JP2018505117A - 化学強化可能なガラス板 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガラスの全重量を基準として表した重量パーセント値の単位で：６５≦ＳｉＯ２≦７８％；８≦Ｎａ２Ｏ≦１５％；１≦Ｋ２Ｏ＜６％；１≦Ａｌ２Ｏ３＜６％；２≦ＣａＯ＜１０％；０≦ＭｇＯ≦６％；および０．１〜０．７の範囲のＫ２Ｏ／（Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）比を含むホウ素フリー、ストロンチウムフリー、およびリチウムフリーのガラス組成を有するガラス板に関する。本発明は、電子デバイス用途での使用により適した容易に化学強化可能なソーダ石灰シリカ型ガラス組成物に相当する。【選択図】図１

Description

本発明は、化学強化／強化が可能なガラス板に関する。特に、本発明は、容易に化学強化／強化が可能であり、安価で製造が容易なガラス板に関する。

化学強化ガラス板は、輸送（すなわち航空、自動車）、建物／建築、およびディスプレイ産業などの、モノリス形態または積層形態で機械的抵抗性が必要となる／義務づけられる特殊なガラス取り付け作業における用途がますます見出されている。そのような用途の中で、ディスプレイ産業は、携帯電話、スマートフォン、ＴＶ、コンピュータ、デジタルカメラなどの多数の電子デバイスの保護／カバーガラス、表示ウィンドウ、または（タッチ）スクリーンとしての化学強化透明ガラス板の要求に応じて、過去数年で巨大市場となっている。実際、これらのデバイスの多くが携帯型であるので、使用されるガラスは、多数の機械的送信が要求され、したがって使用中および輸送中の擦り傷または衝撃などの衝撃および／または損傷に耐えられることが非常に望ましい。化学強化はディスプレイの分野においてより重要であり、その理由は、このような分野は薄い厚さ（１ｍｍ未満の薄さ）のガラス板を必要とし、（超）薄ガラス板を機械的に強化するために選択される方法として化学強化が知られているからである。重量およびエネルギー移動の理由で、ソーラーデバイス、サーマルデバイス、または光起電力デバイスのカバーガラス、ならびに二重ガラスまたは三重ガラスなどの断熱グレージングユニットとしての薄いガラス板の使用も好都合となる。重量が減少しエネルギー消費が節約されるので、強化された薄いガラスは、自動車および交通機関のグレージング用にも高い関心が持たれている。

ガラス物品の化学強化は、熱により誘導されるイオン交換であり、ガラスの表面層中のより小さなアルカリ性ナトリウムイオンをより大きなイオン、たとえばアルカリ性カリウムイオンで置換することを伴う。ナトリウムイオンによって以前占められていた小さな部位により大きなイオンが「割り込む」ので、ガラス中で表面の圧縮応力の増加が起こる。このような化学処理は、温度および時間を厳密に制御しながら、より大きなイオンの１種類以上の溶融塩を含有するイオン交換溶融浴中にガラスを浸漬することによって一般に行われる。したがって、そのように処理されたガラス物品の破壊強度は、発生した表面圧縮応力とほぼ同じ値だけ増加する。

にもかかわらず、使用中に化学強化ガラスの表面に影響を与えうる損傷は、この強化効果を低下させ、損傷が圧縮下の層を貫通する場合には効果が全くなくなることさえもありうる。その結果、化学強化ガラスの意図される使用に応じて、表面圧縮応力（または「ＣＳ」）の大きな値、および／または理想的にはガラスが受けうる可能性のある最大の欠陥／損傷の深さに少なくとも等しい、圧縮下の層の厚さ（「層深さ」または「ＤｏＬ」と呼ばれるパラメータ、すなわちイオンの導入によって到達する深さに関連する）の大きな値の実現に焦点が当てられる。これら２つのパラメータの組合せが、得られる機械的強度の性質を適切に画定すると一般に考えられる。

特に、ディスプレイ分野では、化学強化ガラス板の製造に「ピースバイピースプロセス」（強化処理前に最終サイズに切断される）が使用される場合、ＤｏＬの大きな値（すなわち＞１２〜１５ミクロン）および十分なＣＳ（すなわち＞４００ＭＰａ）がエッジ強度のために探求され、一方、「シートプロセス」（強化処理後に最終サイズに切断される）が使用される場合、「中央張力」（（ＣＳ^＊ＤｏＬ）／（ガラス厚さ−２^＊ＤｏＬ）で定義される）を低く維持する必要がある。

