Rozwój rynku uszczelek do stolarki okiennej

W ostatnich latach daje się zaobserwować bardzo dynamiczny rozwój techniki i technologii związanej z przemysłem stolarki okiennej i drzwiowej. Rozwój ten spowodowany jest, z jednej strony bardzo silną i wciąż wzrastającą konkurencją, a z drugiej strony globalizacją, łączeniem się firm i co za tym idzie wzajemnym dzieleniem się wiedzą i doświadczeniem. Na rynku polskim w branży uszczelek do stolarki konsolidacja ta nie jest jeszcze widoczna, ale za to, od kilku lat, bardzo odczuwalne jest nasilenie konkurencji, przejawiające się we wzrastającej liczbie firm oferujących wyroby tego typu. Poniżej przedstawiam listę wybranych europejskich firm, w tym również polskich, które działają w branży uszczelek.

Jak wynika z powyższej tabeli przemysł uszczelek był, a w niektórych przypadkach wciąż jest, przemysłem lokalnym, który jednak zatacza coraz szersze kręgi wychodząc daleko poza rodzime granice. Firmy zdobywają nowe, zagraniczne rynki oferując nowsze technologie, niższe ceny, lepszą obsługę itp. Dzięki temu mamy w Polsce uszczelki z całej Europy, również z tak odległych miejsc jak Turcja. A z drugiej strony, prężni polscy producenci obecni są wśród najlepszych, na największych, najbardziej chłonnych rynkach Starego Kontynentu. W ostatnich latach oferta uszczelek na polskim rynku, pomijając różnice techniczne i kulturowe, jest więc taka sama jak w innych krajach. Starając się sklasyfikować uszczelki możemy podzielić je na grupy w zależności od materiału z jakiego zostały wyprodukowane.

Elastomery wulkanizowane (kauczuki):

Najbardziej popularny z tej grupy to kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) – bardzo sprężysty materiał o dużej odporności na działanie większości związków chemicznych, czynników atmosferycznych i ozonu oraz wysokich i niskich temperatur (od -45ºC do 100ºC). Dzięki zaawansowanej technologii może być produkowany jako EPDM masywne, komórkowe (spienione), połączenie masywnego i komórkowego lub połączenie dwóch materiałów masywnych o różnych twardościach.

Możliwość barwienia wyrobów z elestomerów wulkanizowanych jest bardzo ograniczona. Specjaliści twierdzą, że czarny EPDM jest najlepszy, a każda zmiana koloru wpływa niekorzystnie na jego jakość lub cenę. Wyjątek stanowi kauczuk silikonowy, który może być barwiony, jednak ze względu na swoją wysoką cenę, w oknach, drzwiach i fasadach stosowany jest dosyć rzadko.

Dodatkową zaletą uszczelnień z kauczuku EPDM jest ich odporność na większość stosowanych w przemyśle farb i lakierów.

Termoplastyczne elastomery:

W przeciwieństwie do kauczuku nie wymagają wulkanizacji – przetwarza się je wszystkimi metodami stosowanymi w przypadku konwencjonalnych tworzyw termoplastycznych. Proces przetwórstwa elastomerów termoplastycznych jest zdecydowanie łatwiejszy w porównaniu z mieszankami gumowymi, a właściwości wyrobów są porównywalne z właściwościami wyrobów na bazie kauczuków EPDM. Wśród nich możemy wyodrębnić:

Uszczelki na bazie pianki poliuretanowej:

Jest to specyficzna konstrukcja polegająca na połączeniu powstającej z żywicy poliestrowej pianki poliuretanowej (PU) będącej wypełnieniem i powlekającego ją cienkiego płaszcza z polietylenu (PE). Polietylen, który jest odporny na kwasy, zasady, sole i większość związków organicznych nie wchodzi w reakcje chemiczne z używanymi w przemyśle farbami i lakierami i, dodatkowo, jest łatwy do utrzymania w czystości. Częścią nośną tego rodzaju uszczelek jest twardy polipropylenowy (PP) tył. Polipropylen, podobnie jak polietylen, jest termoplastem o strukturze częściowo krystalicznej, ale o zwiększonej wytrzymałości i sztywności. Nadmienić należy, że pianka poliuretanowa jest bardzo dobrym termoizolatorem o niskim współczynniku przewodności cieplnej U od 0,025 do 0,028. Jest także bardzo dobrym izolatorem akustycznym.

