ガラスの物理強化と化学強化の違いを探る

ガラスの物理強化と化学強化の違いを探る

導入：

ガラスは私たちの生活に欠かせないものとなり、電子機器、家具、建設、輸送などのさまざまな分野で応用されています。 AG ガラス、AR ガラス、装飾用ガラスなどの製品を製造するためにガラスが深く加工されるにつれて、強度と安全性の向上が求められます。 ここで強化ガラス、特に AG ガラスが活躍し、完成したデバイスに統合すると保護が強化されます。

理解を深めるために、AG ガラスの物理強化 (「PT」と呼ばれる) と化学強化 (「CS」と呼ばれる) の違いを詳しく見てみましょう。

物理的焼き戻し: 制御された冷却による強度

PT では、元素組成を変更せずにガラスの物理的特性と挙動を変更します。 ガラスを高温から急速に冷却することにより、表面が急速に収縮し、圧縮応力が発生します。 一方、コアの冷却速度は遅くなり、結果として引張応力が生じます。 この組み合わせにより、ガラスの全体的な強度が向上します。 冷却強度はガラスの強度に直接影響し、冷却速度が速いほど強度が高くなります。

化学強化: 弾力性を高めるために組成を変更する

一方、CS はガラスの元素組成を変化させます。 低温イオン交換プロセスを利用し、ガラス表面の小さなイオンが溶液の大きなイオンに置き換えられます。 たとえば、ガラス内のリチウムイオンは、溶液のカリウムまたはナトリウムイオンと交換できます。 このイオン交換により、交換されるイオンの数と表面層の深さに比例して、ガラス表面に圧縮応力が生じます。 CSは、曲面ガラスや成形ガラスなどの薄いガラスの強度を高めるのに特に効果的です。

処理パラメータ:

物理的焼き戻し:

処理温度: 通常は 600 度から 700 度 (ガラスの軟化点に近い) の温度で行われます。

処理原理: 急速冷却によりガラス内部に圧縮応力が発生します。

化学強化:

処理温度: 400 度から 450 度の範囲の温度で実行されます。

処理原理: ガラス表面の小さなイオンを溶液からの大きなイオンとイオン交換し、その後冷却して圧縮応力を誘発します。

加工厚さ：

物理強化: 3mm ～ 35mm の厚さのガラスに適しています。 国内の設備は、多くの場合、厚さ約 3 mm 以上の強化ガラスに焦点を当てています。

化学強化: 0.15mm ～ 50mm の範囲のガラスの厚さに効果があり、厚さ 5mm 以下のガラスの強化に特に適しています。 これは、不規則な形状の薄いガラス、特に 3 mm 未満のガラスを強化するための貴重な方法であることが証明されています。

利点:

物理的焼き戻し 費用対効果が高い: PT はより費用対効果の高い方法であり、大規模生産に適しています。

高い機械的強度: PT により、優れた機械的強度、耐熱衝撃性 (最大 287.78 度の温度に耐えることができる)、および高い温度勾配耐性 (最大 204.44 度の変化に耐えることができる) を備えたガラスが得られます。

安全性の向上: 風冷強化ガラスは機械的強度を強化するだけでなく、破損時に小さな破片に砕け、怪我のリスクを軽減します。

化学強化:

高強度と均一な応力分布: CS は、通常のガラスよりも大幅に高い強度 (5-10 倍の強度)、増加した曲げ強度 (3-5 倍の強度)、および改善された耐衝撃性 (5-10) を備えたガラスを生成します。 2倍の弾力性があります）。 CSは、同じ厚さのガラスの場合、PTに比べて強度と安全性が向上します。

優れた安定性と成形性: CS は、均一な応力分布、安定性、寸法の完全性を保証します。 変形や歪みなく形状を維持し、光学的な歪みを引き起こしません。 曲面、円筒、箱型、平面型など、さまざまな複雑な形状のガラス製品に適用できます。

熱応力に対する耐性: CS 処理ガラスは、急激な温度変化に対して 2-3 倍の優れた耐性を示し、割れたり自己爆発することなく 150 度を超える温度差に耐えます。

薄いガラスに最適: CS は、{{0}.2mm から 5.0mm までの厚さのガラスの強化に非常に効果的です。 曲がりや反りもなく良好な仕上がりが得られます。

短所:

物理的焼き戻し:

自己爆発のリスク: PT 処理ガラスは、加工、保管、輸送、設置、または使用中に自己爆発を起こす可能性があります。 自己爆発が起こる時期は予測できず、治療後 1 ～ 5 年で発生します。 石、粒子、気泡、不純物、ノッチ、傷、エッジの欠陥などのガラス内の目に見える欠陥、さらに硫黄ニッケル (NIS) 不純物や不均一な粒子の介在物は、自己爆発を引き起こす可能性があります。

化学強化:

高コスト: CS は PT よりも高価であり、コストは数倍高くなります。

アプリケーション:

物理的焼き戻し:

カーテンウォール、ファサード窓、室内間仕切り、家具、家電製品、高熱源の近くや急激な温度変化にさらされる間仕切りなど、高い機械的強度と安全性が要求される用途に広く使用されています。

化学強化:

主にモニター、テレビ、タブレット、スマートフォンなどの電子ディスプレイ製品に保護スクリーンパネルとして使用されます。 損傷や衝撃に対する優れた耐性を備えています。

結論：

物理強化技術と化学強化技術の両方が、AG ガラスの強度と安全性を高める上で重要な役割を果たします。 物理強化は幅広い用途でコスト効率の高いオプションを提供し、化学強化は優れた強度、均一な応力分布、優れた成形性を提供するため、薄いガラスや電子ディスプレイに理想的な選択肢となります。 これら 2 つの方法の違いを理解すると、特定の要件と製品の特性に基づいて最適なアプローチを選択する際に、十分な情報に基づいた意思決定が可能になります。