Скло по своїй структурі дуже крихке і дуже легко, неконтрольовано руйнується на безліч гострих осколків, які є травмонебезпечними, тому звичайне скло ми рідко застосовуємо в нашій оселі й все частіше створюємо технології, які спрямовані на зміцнення скла. Зміцнене скло все більше входить в наше життя і починає оточувати нас у великій кількості. Ми застосовуємо його в автомобілебудуванні, в виготовленні посуду, у внутрішньому облаштуванні нашого будинку, при будівництві будівель і при виробництві літаків, кораблів і іншої техніки, яка прикрашає наш затишок і захищає спокій.
ВИДИ зміцнення скла
- Термічно зміцнене скло. Скло нагрівають до температури відпустки внутрішніх напружень 630-650 ° С, а потім різко охолоджують. В результаті, утворюються поверхневі напруги стиснення, які підвищують механічну і термічну стійкість. Загартоване скло в кілька разів міцніше за звичайне і при руйнуванні відбувається дефрагментація на невеликі шматки з округленням, безпечними краями (приблизно 50 -130 шт / 25 см2). Після термічного зміцнення скла, його не можна різати або піддавати іншим видам обробки, тому воно повинно відразу виготовлятися в розмір. Дане скло є безпечним.
- Хімічно зміцнене скло. Дане скло має підвищену міцність. При механічній дії скло розбивається на довгі, гострі осколки, з цієї причини таке скло не вважається безпечним. Хімічно зміцнене скло виготовляють шляхом занурення в ванну з нітратом калію при температурі 450 ° С. В процесі іонообміну, іони натрію знаходяться в склі, замінюються іонами калію з розчину у ванні, ніж створюють поверхневу напругу. При хімічному зміцненні скла не використовується метод перепаду температур, завдяки чому скло не деформується, і в ньому не з'являються оптичні спотворення.
Термічного зміцнення СКЛО
Загартування скла є найбільш поширеним методом зміцнення скла і складається в створенні постійних внутрішніх напружень шляхом охолодження матеріалу від температур, що перевищують температуру склування, при яких скло володіє пластичними властивостями. При швидкому охолодженні розм'якшеного скла спочатку тверднуть зовнішні шари, в той час як у внутрішніх шарах зберігається висока температура. Поверхневі холодні шари перешкоджають вільному скорочення внутрішніх ділянок і при подальшому охолодженні зовнішні шари стискаються, а внутрішні розтягуються. "Заморожування" вязкотекучем деформацій супроводжується виникненням структурного градієнта; менш щільна структура фіксується в зовнішніх шарах. Цей метод відомий також як термічне або фізична зміцнення. Зі збільшенням інтенсивності охолодження, що утворюються в ньому стискають напруги зростають. Ефективність застосування гарту залежить від хімічного складу скла, товщини і геометрії вироби і температурно-часових умов охолодження скляних виробів. Збільшення міцності скла залежить від інтенсивності його охолодження, при цьому, чим тонше скло, тим більше повинна бути інтенсивність його охолодження, що створює низьку ефективність для тонких номіналів. Після гарту скла, його міцність на удар зростає в 10 разів, а міцність на вигин, більш ніж в 5 разів, ніж у звичайного скла, до термоупрочнения. Так само не забудемо, що термостійкість скла підвищується в 4-5 разів.
Головне достоїнство термоупрочненного скла це те, що воно є безпечним при руйнуванні, так як при його дефрагментації утворюються дрібні безпечні осколки. Головним недоліком є те, що при термічному впливі на скло, під час загартування, воно втрачає площинність. Іншим значним недоліком, це утворення у внутрішніх шарах скла напруг, що розтягують, які можуть призводити до саморуйнування скла, а це неприпустимо для деяких його місць застосування, так як при руйнуванні термоупрочненного скла, дрібні його фрагменти створюють "0" видимість.
Хімічного зміцнення СКЛО
Більш поширена назва цього методу - іонообмінний метод зміцнення скла. У його принципі лежить процес іонного обміну, який полягає у витісненні іонів лужних металів з поверхневого шару нагрітого пластичного скла іонами інших лужних металів. Для цього скло занурюють в розплав солі диффундирующего лужного металу при температурі нижче вищої температури відпалу з тим, щоб виникаючі напруга не релаксували, але зберігалися в склі. Іонний обмін може бути низькотемпературним, високотемпературного та комбінованим (подвійним).
При низькотемпературному іонному обміні (температура розплаву 420 ° С) лужні іони в поверхневому шарі скла заміщуються лужними іонами з великим іонним радіусом. Так, іони Na + з радіусом 0,098 нм заміщають зазвичай іонами К + з радіусом 0,133 нм. При цьому порожнини кремнекислородного каркаса в структурі скла зменшуються і структурна сітка поверхневого шару скла ущільнюється на глибину стисненого шару 150- 200 мкм. Напруження стиску при цьому складають 40-60 МПа. Це призводить до зростання механічної міцності скла в 6 - 8 разів, а термостійкість в 1,5-2 рази.
При високотемпературному іонному обміні (температура розплаву 620 ° С) лужні іони в поверхневому шарі скла на противагу низькотемпературного процесу заміщуються лужними іонами з меншим іонним радіусом. Так, іони Na + і К + скла заміщуються іонами літію з розплаву Li2S04 з іонним радіусом 0,068 нм, які здатні проникати в скло на глибину до 250 мкм. Силікати літію мають менший коефіцієнт термічного розширення, ніж силікати натрію і калію; тому при охолодженні скла дифузний поверхневий шар скорочується в меншій мірі, ніж внутрішні шари: отже, в ньому з'являються напруги стиснення, які призводять до збільшення механічної міцності і термічної стійкості скла. У зв'язку з тим, що товщина стиснутого шару при високотемпературному іонному обміні більше, ніж при низькотемпературному, зміцнення в цьому випадку може бути 10-12-кратним. Додаткового зміцнення можна досягти при обробці скла, зміцненого іонами літію, в розплаві солі калію. Різниця між іонними радіусами Li + і К + більше, ніж в разі Na + і К +, що і дає значний зміцнюючий ефект.
Комбінований метод зміцнення скла досить широко відомий виробникам. Існує кілька його видів, основним методом і отримав практичну реалізацію можна віднести термофізичних спосіб - травлення + гарт. Додаткове травлення загартованого скла призводить, до різкого підвищення його міцності. Другий метод, це іонний обмін + травлення і останній, гарт + іонний обмін. При цих комбінаціях зміцнення скла можна компенсувати (частково) недоліки, властиві кожному способу: один з методів передбачає отримання високоміцного матеріалу, інший - скла з глибоким стисненим шаром.
У нашій країні знайшло промислове застосування зміцнення скла за рахунок іонного обміну в низькотемпературному варіанті.
Хімічно зміцнене скло, яке має підвищену міцність, але руйнується довгими загостреними осколками, схожими на поплавок, як у сирого скла. З цієї причини, хімічно зміцнене скло не вважається безпечним і повинні бути обов'язково заламинировать, але це і є гідністю, так як це скло при руйнуванні не створює «0» видимість, відповідно його можна застосовувати у виробництві скла, які необхідні у військовій, морський, автомобільної та авіаційної промисловості. Також, на відміну від загартованого скла, хімічно зміцнене скло може бути розрізане після зміцнення, але втрачає додаткову міцність в області приблизно 20 мм від лінії різу. Коли поверхня хімічно зміцненого скла подряпана, ця область втрачає додаткову міцність.
Хімічно зміцнені скла мають більш високий коефіцієнт прозорості для УФ і інфрачервоних променів у видимому діапазоні. Це дозволяє застосовувати його в системах озброєння і конструктора використовують скла, зміцнені хімічним шляхом в приладах наведення, на основі радіочастотного, інфрачервоного або лазерного цілевказівки. Прихильники цього скла підкреслюють, що хімічно зміцнене скло може застосовуватися не тільки для використання у військових цілях, але воно може бути використано в численних цивільних цілях, які потребують міцність і оптичну прозорість. Це скло також корисно для видових екранів, захисних чохлів і передньою поверхнею оптики в агресивних середовищах, де робочі елементи повинні бути захищені від високої температури, високого тиску або глибокого вакууму. Також дані скла використовуються в робочому вікні сканерів, які знаходяться в продуктових магазинах або в терміналах покупки квитків на літак або поїзд.
Хімічно зміцнене скло в порівнянні з термічним має такі переваги:
- Покращена ударостійкість;
- Покращена гнучкість, міцність;
- Покращена стійкість до подряпин;
- Покращена стійкість до змін температури.
На фото наведені види дефрагментації скла при ударі (зліва направо: сире скло, ламіноване скло, хімічно зміцнене скло, загартоване скло).
Для отримання додаткової інформації, зв'яжіться з нашими менеджерами.