Kiedy hartowanie to za mało: rozwiązanie szklanej zagadki

Kiedy hartowanie to za mało: rozwiązanie szklanej zagadki

Press Release
27 gru 2021
Szkło hartowane jest nieodzownym elementem współczesnej architektury ze względu na bezpieczeństwo, wytrzymałość i odporność na pękanie termiczne. Zdarza się jednak, że dochodzi do pęknięcia takiego szkła i to bez wyraźnej przyczyny, co powoduje zaskoczenie i dezorientację wśród projektantów, firm wykonawczych i użytkowników.
szyby windowe

Dzięki swoim właściwościom, szkło hartowane jest nawet trzy do czterech razy mocniejsze niż zwykłe szkło o tej samej grubości, przez co staje się częstym wyborem architektów i projektantów wśród szkła bezpiecznego, dostępnego na rynku. Takie szkło jest powszechnie stosowane, zarówno w zastosowaniach komercyjnych, jak i mieszkaniowych, od okien i drzwi po balustrady i dachy ogrodów zimowych.

Szkło hartowane jest produkowane poprzez obróbkę cieplną tafli szkła, a następnie schłodzenie ich w kontrolowanym procesie. Formatki muszą być przycięte do odpowiedniego wymiaru, a ich krawędzie  poddane obróbce przed procesem hartowania. W wyniku tego procesu na powierzchni szkła powstają silne naprężenia ściskające, podczas gdy we wnętrzu występują naprężenia rozciągające. To dzięki tym równoważącym się naprężeniom szkło jest mocniejsze od zwykłego szkła float.

Przyczyny nieoczekiwanych pęknięć

Pomimo swoich właściwości szkło hartowane może pękać. Zdarza się tak, gdy dojdzie do pęknięcia przenikającego do wewnętrznej strefy naprężeń rozciągających. Wówczas tafla szkła pęknie i rozpadnie się na drobne kawałki. Dlaczego tak się dzieje? Jak znaleźć wyjaśnienie takiego zjawiska?

W przypadku pęknięcia istnieje wiele możliwych przyczyn, od przypadkowych lub celowych uszkodzeń mechanicznych po nieodpowiedni montaż lub zły projekt. Aby ustalić przyczynę uszkodzenia, należy zbadać odłamki szkła, szczególnie te wokół miejsca pęknięcia oraz sprawdzić system mocowania i metodę szklenia.

Uderzenie

Uszkodzenia mechaniczne w wyniku uderzenia mogą być zarówno celowe, poprzez rzucenie kamieniem w okno, jak i spowodowane przypadkowo, na przykład podczas gry w piłkę. Kiedy szkło pęknie przy uderzeniu, trudniej jest zidentyfikować przyczynę, chyba że ktoś był świadkiem tego pęknięcia, ponieważ kawałki szkła hartowanego często wypadają z ramy. Dodatkowo, uderzający obiekt - na przykład kamień – może znajdować się w pewnej odległości od potłuczonego szkła i nie jest brany pod uwagę przy analizie uszkodzeń. Wszystko to potrafi doprowadzić do błędnej diagnozy zjawiska „samoistnego pęknięcia” szyby.

Uszkodzenie krawędzi

Uszkodzenia szkła mogą wystąpić zarówno, gdy szkło jest już zainstalowane, jak i podczas jego przenoszenia, czy obróbki przed montażem – przykładem jest uszkodzenie krawędzi. Większość takich uszkodzeń spowoduje natychmiastowe pęknięcie, ale zdarzają się również nieznaczne uszkodzenia krawędzi, które mogą prowadzić do pęknięcia w późniejszym czasie.

W wielu przypadkach szkło hartowane może pozostać trwale stabilne. Jednak czasami uszkodzenie destabilizuje naprężenia wokół uszkodzonego obszaru w stopniu, który pozwala na działanie „mechanizmu statycznego zmęczenia”, co powoduje pęknięcie po jakimś czasie od wystąpienia pierwotnego uszkodzenia. To zjawisko może trwać kilka sekund, minut, dni lub nawet miesięcy od rzeczywistego wystąpienia i występuje stosunkowo rzadko, ponieważ z reguły szkło hartowane pęka w momencie uszkodzenia lub nie pęka wcale.

Błędy podczas instalacji

Większość systemów obramowań jest zaprojektowana tak, by szkło było odpowiednio podparte i aby nie występowała kumulacja naprężeń. Jednak nieprawidłowy montaż może spowodować niedopuszczalnie wysokie naprężenia w szkle. Na przykład, jeśli śruba nie jest w pełni dokręcona i styka się ze szkłem, a szkło jest narażone na działanie wiatru lub innego obciążenia, może dojść do pęknięcia szklanej tafli.

Problem inkluzji

Wtrącenia to mikroskopijne niedoskonałości szkła i chociaż większość z nich jest akceptowalna, powszechnie wiadomo, że wtrącenia siarczku niklu (NiS) w przypadku szkła hartowanego mogą powodować jego pękanie. Gdy szkło jest podgrzewane w procesie produkcyjnym, wzrasta również temperatura wtrąceń NiS. Kiedy tafle szkła są następnie szybko schładzane, aby uzyskać właściwości szkła hartowanego, wtrącenia siarczku niklu pozostają w wysokiej temperaturze. Z biegiem czasu, w procesie powrotu do formy niskotemperaturowej, mogą one zmieniać swoją objętość, co często prowadzi do przekroczenia dopuszczalnych naprężeń i w efekcie uszkodzenia szyby bez widocznej przyczyny.

siatka spękańZdarza się, że pęknięcia szkła hartowanego są błędnie przypisywane wtrąceniom NiS. Aby potwierdzić diagnozę z wtrąceniami, należy zebrać i zbadać całą taflę szkła, a analiza powinna zostać przeprowadzona przez odpowiednio wykwalifikowaną osobę. Ponieważ z reguły jest to trudne zadanie, często nikt się go nie podejmuje, a odłamki szkła są zwykle usuwane przed przeprowadzeniem jakiejkolwiek analizy.

W celu wyeliminowania ryzyka pękania szkła hartowanego, spowodowanego inkluzją NiS stosuje się test wygrzewania cieplnego HST (Heat Soak Test). 

Trudna zagadka?

Pęknięcia szkła hartowanego powodują zaskoczenie, szczególnie gdy początkowo wydaje się, że szkło pękło bez wyraźnej przyczyny. Jednak analiza takich czynników, jak system instalacji/osadzenia szkła w ramach, metoda szklenia, przedmioty w pobliżu i fragmenty rozbitego szkła, często może doprowadzić do wyjaśnienia przyczyny uszkodzenia i rozwiązania trudnej zagadki.

Więcej informacji na temat bezpiecznego szkła hartowanego marki Pilkington znajduje się <TUTAJ>