Powstające dziś budynki, czy to jednorodzinne, czy komercyjne zachwycają kompozycją architektoniczną – połączeniem natury, technologii z designem. Drzwi i okna stają się, wielkoformatowym, funkcjonalnym łącznikiem między wnętrzem pomieszczeń i otaczającym nas światem zewnętrznym.

Zauważyć można bardzo wyraźny trend do projektowania coraz większych i bardziej wymagających pod względem technicznym konstrukcji okienno-drzwiowych, bardzo często o wąskich przekrojach zapewniających możliwie jak największy dopływ światła.

Jednocześnie bardzo często w parze z oczekiwaniami dotyczącymi coraz większych gabarytów konstrukcji pojawia się konieczność zapewnienia wysokich parametrów właściwości użytkowych okien i drzwi w zakresie statyki, przepuszczalności powietrza, wodoszczelności, czy też (a może przede wszystkim) właściwości termicznych.

W obliczu zmieniających się trendów producenci okien i drzwi PVC coraz częściej zauważają, że z uwagi na właściwości materiału, jakim jest PVC i jego ograniczenia, spełnienie oczekiwań rynkowych, przy standardowej technologii produkcji, jest niezwykle trudne, a czasami wręcz niemożliwe.

Tym samym chcąc pozostać konkurencyjnym na bardzo wymagającym obecnie rynku stolarki okiennej i drzwiowej, wymuszają na dostawcach wprowadzanie rozwiązań pozwalających na ciągłe przesuwanie barier technologicznych i dopuszczanie produkcji coraz większych konstrukcji okiennych bez konieczności zwiększania przekroju stosowanych kształtowników. Jednym ze sposobów pozwalających na tego typu działania jest stosowanie technologii wklejania szyb w profile okienne.

Technologia wklejania szyb stosowana w firmie Inoutic bazuje na dwóch podstawowych metodach:
1) Wklejanie „na mokro” za pomocą specjalnych, odpornych na działanie warunków atmosferycznych, dwuskładnikowych klejów nakładanych na przylgę skrzydła, przy zachowaniu tradycyjnego klockowania szyby. Metoda ta może być stosowana we wszystkich systemach okienno-drzwiowych Inoutic.
2) Wklejanie „suche” za pomocą specjalnej dwustronnej taśmy klejącej naklejonej na przylgę skrzydła i osłoniętej dedykowaną do niej uszczelką chroniącą przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi, przy zachowaniu tradycyjnego klockowania szyby. Technologia suchego wklejania dostępna jest w systemie Inoutic Arcade i Prestige.

Wklejanie mokre

Wklejanie suche

Po co w ogóle wklejać szyby?
Zastosowanie technologii wklejania szyb powoduje, iż głównym elementem konstrukcyjnym okna, zapewniającym jego stabilność staje się szyba. W wyniku trwałego połączenia szyby z profilem okiennym znacząca część obciążeń działających na skrzydło okienne przenoszona jest bezpośrednio na szybę.

Ze względu na równomierne rozłożenie naprężeń po obwodzie, w znacznym stopniu ograniczone zostają punktowe naprężenia działające na szybę oraz na naroża skrzydeł (wynikające chociażby z pojawiających się obciążeń eksploatacyjnych), a tym samym ryzyko ich pęknięcia na każdym etapie eksploatacji (od transportu, przez montaż po codzienną eksploatację).

Poprawa stabilności konstrukcji z uwagi na trwałe połączenie skrzydła okiennego z szybą na całym obwodzie, powoduje również wzrost odporności profili na odkształcenia pochodzące od działających sił zewnętrznych powodowanych m.in. przez warunki atmosferyczne (napór wiatru, naprężenia termiczne wynikające z działania wysokiej temperatury) czy też codzienną eksploatację.

Powyższe powoduje, że dzięki zastosowaniu technologii wklejania szyb możemy znacząco poprawić komfort użytkowania okna, wydłużając czas jego niezawodnej eksploatacji, ograniczając przy tym do minimum ryzyko wypaczenia profilu czy też konieczność częstej regulacji okucia.