これら２つの強化パラメータは、ある特定のガラス組成の場合、イオン交換プロセスの温度および時間の条件にも大きく依存することも知られている。したがって、圧縮下の層の厚さは、周知の拡散法則に従って温度およびイオン交換時間とともに増加する。しかしより高い温度では、イオン交換によって誘導された応力がより速く緩和する。同様に、処理時間が長くなりすぎると、応力が必然的に緩和する時間が生じ、したがって強化の程度が低くなる。したがってプロセスのために選択すべき条件は、一般に、プロセスのコストおよび製品の特性を最適化するために最適温度と最短時間との間の妥協点に存在する。

化学強化のコストを低下させるために（圧縮応力およびＤＯＬを探求される値に到達させるために時間および／または温度が制限される）、「容易に化学強化可能」（それらが特にイオン交換が好都合であることを意味する）である多数のガラス組成物が提案されている（単に開示されている、または既に販売されている）が、それらは一般に種々の欠点を有する。

それらの多くは、高価な原材料に由来する成分および／またはガラス（溶融または最終）の物理的性質を大きく変化させる成分を含む。一部の周知の化学強化可能なガラス組成物は、たとえばリチウムおよび／またはホウ素を高含有量で含有する。しかし、リチウムは、ガラス密度を増加させる欠点を有し、一方、ホウ素は、その蒸発によって場合によりリームを形成し、炉壁／耐火物質を腐食させる欠点を有する。さらに、両方は、それらの対応する原材料が高価であるため、最終的なガラスの価格を大きく上昇させるさらなる大きな欠点を有する。

たとえば米国特許出願公開第２０１２／０１９６１１０Ａ１号明細書に記載される組成物、ＣｏｒｎｉｎｇのＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラス製品またはＡｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．のＤｒａｇｏｎＴｒａｉｌ（登録商標）ガラス製品などのアルミノケイ酸塩型ガラス組成物は、化学強化に非常に有効であることも知られている。しかし、これらは多数の欠点を有する。これらの高温特性のため、製造が非常に困難となる（粘度、清澄能力、成形性、耐火物質の腐食）。使用される一部の原材料（すなわちアルミナ）が高価であり、これらの製造に高温（多量のエネルギー／燃料）が必要であるため、これらのコストは比較的高い。

アルミノケイ酸ガラス組成物とは逆に、ソーダ石灰シリカガラス組成物は、はるかに安価であるとしても、容易に化学強化可能な組成物の良好な候補とは一般に見なされない。

最後に、わずかであっても、ガラス組成を変更することは非常に困難であることが知られており、その理由は：
−ガラス製造ライン、特にフロートラインは、かなりの出資となり、組成物によって、たとえば耐火物質が損傷しても修復できないため；および
−ある組成から別の組成に変更する移行時間は、この時間が長いと最終ガラスの製造コストに大きな悪影響が生じるので、ガラス製造時の非常に重要なパラメータの１つとなるためである。

したがって、特にディスプレイ分野の市場では、アルミノケイ酸ガラスよりも大量生産に適しており、したがって低コストで利用可能であり、既存の大量生産で既に使用される組成に近いまたは非常に類似したベースガラス／マトリックス組成を有する容易に化学強化可能なソーダ石灰シリカ型ガラス組成物が要求される。

本発明の目的は、特に記載の欠点に対処し技術的問題を解決すること、すなわち容易に化学強化可能である、言い換えると従来のソーダ石灰シリカガラス組成物よりもイオン交換に好都合であるガラス組成物を提供することである。

その実施形態の少なくとも１つにおける本発明の別の目的の１つは、容易に化学強化可能であり、ディスプレイデバイスのカバーガラスの製造に使用される「ピースバイピース」プロセスに適切な強化パラメータに到達できるガラス組成物を提供することである。特に、このような状況での本発明の目的の１つは、容易に化学強化可能であり、大きな交換深さ（特に≧１２μｍ）を得ながら、ガラスの十分な強化が得られる圧縮応力値（特に≧４００ＭＰａ）を維持できるガラス組成物を提供することである。

その実施形態の少なくとも１つにおける本発明の別の目的の１つは、より高温のプロセスにガラスがさらされた場合の応力緩和を制限することができ、それによって圧縮応力に大きな悪影響を与えることなくより深い交換深さを実現できるガラス組成物を提供することである。

