Miten karkaistun lasin puristuspintajännitys parantaa sen iskun- ja lämpöshokin kestävyyttä?

Karkaistun lasin puristuspintajännitys parantaa merkittävästi sen kestävyyttä sekä iskuja että lämpöiskuja vastaan, mikä tekee siitä paljon vahvemman ja kestävämmän kuin karkaisematon tai hehkutettu lasi. Näin se toimii:

Iskunkesto:
Pinnan puristus ja lujuus:
Karkaisuprosessin aikana lasi kuumennetaan korkeaan lämpötilaan (noin 620–700°C) ja jäähdytetään sitten nopeasti (sammutetaan) kylmällä ilmasuihkulla. Tämä nopea jäähtyminen saa lasin ulommat kerrokset jähmettymään nopeammin kuin sisäkerrokset, jolloin syntyy puristusjännitystä pintaan ja vetojännitystä sisäpuolelle.
Tuloksena oleva vaikutus: Pintaan kohdistuva puristusjännitys estää halkeamia. Kun karkaistua lasia lyödään, puristusjännitys auttaa estämään halkeamien leviämistä, koska pinta puristuu ja rikkoutuu vähemmän.
Iskunkestävyys: Tämä tarkoittaa karkaistu lasi kestää paljon paremmin iskun aiheuttamaa murtumista. Vaikka pintaan kohdistetaan voimaa, puristusjännitys estää lasia murtumasta helposti. Jos halkeamia syntyy, ne ovat yleensä pieniä ja tylsiä, mikä vähentää loukkaantumisriskiä verrattuna perinteiseen lasiin, joka voi särkyä teräviksi sirpaleiksi.

Lämpöshokin kestävyys:
Differentiaalinen jäähdytys:
Karkaisuprosessi luo lämpötilaeron lasin pinnan ja ytimen välille. Pinta jäähtyy ja supistuu nopeammin kuin sisäkerrokset, mikä johtaa puristusjännityksen muodostumiseen pintaan ja vetojännitykseen ytimeen.
Lämpöstressitasapaino: Lasi, kuten useimmat materiaalit, laajenee kuumennettaessa ja supistuu jäähtyessään. Jos lasinpala altistuu nopealle lämpötilan muutokselle (lämpöshokki), sisäkerrokset haluavat laajeta tai supistua enemmän kuin ulkokerrokset.
Puristus suojaa lämpöiskuilta: Karkaistussa lasissa puristuspintajännitys vastustaa näitä sisäisiä voimia. Jos lasi joutuu äkilliseen lämpötilan muutokseen (esim. kuuman veden roiskuminen kylmälle ikkunalle), puristusjännitys auttaa estämään lasin halkeilua. Sisäinen vetojännitys (joka normaalisti tekisi lasista herkemmän halkeilulle lämpöjännityksen alaisena) torjuu pintapuristuksen. Tästä syystä karkaistu lasi kestää paljon suurempia lämpötilaeroja (usein 3–4 kertaa suurempia kuin hehkutettu lasi) halkeilematta.

Parannettu kokonaiskestävyys:
Pintapuristuksen ja sisäisen jännityksen yhdistelmä tekee karkaistusta lasista sitkeämmän ja kestävämmän sekä fyysistä että lämpörasitusta. Se pystyy absorboimaan ja jakamaan rasitusta tehokkaammin, mikä tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi sovelluksissa, joissa iskunkestävyys ja kyky sietää lämpötilanvaihteluita ovat kriittisiä – kuten auton ikkunoissa, uunin ovissa ja suihkukaapeissa.