Quebra Espontânea de Vidro

Quebra Espontânea de Vidro

Direitos autorais: Mr Amanda Gibney Weko

QUEBRA ESPONTÂNEA

Danos menores na borda durante o manuseio do vidro, arranhões ou cortes durante a instalação, uma falha de projeto ou uma imperfeição natural no vidro podem resultar em quebra espontânea.

Todos nós ouvimos o estalo estridente de uma pedrinha ou pedaço de entulho atingindo o pára-brisa de nosso carro. Podemos ver um buraco imediato ou rachadura e saber que isso inevitavelmente entrelaçará uma teia de aranha através do vidro e fará com que o pára-brisa se quebre se não for tratado.

Que um pequeno impacto possa causar danos significativos ao vidro não se limita aos nossos veículos. Problemas semelhantes ocorrem com vidros comerciais.

Pequenos danos nas bordas durante o manuseio do vidro, arranhões ou cortes durante a instalação, uma falha no projeto ou uma imperfeição natural no vidro podem resultar em quebra espontânea - o aparente rompimento do vidro, sem nenhum esforço.

Para profissionais de design e construção, entender como e por que as quebras de vidro podem ser essenciais para a prevenção.

VIDROS DE SEGURANÇA

Em geral, o vidro é feito pela fusão de sílica (um componente da areia), carbonato de sódio (ou cinza de soda, que diminui o ponto de fusão da sílica) e óxido de cálcio (ou cal, que adiciona estabilidade química) juntos a uma temperatura alta.

O vidro é então resfriado, modelado e resfriado ainda mais (um processo chamado recozimento) para estabilizá-lo e fortalecê-lo.

O vidro recozido padrão pode ser usado para janelas em áreas de pouco tráfego, mas a maioria dos códigos exige vidraças de segurança. Se quebrado, o vidro recozido quebrará em pedaços e pedaços afiados.

Esquerda: o vidro recozido padrão quebra em cacos afiados; Direita: o vidro temperado ou temperado se despedaça em pedaços pequenos do tamanho de seixos
Esquerda: o vidro recozido padrão quebra em cacos afiados; Direita: o vidro temperado ou temperado se despedaça em pedaços pequenos do tamanho de seixos

A vidraça de segurança reduz o potencial de lesão por quebra. O vidro é tratado para fortalecer e alterar suas propriedades de quebra. Existem dois tipos principais de vidros de segurança: vidro temperado e vidro laminado.

O vidro reforçado com calor fornece mais estabilidade do que o recozido, mas não pode ser considerado um vidro de segurança, pois tem o potencial de formar cacos grandes quando quebrado.

Tanto o vidro temperado quanto o reforçado com calor são tratados termicamente a 1200 graus F (650 graus C) e resfriados à força para criar compressão de superfície ou borda.

Vidro temperado é resfriado muito rapidamente, criando maior compressão de superfície e borda.

O vidro reforçado com calor é resfriado mais lentamente para menor compressão da superfície e da borda do que o vidro temperado, mas com propriedades ainda mais altas que o vidro recozido.

Diagrama mostrando vidro reforçado com calor
Diagrama mostrando vidro reforçado com calor

Também chamado de vidro temperado, o vidro temperado foi tratado termicamente para uma compressão superficial mínima de 10,000 PSI e resistência ao impacto quatro vezes mais forte que o vidro recozido.

O processo rápido de resfriamento - ou resfriamento - coloca as superfícies e bordas do vidro em compressão enquanto o centro permanece em tensão.

O processo altera a característica de quebra do vidro, de modo que, quando quebrado, quebra em pequenos pedaços do tamanho de seixos e reduz o potencial de lesão de fragmentos afiados.

O vidro temperado não pode ser cortado. O vidro reforçado pelo calor foi tratado termicamente para uma compressão superficial de 3,500-7,500.

Com o dobro da compressão da superfície do vidro recozido, a vidraça reforçada pelo calor é usada no lugar da vidraça geral, onde é necessária uma proteção térmica e contra vento adicional.

