JP2020073455A - 化学強化ガラス板、携帯情報端末および化学強化ガラス板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
厚さが一定の平板ガラスを準備する工程と、前記平板ガラスの平面視における、第1の領域と前記第1の領域の外側にある第2の領域について、前記第1の領域における延伸方向と前記第2の領域における延伸方向とを異ならせて三次元形状ガラスを形成する曲げ工程と、前記三次元形状ガラスの前記第1の領域の厚さを前記第2の領域の厚さより薄くなる部分を有するようにして、偏肉化した三次元形状ガラスを形成するガラス板偏肉化工程と、前記三次元形状ガラスを溶融塩に浸漬し、前記第1の領域と前記第2の領域を同時に同条件で、化学強化をする、化学強化処理工程を含むことを特徴とする。
酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50〜80%、Al2O3を2〜25%、Li2Oを0〜20%、Na2Oを0.1〜18%、K2Oを0〜10%、MgOを0〜15%、CaOを0〜5%、P2O5を0〜5%、B2O3を0〜5%、Y2O3を0〜5%およびZrO2を0〜5%を含む。
なお、本実施形態のガラス板1は、生産効率の点から、リチウムが含有されていることが好ましい。
図9(a)〜(c)は、本実施形態に係る三次元形状のガラス板を得る、製造方法の一例(以下「製造方法1」という。)を説明するための模式図であり、図9(a)、図9(b)そして、図9(c)の流れにしたがって製造する。
図10(a)〜(c)は、本実施形態に係る三次元形状のガラス板を得る、製造方法の他の一例(以下「製造方法2」という。)を説明するための模式図であり、図10(a)、図10(b)そして、図10(c)の流れにしたがって製造する。
図11(a)および(b)は、本実施形態に係る三次元形状のガラス板を得る、製造方法の他の一例(以下「製造方法3」という。)を説明するための模式図であり、図11(a)そして、図11(b)の流れにしたがって製造する。
ガラス板1は、化学強化ガラスである。化学強化ガラスは、ガラス表面にイオン交換により形成された圧縮応力層を有するガラスである。例えば、大きなイオン半径の金属イオン(例えば、Kイオン)を含む金属塩(例えば硝酸カリウム)の溶液に、ガラス板をガラス転移温度以下の温度で接触させる化学強化処理を適用する。化学強化処理により、三次元形状のガラス板の表面において、イオン交換が行われ、化学強化が進行する。例えば、ガラス板中のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン(例えば、Liイオン及び/またはNaイオン)をイオン半径のより大きい他のアルカリイオン(例えば、Naイオン及び/またはKイオン)に置換することにより、ガラスの表面に圧縮応力層が形成される。
(1)レーザ光110を偏光位相差可変部材103で偏光位相差する偏光位相差工程(ステップS201)。
(2)光供給部材104で被測定体120にレーザ光110を供給する光供給工程(ステップS202)。
(3)被測定体120からの散乱光を撮像素子106で撮像する撮像工程(ステップS203)。
(4)演算部107で撮像された散乱光からの周期的な輝度変化を測定する輝度変化測定工程(ステップS204)。
(5)演算部107で位相変化を算出する位相変化算出工程(ステップS205)。
(6)演算部107で応力分布を算出する応力分布算出工程(ステップS206)。
実施例1〜8は、Li2O、Al2O3、SiO2を含有するガラス板(表2において、LiAlSiと示す。)を、表1に示す条件により化学強化処理して試料を作製した。具体的に実施例1〜8および後述する比較例1〜3は、図1(a)に示すように第1の領域10の延伸方向に対する第2の領域20の延伸方向が、略直交するように曲げ加工されており、第2面3と略平行な端面21を有するガラス板の形状とした。なお、図1(a)のガラス板1の第2の領域20のうち、垂直方向に延伸する部分の水平方向の幅(厚さ)は略一定の形状とした。表2に示す通り、実施例1〜実施例3は、第1の領域10の厚さWAが0.6mm、第2の領域20の厚さWBが1.2〜1.6mmであり、実施例4〜実施例8は、第1の領域10の厚さWAが0.8mm、第2の領域20の厚さWBが1.2〜2.0mmである。なお、表2において、圧縮応力層の深さL、傾き、(第1の領域の)CS、CTおよびDOLは、いずれも、第1面2における値を示す。
