ПРОФИЛЬ, ОБРАЗУЮЩИЙ ИМПОСТ

Полезная модель относится к строительству, а конкретно к профилю, образующему импост при изготовлении оконных и дверных блоков, витрин, разделительных перегородок и иных систем остекления, который изготавливается из поливинилхлорида.
Поливинилхлорид (ПВХ) - полимерный материал (пластик) с высокими противопожарными качествами: он трудно воспламеняется и не поддерживает процесс горения в отсутствие источника огня, при горении выделяет меньше тепла, чем древесина. Он состоит из натуральных компонентов, таких как каменная соль, известь, вода и нефть (каменный уголь), и различных добавок для улучшения внешнего вида, стабильности состава, повышения сопротивляемости ультрафиолетовому излучению, колебаниям температур.
ПВХ профиль изготавливается методом непрерывной экструзии. ПВХ профиль, внутри пустотелый, имеет несколько камер, число которых в зависимости от климатической зоны, назначения здания, варьируется обычно в пределах от двух до шести.
Импост - это пластиковый профиль с несколькими камерами, внутри которого находится армирующий профиль.
Импост предназначен для соединение двух или более створок в конструкции одного окна. При этом каждая из створок может открываться независимо друг от друга. Импост имеет и второе назначение: он может использоваться для соединения двух стеклопакетов или сендвичей в конструкции створки или рамы.
Вес открывающихся створок пластикового окна достигает 30-70 кг, в связи с чем ПВХ профиль армируют металлическим профилем, выполненным, как правило, в виде прямоугольной трубы замкнутого или незамкнутого П-образного профиля. Армирующий профиль изготавливают обычно из оцинкованной стали, реже - из алюминия, из металла - обычно из оцинкованной стали, реже - из алюминия, Именно армирующий профиль оказывает наибольшее влияние на вес ПВХ-профиля. Помимо дополнительного веса, металл также способствует промерзанию конструкции, что снижает теплоизолирующие показатели стеклопакета. В настоящее время наряду с оцинкованной сталью и алюминием начинают использовать специально разработанный пластик, жесткость которого не уступает металлу, в частности - это пластик, совместно разработанный фирмами Aluplast и BASF.
В зависимости от толщины стенок профили подразделяют на три класса: А, В, С. Отнесение профиля к одному из этих классов в зависимости от толщины внешней стенки определяется в соответствии с Межгосударственным стандартом ГОСТ 30673-99 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков» (Таблица 1). При этом толщина внутренних стенок профилей, ее соотношение с толщиной внешних стенок ГОСТ 30673-99, не нормируется.
Таблица 1.
Внешняя стенка
Толщина внешних стенок, мм, не менее для классов
А
В
С
Лицевая
3,0
2,5
Не нормируется
Нелицевая
2,5
2,0
То же
Толщина стенок является одной из косвенных характеристик формоустойчивости и прочности профилей.
Монтажная ширина (глубина) - один из показателей, влияющих на теплоизоляционные характеристики профиля - чем шире пластиковый профиль, тем он теплее. Обычно монтажная глубина 3-камерных профильных систем около 60 мм, 4-камерных около 70 мм, 5-камерных около 80 мм.
Профильная система также характеризуется шириной возможного заполнения. Чем больше этот показатель, тем больше вариантов стеклопакетов, которые могут быть установлены в данную профильную систему.
Известен набор профилей из поливинилхлорида с различной конфигурацией сечений (RU C1 №2250336, опубл. 20.04.2005, МКИ 7 Е06В 3/22,). Эти профили предназначены для формирования рам оконных или дверных блоков и иных систем остекления, различаются по назначению и типоразмерам.
Общей чертой профилей является наличие нескольких разделенных перегородками полостей. В основные полости профилей при сборке вводится металлическая арматура для придания собираемой конструкции жесткости. Полости профилей, располагающиеся со стороны наружных, видимых поверхностей, при сборке конструкции рамы остаются пустыми.
