Laminat, czyli kompozyt szklany składający się przynajmniej z dwóch tafli połączonych ze sobą dodatkową warstwą spoiwa, to jeden z najpopularniejszych rodzajów szkła. Ze względu na swoje właściwości stosowany jest w wielu gałęziach przemysłu, nie tylko budownictwie.

Laminat stosuje się zarówno w celach dekoracyjnych, jak i do tworzenia konstrukcji nośnych, zwłaszcza że spełnia on wymogi, które pozwalają określić go jako szkło bezpieczne. Z jego pomocą wykonywane są stopnie szklane, pomosty, balustrady, przeszklenia w podłodze czy fasady. Surowcem stanowiącym podstawę laminatu mogą być m.in. szyby hartowane, półhartowane, jak i standardowe szkło float, którego warstwy łączy się ze sobą spoiwem, cechującym się dużymi właściwościami adhezji (inaczej przyczepnością). Najczęściej jest nim folia PVB, czyli poliwinylobutyral (termoplastyczny polimer). Mimo swojej powszechności jest ona podatna na wystąpienie zjawiska delaminacji. Polega ono na utraceniu zasadniczej, jeśli nie najważniejszej cechy laminatu, czyli adhezji pomiędzy szkłem a spoiwem. Rezultatem tego jest obniżenie wytrzymałości kompozytu, jak również jego walorów estetycznych.

Właściwości spoiwa w szkle laminowanym

Materiał, jakim jest folia PVB, składa się z dwóch rodzajów cząsteczek, które wpływają na stopień jego przyczepności. Pierwszym z nich są niespolaryzowane grupy butyrylowe, które odpowiadają za trwałe chemiczne połączenia atomów. Drugi typ to spolaryzowane grupy hydroksylowe, bardzo wrażliwe na działanie wody.

Na powierzchni samego szkła również tworzą się spolaryzowane grupy silanolowe, podobnie podatne na działanie wody. To właśnie za sprawą właściwości chemicznych obu tych materiałów (czyli szkła oraz folii PVB), dochodzi do powstania połączenia pomiędzy wszystkim stykającymi się powierzchniami. Aby jednak było to możliwe, folia musi zostać bardzo dokładnie dopasowana do wszystkich nierówności szkła. W tym celu laminat jest umieszczany w autoklawie, czyli zamkniętym, sterylnym urządzeniu. W jego wnętrzu wytwarzana jest odpowiednia temperatura oraz ciśnienie. Za sprawą tych dwóch czynników szyby łączą się z folią i uzyskiwana jest odpowiednia przyczepność pomiędzy warstwami.

Przyczyny delaminacji

Jedną z głównych przyczyn tego zjawiska jest niewłaściwy sposób przechowywania foli. Niewłaściwy oznacza tu niezgodny z zaleceniami producenta, co skutkuje obniżeniem stopnia przyczepności spoiwa. Tym samym, jeżeli producent przechowywał folię w temperaturze 10-15°C w pomieszczeniu, w którym wilgotność nie przekraczała 15%, najlepiej będzie, jeżeli takie same warunki zostaną zapewnione przez producenta szkła laminowanego, który będzie ją wykorzystywał. Także w pomieszczeniu, w którym szkło jest bezpośrednio laminowane, temperatura powinna być obniżona, a wilgotność jak najniższa. Dzięki temu fola PVB wchłonie mniej wilgoci z powietrza, co przełoży się na jej stopień adhezji. Woda w szczególny sposób wpływa na przyczepność między szkłem a spoiwem, niezależnie od tego, czy znajduje się w stanie ciekłym, czy gazowym. Rozbija ona wiązania pomiędzy cząstkami kompozytu lub też przenosi substancje powodujące degradację tychże wiązań. Spowodowane jest to obecnością wspominanych wcześniej spolaryzowanych grup alkoholowych, przez co folia PVB jest materiałem wysoce higroskopijnym. Absorpcja cząsteczek wody nie tylko osłabia wiązania pomiędzy dwoma warstwami, ale może również prowadzić do zmętnienia foli. Dlatego podczas projektowania konstrukcji z laminatu zaleca się wykonanie otworów wyrównujących ciśnienie pary wodnej.

Do delaminacji prowadzić może także działanie promieni słonecznych. Laminat pozostanie odporny na promieniowanie UV pod warunkiem, że oddziaływać będą na niego fale długości 3000-4000 nm, światło widzialne (czyli fale 380-780 nm) oraz fale bliskiej podczerwieni o długości 720-2500 nm. Negatywny wpływ promieni słonecznych spowodowany jest tym, że energia przenoszona przez fale także w postaci cząstek, może rozpocząć proces degradacji wiązań chemicznych pomiędzy szkłem a folią. Z tego powodu do badań szkła laminowanego stosuje się często lampy ksenonowe. Niestety nie oddają one w pełni warunków atmosferycznych, jakim poddawane może być szkło, dlatego niektóre normy zalecają testy, w ramach których tafla wystawiana jest na działanie naturalnego światła.

Stopień przyczepność foli do szkła mierzony jest w tzw. skali Pummela, gdzie 10 oznacza najwyższy stopień przyczepności do szyby. Wskazuje on, że w przypadku jej uszkodzenia, powstałe odłamki w całości zasłonią powierzchnię spoiwa. Liczba 0 w tej skali oznacza całkowite odsłonięcie foli.

Uważa się, że jednym z czynników mających ogromny wpływ na stopień adhezji, jest odpowiednie umycie szkła przed procesem laminacji. W tym celu stosuje się zdemineralizowaną wodą o odpowiedniej przewodności jonowej. Następnie tafla powinna być dotykana tylko rękoma w rękawiczkach a samo pomieszczenie, w którym odbywa się laminacja – czyste i izolowane.

W przypadku delaminacji nie bez znaczenia pozostają także wady szkła bazowego. Najczęściej spotykanymi są wady tzw. roller – waves, czyli wzniesienia i obniżenia powierzchni szkła. By tego uniknąć, zaleca się wykorzystywanie tafli z tej samej partii produkcyjnej – dzięki temu nierówności obu szyb po nałożeniu na siebie pozostaną równoległe, a folia będzie posiadała taką samą grubość niezależnie od stopnia pofałdowania powierzchni. Podobnie jak w przypadku szkła hartowanego, również przy szkle laminowanym jego newralgiczną powierzchnię stanowi krawędź. Dlatego chcąc uniknąć delaminacji, najlepiej jest najpierw dociąć tafle bazowe, a następnie je zalaminować. W przeciwnym wypadku, czyli gdy szkło laminowane docinane jest pod wymiar handlowy, ryzyko powstania bąbli przy krawędziowych będzie zdecydowanie większe.

Wskazówki montażowe

Choć większość czynników wpływających na wystąpnie delaminacji pojawia się na etapie produkcji szkła, istnieje kilka wskazówek montażowych, o których także warto pamiętać, by jej uniknąć. Jedną z nich jest zadbanie o to, by międzywarstwa nie została w żaden sposób wgnieciona lub wciśnięta w trakcie montażu. Równie istotna jest czystość samych podkładek oraz zapewnienie drożności uszczelek. Często źródłem problemów jest też niepoprawny montaż okuć punktowych. Wykonanie odpowiednich otworów jest procesem dość skomplikowanym, wymagającym odpowiedniego zabezpieczenia krawędzi a przede wszystkim – powinno mieć ono miejsce przed laminacją. Wykonane nieprawidłowo może prowadzić do rozwarstwienia się szkła w okolicach otworów.