熱処理:アニールされたガラスを約680°Cに加熱し、その後冷却する特別な熱処理を受ける場所。
化学強化:ガラスは、より高い機械的抵抗を生み出す化学溶液で覆われています。化学強化ガラスは、熱処理ガラスと同様の特性を持っています。
強化ガラス
冷却速度はガラスの強度に直接影響します。フロートガラスを冷却またはアニーリングする通常のプロセスでは、速度が遅くなります。冷却速度を変えることで、より強いガラスを作ることができます。より強いガラスには2つのタイプがあります。
- 熱強化ガラス
- 強化ガラス
熱強化ガラスは、通常のアニールガラスよりも速い速度で冷却されます。強化ガラスは、熱強化ガラスよりも速い速度で冷却されます。ガラスを強化する別の方法は、アプリケーションで複数のライトガラスを使用することです。合わせガラスは、プラスチックの層で結合された2つ以上のガラスで構成されています。
多くの近代的な建物では、ガラスはできるだけ強くなければなりません。ガラスを強化する3つの基本的な理由は次のとおりです。
- 風荷重の増加 -耐衝撃性を高める
- 戦闘熱応力
建築家や設計者は、ガラスを選択する際に、建物や設備にかかる風の力を考慮する必要があります。風がガラスをたわませます。このたわみは、ガラス自体だけでなく、ガラスシステム全体(フレームワーク、ガスケット、シーラント)に負担をかけます。
耐衝撃性は、風が雹石、ほこり、小さな石、その他の破片などを運ぶため、風荷重と密接に関連しています。竜巻やハリケーンの間、風は多くの大きな物体を運びます。
ガラスが熱くなると膨張します。ライトの中央部分は、エッジよりも熱くなり、大きな速度で膨張します。エッジの応力は通常、各エッジの中心で大きくなり、コーナーに向かって減少します。不均衡はエッジに負担をかけます。これは熱応力と呼ばれます。したがって、ライトのエッジ強度は、破壊に抵抗する能力を大きく左右します。クリーンカットエッジは、最大のエッジ強度を提供します。これは、熱線吸収ガラスでは特に重要です。適切に設計されたグレージングシステムは、ガラスへのストレスも軽減します。
熱強化ガラスは、アニールガラスを均一に加熱し、強化ガラスよりも遅い速度で冷却することによって作られます。 特徴は次のとおりです。
-同じサイズと厚さの通常のアニールガラスの約2倍の強度があります。 -強化ガラスよりも耐性は劣りますが、通常のアニールガラスよりも風荷重や衝撃に耐性があります。 -焼きなましガラスに似た、大きくてギザギザの破片に割れます。
熱強化ガラスは、ガラスが熱応力に耐えるのを助けるために高層ビルで一般的に使用されます。また、スパンドレルガラスの製造にも使用されます。スパンドレルガラスは、非視覚領域で使用される不明瞭なガラスです。熱強化ガラスは大きなギザギザの破片に壊れるため、安全グレージング材料としての資格がありません。すべての建築基準法では、安全のためにシャワードア、商業用ドア、店頭に安全グレージングが必要です。
ガラスは焼き戻しからかなりの強度を得ます。強化ガラスのライトは、同じサイズと厚さのアニールガラスのライトよりも約4倍強力です。特徴は次のとおりです。
-焼きなましガラスの焼戻しの影響を受ける唯一の特性は、その曲げ強度または引張強度です。 -焼き戻しはガラスの引張強度を高めます。 -これにより、強化ガラスは熱、風、衝撃によって引き起こされる力に耐えることができます。 -焼き戻しは変わりません: -アニールガラスの色、化学組成、または光透過特性。 -その圧縮強度(破砕力に耐えるガラスの能力)
- ガラスが熱を伝導および伝達する速度。
- 加熱時にガラスが膨張する速度。 -ガラスの剛性。
強化ガラスを使用する主な理由は次のとおりです。
-強化ガラスは、壊れると、立方体の粒子に粉砕するように設計されています。したがって、安全グレージング材料としての資格があります。 -強化ガラスは、たわみに対する強度が高いため、熱強化ガラスよりも風の力に対する耐性が優れています。適切に設計された全体的なグレージングシステム内に配置すると、より効果的です。 -焼き戻しは、建物に当たる可能性のある物体の衝撃に耐えるガラスの能力を高めます。強化ガラスが割れると、小さな立方体に砕け散り、衝撃で重傷を負う可能性が低くなります。 -焼き戻しはライトのエッジ強度を高めます。したがって、強化ガラスは、設計者が高い熱応力を予測する場合に指定されます。
