również schemat szyb VIG przyjęty jest

Strumień energii cieplnej

Opróżniona przestrzeń międzyszybowa ok. 0,7 mm

Powłoka funkcyjna

Elementy dystansujące Szyba pojedyncza lub klejona 4 mm

Uszczelniające złącze szyby

Rys. 1. Budowa szyby zespolonej w technologii vacuum

jako uniwersalny, natomiast różnice materiałowe, metody produkcji i ich koszty dają w efekcie wyrób o bardzo różnej charakterystyce technicznej, trwałości i cenie.

Zalety szyb VIG Podstawowe zalety szyb VIG to dobra izolacyjność termiczna i ograniczona grubość, która dla wariantu dwóch szyb o grubości 4 mm daje grubość całkowitą ok. 10 mm, co predysponuje je do zastosowań zarówno w budownictwie nowym, jak i w pracach termomodernizacyjnych, przy wymianie oszkleń w oknach jednoszybowych. W oknach i budynkach nowych może przyczyniać się jednocześnie do oszczędności materiałowych.

Istotny jest także fakt, iż zbędne staje się stosowanie w szybach kosztownych gazów szlachetnych.

Konstrukcja szyb VIG Główne trudności przy opracowywaniu konstrukcji szyb VIG i metod ich wytwarzania wiążą się z: zz sposobem osiągnięcia stanu próżni (vacuum) w przestrzeni międzyszybowej, zz sposobem zamykania przestrzeni międzyszybowej (rodzaj materiału, temperatura), zz doborem elementów dystansowych.

Drogi do osiągnięcia produktu wytwarzanego metodami przemysłowymi, gotowego do sprzedaży, były odmienne dla różnych krajów. W chwili obecnej daje się wyróżnić główne dwa sposoby wytwarzania i uzyskiwania pustki powietrznej w przestrzeni międzykomorowej: 100 10 λgas [W/(m2K)]

Technologia vacuum

Wartość Ug=0,4 Wm2/K

1 0,1 0,01 10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

ciśnienie w przestrzeni międzyszybowe [mbar] Rys. 2. Obliczeniowy współczynnik przenikania ciepła przestrzeni międzyszybowej (1 mm), w zależności od resztkowego ciśnienia gazu (wg. H Weiläder i zespół)

w yda n ie s p e c j al n e

Technologia vacuum w wyrobach budowlanych

0,45 0,40 0,35

powłoka na jednej szybie powłoki na dwóch szybach 0,8

0,30

λgas [W/(m2K)]

λgas [W/(m2K)]

10

1 W/(mk), 25 mm odstępy między elementami 10 W/(mk), 50 mm odstępy między elementami 1 W/(mk), 50 mm odstępy między elementami

0,25 0,20

0,6

0,4

0,15 0,10

0,2

0,05 0,00

0,0

0,1

02

0,3 0,4 0,5 0,6 wymiar odstępów [mm]

0,7

0,8

0,9

10

Rys. 3. Obliczeniowy współczynnik przenikania ciepła szyb VIG dla różnych rozstawów elementów dystansowych szklanych, metalowych i syntetycznych (wg. H Weiläder i zespół)

zz zespalanie tafli szkła w szybę VIG w komorze próżniowej, zz odprowadzanie powietrza z przestrzeni międzyszybowej przez odpompowywanie z już zespolonej szyby IG.

0,0

0,0

Z założeń technicznych wymagane jest, aby resztkowe ciśnienie powietrza w komorze międzyszybowej było nie mniejsze niż 0,001 hPa i żeby w warunkach temperaturowych od –40oC do +60oC przez ponad 25 lat pozostawało stabilne. Jednak pomimo wymagania niemal całkowitej szczelności zespolenia niezbędna jest także pewna jego minimalna elastyczność co pozwala eliminować naprężenia na obrzeżach szyb w eksploatacji poddawanych oddziaływaniu zmiennych temperatur i obciążeniom mechanicznym – tym samym zmniejszając zagrożenie pęknięcia szyby.

Materiały zespalające

Elementy dystansowe

Jako teoretycznie możliwe i wprowadzone do badań były trzy sposoby łączenia obrzeży szyb VIG: zz lutowanie obrzeży metalami, zz stapianie i łączenie krawędzi szkła w wysokiej temperaturze, zz łączenie tworzywami polimerowymi.

W czasie prac badawczych prowadzonych m.in. przez Bavarian Center for Applied Energy Reasearch czynione były próby stosowania jako elementów dystansowych rozmieszczonych równomiernie w całej przestrzeni międzyszybowej bardzo drobnych kształtek metalowych, szklanych i innych oraz różne ich rozstawy (odstępy oczek siatki 25 lub 50 mm). Obecnie przyjęte do stosowania kształtki mają formy cylindryczne i średnicę rzędu 0,5 mm. Wpływ rodzaju materiałów elementów dystansowych na rozkład temperatur powierzchniowych szyb jak i na ich izolacyjność termiczną oceniony został jako nieznaczny – ze względu na ich małe wymiary.

