CN104284868A - 强化玻璃的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的强化玻璃的制造方法，其特征在于，在对强化用玻璃进行离子交换处理而得到具有压缩应力层的强化玻璃后，按照使压缩应力层的压缩应力值(CS)达到120～1200MPa的方式在300℃以上且比(离子交换处理的温度+10℃)低的热处理温度下对强化玻璃进行热处理。

Description

强化玻璃的制造方法
技术领域
本发明涉及强化玻璃的制造方法，尤其涉及移动电话、数码相机、PDA(便携末端)、太阳能电池的保护玻璃、或者显示器尤其触摸面板显示器的基板的制造方法。
背景技术
移动电话、数码相机、PDA、触摸面板显示器、大型电视、无线充电器等设备存在日益普及的倾向。
以往，在这些用途中使用亚克力等树脂基板作为用于保护显示器的保护部件。但是，由于树脂的杨氏模量低，因此在用笔或人的手指等按压显示器的显示面时容易弯曲。因此，有时会因树脂与内部的显示器接触而发生显示不良。此外，树脂板还存在表面容易被划伤、可视性容易降低等问题。作为解决这些问题的方法，有使用玻璃板作为保护部件的方法。对于该用途的玻璃板要求具有以下特性：(1)具有高机械强度；(2)低密度且轻质；(3)能够廉价地进行大量供给；(4)泡品质优异；(5)在可视区域中具有高透光率；(6)具有高杨氏模量以便在用笔或手指等按压表面时难以弯曲等。尤其在不满足(1)的要件时，由于不满足作为保护部件的用途，所以一直使用利用离子交换等进行强化后的强化玻璃(参照专利文献1、2、非专利文献1)。
作为强化玻璃的制作方法，通常采用的是在预先将强化用玻璃切断加工成规定形状后对其进行离子交换处理的方法，近年来正在对在将大板的强化用玻璃进行离子交换处理后切断加工成规定尺寸的方法进行研究。在此，通过将前者的制作方法称作“强化前切断”、将后者的制作方法称作“强化后切断”来对其加以区分。而且，在进行强化后切断时，强化玻璃或各种设备的制造效率得到飞跃性地提高，但是由于压缩应力层的存在而在切断时容易产生破损或不当的裂纹等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-83045号公报
专利文献2：日本特开2011-88763号公报
非专利文献
非专利文献1：泉谷彻朗等，“新型玻璃及其物性”(「新しいガラスとその物性」)，第一版，株式会社经营系统研究所，1984年8月20日，p.451-498
发明内容
发明要解决的课题
作为表示强化玻璃的强化特性的指标，有压缩应力值(CS：Compressive Stress)和应力深度(DOL：Depth Of Layer)，但在强化前切断的情况下，对于强化玻璃而言，重要的是：在设备的使用时，以不产生由内部的拉伸应力所致的自我破坏为限度，尽可能地增大压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)。另一方面，在强化后切断的情况下，需要进行应力设计以便在切断时不会产生破损或不当的裂纹。因此，在强化前切断和强化后切断中，通常压缩应力值(CS)与应力深度(DOL)的目标值不同。
但是，在强化用玻璃的材质和离子交换溶液的组成均相同的情况下，压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)直接由离子交换温度和离子交换时间来确定。因此，在强化用玻璃的材质和离子交换溶液的组成均相同的情况下，难以提高应力设计的自由度。另外，目前，作为离子交换溶液，使用了硝酸钾溶液，从离子交换效率的观点出发，难以大幅地改变该组成。
为此，通常根据所要求的压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)来改变强化用玻璃的材质。具体而言，例如在强化后切断和强化前切断中采用不同材质的强化用玻璃。但是，在根据所要求的压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)来改变强化用玻璃的材质时，存在需要少量多品种、制造成本高涨的风险。换言之，如果能够在同一材质的强化用玻璃中提高应力设计的自由度，则能够以同一材质应对强化前切断和强化后切断，可以说在制造方面具有很大的优势。
