JP2017043534A - 化学強化用ガラス及び化学強化ガラス並びに化学強化ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来と同じ化学強化処理を施しても従来のソーダライムシリケートガラスより強度を向上させることが可能で、かつ失透特性が良好な化学強化用ガラス及びそれを用いた化学強化ガラス並びにその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本願明細書に記載の特定のガラス組成を有する化学強化用ガラスを提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、タブレットＰＣ、ノートＰＣ、スマートフォン及び電子書籍リーダー等の情報機器に備えられたタッチパネルディスプレイのカバーガラス及びタッチセンサーガラス、液晶テレビ及びＰＣモニター等のカバーガラス、自動車インパネ等のカバーガラス、太陽電池用カバーガラス、並びにビルや住宅の窓に用いられる複層ガラス等に用いられる化学強化ガラスの素板ガラスとして好適な化学強化用ガラス及びそれを用いた化学強化ガラス並びにその製造方法に関する。

近年、情報機器は、タブレットＰＣ、スマートフォン及び電子書籍リーダー等に見られるようにタッチパネルディスプレイを備えるものが主流となっている。タッチパネルディスプレイは、ディスプレイ用ガラス基板の上にタッチセンサーガラスとカバーガラスを重ねた構造を有している。また、ＯＧＳ（Ｏｎｅ・ｇｌａｓｓ・ｓｏｌｕｔｉｏｎ）と呼ばれるタッチセンサーガラスとカバーガラスを一体化した構成のものもある。

タッチセンサーガラス、カバーガラス及びＯＧＳのガラスのいずれのガラスも薄く高強度であることが求められており、イオン交換で化学強化処理を施した化学強化ガラスが用いられている。

これらの化学強化ガラスの強化特性は、一般に、表面圧縮応力（ＣＳ；Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ）と圧縮応力深さ（ＤＯＬ；Ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｌａｙｅｒ）で表現されている。通常のソーダライムシリケートガラスを素板ガラスとして化学強化処理を施した場合、一般的にはＣＳが５００〜６００ＭＰａ、ＤＯＬが６〜１０μｍとなる化学強化ガラスが得られる。

また、強度向上のためイオン交換しやすい組成のアルミノシリケートガラスが提案されており、アルミノシリケートガラスを素板ガラスとして同じ化学強化処理を施した場合、ＣＳが７００〜８５０ＭＰａ、ＤＯＬが２０〜１００μｍとなる化学強化ガラスが得られる。

しかしながら、アルミノシリケートガラスは、イオン交換速度は速いが粘性が高いため、生産性が悪く、コストが高くなるという問題があった。

一方、ソーダライムシリケートガラスは、アルミノシリケートガラスに比べて安価である。しかしながら、従来のソーダライムガラスの化学強化ガラスでは、イオン交換速度が遅いため、近年求められているようなガラス強度レベルにＣＳを向上させることが困難であった。そのため、ソーダライムシリケートガラスを使用した化学強化ガラスでガラス強度を向上させることが可能な化学強化処理方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、化学強化処理において、イオン交換を効率的に行うには、ＭｇＯを含有させることが効果的である。ＭｇＯは、アルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）の成分の中では、アルカリイオン交換を促進する効果が最も大きいことが知られている（例えば、特許文献２）。特許文献２は、ＭｇＯが液相温度Ｔ_Ｌ、すなわち失透温度を上昇させる作用を有しているので、これを補うためにＳｒＯを含ませたガラス組成を開示している。

国際公開第２０１３／４７６７６号 日本国特開２０１３−１９３８７７号公報

しかしながら、ＳｒＯはイオン交換を阻害する成分であり、イオン交換性能の向上と失透特性の向上を両立させた組成としては必ずしも十分なものではなかった。

本発明は、従来と同じ化学強化処理を施しても従来のソーダライムシリケートガラスより強度を向上させることが可能で、かつ失透特性が良好な化学強化用ガラス及びそれを用いた化学強化ガラス並びにその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、特定のガラス組成とすることにより、従来のソーダライムシリケートガラスより化学強化特性が良好であり、かつ、失透特性が向上し、かつ従来のソーダライムシリケートガラス並みの粘性で生産性に優れた化学強化用ガラスが得られることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は以下の通りである。
酸化物基準の質量百分率表示で
ＳｉＯ_２を６０〜７２％、
Ａｌ_２Ｏ_３を４．４〜１０％、
ＭｇＯを５〜１０．９％、
ＣａＯを０．１〜５％、
Ｎａ_２Ｏを１４〜１９％、
Ｋ_２Ｏを０〜３％を含有し、
ＲＯが７％以上１１％以下（ＲＯはアルカリ土類金属酸化物、すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの和を示す。）、および、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が０．２０以上、０．４２以下（Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の和を示す。）である化学強化用ガラス。

本発明の化学強化用ガラスは、特定の組成を有し、特に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ及びＭｇＯの含有量、並びにＲＯ及びＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が特定範囲であることにより、従来のソーダライムシリケートガラスよりも化学強化時に強化が入りやすく、失透特性が良好であり、かつ従来のソーダライムシリケートガラス並みの粘性で生産性に優れた化学強化ガラスを提供することができる。

図１は、化学強化用ガラスのＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）の値とＴ_４−Ｔ_Ｌの値の相関関係を示す図である。

＜化学強化用ガラス＞
以下に本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の化学強化用ガラスは、酸化物基準の質量百分率表示でＳｉＯ_２を６０〜７２％、Ａｌ_２Ｏ_３を４．４〜１０％、ＭｇＯを５〜１０．９％、ＣａＯを０．１〜５％、Ｎａ_２Ｏを１４〜１９％、Ｋ_２Ｏを０〜３％を含有し、ＲＯが７％以上１１％以下、および、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が０．２０以上、０．４２以下であることを特徴とする。ここで、「化学強化用ガラス」とは、イオン交換可能なガラスであり、化学強化処理に適したガラスを指す。

本実施形態の化学強化用ガラスにおいて、ガラス組成を前記範囲に限定した理由を以下に説明する。

ＳｉＯ_２は、ガラス微細構造の中で網目構造を形成する成分として知られており、ガラスを構成する主要成分である。ＳｉＯ_２の含有量は、６０％以上であり、好ましくは６２％以上、より好ましくは６３％以上、さらに好ましくは６４％以上である。また、ＳｉＯ_２の含有量は、７２％以下であり、好ましくは７０％以下、より好ましくは６９％以下である。ＳｉＯ_２の含有量が６０％以上であるとガラスとしての安定性及び耐候性の点で優位である。一方、ＳｉＯ_２の含有量が７２％以下であると溶解性及び成形性の点で優位である。

Ａｌ_２Ｏ_３は化学強化におけるイオン交換性能を向上させる作用があり、特にＣＳを向上する作用が大きい。ガラスの耐候性を向上する成分としても知られている。また、フロート成形時にボトム面からの錫の浸入を抑制する作用がある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、１％以上であり、好ましくは３％以上、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは４．４％以上、特に好ましくは５％以上である。また、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、１０％以下であり、より好ましくは９％以下、さらに好ましくは８％以下、特に好ましくは７％以下である。

Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が１％以上であると、イオン交換により、所望のＣＳ値が得られ、また、錫の浸入を抑制する効果が得られる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が１０％以下であると、ガラスの粘性が高い場合でも失透温度が大きくは上昇しないため、ソーダライムガラス生産ラインでの溶解、成形の点で優位である。

ＭｇＯは、ガラスを安定化させる成分であり、必須である。ＭｇＯの含有量は、５％以上、好ましくは６％以上、より好ましくは７％以上、さらに好ましくは８％以上である。また、ＭｇＯの含有量は、１２％以下であり、好ましくは１０．９％以下、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは９％以下である。ＭｇＯの含有量が５％以上であると、ガラスの耐薬品性が良好になる。高温での溶解性が良好になり、失透が起こり難くなる。一方、ＭｇＯの含有量が１２％以下であると、失透の起こりにくさが維持され、十分なイオン交換速度が得られる。

ＣａＯはガラスを安定化させる成分であり、必須である。ＣａＯはアルカリイオンの交換を阻害する傾向があるため、ＤＯＬを大きくしたい場合は含有量を減らすことが好ましい。ＣａＯの含有量は０．１％以上、好ましくは０．５％以上、より好ましくは０．８％以上である。ＣａＯを含有する場合の量は、５％以下であり、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下である。ＣａＯの含有量が５％以下であると、十分なイオン交換速度が保たれ、所望のＤＯＬが得られる。
一方、耐薬品性を向上させるためには、０．５％以上、好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３％以上含有することが好ましい。

Ｎａ_２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させる必須成分であり、ＣＳの低下を抑制しつつＤＯＬを深くする作用がある。またガラスの高温粘性と失透温度を下げ、ガラスの溶解性、成形性を向上させる成分である。Ｎａ_２Ｏの含有量は、１３％以上であり、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｎａ_２Ｏの含有量は、１９％以下であり、好ましくは１８％以下、より好ましくは１７％以下である。

Ｎａ_２Ｏの含有量が１３％以上であると、イオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することができる。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が１９％以下であると、十分な耐候性が得られる。

Ｋ_２Ｏは必須ではないが、イオン交換速度を増大しＤＯＬを深くする効果があるため含有してもよい。一方、Ｋ_２Ｏが多くなりすぎると十分なＣＳが得られなくなる。Ｋ_２Ｏを含有する場合の量は、５％以下であり、好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。Ｋ_２Ｏの含有量が５％以下であると、十分なＣＳが得られる。

ＳｒＯは必須ではないが、失透特性を向上する効果があるため、含有してもよい。一方、ＳｒＯが多くなりすぎると十分なＤＯＬが得られなくなる。ＳｒＯを含有する場合の量は３％以下であり、好ましくは２％以下、より好ましくは１％未満である。ＳｒＯの含有量が３％以下であると十分なＤＯＬが得られる。

ＢａＯは必須ではないが、失透特性を向上する効果があるため、含有してもよい。一方、ＢａＯが多くなりすぎると十分なＤＯＬが得られなくなる。ＢａＯを含有する場合の量は２％以下であり、好ましくは１％以下である。ＢａＯの含有量が２％以下であると十分なＤＯＬが得られる。

ＲＯ（ここでＲＯはアルカリ土類金属酸化物、すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの和）は、溶融性を向上させる成分であるとともに、Ｔｇと歪点の調節に有効な成分である。ＲＯの含有量は好ましくは５．１％以上であり、より好ましくは７％以上であり、さらに好ましくは８％以上であり、最も好ましくは９％以上である。また、好ましくは１１％以下であり、より好ましくは１０．５％以下であり、さらに好ましくは１０．３％以下である。ＲＯが５．１％以上であることにより溶解性を向上することができる。また、ＲＯが１１％以下であることにより失透特性を向上することができる。

本願の発明者は、失透特性とＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）（ここでＲ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の和）の相関性を解析した結果、図１に示すような相関関係にあることを見出した。図１のＴ_４とは粘性が１０^４ｄＰ・ｓとなる温度、Ｔ_Ｌとは失透温度を示すので、Ｔ_４−Ｔ_Ｌは失透特性を示す。

ガラス成形を行う場合は、Ｔ_４−Ｔ_Ｌは−５０℃以上であることが好ましく、−３０℃以上であることがより好ましく、−１０℃以上であることがさらに好ましい。特に、フロート法などで失透の可能性なしに製造するためには、０℃以上であることが好ましく、１０℃以上であることがより好ましく、２０℃以上であることがさらに好ましい。

図１に示すように、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）の値が０．４２を超えると、Ｔ_４−Ｔ_Ｌは０℃未満となり、失透しやすくなる。したがって、本発明の化学強化ガラスにおいて、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）の値が０．４２以下であり、好ましくは０．４１以下であり、より好ましくは０．４０以下であり、さらに好ましくは０．３９以下である。また、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）の値は、０．２０以上であり、好ましくは０．２５以上であり、より好ましくは０．３０以上、最も好ましくは０．３５以上である。ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）の値が０．２０以上であると、熱膨張係数（ＣＴＥ）を低く抑えることができる。

熱衝撃に対する耐性を高くするため、ＣＴＥは１５０×１０^−７℃^−１以下であることが好ましく、１２０×１０^−７℃^−１以下であることがより好ましく、１００×１０^−７℃^−１以下であることがさらに好ましい。

高温粘性はガラス製造の指標となる物性値であり、ガラスの溶解温度の指標として粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ_２）を設定した。Ｔ_２は、原料の溶解性と製造設備の寿命や製造コストのバランスの観点から１５５０℃以下が好ましく、１５３０℃以下がより好ましく、１５１０℃以下がさらに好ましい。

成形を行う温度の指標として、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ_４）を設定した。フロート法による成形では、Ｔ_４は、失透温度Ｔ_Ｌよりも高いと、成形する際に失透が生じにくくなるため、Ｔ_４は高い方がよい。１０００℃以上が好ましく、１０２０℃以上がより好ましく、１０４０℃以上がさらに好ましく、１０６０℃以上が最も好ましい。一方、高過ぎるとフロートバスの寿命を短くし、製造コストの上昇となるので好ましくない。Ｔ_４は１１３０℃以下が好ましく、１１１０℃以下がより好ましく、１０９０℃以下がさらに好ましい。

この他、ガラスの溶融の清澄剤として、硫酸塩、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。本発明のガラスは本質的に以上で説明した成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は４％以下であることが好ましく、より好ましくは１％以下、典型的には０．５％以下である。以下、上記その他成分について例示的に説明する。

Ｂ_２Ｏ_３は高温での溶融性またはガラス強度の向上のために、４％以下の範囲で含有してもよい。好ましくは１％以下である。一般的には、Ｎａ_２ＯまたはＫ_２Ｏのアルカリ成分とＢ_２Ｏ_３を同時に含有すると揮散が激しくなり、煉瓦を著しく浸食するので、Ｂ_２Ｏ_３は実質的に含有しないことが好ましい。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、自然界及び生産ラインのあらゆるところに存在するため、その含有量をゼロにすることが極めて困難な成分である。酸化状態にあるＦｅ_２Ｏ_３が黄色の着色原因となり、還元状態にあるＦｅＯが青色の着色原因となることが知られており、両者のバランスでガラスは緑色に着色することが知られている。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量は典型的には０．００５％以上であり、着色を抑えるためには１％以下、より好ましくは０．２％以下であることが好ましい。Ｆｅ_２Ｏ_３が１％以下であることによって、ガラスが着色することを回避できる。

ＴｉＯ_２は、天然原料中に多く存在し、黄色の着色源となることが知られている。ＴｉＯ_２を含有する場合の量は、１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．２％以下である。ＴｉＯ_２の含有量が１％以下であることでガラスが黄色味を帯びる現象を回避できる。

ＺｎＯはガラスの高温での溶融性を向上するために、たとえば２％まで含有してもよい。しかし、フロート法で製造する場合には、フロートバスで還元され製品欠点となるので含有しないことが好ましい。

ＺｒＯ_２はＣＳの向上のために、４％以下の濃度で含有してもよい。ＺｒＯ_２を含有する場合の量は２％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。ＺｒＯ_２が４％で以下であることで失透温度の上昇を回避できる。

Ｌｉ_２ＯはＴｇを低くして応力緩和を起こりやすくし、その結果安定した表面圧縮応力層を得られなくする成分であるので含有しないことが好ましく、含有する場合であってもその含有量は１％未満であることが好ましく、より好ましくは０．１％以下、特に好ましくは０．０１％未満である。

本実施形態の化学強化用ガラスは、通常、板形状をしているが、平板でも曲げ加工を施したガラス板でもよい。本実施形態の化学強化用ガラスは、フロート法、フュージョン法、スロットダウンドロー法など、既知のガラス成形方法によって平板形状に成形されたガラス板である。

本実施形態の化学強化用ガラスは、既存の成形法で成形可能な寸法を有する。すなわち、フロート法で成形すれば、フロート成形幅の連続したリボン状のガラスが得られる。また、本実施形態の化学強化用ガラスは、最終的には使用目的に適した大きさに切断される。

すなわち、タブレットＰＣまたはスマートフォン等のディスプレイの大きさであったり、ビルまたは住宅の窓ガラスの大きさとなる。本実施形態のガラスは、一般的には矩形に切断されているが、円形または多角形などの他の形状でも問題なく、穴あけ加工を施したガラスも含まれる。

＜化学強化処理＞
化学強化処理は、従来公知の方法によって行うことができる。また、化学強化処理の前に、用途に応じた形状加工、例えば、切断、端面加工及び穴あけ加工などの機械的加工を行うことが好ましい。

化学強化処理により、大きなイオン半径のアルカリ金属イオン（典型的には、Ｋイオン）を含むアルカリ金属塩（例えば、硝酸カリウム塩）の融液に浸漬などによって、ガラス基板を接触させることにより、ガラス基板中の小さなイオン半径の金属イオン（典型的には、Ｎａイオン）が大きなイオン半径の金属イオンと置換される。

化学強化処理は、例えば、３３０〜５５０℃の硝酸カリウム溶融塩中にガラス板を５分〜２０時間浸漬することによって行うことができる。イオン交換条件は、ガラスの粘度特性や、用途、板厚、ガラス内部の引っ張り応力等を考慮して最適な条件を選択すればよい。

イオン交換処理を行うための溶融塩としては、例えば、硝酸カリウム塩、硫酸カリウム塩、及び塩化カリウム塩等のアルカリ硝酸塩、アルカリ硫酸塩及びアルカリ塩化物塩などが挙げられる。これらの溶融塩は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。また、化学強化特性を調整するために、ナトリウムを含む塩を混ぜてもよい。

本発明において、化学強化処理の処理条件は、特に限定されず、ガラスの特性及び溶融塩等を考慮して最適な条件を選択すればよい。

＜化学強化ガラス＞
本発明の化学強化用ガラスを化学強化して得られる化学強化ガラス（以下、本発明の化学強化ガラスともいう。）は、イオン交換処理によって表面に圧縮応力層を備える。表面圧縮応力は３００ＭＰａ以上であることが好ましく、５００ＭＰａ以上であることがより好ましい。

また、化学強化ガラスの使用時に表面圧縮応力層の深さを超える傷がつくとガラスの破壊につながるため、表面圧縮応力層は深い方が好ましく、１０μｍ以上であることが好ましく、１２μｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは１４μｍ以上である。また、化学強化処理後の切断を可能とするためには、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましい。

なお、本発明の化学強化ガラスの表面圧縮応力層の深さ及び表面圧縮応力値は、表面応力計（例えば、折原製作所製ＦＳＭ−６０００）等を用いて測定することができる。

本発明の化学強化ガラスは、ナトリウムイオン、銀イオン、カリウムイオン、セシウムイオン及びルビジウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも１種を表面に有することが好ましい。このことにより、表面に圧縮応力が誘起されガラスが高強度化される。また、銀イオンを表面に有することで、抗菌性を付与することができる。

本発明の化学強化用ガラスを化学強化することにより、化学強化ガラス製品を得ることができる。化学強化ガラス製品としては、ディスプレイ装置などのカバーガラス並びにディスプレイのガラス基板が挙げられる。

本発明の化学強化ガラスの用途は、特段限定されない。高い機械的強度を有することから、落下による衝撃や、他の物質との接触が予想される箇所への使用に好適である。

具体的には、例えば、携帯電話機（スマートフォン等の多機能情報端末を含む。）、ＰＨＳ、ＰＤＡ、タブレット型端末、ノート型パーソナルコンピューター、ゲーム機、携帯音楽・動画プレーヤー、電子ブック、電子端末、時計、カメラまたはＧＰＳ等のディスプレイ部分用のカバーガラス、及びこれらの機器のタッチパネル操作用モニターのタッチセンサーガラス、電子レンジ、オーブントースター等の調理器のカバーガラス、電磁調理器等のトッププレート、メーター、ゲージ等の計器類のカバーガラス並びにコピー機またはスキャナ等の読み取り部分用のガラス板等の機械または機器類の保護用途がある。

また、例えば、ビル、住宅、車両、船舶、航空機等の窓用ガラス、家庭用または産業用の照明機器、信号、誘導灯、電光掲示板のカバーガラス、ショーケース及び防弾ガラス等の用途が挙げられる。太陽電池保護用のカバーガラス及び太陽電池の発電効率を高めるための集光用のガラス材の用途が挙げられる。

また、例えば、水槽、皿やコップ等の食器、びん又はまな板等の各種の調理器具、食器棚、冷蔵庫の棚板及び壁、屋根または仕切り等の建材としての用途が挙げられる。

これらの用途に加え、化学強化処理を終えて製造される化学強化ガラスは、液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の各種画像表示装置に組み込まれるディスプレイ用ガラス材として最適である。

以下に本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

［化学強化用ガラスの作成］
表１及び表２の例１〜２３についてＳｉＯ_２からＫ_２Ｏまでの欄に質量百分率表示で示す組成になるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩または硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして９００ｇとなるように秤量した。ついで、混合した原料を白金製るつぼに入れ、１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、４時間溶融し、脱泡、均質化した。

得られた溶融ガラスを型材に流し込み、Ｔｇ＋３０℃の温度で１時間保持した後、１℃／分の速度で室温まで冷却し、ガラスブロックを得た。このガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、サイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚みが１ｍｍである板状ガラス（化学強化用ガラス）を得た。このガラスの比重、Ｔｇ、Ｔ_２、Ｔ_４、Ｔ_Ｌ及びＣＴＥを測定した。その結果を表１及び表２に示す。

得られた化学強化用ガラスを４２５℃の９７．８％ＫＮＯ_３、２．２％ＮａＮＯ_３溶融塩中に２時間３０分浸漬して化学強化処理することにより化学強化ガラスを得た。化学強化処理後の各ガラスについて、ＣＳ及びＤＯＬを測定した。その結果を表１及び表２に示す。

［評価方法］
（１）比重
比重はアルキメデス法で測定した。表１及び表２中のカッコ内の数値は、計算値を示す。計算値については、比重の測定値とガラス組成から線形回帰式を作成して、計算により求めた。
（２）ガラス転移点（Ｔｇ）
ガラス転移点はＴＭＡにより測定した。表１及び表２中のカッコ内の数値は、計算値を示す。計算値については、Ｔｇの測定値とガラス組成から線形回帰式を作成して、計算により求めた。
（３）高温粘性
粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ_２）、粘度が１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ_４）は回転式粘度計を用いて測定した。表１及び表２中のカッコ内の数値は、計算値を示す。計算値については、Ｔ_２及びＴ_４の測定値とガラス組成から線形回帰式を作成して、計算により求めた。
（４）ＣＴＥ
ＣＴＥはＪＩＳ Ｒ １６１８：２００２に基づき、ガラス転移点（Ｔｇ）の測定と同時に熱膨張計（ブルカー・エイエックスエス社製、ＴＤ５０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度で測定し５０〜３５０℃の平均線熱膨張係数を求めた。表１及び表２中のカッコ内の数値は、計算値を示す。計算値については、ＣＴＥの測定値とガラス組成から線形回帰式を作成して、計算により求めた。
（５）失透温度（Ｔ_Ｌ）
失透温度は、ガラスを乳鉢で２ｍｍ程度のガラス粒に粉砕し、このガラス粒を白金ボートに並べて置き、温度傾斜炉中において５℃刻みで２４時間熱処理した。結晶が析出しているガラス粒の温度の最高値を失透温度とした。
（６）表面圧縮応力（ＣＳ）及び圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）
表面圧縮応力及び圧縮応力層深さは、折原製作所社製表面応力計ＦＳＭ−６０００にて測定した。表１及び表２中のカッコ内の数値は、計算値を示す。計算値については、ＣＳ及びＤＯＬの測定値とガラス組成から線形回帰式を作成して、計算により求めた。

表１及び表２中、例１、４、６〜１５が実施例、例１７〜２３が比較例、例２、３、５、１６が参考例である。
表１及び表２に示す結果から以下の考察が得られた。

各実施例で調整した本発明の化学強化用ガラスは、特にＡｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ及びＭｇＯの含有量、並びにＲＯ及びＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が特定範囲であることにより、化学強化によるＤＯＬ値を効果的に向上させることができ、Ｔ_４−Ｔ_Ｌが高く、失透特性を向上させることができることが分かる。

これに対し、比較例の例１７、１８、２１及び２２の化学強化用ガラスは、ＭｇＯが少なく、ＣａＯが多い組成となっている。このため、例１７、１８、２１及び２２の化学強化用ガラスを化学強化処理した化学強化ガラスは、ＤＯＬが低く、化学強化により強化が入りにくいガラスであることが分かる。

比較例の例１９及び２０の化学強化用ガラスは、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）の値が、いずれも０．４３であり、０．４２を超えている。このため、例１９及び２０の化学強化用ガラスのＴ_４−Ｔ_Ｌの値は、例１９が−１２２℃、例２０が−１３４℃でいずれも０℃未満となっており、失透特性が悪かった。

比較例の例２３の化学強化用ガラスは、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が、１２．８％であり、１０％を超えている。このため、例２３の化学強化用ガラスのＴ_２は、１６０１℃と高い値を示し、粘性が高くなっている。

また、実施例の例１５及び比較例の例１７〜２２の化学強化用ガラスは、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が０．４１より大きく、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が０．４０より小さい実施例の例１、４、６〜１１と比較して、Ｔ_４−Ｔ_Ｌの値が低かったことから、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）の値は、０．４０以下がより好ましい。

さらに、実施例の例１５及び比較例の例１７〜２２の化学強化用ガラスは、ＲＯが１１％を超えており、ＲＯが１１％以下である実施例の例１、４、６〜１１と比較して、Ｔ_４−Ｔ_Ｌの値が低かったことから、ＲＯは１１％以下とすることがより好ましい。

本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理にすることにより得られる本発明の化学強化ガラスは、ディスプレイ装置、特にタッチパネルディスプレイのカバーガラスなどに利用できる。また、ビル住宅用の複層ガラスや太陽電池基板などにも利用することができる。

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお本出願は、２０１４年３月２８日付で出願された日本特許出願（特願２０１４−０７００９８）に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (13)

1. 酸化物基準の質量百分率表示で
   ＳｉＯ_２を６０〜７２％、
   Ａｌ_２Ｏ_３を４．４〜７％、
   ＭｇＯを５〜１０．９％、
   ＣａＯを０．１〜５％、
   Ｎａ_２Ｏを１４〜１９％、
   Ｋ_２Ｏを０〜３％含有し、
   ＲＯが７％以上１１％以下（ＲＯはアルカリ土類金属酸化物、すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの和を示す。）、および、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が０．２０以上、０．４２以下（Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の和を示す。）
   である化学強化用ガラス。
2. ＭｇＯを６％以上含有する請求項１に記載の化学強化用ガラス。
3. 酸化物基準の質量百分率表示で
   ＳｉＯ_２を６２〜７２％、
   Ａｌ_２Ｏ_３を４．４〜１０％、
   ＭｇＯを７〜１０．９％、
   ＣａＯを０．１〜５％、
   Ｎａ_２Ｏを１４〜１９％、
   Ｋ_２Ｏを０〜３％含有し、
   ＲＯが７％以上１１％以下（ＲＯはアルカリ土類金属酸化物、すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの和を示す。）、および、ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が０．２０以上、０．４２以下（Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の和を示す。）
   である化学強化用ガラス。
4. ＲＯ／（ＲＯ＋Ｒ_２Ｏ）が０．４０以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
5. Ａｌ_２Ｏ_３を５％以上含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
6. ＭｇＯを１０％以下含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
7. Ｂ_２Ｏ_３を０〜４％、Ｆｅ_２Ｏ_３を０〜１％、ＴｉＯ_２を０〜１％を含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
8. 粘度が１０^２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１５５０℃以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
9. フロートガラスである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の化学強化用ガラスが化学強化された、化学強化ガラス。
11. 表面圧縮応力が３００ＭＰａ以上である請求項１０に記載の化学強化ガラス。
12. 圧縮応力深さが１０μｍ以上である請求項１０又は１１に記載の化学強化ガラス。
13. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の化学強化用ガラスをイオン交換処理する化学強化工程を含む化学強化ガラスの製造方法。

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