Szkło, choć w swojej naturalnej postaci nie jest materiałem wytrzymałym, dzięki odpowiednim procesom obróbki zyskuje nowe właściwości, w tym m.in. zwiększoną odporność na uszkodzenia mechaniczne.

Choć najpopularniejszym sposobem na osiągnięcie tego efektu jest hartowanie termiczne, nie jest to jedyna metoda umożliwiające uzyskanie podobnych rezultatów.

Szkło hartowane termicznie (ESG, z j. niemieckiego Einscheiben Sicherheitsglas)

Proces hartowania termicznego to najpopularniejszy sposób obróbki szkła w celu zwiększenia jego wytrzymałość na potencjalne uderzenia. Powstała w ten sposób tafla to jednocześnie rodzaj szyby charakteryzujący się największą odpornością na uszkodzenia mechaniczne. Szkło przed poddaniem obróbce termicznej powinno mieć już swój właściwy kształt oraz oszlifowane krawędzie. Wykonane powinny być także wszystkie otwory, w których docelowo umieszczone będą okucia, a sama szyba powinna już być przycięta pod właściwy wymiar np. ościeżnicy, balustrady czy szklanej ściany. Następnie panel umieszczany jest w elektrycznym piecu, w którym podgrzewa się go do temperatury tzw. mięknięcia, wynoszącej około 570°C. Po podgrzaniu szkło schładza się gwałtownymi strumieniami chłodnego powietrza, aż osiągnie temperaturę pokojową. Należy jednak podkreślić, że w ten sposób schładzane są tylko zewnętrzne warstwy, te znajdujące się głębiej nadal pozostają plastyczne. Na spadek ich temperatury, a w konsekwencji przejście w stan stały, pozwala dopiero dalsze chłodzenie. Skurcz warstw wewnętrznych jest jednak ograniczony przez schłodzone na samym początku zewnętrzne warstwy szyby. W ten sposób w szkle powstaje określony rodzaj naprężeń – rozciągających w warstwach wewnętrznych i ściskających w zewnętrznych. Ich wartość uzależniona jest od takich czynników jak rodzaj szkła, jego grubość oraz tempo schładzania.

Hartowanie termiczne to rodzaj obróbki powodujący wzrost wytrzymałości szkła na zginanie, uderzenia, a także zmiany temperatur. Zwiększa się również nośność w przypadku obciążeń rozciągających, które występują podczas wyginania płyty szklanej. Co jednak najważniejsze, hartowanie termiczne zmienia sposób pękania szkła, które na skutek potencjalnego uszkodzenia, rozpada się na małe fragmenty o stępionych krawędziach. Dzięki temu ryzyko zranienia użytkowników jest mniejsze. Z tego właśnie powodu szkło hartowane ESG uznawane jest przez polskie przepisy jako bezpieczne.

Hartowanie chemiczne szkła

Chemiczne hartowanie to alternatywna metoda poprawy wytrzymałości szkła. Proces ten polega na wymianie jonów metali alkalicznych, które odnaleźć można w strukturze szkła, na jony o większych rozmiarach (czyli np. jony sodu zamieniane są na jony potasu). Aby osiągnąć ten efekt szkło sodowo – wapniowe należy zanurzyć w ciekłym roztworze KNO3 w temperaturze około 350°C, choć niektóre źródła podają nawet 500°C. Czas oddziaływania roztworu wynosi zazwyczaj około 12 godzin. Następująca w tym czasie wymiana mniejszych jonów na większe, prowadzi do zmiany budowy siatki krzemianowej w szkle i wzrostu jego wytrzymałości na rozciąganie o około 25% w porównaniu do zwykłej szyby.

Co jednak istotne, ten sposób hartowania ogranicza się jedynie do przypowierzchniowych warstw szklanej tafli, przez co zarysowania lub drobne uszkodzenia stosunkowo łatwo dosięgnął warstw środkowych. Oznacza to również, że naprężenia rozciągające w głębszych warstwach szkła hartowanego chemicznie są mniejsze, niż te występujące w szybie hartowanej termicznie. Dzięki temu szkło po hartowaniu chemicznym może być obrabiane, np. cięte lub nawiercane, a jeśli dojdzie do jego uszkodzenia, nie wybuchnie, jak ma to miejsce w przypadku tafli hartowanych termicznie. Należy jednak podkreślić, że z tego samego powodu, tj. niewielkich naprężeń rozciągających, w przypadku uszkodzenia szkło hartowane chemicznie prawdopodobnie pęknie na duże i ostre kawałki. Dlatego ten rodzaj szyby nie jest uznawany za szkło bezpieczne.

Szkło wzmacniane termicznie (TVG, z j. niemieckiego Teilvorgespanntes Glas)

Szyba wzmacniana, nazywana także półhartem, również poddawana jest obróbce termicznej, polegającej na podgrzaniu szkła do określonej temperatury, a następnie jego schłodzeniu. Ochładzanie odbywa się jednak zdecydowanie wolnej niż ma to miejsce podczas hartowania. Działanie to prowadzi do prawie dwukrotnego wzrostu wytrzymałość mechanicznej, ale także poprawia odporność termiczną. Właściwości szklanych elementów wzmacnianych termicznie opisane zostały w normie (PN-EN 1863-1:2012), jednak zgodnie z obowiązującymi przepisami tak europejskimi, jak i krajowymi, nie jest to szkło bezpieczne. Powodem tego jest fakt, że w porównaniu do szkła hartowanego pęka ono na zdecydowanie większe odłamki. Dlatego nie może być stosowane tam, gdzie przepisy nakazują wykorzystanie szyby bezpiecznej.

Kluczową różnią pomiędzy szkłem TVG, a ESG jest również sposób pękania. W przypadku szkła wzmocnionego termicznie pęknięcia rozchodzą się w kierunku krawędzi, przez co szyba po zniszczeniu nie wypadnie np. z ramy. Z jego pomocą wykonamy kabinę prysznicową, czy inne przeszklenia ogólnego przeznaczenia, o ile nie są one poddawane obciążeniom wynikającym m.in. z siły oddziaływania wiatru lub temperatur. Podobnie jak w przypadku hartowania, szkło wzmocnione termicznie nie może być poddawane obróbce, w tym cięciu, wierceniu i szlifowaniu. Działanie takie jak piaskowanie lub trawieniem kwasem również spowoduje spadek jego wytrzymałości.

Jak mocować szkło?

Z punktu widzenia montażu czy odpowiedniego doboru okuć do szkła, rodzaj hartowania pozostaje bez większego znaczenia. Zarówno zamki, okucia punktowe, listwy montażowe, jak i zawiasy mogą zostać użyte do montażu instalacji ze szkła hartowanego chemicznie, termicznie, lub wzmocnionego. Kluczowa różnica to kolejność podejmowanych prac – w szkle hartowanym oraz wzmocnionym termicznie otwory pod okucia (m.in. rotule jak np. z serii Piemonte, czy otwory pod śruby, z pomocą których skręcane są listwy Roma) muszą zostać wykonane przed obróbką termiczną.