JP6075719B2 - Tempered glass plate and method for producing tempered glass plate - Google Patents
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Description
本発明は、化学強化処理によって、表面側及び裏面側の表層部に圧縮応力層が形成される強化ガラス板、及び強化ガラス板の製造方法に関する。 The present invention relates to a tempered glass plate in which a compressive stress layer is formed on a surface layer portion on a front surface side and a back surface side by a chemical strengthening treatment, and a method for manufacturing the tempered glass plate.
強化ガラス板は、近年急速に普及しているスマートフォンや、タブレット型ＰＣ等のモバイル機器において、ディスプレイ用のカバーガラスとして広く採用されている。これらのモバイル機器は、軽量であることが要求されるため、当該機器に採用される強化ガラス板においては、薄肉化が推進されているのが現状である。 The tempered glass plate is widely used as a cover glass for a display in mobile devices such as smart phones and tablet PCs that are rapidly spreading in recent years. Since these mobile devices are required to be lightweight, at present, thinning is being promoted in the tempered glass plate employed in the devices.
強化ガラス板を製造する方法としては、物理強化による方法（風冷強化法）や、化学強化による方法（イオン交換法）があるが、薄肉の強化ガラス板の製造には、化学強化による方法を採用する場合が多い。例えば、特許文献１には、化学強化処理によって板厚が０．５ｍｍ以下の板ガラスを強化し、強化ガラス板を製造する方法が開示されている。 Methods for producing tempered glass sheets include physical tempering methods (wind cooling tempering method) and chemical tempering methods (ion exchange method). Often used. For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a tempered glass plate by strengthening a plate glass having a thickness of 0.5 mm or less by a chemical strengthening treatment.
ところで、薄肉の板ガラスを化学強化し、強化ガラス板を製造した場合には、以下のような問題を生じることがある。 By the way, when a thin plate glass is chemically strengthened to produce a strengthened glass plate, the following problems may occur.
すなわち、強化ガラス板には、表面側及び裏面側の表層部に圧縮応力層が形成されると共に、両圧縮応力層の間に引張応力層が形成される。そして、化学強化された薄肉の強化ガラス板においては、引張応力層の引張応力が、当該強化ガラス板の強度に対して過大となりやすい。 That is, in the tempered glass plate, a compressive stress layer is formed on the surface layer portions on the front surface side and the back surface side, and a tensile stress layer is formed between both the compressive stress layers. And in the thin-walled tempered glass plate chemically strengthened, the tensile stress of the tensile stress layer tends to be excessive with respect to the strength of the tempered glass plate.
このため、強化ガラス板に何ら外力や衝撃等が作用しなくとも、引張応力層の過大な引張応力によって、強化ガラス板が自然に割れてしまうことがある。これにより、当該強化ガラス板の製品としての品質が大きく低下する、或いは、製品として採用することが不可能となる問題が生じていた。 For this reason, even if no external force or impact acts on the tempered glass plate, the tempered glass plate may be naturally cracked by an excessive tensile stress of the tensile stress layer. Thereby, the quality as the product of the said tempered glass board falls greatly, or the problem which becomes impossible to employ | adopt as a product has arisen.
上記事情に鑑みなされた本発明は、化学強化された強化ガラス板において、割れの発生を抑制することを技術的課題とする。 This invention made | formed in view of the said situation makes it a technical subject to suppress generation | occurrence | production of a crack in the chemically strengthened tempered glass board.
上記課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、化学強化処理により強化ガラス板を製造する方法において、相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスの表面及び裏面に、相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスを面接触させ、これらのガラスが相互に密着したガラス積層体を作製する積層体作製工程と、前記ガラス積層体を加熱した後、徐冷する徐冷工程と、徐冷した前記ガラス積層体を化学強化処理により強化ガラス板とする強化工程とを含むことに特徴付けられる。 The method according to the present invention devised to solve the above problems is a method for producing a tempered glass plate by chemical tempering treatment. A laminate manufacturing process for producing a glass laminate in which surface glass sheets having a large expansion coefficient are brought into surface contact with each other, and an annealing process in which the glass laminate is heated and then gradually cooled, and annealing And a tempering step of making the glass laminate into a tempered glass plate by a chemical tempering treatment.
このような方法によれば、積層体作製工程において、表層板ガラスとコア板ガラスとを面接触させ、相互に密着させることでガラス積層体が作製される。その後、徐冷工程において、ガラス積層体を加熱することにより、表層板ガラスとコア板ガラスとの両板ガラスが、相互に密着した状態から接合した状態へと変化しつつ熱膨張する。このとき、相互に拘束された両板ガラス間において、表層板ガラスの熱膨張係数がコア板ガラスの熱膨張係数よりも大きいことから、熱膨張によって表層板ガラスには圧縮応力、コア板ガラスには引張応力が発生する。しかしながら、この表層板ガラスの圧縮応力、及びコア板ガラスの引張応力は、加熱時の熱によって緩和される。その後、徐冷によりガラス積層体の温度が低下するのに伴って、表層板ガラスとコア板ガラスとが収縮していく。このとき、両板ガラスの熱膨張係数の違いから表層板ガラスに発生する引張応力、及びコア板ガラスに発生する圧縮応力によって、加熱時に発生した表層板ガラスの圧縮応力（緩和された圧縮応力）、及びコア板ガラスの引張応力（緩和された引張応力）が消失する。従って、徐冷工程後のガラス積層体には、表層板ガラスに引張応力が作用すると共に、コア板ガラスに圧縮応力が作用した状態となる。その後、強化工程において、化学強化処理により、ガラス積層体の表面側及び裏面側の表層部に圧縮応力層が形成されると共に、両圧縮応力層の間に引張応力層が形成され、強化ガラス板が製造される。このとき、強化工程前（徐冷工程後）のガラス積層体において、コア板ガラスには圧縮応力が作用していたため、この圧縮応力の大きさの分だけ、強化工程でコア板ガラスに形成される引張応力層の引張応力が小さくなる。すなわち、コア板ガラスに作用する引張応力を、表層板ガラスに作用する引張応力よりも小さくすることができる。その結果、製造された強化ガラス板における割れの発生を抑制することが可能となる。 According to such a method, a glass laminated body is produced by bringing the surface layer glass plate and the core plate glass into surface contact and in close contact with each other in the laminated body production step. Thereafter, in the slow cooling step, by heating the glass laminate, both the plate glass of the surface plate glass and the core plate glass are thermally expanded while changing from a state of being in close contact with each other. At this time, the thermal expansion coefficient of the surface plate glass is larger than the thermal expansion coefficient of the core plate glass between the two plate glasses constrained to each other, so that the thermal expansion generates a compressive stress in the surface plate glass and a tensile stress in the core plate glass. To do. However, the compressive stress of the surface plate glass and the tensile stress of the core plate glass are alleviated by heat during heating. Thereafter, as the temperature of the glass laminate decreases due to slow cooling, the surface plate glass and the core plate glass shrink. At this time, due to the difference in thermal expansion coefficient between the two plate glasses, the tensile stress generated in the surface plate glass and the compressive stress generated in the core plate glass, the compression stress (relaxed compressive stress) of the surface plate glass generated during heating, and the core plate glass The tensile stress (relaxed tensile stress) disappears. Therefore, in the glass laminate after the slow cooling step, a tensile stress acts on the surface layer glass and a compressive stress acts on the core plate glass. Thereafter, in the strengthening step, a compressive stress layer is formed on the surface layer portion on the front surface side and the back surface side of the glass laminate by a chemical strengthening treatment, and a tensile stress layer is formed between the two compressive stress layers. Is manufactured. At this time, in the glass laminate before the tempering step (after the slow cooling step), since the compressive stress was acting on the core plate glass, the tensile stress formed on the core plate glass in the tempering step by the amount of the compressive stress. The tensile stress of the stress layer is reduced. That is, the tensile stress acting on the core plate glass can be made smaller than the tensile stress acting on the surface layer plate glass. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the manufactured tempered glass sheet.