为此，本发明是鉴于上述情况完成的发明，其技术课题在于发明了一种即使不改变强化用玻璃的材质也能得到强化玻璃的应力设计的自由度的方法。
用于解决课题的手段
本发明人进行了深入地研究，结果发现可以通过对强化玻璃进行规定的热处理来解决上述技术课题，由此提出了本发明。即，本发明的强化玻璃的制造方法，其特征在于，在对强化用玻璃进行离子交换处理而得到具有压缩应力层的强化玻璃后，按照使压缩应力层的压缩应力值(CS)达到120MPa～1200MPa的方式在300℃以上且比(离子交换处理的温度+10℃)低的热处理温度下对强化玻璃进行热处理。此处，在使用表面应力计(株式会社折原制作所制FSM-6000)观察试样时，由所观察到的干涉条纹的条数及其间隔算出“压缩应力层的压缩应力值(CS)”及“应力深度(DOL)”。此外，“离子交换处理的温度”是指：例如进行离子交换处理时的离子交换溶液(硝酸钾等)的温度。
根据本发明人的调查，表明：在对离子交换处理后的强化玻璃进行规定的热处理时，在强化玻璃的内部进行离子交换，在使压缩应力层的压缩应力值(CS)降低的同时，使应力深度(DOL)变大。例如，若在380℃下对日本电气硝子株式会社制CX-01热处理100分钟，则压缩应力值(CS)降低约30％，应力深度(DOL)增大约30％。在利用该现象时，即使强化玻璃的材质相同，也能使压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)发生变动，结果可以提高强化玻璃的应力设计的自由度。
第二，本发明的强化玻璃的制造方法优选使热处理温度低于离子交换处理的温度。由此，变得容易控制压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)的值。
第三，本发明的强化玻璃的制造方法优选使热处理时间为5～250分钟。由此，容易使压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)发生变动而不会招致制造效率的降低。
第四，本发明的强化玻璃的制造方法优选在热处理后对强化玻璃进行切断。
第五，本发明的强化玻璃的制造方法优选连续地进行离子交换处理和热处理。由此，可以提高强化玻璃的制造效率。此处，“连续地进行离子交换处理和热处理”是指：例如在利用离子交换处理将经过加热的强化玻璃冷却至常温环境下之前进行规定的热处理的情况。
第六，本发明的强化玻璃的制造方法优选按照使压缩应力层的压缩应力值(CS)达到480～850MPa的方式对强化玻璃进行热处理。由此，在维持强化玻璃的机械强度的同时，容易进行强化后切断。
第七，本发明的强化玻璃的制造方法优选按照压缩应力层的应力深度(DOL)超过17.0且为35μm以下的方式对强化玻璃进行热处理。由此，在维持强化玻璃的机械强度的基础上，容易进行强化后切断。
第八，本发明的强化玻璃的制造方法优选使强化用玻璃以质量％计含有SiO2 40～71％、Al2O3 7～23％、Li2O 0～1％、Na2O 7～20％、和K2O 0～15％作为玻璃组成。由此，可以以较高的水平兼顾离子交换效率和耐失透性。
第九，本发明的强化玻璃的制造方法优选使强化用玻璃具有未研磨的表面。另外，对强化玻璃的端面可以进行倒角等研磨处理或蚀刻处理。
第十，本发明的强化玻璃的制造方法优选使强化用玻璃利用溢流下拉法来成形。此处，“溢流下拉法”是在从耐热性的筒状结构物的两侧溢出熔融玻璃并使该溢出的熔融玻璃在筒状结构物的下端汇合的同时，向下方拉伸成形而形成玻璃板的方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的压缩应力值(CS)与热处理时间的关系的数据。
图2是表示本发明的一个实施方式的应力深度(DOL)与热处理时间的关系的数据。
具体实施方式
本发明的实施方式的强化玻璃的制造方法包括：将强化用玻璃强化而得到强化玻璃的强化工序；以及对强化玻璃进一步进行热处理的热处理工序。
