Fot. autor

Laboratoryjna metoda liczenia odłamków rozbitego szkła hartowanego

Przeciętni użytkownicy samochodów, a czasem i motoryzacyjni profesjonaliści, nie zdają sobie sprawy ze znaczenia szyb dla czynnego i biernego bezpieczeństwa jazdy ani z różnorodności stawianych im wymogów technicznych.

Oszklenia samochodowe podlegają obowiązkowi homologacji udzielanej producentowi przez właściwy organ administracji państwowej (w Polsce resortowego ministra) na podstawie badań przeprowadzonych zgodnie z wymaganiami Regulaminu homologacji nr 43 Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ przez notyfikowane laboratorium badawcze. Zasadą jest notyfikacja jednej komórki administracji udzielającej homologacji, a także jednego laboratorium badawczego na terytorium jednego państwa.

Badania homologacyjne oraz udzielenie homologacji można uzyskać w dowolnym państwie (jednym z około 50 będących sygnatariuszami porozumienia o wzajemnym uznawaniu homologacji, zawartego w Genewie dnia 20 marca 1958 r.). Polska należy do nich na mocy Uchwały nr 97/92 Rady Ministrów z dnia 11 sierpnia 1992 roku. Elementem wspomnianego porozumienia jest Regulamin nr 43 dotyczący oszkleń samochodowych. Wcześniej w tym zakresie obowiązywały Polskie Normy, w których badania były zgodne z wymaganiami tego międzynarodowego regulaminu, lecz o homologacje trzeba było ubiegać się we Francji, Niemczech lub Finlandii.

Trzeba także wspomnieć, że istnieją trzy dyrektywy Unii Europejskiej obejmujące m.in. oszklenia motoryzacyjne, które stawiają wymagania takie same, jak R 43 EKG ONZ. Zalecają one nieco inne (dodatkowe) oznakowanie szyb, a mianowicie np. e20 w prostokącie oraz numer homologacji europejskiej. W ramach dostosowywania prawodawstwa polskiego do prawa Unii Europejskiej zostały one również przyjęte w Polsce.

Cechy szyb samochodowych według obowiązującej terminologii

Dla celów Regulaminu homologacji oszkleń do pojazdów samochodowych stosuje się obecnie następujące definicje:

• Szyba hartowana składa się z jednej warstwy szkła poddanej specjalnej obróbce w celu zwiększenia jej wytrzymałości mechanicznej i zapewnienia pożądanego rozdrobnienia po rozbiciu.
• Szyba klejona jest złożona z co najmniej dwóch warstw szkła połączonych ze sobą za pomocą jednej lub kilku warstw pośrednich z tworzywa syntetycznego, która może występować jako:

a) zwykła, jeżeli żadna z warstw szkła, z których składa się szyba, nie została poddana obróbce;

b) obrobiona, jeżeli przynajmniej jedna z warstw, z których składa się szyba, została poddana specjalnej obróbce w celu zwiększenia jej wytrzymałości mechanicznej i zapewnienia pożądanego jej rozdrobnienia po rozbiciu.