上記の方法において、前記コア板ガラスの熱膨張係数の値と、前記表層板ガラスの熱膨張係数の値との差が、１×１０−７／℃〜３０×１０−７／℃の範囲内であることが好ましい。 In the above method, the difference between the value of the coefficient of thermal expansion of the core plate glass and the value of the coefficient of thermal expansion of the surface plate glass is in the range of 1 × 10 −7 / ° C. to 30 × 10 −7 / ° C. It is preferable.
コア板ガラスの熱膨張係数の値と、表層板ガラスの熱膨張係数の値との差が大きいほど、徐冷工程後のコア板ガラスに作用する圧縮応力を大きくすることができる。従って、強化工程でコア板ガラスに形成される引張応力層の引張応力を小さくする上で有利となる。しかしながら、両熱膨張係数の値の差が大きすぎると、徐冷工程において、ガラス積層体に割れや反りが発生しやすくなる。上記のように、両熱膨張係数の値の差を１×１０−７／℃〜３０×１０−７／℃の範囲内とすれば、徐冷工程において、ガラス積層体に割れや反りを発生させることなく、徐冷工程後のコア板ガラスに圧縮応力を好適に作用させることが可能となる。 The larger the difference between the value of the thermal expansion coefficient of the core plate glass and the value of the thermal expansion coefficient of the surface layer plate glass, the greater the compressive stress acting on the core plate glass after the slow cooling step. Therefore, it is advantageous in reducing the tensile stress of the tensile stress layer formed on the core plate glass in the strengthening step. However, if the difference between the values of both thermal expansion coefficients is too large, the glass laminate tends to crack or warp in the slow cooling step. As described above, if the difference between the coefficients of both thermal expansion coefficients is in the range of 1 × 10 −7 / ° C. to 30 × 10 −7 / ° C., the glass laminate is cracked or warped in the slow cooling step. Without making it, it becomes possible to cause the compressive stress to act suitably on the core plate glass after the slow cooling step.
上記の方法で、前記徐冷工程において、前記ガラス積層体を１５０℃〜６００℃の温度域で加熱することが好ましい。 In the above method, it is preferable that the glass laminate is heated in a temperature range of 150 ° C. to 600 ° C. in the slow cooling step.
徐冷工程において、ガラス積層体をより高い温度で加熱するほど、表層板ガラスとコア板ガラスとを確実に接合することができる。そのため、強化工程において、ガラス積層体の温度変化に起因して、表層板ガラスとコア板ガラスとが剥離してしまうような事態の発生を防止しやすくなる。また、ガラス積層体をより高い温度で加熱するほど、表層板ガラスに発生する圧縮応力、及びコア板ガラスに発生する引張応力を緩和させやすくなる。その結果、強化工程でコア板ガラスに形成される引張応力層の引張応力を小さくする上で有利となる。しかしながら、ガラス積層体を加熱しすぎると、表層板ガラスとコア板ガラスとの熱膨張係数の違いから、ガラス積層体に割れを生じる恐れが高まってしまう。上記のように、ガラス積層体を１５０℃〜６００℃の温度域で加熱すれば、ガラス積層体に割れを生じることなく、表層板ガラスとコア板ガラスとを確実に接合することができる。また、ガラス積層体を加熱する際に、表層板ガラスに発生する圧縮応力、及びコア板ガラスに発生する引張応力を好適に緩和させることが可能となる。 In the slow cooling step, the surface layer glass plate and the core plate glass can be more reliably bonded as the glass laminate is heated at a higher temperature. Therefore, in the strengthening step, it is easy to prevent the occurrence of a situation where the surface layer glass plate and the core plate glass are peeled off due to the temperature change of the glass laminate. Moreover, it becomes easy to relieve the compressive stress which generate | occur | produces in surface layer plate glass, and the tensile stress which generate | occur | produces in core plate glass, so that a glass laminated body is heated at higher temperature. As a result, it is advantageous in reducing the tensile stress of the tensile stress layer formed on the core plate glass in the strengthening step. However, if the glass laminate is heated too much, there is an increased risk of cracking in the glass laminate due to the difference in thermal expansion coefficient between the surface plate glass and the core plate glass. As described above, if the glass laminate is heated in a temperature range of 150 ° C. to 600 ° C., the surface layer glass and the core plate glass can be reliably bonded without causing cracks in the glass laminate. Moreover, when heating a glass laminated body, it becomes possible to relieve | moderate suitably the compressive stress which generate | occur | produces in surface layer plate glass, and the tensile stress which generate | occur | produces in core plate glass.
上記の方法において、前記コア板ガラス及び前記表層板ガラスが、アルカリ成分を含有するガラスであることが好ましい。 In said method, it is preferable that the said core plate glass and the said surface layer plate glass are glass containing an alkali component.
このようにすれば、製造された強化ガラス板の表面側及び裏面側の表層部のみでなく、端面の表層部についても圧縮応力層が形成される。これにより、端面に作用する応力が不安定となりやすい強化ガラス板の問題点を解消することができる。また、アルカリ成分を含有したガラス同士は、徐冷工程において、ガラス積層体の加熱に伴って、相互に接合する力が大きくなる。そのため、強固な強化ガラス板を製造することが可能である。 If it does in this way, not only the surface layer part of the surface side and back surface side of the manufactured tempered glass board but a compressive-stress layer will be formed also about the surface layer part of an end surface. Thereby, the problem of the tempered glass plate in which the stress acting on the end face tends to become unstable can be solved. Moreover, the glass which contains an alkali component becomes large in the slow cooling process, and the force which joins mutually becomes large with the heating of a glass laminated body. Therefore, it is possible to manufacture a strong tempered glass plate.
上記の方法において、前記ガラス積層体の板厚が２．０ｍｍ以下であることが好ましい。 In said method, it is preferable that the plate | board thickness of the said glass laminated body is 2.0 mm or less.
強化ガラス板は板厚が薄くなるほど、当該強化ガラス板が自然に割れやすくなる。しかしながら、上記の強化ガラス板の製造方法によれば、強化ガラス板の元となるガラス積層体の板厚が薄くなるほど、徐冷工程後のコア板ガラスに作用する圧縮応力によって、強化工程でコア板ガラスに形成される引張応力層の引張応力を小さくする効果を、好適に得ることが可能である。従って、ガラス積層体の板厚が薄いほど、上記の強化ガラス板の製造方法による効果を好適に享受することができる。そして、上記の強化ガラス板の製造方法は、板厚が２．０ｍｍ以下のガラス積層体を化学強化処理によって強化ガラス板とする場合に用いるのが好適である。 As the thickness of the tempered glass plate decreases, the tempered glass plate tends to break naturally. However, according to the method for producing a tempered glass plate, the core plate glass is tempered in the tempering step due to the compressive stress acting on the core plate glass after the slow cooling step as the plate thickness of the glass laminate that is the base of the tempered glass plate is reduced. It is possible to suitably obtain the effect of reducing the tensile stress of the tensile stress layer formed on the substrate. Therefore, the thinner the plate thickness of the glass laminate, the better the effects of the above-described method for producing a tempered glass plate can be enjoyed. And it is suitable to use the manufacturing method of said tempered glass board, when a glass laminated body whose board thickness is 2.0 mm or less is made into a tempered glass board by a chemical strengthening process.
上記の方法において、前記コア板ガラスと、該コア板ガラスの表面側の前記表層板ガラスと、裏面側の前記表層板ガラスとのうち、少なくとも１つを複数枚の板ガラスが積層された積層体としてもよい。 In the above method, at least one of the core plate glass, the surface layer plate glass on the surface side of the core plate glass, and the surface layer plate glass on the back side may be a laminated body in which a plurality of plate glasses are laminated.
このようにしても、上記の強化ガラス板の製造方法で既に説明した作用・効果を同様に得ることが可能である。 Even if it does in this way, it is possible to obtain the effect | action already demonstrated with the manufacturing method of said tempered glass board similarly.
