Kemiskt härdat glas är den tunna, starka produkten med den fina, hårda ytan
Mirit Glas framställer kemiskt härdat glas till industrier.
Kemiskt härdat glas används bl.a. som skyddsglas på elektroniska instrument, mobiltelefoner, kameror och liknande, där man har användning för ett tunt glas, med hög styrka och reptålighet.
Den här typen av glass känner många igen som ”gorillaglas”, men ”gorillaglas” är faktiskt en specifik råvara (aluminosilikat glas) som härdas och används till bl.a. mobiltelefoner. Vi har liknande råvaror som också är väl lämpade för kemisk härdning. Det är glasets kemiska sammansättning som avgör hur lämpligt det är att kemisk härda. Det ska bl.a. ha ett natriuminnehåll på minst 10 %.
Om du är intresserad av att höra mer om kemiskt härdat glas och hur det kan vara rätt lösning för dig, vänligen kontakta oss.
Kemiskt härdat glas – Egenskaper
Dessutom blir det kemiskt härdade glasets optiska kvalitet speciellt bra, eftersom ytorna förstärks av härdningsprocessen utan att påverkas mekaniskt. Härmed bevaras ytans ursprungliga optik.
Kemisk härdning lämpar sig särskilt lämplig på glas som är tunnare än 3 mm och glas ända ner till 0,1 mm i tjocklek kan härdas kemiskt. Glas som är tjockare än 3 mm kan också härdas kemiskt, men då det är en process som stärker ytan, blir slag- och böjhållfastheten förhållandevis mindre ju tjockare glaset är. Men du får ändå en resistens mot repor och temperaturskillnader.
MED KEMISK HÄRDNING ERHÅLLS GLAS MED:
- Förbättrad slaghållfasthet
- Förbättrad böjhållfasthet
- Ökad resistens mot temperaturförändringar
- Förbättrad reptålighet
Bearbetning av kemiskt härdat glas
I motsats till termiskt härdat glas kan kemiskt härdat glas bearbetas efterhand. Man kan slipa, skära och borra i det, men de kanter som uppstår kan inte härdas därför reduceras glasets styrka. Det är även möjligt att kemiskt härda glas som redan är böjt i olika former.
Säkerhet
Trots den ökade slag- och böjhållfastheten kan kemiskt härdat glas inte kvalificeras som ett säkerhetsglas. Det finfördelas nämligen inte som termiskt härdat glas, utan splittras som vanligt glas om det går sönder. Därför bör man välja termiskt härdat glas om det är viktigt att glaset finfördelas som korn vid bräckage. Glasets tjocklek bör då vara minst 3 mm.
Om du vill höra mer om det här, vänligen kontakta oss och vi hjälper dig att hitta rätt lösning.
Härdningsprocessen
När man härdar kemiskt glas sätter man igång en process där man stärker ytan på glasets. Detta görs genom att byta ut mindre natriumjoner från glasets yta mot större kaliumjoner från flytande kaliumnitrat. Utbytet tar 16-18 timmar och aktiveras genom att man sänker ner glaset i ett kar med uppvärmda salter. Processen skapar spänningar på glasets yta och dragningar i glasets kärna och då glaset är sårbart på grund av dragningarna, medför de permanenta spänningarna i glasets yta att man kan skjuta upp tidpunkten för bräckage.
Det finns flera användningsområden för kemiskt härdat glas. Ofta handlar det om att man vill skydda en enhet med ett starkt och tunt glas – till exempel en pekskärm som ska användas i en krävande miljö. Det kan också vara när man behöver ett starkt, tunt glas som ska skydda en kameralösning eller en sensor. De flesta mobiltelefoner är i dag till exempel skyddade av kemiskt härdat glas.
Allt glas kan repas. Men kemiskt härdat glas har högre reptålighet än vanligt glas, och därför används det ofta i tuffa miljöer. En av fördelarna med kemiskt härdat glas är att det är starkt trots att det är tunt. Om du behöver glas med högsta möjliga reptålighet är safirglas lösningen.
Kemiskt härdat glas tillverkas i ett särskilt uppvärmt saltbad, där en kemisk process sätter i gång ett jonbyte. Här byts mindre natriumjoner ut mot större kaliumjoner, så att man så att säga tätar ytan. Det gör glaset starkare mot repor, temperaturväxlingar, slag och tryck. Ofta använder man också en särskild glastyp, aluminosilikatglas, där saltbadet är ännu effektivare och glaset blir ännu starkare. Man kan även kemiskt härda andra typer av glas, men glaset bör innehålla minst 10 % natrium.
Det är två olika sätt att bearbeta glaset på, så det beror på uppgiften. Generellt är tjockare glas bäst för termisk härdning och tunnare glas bäst för kemisk härdning – men mer om det nedan.
Termiskt härdat glas kan härdas ner till 3 mm (2,8 mm). Glaset blir 4–6 gånger starkare och tål temperaturväxlingar upp till 250 °C (vid 280 °C börjar glaset avhärdas (annealing), vilket med tiden innebär att glaset inte längre är härdat). Om termiskt härdat glas går sönder faller det i små, trubbiga korn, och därför klassas termiskt härdat glas också som säkerhetsglas.
Kemiskt härdat glas är bäst när tunna glas ska förstärkas, eftersom kemisk härdning är en ythärdning. Det innebär också att ytan blir starkare – alltså mer reptålig – än hos termiskt härdat glas, samtidigt som styrkan i vissa fall ökar upp till 10 gånger jämfört med ett ohärdat glas. Kemiskt härdat glas tål, precis som termiskt härdat glas, en temperaturskillnad på 250 °C, men avhärdas också med tiden om temperaturen ligger över 280 °C. Om kemiskt härdat glas går sönder delas det också i mindre bitar, men eftersom dessa inte är trubbiga kan glaset inte godkännas som säkerhetsglas. Det kan man dock lösa genom att laminera glaset.
