Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

2017 3 okładka

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

 

 

baner mochnik colorimo 750X100

 

Szyby ochronne warstwowe – badania i klasyfikacja Część 1
Data dodania: 10.02.13

Szkło budowlane towarzyszyło człowiekowi od bardzo dawna. Kiedyś powszechnie używane były szyby uzyskiwane metodą ciągnienia, o niezadowalającej optyce. Dopiero wdrożenie wysokowydajnej technologii produkcji szkła płaskiego – float – dało możliwość uzyskania wyrobu o dużych wymiarach, bardzo dobrej jakości i w dużych ilościach.

 

Zwykłe szkło okienne jest przeźroczyste i ma ładny wygląd, ale charakteryzuje się bardzo niskimi parametrami wytrzymałościowymi i funkcjonalnymi. Jest kruche i przy przekroczeniu wytrzymałości łatwo pęka, a rozpadając się tworzy duże, ostre jak brzytwa odłamki, stanowiące zagrożenie dla stosującego go człowieka.

 

Czym są szkła warstwowe?
Ale to nie jedyny powód coraz częstszego odstępowania od jego zastosowania. Potrzeby rynku wynikające z coraz większych wymagań konsumentów, związanych z jego funkcjonalnością i wyglądem estetycznym miały zasadniczy wpływ na rozwój przetwórstwa szkła płaskiego. W jego wyniku powstały szkła bezpieczne dla użytkowników, chroniące obiekty, zmniejszające straty ciepła przez oszklenie, ograniczające szkody wywołane pożarem i poprawiające komfort pomieszczeń Jednym z takich rodzajów przetworzonego szkła płaskiego jest szkło warstwowe.

  

 

48-fot1 

Fot. 1. Spękane szkło warstwowe

 

 


Szkłem warstwowym przyjęto nazywać pakiet, składający się z dwu lub więcej tafli szkła lub tworzywa organicznego, połączonych ze sobą jedną lub wieloma warstwami sklejającymi. Szkło stosowane do produkcji szyb warstwowych nie powinno być faliste, a powinno charakteryzować się dobrą jakością powierzchni. Wymagania te najlepiej spełnia szkło uzyskiwane metodą float.

 

 

Do sklejania szkła stosuje się żywicę lub folię organiczną. Obydwa te materiały sklejające charakteryzuje dobra przyczepność do szkła. Dzięki siłom adhezji łączą się one trwale ze szkłem w procesie klejenia. Szkła klejone zarówno foliami, jak i żywicami, są szkłami bezpiecznymi. Po rozbiciu odłamki szkła są przyklejone do folii lub żywicy przez co ograniczone jest niebezpieczeństwo zranienia użytkownika. Szkło zachowuje przy tym swój kształt i przejrzystość (fot.1).

 

Zwykłe szkła klejone nie zapewniają pomieszczeniom ochrony przeciwpożarowej. Spełnienie tego wymogu ma istotne znaczenie wobec stale rosnącego udziału oszkleń w budynkach i faktu, że właśnie okno jest najsłabszym ogniwem na drodze rozprzestrzeniania się pożarów. Zastosowanie warstw ognioodpornych w szkłach warstwowych pozwoliło uzyskać wyrób o parametrach minimalizujących zagrożenia spowodowane pożarem. Szkło warstwowe znalazło szerokie zastosowanie. Obok przegród, drzwi, zadaszeń i balustrad spotkać można schody i podłogi szklane.

Do produkcji szkieł warstwowych stosuje się szkło:
- sodowo-wapniowo–krzemianowe zwykłe, termicznie hartowane, termicznie hartowane wygrzewane, wzmacniane termicznie i chemicznie;
- borokrzemianowe zwykłe i termicznie hartowane;
- krzemianowe z tlenkami metali ziem alkalicznych zwykłe i termicznie hartowane,
- i tworzywa szklanokrystaliczne.

Dla poprawy wytrzymałości oraz obniżenia grubości i ciężaru szkieł warstwowych stosuje się przekładki z tworzyw sztucznych: poliwęglanowe i akrylowe.
Własności poliwęglanów i szkieł akrylowych są podobne. Poliwęglan jest tworzywem o bardzo dużej przeźroczystości i dobrych własnościach mechanicznych, a szczególnie udarności. Jego twardość i odporność na ściskanie jest zbliżona do aluminium. Za te jego walory należy, niestety, więcej zapłacić.

 

Produkcja szyb warstwowych z tworzywami organicznymi wymaga stosowania specjalnej i drogiej żywicy, kompatybilnej zarówno ze szkłem jak i tworzywami. Wysokie koszty produkcji ograniczają zastosowanie szyb do bardzo dużych przeszkleń. Jako przykład mogą   tu posłużyć pakiety o nazwie handlowej LEXGARD z płyt poliwęglanowych sklejonych żywicą. Produkowane są one w wersji antywłamaniowej i kuloodpornej.

 

48-fot2 

Fot. 2. Spieniona warstwa ognioodporna

 


Mogą też być pokrywane warstwą odporną na ścieranie. Płyta LEXGARD posiada lepsze właściwości antywłamaniowe niż osiąga tradycyjna szyba warstwowa o takiej samej grubości i masie. Płyty kuloodporne wytrzymują wielokrotne ostrzelanie. Uderzone i ostrzelane płyty pękają bez tworzenia się niebezpiecznych odprysków.


Materiały sklejające

Folia PVB
Folia PVB jest polimerem winylowym z plastyfikatorami (wpływającymi na przyleganie, pochłanianie wody, oraz sprężystość) i modyfikatorami (barwiącymi i blokującymi UV).
Produkowana jest w dwu grubościach: 0,38 i 0,76 mm. Można ją barwić i nadawać jej właściwości elektroprzewodzące, pochłaniające lub odbijające promieniowanie w określonych zakresach widma

Charakteryzuje się następującymi cechami:
- posiada dobrą przyczepność do szkła w wysokiej temperaturze i łączy się
- z nim za pośrednictwem wiązań wodorowych,
- rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, szczególnie w alkoholach,
- po związaniu ze szkłem osiąga wysoką przezroczystość i wytrzymałość mechaniczną na rozerwanie oraz dobrą odporność na działanie wysokiej temperatury i promieniowania UV,
- posiada zgodny ze szkłem współczynnik załamania światła (ok. 1,5),
- jest bardzo higroskopijna, stąd konieczność przechowywania jej w pomieszczeniach klimatyzowanych (temperatura 5°C i wilgotność względna <40%).

Folia EVA
Folia EVA jest kopolimerem etylenu z octanem winylu, ze stabilizatorami poprawiającymi adhezję do szkła, maksymalne wydłużenie i odporność na promieniowanie UV.


Jej charakterystyczne cechy to:
- duża wytrzymałość na rozerwanie (10-25 MPa),
- wysokie maksymalne wydłużenie względne, występujące w momencie zerwania i przekraczające wartość 500%,
- dobre właściwości kohezyjne i adhezyjne,
- możliwość wypełnienia wszystkich nierówności łączonych tafli przez zmianę stanu skupienia na ciekły,
- doskonała przeźroczystość, trwałość oraz odporność na działanie temperatury, UV oraz wilgoci,
- dobra dźwiękochłonność,
- łatwe komponowanie się z umieszczonymi w charakterze miedzywarstwy foliami dekoracyjnymi, holograficznymi, wydrukami solwentowymi, materiałami tekstylnymi i papierami ozdobnymi, a nawet kopiami malarstwa nanoszonego na folię w postaci druku offsetowego.

Żywice klejące
Żywice klejące to przeważnie ciekłe poliuretany, rzadziej poliestry, które w wyniku reakcji chemicznych ulegają utwardzeniu. Mogą one być jedno-, dwu- lub wieloskładnikowe, bezbarwne, zabarwione lub z zatopionymi w nich elementami dekoracyjnymi. Są wykorzystywane przy produkcji szyb wielowarstwowych z folią PVB, EVA i poliwęglanem mimo gorszego zwilżania i adhezji, zwłaszcza do folii i płyt poliwęglanowych. Wytrzymałość żywic jest mniejsza niż wytrzymałość folii, ale przewyższają je dźwiękochłonnością.


Warstwy ognioodporne
Warstwy ognioodporne tworzy szkło wodne, sole glinu, sodu lub potasu lub żel krzemionkowy. Są one łatwe do nanoszenia na szkło. W warunkach pokojowych są przeźroczyste, a pod wpływem wysokiej temperatury, w wyniku pochłaniania ciepła i odparowania wody, ulegają spienieniu (fot. 2).

Łączy się je ze szkłem przy pomocy folii lub żywicy; przy dużych wymiarach szyb warstwę sklejającą wzmacnia się siatką drucianą i/lub włóknami szklanymi, może ona zawierać wypełniacz w postaci talku lub sproszkowanego szkła. Warstwy ognioodporne sklejone ze szkłem stanowią barierę nie tylko dla przenikania dymu, gazów i ognia z pomieszczeń gdzie się pali, ale również dla rozprzestrzeniania się pożaru drogą promieniowania podczerwonego i szkodliwego jego oddziaływania na otoczenie.

 

Podział szkieł warstwowych
Szkła warstwowe można podzielić na:
- bezpieczne, chroniące użytkownika,
- ochronne, chroniące obiekt o zwiększonej odporności:
- na ręczny atak,
- na ostrzał z broni palnej,
- na działanie fali detonacyjnej;
- ognioodporne,
- dekoracyjne.

 

48-fot3 

Fot. 3. Rozwarstwienie szkła warstwowego wskutek oddziaływania silikonu w szybie zespolonej

 


Technologia produkcji szkieł warstwowych 

Klejenie szkła folią PVB jest procesem kosztownym i odbywa się w dwustopniowym procesie tzw. sklejania wstępnego i właściwego. Klejenie wstępne ma za zadanie usunięcie powietrza zamkniętego w przestrzeni między warstwami i połączenie folii ze szkłem. Odbywa się to przez ściskanie ogrzanego do 70°C szkła, przemieszczającego się między gumowymi wałkami lub przez odsysanie powietrza z szyby umieszczonej w worku lub uszczelkach gumowych. gdzie panuje podciśnienie. Proces klejenia właściwego odbywa się w autoklawie w temperaturze 120-145°C, przy ciśnieniu 120-140 MPa i trwa od 2 do 4 godzin.


Szkło klejone folią EVA uzyskuje się w procesie jednostopniowym, w piecu poziomym z dociskiem rolkowym, w systemie próżniowego laminowania szkła. W procesie tym szkło jest poddawane kilkuminutowemu oddziaływaniu próżni, wygrzewaniu w temperaturze 70 i 140°C i studzeniu. Jest to technologia znacznie tańsza niż laminowanie folią PVB.


Klejenie szkła żywicą polega na wlewaniu jej, w postaci ciekłej, między dwie szyby i utwardzanie przez podgrzewanie lub naświetlanie lampą UV. Szyby połączone są na obrzeżach taśmą klejącą, tworzącą między nimi pewien dystans, odpowiadający grubości warstwy jaką chce się uzyskać. Grubość warstwy wynosi przeważnie 1 lub 2 mm. W taśmie znajduje się otwór do wlewania żywicy.


Technologia produkcji szyb ognioodpornych polega na naniesieniu warstwy ognioodpornej przez rozlewanie jej na zimnym albo ciepłym szkle lub natryskiwaniu jej na szkło w strumieniu ciepłego powietrza i suszeniu w celu usunięcia z niej nadmiaru wody.
Szkło z warstwą ognioodporną łączone jest z drugim szkłem poprzez sklejanie folią lub żywicą. Szkła takie mogą być produkowane nie tylko jako płaskie, ale również w wersji giętej. Mogą być także zespalane z innymi rodzajami szkieł, dając wyroby odporne na promieniowanie słoneczne, o zwiększonej akustyczności, a także odporności na włamanie.

 

48-fot4 

Fot. 4. Rozwarstwienie w szkle warstwowym poddanym oddziaływaniu wilgoci (95%) i temperatury (50°C)

 


Przyczyny powstawania wad w szkle warstwowym
We wszystkich technologiach klejenia szkła muszą być spełnione wymagania w zakresie jakości, czystości i odtłuszczenia szkła i folii (gdy się jej używa). Ma to duże znaczenie dla zjawiska adhezji materiału klejącego do szkła.


Najczęściej występujące w procesie produkcyjnym szkła warstwowego wady, to pęcherze i rozwarstwienia oraz wady optyczne. Przykłady rozwarstwienia pokazano na fot. 3 i 4.

 

Przyczyny wad należy szukać:
- w wilgoci (do której powinowactwo ma szczególnie folia PVB), która dostaje się między tafle
- przez kichnięcie, „soczystą mowę”, mokre ręce, niejednakową temperaturę szkła i warstwy
- sklejającej. Wilgoć z otoczenia może również przenikać przez porowate taśmy stosowane przy
- klejeniu żywicą. Powstały film wilgoci paruje przy ogrzewaniu w procesie produkcyjnym, a
- w miejscu tym powstają pęcherze;
- w niedokładnie oczyszczonej folii (kurz, włosy, nitki tkanin) i niedomytej szybie;
- w zatłuszczeniu powierzchni szkła, przez posługiwanie się nie ubranymi w rękawice rękami,
- utrudniającemu wiązanie warstwy sklejającej i szkła;
- w nierównej powierzchni sklejanego szkła – w miejscu wypukłości szkła przy wypełnianiu żywicą
- powstają bardzo cienkie jej warstwy tworzące coś na kształt siatki dyfrakcyjnej. Dla zapobieżenia temu zjawisku przestrzeń między szybami dopełnia się żywicą. Nierówną powierzchnię szkła przy klejeniu folią można zniwelować przez użycie wielu warstw folii o mniejszej grubości;
- w stosowaniu tańszej folii EVA, gorszej jakości (np. chińskiej), która podgrzana mętnieje i dla uzyskania pełnej przejrzystości należy ją szybko schłodzić, co w przypadku grubych pakietów może być utrudnione. Droższa folia np. firmy BRIMSTONE w temperaturze ok. 80°C staje się przeźroczysta;
- oddziaływaniu silikonu na szkło warstwowe użyte w szybie zespolonej.


Przykłady wad szkieł warstwowych pokazano na fot. 3 i 4.


c.d.n.

 

 Zofia Pollak

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 1/2013

 

 

 

 

01 chik