Ste se kdaj vprašali, zakaj se kozarci za vino ob udarcu razbijejo na koščke? Ali pa je bil trenutek strah, da se bodo steklene stene stavbe zlomile in padle? Zgradba stekla je zelo zapletena. Je trd in močan, a hkrati krhek. Za nekaj tako običajnega je znanost za razbitim steklom tudi zapletena.
Zakaj se steklo razbije?
Pravzaprav je razlog, zakaj je steklo tako lahko zlomiti, njegova molekularna struktura. Steklo je narejeno iz kremena. Silicijev dioksid tvori togo, naključno molekularno mrežo. Za razliko od večine trdnih snovi, kjer so molekule lepo zložene v mrežo. Atomi silicija in kisika v steklu so povezani pod naključnimi koti v nepravilen vzorec.
Ta neurejena razporeditev daje steklu prosojnost in ga je pri segrevanju enostavno oblikovati v različne oblike. Vendar to tudi pomeni, da ni šibkih točk. Posledično bo steklo ob zunanjem pritisku nazobčano, nenadzorovano počilo. Vsaka majhna površinska napaka ali praska lahko postane tudi koncentrator napetosti. Ko se razpoka enkrat sproži, se hitro razširi po materialu.
Ko se razpoke začnejo širiti, jih je težko ustaviti. Čeprav je vez med atomoma silicija in kisika močna. Toda razpoka težko spremeni smer ali se ustavi na robu napake. Zaradi nepravilne geometrije silicij-kisikovih vezi bodo preprosto še naprej prehajale skozi naključno mrežo. Steklo nima urejene strukture, zato je težko predvideti, kdaj se zlomi. Iz istega razloga lahko steklo zlahka spontano poči brez posebnega opozorila.
Edini način za izboljšanje odpornosti stekla na udarce je uvedba bolj urejene molekularne razporeditve. Tako kot je varnost kaljenega stekla visoka, je to zato, ker je njegova molekularna razporeditev urejena. S hitrim segrevanjem in nato hitrim ohlajanjem lahko znotraj stekla nastane tlačna napetost. Te napetosti pomagajo preprečiti širjenje razpoke. Torej kaljeno steklo lahko prenese večjo obremenitev. Vendar to ne pomeni, da se ne more zlomiti. Samo zlomi se v varnejši obliki. To pomeni, da se razbije na majhne delce, namesto na ostre koščke navadnega stekla.
Zakaj vročina razbije steklo?
Steklo se bo zlomilo, razen če ga udarijo zunanje sile. Prav tako se zlomi, ko je izpostavljen toplotni obremenitvi. V okoljih z visoko temperaturo neravnovesje temperature povzroči neenakomerno širjenje stekla, kar povzroča pritisk na njegovo strukturo. Ko se del stekla segreje, pride do ekspanzije. Toda hladnejše regije se ne širijo z enako hitrostjo.
Tako si lahko predstavljate, da se en del kozarca hitro širi, drugi del pa počasi. V tem primeru bo v steklu nastala napetost. Tako vleče steklo in povzroči njegovo deformacijo. Če te napetosti postanejo premočne, bo steklo počilo. Pravzaprav se steklo razbije le zato, da zmanjša lastni stres. Toda po našem mnenju je steklo preveč krhko.
Ravni toplotne obremenitve so odvisne tudi od treh dejavnikov:
1. Temperaturna razlika med vročim in hladnim delom stekla: večja kot je temperaturna razlika, večja je obremenitev.
2. Hitrost spremembe temperature: Na splošno je, ko temperatura naraste ali se hitro ohladi, hitrost širjenja ali krčenja stekla hitrejša. Kar povečuje stres.
3. Debelina in oblika stekla: pri tanjšem, bolj nepravilnem steklu obstaja večja verjetnost, da se razbije. Ker ne prenese temperaturnih nihanj.
Za zmanjšanje toplotne obremenitve stekla ne izpostavljajte ekstremnim ali hitrim temperaturnim spremembam. Hladnega stekla na primer ne polivajte z vrelo vodo in stekla ne izpostavljajte nizkim temperaturam. Ta hitra temperaturna sprememba poveča verjetnost, da bo steklo počilo. Zaščita stekla pred toplotnimi obremenitvami je ključ do preprečevanja loma stekla. Zato bi morali biti pozorni na temperaturno okolje stekla v našem življenju.
Zakaj steklo ob razbitju oddaja zvok?
Tudi če v življenju še niste slišali zvoka razbitja stekla, ga lahko slišite na televiziji. Zvok razbitja stekla povzročajo zvočni valovi, ki vibrirajo steklo na njegovi resonančni frekvenci. Ko zvočni valovi prehajajo skozi steklo, povzročijo vibriranje steklenih molekul. Vsaka vrsta stekla ima določeno frekvenčno območje. Da njegove molekule najbolj vibrirajo, se temu reče njegov resonančni pas. Če se zvočni valovi ujemajo z resonančno frekvenco, se tresljaji povečajo in povzročijo razbitje stekla.
Razpoke se običajno začnejo z drobci ali razpokami na robu ali površini stekla. Ko zvočni valovi še naprej vibrirajo steklo, se te napake širijo, križajo in širijo po materialu. Ko se razpoke povežejo in ogrozijo strukturno celovitost stekla. Ves kozarec se bo razbil. Akustične razpoke so bolj verjetne pri večjih steklenih ploščah, ker imajo večje steklene plošče večjo površino za nastanek razpok.
Da preprečite akustični lom, izberite stekleni material, katerega resonančna frekvenca je izven običajnega območja hrupa okolice. Stvari, kot je laminirano steklo ali kaljeno steklo, so dobra izbira. So bolj odporni na akustične poškodbe. Če pogosto slišite posebne zvoke, ki povzročijo razbitje stekla. Hrup lahko še naprej poškoduje drugo steklo v okolici. Edini način, da preprečite nepredvidljivo razbijanje stekla, je odstranitev vira zvoka. Z ustreznimi previdnostnimi ukrepi lahko steklo ostane nedotaknjeno, tudi če je izpostavljeno glasnim zvokom.
Kako lahko steklo spontano poči?
Včasih brez vpliva zunanjih dejavnikov steklo spontano poči. Razlogov za to je več.
Notranja napetost: V procesu izdelave stekla lahko neenakomerno hlajenje povzroči notranjo napetost. Hkrati bodo te napetosti ostale v steklu. Sčasoma se ti stresi kopičijo. Potem je možno nenadoma oslabiti steklo. Steklo se nato razbije. To se zgodi od časa do časa. Morda je steklo že dolgo nameščeno in se lahko nekega jutra nenadoma zlomi. Zato moramo biti pri izdelavi stekla pozorni na zmanjšanje notranje napetosti stekla. Da bi preprečili pogost pojav takšnih nesreč.
Sprememba temperature: Sprememba temperature je glavobol. Ker druge stvari morda lahko nadzorujemo, ne moremo pa spremeniti zunanje temperature. Zjutraj lahko še sije sonce, nenaden prihod hladnega zraka pa lahko povzroči razbitje stekla. Temperaturna razlika je dovolj za obremenitev stekla. Priporočljivo je steklo z nizkim koeficientom razteznosti. Prav tako je najbolje zmanjšati uporabo stekla na mestih z velikimi temperaturnimi nihanji.
Poškodbe ali okvare robov: Če je na robu steklene plošče vrzel, praska ali razpoka, lahko postane točka koncentracije napetosti. Tako se steklo lažje zlomi pri temperaturnih spremembah ali udarcih. Ne podcenjujte majhnih nevidnih prask. Včasih so te majhne razpoke sprožilec, da steklo poči. Morda se nekega dne spontano zlomi. Bodite previdni pri praskah in poskušajte zaščititi steklo. Preprečite poškodbe steklenih robov. Priporočljivo je tudi, da steklo kupujete pri priznanih dobaviteljih. Lahko zmanjša nastanek napak na steklu.Všečkaj nas!
Kemične reakcije: V redkih primerih lahko nečistoče ali kemikalije v steklu reagirajo z okoljskimi dejavniki, kot sta temperatura ali izpostavljenost UV-žarkom. Čeprav je to malo verjetno, lahko tudi oslabijo lastnosti stekla. Sčasoma lahko steklo spontano poči ali se zlomi. Uporaba dobavitelja, ki izpolnjuje industrijske standarde za sestavo in čistost stekla, je tudi eden najboljših načinov, da se izognete tej težavi.
Način za preprečevanje razbitja stekla
Čeprav obstaja veliko možnih razlogov za razbitje stekla, obstaja nekaj načinov za zmanjšanje razbitja stekla.
Žarjenje: Ko je steklo oblikovano, ga je treba žariti in počasi ohladiti na sobno temperaturo. To razbremeni napetost, ki nastane v steklu. Zato se prepričajte, da je steklo, ki ga kupite, pravilno žarjeno.
Kaljeno: moč kaljenega stekla po hitrem segrevanju in ohlajanju se lahko močno izboljša. Steklo ob stiskanju tvori lupino. Ko se raztegne, tvori notranji del. Oba sodelujeta pri nadzoru razpok. To je priporočljivo za področja, kot so vrata ali mize.
Sendvič: Dober način je tudi dodajanje sendviča kozarcu. Vsi vemo, da je tudi varnost lepljenega stekla boljša. Lahko zmanjša brizganje drobcev stekla, ko se razbijejo. Zelo varuje varnost ljudi.
Pravilna namestitev: Pri nameščanju stekla pazimo, da je teža enakomerno porazdeljena med okvirjem in okovjem. Prepričajte se, da je steklo pravilno pritrjeno, da preprečite prekomerno premikanje ali tresenje. Ko naletite na težke steklene plošče, določite več povezovalnih točk, da prenesete težo stekla.
Zaključek
Na splošno je razlog za razbitje stekla še vedno njegova krhkost in nepravilna molekularna struktura. Ko v steklu poči, bo celotna konstrukcija izgubila svojo stabilnost in se zrušila. Po branju članka bi morali razumeti tudi vzroke za razbitje stekla in metode preprečevanja. Ustrezen stekleni material je mogoče izbrati glede na predvideno uporabo. Če vam še vedno ni jasno,nas lahko kontaktirate!Lahko strokovno svetujemo.
Za več informacij o izdelkih iz stekla kliknite tukajpovezava.
