JP2016050158A - ガラス物品、及びガラス物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強度を高めることの容易なガラス物品、及びガラス物品の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス物品１１の端部１２は、第１主面１３ａと、第１主面１３ａの反対側に位置する第２主面１３ｂと、第１主面１３ａと第２主面１３ｂとの間に位置する端面１４とを有し、ガラス物品１１の端部１２は、第１主面１３ａと端面１４との間、及び第２主面１３ｂと端面１４との間の少なくとも一方に位置する平坦面１５を有して、ガラス物品１１の厚さＴに対する平坦面１５の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔは、０．３０＜Ｗ／Ｔの関係を満たす。ガラス基板Ｇの端部ＧＥを、ガラス基板Ｇの端部ＧＥが挿入される凹部１６を有し、凹部１６は、ガラス物品１１の端面１４を形成する端面形成部１７と、ガラス物品１１の平坦面１５を形成する平坦面形成部１８とを有する砥石Ｓにより研磨することで得られるガラス物品１１の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス物品、及びガラス物品の製造方法に関する。

ガラス基板の端面を研磨した後に、ガラス基板の主面と端面との境界部分を研磨することで得られたガラス物品が知られている（特許文献１〜３参照）。特許文献３には、ガラス物品の厚さ（板厚）Ｔと、ガラス基板の主面と端面との境界部分を研磨することで形成した平坦面（面取り面）の幅Ｗとの関係が開示されている。詳述すると、特許文献３には、ガラス物品の厚さＴに対する平坦面の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔは、０．０７≦Ｗ／Ｔ≦０．３０の関係を満たすことが好ましい旨が記載されている。また、特許文献３には、比率Ｗ／Ｔが０．０７未満の場合、強度の上昇効果が少なくなり、比率Ｗ／Ｔが０．３０を超える場合、生産性が低下する旨が記載されている。

特開平０９−２７８４６６号公報 特開平０９−２７８４６７号公報 特開２０１１−１４０４０９号公報

本発明は、ガラス物品において強度を高めることの容易なガラス物品、及びガラス物品の製造方法を見出すことでなされたものである。なお、上記特許文献３には、ガラス物品の厚さＴに対する平坦面の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔについて開示されるものの、その比率Ｗ／Ｔが０．３０を超える場合の強度については教示されていない。

本発明の目的は、強度を高めることの容易なガラス物品、及びガラス物品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するガラス物品は、ガラス基板の端部を研磨することで得られるガラス物品であって、前記ガラス物品の端部は、第１主面と、前記第１主面の反対側に位置する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面との間に位置する端面と、前記第１主面と前記端面との間、及び前記第２主面と前記端面との間の少なくとも一方に位置する平坦面と、を有し、前記ガラス物品の厚さＴに対する前記平坦面の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔは、０．３０＜Ｗ／Ｔの関係を満たす。

この構成によれば、ガラス基板の端部の有する微細なチッピングが削減される領域が拡大されることで、ガラス物品の強度が容易に高まると推測される。
上記ガラス物品において、前記ガラス物品の厚さＴに対する前記平坦面の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔは、０．３３≦Ｗ／Ｔの関係を満たすことが好ましい。

上記ガラス物品において、前記平坦面と、前記平坦面に連なる主面とのなす角度は、１０°以上、２０°以下であることが好ましい。
上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、ガラス基板の端部を砥石で研磨することでガラス物品を得る研磨工程を備えるガラス物品の製造方法であって、前記ガラス物品の端部は、第１主面と、前記第１主面の反対側に位置する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面との間に位置する端面と、前記第１主面と前記端面との間、及び前記第２主面と前記端面との間の少なくとも一方に位置する平坦面と、を有し、前記砥石は、前記ガラス基板の端部が配置される凹部を有し、前記凹部は、前記ガラス物品の端面を形成する端面形成部と、前記ガラス物品の平坦面を形成する平坦面形成部とを有する。

この方法によれば、ガラス物品における平坦面と端面とを一種類の砥石を用いた一段階の研磨工程により形成することが可能となる。すなわち、ガラス物品の平坦面を容易に形成することが可能となる。

本発明によれば、ガラス物品の強度を高めることが容易となる。

（ａ）は、実施形態におけるガラス物品を示す部分断面図、（ｂ）は、砥石を示す部分断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ガラス基板の端部が砥石で研磨される研磨工程を説明する部分断面図である。

