物理強化ガラスとは

物理強化ガラスとは

物理強化ガラスの原理 ガラスを650℃程度に加熱急冷する事によって表面に圧縮応力が発生する。 物理ガラスの原理

加熱終了後は全体が均一温度で均一な長さであり、急冷を開始し両表面が「ひずみ点」に到達して固まると、温度の高い内部は縮むことができないので、縮むのを抑える力(引張応力)が発生し、表面には内部の引張応力に対応した圧縮応力が発生する。

物理強化ガラスの応力分布 圧縮応力 σ:表面が「ひずみ点」に到達した時の温度分布を「放物線」と仮定すると、
        圧縮応力の深さは板厚の1/6となり、圧縮応力は引張応力の2倍になる。

引張応力 σ:ガラス表面に引張応力が働いた場合、圧縮応力に相殺されて、
       直ぐには引張応力が発生しない。圧縮応力の分だけ強くなる。

応力分布

表面圧縮応力測定 7000h

◇自動測定により測定者の個人差が無い
◇データが保存されるので品質管理が容易
◇校正用基準器で機差を最小限にできる

断面応力測定 lp04

◇ガラスを切断することなく非破壊で測定可能
◇小型で持ち運びが容易であり場所を選ばない
◇浸液はアルコールを使用し安全
◇薄い着色ガラスや大きな曲率のガラスも測定可能
◇表面圧力計と併用することで確実な応力管理が可能
◇試料例としては、04は建材用ガラス(厚さ3-19mm)
 05は自動車ガラス(厚さ1-5mm)など

強化ガラスの強度(落球衝撃強度) 30㎝角の中心に225gの鋼球を落下

ガラス種類板厚(mm)平均破壊高さ(㎝)
フロート6
8
12
50
55
80
強化ガラス6
8
12
370
520
650

強化ガラスはフロートの7~8倍の強度を持っている

強化ガラスの強度(熱衝撃強度) 7㎝角の試料を0℃の水中に落下

ガラス種類板厚(mm)急冷強さ(温度差℃)
0%破壊100%破壊
フロート3
5
80
60
120
100
強化ガラス5
8
12
170
170
150
220
220
200
強化ガラスはフロートガラスに比べて2~3倍の強度を持っている。

強化ガラスの破砕模様

破砕1
破砕数[40~50ヶ/5㎝□]
破砕2
破砕数[100~200ヶ/5㎝□]

強化ガラスをポンチで割った場合に、引張応力層に蓄えられた弾性エネルギーが高ければ高いほど、細かい破砕模様となる。

物理強化ガラスの自然破壊 ガラス中のNiS (0.05~0.3mmΦ)
NiSの結晶相
 α-相 : 396℃以上
    体積 81.05
 β-相 : 396℃以下
    体積 84.33
 α から βへ転換(月単位~年単位)
    NiS が引張応力域に存在すると体積膨張による自然破損の可能性がある。

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