دریافت فایل PDF
شیشه سکوریت
مقدمه ای بر شیشه های سکوریت
اگر بر روی شیشه های ساده عملیات حرارتی یا واکنش های شیمیایی کنترل شده ی خاصی انجام شود به شیشه های سکوریت می توان رسید که نوعی از شیشه های ایمنی به شمار می روند. شیشه های سکوریت یا حرارت دیده، استحکام بالاتری نسبت به شیشه های ساده دارند. عملیات سکوریت کردن شامل قرار دادن سطح داخلی برابر تنش کششی و سطح خارجی برابر فشار است؛ اینگونه توضیع تنش ها باعث می شود که هنگام شکست شیشه های سکوریت، آنها به جای صفحات دندانی بزرگ و خطرناک، به تکه های دانه ای ریز و کم خطرتری تبدیل شوند.
شیشه های سکوریت به دلیل ویژگی های ایمنی واستحکام، کاربردهای متفاوتی پیدا کرده اند. برخی از موارد مصرف آنها شامل شیشه های خودروهای سواری، درهای حمام، درها و میزهای شیشه ای معماری شده، سینی های یخچال، محافظ های صفحه نمای موبایل، به عنوان جزئی از شیشه های ضد گلوله، ماسک های غواصی و اشکال مختلف سینی ها و لوازم پخت و پز می شود.
نحوه تولید شیشه های سکوریت
شیشه های سکوریت می توانند از یک شیشه ی آنیل شده، طی یک عملیات حرارتی به دست آیند. بدین طریق که شیشه روی یک صفحه ی غلتان قرار می گیرد و سپس به داخل کوره ای برده می شود که تا دمای نرمی شیشه (۵۶۴ تا ۶۲۰ درجه سلسیوس)، آن را یکنواخت گرم کند. سپس شیشه به کمک جریان هوای دمیده شده، بلافاصله سرد می شود؛ در عین حال، قسمت داخلی آزاد است که برای مدتی کوتاه سیلان کند. بدین ترتیب لایه های بیرونی سریع تر از لایه های داخلی خنک شده و همین امر موجب استحکام بیشتر شیشه می شود.
روشی جایگزین جهت سکوریت سازی شیشه ها، استفاده از فرایند سخت سازی شیمیایی است. در این فرایند لایه ی سطحی شیشه به ضخامت حداقل ۰٫۱ mm در شرایط فشاری، یون های سدیم را با پتاسیم جایگزین می شوند. جهت رسیدن به این هدف، شیشه در حمامی از پتاسیم نیترات مذاب، غوطه ور می شود. روش شیمیایی نسبت به شرایط حرارت دهی، سختی بیشتری ایجاد می کند. بنابراین اشیای شیشه ای با شکل فضایی پیچیده، بهتر است که به روش شیمیایی سخت و تبدیل به شیشه سکوریت شوند.
ویژگی های شیشه های سکوریت
شیشه های سکوریت از لحاظ خواص فیزیکی، نسبت به شیشه های معمولی قوی تر هستند. هر چه انقباض لایه داخلی در حین فرایند تولید بیشتر باشد، باعث ایجاد تنش های فشاری بیشتری در سطح شیشه شده که با تنش های کشیی در بدنه شیشه به تعادل می رسد. برای شیشه هایی که جهت حرارت دیدن انتخاب می شود، این تنش فشاری در سطح شیشه باید حداقل ۶۹ مگاپاسکال (۱۰ هزار پوند بر اینچ مربع) باشد.جهت مصارف ایمنی این مقدار تنش فشاری باید به بیش از ۱۰۰ مگاپاسکال (۱۵ هزار پوند بر اینچ مربع) برسد. هر چه تنش سطحی افزایش یابد، در هنگام شکست، شیشه به قطعات ریز گرد و نه خرده های ریز دندانه ای تقسیم می شود. این ویژگی شیشه های سکوریت، آنها را جهت کاربرد در برابر فشارهای بالا و مقاومت به انفجار ایمن می سازد.
این تنش فشاری است که به شیشه های سکوریت مقاومت بیشتری می بخشد. علت آن است که شیشه های معمولی آنیل شده که معمولاً تنش داخلی ندارند، در فرایند تولید دارای ترک های سطحی بسیار ریزی هستند که با اعمال کمترین تنش سطحی، این ترک در ابعاد بزرگ تر و سطح شیشه گسترش می یابد. به محض آنکه این گسترش شروع می شود، تنش های سطحی افزایش یافته و حتی باعث سرعت بخشیدن به این گسترش ترک مانند سرعت صوت در اجسام می شود. در نتیجه، شیشه های آنیلی بسیاری شکننده بوده و در اثر کمترین نیرو در شکل های تیز و نامنظم شکسته می شوند. هرگونه برش یا سنگ زنی باید پیش از عملیات حرارتی سکوریت سازی انجام شود. برش، سنگ زنی و ضربه های شدید پس از عملیات حرارتی شیشه های سکوریت، باعث شکستن شیشه می شوند.
نتیجه ی عملیات حرارتی را می توان به کمک نورهای قطبی شده و یا استفاده از عینک های آفتابی پولارایز مشاهده کرد.
