PL209886B1 - Sposób wyboru wkładki polimerowej, wkładka polimerowa i oszklenie warstwowe z wkładką polimerową - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyboru wkładki polimerowej, wkładka polimerowa i oszklenie warstwowe z wkładką polimerową, korzystnie zapewniającą oszkleniu odpowiednie właściwości akustyczne.

Termin „wkładka polimerowa ma oznaczać monolityczną wkładkę albo kompozytową wkładkę składającą się z zespołu kilku polimerowych elementów w postaci warstw, żywic albo błon. Korzystnie przynajmniej jeden z elementów zawiera poliwinylobutyral (PVB).

Oszklenie warstwowe jest przeznaczone ogólnie do montażu w pojazdach albo budynkach. Jego główną zaletę stanowi jego wytrzymałość mechaniczna. Jest to spowodowane faktem, że po wystąpieniu uderzenia, zanim szkło popęka, wkładka korzystnie umożliwia pochłonięcie części energii poprzez rozproszenie lepkościowe. Rola wkładki jest ważna także dlatego, że gwarantuje ona w dużym zakresie integralność konstrukcji po całkowitym rozpadzie szkła, umożliwiając, dzięki przylepności fragmentów szkła do błony, zapobieganie rozpryśnięciu się odprysków szkła, w rezultacie zapobiegając poranieniu ludzi.

Ponadto staje się coraz bardziej pożądane, dla lepszego komfortu, aby wkładka umożliwiała oszkleniu także spełnienie kryteriów osiągów akustycznych, tak aby osłabić postrzeganie hałasu przenoszonego drogą powietrzną i/lub przenoszonego poprzez ciała stałe, osiągającego przedział pasażerski poprzez oszklenie.

Poliwinylobutyral (PVB) jest szeroko stosowany z powodu jego właściwości mechanicznych. Może on także zapewnić oszkleniu warstwowemu odpowiednie właściwości akustyczne, przy czym jego skład, obejmujący zwłaszcza zawartość plastyfikatorów, jest bardzo odpowiedni.

Wkładka jest wybierana w celu zapewnienia odpowiednich właściwości akustycznych przy wykorzystaniu sposobu określania krytycznej częstotliwości szkła warstwowego i jej porównania z krytyczną częstotliwością szklanej sztaby. Taki sposób jest opisany w patencie EP-B-0 100 701. Wkładka jest uznawana za odpowiednią kiedy sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm wykonana ze szkła warstwowego, które zawiera dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą przez wspomnianą wkładkę o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną różniącą się o maksymalnie 35% od częstotliwości krytycznej szklanej sztaby o tej samej długości i tej samej szerokości, oraz o grubości 4 mm.

Ten sposób wyboru, obowiązujący dla dowolnego typu wkładki, która ma być zawarta w oszkleniu warstwowym, ma zastosowanie nie tylko dla PVB, ale także dla innych błon polimerowych.

Teraz, niezależnie od tego czy jest ona stosowana w oszkleniu laminowanym PVB czy też w oszkleniu laminowanym innymi bł onami polimerowymi, w kombinacji albo w inny sposób, tak aby uzyskać oszklenie „akustyczne, najważniejsze jest, aby wkładka spełniała kryterium wytrzymałości mechanicznej.

Jest to spowodowane faktem, że oszklenie dla budynków albo samochodów musi wykazywać doskonałe zdolności reakcji jeśli chodzi o ochronę przed uderzeniami, takimi jak przypadkowe kolizje, upadek obiektu albo osoby, wandalizm i przebicie przez rzucone obiekty. Większość stosowanego oszklenia musi przynajmniej wypełniać kryteria Standardu Europejskiego EN 356 aż do Klasy P2A.

Jeden sposób oceny wytrzymałości wkładki na rozdarcie jest znany z europejskiego zgłoszenia patentowego EP 1 151 855. Dla danej grubości wkładki obliczana jest wartość energii krytycznej Jc wkładki, która jest reprezentatywna dla energii koniecznej do rozejścia się pęknięcia zapoczątkowanego we wkładce, i jeśli wartość ta jest większa niż wartość odniesienia, wkładka spełnia kryterium wytrzymałości na rozdarcie.

Jednak wynalazcy wykazali, że część wkładek, chociaż spełnia kryterium wytrzymałości na rozdarcie, jest jednak nie całkowicie zadowalająca z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej.

W rezultacie celem wynalazku jest opracowanie sposobu wyboru wkł adki ze wzglę du na jej wytrzymałość mechaniczną, opcjonalnie takiej, która wykazuje także właściwości izolacyjności akustycznej, tak aby całkowicie zagwarantować skuteczność wkładki wykorzystanej do ochrony przed uderzeniami.

