JPS6360129A - ガラスの化学強化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス、その中でもフロート方式で製造され
たガラス、と（にソーダ石灰系フロートガラスを、電子
材料の基板、ことに光デイスク用ガラス基板等として通
用するところの化学強化法に関する。

本発明は、ディスプレイおよびディスク用基板に採用し
うることはもちろん、薄板で大面積の建築用および車輪
用窓ガラス、さらにはフロートガラスを用いた各種成型
品、調理用硝子製品および各種電子電気機器の基板等、
幅広く用いられる。

〔従来の技術〕

フロートガラスはいわゆる普通板ガラスに比べ表面平滑
性、平坦性、厚みの均−性等に優れているので建築、車
輌等の分野に加え電子材料分野、例えば液晶やプラズマ
等のディスプレイなどに広く利用されつつある。

さらに最近の傾向として４０＃以下の薄板ガラスが賞月
されており、厚みが薄くなるほど、強度の向上が望まれ
ている。

薄板ガラスを効果的に強化するためにアルカリイオン置
換による化学強化法を通用することは周知であるが、フ
ロートガラスにそのまま化学強化法を用いた場合、ガラ
スに反りが生じて（たとえば１ｗｌ厚で　０．４〜１．
３ｎ／　３００ｍｍ　ｐＩり平坦性を損ない、ことに光
デイスク基板等において要求される平坦度（たとえば１
鶴厚で０．２１ｍ１ｇ／　３００ｍ＋ｌｌ径以下）を得
ることができないものであった。前記反りの原因はガラ
スのフロート成形時における溶融金属、通例Ｓｎの接触
ガラス面への浸入の影響によるものと推察されるが、こ
の反りに対する画期的な対処法は見出されていない。例
えばガラスのＳｎ浸入面を研削、研摩したうえでアルカ
リイオン置換処理することが実施されているが、！＊Ｓ
ｎの接触ガラス面におけるＳｎの拡散層は１０〜２０μ
ｍあり、最大この層の研削、研摩が必要となり、この方
法では工程が煩雑であるのみならず、そのためのガラス
の割れおよび欠陥を生じるという研削、研摩自体にも問
題があるものであって、コスト上も高価なものとなる。

したがって、上述の方法では光デイスク基板等にはフロ
ートガラスが採用されないものであった。

なお、化学強化時に前段処理をしようとするものとして
は、例えば特公昭５４−１７７６５号公報があり、該公
報の実施例では、一定温度に保持されたＮａＮＯｓとに
ＮＯ３からなる混合塩浴中で前段処理を行って通常の化
学強化をするものが記載され、ガラス物品の強度を増大
せしめようとするものが開示されており、また特公昭４
６−３８５１４号公報には、ガラス質材料の物理的およ
び（または）化学的性質を改変するための処理方法が記
載され、構成成分の少なくとも一種がガラス質材料中に
拡散するイオンを生ぜしめるようにした、種々な構成成
分の混合物からなる接触媒体からこの材料中にイオンを
拡散させることによって、その材料の物理的および／ま
たは化学的性質を変性する方法において、鉄イオン、コ
バルトイオン、ニッケルイオン、アンモニウムイオンま
たはシアンイオン、重クロム酸イオン、ピロリン酸イオ
ン、ピロ硫酸イオン、メタリン酸イオン、メタリン酸イ
オンを生じる化合物、またはアルカリ土類金属およびメ
ンデレフ周３１表のｎＢ族のイオンを上記材料中に拡散
させるときは、これらのイオンに相当する元素の原子を
生ずる化合物よりなる群より選択した構成成分を混合物
中に存在させ、一定時間内における材料中への拡散する
イオンの量を増大させる方法が開示されている等が知ら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように、ガラス、その中でもフロートガラスを
化学強化する際、その溶融金属接触面を研削、研摩し、
Ｓｎ拡散層を除去しないがぎり、また前述の特公昭５４
−１７７６５号公報に記載の前段処理等では、フロート
ガラスの反りの発生を阻止することができないというも
のであり、さらに特公昭４６−３８５１４号公報に記載
の処理方法等でも、−価イオンについてはイオン交換を
伴うものであって、反り対策に対して寄与しなければな
らないガラス表面層へのイオン侵入量の選択性について
何ら効果のないもので、反りの発生を阻止することに対
しては全く有効でなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、従来のかかる欠点に鑑みてなしたものであっ
て、ガラス、その中でもフロートガラスを化学強化する
に際して、該フロートガラスがそのままの状態にある溶
融金属接触面（ボトム面）と溶融金属非接触面（トップ
面）とのＮａイオンのバランスをとるような前処理をす
るに際し、その前処理溶融塩中に特定量の特異な化合物
を含有せしめて活性を保持した溶融塩を用い、しかる後
に、化学強化処理を行うことで、反りが発生するという
問題等を解決することができるより改良した化学強化法
を提供するものである。

