Ramy okienne z fiberglassu

Szczegóły: Kategoria: Wydanie 2/2009; Opublikowano: 09 marzec 2009

Kompozyt żywicy poliestrowej i włókien szklanych – fiberglass
    Kompozyt poliestrowo-szklany zwany, również fiberglassem, ze względu na swoje możliwości zaliczany jest do najlepszych materiałów konstrukcyjnych. Składa się on z włókien szklanych i z żywicy poliestrowej.
    Fiberglass jest tworzywem wyjątkowo mocnym i wytrzymałym. Charakteryzuje się tzw. pamięcią kształtu. Oznacza to, że profil powraca do pierwotnej postaci, gdy znika działające na niego obciążenie. Cecha ta sprawia, że stolarka okienna z fiberglassu nie paczy się i nie odkształca. Ponadto ma ona podwyższoną odporność na zginanie, rozciąganie i uderzenia. Ramę okienną uszkodzoną w czasie próby włamania łatwo jest naprawić, nie pozostawiając przy tym na niej żadnych śladów. Wytrzymałość mechaniczna kompozytu poliestrowo-szklanego jest tak wysoka, że wykonane z niego ramy okienne nie wymagają dodatkowego wzmocnienia z kształtowników stalowych lub aluminiowych. Umożliwia to wykonanie profili cieńszych i smuklejszych - okna mają większą powierzchnię oszklenia i lepiej doświetlają pomieszczenia.
    W bardzo niskich temperaturach (–40ºC) fiberglass nie sztywnieje i nie kurczy się. Zapobiega to zjawisku pękania materiału. Natomiast w wysokich temperaturach (+100ºC) zachowuje całkowitą stabilność kształtu i nie ulega uplastycznieniu. Ponadto fiberglass ma małą rozszerzalność termiczną, która zbliżona jest do rozszerzalności termicznej szkła (obydwa materiały w podobnym stopniu rozszerzają się i kurczą). Ma to dobry wpływ na trwałość uszczelnienia.
    Kompozytowe okna są odporne na korozję i nie butwieją (odporność chemiczna i biologiczna). Są trwałe i łatwe w utrzymaniu – nie wymagają konserwacji i malowania. Profile z fiberglassu są ciepłe – cieplejsze od aluminium, PVC i drewna. Współczynnik przenikania ciepła ram i skrzydeł wynosi mniej niż 1,7 W/(m²K).
    Istotny jest również fakt, że kompozyt poliestrowo-szklany jest uważany za materiał bezpieczniejszy dla zdrowia i życia ludzi w porównaniu z innymi stosowanymi w budownictwie - ma potwierdzoną odporność ogniową na wysokie temperatury. Ponadto w warunkach pożaru materiał ten nie kapie, nie odkształca się i nie wydziela substancji toksycznych. Podczas spalania kompozytu powstaje głównie dwutlenek węgla, para wodna i niewielkie ilości sadzy. Jest to materiał całkowicie przyjazny środowisku, nadający się w 100% do recyklingu.
    Okna kompozytowe produkowane są jako jednoramowe. Poszczególne ich elementy są spajane ze sobą za pomocą łączników poliamidowych.
    Do szklenia okien z fiberglassu używa się standardowo szyb zespolonych ze szkłem float, jak w przypadku okien drewnianych, aluminiowych i z PVC. Stosowane są również szkła specjalne, które mają zabezpieczać pomieszczenie przed nadmiernym nasłonecznieniem, zapewniają wysoką izolacyjność termiczną, chronią przed hałasem lub opóźniają, ewentualnie zapobiegają włamaniu do pomieszczenia.
    W przypadku okien o podwyższonej odporności na włamanie jako element składowy szyby zespolonej stosuje się szyby ochronne, które umieszczane są od strony pomieszczenia. Szyba ochronna musi być odporna na przebicie, rozbicie lub wycięcie otworu. Zwiększoną odporność na włamanie uzyskuje się również przez zastosowanie odpowiednich okuć antywłamaniowych i odpowiednio zabezpieczonych, np. przed możliwością uruchomienia okuć zamykających. Skrzydło okna powinno być odporne na wyważenie bądź wypchnięcie. Ramy okienne występują w dowolnym kolorze, również w wersji, w której strony zewnętrzna i wewnętrzna są różnej barwy. Jako element dekoracyjny stosuje się szprosy, czyli dodatkowe elementy pionowe i poziome dzielące płaszczyznę skrzydła. Okna oferowane są jako stałe, rozwieralne, uchylne, rozwieralno-uchylne i rozsuwane, również w konstrukcji drzwi balkonowych.
    Szczególnie ciekawa jest propozycja okien i drzwi balkonowych przesuwnych, które pozwalają na swobodną aranżację pomieszczeń, nie zajmują przestrzeni wewnątrz i nie zawadzają o firany i zasłony oraz przedmioty stojące na parapecie wewnętrznym.
    W Polsce stolarka otworowa z fiberglassu, która ma zwiększoną odporność na włamanie klasy 1 i 2, produkowana jest jako okna rozwieralno-uchylne i drzwi balkonowe rozwieralne oraz rozwieralno-uchylne. Zwiększoną odporność na włamanie uzyskuje się dzięki zastosowaniu kompozytu poliestrowo-szklanego i zmianom w konstrukcji okien.
    Na rysunku 1 przedstawiono zastosowanie fiberglass w różnych rozwiązanich ciekawych estetycznie przeszkleń. Na rysunku 2 przykład bajkowej architektury drewnianego domu z oknami również z wykorzystaniem fiberglasu [2], [3].

