Rodzaje i przyczyny uszkodzeń szkła Część 2

Gorącego i zimnego szkła nie należy łączyć. W wielu takich przypadkach powstają pęknięcia, spowodowane nadmiernymi naprężeniami w szkle, wynikającymi z nierównomiernego ogrzania, rozszerzalności termicznej lub deformacji tafli szklanej. W tym artykule opisane zostaną przyczyny powodujące termiczne uszkodzenie szkła 

Ogólnie mówiąc, szkło pęka, jeśli naprężenia działające w szkle są większe niż wytrzymałość tego materiału na ściskanie lub rozciąganie (w zależności od działających obciążeń). Przyczyny powstawania takich naprężeń są wielorakie.

Pęknięcia termiczne szkła wywołane różnicami temperatur mogą wynikać z lokalnego ogrzewania części tafli szklanej. Może to wystąpić na przykład, gdy elementy wyposażenia ustawione są zbyt blisko szyby i rzucają cienie lub gdy na szybie namalowano obraz złożony ciemnych kolorów.

Również osłona przeciwsłoneczna zainstalowana między przegrodami (np. w fasadzie dwupowłokowej) i osłony przeciwsłoneczne umieszczone wewnątrz w przestrzeni szyby zespolonej mogą powodować pękanie szyb, a także ciemne szprosy umieszczone w przestrzeni międzyszybowej. Poniższa tabela pokazuje różne typy pęknięć termicznych szkła i ich przyczyny.

Prześledzimy rysy termicznie wywołanych pęknięć – zawsze zaczynające się od krawędzi szkła – odzwierciedlające podział na strefy zimne i ciepłe na tafli szklanej. „Idealne” termicznie wywołane rysy biegną wzdłuż linii najmniejszej wytrzymałości, czyli najkrótszą drogą między strefą gorącą i zimną, przy czym widoczne są wyraźne zmiany kierunku rozchodzenia się rysy.

Typowy i charakterystyczny jest tu prostopadły do krawędzi tafli kierunek rysy wejściowej i prostokątny układ zarysowań. Inaczej przebiegające rysy w formie meandrującej lub inny układ pęknięć powinny być poddane dalszej analizie. Również faliste mikropęknięcia, określane jako linie Wallnera*, wynikające z naprężeń na granicy strefy ciepłej i zimnej, łatwo zidentyfikować.

Dalszą cechą szczególną mogą być odpryski, które często występują w obszarze pierwszej zmiany kierunku rozchodzenia się rysy.

Schemat pęknięcia (rysy) wywołanego naprężeniami termicznymi w szkle niehartowanym

Termiczne pęknięcia szkła

Standardowe rysy termiczne
Ich przyczyny są następujące: zbyt głębokie osadzenie oszklenia i folie naklejane na szkło. Włożone w profile zestawy szyb zespolonych są narażone na działanie bezpośrednie promieni słonecznych. Poza tym skrzydła drzwi składanych lub przesuwnych, zawierające przeszklenie z niehartowanego szkła, w czasie zamykania oddziałują na siebie. Rysy powstałe w tym przypadku są wynikiem interakcji z efektami mechanicznymi.

Wachlarzowe pęknięcia termiczne
Powstają, gdy część oszklenia jest narażona na intensywne oddziaływanie promieniowania słonecznego lub gdy nagrzewnica z nadmuchem ciepłego powietrza ustawiona jest zbyt blisko szyby.

Termiczne pęknięcia na granicy światło-cień
Tutaj również kąt rysy wejściowej, jak też kąty dalszych rys rozchodzą się pod kątem prostym. Rysa wchodząca dociera do granicy ciepłej i zimnej strefy, po przejściu tuż ponad listwą dociskającą (mocującą) oszklenie w ramie okiennej dzieli się na kila oddzielnych pęknięć (wyraźnie widoczne linie Wallnera). Tworzenie się haczykowatego zakończenia rysy jest rzadkie. Inną cechą tego typu pęknięcia są odpryski, które często występują w miejscu zmiany kierunku rozchodzenia się pęknięcia. Przyczyny: oszklenie bardzo głęboko wpuszczone w ramę profilu, miejscowe zacienienie (np. naklejki) gdy szyba wystawiona jest na intensywne działanie promieni słonecznych. 

Termiczne pęknięcia na granicy światło-cień
Termiczne pęknięcia rozległe typ A
W przypadku tych rys, kąt rysy wejściowej jak też rys przechodzących są takie same. Rysy przebiegają wzdłuż granicy ciepłej i zimnej strefy, bez większych zmian kierunków. Odpryski pojawiają się rzadko, a linie Wallnera są możliwe.

Termiczne pęknięcia rozległe typ B
Kąt rysy wejściowej i rys rozchodzących jest również prostopadły, jednak bardziej wyraźne są zmiany kierunku strefy ciepłej i zimnej i możliwy jest podział rysy. Linie Wallnera i odpryski w obszarze zarysowań są często obecne. Przyczynami takich rys są, na przykład, tylko częściowo zasłonięta roleta, formowanie się granicy cienia w wyniku wystającego okapu dachu i w innych zacienionych miejscach, powstających w wyniku przyklejenia na szybie etykiet, folii lub podobnych.

Silne pęknięcia termiczne
W tym rodzaju pęknięć zarówno rysa wchodząca, jak też rozchodzące przebiegają pod kątem prostym. Jeśli rysa wchodząca jest na granicy strefy ciepłej i zimnej, dzieli się na kilka rys (wyraźnie widoczne linie Wallnera), które są mocno rozgałęzione i przebiegają prostoliniowo. Tworzenie się haczykowatego zakończenia rysy występuje rzadko. Inną cechą charakterystyczną są odpryski, które często występują w strefie zmiany kierunku rysy.

Powodem powstawania takich pęknięć są silne efekty termiczne w bezpośrednim sąsiedztwie szyby (np. nadmuch gorącego powietrza), składane (harmonijkowe) lub przesuwne drzwi ze szkła niehartowanego, w których skrzydła przesuwają się jedne za drugie. Takie rysy występują, gdy część szyby narażona jest na działanie intensywnego promieniowania słonecznego lub na taflę szkła naklejone są folie o wysokiej absorpcji promieni słonecznych.

Bardzo silne pęknięcia termiczne
W tym przypadku, zarówno kąt rysy wchodzącej i kąty rys odchodzących są pod kątem prostym. Gdy rysa wchodząca osiągnie granicę stref ciepłej i zimnej, podział rysy występuje kilka razy (wyraźnie widoczne linie Wallnera). Tworzenie haczykowatego zakończenia rysy jest rzadkie.

Dalszą cechą szczególną mogą być odpryski, które często występują w obszarze pierwszej zmiany kierunku rozchodzenia się rysy. Przyczyny: układanie gorącego asfaltu lanego zbyt blisko szyby bez odpowiedniej osłony, częściowo zacienione i uderzające w siebie przesuwne drzwi ze szkła niehartowanego oraz nadmuch gorącego powietrza w bezpośrednim sąsiedztwie tafli szklanej.

Daniel Giaquinto
Franz-Joerg Dall
Glaswelt 5/2012

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 1/2013