Innowacje w drewnianych oknach i fasadach

Zorientowany na przyszłość budynek z oknami i szkłem oferuje dziś wiele możliwości innowacyjnym firmom produkującym i montującym okna i fasady.

Nowe technologie materiałów budowlanych, okuć, profili konstrukcyjnych i oszklenia można zastosować szybko i z uwzględnieniem indywidualnych potrzeb klienta, wykorzystując materiały drewniane.

Nie potrzeba czasochłonnego zakupu i wymiany nowych maszyn, narzędzi lub typu profili okiennych. Potrzebne tylko kompetencje i odwaga, aby wypróbować nowe technologie

Wklejanie oszklenia konstrukcyjnego w ramy okien i fasad otwiera nowe możliwości dla ich producentów
Technologia klejenia jest znana od dawna, ale wcześniej była ograniczona do klejenia nieobrobionego drewna i dlatego tak naprawdę nie sprawdziła się w przypadku okien drewnianych.

Zmieniona wytyczna ift VE-08/4 zapewnia teraz jednolitą podstawę prawną, dzięki której producenci mogą łatwo i bezpiecznie spełnić wymagania normy produktu odnośnie stałych połączeń klejonych, jako podstawy do oznakowania CE.

Rys. 1. Na przekroju pokazano dobre „połączenie” kleju i struktury drewna

Próbka drewna z kryjącą kolorową powłoką po próbie ścinania

Próbka drewna z transparentną powłoką z taśmą klejącą

Próbka drewna z ciemną transparentną powłoką z klejem po próbie rozciągania

Rys. 2. Próbki do badań na różnych etapach testu

Sprawdzanie czasu przetwarzania („czas otwarty“)

„Test szczelności” w celu sprawdzenia przyczepności (siły przyczepności) klejów półelastycznych

Rys. 3. Proste procedury sprawdzania siły przyczepności w ramach zakładowej kontroli produkcji [2] (źródło: ift Rosenheim)

Tabela 1. Kryteria dla połączeń konstrukcyjnych i nośnych [2]

Systemy klejonych okien drewnianych
Wklejanie szyby izolacyjnej w ramę skrzydła stało się nowym rodzajem mocowania oszklenia w oknach. Wynika to z tego, że statyczne właściwości szkła można wykorzystać do usztywnienia ramy.

Umożliwia to zastosowanie cieńszych ram lub wykonanie okien o większych wymiarach, a ponadto uzyskuje się zwiększoną odporność na włamanie.

Ten typ konstrukcji jest objęty normą produktową EN 14351-1, z zastrzeżeniem, że połączenia muszą być trwałe.

Wytyczne ift VE-08 zostały opracowane w celu zapewnienia metodyki uzyskiwania dowodów przydatności do użytkowania.

Wytyczne koncentrują się na ocenie dobrej przyczepności połączenia między szkłem a ramą, tj. zapewniających przenoszenie obciążeń (np. siły od parcia i ssania wiatru) i usztywnienia (stężenia) ramy, co szczególnie ważne w odniesieniu do odporności na włamanie.

Ponadto należy ocenić trwałość szyby zespolonej (szkła izolacyjnego) i zgodność elementów szyby z ramą i innymi komponentami (spoina krawędziowa, przekładki itp.). Określone wartości charakterystyczne służą również do wymiarowania spoiny klejonej.

Zastosowanie starej wersji wytycznych VE-08/3 na niepoddanych obróbce powierzchniach drewnianych było ograniczone, a zatem raczej nieodpowiednie do normalnego procesu produkcji okien drewnianych.

Różne rodzaje drewna i różnorodność powłok powierzchniowych można było ocenić tylko z wielkim wysiłkiem. Część 5 nowej wersji wytycznych ift VE-08/4 opisuje teraz szczegółowo wybrane procesy (procedury) klejenia, nawet odnośnie drewna powlekanego.

Badane są odpowiednie kombinacje materiału powłokowego, kleju i rodzaju drewna. Oznacza to, że producent okna może następnie zastosować inne kolory materiału powłokowego w oparciu o wybór, który oferują mu jego dostawcy, zgodnie z zasadami rozszerzonego zastosowania określonymi w wytycznych ift VE-08/4 i zgodnie z zaleceniami producentów. Daje to szeroki zakres aplikacji przy stosunkowo niewielkim zakresie badań.

