JP7004222B2 - Manufacturing method of tempered glass plate and tempered glass plate - Google Patents

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Description

本発明は、強化ガラス板およびその製造方法に関し、より具体的には、イオン交換法によって化学強化された強化ガラス板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a tempered glass plate and a method for producing the same, and more specifically, to a tempered glass plate chemically strengthened by an ion exchange method and a method for producing the same.

従来、スマートフォンやタブレットPCなどの電子機器に搭載されるタッチパネルディスプレイには、カバーガラス板として化学強化された強化ガラス板が用いられている。 Conventionally, a chemically strengthened tempered glass plate has been used as a cover glass plate for a touch panel display mounted on an electronic device such as a smartphone or a tablet PC.

このような強化ガラス板は、一般的に、アルカリ金属を組成として含むガラス板を強化液で化学的に処理し、表面に圧縮応力層を形成することによって製造される(例えば、特許文献1、2)。 Such a tempered glass plate is generally manufactured by chemically treating a glass plate containing an alkali metal as a composition with a tempering liquid to form a compressive stress layer on the surface (for example, Patent Document 1, Patent Document 1, 2).

表面に圧縮応力層を有する強化ガラスは、応力バランスが釣り合うように内部に引張応力層が形成されている。引張応力層の引張応力(CT)は、圧縮応力層の深さ(DOL)および圧縮応力(CS)が大きいほど大きくなる。 Tempered glass having a compressive stress layer on its surface has a tensile stress layer formed inside so that the stress balance is balanced. The tensile stress (CT) of the tensile stress layer increases as the depth (DOL) and compressive stress (CS) of the compressive stress layer increase.

例えば、特許文献1のように鋭い圧子ツールの点衝突に起因する破壊を想定した場合や、特許文献2のように曲げによる破壊を想定した場合、引張応力(CT)が過大であると、強化ガラスは破損し易くなると考えられていた。そのため、従来は、圧縮応力層の深さ(DOL)は一定値以下に制御することが好ましいとされていた。例えば、特許文献2においてDOLは35μm以下であることが好ましいとされていた。 For example, when fracture due to a point collision of a sharp indenter tool is assumed as in Patent Document 1, or when fracture due to bending is assumed as in Patent Document 2, if the tensile stress (CT) is excessive, it is strengthened. The glass was thought to be prone to breakage. Therefore, conventionally, it has been preferable to control the depth (DOL) of the compressive stress layer to a certain value or less. For example, in Patent Document 2, it is preferable that the DOL is 35 μm or less.

特表2015-523310号公報Japanese Patent Publication No. 2015-523310 特開2014-001124号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-001124

しかしながら、実際にスマートフォンやタブレットコンピュータ等に搭載された強化ガラスの破損態様(破損モード)は様々であり、特定の破損態様においては必ずしも引張応力(CT)や圧縮応力層の深さ(DOL)を従来のように小さく規制することが好ましいとは限らなかった。 However, there are various fracture modes (break modes) of tempered glass actually mounted on smartphones, tablet computers, etc., and in a specific fracture mode, the tensile stress (CT) and the depth of the compressive stress layer (DOL) are not necessarily determined. It is not always preferable to regulate as small as in the past.

本発明は、このような事情を考慮して成されたものであり、高い強度を有する強化ガラス板およびその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tempered glass plate having high strength and a method for manufacturing the same.

本発明の強化ガラス板の製造方法は、強化用ガラス板の表面の少なくとも一部をイオン交換して圧縮応力層を形成する強化ガラス板の製造方法であって、圧縮応力層において表面から深さ50μmの位置における圧縮応力が200MPa以上となるまでイオン交換を行うイオン交換工程を備えることを特徴とする。 The method for manufacturing a tempered glass plate of the present invention is a method for manufacturing a tempered glass plate in which at least a part of the surface of the tempered glass plate is ion-exchanged to form a compressive stress layer, and the depth from the surface of the compressive stress layer is formed. It is characterized by comprising an ion exchange step of performing ion exchange until the compressive stress at a position of 50 μm becomes 200 MPa or more.

本発明の強化ガラス板の製造方法では、イオン交換工程において、圧縮応力層における圧縮応力の最大値が400MPa以上、且つ、当該層の外表面からの深さ(DOL_Z)が100μmより深くなるまでイオン交換処理することが好ましい。 In the method for manufacturing a tempered glass plate of the present invention, in the ion exchange step, ions are formed until the maximum value of the compressive stress in the compressive stress layer is 400 MPa or more and the depth (DOL_Z) from the outer surface of the layer becomes deeper than 100 μm. It is preferable to carry out a replacement process.

本発明の強化ガラス板の製造方法では、イオン交換工程は、強化用ガラス板を第一温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第一イオン交換工程と、強化用ガラス板を第二温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第二イオン交換工程と、を含み、第一イオン交換工程前に、強化用ガラスの表面の少なくとも一部にイオン交換を防止するイオン交換防止膜を予め設ける成膜工程と、第一イオン交換工程後に、イオン交換防止膜を除去する除去工程とをさらに備え、除去工程後に第二イオン交換工程を実施することが好ましい。 In the method for manufacturing a strengthened glass plate of the present invention, the ion exchange step includes a first ion exchange step in which the strengthening glass plate is brought into contact with a molten salt at the first temperature to perform ion exchange, and a second temperature for the strengthening glass plate. Including a second ion exchange step of contacting with the molten salt of the above to perform ion exchange, and prior to the first ion exchange step, an ion exchange prevention film for preventing ion exchange is previously applied to at least a part of the surface of the reinforcing glass. It is preferable to further include a film forming step to be provided and a removing step of removing the ion exchange preventing film after the first ion exchange step, and to carry out the second ion exchange step after the removing step.

本発明の強化ガラス板の製造方法では、第二温度は第一温度より低く、第一イオン交換工程におけるイオン交換処理時間は、第二イオン交換工程におけるイオン交換処理時間より長いことが好ましい。 In the method for producing a tempered glass plate of the present invention, it is preferable that the second temperature is lower than the first temperature and the ion exchange treatment time in the first ion exchange step is longer than the ion exchange treatment time in the second ion exchange step.

本発明の強化ガラス板の製造方法では、第一温度は430℃を超え、第二温度は430℃以下であることが好ましい。 In the method for producing a tempered glass plate of the present invention, it is preferable that the first temperature exceeds 430 ° C and the second temperature is 430 ° C or lower.

本発明の強化ガラス板の製造方法では、第一温度と第二温度との差が±5℃以内であることが好ましい。 In the method for producing a tempered glass plate of the present invention, the difference between the first temperature and the second temperature is preferably within ± 5 ° C.

本発明の強化ガラス板の製造方法では、イオン交換工程において、強化用ガラス板を連続して10時間以上、ナトリウムイオン濃度が50000ppm以下の硝酸カリウム溶融塩に接触させてイオン交換を行うことが好ましい。 In the method for producing a tempered glass plate of the present invention, it is preferable that the tempered glass plate is continuously contacted with a molten potassium nitrate salt having a sodium ion concentration of 50,000 ppm or less for 10 hours or more to perform ion exchange in the ion exchange step.

本発明の強化ガラス板は、外表面の少なくとも一部に深さ50μmにおける圧縮応力が200MPa以上の圧縮応力深層を有することを特徴とする。 The tempered glass plate of the present invention is characterized by having a compressive stress deep layer having a compressive stress of 200 MPa or more at a depth of 50 μm on at least a part of the outer surface.

本発明の強化ガラス板において、圧縮応力深層の圧縮応力の最大値が400MPa以上且つその深さが100μmより深いことが好ましい。 In the tempered glass plate of the present invention, it is preferable that the maximum value of the compressive stress in the deep compressive stress layer is 400 MPa or more and the depth thereof is deeper than 100 μm.

