GLAS 1
Därför blir glaset både tunt och starkt Huvudingr
ediensen i nästan allt glas är kiseldioxid (sand). Eftersom det har en hög smältpunkt används andra ämnen som natriumoxid för att sänka smältpunkten och göra det mer lättarbetat och billigare att producera. Kemikalier kan också förse glaset med speciella egenskaper. Exempelvis tolerans för höga temperaturer och värmereflekterande glas. Men det kan uppstå problem när kompositionen förändras. Minsta förändring kan resultera i ett drastiskt förändrat material. Vissa ämnen kan minska smältpunkten men ger ett mindre homogent material och maximering av styrkan riskerar att innebära att glaset kan krossas på ett explosivt och våldsamt sätt när det väl krossas. Tillverkningsprocesserna och den exakta sammansättningen i olika typer av glas är noggrant vaktade hemligheter. Ett av de viktigaste stegen i glasstillverkningen är kylningen av materialet. I storskalig tillverkning av glas är det viktigt att materialet får svalna gradvis och uniformt för att minimera intern stress som skulle kunna göra materialet svagare. Målet med härdat glas är att hitta rätt jämvikt mellan det inre och yttre skiktet av ett material. Det kan göra materialet starkare. Om man hettar upp ett glas tills det mjuknar och sedan kyler utsidan så drar utsidan snabbt ihop sig medan insidan fortfarande är smält. När kärnan på glaset kallnar strävar det efter att krympa och drar åt sig skalet på utsidan. En zon av spänning bildas på insidan. Medan utsidan blir ännu mer komprimerad. Men härdat glas går sönder om man bryter igenom det yttre hårda lagret till den inre spänningszonen. Samspelet mellan kompression och spänning demonstreras kanske bäst av det som kallans ”Prins Ruperts droppe”. Droppar som formats genom att droppa smält glas i isvatten. Den bredare delen av huvudet på dropparna kan motstå mycket hård behandling som upprepade hammarslag. Men den tunna svansen på dropparna är sårbarare. Om man skadar svansen på dropparna kan materialet närmast explodera i en hastighet på 300 kilometer i timmen genom att frigöra inre spänningar. I vissa fall kan Prins Ruperts droppar till och med explodera med sådan kraft att de avger en liten ljusblixt. Tillverkningsmetoden med ”fusion draw” ger ett högkvalitativt glas med mycket lite av de små ojämnheter och orenheter som annars kan påverka den teoretiska styrkan på glaset som är mycket starkt i sig. Glaset i mobiltelefoner, surfplattor, datorer och TV-skärmar härdas genom kemisk härdning som åstadkommer ett starkare material genom jonväxling och som har flera fördelar jämfört med vanligt termisk härdning. Bland annat genom att det reagerar mindre våldsamt när det går sönder. Cornings Gorillaglas har förbättras i flera steg och är nu enligt tillverkaren omkring tio gånger starkare än vanligt planglas. Något som gör det möjligt att tillverka mycket tunna men starka glas. Exakt hur sammansättningen ser ut är hemligt. Men Gorillaglas innehåller kisel dioxid, aliuminum, magnesium, kalium och natrium. En viktig del av receptet är den kemiska härdningen. När glaset doppas i ett bad av smält kaliumsalt värms det upp och expanderar. Natrium och kalium är i samma grupp av den periodiska tabellen vilket betyder att de har liknande beteende och egenskaper. Värmen från badet ökar transporten av natriumjoner från glaset och motsvarande kaliumjoner flyter in och tar deras plats. Men eftersom kaliumjoner är större än natriumjoner packas de tätare i utrymmet. När glaset kyls ner trängs de ihop i utrymmet och det bildas en yta med ett högre tryck som gör glaset flera gånger starkare än annat glas. / Prins Ruperts Droppe 32 GLAS 1.2015 / tunt och starkt /