JP6149733B2 - Method for regenerating molten salt for glass strengthening and method for producing tempered glass - Google Patents

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Description

本発明は、ガラスを化学強化するために用いる溶融塩が使用により劣化した際に、使用済みの溶融塩を再生する方法に関し、さらには、当該方法により再生した溶融塩を用いた強化ガラスの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for regenerating a used molten salt when the molten salt used for chemically strengthening the glass deteriorates due to use, and further, production of tempered glass using the molten salt regenerated by the method. Regarding the method.

携帯電話、スマートフォンおよびタブレット端末といったディスプレイ装置などのカバーガラスおよびディスプレイのガラス基板には、イオン交換等で化学強化処理したガラス(以下、化学強化ガラスともいう。)が用いられている。ガラスは理論強度が高いものの、傷がつくことで強度が大幅に低下する。化学強化ガラスは、未強化のガラスに比べて、機械的強度が高く、ガラス表面に傷がつくのを防ぐため、これらの用途に最適である。   Glass that has been chemically strengthened by ion exchange or the like (hereinafter also referred to as chemically tempered glass) is used for cover glasses and display glass substrates of display devices such as mobile phones, smartphones, and tablet terminals. Although glass has a high theoretical strength, the strength is greatly reduced by scratching. Chemically tempered glass is ideal for these applications because it has higher mechanical strength than unstrengthened glass and prevents damage to the glass surface.

化学強化処理とは、ガラスの表層部分に含まれるイオン半径の小さい金属イオンを、よりイオン半径の大きい金属イオンと置き換えることにより、ガラス表面に圧縮応力層を生じさせてガラスの機械的強度を向上させるイオン交換処理である。   Chemical strengthening treatment replaces metal ions with a small ionic radius contained in the surface layer of glass with metal ions with a larger ionic radius, thereby creating a compressive stress layer on the glass surface and improving the mechanical strength of the glass. Ion exchange treatment.

アルカリ金属のイオン半径はLi<Na<K<Rb<Csの順に大きくなる。従って、例えばガラス組成中にNaOを含む場合、Kイオンを含む無機溶融塩(以下、単に溶融塩ともいう。)にガラスを浸漬し、ガラス中のNaイオンと溶融塩中のKイオンをイオン交換することで、ガラス表面に圧縮応力を生じさせられる。 The ionic radius of the alkali metal increases in the order of Li + <Na + <K + <Rb + <Cs + . Therefore, for example, when Na 2 O is contained in the glass composition, the glass is immersed in an inorganic molten salt containing K ions (hereinafter also simply referred to as a molten salt), and Na ions in the glass and K ions in the molten salt are mixed. By performing ion exchange, compressive stress can be generated on the glass surface.

化学強化ガラスの強度はいくつかの指標により評価できるが、表面圧縮応力(Compressive Stress;CS、以下CSともいう。)はそのひとつである。ガラスのCS値は、溶融塩に浸漬する時間や、溶融塩の温度、ガラスの組成や溶融塩の組成など様々な要因により決まる。   The strength of chemically tempered glass can be evaluated by several indices, one of which is surface compressive stress (CS, also referred to as CS hereinafter). The CS value of glass is determined by various factors such as the time of immersion in the molten salt, the temperature of the molten salt, the composition of the glass and the composition of the molten salt.

溶融塩を用いた化学強化後のガラスのCS値は、イオン交換に供していない新鮮な溶融塩(以下、新しい溶融塩という。)を用いた場合と、繰り返しイオン交換に供した溶融塩(以下、劣化した溶融塩という。)を用いた場合を比較すると、一般に後者の方ほどCS値が低下する。これは、イオン交換によりガラス中から溶出されるNaイオンやLiイオンによって溶融塩のKイオン濃度が低下することに起因する。   The CS value of the glass after chemical strengthening using a molten salt is the case where a fresh molten salt that has not been subjected to ion exchange (hereinafter referred to as a new molten salt) and a molten salt that has been subjected to repeated ion exchange (hereinafter referred to as a molten salt). When compared with the case of using a deteriorated molten salt), the CS value generally decreases in the latter case. This is because the K ion concentration of the molten salt is lowered by Na ions and Li ions eluted from the glass by ion exchange.

CSの低下を抑えるために、劣化した溶融塩の一部又はすべてを新しい溶融塩に交換する方法が考えられる。しかし、この方法では溶融塩の交換頻度が高まり、化学強化処理効率が低下するほか、新しい溶融塩の購入費用や劣化した溶融塩の廃棄費用が必要となり、高コスト化につながる。   In order to suppress the decrease in CS, a method of exchanging part or all of the deteriorated molten salt with a new molten salt is conceivable. However, this method increases the frequency of molten salt exchange, lowers the chemical strengthening treatment efficiency, and requires a purchase cost for new molten salt and a disposal cost for deteriorated molten salt, leading to higher costs.

そこで、溶融塩の使用期間を延ばす様々な方法が考えられている。例えば特許文献1には、劣化した溶融塩にピロリン酸カリウム(K)を添加する方法が開示されている。 Therefore, various methods for extending the use period of the molten salt have been considered. For example, Patent Document 1 discloses a method of adding potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ) to a deteriorated molten salt.

また、特許文献2には、劣化した溶融塩に対しオルトリン酸カリウム(KPO)を含む群より選ばれる添加物を添加して、溶融塩の寿命を長く保つ方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method for keeping the molten salt long by adding an additive selected from the group containing potassium orthophosphate (K 3 PO 4 ) to the deteriorated molten salt.

特公昭46−38514号公報Japanese Examined Patent Publication No. 46-38514 特開2013−67554号公報JP 2013-67554 A

特許文献1に記載のピロリン酸カリウム、及び特許文献2に記載のオルトリン酸カリウムの溶融塩への添加は、溶融塩中のNaイオン濃度低減やCS値の回復の効果があることが知られている。一方で、これらの添加物は、添加後に溶融塩中に余剰量が一部残存し、ガラスに付着する。それが洗浄工程などにおいて水と接触した際、溶解して強アルカリ性溶液(pH>10)となることが特許文献2にも記載されている。これにより、ガラスの表面粗さを悪化させる虞がある。   It is known that the addition of potassium pyrophosphate described in Patent Document 1 and potassium orthophosphate described in Patent Document 2 to the molten salt has the effect of reducing Na ion concentration in the molten salt and restoring the CS value. Yes. On the other hand, some of these additives remain in the molten salt after addition and adhere to the glass. Patent Document 2 also describes that when it comes into contact with water in a washing step or the like, it dissolves into a strong alkaline solution (pH> 10). Thereby, there exists a possibility of deteriorating the surface roughness of glass.

表面粗さは高い形状精度が求められる製品では特に問題となる。また、このオルトリン酸カリウム又はピロリン酸カリウムを含む添加剤(以下、ナトリウム沈殿剤という。)の添加を繰り返す度に、溶融塩中のリン元素質量換算によるナトリウム沈殿剤の濃度(以下、リン濃度という。)は増すため、ガラスの表面粗さへの影響も大きくなっていく。   Surface roughness is particularly problematic for products that require high form accuracy. Further, each time the addition of an additive containing potassium orthophosphate or potassium pyrophosphate (hereinafter referred to as a sodium precipitant) is repeated, the concentration of the sodium precipitant in terms of phosphorus element mass in the molten salt (hereinafter referred to as the phosphorus concentration). )) Increases, so the effect on the surface roughness of the glass also increases.

しかしながら、現時点で溶融塩中の添加物由来のリン濃度を低減する方法は知られておらず、リン濃度が上がった場合には、従来通り溶融塩の一部又はすべてを新しい溶融塩に交換するしかない。これでは依然として化学強化処理の効率は下がったままである。   However, at present, there is no known method for reducing the phosphorus concentration derived from the additive in the molten salt. When the phosphorus concentration increases, a part or all of the molten salt is replaced with a new molten salt as usual. There is only. This still reduces the efficiency of the chemical strengthening process.

そこで本発明では、劣化した溶融塩中のNaイオン濃度を低減させるためにナトリウム沈殿剤を添加した後に、溶融塩のリン濃度を低減し溶融塩を再生する方法を提供することを目的とする。また、当該再生方法により再生された溶融塩を用いた強化ガラスの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for reducing the phosphorus concentration of the molten salt and regenerating the molten salt after adding a sodium precipitant in order to reduce the Na ion concentration in the deteriorated molten salt. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the tempered glass using the molten salt reproduced | regenerated by the said reproduction | regeneration method.

本発明者らは、劣化した溶融塩にナトリウム沈殿剤を添加した後に、少なくとも1種の第2族元素硝酸塩化合物を含む添加材(以下、リン沈殿剤という。)をさらに添加することにより、溶融塩中のリン濃度を抑えつつNaイオン濃度を所望の低い値まで回復できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors added a sodium precipitant to the deteriorated molten salt, and then added an additive containing at least one Group 2 element nitrate compound (hereinafter referred to as a phosphorus precipitant) to melt the molten salt. It has been found that the Na ion concentration can be recovered to a desired low value while suppressing the phosphorus concentration in the salt, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下の通りである。
<1> 硝酸カリウムを含有する溶融塩を用いてガラスを化学強化することによって溶融塩中に溶出したナトリウムを除去する溶融塩の再生方法であって、
オルトリン酸カリウム又はピロリン酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種のナトリウム沈殿剤を溶融塩に添加するナトリウム沈殿工程と、
少なくとも1種の第2族元素硝酸塩化合物を含むリン沈殿剤を溶融塩に添加するリン沈殿工程と、
を有することを特徴とする溶融塩の再生方法。
<2> 前記ナトリウム沈殿工程の後にリン沈殿工程を行う上記<1>に記載の溶融塩の再生方法。
<3> 前記リン沈殿工程の前に、ナトリウム沈殿工程によって沈殿したリン酸塩を溶融塩から除去する工程を有する上記<2>に記載の溶融塩の再生方法。
<4> 前記ナトリウム沈殿工程とリン沈殿工程を同時に行う上記<1>に記載の溶融塩の再生方法。
<5> 前記リン沈殿剤が、硝酸マグネシウムを含む上記<1>〜<4>に記載の溶融塩の再生方法。
<6> 前記リン沈殿剤を添加する前のリン濃度をX(質量ppm)、リン沈殿剤添加量をY(mol)、前記溶融塩の質量をZ(g)とするとき、これらが関係式Y≧Z(X−500)/(31×10)を満足する上記<1>〜<5>に記載の溶融塩の再生方法。
<7> 関係式Y≦ZX/(31×10)を満足する上記<6>に記載の溶融塩の再生方法。
<8> 前記リン沈殿工程における溶融塩の温度が330〜500℃である上記<1>〜<7>に記載の溶融の再生方法。
<9> 上記<1>〜<8>のいずれか1に記載の方法で再生した溶融塩を用いてガラスを化学強化する工程を含む、強化ガラスの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
<1> A molten salt regeneration method for removing sodium eluted in a molten salt by chemically strengthening glass using a molten salt containing potassium nitrate,
A sodium precipitation step of adding at least one sodium precipitant selected from the group consisting of potassium orthophosphate or potassium pyrophosphate to the molten salt;
A phosphorus precipitation step of adding a phosphorus precipitant comprising at least one Group 2 element nitrate compound to the molten salt;
A method for regenerating a molten salt comprising:
<2> The method for regenerating a molten salt according to <1>, wherein a phosphorus precipitation step is performed after the sodium precipitation step.
<3> The molten salt regeneration method according to <2>, further including a step of removing the phosphate precipitated in the sodium precipitation step from the molten salt before the phosphorus precipitation step.
<4> The molten salt regeneration method according to <1>, wherein the sodium precipitation step and the phosphorus precipitation step are performed simultaneously.
<5> The method for regenerating a molten salt according to <1> to <4>, wherein the phosphorus precipitant contains magnesium nitrate.
<6> When the phosphorus concentration before adding the phosphorus precipitant is X (mass ppm), the phosphorus precipitant addition amount is Y (mol), and the mass of the molten salt is Z (g), these are the relational expressions. The method for regenerating a molten salt according to <1> to <5>, wherein Y ≧ Z (X−500) / (31 × 10 6 ) is satisfied.
<7> The method for regenerating a molten salt according to <6>, wherein the relational expression Y ≦ ZX / (31 × 10 6 ) is satisfied.
<8> The melting regeneration method according to <1> to <7>, wherein the temperature of the molten salt in the phosphorus precipitation step is 330 to 500 ° C.
<9> A method for producing tempered glass, comprising a step of chemically strengthening glass using the molten salt regenerated by the method according to any one of <1> to <8> above.

本発明に係る溶融塩の再生方法では、Naイオン濃度を低減するためのナトリウム沈殿剤添加を行った後に、リン濃度が高くなった溶融塩に対して、リン沈殿剤を添加することにより、低いNaイオン濃度を保ったままリン濃度を低減することが可能である。これにより、ガラスの表面品質が向上するとともに、劣化した溶融塩から新しい溶融塩への交換処理の頻度を下げることが可能である。また、溶融塩の寿命が延長されることから、低コスト化や処理効率の向上につながる。   In the molten salt regeneration method according to the present invention, after adding a sodium precipitant for reducing the Na ion concentration, the phosphorus salt is added to the molten salt having a high phosphorus concentration, so that it is low. It is possible to reduce the phosphorus concentration while maintaining the Na ion concentration. Thereby, it is possible to improve the surface quality of the glass and reduce the frequency of the replacement process from the deteriorated molten salt to the new molten salt. Moreover, since the lifetime of molten salt is extended, it leads to cost reduction and improvement of processing efficiency.

図1は、ナトリウム沈殿剤としてのオルトリン酸カリウムの添加後に沈殿物を除去し、さらにリン沈殿剤としての硝酸マグネシウムを添加したときの、硝酸マグネシウムの添加量(mol)と沈殿したリンのモル質量(mol)との関係を示すグラフである。FIG. 1 shows the amount of magnesium nitrate added (mol) and the molar mass of precipitated phosphorus when the precipitate is removed after addition of potassium orthophosphate as a sodium precipitant and magnesium nitrate is further added as a phosphorus precipitant. It is a graph which shows the relationship with (mol).

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の再生方法は、例えば化学強化処理を含む以下の工程において適用することができる。なお、本発明はこれらに限定されない。   The regeneration method of the present invention can be applied in the following steps including, for example, chemical strengthening treatment. The present invention is not limited to these.

工程1:溶融塩の調製
工程2:ガラスの化学強化処理
工程3:溶融塩劣化の判断
工程4(ナトリウム沈殿工程):溶融塩へのオルトリン酸カリウムの添加
工程5:沈殿したナトリウムカリウムリン酸塩の分離及び除去
工程6(リン沈殿工程):溶融塩への硝酸マグネシウムの添加
工程7:前記工程2〜6の繰り返し
(工程1)
工程1では、Kを含む無機塩を容器に投入し、塩の融点以上の温度に加熱して溶融することで、溶融塩を調製する。前記無機塩は、化学強化を行うガラスの歪点(通常500〜600℃)以下で溶融状態となるものが好ましく、本発明においては硝酸カリウム(融点330℃)を主成分として含有する。硝酸カリウムが主成分であれば、ガラスの歪点以下で溶融状態となり、かつ化学強化処理を施すときの一般的な温度領域において取り扱いが容易な点から、好ましい。ここで主成分とは質量比で50%以上含有していることを意味する。
Step 1: Preparation of molten salt Step 2: Chemical strengthening treatment of glass Step 3: Determination of molten salt deterioration Step 4 (sodium precipitation step): Addition of potassium orthophosphate to molten salt Step 5: Precipitated sodium potassium phosphate Separation and removal step 6 (phosphorus precipitation step): Addition of magnesium nitrate to molten salt Step 7: Repeat steps 2 to 6 (step 1)
In step 1, an inorganic salt containing K is put into a container and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the salt to melt it, thereby preparing a molten salt. The inorganic salt is preferably in a molten state below the strain point (usually 500 to 600 ° C.) of the glass to be chemically strengthened, and contains potassium nitrate (melting point 330 ° C.) as a main component in the present invention. If potassium nitrate is a main component, it is preferable because it is in a molten state below the strain point of glass and is easy to handle in a general temperature range when chemical strengthening treatment is performed. Here, the main component means 50% or more by mass ratio.

前記溶融塩としては硝酸カリウム以外に他の無機塩を含んでいてもよい。例えば、硫酸カリウム等のアルカリ硫酸塩や、塩化カリウム等のアルカリ塩化物、炭酸カリウム等のアルカリ炭酸塩といったアルカリ金属を含有する無機塩が挙げられる。中でも、硝酸カリウムと炭酸カリウムの混合溶融塩はコスト削減(例えば再生頻度の低下)の観点から好ましい。この場合、炭酸カリウムの添加量は硝酸カリウムに対して0.01質量%〜30質量%が好ましく、0.01質量%〜13質量%がより好ましい。炭酸カリウムの添加量の上限を30質量%とする。添加量がこの上限以下であれば溶融塩中に固相で存在する炭酸カリウムが少ないため取り扱いが容易であり、また、イオン交換処理中に温度ムラが発生しにくいので、ガラス全体を均一にイオン交換できることから好ましい。   The molten salt may contain other inorganic salt besides potassium nitrate. Examples thereof include inorganic salts containing alkali metals such as alkali sulfates such as potassium sulfate, alkali chlorides such as potassium chloride, and alkali carbonates such as potassium carbonate. Among these, a mixed molten salt of potassium nitrate and potassium carbonate is preferable from the viewpoint of cost reduction (for example, reduction in regeneration frequency). In this case, the addition amount of potassium carbonate is preferably 0.01% by mass to 30% by mass and more preferably 0.01% by mass to 13% by mass with respect to potassium nitrate. The upper limit of the amount of potassium carbonate added is 30% by mass. If the amount added is less than this upper limit, the molten salt is easy to handle because there is little potassium carbonate present in the solid phase, and temperature unevenness is unlikely to occur during the ion exchange treatment, so the entire glass is ionized uniformly. It is preferable because it can be exchanged.

硝酸カリウムは融点が330℃、沸点が500℃なので、前記溶融塩の温度はその範囲内に保たれることが好ましい。特に溶融温度を350〜470℃とすることが、ガラスに付与できるCS値と圧縮応力層深さ(Depth of Layer;DOL、以下DOLともいう。)値のバランスおよび強化時間の点からより好ましい。
前記無機塩を溶融する容器には、金属、石英、セラミックスなどを用いることができる。中でも、耐久性の観点から金属材質が好ましく、耐食性の観点からはステンレススチール(SUS)材質がより好ましい。
Since potassium nitrate has a melting point of 330 ° C. and a boiling point of 500 ° C., the temperature of the molten salt is preferably maintained within the range. In particular, the melting temperature is preferably 350 to 470 ° C. from the viewpoint of the balance between the CS value that can be imparted to the glass and the depth of compressive stress layer (Depth of Layer; hereinafter referred to as DOL) and the strengthening time.
A metal, quartz, ceramics, etc. can be used for the container for melting the inorganic salt. Among these, a metal material is preferable from the viewpoint of durability, and a stainless steel (SUS) material is more preferable from the viewpoint of corrosion resistance.

(工程2)
工程2では、ガラスを予熱すると同時に、前記工程1で調製した溶融塩を所定の温度に調整する。次いで予熱したガラスを溶融塩中に所定の時間浸漬したのち、ガラスを溶融塩中から引き上げ、放冷する。ガラスの組成等については後述する。なお、ガラスには、化学強化処理の前に、用途に応じた形状加工、例えば、切断、端面加工および穴あけ加工などの機械的加工を行ってもよい。
(Process 2)
In step 2, the glass is preheated, and at the same time, the molten salt prepared in step 1 is adjusted to a predetermined temperature. Next, the preheated glass is immersed in the molten salt for a predetermined time, and then the glass is pulled up from the molten salt and allowed to cool. The composition of the glass will be described later. In addition, you may perform mechanical processing, such as a shape process according to a use, for example, a cutting | disconnection, an end surface process, and a drilling process, before a chemical strengthening process.

ガラスの予熱温度は、ガラスを浸漬する溶融塩の温度に依存するが、一般に100℃以上であることが好ましい。   The preheating temperature of the glass depends on the temperature of the molten salt in which the glass is immersed, but is generally preferably 100 ° C. or higher.

化学強化温度は、被強化ガラスの歪点(通常500〜600℃)以下が好ましく、より大きなDOL値を得るためには特に350℃以上が好ましい。   The chemical strengthening temperature is preferably not more than the strain point (usually 500 to 600 ° C.) of the glass to be tempered, and particularly preferably 350 ° C. or more in order to obtain a larger DOL value.

ガラスの溶融塩への浸漬時間が10分未満では、小さなDOL値しか得られず、ガラスの破壊につながる深い傷、すなわちDOL値を超える深さの傷が入りやすい。また、浸漬時間が12時間を超えると、DOL値が大きくなりすぎるため内部引張応力(Central Tension;以下CTともいう。)も大きくなり、破壊時の衝撃が大きくなる。CT値が大きいとガラスが破壊する際に細片となって粉々に飛散する傾向がある。したがって、浸漬時間は10分〜12時間が好ましく、30分〜10時間がさらに好ましい。かかる範囲にあれば、強度とDOL値のバランスに優れた化学強化ガラスを得ることができる。   When the immersion time of the glass in the molten salt is less than 10 minutes, only a small DOL value can be obtained, and a deep flaw that leads to breakage of the glass, that is, a flaw having a depth exceeding the DOL value is likely to occur. Further, when the immersion time exceeds 12 hours, the DOL value becomes too large, so that the internal tensile stress (hereinafter also referred to as CT) also increases, and the impact at the time of breaking increases. When the CT value is large, there is a tendency that the glass breaks into pieces when the glass breaks. Therefore, the immersion time is preferably 10 minutes to 12 hours, more preferably 30 minutes to 10 hours. If it exists in this range, the chemically strengthened glass excellent in the balance of an intensity | strength and a DOL value can be obtained.

(工程3)
工程2を繰り返し行うと、溶融塩中にガラスからNaイオンが溶出してくるために、ガラス処理面積が増えるにつれて溶融塩のイオン交換能力が低下し、所望のCS値が得られなくなる。そこで工程3では、溶融塩中のNaイオン濃度、又は化学強化後のガラスのCS値を測定することによって溶融塩の劣化状態を調べ、溶融塩の継続した使用が可能であるか、又は、次工程4においてNaイオン濃度を低減する処理が必要かどうかを判断する。
本発明では、新しい溶融塩で得られるCS値を100%とした場合、95%以上のCS値を所望のCS値と定義し、これを下回った場合に次の工程4により溶融塩のNaイオン濃度を低減する処理を行う。
(Process 3)
When Step 2 is repeated, Na ions are eluted from the glass in the molten salt, so that the ion exchange capacity of the molten salt decreases as the glass treatment area increases, and the desired CS value cannot be obtained. Therefore, in Step 3, the deterioration state of the molten salt is investigated by measuring the Na ion concentration in the molten salt or the CS value of the glass after chemical strengthening, and the molten salt can be used continuously or In step 4, it is determined whether a process for reducing the Na ion concentration is necessary.
In the present invention, when the CS value obtained with a new molten salt is 100%, a CS value of 95% or more is defined as a desired CS value. Processing to reduce the density is performed.

(工程4)
工程4(以下、ナトリウム沈殿工程ともいう。)では、イオン交換能力が低下した溶融塩中にナトリウム沈殿剤を添加し、温度を一定に保つよう調整し静置する。全体を均一にするため又は反応を促進するために、添加後の溶融塩を撹拌翼などにより混合してもよい。かかる操作により、溶融塩中のNaイオンが、添加したナトリウム沈殿剤のKイオンとイオン交換され、ナトリウム塩として析出し、沈殿する。そのために溶融塩中のNaイオン濃度が低下し、Kイオン濃度が増加する。これにより、所望のCS値を得る溶融塩が得られる。
ナトリウム沈殿剤としては、例えば、オルトリン酸カリウム、ピロリン酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種類との組み合わせ等が挙げられる。ナトリウム沈殿剤は、水和物であっても脱水処理を行ったものでもよい。
(Process 4)
In step 4 (hereinafter, also referred to as a sodium precipitation step), a sodium precipitant is added to the molten salt having reduced ion exchange capacity, and the temperature is adjusted to be kept constant and allowed to stand. In order to make the whole uniform or accelerate the reaction, the molten salt after the addition may be mixed with a stirring blade or the like. By this operation, Na ions in the molten salt are ion-exchanged with K ions of the added sodium precipitant, and are precipitated and precipitated as a sodium salt. Therefore, the Na ion concentration in the molten salt decreases and the K ion concentration increases. Thereby, the molten salt which obtains a desired CS value is obtained.
Examples of the sodium precipitant include a combination with at least one selected from the group consisting of potassium orthophosphate and potassium pyrophosphate. The sodium precipitant may be a hydrate or a dehydrated one.

所望のCS値を得るためのナトリウム沈殿剤の最適な添加量は溶融塩のNaイオン濃度やナトリウム沈殿剤の構成、添加物によって異なる。ナトリウム沈殿剤がオルトリン酸カリウムである場合、その添加量の下限は、溶融塩中のNaイオン濃度に対して1.0倍モル質量以上(100mol%以上)が好ましく、1.5倍モル質量以上がより好ましく、3.0倍モル質量以上がさらに好ましい。ナトリウム沈殿剤がピロリン酸カリウムである場合、その添加量の下限は、溶融塩中のNaイオン濃度に対して0.75倍モル質量以上(75mol%以上)が好ましく、1.13倍モル質量以上がより好ましく、2.25倍モル質量以上がさらに好ましい。該下限以上であれば所望のCS値が得られる。なお溶融塩中のNaイオン濃度は原子吸光分析装置等により測定することができる。   The optimum addition amount of the sodium precipitant for obtaining a desired CS value varies depending on the Na ion concentration of the molten salt, the composition of the sodium precipitant, and the additive. When the sodium precipitating agent is potassium orthophosphate, the lower limit of the amount added is preferably 1.0-fold molar mass or more (100 mol% or more), 1.5-fold molar mass or more with respect to the Na ion concentration in the molten salt. Is more preferable, and 3.0 times molar mass or more is more preferable. When the sodium precipitating agent is potassium pyrophosphate, the lower limit of the addition amount is preferably 0.75 times or more (75 mol% or more), and 1.13 times or more mol mass with respect to the Na ion concentration in the molten salt. Is more preferable, and 2.25 times the molar mass or more is more preferable. If the lower limit is exceeded, a desired CS value can be obtained. The Na ion concentration in the molten salt can be measured by an atomic absorption analyzer or the like.

一方、ナトリウム沈殿剤の添加量の上限は、硝酸カリウムに対して10質量%以下にすることが好ましい。ナトリウム沈殿剤は融点が高く(>1000℃)、化学強化に使用する温度領域(500℃以下)では硝酸カリウムに溶解する量はごくわずかである。そのため、ナトリウム沈殿剤の添加量が過剰であると、容器の底に沈殿物として堆積し、溶融塩を取り扱いにくくなる虞がある。特に硝酸カリウムに対して10質量%より多く添加すると、ナトリウム沈殿剤の固相の割合が20質量%以上となり、化学強化に使用可能な液相容積が大幅に低下するだけでなく、溶融塩中のナトリウム沈殿剤自体が沈殿してガラスに接触し、ガラス表面の腐食を誘引する虞がある。また、特許文献2にも記載の通り、余剰のナトリウム沈殿剤がガラスに付着したまま洗浄工程に移った場合、前述のようにナトリウム沈殿剤が水に溶解して強アルカリ性溶液(pH>10)となるために、ガラスの表面粗さを悪化させる虞がある。   On the other hand, the upper limit of the amount of sodium precipitant added is preferably 10% by mass or less with respect to potassium nitrate. The sodium precipitant has a high melting point (> 1000 ° C.), and the amount dissolved in potassium nitrate is negligible in the temperature range (500 ° C. or lower) used for chemical strengthening. Therefore, if the amount of sodium precipitant added is excessive, it may accumulate as a precipitate on the bottom of the container, making it difficult to handle the molten salt. In particular, when it is added in an amount of more than 10% by mass with respect to potassium nitrate, the ratio of the solid phase of the sodium precipitant becomes 20% by mass or more, and not only the liquid phase volume that can be used for chemical strengthening is greatly reduced, There is a possibility that the sodium precipitant per se precipitates and contacts the glass and induces corrosion of the glass surface. Moreover, as described in Patent Document 2, when the surplus sodium precipitating agent moves to the washing step while adhering to the glass, the sodium precipitating agent is dissolved in water as described above, and a strong alkaline solution (pH> 10). Therefore, there is a possibility that the surface roughness of the glass is deteriorated.

劣化した溶融塩に対し、ナトリウム沈殿剤以外に他の無機塩を添加してもよい。例えば炭酸カリウム、硫酸カリウム等が挙げられる。これにより、ナトリウム沈殿剤添加の効果と同様に溶融塩中のNaイオン濃度を下げることができる。なお、他の無機塩の添加量は、硝酸カリウムに対して30質量%以下が好ましい。また添加の順序は特に限定されない。   In addition to the sodium precipitant, other inorganic salts may be added to the deteriorated molten salt. Examples thereof include potassium carbonate and potassium sulfate. Thereby, the Na ion concentration in molten salt can be lowered | hung similarly to the effect of sodium precipitant addition. In addition, the addition amount of other inorganic salts is preferably 30% by mass or less with respect to potassium nitrate. The order of addition is not particularly limited.

ナトリウム沈殿剤添加後は、全体を均一にするため又は反応を促進するために、溶融塩の攪拌を行うことが好ましい。撹拌の際、溶融塩の温度は硝酸カリウムの融点以上、すなわち330℃以上が好ましく、350℃〜500℃がより好ましい。攪拌時間は1分〜10時間が好ましく、10分〜2時間がより好ましい。   After the addition of the sodium precipitant, it is preferable to stir the molten salt in order to make the whole uniform or to accelerate the reaction. At the time of stirring, the temperature of the molten salt is preferably equal to or higher than the melting point of potassium nitrate, that is, 330 ° C or higher, and more preferably 350 ° C to 500 ° C. The stirring time is preferably 1 minute to 10 hours, and more preferably 10 minutes to 2 hours.

なお、工程4を終えた後のNaイオン濃度が低いほど、一般に溶融塩の使用寿命も延長することができる。
溶融塩の寿命は、初期状態の溶融塩を用いた化学強化処理により得られるCS値を100%とした際にCS値が10%低下したときの溶融塩中のNaイオン濃度を指標に評価することができる。
実際に溶融塩寿命の評価を行う際には、例えば、連続使用によって溶融塩中のNaイオン濃度が高くなった状態を疑似的に作るために、硝酸ナトリウムなどのNa源を意図的に所定量添加する。Na源の添加量と、化学強化処理後に得られるガラスのCS値との関係式を導き、例えば直線近似により、CS値が初期状態から10%低下したときのNa添加量を算出し、溶融塩寿命の指標とすることができる。
In addition, generally the service life of molten salt can be extended, so that the Na ion density | concentration after finishing the process 4 is low.
The lifetime of the molten salt is evaluated using the Na ion concentration in the molten salt as an index when the CS value is reduced by 10% when the CS value obtained by the chemical strengthening treatment using the molten salt in the initial state is taken as 100%. be able to.
When actually evaluating the molten salt life, for example, in order to create a state in which the Na ion concentration in the molten salt is increased by continuous use, a predetermined amount of Na source such as sodium nitrate is intentionally added. Added. A relational expression between the amount of Na source added and the CS value of the glass obtained after the chemical strengthening treatment is derived, and the amount of Na added when the CS value is reduced by 10% from the initial state is calculated by, for example, linear approximation. It can be used as an index of life.

(工程5)
工程5では、ナトリウム沈殿剤を添加することにより析出し沈殿したナトリウム塩を含む沈殿物を、溶融塩から分離したのち、除去する。
該沈殿物を除去する方法としては、例えばフィルタによる濾過や沈殿物の汲み取りなどが考えられるが、特に限定されない。
(Process 5)
In step 5, a precipitate containing a sodium salt precipitated and precipitated by adding a sodium precipitant is separated from the molten salt and then removed.
As a method for removing the precipitate, for example, filtration by a filter or drawing of the precipitate can be considered, but the method is not particularly limited.

工程5の実施は必須ではない。しかしながら、後述の工程6でリン沈殿剤を添加する際、工程5を経ない場合、沈殿物として存在するナトリウム塩の一部が再溶解する虞がある。すなわち、Naイオン濃度が再度上昇し、リン濃度も低下しにくくなるため、好ましくない。また、工程2〜6を繰り返すことで沈殿物量は増加し堆積していくため、沈殿物がガラスに接触し、ガラスの腐食を誘引する虞がある。したがって、工程5を経ることが好ましい。   Implementation of step 5 is not essential. However, when the phosphorus precipitant is added in Step 6 to be described later, if Step 5 is not passed, there is a possibility that a part of the sodium salt present as a precipitate is redissolved. That is, it is not preferable because the Na ion concentration is increased again and the phosphorus concentration is not easily lowered. Moreover, since the amount of precipitates increases and accumulates by repeating steps 2 to 6, the precipitates may come into contact with the glass and induce corrosion of the glass. Therefore, it is preferable to go through step 5.

(工程6)
工程6(以下、リン沈殿工程ともいう。)では、リン濃度が上昇した溶融塩中に少なくとも1種の第2族元素硝酸塩化合物を含むリン沈殿剤を添加し、温度を一定に保つよう調整し静置する。全体を均一にするため又は反応を促進するために、添加後の溶融塩を撹拌翼などにより混合してもよい。かかる操作により、溶融塩中のオルトリン酸イオンまたはピロリン酸イオンが、添加した硝酸塩の硝酸イオンとイオン交換され、溶融塩への溶解度積の小さな塩として析出し、沈殿する。そのために溶融塩中のリン濃度が低下する。これにより、所望のCS値を得ることができる上にガラスの表面粗さを悪化させない溶融塩として、再び化学強化処理(工程2)に供することができる。
(Step 6)
In step 6 (hereinafter also referred to as phosphorus precipitation step), a phosphorus precipitant containing at least one group 2 element nitrate compound is added to the molten salt having an increased phosphorus concentration, and the temperature is adjusted to be constant. Leave still. In order to make the whole uniform or accelerate the reaction, the molten salt after the addition may be mixed with a stirring blade or the like. By this operation, the orthophosphate ion or pyrophosphate ion in the molten salt is ion-exchanged with the nitrate ion of the added nitrate, and is precipitated and precipitated as a salt having a small solubility product in the molten salt. For this reason, the phosphorus concentration in the molten salt decreases. Thereby, while being able to obtain a desired CS value, it can be again subjected to the chemical strengthening treatment (step 2) as a molten salt that does not deteriorate the surface roughness of the glass.

溶融塩中のリン濃度は500質量ppm以下が好ましく、200質量ppm以下がより好ましく、100質量ppm以下がさらに好ましい。リン濃度が500質量ppmを超えると、ガラスの機械的強度が顕著に低下する。
なお、溶融塩中のリン濃度は誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma;ICP)発光分析法等により測定することができる。
The phosphorus concentration in the molten salt is preferably 500 mass ppm or less, more preferably 200 mass ppm or less, and even more preferably 100 mass ppm or less. When the phosphorus concentration exceeds 500 ppm by mass, the mechanical strength of the glass is significantly reduced.
The phosphorus concentration in the molten salt can be measured by an inductively coupled plasma (ICP) emission analysis method or the like.

所望のリン濃度を得るためのリン沈殿剤の最適な添加量は溶融塩のリン濃度や添加物によって異なるが、C(質量ppm)以下のリン濃度を得るためのリン沈殿剤の添加量の下限は、下記の(式1)で表される。[式中、Yはリン沈殿剤の添加量(mol)、Zは溶融塩の全体量(g)、Xはリン沈殿剤添加前のリン濃度(質量ppm)である。]
Y=Z(X−C)/(31×10)(式1)
前記下限以上であればリン濃度を所望の値である500質量ppm以下に調整することができる。
The optimum addition amount of the phosphorus precipitant for obtaining a desired phosphorus concentration varies depending on the phosphorus concentration of the molten salt and the additive, but the lower limit of the addition amount of the phosphorus precipitant for obtaining a phosphorus concentration of C (mass ppm) or less. Is represented by the following (formula 1). [Wherein Y is the addition amount (mol) of the phosphorus precipitant, Z is the total amount (g) of the molten salt, and X is the phosphorus concentration (mass ppm) before the addition of the phosphorus precipitant. ]
Y = Z (X-C) / (31 × 10 6 ) (Formula 1)
If it is more than the said minimum, phosphorus concentration can be adjusted to 500 mass ppm or less which is a desired value.

一方、リン沈殿剤の添加量の上限は、下記の(式2)で表される。
Y=ZX/(31×10)(式2)
前記上限以下であればリン濃度を所望の値以下に保ちながら余剰のリン沈殿剤の濃度を抑えることができる。
On the other hand, the upper limit of the addition amount of the phosphorus precipitant is represented by the following (Formula 2).
Y = ZX / (31 × 10 6 ) (Formula 2)
If it is below the said upper limit, the density | concentration of an excess phosphorus precipitant can be suppressed, keeping a phosphorus density | concentration below a desired value.

少なくとも1種の第2族元素硝酸塩化合物であるリン沈殿剤としては、例えば、硝酸ベリリウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、硝酸ラジウム等が挙げられる。また、添加の順序は特に限定されない。   Examples of the phosphorus precipitant that is at least one Group 2 element nitrate compound include beryllium nitrate, calcium nitrate, strontium nitrate, barium nitrate, and radium nitrate. The order of addition is not particularly limited.

リン沈殿剤添加後は、全体を均一にするため又は反応を促進するために、溶融塩の攪拌を行うことが好ましい。撹拌の際、溶融塩の温度の下限としては、硝酸カリウムの融点以上、すなわち330℃以上が好ましく、350℃以上がより好ましい。また、溶融塩の温度の上限としては、硝酸カリウムの沸点以下、すなわち500℃以下が好ましく、470℃以下がより好ましく、沈殿物の溶解度が高まらない400℃以下がさらに好ましく、380℃以下が特に好ましい。溶融塩の攪拌時間は1分〜10時間が好ましく、10分〜2時間がより好ましい。   After adding the phosphorus precipitant, it is preferable to stir the molten salt in order to make the whole uniform or to promote the reaction. In stirring, the lower limit of the temperature of the molten salt is preferably not less than the melting point of potassium nitrate, that is, 330 ° C. or more, more preferably 350 ° C. or more. Further, the upper limit of the temperature of the molten salt is preferably not more than the boiling point of potassium nitrate, that is, 500 ° C. or less, more preferably 470 ° C. or less, further preferably 400 ° C. or less, and particularly preferably 380 ° C. or less. . The stirring time of the molten salt is preferably 1 minute to 10 hours, and more preferably 10 minutes to 2 hours.

(工程7)
工程7では上記工程2〜6を繰り返し行う。イオン交換処理により劣化した溶融塩は、工程4を経ることによって、Naイオン濃度が所望の値以下まで低減され、工程6を経ることによって、所望のリン濃度に調整される。
(Step 7)
In step 7, the above steps 2 to 6 are repeated. The molten salt deteriorated by the ion exchange treatment is reduced to a desired value or less by passing through step 4 and adjusted to a desired phosphorus concentration by passing through step 6.

<ガラス>
本発明で使用されるガラスはナトリウムを含んでいればよく、成形、化学強化処理による強化が可能な組成を有するものである限り、種々の組成のものを使用することができる。具体的には、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛ガラス、アルカリバリウムガラス等が挙げられる。
<Glass>
The glass used in the present invention only needs to contain sodium, and glass having various compositions can be used as long as it has a composition that can be strengthened by molding and chemical strengthening treatment. Specific examples include soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, lead glass, and alkali barium glass.

ガラスの製造方法は特に限定されない。所望のガラス原料を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を好ましくは1500〜1600℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することにより製造することができる。   The manufacturing method of glass is not specifically limited. A desired glass raw material is charged into a continuous melting furnace, and the glass raw material is heated and melted preferably at 1500 to 1600 ° C., clarified, then supplied to a forming apparatus, and then the molten glass is formed into a plate shape and slowly cooled. Can be manufactured.

なお、ガラスの成形には種々の方法を採用することができる。例えば、ダウンドロー法(例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法およびリドロー法等)、フロート法、ロールアウト法およびプレス法等の様々な成形方法を採用することができる。   Various methods can be employed for forming the glass. For example, various forming methods such as a down draw method (for example, an overflow down draw method, a slot down method and a redraw method), a float method, a roll-out method, and a press method can be employed.

ガラスの厚みは、特に制限されるものではないが、化学強化処理を効果的に行うために、通常5mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましい。   The thickness of the glass is not particularly limited, but is usually preferably 5 mm or less and more preferably 3 mm or less in order to effectively perform the chemical strengthening treatment.

本発明の化学強化用ガラスの組成としては特に限定されないが、例えば、以下のガラスの組成が挙げられる。
(i)mol%で表示した組成で、SiOを50〜80%、Alを2〜25%、LiOを0〜10%、NaOを0〜18%、KOを0〜10%、MgOを0〜15%、CaOを0〜5%およびZrOを0〜5%を含むガラス
(ii)mol%で表示した組成が、SiOを50〜74%、Alを1〜10%、NaOを6〜14%、KOを3〜11%、MgOを2〜15%、CaOを0〜6%およびZrOを0〜5%含有し、SiOおよびAlの含有量の合計が75%以下、NaOおよびKOの含有量の合計が12〜25%、MgOおよびCaOの含有量の合計が7〜15%であるガラス
(iii)mol%で表示した組成が、SiOを68〜80%、Alを4〜10%、NaOを5〜15%、KOを0〜1%、MgOを4〜15%およびZrOを0〜1%含有するガラス
(iv)mol%で表示した組成が、SiOを67〜75%、Alを0〜4%、NaOを7〜15%、KOを1〜9%、MgOを6〜14%およびZrOを0〜1.5%含有し、SiOおよびAlの含有量の合計が71〜75%、NaOおよびKOの含有量の合計が12〜20%であり、CaOを含有する場合その含有量が1%未満であるガラス。
Although it does not specifically limit as a composition of the glass for chemical strengthening of this invention, For example, the following glass compositions are mentioned.
(I) SiO 2 50-50%, Al 2 O 3 2-25%, Li 2 O 0-10%, Na 2 O 0-18%, K 2 O with the composition expressed in mol% Glass containing 0 to 10% MgO, 0 to 15% MgO, 0 to 5% CaO and 0 to 5% ZrO 2 (ii) The composition expressed in mol% is SiO 2 50 to 74%, Al 2 O 3 and 1-10% 6-14% of Na 2 O, K 2 O 3-11% of MgO 2 to 15% of CaO Less than six% and ZrO 2 to contain 0-5% The total content of SiO 2 and Al 2 O 3 is 75% or less, the total content of Na 2 O and K 2 O is 12 to 25%, and the total content of MgO and CaO is 7 to 15%. A certain glass (iii) The composition represented by mol% is 68 to 80% of SiO 2 and 4 to 1 of Al 2 O 3 . 0%, 5-15% of Na 2 O, the K 2 O 0 to 1% a composition displaying at MgO 4-15% and glass containing ZrO 2 0~1% (iv) mol %, SiO 2 67 to 75%, the Al 2 O 3 0 to 4% of Na 2 O 7 to 15% of K 2 O 1 to 9% of MgO having 6 to 14% and ZrO 2 0 to 1.5 %, The total content of SiO 2 and Al 2 O 3 is 71 to 75%, the total content of Na 2 O and K 2 O is 12 to 20%, and when CaO is contained, the content Is a glass of less than 1%.

ガラスは、必要に応じて化学強化処理前に研磨してもよい。研磨方法としては、例えば研磨スラリーを供給しながら研磨パッドで研磨する方法が挙げられ、研磨スラリーには、研磨材と水を含む研磨スラリーが使用できる。研磨材としては、酸化セリウム(セリア)又は酸化ケイ素(シリカ)が好ましい。   If necessary, the glass may be polished before the chemical strengthening treatment. Examples of the polishing method include a method of polishing with a polishing pad while supplying a polishing slurry. As the polishing slurry, a polishing slurry containing an abrasive and water can be used. As the abrasive, cerium oxide (ceria) or silicon oxide (silica) is preferable.

ガラスを研磨した場合、研磨後のガラスを洗浄液により洗浄する。洗浄液としては、中性洗剤および水が好ましく、中性洗剤で洗浄した後に水で洗浄することがより好ましい。中性洗剤としては市販されているものを用いることができる。   When the glass is polished, the polished glass is cleaned with a cleaning liquid. The washing liquid is preferably a neutral detergent and water, and more preferably washed with water after washing with a neutral detergent. A commercially available neutral detergent can be used.

前記洗浄工程により洗浄したガラス基板を、洗浄液により最終洗浄する。洗浄液としては、例えば、水、エタノールおよびイソプロパノールなどが挙げられる。中でも水が好ましい。   The glass substrate cleaned by the cleaning step is finally cleaned with a cleaning liquid. Examples of the cleaning liquid include water, ethanol, and isopropanol. Of these, water is preferred.

前記最終洗浄ののち、ガラスを乾燥させる。乾燥条件は、洗浄工程で用いた洗浄液、およびガラスの特性等を考慮して最適な条件を選択すればよい。   After the final cleaning, the glass is dried. The drying conditions may be selected in consideration of the cleaning solution used in the cleaning process, the characteristics of the glass, and the like.

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。   Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these.

[実施例1〜3:劣化した溶融塩への硝酸マグネシウム添加]
(試験例1:疑似的な劣化した溶融塩の調製)
SUS製のカップに硝酸カリウム395.7gを加え、マントルヒーターで430℃まで加熱して溶融塩を調製した。この溶融塩に対して、ガラス強化処理後の劣化した溶融塩の状態(Naイオン濃度:3000質量ppm)を疑似的に作るため、硝酸ナトリウム4.4gを意図的に加えた。
[Examples 1-3: Addition of magnesium nitrate to deteriorated molten salt]
(Test Example 1: Preparation of pseudo-degraded molten salt)
Potassium nitrate 395.7g was added to the SUS cup, and it heated to 430 degreeC with the mantle heater, and prepared the molten salt. To this molten salt, 4.4 g of sodium nitrate was intentionally added in order to artificially create a deteriorated molten salt state (Na ion concentration: 3000 mass ppm) after the glass strengthening treatment.

(試験例2:ナトリウム沈殿工程)
試験例1において疑似的に作った劣化状態の溶融塩に対して、ナトリウム沈殿剤としてオルトリン酸カリウム三水和物(KPO・3HO)を16g(KPO 3.0質量%)添加した。そして撹拌モーターと4枚プロペラ翼を用いて2時間撹拌し、2時間静置した。
当該処理後の溶融塩のNaイオン濃度を原子吸光光度計(日立ハイテク製 Z−2310)により測定した。また、前記溶融塩のリン濃度をICP発光分析装置(日立ハイテク製 SPS5520)により測定した。
(Test Example 2: Sodium precipitation step)
16 g (K 3 PO 4 3.0 mass) of potassium orthophosphate trihydrate (K 3 PO 4 .3H 2 O) as a sodium precipitating agent for the molten salt in a deteriorated state that was artificially prepared in Test Example 1. %) Was added. And it stirred for 2 hours using the stirring motor and 4 propeller blades, and left still for 2 hours.
The Na ion concentration of the molten salt after the treatment was measured using an atomic absorption photometer (Z-2310, manufactured by Hitachi High-Tech). Further, the phosphorus concentration of the molten salt was measured by an ICP emission spectrometer (SPS5520 manufactured by Hitachi High-Tech).

(実施例1:リン沈殿工程)
試験例2においてNaイオン濃度が低下した溶融塩に対して、リン沈殿剤として硝酸マグネシウムを0.80g(Mg(NO 0.20質量%)添加した。そして撹拌モーターと4枚プロペラ翼を用いて2時間撹拌し、2時間静置した。
当該処理後の溶融塩のNaイオン濃度、リン濃度をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
(Example 1: Phosphorus precipitation step)
In the test example 2, 0.80 g (Mg (NO 3 ) 2 0.20 mass%) of magnesium nitrate was added as a phosphorus precipitant to the molten salt having a reduced Na ion concentration. And it stirred for 2 hours using the stirring motor and 4 propeller blades, and left still for 2 hours.
The Na ion concentration and phosphorus concentration of the molten salt after the treatment were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例2:リン沈殿工程)
実施例1における硝酸マグネシウムの添加量を1.60g(Mg(NO 0.41質量%)に変えた以外は、実施例1と同様の手順で処理を行った。当該処理後の溶融塩のNaイオン濃度、リン濃度をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
(Example 2: Phosphorus precipitation step)
The treatment was performed in the same procedure as in Example 1 except that the amount of magnesium nitrate added in Example 1 was changed to 1.60 g (Mg (NO 3 ) 2 0.41% by mass). The Na ion concentration and phosphorus concentration of the molten salt after the treatment were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例3:リン沈殿工程)
実施例1における硝酸マグネシウムの添加量を2.40g(Mg(NO 0.61質量%)に変えた以外は、実施例1と同様の手順で処理を行った。当該処理後の溶融塩のNaイオン濃度、リン濃度をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
(Example 3: Phosphorus precipitation step)
The treatment was performed in the same procedure as in Example 1 except that the amount of magnesium nitrate added in Example 1 was changed to 2.40 g (Mg (NO 3 ) 2 0.61% by mass). The Na ion concentration and phosphorus concentration of the molten salt after the treatment were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0006149733
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上記結果より、劣化した溶融塩にオルトリン酸カリウムを添加した状態(試験例2)に対し、硝酸マグネシウムを添加することでリン濃度は減少した。特に実施例3では硝酸マグネシウムを溶融塩中のオルトリン酸イオンの1.0倍モル質量以上添加することで、リン濃度は初期状態(試験例2)から47質量%減少した。これより本発明の方法によれば、溶融塩のオルトリン酸イオンが沈殿し、リン濃度が低下することが分かる。   From the above results, the phosphorus concentration was reduced by adding magnesium nitrate to the state in which potassium orthophosphate was added to the deteriorated molten salt (Test Example 2). In particular, in Example 3, the phosphorus concentration was reduced by 47% by mass from the initial state (Test Example 2) by adding magnesium nitrate at least 1.0 times the molar mass of the orthophosphate ion in the molten salt. From this, it can be seen that according to the method of the present invention, the orthophosphate ions of the molten salt precipitate and the phosphorus concentration decreases.

しかし、実施例1〜3では、オルトリン酸イオンをすべて除去することが可能だと考えられたが、実際には50質量%以上残存した。ナトリウム沈殿工程では、カリウム塩として添加したオルトリン酸カリウムが溶融塩に溶解し、オルトリン酸イオンが溶融塩中のナトリウムイオンを引きつけて飽和溶解度が下がるため、ナトリウム塩として沈殿すると考えられる。Naイオン濃度及びリン濃度が再度上昇したのは、溶融塩に過剰に存在するオルトリン酸イオンは硝酸マグネシウムを加えることでリン酸マグネシウムとして沈殿する一方で、ナトリウム沈殿工程で沈殿した前記ナトリウム塩からオルトリン酸イオン、Naイオンが再溶解したためと考えられる。   However, in Examples 1 to 3, it was thought that all the orthophosphate ions could be removed, but actually 50% by mass or more remained. In the sodium precipitation step, potassium orthophosphate added as a potassium salt dissolves in the molten salt, and the orthophosphate ions attract sodium ions in the molten salt to lower the saturation solubility, so that it is considered that the sodium salt precipitates. The Na ion concentration and the phosphorus concentration were increased again because the orthophosphate ions present in excess in the molten salt were precipitated as magnesium phosphate by adding magnesium nitrate, while orthophosphoric acid was precipitated from the sodium salt precipitated in the sodium precipitation step. This is probably because acid ions and Na ions were redissolved.

そこで、リン沈殿工程の前に、ナトリウム沈殿工程によって沈殿したナトリウム塩を溶融塩から除去する工程を実施した。   Therefore, a step of removing the sodium salt precipitated by the sodium precipitation step from the molten salt was performed before the phosphorus precipitation step.

[実施例4〜6:ナトリウム沈殿物の除去と劣化した溶融塩への硝酸マグネシウム添加]
(実施例4:ナトリウム沈殿物除去後、オルトリン酸塩を沈殿させた溶融塩の調製)
試験例2において劣化状態からNaイオン濃度を低減した溶融塩から、Na沈殿物を除去した該溶融塩に対し、硝酸マグネシウムを0.80g(Mg(NO 0.23質量%)添加した。そして撹拌モーターと4枚プロペラ翼を用いて2時間撹拌し、2時間静置した。
当該処理後の溶融塩のNaイオン濃度、リン濃度をそれぞれ測定した。結果を表2に示す。
[Examples 4 to 6: Removal of sodium precipitate and addition of magnesium nitrate to deteriorated molten salt]
(Example 4: Preparation of molten salt in which orthophosphate was precipitated after removal of sodium precipitate)
In Test Example 2, 0.80 g (Mg (NO 3 ) 2 0.23 mass%) of magnesium nitrate was added to the molten salt from which Na precipitate was removed from the molten salt in which the Na ion concentration was reduced from the deteriorated state. . And it stirred for 2 hours using the stirring motor and 4 propeller blades, and left still for 2 hours.
The Na ion concentration and phosphorus concentration of the molten salt after the treatment were measured. The results are shown in Table 2.

(実施例5:ナトリウム沈殿物除去後、オルトリン酸塩を沈殿させた溶融塩の調製)
実施例4における硝酸マグネシウムの添加量を1.60g(Mg(NO 0.45質量%)に変えた以外は、実施例4と同様の手順で処理を行った。当該処理後の溶融塩のNaイオン濃度、リン濃度をそれぞれ測定した。結果を表2に示す。
(Example 5: Preparation of molten salt in which orthophosphate was precipitated after removal of sodium precipitate)
The treatment was performed in the same procedure as in Example 4 except that the amount of magnesium nitrate added in Example 4 was changed to 1.60 g (Mg (NO 3 ) 2 0.45 mass%). The Na ion concentration and phosphorus concentration of the molten salt after the treatment were measured. The results are shown in Table 2.

(実施例6:ナトリウム沈殿物除去後、オルトリン酸塩を沈殿させた溶融塩の調製)
実施例4における硝酸マグネシウムの添加量を2.40g(Mg(NO 0.68質量%)に変えた以外は、実施例4と同様の手順で処理を行った。当該処理後の溶融塩のNaイオン濃度、リン濃度をそれぞれ測定した。結果を表2に示す。
(Example 6: Preparation of molten salt in which orthophosphate was precipitated after removal of sodium precipitate)
The treatment was performed in the same procedure as in Example 4 except that the amount of magnesium nitrate added in Example 4 was changed to 2.40 g (Mg (NO 3 ) 2 0.68% by mass). The Na ion concentration and phosphorus concentration of the molten salt after the treatment were measured. The results are shown in Table 2.

Figure 0006149733
Figure 0006149733

上記結果より、沈殿物を溶融塩から分離したのち除去する工程を経ることで、経なかった例(実施例1〜3)と比較して、Naイオン濃度及びリン濃度の再度の上昇を抑制できた。硝酸マグネシウムを溶融塩中のオルトリン酸イオンの1.0倍モル質量以上添加した状態(実施例5,6)では、リン濃度は初期状態(試験例2)から大きく低下しており、特に実施例6ではリン濃度を0質量ppmにすることができた。これより本発明の方法によれば、溶融塩のオルトリン酸イオンが沈殿し、リン濃度が顕著に低下することが分かる。   From the above results, it is possible to suppress the rise in Na ion concentration and phosphorus concentration again compared with the examples (Examples 1 to 3) that did not pass through the step of removing the precipitate after separating it from the molten salt. It was. In the state (Examples 5 and 6) in which magnesium nitrate was added in an amount of 1.0 times the molar mass of orthophosphate ions in the molten salt (Examples 5 and 6), the phosphorus concentration was greatly reduced from the initial state (Test Example 2). In No. 6, the phosphorus concentration could be 0 ppm by mass. From this, it can be seen that according to the method of the present invention, the orthophosphate ions of the molten salt are precipitated, and the phosphorus concentration is significantly reduced.

また、実施例5においてはNaイオン濃度、リン濃度およびMgイオン濃度のいずれも低い値を示した。これより本発明によれば、劣化した溶融塩を新しい溶融塩に近い組成まで再生できることが分かる。   In Example 5, the Na ion concentration, phosphorus concentration, and Mg ion concentration all showed low values. Thus, according to the present invention, it can be seen that the deteriorated molten salt can be regenerated to a composition close to a new molten salt.

(硝酸マグネシウム添加量とリン沈殿量の関係)
実施例4〜6での3種の硝酸マグネシウム添加量条件に加え、種々の添加量条件を選び、それ以外は実施例4と同様の手順で処理を行った。当該処理後の各溶融塩のリン濃度を測定した。これにより得られた硝酸マグネシウムの添加量(mol)と沈殿したリンのモル質量(mol)との関係を図1に示す。
図1より、硝酸マグネシウムの添加量の大小に依らず、溶融塩中のリンは硝酸マグネシウム添加量に対しほぼ1モル当量だけ沈殿させられることが分かる。この関係は溶融塩中のリンが完全に沈殿させられるまで成立する。
(Relationship between magnesium nitrate addition and phosphorus precipitation)
In addition to the three types of magnesium nitrate addition conditions in Examples 4 to 6, various addition quantity conditions were selected, and the other procedures were performed in the same manner as in Example 4. The phosphorus concentration of each molten salt after the treatment was measured. The relationship between the added amount (mol) of magnesium nitrate obtained and the molar mass (mol) of precipitated phosphorus is shown in FIG.
FIG. 1 shows that phosphorus in the molten salt is precipitated by approximately 1 molar equivalent with respect to the added amount of magnesium nitrate regardless of the amount of added magnesium nitrate. This relationship holds until phosphorus in the molten salt is completely precipitated.

本発明のガラス強化用溶融塩の再生方法及び強化ガラスの製造方法は、ガラスを化学強化するために用いる溶融塩が使用により劣化した際に広く使用できる。   The method for regenerating a molten salt for strengthening glass and the method for producing a tempered glass of the present invention can be widely used when the molten salt used for chemically strengthening the glass deteriorates due to use.

Claims (10)

硝酸カリウムを含有する溶融塩を用いてガラスを化学強化することによって溶融塩中に溶出したナトリウムを除去する溶融塩の再生方法であって、
オルトリン酸カリウム又はピロリン酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種のナトリウム沈殿剤を溶融塩に添加するナトリウム沈殿工程と、
少なくとも1種の第2族元素硝酸塩化合物を含むリン沈殿剤を溶融塩に添加するリン沈殿工程と、
を有することを特徴とする溶融塩の再生方法。
A method for regenerating a molten salt that removes sodium eluted in the molten salt by chemically strengthening the glass with a molten salt containing potassium nitrate,
A sodium precipitation step of adding at least one sodium precipitant selected from the group consisting of potassium orthophosphate or potassium pyrophosphate to the molten salt;
A phosphorus precipitation step of adding a phosphorus precipitant comprising at least one Group 2 element nitrate compound to the molten salt;
A method for regenerating a molten salt comprising:
前記ナトリウム沈殿工程の後にリン沈殿工程を行う請求項1に記載の溶融塩の再生方法。 The method for regenerating a molten salt according to claim 1, wherein a phosphorus precipitation step is performed after the sodium precipitation step. 前記リン沈殿工程の前に、ナトリウム沈殿工程によって沈殿したリン酸塩を溶融塩から除去する工程を有する請求項2に記載の溶融塩の再生方法。 The method for regenerating a molten salt according to claim 2, further comprising a step of removing the phosphate precipitated by the sodium precipitation step from the molten salt before the phosphorus precipitation step. 前記ナトリウム沈殿工程とリン沈殿工程を同時に行う請求項1に記載の溶融塩の再生方法。 The method for regenerating a molten salt according to claim 1, wherein the sodium precipitation step and the phosphorus precipitation step are performed simultaneously. 前記リン沈殿剤が、硝酸マグネシウムを含む請求項1〜4に記載の溶融塩の再生方法。 The method for regenerating a molten salt according to claim 1, wherein the phosphorus precipitant contains magnesium nitrate. 前記リン沈殿剤を添加する前のリン濃度をX(質量ppm)、リン沈殿剤添加量をY(mol)、前記溶融塩の質量をZ(g)とするとき、これらが関係式Y≧Z(X−500)/(31×10)を満足する請求項1〜5に記載の溶融塩の再生方法。 When the phosphorus concentration before adding the phosphorus precipitant is X (mass ppm), the phosphorus precipitant addition amount is Y (mol), and the mass of the molten salt is Z (g), these are the relational expression Y ≧ Z The method for regenerating a molten salt according to claim 1, which satisfies (X-500) / (31 × 10 6 ). 関係式Y≦ZX/(31×10)を満足する請求項6に記載の溶融塩の再生方法。 The method for regenerating a molten salt according to claim 6, wherein the relational expression Y ≦ ZX / (31 × 10 6 ) is satisfied. 前記リン沈殿工程における溶融塩の温度が330〜500℃である請求項1〜7に記載の溶融塩の再生方法。 The method for regenerating a molten salt according to claim 1, wherein the temperature of the molten salt in the phosphorus precipitation step is 330 to 500 ° C. 前記ナトリウム沈殿剤がオルトリン酸カリウムである請求項1〜8に記載の溶融塩の再生方法。   The method for regenerating a molten salt according to claim 1, wherein the sodium precipitant is potassium orthophosphate. 請求項1〜9のいずれか1に記載の方法で再生した溶融塩を用いてガラスを化学強化する工程を含む、強化ガラスの製造方法。 The manufacturing method of tempered glass including the process of chemically strengthening glass using the molten salt reproduced | regenerated by the method of any one of Claims 1-9.
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