JP6897270B2 - 化学強化ガラス - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る化学強化ガラスは、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。本実施の形態に係る化学強化ガラスは、フロート法、フュージョン法、スロットダウンドロー法等、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り、130dPa・s以上の液相粘度を有することが好ましい。
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(リチウム含有のアルミノシリケートガラスの場合には、KイオンとNaイオン)を含むアルカリ金属塩(例えば、硝酸カリウム塩と硝酸ナトリウム塩)の融液に浸漬等によって、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(リチウム含有のアルミノシリケートガラスの場合には、NaイオンとLiイオン)が大きなイオン半径の金属イオンと置換される。
工程(1)は、化学強化処理に供するガラスをそのガラス中に含まれるアルカリ金属イオン(例えば、NaイオンとLiイオン)よりイオン半径の大きなアルカリ金属イオンを含む溶融塩(例えば、カリウム塩とナトリウム塩)とガラスの転移温度を超えない温度域で接触させて、ガラス中のアルカリ金属イオンとアルカリ金属塩のイオン半径の大きなアルカリ金属イオンとをイオン交換させ、アルカリ金属イオンの占有面積の差によりガラス表面に圧縮応力を発生させ圧縮応力層を形成する工程である。
工程(2)は、工程(1)で得られたガラス表面に圧縮応力層を形成したガラスを加熱処理することにより、圧縮応力層に存在するより大きなアルカリ金属イオン、例えば、カリウムイオンとナトリウムイオンをガラスの表面からガラス内部の方向に移動させることにより、圧縮応力層の最深部をガラス表面からガラス内部の方向に移動させる工程である。この工程は省略することもできる。
工程(3)は工程(2)で得られたガラスをイオン交換することにより、ガラス表面の圧縮応力層を変化させる工程である。工程(3)において再度イオン交換することにより、ガラス表面及びその内部の圧縮応力層を変化させることができる。工程(3)のイオン交換処理は工程(1)において上述したイオン交換処理と同様の方法により行ってもよいし、別の方法であってもよい。又、別の溶融塩を用いてもよい。
上記の実施の形態に係る化学強化ガラスの応力プロファイルを測定するための装置および方法について詳説する。
次に、図12及び図13を参照しながら測定のフローについて説明する。図12は、応力測定装置1の測定方法を例示するフローチャートである。図13は、応力測定装置1の演算部70の機能ブロックを例示する図である。
応力プロファイルの測定方法(2)では、上記の実施の形態に係る化学強化ガラスの応力プロファイルを測定するための装置および方法の第2の例を示す。なお、応力プロファイルの測定方法(2)において、既に説明した応力プロファイルの測定方法(1)と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
応力プロファイルの測定方法(3)では、上記の実施の形態に係る化学強化ガラスの応力プロファイルを測定するための装置および方法の第3の例を示す。なお、応力プロファイルの測定方法(3)において、既に説明した応力プロファイルの測定方法(1)及び(2)と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
応力プロファイルの測定方法(4)では、上記の実施の形態に係る化学強化ガラスの応力プロファイルを測定するための装置および方法の第4の例を示す。なお、応力プロファイルの測定方法(4)において、既に説明した応力プロファイルの測定方法(1)〜(3)と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
応力プロファイルの測定方法(5)では、上記の実施の形態に係る化学強化ガラスの応力プロファイルを測定するための装置および方法の第5の例を示す。なお、応力プロファイルの測定方法(5)において、既に説明した応力プロファイルの測定方法(1)〜(4)と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
本実施の形態に係る化学強化ガラスに対応する実施例を示す。
本実施例における各種評価は以下に示す分析方法により行った。
本実施例の化学強化ガラスの応力分布は、前述の実施の形態に記載の方法により算出した。具体的には、前述の〈応力プロファイルの測定方法〉の項で説明した計算方法により、応力分布を算出した。
化学強化ガラスの割れ挙動は次のように評価した。図22に評価方法を概略図により示す。まず、圧子410を、その先端部411が化学強化ガラスの表面210に対して垂直となるように静的荷重条件下で押し込んだ。圧子410が取り付けられるビッカース硬さ試験機400は、フューチュアテック社製FLS−ARS9000を用いた。圧子410は、先端部411の対面角度が60°のものを用い、化学強化ガラスの表面210に60μm/秒の速度で圧子410に4kgf(≒39.2N)の荷重がかかるよう押し込み、当該荷重に達した状態で15秒間保持し、その後圧子を除荷し60秒後の化学強化ガラス200を観察した。これにより割れた化学強化ガラス200の破片の数(破砕数)を計量し、化学強化ガラス200の割れ挙動を評価した。
(第1の化学強化工程)
SUS製のカップに硝酸カリウム(KNO3)と硝酸ナトリウム(NaNO3)を、その合計量が4000gとなり、かつKNO3の濃度(質量%)がそれぞれ表2の第1の化学強化工程の項に示す通りとなるよう加え、マントルヒーターで所定の温度まで加熱して、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶融塩を調製した。ここに、50mm×50mmで板厚が表2へ記載したように異なるリチウム含有アルミノシリケートガラスを350℃まで予熱した後、溶融塩に所定の時間浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却することにより第1の化学強化処理を行った。第1の化学強化処理の条件は、表2に記載の通りである。得られた化学強化ガラスは水洗いし、次の工程に供した。
(第2の化学強化工程)
SUS製のカップに硝酸カリウム(KNO3)と硝酸ナトリウム(NaNO3)を、その合計量が4000gとなり、かつKNO3の濃度(質量%)がそれぞれ表2の第2の化学強化工程の項に示す通りとなるよう加え、マントルヒーターで所定の温度まで加熱して、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶融塩、もしくは100%質量%の硝酸カリウム溶融塩を調製した。ここに、第1の化学強化工程に供されたガラスを350℃まで予熱した後、溶融塩に所定の時間浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却することにより第2の化学強化処理を行った。第2の化学強化処理の条件は、表2に記載の通りである。得られた化学強化ガラスを純水で数回洗浄した後、エアブローにより乾燥した。以上より、実施例1〜20の化学強化ガラスを得た。
(第1の化学強化工程)
SUS製のカップに硝酸カリウム(KNO3)と硝酸ナトリウム(NaNO3)を、その合計量が4000gとなり、かつKNO3の濃度(質量%)がそれぞれ表3の第1の化学強化工程の項に示す通りとなるよう加え、マントルヒーターで所定の温度まで加熱して、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶融塩を調製した。ここに、50mm×50mmで板厚が表3へ記載したように異なるアルミノシリケートガラスを350℃まで予熱した後、溶融塩に所定の時間浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却することにより第1の化学強化処理を行った。第1の化学強化処理の条件は、表3に記載の通りである。得られた化学強化ガラスは水洗いし、次の工程に供した。
(第2の化学強化工程)
SUS製のカップに硝酸カリウム(KNO3)と硝酸ナトリウム(NaNO3)を、その合計量が4000gとなり、かつKNO3の濃度(質量%)がそれぞれ表3の第2の化学強化工程の項に示す通りとなるよう加え、マントルヒーターで所定の温度まで加熱して、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶融塩、もしくは100%質量%の硝酸カリウム溶融塩を調製した。ここに、第1の化学強化工程に供されたガラスを350℃まで予熱した後、溶融塩に所定の時間浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却することにより第2の化学強化処理を行った。第2の化学強化処理の条件は、表3に記載の通りである。得られた化学強化ガラスを純水で数回洗浄した後、エアブローにより乾燥した。以上より、比較例21〜35の化学強化ガラスを得た。
10 レーザ光源
20 偏光部材
40、41 光供給部材
30、30A 偏光位相差可変部材
42 光取出し部材
40x 窪み
50、50A 光変換部材
60、60A 撮像素子
70 演算部
80、80A 光波長選択部材
90 液体
100 ランド部材
200 化学強化ガラス
210 化学強化ガラスの表面
220 化学強化ガラスの裏面
250 入射面
301 デジタルデータ記憶回路
302 クロック信号発生回路
303 DAコンバータ
304 電圧増幅回路
310 偏光位相差発生材料
311、313 固定治具
312 ピエゾ素子
400 試験機
410 圧子
411 先端部
701 輝度変化測定手段
702 位相変化算出手段
703 応力分布算出手段
Claims (4)
- 表面圧縮応力CSが600(MPa)以上であることを特徴とする請求項1に記載の化学強化ガラス。
- 圧縮応力深さDOLが50μm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の化学強化ガラス。
- 板厚tが1500μm以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の化学強化ガラス。
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