在上述的强化工序中，对强化用玻璃进行离子交换处理而得到具有压缩应力层的强化玻璃。离子交换处理是在强化用玻璃的应变点以下的温度下利用离子交换处理在玻璃表面导入离子半径大的碱离子的方法。根据离子交换处理，即使强化用玻璃的厚度较小，也能形成压缩应力层。其结果可以得到所需的机械强度。
离子交换溶液、离子交换温度及离子交换时间只要考虑强化用玻璃的粘度特性等进行确定即可。尤其在将硝酸钾溶液中的K离子与强化用玻璃中的Na成分进行离子交换处理时，可以在玻璃表面有效地形成压缩应力层。
在上述的热处理工序中，按照使压缩应力值(CS)达到120～1200MPa的方式对强化玻璃进行热处理。热处理后的压缩应力值(CS)优选为300～900MPa、更优选为480～850MPa、特别优选为500～700MPa。在热处理后的压缩应力值(CS)小于120MPa时，变得难以确保强化玻璃的机械强度。另一方面，在热处理后的压缩应力值(CS)超过1200MPa时，难以适当地进行强化后切断。
此外，在上述的热处理工序中，优选按照使应力深度(DOL)达到15～45μm、尤其超过17.0且为35μm以下的方式对强化玻璃进行热处理。在热处理后的应力深度(DOL)小于15μm时，变得难以确保强化玻璃的机械强度。另一方面，在热处理后的应力深度(DOL)超过45μm时，难以适当地进行强化后切断。
上述的热处理工序中的热处理温度为300℃以上且低于(离子交换处理的温度+10℃)。热处理温度优选为350℃以上且离子交换处理的温度以下、更优选300℃以上且(离子交换处理的温度-10℃)以下。在热处理温度低于300℃时，压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)的变动幅度变小，难以提高强化玻璃的应力设计的自由度。在热处理温度达到(离子交换处理的温度+10℃)以上时，变得难以控制压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)的值。另外，在热处理温度变得极高时，还存在产生压缩应力层的消失、强化玻璃的尺寸变化的风险。
上述的热处理工序中的热处理时间优选为5～250分钟、更优选为10～200分钟。在热处理时间过短时，压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)的变动幅度变小，难以提高强化玻璃的应力设计的自由度。另一方面，在热处理时间过长时，容易使强化玻璃的制造效率降低。
优选连续地进行上述的强化工序中的离子交换处理与上述的热处理工序中的热处理。在该实施方式中，在利用强化工序中的离子交换处理将经过加热的强化玻璃冷却至常温环境下之前进行热处理工序中的热处理，由此连续地进行两个处理。此处，在不使强化玻璃与离子交换溶液接触的前提下对该强化玻璃进行上述的热处理工序中的热处理。而且，从制造效率的观点出发，优选的是：在同一炉内设置离子交换槽和预热槽，将离子交换处理后的强化玻璃移动至规定温度的预热槽内之后，保持规定时间，再对其进行热处理。此时，如果将预热槽设置在离子交换槽的上方，则可以将从离子交换槽的离子交换溶液提起的强化玻璃利用该提起动作直接收容于预热槽内，因此可以更顺利地进行强化玻璃的移动。将强化玻璃收容至箱等收容部，并将强化玻璃连同收容部一起从离子交换槽移动至预热槽。
上述的热处理也可以利用例如电炉、传送炉等热处理炉来进行。
在上述的热处理工序后，优选的是：将经过热处理的强化玻璃取出至常温环境下之前，设置温度梯度，对强化玻璃缓缓地进行冷却。由此，可以避免因骤冷而使强化玻璃收缩的情况，结果在取出时不宜使强化玻璃破损。
上述的强化用玻璃(及强化玻璃)优选以质量％计含有SiO2 40～71％、Al2O3 7～23％、Li2O 0～1％、Na2O 7～20％、K2O 0～15％作为玻璃组成。如上述那样限定各成分的含量范围的理由如下所示。另外，在各成分的含量范围的说明中，除有特别说明的情况以外。“％”的表述是指“质量％”。
