Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 07 okladka

 

       7-8/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

  

VITRUM Swiat Szkla Web

 

ift 480x105px RFT19 engl 

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Szczeliwo silikonowe do szklenia strukturalnego w szybach zespolonych
Data dodania: 06.07.11

Budynek portu lotniczego Main Airport Center (MAC) jest wielofunkcyjnym centrum biznesowym, zlokalizowanym w sąsiedztwie Lotniska Międzynarodowego we Frankfurcie nad Menem i został doskonale zaprojektowany wkomponowując się w otaczający miasto las.

 

Technologia szklenia strukturalnego szczeliwem silikonowym w połączeniu z szybami zespolonymi została zastosowana tu w innowacyjnym projekcie dwustronnego szklenia strukturalnego, uzyskując unikalną przezierność szklanej fasady, łącząc wysoką funkcjonalność izolacyjną i możliwość budowy ściany osłonowej konkurencyjnej cenowo.

 

Wprowadzenie
Aby spełnić wysokie wymogi izolacyjne, przestrzeń międzyszybowa musiała zostać wypełniona argonem. W powszechnej opinii wiadomo, że mogą istnieć pewne trudności w spełnieniu wymogów ucieczki gazu dla szyb zespolonych wypełnionych argonem, wtórnie uszczelnianych silikonem, zgodnie z wymaganiami określonymi w 3 części normy PN-EN 1279 [1].

 

W projekcie MAC (fot. 1 i 2) ta ambicja została jednak zaspokojona dzięki współpracy kilku firm, które były w stanie w stosunkowo krótkim czasie opracować indywidualne rozwiązania techniczne. Czterej partnerzy i poddostawcy opracowali system uszczelniania szyb silikonem, który jest zdolny do zatrzymania argonu wewnątrz panelu i znacznie przewyższa wymogi określone przez PN-EN 1279 [1].

 

Ponadto, w niektórych miejscach fasady, niestandardowe rozwiązania w projekcie i wysokie oczekiwania estetyczne wymagały zastosowania dekoracyjnych, emaliowych powłok do szkła w połączeniu z technologią szklenia strukturalnego.

 

Dlatego trwałość przyczepności uszczelniacza silikonowego do szklenia strukturalnego na dekoracyjnych szkle emaliowanym musiała być potwierdzona niezależnymi badaniami, a system musiał zostać oficjalnie zaaprobowany.

 

Fot. 1. Main Airport Center – Frankfurt (archiwum Dow Corning). SG – Dow Corning 993, IG – Dow Corning 3362 + Ar, WS – Dow Corning 791

 

Fot. 2.

 

Silikony i kleje odporne na działania czynników pogodowych
W większości projektów fasad strukturalnych i semistrukturalnych zarówno spoina strukturalna, jak i wtórne uszczelnienie szyby zespolonej (fot. 3 i 4) są narażone na działanie szeregu niekorzystnych czynników atmosferycznych.

 

Fot. 3. Szkic projektowy. Szyba zespolona ze „stepem” w szkleniu strukturalnym

 

Fot. 4. Szkic projektowy. Szyba zespolona przyklejona strukturalnie

 

Jest wiele czynników pogodowych (fizycznych i chemicznych), które powinny być uwzględnione podczas projektowania długotrwałej i solidnej fasady, zdolnej zabezpieczyć inwestycje właściciela budynku. Kilka przykładów tych czynników przedstawiono w tabeli 1.

 

Tabela 1. Działanie czynników atmosferycznych

 

Wyżej wymienione elementy jasno wskazują na konieczność stosowania takiego systemu uszczelniania szyby zespolonej, który jest odporny na działanie czynników pogodowych. Sprostanie wymaganiom związanym z ochroną termiczną budynków, zapewnienie wysokiej wydajności izolacyjnej konstrukcji w ciągu długotrwałego użytkowania szyby zespolonej coraz częściej wymuszają konieczność stosowania szyb zespolonych o coraz lepszym współczynniku przenikalności termicznej zgodnie z normą PN-EN 1279, a co za tym idzie, stosowanie tzw. ciepłej ramki (warm edge), wypełnianie przestrzeni międzyszybowej gazem lub stosowanie pakietów dwukomorowych.

