CN107867792B - 玻璃物品的制造方法和玻璃物品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃物品的制造方法和玻璃物品。本发明提供一种防眩性等视觉辨认性优异且耐磨损性高的玻璃物品及其制造方法。本发明涉及一种玻璃物品的制造方法,所述玻璃物品为具有:具备第1主面、第2主面和端面的玻璃基材、以及形成于至少任一个主面的凹凸层的玻璃构件,所述制造方法的特征在于,形成凹凸层,所述凹凸层的玻璃化转变温度Tg为所述玻璃构件的厚度方向剖视图中央部的玻璃化转变温度以下,并且以使得该厚度方向剖视图中央部的平衡粘度为1017Pa·s以下的方式对所述玻璃构件进行加热处理。

Description

玻璃物品的制造方法和玻璃物品
技术领域
本发明涉及玻璃物品的制造方法和玻璃物品。
背景技术
以往,在触摸传感器、液晶面板等中,使用具有防眩膜、减反射膜的玻璃板(以下,记为前面板)(参考专利文献1、2)。前面板可以兼顾由防眩膜、减反射膜带来的视觉辨认性的提高和由玻璃板的使用带来的高强度化。从上述理由出发,期待着将前面板用于车载用显示面板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2009/025289号
专利文献2:国际公开第2015/133346号
发明内容
发明所要解决的问题
将前面板用于车载用显示面板时,使用者隔着前面板而使配置于其背面的触摸传感器起作用。此时,使用者可以利用手指、手写笔等触摸前面板。在开始使用的初始阶段中,前面板通过防眩膜、减反射膜等具有高视觉辨认性,然而在持续使用的过程中,假定具有防眩膜等剥落从而视觉辨认性降低等耐磨损性的问题。
本发明的目的在于提供一种防眩性等视觉辨认性优异且耐磨损性高的玻璃物品及其制造方法。
用于解决问题的手段
本发明包含下述构成。
(1)一种玻璃物品的制造方法,
所述玻璃物品为具有:具备第1主面、第2主面和端面的玻璃基材、以及形成于至少任一个主面的凹凸层的玻璃构件,所述制造方法的特征在于,形成凹凸层,所述凹凸层的玻璃化转变温度Tg为所述玻璃构件的厚度方向剖视图中央部的玻璃化转变温度以下,并且以使得该厚度方向剖视图中央部的平衡粘度为1017Pa·s以下的方式对所述玻璃构件进行加热处理。
(2)如(1)所述的玻璃物品的制造方法,其中,通过蚀刻处理形成所述凹凸层。
(3)如(1)所述的玻璃物品的制造方法,其中,通过喷砂处理形成所述凹凸层。
(4)如(1)~(3)中任一项所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述加热处理在成形工序中进行。
(5)如(4)所述的玻璃物品的制造方法,其中,在所述成形工序中,以使得所述玻璃构件的任意一个主面或端面与成形模具接触的方式载置所述玻璃构件,然后使所述玻璃构件变形。
(6)如(5)所述的玻璃物品的制造方法,其中,在所述成形工序中,进行所述玻璃构件的不与所述成形模具接触的面的温度控制。
(7)如(6)所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述玻璃构件的不与所述成形模具接触的面具有所述凹凸层。
(8)如(1)~(3)中任一项所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述加热处理在退火工序中进行。
(9)如(1)~(8)中任一项所述的玻璃物品的制造方法,其中,通过辐射加热进行所述加热处理。
(10)如(1)~(9)中任一项所述的玻璃物品的制造方法,其中,通过对流加热进行所述加热处理。
(11)一种玻璃物品,其为具有第1主面、第2主面和端面的玻璃物品,其特征在于,所述玻璃物品在至少任一个主面上具有防眩层,所述防眩层的玻璃化转变温度Tg为所述玻璃物品的厚度方向剖视图中央部的Tg0以下,所述玻璃物品的雾度值的面内标准偏差为0~10%,并且所述玻璃物品的至少任一个主面具有弯曲部。
(12)一种玻璃物品,其为具有第1主面、第2主面和端面的玻璃物品,其特征在于,所述玻璃物品在至少任一个主面上具有防眩层,所述防眩层的玻璃化转变温度Tg为所述玻璃物品的厚度方向剖视图中央部的Tg0以下,对于所述防眩层而言,用激光显微镜对所述防眩层的(101μm×135μm)~(111μm×148μm)的区域进行测定而得到的表面形状中,面的算术平均粗糙度Sa为0.06μm以下,并且面的偏斜度Ssk小于0,所述玻璃物品具有凸部,对于所述凸部而言,关于由利用所述激光显微镜测定的表面形状的XYZ数据而得到的像,通过利用图像处理软件SPIP(Image Metrology公司制造)对所述表面形状进行滤波而得到平滑图像,以从所述表面形状的XYZ数据中减去所述平滑图像的XYZ数据而得到的图像处理面的承载部高度为基准,所述承载部高度+0.01μm处的平均直径(换算为正圆)为0.4μm以上且1.1μm以下。
(13)如(12)所述的玻璃物品,其中,至少任一个主面具有弯曲部。
(14)如(11)~(13)中任一项所述的玻璃物品,其中,将Si与选自由Al、B、Zr、Ti构成的组中的元素X的原子组成比Z定义为X/Si时,所述防眩层的原子组成比Z1与所述厚度方向剖视图中央部的原子组成比Z0之比Z1/Z0为0.9~1.1。
(15)如(11)~(14)中任一项所述的玻璃物品,其中,所述防眩层的由{K/(Li+Na+K)}表示的碱金属的组成比大于所述玻璃物品的厚度方向剖视图中央部的所述碱金属的组成比。
(16)如(11)~(15)中任一项所述的玻璃物品,其中,所述防眩层中含有氟原子(F)或氯原子(Cl)。
发明效果
根据本发明,能够提供防眩性等视觉辨认性优异且耐磨损性高的玻璃物品及其制造方法。
附图说明
图1(a)~(b)为弯曲板(具有弯曲部的玻璃基材)的剖视示意图,图1(a)为具有弯曲部和平坦部的形状,图1(b)为整体为弯曲部的形状。
图2(a)~(b)为说明弯曲板的弯曲深度的图。
图3为以概略的步骤表示通过加热处理(S2)而制作玻璃物品的制造工序的一例的流程图。
图4(a)~(b)为在第1主面具有凹凸层的玻璃构件的剖视示意图,图4(a)为整体为平坦部的形状,图4(b)为具有弯曲部和平坦部的形状。
图5为以概略的步骤表示通过成形工序(S2A)而制作玻璃物品的制造工序的一例的流程图。
图6为以概略的步骤表示成形工序(S2A)的一例的流程图。
图7为表示使用了成形装置的成形工序的情况的示意图。
图8为以概略的步骤表示通过退火工序(S2B)制作玻璃物品的制造工序的一例的流程图。
图9为以概略的步骤表示退火工序(S2B)的一例的流程图。
图10(a)~(b)为玻璃物品的剖视示意图,图10(a)为仅包含平坦部的形状,图10(b)为具有弯曲部和平坦部的形状。
图11为表示玻璃物品和玻璃构件的凸部的平均直径与耐磨损性试验后的光泽度值变化率的关系的图表。
附图标记
1 玻璃构件
10 玻璃物品
2 成形装置
3 玻璃基材
5 凹凸层
50 防眩层
7 平坦部
9 弯曲部
具体实施方式
以下的术语的定义适用于整个本说明书和权利要求书的范围内。
“平坦部”是指,平均曲率半径大于5000mm的部分。
“弯曲部”是指,平均曲率半径为5000mm以下的部分。