Sposób wyboru wkładki polimerowej, która ma być wybrana z powodu jej wytrzymałości mechanicznej, tak aby można ją było zawrzeć w konstrukcji oszklenia warstwowego, polegający na ocenie wytrzymałości wkładki na rozdarcie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ocenia się przylepność wspomnianej wkładki do przynajmniej jednego szklanego podłoża, co polega na tym, że skręca się próbkę wkładki przymocowanej do dwóch podłoży szklanych, mierzy się wartość siły skręcająPL 209 886 B1 cej albo momentu obrotowego, dla którego zaczyna się oddzielanie wkładki od przynajmniej jednego z podł o ż y, wylicza się z tej wartości wytrzymał o ść na ś cinanie τ , oraz porównuje się tę wartość z wartością ostrzegawczą ustanowioną dla wkładki odniesienia uformowanej z PVB.

Korzystnie wytrzymałość na rozdarcie ocenia się poprzez

- określenie wartości energii krytycznej Jc wkładki, przy czym wartość ta jest reprezentatywna dla energii koniecznej do rozejścia się pęknięcia zapoczątkowanego we wkładce,

- obliczenie wartoś ci energii krytycznej znormalizowanej dla gruboś ci Jc i okreś lonej przez równanie Jc = Jc x e1, gdzie e1 to grubość wkładki oraz

- porównanie Jc z wartoś cią odniesienia Jref reprezentatywną dla wkł adki odniesienia utworzonej przez warstwę z PVB o grubości 0,38 mm oraz równą 13,3 J/m, przy czym wkładka spełnia kryterium wytrzymałości na rozdarcie kiedy Jc > Jref.

Korzystnie wytrzymałość mechaniczna wkładki odniesienia w stosunku do jej grubości matematycznie ma postać w przybliżeniu parabolicznej funkcji określanej przez energię krytyczną Jc w funkcji wytrzymałości przylepności τ.

Korzystnie wkładka, której wytrzymałość mechaniczna ma być wyznaczona, spełnia kryteria wytrzymałości na rozdarcie i wytrzymałości przylepności wówczas, gdy, po wyznaczeniu wartości energii krytycznej i wytrzymałości przylepności, wartości te leżą wewnątrz parabolicznej krzywej, która posiada minimum odpowiadające wartości energii krytycznej Jc równej 17500 J/m².

Korzystnie wkładkę wybiera się, gdy w temperaturze 20°C wartość jej energii krytycznej jest większa niż 17500 J/m², a jej wytrzymałość na ścinanie τ mieści się pomiędzy 3,8 i 6,9 MPa.

Korzystnie wkładkę wybiera się wtedy, gdy w temperaturze 20°C wartość jej energii krytycznej jest większa niż 22500 J/m², a jej wytrzymałość na ścinanie τ mieści się pomiędzy 4,8 i 6,1 MPa.

Korzystnie wybiera się wkładkę bez konieczności oceny wytrzymałości mechanicznej poprzez oddziaływanie na oszklenie niszczącego uderzenia.

Korzystnie wybiera się wkładkę dla właściwości akustycznych danych dla oszklenia warstwowego, przy czym wkładkę spełniającą dobór właściwości izolacyjności akustycznej wybiera się zwłaszcza wtedy, kiedy sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm wykonana ze szkła warstwowego, która zawiera dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą przez wkładkę o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną, która różni się maksymalnie o 35% od częstotliwości krytycznej dla szklanej sztaby o tej samej długości i szerokości oraz grubości 4 mm.

Korzystnie po wyborze materiału spełniającego kryterium izolacji akustycznej testuje się go pod względem przylegania i określa się grubość e wkładki spełniającą kryterium wytrzymałości na rozdarcie.

Wkładka polimerowa przeznaczona do zawarcia w oszkleniu warstwowym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada ona, w temperaturze 20°C, wartość energii krytycznej większą niż 17500 J/m², korzystnie większą niż 22500 J/m², oraz wytrzymałość na ścinanie τ pomiędzy 3,8 i 6,9 MPa, a korzystnie pomię dzy 4,8 i 6,1 MPa.

Korzystnie wkładka ma grubość przynajmniej 0,76 mm.

Korzystnie wkładka ma grubość e równą przynajmniej e_ref x ^Jref, gdzie:

^Jc

- Jc to wartość energii krytycznej charakterystyczna dla materiału wkładki i reprezentatywna dla energii potrzebnej do rozejścia się pęknięcia zapoczątkowanego we wkładce;

Jref to wartość energii krytycznej odniesienia, odpowiadająca wartości energii krytycznej błony z poliwinylobutyralu (PVB) i równa 35100 J/m² dla temperatury 20°C i dla wielkości rozciągnięcia błony PVB wynoszącej 100 mm/min; oraz

- eref to grubość odniesienia odpowiadająca grubości błony PVB i równa 0,38 mm.

Korzystnie wkładka zapewnia właściwości izolacyjności akustycznej oszkleniu warstwowemu, dla którego jest przeznaczona.

