Кіріспе
Қауіпсіздік шынысының түрі оның беріктігін арттыру үшін өңделген Температурасы жоғары немесе қатты шыны - бұл қалыпты шыныға қарағанда беріктігін арттыру үшін бақыланатын жылулық немесе химиялық өңдеу арқылы өңделген қауіпсіздік шынысының түрі. Термировка сыртқы беттерді қысылуға, ал ішкі беттерді кернеуге әкеледі. Мұндай қысымдар шыныны сындырған кезде, қарапайым қыздырылған шыны сияқты тікенекті сынықтардан гөрі ұсақ түйіршікті кесектерге ұшырауға әкеледі. Дәнді бөлшектер зақымдануға аз әкеледі. Температталған шыны әр түрлі қолданбаларда, оның ішінде жолаушылар көлігінің терезелері (жел әйнегінен басқа), душ есіктері, аквариумдар, сәулет шыны есіктер мен үстелдер, тоңазытқыш табақтары, ұялы телефон экран қорғаушылары, оққа төзімді шыны компоненттері, сүңгуір маскалары, тақталар мен аспаптар.
Tempered or toughened glass is a type of safety glass processed by controlled thermal or chemical treatments to increase its strength compared with normal glass. Tempering puts the outer surfaces into compression and the interior into tension. Such stresses cause the glass, when broken, to shatter into small granular chunks instead of splintering into jagged shards as ordinary annealed glass does. The granular chunks are less likely to cause injury. Tempered glass is used for its safety and strength in a variety of applications, including passenger vehicle windows (apart from windshield), shower doors, aquariums, architectural glass doors and tables, refrigerator trays, mobile phone screen protectors, bulletproof glass components, diving masks, and plates and cookware.
Қасиеттері
Температурасы жоғары шыны қыздырылған шыныға қарағанда төрт есе мықты. Өндіріс кезінде сыртқы қабаттың жылдам ығысуы шыны бетіндегі қысымды кернеулерді тудырады, олар шыны корпусындағы кернеулермен теңестіріледі. Толықтай қататылған 6 мм қалыңдығы бар шынының ең төменгі бетінің қысымы 69 МПа (10 000 psi) немесе шетінің қысымы 67 МПа (9 700 psi) кем болмауы тиіс. Қауіпсіздік шынысы деп саналу үшін, беткі қысымды кернеуден аспауы керек. Қысымды беткі кернеулер қаталған шыныға күшейтілген беріктік береді. Ыстықтандырылған шынының ішкі қысымы жоқ және әдетте оның бетінде микроскоптық жарықтар пайда болады. Шыныға тигізілген кернеу жарық таралуын бастайды, ол басталғаннан кейін жарықтың ұшында кернеуді шоғырландырады, бұл жарықтарды шыны арқылы дыбыс жылдамдығында таратуға мүмкіндік береді. Нәтижесінде, қыздырылған шыны әлсіз болады және бұзылып, өткір бөлшектерге айналады. Қатты шыны бетіндегі қысымды кернеулер олардың таралуын немесе кеңейуін болдырмайтын ақауларды қамтиды. Кез келген кесу немесе ұнтақтау өңдеуден бұрын орындалуы тиіс. Кесу, ұсақтау және қатаюдан кейінгі өткір соққылар шынының сынуына әкеледі. Термиттеуден пайда болған шикілік үлгісін оптикалық поляризатор арқылы, мысалы поляризациялық күн көзілдірігі арқылы көруге болады.
Ғимараттар мен құрылыстар
Температуралы шыны сонымен қатар қабырғасыз құрамалар (мысалы, қабырғасыз шыны есіктер), құрылымдық жүктемелі қосымшалар және адам әсері кезінде қауіпті болатын кез келген басқа да қосымшалар үшін пайдаланылады. Құрылыс кодекстері АҚШ-та бірнеше жағдайларда, соның ішінде кейбір шатыршаларда, есіктер мен баспалдақтар маңында орнатылған шыны, үлкен терезелер, еден деңгейіне жақын орналасқан терезелер, жылжымалы есіктер, лифттер, өрт сөндіру бөліміне кіру панельдері және жүзу бассейндерінің маңында орнатылған шыны.
Үй шаруашылығында пайдалану
Ағытылған шыны үйде де қолданылады. Қалқымалы шыныны пайдаланатын кейбір үй жиһаздары мен үй жабдықтары - бұл рамасыз душ есіктері, шыны үстел үсті, шыны сөрелер, шкаф шынысы және шатырлар үшін шыны.
