Wie kam es zu Stress Pots?

Unter bestimmten Lichtverhältnissen, wenn das gehärtete Glas aus einer bestimmten Entfernung und einem bestimmten Winkel betrachtet wird, erscheinen unregelmäßig verteilte Farbflecken auf der Oberfläche des gehärteten Glases. Diese Art von Farbflecken werden üblicherweise als „Spannungsflecken“ bezeichnet. Sie beeinträchtigen weder die Reflexionswirkung des Glases (keine Reflexionsverzerrung) noch die Transmissionswirkung des Glases (sie beeinträchtigen weder die Auflösung noch erzeugen sie optische Verzerrungen). Es handelt sich um eine optische Eigenschaft, die jedes gehärtete Glas aufweist. Dabei handelt es sich nicht um ein Qualitätsproblem oder einen Qualitätsmangel von gehärtetem Glas, es wird jedoch immer häufiger als Sicherheitsglas verwendet, und die Anforderungen an das Erscheinungsbild von Glas steigen immer weiter an, insbesondere wenn es um großflächige Anwendungen in Vorhangfassaden geht. Spannungsflecken im gehärteten Glas beeinträchtigen bei der Anwendung in Vorhangfassaden das Erscheinungsbild des Glases und beeinträchtigen sogar die Gesamtästhetik des Gebäudes. Daher wird diesen Spannungsflecken immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt.

Ursachen für Stressflecken

Alle transparenten Materialien lassen sich in isotrope und anisotrope Materialien unterteilen. Wenn Licht ein isotropes Material durchdringt, ist die Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen gleich, und das emittierte Licht unterscheidet sich nicht vom einfallenden Licht. Gut geglühtes Glas ist ein isotropes Material. Wenn Licht ein anisotropes Material durchdringt, wird das einfallende Licht in zwei Strahlen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und unterschiedlicher Entfernung aufgeteilt. Das emittierte und das einfallende Licht verändern sich. Schlecht geglühtes Glas, einschließlich gehärtetes Glas, ist ein anisotropes Material. Bei anisotropem Material aus gehärtetem Glas lässt sich das Phänomen der Spannungspunkte durch das Prinzip der Photoelastizität erklären: Wenn ein Strahl polarisierten Lichts durch das gehärtete Glas fällt, zerfällt dieser Lichtstrahl aufgrund der permanenten Spannung (Gehärtetspannung) im Glas in zwei polarisierte Strahlen mit unterschiedlichen Strahlausbreitungsgeschwindigkeiten, nämlich schnelles und langsames Licht. Dies wird auch als Doppelbrechung bezeichnet.

Wenn zwei an einem bestimmten Punkt gebildete Lichtstrahlen den an einem anderen Punkt gebildeten Lichtstrahl schneiden, entsteht am Schnittpunkt der Lichtstrahlen aufgrund der unterschiedlichen Lichtausbreitungsgeschwindigkeit eine Phasendifferenz. An diesem Punkt interferieren die beiden Lichtstrahlen. Bei gleicher Amplitudenrichtung wird die Lichtintensität verstärkt, was zu einem hellen Sichtfeld bzw. hellen Flecken führt; bei entgegengesetzter Lichtamplitudenrichtung wird die Lichtintensität abgeschwächt, was zu einem dunklen Sichtfeld bzw. dunklen Flecken führt. Solange die Spannung in der Ebenenrichtung des gehärteten Glases ungleichmäßig verteilt ist, entstehen Spannungsflecken.

Darüber hinaus bewirkt die Reflexion der Glasoberfläche, dass das reflektierte und durchgelassene Licht einen gewissen Polarisationseffekt hat. Das in das Glas eintretende Licht ist tatsächlich Licht mit Polarisationseffekt, weshalb Sie helle und dunkle Streifen oder Flecken sehen.

Heizfaktor

Vor dem Abschrecken wird das Glas in der Ebene ungleichmäßig erhitzt. Nach dem Abschrecken und Abkühlen des ungleichmäßig erhitzten Glases entsteht im Bereich mit hoher Temperatur eine geringere Druckspannung, im Bereich mit niedriger Temperatur hingegen eine höhere Druckspannung. Ungleichmäßiges Erhitzen führt zu einer ungleichmäßig verteilten Druckspannung auf der Glasoberfläche.

Kühlfaktor

Der Härtungsprozess von Glas erfolgt durch schnelles Abkühlen nach dem Erhitzen. Der Abkühl- und der Erhitzungsprozess sind für die Entstehung von Härtungsspannungen gleichermaßen wichtig. Ungleichmäßiges Abkühlen des Glases in der Ebene vor dem Abschrecken führt zu ungleichmäßiger Erwärmung und kann ebenfalls zu ungleichmäßiger Spannung führen. Die Oberflächendruckspannung, die im Bereich mit hoher Kühlintensität entsteht, ist groß, während die Druckspannung im Bereich mit geringer Kühlintensität gering ist. Ungleichmäßiges Abkühlen führt zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung auf der Glasoberfläche.

Betrachtungswinkel

Der Grund, warum wir Spannungsflecken sehen können, liegt darin, dass natürliches Licht im sichtbaren Bereich polarisiert wird, wenn es durch Glas fällt. Wenn das Licht in einem bestimmten Winkel von der Glasoberfläche (transparentes Medium) reflektiert wird, wird ein Teil des Lichts polarisiert und durchdringt ebenfalls das Glas. Ein Teil des gebrochenen Lichts ist ebenfalls polarisiert. Wenn der Tangens des Einfallswinkels des Lichts gleich dem Brechungsindex des Glases ist, erreicht die reflektierte Polarisation ihr Maximum. Der Brechungsindex von Glas beträgt 1,5 und der maximale Einfallswinkel der reflektierten Polarisation beträgt 56°. Das heißt, das von der Glasoberfläche in einem Einfallswinkel von 56° reflektierte Licht ist fast vollständig polarisiertes Licht. Bei gehärtetem Glas wird das reflektierte Licht, das wir sehen, von zwei Oberflächen mit einem Reflexionsgrad von jeweils 4 % reflektiert. Das reflektierte Licht von der zweiten, weiter von uns entfernten Oberfläche durchdringt das Spannungsglas. Dieser Teil des Lichts ist uns näher. Das reflektierte Licht von der ersten Oberfläche interferiert mit der Glasoberfläche und erzeugt farbige Sprenkel. Daher ist die Spannungsplatte am deutlichsten zu erkennen, wenn man das Glas bei einem Einfallswinkel von 56° betrachtet. Dasselbe Prinzip gilt für gehärtetes Isolierglas, da es mehr reflektierende Oberflächen und mehr polarisiertes Licht gibt. Bei gehärtetem Glas mit dem gleichen Grad an ungleichmäßiger Spannung sind die sichtbaren Spannungspunkte deutlicher und erscheinen schwerer.

Glasdicke

Da sich Licht in unterschiedlich dicken Gläsern ausbreitet, gilt: Je dicker das Glas, desto länger der optische Weg und desto größer die Möglichkeiten zur Polarisation des Lichts. Daher gilt bei gleichem Spannungsniveau: Je dicker das Glas, desto intensiver die Farbe der Spannungspunkte.

Glassorten

Verschiedene Glasarten haben bei gleichem Spannungsniveau unterschiedliche Auswirkungen auf Glas. Borosilikatglas beispielsweise erscheint heller als Kalknatronglas.

Bei gehärtetem Glas ist es aufgrund der Besonderheit seines Verstärkungsprinzips sehr schwierig, Spannungsstellen vollständig zu beseitigen. Durch die Auswahl moderner Geräte und eine angemessene Kontrolle des Produktionsprozesses ist es jedoch möglich, die Spannungsstellen zu reduzieren und den ästhetischen Effekt so gering wie möglich zu halten.

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