Tafla szkła, która nie odpuszcza – tajemnica hartowania

Szkło pęka. Ale jeśli zostanie wzmocnione przez odpuszczanie termiczne, pęka trudniej i bezpieczniej. Do 1920 r. Architekci i europejscy projektanci samochodów chcieli coraz więcej hartowanego szkła – i to w dużych arkuszach. Producenci szkła mogli z powodzeniem hartować tylko jedną taflę na dziesięć. W hartowaniu jest pewna sztuczka: podgrzej szkło, aż prawie zmięknie i, w tym właśnie momencie, szybko i równomiernie schłodź powierzchnię. Za bardzo podgrzej taflę szkła, a zostanie zniekształcona, za mało i nie odpuszcza. Ostudź nierównomiernie i pęka.

Achille Verlay, który pracował u francuskiego producenta szkła Saint-Gobain, wymyślił sprytne rozwiązanie do hartowania w 1929 roku. Używając szczypiec z końcówkami ze stali wolframowej, powiesił taflę szkła w piekarniku. W odpowiedniej temperaturze końcówki świeciły, sygnalizując, że szkło jest gotowe do ostygnięcia. Strumienie powietrza były następnie równomiernie nadmuchiwane po obu stronach szkła, natychmiast je hartując. Proces był prawie niezawodny. Został zautomatyzowany i używany przez większość XX wieku do hartowania wszystkiego, od szyb samochodowych po ścianki szklane, takie jak pan-szklarz.pl/scianki szklane.

Co jeszcze warto wiedzieć z historii hartowanego szkła?

Książę Rupert z Czech (1619-1682) przywiózł kilka ciekawych szklanych kropli z kontynentu do Anglii w 1660 roku. Zostały one wykonane przez zanurzenie stopionego szkła w zimnej wodzie. Nie kruszyły się. Pozostawały ciekawostką, aż prawie 200 lat później naukowcy odkryli, co się dzieje: kiedy gorące szkło jest szybko schładzane, szybko chłodząca warstwa zewnętrzna zostaje ściśnięta. Wolniejsze chłodzenie wewnątrz jest pod napięciem. Jedynym sposobem na rozbicie szkła jest przebicie twardej warstwy zewnętrznej i zwolnienie naprężenia. W latach dwudziestych fizyk z Corning, Jesse Littleton, eksperymentował, aby znaleźć najlepsze temperatury do hartowania szkła i zmaksymalizować jego wytrzymałość. Jego odkrycia dały producentom szkła kontrolę nad procesem hartowania i położyły podwaliny pod metodę hartowania szkła płaskiego opracowaną później przez Saint-Gobain.

Jeszcze silniejsze: szkło hartowane chemicznie

Okna niejednej kapsuły kosmicznej mają wewnętrzne szyby z chemicznie hartowanego szkła dla dodatkowego bezpieczeństwa. Szkło hartowane chemicznie jest 25 razy mocniejsze od zwykłego szkła. Jest wytwarzany w procesie chemicznym, który – podobnie jak wzmacnianie termiczne – wzmacnia szkło poprzez ściskanie jego powierzchni. Szkło umieszcza się w kąpieli stopionych soli potasu. Połączenie ciepła i soli powoduje, że duże atomy potasu zamieniają się miejscami z mniejszymi atomami sodu w szkle. Gdy powierzchnia szkła staje się zatłoczona, zostaje ściśnięta.

Ta intrygująca technologia jednak dzisiaj nie musi być udziałem jedynie statków kosmicznych. Szkło hartowane coraz częściej pojawia się w biurowych pomieszczeniach i domowych wnętrzach – ciesząc oko i swoją funkcjonalnością, którą ciężko porównać z innym materiałem.