W pewnych warunkach oświetleniowych, gdy szkło hartowane jest oglądane z pewnej odległości i pod pewnym kątem, na jego powierzchni pojawią się nieregularnie rozmieszczone kolorowe plamki. Tego rodzaju kolorowe plamki to to, co zwykle nazywamy „punktami naprężeń”. Nie wpływają one na efekt odbicia szkła (brak zniekształcenia odbicia), ani na efekt transmisji szkła (nie wpływają na rozdzielczość ani nie powodują zniekształceń optycznych). Jest to cecha optyczna, którą posiada każde szkło hartowane. Nie jest to problem z jakością ani wada jakościowa szkła hartowanego, ale jest ono coraz szerzej stosowane jako szkło bezpieczne, a ludzie mają coraz wyższe wymagania co do wyglądu szkła, szczególnie na dużych powierzchniach. Obecność punktów naprężeń w szkle hartowanym podczas stosowania w ścianach osłonowych negatywnie wpłynie na wygląd szkła, a nawet na ogólny efekt estetyczny budynku, dlatego ludzie zwracają coraz większą uwagę na punkty naprężeń.
Przyczyny powstawania punktów stresowych
Wszystkie materiały przezroczyste można podzielić na materiały izotropowe i anizotropowe. Gdy światło przechodzi przez materiał izotropowy, prędkość światła jest taka sama we wszystkich kierunkach, a emitowane światło nie zmienia się w stosunku do światła padającego. Dobrze odprężone szkło jest materiałem izotropowym. Gdy światło przechodzi przez materiał anizotropowy, padające światło dzieli się na dwa promienie o różnych prędkościach i różnych odległościach. Emitowane światło i światło padające ulegają zmianie. Źle odprężone szkło, w tym szkło hartowane, jest materiałem anizotropowym. Jako materiał anizotropowy szkła hartowanego, zjawisko punktów naprężeń można wyjaśnić zasadą fotosprężystości: gdy wiązka spolaryzowanego światła przechodzi przez szkło hartowane, ponieważ wewnątrz szkła występują stałe naprężenia (naprężenia hartowane), ta wiązka światła rozpadnie się na dwa spolaryzowane światła o różnych prędkościach propagacji wiązki, mianowicie światło szybkie i światło wolne, co nazywa się również dwójłomnością.
Gdy dwie wiązki światła utworzone w jednym punkcie przecinają się z wiązką światła utworzoną w innym punkcie, w punkcie przecięcia wiązek światła występuje różnica fazowa wynikająca z różnicy prędkości propagacji światła. W tym punkcie obie wiązki światła interferują. Gdy kierunek amplitudy jest taki sam, natężenie światła wzrasta, co skutkuje jasnym polem widzenia, czyli jasnymi punktami; gdy kierunek amplitudy światła jest przeciwny, natężenie światła maleje, co skutkuje ciemnym polem widzenia, czyli ciemnymi punktami. Dopóki naprężenia w płaszczyźnie szkła hartowanego są nierównomierne, naprężenia będą się pojawiać.
Ponadto odbicie światła odbitego od powierzchni szkła powoduje, że światło odbite i przepuszczalne mają pewien efekt polaryzacji. Światło wpadające do szkła to w rzeczywistości światło spolaryzowane, dlatego widoczne są jasne i ciemne paski lub plamki.
Współczynnik ogrzewania
Przed hartowaniem szkło jest nierównomiernie nagrzewane w płaszczyźnie. Po hartowaniu i schłodzeniu nierównomiernie nagrzanego szkła, obszar o wyższej temperaturze będzie wytwarzał mniejsze naprężenia ściskające, a obszar o niższej temperaturze będzie wytwarzał większe naprężenia ściskające. Nierównomierne nagrzewanie spowoduje nierównomierne rozłożenie naprężeń ściskających na powierzchni szkła.
Współczynnik chłodzenia
Proces hartowania szkła polega na szybkim schłodzeniu po nagrzaniu. Proces chłodzenia i nagrzewania są równie ważne dla powstawania naprężeń hartowniczych. Nierównomierne chłodzenie szkła w płaszczyźnie przed hartowaniem jest tym samym, co nierównomierne nagrzewanie, co również może powodować nierównomierne naprężenia. Powierzchniowe naprężenia ściskające wytwarzane przez obszar o dużej intensywności chłodzenia są duże, a naprężenia ściskające wytwarzane przez obszar o małej intensywności chłodzenia są niewielkie. Nierównomierne chłodzenie spowoduje nierównomierny rozkład naprężeń na powierzchni szkła.
Kąt widzenia
Powodem, dla którego widzimy plamę naprężenia, jest to, że naturalne światło w paśmie światła widzialnego jest spolaryzowane, gdy przechodzi przez szkło. Gdy światło odbija się od powierzchni szkła (przejrzystego ośrodka) pod pewnym kątem, część światła jest spolaryzowana i również przechodzi przez szkło. Część światła załamanego jest również spolaryzowana. Gdy tangens kąta padania światła jest równy współczynnikowi załamania szkła, polaryzacja odbita osiąga maksimum. Współczynnik załamania szkła wynosi 1,5, a maksymalny kąt padania odbitej polaryzacji wynosi 56°. Oznacza to, że światło odbite od powierzchni szkła pod kątem padania 56° jest prawie w całości światłem spolaryzowanym. W przypadku szkła hartowanego światło odbite, które widzimy, jest odbijane od dwóch powierzchni o współczynniku odbicia wynoszącym 4% każda. Światło odbite od drugiej powierzchni, która jest dalej od nas, przechodzi przez szkło naprężone. Ta część światła jest bliżej nas. Światło odbite od pierwszej powierzchni interferuje z powierzchnią szkła, tworząc kolorowe plamki. Dlatego też płytka naprężeniowa jest najbardziej widoczna, gdy obserwuje się szkło pod kątem padania 56°. Ta sama zasada dotyczy hartowanego szkła izolacyjnego, ponieważ ma ono więcej powierzchni odblaskowych i bardziej spolaryzowane światło. W przypadku szkła hartowanego o tym samym poziomie nierównomiernego naprężenia, widoczne punkty naprężeń są wyraźniejsze i wydają się cięższe.
grubość szkła
Ponieważ światło rozchodzi się w szkle o różnej grubości, im większa grubość, tym dłuższa droga optyczna i więcej możliwości polaryzacji światła. Zatem, dla szkła o tym samym poziomie naprężeń, im większa grubość, tym intensywniejszy kolor plam naprężeń.
Odmiany szkła
Różne rodzaje szkła mają różny wpływ na szkło o tym samym poziomie naprężeń. Na przykład szkło borokrzemianowe będzie miało jaśniejszy kolor niż szkło sodowo-wapniowe.
W przypadku szkła hartowanego, ze względu na specyfikę procesu wzmacniania, całkowite wyeliminowanie naprężeń jest bardzo trudne. Jednak dzięki doborowi zaawansowanego sprzętu i rozsądnej kontroli procesu produkcyjnego możliwe jest ograniczenie naprężeń i uzyskanie efektu estetycznego.
Saida Glassto uznany globalny dostawca szkła do głębokiej obróbki, oferujący wysoką jakość, konkurencyjne ceny i terminowe dostawy. Oferujemy personalizację szkła w szerokim zakresie branż, specjalizując się w szkle do paneli dotykowych, szklanych panelach przełącznikowych, szkle AG/AR/AF/ITO/FTO oraz ekranach dotykowych do zastosowań wewnętrznych i zewnętrznych.
Czas publikacji: 09.09.2020
