CN106458732A - 玻璃物品及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种端面的耐冲击性优异的玻璃物品。玻璃物品(10)为在主面(10a)、(10b)具有压缩应力层的玻璃物品。玻璃物品(10)的端面(10c)具有朝向外侧突出的曲面状的曲面部(10c1)。其中,玻璃物品(10)满足下述式(1)。D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1)式(1)中,t(mm):玻璃物品(10)的厚度、R(mm):曲面部(10c1)的顶部的曲率半径、c(μm):端面(10c)中的裂纹的深度的最深值、D(μm):端面(10c)中的压缩应力层的平均深度。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃物品及其制造方法。
背景技术
以往,作为便携式信息终端等的电子器件的保护构件,使用玻璃板。对于作为便携式信息终端等的保护构件使用的玻璃板,要求即使在对端面施加冲击时也不易破损、即端面的耐冲击性优异。鉴于此,例如,在专利文献1中提出了以聚合物覆盖玻璃板的端面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2012-527399号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,专利文献1的方法为聚合物吸收冲击的方法,并不能提供玻璃板本身的端面的耐冲击性。另外,正如专利文献1所记载的那样,对玻璃板的端面施加聚合物涂层的方法需要用于形成聚合物涂层的树脂原料,并且需要进行使树脂原料附着于玻璃板的端面的工序。因此,在专利文献1记载的方法中存在使用了玻璃板的制品的制造效率降低或制造成本变高的问题。
本发明的主要目的在于提供端面的耐冲击性优异的玻璃物品。
用于解决课题的手段
本发明的玻璃物品为在主面上具有压缩应力层的玻璃物品。本发明的玻璃物品的端面具有朝向外侧突出的曲面状的曲面部。本发明的玻璃物品满足下述式(1)。
D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1)
式(1)中,
t(mm):玻璃物品的厚度、
R(mm):曲面部的顶部的曲率半径、
c(μm):端面中的裂纹的深度的最深值、
D(μm):端面中的压缩应力层的平均深度。
本发明的玻璃物品优选还满足下述式(2)。
D≤c(6.637(t/R)+4.122)………(2)
此时,不仅可以提高对玻璃物品的端面施加冲击时的耐冲击性,而且还可以提高对玻璃物品的主面施加冲击时的耐冲击性。
本发明的玻璃物品优选还满足下述的式(3)。
0.571≤R/t≤2.857………(3)
此时,可以进一步提高对玻璃物品的主面施加冲击时的耐冲击性。
本发明的玻璃物品可以为板状。本发明的玻璃物品的厚度t优选处于0.1mm~5mm的范围内。
本发明的玻璃物品的端面的整体可以由曲面部构成。
在本发明的玻璃物品的制造方法中,在玻璃物品的端面上形成朝向外侧突出的曲面状的曲面部。进行通过使形成有曲面部的玻璃物品与强化液接触而对玻璃物品进行化学强化的强化工序。根据玻璃物品的厚度、曲面部的顶部中的曲率半径及端面中的裂纹的深度的最深值来调整强化工序中的强化液的浓度、使强化液与玻璃物品接触的时间及强化液的温度中的至少一个。
在本发明的玻璃物品的制造方法中,优选按照满足下述式(1)的方式进行强化工序。
D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1)
式(1)中,
t(mm):玻璃物品的厚度、
R(mm):曲面部的顶部的曲率半径、
c(μm):端面中的裂纹的深度的最深值、
D(μm):端面中的压缩应力层的平均深度。
发明效果
根据本发明,可以提供端面的耐冲击性优异的玻璃物品。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式的玻璃物品的示意性剖视图。
图2为变形例的玻璃物品的示意性剖视图。
图3为表示样品1的端面的剖面形状的剖视图。
图4为表示样品7的端面的剖面形状的剖视图。
图5为表示样品13的端面的剖面形状的剖视图。
图6为表示样品19的端面的剖面形状的剖视图。
图7为用于对端面的耐冲击性的评价方法进行说明的示意图。