Podczas targów Fensterbau Frontale 2018 pierwsze raporty z testów zostały przekazane producentowi kleju (Otto-Chemie), producentowi taśmy klejącej (Lohmann) i firmie Remmers jako dostawcy materiałów do wykonywania powłok.

Biorąc pod uwagę instrukcje przetwarzania i specyfikacje wytycznych IFE VE-08/4 dotyczących zakładowej kontroli produkcji (ZKP) w odniesieniu do czasu przechowywania próbek, testów na małych próbkach itp.,

Producenci okien drewnianych mogą użyć certyfikatu potwierdzającego pozytywne wyniki badań przeprowadzonych przez instytut ift, aby dostarczyć niezbędnego dowodu trwałości okien drewnianych z wklejonym oszkleniem.

Oznacza to, że obecnie istnieje odpowiednia metodyka oceny w celu uzyskania potwierdzenia trwałości klejenia dla wklejanego oszklenia konstrukcyjnego również dla okien drewnianych z lakierowanymi ramami .

Zasady i wskazówki dotyczące wklejania oszklenia
W przeciwieństwie do tradycyjnych konstrukcji okien i fasad, na szybę zespoloną są wprowadzane dodatkowe obciążenia liniowe poprzez spoinę klejącą umieszczoną dookoła szyby.

W zależności od rodzaju konstrukcji, także obciążenia od wiatru (ssanie lub parcie), czy siły ścinające wynikające ze zmian długości profili muszą być przejmowane przez spoinę klejącą.

Dlatego należy przestrzegać zwiększonych wymagań dotyczących długotrwałego zachowania się połączenia klejowego (uwzględnienie pełzania), a także jakości kleju i procedur przetwarzania.

W testach i ekspertyzach wykonanych przez ift Rosenheim wykazano, że kompatybilność (zgodność) materiałowa spoiny klejącej z innymi materiałami (elementami okna i składnikami szyby zespolonej) jest najważniejszym punktem, który należy sprawdzić, aby uniknąć kosztownych uszkodzeń.

Mogą one zaistnieć z powodu zastosowania nieodpowiednich podkładek okiennych lub innych materiałów pochodzących od różnych firm, które po kontakcie ze spoiną klejąca mogą reagować chemicznie na obrzeżu szyby zespolonej. Przetwarzanie należy wykonywać uważnie i zgodnie ze specyfikacją systemu.

Należy przestrzegać następujących zasad prawidłowego wklejania oszklenia:
1. Wklejanie jest możliwe przy użyciu różnych podstawowych systemów z użyciem płynnych mas klejących lub dwustronnej taśmy klejącej (samoprzylepnej).

2. Oprócz wykazania trwałości spoiny klejącej, system wklejania oszklenia należy również sprawdzić w kompletnym systemie okiennym lub fasadowym, aby móc ocenić złożone przypadki obciążeń i zależności konstrukcyjne.

3. Rodzaj drewna, sposób mechanicznej obróbki powierzchni drewna (dokładne struganie, szlifowanie, wykończenie), a także wymagania odnośnie powierzchnii profili drewnianych i ich budowy (struktury) muszą być dokładnie określone przez dostawcę systemu.

4. Jeżeli „odpowiedzialny element” zmienia się poza dopuszczalnymi wariantami (granicami), badanie należy przeprowadzić ponownie.

5. Warunki brzegowe podczas produkcji okien i wklejania oszklenia muszą być zdefiniowane i udokumentowane (temperatura, wilgotność, czas trwania procesu itp.) i stanowić podstawę starannej fabrycznej kontroli produkcji.

6. Atesty dla wklejonego oszklenia konstrukcyjnego, np. dotyczące zwiększonej odporności na włamanie, nie są automatycznie dowodem trwałości i przydatności do stosowania spoiny klejącej.

Warunkiem wstępnym wszystkich procesów klejenia jest zgodność ze specyfikacjami producenta kleju w odniesieniu do warunków przetwarzania i otoczenia (odgazowanie innych chemikaliów, brak pyłu, zbyt wysokie lub zbyt niskie temperatury i wilgotność powietrza itp.).

Spoina klejąca umieszczona na obwodzie tafli szklanej musi mieć obliczone minimalne dopuszczalne wymiary. Klejenie musi być wykonane w fabryce, a nie na placu budowy.

Wnioski
Nowe materiały budowlane, nowe procesy produkcyjne i projekty o wartości dodanej są zawsze dobrą okazją dla innowacyjnych producentów okien drewnianych do zaprezentowania się na rynku jako kompetentny dostawca.

