FI97414B - Välike lämmitettävää monilasista eristysikkunaa varten - Google Patents

Description

97414

VÄLIKE LÄMMITTETTÄVÄÄ MONILASISTA ERISTYSIKKUNAA VARTEN

Keksinnön kohteena on välike lämmitettävää monilasista eristysikkunaa varten, joka muodostuu vähintään kahdesta 5 välikkeen toisistaan erillään pitämästä lasilevystä, joiden välitila on täytetty kaasulla tai on tyhjö.

Sellaisessa monikerroseristelasissa on toisen lasilevyn välitilan puoleiselle pinnalle vedetty hyvin ohuet lämmitysvas-10 tuselementit muodostavat sähköiset johtimet sekä vastaavat liitosjohdot sähkövirran tuomiseksi. Pantaessa sähkövirta päälle lämmittävät johtimet lasilevyn, joka ottaa lämmön vastaan ja jonka on määrä luovuttaa lämpö rakennuksen tilaan johtumalla ja/tai säteilemällä. Monikerroseristelasin rakenteessa täytyy 15 välikkeellä olla erityisiä ominaisuuksia. Sen ei tarvitse vain - kuten tavallisesti - sisältää kuivatusaine ja sallia välitilan aineen pääsyn kuivatusaineeseen, vaan sen täytyy myös olla riittävän luja, erityisesti vääntymisjäykkä, jotta moni-kerroseristyslasi on käsiteltävissä sekä sen täytyy eristää 20 riittävästi sähköä ja lämmön läpäisyä.

Tunnetaan alumiinisia, teräksisiä ja muovisia välikkeitä. Tunnetusti paras sähkö- ja lämpöeristys on muovilla. Muovi ei kuitenkaan ole riittävän luja ja vääntymisjäykkä ja se haurastuu 25 erityisesti lämpötilan vaihtelujen ja UV-säteilyn vaikutuksesta ja pehmenee korkeissa lämpötiloissa. Teräs on tosin riittävän luja, mutta sillä on suhteellisen korkea sähkönjohtokyky ja korkea lämmönjohtokyky. Alumiini on kuitenkin sopimattomin . . asumisnäkökohdista, vaikkakin alumiiniset välikkeet sopivat 30 erinomaisesti normaaleihin - siis ei-lämmitettäviin - eristys-*·* lasituksiin muotoiltavuutensa ja lujuutensa puolesta. Lämmönjoh tokyky ja sähkönjohtokyky ovat alumiinilla verrattomasti korkeammat kuin muilla materiaaleilla (Lämmönjohto - alumiini : teräs : muovi = 200 : 52 : 0,22).

: 35

On olemassa lämmitettäviä monikerroseristyslaseja, joissa on muovinen välike. Kuvatut haitat tulevat silloin mukaan kuvioon. On odotettavissa, että tällainen lämmitettävä monikerroseris-tyslasi ei pidä vaadittuja ominaisuuksia pitkällä aikavälillä. 40 2 97414

Edelleen on tunnettu lämmitettävä monikerroseristyslasi, jossa on metallinen välike, jolloin välikkeen sivupintojen ja lasilevyjen väliin on järjestetty paksu kumielastisesta aineesta muodostettu pehmentävä elementti, jonka ensisijaisena tarkoituk-5 sena on eristää ääntä ja toissijaisena tarkoituksena on eristää myöskin sähköisesti ja lämmönjohtumiselta. On kuitenkin osoittautunut, että äänieristys on tosin hyvä, mutta lämmön johtumisen kannalta eristys on riittämätön ja myöskään sähköeristys ei ole optimaalinen.

10

Vaikeuksiin, joita esiintyy metallisia välikkeitä käytettäessä sähkönjohtokyvyn vuoksi, etsii apua kehittely, joka varustaa tavallisen, vesihöyryä läpipäästämättömän välikkeen sivussa olevan butyylikerroksen ja lämmityselementeillä varustetun lasi-15 levyn väliin vielä lasijäykisteen eristyskerroksesta (EP-A-250 386) . Tämän liitoksen lujuus ei ole taattavissa. Lisäksi tällaisen liitoksen valmistaminen on hyvin kallista.

