Kompozyty poliuretanowe w konstrukcji okien

Efektywna izolacja cieplna budynków zmniejsza konsumpcję energii oraz pozwala na uzyskanie znaczących oszczędności. Ponadto, w realny sposób przyczynia się do zachowania zasobów naturalnych i ochrony klimatu. Jak wiadomo, za utratę ciepła są w szczególności odpowiedzialne okna i fasady budynków. Aby ograniczyć ubytki energii, ważna jest nie tylko odpowiednia konstrukcja szyb, lecz także właściwa izolacja ram okiennych.

Współcześnie rosnącym powodzeniem cieszą się okna wielkopowierzchniowe, które dostarczają do pomieszczeń dużo światła. W takich konstrukcjach ramy są coraz mniejsze, muszą jednak zapewniać odpowiednią sztywność i stabilność wymiarową. Aby sprostać tym wymaganiom, firma Bayer MaterialScience opracowała efektywny, wytrzymały materiał opierający się na włóknach kompozytowych z matrycą poliuretanową. Podobnie jak drewno i PVC posiada on niską przewodność cieplną.

- Nowe materiały kompozytowe wyróżniają się bardzo dobrą izolacyjnością - mówi Andreas Hoffman z firmy Bayer MaterialScience. - Użyte w ramach okiennych, pozwalają spełnić kryteria oszczędności energetycznej oraz standardy dotyczące domów pasywnych.

Doskonała wytrzymałość i stabilność wymiarowa

Doskonałe właściwości mechaniczne nowy materiał zawdzięcza przede wszystkim wysokiej zawartości włókna szklanego, która wynosi 80 proc. wagi. Dzięki temu można wytwarzać wąskie profile o niewielkiej głębokości, stosowane np. w szybach sufitowych czy zastosowaniach, w których przestrzeń jest ograniczona, np. balkonowych drzwiach przesuwanych. Przykładem mogą być np. drzwi produkowane przez firmę Internorm International GmbH, gdzie rama okienna, mieszcząca dużą taflę szkła, jest wyjątkowo wąska.

Nowy materiał znajduje także zastosowanie w przypadku dużych profili do zastosowań w oknach fasadowych o dużej powierzchni. Dobre właściwości mechaniczne materiału pozwalają zredukować całkowitą wagę konstrukcji, dzięki czemu montaż i późniejsze otwieranie są łatwiejsze.

Materiały kompozytowe są chronione przed negatywnym wpływem czynników atmosferycznych dzięki odpowiednim powłokom lub poprzez zastosowanie folii laminującej. Dzięki temu można wyeliminować ryzyko gnicia, jak w przypadku ram drewnianych, czy kruszenia, jak w przypadku okien PVC. Dzięki dobrej stabilności wymiarowej na łączeniach między szkłem a ramą występują tylko niewielkie naprężenia pod wpływem zmian temperatury. Łączenia pozostają przy tym całkowicie szczelne.

Ciągła produkcja w procesie pultruzji

Profile wzmocnione włóknami produkowane są w ciągłym procesie pultruzji, w którym włókna szklane bądź węglowe są przeciągane przez system impregnujący ciekłym tworzywem poliuretanowym. Pod wpływem temperatury, materiał kompozytowy jest formowany, a następnie utwardzany w formie, w tym przypadku odpowiadającej profilowi okna, po czym gotowy profil docina się piłą. Po dalszej obróbce przez szlifowanie, frezowanie i wiercenie, elementy są łączone w gotowe konstrukcje okienne lub fasadowe. Praca z systemami poliuretanowymi umożliwia uzyskanie większej szybkości produkcji niż w przypadku tradycyjnych materiałów matrycowych, takich jak poliestry, estry winylowe czy żywice epoksydowe.

Dalsze zastosowania - od transportu po energię wiatrową

Możliwości zastosowań kompozytów poliuretanowych nie kończą się na branży okiennej. Wysoce obiecujące są także możliwe zastosowania w sektorze transportowym, gdzie - w porównaniu - z metalami - pozwalają na uzyskanie dobrych własności mechanicznych przy niewielkiej wadze. Materiały tego rodzaju mogą być także wykorzystywane w konstrukcjach mostów czy słupów. Ze względu na wysoką odporność na pękanie i odporność na zużycie, kompozytowe kształtowniki U-kształtne mogą być także stosowane do budowy instalacji przemysłowych.

Podczas targów K 2013 firma Bayer MaterialScience pokaże wzmocnione włóknem szklanym łopaty wirnika do turbiny wiatrowej. W tym przypadku specjalna żywica poliuretanowa przetwarzana jest w procesie infuzji próżniowej.