– wybrane zagadnienia badawcze. Według jakich kryteriów i norm bada się szyby samochodowe? Historia tworzenia norm i metod badawczych szkła na potrzeby branży motoryzacyjnej dowodzi, że po dziś dzień nie wypracowano jednolitych standardów, co tylko jest sygnałem, jak wielkie znaczenie ma dyskusja środowiska.
Należy unikać tworzenia prawa czy przepisów traktujących zagadnienie w sposób sztywny, wykluczający późniejsze przyjmowanie osiągnięć postępu technicznego w dziedzinie materiałów na przeszklenia. Credo specjalistów gwarantuje rozwój współczesnych konstrukcji karoserii i do takich wniosków doszli też uczestnicy konferencji zatytułowanej „Szyby do środków transportu – homologacja, montaż, naprawa”, której organizatorem był branżowy magazyn „Świat Szkła”. Bezpieczeństwo, komfort, a z drugiej strony łatwość napraw i aplikacji coraz to nowych rozwiązań, to tylko kilka zagadnień z szerokiego spektrum współpracy ośrodków naukowych i specjalistów różnych dziedzin i profesji. Pod koniec maja w Warszawie spotkali się specjaliści w dziedzinie produkcji szyb samochodowych, szkła architektonicznego i rozwiązań specjalistycznych. Nie zabrakło też przedstawicieli warsztatów, serwisów motoryzacyjnych i towarzystw ubezpieczeniowych. Referaty przygotowali m.in. naukowcy z Katedry Technologii Szkła i Powłok Amorficznych (AGH), a także pracownicy Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych.
Współczesna szyba samochodowa – materiał tylko z pozoru kruchy i delikatny – pełni coraz poważniejszą rolę w dziedzinie podnoszenia bezpieczeństwa pojazdów, bo też odpowiada za zwiększenie sztywności karoserii. Skoro zaś wymogi bezpieczeństwa muszą spełniać wszystkie elementy konstrukcyjne użyte w pojeździe, to tym bardziej też elementy, jakim są szyby. Elementy te, na drodze badań, powinny uzyskać homologację dopuszczającą daną część do stosowania w pojeździe. Od wielu lat szkło warstwowe jest, obok szkła hartowanego termicznie, stosowane w pojazdach samochodowych, a od 2004 roku w pojazdach silnikowych o prędkości konstrukcyjnej powyżej 40 km/godz. Jako szyby przednie mogą być dziś stosowane wyłącznie szyby warstwowe (klejone folią PVB, PVB-Pet, PVB-PVB acoustic). Skoro o prędkości mowa. Podobno nawet najlepszej klasy szyby kuloodporne do samochodów opancerzonych nie oprą się tylko jednej broni strzeleckiej.
- Mamy 4 klasy kuloodporności, ale co ciekawe, badający broń palną są po dziś dzień pod wrażeniem wynalazku z wojen… kolonialnych, bo tylko taka broń i dziś radzi sobie ze współczesnymi rozwiązaniami w dziedzinie ekstremalnego bezpieczeństwa przeszkleń samochodów – zwraca uwagę Sławomir Pabian, jeden z uczestników wspomnianej konferencji, a na co dzień pracownik naukowy Zakładu Technologii Szkła Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych. Historia tworzenia norm i metod badawczych szkła na potrzeby branży motoryzacyjnej dowodzi, że po dziś dzień nie wypracowano jednolitych standardów, co tylko jest sygnałem, jak wielkie znaczenie ma dyskusja środowiska. Ciekawych refleksji dostarcza referat wygłoszony podczas wspomnianej konferencji („Badania szyb dla motoryzacji według amerykańskiej normy ANSI/SAE Z26.1-1996 oraz wybranych norm producentów samochodów” – Sławomir Pabian, Zakład Technologii Szkła, Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych). Okazuje się bowiem, że branża producentów szkła kieruje się od dawna naczelną zasadą w dziedzinie wyznaczania standardów. Zasada jest elastyczna, bo też tak jak zmieniają się oczekiwania użytkowników, tak pojawiają się nowe aspekty testowania produktu i ostatecznie certyfikowania wyrobów. Wniosek? Należy unikać tworzenia prawa czy przepisów traktujących zagadnienie w sposób sztywny, wykluczający późniejsze przyjmowanie osiągnięć postępu technicznego w dziedzinie materiałów na przeszklenia. Zwróćmy uwagę, że dopiero w 1968 r. wprowadzenie normy FMVSS Nr. 205 w Stanach Zjednoczonych Ameryki ustaliło normę ANSI/SAE Z26.1 jako obowiązującą, a branża szklarska niemały zakres regulacji poczęła wprowadzać podług wytycznych organizacji ANSI (American National Standards Institute) i stowarzyszenia SAE (Society of Automotive Engineers).
- Celem normy ANSI/SAE Z26.1 jest zalecanie takich własności bezpiecznych materiałów na przeszklenia, aby mogły być stosowane w każdym miejscu pojazdu – dowodzi Sławomir Pabian. - Norma ma stanowić podstawę dla innych norm. Uwzględnia się ją w regulacjach prawnych państwowych organów nadzorczych. Ma też stanowić normę odniesienia dla komisji motoryzacyjnych czy innych organizacji w przypadkach, gdyby posiadały swobodę wyboru przy przyjmowaniu tych czy innych norm w związku z zatwierdzeniem bezpiecznych materiałów do przeszklenia. Rok 1968 był przełomowy dla branży motoryzacyjnej. Badania nad transparentnymi tworzywami sztucznymi zaowocowały znanymi pod dziś dzień rozwiązaniami w dziedzinie podniesienia bezpieczeństwa i komfortu jazdy. Dopiero 4 lata później (w 1972 roku) wprowadzono możliwość stosowania tworzyw w nowych lokalizacjach w pojeździe. Pojawiły się też oznakowania szyb na zgodność ze wspomnianą normą Z26.1. W 1977 roku branża porozumiała się i zaakceptowała możliwość stosowania tworzyw sztucznych we wszystkich drzwiach i oknach autobusów z wyłączeniem miejsc o zasadniczej widoczności dla kierowcy. Długo trzeba było czekać na porozumienie w sprawie możliwości szerszego stosowania aplikacji z tworzyw sztucznych. Dopiero w latach 90. zaakceptowano stosowanie tworzyw sztucznych w nowych lokalizacjach w pojeździe, a na początku XIX wieku – oszkleń pokrytych tworzywem sztucznym. Wspomnijmy tylko, że już w 1924 w samochodach znalazły się pierwsze szyby warstwowe! W Europie elementy oszkleniowe stosowane w pojazdach muszą spełniać wymagania Regulaminu nr 43 zatwierdzonego przez Europejską Komisję Gospodarczą przy Organizacji Narodów Zjednoczonych. Pod porozumieniem dotyczącym przyjęcia jednolitych wymagań technicznych dla pojazdów kołowych, wyposażenia i części, które mogą być stosowane w tych pojazdach oraz wzajemnego uznawania homologacji udzielonych na podstawie tych wymagań, podpisało się po dziś dzień raptem 40 państw-sygnatariuszy. W myśl regulaminu bada się szyby przednie, boczne i tylne stosowane lub mające być zastosowane jako oszklenia pojazdów mechanicznych.
- Dla każdego użytkownika samochodów niezwykle istotna jest jakość i funkcjonalność zastosowanych oszkleń, a przede wszystkim ich parametrów bezpieczeństwa. Aby to osiągnąć, stosuje się szkła barwne, folie barwne, powlekane, akustyczne, chroniące przed promieniowaniem słonecznym i tłumiące dźwięk. Myślę, że nowe rozwiązania, idące w tym kierunku, jeszcze przed nami – zauważa Zofia Pollak, Zakład Technologii Szkła, Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, autorka referatu pt. „Wymagania i badania szyb hartowanych i laminowanych dla motoryzacji wg Regulaminu EKG ONZ nr 43 oraz nowe rozwiązania dla takich szyb w pojazdach”. Według jakich kryteriów i norm bada się współczesne szyby (nie tylko samochodowe)? Przedstawiony podczas konferencji referat, bogato ilustrowany przebiegiem testów, dowodzi żmudności takich doświadczeń. Zanim szyba uzyska certyfikat, badania trwają od 2 do 4 tygodni. Wraz z rozwojem szyb samochodowych – od chroniących pasażerów przed czynnikami atmosferycznymi, aż po wielofunkcyjne komponenty karoserii – wzrastają wymagania producentów szkła i samochodów odnośnie szyb. Dziś standardem są badania na działanie wilgoci, odporności na zmianę temperatur, a nawet na działanie promieniowania słonecznego. Jak wygląda to ostatnie badanie? Metoda ta polega na naświetlaniu połowy próbek od strony zewnętrznego szkła składowego przez okres 100 godzin w otoczeniu temperatury ok. 45°C, a następnie na pomiarze przepuszczalności światła dla próbki nienaświetlanej i naświetlanej (zgoła inaczej wygląda badanie w USA). Wymaga się, by współczynnik całkowitej przepuszczalności światła nie był niższy od 95% wartości początkowej przed napromienianiem i w żadnym przypadku nie powinien być mniejszy od 75% dla szyb przednich klejonych. Współczesne szyby samochodowe – zwłaszcza przednie – muszą cechować się jak najmniejszym zniekształceniem optycznym. Wiadomo, wraz z anonsowaniem coraz bardziej aerodynamicznych karoserii zagadnienia niepogorszenia obrazu zyskuje na znaczeniu. Najwięcej rygorów dotyczy badań wytrzymałości. Najogólniej rzecz biorąc, szyba, a na pewno przednia (lub jej próbka), ma się ugiąć i pęknąć z powstaniem licznych pęknięć kolistych. Na potrzeby testów wykorzystywane są manekiny (wykonane zwykle z twardego drewna warstwowego, ale już „głowa” pokryta jest wymienną wykładziną filcową). Metoda badań wytrzymałości mechanicznej polega na swobodnym spuszczeniu manekina z wysokości ok. 4 metrów na powierzchnię wewnętrznego szkła składowego szyby przedniej. Ciekawie wygląda też badanie siatki spękań. Metod jest kilka – osobne funkcjonują w Japonii, inne w USA, a jeszcze inne przyjęto w Europie (ISO 3537), gdzie test polega na rozbijaniu szyby przy użyciu specjalnego młotka w czterech zdefiniowanych punktach uderzenia. Minimalna dozwolona liczba odłamków wynosi 40 (w jakimkolwiek kwadracie o boku 5 cm). Górny limit uzależniony jest od grubości szyby i wynosi 400 lub 450 odłamków. Nieco różnią się badania w Japonii – tam odłamki o powierzchni przekraczającej 3 cm2 nie są dozwolone. Z kolei w USA waga największego odłamka nie może przekroczyć 4,25 g.
Rafał Dobrowolski
Fot. R. Dobrowolski i materiały prelegentów Konferencji „Szyby do środków transportu – homologacja, montaż, naprawa”.
Współczesna szyba samochodowa – materiał tylko z pozoru kruchy i delikatny – pełni coraz poważniejszą rolę w dziedzinie podnoszenia bezpieczeństwa pojazdów, bo też odpowiada za zwiększenie sztywności karoserii. Skoro zaś wymogi bezpieczeństwa muszą spełniać wszystkie elementy konstrukcyjne użyte w pojeździe, to tym bardziej też elementy, jakim są szyby. Elementy te, na drodze badań, powinny uzyskać homologację dopuszczającą daną część do stosowania w pojeździe. Od wielu lat szkło warstwowe jest, obok szkła hartowanego termicznie, stosowane w pojazdach samochodowych, a od 2004 roku w pojazdach silnikowych o prędkości konstrukcyjnej powyżej 40 km/godz. Jako szyby przednie mogą być dziś stosowane wyłącznie szyby warstwowe (klejone folią PVB, PVB-Pet, PVB-PVB acoustic). Skoro o prędkości mowa. Podobno nawet najlepszej klasy szyby kuloodporne do samochodów opancerzonych nie oprą się tylko jednej broni strzeleckiej.
