كيف ظهرت فكرة "أواني تخفيف التوتر"؟

في ظل ظروف إضاءة معينة، عند النظر إلى الزجاج المقسى من مسافة وزاوية محددتين، تظهر بقع ملونة موزعة بشكل غير منتظم على سطحه. تُعرف هذه البقع عادةً باسم "بقع الإجهاد". لا تؤثر هذه البقع على انعكاس الضوء (لا يوجد تشويه في الانعكاس)، ولا على نفاذية الضوء (لا تؤثر على الدقة، ولا تُحدث أي تشويه بصري). إنها خاصية بصرية موجودة في جميع أنواع الزجاج المقسى. لا تُعد هذه البقع مشكلة أو عيبًا في جودة الزجاج المقسى، ولكن مع تزايد استخدامه كزجاج أمان، وتزايد متطلبات الناس فيما يتعلق بمظهر الزجاج، خاصةً في المساحات الكبيرة، فإن وجود بقع الإجهاد في الزجاج المقسى أثناء استخدامه في الجدران الستائرية سيؤثر سلبًا على مظهره، بل وقد يؤثر على المظهر الجمالي العام للمبنى، لذا يُولي الناس اهتمامًا متزايدًا لهذه البقع.

أسباب ظهور بقع التوتر

يمكن تقسيم جميع المواد الشفافة إلى مواد متجانسة الخواص ومواد غير متجانسة الخواص. عندما يمر الضوء عبر مادة متجانسة الخواص، تكون سرعة الضوء متساوية في جميع الاتجاهات، ولا يتغير الضوء المنبعث عن الضوء الساقط. يُعد الزجاج المُعالج حراريًا جيدًا مادة متجانسة الخواص. أما عندما يمر الضوء عبر مادة غير متجانسة الخواص، ينقسم الضوء الساقط إلى شعاعين بسرعات ومسافات مختلفة، ويتغير الضوء المنبعث عن الضوء الساقط. يُعد الزجاج غير المُعالج حراريًا جيدًا، بما في ذلك الزجاج المقسى، مادة غير متجانسة الخواص. وباعتباره مادة غير متجانسة الخواص في الزجاج المقسى، يمكن تفسير ظاهرة بقع الإجهاد بمبدأ المرونة الضوئية: فعندما يمر شعاع من الضوء المستقطب عبر الزجاج المقسى، وبسبب وجود إجهاد دائم (إجهاد التقسية) داخل الزجاج، يتحلل هذا الشعاع إلى ضوءين مستقطبين بسرعات انتشار مختلفة، وهما الضوء السريع والضوء البطيء، وتُسمى هذه الظاهرة أيضًا بالانكسار المزدوج.

عندما يتقاطع شعاعان ضوئيان مُشكَّلان عند نقطة معينة مع شعاع ضوئي مُشكَّل عند نقطة أخرى، ينشأ فرق في الطور عند نقطة التقاطع نتيجةً لاختلاف سرعة انتشار الضوء. عند هذه النقطة، يتداخل الشعاعان. عندما يكون اتجاه سعة الشعاعين متماثلاً، تزداد شدة الضوء، مما ينتج عنه مجال رؤية ساطع، أي بقع مضيئة؛ وعندما يكون اتجاه سعة الشعاعين متعاكساً، تضعف شدة الضوء، مما ينتج عنه مجال رؤية مظلم، أي بقع مظلمة. طالما وُجد توزيع غير متساوٍ للإجهاد في مستوى الزجاج المقسّى، ستظهر بقع الإجهاد.

بالإضافة إلى ذلك، فإن انعكاس سطح الزجاج يُضفي على الضوء المنعكس والضوء النافذ تأثير استقطاب معين. فالضوء الداخل إلى الزجاج هو في الواقع ضوء مستقطب، ولهذا السبب ترى خطوطًا أو بقعًا فاتحة وداكنة.

عامل التسخين

يتعرض الزجاج لتسخين غير متساوٍ في اتجاه السطح قبل التبريد السريع. بعد تبريد الزجاج المسخن بشكل غير متساوٍ، ستنتج المنطقة ذات درجة الحرارة العالية إجهاد ضغط أقل، بينما ستنتج المنطقة ذات درجة الحرارة المنخفضة إجهاد ضغط أكبر. يؤدي التسخين غير المتساوي إلى توزيع غير متساوٍ لإجهاد الضغط على سطح الزجاج.