• Szyba bezpieczna pokryta tworzywem syntetycznym oznacza szybę hartowaną lub klejoną z warstwą tworzywa syntetycznego na powierzchni wewnętrznej.
• Szyba laminatowa ma jedną warstwę szkła i jedną lub więcej warstw z tworzywa syntetycznego, z których przynajmniej jedna spełnia funkcję warstwy pośredniej (warstwa tworzywa syntetycznego powinna znajdować się po stronie wewnętrznej szyby po jej zainstalowaniu w pojeździe).
• Przeszklenie z tworzywa sztucznego to materiał, którego istotnym składnikiem jest jeden lub więcej polimerów organicznych o dużej masie cząsteczkowej, który ponadto w stanie końcowym jest trwały, a na pewnym etapie jego wytwarzania lub przeróbki może być formowany przez odkształcenia plastyczne.
• Przeszklenie sztywne z tworzywa sztucznego oznacza materiał, który nie odkształca się w pionie o więcej niż 50 mm podczas badania giętkości.
• Przeszklenie elastyczne z tworzywa sztucznego jest to materiał, który odkształca się w pionie o więcej niż 50 mm podczas badania giętkości.
• Okno podwójne oznacza zespół dwóch szyb zainstalowanych odrębnie w tym samym otworze okiennym pojazdu.
• Szyba zespolona jest to zespół dwu szyb złożonych w sposób stały w procesie produkcyjnym, rozdzielonych jednolitą szczeliną.
• Szyba zespolona symetryczna oznacza szybę zespoloną składającą się z dwu szyb tego samego typu (hartowanych, klejonych lub ze sztywnego tworzywa sztucznego), posiadających takie same właściwości główne i drugorzędne.
• Szyba zespolona asymetryczna to z kolei szyba zespolona składająca się z dwu szyb różnego typu (hartowanych, klejonych lub ze sztywnego tworzywa sztucznego), posiadających różne właściwości główne i drugorzędne.
• Właściwość główna oznacza cechy optyczne i/lub mechaniczne bezpiecznego materiału oszkleniowego, mające decydujący wpływ na funkcję szyby w pojeździe (termin ten dotyczy też nazwy handlowej lub marki).
• Właściwością drugorzędną nazywana jest cecha zmieniająca własności optyczne i/lub mechaniczne bezpiecznego materiału oszkleniowego w sposób znaczący dla funkcji, którą ma on spełniać w pojeździe, a zakres takiej zmiany ocenia się na podstawie wskaźników trudności.
• Wskaźniki trudności to klasyfikacja dwustopniowa, mająca zastosowanie do obserwowanych w praktyce wahań każdej cechy drugorzędnej.
• Powierzchnia rozwinięta szyby przedniej oznacza najmniejszy prostokąt szklany, z którego można wykonać szybę przednią.
• Kąt nachylenia szyby przedniej tworzą: linia pionowa z linią prostą przechodzącą przez górną i dolną krawędź szyby przedniej, przy czym obie te proste leżą na płaszczyźnie pionowej zawierającej oś wzdłużną pojazdu.
• Grupa szyb przednich - obejmuje szyby przednie różnych rozmiarów i kształtów, poddane badaniom własności mechanicznych, siatki spękań oraz zachowania w badaniach odporności na oddziaływanie czynników środowiska.
• Szyba przednia płaska ma krzywiznę znamionową nieprzekraczającą 10 mm na metr długości.
• Szyba przednia wygięta - ma krzywiznę znamionową przekraczającą 10 mm na metr długości.
• Wysokość segmentu "h" oznacza maksymalną odległość mierzoną pod właściwymi kątami blisko powierzchni szyby pomiędzy powierzchnią wewnętrzną szyby a płaszczyzną przechodzącą przez jej krawędzie;
• Promień krzywizny "r" jest to przybliżona wielkość najmniejszego promienia łuku szyby przedniej mierzona w obszarze najbardziej wygiętym.

Prócz tego obowiązują następujące terminy odnoszące się do właściwości optycznych szyb:

• bezpieczny materiał oszkleniowy, zapewniający kierowcy widoczność w kierunku przednim;
• pas przeciwoślepieniowy, czyli obszar oszklenia nieprzepuszczający światła;
• pasmo przysłaniające, czyli obszar oszklenia o zmniejszonej przepuszczalności światła;
• obszar przezroczysty, czyli cała powierzchnia oszklenia prócz pasów przeciwoślepieniowych i pasm przysłaniających.

Terminem "warstwa pośrednia" określa się każdy materiał stosowany do spajania warstw składowych szyb klejonych.

Wymagania i badania wytrzymałościowe

Rozróżniamy kilka typów szyb przednich klejonych, a mianowicie:

	Najbardziej popularne są szyby klejone, zwykłe. Tworzą je dwie warstwy szkła float, sklejone folią PVB (poli-winylo-butyralową) przy podwyższonej temperaturze i pod-wyższonym ciśnieniu w autoklawie. Szyby te podlegają następującym badaniom homologacyjnym: na próbkach płaskich, wykrojonych z rzeczywistych szyb przednich, lub próbkach wykonanych specjalnie w tym celu. W obu przypadkach próbki powinny pod każdym względem ściśle odpowiadać wytwarzanym seryjnie przednim szybom przedstawionym do homologacji. Przed każdym badaniem próbki przechowuje się przez nie mniej niż cztery godziny w temperaturze 23o±2oC. Badania wykonuje się jak najszybciej po wyjęciu próbek z pojemnika, w którym były przechowywane. Badaniom wytrzymałości mechanicznej poddaje się cztery wzorce z serii próbek o najmniejszej powierzchni rozwiniętej i cztery wzorce z serii próbek o największej powierzchni rozwiniętej. Stosuje się badania za pomocą manekina spadającego na nie z wysokości 1,5 m. Uważa się, że badanie dało wynik zadowalający, jeżeli próbka rozbiła się, z powstaniem licznych pęknięć kolistych wokół punktu uderzenia, a pęknięcia najbliższe punktu uderzenia znajdują się nie dalej niż 80 mm od niego. Warstwy szkła powinny przywierać do warstwy pośredniej z tworzywa sztucznego. Dopuszczalne jest częściowe oddzielenie się ich od warstwy pośredniej w jednym lub w kilku miejscach, o szerokości mniejszej od 4 mm, po obu stronach pęknięcia, na zewnątrz okręgu o średnicy 60 mm i środku w punkcie uderzenia. Warstwa pośrednia po stronie uderzenia nie powinna zostać odsłonięta na powierzchni większej niż 20 cm2, a dopuszczalne rozdarcie w warstwie pośredniej może mieć najwyżej długość 35 mm.
Fot.: Komora klimatyzacyjna do badania szyb w temperaturach od -40 do +180oC
Fot.: Urządzenie do badania odporności szkła klejonego na promieniowanie ultrafioletowe

