Czytaj także -

Aktualne wydanie

2021 12 okladka1

Świat Szkła 12/2021

User Menu

 ET-160x600-PL-4

 

 

 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

  Adv-750x100-px-Builing-Science-23

 BUDMA 22a

Ocena jakości szkła termicznie hartowanego i termicznie wzmocnionego
Data dodania: 30.01.09

Duża wydajność linii produkujących powszechnie stosowane szkło płaskie float, w połączeniu z coraz większym na niego zapotrzebowaniem ze strony rozwijającego się budownictwa, stanowiły bodziec do rozwoju jego przetwórstwa. Duży udział wśród wyrobów powstałych w wyniku przetwórstwa szkła płaskiego stanowi szkło hartowane. Ostatnio coraz częściej słyszy się o stosowaniu w budownictwie szkła termicznie wzmocnionego zwanego potocznie "szkłem półhartowanym".

Wprowadzenie
Szkło hartowane jest szkłem bezpiecznym. Przy przekroczeniu jego wytrzymałości pęka z wytworzeniem drobnych nieostrych kawałków nie zagrażających zdrowiu użytkowników (fot. 1). Charakterystyczny dla szkła hartowanego sposób pękania jest wynikiem powstawania w jego przekroju trwałych naprężeń: ściskających na powierzchni i rozciągających w środku. Uzyskuje się to w kontrolowanym procesie polegającym na ogrzaniu szkła do temperatury około 650oC i gwałtownym jego schłodzeniu strumieniami sprężonego powietrza.

 
 Fot. 1. Siatka spękań szkła termicznie hartowanego

W analogicznym procesie, poprzez wydłużenie czasu chłodzenia, uzyskuje się szkło termicznie wzmocnione. Szkło takie rozbite, pęka z powstawaniem dużych odłamków, których chociaż jedna krawędź dochodzi do obszaru brzegowego odległego 25 mm od krawędzi lub obszaru o promieniu 100 mm wokół punktu uderzenia (fot. 2).

 
Fot. 2. Siatka spękań szkła termicznie wzmocnionego 

Mogą również powstać odłamki o obrzeżach nie sięgających obydwu tych obszarów. Odłamki te o powierzchni mniejszej od 100 mm2 nazywa się „cząstkami” a o powierzchni większej od tej wielkości „wysepkami”.

Ze względu na taki sposób pękania, szkła termicznie wzmocnionego nie można zaliczyć do szkieł bezpiecznych. Jego właściwości fizyczne ustępują szkłu hartowanemu, są natomiast lepsze od tych parametrów dla szkła odprężonego. Osiąga ono dwukrotnie większą wytrzymałość mechaniczną i pół raza większą odporność termiczną niż szkła odprężone, a rozbite pozostaje w ramie, co ma szczególne znaczenie przy oszkleniach na dużej wysokości.

Ze względu na brak dostrzegalnych przy obserwacji szkła w świetle spolaryzowanym pod pewnym kątem plam, jego jakość optyczna przewyższa znacznie jakość optyczną szkła hartowanego. Zarówno szkło termicznie hartowane jak i szkło termicznie wzmacniane powinno spełniać wymagania jakościowe w zakresie swojego wyglądu, a przede wszystkim parametrów użytkowych.

Wymagania te zostały opisane w normach:
. PN-EN 12150-1 Szkło w budownictwie. Termicznie hartowane bezpieczne szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe. Część 1: Definicje i opis
PN-EN 1863-1 Szkło w budownictwie. Termicznie wzmocnione szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe. Część 1: Definicje i opis.

Dla zapewnienia komfortu stosowania szkła hartowanego pod kątem jego bezpieczeństwa, wszyscy producenci tego szkła zostali zobligowani do uzyskiwania certyfikatów zgodności jakości produkowanego szkła z wymogami w/w normy i  rzeprowadzania w tym celu stosownych badań.

Uzyskiwanie certyfikatów jakości dla szkła termicznie wzmocnionego jest dobrowolne.

Badania szkła termicznie hartowanego i termicznie wzmocnionego
O jakości szkła termicznie hartowanego i termicznie wzmocnionego decyduje jego wygląd, tj.:
. kształt i wymiary, oraz
. sposób jego obróbki: wykończenia obrzeży, otworów, nacięć
i wycięć.