“弯曲板(具有弯曲部9的玻璃基材3)”是指如图1中的剖视示意图所示具有第1主面3a、第2主面3b和端面3c且具有至少一个以上弯曲部9的形状。可以列举如图1(a)那样组合了弯曲部9和平坦部7的形状、如图1(b)那样整体为弯曲部9的形状,但只要具有弯曲部9,则没有特别限制。
“弯曲深度”是指在具有弯曲部的玻璃基材的厚度方向剖视图中、连接同一主面中的两个端部的直线和与该直线平行的直线中与弯曲部相切的切线之间的距离。在如图2(a)和(b)所示的弯曲板中,弯曲的方向(在图2中为Z方向)中的、弯曲板的两端间的距离h为弯曲深度。
需要说明的是,在图2(a)中,平坦面为XY面。另外,在图1(b)中,与弯曲的方向(Z方向)正交的面为XY面。
“线的算术平均粗糙度Ra”可以根据JIS B0601:2001(ISO 4287:1997)测定。
“平衡粘度”表示玻璃板的厚度方向剖视图中央部的组成下的粘度。平衡粘度可以根据所测定的粘度范围用梁弯曲法(ISO 7884-4:1987)、纤维伸长法(ISO 7884-3:1987)、平行平板粘度计(ASTMC338-93:2003)、棒式沉降式粘度计(ISO 7884-5:1987)测定。在本发明的实施方式中,平衡粘度基于梁弯曲法(ISO 7884-4:1987)进行测定。
“雾度值”可以根据JIS K 7136:2000使用雾度计(村上色彩研究所公司制造、HR-100型)测定。
“承载部高度”为由用激光显微镜(基恩士(Keyence)公司制造、VK-X100)对(101μm×135μm)~(111μm×148μm)的区域(以下,也称为“观察区域”)进行测定并且利用图像处理软件(Image Metrology公司制造、商品名:SPIP)进行分析而得到的观察区域的表面形状的XYZ数据求出的高度分布直方图中、最优势的高度Z的值。XYZ数据中的高度Z是以观察区域的最低点为基准的高度(从测定高度Z的位置到观察区域内的与被测定物的主面平行且包含最低点的平面的垂线的长度),以下,在没有特别规定基准的情况下的表面形状的高度的含义也是同样的。承载部高度计算时的直方图的刻度(bin)设定为1000。
“图像处理面”是指,关于如上所述由用激光显微镜进行测定时所得到的表面形状的XYZ数据而得到的像,通过利用图像处理软件(Image Metrology公司制造、商品名:SPIP)进行滤波而获得平滑图像,从所述表面形状的XYZ数据中减去所述平滑图像的XYZ数据而得到的面。需要说明的是,在利用激光显微镜进行的观察和测定中,在作为测定对象物的基板具有弯曲部的情况下,使用夹具按压基板的周围,在使其平坦化后的状态下,利用激光显微镜进行观察和测定,得到上述的表面形状的XYZ数据。
用于得到上述“图像处理面”的操作具体而言可以通过以下的(i)~(iv)的步骤实施。
(i)在自定义模式下,进行实际测定的防眩层的表面形状的XYZ数据的倾斜校正,得到将承载部高度校正为0后的表面形状图像。
(ii)对于将所述承载部高度校正为0后的表面形状图像,在“卷积:平滑:设定为平均”、“内核尺寸:X=Y=31、设定为圆形”的条件下,用圆形单元对31个XY数据进行使Z平均化的滤波,得到平缓的凹凸表面形状图像(以下,也称为“平滑图像”)。
(iii)由所述将承载部高度校正为0后的表面形状图像,在阈值水平:0.01μm下对“粒子”进行检测。然后,在图像窗口的测定中,选择“滤波差分”,“形状完全保存”,在滤波器尺寸为51点的条件下进行“将形状轮廓平滑化”的后处理,得到后处理后的表面形状图像(以下,也称为“表面形状”)。
(iv)作为所述平滑图像与所述表面形状的差分,得到“图像处理面”。
(i)的“自定义模式”是用SPIP进行倾斜校正(平坦化)时所显示的模式,具体而言,自动进行以下的4个操作。
(i-1)作为“整面校正法”,选择“平均图形拟合法”,次数设定为3。
(i-2)不选择“处理梯级(ステップ)”。
(i-3)关于“每条线的校正”,选择“无”。
(i-4)作为“Z偏移法”,选择“将承载部高度设定为零”。
进行倾斜校正时,关于用激光显微镜得到的表面形状的XYZ数据,从X和Y的平均分布(平均プロファイル)来计算拟合面,通过从图像中减去所述拟合面而除去图像整体的倾斜、不需要的弯曲。
(ii)中,在将内核尺寸设定为X=Y=31、圆形的情况下,以内接31×31的四边形的八边形,设定替代圆形的框(内核)。滤波中,与内核形状无关,用内核内的所有点的单纯的平均值置换原来的数据。另外,进行滤波时,得到除去了微细的凹凸(平均化)的平滑图像。
SPIP的平均化滤波器在31×31的滤波器的情况下由以下的矩阵运算表示。
某1点:对于XYZ,在以该点为中心得到的圆形(以距离接近的顺序)中抽出961点,将与各点XY对应的Z值进行求和,将该合计值除以961而得到的值作为坐标XY的新的Z值。对面内所有点进行该计算。X方向、Y方向的测定点的间隔各自为71nm。此时,在每从1点移动到相邻1点的同时对所有点求平均,因此分辨率并无降低。
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(iii)中,阈值水平为0.01μm是指对高度为0.01μm以上的粒子(凸部)进行检测。高度以承载部高度为基准。
在后处理中,“保存形状的孔”表示在所检测的粒子的区域内存在高度0.01μm以下的凹部的情况下、不将该凹部部分的面积作为粒子的面积进行计数的操作。
“将形状轮廓平滑化”表示采集粒子的形状轮廓的噪声的操作。
滤波器尺寸表示粒子的形状轮廓的平滑程度,因此该值越大,平滑后的形状轮廓越接近圆。
换言之,通过(iii)的后处理而得到的表面形状是从实际测定数据中除去噪声,并调整凸部的形状轮廓而得到的形状,可以认为是包含实际的第一凸部的凹凸表面形状。
(iv)中,从由(ii)得到的平滑图像中减去由(iii)得到表面形状时,得到“图像处理面”。
一般而言,在具有起伏的表面上分布有凸部的情况下,难以准确地测定该凸部的数量、形状。在上述形状分析中,将平滑图像与表面形状重叠时,将位于平滑图像的表面之上的凸部判断为将具有起伏的表面的起伏消除时的、分布在该表面上的凸部。
“面的偏斜度(Ssk)”为表示利用图像处理软件(Image Metrology公司制造、商品名:SPIP)对上述的激光显微镜测定数据进行分析而得到的高度分布的对称性的值。Ssk小于0表示细小的山谷部多的表面。计算方法根据ISO 25178:2010。
“面的算术平均粗糙度(Sa)”为将同样利用图像处理软件(Image Metrology公司制造、商品名:SPIP)对上述的激光显微镜测定数据进行分析而得到的Ra(线的算术平均粗糙度)扩展到面而得到的参数,表示各点相对于表面的平均面的高度差的绝对值的平均。计算方法根据ISO 25178:2010。
“反射像扩散性指标值R”可以通过以下记载的方法计算。首先,以被测定物表面为基准(设定为0°),从成+45°的方向对被测定物照射光,对由被测定物表面反射的正反射光(称为45°正反射光)的亮度进行测定。接着,同样从成+45°的方向对被测定物照射光,使光接收角度在0°~+90°的范围内变化,测定由被测定物表面反射的全反射光的亮度。通过将它们的测定值代入“反射像扩散性指标值R=(全反射光的亮度-45°正反射光的亮度)/(全反射光的亮度)”的公式,可以求出反射像扩散性指标值R。