Jeśli chodzi o preferencje producentów i użytkowników, to w całej Europie w systemach z aluminium króluje EPDM, a producenci wyrobów z drewna w zdecydowanej większości stosują uszczelki z TPE i pianki poliuretanowej. Wynika ta w dużej mierze z faktu, że klienci nabywający okna drewniane preferują uszczelki kolorystycznie dobrane do koloru okna. Wśród europejskich producentów wyrobów z PVC, którzy do niedawna, tylko i wyłącznie stosowali uszczelki z EPDM w ostatnich latach coraz większą popularność zdobywają uszczelki z TPE. Wynika to z możliwości umieszczania uszczelek w profilach z twardego PVC w czasie wytłaczania tych ostatnich. Procesy te są określane jako koekstruzja – aplikacja uszczelki w momencie wytłaczania profilu okiennego i postekstruzja – aplikacja uszczelki tuż po wytłoczeniu profilu okiennego. Technologia ta skraca proces produkcji okna eliminując jeden z etapów jego montażu, czyli aplikację uszczelek oraz zmniejsza ilość pozycji magazynowych u producenta okien. W zdecydowanej większości przypadków koekstruzja czy postekstruzja dotyczy uszczelek z TPE. Wynika to z łatwość produkcji okna z uprzednio umieszczoną uszczelką z elastomeru termoplastycznego, która może być zgrzewana w narożach w tym samym czasie, w tej samej temperaturze i na tej samej zgrzewarce, co profil okienny, zapewniając tym samym szczelność na całym obwodzie okna. EPDM jako materiał nietopliwy nie daje takiej gwarancji szczelności w przypadku materiału masywnego, a próby podejmowane z materiałem komórkowy nie zakończyły się sukcesem. Jednak zdania producentów, co do przewagi EPDM nad TPE czy odwrotnie są podzielone. TPE jest surowcem nowym i wśród konserwatywnych systemodawców nie zdobył jeszcze uznania.

Nieustanny rozwój technologii, wzajemne podpatrywanie i przepływ informacji umożliwia wprowadzanie na rynek, nierzadko przez tego samego producenta w wielu krajach jednocześnie, uszczelek bardzo zaawansowanych technicznie, które umożliwiają skuteczniejszą walkę o klienta. Poniżej przedstawiam kilka nowych rozwiązań, moim zdaniem najciekawszych.

Rys.1. Przykład uszczelki z masywnego EPDM o dwóch różnych twardościach

Rys.2. Przykład uszczelek wykonanych z kombinacji materiału komórkowego i masywnego

Rys.3. Przykład uszczelki wykonanej w technologii TLT

Rys.4. Przykład uszczelki z kordem wzmacniającym

Rys.5. Przykład uszczelki z cienką warstwą teflonu

Bardzo duży postęp daje się też zaobserwować we wciąż zmieniających się kształtach uszczelek. Mający na celu lepsze wykorzystanie materiału, zwiększenie trwałości czy podniesienie sprawności. Jest to szczególnie widoczne w przypadku uszczelek do okien i drzwi drewnianych. Rynek ten jest specyficzny w porównaniu do rynku okien z PCV czy aluminium gdzie każdy systemodawca chce być unikalny w stosunku do pozostałych poprzez choćby stosowanie uszczelek innego kształtu. W Polsce praktycznie obowiązuje jeden system okien drewnianych. W związku z tym producenci uszczelek muszą wciąż zaskakiwać swoich klientów nowościami by nie tracić rynku na rzecz konkurencji. Uszczelki do okien i drzwi drewnianych wykonane są z miękkiego PCV, elastomerów termoplastycznych lub na bazie pianki poliuretanowej. Przyjęto to jako standard, który pozwala uzyskać szeroką gamę kolorystyczną przy zapewnieniu tej samej jakości wyrobu. Choć istnieją już dzisiaj wcześniej opisane metody uzyskiwania kolorów w uszczelkach z EPDM to materiał ten nie zyskał powszechnej akceptacji. Nie jest nawet wymieniany w polskiej aprobacie na okna drewniane systemu JV-68.

Na rysunku 6 przedstawiono trzy różne uszczelki do okien drewnianych. Od najprostszej i najtańszej (po lewej), poprzez typową (w środku), do najbardziej wyrafinowanej (po prawej). Wszystkie są wykonane z dwukomponentowego TPE o różnych twardościach, wyróżnionych na rysunku kolorami. Szarym kolorem zaznaczono materiał miękki a czarnym twardy. Zróżnicowanie twardości powoduje, że uszczelka jest łatwa w aplikacji, dobrze utrzymuje się w rowku a jednocześnie miękką częścią dobrze przylega i uszczelnia okno.

Rys.6. Uszczelki do okien drewnianych

Kształt zewnętrzny jest taki sam, różnica polega na ich budowie. Najprostsza nie daje żadnych dodatkowych korzyści. Jednak jej podstawowa funkcja – uszczelnianie, jest wystarczająca. Typowa ma w środku dodatkową komorę, która zapewnia lepszą pracę przy zamykaniu okna. Opór uszczelki wzrasta wraz ze wzrostem siły ściskającej, co zapobiega uderzaniu skrzydła o ościeżnicę przy przypadkowym trzaśnięciu oknem. Trzecia uszczelek z pokazanych uszczelek ma część uszczelniającą wykonaną z miękkiego materiału spienionego. Jest on zaznaczony na rysunku jaśniejszym kolorem, bardzo miękki i elastyczny doskonale dopasowuje się do wszelkich nierówności zapewniając pełną szczelność okna na całym jego obwodzie. Oprócz tego opór podczas zamykania okna wzrasta liniowo, a nie skokowo tak jak w przypadku poprzedniej uszczelki (środkowej). Dodatkowo dzięki zamkniętym pęcherzykom powietrza zgromadzonym w części uszczelniającej uszczelka ta ma bardzo dobre właściwości termoizolacyjne i dźwiękochłonne. W całej Europie można zaobserwować coraz większe zainteresowanie klientów uszczelkami z materiału spienionego, który bardzo odróżnia się od większości wyrobów na rynku zyskując tym samym przewagę nad konkurencją.

