เทมเปอร์กระจกนิรภัยที่กลายร่างเป็นเมล็ดข้าวโพด!! (History of Tempered Glass)

กระจกเทมเปอร์สิ่งประดิษฐ์ที่มีประวัติศาสตร์อันยาวนานกว่า 300 ปี กว่าจะมาเป็นกระจกเทมเปอร์ที่ถูกนำไปใช้อย่างหลากหลาย วันนี้ “ประวัติ(วัสดุ)ศาสตร์” โดย Wazzadu Encyclopedia ขอพาทุกท่านย้อนเวลาไปรู้จักความเป็นมาและการเกิดขึ้นของ ‘กระจกเทมเปอร์’ กันครับ

กระจกเทมเปอร์คืออะไร? (What is Tempered Glass?)

กระจกเทมเปอร์ คือ  กระจกนิรภัยที่ผ่านกระบวนการ ให้ความร้อนสูงและทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความปลอดภัย กระจกเทมเปอร์ไม่ได้ต่างจากกระจกธรรมดาในส่วนของวัตถุดิบ (ยังคงเป็นซิลิกา, โซดา, ปูนขาว ฯลฯ)

แต่ที่ต่างกันคือการอบร้อนกระจก โดยนำกระจกธรรมดาไปให้ความร้อนประมาณ 600–650°C ซึ่งใกล้อุณหภูมิที่กระจกเริ่มอ่อนตัว จากนั้นทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว (Quenching) ด้วยลมเย็นแรงสูงพัดทั้งสองด้าน ผิวกระจกจะเย็นและแข็งตัวก่อน ส่วนกลางของกนระจกจะเย็นช้ากว่า เกิดแรงดันในกระจก ส่งผลให้กระจกแข็งแรงกว่ากระจกธรรมดา 4–5 เท่า

ศตวรรษที่ 17 – 18

จุดเริ่มต้นของแนวคิดของแนวคิดที่อยากให้กระจกแข็งแรงกว่าเดิม โดยในกลางศตวรรษที่ 17 เจ้าชายแห่งแม่น้ำไรน์นามรูเบิร์ต ขุนนางผู้รักวิทยาศาสตร์และศิลปะ เคยทำการทดลองที่น่าสนใจ โดยหยดแก้วหลอมเหลวลงในน้ำที่เย็นจัด เกิดเป็นหยดน้ำของเจ้าชายรูเพิร์ต (Prince Rupert's drop) หรือเรียกอีกอย่างว่า "ลูกอ๊อดแก้ว"

ที่เรียกว่าลูกอ๊อดแก้วเพราะลักษณะคล้ายลูกอ๊อด หัวทรงหยดน้ำขณะที่หางเรียวเล็ก เป็นสิ่งประดิษฐ์แก้วที่แสดงคุณสมบัติสองอย่างที่ตรงข้ามกัน นั่นคือมีความเหนียวและเปราะบางมากในเวลาเดียวกัน ส่วนหัวมีความแข็งแรงมาก แม้เอาค้อนมาทุบก็ไม่แตก แต่แค่บิดหางของหยดน้ำเพียงนิดเดียว จะทำให้หยดทั้งหมดรวมถึงส่วนหัวที่แข็งกระด้างระเบิดแตกกระจายเป็นผุยผงได้ในพริบตา

การทดลองนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของแนวคิด “การอบร้อนและทำให้เย็นเร็ว” เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของแก้ว วิธีการดังกล่าวจะไม่ทำให้องค์ประกอบของแก้วเปลี่ยนแปลง แต่เพิ่มความแข็งทางกายภาพ ดังนั้นกระจกนิรภัยจึงถูกเรียกว่ากระจกนิรภัย หรือที่เรียกว่ากระจกหุ้มเกราะ

ปลายศตวรรษที่ 19 – ต้นศตวรรษที่ 20

ในปี 1874 นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Alfred Royer de la Bastie ได้รับสิทธิบัตรในการผลิตกระจกที่ผ่านกระบวนการทำให้ร้อนและทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว ซึ่งถือว่าเป็นต้นแบบของกระจกเทมเปอร์ยุคใหม่ 

ปี 1875 เฟรเดอริก ซีเมนส์ ชาวเยอรมัน และจอร์จ อี. โรเกนส์ จากรัฐแมสซาชูเซตส์ สหรัฐอเมริกา ได้นำวิธีการอบคืนสภาพแก้วนี้ไปใช้กับแก้วไวน์และเสาไฟ

ในปี 1930 เทคโนโลยีนี้ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะกับการผลิตเชิงพาณิชย์ โดยเฉพาะในยุโรปและสหรัฐอเมริกา บริษัท Saint-Gobain ในฝรั่งเศส, Triplux ในสหรัฐอเมริกา และ Pilkington ประเทศอังกฤษ ได้เริ่มผลิตกระจกนิรภัยแบบแผ่นเรียบสำหรับกระจกหน้ารถขนาดใหญ่ ต่อมาญี่ปุ่นก็ได้เริ่มดำเนินการผลิตกระจกนิรภัยในระดับอุตสาหกรรม นับจากนั้นเป็นต้นมาโลกก็ได้เริ่มต้นยุคแห่งการผลิตกระจกนิรภัยในระดับอุตสาหกรรมที่มีการผลิตเป็นจำนวนมาก

ช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 (1940s–1950s)

กระจกเทมเปอร์เริ่มถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์ โดยเฉพาะในส่วนของกระจกข้างและกระจกหลัง เหตุผลคือเมื่อแตกกระจกจะกลายเป็นชิ้นเล็ก ๆ คล้ายเมล็ดข้าวโพด ที่ไม่แหลมคม ช่วยลดอันตรายต่อผู้โดยสาร ต่างจากกระจกธรรมดาที่จะแตกเป็นแผ่นแหลมคม

1960s–1980s

เทคโนโลยีการผลิตกระจกเทมเปอร์พัฒนาอย่างรวดเร็ว เริ่มถูกนำมาใช้ในสถาปัตยกรรม อย่าง อาคารสูง, ผนังกระจก, ประตูกระจกนิรภัย, และภายหลังถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

2000s – ปัจจุบัน

ในปี 2007 เมื่อ iPhone รุ่นแรก เปิดตัว ได้ใช้กระจกที่ผ่านการเคลือบและเทมเปอร์พิเศษ เช่น Gorilla Glass ซึ่งพัฒนาโดยบริษัท Corning

ปัจจุบันกระจกเทมเปอร์กลายเป็นวัสดุมาตรฐานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, สถาปัตยกรรม, เฟอร์นิเจอร์, และอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์

คุณสมบัติเด่นของกระจกเทมเปอร์ (Tempered Glass)

• ความแข็งแรงสูงกว่ากระจกทั่วไป 4–5 เท่า
• สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้มากกว่า 200–250°C โดยไม่แตกร้าว เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูง
• เมื่อกระจกแตก จะแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ คล้ายเมล็ดข้าวโพด ไม่มีคมแหลม จึงไม่ก่อให้เกิดบาดแผลร้ายแรง เหมาะกับการใช้งานที่มีคนอยู่ใกล้ เช่น ประตูบานเลื่อน, ห้องอาบน้ำ, กระจกอาคาร, รถยนต์ฯ
• คงความใสและสวยงามเหมือนกระจกธรรมดา สามารถทำเป็นกระจกใส, กระจกสี, กระจกสะท้อนแสง, หรือกระจกพิมพ์ลาย ได้เช่นเดียวกับกระจกทั่วไป