“分辨率指标值T”可以通过以下记载的方法算出。从具有第1主面和第2主面的被测定物的第2主面侧,沿与被测定物的厚度方向平行的方向(角度0°的方向)照射第1光,对从第1主面透射的透射光(称为0°透射光)的亮度进行测定。接着,使相对于第1主面的光接收角度在-90°~+90°的范围内变化,测定第1光的从第1主面侧透射的全透射光的亮度。通过将它们的测定值代入“分辨率指标值T=(全透射光的亮度-0°透射光的亮度)/(全透射光的亮度)”的公式,可以求出分辨率指标值T。
“眩光(ギラツキ)指标值S”可以通过以下方式求出。以使得具有第1主面和第2主面的被测定物的第2主面成为苹果公司制造的iPhone4(注册商标)(像素密度326ppi)的显示面侧的方式对其进行配置。接着,从被测定物的第1主面侧进行拍摄,并获得图像。利用软件(I·System公司制造、商品名:EyeScale-4W)对该图像进行分析,将由此输出的ISC-A的值作为眩光(ギラツキ)指标值S。
“60゜镜面光泽度(光泽度值)”可以通过JIS Z8741:1997(ISO2813:1994)中记载的方法,在不消除背面(与形成有凹凸结构的一侧相反侧的面)反射的情况下使用光泽度计(柯尼卡美能达(Konica Minolta)公司制造、MULTI GLOSS 268Plus)测定。
以下,参考附图详细地说明本发明的实施方式。
在本实施方式的玻璃物品的制造方法中,对作为被加热体的玻璃构件,例如以使得其达到600℃以上的温度、以平衡粘度计达到约106.5Pa·s~约1012.5Pa·s的方式进行加热处理。具体而言,所述加热处理可以通过成形工序或退火工序实施。通过所述加热处理,可以将玻璃构件的表面形状形成为所期望的形状,从而所得到的玻璃物品表现出所期望的耐久性和光学特性。
在以下的说明中,将加热处理前的被加热体称为玻璃构件,将加热处理后的玻璃构件称为玻璃物品。
图3为以概略的步骤表示通过加热处理制作玻璃物品的制造工序的一例的流程图。
对于玻璃物品的制造工序而言,首先,准备玻璃构件(玻璃构件准备;S1)。玻璃构件准备(S1)后,对玻璃构件实施成形工序、退火工序等加热处理(加热处理;S2),最后取出玻璃物品(玻璃物品取出;S3)。
<玻璃构件准备;S1>
玻璃构件1如图4(a)~(b)所示具备:具有第1主面3a、第2主面3b和端面3c的玻璃基材3、以及形成于至少任一个主面的凹凸层5。玻璃构件的形状可以为如板状那样厚度均匀的形状,也可以为厚度不均匀的形状,没有特别的限制。
(玻璃基材3)
作为玻璃基材3,例如可以使用:无碱玻璃、钠钙玻璃、钠钙硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、锂铝硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃。从即使厚度较薄也容易通过后述的强化处理引入较大应力、即使较薄也能够得到高强度的玻璃、并且适合作为配置于图像显示装置的视觉辨认侧的物品的观点考虑,优选铝硅酸盐玻璃。
[玻璃组成]
作为玻璃组成的具体例而言,可以列举:在以氧化物基准的摩尔%表示的组成中,含有50%~80%的SiO2、0.1%~25%的Al2O3、3%~30%的Li2O+Na2O+K2O、0~25%的MgO、0~25%的CaO和0~5%的ZrO2的玻璃,但没有特别限制。更具体而言,可以列举以下的玻璃组成。需要说明的是,例如,“含有0~25%的MgO”是指MgO不是必需的,但可以含有不超过25%的MgO。
(i)的玻璃属于钠钙硅酸盐玻璃,(ii)和(iii)的玻璃属于铝硅酸盐玻璃。
(i)在以氧化物基准的摩尔%表示的组成中,含有63%~73%的SiO2、0.1%~5.2%的Al2O3、10%~16%的Na2O、0~1.5%的K2O、0~5%的Li2O、5%~13%的MgO和4%~10%的CaO的玻璃。
(ii)在以氧化物基准的摩尔%表示的组成中,含有50%~74%的SiO2、1%~10%的Al2O3、6%~14%的Na2O、3%~11%的K2O、0~5%的Li2O、2%~15%的MgO、0~6%的CaO和0~5%的ZrO2,且SiO2和Al2O3的含量的合计为75%以下,Na2O和K2O的含量的合计为12%~25%、MgO和CaO的含量的合计为7%~15%的玻璃。
(iii)在以氧化物基准的摩尔%表示的组成中,含有68%~80%的SiO2、4%~10%的Al2O3、5%~15%的Na2O、0~1%的K2O、0~5%的Li2O、4%~15%的MgO和0~1%的ZrO2的玻璃。
(iv)在以氧化物基准的摩尔%表示的组成中,含有67%~75%的SiO2、0~4%的Al2O3、7%~15%的Na2O、1%~9%的K2O、0~5%的Li2O、6%~14%的MgO和0~1.5%的ZrO2,且SiO2和Al2O3的含量的合计为71%~75%、Na2O和K2O的含量的合计为12%~20%,在含有CaO的情况下其含量小于1%的玻璃。
对于玻璃基材3而言,为了适当地进行后述的化学强化处理,优选该玻璃组成中的Li2O和Na2O的含量的合计为12摩尔%以上。此外,随着玻璃组成中的Li2O的含有率增加,玻璃化转变温度下降,成形变得容易,因此Li2O的含有率优选为0.5摩尔%以上,更优选为1摩尔%以上,进一步优选为2摩尔%以上。此外,为了增大表面压应力(Compressive Stress;以下,也简称为CS)层和表面压应力层深度(Depth of Layer;以下,也简称为DOL),优选玻璃组成含有60摩尔%以上的SiO2和8摩尔%以上的Al2O3
此外,对玻璃基材3进行着色并使用时,可以在不妨碍所期望的化学强化特性的实现的范围内添加着色剂(着色成分)。作为着色剂而言,可以列举例如在可见光区域具有吸收的、作为Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Bi、Se、Ti、Ce、Er和Nd的金属氧化物的Co3O4、MnO、MnO2、Fe2O3、NiO、CuO、Cu2O、Cr2O3、V2O5、Bi2O3、SeO2、TiO2、CeO2、Er2O3、Nd2O3等。
在使用着色玻璃作为玻璃基材3的情况下,在玻璃中,以氧化物基准的摩尔百分率表示,可以在7%以下的范围内含有着色成分(选自由Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Bi、Se、Ti、Ce、Er和Nd的金属氧化物构成的组中的至少一种成分)。着色成分超过7%时,玻璃变得容易失透。其含量优选为5%以下,更优选为3%以下,进一步优选为1%以下。另外,玻璃基材3可以适当含有SO3、氯化物、氟化物等作为熔融时的澄清剂。
[玻璃的制造方法]
对可以用作玻璃基材3的平板状玻璃的制造方法进行说明。首先,以成为上述的组成的方式调配各成分的原料,并在玻璃熔融炉中进行加热熔融。通过鼓泡、搅拌、澄清剂添加等使玻璃均质化,通过公知的成形法制作规定厚度的玻璃板,并进行缓冷。作为玻璃的制作方法而言,可以列举例如:浮法、压制法、熔融法、下拉法和辊压法。特别是优选适于大量生产的浮法。另外,除浮法以外的连续制作方法,即,熔融法和下拉法也是优选的。通过任意的制作方法制作成平板状的玻璃板在缓冷后被切割成所期望的尺寸,从而得到平板状玻璃。需要说明的是,在需要更精确的尺寸精度的情况等下,可以对切割后的玻璃板实施后述的研磨·磨削加工、端面加工、开孔加工。由此,在加热工序等中的处理(ハンドリング)中,可以减小破裂、缺陷,并可以提高成品率。此外,玻璃基材3不限于平板状,也可以在一部分中具有弯曲部。