W projekcie finansowanym przez Ministerstwo Gospodarki i Finansów w Niemczech, który miał zakończyć się do 2010 r. opracowaniem linii produkcyjnej dla szyb VIG, po badaniach doświadczalnych przyjęte zostały elementy dystansowe metalowe w rozstawie co 25 mm, łączone z wewnętrzną powierzchnią szyb.

Próżnia i zespolenie krawędzi

Obecnie w praktyce stosowane są dwa pierwsze sposoby. W krajach dalekowschodnich głównie, choć nie tylko, stosuje się jako materiał zespalający szkło. Jednak stosowana wtedy obróbka termiczna wymaga temperatury ponad 300oC, która jest niszczące dla tzw. miękkich powłok niskoemisyjnych. Wymaga to użycia do produkcji szyb z powłokami twardymi, co w efekcie skutkuje znacząco wyższym współczynnikiem przenikania ciepła takiej szyby, rzędu 1,1-1,3 W/m2K. W rozwiązaniach europejskich przygotowanych do szybkiego, praktycznego wdrożenia stosowane są połą-

0,15

Rys. 4. Wpływ powłok emisyjnych na współczynnik przenikania ciepła doświadczalnej szyby VIG (wg. H Weiläder i zespół)

czenia krawędzi szyb metalami, zwykle w postaci taśm. Badane były także połączenia mieszane: uszczelnienia tworzywami i zamknięte taśmą metalową. Nadal kontynuowane są próby z zastosowaniem do łączenia obrzeży polimerowych materiałów uszczelniających, co pozwoliłoby na obniżenie temperatury produkcji szyb, a tym samym na stosowanie szyb z powłokami niskoemisyjnymi, klejonymi itd.

W czasie eksploatacji wzrastają naprężenia na obrzeżach większych wymiarowo szyb VIG, podlegających znacznym różnicom temperaturowym zewnętrznym i wewnętrznym. Zwiększa to ryzyko pęknięć i niszczenia szkła. Stosowanie cienkich folii metalowych do łączenia obrzeży lub podwójnego uszczelnienia (tworzywo i folia metalowa) pozwala zmniejszyć to zagrożenie. Jako najkorzystniejszy sposób zespalania przy użyciu taśm metalowych przyjęto w metodzie ProVIG, opracowanej w Niemczech, łączoną technologię ultradżwięków i lasera, która dopuszcza stosowanie w zespoleniach szyb niskoemisyjnych (Low E) z powłokami miękkimi i w efekcie końcowym uzyskuje się szyby o Ug=-0,5 W/m2K (docelowo Ug=0,4 W/m2K).

Podstawowe elementy tworzące szybę VIG

0,05 0,10 emisyjność powłok [ε]

Wady oszkleń VIG Pomimo, iż istnieją duże potrzeby i oczekiwania na oszklenia izolacyjne udoskonalone pod względem izolacyjności termicznej, a jednocześnie mniejszej grubości i zmniejszonym ciężarze – aktualnie opracowywane szyby VIG ciągle jeszcze odbiegają od ideału. Jedną z najłatwiej spostrzegalnych niedogodności w ich konstrukcji jest konieczność stosowania elementów dystansowych (rozporowych) w przestrzeni międzyszybowej. Wprawdzie zapobiega to skutkom oddziaływania wysokiego podciśnienia wewnątrz szyb, rzędu 10 ton/m2, ale skutkuje zakłóceniem obrazu przechodzącego. Próby z różnymi kształtami i materiałami doprowadziły do rozwiązania, w którym elementy te są niewidoczne z odległości większej niż 1 m, natomiast z odległości mniejszych pozostają widoczne. Również zespolenie krawędzi szyb listwami metalowymi powoduje, iż izolacyjność termiczna szyby w tym obszarze nie dorównuje izolacyjności części środkowej szyby.

Przeszkodą utrudniającą powszechne stosowanie szyb VIG jest brak odpowiednich ram okiennych. Do osadzenia szyb VIG wymagane są ramy o wysokiej izolacyjności termicznej. Ramy przewidziane do tych zastosowań, obecnie znajdujące się jeszcze w toku badań i wdrożeń próbnych, charakteryzują się współczynniku przenikania ciepła Ur=0,8 W/m2.

Szczególnie ważne jest to dla przypadku okien dachowych, gdzie wykraplanie pary wodnej na powierzchniach szyb jest częściej spotykane niż w innych zastosowaniach okien.