強化ガラスは、アニールガラスを均一に加熱することによって作られます。ガラスの厚さは1/8インチから3/4インチです。アニールされたガラスは、同時に両面に均一に空気を吹き付けることによって急速に冷却されます。これは空気焼入れとして知られています。急速冷却は、表面の圧縮力とガラス内部の張力を増加させます。ガラスを焼き戻すために2つのプロセスが使用されます。
-垂直焼戻し -水平焼戻し
垂直焼戻しでは、ガラスをその上端から吊り下げるために使用される。このようにして炉内を垂直に移動します。水平焼戻しでは、ガラスはステンレス鋼またはセラミックローラー上で炉内を移動します。2つのプロセスのうち、水平焼戻しがより一般的です。強化ガラスは、各強化ライトの隅に配置されているバグと呼ばれる永久ラベルによって識別されます。強化ガラスは、切断、穴あけ、またはエッジングすることはできません。これらのプロセスは、焼き戻しの前にガラス上で実行する必要があります。
「ラミ」と呼ばれることもある合わせガラスは、2つ以上のガラスライトの間にポリビニルブチラール(PVB)の層を配置することによって作られます。PVBは透明または着色することができ、一般的に厚さは.015インチから.090インチまで変化しますが、特殊な用途では.120インチまでの厚さにすることができます。次に、ユニット全体がオートクレーブと呼ばれる特別なオーブンで熱と圧力下で融合されます。ラミネートプロセスは、透明、着色、反射、熱強化、または強化ガラスで実行できます。特徴は次のとおりです。 -合わせガラスが割れると、ガラス粒子がPVBに付着し、飛んだり落下したりしません。ガラスとPVBの厚さの特定の組み合わせは、米国規格協会(ANSI)によって設定された健康と安全の基準の下で安全グレージング材料として適格です。たとえば、2つの2ミリメートルのアニールガラスの間に.030 PVB層が挟まれた合わせガラスは、安全グレージングの最小要件を満たしています。
アプリケーション-安全グレージングに加えて、合わせガラスには、音の低減やセキュリティなど、多くの特殊な用途があります。
REFLEXアナリティカルは、ガラス基板の化学強化プロセスを光学製造能力に導入しています。処理は、基板の表面での化学イオン交換によって行われます。Na+ -K +交換は表面に圧縮応力を導入し、これらの応力は効果的な強化メカニズムとして機能し、それによって強度を高め、損傷の開始に対する感受性を低下させます。これにより、ガラスをアルミニウム合金に匹敵する強度で、より高いレベルの引張応力に使用することができます。
特に現時点では、化学処理されたガラスの曲げ強度は100,000psi(100Ksi)に達する可能性があり、これは、硬度の点でダイヤモンドに次ぐ、ほとんどの酸を通さない、耐久性が高く、より高価なサファイア光学材料の光学的および機械的特性とほぼ同等です。 アルカリと過酷な化学物質。曲げ強度を150,000 psi(150 Ksi)に高める特許出願中のプロセスが開発されており、これはサファイアの定格である108,000 psi(108 Ksi)をはるかに上回ります。化学強化ガラスは、優れた機械的、化学的、光学的特性を示し、ガラス科学技術の大きな進歩を表しています。
化学的に処理されたガラスは、UVから可視光、赤外線までの透明度の範囲を誇っています。これにより、兵器システムの設計者は、CCD、無線周波数、赤外線、レーザーベースのいずれであっても、誘導装置を操作できます。材料の支持者は、化学的に処理されたガラスは軍事用途での使用だけではないことを強調しています。靭性と光学的透明度を必要とする多くのアプリケーションで使用できます。この材料は、高温、高圧、真空条件などの要素を持つ敵対的な環境でのビューポート、保護カバー、前面光学系にも役立ちます。それほど要求の厳しいアプリケーションには、食料品店や小売店のスキャナーで使用されるPOSスキャナーウィンドウが含まれます。