SiO2是形成玻璃网(network)的成分。SiO2的含量优选为40～71％、更优选40～70％、进一步优选为40～63％、更进一步优选为45～63％、再进一步优选为50～59％、特别优选为55～58.5％。若SiO2的含量过多，则使玻璃的熔融、成形变得困难，或者因热膨胀系数过低而难以使热膨胀系数与周边材料匹配。另一方面，若SiO2的含量过少，则变得难以玻璃化。此外，热膨胀系数会变高，耐热冲击性容易降低。
Al2O3是用于提高离子交换性能的成分，其还具有提高应变点、杨氏模量的效果。Al2O3的含量为7～23％。若Al2O3的含量过多，则在玻璃上容易析出失透结晶而难以利用浮法进行成形。此外，因热膨胀系数变得过低而难以使热膨胀系数与周边材料匹配，或者因高温粘性变高而难以熔融。若Al2O3的含量过少，则产生无法发挥充分的离子交换性能的风险。从上述观点出发，Al2O3的适合的上限范围优选为21％以下、优选为20％以下、更优选为19％以下、进一步优选为18％以下、更进一步优选为17％以下、特别优选16.5％以下，并且Al2O3的适合的下限范围优选为7.5％以上、更优选为8.5％以上、进一步优选为9％以上、更进一步优选为10％以上、再进一步优选为11％以上、特别优选为12％以上。
Li2O是离子交换成分，并且也是使高温粘度降低来提高熔融性、成形性的成分。进而，Li2O还是提高杨氏模量的成分。此外，在碱金属氧化物中，Li2O所具有的提高压缩应力值的效果较高。但是，若Li2O的含量过多，则液相粘度降低而使玻璃容易失透。此外，热膨胀系数变得过高而使耐热冲击性降低、或者难以使热膨胀系数与周边材料匹配。进而，低温粘性过低而容易引起应力松弛，有时反而会使压缩应力值(CS)变低。因此，Li2O的含量优选为0～1％、更优选为0～0.5％、进一步优选为0～0.1％，尤其理想的是实质上不含有Li2O、即将其抑制在低于0.01％的程度。
Na2O是离子交换成分，并且也是使高温粘度降低来提供熔融性、成形性的成分。此外，Na2O还是改善耐失透性的成分。Na2O的含量优选为7～20％、更优选为10～20％、进一步优选为10～19％、更进一步优选为12～19％、更进一步优选为12～17％、再进一步优选为13～17％、特别优选为14～17％。若Na2O的含量过多，则热膨胀系变得过高而使耐热冲击性降低、或难以使热膨胀系数与周边材料匹配。此外，应变点变得过低或欠缺玻璃组成的平衡，存在耐失透性反而降低的倾向。另一方面，若Na2O的含量少，则熔融性降低、热膨胀系数变得过低、或者离子交换性能容易降低。
K2O具有促进离子交换的效果，在碱金属氧化物中，K2O是加大应力深度的效果较高的成分。此外，还是使高温粘度降低来提高熔融性、成形性的成分。此外，K2O也是改善耐失透性的成分。K2O的含量优选为0～15％。若K2O的含量过多，则热膨胀系数变高而使耐热冲击性降低、或难以使热膨胀系数与周边材料匹配。进而，应变点变得过低或者欠缺玻璃组成的平衡，存在耐失透性反而降低的倾向。因此，K2O的适合的上限范围优选为12％以下、更优选为10％以下、进一步优选为8％以下、特别优选为6％以下。
若碱金属氧化物R2O(R为选自Li、Na、K中的1种以上)的总量过多，则玻璃变得容易失透，并且热膨胀系数变得过高而使耐热冲击性降低、或难以使热膨胀系数与周边材料匹配。此外，若碱金属氧化物R2O的总量过多，则有时因应变点过低而无法得到较高的压缩应力值(CS)。进而，有时因液相温度附近的粘性降低而难以确保较高的液相粘度。因此，R2O的总量优选为22％以下、更优选为20％以下、特别优选为19％以下。另一方面，若R2O的总量过少，则有时使离子交换性能、熔融性降低。因此，R2O的总量优选为8％以上、更优选为10％以上、进一步优选为13％以上、特别优选为15％以上。
除上述成分以外，也可以添加以下的成分。
例如碱土金属氧化物R’O(R’为选自Mg、Ca、Sr、Ba中的1种以上)是能以各种目的添加的成分。但是，若碱土金属氧化物R’O变多，则密度、热膨胀系数变高或者耐失透性降低，并且存在离子交换性能降低的倾向。因此，碱土金属氧化物R’O的总量优选为0～9.9％、更优选为0～8％、进一步优选为0～6％、特别优选为0～5％。
MgO是使高温粘度降低而提高熔融性、成形性或者提高应变点、杨氏模量的成分，在碱土金属氧化物中，MgO所具有的提高离子交换性能的效果高。但是，若MgO的含量变多，则密度、热膨胀系数变高或者玻璃变得容易失透。MgO的含量优选为0～9％、特别优选为1～8％。
