Uszczelki stosowane w drzwiach |
Data dodania: 03.06.20 |
Istotnym elementem każdych drzwi, zapewniającym szczelność przed niekorzystnym działaniem czynników atmosferycznych oraz izolacyjność akustyczną, są uszczelki.
Efektem ich zainstalowania jest ograniczenie strat energii cieplnej oraz stworzenie właściwego klimatu w pomieszczeniach przewidzianych głównie do pobytu ludzi.
Ponadto w wyrobach specjalistycznych, jak np. stosowanych w ochronie przeciwpożarowej, dodatkowo zapewniają dymoszczelność i ognioodporność. Rys. 1. Przykładowa uszczelka osadzona w kanale ramy
Charakterystyka ogólna
Do uszczelnienia drzwi stosuje się uszczelki, będące materiałem uszczelniającym dobrze przylegającym do powierzchni dwóch elementów, których połączenie należy uszczelnić. Używane są także taśmy uszczelniające w postaci pasków, najczęściej z elastycznego materiału, przytwierdzonych do drzwi i uszczelniających przestrzeń pomiędzy obrzeżem lub spodem drzwi, a ramą albo progiem.
Zadaniem wyrobów uszczelniających jest stworzenie elastycznej przylgi, zabezpieczającej przed wnikaniem wilgoci i dźwięków, nadmierną infiltracją powietrza itp. Aby w należyty i trwały sposób spełniały swą zamierzoną funkcję, powinny charakteryzować się wysoką odpornością na wpływ niekorzystnych warunków atmosferycznych oraz bardzo dobrą plastycznością, umożliwiającą wielokrotny powrót do pierwotnego kształtu. Jest to bardzo ważne ze względu na występujące każdorazowo przy otwieraniu drzwi odkształcenie uszczelki.
Uszczelnienie ma bezpośredni wpływ na właściwości drzwi, które wynikają z postanowień zapisanych w normie PN-EN 14351-1:2006+A1:2010 Okna i drzwi. Norma Wyrobu, właściwości eksploatacyjne. Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności.
Do najważniejszych właściwości, zależnych m.in. także od uszczelnienia zaliczyć należy: wodoszczelność, przepuszczalność powietrza, izolacyjność akustyczna, siły operacyjne i odporność na wielokrotne otwieranie i zamykanie.
Uszczelki spełniają w drzwiach różnorodne zadania, jak pełnienie roli przylgi, mocowanie i uszczelnianie oszklenia, lub też regulację przepływu powietrza przez szczeliny infiltracyjne.
W zasadzie rozróżnia się dwa podstawowe typy uszczelek:
Pierwszy typ uszczelek osadza się w specjalnych kanałach ram skrzydła drzwi oraz ościeżnicy, którymi są najczęściej kształtowniki, a ich podstawowym zadaniem jest uszczelnienie styku tych elementów. Drugi typ uszczelek jest stosowany do mocowania oszklenia lub wypełnień nieprzeźroczystych, a w przypadku drzwi aluminiowych i stalowych dodatkowo chronią bezpośredni styk szkła i metalu.
Z kolei ze względu na sposób ich budowy, wyszczególnić można także dwa zasadnicze ich elementy:
Uszczelki osadza się częścią mocującą w kanale ramy ruchomego skrzydła oraz w kanale ramy ościeżnicy na trwale osadzonej w otworze ściennym. Część uszczelniająca, zwana piórem, powinna po zamknięciu drzwi ułożyć się na kształtowniku ramy równolegle do uszczelnianej płaszczyzny.
Tablica 1
Norma, zgodnie z tytułem, określa wymagania eksploatacyjne odnoszące się do uszczelek i taśm uszczelniających, przeznaczonych do regulacji przenikania powietrza, wody, hałasu i energii pomiędzy otwieralnymi i stałymi częściami wyrobów otworowych, m.in. drzwi. Mogą być wykonane z dowolnych, ale przeznaczonych do tego typu wyrobów materiałów.
Z wymienionego powyżej dokumentu normalizacyjnego wynikają następujące wymagania dla uszczelek i taśm uszczelniających:
Prezentowana norma zawiera także klasyfikację, wyrażaną sześciocyfrowym systemem kodowania, którą przedstawiono w tablicy 1.
