Nárazové® sklo

Zesílené sklo

Tepelné zpracování: Kde je žíhané sklo podrobeno speciálnímu tepelnému zpracování, při kterém se zahřeje na přibližně 680 °C a poté se ochladí.

Chemické zpevnění: Sklo je pokryto chemickým roztokem, který vytváří vyšší mechanickou odolnost. Chemicky tvrzené sklo má podobné vlastnosti jako tepelně ošetřené sklo.

Rychlost chlazení přímo ovlivňuje pevnost skla. Pravidelný proces chlazení - nebo žíhání - plaveného skla má za následek pomalou rychlost. Pevnější sklo lze vyrobit změnou rychlosti chlazení. Dva typy pevnějšího skla jsou:

• Tepelně zpevněné sklo
• tvrzené sklo

Tepelně zpevněné sklo se ochlazuje rychleji než běžné žíhané sklo. Tvrzené sklo se zase chladí rychleji než tepelně zpevněné sklo. Dalším způsobem, jak zpevnit sklo, je použití více než jednoho odlehčeného skla v aplikaci. Vrstvené sklo se skládá ze dvou nebo více lite skla, spojených vrstvou plastu.

V mnoha moderních budovách musí být sklo co nejpevnější. Tři základní důvody pro zpevnění skla jsou:

• Zvýšení zatížení větrem
• Zvýšení odolnosti proti nárazu
• Boj proti tepelnému namáhání

Architekti a projektanti musí při výběru skla zvážit sílu větru na budovu nebo instalaci. Vítr způsobuje vychýlení skla. Tato deformace namáhá nejen samotné sklo, ale celý systém zasklení: rám, těsnění a tmely.

Odolnost proti nárazu úzce souvisí se zatížením větrem, protože vítr nese takové věci, jako jsou kroupy, prach, malé kameny a jiné nečistoty. Během tornád a hurikánů vítr nese mnoho větších objektů.

Jak se sklo zahřívá, rozpíná se. Středová část lite se zahřívá a rozšiřuje se větší rychlostí než okraje. Napětí na hranách jsou obvykle větší ve středu každé hrany a směrem k rohům se snižují. Nerovnováha namáhá okraje. Tomu se říká tepelné namáhání. Pevnost hrany lite proto výrazně určuje jeho schopnost odolávat zlomení. Čisté řezané hrany nabízejí největší pevnost hrany. To je zvláště důležité u skla absorbujícího teplo. Dobře navržený systém zasklení také snižuje namáhání skla.

Tepelně zpevněné sklo se vyrábí rovnoměrným zahříváním žíhaného skla a jeho následným chlazením pomaleji než tvrzené sklo. Charakteristiky zahrnují:

• Je asi dvakrát silnější než běžné žíhané sklo stejné velikosti a tloušťky.
• Je odolnější vůči zatížení a nárazům větrem než běžné žíhané sklo, i když méně odolné než tvrzené sklo.
• Rozpady na velké, zubaté kusy, podobné žíhanému sklu.

Tepelně zpevněné sklo se obecně používá ve výškových budovách, aby pomohlo sklu odolávat tepelnému namáhání. Používá se také při výrobě skleněného skla. Spandrel sklo je obskurní sklo, které se používá v oblastech bez vidění. Vzhledem k tomu, že tepelně zesílené sklo se láme na velké zubaté kusy, nesplňuje podmínky pro bezpečnostní zasklívací materiál. Všechny stavební předpisy vyžadují bezpečnostní zasklení sprchových dveří, komerčních dveří a výloh obchodů z bezpečnostních důvodů.

Sklo získává značnou pevnost z temperování. Lite tvrzeného skla je asi čtyřikrát silnější než lite žíhaného skla stejné velikosti a tloušťky. Charakteristiky zahrnují:

• Jedinou charakteristikou žíhaného skla postiženého popouštěním je jeho pevnost v ohybu nebo v tahu:
• Popouštění zvyšuje pevnost skla v tahu.
• Díky tomu je tvrzené sklo lépe schopné odolávat silám způsobeným teplem, větrem a nárazy.
• Popouštění se nemění:
• Barva, chemické složení nebo vlastnosti prostupu světla žíhaného skla.
• jeho pevnost v tlaku (schopnost skla odolávat drtivým silám)
• Rychlost, jakou sklo vede a přenáší teplo.
• Rychlost, s jakou se sklo při zahřívání rozpíná.
• Tuhost skla.