عامل التبريد

تُعدّ عملية تلطيف الزجاج عملية تبريد سريعة بعد التسخين. وتُعتبر عمليتا التبريد والتسخين على حدّ سواء بالغتي الأهمية لتكوين إجهاد التلطيف. ويُشابه التبريد غير المتساوي للزجاج في الاتجاه الأفقي قبل التبريد السريع التسخين غير المتساوي، مما قد يُؤدي أيضًا إلى إجهاد غير متساوٍ. ويكون إجهاد الضغط السطحي الناتج عن المنطقة ذات شدة التبريد العالية كبيرًا، بينما يكون إجهاد الضغط الناتج عن المنطقة ذات شدة التبريد المنخفضة صغيرًا. ويؤدي التبريد غير المتساوي إلى توزيع غير متساوٍ للإجهاد على سطح الزجاج.

زاوية الرؤية

يرجع سبب رؤيتنا لبقعة الإجهاد إلى استقطاب الضوء الطبيعي في نطاق الضوء المرئي عند مروره عبر الزجاج. فعندما ينعكس الضوء عن سطح الزجاج (الوسط الشفاف) بزاوية معينة، يكون جزء منه مستقطباً ويمر عبر الزجاج، بينما يكون جزء آخر من الضوء المنكسر مستقطباً أيضاً. وعندما يتساوى ظل زاوية سقوط الضوء مع معامل انكسار الزجاج، يصل الاستقطاب المنعكس إلى أقصى قيمة له. يبلغ معامل انكسار الزجاج 1.5، وأقصى زاوية سقوط للاستقطاب المنعكس هي 56 درجة. أي أن الضوء المنعكس عن سطح الزجاج عند زاوية سقوط 56 درجة يكون مستقطباً بالكامل تقريباً. أما بالنسبة للزجاج المقسى، فإن الضوء المنعكس الذي نراه ينعكس من سطحين، لكل منهما انعكاسية 4%. يمر الضوء المنعكس من السطح الثاني، الأبعد عنا، عبر الزجاج المُجهد، بينما يتداخل الضوء المنعكس من السطح الأول مع سطح الزجاج مُنتجاً بقعاً ملونة. لذا، تكون صفيحة الإجهاد أكثر وضوحًا عند معاينة الزجاج بزاوية سقوط 56 درجة. وينطبق المبدأ نفسه على الزجاج العازل المقسّى نظرًا لوجود أسطح عاكسة أكثر وضوء مستقطب أكثر. بالنسبة للزجاج المقسّى الذي يحمل نفس مستوى الإجهاد غير المتساوي، تكون بقع الإجهاد التي نراها أكثر وضوحًا وأثقل.

سمك الزجاج

بما أن الضوء ينتشر في الزجاج بسماكات مختلفة، فكلما زادت السماكة، زاد طول المسار البصري، وزادت فرص استقطاب الضوء. لذلك، بالنسبة للزجاج ذي مستوى الإجهاد نفسه، كلما زادت السماكة، ازداد لون بقع الإجهاد كثافةً.

أنواع الزجاج

تؤثر أنواع الزجاج المختلفة بشكل مختلف على الزجاج الذي يتعرض لنفس مستوى الإجهاد. على سبيل المثال، يبدو زجاج البوروسيليكات أفتح لونًا من زجاج الصودا والجير.

بالنسبة للزجاج المقسّى، يصعب للغاية التخلص تماماً من نقاط الإجهاد نظراً لخصوصية مبدأ تقويته. مع ذلك، باختيار معدات متطورة والتحكم الدقيق في عملية الإنتاج، يمكن تقليل نقاط الإجهاد والحفاظ على المظهر الجمالي دون التأثير عليه.

زجاج سايداهي شركة عالمية رائدة في مجال معالجة الزجاج، تتميز بجودة منتجاتها العالية وأسعارها التنافسية والتزامها بمواعيد التسليم. تُقدم الشركة خدمات تخصيص الزجاج في مجالات متنوعة، وتتخصص في زجاج لوحات اللمس، ولوحات مفاتيح الزجاج، وزجاج AG/AR/AF/ITO/FTO، وشاشات اللمس الداخلية والخارجية.