Ponadto norma podaje metodykę badań, która w sposób szczegółowy jest przedstawiona w kolejnych normach tzw. badawczych.
Norma PN-EN 12365-2:2006 Okucia budowlane. Uszczelki i taśmy uszczelniające do drzwi, okien, żaluzji i ścian osłonowych. Część 2: Liniowa siła ściskająca. Metody badań prezentuje metodę określającą siłę wymaganą do ściśnięcia lub ugięcia uszczelek i taśm uszczelniających do z góry ustalonej w normie wartości. Wyjaśnić można, iż liniową siłą ściskającą nazywa się siłę wymaganą do ugięcia próbki w jej maksymalnym zakresie pracy w temperaturze 23°C.
Kolejna norma PN-EN 12365-3:2006 Okucia budowlane. Uszczelki i taśmy uszczelniające do drzwi, okien, żaluzji i ścian osłonowych. Część 3: Oznaczanie powrotu poodkształceniowego. Metoda badania zawiera metodę określającą procentowy powrót poodkształceniowy uszczelek i taśm uszczelniających, które były ściskane lub uginane w zakresie pracy do minimalnej wysokości, w maksymalnej temperaturze wymaganej normą. Dodać należy, iż powrotem poodkształceniowym nazywamy zdolność uszczelki lub taśmy uszczelniającej do odzyskania swobodnej wysokości po ściskaniu albo odgięciu.
Ostatnią z grupy stanowi norma PN-EN 12365- 4:2006 Okucia budowlane. Uszczelki i taśmy uszczelniające do drzwi, okien, żaluzji i ścian osłonowych. Część 4: Oznaczanie powrotu poodkształceniowego po przyspieszonym starzeniu. Metoda badania, przedstawiająca metodę określającą długofalowe właściwości materiału, z którego wykonano uszczelkę lub taśmę uszczelniającą, w maksymalnej temperaturze pracy, zgodną z przedstawionymi w normie wymaganiami.
Uszczelki są stosowane także w specjalistycznych wyrobach otworowych, do jakich zaliczamy m.in. drzwi przeciwpożarowe i/lub dymoszczelne. W tym przypadku powinny dodatkowo spełniać wymagania wynikające z normy PN-EN 14600:2009 Drzwi, bramy i otwieralne okna z właściwościami odporności ogniowej i/lub dymoszczelności. Wymagania i klasyfikacja.
Do elementów objętych niniejszą publikacją bezpośrednio odnosi się wymaganie stwierdzające, że stosowne taśmy (np. materiały pęczniejące), uszczelnienia i uszczelki (łącznie z pełniącymi funkcje inne niż pożarowa lub dymoszczelna), które stanowią część drzwi oraz technika ich mocowania, powinny być badane według norm:
Ponadto norma dopuszcza możliwość wprowadzania alternatywnych uszczelnień i uszczelek, co obwarowane jest stosownymi warunkami.
Zasadniczo zmiany są dozwolone tylko w tych przypadkach, gdy alternatywne uszczelnienia i uszczelki uzyskały taką samą lub wyższą klasyfikację i były użyte w badaniach odporności ogniowej lub dymoszczelności według powyżej wymienionych norm na wyrobie o identycznych szczegółach krawędzi ościeżnicy oraz skrzydła.
Rys. 2. Przykładowa uszczelka wielokomponentowa
Podstawowe materiały
Właściwości gumy ulegają jednak w miarę upływu czasu niekorzystnym zmianom, wynikającym głównie ze zmiennych temperatur otoczenia, oddziaływania światła UV, tlenu lub ozonu (tzw. proces starzenia) itp. W związku z tym guma jest coraz rzadziej stosowana w produkcji uszczelek wyrobów otworowych, w tym także drzwi.
