ガラス材料の特性

ガラスは、あらゆる業界で使用されている優れた素材の 1 つです。シンプルな用途から幅広い用途まで、ガラス素材の活用法を探求できます。スマートウォッチ、スタイリッシュなアート作品、スマートフォンの保護素材など、すべてガラス素材で構成されており、魅力を放っています。

 

ガラス素材のどのような特性が適しているのか疑問に思ったことはありませんか? 今日は、ガラス素材を他の素材と区別し、適切なものにするすべての特徴について詳しく説明します。

 

それらについて議論しましょう!

Glassとは何ですか?

ガラスは、脆くて非結晶性である、一般的に使用されている無機材料の 1 つです。ガラス材料の優れた特性により、ガラスは日常の何百もの用途に適しています。

 

さらに、その上品な外観により、長年にわたって導入が進んでいます。

ガラスの種類


ガラスは、必要な機能と熱特性を実現するまでに、複数の加熱および溶融プロセスを経る必要があります。

 

さまざまなプロセスに基づいて、ガラスを 4 つの主要なタイプに分類しています。

  • 焼きなましガラス

強化ガラス

アニーリングは、ガラス製造業界でよく知られているプロセスの 1 つです。まず、ガラスをアニーリング温度まで加熱し、その後ゆっくりと冷却して内部の応力要因を除去します。

 

このようなプロセスにより、ガラスの強度が向上し、加工性が向上します。さらに、このようなガラス製品は他の種類のものに比べて安価です。

  • 熱強化ガラス

ガラス縁取り

650°C までの高熱を加えると、熱強化ガラスの製造に非常に効果的です。このタイプのガラスでは、冷却プロセスは遅いですが、焼きなましガラスより遅くはありません。

 

熱強化ガラスに高い強度を与え、割れにくくします。また、熱強化ガラスは焼きなましガラスに比べて2倍の強度を持ちますが、割れた際に焼きなましガラスのような鈍い破片が発生します。

 

  • 強化ガラス

強化ガラスパネル

強化ガラスはスマートフォンやその他のガラスの代表的な素材です。高温で溶かし、その後空気の噴射で急速に冷却することで、高い強度を実現しています。

 

急速冷却プロセスにより、焼きなましガラスに比べて 4 ~ 5 倍の強度が得られます。破損したガラスの粒子が小さくなり、危害を与える可能性が低くなるという利点があります。

 

  • 合わせガラス

ラミネートガラス

合わせガラスには、ガラス材料の層と別の材料の中間層が含まれています。一般的な材料は、ポリビニルブチラールまたはエチレンビニルアセテートです。 

 

ラミネート層の目的は、ガラスの強度を高め、紫外線に対する耐性を高めることです。ラミネートガラス素材により、防音性能が向上していることがわかる場合もあります。

 

ガラス材料の組成 

ガラスには単一の要素が含まれています。 その代わりに、期待される結果をもたらすさまざまな材料で構成されています。

 

さまざまなガラス材料の組成を調べる方法をいくつか紹介します。

 

ガラスの種類 構成材料
ソーダガラス シリカ(SiO₂)、炭酸ナトリウム(Na₂CO₃)、炭酸カルシウム(CaCO₃)
フリントガラス シリカ(SiO₂)、酸化鉛(PbO)、酸化カリウム(K₂O)
鉛クリスタルガラス シリカ(SiO₂)、酸化セリウム(CeO₂)
ゼナグラス 酸化亜鉛 (ZnO)、ホウケイ酸バリウム (BaO·B₂O₃·SiO₂)
クルックスグラス シリカ(SiO₂)、酸化セリウム(CeO₂)
クラウングラス シリカ(SiO₂)、酸化カリウム(K₂O)、酸化バリウム(BaO)
カリガラス シリカ(SiO₂)、炭酸カリウム(K₂CO₃)、炭酸カルシウム(CaCO₃)
パイレックスガラス 酸化ホウ素 (B₂O₃)、シリカ (SiO₂)

 

1 つだけお気づきの点があります。砂またはシリカは、すべてのガラス材料の重要な構成要素です。砂またはシリカは、各ガラス タイプで重要な部分を占め、さまざまな機能に役立ちます。

 

ガラス材料の特性 

今こそ私たちの仕事、つまり物件をチェックして比較する時です!!

 

詳しくお話ししましょう!

 

  • 粘度 

 

粘度は、媒体または表面を通る液体の流れです。多くの場合、内部摩擦の尺度となります。粘度が高いということは、流体が濃く、流れにくいことを意味します。

 

ガラスの粘度は、カスタマイズが可能な温度を理解するのに役立ちます。製造業者はこれを作業の閾値として捉え、加工性に最適な粘度となるレベルまで温度を上げます。

  • 強さ

家庭用ディスプレイキャビネット用カスタムガラス

ガラスは、ある程度の力を加えないと脆くて固くなります。また、ガラスの種類によって強度も異なります。

 

ガラスを弱くする原因は何でしょうか?以下の要因を確認してください。

 

  • ガラス表面の傷や欠陥
  • 熱応力
  • 小さな結晶が追加されます。

 

ガラスの強度は温度が上昇すると劇的に低下します。 

 

