為何強化玻璃會莫名爆破???

玻璃的破損，總是人們對於玻璃製品感到困擾的一項問題，除了破損時會造成使用上的不便或困擾外，其碎片更可能對人體造成傷害。當然，造成破損的原因很多， 但不外乎是外力撞擊、瞬間溫差、不當形變等等。而在建築工程中，除了運輸或安裝過程的破損外，幾乎絕大部份完工後的破壞，都是因外力撞擊所致。形成外力撞 擊的原因有很多，例如異物碰撞、人為破壞、堆置或安裝不當導致邊角不當受力等。但是，除了上述因素外，對於強化玻璃而言，還有一個不能排除的因素，那便是 玻璃的自爆(Spontaneous Breakage)。
所謂自爆，就是玻璃本身自發性地發生破壞，其肇因就是玻璃中含有微量雜質：硫化鎳(Nickel Sulfide, NiS)所致。其實，在玻璃原料中，微量的NiS便存在其間，因此在玻璃的生產過程裡，總免不了有極少部份的製品含有NiS成份。就學理上來說，NiS可 以兩種型態存在，分別為α-type(穩定態)及β-type(不穩定態)。在常溫下，NiS會以α-type的穩定態存在，但當溫度上升時，NiS便會 轉化成β-type的不穩定狀態。在前面曾說，浮式玻璃生產時熔爐的高溫，的確會使NiS轉化成β-type，但因為其過程為自然降溫，故NiS便可隨玻 璃降溫退火過程自動轉回α-type。所以普通玻璃中即便存在NiS也不會對玻璃產生不良影響。但是，對於經過熱處理來提升強度的強化玻璃而言，NiS便 可能會造成負面影響，此係由於熱處理的高溫作用，會使得玻璃內NiS再度被活性化，更由於強化過程中，玻璃是採急速降溫，NiS便來不及轉換回穩定的α- type，便以β-type被固結在玻璃中，於是這不穩定的NiS就如同一顆不定時炸彈存在於強化玻璃內，一但環境對它發生誘導，便可能會自行爆裂，這也 就是自爆發生的成因。事實上，自爆只會發生在強化玻璃中，並不會發生在熱硬化玻璃，這是因為熱硬化玻璃雖經同樣再加熱的步驟，但因其降溫較為和緩，不像強 化玻璃急速降溫，NiS便可隨溫度下降而轉換回穩定的α-type，自然便不會有自爆之疑慮了。
當玻璃突然破裂，而又一時找不到原因解釋時，人們便會推論說這是玻璃自爆。其實這是不公平的說法，因為造成玻璃破損的原因很多，自爆只是其中之一，更何況 會發生自爆的機率其實很低，通常只是千分之幾與萬分之幾的機率，當然這與各玻璃生產廠的原料、品管等等因素有關。對建商或營造廠而言，有時候幾個工地碰不 到一片自爆，有的卻一批玻璃自爆了幾片，所以這是機率問題，不過總歸而言，碰到自爆的機率總是相對較低的。此外，對於外牆玻璃，因為直接暴露於室外環境， 在日夜冷熱溫差循環的交替作用下，若玻璃含有NiS成份，也應會在使用的前期便被誘發出來，當不致於在使用數年後，才發生自爆現象。
自爆的問題可說是強化玻璃無法避免的宿命，但是我們可以透過一些手段來降低自爆對使用者的影響，而其方法便是可採用「熱浸試驗(Heat Soak Test)」來篩檢出這些含NiS的強化玻璃。從另一個角度看來，熱浸試驗也可視為是對強化玻璃中NiS成份所進行之品管篩檢方法。其步驟是將強化玻璃緩 慢地加熱(約需2個小時)至近300℃，並保持在此一溫度約八小時，最後再緩慢地降至常溫(亦約需2個小時)。所以熱浸試驗的過程是相當的冗長，而其目的 就是以溫度的升高來誘使NiS活潑化，並使之於爐中爆破。但是有一點要特別注意，就是熱浸試驗長時間的高溫，可能會導致強度的衰減，所以在整個的過程必須 謹審而小心的控制，不可使溫度過高，以免造成所謂的「退強化」現象。
對於熱浸試驗，還有一個重要觀念，就是熱浸試驗是一種對強化玻璃是否含NiS成份的篩檢手段與方法，但是它並不能將NiS從強化玻璃中去除。此外，任何試 驗都有其誤差值，熱浸試驗也是一樣，它雖可過濾出含NiS的強化玻璃，但仍無法百分百篩檢出含NiS的所有製品。所以熱浸試驗當然可將自爆風險度明顯有效 的降低，但仍不能夠完全排除自爆發生之機率。