Тамақ қызметтері
"Шеңберге қатаң" дегені шыны немесе табақтың жиегі сияқты шектеулі аймақ қатаң екендігін көрсетеді және бұл тамақ қызметінде танымал. Сонымен қатар, беріктігі мен жылулық соққыға төзімділігі үшін толықтай қатаңдатылған нұсқалар бар. Кейбір елдер осыған қатысты талаптарды белгілейді. Температталған шыныны, әсіресе, Ұлыбритания мен Австралияда, сынық шыныны қару ретінде пайдалануды болдырмау үшін барлар мен пабтарда көбірек қолданады.
Пісіру және пісіру
Кейбір шыны пісіру және пісіру үшін қолданылады. Өндірушілер мен брендтерге Glasslock, Pyrex, Corelle және Arc International жатады. Бұл сондай-ақ пеш есіктерінде қолданылатын шыны түрі.
Қолмен жанасатын экран құрылғылары
Көптеген сенсорлық мобилдік құрылғылар қатаңдатылған шыныны қолданады (мысалы, Corning Gorilla Glass), бірақ қосымша ретінде сатылатын сенсорлық құрылғылар үшін бөлек қатаңдатылған экран қорғаушылары да бар.
Өңдеу
Температуралы шыныны термиялық темперациялау процесі арқылы қыздырылған шыныдан жасауға болады. Шыны дөңгелек үстелге қойылады, оны пеш арқылы өткізеді, ол оны өзінің өту температурасынан жоғары температураға дейін қыздырады. Шыны кейін күшті ауа ағысымен тез суытылады, ал ішкі бөлік қысқа уақыт бойы еркін ағып тұрады. Химиялық қатаюдың басқа әдісі шыны бетіндегі натрий иондарын (олар 30% үлкен) калий иондарымен алмастыру арқылы кемінде 0,1 мм қалыңдықтағы шыны бетін қысылуға мәжбүрлеуді қамтиды, бұл шыныны балқыған калий нитраты ваннасына батыру арқылы жүзеге асырылады. Химиялық қатаюдың нәтижесінде термиялық қатаюмен салыстырғанда қатаюшылық артады және күрделі пішінді шыны бұйымдарға қолдануға болады.
Кемшіліктер
Темперацияланған шыныны өлшеміне дейін кесу немесе қалыпқа келтіру үшін сығу керек, және бір рет қатаңдатылғаннан кейін қайта өңдеуге болмайды. Қалқыту процесін бастамас бұрын, шынының жиектерін жылтырату немесе тесіктермен бұрғылау жүргізіледі. Шыныдағы тең салмақты кернеулердің салдарынан кез келген бөлікке зақым келген жағдайда шыны аяғында саусақтың тырнағы мөлшеріндегі бөлшектерге ұшырайды. Шыны ең көп сындыруға бейім, себебі оның жиегінде зақымдану, сонда тартылу кернеуі ең көп, бірақ шыны панельдің ортасына қатты соққы бергенде немесе соққы шоғырланған жағдайда (мысалы, шыны қатты нүктемен соққы бергенде) да сынуы мүмкін. Қатты соққы кезінде шынының жарылып қалуынан, терезеде сынық қалдырмаудан басқа, кейбір жағдайларда қатал шыныны пайдалану қауіпсіздікке қауіп төндіреді. Егер осы процеспен жасалған болса, қаталған шынының бетінде тегістеу роликтерімен байланыста пайда болған толқындар болады. Бұл толқындық - жұқа қабатты күн батареяларын өндіруде маңызды проблема. Float шыны процесін әр түрлі шынылау үшін балама ретінде өте тегіс және параллель беттермен төмен бұрмалау табақтарын ұсыну үшін пайдалануға болады.
Шынылардың өздігінен сынғаны
Өздігінен шынының сынуы - бұл қатаңдатылған (немесе қатаңдатылған) шынының ешқандай себепсіз өздігінен сынуы мүмкін құбылыс. Ең көп таралған себептері: шыныдағы ішкі ақаулар, мысалы, никель сульфиді кірулері. Никель сульфидінің ақаулары шыныны өндіруден бірнеше жыл өткеннен кейін өздігінен сындыруға әкелуі мүмкін. Шыныда никель сульфидінің кірмелері ("тастар") болуы мүмкін. Бұл кірулердің ең көп таралған себебі шыны жасау және өңдеу процесінде тот баспайтын болаттан жасалған машиналарды пайдалану болып табылады. Никельді құрамында тот баспайтын болаттан жасалған ұсақ бөлшектер уақыт өте келе құрылымын өзгертіп, өсіп, шыныға ішкі қысым жасайды. Бұл қысымдар шынының беріктігінен асып кетсе, сыну пайда болады. Бұндай сынулар әрқашан қаталған шыныдан кездеседі және "сегіздік фигура" үлгісімен белгіленеді, сегіздік фигураның әр "шеге" диаметрі шамамен 30 мм. Сонымен қатар, отқа төзімді кірпіштің кішкентай бөлшектері өңдеу кезінде пештің ішкі қабырғаларынан балқыған шынымен ерозияға ұшырауы мүмкін және дайын шыныға еніп қалуы мүмкін. Бұлар "тастар" деп те аталады және шыны қызған кезде шыныны сындыра алады, өйткені олар жылу аномалияларын тудырады. Монтаждау кезінде кішігірім зақымданулар, мысалы, бұзылған немесе сырылған жиектер, кейінірек бұзылу нүктесінен сәуле шашатын үлкен сынықтар болып қалыптасады. Шыныны жылжытып, орнату кезінде шыны жасаушылар әр түрлі құралдармен шынының жиектерін шауып немесе шағып тастауы оңай. Егер бұл бекіту құралдары дұрыс емес бұрышта орнатылса, шыны тұрақтарды бекіту үшін қолданылатын тырнақтар немесе бұрандалар сияқты бекіту құралдары да шыны жиектерін бұғаттау мүмкін. Бұл кішкентай шұңқырлар немесе шұңқырлар бірден сынбауы мүмкін. Алайда, уақыт өте келе, шыны кеңейіп, жиырылатын кезде, сынықтың айналасында стресс концентрациясы пайда болуы мүмкін, бұл сынуға әкеледі. Қатты шыны кезінде бүкіл блок әдетте сынған. Шыныны рамаға байлау, шыны кеңейіп, ыстық өзгерістерге немесе желге байланысты ауытқуға байланысты жиырылуларға әкеліп соғады. Шыны температураның өзгеруімен және желдің әсерінен бұрылуымен кеңейіп, жиырылады, сондықтан қазіргі заманғы шынылардың барлығы дерлік төменгі жағында берік блоктарда орнатылады және жақтары мен жоғарғы жағында кеңейуге орын беріледі. Шыныны рамада ұстайтын тығындар, әдетте, шыныны желдің соғуына қарсы төсеу үшін берік болады. Егер блоктың периметріне орын берілмесе, шыны рамаға жабысады, бұл шыныда ішкі кернеулерді тудырады, олар шынының беріктігінен асып түседі, нәтижесінде сынуға әкеледі. Шыныдағы жылулық кернеулер. Жылу әсерінен жарылу көбінесе қатты жылу сіңіретін (көрініс беретін) қаптамасы бар үлкен герметикалық шыныларда жиі кездеседі. Қаптама әдетте "екінші" бетке (сыртқы жарықның ішкі беті) қолданылады. Бұл сыртқы шыны жарық ішкі жарықтан гөрі көбірек қызып кетуіне әкеледі, өйткені жабын Күн сәулесін сезімтал жылуға айналдырады. Сыртқы жарық қызудан кеңейген сайын, бүкіл блок сыртқа қарай иіледі. Егер аралық тақта немесе басқа шеттік жағдай екі шыны қабатты өте қатты түрде жалғаса, шынының беріктігінен асатын иілу кернеулері пайда болуы мүмкін, бұл сынуға әкеледі. Бұл Бостон қаласындағы Джон Хэнкок мұнарасының айнегі сынуының себебі болды. Желге төтеп бере алмайтын шынының қалыңдығы. Шамал жүктемесіне сай жасалған тым үлкен немесе жұқа терезе желмен сынуы мүмкін. Бернуллидің жел туралы принципіне қараңыз. Кез келген сыну мәселесі шыны жоғарыда немесе қоғамдық орындарда (мысалы, биік ғимараттарда) орнатылған кезде аса ауыр зардаптарға әкеледі. Қауіпсіздік терезесі пленкасы шыны шыныға жабысып, құлаудан қорғайды. Ескі үлгідегі сақтандырғыш шара - көкжиектердің астына металл қалқандар орнату еді.
Internal defects within the glass such as nickel sulfide inclusions. Nickel sulfide defects can cause spontaneous breakage of tempered glass years after its manufacturing. Nickel sulfide inclusions ("stones") can be present in the glass. The most common cause of these inclusions is the use of stainless steel machinery in the glassmaking and handling process. Small shavings of stainless steel containing nickel change structure over time and grow, creating internal stresses in the glass. When these stresses exceed the strength of the glass, breakage results. This type of breakage is almost always found in tempered glass and is indicated by a distinctive "figure eight" pattern, with each "loop" of the figure eight approximately 30 mm in diameter. Alternatively, small pieces of refractory brick can be eroded by the molten glass from the internal walls of the furnace during processing and become embedded in the finished glass. These are also known as "stones", and can also break the glass when the glass is heated, as they create thermal anomalies. Minor damage during installation such as nicked or chipped edges later developing into larger breaks normally radiating from point of defect. While glass is being moved and installed, it is easy for the glaziers to nick or chip the edges of the glass with various tools. It is also possible for fasteners such as nails or screws used to attach glass stops to nick the glass edges if these fasteners are installed at an improper angle. These small nicks or chips may not result in immediate breakage. However, over time, as the glass expands and contracts, stress concentrations can develop around the nick, leading to breakage. In the case of tempered glass the entire unit usually breaks. Binding of the glass in the frame, causing stresses to develop as the glass expands and contracts due to thermal changes or deflects due to wind. Glass expands and contracts with changes in temperature and deflects due to wind, so almost all modern glass is set on resilient blocks at the bottom and with space for expansion at the sides and top. The gaskets holding the glass in the frame are also usually resilient to cushion the glass against wind buffeting. If no space is provided at the perimeter of the unit, the glass will bind against the frame, causing internal stresses to develop in the glass which can exceed the strength of glass, resulting in breakage. Thermal stresses in the glass. Breakage due to thermal stress is most common in large pieces of sealed insulating glass with heavy heat absorbing (reflective) coatings. The coating is usually applied to the "number two" surface (the inside face of the outside lite). This causes the outside lite of glass to heat up more than the inside lite as the coating converts radiant heat from the Sun into sensible heat. As the outer lite expands due to heating, the entire unit bends outward. If the spacer bar or other edge condition connects the two lites of glass in a very rigid manner, bending stresses can develop which exceed the strength of the glass, causing breakage. This was the cause of extensive glass breakage at the John Hancock Tower in Boston. Inadequate glass thickness to resist wind load. A pane that is too large or thin, having not been properly engineered for wind loads on the site, can be broken by the wind. See Bernoulli's principle on wind. Any breakage problem has more severe consequences where the glass is installed overhead or in public areas (such as in high rise buildings). A safety window film can be applied to the tempered panes of glass to protect from its falling. An old fashioned precaution was to install metal screens below skylights.
Тарих
Франсуа Бартелеми Альфред Ройер де ла Басти (1830-1901) Париж, Франция 1874 жылы мұнай немесе майлы қыздырылған ваннада балқытылған шыныны сөндіру арқылы шыныны қатару әдісін алғаш рет әзірлегенімен марапатталады. Бұл әдіс Англияда 1874 жылы 12 тамызда патенттелген, патент нөмірі 2783. Температталған шыны кейде де ла Бастидің есімімен Басти шынысы деп аталады. 1877 жылы неміс Фридрих Сименс басқа да процесті әзірледі, кейде қысылған шыны немесе Сименс шыны деп аталады, шыныны салқын қалыптарда қысып, Басти процесінен мықты шыны шығарады. Перспективалы шыныны жасаудың тұтас процесінің алғашқы патенті 1900 жылы Австрияда дүниеге келген және 1935 жылы АҚШ-қа көшіп келген химик Рудольф А. Сейденге тиесілі. Ол кезде оның механизмі белгісіз болғанмен, шынының "сауыту" әсері ғасырлар бойы белгілі болды. 1660 жылы Рейн ханзадасы Руперт қазіргі кездегі "Принц Руперт тамшылары" деп аталатын жердің ашылғанын патша Карл II-ге жеткізді. Бұл - көз жасын шашып, суға құйылған шыны тамшысын суға құю арқылы тез суыту арқылы жасалатын шыны бөлшектері. Олар ұрықты ұшында балғамен соққыға төтеп бере алады, бірақ құйрығы сәл болса да зақымдалса, тамшылар ұнтаққа айналады.