- Mamy 4 klasy kuloodporności, ale co ciekawe, badający broń palną są po dziś dzień pod wrażeniem wynalazku z wojen… kolonialnych, bo tylko taka broń i dziś radzi sobie ze współczesnymi rozwiązaniami w dziedzinie ekstremalnego bezpieczeństwa przeszkleń samochodów – zwraca uwagę Sławomir Pabian, jeden z uczestników wspomnianej konferencji, a na co dzień pracownik naukowy Zakładu Technologii Szkła Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych. Historia tworzenia norm i metod badawczych szkła na potrzeby branży motoryzacyjnej dowodzi, że po dziś dzień nie wypracowano jednolitych standardów, co tylko jest sygnałem, jak wielkie znaczenie ma dyskusja środowiska. Ciekawych refleksji dostarcza referat wygłoszony podczas wspomnianej konferencji („Badania szyb dla motoryzacji według amerykańskiej normy ANSI/SAE Z26.1-1996 oraz wybranych norm producentów samochodów” – Sławomir Pabian, Zakład Technologii Szkła, Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych). Okazuje się bowiem, że branża producentów szkła kieruje się od dawna naczelną zasadą w dziedzinie wyznaczania standardów. Zasada jest elastyczna, bo też tak jak zmieniają się oczekiwania użytkowników, tak pojawiają się nowe aspekty testowania produktu i ostatecznie certyfikowania wyrobów. Wniosek? Należy unikać tworzenia prawa czy przepisów traktujących zagadnienie w sposób sztywny, wykluczający późniejsze przyjmowanie osiągnięć postępu technicznego w dziedzinie materiałów na przeszklenia. Zwróćmy uwagę, że dopiero w 1968 r. wprowadzenie normy FMVSS Nr. 205 w Stanach Zjednoczonych Ameryki ustaliło normę ANSI/SAE Z26.1 jako obowiązującą, a branża szklarska niemały zakres regulacji poczęła wprowadzać podług wytycznych organizacji ANSI (American National Standards Institute) i stowarzyszenia SAE (Society of Automotive Engineers).
- Celem normy ANSI/SAE Z26.1 jest zalecanie takich własności bezpiecznych materiałów na przeszklenia, aby mogły być stosowane w każdym miejscu pojazdu – dowodzi Sławomir Pabian. - Norma ma stanowić podstawę dla innych norm. Uwzględnia się ją w regulacjach prawnych państwowych organów nadzorczych. Ma też stanowić normę odniesienia dla komisji motoryzacyjnych czy innych organizacji w przypadkach, gdyby posiadały swobodę wyboru przy przyjmowaniu tych czy innych norm w związku z zatwierdzeniem bezpiecznych materiałów do przeszklenia. Rok 1968 był przełomowy dla branży motoryzacyjnej. Badania nad transparentnymi tworzywami sztucznymi zaowocowały znanymi pod dziś dzień rozwiązaniami w dziedzinie podniesienia bezpieczeństwa i komfortu jazdy. Dopiero 4 lata później (w 1972 roku) wprowadzono możliwość stosowania tworzyw w nowych lokalizacjach w pojeździe. Pojawiły się też oznakowania szyb na zgodność ze wspomnianą normą Z26.1. W 1977 roku branża porozumiała się i zaakceptowała możliwość stosowania tworzyw sztucznych we wszystkich drzwiach i oknach autobusów z wyłączeniem miejsc o zasadniczej widoczności dla kierowcy. Długo trzeba było czekać na porozumienie w sprawie możliwości szerszego stosowania aplikacji z tworzyw sztucznych. Dopiero w latach 90. zaakceptowano stosowanie tworzyw sztucznych w nowych lokalizacjach w pojeździe, a na początku XIX wieku – oszkleń pokrytych tworzywem sztucznym. Wspomnijmy tylko, że już w 1924 w samochodach znalazły się pierwsze szyby warstwowe! W Europie elementy oszkleniowe stosowane w pojazdach muszą spełniać wymagania Regulaminu nr 43 zatwierdzonego przez Europejską Komisję Gospodarczą przy Organizacji Narodów Zjednoczonych. Pod porozumieniem dotyczącym przyjęcia jednolitych wymagań technicznych dla pojazdów kołowych, wyposażenia i części, które mogą być stosowane w tych pojazdach oraz wzajemnego uznawania homologacji udzielonych na podstawie tych wymagań, podpisało się po dziś dzień raptem 40 państw-sygnatariuszy. W myśl regulaminu bada się szyby przednie, boczne i tylne stosowane lub mające być zastosowane jako oszklenia pojazdów mechanicznych.
