化学強化: ガラスを強化する別の方法

焼き戻しが熱と空気に関するものであれば、化学強化は化学と忍耐に関するものです。それはまったく別の世界です。-速度は遅く、高価で、技術的にはより難しいものです。しかし、薄くて丈夫で歪みのないガラスが必要な場合、代わりになるものはありません。-

仕組み

原理はイオン交換です。ソーダ石灰-、またはより一般的にはアルミノケイ酸ガラスを用意し、約 400 ～ 450 度の溶融塩浴-通常は硝酸カリウム (KNO₃)-に浸します。これはガラス転移点よりもはるかに低いため、たるみ、ローラーウェーブ、歪みはありません。

ガラス表面のナトリウムイオンが、塩浴からのより大きなカリウムイオンと入れ替わります。大きなカリウムイオンは、小さなナトリウムイオン用に設計された空間に押し込まれます。合わないんです。この圧縮により、熱焼き戻しで達成できるよりもはるかに高い、通常 50,000 ～ 80,000 psi の巨大な応力下で表面層が形成されます。-

この層の深さは「ケース深さ」または DOL (層の深さ) と呼ばれ、通常は 30 ～ 80 ミクロンです。薄いですが信じられないほど丈夫です。

ガラスは重要です

標準のソーダ石灰ガラスを化学的に強化することはできますが、{0}その結果は平凡です。本当の魔法が起こるのは、アルミノケイ酸塩ガラス。アルミニウム含有量によりイオン交換が促進され、より高い表面圧縮とより深い硬化深さの両方が得られます。携帯電話の画面 (ゴリラ ガラスなど) が窓ガラスではなくアルミノケイ酸塩であるのはそのためです。

お風呂: 化学がすべてです

塩風呂は生きています。タンクに KNO₃ を充填してそれで終わりというわけではありません。時間の経過とともに劣化します。ナトリウムが浴槽内に蓄積し、交換速度が遅くなります。ナトリウム濃度が高くなりすぎると体力が低下します。

オペレーターは以下を使用してこれを管理します。

遅い追加:ナトリウムを希釈するために新鮮なKNO₃を継続的に供給します

お風呂の修理：定期的に塩を捨てて交換する

添加物:一部の店では、ナトリウムを吸収し、お風呂の効果を長く保つためにアルミナまたは他の化合物を使用しています。

浴を無視すると、見た目は問題ありませんが、曲げ試験に一貫して不合格となるガラスが製造されます。肉眼では見えません。

ディストーションの利点

これが化学強化が存在する理由です。熱焼き戻しにより、ローラーウェーブ、反り、異方性が得られます。化学強化により、それはどれも。ガラスは軟化点を超えることはありません。お風呂から出たときと同じように平らになります。

作っている場合:

ディスプレイ用カバーガラス（タッチパネル、モニター）

2mm以下の薄いガラス焼き戻し炉で歪んでしまう

複雑な形状焼入れ時にライザー破損に応力がかかるドリル穴や切り欠きがある場合-

化学強化が唯一の答えです。

トレードオフ-

スループット。焼き戻しラインは数分ごとにガラスを循環させます。化学強化ラインは数時間でサイクルします-ガラスの種類と必要な硬化深さに応じて、通常はバッチごとに 4～12 時間かかります。大音量で実行しているわけではありません。あなたは高い価値を持っています。

清潔さ。ほとんどのお店が失敗するのはここです。お風呂に入る前にガラスを外科的にきれいにする必要があります。汚れ-指紋、ほこり、残留研磨剤-があると、イオン交換が起こらない「停止」が生じます。-その結果、局所的に弱い部分ができ、後に亀裂として現れます。優良店は積み込み用にクリーンルームを運営しています。

取り扱い。ガラスはラックまたはバスケットに入れられ、多くの場合エッジプロテクターが付いています。お風呂の中で破片が触れないようにすることはできません。接触した場所ではイオン交換は起こりません。それらの接点が障害点になります。

-強化後のワープ。場合によっては、薄いガラス (1 mm 未満) では、2 つの表面間のイオン交換率が不均一であるため、強化後に微妙な反りが発生することがあります。有名な頭痛です。この問題を解決するには、浸漬速度と抽出速度を注意深く制御し、場合によっては冷却を均一にするために窒素を吹き込みます。

テストと品質管理

化学強化ガラスは強化ガラスのようにサイコロ状に砕けません。強度がはるかに高いという意味では安全ガラスであることに変わりはありませんが、破損パターンは焼き鈍しガラスに近くなります。つまり、標準の断片化テストは適用されません。

代わりに、業界は以下に依存しています。

DOL (層の深さ)表面応力計で測定-通常は、プリズム結合を使用して圧縮層の導波路効果を読み取る携帯用デバイス

表面圧縮 (CS)同じ機器で測定-用途に応じて 50,000～80,000 psi の範囲を探しています

リングオンリングまたは 4 点曲げテスト特に新しい種類のガラスや浴の条件に対する実際の強度を検証するため

市場の現実

化学強化は過去 15 年間に爆発的に増加しており、その推進要因はもっぱら家庭用電化製品です。すべてのスマートフォン、タブレット、スマートウォッチはこのプロセスを経ます。しかし、建築用途では、薄すぎる-室内パーティション用の軽量ガラス、6 mm より薄いにもかかわらず耐衝撃性を備えたシャワードア、そして破損パターンよりも光学的透明性が重要な構造用ガラスが増加しています。-

課題はコストです。塩は高価です。浴槽は常に監視する必要があります。サイクルタイムによりスループットが低下します。また、携帯電話メーカー向けにカット済み、研磨済みのカバー ガラスを大量に台無しにした場合、それはスクラップ料金ではなく、-ベンダー リストに残るかどうかの話になります。