Trend architektoniczny w kierunku wykorzystywania konstrukcji przezroczystych spowodował znaczny wzrost zastosowania szkła w budownictwie. Aby rozwiązać problem wrodzonej kruchości szkła, stosuje się laminowane szkło bezpieczne (laminated safety glass LSG), które spełnia wymagane normy bezpieczeństwa dotyczące pękania, stanu po pęknięciu i wytrzymałości resztkowej. Szkło LSG składa się z co najmniej dwóch tafli szkła zalaminowanych (sklejonych) w monolityczny kompozyt z warstwą pośrednią (międzywarstwą) z polimeru.
Warstwa pośrednia spaja wszelkie fragmenty szkła w przypadku stłuczenia i zapewnia wytrzymałość resztkową szkła. Połączenie (wiązanie) między taflami szkła a warstwą pośrednią ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa szkła laminowanego. Coraz częściej zgłaszane są przypadki rozwarstwienia między warstwami pośrednimi a taflami szkła.
Najczęściej obserwowane uszkodzenia to przebarwienia, powstawanie pęcherzyków powietrza między szybami lub w warstwie pośredniej oraz tworzenie się kanałów powietrznych, opisywanych jako „konstelacje” przypominające płatki śniegu lub podobne kanały odchodzące od krawędzi, proces ten często określany jest mianem „lepkościowego palcowania” (viscous fingering).
W procesie produkcji często stosuje się zaciski, aby wywrzeć nacisk na krawędzie laminatu w celu zapewnienia optymalnego połączenia krawędzi (szkła na krawędziach). Może to jednak prowadzić do powstawania naprężeń w LSG, szczególnie w warstwie międzywarstwy. W ramach wstępnych badań naukowcy przeanalizowali wpływ różnych typów zacisków, poziomów obciążenia i temperatur na krawędzi próbki LSG, monitorując grubość przed, w trakcie i po ekspozycji. Te spostrzeżenia stanowią ważny krok w kierunku zrozumienia naprężeń wewnętrznych generowanych przez siły działające na element LSG podczas procesu laminowania.
Celem na przyszłość jest ustalenie, czy naprężenia te, w elementach poddanych wpływom czynników środowiskowych, mogą potencjalnie przyczyniać się do rozwarstwiania (delaminacji) w zamontowanych elementach szklanych. Oczekuje się, że wyniki tego projektu badawczego dostarczą wiedzy na temat optymalizacji procesów laminowania w celu zwiększenia trwałości i bezpieczeństwa w zastosowaniach architektonicznych.
1. Wprowadzenie
1.1. Argumentacja i opis problemu
Szkło laminowane bezpieczne (LSG) jest kluczowym materiałem w nowoczesnej architekturze i inżynierii, cenionym za gwarantowane bezpieczeństwo, trwałość i wszechstronność projektową. Zapobiega rozbiciu się w razie mocnego uderzenia, zwiększając bezpieczeństwo zarówno w budynkach, jak i pojazdach. Jego wszechstronność umożliwia innowacyjne zastosowania konstrukcyjne, zapewniając jednocześnie dodatkowe korzyści, takie jak izolacja akustyczna, ochrona przed promieniowaniem UV i poprawa efektywności energetycznej.
Te cechy sprawiają, że szkło LSG jest niezbędnym elementem współczesnego budownictwa i wzornictwa/projektowania. Szkło LSG składa się z co najmniej dwóch warstw szkła połączonych ze sobą za pomocą polimerowej warstwy pośredniej (folii laminującej), która zapewnia nośność i wytrzymałość resztkową całego elementu.
Podczas procesu produkcji nowych elementów LSG (patrz rysunek 1) tafle szkła są najpierw dokładnie czyszczone (1) i sprawdzane pod kątem wad optycznych. Następnie szkło przenoszone jest do pomieszczenia czystego (2), gdzie najpierw nakłada się warstwę pośrednią i sprawdza ją pod kątem wad, zanieczyszczeń lub wtrąceń, a następnie na elemencie umieszcza się kolejną szybę, która również została wcześniej oczyszczona i sprawdzona. Proces ten powtarza się, aż wszystkie zaprojektowane warstwy elementu LSG zostaną ułożone.
W fazie wstępnego łączenia (4) pozostałe powietrze jest najpierw wyciskane z elementu LSG za pomocą rolek w temperaturze 30–40°C, a następnie temperatura jest podwyższana do około 70°C, aby uzyskać równomierne i jednolite sklejenie poprzez dociskanie elementu za pomocą rolek. Aby zapobiec rozwarstwianiu się na krawędziach między procesem wstępnego łączenia a procesem autoklawizacji, niektórzy producenci stosują zaciski, które pomagają zminimalizować powstawania wtrąceń powietrza podczas końcowego etapu laminowania w autoklawie (5).
W niektórych przypadkach producenci pozostawiają te zaciski na miejscu nawet na etapie procesu w autoklawie, aby całkowicie wyeliminować ryzyko rozwarstwienia na krawędzi. Po procesie autoklawizacji tafle szkła laminowanego są składowane (6), a czasami zabezpieczane zaciskami na stojakach w oczekiwaniu na dalszą obróbkę.