 

Szczeliwa silikonowe bazują na polimerze polidiorganosiloxanowym, zazwyczaj polimerze polidimetylosiloxanowym, który ma całkowicie inną budowę niż polimery organiczne, które stosuje się w szczeliwach organicznych na bazie wielosiarczków polisulfidowych (tiokol) i poliuretanów. Budowę polimeru silikonowo-polidimetylsiloxanowego (PDMS) przedstawiono na rys. 5.

 

Rys. 5. Budowa polidimetylosiloxanu (PDMS)

Głównym czynnikiem różnicującym polimer PDMS jest jego nieorganiczny łańcuch siloxan (Si-O-Si), który odznacza się wyjątkową trwałością, a w połączeniu z funkcyjną grupą metylową ma doskonałe właściwości elastomeryczne. Polimer PDMS ma specjalną budowę molekuły, którą przedstawiono na rys. 6.

Rys. 6. Struktura molekularna PDMS

 


Dzięki unikalnej budowie polimeru, silikon odznacza się naturalną wytrzymałością, odpornością na działanie UV (rys. 7 i 8), wysoką wydajnością i stabilnością w szerokim zakresie temperatur, co czyni go wyjątkowo odpornym na czynniki pogodowe [8].

 

Rys. 7. Zakres promieniowania słonecznego

 

Rys. 8. Długość fali promieniowani, a energia wiązania

 

Te unikalne właściwości powodują, że silikony są najczęściej wybieranym materiałem w przypadku, gdy wymagana jest wysoka jakość i wytrzymałość szczeliwa.

 

Szyby zespolone uszczelnione silikonem zgodnie z normą PN-EN 1279
Szyby zespolone uszczelniane pojedynczo, które w dalszym ciągu są stosowane w niektórych obszarach geograficznych, wykazują dużo większą przepuszczalność gazu i pary wodnej niż zezwala norma PN-EN 1279-3. Dlatego obecnie system podwójnego uszczelnienia reprezentuje standard w sztuce w technologii uszczelniania szyb zespolonych, spełniając wymogi dotyczące okresu użytkowania budynku zgodnie z normą PN-EN 1279. W systemie podwójnego uszczelnienia oba uszczelnienia pełnią odmienne funkcje.

 

Pierwotne uszczelnienie tworzy szczelną barierę dla pary wodnej, jak również dla gazów wypełniających (takich, jak powietrze lub obojętne gazy szlachetne). Pierwotne uszczelnienie ogranicza ilość pary wodnej, która może przenikać do przestrzeni międzyszybowej (dyfuzja do wnętrza szyby zespolonej), a także zmniejsza ucieczkę gazu z przestrzeni międzyszybowej do otoczenia (dyfuzja na zewnątrz szyby zespolonej).

Dodatkową funkcją uszczelnienia krawędzi szyby zespolonej jest osuszenie gazu w przestrzeni międzyszybowej. Dlatego zwykle umieszczane jest w ramce dystansowej sito molekularne. Pierwotne uszczelnienia bazują zwykle na poliizobutylenie (PIB) i są stosowane w połączeniu z metalowymi lub plastikowymi ramkami dystansowymi.

 

Istnieje inny system ramki dystansowej nakładanej termicznie (Thermo-Plastic Spacer), który łączy w sobie funkcję uszczelnienia pierwotnego i ramki dystansowej poprzez zatopienie sita molekularnego w strukturze izobutylenu (PIB). Ze względu na to, iż butyl – PIB (uszczelnienie pierwotne) – zapewnia przyczepność do szkła jedynie poprzez fizyczne wiązanie, to właśnie uszczelnienie wtórne musi zapewnić odpowiednią adhezję, geometrię i długowieczne funkcjonowanie złącza całej szyby zespolonej.

 

Połączenie unikalnych właściwości odpowiednich materiałów i przemyślanych rozwiązań systemowych oraz doświadczenie w produkcji są kluczowymi elementami sukcesu.

 

Na obiekcie MAC współpraca producentów ramek dystansowych ERBLOSCH i ROLLTECH oraz producenta łącznika ramek EDUARD KRONENBERG razem z dostawcą silikonu DOW CORNING i firmy BGT – jako doświadczonym producentem szyb zespolonych – zaowocowała uzyskaniem wysokiej jakości systemu szyb zespolonych silikonem, które znacznie przewyższają wymagania normy PN-EN 1279 (cz. 2 i 3). Ten wspólnie opracowany system zespoleń jest szczególnym świadectwem tego, że można uzyskać znakomite właściwości w zakresie retencji gazu stosując szczeliwa silikonowe do zespolenia pakietów (tabela 2 i 3).

