La cause fondamentale de l'explosion spontanée du verre trempé réside dans les impuretés et les défauts présents à l'intérieur, qui se brisent sous l'effet-à long terme du stress. On estime généralement au niveau international que le taux d'auto-explosion du verre trempé est d'environ 0,1 % à 0,3 %, mais il ne s'agit que d'une moyenne statistique. Pour un morceau de verre spécifique, son risque est déterminé par les facteurs suivants :
Facteur décisif interne (le verre lui-même)
Il s'agit de la principale cause d'auto--explosion, représentant plus de 98 %.
Impuretés de sulfure de nickel (NiS)
C’est la raison la plus connue et la plus importante. Au cours du processus de production de feuilles de verre, des quantités extrêmement infimes de nickel et de soufre peuvent être mélangées, formant des cristaux de sulfure de nickel à l'état fondu à haute température.
Le principe de « l'expansion par transition de phase » : Les cristaux de sulfure de nickel existent sous deux formes : la phase à haute température et la phase à basse température. Le processus de trempe deverre trempéest extrêmement rapide et la phase -NiS est "gelée" à l'intérieur du verre. À température ambiante, la phase se transforme lentement en phase, tandis que son volume augmente d'environ 2 à 4 %.
Concentration de contraintes : Si cette impureté se trouve dans la zone de contrainte de traction de la plaque de verre (la couche centrale du verre trempé), l'énorme pression générée par son expansion volumique perturbera l'équilibre des contraintes du verre environnant, provoquant l'éclatement instantané de l'ensemble du morceau de verre. Le motif typique de « tache papillon » après fissuration, avec des impuretés de sulfure de nickel au centre.
Autres impuretés et bulles
Outre le sulfure de nickel, d'autres impuretés dures présentes dans les matières premières en verre, telles que les particules d'alumine et de quartz, peuvent également provoquer une concentration de contraintes en raison de leurs différents coefficients de dilatation thermique par rapport à la matrice de verre.
Les bulles ou les cailloux (matières premières non fondues) présents dans le verre peuvent également devenir des points faibles pendant le processus de trempe, augmentant ainsi le risque d'auto-explosion.
Le niveau de contrainte de trempe du verre
Plus le degré de trempe est élevé, plus le verre est résistant, mais plus l'énergie de contrainte emmagasinée à l'intérieur est élevée.
Si la contrainte est trop importante et inégale, elle sera elle-même dans un état instable. Une fois qu'un défaut mineur est déclenché, l'énergie sera libérée rapidement, conduisant à une auto-explosion.
Facteurs inducteurs externes (traitement, installation et utilisation)
Bien que ces facteurs ne provoquent pas directement une auto-explosion-, ils peuvent augmenter considérablement le risque d'auto-explosion-ou devenir la « goutte d'eau qui fait déborder le vase ».
Facteurs de traitement et de conception
Dommages aux bords et aux coins : pendant les processus de découpe, de transport et d'installation, si les bords et les coins du verre présentent des éclats ou des fissures, ces défauts deviendront des points de concentration de contraintes, réduisant considérablement la résistance globale du verre et provoquant une auto--explosion.
Perçage et rainurage : toute découpe ou perçage du verre modifiera sa répartition des contraintes, créant des zones de contraintes élevées-sur les bords des trous et des rainures. S'il n'est pas géré correctement ou conçu de manière déraisonnable, le risque d'auto-explosion augmentera.
Taille et épaisseur : en général, plus le verre est grand et épais, plus la répartition des contraintes internes est complexe, plus l'énergie qu'il stocke est élevée et plus le risque d'auto-explosion est théoriquement élevé.
Facteurs d'installation
Contrainte d'installation : si le cadre d'installation est inégal, tordu ou si des entretoises trop dures sont utilisées, le verre sera déjà soumis à une contrainte de flexion supplémentaire ou à une contrainte de contact ponctuel lors de l'installation. Ce type de « pose forcée » maintiendra le verre sous forte charge pendant longtemps.
Espace insuffisant : il n’y a pas assez d’espace de dilatation entre le verre et le cadre. Lorsque la température ambiante change et provoque la dilatation et la contraction du verre en raison de la chaleur et du froid, il sera comprimé par le cadre, générant ainsi une contrainte supplémentaire.
Utiliser des facteurs environnementaux
Stress thermique : Différentes parties du verre sont chauffées de manière inégale (par exemple, une partie est directement exposée au soleil tandis que l'autre est à l'ombre), la partie chauffée se dilate et la partie refroidie restreint son expansion, générant ainsi une contrainte thermique au sein du verre. Ce type de stress, lorsqu'il est superposé à un stress de trempe, peut provoquer une auto--explosion.
Pression du vent et vibrations :-une exposition prolongée à une forte pression du vent ou à des vibrations continues provenant de la circulation et des machines à proximité peuvent provoquer une fatigue du verre, réduisant ainsi sa résistance.
Changements brusques de température : par exemple, pendant un hiver froid, un morceau de verre chauffé par le chauffage intérieur rencontre soudainement une pluie verglaçante. Le choc thermique intense peut également provoquer sa rupture.
Comment réduire le risque d'auto-explosion ?
Après avoir compris les raisons, des mesures préventives correspondantes peuvent être prises
Sélectionnez des feuilles de verre brut de haute-qualité : utilisez des feuilles de verre brut de-marques connues et jouissant d'une bonne réputation. Leurs processus de production sont strictement contrôlés et la teneur en impuretés est plus faible.
Réaliser un traitement d'homogénéisation (Heat Soak Test, HST) :
Il s'agit du moyen le plus efficace d'empêcher l'auto--explosion du sulfure de nickel. Mettez le verre trempé dans le four d'homogénéisation, chauffez-le à 290 degrés ± 10 degrés et maintenez-le pendant un certain temps.
Ce processus simulera l’environnement naturel pendant plusieurs années, voire décennies, provoquant l’éclatement prématuré du verre contenant des impuretés NiS instables dans des conditions contrôlées. Après le traitement d'homogénéisation, le taux d'auto-explosion peut être réduit de 0,01 % à 0,03 %.
Pour les murs-rideaux des immeubles de grande hauteur, les lucarnes, les salles de douche et autres lieux soumis à des exigences de sécurité, il est fortement recommandé d'utiliser du verre trempé homogène.
Traitement et installation standardisés : garantissez la qualité de la découpe du verre, du meulage des bords et du perçage, et évitez d'endommager les coins et les bords. Lors de l'installation, utilisez des cadres et des entretoises conformes pour assurer une répartition uniforme des forces et laisser suffisamment de joints de dilatation.
Utilisation de verre ultra-transparent : le verre ultra-transparent a une faible teneur en fer, des matières premières plus pures et très peu d'impuretés internes (y compris le nickel). Son taux d'auto-explosion est bien inférieur à celui du verre flotté ordinaire.
Résumé
L'auto-explosion du verre trempé est un phénomène à faible-probabilité mais bel et bien existant. Son noyau est le résultat de l’effet combiné d’impuretés internes (notamment le sulfure de nickel) et de fortes contraintes externes. En sélectionnant des matières premières de haute-qualité, en effectuant un traitement d'homogénéisation et en effectuant un traitement et une installation standardisés, le risque peut être contrôlé à un niveau très faible.