その実施形態の少なくとも１つにおける本発明の別の目的の１つは、特に従来のソーダ石灰シリカガラスの既存の製造ライン上で、容易に化学強化可能で製造が容易であるガラス組成物を提供することである。特に、このような状況での本発明の目的の１つは、容易に化学強化可能であり、従来のソーダ石灰シリカ組成物の製造から強化可能な組成物に移る場合（およびその逆）に長い移行時間を必要としない、ガラス組成物を提供することである。さらにこのような状況において、このような状況における本発明の目的の１つは、容易に化学強化可能であり、通常製造される従来のソーダ石灰シリカガラスに使用されるものとは異なる原材料、技術、および／または産業施設の使用を必要としない（言い換えると、従来のフロートプロセスに適合している）ガラス組成物を提供することである。特に、その実施形態の少なくとも１つにおける本発明の目的の１つは、容易に化学強化可能であり、目標とする性質（より低い粘度、より低い作用点温度、融点＜１５５０〜１５００℃、サルフェート清澄能力、少ない耐火物質の腐食、適切な失透温度）を有し、それによってアルミノケイ酸塩組成物の周知の欠点が回避され、組成物がソーダ石灰ガラスを製造するための既存の道具に適合するガラス組成物を提供することである。

最後に本発明の別の目的の１つは、単純で、迅速で、特に経済的である、従来技術の欠点の解決法を提供することである。

本発明は、ガラスの全重量を基準として表して、重量パーセントの単位で：
６５≦ＳｉＯ_２≦７８％
５≦Ｎａ_２Ｏ≦２０％
１≦Ｋ_２Ｏ＜８％
１≦Ａｌ_２Ｏ_３＜６％
２≦ＣａＯ＜１０％
０≦ＭｇＯ≦８％；および
０．１〜０．７の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比
を含むホウ素フリーおよびストロンチウムフリーおよびリチウムフリーガラス組成を有するガラス板に関する。

したがって、本発明は、従来技術の欠点、特にアルミノケイ酸ガラスの欠点に対する解決法を見出すことができ、少なくとも部分的にそれらの利点を維持できるので、新規で発明的な方法に基づいている。

本発明の有益な効果が強調される。

本発明者らは、実際に、ソーダシリカガラスマトリックスと、低アルミナ含有量と、従来の工業用ガラス組成物（ソーダ石灰シリカなど、その典型的な比の値は０．１未満である）よりも大きな比でのカリウムイオンとナトリウムイオンとの組合せとを併用することによって、安価で大量生産が容易であり、高温によって誘発される応力緩和が制限される、容易に化学強化可能なガラス板を得ることが可能であることを発見した。

本明細書全体にわたって、ある範囲が示される場合、それらの端の値が含まれる。さらに、その数値範囲内のすべての整数値およびサブドメイン値は、明示的に記載されるかのように明確に含まれる。また、本明細書全体にわたって、パーセント値としての含有量の値は、ガラスの全重量を基準として表した重量基準の値である（重量％とも記載される）。

本発明の他の特徴および利点は、単に説明的で非限定的な例によって示される以下の好ましい実施形態の説明を読むことでより明確になるであろう。

本発明のガラス板は、主成分としてＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏを含み、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３などをさらに含むソーダ石灰シリカガラス組成物／マトリックスでできている。

本発明のガラス板は、化学強化が可能であり、言い換えるとイオン交換可能／イオン交換を行うことが可能である。

本発明のガラス板は、フロート法、ドロー法、圧延法、または溶融ガラス組成物から出発してガラス板を製造するためのあらゆる他の周知の方法によって得られるガラス板であってよい。好ましい一実施形態によると、ガラス板はフロートガラス板である。用語「フロートガラス板」は、還元条件下で溶融ガラスを溶融スズ浴上に注ぐことにあるフロート法によって形成されるガラス板を意味するものと理解される。フロートガラス板は、周知の方法では、「スズ面」、すなわち板の表面に近いガラス本体中のスズに富む面を含む。用語「スズに富む」は、実質的にゼロである（スズを含まない）場合もゼロではない場合もある、中心におけるガラスの組成に対するスズ濃度の増加を意味するものと理解される。したがって、フロートガラス板は、特に、たとえば約１０ミクロンの深さまでの電子マイクロプローブによって測定可能な酸化スズ含有量によって、他のガラス製造方法によって得られた板と容易に区別することができる。多くの場合、および説明のように、表面から出発して最初の１０ミクロンにわたって積分して、この含有量は１〜５重量％の間にある。

本発明によるガラス板は、種々のサイズおよび比較的大きいサイズを有することができる。たとえば、３．２１ｍ×６ｍまたは３．２１ｍ×５．５０ｍまたは３．２１ｍ×５．１０ｍまたは３．２１ｍ×４．５０ｍ（「ＰＬＦ」ガラス板）、あるいはさらに、たとえば、３．２１ｍ×２．５５ｍまたは３．２１ｍ×２．２５ｍ（「ＤＬＦ」ガラス板）までの範囲のサイズを有することができる。

本発明によるガラス板は０．１〜２５ｍｍの間の厚さを有することができる。好都合には、ディスプレイ用途の場合、本発明によるガラス板は、好ましくは０．１〜６ｍｍの厚さを有する。より好ましくは、ディスプレイ用途の場合、および重量の理由で、本発明によるガラス板の厚さは０．１〜２．２ｍｍである。

本発明によると、ガラス板の組成はホウ素フリーである。これは、ホウ素がガラスバッチ／原材料中に意図的に加えられず、存在する場合には、ガラス板の組成中のＢ_２Ｏ_３含有量は、製造中に不可避に含まれる不純物の量に到達するだけであることを意味する。たとえば、本発明のガラス板の組成中のＢ_２Ｏ_３含有量は、０．０１重量％未満、さらに適切には０．００５重量％未満である。

本発明によると、ガラス板の組成はリチウムフリーである。これは、リチウムがガラスバッチ／原材料中に意図的に加えられず、存在する場合には、ガラス板の組成中のＬｉ_２Ｏ含有量は、製造中に不可避に含まれる不純物の量に到達するだけであることを意味する。たとえば、本発明のガラス板の組成中のＬｉ_２Ｏ含有量は０．０１重量％未満、またはさらに適切には０．００５重量％未満である。

本発明によると、ガラス板の組成はストロンチウムフリーである。これは、元素ストロンチウムがガラスバッチ／原材料中に意図的に加えられず、存在する場合には、ガラス板の組成中のＳｒＯ含有量は、製造中に不可避に含まれる不純物の量に到達するだけであることを意味する。たとえば、本発明のガラス板の組成中のＳｒＯ含有量は、０．０１重量％未満であり、またはさらに適切には０．００５重量％未満である。

本発明によると、ガラス板の組成は１≦Ａｌ_２Ｏ_３＜６重量％を含む。好ましくは、フロートガラス板の組成は、１≦Ａｌ_２Ｏ_３＜５重量％またはさらには１≦Ａｌ_２Ｏ_３＜４重量％を含む。より好ましくは、フロートガラス板の組成は１≦Ａｌ_２Ｏ_３≦３重量％を含む。あるいは、フロートガラス板の組成は２＜Ａｌ_２Ｏ_３＜６重量％を含む。好ましくは、フロートガラス板の組成は２＜Ａｌ_２Ｏ_３＜５重量％またはさらには２＜Ａｌ_２Ｏ_３＜４重量％を含む。より好ましくは、フロートガラス板の組成は２＜Ａｌ_２Ｏ_３≦３重量％を含む。また有利であり別のものとして３≦Ａｌ_２Ｏ_３＜６重量％である。好ましくは、フロートガラス板の組成は３≦Ａｌ_２Ｏ_３＜５重量％またはさらには３≦Ａｌ_２Ｏ_３＜４重量％を含む。あるいは、フロートガラス板の組成は４≦Ａｌ_２Ｏ_３＜６重量％またはさらには４≦Ａｌ_２Ｏ_３＜５重量％を含む。

本発明によると、ガラス板の組成は２≦ＣａＯ＜１０重量％を含む。好ましくは、ガラス板の組成は３≦ＣａＯ＜１０重量％、より好ましくは４≦ＣａＯ＜１０重量％を含む。特に非常に好ましい一実施形態では、ガラス板の組成は５≦ＣａＯ＜１０重量％を含む。最も好ましい実施形態では、ガラス板の組成は６≦ＣａＯ＜１０重量％を含む。

本発明によると、ガラス板の組成は０≦ＭｇＯ≦８重量％を含む。好ましくは、ガラス板の組成は０≦ＭｇＯ≦７重量％、より好ましくは、０≦ＭｇＯ≦６重量％を含む。

最も好ましい実施形態では、ガラス板の組成は０≦ＭｇＯ＜５重量％を含む。

本発明によると、ガラス板の組成は１≦Ｋ_２Ｏ＜８重量％を含む。好ましくは、ガラス板の組成は１≦Ｋ_２Ｏ＜７重量％、より好ましくは１≦Ｋ_２Ｏ＜６重量％を含む。特に非常に好ましい一実施形態では、ガラス板の組成は１≦Ｋ_２Ｏ＜５重量％を含む。あるいは、ガラス板の組成は２≦Ｋ_２Ｏ≦６重量％、またはさらに適切には３≦Ｋ_２Ｏ≦６重量％を含む。最も好ましい実施形態では、ガラス板の組成は２≦Ｋ_２Ｏ≦４重量％を含む。

本発明によると、ガラス板の組成は、０．１〜０．７の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含む。好ましくは、ガラス板の組成は、０．１〜０．６の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含む。より好ましくは、ガラス板の組成は、０．２〜０．６の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含む。あるいは、ガラス板の組成は、０．１〜０．５の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含む。特に非常に好ましい一実施形態では、ガラス板の組成は、０．２〜０．５の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含む。本発明の最も好ましい一実施形態では、組成は、０．２〜０．４の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含む。

本発明の一実施形態によると、組成は０．００２〜１．７重量％の範囲の含有量の全鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３の形態で表される）を含む。

好ましくは、本発明の組成物は、０．００２〜０．６重量％の範囲、より好ましくは０．００２〜０．２重量％の範囲の全鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３の形態で表される）含有量を含む。

好ましくはまた、組成物は０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦１．７重量％の全鉄を含む。より好ましくは、組成物は０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦０．６重量％、最も好ましくは、０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦０．２重量％の全鉄を含む。

０．２重量％以下の全鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３の形態で表される）含有量によって、目に見える着色が限定されたガラス板を得ることができる。このような低鉄値は高価で非常に純粋な出発物質を必要とし、これらの精製も必要とすることが多いので、０．００２重量％、および好ましくは０．０６重量％の最小値によって、ガラスのコストに大きな影響を与えないことが可能となる。全鉄の０．０６重量％の最小値によって、加熱炉中の溶融ガラスの対流を促進し、ガラスの均一性をより良くすることもできる。

特に好ましい一実施形態では、本発明のガラス板の組成は、ガラスの全重量を基準として表した重量パーセント値の単位で：
６５≦ＳｉＯ_２≦７８％
８≦Ｎａ_２Ｏ≦１５％
１≦Ｋ_２Ｏ＜６％
１≦Ａｌ_２Ｏ_３＜３％
４≦ＣａＯ＜１０％
０≦ＭｇＯ≦６％；
全鉄：０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦０．２重量％；および
０．１〜０．５の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比
を含む。

この直前の実施形態によると、本発明のガラス板の組成は、より好ましくは：
６５≦ＳｉＯ_２≦７８％
８≦Ｎａ_２Ｏ≦１５％
２≦Ｋ_２Ｏ＜６％
１≦Ａｌ_２Ｏ_３＜３％
６≦ＣａＯ＜１０％
０≦ＭｇＯ≦６％；
全鉄：０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦０．２重量％；および
０．２〜０．５の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比
を含む。

この直前の実施形態によると、最も好ましくは、本発明のガラス板の組成は：
６５≦ＳｉＯ_２≦７８％
８≦Ｎａ_２Ｏ≦１５％
２≦Ｋ_２Ｏ＜４％
１≦Ａｌ_２Ｏ_３＜３％
６≦ＣａＯ＜１０％
０≦ＭｇＯ≦５％；
全鉄：０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦０．２重量％；および
０．２〜０．４の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比
を含む。

別の一実施形態によると、ガラス板の組成は０．１重量％未満の含有量のＺｎＯを含む。好ましくはガラス板の組成はＺｎＯを含まない。これは、元素亜鉛がガラスバッチ／原材料中に意図的に加えられず、存在する場合には、ガラス板の組成中のＺｎＯ含有量は、製造中に不可避に含まれる不純物の量に到達するだけであることを意味する。

別の一実施形態によると、ガラス板の組成は、０．１重量％未満の含有量のＺｒＯ_２を含む。好ましくは、ガラス板の組成はＺｒＯ_２を含まない。これは、元素ジルコニウムがガラスバッチ／原材料中に意図的に加えられず、存在する場合には、ガラス板の組成中のＺｒＯ_２含有量は、製造中に不可避に含まれる不純物の量に到達するだけであることを意味する。

さらに別の一実施形態によると、ガラス板の組成は、０．１重量％未満の含有量のＢａＯを含む。好ましくは、ガラス板の組成はＢａＯを含まない。これは、元素バリウムがガラスバッチ／原材料中に意図的に加えられず、存在する場合には、ガラス板の組成中のＢａＯ含有量は、製造中に不可避に含まれる不純物の量に到達するだけであることを意味する。

さらに別の一実施形態によると、ガラス板の組成は、０．１重量％未満の含有量のバルクＳｎＯ_２（フロートガラス板の「スズ面」中のＳｎＯ_２を除いたバルク含有量）を含む。好ましくは、ガラス板の組成はバルクＳｎＯ_２を含まない。これは、元素スズがガラスバッチ／原材料中に意図的に加えられず、存在する場合には、ガラス板の組成中のバルクＳｎＯ_２含有量は、製造中に不可避に含まれる不純物の量に到達するだけであることを意味する。

本発明の好ましい一実施形態によると、組成物は酸化鉄、酸化クロム、および酸化コバルト以外の着色成分を０．００５重量％未満の総含有量で含む。このような実施形態は、色を制御することができ、したがってディスプレイ用途で主として要求される無色のガラス板を得ることができる。より好ましくは、本発明の組成物は、酸化鉄、酸化クロム、および酸化コバルト以外の着色成分を０．００３重量％未満の総含有量で含む。

好都合には、本発明の組成物は、０．００１〜０．００２５重量％の間の総含有量の酸化クロムおよび／または酸化コバルトをさらに含むことができる。これは、組成物がクロムのみ、コバルトのみ、またはその両方を含むことができることを意味する。このような特定の組成物によって、ガラスはＩＲ透過に基づく接触技術に特に好適となる。

本発明の一実施形態によると、ガラス板に少なくとも１つの透明導電性薄層がコーティングされる。本発明による透明導電性薄層は、たとえば、ＳｎＯ_２：Ｆ、ＳｎＯ_２：Ｓｂ、またはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＺｎＯ：Ａｌ、またはＺｎＯ：Ｇａを主成分とする層であってよい。

本発明の別の好都合な一実施形態によると、ガラス板に少なくとも１つの反射防止層がコーティングされる。この実施形態は、スクリーンの前面としての本発明のガラス板の使用の場合に明らかに好都合となる。本発明による反射防止層は、たとえば、低屈折率を有する多孔質シリカを主成分とする層であってよいし、または数層（スタック）、特に低屈折率および高屈折率の誘電体材料の交互層と最後に低屈折率を有する層との層のスタックで構成されてもよい。

別の一実施形態によると、ガラス板に、少なくとも１つの防指紋層がコーティングされる、または指紋の付着を軽減もしくは防止するような処理が行われる。この実施形態は、タッチスクリーンの前面としての本発明のガラス板の使用の場合にも好都合となる。このような層またはこのような処理は、反対側の面上に堆積される透明導電性薄層と併用することができる。このような層は同じ面上に堆積される反射防止層と併用することができ、防指紋層はスタックの外側に存在し、したがって反射防止層を覆うことができる。

さらに別の一実施形態によると、ガラス板に、ぎらつきおよび／またはきらめきを軽減もしくは防止するような、少なくとも１つの層がコーティングされる、または処理が行われる。この実施形態は、当然ながらディスプレイデバイスの前面としての本発明のガラス板の使用の場合に好都合となる。このようなギラツキ防止またはきらめき防止処理は、たとえば、ガラス板の処理面に特定の粗さを生じさせる酸エッチング処理である。

所望の用途および／または性質によって、本発明によるガラス板の一方および／または他方の面上に別の層／処理を堆積／実施することができる。

さらに別の一実施形態によると、フロート法で製造される場合のガラス板は、化学強化後の反りを防止するための処理が行われる。この実施形態は、非対称応力プロファイルによる変形が大きくなることがあり、補償するための費用のかかる作業（余分な積層、結合など）が必要となる（非常に）薄いガラスの場合に有利である。

このような処理としては、研磨、エッチング、半透性層堆積（ＣＶＤ、マグネトロンスパッタリング）、特殊な脱アルカリプロセスなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

本発明は、化学強化される本発明によるガラス板にも関する。前述のすべての実施形態および好ましい組成範囲は、本発明の化学強化ガラス板にも適用される。

最後に、本発明は、電子デバイス中での本発明による化学強化ガラス板の使用にも関する。同様に、本発明は、重量および／または安全性を顕著に増加させることが可能な自動車用グレージング中での本発明による化学強化ガラス板の使用にも関する。太陽エネルギー変換装置（熱的、光起電性など）中では、非常に薄い低鉄化学強化ガラス板の使用は、カバー中のより少ないエネルギー損失、より大きい機械的抵抗性、および／または柔軟な設計が可能となるので、特に関心が高い。したがって、本発明は、太陽エネルギー変換装置中での本発明による化学強化ガラス板の使用にも関する。最後に、本発明は、建物用断熱グレージングユニット中での本発明による化学強化ガラス板に関し、これによって建物の顕著な減量および自然エネルギーの獲得の増加が可能となる。

これより単なる例として、本発明の実施形態を、本発明によるものではない一部の比較例とともにさらに説明する。以下の実施例は、例示の目的で提供しており、本発明の範囲の限定を意図したものではない。

以下の表１に記載の組成により粉末原材料を互いに混合し溶融るつぼ中に入れた。次に原材料混合物を電気炉中で、原材料を完全に溶融可能な温度まで加熱した。

これらの試料では、基本モル組成は一定に維持し、Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏとの間の比率は本発明の範囲内で変動させながら、全組成物にわたってアルカリのモル分率は一定に維持した（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≒１３．３モル％）。それらの鉄の量を特徴とする２種類の着色ガラスを作製した：実施例１．ｘのシリーズでは約０．２％重量％のＦｅ_２Ｏ_３（≒薄緑色のガラス）、シリーズ２．ｘでは約０．４５重量％のＦｅ_２Ｏ_３（≒緑色のガラス）。各シリーズで、第１の実施例（ｘ．１）は比較用試料であり、最新技術のフロート組成物と類似している。

組成物を溶融させ均一化させた後、ガラスをキャストして４０×４０ｍｍの数個の小さな試料を得て、焼きなまし炉中で焼きなましを行った。続いて、試料をフロートガラスと同様の表面状態まで研磨した（鏡面研磨）。各組成物で異なる強化処理を行えるようにするため、各組成物で数個の試料を作製した。

化学強化
前項で作製した試料について、２つの異なる強化条件下で化学強化し、それらのそれぞれについて異なる試料を同時に同じ条件で処理した。異なる組成の試料を１つのカセット中に入れ、予備加熱し、次に溶融ＫＮＯ_３（＞９９％）浴中に浸漬した。イオン交換後、試料を冷却し、洗浄した。

２つの異なる種類の処理を異なるガラス組成物に対して行った。第１の処理は、２２０分の浸漬時間中に４２０℃で行った（いわゆる「低温」）。第２の処理は４８０分の間に４６５℃で行った（いわゆる「高温」）。続いて、表面圧縮応力（ＣＳ）および交換された層の深さ（ＤｏＬ）を光弾性測定法によって測定した。表２は、それぞれの組成およびそれぞれの処理に対するＣＳおよびＤｏＬの平均値をまとめている。

化学強化特性の測定値（ＣＳおよびＤｏＬ）に基づいて、高温および低温の圧縮応力の間の比Ｒを計算することができる：Ｒ＝ＣＳ_４６５℃／ＣＳ_４２０℃。このＲ比は、高温における表面圧縮応力の保存を表している。１に近いＲ値は、ガラスによって高温における応力緩和が限定される傾向にあり、低温および高温の処理によって最終的に同じレベルの圧縮応力が得られることを意味する。他方、Ｒ値が小さい場合、高温処理が行われたガラスは、発生した応力を大きな程度で緩和する傾向にあることを意味する。

対応する比較用試料を用いることで、本発明による各試料についてＤｏＬの増加（Ｇ因子）を計算することもできる：Ｇ＝（ＤｏＬ_試料−ＤｏＬ_比較用）／ＤｏＬ_比較用。機械的要求に対するガラス片の抵抗性を改善するために、このＧ因子をできるだけ大きくする必要がある。

種々の組成物のＲ比およびＧ因子を以下の表にまとめている。

表３および図１から、本発明の有益な効果が強調される。Ｋ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を増加させながら、モルの観点から残りの組成を安定に維持することによって、組成物のＧ因子（４２０℃および４６５℃）は顕著に増加し、これは、本発明による組成物が２つの試験温度においてより速くイオン交換できることを意味する。この驚くべき効果は、異なるガラスの色、すなわち２つの異なる鉄の量で観察され、これらの場合でほぼ同じである。

同様に、Ｒ比は、Ｋ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）の値が大きくなるとともに増加し、高温処理の応力維持の効果が強調されている。この実験の組では、比較用試料は約０．６５のＲ比を示し、これは、４２０℃から４６５℃まで処理温度を上昇させると、表面圧縮応力が約３５％低下することを意味する。他方、本発明による試料は最大０．９２のＲ比を示し、これは、より高温の処理は、低温処理に対して１０％未満でのみ圧縮応力が低下することを意味する。

これによって、より高温の処理を行うことで、本発明による組成物で、ＤｏＬ（４０μｍ近く）とＣＳ（４００ＭＰａよりも十分高く維持される）との興味深い組合せを得ることができる。

その他の性質
Ｆｌｕｅｇｅｌモデル（Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ．：Ｅｕｒｏｐ．Ｊ．Ｇｌａｓｓ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ ４８（１）：１３−３０（２００７）；およびＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ９０（８）：２６２２（２００７））を使用して、ガラス組成に基づいた以下の性質の評価を行った：
１２００℃および１４００℃で評価されるガラス溶融密度；
「融点温度Ｔ２」での粘度；
「作用点温度Ｔ４」；
失透温度Ｔ０。

得られた結果を表４にまとめている。

一般的な方法では：
融点温度Ｔ２は、好ましくは最高１５５０℃、より好ましくは最高１５２０℃、最も好ましくは最高１５００℃である。

作用点温度Ｔ４は、好ましくは最高１１３０℃、より好ましくは最高１１００℃、最も好ましくは最高１０７０℃である。

失透温度Ｔ０は、好ましくは最高でＴ４、より好ましくは最高でＴ４−２０℃、最も好ましくは最高でＴ４−４０℃である。

本発明による組成物は、ソーダ石灰ガラス製造用の既存の加熱炉の器具を使用しながらフロート法による形成に好適であり、その理由は以下の通りである：
−これらの融点温度Ｔ２は１５００℃未満であり、これらは従来のソーダ石灰ガラス（比較例１．１および２．１）に近い温度である。
−これらの作用点温度Ｔ４は１１００℃未満であり、これらは従来のソーダ石灰ガラス（比較例．１．１および２．１）に近い温度である。
−これらの失透温度Ｔ０は、作用点温度Ｔ４よりも低いため適切である；
−これらのガラス密度は、ソーダ石灰ガラス（比較例１．１および２．１）に非常に近く、そのため組成物の変更（移行）中の密度の欠陥が回避／限定される。

最後に、本発明の組成物は、サルフェートの適切な溶解性および好適な高温粘度のために、それらの製造／溶融中にサルフェート清澄能力を得ることができる。

Claims (15)

1. ガラスの全重量を基準として表した重量パーセント値の単位で：
   ６５≦ＳｉＯ_２≦７８％
   ５≦Ｎａ_２Ｏ≦２０％
   １≦Ｋ_２Ｏ＜８％
   １≦Ａｌ_２Ｏ_３＜６％
   ２≦ＣａＯ＜１０％
   ０≦ＭｇＯ≦８％；
   ０．１〜０．７のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比
   を含むホウ素フリー、ストロンチウムフリー、およびリチウムフリーのガラス組成を有するガラス板。
2. 前記組成が０．００２〜１．７重量％の範囲の含有量の全鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３の形態で表される）を含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス板。
3. 前記組成が０．００２〜０．６重量％の範囲の含有量の全鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３の形態で表される）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス板。
4. 前記組成が０．００２〜０．２重量％の範囲の含有量の全鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３の形態で表される）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス板。
5. 前記組成が０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦１．７重量％の全鉄を含むことを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のガラス板。
6. 前記組成が０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦０．６重量％の全鉄を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス板。
7. 前記組成が０．０６＜Ｆｅ_２Ｏ_３≦０．２重量％の全鉄を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス板。
8. 前記組成が１≦Ａｌ_２Ｏ_３≦４重量％となる低アルミナ含有量を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス板。
9. 前記組成が２≦Ａｌ_２Ｏ_３≦３重量％を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス板。
10. 前記組成が５≦ＣａＯ＜１０重量％を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のガラス板。
11. 前記組成が１≦Ｋ_２Ｏ＜６重量％を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガラス板。
12. 前記組成が３≦Ｋ_２Ｏ≦６重量％を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガラス板。
13. 前記組成が０．１〜０．５の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガラス板。
14. 前記組成が０．２〜０．５の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガラス板。
15. 前記組成が０．２〜０．４の範囲のＫ_２Ｏ／（Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）比を含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のガラス板。

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