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強化ガラスは、通常のガラスに比べて強度を高めるために、制御された熱処理または化学処理を施した安全ガラスの一種です。強化処理によって、ガラスの表面は圧縮され、内部は引張されます。このような応力により、ガラスが割れた際に、通常の焼きなましガラスのように大きなギザギザの破片に砕けるのではなく、小さな粒状の破片に砕けます。これらの小さな粒状の破片は、物体の表面に押し込まれた際に（重力、風、落下などによって）、大きなギザギザの破片に比べて深く貫通する可能性が低くなります。これは、ガラス破片の質量と最大寸法の両方が減少することで、ガラス破片の運動量と貫通深さの両方が減少するためです。
強化ガラスは、その安全性と強度から、乗用車の窓（フロントガラスを除く）、シャワードア、水槽、建築用ガラスドアやテーブル、冷蔵庫のトレイ、携帯電話のスクリーンプロテクター、防弾ガラス部品、ダイビングマスク、皿や調理器具など、さまざまな用途で使用されています。
強化ガラスは焼きなましガラスの約4倍の強度があります。[ 1 ] [ 2 ]製造中に外層がより急速に収縮すると、ガラスの表面に圧縮応力が発生し、ガラス本体の引張応力と釣り合います。完全に強化された厚さ6mmのガラスは、表面圧縮が最低69MPa（10,000psi）以上、またはエッジ圧縮が最低67MPa（9,700psi）以上である必要があります。[ 3 ]安全ガラスとみなされるには、表面圧縮応力が100メガパスカル（15,000psi ）を超える必要があります。表面応力が増加する結果、ガラスが割れると、鋭利なギザギザの破片ではなく、小さな丸い塊に割れます。
圧縮表面応力により、強化ガラスは強度が増します。焼きなましガラスは内部応力がほとんどなく、通常は表面に微細な亀裂が生じます。ガラスに張力が加わると亀裂の伝播が促進され、いったん亀裂が始まると、亀裂の先端に張力が集中し、非常に高速で亀裂が伝播します。その結果、焼きなましガラスは脆く、不規則で鋭利な破片に割れます。[ 4 ]強化ガラスの表面の圧縮応力には欠陥が含まれているため、亀裂の伝播や拡大が防止されます。
切断や研磨は、必ず焼き戻し処理の前に行ってください。焼き戻し処理後に切断、研磨、または強い衝撃を加えると、ガラスが破損する恐れがあります。
焼き戻しによって生じる歪みパターンは、偏光サングラスなどの光学偏光板を通して観察することで確認できる。
強度、耐熱性、安全性が重要な考慮事項となる場合、強化ガラスが使用されます。例えば、乗用車はこれら3つの要件すべてを満たしています。乗用車は屋外に保管されるため、年間を通して常に加熱と冷却が繰り返され、気温も大きく変化します。さらに、石などの道路上の破片による小さな衝撃や交通事故にも耐えなければなりません。大きく鋭利なガラスの破片は乗客にとってさらなる危険をもたらすため、強化ガラスを使用することで、破損した場合でも破片が鈍く、ほとんど無害になります。フロントガラスは、破損しても粉々に砕けない合わせガラスで作られていますが、サイドウィンドウとリアウィンドウは従来、強化ガラスで作られていました。最近の高級車の中には、乗員拘束規制、盗難防止、または遮音性を満たすために、合わせガラスのサイドウィンドウを採用しているものもあります。
強化ガラスのその他の一般的な用途には、以下のようなものがあります。
強化ガラスは、フレームのない構造物（フレームレスガラスドアなど）、構造的に負荷がかかる用途、および人が衝突した場合に危険になる可能性のあるその他の用途にも建物で使用されます。米国の建築基準では、一部の天窓、出入口や階段付近に設置されるガラス、大きな窓、床面近くまで伸びる窓、引き戸、エレベーター、消防署のアクセスパネル、プール付近に設置されるガラスなど、いくつかの状況で強化ガラスまたは合わせガラスの使用が義務付けられています。[ 5 ]
強化ガラスは家庭でも使用されています。強化ガラスが使われている一般的な家庭用家具や家電製品には、フレームレスシャワードア、ガラス製のテーブルトップ、ガラス製の棚、キャビネットのガラス、暖炉用のガラスなどがあります。
「リム強化」とは、グラスや皿の縁など、限られた部分のみが強化されている状態を指し、食品サービス業界でよく用いられます。強度や耐熱衝撃性を高めるために、全面強化されたタイプもあります。国によっては、この点に関して規定を設けている場合もあります。
強化ガラスは、割れたガラスが武器として使われるのを防ぐため、特にイギリスやオーストラリアのバーやパブでの使用が増加している。[ 6 ] [ 7 ]
