Изолирующий застекленный элемент
Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям окон. Изобретение позволит предотвратить появление напряжений и деформаций. Изолирующий застекленный элемент содержит раму из пластического материала и, по меньшей мере, два параллельных стекла, разделенных изолирующим воздушным слоем. Периферию, по меньшей мере, одного из стекол приклеивают к раме при помощи слоя жесткого клея. По меньшей мере, другое стекло неподвижно соединяют с изолирующим застекленным элементом при помощи слоя мягкого клея на независимой или интегрированной в раму дистанционной рамке. Жесткий клей обладает гибридным секущим модулем, по меньшей мере, в два раза превышающим гибридный секущий модуль мягкого клея. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Объектом настоящего изобретения является изолирующий застекленный элемент, используемый для дверей или окон в области строительства зданий.
В строительстве жилых или промышленных зданий все чаще приходится решать проблемы как термической, так и акустической изоляции. С другой стороны, чрезвычайно желательно обеспечивать максимальное проникновение естественного света в здание. Поэтому возникает все возрастающая потребность в изолирующих застекленных элементах, обладающих хорошими изоляционными свойствами, и в то же время долговечных и недорогих.
Для этого уже давно применяют технологию двойного стеклопакета, в котором изолирующий воздушный слой заключен между двумя слоями стекла. Иногда даже используют тройные стеклопакеты, в которых толщину различных стекол рассчитывают таким образом, чтобы максимально уменьшить прохождение звука через застекленный элемент. Различные слои стекла неподвижно соединяют друг с другом при помощи клея через промежуточные дистанционные рамки и весь комплект, как правило, крепят на здании при помощи рамы, обычно называемой переплетом. Иногда переплет является неподвижным, но часто он позволяет открывать застекленный элемент. В частности, это относится к застекленным дверям и к окнам. В этом случае подвижная часть, называемая «открывающейся створкой», на которой крепят стеклопакет, связана с неподвижной частью, закрепленной на здании и называемой «коробкой».
Части рамы, как «створки», так и «коробки», обычно выполняют из дерева, металла (алюминия, стали) или пластического материала, в основном из ПВХ. В последние годы ПВХ получил самое широкое распространение благодаря возможности простого ухода за ним, а также конкурентным ценам. Вместе с тем, рамы из ПВХ не обладают достаточной жесткостью, что заставляет либо увеличивать их размеры в ущерб площади остекления, в результате чего снижается степень освещения через комплект, либо включать в них металлические усиления, что ухудшает термическую изоляцию, так как металлические усиления образуют тепловые мостики. Эта проблема особенно сказывается на открывающихся створках, которые требуют обеспечения большей жесткости.
Известно решение этой проблемы путем приклеивания стеклопакета к раме, за счет чего стекло участвует в обеспечении жесткости комплекта. Однако это решение до сих пор не нашло своего удовлетворительного применения. Согласно документу FR 2793515 стекла приклеивают к раме при помощи жесткого клея. Но, как было замечено, это решение не обеспечивает раме стойкости при больших перепадах температур. С другой стороны, применение мягких клеев, согласно документу FR 2847297, позволяет раме выдерживать такие температурные перепады, но существенно снижает роль стеклопакета в обеспечении жесткости комплекта. В частности, в случае большеразмерных открывающихся створок из пластического материала все равно приходится использовать металлические усиления.
Настоящее изобретение предлагает застекленные элементы, содержащие раму из пластического материала, которые обладают большой жесткостью и достаточной механической прочностью при больших перепадах температур.
В этой связи объектом настоящего изобретения является изолирующий застекленный элемент, содержащий раму из пластического материала и, по меньшей мере, два параллельных стекла, разделенных изолирующим воздушным слоем, при этом периферию, по меньшей мере, одного из стекол приклеивают к раме при помощи слоя жесткого клея и, по меньшей мере, одно другое стекло неподвижно соединяют с изолирующим застекленным элементом пи помощи слоя мягкого клея на независимой или интегрированной в раму дистанционной рамке, при этом жесткий клей обладает гибридным секущим модулем упругости, по меньшей мере, в два раза превышающим гибридный секущий модуль мягкого клея.
Совершенно неожиданно изобретатели обнаружили, что использование внутри одного застекленного элемента клеев разной природы и разной жесткости для его разных стекол не приводит к появлению напряжений и деформаций, которые могут повредить элемент даже при больших термических и механических напряжениях. Наоборот, сопротивление элемента таким напряжениям становится выше, чем когда для приклеивания разных стекол используют одинаковые клеи.
По определению жесткий клей обладает секущим гибридным модулем, превышающим секущий гибридный модуль мягкого клея. Под секущим гибридным модулем следует понимать величину, полученную делением сопротивления разрыву при сдвиге, измеренного согласно стандарту ISO 4587, на удлинение при разрыве при растяжении, измеренное по стандарту ISO 527. Согласно рекомендациям секущий гибридный модуль жесткого клея должен превышать, по меньшей мере, в два раза, предпочтительно в 3 раза, предпочтительно в 4 раза и еще предпочтительнее в 5 раз секущий гибридный модуль мягкого клея.
В первом предпочтительном варианте выполнения изобретения жесткий клей обладает сопротивлением разрыву при сдвиге, измеренным по стандарту ISO 4587, превышающем 5,5 МПа, предпочтительно 6,5 МПа, еще предпочтительнее 7,5 МПа.
Во втором предпочтительном варианте выполнения мягкий клей обладает сопротивлением разрыву при сдвиге менее 4,5 МПа, предпочтительно менее 3,5 МПа и еще предпочтительнее - менее 2,5 МПа.
С другой стороны, согласно рекомендациям мягкий клей должен обладать удлинением при разрыве, измеренным согласно стандарту ISO 527 и равным, по меньшей мере, 150%, предпочтительно 200%, предпочтительно 250%, еще предпочтительнее 300% и наиболее предпочтительно - 350%.
Рекомендуется также, чтобы удлинение при разрыве жесткого клея, измеренное тоже согласно стандарту ISO 527, составляло, по меньшей мере, 50%, предпочтительно 75%, еще предпочтительнее 125%.
Желательно также, чтобы удлинение при разрыве жесткого клея не превышало 150%.
Все механические измерения были произведены при 23°С и 50% относительной влажности.
Было отмечено, что мягкие и жесткие клеи предпочтительно применяют таким образом, чтобы получать слои разной толщины. В частности, предпочтительно, чтобы слои жесткого клея были более тонкими, чем слои мягкого клея. Это позволяет еще больше улучшить термомеханические характеристики застекленного элемента. В частности, рекомендуется применять жесткий клей с толщиной слоя менее 3 мм, предпочтительно менее 2 мм, еще предпочтительнее менее 1 мм. Рекомендуется также применять мягкий слой с толщиной слоя более 3 мм, предпочтительно более 4 мм и еще предпочтительнее более 5 мм.
Изолирующий застекленный элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит, по меньшей мере, два параллельных стекла, разделенных изолирующим воздушным слоем.
В тексте настоящего описания слова «застекленный элемент», «стеклопакет», «стекло» имеют следующие значения: стекло является тонким монолитным слоем стекла; стеклопакет является сборкой параллельных стекол; застекленный элемент является комплектом стекол и/или стеклопакетов, дополнительно содержащим на своей периферии раму. Под рамой следует понимать жесткую прямоугольную конструкцию, обычно называемую «переплетом», неподвижно соединенную с комплектом стекол и/или стеклопакетов и оборудованную средствами, обеспечивающими ее крепление на здании. Раму можно крепить непосредственно на здании, как в случае «застекленных стен» или неподвижных переплетов. Однако, как правило и, в частности, если рама является открывающейся створкой, ее крепят на второй конструкции, называемой «коробкой», которую крепят на здании.
В первом варианте выполнения изолирующего застекленного элемента в соответствии с настоящим изобретением дистанционная рамка является независимой, и параллельные стекла образуют независимый многослойный стеклопакет. Под независимым многослойным пакетом следует понимать обычный стеклопакет (такой как двойной или тройной стеклопакет), который не требует наличия рамы для закрепления между собой образующих его стекол. В этом варианте такие стеклопакеты состоят из разных параллельных стекол, склеенных между собой по периферии при помощи мягкого клея через дистанционную рамку, как правило, металлическую, которая удерживает стекла на расстоянии, чтобы между ними оставался изолирующий воздушный слой. Дистанционная рамка является независимой в том смысле, что она является частью двойного стеклопакета и не является частью рамы. В этом случае независимый многослойный стеклопакет приклеивают к раме при помощи жесткого клея. В этом варианте непосредственно к раме приклеивают, таким образом, только одно стекло.
Во втором варианте выполнения изолирующего застекленного элемента в соответствии с настоящим изобретением дистанционная рамка интегрирована в раму и образована внутренним продолжением рамы, которое предназначено для удержания на расстоянии, по меньшей мере, двух параллельных стекол и на которое непосредственно приклеивают стекла, при этом, по меньшей мере, одно из стекол приклеивают к продолжению при помощи слоя мягкого клея и, по меньшей мере, одно другое стекло приклеивают к продолжению при помощи слоя жесткого клея. В этом варианте, по меньшей мере, два стекла приклеивают непосредственно к раме. Таким образом, многослойный пакет является интегрированным в раму. Этот вариант не требует наличия независимой металлической дистанционной рамки и не требует предварительного и отдельного изготовления многослойного стеклопакета.
В изолирующем застекленном элементе в соответствии с настоящим изобретением рама выполнена из пластического материала, предпочтительно из термопластического материала. Как правило, ее выполняют путем соединения профилей, экструдированных из пластического материала. Одновременное использование мягких и жестких клеев обеспечивает хорошую жесткость и, следовательно, позволяет использовать для изготовления рамы обычные пластические материалы без применения металлических усилений. Вместе с тем, рекомендуется, чтобы пластический материал обладал модулем жесткости, превышающим 1000 МПа, предпочтительно превышающим 2000 МПа. Достаточной жесткостью обладают многие обычные пластические материалы, такие как полиамиды, полиолефины (полиэтилен, полипропилен), поливинилхлорид (ПВХ), АБС и т.д. Вместе с тем, часто предпочтительно используют композитный пластический материал, то есть пластический материал с наполнителем из частиц, которые не являются частицами пластического материала. Предпочтительно частицами наполнителя являются волокна. Частицы могут быть также из металла, стекла и даже из любого другого материала. Композитные пластические материалы обладают улучшенными свойствами, такими как более высокая жесткость и меньшее термическое расширение. Когда застекленный элемент в соответствии с настоящим изобретением подвергается воздействию больших температурных перепадов, такие свойства являются существенным преимуществом.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения пластический материал является композитом с коэффициентом теплового расширения менее 50 мкм/м°К. Коэффициент расширения измеряют по стандартам ISO 11359-2, ASTM E 2113 и ASTM E 1383.
В наиболее предпочтительном варианте выполнения изобретения пластическим материалом является поливинилхлорид с наполнителем из древесных волокон. Предпочтительно он содержит, по меньшей мере, 20%, предпочтительно 30% и еще предпочтительнее 40% древесных волокон. Однако предпочтительно, чтобы он содержал не более 60% древесных волокон. В этом варианте часто рекомендуют покрывать раму, по меньшей мере, на части ее поверхности, предпочтительно ее наружной поверхности слоем поливинилхлорида без волокон. Действительно, с одной стороны, состояние поверхности поливинилхлорида с наполнителем из древесных волокон иногда считают не эстетичным. Покрытие из слоя поливинилхлорида без волокон позволяет получить идеальное состояние поверхности. Слой можно наносить, например, в виде пленки путем напыления или совместной экструзии. Если раму выполняют в виде сборки профилей, рекомендуют применять совместную экструзию. Действительно, в этом случае можно выполнять экструзией профили, покрытые слоем без волокон, в ходе одного этапа.
С другой стороны, поливинилхлорид с наполнителем из древесных волокон может обладать недостаточной непроницаемостью для водяного пара, например, при значительной степени воздействия. Эта ситуация оказывается особенно проблематичной в варианте выполнения изобретения, в котором рама содержит внутреннее продолжение, предназначенное для удержания на расстоянии, по меньшей мере, двух параллельных стекол, на котором эти стекла непосредственно закреплены при помощи клея. Действительно, чтобы избежать конденсации водяного пара между различными стеклами стеклопакета, необходимо обеспечить отличную непроницаемость рамы по отношению к водяному пару, чтобы водяной пар не мог попасть между стеклами. Покрытие, по меньшей мере, части поверхности рамы слоем пластического материала, не содержащего волокон, позволяет решить эту проблему. Кроме того, если пластический материал содержит наполнитель из волокон гигроскопического материала, покрытие из слоя пластического материала без волокон позволяет задержать и даже препятствует впитыванию воды волокнами.
В упомянутом выше варианте выполнения, в котором рама содержит внутреннее продолжение, предпочтительно также покрывать внутреннее продолжение паронепроницаемой пленкой, по меньшей мере, на части поверхности, находящейся между стеклами. Под паронепроницаемой пленкой следует понимать пленку, проницаемость которой по отношению в водяному пару меньше проницаемости пластического материала, используемого для выполнения рамы. Предпочтительно, чтобы проницаемость к пару паронепроницаемой пленки была меньше 750 г·мкм/м2.день в частности, меньше 250 г·мкм/м2,день (значения, измеренные при 38°С и 90% относительной влажности). Наиболее предпочтительными являются значения менее 100 г·мкм/м2.день и даже менее 50 г·мкм/м2,день. Для этого рекомендуют использовать ПВДФ иди ПВДХ.
В этом же варианте выполнения, в котором рама содержит внутреннее продолжение, чтобы снизить возможность конденсации водяного пара между стеклами стеклопакета, рекомендуют также, чтобы внутреннее продолжение содержало гнездо, содержащее гигроскопический материал. Наиболее эффективным в этом плане является гель кремниевой кислоты или силикагель.
Как было указано выше, застекленный элемент в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно применяют в области строительства. Его можно использовать как таковой, то есть крепить непосредственно к зданию. Однако благодаря своей отличной жесткости он может применяться для выполнения открывающихся створок. Действительно, открывающиеся створки, которые крепят на здании только одной стороной своего периметра (сторона, оборудованная средствами открывания, такими как шарниры), должны иметь повышенную жесткость, которую трудно реализовать, если их раму выполняют из пластического материала.
Следовательно, объектом изобретения является также открывающаяся створка, содержащая застекленный элемент в соответствии с настоящим изобретением.
Застекленный элемент в соответствии с настоящим изобретением обладает также отличной стойкостью к термомеханическим нагрузкам. Поэтому его можно применять в наружных конструкциях, подвергающихся воздействию солнечного излучения и больших температурных перепадов. В этом случае желательно, чтобы стекло, которое должно находиться внутри, было приклеено при помощи жесткого клея, а стекло, которое должно находиться снаружи, неподвижно соединяют с застекленным элементом при помощи мягкого клея.
Наконец, объектом настоящего изобретения является применение застекленного элемента или открывающейся створки в соответствии с настоящим изобретением на наружном фасаде здания, при этом стекло, которое должно находиться внутри, приклеивают при помощи жесткого клея, а стекло, которое должно находиться снаружи, неподвижно соединяют с застекленным элементом при помощи мягкого клея.
Отличительные признаки и детали настоящего изобретения будут более очевидны из описания прилагаемых фигур. На фигурах аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг.1 показано сечение застекленного элемента согласно первому варианту выполнения изобретения. Застекленный элемент содержит раму 3, которая выполнена из смеси 50/50 по массе ПВХ и древесных волокон и в которой выполнена полость 10. Рама 3 покрыта слоем 3а из ПВХ, не содержащим волокон. Рама содержит внутреннее продолжение 13, оборудованное нервюрами 12 и предназначенное для разделения двух стекол 1 и 1а. Эти стекла приклеивают с двух сторон внутреннего продолжения через слой 5 мягкого клея и слой 5а жесткого клея. Над слоями клея установлены две уплотнительные прокладки 4 и 4а из бутила. Предусмотрены также неопреновые прокладки 7 и 7а. Эти прокладки улучшают позиционирование стекол во время затвердевания клеев. Крепежная подкладка 8 и прокладка центрирования 8a также упрощает сборку. В продолжении 13 выполнено гнездо 6, которое должно содержать силикагель. Внутреннюю стенку этого гнезда покрывают паронепроницаемой пленкой из ПВДФ. Пленка продолжена до уплотнительных прокладок 4 и 4а. Над гнездом находится заглушка 9, оборудованная отверстием, обеспечивающим циркуляцию газов, содержащихся между двумя стеклами и обеспечивающих действие силикагеля. Наконец, застекленный элемент оборудован системой 8 удаления возможных инфильтратов.
На фиг.2 показано сечение застекленного элемента согласно второму варианту выполнения изобретения. Двойной стеклопакет 1 содержит два параллельных стекла, неподвижно соединенных при помощи двух слоев мягкого клея 5 с независимой дистанционной рамкой 13, удерживаемой крепежной подкладкой 8. Он непосредственно приклеен к раме при помощи слоя жесткого клея 5а. На раме 3 выполнена нервюра 12. Другие элементы аналогичны элементам, показанным на фиг.1.
Для иллюстрации изобретения приведем следующий пример.
Выполнили застекленный элемент, аналогичный показанному на фигуре и имеющий размеры 1,5 м × 1 м. Раму выполнили из ПВХ, имеющего значение К, равное 58, и содержащего 50 мас.% древесных волокон. Два стекла толщиной 4 мм приклеены с двух сторон внутреннего продолжения таким образом, чтобы между ними оставался промежуток 20 мм. В качестве мягкого клея использовали клей Sikaflex 552, а в качестве жесткого клея - клей Sikafast 5211, произведенные компанией Sika. Элемент подвергли воздействию излучения 120 ламп по 250 Вт, распределенных на плоской поверхности, расположенной параллельно застекленному элементу и на расстоянии от него, равном примерно 2 метра, в течение примерно 6 часов. В конце испытания температура стекла и рамы из ПВХ достигла примерно 100°С, тогда как температура воздуха была равной 37°С. После проведения испытания не было отмечено никаких деформаций застекленного элемента и никаких разрывов на уровне клеев.
1. Изолирующий застекленный элемент, содержащий раму (3) из пластического материала и, по меньшей мере, два параллельных стекла, разделенных изолирующим воздушным слоем, при этом периферию, по меньшей мере, одного из стекол приклеивают к раме при помощи слоя жесткого клея (5а) а, по меньшей мере, другое стекло неподвижно соединяют с изолирующим застекленным элементом при помощи слоя мягкого клея (5) на независимой или интегрированной в раму дистанционной рамке (13), при этом жесткий клей обладает гибридным секущим модулем, по меньшей мере, в два раза превышающим гибридный секущий модуль мягкого клея.
2. Застекленный элемент по п.1, в котором дистанционная рамка (13) является независимой, и параллельные стекла образуют независимый многослойный стеклопакет.
3. Застекленный элемент по п.1, отличающийся тем, что дистанционная рамка (13) интегрирована в раму и образована внутренним продолжением рамы, предназначенным для разделения, по меньшей мере, двух параллельных стекол, на котором эти стекла непосредственно приклеены, при этом, по меньшей мере, одно из стекол приклеивают к продолжению при помощи слоя мягкого клея (5) и, по меньшей мере, другое стекло приклеивают к продолжению при помощи слоя жесткого клея (5а).
4. Застекленный элемент по п.1, отличающийся тем, что жесткий клей обладает сопротивлением на разрыв при сдвиге, превышающим 5,5 МПа, а мягкий клей обладает сопротивлением на разрыв при сдвиге, меньшим 4,5 МПа.
5. Застекленный элемент по п.1, отличающийся тем, что мягкий клей обладает удлинением при разрыве, превышающим 200%.
6. Застекленный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина наносимого жесткого клея менее 2 мм.
7. Застекленный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина наносимого мягкого клея более 3 мм.
8. Застекленный элемент по п.1, отличающийся тем, что пластический материал является композитом с коэффициентом теплового расширения менее 50 мкм/м°К.
9. Застекленный элемент по п.8, отличающийся тем, что пластический материал является поливинилхлоридом с наполнителем из древесных волокон.
10. Застекленный элемент по одному из пп.8 и 9, отличающийся тем, что раму (3) покрывают, по меньшей мере, на части ее поверхности слоем (3а) поливинилхлорида, не содержащим волокон.
11. Застекленный элемент по п.3, отличающийся тем, что внутреннее продолжение (13) покрывают паронепроницаемой пленкой (2), по меньшей мере, на части его поверхности, находящейся между стеклами.
12. Застекленный элемент по п.3, отличающийся тем, что продолжение (13) содержит гнездо (6), содержащее гигроскопическое вещество.
13. Открывающаяся створка, содержащая застекленный элемент по одному из предыдущих пунктов.
14. Применение застекленного элемента по одному из пп.1-12 или открывающейся створки по п.13 на наружном фасаде здания, при котором стекло, которое должно находиться внутри, приклеивают при помощи жесткого слоя, а стекло, которое должно находиться снаружи, неподвижно соединяют с застекленным элементом при помощи мягкого клея.