また、上記課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、化学強化処理により強化ガラス板を製造する方法において、相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスの表面及び裏面に、相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスを面接触させ、これらのガラスが相互に密着したガラス積層体を作製する積層体作製工程と、前記ガラス積層体を化学強化処理により強化ガラス板とする強化工程とを含むことに特徴付けられる。 In addition, the method according to the present invention, which was created to solve the above-mentioned problems, is a method for producing a tempered glass plate by chemical tempering treatment, relative to the front and back surfaces of the core plate glass having a relatively small thermal expansion coefficient. A surface layer plate glass having a large coefficient of thermal expansion is brought into surface contact with each other, a laminated body production step for producing a glass laminated body in which these glasses are adhered to each other, and a tempering step for making the glass laminated body a tempered glass plate by a chemical strengthening treatment; It is characterized by including.
このような方法によれば、積層体作製工程において、表層板ガラスとコア板ガラスとを面接触させ、相互に密着させることでガラス積層体が作製される。その後、強化工程において、以下の（１），（２）の作用が生じる。（１）化学強化処理に伴う熱により、ガラス積層体が加熱され、表層板ガラスとコア板ガラスとの両板ガラスが、相互に密着した状態から接合した状態へと変化しつつ熱膨張する。このとき、相互に拘束された両板ガラス間において、表層板ガラスの熱膨張係数がコア板ガラスの熱膨張係数よりも大きいことから、熱膨張によって表層板ガラスには圧縮応力、コア板ガラスには引張応力が発生する。しかしながら、この表層板ガラスの圧縮応力、及びコア板ガラスの引張応力は、化学強化処理に伴う熱によって緩和される。（２）化学強化処理により、ガラス積層体の表面側及び裏面側の表層部に圧縮応力層が形成されると共に、両圧縮応力層の間に引張応力層が形成され、強化ガラス板が製造される。そして、強化工程後、製造された強化ガラス板の温度が低下するのに伴って、表層板ガラスとコア板ガラスとが収縮していく。このとき、両板ガラスの熱膨張係数の違いから、表層板ガラスには引張応力、コア板ガラスには圧縮応力が発生する。これにより、この圧縮応力の大きさの分だけ、コア板ガラスに形成された引張応力層の引張応力が小さくなる。すなわち、コア板ガラスに作用する引張応力を、表層板ガラスに作用する引張応力よりも小さくすることができる。その結果、製造された強化ガラス板における割れの発生を抑制することが可能となる。 According to such a method, a glass laminated body is produced by bringing the surface layer glass plate and the core plate glass into surface contact and in close contact with each other in the laminated body production step. Thereafter, the following effects (1) and (2) occur in the strengthening step. (1) The glass laminate is heated by the heat accompanying the chemical strengthening treatment, and both the plate glass of the surface layer glass and the core plate glass are thermally expanded while changing from a state of being in close contact with each other. At this time, the thermal expansion coefficient of the surface plate glass is larger than the thermal expansion coefficient of the core plate glass between the two plate glasses constrained to each other, so that the thermal expansion generates a compressive stress in the surface plate glass and a tensile stress in the core plate glass. To do. However, the compressive stress of the surface layer plate glass and the tensile stress of the core plate glass are alleviated by the heat accompanying the chemical strengthening treatment. (2) By the chemical strengthening treatment, a compressive stress layer is formed on the surface layer portion on the front surface side and the back surface side of the glass laminate, and a tensile stress layer is formed between both compressive stress layers, whereby a tempered glass plate is manufactured. The Then, after the tempering step, as the temperature of the manufactured tempered glass plate decreases, the surface layer plate glass and the core plate glass shrink. At this time, due to the difference in thermal expansion coefficient between the two plate glasses, tensile stress is generated in the surface layer glass and compressive stress is generated in the core plate glass. Accordingly, the tensile stress of the tensile stress layer formed on the core plate glass is reduced by the amount of the compressive stress. That is, the tensile stress acting on the core plate glass can be made smaller than the tensile stress acting on the surface layer plate glass. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the manufactured tempered glass sheet.
また、上記課題を解決するために創案された本発明に係る強化ガラス板は、化学強化処理によって、表面側及び裏面側の表層部に圧縮応力層が形成されると共に、両圧縮応力層の間に引張応力層が形成される強化ガラス板において、相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスと、該コア板ガラスの表面側及び裏面側に積層され且つ相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスとを備え、前記コア板ガラスに形成された前記引張応力層の引張応力が、前記表層板ガラスに形成された前記引張応力層の引張応力よりも小さいことに特徴付けられる。 Further, the tempered glass plate according to the present invention created to solve the above-described problems is formed by forming a compressive stress layer on the surface layer portion on the front surface side and the back surface side by chemical strengthening treatment, and between the two compressive stress layers. In the tempered glass plate on which a tensile stress layer is formed, a core plate glass having a relatively small coefficient of thermal expansion, and a surface layer plate glass laminated on the front side and the back side of the core plate glass and having a relatively large coefficient of thermal expansion. The tensile stress of the tensile stress layer formed on the core plate glass is smaller than the tensile stress of the tensile stress layer formed on the surface layer glass.
このような構成によれば、コア板ガラスに形成された引張応力層の引張応力が、表層板ガラスに形成された引張応力層の引張応力よりも小さいため、割れの発生を抑制できる強化ガラス板とすることが可能である。 According to such a configuration, since the tensile stress of the tensile stress layer formed on the core plate glass is smaller than the tensile stress of the tensile stress layer formed on the surface layer glass, the tempered glass plate can suppress the occurrence of cracks. It is possible.
上記の構成において、前記コア板ガラスと、該コア板ガラスの表面側の前記表層板ガラスと、裏面側の前記表層板ガラスとのうち、少なくとも１つを複数枚の板ガラスが積層された積層体としてもよい。 In the above configuration, at least one of the core plate glass, the surface layer plate glass on the surface side of the core plate glass, and the surface layer plate glass on the back side may be a laminated body in which a plurality of plate glasses are stacked.
このようにしても、上記の強化ガラス板で既に説明した作用・効果を同様に得ることが可能である。 Even if it does in this way, it is possible to obtain the effect | action already demonstrated with said tempered glass board similarly.
以上のように、本発明によれば、化学強化された強化ガラス板において、割れの発生を抑制することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of cracks in a chemically strengthened tempered glass sheet.
以下、本発明の実施形態に係る強化ガラス板について、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, a tempered glass sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の実施形態に係る強化ガラス板Ｇを示す縦断側面図である。図１に示すように、強化ガラス板Ｇは、相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスＧ１と、コア板ガラスＧ１の表面Ｇ１ａ側及び裏面Ｇ１ｂ側に積層され、且つ相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とを備えている。 FIG. 1 is a longitudinal side view showing a tempered glass sheet G according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the tempered glass plate G is laminated on the core plate glass G1 having a relatively small thermal expansion coefficient and the front surface G1a side and the back surface G1b side of the core plate glass G1, and has a relatively large thermal expansion coefficient. Surface layer glass sheets G21 and G22 are provided.
ここで、コア板ガラスＧ１としては、例えば、日本電気硝子社製：Ｔ２Ｘ−０を用いることができる。また、表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２としては、例えば、日本電気硝子社製：Ｔ２Ｘ−１を用いることができる。そして、下記の強化ガラス板Ｇの説明においては、コア板ガラスＧ１、表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２として、これら日本電気硝子社の製品を用いた場合を例に挙げて説明している。 Here, as core plate glass G1, for example, Nippon Electric Glass Co., Ltd. product: T2X-0 can be used. Moreover, as surface layer plate glass G21, G22, Nippon Electric Glass Co., Ltd. product: T2X-1 can be used, for example. In the following description of the tempered glass plate G, the case where these products of Nippon Electric Glass Co., Ltd. are used as the core plate glass G1 and the surface layer glass plates G21 and G22 is described as an example.
