การแตกของกระจกเทมเปอร์

ปัญหาเรื่องการแตกของกระจกนิรภัยเทมเปอร์เป็นปัญหาที่พบเรื่อยๆ และมักเป็นความไม่เข้าใจกันระหว่างผู้ใช้ ผู้ติดตั้ง และผู้ผลิตกระจกนิรภัยเทมเปอร์ ผู้คนโดยทั่วไปจำนวนมากเข้าใจว่ากระจกนิรภัยเทมเปอร์เป็นกระจกที่ไม่มีทางแตก และมักจะเข้าใจว่าการใช้กระจกนิรภัยเทมเปอร์คือการเลือกใช้กระจกที่ปลอดภัยร้อยเปอร์เซ็นต์ แต่ในความเป็นจริง กระจกนิรภัยเทมเปอร์สามารถแตกได้ด้วยสาเหตุหลายๆอย่าง หากกระจกที่แตกไม่มีกรอบหรือยึดด้วยซิลิโคนกับกระจกด้านข้าง กระจกจะกระจายออกไปตามแนวสันของกระจก และทำให้เกิดบาดแผลได้ อาจถึงขั้นต้องเย็บหากอยู่ชิดกระจกมากขณะมีการแตก อย่างไรก็ตามไม่มีอันตรายถึงขั้นบาดเจ็บหนักหรือขั้นเสียชีวิต

กระจกแต่ละชนิดจะมีข้อดีข้อเสียต่างๆกัน การเลือกว่าจะใช้กระจกชนิดใดต้องพิจารณาที่วัตถุประสงค์ที่ต้องการ เช่น บริเวณที่ต้องรับแรงกระแทกมากและบ่อย จำเป็นต้องใช้กระจกนิรภัยเทมเปอร์ หากต้องการให้ทุบเข้าได้ยาก จำเป็นต้องใช้กระจกนิรภัยลามิเนต หรือหากต้องการให้ความร้อนและเสียงเข้าได้ยาก จำเป็นต้องใช้กระจกอินซูเลท เป็นต้น

บริษัทอินเตอร์เทค สเปคเชียลตี้กลาส จำกัด ผู้ผลิตกระจกนิรภัยเทมเปอร์และกระจกนิรภัยลามิเนตสำหรับอาคาร ขอให้ข้อมูลเบื้องต้น เกี่ยวกับกระจกนิรภัยเทมเปอร์ ด้วยคำถามและคำตอบ ดังนี้

คำถาม: กระจกนิรภัยเทมเปอร์มีอายุหรือไม่

คำตอบ: ไม่มีอายุ หากกระจกไม่แตกด้วยสาเหตุของการกระแทก การติดตั้ง หรือนิเกิ้ลซัลไฟล์ กระจกนิรภัยเทมเปอร์สามารถอยู่ได้โดยไม่มีอายุ

คำถาม: กระจกนิรภัยเทมเปอร์สามารถแตกจากสภาพแวดล้อมได้หรือไม่

คำตอบ: หากอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมไม่เกิน 290 องศาเซลเซียส และมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทันทีไม่เกิน 150 องศาเซลเซียส สภาพแวดล้อมทั่วไปไม่มีผลทำให้กระจกนิรภัยเทมเปอร์แตก สำหรับกรณีที่มีอุณหภูมิเกิน 290 องศาเซลเซียส เมื่อมีการขึ้นลงของอุณหภูมิจะทำให้ความเครียดในเนื้อกระจกลดลงจนไม่ใช่กระจกนิรภัยเทมเปอร์ กระจกจึงแตกในที่สุด

คำถาม: การอบกระจกเร็วเกินไปทำให้ได้กระจกนิรภัยเทมเปอร์ที่ไม่ได้มาตรฐานหรือไม่ ซึ่งการที่กระจกไม่ได้มาตรฐานเป็นสาเหตุที่ทำให้กระจกแตก

