Tvrzené sklo
Tvrzené nebo tvrzené sklo je typ bezpečnostního skla zpracovávaného řízeným tepelným nebo chemickým zpracováním za účelem zvýšení jeho pevnosti ve srovnání s normálním sklem. Popouštění uvádí vnější povrchy do tlaku a vnitřek do tahu. Taková napětí způsobují, že se sklo, když se rozbije, rozpadne na malé zrnité kousky místo toho, aby se roztříštilo na zubaté střepy, jak to dělá tabulové sklo (neboli žíhané sklo). Zrnité kusy méně pravděpodobně způsobí zranění.
V důsledku své bezpečnosti a pevnosti se tvrzené sklo používá v různých náročných aplikacích, včetně oken osobních vozidel, sprchových dveří, architektonických skleněných dveří a stolů, podnosů do chladniček, chráničů obrazovky mobilních telefonů, jako součást neprůstřelného skla, např. potápěčské masky a různé typy talířů a nádobí.
Vlastnosti
Tvrzené sklo je asi čtyřikrát pevnější než žíhané („běžné“) sklo. Větší smrštění vnitřní vrstvy při výrobě vyvolává tlaková napětí v povrchu skla vyvážená tahovými napětími v tělese skla. Plně tvrzené sklo o tloušťce 6 mm musí mít buď minimální povrchovou kompresi 69 MPa (10 000 psi) nebo kompresi okraje nejméně 67 MPa (9 700 psi). Aby mohlo být považováno za bezpečnostní sklo, povrchové tlakové napětí by mělo přesáhnout 100 megapascalů (15 000 psi). V důsledku zvýšeného povrchového napětí se sklo při rozbití rozbije pouze na malé kruhové kousky na rozdíl od ostrých zubatých střepů. Díky této vlastnosti je tvrzené sklo bezpečné pro aplikace odolné proti vysokému tlaku a výbuchu.
Právě toto tlakové povrchové napětí dodává tvrzenému sklu zvýšenou pevnost. Je to proto, že žíhané sklo, které nemá téměř žádné vnitřní pnutí, obvykle tvoří mikroskopické povrchové trhliny a při absenci povrchové komprese způsobí jakékoli aplikované napětí na sklo napětí na povrchu, které může řídit šíření trhlin. Jakmile se trhlina začne šířit, napětí se dále koncentruje na špičce trhliny, což způsobí, že se v materiálu šíří rychlostí zvuku. V důsledku toho je žíhané sklo křehké a láme se na nepravidelné a ostré kusy. Na druhé straně tlaková napětí na tvrzeném skle vadu obsahují a brání jejímu šíření nebo expanzi.
Jakékoli řezání nebo broušení musí být provedeno před temperováním. Řezání, broušení a ostré nárazy po temperování způsobí prasknutí skla.
Vzor deformace vyplývající z temperování lze pozorovat pozorováním přes optický polarizátor, jako jsou polarizační sluneční brýle.
Použití
Tvrzené sklo se používá, když jsou důležitými hledisky pevnost, tepelná odolnost a bezpečnost. Všechny tři požadavky mají například osobní vozidla. Vzhledem k tomu, že jsou skladovány venku, jsou vystaveny neustálému zahřívání a chlazení a také dramatickým změnám teplot v průběhu roku. Navíc musí odolat malým nárazům od úlomků vozovky, jako jsou kameny, a také dopravním nehodám. Protože velké, ostré skleněné střepy by představovaly další a nepřijatelné nebezpečí pro cestující, používá se tvrzené sklo, takže při rozbití jsou kusy tupé a většinou neškodné. Čelní sklo nebo čelní sklo je místo toho vyrobeno z vrstveného skla, které se při rozbití nerozbije na kusy, zatímco boční okna a zadní sklo jsou obvykle tvrzené sklo.
Mezi další typické aplikace tvrzeného skla patří:

  • Balkonové dveře
  • Sportovní zařízení
  • Bazény
  • Fasády
  • Sprchové dveře a koupelny
  • Výstavní plochy a expozice
  • Počítačové věže nebo skříně