Przy badaniu manekinem szyb płaskich wykorzystuje się kolejno sześć próbek o wymiarach 1100 x 500 mm. Wysokość spadku manekina wynosi 4 m. Interpretacja wyników jest podobna jak poprzednio. Dopuszczalne są jednak rozdarcia w warstwie pośredniej pod warunkiem, że głowa manekina nie przechodzi na wylot przez próbkę, a żaden duży odłamek szkła nie oddziela się od warstwy pośredniej.

Badaniom kulą o masie 2 260 g poddaje się sześć próbek kwadratowych o boku 300 mm. Wysokość spadku (od dolnej powierzchni kuli do badanej próbki) wynosi 4 m. Wynik badania uważa się za zadowalający, jeżeli kula nie przeszła przez szybę w ciągu pięciu sekund od chwili uderzenia.

Badaniom kulą o masie 227 g poddaje się dwadzieścia próbek kwadratowych o boku 300 mm. Dziesięć próbek bada się w temperaturze +40^oC, a dziesięć w temperaturze -20^oC. Wysokość spadku dla różnych kategorii grubości i masy oderwanych odłamków podano w załączonej tabeli.

Uważa się, że badanie dało wynik zadowalający, jeśli kula nie przeszła przez próbkę, próbka nie rozbiła się na kilka kawałków, warstwa pośrednia nie została rozdarta, a masa odłamków, które oddzieliły się po stronie szkła przeciwległej do uderzenia, nie przekroczyły wartości podanych w tabeli. Komplet próbek przedstawionych do homologacji uważa się za zadowalający, gdy nie mniej niż osiem badań wykonanych w każdej temperaturze dało wynik zadowalający lub więcej niż dwa badania w każdej temperaturze dały wynik niezadowalający, lecz następna seria badań wykonanych na nowym komplecie próbek dała wyniki zadowalające.

Badanie odporności na ścieranie przeprowadza się w ciągu 1000 cykli pracy przyrządu kontrolnego. Szybę bezpieczną uważa się za zadowalająco odporną na ścieranie, jeżeli rozproszenie światła spowodowane ścieraniem próbki nie przekracza 2%.

Badanie odporności na działanie wysokiej temperatury polega na dwugodzinnym przetrzymywaniu trzech próbek o wymiarach 300 x 300 mm w temperaturze 100oC. Nie mogą przy tym wystąpić żadne widoczne zmiany w warstwie pośredniej.

Badanie odporności na promieniowanie wykonuje się wówczas, gdy laboratorium badawcze uzna je za celowe na podstawie posiadanych informacji o warstwie pośredniej. Polega ono na 100-godzinnym naświetlaniu 3 próbek o wymiarach 360 x 76 mm oraz pomiarze współczynnika przepuszczalności światła naświetlonej i nienaświetlonej części próbki. Przepuszczalność światła pierwszej nie może być niższa niż 95% przepuszczalności drugiej oraz nie może być mniejsza niż 70% normy dla szyb instalowanych w polu widzenia kierowcy.
Badanie odporności na działanie wilgoci przeprowadza się na trzech próbkach o wymiarach 300 x 300 mm w ciągu 2 tygodni w temperaturze 50oC i przy wilgotności względnej 95%. W wyniku badania nie mogą powstać w warstwie pośredniej żadne zmiany typu: rozwarstwienia, pęcherze, zmatowienia itp.

Wymagania dotyczące właściwości optycznych obowiązują dla każdego typu szyby przedniej. Nie odnosi się to do szyb przednich płaskich należących już do grupy, która uzyskała homologację, jeśli ich kąt nachylenia do pionu jest mniejszy niż 40^o.

Zniekształcenia optyczne bada się na każdej z czterech szyb gotowych poprzez wyświetlanie na nich rzutnikiem rastra złożonego z kółek. Ich zniekształcenia obserwowane na ekranie oddalonym o ok. 4 m od szyby ustawionej identycznie jak w samochodzie muszą się mieścić w granicach ±1 mm w stosunku do średnicy uzyskanej przy wyświetlaniu bez szyby.

Na tych samych czterech szybach określa się wielkość tzw. rozdwojenia obrazu, tj. wielkości kąta zawartego pomiędzy punktem świetlnym umieszczonym w odległości nie mniejszej niż 7 m od szyby badanej a jego obrazem pozornym, powstałym najczęściej na skutek wad gięcia i klejenia. Wielkość tego kąta nie może przekroczyć 2 minut kątowych. Cdn.

Tweet

Tadeusz Tarczoń
Instytut Szkła i Ceramiki Kraków