Świat AluminiumJednostki dużych rozmiarów, poza giętymi izolacyjnymi szybami zespolonymi, są koronną dyscypliną w produkcji szyb zespolonych. Christoph Rubel, Technical Manager firmy Edgetech Europe w Heinsberg (Niemcy), opisuje w tym artykule znaczenie elastycznych ramek dystansowych Super Spacer®, wykonanych na bazie pianki, dla jakości szyb zespolonych o dużych rozmiarach.
Linia szyb zespolonych firmy sedak może w sposób wysoce zautomatyzowany
produkować szyby o wymiarach do 3,2 m x 15 m
Linie produkcyjne szyb zespolonych o długości ponad 100m, mogące wytwarzać szyby ponadwymiarowe, to znaczy myć tafle na gorąco, aplikować ramki dystansowe, zaciskać, wypełniać gazem i uszczelniać, umożliwiają techniczne i ekonomiczne wykonanie coraz większych i bardziej złożonych szyb zespolonych i tym samym ich stosowanie w strukturalnym szkleniu elewacji. Dowodzi tego w sposób imponujący rekord świata firmy sedak z roku 2020, kiedy to zostały przekazane izolacyjne szyby zespolone o wymiarach 3,04 m x 19,21 m i powierzchni 117 m2. Ale także dalszy rozwój automatycznie nakładanych ramek dystansowych dla szyb zespolonych oraz maszyn aplikujących wniósł zasadniczy wkład w tendencję rozmiarów XXXL.
Przykłady odchyleń od tolerancji ramki dystansowej według DIN 1279:1, załącznik F
Tolerancje równoległości ramki dystansowej w stosunku do prostej krawędzi szyby są zapisane w normie DIN 1279:1 006/2019. Zgodnie z nią, do długości krawędzi 3,5 m dopuszczalne jest odchylenie 4 mm, dla większych długości krawędzi maksymalne odchylenie wynosi 6 mm. Tak więc nałożenie ramki dystansowej wymaga precyzyjnego wykonania zarówno pod względem optyki jak i podstaw normatywnych. Złączone, twarde ramki dystansowe wskutek braku ich sztywności oraz ich skłonności do ugięcia są trudne do stosowania przy wymiarach okien przekraczających wymiary standardowe 3210 mm x 6000 mm. Ramka dystansowa musi być nakładana na pierwszą taflę szkła w taki sposób, aby z jednej strony zostać złączoną ze szkłem równo i prostopadle, a z drugiej strony nie stykać się ze szkłem, dopóki nie zostanie osiągnięta jej ostateczna pozycja. Dlatego też zakres stosowania twardych systemów jest ograniczony do określonych wielkości szyb.
W firmach takich jak sedak i Interpane, specjalizujących się w wymiarach XXXL, elastyczne ramki dystansowe nakładane są ze zwoju z wspomaganiem robotycznym na częściowo lub w pełni zautomatyzowanych liniach. Do precyzyjnego nałożenia ramki dystansowej Super Spacer® przy produkcji ręcznej firma Edgetech oferuje specjalne narzędzie, tak zwany Shuttle. Ponieważ środek osuszający zawarty jest fabrycznie w materiale przekładki, odpada także czasochłonne wypełnianie ramki dystansowej. Na koniec – co jednak równie ważne, nie występuje jakiekolwiek niebezpieczeństwo, aby na szybę przedostały się pozostałości butylu, powstały plamy lub odciski palców.
Wytrzymałość szyby zespolonej na ścinanie
Wytrzymałość na ścinanie, czyli spójność całej szyby zespolonej, jest w procesie produkcji zagwarantowana poprzez współdziałanie kilku czynników: wystarczająco zaprojektowanej grubości materiału uszczelniającego, siły przylepności ramki dystansowej i uszczelnienia poliizobutylenowego oraz docisku podczas wypełniania gazem przestrzeni pomiędzy szybami.
