JP7172790B2 - 化学強化ガラスの製造方法、溶融塩組成物及び溶融塩組成物の寿命延長方法 - Google Patents
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Description
本発明で使用されるガラスはリチ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できる。具体的には、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛ガラス、アルカリバリウムガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等が挙げられる。
酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50~80%、Al2O3を2~25%、Li2Oを0.1~20%、Na2Oを0.1~18%、K2Oを0~10%、MgOを0~15%、CaOを0~5%、P2O5を0~5%、B2O3を0~5%、Y2O3を0~5%およびZrO2を0~5%含む組成。
本発明の製造方法において、化学強化は、硝酸カリウム及び硝酸ナトリウムの少なくとも一方を含有する溶融塩組成物にリチウム含有ガラスを接触させることにより行なわれる。これによりガラス表面のLiイオンと溶融塩組成物中のKイオン、Naイオンとがイオン交換されることで、高密度な圧縮応力層が形成される。溶融塩組成物にガラスを接触させる方法としては、ペースト状の溶融塩組成物をガラスに塗布する方法、溶融塩組成物をガラスに噴射する方法、融点以上に加熱した溶融塩組成物の塩浴にガラスを浸漬させる方法などが可能であるが、これらの中では、溶融塩組成物に浸漬させる方法が好ましい。
Na2SiO3→NaSiO3 -+Na+
NaSiO3 -+Li+→LiNaSiO3
SiO3 2-+2Li+→Li2SiO3
(1)2B(OH)4 -+Mg(NO3)2⇔Mg[B(OH)4]2
(2)2B(OH)4 -+Ca(NO3)2⇔Ca[B(OH)4]2
本発明によれば、2価の金属の硝酸塩を溶融塩組成物に含有することにより、不純物としてホウ素を溶融塩組成物に含有する場合においても、リチウム含有ガラスの化学強化に用いる硝酸カリウム及び硝酸ナトリウムの少なくとも一方並びに異種アニオン化合物を含有する溶融塩組成物の使用寿命(ライフ)を延長することができる。
化学強化するガラスとして、酸化物基準のモル%表示で下記組成のガラスを用いた。
SiO2 70%、Al2O3 7.5%、Li2O 8.0%、Na2O 5.3%、K2O 1.0%、MgO 7.0%、CaO 0.2%、ZrO2 1.0%
(1)応力
CTは以下の式に示すように、表面圧縮応力値(CS、単位:MPa)と圧縮応力層深さ(DOL、単位:μm)から求めた。ガラスの表面圧縮応力値(単位はMPa)と各深さにおける圧縮応力値(単位はMPa)および圧縮応力層の深さ(DOL、単位はμm)は、折原製作所社製表面応力計(FSM-6000)および折原製作所社製散乱光光弾性応力計(SLP-1000)を用いて測定した。表1における「CT」について、無添加時におけるCTのσに対しσ≦5の場合に「異常なし」とした。
CT=CS[MPa]*DOL[mm]/(ガラス厚み[mm]-2*DOL[mm])
外観は、ヘーズ値の限界値を1.4%として、かかるヘーズ値となる処理面積により評価した。ここで、「処理面積」とは、溶融塩組成物の質量あたりの溶融塩組成物により化学強化処理したガラスの累積処理面積(m2/kg)を示す。ヘーズ(Hz)(%)は、ヘーズメーター(メーカー:日本電色工業株式会社 型式:NDH7000)を用いて、JIS K7136:2000に規定されている方法に従って測定した。
ガラスの膨張率は、化学強化前におけるガラスの長さをL0とし、化学強化後におけるガラスの長さをLとし、式|L-L0|/L×100(%)により算出した。また、表1における「膨張率」について、2価の金属の硝酸塩無添加時と比較し有意差がない場合に「異常なし」とした。
累積的に化学強化処理を行い、2価の金属の硝酸塩の添加に伴う溶融塩組成物及びガラスへの影響を調べた。
ホウ素50質量ppm、Na2SiO3を1.15質量%含む450℃の硝酸ナトリウムにCa(NO3)2・4H2Oを添加した溶融塩組成物を用いて試験例1と同様にしてリチウム含有ガラスを累積的に化学強化処理した。溶融塩組成物中の元素濃度(質量ppm)を測定した結果を表2に示す。元素濃度の測定は、ICP PS3520 UVDDIIにより行った。
Claims (7)
- 硝酸カリウム及び硝酸ナトリウムの少なくとも一方、異種アニオン化合物並びに不純物としてホウ素を含有する溶融塩組成物を用いて、リチウム含有ガラスを化学強化する工程を含む、化学強化ガラスの製造方法であって、
前記溶融塩組成物が2価の金属の硝酸塩を含有する、化学強化ガラスの製造方法。 - 前記2価の金属がCa、Mg及びBaの少なくともいずれか1である請求項1に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記2価の金属がCaである請求項1又は2に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記溶融塩組成物における前記2価の金属の硝酸塩の含有量が前記ホウ素1モルに対し0.5モル以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- 前記溶融塩組成物における前記異種アニオン化合物の含有量が前記硝酸カリウム及び前記硝酸ナトリウムの合計含有量に対し0.1~10モル%である、請求項1~4のいずれか1項に記載の化学強化ガラスの製造方法。
- リチウム含有ガラスの化学強化に用いる、硝酸カリウム及び硝酸ナトリウムの少なくとも一方、異種アニオン化合物並びに不純物としてホウ素を含有する溶融塩組成物であって、さらに2価の金属の硝酸塩を含有する溶融塩組成物。
- リチウム含有ガラスの化学強化に用いる溶融塩組成物の寿命を延長する方法であって、
硝酸カリウム及び硝酸ナトリウムの少なくとも一方、異種アニオン化合物並びに不純物としてホウ素を含有する強化処理前の溶融塩組成物に2価の金属の硝酸塩を混合する、溶融塩組成物の寿命延長方法。
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