Sitä vastoin FI-patentissa 91660 hakija ehdottaa monikerroseris-20 telasin tavallisen rakenteen säilyttämistä ja lisäksi käytettäväksi välikkeinä kahta tai useampaa samansuuntaisesti rinnakkain erilleen järjestettyä metallista välikemuotokappalet-ta, mielellään alumiinista muotokappaletta, joiden sivuseinämät ovat lasilevyjen pinnan suuntaiset ja jolloin molempien 25 muotokappaleiden väliin jäävä tila on edullisesti täytetty muovilla, joka kiinnittyy tiiviisti muotokappaleiden sivu-seinämien pintaan ja on edullisesti polyuretaanivalumassaa. Välitilassa oleva muovi muodostaa eristeainelistan, joka on ;Y; valmistettu valmiin vaihelabiilin, matalaviskoosisen vettä 30 sitovaa lisäainetta sisältävän polyolimuodon (Baydur VP PU 1397) seoksesta juoksevan, liuotinaineettoman difenyylimetaani 4,4' -diisosyanaatin kanssa, joka sisältää isomeerejä ja korkeampi-funktionisia homologeja (Desmodur 44 V10 B tai Desmodur 44 V20 ♦ · · *···’ B) (Baydur: Valmistaja Bayer AG; Desmodur: Valmistaja Bayer AG).

35 Eristeainelista valmistetaan esim. 90...110, erityisesti 100, paino-osaa Baydur VP PU 1397 ja 90...100, erityisesti 97, paino-osaa Desmodur 44 V10 B tai Desmodur 44 V20 B. Välikkeen muotokappale on täytetty kuivatusaineella. Välikkeen ulko-seinämän ja lasilevyn välitilan puoleisen pinnan väliin on 3 97414 järjestetty vesihöyryä läpäisemätön kittiaine, erityisesti butyylistä. Välikkeen alapuolella oleva tila on täytetty enemmän tai vähemmän plastis-elastisella kittimassalla, erityisesti thiocolilla.

5

On yllättävää, että riittää, kun käytetään kahta välikeputkea, jotka järjestetään sähköisesti toisistaan eristetyiksi, ja saadaan näin lisäksi suuri lujuus, erityisesti suuri vääntymis-jäykkyys. Muu tavallinen normaalin monikerroseristelasin rakenne 10 (esim DE-A-25 18 205, kuva 3) voi jäädä muuttumattomaksi.

Hakijan vanhemman ehdotuksen kuvattu menestys johtuu olennaisesti välikkeiden välisen eristeaineen ainevalinnasta. On kuitenkin osoittautunut, että valittu eristysaine useissa tapauksissa ei 15 ole riittävästi kaasua läpäisemätöntä, erityisesti ei riittävän vesihöyryä läpäisemätöntä, niin että kosteus tunkeutuu eriste-lasin sisätilaan ja huonontaa sekä eristelasin lämmöneristystä että sähkön eristystä. Sen vuoksi on kovasti yritetty korjata tätä puutetta esim. eristysaineseoksilla. Tulosta ei kuitenkaan 20 vielä ole saatu. Keksinnön tarkoituksena on parantaa FI-91660:sta tunnettua lämmitettävän monikerroseristelasin välikettä siten, että se asennettuna on pitkäaikaisesti kaasu-tiivis, erityisesti vesihöyrytiivis, ja säilyttää erinomaisen sähkön eristyskykynsä.

25 Tämä tarkoitus saavutetaan vaatimuksen 1 tunnusmerkeillä. .#.·! Edullisia keksinnön muita suoritusmuotoja esitetään alavaatimuk- • : sissa tunnusmerkein. Piirustuksen avulla valaistaan keksintöä • ·« 4 · ·. . seuraavasti esimerkinomaisesti. Kuviot esittävät: 4 « 30 Kuvio 1 perspektiivi ja kaavio lämmitettävän monikerroseris-. telasin rakenteesta leikkauksena jossa keksinnön mukainen välike; * » ‘ kuvio 2 päätykuva keksinnönmukaisesta välikkeestä ja kuvio 3 perspektiivi keksinnönmukaisen välikkeen palasta.

