JP7339605B2 - アルミノケイ酸塩ガラス - Google Patents

Description

本発明は、アルミノケイ酸塩ガラスに関し、特に表面にイオン交換による圧縮応力層を形成しなくても、表面傷が付き難く、また衝撃等によりクラックが進展し難いアルミノケイ酸塩ガラスに関する。

スマートフォン、ＰＤＡ等のデバイスは、益々普及する傾向にある。これらの用途には、タッチパネルディスプレイを保護するためにカバーガラスが用いられている。これらの用途のカバーガラスには、衝撃等により破損し難いこと等が求められる。

特開２００６－８３０４５号公報

泉谷徹郎等、「新しいガラスとその物性」、初版、株式会社経営システム研究所、１９８４年８月２０日、ｐ．４５１－４９８

ガラスは脆性材料であり、ガラス内にはクラックが潜在的に存在することが知られている。そして、そのクラックに衝撃や熱応力により引っ張り応力が加わると、クラックが進展し、ガラスが破損する虞がある。特に、カバーガラスの用途の場合、衝撃等によるクラックの進展は問題視される。

この問題を解決するための方法として、イオン交換処理により、表面に圧縮応力層を形成して、表面傷を付き難くすると共に、脆さを改善してクラックの進展を防止する方法が知られている（特許文献１、非特許文献１参照）。

しかし、イオン交換処理は、高温のイオン交換溶液に、ガラスを長時間浸漬させる工程であるため、ガラスの製造コストを高騰させる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、表面にイオン交換による圧縮応力層を形成しなくても、表面傷が付き難く、また衝撃等によりクラックが進展し難いガラスを創案することである。

本発明者等は、アルミノケイ酸塩ガラスのガラスネットワーク中に高配位のＡｌを導入すると、表面にイオン交換による圧縮応力層を形成しなくても、表面傷が付き難く、また衝撃等によりクラックが進展し難くなること、具体的にはブリトルネスが低下し、ビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗等が向上することを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの群から選ばれる成分の内、少なくとも１成分を含み、ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び／又は６配位のＡｌを含むことを特徴とする。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの群から選ばれる成分の内、少なくとも１成分を含む。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは、ガラスネットワークを修飾する作用を有し、一般的には網目修飾酸化物と称されている。

本発明者等の調査によると、表面傷の付き易さ、クラックの発生確率、クラックの進展速度は、後述のビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ブリトルネス、ヤング率、クラック抵抗を測定することで評価することが可能であり、これらの特性は、ガラスネットワーク中のＡｌの配位数と相関関係がある。そして、ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び／又は６配位のＡｌを導入すると、ブリトルネスを低下させつつ、ビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗を高めることができる。

アルミノケイ酸塩ガラスにおいて、ガラスネットワーク中のＡｌは、通常、４配位であるが、イオン強度（field strength）が高い網目修飾酸化物（特にＭｇＯ）等を適正に導入すれば、ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び／又は６配位のＡｌを効率良く導入することができる。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、（５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）が０．０１以上であることが好ましい。ここで、「４配位のＡｌ」の割合は、核磁気共鳴法（ＮＭＲ）で測定可能である（５配位のＡｌ、６配位のＡｌも同様）。また「（５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）」は、５配位のＡｌと６配位のＡｌの合計割合を、４配位のＡｌ、５配位のＡｌ及び６配位のＡｌの合計割合（つまりＡｌの全配位数の合計割合）で割った値である。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、（５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）が０．０３以上であることが好ましい。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ４０～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５～４０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １～４０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０～４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０～４０％を含有することが好ましい。このようにすれば、板状成形に適した液相粘度を付与し易くなる。ここで、「Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を指す。「Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ」は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合量を指す。「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を指す。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラス組成中のＡｌ_２Ｏ_３の含有量がＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量以上であり、且つＭｇＯの含有量が１０モル％以上であることが好ましい。本発明者等の調査によると、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量をアルカリ土類金属酸化物の含有量より多く導入し、且つイオン強度（field strength）が高いＭｇＯを１０モル％以上導入すると、［ＡｌＯ_４］^－の電荷が補償され難くなるため、ガラスネットワーク中に高配位のＡｌを効率良く導入することが可能になる。結果として、ブリトルネスが大幅に低下し、またビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗が大幅に向上する。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、ブリトルネスが８．１μｍ^－０．５未満であることが好ましい。ここで、「ブリトルネス」は、後述のビッカース硬度を破壊靱性Ｋ_１ｃで除して求められるものであり、ローン等によって脆さの指標として提案されたものである（Ｂ．Ｒ． Ｌａｗｎ ａｎｄ Ｄ．Ｂ． Ｍａｒｓｈｌｌ， Ｊ．Ａｍ． Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．， ６２[７－８] ３４７－３５０（１９７９））。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、破壊靱性Ｋ_１ｃが０．７０ＭＰａ・ｍ^０．５以上であることが好ましい。ここで、「破壊靱性Ｋ_１ｃ」は、日本工業規格ＪＩＳＲ１６０７「ファインセラミックスの室温破壊じん（靱）性試験方法」で定められる、予き裂導入破壊試験方法（ＳＥＰＢ法：Ｓｉｎｇｌｅ－Ｅｄｇｅ－Ｐｒｅｃｒａｃｋｅｄ－Ｂｅａｍ－Ｍｅｔｈｏｄ）で測定した値を指す。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、ビッカース硬度が５．４ＧＰａ以上であることが好ましい。ここで、「ビッカース硬度」は、ビッカース硬度計にて１００ｇｆの荷重でビッカース圧子を押し込むことで測定した値を指す。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、ヤング率が７０ＧＰａ以上であることが好ましい。ここで、「ヤング率」は、共振法により測定した値を指す。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、クラック抵抗が５００ｇｆ以上であることが好ましい。ここで、「クラック抵抗」は、クラック発生率が５０％となる荷重を指す。「クラック発生率」は、次のようにして測定した値を指す。まず湿度３０％、温度２５℃に保持された恒温恒湿槽内において、所定荷重に設定したビッカース圧子をガラス表面（光学研磨面）に１５秒間打ち込み、その１５秒後に圧痕の４隅から発生するクラックの数をカウント（１つの圧痕につき最大４とする）する。このようにして圧子を２０回打ち込み、総クラック発生数を求めた後、（総クラック発生数／８０）×１００の式により求める。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、板状であることが好ましい。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、表面にイオン交換による圧縮応力層を有しないことが好ましい。

また、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、カバーガラスに用いることが好ましい。

試料Ｎｏ．１、２、９のガラスネットワーク中のＡｌの配位数の割合を示す核磁気共鳴法（ＮＭＲ）の測定データである。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの群から選ばれる成分の内、少なくとも１成分を含むが、当然ながら、２成分以上の成分を含んでいてもよい。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び／又は６配位のＡｌを含み、好ましくはガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び６配位のＡｌを含む。ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び６配位のＡｌが存在していないと、ブリトルネスが上昇し易くなり、またビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗が低下し易くなる。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、（５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）が０．０１以上、０．０３以上、０．０５以上、０．０７以上、特に０．１０～０．７０であることが好ましい。（５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）が小さ過ぎると、ブリトルネスが上昇し易くなり、またビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗が低下し易くなる。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ４０～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ５～４０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １～４０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０～４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０～４０％を含有することが好ましい。上記のように各成分の含有範囲を規制した理由を下記に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、％表示はモル％を指すものとする。

ＳｉＯ_２は、ガラスネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは４０～８０％、５０～８０％、５５～７５％、特に６０～７０％である。ＳｉＯ_２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなり、耐水性や耐候性が低下し易くなる。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多過ぎると、溶融性や成形性が低下し易くなる。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスネットワーク中に高配位数のＡｌを導入し、ブリトルネスを低下させると共に、ビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗を高めるための成分である。また耐候性を高める成分である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは５～４０％、１０～３０％、１５～２５％、特に２０～２３％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、ブリトルネスが上昇し易くなり、また耐候性、ビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗が低下し易くなる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、溶融性、成形性及び耐失透性が低下し易くなる。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、網目修飾酸化物であり、また溶融性、成形性及び熱加工性を高める成分である。これらの成分の合量は１～４０％、５～３５％、１０～３０％、特に１５～２５％である。これらの成分の合量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは、高温粘度を低下させて、溶融性、成形性及び熱加工性を高める成分である。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合量は、好ましくは０～４０％、０～３０％、０～２０％、０～１０％、特に０～５％である。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏのそれぞれの含有量は、好ましくは０～３０％、０～２０％、０～１０％、０～５％、特に０～１％である。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの含有量が多過ぎると、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏのイオン強度が低いため、ガラスネットワーク中に高配位のＡｌを導入し難くなる。結果として、ブリトルネスが上昇し易くなり、またビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗が低下し易くなる。

ＭｇＯは、イオン半径が小さく、イオン強度が高いため、ブリトルネスを低下させると共に、ビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗を高めるために有効な成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性、成形性及び熱加工性を高める成分である。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０～４０％、３～３５％、５～３０％、特に１０～２５％である。ＭｇＯの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。

ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、高温粘度を低下させて、溶融性、成形性及び熱加工性を高める成分である。ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量は、好ましくは０～１５％、０～１０％、特に０～５％である。ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯのそれぞれの含有量は、好ましくは０～１２％、０～５％、特に０～２％である。ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。またＳｒＯ及びＢａＯの含有量が多過ぎると、ＳｒＯ及びＢａＯのイオン強度が低いため、ガラスネットワーク中に高配位のＡｌを導入し難くなる。結果として、ブリトルネスが上昇し易くなり、またビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗が低下し易くなる。

Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量より多いことが好ましく、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量より５％以上多いことがより好ましく、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量より１０％以上多いことが更に好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量がＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量より少ないと、ガラスネットワーク中に高配位のＡｌを導入し難くなる。

モル比ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は、ブリトルネスを低下させつつ、ビッカース硬度、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ヤング率、クラック抵抗を高める観点から、０．５以上、０．７以上、０．８以上、特に０．９以上が好ましい。なお、「ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）」は、ＭｇＯの含有量をＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量で割った値である。

上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスネットワークを形成する成分であり、またクラック抵抗を高める成分である。しかし、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、歪点や耐候性が低下し易くなる。よって、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０～２０％、０～１０％、０～５％、特に０～１％である。

ＴｉＯ_２は、耐候性を高める成分であるが、ガラスを着色させる成分である。よって、ＴｉＯ_２の含有量は、好ましくは０～０．５％、特に０～０．１％未満である。

ＺｒＯ_２は、耐候性を高める成分であるが、耐失透性を低下させる成分である。よって、ＺｒＯ_２の含有量は、好ましくは０～０．５％、特に０～０．１％未満である。

清澄剤として、ＳｎＯ_２、Ｃｌ、ＳＯ_３、ＣｅＯ_２の群（好ましくはＳｎＯ_２、ＳＯ_３の群）から選択された一種又は二種以上を０．０５～０．５％添加してもよい。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、ガラス原料に不純物として不可避的に混入する成分であり、着色成分である。よって、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０．５％以下、特に０．０１～０．０７％である。

Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＯ_３及びＮｉＯは、着色成分である。よって、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＯ_３及びＮｉＯのそれぞれの含有量は、好ましくは０．１％以下、特に０．０１％未満である。

環境的配慮から、ガラス組成として、実質的にＡｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＦを含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に～を含有しない」とは、ガラス成分として積極的に明示の成分を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、明示の成分の含有量が０．０５％未満であることを指す。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、以下の特性を有することが好ましい。

ビッカース硬度は、好ましくは５．４ＧＰａ以上、５．７ＧＰａ以上、６．０ＧＰａ以上、６．３ＧＰａ以上、６．６ＧＰａ以上、特に６．９ＧＰａ以上である。ビッカース硬度が低過ぎると、表面傷が付き易くなる。

破壊靱性Ｋ_１ｃは、好ましくは０．７０ＭＰａ・ｍ^０．５以上、０．７５ＭＰａ・ｍ^０．５以上、０．８０ＭＰａ・ｍ^０．５以上、０．８５ＭＰａ・ｍ^０．５以上、特に０．９０ＭＰａ・ｍ^０．５以上である。破壊靱性Ｋ_１ｃが低過ぎると、クラックが進展し易くなり、ガラスが破損し易くなる。

ブリトルネスは、好ましくは８．１μｍ^－０．５未満、７．８μｍ^－０．５未満、７．６μｍ^－０．５未満、７．３μｍ^－０．５未満、７．０μｍ^－０．５未満、特に６．７μｍ^－０．５以下である。ブリトルネスが高過ぎると、ガラスが脆くなって、表面傷が付き易くなる。

ヤング率は、好ましくは７０ＧＰａ以上、７５ＧＰａ以上、８０ＧＰａ以上、８５ＧＰａ以上、９０ＧＰａ以上、特に９５ＧＰａ以上である。ヤング率が低過ぎると、ガラスの平均結合強度が低くなって、クラックが進展し易くなる。

クラック抵抗は、好ましくは５００ｇｆ以上であり、好ましくは７００ｇｆ以上、１０００ｇｆ以上、１４００ｇｆ以上、１７００ｇｆ以上、特に２０００～５０００ｇｆである。クラック抵抗が低過ぎると、衝撃や熱応力により引っ張り応力が加わると、衝撃等により、潜在的に存在するクラックが進展し、ガラスが破損し易くなる。

結晶化度は、好ましくは３０％以下、より好ましくは１０％以下、特に好ましくは１％未満、つまり非晶質ガラスである。結晶化度が高過ぎると、ガラスを曲げ加工し難くなる。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、表面にイオン交換による圧縮応力層を有していないことが好ましい。これにより、イオン交換処理が不要になり、ガラスの製造コストを低廉化することができる。

以下のようにして、本発明のアルミノケイ酸塩ガラスを作製することができる。

まず所定のガラス組成になるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入して、１５００～１７００℃で加熱溶融し、清澄、攪拌した後、成形装置に供給して板状に成形し、徐冷することにより、アルミノケイ酸塩ガラスを作製することができる。

アルミノケイ酸塩ガラスは、種々の形状に成形されるが、カバーガラス等に適用する場合、平板形状に成形すること、つまりガラス板に成形することが好ましい。平板形状に成形する方法として、オーバーフローダウンドロー法を採用することが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、表面が未研磨の状態で、表面平滑性に優れたガラス板を大量に作製し得ると共に、大型のガラス板も容易に作製し得る方法である。なお、表面が未研磨であると、ガラス板の製造コストを低廉化することができる。

オーバーフローダウンドロー法以外にも、フロート法又はロールアウト法でガラス板を成形することも好ましい。特に、フロート法は、大型のガラス板を安価に作製し得る方法である。

ガラス板は、必要に応じて、面取り加工されていることが好ましい。その場合、＃８００のメタルボンド砥石等により、Ｃ面取り加工を行うことが好ましい。このようにすれば、端面強度を高めることができる。必要に応じて、ガラス板の端面をエッチングして、端面に存在するクラックソースを低減することも好ましい。

以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は以下の実施例に何ら限定されない。

表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～８）と比較例（試料Ｎｏ．９、１０）を示している。

次のようにしてガラス板を作製した。表１に記載のアルミノケイ酸塩ガラスが得られるように、ガラス原料を調合した。次に、調合済みのガラスバッチを連続溶融炉に投入し、１６００℃で２０時間溶融した後、清澄、攪拌して、均質な溶融ガラスを得た上で、平板形状に成形した。得られたガラス板について、Ａｌの配位数、ビッカース硬度Ｈｖ、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ブリトルネスＢ、ヤング率、剛性率、ポアソン比及びクラック抵抗を評価した。

Ａｌの配位数は、核磁気共鳴法（ＮＭＲ）で測定したものである。^２７Ａ ＮＭＲスペクトルは、ＢＲＵＫＥＲ製の核磁気共鳴分光計を使用した。測定に際し、使用磁場を１１．７Ｔ、共振周波数を５００ＭＨｚとし、０．５μｓのパルス励起を用いて測定し、遅れ速度を１ｓ～２ｓとした。なお、「（５Ａｌ＋６Ａｌ）／（４Ａｌ＋５Ａｌ＋６Ａｌ）」は、（５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）を表している。

ビッカース硬度Ｈｖは、ビッカース硬度計にて１００ｇｆの荷重でビッカース圧子を押し込むことで測定した値である。

破壊靱性Ｋ_１ｃは、日本工業規格ＪＩＳＲ１６０７「ファインセラミックスの室温破壊じん（靱）性試験方法」で定められる、予き裂導入破壊試験方法（ＳＥＰＢ法：Ｓｉｎｇｌｅ－Ｅｄｇｅ－Ｐｒｅｃｒａｃｋｅｄ－Ｂｅａｍ－Ｍｅｔｈｏｄ）で測定した値である。

ブリトルネスＢは、ローン等によって脆さの指標として提案されたものであり（Ｂ．Ｒ． Ｌａｗｎ ａｎｄ Ｄ．Ｂ． Ｍａｒｓｈｌｌ， Ｊ．Ａｍ． Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．， ６２[７－８] ３４７－３５０（１９７９））、ビッカース硬度を破壊靱性Ｋ_１ｃで除して求められる値である。

ヤング率と剛性率は、共振法により測定した値であり、ポアソン比は、ヤング率と剛性率から算出した値である。

クラック抵抗は、クラック発生率が５０％となる荷重である。クラック発生率は、次のようにして測定した値である。まず湿度３０％、温度２５℃に保持された恒温恒湿槽内において、所定荷重に設定したビッカース圧子をガラス表面（光学研磨面）に１５秒間打ち込み、その１５秒後に圧痕の４隅から発生するクラックの数をカウント（１つの圧痕につき最大４とする）する。このようにして圧子を２０回打ち込み、総クラック発生数を求めた後、（総クラック発生数／８０）×１００の式により求める。

図１は、試料Ｎｏ．１、２、９のガラスネットワーク中のＡｌの配位数の割合を示す核磁気共鳴法（ＮＭＲ）の測定データである。

表１、図１から分かるように、試料Ｎｏ．１～８は、ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び／又は６配位のＡｌが存在しているため、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ビッカース硬度Ｈｖ、ヤング率、クラック抵抗が高く、ブリトルネスＢが低かった。一方、試料Ｎｏ．９、１０は、ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び６配位のＡｌが存在していないため、破壊靱性Ｋ_１ｃ、ビッカース硬度Ｈｖ、ヤング率、クラック抵抗が低く、ブリトルネスＢが高かった。

本発明のアルミノケイ酸塩ガラスは、スマートフォンのカバーガラスに好適であるが、それ以外にも、ＣＳＰ、ＣＣＤ、ＣＩＳ等のイメージセンサー用基板やカバーガラス、窓ガラス、自動車のフロントガラス、ドアガラス、医薬品用管ガラス、耐熱食器等に適用可能である。

Claims (11)

1. 板状であり、ガラス組成中のＡｌ_２Ｏ_３の含有量がＭｇＯの含有量以上であり、ＳｉＯ_２の含有量が５０～６７．５モル％（但し、ＳｉＯ_２の含有量が５０モル％である場合を除く）であり、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が２２．５～４０モル％であり、ＭｇＯの含有量が１０～３０モル％であり、Ｂ _２ Ｏ _３ の含有量が０～１モル％であり、モル比ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０．８以上であり、ガラスネットワーク中に５配位のＡｌ及び／又は６配位のＡｌを含むことを特徴とするアルミノケイ酸塩ガラス。
2. （５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）が０．０１以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
3. （５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）／（４配位のＡｌ＋５配位のＡｌ＋６配位のＡｌ）が０．０３以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
4. ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ５０～６７．５％（但し、ＳｉＯ_２の含有量が５０モル％である場合を除く）、Ａｌ_２Ｏ_３ ２２．５～４０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １０～３０％、ＭｇＯ １０～３０％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０～２０％、Ｂ _２ Ｏ _３ ０～１％を含有し、モル比ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０．８以上であることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
5. ブリトルネスが８．１μｍ^－０．５以下であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
6. ビッカース硬度が５．０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
7. 破壊靱性Ｋ_１ｃが０．６０ＭＰａ・ｍ^０．５以上であることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
8. ヤング率が６０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１～７の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
9. クラック抵抗が５００ｇｆ以上であることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
10. 表面にイオン交換による圧縮応力層を有しないことを特徴とする請求項１～９の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。
11. カバーガラスに用いることを特徴とする請求項１～１０の何れかに記載のアルミノケイ酸塩ガラス。

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