الاختلافات بين الزجاج المقسى والزجاج العادي

الفرق بين الزجاج المقسّى والزجاج العادي

الزجاج المقسّى والزجاج العادي هما مادتان مستخدمتان على نطاق واسع في الهندسة المعمارية الحديثة ومفروشات المنازل والصناعةالحقول. هناك هناك اختلافات جوهرية في أدائها، وعملية تصنيعها، وتطبيقاتها. الفهم الدقيق للاختلافات بينهما يُساعد على اتخاذ قرارات علمية أكثر في الاستخدام العملي. فيما يلي تحليل مُفصّل من أبعاد متعددة، مثل خصائص المواد، وعمليات الإنتاج، والخصائص الفيزيائية، وأداء السلامة، ومجالات التطبيق.

1. الاختلافات في خصائص المواد وعمليات التصنيع

1.1 الزجاج العادي (زجاج الصودا والجير)

المكونات الرئيسية للزجاج العادي هي السيليكا (حوالي 72%)، وأكسيد الصوديوم (حوالي 15%)، وأكسيد الكالسيوم (حوالي 9%)، والتي تُصهر في درجات حرارة عالية ثم تُبرد لتكوين المادة. تتضمن عملية التصنيع خطوات مثل خلط المواد الخام، والصهر، والقولبة (مثل عملية التعويم)، والتلدين. أثناء عملية التلدين، يبرد الزجاج ببطء لتخفيف الضغوط الداخلية، مما ينتج عنه سطح أملس ولكنه يتمتع بهشاشة عالية نسبيًا. تبلغ صلابة الزجاج العادي على مقياس موس حوالي 6، مما يسمح بالقطع والحفر وعمليات ثانوية أخرى. ومع ذلك، فإن مقاومته للصدمات منخفضة، وينتج عنه شظايا حادة عند كسره.

1.2 الزجاج المقسّى

الزجاج المقسّى هو منتج يتم الحصول عليه عن طريق المعالجة التقوية الفيزيائية أو الكيميائية على أساس الزجاج العادي. تتضمن عملية التلطيف الفيزيائي (الطريقة الأكثر شيوعًا) تسخين الزجاج إلى أكثر من 650 درجة مئوية.°ج، بالقرب من نقطة التليين، ثم تبريده بسرعة باستخدام هواء عالي الضغط (التبريد). تُنتج هذه العملية طبقة ضغط على السطح (حوالي ١٠٠-٢٠٠ ميجا باسكال) وإجهادات شد داخلية، مما يُعزز قوة الزجاج بمقدار ٤ إلى ٥ مرات. تتضمن المعالجة الكيميائية التبادل الأيوني لتكوين طبقة كثيفة على السطح لتعزيز قوته. بعد المعالجة، لا يُمكن معالجة الزجاج ميكانيكيًا، ويجب إجراء أي قطع أو حفر ثقوب قبل المعالجة.

2. مقارنة الخصائص الفيزيائية

2.1 القوة الميكانيكية

يتمتع الزجاج المقسّى بقوة انحناء تتراوح بين 3 و5 أضعاف قوة الزجاج العادي (حوالي 120-200 ميجا باسكال)، كما أنه يتمتع بمقاومة أفضل للصدمات. على سبيل المثال، إذا سقطت كرة فولاذية وزنها 227 غرامًا من ارتفاع مترين واصطدمت بالزجاج المقسّى، فإنها تبقى سليمة، بينما قد ينكسر الزجاج العادي على ارتفاع 0.5 متر. بالإضافة إلى ذلك، يتميز الزجاج المقسّى بمقاومة أفضل لاختلاف درجات الحرارة، حيث يتحمل اختلافًا في درجة الحرارة يبلغ حوالي 200 درجة مئوية.°ج (في حين أن الزجاج العادي يحتوي فقط على 70-90°ج)، مما يجعلها أكثر ملاءمة للبيئات ذات درجات الحرارة العالية مثل أبواب الفرن والجدران الستارية.

2.2 نمط الكسر

عندما ينكسر الزجاج العادي، يُنتج شظايا حادة وطويلة على شكل شرائط، مما قد يُسبب جروحًا بسهولة. على النقيض من ذلك، ينكسر الزجاج المُقسّى إلى جزيئات صغيرة ذات حواف غير حادة على شكل قرص العسل (بحجم جزيئات عادةً≥50 ملم²) بسبب اختلال توازن الضغط. تتوافق هذه الخاصية مع معايير زجاج الأمان (مثل GB 15763.2)، مما يجعلها مثالية للاستخدام في النوافذ الجانبية للسيارات وغرف الاستحمام.

2.3 الاستقرار البصري والحراري

يتشابه نفاذ الضوء لكلا النوعين من الزجاج (حوالي 82%-91%). ومع ذلك، قد يُظهر الزجاج المُقسّى تشوهًا بصريًا طفيفًا بسبب الموجات السطحية الناتجة عن عملية التبريد. علاوة على ذلك، يُعاني الزجاج المُقسّى من ظاهرة "الكسر التلقائي" (باحتمال يتراوح بين 0.3% و3%)، والتي تُسببها شوائب كبريتيد النيكل الداخلية التي تخضع لتغيرات طورية، مما يؤدي إلى اختلال توازن الإجهاد. يمكن تقليل هذا الخطر من خلال اختبار النقع الحراري (HST).

3. تحليل أداء السلامة

3.1 مخاطر السلامة المتعلقة بالزجاج العادي

الزجاج العادي المستخدم في المباني عرضة للتشقق تحت تأثير قوى خارجية كالأعاصير والزلازل، وقد تُسبب الشظايا المتطايرة إصابات ثانوية. ووفقًا للجنة سلامة المنتجات الاستهلاكية الأمريكية (CPSC)، تحدث أكثر من 20,000 إصابة سنويًا بسبب كسر الزجاج.

3.2 تصميم السلامة للزجاج المقسّى

بالإضافة إلى متانته ضد الكسر، يمكن أن تكون مقاومة الزجاج المقسّى لضغط الرياح أعلى بمرتين ونصف من الزجاج العادي. تُظهر البيانات التجريبية أن الزجاج المقسّى بسمك 6 مم يتحمل ضغط رياح يبلغ 5000 باسكال (ما يعادل إعصارًا من الدرجة 12)، بينما ينهار الزجاج العادي بنفس السُمك عند ضغط رياح يبلغ 3000 باسكال. مع ذلك، من المهم ملاحظة أن القوة الإجمالية للزجاج المقسّى تنخفض بشكل كبير في حالة تلف الحواف (مثل التشقق).

4. دليل سيناريو التطبيق

4.1 الحالة التي يفضل فيها استخدام الزجاج العادي

المجالات التي تتطلب معالجة لاحقة (على سبيل المثال، نحت الزجاج الفني)

مباني مؤقتة منخفضة التكلفة (مدة البناء أقل من عامين)

التطبيقات التي تتطلب دقة بصرية عالية (على سبيل المثال، شرائح المجهر)

4.2 الحقول التي تتطلب الزجاج المقسّى

قواعد السلامة في البناء: النوافذ الخارجية للمباني التي يزيد ارتفاعها عن 7 طوابق، والجدران الزجاجية التي يزيد ارتفاعها عن 1.5 متر²(وفقًا للمعيار الصيني GB 50449)

المناطق ذات الاتصال البشري المتكرر: أقسام الاستحمام، حواجز الحماية في مراكز التسوق

النقل: النوافذ الجانبية للسيارات وعربات السكك الحديدية عالية السرعة (للاستخدام مع الزجاج الرقائقي)

5. الأنواع الخاصة والتقنيات الناشئة

5.1 الزجاج شبه المقسى

يتمتع الزجاج شبه المُقسّى بقوة تتراوح بين الزجاج العادي والزجاج المُقسّى بالكامل (مُعزّزة بمرتين أو ثلاث مرات). عند انكساره، يحتفظ ببعض الشظايا الكبيرة، ولكنه لا يُشكّل خطر تطاير الشظايا. وهو مناسب للأماكن التي تتطلب درجة معينة من الأمان، ولكن لتجنب الانهيار التام (مثل خزائن العرض الكبيرة).

5.2 تطوير تكنولوجيا المركبات

يجمع الزجاج المقسّى الرقائقي (طبقة PVB البينية) بين المتانة العالية للزجاج المقسّى وخاصية مقاومة الاختراق للطبقة البينية، وقد استُخدم على نطاق واسع في التطبيقات المتطورة، مثل زجاج البنوك المضاد للرصاص وقباب الحواجز السماوية. في عام ٢٠٢٤، طورت شركة محلية "زجاجًا فائق التقسية" باستخدام تقنية الطلاء النانوي، مما يُحسّن مقاومة الصدمات بنسبة ٤٠٪ إضافية.

6. نصائح الشراء والصيانة

6.1 طرق تحديد الجودة

ملاحظة الضوء المستقطب: يظهر الزجاج المقسّى خطوط إجهاد ملونة.

علامة شهادة 3C: المنتج الأصلي لديه علامة دائمة على حوافه.

اختبار الكسر: عدد الشظايا داخل 50×يجب أن يكون نطاق 50 ملم≥40 قطعة.