ЭЛЕМЕНТ ФИКСАЦИИ СТЕКОЛ В СТЕКЛОПАКЕТЕ

Предлагаемая полезная модель относится к области строительства, касается элемента фиксации стекол в стеклопакете, может быть использована при производстве стеклопакетов (стеклоблоков) для остекления окон производственных и жилых помещений.
В настоящее время для остекления окон производственных и жилых помещений широко используются стеклопакеты.
Известен стеклопакет с контурной рамкой П-образного сечения с профилированным выступом, размещенной в зазоре между стеклами (RU 726293, кл. Е06В 3/64, опубл. 05.04.80 г.)
Известен изоляционный стеклопакет, обладающий отверждающимся при комнатной температуре герметиком пониженной проницаемости, выполненный с элементом герметизации газа, включающем отверждающий герметик из полиднореаносилоксана, полимера, имеющего проницаемость к указанному газу, смешивающего агента и катализатора для реакции смешивания (RU 2448133 С2, C08L 83/04, С09К 3/10, Е06В 3/66, С03С 27/10, опубл. 27.12.09 г.)
Известен стеклопакет, содержащий стеклопластины, обрамляющую металлическую рамку с герметиком, распорную рамку с перфорацией и углублением для влагопоглотителя, обрамляющая рамка укреплена посредством герметика к внешним концевым частям стеклопластин, а наружная стеклопластина посредством герметика укреплена к обрамляющей рамке по ее внешнему периметру, обрамляющая рамка выполнена из отвердевающей массы, из полимерного материала (RU 2002122616 А, кл. Е06В 3/66, опубл. 10.03.2004 г.)
Известен изолирующий стеклопакет, который содержит два стеклянных листа, отделенных друг от друга прослойкой газа, такого как воздух, соединенных между собой распорной рамой, расположенной между ними, состоящей из полых металлических профилей, согнутых или соединенных уголковыми деталями. Профили заполнены молекулярным ситом, которое абсорбирует молекулы воды, попадающие в промежуточную воздушную прослойку в процессе изготовления стеклопакета и способные конденсироваться в холодное время, вызывая запотевание стекла. Для обеспечения герметичности стеклопакета распорную раму приклеивают к стеклянным листам посредством шнура из эластомера типа бутилкаучука, наносимого непосредственно на профили путем напыления из форсунки. На уровне уголковой детали каждый угол распорной рамы также заполняют бутилкаучуком. После сборки стеклопакета уплотнительный эластомерный шнур выполняет роль временного средства для удержания на месте стеклянных листов. Наконец, в периферийную канавку, ограниченную двумя стеклянными листами и распорной рамой, впрыскивают образующую сетчатую структуру уплотнительную мастику типа полисульфида или полиуретана, завершая таким образом механическое соединение стеклянных листов. Бутилкаучук в основном обеспечивает герметичность от водяного пара, тогда как мастика обеспечивает герметичность по отношению к жидкой воде и растворителям. Для изготовления такого стеклопакета требуется много различных материалов, таких как профили, уголковые детали, молекулярное сито, уплотнительные органические прокладки, причем соединение этих материалов не осуществляется одной операцией.
Недостатком известных стеклопакетов является сложность изготовления из-за необходимости использования большого количества дорогостоящих материалов. Для быстрого выполнения любого нового заказа на изолирующие стеклопакеты необходимо иметь под рукой многочисленные партии каждого материала, что затрудняет и усложняет операции по доставке и складированию этих материалов. Кроме того, применяемое в настоящее время количество соединяемых материалов требует большое количество монтажных операций, которые, хотя и являются автоматизированными, должны осуществляться поочередно одна за другой, что отрицательно сказывается на времени изготовления. Некоторые из этих операций требуют краткосрочных перерывов в производственной цепочке, которые нарушают производственный ритм.
Известны окна, содержащие полимерные слои (RU 2007130757 А, Кл. Е06 В3/66, опубл. 27.02.2009 г.), которые содержат первый и второй лист стекла, установленные на расстоянии друг от друга, к внутренней поверхности первого листа установлен вплотную слой полимерного материала из пластифицированного поливинилбутираля.
Поливинилбутираль (ПВБ) - аморфный полимер, представляющий собой продукт конденсации поливинилового спирта с масляным альдегидом и имеющий следующую формулу:
Как видно из формулы, поливинилбутираль является тройным сополимером, содержащим в своем составе винилацетатные, винилспиртовые, ацетальные звенья. Такое сочетание полимеров наряду с возможностью изменения молекулярной массы позволяет варьировать свойства ПВБ в очень широких пределах и получать продукты с различной вязкостью, растворимостью, адгезией, температурой размягчения, механическими и диэлектрическими показателями.
Некоторые физико-механические свойства ПВБ приведены ниже:
Плотность, кг/м
1 000
Показатель преломления
1,48-1,49
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа
60-80
Модуль упругости при растяжении, МПа
1100-1400
Относительное удлинение при разрыве, %
5-20
Модуль упругости при изгибе, МПа
2200-2400
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа
70-75
Поливинилбутираль нетоксичен, горючь, не растворим в воде, но растворим в органических растворителях (эфирах, спиртах, кетонах, бензолах и др.), герметичен, имеет хорошую адгезию к разным материалам (стекло, металл, дерево и др.), ударную прочность и износостойкость, морозо - и светостойкость, полимеризуется при температуре от +10°С, склеиваясь между собой до состояния однородного материала.
В настоящее время используют поливинилбутираль следующего состава:
- вода - 0,15-0,8%,
- ацетализированный поливиниловый спирт - 50-79,85% (содержит 10-25% винилспиртовых групп, 0-20% остатков ацетатных групп),
- пластификатор - 20-49,85% (содержит 20-70% по весу рассчитанной как часть смеси пластификатора, одного или нескольких полиалкиленгликолей из группы, включающей полиалкиленгликоли с общей формулой HO-(R-0)n-Н, где R - этилен, пропилен или бутилен и n>5, блок-сополимеры из этилен- и пропиленгликоля с общей формулой НО-(СН2-СН2-O)n-(СН2-СН(СН3)-O)m-Н, где n>2, m>3 и (n+m)<25, производные блок-сополимеров из этилен- и пропиленгликоля с общей формулой R1O-(CH2-СН2-O)n-(СН2-СН(СН3)-O)m-Н, соответственно, НО-(СН2-CH2-O)n-(CH2-CH(CH3)-O)m-R1, где n>2, m>3 и (n+m)<25 и R1 - органический остаток с 1 до 15 атомами углерода, производные полиалкиленгликолей с общей формулой R1-O-(R2-O)n-H, где R2 - этилен, пропилен или бутилен и n 2, у которых водород одной из двух конечных гидроксильных групп полиалкиленгликоля замещен органическим остатком R1, и по меньшей мере, один пластификатор - остальное).
В качестве пластификатора для ПВБ преимущественно применяют алифатические сложные двойные эфиры три- и соответственно тетраэтиленгликолей. К ним причисляют BGH, 3G7, 3G8, а также 4G7, у которых цифры и буквы указывают на число n повторяющихся структурных единиц Н-(O-СН2-СН2)n-ОН в части олигоэтиленгликоля, Н - на 2-этилбутират, 7 - на н-гептаноат и 8 - на 2-этилгексаноат. Дальнейшими пластификаторами для поливинилбутираля являются среди прочих диалкиладипаты с алифатическими или циклоалифатическими компонентами сложного эфира, диалкилсебазаты, триорганофосфаты, триорганофосфиты или фталатовые пластификаторы как бензилбутилфталат.
Пластифицированный поливинилбутираль (ПВБ) применяют для производства безосколочных стекол (триплекс), спиртовые растворы поливинилбутираля - для изготовления некоторых клеев синтетических (типа БФ). Пластифицированный поливинилбутираль широко используют для получения лаков, грунтовок, эмалей, мастик. Методом газопламенного напыления поливинилбутираля на металлические изделия получают антикоррозионные и декоративные покрытия.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является оконная рама-стеклопакет Черепановых, защищенная патентом RU 2346130 С2, кл. Е06В 3/66, опубл. 10.02.09 г., принятая за ближайший аналог (прототип).
Рама по прототипу содержит соединенные с образованием рамы профили, выполненные из полимерного материала, к которому посредством клея прикреплены листы стекла.
Преимуществом и общим признаком с предлагаемой полезной моделью является то, что профили (элементы фиксации стекол) в стеклопакете выполнены из полимерного материала, что способствует упрощению конструкции, уменьшению веса, количества применяемых деталей.
Однако, прототип не лишен недостатков:
во-первых, недостаточная герметичность и плохая теплоизоляция стеклопакета из-за клеевого соединения профиля со стеклом;
во-вторых, сложность и длительность изготовления стеклопакета из-за значительного количества монтажных операций при сборке с использованием профильных накладок из жесткого материала и клеевого соединения.
В задачу полезной модели положено усовершенствование элемента фиксации стекол в стеклопакете.
Техническим результатом от использования предлагаемой полезной модели является повышение теплоизоляционных свойств стеклопакета, сокращение сроков изготовления и упрощение монтажа при его сборке.
Это достигается тем, что в элементе фиксации стекол в стеклопакете, выполненном из полимерного материала, полимерный материал представляет собой пластифицированный поливинилбутираль; в качестве пластификатора используют алифатические сложные двойные эфиры три- и тетраэтиленгликолей; в качестве пластификатора используют триэтиленгликольбис-н-гептаноат (3G7), или триэтиленгликоль-ди-2-этилгексаноат (3G8), или триоктилтримелитат (4G7); в качестве пластификатора используют диалкиладипаты с алифатическими или циклоалифатическими компонентами сложного эфира; в качестве пластификатора используют дигексиладипат (DHA), или диоктилтерефталат (DOTP); в состав пластифицированного поливинилбутираля дополнительно вводят краситель; используют краситель на основе алкидов; используют краситель на основе винилов; используют или краситель на основе диоксид титана; элемент фиксации стекол в стеклопакете изготавливают квадратного сечения; элемент фиксации стекол в стеклопакете изготавливают прямоугольного сечения; элемент фиксации стекол в стеклопакете изготавливают Т-образного сечения; элемент фиксации стекол в стеклопакете изготавливают П-образного сечения; элемент фиксации стекол в стеклопакете изготавливают Ш-образного сечения; элемент фиксации стекол в стеклопакете изготавливают многокамерного сечения.
На фиг.1 представлен схематический рисунок вариантов сечения элемента фиксации стекол в стеклопакете:
фиг.1а - элемента фиксации стекол в стеклопакете квадратного сечения;
фиг.1б - элемента фиксации стекол в стеклопакете прямоугольного сечения;
фиг.1в - элемента фиксации стекол в стеклопакете Т-образного сечения;
фиг.1г - элемента фиксации стекол в стеклопакете П-образного сечения;
фиг.1д - элемента фиксации стекол в стеклопакете Ш-образного сечения;
фиг.1e - элемента фиксации стекол в стеклопакете многокамерного сечения.
На фиг.2 схематический рисунок вариантов соединения элемента фиксации стекол в стеклопакете со стеклами:
фиг.2ж - с элементом фиксации стекол в стеклопакете квадратного сечения;
фиг.2з - с элементом фиксации стекол в стеклопакете Т-образного сечения;
фиг.2и - с элементом фиксации стекол в стеклопакете Ш-образного сечения;
фиг.2к - с элементом фиксации стекол в стеклопакете П-образного сечения.
На фиг.3 приведена таблица «Технические характеристики элемента фиксации стекол в стеклопакете из пластифицированного поливинилбутираля».
На фиг.1, 2 указано:
1 - элемент фиксации стекол в стеклопакете;
2 - вертикальные поверхности элемента фиксации стекол в стеклопакете;
3 - стекла.
Элемента фиксации стекол в стеклопакете 1 изготавливают из
пластифицированного поливинилбутираля.
В качестве пластификатора используют например, алифатические сложные двойные эфиры три- и тетраэтиленгликолей, например, такие как триэтиленгликольбис-н-гептаноат (3G7), или триэтиленгликоль-ди-2-этилгексаноат (3G8), или триоктилтримелитат (4G7).
В качестве пластификатора используют например, диалкиладипаты с алифатическими или циклоалифатическими компонентами сложного эфира, например, такие как дигексиладипат (DHA), или диоктилтерефталат (DOTP).
В состав пластифицировнного поливинилбутираля дополнительно могут вводить краситель, например, на основе алкидов, или на основе винилов, или краситель на основе диоксид титана.
Элемент фиксации стекол в стеклопакете 1 изготавливают, например, квадратного сечения, или прямоугольного сечения, или Т-образного сечения, или П-образного сечения, или Ш-образного сечения, или многокамерного сечения.
Элемент фиксации стекол в стеклопакете 1 изготавливают следующим образом.
