JP7492681B2 - How to measure the strength of tempered glass - Google Patents
How to measure the strength of tempered glass Download PDFInfo
- Publication number
- JP7492681B2 JP7492681B2 JP2020205924A JP2020205924A JP7492681B2 JP 7492681 B2 JP7492681 B2 JP 7492681B2 JP 2020205924 A JP2020205924 A JP 2020205924A JP 2020205924 A JP2020205924 A JP 2020205924A JP 7492681 B2 JP7492681 B2 JP 7492681B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tempered glass
- test
- fracture
- drop
- compressive stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 title claims description 218
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 209
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 94
- 238000006748 scratching Methods 0.000 claims description 59
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 claims description 59
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 52
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 49
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 36
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 22
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 14
- 239000006058 strengthened glass Substances 0.000 claims description 12
- 238000013001 point bending Methods 0.000 claims description 9
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 47
- 239000002585 base Substances 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 5
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 5
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
本発明は、強化ガラスの強度(特に落下強度)を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the strength (particularly the drop strength) of tempered glass.
従来、スマートフォンやタブレットPCなどの電子デバイスには、カバーガラスとしてイオン交換法により化学強化されたガラス板が用いられている。このような強化ガラス板は、一般的に、アルカリ金属を組成として含むガラス板を強化液で化学的に処理し、表面に圧縮応力層を形成することによって製造される。強化ガラス板は、表面の圧縮応力や内部の引張応力などの、いわゆる強化特性を適切に調整することによって、高い強度を有するよう設計されている。 Conventionally, glass plates that have been chemically strengthened by ion exchange have been used as cover glass for electronic devices such as smartphones and tablet PCs. Such strengthened glass plates are generally manufactured by chemically treating a glass plate containing an alkali metal as a component with a strengthening liquid to form a compressive stress layer on the surface. Strengthened glass plates are designed to have high strength by appropriately adjusting so-called strengthening properties such as surface compressive stress and internal tensile stress.
携帯用の電子デバイスは、地面に落下した場合に、カバーガラスに破壊を生じ得る。カバーガラス(強化ガラス)に生じる破壊の態様としては、例えば、圧縮応力層を突き抜けるような深い傷を起点として、当該強化ガラスが比較的遅い速度で割れるもの(スロークラック割れ)がある(例えば特許文献1参照)。その他、圧縮応力層を突き抜けることのない浅い傷(破壊起点)がカバーガラスに形成された後、大きな応力の作用によってクラックが進行し、破壊に至る態様(非スロークラック割れ)がある。 When a portable electronic device is dropped to the ground, the cover glass may break. One type of breakage that can occur in the cover glass (strengthened glass) is one in which a deep scratch that penetrates the compressive stress layer is the starting point, and the strengthened glass breaks at a relatively slow speed (slow cracking) (see, for example, Patent Document 1). Another type is one in which a shallow scratch (fracture starting point) that does not penetrate the compressive stress layer is formed in the cover glass, and then the crack progresses due to the action of a large stress, leading to breakage (non-slow cracking).
強化ガラスの破壊強度や破壊の態様(破壊モード)を確認するために、各種の破壊試験が実施される。特許文献1では、破壊試験の例として、サンドペーパ落球試験や、曲げ強度試験が開示されている。
Various destructive tests are carried out to confirm the fracture strength and fracture mode of tempered glass.
サンドペーパ落球試験では、基台に載置された強化ガラスにサンドペーパを重ね合わせ、サンドペーパに対して球体を衝突させることで、当該強化ガラスを破壊する。曲げ強度試験では、強化ガラスに圧子を打ち込んで圧痕を形成した後、三点曲げ試験によって当該強化ガラスを破壊する。 In the sandpaper drop ball test, sandpaper is placed on top of tempered glass placed on a base, and a sphere is collided with the sandpaper to destroy the tempered glass. In the bending strength test, an indenter is driven into the tempered glass to form an indentation, and then the tempered glass is destroyed by a three-point bending test.
上記のようなサンドペーパ落球試験や曲げ強度試験の他、電子デバイス筐体や、電子デバイスを模した疑似筐体に強化ガラスを装着した試験体を落下させて、強化ガラスを破壊する落下強度試験が実施される場合がある。落下強度試験では、例えば定盤上に載置されたサンドペーパに向かって試験体を落下させ、強化ガラスを当該サンドペーパに衝突させる。これによって強化ガラスが破壊した場合における試験体の落下高さをその強化ガラスの落下強度と見做すことができる。 In addition to the sandpaper drop ball test and bending strength test described above, a drop strength test may be performed in which a test specimen with tempered glass attached is dropped onto an electronic device housing or a pseudo housing that mimics an electronic device, destroying the tempered glass. In a drop strength test, for example, the test specimen is dropped onto sandpaper placed on a surface plate, causing the tempered glass to collide with the sandpaper. The drop height of the test specimen when the tempered glass is destroyed can be regarded as the drop strength of the tempered glass.
この落下強度試験は、電子デバイスの落下によって生じるカバーガラスの破壊の態様をサンドペーパ落球試験や曲げ強度試験よりも正確に再現できることから、強化ガラスの破壊強度を解析及び評価する上で重要となる。 This drop strength test is important for analyzing and evaluating the fracture strength of tempered glass because it can reproduce the fracture behavior of cover glass caused by dropping an electronic device more accurately than sandpaper drop tests or bending strength tests.
しかしながら、従来の落下強度試験では、強化ガラスの破壊の態様が、圧縮応力層の深さよりも深い傷に起因するものであるか、或いは圧縮応力層の深さよりも浅い傷に起因するものであるかを特定することが困難であった。 However, with conventional drop strength tests, it was difficult to determine whether the mode of breakage of the tempered glass was due to a scratch deeper than the depth of the compressive stress layer, or due to a scratch shallower than the depth of the compressive stress layer.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、強化ガラスの強度を測定する場合において、強化ガラスの破壊が、圧縮応力層の深さよりも深い傷に起因するものであるか、或いは、圧縮応力層の深さよりも浅い傷に起因するものであるかを推定することを技術的課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and has as its technical objective the estimation, when measuring the strength of tempered glass, of whether breakage of the tempered glass is caused by a scratch deeper than the depth of the compressive stress layer, or by a scratch shallower than the depth of the compressive stress layer.
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、圧縮応力層を有する強化ガラスの強度を測定する方法であって、前記強化ガラスを含む測定用構造体を落下させて前記強化ガラスを破壊した場合の落下高さを前記落下強度として測定する落下強度測定工程と、測定された前記落下高さに基づいて、前記強化ガラスの破壊が第一破壊モード、第二破壊モードのいずれに属するかを推定する破壊モード推定工程と、を備え、前記第一破壊モードは、前記圧縮応力層の深さよりも深い傷が前記強化ガラスに形成されることにより生じる破壊モードであり、前記第二破壊モードは、前記圧縮応力層の深さよりも浅い傷が前記強化ガラスに形成されることにより生じる破壊モードであることを特徴とする。 The present invention is intended to solve the above problems, and is a method for measuring the strength of reinforced glass having a compressive stress layer, comprising a drop strength measurement step of dropping a measurement structure including the reinforced glass to break the reinforced glass and measuring the drop height as the drop strength, and a failure mode estimation step of estimating whether the breakage of the reinforced glass belongs to a first failure mode or a second failure mode based on the measured drop height, characterized in that the first failure mode is a failure mode caused by a scratch formed in the reinforced glass that is deeper than the depth of the compressive stress layer, and the second failure mode is a failure mode caused by a scratch formed in the reinforced glass that is shallower than the depth of the compressive stress layer.