コア板ガラスＧ１、及び両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の表裏面の寸法は、縦×横が５０ｍｍ×５０ｍｍである。また、コア板ガラスＧ１の板厚は０．４ｍｍであり、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の板厚は各々０．３ｍｍである。従って、強化ガラス板Ｇの板厚は１．０ｍｍとなる。なお、コア板ガラスＧ１の３０℃〜３８０℃の温度域における熱膨張係数の値は、７９×１０−７／℃であり、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の３０℃〜３８０℃の温度域における熱膨張係数の値は、９１×１０−７／℃である。 The dimensions of the front and back surfaces of the core plate glass G1 and both surface layer plate glasses G21 and G22 are 50 mm × 50 mm in length × width. The plate thickness of the core plate glass G1 is 0.4 mm, and the plate thicknesses of both surface layer plate glasses G21 and G22 are each 0.3 mm. Therefore, the plate | board thickness of the tempered glass board G will be 1.0 mm. In addition, the value of the thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 ° C. to 380 ° C. of the core plate glass G1 is 79 × 10 −7 / ° C., and the thermal expansion of the both surface layer plate glasses G21 and G22 in the temperature range of 30 ° C. to 380 ° C. The value of the coefficient is 91 × 10 −7 / ° C.
強化ガラス板Ｇは、化学強化処理（イオン交換法）によって強化されている。これにより、図１にクロスハッチングで示すように、強化ガラス板Ｇの表面Ｇａ側及び裏面Ｇｂ側の表層部には、イオン強化層として圧縮応力層Ａが形成されている。そして、両圧縮応力層Ａの間には、引張応力層Ｂが形成されている。さらに、強化ガラス板Ｇは、化学強化処理によって表面Ｇａ側及び裏面Ｇｂ側の表層部のみでなく、端面の表層部についても、圧縮応力層が形成されている（図示省略）。 The tempered glass sheet G is strengthened by a chemical strengthening process (ion exchange method). Thereby, as shown by cross hatching in FIG. 1, a compressive stress layer A is formed as an ion strengthening layer on the surface layer portions on the front surface Ga side and the back surface Gb side of the tempered glass plate G. A tensile stress layer B is formed between the two compressive stress layers A. Further, the tempered glass plate G is formed with a compressive stress layer not only on the surface layer portion on the front surface Ga side and the back surface Gb side but also on the surface layer portion on the end surface by chemical strengthening treatment (not shown).
図２における実線は、図１に示す厚み範囲Ｔにおける強化ガラス板Ｇの応力分布を示している。また、図２における点線は、従来の強化ガラス板の一例として、強化ガラス板Ｇに備えられた表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２と同一の組成を有し、且つ強化ガラス板Ｇと同一の板厚（＝１．０ｍｍ）を有した単体の板ガラスを、強化ガラス板Ｇと同一の条件で化学強化した強化ガラス板（以下、従来強化ガラス板と表記する）の応力分布を示している。 The solid line in FIG. 2 shows the stress distribution of the tempered glass sheet G in the thickness range T shown in FIG. Moreover, the dotted line in FIG. 2 has the same composition as surface glass plate G21, G22 with which tempered glass board G was equipped as an example of the conventional tempered glass board, and the same board thickness (= The stress distribution of a tempered glass plate (hereinafter referred to as a conventional tempered glass plate) obtained by chemically strengthening a single plate glass having 1.0 mm) under the same conditions as the tempered glass plate G is shown.
ここで、厚み範囲Ｔは、強化ガラス板Ｇの表面Ｇａから板厚の中央までの範囲である（図２において、左端が強化ガラス板Ｇの表面Ｇａを表し、右端が板厚の中央を表す）。つまり、厚み範囲Ｔは、強化ガラス板Ｇの表面Ｇａから０．５ｍｍの深さまでの範囲となる。なお、図示を省略した強化ガラス板Ｇの裏面Ｇｂから板厚の中央までの厚み範囲においても、厚み範囲Ｔと同様な応力分布となっている。 Here, the thickness range T is a range from the surface Ga of the tempered glass plate G to the center of the plate thickness (in FIG. 2, the left end represents the surface Ga of the tempered glass plate G, and the right end represents the center of the plate thickness. ). That is, the thickness range T is a range from the surface Ga of the tempered glass sheet G to a depth of 0.5 mm. In the thickness range from the back surface Gb of the tempered glass plate G (not shown) to the center of the plate thickness, the stress distribution is the same as the thickness range T.
図２に実線で示すように、強化ガラス板Ｇに形成された引張応力層Ｂのうち、コア板ガラスＧ１に形成された引張応力層Ｂ１の引張応力は、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に形成された引張応力層Ｂ２の引張応力よりも小さくなっている。 As shown by the solid line in FIG. 2, the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 among the tensile stress layers B formed on the tempered glass plate G was formed on both surface layer plate glasses G21 and G22. It is smaller than the tensile stress of the tensile stress layer B2.
なお、本実施形態においては、強化ガラス板Ｇにおける表面Ｇａ側及び裏面Ｇｂ側の圧縮応力層Ａにおいて、圧縮応力の最大値は８５０ＭＰａであり、圧縮応力層Ａの厚みは０．０３５ｍｍである。また、コア板ガラスＧ１に形成された引張応力層Ｂ１の引張応力と、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に形成された引張応力層Ｂ２の引張応力との値の差は、４ＭＰａ〜６ＭＰａとなっている。 In the present embodiment, in the compressive stress layer A on the front surface Ga side and the back surface Gb side in the tempered glass plate G, the maximum value of the compressive stress is 850 MPa, and the thickness of the compressive stress layer A is 0.035 mm. Further, the difference in value between the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 and the tensile stress of the tensile stress layer B2 formed on both surface layer plate glasses G21 and G22 is 4 MPa to 6 MPa.
さらに、強化ガラス板Ｇと上記の従来強化ガラス板との比較において、引張応力層Ｂのうち、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に形成された引張応力層Ｂ２の引張応力は、従来強化ガラス板に形成される引張応力層の引張応力と略同じ大きさである。一方、コア板ガラスＧ１に形成された引張応力層Ｂ１の引張応力は、従来強化ガラス板に形成される引張応力層の引張応力よりも４ＭＰａ〜６ＭＰａ小さくなっている。 Furthermore, in the comparison between the tempered glass plate G and the above-described conventional tempered glass plate, the tensile stress of the tensile stress layer B2 formed on both surface layer glass plates G21 and G22 of the tensile stress layer B is formed on the conventional tempered glass plate. The tensile stress is approximately the same as the tensile stress of the tensile stress layer. On the other hand, the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 is 4 MPa to 6 MPa smaller than the tensile stress of the tensile stress layer formed on the conventional tempered glass plate.
ここで、本実施形態においては、強化ガラス板Ｇは、１枚のコア板ガラスＧ１と、２枚の表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とを備える構成となっているが、この限りではない。強化ガラス板Ｇは、コア板ガラスＧ１と、表面Ｇａ側の表層板ガラスＧ２１と、裏面Ｇｂ側の表層板ガラスＧ２２とのうち、少なくとも１つを、複数枚の板ガラスが積層された積層体とした構成であってもよい。この場合、強化ガラス板Ｇの板厚の中央を基準として、表面Ｇａ側と裏面Ｇｂ側とが対称な構成となることが好ましい。また、本実施形態においては、強化ガラス板Ｇの板厚が１．０ｍｍとなっているが、この限りではなく、任意の板厚としてよい。 Here, in the present embodiment, the tempered glass plate G includes a single core plate glass G1 and two surface layer plate glasses G21 and G22, but this is not restrictive. The tempered glass plate G has a configuration in which at least one of the core plate glass G1, the surface layer plate glass G21 on the front surface Ga side, and the surface layer plate glass G22 on the back surface Gb side is a laminated body in which a plurality of plate glasses are stacked. There may be. In this case, it is preferable that the front surface Ga side and the back surface Gb side are symmetrical with respect to the center of the thickness of the tempered glass plate G. Moreover, in this embodiment, although the plate | board thickness of the tempered glass board G is 1.0 mm, it is not restricted to this, It is good also as arbitrary board thicknesses.
以下、上記の強化ガラス板Ｇの作用・効果について説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the tempered glass sheet G will be described.
