KAZAN PLANT SK: silikonový tmel pro okna s dvojitým zasklením

Okno s dvojitým zasklením (dále jen SP) je stavební průsvitná konstrukce (SPC) ze dvou nebo více tabulí skla spojených navzájem pomocí distančních rámečků a tmelů. Společný podnik se datuje do 60. let XNUMX. století.

Mnozí si však ještě pamatují staré dvojité rámy, které byly izolovány vatou, papírovými a látkovými proužky pro lepší tepelnou izolaci v chladných podmínkách. Do prostor bývalého SSSR se v 90. letech 20. století masově dostávala dvojitá okna a na jejich základě sestavené SPC. O 90 let dříve se objevila a začala být široce používána dvojitá okna s dvojitým zasklením, jak jsme již zvyklí. Dnes se takové okno s dvojitým zasklením používá v XNUMX% průmyslových komplexů.

V 50. letech XNUMX. století bylo vynalezeno okno s dvojitým zasklením na bázi elastického tmelu. Konstrukce je založena na dutém distančním rámu, vysoušecím prostředku uvnitř něj a tmelu na bázi thiokol. Thiokol je polysulfidový kaučuk, vysoce odolný vůči benzínu a aromatickým rozpouštědlům, má dobré vlastnosti proti stárnutí, vysokou mechanickou pevnost, elasticitu a nízkou propustnost pro plyny. Tmely na bázi thiokolu se nazývají polysulfid a v naší době se aktivně používají pro sekundární těsnění oken s dvojitým zasklením.

Funkce oken s dvojitým zasklením

Jednou z hlavních funkcí moderního SP je kromě prostupu světla tepelná izolace. Pro zajištění zlepšených tepelně izolačních vlastností využívají společné podniky místo vysušeného vzduchu tónovaná skla (například se speciální fólií) a plynové plnění inertními plyny. Takové společné podniky se nazývají energeticky úsporné.

Další doplňkovou funkční zátěží v moderních společných podnicích je hluková izolace. Dosahuje se toho použitím distančních vložek různých šířek ve společném podniku, plnění plynem, kombinací skel různých tlouštěk v jednotce s dvojitým zasklením a použitím skla s technologií triplex.

Všimněte si, že společné podniky mohou být také mrazuvzdorné, nárazuvzdorné a protisluneční.

Klíčovým konstrukčním prvkem moderních společných podniků, který zajišťuje jejich spotřebitelské výkonnostní vlastnosti, je jejich těsnost.

Těsnost

Těsnost je schopnost pláště (pouzdra), jeho jednotlivých prvků a spojů zabránit výměně plynů nebo kapalin mezi médii oddělenými tímto pláštěm. Tato klíčová vlastnost společného podniku umožňuje:

· Nezamlžujte kvůli nedostatku vlhkosti v komorách společného podniku

· Hůře vede teplo a zabraňuje ztrátám energie;

· Izolujte hluk z ulice a jiný hluk;

· Zachovat spotřebitelské vlastnosti po dobu až 20 konvenčních let provozu (podle GOST R 54175-2010).

„5.1.4 Požadavky na těsnění oken s dvojitým zasklením

5.1.4.1 Těsnicí vrstvy v oknech s dvojitým zasklením (včetně rohových spojů) musí být souvislé, bez porušení nebo poškození těsnicí vrstvy (na hranici první a druhé těsnicí vrstvy by neměl být viditelný distanční rámeček). Stékání tmelu ve vnější těsnicí vrstvě (překračující rozměrovou toleranci) není povoleno.

5.1.4.2 Vyčnívání primárního tmelu (butyl) do komory skleněné jednotky nesmí být větší než 2 mm.

5.1.4.3 Při výrobě oken s dvojitým zasklením mohou být distanční rámy vzájemně posunuty. V tomto případě je tolerance stanovena ve smlouvě o dodávce a neměla by být větší než 3 mm pro obdélníková okna s dvojitým zasklením a nejvýše 5 mm pro okna s dvojitým zasklením složitého tvaru.

5.1.5 Okna s dvojitým zasklením musí být utěsněna.“

Těsnost je tedy nedílnou součástí moderních společných podniků.