Система включает, по меньшей мере, один профиль, образующий раму окна, по меньшей мере, один профиль, образующий створку, и по меньшей мере один профиль, образующий импост Т-образного поперечного сечения, образованного полкой и стойкой, разделенные перегородками на камеры, одна из которых предназначена для размещения армирующего профиля и снабжена обращенными внутрь камеры выступами, полка импоста разделена параллельными продольной оси стойки перегородками на центральную и боковые камеры, причем центральная камера ограничена со стороны стойки первой перегородкой, расположенной параллельно задней стенки полки и смещенной относительно ее внутренней поверхности вдоль продольной оси к камере стойки на расстояние, превышающее толщину перегородки, а в каждом из профилей, в которых предусмотрено остекление блока, выполнены пазы для размещения уплотнителя с наружной стороны остекления и штапиков с уплотнением с внутренней стороны остекления. Центральная камера полки импоста снабжена, по меньшей мере, одной дополнительной перегородкой, размещенной внутри камеры в плоскости задней стенки полки с образованием, по меньшей мере, одного дополнительного объема камеры, первая перегородка смещена относительно задней стенки полки на расстояние, превышающее толщину наружных стенок профиля, а уплотнение штапика выполнено в виде съемной уплотнительной прокладки, установленной в пазу, образованном в боковой поверхности штапика, обращенной к остеклению профиля, причем рабочая часть уплотнительной прокладки выполнена в сечении в виде двух зубцов, обращенных вершинами к поверхности остекления, зубец, образующий наружную сторону уплотнения, расположен под углом не менее 45° к оси прокладки, а вершины зубцов снабжены площадками, предназначенными для упора в поверхность остекления.
Изобретение по патенту №2250336 решает задачу улучшения эксплуатационных характеристик оконных и/или дверных блоков за счет уменьшения теплопотерь через различные элементы конструкции, обеспечения их долговечности и надежности, повышения технологичности и производительности сборки и монтажа блоков.
При этом для повышения прочности оконной или дверной блочной конструкции система дополнительно включает по меньшей мере один профиль, образующий дверную створку Т-образного поперечного сечения, образованного полкой и стойкой, разделенную перегородками на камеры, причем нижняя боковая стенка камеры стойки, предназначенной для размещения армирующего профиля, выполнена в виде сплошной перегородки, а фурнитурный паз расположен под ней с образованием отдельной камеры.
Для повышения прочности соединения оконной или дверной блочной конструкции с вспомогательными и доборными профилями оконного или дверного проема толщина ножек монтажных выступов профиля, образующего раму окна или двери, выполнена не меньшей толщины наружных стенок профилей.
Наружные стенки профилей выполнены толщиной, не меньшей 3 мм, а толщина перегородок в камерах профилей составляет от 1,3 до 1,6 мм. Т.е. изделие согласно ГОСТ 30673-99 относится к классу А. Вопросов толщины внешних и внутренних стенок в зависимости от каких-либо других параметров стеклопакета, описание к патенту №2250336 не затрагивает, также как и вопросов соотношения толщины внутренней и внешней стенок в функции какого-либо технического показателя.
Известен профиль, образующий импост при изготовлении оконных и дверных блоков, витрин, разделительных перегородок и иных систем остекления, который изготавливается из поливинилхлорида (патент РФ №54999, опубл. 27.07.2006, МКИ Е06В 3/00).
При усадке отверждающегося поливинилхлорида, из которого изготовлен профиль, образуются утяжины, видимые углубления на наружных поверхностях профиля со стороны поверхностей, противоположных месту сопряжения перегородки с соответствующей стенкой профиля. Создание полезной модели по патенту №54999 направлено на предотвращение образования утяжин, для чего предлагается выполнение внутренней перегородки более тонкой, чем наружная стенка профиля. Тогда из-за разнице в толщине деформироваться будет внутренняя перегородка, а не наружная стенка профиля.
Для тех случаев когда этой меры недостаточно (перегородка располагается между наружними стенками профиля) приходится вносить конструктивные изменения в выполнение профиля.
Профиль имеет Т-образное сечение с основной частью и выступающей с двух ее сторон полкой. Основная часть выполнена с центральной полостью, сопрягающейся через внутреннюю перегородку с расположенной на конце центральной части, противоположном концу с полкой, малой полостью. С другой стороны центральная полость через внутреннюю перегородку сопрягается с полостями полки.
