Die Hauptursache für die spontane Explosion von gehärtetem Glas liegt in den darin vorhandenen Verunreinigungen und Defekten, die unter der langfristigen Einwirkung von Spannungen brechen. International geht man allgemein davon aus, dass die Selbstexplosionsrate von gehärtetem Glas etwa 0,1 % bis 0,3 % beträgt, dies ist jedoch nur ein statistischer Durchschnitt. Das Risiko eines bestimmten Glasstücks wird durch folgende Faktoren bestimmt:
Interner entscheidender Faktor (das Glas selbst)
Dies ist die Hauptursache für die Selbstexplosion- und macht mehr als 98 % aus.
Verunreinigungen durch Nickelsulfid (NiS).
Dies ist der bekannteste und wichtigste Grund. Während des Herstellungsprozesses von Glasscheiben können extrem geringe Mengen an Nickel und Schwefel eingemischt werden, wodurch Nickelsulfidkristalle in geschmolzenem Zustand bei hohen Temperaturen entstehen.
Das Prinzip der „Phasenübergangsexpansion“: Nickelsulfidkristalle existieren in zwei Formen: der Phase bei hohen Temperaturen und der Phase bei niedrigen Temperaturen. Der Abschreckvorgang vongehärtetes Glasist extrem schnell und die -Phase NiS wird im Glas „eingefroren“. Bei Raumtemperatur wandelt sich die Phase langsam in die Phase um, während sich ihr Volumen um ca. 2-4 % ausdehnt.
Spannungskonzentration: Befindet sich diese Verunreinigung zufällig in der Zugspannungszone der Glasplatte (der zentralen Schicht des gehärteten Glases), stört der enorme Druck, der durch ihre Volumenausdehnung entsteht, das Spannungsgleichgewicht des umgebenden Glases, was dazu führt, dass das gesamte Glasstück sofort zerbricht. Das typische „Schmetterlingsflecken“-Muster nach dem Riss, mit Nickelsulfid-Verunreinigungen in der Mitte.
Andere Verunreinigungen und Blasen
Neben Nickelsulfid können auch andere harte Verunreinigungen in den Glasrohstoffen, wie etwa Aluminiumoxid- und Quarzpartikel, aufgrund ihrer von der Glasmatrix unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten Spannungskonzentrationen verursachen.
Auch Blasen oder Steine (ungeschmolzene Rohstoffe) im Glas können während des Härtungsprozesses zu Schwachstellen werden und das Risiko einer Selbstexplosion erhöhen.
Der Härtebelastungsgrad von Glas
Je höher der Härtegrad, desto größer ist die Festigkeit des Glases, desto höher ist aber auch die im Inneren gespeicherte Spannungsenergie.
Wenn die Spannung zu groß und ungleichmäßig ist, befindet es sich von selbst in einem instabilen Zustand. Sobald ein geringfügiger Defekt ausgelöst wird, wird die Energie schnell freigesetzt, was zu einer Selbstexplosion führt.
Äußere Einflussfaktoren (Verarbeitung, Installation und Nutzung)
Obwohl diese Faktoren nicht direkt zu einer Selbstexplosion führen, können sie das Risiko einer Selbstexplosion erheblich erhöhen oder zum „letzten Tropfen, der das Fass zum Überlaufen bringt“ werden.
Verarbeitungs- und Designfaktoren
Kanten- und Eckenschäden: Wenn die Kanten und Ecken des Glases während des Schneidens, Transports und der Installation Absplitterungen oder Risse aufweisen, werden diese Defekte zu Spannungskonzentrationspunkten, die die Gesamtfestigkeit des Glases erheblich verringern und eine Selbstexplosion auslösen.
Bohren und Schlitzen: Jedes Schneiden oder Bohren von Glas verändert dessen Spannungsverteilung und erzeugt Bereiche mit hoher -Spannung an den Rändern der Löcher und Nuten. Bei unsachgemäßer Handhabung oder unangemessener Konstruktion erhöht sich die Gefahr einer Selbstexplosion.
Größe und Dicke: Im Allgemeinen gilt: Je größer und dicker das Glas, desto komplexer ist die interne Spannungsverteilung, desto höher ist die gespeicherte Energie und desto höher ist theoretisch das Risiko einer Selbstexplosion.
Installationsfaktoren
Montagebeanspruchung: Wenn der Montagerahmen uneben oder verdreht ist oder zu harte Abstandhalter verwendet werden, kommt es bereits bei der Montage zu einer zusätzlichen Biegebeanspruchung bzw. punktuellen Kontaktbeanspruchung des Glases. Durch diese Art der „Zwangsmontage“ bleibt das Glas über lange Zeit einer hohen Belastung ausgesetzt.
Unzureichender Spalt: Zwischen Glas und Rahmen ist nicht genügend Dehnungsfuge vorhanden. Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert und sich das Glas aufgrund von Hitze und Kälte ausdehnt und zusammenzieht, wird es vom Rahmen zusammengedrückt, was zu zusätzlicher Spannung führt.
Nutzen Sie Umweltfaktoren
Wärmespannung: Verschiedene Teile des Glases werden ungleichmäßig erhitzt (z. B. ist ein Teil direkt dem Sonnenlicht ausgesetzt, während der andere im Schatten liegt), der erhitzte Teil dehnt sich aus und der gekühlte Teil begrenzt seine Ausdehnung, wodurch thermische Spannungen im Glas entstehen. Diese Art von Stress kann, wenn er mit Härtestress überlagert wird, eine Selbstexplosion auslösen.
Winddruck und Vibrationen: Langfristige Einwirkung von starkem Winddruck oder anhaltenden Vibrationen durch Verkehr und Maschinen in der Nähe können zur Ermüdung des Glases führen und seine Festigkeit verringern.
Plötzliche Temperaturschwankungen: Im kalten Winter beispielsweise trifft ein Stück Glas, das durch eine Innenheizung erhitzt wurde, plötzlich auf eisigen Regen. Der starke Temperaturschock kann auch zum Bruch führen.
Wie kann das Risiko einer Selbstexplosion-reduziert werden?
Wenn die Gründe verstanden sind, können entsprechende vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden
Wählen Sie qualitativ hochwertige Rohglasscheiben: Verwenden Sie Rohglasscheiben von bekannten Marken mit gutem Ruf. Ihre Produktionsprozesse werden streng kontrolliert und der Gehalt an Verunreinigungen ist geringer.
Führen Sie eine Homogenisierungsbehandlung (Heat Soak Test, HST) durch:
Dies ist die wirksamste Methode, um die Selbstexplosion von Nickelsulfid zu verhindern. Geben Sie das gehärtete Glas in den Homogenisierungsofen, erhitzen Sie es auf 290 Grad ±10 Grad und halten Sie es für einen bestimmten Zeitraum aufrecht.
Dieser Prozess simuliert die natürliche Umgebung über mehrere Jahre oder sogar Jahrzehnte und führt dazu, dass das Glas, das instabile NiS-Verunreinigungen enthält, unter kontrollierten Bedingungen vorzeitig zerbricht. Nach der Homogenisierungsbehandlung kann die Selbstexplosionsrate auf 0,01 % bis 0,03 % reduziert werden.
Für Vorhangfassaden von Hochhäusern, Oberlichter, Duschräume und andere Orte mit Sicherheitsanforderungen wird dringend empfohlen, homogenes gehärtetes Glas zu verwenden.
Standardisierte Verarbeitung und Montage: Sichern Sie die Qualität beim Glasschneiden, Kantenschleifen und Bohren und vermeiden Sie Beschädigungen an Ecken und Kanten. Verwenden Sie beim Einbau nachgiebige Rahmen und Abstandshalter, um eine gleichmäßige Kraftverteilung zu gewährleisten und ausreichend Dehnungsfugen zu lassen.
Verwendung von ultra-klarem Glas: Ultra-klares Glas hat einen niedrigen Eisengehalt, reinere Rohstoffe und sehr wenige innere Verunreinigungen (einschließlich Nickel). Seine Selbstexplosionsrate ist viel geringer als die von gewöhnlichem Floatglas.
Zusammenfassung
Selbst-Die Selbstexplosion von gehärtetem Glas ist ein Phänomen mit geringer-Wahrscheinlichkeit, aber tatsächlich vorhanden. Der Kern davon ist das Ergebnis der kombinierten Wirkung innerer Verunreinigungen (insbesondere Nickelsulfid) und äußerer hoher Beanspruchung. Durch die Auswahl hochwertiger Rohstoffe, die Durchführung einer Homogenisierungsbehandlung sowie die Durchführung einer standardisierten Verarbeitung und Installation kann das Risiko auf einem sehr niedrigen Niveau kontrolliert werden.