Korzystnie wkładka jest taka, że sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm, wykonana ze szkła warstwowego, zawierająca dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą przez wkładkę o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną, która różni się maksymalnie o 35% od częstotliwości krytycznej dla szklanej sztaby posiadającej taką samą długość i taką samą szerokość oraz grubość 4 mm.

Korzystnie wkładka zawiera jeden albo więcej elementów polimerowych.

Korzystnie wkładka zawiera przynajmniej jedną błonę PVB.

PL 209 886 B1

Oszklenie warstwowe z wkładką polimerową zawierające przynajmniej dwa arkusze szklane i przynajmniej jedną wkładkę polimerową, a zwłaszcza wkładkę bazującą na PVB, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wkładka posiada w temperaturze 20°C wartość energii krytycznej większą niż 17500 J/m², a korzystnie większą niż 22500 J/m², oraz wytrzymałość na ścinanie τ pomiędzy 3,8 i 6,9 MPa, a korzystnie pomię dzy 4,8 i 6,1 MPa.

Korzystnie oszklenie to jest oszkleniem dla pojazdu zawierającym dwa arkusze szkła, z których każdy ma grubość pomiędzy 1,2 i 2,5 mm, oraz wkładkę połączoną z dwoma arkuszami szkła i mającą grubość przynajmniej 0,76 mm.

Korzystnie wkładka zapewnia oszkleniu właściwości izolacyjności akustycznej.

Korzystnie wkładka jest taka, że sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm wykonana ze szkła warstwowego, zawierającego dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą za pomocą wspomnianej wkładki o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną, która różni się maksymalnie o 35% od częstotliwości krytycznej sztaby szklanej o tej samej długości i szerokości oraz o grubości 4 mm.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój oszklenia laminowanego pojedynczo, posiadającego tylko jedną wkładkę z błony, fig. 2 - schemat eksperymentalnego urządzenia do oceniania wytrzymałości wkładki na rozrywanie, fig. 3 - zmiany energii podstawy pęknięcia, które to pęknięcie jest wytworzone we wkładce, fig. 4 siłę rozciągającą wywieraną na wkładkę w funkcji rozciągnięcia tej wkładki, fig. 5 - energię potencjalną wkładki w funkcji rozciągnięcia tej wkładki, fig. 6 - schematyczny widok z przodu eksperymentalnego urządzenia do oceny przylepności wkładki do podłoża, z którym jest ona połączona, fig. 7 - przekrój poprzeczny urządzenia przedstawionego na fig. 6, fig. 8 - krzywą energii krytycznej w funkcji wytrzymałości na ścinanie dla PVB o grubości 0,76 mm; fig. 9 - widok perspektywiczny jednego przykładu wykonania urządzenia do oceny przylepności wkładki do podłoża, z którym jest ona połączona.

Sposób według wynalazku jest przeznaczony do wyboru wkładki 12 pod względem jej wytrzymałości mechanicznej, przy czym wkładka 12 jest przeznaczona do zawarcia w pojedynczo albo wielokrotnie laminowanej jednostce oszklenia, która musi wytrzymać silne uderzenia (standard EN 356 do Klasy P1A) albo słabe uderzenia (standard EN 12600). Celem sposobu jest wybór bez konieczności oceny wytrzymałości mechanicznej za pomocą efektu uderzenia niszczącego.

W poniższym przykładzie pożądane jest, aby wiedzieć czy wkładka 12 jest odpowiednia do tego, aby była zawarta w oszkleniu wielowarstwowym, takim jak oszklenie dla budynku albo dla samochodu.

Pojedynczo laminowane oszklenie przedstawione na fig. 1 zawiera dwa szklane podłoża 10 i 11, pomiędzy którymi jest zamocowana wkładka 12.

W celu wybrania wkładki 12 konieczna jest więc ocena jej wytrzymałości mechanicznej. Wynalazcy wykazali, że należy ocenić dwa parametry, a konkretnie wytrzymałość na rozrywanie wkładki 12 i przylepność wkładki 12 do podłoża 10, 11, z którym jest ona połączona.

Wytrzymałość na rozrywanie wkładki 12 zależy od typu materiału, z którego jest ona wykonana, oraz od jej grubości. Jest ona charakteryzowana przez wartość energii reprezentatywną dla energii koniecznej do rozejścia się pęknięcia zapoczątkowanego w materiale. Energia ta, nazywana energią krytyczną Jc, jest inna dla każdego typu materiału i jest niezależna od grubości błony, oraz jest ona wyrażana w J/m².

Wytrzymałość na rozrywanie albo energia krytyczna Jc jest podana w znany sposób za pomocą metody energetycznej bazującej na całce Rice'a J, która definiuje energię zlokalizowaną w podstawie pęknięcia w błonie poddanej bardzo dużym naprężeniom w miejscu pęknięcia. Można to zapisać w uproszczonej matematycznej postaci (1):

J = - — | — |, dla danego rozciągnięcia δ testowanej próbki, które poniżej będzie nazywane e1 k3a ) przemieszczeniem δ, oraz gdzie: e1 oznacza grubość próbki; a oznacza długość pęknięcia 20; oraz U oznacza energię potencjalną próbki.