すなわち、本発明は、ガラス、特にフロートガラスを、
ＮａイオンもしくはＬｉイオンをも含んだ溶融塩に浸漬
または接触前処理をｊ７た後化学強化する際に、前記Ｎ
ａイオンもしくはＬｉイオンをも含む溶融塩中に少なく
とも重量百分率で０．００１〜４％、ピロリン酸ナトリ
ウムを含有せしめておくことを特徴とするガラスの化学
強化法を提供するものである。

ここで、前記ＮａイオンもしくはＬｉイオンをも含む溶
融塩としては、鎖酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン
酸ナトリウムあるいはこれらの混合塩または硝酸リチウ
ふ、硫酸リチウム、リン酸リチウムを混合した塩等であ
る。

また前記溶融塩中に少なくとも含有せしめておく化合物
を、ピロリン酸ナトリウムとしたのは、例えば二価イオ
ン、主にカルシウムイオンが前処理溶融塩中に多く含有
するとガラス表面層へのＮａイオン等の選択侵入が悪化
して反り対策に対する効果が小さくなる等を生じるが、
これを防止する添加化合物として最も効果的なものであ
るためである。

さらに、前記溶融塩中に少なくとも含有せしめておくピ
ロリン酸ナトリウムの量を重量百分率で０．００１〜４
％としたのは、　ｏ、ｏｏｉ％未満ではその効果が極め
て小さく、二価イオン、特にＣａイオンによるＮ８イオ
ンのガラス表面への選択侵入を妨げることに対し防ぐこ
とはできず、反りの解決を効率的に行えないことになる
ためであり、４％を超えるとガラス表向に微小でうすい
傷が生じること等が発生し、商品仕様を満足しないもの
となるためである。なお、好ましく１：１０．０１〜２
％であり、よりＮａイオンのガラス表面への導入にバラ
ツキがなくなって、ひいては板反り量のバラツキもなく
なり、より安定したものとなるものである。

なお、前記浸漬または接触前処理をするに当り、ガラス
を予熱し、浸漬または接触前処理後ステップ冷却等の徐
冷を行い、洗滌するとさらに効果的なものとなる。

さらに化学強化処理については通常用いられているとこ
ろの公知の処理方法が適用できるものである。

〔作　用〕

前述したとおり、本発明のガラス、その中でもフロート
ガラスの化学強化法によって、４鶴程度の板厚から薄く
なるにしたがって風冷強化法では充分なる強化ができな
いという問題を含め、特異の前段処理を施すようにした
ことによりフロートガラスでの反りをほぼ生板（表面加
工なし）に近い数値まで減少して解決し、したがって研
削、研摩を必要としないで表面あらさ、面平行性および
平滑性等の特性を生かせて化学強化ができるものである
に加えて、二価イオン、主にＣａイオンの存在によるＮ
ａイオンのガラス表面層への選択侵入の悪化を防止し、
これら二価イオンが溶融塩中に存在しても前記前処理を
効率的にでき、微小なうすい傷等の発生もな（、板反り
の低減および強化度の向上を充分安定して達成できるも
のであり、大量生産製品に対しても対応し得、しかもよ
り薄く比較的大面積でしかも強度をもつフロートガラが
多目的に採用されることとなり、薄くなるほど、また大
面積になるほど反り対策の必要性が増すなかで、その解
決法を見出したものであって、成型品等の形状の精度を
向上させることができ、ディスプレイ等はもちろん反り
が０．２ｍ／　３００鶴径以下というようなディスクの
仕様をも満ｙし、歩留等も大きく向上するという特徴を
有するものである。