本発明の強化ガラス板は、周縁部に沿って圧縮応力深層を備えることが好ましい。 The tempered glass plate of the present invention preferably has a deep compressive stress layer along the peripheral edge portion.

本発明の強化ガラス板は、表面のうち圧縮応力深層が形成されていない領域の少なくとも一部に圧縮応力深層より浅い圧縮応力浅層を有することが好ましい。 It is preferable that the tempered glass plate of the present invention has a compressive stress shallow layer shallower than the compressive stress deep layer in at least a part of the surface where the compressive stress deep layer is not formed.

本発明の強化ガラス板において、圧縮応力浅層は、深さが35~60μmであり、圧縮応力の最大値が600~1500MPaであることが好ましい。 In the tempered glass plate of the present invention, the compression stress shallow layer preferably has a depth of 35 to 60 μm and a maximum compressive stress value of 600 to 1500 MPa.

以上のような本発明によれば、高い強度を有する強化ガラス板を得られる。 According to the present invention as described above, a tempered glass plate having high strength can be obtained.

本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the tempered glass plate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the tempered glass plate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the tempered glass plate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the tempered glass plate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the tempered glass plate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る強化用ガラス板の平面図である。It is a top view of the reinforcing glass plate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るイオン交換防止膜を備えた強化用ガラス板の平面図である。It is a top view of the reinforcing glass plate provided with the ion exchange prevention film which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the tempered glass plate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the tempered glass plate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る破損高さ測定用試験装置の概要図である。It is a schematic diagram of the test apparatus for measuring the breaking height which concerns on embodiment of this invention. 強化ガラス板について表面からの深さと圧縮応力の大きさとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the depth from the surface and the magnitude of compressive stress about a tempered glass plate.

<第一の実施形態>
以下、本発明の実施形態の強化ガラス板の製造方法について説明する。図1a~図1eは、本発明の強化ガラス板の製造方法の一例を示す図である。
<First embodiment>
Hereinafter, a method for manufacturing a tempered glass plate according to an embodiment of the present invention will be described. 1a to 1e are views showing an example of the method for manufacturing a tempered glass plate of the present invention.

先ず、図1aに示す準備工程の処理を実施する。準備工程は、強化用ガラス板G1を準備する工程である。強化用ガラス板G1は、イオン交換法を用いて強化可能な板状のガラス板である。本実施形態における強化用ガラス板G1は、図1aおよび図2に示すように、主表面Sと端面Eとを有する略矩形状のガラス板である。なお、図2は強化用ガラス板G1を板厚方向に平面視した図である。また、図1aは、図2における強化用ガラス板G1のAA矢視断面図である。強化用ガラス板G1は、面取り加工されており、主表面Sと端面Eとの間に面取り面Bを有する。すなわち、強化用ガラス板G1の外表面には、主表面S、端面E、および面取り面Bが含まれる。 First, the process of the preparation step shown in FIG. 1a is carried out. The preparation step is a step of preparing the reinforcing glass plate G1. The strengthening glass plate G1 is a plate-shaped glass plate that can be strengthened by using an ion exchange method. As shown in FIGS. 1a and 2, the reinforcing glass plate G1 in the present embodiment is a substantially rectangular glass plate having a main surface S and an end surface E. Note that FIG. 2 is a plan view of the reinforcing glass plate G1 in the plate thickness direction. Further, FIG. 1a is a cross-sectional view taken along the line AA of the reinforcing glass plate G1 in FIG. The reinforcing glass plate G1 is chamfered and has a chamfered surface B between the main surface S and the end surface E. That is, the outer surface of the reinforcing glass plate G1 includes a main surface S, an end surface E, and a chamfered surface B.

強化用ガラス板G1は、ガラス板組成として質量%で、SiO2 45~75%、Al23 1~30%、Na2O 0~20%、K2O 0~20%を含有することが好ましい。上記のようにガラス板組成範囲を規制すれば、イオン交換性能と耐失透性を高いレベルで両立し易くなる。The reinforcing glass plate G1 has a glass plate composition of 40% by mass, contains SiO 2 45 to 75%, Al 2 O 3 1 to 30%, Na 2 O 0 to 20%, and K 2 O 0 to 20%. Is preferable. If the glass plate composition range is regulated as described above, it becomes easy to achieve both ion exchange performance and devitrification resistance at a high level.

強化用ガラス板G1の板厚は、例えば、1.5mm以下であり、好ましくは1.3mm以下、1.1mm以下、1.0mm以下、特に0.9mm以下である。なお、強化ガラス板の板厚が小さい程、強化ガラス板を軽量化することでき、結果として、デバイスの薄型化、軽量化を図ることができる場合がある。このような場合には、強化用ガラス板G1の板厚は、0.7mm以下、0.6mm以下、0.5mm以下、0.4mm以下、0.3mm以下、0.2mm以下、特に0.1mm以下とすると尚良い。また、生産性等を考慮すれば強化用ガラス板G1の板厚は0.01mm以上であることが好ましい。 The plate thickness of the reinforcing glass plate G1 is, for example, 1.5 mm or less, preferably 1.3 mm or less, 1.1 mm or less, 1.0 mm or less, and particularly 0.9 mm or less. The smaller the thickness of the tempered glass plate, the lighter the tempered glass plate can be, and as a result, the thinner and lighter the device may be. In such a case, the plate thickness of the reinforcing glass plate G1 is 0.7 mm or less, 0.6 mm or less, 0.5 mm or less, 0.4 mm or less, 0.3 mm or less, 0.2 mm or less, and particularly 0. It is even better if it is 1 mm or less. Further, in consideration of productivity and the like, the plate thickness of the reinforcing glass plate G1 is preferably 0.01 mm or more.

強化用ガラス板G1の平面視寸法は任意に設定可能であるが、例えば、10×10mm~3350×3950mmである。 The plan view dimension of the reinforcing glass plate G1 can be arbitrarily set, and is, for example, 10 × 10 mm to 3350 × 3950 mm.

強化用ガラス板G1は、例えば、オーバーフローダウンドロー法を用いて成形されたガラスである。なお、強化用ガラス板G1の成形方法や加工状態は任意に選択して良い。例えば、強化用ガラス板G1はフロート法を用いて成形されたガラスであっても良い。また、主表面S、端面E、および面取り面Bは、研磨加工されたものであって良い。 The reinforcing glass plate G1 is, for example, glass formed by using an overflow down draw method. The molding method and processing state of the reinforcing glass plate G1 may be arbitrarily selected. For example, the reinforcing glass plate G1 may be glass formed by using the float method. Further, the main surface S, the end surface E, and the chamfered surface B may be polished.

次いで、上記準備工程の後、図1bに示す成膜工程の処理を実施する。成膜工程は、強化用ガラス板G1の表面の少なくとも一部にイオン交換防止膜Mを形成して膜付強化用ガラス板G1mを得る工程である。本実施形態では、図3に示すように強化用ガラス板G1の表裏主表面の中央部S1にイオン交換防止膜Mが形成される。なお、図1bは図3におけるAA矢視断面図に相当する。強化用ガラス板G1の表面のうち、中央部S1以外の周縁部は露出した状態とされている。なお、周縁部は、主表面Sのうち中央部S1を取り囲む外周領域S2、面取り面B、および端面Eを含む部位である。イオン交換防止膜Mは、後述の第一イオン交換工程において、強化用ガラス板G1表層のイオン交換を行う際にイオンの透過を抑制または遮断する膜層である。 Next, after the preparatory step, the film forming step shown in FIG. 1b is processed. The film forming step is a step of forming an ion exchange preventing film M on at least a part of the surface of the strengthening glass plate G1 to obtain a strengthening glass plate G1m with a film. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the ion exchange prevention film M is formed in the central portion S1 of the front and back main surfaces of the reinforcing glass plate G1. Note that FIG. 1b corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA in FIG. Of the surface of the reinforcing glass plate G1, the peripheral portions other than the central portion S1 are exposed. The peripheral edge portion is a portion of the main surface S including the outer peripheral region S2 surrounding the central portion S1, the chamfered surface B, and the end surface E. The ion exchange prevention film M is a film layer that suppresses or blocks the permeation of ions when the ion exchange of the surface layer of the reinforcing glass plate G1 is performed in the first ion exchange step described later.