CaO是使高温粘度降低而提高熔融性、成形性或者提高应变点、杨氏模量的成分，在碱土金属氧化物中，CaO所具有的提高离子交换性能的效果高。CaO的含量优选为0～6％。但是，若CaO的含量变多，则有时密度、热膨胀系数变高、或者玻璃变得容易失透、或者离子交换性能进一步降低。因此，CaO的含量优选为0～4％、更优选为0～3％、进一步优选为0～2％、更进一步优选为0～1％、特别优选为0～0.1％。
SrO和BaO是使高温粘度降低而提高熔融性、成形性或者提高应变点、杨氏模量的成分。SrO和BaO的含量分别优选为0～3％。若SrO或BaO的含量变多，则存在离子交换性能降低的倾向。此外，密度、热膨胀系数变高或者玻璃变得容易失透。SrO的含量优选为2％以下、更优选为1.5％以下、进一步优选为1％以下、更进一步优选为0.5％以下、再进一步优选为0.2％以下、特别优选为0.1％以下。此外，BaO的含量优选为2.5％以下、更优选为2％以下、进一步优选为1％以下、更进一步优选为0.8％以下、更进一步优选为0.5％以下、再进一步优选为0.2％以下、特别优选为0.1％以下。
ZrO2具有显著提高离子交换性能、并且提高杨氏模量和应变点、降低高温粘性的效果。此外，由于ZrO2具有提高液相粘度附近的粘性的效果，因此通过含有规定量的ZrO2，从而可以同时提高离子交换性能和液相粘度。但是，若ZrO2的含量过多，则有时耐失透性极度降低。因此，ZrO2的含量优选为0～10％、更优选为0.001～10％、进一步优选为0.1～9％、更进一步优选为0.5～7％、更进一步优选为0.8～5％、再进一步优选为1～5％、特别优选为2.5～5％。
B2O3具有降低液相温度、高温粘度、密度的效果，并且具有提高离子交换性能、尤其是压缩应力值的效果。但是，若B2O3的含量过多，则可能会因离子交换而使表面产生发雾、耐水性降低、或者液相粘度降低。此外，还存在应力深度降低的倾向。因此，B2O3的含量优选为0～6％、更优选为0～3％、进一步优选为0～1％、更进一步优选为0～0.5％、特别优选为0～0.1％。
TiO2是具有提高离子交换性能的效果的成分。此外，还具有降低高温粘度的效果。但是，若TiO2的含量过多，则玻璃发生着色、失透性降低、或者密度变高。尤其在用作显示器的保护玻璃的情况下，若TiO2的含量变多，则在变更熔融气氛、原料时，容易使透射率发生变化。因此，在利用紫外线固化树脂等的光将强化玻璃基板粘接于设备的工序中，容易使紫外线照射条件发生变动，难以进行稳定生产。因此，TiO2的含量优选为10％以下、更优选为8％以下、进一步优选为6％以下、更进一步优选为5％以下、更进一步优选为4％以下、更进一步优选为2％以下、更进一步优选为0.7％以下、更进一步优选为0.5％以下、再进一步优选为0.1％以下、特别优选为0.01％以下。
P2O5是提高离子交换性能的成分，也是加大应力厚度的效果特别高的成分。但是，若P2O5的含量变多，则玻璃发生分相或者容易使耐水性、耐失透性降低。因此，P2O5的含量优选为5％以下、更优选为4％以下、进一步优选为3％以下、特别优选为2％以下。
此外，可以含有0.001～3％的选自As2O3、Sb2O3、CeO2、F、SO3、Cl中的一种或两种以上物质作为澄清剂。但是，从对环境的顾虑出发，优选极力控制As2O3和Sb2O3的使用，期望将各自的含量限制在低于0.1％、进而低于0.01％的程度。此外，由于CeO2是降低透射率的成分，因此期望将其含量限制在低于0.1％、进而低于0.01％的程度。此外，F可能会导致低温粘性的降低、压缩应力值的降低，因此优选将其含量限制在低于0.1％、尤其低于0.01％的水平。因此，优选的澄清剂为SO3和Cl，并以优选0.001～3％、更优选0.001～1％、进一步优选0.01～0.5％、特别优选0.05～0.4％的量添加SO3和Cl中的1者或两者。
Nb2O5、La2O3等稀土类氧化物是提高杨氏模量的成分。但是，原料本身的成本高，并且在以大量含有该稀土类氧化物时，耐失透性降低。因此，这些稀土类氧化物的含量优选为3％以下、更优选为2％以下、进一步优选为1％以下、更进一步优选为0.5％以下、特别优选为0.1％以下。