以下、ガラス物品、及びガラス物品の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
＜ガラス物品＞
図１（ａ）に示すように、ガラス基板の端部を研磨することで得られるガラス物品１１の端部１２は、第１主面１３ａと、第１主面１３ａの反対側に位置する第２主面１３ｂと、第１主面１３ａと第２主面１３ｂとの間に位置する端面１４とを有している。端面１４は、ガラス物品１１の厚さ方向と直交する方向においてガラス物品１１の外方へ突出する曲面（断面視で円弧状の面）から構成されている。端面１４の曲率半径は、ガラス物品１１の厚さＴよりも小さいことが好ましい。

ガラス物品１１の端部１２は、さらに平坦面１５を有している。本実施形態の平坦面１５は、第１主面１３ａと端面１４との間に位置する第１平坦面１５ａと、第２主面１３ｂと端面１４との間に位置する第２平坦面１５ｂとから構成されている。第１平坦面１５ａは、第１主面１３ａと端面１４とに連なり、幅Ｗ１を有している。第２平坦面１５ｂは、第２主面１３ｂと端面１４とに連なり、幅Ｗ２を有している。

ガラス物品１１の厚さＴに対する平坦面１５の幅Ｗ（第１平坦面１５ａの幅Ｗ１又は第２平坦面１５ｂの幅Ｗ２）の比率Ｗ／Ｔ（比率Ｗ１／Ｔ又は比率Ｗ２／Ｔ）は、０．３０＜Ｗ／Ｔの関係を満たしている。この比率Ｗ／Ｔは、０．３３≦Ｗ／Ｔの関係を満たすことが好ましい。この比率Ｗ／Ｔは、Ｗ／Ｔ＜１．００の関係を満たすことが好ましい。なお、平坦面１５の幅Ｗ（第１平坦面１５ａの幅Ｗ１又は第２平坦面１５ｂの幅Ｗ２）は、平坦面１５（第１平坦面１５ａの幅Ｗ１又は第２平坦面１５ｂの幅Ｗ２）の連なる主面１３（第１主面１３ａ又は第２主面１３ｂ）と平坦面１５との境界点Ｐ１と、その平坦面１５と端面１４との境界点Ｐ２とを結ぶ線分の長さを示す。

平坦面１５（第１平坦面１５ａ又は第２平坦面１５ｂ）と、平坦面１５に連なる主面（第１主面１３ａ又は第２主面１３ｂ）とのなす角度は、１０°以上、２０°以下であることが好ましい。第１平坦面１５ａと第２平坦面１５ｂとのなす角度θは、２０°以上、４０°以下であることが好ましい。

次に、ガラス基板について説明する。ガラス基板は、例えば、ダウンドロー法やフロート法等により成形されたガラス原板を割断することで得られる。ガラス原板の割断は、ガラス原板の主面（片面）にスクライブ線を形成し、そのスクライブ線に沿ってガラス原板を割断する常法にしたがって行われる。ガラス基板の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．０５ｍｍ以上、３．００ｍｍ以下である。ガラス基板の一例としては、光電変換パネル用（太陽電池パネル用）のガラス基板が挙げられる。光電変換パネル用のガラス基板（上記ガラス物品１１）の組成は、質量％で、ＳｉＯ_２を４５〜６５％、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜１８％、Ｌｉ_２Ｏを０〜５％、Ｎａ_２Ｏを１〜１０％、Ｋ_２Ｏを０〜１５％、ＭｇＯを０〜１２％、ＣａＯを０〜１２％、ＳｒＯを０〜１８％、ＢａＯを０〜１８％、及びＺｒＯ_２を０〜１０％含むことが好ましい。このような組成を有するガラス基板であれば、加工性が高いため、０．３０＜Ｗ／Ｔの関係を満たすガラス物品１１を高い生産性で容易に製造することができる。

次に、ガラス物品の作用について説明する。
ガラス基板の端部を研磨することで得られるガラス物品１１の端部１２は、平坦面１５を有し、ガラス物品１１の厚さＴに対する平坦面１５の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔは、０．３０＜Ｗ／Ｔの関係を満たしている。この構成によれば、ガラス基板の端部の有する微細なチッピングが削減される領域が拡大されることで、ガラス物品１１の強度が容易に高まると推測される。

