مشکلات استفاده از پروفیل‌های گسکت سرخود با درزگیرهای TPV

از آنجایی‌که مهمترین مزیت در و پنجره‌های دوجداره عایق بودن آنها در برابر صدا و عدم هدررفت انرژی به دلیل درزبندی مناسب می‌باشد، بی‌‌توجهی به کیفیت درزگیر مورد استفاده و بکارگیری درزگیرهای نامرغوب جهت کاهش هزینه‌های ناچیز قیمت تمام شده آن، می‌تواند منجر به ایراد ضربه به کل صنعت یوپی‌وی‌سی در کشورمان بیانجامد. بنابراین در صورت بی توجهی پنجره‌سازان نسبت به انتخاب مناسب تأمین‌کنندگان درزگیر، دستیابی به اهداف نهایی کاربردی این محصول علی‌‌رغم توجه به کیفیت پروفیل و یراق‌آلات مورد استفاده تحقق نخواهد یافت و در نتیجه کل صنعت جوان ودر حال رشد یوپی‌وی‌سی در کشور به دلیل سهل‌انگاری در انتخاب تنها یکی از اقلام مورد استفاده که به ظاهر کم اهمیت به نظر می‌‌رسد، به مخاطره خواهد افتاد. این مقاله به منظور افزایش آگاهی تولید کنندگان و مصرف‌‌کنندگان انواع درزگیرهای مورد استفاده و تأثیر آن بر عملکرد پنجره، در واحد تحقیقات گروه صنعتی همارشتن تنظیم شده است و ما امیدواریم بتوانیم گامی هر چند کوچک در جهت توجه سازندگان به کیفیت اقلام مورداستفاده برداریم.

درزگیرها و نقش آنها در عایق‌بندی

منافذ و شکاف‌های موجود در ساختمان از جمله در و پنجره ها علاوه بر اینکه باعث غیر یکنواخت شدن دمای منزل و ورود گرد و غبار به داخل منزل و همچنین آلودگی صوتی می شوند، مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی نیز افزایش می‌‌دهند، به طوری که حدود 25 درصد از اتلاف انرژی یک ساختمان از طریق درزگیرهای آن صورت می‌‌گیرد. برخی باورها در مورد پنجره این است که احتمالا تمام مشکلات پنجره‌ها از قاب آهنی آن یا شیشه تک جداره و یا عدم تزریق گاز آرگون می‌باشد. در جدول زیر چهار مشکل اصلی پنجره (شامل 1- اتلاف انرژی 2- آلودگی صوتی 3- نفوذ آب باران 4- نفوذ گرد و غبار) را ملاحظه می‌کنید که در مقابل آنها پنج عامل تاثیرگذار (شامل1-پروفیل 2- شیشه 3 -گاز آرگون 4 - درزبندی بازشو‌ها 5- آب‌بندی شیشه و قاب نگاهدارنده) ومیزان درصد هر یک را می‌‌توان مشاهده کرد. اهمیت درزبندی بازشوها که ناشی از کیفیت گسکت مورد استفاده می‌باشد، در جدول زیر قابل مشاهده است. در این جدول دیده می‌شود که در صورت مناسب نبودن درزبندی، اتلاف انرژی تا مرز 30 درصد و آلودگی صوتی 35 درصد افزایش می‌یابد، از سویی دیگر آب‌بندی نسبت به نفوذ باران و یا گرد وغبار را نخواهیم داشت. با توجه به جدول فوق می‌‌توان به درصد اهمیت درزگیری بازشوها و لزوم اهمیت شناخت انواع درزگیرها و توجه به جنس و مقاطع آنها پی برد. جنس درزگیرهای مورد استفاده در صنعت درب و پنجره‌های دوجداره به ترتیب میزان مصرف به شرح زیر است:

برای مشاهده پی دی اف کلیک کنید.

