טיפול בחום: כאשר הזכוכית המחושלת עוברת טיפול חום מיוחד שבו היא מחוממת לכ-680 מעלות צלזיוס ולאחר מכן מקוררת.
חיזוק כימי: הזכוכית מכוסה בתמיסה כימית המייצרת התנגדות מכנית גבוהה יותר. לזכוכית מחוזקת כימית יש תכונות דומות לזכוכית שטופלה תרמית.
חיזוק זכוכית
קצב הקירור משפיע ישירות על חוזק הזכוכית. התהליך הרגיל של קירור - או חישול - זכוכית צפה גורם לקצב איטי. זכוכית חזקה יותר יכולה להיווצר על ידי שינוי קצב הקירור. שני סוגים של זכוכית חזקה יותר הם:
- זכוכית מחוזקת בחום
- זכוכית מחוסמת
זכוכית מחוזקת בחום מקוררת בקצב מהיר יותר מזכוכית מחושל רגילה. זכוכית מחוסמת, בתורו, מקוררת בקצב מהיר יותר מאשר זכוכית מחוזקת בחום. דרך נוספת לחזק זכוכית היא להשתמש ביותר מלייט אחד של זכוכית ביישום. זכוכית רבודה מורכבת משני ליטרים או יותר של זכוכית, המחוברים על ידי שכבת פלסטיק.
במבנים מודרניים רבים, הזכוכית חייבת להיות חזקה ככל האפשר. שלוש סיבות בסיסיות לחיזוק זכוכית הן:
- הגדל את עומס הרוח
- הגדל את ההתנגדות לפגיעה
- לחימה בלחץ תרמי
אדריכלים ומעצבים חייבים לקחת בחשבון את כוח הרוח על בניין או מתקן בעת בחירת זכוכית. הרוח גורמת לזכוכית להסיט. סטייה זו מעמיסה לא רק על הזכוכית עצמה אלא על כל מערכת הזיגוג: המסגרת, האטמים וחומרי האיטום.
התנגדות לפגיעה קשורה קשר הדוק לעומס הרוח מכיוון שהרוח נושאת דברים כגון אבני ברד, אבק, אבנים קטנות ופסולת אחרת. במהלך סופות טורנדו והוריקנים, הרוח נושאת חפצים גדולים רבים.
ככל שהזכוכית מתחממת, היא מתרחבת. החלק המרכזי של לייט מתחמם ומתרחב בקצב גדול יותר מהקצוות. הלחצים בקצוות בדרך כלל גדולים יותר במרכז כל קצה ויורדים לכיוון הפינות. חוסר האיזון מאמץ את הקצוות. זה נקרא לחץ תרמי. חוזק הקצה של הלייט, אם כן, קובע במידה רבה את יכולתו להתנגד לשבירה. קצוות נקיים מציעים את חוזק הקצוות הגדול ביותר. זה חיוני במיוחד עם זכוכית סופגת חום. מערכת זיגוג מתוכננת היטב גם מפחיתה את הלחצים על הזכוכית.
זכוכית מחוזקת בחום מיוצרת על ידי חימום זכוכית מחושלת באופן אחיד, ולאחר מכן קירורה בקצב איטי יותר מאשר זכוכית מחוסמת. המאפיינים כוללים:
- חזקה בערך פי שניים מזכוכית חישול רגילה באותו גודל ועובי.
- עמיד יותר בפני עומס רוח ופגיעות מאשר זכוכית מחושל רגילה אך פחות עמיד מזכוכית מחוסמת.
- שברים לחתיכות גדולות ומשוננים, בדומה לזכוכית מחושלת.
זכוכית מחוזקת בחום משמשת בדרך כלל בבניינים רבי קומות כדי לסייע לזכוכית לעמוד בפני לחץ תרמי. הוא משמש גם להכנת זכוכית ספנדרל. זכוכית ספנדרל היא זכוכית מעורפלת המשמשת באזורים שאינם ראייה. מכיוון שזכוכית מחוזקת בחום נשברת לחתיכות גדולות ומשוננים, היא אינה נחשבת לחומר זיגוג בטיחותי. כל חוקי הבנייה מחייבים זיגוג בטיחותי לדלתות מקלחונים, דלתות מסחריות וחזיתות חנויות מטעמי בטיחות.
זכוכית צוברת כוח ניכר ממזג. לייט של זכוכית מחוסמת חזק בערך פי ארבעה מלייט של זכוכית מחושלת באותו גודל ועובי. המאפיינים כוללים:
- המאפיין היחיד של הזכוכית המחושלת המושפעת מהרפיה הוא חוזק הכיפוף או המתיחה שלה:
- הרפיה מגבירה את חוזק המתיחה של זכוכית.
- זה עושה זכוכית מחוסמת מסוגל טוב יותר להתנגד לכוחות הנגרמים על ידי חום, רוח ופגיעה.
- הרפיה אינה משתנה:
- הצבע, ההרכב הכימי או מאפייני העברת האור של הזכוכית המחושלת.
- חוזק הדחיסה שלה (היכולת של הזכוכית להתנגד לכוחות מוחץ)
- הקצב שבו הזכוכית מוליכה ומעבירה חום.
- הקצב שבו הזכוכית מתרחבת בעת חימום.
- קשיחות הזכוכית.
הסיבות העיקריות לשימוש בזכוכית מחוסמת הן:
- זכוכית מחוסמת, כאשר היא נשברת, נועדה להתנפץ לחלקיקים בצורת קובייה. לכן הוא נחשב לחומר זיגוג בטיחותי.
- זכוכית מחוסמת מציעה חוזק רב יותר נגד סטיה, ולכן עמידות טובה יותר לכוח הרוח, מאשר זכוכית מחוזקת בחום. הוא יעיל יותר אם הוא ממוקם בתוך מערכת זיגוג כוללת ומתוכננת היטב.
- הרפיה מגבירה את יכולתה של זכוכית לשרוד את הפגיעה של חפצים שעלולים לפגוע בבניין. כאשר זכוכית מחוסמת נשברת, היא מתנפצת לקוביות קטנות, מה שמקטין את הסיכוי לפציעה חמורה בעת הפגיעה.
- הרפיה מגבירה את חוזק הקצה של לייט. לפיכך, זכוכית מחוסמת מוגדרת כאשר מעצבים צופים לחצים תרמיים גבוהים.
זכוכית מחוסמת מיוצרת על ידי חימום זכוכית מחוסלת באופן אחיד. עובי הזכוכית יכול לנוע בין 1/8 אינץ' ל-3/4 אינץ'. לאחר מכן הזכוכית המחושלת מתקררת במהירות על ידי נשיפת אוויר אחיד על שני המשטחים בו זמנית. זה ידוע בשם מרווה אוויר. קירור מהיר מגביר את כוחות הדחיסה על פני השטח ואת כוחות המתח בתוך הזכוכית. שני תהליכים משמשים לחיסום זכוכית:
- הרפיה אנכית
- הרפיה אופקית
בטמפר אנכי מלקחיים משמשים לתליית הזכוכית מהקצה העליון שלה. הוא נע אנכית דרך הכבשן באופן זה. במזג אופקי הזכוכית נעה דרך הכבשן על נירוסטה או גלילים קרמיים. מבין שני התהליכים, הרפיה אופקית היא הנפוצה יותר. זכוכית מחוסמת מזוהה על ידי תווית קבועה, הנקראת באג, אשר ממוקמת בפינה של כל לייט מחוסם. זכוכית מחוסמת אינה ניתנת לחיתוך, קידוח או קצוות. תהליכים אלה חייבים להתבצע על הזכוכית לפני הרפיה.
זכוכית למינציה, המכונה לעתים "לאמי", מיוצרת על ידי הנחת שכבה של פוליוויניל בוטירל (PVB) בין שני לוחות זכוכית או יותר. PVB יכול להיות שקוף או צבוע ובדרך כלל עוביו משתנה בין 0.015 אינץ' ל-0.090 אינץ', אך הוא יכול להיות בעובי של 0.120 אינץ' עבור יישומים מיוחדים. לאחר מכן היחידה כולה מתמזגת תחת חום ולחץ בתנור מיוחד הנקרא אוטוקלאב. תהליך הלמינציה יכול להתבצע על זכוכית שקופה, כהה, רפלקטיבית, מחוזקת בחום או מחוסמת. המאפיינים כוללים:
- כאשר זכוכית רבודה נשברת, חלקיקי הזכוכית נצמדים ל-PVB ואינם עפים או נופלים. שילובים מסוימים של עובי זכוכית ו-PVB נחשבים כחומרי זיגוג בטיחותיים תחת תקני הבריאות והבטיחות שנקבעו על ידי מכון התקנים הלאומי האמריקאי (ANSI). לדוגמה, זכוכית רבודה עם שכבת PVB 0.030 דבוקה בין שתי חתיכות של זכוכית חישול שני מילימטר עומדת בדרישת המינימום לזיגוג בטיחותי.
יישומים - בנוסף לזיגוג בטיחותי, לזכוכית למינציה יש יישומים מיוחדים רבים, כולל הפחתת קול ואבטחה.
REFLEX Analytical מציגה תהליך חיזוק כימי של מצעי זכוכית ליכולת הייצור האופטית שלהם. הטיפול מתבצע באמצעות חילופי יונים כימיים על פני המצע. חילופי Na+ -K+ מכניסים לחצים דחיסתיים על פני השטח ולחצים אלה פועלים כמנגנון הקשחה יעיל, ובכך מגבירים את החוזק ומפחיתים את הרגישות להתחלת נזק. זה מאפשר להשתמש בזכוכית לרמות גבוהות יותר של לחץ מתיחה, עם עוצמות דומות לסגסוגות אלומיניום.
יש לציין כי בשלב זה, החוזק הגמיש של זכוכית שטופלה כימית יכול להגיע עד 100,000 psi (100 Ksi) שזה כמעט שווה ערך לתכונות האופטיות והמכאניות של החומר האופטי ספיר עמיד מאוד, אך יקר יותר, שהוא שני רק ליהלום מבחינת קשיות והוא חסין למים, רוב החומצות, אלקליות וכימיקלים קשים. תהליך ממתין לפטנט פותח כדי להגדיל את החוזק הגמיש ל -150,000 psi (150 Ksi) אשר יעלה בהרבה על הדירוג של ספיר של 108,000 psi (108 Ksi). זכוכית מחוזקת כימית מפגינה תכונות מכניות, כימיות ואופטיות יוצאות דופן המייצגות התקדמות משמעותית בטכנולוגיה של מדעי הזכוכית.
הזכוכית המטופלת כימית מתהדרת בטווח שקיפות מה- UV דרך הנראה לעין ועד לאינפרא אדום. זה מאפשר למתכנני מערכות נשק להפעיל מכשירי הנחיה בין אם הם מבוססי CCD, תדר רדיו, אינפרא אדום או לייזר. תומכי החומר מדגישים כי זכוכית שטופלה כימית אינה מיועדת רק לשימוש ביישומים צבאיים. ניתן להשתמש בו ביישומים רבים הדורשים קשיחות ובהירות אופטית. החומר שימושי גם לאשנבים, כיסויי מגן ואופטיקה של פני השטח הקדמיים בסביבות עוינות שמרכיביהם עשויים לכלול טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה ותנאי ואקום. יישומים פחות תובעניים כוללים חלונות סורקים בנקודות מכירה המשמשים בחנויות מכולת וסורקים קמעונאיים.
מומלץ להשתמש ברכיבים מותאמים אישית וזמינים על פי בקשה; שרטוטים מכניים עם מפרטים וסובלנות הם תנאי מוקדם.
ייצור
זכוכית קשוחה עשויה מזכוכית מחושלת בתהליך הרפיה תרמי. הזכוכית מונחת על שולחן גלילים, ולוקחת אותה דרך תנור שמחמם אותה מעל נקודת החישול שלה של כ 720 מעלות צלזיוס. לאחר מכן הזכוכית מתקררת במהירות עם טיוטות אוויר מאולצות בעוד החלק הפנימי נשאר חופשי לזרום לזמן קצר. תהליך כימי חלופי כרוך באילוץ שכבת משטח של זכוכית בעובי של 0.1 מ"מ לפחות לדחיסה על ידי חילופי יונים של יוני הנתרן במשטח הזכוכית עם יוני אשלגן גדולים יותר ב -30%, על ידי טבילה של הזכוכית לתוך אמבט של אשלגן חנקתי מותך. הקשחה כימית גורמת לקשיחות מוגברת בהשוואה להקשחה תרמית, וניתן ליישם אותה על חפצי זכוכית בעלי צורה מורכבת. [1] [מסך מגע:עריכה] יתרונות
המונח זכוכית קשוחה משמש בדרך כלל לתיאור זכוכית מחוסמת במלואה, אך לעיתים משמש לתיאור זכוכית מחוזקת בחום מכיוון ששני הסוגים עוברים תהליך "הקשחה" תרמית. ישנם שני סוגים עיקריים של זכוכית מטופלת בחום, מחוזק בחום ומחוסם במלואו. זכוכית מחוזקת בחום חזקה פי שניים מזכוכית מחושלת, בעוד שזכוכית מחוסמת מלאה היא בדרך כלל חזקה פי ארבעה עד שישה מזכוכית מחושלת ועמידה בחימום בתנורי מיקרוגל. ההבדל הוא הלחץ השיורי בקצה ובמשטח הזכוכית. זכוכית מחוסמת במלואה בארה"ב היא בדרך כלל מעל 65 מגפ"ס ואילו זכוכית מחוזקת בחום היא בין 40 ל -55 מגפ"ס. חשוב לציין כי בעוד חוזק הזכוכית אינו משנה את הסטיה, להיות חזק יותר אומר שזה יכול להסיט יותר לפני שבירה. [מסך מגע:דרוש ציטוט] זכוכית מחוסמת מסיטה פחות מזכוכית מחוסמת תחת אותו עומס, וכל השאר שווים. [מסך מגע:עריכה] חסרונות
זכוכית קשיחה חייבת להיחתך לגודל או ללחוץ לצורה לפני הקשחה ולא ניתן לעבד אותה מחדש לאחר הקשחתה. ליטוש הקצוות או קידוח חורים בזכוכית מתבצע לפני תחילת תהליך ההקשחה. בשל הלחצים המאוזנים בזכוכית, נזק לזכוכית יגרום בסופו של דבר לזכוכית להתנפץ לחתיכות בגודל תמונה ממוזערת. הזכוכית רגישה ביותר לשבירה עקב נזק לקצה הזכוכית שבו לחץ המתיחה הוא הגדול ביותר, אך ניפוץ יכול להתרחש גם במקרה של פגיעה קשה במרכז חלון הזכוכית או אם הפגיעה מרוכזת (למשל, מכה בזכוכית עם נקודה). שימוש בזכוכית קשוחה עלול להוות סיכון ביטחוני במצבים מסוימים בשל נטייתה של הזכוכית להתנפץ לחלוטין בעת פגיעה קשה במקום להשאיר רסיסים במסגרת החלון[2].
מהו הרפיה כימית?
הרפיה כימית היא טיפול פני שטח המבוצע תחת מעבר זגוגית, כאשר כוסות נטבלות באמבטיה עם מלח אשלגן מומס בטמפרטורה מעל 380 [מסך מגע: מעלות]C. מתרחש חילוף בין יוני האשלגן שבמלח לבין יוני הנתרן שעל פני הזכוכית. הכנסת יוני אשלגן גדולים יותר מיוני הנתרן מובילה ללחץ שיורי, המאופיין במתח דחוס על פני השטח שמפוצה על ידי מתח מתח בתוך הזכוכית.
יש לשקול הרפיה כימית במצבים הבאים:
כאשר עובי הזכוכית קטן מ-2.5 מ"מ (קשה מאוד למזג תרמית זכוכית בעובי זה);
כאשר זכוכית עם כיפוף מורכב או מאפיינים ממדיים לא ניתן למזג עם ציוד תרמי;
כאשר נדרשת התנגדות מכנית עדיפה על זו הניתנת להשגה עם הרפיה תרמית (למשל, ביישומים תעשייתיים או אדריכליים מיוחדים);
כאשר נדרשת התנגדות לחבטות העולה על זו הניתנת להשגה עם הרפיה תרמית מסורתית;
כאשר קיימת דרישה אופטית גבוהה ולא ניתן לסבול עיוות משטח זכוכית (לדוגמה, עבור יישומים תעשייתיים ומוטוריים).
מאפייני
זכוכית מחוסמת כימית יכולה להיווצר עם הרכב כימי מיוחד, כגון זכוכית נתרן-סידן. זה יכול להתחיל מעובי של 0.5 מ"מ והוא יכול למדוד עד 3200 x 2200 מ"מ.
ניתן לקבל ערכים שונים בהתאם לאורך המחזור ולטמפרטורה, וניתן לבחור אותם בהתאם לדרישות הפרויקט המיוחדות ולתנאים בהם ייעשה שימוש בפריט הזכוכית. זכוכית מחוסמת כימית ניתן לחתוך, לטחון, לקדוח, לעצב ולקשט.