Kauczuk syntetyczny EPDM
Ponadto wyróżnia się bardzo ważną w uszczelnieniach wyrobów otworowych cechą, tzw. powrotem poodkształceniowym, która polega na dużej zdolności do odwracalnej deformacji pod wpływem działania sił mechanicznych, bez zmiany ciągłości jego struktury. Do zalet należy także duża odporność na działanie niekorzystnych czynników atmosferycznych oraz wody opadowej, jak również temperatur w przedziale od -40°C do +100°C, a także twardość w granicach od 40°Sh do 90°Sh.
Termoplastyczne elastomery TPE I TPE-V
Z kolei pojawiają się wówczas, gdy materiał powraca do temperatury, w której jest użytkowany. Wyroby wykonane z TPE charakteryzują się m.in. bardzo korzystną udarnością i elastycznością w pokojowej, a nawet niskiej temperaturze, wysokim pochłanianiem energii mechanicznej, dobrą odpornością na ścieranie oraz znaczną elastycznością powrotu do kształtu pierwotnego.
W skład zaprezentowanej grupy elastomerów wchodzą także mieszaniny polimerów i stopów sieciowanych w warunkach dynamicznych, zwanych termoplastycznymi wulkanizatami, oznaczonymi symbolem TPE-V. Przedstawione tworzywo łączy w sobie zalety EPDM oraz TPE, co w efekcie daje bardzo dobrą odporność na działanie niekorzystnych warunków atmosferycznych i stabilność termiczną w połączeniu z odpornością na odkształcenia trwałe pod wpływem sił ściskających.
Plastyfikowany polichlorek winylu (PCW)
Jednak tylko zastosowanie odpowiednich receptur modyfikowanego polichlorku winylu z mieszaninami kauczuków nitrylowych jako środków plastyfikujących umożliwia otrzymanie tworzywa, spełniającego wymagania odnoszące się do właściwych uszczelnień. Uszczelki wykonane z PVC mają także wady, do których zaliczyć można małą odporność termiczną, dość niską sprężystość i zdolność utrzymania pierwotnego kształtu oraz duży skurcz termiczny.
Kauczuk silikonowy
Cechują się także dużą odpornością na starzenie pod wpływem tlenu, ozonu i światła UV oraz silną adhezją do szkła i metalu. Wadą tego typu materiału jest stosunkowo niska odporność na ścieranie oraz działanie pary wodnej, co jednak rekompensuje dobra elastyczność i zachowanie tego poziomu w bardzo szerokim zakresie temperatur. Uszczelki silikonowe są szczególnie polecane do doszczelniania istniejących i uszkodzonych wyrobów otworowych oraz jako przylgowe w ościeżnicach drzwi przeciwpożarowych.
Materiały wielokomponentowe
Zestaw tych komponentów powoduje, że uszczelka charakteryzuje się m.in. świetną pamięcią kształtu (powrót poodkształceniowy), niskim, a w praktyce zerowym poziomem rozciągania, wysokimi właściwościami tłumiącymi hałas, bardzo dobrą przewodnością cieplną oraz szerokim zakresem temperatur pracy. Przykładową uszczelkę drzwiową wielokomponentową firmy SCHLEGEL typu QLON, o podanej powyżej konstrukcji, przedstawiono na rys. 2.
Rys. 3. Profile przykładowych uszczelek do drzwi zewnętrznych
Przegląd konstrukcji uszczelek drzwiowych
Uszczelki przylgowe
Uszczelki drzwi zewnętrznych są bardziej rozbudowane i wykonywane z odporniejszych materiałów, gdyż podlegają działaniu różnorodnych, zmiennych warunków klimatycznych, a ich zadaniem jest również eliminacja nieszczelności spowodowanej wypaczaniem się skrzydła w wyniku różnicy wilgotności i temperatury. Występuje też podział na wyroby uszczelniające do drzwi drewnianych oraz tworzywowych i metalowych, warunkowany specyficznym kształtem części mocującej uszczelki.
Uszczelki drzwi wewnętrznych stanowią niezbyt duży asortyment, przy czym większość producentów stosuje uszczelki o kształcie zbliżonym do przykładowo przedstawionej na rys. 1. Czynnikiem różnicującym te wyroby jest rodzaj lakieru używanego przez producentów drzwi. W przypadku lakierów rozpuszczalnikowych stosuje się zwykle uszczelki wykonane z plastyfikowanego PVC, natomiast do lakierów wodnych przeznaczone są uszczelki z elastomerów TPE (są droższe).