35 Lämmitettävä monikerroseristelasi laitetaan ikkunan tai oven (ei esitetty) puitteisiin. Olennaisesti se muodostuu kummastakin samansuuntaisesti rinnakkain erilleen toisistaan järjestetystä lasilevystä 1 ja 2, joiden väliin on varustettu välitila 3.

97414 4

Lasilevyn 2 välitilan puoleiselle pinnalle 4 on esim. höyrytetty lämmitysvastuselementin (ei esitetty) johtourat 5. Sähköliitän-töjä ja lämmitysvastuselementin kokonaisrakennetta ei tarvitse kuvata, koska ne kuuluvat tekniikkaan eivätkä ole keksinnön tar-5 koituksen kannalta ratkaisevia. Välitilan 3 poikki kulkee välike 6, joka kuviossa 2 on esitetty päästä katsottuna ja jonka rakenne on keksinnölle olennainen.

Välike 6 muodostuu mielellään kahdesta rinnakkain erilleen 10 järjestetystä alumiinimuotokappalesta 7 ja 8, joiden sivu-seinämät 71, 7b tai 8a, 8b ovat lasilevyn pinnan kanssa samansuuntaiset ja joissa on pohjaseinämä 7c, 8c ja päällysseinämä 7d, 8d. Päällysseinämään on sijoitettu läpireiät 9, jotka -kuten tunnettua - luovat yhteyden kuivatusaineella 11 täytetyn 15 muotokappaleen 7, 8 sisätilan 10 ja välitilan 3 välille. Seinämien 7a ja 8a ja lasilevyjen l ja 2 välitilan puoleisille pinnoille on tarkoituksenmukaisesti - kuten sinänsä tunnettua -järjestetty butyylikerros 12 liitoselementiksi ja vesihöyry-suluksi. Siihen voidaan käyttää kuitenkin myös muita liitos-20 aineita, jotka täyttävät saman tarkoituksen.

Tila 13 välikkeen 6 alapuolella on tarkoituksenmukaisesti , , täytetty kittimassalla 14, esim thiokolilla. Kittimassa toimii plastis-elastisena liitos- ja liimausmassana 25

Olennaista on, että molempien muotokappaleiden 7, 8 välinen tila 15 on täytetty tuotteella, josta on tuloksena kova aine, joka sitoutuu tai kiinnittyy lujasti alumiiniin ja muodostaa yhte-:Y näisen lujan, vääntöjäykän välikkeen ja joka ennen kaikkea 30 eristää erinomaisesti sähkön ja jolla on sen lisäksi äärimmäisen pieni lämmönjohtokyky. Sen lisäksi täytyy tuotteen tai aineen on UV- ja lämmönkestävää. Kekseliäällä valinnalla on tähän tarkoitukseen löydetty aine.

• · • · · 35 Muotokappaleiden 7, 8 väliin on järjestetty luja eristelista 16, joka muodostuu vaahdottamattomasta, kovetetusta polyuretaani-valumassasta. Tämän eristeainelistan 16 raaka-ainetta myy Bayer AG kauppanimellä "Baydur VP PU 1397". Se on valmiiksi muodostettu, vaihelabiili, alhaisesti viskoosi polyolimuoto, joka sisäl- 5 97414 tää vettä sitovaa lisäainetta. Ennen työstämistä täytyy seos homogenoida hyvin. Työstämisen aikana täytyy koko ajan sekoittaa hitaasti. Muodon ominaisuudet ovat seuraavat: 5 Hydroksyyliluku (mg KOH/g) 355 +/" 20

Vesipitoisuus (%) alle 0,20

Viskositeetti ** 25 eC:ssa (mPa s) 1200 +/- 200 pH-arvo n. 11,5

Tiheys 25 "C:ssa (g/cm3) n. 1,05

10 Leimahduspiste *** (°C) 120 eC

Jähmettymisalue ("C) -28 *C ...-26 eC

Työstölämpötilan alempi raja on 23 °C. Baydur VP PU 1397:n 15 aktiviteetti voi muuttua 35 °C:een yläpuolella.

