Odhalení mechanismu a výhod a nevýhod fyzického temperování

Chemické temperování je proces používaný ke zvýšení pevnosti a tepelné stability skla. Zahrnuje zahřátí skla na teplotu blízkou jeho teplotě měknutí a následné rychlé ochlazení buď pomocí plynu nebo kapalného média. Existují dva běžné způsoby chemického temperování: temperování v plynném médiu a temperování v kapalném médiu.

Střední temperování plynu:

Temperování v plynném médiu, také známé jako temperování vzduchem, zahrnuje metody, jako je horizontální temperování vzduchovým polštářem, horizontální temperování válečkem a vertikální temperování. Při tomto procesu se sklo zahřeje na teplotu blízkou bodu měknutí (kolem 650-700 stupňů ) a poté se vystaví rychlému proudění vzduchu z obou stran, aby se rychle ochladilo. Tato metoda zvyšuje mechanickou pevnost a tepelnou stabilitu skla. Základním požadavkem na proces chlazení je rychlé a rovnoměrné chlazení, aby se dosáhlo rovnoměrně rozloženého napětí ve skle. K dosažení rovnoměrného chlazení musí chladicí zařízení účinně odvádět teplo, usnadňovat odstraňování příležitostných úlomků skla a minimalizovat hluk.

Výhody a nevýhody:

Plynové střední temperování má několik výhod. Je nákladově efektivní a umožňuje vysoké objemy výroby. Tvrzené sklo vyrobené touto metodou vykazuje vysokou mechanickou pevnost, odolnost proti tepelným šokům (maximální bezpečná pracovní teplota může dosáhnout 287,78 stupňů) a vysokou odolnost vůči teplotním gradientům (odolá až 204,44 stupňů). Plynově tvrzené sklo se navíc při rozbití rozbije na malé kousky, což snižuje riziko zranění. Tato metoda má však určité požadavky na tloušťku a tvar skla (typicky minimální tloušťka kolem 3 mm pro domácí zařízení). Má také nižší rychlost chlazení, vyšší spotřebu energie a není vhodný pro aplikace vyžadující vysoce přesnou optickou kvalitu, zejména pro tenké sklo.

Aplikace:

Temperování vzduchovým chlazením je široce používáno v automobilovém, námořním a stavebním průmyslu.

Tekuté střední temperování:

Kalení kapalným médiem, také známé jako chlazení kapalinou, zahrnuje zahřátí skla na bod měknutí a následné rychlé ponoření do chladicího média. Chladicí médium může být směs slané vody, jako je dusičnan draselný, dusičnan sodný nebo jejich kombinace. Jako chladicí médium lze také použít minerální olej a do minerálního oleje lze přidat aditiva jako toluen nebo chlorid uhličitý. Mohou být také použity speciální zhášecí oleje nebo silikonové oleje. Při temperování kapalného média může docházet k nerovnoměrnostem napětí a výsledným trhlinám v důsledku vstupu hran skla do chladicí nádrže jako prvního. K vyřešení tohoto problému lze před ponořením skla do kapalného média použít proces předběžného chlazení využívající chlazení vzduchem nebo rozprašování kapaliny. Další metoda zahrnuje umístění skla do nádrže obsahující vodu a organický roztok, kde organický roztok plave na povrchu vody. Když je zahřáté sklo umístěno do nádrže, organický roztok předchladí sklo tím, že absorbuje část tepla, než se rychle ochladí ve vodě.

Výhody a nevýhody:

Kapalné médium temperování nabízí několik výhod. Vzhledem k vysokému měrnému teplu a vysokému výparnému teplu vody je množství potřebné pro chlazení výrazně sníženo, což vede ke snížení spotřeby energie a nákladů. Tato metoda poskytuje rychlé chlazení, vysoký bezpečnostní výkon a minimální deformaci. Protože je však sklo po zahřátí vloženo do kapalného média, může u velkých skleněných tabulí docházet k nerovnoměrnému ohřevu, což může ovlivnit kvalitu a výtěžnost.

Aplikace:

Tekuté střední temperování je vhodné především pro temperování tenkých skel s malým povrchem, jako jsou brýle, skla pro LCD obrazovky a sklo používané v optických přístrojích a zařízeních.

Závěrem lze říci, že metody chemického temperování, ať už využívající plynná nebo kapalná média, hrají zásadní roli při zvyšování pevnosti a tepelné stability skla. Každá metoda má své výhody a omezení, a proto je vhodná pro specifické aplikace. Plynové střední temperování, také známé jako temperování vzduchovým chlazením, je nákladově efektivní a široce používané v průmyslových odvětvích, jako je automobilový průmysl, námořní doprava a stavebnictví. Poskytuje vysokou mechanickou pevnost a odolnost proti tepelným šokům a zároveň vytváří malé a bezpečnější skleněné úlomky při rozbití. Má však omezení, pokud jde o tloušťku a tvar skla, pomalejší rychlost chlazení, vyšší spotřebu energie a není ideální pro aplikace vyžadující vysokou optickou kvalitu.

Na druhou stranu temperování kapalným médiem neboli chlazení kapalinou nabízí výhody, jako je snížená spotřeba energie, rychlé chlazení, vysoký bezpečnostní výkon a minimální deformace. Je zvláště vhodný pro temperování tenkých skel s malým povrchem, jako jsou brýle, skla LCD obrazovek a skla používaná v optických přístrojích. Pečlivým výběrem chladicího média a použitím technik předchlazení lze minimalizovat nerovnoměrné zahřívání a potenciální trhliny. Proces však může vyžadovat specifické odborné znalosti a řízení procesu pro vytvoření účinného temperovacího systému.

Celkově metody chemického temperování poskytují sklu zvýšenou pevnost a tepelnou stabilitu, takže je vhodné pro různé průmyslové aplikace. Volba mezi temperováním v plynném médiu a temperováním v kapalném médiu závisí na faktorech, jako jsou požadované vlastnosti tvrzeného skla, velikost a tvar skla a specifické požadavky aplikace. Tyto metody se nadále vyvíjejí a zdokonalují, což přispívá k vývoji pevnějších a bezpečnějších skleněných výrobků v mnoha oblastech.