PVC≤ TPV ≤ EPDM

جنس درزگیر مورد استفاده مورد استفاده برای درزگیری درب و پنجره بسیار اهمیت داشته و درزگیرهای نامناسب در برابراکسیژن و جذب رادیکال آزاد ضعیف بوده و پارگی و ترک خوردگی از مشخصه‌های این درزگیرهای نامناسب پس از قرارگیری در معرض هوا می‌‌باشد. بنابراین آشنایی با خواص هر یک از درزگیرها می‌‌تواند قدم مهمی برای آگاهی سازندگان درب و پنجره باشد. همانگونه که مشاهده می‌‌گردد عمده ترین درزگیر مورد استفاده از جنس EPDM می‌‌باشد که در زیر ابتدا به معرفی آن می‌‌پردازیم:

1- درزگیرهای EPDM؛ بهترین نوع درزگیر مورد استفاده برای درب و پنجره‌های یوپی‌وی‌سی  ، درزگیرهای ساخته شده از EPDM"اتیلن پروپیلن دی ان منومر" است که نوعی لاستیک است که می‌‌تواند به مقدار زیادی کش بیاید و دوباره به حالت طبیعی خودش برگردد، بدون اینکه هیچگونه تغییر شکل دائمی پیدا کند . این لاستیک به دلیل ساختارمولکولی آن ازخواص زیر بهره‌مند می‌باشد.

 دوام فوق‌العاده در برابر درجه حرارت‌های بالا و پائین.

 مقاومت عالی در برابر ازن، اشعه فرابنفش خورشید و اکسیداسیون.

 مقاومت بالا در برابر آب و بخار.

 پایداری زیاد در برابر شرایط بد آب و هوایی.

 مقاوم بودن در برابر بسیاری از مواد شیمیایی همچون اسید، قلیا، استرهای فسفات، کتن‌ها، الکل، شوینده‌ها و...

علاوه بر استفاده از لاستیک EPDM در تولید گسکت‌های ساختمانی، استفاده از این مواد برای بسیاری از نیازهای روزمره رایج است. از جمله کاربردهای دیگر این لاستیک‌ها می‌توان به استفاده از آن در تولید نوار‌های آب‌بندی خودرو، صنعت کابل، ساخت لوازم آزمایشگاهی با توجه به مقاومت آن در برابر اشعه فرا بنفش(UV rays ) و سایر عوامل مضر اشاره کرد و با توجه بر اینکه  این لاستیک به راحتی به حالت اولیه خودش برمی‌‌گردد و دچار پوسیدگی نمی‌‌شود؛ استفاده از آن به عنوان کف پوش ضد لغزش سطوح استخرهای شنا، زمین‌های بازی، سالن‌های ورزشی بزرگ و مکان‌های نیمه مرطوب مانند اتاق‌های تعویض لباس و لاکر روم متداول است. بسیاری از خواص مکانیکی لاستیک‌های EPDM متاثر از نوع و میزان مواد بکار رفته در فرمولاسیون آن‌ها می‌باشد و لذا طراحی فرمول مناسب برای هر کاربرد نیاز به دانش و تجربه ی فراوان دارد. فرآیند تولید درزگیرهای با جنس EPDM پرهزینه بوده و به همین دلیل محصول تولیدی، گران قیمت است و قیمت بالای این درزگیرها سبب شده که برخی از فعالان در حوزه تولید درب و پنجره به منظور ارزان‌سازی به درزگیرهای با جنس‌های مختلف روی آورند.