 

Tabela 2. Utrata gazu wg. PN-EN 1279-3 dla szyby zespolonej z ramką ze stali nierdzewnej, uszczelnionej silikonem DC 3362 HD [9]

 


Tabela 3. Utrata gazu wg. PN-EN 1279-3 dla szyby zespolonej z ramką aluminiową, uszczelnionej silikonem DC 3362 HD [10]

 

System izolacyjny szyb nr 1 został zaprojektowany z zastosowaniem ramki dystansowej ze stali nierdzewnej, giętej w czterech narożnikach i połączonej łącznikiem na bocznej stronie (nie w narożniku). W przypadku zastosowania butylu (PIB) została opracowana specjalna procedura dla producentów szyb.

 

W tabeli 2 przedstawiono wyniki testów dla tego systemu z nierdzewną stalową ramką dystansową. Szkło i stal nierdzewna mają ten sam współczynnik rozszerzalności termicznej, podczas gdy ten współczynnik dla szkła i aluminium jest różny.

 

Dlatego spodziewano się, że spełnienie wymagań dotyczących maksymalnych ucieczek gazu zgodnie  z normą PN-EN 1279 cz. 3 jest trudne lub wręcz w ogóle niemożliwe. Specjalnie opracowany system udowodnił, że sprostanie wymaganiom normy PN-EN 1279 cz. 3 jest możliwe, nawet z zastosowaniem aluminiowej ramki dystansowej w połączeniu z silikonami jako uszczelnieniem wtórnym.

System izolacyjny szyb nr 2 został zaprojektowany z zastosowaniem aluminiowej ramki dystansowej giętej w czterech narożnikach i połączonej łącznikiem na bocznej stronie (nie w narożniku). Producent szyb zastosował tę samą specjalną procedurę nanoszenia butylu (PIB).

 

Tabela 3 przedstawia wyniki testów dla tego systemu z aluminiową ramką dystansową. Maksymalne dopuszczalne wartości ucieczki gazu [Li] zgodnie z normą EN 1279 cz. 3 wynoszą 1%. Rzeczywiste wartości ucieczki gazu, które udało się uzyskać są znacznie poniżej 1% i wynoszą 0,1-0,2%.

 

Specjalnie opracowane szczeliwo do wtórnych uszczelnień szyb zespolonych DC 3362 i DC 3362 HD jest materiałem spełniającym wymagania normy PN-EN 1279, jak również wymagania określone przez ETAG 002 [4] i PN-EN 13022 [5].

 

Obecnie prawie wszyscy wykonawcy szklenia strukturalnego, również działający na rynku polskim, są w stanie wykonać szyby strukturalne wypełnione argonem spełniające wymagania normy PN-EN 1279.

W tabeli 4 podano przykładowe wyniki badań szyb zespolonych na silikonie.

 

Tabela 4. Przykłady systemów szyb zespolonych, które zostały pozytywnie przebadane na zgodność ze standardami dotyczącymi szczelności na przenikanie gazu

(powiększ tabelę 4)

 

Szklenie strukturalne na budynku Portu Lotniczego MAC we Frankfurcie
Technologia szklenia strukturalnego pozwala zrealizować zamierzenie inwestora i architekta uzyskania energooszczędnej struktury. Aby zapewnić estetykę i funkcjonalność projektu, konieczna jest współpraca wszystkich zainteresowanych stron. Podczas realizacji projektu MAC wykonawca ściany osłonowej ściśle współpracował z dostawcą rozwiązań w zakresie szklenia strukturalnego (szczeliwo i ekspertyza) na etapie planowania i realizacji, aby upewnić się, czy wszystkie wymagania dotyczące szklenia strukturalnego zostały spełnione zgodnie z obowiązującymi wymaganiami sztuki określonymi w wytycznych ETAG 002.

 

Na terenie Europy Europejska Organizacja Aprobat Technicznych (EOTA) jest instytucją opracowującą Europejskie Wytyczne dotyczące Aprobat Technicznych (ETAG) i wydającą Europejskie Aprobaty Techniczne (ETA). Od września 1998 do maja 2003 EOTA opublikowała wytyczne do Systemów Szklenia Strukturalnego w trzech częściach [4].