かかる構成によれば、落下強度測定工程によって測定された強化ガラスの落下高さに基づいて、当該破壊モード推定工程により、強化ガラスの破壊が第一破壊モード、第二破壊モードのいずれに属するかを推定することができる。これにより、落下強度測定工程における強化ガラスの破壊が圧縮応力層の深さよりも深い傷に起因するものであるか、或いは、圧縮応力層の深さよりも浅い傷に起因するものであるかを推定することが可能になる。 According to this configuration, the fracture mode estimation process can estimate whether the fracture of the tempered glass belongs to the first fracture mode or the second fracture mode, based on the drop height of the tempered glass measured in the drop strength measurement process. This makes it possible to estimate whether the fracture of the tempered glass in the drop strength measurement process is caused by a scratch deeper than the depth of the compressive stress layer, or is caused by a scratch shallower than the depth of the compressive stress layer.
本発明に係る強度測定方法は、前記強化ガラスの破壊が前記第一破壊モードに属することを推定する第一予想落下高さを算出するための第一推定式を作成する、第一準備工程を備えてもよい。前記第一準備工程は、第一圧縮応力層を有する第一試験用強化ガラスを含む試験構造体を落下させ、前記第一圧縮応力層の深さよりも深い傷を前記第一試験用強化ガラスに形成することにより前記第一試験用強化ガラスを破壊する落下破壊工程と、前記落下破壊工程に供されていない前記第一試験用強化ガラスに第一衝突体を衝突させ、前記第一圧縮応力層よりも深い傷を前記第一試験用強化ガラスに形成することにより前記第一試験用強化ガラスを破壊する衝突破壊工程と、を備えてもよい。 The strength measurement method according to the present invention may include a first preparation step of creating a first estimation formula for calculating a first expected drop height that estimates that the breakage of the tempered glass belongs to the first breakage mode. The first preparation step may include a drop breakage step of dropping a test structure including a first test tempered glass having a first compressive stress layer, and breaking the first test tempered glass by forming a scratch deeper than the depth of the first compressive stress layer in the first test tempered glass, and a collision breakage step of colliding a first impactor with the first test tempered glass that has not been subjected to the drop breakage step, and breaking the first test tempered glass by forming a scratch deeper than the first compressive stress layer in the first test tempered glass.
かかる構成によれば、第一準備工程における落下破壊工程及び衝突破壊工程によって、第一破壊モードを推定するために必要な測定を行うことができる。 With this configuration, the drop destruction process and the impact destruction process in the first preparation process can perform the measurements necessary to estimate the first destruction mode.
前記第一推定式は、前記落下破壊工程によって測定される前記試験構造体の試験落下高さと、前記衝突破壊工程によって前記第一試験用強化ガラスを破壊した場合の破壊エネルギとの一次関数に基づいて作成されてもよい。 The first estimation formula may be created based on a linear function of the test drop height of the test structure measured in the drop destruction process and the fracture energy when the first test tempered glass is broken in the impact destruction process.
本発明に係る強化ガラスの強度測定方法は、前記強化ガラスの破壊が前記第二破壊モードに属することを推定する第二予想落下高さを算出するための第二推定式を作成する、第二準備工程を備えてもよい。前記第二準備工程は、第二圧縮応力層を有する第二試験用強化ガラスに前記第二圧縮応力層の深さよりも浅い傷を形成する加傷工程と、前記加傷工程後に前記第二試験用強化ガラスに曲げ応力を付与して前記第二試験用強化ガラスを破壊する曲げ破壊工程と、を備えてもよい。 The method for measuring the strength of tempered glass according to the present invention may include a second preparation step of creating a second estimation formula for calculating a second expected drop height that estimates that the fracture of the tempered glass belongs to the second fracture mode. The second preparation step may include a scratching step of forming a scratch shallower than the depth of the second compressive stress layer in a second test tempered glass having a second compressive stress layer, and a bending fracture step of applying a bending stress to the second test tempered glass after the scratching step to fracture the second test tempered glass.
かかる構成によれば、第二準備工程における加傷工程及び曲げ破壊工程によって、第二破壊モードを推定するために必要な測定を行うことができる。 With this configuration, the damage process and bending fracture process in the second preparation process can perform the measurements necessary to estimate the second fracture mode.
前記第二推定式は、前記加傷工程によって前記第二試験用強化ガラスに付与された加傷エネルギと、前記曲げ破壊工程によって前記第二試験用強化ガラスに付与された破壊曲げ応力との一次関数に基づいて作成されてもよい。 The second estimation formula may be created based on a linear function of the damage energy imparted to the second test tempered glass by the damage process and the fracture bending stress imparted to the second test tempered glass by the bending fracture process.
前記破壊モード推定工程は、前記第一予想落下高さと、前記第二予想落下高さと、を比較する落下高さ比較工程を含んでもよい。 The failure mode estimation process may include a drop height comparison process that compares the first expected drop height with the second expected drop height.
落下高さ比較工程により第一予想落下高さと第二予想落下高さとを比較することで、強化ガラスの破壊が第一破壊モード、第二破壊モードのいずれに属するかを推定することができる。 By comparing the first predicted drop height with the second predicted drop height in the drop height comparison process, it is possible to estimate whether the breakage of the tempered glass belongs to the first breakage mode or the second breakage mode.
前記衝突破壊工程では、前記第一試験用強化ガラスの前記第一圧縮応力層よりも深い前記傷を形成するための加傷部材を前記第一試験用強化ガラスに重ねた状態で、前記第一試験用強化ガラスに前記第一衝突体を衝突させてもよい。これにより、第一破壊モードによる第一試験用強化ガラスの破壊を再現することができる。 In the collision destruction process, the first collision body may be caused to collide with the first test tempered glass in a state where a damage member for forming the damage deeper than the first compressive stress layer of the first test tempered glass is placed on the first test tempered glass. This makes it possible to reproduce the destruction of the first test tempered glass in the first destruction mode.
前記加傷工程では、前記第二試験用強化ガラスの前記第二圧縮応力層よりも浅い前記傷を形成するための加傷部材を前記第二試験用強化ガラスに重ねた状態で、前記第二試験用強化ガラスに第二衝突体を衝突させてもよい。これにより、第二試験用強化ガラスの第二圧縮応力層よりも浅い傷を、当該第二試験用強化ガラスに対して確実に形成できる。 In the scratching process, a scratching member for forming the scratch shallower than the second compressive stress layer of the second test tempered glass may be placed on the second test tempered glass, and a second impact body may be collided with the second test tempered glass. This ensures that a scratch shallower than the second compressive stress layer of the second test tempered glass is formed in the second test tempered glass.
