第22回 硬度と強度

ガラスフィルムの販売ページでよく見かける9Hとか10Hってどういうことかな?

​ここでは、ガラスの硬度と強度について説明していくよ。

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 店   長 : 

おーばー君、お客様が、「ガラスザムライは10Hって書いてあるのに、割れた」っておっしゃるんだけど、どうご説明すればよいのかなぁ。。10Hと割れることって関係あるの??

 おーばー君 : 

あはは、面白いことをおっしゃるお客様だね。

10Hのガラスって割れないって思っていらっしゃるのかな??

 

 店   長 : 

うーーん、ご連絡の文脈からはそうなるねぇ・・・

 

 おーばー君 : 

まず、10Hについて説明するね。

これはね、JIS K 5600-5-4 第5部−第4節:引っかき硬度(鉛筆法)っていう、JISの規格に基づいた表記なんだよ。

正しく表現すると、9Hになるんだけど、OVER'sでは、10Hの表記をしているの。

 店   長 :

えっ、どうして!!??

 

 おーばー君 : 

JISのこの規格はもともと、『塗膜に関する検査』の規格なんだよ。

​別にガラスの固さを表しているわけではないんだ。

 店   長 : 

えっ、そうなの!? ガラスの固さかと思ってた💧

 おーばー君 : 

それは、店長の思い込みだね。そういう勝手な思い込みをあたり前のように、他人にぶつけるちゃだめだよ、店長!

他人に尋ねたり話したりするときは、ちゃんと調べて正しいことを分かってから話そうね。

​硬度っていろいろな検査方法があるんだけど、鉱物だとモース硬度っていう検査方法があるし、

 

 店   長 : 

ハーイ、ごめんなさい。そうだよね、自分の思い込みだった・・・シュン

 

 おーばー君 : 

塗膜検査っていうのは、塗料をぬったときのその塗料の厚さや形状など、様々な検査があるんだけど、その中の表面硬度の検査なんだよ。

​引っかき硬度(鉛筆法)っていう、名称の通り鉛筆で表面をひっかいて検査するんだ。

 店   長 :

そうなんだー、鉛筆だから、9Hとか、8Hとかって表示になるんだね。

 

 おーばー君 : 

そうそう、鉛筆の濃さだよね。

​鉛筆って、色が濃いのは、Bとか2Bとかあるでしょ。

色が薄いのは、3Hとか、4Hとか、Hだよね。

BはBlack(黒)の略で、HはHard(かたい)の略なんだよ。

 店   長 : 

あ、そうだね、色が濃い鉛筆の芯は柔らかいし、薄い鉛筆の芯はかたいよね。

 おーばー君 : 

うん、だから、塗膜のように薄いものの硬度をはかる時に使われるんだよ。

たとえば、薄くて柔らかな塗膜の上を硬いものでこすると、傷が付いたり、塗膜が剥がれたりするよね。

でも、車の塗装のように傷に強いものもあるでしょ?

 

 店   長 : 

そっか、ガラスフィルムの表面にはコーティングがあるからだね!

 

 おーばー君 : 

そうだよ、やっと気づいたかな、店長。

ガラスフィルムの表面は、防汚・撥水コーティングがしてあるからね。

ガラスそのものがもともと硬度が高い物質なんだけど、そこに柔らかなコーティングがしてあるとコーティングの下のガラスに傷が付きやすくなるでしょ?

傷はガラスの一番の敵だからね。傷が重なることで割れやすくなるからね。

 店   長 :

​そっかー、じゃあ、9Hとか10Hっていうのは、表面のコーティング硬度なんだね。

 

 おーばー君 : 

そうだね。

​硬度のテスト方法って種類があるので、それぞれ素材にあった検査をするんだよ。

 店   長 : 

そっか、ダイヤモンドの硬さを調べるのに、その方法じゃおかしいよね。

 おーばー君 : 

うん、だから、鉱物の硬さは多くの場合、モース硬度で表わされるよ。

これは、鉱物通しをこすり合わせて傷ついた方が柔らかいということを基本に​計測するものなんだよ。

他にはビッカース硬度計っていう測定器もあるよ。

 

 店   長 : 

じゃあ、OVER'sのガラスザムライが10Hって表記されている理由は??