 

ETAG 002 to Europejskie Wytyczne dotyczące Aprobat Technicznych dla Technologii Szklenia Strukturalnego, które kontrolują, czy spełnionych jest 6 głównych wymogów określonych w Europejskiej Dyrektywie dotyczącej Produktów Budowlanych [6]. Dyrektywa ta zawiera zasadnicze wymagania, co do „materiałów przeznaczonych do budowy”.

 

Materiały przeznaczone do budowy zostały określone w dyrektywie jako takie, które zostały wyprodukowane w celu tworzenia części stałej budowy i muszą spełniać podstawowe funkcje podczas uzasadnionego ekonomicznie okresu użytkowania budynku, pod warunkiem przeprowadzania regularnej konserwacji.

 

Pojęcie „budowa” odnosi się do budynku i dzieła sztuki. Dyrektywa weszła w życie 27 czerwca 1991 r. i podstawowe funkcje dzieli na 6 następujących sekcji:
- siła mechaniczna i stabilność,
- bezpieczeństwo pożarowe,
- higiena, zdrowie i środowisko,
- bezpieczeństwo stosowania,
- uciążliwość hałasu,
- energooszczędność i retencja ciepła.

 

Godnym uwagi jest fakt, iż wytyczne ETAG 002 obejmują 4 różne typy dwu- i czterostronnego systemu szklenia strukturalnego. Systemy te są zróżnicowane w zależności od obecności lub braku zabezpieczeń mechanicznych i/lub mechanicznego podparcia ciężaru szkła. W niektórych krajach lokalne regulacje określają, który z systemów jest dopuszczony do stosowania. Produkt budowlany z Europejską Aprobatą Techniczną, spełniający warunki Atestacji Zgodności, musi być oznakowane CE i może zostać wprowadzony na rynek w każdym kraju członkowskim Unii Europejskiej. Dow Corning® 993 został zatwierdzony jako pierwszy silikon do szklenia strukturalnego w Europie przez nadanie znaku CE, bazując na jego zgodności z wytycznymi EOTA.

 

Zwykle dostawca uszczelniacza odpowiada za silikon do szklenia strukturalnego w zakresie spełnienia wymogów wytycznych i norm i zwykle dysponuje licznymi testami dotyczącymi przyczepności i kompatybilności chemicznej ze stosowanymi substratami, a także kontroluje kalkulacje projektu dla elementów szklenia strukturalnego w celu zapewnienia bezpieczeństwa stosowania. Ponadto, dostawca uszczelniacza wspiera wykonawcę strukturalnej ściany osłonowej we wdrożeniu Systemu Kontroli Jakości, udzielając wskazówek w realizacji fasady o najwyższej jakości Quality Bond.

 

Główna uwaga powinna koncentrować się na zgodności chemicznej różnych materiałów, szczególnie elementów ściany osłonowej obejmujących szyby zespolone i silikon szklenia strukturalnego. Jakakolwiek niezgodność może negatywnie wpływać na długowieczność szyb zespolonych i wiązania uszczelnienia [7]. Wszystkie materiały wymienione w projekcie muszą zostać poddane badaniom pod względem długowiecznej zgodności i funkcjonalności.

 

Fot. 9. Gazownia Ślimak – Poznań (archiwum OPOLGLASS)
IG – Dow Corning 3362 HD + Ar, WS – Dow Corning 791

 


W projekcie MAC ze względów estetycznych szklenie strukturalne częściowo obejmowało szkło emaliowane. W związku z tym należało potwierdzić zgodność adhezji silikonu do szklenia strukturalnego do powierzchni szkła powleczonego emalią. Grupa robocza składająca się z ekspertów pochodzących z firm produkujących powłoki, niezależnych instytutów, producentów szkła powlekanego, dostawcy rozwiązań w zakresie Szklenia Strukturalnego, badała korelację pomiędzy składem powłok, parametrami wytwarzania szkła emaliowanego oraz adhezji uszczelniaczy strukturalnych.

 

Wynikiem pracy tej grupy ekspertów jest udzielenie przez Niemiecki Instytut Budowlany (DIBT-Berlin) aprobaty dla stosowania uszczelniaczy silikonowych do szklenia strukturalnego na szkle emaliowanym zgodnie z wymogami wytycznych ETAG 002. Aprobata jest dostępna w Instytucie DIBT-Berlin pod numerem referencyjnym Z-70.1-75 [8].