前記曲げ破壊工程では、四点曲げ試験機によって前記第二試験用強化ガラスに前記曲げ応力を付与してもよい。これにより、第二破壊モードによる第二試験用強化ガラスの破壊を再現することができる。 In the bending fracture process, the bending stress may be applied to the second test tempered glass by a four-point bending tester. This makes it possible to reproduce fracture of the second test tempered glass in the second fracture mode.
前記衝突破壊工程では、前記第一試験用強化ガラスに対する前記第一衝突体の衝突部位を囲む第一押さえ部材によって、前記第一試験用強化ガラスに重ねられた前記加傷部材を押さえてもよい。これにより、加傷部材と第一試験用強化ガラスとを安定的に接触させることができる。 In the collision destruction process, the damage member superimposed on the first test tempered glass may be pressed by a first pressing member surrounding the collision site of the first collision body against the first test tempered glass. This allows stable contact between the damage member and the first test tempered glass.
前記加傷工程では、前記第二試験用強化ガラスに対する前記第二衝突体の衝突部位を囲む第二押さえ部材によって、前記第二試験用強化ガラスに重ねられた前記加傷部材を押さえてもよい。これにより、加傷部材と第二試験用強化ガラスとを安定的に接触させることができる。 In the scratching process, the scratching member superimposed on the second test tempered glass may be pressed by a second pressing member surrounding the impact site of the second impact body against the second test tempered glass. This allows stable contact between the scratching member and the second test tempered glass.
前記衝突破壊工程では、第一緩衝部材を介して前記第一衝突体による衝撃を前記第一試験用強化ガラスに加えてもよい。これにより、第一衝突体によって第一試験用強化ガラスに加える衝撃を調整することができる。 In the collision destruction process, the impact of the first impact body may be applied to the first test tempered glass via a first buffer member. This makes it possible to adjust the impact applied to the first test tempered glass by the first impact body.
前記加傷工程では、第二緩衝部材を介して前記第二衝突体による衝撃を前記第二試験用強化ガラスに加えてもよい。これにより、第二衝突体によって第二試験用強化ガラスに加える衝撃を調整することができる。 In the damage application process, the impact from the second impact body may be applied to the second test tempered glass via a second buffer member. This makes it possible to adjust the impact applied to the second test tempered glass by the second impact body.
前記試験構造体は、前記第一試験用強化ガラスが固定される支持体を備えてもよい。これにより、試験構造体をスマートフォン等の電子デバイスに擬態させることができる。 The test structure may include a support to which the first test tempered glass is fixed. This allows the test structure to mimic an electronic device such as a smartphone.
本発明によれば、強化ガラスの強度を測定する場合において、強化ガラスの破壊が、圧縮応力層の深さよりも深い傷に起因するものであるか、或いは、圧縮応力層の深さよりも浅い傷に起因するものであるかを推定することができる。 According to the present invention, when measuring the strength of tempered glass, it is possible to estimate whether the breakage of the tempered glass is caused by a scratch deeper than the depth of the compressive stress layer, or by a scratch shallower than the depth of the compressive stress layer.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図1乃至図10は、本発明に係る強化ガラスの強度測定方法の一実施形態を示す。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Figures 1 to 10 show one embodiment of the method for measuring the strength of tempered glass according to the present invention.
図1は、イオン交換により化学強化されたガラス(以下「強化ガラス」という)の断面図を示す。強化ガラス1は、例えば矩形板状に構成され、表面に圧縮応力層CSLを有し、内部に引張応力層TSLを有する。強化ガラス1の表面は、第一主面MS1、第二主面MS2、及び端面ESを含む。第一主面MS1と第二主面MS2とは、互いに表裏の関係に位置する主面である。
Figure 1 shows a cross-sectional view of glass chemically strengthened by ion exchange (hereinafter referred to as "strengthened glass"). The strengthened
強化ガラス1の厚みtは、0.05~1.2mmであることが好ましいが、この範囲に限定されない。また、強化ガラス1において、表面(主面MS1,MS2)からの圧縮応力層CSLの深さDOLは、例えば100~250μmであることが好ましいが、この範囲に限定されない。
The thickness t of the tempered
本方法では、強化ガラス1を落下させて破壊させた場合に、その落下高さを落下強度として測定するとともに、その破壊が第一破壊モード、第二破壊モードのいずれに属するかを推定することができる。
In this method, when tempered
ここで、第一破壊モードは、圧縮応力層CSLの深さDOLよりも深い傷が強化ガラス1に形成されることにより生じる破壊モードである。第二破壊モードは、圧縮応力層CSLの深さDOLよりも浅い傷が強化ガラス1に形成され、この傷が当該強化ガラス1に作用する曲げ応力によって進展することにより生じる破壊モードである。
The first fracture mode is a fracture mode that occurs when a scratch deeper than the depth DOL of the compressive stress layer CSL is formed in the strengthened
図2に示すように、本方法は、第一破壊モードを推定するために必要な測定を行う第一準備工程S1と、第二破壊モードを推定するために必要な測定を行う第二準備工程S2と、測定用強化ガラスを含む測定用構造体を落下させて当該測定用強化ガラスを破壊した場合の落下高さを落下強度として測定する落下強度測定工程S3と、当該落下強度測定工程S3における測定用強化ガラスの破壊が第一破壊モード、第二破壊モードのいずれに属するかを推定する破壊モード推定工程S4と、を備える。 As shown in FIG. 2, this method includes a first preparation step S1 for performing measurements necessary to estimate a first failure mode, a second preparation step S2 for performing measurements necessary to estimate a second failure mode, a drop strength measurement step S3 for dropping a measurement structure including a test tempered glass and measuring the drop height when the test tempered glass is broken as the drop strength, and a failure mode estimation step S4 for estimating whether the breakage of the test tempered glass in the drop strength measurement step S3 belongs to the first failure mode or the second failure mode.
第一準備工程S1は、第一試験用強化ガラスを備えた試験構造体を落下させて当該第一試験用強化ガラスを破壊する落下破壊工程と、第一試験用強化ガラスに第一衝突体を衝突させて当該第一試験用強化ガラスを破壊する衝突破壊工程と、を備える。 The first preparation process S1 includes a drop destruction process in which a test structure including a first test tempered glass is dropped to destroy the first test tempered glass, and an impact destruction process in which a first impact body is caused to impact the first test tempered glass to destroy the first test tempered glass.