Jednocześnie dzięki równomiernemu rozłożeniu naprężeń możliwe jest bezpieczne wykonywanie znacząco większych skrzydeł okiennych i drzwiowych bez konieczności zwiększania przekroju profili czy też lepszego ich wzmacniania. W niektórych przypadkach możliwa jest również niemal całkowita rezygnacja z wzmocnień stalowych, co z kolei ma znaczący wpływ na poprawę parametrów termicznych konstrukcji.

Ponadto nie bez znaczenia jest fakt, że przy zastosowaniu technologii wklejania szyb zapewniamy również lepszą ochronę antywłamaniową (w szczególności w połączeniu z pakietem szybowym o odpowiedniej budowie oraz okuciami o podwyższonej klasie bezpieczeństwa).

Ile dokładnie zyskujemy wklejając szyby?
Jak wspomnieliśmy na początku jedną z głównych zalet wklejania szyb, jest możliwość, wykonywania znacząco większych konstrukcji bez zwiększania przekrojów profili, czy też stosowania dodatkowych wzmocnień, bądź też, w niektórych przypadkach możliwość rezygnacji ze wzmocnień stalowych w skrzydle. Najlepszy obraz „wyższości” wklejania nad szkleniem standardowym otrzymujemy porównując diagramy maksymalnych wymiarów standardowych skrzydeł okiennych Inoutic z i bez stosowania wklejania.

W systemach Inoutic na szczególną uwagę zasługuje dopuszczenie produkcji, w kolorze białym, skrzydeł bez wzmocnienia stalowego w pionowych i górnym elemencie o wymiarach 950mm x 2300mm, co oznacza, że możemy wykonać jednoskrzydłowe drzwi balkonowe o wymiarach całkowitych ok. 1020mm x 2370mm.

Jednocześnie bez szyby wklejonej maksymalny wymiar jednoskrzydłowych drzwi balkonowych, przy wyposażeniu standardowego skrzydła okiennego w wzmocnienie stalowe o grubości 2mm wynosi ok. 920mm x 2370mm. W rzeczywistości oznacza to, możliwość wyprodukowania okna o powierzchni ok. 11% większej przy jednoczesnym ograniczeniu wagi konstrukcji i lepszych parametrach cieplnych okna. Tym samym dostarczamy do pomieszczenia o ok. 15% więcej światła.

Chcąc wykonać okno o wymiarach 1020mm x 2370mm bez wklejania, konieczne byłoby zastosowanie tzw. skrzydeł balkonowych, o większym przekroju i wyposażonych automatycznie w większe wzmocnienie. W efekcie czego, uzyskalibyśmy konstrukcję znacząco cięższą, z ok. 5% mniejszą powierzchnią szyby i tym samym gorszych parametrach termicznych.

Analizując przedstawiony diagram podkreślić należy, że w systemach okienno-drzwiowych marki Inoutic, przy zastosowaniu technologii wklejania szyb zarówno na mokro jak i na sucho, przy zastosowaniu dodatkowego wzmocnienia stalowego o grubości 2mm, możliwe jest wykonanie konstrukcji o wysokości skrzydła do 2500mm, nie tylko w kolorze białym, ale w każdym kolorze dostępnym w palecie Inoutic. Możliwość wykonywania tak wysokich konstrukcji potwierdzona została certyfikatem RAL Niemieckiego Instytutu Jakości.

Poza znacznie większą swobodą w projektowaniu i produkcji stolarki, nie mniej istotnym elementem są koszty produkcji, a tym samym cena produktu dla klienta końcowego. W tym aspekcie okna produkowane z zastosowaniem technologii wklejania szyb również wykazują znaczącą przewagę nad rozwiązaniem tradycyjnym.