2- درزگیرهای TPV: برای معرفی درزگیرهایTPV ما مجبور به معرفی گروه مواد TPE (ترموپلاستیک الاستومر) هستیم چرا که TPV‌ ها زیر مجموعه‌ای از TPE ها هستند. این مواد به‌صورت گرانول‌های آماده در اختیار تولیدکنندگان گسکت قرار می‌گیرند. این مواد ترکیبی از دو فاز مجزا بوده که یکی از فازها، در دمای اتاق، سخت است و دیگری نرم و لاستیکی ست. فاز سخت ماهیت پلاستیکی داشته و به TPE ها استحکام می‌دهد، این مواد با توجه به دارا بودن این فاز توسط ماشین‌های تزریق و اکسترودر پلاستیک ذوب می‌شوند و ویژگی فرایندپذیری مشابه پلاستیک‌ها را دارند. فاز نرم به TPE ها انعطاف‌‌پذیری و کارایی لاستیکی می‌دهد. در واقع این مواد، مشابه پلاستیک‌ها فرایند می‌شوند، اما خواصی نزدیک با لاستیک‌ها را دارند. این قطعات را می‌توان با فرایندهای اکستروژن، قالبگیری دمشی، قالبگیری تزریقی یا فشاری و بدون نیاز به مرحله پخت لاستیک‌ها تهیه کرد. ضمن اینکه این مواد، از قابلیت فرایندشدن مجدد و جوش خوردن برخوردارند. TPE‌ ها دارای تنوع بسیار زیادی می‌باشند که مواد TPV یکی از شاخه‌های آن‌ها می‌باشد.در جدول 2 گستره TPE تولید شده مشاهده می‌‌گردد.

جدول 2- انواع TPE

همانگونه که در جدول 2 دیده می‌‌شود TPE در گستره زیادی از مواد تعریف شده و در نتیجه هر کدام از این مواد خواص بسیار متفاوتی از دیگری نشان خواهند داد.

از مهم‌ترین بازارهای رشد مصرف این مواد در صنعت خودروسازی می‌‌باشد. اخیرا تلاش‌های زیادی از طرف سازندگان جهت جایگزینی این ماده به عنوان درزگیرهای EPDM در درب و پنجره‌های دوجداره صورت گرفته است. با توجه به جدول، صرف بیان درزگیرهای TPE بیانگر خواص ویژه‌ای از یک درزگیر نمی‌‌تواند باشد. با توجه به تنوع رنگ مواد TPE و همچنین تنوع سختی، تولید کالاهای چند جزئی از جمله درزگیرهای چند جزیی (تفاوت رنگ و سختی در اجزا) قابل انجام است، ولی توجه به خواص هر یک از اجزا ضروری می‌باشد.

دو دسته از TPE‌ ها که در بازار درزگیر ایران به عنوان TPV به فروش می‌‌رسد، مواد TPE از نوع SBS  و SEBS است که دارای خواص متفاوتی از TPV می‌باشند. درجه سختی این گونه درزگیرها 40 تا 50 shore A می‌باشد. بکار گیری مواد SBS در تولید درزگیر دارای اشکالات بسیاری است، این مواد مقاومت بسیار پایین در برابر عوامل محیطی داشته و بعد از طی زمان کوتاهی تغییر شکل داده و آب‌بندی خود را از دست می‌دهند. اگر چه مقاومت محیطی SEBS از SBS بالاتر است، اما ماندگاری تغییر شکل آن در طی سرویس دهی از نقاط ضعف عمده این درزگیرهاست که منجر به عدم آب‌بندی می‌شود.