Powyższy sposób obliczania energii podstawy pęknięcia J jest sposobem opracowanym przez

Tielking'a.

PL 209 886 B1

Eksperymentalne urządzenie przedstawione na fig. 2 jest następujące:

Próby rozciągania wykorzystujące urządzenie 2 do osiowego rozciągania - ściskania są wykonywane na kilku próbkach, na przykład czterech próbkach Ex1 do Ex4, z tego samego materiału i o tym samym obszarze powierzchni wynoszącym 100 mm² (50 mm długości na 20 mm szerokości). Każda próbka jest nacięta zgodnie z pęknięciem 20 na jej bokach, prostopadle do siły rozciągania, z różną długością pęknięcia a dla każdej próbki Ex₁ do Ex₄, odpowiadającą odpowiednio 5, 8, 12 i 15 mm.

Każda próbka Ex jest rozciągana prostopadle do pęknięć 20 z prędkością rozciągania 100 mm/min przez daną długość rozciągania albo odległość δ i w środowisku, w którym temperatura wynosi 20°C.

Ten sposób jest wykorzystywany do ustalenia krzywej zmiany C (fig. 3) energii J podstawy pęknięcia 20 w funkcji przemieszczenia δ przebywanego przez próbkę, oraz do określenia, z tej krzywej, energii krytycznej Jc dla rozpoczęcia rozrywania próbki.

Tak więc przy tej krytycznej wartości Jc rozdziera się materiał i w rezultacie jest on mechanicznie uszkodzony, jeśli chodzi o wymaganą funkcję mechaniczną.

Krzywa C jest uzyskana dzięki etapom, które opisujemy poniżej. Próbkami są tutaj błony z poliwinylobutyralu o grubości 0,38 mm.

Po pierwsze, dla każdej z tych próbek Ex₁ do Ex krzywa C1 (fig. 4) reprezentatywna dla siły rozciągającej wywieranej na próbkę jest wykreślana w funkcji przemieszczenia δ przebywanego przez wspomnianą próbkę, które to przemieszczenie mieści się w wartościach od 0 do 40 mm.

Z krzywych C1 dla próbek jest następnie dedukowana energia potencjalna U odpowiadająca przemieszczeniu δ danemu jako funkcja zwiększonej długości a pęknięcia 20 względem jego długości początkowej. Energia potencjalna U jest mierzona poprzez pomiar obszaru A, odpowiadającego obszarowi zakreskowanemu przedstawionemu na fig. 4, pod krzywą C1 pomiędzy 0 mm i danym przemieszczeniem δ, tutaj 22 mm, w przypadku obszaru zakreskowanego odpowiadającego próbce Ex₄.

Rozważono osiem przemieszczeń δ od 3 mm do 22 mm. Następnie możliwe jest wykreślenie, dla każdego z ośmiu przemieszczeń, krzywej C2 przedstawionej na fig. 5, reprezentującej energię potencjalną U w funkcji długości a, do której narosło pęknięcie.

Krzywa C2 reprezentatywna dla energii potencjalnej U jest linią prostą; w rezultacie pochodna (δυ/δβ), sformułowana w równaniu (1), energii J jest w rzeczywistości pochyleniem linii C2 i stąd jest równa stałej. Wartość J jest obliczana poprzez podzielenie tej stałej przez grubość e₁ próbki.

Po obliczeniu każdego z pochyleń odpowiadających ośmiu przemieszczeniom tworzona jest krzywa C (fig. 3) reprezentatywna dla energii J w funkcji przemieszczenia δ.

Kamera video, która obrazuje rozchodzenie się pęknięcia 20, jest używana do wykrywania tego, przy jakim przemieszczeniu 5_C zaczyna się rozchodzenie pęknięcia 20 w próbce. Przy wykorzystaniu krzywej C z tego przemieszczenia 5_C dedukuje się odpowiednią wartość energii krytycznej J_c.

Ta wartość krytyczna J_c wynosząca 35100 J/m² w przypadku PVB stanowi wartość odniesienia Jref energii, powyżej której każda wartość energii obliczona dla innego materiału zgodnie ze sposobem objaśnionym powyżej będzie uważana za właściwą, tak że materiał ten jest odpowiedni do spełnienia kryterium wytrzymałości mechanicznej.

Kiedy już zostanie obliczona konkretna wartość energii krytycznej Jc, jest ona, jak już wyjaśniono powyżej, normalizowana w odniesieniu do jej grubości, tak aby można ją było porównać z wartością odniesienia PVB równą 13,3 J/m, oraz tak aby wydedukować z niej odpowiednią grubość e, kiedy grubość e1 jest niewystarczająca.

