НОВОЕ В ФИНЛЯНДИИ - ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗОЛИРУЮЩЕГО СТЕКЛА "ТЕПЛЫЙ КРАЙ" TPS-МЕТОДОМ

Бюллетень "ОКНА и ДВЕРИ" продолжает знакомить своих читателей с новыми разра-ботками ведущих западных фирм, информация о которых опубликована в специализированных изданиях. Вашему вниманию предлагаются материалы статьи, опубликованной в журнале "Стеклостроитель" (Тампере, Финляндия, 1998).

Новым шагом в развитии производства изолирующих стеклопакетов является термически формуемая рамка средника, которая заменяет традиционную рамку средника и значительно улучшает теплоизоляцию около краев изолирующего стеклопакета. Новый метод имеет также значение для производства изолирующих стеклопакетов, так как изго-товление термопластиковой рамки средника полностью автоматизировано, будь то изо-лирующий стеклопакет прямоугольной или произвольной формы, в том числе, и с окном. В Финляндии новый метод был использован впервые на заводе изолирующих стеклопа-кетов фирмы Seloy, г. Хуиттинен.

Принципильная схема конструкции

1 - внутренний шов; 2 - средник; 3 - осушитель; 4 - наружный шов; 5 - стекло; 6 - уплотняющая бутиловая масса, содержащая осушитель

Соединение стекол считается самым важным моментом в производстве изолирующего стеклопакета, так как образование герметичного промежуточного пространства между стеклами является основной идеей изолирующего стеклопакета. Функционирование и прочность всего изолирующего стеклопакета во многом зависит от рамки средника, формирующей промежуточное пространство.

Впервые изолирующие стеклопакеты стали использовать в виде элементов, в которых края стекол сплавляли между собой. Изготовленные таким методом целиком состоящие из стекла элементы на практике оказались не очень прочными.

Большое количество различных металлических рамок средников уже давно использовали для образования промежуточного пространства. Наиболее распространенным стал метод, когда алюминиевая пустотелая рамка средника, наполненная осушителем, приклеивалась в две стадии между стеклами. Внутренний шов выполнялся обычно с помощью пластичной бутиловой массы, а наружный - с помощью прочной эластичной полисульфидной массы. Такая конструкция явилась прочным и функциональным решением. В особых случаях в качестве материала для наружного шва использовали вместо полисульфида силикон или полиуретан. Алюминиевую рамку средника в данном методе можно также заменить стальной или пластмассовой, в зависимости от требований.

Среди применявшихся в мире методов можно упомянуть также метод, когда промежуточное пространство изолирующего стеклопакета получали при помощи бутиловой резиновой ленты, упрочненной металлом.

Материал, из которого сделан средник, оказывает большое влияние на теплоизолирующие свойства краев элемента. Поэтому уже долгое время разрабатывался метод, который заменил бы металлические рамки средника. Помимо решения материально-технической проблемы, задачей работы являлось создание новой производственной технологии.

КОНСТРУКЦИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЕКЛОПАКЕТОВ "ТЕПЛЫЙ КРАЙ" РАЗРАБАТЫВАЛАСЬ БОЛЕЕ 20 ЛЕТ

Насколько известно, первые настоящие термопластические изолирующие стеклопакеты были изготовлены в первой половине 70-х годов. В автомобильной промышленности эта новая технология была внедрена в конце 80-х годов, когда боковыми стеклами в автомобилях начали служить изолирующие стеклопакеты, изготовленные термопластическим методом.

Известное своими линиями по производству изолирующих стеклопакетов немецкое предприятие Lenhardt, входящее в концерн Bystronik, разработало производственный метод, известный как TPS (Thermo Plastic Spacer)-метод, в котором металлическая рамка средника изолирующего стеклопакета заменена термически формуемым материалом, образующим промежуточное пространство. Этот новый метод, опубликованный в 1993 году, разработан совместно с предприятием Chemetall GmbH, изготавливающим материал для швов. TPS-метод представляет собой законченный производственный процесс изготовления всех типов изолирующих стеклопакетов. Метод уже внедрен в Европе на нескольких крупных заводах по производству изолирующих стеклопакетов. В Финляндии первым предприятием, начавшим изготавливать изолирующие стеклопакеты новым методом, стал завод по производству изолирующих стеклопакетов фирмы Seloy, г. Хуиттинен. Работы по монтажу новой производственной линии TPS будут проводиться с начала июля.

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ НОВОГО МЕТОДА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ТЕРМОИЗОЛЯЦИИ

Новый термически формуемый материал, образующий промежуточное пространство, улучшает теплоизолирующие свойства изолирующего стеклопакета и, особенно, краев элемента, поскольку обладает очень низкой теплопроводностью. Улучшение теплоизолирующих свойств краев изолирующего стеклопакета, изготовленного новым методом, повышает температуру поверхности краев стекла. Это приводит к значительному уменьшению возможности образования конденсата на краевых поверхностях элемента. Измеренное значение коэффициента U оказалось на 8 - 10 % лучше, чем у обычного изолирующего стеклопакета, а измеренные в процессе исследований температуры краевых поверхностей в зимних условиях оказались на 4 - 6 % выше, чем у обычного изолирующего стеклопакета.

