Hoe zijn stresspotten ontstaan?

Onder bepaalde lichtomstandigheden, wanneer gehard glas vanaf een bepaalde afstand en hoek wordt bekeken, zullen er onregelmatig verdeelde gekleurde vlekken op het oppervlak van het glas verschijnen. Deze gekleurde vlekken noemen we meestal "spanningsvlekken". Ze beïnvloeden het reflectie-effect van het glas niet (geen reflectievervorming) en ook niet het transmissie-effect (geen invloed op de resolutie, geen optische vervorming). Het is een optische eigenschap die alle geharde glassoorten hebben. Het is geen kwaliteitsprobleem of -defect van gehard glas, maar omdat het steeds vaker wordt gebruikt als veiligheidsglas en mensen steeds hogere eisen stellen aan het uiterlijk van glas, met name bij grote oppervlakken, kan de aanwezigheid van spanningsvlekken in gehard glas bij toepassing in vliesgevels het uiterlijk van het glas negatief beïnvloeden en zelfs het algehele esthetische effect van het gebouw aantasten. Daarom wordt er steeds meer aandacht besteed aan spanningsvlekken.

Oorzaken van stressplekken

Alle transparante materialen kunnen worden onderverdeeld in isotrope en anisotrope materialen. Wanneer licht door een isotroop materiaal gaat, is de lichtsnelheid in alle richtingen gelijk en verandert het uitgezonden licht niet van het invallende licht. Goed gehard glas is een isotroop materiaal. Wanneer licht door een anisotroop materiaal gaat, wordt het invallende licht opgesplitst in twee stralen met verschillende snelheden en afstanden. Het uitgezonden licht en het invallende licht veranderen. Slecht gehard glas, waaronder gehard glas, is een anisotroop materiaal. Het verschijnsel van spanningsvlekken in gehard glas kan worden verklaard door het principe van foto-elasticiteit: wanneer een gepolariseerde lichtbundel door gehard glas gaat, zal deze, vanwege de permanente spanning (hardingsspanning) in het glas, worden opgesplitst in twee gepolariseerde lichtbundels met verschillende voortplantingssnelheden, namelijk snel licht en langzaam licht. Dit verschijnsel wordt ook wel birefringentie genoemd.

Wanneer twee lichtbundels die op een bepaald punt ontstaan, een lichtbundel kruisen die op een ander punt ontstaat, ontstaat er een faseverschil op het snijpunt van de lichtbundels als gevolg van het verschil in lichtvoortplantingssnelheid. Op dit punt interfereren de twee lichtbundels. Wanneer de amplitude in dezelfde richting is, wordt de lichtintensiteit versterkt, wat resulteert in een helder gezichtsveld, oftewel heldere vlekken; wanneer de amplitude in tegengestelde richting is, wordt de lichtintensiteit verzwakt, wat resulteert in een donker gezichtsveld, oftewel donkere vlekken. Zolang er sprake is van een ongelijke spanningsverdeling in het vlak van het geharde glas, zullen er spanningsvlekken ontstaan.

Bovendien zorgt de reflectie van het glasoppervlak ervoor dat het gereflecteerde licht en het doorgelaten licht een bepaald polarisatie-effect hebben. Het licht dat het glas binnendringt, is in feite licht met een polarisatie-effect, waardoor je lichte en donkere strepen of spikkels ziet.

Verwarmingsfactor

Het glas ondergaat vóór het afkoelen een ongelijkmatige verhitting in het vlak. Nadat het ongelijkmatig verhitte glas is afgekoeld, zal het gebied met de hoge temperatuur minder drukspanning vertonen en het gebied met de lage temperatuur juist meer drukspanning. Ongelijkmatige verhitting veroorzaakt een ongelijkmatige verdeling van de drukspanning op het glasoppervlak.

Koelfactor

Het temperingsproces van glas is een proces waarbij het glas na verhitting snel afkoelt. Zowel het afkoelingsproces als het verhittingsproces zijn van belang voor de vorming van temperspanningen. De ongelijkmatige afkoeling van het glas in het vlak vóór het afkoelen is vergelijkbaar met de ongelijkmatige verhitting, wat eveneens ongelijkmatige spanningen kan veroorzaken. De drukspanning aan het oppervlak, gevormd door het gebied met een hoge afkoelingsintensiteit, is groot, terwijl de drukspanning in het gebied met een lage afkoelingsintensiteit klein is. Ongelijkmatige afkoeling leidt tot een ongelijkmatige spanningsverdeling op het glasoppervlak.

Kijkhoek

De reden waarom we spanningsvlekken kunnen zien, is dat natuurlijk licht in het zichtbare spectrum gepolariseerd is wanneer het door glas gaat. Wanneer licht onder een bepaalde hoek van het glasoppervlak (een transparant medium) weerkaatst, is een deel van het licht gepolariseerd en gaat het ook door het glas. Een deel van het gebroken licht is eveneens gepolariseerd. Wanneer de tangens van de invalshoek van het licht gelijk is aan de brekingsindex van het glas, bereikt de gereflecteerde polarisatie zijn maximum. De brekingsindex van glas is 1,5 en de maximale invalshoek voor gereflecteerde polarisatie is 56°. Dat wil zeggen dat het licht dat onder een invalshoek van 56° van het glasoppervlak weerkaatst, vrijwel volledig gepolariseerd is. Bij gehard glas is het gereflecteerde licht dat we zien afkomstig van twee oppervlakken met elk een reflectiviteit van 4%. Het gereflecteerde licht van het tweede oppervlak, dat verder van ons verwijderd is, gaat door het gespannen glas. Dit deel van het licht is dichter bij ons. Het gereflecteerde licht van het eerste oppervlak interfereert met het glasoppervlak en produceert gekleurde spikkels. Daarom is de spanningsplaat het duidelijkst zichtbaar wanneer het glas onder een invalshoek van 56 graden wordt bekeken. Hetzelfde principe geldt voor gehard isolatieglas, omdat dit meer reflecterende oppervlakken en meer gepolariseerd licht bevat. Bij gehard glas met dezelfde mate van ongelijkmatige spanning zijn de spanningspunten die we zien duidelijker en lijken ze zwaarder.

glasdikte

Omdat licht zich voortplant in glas van verschillende diktes, geldt dat hoe groter de dikte, hoe langer het optische pad en hoe meer mogelijkheden er zijn voor polarisatie van het licht. Daarom geldt voor glas met hetzelfde spanningsniveau dat hoe groter de dikte, hoe intenser de kleur van de spanningsvlekken.

Glasvariëteiten

Verschillende glassoorten hebben een verschillend effect op glas met dezelfde spanning. Zo zal borosilicaatglas bijvoorbeeld lichter van kleur lijken dan sodakalkglas.

Bij gehard glas is het door de specifieke eigenschappen van het versterkingsprincipe erg moeilijk om spanningspunten volledig te elimineren. Door geavanceerde apparatuur te gebruiken en het productieproces goed te controleren, is het echter mogelijk om de spanningspunten te verminderen tot een niveau waarop het esthetische effect niet wordt aangetast.

Saida Glassis een erkende wereldwijde leverancier van hoogwaardige, concurrerende prijzen en stipte levertijden voor de diepgaande verwerking van glas. Wij personaliseren glas voor een breed scala aan toepassingen en zijn gespecialiseerd in touchpanelglas, schakelglas, AG/AR/AF/ITO/FTO-glas en touchscreens voor binnen- en buitengebruik.