Większe znaczenie dla jakości tych szkieł mają ich parametry użytkowe, które w przypadku szkła hartowanego są odzwierciedleniem stopnia zahartowania.

Są to:
. charakter siatki spękań, czyli sposób jego pękania po rozbiciu,
. wytrzymałość na zginanie, oraz
. wytrzymałość na uderzenie wahadłem z oponami – tylko dla szkła hartowanego.

Kształt i wymiary
Określenia kształtu i wymiarów szyby dokonuje się przez umieszczenie jej na szablonie stanowiącym układ dwu współśrodkowych prostokątów o bokach wzajemnie do siebie równoległych, z których większy powstał przez powiększenie, a mniejszy przez pomniejszenie wymiarów nominalnych szyby o dopuszczalną tolerancję. Wielkość dopuszczalnej odchyłki zależy od wymiarów nominalnych boków szyby, jej grubości (w przypadku szkła hartowanego) oraz sposobu obróbki szkła (poziomy lub pionowy). Dopuszczalne tolerancje wymiarowe zestawiono w tabeli 1.

 
 Tabela 1. Tolerancje wymiarów

Uznaje się, że szyba mieszcząca się wewnątrz obszaru zawartego między zarysami tych dwu prostokątów posiada właściwy kształt i wymiary. Grubość szyb sprawdza się mikrometrem w czterech punktach położonych na środku każdego boku i za każdym razem odnosi do dopuszczalnej, zależnej od grubości nominalnej i od rodzaju szkła tolerancji. Zestawiono je w tabeli 2.

 
 Tabela 2. Tolerancje grubości

Wypukłość szkła ocenia się ustawiając szybę na dłuższym boku w pozycji pionowej na dwu podporach o przekroju kwadratowym, w ten sposób by na nich znalazły się punkty odpowiadające ¼ i ¾ długości szyby. Norma definiuje dwa rodzaje wypukłości: całkowitą i lokalną.

Wypukłość całkowitą sprawdza się wzdłuż wszystkich obrzeży i przekątnych, natomiast wypukłość lokalną równolegle do każdego obrzeża w odległości 25 mm od niego. W obydwu przypadkach przykłada się do szyby prosty metalowy liniał, o długości co najmniej równej długości przekątnej szyby w przypadku wypukłości całkowitej, lub długości 300 mm, przy określaniu wypukłości lokalnej. Mierzy się szczelinomierzem maksymalną odległość liniału od wklęsłej powierzchni szkła. Miarą wypukłości całkowitej jest wartość tej odległości podzielona przez długość przekątnej lub długość boku (w zależności od tego gdzie występuje), natomiast wypukłości lokalnej – wartość odchyłki na odcinku 300 mm. Maksymalne dopuszczalne wartości wypukłości całkowitej i lokalnej zestawiono
w tabeli 3.

 
Tabela 3 Maksymalne wartości wypukłości całkowitej i lokalnej 

Jakość wykonania szkła hartowanego lub wzmocnionego, związana z poziomem jego wcześniejszej obróbki, oceniana jest wizualnie. Obrzeża kwalifikuje się do jednego z rodzajów obróbki uznając go za: obrzeże zebrane lub zeszlifowane (z błyszczącymi obszarami), albo zeszlifowane i wygładzone lub wypolerowane (bez obszarów błyszczących). W przypadku występowania otworów określa się ich wymiary, usytuowanie względem siebie, oraz względem naroży i krawędzi. Tolerancje średnicy otworów zestawiono w tabeli 4.

 
 Tabela 4. Tolerancje średnicy otworów

Zaleca się by odległość obrzeża otworu od krawędzi szkła i odległość między obrzeżami dwu otworów była większa od podwójnej grubości szkła, a odległość obrzeża od naroża od sześciokrotnej grubości szkła.