Plexiglas är ett handelsnamn – det korrekta produktnamnet är akryl/PMMA.
Slaghållfasthetsmässigt, vid samma tjocklek (t.ex. 3 mm), är polykarbonat starkast, därefter akryl, sedan kemiskt härdat Kemirit, sedan termiskt härdat glas och sist ohärdat sodalimeglas.
Glas är betydligt mer motståndskraftigt mot repor. I relativ rangordning (hårdast till mjukast): Kemirit (kemiskt härdat aluminosilikatglas), kemiskt härdat sodalimeglas, termiskt härdat sodalimeglas, ohärdat sodalimeglas, polykarbonat, akryl.
Temperatur: kemiskt härdat glas tål upp till 250 °C, akryl upp till 70–80 °C.
Vid kemisk härdning läggs glaset i ett särskilt saltbad (oftast med kaliumsalt), där några av glasets små byggstenar byts ut mot lite större. Konkret byts natriumjoner i glasytan ut mot större kaliumjoner från saltbadet. De större jonerna tar mer plats och pressar samman glasets yta.
När vi kemiskt härdar glas tillför vi alltså en hög tryckspänning i glasets yta. Denna ytspänning fungerar som ett slags ”rustning” som ökar glasets motståndskraft mot skador.
Mirit Glas tillverkar själva kemiskt härdat glas – som enda tillverkare i Norden. När de riktigt stora glasfabrikerna tillverkar kemiskt härdat glas sker det vanligtvis i mycket stora serier, till exempel åt mobiltelefontillverkare. Mirit Glas kan tillverka kemiskt härdat glas både i mindre serier – till exempel för prototyper – och i större serier, och alltid i en form som är anpassad efter kundens behov.
Aluminosilikatglas är namnet på den glastyp där det utöver vanlig sand även har tillsatts aluminiumoxid – normalt mellan 20 % och 40 % av glaset. Det gör att glaset tar upp den kemiska härdningen bättre och snabbare än andra typer av glas. Därför blir aluminosilikatglas också starkare efter kemisk härdning än andra glastyper som går att kemiskt härda.
När man termiskt härdar glas tillför man kontrollerade spänningar i glaset genom att värma upp det till +600 °C och därefter chockkyla det. Ytan kyls ner betydligt snabbare än kärnan. Den processen gör att det uppstår permanenta tryckspänningar i ytan och dragspänningar i kärnan. Dessa spänningar utlöses om man försöker skära i glaset, och hela glaset faller sönder i små, trubbiga korn.
Kemisk härdning är en ythärdning där man byter ut mindre joner mot större, och processen går bara en liten bit ner i ytan. Därför går det att skära i glaset efter kemisk härdning – även om det kan vara svårt att styra, eftersom det finns kraftiga spänningar i ytan.
Nej, inte riktigt. ”Gorilla Glass” är ett varumärke (från Corning) för en viss aluminosilikatråvara som härdas kemiskt – alltså en specifik produkt. Kemiskt härdat glas är själva processen och produktkategorin. Mirit Glas använder liknande aluminosilikatråvaror (Kemirit) som lämpar sig lika bra för kemisk härdning. Det avgörande är glasets kemiska sammansättning, bland annat ett natriuminnehåll på minst 10 %.
Kemisk härdning lämpar sig särskilt för glas som är tunnare än 3 mm och kan utföras på glas ända ner till 0,1 mm i tjocklek. Glas tjockare än 3 mm kan också härdas kemiskt, men eftersom det är en ythärdning blir den proportionella slag- och böjhållfastheten mindre ju tjockare glaset är. Man behåller dock rep- och temperaturtåligheten. För tjockare glas är termisk härdning ofta ett bättre val.
Ja. Mirit Glas tillverkar själva kemiskt härdat glas – som enda tillverkare i Norden – i allt från prototyper och mindre serier till större serier, anpassat efter kundens behov. Glas som redan är böjt kan också härdas kemiskt. Efter härdning kan glaset slipas, skäras och borras, men de blottade kanterna blir inte härdade och minskar styrkan på det aktuella stället.
Nej, inte negativt. Eftersom kemisk härdning förstärker glaset genom jonbyte (utbyte av joner i ytan) och inte påverkar ytan mekaniskt, bevaras den ursprungliga optiken. Den optiska kvaliteten är därför hög, vilket gör glaset väl lämpat för skärmar, kameror, sensorer och andra lösningar där klarhet är avgörande.
Inte i sig självt. Kemiskt härdat glas splittras i små bitar – men inte i små, trubbiga bitar som termiskt härdat glas – och kan därför inte ensamt godkännas som säkerhetsglas. Om det ska uppfylla ett säkerhetskrav kan man laminera det. Alternativt väljer man termiskt härdat glas (minst 3 mm), om det är avgörande att glaset faller i korn.
Själva jonbytet tar normalt 16–18 timmar. Glaset sänks ner i ett kar med uppvärmt, flytande kaliumnitrat, där mindre natriumjoner i ytan byts ut mot större kaliumjoner. Det skapar en tryckzon (tryckspänning) i ytan och en dragzon i kärnan – och det är tryckzonen som gör glaset starkare. Observera att detta är processtiden; den totala leveranstiden beror på uppgiften.
