در این موقعیت ایمنی مسافران در ایستگاه اولویت است. سوال اینجاست که آیا شکسته شدن شیشه آسیبی به مسافران وارد خواهد کرد؟ در بحث شیشه‌های ایمن سعی شده به این نکات توجه شود. در واقع در درجه اول مقاومت شیشه در برابر ضربات و انواع تنش‌ها بالا رود، در مرحله بعدی در صورت شکسته شدن شیشه به نحوی این اتفاق بیوفتند که ذرات تولید شده در اثر آن آسیبی به افراد وارد نکند، در ادامه به بحث زیبایی، انواع کاربردهای و مطابقت شیشه با محیط بیرون توجه شده است. تنش‌ها تنها به ضربه محدود نمی‌شود. کابین‌های دوشی و شیشه‌های مورد استفاده در حمام یکی از خطرناک‌ترین موقعیت‌ها را تجربه می‌کند زیرا تغییر دما با سرعت و شدت اتفاق می‌افتد و قسمت داخلی و بیرونی شیشه دو دمای متفاوت را تجربه می‌کند و از آن مهم‌تر کابین دوشی در مجاورت مستقیم افراد قرار می‌گیرد. کوچکترین تخریب نا ایمن این نوع شیشه‌ها جان انسان را به خطر می‌اندازد.

شیشه سکوریت چگونه تولید می‌شود؟

باید توجه داشت که فرآیند سکوریت کردن شیشه برای انواع شیشه‌ها قابل اجراست. این روند یک عملیات حرارتی است که جام شیشه را با حرارتی یکنواخت در دمای بالای 700 درجه سانتی گراد تحت تاثیر قرار می‌دهد. شیوه‌ای که در ایمن سازی به کار می‌رود بالا بردن یکنواخت دمای شیشه و سرد کردن لایه بیرونی شیشه با سرعت بالا است. این اتفاق باعث خواهد شد لایه بیرونی شیشه به سرعت سرد شود و لایه درونی شیشه زمان بیشتری برای سرد شدن نیاز داشته باشد. همین روش باعث استحکام شیشه می‌شود. زمانی که سطح شیشه سریع‌تر از قسمت بیرونی آن سرد شود تنش‌های دائمی را درون شیشه ایجاد می‌شود که استحکام آن را بالا خواهد برد. برای این کار از دو نوع کوره استفاده می‌شود. هدف ایمن سازی شیشه‌ها کاهش تهدید در زمان تخریب است. پیش از شروع فرآیند باید شیشه را به قطعات مورد نظر برش داد. هر گونه تغییر تحول با دستگاه باید پیش از ایمن سازی انجام شود. برای ایجاد شیشه‌های مقاوم ابتدا آنها را در کوره گرم کنند. درجه حرارت پیشنهادی در این مرحله 600 درجه است. سپس شیشه گرم شده در مجاورت موجی از هوای خنک در مدت 3 تا 10 ثانیه خنک می‌شود. در نتیجه در سطوح کوچک ابتدای کار تنش‌های کششی ایجاد خواهد شد. به دلیل نوع فرآیند سرد سازی تنشهای سطحی به صورت فشرده باقی میماند در حالتی که هسته مرکزی تنش‌های کششی را جبران میکند. منطقه تنش حدود 60 درصد از سطح مقطع شیشه را شامل میشود . استرس‌های سطحی قدرت شیشه را افزایش می‌دهد. به این ترتیب می‌توان  شیشه‌هایی ایمن را ایجاد کرد.

پس از فرایند مقاوم سازی، شیشه های سکوریت،  مقاومت بیشتری نسبت به استرس های حرارتی و شوک حرارتی دارند و تنش خمشی و کششی را شاهد خواهد بود. با این حال برخی ویژگی‌ها بدون تغییر باقی می مانند؛ ویژگی‌هایی مانند  رنگ ، وضوح ، ترکیب شیمیایی ، انتقال نور ، سختی ، گرانش ، ضریب انبساط ، نقطه ضعف، ، هدایت حرارتی، ، قابلیت انتقال انرژی خورشیدی.

انوع شیشه سکوریت

در ساخت شیشه‌های ایمن 4 رویکرد مشخص وجود دارد که شامل شیشه‌های مقاوم یا سخت ،شیشه‌های لمینت، شیشه‌های تقویت‌شده مشبک ، شیشه‌های تزئینی است. شیشه‌های تقویت شده مشبک توسط فرانک شومن اختراع شد. شیشه لمینت نیز در سال 1903 توسط شیمیدان فرانسوی «ادوارد بنیاددوس» (1930-1878) اختراع شد. از این 4 رویکرد به صورت ترکیبی نیز استفاده می‌شود. پرکاربردترین نوع شیشه‌های سکوریت در رویکرد شیشه‌های مقاوم قابل مشاهده است.

شیشه‌های مقاوم

شیشه‌های مقاوم یا شیشه‌های سخت از پرکاربردترین انواع شیشه‌های سکوریت هستند. با تغییرات حرارتی و شیمیایی در ماهیت این شیشه‌ها ظرفیت خمش بیرونی افزایش یافته و تنش درونی بالا میرود. همین تنش‌هاست که باعث می‌شود زمان شکسته شدن شکاف‌های کوچی در داخل شیشه ایجاد شود و به جای جدا شدن از شیشه در داخل خود فرو ریزد و تکه‌های آن به کسی آسیب نرساند. با توجه به ماهیت آن کاربرد‌های متفاوتی برای این شیشه‌ها قابل ذکر است. از این نوع شیشه سکوریت در ساخت در و پنجره، درب‌های دوشی ، تراس‌های شیشه‌ای، بالکن‌های شیشه‌ای، سینی یخچال، نمایشگرهای موبایل، شیشه‌های مناسب غواصی و انواع ماسک‌ها و وسایل آشپزخانه مورد استفاده قرار گرفته است. از سال 1977 قانون فدرال در آمریکا سازندگان محوطه حمام را موظف کرده که کابین دوشی و تجهیزات شیشه‌ای حمام را با استفاده از شیشه‌های سکوریت سخت بسازند.

خواص شیشه‌های سکوریت سخت 

یکی  از رایج‌ترین کاربردهای این نوع از شیشه در اتومبیل است. حتما به نحوه شکست آن دقت کرده‌اید. در زمان شکست قطعات شیشه آسیبی به سرنشینان وارد نخواهد کرد. پس می‌توان گفت شیشه های سخت از لحاظ فیزیکی و گرمایشی قویتر از شیشه معمولی است. برای شیشه سخت، استرس فشاری بر روی سطح شیشه باید حداقل 69 مگاپاسکال (10،000 psi) باشد. برای اینکه شیشه ایمن داشته باشیم، تنش فشاری سطح باید بیش از 100 مگاپاسکال (15،000 psi) باشد. پیامد افزایش استرس سطح در صورت شکست، نوع شکست دایره‌ای شکل شیشه است. این ویژگی باعث می شود شیشه‌های سخت برای کاربرد های مقاوم در برابر فشار و انفجار ایمن باشد.

موارد استفاده از شیشه سکوریت سخت

دستورالعمل‌های ایمنی سخت‌گیرانه‌ای برای استفاده شیشه سکوریت در پنجره‌های اتومبیل‌ها و وسایل حمل و نقل عمومی و مترو وجو دارد که ایمن‌ترین انواع این شیشه‌ها را در این کاربردها می‌طلبد. علاوه بر ضربه، این شیشه‌ها باید در برابر تغییرات حرارتی بسیار شدید در طول سال نیز آسیب نبیند. از ضربات بسیار سنگین تا ضربات تیز و کوچک را دوام بیاورد و در صورت شکست به مسافران آسیب نزند. سایر کاربردهای این نوع شیشه برای درهای بالکن، امکانات ورزشی، استخرهای شنا، درب های دوشی و حمام نمایشگاه ها و به عنوان مصالح ساختمان سازی خواهد بود.

کاربرد شیشه سکوریت سخت در ساختمان ها و سازه ها

شیشه های ضخیم نیز در ساختمان ها برای مجموعه های بدون قاب (مانند درهای شیشه ای بدون قاب)، زمان بارگذاری سازه و هر شرایطی که در صورت ایجاد تنش انسان را به خطر می اندازد، مورد استفاده قرار می گیرد. شیشه های تقویت شده می توانند از سه تا هفت برابر قوی تر از شیشه‌های حرارتی باشند. دستورالعمل‌های ساختمان در ایالات متحده نیاز به شیشه های سخت یا چند لایه در چندین موقعیت از جمله در مواجه با نور ماورابنفش،  در نزدیکی درب ها و راه پله ها، پنجره های بزرگ، پنجره‌های نزدیک به کف ، درب کشویی، آسانسور، پانل های دسترسی به آتش نشانی و نزدیک استخرها را اجباری اعلام کرده.

استفاده خانگی

شیشه سخت در دکوراسیون خانه‌ها نیز کاربرد دارد. برخی از وسایل خانگی و لوازم خانگی معمولی که از شیشه های ضخیم استفاده می کنند شامل: درب های بدون درز، تخت شیشه ای، قفسه های شیشه ای، شیشه کابینت و شیشه شومینه .