Výroba

Uvažujme, jak se ve výrobě dosahuje a zajišťuje těsnost společného podniku.

Moderní společné podniky jsou vyráběny pomocí dvojité těsnění.

1. se provádí pomocí nebo speciálních komponent obsahujících butyl – pásky nebo šňůry. Je třeba poznamenat, že butyl se osvědčil jako nejkvalitnější prostředek primárního utěsnění SP. Butyl se nanáší pomocí speciálních butylových extruderů. Používá se také šňůra nebo páska na bázi butylu.

Butyl sám o sobě má desítkykrát silnější parotěsné a vlhkostní izolační vlastnosti než sekundární tmel (polysulfid). Výrobci společných podniků proto zpravidla nešetří primárním tmelem a vybírají vysoce kvalitní butyl.

Butyl se nanáší speciálním extruderem na butyl na hliníkový (i ocelový nebo kombinovaný s PVC) distanční rám v roztavené formě při teplotě 110-120 o C. Butyl má vynikající adhezní vlastnosti jak ke kovu, tak sklu. Roztavený butyl vyplní všechny mikronerovnosti jak na skle, tak na rámu, poskytuje primární těsnící okruh. Hlavní funkcí primárního těsnícího okruhu je zajištění těsnosti meziskelního prostoru. U hotového okna s dvojitým zasklením je butyl hlavní bariérou proti vlhkosti vstupující do prostoru mezi skly z okolní atmosféry a zajišťuje 93-95 % těsnosti celého výrobku.

Butyl je téměř ideálním materiálem pro primární těsnění oken s dvojitým zasklením. Ale mnoho výrobců odrazuje cena butylových extrudérů, která je poměrně vysoká, zejména pro malosériovou výrobu. Proto se ve snaze ušetřit na drahém vybavení často používá butylová šňůra a butylová páska. Použití těchto materiálů však zahrnuje následující body:

· Vysoká cena komponentů v případě butylové šňůry nebo distanční vložky s předem nanesenou butylovou vrstvou. Což v konečném důsledku vede ke zvýšení nákladů na společný podnik a skrývá výhody úspor na zařízení.

· Špatná kvalita oken s dvojitým zasklením (zejména v případě lepicí pásky).

2. se provádí pomocí následujících typů tmelů:

Hlavním účelem sekundárního těsnění je dodat společnému podniku mechanickou pevnost a také elasticitu, protože výrobek je vystaven větru, teplotám a jiným deformačním vlivům. Podívejme se blíže na tmely pro sekundární těsnění.

Tavná lepidla byly rozšířeny na úsvitu nástupu dvojitého těsnění, v Evropě v 70. letech. Tavná lepidla jsou z hlediska technologického postupu a zařízení zcela jednoduché, jednosložkové termosetové kompozice. Extrudér zahřeje taveninu na 170-190 o C a tavenina je k výrobku přiváděna žáruvzdorným potrubím. Hotmelt tuhne poměrně rychle, ale snadnost použití nepřevažuje nad nevýhodami hotmeltu. Při zahřátí (i sluncem) může tavenina vlivem gravitace změknout až kape. Pokud teplota výrazně klesne, může ztratit elasticitu a prasknout. Všechny tyto body nemají nejlepší vliv na kvalitu okna s dvojitým zasklením a jeho životnost.

Polyuretanové a polysulfidové tmely Principem použití jsou podobné, liší se však složením a vlastnostmi.

Oba tyto typy tmelů polymerují a získávají své konečné vlastnosti jako výsledek smíchání obou složek v určitém poměru udávaném výrobcem. Vyznačují se také přibližně stejnou dobou počátečního vytvrzení (obvykle 2-3 hodiny) a konečného vytvrzení (průměrně 24 hodin). Mohou být použity buď se speciálním extruderem nebo ručním mícháním složek, poskytují poměrně vysokou rychlost výroby (při použití vhodného zařízení).

Rozdíly v chemickém složení však brání použití stejného zařízení pro polysulfidové a polyuretanové tmely. Také polyuretanové tmely jsou mnohem náročnější na přesnost proporcí při míchání. A pokud polysulfidový tmel poskytuje určité tolerance v poměru složek (to může změnit dobu tvrdnutí kompozice nahoru nebo dolů), pak nerovnováha složek v polyuretanovém tmelu může vést k úplnému nesouladu výsledné směsi s požadavky. Proto jsou hlavní oblastí použití polyuretanových tmelů podniky s vysokou výrobní kulturou a rozvinutým technologickým vybavením. Naproti tomu polysulfidové tmely umožňují ruční i strojní míchání bez ztráty kvality.

Silikonové tmely se začaly používat v 70. letech XNUMX. století. Mají řadu výhod:

Nejvyšší pevnost a elasticita

Zároveň však mají řadu vážných nevýhod, které výrazně zužují rozsah jejich použití:

· Dlouhá doba těsnění

· Vysoká rychlost difúze plynu, která vede ke zvýšení tloušťky vrstvy tmelu

Regulační dokumenty

Hlavní ustanovení a technické požadavky na okna s dvojitým zasklením a metodika práce s nimi jsou stanoveny:

• GOST 24866-2014 Lepená okna s dvojitým zasklením. Technické podmínky.
• GOST 30779-2014 Lepená okna s dvojitým zasklením. Metoda hodnocení trvanlivosti.
• GOST 32998.4-2014(EN 1279-4:2002) Lepená okna s dvojitým zasklením. Metody stanovení fyzikálních vlastností těsnících vrstev.
• GOST 32998.6-2014(EN 1279-6:2002) Lepená okna s dvojitým zasklením. Pravidla a metody pro zajištění kvality produktu.

GOST 24866-2014 také popisuje 2 metody testování těsnosti oken s dvojitým zasklením.

==== Obrázek 1 – Schéma stojanu pro testování těsnosti ====

1 – horní zátěžový šroub; 2 – těsnění; 3 – jaro; 4 — číselník; 5 – dvojsklo; 6 — posuvné podpěry; 7 – šroub spodní zátěže

1. Otáčejte spodní stupnicí indikátoru 4 šipka je nastavena na nulové dělení.

2. Vložte šroub 7 zatížit spodní sklo tak, aby velikost jeho průhybu odpovídala velikosti průhybu horního skla.

3. Skleněná jednotka se ponechá po dobu 3-4 minut, aby se stabilizovaly hodnoty horního indikátoru.

4. Nastavte hodnoty na stupnici horního a dolního indikátoru opět na nulové dělení.

5. Skleněná jednotka je udržována pod zatížením (15±1) minut a jsou určeny hodnoty horního indikátoru.

Pokud je skleněná jednotka utěsněná, hodnota horního indikátoru by neměla být větší než 0,02 mm.

Při zkoušení dvoukomorového okna s dvojitým zasklením se zjišťuje těsnost každé komory zvlášť. V tomto případě se pro testování druhé komory skleněná jednotka převrátí na podpěry 6 180° kolem podélné osy.

6. Vyhodnocení výsledků. Vzorky se považují za vyhovující zkoušce, pokud hodnoty horního indikátoru u všech vzorků nepřesahují 0,02 mm.

Stanovení těsnosti oken s dvojitým zasklením v nádobě s vodou.

Podstatou metody je stanovení těsnosti oken s dvojitým zasklením pod hydrostatickým tlakem vody. Zkoušky se provádějí na třech vzorcích oken s dvojitým zasklením o rozměrech minimálně 500×500 mm.

Zkušební zařízení a měřicí přístroje

Nádoba s vakuovou přísavkou naplněná vodou; Schéma zkušební stolice je znázorněno na obrázku 2. Teploměr podle GOST 28948 s chybou měření ne větší než 2°C.

==== Obrázek 2 – Schéma zkušební stolice ====

1 – nádoba s vodou; 2 – vzorek skleněné jednotky; 3 — vakuová přísavka; 4 – voda

1. Každý vzorek skleněné jednotky se postupně umístí na dobu (24±1) hodin do nádoby s vodou o teplotě (23±5)°C. Schéma je znázorněno na obrázku 2.

2. Vzorek se umístí tak, aby vzdálenost od stěny nádoby k bočnímu okraji skleněné jednotky byla nejméně 40 mm. Pokud dvojsklo obsahuje sklo různé tloušťky, umístí se sklo o větší tloušťce dolů.