Hlavní důvody pro použití tvrzeného skla jsou:

• Tvrzené sklo, když se rozbije, je navrženo tak, aby se roztříštilo na částice ve tvaru krychle. Proto se kvalifikuje jako bezpečnostní zasklívací materiál.
• Tvrzené sklo nabízí větší pevnost proti průhybu, a tím i lepší odolnost vůči síle větru, než tepelně zpevněné sklo. Je účinnější, pokud je umístěn v dobře navrženém celkovém zasklení.
• Popouštění zvyšuje schopnost skla přežít náraz předmětů, které mohou zasáhnout budovu. Když se tvrzené sklo rozbije, roztříští se na malé kostky, což snižuje pravděpodobnost vážného zranění při nárazu.
• Popouštění zvyšuje pevnost hrany lite. Tvrzené sklo je tedy specifikováno tam, kde konstruktéři předpokládají vysoké tepelné namáhání.

Tvrzené sklo se vyrábí rovnoměrným ohřevem žíhaného skla. Sklo může mít tloušťku od 1/8" do 3/4". Žíhané sklo se pak rychle ochlazuje rovnoměrným foukáním vzduchu na oba povrchy současně. Tomu se říká kalení vzduchem. Rychlé chlazení zvyšuje tlakové síly na povrchu a tahové síly uvnitř skla. K temperování skla se používají dva procesy:

• Vertikální temperování
• Horizontální temperování

Ve svislém temperování se kleště používají k zavěšení skla od horního okraje. Tímto způsobem se pohybuje vertikálně pecí. Při horizontálním temperování se sklo pohybuje pecí na nerezových nebo keramických válcích. Z těchto dvou procesů je častější horizontální temperování. Tvrzené sklo je identifikováno trvalým štítkem, nazývaným brouk, který je umístěn v rohu každého temperovaného odlehčení. Tvrzené sklo nelze řezat, vrtat ani ohranovat. Tyto procesy musí být provedeny na skle před popouštěním.

Vrstvené sklo, někdy nazývané "lami", se vyrábí umístěním vrstvy polyvinylbutyralu (PVB) mezi dvě nebo více skleněných lites. PVB může být čirá nebo tónovaná a obvykle se liší v tloušťce od .015" do .090", ale může být až .120" pro speciální aplikace. Celá jednotka je pak tavena pod teplem a tlakem ve speciální peci zvané autokláv. Proces laminování lze provádět na čirém, tónovaném, reflexním, tepelně zesíleném nebo tvrzeném skle. Charakteristiky zahrnují:

• Když se vrstvené sklo rozbije, skleněné částice přilnou k PVB a neletí ani nespadnou. Některé kombinace skla a tloušťky PVB splňují bezpečnostní zasklívací materiály podle zdravotních a bezpečnostních norem stanovených americkým národním normalizačním institutem (ANSI). Například vrstvené sklo s PVB vrstvou .030 vloženou mezi dva kusy dvoumilimetrového žíhaného skla splňuje minimální požadavky na bezpečnostní zasklení.

Aplikace-Kromě bezpečnostního zasklení má vrstvené sklo mnoho speciálních aplikací, včetně snížení hluku a bezpečnosti.

REFLEX Analytical zavádí do jejich optických výrobních kapacit proces chemického zpevňování skleněných substrátů. Ošetření se provádí chemickou iontovou výměnou na povrchu substrátu. Výměna Na+ -K+ zavádí tlaková napětí na povrchu a tato napětí působí jako účinný zpevňující mechanismus, čímž se zvyšuje pevnost a snižuje náchylnost k iniciaci poškození. To umožňuje použití skla na vyšších úrovních tahového namáhání s pevností srovnatelnou se slitinami hliníku.

Zejména v současné době může pevnost v ohybu chemicky ošetřeného skla dosáhnout až 100 000 psi (100 Ksi), což je téměř ekvivalentní optickým a mechanickým vlastnostem vysoce odolného, ale dražšího safírového optického materiálu, který je na druhém místě za diamantem, pokud jde o tvrdost a je nepropustný pro vodu, většinu kyselin, zásady a drsné chemikálie. Byl vyvinut patentovaný proces pro zvýšení pevnosti v ohybu na 150 000 psi (150 ksi), což daleko přesáhne Safírův výkon 108 000 psi (108 Ksi). Chemicky tvrzené sklo vykazuje vynikající mechanické, chemické a optické vlastnosti, které představují významný pokrok ve sklářské vědecké technologii.

Chemicky ošetřené sklo se může pochlubit rozsahem průhlednosti od UV přes viditelné až po infračervené záření. To umožňuje konstruktérům zbraňových systémů provozovat naváděcí zařízení, ať už jsou CCD, radiofrekvenční, infračervené nebo laserové. Zastánci tohoto materiálu zdůrazňují, že chemicky ošetřené sklo není určeno pouze pro vojenské aplikace. Lze jej použít v mnoha aplikacích, které vyžadují houževnatost a optickou čistotu. Materiál je také užitečný pro výřezy, ochranné kryty a optiku předního povrchu v nehostinném prostředí, jehož prvky mohou zahrnovat podmínky vysoké teploty, vysokého tlaku a vakua. Mezi méně náročné aplikace patří okénka skenerů v místě prodeje používaná v obchodech s potravinami a maloobchodních skenerech.

Vlastní komponenty jsou podporovány a k dispozici na vyžádání; Předpokladem jsou mechanické výkresy se specifikacemi a tolerancemi.

Kalené sklo se vyrábí z žíhaného skla procesem tepelného temperování. Sklo se umístí na válečkový stůl a projde pecí, která ho zahřeje nad jeho žíhací bod asi 720 °C. Sklo je pak rychle ochlazeno nuceným proudem vzduchu, zatímco vnitřní část zůstává volně proudit po krátkou dobu. Alternativní chemický proces spočívá v tom, že povrchová vrstva skla o tloušťce nejméně 0,1 mm je nucena stlačit iontovou výměnou iontů sodíku na povrchu skla s 30% většími draselné ionty ponořením skla do lázně roztaveného dusičnanu draselného. Chemické vytvrzování má za následek zvýšenou houževnatost ve srovnání s tepelným tvrzením a lze jej aplikovat na skleněné objekty složitého tvaru. [1] [dotyková obrazovka:úpravy] Výhody

Termín tvrzené sklo se obecně používá k popisu plně tvrzeného skla, ale někdy se používá k popisu tepelně zpevněného skla, protože oba typy procházejí procesem tepelného "kalení". Existují dva hlavní typy tepelně zpracovaného skla, tepelně zesílené a plně temperované. Tepelně zpevněné sklo je dvakrát silnější než žíhané sklo, zatímco plně tvrzené sklo má obvykle čtyřikrát až šestkrát větší pevnost než žíhané sklo a odolává ohřevu v mikrovlnných troubách. Rozdíl je zbytkové napětí v hraně a povrchu skla. Plně tvrzené sklo v USA je obecně nad 65 MPa, zatímco tepelně zpevněné sklo je mezi 40 a 55 MPa. Je důležité si uvědomit, že zatímco pevnost skla nemění průhyb, silnější znamená, že se může před zlomením více vychýlit. [dotyková obrazovka: nutná citace] Žíhané sklo se při stejném zatížení vychyluje méně než tvrzené sklo, vše ostatní je stejné. [dotyková obrazovka:úpravy] Nevýhody

Kalené sklo musí být před vytvrzením nařezáno nebo slisováno do tvaru a po vytvrzení nesmí být znovu zpracováno. Leštění hran nebo vrtání otvorů do skla se provádí před zahájením procesu vytvrzování. Vzhledem k vyváženému pnutí skla bude poškození skla nakonec vést k rozbití skla na miniaturní kousky. Sklo je nejvíce náchylné k rozbití v důsledku poškození okraje skla, kde je největší tahové napětí, ale k rozbití může dojít i v případě tvrdého nárazu do středu skleněné tabule nebo při soustředění nárazu (například při nárazu hrotem do skla). Použití tvrzeného skla může v některých situacích představovat bezpečnostní riziko, protože sklo má tendenci se při tvrdém nárazu zcela roztříštit, místo aby zanechávalo střepy v okenním rámu[2].

Chemické temperování je povrchová úprava prováděná za sklivcového přechodu, kdy jsou sklenice ponořeny do lázně s roztavenou draselnou solí při teplotě nad 380[dotyková obrazovka:stupně]C. Dochází k výměně mezi draselným iontem v soli a sodíkovými ionty na povrchu skla. Zavedení draselných iontů větších než sodíkových vede ke zbytkovému napětí, které je charakterizováno stlačeným napětím na povrchu, které je kompenzováno napětím uvnitř skla.

Chemické temperování by mělo být zváženo v následujících situacích:

• Pokud je tloušťka skla menší než 2,5 mm (je velmi obtížné tepelně temperovat sklo této tenkosti);

• pokud sklo se složitými ohybovými nebo rozměrovými vlastnostmi nelze temperovat tepelným zařízením;

• tam, kde je zapotřebí mechanické odolnosti, která je vyšší než odolnost získaná tepelným popouštěním (například ve speciálních průmyslových nebo architektonických aplikacích);

• pokud je požadována odolnost proti nárazu, která je vyšší než odolnost získaná tradičním tepelným popouštěním;

• tam, kde jsou vysoké optické požadavky a nelze tolerovat deformaci povrchu skla (například pro průmyslové a motorové aplikace).

Chemicky temperované sklo může být tvořeno speciálním chemickým složením, jako je sklo sodno-vápenaté. Může začínat od tloušťky 0,5 mm a může měřit až 3200 x 2200 mm.

Různé hodnoty lze získat v závislosti na délce cyklu a teplotě a lze je zvolit podle speciálních požadavků projektu a podmínek, za kterých bude skleněný předmět používán. Chemické tvrzené sklo lze řezat, brousit, vrtat, tvarovat a zdobit.