Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 07 okladka

 

       7-8/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

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

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

  

VITRUM Swiat Szkla Web

 

ift 480x105px RFT19 engl 

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Ocena jakości szkła chemicznie wzmocnionego
Data dodania: 28.03.08

Wzrost zapotrzebowania budownictwa na szkło o coraz lepszych parametrach użytkowych w powiązaniu z nadprodukcją szkła float, uzyskiwanego w wysokowydajnym procesie, miał zasadniczy wpływ na rozwój jego przetwórstwa. Szkło jest materiałem kruchym, skłonnym do rozbicia, co w kontekście zastosowania go jako materiału budowlanego stanowi obok licznych jego zalet, podstawową wadę. Główną przyczyną kruchości szkła i jego niskiej wytrzymałości mechanicznej jest stan jego powierzchni i obecność mikropęknięć. Stworzenie w szkle takiego układu sił, że warstwy zewnętrzne są ściskane, a wewnętrzne rozciągane może zapobiec ich rozprzestrzenianiu. Uzyskuje się to w procesie termicznego hartowania i wzmacniania szkła. Do tego samego celu prowadzi również jego wzmacnianie chemiczne. 

Wzmacnianie chemiczne a termiczne hartowanie
    Wzmacnianie chemiczne polega na powierzchniowej wymianie jonów Na+ o mniejszej średnicy na jony K+ o większej średnicy, co sprzyja powstawaniu sił ściskających na powierzchni. Dla uzyskania tego efektu, szkło poddaje się reakcji chemicznej ze stopioną solą potasową np. KNO3 w temperaturze 500oC. Czas jej oddziaływania na szkło wynosi 12 godzin. Wymiana jonów sodu na jony potasu następuje w tym procesie na drodze dyfuzji. Dzięki takiej obróbce szkło uzyskuje 2-4 krotną poprawę wytrzymałości. Staje się mniej kruche, ale podobnie jak szkło wzmacniane termicznie, nie nabiera cech materiału bezpiecznego, jak to ma miejsce w przypadku szkła hartowanego termicznie. Lepsza jest natomiast jego jakość optyczna. W szkle wzmacnianym chemicznie nie występują obserwowane pod pewnym kątem plamy, charakterystyczne dla szkła hartowanego termicznie.
    Wzmacniać chemicznie można głównie szkło float, ale również szkło ciągnione i walcowane wzorzyste, w wersji płaskiej i giętej. Szkło chemicznie wzmacniane znajduje zastosowanie jako pojedyncze, może ono także stanowić materiał wyjściowy do produkcji szkieł warstwowych i szyb zespolonych. Szkło chemicznie wzmacniane powinno spełniać wymagania jakościowe w zakresie swojego wyglądu, a przede wszystkim parametrów użytkowych. Wymagania te, jak również metodyka przeprowadzenia badań zostały opisane w normie PN-EN 12337-1 pt.: Szkło w budownictwie. Chemicznie wzmocnione szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe. Część 1: Definicje i opis.

Badania szkła chemicznie wzmocnionego wg PN-EN 12337-1
    Szkło chemicznie wzmocnione charakteryzują:
● cechy opisujące jego wygląd tj.: kształt, wymiary i sposób obróbki: wykończenia obrzeży, otworów, nacięć i wycięć, oraz
● parametry użytkowe: charakter siatki spękań ,wytrzymałość na zginanie i odporność termiczna.

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, zależną od nich tolerancję. Dopuszczalne odchyłki wymiarowe, odnoszone oddzielnie do każdego z boków, zestawiono w tabeli 1.
    Uznaje się, że szyba mieszcząca się wewnątrz obszaru zawartego między zarysami tych dwu prostokątów posiada właściwy kształt i wymiary. Przy podawaniu wymiarów szkła należy ustalić, który z nich jest długością, a który szerokością, a w przypadku szkła walcowanego wzorzystego określić ponadto kierunek wzoru w odniesieniu do jednego z nich.
    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, pokazanej w tabeli 2.

