【小知識】玻璃的生產

玻璃在生活中之應用極為普遍，而人們對於這項工業產品也存在著許多刻板印象。由於普通玻璃易碎的特性，使得坊間許多製品，如傢俱、家電、建築物等，時常以標榜著採用強化玻璃以提升其競爭性。強化玻璃的強度確實遠較普通玻璃提高甚多，但是仍有其限度，如果不當地強調強化，極易導致使用者忽略了正確使用的安全性。

☆玻璃的組成與生產☆
主要成份為「二氧化矽(SiO2)」，也就是俗稱的矽土。在建築工程中，玻璃更是一種廣泛應用的建材，幾乎每一棟建築物都一定會用到玻璃。至於建築工程中所常用的平板玻璃，其主要生產方式係採所謂之浮式生產流程，故又稱浮式平板玻璃。此法為英國 Pilkington Glass Co.所開發，其方式將玻璃原料置於熔爐中，使之呈現熔融狀態，同時謹慎地控制其溫度，再使之自熔爐中連續地流出，並漂浮在熔融之液態金屬表面上 (通常是「錫」) 形成一連續平面，而熔融態的玻璃液表面也因為重力及表面張力之作用而變得平整。
此一帶狀平面於生產線上不斷前進，經過自然降溫而成為平板玻璃，最後再依所需規格裁切尺寸。因此，玻璃最大寬度便受到生產設備規格而有所限制，至於長度部份，便具有彈性而可自由選擇。


☆玻璃強化之方式與問題☆
經過浮式生產流程所製造的浮式平板玻璃，即為一般通稱的普通玻璃 (或稱退火玻璃，Annealed Glass)。由於普通玻璃較不耐衝擊而容易碎裂，所以人們便思考該如何增強玻璃強度。
玻璃強度的提升，可應用「化學」及「物理」兩種不同方式來達成。
1.化學方式：係以化學藥劑利用離子交換法改變玻璃表面的成份，使得玻璃得以產生很大的抗壓力
2.物理方式：就是以溫度的變化，來改變玻璃內部應力分佈而提升其強度，故此法又稱作熱處理玻璃 (Heat Treated Glass)。
熱處理除成本低廉外，更重要的是其玻璃強度一但改變，就不會有隨時間變化而衰減之問題。由於建築物使用年限甚長，且必須承受自然環境之考驗，所以穩定的強度品質，乃是建築安全中不可或缺的條件。


以熱處理提高玻璃強度，依據其溫度變化控制的不同，因而產生不同的強度表現。
在建築工程中，最常見的熱處理有以下兩種：
一、強化玻璃 ：
1.強度約較普通玻璃提高4~5倍
2.加熱約800℃左右，是以急速降溫方式，讓玻璃表面快速形成強大的壓縮應力。
二、熱硬化玻璃 ：
1.強度約較普通玻璃提高2倍
2.加熱約600℃左右，則以較緩的降溫曲線來達到目的，相對而言，其強度自然就比不上急速降溫的劇烈方式所獲致的效果了。

經過熱處理的玻璃，因為表面已形成壓縮應力的關係，故將不得再行裁切分割，否則玻璃便會產生破壞。其原因是裁切會造成表面壓縮應力的破壞，導至內外應力平衡失調，內部的拉應力便會爆發出來，這也可解釋為何強化玻璃破裂後，會碎成一塊塊鈍形小碎片。而對於熱硬化玻璃，因為表面壓縮應力與內部拉應力皆不若強化玻璃那麼大，所以破壞發生時，便不會如強化玻璃般形成散狀碎塊，而呈現大面積之碎片或裂痕。

要檢視一片平板玻璃是否為強化製品，除了看各加工廠商在製品的邊角上打上強化標誌外，只要在光線充足的環境中側視玻璃表面，若看到些微彩色般的光線折射時，便可確認其為強化製品。而熱硬化則較不會有此一問題，表面可有較佳之平整度。

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