ES2592879T3 - Procedimiento de fabricación de un acristalamiento laminado - Google Patents

Procedimiento de fabricación de un acristalamiento laminado Download PDF

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Abstract

Procedimiento de fabricación de un acristalamiento laminado, en el que una capa intermedia de laminación se interpone entre dos sustratos con función vítrea, caracterizado por que, de antemano: - se procede a una medición del módulo de Young E sobre una muestra de dicha capa intermedia, con ayuda de un analizador de viscosidad haciendo variar la temperatura y la frecuencia mientras se impone un desplazamiento dinámico constante; - se procede a un tratamiento numérico de las curvas obtenidas, con ayuda de las ecuaciones WLF (Williams, Landel, Ferry), para establecer una ley de comportamiento del material que constituye dicha muestra de la capa intermedia a una temperatura dada; - se realiza un modelo numérico basado en un método de elementos finitos en flexión de una placa del acristalamiento laminado, donde las propiedades mecánicas de la muestra son el resultado de las etapas anteriores; - los resultados del cálculo numérico se comparan con los obtenidos con las fórmulas analíticas en las que la participación de la capa intermedia en la transferencia de cizalla en el acristalamiento laminado se representa mediante un coeficiente de transferencia ω; - se hace variar el coeficiente de transferencia ω en las fórmulas analíticas hasta la convergencia de los resultados - se construye por iteración sucesiva una función de transferencia ω >= f(E), donde ω es el coeficiente de transferencia y E es el módulo de Young de la capa intermedia.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de fabricacion de un acristalamiento laminado
La presente invencion se refiere a un procedimiento de fabricacion de un acristalamiento laminado que incorpora una capa intermedia de laminacion, cuyo coeficiente de transferencia a la cizalla se ha optimizado.
De acuerdo con otro aspecto, la invencion tambien se refiere a un acristalamiento laminado que incorpora este tipo de capa intermedia optimizada.
Se sabe que las leyes que gobiernan el comportamiento viscoelastico de las capas intermedias de laminacion, destinadas a la fabricacion de acristalamientos laminados, tienen una influencia sobre el comportamiento mecanico de estos acristalamientos laminados cuando se les somete a una carga estatica o cuasi estatica.
La combinacion de la intensidad de estas cargas, la forma en que estan distribuidas, el tiempo de aplicacion y la temperatura de aplicacion en los diversos estados lfmite, que se aplican al acristalamiento, hacen posible determinar las caractensticas estructurales (naturaleza, composicion, espesor, etc.) de la capa intermedia que se va a usar en el ensamblaje del acristalamiento laminado.
Actualmente, la determinacion de las caractensticas estructurales de la capa intermedia de laminacion que se va a usar en la fabricacion de un acristalamiento laminado, es el resultado de un modelo analftico que tiene en cuenta el espesor equivalente eq de un acristalamiento teorico sin la capa intermedia, de acuerdo con la siguiente ecuacion:
imagen1
donde:
w coeficiente de transferencia que caracteriza la participacion efectiva de la capa intermedia en la transferencia de cizalla entre los componentes del vidrio del ensamblaje laminado, que vale 0 si la capa intermedia no proporciona ninguna contribucion a las caractensticas mecanicas del ensamblaje constituido por el acristalamiento laminado o, por el contrario, tiene un valor que tiende a 1 si la capa intermedia proporciona una contribucion a las caractensticas mecanicas del acristalamiento laminado; y
e, es el espesor de cada sustrato de vidrio del acristalamiento.
En la bibliograffa no hay disponible ningun valor del coeficiente de transferencia w ni ningun metodo para determinar el coeficiente de transferencia w.
El caso lfmite de w = 0 corresponde a una capa intermedia que proporciona un deslizamiento perfecto entre las capas del acristalamiento, donde no hay transferencia de esfuerzo de cizalla, mientras que el caso lfmite de w tendente a 1 corresponde a la participacion total de una capa intermedia a la transferencia de esfuerzos.