Budovy a stavby
Tvrzené sklo se také používá v budovách pro bezrámové sestavy (jako jsou bezrámové skleněné dveře), strukturálně zatížené aplikace a jakékoli jiné aplikace, které by se staly nebezpečnými v případě zásahu člověka. Stavební předpisy ve Spojených státech vyžadují tvrzené nebo vrstvené sklo v několika situacích, včetně některých střešních oken, v blízkosti dveří a schodišť, velkých oken, oken, která se rozprostírají blízko úrovně podlahy, posuvných dveří, výtahů, přístupových panelů hasičů a v blízkosti bazénů.
Použití v domácnosti
Tvrzené sklo se používá i v domácnosti. Některým běžným domácím nábytkem a spotřebiči, které využívají tvrzené sklo, jsou bezrámové sprchové dveře, skleněné stolní desky, skleněné police, skříňové sklo a sklo do krbů.
Stravovací služba
„Rim-tempered“ znamená, že omezená oblast, jako je okraj sklenice nebo talíře, je temperovaná a je oblíbená v gastronomii. Existují však i specializovaní výrobci, kteří nabízejí řešení plně temperovaného/tvrzeného nápojového nádobí, které může přinést zvýšené výhody v podobě pevnosti a odolnosti proti tepelným šokům. V některých zemích jsou tyto produkty specifikovány v místech, která vyžadují zvýšenou úroveň výkonu nebo vyžadují bezpečnější sklo kvůli intenzivnímu používání.
Tvrzené sklo také zaznamenalo zvýšené použití v barech a hospodách, zejména ve Spojeném království a Austrálii, aby se zabránilo použití rozbitého skla jako zbraně. Výrobky z tvrzeného skla lze nalézt v hotelech, barech a restauracích, aby se snížilo rozbití a zvýšily bezpečnostní standardy.
Vaření a pečení
Některé formy tvrzeného skla se používají k vaření a pečení. Mezi výrobce a značky patří Glasslock, Pyrex, Corelle a Arc International. Toto je také typ skla používaný pro dvířka trouby.
Výrobní
Tvrzené sklo lze vyrobit z žíhaného skla procesem tepelného temperování. Sklo se umístí na válečkový stůl a prochází pecí, která ho ohřeje vysoko nad jeho přechodovou teplotu 564 °C (1047 °F) až na přibližně 620 °C (1148 °F). Sklo je poté rychle ochlazeno nuceným prouděním vzduchu, zatímco vnitřní část zůstává po krátkou dobu volně proudit.
Alternativní proces chemického tvrzení spočívá v tom, že se povrchová vrstva skla o tloušťce alespoň 0,1 mm stlačí iontovou výměnou sodíkových iontů na povrchu skla s draselnými ionty (které jsou o 30 % větší), ponořením skla do lázně roztavený dusičnan draselný. Chemické tvrzení má za následek zvýšenou houževnatost ve srovnání s tepelným temperováním a lze jej aplikovat na skleněné předměty složitých tvarů.
Nevýhody
Tvrzené sklo musí být před kalením nařezáno na požadovaný rozměr nebo slisováno do tvaru a po kalení již nelze znovu opracovávat. Leštění hran nebo vrtání otvorů do skla se provádí před zahájením procesu temperování. Kvůli vyváženému namáhání skla může poškození jakékoli části nakonec vést k rozbití skla na kousky o velikosti miniatury. Sklo je nejnáchylnější k rozbití v důsledku poškození okraje skla, kde je největší namáhání v tahu, ale může dojít i k rozbití při tvrdém nárazu doprostřed skleněné tabule nebo pokud je náraz koncentrovaný (například udeření skla tvrzeným hrotem).
Použití tvrzeného skla může v některých situacích představovat bezpečnostní riziko, protože sklo má tendenci se při tvrdém nárazu úplně rozbít, než aby zanechávalo střepy v rámu okna.
Povrch tvrzeného skla vykazuje povrchové vlny způsobené kontaktem s vyrovnávacími válci, pokud bylo tímto procesem vytvořeno. Tato vlnitost je významným problémem při výrobě tenkovrstvých solárních článků. Proces plaveného skla lze použít k vytvoření tabulí s nízkým zkreslením s velmi plochými a paralelními povrchy jako alternativu pro různé aplikace zasklení.
Defekty sulfidu nikelnatého mohou způsobit spontánní rozbití tvrzeného skla roky po jeho výrobě.


Čas odeslání: 20. července 2020