＜ガラス物品の製造方法＞
ガラス物品の製造方法は、上記＜ガラス物品＞欄で説明した比率Ｗ／Ｔの関係を満たさないガラス物品にも適用することも有利であるが、上記比率Ｗ／Ｔの関係を満たすガラス物品１１の製造方法として好適である。本実施形態では、図１（ａ）に示されるガラス物品１１を参照しつつ、ガラス物品１１の製造方法について説明する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ガラス物品１１の製造方法は、ガラス基板Ｇの端部を砥石Ｓで研磨することでガラス物品１１を得る研磨工程を備えている。研磨工程に用いられる砥石Ｓは、ガラス基板Ｇの端部ＧＥが配置される凹部１６を有している。砥石Ｓの凹部１６は、ガラス物品１１の端面１４を形成する端面形成部１７と、ガラス物品１１の平坦面１５を形成する平坦面形成部１８とを有している。

砥石Ｓの端面形成部１７は、砥石Ｓの凹部１６における内奥に位置し、ガラス物品１１の端面１４の形状に沿った形状を有している。砥石Ｓの平坦面形成部１８は、端面形成部１７に連なっており、第１平坦面形成部１８ａと、この第１平坦面形成部１８ａに対向する第２平坦面形成部１８ｂとから構成されている。第１平坦面形成部１８ａは、ガラス物品１１の第１平坦面１５ａに沿った形状を有するとともに、第２平坦面形成部１８ｂは、ガラス物品１１の第２平坦面１５ｂに沿った形状を有している。

ガラス基板Ｇの厚さＴＧに対する平坦面形成部１８の幅ＷＧ（第１平坦面形成部１８ａの幅ＷＧ１又は第２平坦面形成部１８ｂの幅ＷＧ２）の比率ＷＧ／ＴＧは、０．３０＜ＷＧ／ＴＧの関係を満たしていることが好ましい。この比率ＷＧ／ＴＧは、０．３３≦ＷＧ／ＴＧの関係を満たすことが好ましい。この比率ＷＧ／ＴＧは、ＷＧ／ＴＧ＜１．００の関係を満たすことが好ましい。なお、平坦面形成部１８の幅ＷＧ（第１平坦面形成部１８ａの幅ＷＧ１又は第２平坦面形成部１８ｂの幅ＷＧ２）は、ガラス基板Ｇが当接される部分とガラス基板Ｇが当接されない部分との境界点ＰＧ１と、平坦面形成部１８（第１平坦面形成部１８ａ又は第２平坦面形成部１８ｂ）と端面形成部１７との境界点ＰＧ２とを結ぶ線分の長さを示す。

砥石Ｓの第１平坦面形成部１８ａと、研磨される際のガラス基板Ｇの第１主面Ｇ１とのなす角度Ｇαは、１０°以上、２０°以下であることが好ましい。砥石Ｓの第２平坦面形成部１８ｂと、研磨される際のガラス基板Ｇの第２主面Ｇ２とのなす角度Ｇβは、１０°以上、２０°以下であることが好ましい。砥石Ｓにおいて、第１平坦面形成部１８ａと第２平坦面形成部１８ｂとのなす角度Ｇθは、２０°以上、４０°以下であることが好ましい。

砥石Ｓは、ガラス基板Ｇと圧接された状態で相対移動されることでガラス基板Ｇを研磨する。砥石Ｓは、回転駆動される回転砥石であってもよいし、往復駆動される往復式の砥石であってもよい。砥石Ｓの有する砥粒としては、例えば、ダイヤモンド砥粒、炭化ケイ素系砥粒、アルミナ系砥粒、窒化ホウ素砥粒等が挙げられる。砥石Ｓは、ガラス基板Ｇの研磨効率を高めるという観点から、回転砥石であることが好ましい。回転砥石としては、例えば、メタルボンドホイール、レジンボンドホイール等が挙げられる。

次に、研磨工程の詳細について説明する。
図２（ａ）に示すように、研磨工程の初期段階では、ガラス基板Ｇの第１主面Ｇ１と端面Ｇ３との境界部分が砥石Ｓの第１平坦面形成部１８ａにより研磨される。また、このとき、ガラス基板Ｇの第２主面Ｇ２と端面Ｇ３との境界部分が第２平坦面形成部１８ｂにより研磨される。研磨工程が進行すると、砥石Ｓの端面形成部１７によりガラス基板Ｇの端面Ｇ３が研磨され、図２（ｂ）に示すように、所定の端部形状を有するガラス物品１１が得られる。なお、研磨工程では、常法にしたがって、冷却液や研磨用スラリーが用いられる。