(凹凸层5)
凹凸层5为使反射光散射而带来减小由光源的反射眩光(映り込み)导致的反射光的眩光(眩しさ)的效果的层。凹凸层5可以通过对玻璃基材3本身的至少一个主面进行加工而形成,也可以在至少一个主面通过其它沉积处理方法而形成。作为凹凸层的形成方法,例如可以使用:通过对玻璃基材3的至少一部分进行化学处理或物理处理而实施表面处理,从而形成具有所期望的表面粗糙度的凹凸形状的方法。另外,可以通过涂布或喷雾处理液的沉积处理方法、成形等热处理方法在玻璃基材3的至少一个主面的至少一部分形成凹凸形状。
作为化学处理,具体而言,可以列举实施蚀刻处理(第1蚀刻处理)的方法。蚀刻处理中,例如将作为被处理体的玻璃基材3浸渍于氟化氢与氟化铵的混合溶液、氟化氢与氟化钾的混合溶液、氟化氢与氯化氢的混合溶液等中而进行蚀刻。
作为物理处理,例如可以通过以下方法进行:用加压空气将结晶二氧化硅粉末等喷吹至玻璃基材3的至少一个主面的所谓的喷砂处理、用水将附着有结晶二氧化硅粉末等的刷子润湿,并用它对玻璃基材3的至少一个主面进行研磨等。
其中,可以优选使用作为化学处理的蚀刻处理,这是因为对于玻璃基材3而言,不容易在被处理面上产生微裂纹,不容易产生强度的降低。
此外,优选进行用于调整第1蚀刻处理后的玻璃基材3的凹凸层5的表面形状的第2蚀刻处理。作为第2蚀刻处理而言,例如可以使用:将玻璃基材3浸渍于作为氟化氢水溶液的蚀刻溶液中的方法。蚀刻溶液除了氟化氢以外还可以含有盐酸、硝酸、柠檬酸等酸。通过使蚀刻溶液含有这些酸,不仅可以抑制由玻璃中含有的Na离子、K离子等阳离子成分与氟化氢的反应导致的析出物的局部产生,还可以在处理面内均匀地进行蚀刻。
在进行第1和第2蚀刻处理的情况下,通过调节蚀刻溶液的浓度、玻璃基材3在蚀刻溶液中的浸渍时间等,可以调节蚀刻量,由此可以形成玻璃基材3的凹凸层5的凹凸形状,并调节至所期望的表面粗糙度。另外,在通过喷砂处理等物理表面处理进行凹凸形状的形成的情况下,有时产生裂纹,但通过蚀刻处理可以除去这样的裂纹。
在第1和第2蚀刻处理中,以使得无机氟化物、无机氯化物残留于玻璃基材3表面的方式对玻璃基材3表面进行蚀刻,特别是优选形成Si、Al、Ca、Mg等多价阳离子的无机氟化物。
作为沉积处理方法,可以使用公知的湿式涂布法(喷涂法、静电涂装法、旋涂法、浸涂法、模涂法、幕涂法、丝网涂布法、喷墨法、流动涂布法、凹版涂布法、刮棒涂布法、柔版涂布法、狭缝涂布法、辊涂法)等。
凹凸层5的玻璃化转变温度(Tg)为玻璃构件1的厚度方向剖视图中央部的玻璃化转变温度以下。在后述的加热处理(S2)时不容易在凹凸层5中产生裂纹,可以得到具有优异的光学特性并且表现出耐磨损性的玻璃物品10。特别是在后述的成形工序(S2A)中,由于凹凸层5具有柔软性,因此即使在成形时施加载荷,凹凸层5也会与此相应地变形,从而可以抑制凹凸层的不均等,可以得到外观优异的玻璃物品10。
<加热处理;S2>
对玻璃构件1实施加热处理,例如成形工序(S2A)、退火工序(S2B)。
(成形工序;S2A)
图5为以概略的步骤表示在成形工序(S2A)中进行加热处理的制造工序的一例的流程图。在成形工序(S2A)中,如图6所示,实施:预热(S2A1)、玻璃构件在成形模具等上的载置(S2A2)、对玻璃构件赋予所期望的形状的变形(S2A3)、赋予所期望的形状后的玻璃构件的冷却(S2A4)。对于工序的顺序没有特别限制,例如,可以在载置玻璃构件后实施预热。可以预先通过支撑台、下模、臂等适当的支撑手段支撑玻璃构件1而使其成为可移动的状态。
[预热;S2A1]
将玻璃构件1加热至例如低于软化点的约500℃、以平衡粘度计为1012.5Pa·s以上且1017Pa·s以下。由此,能够事先防止在将玻璃构件1快速加热至软化点附近的情况下产生的破裂等损伤的产生。
[载置;S2A2]
将预热(S2A1)后的玻璃构件1移送至如图7所示的成形装置2中。成形装置2具有:加热器21、成形模具22、外罩23、外模具24和基座25。将玻璃构件1移动或运送至成形模具22上,以使得成形模具22与玻璃构件1的任一个主面或端面接触的方式,将玻璃构件1载置于成形模具22。然后,根据需要,进行用外罩23覆盖成形模具22的周围等准备。需要说明的是,可以在预热前将玻璃构件1载置于成形装置2内,没有特别限制。
加热器21例如以在外罩23上方具有规定的距离的方式配置。加热器21例如可以使用夹套加热器等辐射加热器,没有特别限制。加热器21从外罩23的外侧辐射辐射热而对外罩23进行加热,通过外罩23的蓄热间接地对配置于外罩23的内侧的玻璃构件1进行加热,加热至软化点以上的温度或以平衡粘度计为1012.5Pa·s以上且1017Pa·s以下。
成形模具22具有将玻璃构件1的第2主面3b成形为所期望的形状的成形面。换言之,在成形模具22的成形面上,具有用于得到具有所期望的设计的玻璃物品10的设计面。成形模具22的材质优选为不锈钢等具有耐氧化性的金属板、熔融石英玻璃等玻璃、陶瓷、碳,更优选为熔融石英玻璃等玻璃和碳。熔融石英在高温且氧化气氛下的耐受性高,并且不容易在将要接触的玻璃构件1中形成缺陷,可以得到具有瑕疵较少的表面的玻璃物品10。碳的热导率高,因此可以高效地生产玻璃物品10。需要说明的是,在成形模具22的成形面上可以形成金属、氧化物、碳等覆膜。
覆盖成形模具22的外罩23在维持成形模具22的周边清洁的方面是有效的,例如,可以为不锈钢等金属板。另外,可以为玻璃、玻璃陶瓷等材料,也可以为与成形模具22的材料相同组成的材料。
外模具24可以以包围成形模具22的外周的方式配置,也可以用作用于进行玻璃构件1的位置对准的抵靠物(突き当て)等。外模具24的材质可以为与成形模具22或外罩23相同组成的材料。
对于基座25而言,可以在基座上表面载置成形模具22。基座25的内部可以形成使载置于成形模具22的玻璃构件1吸附于成形面的吸引通路。基座25的材质可以使用不锈钢等金属板、玻璃、陶瓷等,也可以为与成形模具22或外罩23相同组成的材料。
[变形;S2A3]
在将玻璃构件1载置于成形模具22等(S2A2)后,利用加热器21将配置于外罩23的内侧的玻璃构件1加热至例如700℃~750℃的软化点以上的温度、以平衡粘度计为106.5Pa·s~1012.5Pa·s。对于由此而被加热后的玻璃构件1而言,通过后述的变形手段进行变形,制成具有弯曲部的弯曲玻璃等,并赋予所期望的形状。在变形时,玻璃构件1的平衡粘度小于106.5Pa·s时,形成于玻璃构件1的凹凸层5变得难以维持所期望的形状,从而变得难以控制最终得到的玻璃物品的光学特性。需要说明的是,为了最终得到的玻璃物品10具有良好的光学品质、并减小玻璃物品10自所期望的设计尺寸的形状偏差,以平衡粘度计更优选为107Pa·s~1010Pa·s。另外,温度控制在玻璃构件1的不与成形模具22接触的面实施。此外,优选在将要进行温度控制的玻璃构件1的不与成形模具22接触的面具有凹凸层5。通过对玻璃化转变温度Tg较低的凹凸层5进行温度控制,容易形成所期望的防眩层50。
对于可以使用的变形手段而言,从自重成形法、压差成形法(真空成形法)、压制成形法等中,根据最终想要得到的玻璃物品10的形状选择所期望的成形方法即可。