強化ガラスの中には、調理や製菓に使用されるものがあります。製造元やブランドには、Glasslock、Pyrex、Corelle、Arc Internationalなどがあります。オーブンの扉にもこのタイプのガラスが使われています。
ほとんどのタッチスクリーンモバイルデバイスは、何らかの強化ガラス（コーニングのゴリラガラスなど）を使用していますが、タッチスクリーンデバイス用の強化スクリーンプロテクターもアクセサリーとして販売されています。[ 8 ]
強化ガラスは、焼きなましガラスを熱強化処理することで製造できます。ガラスはローラーテーブルに載せられ、ガラス転移温度である564 ℃（1,047 °F）をはるかに超える約620 ℃（1,148 °F）まで加熱される炉の中を通ります。その後、ガラスは強制送風によって急速に冷却されますが、その間、内部は短時間自由に流動する状態が保たれます。
代替的な化学強化プロセスでは、ガラス表面のナトリウムイオンをカリウムイオン（30%大きい）とイオン交換 することにより、厚さ0.1mm以上のガラス表面層を圧縮し、溶融硝酸カリウム浴にガラスを浸漬します。化学強化は、熱強化に比べて靭性が向上し、複雑な形状のガラス製品にも適用できます。[ 9 ]
強化ガラスは、強化処理の前にサイズに合わせて切断するか、形状に合わせてプレス加工する必要があり、強化処理後は再加工できません。強化処理を開始する前に、ガラスの縁を研磨したり、穴を開けたりします。ガラス内部の応力が均等に分散しているため、どの部分に損傷があっても、最終的にはガラスは親指の爪ほどの大きさの破片に砕け散ります。ガラスは、引張応力が最も大きい縁の部分の損傷によって最も破損しやすいですが、ガラス板の中央に強い衝撃が加わったり、衝撃が集中したりした場合（例えば、硬化した尖ったものでガラスを叩いた場合）にも砕けることがあります。
強化ガラスは、強い衝撃を受けた際にガラスが窓枠に破片を残すのではなく完全に粉砕する傾向があるため、状況によってはセキュリティ上のリスクとなる可能性があります。[ 10 ]
強化ガラスの表面は、このプロセスを使用して成形された場合、平坦化ローラーとの接触によって表面波を呈します。この波状性は、薄膜太陽電池の製造において重大な問題となります。[ 11 ]フロートガラスプロセスは、さまざまなグレージング用途の代替として、非常に平坦で平行な表面を持つ低歪みのシートを提供するために使用できます。[ 12 ]
自然発生的なガラス破損は、強化ガラスが明らかな理由もなく自然に割れる現象です。最も一般的な原因は次のとおりです。[ 13 ] [ 14 ]
ガラスが天井や公共の場所（高層ビルなど）に設置されている場合、破損による被害はより深刻になります。強化ガラスには、落下防止のために安全フィルムを貼ることができます。昔ながらの対策としては、天窓の下に金属製の網戸を取り付ける方法がありました。
フランスのパリ出身のフランソワ・バルテルミー・アルフレッド・ロワイエ・ド・ラ・バスティ（1830–1901）は、1874年にほぼ溶融したガラスを加熱した油またはグリース浴で急冷することにより、ガラスを強化ガラスする方法を初めて開発したとされている[ 16 ]。この方法は1874年8月12日にイギリスで特許番号2783として特許を取得した。強化ガラスは、ド・ラ・バスティにちなんでバスティガラスと呼ばれることもある。1877年、ドイツのフリードリヒ・ジーメンスは、ガラスを冷たい型でプレスすることにより、バスティ法よりも強度のある強化ガラスを製造する、圧縮ガラスまたはジーメンスガラスと呼ばれる別のプロセスを開発した[ 17 ] 。強化ガラスを製造するプロセス全体の最初の特許は、1900年にオーストリアで生まれ、1935年にアメリカ合衆国に移住した化学者ルドルフ・A・ザイデンが取得した[ 18 ]。
当時その根本的なメカニズムは不明でしたが、ガラスを「強化」することの効果は数世紀前から知られていました。1660年頃、ライン川のルパート王子は、現在「ルパート王子の滴」として知られるものの発見をチャールズ2世に報告しました。これは、溶けたガラスの滴を水の入ったバケツに落とし、急速に冷却することで作られる涙滴型のガラス片です。球根状の端をハンマーで叩いても割れませんが、尾の部分が少しでも損傷すると爆発的に粉々に砕けてしまいます。
は耐えられるが、アイスピックやドライバーなどの鋭利な道具には弱い。このように攻撃された場合、強化ガラスは簡単に静かに潰れ、鋭利な破片を残さない傾向がある。