คำตอบ: การผลิตกระจกนิรภัยเทมเปอร์ คือการทำให้กระจกมีความเครียดเกิดขึ้นในเนื้อกระจกมากตามที่กำหนดไว้ ความเครียดเกิดขึ้นได้ด้วยการทำให้กระจกร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 600-650 องศาเซลเซียส และทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วในขณะที่กระจกเคลื่อนที่ออกจากเตาอบ กระบวนการทั้งหมดถูกควบคุมด้วยระบบอัตโนมัติที่มีการปรับแต่งด้วยผู้ควบคุมเพียงเล็กน้อย ระยะเวลาในการทำให้กระจกร้อน และระยะเวลาการทำให้เย็นตัวลงค่อนข้างคงที่ ไม่ต่างกันมากนัก หากกระจกออกจากเตาเร็วเกินไป อุณหภูมิของกระจกจะไม่ถึง 600 องศาเซลเซียส กระจกจะแตกในกระบวนการทำให้กระจกเย็นตัวลง เพราะอุณหภูมิ400-600 องศาเซลเซียสเป็นอุณหภูมิวิกฤติของกระจก หากกระจกออกจากเตาช้าเกินไป กระจกจะเป็นคลื่นมากและมีผิวเป็นจุดๆกระจายไปทั่วแผ่น เมื่อมองผ่านกระจกจะพบว่าไม่ใสเหมือนกระจกทั่วไปคล้ายการมองผ่านสติกเกอร์ใส สำหรับมาตรฐานของกระจกนิรภัยเทมเปอร์จะอยู่ที่ความเครียดในเนื้อกระจก หากความเครียดต่ำกว่ามาตรฐาน เวลาแตกจะพบว่ากระจกมีขนาดชิ้นใหญ่ ไม่เป็นชิ้นเล็กๆ

คำถาม: ทำไมกระจกนิรภัยเทมเปอร์จึงแตก

คำตอบ: กระจกนิรภัยเทมเปอร์เป็นกระจกที่ทนแรงกระแทกมากกว่ากระจกธรรมดาประมาณ 5 เท่า แต่หากมีแรงกระแทกมากพอ กระจกก็จะแตกเป็นชิ้นเล็กๆ แต่กระจกนิรภัยเทมเปอร์มีจุดอ่อนบริเวณมุมของกระจก ดังนั้นหากมีแรงไม่มากนักกระแทกหรือกดไปบริเวณมุมกระจก จะทำให้กระจกนิรภัยเทมเปอร์แตกได้เช่นกัน

คำถาม: กระจกที่แตกไม่มีร่องรอยของการกระแทก หรืออยู่ในบริเวณที่ไม่มีคนเข้าออก หรือกระจกแตกในขณะที่ไม่มีคนอยู่ เหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

คำตอบ: กระจกนิรภัยเทมเปอร์สามารถแตกด้วยตัวเองได้ หากกระจกนั้นมีนิเกิ้ลซัลไฟด์ (NiS) อยู่ในเนื้อกระจก ให้ดูคำอธิบายในข้อถัดไป

คำถาม: ทำไมเมื่อกระจกนิรภัยเทมเปอร์แตกถึงมีการกระจายออกอย่างรุนแรง

คำตอบ: กระจกนิรภัยเทมเปอร์เป็นกระจกที่ทำการอบให้ร้อนจนนิ่มที่อุณหภูมิประมาณ 600-650 องศาเซลเซียส แล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วด้วยลมที่มีความเร็วสูง สิ่งที่เกิดขึ้นคือกระจกที่ผิวนอกจะแข็งทันที่ โมเลกุลของกระจกที่ผิวจะเรียงตัวไม่เป็นระเบียบเช่นเคียวกับการเรียงตัวในขณะกระจกยังนิ่มอยู่ ต่อมากระจกจะถูกลดอุณหภูมิอย่างช้าๆด้วยลมที่เบากว่า จนกว่ากระจกจะมีอุณหภูมิประมาณ 40 องศ่เซลเซียส จึงจะเสร็จกระบวนการ การที่กระจกถูกลดอุณหภูมิอย่างช้าๆ ทำให้โมเลกุลของกระจกที่อยู่ลึกไปในใจกลางกระจกมีเวลาในการเรียงตัวใหม่ การเรียงตัวจะเป็นระเบียบคล้ายการเตกผลึก ซึ่งการเรียงตัวที่ต่างกันทำให้เกิดความเครียดขึ้นในเนื้อกระจก ความเครียดภายนอกรอบๆกระจกทั้งแผ่นจะเป็นแรงที่ดันเข้าหากันเหมือนห่อกระจกทั้งหมดไว้ด้วยกัน เรียกแรงนี้ว่าคอมเพรซซีฟสเตรส (compressive stress) ส่วนกลางกระจกจะมีแรงดันออกเรียกว่าเทนไซน์สเตรส (tensile stress) ความเครียดที่เกิดขึ้นถ้ามากกว่า 10,000 psi เรียกว่ากระจกเทมเปอร์ แต่ในทางการใช้งานจะกำหนดว่ากระจกนิรภัยเทมเปอร์ต้องมีค่าความเครียดมากกว่า 14,000 psi เพราะความเครียดนี้จึงทำให้กระจกนิรภัยเทมเปอร์แข็งและทนต่อแรงกระแทกมากกว่ากระจกธรรมดาประมาณ 5 เท่า ขณะดียวกันหากมีแรงที่ทำลายแรงคอมเพรซซีฟสเตรส กระจกจะไม่สามารถทนแรงเทนไซน์สเตรสได้ จึงแตกเป็นชิ้นเล็กๆพร้อมทั้งกระจายออกทางด้านข้างของกระจก เนื่องจากแรงดันมีค่าสูงจึงมีการกระจายออกอย่างรุนแรง