イオン交換防止膜Mの材質としては、イオン交換されるイオンの透過を抑制または遮断可能であれば任意の材質を用いて良い。交換されるイオンがアルカリ金属イオンである場合、イオン交換防止膜Mは、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属酸炭化物、金属炭窒化物膜などであることが好ましい。また耐熱性や化学的耐久性に優れた炭素材料や金属、合金もイオン交換防止膜Mとして使用可能である。より詳細には、イオン交換防止膜Mの材質としては、例えば、SiO2、Al23、SiN、SiC、AlN、ZrO2、TiO2、Ta25、Nb25、HfO2、SnO2、カーボンナノチューブ、グラフィン、ダイヤモンドライクカーボン、ステンレスの中から1種類以上を含む膜とすることができる。また、イオン交換防止膜Mは、イオン交換処理中に結晶性が変動しにくいアモルファス膜であることが好ましい。As the material of the ion exchange preventing film M, any material may be used as long as it can suppress or block the permeation of the ions exchanged with ions. When the ion to be exchanged is an alkali metal ion, the ion exchange prevention film M is, for example, a metal oxide, a metal nitride, a metal carbide, a metal oxynitride, a metal acid carbide, a metal carbonitride film, or the like. Is preferable. Further, carbon materials, metals and alloys having excellent heat resistance and chemical durability can also be used as the ion exchange prevention film M. More specifically, as the material of the ion exchange prevention film M, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , SiN, SiC, AlN, ZrO 2 , TIO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , HfO 2 , etc. The film may contain one or more of SnO 2 , carbon nanotubes, graphins, diamond-like carbon, and stainless steel. Further, the ion exchange prevention film M is preferably an amorphous film whose crystallinity does not easily change during the ion exchange treatment.

なお、イオン交換防止膜Mにはイオン透過を抑制する、すなわち完全に遮断しない膜も含まれる。このようなイオン交換防止膜Mの材質としては、たとえばZrO2、SnO2、ITO膜、AlNが使用可能である。但し、これらの材質からなる膜は高温下において結晶性が変化しやすいため、イオン交換処理中にイオンの透過性が変動し易くなる場合がある。The ion exchange prevention film M also includes a membrane that suppresses ion permeation, that is, does not completely block it. As the material of such an ion exchange prevention film M, for example, ZrO 2 , SnO 2 , ITO film, and AlN can be used. However, since the crystallinity of the membrane made of these materials tends to change at high temperatures, the ion permeability may easily change during the ion exchange process.

機械的強度やコストを考慮した場合、SiO2を主成分とし、Al23を含む膜をイオン交換防止膜Mとして用いることが好適である。この場合、イオン交換防止膜Mは、質量%でSiO2 20~99%、Al23 1~80%を含有する組成を有することが好ましい。Considering the mechanical strength and cost, it is preferable to use a film containing SiO 2 as a main component and Al 2 O 3 as an ion exchange prevention film M. In this case, the ion exchange prevention film M preferably has a composition containing 20 to 99% of SiO 2 and 1 to 80% of Al 2 O 3 by mass.

イオン交換防止膜Mの厚さは、イオン透過の遮断および抑制が可能であれば任意の厚さであって良い。ただし、イオン交換防止膜Mの厚さが過大であると、成膜時間や材料コスト等が増大するため、イオン透過の遮断および抑制が可能な範囲で薄く形成することが好ましい。具体的には、イオン交換防止膜Mの膜厚は、例えば1~5000nmが好ましく、より好ましくは50~4000nmである。 The thickness of the ion exchange prevention membrane M may be any thickness as long as it is possible to block and suppress ion permeation. However, if the thickness of the ion exchange prevention film M is excessive, the film formation time, material cost, and the like increase. Therefore, it is preferable to form the ion exchange prevention film M as thin as possible to block and suppress ion permeation. Specifically, the film thickness of the ion exchange prevention film M is preferably, for example, 1 to 5000 nm, and more preferably 50 to 4000 nm.

イオン交換防止膜Mの成膜方法は、スパッタ法や真空蒸着法などのPVD法(物理気相成長法)、熱CVD法やプラズマCVD法などのCVD法(化学気相成長法)、ディップコート法やスリットコート法などのウェットコート法を用いることができる。特にスパッタ法、が好ましい。スパッタ法を用いた場合、イオン交換防止膜Mを容易に均一に形成できる。イオン交換防止膜Mの成膜箇所は任意の手法で設定して良い。例えば、周縁部をマスクした状態で成膜を行うことができる。また、予めシート状に成形したイオン交換防止膜Mを強化用ガラス板G1の主表面に接合して成膜しても良い。 The film forming method of the ion exchange prevention film M includes PVD method (physical vapor deposition method) such as sputtering method and vacuum vapor deposition method, CVD method (chemical vapor deposition method) such as thermal CVD method and plasma CVD method, and dip coating. Wet coating methods such as the method and the slit coating method can be used. The sputtering method is particularly preferable. When the sputtering method is used, the ion exchange prevention film M can be easily and uniformly formed. The film formation location of the ion exchange prevention film M may be set by any method. For example, the film can be formed with the peripheral portion masked. Further, the ion exchange prevention film M previously formed into a sheet shape may be bonded to the main surface of the reinforcing glass plate G1 to form a film.

なお、本実施形態では、SiO2およびAl23を含有し、膜厚が100nm以上であり、アルカリ金属イオンの透過を遮断可能なイオン交換防止膜Mを形成した場合を一例として説明する。In this embodiment, the case where the ion exchange prevention film M containing SiO 2 and Al 2 O 3 and having a film thickness of 100 nm or more and capable of blocking the permeation of alkali metal ions is formed will be described as an example.

次いで、上記成膜工程の後、イオン交換工程の処理を行う。イオン交換工程は、強化用ガラス板G1の表面の少なくとも一部において、表面から深さ50μmの位置における圧縮応力が200MPa以上となるまでイオン交換を行い、圧縮応力深層C(C1、C2)を形成する処理である。本実施形態のイオン交換工程は、図1cに示す第一イオン交換工程、および図1eに示す第二イオン交換工程を含む。 Next, after the film forming step, the ion exchange step is performed. In the ion exchange step, ion exchange is performed on at least a part of the surface of the reinforcing glass plate G1 until the compressive stress at a depth of 50 μm from the surface becomes 200 MPa or more to form the compressive stress deep layer C (C1, C2). It is a process to do. The ion exchange step of the present embodiment includes a first ion exchange step shown in FIG. 1c and a second ion exchange step shown in FIG. 1e.

先ず、図1cに示す第一イオン交換工程の処理を実施する。第一イオン交換工程は、強化用ガラス板G1をイオン交換法により部分的に化学強化した強化ガラス板G2を得る工程である。具体的には、アルカリ金属イオンを含む溶融塩T1に強化用ガラス板G1を浸漬してイオン交換する。本実施形態における溶融塩T1は、例えば、硝酸カリウム溶融塩である。 First, the process of the first ion exchange step shown in FIG. 1c is carried out. The first ion exchange step is a step of obtaining a tempered glass plate G2 in which the tempered glass plate G1 is partially chemically strengthened by an ion exchange method. Specifically, the reinforcing glass plate G1 is immersed in the molten salt T1 containing alkali metal ions for ion exchange. The molten salt T1 in the present embodiment is, for example, a molten salt of potassium nitrate.