3. Hladina vody musí být minimálně 400 mm nad povrchem skleněné jednotky. Po vyjmutí skleněné jednotky z vody se podrobí vizuální kontrole.

4. Je povoleno provádět zkoušky pro zjištění těsnosti oken s dvojitým zasklením s použitím místo vakuové přísavky jiným způsobem zajištění okna s dvojitým zasklením tak, aby se konce oken s dvojitým zasklením nezavíraly. .

5. Vyhodnocení výsledků. Vzorky se považují za vyhovující zkoušce, pokud v nich nejsou nalezeny žádné stopy po pronikání vody do komor skleněné jednotky.

Závěr

V moderních průsvitných konstrukcích nemá těsnost skleněných jednotek v nich obsažených malý význam. V průběhu doby od nástupu prvních uzavřených společných podniků pokrok výrazně pokročil v technologické složce výroby oken s dvojitým zasklením, což vedlo ke snížení nákladů na vysoce kvalitní společné podniky na úroveň obecně dostupných jedničky.

Moderní suroviny a zařízení umožňují vytvářet společné podniky plně v souladu s regulačními požadavky, s nízkými náklady a vynikajícími spotřebitelskými vlastnostmi.

KAZAN PLANT SK: silikonový tmel pro okna s dvojitým zasklením

Byl vyvinut vzorec a technologie pro organokřemičitý tmel pro okna s dvojitým zasklením. Byla zorganizována poloprovozní průmyslová výroba tohoto tmelu.

V současné době se okna s dvojitým zasklením široce používají v zahraničí i v Rusku k zasklívání budov a konstrukcí. Jako druhá těsnicí vrstva při výrobě oken s dvojitým zasklením se používají thiokolové, polyuretanové nebo silikonové tmely. Hlavní výhodou silikonových tmelů oproti výše uvedeným je jejich bezpečnost pro životní prostředí, netoxicita a navíc nevyžadují významné investice do aplikačního zařízení, což je důležité pro malé a střední podniky – výrobce oken s dvojitým zasklením. V současné době se světový trh se spotřebou silikonových tmelů pro okna s dvojitým zasklením odhaduje na 16–17 tisíc tun ročně, což představuje 10 % trhu se všemi tmely pro sekundární těsnění. Ruský trh představuje 400–450 tun ročně, což představuje 3 % trhu se všemi tmely pro sekundární těsnění. Silikonové tmely používané při výrobě oken s dvojitým zasklením se navíc v Rusku v průmyslovém měřítku nevyrábějí.
Společnost Kazaňský závod syntetického kaučuku a.s. vyvinula recepturu a technologii, zorganizovala pilotní výrobu a připravuje se na zahájení průmyslové výroby silikonového tmelu pro sekundární utěsnění oken s dvojitým zasklením. Vyvinutý tmel je jednosložkový, černý, tixotropní, neutrálně vytvrzující tmel. Byly vyvinuty tři druhy tmelu: A, B a C, které se liší tvrdostí a hustotou. Tabulka 1 uvádí vlastnosti tmelů určených pro použití při výrobě oken s dvojitým zasklením.

Tabulka 1. Fyzikální a mechanické vlastnosti tmelu použitého při výrobě oken s dvojitým zasklením

Těsnicí materiály používané při výrobě oken s dvojitým zasklením musí mít adhezní kapacitu a pevnost, které zajišťují požadované vlastnosti oken s dvojitým zasklením, jak je stanoveno v GOST 24866-99 „Lepená okna s dvojitým zasklením pro stavební účely“.
Podstata metody stanovení adheze spočívá v natažení dvou skleněných a hliníkových profilových desek slepených tmelem daným zatížením, čímž se určí povaha a velikost síly při zničení vrstvy tmelu. V souladu s GOST 24866-99 by napětí na okrajích vzorku mělo být 0,3±0,05 MPa po dobu nejméně 10 minut. Vzorek se považuje za vyhovující zkoušce, pokud po zkoušce nedošlo k prasknutí nebo pokud k němu došlo, ale kohezivně, tj. materiálem. Pro stanovení adheze zahraničních analogů byly tyto testovány podle metody popsané v GOST 24866-99. Získaná data jsou uvedena v tabulce 2. Z údajů v tabulce 2 je zřejmé, že zahraniční vzorky odolávají zatížení od 9 (Penosyl Neutral ME 30590) do 11 kg (JH-308, Tekasyl, Daw Corning 3540) před porušením, zatímco námi vyvinutý tmel bez lepidla – 3,5 kg a způsob porušení je adhezní. Proto bylo pro zvýšení adhezních vlastností vyvinutého tmelu nutné do jeho receptury zavést lepidlo, které by zajistilo přilnavost tmelu jak ke sklu, tak k hliníkovému profilu používanému při výrobě dvojskel.