Outra opção de vidraça de segurança, o vidro laminado usa uma combinação de calor e pressão para colocar uma ou mais camadas de polivinil butiral (PVB) entre duas ou mais camadas de vidro.

As camadas de vidro laminado mantêm o painel unido em caso de quebra, aumentando a resistência e a estabilidade da borda.

Ilustração de vidro laminado, cortesia de JE Berkowitz
Ilustração de vidro laminado, cortesia de JE Berkowitz

CAUSAS DE QUEBRA

Um material de construção inerentemente frágil, o vidro sempre tem o potencial de quebrar.

Enquanto os fabricantes produzem vidros de segurança e revestimentos de autocura e desenvolvem novos métodos para tornar o vidro mais forte e seguro, os profissionais de design e construção devem estar atentos às causas comuns de quebra e medidas preventivas.

TRATAMENTO DE DANOS

A causa mais comum de quebra de vidro ocorre devido a danos nas bordas ou na superfície durante o manuseio.

Mesmo o menor níquel ou lasca no vidro durante a embalagem, o transporte ou a instalação pode - com o tempo e a expansão e contração naturais por meio de mudanças de temperatura e movimentos sutis da construção - aumentam a concentração de tensão em torno da imperfeição, o que pode levar a uma ruptura futura.

Embora aparentemente espontâneo, esses tipos de interrupções têm uma causa natural. O manuseio adequado por vidraceiros profissionais treinados é o principal meio para ajudar a evitar esse tipo de interrupção.

QUEBRA RELACIONADA COM QUADRO

Se as juntas, blocos de fixação ou arestas de uma janela ou estrutura de cortina de metal estiverem ausentes, danificadas ou insuficientes para proteger o vidro contra o contato de vidro com metal causado por mudanças de temperatura e movimento do edifício, podem ocorrer tensões que eventualmente resultam em para quebrar.

O movimento do sistema de construção ou estrutura devido ao vento ou às condições ambientais também pode contribuir para o contato de vidro com metal.

Um painel de vidro projetado de maneira inadequada, grande ou fino demais para sua localização, pode ser danificado pelo vento ou pelo clima.

A revisão cuidadosa do projeto, a engenharia adequada e a instalação profissional podem impedir a quebra espontânea relacionada ao quadro.

QUEBRA DE ESTRESSE TÉRMICA

Com maior ênfase na luz natural e no projeto solar passivo, a quebra de vidro relacionada ao estresse térmico deve ser uma preocupação.

Quando o centro de um painel de vidro fica mais quente que a borda, a expansão do centro de vidro aquecido pode criar tensão de tração ao redor da borda.

Se a tensão térmica exceder a resistência da aresta, o vidro poderá quebrar.

Grandes unidades de vidro isolado (IGUs), particularmente em combinação com revestimentos de controle solar, requerem análise térmica para evitar quebras relacionadas ao estresse.

Modelagem térmica e ajustes de projeto podem ser feitos durante a fase de projeto para reduzir a quebra espontânea relacionada ao estresse térmico.

QUEBRA DE INCLUSÃO

É relativamente raro, mas durante o processo de têmpera, contaminantes de níquel no vidro flutuante podem causar a formação de pedras de sulfeto de níquel.

Com o tempo, quando o vidro temperado instalado é exposto a mudanças naturais de temperatura, a pequena pedra pode se expandir, fazendo com que o vidro se quebre.

As pedras de sulfeto de níquel podem estar presentes no vidro recozido e reforçado a quente, mas não estão sujeitas a rupturas espontâneas, porque o ciclo de resfriamento mais lento interrompe a mudança de fase das pedras ou as prende antes que elas possam se expandir volumetricamente.

Não existe uma tecnologia conhecida para eliminar as pedras de sulfeto de níquel e elas podem ser tão pequenas - de 0.003 a 0.015 polegadas de diâmetro - que também não há como inspecionar visualmente sua presença no vidro float.

inclusão microscópica de sulfeto de níquel
inclusão microscópica de sulfeto de níquel

As diretrizes da ASTM permitem manchas, incluindo pedras de sulfeto de níquel, entre 0.020 e 0.1 polegada, mas isso é muito maior que o tamanho típico da pedra. Consulte a especificação padrão ASTM C1036 para vidro plano para obter detalhes completos.

