Закаленное стекло

Закаленное стекло – это обычное стекло, прошедшее через печь которая разогрело его до температуры (650—680 °C)  с последующим быстрым равномерным охлаждением холодным воздухом. 

Применяется закаленное стекло используется в:

• Стеклянных перегородках
• Балконных дверях
• Спортивном инвентаре
• Бассейнах
• Фасадах зданий
• Душевые дверях и ванных комнатах
• Выставочных площадях и экспозициях

Свойства закаленного стекла

Закаленное стекло физически и термически прочнее обычного стекла. Большее сжатие внутреннего слоя во время изготовления вызывает сжимающие напряжения на поверхности стекла. Для того чтобы стекло считалось закаленным, сжимающее напряжение на поверхности стекла должно быть не менее 69 мегапаскалей.

Для того чтобы это считалось безопасным стеклом, поверхностное сжимающее напряжение должно превышать 100 мегапаскалей. В результате повышенного поверхностного напряжения, если стекло разобьётся, оно будет разбито на небольшие, неострые части. А не на острые зубчатые осколки. Эта характеристика делает закаленное стекло безопасным для применения.

Именно это сжимающее напряжение придает закаленному стеклу повышенную прочность. Это связано с тем, что отожженное стекло, которое почти не имеет внутреннего напряжения. Оно обычно образует микроскопические поверхностные трещины. Следовательно, отожженное стекло является хрупким и ломается на необычные и острые кусочки. Любая обрезка или шлифование должно выполняться до закалки. Резка, шлифовка и резкие удары после закалки вызовут разрушение стекла.

Использование закаленного стекла

В первую очередь стекло используется, когда важны прочность, термостойкости и безопасности. Например, пассажирские транспортные средства имеют все три требования. Поскольку они находятся на открытом воздухе, они подвергаются постоянному нагреву и охлаждению, а также изменениям температуры в течение года. Кроме того, они должны выдерживать небольшие удары, от дорог, таких как камни или автомобильные аварии.

Поскольку большие и острые осколки представляют опасность для пассажиров, используется закаленное стекло. При аварии оно крошится на тупые и в основном безвредные куски стекла. Лобовое стекло или ветровое стекло вместо этого изготовлено из многослойного стекла, которое невозможно разбить на большие куски. Боковые стекла и заднее лобовое стекло – это, как правило, закаленное стекло.

Применяется закаленное стекло используется в:

• Стеклянных перегородках
• Балконных дверях
• Спортивном инвентаре
• Бассейнах
• Фасадах зданий
• Душевые дверях и ванных комнатах
• Выставочных площадях и экспозициях

Здания и сооружения

Закаленное стекло также используется в зданиях для безрамных конструкций (например, бескаркасных стеклянных дверей). Закаленное и нагретое стекло может быть в три-семь раз прочнее отожженного стекла. Строительные нормы во многих странах требуют использование закаленного или многослойного стекла во многих решениях, в некоторых фонарях, больших окнах, раздвижных дверях, лифтах.

Бытовая техника

Закаленное стекло также используется в домашних условиях. Некоторая бытовая мебель и бытовая техника применяют закаленное стекло, это – бескаркасные душевые двери, стеклянные столешницы, скинали, стеклянные полки, стеклянные шкафы и стекло для каминов.

Использование закаленного стекла в производстве

Некоторые формы из закаленного стекла используются для приготовления пищи и выпечки. Производители и бренды включают Tefal, Berghoff и 4Home.

Закаленное стекло и мобильные устройства

Большинство сенсорных мобильных устройств используют некоторую форму закаленного стекла (например, Gorilla Glass), а также защитные стёкла на экраны для этих устройств.

Как изготавливается закаленное стекло

Закаленное стекло может быть изготовлено из отожженного стекла благодаря процессу термического отпуска. Стекло помещают на роликовый стол, проводят его через печь, которая нагревает стекло намного выше температуры перехода от 564 ° C до примерно 620 ° C. Затем стекло быстро охлаждается, в то время как внутренняя часть остается свободной для остывания в течение короткого времени.

Альтернативный процесс химического упрочнения включает в себя формование поверхностного слоя стекла толщиной не менее 0,1 мм в сжатие путем ионного обмена ионов натрия на поверхности стекла с ионами калия. Достигается путем погружения стекла в ванну с расплавленным нитратом калия. Химическое упрочнение приводит к повышению вязкости по сравнению с термическим упрочнением и может применяться к стеклянным изделиям сложной формы.

Недостатки закаленного стекла

Закаленное стекло должно быть разрезано по размеру или прижато до формовки перед закалкой и не может быть повторно обработано после закалки. Полировка краев или сверление отверстий в стекле выполняется до начала процесса закалки. Из-за сбалансированных напряжений в стекле, повреждение какой-либо части в приведет к разрушению стекла на куски размером в пазл от мозаики.

Стекло подвержено повреждению из-за повреждения края стекла, где напряжение растяжения является наибольшим, но разрушение может также происходить в случае сильного удара в середине стекла. Использование закаленного стекла может представлять угрозу безопасности в некоторых ситуациях из-за склонности стекла полностью разрушаться при сильном ударе, а не оставлять осколки в оконной раме. 

Эта волнистость является серьезной проблемой при изготовлении тонкопленочных солнечных элементов. Процесс флоат-стекла можно использовать для обеспечения листов с низкой деформацией с очень плоскими и параллельными поверхностями в качестве альтернативы для различных форм остекления.

История закаленного стекла

Закаленное стекло было создано во Франции. Компанией SSG которая с момента своего создания ориентировала свою деятельность на выпуск стекла для автомобилей. В первых автомобилях стекла были опасны для эксплуатации. Инженеры данной компании начали искать материал, которым можно было бы заменить обычное листовое стекло. В результате проведенных исследований инженеры SSG в 1929 году разработали специальную технологию. Стекло разогревалось выше температуры размягчения, а затем резко охлаждалось струями холодного воздуха.

В результате этой процедуры, наружная поверхность стекла охлаждалась гораздо быстрее, чем внутренняя. Это порождало возникновение во внутренних слоях стекла остаточного напряжения сжатия. Благодаря этому остаточному напряжению, данное стекло приобретает более высокую сопротивляемость к механическим повреждениям. А в случае повреждения, опять же из-за того, что в стекле оставалось избыточное напряжение, оно разбивается на множество небольших фрагментов. Таким образом, стекло, которое прошло закалку, стало идеальным для автомобиля.

После того, как было разработано специальное оборудование для закалки стекла, закаленные стекла стали активно применяться в автомобильной промышленности.