Ciekawą modyfikacją obwodowej uszczelki okiennej jest wyrób na bazie zapomnianego i niestosowanego już od lat profilu otwartego (rysunek 7). Zmiana polega na poprzecznych karbach wyżłobionych na części uszczelniającej, które zapewniają wymaganą infiltrację powietrza przy zamkniętym skrzydle bez konieczności wycinania części uszczelki na górnym ramiaku. Uszczelka taka jest jednak stosunkowo droga, ze względu na dodatkową operację produkcyjną tłoczenia karb.

Rys.7. Uszczelki do okien drewnianych

By podnieść szczelność okna i zapewnić dodatkową izolację akustyczną często umieszcza się na zewnętrznej krawędzi skrzydła dodatkową uszczelkę, która doszczelnia całe okno. Pokazane na rysunku nr 8 uszczelki są wykonane w części pracującej ze spienionego TPE. Są miękkie, dzięki czemu dobrze dopasowują się do krawędzi, a zamknięte w profilu pęcherzyki powietrza zapewniają im bardzo dobre właściwości termoizolacyjne i dźwiękochłonne.

Rys.8. Uszczelki dodatkowe do okien drewnianych

Uszczelki do drewnianych drzwi wewnętrznych to temat niezbyt rozległy. Większość producentów stosuje sprawdzone uszczelki o kształcie zbliżonym do tych pokazanych na rysunku 9 i 10.

Rys.9. Uszczelki do wewnętrznych drzwi drewnianych - przylgowych

Rys.10. Uszczelka do wewnętrznych drzwi drewnianych - bezprzylgowych

Pocieszającym jest fakt, że zarówno producenci jak i klienci zaczęli dostrzegać różnicę w pracy między drzwiami przylgowymi i bezprzylgowymi. Zaowocowało to stosowaniem uszczelek zgodnie z ich przeznaczeniem. Różnicę w pracy takich drzwi pokazano na poniższych rysunkach.

Jeśli chodzi o drzwi zewnętrzne to uszczelka, oprócz uszczelniania pełni jeszcze kilka dodatkowych funkcji. Uszczelnia drzwi przed przenikaniem powietrza i wody, izoluje akustycznie i termicznie, a także stanowi pewnego rodzaju amortyzator. Drzwi zewnętrzne są ciężkie i często zamykane z rozmachem mogą trzaskać. Dobra uszczelka powinna uniemożliwić trzaskanie drewna o drewno i wyhamować rozpędzone skrzydło. Z tych powodów uszczelki do drzwi zewnętrznych mają specjalną, wzmocniona konstrukcję, są zrobione z większej ilości materiału w przekroju w stosunku do tych samych rozmiarów uszczelki okiennej. Niewątpliwie najlepszym materiałem na tego rodzaju uszczelki jest guma silikonowa. Jest ona trwała, sprężysta przez wiele lat i całkowicie odporna na warunki atmosferyczne, takie jak zmienne temperatury, ozon i promieniowanie UV. Ze względy na swoje właściwości i skład guma silikonowa jest materiałem drogim i niewielu, choć ich liczba systematycznie wzrasta, producentów decyduje się na jej stosowanie w swych wyrobach. Tańszą alternatywą do uszczelek silikonowych są uszczelki o zbliżonym kształcie wykonane z TPE lub, TPV.

Silikonowa z TPE

Rys.11. Uszczelki do zewnętrznych drzwi drewnianych

Ciekawą nowością i trendem potwierdzającym wcześniej nadmieniony kierunek rozwoju branży uszczelkowej są kombinacjie masywnego i spienionego materiału TPE stosowane w oknach aluminowo-drewnianych. Dopasowują się dokładnie do ewentualnych nierówności drewna, a możliwość barwienia jest ich dodatkową zaletą. Ich konstrukcja zapewnia łatwy montaż, właściwe przyleganie do konstrukcji i szyby, a użycie materiału spienionego podnosi izolacyjność akustyczną całego okna. Niestety ten typ okien jest jeszcze bardzo mało popularny ze względu na swoją wysoką cenę. Jednak ich wygląd i trwałość w pełni uzasadniają taki wydatek.

Rys.12. Uszczelki do okien aluminiowo- drewnianych

mgr inż. Marcin Różalski