Новая технология изготовления изолирующих стеклопакетов имеет большое значение для повышения эффективности термоизоляции окна на тех его участках, которые не претерпели значительных изменений по сравнению с просветом окна. В то время как теплоизолирующие свойства оконного просвета с помощью различных типов стекол и газа-наполнителя изолирующего стеклопакета значительно улучшились в последние годы, теплоизолирующие свойства оконных рам не претерпели больших изменений. По сути дела, улучшение теплоизолирующих свойств рам является в большей степени заслугой технологии изготовления при производстве стекол, так как улучшение происходит именно за счет удаления "холодного моста" краевых участков стеклопакета.

ЗНАЧЕНИЕ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛИРУЮЩЕГО СТЕКЛОПАКЕТА

В настоящее время традиционные алюминиевые рамки средников изготавливают автоматически, однако, в несколько стадий. Автоматическое изготовление рамки средника, управляемое компьютером, начинается с измерения средника и вырезания в соответствии с нужными размерами. При необходимости прибор может автоматически выполнить наварку, а также обработку шва. Далее следующий прибор сгибает рамку средника до ее окончательной формы. Прибор, сгибающий рамки средников, может изготавливать также рамки, отличающиеся по форме от прямоугольных. В методе автоматического изготовления рамок средников после стадии сгибания идет стадия соединения концов. Изготовление рамок средников можно выполнять также вручную при помощи специальных соединительных деталей. При этом рамку средника изолирующего стеклопакета, имеющую прямоугольную форму, изготавливают из четырех прямых частей, которые соединяют друг с другом при помощи специальных соединительных деталей. Алюминиевые рамки средников, изготавливаемые традиционным методом, при помощи специального прибора заполняются осушителем. Для наполнения бутилом, а также для возможной автоматической установки рамки средника также требуется специальный прибор. Процесс изготовления алюминиевых рамок средников состоит из большого количества различных трудовых операций, для выполнения которых требуется несколько различных приборов. На практике для изготовления рамок средников обычно требуется также различное число единиц обслуживающего персонала для наблюдения и завершения отдельных операций. Особенно тогда, когда изготовление средников, по какой-либо причине не автоматизировано полностью, то есть часть операций выполняется автоматически, а часть - вручную. На основании этого можно легко констатировать, что из всего процесса изготовления изолирующего стеклопакета стадия изготовления традиционной рамки средника является самой сложной и, в целом, требующей больше всего трудовых затрат.

Пекка Киуру упоминает эту точку зрения, говоря о своем решении делать инвестиции в новый метод, согласно которому алюминиевая рамка средника изолирующего стеклопакета заменяется термопластическим материалом, формирующим промежуточное пространство.

Бутиловый средник, содержащий осушитель, изготавливается термическим формованием в одну единственную стадию, интегрированную в линию по производству изолирующего стеклопакета. Это имеет большое значение для стремления сделать автоматизированное изготовление изолирующих стеклопакетов эффективнее в случае производства стеклопакетов произвольной формы. Новый метод позволяет изготавливать рамку, образующую промежуточное пространство, в одну стадию как для стеклопакетов прямоугольной формы, так и для стеклопакетов произвольной формы. Этим методом можно изготавливать элементы изолирующих стеклопакетов с двумя или тремя стеклами, а ширину промежуточного пространства варьировать плавно от 6 до 20 мм.

Другим важным фактором, с точки зрения производственного процесса, Пекка Киуру (Seloy) называет необходимость меньших производственных площадей, так как значительно меньшее по сравнению с традиционным методом количество оборудования, установленное в виде компактной линии, занимает также меньше производственной площади, а автомат для замены газа в промежуточном пространстве интегрирован в автоматическую монтажную установку производственной линии. "Длина новой производственной линии TPS, смонтированной на месте старой производственной линии, составляет 37 м, а требуемая ширина, с учетом места для работающих, - примерно на 5 м больше", - рассказывает Киуру. И хотя преимущество изолирующих стеклопакетов, изготовленных новым способом, неоспоримо, очевидно и то, что стеклопакеты, изготовленные традиционным способом, будут использоваться и далее. На решение фирмы Seloy делать инвестиции повлиял и тот фактор, что производственную линию, применяемую в новом методе, можно было установить в виде так называемой комбинированной линии, на которой можно изготавливать также традиционные изолирующие стеклопакеты. "На нашей новой линии можно изготавливать стеклопакеты традиционным методом и новым TPS-BU-методом, например, чередуя их друг с другом", - рассказывает Киуру. Необходимость наличия складских помещений для традиционных средников также уменьшилась, что, в некоторой степени, повлияло на принятие решения об инвестициях.

