KENNISPLATFORM VOOR LABORATORIA

REDACTIONEEL

EDITIE 38, MEI 2019

 

Geautomatiseerd testen van isolatieglas volgens wereldwijde normen

Het glaslaboratorium bij TÜV Rheinland in Arnhem verzorgt voor glasproducenten van over de hele wereld het testen en certificeren van hun producten. Binnen het brede scala aan testen, die afhankelijk van de aard en toepassing van het glas volgens verschillende normen moeten worden uitgevoerd, is het gasverlies in isolatieglas een bijzondere. Het door TÜV ontwikkelde testsysteem is met hulp van Da Vinci Laboratory Solutions zodanig geautomatiseerd dat ook klanten van TÜV Rheinland het apparaat zelf kunnen toepassen.

 

De door TÜV Rheinland ontwikkelde testopstelling voor het testen van isolatieglasruiten op gaslekkage is de afgelopen jaren in samenwerking met Da Vinci Laboratory Solutions doorontwikkeld tot een professioneel apparaat. De matrix van de cassettes, in dit geval zes, met daarin de testruiten, kan volledig automatisch worden gepurged, waarna, eveneens automatisch, de GC-analyse op een Agilent 490 micro-GC plaatsvindt.

 

We maken hier alles kapot’. De ‘running gag’ onder de acht medewerkers van het glaslaboratorium van TÜV Rheinland in Arnhem heeft alles te maken met wat er in de verschillende testruimtes van het laboratorium gebeurt. Daar worden namelijk allerlei soorten glas, die voor allerhande toepassingen zijn ontwikkeld, aan de meest stringente testen onderworpen. Je kunt je daarbij voorstellen dat bijvoorbeeld vandaalbestendig of kogelwerend glas behoorlijk wat te verduren krijgt. Maar ook reguliere ruiten voor woningen komen zelden ongeschonden uit een testtraject: alleen al door de simulatie van jarenlange blootstelling aan weers- en andere omgevingsinvloeden in klimaatkamers heeft het glas flink te lijden, waarna relatief onschuldige testen op mechanische sterkte en flexibiliteit voor het zetje richting ‘gevalletje schade’ kunnen zorgen. “Let op, het kapotmaken van de glasmonsters van onze klanten is geen doel op zich, maar is het gevolg van de manier waarop we testen.

Bijvoorbeeld bij een buigtest buig je net zo lang totdat het glas breekt. Dan ben je in de meeste gevallen al veel verder gegaan dan de waarde die wettelijk is voorgeschreven dan wel gespecificeerd is door de fabrikant. Je zou het als een soort van ‘collateral damage’ kunnen betitelen”, stelt Henk van Ginkel, die als ‘local stream manager industrial’ operationeel verantwoordelijk is voor het testen, inspecteren en certificeren (TIC) op het gebied van de binnen TÜV Rheinland gedefinieerde business stream ‘industrial’. Die omvat naast glas ook andere industriële producten, zoals coatings, pompen in de voedselverwerkende industrie die moeten voldoen aan de EHEDG-richtlijnen en luchtkanalen.

 

CE-markering

TÜV Rheinland is een zogenaamde ‘notified body’. Dat betekent dat het bedrijf door de Raad van Accreditatie (RvA) is geaccrediteerd en op advies van diezelfde RvA van het ministerie toestemming heeft om als ‘notified body’ in Europa te CE-markeren.

CE-markering, die verplicht is voor een twintigtal productgroepen, waaronder bouwproducten, geeft aan dat het product voldoet aan wettelijke eisen die in verschillende productnormen zijn vastgelegd. In het geval van de bouwproducten is het de CPR (‘construction products regulation’) waarin die verplichting is opgenomen. De CPR zegt dat op het moment dat er voor een product een geharmoniseerde norm is (dat wil zeggen een norm die door alle EU-lidstaten is bekrachtigd en als zodanig is gepubliceerd in het Official Journal) je dat product moet CE-markeren. Hierbij moet het product voldoen aan in normen vastgelegde eigenschappen en prestaties, onder andere op het gebied van veiligheid en kwaliteit. In veel gevallen mag een bedrijf zelf de testen hiervoor uitvoeren en kan dan een zogenaamde ‘eigenverklaring’ afgeven. Echter er zijn ook certificaatplichtige producten, de zogenaamde System-1 producten, waarbij essentiële karakteristieken worden geclaimd. In het geval van glas gaat het dan over kogelwerende, brandwerende en/of explosiewerende eigenschappen. In dat geval is het verplicht om een ‘notified body’ (die in het kader van de CPR ‘technical assessment body' of wel TAB heet) in te schakelen. Die controleert in een FPC, een ‘factory production control’, of de eigenschap die een producent heeft geclaimd, en waarop is getest en waarvoor die is gecertificeerd, ook in de productie wordt gehandhaafd.

