EVA, PVB 및 Ionoplast 중간막이 접합유리의 구조적 거동 및 파괴 패턴에 미치는 영향

날짜: 2023년 8월 28일

저자: Liene Sable, David Kinsella, Marcin Kozłowski

원천:구조 유리 및 첨단 재료 연구의 국제 저널,3권 2019년 1호, 과학 출판물

DOI:https://doi.org/10.3844/sgamrsp.2019.62.78

건축 동향은 점점 더 재료 생산자와 엔지니어에게 태양 전지가 있는 유리 난간, 곡면 합판 유리, 멀티미디어 화면 역할을 하는 발광 다이오드가 있는 바닥과 같이 다양한 기능을 결합하는 지속 가능하고 재생 가능하며 혁신적인 합판 유리 제품을 만들도록 요구하고 있습니다. 모든 새로운 경향에는 두 개의 유리 겹 사이에 전기 부품, 태양 전지 또는 기타 물체를 적층할 수 있는 접합 유리용 중간층의 개발이 필요합니다. 이 복잡한 라미네이션 공정에 가장 적합한 중간층은 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)입니다. 그 특성상 오토클레이브 없이도 저온에서 작업이 가능하기 때문입니다. 반면 EVA 소재는 prEN16613 표준에서 폴리비닐 부티랄(PVB) 중간층과 같은 구조 적용에 적합한 중간층 소재로 완전히 정의 및 논의되지 않았습니다. 이러한 이유로 EVA 중간층 적층판을 조사하고 PVB 또는 유사한 중간층 적층판과 비교하여 기계적 거동을 평가해야 합니다.

연구 논문은 아이디어를 제공하고 구조적 거동과 균열 패턴을 비교하며 PVB, Ionoplast 및 EVA 중간막이 포함된 접합 유리 샘플을 평가합니다. 실제 상황에서 유리 구조물은 측면 하중 등으로 인해 발생할 수 있는 굽힘 응력을 견딜 수 있도록 설계해야 합니다. 즉, 4점 굽힘 시험이 구조적 거동을 평가하는 데 적합한 방법입니다. 또한 변위를 계산하고 굽힘 응력을 평가하기 위해 유한 요소(FE) ABAQUS/CAE 소프트웨어에서 테스트를 모델링했습니다. 현재 연구에 따르면 EVA 중간막을 사용한 샘플의 경우 강성은 PVB 중간막 시편의 결과와 동일하며 EVA 중간막은 PVB 재료와 동일한 경우에 사용할 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 또한 FE 방법을 사용하면 4점 굽힘에서 테스트된 접합 유리의 기계적 거동을 정확하게 시뮬레이션할 수 있으며, 분석 계산에서는 10~58%의 오류가 나타나는 반면 오류는 5% 미만으로 높은 상관 관계를 보입니다.

지난 수십 년 동안 구조용 유리의 상당한 발전이 관찰되었습니다. 유리 소재는 단열 유리 충전재로만 사용되는 것이 아니라 전담 구조 소재입니다. (Eekhout and Sluis, 2014; Grohmann, 2014; Raynaud, 2014) 단일체 유리 시트와 비교하여, 접합 유리는 붕괴 후에도 무결성을 유지하고 구조는 교체될 때까지 기능을 수행할 수 있습니다. 합판유리는 고분자 중간층을 사용하여 결합된 최소 두 겹의 유리로 구성된 복합 재료입니다. 중간층 유형의 선택은 구조적 요소의 적용(예: 충격 방지, 방음, 도난 방지 또는 내화성)에 따라 결정되는 경우가 가장 많습니다(Sandén, 2015).

구조적인 관점에서 볼 때, 유리는 깨지기 쉬운 재료이며 예고 없이 파손됩니다. 이는 응력 집중에 민감하며 그 강도는 유리 표면의 손상 정도에 따라 달라집니다(Pfaender, 1996). 인장 강도는 재료 결함의 존재에 따라 결정되며, 이는 국부적으로 응력을 확대하고 잠재적인 파손 지점으로 작용합니다. 결함의 응력 증가 특성은 모양과 크기에 따라 다르지만 현재 사용 가능한 측정 기술로는 적절하게 결정할 수 없습니다(Lamon, 2016).

유리 겹 사이의 층간 통합은 유리 파손 후 하중 지지력과 구조적 무결성을 유지할 수 있는 가능성 중 하나입니다. 폴리머 중간막의 장점은 큰 변형을 흡수하고 유리 파편을 유지하며 유리 파손 후 유리 파편 사이의 간격 크기를 제한하는 능력입니다.