カスタムコンポーネントが推奨され、リクエストに応じて利用できます。仕様と公差を含む機械図面が前提条件です。
加工
強化ガラスは、熱焼戻しプロセスによってアニールガラスから作られています。ガラスはローラーテーブルの上に置かれ、約720°Cのアニーリングポイント以上に加熱する炉に通されます。 次に、ガラスは強制通風で急速に冷却され、内側部分は短時間自由に流れ続けます。 代替の化学プロセスでは、ガラスを溶融硝酸カリウム浴に浸すことによって、ガラス表面のナトリウムイオンを30%大きいカリウムイオンとイオン交換することにより、少なくとも0.1mmの厚さのガラスの表面層を圧縮します。化学的強化は、熱強化と比較して靭性を高め、複雑な形状のガラス物体に適用できます。[1] [タッチスクリーン:編集]利点
強化ガラスという用語は、一般的に完全強化ガラスを表すために使用されますが、両方のタイプが熱「強化」プロセスを経るため、熱強化ガラスを説明するために使用されることもあります。 熱処理ガラスには、主に熱強化と完全強化の2種類があります。熱強化ガラスはアニールガラスの2倍の強度がありますが、完全強化ガラスは通常、アニールガラスの4〜6倍の強度があり、電子レンジでの加熱に耐えます。違いは、エッジとガラス表面の残留応力です。米国の完全強化ガラスは一般に65MPaを超え、熱強化ガラスは40〜55MPaです。 ガラスの強度はたわみを変えませんが、強いということは、割れる前にさらにたわむことができることを意味することに注意することが重要です。[タッチスクリーン:要出典]焼きなましガラスは、同じ荷重下で強化ガラスよりもたわみが少なく、他のすべては同じです。 [タッチスクリーン:編集]欠点
強化ガラスは、強化する前にサイズにカットするか、プレスして成形する必要があり、強化されると再加工することはできません。ガラスのエッジの研磨または穴あけは、強化プロセスを開始する前に実行されます。ガラス内のバランスの取れた応力により、ガラスが損傷すると、最終的にはガラスがサムネイルサイズの破片に粉砕されます。ガラスは、引張応力が最大のガラスの端の損傷により破損しやすいですが、ガラス板の中央に強い衝撃がかかった場合、または衝撃が集中した場合(たとえば、ガラスをポイントで叩く)にも粉砕が発生する可能性があります。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[2]。
化学焼戻しとは何ですか?
化学焼戻しは、ガラスを380[タッチスクリーン:度]Cを超える温度で溶融カリウム塩を含む浴に浸すときに、ガラス質転移下で行われる表面処理です。塩中のカリウムイオンとガラス表面のナトリウムイオンとの間で交換が行われる。ナトリウムイオンよりも大きなカリウムイオンの導入は残留応力をもたらし、これはガラス内部の応力張力によって補償される表面の圧縮張力によって特徴付けられる。
化学焼戻しは、次の状況で考慮する必要があります。
*ガラスの厚さが2.5mm未満の場合(この薄さのガラスを熱的に強化することは非常に困難です)。
*複雑な曲げまたは寸法特性を持つガラスを熱機器で強化できない場合。
*熱焼戻しで得られるものよりも優れた機械的抵抗が必要な場合(たとえば、特別な産業または建築用途)。
*従来の熱焼戻しで得られるものよりも優れた耐衝撃性が必要な場合。
*光学要件が高く、ガラス表面の変形が許容できない場合(たとえば、産業用およびモーター用途向け)。
プロパティ
化学強化ガラスは、ナトリウム - カルシウムガラスなどの特殊な化学組成で形成することができる。それは0.5mmの厚さから始めることができ、3200 x 2200mmまで測定することができます。
サイクル長と温度に応じて異なる値を得ることができ、特別なプロジェクト要件とガラス製品が使用される条件に応じて選択することができます。化学強化ガラスは、切断、研削、穴あけ、成形、装飾が可能です。