Co się tyczy przylepności wkładki 12 do podłoża 10, 11, z którym jest ona połączona, to jest ono określane w następujący sposób.

Test przylepności polega na przykładaniu siły skręcającej do próbki oszklenia warstwowego, do czasu aż zacznie się oddzielanie wkładki 12 od przynajmniej jednego z podłóż 10, 11.

Test jest wykonywany na okrągłej próbce 30 o promieniu r równym 10 mm za pomocą urządzenia skręcającego 3 znanego typu przedstawionego na fig. 6.

Urządzenie skręcające 3 zawiera trzy szczęki 31, 32, 33 i krążek 34 promieniu R równym 100 mm połączony z łańcuchem napędowym 35 o osi pionowej. Szczęki 31, 32, 33 mają postać kołowych łuków, każdy o wielkości 120°, tak aby zaciskać całą próbkę. Powłoka powierzchniowa szczęk 31, 32, 33 jest wykonana z materiału mechanicznie zgodnego ze szkłem, na przykład z aluminium, Teflonu® albo polietylenu.

PL 209 886 B1

Jedna ze szczęk 31 jest utrzymywana nieruchomo przy ramie 36 (fig. 7), podczas gdy druga szczęka 32 jest przymocowana do krążka 34, który jest przeznaczony do obracania się w celu skręcania próbki.

Obrót krążka 34 jest powodowany przez przemieszczanie łańcucha połączonego z krążkiem 34. Łańcuch jest ciągnięty ze stałą prędkością wynoszącą przynajmniej 35 do 50 mm/min.

Siła F konieczna do rozpoczęcia odspajania wkładki 12, które pojawia się podczas skręcania próbki, jest mierzona za pomocą czujnika siły.

Wytrzymałość na ścinanie może być z niej wyliczona za pomocą znanego wzoru:

2FR nr³ w którym F to siła konieczna do rozpoczęcia odspajania wkładki 12, R to promień krążka 12, a r to promień próbki.

Niemniej jednak urządzenie skręcające 3 zajmuje wiele miejsca, a stąd testy muszą być wykonywane w laboratorium. Jest więc ono nie przystosowane do wykonywania pomiarów jako „wskaźnik technologiczny typu stosowanego na linii produkcyjnej oszklenia warstwowego.

Tak więc, w celu wyprodukowania oszklenia warstwowego, chociaż skład wkładki 12 polimerowej jest zaprojektowany w celu spełnienia wartości wytrzymałości ustanowionych przez wynalazek, w wykończonym wyrobie może wystąpić słaba przylepność wkładki 12 spowodowana parametrami związanymi z procesem wytwarzania oszklenia.

Powyższymi mogą być na przykład warunki, w jakich wkładka 12 jest przechowywana; jeśli zawartość wilgoci nie jest odpowiednia, wiązania hydroksylowe PVB mogą być zmienione przez wodę, co wpłynie na związanie wkładki 12 ze szkłem. Słaba przylepność może być także spowodowana nieodpowiednim oczyszczeniem szkła, a osadzanie jonów może spowodować zużycie grup wodorotlenowych. Etap kalandrowania podczas składania szkła i wkładki 12 także oddziałuje na jakość połączenia, przy czym temperatura i siły ściskające muszą być odpowiednio regulowane.

Tak więc wynalazcy opracowali urządzenie pomiarowe inne niż to opisane powyżej, które jest korzystnie bardziej zwarte i łatwe w transporcie, tak aby wykonywać pomiary podczas monitorowania produkcji w pobliżu linii produkcyjnej, tak że staje się możliwa szybka interwencja w proces w odpowiedzi na nieodpowiednie pomierzone wartości wytrzymałości. Tak więc urządzenie to stanowi narzędzie zarządzające do oceny jakości produkcji oszklenia warstwowego.

Zminiaturyzowane do około 60 cm na 20 cm, urządzenie 4 przedstawione na fig. 9 zawiera trzy układy szczękowe 40 i 41, wał obrotowy 42, silnik 43 do napędzania wału obrotowego 42, licznik momentu obrotowego 44 i obudowę 45 przechowującą elementy obliczeniowe.

Okrągła próbka oszklenia warstwowego jest przeznaczona do umieszczenia pomiędzy dwoma układami szczękowymi 40 i 41, przy czym jeden z układów 40 jest zamocowany nieruchomo, podczas gdy drugi jest zdolny do przemieszczania i obracania za pomocą jego połączenia z wałem 42. Licznik momentu obrotowego 44 jest umieszczony pomiędzy silnikiem 43 i ruchomym układem szczękowym 41. Prędkość obrotu wału obrotowego 42 zależy od grubości warstwy. Przykładowo, dla warstwy o grubości 0,76 mm prędkość obrotowa wynosi około 0,08 obrotu na minutę.