図3に示すように、落下破壊工程に使用される試験構造体2は、第一試験用強化ガラス3と、この第一試験用強化ガラス3を支持する第一支持体4とを備える。第一試験用強化ガラス3は、図1に示す強化ガラス1と同じ構造を有する。以下、第一試験用強化ガラス3の圧縮応力層CSLを「第一圧縮応力層」という。第一試験用強化ガラス3の寸法、第一圧縮応力層CSLの深さDOL等の条件は、後述する第二準備工程S2において測定される第二試験用強化ガラスの条件、及び落下強度測定工程S3において測定される測定用強化ガラスの条件と同一とされる。
As shown in FIG. 3, the
第一試験用強化ガラス3は、接着層5を介して第一支持体4に固定されている。第一支持体4は、例えばポリカーボネートその他の樹脂又は金属により板状に構成される。
The first test tempered
落下破壊工程では、試験構造体2を落下させ、定盤6に衝突させることにより、第一圧縮応力層CSLの深さDOLよりも深い傷を第一試験用強化ガラス3の第一主面MS1に形成する。これにより、第一試験用強化ガラス3が破壊される。定盤6としては、例えば石定盤、金属定盤等を用いることができる。定盤6には、第一加傷部材7としてのサンドペーパが設置されている。
In the drop destruction process, the
落下破壊工程では、第一加傷部材7の上方から段階的に落下高さを変更(高く)しつつ、試験構造体2を落下させる。落下破壊工程において、第一試験用強化ガラス3に破壊が生じた場合の試験構造体2の高さが第一試験落下高さH1として測定及び記録される。
In the drop destruction process, the
衝突破壊工程では、落下破壊工程に供されていない複数の第一試験用強化ガラス3が用意される。図4に示すように、衝突破壊工程では、第一圧縮応力層CSLよりも深い傷DWを形成するための第二加傷部材8を第一試験用強化ガラス3に重ねた状態で、当該第一試験用強化ガラス3に第一衝突体9を衝突させる。
In the impact destruction process, multiple pieces of first test tempered
第一試験用強化ガラス3は、定盤10に支持されている。第一試験用強化ガラス3の第一主面MS1には、第二加傷部材8としてのサンドペーパが載置される。第二加傷部材8としては、落下破壊工程に使用される第一加傷部材7(サンドペーパ)と同じ粒度のものが使用される。
The first test tempered
第二加傷部材8は、砥粒を有する擦り面が第一試験用強化ガラス3の第一主面MS1に接触した状態で当該第一試験用強化ガラス3に重ねられる。
The
第二加傷部材8の上面には、第一緩衝部材11が載置される。第一緩衝部材11は、例えばポリカーボネート、アクリル等の樹脂板により構成されるが、この材質に限定されない。
A
第一緩衝部材11の上面には、第一押さえ部材12が載置される。第一押さえ部材12は、衝突時における第二加傷部材8の移動を抑制し得る程度に第二加傷部材8や第一緩衝部材11を押圧可能な質量または構造を有する部材である事が好ましい。第一押さえ部材12は、例えば、質量が5~300gの矩形状の金属製枠体により構成されるが、この形状及び材質に限定されない。第一押さえ部材12は、第一衝突体9が通過可能な開口部12aを有する。第一押さえ部材12は、第一試験用強化ガラス3に対する第一衝突体9の衝突部位を囲むように配置される。
A first pressing
図4に示すように、衝突破壊工程に使用される第一衝突体9は、球体により構成されるが、この形状に限定されない。第一衝突体9は、例えば、ステンレス鋼その他の金属により構成されるが、この材質に限定されない。第一衝突体9は、第一押さえ部材12の開口部12aの範囲内において、第一緩衝部材11に衝突する。
As shown in FIG. 4, the
第一衝突体9が第一緩衝部材11に衝突すると、その衝撃が第二加傷部材8(サンドペーパ)を介して第一試験用強化ガラス3に伝播する。これにより、第一試験用強化ガラス3の第一主面MS1に、第一圧縮応力層CSLの深さDOLよりも深い傷DWが形成される。第一試験用強化ガラス3は、この傷DWを起点として破壊される。
When the
衝突破壊工程において、第一試験用強化ガラス3が破壊された場合における第一衝突体9の高さが第二試験落下高さH2(m)として測定及び記録される。その後、第一衝突体9の第二試験落下高さH2、第一衝突体9の質量m(kg)及び重力加速度g(9.8m/s2)の積により、第一試験用強化ガラス3を破壊するために付与されたエネルギ(以下「破壊エネルギ」という)E1(J)が算出及び記録される(E1=mgH2)。
In the collision destruction step, the height of the
次に、落下破壊工程によって測定された第一試験落下高さH1と、衝突破壊工程によって測定された第一試験用強化ガラス3の破壊エネルギE1とに基づいて、後述する落下強度測定工程S3における測定用強化ガラスの破壊が第一破壊モードに属することを推定する第一推定式が作成される(第一推定式作成工程)。
Next, based on the first test drop height H1 measured in the drop failure step and the fracture energy E1 of the first test tempered
図5は、落下破壊工程によって測定された第一試験用強化ガラス3の第一試験落下高さH1と、衝突破壊工程によって測定された第一試験用強化ガラス3の破壊エネルギE1との関係を示すグラフである。図5では、七枚の第一試験用強化ガラス3を破壊した場合の測定結果を例示している。
5 is a graph showing a relationship between a first test drop height H1 of the first test tempered
この測定結果により、次の関係式(1)が作成される。
H1=aE1 ・・・(1)
ここで、係数aは、正の数である。
From the measurement results, the following relational expression (1) is created:
H 1 = aE 1 (1)
Here, the coefficient a is a positive number.
上記の関係式(1)に基づいて、以下の第一推定式(2)が作成される。
HE1=aE ・・・(2)
Based on the above relational expression (1), the following first estimation expression (2) is created.
H E1 = a E ... (2)
ここで、HE1は、第一破壊モードを推定するための基準となる第一予想落下高さ(m)である。Eは、後述する落下強度測定工程S3において測定される測定用強化ガラスの破壊エネルギ(J)である。 Here, H E1 is a first expected drop height (m) serving as a reference for estimating the first fracture mode, and E is a fracture energy (J) of the test tempered glass measured in a drop strength measurement step S3 described later.
このように、第一推定式(2)は、落下破壊工程によって測定される第一試験落下高さH1と、衝突破壊工程によって第一試験用強化ガラス3を破壊した場合の破壊エネルギE1との一次関数に基づいて作成される。
In this way, the first estimation formula (2) is created based on a linear function of the first test drop height H1 measured in the drop fracture process and the fracture energy E1 when the first test tempered
第二準備工程S2では、複数の第二試験用強化ガラスが用意される。第二試験用強化ガラスは、図1に示す強化ガラス1と同じ構造を有する。以下、第二試験用強化ガラスの圧縮応力層CSLを「第二圧縮応力層」という。第二試験用強化ガラスの寸法、第二圧縮応力層CSLの深さDOL等の条件は、上述した第一準備工程S1に係る第一試験用強化ガラス3の条件、及び後述する落下強度測定工程S3に係る測定用強化ガラスの条件と同一とされる。
In the second preparation step S2, multiple pieces of second test tempered glass are prepared. The second test tempered glass has the same structure as the
第二準備工程S2は、第二試験用強化ガラスに第二圧縮応力層CSLの深さDOLよりも浅い傷を形成する加傷工程と、当該加傷工程後に第二試験用強化ガラスに曲げ応力を付与して当該第二試験用強化ガラスを破壊する曲げ破壊工程と、を備える。 The second preparation process S2 includes a scratching process for forming scratches in the second test tempered glass that are shallower than the depth DOL of the second compressive stress layer CSL, and a bending fracture process for applying bending stress to the second test tempered glass after the scratching process to fracture the second test tempered glass.