ここで、強化用ガラス板G1の表面のうちイオン交換防止膜Mが形成された領域(中央部S1)ではイオン交換が行われないため、圧縮応力層が形成されない。一方、強化用ガラス板G1の表面のうちイオン交換防止膜Mが形成されていない領域(周縁部)ではイオン交換が行われ、圧縮応力深層C1が形成される。 Here, since ion exchange is not performed in the region (central portion S1) where the ion exchange prevention film M is formed on the surface of the reinforcing glass plate G1, the compressive stress layer is not formed. On the other hand, on the surface of the reinforcing glass plate G1, ion exchange is performed in the region (peripheral portion) where the ion exchange prevention film M is not formed, and the compressive stress deep layer C1 is formed.

圧縮応力深層C1は、深さ50μmにおける圧縮応力CS(50)が200MPa以上の圧縮応力層である。また、圧縮応力深層C1に於いて、圧縮応力の最大値CSmaxは400MPa以上であり、且つ当該層の深さDOL_Zは100μmより深いことが好ましい。 The compressive stress deep layer C1 is a compressive stress layer having a compressive stress CS (50) of 200 MPa or more at a depth of 50 μm. Further, in the compressive stress deep layer C1, the maximum value CSmax of the compressive stress is preferably 400 MPa or more, and the depth DOL_Z of the layer is preferably deeper than 100 μm.

第一イオン交換工程における溶融塩T1の温度は430℃を超え、好ましくは440~500℃、より好ましくは450~490℃である。また、膜付強化用ガラス板G1mを溶融塩T1中に浸漬する時間は、例えば、10~200時間、好ましくは12~170時間、より好ましくは24~100時間である。このように比較的高い温度でイオン交換処理を行うことにより、短時間で深い圧縮応力層を周縁部に形成できる。 The temperature of the molten salt T1 in the first ion exchange step exceeds 430 ° C, preferably 440 to 500 ° C, and more preferably 450 to 490 ° C. The time for immersing the glass plate G1m for strengthening with a film in the molten salt T1 is, for example, 10 to 200 hours, preferably 12 to 170 hours, and more preferably 24 to 100 hours. By performing the ion exchange treatment at such a relatively high temperature, a deep compressive stress layer can be formed on the peripheral portion in a short time.

なお、溶融塩T1は繰り返し使用するうちにNaイオンの濃度が増加し、イオン交換特性が変動する場合がある。したがって、溶融塩T1のNaイオン濃度は一定範囲内に維持することが好ましい。また、効率良く圧縮応力深層C1、C2の深さを大きくするためには、溶融塩T1のNaイオン濃度は好ましくは50000ppm以下、より好ましくは30000ppm以下、さらに好ましくは20000ppm以下に規制することが好ましい。溶融塩T1におけるNaイオン濃度は、硝酸カリウムを添加する等して調整できる。 As the molten salt T1 is used repeatedly, the concentration of Na ions may increase and the ion exchange characteristics may fluctuate. Therefore, it is preferable to maintain the Na ion concentration of the molten salt T1 within a certain range. Further, in order to efficiently increase the depth of the compressive stress deep layers C1 and C2, it is preferable to regulate the Na ion concentration of the molten salt T1 to preferably 50,000 ppm or less, more preferably 30,000 ppm or less, still more preferably 20,000 ppm or less. .. The Na ion concentration in the molten salt T1 can be adjusted by adding potassium nitrate or the like.

なお、第一イオン交換工程の処理を完了した時点で得られるイオン交換防止膜Mを備えた強化ガラス板G2を、膜付強化ガラス板G2mと称する。 The tempered glass plate G2 provided with the ion exchange prevention film M obtained when the treatment of the first ion exchange step is completed is referred to as a tempered glass plate G2m with a film.

次いで、上記第一イオン交換工程の後、図1dに示す膜除去工程の処理を実施する。膜除去工程は、膜付強化ガラス板G2mからイオン交換防止膜Mを除去する工程である。イオン交換防止膜Mの除去方法としては、例えば、研磨やエッチング等の方法を用いることができる。 Next, after the first ion exchange step, the process of the film removing step shown in FIG. 1d is carried out. The film removing step is a step of removing the ion exchange preventing film M from the tempered glass plate G2m with a film. As a method for removing the ion exchange prevention film M, for example, a method such as polishing or etching can be used.

研磨に用いる研磨装置としては、周知の両面研磨機や片面研磨機を用いることができる。なお、研磨によりイオン交換防止膜Mを除去する場合、イオン交換防止膜Mのみを研磨しても良いし、イオン交換防止膜Mとともにガラス板部分を研磨しても良い。 As the polishing device used for polishing, a well-known double-sided polishing machine or single-sided polishing machine can be used. When the ion exchange prevention film M is removed by polishing, only the ion exchange prevention film M may be polished, or the glass plate portion may be polished together with the ion exchange prevention film M.

エッチング方法としては、ドライエッチングやウェットエッチングなどの方法を用いることができる。 As the etching method, a method such as dry etching or wet etching can be used.

ドライエッチングを用いる場合、特に、Ar、O2、CH4、BC13、C12、SF6などのプラズマを用いることが好ましい。When dry etching is used, it is particularly preferable to use plasmas such as Ar, O 2 , CH 4 , BC 13 , C 12 , and SF 6 .

ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えば、フッ素、TMAH、EDP、KOH、NaOH等を含む溶液をエッチング液として用いることができ、特にフッ酸溶液をエッチング液として用いることが好ましい。なお、フッ酸溶液を用い、ガラスの寸法を変更することなくイオン交換防止膜Mのみを除去する場合には、当該フッ酸溶液におけるHFの濃度を10%以下とすることが好ましい。 As the etching solution used for wet etching, for example, a solution containing fluorine, TMAH, EDP, KOH, NaOH and the like can be used as the etching solution, and it is particularly preferable to use the hydrofluoric acid solution as the etching solution. When using a hydrofluoric acid solution and removing only the ion exchange prevention film M without changing the dimensions of the glass, it is preferable that the concentration of HF in the hydrofluoric acid solution is 10% or less.

上記のようにして得られた強化ガラス板G2aは、周縁部において圧縮応力深層C1を有する。すなわち、強化ガラス板G2aは、周縁部において高い耐破損性を有するガラスとなっている。 The tempered glass plate G2a obtained as described above has a compressive stress deep layer C1 at the peripheral edge portion. That is, the tempered glass plate G2a is a glass having high breakage resistance at the peripheral portion.

次いで、上記膜除去工程の後、図1eに示す第二イオン交換工程の処理を実施する。第二イオン交換工程は、第一イオン交換工程で圧縮応力層が形成されていなかった領域に、相対的に浅い圧縮応力浅層Dを形成して強化ガラス板G2bを得る工程である。本実施形態では、図1eに示すように、アルカリ金属イオンを含む溶融塩T2に強化ガラス板G2を浸漬し、イオン交換防止膜Mが形成されていた領域(中央部S1)の全体に圧縮応力浅層Dを形成する。溶融塩T2は、例えば、硝酸カリウム溶融塩である。 Next, after the film removing step, the process of the second ion exchange step shown in FIG. 1e is carried out. The second ion exchange step is a step of forming a relatively shallow compressive stress shallow layer D in a region where the compressive stress layer was not formed in the first ion exchange step to obtain a tempered glass plate G2b. In the present embodiment, as shown in FIG. 1e, the tempered glass plate G2 is immersed in the molten salt T2 containing alkali metal ions, and the compressive stress is applied to the entire region (central portion S1) where the ion exchange prevention film M is formed. The shallow layer D is formed. The molten salt T2 is, for example, a molten salt of potassium nitrate.

周縁部に形成されていた圧縮応力深層C1は、上記処理で溶融塩T2と接触することにより特性が多少変動して圧縮応力深層C2となる。本実施形態では、変動後においても圧縮応力深層C2は、深さ50μmにおける圧縮応力CS(50)が200MPa以上の圧縮応力層である。圧縮応力深層C2の深さ50μmにおける圧縮応力CS(50)は、好ましくは200~500MPaであり、より好ましくは220~450MPaであり、さらに好ましくは250~400MPaである。 The compressive stress deep layer C1 formed on the peripheral edge portion becomes a compressive stress deep layer C2 with the characteristics slightly changed by coming into contact with the molten salt T2 in the above treatment. In the present embodiment, the compressive stress deep layer C2 is a compressive stress layer having a compressive stress CS (50) of 200 MPa or more at a depth of 50 μm even after the fluctuation. The compressive stress CS (50) at a depth of 50 μm of the compressive stress deep layer C2 is preferably 200 to 500 MPa, more preferably 220 to 450 MPa, and further preferably 250 to 400 MPa.

第二イオン交換工程における溶融塩T2の温度は、上述の第一イオン交換工程において用いた溶融塩T1の温度より低い温度であることが好ましい。このように比較的低い温度でイオン交換処理を行うことにより、中央部S1において形成される圧縮応力浅層Dの深さが過大となることを防止し易くなる。溶融塩T2の温度は、例えば、430℃以下であり、より好ましくは390~430℃、さらに好ましくは400~425℃である。 The temperature of the molten salt T2 in the second ion exchange step is preferably lower than the temperature of the molten salt T1 used in the above-mentioned first ion exchange step. By performing the ion exchange treatment at such a relatively low temperature, it becomes easy to prevent the depth of the compressive stress shallow layer D formed in the central portion S1 from becoming excessive. The temperature of the molten salt T2 is, for example, 430 ° C or lower, more preferably 390 to 430 ° C, and even more preferably 400 to 425 ° C.

強化ガラス板G2を溶融塩T2中に浸漬する時間は、例えば、0.1~72時間、好ましくは0.3~50時間、より好ましくは0.5~24時間である。 The time for immersing the tempered glass plate G2 in the molten salt T2 is, for example, 0.1 to 72 hours, preferably 0.3 to 50 hours, and more preferably 0.5 to 24 hours.

なお、溶融塩T2のNaイオン濃度も溶融塩T1と同様に一定範囲内に維持することが好ましい。また、溶融塩T2のNaイオン濃度は好ましくは30000ppm以下、より好ましくは20000ppm以下、さらに好ましくは10000ppm以下に規制することが好ましい。このように溶融塩T2のNaイオン濃度を調整することにより、圧縮応力深層C2および圧縮応力浅層Dにおける圧縮応力の最大値を容易に大きな値とすることができる。 It is preferable that the Na ion concentration of the molten salt T2 is also maintained within a certain range as in the molten salt T1. The Na ion concentration of the molten salt T2 is preferably regulated to 30,000 ppm or less, more preferably 20,000 ppm or less, and even more preferably 10,000 ppm or less. By adjusting the Na ion concentration of the molten salt T2 in this way, the maximum value of the compressive stress in the compressive stress deep layer C2 and the compressive stress shallow layer D can be easily set to a large value.

圧縮応力深層C2における圧縮応力の最大値は、好ましくは400MPa以上であり、より好ましくは450~1500MPaであり、さらに好ましくは500~1200MPaである。また、圧縮応力深層C2の深さは、好ましくは100μm以上であり、より好ましくは100~300μmであり、さらに好ましくは100~250μmである。 The maximum value of the compressive stress in the compressive stress deep layer C2 is preferably 400 MPa or more, more preferably 450 to 1500 MPa, and further preferably 500 to 1200 MPa. The depth of the compressive stress deep layer C2 is preferably 100 μm or more, more preferably 100 to 300 μm, and further preferably 100 to 250 μm.

上述の通り二度のイオン交換工程の処理を行うことによって、相対的に深い圧縮応力層である圧縮応力深層C2および相対的に浅い圧縮応力層である圧縮応力浅層Dを各々異なる領域に有する強化ガラス板G2bを得られる。このような強化ガラス板G2bによれば、例えば、破損の起点となり易い周縁部においては深い圧縮応力深層C2を形成して高い耐破損性を得ることができ、同時に、中央部S1においては浅い圧縮応力浅層Dを形成して内部引張応力の増大を抑制して強化ガラス板G2内部に形成される引張応力の増大を抑制できる。また、中央部S1では引張応力が低減されるため、破損時に周縁部に比べて細かい破片となり難い。したがって、例えば強化ガラス板G2がディスプレイ等に用いられた場合、破損した後であっても、ディスプレイの視認性を維持し易い。 By performing the treatment of the ion exchange process twice as described above, the compressive stress deep layer C2 which is a relatively deep compressive stress layer and the compressive stress shallow layer D which is a relatively shallow compressive stress layer are provided in different regions. A tempered glass plate G2b can be obtained. According to such a tempered glass plate G2b, for example, a deep compressive stress deep layer C2 can be formed in the peripheral portion where the starting point of fracture is likely to be obtained, and high fracture resistance can be obtained, and at the same time, shallow compression is performed in the central portion S1. The stress shallow layer D can be formed to suppress the increase in the internal tensile stress, and the increase in the tensile stress formed inside the tempered glass plate G2 can be suppressed. Further, since the tensile stress is reduced in the central portion S1, it is difficult for the central portion S1 to become finer debris than in the peripheral portion at the time of breakage. Therefore, for example, when the tempered glass plate G2 is used for a display or the like, it is easy to maintain the visibility of the display even after it is damaged.

強化ガラス板G2(G2a、G2b)は、上記のような圧縮応力深層C(C1、C2)を有することにより、当該層の形成部位において、特定の破損モードで高い強度を有する。特定の破損モードとは、強化ガラス板G2の落下先に鋭利な突起物が存在し、その突起物が表面の圧縮応力層を突き破り、内部の引張応力層まで達することによりクラックが発生し、該クラックが内部引張応力に因って進展して破損するような破損モードを指す。 Since the tempered glass plate G2 (G2a, G2b) has the compressive stress deep layer C (C1, C2) as described above, the tempered glass plate G2 (G2a, G2b) has high strength in a specific breakage mode at the formation site of the layer. In the specific failure mode, a sharp protrusion exists at the drop destination of the tempered glass plate G2, and the protrusion breaks through the compressive stress layer on the surface and reaches the tensile stress layer inside to generate a crack. A failure mode in which a crack propagates and breaks due to internal tensile stress.

なお、上記第一イオン交換工程における溶融塩T1の温度や浸漬時間、第二イオン交換工程における溶融塩T2の温度や浸漬時間等の処理条件は一例であり、形成される圧縮応力深層Cが、深さ50μmにおける圧縮応力CS(50)が200MPa以上である応力層となるよう任意に調整して良い。 The treatment conditions such as the temperature and immersion time of the molten salt T1 in the first ion exchange step and the temperature and immersion time of the molten salt T2 in the second ion exchange step are examples, and the formed compressive stress deep layer C is: It may be arbitrarily adjusted so that the stress layer has a compressive stress CS (50) of 200 MPa or more at a depth of 50 μm.

また、強化ガラス板の製造コストを抑制するために、例えば、上記第一イオン交換工程と第二イオン交換工程とを同一の強化槽(溶融塩)で行ってもよい。この場合、第一イオン交換工程を行う際の溶融塩の温度と第二イオン交換工程を行う際の溶融塩の温度との差が、±5℃の範囲内に収まりやすい。 Further, in order to suppress the manufacturing cost of the tempered glass plate, for example, the first ion exchange step and the second ion exchange step may be performed in the same tempered tank (molten salt). In this case, the difference between the temperature of the molten salt when the first ion exchange step is performed and the temperature of the molten salt when the second ion exchange step is performed tends to be within the range of ± 5 ° C.

なお、上記実施形態では、第一イオン交換工程の処理で形成された圧縮応力深層C1が、深さ50μmにおける圧縮応力CS(50)が200MPa以上である強化特性を有する場合を一例として説明したが、第二イオン交換工程の処理を経て圧縮応力深層C2となった時点で当該特性を有していれば、第一イオン交換工程の処理を経た時点で上記特性を有していなくとも良い。 In the above embodiment, the case where the compressive stress deep layer C1 formed by the treatment of the first ion exchange step has a strengthening property in which the compressive stress CS (50) at a depth of 50 μm is 200 MPa or more has been described as an example. As long as it has the characteristics when it becomes the compressive stress deep layer C2 after the treatment of the second ion exchange step, it does not have to have the above characteristics at the time of the treatment of the first ion exchange step.

また、第二イオン交換工程の後、さらに仕上げ加工工程の処理を実施しても良い(図示せず)。仕上げ加工工程では、強化ガラス板G2bの表面、例えば主表面Sおよび端面Eの少なくとも何れかを研磨加工する。第二イオン交換工程の処理によって強化ガラス板G2bの寸法や表面状態が製品規格等の所望の状態でない場合、このような仕上げ加工工程の処理を実施することによって所望の状態にすることができる。 Further, after the second ion exchange step, the finishing process may be further performed (not shown). In the finishing process, at least one of the surface of the tempered glass plate G2b, for example, the main surface S and the end surface E is polished. If the dimensions and surface condition of the tempered glass plate G2b are not in the desired state such as the product standard by the treatment of the second ion exchange step, the desired state can be obtained by carrying out the treatment of such a finishing process.

以上に説明した通り、本発明の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法によれば、上述特定の破損モードにおいて高い強度を有する強化ガラス板G2(G2m、G2b)を安定して効率良く製造できる。 As described above, according to the method for manufacturing a tempered glass plate according to the embodiment of the present invention, the tempered glass plate G2 (G2m, G2b) having high strength in the above-mentioned specific breakage mode can be stably and efficiently manufactured. ..

なお、上記に示した任意の工程の前後において、切断加工、孔あけ加工、研磨加工、エッチング加工等の加工を実施する加工工程を設けても良い。また、上記に示した任意の工程の前後において、ガラス板の洗浄および乾燥処理を適宜行っても良い。 Before and after the arbitrary process shown above, a processing process for performing processing such as cutting, drilling, polishing, and etching may be provided. In addition, the glass plate may be appropriately washed and dried before and after any of the steps shown above.

また、上記実施形態では溶融塩T1、T2が、硝酸カリウム溶融塩である場合を一例として説明したが、これに限らずガラス板のイオン交換に用いられる周知の溶融塩を代替して、或いは組み合わせて用いても良い。 Further, in the above embodiment, the case where the molten salts T1 and T2 are molten salts of potassium nitrate has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and a well-known molten salt used for ion exchange of a glass plate is substituted or combined. You may use it.

また、イオン交換の処理は上記のような溶融塩への浸漬に限らず、例えば、溶融塩を塗布して行っても良い。 Further, the ion exchange treatment is not limited to the immersion in the molten salt as described above, and for example, the molten salt may be applied.

また、上述した圧縮応力深層C1、C2および圧縮応力浅層Dにおける圧縮応力の大きさおよび各層の深さは、例えば、応力計(折原製作所製のFSM-6000LEおよびFsmV)で測定可能である。 Further, the magnitude of the compressive stress and the depth of each layer in the above-mentioned deep compressive stress layers C1 and C2 and the shallow compressive stress layer D can be measured by, for example, a stress meter (FSM-6000LE and FsmV manufactured by Orihara Seisakusho).

<第二の実施形態>
上記第一の実施形態では強化ガラス板G2の周縁部にのみ圧縮応力深層C(C1、C2)が形成されている場合を一例として説明したが、強化ガラス板G2の外表面全面に圧縮応力深層Cを形成しても良い。図4aおよび図4bは本発明の第二の実施形態に係る強化ガラス板の製造方法の概略を示す図である。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the case where the compressive stress deep layer C (C1, C2) is formed only on the peripheral edge of the tempered glass plate G2 has been described as an example, but the compressive stress deep layer is formed on the entire outer surface of the tempered glass plate G2. C may be formed. 4a and 4b are diagrams showing an outline of a method for manufacturing a tempered glass plate according to a second embodiment of the present invention.

図4aは第一の実施形態と同様にして強化用ガラス板G1を準備する準備工程である。その後、第二の実施形態では、成膜工程の処理が省略され、図4bに示す通り、イオン交換防止膜Mを有しない強化用ガラス板G1に対してイオン交換工程の処理を実施する。このような処理によれば、外表面全面に圧縮応力深層C(C3)が形成された強化ガラス板G2(G2c)を容易に製造できる。 FIG. 4a is a preparatory step for preparing the reinforcing glass plate G1 in the same manner as in the first embodiment. After that, in the second embodiment, the treatment of the film forming step is omitted, and as shown in FIG. 4b, the treatment of the ion exchange step is carried out on the reinforcing glass plate G1 having no ion exchange prevention film M. By such a treatment, the tempered glass plate G2 (G2c) in which the compressive stress deep layer C (C3) is formed on the entire outer surface can be easily manufactured.

以下、本発明の強化ガラス板G2(G2b或いはG2c)について実施例に基づいて説明する。表1においてNo.1~6は本発明の実施例であり、No.7~9は比較例である。なお、以下の実施例は単なる例示であり、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。 Hereinafter, the tempered glass plate G2 (G2b or G2c) of the present invention will be described based on examples. In Table 1, No. Nos. 1 to 6 are examples of the present invention. 7 to 9 are comparative examples. The following examples are merely examples, and the present invention is not limited to the following examples.

まず、次のようにして各試料No.1~9を作製した。ガラス組成としてモル%で、SiO2 66.3%、Al23 11.4%、Na2O 15.2%、B23 0.5%、Li2O 0.2%、K2O 1.4%、MgO 4.8%、SnO2 0.2%を含むガラスとなるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて1600℃で21時間溶融した。その後、得られた溶融ガラスを、オーバーフローダウンドロー法を用いて耐火物成形体から流下成形して、厚さ0.4mmの板状に成形し、強化用ガラス板を得た。First, each sample No. is as follows. 1 to 9 were prepared. The glass composition is mol%, SiO 2 66.3%, Al 2 O 3 11.4%, Na 2 O 15.2%, B 2 O 3 0.5%, Li 2 O 0.2%, K 2 The glass raw materials were prepared so as to be a glass containing O 1.4%, MgO 4.8%, and SnO 2 0.2%, and melted at 1600 ° C. for 21 hours using a platinum pot. Then, the obtained molten glass was flow-molded from a refractory molded body using an overflow downdraw method to form a plate having a thickness of 0.4 mm to obtain a reinforcing glass plate.

次いで、得られた強化用ガラス板のうち、試料No.1~3、5、7については、図1bに示す工程に準じて、組成として質量%でSiO2 70%、Al23 30%含むイオン交換防止膜を形成した。次いで、各試料No.1~9を表1に示す条件で硝酸カリウム溶融塩に浸漬してイオン交換処理した(第一イオン交換工程)。次いで、イオン交換防止膜を有する試料No.1~3、5、7は研磨により当該膜を除去した(除去工程)。その後、No.1~3、5、7、8の試料を表1に示す条件で再度硝酸カリウム溶融塩に浸漬してイオン交換処理した(第二イオン交換工程)。Next, among the obtained reinforcing glass plates, the sample No. For 1 to 3, 5 and 7, an ion exchange prevention film containing 270 % SiO and 30% Al 2O 330 % by mass was formed according to the steps shown in FIG. 1b. Next, each sample No. 1 to 9 were immersed in a molten potassium nitrate salt under the conditions shown in Table 1 for ion exchange treatment (first ion exchange step). Next, the sample No. having an ion exchange prevention film was added. In 1 to 3, 5 and 7, the film was removed by polishing (removal step). After that, No. The samples 1 to 3, 5, 7, and 8 were again immersed in the molten potassium nitrate under the conditions shown in Table 1 for ion exchange treatment (second ion exchange step).

上記のようにして得た各資料について、下記の特性の測定、および強度試験を行った。 The following characteristics were measured and strength tests were performed on each of the materials obtained as described above.

Figure 0007004222000001
Figure 0007004222000001

表1に示す周縁部および中央部における圧縮応力の最大値CSmax、各圧縮応力層の計算上の深さDOL_C、実際に圧縮応力がゼロとなる深さDOL_Z、50μm深さにおける圧縮応力CS(50)、引張応力CTは、折原製作所社製の表面応力計FSM-6000LEおよびアプリケーションソフトFsmVを用いて測定した。なお、DOL_Cは、圧縮応力が深さ方向に線形比例して変化するものと仮定して計算された仮想的な計算値であり、DOL_Zは、圧縮応力が深さ方向に屈曲して変化するものとして測定された測定値である。また、CS(50)として負の数が表記されている場合、当該数値は深さ50μmにおいて圧縮応力ではなく引張応力が生じていることを示す。 Maximum value CSmax of compressive stress at the peripheral and central parts shown in Table 1, calculated depth DOL_C of each compressive stress layer, depth DOL_Z where the compressive stress actually becomes zero, compressive stress CS (50) at a depth of 50 μm. ), The tensile stress CT was measured using a surface stress meter FSM-6000LE manufactured by Orihara Seisakusho and application software FsmV. Note that DOL_C is a hypothetical calculated value calculated on the assumption that the compressive stress changes linearly in the depth direction, and DOL_Z changes the compressive stress by bending in the depth direction. It is a measured value measured as. Further, when a negative number is expressed as CS (50), the numerical value indicates that tensile stress is generated instead of compressive stress at a depth of 50 μm.

破損高さfbは、図5に示す試験装置Jを用いて行った。試験装置Jは、測定試料である強化ガラス板G2と衝突するハンマーH、および測定試料を支持する支持装置Lを備える。 The break height fb was determined using the test apparatus J shown in FIG. The test device J includes a hammer H that collides with the tempered glass plate G2 that is the measurement sample, and a support device L that supports the measurement sample.

支持装置Lは、強化ガラス板G2を支持する部材である。支持装置Lは、例えば、傾斜面を有する支持台、および当該傾斜面から突出したピンから成る。強化ガラス板G2は、傾斜面と主表面Sとが当接し、ピンと強化ガラス板G2の端面Eとが当接するようにして支持装置Lに支持される。 The support device L is a member that supports the tempered glass plate G2. The support device L is composed of, for example, a support base having an inclined surface and a pin protruding from the inclined surface. The tempered glass plate G2 is supported by the support device L so that the inclined surface and the main surface S are in contact with each other and the pin and the end surface E of the tempered glass plate G2 are in contact with each other.

ハンマーHは、アーム部およびヘッド部を備える。アーム部は、伸長方向に一定の断面形状を有する長尺状の部材である。具体的には、アーム部は長さ500mm程度のアルミニウム製の棒状部材である。アーム部は、ボルト等の留め具により一方端を中心に回動自在となるよう配置される。ヘッド部は、アーム部の他方端の側面部に設けられ強化ガラス板G2と接触する部材である。具体的にはヘッド部は、ステンレス合金製の部材である。ヘッド部は、アーム部の伸長方向に延びる凸部を備え、該凸部の先端において強化ガラス板G2の端面部分と接触する。 The hammer H includes an arm portion and a head portion. The arm portion is a long member having a constant cross-sectional shape in the extension direction. Specifically, the arm portion is a rod-shaped member made of aluminum having a length of about 500 mm. The arm portion is arranged so as to be rotatable around one end by a fastener such as a bolt. The head portion is a member provided on the side surface portion of the other end of the arm portion and in contact with the tempered glass plate G2. Specifically, the head portion is a member made of a stainless alloy. The head portion includes a convex portion extending in the extending direction of the arm portion, and the tip of the convex portion comes into contact with the end face portion of the tempered glass plate G2.

以下、試験装置Jを用いた試験方法について説明する。まず、強化ガラス板G2を支持装置Lに設置する。この際、ハンマーHのヘッド部が強化ガラス板G2の周縁部、より特定的には面取り面Bに衝突するよう強化ガラス板G2を設置する。次いで、強化ガラス板G2表面のうちハンマーHのヘッド部が衝突する位置に100番手のサンドペーパーSPを砥面が強化ガラス板G2と当接するように載置する。次いで、ハンマーHを、所定の高さまで回動して振り上げる。次いで、振り上げたハンマーHを落下させてヘッド部と強化ガラス板G2とを衝突させる。そして、強化ガラス板G2が破損するまでハンマーHの振り上げ高さfを徐々に上げながら上記の試験を繰り返す。このようにして強化ガラス板G2が破損した際の振り上げ高さfの値を破損高さfbとして測定した。なお、サンドペーパーSPは1回のハンマーHの落下ごとに新品に交換した。 Hereinafter, a test method using the test apparatus J will be described. First, the tempered glass plate G2 is installed on the support device L. At this time, the tempered glass plate G2 is installed so that the head portion of the hammer H collides with the peripheral portion of the tempered glass plate G2, more specifically, the chamfered surface B. Next, the 100th sandpaper SP is placed on the surface of the tempered glass plate G2 at a position where the head portion of the hammer H collides so that the abrasive surface abuts on the tempered glass plate G2. Next, the hammer H is rotated to a predetermined height and swung up. Next, the swung up hammer H is dropped to cause the head portion and the tempered glass plate G2 to collide with each other. Then, the above test is repeated while gradually increasing the swing height f of the hammer H until the tempered glass plate G2 is damaged. In this way, the value of the swing-up height f when the tempered glass plate G2 was damaged was measured as the damage height fb. The sandpaper SP was replaced with a new one every time the hammer H was dropped.

上記の試験装置Jを用いた試験によれば、周縁部における上述特定のモードでの耐破損性を測定できる。なお、試料へ加わる衝突エネルギーの大きさは振り上げ高さfに応じて大きくなるため、破損高さfbの値が大きいほど、当該モードにおいて高い耐破損性を有すると言える。 According to the test using the above-mentioned test apparatus J, it is possible to measure the breakage resistance of the peripheral portion in the above-mentioned specific mode. Since the magnitude of the collision energy applied to the sample increases with the swing height f, it can be said that the larger the value of the break height fb, the higher the break resistance in the mode.

No.1~6の試料は、周縁部の深さ50μmにおける圧縮応力CS(50)が200MPa以上であるため、何れも破損高さfbが50mm以上であり、高い耐破損性を有するガラスであった。一方、No.7~9の試料は、周縁部の深さ50μmにおける圧縮応力CS(50)が200MPa未満であるため何れも破損高さfbが低く、耐破損性が低いガラスであった。特に、No.7、9は、第一イオン交換工程における処理時間が短かったため、圧縮応力CS(50)が小さな値になったと考えられる。また、No.8は、第一イオン交換工程における溶融塩T1のNaイオン濃度が高かったため、圧縮応力CS(50)が小さな値になったと考えられる。 No. Since the samples 1 to 6 had a compressive stress CS (50) of 200 MPa or more at a depth of 50 μm at the peripheral portion, all of them had a break height fb of 50 mm or more and were glasses having high break resistance. On the other hand, No. The samples 7 to 9 were all glasses having a low breaking height fb and low breaking resistance because the compressive stress CS (50) at a depth of 50 μm at the peripheral portion was less than 200 MPa. In particular, No. In Nos. 7 and 9, it is considered that the compressive stress CS (50) became a small value because the processing time in the first ion exchange step was short. In addition, No. In No. 8, it is considered that the compressive stress CS (50) became a small value because the Na ion concentration of the molten salt T1 in the first ion exchange step was high.