 

 おーばー君 : 

さっき説明した、JISの測定方法では、三菱のユニ鉛筆を使って硬度を測定するんだよ。JIS のこの規格が作られたときには、鉛筆の一番硬いものは、9Hまでしかなかったんだよ。でも、あとになって、10Hが出来たので、OVER'sでは、外部専門機関で三菱鉛筆ユニの10Hを使ってJISの規格に沿ったテストをしてもらったの。それでクリアしたから10Hの表記なんだよ。つまり、10Hの鉛筆で、ガラスフィルムの表面を加重750gでこすっても傷が出来なかったってことだね。

OVER'sが、10Hの表記をしたら、他のショップでも、イッパイ10Hの表記をするようになったね。

 店   長 :

​そういうことか! 

じゃあ、10Hと割れることって全く関係ないんだね。

 

 おーばー君 : 

うーん、全く関係ないとは言えないけど、だって、傷が付きやすいと割れやすくなるからね。でも、基本的には表面硬度が高ければ割れない、とはいえないね。

 店   長 : 

じゃあ、硬さとフィルムの割れにくさは関係ないの??

 おーばー君 : 

今言ったように、表面が柔らかくて傷が付きやすいと、当然傷が入ったガラスはものすごく割れやすいよ。だから、関係が全くないわけではないよ。

だけど、表面硬度が高かったら、割れないかっていうと、それは全く別の話だよ。

 

 店   長 : 

うーーーーん、、難しいね、OVER'sくん。。。。

 

 おーばー君 : 

あはは、じゃあ、分かりやすく言うと、一応一番硬い物質として有名なのがダイヤモンドだよね。多分、一般的には一番硬い物質とされているけど、ハンマーでたたくと簡単に粉々に割れるんだよ。

だから、硬さと強度ってあまり関係ないんだよね。

っていうか、硬いと脆い、、っていうのが普通だね。

 店   長 :

​そっかーー、なんか、お豆腐みたいに柔らかなものはすぐに壊れるけど、鉄でできたものは簡単に壊れないから、強度が高い、ってイメージだったよ。

 

 おーばー君 : 

お豆腐と、鉄を比べるなんて店長らしいね(笑)

じゃあ、例えば、硬い木で有名なケヤキの木、と柔らかいので有名な柳の木って、台風が来た時にどちらが残ると思う?

もちろん風の強さとか木の大きさとかいろいろ関係あるけど、基本的には固いものはギリギリまで耐えて、それを超えたら、ポキッとおれちゃうよね。

​でも、柳は柔らかくてしなるから、折れないで、風の中で、揺れて風のエネルギーを逃がすことができるんだ。

店長に分かりやすく言うと、チョコレートとグミだと、チョコレートの方が固いでしょ?でも、チョコレートは割れるけど、グミは割れないで、切らなくなくちゃ2つにできないよね。

​こんな感じかな??

 店   長 : 

なるほどーー、そっか、硬いとポキッって折れちゃうけど、柔らかいと折れないんだね。

 おーばー君 : 

うん、そうだよ。

『ガラス』っていう素材は、グミだと思う?チョコレートだと思う?

 

 店   長 : 

グミじゃないよねぇ。チョコレートだね

 

 おーばー君 : 

そう、だから、ガラスっていう素材はもともと、割れやすい素材なんだよね。

そういえば、店長、前にお客様が50㎝の高さからスマホを落としたらフィルムが割れたって、言ってなかった??

それはね、いろいろな要素があるんだよ。っていうか、、、原理はもともとみんな中学校や高校で学んでいる内容なんだけどね(笑)

① フィルムはスマホに貼ってあるよね?スマホって重量があるでしょ?

最近は大きなスマホが多いしね。

② 落とした時の衝撃って、落としたものによって変わるよね?

ティッシュ1枚を丸めて落とした時の衝撃と、丸めたティッシュと同じ大きさの鉄の塊を落とした時の衝撃とまるで違うよね?

③ ものを落とした時、床がコンクリートか、絨毯か、って全然衝撃が違うよね?

④ スマホを落とした時に、表(オモテ)面から落ちるか、角から落ちるか、、で1点にかかる衝撃ってまったく変わるよね。

フィルムそのものだけを1メートルの高さから落とすのと、大きなサイズのスマホに貼って、角から落ちるのと、フィルムにかかる衝撃ってものすごく違うのわかるよね??

​悪条件が重なっていれば、立ててあるスマホを倒すだけでも、フィルムだけじゃなくて、スマホ画面も割れることがあるよ。

しかも、フィルムを貼ってすぐじゃなければ、当然目には見えなくても表面には傷がいっぱいついている可能性があるしね。

鍵とか、小銭とか、お財布のファスナーとかといっしょにバッグにスマホを入れたり、ポケットに入れていると、金属の角で10Hの硬度でも傷がつくよ。

​傷がついているガラスが割れやすいってことは、言われなくてもわかるよね。

店長、「脆性」と「靭性」っていう言葉知ってる??

 店   長 :

​えっ、「ゼイセイ」と「ジンセイ」??

​「税制」と「人生」ならわかるけど。。。💦

 

 おーばー君 : 

あはは、漢字変換がちがうよー

「脆性」っていうのは、「物質の脆さを表す言葉。 破壊に要するエネルギーの小さいことをさす」んだよ。

一方「靭性」っていうのは、「構造物や素材または部材の強度、ねばり強さのこと。 外部からの圧力に対して耐えられる抵抗の程度や、あるいは部材に亀裂が生じているときの抵抗の程度。」を表す言葉なんだ。

だから、脆性と靭性は対義語なんだよ。

ガラスっていう物質は、「靭性」が低く、「脆性」が高い物質の代表格なんだよ。

​一般の物質は固有の結晶構造を持っているんだけど、ガラスは持っていないんだよ。不規則につながっているだけなんだ。だから、組成の中に隙間がランダムにあるんだよ。だから、そこからもともと割れやすいっていう性質の物質なんだ。

 店   長 : 

でも、OVER'sのガラスはとってもしっかりと化学強化してあるんでしょ?

 おーばー君 : 

うん、そうだよ。

化学強化するっていうのは、もともとあるガラスのイオンをイオン交換で大きなイオンに置き換えることで、その隙間を埋めているんだよ。

 

 店   長 : 

つまり、ガラスの中に自然にあるようなヒビみたいなものを埋めてあるっていうイメージかな?

 

 おーばー君 : 

おっ、偉いね、店長、すっごくガラスのことわかってきたんだね!

 店   長 :

​うん、おーばー君に普段いじめられて、、、いや、いろいろ教えて貰ってるからね💦

 

 おーばー君 : 

ん???、、、ま、いっか。

だから、OVER'sのガラスはギュッって曲げられるでしょ?

あれは、柔軟さにつながるよね。

だから、OVER'sのガラスは表面硬度は高くて、柔軟性もあるという優れたガラスに仕上がっているんだよ。

でもね、それは、決してガラスじゃなくなってるわけじゃないし、どんなに強化しても、0.2~0.3㎜の厚さしかないガラスなんだから、魔法みたいに割れなくなっているわけじゃないからね。

もともと、強化していないコップのガラスを0.2~0.3㎜の厚さにしたら、簡単にすぐ割れるでしょ?でも、Over'sのガラスフィルムは、強化してある分、凄く強度は上がってるんだよ。

​だけど、10Hとこの強度は全く別の単位だから、比較したり一緒に考えたりすることは出来ないよ。

 店   長 : 

うん、わかった!

そういう事だったんだね。

 おーばー君 : 

じゃあ、お客様からお問い合わせを頂いたら、ちゃんと説明できるね。

 店   長 : 

それは、また別問題だよ。

おーばー君、よろしくね!!

 

 おーばー君 : 

なんでだよーーー💦

 

🌻今日のポイント:

 

  • 10Hは表面硬度の硬さ表示

  • ガラスは脆性が高く、靭性が低い素材

  • OVER'sの化学強化ガラスは、とても丈夫にできているが、​魔法のガラスというわけではない。

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