คำถาม: กระจกจะแตกเมื่อมีแรงทำลายคอมเพรซซีฟสเตรส แต่เมื่อไม่มีอะไรไปกระแทกกระจก แรงที่ทำลายคอมเพรซซีฟสเตรสมาจากไหน

คำตอบ: แรงที่ทำลายคอมเพรซซีฟสเตรสสามารถมาจากภายนอกและภายในกระจกเอง การใช้แรงภายนอกทำลายคอมเพรซซีฟสเตรสบริเวณผิวกระจกต้องใช้แรงมากกว่าการทำลายกระจกธรรมดา 5 เท่า แต่บริเวณมุมต่างๆบนกระจกเป็นจุดอ่อน การเคาะเบาๆหรือใช้แรงอัดไปที่มุมกระจกนิรภัยเทมเปอร์ สามารถทำให้กระจกนิรภัยเทมเปอร์แตกได้โดยใช้แรงไม่มาก ดังนั้นการติดตั้งกระจกต้องระวังมุมของกระจก บริเวณฟิตติ้งต้องมีการรองยางป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างกระจกและเหล็ก แนวของฟิตติ้งต้องไม่ทำให้เกิดการบิดตัวของกระจก การขันฟิตติ้งต้องแน่นไม่ให้กระจกเลื่อน ส่วนแรงภายในที่ทำลายคอมเพรซซีฟสเตรส มาจากสารประกอบนิเกิ้ลซัลไฟด์ (NiS) การแตกด้วยแรงภายในกระจกเองเรียกว่าการแตกด้วยตัวเอง (spontaneous breaking) สารประกอบนิเกิ้ลซัลไฟด์ไม่ใช่ส่วนประกอบที่จำเป็นในการผลิตกระจกโฟลท แต่ไม่มีผลเสียต่อกระจกโฟลทเพราะไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า และไม่มีผลต่อคุณสมบัติอื่นๆของกระจก สารประกอบนี้ปนเข้ามาในกระบวนการผลิตกระจกโฟลทได้หลายทาง เช่น ปนมากับสีที่ใช้ในการทำให้กระจกมีสีที่ต้องการ หรือมาจากนิเกิ้ลที่ใช้เคลือบเทอร์โมคัพเปิ้ล (Thermocouple) ที่ใช้วัดอุณภูมิภายในเตาหลอมกระจก ซึ่งมีการหลุดร่วงลงไปและทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ที่มีในกระบวนการผลิต กลายเป็นสารประกอบนิเกิ้ลซัลไฟด์ สารประกอบนี้มีสองรูปแบบ คือ อัลฟ่า และ เบต้า รูปแบบอัลฟ่าเป็นรูปแบบที่เสถียรคือไม่มีการเปลี่ยนรูป ในการผลิตกระจกโฟลทการทำให้กระจกเย็นจะทำอย่างช้าๆ เพื่อลดความเครียดของเนื้อกระจกให้อยู่ในระดับต่ำสุด โดยทั่วไปความเครียดของกระจกโฟลทจะไม่เกิน 200 psi ดังนั้นเตาผลิตกระจกโฟลทจึงยาวมาก สารประกอบนิเกิ้ลซัลไฟด์ที่ผ่านกระบวนการลดความร้อนแบบนี้จึงมีเวลาในการเปลี่ยนสภาพจากรูปแบบเบต้า ไปเป็นรูปแบบอัลฟ่าไม่มีผลใดๆต่อกระจกโฟลท แต่เมื่อนำกระจกมาแปรรูปเป็นกระจกนิรภัยเทมเปอร์ นิเกิ้ลซัลไฟด์เมื่อได้รับความร้อนอีกครั้งจะแปรสภาพจากรูปแบบอัลฟ่าเป็นรูปแบบเบต้าอีกครั้ง การผลิตกระจกนิรภัยเทมเปอร์ต้องทำให้กระจกเย็นอย่างรวดเร็ว สารประกอบนิเกิ้ลซัลไฟด์ไม่มีเวลาในการเปลี่ยนรูปแบบจากเบต้าเป็นอัลฟ่า ดังนั้นสารประกอบนิเกิ้ลซัลไฟด์ในกระจกนิรภัยเทมเปอร์จึงอยู่ในรูปแบบเบต้าซึ่งไม่เสถียร โมเลกุลที่ไม่เสถียรจะพยายามกลับเข้าสู่สภาวะเสถียรซึ่งมีขนาดโมเลกุลที่ใหญ่กว่า (ประมาณ 4%) เมื่อโมเลกุลมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ มันจะไปดันโมเลกุลของกระจกที่อยู่ข้างๆ ทำให้ความเครียดของกระจกบริเวณนั้นมากขึ้น เมื่อความเครียดภายในเนื้อกระจกมากจนคอมเพรซซีฟสเตรสรับไม่ไหว กระจกก็จะแตก