次に、ガラス物品の製造方法の作用について説明する。
ガラス物品の製造方法における研磨工程において、ガラス物品１１の端面１４の形成する砥石と、ガラス物品１１の平坦面１５を形成する砥石とを用いる場合、複数の砥石の管理が必要になる。また、この場合、研磨工程が複数の砥石を用いた複数段階の工程となる。したがって、研磨工程が煩雑となるおそれがある。この点、上記ガラス物品１１の製造方法によれば、ガラス物品１１における端面１４と平坦面１５とを一種類の砥石Ｓを用いた一段階の研磨工程により形成することが可能となる。すなわち、ガラス物品１１の平坦面１５を容易に形成することが可能となる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）ガラス基板Ｇの端部ＧＥを研磨することで得られるガラス物品１１の端部１２は、第１主面１３ａと、第１主面１３ａの反対側に位置する第２主面１３ｂと、第１主面１３ａと第２主面１３ｂとの間に位置する端面１４とを有している。ガラス物品１１の端部１２は、第１主面１３ａと端面１４との間に位置する第１平坦面１５ａを有している。ガラス物品１１の厚さＴに対する第１平坦面１５ａの幅Ｗ１の比率Ｗ（Ｗ１）／Ｔは、０．３０＜Ｗ（Ｗ１）／Ｔの関係を満たしている。この構成によれば、ガラス物品１１の強度を高めることが容易となる。

（２）ガラス物品１１の厚さＴに対する第１平坦面１５ａの幅Ｗ１の比率Ｗ（Ｗ１）／Ｔは、０．３３≦Ｗ（Ｗ１）／Ｔの関係を満たすことが好ましい。この場合、ガラス物品１１の強度を高めることがさらに容易となる。

（３）第１平坦面１５ａと、その第１平坦面１５ａに連なる第１主面１３ａとのなす角度αは、１０°以上、２０°以下であることが好ましい。このような角度αに設定することで、第１平坦面１５ａの作用効果がより発揮され易くなる。

（４）ガラス物品１１の製造方法は、ガラス基板Ｇの端部ＧＥを砥石Ｓで研磨することでガラス物品１１を得る研磨工程を備えている。ガラス物品１１の端部１２は、第１主面１３ａと、第１主面１３ａの反対側に位置する第２主面１３ｂと、第１主面１３ａと第２主面１３ｂとの間に位置する端面１４とを有している。ガラス物品１１の端部１２は、例えば、第１主面１３ａと端面１４との間に位置する第１平坦面１５ａを有している。研磨工程で用いられる砥石Ｓは、ガラス基板Ｇの端部ＧＥが配置される凹部１６を有している。この凹部１６は、ガラス物品１１の端面１４を形成する端面形成部１７と、ガラス物品１１の第１平坦面１５ａを形成する第１平坦面形成部１８ａとを有している。この製造方法によれば、例えば、ガラス物品１１の第１平坦面１５ａを容易に形成することが可能である。したがって、その第１平坦面１５ａに基づいてガラス物品１１の強度を高めることが容易となる。

（５）本実施形態のガラス物品１１、及びガラス物品１１の製造方法では、ガラス物品１１の第２平坦面１５ｂに基づいてガラス物品の１１の強度を高めることがさらに容易となる。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・前記ガラス物品１１において、第１平坦面１５ａ及び第２平坦面１５ｂのいずれか一方について、前記比率Ｗ／Ｔの関係を満たすように構成してもよい。

・前記ガラス物品１１において、第１平坦面１５ａ及び第２平坦面１５ｂのいずれか一方を省略することができる。すなわち、第１平坦面１５ａ及び第２平坦面１５ｂのいずれか一方を曲面によって構成してもよい。

・ガラス物品１１の端面１４は、上記実施形態のように曲面であることが好ましいが、第１主面１３ａ側に位置する曲面（断面視で円弧状の面）と第２主面１３ｂ側に位置する曲面（断面視で円弧状の面）との間を平坦面（断面視で直線の面）で連結した形状をなすように変更されてもよい。

・前記ガラス物品１１において、第１平坦面１５ａと第１主面１３ａとのなす角度αと、第２平坦面１５ｂと第２主面１３ｂとのなす角度βとは同じ角度であってもよいし、互いに異なる角度であってもよい。

・前記ガラス物品１１における端部１２の構成は、内周端部を有するガラス物品に適用することも可能である。すなわち、その内周端部に前記ガラス物品１１の有する端部１２の構成を適用することで、内周端部の強度を高めることが容易となる。但し、ガラス原板の割断により形成されるとともに、外周端部を有するガラス基板Ｇでは、微細なチッピング等を要因として強度低下が生じ易いため、そうした強度低下を改善する点で、前記ガラス物品１１における端部１２の構成は特に有利である。

