Nárazové® sklo

Zosilnené sklo

Tepelné spracovanie: Žíhané sklo sa podrobí špeciálnemu tepelnému spracovaniu, pri ktorom sa zahreje na približne 680 °C a potom ochladí.

Chemické spevnenie: Sklo je pokryté chemickým roztokom, ktorý vytvára vyššiu mechanickú odolnosť. Chemicky vystužené sklo má podobné vlastnosti ako tepelne ošetrené sklo.

Rýchlosť chladenia priamo ovplyvňuje pevnosť skla. Pravidelný proces chladenia - alebo žíhania - plaveného skla má za následok pomalú rýchlosť. Silnejšie sklo je možné vyrobiť zmenou rýchlosti chladenia. Dva typy silnejšieho skla sú:

• Tepelne zosilnené sklo
• tvrdené sklo

Tepelne spevnené sklo sa ochladzuje rýchlejšie ako bežné žíhané sklo. Tvrdené sklo sa zase ochladzuje rýchlejšie ako teplom zosilnené sklo. Ďalším spôsobom, ako spevniť sklo, je použitie viac ako jedného lite skla v aplikácii. Vrstvené sklo pozostáva z dvoch alebo viacerých litrov skla, spojených vrstvou plastu.

V mnohých moderných budovách musí byť sklo čo najpevnejšie. Tri základné dôvody spevnenia skla sú:

• Zvýšte zaťaženie vetrom
• Zvýšte odolnosť proti nárazu
• Bojujte proti tepelnému stresu

Architekti a dizajnéri musia pri výbere skla zvážiť silu vetra na budove alebo inštalácii. Vietor spôsobuje vychýlenie skla. Táto deformácia namáha nielen samotné sklo, ale celý zasklievací systém: rám, tesnenia a tesniace materiály.

Odolnosť proti nárazu úzko súvisí so zaťažením vetrom, pretože vietor nesie také veci ako krupobitie, prach, malé kamene a iné nečistoty. Počas tornád a hurikánov vietor nesie mnoho väčších objektov.

Ako sa sklo zahrieva, rozširuje sa. Stredná časť lite sa zahrieva a rozširuje sa väčšou rýchlosťou ako okraje. Napätie na okrajoch je zvyčajne väčšie v strede každého okraja a klesá smerom k rohom. Nerovnováha napína hrany. Toto sa nazýva tepelný stres. Pevnosť hrany lite preto výrazne určuje jeho schopnosť odolávať lámaniu. Čisto rezané hrany ponúkajú najväčšiu pevnosť hrán. To je obzvlášť dôležité v prípade skla absorbujúceho teplo. Dobre navrhnutý zasklievací systém tiež znižuje namáhanie skla.

Tepelne zosilnené sklo sa vyrába rovnomerným zahrievaním žíhaného skla a potom ho ochladzovaním pomalšie ako tvrdené sklo. Charakteristiky zahŕňajú:

• Je asi dvakrát pevnejšie ako bežné žíhané sklo rovnakej veľkosti a hrúbky.
• Je odolnejší voči zaťaženiu vetrom a nárazom ako bežné žíhané sklo, hoci menej odolný ako tvrdené sklo.
• Zlomeniny na veľké, zubaté kúsky, podobné žíhanému sklu.

Tepelne spevnené sklo sa všeobecne používa vo výškových budovách, aby pomohlo sklu odolávať tepelnému namáhaniu. Používa sa aj pri výrobe spandrelového skla. Spandrelové sklo je nejasné sklo, ktoré sa používa v oblastiach bez videnia. Pretože tepelne spevnené sklo sa štiepi na veľké zubaté kusy, nekvalifikuje sa ako bezpečnostný zasklievací materiál. Všetky stavebné predpisy vyžadujú bezpečnostné zasklenie sprchových dverí, komerčných dverí a priečelí obchodov z bezpečnostných dôvodov.

Sklo získava značnú pevnosť z temperovania. Lite z tvrdeného skla je asi štyrikrát silnejší ako lite žíhaného skla rovnakej veľkosti a hrúbky. Charakteristiky zahŕňajú:

• Jedinou charakteristikou žíhaného skla ovplyvneného popúšťaním je jeho ohybová alebo pevnosť v ťahu:
• Temperovanie zvyšuje pevnosť skla v ťahu.
• Vďaka tomu je tvrdené sklo schopné lepšie odolávať silám spôsobeným teplom, vetrom a nárazmi.
• Temperovanie sa nemení:
• Farba, chemické zloženie alebo vlastnosti priepustnosti svetla žíhaného skla.
• Jeho pevnosť v tlaku (schopnosť skla odolávať tlakovým silám)
• Rýchlosť, akou sklo vedie a prenáša teplo.
• Rýchlosť, akou sa sklo pri zahrievaní rozpína.
• Tuhosť skla.

Hlavné dôvody použitia tvrdeného skla sú:

• Tvrdené sklo je po rozbití navrhnuté tak, aby sa rozbilo na častice v tvare kocky. Preto sa kvalifikuje ako bezpečnostný zasklievací materiál.
• Tvrdené sklo ponúka väčšiu pevnosť proti priehybu, a teda lepšiu odolnosť voči sile vetra, ako tepelne zosilnené sklo. Je efektívnejší, ak je umiestnený v dobre navrhnutom celkovom zasklievacom systéme.
• Temperovanie zvyšuje schopnosť skla prežiť náraz predmetov, ktoré môžu zasiahnuť budovu. Keď sa tvrdené sklo rozbije, rozbije sa na malé kocky, čím sa znižuje pravdepodobnosť vážneho zranenia pri náraze.
• Temperovanie zvyšuje pevnosť hrany lite. Tvrdené sklo je teda špecifikované, keď dizajnéri očakávajú vysoké tepelné namáhanie.

Tvrdené sklo sa vyrába rovnomerným zahrievaním žíhaného skla. Sklo môže mať hrúbku od 1/8" do 3/4". Žíhané sklo sa potom rýchlo ochladí rovnomerným fúkaním vzduchu na oba povrchy súčasne. Toto je známe ako kalenie vzduchu. Rýchle chladenie zvyšuje kompresné sily na povrchu a ťahové sily vo vnútri skla. Na tvrdenie skla sa používajú dva procesy:

• Vertikálne temperovanie
• Horizontálne temperovanie

Vo vertikálnych temperovacích kliešťach sa používajú na zavesenie skla z jeho horného okraja. Týmto spôsobom sa pohybuje vertikálne cez pec. Pri horizontálnom temperovaní sa sklo pohybuje pecou na valcoch z nehrdzavejúcej ocele alebo keramiky. Z týchto dvoch procesov je bežnejšie horizontálne temperovanie. Tvrdené sklo je identifikované trvalým štítkom, nazývaným chyba, ktorý je umiestnený do rohu každého tvrdeného lite. Tvrdené sklo nie je možné rezať, vŕtať ani lemovať. Tieto procesy sa musia vykonať na skle pred temperovaním.

Vrstvené sklo, niekedy nazývané "lami", sa vyrába umiestnením vrstvy polyvinylbutyralu (PVB) medzi dve alebo viac sklenených litov. PVB môže byť číry alebo tónovaný a bežne sa líši v hrúbke od .015" do .090", ale môže byť až .120" pre špeciálne aplikácie. Celá jednotka sa potom taví pod teplom a tlakom v špeciálnej peci nazývanej autokláv. Proces laminovania je možné vykonať na číre, tónovanom, reflexnom, tepelne zosilnenom alebo tvrdenom skle. Charakteristiky zahŕňajú:

• Keď sa vrstvené sklo rozbije, častice skla priľnú k PVB a nelietajú ani nepadajú. Niektoré kombinácie hrúbok skla a PVB sa kvalifikujú ako bezpečnostné zasklievacie materiály podľa zdravotných a bezpečnostných noriem stanovených Americkým národným inštitútom pre normalizáciu (ANSI). Napríklad vrstvené sklo s vrstvou PVB .030 vložené medzi dva kusy dvojmilimetrového žíhaného skla spĺňa minimálne požiadavky na bezpečnostné zasklenie.

Aplikácie - Okrem bezpečnostného zasklenia má vrstvené sklo mnoho špeciálnych aplikácií, vrátane zníženia zvuku a bezpečnosti.

REFLEX Analytical zavádza chemický spevňujúci proces pre sklenené podklady do ich optickej výrobnej kapacity. Ošetrenie sa uskutočňuje chemickou iónovou výmenou na povrchu substrátu. Výmena Na+ -K+ zavádza tlakové napätia na povrchu a tieto napätia pôsobia ako účinný tvrdiaci mechanizmus, čím zvyšujú pevnosť a znižujú náchylnosť na vznik poškodenia. To umožňuje použitie skla pri vyšších úrovniach namáhania v ťahu s pevnosťou porovnateľnou s hliníkovými zliatinami.

Najmä v tejto dobe môže pevnosť v ohybe chemicky ošetreného skla dosiahnuť až 100 000 psi (100 Ksi), čo je takmer ekvivalent optických a mechanických vlastností vysoko odolného, ale drahšieho zafírového optického materiálu, ktorý je na druhom mieste za diamantom, pokiaľ ide o tvrdosť a je nepriepustný pre vodu, väčšinu kyselín, zásady a agresívne chemikálie. Bol vyvinutý patentovaný proces na zvýšenie pevnosti v ohybe na 150 000 psi (150 Ksi), čo ďaleko prekročí hodnotenie zafíru 108 000 psi (108 Ksi). Chemicky spevnené sklo vykazuje vynikajúce mechanické, chemické a optické vlastnosti, čo predstavuje významný pokrok vo vedeckej technológii skla.

Chemicky upravené sklo sa môže pochváliť rozsahom priehľadnosti od UV cez viditeľné až po infračervené žiarenie. To umožňuje konštruktérom zbraňových systémov obsluhovať navádzacie zariadenia, či už sú CCD, rádiofrekvenčné, infračervené alebo laserové. Zástancovia materiálu zdôrazňujú, že chemicky ošetrené sklo nie je určené len na použitie vo vojenských aplikáciách. Môže byť použitý v mnohých aplikáciách, ktoré vyžadujú húževnatosť a optickú čistotu. Materiál je tiež užitočný pre pohľady, ochranné kryty a optiku prednej plochy v nepriateľskom prostredí, ktorého prvky môžu zahŕňať podmienky vysokej teploty, vysokého tlaku a vákua. Medzi menej náročné aplikácie patria skenerové okná predajných miest používané v skeneroch obchodov s potravinami a maloobchodných skeneroch.

Vlastné komponenty sú podporované a dostupné na požiadanie; Predpokladom sú mechanické výkresy so špecifikáciami a toleranciami.

Tvrdené sklo sa vyrába zo žíhaného skla procesom tepelného temperovania. Sklo sa položí na valčekový stôl a prejde sa cez pec, ktorá ho zahreje nad bod žíhania približne 720 °C. Sklo sa potom rýchlo ochladí núteným prievanom vzduchu, zatiaľ čo vnútorná časť zostáva krátkodobo voľne prúdiť. Alternatívny chemický proces zahŕňa nútenie povrchovej vrstvy skla s hrúbkou najmenej 0,1 mm do kompresie iónovou výmenou sodíkových iónov na povrchu skla s o 30% väčšími draslíkovými iónmi ponorením skla do kúpeľa roztaveného dusičnanu draselného. Chemické kalenie má za následok zvýšenú húževnatosť v porovnaní s tepelným kalením a môže sa aplikovať na sklenené predmety zložitého tvaru. [1] [dotyková obrazovka:upraviť] Výhody

Termín tvrdené sklo sa všeobecne používa na opis plne tvrdeného skla, ale niekedy sa používa na opis tepelne vystuženého skla, pretože oba typy prechádzajú procesom tepelného "tvrdenia". Existujú dva hlavné typy tepelne spracovaného skla, tepelne zosilnené a plne temperované. Tepelne spevnené sklo je dvakrát pevnejšie ako žíhané sklo, zatiaľ čo plne tvrdené sklo je zvyčajne štvor- až šesťkrát pevnejšie ako žíhané sklo a odoláva zahrievaniu v mikrovlnných rúrach. Rozdiel je v zvyškovom napätí na okraji a povrchu skla. Plne tvrdené sklo v USA je vo všeobecnosti nad 65 MPa, zatiaľ čo tepelne zosilnené sklo je medzi 40 a 55 MPa. Je dôležité poznamenať, že zatiaľ čo pevnosť skla nemení priehyb, silnejší znamená, že sa môže pred rozbitím viac vychýliť. [dotyková obrazovka:potrebná citácia] Žíhané sklo sa pri rovnakom zaťažení vychyľuje menej ako tvrdené sklo, pričom všetko ostatné je rovnaké. [dotyková obrazovka:upraviť] Nevýhody

Tvrdené sklo musí byť pred vytvrdnutím narezané na určitú veľkosť alebo lisované do tvaru a po vytvrdnutí ho nemožno znovu opracovať. Leštenie hrán alebo vŕtanie otvorov do skla sa vykonáva pred začatím procesu tvrdnutia. V dôsledku vyváženého napätia v skle bude mať poškodenie skla nakoniec za následok rozbitie skla na kúsky veľkosti miniatúry. Sklo je najviac náchylné na rozbitie v dôsledku poškodenia okraja skla, kde je ťahové napätie najväčšie, ale k rozbitiu môže dôjsť aj v prípade tvrdého nárazu v strede sklenej tabule alebo ak je náraz koncentrovaný (napríklad náraz na sklo hrotom). Použitie tvrdeného skla môže v niektorých situáciách predstavovať bezpečnostné riziko z dôvodu tendencie skla úplne sa rozbiť pri tvrdom náraze namiesto toho, aby v ráme okna zostali črepiny[2].

Chemické temperovanie je povrchová úprava vykonávaná pri sklovcovom prechode, keď sa okuliare ponoria do kúpeľa s roztavenou draselnou soľou pri teplote nad 380 [dotyková obrazovka: stupne]C. Dochádza k výmene medzi draselnými iónmi v soli a sodíkovými iónmi na povrchu skla. Zavedenie draselných iónov väčších ako ióny sodíka vedie k zvyškovému napätiu, ktoré je charakterizované stlačeným napätím na povrchu, ktoré je kompenzované napätím vo vnútri skla.

Chemické temperovanie by sa malo zvážiť v nasledujúcich situáciách:

• Ak je hrúbka skla menšia ako 2,5 mm (je veľmi ťažké tepelne temperovať sklo tejto tenkosti);

• ak sklo so zložitými ohybovými alebo rozmerovými charakteristikami nemožno tepelným zariadením popúšťať;

• ak je potrebná mechanická odolnosť, ktorá je vyššia ako odolnosť, ktorú možno dosiahnuť tepelným popúšťaním (napríklad pri špeciálnych priemyselných alebo architektonických aplikáciách);

• ak sa vyžaduje vyššia odolnosť proti nárazu, akú možno dosiahnuť tradičným tepelným popúšťaním;

• tam, kde sú vysoké optické požiadavky a nie je možné tolerovať deformáciu povrchu skla (napríklad pre priemyselné a motorické aplikácie).

Chemicky tvrdené sklo môže byť vytvorené so špeciálnym chemickým zložením, ako je sodíkovo-vápenaté sklo. Môže začínať od hrúbky 0,5 mm a môže merať až 3200 x 2200 mm.

V závislosti od dĺžky cyklu a teploty je možné získať rôzne hodnoty a môžu byť zvolené podľa špeciálnych požiadaviek projektu a podmienok, za ktorých sa bude sklenený výrobok používať. Chemické tvrdené sklo je možné rezať, brúsiť, vŕtať, tvarovať a zdobiť.