Układ 41 obraca się, a kiedy mierzony moment obrotowy zmienia kierunek oznacza to, że miało miejsce odspojenie wkładki 12. Licznik momentu obrotowego 44 jest połączony z elementami obliczeniowymi z obudowy 45, która zawiera wyświetlacz, na którym można bezpośrednio odczytać wartość wytrzymałości τ. Przylepność jest odpowiednia, jeśli wartość ta leży w zakresie określonym przez wynalazek, jak wyjaśniono poniżej.

Aby dokładnie zrozumieć rozrzut wartości wytrzymałości τ, preferuje się powtórzenie testu na kilku próbkach, na przykład dla minimalnej ilości 5 próbek, oraz obliczenie średniej wytrzymałości i jej standardowej odchyłki.

Na koniec wartość wytrzymałości jest porównywana z zakresem ostrzegawczym, w obrębie którego każda wartość jest właściwa dla spełnienia kryterium przylepności. Zakres ostrzegawczy wytrzymałości przylepności τ jest równy 3,8 - 6,9 MPa. Ten zakres ostrzegawczy został ustanowiony na podstawie warstwy PVB, która, co zostanie przypomniane, jest obecnie uważana za wkładkę 12 posiadającą najlepsze osiągi jeśli chodzi o wytrzymałość mechaniczną w celu spełnienia standardu EN356, a zwłaszcza charakteryzującą Klasę P2A dla PVB o grubości 0,76 mm.

W celu ułatwienia porównania dowolnej wkładki z wkładką odniesienia, którą jest PVB, wynalazcy wykazali, że wytrzymałość mechaniczna może być określona przez krzywą odniesienia reprePL 209 886 B1 zentatywną dla energii krytycznej Jc w funkcji wytrzymałości przylepności, przy czym krzywa ta ma kształt w przybliżeniu paraboliczny.

Przykładowo, fig. 7 przedstawia tą krzywą dla wkładki 12 z PVB o grubości 0,76 mm. Ponieważ energia krytyczna zmienia się zgodnie z grubością, to dla grubości 0,76 mm wartość energii odniesienia wynosi 17500 J/m². Ponieważ na tym wykresie energia nie jest znormalizowana względem grubości, to konieczne jest, dla uzyskania porównania z tą krzywą, testowanie wkładki 12 o takiej samej grubości.

W rezultacie wartość minimalna, którą musi spełnić energia krytyczna, odpowiada minimum krzywej, a konkretnie 17500 J/m², a wytrzymałość przylepności musi znajdować się w zakresie wyśrodkowanym względem wartości 5,5 MPa, poszerzając się wraz ze wzrostem wartości energii krytycznej. Tak więc wartości energii krytycznej i wytrzymałości przylepności pomierzone na testowanej wkładce 12, które znajdują się wewnątrz tej paraboli, oznaczają, że testowana wkładka 12 jest uważana za zadowalającą z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej.

W celu spełnienia dwóch kryteriów - wytrzymałości na rozdarcie i wytrzymałości przylepności z dopuszczalną powtarzalnością, wkładka 12 musi posiadać energię krytyczną J_c większą niż 17500 J/m² i wytrzymałość przylepności mieszczącą się pomiędzy 3,8 i 6,9 MPa. Poniżej 3,8 i powyżej 6,9 MPa, w przypadku wytrzymałości przylepności, zespół szkła warstwowego wykazuje zbyt duże prawdopodobieństwo słabego zachowania mechanicznego. Pomiędzy 3,8 i 4,8 oraz pomiędzy 6,7 i 6,9 wkładka 12 może być uważana za spełniającą spodziewaną wytrzymałość mechaniczną, chociaż nie jest ona optymalna.

Dla wkładki 12, optymalnej rozważany będzie korzystnie rejon leżący koniecznie wewnątrz paraboli, tutaj rejon B. Dodatkowo wkładka 12 posiadająca minimalną grubość wynoszącą 0,76 mm spełniająca wymagania Klasy P2A zostanie wybrana kiedy, korzystnie, energia krytyczna J_c jest większa niż 22500 J/m², a wytrzymałość przylepności τ mieści się pomiędzy 4,8 i 6,1 MPa.

Inne zakresy wytrzymałości przylepności τ mogą być pokazane dla każdego typu uderzenia, zwłaszcza dla posiadającego względnie małą energię uderzenia i występującego na dużym obszarze styku (uderzenie miękkie).

Jeśli pożądane jest wybranie wkładki 12 dla oszklenia warstwowego posiadającej zarówno właściwości izolacyjności akustycznej i wytrzymałości mechanicznej, to wkładka 12 zostanie po pierwsze wybrana dla jej osiągów akustycznych.

W szczególności wkładka 12 posiada właściwości izolacyjności akustycznej kiedy sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm, wykonana ze szkła warstwowego, zawierającego dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą przez wspomnianą wkładkę 12 o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną, która różni się o maksymalnie 35% od częstotliwości krytycznej sztaby szklanej o tej samej długości i szerokości oraz o grubości 4 mm.