Se busca determinar el coeficiente de transferencia w entre esos casos lfmite con el fin de determinar las clases de comportamiento para las capas intermedias laminadas, a saber, las capas intermedias denominadas "flexibles", que realizan solo una transferencia de esfuerzo de cizalla muy pequena, o ninguna, tfpicamente las capas intermedias acusticas; las capas intermedias denominadas "estructurantes", que realizan una transferencia sustancial de esfuerzo de cizalla; y las capas intermedias denominadas "estandar", cuya capacidad de transferencia de los esfuerzos de cizalla esta situada entre los dos campos antes definidos.
Los acristalamientos laminados que usan capas intermedias no optimizadas respecto de su factor w no estan por lo tanto dimensionadas de forma correcta, lo que pude conducir a fallos mecanicos en caso de solicitaciones no controladas.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invencion es resolver estos inconvenientes, proponiendo un procedimiento de fabricacion de un acristalamiento laminado que integre al menos una capa intermedia de laminacion optimizada.
A este efecto, la invencion tiene por objeto un procedimiento de fabricacion de un acristalamiento laminado, en el que una capa intermedia laminada se interpone entre dos sustratos con funcion vftrea, de modo que, de antemano:
- se realiza una medicion del modulo de Young E sobre una muestra de la capa intermedia, usando un analizador de viscosidad, variando la temperatura y la frecuencia mientras se impone un desplazamiento dinamico constante;
- se hace un tratamiento numerico de las curvas obtenidas, usando las ecuaciones WLF (Williams-Landel-Ferry), con
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objeto de establecer una ley de comportamiento del material que constituye dicha muestra de la capa intermedia a una temperatura dada;
- se realiza un modelo numerico basado en un metodo de elementos finitos en flexion de una placa del acristalamiento laminado, donde las propiedades mecanicas de la muestra son el resultado de las etapas anteriores;
- los resultados del calculo numerico se comparan con los obtenidos con las formulas analfticas en las cuales la participacion de la capa intermedia en la transferencia de la cizalla en el acristalamiento laminado se representa mediante un coeficiente de transferencia w;
- el coeficiente de transferencia w se vana en las formulas analfticas hasta que los resultados convergen;
- mediante iteraciones sucesivas, se construye una funcion de transferencia w = f(E), donde w es el coeficiente de transferencia y E es el modulo de Young de la capa intermedia.
Gracias a la capa intermedia optimizada, el acristalamiento laminado que integra esta ultima posee propiedades mecanicas mejoradas con relacion a las solicitaciones mecanicas a las que es sometido.
En el sentido de la invencion, un sustrato con funcion vftrea puede ser un sustrato de vidrio o de plastico.
En los modos de realizacion preferidos de la invencion, pueden aplicarse ademas una o ambas de las siguientes provisiones:
- la temperatura se vana entre -20°C y 60°C;
- la frecuencia se vana entre 5x10-7 Hz y 3x10-1 Hz.
De acuerdo con otro aspecto, la invencion tiene igualmente por objeto una gama de capas intermedias que pueden ser usadas dentro de un acristalamiento laminado fabricado de esta manera.
Se dice que una capa intermedia tiene una funcion "estructurante" si, para un tiempo de carga al viento de 3 s y para una temperatura de uso de entre 0°C y 20°C se tiene
- a 0°C, E > 8*108 Pa;
- a 10°C, E > 3*108 Pa;
-a 20°C, E > 1*108 Pa.
Se dice que una capa intermedia tiene una funcion "estandar" si para un tiempo de carga al viento de 3 s y para una temperatura de uso de entre 0°C y 20°C se tiene
-a 0°C, E > 1*108 Pa y E < 8*108 Pa;
- a 10°C, E > 2*107 Pa y E < 3*108 Pa;
-a 20°C, E > 5*106 Pa y E < 1*108 Pa.
Se dice que una capa intermedia tiene una funcion "flexible o acustica" si para un tiempo de carga aliento de 3 s y para una temperatura de uso de entre 0°C y 20°C se tiene
-a 0°C, E > 1*107 Pay E < 1*108 Pa;
-a 10°C, E > 3*106 Pay E < 2*107 Pa;
- a 20°C, E > 5*105 Pa y E < 5*106 Pa.