Henk van Ginkel ervaart dat zijn bedrijf ook bij het niet-verplicht inschakelen van een geaccrediteerd testhuis veelvuldig wordt ingeschakeld. “Bedrijven vinden het belangrijk om een onafhankelijk testrapport voor te kunnen leggen over bepaalde, in normen vastgelegde eigenschappen van hun producten. Een TÜV Rheinland CE-kenmerk heeft bovendien een positief effect op de kwaliteit en betrouwbaarheid die je wilt uitstralen. En er zijn ook heel praktische redenen: bedrijven hebben niet altijd de expertise en de soms zeer specialistische apparatuur voor het uitvoeren van de testen in huis.”

 

Detail van het apparaat voor het testen van isolatieglasruiten op gaslekkage, met de unit met kleppen die middels software worden aangestuurd voor het automatisch purgen van de matrix.

 

Meer dan 30 normen

Voor alleen al glas zijn er meer dan 30 normen. Dat heeft te maken met de verschillende uitvoeringen (isolatieglas, thermisch behandeld glas, gecoat glas, gehard glas, gelamineerd glas, enzovoorts) en de verschillende toepassingen, zoals voor ramen, deuren, façades, dakluiken (die automatisch open- of dichtgaan bij calamiteiten) in woningen, kantoren en publieke ruimtes. “Als je alle testen optelt die in al die normen worden voorgeschreven kom je op wel 110 testverrichtingen uit, op het gebied van onder andere mechanische sterkte, breukgedrag, bestendigheid tegen temperatuurveranderingen, straling, vochtigheid en chemische stoffen, (zon)lichtdoorlatende eigenschappen, waterdichtheid, luchtdoorlaatbaarheid, weerstand tegen windbelasting en inbraakwerendheid. Daar zit wel wat overloop in: een ‘12600’, een test voor doorvalveiligheid, zie je bijvoorbeeld terug in zowel de norm voor isolatieglas als in de norm voor gelaagd glas”, licht Henk van Ginkel toe.

 

Testen van isolatieglas

Een test die exclusief bedoeld is voor isolatieglasruiten is de gaslektest. Bij hoogrendementsglas is de ruimte tussen de twee c.q. drie ruiten gevuld met een gas, doorgaans argon, dat zorgt voor een extra isolerende werking. Dit leidt tot een bepaalde isolatiewaarde (U-waarde) die door fabrikanten voor een bepaalde termijn, zeg tien jaar, wordt gegarandeerd. Om de haalbaarheid van die garantie te onderbouwen moet je kunnen aantonen dat het argon ook daadwerkelijk tussen de ruiten blijft zitten en niet weglekt.

“In de norm staat in dit geval niet hoe je dit precies moet testen, maar is er alleen een algemene beschrijving. Op basis daarvan hebben we bij TÜV Rheinland een testopstelling gebouwd, waar we jarenlang succesvol gebruik van hebben gemaakt. Recentelijk hebben we in samenwerking met Da Vinci Laboratory Solutions deze testopstelling omgebouwd tot een professioneel apparaat, dat door verregaande automatisering eenvoudig te bedienen is. Dat werkt zo goed, dat inmiddels ook enkele grote klanten van ons interesse in het apparaat hebben getoond en het ook daadwerkelijk hebben aangeschaft om er zelf mee te meten. Aanvankelijk stonden we hier wat huiverig tegenover, omdat we in dat geval wellicht de testen voor CE-markering niet meer voor hen zouden hoeven uit te voeren. Maar het omgekeerde gebeurde merkten we nadat we de eerste van tot nu toe zes opstellingen uitleverden. De afnemers konden door de interne testen op voorhand correcties in hun productieproces doorvoeren, maar vroegen vervolgens of wij ook nog mee konden testen. Ze hechten namelijk veel belang aan een onafhankelijke bevestiging van de meetresultaten”, vertelt Henk van Ginkel.

 

Micro-GC

De lektest is een duurtest, waarin je analyseert of er gas is ontsnapt en over welke periode dat plaatsvindt. Het aantonen van het argon gebeurt met behulp van een Agilent 490 micro-GC, die binnen 5 minuten een chromatogram oplevert waarin tot op ppm-niveau de argon-piek netjes gescheiden is van de pieken van zuurstof en stikstof. Als er argon in zit, is dat een bewijs voor het vrijkomen van argon uit de ruit, dus lekkage.

