MX2011003291A - Proceso para la fabricacion de un vidriado laminado. - Google Patents

Proceso para la fabricacion de un vidriado laminado.

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Abstract

La invención se refiere a un proceso para hacer un vidriado laminado, donde se proporciona un separador de laminación entre dos sustratos de vidrio que tienen una función del vidriado, donde el método de antemano comprende: medir el módulo E de Young en una muestra del separador usando un analizador de viscosidad, variando la temperatura y la frecuencia mientras se imparte a la misma un movimiento dinámico constante; procesar de manera digital las curvas obtenidas usando las leyes WLF (Williams, Landel, Ferry) con objeto de establecer una regla de comportamiento E(f) del material de la muestra del separador a una temperatura dada; generar un modelo digital basado en un método de elemento finito en el doblado de una placa del vidriado laminado, donde las propiedades mecánicas de la muestra son el resultado de los pasos anteriores; comparar los resultados del cálculo digital con los obtenidos mediante las fórmulas analíticas en las cuales el papel del separador en la transferencia de cortante en el vidriado laminado se representa mediante un coeficiente de transferencia ?; variar el coeficiente de transferencia ? en las fórmulas analíticas, hasta que los resultados convergen; generar una función de transferencia ? = f(E) mediante iteración consecutiva.

Description

PROCESO PARA LA FABRICACIÓN DE UN VIDRIADO LAMINADO La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de un vidriado laminado que incorpora una capa intermedia de laminación, cuyo coeficiente de transferencia de cortante se ha optimizado.
De acuerdo con otro aspecto, la invención también se refiere a un vidriado laminado que incorpora este tipo de capa intermedia optimizada.
Se sabe que las leyes que gobiernan el comportamiento viscoelástico de las capa intermedias de laminación, diseñadas para la fabricación de vidriado laminado, tienen una influencia sobre el comportamiento mecánico de ese vidriado laminado cuando se le somete a una carga estática o cuasi estática.
La combinación de la intensidad de estas cargas, la forma en que están distribuidas, el tiempo durante el cual se aplican y la temperatura de aplicación en los diversos estados de límite, que se aplican al vidriado, hacen posible determinar las características estructurales (naturaleza, composición, grosor, etc.) de la capa intermedia que se va a usar en el ensamble del vidriado laminado .
Actualmente, la determinación de las características estructurales de la capa intermedia de laminación que se va a usar en la fabricación de un vidriado laminado, es el resultado de un modelo analítico que toma en consideración el grosor equivalente eg de un vidriado teórico sin la capa intermedia, de acuerdo con la siguiente ecuación: i donde : ? es el coeficiente de transferencia que caracteriza la participación efectiva de la capa intermedia en la transferencia del cortante entre los componentes del vidrio del ensamble laminado, coeficiente que es igual a 0 si la capa intermedia no proporciona una contribución al desempeño mecánico del ensamble formado por el vidriado laminado o, por el contrario, tiene un valor que tiende a 1 si la capa intermedia proporciona una contribución al desempeño mecánico del vidriado laminado; y ei es el grosor de cada sustrato de vidrio del vidriado.
En la literatura no hay disponibles ningún valor del coeficiente de transferencia ? ni un método para determinar el coeficiente de transferencia ?.
El caso límite de ? = 0 corresponde a una capa intermedia que proporciona un deslizamiento perfecto entre las capas del vidriado, en el cual no hay transferencia de esfuerzo constante, mientras que el caso limite de ? tendiente a 1 corresponde a la participación total de la capa múltiple en la transferencia del esfuerzo.
Se intenta determinar el coeficiente de transferencia ? entre esos casos limite, de manera que se determinen las clases de desempeño para las capas intermedias de laminación: a saber, las capas intermedias "flexibles", que proporcionan sólo una transferencia de esfuerzo cortante muy pequeña, o ninguna, típicamente las capas intermedias acústicas; las capas intermedias "estructuradoras", que proporcionan una transferencia sustancial de esfuerzo cortante; y las capas intermedias "estándar", cuya capacidad de transferencia del esfuerzo cortante cae entre las dos variaciones antes definidas.