Bardzo duża siła przylepności ramek dystansowych Super Spacer, również w przypadku szyb o dużych wymiarach, została wykazana w próbie naprężeń ścinających. W tym celu szyba zespolona o wymiarach 6300 mm x 3300 mm złożona z dwóch tafli szkła typu float została ściśnięta bez uszczelnienia wtórnego, a co za tym idzie zespolona jedynie przez nałożony z boku na piankę silikonową ramki Super Spacer® TriSeal™ Premium Plus klej akrylowy oraz sznur butylowy. Podczas trwającej 30 minut próby zawieszenia, podczas której szyba została podniesiona przy użyciu ssawek podciśnieniowych, całkowity element pozostał sprawny bez przesunięć nawet o 1 milimetr.
Elastyczność materiału silikonowego wspomaga utrzymanie sprawności zespolenia krawędzi
W przypadku szyb zespolonych o dużych wymiarach rozdzielonych termicznie zjawisko fizyczne termicznej rozszerzalności liniowej nie jest bez znaczenia dla wyboru materiału ramki dystansowej.
Współczynnik rozszerzalności liniowej dla szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego typu float wynosi 9 x 10 e-6 1/K, ten sam dla aluminium wynosi 23 x 10 e-6 1/K, a więc około 2,7 razy więcej. Tak więc szkło o długości 20 m przy wzroście temperatury o 50 stopni Kelwina wydłuża się o 9 mm, a element aluminiowy o tej samej długości o 23 mm. Dla tworzyw sztucznych rozszerzalność cieplna jest jeszcze większa zależnie od ich składu materiałowego.
Ponieważ w przypadku sztywnych ramek dystansowych siła ekspansji oddziałuje na całej długości, przy dużych wymiarach sumuje się to szybko do jednego centymetra lub więcej dla poszczególnej długości krawędzi. Ewentualnie może to skutkować tym, że profil ramki dystansowej wskutek naprężeń uwolni się z upływem czasu ze swojej pozycji i wygięty zacznie wystawać w widocznym obszarze szyby zespolonej. Ramka dystansowa Super Spacer® na bazie pianki, dzięki swojej100%-ej zdolności powrotu do wyjściowego kształtu, przejmuje te ruchy niezliczoną ilość razy.
Ramki dystansowe Super Spacer® są nie tylko elastyczne, ale także w 100% powracają do wyjściowego kształtu
Jeżeli rozdzielone termicznie kompozytowe kształtowniki profilowane lub konstrukcje szklenia strukturalnego nagrzewają się przez nasłonecznienie jednostronnie po stronie zewnętrznej, wtedy cieplna rozszerzalność liniowa prowadzi do ciągłych zróżnicowanych przesunięć i tym samym do naprężenia poprzecznego pomiędzy obydwoma powłokami. Ten pochodzący z elektroniki tak zwany efekt bimetaliczny zostaje dodatkowo wzmocniony przez metalowy materiał ramy.
Sztywne konwencjonalne ramki dystansowe nie mogą kompensować występujących obciążeń. Dlatego niemalże całkowite obciążenie poprzeczne spoczywa na bardzo cienkiej warstwie poliizobutylenu (pierwotne uszczelnienie butylenowe) i na przyczepności ramki dystansowej do zewnętrznego materiału uszczelniającego, co jak wspomniano powyżej, może prowadzić do tego, że jest ona wypychana w kierunku widocznego obszaru. Elastyczna ramka dystansowa jest w stanie przejąć to mechaniczne obciążenie, ponieważ dzięki jej elastyczności siły te rozkładają się na wiele lokalnych sił. Lokalne siły przyczepności poprzez grzbiet ramki dystansowej, uszczelnienie pierwotne jak również klej akrylowy dodatkowo aplikowany na bokach ramki dystansowej, utrzymują ją we własnej pozycji i przeciwdziałają uszkodzeniu zespolenia krawędzi z wszystkimi znanymi tego skutkami, jak utrata gazu, kondensacja pary wodnej, zmętnienie i w ostateczności skróconym czasem użytkowania.