Uszczelki drzwi zewnętrznych, oferowane w zdecydowanie większym asortymencie, spełniają powyżej już wymienione wymagania, a dodatkowo, ze względu na dużą masę takich drzwi często powodującą „trzaskanie”, również wyhamowują rozpędzone skrzydło.
Najlepszym materiałem do produkcji tego rodzaju uszczelek jest kauczuk silikonowy, cechujący się trwałością, wieloletnią sprężystością i całkowitą odpornością na działanie niekorzystnych czynników atmosferycznych. Wadą tych wyrobów jest dość wysoka cena, co ogranicza zakres ich stosowania. Alternatywę stanowią tańsze uszczelki wykonane z termoplastycznych elastomerów TPE lub TPE-V.
Profile przykładowych uszczelek opisanego typu przedstawiono na rys. 3. Podkreślić należy, że zaprezentowane wyroby charakteryzują się wzmocnioną konstrukcją, a ich ścianki mają wystarczającą grubość, aby wytrzymać napór ciężkich drzwi zewnętrznych przez wiele lat. Ponadto kompensują luz pomiędzy skrzydłem a ościeżnicą w zakresie od 5 mm do 9 mm.
Rys. 4. Wodoodporna uszczelka opadająca typu Planet X3
Rys. 5. Uszczelka opadająca nawierzchniowa
Rys. 6. Uszczelka opadająca Planet RF
Rys. 7. Uszczelka opadająca Planet MinE wraz z zasadą działania
Uszczelki opadajace
Głównym elementem jest część ruchoma z uszczelką, która opada w momencie domykania skrzydła i unosi się z chwilą jego otwarcia. Wynikiem tej czynności jest bardzo dobre uszczelnienie dolnej szczeliny drzwi.
Korpus uszczelki jest zazwyczaj wykonany z aluminiowego kształtownika, w którym osadzono ruchomą część uszczelki wyzwalaną do opadnięcia przez mechanizm uruchamiający, a podnoszoną przez płaskie sprężyny. Mocowanie do skrzydła następuje przy pomocy wkrętów przechodzących przez otwory wykonane w korpusie lub przez otwory wsporników mocujących, znajdujących się na obu końcach korpusu.
Innowacyjnym rozwiązaniem tego typu wyrobów cechują się uszczelki Planet X3, przeznaczone do zastosowania w drzwiach bezprogowych, przedstawione na rys. 4. Zastosowany w nich mechanizm powoduje jednoczesne opadanie uszczelki w trzech kierunkach – w dół i na boki. Zapewnia to wysoką izolacyjność akustyczną (do 48 dB) oraz chroni pomieszczenie przed zacinającym deszczem.
Drugim rodzajem prezentowanych wyrobów są uszczelki opadające nawierzchniowe, montowane na zewnątrz skrzydła drzwiowego za pomocą śrub lub dwustronnych taśm samoprzylepnych. Ze względu na materiał, z jakiego wykonuje się skrzydła, są szczególnie zalecane do drzwi całoszklanych. Przykładową uszczelkę nawierzchniową firmy Planet, przeznaczoną do takich rozwiązań drzwi, pokazano na rys. 5.
Uszczelki opadające znajdują coraz większe zastosowanie w drzwiach przeciwpożarowych. Elementem uszczelniającym jest wówczas uszczelka pęczniejąca, która podczas pożaru wielokrotnie zwiększa swą objętość, w pełni zabezpieczając dolną krawędź skrzydła drzwi przed przenikaniem płomieni i dymu w wymaganym okresie czasu.
W niektórych przypadkach ochrony przeciwpożarowej budynków występuje konieczność zastosowania drzwi dymoszczelnych. Istotną rolę odgrywa w nich odpowiednie uszczelnienie, co w odniesieniu do ich dolnej krawędzi mogą zapewnić dymoszczelne uszczelki opadające.