La invencion tiene igualmente por objeto un acristalamiento laminado que comprende al menos un primer sustrato que tiene funcion vftrea y un segundo sustrato con funcion vftrea, donde estos sustratos son laminados con ayuda de una capa intermedia como se describe arriba.
Ademas, la invencion tiene por objeto un acristalamiento laminado que comprende al menos un primer sustrato con funcion vftrea y un segundo sustrato con funcion vftrea, entre los que se interpone una capa intermedia de laminacion, donde este acristalamiento laminado es fabricado de acuerdo con un procedimiento como el antes descrito.
Las caractensticas y ventajas de la invencion se haran aparentes en la siguiente descripcion de un modo de realizacion de un procedimiento de fabricacion de un acristalamiento laminado de acuerdo con la invencion, que se da solamente a modo de ejemplo y con referencia a las Figuras adjuntas, en las cuales:
- la Figura 1 representa la curva maestra a 20°C para una capa intermedia denominada estructurante, a saber, la
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evolucion del modulo de Young E a 20°C es una funcion de la frecuencia f, que vana de 1x10-7 a 1x101 Hz;
- la Figura 2 da un ejemplo de realizacion de la curva representativa de la funcion de transferencia, o curva de transferencia w = f(E), donde w es el coeficiente de transferencia y E es el modulo de Young de la capa intermedia.
De acuerdo con un modo preferido de realizacion de la invencion, partiendo de dos sustratos con funcion vftrea, que se van a ensamblar mediante una tecnica de laminacion usando una capa intermedia de laminacion, se realzia previamente una caracterizacion de los parametros mecanicos de dicha capa intermedia con ayuda de un analizador de viscosidad (VA400) comercializado por la comparua Metravib.
Despues de haber colocado una muestra de dicha capa intermedia en este analizador de viscosidad, se procede a una medida del modulo de Young en la muestra de la capa intermedia usando el analizador de viscosidad haciendo variar la temperatura y la frecuencia mientras se aplica un desplazamiento dinamico constante, en particular en este ejemplo 1x10-6 m.
Asf, se ha ensayado una muestra de una capa intermedia de la marca "RM 11", comercializada por la comparMa “Solutia”, dando, para un tiempo de carga de 3 s y a 20°C, un modulo de Young E de 2x108 Pa.
A continuacion se procede a un tratamiento numerico de las curvas obtenidas usando las ecuaciones WLF (Williams, Landel, Ferry) (J.D. Ferry, "Viscoelastic Properties of Materials", Wiley (1980)) con objeto de establecer la ley de comportamiento E(f), es decir, la evolucion del modulo de Young E en funcion de la frecuencia, del material que constituye dicha muestra de la capa multiple a una temperatura dada, que aqu es de 20°C, y que se llama en general temperatura maestra.
Se realiza un modelo numerico basado en el metodo de elementos finitos en flexion de una placa del acristalamiento laminado, donde las propiedades mecanicas de la muestra son el resultado de las etapas anteriores. Este modelo numerico se realizara con ayuda del programa informatico COSMOS-M, en el que se habra integrado un modelo no lineal de una placa que constituye un acristalamiento laminado que incorpora la capa intermedia en cuestion, con apoyos simples sobre cada uno de los lados, y con una carga uniforme.
Entonces se comparan los resultados del calculo numerico con los obtenidos con las formulas analfticas en las que la contribucion de la capa intermedia a la transferencia de cizalla en el acristalamiento laminado esta representada por el coeficiente de transferencia w. Estas formulas analfticas son el objeto del Apendice B del proycto de norma europea prEN 13474. Estas formulas hacen intervenir particularmente el espesor del acristalamiento, que puede ser dado por ejemplo por la siguiente ecuacion del espesor equivalente eq del acristalamiento laminado:
imagen2
donde e,■ es el espesor de cada sustrato vftreo del acristalamiento.
Se hace variar el coeficiente de transferencia w en las formulas analfticas hasta la convergencia de los resultados, y se construye por iteracion sucesiva una funcion de transferencia w = f(E), cuyo ejemplo de realizacion se da en la Figura 2.