Полка выполнена с четырьмя последовательно расположенными по ширине полостями, разделенными перегородками. Одна (первая) перегородка расположена по оси симметрии сечения между наружной стенкой полки и перегородкой с центральной полостью. Вторая и третья перегородки расположены симметрично и каждая из них лежит между стенкой профиля, образующей наружную поверхность полки профиля с внешней его стороны, и стенками, образующими наружные поверхности полки внутри углов между сторонами полки и основной частью. При этом вторая и третья перегородки расположены под одинаковыми углами к сопряженным с ней стенкам, величина которых лежит в диапазоне 5-30°. В наилучшем варианте выполнения эти углы равны 15°, перегородки 10и 11 наклонены в сторону центральной части профиля с полостью 1, а толщина внутренних перегородок меньше толщины наружных стенок профиля.
За счет наклонного расположения второй перегородки удается убрать утяжины с лицевой поверхности полки, поскольку каждая из сил, приложенных к стенке профиля со стороны второй и третьей перегородок при их наклонном расположении могут быть разложены на две взаимноперпендикулярные составляющие и величина составляющей, перпендикулярной стенке профиля, очевидно, меньше, чем в случае силы, действующей в этом же направлении при расположении перегородок под прямым углом, то есть в том случае, когда силы от действия перегородок не будут распадаться на взаимноперпендикулярные составляющие. Сопряжение перегородок со свободными участками наружных стенок профиля без привязки к узлам сопряжения нескольких стенок и перегородок сечения, позволяет добиться хороших показателей прочности профиля. При выполнении профиля в соответствии с настоящей полезной моделью сохраняются высокие технологичность и производительность его изготовления.
В наилучшем варианте вторая и третья перегородки наклонены в сторону центральной части профиля, а толщина внутренних перегородок меньше толщины наружных стенок профиля.
Как и в изобретении по патенту №2250336, в полезной модели №54999 не рассматривается вопрос соотношения тощин лицевых и внутренних стенок профиля, зависимость толщины стенок профиля от веса стеклопакета.
Производимые организацией-заявителем профили класса А характеризуются следующим техническими показателями (Журнал «Окна, двери и фасады» №5 (34) 2009 г.).
Состав системы
- Профиль коробки с оптической высотой 64 мм. и шириной 70 мм.
- Профиль импоста/поперечины с оптической высотой 86 мм. и шириной 70 мм.
- Профиль штапика с коэкструдированным уплотнением - 3 вида, с оптической высотой 18 мм и разной шириной.
- Профиль створки с оптической шириной 80 мм. и шириной 70 мм.
- Соединительный профиль с оптической высотой 3 мм. и шириной 70 мм.
- Соединительный профиль с оптической высотой 65 мм. и шириной 70 мм.
- Подставочный профиль с оптической высотой - 30 мм.
- Доборные профиля с шириной 70 мм. и оптической высотой - 20, 40, 45 и 100 мм.
- Профили эркерного соединения: Труба диаметром 54 мм., и эркерный профиль с оптической высотой 40 мм. и шириной 70 мм.
Профили 4-камерного профиля Brusbox - 60-4 класса А со стеклопакетом размером от 4 до: 32 мм изготавливаются из пластифицированного поливинилхлорида, повышенной ударной вязкости и стойкости к климатическим воздействиям. Конструктивная ширина профиля 60 мм. Монтажная ширина (глубина) - 60 мм. Профиль изготавливается с двухконтурным уплотнением с нахлестом уплотнений в 8 мм, с зазором притвора - 3 мм, фальцлюфтом - 12 мм, смещением оси прибора запирания - 13 мм, с высотой наплава - 20 мм, с высотой штапика - 18 мм и максимальной толщиной заполнения - 32 мм. При этом сопротивление теплопередачи (без армирования) составляет - 0,82 м2 С/Вт, звукоизоляция в разной сборке окна достигает - 46 дБ.Модификация профиля -Brusbox-60-3 того же класса, что и Brusbox - 60-4, имеет те же характеристики, отличаясь количеством камер - 3 вместо 4-х и, соответственно сопротивлением теплопередачи -0,76 м2 С/Вт (без армирования).
