JP6607356B2 - ガラス、および、それを用いた化学強化ガラス - Google Patents
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Description
また、本発明は、上記のガラスを用いた化学強化ガラスに関する。
また、近年の表示装置の高精細化にともない、カバ−ガラスには、そのような高精細化機能を損なわないよう、表示画像に対して高い視認性を有することが求められている。
ここで、カバーガラスの強度を高めるため、カバーガラスに対して化学強化処理を実施することが考えられる。
SiO2 63〜76、
B2O3 0〜2、
Al2O3 2〜7、
MgO 2〜12、
CaO 0.1〜3、
Na2O 14.5〜19、
K2O 0〜3、
Fe2O3 0〜0.5を含有し、
アルカリ土類金属酸化物の合計含有量(RO)が8〜15であり、
15×MgO/RO − RO ≧3を満たし、
ガラス粘度が102dPa・sとなる温度T2が1570℃以下である、化学強化処理用ガラスを提供する。
SiO2 63〜73
Al2O3 2〜7
MgO 6〜10
CaO 0.3〜3
であることが好ましい。
また、本発明の化学強化処理用ガラスは、低脆性であるため、取り扱いの際にクラックが生じにくい。
本発明の化学強化処理用ガラスは、イオン交換速度が速いため、化学強化処理によって形成される、表面圧縮応力層深さ(DOL)が十分であり、8μm以上となる。また、化学強化処理によって、300MPa以上という高い表面圧縮応力(CS)が得られる。
なお、本発明の化学強化処理用ガラスの各成分の含有量を表す「%」は、特に断りのない限り、酸化物基準の「質量%」を意味する。また、本明細書において、「質量%」と「重量%」は同義である。
SiO2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。
Fe2O3含有量が0.5%以下であると、化学強化処理後に、カバーガラスとして使用した際、カバーガラスの下に配置される部材の色味がカバーガラスを通して見たときにも変化しない。Fe2O3含有量は、好ましくは0.3%以下、より好ましくは0.2%以下である。
ROが5%以上であると、ガラス粘度が102dPa・sとなる温度T2の上昇を防止できる。一方、ROが15%以下であると、失透温度の上昇を防止することができる。
15×MgO/RO − RO (1)
なお、上記式(1)が3以上である場合に、ガラスが低脆性となることは後述する実施例でも示されている。
本発明の化学強化処理用ガラスは、式(1)が3.5以上であることが好ましく、より好ましくは4以上、さらに好ましくは4.5以上、特に好ましくは5以上である。
一方、本発明の化学強化処理用ガラスは、式(1)が10以下であることが、高温での溶解性が良好になり、ガラス粘度が102dPa・sとなる温度T2の上昇を防止できる点で好ましく、式(1)はより好ましくは9以下、さらに好ましくは8以下、さらに好ましくは7以下、さらに好ましくは6.5以下、特に好ましくは6以下である。
MgO/ROが0.5以上であるとイオン交換速度を高め、化学強化処理層を厚くすることができる。
なお、この温度T2は、回転式粘度計等を用いて測定することができる。
なお、この温度T4は、回転式粘度計等を用いて測定することができる。
本発明の化学強化処理用ガラスは、比重が2.52以下であることがより好ましく、2.50以下であることがさらに好ましい。フロート法やオーバフローダウンドロー法などのように連続的に板ガラスを製造する設備で、一般的に知られているソーダライムシリケートガラスから組成を変更する場合、一般的に知られているソーダライムシリケートの比重である2.49から離れすぎると組成変更がしにくくなるため、2.40以上が好ましく、2.42以上がより好ましく、2.44以上がさらに好ましい。
本発明の化学強化処理用ガラスの主表面に化学強化処理を施した場合に、化学強化処理後のガラス(以下、「化学強化ガラス」という。)の化学強化処理が施された主表面における表面圧縮応力層深さ(DOL)が8μm以上であることが、加工時に生じる傷の影響を受けにくくするために好ましい。本発明の化学強化ガラスは、DOLが9μm以上であることがより好ましい。
一方、本発明の化学強化ガラスは、DOLが25μm以下であることが、化学強化後の切断性が良好であるため好ましく、20μm以下であることがより好ましく、18μm以下であることがさらに好ましい。
なお、DOLは、市販の表面応力計により評価することができる。
なお、CSは、市販の表面応力計により評価することができる。
例1〜26について、SiO2からK2O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。
ガラス転移点Tg:TMA法
CTE: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。
温度T2および温度T4:ガラスサンプルを溶解させ、回転式粘度計を用いて、溶融ガラスの粘度を測定する。粘度が102dPa・sとなる温度をT2(℃)とし、粘度が104dPa・sとなる温度をT4(℃)とした。
脆性評価:温度22℃、水分露点−1℃の雰囲気下において、ガラスサンプルの表面に、所定の荷重(0.05kgf、0.1kgf、0.2kgf)でビッカース圧子を15秒間押し込む。次に、ビッカース圧子を取り除くと、サンプルの表面には、菱形状の圧痕が形成される。押し込みが終了してから15秒後に、この圧痕の4箇所のコーナー部を観察し、コーナー部に発生したクラックの本数を確認する。上記ビッカース圧子の押し込み、及び、クラック本数の確認を10回繰り返して、1回のビッカース圧子の押し込みにより発生するクラックの平均本数を算出し、コーナーの個数である4で除する。1回の押し込みにより発生したクラックの平均本数が2本の場合、クラックの発生確率が50%とする。クラック発生率が50%以下となる最大の荷重が0.1kgf以上の場合、脆性評価を○とし、クラック発生率が50%以下となる最大の荷重が0.1kgf未満の場合、脆性評価を×とする。
(化学強化処理1)
化学強化処理は、425℃の硝酸カリウム溶融塩中に、ガラスサンプル全体を150分間浸漬することにより実施した。硝酸カリウム溶融塩中の硝酸ナトリウム濃度は、2.2%である。
化学強化処理後のガラスサンプルのDOLおよびCSを、表面応力計(折原製作所社製:FSM−6000)を用いて測定した。
化学強化処理におけるイオン交換速度と応力緩和の関係評価:
例1〜10、例12〜13のガラスサンプルについては、375℃から450℃の間の温度の100%の硝酸カリウム溶融塩中に、ガラスサンプル全体を6時間浸漬することにより化学強化処理を実施し、化学強化処理後のガラスサンプルのDOLおよびCSを測定した。図2は、これらのガラスサンプルについて、CSと、DOLと、の関係を示したグラフである。図2は、化学強化処理時のイオン交換速度、および、化学強化特性の指標であり、図2中、右上になるほど、化学強化処理時のイオン交換速度が速く、また、応力緩和が少ないため、化学強化特性が良好である。実施例(例1〜例9)のガラスサンプルは、いずれも、比較例(例10、例12)に比べて、化学強化処理時のイオン交換速度が速く、また、応力緩和が少ないため、化学強化特性が良好である。化学強化処理温度を調整することにより、CSが550MPa以上、DOLが20μm以上となる化学強化処理温度が存在する場合○とし、存在しない場合×とする。Tgが520℃以下と低く、応力緩和しやすい例10と、Al2O3が2%以下でイオン交換速度が遅い例12は×となることが確認できる。
MgO含有量が2質量%未満、Na2O含有量が14.5質量%未満の例10のガラスサンプル、Al2O3含有量が10質量%超の例11のガラスサンプルは、温度T2が1570℃超であった。15×MgO/RO − RO ≧3を満たさない例12〜例26のガラスサンプルは、いずれも脆性評価が×であった。
Claims (6)
- 酸化物基準の質量%表示で、
SiO2 63〜76、
B2O3 0〜2、
Al2O3 2〜7、
MgO 2〜12、
CaO 0.1〜3、
Na2O 14.5〜19、
K2O 0〜3、
Fe2O3 0〜0.5を含有し、
アルカリ土類金属酸化物の合計含有量(RO)が8〜15であり、
15×MgO/RO − RO ≧3を満たし、
ガラス粘度が102dPa・sとなる温度T2が1570℃以下である、化学強化処理用ガラス。 - MgO/ROが0.5以上である請求項1に記載の化学強化処理用ガラス。
- 酸化物基準の質量%表示で、
SiO2 63〜73
Al2O3 2〜7
MgO 6〜10
CaO 0.3〜3
である、請求項1または2に記載の化学強化処理用ガラス。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の化学強化処理用ガラスの少なくとも一方の主表面に化学強化処理を施した化学強化ガラス。
- 前記化学強化処理が施された主表面において、表面圧縮応力層深さ(DOL)が8μm以上であり、表面圧縮応力(CS)が300MPa以上である、請求項4に記載の化学強化ガラス。
- 前記化学強化処理が施された主表面における、表面圧縮応力層深さ(DOL)が20μm以上であり、表面圧縮応力(CS)が550MPa以上である、請求項4または5に記載の化学強化ガラス。
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