对Co、Ni等玻璃进行牢固着色的过渡金属元素可能会降低强化玻璃基板的透射率。尤其在用于触摸面板显示器用途的情况下，若过渡金属元素的含量多，则有损触摸面板显示器的可视性。具体而言，理想的是调整原料或碎玻璃的使用量以使这些过渡金属元素的含量达到优选0.5％以下、更优选0.1％以下、特别优选0.05％以下。
本实施方式的强化用玻璃的密度优选为2.6g/cm3以下、特别优选为2.55g/cm3以下。密度越小，越能使强化玻璃轻质化。另外，若增加玻璃组成中的SiO2、B2O3、P2O5的含量或者降低碱金属氧化物、碱土类金属氧化物、ZnO、ZrO2、TiO2的含量，则使密度容易降低。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)的热膨胀系数优选为80×10-7～120×10-7/℃、更优选为85×10-7～110×10-7/℃、进一步优选为90×10-7～110×10-7/℃、特别优选为90×10-7～105×10-7/℃。若将热膨胀系数限制在上述范围，则容易与金属、有机系粘接剂等部件的热膨胀系数匹配，容易防止金属、有机系粘接剂等部件的剥离。此处，“热膨胀系数”是指：使用膨胀计对在30～380℃的温度范围下的平均热膨胀系数进行测定而得的值。另外，若增加玻璃组成中的碱金属氧化物、碱土类金属氧化物的含量，则热膨胀系数容易变高，相反，若降低碱金属氧化物、碱土类金属氧化物的含量，则热膨胀系数容易降低。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)的应变点优选为500℃以上、更优选为520℃以上、进一步优选为530℃以上、特别优选为550℃以上。应变点越高，耐热性越高，在对强化玻璃基板进行热处理的情况下，压缩应力层变得难以消失。进而，在触摸面板传感器等的图案化中，容易形成高品质的膜。另外，若增加玻璃组成中的碱土类金属氧化物、Al2O3、ZrO2、P2O5的含量或者降低碱金属氧化物的含量，则应变点容易变高。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)在104.0dPa·s时的温度优选为1280℃以下、更优选为1230℃以下、进一步优选为1200℃以下、更进一步优选为1180℃以下、特别优选为1160℃以下。在104.0dPa·s时的温度越低，越能减轻对成形设备的负担，成形设备越长寿命化，结果容易使强化玻璃的制造成本低廉化。另外，若增加碱金属氧化物、碱土类金属氧化物、ZnO、B2O3、TiO2的含量或者降低SiO2、Al2O3的含量，则在104.0dPa·s时的温度容易降低。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)在102.5dPa·s时的温度优选为1620℃以下、更优选为1550℃以下、进一步优选为1530℃以下、更进一步优选为1500℃以下、特别优选为1450℃以下。在102.5dPa·s时的温度越低，越能进行低温熔融，越能减轻对熔融窑等玻璃制造设备的负担，并且越容易提高泡品质。因此，在102.5dPa·s时的温度越低，越容易使强化玻璃基板的制造成本低廉化。另外，在102.5dPa·s时的温度相当于熔融温度。此外，若增加玻璃组成中的碱金属氧化物、碱土类金属氧化物、ZnO、B2O3、TiO2的含量或者降低SiO2、Al2O3的含量，则在102.5dPa·s时的温度容易降低。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)的液相温度优选为1200℃以下、更优选为1150℃以下、进一步优选为1100℃以下、更进一步优选为1050℃以下、更进一步优选为1000℃以下、更进一步优选为950℃以下、再进一步优选为900℃以下、特别优选为880℃以下。另外，液相温度越低，耐失透性或成形性越提高。此外，若增加玻璃组成中的Na2O、K2O、B2O3的含量或者降低Al2O3、Li2O、MgO、ZnO、TiO2、ZrO2的含量，则液相温度容易降低。