Udarno® staklo

Ojačano staklo

Toplinska obrada: Tamo gdje se žareno staklo podvrgava posebnoj toplinskoj obradi u kojoj se zagrijava na oko 680 °C i nakon toga hladi.

Kemijsko jačanje: Staklo je prekriveno kemijskom otopinom koja proizvodi veću mehaničku otpornost. Kemijski - ojačano staklo ima slična svojstva kao termički obrađeno staklo.

Brzina hlađenja izravno utječe na čvrstoću stakla. Redoviti proces hlađenja - ili žarenja - plutajućeg stakla rezultira sporom brzinom. Jače staklo može se proizvesti promjenom brzine hlađenja. Dvije vrste jačeg stakla su:

• Toplinski ojačano staklo
• Kaljeno staklo

Toplinski ojačano staklo hladi se brzinom bržom od običnog žarenog stakla. Kaljeno staklo se, pak, hladi bržom brzinom od stakla ojačanog toplinom. Drugi način jačanja stakla je korištenje više od jedne lite stakla u aplikaciji. Laminirano staklo sastoji se od dva ili više lita stakla, spojenih slojem plastike.

U mnogim modernim zgradama staklo mora biti što je moguće jače. Tri osnovna razloga za jačanje stakla su:

• Povećajte opterećenje vjetrom
• Povećajte otpornost na udarce
• Borba protiv toplinskog naprezanja

Arhitekti i projektanti moraju uzeti u obzir silu vjetra na zgradi ili instalaciji pri odabiru stakla. Vjetar uzrokuje skretanje stakla. Ovaj otklon opterećuje ne samo staklo, već i cijeli sustav ostakljenja: okvir, brtve i brtvila.

Otpornost na udarce usko je povezana s opterećenjem vjetrom jer vjetar nosi takve stvari kao što su tuča, prašina, sitno kamenje i drugi ostaci. Tijekom tornada i uragana, vjetar nosi mnogo većih objekata.

Kako se staklo zagrijava, širi se. Središnji dio lite postaje topliji i širi se većom brzinom od rubova. Naprezanja na rubovima obično su veća u središtu svakog ruba i smanjuju se prema kutovima. Neravnoteža opterećuje rubove. To se naziva toplinski stres. Čvrstoća ruba lite, dakle, uvelike određuje njegovu sposobnost da se odupre lomljenju. Rubovi čistog reza nude najveću čvrstoću ruba. To je osobito važno kod stakla koje apsorbira toplinu. Dobro dizajniran sustav ostakljenja također smanjuje naprezanja na staklu.

Toplinski ojačano staklo izrađuje se ravnomjernim zagrijavanjem žarenog stakla, a zatim hlađenjem sporije od kaljenog stakla. Karakteristike uključuju:

• Dvostruko je jači od običnog žarenog stakla iste veličine i debljine.
• Otporniji je na punjenje vjetrom i udarce od običnog žarenog stakla, iako manje otporan od kaljenog stakla.
• Prijelomi na velike, nazubljene komade, slične žarenom staklu.

Staklo ojačano toplinom općenito se koristi u visokim zgradama kako bi se staklo oduprlo toplinskom naprezanju. Također se koristi u izradi spandrel stakla. Spandrel staklo je nejasno staklo koje se koristi u područjima bez vida. Budući da se staklo ojačano toplinom lomi na velike nazubljene komade, ne kvalificira se kao sigurnosni materijal za ostakljenje. Svi građevinski propisi zahtijevaju sigurnosno ostakljenje za vrata tuša, komercijalna vrata i pročelja trgovina iz sigurnosnih razloga.

Staklo dobiva značajnu snagu od kaljenja. Lite kaljenog stakla je oko četiri puta jači od lite žarenog stakla iste veličine i debljine. Karakteristike uključuju:

• Jedina karakteristika žarenog stakla zahvaćenog kaljenjem je njegovo savijanje ili vlačna čvrstoća:
• Kaljenje povećava vlačnu čvrstoću stakla.
• To kaljeno staklo čini sposobnijim odoljeti silama uzrokovanim toplinom, vjetrom i udarom.
• Kaljenje se ne mijenja:
• Boja, kemijski sastav ili karakteristike prijenosa svjetlosti žarenog stakla.
• Njegova čvrstoća kompresije (sposobnost stakla da se odupre silama drobljenja)
• Brzina kojom staklo provodi i prenosi toplinu.
• Brzina kojom se staklo širi kada se zagrije.
• Krutost stakla.

Glavni razlozi za korištenje kaljenog stakla su:

• Kaljeno staklo, kada je slomljeno, dizajnirano je da se razbije u čestice u obliku kocke. Stoga se kvalificira kao sigurnosni materijal za ostakljenje.
• Kaljeno staklo nudi veću čvrstoću protiv otklona, a time i bolju otpornost na silu vjetra, od toplinski ojačanog stakla. Učinkovitiji je ako se postavi unutar dobro dizajniranog, cjelokupnog sustava ostakljenja.
• Kaljenje povećava sposobnost stakla da preživi utjecaj predmeta koji mogu udariti u zgradu. Kada se kaljeno staklo razbije, razbija se na male kockice, smanjujući vjerojatnost ozbiljnih ozljeda pri udaru.
• Kaljenje povećava snagu ruba litea. Tako je kaljeno staklo određeno kada dizajneri predviđaju visoka toplinska naprezanja.