自重成形法为如下方法:将玻璃构件1载置于与玻璃物品10的形状相对应的规定的成形模具22上,然后使玻璃构件1软化,通过重力使玻璃构件1弯曲而适应成形模具22,从而成形为规定的形状。
压差成形法为如下方法:在使玻璃构件1软化的状态下,对玻璃构件1的正面和背面给予压差,使玻璃构件1弯曲而适应模具,从而成形为规定的形状。作为压差成形法的一个方式的真空成形法中,将玻璃构件1设置于与玻璃物品10的形状相对应的规定的成形模具22上,并在玻璃构件1上设置夹模(クランプ金型)等上模,将玻璃构件1的周边密封,然后通过用泵对成形模具22与玻璃构件1之间的空间进行减压而在玻璃构件1的正面和背面给予压差。此时,可以辅助地对玻璃构件1的上表面侧进行加压。
压制成形为如下方法:将玻璃构件1设置于与玻璃物品10的形状相对应的规定的模具(成形模具22、上模)间,在使玻璃构件1软化的状态下,在上下的模具间施加压制载荷(プレス荷重),使玻璃构件1弯曲而适应模具,从而成形为规定的形状。
在这些之中,真空成形法、自重成形作为玻璃物品10成形为规定的形状的方法是优异的,由于可以在玻璃物品10的两个主面中的一个主面不与成形模具接触的情况下成形,因此可以减少划痕、凹坑等的凹凸状缺陷。另外在后者中,变形中的处理温度可以设定为比较低的温度,可以抑制使得玻璃构件1上的使凹凸层5不起作用的损伤。
需要说明的是,除此以外,还可以使用局部加热成形法、与真空成形法不同的压差成形法等,根据成形后的玻璃物品10的形状选择适当的成形方法即可,也可以并用两种以上的成形方法。
作为变形中的加热方法,优选利用辐射加热或对流加热。
辐射加热是指被加热体通过吸收从加热器等热源辐射的能量而被加热的方法。由此,在量产玻璃物品10时,可以实现加热-冷却循环的缩短化,因此可以实现变形的单件工时的缩短化,其结果是可以提高玻璃物品10的生产效率。
对流加热是指被加热体通过气氛气体的对流而被加热的方法。由此,可以使玻璃构件1的面内温度分布均匀化,变得容易控制最终得到的玻璃物品10上的防眩层50的结构,其结果是可以提高玻璃物品10的生产效率。
作为所得到的玻璃物品10的弯曲深度,优选为1000mm以下,更优选为500mm以下,进一步优选为300mm以下。可以在凹凸层5上不产生裂纹的情况下得到作为最终产品的具有具备所期望的特性的防眩层50的玻璃物品。
作为所得到的玻璃物品10的弯曲部的平均曲率半径,优选为5mm以上且5000mm以下,更优选为100mm以上且3000mm以下。即使对凹凸层5实施施加过大的载荷的成形工序(S2A),也可以得到凹凸层5不存在不均的外观优异的玻璃物品10。
[冷却;S2A4]
在使玻璃构件1变形(S2A3)后,为了取出具有通过使凹凸层5的表面形状变化而得到的防眩层50的玻璃物品10,冷却至室温左右等能够处理(ハンドリング)的温度。
如上,完成成形工序(S2A),实施玻璃物品取出(S3),得到赋予了所期望的形状的本实施方式的玻璃物品10。通过蚀刻而形成的微细孔、煅烧通过沉积处理形成凹凸层5时所使用的溶剂或有机物而残留的残留空隙通过成形工序(S2A)而致密化,从而表现出优异的耐擦伤性。一般而言,考虑在使玻璃基材3变形后进行蚀刻,但由于上述的理由无法表现出耐擦伤性。此外,在使玻璃基材3变形后进行蚀刻的情况下,由于该基材的复杂性,因此无法形成均匀的凹凸层5,从而无法得到光学特性。在本发明中得到的玻璃构件1不仅具有耐擦伤性,而且具有优异的均匀的光学特性。
需要说明的是,可以对该玻璃物品10实施后述的退火工序(S2B),在这种情况下,将该玻璃物品10用作玻璃构件1即可。另外此时,也可以在变形(S2A3)后不实施冷却(S2A4)而实施后述的退火工序(S2B)。
(退火工序;S2B)
图8为以概略的步骤表示在退火工序(S2B)中进行加热处理的制造工序的一例的流程图。在退火工序(S2B)中,如图9所示,实施:升温至所期望的温度的升温(S2B1)、将玻璃构件保持在所期望的温度的保温(S2B2)、将保温(S2B2)后的玻璃构件缓慢地冷却的缓冷(S2B3)。可以预先通过支撑台、成形模具、臂等适当的支撑手段支撑玻璃构件1,使其成为能够在升温(S2B1)、保温(S2B2)、缓冷(S2B3)各个处理阶段中移动的状态。
需要说明的是,退火具有能够除去玻璃构件1内的残留应变、残留应力的效果。在通过成形工序(S2A)对玻璃构件1赋予了所期望的形状的情况下,产生较大的残留应力。在具有残留应力的玻璃构件1中,产生强化处理不均匀等不良情况。特别是在如用于车载用显示面板的前面板那样、以成为适合于车内空间的形状的方式进行了变形的大型且厚度薄的玻璃、复杂形状的玻璃中,在玻璃内容易残留残留应力。由于该残留应力的影响,不仅强化处理变得不均匀而产生强度的偏差(バラツキ),而且容易产生因此而导致的光学畸变。因此,通过对玻璃构件1进行退火,除去残留应变,可以得到均质的玻璃。
作为退火工序中的加热方法,优选利用辐射加热或对流加热。使用辐射加热时,在量产玻璃物品10时,可以实现加热-冷却循环的缩短化,因此可以实现退火工序中的单件工时的缩短化,其结果是可以提高的玻璃物品10的生产效率。使用对流加热时,可以使玻璃构件1的面内温度分布均匀化,可以均匀地除去最终得到的玻璃物品10的面内应力,其结果是可以实现个体差异小的玻璃物品10的生产。需要说明的是,可以同时使用辐射加热和对流加热两者。
[升温;S2B1]
在升温中,优选以使得玻璃构件1的平衡粘度为1012.5Pa·s~1017Pa·s的方式进行加热。作为退火工序中的所期望的退火温度而言,例如优选约550℃。
[保温;S2B2]
在保温中,优选将已加热至退火温度的玻璃构件1例如保持10分钟~60分钟。这是为了能够在抑制蠕变变形的同时冷却至室温。根据情况,也可以将保温温度设定为低于升温中的加热温度而实施保温。需要说明的是,“蠕变变形”表示例如以使得玻璃构件1的平衡粘度为1012.5Pa·s~1017Pa·s的方式加热并保持时,随着时间的推移玻璃构件的形状发生变形的现象。
[缓冷;S2B3]
在缓冷中,例如,玻璃构件的降温速度优选为0.3℃/分钟~10℃/分钟,更优选为0.3℃/分钟~5℃/分钟。由此在玻璃构件内不会产生温度分布,因而可以抑制由温度分布导致的残留应力的产生。对于缓冷的终点而言,例如玻璃构件成为室温为止,以平衡粘度计为1017.8Pa·s以上。
如上,通过完成退火工序(S2B)并实施玻璃物品取出(S3),可以得到赋予了所期望的形状的本实施方式的玻璃物品10。
根据上述的加热处理(S2),凹凸层5稍微变化,可以得到密度高的防眩层50。通常,在玻璃构件准备(S1)中,在形成凹凸层5时,凹凸层5成为低密度。这是因为形成了通过蚀刻而形成的微细孔、煅烧通过沉积处理形成凹凸层5时所使用的溶剂或有机物而残留的残留空隙。使用具有这些低密度的凹凸层5的玻璃时,凹凸层5容易磨损,导致耐磨损性等耐久性不足。通过实施本实施方式中的加热处理(S2),可以改善凹凸层5的密度,从而可以得到具有耐磨损性等耐久性的防眩层50。
<玻璃物品10>
将作为本实施方式的玻璃物品10的剖视示意图示于图10。玻璃物品10具有第1主面10a、第2主面10b和端面10c,并且在至少任一个主面上具有如后述的防眩层50。另外,可以在至少任一个主面中的至少一部分具有防眩层50。另外,玻璃物品10可以在至少任一个主面具有弯曲部。
[防眩层50]
