JP2015175830A - 強化ガラスの表面特性の測定方法 - Google Patents
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
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Abstract
【解決手段】被測定強化ガラスと同じ工程で作製された複数の検量線作成用強化ガラス試料に対して、それぞれ異なる条件で強化処理を行う。表面応力および応力層深さを測定する。超音波材料特性解析装置により、LSAW速度およびLSSCW速度を測定する。表面応力および応力層深さと、LSAW速度およびLSSCW速度との間の関係を近似線形式として求める。被測定強化ガラス試料のLSAW速度またはLSSCW速度を測定し、測定した音速から近似線形式を用いて表面応力および応力層深さを計算する。
【選択図】図8
Description
(1-A) 強化ガラスからなる被測定用試料の漏洩弾性表面波(LSAW)速度又は漏洩擬似縦波(LSSCW)速度を測定する工程と、
(1-B) 測定したLSAW速度又はLSSCW速度から、被測定用試料と同一工程で作製された検量線作成用ガラス試料に対して予め作成したLSAW速度またはLSSCW速度と、表面応力(CS)および応力層深さ(DOL)との間の関係を表す検量線を用いて、CS及びDOLを含む表面特性を求める工程と、
を含む。
化学強化ガラス試料として、アルミノ珪酸ガラスを5枚用意した。試料の大きさは50mm×50mmであり、試料の厚さは0.7mmである。4枚の試料に対して、425℃のKNO3中で、それぞれ0.5h、1h、3h、8hの強化処理を行った。また、1枚の試料に対しては強化処理を行わなかった(未強化試料)。また、通常の強化処理を行った市販のアルミノ珪酸ガラス(試料H)、およびその未強化試料(試料N)も用意した。試料の大きさは100mm×50mmであり、試料の厚さは0.7mmである。試料Nと同じロットの別の試料(40mm×30mm、試料の厚さは0.7mm)に対して、蛍光X線分析法により化学組成比を分析した結果、SiO2が68.7wt%、Al2O3が15.5wt%、Na2O3が11.8wt%、MgOが3.3wt%、SnOが0.4wt%となった。
c11=ρVl 2 (1)
c44=ρVs 2 (2)
cC=ρCVC 2 (6)
物理強化ガラス試料として、ソーダライムガラスと硼珪酸ガラスをそれぞれ4枚、3枚用意した。ソーダライムガラスは、試料の大きさが150mm×150mm、厚さが3.7mmであり、硼珪酸ガラスは、試料の大きさが200mm×200mm、厚さが3.7mmである。3枚のソーダライムガラスに対して、650℃で4分間保持したあと、それぞれ150mmAq、300mmAq, 450mmAqの風圧で急冷した。2枚の硼珪酸ガラスに対して、670℃で4分間保持したあと、それぞれ0.7kg/cm2、1.4kg/cm2の風圧で急冷した。ソーダライムガラスと硼珪酸ガラス、それぞれ1枚の試料に対しては、強化処理を行わなかった(未強化試料)。また、別の未強化試料に対して、蛍光X線分析法により化学組成比を分析した結果、ソーダライムガラスに対しては、SiO2が75.5wt%、Al2O3が1.7wt%、Na2O3が9.1wt%、MgOが3.2wt%、CaOが8.9wt%、K2Oが1.3wt%、BaOが0.1wt%となり、硼珪酸ガラスに対しては、SiO2が83.9wt%、B2O3が10.6wt%、Al2O3が2.4wt%、Na2O3が2.4wt%、K2Oが0.6wt%となった。
以上のように説明した第1および第2実施例に基づいて、この発明による強化ガラスの表面特性を求めるための基本的な処理手順を図8に示すフローチャートを参照にして以下に説明する。
ステップS1:被測定用試料と同一工程で作製された複数の検量線作成用ガラス試料に対し、それぞれ異なる条件で強化処理を行う。
ステップS2:ステップS1で得られた試料に対して、CSおよびDOLと、LSAW速度又はLSSCW速度を測定する。
ステップS3:ステップS2の測定結果より、LSAW速度又はLSSCW速度と、CSおよびDOLとの間の関係、すなわち検量線を求める。
ステップS4:被測定用試料に対して、LSAW速度またはLSSCW速度を測定する。
ステップS5:ステップS4で得られたLSAW速度またはLSSCW速度を、ステップS3で求めた検量線に代入してCSおよびDOLを求める。
2 圧縮応力層
J. Kushibiki and N. Chubachi, "Material characterization by line-focus-beam acoustic microscope," IEEE Trans. Sonics Ultrason., Vol. SU-32, pp. 189-212 (1985).
[参考文献2]
J. Kushibiki, Y. Ono, Y. Ohashi, and M. Arakawa, "Development of the line-focus-beam ultrasonic material characterization system," IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., Vol. 49, pp. 99-113 (2002).
[参考文献3]
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[参考文献5]
大和田, 角田, "ガラスの洗浄技術," NEW GLASS, Vol. 23, pp. 7-20 (2008).
Claims (5)
- 強化ガラスの表面特性の測定方法であり、
(1-A) 強化ガラスからなる被測定用試料の漏洩弾性表面波(LSAW)速度又は漏洩擬似縦波(LSSCW)速度を測定する工程と、
(1-B) 測定したLSAW速度又はLSSCW速度から、被測定用試料と同一工程で作製された検量線作成用ガラス試料に対して予め作成したLSAW速度またはLSSCW速度と、表面応力(CS)および応力層深さ(DOL)との間の関係を表す検量線を用いて、CS及びDOLを含む表面特性を求める工程と、
を含む強化ガラスの表面特性の測定方法。 - 請求項1記載の強化ガラスの表面特性の測定方法は更に、
(2-A) 被測定用試料と同一工程で作製された複数の検量線作成用ガラス試料に対し、それぞれ異なる条件で強化処理を行う工程と、
(2-B) 前記工程(2-A)で得られた試料に対して、表面応力(CS)および応力層深さ(DOL)と、漏洩弾性表面波(LSAW)速度又は漏洩擬似縦波(LSSCW)速度を測定する工程と、
(2-C) 前記工程(2-B)で得られた結果より、LSAW速度又はLSSCW速度と、CSおよびDOLとの間の前記関係を表す検量線を求める工程と、
を含む強化ガラスの表面特性の測定方法。 - 請求項1又は2に記載の強化ガラスの表面特性の測定方法において、前記工程(1-A)は、LSAW速度又はLSSCW速度の測定を前記被測定用試料の表面上の2点以上で測定を行うことにより、表面応力及び応力層深さの面内分布を求める工程を含む強化ガラスの表面特性の測定方法。
- 請求項1又は2記載の強化ガラスの表面特性の測定方法において、前記工程(1-A)は更に前記被測定用試料のLSAW速度またはLSSCW速度の周波数特性の測定する工程と、測定した周波数特性から圧縮応力層の表面特性の深さ方向分布を求める工程を含む強化ガラスの表面特性の測定方法。
- 請求項1乃至4のいずれか記載の強化ガラスの表面特性の測定方法において更に、未強化ガラス基板試料と強化ガラス基板試料を用意し、両方のガラス基板試料に対して、基板に垂直な方向に伝搬するバルク波の音速、試料の密度を測定する工程と、測定したバルク波の音速と、密度と、前記被測定用試料の圧縮応力層の厚さから前記強化層の弾性定数を計算で求める工程とを含む強化ガラスの表面特性の測定方法。
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