คำถาม: เราสามารถระบุได้หรือไม่ว่ากระจกนิรภัยเทมเปอร์แตกจากแรงภายนอกหรือแรงภายใน

คำตอบ: หากกระจกที่แตกร่วงไปแล้วไม่สามารถตอบได้ แต่หากกระจกยังค้างอยู่ไม่ร่วง ให้สังเกตที่จุดศูนย์กลางการแตก หากมีกระจกชิ้นใหญ่สองชิ้นติดกันขนาดใกล้เคียงกันตรงศูนย์กลางการแตก ดูคล้ายปีกผีเสื้อ สามารถบอกได้ด้วยความมั่นใจเกือบร้อยเปอร์เซนต์ว่ามาจากแรงภายใน แต่ถ้าไม่มีกระจกสองชิ้นนั้น ไม่ใช่แรงภายในแน่นอน

คำถาม: กระจกนิรภัยเทมเปอร์สามารถแตกด้วยตัวเองได้ ทำไมจึงเรียกเป็นกระจกนิรภัย

คำตอบ: วัตถุประสงค์ของกระจกนิรภัยเทมเปอร์จะใช้ในบริเวณที่อาจมีการกระแทกของบุคคลหรือสิ่งของต่อกระจกบ่อยๆ จึงต้องการใช้กระจกที่ทนต่อแรงกระแทก ขณะเดียวกันหากมีการแตกเกิดขึ้น อันตรายที่มีต่อบุคคลจะเป็นอันตรายเล็กน้อย เมื่อเทียบกับการใช้กระจกธรรมดาซึ่งเมื่อแตกจะเป็นชิ้นใหญ่และมีอันตรายที่ร้ายแรงกว่า ถึงขั้นเสียชีวิตได้ ดังนั้นกระจกเทมเปอร์จึงถือเป็นกระจกนิรภัย

คำถาม: เราสามารถคัดเลือกเฉพาะกระจกที่ไม่มีนิเกิ้ลซัลไฟด์มาเป็นวัตถุดิบในการผลิตกระจกนิรภัยเทมเปอร์ได้หรือไม่

คำตอบ: ไม่ได้ เพราะแม้แต่ผู้ผลิตกระจกโฟลทก็ไม่มีความตั้งใจที่จะให้มีนิเกิ้ลซัลไฟด์ในกระบวนการผลิต ดังนั้นผู้ผลิตกระจกโฟลทจะไม่ทราบว่ากระจกล๊อตใดมีนิเกิ้ลซัลไฟด์ ประกอบกับนิเกิ้ลซัลไฟด์มีขนาดเล็กในระดับโมเลกุลที่ไม่สามารถมองได้ด้วยตาเปล่า และการพบนิเกิ้ลซัลไฟด์เป็นการศึกษากระจกที่แตกแล้วด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ในทางปฏิบัติยังไม่มีเครื่องมือที่เหมาะสมในการตรวจสอบนิเกิ้ลซัลไฟด์ในระหว่างกระบวนการผลิต

คำถาม: การแตกเพราะนิเกิ้ลซัลไฟด์มีบ่อยแค่ไหน

คำตอบ: จากการวิจัยในระดับโลก มีการเก็บรวบรวมข้อมูลจากสถานที่ต่างๆทั่วโลก พบว่าอัตราการแตกเฉลี่ยอยู่ที่ 8 แผ่นในกระจกนิรภัยเทมเปอร์ 1,000 แผ่น

คำถาม: หากต้องการใช้กระจกนิรภัยเทมเปอร์ แต่ไม่ต้องการให้มีกระจกของโครงการแตกด้วยนิเกิ้ลซัลไฟด์สามารถทำได้หรือไม่