De GC-analyse is het sluitstuk van een klimaattest, die alles bij elkaar wel een week of twee kan duren. Het grootste deel van de tijd zit een testmonster –een speciaal voor de test gefabriceerde testruit ter grootte van ongeveer een A3, die identiek, met dezelfde kits en afstandhouders, is afgewerkt als een reguliere ruit– in een klimaatkamer. Daar maakt de ruit in een versneld tempo op basis van temperatuurveranderingen een soort van pompbewegingen, die het uitzetten en krimpen van de ruit weerspiegelen. Zodra die klimaatsimulatie is afgerond, wordt de ruit geplaatst in een speciale door TÜV Rheinland ontwikkelde cassette, die nauw om de ruit past. In deze luchtdichte cassette kan je via een kleppensysteem de omgevingslucht van de ruit, dus de lucht tussen de ruit en de cassette, purgen met een matrixgas, in de regel helium. Vervolgens kan je, ook weer via een klep, een luchtmonster op de GC brengen. Meet je alleen zuurstof en stikstof in de matrix, dan is er geen argon gelekt. Heb je wel een argon-piek, dan is er sprake van lekkage en kan je op basis van het piekoppervlak ook nog iets zeggen over concentratie en daaraan gecorreleerd de hoeveelheid gelekte argon in de tijd.

 

Automatiseren

Het testapparaat, dat in Arnhem wordt gebruikt, heeft plek voor tien cassettes, die afhankelijk van de dikte van het glas, in verschillende maten zijn gemaakt. Er is zelfs een cassette voor gebogen glas, met een kromming erin. Die verschillende maten zijn er omdat je de ruimte om het te testen monster zo klein mogelijk wilt hebben, zodat er zo min mogelijk matrixverdunning van het eventueel gelekte argon optreedt.

 “Met een capaciteit om tien monsters te testen is het voor de operator heel omslachtig om via de kleppen het purge-gas te controleren en vervolgens op tijd de analyse in te zetten. Om dit proces volledig te automatiseren heeft Da Vinci speciale software ontwikkeld op basis van de Time Scheduler software, die ook voor andere applicaties wordt toegepast waarin kleppen in een tijdmatrix moeten worden geschakeld. Omdat in ons geval het purgen soms uren kan duren en een aantal maal herhaald moet worden, is hiermee naast de automatisering van het purgeproces en de aansturing van de kleppen ook direct de combinatie met de GC-analyse gemaakt. Het is nu dus slechts een kwestie van het ingeven van de juiste parameters in de software en je hebt verder geen omkijken naar het purgen en de GC-analyse”, legt Henk van Ginkel uit.

De te testen ruiten brengen het grootste gedeelte van de testperiode door in een klimaatkamer, waar veroudering wordt gesimuleerd door ze in een versneld tempo op basis van temperatuurveranderingen een soort van pompbewegingen te laten maken, die het uitzetten en krimpen van de ruit nabootsen.

 

 

Kennis delen

Met de software is het ook voor derden relatief eenvoudig om het testsysteem te bedienen. Op basis van de interesse van klanten hebben we een aantal jaren geleden besloten om het geautomatiseerde testsysteem ook voor klanten ter beschikking te stellen. Hierbij kunnen we naar wens een configuratie maken met een testraam van bijvoorbeeld vier, zes, tien of twaalf cassettes, en ook voor verschillende groottes. Wij delen hierbij onze testkennis, zodat ze ook in staat zijn om de analyseresultaten juist te interpreteren.

Deze opzet werkt niet alleen goed voor de klanten die inmiddels zo’n systeem hebben aangeschaft, maar ook voor ons partner laboratorium in China, waar we nu mensen aan het opleiden zijn om glastesten voor TÜV Rheinland te kunnen uitvoeren. Zonder dit geautomatiseerde testproces zou dat een stuk lastiger zijn geweest dan nu!”

Henk van Ginkel is bij TÜV Rheinland als ‘local stream manager industrial’ onder meer verantwoordelijk voor het testen en certifi ceren van glasproducten. Hij poseert bij een klantspecifieke test, waarbij de invloed van een bepaald soort licht (golflengte, intensiteit) op een nieuw ontwikkelde coating wordt bepaald.

 

 

INFORMATIE

 

Da Vinci Laboratory Solutions

www.davinci-ls.com

 

TÜV Rheinland

www.tuv.com/netherlands/nl

 

 

TÜV Rheinland

TÜV Rheinland houdt zich in bijna alle landen van de wereld bezig met het testen, inspecteren en certificeren van een breed scala aan producten, processen en systemen. Er werken zo’n 20.000 mensen, waarvan 4.000 in China.

De organisatie is onderverdeeld in zogenaamde ‘business streams’, zoals automotive, industrial, medical, lifecare en ICT. Die streams lopen in alle landen door, dus als werknemer in een bepaald land kan je soms meer te maken met je collega’s in andere landen, dan met je naaste collega’s die voor andere streams werken. De vestiging in Arnhem is de hoofdlocatie van TÜV Rheinland in Nederland, waar in totaal zo’n 100 mensen werken. In Arnhem worden testen uitgevoerd voor onder meer products (textiel en vloeren), medical (rolstoeltesten en bloedglucosemeters), industrial (glas, coatings, EHEDG-pompen, luchtkanalen) en systems (systeemcertificeringen, zoals VCA, ISO9000 en ISO14000).