یکی از گروه‌های مهم‌ TPE، TPVها (ولکانیزه‌های ترموپلاستیکی)هستند. فاز پلاستیکی این مواد پلی‌پروپیلن (PP) و فاز لاستیکی آن‌ها EPDM کاملاً ولکانیزه شده می‌باشد. این گروه از مواد اگرچه نسبت به لاستیک‌های EPDM دارای خواص لاستیکی ( قدرت برگشت‌پذیری) کمتری بوده و رنج دمای سرویس‌دهی آن‌ها محدودتر می‌باشد، اما از میان خانواده TPE نزدیک‌ترین خصوصیات را به این لاستیک‌ها دارند. در حال حاضر این مواد توسط کمپانی‌های بزرگ جهانی قابل تولید است و عموما قیمت آن‌ها در مقایسه با EPDM گران‌تر است. (این در شرایطی است که قیمت فروش درزگیرهایی که به نام TPV در بازار ایران به فروش می‌‌رسد، پایین‌تر است! که خود جای تامل بسیار دارد. آنچه که به نظرمی‌‌رسد، متاسفانه برخی از تامین کنندگان مواد دیگر را به عنوان TPV به مشتریان معرفی می‌‌نمایند). از مزایای تولید نوارهای آب‌بندی با TPV نسبت به EPDM، تولید نوار با مدول 30درصد بالاتر در سختی مشابه و تلرانس تولید 3 برابر دقیق‌‌تر، است. یکی از مهمترین معایب TPE ها، مانایی فشاری بدتر آنها نسبت به EPDM است. این خصوصیت توان یک ماده را در حفظ شکل اولیه و عدم تغییر شکل و در نتیجه حفظ آب‌بندی کامل در طی شرایط استفاده (تغییرات دما و گذشت زمان) نشان می‌دهد. دو نمودار زیر وضعیت مواد TPE ‌را نسبت به EPDM در دو شرایط دمایی نشان می‌دهند. اگر به نتایج حاصله در نمودارهای بالا دقت کنیم، خواهیم دید که TPE‌های مورد استفاده در تولید نوارهای آب‌بندی، مانایی فشاری بدتری را دارند که این خاصیت از مهمترین ایرادات در تولید درزگیر محسوب می‌‌گردد. یکی از موانع اصلی جایگزینی TPE در بسیاری از کاربردهای جایگزین لاستیک، بدتر بودن مانایی فشاری می‌باشد. مانع دیگری که در مسیر جایگزینی این مواد با لاستیک‌ها وجود دارد، متغییر بودن خواص آن‌ها با تغییر شرایط دمایی ست که محدودیت زیادی را در جایگزینی این مواد ایجاد می‌کند. از سوی پلاستیک EPDM، دارای استحکام کششی و پارگی بالاتری نسبت به ترکیبات TPE هستند. البته بنا به اظهارنظر سازندگان جهانی مواد اولیه، ایراد مقاومت حرارتی و مانایی فشاری در گریدهای جدید تولیدشده بهبود یافته است و در برخی کاربردها مواد TPE تولید این شرکت‌ها در حال جایگزینی با لاستیک‌هایی نظیر EPDM و پلی‌کلروپرن (Neoprene) هستند.با توجه به موضوعات گفته شده، ضروری است که سازندگان درب و پنجره در انتخاب درزگیر مناسب حتما از رفع ایراد درزگیرها توسط تامین کننده ی آن اطمینان حاصل نمایند.

3- درزگیرهای PVC: درزگیرهای دیگری که در درب و پنجره‌های یوپی‌وی‌سی  مورد استفاده قرار می‌‌گیرد، درزگیرهای PVC است. مهمترین نقطه ضعف این درزگیرها این است که این درزگیرها پس از قرارگیری در معرض هوا به دلیل خروج روغن DOP سفت شده و پاره می‌‌شوند. درزگیرهای PVC از ارزان‌ترین نوع درزگیرها بوده و کیفیت بسیار پایینی دارند. در جدول 4 خواص انواع درزگیرها مورد مقایسه قرار گرفته است که می‌‌تواند جهت انتخاب درزگیر مناسب به کار گرفته شود.

جدول شماره 4- مقایسه خواص انواع درزگیرها

 درزگیرهای TPV و مشکلات به کارگیری آنها در ساخت پنجره‌های یوپی‌وی‌سی

علی‌رغم تمامی تلاش‌های صورت گرفته جهت استفاده از TPE در پنجره‌های یوپی‌وی‌سی  وجود برخی از ایرادات که به طور خلاصه تشریح می‌‌گردد، منجر به عدم استفاده از آن توسط برندهای معتبر تولید کنندگان یوپی‌وی‌سی  شده است، که در صورت حل این دسته از مشکلات می‌‌توان امید زیادی به تغییر گرید درزگیر مورد استفاده در بین برندهای معتبر داشت.

