كيف يُصنع الزجاج المقسى؟

الزجاج المقسّى أقوى بأربع مرات تقريبًا من الزجاج العادي أو المُلدّن. وعلى عكس الزجاج المُلدّن الذي قد يتحطم إلى شظايا حادة عند كسره، يتكسر الزجاج المقسّى إلى قطع صغيرة غير ضارة نسبيًا. ونتيجة لذلك، يُستخدم الزجاج المقسّى في البيئات التي تُشكّل فيها سلامة الإنسان أولوية. تشمل استخداماته النوافذ الجانبية والخلفية في المركبات، وأبواب المداخل، وحجيرات الاستحمام، وملاعب رياضة الراكت بول، وأثاث الحدائق، وأفران الميكروويف، والمناور.

لتحضير الزجاج لعملية التقسية، يجب أولاً تقطيعه إلى الحجم المطلوب. (قد يحدث انخفاض في المتانة أو تلف للمنتج إذا تمت أي عمليات تصنيع، مثل الحفر أو التشكيل، بعد المعالجة الحرارية). ثم يُفحص الزجاج بحثًا عن أي عيوب قد تتسبب في كسره في أي مرحلة من مراحل التقسية. تُستخدم مادة كاشطة، مثل ورق الصنفرة، لإزالة الحواف الحادة من الزجاج، ثم يُغسل.
إعلان

بعد ذلك، يخضع الزجاج لعملية معالجة حرارية يمر خلالها عبر فرن تقسية، إما على دفعات أو بشكل مستمر. يسخن الفرن الزجاج إلى درجة حرارة تتجاوز 600 درجة مئوية (المعيار الصناعي هو 620 درجة مئوية). ثم يخضع الزجاج لعملية تبريد تحت ضغط عالٍ تُسمى "التبريد السريع". خلال هذه العملية، التي تستغرق ثوانٍ معدودة، يُدفع هواء مضغوط بقوة على سطح الزجاج من مجموعة من الفوهات في مواقع مختلفة. يُبرد التبريد السريع الأسطح الخارجية للزجاج أسرع بكثير من مركزه. ومع تبريد مركز الزجاج، يحاول الانفصال عن الأسطح الخارجية. ونتيجة لذلك، يبقى المركز تحت ضغط، بينما تتعرض الأسطح الخارجية للانضغاط، مما يُكسب الزجاج المقسى قوته.

ينكسر الزجاج تحت تأثير الشد بسهولة أكبر بخمس مرات تقريبًا من انكساره تحت تأثير الضغط. ينكسر الزجاج المُلدّن عند ضغط 6000 رطل لكل بوصة مربعة (psi). أما الزجاج المُقسّى، وفقًا للمواصفات الفيدرالية، فيجب أن يكون ضغط سطحه 10000 رطل لكل بوصة مربعة أو أكثر؛ وينكسر عادةً عند ضغط 24000 رطل لكل بوصة مربعة تقريبًا.

هناك طريقة أخرى لصنع الزجاج المقسى وهي التقسية الكيميائية، حيث تتبادل مواد كيميائية مختلفة الأيونات على سطح الزجاج لإحداث ضغط. ولكن نظرًا لأن هذه الطريقة مكلفة للغاية مقارنة باستخدام أفران التقسية والتبريد السريع، فإنها ليست شائعة الاستخدام.