最も頑丈なガラスの種類はどれでしょう。それは、他でもない強化ガラスです。焼きなましガラスよりも 4 ~ 5 倍の強度があり、大きな破壊力にも耐えることができます。熱強化ガラスは焼きなましガラスの 2 倍の強度があります。

 

必要なガラスの種類を選択するときは、要件を考慮してください。

  • 熱膨張 

 

温度アプリケーションでは、ガラスは急速に膨張します。そのため、特定の形状への変換を必要とするさまざまな成形アプリケーションで使用されています。

 

エンジニアは次の 2 つのパラメータに注目しました。

 

  • 熱膨張係数温度上昇に伴うガラスの膨張率を示します。
  • 転移温度温度が特定の点に達すると、膨張が始まります。

 

熱膨張はガラスの種類によって異なることに注意してください。シリカガラスは熱係数が低いため、膨張する可能性が低くなります。これにより、形状が複雑に変形します。

 

  • 透明性 

 

ガラスの透明性を知らない人はいないでしょう。洗練されたクラシックなガラス素材は、透明な表面を提供します。これから出てくるすべての製品が見えます。

 

ガラスの透明性がなぜそれほど重要なのか疑問に思うかもしれません。

 

それは光学用途のためです。製造業者はガラスの透明度を変えて、光学ガラス、レンズ、または窓材を製造することができます。

 

  • 耐薬品性 

家庭での紫外線対策

ガラスは不活性のようで、他の材料と完璧に相互作用します。酸や塩基と反応しないため、より安全に取り扱うことができます。ガラス材料をさまざまなガレージ ストアに効率的に保管したり、損傷のリスクなしで必要なコンポーネントを製造したりできます。

 

  • 電気絶縁 

 

ガラスは電気的に絶縁されています。電子と陽子の流れをブロックし、ある表面から別の表面への電流の通過を遮断します。そのため、電子デバイスではガラス素材が使われており、素材の美しさを高めるだけでなく、内部システムの電気絶縁も実現しています。

 

  • 密度と重量 

 

技術的には、ガラスは密度が通常 2.4 ~ 2.8 g/cm³ の高密度材料です。このような高密度により、耐久性を高めるために高密度で複雑な材料を必要とする用途に適しています。

 

  • 屈折率 

UVカットガラスの技術データ

屈折率は、光の屈折と減速の度合いを表す指標です。通常、ガラスの屈折率は 1.52 ですが、必要に応じて変更できます。

 

このようなカスタマイズの機会は、異なる屈折率を必要とする光学機器に役立っています。さまざまな材料のレンズは屈折率を利用して、さまざまな屈折度に対応します。

 

  • 耐久性 

強化ガラスパネル

ガラスには、紫外線耐性や温度変化耐性などの機能が組み込まれています。保護された機能により、ガラスは品質を低下させることなく長年にわたって使用できます。さらに、長期的には貴重な効果によりコストを節約できます。

 

  • リサイクル性

 

ガラスはリサイクルにおいて比類のない特徴を持っています。品質を心配する必要はありません。リサイクル後も、以前と同じ状態のままです。比類のないリサイクル性は、環境への負荷を軽減するだけでなく、お金を節約することでユーザーに良い日々をもたらします。同じ原材料を使用して、必要に応じてリサイクルすることができます。

 

  • 音響特性

 

ガラスの障壁を挟んで他の人と話したことはありますか? 遮音性はガラスの厚さと遮音機能によるものです。ユーザーは建物の防音性を高めたり低くしたりして、騒音の伝達を減らすことができます。

ガラス材料の用途

 

ガラス素材の持つ膨大な特性により、様々な用途で活用されています。見てみましょう!!

 

  • エレクトロニクス

カスタム LCD ディスプレイ タッチパネル ガラス

ガラスは、電子産業の始まり以来、その主流を占めてきました。スマートフォンのガラスプロテクターは強化ガラスから作られています。特定の種類のガラスは、ノートパソコン、携帯電話、その他多くの技術機器の画面に触れるのに役立ちます。さらに、半導体ウェーハはガラス材料で構成されています。

 

  • 自動車・輸送 

UVカットガラス

自動車産業には多くの影響があります。フロントガラスの設計からヘッドライトまで、すべての部品にある程度ガラスが含まれています。さまざまな目的でガラスを使用しているボート、飛行機、ヘリコプターを掘り出すことができます。

 

  • 医療業界 

医療機器用ガラス

多くの医療機器には透明なガラスレンズが使用されています。医療分野で使用されている最も一般的な例は光学レンズです。さらに、X 線装置もガラスで構成されており、さまざまな検査に役立ちます。

  • 太陽光エネルギー 

 

ソーラーパネルにガラス層が含まれているのをご存知ですか? これは事実です。ガラス層は光の屈折を助け、太陽光をよりよく閉じ込めます。したがって、ガラスを使用するとエネルギー生産が最適化されます。

  • 装飾産業 

 

多くの装飾品はガラスのパッケージに入っていることが多く、その美しさを高めています。家のガラス窓は家全体の魅力を高めます。多くのガラス素材がパッケージセンターにきちんと入っています。

 

結論 

ガラスは、私たちの日常の用途に欠かせない部品の 1 つです。初めて購入する前に、優れた熱特性と光学特性を考慮してください。さらに、ガラス材料の品質とその組成を確認してください。

 

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