Kompozyty – materiały przyszłości
Generalnie można powiedzieć, że udział różnych materiałów do produkcji ram okien różnie rozkłada się w Europie. I tak na przykład w Europie Północnej zdecydowanie przeważają okna (ramy okienne) drewniane i drewniano-aluminiowe, zajmując w sumie ponad 90% rynku, zaś w południowej części Europy (Grecja, Portugalia, Hiszpania czy Włochy (południowe) dominuje aluminium (czasami również stal). W Europie Centralnej i Wschodniej dominują okna z profili PVC podobnie jak w Wielkiej Brytanii (nawet do 80%). W związku z tym producenci okien różnie mogą postrzegać nowe, alternatywne surowce do produkcji ram okiennych (rys. 3 i 4). Warto jednak pamiętać o zmieniających się trendach, modach a czasami wręcz konieczności szukania czegoś zupełnie nowego [5].

Fiberglass, kompozyt żywicy poliestrowej połączonej z włóknem szklanym jest powszechnie wykorzystywany (rys. 5) w innych działach budownictwa i gospodarki. Nowoczesne jachty są konstruowane z obecnością tego trwałego, wytrzymałego materiału, który w warunkach wody morskiej nie ulega zniszczeniu. Materiał ten służy do produkcji m.in. zbiorników na substancje toksyczne. Znane są zastosowania kompozytów z włóknami szklanymi w zastępstwie tradycyjnego zbrojenia stalowego, aby podnieść trwałość elementów konstrukcyjnych budowli, w tym obiektów mostowych – korozja stali jest wciąż istniejącą zmorą w budownictwie. Przyszłość konstrukcji można powiedzieć należy do kompozytów wykorzystujących włókna szklane i węglowe, jeszcze jeden rodzaj ciekawego, do niedawna futurystycznego, a teraz już powszechnego materiału. Zaletą włókien szklanych jest ich niższa cena i stąd lepsza dostępność, łatwy sposób wytwarzania zarówno samych włókien, jak i kompozytów z ich udziałem (rys. 6) [6].

Włókna szklane – są generalnie najstarszymi, najtańszymi i najczęściej stosowanymi włóknami używanymi do zbrojenia kompozytów. Stosowane są szeroko w przemyśle samochodowym, lotnictwie, elektronice, szkutnictwie, elektrotechnice i in. Istnieją dwa podstawowe typy włókien szklanych - E i S. Pierwszy z nich ma gorsze własności mechaniczne (sprężyste, wytrzymałościowe, zmęczeniowe, udarnościowe, termiczne, reologiczne), ale znacznie niższą cenę niż typ S, stworzony z przeznaczeniem dla zastosowań militarnych. W chwili obecnej nadal znacznie częściej stosuje się włókna typu E, uzyskując kompromis między parametrami mechanicznymi i rozsądną ceną [7].
Projektując współcześnie konstrukcje budowlane docenia się niezmiernie jakość materiałów budowlanych, ich aspekt ekologiczny, energooszczędny. Myśli się o estetyce, ale również o trwałości. Z ekonomicznego punktu widzenia nawet rozwiązania droższe a długodystansowe, trwałe i skuteczne mają tzw. duży wskaźnik zwrotu inwestycji. W tym kanonie współczesnego projektowania na pewno mieszczą się technologiczne rozwiązania z udziałem fiberglasu, m.in. ram okiennych (rys. 7). Fiberglass będący materiałem o bardzo dobrych parametrach technicznych jest jednym z tych przyszłościowych, trwałych materiałów, które dają odpór zanieczyszczeniom środowiska.