Podsumowanie Przedstawiony powyżej stan wdrażania technologii vacuum w branży oszkleń wskazuje na złożoność problematyki i niezbędność prowadzenia długich, żmudnych i kosztownych prac badawczych, przy wysiłku wielu znanych naukowców, a także całych zespołów pracowników. Podobnie zresztą było z dochodzeniem do osiągnięcia obecnego stanu technologii wytwarzania szyb izolacyjnych. Powyżej przedstawione informacje odnoszą się głównie do postępo-

Profesjonalne masy uszczelniające Proventuss Polska Sp. z o.o., ul. Gizów 6, 01-249 Warszawa tel. 022 314 44 32-33, fax 022 314 44 34, e-mail: office.polska@proventuss.com, www.proventuss.com.pl

Maria Makarewicz

wania w przygotowaniach nowej generacji okien i oszkleń w krajach EU, gdzie istnieją już wysokie wymagania jakości, trwałości i właściwości technicznych wyrobów budowlanych uwarunkowane obowiązującymi dokumentami normatywnymi i przepisami administracyjnymi.

Wprowadzenie nowej technologii VIS, VIG, VIP obecnie staje się koniecznością. Wysokie wymagania izolacyjności termicznej stawiane przegrodom budowlanym sprawiły, iż w krajach o wyjątkowo ostrych warunkach klimatycznych zaczęto stosować warstwy efektywnej izolacji termicznej dochodzące do 40 cm, a nawet niekiedy je przekraczające. Użycie tak grubej warstwy izolacyjnej może być trudne technologicznie oraz konstrukcyjnie. Praktyczne zastosowanie płyt izolacyjnych vacuum do ocieplenia budynku eksperymentalnego, wzniesionego w jednym z miast zachodnioeuropejskich, umożliwiło zmniejszenie warstwy ocieplenia do 40 mm zamiast warstwy 300 mm wykonanej z tradycyjnych materiałów ocieplających, co dało dodatkowy efekt w postaci znacznego zmniejszenia powierzchni użytkowej w budynku.

Maria Makarewicz Wykorzystane materiały: 1. VIG-Vacuum Insulation Glass, Weinläder H., Ebert H.P., Fricke J., Bavarian Center for Applied Energy Research (ZAE Bayern), 2005, 2007 2. Info VIG+proVIG, Friedel W., Grenzbach Glaser FMB GMbH, 2008 3. Glaser S., Vacuum Isoliergläser, „Glaswelt“ 2006 4. Eames Ph. C. i inni, Advanced glazing systems, University of Ulster, 2006 5. Bachofer E., Space between, „Glass Magazine” 2006

36

Okno z szybą próżniową Okno obrotowe VELUX GGL 3080 wyposażone jest w bardzo energooszczędną szybę próżniową. Innowacyjny pakiet szybowy o grubości 24 mm składa się z trzech szklanych tafli, które oddziela 10-milimetrowa przestrzeń wypełniona argonem oraz 0,2 mm próżnia. Zewnętrzną część zestawu stanowi hartowana szyba z powłoką niskoemisyjną, a wewnętrzną wielowarstwowe szkło bezpieczne, również wyposażone w powłokę niskoemisyjną.

Powstanie próżni pomiędzy szybami było możliwe dzięki zastosowaniu specjalnych przekładek dystansowych. Unikalna konstrukcja zapewnia doskonałe parametry termoizolacyjne okna. Współczynnik przenikania ciepła dla szyby wynosi 0,6 [W/(m2K)], dla okna 1,2 [W/(m2K)].

Nowa szyba uzupełniła szeroką gamę szyb energooszczędnych: ornamentowych, bezpiecznych, antywłamaniowych, oraz wyciszających.

Okno VELUX GGL zostało wykonane z drewna sosnowego klejonego warstwowo, impregnowanego i dwukrotnie lakierowanego. Uchwyt otwierający jest zintegrowany z klapą wentylacyjną pozwalającą na wietrzenie pomieszczenia nawet przy zamkniętym oknie. Blokada umożliwia zatrzymanie skrzydła w pozycji do wietrzenia. Skrzydło można obrócić o 180° i swobodnie umyć je od wewnątrz.

Cena od 1 989 zł brutto.

w yda n ie s p e c j al n e

1 (137) StyczeĔ 2010 r.

Cena 12,90 PLN (w tym 7%VAT)

C h i funkcje Cechy f nkcje k j nych okien nowoczesnych

Nakáad 3500 egz.