图8为表示样品1~6的滑行距离L的图表。
图9为表示样品7~12的滑行距离L的图表。
图10为表示样品13~18的滑行距离L的图表。
图11为表示样品19~24的滑行距离L的图表。
图12为表示t/R与临界压缩应力深度(DOL)的关系的图表。
具体实施方式
以下,对实施本发明的优选实施方式的一例进行说明。但是,下述的实施方式仅仅为例示。本发明并不受下述实施方式的任何限定。
图1为本实施方式的玻璃物品的示意性剖视图。图1所示的玻璃物品10具有第一主面10a、第二主面10b和端面10c。在本实施方式中,第一主面10a与第二主面10b为平面。端面10c将第一主面10a和第二主面10b连接。在本实施方式中,玻璃物品10为板状,详细而言,为平板状。但是,在本发明中未必需要使玻璃物品为平板状。玻璃物品可以为例如曲板状、管状、筐状等。
玻璃物品10的厚度例如优选为0.1mm~5mm、更优选为0.3mm~2mm、进一步优选为0.4mm~1.5mm。
玻璃物品10在第一主面10a及第二主面10b上分别具有压缩应力层11、12。压缩应力层11、12例如可以通过利用离子交换法等进行化学强化来形成,也可以利用风冷强化来形成。在本实施方式中,对压缩应力层11,12利用化学强化来形成的例子进行说明。
玻璃物品10的端面10c具有在剖面视图中朝向外侧方向(图1的箭头A所示的方向)突出的曲面状的曲面部10c1。曲面部10c1形成在端面10c的剖面视图中的最顶部。端面10c的一部分可以由曲面部10c1构成。例如端面10c可以具有曲面部10c1及锥形部。此时,如图2所示,曲面部10c1分别经由锥形部10c2、10c3与第一主面10a及第二主面10b连接。另外,端面10c的整体可以由曲面部10c1构成。此时,第一主面10a与第二主面10b被曲面部10c1连接。
曲面部10c1的横截面形状可以为圆弧状,也可以为椭圆弧状、长圆弧状等。另外,曲面部10c1可以由具有互不相同的曲率半径的多个曲面部构成。
玻璃物品10的制造方法并无特别限定。例如,玻璃物品10可以按照以下要领来制造。
首先,作为组成,准备包含碱金属的未强化玻璃物品。具体而言,例如,作为玻璃组成,按照成为以质量%计含有50%~80%SiO2、5%~35%Al2O3、0~15%B2O3、1%~20%Na2O、0%~10%K2O及0%~10%MgO的玻璃的方式,将玻璃原料混合及熔融,按照溢流下拉法、浮法等成形方法将熔融玻璃成形为板状,得到未强化玻璃物品。
接着,在所得的未强化玻璃物品的端面形成向外侧突出的曲面状的曲面部10c1。作为曲面部10c1的形成方法,可列举例如:将未强化玻璃物品的端面按压到带槽磨石的槽部,进行磨削加工,由此形成曲面部10c1的方法等。
之后,使形成有曲面部的未强化玻璃物品与强化液接触,由此对未强化玻璃物品进行化学强化(强化工序)。此时,按照使所形成的压缩应力层的深度等满足以下说明的条件的方式对未强化玻璃物品进行化学强化,由此可以完成作为强化玻璃物品的玻璃物品10。
但是,在强化玻璃物品中,从抑制由裂纹由存在于端面的微裂纹进展所致的破损的观点出发,考虑优选预先加大微裂纹的前端部的压缩应力。这是由于:若预先加大微裂纹的前端部的压缩应力,则对端面施加冲击时,拉伸应力难以作用到微裂纹的前端部。因此,从提高端面的耐冲击性的观点出发,考虑优选预先加深压缩应力深度(DOL)来加大微裂纹的前端部的压缩应力。
而且,认为:压缩应力深度(DOL)越大,端面的耐冲击性越高。然而,本发明人等发现:在具有上述端面形状的强化玻璃物品中,若将压缩应力深度(DOL)增大到规定的阈值以上,则端面的耐冲击性不怎么提高。在以下的说明中,将此种规定的阈值称作“临界压缩应力深度(DOL)”。
本发明人等进行进一步深入研究,结果发现:临界压缩应力深度(DOL)与玻璃物品10的厚度(t)相对于曲面部10c1的顶部的曲率半径(R)之比(t/R)相关。更具体而言,还如下述的实验例的结果所知那样,临界压缩应力深度(DOL)和玻璃物品10的厚度(t)相对于曲面部10c1的顶部的曲率半径(R)之比(t/R)实质上满足下述的式(A)。
临界压缩应力深度(DOL)=c(6.637(t/R)+1.123)………(A)
其中,
t(mm):玻璃物品的厚度、
R(mm):曲面部的顶部的曲率半径、
c(μm):端面中的裂纹的深度的最深值、
D(μm):端面中的压缩应力层的平均深度。