Los vidriados laminados que usan capas intermedias que no son optimizadas respecto de su factor ? no están por lo tanto diseñadas de forma correcta, lo que posiblemente conduce a fallas mecánicas en caso de un esfuerzo no controlado.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es resolver estos inconvenientes, proponiendo un proceso para la fabricación de un vidriado laminado que incorpore al menos una capa intermedia de laminación optimizada.
Con este propósito, un tema de la invención es un proceso para la fabricación de un vidriado laminado, en el cual una capa intermedia de laminación se interpone entre dos sustratos que tienen una función del vidrio, de modo que, de antemano: - se realiza una medición del módulo 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 dinámico constante; - se hace un tratamiento numérico de las curvas obtenidas, usando las ecuaciones WLF (Williams-Landel-Ferry) , con objeto de establecer una ley que gobierne el comportamiento del material constitutivo de la muestra de la capa intermedia á una temperatura dada; se produce un modelo numérico basado en un método de elemento finito para el doblado de un panel vidriado laminado, donde las propiedades mecánicas de la muestra son el resultado de los pasos anteriores; - los resultados del cálculo numérico se comparan con los obtenidos con las fórmulas analíticas en las cuales la participación de la capa intermedia en la transferencia del cortante en el vidriado laminado se representa mediante un coeficiente de transferencia ?; - el coeficiente de transferencia ? se varía en las fórmulas analíticas hasta que los resultados convergen; - mediante iteraciones sucesivas, se construye una función de transferencia ? = f(E), donde ? es el coeficiente de transferencia y E es el módulo de Young de la capa intermedia.
Gracias a la capa intermedia optimizada, el vidriado laminado que incorpora a esta última tiene propiedades mecánicas mejoradas que corresponden al esfuerzo mecánico al que es sometida.
Dentro del contexto de la invención, un sustrato que tenga una función del vidrio puede ser un sustrato de vidrio o un sustrato de plástico.
En las modalidades preferidas de la invención, pueden aplicarse además una o ambas de las siguientes provisiones: - la temperatura se varía entre -20°C y + 60°C; - la frecuencia se varía entre 5xl0"7 Hz y 3xl0_1 Hz.
De acuerdo con otro aspecto, otro tema de la invención es también un grupo de capas intermedias que pueden ser usadas dentro de un vidriado laminado fabricado de esta manera.
Se dice que una capa intermedia tiene una función "estructuradora" si, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., y para una temperatura de uso de entre 0°C y 20°C: - a 0°C, E > 8*10? Pa; - a 10°C, E > 3*108 Pa; - a 20°C, E > lxlO8 Pa.
Se dice que una capa intermedia tiene una función "estándar" si, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., y para una temperatura de uso de entre 0°C y 20°C: - a 0°C, E > lxlO8 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 = lxlO8 Pa.
Se dice que una capa intermedia tiene una función "flexible o acústica" si, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., y para una temperatura de uso de entre 0°C y 20°C: - a 0°C, E > lxlO7 Pa y E = lxlO8 Pa; - a 10°C, E > 3?106 Pa y E = 2?107 Pa; - a 20°C, E > 5*105 Pa y E = 5?106 Pa.
Otro tema de la invención es un vidriado laminado que comprende al menos un primer sustrato que tiene una función del vidrio y un segundo sustrato que tiene una función del vidrio, donde estos sustratos son laminados usando una capa intermedia como se describe arriba.
Otro tema de la invención es un vidriado laminado que comprende al menos un primer sustrato que tiene una función del vidrio y un segundo sustrato que tiene una función del vidrio, entre los cuales se interpone una capa intermedia de laminación, donde este vidriado laminado es fabricado de acuerdo con un proceso como el antes descrito.
Las características y ventajas de la invención se harán aparentes en la siguiente descripción de un método de realización de un proceso para la fabricación de un vidriado laminado de acuerdo con la invención, que se da solamente a modo de ejemplo y con referencia a las Figuras adjuntas,' en las cuales: - la Figura 1 muestra la curva maestra a 20 °C para una capa intermedia estructuradora, sabiendo que el módulo E de Young a 20°C es una función de la frecuencia f, que varía de lxlO-7 a lxlO1 Hz; - la Figura 2 da un ejemplo de la curva de la función de transferencia, o curva de transferencia ? = f (E) , donde ? es el coeficiente de transferencia y E es el módulo de Young de la capa intermedia.
De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, al iniciar con dos sustratos que tienen una función del vidrio, que están diseñados para ser ensamblados mediante una técnica de laminación usando una capa intermedia de laminación, los parámetros mecánicos de esa capa intermedia se caracterizan de antemano, usando un analizador de viscosidad (VA400) vendido por la compañía Metravib.
Después de haber colocado en el analizador de viscosidad mencionado una muestra de la capa intermedia, se mide el módulo de Young en la muestra de la capa intermedia usando el analizador de viscosidad, variando la temperatura y la frecuencia mientras se aplica un desplazamiento dinámico constante, en particular en este ejemplo, un desplazamiento de lxlO"6 m.
Se midió una muestra de una capa intermedia de la marca "R 11", vendida por la compañía Solutia, dando, para un tiempo de carga de 3 seg., y a 20°C, un módulo E de Young de 2xl08 Pa.
Enseguida, se hace un tratamiento numérico de las curvas obtenidas usando las ecuaciones WLF (Williams-Landel_Ferry) (J.D. Ferry, "Viscoelastic Properties of Materials", publicado por Wiley (1980)) con objeto de establecer la ley de comportamiento E(f), es decir, la variación del módulo E de Young como una función de la frecuencia, del material constitutivo de esa muestra de la capa múltiple a una temperatura dada, que aquí es de 20°C, y que se llama en general la temperatura maestra.
Se produce un modelo numérico basado en el método de elemento finito para doblado de un panel del vidriado laminado, donde las propiedades mecánicas de la muestra son el resultado de los pasos anteriores. Este modelo numérico puede producirse usando un software de cómputo COSMOS-M, en el cual se incorpora un modelo no lineal de una placa de -SÍ-vidriado laminado que incluye a la capa intermedia en cuestión, donde la placa es simplemente soportada a cada lado, con una carga uniforme.
Entonces se comparan los resultados del cálculo numérico con los obtenidos con las fórmulas analíticas en las cuales la contribución de la capa intermedia a la transferencia de cortante en el vidriado laminado está representada por el coeficiente de transferencia ?. Estas fórmulas analíticas son el tema del Apéndice B del estándar de diseño europeo prEN 13474. Estas fórmulas analíticas involucran en particular el grosor del vidriado, que puede ser dado por ejemplo por la siguiente ecuación para los grosores eq equivalentes del vidriado laminado: donde e¿ es el grosor de cada sustrato que tiene una función del vidrio del vidriado.
El coeficiente de transferencia ? es variado en las fórmula analíticas hasta que converge el resultado, y se construye por iteraciones sucesivas una función de transferencia ? = f (E) , un ejemplo ilustrativo de lo cual se da en la Figura 2.
A partir de esta curva, para esta muestra, a 20°C y para un tiempo de carga de 3 seg., se obtuvo un valor de ? = 0.7. Bajo estas condiciones, la capa intermedia puede ser llamada una capa intermedia "estructuradora".
El proceso de acuerdo con la invención se repitió con otras capas intermedias de laminación, y se obtuvo lo siguiente: con una capa intermedia de la marca RB41, vendida por Solutia, a 20°C, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., E = 9 MPa, ? = 0.4. Bajo estas condiciones, la capa intermedia puede llamarse una capa intermedia "estándar"; y - con una capa intermedia de la marca SC, vendida por KEG, a 20°C, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., E = 1 MPa, ? = 0.1. Bajo estas condiciones, la capa intermedia puede llamarse una capa intermedia "flexible o acústica".
