JPH0952729A - 耐擦傷性ガラス - Google Patents
耐擦傷性ガラスInfo
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- JPH0952729A JPH0952729A JP14625696A JP14625696A JPH0952729A JP H0952729 A JPH0952729 A JP H0952729A JP 14625696 A JP14625696 A JP 14625696A JP 14625696 A JP14625696 A JP 14625696A JP H0952729 A JPH0952729 A JP H0952729A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】きわめて耐擦傷性の高いガラスを得る。
【解決手段】本質的に７４〜７８重量％のＳｉＯ2 、重
量比ＲＯ／Ｒ'2Ｏ比が０．６〜１．６であるところの１
５〜３０重量％のＲＯ＋Ｒ'2Ｏ、４重量％以上のＬｉ2
Ｏ、０〜１０重量％のＭ2 Ｏ3 （ＭはＢおよび／または
Ａｌ）からなり、密度が２．４１ｇ／ｃｃを超えて２．
４７ｇ／ｃｃ以下とされることを特徴とする。
量比ＲＯ／Ｒ'2Ｏ比が０．６〜１．６であるところの１
５〜３０重量％のＲＯ＋Ｒ'2Ｏ、４重量％以上のＬｉ2
Ｏ、０〜１０重量％のＭ2 Ｏ3 （ＭはＢおよび／または
Ａｌ）からなり、密度が２．４１ｇ／ｃｃを超えて２．
４７ｇ／ｃｃ以下とされることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐擦傷性がきわめ
て高いガラスに関する。
て高いガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスは本質的に脆い材料であり、特に
使用時に発生する微小な表面傷によってその強度が低下
し、そこに力が加わると、微小傷を端緒とするクラック
が伸展して破壊に至る。
使用時に発生する微小な表面傷によってその強度が低下
し、そこに力が加わると、微小傷を端緒とするクラック
が伸展して破壊に至る。
【０００３】したがって、ガラスの耐久性を上げるため
に、表面に傷が付きにくくしようとする試みは古くから
行われている。たとえばそれは表面のハードコーティン
グであり、イオン交換による表面強化であり、また急冷
による物理強化である。
に、表面に傷が付きにくくしようとする試みは古くから
行われている。たとえばそれは表面のハードコーティン
グであり、イオン交換による表面強化であり、また急冷
による物理強化である。
【０００４】これらの技術はガラスの表面を他の材料で
覆って傷の発生を防ぐ方法と、表面に圧縮残留応力を発
生させて傷の発生、伸展を防ぐ方法に大別され、どちら
にせよ、本質的にガラスそのものの脆さを改善する試み
ではない。したがって、表面のコーティングが磨耗、劣
化などにより除去されてしまったり、あるいは温度の上
昇などによって表面の残留応力が消失してしまう環境下
においてその効果は発現されないという問題がある。
覆って傷の発生を防ぐ方法と、表面に圧縮残留応力を発
生させて傷の発生、伸展を防ぐ方法に大別され、どちら
にせよ、本質的にガラスそのものの脆さを改善する試み
ではない。したがって、表面のコーティングが磨耗、劣
化などにより除去されてしまったり、あるいは温度の上
昇などによって表面の残留応力が消失してしまう環境下
においてその効果は発現されないという問題がある。
【０００５】一方、現在もっとも汎用されているソーダ
ライムシリカガラスは歴史的にも推移があるが、一般的
には以下のような組成を有する。
ライムシリカガラスは歴史的にも推移があるが、一般的
には以下のような組成を有する。
【０００６】 ＳｉＯ2 ６６〜７５ 重量％、 ＭｇＯ ０〜 ５ 重量％、 ＣａＯ ７〜１２ 重量％、 Ｎａ2 Ｏ １２〜２０ 重量％、 Ｋ2 Ｏ ０〜 ３ 重量％、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ４ 重量％。
【０００７】ソーダライムシリカガラスにおいて、組成
と硬度との関係については、研究は多くない。一般的な
認識としては、ＳｉＯ2 を増加させると強度が上がるこ
と、ＣａＯでＮａ2 Ｏを置換するとネットワークの結合
性が上がり、強度が向上すること、Ａｌ2 Ｏ3 の添加が
強度および硬度の向上に役立つこと、などがある程度で
ある。
と硬度との関係については、研究は多くない。一般的な
認識としては、ＳｉＯ2 を増加させると強度が上がるこ
と、ＣａＯでＮａ2 Ｏを置換するとネットワークの結合
性が上がり、強度が向上すること、Ａｌ2 Ｏ3 の添加が
強度および硬度の向上に役立つこと、などがある程度で
ある。
【０００８】さらに表面の傷のつきやすさに対応する擦
傷硬度については、実際のガラスの強度を決定するうえ
で重要であるが、ガラスの研磨現象は複雑で、必ずしも
ビッカース硬度との相関性が良くない。これは、耐擦傷
性が、硬度に関係する因子のみならず微細クラックの発
生と伸展による試料からの脱離、摩擦熱による影響があ
るためと考えられる。
傷硬度については、実際のガラスの強度を決定するうえ
で重要であるが、ガラスの研磨現象は複雑で、必ずしも
ビッカース硬度との相関性が良くない。これは、耐擦傷
性が、硬度に関係する因子のみならず微細クラックの発
生と伸展による試料からの脱離、摩擦熱による影響があ
るためと考えられる。
【０００９】結局、従来は、ガラス表面の傷のつきやす
さと組成との関係については、石英ガラスが最も耐擦傷
性に優れており、網目修飾イオンが増えるにしたがい、
耐擦傷性が低下するという程度の認識しかなかった。
さと組成との関係については、石英ガラスが最も耐擦傷
性に優れており、網目修飾イオンが増えるにしたがい、
耐擦傷性が低下するという程度の認識しかなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の認識に基づき、
単純に硬度を上げるためにＳｉＯ2 を増加させると、溶
解しにくくなるため、生産性の良い溶融法による生産が
困難になる。一方、ソーダライムシリカ系のガラスにお
いて、一般的には、溶融法での生産が容易な組成を選択
すると、さほど硬度の向上は見られないという問題があ
る。
単純に硬度を上げるためにＳｉＯ2 を増加させると、溶
解しにくくなるため、生産性の良い溶融法による生産が
困難になる。一方、ソーダライムシリカ系のガラスにお
いて、一般的には、溶融法での生産が容易な組成を選択
すると、さほど硬度の向上は見られないという問題があ
る。
【００１１】また、ガラスの表面に何らかの処理を行う
ことによって脆さを克服する方法においては、ガラス成
形後の後処理が必要であり、コストの上昇の問題や適用
の制限の問題、場合によっては使用時にその効果が持続
しない問題などがある。
ことによって脆さを克服する方法においては、ガラス成
形後の後処理が必要であり、コストの上昇の問題や適用
の制限の問題、場合によっては使用時にその効果が持続
しない問題などがある。
【００１２】本発明の目的は、従来技術が有する前述の
問題、すなわち、後処理や表面の改質ではなく、ガラス
そのものの脆さを改善し、実使用時の外力による傷の発
生を防ぐとともに、溶融法による生産が可能でソーダラ
イムガラスの持つ耐久性などの長所を基本的に維持した
ガラスを提供することにある。
問題、すなわち、後処理や表面の改質ではなく、ガラス
そのものの脆さを改善し、実使用時の外力による傷の発
生を防ぐとともに、溶融法による生産が可能でソーダラ
イムガラスの持つ耐久性などの長所を基本的に維持した
ガラスを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、本質的に７４
〜７８重量％のＳｉＯ2 、ＲＯ／Ｒ'2Ｏ比が０．６〜
１．６であるところの１５〜３０重量％のＲＯ＋Ｒ'2Ｏ
（ＲはＭｇ、ＣａおよびＺｎから選ばれた１種以上、
Ｒ' はＬｉ、ＮａおよびＫから選ばれた１種以上）、４
重量％以上のＬｉ2 Ｏ、０〜１０重量％のＭ2 Ｏ3 （Ｍ
はＢおよびＡｌから選ばれた１種以上）からなり、密度
が２．４１ｇ／ｃｃを超えて２．４７ｇ／ｃｃ以下とさ
れることを特徴とする耐擦傷性ガラスである。
〜７８重量％のＳｉＯ2 、ＲＯ／Ｒ'2Ｏ比が０．６〜
１．６であるところの１５〜３０重量％のＲＯ＋Ｒ'2Ｏ
（ＲはＭｇ、ＣａおよびＺｎから選ばれた１種以上、
Ｒ' はＬｉ、ＮａおよびＫから選ばれた１種以上）、４
重量％以上のＬｉ2 Ｏ、０〜１０重量％のＭ2 Ｏ3 （Ｍ
はＢおよびＡｌから選ばれた１種以上）からなり、密度
が２．４１ｇ／ｃｃを超えて２．４７ｇ／ｃｃ以下とさ
れることを特徴とする耐擦傷性ガラスである。
【００１４】本発明者は、多種のソーダライムシリカガ
ラスについてその組成と耐擦傷性の関係を詳細に検討
し、その結果前述のガラス組成範囲内において、その密
度を２．４１ｇ／ｃｃを超えて２．４７ｇ／ｃｃ以下
（通常のソーダライムシリカガラスの密度は２．４９〜
２．５２ｇ／ｃｃ程度）とすることによって、従来のソ
ーダライムシリカガラスにおける溶融性、化学的耐久性
などの特性を基本的に維持するとともに、従来のソーダ
ライムシリカガラスに比べて大変に傷がつきにくくなる
ことを見いだした。
ラスについてその組成と耐擦傷性の関係を詳細に検討
し、その結果前述のガラス組成範囲内において、その密
度を２．４１ｇ／ｃｃを超えて２．４７ｇ／ｃｃ以下
（通常のソーダライムシリカガラスの密度は２．４９〜
２．５２ｇ／ｃｃ程度）とすることによって、従来のソ
ーダライムシリカガラスにおける溶融性、化学的耐久性
などの特性を基本的に維持するとともに、従来のソーダ
ライムシリカガラスに比べて大変に傷がつきにくくなる
ことを見いだした。
【００１５】特に、前述の組成でガラスの密度を２．５
２ｇ／ｃｃから下げていった場合に２．４７ｇ／ｃｃ以
下になると、他の特性は徐々に変化するのに対して、耐
擦傷性は急激に改善されることを見いだした。これはす
なわち、密度２．４７ｇ／ｃｃ近傍の組成域において、
ガラス構造の柔軟性（原子レベルでの結合角の自由度）
が急激に変わるためと考えられる。
２ｇ／ｃｃから下げていった場合に２．４７ｇ／ｃｃ以
下になると、他の特性は徐々に変化するのに対して、耐
擦傷性は急激に改善されることを見いだした。これはす
なわち、密度２．４７ｇ／ｃｃ近傍の組成域において、
ガラス構造の柔軟性（原子レベルでの結合角の自由度）
が急激に変わるためと考えられる。
【００１６】すなわち、本発明はソーダライムシリカガ
ラスにおいて、密度が最も耐擦傷性に影響する因子であ
り、また、その制御がある組成範囲内において可能であ
ることを見いだしたことに基づく。そして、後記実施例
に示すとおり、その組成を最適化すれば、溶融法による
製造が容易で、かつ、通常のソーダライムシリカガラス
に比べて傷の発生荷重が非常に高く、実際の強度も大き
く向上したガラスが得られる。
ラスにおいて、密度が最も耐擦傷性に影響する因子であ
り、また、その制御がある組成範囲内において可能であ
ることを見いだしたことに基づく。そして、後記実施例
に示すとおり、その組成を最適化すれば、溶融法による
製造が容易で、かつ、通常のソーダライムシリカガラス
に比べて傷の発生荷重が非常に高く、実際の強度も大き
く向上したガラスが得られる。
【００１７】次に本発明のガラスの組成範囲について説
明する。
明する。
【００１８】ＳｉＯ2 はガラスの網目構造を形成する主
成分である。これが少なすぎると、相対的に非架橋酸素
量が増えて、網目構造が弱くなるとともに、密度が上昇
してクラック伝播が容易となるため、強度自体が低くな
る。また、多すぎると、溶融性が悪くなり、溶融法によ
って均質なガラスを得ることが困難となる。この観点で
本発明では、ガラス全体に対して７４〜７８重量％とす
る。
成分である。これが少なすぎると、相対的に非架橋酸素
量が増えて、網目構造が弱くなるとともに、密度が上昇
してクラック伝播が容易となるため、強度自体が低くな
る。また、多すぎると、溶融性が悪くなり、溶融法によ
って均質なガラスを得ることが困難となる。この観点で
本発明では、ガラス全体に対して７４〜７８重量％とす
る。
【００１９】Ｒ'2Ｏ（Ｒ' はＬｉ、ＮａおよびＫから選
ばれた１種以上）は溶解性の改善に必須であり、また、
ＲＯ（ＲはＭｇ、ＣａおよびＺｎから選ばれた１種以
上）は溶解性の改善および化学的耐久性の改善に必須な
成分である。Ｒ'2ＯとＲＯの量は合量で１５〜３０重量
％とする。
ばれた１種以上）は溶解性の改善に必須であり、また、
ＲＯ（ＲはＭｇ、ＣａおよびＺｎから選ばれた１種以
上）は溶解性の改善および化学的耐久性の改善に必須な
成分である。Ｒ'2ＯとＲＯの量は合量で１５〜３０重量
％とする。
【００２０】ＲＯを一定量含有することにより、ガラス
全体の化学的な耐久性を改善することができる。この観
点で、本発明では、重量比ＲＯ／Ｒ'2Ｏは、０．６〜
１．６とされる。
全体の化学的な耐久性を改善することができる。この観
点で、本発明では、重量比ＲＯ／Ｒ'2Ｏは、０．６〜
１．６とされる。
【００２１】添加するこれらのＲ、Ｒ' は、傾向として
は元素番号の小さい、すなわち軽い元素が密度の低減に
有効であり、結果として耐擦傷性も改善される。かかる
観点で、Ｒとしては、ＣａよりはむしろＭｇを多くする
ことが好ましい。ただし、いくつかの元素においては同
時に添加される元素の影響により、異なった挙動も示す
ものもある。これらは耐擦傷性を決定する因子が密度以
外に非架橋酸素量やシリカを主体とする網目構造の形、
ヤング率などがあるためと考えられる。
は元素番号の小さい、すなわち軽い元素が密度の低減に
有効であり、結果として耐擦傷性も改善される。かかる
観点で、Ｒとしては、ＣａよりはむしろＭｇを多くする
ことが好ましい。ただし、いくつかの元素においては同
時に添加される元素の影響により、異なった挙動も示す
ものもある。これらは耐擦傷性を決定する因子が密度以
外に非架橋酸素量やシリカを主体とする網目構造の形、
ヤング率などがあるためと考えられる。
【００２２】Ｒ'2Ｏのうち特にＬｉ2 Ｏは、耐擦傷性向
上のために有効な成分である。本発明では、この観点で
４重量％以上のＬｉ2 Ｏを含有する。
上のために有効な成分である。本発明では、この観点で
４重量％以上のＬｉ2 Ｏを含有する。
【００２３】Ｍ2 Ｏ3 （ＭはＢおよびＡｌから選ばれた
１種以上）は必須成分ではないが、少量の添加によりガ
ラスの化学耐久性を向上して、均一なガラスを製造でき
る。好ましくは０．１重量％以上をガラスに含有させ
る。ただし、過度の添加は、密度が上昇し、その結果耐
擦傷性の劣化を引き起こす。
１種以上）は必須成分ではないが、少量の添加によりガ
ラスの化学耐久性を向上して、均一なガラスを製造でき
る。好ましくは０．１重量％以上をガラスに含有させ
る。ただし、過度の添加は、密度が上昇し、その結果耐
擦傷性の劣化を引き起こす。
【００２４】具体的には、本発明におけるガラスの好ま
しい組成範囲は、本質的に以下のようになる。
しい組成範囲は、本質的に以下のようになる。
【００２５】 ＳｉＯ2 ７４〜７８ 重量％、 ＭｇＯ ５〜１５ 重量％、 ＣａＯ ０〜 ２ 重量％、 ＺｎＯ ０〜 ２ 重量％、 Ｌｉ2 Ｏ ４〜１６ 重量％、 Ｎａ2 Ｏ ０〜 ５ 重量％、 Ｋ2 Ｏ ０〜 ７ 重量％、 Ｂ2 Ｏ3 ０〜 ２ 重量％、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ２ 重量％。
【００２６】本発明でいう、「本質的」とは、ＳｉＯ
2 、Ｍ2 Ｏ3 、ＲＯ、およびＲ'2Ｏからなる上記の主成
分がガラス全体の９６重量％以上を占めることをいう。
他に微量成分として、ガラス全体の均質化、着色、赤外
線透過能および紫外線透過能の制御の目的で、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｓｅ、Ｃｏ、Ｃｅなどを添加できる。
2 、Ｍ2 Ｏ3 、ＲＯ、およびＲ'2Ｏからなる上記の主成
分がガラス全体の９６重量％以上を占めることをいう。
他に微量成分として、ガラス全体の均質化、着色、赤外
線透過能および紫外線透過能の制御の目的で、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｓｅ、Ｃｏ、Ｃｅなどを添加できる。
【００２７】また、より均質なガラスをより容易に製造
するために、公知の清澄剤も添加できる。かかる清澄剤
としては、ＳＯ3 、Ｃｌなどがある。
するために、公知の清澄剤も添加できる。かかる清澄剤
としては、ＳＯ3 、Ｃｌなどがある。
【００２８】本発明のガラスは、溶融性にも優れるた
め、各種の製造方法が適用できる。すなわち、常法にし
たがって目標組成になるように各原料を調合し、これを
１４５０〜１６００℃に加熱してガラス化する。次いで
この溶融ガラスを清澄した後、所定の形状に成形する。
その際、板ガラスに成形する場合は、ロールアウト法、
フロート法、プレス法等が使用される。また、各種容器
形状にする場合にはプレス法、エアーブロウ法が使用さ
れる。また、ファイバに成形する場合には、白金製のピ
ンホールから引き出す方法が使用される。かくして成形
されたガラスは通常のガラスと同様に徐冷され、商品と
なる。
め、各種の製造方法が適用できる。すなわち、常法にし
たがって目標組成になるように各原料を調合し、これを
１４５０〜１６００℃に加熱してガラス化する。次いで
この溶融ガラスを清澄した後、所定の形状に成形する。
その際、板ガラスに成形する場合は、ロールアウト法、
フロート法、プレス法等が使用される。また、各種容器
形状にする場合にはプレス法、エアーブロウ法が使用さ
れる。また、ファイバに成形する場合には、白金製のピ
ンホールから引き出す方法が使用される。かくして成形
されたガラスは通常のガラスと同様に徐冷され、商品と
なる。
【００２９】本発明のガラスは本質的に傷の発生がしに
くいため、表面に特段の処理を施すことなく高い耐久性
を有する。また、溶融性にも優れることから、広範な応
用ができる。
くいため、表面に特段の処理を施すことなく高い耐久性
を有する。また、溶融性にも優れることから、広範な応
用ができる。
【００３０】特に、熱性反射膜等の機能性膜を表面に付
加すること、物理的または化学的手法による強化などを
行うことは自由である。また、用途の面からみれば、車
両用、建築用、びん用、ファイバ用など、種々の用途に
使用できる。
加すること、物理的または化学的手法による強化などを
行うことは自由である。また、用途の面からみれば、車
両用、建築用、びん用、ファイバ用など、種々の用途に
使用できる。
【００３１】本発明のガラスは、単板ガラス、合わせガ
ラス、複層ガラスとして使用できる。合わせガラス、複
層ガラスとする場合は、本発明によるガラス同志を使用
して合わせガラス、複層ガラスとしてもよく、本発明に
よるガラスと他のガラスとを使用し合わせガラス、複層
ガラスとしてもよい。
ラス、複層ガラスとして使用できる。合わせガラス、複
層ガラスとする場合は、本発明によるガラス同志を使用
して合わせガラス、複層ガラスとしてもよく、本発明に
よるガラスと他のガラスとを使用し合わせガラス、複層
ガラスとしてもよい。
【００３２】本発明において、ガラスの脆さ（耐擦傷
性）の指標としてはローンらによって提案された脆さ指
標値Ｂを使用した（B.R.Lawn and D.B.Marshall,J.Am.C
eram.Soc.,62[7-8]347-350(1979)）。ここで、脆さ指標
値Ｂは材料のビッカース硬さＨv と破壊靭性値Ｋc から
式（１）により定義される。
性）の指標としてはローンらによって提案された脆さ指
標値Ｂを使用した（B.R.Lawn and D.B.Marshall,J.Am.C
eram.Soc.,62[7-8]347-350(1979)）。ここで、脆さ指標
値Ｂは材料のビッカース硬さＨv と破壊靭性値Ｋc から
式（１）により定義される。
【００３３】
【数１】
【００３４】この脆さの指標をガラスに適用する際の大
きな問題は破壊靭性値Ｋc が正確に評価しにくいことで
ある。そこで、本発明者は、いくつかの手法を検討した
結果、ビッカース圧子を押し込んだときにガラス表面に
残る圧子の痕の大きさと痕の四隅から発生するクラック
の長さとの関係から脆さを定量的に評価できることを見
いだした。
きな問題は破壊靭性値Ｋc が正確に評価しにくいことで
ある。そこで、本発明者は、いくつかの手法を検討した
結果、ビッカース圧子を押し込んだときにガラス表面に
残る圧子の痕の大きさと痕の四隅から発生するクラック
の長さとの関係から脆さを定量的に評価できることを見
いだした。
【００３５】その関係は式（２）により定義される。こ
こで、Ｐはビッカース圧子の押し込み荷重であり、２
ａ、２ｃはそれぞれ、図１に示したように、ビッカース
圧痕の対角長および四隅から発生するクラックの長さ
（圧子の痕を含む対称な２つのクラックの全長）であ
る。
こで、Ｐはビッカース圧子の押し込み荷重であり、２
ａ、２ｃはそれぞれ、図１に示したように、ビッカース
圧痕の対角長および四隅から発生するクラックの長さ
（圧子の痕を含む対称な２つのクラックの全長）であ
る。
【００３６】
【数２】
【００３７】各種ガラスの表面に打ち込んだビッカース
圧痕の寸法と式（２）を用いれば、ガラスの脆さを簡単
に評価できる。
圧痕の寸法と式（２）を用いれば、ガラスの脆さを簡単
に評価できる。
【００３８】図２は、こうして測定した脆さ指標値Ｂと
サンドブラストによる摩耗量との関係を示す。脆さ指標
値Ｂと、サンドブラストによる摩耗量とは非常に強い相
関関係にあり、脆さ指標値が耐擦傷性の大変良い指標に
なっていることがわかる。
サンドブラストによる摩耗量との関係を示す。脆さ指標
値Ｂと、サンドブラストによる摩耗量とは非常に強い相
関関係にあり、脆さ指標値が耐擦傷性の大変良い指標に
なっていることがわかる。
【００３９】本発明では、溶融性の指標として、粘度が
１０2 ポイズとなる温度を採用する。これが１６００℃
以下となるようなガラスは従来のソーダライムシリカガ
ラスと同程度に溶融性が良く、溶融法によるガラス製造
が容易であるといえる。
１０2 ポイズとなる温度を採用する。これが１６００℃
以下となるようなガラスは従来のソーダライムシリカガ
ラスと同程度に溶融性が良く、溶融法によるガラス製造
が容易であるといえる。
【００４０】本発明のガラスは本質的に傷の発生がしに
くいため、表面に特段の処理を施すことなく高い耐久性
を有する。また、溶解性にも優れることから、広範な応
用ができる。
くいため、表面に特段の処理を施すことなく高い耐久性
を有する。また、溶解性にも優れることから、広範な応
用ができる。
【００４１】
【実施例】表１、表２には本発明のガラス（例１〜８）
および比較例（例９〜１２）として検討した１２種類の
ガラス組成、同ガラスの密度、脆さ指標値および溶融性
指標値として、粘度が１０2 ポイズ、１０4 ポイズとな
る温度（℃）を示す。表の組成は、蛍光Ｘ線による分析
値である。
および比較例（例９〜１２）として検討した１２種類の
ガラス組成、同ガラスの密度、脆さ指標値および溶融性
指標値として、粘度が１０2 ポイズ、１０4 ポイズとな
る温度（℃）を示す。表の組成は、蛍光Ｘ線による分析
値である。
【００４２】各組成の原料粉体２００ｇを白金製の坩堝
に投入した後、１４５０〜１６５０℃大気中にて４時間
撹拌しながら加熱溶解した。すべて通常のソーダライム
ガラスと同程度の溶解性があり、製造上の問題がないこ
とを確認した。均一に溶解した各組成のガラスは、カー
ボンの型に流し込んで約１０ｃｍ角で厚さ５ｍｍの板に
成形・冷却した。得られたガラスは４９０〜５７０℃に
おいてアニールを施し歪みを除去した後、切断研磨し、
２ｃｍ角で厚さ４ｍｍの試料とした。
に投入した後、１４５０〜１６５０℃大気中にて４時間
撹拌しながら加熱溶解した。すべて通常のソーダライム
ガラスと同程度の溶解性があり、製造上の問題がないこ
とを確認した。均一に溶解した各組成のガラスは、カー
ボンの型に流し込んで約１０ｃｍ角で厚さ５ｍｍの板に
成形・冷却した。得られたガラスは４９０〜５７０℃に
おいてアニールを施し歪みを除去した後、切断研磨し、
２ｃｍ角で厚さ４ｍｍの試料とした。
【００４３】研磨して鏡面を出した試料はさらに研磨に
よる表面残留応力を除去するために角ガラスの歪み点温
度より若干上の温度に加熱（１００℃／ｈｒ）し、保持
（３時間）後、徐冷（６０℃／ｈｒ）した。こうして表
面の熱および加工歪みを完全に除去した状態にてその脆
さを測定した。
よる表面残留応力を除去するために角ガラスの歪み点温
度より若干上の温度に加熱（１００℃／ｈｒ）し、保持
（３時間）後、徐冷（６０℃／ｈｒ）した。こうして表
面の熱および加工歪みを完全に除去した状態にてその脆
さを測定した。
【００４４】脆さの測定にはビッカース硬さ試験器を使
用した。同装置により、ガラス表面に圧痕を打ち込み、
前記の（１）、（２）式を用いてその圧痕の四角から発
生するクラックの長さとビッカース圧子の押し込み荷重
により脆さを算出した。
用した。同装置により、ガラス表面に圧痕を打ち込み、
前記の（１）、（２）式を用いてその圧痕の四角から発
生するクラックの長さとビッカース圧子の押し込み荷重
により脆さを算出した。
【００４５】押し込み荷重は５ｋｇ重とし、すべての例
について脆さを測定した。また、密度については、試料
の乾燥重量と水中での重量からアルキメデス法により算
出した。測定にはマイクログラムまで測定可能な高精度
の秤を使用し、有効数字５桁まで計算したのち最後の桁
を四捨五入して４桁とした。
について脆さを測定した。また、密度については、試料
の乾燥重量と水中での重量からアルキメデス法により算
出した。測定にはマイクログラムまで測定可能な高精度
の秤を使用し、有効数字５桁まで計算したのち最後の桁
を四捨五入して４桁とした。
【００４６】表１、表２より本発明の組成範囲にあるガ
ラスはすべて密度が２．４１０を超えて２．４７０ｇ／
ｃｃ以下であり、かつ脆さ指標値ｂが６７００ｍ-1/2以
下、粘度が１０2 ポイズとなる温度が１６００℃以下と
なっている。
ラスはすべて密度が２．４１０を超えて２．４７０ｇ／
ｃｃ以下であり、かつ脆さ指標値ｂが６７００ｍ-1/2以
下、粘度が１０2 ポイズとなる温度が１６００℃以下と
なっている。
【００４７】それに対し、その範囲外の比較例（例９、
例１０）では密度は２．４７０ｇ／ｃｃ以下で、脆さ指
標値Ｂは６６００ｍ-1/2以下となっているが、１０2 ポ
イズとなる温度が１６００℃以上で溶解・成形性に難が
ある。比較例（例１１、例１２）では、１０2 ポイズと
なる温度が１６００℃以下で溶解・成形が容易である
が、密度は２．４７０ｇ／ｃｃを超えており、脆さ指標
値Ｂが６６００ｍ-1/2を超えるため、耐擦傷性の改善が
見られない。
例１０）では密度は２．４７０ｇ／ｃｃ以下で、脆さ指
標値Ｂは６６００ｍ-1/2以下となっているが、１０2 ポ
イズとなる温度が１６００℃以上で溶解・成形性に難が
ある。比較例（例１１、例１２）では、１０2 ポイズと
なる温度が１６００℃以下で溶解・成形が容易である
が、密度は２．４７０ｇ／ｃｃを超えており、脆さ指標
値Ｂが６６００ｍ-1/2を超えるため、耐擦傷性の改善が
見られない。
【００４８】また、これらの例において密度と脆さは良
い正の相関を示しており、密度が低下するにしたがって
脆さ指標値も低下する、すなわち傷が付きにくくなって
いることが分かる。
い正の相関を示しており、密度が低下するにしたがって
脆さ指標値も低下する、すなわち傷が付きにくくなって
いることが分かる。
【００４９】さらに、最も低い脆さ指標値を示した例２
のガラスにビッカース圧子を押し込んだときの亀裂発生
荷重（荷重を徐々に増やしていくと、その荷重以上にお
いて初めて圧痕の四角からクラックが発生する荷重）を
求めると、９００ｇ重となった。通常のソーダライムガ
ラスでは同一の方法で求めた亀裂発生荷重は２００ｇ重
であり、脆さを改善することにより亀裂発生荷重を４．
５倍まで高めることができた。これはガラスの実使用時
強度低下の主要因がガラス製造後に表面に発生した傷に
よることを考えると、非常に大きい利点である。
のガラスにビッカース圧子を押し込んだときの亀裂発生
荷重（荷重を徐々に増やしていくと、その荷重以上にお
いて初めて圧痕の四角からクラックが発生する荷重）を
求めると、９００ｇ重となった。通常のソーダライムガ
ラスでは同一の方法で求めた亀裂発生荷重は２００ｇ重
であり、脆さを改善することにより亀裂発生荷重を４．
５倍まで高めることができた。これはガラスの実使用時
強度低下の主要因がガラス製造後に表面に発生した傷に
よることを考えると、非常に大きい利点である。
【００５０】すなわち、本組成のガラスを使用すること
により実使用時の表面傷による強度低下を低減でき、そ
の結果商品の寿命を格段に伸ばし、またその信頼性を大
幅に改善しうる。
により実使用時の表面傷による強度低下を低減でき、そ
の結果商品の寿命を格段に伸ばし、またその信頼性を大
幅に改善しうる。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
【発明の効果】本発明のガラスは溶融法によって生産性
良く製造できるとともに、これを使用することにより実
使用時の表面傷による強度低下を低減でき、その結果商
品の寿命を格段に伸ばし、またその信頼性を大幅に改善
できる。
良く製造できるとともに、これを使用することにより実
使用時の表面傷による強度低下を低減でき、その結果商
品の寿命を格段に伸ばし、またその信頼性を大幅に改善
できる。
【図１】本発明における脆さの定義を説明する説明図
【図２】脆さ指標値Ｂとサンドブラストによる摩耗量と
の関係を示すグラフ
の関係を示すグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０３Ｃ 4/00 Ｃ０３Ｃ 4/00 (72)発明者 伊藤 節郎 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】本質的に７４〜７８重量％のＳｉＯ2 、Ｒ
Ｏ／Ｒ'2Ｏ重量比が０．６〜１．６であるところの１５
〜３０重量％のＲＯ＋Ｒ'2Ｏ（ＲはＭｇ、ＣａおよびＺ
ｎから選ばれた１種以上、Ｒ' はＬｉ、ＮａおよびＫか
ら選ばれた１種以上）、４重量％以上のＬｉ2 Ｏ、０〜
１０重量％のＭ2 Ｏ3 （ＭはＢおよびＡｌから選ばれた
１種以上）からなり、密度が２．４１ｇ／ｃｃを超えて
２．４７ｇ／ｃｃ以下とされることを特徴とする耐擦傷
性ガラス。 - 【請求項２】脆さ指標値Ｂが６７００ｍ-1/2以下である
ことを特徴とする請求項１記載の耐擦傷性ガラス。ここ
で、Ｂ＝Ｈv ／Ｋc （Ｈv はビッカース硬さ、Ｋc は破
壊靭性値）である。 - 【請求項３】粘度が１０2 ポイズとなる温度が１６００
℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の
耐擦傷性ガラス。 - 【請求項４】本質的に、以下の成分からなる請求項１、
２または３記載の耐擦傷性ガラス。 ＳｉＯ2 ７４〜７８ 重量％、 ＭｇＯ ５〜１５ 重量％、 ＣａＯ ０〜 ２ 重量％、 ＺｎＯ ０〜 ２ 重量％、 Ｌｉ2 Ｏ ４〜１６ 重量％、 Ｎａ2 Ｏ ０〜 ５ 重量％、 Ｋ2 Ｏ ０〜 ７ 重量％、 Ｂ2 Ｏ3 ０〜 ２ 重量％、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ２ 重量％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14625696A JPH0952729A (ja) | 1995-06-09 | 1996-06-07 | 耐擦傷性ガラス |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14347295 | 1995-06-09 | ||
| JP7-143472 | 1995-06-09 | ||
| JP14625696A JPH0952729A (ja) | 1995-06-09 | 1996-06-07 | 耐擦傷性ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0952729A true JPH0952729A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=26475195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14625696A Pending JPH0952729A (ja) | 1995-06-09 | 1996-06-07 | 耐擦傷性ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0952729A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1288170A1 (en) | 2001-08-31 | 2003-03-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Glass composition for an electric lamp, stem and bulb for an electric lamp using the same, and electric lamp using the same |
| JP2005511469A (ja) * | 2001-12-07 | 2005-04-28 | デー ベー ヴェー フィーバー ノイハウス ゲーエムベーハー | 改良された耐熱性を有する連続グラスファイバー |
| JP2005302289A (ja) * | 2005-05-18 | 2005-10-27 | Hoya Corp | 情報記録媒体用ガラス基板及びそれを用いた磁気情報記録媒体 |
| US7090937B2 (en) | 2001-05-31 | 2006-08-15 | Hoya Corporation | Glass substrate for information recording medium and magnetic information recording medium to which the glass substrate is applied |
| WO2009060871A1 (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-14 | Asahi Glass Company, Limited | 基板用ガラス板 |
| JP2009173504A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Asahi Glass Co Ltd | ディスプレイパネル用ガラス板 |
| WO2013067129A1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-05-10 | Owens- Brockway Glass Container Inc. | Process for melting and refining silica-based glass |
| US8910497B2 (en) | 2011-11-03 | 2014-12-16 | Owens Brocking Glass Container Inc. | Process for melting and refining silica-based glass |
| JP5708484B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2015-04-30 | 旭硝子株式会社 | 基板用ガラス板 |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP14625696A patent/JPH0952729A/ja active Pending
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| US8222170B2 (en) | 2001-05-31 | 2012-07-17 | Hoya Corporation | Glass substrate for information recording medium and magnetic information recording medium to which the glass substrate is applied |
| JP2003146694A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ランプ用ガラス組成物、これを用いたランプ用ステムおよびバルブ、ならびにこれを用いたランプ |
| US6812175B2 (en) | 2001-08-31 | 2004-11-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Glass composition for an electric lamp, stem and bulb for an electric lamp using the same, and electric lamp using the same |
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| JP4821017B2 (ja) * | 2001-12-07 | 2011-11-24 | デーベーヴェー ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 改良された耐熱性を有する連続グラスファイバー |
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| US7951734B2 (en) | 2007-11-06 | 2011-05-31 | Asahi Glass Company, Limited | Glass plate for substrate |
| TWI391354B (zh) * | 2007-11-06 | 2013-04-01 | Asahi Glass Co Ltd | Glass plate for substrate |
| JP5387411B2 (ja) * | 2007-11-06 | 2014-01-15 | 旭硝子株式会社 | 基板用ガラス板 |
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