Raaka-aineen työstölämpötilan tulisi olla vähintään 23 eC. Tunnusluvulla 108 on tuloksena seuraava työstöohje: 20 100 paino-osaa Baydur VP PU 1397

97 paino-osaa Desmodur 44 V 10 B tai 97 paino-osaa Desmodur 44 V 20 B

Seuraavat työstötunnustiedot on saatu 28 *C:ssa ja ovat 25 systeemille luonteenomaiset:

Hyytelöitymisaika (s) : 30 +/" 10

Työkalulämpötila (°C) : 30-75 ,*.* Raakatiheys rouotovalettuna (kg/m3) : 1180 '·' 30

Oikeaa sekoitusta varten punnitaan esim. 23 *C:een työstölämpö-tilassa 1000 kg Baydur VP PU 1397:ä ja 970 kg Desmodur 44 V 10 B:tä ja sekoitetaan sekoittimella 2000 U/min 10 sek. Sitoutumis- • · *“· aika sekoituksen alkamisen ja reaktioseoksen sitoutumisen 35 välillä on 60 ± 10 sek. Sitoutumisen aikana jähmettyy valumassa nopeasti.

Baydur VP PU 1397 on polyolipohjäinen valmiste.

6 97414

Eristeainelistalla 16 on esim. seuraavat ominaisuudet:

Baydur VP PU 1397/ 5 Desmodur

44 V 10 B

Koestuskappaletiheys mm 1010

Raakatiheys DIN 53432 kg/m3 1170 10 Taivutuslujuus DIN 53432 MPa 72

Taipuma murrettaessa DIN 53432 mm 20

Taivutus-E-moduli MPa 1500

Vetolujuus DIN 53432* MPa 47

Repeämislaajeneminen DIN 53432 % 21 15 Iskulujuus DIN 53432 kJ/m2 60

Schore-D:n mukainen kovuus DIN 53505 74 Käyttäytyminen lämmössä taivutettaessa DIN 53432** °C 110 20

Työstökutistuma merkitsee 0,8 +/- 0,1 %:n valmistustoleranssia. Tämä arvo pätee valmistettaessa eristeainelistaa 16, jonka paksuus on 100 mm:iin saakka, raakatiheyden ollessa 1180 kg/m3 annetulla työstöohjeella käyttäen Desmodur 44 V 10 B:tä ja 25 muotoonjäämisajan ollessa 1 minuutin 75 °C:een lämpöisessä työkalussa.

Desmodur 44 V 10 B on juokseva, liuotinaineeton difenyyli- ^ metaani-4,41-diisosyanaatti, jossa on tietty pitoisuus iso- *.’* 30 meerejä ja korkeampitoimisia homologeja. Sitä käytetään yhdis- • « tettynä polyoleihin Baydurin valmistukseen. Sen toimituserittely on tavallisesti seuraava:

Isosyanaattipitoisuus 31,5 paino% +/- 1 paino% . .·. 35 Viskositeetti 25 *C:ssa 130 mPa.s +/- 20 mPa.s • ·

Happamuus max. 0,06 paino%

Kokonaiskloori max. 0,5 paino%

Fenyli-isosyanaatti- pitoisuus max. 50 ppm 40 97414 7

Tekniset ominaisuudet ovat: Väri ruskea

Tiheys 20 C-asteessa 1,23 - 1,24 g/cm3

5 Leimahduspaste yli 200 eC

Höyrypaine (MDI) huoneenlämmössä alle 10 potenssiin -5 mbar Tämän aineen valinnalla on onnistunut tehdä optimaalinen, säh-10 köisesti eristävä välike. Kiinteän eristeainelistan 16 leveys on mielellään 1/3 - 1/6 välikkeen 6 kokonaisleveydestä. Kun ajatellaan, että muovinen välike ei täytä tutkimusinstituuttien ja eristelasivalmistajien pitkäaikaisia takuuvaatimuksia tiivistysaineiden yhteydessä, voi olla yllättävää, että eris-15 teainelistaan 16 valittu aine täyttää kaikki vaaditut ominaisuudet. Esimerkiksi on kahdella 5,5 mm leveällä välikkeellä 7, 8 - jotka soveltuvat erinomaisesti suuren oman stabiliteettinsa ansiosta - yhdistettynä valittuun muoviin, jonka tarkoituksena on eristää termisesti ja sähköisesti, saavutettavissa myös kul-20 ma-alueilla optimaaliset eristysominaisuudet. Sen lisäksi on myös yllättävää, että uusi välikeprofiili voidaan nurkka— alueilla taivuttaa kulmaksi muovin estämättä taivuttamista.

