JP2013533838A - イオン交換可能なガラス - Google Patents
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Abstract
Description
D=exp(−3.8965−13240/T)
により与えられ、式中、拡散係数Dは(cm2/秒)で表され、温度Tはケルビン(K)で表される。Na+イオンのK+イオンによる交換が主として行われる温度である、410℃(683K)では、ここに記載されたガラス中のK+イオンの拡散係数は7.8×10-11cm2/秒である。先に与えられた式は、徐冷されたガラスのために導かれる。ここに先に記載したように、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、フュージョンドロープロセスなどのダウンドロープロセスによって形成することができる。フュージョン法により形成されたガラス中のK+イオンの拡散係数は、徐冷されたガラス中のこれらのイオンの拡散係数よりも約1.4倍大きいとみなすことができる。それゆえ、フュージョン法により形成されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラス中のK+イオンの拡散係数は、400℃(673K)で約1.1×10-10cm2/秒であると推測される。ここに記載されたリン含有ガラス中のアルカリ金属イオンの増加した拡散係数により可能となるより速いK+←→Na+のイオン交換速度は、以前は、K+←→Na+のイオン交換よりも低い圧縮応力を生じるNa+←→Li+などのより小さいイオンでしか達成されていなかった。それゆえ、ここに記載された組成により、K+←→Na+イオン交換で達成できる圧縮応力を、Na+←→Li+イオン交換の速度で行うことが可能になる。1つの実施の形態において、ここに記載されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、6時間未満に亘り410℃でKNO3溶融塩浴中に浸漬された場合、少なくとも50μmの深さまで、ガラス中でNa+をK+で交換することができる。いくつかの実施の形態において、ここに記載されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、イオン交換された場合、少なくとも20μmの層の深さおよび少なくとも400MPaの圧縮応力を有する圧縮層を備える。他の実施の形態において、前記ガラスは150μmまでの層の深さまでイオン交換され、さらに他の実施の形態において、前記ガラスは100μmまでの層の深さまでイオン交換される。
110 第1の表面
115 中央部分
120 第2の表面
130 縁
112,122 強化表面層
Claims (10)
- リチウムを含まず、0.1〜10モル%のP2O5および少なくとも5モル%のAl2O3を含むイオン交換可能なアルミノケイ酸塩ガラスであって、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、銅、タリウム、および銀の内の少なくとも1つによりイオン交換可能であり、少なくとも100キロポアズの液相線粘度を有するイオン交換可能なアルミノケイ酸塩ガラス。
- 前記ガラスにおいて、カリウムが少なくとも1.1×10-10cm2/秒の拡散係数を有することを特徴とする請求項1記載のイオン交換可能なアルミノケイ酸塩ガラス。
- 20μmから150μmまでの範囲の深さまでイオン交換され、少なくとも200MPaの圧縮応力を有する外層を有することを特徴とする請求項1記載のイオン交換可能なアルミノケイ酸塩。
- 前記ガラスが少なくとも1種類の一価の金属酸化物改質剤R2Oを含み、P2O5≦[Σ(R2O)−Al2O3]であることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のイオン交換なアルミノケイ酸塩ガラス。
- 56〜72モル%のSiO2、5〜18モル%のAl2O3、0〜15モル%のB2O3、0.1〜10モル%のP2O5、3〜25モル%のNa2O、および0〜5モル%のK2Oを含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスであることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のイオン交換なアルミノケイ酸塩ガラス。
- ガラス物品を強化する方法において、
a. 0.1〜10モル%のP2O5、少なくとも5モル%のAl2O3、および複数の第1の一価の陽イオンを含むイオン交換可能なアルミノケイ酸塩ガラスであって、(cm2/秒)で表される拡散係数D>exp(−3.8965−13240/T)を有し、式中、Tはケルビン(K)で表される温度であるガラスからなるガラス物品を提供する工程、
b. 前記第1の一価の陽イオンの少なくとも一部を、該第1の一価の陽イオンとは異なる第2の一価の陽イオンで、前記ガラス物品において20μmから150μmの範囲の深さまで交換する工程であって、該ガラス物品における前記第1の陽イオンの第2の陽イオンによる交換によって、該ガラス物品の表面に隣接する領域に圧縮応力が生じる工程、
を有してなる方法。 - 前記第1の一価の陽イオンの少なくとも一部を前記第2の一価の陽イオンで交換する工程が、Na+イオンをK+イオンで前記ガラス物品において150μmまでの深さまで交換する工程を含むことを特徴とする請求項6記載の方法。
- 前記イオン交換可能なアルミノケイ酸塩ガラスが、リチウムを含まず、かつ56〜72モル%のSiO2、5〜18モル%のAl2O3、0〜15モル%のB2O3、0.1〜10モル%のP2O5、3〜25モル%のNa2O、および0〜5モル%のK2Oを含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスであることを特徴とする請求項6または7記載の方法。
- 前記ガラスにおいて、カリウムが少なくとも1.1×10-10cm2/秒の拡散係数を有することを特徴とする請求項1記載の
- 前記イオン交換可能なアルミノケイ酸塩ガラスを提供する工程が、前記イオン交換可能なアルミノケイ酸塩ガラスをダウンドロー法により形成する工程を含むことを特徴とする請求項6または7記載の方法。
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