Kaljeno staklo izrađuje se ravnomjernim zagrijavanjem žarenog stakla. Staklo može biti debljine od 1/8" do 3/4". Žareno staklo se zatim brzo hladi ravnomjernim puhanjem zraka na obje površine u isto vrijeme. To je poznato kao gašenje zraka. Brzo hlađenje povećava sile kompresije na površini i sile napetosti unutar stakla. Dva procesa koriste se za kaljenje stakla:

• Vertikalno kaljenje
• Horizontalno kaljenje

U vertikalnim kaljenjem kliješta se koriste za ovjes stakla s njegovog gornjeg ruba. Na ovaj se način kreće okomito kroz peć. U horizontalnom kaljenju staklo se kreće kroz peć na valjcima od nehrđajućeg čelika ili keramike. Od ta dva procesa, horizontalno kaljenje je češće. Kaljeno staklo identificirano je trajnom naljepnicom, nazvanom bug, koja se nalazi u kutu svakog kaljenog litea. Kaljeno staklo ne može se rezati, bušiti ili obrubiti. Ti se procesi moraju izvoditi na staklu prije kaljenja.

Laminirano staklo, koje se ponekad naziva i "lami", izrađuje se postavljanjem sloja polivinil butirala (PVB) između dva ili više staklenih lita. PVB može biti jasan ili toniran i obično varira u debljini od .015" do .090", ali može biti debeo i do .120" za posebne primjene. Cijela jedinica se zatim stapa pod toplinom i pritiskom u posebnoj pećnici koja se naziva autoklav. Postupak laminiranja može se izvesti na bistrom, toniranom, reflektirajućem, toplinski ojačanom ili kaljenom staklu. Karakteristike uključuju:

• Kada se laminirano staklo razbije, čestice stakla prianjaju na PVB i ne lete ili padaju. Određene kombinacije debljina stakla i PVB-a kvalificiraju se kao materijali za sigurnosno ostakljenje prema zdravstvenim i sigurnosnim standardima koje je postavio Američki nacionalni institut za standarde (ANSI). Na primjer, laminirano staklo s .030 PVB slojem u sendviču između dva komada dvomilimetarskog stakla s žarenjem zadovoljava minimalni zahtjev za sigurnosno ostakljenje.

Primjena-Osim sigurnosnog ostakljenja, laminirano staklo ima mnoge specijalne primjene, uključujući smanjenje zvuka i sigurnost.

REFLEX Analitički uvodi proces kemijskog jačanja staklenih podloga u njihovu optičku sposobnost izrade. Tretman se provodi kemijskom ionskom izmjenom na površini supstrata. Na+ -K+ razmjena uvodi tlačna naprezanja na površini i ta naprezanja djeluju kao učinkovit mehanizam za stvrdnjavanje, čime se povećava čvrstoća i smanjuje osjetljivost na inicijaciju oštećenja. To omogućuje da se staklo koristi na višim razinama vlačnog naprezanja, s čvrstoćama usporedivim s aluminijskim legurama.

Posebno u ovom trenutku, savitljiva čvrstoća kemijski obrađenog stakla može doseći i do 100.000 psi (100 Ksi) što je gotovo jednako optičkim i mehaničkim svojstvima visoko izdržljivog, ali skupljeg Sapphire optičkog materijala koji je po tvrdoći odmah iza Diamonda i otporan je na vodu, većinu kiselina, lužine i oštre kemikalije. Razvijen je postupak čekanja patenta za povećanje savitljive čvrstoće na 150.000 psi (150 Ksi) što će daleko premašiti Sapphireovu ocjenu od 108.000 psi (108 Ksi). Kemijski ojačano staklo pokazuje izvanredna mehanička, kemijska i optička svojstva što predstavlja veliki napredak u tehnologiji znanosti o staklu.

Kemijski obrađeno staklo ima raspon prozirnosti od UV zraka preko vidljivog do infracrvenog. To omogućuje dizajnerima oružanih sustava da upravljaju uređajima za navođenje bez obzira na to jesu li CCD, radiofrekvencija, infracrvena ili laserska. Zagovornici materijala naglašavaju da kemijski obrađeno staklo nije samo za uporabu u vojnim primjenama. Može se koristiti u brojnim primjenama koje zahtijevaju žilavost i optičku jasnoću. Materijal je također koristan za vidikovce, zaštitne poklopce i optiku prednje površine u neprijateljskim okruženjima čiji elementi mogu uključivati visoku temperaturu, visoki tlak i vakuumske uvjete. Manje zahtjevne aplikacije uključuju prozore skenera prodajnog mjesta koji se koriste u trgovini i maloprodajnim skenerima.

