Tepelně tvrzené (kalené) sklo se používá tam, kde je potřeba pevnost a bezpečné rozbití na drobné neostré úlomky. Má ale jednu zvláštní vlastnost: dokáže prasknout úplně samo. Bez nárazu, bez zatížení, klidně po měsících nebo letech v konstrukci. Když se to stane, první otázka zní, jestli někdo do skla uhodil. Většinou ne. Nejčastější vnitřní příčinou je drobná nečistota ukrytá uvnitř hmoty skla (tabule) — inkluze sulfidu nikelnatého (NiS).
Proč zrovna kalené sklo
Tepelné tvrzení vnese do povrchu skla tlakové předpětí a do jádra naopak tah. Pevnost kaleného skla dává tlakové předpětí povrchu, tah v jádru je ale nahromaděná energie. Stačí malý spouštěč uvnitř tahové zóny a tabule se roztrhne celá. V chlazeném (float) skle, které předpětí nemá, může inkluze vytvořit nanejvýš místní trhliny, k rozpadu tabule nedochází.
Co je sulfid nikelnatý
Sulfid nikelnatý (NiS) je mikroskopická částice, která se do skla dostane už ze surovin a z procesu tavení. Sama o sobě je neškodná. Problém je, že časem mění svou krystalovou fázi a přitom mírně zvětšuje objem. Když taková rostoucí částice leží v jádru kalené tabule, tedy přesně v tahové zóně, může i nepatrná objemová změna stačit k roztržení skla. Proto k explozi dochází opožděně a zdánlivě bez příčiny — proces uvnitř skla běží pomalu a tiše. Zkoušku, která riziko snižuje, upravuje norma ČSN EN 14179-1.
Jak ji poznáme
Příčinu nečteme z dohadu, ale z lomové plochy. Samovolná exploze z vnitřní inkluze má charakteristický fraktografický podpis: v epicentru leží drobný vměstek a kolem něj se rozevírá obrazec připomínající motýlí křídla. Z této drobné částice vybíhají paprsčité trhliny. Motýlí křídla ukazují na vnitřní počátek lomu, stejný obrazec ale vytvářejí i jiné inkluze; že jde o sulfid nikelnatý, potvrdí až rozbor částice. Z poloměru lomového zrcadla u počátku lze navíc odhadnout lomové napětí, při kterém sklo prasklo. Nepravidelná velikost úlomků (krymelů) v ploše tabule zase může ukázat na nerovnoměrné chlazení při kalení.
Tím se samovolná exploze odliší od ostatních příčin. Od teplotního lomu ji pozná to, že teplotní lom začíná na hraně a postihuje i nekalené float sklo, kdežto exploze z NiS má původ uvnitř tabule a rozpad celé tabule nastává u skla tvrzeného. Od mechanického poškození ji odliší chybějící stopa po nárazu.
Jak jí předejít
Riziko nejde z výroby skla úplně vyloučit, dá se ale výrazně snížit. U rizikových aplikací (velké prosklené plochy, zasklení nad pohybem osob, fasády) se objednává tepelně tvrzené sklo s testem prohřátím — Heat Soak Test. Sklo se po kalení řízeně zahřeje a podrží na teplotě, která urychlí objemovou změnu případných inkluzí. Vadné tabule tak prasknou už ve výrobě, ne později v konstrukci. Test riziko nesnižuje na nulu, ale na zlomek. Podrobný výklad mechanismu, diagnostiky i zkoušky prohříváním najdete v článku Samovolné prasknutí skla vlivem NiS.
Když už k tomu dojde
Pokud kalené sklo praskne samo a hledáte příčinu, má smysl úlomky zajistit a nevyhazovat — zvlášť díly z epicentra. Právě v nich je obraz, který řekne, jestli šlo o inkluzi sulfidu nikelnatého, o teplotní lom, nebo o něco jiného. Fraktografická analýza lomové plochy dokáže tyto příčiny od sebe spolehlivě oddělit a tím i určit, kde hledat odpovědnost a jak podobné situaci příště předejít.
Zdroje
- ČSN EN 12150-1+A1. Sklo ve stavebnictví – Tepelně tvrzené sodnovápenatokřemičité bezpečnostní sklo – Část 1: Definice a popis. Praha: Česká agentura pro standardizaci, 2020.
- ČSN EN 14179-1. Sklo ve stavebnictví – Prohřívané tepelně tvrzené sodnovápenatokřemičité bezpečnostní sklo – Část 1: Definice a popis. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2017.
- WAGNER, Ekkehard. Glasschäden. Band 2: Fraktografie – Einführung in die Bruchoberflächenbeurteilung für Praktiker. Bad Wörishofen: Holzmann Medien, 2024. ISBN 978-3-7783-1767-9.
Posudek ani výpočet není projekt — jde o odborné posouzení a doporučení.