図6に示すように、加傷工程では、定盤13に支持される第二試験用強化ガラス14の第一主面MS1に第三加傷部材15としてのサンドペーパに重ねた状態で、第三加傷部材15及び第二試験用強化ガラス14に第二衝突体16を衝突させる。
As shown in FIG. 6, in the scratching process, sandpaper serving as a
第三加傷部材15は、砥粒を含む擦り面が第二試験用強化ガラス14の第一主面MS1に接触するように、当該第二試験用強化ガラス14に重ねられる。第三加傷部材15としては、第一準備工程S1で使用された第一加傷部材7及び第二加傷部材8に係るサンドペーパの粒度よりも小さな粒度のものが使用される。
The
第三加傷部材15の上面には、第二緩衝部材17が載置される。第二緩衝部材17は、例えばポリカーボネート、アクリル等の樹脂板により構成されるが、この材質に限定されない。
A
第二緩衝部材17の上面には、第二押さえ部材18が載置される。第二押さえ部材18は、第一押さえ部材12と同様に、例えば質量が5~300gの矩形状の金属製枠体により構成されるが、この形状及び材質に限定されない。第二押さえ部材18は、その内側に開口部18aを有する。第二押さえ部材18は、第二試験用強化ガラス14に対する第二衝突体16の衝突部位を囲むように配置される。
A second pressing
加傷工程に使用される第二衝突体16は、第一衝突体9と同様に、金属製の球体により構成されるが、この形状及び材質に限定されない。
The
第二衝突体16を第二緩衝部材17に衝突させると、第二緩衝部材17が第三加傷部材15(サンドペーパ)を押圧する。これにより、第二試験用強化ガラス14の第一主面MS1には、第二圧縮応力層CSLの深さDOLよりも小さな傷SWが形成される。この場合において、第二試験用強化ガラス14に形成される傷SWは、第二圧縮応力層CSLを貫通しない。このため、第二試験用強化ガラス14は、加傷工程において破壊されることはない。
When the
加傷工程では、第二衝突体16の高さ(以下、「第三試験落下高さ」という)H3(m)を異ならせて各第二試験用強化ガラス14を加傷する。すなわち、加傷工程では、各第二試験用強化ガラス14に付与するエネルギ(以下、「加傷エネルギ」という)E2(J)を異ならせる。加傷エネルギE2は、第二衝突体16の質量m(kg)と、第二衝突体16の第三試験落下高さH3と、重力加速度gとの積により算出される(E2=mgH3)。
In the damaging process, the height H3 (m) of the second impactor 16 (hereinafter referred to as the "third test drop height") is varied to damage each of the second test tempered
図7に示すように、曲げ破壊工程では、例えば四点曲げ試験機19が使用される。これに限らず、曲げ破壊工程では三点曲げ試験機が使用されてもよい。曲げ破壊工程では、四点曲げ試験機19によって第二試験用強化ガラス14を破壊するために付与される曲げ応力が測定される。四点曲げ試験としては例えばJIS-R1601に準じた方法を用いることができる。四点曲げ試験の具体的条件は、例えば、圧冶具幅20mm、支持冶具幅40mm、クロスヘッド下降速度3mm/minとすることができる。
As shown in FIG. 7, for example, a four-
以下、曲げ破壊工程において第二試験用強化ガラス14に破壊が生じたときの曲げ応力を「破壊曲げ応力」という。破壊曲げ応力の作用により、第二試験用強化ガラス14に形成された傷SWを起点としてクラックが進展し、当該第二試験用強化ガラス14が破壊される。測定された各第二試験用強化ガラス14の破壊曲げ応力は、加傷エネルギE2と関連付けて記録される。
Hereinafter, the bending stress when the second test tempered
図8は、加傷工程及び曲げ破壊工程の測定結果、すなわち、加傷工程における加傷エネルギE2と、曲げ破壊工程における破壊曲げ応力σ1との関係を示すグラフである。図8では、六枚の第二試験用強化ガラス14を破壊した場合の測定結果を例示している。
8 is a graph showing the measurement results of the scratching process and the bending fracture process, that is, the relationship between the scratching energy E2 in the scratching process and the fracture bending stress σ1 in the bending fracture process. FIG. 8 illustrates the measurement results when six second test tempered
この測定結果に基づいて、加傷エネルギE2と破壊曲げ応力σ1との関係式が作成される。この関係式は、以下の式(3)に示すように、加傷エネルギE2と、破壊曲げ応力σ1との一次関数により構成される。
σ1=-bE2+σC ・・・(3)
ここで、係数bは、正の数である。
Based on the measurement results, a relational expression is created between the damage energy E2 and the fracture bending stress σ1. This relational expression is formed by a linear function of the damage energy E2 and the fracture bending stress σ1 , as shown in the following formula (3).
σ 1 =−bE 2 +σ C ... (3)
Here, the coefficient b is a positive number.
第二準備工程S2では、上記の関係式(3)に基づいて、後述する落下強度測定工程S3における測定用強化ガラスの破壊が第二破壊モードに属することを推定するための第二推定式が作成される(第二推定式作成工程)。 In the second preparation process S2, a second estimation equation is created based on the above relational expression (3) to estimate that the breakage of the tempered glass to be measured in the drop strength measurement process S3 described below belongs to the second breakage mode (second estimation equation creation process).
第二推定式を作成するには、加傷工程により測定された加傷エネルギE2を、下記の換算式(4)により、予想落下高さHE(m)に換算する。この換算式(4)は、上記の関係式(1)に基づいて作成される。
HE=aE2 ・・・(4)
To create the second estimation formula, the injury energy E2 measured in the injury process is converted into the expected drop height H E (m) by the following conversion formula (4). This conversion formula (4) is created based on the above relational formula (1).
H E = a E 2 ... (4)
次に、換算式(4)によって換算された各第二試験用強化ガラス14の予想落下高さHEと、破壊曲げ応力σ1と関連付ける。図9は、換算された予想落下高さHEと破壊曲げ応力σ1との関係を示すグラフである。図9において、破壊曲げ応力σ1は、予想破壊曲げ応力σEとして表示されている。
Next, the predicted drop height H E of each second test tempered
この予想落下高さHEと予想破壊曲げ応力σEとの関係に基づいて、下記の関係式(5)が作成される。
σE=-dHE+σC ・・・(5)
ここで、係数dは、正の数である。
Based on the relationship between the expected drop height H E and the expected fracture bending stress σ E , the following relational expression (5) is created.
σ E = -dH E +σ C ... (5)
Here, the coefficient d is a positive number.
次に、下記の関係式(6)が作成される。この関係式(6)は、図9において、グラフの原点と、最も小さな破壊曲げ応力σminによって破壊された第二試験用強化ガラス14を示す点とを結ぶ直線(検量線)に基づいて作成される。この関係式(6)は、予想落下高さHEと、予想破壊曲げ応力σEとの一次関数により構成される。
σE=eHE ・・・(6)
ここで、係数eは、正の数である。
Next, the following relational expression (6) is prepared. This relational expression (6) is prepared based on a straight line (calibration curve) connecting the origin of the graph in Fig. 9 and the point indicating the second test tempered
σ E = eH E (6)
Here, the coefficient e is a positive number.
関係式(6)における係数eは、最小の破壊曲げ応力σminと、この最小の破壊曲げ応力σminに対応する予想落下高さHEXとの比σmin/HEXである(e=σmin/HEX)。 The coefficient e in the relational expression (6) is the ratio σ min /H EX of the minimum fracture bending stress σ min to the expected drop height H EX corresponding to this minimum fracture bending stress σ min (e=σ min /H EX ).