〔実施例〕

以下本発明の詳細な説明する。

実施例１〜６ ガラス基板として約１．０ｆｉ板厚で約３００削径のフ
ロートガラスを、またＮａイオンを含む溶融塩としては
硫酸ナトリウムを用いて、該溶融塩中にピロリン酸ナト
リウムを含有せしめて浸漬前処理を行うに当って表１に
示すような、含有割合、温度および時間を条件とすると
ともに、硝酸カリウムを用いて低温型イオン交換法によ
る通富の化学強化処理を行い、試料とした。

これら試料について、反り量としてはＤＥＫＴＡＫｎ　
（５ＬＯＡＮ社製（米）の形状測定器）を用い、化学物
化度（表面圧縮応力値）としては表面応力測定計を用い
それぞれ測定した。

その反り量を表１に示す。

月２吟−例１〜３ 実施例１〜６と同一のフロートガラス、また混合溶融塩
として硝酸ナトリウムとピロリン酸ナトリウムを用い、
表１に示すような混合割合、温度ならびに時間を条件と
して浸漬前処理をするとともに、実施例と同様に、硝酸
カリウムを用いて低温型イオン交換法による化学強化処
理を行い、試料とした。

反り量および表面圧縮応力値を実施例１〜６と同一の機
器を用いて測定した。その反り量を表１に示す。

比較例４ 実施例と同一のフロートガラスをＮａイオンを含む溶融
塩として硝酸ナトリウムのみで前処理し、実施例と同様
な化学強化処理を行い、試料とした。その処理条件は表
１に示すとおりであり、その反り量を表１に示す。

塩竺（Ｑ５一 実施例と同一のフロートガラスをＮａイオンを含む溶融
塩で処理せずにそのまま、他は同一条件で化学強化処理
したものを試料とした。

反り量および表面圧縮応力値を実施例と同一の機器を用
いて測定した。

その反り量を表１に示す。

比較例６ 実施例と同一のフロートガラスをそのまま（生板）試料
として、反り量を実施例と同一の機器で測定した。

その結果を表１に示す。

比較例７ 実施例と同一のフロートガラスを、硝酸ナトリウムとリ
ン酸ナトリウムの混合溶融塩を用い、表１に示すような
条件で浸漬前処理をするとともに硝酸カリウムを用いて
実施例同様に化学強化処理し、試料とした。

反り量等を実施例と同一の機器を用いて測定し、その反
り量を表１に示す。

（以下余白） 「−コ ニ、： ［−二一−−−」 表　　１ なお、表１中における反り量は試料５枚の測定値であり
、マイナス表示は、ボトム面側が凸に反っていることを
示す。

〔発明の効果〕

前述した本発明の実施例と従来法を含む比較例を対比し
て示した表１からも明らかなように、より効率的に大量
生産に適するようになり、微小なうすい傷等もなく、品
質もより安定して、特に薄板フロートガラス基板等で高
強度で反り量の少ない火造り面のものとなるものである
。

さらに、フロートガラス以外のガラスにおいても、破壊
強度が増加できて、透明性を保持できるので、従来より
広い分野で採用でき得るようになるものである。

特許出願人　　セントラル硝子株式会社・□７ 代理人　弁理士坂本栄−１・□、■− し一二“

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス、特にフロートガラスをＮａイオンもしくはＬｉ
   イオンをも含む溶融塩に浸漬または接触前処理をした後
   、化学強化する際に、前記ＮａイオンもしくはＬｉイオ
   ンをも含む溶融塩中に少なくとも重量百分率で０．００
   １〜４％、ピロリン酸ナトリウムを含有せしめておくこ
   とを特徴とするガラスの化学強化法。