Valittu muovi täyttää seuraavat vaatimukset: 25 lämmönkestävyys >70 eCja>-35 °C hyvät yhdistyrnisominaisuudet alumiiniin :*·. - hyvät yhdistymisominaisuudet alumiinituotteen kanssa :Y välttämättömiin tiivistysaineisiin 30 - kaasudiffuusion kestävyys sähköisen johtamiskyvyn eristäminen lämmön leviämisen alentaminen minimiin • · · ’··* Edelleen valitun polyuretaanimuovin suotuisa ominaisuus on se, 35 että se voidaan kestävästi yhdistää alumiinivälikkeille jo kehitettyihin lakkoihin, niin että voidaan valmistaa myös värillisiä välikkeitä. Erityisesti on mahdollista käyttää UV-kestäviä lakkoja.

8 97414

Edelleen on erityisen tärkeä mahdollisuus se, että polyuretaani-muovi voidaan värjätä ja tehdä tällä tavoin koristevälike.

Pursotetun muoviprofiilin tekeminen yhdistettynä liima-aineeseen 5 stabiilin, vääntö jäykän systeemin aikaansaamiseksi on epäonnistunut vähäisen oman stabiliteetin sekä liima-aineen hajaantumis-vaaran ja kalliin käsittelyn vuoksi. Tämän lisäksi tulevat suunnattomat tuotantokustannukset, jotka johtuvat kalliista valmistusmenetelmistä.

10 Käyttämällä kahta välikeprofiilia ja niiden väliin juoksevaa kaksikomponenttista polyuretaanimuovia, saadaan valmistetuksi optimaalinen välike. Polyuretaanin jatkuva, samanaikainen levittäminen kahden toistensa kanssa samansuuntaisesti kulkevan 15 välikeprofiilin väliin ja välittömästi tapahtuva kovettuminen antavat tulokseksi välikeprofiilien kompaktin liitoksen. Nämä täyttävät yllävaaditut ehdot. Siten on löydetty ongelman ratkaisu, joka ei ilman muuta ole ollut tunnettavissa.

20 Kun tunnettujen, lämmitettävien monikerroseristelasien lämmön-eristearvoiksi ilmoitetaan l,l:stä 2,6:een W/m2K ja sen kaltaisten monikerroseristelasien tutkimuskertomuksissa mitataan arvoja 2,83:sta 2,88:aan W/m2K, täytyy tuntua yllättävältä, että kuvatun monikerroseristelasin lämmönläpäisykertoimen arvot tai 25 ts. lämmöneristysarvo on n. 0,45, erityisesti 0,3:n ja 0,7:n W/m2K välillä. Se, mistä tämä erittäin suuri arvojen ero johtuu, ei ole tällä hetkellä vielä tunnettua.

• · .'.1 Sen lisäksi on eristeainelistan 16 sähkön eristys täydellinen.

30

On kuitenkin osoittautunut, että eristeainelista 16 tästä erityisestä aineesta valmistettuna, läpäisee vesihöyryä, kun . vesihöyryn osapaine ylittää tietyn suuruuden. Vesihöyry voi • · *·:· päästä ulkoa tilan 13 lävitse tai ts. tilassa 13 eristeainelis- 35 tan 16 pinnalla olevan kittimassan 14 lävitse. Jos vesihöyry tunkeutuu eristeainelistaan 16, alenee sähköinen eristyskyky tai ts. voi ilmetä sähkön johtokykyä. Mikäli vesihöyry tunkeutuu eristeainelistan 16 lävitse, joutuu se ruutujen välitilaan 3 ja siten välikeprofiilien 7, 8 sisällä oleva kuivatusaine 11 imee 9 97414 sen, kunnes kuivatusaine on käytetty. Kun välikemuotokappaleiden 7, 8 välinen tila 15 on suuri, voi huomattavia määriä vesihöyryä joutua eristeainelistan 16 lävitse ruutujen välitilaan 3, niin että kuivatusaine 11 ei pitkällä aikavälillä voi työstää sellai-5 siä määriä, joita ajoittain voi kumuloitua vaihtelevissa määrin. Seurauksena on ruutujen himmentyminen sisäpinnaltaan sekä lämmöneristyksen häviö.