第二推定式は、上記の関係式(5)、(6)により構成される。上記の第二推定式(5)、(6)に基づいて、第二破壊モードを推定するための基準となる第二予想落下高さHE2が算出及び記録される。第二予想落下高さHE2は、次式(7)に示すように、第二推定式(連立式)(5)、(6)の解である。
HE2=σC/(d+e) ・・・(7)
The second estimation formula is composed of the above relational expressions (5) and (6). Based on the above second estimation formulas (5) and (6), the second expected drop height H E2 , which is the basis for estimating the second failure mode, is calculated and recorded. The second expected drop height H E2 is the solution of the second estimation formulas (simultaneous equations) (5) and (6), as shown in the following formula (7).
H E2 =σ C /(d+e) ... (7)
図10に示すように、落下強度測定工程S3では、測定用構造体20を落下させることで、測定用強化ガラス21を破壊する。測定用強化ガラス21は、図1に示す強化ガラス1と同じ構造を有する。測定用強化ガラス21の寸法、圧縮応力層CSLの深さDOL等の条件は、第一試験用強化ガラス3及び第二試験用強化ガラス14の条件と統一されている。すなわち、本明細書において、測定用強化ガラス、第一試験用強化ガラス、及び第二試験用強化ガラスは、説明の便宜上区別されたものであり、各強化ガラスの組成、厚み、圧縮応力層に係る条件は同一とされる。
As shown in FIG. 10, in the drop strength measurement process S3, the
測定用構造体20は、第一準備工程S1における試験構造体2と同様に、測定用強化ガラス21を支持する第二支持体22を備える。測定用強化ガラス21は、接着層23を介して第二支持体22に固定されている。第二支持体22は、例えばポリカーボネートその他の樹脂又は金属により板状に構成される。
The
落下強度測定工程S3では、測定用構造体20を落下させて定盤24に載置される第四加傷部材25としてのサンドペーパに衝突させる。落下強度測定工程S3に使用される第四加傷部材25としては、第一準備工程S1において使用される第一加傷部材7及び第二加傷部材8と同じ粒度のものが使用される。
In the drop strength measurement process S3, the
落下強度測定工程S3では、複数の測定用構造体20を落下させて各測定用強化ガラス21が破壊されたときの落下高さH4(m)が落下強度として測定される。また、落下強度測定工程S3では、落下高さH4等に基づいて、破壊された各測定用強化ガラス21に係る破壊エネルギE(J)が算出される(E=mgH4)。
In the drop strength measurement step S3, the plurality of
破壊モード推定工程S4では、算出された破壊エネルギE及び上記の第一推定式(2)により、各測定用強化ガラス21の第一予想落下高さHE1が算出及び記録される。
In the failure mode estimation process S4, a first expected drop height H E1 of each of the test tempered
破壊モード推定工程S4では、第一予想落下高さHE1と、第二準備工程S2で算出された第二予想落下高さHE2とが比較される(落下高さ比較工程)。落下高さ比較工程において、第一予想落下高さHE1と第二予想落下高さHE2とを比較した結果、第一予想落下高さHE1が第二予想落下高さHE2よりも小さい場合には(HE1<HE2)、その測定用強化ガラス21の破壊モードが第一破壊モードであると推定される。一方、第二予想落下高さHE2が第一予想落下高さHE1よりも小さい場合には(HE2<HE1)、その測定用強化ガラス21の破壊モードが第二破壊モードであると推定される。
In the failure mode estimation step S4, the first expected drop height H E1 is compared with the second expected drop height H E2 calculated in the second preparation step S2 (a drop height comparison step). In the drop height comparison step, if the first expected drop height H E1 is smaller than the second expected drop height H E2 (H E1 <H E2 ), it is estimated that the failure mode of the test tempered
以上の各工程S1~S4における式の作成、グラフ化、数値の計算等の各種処理は、例えば演算処理装置(コンピュータ)の演算処理によって行われてもよく、測定者によって行われてもよい。 The various processes in steps S1 to S4 above, such as formula creation, graphing, and numerical calculation, may be performed, for example, by a calculation processing device (computer) or by the person making the measurement.
以上説明した本実施形態に係る強度測定方法によれば、測定用強化ガラス21の強度を測定する場合に、測定用強化ガラス21の破壊が、圧縮応力層CSLの深さDOLよりも深い傷DWに起因するもの(第一破壊モード)であるか、或いは、圧縮応力層CSLの深さDOLよりも浅い傷SWに起因するもの(第二破壊モード)であるかを推定することが可能になる。
According to the strength measurement method of this embodiment described above, when measuring the strength of the test tempered
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, nor is it limited to the above-mentioned effects. Various modifications of the present invention are possible without departing from the gist of the present invention.
上記の実施形態では、試験構造体2において第一試験用強化ガラス3を支持する第一支持体4として樹脂板や金属板を疑似筐体として用いる場合を例示したが、これに限らず、第一支持体としてスマートフォンやタブレット等の電子デバイス本体を用いても良い。この場合、既に強化ガラスを備えている電子デバイスの表面に第一試験用強化ガラス3を重ねて貼り付けても良いし、強化ガラスを備えていない電子デバイスの一部として第一試験用強化ガラス3を装着しても良い。
In the above embodiment, a resin plate or metal plate is used as a pseudo-housing for the
上記の実施形態では、加傷部材としてサンドペーパを例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。加傷部材としては、サンドペーパの他、研磨材が基材に塗装されたものや研磨布、或いはダイヤモンド圧子その他の部材を使用してもよい。 In the above embodiment, sandpaper is used as an example of the scratching member, but the present invention is not limited to this configuration. In addition to sandpaper, the scratching member may be a base material coated with an abrasive, an abrasive cloth, a diamond indenter, or other members.