具有防眩层50的玻璃物品10可以如前所述通过对形成有凹凸层5的玻璃构件1实施加热处理(S2)而得到。
在防眩层50的表面具有:图像处理面中的承载部高度+0.01μm的高度处的截面中的平均直径(换算成正圆)为0.4μm以上且1.1μm以下的凸部。由此成为强度高的凸部,因此防眩层50表现出高耐磨损性。所述凸部的平均直径(换算成正圆)更优选为0.4μm以上且1μm以下。
防眩层50的面的偏斜度Ssk小于0。Ssk小于0表示防眩层50的表面为断勺形状(スプーンカット形状)的凹凸。在Ssk小于0的范围内,尽可能大(接近0)者表示凹凸平缓,因此防眩层50的耐磨损性提高。面的偏斜度Ssk优选为大于等于-1.2且小于0。这可以进一步实现光学特性和耐擦伤性的兼顾。
防眩层50的面的算术平均高度Sa为0.06μm以下。通过将Sa设定为该范围,防眩层50的耐磨损性提高。防眩层50的面的算术平均高度Sa更优选为0.01μm以上且0.06μm以下,进一步优选为0.02μm以上且0.06μm以下。Sa为比此大的值时,局部地较高的凸部增加,摩擦时容易局部进行磨损,因此耐擦伤性极度变差。具有光泽度值越小Sa越大的倾向,但如果为相同的光泽度值,则Sa小的情况下耐擦伤性变得有利。
防眩层50的玻璃化转变温度Tg为玻璃物品10的厚度方向剖视图中央部的玻璃化转变温度Tg0以下。加热处理(S2)时不容易在防眩层50中产生裂纹,可以得到具有优异的光学特性并且表现出耐磨损性的玻璃物品10。玻璃化转变温度的差(Tg0-Tg)优选为3℃以上,更优选为5℃以上,进一步优选为7℃以上。上限值没有特别限制,优选为20℃以下,更优选为15℃以下。
防眩层50的软化点Tm优选为玻璃物品10的厚度方向剖视图中央部的软化点Tm0以下。在加热处理(S2)时不容易在防眩层50中产生裂纹,可以得到具有优异的光学特性并且表现出耐磨损性的玻璃物品10。软化点的差(Tm0-Tm)优选为3℃以上,更优选为10℃以上,进一步优选为20℃以上。上限值没有特别限制,优选为100℃以下,更优选为60℃以下。
需要说明的是,玻璃化转变温度Tg可以根据JIS-R3103-3(基于热膨胀法的转变温度测定方法)测定,软化点Tm可以根据JIS-R3103-1(玻璃的软化点试验方法)测定。在玻璃化转变温度Tg的测定中,例如可以使用真空理工株式会公司制造的立式热膨胀计(DL-9500型、推杆式)。
将Si与选自由Al、B、Zr、Ti构成的组中的元素X的原子组成比Z设为X/Si时,优选防眩层50的原子组成比Z1与玻璃物品10的厚度方向剖视图中央部的原子组成比Z0之比Z1/Z0为0.9~1.1。由此,即使沉积后述的减反射层等,也不容易成为光学异质层,因此可以得到优异的玻璃物品10。
对于碱金属组成比{K/(Li+Na+K)}(原子组成比)而言,优选防眩层50的碱金属组成比大于玻璃物品10的厚度方向剖视图中央部的碱金属组成比。由此,可以提高防眩层50的耐磨损性,并且与玻璃物品10的厚度方向剖视图中央部相比可以减小折射率,从而可以得到减反射效果。
防眩层50优选含有氟原子(F)或氯原子(Cl),如含有无机氟化物、无机氯化物等。由此,可以减小防眩层50的Tg。另外由于可以得到亲水性,因此防眩层50的最外表面即使变脏也容易水洗。特别是由于亲水性高而优选无机氟化物,特别优选Si、Al、Ca、Mg等多价阳离子的无机氟化物。
通过以上方式,可以得到具有表现出所期望的防眩性且具有耐磨损性优异的凸部的防眩层50的玻璃物品10。
<用途>
本发明的玻璃物品10的用途没有特别限制。作为具体例而言,可以列举:车载用部件(前灯罩、侧视镜、前窗透明基板、侧窗透明基板、后窗透明基板、仪表盘表面、车载用显示器前面板等)、计量表、建筑窗、橱窗、建筑用内部构件、建筑用外部构件、前面板(笔记本型计算机、显示器、LCD、PDP、ELD、CRT、PDA等)、LCD滤色器、触控面板用基板、摄像镜头、CCD用外罩基板、太阳能电池用透明基板(保护玻璃等)、手机视窗、有机EL发光元件部件、无机EL发光元件部件、荧光体发光元件部件、滤光片、照明灯、照明器具的外罩、减反射膜、偏振膜等。
<变形例>
需要说明的是,本发明并不仅限于上述实施方式,在不脱离本发明的要旨的范围内,可以进行各种改良以及设计的变更等,此外,对于本发明的实施时的具体步骤和结构等而言,在能够实现本发明的目的的范围内可以为其它结构等。
玻璃物品10的防眩层50的最外表面的60゜镜面光泽度优选为15%以上且140%以下,更优选为40%以上且130%以下。玻璃物品的防眩层的最外表面的60゜镜面光泽度为防眩效果的指标,如果60゜镜面光泽度为130%以下,则可以充分发挥防眩效果。
玻璃物品10的防眩层50的最外表面的线的算术平均粗糙度Ra优选为0.03μm以上,更优选为0.05μm以上且0.7μm以下,进一步优选为0.07μm以上且0.5μm以下。如果玻璃物品10的防眩层50的最外表面的算术平均粗糙度Ra为0.03μm以上,则可以充分发挥防眩效果,如果为0.7μm以下,则可以充分抑制图像对比度的降低。
玻璃物品10的防眩层50的最外表面的最大高度粗糙度Rz优选为0.2μm以上且5μm以下,更优选为0.3μm以上且4.5μm以下,进一步优选为0.5μm以上且4μm以下。如果玻璃物品10的防眩层50的最外表面的最大高度粗糙度Rz为0.2μm以上,则可以充分发挥防眩效果,如果为5μm以下,则可以充分抑制图像对比度的降低。
玻璃物品10的平坦部的雾度值优选为0.1%以上且50%以下,更优选为0.1%以上且30%以下,进一步优选为0.1%以上且20%以下。如果雾度值为0.1%以上,则可以发挥防眩效果,如果雾度值为50%以下,则在将玻璃物品10作为前面板或各种滤光器而设置于图像显示装置主体的视觉辨认侧的情况下,可以充分抑制图像对比度的降低。
玻璃物品10的弯曲部的雾度值优选为0.1%以上且50%以下,更优选为0.1%以上且30%以下,进一步优选为0.1%以上且20%以下。如果雾度值为0.1%以上,则可以发挥防眩效果,如果雾度值为50%以下,则在将玻璃物品10作为前面板或各种滤光器而设置于图像显示装置主体的视觉辨认侧的情况下,可以充分抑制图像对比度的降低。
在玻璃物品10具有如图10(b)所示的平坦部和弯曲部的情况下,反射像扩散性指标值R之比(弯曲部的反射像扩散性指标值R/平坦部与弯曲部的反射像扩散性指标值R之和)优选为0.3~0.8,更优选为0.4~0.7,进一步优选为0.4~0.6。在高雾度值的情况下,因光的散射而使白色感增强,容易附着阴影,对基于目视的外观均匀性产生影响。如果反射像扩散性指标值R之比为上述的范围,则基于目视的外观均匀性不容易因阴影而受到影响,从而得到优异的外观。
对于玻璃物品10而言,优选雾度值的面内的标准偏差为0~10%,更优选为0~6%。如果为该范围,则从使用者侧对玻璃物品进行视觉辨认时,可以视觉辨认为均质的防眩层,美观性优异。另外,也不会损害由防眩层的凹凸所带来的触感。另外,在将玻璃物品10用作车载用显示面板的前面板时,可以得到从驾驶座进行视觉辨认时的图像均质性,可以实现舒适的操作性。
对于玻璃物品10而言,优选眩光指标值S的面内的标准偏差为0~10%,更优选为0~6%。如果为该范围,则可以无不适感地对液晶等显示画面进行视觉辨认。另外,当将玻璃物品10用作车载用显示面板的前面板时,可以得到从驾驶座进行视觉辨认时的图像均质性,可以实现舒适的操作性。