مصارف شیشه های سکوریت
شیشه های سکوریت هنگامی به کار می روند که اهمیت ایمنی، مقاومت حرارتی و استحکام مد نظر باشد. به طور مثال خودروهای سواری به هر سه مورد نیاز دارند. هنگامیکه آنها در فضای بیرونی پارک می شوند، همواره در معرض تغییرات دمایی و سرد و گرم شدن در طول سال هستند. علاوه بر آن، باید برابر آشغال های جاده ای مانند سنگ های ریز مقاوم باشند که در اثر تصادفات خودروها، با ضربه ای اندک نشکنند. از آنجا که قطعات شکسته ی شیشه های معمولی بزرگ و تیز هستند و خطر اضافی و غیر قابل قبولی برای سرنشینان دارند، شیشه های سکوریت استفاده می شوند. در این وضعیت، در اثر ضربه آنها به قطعات ریز ، کُند و عموماً بدون خطری تبدیل می شوند. در عوض شیشه ی جلویی خودرو از شیشه های لایه ای استفاده می شود که در اثر ضربه و شکستگی به قطعات ریز غیر قابل پخش شدن، تبدیل می شوند. در عین حال شیشه های کناری و عقبی خودرو معمولاً از شیشه های سکوریت ساخته می شود.
دیگر موارد استفاده ی معمول شیشه های سکوریت شامل موارد زیر است:
- درب های بالکن
- تجهیزات ورزشی
- استخرهای شنا
- نمای خارجی ساختمان
- درب های حمام و محیط سرویس بهداشتی
- ویترین مغازه ها و محوطه های نمایشگاهی
- شیشه های سکوریت در ساختمان ها و بناها
شیشه های سکوریت در ساختمان ها نیز استفاده می شوند و موارد آن برای مجموعه های بدون قاب (مانند درب های شیشه ای بدون قاب)، کاربردهایی که به لحاظ ساختاری بر آنها بار وارد می شود و همچنین هر کاربرد دیگری که در اثر ضربه ی انسان خطر آفرین است، می باشد.
شیشه های سکوریت حرارت دیده بین سه تا هفت بار بیش از شیشه های آنیل شده، مستحکم تر هستند. استانداردهای وضع شده در ایالات متحده آمریکا خواستار آن است که از شیشه های سکوریت در شرایط مختلفی مانند برخی از شیشه های سقفی، نزدیک به درب های ورودی و راهروهای پله ها، پنجره های بزرگ، پنجره هایی که نزدیک به زمین بسته می شوند، درب های کشویی، آسانسورها، تابلوی دسترسی لوازم آتش نشانی آپارتمان ها و استخرهای شنا، استفاده شود.
-
موارد مصرف خانگی شیشه های سکوریت
شیشه های سکوریت مصارف خانگی نیز دارند. برخی از لوازم و کاربردهای عمومی خانگی شامل درب های بدون قاب حمام، شیشه های رو میزی، قفسه های شیشه ای، کابینت های شیشه ای و شیشه های مورد استفاده در شومینه ها، می باشند.
-
کاربرد شیشه های سکوریت در خدمات غذایی
شیشه های لبه حرارت دیده، به شیشه هایی گفته می شود که سطح محدودی از آن، مانند لبه ی یک شیشه یا بشقاب، حرارت دیده است و در صنایع غذایی بسیار معروف هستند. با این حال، تنها تولید کننده های خاص و ماهری هستند که می توانند ظروف نوشیدنی تمام حرارت دیده تولید کرده که به خودی خود منافع خوبی در جهت مقاومت به ضربه و گرما دارند. در برخی از کشورهای، محصولات مورد استفاده در برخی محل ها که در معرض آسیب های شدید هستند، به جهت سطح و نیاز بالای عملکردی از این نوع محصولات بهره می گیرند.
شیشه های سکوریت موارد مصرف متعددی در محل های سرو نوشیدنی بخصوص در کشورهای انگلستان و استرالیا دارند؛ علت آن جلوگیری از شکست هنگام استفاده به عنوان اسلحه می باشد. محصولات شیشه ای سکوریت را به دلیل ملاحظات امنیتی و مقابله با شکست، می توان در هتل ها و رستوران ها نیز پیدا کرد.
-
شیشه های سکوریت در پخت و پز
نوع خاصی از اینگونه شیشه ها برای پخت و پز استفاده می شود. تولیدکنندگان و برندهایی مانند Glasslock، Pyrex، Corelle و Arc International در این زمینه معروف هستند.
-
تجهیزات گوشی های همراه و شیشه های سکوریت
بیشتر موبایل های لمسی نوعی از شیشه های سخت شده مانند مدل های شیشه ای معروف به گوریلا را استفاده می کنند. در خدمات پس از فروش نیز از این نوع ماده بهره می گیرند.
معایب شیشه های سکوریت
شیشه های سکوریت باید پیش از عملیات حرارتی در شکل و اندازه های مورد نظر بریده شوند و پس از عملیات حرارتی نمی شود روی آنها عملیات تغییر شکلی داد. صیقل دادن گوشه ها و یا سوراخ کاری در شیشه نیز باید پیش از عملیات حرارتی انجام شود. زیرا در صورت انجام این دو عمل پس از حرارت دادن، به دلیل به هم زدن تعادل تنشی، شکل به قطعات جزیی خرد می شود.
در این نوع شیشه ها، لبه ها بسیار شکننده هستند؛ زیرا تنش کششی در لبه ها بیشترین مقدار را دارد. اما در صورت وارد آمدن ضربه ای سخت به میانه ی شیشه و یا ضربه ای متمرکز، نیز امکان شکستن وجود دارد.
استفاده از شیشه های سکوریت می تواند در شرایطی، خطرات امنیتی نیز داشته باشد. علت این گزاره آن است که در صورت وارد آمدن ضربه ای سخت به شیشه، در عوض شکستن در قطعات بزرگ و ماندن در قاب، به طور کامل خرد می شوند.
شیشه های سکوریت به دلیل آنکه روی غلتک هایی می غلتند، دارای سطح کاملاً صافی نیستند و موج هایی در آن قابل مشاهده است. مواج بودن شیشه یک مشکل اساسی در ساخت صفحات خورشیدی نازک است. به جای آن می توان از فرایند شناور سازی شیشه استفاده کرد که کمتر مواج بوده و سطحی صاف و موازی ایجاد می کند.