Prilagođene komponente potiču se i dostupne su na zahtjev; Preduvjet su mehanički crteži sa specifikacijama i tolerancijama.

Kaljeno staklo izrađeno je od žarenog stakla postupkom toplinskog kaljenja. Staklo se stavlja na valjkasti stol, provlačeći ga kroz peć koja ga zagrijava iznad žarenja od oko 720 °C. Staklo se zatim brzo hladi prisilnim propuhom zraka, dok unutarnji dio ostaje slobodan za kratko vrijeme. Alternativni kemijski proces uključuje prisiljavanje površinskog sloja stakla debljine najmanje 0,1 mm u kompresiju ionskom izmjenom natrijevih iona na staklenoj površini s 30% većim kalijevim ionima, uranjanjem stakla u kadu rastaljenog kalijevog nitrata. Kemijsko očvršćivanje rezultira povećanom žilavošću u usporedbi s toplinskim stvrdnjavanjem i može se primijeniti na staklene predmete složenog oblika. [1] [dodirni zaslon:uređivanje] Prednosti

Izraz kaljeno staklo općenito se koristi za opisivanje potpuno kaljenog stakla, ali se ponekad koristi za opisivanje stakla ojačanog toplinom jer obje vrste prolaze kroz proces toplinskog "stvrdnjavanja". Postoje dvije glavne vrste toplinski obrađenog stakla, toplinski ojačane i potpuno kaljene. Staklo ojačano toplinom dvostruko je jače od žarenog stakla, dok je potpuno kaljeno staklo obično četiri do šest puta jače od žarenog stakla i podnosi zagrijavanje u mikrovalnim pećnicama. Razlika je u zaostalom naprezanju na rubu i staklenoj površini. Potpuno kaljeno staklo u SAD-u općenito je iznad 65 MPa, dok je staklo ojačano toplinom između 40 i 55 MPa. Važno je napomenuti da, iako čvrstoća stakla ne mijenja otklon, biti jači znači da se može više skrenuti prije loma. [dodirni zaslon:potreban je navod] Žareno staklo skreće manje od kaljenog stakla pod istim opterećenjem, a sve ostalo je jednako. [dodirni zaslon:uređivanje] Nedostaci

Kaljeno staklo mora se rezati na veličinu ili pritisnuti na oblik prije stvrdnjavanja i ne može se ponovno obraditi nakon stvrdnjavanja. Poliranje rubova ili bušenje rupa u staklu provodi se prije početka procesa stvrdnjavanja. Zbog uravnoteženih naprezanja u staklu, oštećenje stakla na kraju će rezultirati razbijanjem stakla u komade veličine sličice. Staklo je najosjetljivije na lom zbog oštećenja ruba stakla gdje je vlačno naprezanje najveće, ali do lomljenja može doći iu slučaju teškog udara u sredini staklenog stakla ili ako je utjecaj koncentriran (na primjer, udaranje stakla točkom). Korištenje kaljenog stakla može predstavljati sigurnosni rizik u nekim situacijama zbog tendencije da se staklo potpuno razbije pri jakom udarcu, umjesto da ostavlja krhotine u okviru prozora[2].

Kemijsko kaljenje je površinska obrada koja se provodi u staklastom prijelazu, kada se čaše umoče u kadu s otopljenom kalijevom soli na temperaturi iznad 380[zaslon osjetljiv na dodir: stupnjevi]C. Dolazi do razmjene između kalijevih iona u soli i natrijevih iona na površini stakla. Uvođenje kalijevih iona većih od natrijevih dovodi do zaostalog stresa, koji karakterizira komprimirana napetost na površini koja se kompenzira napetošću naprezanja unutar stakla.

Kemijsko kaljenje treba uzeti u obzir u sljedećim situacijama:

• Kada je debljina stakla manja od 2,5 mm (vrlo je teško termički temperirati staklo ove mršavosti);

• gdje se staklo sa složenim savijanjem ili dimenzionalnim karakteristikama ne može ublažiti toplinskom opremom;

• ako je potrebna mehanička otpornost koja je bolja od one koja se može postići toplinskim kaljenjem (na primjer, u posebnim industrijskim ili arhitektonskim primjenama);

• ako je potrebna otpornost na udarce bolja od one koja se može postići tradicionalnim toplinskim kaljenjem;

• ako postoji visoka optička potreba i ne mogu se tolerirati deformacije staklene površine (na primjer, za industrijsku i motoričku primjenu).

Kemijski kaljeno staklo može se formirati s posebnim kemijskim sastavom, kao što je natrij-kalcijevo staklo. Može početi od debljine od 0,5 mm i može mjeriti do 3200 x 2200 mm.

Različite vrijednosti mogu se dobiti ovisno o duljini i temperaturi ciklusa, a mogu se odabrati prema posebnim projektnim zahtjevima i uvjetima pod kojima će se stakleni proizvod koristiti. Kemijsko kaljeno staklo može se rezati, mljeti, bušiti, oblikovati i ukrasiti.