上記の強化ガラス板Ｇにおいては、図２に実線で示したように、引張応力層Ｂのうち、コア板ガラスＧ１に形成された引張応力層Ｂ１の引張応力が、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に形成された引張応力層Ｂ２の引張応力よりも小さくなっている。このため、強化ガラス板Ｇにおける割れの発生を抑制することができる。 In the above-mentioned tempered glass plate G, as shown by the solid line in FIG. 2, the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 in the tensile stress layer B is formed on both surface layer glass plates G21 and G22. It is smaller than the tensile stress of the tensile stress layer B2. For this reason, generation | occurrence | production of the crack in the tempered glass board G can be suppressed.
また、上記の強化ガラス板Ｇにおいては、表面Ｇａ側及び裏面Ｇｂ側の表層部のみでなく、端面の表層部についても、圧縮応力層が形成されている。このことから、端面に作用する応力が不安定となりやすい強化ガラス板の問題点を解消することが可能となる。 Moreover, in said tempered glass board G, the compressive-stress layer is formed not only on the surface layer part of the surface Ga side and the back surface Gb side but also on the surface layer part of the end surface. From this, it becomes possible to eliminate the problem of the tempered glass sheet in which the stress acting on the end face tends to become unstable.
以下、上記の強化ガラス板のように、コア板ガラスに形成される引張応力層の引張応力が、両表層板ガラスに形成される引張応力層の引張応力よりも小さい強化ガラス板を製造するための方法について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本発明の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法は、板厚が２．０ｍｍ以下の強化ガラス板の製造に用いることが好ましく、板厚が０．５ｍｍ以下の強化ガラス板の製造に用いることがより好ましく、板厚が０．３ｍｍ以下の強化ガラス板の製造に用いることが最も好ましい。 Hereinafter, like the above-mentioned tempered glass plate, a method for producing a tempered glass plate in which the tensile stress of the tensile stress layer formed on the core plate glass is smaller than the tensile stress of the tensile stress layer formed on both surface layer plate glasses Will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, it is preferable to use the manufacturing method of the tempered glass board which concerns on embodiment of this invention demonstrated below for manufacture of a tempered glass board with a board thickness of 2.0 mm or less, and a tempered glass with a board thickness of 0.5 mm or less. It is more preferable to use for manufacturing a plate, and most preferable to use for manufacturing a tempered glass plate having a plate thickness of 0.3 mm or less.
本発明の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法は、相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスの表面及び裏面に、相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスを面接触させ、これらのガラスが相互に密着したガラス積層体を作製する積層体作製工程と、ガラス積層体を加熱した後、徐冷する徐冷工程と、徐冷したガラス積層体を化学強化処理により強化ガラス板とする強化工程とを含んでいる。 In the method for producing a tempered glass sheet according to the embodiment of the present invention, the surface sheet glass having a relatively large thermal expansion coefficient is brought into surface contact with the surface and the back surface of the core sheet glass having a relatively small coefficient of thermal expansion. Laminate production process for producing glass laminates that are in close contact with each other, a gradual cooling process in which the glass laminate is heated and then slowly cooled, and a tempering process in which the slowly cooled glass laminate is tempered glass sheet by chemical strengthening treatment Including.
図３（ａ），（ｂ）は、積層体作製工程を示す縦断側面図である。積層体作製工程においては、まず、図３（ａ）に示すように、相対的に熱膨張係数の小さい１枚のコア板ガラスＧ１と、相対的に熱膨張係数の大きい２枚の表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とを準備する。 3 (a) and 3 (b) are longitudinal side views showing a laminate manufacturing process. In the laminate manufacturing process, first, as shown in FIG. 3A, one core plate glass G1 having a relatively small thermal expansion coefficient and two surface layer plate glasses G21 having a relatively large thermal expansion coefficient, Prepare G22.
ここで、コア板ガラスＧ１及び両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２は、アルカリ成分を含有するガラスであることが好ましい。詳述すると、いずれもガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２：５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３：５〜２５％、Ｂ２Ｏ３：０〜１５％、Ｎａ２Ｏ：１〜２０％、Ｋ２Ｏ：０〜１０％を含有することが好ましい。また、コア板ガラスＧ１の熱膨張係数の値と、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の熱膨張係数の値との差は、１×１０−７／℃〜３０×１０−７／℃の範囲内であることが好ましく、１×１０−７／℃〜１０×１０−７／℃の範囲内であることがより好ましい。 Here, it is preferable that the core plate glass G1 and both surface layer plate glasses G21 and G22 are glass containing an alkali component. More specifically, as any glass composition, in mass%, SiO 2: 50~80%, Al 2 O 3: 5~25%, B 2 O 3: 0~15%, Na 2 O: 1~20% , K 2 O: It is preferable to contain 0 to 10%. Moreover, the difference between the value of the thermal expansion coefficient of the core plate glass G1 and the value of the thermal expansion coefficient of both surface layer plate glasses G21 and G22 is in the range of 1 × 10 −7 / ° C. to 30 × 10 −7 / ° C. It is preferably 1 × 10 −7 / ° C. to 10 × 10 −7 / ° C.
次に、コア板ガラスＧ１の表面Ｇ１ａ及び裏面Ｇ１ｂと、表面Ｇ１ａに面接触させる表層板ガラスＧ２１の裏面Ｇ２１ｂと、裏面Ｇ１ｂに面接触させる表層板ガラスＧ２２の表面Ｇ２２ａとを、各々の表面粗さＲａの値が２．０ｎｍ以下となるように調節する。その後、常温下において、図３（ｂ）に示すように、コア板ガラスＧ１の表面Ｇ１ａ、裏面Ｇ１ｂに、それぞれ表層板ガラスＧ２１の裏面Ｇ２１ｂ、表層板ガラスＧ２２の表面Ｇ２２ａを面接触させる。これにより、コア板ガラスＧ１と両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とが相互に密着したガラス積層体ＧＧを作製する。なお、コア板ガラスＧ１と両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２との間に作用する密着力は、水素結合に起因して発生しているものと想定されている。 Next, the front surface G1a and the back surface G1b of the core plate glass G1, the back surface G21b of the surface layer plate glass G21 brought into surface contact with the surface G1a, and the surface G22a of the surface layer plate glass G22 brought into surface contact with the back surface G1b have a surface roughness Ra. The value is adjusted to 2.0 nm or less. Then, under normal temperature, as shown in FIG.3 (b), the surface G1a of the core plate glass G1, and the surface G22a of the surface layer plate glass G22 are surface-contacted with the surface G1a and the back surface G1b, respectively. Thereby, the glass laminated body GG with which the core plate glass G1 and both surface layer plate glass G21, G22 mutually adhered is produced. In addition, it is assumed that the contact | adhesion force which acts between the core plate glass G1 and both surface layer plate glass G21, G22 has generate | occur | produced resulting from a hydrogen bond.
図４（ａ），（ｂ）は、徐冷工程を示す縦断側面図である。徐冷工程においては、まず、積層体作製工程で作製したガラス積層体ＧＧを炉の中に入れ、４００℃で１時間加熱する。なお、ガラス積層体ＧＧを加熱する態様は、これに限られるものではない。ここで、ガラス積層体ＧＧを加熱する温度は、１５０℃〜６００℃の温度域であることが好ましく、３００℃〜５００℃の温度域であることがより好ましい。また、ガラス積層体ＧＧを加熱する時間は、１時間〜６時間であることが好ましく、１時間〜３時間であることがより好ましい。 4 (a) and 4 (b) are longitudinal side views showing a slow cooling process. In the slow cooling step, first, the glass laminate GG produced in the laminate production step is placed in a furnace and heated at 400 ° C. for 1 hour. In addition, the aspect which heats the glass laminated body GG is not restricted to this. Here, it is preferable that the temperature which heats the glass laminated body GG is a 150-600 degreeC temperature range, and it is more preferable that it is a 300-500 degreeC temperature range. Moreover, it is preferable that it is 1 hour-6 hours, and, as for the time which heats the glass laminated body GG, it is more preferable that it is 1 hour-3 hours.