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)的液相粘度优选为104.0dPa·s以上、更优选为104.4dPa·s以上、进一步优选为104.8dPa·s以上、更进一步优选为105.0dPa·s以上、更进一步优选为105.4dPa·s以上、更进一步优选为105.6dPa·s以上、更进一步优选为106.0dPa·s以上、再进一步优选为106.2dPa·s以上、特别优选为106.3dPa·s以上。另外，液相粘度越高，耐失透性、成形性越高。此外，若增加玻璃组成中的Na2O、K2O的含量或降低Al2O3、Li2O、MgO、ZnO、TiO2、ZrO2的含量，则液相粘度容易变高。
本实施方式的强化玻璃优选具有未研磨的表面，特别优选对两个表面未进行研磨，此外，未研磨的表面的平均表面粗糙度(Ra)优选为以下、更优选为以下、进一步优选为以下、更进一步优选为以下、最优选为以下。另外，平均表面粗糙度(Ra)只要利用基于SEMI D7-97“FPD玻璃基板的表面粗糙度的测定方法”的方法进行测定即可。玻璃基板的理论强度原本非常高，但是大多在远低于理论强度的应力下就会被破坏。这是由于：在玻璃的成形后的工序、例如研磨工序等中，会在玻璃基板的表面产生被称为“格力菲思微裂纹(Griffith flaw)”的小缺陷。因此，若不对强化玻璃基板的表面进行研磨，则维持原本的强化玻璃的机械强度而不易破坏强化玻璃。此外，在进行强化后切断的情况下，若不对表面进行研磨，则在切断时不易产生不当的裂纹、破损等。进而，若不对强化玻璃的表面进行研磨，则为了可以省略研磨工序，可以降低强化用玻璃的制造成本。另外，为了得到未研磨的表面，只要利用溢流下拉法进行强化用玻璃的成形即可。
对于本实施方式的强化玻璃而言，为了防止自端面起产生破坏的情况，优选对端面进行倒角加工或蚀刻处理等。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)的厚度(在板状的情况下，为板厚)优选为3.0mm以下、更优选为2.0mm以下、进一步优选为1.5mm以下、更进一步优选为1.3mm以下、更进一步优选为1.1mm以下、更进一步优选为1.0mm以下、再进一步优选为0.8mm以下、特别优选为0.7mm以下。另一方面，若厚度过小，则存在使翘曲量变大的倾向，并且难以得到所需的机械强度。因此，厚度优选为0.1mm以上、更优选为0.2mm以上、进一步优选为0.3mm以上、特别优选为0.4mm以上。
本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)优选利用溢流下拉法来成形。由此，不经过研磨即可成形表面品质良好的玻璃。其理由在于：在溢流下拉法的情况下，应该成为表面的面不与筒状耐火物接触而以自由表面的状态被成形。进而，只要是溢流下拉法，则能够恰当地成形厚度0.5mm以下的玻璃板。筒状结构物的结构和材质只要能够实现所需的尺寸和表面品质，则并无特别限定。此外，为了进行向下方的拉伸成形而对玻璃施加力的方法只要能够实现所需的尺寸和表面品质，则并无特别限定。例如可以采用在使具有足够大的宽度的耐热性辊与玻璃接触的状态下使其旋转并对其进行拉伸的方法，也可以采用使多个成对的耐热性辊仅与玻璃的端面附近接触并对其进行拉伸的方法。
除了溢流下拉法以外，本实施方式的强化用玻璃(及强化玻璃)还可以利用流孔下拉法、浮法、辊平法、再拉法等来成形。尤其在利用浮法进行成形时，可以廉价地制作大型的玻璃板。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明。另外，以下的实施例仅仅为例示。本发明不受以下的实施例的限定。
表1表示本发明的实施例(试样No.2～5)及比较例(试样No.1)。
【表1】
首先，准备尺寸为40mm×80mm×0.7mm厚的板状的强化用玻璃。该强化用玻璃以质量％计含有SiO2 57.4％、Al2O3 13％、B2O3 2％、MgO 2％、CaO 2％、Li2O 0.1％、Na2O 14.5％、K2O 5％，ZrO2 4％作为玻璃组成。