・前記ガラス物品１１は、ガラス物品１１の端面１４の形成する砥石と、ガラス物品１１の平坦面１５を形成する砥石とを用いて製造することもできる。
・前記ガラス基板Ｇ（ガラス物品１１）を構成するガラスは、無アルカリガラスであってもよいし、アルカリ成分を含むガラスであってもよい。なお、ガラス物品１１の用途としては、例えば、ディスプレイ用途、タッチパネル用途、光電変換パネル用途、電子デバイス用途、窓ガラス用途、建材用途、及び車両用途が挙げられる。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記ガラス物品の製造方法において、前記ガラス基板の厚さＴＧに対する前記平坦面形成部の幅ＷＧの比率ＷＧ／ＴＧは、０．３０＜ＷＧ／ＴＧの関係を満たすガラス物品の製造方法。

（ロ）前記ガラス物品の製造方法において、前記平坦面形成部と、研磨される際のガラス基板の主面とのなす角度は、１０°以上、２０°以下であるガラス物品の製造方法。

次に、実施例及び比較例について説明する。
実施例１では、図２に示される凹部を有する回転砥石でガラス基板を研磨することにより、表１に示す端部形状を有するガラス物品を製造した。実施例２〜６、及び比較例１では、凹部の形状を変更した回転砥石を用いた以外は、実施例１と同様にしてガラス基板を研磨した。なお、ガラス基板としては、フロート法で製造したガラス原板を９００×１２００ｍｍの寸法に割断することで得られた光電変換パネル用（太陽電池パネル用）のガラス基板を用いた。

各例のガラス物品について、端部から離間した位置を加熱し、熱応力を生じさせることにより破損させる破損試験を行った。このときの破損強度σを求めた。さらに、破損強度σについてワイブルプロット処理した。破損試験及び破損強度σの求め方、ワイブルプロット処理については、特開２０１２−７８１３２号公報及び特開２００９−１３７７８８号公報に記載の方法に準拠して行った。

ワイブルプロット処理の結果に基づき、以下の評価基準でガラス物品の強度を評価した。破損強度σに基づき以下のように評価した。
破損確率５０％における破損強度σが７４０ｋｇ／ｃｍ^２以上の場合：優れる（評価結果：３）
破損確率５０％における破損強度σが７１０ｋｇ／ｃｍ^２以上、７４０ｋｇ／ｃｍ^２未満の場合：良好（評価結果：２）
破損確率５０％における破損強度σが７１０ｋｇ／ｃｍ^２未満の場合：不良（評価結果：１）
各例の評価結果を表１に示す。

表１に示す評価結果から、各実施例のガラス物品は、比較例１のガラス物品よりも強度の観点で有利であることが分かる。

１１…ガラス物品、１２…端部、１３…主面、１３ａ…第１主面、１３ｂ…第２主面、１４…端面、１５…平坦面、１５ａ…第１平坦面、１５ｂ…第２平坦面、１６…凹部、１７…端面形成部、１８…平坦面形成部、１８ａ…第１平坦面形成部、１８ｂ…第２平坦面形成部、Ｇ…ガラス基板、ＧＥ…端部、α，β，θ…角度、Ｓ…砥石、Ｔ…厚さ、Ｗ…幅。

Claims (4)

1. ガラス基板の端部を研磨することで得られるガラス物品であって、
   前記ガラス物品の端部は、
   第１主面と、
   前記第１主面の反対側に位置する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面との間に位置する端面と、
   前記第１主面と前記端面との間、及び前記第２主面と前記端面との間の少なくとも一方に位置する平坦面と、を有し、
   前記ガラス物品の厚さＴに対する前記平坦面の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔは、０．３０＜Ｗ／Ｔの関係を満たすことを特徴とするガラス物品。
2. 前記ガラス物品の厚さＴに対する前記平坦面の幅Ｗの比率Ｗ／Ｔは、
   ０．３３≦Ｗ／Ｔの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のガラス物品。
3. 前記平坦面と、前記平坦面に連なる主面とのなす角度は、１０°以上、２０°以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラス物品。
4. ガラス基板の端部を砥石で研磨することでガラス物品を得る研磨工程を備えるガラス物品の製造方法であって、
   前記ガラス物品の端部は、第１主面と、前記第１主面の反対側に位置する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面との間に位置する端面と、前記第１主面と前記端面との間、及び前記第２主面と前記端面との間の少なくとも一方に位置する平坦面と、を有し、
   前記砥石は、前記ガラス基板の端部が配置される凹部を有し、
   前記凹部は、前記ガラス物品の端面を形成する端面形成部と、前記ガラス物品の平坦面を形成する平坦面形成部とを有することを特徴とするガラス物品の製造方法。