Kiedy już materiał zostanie wybrany, jego przylepność jest oceniana poprzez obliczenie jego wytrzymałości na ścinanie, która, jeśli mieści się w pożądanym zakresie, na przykład 4,8 - 6,1 MPa, w celu spełnienia standardu EN356 zgodnie z Klasą P2A, spełnia kryterium przylepności. Na koniec określana jest jego grubość zapewniająca spełnienie kryterium wytrzymałości mechanicznej. Grubość e wkładki 12 musi być przynajmniej równa e_ref x ^Jr^e^, gdzie:

^Jc

- J_c oznacza wartość energii krytycznej charakterystyczną dla materiału wkładki 12 i reprezentatywną dla energii koniecznej do rozejścia się pęknięcia zapoczątkowanego we wkładce 12;

- J_ref to wartość energii krytycznej odniesienia, odpowiadająca wartości energii krytycznej błony z poliwinylobutyralu (PVB) i równa 35100 J/m² dla temperatury 20°C i dla wielkości rozciągnięcia warstwy PVB wynoszącej 100 mm/min; oraz

- eref to grubość odniesienia odpowiadająca grubości warstwy PVB i równa 0,38 mm.

Wytrzymałość materiału na rozdarcie, które zostanie w ten sposób stwierdzona bezpośrednio na podstawie energii krytycznej Jc, jest oceniana tylko po ocenie osiągów akustycznych wspomnianego materiału i jego przylepności. Jest to spowodowane faktem, że w celu zastosowania wkładki 12 dla oszklenia warstwowego zapewniającego izolacyjność akustyczną i muszącego spełniać standardy ochrony przed uderzeniem, podejście przyjęte przez wynalazek polega po pierwsze na wyborze materiału odpowiedniego do spełnienia kryterium izolacyjności akustycznej, a następnie przetestowaniu osiągów przylepności tego materiału, tak aby wywnioskować z nich grubość e konieczną do spełnienia kryterium wytrzymałości na rozrywanie.

PL 209 886 B1

Należy zauważyć, że oszklenie zadowalające z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej może zawierać monolityczną wkładkę 12 o grubości e albo wiele wkładek 12 rozdzielonych różnymi podłożami, przy czym suma grubości wkładek 12 odpowiada obliczonej grubości e.

Claims (20)

1. Sposób wyboru wkładki polimerowej, która ma być wybrana z powodu jej wytrzymałości mechanicznej, tak aby można ją było zawrzeć w konstrukcji oszklenia warstwowego, polegający na ocenie wytrzymałości wkładki na rozdarcie, znamienny tym, że ocenia się przylepność wspomnianej wkładki do przynajmniej jednego szklanego podłoża, co polega na tym, że skręca się próbkę wkładki przymocowanej do dwóch podłoży szklanych, mierzy się wartość siły skręcającej albo momentu obrotowego, dla którego zaczyna się oddzielanie wkładki od przynajmniej jednego z podłoży, wylicza się z tej wartości wytrzymałość na ścinanie τ, oraz porównuje się tę wartość z wartością ostrzegawczą ustanowioną dla wkładki odniesienia uformowanej z PVB.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytrzymałość na rozdarcie ocenia się poprzez

- określenie wartości energii krytycznej Jc wkładki, przy czym wartość ta jest reprezentatywna dla energii koniecznej do rozejścia się pęknięcia zapoczątkowanego we wkładce;

- obliczenie wartości energii krytycznej znormalizowanej dla grubości Jc i określonej przez równanie Jc = Jc x e1, gdzie e1 to grubość wkładki oraz

- porównanie Jc z wartością odniesienia Jref reprezentatywną dla wkładki odniesienia utworzonej przez warstwę z PVB o grubości 0,38 mm oraz równą 13,3 J/m, przy czym wkładka spełnia kryterium wytrzymałości na rozdarcie kiedy Jc > Jref.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytrzymałość mechaniczna wkładki odniesienia w stosunku do jej grubości matematycznie ma postać w przybliżeniu parabolicznej funkcji określanej przez energię krytyczną Jc w funkcji wytrzymałości przylepności τ.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wkładka, której wytrzymałość mechaniczna ma być wyznaczona, spełnia kryteria wytrzymałości na rozdarcie i wytrzymałości przylepności wówczas, gdy, po wyznaczeniu wartości energii krytycznej i wytrzymałości przylepności, wartości te leżą wewnątrz parabolicznej krzywej, która posiada minimum odpowiadające wartości energii krytycznej Jc równej 17500 J/m².

