La causa fundamental de la explosión espontánea del vidrio templado radica en las impurezas y defectos existentes en su interior, que se rompen bajo el efecto-a largo plazo del estrés. En general, a nivel internacional se cree que la tasa de auto-explosión del vidrio templado es de alrededor del 0,1% al 0,3%, pero esto es sólo un promedio estadístico. Para una pieza de vidrio específica, su riesgo está determinado por los siguientes factores:
Factor decisivo interno (el propio cristal)
Esta es la principal causa de auto-explosión y representa más del 98 %.
Impurezas de sulfuro de níquel (NiS)
Ésta es la razón más famosa y principal. Durante el proceso de producción de láminas de vidrio, se pueden mezclar cantidades extremadamente pequeñas de níquel y azufre, formando cristales de sulfuro de níquel en un estado fundido a alta-temperatura.
El principio de "expansión de transición de fase": los cristales de sulfuro de níquel existen en dos formas: la fase a altas temperaturas y la fase a bajas temperaturas. El proceso de enfriamiento devidrio templadoes extremadamente rápido y la -fase NiS está "congelada" dentro del vidrio. A temperatura ambiente, la fase se transforma lentamente en fase, mientras que su volumen se expande aproximadamente entre un 2 y un 4%.
Concentración de tensión: si esta impureza se encuentra en la zona de tensión de tracción de la placa de vidrio (la capa central de vidrio templado), la enorme presión generada por su expansión de volumen alterará el equilibrio de tensión del vidrio circundante, provocando que toda la pieza de vidrio se rompa instantáneamente. El patrón típico de "mancha de mariposa" después del craqueo, con impurezas de sulfuro de níquel en el centro.
Otras impurezas y burbujas.
Además del sulfuro de níquel, otras impurezas duras en las materias primas del vidrio, como la alúmina y las partículas de cuarzo, también pueden causar concentración de tensiones debido a sus diferentes coeficientes de expansión térmica de la matriz de vidrio.
Las burbujas o piedras (materias primas no derretidas) en el vidrio también pueden convertirse en puntos débiles durante el proceso de templado, lo que aumenta el riesgo de auto-explosión.
El nivel de tensión de templado del vidrio.
Cuanto mayor sea el grado de templado, mayor será la resistencia del vidrio, pero mayor será la energía de tensión almacenada en su interior.
Si la tensión es demasiado grande y desigual, se encontrará en un estado inestable por sí solo. Una vez que se activa un defecto menor, la energía se liberará rápidamente, lo que provocará una auto-explosión.
Factores Inductores Externos (Procesamiento, Instalación y Uso)
Aunque estos factores no causan directamente la auto-explosión, pueden aumentar significativamente el riesgo de auto-explosión o convertirse en "la última gota que colma el vaso".
Factores de procesamiento y diseño.
Daños en bordes y esquinas: durante los procesos de corte, transporte e instalación, si los bordes y esquinas del vidrio muestran astillas o grietas, estos defectos se convertirán en puntos de concentración de tensión, lo que reducirá en gran medida la resistencia general del vidrio e inducirá una auto-explosión.
Perforación y ranurado: cualquier corte o perforación de vidrio alterará su distribución de tensión, creando áreas de alta-tensión en los bordes de los agujeros y ranuras. Si no se maneja adecuadamente o se diseña de manera poco razonable, aumentará el riesgo de auto-explosión.
Tamaño y grosor: generalmente, cuanto más grande y grueso es el vidrio, más compleja es la distribución de la tensión interna, mayor es la energía que almacena y, en teoría, mayor es el riesgo de auto-explosión.
Factores de instalación
Esfuerzo de instalación: si el marco de instalación es desigual, está torcido o se utilizan espaciadores demasiado duros, el vidrio ya estará sujeto a un esfuerzo de flexión adicional o un esfuerzo de contacto puntual durante la instalación. Este tipo de "instalación forzada" mantendrá el vidrio bajo una carga elevada durante mucho tiempo.
Espacio insuficiente: No queda suficiente espacio de expansión entre el vidrio y el marco. Cuando la temperatura ambiente cambia y hace que el vidrio se expanda y contraiga debido al calor y al frío, el marco lo apretará, generando una tensión adicional.
Utilice factores ambientales.
Estrés térmico: diferentes partes del vidrio se calientan de manera desigual (por ejemplo, una parte está expuesta directamente a la luz solar mientras la otra está a la sombra), la parte calentada se expande y la parte enfriada restringe su expansión, generando así estrés térmico dentro del vidrio. Este tipo de estrés, cuando se superpone a un estrés moderado, puede inducir una auto-explosión.
Presión del viento y vibración: la exposición-a largo plazo a una fuerte presión del viento o a la vibración continua del tráfico y la maquinaria cercanos puede causar fatiga en el vidrio, reduciendo su resistencia.
Cambios repentinos de temperatura: por ejemplo, en el frío invierno, un trozo de vidrio que ha sido calentado por la calefacción interior se encuentra de repente con una lluvia helada. El intenso choque térmico también puede provocar su rotura.
¿Cómo reducir el riesgo de auto-explosión?
Una vez entendidos los motivos, se pueden tomar las medidas preventivas correspondientes.
Seleccione láminas de vidrio en bruto de alta-calidad: utilice láminas de vidrio en bruto de marcas-conocidas y con buena reputación. Sus procesos de producción están estrictamente controlados y el contenido de impurezas es menor.
Realizar un tratamiento de homogeneización (Heat Soak Test, HST):
Esta es la forma más eficaz de prevenir la auto-explosión del sulfuro de níquel. Coloque el vidrio templado en el horno homogeneizador, caliéntelo a 290 grados ±10 grados y manténgalo durante un cierto período de tiempo.
Este proceso simulará el entorno natural durante varios años o incluso décadas, provocando que el vidrio que contiene impurezas inestables de NiS se rompa prematuramente en condiciones controladas. Después del tratamiento de homogeneización, la tasa de auto-explosión se puede reducir del 0,01 % al 0,03 %.
Para muros cortina, tragaluces, duchas y otros lugares de edificios de gran altura con requisitos de seguridad, se recomienda encarecidamente utilizar vidrio templado homogéneo.
Procesamiento e instalación estandarizados: garantice la calidad del corte de vidrio, el pulido de bordes y la perforación, y evite daños en esquinas y bordes. Al realizar la instalación, utilice marcos y espaciadores compatibles para garantizar una distribución uniforme de la fuerza y dejar suficientes juntas de expansión.
Uso de vidrio ultra-transparente: el vidrio ultra-transparente tiene un bajo contenido de hierro, materias primas más puras y muy pocas impurezas internas (incluido el níquel). Su tasa de auto-explosión es mucho menor que la del vidrio flotado común.
Resumen
La auto-explosión del vidrio templado es un fenómeno de baja-probabilidad, pero de hecho existe. Su esencia es el resultado del efecto combinado de las impurezas internas (especialmente el sulfuro de níquel) y el alto estrés externo. Al seleccionar materias primas de alta-calidad, realizar un tratamiento de homogeneización y realizar un procesamiento e instalación estandarizados, el riesgo se puede controlar a un nivel muy bajo.