Tabulka 2. Adhezní vlastnosti zahraničních tmelů používaných jako druhá těsnicí vrstva při výrobě dvojskel.

Volba typu lepidla a jeho množství je individuální pro každé složení kompozitního materiálu a substráty, na které se aplikuje. Jako lepidla byly testovány látky obsahující ve svém složení alespoň 2 funkční skupiny [2]:

Tabulka 3 ukazuje údaje o adhezi tmelu třídy „B“ v závislosti na použitém lepidle, jeho množství a zatížení aplikovaném na okraje vzorku.
Z údajů v tabulce 3 je zřejmé, že lepidla VTNO a Dynasylan 1189 v dávce 1,0 % a zatížení 3 kg, jak je specifikováno v GOST 24866-99, neposkytují požadovanou adhezní kapacitu.
Lepidlo GLYMO v dávce 0,3% a zatížení 3-6 kg poskytuje úroveň vlastností požadovanou GOST 24866-99, ale nesplňuje úroveň zahraničních analogů: při zatížení 7 kg je zničeno ve 45. minutě, povaha destrukce je smíšená, při dávce 0,8% je vzorek zničen ve 20. minutě při zatížení 11 kg, povaha destrukce je adhezivní, což je podle GOST 24866-99 nepřijatelné.
Lepidlo AGM-9 zajišťuje adhezní pevnost na úrovni zahraničních analogů. Vzorky obsahující 0,8 % AGM-9 se při zatížení 11 kg ničí ve 20. minutě, přičemž charakter destrukce je kohezivní, zatímco zahraniční analogy se při zatížení 11 kg TEKASIL ničí v 5. minutě, Dow Corning 3540 ve 22. minutě a ME 30590 ve 14. minutě, ale při zatížení 9 kg (tabulka 4). Při zvýšení dávkování lepidla AGM-9 na 1 % se vzorek při zatížení 1 kg nezhoršuje do 11 hodiny, tj. jeho adhezní vlastnosti jsou podobné tmelu JH-308.

Tabulka 4. Srovnávací testy adheze při zatížení 0,3 MPa

Z provedeného výzkumu vyplývá, že adhezní pevnost na úrovni zahraničních analogů tmelu používaného jako sekundární těsnicí vrstva při výrobě dvojskel je zajištěna AGM-9 (g-aminopropyltriethoxysilan) v množství 0,8 %.
Zavedení lepidla AGM-9 v množství 1,0 % do receptury tmelů nevede ke změně jejich fyzikálních a mechanických vlastností.
Na základě provedeného výzkumu byl tedy vyvinut tmel, který se používá jako druhá těsnicí vrstva při výrobě oken s dvojitým zasklením a má adhezní kapacitu a pevnost na úrovni zahraničních analogů, což potvrdily i testy provedené spotřebiteli.

experimentální část

Zkoušky adhezní pevnosti byly provedeny dle GOST 24866-99.

Literatura
1. GOST 24866-99 „Lepené skleněné jednotky pro stavební účely“.
2. G.V. Motsarev, M.V. Sobolevskij, V.R. Rosenberg „Karbofunkční organosilany a organosiloxany“, Moskva, „Chemie“, 1990.

Tabulka 3. Závislost adheze tmelu pro sekundární utěsnění skleněných jednotek na typu lepidla a jeho množství

• — n/r – bez poškození

F.M. Paljutin, V.A. Baburina, A.S. Romakhin, L.Z. Zakirova, N.A. Kazantseva, I.A. Dubkov, V.Ya. Kalmyková, G.Sh. Khasbiullina