ガラス積層体ＧＧを加熱することにより、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とが、相互に密着した状態から接合した状態へと変化しつつ熱膨張する。なお、この密着した状態から接合した状態への変化は、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とが、加熱によって、水素結合した状態から共有結合した状態へと変化することに起因しているものと想定されている。 By heating the glass laminate GG, both the surface layer plate glasses G21 and G22 and the core plate glass G1 are thermally expanded while changing from a state of being in close contact with each other. Note that the change from the closely contacted state to the joined state is due to the fact that the surface plate glass G21, G22 and the core plate glass G1 change from a hydrogen-bonded state to a covalently-bonded state by heating. It is assumed.
ガラス積層体ＧＧを加熱する際、相互に拘束された両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１との間において、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の方が、コア板ガラスＧ１よりも熱膨張係数が大きいことから、図４（ａ）に矢印で示すように、熱膨張により両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２には圧縮応力、コア板ガラスＧ１には引張応力が発生する。しかしながら、この両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の圧縮応力、及びコア板ガラスＧ１の引張応力は、加熱時の熱によって緩和される。 When the glass laminate GG is heated, between the surface plate glass G21, G22 and the core plate glass G1 constrained to each other, the surface plate glass G21, G22 has a larger thermal expansion coefficient than the core plate glass G1. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 4A, compressive stress is generated in both surface layer glass sheets G21 and G22 and tensile stress is generated in the core glass sheet G1 due to thermal expansion. However, the compressive stress of both surface layer glass sheets G21 and G22 and the tensile stress of the core glass sheet G1 are alleviated by heat during heating.
次に、加熱したガラス積層体ＧＧを徐冷する。これにより、ガラス積層体ＧＧの温度が低下するため、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とが収縮していく。このとき、図４（ｂ）に矢印で示すように、熱膨張係数の値の違いから両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に発生する引張応力、及びコア板ガラスＧ１に発生する圧縮応力によって、加熱時に発生した両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の圧縮応力（緩和された圧縮応力）、及びコア板ガラスＧ１の引張応力（緩和された引張応力）が消失する。従って、徐冷工程後のガラス積層体ＧＧには、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に引張応力が作用すると共に、コア板ガラスＧ１に圧縮応力が作用した状態となる。 Next, the heated glass laminate GG is gradually cooled. Thereby, since the temperature of glass laminated body GG falls, both surface layer plate glass G21, G22 and core plate glass G1 shrink | contract. At this time, as indicated by an arrow in FIG. 4B, the tensile stress generated in both surface layer glass sheets G21 and G22 and the compressive stress generated in the core glass sheet G1 due to the difference in thermal expansion coefficient value occurred during heating. The compressive stress (relaxed compressive stress) of both surface layer plate glasses G21 and G22 and the tensile stress (relaxed tensile stress) of the core plate glass G1 disappear. Therefore, in the glass laminate GG after the slow cooling process, tensile stress acts on both surface layer glass sheets G21 and G22, and compressive stress acts on the core glass sheet G1.
ここで、徐冷工程後のガラス積層体ＧＧにおいて、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に作用する引張応力の大きさは、３０ＭＰａ以下とすることが好ましい。また、コア板ガラスＧ１に作用する圧縮応力の大きさについても、３０ＭＰａ以下とすることが好ましい。 Here, in the glass laminated body GG after a slow cooling process, it is preferable that the magnitude | size of the tensile stress which acts on both surface layer plate glass G21 and G22 shall be 30 Mpa or less. Moreover, it is preferable to also set it as 30 Mpa or less also about the magnitude | size of the compressive stress which acts on the core plate glass G1.
図５は、強化工程を示す縦断側面図である。強化工程においては、徐冷工程後のガラス積層体ＧＧを、４００℃の硝酸カリウム溶液に３時間浸漬し、化学強化処理（イオン交換法）によって強化ガラス板Ｇとする。強化工程により、表面Ｇａ側（表層板ガラスＧ２１の表面Ｇ２１ａ側）、及び裏面Ｇｂ側（表層板ガラスＧ２２の裏面Ｇ２２ｂ側）の表層部に、イオン強化層として圧縮応力層Ａが形成される。また、両圧縮応力層Ａの間に引張応力層Ｂが形成され、強化ガラス板Ｇが製造される。 FIG. 5 is a longitudinal side view showing the strengthening process. In the tempering step, the glass laminate GG after the slow cooling step is immersed in a 400 ° C. potassium nitrate solution for 3 hours, and a tempered glass sheet G is obtained by chemical strengthening treatment (ion exchange method). By the strengthening step, the compressive stress layer A is formed as an ion strengthening layer on the surface layer side on the surface Ga side (the surface G21a side of the surface layer plate glass G21) and the back surface Gb side (the back surface G22b side of the surface layer plate glass G22). Moreover, the tensile stress layer B is formed between both the compressive stress layers A, and the tempered glass board G is manufactured.
ここで、本実施形態においては、強化工程は、ガラス積層体ＧＧを４００℃の硝酸カリウム溶液に３時間浸漬する態様となっているが、この限りではない。硝酸カリウム溶液の温度や、当該硝酸カリウム溶液にガラス積層体ＧＧを浸漬する時間等は変更可能であり、変更することで、強化ガラス板Ｇに形成される圧縮応力層Ａに作用する圧縮応力の大きさや、当該圧縮応力層Ａの厚みを調節することが可能である。 Here, in the present embodiment, the strengthening step is a mode in which the glass laminate GG is immersed in a 400 ° C. potassium nitrate solution for 3 hours, but is not limited thereto. The temperature of the potassium nitrate solution, the time for immersing the glass laminate GG in the potassium nitrate solution, and the like can be changed, and by changing the magnitude of the compressive stress acting on the compressive stress layer A formed on the tempered glass plate G, The thickness of the compressive stress layer A can be adjusted.
なお、本実施形態においては、１枚のコア板ガラスＧ１と、２枚の表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とから強化ガラス板Ｇを製造しているが、このような態様に限定されるものではない。コア板ガラスＧ１と、表面Ｇａ側の表層板ガラスＧ２１と、裏面Ｇｂ側の表層板ガラスＧ２２とのうち、少なくとも１つを、複数枚の板ガラスが積層された積層体として強化ガラス板Ｇを製造してもよい。この場合、板厚の中央を基準として、強化ガラス板Ｇの元となるガラス積層体ＧＧが、表面側と裏面側とで対称な構成となることが好ましい。 In the present embodiment, the tempered glass plate G is manufactured from one core plate glass G1 and two surface layer plate glasses G21 and G22. However, the present invention is not limited to such a mode. Even if the tempered glass plate G is manufactured by using at least one of the core plate glass G1, the surface layer plate glass G21 on the front surface Ga side, and the surface layer plate glass G22 on the back surface Gb side as a laminate in which a plurality of plate glasses are laminated. Good. In this case, it is preferable that the glass laminated body GG which becomes the origin of the tempered glass board G becomes a symmetrical structure by the surface side and a back surface side on the basis of the center of board thickness.
以下、上記の強化ガラス板の製造方法について、その作用・効果を説明する。 Hereinafter, the effect | action and effect are demonstrated about the manufacturing method of said tempered glass board.
上記の強化ガラス板の製造方法によれば、図４（ｂ）に矢印で示したように、強化工程前（徐冷工程後）のガラス積層体ＧＧにおいて、コア板ガラスＧ１には圧縮応力が作用していたため、この圧縮応力の大きさの分だけ、強化工程でコア板ガラスＧ１に形成される引張応力層Ｂ１の引張応力が小さくなる。すなわち、図５に矢印で示すように、コア板ガラスＧ１に作用する引張応力を、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に作用する引張応力よりも小さくすることができる。その結果、製造された強化ガラス板Ｇにおける割れの発生を抑制することが可能となる。 According to the manufacturing method of said tempered glass board, as shown by the arrow in FIG.4 (b), in the glass laminated body GG before a reinforcement | strengthening process (after a slow cooling process), a compressive stress acts on core plate glass G1. Therefore, the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 in the strengthening process is reduced by the amount of the compressive stress. That is, as indicated by arrows in FIG. 5, the tensile stress acting on the core plate glass G1 can be made smaller than the tensile stress acting on both surface layer plate glasses G21 and G22. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the manufactured tempered glass sheet G.