Гранулы поливинилбутираля с пластификатором, а в некоторых случаях с красителем, перемешивают и засыпают в бункер экструдера при рабочей температуре по зонам 90-160°С.
Используют фильеру (формующую часть экструзионной головки, где происходит выдавливание расплава и преобразование его в конечную форму) в зависимости от вида сечения элемента фиксации стекол в стеклопакете. Из фильеры элемент фиксации стекол в стеклопакете тянущим механизмом подают в ванну с проточной водой, охлаждают и направляют на стол упаковки, где его режут и упаковывают в индивидуальную упаковку.
Изготовление стеклопакета с элементом фиксации стекол в стеклопакете из пластифицированного поливинилбутираля осуществляют следующим образом.
Элемент фиксации стекол в стеклопакете 1 нарезают длиной, соответствующей длине кромки стекла 3. Для соединения по периметру по краям нарезанных элементов фиксации стекол в стеклопакете 1 выполняют срезы под углом 45°, наносят на срезы растворитель и плотно прижимают их друг к другу.
В случае, если используют элемент фиксации стекол в стеклопакете 1 квадратного или прямоугольного сечения, то на одну из боковых поверхностей полученной рамки из элементов фиксации стекол стеклопакета наносят тонкий слой растворителя, затем рамку из элементов фиксации стекол в стеклопакете 1 укладывают по краю первого, предварительно очищенного стекла 3 и плотно прижимают друг к другу. На другую боковую поверхность рамки из элементов фиксации стекол в стеклопакете 1 наносят тонкий слой растворителя и плотно прижимают ее ко второму, предварительно очищенному стеклу 3. Собранный стеклопакет выдерживают в горизонтальном положении 1-10 часов. Время выдержки собранного стеклопакета в горизонтальном положении зависит от температуры окружающей среды, чем выше температура, тем меньше время выдержки.
В случае, если используют элемент фиксации стекол в стеклопакете 1 Т-образного, П-образного, Ш-образного и многокамерного сечения, то стекла 3 устанавливают в рамку из элементов фиксации стекол в стеклопакете 1 между вертикальными поверхностями элементов фиксации стекол в стеклопакете 2 и плотно прижимают их друг к другу, предварительно нанеся тонкий слой растворителя на контактирующие со стеклами поверхности элементов фиксации стекол в стеклопакете.
Прижим элементов фиксации стекол в стеклопакете 1 к стеклам 3 осуществляют, например:
- методом прогона стеклопакета через резиновые валы (система каландера) с подогревом до 100°С;
- низкотемпературным методом (температура от 50°-100°С), при котором стеклопакет укладывают на ровную горизонтальную поверхность и через твердую прокладку (фанеру с тканью, ДСП с тканью) прижимают сверху гнетом до 20 кг, воздействие гнетом осуществляют в течение 24 часов;
- комбинированным методом с использованием вертикальных прессов (давление до 12 бар) с нагревательными элементами;
- за счет разрежения воздуха внутри стеклопакета.
После соединения рамки из элементов фиксации стекол в стеклопакете 1 со стеклом 3 элемент фиксации могут прокалывать иглой большого шприца и откачивать часть воздуха из камеры стеклопакета.
После соединения рамки из элементов фиксации стекол в стеклопакете 1 со стеклом 3 в элементе фиксации могут устанавливать клапаны, через которые осуществляют откачивание воздуха из камеры стеклопакета, создавая разрежение и равномерное распределение давления на всю поверхность стеклопакета, после чего места расположения клапанов запаиваются растворителем.
При установке впускного и выпускного клапанов камеру стеклопакета могут заполнять инертным газом.
В качестве растворителя используют, например:
- растворитель 646 (включает в себя толуол 41,3%, бутилацетат 29,8%, этилацетат 21,2%, бутанол 7,7%);
2
6
- этильный спирт (СНО);
2
5
- винный спирт (CHOH);
- органические растворители на эфирах, спиртах, кетонах, бензолах;
- метилэтилкетон (МЭК) с бутиловым спиртом в соотношении 1:1;
- метиленхлорид (MX) с бутиловым спиртом в соотношении 1:1;
- метилэтилкетон (МЭК) с изопропиловым спиртом в соотношении 1:1;
- метиленхлорид (MX) с изопропиловым спиртом в соотношении 1:1.
Использование растворителя обеспечивает расплавление верхнего слоя контактирующих поверхностей элемента фиксации стекол в стеклопакете 1 из пластифицированного поливинилбутираля, вследствие чего улучшается адгезия контактирующих поверхностей друг с другом и со стеклами 3.
Изготовление элемента фиксации стекол в стеклопакете 1 из пластифицированного поливинилбутираля обеспечивает надежное и герметичное соединение со стеклами 3 стеклопакета, что повышает теплоизоляционные свойства стеклопакета. Кроме этого, сокращается время изготовления, упрощается монтаж стеклопакета из-за сокращения монтажных операций при сборке стеклопакета.
Таким образом, изготовление элемента фиксации стекол стеклопакета из пластифицированного поливинилбутираля обеспечивает повышение теплоизоляционных свойств стеклопакета, сокращение время изготовления и упрощение его монтажа.
Далее приведены примеры конкретного осуществления предлагаемого изобретения.
Пример 1.
Изготавливают элемент фиксации стекол в стеклопакете квадратного сечения из пластифицированного поливинилбутираля следующего состава:
- 72% поливинилбутераля (высокая степень ацетилирования; твердый остаток DIN 53189 - мин. 97,5%; поливинилацеталя - 82-85%;
поливинилацетата - 1-4%; поливинилового спирта - 11-14%; в этаноле 10%-ом - 35-60 mPas; в н-бутаноле 10%-ом - 90-150 mPas);
- 28% пластификатор - триэтиленгликоль-ди-2-этилгексаноат (3G8).
Нарезают элемент фиксации стекол в стеклопакете отрезками, длина которых соответствует длине кромок стекол, выполняя по краям срезы в 45°. Склеивают отрезки растворителем 646 в рамку. На чистое стекло по краю приклеивают склеенную рамку из элементов фиксации стекол в стеклопакте, предварительно нанеся на контактирующую поверхность тонкий слой растворителя 646, затем наносят растворитель 646 на другую (противоположную) контактирующую поверхность и приклеивают второе стекло. Прижатие рамки из элементов фиксации стекол в стеклопакете к стеклам осуществляют низкотемпературным методом (температура от 50°-100°С), при котором стеклопакет укладывают на ровную горизонтальную поверхность и через твердую прокладку (фанеру с тканью, ДСП с тканью) прижимают сверху гнетом до 20 кг, осуществляя воздействие гнетом в течение 24 часов. Прокалывают элемент фиксации стекол в стеклопакете иглой шприца и откачивают часть воздуха из замкнутого пространства стеклопакета. Затем иглу вынимают и отверстие обрабатывают растворителем, запаивая место прокола. Проверяют герметичность соединения осмотром контакта элемента фиксации стекол в стеклопакете со стеклом. Готовый стеклопакет устанавливают в раму.
Пример 2.
Изготавливают элемент фиксации стекол стеклопакета Ш-образного сечения из пластифицированного поливинилбутираля следующего состава:
- 80% поливинилбутераля (высокая степень ацетилирования; твердый остаток DIN 53189 - мин. 97,5%; поливинилацеталя - 82-85%;
поливинилацетата - 1-4%; поливинилового спирта - 11-14%; в этаноле 10%-ом - 35-60 mPas; в н-бутаноле 10%-ом - 90-150 mPas);
- 8% пластификатор Триэтиленгликоль-ди-2-этилгексаноат (3G8);
- 12% краситель на основе диоксид титана (белый цвет элемента).
Нарезают элемент фиксации стекол в стеклопакете отрезками, длина которых соответствует длине кромок стекол, выполняя по краям срезы в 45°. Склеивают отрезки растворителем (винным спиртом) в рамку. Чистое стекло вставляют в первый паз рамки из склеенных элементов фиксации стекол в стеклопакете, предварительно нанеся тонкий слой растворителя (винного спирта) на контактирующие с первым стеклом поверхности, затем вставляют второе стекло во второй паз, предварительно нанеся растворитель (винный спирт) на контактирующие со вторым стеклом поверхности. В нижнем элементе фиксации стекол в стеклопакете устанавливают прямой и обратный клапаны и закачивают инертный газ в замкнутое пространство стеклопакета с небольшим разрежением. Проверяют герметичность соединения осмотром контакта элемента фиксации стекол в стеклопакете со стеклами. Готовый стеклопакет устанавливают в раму.