予以说明,本发明中,关于端面中的裂纹的深度的最深值c(μm)的测定,对形成于端面的多个裂纹各自的深度进行测定,设定为显示基于它们的平均值及标准偏差求得的99%置信区间中的裂纹的最深值的值。
本发明人等基于上述见解得知:通过根据玻璃物品10的厚度(t)、曲面部10c1的顶部中的曲率半径及端面10c中的裂纹的深度的最深值来调整强化工序中的强化液的浓度、使强化液与玻璃物品接触的时间、及强化液的温度中的至少一个,从而可以制造端面中的耐冲击性优异的玻璃物品10。
具体而言,本发明人等基于上述见解得知:通过以满足下述式(1)的方式,从而使压缩应力深度(DOL)充分大,可以实现端面中的耐冲击性优异的玻璃物品10。
D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1)
但是,强化玻璃物品的主面的耐冲击性受到压缩应力(CS)的大幅影响。压缩应力(CS)越大,强化玻璃物品的主面的耐冲击性越高。由此,为了提高强化玻璃物品的主面的耐冲击性和强化玻璃物品的端面的耐冲击性这两者,优选增大压缩应力深度(DOL)和压缩应力(CS)这两者。
然而,压缩应力深度(DOL)与压缩应力(CS)处于权衡(trade off)关系。若压缩应力深度(DOL)增大,则存在压缩应力(CS)变小的倾向。另一方面,若表面压力缩应力(CS)增大,则存在压缩应力深度(DOL)变小的倾向。因此,难以增大压缩应力深度(DOL)和压缩应力(CS)这两者。
就该点而言,若在满足上述式(1)的范围减小端面中的压缩应力层的平均深度D,则可以既维持端面的优异耐冲击性又增大压缩应力(CS)。因此,可以实现兼顾端面中的优异耐冲击性和主面中的优异耐冲击性。另外,由于减小端面的压缩应力层的平均深度D,因此若缩短强化处理的时间,则可以提高玻璃物品10的生产率。从该观点出发,玻璃物品10优选满足下述的式(2)。另外,玻璃物品10优选满足下述的式(1-1),更优选满足下述的式(1-2)。
D≤c(6.637(t/R)+4.122)………(2)
D≤c(6.637(t/R)+3.121)………(1-1)
D≤c(6.637(t/R)+2.120)………(1-2)
另外,玻璃物品10更优选满足下述的式(3),进一步优选满足下述的式(3-1)。
0.571≤R/t≤2.857………(3)
1.142≤R/t≤1.571………(3-1)
其原则在于:若R/t过小,则曲面部10c1的前端部变得过于尖锐,其他物体碰撞曲面部10c1时,容易对曲面部10c1的前端施加较大的应力。另一方面,其原因还在于:若R/t过大,端面10c与主面10a、10b之间的脊线部变得过于尖锐,其他物体碰撞该脊线部时容易对脊线部施加较大的应力。
(实验例)
首先,制作下述的样品1~24。表示样品1、7、13、19的端面的剖面形状的剖视图示如图3~图6所示。在各样品中,作为玻璃组成,以质量%计含有66%SiO2、14.2%Al2O3、13.4%Na2O、0.6%K2O、0.1%Li2O、2.3%B2O3、3.0%MgO及0.4%SnO2。
〔样品1~6〕
尺寸:40mm×22mm×0.7mm
构成端面的曲面部的前端部中的曲率半径:2mm
端面中的压缩应力深度(DOL):
样品1:0μm(未强化)
样品2:10μm
样品3:20μm
样品4:30μm
样品5:40μm
样品6:50μm
〔样品7~12〕
尺寸:40mm×22mm×0.7mm
构成端面的曲面部的前端部中的曲率半径:1.1mm
端面中的压缩应力深度(DOL):
样品7:0μm(未强化)
样品8:10μm
样品9:20μm
样品10:30μm
样品11:40μm
样品12:50μm
〔样品13~18〕
尺寸:40mm×22mm×0.7mm
构成端面的曲面部的前端部中的曲率半径:0.8mm
端面中的压缩应力深度(DOL):
样品13:0μm(未强化)
样品14:10μm
样品15:20μm
样品16:30μm
样品17:40μm
样品18:50μm
〔样品19~24〕
尺寸:40mm×22mm×0.7mm
构成端面的曲面部的前端部中的曲率半径:0.4mm
端面中的压缩应力深度(DOL):
样品19:0μm(未强化)
样品20:10μm
样品21:20μm
样品22:30μm
样品23:40μm
样品24:50μm
[端面中的裂纹的深度的最深值c(μm)的测定]