A partir de esta curva, se ha obtenido para esta muestra, a 20°C y para una carga durante 3 s un valor de w = 0,7; en estas condiciones, la capa intermedia puede ser calificada de capa intermedia "estructurante".
Se ha reproducido el procedimiento objeto de la invencion con otras capas intermedias de laminacion, y se ha obtenido:
- con una capa intermedia de la marca RB41, comercializada por “SOLUTIA”, a 20°C, viento 3 s, E = 9 MPa, w = 0,4; en estas condiciones la capa intermedia puede ser calificada de capa intermedia "estandar"; y
- con una capa intermedia de la marca SC, comercializada por “KEG”, a 20°C, viento 3 s, E = 1 MPa, w = 0,1; en estas condiciones, la capa intermedia puede ser calificada de capa intermedia "flexible o acustica".
A partir de la capa intermedia de cada uno de estos tipos, es posible elaborar acristalamientos laminados a partir de dos sustratos S1 y S2 asociados al nivel de una de su cara principal con la ayuda de esta capa intermedia.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de fabricacion de un acristalamiento laminado, en el que una capa intermedia de laminacion se interpone entre dos sustratos con funcion vftrea, caracterizado por que, de antemano:
    - se procede a una medicion del modulo de Young E sobre una muestra de dicha capa intermedia, con ayuda de un analizador de viscosidad haciendo variar la temperatura y la frecuencia mientras se impone un desplazamiento dinamico constante;
    - se procede a un tratamiento numerico de las curvas obtenidas, con ayuda de las ecuaciones WLF (Williams, Landel, Ferry), para establecer una ley de comportamiento del material que constituye dicha muestra de la capa intermedia a una temperatura dada;
    - se realiza un modelo numerico basado en un metodo de elementos finitos en flexion de una placa del acristalamiento laminado, donde las propiedades mecanicas de la muestra son el resultado de las etapas anteriores;
    - los resultados del calculo numerico se comparan con los obtenidos con las formulas analtticas en las que la participacion de la capa intermedia en la transferencia de cizalla en el acristalamiento laminado se representa mediante un coeficiente de transferencia w;
    - se hace variar el coeficiente de transferencia w en las formulas analtticas hasta la convergencia de los resultados
    - se construye por iteracion sucesiva una funcion de transferencia w = f(E), donde w es el coeficiente de transferencia y E es el modulo de Young de la capa intermedia.
  2. 2. Procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se hace variar la temperatura entre -20°C y 60°C.
  3. 3. Procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se hace variar la frecuencia entre 5x10-7 Hz y 3x10'1 Hz.
  4. 4. Procedimiento de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la capa intermedia se dice que tiene una funcion "estructurante" y es tal que, para un tiempo de carga al viento de 3 s y para una temperatura de uso comprendida entre 0°C y 20°C se tiene
    - a 0°C, E > 8*108 Pa;
    - a 10°C, E > 3*108 Pa;
    - a 20°C, E > 1*108 Pa.
  5. 5. Procedimiento de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se dice que la capa intermedia tiene una funcion "estandar" y es tal que, para un tiempo de carga al viento de 3 s y para una temperatura de uso de entre 0°C Y 20°C se tiene
    - a 0°C, E > 1*108 PayE < 8*108 Pa;
    - a 10°C, E > 2*107 Pa y E < 3*108 Pa;
    - a 20°C, E > 5*106 PayE < 1*108 Pa.
  6. 6. Procedimiento de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se dice que la capa intermedia tiene una funcion "flexible o acustica" y es tal que, para un tiempo de carga al viento de 3 s y para una temperatura de uso de entre 0°C Y 20°C se tiene
    - a 0°C, E > 1*107 Pa Y E < 1*108 Pa;
    - a 10°C, E > 3*106 PaY E < 2*107 PA;
    - a 20°C, E > 5*105 Pa Y E < 5*106 Pa.
    imagen1
    Modulo de Young a 20°C
    io4 1 '
    Frecuencia (Hz)
    FIGURA 1
    imagen2
    l,E+05 l,E+06 l,E+07 l.E+OX l.E+09 l.E+10
    MOdulo de Young E (Pa)
    FIGURA 2
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