當(dāng)人們在某種照明(míng)條件下,以一定的距離和角度觀察鋼化玻璃時,在鋼化玻璃表麵(miàn)會(huì)看一些分布(bù)不十分規則的帶有(yǒu)顏色的斑紋,這種帶顏(yán)色的斑紋即我們通常所說的“應力斑”,應力斑的存在雖然不影響玻璃的反射效果(沒(méi)有反射失真),也不影響玻璃的透(tòu)射效果(不會(huì)影響分辨率,也不會產生光(guāng)學變形(xíng))。它是所有鋼化玻璃都具有的(de)一個光學特性,不是鋼(gāng)化玻璃的質量問題或質量缺陷,但鋼化玻璃(lí)作為安全玻璃應用越來越廣泛,人們對玻璃的外觀效果要(yào)求越來越高,特別是(shì)作為大麵積幕牆應用時鋼化玻(bō)璃應力(lì)斑的存(cún)在會給玻璃的外觀帶來不利影響,甚至影響到(dào)建築物的整體美觀效果,所以人們對應力斑的關(guān)注越來越強(qiáng)烈。
應力斑產生的原因
所有透明材料(liào)都(dōu)可以(yǐ)劃(huá)分為各向同性材料和各項異性材料。當光線通過各向同(tóng)性材料時,光(guāng)的速度在所有方向都一樣,出射光與入射光沒有變化(huà),退(tuì)火良好的玻璃就屬於各(gè)向同性材料。當光線通(tōng)過各項異性材料時,入射光分成兩種以不同的速度且具有不同的路程的射線,出(chū)射光與入射(shè)光發生(shēng)變化(huà),退火不良的玻璃包括鋼化玻璃就屬於各向異性材料。作為各項異性(xìng)材料的鋼化玻(bō)璃,產生(shēng)應力斑的現象可以用光彈原(yuán)理進行解釋:當一束偏振(zhèn)光通過(guò)鋼化玻(bō)璃時由於(yú)玻璃內部存在著永久應力(鋼化應力),這束光會分解為兩束傳播速(sù)度不(bú)同的(de)偏振光,即快光和(hé)慢(màn)光,又稱雙折射現象。當(dāng)某一點形成(chéng)的兩束光與在另外某一點形成的光束相(xiàng)交時,由(yóu)於光傳播速度的不同在光束(shù)相交點存在著相位差,這一點上(shàng)兩束光就會產生幹涉現象,當兩束光振幅方向相同時(shí),光強加強,產生亮視場,即亮斑;當(dāng)光振幅方向相反時,光強減弱,產生暗視場,即暗(àn)斑。隻要在鋼(gāng)化玻璃的平麵方向上(shàng)存在應(yīng)力分布不均勻就會產生應力斑。
此外玻璃表麵的反射作用使反射光和透射均發生一定的(de)偏振(zhèn)效果,進(jìn)入玻璃內部的光實際上是帶有偏振效(xiào)果的光,這就是為(wéi)什麽會看到明暗相間的條紋(wén)或斑紋的道(dào)理。
鋼化(huà)玻璃產生應力斑的工藝因素
加熱因(yīn)素
玻璃在進行淬火(huǒ)前平麵方向上存在加熱(rè)不均。加熱不均的玻(bō)璃在進行淬火冷卻後(hòu),溫度高的(de)區(qū)域將產生(shēng)壓應力較小、溫度低的區域將產生(shēng)壓應(yīng)力較大,加熱不均會使玻璃(lí)表麵上產生分布不均的壓應(yīng)力。導致加熱不均的因素主要有加熱(rè)器的功率存(cún)在(zài)差異,加熱功率大的區域溫度高,加熱(rè)功率小的區域溫度低;加熱器故障不能正(zhèng)常加熱;溫度傳感器失靈或校準不精確;溫度設定不合理,爐體的邊(biān)部有較多散熱,溫度設定應略高於中部(bù),玻璃中間吸熱多於邊部(bù),中間相對邊(biān)部(bù)溫度略高,這些因素(sù)為在設定中如未加體現將導致加(jiā)熱不均;玻璃碼(mǎ)放(fàng)不合理(lǐ),由於輥道為(wéi)熱的不良導(dǎo)體,如反(fǎn)複使用某一區域會導致該區域溫度降低(dī)而未(wèi)放玻璃的區域,該區域溫度相對較高,下一批玻璃在此區域加熱(rè)時(shí)溫度相對較(jiào)高;加熱爐密封不良,出(chū)現局部散熱(rè)較多致使溫度不均等(děng)。
冷卻因素(sù)
玻璃的鋼化過程為加(jiā)熱後進行急冷,冷(lěng)卻過程與加熱(rè)過程對鋼化應(yīng)力的形成同樣重要。玻璃在進行淬火(huǒ)前平麵(miàn)方向上存冷卻不均與出現加熱不均一樣,也會導致應力不均。冷卻強度大的(de)區域形成(chéng)的表麵壓應力大,冷卻強度小的(de)區域形成的壓應(yīng)力小,冷卻不均會使玻璃表麵上產生分布不均的(de)應力。導致冷(lěng)卻不均的因素主要有風機風嘴分布不合理,風嘴間隙不均,使玻璃表麵的風壓分(fèn)布不均,玻璃表麵冷卻不均;風嘴堵塞,部分風嘴不能正常送風;輥道(dào)導(dǎo)熱能力過大,與輥道接觸的部位被迅速冷卻,先被(bèi)冷卻的部位會形成較大的壓應(yīng)力。玻璃被不(bú)均的加熱和(hé)冷卻是應力斑產生的主要原因,隻由在鋼化爐設計和造作使用中,找出影響加熱和冷卻不均加各(gè)項因素,加強工藝控製,嚴格遵守操作規(guī)程才可以減少(shǎo)應力斑的(de)產生。
鋼化玻(bō)璃產生應力斑的其它因素
觀察角度
之所以我們能看到應力斑,是由於可見光波段(duàn)的自然光通過玻(bō)璃時發生了偏振,光線(xiàn)從玻(bō)璃(透明介質)的表麵以某一角度反(fǎn)射時,就有部分光線發生了偏(piān)振,同樣(yàng)透過玻璃的折射光也有部分發生(shēng)偏振,當光線的入射角的正切值與玻璃的折射率相等時反射偏振達到最大值。玻(bō)璃的折射率為1.5,反射偏振最大(dà)入射角為56。,即光線以56o的入射角從(cóng)玻璃表麵所反射的(de)光幾(jǐ)乎全部(bù)是偏振光。對鋼化玻璃,我們看到的反射光是從兩個各為4%反射率(lǜ)的(de)表麵反射的,離我們較遠的第二表麵的反射光經過了存在應力玻璃,這部分(fèn)光與離我們較近的第一(yī)表麵的(de)反射(shè)光在玻(bō)璃表麵發生幹(gàn)涉就產生了彩色斑紋,因此在以入(rù)射角56。觀察玻璃時應力版最明顯。同樣的道理對於鋼(gāng)化中空玻璃由於反射麵較多(duō)偏(piān)振光也較多,對於有同樣應力不(bú)均水平的鋼化玻璃,我們看到的應力斑(bān)更清楚,顯得應力斑更重。
玻璃厚度
由於(yú)光線在(zài)不同厚度的玻璃中傳播(bō),厚度越大光程越長,光線發生偏振的機會(huì)就越多,因此對同樣應力水平的玻璃(lí),厚度越大,應力斑的顏色越重.
玻璃品種
玻璃的品種不同(tóng),對同樣應力水平的玻(bō)璃產生(shēng)應力斑的效果不同,如硼(péng)矽酸鹽玻璃相對鈉鈣玻璃應力斑顏色會顯(xiǎn)得輕一些。
對於(yú)鋼化玻璃由於其增強原理的特殊性,完全消除應力斑難度很大,但通過選用先進設備,合理的控製生(shēng)產工藝(yì),是(shì)可以加少應力斑產生的,能夠達到不影響美(měi)觀效果的程度。