对各样品,露出5个剖面,将其各剖面使用金属显微镜扩大到500倍观察裂纹。结果:在所观察到的裂纹数为20个以下的情况下,露出其他剖面,同样地观察了裂纹。而且,在裂纹数为20个以上的5个剖面中,对所观察到的各裂纹的深度进行了测定。另外,求出最深的裂纹的深度作为端面中的裂纹的深度的最深值c(μm)。具体而言,求出在基于形成在各端面的多个裂纹的深度的平均值及标准偏差求得的99%置信区间中最深的裂纹的深度作为最深值c(μm)。结果:在所有样品1~24中,端面中的裂纹的深度的最深值c(μm)为5.7μm。
[端面的耐冲击性的评价]
图7为用于对端面的耐冲击性的评价方法进行说明的示意图。如图7所示,在相对水平方向倾斜32°倾斜的倾斜面30的下端部以板面方向与倾斜面30平行的方式固定样品S。从倾斜面30的上方沿着倾斜面30滑落前端部为曲率半径2.5mm的半圆筒状的190g SUS制头部31,求出样品S破损时的SUS制头部31的滑行距离L。结果如图8~图11所示。
根据图8及图11所示的结果,确定曲面部的顶部的曲率半径R(mm)为2.0mm、1.1mm、0.8mm时的临界压缩应力深度(DOL)。结果如图12所示。
予以说明,关于临界压缩应力深度(DOL),在某样品的滑行距离为比该样品的压缩应力深度小10μm的压缩应力深度的样品的滑行距离的115%以下时,将该样品的压缩应力深度设为临界压缩应力深度(DOL)。在曲面部的顶部的曲率半径R(mm)为0.4mm的样品19~24中,不存在此种样品,因此无法确定临界压缩应力深度(DOL)。
如图12所示,可知t/R与临界压缩应力深度(DOL)呈大致线性相关。近似直线L1以下述式(4)表示。
临界压缩应力深度(DOL)=5.7×(6.637(t/R)+1.123)………(4)
符号说明
10 玻璃物品
10a 第一主面
10a、10b 第二主面
10a 第二主面
10c 端面
10c1 曲面部
10c2、10c3 锥形部
11、12 压缩应力层
Claims (7)
1.一种玻璃物品,其是在主面上具有压缩应力层的玻璃物品,
所述玻璃物品的端面具有朝向外侧突出而成的曲面状的曲面部,
在设为
t为所述玻璃物品的厚度、
R为所述曲面部的顶部的曲率半径、
c为所述端面中的裂纹的深度的最深值、
D为所述端面中的所述压缩应力层的平均深度时,满足下述式(1)
D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1),
其中,t、R的单位为mm,c、D的单位为μm。
2.根据权利要求1所述的玻璃物品,其还满足下述式(2)
D≤c(6.637(t/R)+4.122)………(2)。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃物品,其还满足下述式(3)
0.571≤R/t≤2.857………(3)。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的玻璃物品,其中,所述玻璃物品为板状,厚度t处于0.1mm~5mm的范围内。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的玻璃物品,其中,所述端面的整体由所述曲面部构成。
6.一种玻璃物品的制造方法,其具备:
在玻璃物品的端面上形成朝向外侧突出而成的曲面状的曲面部的工序、和
通过使形成有所述曲面部的玻璃物品与强化液接触而对所述玻璃物品进行化学强化的强化工序,
其中,根据所述玻璃物品的厚度、所述曲面部的顶部中的曲率半径及所述端面中的裂纹的深度的最深值来调整所述强化工序中的所述强化液的浓度、使所述强化液与所述玻璃物品接触的时间及所述强化液的温度中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的玻璃物品的制造方法,其按照在设
t为所述玻璃物品的厚度、
R为所述曲面部的顶部的曲率半径、
c为所述端面中的裂纹的深度的最深值、
D为所述端面中的所述压缩应力层的平均深度时满足下述式(1)的方式进行强化工序
D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1),
其中,t、R的单位为mm,c、D的单位为μm。
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