Benutzer:Cookie667/Chemically strengthened glass
Chemisch vogespanntes Glas (CVG, auch: Chemisch gehärtetes Glas) ist eine Glasart, die durch einen chemischen Prozess nach der Herstellung eine erhöhte Festigkeit aufweist.
Wenn es zerbrochen wird, zersplittert es immer noch in lange spitze Splitter, ähnlich wie Floatglas. Aus diesem Grund wird es nicht als Sicherheitsglas betrachtet und muss laminiert werden, wenn ein Sicherheitsglas erforderlich ist. Chemisch gehärtetes Glas hat jedoch in der Regel die sechs- bis achtfache Festigkeit von Floatglas. Das gebräuchlichste Warenzeichen für diese Art von Glas ist Gorilla-Glas.
Herstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Das Glas wird durch einen Oberflächenveredelungsprozess chemisch gehärtet. Hierzu wird dieses in ein Bad mit gescholzenem Kaliumsalz (typischerweise Kaliumnitrat) bei 300 °C eingetaucht. Dadurch werden Natriumionen in der Glasoberfläche durch Kaliumionen aus der Badlösung ersetzt. Diese Kaliumionen sind ca. 30% größer als die Natriumionen und verkeilen sich daher in den Zwischenräumen, die die kleineren Natriumionen hinterlassen, wenn sie in die Kaliumnitratlösung wandern. Dieser Ionenaustausch bewirkt, dass sich die Glasoberfläche in einem Druckzustand und der Kern in einem Spannungsausgleichszustand befindet. Die Oberflächenkompression von chemisch gehärtetem Glas kann bis zu 690 MPa erreichen.
Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Der Verstärkungsmechanismus hängt von der Tatsache ab, dass die Druckfestigkeit von Glas deutlich höher ist als seine Zugfestigkeit. Da beide Glasoberflächen bereits unter Druck stehen, bedarf es einer gewissen Biegung, bevor eine der Oberflächen überhaupt auf Zug beansprucht werden kann. Mehr Biegung ist erforderlich, um die Zugfestigkeit zu erreichen. Die andere Oberfläche erfährt einfach mehr und mehr Druckspannung. Da aber die Druckfestigkeit so viel größer ist, kommt es zu keinem Druckversagen.
Es gibt auch ein fortschrittlicheres zweistufiges Verfahren zur Herstellung von chemisch gehärtetem Glas, bei dem der Glasartikel zunächst in ein Natriumnitratbad bei 450°C (842°F) getaucht wird, das die Oberfläche mit Natriumionen anreichert. Dadurch verbleiben mehr Natriumionen auf dem Glas, die beim Eintauchen in Kaliumnitrat durch Kaliumionen ersetzt werden. Auf diese Weise erhöht die Verwendung eines Natriumnitratbades das Potential zur Oberflächenkompression im fertigen Artikel.
Die chemische Verfestigung führt zu einer Verfestigung ähnlich wie bei vorgespanntem Glas. Das Verfahren arbeitet jedoch nicht mit extremen Temperaturschwankungen, weshalb chemisch gehärtetes Glas wenig oder gar keine Biegung oder Verformung, optische Verzerrung oder Dehnungsmuster aufweist. Dies unterscheidet sich von vorgespanntem Glas, bei dem schlanke Stücke deutlich gebogen werden können.
Auch im Gegensatz zu vorgespanntem Glas kann chemisch gehärtetes Glas nach dem Härten geschnitten werden, verliert jedoch seine zusätzliche Festigkeit im Bereich von etwa 20 mm des Schnittes. In ähnlicher Weise verliert dieser Bereich seine zusätzliche Festigkeit, wenn die Oberfläche von chemisch vorgespanntem Glas tief verkratzt wird.
Ein weiterer Nachteil von chemisch gehärtetem Glas sind die zusätzlichen Kosten. Während gehärtetes Glas durch den Herstellungsprozess billig hergestellt werden kann, hat chemisch gehärtetes Glas einen viel teureren Weg auf den Markt. Diese Kosten machen das Produkt für den Einsatz in vielen Anwendungen unerschwinglich.[1]
Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Für die Kabinenhaube einiger Kampfflugzeuge wurde chemisch gehärtetes Glas verwendet.