Keksintö ratkaisee ongelman hämmästyttävän yksinkertaisella 10 tavalla siten, että otettaessa välike 6 käyttöön sen tilaan 13 päin oleva ulkopinta 16a peitetään vesihöyryä läpäisemättömällä kerroksella 17. Tämä kerros 17 muodostuu esim. butyylistä, materiaalista, jota myös välikkeen 6 sivulla käytetään vesihöyryä läpäisemättömänä ja liimaisena kerroksena 12.

15

Jotta välike 6 olisi käsiteltävissä - välikkeet toimitetaan eristelasivalmistajille pitkinä tankoina -, peitetään liimaisen butyylikerroksen 17 paljas pinta 17a paperi- ja/tai muovinauhal-la 18, niin ettei butyylin liimamaisuus käsiteltäessä häiritse 20 ja ettei butyylikerroksen 17 pinta likaannu. Nauha 18 poistetaan vähän ennen välikkeen 6 asentamista lasiruutujen 1, 2 väliin ja butyylikerros 17 peitetään kittimassalla 14.

Siten onnistuu tehdä käytettäväksi lämmitettävissä monikerros-25 laseissa hyvin yksinkertaisin keinoin välike 6, joka on vesihöyryä läpäisemätön ja helposti käsiteltävä.

• · « · •

• I

• t # » 1 • · · r ·

Claims (7)

10 97414

1. Välike lämmitettävää monilasista eristysikkunaa varten, joka muodostuu vähintään kahdesta välikkeen (6) 5 toisistaan erillään pitämästä lasilevystä (1,2), joiden välitila (3) on täytetty kaasulla tai on tyhjö, ja jossa toisella välitilan (3) puoleisella lasilevyn (2) pinnalla on lämmitysvas-tuselementti sekä liitännät sähkövirran tuomiseksi lämmitysvas-tuselementtiin, jolloin välike (6) muodostuu ainakin kahdesta 10 samansuuntaisesti rinnakkain erilleen järjestetystä metallisesta, mielellään alumiinisesta, välikemuotokappaleesta (7,8) ja muotokappaleiden (7,8) välinen tila (15) on täytetty muovilla, joka kiinnittyy tiukasti muotokappaleiden sivuseinämän pintaan ja on mieluimmin polyuretaanivalumassaa ja vaikuttaa lämpöä sekä 15 sähköä eristävästi, tunnettu siitä, että muovilistan (16) muodostavan muovin ulkopinta (16a) on peitetty vesihöyryä läpäisemättömällä kerroksella (17).

2. Vaatimuksen 1 mukainen välike, tunnettu siitä, että 20 kerros (17) on butyyliä.

3. Vaatimuksen 1 ja/tai 2 mukainen välike, tunnettu siitä, että kerroksen (17) vapaa ulkopinta (17a) on peitetty nauhalla (18). 25

4. Vaatimuksen 3 mukainen välike, tunnettu siitä, että nauha (18) on paperia. « » . V 5. Vaatimuksen 3 mukainen välike, tunnettu siitä, että 30 nauha (18) on muovia.

6. Yhden tai useamman vaatimuksen 3-5 mukainen väli- . ke, tunnettu siitä, että kerroksen (17) ja nauhan (18) välissä • · on liimaliitos. 35

7. Vaatimuksen 6 mukainen välike, tunnettu siitä, että nauha (18) on poistettavissa ennen välikkeen (6) käyttöönottoa kerroksen (17) vahingoittumatta. il : - m ill· l i i M 1 li 97414