 

Podsumowanie
Bardzo często celem architektów i inwestorów w projektach budynków komercyjnych jest uzyskanie zadowalającej estetycznie, „gładkiej” szklanej ściany osłonowej, która jednocześnie odznacza się doskonałą wydajnością termiczną. Aby uszczelnienie w szybie zespolonej, często narażone na szkodliwe działanie czynników atmosferycznych (deszcz, słońce) nie wymagało osłon z ram metalowych, szczeliwo musi być wysoce odpornym na warunki pogodowe. Silikon jest jedyną masą uszczelniającą, która wykazuje takie właściwości. Połączenie wymogów estetycznych z wydajnością termiczną szklanych fasad budynków wymaga zastosowania szyb zespolonych wypełnionych argonem i wtórnie uszczelnionych silikonem.

 

Obecna wiedza techniczna, doświadczenie wykonawców i oprzyrządowanie umożliwia produkcję takich szyb zespolonych, pod warunkiem wdrożenia ścisłego reżimu technologicznego i stosowania materiałów najwyższej jakości. Automatyzacja procesu polegająca na zastosowaniu automatycznego gięcia profili dystansowych, zasypywaniu sita molekularnego, napełnianiu gazu (on-line) i stosowaniu automatów do nakładania szczeliwa sprzyjają uzyskaniu wysokiej jakości szyb, ale najważniejszym elementem procesu pozostaje właściwe uszczelnienie pierwotne szyby. Nakładanie warstwy butylu w dokładny i precyzyjny sposób, wyeliminowanie pojawienia się ewentualnych nieciągłości, pęcherzy powietrza i innych niedociągnięć, jest kluczowym warunkiem sukcesu.

 

Na podstawie materiałów źródłowych Dow Corning

 

Szymon Nadzieja
www.proventuss.com.pl

 

Literatura
[1] PN-EN1279 – Glass in Building – Insulating Glass Units – Part 3; Long Term test Method and Requirement for Gas Leakage Rate and for Gas Concentration Tolerances, CEN European Committee for Standardization, Brussels, Belgium, 2000
[2] Wolf A.T., Durability of Silicone Sealants, Durability of Building Sealants RILEM State-of-the-Art Report, A.T.Wolf, Ed., RILEM Publication, Bagnaux, France 2000, pp. 253-273
[3] Wolf, A.T., Silicone Sealed Insulating Glass Units, Proceedings of ISAAG - International Symposium on the Application of Architectural Glass - Engineering and architectural design of glass - Munich, Germany, November 15-16 2004, Universität der Bundeswehr München, Neubiberg, Germany (2004)
[4] ETAG 002 – European Guideline for Technical Approval for Structural Silicone Glazing Systems SSGS, Part 1 (24 September 1998), Part 2 - Coated Aluminium Systems (16 January 2002), Part 3 - Systems incorporating profilesles with thermal barrier
(25 May 2002), EOTA, European Organization for Technical Approvals, Avenue des Arts 40, 1040 Brussels, Belgium
[5] PN-EN 13022 –2, Glass in Construction – Structural Sealant Glazing – Part 2, Product Standard for Ultraviolet Resistant Sealant and Structural Sealant, CEN European Committee for Standardization, Brussels, Belgium, 2002
[6] The Council of the European Communities 1988, Council directive of 21 December 1988 on the approximation of laws, regulations and administrative provisions of the Member States relating to construction products, The Council of the European Communities, Brussels. 89/106/EEC.
[7] Giesecke, Axel H., Chemical Cocktail at the Insulating Glass Edge Sealant, Glas Fenster Fassade, No. 09 /2002, Germany
[8] Z-70.1-75, Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung for Enamelled Heat Strengthened Glass for Structural Glazing with Dow Corning 993, DIBT-Berlin, 21st July 2004
[9] Test Certi.cate No.: 3/3113/107-4/1, 07.11.2003,
Landesmaterialprüfamt Sachsen - Anhalt, Grosse Steinernetischstrasse 4, D-39104 Magdeburg, GERMANY

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

 

więcej informacj: Świat Szkła 6/2011 

 

Czytaj także --

Czytaj także

 

 

01 chik
01 chik