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安全玻璃和強化玻璃
2012/11/23
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發媽:柚子~你要玩球去外面丟啦,客廳到處都是玻璃,很危險耶~

柚子:可是外面也有停汽車阿?如果砸到汽車玻璃,不是更糟糕…

橘子:你放心啦~汽車的玻璃是用安全玻璃,不會破的啦!

發媽:真的假的?有這種事…

發爸:安全玻璃並不是完全不會破的喔,安全玻璃分成膠合玻璃或鋼絲玻璃,當受到外力撞擊這幾種「安全玻璃」,不會像普通玻璃那樣裂成碎片飛散,但是不安全的問題仍然是存在的,只是比較不會割傷手,和強化玻璃是不一樣的喔!

柚子:ㄟ?我一直以為安全玻璃和強化玻璃是一樣的東西耶!

發爸:強化玻璃是把平板玻璃加熱接近軟化點時,在玻璃表面急速冷卻,使壓縮應力分佈在玻璃表面,而引張應力則在中心層。所以當玻璃遭受到外力作用,所產生的外壓引張應力,被玻璃的強大壓縮應力所抵銷,增加玻璃使用的安全度。

橘子:我想到了,上次去參觀台灣玻璃館的時候,有看到工人在做強化玻璃,是要成形後,再做強化處理!我還知道強化玻璃是不能切割的喔

發爸:呵呵~橘子真的是太優秀了!
 
專家的話

玻璃是一種以二氧化矽為主的一種堅硬,而且不透氣的一種材質物料。安全玻璃最早是由法國的化學家維內地克在1888年到1903年之間,它進行實驗的時候,把一種叫賽璐珞的合成樹脂放在燒杯裡,結果發現當樹脂乾了以後跟燒杯黏附在一起,這時候燒杯打破了,玻璃的碎片卻都還黏附在一起,所以他就掀起了一個構想,在玻璃板上塗上了一層合成樹脂賽璐珞的溶液,讓溶劑揮發的差不多之後,放上一塊玻璃板,形成了一種三明治的結構體,然後把整個樣品在放到樹脂乾硬為止,就成了所謂碎片不會飛散的安全玻璃,這個發明在1909年取得專利。
 
另有一種安全玻璃,是用兩片平板玻璃夾著纖細但強韌的金屬線,再用可吸收紫外光的透明紫外線吸收性塑合鋼,作為中間膠模,使玻璃和金屬線緊密膠合在一起,而形成另一類型的安全玻璃。
 
而強化玻璃則分成化學法以及物理法兩大類。化學處理就是把玻璃浸在熔鹽的池中,來進行離子交換,大量的炎離子在表面進行交換,以增強玻璃表面的抗張力。因玻璃內部的離子沒有進行交換,所以這種玻璃經過化學強化之後,可以做切割、鑽孔、鍍模之用,它的耐力耐衝擊力是普通玻璃的五倍以上,比較適合作厚度兩毫米以下的玻璃。
 
另外一種以物理法進行玻璃強化,先將普通玻璃加熱到玻璃軟化溫度後,再使玻璃急速冷卻,這時候玻璃表面會快速收縮固化,但內部仍處於柔軟熔融的狀態,接著當玻璃內部也開始固化收縮的時候,由於玻璃表面已經冷卻、收縮、固化已經完成了,所以內部的收縮就強而有利地拉著表面玻璃分子,使一起收縮,結果整體的玻璃板因為內部強大壓力,而表面產生了壓縮力。
 
所以,當玻璃受外力作用產生破裂裂痕不會擴張,這樣處理的玻璃當它破碎的時候,顆粒形成鈍角,比較不會傷害人體,此型玻璃耐溫差的變化,可達攝氏兩百五十度的差異,但是以物理處理法所得的強化玻璃,是沒有辦法進行切割或鑽孔的,而玻璃表面的平整度也比強化前要差一些,必須經過後續鍍模的加工製程,加以改善,它比較適合做兩毫米以上的玻璃材質。
 
強化玻璃只要局部受損破裂,就會失去應力的平衡,並逐漸引發全面的碎裂,碎片有些是粒狀的片面分散,有的仍黏附在一起,成為一片碎片的聚合塊,發生破裂的時候,在附近的人、物,仍有可能會受到雨點般顆粒的敲打,也可能受到大塊碎片聚合塊的撞擊,故仍可能會傷及人體,所以在使用的時候還是要特別小心的。

 
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