Charakter siatki spękań szkła termicznie hartowanego i termicznie wzmocnionego
Badanie to przeprowadza się zgodnie z punktem 8 normy
PN-EN 12150-1 dla szkła hartowanego i normy PN-EN 1863-1 dla szkła wzmocnionego. Badaniu poddaje się 5 próbek szkła o wymiarze 360x1100 mm. Każdą z próbek szkła skleja się z drugą taką samą za pomocą taśmy klejącej. Rozbija się ją uderzając w punkcie znajdującym się na środku dłuższego boku, w odległości 13 mm lub 20 mm od krawędzi szyby, odpowiednio dla szkła hartowanego i wzmocnionego. Używa się do tego celu młotka o masie 75 g, punktaka uruchamianego siłą sprężyny, lub innego urządzenia o utwardzanym ostrzu. Zaleca się by promień krzywizny ostrza wynosił w przybliżeniu 0,2 mm. Przy ocenie siatki spękań nie uwzględnia się pasa brzegowego o szerokości 25 mm i obszaru wewnątrz okręgu o promieniu 100 mm wokół punktu uderzenia. Ze względu na różnice w uzyskiwanym obrazie siatki spękań wynik badania interpretowany jest odmiennie. Dla szkła hartowanego ocenia się go zliczając wolne od pęknięć (nie zawierające żadnych pęknięć łączących jedno obrzeże z pozostałymi) odłamki w dowolnie wybranym kwadracie o boku 50 mm, oraz mierząc długość odłamków wydłużonych. Kwadrat ten rysuje się na szkle przy pomocy szablonu w miejscu największych odłamków (fot. 1) i określa się ich liczbę w wyznaczonym przez niego obszarze. Przy zliczaniu przyjmuje się zasadę, że odłamki znajdujące się wewnątrz kwadratu liczy się jako całe , natomiast przecięte przez boki kwadratu jako pół. Uzyskane wyniki odnosi się do wymagań, zależnych od rodzaju szkła i jego grubości. Zamieszczono je w tabeli 5.

  
 Tabela 5. Minimalna wymagana liczba odłamków i maksymalna
 długość odłamków wydłużonych

W przypadku szkła wzmocnionego zlicza się i waży każdy z odłamków dużych – „wysepek”, oraz określa całkowitą wagę odłamków małych – „cząstek”. Wagę przelicza się na powierzchnię. Każda badana próbka szkła powinna mieć nie więcej niż 2 „wysepki” i powierzchnia każdej z nich nie może przekraczać 1000 mm2. Łączna powierzchnia wszystkich „cząstek” nie powinna być większa niż 5000 mm2.

Wytrzymałość na zginanie szkła termicznie hartowanego i termicznie wzmocnionego
Badanie to przeprowadza się w oparciu o metodykę opisaną w punkcie 7 PN-EN 1288-3, na urządzeniu wytrzymałościowym – prasie (fot. 3), poddając 10 próbek o wymiarach 360x1100 mm czteropunktowemu zginaniu. Wcześniej dokonuje się pomiarów długości, szerokości oraz grubości próbki.

 

 Fot. 3. Prasa do badania wytrzymałości szkła na czteropunktowe zginanie

Próbkę umieszcza się na podporze z dwoma wyłożonymi gumą metalowymi wałkami o średnicy 50 mm, położonymi w odległości 1000 mm względem siebie. Szkło emaliowane układa się stroną emaliowaną do góry. Takimi samymi dwoma wałkami odległymi od siebie o 200 mm, próbka naciskana jest od góry. Próbka zginana jest z szybkością 2 ±0,4 N/mm2. Zginanie prowadzi się aż do jej zniszczenia. Odczytuje się wartość siły niszczącej. Z jej wartości oblicza się wytrzymałość szkła na zginanie korzystając z wzoru:



gdzie:
k – współczynnik wymiarowy, przy określaniu wytrzymałości całkowitej =1
Fmax – maksymalna siła niszcząca [N]
Ls – odległość między liniami środkowymi wałków podpierających [mm]
Lb – odległość między liniami środkowymi wałków zginających [mm]
B – szerokość średnia próbki [mm]
h – średnia (z 4 pomiarów wykonywanych na środku każdego
boku) grubość próbki [mm]
sbG – naprężenie zginające próbki wywołane przez ciężar własny próbki [N/mm2]
r – gęstość szkła: 25x10-7 [kg/mm3]
g – przyśpieszenie ziemskie: 9,81x103 [mm/s2]

Notuje się ponadto wielkość strzałki ugięcia i czasu trwania zginania aż do pęknięcia próbki. Uzyskane wartości porównuje się z wymaganiami, zawartymi w normie PN-EN 12150-1 dla szkła hartowanego i normie PN-EN 1863-1 dla szkła wzmocnionego, różnymi dla szkieł w zależności od technologii ich wytwarzania. Zestawiono
je w tabeli 6.