ВЛИЯНИЕ НОВОГО МЕТОДА НА КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЯ

Особо важными можно считать те факторы, которые влияют на качество и прочность изолирующих стеклопакетов, изготовленных новым методом.

Поскольку требования, предъявляемые к качеству изолирующих стеклопакетов, определены стандартами, окончательному решению фирмы Seloy предшествовало большое число различных исследований и тестов, с помощью которых было выяснено соответствие стеклопакетов, изготовленных новым способом, предъявляемым требованиям. Пекка Киуру говорит, что, кроме того, элементы, изготовленные TPS-методом, следовало протестировать на соответствие требованиям частей 1 и 2 стандарта DIN 1286 в Розенхайме, а также в Государственном техническом научно-исследовательском институте (ГТНИИ, Финляндия) на соответствие требованиям стандарта SFS 4704. TPS-стеклопакеты прошли на отлично длительное испытание в ГТНИИ на соответствие требованиям стандарта SFS 4704. Здесь важно отметить, что в настоящее время в ГТНИИ длительное испытание проводится на новой испытательной установке в соответствии с новым проектом европейского стандарта. Основное отличие нового проекта испытаний от стандарта SFS 4704 заключается в том, что свойства испытываемого изолирующего стеклопакета исследуются, в основном, отдельно на разных элементах, тогда как, в соответствии со стандартом SFS 4704, эти свойства исследуются на одних и тех же исследуемых элементах одновременным тестированием. Новый проект европейского стандарта содержит необходимое для тестирования распределение изолирующих стеклопакетов по типам, в котором каждое свойство (в том числе, и поглощающую способность осушителя) указанных в стандарте типов стеклопакетов можно тестировать различными методами.

Одним из многих факторов, влияющих на качество и прочность TPS-стеклопакетов, является повышение упругости изолирующего стеклопакета. Прочность соединения рамки средника, формирующей промежуточное пространство изолирующего стеклопакета, со стеклами, можно рассматривать во взаимосвязи с краевым растяжением, причем с повышением упругости конструкции TPS-стеклопакета можно констатировать значительное снижение риска возникновения повреждения, вызываемого краевым растяжением.

Кроме того, фактором, влияющим на качество и его равномерность, можно назвать то, что допуски точности изолирующих стеклопакетов "теплый край", изготовленных TPS-методом, очень малы, так как механизмы, делающие швы, работают с помощью лазерных измерителей. Для замены газа-наполнителя в промежуточном пространстве изолирующих стеклопакетов, изготавливаемых новым методом, разработан точный автоматический специальный метод, который оказывает влияние на лучшее распределение теплоизолирующих газов по сравнению с воздухом.

Факторами качества изолирующих стеклопакетов, изготовленных новым методом, можно считать также эстетические факторы.

ВИДИМЫЕ И НЕВИДИМЫЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Описанные выше свойства, относящиеся к качеству и прочности, во многом являются невидимыми свойствами TPS-изолирующих стеклопакетов, изготовленных новым методом. Но эти свойства имеют большое значение для долговременной прочности изделий и функционирования в соответствии с назначением.

Одной из важнейших видимых качественных характеристик можно назвать края TPS-изолирующих стеклопакетов, где, благодаря отсутствию "холодного моста", в наиболее сложных условиях не образуется конденсата.

Аккуратная внешняя отделка стеклопакета дополняется эстетическим внешним видом, обусловленным поверхностными свойствами рамки, образующей промежуточное пространство, так как термопластиковая рамка средника отражает цвет рам, окружающих изолирующий стеклопакет с внутренней стороны. И, как следствие, рамка незначительно выделяется из всей рамной конструкции окна.

Опознавательные знаки изготовителя изолирующего стеклопакета наносятся с помощью струйного принтера на поверхность средника, и по ним легко опознать изолирующий стеклопакет.

Одной из важных качественных характеристик можно назвать также то, что применение узорчатых стекол в термопластиковых изолирующих стеклопакетах возможно даже таким образом, что стекло устанавливается своей узорчатой поверхностью внутрь стеклопакета. Отсюда следует, что более гладкая поверхность стекла находится снаружи и ее легко чистить. Такой вариант установки узорчатого стекла, естественно, дает возможность использовать узорчатые с обеих сторон стекла в TPS-изолирующих стеклопакетах.

TPS-изолирующие стеклопакеты можно также оборудовать изнутри решетчатой конструкцией в том случае, когда желательно оборудовать решетчатое окно изолирующим стеклопакетом. Решетчатые внутренние конструкции закрепляются на автоматической производственной линии методом, специально разработанным для TPS-изолирующих стеклопакетов, который оперативно обеспечивает прочное прикрепление.

В общей сложности клиентам предложен в виде TPS-изолирующего стеклопакета совершенно новый изолирующий стеклопакет будущего, который открывает новые возможности для создания любых оконных конструкций. К тому же, снижение риска получения плохого качества и эффективный производственный метод влияют на то, что новый TPS-изолирующий стеклопакет является конкурентоспособным также и по своей стоимости.