Alguns fabricantes tomam precauções quanto à presença de pedras de níquel-sulfeto.

O PPG e outros fabricantes de vidro da América do Norte não usam níquel em nenhuma formulação de lote primário, proíbem metais portadores de níquel nas operações e empregam separadores magnéticos.

A PPG também recomenda o vidro reforçado pelo calor quando o vidro tratado com calor é necessário, exceto onde os códigos exigem vidros de segurança.

O consultor da indústria Bill Coddington, citado em um artigo da Glass.com em 2008, declarou: “As principais fábricas de vidro nos Estados Unidos fazem um excelente trabalho selecionando as matérias-primas e os equipamentos de produção usados ​​para minimizar as chances de que o níquel possa ser introduzido no carro alegórico lote de vidro. "

QUEBRA ESPONTÂNEA

QUEBRA ESPONTÂNEA

Do topo: dois exemplos de danos nas bordas do vidro (imagem superior cortesia de Bruening Glass Works); quebra de vidro temperado - observe que o vidro permanece dentro da moldura; possível quebra de inclusão identificada pelo padrão de quebra de “asa de borboleta” no centro

QUEBRA ESPONTÂNEA

QUEBRA ESPONTÂNEA

AQUECIMENTO DE CALOR

A imersão em calor é freqüentemente usada em aplicações de alta demanda, como paredes com suporte pontual, ou quando a redução da probabilidade de quebra espontânea é uma prioridade.

Exemplos incluem grades, portas, vidro temperado pesado e unidades de vidro isolante.

Durante a imersão em calor, um lote de amostras ou um lote cheio de painéis de vidro temperado é exposto a temperaturas de 288 a 316 graus C (550 a 660 graus F) por até quatro horas, a fim de testar e mitigar inclusões.

O processo solicita que todas as inclusões alterem a fase e quebrem o vidro antes de ser enviado.

A indústria discorda da abordagem de "pausa-agora-não-tarde". O processo reduz a probabilidade de quebra relacionada à inclusão, mas não pode impedir ou garantir que outras inclusões possam não mudar e estimular a ruptura no futuro.

De fato, o processo pode fazer com que inclusões pequenas e estáveis ​​iniciem a mudança de fase durante a imersão em calor e potencialmente concluam a transformação após a instalação do vidro.

A imersão em calor também pode afetar negativamente a compressão da superfície e as propriedades inerentes da resistência, e o processo adicional - e seu manuseio associado - pode criar mais chances de danos nas bordas, arranhões ou alterações nas propriedades do revestimento da superfície.

A absorção de calor após a fabricação pode destruir alguns painéis de vidro defeituosos, mas é um processo caro e demorado que não elimina todas as inclusões de sulfeto de níquel.

A JE Berkowitz oferece imersão a quente para reduzir a incidência de quebra espontânea devido a inclusões de sulfeto de níquel e danos à fabricação de vidro temperado, aderindo à norma internacional EN 14179-1: 2005 (HST).

O vidro padrão em vidro para construção - vidro de segurança de silicato de cal com soda temperada com imersão a quente, define o sistema de processo de imersão a quente juntamente com as tolerâncias de nivelamento, bordas, fragmentação e características físicas e mecânicas da segurança monolítica plana de segurança com silicato de soda com cal de soda com temperado termicamente vidro para uso em edifícios.

No processo de imersão a quente da JE Berkowitz, o vidro totalmente temperado é empilhado em um forno especialmente construído e certificado, aquecido a 550 graus F e gradualmente resfriado.

O processo total leva cerca de seis horas: duas horas para aumentar a temperatura, aproximadamente duas a quatro horas de tempo de permanência e outras duas horas para diminuir a temperatura.

Copos térmicos são colocados no vidro para monitorar as temperaturas. No entanto, o processo reduz apenas a probabilidade de quebra de oito lites padrão em 1,000 para cinco lites em 1,000.

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