Профили Brusbox-70-6 класса А, с шестью камерами, с монтажной шириной (глубиной) 70 мм и стеклопакетом с размером от 4 мм до 32 мм, характеризуются следующими конструктивными признаками: наличие в профиле наружных и внутренних предкамер позволяет обеспечить оптимальную теплозащиту, большая внутренняя камера для армирования позволяет разместить в ней металлические вкладыши оптимального сечения, соответствующие конкретным статическим условиям работы профилей.
Технические особенности профилей системы Brusbox -70-6 в сравнении с Brusbox- 60-3 приведены в Таблице 2.
Таблица 2.
Профиль Brusbox - 70-6
Профиль Brusbox - 60-3
конструктивная ширина - 70 мм.
конструктивная ширина - 60 мм.
количество камер - 6 шт.
количество камер - 3 шт.
двухконтурное уплотнение
двухконтурное уплотнение
нахлест уплотнений - 8 мм.
нахлест уплотнений - 8 мм.
зазор притвора - 3 мм
зазор притвора - 3 мм
фальцлюфт - 12 мм.
фальцлюфт - 12 мм.
смещение оси прибора запирания - 13 мм.
смещение оси прибора запирания - 13 мм.
высота наплава - 20 мм
высота наплава - 20 мм
высота штапика -18 мм
высота штапика -18 мм
максимальная толщины заполнения- 40 мм
максимальная толщины заполнения - 32 мм
Из Таблицы 2 следует, что помимо количества камер профили различаются величиной максимальной толщины заполнения, соответственно в системе Brusbox - 70-6 может быть установлено большее число вариантов стеклопакетов.
С учетом того, что производимые изделия относятся к классу А, толщина лицевых стенок профиля в них не менее 3 мм. Такая толщина не всегда оправданна, поскольку в основном прочность профиля определяется наличием армирующего профиля, его конфигурацией и материалом, из которого он выполнен. При этом выполнение наружних стенок толщиной не менее 3 мм ведет к повышенному расходу сырья, к утяжелению стеклопакета в целом. Выполнение внутренних стенок меньшей толщины для снижения вероятности возникновения утяжин, заодно снижает вес стеклопакета и расход сырья на его изготовление. Но вопрос, до каких пределов и с учетом каких параметров можно уменьшать толщину внутренней стенки требует дополнительного исследования.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание заявляемой полезной модели является снижение веса профиля, образующего импост, и затрат сырья на его изготовление без ухудшения его прочностных характеристик.
Вес стеклопакета
Стеклопакеты
Вес кг/м2
4-16-4 (два стекла толщиной по 4 мм и одна воздушная камера толщиной 16 мм)
20,0
4-10-4-10-4 (три стекла по 4 мм и две воздушных камеры толщиной 10 мм), 4-16-4-12-4 (три стекла по 4 мм и две воздушных камеры по 12 и 16 мм толщиной)
30,0
6-8-4-10-4 (одно стекло 6 мм. Два по 4 мм и две воздушных камеры по 8 и 10 мм толщиной)
35,0
8 (триплекс)-10-4-6-4
40,0
4-6-3-16-4,4-12-3-24-4
27,5
Вес стеклопакета - это чистый вес 1-го кв. метра стеклопакета в сборе. Вес стеклопакета влияет на вероятность провисания створки, изменение ее геометрии и, соответственно, нарушение герметичности, а также на сроки износа фурнитуры.
Опытным путем установлено, что для внешней стенки профиля для стеклопакетов весом до 70 кг достаточной с точки зрения прочностных характеристик профиля является толщина до 2,8 мм, т.е. толщина меньшая, чем этого требует ГОСТ 30673-99 для изделий класса А, без ухудшения технических показателей, характерных для изделий этого класса.
Минимальная толщина внешней стенки профиля, при которой технические показатели стеклопакета, с таким импостом, сохраняются в пределах, характерных для изделий класса А, составляет 2,5 мм.