Usando una capa intermedia de cada uno de estos tipos, es posible producir el vidriado laminado que comprende dos sustratos SI y S2 unidos entre si a través de una de sus caras principales, usando esta capa intermedia.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la fabricación de un vidriado laminado, en el cual una capa intermedia de laminación se interpone entre dos sustratos que tienen una función del vidrio, caracterizado en que, de antemano: - se realiza una medición del módulo E de Young sobre una muestra de la capa intermedia, usando un analizador de viscosidad, variando la temperatura y la frecuencia mientras se impone un desplazamiento dinámico constante; - se hace un tratamiento numérico de las curvas obtenidas, usando las ecuaciones WLF (Williams-Landel-Ferry) , con objeto de establecer una ley que gobierne el comportamiento del material constitutivo de la muestra de la capa intermedia a una temperatura dada; -se produce un modelo numérico basado en un método de elemento finito para el doblado de un panel vidriado laminado, donde las propiedades mecánicas de la muestra son el resultado de los pasos anteriores; - los resultados del cálculo numérico se comparan con los obtenidos con las fórmulas analíticas en las cuales la participación de la capa intermedia en la transferencia del cortante en el vidriado laminado se representa mediante un coeficiente de transferencia ?; - el coeficiente de transferencia ? se varía en las fórmulas analíticas hasta que los resultados convergen; - mediante iteraciones sucesivas, se construye una función de transferencia ? = f(E), donde ? es el coeficiente de transferencia y E es el módulo de Young de la capa intermedia.
2. El proceso de fabricación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la temperatura se varia entre -20°C y +60°C.
3. El proceso de fabricación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la frecuencia se varia entre 5xl0~7 Hz y 3xl0_1 Hz.
4. Una capa intermedia usada en el proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que la capa intermedia se dice que tiene una función "estructuradora" y es tal que, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., y para una temperatura de uso de entre 0°C y 20°C: - a 0°C, E > 8?108 Pa; - a 10°C, E > 3*108 Pa; - a 20°C, E > lxlO8 Pa.
5. Una capa intermedia usada en el proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada en que se dice que la capa intermedia tiene una función "estándar" y es tal que, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., y para una temperatura de uso de entre 0°C Y 20°C: - a 0°C, E > lxlO8 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.
6. Una capa intermedia usada en el proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada en que se dice que la capa intermedia tiene una función "flexible o acústica" y es tal que, para un tiempo de carga de viento de 3 seg., y para una temperatura de uso de entre 0°C Y 20°C: - a 0°C, E ·> lxlO7 Pa Y E = ????8 Pa; - a 10°C, E > 3*106 Pa Y E = 2*107 PA; - a 20°C, E > 5?105 Pa Y E = 5?106 Pa.
7. Un vidriado laminado que comprende al menos un primer sustrato que tiene una función del vidrio y un segundo sustrato que tiene una función del vidrio, donde estos sustratos son laminados usando una capa intermedia de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6.
8. Un vidriado laminado que comprende al menos un primer sustrato que tiene una función del vidrio y un segundo sustrato que tiene una función del vidrio, entre los cuales se interpone una capa intermedia de laminación, caracterizado en que se fabrica mediante un proceso de fabricación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3. RE SUMEN La invención se refiere a un proceso para hacer un vidriado laminado, donde se proporciona un separador de laminación entre dos sustratos de vidrio que tienen una función del vidriado, donde el método de antemano comprende: medir el módulo E de Young en una muestra del separador usando un analizador de viscosidad, variando la temperatura y la frecuencia mientras se imparte a la misma un movimiento dinámico constante; procesar de manera digital las curvas obtenidas usando las leyes WLF (Williams, Landel, Ferry) con objeto de establecer una regla de comportamiento E(f) del material de la muestra del separador a una temperatura dada; generar un modelo digital basado en un método de elemento finito en el doblado de una placa del vidriado laminado, donde las propiedades mecánicas de la muestra son el resultado de los pasos anteriores; comparar los resultados del cálculo digital con los obtenidos mediante las fórmulas analíticas en las cuales el papel del separador en la transferencia de cortante en el vidriado laminado se representa mediante un coeficiente de transferencia a; variar el coeficiente de transferencia ? en las fórmulas analíticas, hasta que los resultados convergen; generar una función de transferencia ? = f (E) mediante iteración consecutiva.
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