Charakter procesu chemicznego wzmacniania szkła uniemożliwia otrzymanie wyrobu tak płaskiego, jak szkło odprężone. Odchylenia od płaskości w szkle zależą od jego grubości, wymiarów i stosunku między wymiarami. Wypukłość całkowitą szyby ocenia się ustawiając ją w pozycji pionowej i opierając jej dłuższy bok na dwu klockach o przekroju kwadratowym tak, by punkty odpowiadające ¼ i ¾ jego długości znalazły się  w środku tych podpór. Wypukłość całkowitą sprawdza się wzdłuż wszystkich obrzeży i przekątnych. Przykłada się w tym celu do szyby prosty metalowy liniał o długości co najmniej równej długości przekątnej szyby i mierzy szczelinomierzem maksymalną jego odległość od wklęsłej powierzchni szkła. Miarą wypukłości całkowitej jest wartość tej odległości podzielona przez długość przekątnej lub długość boku (w zależności od tego gdzie występuje). Maksymalne dopuszczalne wartości wypukłości całkowitej zestawiono w tabeli 3.
    Jakość wykonania szkła wzmocnionego chemicznie, 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), zeszlifowane wygładzone (bez obszarów błyszczących) lub wypolerowane. Dopuszcza się nadawanie obrzeżom różnych kształtów przez zastosowanie zróżnicowanych technik obróbki. Istnieje pełna dowolność nie tylko w rodzaju obrzeża,  ale również w kształcie nadawanym wyrobom – nie muszą być prostokątne - i wykonywaniu w nich nacięć i wycięć. W przypadku występowania otworów, określa się ich wymiary, usytuowanie względem siebie, oraz względem naroży i krawędzi. Norma uwzględnia tylko otwory okrągłe, wykonywane w szkle o grubości nie mniejszej niż 4 mm. Średnica otworów zasadniczo nie powinna być mniejsza niż grubość nominalna szkła. Wykonanie otworów mniejszych jak również sposób wykończenia obrzeży otworów powinien być uzgodniony z producentem. Tolerancje średnicy otworów zestawiono w tabeli 4.
    Przy rozmieszczaniu otworów należy brać pod uwagę kształt, wymiar i grubość szyby, oraz ilość i średnicę otworów. Zaleca się by odległość obrzeża otworu od krawędzi szkła i odległość między obrzeżami dwu otworów nie była mniejsza od podwójnej grubości szkła, a odległość obrzeża otworu od naroża była równa lub większa od sześciokrotnej grubości szkła. Zalecenia te odnoszą się do szyb z maksymalnie czterema otworami. Środek każdego otworu jest punktem w układzie współrzędnym o początku w miejscu rzeczywistego lub domniemanego naroża, przy założonych wartościach x i y. Tolerancje rozmieszczenia otworów są takie same jak odchyłki dla wymiarów.

 Charakter siatki spękań
    Szkło chemicznie wzmocnione, rozbite przy przekroczeniu jego wytrzymałości, rozpada się na duże kawałki o nieregularnych kształtach z ostrymi narożami. Charakter siatki spękań przypomina obraz uzyskiwany przy rozbiciu szkła odprężonego. Norma nie precyzuje sposobu oceny jakości pękania takiego szkła.

Wytrzymałość na czteropunktowe zginanie
    Badanie wytrzymałości szkła chemicznie wzmocnionego przeprowadza się w oparciu o metodykę opisaną w punkcie 7 PN-EN 1288-3, na urządzeniu wytrzymałościowym – prasie (fot.1), poddając 10 próbek o wymiarach 360x1100 mm czteropunktowemu zginaniu.
    Wcześniej dokonuje się pomiarów długości, szerokości oraz grubości próbki. Próbkę umieszcza się na podporze z dwoma wyłożonymi gumą metalowymi wałkami o średnicy 50 mm, położonymi w odległości 1000 mm względem siebie. 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. Z wartości odczytanej siły niszczącej oblicza się wytrzymałość szkła na zginanie korzystając z wzoru:



w którym:


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]
σbG – naprężenie zginające próbki wywołane przez ciężar własny próbki [N/mm2]
ρ – 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 12337-1, różnymi dla szkieł, w zależności od technologii ich wytwarzania. Pokazano je w tabeli 5.

Odporność termiczna
    Szkło chemicznie wzmocnione zachowuje swoje parametry wytrzymałościowe w warunkach ciągłej pracy w temperaturze do 200oC i w temperaturach poniżej zera. Szkło to jest odporne na nagłe zmiany temperatury i w zależności od jego grubości i wykończenia obrzeża wytrzymuje szoki termiczne od 100-200oC. Norma nie podaje sposobu oceny jakości szkła wzmacnianego chemicznie pod kątem jego odporności termicznej.

Znakowanie
    Od szkła chemicznie wzmocnionego wymaga się by było ono trwale oznakowane. Oznakowanie powinno zawierać: nazwę lub znak firmowy producenta oraz numer opisującej go normy PN-EN 12337-1.

Podsumowanie
    Przewaga podaży w stosunku do popytu i duża konkurencja na rynku spowodowały, że tylko najlepsze wyroby mogą znaleźć nabywców. W świetle tego, dużego znaczenia nabrał problem ich jakości. Dotyczy to również materiałów budowlanych, w tym szkła. Utrzymanie swojej pozycji na rynku to dla jego producentów nieustanna kontrola parametrów jakościowych swoich wyrobów. Znajomość stosownych norm, wymagań i procedur badawczych to pierwszy krok w dążeniu do tego celu.

Zofia Pollak
Instytut Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych
Oddział Szkła w Krakowie
 

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 Szkla 3/2008 
 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik