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. Právě ten tah dělá z kaleného skla pevný a bezpečný materiál, ale zároveň je to nahromaděná energie. Stačí malý spouštěč uvnitř tahové zóny a tabule se roztrhne. U chlazeného (float) skla, které předpětí nemá, k tomuto jevu 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. Jev popisuje norma ČSN EN 12150.
Jak ji poznáme
Příčinu nečteme z dohadu, ale z lomové plochy. Samovolná exploze z inkluze NiS 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. Z délky rozvětvení u počátku lze navíc dopočítat 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 týká se jen 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.
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.
Posudek ani výpočet není projekt — jde o odborné posouzení a doporučení.