همان‌طوری که قبلا نیز ذکر گردید از مهمترین مزیت‌های استفاده از TPE جوش پذیری آنهاست. آنچه در حال حاضر مشکلاتی را بعد ازجوش دادن پروفیل‌ها در خطوط تولید مونتاژ پنجره‌های یوپی‌وی‌سی  ایجاد می‌‌نماید، عدم وجود تیغچه‌های مناسب برای تمیز کردن در دستگاه‌های تمیز کن (Corner Cleaner) برای گوشه‌های جوش خورده است. همان‌گونه که در شکل زیر نیز قابل مشاهده است، استفاده از تیغچه‌های موجود منجر به آسیب درزگیرهای جوش خورده می‌‌گردد. در صورت استفاده از درزگیرهای TPE تغییر در تیغچه‌ها بایستی در دستور کار قرار گیرد. در صورت عدم تغییر در تیغچه‌ها همان‌طوری که در شکل 1 دیده می‌‌شود، درزگیر TPE در حین تمیز کردن گوشه‌های جوش خورده آسیب خواهد دید.

شکل 1- آسیب دیدگی درزگیر TPE در حین تمیزکردن گوشه

در صورتی که در نقشه پنجره مولیون طراحی شده باشد، در محل‌هایی که مولیون بسته می‌‌شود، دیگر امکان جوش پروفیل وجود ندارد؛ بنابراین مزیت استفاده از TPE از بین رفته و اشکالی نیز جایگزین می‌‌گردد. در هنگام جازدن درزگیر با جنس EPDM ، این نوع از درزگیر در محل تعبیه شده بر روی پروفیل چرخیده و در یک نقطه به هم می‌‌رسند، در حالی که درهنگام استفاده از درزگیرTPE همان‌گونه که در شکل 2 ملاحظه می‌‌شود، روی هم افتادن درزگیر منجر به عدم درزگیری مناسب در این نقاط خواهد شد. همان طوری که در شکل 3 نیز می‌‌توان به وضوح مشاهده کرد با توجه به انعطاف پذیری کمتر این درزگیرها در مقایسه با EPDM و مانایی فشاری بالاتر آنها، روی هم افتادن درزگیرها منجر به دفرمگی در ناحیه مذکور و در نتیجه کاهش قابلیت درزگیری پنجره خواهد شد.همچنین در صورت برش درزگیرها به اندازه مناسب این نقیصه برطرف خواهد شد. در صورت برش اضافات درزگیر در این ناحیه باید به میزان جمع شدگی درزگیر TPE توجه داشت و دمایی که پنجره درآن نصب خواهد شد، نیز باید ملاک نظر قرار گیرد. در صورت عدم توجه به موارد فوق این نواحی می‌‌توان نقاطی بسیار مناسب جهت عبور هوا، گرد و غبار و سروصدا باشد. توجه به این نکته نیز ضروری است که در صورت وجود یک مولیون در طراحی پنجره در صورت استفاده از درزگیرهای از جنس EPDM که انعطاف پذیر بوده و مانایی کمتری دارند؛ شما دو نقطه به رسیدن در درزگیرها خواهید داشت، در حالی‌که در هنگام استفاده از درزگیر با جنس TPE شما به جای دو نقطه، چهار نقطه خواهید داشت که نه تنها از نظر تعداد بیشتر است، بلکه دراستفاده از این نوع درزگیرها باید حتما به مانایی فشاری بالاتر این درزگیرها توجه داشته باشید.

از موضوعات مهم دیگری که بایستی در هنگام کار با درزگیرهای TPE مورد توجه قرار گیرد، دفرمگی آنها در برابر حرارت است. بنابراین سازندگان بایستی توجه داشته باشند که هرگونه تماس دست با محل‌های نزدیک محل جوش که درزگیر در معرض حرارت قرارگرفته است، منجر به دفرمگی درزگیر و ازبین رفتن کارایی آن خواهد شد.