上記の実施形態では、第一押さえ部材12や第二押さえ部材18を用いて強度測定を行う場合を例示したが、所望の強度データを得られる場合には、これらの押さえ部材を用いることなく強度測定方法を実施しても良い。
In the above embodiment, the strength measurement is performed using the first pressing
上記の実施形態では、第一緩衝部材11や第二緩衝部材17を用いて強度測定を行う場合を例示したが、所望の強度データを得られる場合には、これらの緩衝部材を用いることなく強度測定方法を実施しても良い。
In the above embodiment, the strength measurement is performed using the
上記実施形態では、加傷工程において第二衝突体16(金属球体)および第三加傷部材15(サンドペーパ)を用いて加傷を行う場合を例示したが、所望の加傷が可能であれば、他の加傷方法を用いても良い。例えば、インデンタ等の先端が尖った圧子を第二試験用強化ガラス14の表面へ圧入或いは引掻き移動させることによって加傷を行っても良い。
In the above embodiment, the scratching process is performed using the second impact body 16 (metal sphere) and the third scratching member 15 (sandpaper), but other scratching methods may be used as long as the desired scratching is possible. For example, the scratching may be performed by pressing or scratching the surface of the second test tempered
また、加傷工程は、図11及び図12に示す試験装置(加傷装置)によって行われてもよい。試験装置26は、第二衝突体16としてのハンマを備える。ハンマは、アーム部27およびヘッド部28を備える。アーム部27は、その伸長方向に一定の断面形状を有する長尺状の部材である。具体的には、アーム部27は所定の長さを有するアルミニウム製の棒状部材又は板状部材であるが、アーム部27の材質及び形状は、この例に限定されない。アーム部27の一端部(上端部)は、支持軸29によって支持されている。これにより、アーム部27は、支持軸29まわりに回動可能に構成される。
The damage process may also be performed by a test device (damage device) shown in Figures 11 and 12. The
ヘッド部28は、アーム部27の他端部(下端部)における側面部に設けられている。ヘッド部28は、ステンレス合金等の金属により構成されるが、これに限らず、樹脂や石等によって構成されてもよい。ヘッド部28は、第三加傷部材15を介して第二試験用強化ガラス14と衝突する衝突面28aを有する。衝突面28aは、平坦面として構成されるが、この構成に限定されず、球面等の曲面により構成されてもよい。
The
第二試験用強化ガラス14は、第一主面MS1が鉛直方向に沿うように、換言すると水平方向に面するように、定盤13に支持されている。定盤13としては、金属定盤、石定盤等が使用されるが、これに限らず、ガラス板によって構成されてもよい。定盤13は、姿勢変更可能に構成されており、第二試験用強化ガラス14の第一主面MS1の角度を変更することができる。第二試験用強化ガラス14の第一主面MS1には、第三加傷部材15(サンドペーパ)が固定されている。
The second test tempered
加傷工程において、試験装置26は、第二衝突体16のヘッド部28を第三試験落下高さH3に配置した後、重力の作用により、アーム部27を第二試験用強化ガラス14に向かって回動させることで、ヘッド部28の衝突面28aを第三加傷部材15及び第二試験用強化ガラス14に衝突させる。これにより、第二試験用強化ガラス14の第一主面MS1には、圧縮応力層CSLの深さDOLよりも浅い傷SWが形成される。これに限らず、上記の実施形態と同様に、第三加傷部材15に第二緩衝部材17及び第二押さえ部材18が重ねられてもよい。この場合、第二押さえ部材18は、例えばボルト、クランプ等の固定部材によって定盤13に固定されてもよい。
In the scratching process, the
1 強化ガラス
2 試験構造体
3 第一試験用強化ガラス
4 第一支持体
8 第二加傷部材
9 第一衝突体
11 第一緩衝部材
12 第一押さえ部材
14 第二試験用強化ガラス
15 第三加傷部材
16 第二衝突体
17 第二緩衝部材
18 第二押さえ部材
19 四点曲げ試験機
20 測定用構造体
21 測定用強化ガラス
CSL 圧縮応力層
DW 圧縮応力層の深さよりも深い傷
E1 破壊エネルギ
E2 加傷エネルギ
σ1 破壊曲げ応力
H1 第一試験落下高さ
H4 測定用強化ガラスの落下高さ
HE1 第一予想落下高さ
HE2 第二予想落下高さ
S1 第一準備工程
S2 第二準備工程
S3 落下強度測定工程
S4 破壊モード推定工程
SW 圧縮応力層の深さよりも浅い傷
1
Claims (10)
前記強化ガラスを含む測定用構造体を落下させて前記強化ガラスを破壊した場合の落下高さを落下強度として測定し、測定された前記落下高さに基づいて、破壊された前記強化ガラスに係る破壊エネルギを算出する落下強度測定工程と、
測定された前記落下高さに基づいて、前記強化ガラスの破壊が第一破壊モード、第二破壊モードのいずれに属するかを推定する破壊モード推定工程と、
前記強化ガラスの破壊が前記第一破壊モードに属することを推定する第一予想落下高さを算出するための第一推定式を作成する、第一準備工程と、
前記強化ガラスの破壊が前記第二破壊モードに属することを推定する第二予想落下高さを算出するための第二推定式を作成する、第二準備工程と、を備え、
前記第一破壊モードは、前記圧縮応力層の深さよりも深い傷が前記強化ガラスに形成されることにより生じる破壊モードであり、
前記第二破壊モードは、前記圧縮応力層の深さよりも浅い傷が前記強化ガラスに形成されることにより生じる破壊モードであり、
前記第一準備工程は、
第一圧縮応力層を有する第一試験用強化ガラスを含む試験構造体を落下させ、前記第一圧縮応力層の深さよりも深い傷を前記第一試験用強化ガラスに形成することにより前記第一試験用強化ガラスを破壊する落下破壊工程と、
前記落下破壊工程に供されていない前記第一試験用強化ガラスに第一衝突体を衝突させ、前記第一圧縮応力層よりも深い傷を前記第一試験用強化ガラスに形成することにより前記第一試験用強化ガラスを破壊する衝突破壊工程と、を備え、
前記第一準備工程では、前記落下破壊工程によって測定される前記試験構造体の試験落下高さと、前記衝突破壊工程によって前記第一試験用強化ガラスを破壊した場合の破壊エネルギとの一次関数に基づいて、前記第一推定式を作成し、
前記第二準備工程は、
第二圧縮応力層を有する第二試験用強化ガラスに前記第二圧縮応力層の深さよりも浅い傷を形成する加傷工程と、
前記加傷工程後に前記第二試験用強化ガラスに曲げ応力を付与して前記第二試験用強化ガラスを破壊する曲げ破壊工程と、を備え、
前記第二準備工程では、前記加傷工程によって前記第二試験用強化ガラスに付与された加傷エネルギと、前記曲げ破壊工程によって前記第二試験用強化ガラスに付与された破壊曲げ応力との一次関数に基づいて、前記第二推定式を作成し、かつ、前記第二推定式により前記第二予想落下高さを算出し、
前記破壊モード推定工程は、前記落下強度測定工程において算出された前記破壊エネルギ及び前記第一準備工程において作成された前記第一推定式により前記第一予想落下高さを算出し、前記第一予想落下高さと、前記第二予想落下高さと、を比較する落下高さ比較工程を含み、
前記破壊モード推定工程では、前記第一予想落下高さが前記第二予想落下高さよりも小さい場合に、前記圧縮応力層の深さよりも深い傷が前記強化ガラスに形成されることにより生じる前記第一破壊モードであると推定し、前記第二予想落下高さが前記第一予想落下高さよりも小さい場合に、前記圧縮応力層の深さよりも浅い傷が前記強化ガラスに形成されることにより生じる前記第二破壊モードであると推定することを特徴とする、強化ガラスの強度測定方法。 A method for measuring the strength of tempered glass having a compressive stress layer, comprising the steps of:
a drop strength measurement step of dropping a test structure including the tempered glass, breaking the tempered glass, measuring a drop height as a drop strength , and calculating a fracture energy of the broken tempered glass based on the measured drop height ;
a failure mode estimation step of estimating whether the breakage of the tempered glass belongs to a first failure mode or a second failure mode based on the measured drop height;
A first preparation step of creating a first estimation formula for calculating a first expected drop height that estimates that the breakage of the tempered glass belongs to the first breakage mode;
A second preparation process includes creating a second estimation formula for calculating a second expected drop height that estimates that breakage of the tempered glass belongs to the second breakage mode,
The first fracture mode is a fracture mode caused by a scratch formed in the strengthened glass that is deeper than a depth of the compressive stress layer,
The second fracture mode is a fracture mode caused by a scratch formed in the strengthened glass that is shallower than a depth of the compressive stress layer,
The first preparation step includes:
a drop and breakage step of dropping a test structure including a first test tempered glass having a first compressive stress layer, and breaking the first test tempered glass by forming a scratch in the first test tempered glass that is deeper than a depth of the first compressive stress layer;
a collision and destruction step of colliding a first impactor with the first test tempered glass that has not been subjected to the drop and destruction step, and destroying the first test tempered glass by forming a scratch deeper than the first compressive stress layer in the first test tempered glass,
In the first preparation step, the first estimation formula is created based on a linear function of a test drop height of the test structure measured in the drop failure step and a fracture energy when the first test tempered glass is broken in the impact failure step,
The second preparation step includes:
A scratching step of forming a scratch shallower than a depth of the second compressive stress layer in a second test tempered glass having a second compressive stress layer;
A bending and breaking process of applying a bending stress to the second test tempered glass after the scratching process to break the second test tempered glass,
In the second preparation step, the second estimation formula is created based on a linear function of the damage energy imparted to the second test tempered glass by the damage step and the fracture bending stress imparted to the second test tempered glass by the bending fracture step, and the second expected drop height is calculated by the second estimation formula;
The failure mode estimation process includes a drop height comparison process of calculating the first expected drop height using the fracture energy calculated in the drop strength measurement process and the first estimation formula created in the first preparation process, and comparing the first expected drop height with the second expected drop height;
The method for measuring the strength of tempered glass, characterized in that, in the fracture mode estimation process, when the first predicted drop height is smaller than the second predicted drop height, it is estimated that the first fracture mode is caused by a scratch formed in the tempered glass that is deeper than a depth of the compressive stress layer, and when the second predicted drop height is smaller than the first predicted drop height, it is estimated that the second fracture mode is caused by a scratch formed in the tempered glass that is shallower than a depth of the compressive stress layer.