Dodatkowe koszty związane z nieznacznie wyższą ceną profili wyposażonych w taśmę do suchego wklejania w stosunku do tych samych profili bez taśmy, czy też kosztów kleju w przypadku wklejania na mokro, jak również komponentów niezbędnych w procesie produkcji (tj. dodatkowych klocków dystansowe, płynów antystatycznych) oraz nieznacznie wyższa czasochłonność na stanowisku szklenia, kompensowana jest m.in. przez:
- możliwość, przy zachowaniu wytycznych Inoutic, wyeliminowania wzmocnień stalowych z konstrukcji skrzydła (niższe koszty materiałowe, niższa czasochłonność na wstępnym etapie produkcji wynikająca z braku konieczności docięcia i zamocowania wzmocnienia w profilu skrzydła), co dodatkowo wpływa na poprawę parametrów cieplnych konstrukcji.
- redukcja kosztów reklamacji/serwisu związanych z koniecznością regulacji okien
- możliwość wykonania większych konstrukcji przy zastosowaniu standardowych profili okiennych (niższy koszt materiałowy, niższa waga)
- niższe jednostkowe koszty transportu gotowych okien wynikające z mniejszej wagi okien.

Właściwości użytkowe okien a wklejanie szyb
Zgodnie z badaniami ITT, przeprowadzonymi na zlecenie Inoutic przez Notyfikowaną Jednostkę Badawczą w Niemczech dla okna:
1) dwuskrzydłowego ze słupkiem ruchomy, wykonanego na standardowym skrzydle okiennym zbrojonym wzmocnieniem o grubości ścianki 2mm, o wymiarach skrzydeł 1000x2500mm oraz 950x2400mm
2) jednoskrzydłowego, wykonanego na standardowym skrzydle okiennym bez wzmocnienia, o wymiarze skrzydła 1400x1500mm
3) jednoskrzydłowego, wykonanego na standardowym skrzydle okiennym z wzmocnieniem 2mm, o wymiarze skrzydła 1200x2500mm
pomimo bardzo dużych gabarytów badanych konstrukcji okiennych, uzyskane wysokie wartości właściwości użytkowych w zakresie wodoszczelności (kl. 9A w systemie Prestige oraz kl. E1050 w systemie Eforte), przepuszczalności powietrza (kl. 4) czy też odporności na obciążenie wiatrem (kl. B2/C2 dla okien ze słupkiem ruchomym przy zastosowaniu standardowych wzmocnień o grubości 2mm) jednoznacznie potwierdzają techniczne zalety technologii wklejania szyb.

Analizując szczegółowo wyniki przeprowadzonych badań ITT zauważyć należy, że w przypadku przepuszczalności powietrza, okna jednoskrzydłowe bez wzmocnień, mimo iż uzyskane wartości spełniają warunki zaszeregowania w kl. 4, charakteryzują się nieznacznie gorszymi wartościami Q100 w stosunku do okien, w których skrzydła wzmocnione były kształtownikami stalowymi.

Szczegółowe wartości przepuszczalności powietrza przy 100Pa dla okien z szybą wklejoną (z i bez wzmocnienia) oraz okien szklonych w sposób tradycyjny (o mniejszych wymiarach) przedstawiono w tabelach poniżej.

Tab. 1 Wartości przepuszczalności powietrza przy 100Pa dla okien z szybą wklejoną

Tab. 2 Wartości przepuszczalności powietrza przy 100Pa dla okien szklonych bez wklejania

Dzięki zastosowaniu technologii wklejania szyb, możliwe jest niekiedy zrezygnowanie z dodatkowego wzmacniania skrzydeł okiennych profilami stalowymi, co prowadzi do poprawy parametrów termicznych okna. Jak to wygląda w liczbach?

Odpowiedzi na to pytanie poszukamy obliczając współczynnik przenikania ciepła Uw dla okna referencyjnego o wymiarach 1230x1480mm, wykonanego w systemie Inoutic Prestige o głębokości zabudowy 76mm, wyposażonego w dodatkową uszczelkę środkową w ramie, szybę o współczynniku Ug=0,7W/m2K oraz tzw. ciepłą ramkę dystansową (Ψ=0,038W/mK). Wartości przyjęte do obliczeń oraz uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli nr 3.

Tab. 3 Porównanie wartości Uw dla okna z szybą wklejaną bez wzmocnień w skrzydle oraz okna bez wklejania i skrzydłem wzmocnionym po całym obwodzie.

Jak widać ograniczenie współczynnika przenikania ciepła profili o ok. 11% przełożyło się na obniżenie wartości dla całego okna o ok. 5%.

Wklejanie szyb a organizacja produkcji
Zarówno technologia mokrego jak i suchego wklejania szyb nie wiąże się ze zmianą organizacji produkcji i jest możliwa/opłacalna do wdrożenia w małych zakładach produkcyjnych jak również w produkcji seryjnej.

W przypadku wklejania statycznego na sucho producent okien nie ponosi żadnych dodatkowych kosztów inwestycyjnych oprócz komponentów niezbędnych w samym procesie szklenia, tj. oprócz taśmy, również środków antystatycznych czy też preparatów odtłuszczających oraz zwiększających adhezję.

W przypadku wklejania na mokro jedyną inwestycją, z jaką musi liczyć się producent okien to zakup pistoletu do mieszania komponentów i nakładania kleju na przylgę skrzydła. Skala inwestycji uzależniona jest w tym przypadku od wielkości produkcji, ponieważ klej może być nakładany za pomocą niedrogich małych pistoletów ręcznych lub w sposób w pełni automatyczny.

Jak już wspomniano proces produkcyjny przy wklejaniu przebiega zasadniczo (do etapu szklenia) w tradycyjny sposób obejmujący cięcie, zbrojenie (jeśli jest to konieczne), zgrzewanie, oczyszczanie, okuwanie.

W procesie szklenia w porównaniu do tradycyjnego sposobu rozbudowany zostaje o kilka dodatkowych operacji, polegających na konieczności właściwego oczyszczenia powierzchni szyby na styku z taśmą (usunięcie zabrudzeń, odtłuszczenie oraz naniesienie środka zwiększającego adhezję) nałożenia kleju/oczyszczenia taśmy.

Podsumowanie
Jak widać zastosowanie technologii wklejania, w związku z wzrastającymi oczekiwaniami ze strony rynku w zakresie większej swobody projektowania i możliwości produkcji konstrukcji o większych gabarytach, staje się obecnie koniecznością i producenci okien coraz powszechniej ją wykorzystują.

Wydaje się, że w związku ze znikomymi kosztami inwestycyjnymi po stronie producenta okien, największą barierą wdrożenia tej technologii jest wyłącznie „strach przed nieznanym”.

Na koniec przypomnijmy jeszcze najważniejsze zalety i korzyści związane z zastosowaniem technologii wklejania szyb:
1) Mniejsze ryzyko pękania szyb i naroży skrzydeł poprzez równomierne rozłożenie naprężeń.
2) Poprawa stabilności konstrukcji dzięki trwałemu i stabilnemu połączeniu szyby ze skrzydłem okiennym, obniżenie kosztów reklamacji i serwisowania okien.
3) Ograniczenie wagi konstrukcji dzięki możliwości wyeliminowania wzmocnień oraz zastosowania skrzydeł o mniejszym przekroju – ułatwiona produkcja, transport oraz montaż okien, większa konkurencyjność cenowa
4) Większa swoboda projektowania i możliwość budowy większych konstrukcji, a tym samym dostarczenia większej ilości światła
5) Poprawa właściwości cieplnych okien – dzięki możliwości wyeliminowania wzmocnień stalowych czy też większym powierzchnio przeszklonym o bardzo dobrych parametrach termicznych
6) Lepsza ochrona antywłamaniowa
7) Technologia nie ingeruje w organizację produkcji po stronie producentów okien
8) Brak inwestycji mogących stanowić barierę dla małych zakładów produkcyjnych
9) Opłacalne nawet przy niewielkiej skali produkcji
10) Atrakcyjny stosunek kosztów do uzyskiwanych efektów.

Dawid Nijak
Specjalista ds. produktu
Inoutic/Deceuninck Sp. z o.o.