หลักการและข้อดีและข้อเสียของการแบ่งเบาบรรเทาทางเคมี

การแบ่งเบาบรรเทาด้วยสารเคมีหรือที่เรียกว่าการเสริมสร้างการแลกเปลี่ยนไอออนเป็นวิธีการแบ่งเบาบรรเทาแก้วโดยการเปลี่ยนองค์ประกอบพื้นผิวด้วยวิธีทางเคมี เพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและเสถียรภาพทางความร้อนของกระจกโดยทำให้เกิดแรงกดทับบนพื้นผิว เทคนิคนี้ทำได้โดยกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน การแบ่งเบาบรรเทาทางเคมีสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทตามอุณหภูมิของการแลกเปลี่ยนไอออน: การแลกเปลี่ยนไอออนที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว) และการแลกเปลี่ยนไอออนที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว)

หลักการเบื้องหลังการแบ่งเบาบรรเทาทางเคมีอยู่ที่กลไกการแพร่กระจายของไอออน โดยการแช่แก้วในอ่างเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง ไอออนของโลหะอัลคาไลภายในแก้วจะกระจายและแลกเปลี่ยนกับไอออนของโลหะอัลคาไลในเกลือหลอมเหลว ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การอัดแน่น" ผลกระทบจากการอัดแน่นนี้ทำให้เกิดแรงอัดบนพื้นผิวกระจก ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มความแข็งแรง

ตามทฤษฎีโครงสร้างเครือข่ายของแก้ว วัสดุที่เป็นแก้วประกอบด้วยเครือข่ายสามมิติอสัณฐานที่ประกอบด้วยออกซิเจนรูปทรงหลายเหลี่ยม โดยมีอะลูมิเนียม (Al) หรือฟอสฟอรัส (P) ครอบครองตำแหน่งตรงกลาง ไอออนเหล่านี้พร้อมกับไอออนของโลหะอัลคาไล (เช่น โซเดียมและโพแทสเซียม) ก่อตัวเป็นเครือข่ายแก้ว ในการแบ่งเบาบรรเทาทางเคมี ไอออนของโลหะอัลคาไลมีแนวโน้มที่จะกระจายและแยกตัวออกจากแก้ว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของพื้นผิวและการก่อตัวของชั้นผิวที่มีความเค้นอัด อย่างไรก็ตาม ชั้นความเค้นอัดที่เกิดจากการแลกเปลี่ยนไอออนจะค่อนข้างบางและไวต่อข้อบกพร่องที่พื้นผิว แม้แต่รอยขีดข่วนเล็กๆ น้อยๆ ก็อาจทำให้ความแข็งแรงของกระจกลดลงได้อย่างมาก

ข้อดีและข้อเสีย:

กระจกเทมเปอร์เคมีมีความแข็งแรงเทียบได้กับกระจกเทมเปอร์ทางกายภาพ พร้อมด้วยความเสถียรทางความร้อนที่ดีเยี่ยม สามารถแปรรูปได้ที่อุณหภูมิต่ำ รักษารูปร่างในระหว่างการผลิต และไม่ถูกจำกัดด้วยความหนาหรือรูปทรงเรขาคณิต อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเบาบรรเทาด้วยสารเคมีนั้นเรียบง่าย และกระบวนการผลิตค่อนข้างตรงไปตรงมา อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับกระจกนิรภัยทางกายภาพ การแบ่งเบาบรรเทาด้วยสารเคมีก็มีข้อเสียบางประการ วงจรการผลิตยาวนานขึ้น (เวลาแลกเปลี่ยนอาจขยายออกไปหลายสิบชั่วโมง) ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงและต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น (เนื่องจากไม่สามารถรีไซเคิลเกลือหลอมเหลวและความต้องการความบริสุทธิ์สูง) ชิ้นส่วนกระจกเทมเปอร์ทางเคมีคล้ายกับกระจกธรรมดา ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยลดลง นอกจากนี้คุณสมบัติของมันยังมีความเสถียรน้อยกว่าในแง่ของความเสถียรทางเคมี และคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความแข็งแรงทางกลและความต้านทานต่อแรงกระแทกอาจลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเวลาผ่านไป

การใช้งาน:

กระจกนิรภัยเคมีพบการใช้งานได้หลากหลายในกระจกแบน กระจกผนังบาง และผลิตภัณฑ์กระจกรูปทรง รวมถึงกระจกทนไฟที่มีความหนาหลากหลาย

โดยสรุป การแบ่งเบาบรรเทาด้วยสารเคมีเป็นเทคนิคการเสริมความแข็งแรงให้กับแก้ว ซึ่งจะปรับเปลี่ยนองค์ประกอบพื้นผิวของแก้วผ่านการแลกเปลี่ยนไอออน ทำให้เกิดชั้นความเค้นอัด มีข้อดีต่างๆ เช่น ความแข็งแรงที่ดีขึ้น เสถียรภาพทางความร้อน และความหลากหลายในด้านรูปร่างและความหนา แต่ก็มีข้อจำกัดในเรื่องเวลาในการผลิต ต้นทุน ความปลอดภัย และความเสถียรด้วย การทำความเข้าใจหลักการและการใช้งานของการแบ่งเบาบรรเทาด้วยสารเคมีช่วยในการพิจารณาความเหมาะสมกับข้อกำหนดเฉพาะของแก้ว