 
 Tabela 6. Wymagana wytrzymałość szkła na zginanie

Wytrzymałość na uderzenie wahadłem z oponami szkła termicznie hartowanego
Badanie wahadłem z oponami odtwarza sytuację przypadkowego zderzenia człowieka z szybą. Przeprowadza się go zgodnie z punktem 9.5 normy PN-EN 12150-1, przy zastosowaniu metodyki opisanej w punkcie 5.3 normy PN-EN-12600, na stanowisku badawczym (fot. 4), którego zasadniczą część stanowi rama metalowa i zawieszone na linie dwie opony, napełnione powietrzem o ciśnieniu 0,35 MPa. Zamocowane są one na metalowym trzpieniu tworząc końcówkę wahadła o masie 50 kg. Badaną próbkę o wymiarach 876x1938 mm mocuje się w ramie metalowej wyścielanej gumą o odpowiedniej twardości. Po zamocowaniu próbki opony podciąga się na wysokość 190 mm, zwalnia zaczep liny odciągającej tak by opony spadając swobodnie uderzyły w środek geometryczny próbki.

 
 Fot. 4. Stanowisko do badania wytrzymałości szkła na uderzenie wahadłem
z oponami

Dokonuje się oględzin próbki i w wypadku jej pęknięcia wybiera 10 największych pozostałych w ramie odłamków, waży je i przelicza na powierzchnię, którą odnosi się do wymagań. Jeżeli wszystkie 4 badane próbki nie pękną albo pękną bezpiecznie tzn.10 największych wolnych od pęknięć, uwięzionych w ramie odłamków, posiada łączną masę nie większą niż masa odpowiadająca 65 cm2 badanej próbki, badane szkło uzyskuje klasę 3 wytrzymałości na uderzenie wahadłem z oponami. Tak samo postępuje się w celu określenia klas 2 i 1 zrzucając opony z wysokości odpowiednio: 450 i 1200 mm. Dopuszcza się stosowanie próbek które nie pękły przy uderzaniu ich wcześniej, oponami spadającymi z niższej wysokości.

Podsumowanie
W świetle coraz większych wymagań stawianych szkłu jako materiałowi budowlanemu, powstałemu w wyniku przetwórstwa szkła płaskiego, uwzględniając rosnącą liczbę jego producentów, niezwykle istotną stała się ich dbałość o uzyskiwanie jak najlepszych parametrów jakościowych swoich wyrobów.

Jednym z elementów kontroli jakości wyrobów jest przeprowadzanie ich badań, których wyniki pomagają w ustaleniu nieprawidłowości w procesie produkcyjnym jako przyczyn nie osiągania przez szkło cech wymaganych do zastosowania go w budownictwie.


Zofia Pollak
ISIC OZ Kraków 

inne artykuły tego autora:

- Wstępne badania typu szkieł bezpiecznych i szkła termicznie wzmocnionego , Zofia Pollak, Świat Szkła 3/2010

- Badanie jakości szkła termicznie hartowanego i termicznie wzmocnionego , Zofia Pollak, Świat Szkła 6/2008

- Ocena jakości szkła chemicznie wzmocnionego , Zofia Pollak, Świat Szkła 3/2008

- Oszklenie w kabinach prysznicowych , Zofia Pollak, Świat Szkła 10/2007 

- Wymagania i badania szkła klejonego-warstwowego , Zofia Pollak, Świat Szkła 4/2006

- Szkło klejone - technologia, właściwości, zastosowanie , Zofia Pollak, Świat Szkła 3/2006

- Ocena jakości szkła termicznie hartowanego i termicznie wzmocnionego , Zofia Pollak, Świat Szkła 1/2006    

więcej informacji: Świat Szkła 1/2006

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik