JPWO2014017495A1 - 白色ガラス - Google Patents
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Abstract
Description
(1)下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50〜80%、Al2O3を0〜10%、MgOを11〜30%、Na2Oを0〜15%、P2O5を0.5〜15%を含有する白色ガラス。
(2)Al2O3が8%以下である(1)記載の白色ガラス。
(3)SiO2が55%以上である(1)または(2)記載の白色ガラス。
(4)Na2Oが1%以上である(1)〜(3)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(5)SiO2を66〜72%、Al2O3を0〜4%、MgOを16〜24%、Na2Oを4〜10%含有する(1)〜(4)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(6)P2O5を10%以下含有する(1)〜(5)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(7)P2O5を3%以上含有する(1)〜(6)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(8)SiO2を58%以上66%未満、Al2O3を2〜6%、MgOを11〜18%、Na2Oを8〜13%、P2O5を3〜7%含有する(1)〜(4)、(6)および(7)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(9)下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を60〜73%、Al2O3を0〜5%、MgOを13〜30%、Na2Oを0〜13%、P2O5を0.5〜4.5%含有する(1)に記載の白色ガラス。
(10)MgOを質量百分率表示で10%超含有する(1)〜(9)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(12)B2O3を0〜6%含有する(1)〜(10)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(13)ZrO2を0〜4.5%含有する(1)〜(12)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(14)MgO含有量とSiO2含有量の比MgO/SiO2が0.45以下0.14以上である(1)〜(13)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(16)CaOを0.2%以上3%以下の範囲で含有する(15)に記載の白色ガラス。
(17)La2O3を0〜5%含有する(1)〜(16)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(19)厚み1mmにおける波長600nmの光の直線透過率が50%以下である(1)〜(18)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(20)波長600nmの光の全光反射率が30%以上である(1)〜(19)のいずれか一つに記載の白色ガラス。
(22)波長600nmの光の全光反射率が30%以上である(21)に記載の白色強化ガラス。
(23)(1)〜(20)のいずれか一つに記載の白色ガラスまたは(21)または(22)に記載の白色強化ガラスを筺体として備えた電子機器。
(24)(1)〜(20)のいずれか一つに記載の白色ガラスまたは(21)または(22)に記載の白色強化ガラスを備えた電子機器の外装部材。
(25)(1)〜(20)のいずれか一つに記載の白色ガラスまたは(21)または(22)に記載の白色強化ガラスを備えた携帯して使用可能な通信機器または情報機器の外装部材。
(27)前記ガラス中のAl2O3含有量が8%以下である(26)に記載の白色ガラス製造方法。
(28)前記ガラス中のSiO2含有量が55%以上である(26)または(27)に記載の白色ガラス製造方法。
(29)白色ガラスの波長600nmの光の全光反射率が30%以上である(26)〜(28)のいずれか一つに記載の白色ガラス製造方法。
(31)白色ガラスの波長600nmの光の全光反射率が30%以上である(30)に記載の白色強化ガラス製造方法。
ところで、先に述べたような電子機器はその外表面に液晶パネル等の表示装置を備えているが、これら表示装置は高精細および高輝度化の傾向にあり、それに伴い光源となるバックライトも高輝度化の傾向にある。光源からの光は、表示装置側に照射される以外に、機器内部で多重反射し外装されている筐体の裏面に到達することがある。
そのため、白色塗膜層に遮蔽性の高い黒色塗膜層を積層することが考えられるが、この場合、黒色塗膜層が認識されない程度に白色塗膜層を厚くする必要がある。このように、白色塗料を用いて白色を呈する遮蔽性の高い筐体を得るのは、非常にコストが高いという問題がある。
本発明の白色ガラスは、たとえば、電子機器に外装される。携帯電話の外表面は、一方の外表面に液晶パネルまたは有機ELディスプレイからなる表示装置およびボタンからなる操作装置、もしくはタッチパネルのような表示装置と操作装置が一体となったものが配置され、その周囲を額縁材が囲う構成である。他方の外表面は、パネルで構成される。そして、一方の外表面と他方の外表面との間である機器の厚み部分に枠材がある。これら額縁材と枠材、またはパネルと枠材は一体に構成される場合もある。
本発明の白色ガラスは、前記の額縁材、パネルおよび枠材のいずれにも用いることが可能である。また、これらの形状は、平板状であってもよいし、額縁材と枠材、またはパネルと枠材との一体構造となった凹状または凸状であってもよい。
本発明の白色ガラスおよび白色強化ガラスの波長600nmの光に対する全光反射率R600は好ましくは30%以上である。R600が30%未満では遮光性が不十分になるおそれがあり、典型的には40%以上である。なお、散乱現象に起因する白色化を利用する白色ガラスの白色性の評価においては、散乱現象に起因する反射が波長とともに単調に減少することを考慮して、可視域中心波長である600nmにおける全光反射率を用いることとした。
ガラスの分相とは、単一相のガラスが、二つ以上のガラス相に分かれることをいう。ガラスを分相させる方法としては、たとえば、ガラスを熱処理する方法が挙げられる。
ガラスを分相するために熱処理する条件としては、典型的には、ガラス転移点または徐冷点より50〜400℃高い温度が好ましい。100℃〜300℃高い温度がより好ましい。ガラスを熱処理する時間は、1〜64時間が好ましく、2〜32時間がより好ましい。量産性の観点からは24時間以下が好ましく、12時間以内がさらに好ましい。
前記範囲内の条件にて熱処理して得られた白色ガラスはイオン交換し易く、該分相ガラスをイオン交換処理することにより筐体に好適な遮光性に加えて、高い強度を得ることができる。
なお、本発明の白色強化ガラスは、表面圧縮応力が300MPa以上であることが好ましく、400MPa以上であることがより好ましい。
なお、本発明の白色ガラスの表面圧縮応力CS(単位:MPa)および圧縮応力層の厚みDOL(単位:μm)は、光透過性があるものであれば複屈折を測定することにより測定できる。また表面圧縮応力層の深さは、EPMA(electron probe micro analyzer)等を用いて測定することができる。
通信機器としては、たとえば、通信端末として、携帯電話、PHS(Personal Handy−phone System)、スマートフォン、PDA(Personal Data Assistance)およびPND(Portable Navigation Device、携帯型カーナビゲーションシステム)が挙げられ、放送受信機として、携帯ラジオ、携帯テレビおよびワンセグ受信機等が挙げられる。
なお、高い強度と美観を備えた本発明の白色ガラスは、携帯型電子機器以外の電子機器(例えば、デスクトップパソコンの筐体、家電製品(例えば、大型テレビ等)、建築用部材、車載用部材、食器、照明用部材(例えば、散乱板)、反射部材および家具などにも適用可能である。反射部材として、トンネルなどの構造物の内容などにも用いることが出来る。
一例として、携帯型電子機器の断面構造を示す概念図を図1に、携帯型電子機器の平面構造を示す概念図を図2に示す。図1〜2は、筐体1と、筐体1上に形成された導電パターン2と、回路基板4と、回路基板4上に形成された導電パターン5と、ディスプレイ6を有し、さらに、導体パターン2と導体パターン5との間に、接続手段(スプリングピン)3を有する構成を示す例である。
SiO2は、本発明において、ガラスの網目構造を形成する基本的成分である。すなわち、非晶質構造をとり、ガラスとしての優れた機械的強度、耐候性、あるいは光沢を発揮する。SiO2の含有量としては、50〜80%の範囲である。50%未満では、ガラスとしての耐候性や耐傷性が低下するおそれがある。典型的には52%以上、好ましくは55%以上、より好ましくは60%以上である。一方、80%を超えると、ガラスの溶融温度が高くなる。好ましくは75%以下、より好ましくは73%以下、さらに好ましくは66%以下である。
SiO2の含有量としては、66〜72%の範囲、58%以上66%未満の範囲、または、60〜73%の範囲としてもよい。
なお、MgOは、質量百分率表示で考えた場合、10%超含有していることが好ましい。10%超含有することにより、溶解性を向上させることができる。好ましくは12%以上である。
また、MgO含有量とSiO2含有量の比MgO/SiO2は、0.45以下であることが好ましい。また、0.14以上であることが好ましい。Mg/SiO2を0.14以上で、かつ0.45以下とすることにより分相を促進し白度を向上させたりする効果を有する。好ましくは0.4以下、0.15以上である。
SiO2が58%以上66%未満である場合、Al2O3は2〜6%、MgOは11〜18%、Na2Oは8〜13%、P2O5は3〜7%であることが好ましい。
SiO2が60〜73%である場合、Al2O3は0〜5%、MgOは13〜30%、Na2Oは0〜13%、P2O5は0.5〜4.5%であることが好ましい。
ZrO2は必須成分ではないが、化学耐久性を著しく向上させるために4.5%まで含有してもよい。含有量が4.5%を超えると白度が低下する恐れがある。好ましくは4%以下、より好ましくは3%以下である。
CaOを含有する場合その含有量は3%以下であることが好ましい。3%超では失透しやすくなる、またはイオン交換をしにくくするおそれがある。
CaO、SrOおよびBaOの含有量の合計は12%以下であることが好ましい。12%超では失透しやすくなる、またはイオン交換をしにくくするおそれがある。より好ましくは8%以下、6%以下、4%以下であり、典型的には3%以下である。
B2O3は必須成分ではないが、ガラスの溶融性を増加させるとともに、ガラスの白度を向上させ、熱膨張率を低下させ、さらには耐候性も向上させために9%まで含有しても良い。9%を超えると白度にむらが生じてしまう恐れがある。好ましくは6%以下、より好ましくは4%以下、特に好ましくは3%以下である。
本発明に用いられるガラスは上記成分の外に本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。たとえば着色成分として、Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Zn、Bi、Er、Tm、Nd、Sm、Sn、Ce、Pr、Eu、AgまたはAuを含有してもよい。その場合は、最小価数の酸化物基準のモル%表示でこれら着色成分の合計は典型的には5%以下である。
表中のMg/Siは各ガラスのMgOとSiO2のモル比、APは各ガラスの徐冷点(単位:℃)の推定値(誤差は±50℃)であり、数値の前に付した*はそのデータが推定値であることを示す。
次いで、これらガラスを表1〜9のΘの欄に示す熱処理温度(単位:℃)に同表のτの欄に示す熱処理時間(単位:時間)保持する熱処理を行い、その後室温まで冷却して白色ガラスを作製した。熱処理時のΘまでの加熱、Θからの冷却はともに毎分5℃の速度にて行った。得られた白色ガラスについてSEMで観察した結果、いずれについても分相状態であった。また、例1−2、2、17−1、17−2、17−3、30−1〜44−2についてX線回折法で調べたところ結晶析出は認められなかった。
T400、T600、T800:約20mm×約20mm×厚さ約1mmで、上下面が鏡面加工されたサンプルを作製し、日立分光光度計U−4100を用いて波長400〜800nmの分光透過率曲線を取得し、波長400、600、800nmの光の厚さ1mm当たりの直線透過率を求めた。
また、例1−2、例27、例30−2、例33−1、例33−2については波長400nmの光の全光反射率R400(単位:%)も測定した。測定結果は順に75%、57%、57%、62%、62%であった。なお、計算によって求めた例についてはR600を有効数値1桁で表に示す。
本出願は、2012年7月25日出願の日本特許出願2012−164527および2013年1月16日出願の日本特許出願2013−005311に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
2:導体パターン
3:接続手段(スプリングピン)
4:回路基板
5:導体パターン
6:ディスプレイ
Claims (31)
- 下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50〜80%、Al2O3を0〜10%、MgOを11〜30%、Na2Oを0〜15%、P2O5を0.5〜15%を含有する白色ガラス。
- Al2O3が8%以下である請求項1記載の白色ガラス。
- SiO2が55%以上である請求項1または2記載の白色ガラス。
- Na2Oが1%以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- SiO2を66〜72%、Al2O3を0〜4%、MgOを16〜24%、Na2Oを4〜10%含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- P2O5を10%以下含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- P2O5を3%以上含有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- SiO2を58%以上66%未満、Al2O3を2〜6%、MgOを11〜18%、Na2Oを8〜13%、P2O5を3〜7%含有する請求項1〜4、6および7のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- 下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を60〜73%、Al2O3を0〜5%、MgOを13〜30%、Na2Oを0〜13%、P2O5を0.5〜4.5%含有する請求項1記載の白色ガラス。
- MgOを質量百分率表示で10%超含有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- B2O3を0〜9%含有する請求項1〜10のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- B2O3を0〜6%含有する請求項1〜10のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- ZrO2を0〜4.5%含有する請求項1〜12のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- MgO含有量とSiO2含有量の比MgO/SiO2が0.45以下0.14以上である請求項1〜13のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- CaO、SrOおよびBaOのいずれか1以上を合計で0.2%以上12%以下含有する請求項1〜14のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- CaOを0.2%以上3%以下の範囲で含有する請求項15に記載の白色ガラス。
- La2O3を0〜5%含有する請求項1〜16のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- 結晶が析出していない請求項1〜17のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- 厚み1mmにおける波長600nmの光の直線透過率が50%以下である請求項1〜18のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- 波長600nmの光の全光反射率が30%以上である請求項1〜19のいずれか一項に記載の白色ガラス。
- Na2Oを1%以上含有する請求項1〜20のいずれか一項に記載の白色ガラスを化学強化することにより得られる白色強化ガラスであって、厚みが10μm以上の表面圧縮応力層を有する白色強化ガラス。
- 波長600nmの光の全光反射率が30%以上である請求項21に記載の白色強化ガラス。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の白色ガラスまたは請求項21または22に記載の白色強化ガラスを筺体として備えた電子機器。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の白色ガラスまたは請求項21または22に記載の白色強化ガラスを備えた電子機器の外装部材。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の白色ガラスまたは請求項21または22に記載の白色強化ガラスを備えた携帯して使用可能な通信機器または情報機器の外装部材。
- 厚み1mmにおける波長600nmの光の直線透過率が50%以下である白色ガラス製造方法であって、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50〜80%、Al2O3を0〜10%、MgOを11〜30%、Na2Oを0〜15%、P2O5を0.5〜15%を含有するガラスを、その徐冷点より50〜400℃高い温度に1〜64時間保持する工程を含む白色ガラス製造方法。
- 前記ガラス中のAl2O3含有量が8%以下である請求項26に記載の白色ガラス製造方法。
- 前記ガラス中のSiO2含有量が55%以上である請求項26または27に記載の白色ガラス製造方法。
- 白色ガラスの波長600nmの光の全光反射率が30%以上である請求項26〜28のいずれか一項に記載の白色ガラス製造方法。
- 厚み1mmにおける波長600nmの光の直線透過率が50%以下であって、厚みが10μm以上の表面圧縮応力層を有し、その表面圧縮応力が300MPa以上である白色強化ガラス製造方法であって、請求項1〜20のいずれか一項に記載の白色ガラスを化学強化する工程を含む白色強化ガラス製造方法。
- 白色ガラスの波長600nmの光の全光反射率が30%以上である請求項30に記載の白色強化ガラス製造方法。
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