前記第一の関係式は、複数の前記第二試験用強化ガラスに対する前記加傷工程により複数の前記加傷エネルギを測定し、複数の前記第二試験用強化ガラスに対する前記曲げ破壊工程により複数の前記破壊曲げ応力を測定し、測定された複数の前記加傷エネルギのそれぞれを予想落下高さに換算し、複数の前記予想落下高さと複数の前記破壊曲げ応力との関係を示す式であり、
前記第二の関係式は、複数の前記予想落下高さと複数の前記破壊曲げ応力との関係をグラフに示したときに、原点と最も小さな破壊曲げ応力によって破壊された前記第二試験用強化ガラスを示す点とを結ぶ直線に基づいて作成される、請求項1に記載の強化ガラスの強度測定方法。 the linear function related to the second estimation equation is configured by a simultaneous equation of a first relational equation and a second relational equation,
The first relational expression is an expression that shows a relationship between a plurality of the predicted drop heights and a plurality of the fracture bending stresses, the plurality of the fracture energies being measured by the fracture process for a plurality of the second test tempered glasses, the plurality of the second test tempered glasses being measured by the bending fracture process, and the plurality of the measured fracture energies being converted into predicted drop heights,
2. The method for measuring strength of tempered glass according to claim 1, wherein the second relational equation is created based on a straight line connecting an origin and a point representing the second test tempered glass broken by the smallest fracture bending stress when a relationship between the plurality of predicted drop heights and the plurality of fracture bending stresses is plotted on a graph .
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019231630 | 2019-12-23 | ||
JP2019231630 | 2019-12-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021099323A JP2021099323A (en) | 2021-07-01 |
JP7492681B2 true JP7492681B2 (en) | 2024-05-30 |
Family
ID=76541098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020205924A Active JP7492681B2 (en) | 2019-12-23 | 2020-12-11 | How to measure the strength of tempered glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7492681B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013018774A1 (en) | 2011-08-04 | 2013-02-07 | 旭硝子株式会社 | Method for impact-testing chemically strengthened glass, method for reproducing cracks in chemically strengthened glass, and method for manufacturing chemically strengthened glass |
WO2016170931A1 (en) | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 日本電気硝子株式会社 | Strengthened glass |
JP2019147738A (en) | 2016-01-21 | 2019-09-05 | Agc株式会社 | Chemically reinforced glass and manufacturing method of chemically reinforced glass |
-
2020
- 2020-12-11 JP JP2020205924A patent/JP7492681B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013018774A1 (en) | 2011-08-04 | 2013-02-07 | 旭硝子株式会社 | Method for impact-testing chemically strengthened glass, method for reproducing cracks in chemically strengthened glass, and method for manufacturing chemically strengthened glass |
WO2016170931A1 (en) | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 日本電気硝子株式会社 | Strengthened glass |
JP2019147738A (en) | 2016-01-21 | 2019-09-05 | Agc株式会社 | Chemically reinforced glass and manufacturing method of chemically reinforced glass |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021099323A (en) | 2021-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11084756B2 (en) | Strengthened glass with ultra deep depth of compression | |
Pei et al. | Dynamic tensile behavior of rocks under static pre-tension using the flattened Brazilian disc method | |
US11634359B2 (en) | Strengthened glass with deep depth of compression | |
KR102555833B1 (en) | Strengthened glass with deep depth of compression | |
Yu et al. | Dynamic fracturing properties of marble after being subjected to multiple impact loadings | |
Ramezani et al. | Combined experimental and numerical analysis of bulge test at high strain rates using split Hopkinson pressure bar apparatus | |
JP5724779B2 (en) | Method for measuring strength of chemically strengthened glass, method for reproducing cracks in chemically strengthened glass, and method for producing chemically strengthened glass | |
CN110243516B (en) | Method for testing residual stress distribution in board in real time | |
JP7492681B2 (en) | How to measure the strength of tempered glass | |
Zhou et al. | Experimental study on the progressive failure of double‐flawed granite samples subjected to impact loads | |
McLaskey et al. | High-fidelity conical piezoelectric transducers and finite element models utilized to quantify elastic waves generated from ball collisions | |
CN109297847B (en) | Scratch-resistant device for quantitatively measuring material by dynamic method and using method thereof | |
CN113125270A (en) | Device for testing actual state of cover plate glass after internal tensile stress is broken and using method | |
Glaesemann et al. | Fractography in the Development of Ion‐Exchanged Cover Glass | |
Tuzcu et al. | Coarse particle fracture with the ultrafast load cell | |
RU2272274C1 (en) | Method for determining modulus of elasticity of material | |
RU2526233C1 (en) | Method to determine material modulus of elasticity | |
JP2013092390A (en) | Method and apparatus for measuring impact load | |
McMillan et al. | Dynamic effects in the impact testing of brittle materials | |
Xue et al. | An Experimental and Numerical Study of the dynamic fracture of Glass | |
JP2017138142A (en) | Improvement method of fatigue life and manufacturing method of structure | |
JPH06331536A (en) | Evaluation test method of contact property of ceramic thin film | |
Li et al. | A new device and calibration method for the fracture energy testing of single-particle impact | |
Pathak et al. | Influence of key test parameters on SPT results | |
Farina et al. | Etude expérimentale de l’émission acoustique par de petits impacteurs sur un solide élastique |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230905 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240322 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240325 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240409 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240419 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240502 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7492681 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |