Anisotropi, en optisk effekt i termisk hærdet bygningsglas
Termisk hærdet glas bruges ofte til ambitiøse byggeprojekter på grund af dets høje styrke og modstandsdygtighed over for termisk brud. De størrelser, der efterspørges på ruder til nutidens facadeprojekter, kan kun opnås fornuftigt med varmebehandlet glas som termisk hærdet glas eller varmeforstærket glas på grund af tekniske, økonomiske og sikkerhedsrelaterede forhold.
Optisk fænomen
Der kan med varmebehandlet glas forekomme optiske fænomener, der kan opfattes som forstyrrende, når man skal se gennem glasset eller ser på facaden. Fænomenet kaldes anisotropi eller irisering og kan under visse lysforhold, vejrforhold og årstider blive synlig som et karakteristisk mønster i ruden i form af grå, hvide eller regnbuefarvede pletter, ringe eller striber.
Anisotropier opstår under fremstillingen af varmebehandlet glas. Anisotropierne opfattes af det menneskelige øje i polariseret lys. Polariseret lys findes overalt i naturen, fordi solens lys polariseres gennem spredningsprocesser både direkte i atmosfæren og ved transmission gennem stof eller refleksion fra overflader.
Anisotropier i henhold til standarderne
Anisotropivirkninger er uønskede, men de betragtes ikke som mangler i henhold til de nuværende europæiske standarder; EN 12150:2015 Bygningsglas – Termisk hærdet sikkerhedsglas af kalk-soda-silikat og EN1863:2012 Bygningsglas - Varmeforstærket sodakalksilikatglas.
EN 1279-1 ”Bygningsglas – Termoruder – Del 1: Generelle informationer, systembeskrivelse, regler for udskiftning, tolerancer og visuel kvalitet” henviser til EN 12150 og EN 1863.
Anisotropivirkninger ses heller ikke som mangler i den amerikanske standard; ASTM C1048:2018 Standard Specification for Heat-Strengthened and Fully Tempered Flat Glass.
Varmebehandlet glas
Den mest udbredte hærdningsproces er den horisontale, hvor glasset påvirkes både af varmeoverførsel og af den understøtning, der er af glasset. I hærdeovnen bliver glasset ikke nødvendigvis opvarmet helt ens overalt, hvilket ikke er så afgørende, men tilsvarende vil afkølingen typisk afhænge af hvordan luften blæses ind på glasset (gennem dyser eller spalter), hvilket vil give små forskelle i de vigtige spændinger der indbygges. Selv minimale forskelle kan føre til en ændring i glassets optiske egenskaber.
Et isotropisk materiale har ingen foretrukne retninger. Et varmebehandlet glas (hærdet eller varmeforstærket) får netop indbygget lag af forskellige spændinger, og bliver dermed dobbeltbrydende dvs med retningsafhængige optiske (anisotropisk) egenskaber.
Anisotropisk effekt
De farvede iriserende effekter kan forklares ved hjælp af fotoelasticiteten. Når en polariseret lysstråle går ind i et fladt glas, er det opdelt i to retninger som fordeler sig afhængig af de spændinger der er i glasset. Når netop spændingerne ikke er ens, så vil lyset fordeles med forskellige hastigheder i glasset, hvorved lyset ses med forskellige farver når lyset forlader glasset ligesom når lys forlader et prisme.
Forskellen i længden af lysets vej kaldes også retardation. Da det menneskelige øje opfatter forsinkelsen af polariseret dagslys, som interferensfarver er dette direkte relateret til synlige anisotropivirkninger. Ved at variere forsinkelserne over området af glasset, opnås de typiske billeder af anisotropier. Afhængig af niveauet af retardationerne vil det resultere i svagt synlige sorte og hvide mønstre eller stærkt synlige farvede mønstre.
Læs også artiklen "Anisotropier og andre optiske fænomener".
Anisotropieffekter i bygningsglas kan evalueres ved hjælp af digital billedbehandling
En målemetode fra 2015 baseret på RGB-fotoelasticitet, der tillader kvantificering af hele retardationsbilleder, er blevet anvendt til at teste termisk hærdet glasruder. Siden er brugen af denne teknik blevet videreudviklet og en række målinger er udført. I disse undersøgelser kunne man allerede bestemme de første dannelser af anisotropieffekter i termisk hærdet glas afhængig af f.eks. glastykkelsens betydning og forskelle mellem klart og belagt glas. OK.
Selvom et stort antal måleenheder/scannere nu er udviklet til anvendelse både direkte på hærdeovnen og på det efterfølgende udstyr, er den endelige evaluering af retardationsbillederne endnu ikke tilfredsstillende. I øjeblikket (2021) anvendes evalueringsmetoder, der følger globale tilgange og således ikke tager højde for lokale forhold. Således kan helt forskellige mønsterfænomener have et divergerende udtryk selv med samme globale karakteristiske værdier.
Analysen af retardationsbillederne og evalueringen af glassets anisotropikvalitet er af stor interesse for at kunne opdage og sortere glasruder direkte i produktionsprocessen. Hensigten med nyere undersøgelser er derfor at finde en metode til evaluering af de anisotropiske effekter i termisk hærdet glas under glasproduktionen, før glassene sendes på markedet.
Se mere om forskning I udvikling af måleudstyr i:
