ガラスのリング曲げ試験

はじめに

近年，スマートフォンやタブレット等，ガラスを使った携帯製品が増えています。携帯して用いられる品物は，曲げや落下等の外力に耐える強度が必要とされるため，ガラスも十分な強度が必要となります。ガラスにおいて代表的な強度は2種類あり，それぞれ別の方法で測定されます。ひとつは3点(または4点)曲げ試験により求められるエッジ強度です。ガラスは切断の際に，切断面に微小な傷(マイクロクラック)ができてしまいます。3点(または4点)曲げ試験では，この傷からの破壊によって強度が決まります。つまり，エッジ強度は破断面の傷の状態を示す指標といえます。もうひとつはリング曲げ試験により求められる面強度です。この方法ではガラスの中央付近から破壊が始まるため，切断面の影響を受けません。つまり，面強度はガラス面自身の強さを示す指標といえます。
本稿ではASTM規格に沿ったリング曲げ試験を実施し，ガラスの面強度を求めた事例を紹介します。

測定・治具など

リング曲げ模式図

右図にこの規格で使用する治具の模式図を示します。この規格では測定や治具に関して詳細な規定がなされており，その一部を以下に示します。

• Ring先端の半径は，試験片の厚さの0.5～1.5倍に設定
• Load RingとSupport Ringの直径の比は0.2～0.5
• 低弾性率(E<100GPa)，高強度(σ>1GPa)のものほど，直径の比を0.2とすることを推奨
• Load RingとSupport Ringの軸は，90°のVブロック等を用いてあわせる
• ガラスの割れ方を観察する場合は，Load Ring側にテープを貼り測定

ガラスのリング曲げ試験の評価項目である面強度は，ソフトウェアの任意計算式機能に数式を登録しておくことにより，自動的に算出できます。

測定結果

ガラスのリング曲げ測定システム

試験機　　　：AGS-X
ロードセル　：1 kN
試験治具　　：リング曲げ用試験治具，飛散防止カバー
ソフトウェア ：TRAPEZIUM LITE X

TRAPEZIUM LITE X

卓上形精密万能試験機
AGS-X

特長

• 高精度ロードセルを採用(高精度形は0.5級，標準形は1級)
  ロードセル定格の1/500～1/1の広い保証範囲。信頼性の高い試験評価をサポートします。
• クロスヘッド速度範囲
  0.001～1000 mm/minの広範囲で試験可能です。
• 高速サンプリング
  最高1 msecの高速サンプリング。
• オペレーションソフトウェア TRAPEZIUMX LITE X
  効率を高めるシンプルなソフトウェアです。
• ジョグコントローラ(オプション)
  クロスヘッド位置を手元で操作できます。ジョグダイヤルを用いることで微小な位置調整が可能です。
• 応用試験装置
  ラインナップされている豊富な治具に取り替えることにより，様々な試験に対応可能です。