(1)平板ガラスを準備する工程
まず、フロート法を用いて、板厚が0.7mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、2.0mm一定の平板ガラスを準備した。ガラス材料は、AGC株式会社製のDT−STAR(転移温度:549℃、歪点:508℃)を用いた。
(2)ガラス板曲げ偏肉化工程
次に、外形寸法が180mm×120mm×30mmの金型として、凸型と凹型との体積が略同一のものを用いて、凸型と凹型との間に、準備した平板ガラスを挟持させた状態で、ガラスの粘性係数が109.5[Pa・s]となるまで金型を昇温させた。次いで、その温度を維持した状態で、プレス圧の最大値が0.55MPaとなるようにガラスを加圧して成形した。その後、プレス圧の最大値が0.5MPaでガラスを加圧した状態でガラスの歪点まで冷却し、常温まで放冷した。このとき得られた三次元形状のガラス板は、(第1の領域表面の法線方向からの)平面視で、150mm×80mmの略長方形であり、第1の領域の全周にわたって表面(第1面2)の湾曲部の曲率半径が5mmであった。なお、三次元形状のガラス板は、表面(第1面2)の中心部は曲率半径100mm超の平坦部を有し、曲げ深さ(第1面2から端面21までの長さ)は約3.2mmとした。
(3)表面加工工程
最後に、常温まで放冷した後の三次元形状のガラス板は、上記の平坦部について、所定の厚さだけCNC加工により研削し、曲面状をなす第2の領域が所定の形状になるように研磨加工した。その後、三次元形状のガラス板を、酸化セリウム研磨剤を用いて、第1面2、第2面3、端面21と全ての表面を研磨して平滑化させた表面形状を得た。作製した、実施例1〜8、比較例1〜3の三次元形状のガラス板の各領域における厚さは、表2に示す通りである。
比較例1は、Al2O3、SiO2を含有するガラス板(表2においてAlSiと示す。)を表1に示す条件により化学強化処理をして試料を作製した。表2に示す通り、比較例1の第1の領域10の厚さWAは0.6mmであり、第2の領域20の厚さWBは、1.2mmである。表1に示す通り、化学強化処理の条件として、比較例1は、KNO3 97質量%およびNaNO3 3質量%の混合溶融塩に435℃にて4.5時間浸漬し、2段階目は実施しなかった。
比較例2は、Li2O、Al2O3、SiO2を含有するガラス板を表1に示す条件により化学強化処理をして試料を作製した。表2に示す通り、比較例2の第1の領域10の厚さWAは0.6mmであり、第2の領域20の厚さWBは1.2mmである。表1に示す通り、比較例2は、KNO3 100%の溶融塩に410℃にて73時間浸漬し、2段階目は実施しなかった。
比較例3は、Li2O、Al2O3、SiO2を含有するガラス板を表1に示す条件により化学強化処理をして試料を作製した。表2に示す通り、比較例3の第1の領域10の厚さWAは0.6mmであり、第2の領域20の厚さWBは、0.7mmである。表1に示す通り、化学強化処理の条件として、比較例3は、1段階目において、NaNO3 100%の溶融塩に450℃にて2.5時間浸漬させた後、2段階目において、KNO3 100%の溶融塩に415℃にて2時間浸漬させた。
2 第1面
3 第2面
10 第1の領域
20 第2の領域
21 端面
30 湾曲部
CT 引張応力
CS 圧縮応力
L 圧縮応力層の深さ
W 厚さ
σ 圧縮応力値
Claims (14)
- 厚さが一定の平板ガラスを準備する工程と、
前記平板ガラスの平面視における、第1の領域と前記第1の領域の外側にある第2の領域について、前記第1の領域における延伸方向と前記第2の領域における延伸方向とを異ならせて三次元形状ガラスを形成する曲げ工程と、
前記三次元形状ガラスの前記第1の領域の厚さを前記第2の領域の厚さより薄くなる部分を有するようにして、偏肉化した三次元形状ガラスを形成するガラス板偏肉化工程と、
前記三次元形状ガラスを溶融塩に浸漬し、前記第1の領域と前記第2の領域を同時に同条件で、化学強化をする、化学強化処理工程を含む、化学強化ガラス板の製造方法。 - 前記平板ガラスは、リチウムを含有する、請求項1に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
- 前記偏肉化工程は、前記三次元形状ガラスが、第1面と、前記第1面と対向する第2面と、前記第1面の接線の法線方向に厚さを有し、所定の前記厚さからなる第1の領域と、前記第1の領域の前記厚さよりも厚い領域を含む第2の領域とを備え、
前記第1の領域は、最も薄い部分の前記厚さを厚さWAとしたとき、前記厚さWAから厚さ1.1×WAに至るまでの連続した領域であり、
前記第2の領域は、1.1×WA超の厚さを有する領域で、最も厚い部分の前記厚さをWBとし、
前記WAが0.3mm以上であり、WB/WA≧1.5の関係式を満たすように偏肉化する工程である、請求項1または2に記載の化学強化ガラス板の製造方法。 - 前記偏肉化工程は、前記三次元形状ガラスの前記第1の領域を含む部分を薄型化するように、砥石による機械加工と研磨加工の少なくともいずれか一方を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
- 前記化学強化処理工程において、前記三次元形状ガラスの前記第1の領域と前記第2の領域において、圧縮応力層の深さが80μm以上になるよう化学強化をする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化学強化ガラス。
- 前記平板ガラスの厚さは、1.0〜2.5mmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記平板ガラスの組成は、酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50〜80%、Al2O3を2〜25%、Li2Oを0〜20%、Na2Oを0.1〜18%、K2Oを0〜10%、MgOを0〜15%、CaOを0〜5%、P2O5を0〜5%、B2O3を0〜5%、Y2O3を0〜5%およびZrO2を0〜5%を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記曲げ工程は、前記平板ガラス板を凸型と凹型との間に挟持した状態で、成形金型をガラス材料のガラス転移温度以上の温度まで加熱して成形し、ガラス材料が軟化した状態で成形金型を加圧して一定厚の三次元形状のガラス板となるように成形する加熱成形工程を含み、前記加熱成形工程後、成形した状態を保持して、成形金型およびガラス材料をガラス転移温度よりも低い温度に冷却する冷却工程を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
- 前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスを硝酸ナトリウム溶融塩に浸漬する1段階目と、前記三次元形状ガラスを硝酸カリウム溶融塩に浸漬する2段階目を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記化学強化処理工程の、化学強化処理を行う温度は350℃以上、500℃以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記化学強化処理工程の、前記三次元形状ガラスの溶融塩への接触時間は1〜24時間である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスの前記第1の領域において、最も薄い部分の前記厚さを厚さWA、前記厚さWAの位置における前記第1面からの圧縮応力層の深さをLAしたとき、前記LAと、前記WAとが、LA/WA≧0.15の関係式を満たすよう化学強化をする工程である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板。
- 前記化学強化処理工程は、
前記第1の領域と前記第2の領域において、
第1面からの深さ方向をxとし、
xに対応する圧縮応力値をσとし、
圧縮応力値σがゼロとなる第1面からの距離を圧縮応力の深さLとしたときの、
前記深さLにおける前記圧縮応力値σのカーブ曲線の傾きを示す関係式が[dσ/dx]x=L≧−2を満たすよう化学強化をする工程である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。 - 前記化学強化処理工程は、前記三次元形状ガラスの前記第1の領域と前記第2の領域において、前記第1の領域の最も薄い部分の圧縮応力層の深さをLAとし、前記第2の領域の最も厚い部分の圧縮応力層の深さをLBとし、LA及びLBが、LB/LA≧1.2の関係式を満たすよう化学強化をする工程である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の化学強化ガラス板の製造方法。
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