JP6372795B2 - 強化ガラスの表面特性の測定方法 - Google Patents
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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]
J. Kushibiki, and M. Arakawa, "Diffraction effects on bulk-wave ultrasonic velocity and attenuation measurements," J. Acoust. Soc. Am., Vol. 108, pp. 564-573 (2000).
[参考文献4]
H. A. Bowman, R. M. Schoonover, and M. W. Jones, “Procedure for high precision density determinations by hydrostatic weighing,” J. Res. Natl. Bur. Stand., Vol. 71C, pp. 179-198 (1967).
[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 (4)
- 強化ガラスの表面特性の測定方法であり、
強化ガラスからなる被測定用試料の漏洩弾性表面波速度(以下、LSAW速度と呼称する)又は漏洩擬似縦波速度(以下、LSSCW速度と呼称する)を前記被測定用試料の表面上の2点以上で測定する第1工程と、
(1)前記強化ガラスが化学強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSAW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSAW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSAW速度の測定値との差と、応力層深さとの間の関係を表す第1の検量線と、前記第1工程で測定した2点以上の前記LSAW速度とから、応力層深さを含む表面特性の前記被測定用試料における面内分布を求める、又は、(2)前記強化ガラスが化学強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSSCW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSSCW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSSCW速度の測定値との差と、応力層深さとの間の関係を表す第2の検量線と、前記第1工程で測定した2点以上の前記LSSCW速度とから、応力層深さを含む表面特性の前記被測定用試料における面内分布を求める、又は、(3)前記強化ガラスが物理強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSAW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSAW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSAW速度の測定値との差と、表面応力との間の関係を表す第3の検量線と、前記第1工程で測定した2点以上の前記LSAW速度とから、表面応力を含む表面特性の前記被測定用試料における面内分布を求める、又は、(4)前記強化ガラスが物理強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSSCW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSSCW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSSCW速度の測定値との差と、表面応力との間の関係を表す第4の検量線と、前記第1工程で測定した2点以上の前記LSSCW速度とから、表面応力を含む表面特性の前記被測定用試料における面内分布を求める、第2工程と、
を含む強化ガラスの表面特性の測定方法。 - 強化ガラスの表面特性の測定方法であり、
強化ガラスからなる被測定用試料の、漏洩弾性表面波速度(以下、LSAW速度と呼称する)および当該LSAW速度の周波数特性、又は、漏洩擬似縦波速度(以下、LSSCW速度と呼称する)および当該LSSCW速度の周波数特性、を測定する第1工程と、
(1)前記強化ガラスが化学強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSAW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSAW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSAW速度の測定値との差と、応力層深さとの間の関係を表す第1の検量線と、前記第1工程で測定した前記LSAW速度とから、応力層深さを含む表面特性を求め、さらに、前記第1工程で測定した前記LSAW速度の周波数特性から、応力層の表面特性の深さ方向分布を求める、又は、(2)前記強化ガラスが化学強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSSCW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSSCW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSSCW速度の測定値との差と、応力層深さとの間の関係を表す第2の検量線と、前記第1工程で測定した前記LSSCW速度とから、応力層深さを含む表面特性を求め、さらに、前記第1工程で測定した前記LSSCW速度の周波数特性から、応力層の表面特性の深さ方向分布を求める、又は、(3)前記強化ガラスが物理強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSAW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSAW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSAW速度の測定値との差と、表面応力との間の関係を表す第3の検量線と、前記第1工程で測定した前記LSAW速度とから、表面応力を含む表面特性を求め、さらに、前記第1工程で測定した前記LSAW速度の周波数特性から、応力層の表面特性の深さ方向分布を求める、又は、(4)前記強化ガラスが物理強化ガラスであり且つ前記第1工程で前記LSSCW速度を測定した場合には、前記被測定用試料の作製工程と同一の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、前記検量線作成用ガラス試料におけるLSSCW速度の測定値と未強化ガラス基板試料におけるLSSCW速度の測定値との差と、表面応力との間の関係を表す第4の検量線と、前記第1工程で測定した前記LSSCW速度とから、表面応力を含む表面特性を求め、さらに、前記第1工程で測定した前記LSSCW速度の周波数特性から、応力層の表面特性の深さ方向分布を求める、第2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または請求項2に記載の強化ガラスの表面特性の測定方法において、更に、
前記被測定用試料の作製工程と同一の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強化処理工程と、
前記強化処理工程で得られた試料に対して、表面応力、応力層深さ、LSAW速度、およびLSSCW速度を測定する測定工程と、
前記測定工程で得られた結果より、前記第1の検量線、前記第2の検量線、前記第3の検量線、および前記第4の検量線を求める検量線作成工程と、
を含む強化ガラスの表面特性の測定方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の強化ガラスの表面特性の測定方法において、前記強化ガラスが化学強化ガラスである場合には、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前記応力層深さから前記応力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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