ここで、上記No.1~9のうち、参考のためにNo.2~4、6、7のそれぞれについて、強化ガラス板の周縁部における表面からの深さと圧縮応力の大きさとの関係を図6に示す。なお、同図の縦軸にて応力値が正の値となっている場合は、圧縮応力が作用していることを示し、負の値となっている場合は、引張応力が作用していることを示す。同図から理解されるように、No.2~4、6では、No.7との比較において、深さに対して緩やかに圧縮応力の値が小さくなっていることが分かる。そして、No.2~4、6では、No.7よりも深い位置まで圧縮応力が作用していることが分かる。 Here, the above No. Of 1 to 9, No. 1 for reference. For each of 2 to 4, 6 and 7, the relationship between the depth from the surface and the magnitude of the compressive stress at the peripheral edge of the tempered glass plate is shown in FIG. If the stress value is a positive value on the vertical axis in the figure, it indicates that compressive stress is acting, and if it is a negative value, tensile stress is acting. Show that. As can be understood from the figure, No. In 2 to 4 and 6, No. In comparison with No. 7, it can be seen that the value of the compressive stress gradually decreases with respect to the depth. And No. In 2 to 4 and 6, No. It can be seen that the compressive stress acts to a position deeper than 7.

本発明の強化ガラス板およびその製造方法は、タッチパネルディスプレイ等に用いられるガラス板基板およびその製造方法等として有用である。 The tempered glass plate of the present invention and a method for manufacturing the same are useful as a glass plate substrate used for a touch panel display or the like and a method for manufacturing the same.

G1 強化用ガラス板
G2(G2a、G2b、G2c) 強化ガラス板
M イオン交換防止膜
T1 第一溶融塩
T2 第二溶融塩
G1 Tempered glass plate G2 (G2a, G2b, G2c) Tempered glass plate M Ion exchange prevention film T1 First molten salt T2 Second molten salt

Claims (10)

強化用ガラス板の表面の少なくとも一部をイオン交換して圧縮応力層を形成する強化ガラス板の製造方法であって、
前記圧縮応力層において表面から深さ50μmの位置における圧縮応力が200MPa~400MPaとなるまで前記イオン交換を行うイオン交換工程を備え
イオン交換工程において、前記圧縮応力層における圧縮応力の最大値が612MPa以上、且つ、当該層の外表面からの深さが100μmより深くなるまでイオン交換処理することを特徴とする強化ガラス板の製造方法。
A method for manufacturing a tempered glass plate in which at least a part of the surface of a tempered glass plate is ion-exchanged to form a compressive stress layer.
The compressive stress layer includes an ion exchange step of performing the ion exchange until the compressive stress at a depth of 50 μm from the surface becomes 200 MPa to 400 MPa .
Manufacture of a tempered glass plate characterized by performing an ion exchange treatment in the ion exchange step until the maximum value of the compressive stress in the compressive stress layer is 612 MPa or more and the depth from the outer surface of the layer is deeper than 100 μm. Method.
前記イオン交換工程は、
強化用ガラス板を第一温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第一イオン交換工程と、
強化用ガラス板を第二温度の溶融塩に接触させてイオン交換を行う第二イオン交換工程と、を含み
前記第一イオン交換工程前に、前記強化用ガラスの表面の少なくとも一部に前記イオン交換を防止するイオン交換防止膜を予め設ける成膜工程と、
前記第一イオン交換工程後に、前記イオン交換防止膜を除去する除去工程とをさらに備え、
前記除去工程後に前記第二イオン交換工程を実施する、請求項に記載の強化ガラス板の製造方法。
The ion exchange step is
The first ion exchange process in which the reinforcing glass plate is brought into contact with the molten salt at the first temperature to perform ion exchange,
A second ion exchange step in which a reinforcing glass plate is brought into contact with a molten salt at a second temperature to perform ion exchange is included, and the ions are formed on at least a part of the surface of the strengthening glass before the first ion exchange step. A film forming process in which an ion exchange prevention film for preventing exchange is provided in advance, and
After the first ion exchange step, a removal step of removing the ion exchange prevention film is further provided.
The method for manufacturing a tempered glass plate according to claim 1 , wherein the second ion exchange step is carried out after the removal step.
前記第二温度は前記第一温度より低く、
前記第一イオン交換工程におけるイオン交換処理時間は、前記第二イオン交換工程におけるイオン交換処理時間より長い、請求項に記載の強化ガラス板の製造方法。
The second temperature is lower than the first temperature,
The method for manufacturing a tempered glass plate according to claim 2 , wherein the ion exchange treatment time in the first ion exchange step is longer than the ion exchange treatment time in the second ion exchange step.
前記第一温度は430℃を超え、
前記第二温度は430℃以下である、請求項に記載の強化ガラス板の製造方法。
The first temperature exceeds 430 ° C.
The method for manufacturing a tempered glass plate according to claim 3 , wherein the second temperature is 430 ° C. or lower.
前記第一温度と前記第二温度との差が±5℃以内である、請求項に記載の強化ガラス板の製造方法。 The method for manufacturing a tempered glass plate according to claim 2 , wherein the difference between the first temperature and the second temperature is within ± 5 ° C. 前記イオン交換工程において、前記強化用ガラス板を連続して10時間以上、ナトリウムイオン濃度が50000ppm以下の硝酸カリウム溶融塩に接触させてイオン交換を行う、請求項1からの何れか1項に記載の強化ガラス板の製造方法。 The invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein in the ion exchange step, the tempered glass plate is continuously contacted with a molten salt of potassium nitrate having a sodium ion concentration of 50,000 ppm or less for 10 hours or more to perform ion exchange. How to make a tempered glass plate. 外表面の少なくとも一部に深さ50μmにおける圧縮応力が200MPa~400MPaである圧縮応力深層を有し、
前記圧縮応力深層の圧縮応力の最大値が612MPa以上、且つ、深さが100μmより深いことを特徴とする、強化ガラス板。
At least a part of the outer surface has a compressive stress deep layer having a compressive stress of 200 MPa to 400 MPa at a depth of 50 μm.
A tempered glass plate characterized in that the maximum value of the compressive stress of the deep compressive stress layer is 612 MPa or more and the depth is deeper than 100 μm .
周縁部に沿って前記圧縮応力深層を備える、請求項に記載の強化ガラス板。 The tempered glass plate according to claim 7 , further comprising the compressive stress deep layer along the peripheral edge portion. 表面のうち前記圧縮応力深層が形成されていない領域の少なくとも一部に前記圧縮応力深層より浅い圧縮応力浅層を有する、請求項7または8に記載の強化ガラス板。 The tempered glass plate according to claim 7 or 8 , which has a compressive stress shallow layer shallower than the compressive stress deep layer in at least a part of the surface where the compressive stress deep layer is not formed. 前記圧縮応力浅層は、深さが35~60μmであり、圧縮応力の最大値が600~1500MPaである、請求項に記載の強化ガラス板。 The tempered glass plate according to claim 9 , wherein the compression stress shallow layer has a depth of 35 to 60 μm and a maximum value of compressive stress of 600 to 1500 MPa.
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