Cимбиоз стекла и алюминия

     Стеклопакет состоит из двух или более стекол и дистанционной рамки с осушителем. Для обеспечения долголетней надежности стеклопакетов, решающими условиями являются выбор и подготовка как выше названных конструкционных материалов, так и качественная герметизация стеклопакета.
 
       Стекла

 

      Для производства стеклопакетов можно использовать почти все типы стекол. Выбор стекол зависит от требований предъявляемых к конкретному окну. Очень важно также правильно определить местоположение и ориентацию стекол со специальными свойствами в стеклопакете. Например, в случае использования селективных стекол поверхность с нанесенным покрытием, как правило, находится внутри стеклопакета.

 

     Солнцезащитные стекла рекомендуется устанавливать в качестве внешних стекол. Из-за возникновения термических напряжений в каждом отдельном случае важно выяснить необходимость закалки солнцезащитных стекол. На толщину солнцезащитных стекол с отражающей поверхностью важно обращать пристальное внимание также по причинам эстетического характера.

     В настоящее время возможен аналитический расчет той или иной конструкции и поэтому вопрос о типе устанавливаемого стеклопакета желательно решать совместно с фирмами специализирующимися на изготовлении стеклопакетов. Дешевый стеклопакет для нового окна может оказаться дорогой неприятностью (запотевание внутри и снаружи стеклопакета, промерзание, эффект сквозняка даже при плотно закрытых дверях).

 

      Дистанционные рамки

 

    В качестве материала для дистанционных рамок применяются, как правило, алюминий и оцинкованная сталь, реже пластмасса. Дистанционная рамка выполняется полой внутри, со специальными диффузионными отверстиями (дырочной перфорацией, щелями). Внутри находится осушитель, функция которого способствовать быстрой абсорбции (впитыванию) самых незначительных количеств воды в межстекольном пространстве. Тем самым предотвращается выпадение росы внутри стеклопакетов в холодное время года. Диффузионные отверстия не должны быть слишком большими, иначе при механических нагрузках (при перевозке стеклопакетов или эксплуатации окон) частички осушителя могут попасть в видимую зону межстекольного пространства. Особое внимание уделяется свойствам тех поверхностей рамок, которые образуют соединение с герметиками.

 

    Необходимо также отметить, что металлическая дистанционная рамка является хорошим проводником тепла, т.е. в конструкции стеклопакета возникает "мостик холода". Решить эту проблему могут дистанционные рамки из пластика, разработка, которых активно ведется последнее время. Уже несколько лет существуют системы, в которых необходимый зазор между стеклами создается термопластом, который наносится на стекло через экструдер. В состав термопласта уже входят необходимые осушители. Однако пока эти системы находят лишь специальное применение.

 

     Осушители

 

     Принцип действия осушителей заключается в следующем: частицы осушителя имеют множество пор. Так как диаметр пор больше, чем диаметр атомов газов или молекул газа, то газы диффундируют в эти поры и абсорбируются.

    В качестве осушителей хорошо зарекомендовали себя молекулярные сита, силикагель и смеси обоих продуктов. Различные по химическому строению осушители имеют также различную абсорбционную способность. Эти различия проявляются в зависимости от температуры, давления и содержания влаги в осушаемых газах. Используя наиболее употребительные типы молекулярных сит, можно получить очень низкие температуры точки росы (большей частью -60 ^оС).

     Использование силикагеля не дает таких низких значений температуры точки росы, в среднем около -45 ^оС. Исключая некоторые особые области применения, эти различия в температуре точке точки росы не являются решающими для оценки качества осушителей, т.к. задачей осушителей является прежде всего, поглощать влагу, попавшую в межстекольное пространство в ходе производства стеклопакетов.

 

     Герметики для стеклопакетов

 

    Задачами первостепенной важности, которые стоят перед герметиками, применяемыми для заделки швов в стеклопакете, являются во-первых, обеспечение прочности стеклопакетов и во-вторых, препятствовать проникновению водяного пара в межстекольное пространство, что прямым образом влияет на долговечность стеклопакетов, которая зависит в основном, от уплотнения краев. С точки зрения прочности, Важнейшими свойствами герметиков являются: сила сцепления со стеклом и материалом дистанционной рамки, эластичность, прочность и время старения, ширина и толщина уплотняющей массы, скорость диффузии молекул через герметик.

     Качественные стеклопакеты изготавливаются по принципу двойной герметизации. В качестве первичного герметика чаще всего применяется бутил, который обладает наилучшей относительной способностью сопротивляться проникновению водяного пара. Бутиловая масса наносится при температуре чуть больше ста градусов в виде тонкой ленты на обе стороны дистанционной рамки. Когда стекла сдавливают, между стеклами и рамкой остается разделяющий их бутиловый шов толщиной в несколько десятых долей миллиметра. Хорошая диффузионная плотность достигается благодаря тонкости шва и плохой газопроницаемости массы.

 

    Первичный герметик не может обеспечить требуемую прочность кромочного соединения, эту задачу должны решать, продукты, применяющиеся для вторичной герметизации с наружной стороны стеклопакета. Чаще всего - это полисульфид, но также могут применяться силиконовые и полиуретановые массы. Они помимо придания прочности конструкции, придают дополнительную диффузионную плотность и дают возможность подвижки, вызываемой сменой температур и давлений. Толщина эластичной массы равна нескольким миллиметрам. Влияние толщины слоя массы на величину проникновения водяного пара можно определить, например, увеличивая толщину слоя с 2 мм до 5 мм, при этом проникновение водяного пара падает при одних и тех же условиях больше чем на половину.

 

      Специальные инертные газы

 

     Для заполнения межстекольного пространства в стеклопакетах вместо воздуха часто используют инертные газы или смеси газов, что существенно улучшает тепло- и звукоизолирующие свойства стеклопакетов. В том случае, когда межстекольное пространство стеклопакета заполняется более плотным, по сравнению с воздухом, газом, потери тепла, происходящие за счет конвекции и теплоотдачи внутри стеклопакета, снижаются. Теплопроводность, плотность, динамическая вязкость и собственная теплоемкость газов оказывают влияние на теплопроводность межстекольного пространства.

     Наиболее часто для заполнения межстекольного пространства применяются: аргон (Ar) и криптон (Kr). Это газы, получают отделением от сжиженного атмосферного воздуха. Криптон - это реже встречающейся и значительно более дорогой по сравнению с аргоном инертный газ, но он в большей степени чем аргон повышает теплоизолирующую способность стеклопакета.

 

     Изготовление стеклопакетов

 

     Стеклопакеты давно вошли в нашу жизнь как более совершенные, универсальные и надежные заполнения окон и дверей. Качественный стеклопакет в первую очередь зависит от соблюдения правил и требований к процессу производства стеклопакетов. Окно ПВХ, деревянное окно или дверь, алюминиевые конструкции и их характеристики во многом определяются стеклопакетом в них установленных. Несоблюдение требований при производстве стеклопакета может привести к ненадлежащему функционированию окна (двери) в целом. Кроме того, данная статья призвана развеять миф о "деревянных" и "пластиковых" стеклопакетах и дать общее представление о стеклопакете как об отдельной конструкции, высокотехнологичном продукте.

    За последние десятилетия технология производства стеклопакетов значительно продвинулась в направлении автоматизации, когда на линии, выпускающей до несколько тысяч квадратных метров готовой продукции в смену, работают всего два человека - грузчик, подающий подготовленное стекло, и грузчик, выгружающий готовый стеклопакет (есть производства без присутствия человека).

 
     На всех современных автоматизированных линиях по производству стеклопакетов может быть выделено несколько участков, соответствующих различным стадиям технологического процесса.

     На I этапе производится резка стекла по типоразмерам. В зависимости от толщины и размера заготовки, резка производится с небольшими различиями (тип режущего инструмента и жидкости для резки). Современные столы для резки - это высокомеханизированные устройства, в которых перемещение резца управляется компьютером по программе, задаваемой оператором с клавиатуры. Некоторые столы снабжены специальной программой по оптимизации раскроя, позволяющей снизить отходы до 5 % и ниже. Перемещение стекла по поверхности стола производится на воздушной подушке, создаваемой с помощью большого числа отверстий па поверхности стола. Ломка стекла после надреза осуществляется специальными штангами, поднимающимися из поверхности стола.

     Наиболее эффективно при больших объемах и ассортименте форм резки, а также при использовании крупногабаритных стекол (3210x6000 мм). При этом необходимо иметь большие площади складских помещений с кассетами для маркированного промежуточного стекла.

 

     При прохождении режущего инструмента по поверхности стекла, на стекле образуется небольшая бороздка с микротрещинами. При надломе вдоль этой бороздки стекло раскалывается.

     Для того чтобы получить ровный срез, надлом необходимо производить достаточно быстро после создания бороздки. Это связано с так называемым эффектом "самозалечивания стекла" после создания микротрещин. Получившиеся микротрещины как бы начинают самопроизвольно склеиваться, и разлом стекла в этом случае значительно затруднён. Для того, чтобы избежать подобных явлений, применяется специальная жидкость для резки, которая обладает малой вязкостью и хорошими смачивающими свойствами. Она проникает в микротрещины и препятствует самозалечиванию стекла.

     Параллельно с резкой стекла производится резка дистанционных рамок (спейсеров) по размерам данного стеклопакета и предварительная сборка с помощью уголков и соединительных вставок. Дистанционные рамки должны иметь перфорированные отверстия со стороны межстекольного пространства.

     Одновременно со сборкой спейсер заполняется осушителем, поглощающим влагу из межстекольного пространства стеклопакета. Согласно п.4.2.3. ГОСТ 24866-99, при изготовлении стеклопакетов в качестве влагопоглотителя применяют синтетический гранулированный цеолит (молекулярное сито) или технический селикагель, которыми заполняют полости дистанционных рамок.

     Размеры гранул влагопоглотителя должны быть больше, чем отверстия в дистанционной рамке. Размер пор во влагопоглотителе (молекулярном сите) должен быть таким, что происходит поглощение только молекул воды (водяного пара), а не других газов, входящих в состав воздуха.

 

      За счёт использования осушителя воздух, находящийся внутри стеклопакета, практически полностью обезвоживается, и таким образом устраняется возможность выпадения конденсата между стёклами во всём диапазоне нормальных эксплуатационных температур.

     В правильно изготовленном стеклопакете выпадение конденсата в межстскольном пространстве наступает при некоторой критической температуре, называемой "точкой росы". Согласно определениям ГОСТ 30779-2001 "Стеклопакеты строительного назначения. Метод определения сопротивления атмосферный воздействиям и оценки долговечности", точка росы стеклопакета - "температура воздуха (или газа) в стеклопакете, при которой находящийся в нём водяной пар достигает состояния насыщения и выпадает на внутренней поверхности стекол в виде конденсата".

     Реально определение ГОСТ отражает температуру наружного воздуха, при которой происходит выпадение конденсата в межстекольном пространстве без разгерметизации стеклопакета. Для большинства с секло пакетов эта температура составляет - 45 °С; для стеклопакетов морозостойкого исполнения - 55 °С. Появление конденсата на поверхности стёкол внутри стеклопакета в процессе эксплуатации при более высоких температурах свидетельствует о грубых нарушениях, допущенных при его производстве - неполной герметизации или отсутствии осушителя.

     Объём заполнения спейсера и порядок их контроля устанавливают в технической документации в зависимости от размеров стеклопакета и используемых герметиков, но не менее 50 % объёма рамки.

     Согласно разделу 4.2.2 ГОСТ 24866-99, для изготовления дистанционных рамок применяют ленту или готовые профили из алюминиевых или стальных нержавеющих сплавов. Для повышения теплотехнических качеств стеклопакета рекомендуется применять рамки с терморазрывом".

     Допускается изготавливать дистанционные рамки из других материалов при усло-нии обеспечения требований к стеклопакетам, установленных в настоящем стандарте.

     Одной из последних технологических разработок является технология TPS. Преимуществом данной технологии является то, что металлический спейсер заменён профильной лентой на основе бутилкаучука, что устраняет мостик холода в стеклопакете. Недостатком конструкции стеклопакета на основе TPS является замедленная реакция осушивания, что при длительной эксплуатации несущественно. Кроме того, существуют проблемы, связанные с эстетическим видом ленты и контролем ее влагопоглощающей способности.

   На II этапе изготовления стеклопакетов производится мойка стёкол деминирализовапной водой в щёточной моечной машине. Мойка стекол, имеющих "мягкое" покрытие, должна производиться только специально предназначенными щётками, имеющими определённую жёсткость щетинок. Мойка является ответственной операцией, в значительной степени определяющей долговечность стеклопакета, хорошая герметизация которого основана на идеальной адгезии геметика к стеклу. Не рекомендуется ручная мойка (протирка) стекла, особенно с применением моющих средств. После ручной мойки на поверхности стекла остается плёнка жира или других веществ, невидимая глазом, но приводящая к отслаиванию герметика и, соответственно, разгерметизации.

     На III этапе изготовления стеклопакетов заготовки спейсера соединяются в углах стальными или пластмассовыми уголками, после чего на его торцевую поверхность слоем шириной приблизительно 3-4 мм методом экструзии при температуре 120-140 °С наносится неотверждающийся эласто пластичный герметик первого герметизирующего слоя. Согласно п. 4.2.4 ГОСТ 24866-99, в качестве герметиков первого слоя применяют аолиизобутиленовые герметики (бутилы). К качеству этого слоя предъявляются повышенные требования. Он должен быть равномерным, без разрывов, шириной не менее 3 мм, особенно в угловых местах и местах соединения. Дополнительно в углах наносится геметик вдоль соединительной щели. При небольших объёмах производства или ремонте, что является исключительным случаем, первичная герметизация стеклопакетов может осуществляться вручную. При этом герметизирующий слой наносится в виде тонкой самоклеящейся бутиловой ленты.

     На IV этапе осуществляется первая стадия сборки стеклопакетов (предварительная сборка): соединение стёкол и спейсера с нанесённым на него герметикой первого слоя.

     После сборки цвет бутилового шнура по всему периметру должен быть чисто чёрным. Если первичная герметизация стеклопакета осуществляется вручную, то работы необходимо производить только в специальных перчатках. Если на поверхности шнура и стекла наблюдаеться некоторая белёсость, это говорит о том, что нанесённый бутиловый шнур трогали голыми руками или поверхность стекла не была достаточно очищена.

     Согласно п. 4.2.6. ГОСТ 24866-99 при применении в стеклопакете стекла с "мягким" (нестойким к внешним воздействиям) покрытием, по всему периметру этого стекла перед сборкой стеклопакета должна быть очищена от покрытия кромка, шири- ной 8-10 мм (обычно это делается перед резкой стекла). Это мероприятие обеспечи¬вает необходимую адгезию бутила к стеклу, а также исключает возможную коррозию самого покрытия.

     Поверхность стекла, имеющая «мягкое» покрытие, должна быть обращена во внутреннее межстекольное пространство. Кромка стекла со снятым покрытием не должна попадать в поле зрения при оценке внешнего вида стеклопакета.

     После предварительной сборки, стеклопакет поступает в пресс, который сдавливает его до фиксации. После сдавливания стеклопакет должен несколько десятков секунд выдерживаться в сжатом состоянии. Это необходимо для того, чтобы бутил мог проникнуть в поры и микротрещины стекла, таким образом увеличив адгезию.

     Для устранения возможности разрушения стеклопакета при монтаже и эксплуатации вследствие концентрации локальных напряжений в кромке стекла, возникающей после его резки, рекомендуется перед сборкой стеклопакета сошлифовать крошку на стёклах по периметру.

     На завершающей стадии изготовления стеклопакета на автоматическом оборудовании или вручную по торцевой поверхности стеклопакета наносится отверждающий герметик.

     Согласно п. 4.2.4 ГОСТ 24866-99, для второго герметизирующего слоя применяют полисульфидные (тиоколовые), полиуретановые или силиконовые герметики. Основное назначение второго герметизирующего слоя заключается в удержании геометрии стеклопакета. Согласно п. 8.3 ГОСТ 24866-99, при изготовлении стеклопакетов температура воздуха в помещении должна быть 16-24 °С, а относительная влажность - не выше 50 % 

 
     В результате процесса производства стеклопакетов мы имеем возможность ограничить уровень шума в наших квартирах, снизить проникновение тепла в помещение или, наоборот, его улетучивание, добавить интерьеру изысканности, утонченности и эксклюзивности. Для всего этого существует огромное разнообразие стеклопакетов, различающихся как по техническим характеристикам, так и по дизайн - исполнению.