คำตอบ: มีกระบวนการหนึ่งที่เรียกว่าฮีทโซค (Heatsoak) เป็นการเร่งให้นิเกิ้ลซัลไฟด์โตอย่างรวดเร็วจนกระจกแตกไปในที่สุด โดยการให้ความร้อนกระจกนิรภัยเทมเปอร์จนมีอุณหภูมิ 290 องศาเซลเซียส และคงอุณหภูมิไว้ที่ 290 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากการวิจัยพบว่า กระจกนิรภัยเทมเปอร์ที่มีนิเกิ้ลซัลไฟล์ที่ผ่านกระบวนการนี้จะแตกในเตาฮีทโซคประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ หมายความว่ากระจกนิรภัยเทมเปอร์ที่มีนิเกิ้ลซัลไฟล์จะหลุดลอดออกจากโรงงานได้ประมาณ 4 แผ่นใน 10,000 แผ่น ยังไม่มีกระบวนการใดทำให้กระจกปลอดจากนิเกิ้ลซัลไฟด์ได้ร้อยเปอร์เซนต์

คำถาม: ทำไมจึงไม่รวมกระบวนการฮีทโซคเข้าในการผลิต เพื่อให้ได้กระจกที่มีอัตราการแตกต่ำที่สุด

คำตอบ: การทำฮีทโซคเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานมาก เพื่อกำจัดกระจกที่อาจเกิดการแตก 8 แผ่น ใน 1,000 แผ่น ทำให้ค่าใช้จ่ายในการผลิตเพิ่มขึ้นมาก และจะสะท้อนในค่ากระจกที่เพิ่มมากขึ้น ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงความคุ้มค่าในการทำ หากไม่จำเป็นจริงๆ ไม่แนะนำให้ทำฮีทโซค กระจกที่ไม่ทำฮีทโซคจำนวนมากในหลายๆโครงการไม่มีปัญหาการแตกของกระจกเลย แต่ในบางโครงการจะพบการแตก และเมื่อพบการแตก มักจะมีการแตกหลายแผ่น เพราะมีการใช้วัตถุดิบในล๊อตเดียวกัน ซึ่งจะทำให้เกิดความไม่เข้าใจกันระหว่างผู้ใช้ ผู้ติดตั้ง และผู้ผลิต หากไม่มีการชี้แจงถึงสิ่งที่อาจเกิดขึ้นก่อน อย่างไรก็ตามการทำฮีทโซคเป็นสิ่งที่จำเป็นในหลายๆโครงการ เช่น โครงการที่เปลี่ยนกระจกยาก เพราะต้องใช้เครนขนาดใหญ่ในการยกกระจก หรือโครงการที่ต้องการความปลอดภัยสูงพิเศษ เช่น สนามบิน ในบางโครงการอาจแนะนำให้ทำฮีทโซคบางบริเวณ เช่น หลังคากันสาดหรือขั้นบันได ที่ใช้กระจกนิรภัยเทมเปอร์ สำหรับโครงการทั่วๆไปที่สามารถเปลี่ยนกระจกได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องทำฮีทโซค เพราะค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนกระจกยังน้อยกว่าค่าทำฮีทโซคกระจกทั้งโครงการ

กล่าวโดยสรุปคือ การทำความเข้าใจเรื่องการแตกของกระจกนิรภัยเทมเปอร์ระหว่าง ผู้ใช้ ผู้ติดตั้ง และผู้ผลิต เป็นสิ่งที่จำเป็น ผู้ใช้และผู้ติดตั้งควรได้รับความรู้เรื่องความเสี่ยงที่มีของการเลือกใช้กระจกนิรภัยเทมเปอร์ การตัดสินใจว่าจะลดความเสี่ยงให้อยู่ในระดับต่ำสุดหรือรับความเสี่ยงที่มีในอัตรา 8 แผ่น ใน 1,000 แผ่น เป็นสิ่งที่ทางผู้ใช้ ผู้ติดตั้ง ผู้ออกแบบ และวิศวกรที่ปรึกษา ต้องทำการปรึกษาหารือกัน ซึ่งต้องเข้าใจด้วยว่าอาจไม่มีกระจกแตกสักแผ่นในโครงการด้วยสาเหตุของนิเกิ้ลซัลไฟด์ และหากมีการแตกด้วยนิเกิ้ลซัลไฟด์เกิดขึ้น อาจมีการแตกหลายแผ่น และมีอัตราการแตกมากกว่า 8 แผ่น ใน 1,000 แผ่น เพราะอัตรานี้เป็นค่าเฉลี่ยของการแตกด้วยนิเกิ้ลซัลไฟด์ของกระจกนิรภัยเทมเปอร์ทั้งหมดที่ผลิต

ชี้แจงโดยนายอธิพงษ์ ตันประเสริฐ

บริษัท อินเตอร์เทค สเปคเชียลตี้กลาส จำกัด