فرآیند شکل گیری لایه تنش فشاری در شیشه های فیزیکی
گرمایش قبل از-تصفیه: شیشه آنیل شده معمولی به طور یکنواخت تا 50 تا 60 درجه بالاتر از دمای انتقال شیشه ای خود (Tg)-تقریباً 620 تا 700 درجه -گرم می شود و شیشه را به حالت ویسکوالاستیک و قابل تغییر شکل می دهد و هرگونه تنش های داخلی را از بین می برد{7}.
خاموش کردن/خنک کردن سریع: هوای سرد با فشار بالا به طور یکنواخت روی هر دو سطح شیشه به طور همزمان دمیده می شود. دمای سطح به شدت کاهش می یابد و باعث می شود لایه سطحی ابتدا سرد، منقبض و جامد شود. در این مرحله، لایه داخلی در دمای بالا و حالت چسبناک باقی میماند و به تنشهای ایجاد شده توسط انقباض سطحی اجازه میدهد تا به طور کامل از طریق جریان چسبناک لایه داخلی شل شوند.
انقباض محدود ایجاد استرس: با ادامه خنک شدن شیشه تا دمای اتاق، لایه داخلی سرد می شود و شروع به انقباض در حجم می کند. با این حال، از آنجایی که لایه سطحی به طور کامل جامد شده است و نمی تواند به طور همزمان منقبض شود، انقباض لایه داخلی به دلیل سفتی سطح سخت شده محدود می شود. این در نهایت منجر به تشکیل یک لایه تنش فشاری دائمی و یکنواخت بر روی سطح میشود که یک لایه تنش کششی مربوطه در داخل برای حفظ تعادل تشکیل میشود.
فرآیند تشکیل لایه تنش فشاری در شیشه سکوریت شده شیمیایی
محیط تبادل یونی در دمای پایین-: شیشه در محلول نمک قلیایی مذاب در دمای تقریباً 400 درجه غوطه ور می شود. از آنجایی که این دما کمتر از دمای انتقال شیشه ای است، شیشه دچار تغییر شکل ماکروسکوپی نمی شود.
بزرگ-جایگزینی و ازدحام یون: یونهای سدیم (یا یونهای لیتیوم) کوچکتر در لایه سطح شیشه با یونهای پتاسیم بزرگتر از محلول نمک مبادله میشوند. یون های پتاسیم بزرگتر خود را در جای خالی یونی موجود در سطح شیشه جاسازی می کنند.
اثر ازدحام ایجاد تنش فشاری: حجم زیاد یون های پتاسیم یک اثر "ازدحام" یا "پر کردن" در لایه سطحی ایجاد می کند. این اختلاف حجمی بین یون های قلیایی باعث ایجاد تنش فشاری می شود. میزان تبادل یونی و عمق لایه تبادل مستقیماً ضخامت لایه تنش فشاری و بزرگی تنش فشاری را تعیین می کند.