- Dla każdego użytkownika samochodów niezwykle istotna jest jakość i funkcjonalność zastosowanych oszkleń, a przede wszystkim ich parametrów bezpieczeństwa. Aby to osiągnąć, stosuje się szkła barwne, folie barwne, powlekane, akustyczne, chroniące przed promieniowaniem słonecznym i tłumiące dźwięk. Myślę, że nowe rozwiązania, idące w tym kierunku, jeszcze przed nami – zauważa Zofia Pollak, Zakład Technologii Szkła, Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, autorka referatu pt. „Wymagania i badania szyb hartowanych i laminowanych dla motoryzacji wg Regulaminu EKG ONZ nr 43 oraz nowe rozwiązania dla takich szyb w pojazdach”. Według jakich kryteriów i norm bada się współczesne szyby (nie tylko samochodowe)? Przedstawiony podczas konferencji referat, bogato ilustrowany przebiegiem testów, dowodzi żmudności takich doświadczeń. Zanim szyba uzyska certyfikat, badania trwają od 2 do 4 tygodni. Wraz z rozwojem szyb samochodowych – od chroniących pasażerów przed czynnikami atmosferycznymi, aż po wielofunkcyjne komponenty karoserii – wzrastają wymagania producentów szkła i samochodów odnośnie szyb. Dziś standardem są badania na działanie wilgoci, odporności na zmianę temperatur, a nawet na działanie promieniowania słonecznego. Jak wygląda to ostatnie badanie? Metoda ta polega na naświetlaniu połowy próbek od strony zewnętrznego szkła składowego przez okres 100 godzin w otoczeniu temperatury ok. 45°C, a następnie na pomiarze przepuszczalności światła dla próbki nienaświetlanej i naświetlanej (zgoła inaczej wygląda badanie w USA). Wymaga się, by współczynnik całkowitej przepuszczalności światła nie był niższy od 95% wartości początkowej przed napromienianiem i w żadnym przypadku nie powinien być mniejszy od 75% dla szyb przednich klejonych. Współczesne szyby samochodowe – zwłaszcza przednie – muszą cechować się jak najmniejszym zniekształceniem optycznym. Wiadomo, wraz z anonsowaniem coraz bardziej aerodynamicznych karoserii zagadnienia niepogorszenia obrazu zyskuje na znaczeniu. Najwięcej rygorów dotyczy badań wytrzymałości. Najogólniej rzecz biorąc, szyba, a na pewno przednia (lub jej próbka), ma się ugiąć i pęknąć z powstaniem licznych pęknięć kolistych. Na potrzeby testów wykorzystywane są manekiny (wykonane zwykle z twardego drewna warstwowego, ale już „głowa” pokryta jest wymienną wykładziną filcową). Metoda badań wytrzymałości mechanicznej polega na swobodnym spuszczeniu manekina z wysokości ok. 4 metrów na powierzchnię wewnętrznego szkła składowego szyby przedniej. Ciekawie wygląda też badanie siatki spękań. Metod jest kilka – osobne funkcjonują w Japonii, inne w USA, a jeszcze inne przyjęto w Europie (ISO 3537), gdzie test polega na rozbijaniu szyby przy użyciu specjalnego młotka w czterech zdefiniowanych punktach uderzenia. Minimalna dozwolona liczba odłamków wynosi 40 (w jakimkolwiek kwadracie o boku 5 cm). Górny limit uzależniony jest od grubości szyby i wynosi 400 lub 450 odłamków. Nieco różnią się badania w Japonii – tam odłamki o powierzchni przekraczającej 3 cm2 nie są dozwolone. Z kolei w USA waga największego odłamka nie może przekroczyć 4,25 g.
Rafał Dobrowolski
Fot. R. Dobrowolski i materiały prelegentów Konferencji „Szyby do środków transportu – homologacja, montaż, naprawa”.
Komentarze (0)