对于玻璃物品10而言,优选分辨率指标值T的面内的标准偏差为0~10%,更优选为0~6%。如果为该范围,则可以无不适感地对液晶等显示画面进行视觉辨认。另外,当将玻璃物品10用作车载用显示面板的前面板时,可以得到从驾驶座进行视觉辨认时的图像均质性,可以实现舒适的操作性。
另外,可以对玻璃构件1、玻璃物品10(以下,记作被加工物)实施以下的工序·处理。
(磨削·研磨加工)
可以对被加工物的至少一个主面实施磨削·研磨加工。
(开孔加工)
可以在被加工物的至少一部分形成孔。孔可以贯穿被加工物,也可以不贯穿被加工物。开孔加工可以为使用钻头、切割机等的机械加工,也可以为使用氢氟酸等的蚀刻加工,没有特别限制。
(端面加工)
被加工物的端面可以进行倒角加工等处理。在被加工物为玻璃的情况下,优选通过机械磨削进行一般称为R倒角、C倒角的加工,也可以通过蚀刻等进行加工,没有特别限制。另外,也可以预先对玻璃构件进行端面加工,然后经过加热处理而得到玻璃物品。
(强化处理)
作为在被加工物上形成表面压应力层的强化处理方法,可以利用物理强化法、化学强化法。玻璃主面经强化处理的被加工物的机械强度变高。在本构成中,可以采用任意的强化方法,但在想要得到厚度薄且表面压应力(CS)值大的玻璃的情况下,优选通过化学强化法进行强化。
强化处理工序优选在玻璃物品取出(S3)后实施。
[化学强化法]
化学强化法为通过利用略低于450℃的熔融盐将存在于作为被加工物的玻璃的主面的离子半径较小的碱金属离子(典型地为Li离子、Na离子)交换为离子半径更大的碱金属离子(典型地,对于Li离子而言为Na离子,对于Na离子而言为K离子)、从而在玻璃表面形成表面压应力层的处理。化学强化处理可以通过以往公知的方法而实施,一般而言,将玻璃浸渍于硝酸钾熔融盐中。可以在该熔融盐中添加使用约10质量%的碳酸钾。由此可以除去玻璃的表层的裂纹等,得到高强度的玻璃。通过在化学强化时将硝酸银等银成分混合至硝酸钾中,玻璃进行离子交换而在表面上具有银离子,可以赋予抗菌性。另外,化学强化处理不限于1次,例如可以在不同的条件下实施2次以上。
在被加工物的至少一个主面形成了表面压应力层,其表面压应力(CS)值优选为500MPa以上,更优选为550MPa以上,进一步优选为600MPa以上,特别优选为700MPa以上。表面压应力(CS)变高时,强化玻璃的机械强度变高。另一方面,表面压应力(CS)变得过高时,玻璃内部的拉应力变得极高,因此,表面压应力(CS)优选为1800MPa以下,更优选为1500MPa以下,进一步优选为1200MPa以下。
在被加工物的主面形成的表面压应力层的深度(DOL)优选为5μm以上,更优选为8μm以上,进一步优选为10μm以上。另一方面,DOL变得过大时,玻璃内部的拉应力变得极高,因此,表面压应力层的深度(DOL)优选为70μm以下,更优选为50μm以下,进一步优选为40μm以下,典型地为30μm以下。
在被加工物的主面形成的表面压应力(CS)值和表面压应力层的深度(DOL)可以使用表面应力计(折原制作所公司制造、FSM-6000)、通过观察干涉条纹的根数及其间隔而求出。作为FSM-6000的测定光源而言,例如可以使用波长589nm或790nm的光源。需要说明的是,表面压应力也可以利用双折射来测定。在难以进行光学评价的情况下,也可以利用3点弯曲等机械强度评价来推定。另外,在被加工物的内部形成的拉应力(CT;单位MPa)可以使用上述测定的表面压应力(CS;单位MPa)和表面压应力层的深度(DOL;单位μm),通过以下公式计算。
CT={CS×(DOL×10-3)}/{t-2×(DOL×10-3)}
需要说明的是,t(单位mm)为玻璃的板厚。
需要说明的是,在进行强化处理后可以清洗被加工物。例如,作为清洗,除了水洗以外,还可以实施酸处理、碱处理、碱刷清洗。
(功能层处理)
对于被加工物,可以根据需要形成各种功能层。作为功能层而言,可以列举例如:减反射处理层、防污处理层等,也可以并用这些功能层。可以为被加工物的第1主面或第2主面中的任意面。它们优选形成于所得到的玻璃物品10,更优选在强化处理工序后形成。
[减反射处理层]
减反射处理层是指不仅带来降低反射率的效果并减小因光的反射眩光而引起的眩光、而且在用于显示装置的情况下可以提高来源于显示装置的光的透射率、可以提高显示装置的视觉辨认性的层。
在减反射处理层为减反射膜的情况下,优选形成于被加工物的第1主面或第2主面,但并没有限制。作为减反射膜的构成而言,只要能够抑制光的反射则没有限制,例如可以设定为:将波长550nm下的折射率为1.9以上的高折射率层和折射率为1.6以下的低折射率层层叠而得到的构成、或包含在膜基质中混合有中空粒子或孔的波长550nm下的折射率为1.2~1.4的层的构成。
[防污处理层]
防污处理层是指抑制有机物、无机物在表面附着的层、或者带来即使在表面上附着有有机物、无机物的情况下也能够通过擦拭等清洁手段容易地除去附着物的效果的层。
在防污处理层作为防污膜而形成的情况下,优选形成于被加工物的第1主面和第2主面上或其它表面处理层上。作为防污处理层而言,只要能够赋予防污性则没有限制。其中优选包含通过使含氟有机硅化合物进行水解缩合反应而得到的含氟有机硅化合物覆膜。
(印刷层形成)
印刷层可以根据用途通过各种印刷方法、油墨(印刷材料)来形成。作为印刷方法而言,例如可以利用喷雾印刷、喷墨印刷、丝网印刷。通过这些方法,即使是大面积的被加工物也可以良好地印刷。特别是在喷雾印刷中,容易对具有弯曲部的被加工物进行印刷,并且容易调节印刷面的表面粗糙度。另一方面,在丝网印刷中,在较大的被加工物上容易以使得平均厚度变均匀的方式形成所期望的印刷图案。另外,可以使用多种油墨,但是从印刷层的粘附性的观点考虑,优选为相同的油墨。形成印刷层的油墨可以为无机类也可以为有机类。
实施例
对本发明的实施例进行说明。例1~4为实施例,例5和例6为比较例。需要说明的是,本发明不限于以下的实施例。
[板的准备]
对于玻璃基材而言,使用了厚度0.7mm、主面为300mm×300mm的四边形的板状玻璃(DRAGONTRAIL(注册商标)、旭硝子公司制造)。以下,将该玻璃基材的一个主面称为第1主面,将另一个主面称为第2主面。
对玻璃基材进行(1)凹凸层形成、(2)端面的磨削处理,从而制作了玻璃构件。
[玻璃构件]
(1)凹凸层形成
以以下的步骤,通过蒙砂处理(フロスト処理)在玻璃基材的第1主面形成了凹凸层。
首先,将耐酸性的保护膜(以下,简称为“保护膜”)贴合至玻璃基材的不形成凹凸层的一侧的主面(第2主面)。将该玻璃基材浸渍于3质量%的氟化氢水溶液中,对玻璃基材进行蚀刻,除去了附着于第1主面的污渍。接着,将玻璃基材浸渍于15质量%氟化氢、15质量%氟化钾的混合水溶液中,在第1主面实施了蒙砂处理。然后,通过将玻璃基材浸渍于10质量%氟化氢水溶液中而以使得氟化物残留于第1主面的形式形成凹凸层,从而得到了具有凹凸层的玻璃构件。需要说明的是,玻璃化转变温度Tg在玻璃构件的厚度方向剖视图中央部处为593℃、在凹凸层中为583℃~586℃。作为玻璃构件,调节例1~6,以使得其雾度值为约7.1%且60°镜面光泽度(光泽度值)为107%。
(2)端面的磨削处理