该强化用玻璃预先利用溢流下拉法进行成形，并且表面是未研磨的。
将上述强化用玻璃在400℃的硝酸钾溶液中浸渍80分钟，由此进行离子交换处理，得到强化玻璃。
接着，将所得的强化玻璃移动至保持于380℃的槽中，进行规定时间的热处理(10分钟、80分钟、100分钟、180分钟)。在热处理后将强化玻璃取出至常温环境下，得到试样No.2～5。另外，对于试样No.1，并未进行热处理，并且在离子交换处理后取出至常温环境下。
将各试样进行洗涤后，使用表面应力计(株式会社折原制作所制FSM-6000)对其进行观察，并由观察到的干涉条纹的条数和其间隔算出压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)。在计算时，将试样的折射率设为1.53、光学弹性常数设为28[(nm/cm)/MPa]。其结果如表1、图1及图2所示。
由表1、图1及图2可知，若在离子交换处理后对强化玻璃进行热处理，则压缩应力值(CS)降低，并且应力深度(DOL)变大。而且，热处理时间越长，压缩应力值(CS)越降低，并且应力深度(DOL)越大。由此可见，若对强化玻璃进行规定的热处理，则可以使压缩应力值(CS)和应力深度(DOL)发生变动。
对于试样No.2～5，按照尺寸40mm×40mm×0.7mm厚的尺寸，利用金刚石刀头以50mm/秒的速度刻入划线，之后进行折割操作，结果未产生破损等不良情况。
产业上的可利用性
根据本发明的强化玻璃的制造方法，可以适合制作移动电话、数码相机、PDA、太阳能电池等的保护玻璃或者触摸面板显示器基板。此外，除了这些用途以外，本发明的强化玻璃的制造方法还可以被期待用作要求高机械强度的用途、例如窗玻璃、磁盘用基板、平板显示器用基板、固体摄像元件用保护玻璃、餐具等的制造方法中。

Claims (10)

1.一种强化玻璃的制造方法，其特征在于，在对强化用玻璃进行离子交换处理而得到具有压缩应力层的强化玻璃后，按照使压缩应力层的压缩应力值CS达到120MPa～1200MPa的方式在300℃以上且比离子交换处理的温度+10℃低的热处理温度下对强化玻璃进行热处理。
2.根据权利要求1所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，热处理温度低于离子交换处理的温度。
3.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，热处理时间为5分钟～250分钟。
4.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，在热处理后对强化玻璃进行切断。
5.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，连续地进行离子交换处理和热处理。
6.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，按照使压缩应力层的压缩应力值CS达到480MPa～850MPa的方式对强化玻璃进行热处理。
7.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，按照使压缩应力层的应力深度DOL超过17.0μm且为35μm以下的方式对强化玻璃进行热处理。
8.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，强化用玻璃以质量％计含有SiO240％～71％、Al2O37％～23％、Li2O0％～1％、Na2O7％～20％、和K2O0％～15％作为玻璃组成。
9.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，强化用玻璃具有未研磨的表面。
10.根据权利要求1或2所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于，强化用玻璃利用溢流下拉法来成形。
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