Соотношение толщин наружной и внутренней стенок профиля в зависимости от веса стеклопакета носит нелинейный характер. Отдельные значения толщины внешней и внутренней стенок для различных диапазонов значений веса стеклопакета приведено в Таблице 3.
Таблица 3
Толщина внешних стенок профиля, мм
Толщина внутренних стенок профиля, мм
Масса стеклопакета, кг
2,5
2,0
до 30
2,7
2,3
от 30 до 50
2,8
2,6
более 50
При нахождении веса стеклопакета в пределах от 30 до 50 кг соотношение толщин внешней и внутренней стенок профиля, образующего импост, находится в пределах 1,17-1,18, линейно возрастая с уменьшением веса стеклопакета. При переходе веса стеклопакета за пределы 50 кг значение соотношения толщины внешней стенки профиля к толщине его внутренней стенки меняется по нелинейному закону, приближаясь к значению 1, 075. Аналогично, при весе стеклопакета ниже 30 кг, значение соотношения толщины внешней стенки профиля к толщине его внутренней стенки меняется по нелинейному закону, приближаясь к значению 1,25.
Полезная модель поясняется конкретным примером профиля, образующего импост при изготовлении рамы, показанным на чертеже.
Профиль имеет Т-образное сечение с основной частью и выступающей с двух ее сторон полкой.
Основная часть выполнена с центральной полостью 1, сопрягающейся через внутреннюю перегородку 2 с расположенной на конце центральной части, противоположном концу с полкой, малой полостью 3. С другой стороны центральная полость 1 через внутреннюю перегородку 4 сопрягается с полостями 5 и 6 полки. Полка имеет четыре полости, две центральные 5 и 6 и две периферийные 7 и 8. Полости 5, 6, 7 и 8 расположены последовательно по ширине полки и разделены перегородками 9, 10 и 11.
Первая перегородка 9 расположена по оси симметрии сечения между наружной стенкой 12 и перегородкой 2, а вторая 10 и третья 11 перегородки расположены симметрично и каждая из них лежит между стенкой 12 и стенками 13 и 14.
Перегородки 10 и 11 расположены под одинаковыми углами к сопряженным с ней стенкам 12, 13 и 14, величина которых лежит в диапазоне 5-30° и в данном конкретном случае величина углов равна 15°. Перегородки 10 и 11 наклонены в сторону центральной части профиля с полостью 1.
Технические показатели конкретной системы с импостом, толщина стенок которого определяется согласно таблице 3:
Количество камер: - 3
Класс системы - В
Монтажная глубина, мм: - 60
Толщина заполнения, мм: - от 4 до 32
Универсальная система, рассчитанная на разные климатические зоны и самые разные строительные объекты.
Высота импоста - 78 мм;
Кол-во контуров уплотнения - 2;
Нахлест уплотнений - 8 мм;
Зазор притвора - 3 мм;
Фальцлюфт - 12 мм;
Смещение оси прибора запирания - 3 мм;
Высота наплава - 20 мм;
Высота штапика - 18 мм;
Максимальная толщина запонения - 32 мм.
При выходе толщины внешней стенки за заданные пределы в сторону ее уменьшения ниже 2,8 мм соответственно при весе стеклопакета 50 кг и выше повышается вероятность нарушения геометрия створок, возникновения утяжин, недопустимо ускоряется износ фурнитуры, снижается формоустойчивость.
При уменьшении толщины внутренней стенки ниже 2,5 мм повышается вероятность появления утяжин, изменения геометрии конструкции, ускоряется износ фурнитуры и также снижается формоустойчивость.
Причем вероятность недопустимого снижения уровня качества, невозможности выдерживания технических показателей, характерных для конструкций с толщиной внешних стенок, относящихся к классу А, перевешивает преимущества от снижения веса и экономии сырья.
Профиль изготавливается на выпускаемом промышленностью двухшнековом экструдере методом экструзии порошкообразной композиции с калиброванием с помощью вакуума. Производство и сборку оконных или дверных блоков осуществляют по общепринятой технологии.