Przegląd Profile PVC C do okien Okucia do drzwi i okien Masy uszczelniająco-klejące zelniająco-klejące e

O K N A

D R Z W I

ISSN 1426-5494 Nr ind. 381721

Temat miesiąca iesiąca

F A S A D Y

I__okl-GUARDIAN-SS_01-01.indd I

1/27/10 10:32:27 AM

Szklane

Grudzień 2009

inspiracje II

www.swiat-szkla.pl

W numerze: Ewa Mickiewicz Szklane kuchnie i łazienki

Wybierz właściwe czasopismo branżowe – źródło cennych informacji i inspirację dla nowoczesnych rozwiązań

s. 1

Krzysztof Zieliński Umywalki szklane s. 7 Małgorzata Marecka, Irena Witosławska Matowienie szkła s. 10

Adres: Al. KEN 95, 02-777 Warszawa tel. 22 678 84 94, fax 22 678 54 21 www.swiat-szkla.pl

Iwona Małaszewska Decra Guard – czyste piaskowanie s. 13 Tadeusz Michałowski Folie do laminowania s. 14 Stone glass – dekoracyjne szyby laminowane s. 16

ss-I-oklad-dodatek1009.indd 1

2009-12-30 14:18:20

Przeciwpożarowe przegrody przeszklone

Grudzień 2008

www.swiat-szkla.pl

www.swiat-szkla.pl

W numerze m.in.: Hanna Czerska Przejrzyste i nowoczesne Ewa Mickiewicz Kuchenna strefa zmysłów połączonych Tadeusz Michałowski Pustaki szklane – w mieszkaniach, apartamentach i rezydencjach Marta Sienkiewicz Od bibelotów po architekturę

2009 2010

Zakład Usług Szklarskich

Podejmujemy trudne wyzwania technologiczne i wzornicze OFERUJEMY             

USŁUGI

piaskowanie artystyczne – nowość! cyfrową obróbkę szkła (centrum numeryczne) szlifowanie szkła 2:50 mm fazowanie szkła i luster oprawę obrazów wykonywanie otworów o dowolnej średnicy oraz kształcie gabloty szklane składane i klejone klejenie szkła na UV lustra kryształowe – kolor szkło antywłamaniowe i bezpieczne regały pod sprzęt RTV witraże termiczna obróbka szkła i luster

  

montaż kabin prysznicowych REFLEX u klienta montaż ścianek działowych i drzwi całoszklanych montaż wypełnień do balustrad schodowych, balkonowych i tarasowych

„REFLEX” Zakład Usług Szklarskich Ryszard Stobba 83-207 Kokoszkowy ul. Lipowa 14 tel. +48 58/561 35 54 +48 58/560 06 55 tel./fax +48 58/561 35 56 tel. kom. 0-604 648 740, 0 602 337 383 NIP 592-100-15-63 www.stobba-reflex.pl www.stobba-reflex.com

KABINY PRYSZNICOWE – różne rodzaje szkła i uchwytów

Sito molekularne – bezpieczny wybór Kupuj oryginalne sita molekularne wyprodukowane w Polsce

Sito molekularne Nie ryzykuj kosztownego zwrotu okien, dokonaj bezpiecznego wyboru

Inowroclaw Warsaw

Nie ryzykuj zaparowania okna: zyskaj maksymalne zabezpieczenie przed przedostaniem się wody do szyb zespolonych dzięki 100% zeolitowym sitom molekularnym firmy CECA- Arkema group, które zgodne są z normą europejską EN 1279.

Nie ryzykuj uszkodzenia okna: brak uszkodzeń dzięki adsorpcji gazów (powietrza lub argonu), dzięki oryginalnym sitom molekularnym 3A firmy CECA- Arkema group.

Nie ryzykuj zapylenia okna: sita molekularne firmy CECA- Arkema group są odporne na pył i gromadzenie się ładunków elektrostatycznych.

Zwiększ swoją produktywność: wypróbuj wydajne systemy rozładunkowe firmy CECA- Arkema group.

Usprawnij swój łańcuch dostaw: sita molekularne firmy CECA- Arkema group produkowane są w Polsce, w Inowrocławiu.

Polegaj na 35-letnim doświadczeniu w produkcji sit molekularnych.

CECA, będąca spółką należącą do grupy Arkema, jest światowym producentem wysokiej jakości specjalistycznych produktów chemicznych. CECA stale dąży do podnoszenia satysfakcji klienta opracowując i rozwijając gamę swoich dodatków chemicznych.

Działając w ponad 100 krajach, CECA dysponuje silną bazą przemysłową w Europie, a także dwoma centrami badawczymi (GRL i CRRA), które specjalizują się w opracowywaniu innowacyjnych produktów dla klientów.

CECA w Polsce: Magdalena SIECZKOŚ ARKEMA Sp. z o.o. ul. Przemysłowa, 88-100 Inowrocław Polska Tel.: +48 660 477 419 Email: info.ceca@ceca.fr Odwiedź nas na: www.siliporite.com www.cecachemicals.com

CECA we Francji: Alain ROY 89, Boulevard National 92257 La Garenne Colombes Cedex Francja Tel.: +33 1 49 00 38 28