Jest to z zasady uszczelka silikonowa, wyposażona w płetwę, przez co dokładnie dopasowuje się do podłoża, gwarantując jednocześnie wysoką dźwiękoszczelność. Przykładową uszczelkę opadającą typu Planet RF, cechującą się własnościami dymoszczelności i dźwiękoszczelności do 42 dB, obrazuje fot. 6.
W ostatnim czasie pojawiły się uszczelki opadające do specjalnych zastosowań, szczególnie w drzwiach instalowanych w budynkach energooszczędnych oraz w pomieszczeniach z systemami wentylacji lub rekuperacji. Są to uszczelki typu Planet MinE, które mogą być montowane w drzwiach bezprzylgowych (opadanie uszczelki do 27 mm), jak i przylgowych (opadanie do 20 mm).
Producent gwarantuje, że rozwiązanie konstrukcyjne uszczelki zapewnia właściwą cyrkulacje powietrza, zabezpieczając jednocześnie wnętrze pomieszczenia przed przedostawaniem się ognia, dźwięku i światła. Przykładową tego typu uszczelkę opadającą do drzwi przylgowych wraz z zasadą działania obrazuje rys. 7.
Rys. 8. Przykład zastosowania uszczelki pęczniejącej
Uszczelki pęczniejace
Proces ten zaczyna się pojawiać po krótkim czasie (przeważnie po około 70 s), przy działaniu temperatury na poziomie 180–200°C. Jego rezultatem jest powstanie niepalnej, termoizolacyjnej i ognioochronnej warstwy, uszczelniającej przestrzeń pomiędzy skrzydłem drzwi a ramą ościeżnicy. Uniemożliwia to przedostawania się przez doszczelniony obwód skrzydła drzwi płomieni oraz gorących gazów w określonym czasie, co pozwala na spełnienie wymaganej tzw. szczelności ogniowej.
Uszczelki pęczniejące są wyposażone w samoprzylepne paski służące do mocowania, z klejem gwarantującym właściwe przyleganie do różnych podłoży. Przeważnie mają grubość wynoszącą 2 mm oraz szerokość w zakresie od 10 mm do 40 mm. Przykład zastosowania takiej uszczelki w drzwiach przeciwpożarowych EI 60 firmy Metalpol Furmaniak pokazano na rys. 8.
Rys. 9. Uszczelki szczotkowe mocowane poziomo i pionowo
Fot. 10. Drzwi z zainstalowaną uszczelką szczotkową
Uszczelki szczotkowe
Uszczelki szczotkowe, podobnie jak uszczelki przylgowe, składają się z dwóch podstawowych elementów: - części uszczelniającej – szczotki wykonanej przeważnie z polipropylenu.
W zakresie wymiarowym najczęściej występują uszczelki szczotkowe o wysokości części uszczelniającej w zakresie od 2 mm do 45 mm (choć mogą mieć wysokość nawet 150 mm), charakteryzujące się różną gęstością, wpływającą na ich szczelność. Na rys. 9 przedstawiono przykładowe typowe uszczelki szczotkowe oferowaną przez firmę Ragen, z częścią mocującą poziomą lub pionową. Z kolei na rys. 10 pokazano dolny fragment drzwi z uszczelką zamocowaną pionowo, oferowaną przez firmę Anhui Uniform Trading.
Spotykane są również wyroby specjalnie przeznaczone do drzwi instalowanych w pomieszczeniach z podłogą o wyjątkowo nierównej powierzchni. Są to np. uszczelki typu tesamoll® Comfort, wyposażone we wbudowany mechanizm sprężynujący, dzięki któremu automatycznie dopasowują swoje położenie w odniesieniu do nierówności podłoża, o wysokości maksymalnej nawet 15 mm. Cechują się także łatwym montażem, przy pomocy pasków samoprzylepnych.
Uszczelki samoprzylepne
Są to uszczelki wykonane z EPDM, z bardzo mocnym klejem wzmocnionym włóknem szklanym. Oferowane są do uszczelniania zarówno drzwi zewnętrznych, jak i wewnętrznych, a ich trwałość określa się na 10 lat.
inż. Zbigniew Czajka
Literatura
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
|