5. Sposób według jednego z zastrz. poprzednich, znamienny tym, że wkładkę wybiera się, gdy w temperaturze 20°C wartość jej energii krytycznej jest większa niż 17500 J/m², a jej wytrzymałość na ścinanie τ mieści się pomiędzy 3,8 i 6,9 MPa.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wkładkę wybiera się wtedy, gdy w temperaturze 20°C wartość jej energii krytycznej jest większa niż 22500 J/m², a jej wytrzymałość na ścinanie τ mieści się pomiędzy 4,8 i 6,1 MPa.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wybiera się wkładkę bez konieczności oceny wytrzymałości mechanicznej poprzez oddziaływanie na oszklenie niszczącego uderzenia.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wybiera się wkładkę dla właściwości akustycznych danych dla oszklenia warstwowego, przy czym wkładkę spełniającą dobór właściwości izolacyjności akustycznej wybiera się zwłaszcza wtedy, kiedy sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm wykonana ze szkła warstwowego, która zawiera dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą przez wkładkę o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną, która różni się maksymalnie o 35% od częstotliwości krytycznej dla szklanej sztaby o tej samej długości i szerokości oraz grubości 4 mm.

9. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 8 znamienny tym, że po wyborze materiału spełniającego kryterium izolacji akustycznej testuje się go pod względem przylegania i określa się grubość e wkładki spełniającą kryterium wytrzymałości na rozdarcie.

10. Wkładka polimerowa przeznaczona do zawarcia w oszkleniu warstwowym, znamienna tym, że posiada ona, w temperaturze 20°C, wartość energii krytycznej większą niż 17500 J/m², korzystnie większą niż 22500 J/m², oraz wytrzymałość na ścinanie τ pomiędzy 3,8 i 6,9 MPa, a korzystnie pomiędzy 4,8 i 6,1 MPa.

11. Wkładka według zastrz. 10, znamienna tym, że ma grubość przynajmniej 0,76 mm.

PL 209 886 B1

12. Wkładka według zastrz. 10 albo 11, znamienna tym, że ma grubość e równą przynajmniej eref x ^Jr^ef , gdzie:

^Jc

- Jc to wartość energii krytycznej charakterystyczna dla materiału wkładki i reprezentatywna dla energii potrzebnej do rozejścia się pęknięcia zapoczątkowanego we wkładce;

- Jref to wartość energii krytycznej odniesienia, odpowiadająca wartości energii krytycznej błony z poliwinylobutyralu (PVB) i równa 35100 J/m ² dla temperatury 20°C i dla wielkości rozciągnięcia błony PVB wynoszącej 100 mm/min; oraz

- eref to grubość odniesienia odpowiadająca grubości błony PVB i równa 0,38 mm.

13. Wkładka według zastrz. 10 albo 11, znamienna tym, że zapewnia właściwości izolacyjności akustycznej oszkleniu warstwowemu, dla którego jest przeznaczona.

14. Wkładka według zastrz. 13, znamienna tym, że jest taka, że sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm, wykonana ze szkła warstwowego, zawierająca dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą przez wkładkę o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną, która różni się maksymalnie o 35% od częstotliwości krytycznej dla szklanej sztaby posiadającej taką samą długość i taką samą szerokość oraz grubość 4 mm.

15. Wkładka według zastrz. 10 albo 11, albo 14, znamienna tym, że zawiera jeden albo więcej elementów polimerowych.

16. Wkładka według zastrz. 15, znamienna tym, że zawiera przynajmniej jedną błonę PVB.

17. Oszklenie warstwowe z wkładką polimerową zawierające przynajmniej dwa arkusze szklane i przynajmniej jedną wkładkę polimerową, a zwłaszcza wkładkę bazującą na PVB, znamienne tym, że wkładka posiada w temperaturze 20°C wartość energii krytycznej większą niż 17500 J/m², a korzystnie większą niż 22500 J/m², oraz wytrzymałość na ścinanie τ pomiędzy 3,8 i 6,9 MPa, a korzystnie pomiędzy 4,8 i 6,1 MPa.

18. Oszklenie według zastrz. 17, znamienne tym, że oszklenie to jest oszkleniem dla pojazdu zawierającym dwa arkusze szkła, z których każdy ma grubość pomiędzy 1,2 i 2,5 mm, oraz wkładkę połączoną z dwoma arkuszami szkła i mającą grubość przynajmniej 0,76 mm.

19. Oszklenie według zastrz. 17, znamienne tym, że wkładka zapewnia mu właściwości izolacyjności akustycznej.

20. Oszklenie według zastrz. 19, znamienne tym, że wkładka jest taka, że sztaba o długości 9 cm i szerokości 3 cm wykonana ze szkła warstwowego, zawierającego dwa arkusze szkła o grubości 4 mm połączone ze sobą za pomocą wspomnianej wkładki o grubości 2 mm, posiada częstotliwość krytyczną, która różni się maksymalnie o 35% od częstotliwości krytycznej sztaby szklanej o tej samej długości i szerokości oraz o grubości 4 mm.