Zkoumání rozdílů mezi fyzikálním temperováním a chemickým zpevněním skla

Zkoumání rozdílů mezi fyzikálním temperováním a chemickým zpevněním skla

Úvod:

Sklo se stalo nedílnou součástí našich životů a nachází uplatnění v různých oblastech, jako je elektronika, nábytek, stavebnictví a doprava. S tím, jak sklo prochází hlubokým zpracováním za účelem výroby produktů jako AG sklo, AR sklo a dekorativní sklo, vyvstává požadavek na zvýšenou pevnost a bezpečnost. Zde vstupuje do hry tvrzené sklo, zejména sklo AG, které nabízí zvýšenou ochranu při integraci do hotových zařízení.

Pojďme se ponořit do rozdílů mezi fyzikálním temperováním (označovaným jako "PT") a chemickým zpevňováním (označovaným jako "CS") skla AG, abychom lépe porozuměli:

Fyzikální temperování: Pevnost díky řízenému chlazení

PT zahrnuje změnu fyzikálních vlastností a chování skla bez změny jeho elementárního složení. Rychlým ochlazením skla z vysokých teplot se povrch rychle smršťuje a vytváří tlakové napětí. Mezitím se jádro ochlazuje pomaleji, což má za následek tahové napětí. Tato kombinace vytváří vyšší celkovou pevnost skla. Intenzita chlazení přímo ovlivňuje pevnost skla, přičemž vyšší rychlosti chlazení mají za následek větší pevnost.

Chemické zpevnění: Úprava složení pro odolnost

CS na druhé straně mění elementární složení skla. Využívá nízkoteplotní proces iontové výměny, kdy jsou menší ionty na povrchu skla nahrazeny většími ionty z roztoku. Například ionty lithia ve skle mohou být vyměněny za ionty draslíku nebo sodíku z roztoku. Tato výměna iontů vytváří tlakové napětí na povrchu skla, úměrné počtu vyměněných iontů a hloubce povrchové vrstvy. CS je zvláště účinný pro zvýšení pevnosti tenkého skla, včetně zakřiveného nebo tvarovaného skla.

Parametry zpracování:

Fyzické temperování:

Teplota zpracování: Obvykle se provádí při teplotách mezi 600 stupni a 700 stupni (blízko bodu měknutí skla).

Princip zpracování: Rychlé ochlazení vedoucí k tlakovému namáhání ve skleněném vnitřku.

Chemické zpevnění:

Teplota zpracování: Provádí se při teplotách v rozmezí od 400 stupňů do 450 stupňů.

Princip zpracování: Iontová výměna menších iontů na povrchu skla s většími ionty z roztoku s následným ochlazením, aby se vyvolalo tlakové napětí.

Tloušťka zpracování:

Fyzikální temperování: Vhodné pro tloušťky skla od 3 mm do 35 mm. Domácí vybavení se často zaměřuje na tvrzené sklo o tloušťce kolem 3 mm a více.

Chemické zpevnění: Účinné pro sklo o tloušťce od 0,15 mm do 50 mm, takže je zvláště vhodné pro zpevnění skla o tloušťce 5 mm nebo méně. Ukázalo se, že je to cenná metoda pro zpevnění nepravidelně tvarovaného tenkého skla, zejména skla pod 3 mm.

výhody:

Fyzikální temperování Nákladově efektivní: PT je nákladově efektivnější metoda, díky čemuž je vhodná pro výrobu ve velkém měřítku.

Vysoká mechanická pevnost: Výsledkem PT je sklo s vynikající mechanickou pevností, odolností proti tepelným šokům (schopné odolat teplotám až 287,78 stupňů) a vysokým teplotním gradientům (odolává změnám až 204,44 stupňů).

Vylepšení bezpečnosti: Větrem chlazené tvrzené sklo nejen zesiluje mechanickou pevnost, ale při rozbití se také rozbije na malé úlomky, což snižuje riziko zranění.

Chemické zpevnění:

Vysoká pevnost a rovnoměrné rozložení napětí: CS vyrábí sklo s výrazně vyšší pevností než běžné sklo (5-10krát silnější), zvýšenou pevností v ohybu (3-5krát silnější) a zlepšenou odolností proti nárazu (5-10 krát odolnější). CS poskytuje zvýšenou pevnost a bezpečnost ve srovnání s PT pro sklo stejné tloušťky.

Vynikající stabilita a tvarovatelnost: CS zajišťuje rovnoměrné rozložení napětí, stabilitu a rozměrovou integritu. Zachovává si svůj tvar bez deformace nebo zkreslení a nezpůsobuje optické zkreslení. Může být aplikován na skleněné výrobky různých složitých tvarů, včetně zakřivených, válcových, krabicových a plochých provedení.

Odolnost vůči tepelnému namáhání: Sklo s úpravou CS vykazuje 2-3krát větší odolnost vůči rychlým změnám teploty, odolává teplotním rozdílům přes 150 stupňů bez rozbití nebo samoexploze.

Vhodné pro tenké sklo: CS je vysoce účinný pro zpevnění skla o tloušťce od {{0}},2 mm do 5,0 mm. Poskytuje vynikající výsledky, aniž by došlo k ohýbání nebo deformaci.

Nevýhody:

Fyzické temperování:

Riziko samoexploze: Sklo ošetřené PT může během zpracování, skladování, přepravy, instalace nebo používání dojít k samoexploze. Doba samoexploze je nepředvídatelná a vyskytuje se kdekoli od 1 do 5 let po léčbě. Viditelné vady skla, jako jsou kamínky, částice, bubliny, nečistoty, zářezy, škrábance nebo vady na hranách, stejně jako nečistoty síry a niklu (NIS) a vměstky heterogenních částic, mohou vyvolat samoexploze.

Chemické zpevnění:

Vyšší náklady: CS je dražší než PT, s několikanásobně vyššími náklady.

Aplikace:

Fyzické temperování:

Široce se používá v aplikacích, které vyžadují vysokou mechanickou pevnost a bezpečnost, jako jsou závěsné stěny, fasádní okna, vnitřní příčky, nábytek, domácí spotřebiče a příčky umístěné v blízkosti intenzivních zdrojů tepla nebo vystavené rychlým změnám teploty.

Chemické zpevnění:

Používá se především v elektronických zobrazovacích produktech, jako jsou monitory, televize, tablety a smartphony jako ochranné panely obrazovky. Nabízí vynikající odolnost proti poškození a nárazu.

Závěr:

Techniky fyzikálního temperování a chemického zpevňování hrají významnou roli při zvyšování pevnosti a bezpečnosti skla AG. Fyzikální temperování poskytuje cenově výhodné možnosti se širokými aplikacemi, zatímco chemické zpevňování nabízí vynikající pevnost, rovnoměrné rozložení napětí a vynikající tvarovatelnost, což z něj činí ideální volbu pro tenké sklo a elektronické displeje. Pochopení rozdílů mezi těmito dvěma metodami umožňuje informovaná rozhodnutí při výběru nejvhodnějšího přístupu na základě specifických požadavků a vlastností produktu.