Gehärtetes Glas vs. chemisch gehärtetes Glas
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Toughened glass, chemically strengthened glass, laminated glass… What's the difference? Read all about it.
Wenn die meisten Leute über Glas sprechen, reden sie davon, als wäre es nur eine Sache. Sie wissen schon – Glas! Jeder weiß, was es ist und wofür es verwendet wird, oder?
Tatsächlich ist Glas eines der vielseitigsten und vielfältigsten Materialien überhaupt. Die Glasart, aus der beispielsweise Ihr Küchengeschirr hergestellt wird, ist nicht dieselbe wie die für Glaswolkenkratzer. Unterschiedliche Anwendungen und Kontexte erfordern unterschiedliche Glasarten.
Das wird deutlich (kein Wortspiel beabsichtigt), wenn man Glas betrachtet, das Druck, Hitze oder extremen Wetterbedingungen standhalten muss. Es versteht sich von selbst, dass das Glas, aus dem ein Champagnerglas hergestellt wird, nicht ausreicht. Nein – Sie brauchen spezielles Glas, das für diesen Zweck geeignet ist.
Es gibt verschiedene Glasarten, die besonders robust hergestellt werden. In diesem Artikel stellen wir zwei davon vor: gehärtetes (oder vorgespanntes) Glas und chemisch gehärtetes Glas.
Beide Glasarten werden so verarbeitet, dass ihre Außenflächen robuster werden. In beiden Fällen wird die Außenfläche komprimiert, während der innere, sogenannte „Kern“, eine ausgleichende Spannung aufweist. Dennoch unterscheiden sich die chemischen Strukturen und Anwendungen.
What is chemically strengthened glass?
Wenn Sie diesen Artikel auf Ihrem Smartphone lesen, sehen Sie wahrscheinlich einen chemisch gehärteten Glasbildschirm. Chemisch gehärtetes Glas kann dünn verarbeitet werden und eignet sich daher ideal für Smartphone-Bildschirme, Fotokopierer und einige pharmazeutische Geräte.
Für den Laien klingt der Herstellungsprozess wie ein Science-Fiction-Film. Eine Scheibe geglühten Glases wird in ein Bad mit geschmolzenem Kaliumnitrat getaucht. Dadurch kommt es zu einem sogenannten „Ionenaustausch“.
Ionen, wie Sie vielleicht aus der Schule wissen, sind Atome oder Moleküle mit elektrischer Ladung. Die Kaliumionen im Bad sind größer als die Natriumionen im Glas. Die Kaliumionen drängen sich in die Lücken im Glas, verschließen es und machen es stabiler.
Wie bei gehärtetem Glas wird die Glasoberfläche komprimiert und der Kern steht unter Spannung. Im Gegensatz zu gehärtetem Glas – oder besser gesagt gehärtetem Glas geringerer Qualität – weist die resultierende Scheibe jedoch keine Verformungen oder andere optische Verzerrungen auf.
Schauen Sie sich den Bildschirm Ihres Smartphones an. Er kann durch den Gebrauch abgesplittert oder verschmiert sein, das Glas selbst ist jedoch kristallklar und robust.
Nach der Herstellung kann chemisch gehärtetes Glas zwar geschnitten werden, jedoch neigt es dazu, den Bereich innerhalb von 20 mm um den Schnitt herum zu schwächen. Ein ähnlicher Festigkeitsverlust tritt auf, wenn die Oberfläche einen tiefen Kratzer bekommt.
Worin besteht der Unterschied zwischen chemisch verstärktem Glas und gehärtetem Glas?
Gehärtetes oder gehärtetes Glas unterscheidet sich von chemisch gehärtetem Glas sowohl im Herstellungsprozess als auch in der Anwendung.
Zunächst einmal muss das zu verarbeitende Glas zum Vorspannen dicker sein als zum chemischen Vorspannen. Dies liegt an der inneren Spannung, die während des Vorspannprozesses auf das Glas einwirkt. Ist das Glas zu dünn, besteht die Gefahr, dass es im Ofen zerspringt.
Zweitens ist gehärtetes Glas eine Art Sicherheitsglas. Wenn es zerbricht, zersplittert es in kleine Partikel – nicht in scharfe Scherben, die Verletzungen verursachen können.
Chemisch gehärtetes Glas hingegen zerbricht in lange, gezackte Scherben, ähnlich wie Floatglas. Um Teil eines Sicherheitsglases zu sein, muss es laminiert werden.
Thirdly and finally, toughened glass can't be cut or drilled without shattering. This means the glass has to be cut to the right size
before going into the furnace. By contrast, chemically strengthened glass can be cut after processing.
Zusammengenommen führen diese Eigenschaften dazu, dass gehärtetes Glas in anderen Zusammenhängen eingesetzt wird als chemisch gehärtetes Glas. Gehärtetes Glas findet sich häufig in industriellen Umgebungen oder Umgebungen, in denen zusätzliche Sicherheit erforderlich ist. Man findet es auch in Windschutzscheiben und Duschtüren.
Während chemisch gehärtetes Glas in einem chemischen Bad verarbeitet wird, wird gehärtetes Glas in einem Ofen verarbeitet. Dort wird es großer Hitze ausgesetzt. Nach dem Verlassen des Ofens wird es mit kalten Luftstößen schnell abgekühlt oder „abgeschreckt“.
Dieser dramatische Temperaturwechsel führt zu einer Kompression der Glasoberfläche und -kanten, wodurch eine extrem starke Außenschicht und ein Glaskern mit ausgleichender Spannung entstehen.
Was ist mit Verbundglas?
Verbundglas ist eine dritte Glasart, die extremer Hitze, Druck und Umweltbedingungen standhält. Um Ihnen einen Eindruck von seiner Robustheit zu vermitteln: Diese Glasart wird für Verglasungen in hurrikangefährdeten Regionen der Welt sowie für Glasstege, Treppen und andere begehbare architektonische Elemente verwendet.
Es handelt sich um eine Art Glassandwich mit mindestens zwei Glasscheiben und einer Kunststoffzwischenschicht in der Mitte. Diese Zwischenschicht verbindet die äußeren Scheiben miteinander und verhindert, dass sie in gefährliche Stücke zerbrechen.
Der Hauptunterschied zwischen gehärtetem und laminiertem Glas liegt in der Art und Weise, wie es zerbricht. Wenn Sie eine Duschtür aus gehärtetem Glas zerschlagen, zerspringt sie in viele kleine Stücke. Wenn Sie jedoch versuchen, eine laminierte Windschutzscheibe zu zertrümmern, zersplittert sie überhaupt nicht. Stattdessen sehen Sie ein Muster, das einem Spinnennetz ähnelt und sich über die Scheibe erstreckt.
Wie gehärtetes und chemisch verstärktes Glas erhält auch Verbundglas seine Eigenschaften durch den Herstellungsprozess. Die Scheiben werden um eine Kunststoffzwischenschicht geklebt, in einem heißen Silikonbeutel versiegelt und in den Ofen gelegt.
Durch die intensive Hitze des Ofens werden die Schichten miteinander verbunden. Die genaue Dauer hängt von der Dicke des Glases ab, beträgt aber in der Regel drei bis vier Stunden.
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