将所述玻璃构件切割成100mm×100mm的大小。然后,在玻璃基材的整个外周从玻璃的端面以0.2mm的尺寸进行了C倒角加工。倒角加工中,使用600号的磨石(东京钻石工具制作所公司制造),在磨石的转速为6500rpm、磨石的移动速度为5000mm/分钟的条件下进行了处理。由此,端面的表面粗糙度成为450nm。
将所得到的玻璃构件载置(3)在成形模具上,实施预热·变形·冷却(4),从而制作了玻璃物品。
[玻璃物品]
(3)载置
使用如图7所示的成形模具22,在单曲面结构的Z轴方向上形成了曲率半径为500mm的设计面。使用碳作为成形模具22的材料。如图7所示,以所述第2主面朝下的方式载置了表1所示的例1~4的玻璃构件。
(4)预热·变形·冷却
在所述载置后,对玻璃构件和成形模具整体进行了预热·变形·冷却。在预热中,从室温升温至所期望的温度;在变形中,保持在所期望的温度下;在冷却中,降温至缓冷温度,然后自然冷却至室温。各自的温度条件·时间条件如表1所示。需要说明的是,变形在680℃下实施,以平衡粘度计为约109Pa·s。然后,冷却至室温。在表1所示的条件下对例1~4的玻璃构件进行处理,制作了具有各自的防眩层的玻璃物品。需要说明的是,在第1主面中控制了温度条件。需要说明的是,例5和6为未实施预热·变形·冷却的非加热玻璃。
表1
Figure BDA0001419586520000331
[利用砂纸进行的耐磨损性试验]
将砂纸安装在底面为10mm×10mm的平面金属压头上而制成对样品进行摩擦的摩擦元件。接着,使用所述摩擦元件,用三臂型平面磨损试验机(大荣科学精器制作所制造)进行了耐磨损性试验。具体而言,以使得上述压头的底面与样品的凹凸层或防眩层接触的方式安装在磨损试验机上,放置重物(重り)以使得对摩擦元件的载荷成为1000g,以平均速度3200mm/分钟、单程40mm进行往复滑动。以往复1次摩擦次数为2次的方式进行试验,对摩擦次数100次结束后的试验样品进行了雾度值、光泽度值的测定。作为样品,使用了例1~4的玻璃物品和例5和6的非加热玻璃。
对于例1~4的玻璃物品,将变形后的雾度值、光泽度值、对玻璃物品进行耐磨损试验前后的光泽度值和雾度值的变化量和变化率、耐磨损性试验前的表面形状观察结果示于表2中,对于例5和6的非加热玻璃,将耐磨损试验前后的光泽度值和雾度值的变化量和变化率、耐磨损性试验前的表面形状观察结果示于表2中。
作为表面形状的分析项目,求出了凸部的平均直径、Sa、Ssk。将结果示于表2中。另外,将凸部的平均直径和耐磨损试验前后的光泽度变化率示于图11中。
表2
Figure BDA0001419586520000341
在例1~4中,对于加热后的光泽度值的变化而言,以加热前的玻璃物品的光泽度值的变化量计为+12%以内,以变化率计为+11%以内。
另外可知,如图11所示,凸部的平均直径越小则耐磨损试验前后的玻璃物品的光泽度值的变化率越减小,在1.1μm以下耐磨损性急剧地提高。
凸部直径是对将在“图像处理面”中以承载部高度+0.01μm的高度切出的凸部截面换算为圆时的直径取平均而得到的值,凸部的平均直径减小是指表面的微细的凸部的陡峭性减小,认为通过加热处理,玻璃物品表面的凹凸形状的陡峭性因热而朝着减小的方向变形,由此耐磨损性提高。
如上所述,根据本发明,得到了防眩性等视觉辨认性优异且耐磨损性高的玻璃物品。
详细地且参考特定的实施方式对本发明进行了说明,但对于本领域技术人员而言显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的条件下,可以加入各种变更、修正。
本申请基于2016年9月27日申请的日本专利申请2016-188758和2017年9月1日申请的日本专利申请2017-168596,将其内容作为参考并入本文中。

Claims (14)

1.一种玻璃物品的制造方法,
所述玻璃物品为具有:具备第1主面、第2主面和端面的玻璃基材、以及形成于至少任一个主面的凹凸层的玻璃构件,
所述制造方法的特征在于,
在所述凹凸层的形成工序中,形成凹凸层,所述凹凸层的玻璃化转变温度Tg为所述玻璃构件的厚度方向剖视图中央部的玻璃化转变温度以下,
在所述玻璃构件的成形工序中,以使得该厚度方向剖视图中央部的平衡粘度为106.5Pa·s~1017Pa·s的方式对所述玻璃构件进行加热处理,并且
对所述玻璃物品实施化学强化处理。
2.如权利要求1所述的玻璃物品的制造方法,其中,通过蚀刻处理形成所述凹凸层。
3.如权利要求1或2所述的玻璃物品的制造方法,其中,在所述成形工序中,以使得所述玻璃构件的任意一个主面或端面与成形模具接触的方式载置所述玻璃构件,然后使所述玻璃构件变形。
4.如权利要求3所述的玻璃物品的制造方法,其中,在所述成形工序中,进行所述玻璃构件的不与所述成形模具接触的面的温度控制。
5.如权利要求4所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述玻璃构件的不与所述成形模具接触的面具有所述凹凸层。
6.如权利要求1、2、4和5中任一项所述的玻璃物品的制造方法,其中,通过辐射加热进行所述加热处理。
7.如权利要求1、2、4和5中任一项所述的玻璃物品的制造方法,其中,通过对流加热进行所述加热处理。
8.一种玻璃物品,其为通过权利要求1~7中任一项所述的制造方法制造的玻璃物品,并且其为具有第1主面、第2主面和端面的玻璃物品,其特征在于,
所述玻璃物品在至少任一个主面上具有防眩层,
所述防眩层的玻璃化转变温度Tg为所述玻璃物品的厚度方向剖视图中央部的Tg0以下,并且
形成所述防眩层的凸部的平均直径为0.4μm以上且1.1μm以下,所述防眩层的凸部的平均直径为图像处理面中的承载部高度+0.01μm的高度处的截面中的换算成正圆时的平均直径。
9.如权利要求8所述的玻璃物品,其中,形成所述防眩层的凸部的平均直径为0.79μm以上且1.06μm以下。
10.如权利要求8或9所述的玻璃物品,其中,所述玻璃物品的利用砂纸进行的耐磨损性试验后的光泽度值变化率为11%以下。
11.如权利要求8或9所述的玻璃物品,其中,所述玻璃物品的利用砂纸进行的耐磨损性试验后的光泽度值变化率为9%以上且11%以下。
12.一种玻璃物品,其为通过权利要求1~7中任一项所述的制造方法制造的玻璃物品,并且其为具有第1主面、第2主面和端面的玻璃物品,其特征在于,
所述玻璃物品在至少任一个主面上具有防眩层,
所述防眩层的玻璃化转变温度Tg为所述玻璃物品的厚度方向剖视图中央部的Tg0以下,
对于所述防眩层而言,用激光显微镜对所述防眩层的(101μm×135μm)~(111μm×148μm)的区域进行测定而得到的表面形状中,面的算术平均粗糙度Sa为0.06μm以下,并且面的偏斜度Ssk小于0,
所述玻璃物品具有凸部,对于所述凸部而言,关于由利用所述激光显微镜测定的表面形状的XYZ数据而得到的像,通过利用Image Metrology公司制造的图像处理软件SPIP对所述表面形状进行滤波而得到平滑图像,以从所述表面形状的XYZ数据中减去所述平滑图像的XYZ数据而得到的图像处理面的承载部高度为基准,所述承载部高度+0.01μm处的平均直径以正圆换算时为0.4μm以上且1.1μm以下。
13.如权利要求12所述的玻璃物品,其中,至少任一个主面具有弯曲部。
14.如权利要求12所述的玻璃物品,其中,所述防眩层中含有氟原子或氯原子。
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