強化ガラス
強化ガラスまたは強化ガラスは、通常のガラスと比較して強度を高めるために、制御された熱処理または化学処理によって処理された安全ガラスの一種です。焼き戻しにより、外面が圧縮され、内部が引張られます。このような応力により、ガラスは壊れたときに、板ガラス(別名アニールガラス)のようにギザギザの破片に砕けるのではなく、小さな粒状の塊に砕けます。粒状の塊は怪我をする可能性が低くなります。
その安全性と強度の結果として、強化ガラスは、乗用車の窓、シャワードア、建築用ガラスのドアとテーブル、冷蔵庫のトレイ、携帯電話のスクリーンプロテクターなど、さまざまな要求の厳しい用途で防弾ガラスのコンポーネントとして使用されています。ダイビングマスク、さまざまな種類のプレートや調理器具。
プロパティ
強化ガラスは、焼きなまし(「通常」)ガラスの約4倍の強度があります。製造中の内層のより大きな収縮は、ガラスの表面に圧縮応力を引き起こし、ガラス本体の引張応力と釣り合う。完全に焼き戻しされた6mmの厚さのガラスは、69 MPa(10000 psi)の最小表面圧縮または67 MPa(9 700 psi)以上のエッジ圧縮のいずれかを備えている必要があります。安全ガラスと見なされるには、表面の圧縮応力が100メガパスカル(15,000 psi)を超える必要があります。表面応力の増加の結果として、ガラスが壊れた場合、鋭いギザギザの破片とは対照的に、ガラスは小さな円形の断片にしか壊れません。この特性により、強化ガラスは高圧および防爆用途に安全になります。
強化ガラスの強度を高めるのは、この圧縮表面応力です。これは、内部応力がほとんどない焼きなましガラスは、通常、微細な表面亀裂を形成し、表面圧縮がない場合、ガラスに加えられた張力が表面に張力を引き起こし、亀裂の伝播を促進する可能性があるためです。亀裂が伝播し始めると、張力は亀裂の先端にさらに集中し、材料内の音速で伝播します。その結果、焼きなましガラスは壊れやすく、不規則で鋭い破片に砕けます。一方、強化ガラスの圧縮応力には欠陥が含まれており、その伝播や膨張を防ぎます。
焼き戻しの前に、切断または研削を行う必要があります。焼き戻し後の切断、研削、および鋭い衝撃により、ガラスが破損します。
焼き戻しに起因するひずみパターンは、偏光サングラスなどの偏光子を通して見ることで観察できます。
用途
強化ガラスは、強度、熱抵抗、および安全性が重要な考慮事項である場合に使用されます。たとえば、乗用車には3つの要件がすべてあります。それらは屋外で保管されるため、年間を通じて絶え間ない加熱と冷却、および劇的な温度変化にさらされます。さらに、石などの道路の破片や交通事故による小さな衝撃にも耐える必要があります。大きくて鋭いガラスの破片は乗客に追加の許容できない危険をもたらすため、壊れた場合に破片が鈍く、ほとんど無害になるように強化ガラスが使用されます。フロントガラスまたはフロントガラスは代わりに合わせガラスでできており、サイドウィンドウとリアフロントガラスは通常強化ガラスですが、壊れても粉々に砕けません。
強化ガラスの他の典型的な用途は次のとおりです。

  • バルコニーのドア
  • 運動施設
  • プール
  • ファサード
  • シャワードアとバスルームエリア
  • 展示エリアと展示
  • コンピュータータワーまたはケース

建物と構造物
強化ガラスは、フレームのないアセンブリ(フレームのないガラスドアなど)、構造的に負荷のかかるアプリケーション、および人体に衝撃が加わった場合に危険になるその他のアプリケーションの建物にも使用されます。米国の建築基準では、天窓、出入り口や階段の近く、大きな窓、床面近くに伸びる窓、引き戸、エレベーター、消防署のアクセスパネル、スイミングプールの近くなど、いくつかの状況で強化ガラスまたは合わせガラスが必要です。
家庭用
家庭でも強化ガラスが使われています。強化ガラスを使用する一般的な家庭用家具や電化製品には、フレームレスシャワードア、ガラステーブルトップ、ガラス棚、キャビネットガラス、暖炉用ガラスなどがあります。
食品サービス
「リムテンパリング」とは、ガラスやプレートのリムなどの限られた領域がテンパリングされており、外食産業で人気があることを示します。ただし、強度と耐熱衝撃性の形でより多くの利点をもたらすことができる完全に強化/強化されたドリンクウェアソリューションを提供する専門メーカーもあります。一部の国では、これらの製品は、パフォーマンスレベルの向上が必要な場所、または激しい使用のためにより安全なガラスが必要な場所で指定されています。
強化ガラスは、壊れたガラスが武器として使用されるのを防ぐために、特に英国とオーストラリアのバーやパブでも使用が増えています。ホテル、バー、レストランでは、破損を減らし、安全基準を高めるために強化ガラス製品を見つけることができます。
料理とベーキング
強化ガラスのいくつかの形態は、調理とベーキングに使用されます。メーカーとブランドには、Glasslock、Pyrex、Corelle、ArcInternationalなどがあります。これは、オーブンのドアに使用されるガラスのタイプでもあります。
製造
強化ガラスは、熱焼き戻しプロセスを介して焼きなましガラスから作ることができます。ガラスをローラーテーブルに置き、炉に通して、転移温度564°C(1,047°F)から約620°C(1,148°F)まで加熱します。次に、ガラスは強制空気ドラフトで急速に冷却されますが、内部は短時間自由に流れます。
別の化学的強化プロセスでは、ガラス表面のナトリウムイオンをカリウムイオン(30%大きい)とイオン交換することにより、少なくとも0.1 mmの厚さのガラスの表面層を強制的に圧縮し、ガラスを溶融硝酸カリウム。化学的強化により、熱焼戻しと比較して靭性が向上し、複雑な形状のガラスオブジェクトに適用できます。
短所
強化ガラスは、焼き戻し前にサイズにカットまたはプレスして成形する必要があり、一度焼き戻した後は再加工できません。ガラスのエッジの研磨または穴あけは、焼き戻しプロセスが開始する前に実行されます。ガラスの応力のバランスが取れているため、どの部分にも損傷があると、最終的にガラスがサムネイルサイズの破片に砕けてしまいます。ガラスは、引張応力が最大となるガラスの端の損傷により破損しやすくなりますが、ガラス板の中央に強い衝撃が加わった場合や衝撃が集中した場合にも、粉々になります。 (たとえば、硬化したポイントでガラスを打つ)。
強化ガラスを使用すると、窓枠に破片を残すのではなく、強い衝撃でガラスが完全に粉々になる傾向があるため、状況によってはセキュリティ上のリスクが生じる可能性があります。
強化ガラスの表面は、このプロセスを使用して形成されている場合、平坦化ローラーとの接触によって引き起こされる表面波を示します。このうねりは、薄膜太陽電池の製造において重大な問題です。フロートガラスプロセスは、さまざまなグレージング用途の代替として、非常に平坦で平行な表面を備えた低歪みシートを提供するために使用できます。
硫化ニッケルの欠陥は、製造から数年後に強化ガラスの自然破壊を引き起こす可能性があります。


投稿時間:2020年7月20日