また、コア板ガラスＧ１の熱膨張係数の値と、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の熱膨張係数の値との差が、上述した好ましい範囲内にある場合には、以下のような効果をも得ることができる。 Moreover, when the difference between the value of the thermal expansion coefficient of the core plate glass G1 and the value of the thermal expansion coefficient of both surface layer plate glasses G21 and G22 is within the above-described preferable range, the following effects can also be obtained. Can do.
コア板ガラスＧ１の熱膨張係数の値と、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の熱膨張係数の値との差が大きいほど、徐冷工程後のコア板ガラスＧ１に作用する圧縮応力を大きくすることができる。従って、強化工程でコア板ガラスＧ１に形成される引張応力層Ｂ１の引張応力を小さくする上で有利となる。しかしながら、両熱膨張係数の値の差が大きすぎると、徐冷工程において、ガラス積層体ＧＧに割れや反りが発生しやすくなる。しかしながら、両熱膨張係数の値の差が、上述した好ましい範囲内にある場合には、徐冷工程において、ガラス積層体ＧＧに割れや反りを発生させることなく、徐冷工程後のコア板ガラスＧ１に圧縮応力を好適に作用させることが可能となる。 The greater the difference between the value of the thermal expansion coefficient of the core plate glass G1 and the value of the thermal expansion coefficient of both surface layer plate glasses G21 and G22, the greater the compressive stress acting on the core plate glass G1 after the slow cooling step. Therefore, it is advantageous in reducing the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 in the strengthening step. However, if the difference between the values of both thermal expansion coefficients is too large, the glass laminate GG is likely to be cracked or warped in the slow cooling step. However, when the difference between the values of the two thermal expansion coefficients is within the above-described preferable range, the core sheet glass G1 after the slow cooling step is generated without causing cracks or warpage in the glass laminate GG in the slow cooling step. It becomes possible to make compressive stress act on this.
また、徐冷工程において、ガラス積層体を上述した好ましい温度域で加熱した場合には、さらに以下のような効果をも得ることが可能である。 Further, in the slow cooling step, when the glass laminate is heated in the above-described preferable temperature range, the following effects can be further obtained.
徐冷工程において、ガラス積層体ＧＧをより高い温度で加熱するほど、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とを確実に接合することができる。そのため、強化工程において、ガラス積層体ＧＧの温度変化に起因して、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とが剥離してしまうような事態の発生を防止しやすくなる。また、ガラス積層体ＧＧをより高い温度で加熱するほど、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に発生する圧縮応力、及びコア板ガラスＧ１に発生する引張応力を緩和させやすくなる。その結果、強化工程でコア板ガラスＧ１に形成される引張応力層Ｂ１の引張応力を小さくする上で有利となる。しかしながら、ガラス積層体ＧＧを加熱しすぎると、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１との熱膨張係数の違いから、ガラス積層体ＧＧに割れを生じる恐れが高まってしまう。上述した好ましい温度域でガラス積層体ＧＧを加熱すれば、ガラス積層体ＧＧに割れを生じることなく、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とを確実に接合することができる。また、ガラス積層体ＧＧを加熱する際に、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に発生する圧縮応力、及びコア板ガラスＧ１に発生する引張応力を好適に緩和させることが可能となる。 In the slow cooling step, as the glass laminate GG is heated at a higher temperature, both the surface layer plate glasses G21 and G22 and the core plate glass G1 can be reliably bonded. Therefore, in the tempering step, it is easy to prevent the occurrence of a situation in which both the surface layer plate glasses G21 and G22 and the core plate glass G1 are separated due to the temperature change of the glass laminate GG. Further, as the glass laminate GG is heated at a higher temperature, it becomes easier to relax the compressive stress generated in both surface layer glass sheets G21 and G22 and the tensile stress generated in the core glass sheet G1. As a result, it is advantageous in reducing the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 in the strengthening step. However, if the glass laminate GG is heated too much, the risk of cracking in the glass laminate GG increases due to the difference in the thermal expansion coefficient between the two surface layer plate glasses G21 and G22 and the core plate glass G1. If the glass laminate GG is heated in the preferred temperature range described above, both the surface layer plate glasses G21 and G22 and the core plate glass G1 can be reliably bonded without causing the glass laminate GG to crack. In addition, when the glass laminate GG is heated, the compressive stress generated in both surface layer glass sheets G21 and G22 and the tensile stress generated in the core glass sheet G1 can be suitably relaxed.
さらに、徐冷工程後のガラス積層体ＧＧにおいて、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に作用する引張応力の大きさを、３０ＭＰａ以下とし、コア板ガラスＧ１に作用する圧縮応力の大きさについても、３０ＭＰａ以下とした場合には、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に作用する引張応力に起因して、ガラス積層体ＧＧに割れが生じるような事態を、より好適に防止することができる。 Furthermore, in the glass laminate GG after the slow cooling step, the magnitude of the tensile stress that acts on both surface layer glass sheets G21 and G22 is 30 MPa or less, and the magnitude of the compressive stress that acts on the core sheet glass G1 is 30 MPa or less. In such a case, it is possible to more suitably prevent a situation in which the glass laminate GG is cracked due to the tensile stress acting on the surface glass plates G21 and G22.
加えて、コア板ガラスＧ１及び両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２がアルカリ成分を含有するガラスである場合には、製造された強化ガラス板Ｇの表面Ｇａ側及び裏面Ｇｂ側の表層部のみでなく、端面の表層部についても圧縮応力層が形成される。これにより、端面に作用する応力が不安定となりやすい強化ガラス板の問題点を解消することができる。また、アルカリ成分を含有したガラス同士は、徐冷工程において、ガラス積層体ＧＧの加熱に伴って、相互に接合する力が大きくなる。そのため、強固な強化ガラス板Ｇを製造することが可能となる。さらに、コア板ガラスＧ１及び両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２が、上述した好ましいガラス組成を有する場合には、イオン交換性能と耐失透性を高いレベルで両立し易くなる。 In addition, when the core plate glass G1 and both surface layer plate glasses G21 and G22 are glass containing an alkali component, not only the surface layer portions on the front surface Ga side and the back surface Gb side of the manufactured tempered glass plate G, but also the end surface A compressive stress layer is also formed on the surface layer portion. Thereby, the problem of the tempered glass plate in which the stress acting on the end face tends to become unstable can be solved. Moreover, the glass which contains an alkali component becomes large in the slow cooling process, and the force which joins mutually becomes large with the heating of the glass laminated body GG. Therefore, it becomes possible to manufacture a strong tempered glass sheet G. Furthermore, when the core plate glass G1 and both surface layer plate glasses G21 and G22 have the preferable glass composition described above, it becomes easy to achieve both ion exchange performance and devitrification resistance at a high level.
なお、強化ガラス板Ｇは板厚が薄くなるほど、当該強化ガラス板Ｇが自然に割れやすくなる。しかしながら、上記の強化ガラス板の製造方法によれば、強化ガラス板Ｇの元となるガラス積層体ＧＧの板厚が薄くなるほど、徐冷工程後のコア板ガラスＧ１に作用する圧縮応力により、強化工程でコア板ガラスＧ１に形成される引張応力層Ｂ１の引張応力を小さくする効果を、好適に得ることが可能である。従って、ガラス積層体ＧＧの板厚が薄いほど、上記の強化ガラス板の製造方法による効果を享受することができる。 In addition, the tempered glass board G becomes easy to break naturally, so that plate | board thickness becomes thin. However, according to the manufacturing method of said tempered glass board, the tempering process is caused by the compressive stress acting on the core glass sheet G1 after the slow cooling process as the plate thickness of the glass laminate GG that is the base of the tempered glass board G becomes thinner. Thus, it is possible to suitably obtain the effect of reducing the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1. Therefore, as the plate thickness of the glass laminate GG is thinner, it is possible to enjoy the effect of the method for manufacturing a tempered glass plate.