Podczas ich wdrażania należy sprawdzić dokumenty techniczne, takie jak certyfikaty z badań i zatwierdzenia do stosowania (łańcuch weryfikacji) przed złożeniem pierwszej oferty i skoordynować wymagania z działem produkcji, w tym zakładową kontrolą produkcji (ZKP), tak aby pierwsze zamówienie przebiegło sprawnie.

Tabela 2. Wybór rozwiązań konstrukcyjnych w oknie drewnianym

	Łączenie szkła stopniowanego w pozycji 2 (z tzw. stepem) - Bezpośrednio narażone na promieniowanie UV - W przypadku niezabezpieczonych połączeń krawędzi szyb musi być zapeniona odporność spoiny na promieniowanie UV - Obciążenie od ciężaru własnego zewnętrznej szyby przenoszone jest całkowicie przez klej
	Łączenie z klejem wewnątrz profilu (poz. 4 lub 6) - Klej nie jest narażony na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych - Promieniowanie UV pada (oddziaływuje) na klej przez szybę - Przenoszenie ciężaru własnego następuje przez podkładkę podpierającą - Jeśli spoina na krawędzi szyby nie jest zakryta, musi być odporna na promieniowanie UV
	Przyklejanie w podstawie przylgi – bez listwy przytrzymującej szybę - Klejenie na dole szklanej krawędzi zewnętrznej szyby i na bocznej krawędzi szyby wewnętrznej - Klej położony na dole przylgi jest wystawiony na działanie klimatu zewnętrznego - Promieniowanie UV pada na klej, nawet gdy jest osłonięty (przenikanie promieniowania słonecznego przez szkło) - Jeśli spoina klejąca na krawędzi szyby nie jest chroniona (zakryta), musi być odporna na promieniowanie UV
	Przyklejanie w podstawie przylgi – z listwą przytrzymującą szybę - Przyklejanie na krawędzi wewnętrznej szyby - Jeśli geometria ramy skrzydła pozostaje niezmieniona, klejenie u podstawy przylgi jest odmianą poprzedniego rodzaju oszklenia - Przy zmniejszonych rozmiarach przekroju ramy skrzydeł klejenie przejmuje również rolę podpierającą i musi być traktowane jak w poprzednim przykładzie

Wytyczne ift VE-08/4 Podstawa oceny systemów oszklenia wklejanego
Wytyczne ift VE-08/4 stanowią podstawę techniczną weryfikacji przydatności do stosowania systemów okien z wklejonym oszkleniem, a tym samym zestaw zasad dla wszystkich producentów okien drewnianych, którzy chcą „wkleić oszklenie”.

Nowa wersja wytycznych umożliwia teraz także zastosowanie do lakierowanych okien drewnianych.

Na 53 stronach znajdują się praktyczne wskazówki i zalecenia dotyczące montażu na budowie, fabrycznej kontroli produkcji i uproszczonych procedur testowych (ISBN 978-3-86791-406-2). 

Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Benitz-Wildenburg, ift Rosenheim

Dipl.-Ing. (FH) Karin Lieb, ift Rosenheim

Artykuł powstał na podstawie wystąpienia na konferencji ift Rosenheim, Fenstertage 2020

Przedstawicielem Instytutu ift Rosenheim w Polsce jest Andrzej Wicha: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Literatura
[1] Komentarz do normy wyrobu w zakresie okien i drzwi EN 14351-1 Okna i drzwi – Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne – Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności. – pod redakcją: Ulrich Sieberath, Christian Niemöller, 12/2013.

[2] Wytyczna ift VE-08/4 Podstawa oceny systemów oszklenia wklejanego (Assessment basis for glued glazing systems). ift Rosenheim 11/2017.

[3] Wytyczna IFT DI-01/1 Zastosowanie uszczelniaczy – część 1 i 2 (Usability of sealants– part 1 and 2). ift Rosenheim 2/2008.

[4] BF Leaflet 001 Wskazówki dla producenta okien z oszkleniem wklejonym; Skoncentruj się na szkle, uszczelniaczach i klejach (Compass for glued windows; Focus on glass, sealants and adhesives). Bundesverband Flachglas, Troisdorf 10/2010

[5] Rose, A.; Sack, N.: Badania wykonalności wielokomorowych szyb zespolonych obciążonych równomiernie parciem lub ssaniem wiatru (Investigations on the feasibility of pressure-relieved multi-pane insulating glass). Raport z badań ift. ift Rosenheim 7/2015.

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 03/2020