ここで、上記の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法において、徐冷工程については必ずしも実施しなくてもよい。すなわち、積層体作製工程の後、強化工程を実施して、ガラス積層体ＧＧを硝酸カリウム溶液に浸漬し、化学強化処理（イオン交換法）によって強化ガラス板Ｇとしてもよい。 Here, in the manufacturing method of the tempered glass board which concerns on said embodiment, it is not necessary to necessarily implement about a slow cooling process. In other words, after the laminate manufacturing step, a tempering step is performed so that the glass laminate GG is immersed in a potassium nitrate solution, and the tempered glass plate G may be formed by chemical strengthening treatment (ion exchange method).
この場合、積層体作製工程の後、強化工程において、以下の（１），（２）の作用が生じる。（１）化学強化処理に伴う熱により、ガラス積層体ＧＧが加熱され、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とが、相互に密着した状態から接合した状態へと変化しつつ熱膨張する。このとき、相互に拘束された両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１との間において、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の熱膨張係数がコア板ガラスＧ１の熱膨張係数よりも大きいことから、熱膨張によって両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２には圧縮応力、コア板ガラスＧ１には引張応力が発生する。しかしながら、この両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２の圧縮応力、及びコア板ガラスＧ１の引張応力は、化学強化処理に伴う熱によって緩和される。（２）化学強化処理により、ガラス積層体ＧＧの表面側及び裏面側の表層部に圧縮応力層Ａが形成されると共に、両圧縮応力層Ａの間に引張応力層Ｂが形成され、強化ガラス板Ｇが製造される。 In this case, the following actions (1) and (2) occur in the strengthening process after the laminate manufacturing process. (1) The glass laminate GG is heated by the heat accompanying the chemical strengthening treatment, and both the surface layer plate glasses G21 and G22 and the core plate glass G1 are thermally expanded while changing from a state of being in close contact with each other. At this time, since the thermal expansion coefficient of both surface layer plate glass G21, G22 is larger than the thermal expansion coefficient of core plate glass G1 between both surface layer plate glass G21, G22 and core plate glass G1 which were mutually restrained, by thermal expansion Compressive stress is generated in both surface layer glass sheets G21 and G22, and tensile stress is generated in the core glass sheet G1. However, the compressive stress of both surface layer glass sheets G21 and G22 and the tensile stress of the core glass sheet G1 are alleviated by heat accompanying the chemical strengthening treatment. (2) By the chemical strengthening treatment, the compressive stress layer A is formed on the surface layer portion on the front surface side and the back surface side of the glass laminate GG, and the tensile stress layer B is formed between the both compressive stress layers A, and the tempered glass. The board G is manufactured.
そして、強化工程後、製造された強化ガラス板Ｇの温度が低下するのに伴って、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１とが収縮していく。このとき、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２とコア板ガラスＧ１との熱膨張係数の違いから、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２には引張応力、コア板ガラスＧ１には圧縮応力が発生する。これにより、この圧縮応力の大きさの分だけ、コア板ガラスＧ１に形成された引張応力層Ｂ１の引張応力が小さくなる。すなわち、コア板ガラスＧ１に作用する引張応力を、両表層板ガラスＧ２１，Ｇ２２に作用する引張応力よりも小さくすることができる。その結果、製造された強化ガラス板Ｇにおける割れの発生を抑制することが可能となる。 Then, after the tempering step, as the temperature of the manufactured tempered glass plate G decreases, both the surface layer glass plates G21 and G22 and the core plate glass G1 contract. At this time, due to the difference in thermal expansion coefficient between the two surface layer plate glasses G21 and G22 and the core plate glass G1, tensile stress is generated in both surface layer plate glasses G21 and G22, and compressive stress is generated in the core plate glass G1. Thereby, the tensile stress of the tensile stress layer B1 formed on the core plate glass G1 is reduced by the amount of the compressive stress. That is, the tensile stress acting on the core plate glass G1 can be made smaller than the tensile stress acting on both surface layer plate glasses G21 and G22. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the manufactured tempered glass sheet G.
Ｇ 強化ガラス板
ＧＧ ガラス積層体
Ｇ１ コア板ガラス
Ｇ１ａ コア板ガラスの表面
Ｇ１ｂ コア板ガラスの裏面
Ｇ２１ 表層板ガラス
Ｇ２２ 表層板ガラス
Ａ 圧縮応力層
Ｂ 引張応力層
Ｂ１ コア板ガラスに形成された引張応力層
Ｂ２ 表層板ガラスに形成された引張応力層
G tempered glass plate GG glass laminate G1 core plate glass G1a surface of core plate glass G1b back surface of core plate glass G21 surface layer plate glass G22 surface layer plate glass A compressive stress layer B tensile stress layer B1 formed on core plate glass B2 surface layer plate glass Tensile stress layer
Claims (9)
相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスの表面及び裏面に、相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスを面接触させ、これらのガラスが相互に密着したガラス積層体を作製する積層体作製工程と、
前記ガラス積層体を加熱した後、徐冷する徐冷工程と、
徐冷した前記ガラス積層体を化学強化処理により強化ガラス板とする強化工程とを含むことを特徴とする強化ガラス板の製造方法。 In the method of producing a tempered glass plate by chemical strengthening treatment,
A laminate production process for producing a glass laminate in which the surface plate glass having a relatively large thermal expansion coefficient is brought into surface contact with the front and back surfaces of the core plate glass having a relatively small thermal expansion coefficient, and these glasses are adhered to each other. ,
After the glass laminate is heated, a slow cooling step of slow cooling;
A method for producing a tempered glass sheet, comprising the step of tempering the glass laminate that has been gradually cooled to a tempered glass sheet by chemical strengthening treatment.
前記コア板ガラスと、該コア板ガラスの表面側の前記表層板ガラスと、裏面側の前記表層板ガラスとのうち、少なくとも１つを複数枚の板ガラスが積層された積層体としたことを特徴とする強化ガラス板の製造方法。 In the manufacturing method of the tempered glass board in any one of Claims 1-5,
Tempered glass characterized in that at least one of the core plate glass, the surface layer plate glass on the surface side of the core plate glass, and the surface layer plate glass on the back side is a laminated body in which a plurality of plate glasses are laminated. A manufacturing method of a board.
相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスの表面及び裏面に、相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスを面接触させ、これらのガラスが相互に密着したガラス積層体を作製する積層体作製工程と、
前記ガラス積層体を化学強化処理により強化ガラス板とする強化工程とを含むことを特徴とする強化ガラス板の製造方法。 In the method of producing a tempered glass plate by chemical strengthening treatment,
A laminate production process for producing a glass laminate in which the surface plate glass having a relatively large thermal expansion coefficient is brought into surface contact with the front and back surfaces of the core plate glass having a relatively small thermal expansion coefficient, and these glasses are adhered to each other. ,
The manufacturing method of the tempered glass board characterized by including the tempering process which makes the said glass laminated body a tempered glass board by a chemical strengthening process.
相対的に熱膨張係数の小さいコア板ガラスと、該コア板ガラスの表面側及び裏面側に積層され且つ相対的に熱膨張係数の大きい表層板ガラスとを備え、
前記コア板ガラスに形成された前記引張応力層の引張応力が、前記表層板ガラスに形成された前記引張応力層の引張応力よりも小さいことを特徴とする強化ガラス板。 In the tempered glass plate in which a compressive stress layer is formed on the surface layer portion on the front surface side and the back surface side by the chemical strengthening treatment, and a tensile stress layer is formed between both compressive stress layers,
A core plate glass having a relatively small coefficient of thermal expansion, and a surface layer plate glass laminated on the front side and the back side of the core plate glass and having a relatively large coefficient of thermal expansion,
A tempered glass plate, wherein a tensile stress of the tensile stress layer formed on the core plate glass is smaller than a tensile stress of the tensile stress layer formed on the surface layer plate glass.
前記コア板ガラスと、該コア板ガラスの表面側の前記表層板ガラスと、裏面側の前記表層板ガラスとのうち、少なくとも１つを複数枚の板ガラスが積層された積層体としたことを特徴とする強化ガラス板。 The tempered glass sheet according to claim 8,
Tempered glass characterized in that at least one of the core plate glass, the surface layer plate glass on the surface side of the core plate glass, and the surface layer plate glass on the back side is a laminated body in which a plurality of plate glasses are laminated. Board.
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