JPWO2014112446A1 - 白色ガラスを含む筐体、白色ガラスを含む筐体の製造方法およびポータブル電子装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、指紋が目立ちにくいという優れた意匠性を有するとともに、強度に優れた筐体を提供することを目的とする。本発明は、ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体に関する。
Description
本発明は、電子機器、例えば携帯して使用可能な通信機器または情報機器等の外装部材として好適に用いられる筐体用白色ガラスに関する。
携帯電話等の電子機器の筐体は、装飾性、耐傷性、加工性またはコスト等の様々な要因を考慮し、樹脂または金属等の素材から適宜のものが選択されて用いられている。近年、従来用いられていなかったガラスを筐体の素材として用いる試みがされている（特許文献１）。特許文献１によれば、携帯電話等の電子機器において、筐体本体をガラスで形成することにより、透明感のある独特の装飾効果を発揮することができるとされている。
筐体には、意匠性とともに、使用時の落下衝撃による破損または長期間の使用による接触傷を考慮して高い強度が求められている。
ガラスを筐体やタッチパネル面に応用する際、指紋が目立ち意匠性が悪くなるという問題がある。これまでに、透明なガラスの表面を粗面化加工することで、タッチパネルの操作性を向上させたり、防眩表面を有するガラスが検討されている。しかし、指紋が目立ちにくくなるまで粗面化加工したガラスを筐体に用いると、筐体としての強度を保てないという問題がある。
したがって、本発明は、指紋が目立ちにくいという優れた意匠性を有するとともに、強度に優れたガラスを含む筐体を提供することを目的とする。
本発明者らは、白色ガラスの表面を粗面化加工することで、表面粗さＲａが小さくても指紋が目立ちにくくなり、粗面化加工による強度の低下を防いで優れた強度が得られ、該白色ガラスを筐体に用いることで意匠性および強度に優れた筐体が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の通りである。
１．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体。
２．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍであって、且つ圧縮応力層を有する白色ガラスを含む筐体。
３．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体。
４．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍであって、且つ圧縮応力層を有する白色ガラスを含む筐体。
５．前記白色ガラスのＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．４μｍ以上である前項１〜４のいずれか１に記載の筺体。
６．前記白色ガラスのヘイズ値が５１％以上である前項１〜５のいずれか１に記載の筺体。
７．前記白色ガラスの指紋付着前後におけるヘイズ値の変化割合（被験者数５人以上）が０．５％以下である前項１〜６のいずれか１に記載の筺体。
８．前記白色ガラスが分相ガラスである前項１〜７のいずれか１に記載の筐体。
９．前項１〜８のいずれか１に記載の筺体を有するポータブル電子装置。
１０．ポータブル電子装置が、携帯電話、タブレット端末、音楽プレイヤーまたはノートブックコンピュータである前項９に記載のポータブル電子装置。
１１．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
１２．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスは圧縮応力層を有し、且つ該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
１３．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
１４．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜５μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスは圧縮応力層を有し、且つ該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
１．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体。
２．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍであって、且つ圧縮応力層を有する白色ガラスを含む筐体。
３．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体。
４．ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍであって、且つ圧縮応力層を有する白色ガラスを含む筐体。
５．前記白色ガラスのＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．４μｍ以上である前項１〜４のいずれか１に記載の筺体。
６．前記白色ガラスのヘイズ値が５１％以上である前項１〜５のいずれか１に記載の筺体。
７．前記白色ガラスの指紋付着前後におけるヘイズ値の変化割合（被験者数５人以上）が０．５％以下である前項１〜６のいずれか１に記載の筺体。
８．前記白色ガラスが分相ガラスである前項１〜７のいずれか１に記載の筐体。
９．前項１〜８のいずれか１に記載の筺体を有するポータブル電子装置。
１０．ポータブル電子装置が、携帯電話、タブレット端末、音楽プレイヤーまたはノートブックコンピュータである前項９に記載のポータブル電子装置。
１１．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
１２．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスは圧縮応力層を有し、且つ該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
１３．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
１４．ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜５μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスは圧縮応力層を有し、且つ該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
本発明の筐体は、白色ガラスの表面を特定の表面粗さに粗面化加工することにより、表面粗さＲａを強度が低下するまで上げなくても指紋が目立ちにくいという特性の白色ガラスを用いているため、優れた意匠性および強度を示すことができる。
本発明の第１の態様は、ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体である。第１の態様における白色ガラスとは、化学強化されていない、圧縮応力が５０ＭＰａ以下のガラスをいう。
本発明の第１の態様において、筐体に含まれる白色ガラスのＲａは、０．０２〜３μｍである。好ましくは０．０５μｍ以上、より好ましくは０．２μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以上であり、また、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１．５μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下である。白色ガラスのＲａが０．０２μｍ未満であると、指紋が目立ち易くなり、意匠性が低下する。また、Ｒａが３μｍ超であると、ガラスの強度が低下する。
特に、指紋視認性の低減が求められる場合には、０．４〜３μｍが好ましく、０．６μｍ以上であることが好ましい。また、強度が求められる場合には０．０２〜１．２μｍが好ましい。意匠性と強度の両立の観点から、Ｒａは１μｍ以下であることが特に好ましい。
また、本発明の第２の態様は、ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍであって、且つ表面圧縮応力層を有する白色ガラスを含む筐体である。
本発明の第２の態様において、筐体に含まれる白色ガラスのＲａは、０．０２〜３μｍである。好ましくは０．０５μｍ以上、より好ましくは０．２μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以上であり、また、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１．５μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下である。白色ガラスのＲａが０．０２μｍ未満であると、指紋が目立ち易くなり、意匠性が低下する。また、Ｒａが３μｍ超であると、ガラスの強度が低下する。特に、指紋視認性の低減が求められる場合には、０．４〜３μｍが好ましく、０．６μｍ以上であることが好ましい。また、強度が求められる場合には０．０２〜１．２μｍが好ましい。意匠性と強度の両立の観点から、Ｒａは０．４〜１．２μｍであることが特に好ましい。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスの接触式表面粗度計で測定される表面粗さＲａは０．０２〜３μｍである。ここで、「表面粗さＲａ」は、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠した方法で測定した値を指す。
粗面化加工としては、例えば、サンドブラスト、研磨剤および砥石による粗面化加工が挙げられる。サンドブラストで使用するブラスト材の粒度は、＃５０〜＃２５００が好ましく、より好ましくは＃６０〜＃２０００、さらに好ましくは＃８０〜＃１０００である。ブラスト材の粒度を＃５０以上とすることにより、指等でガラス表面を触れる際、ざらつき感が生じにくくなる。また、ガラス表面に大きなクラックが発生しにくく、ガラスの機械的強度が低下するのを抑制することができる。ブラスト材の粒度を＃２５００以下とすることにより、ガラス表面に凹凸を付与し、指紋を目立ち難くすることができる。
サンドブラストは、ガラス表面にブラスト材を衝突させて、粗面化する加工であるため、ガラス表面に傷が発生する場合がある。このことに起因して、ガラスの機械的強度が低下する場合、サンドブラストした面をエッチング液に浸漬して、発生した傷を小さくし、ガラスの機械的強度が低下する事態を防止することが好ましい。
なお、エッチング液としては、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＮＨ４Ｆ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＨＦ２の群から選ばれる一種または二種以上を含むことが好ましく、特にＨＦ＋ＮＨ４Ｆの混合液またはＮＨ４Ｆ＋ＮＨ４ＨＦ２の混合液が好ましい。これらのエッチング液は、ガラスとの反応性が良好であり、これらのエッチング液を使用すれば、ガラス表面に反応物が均一に生成し、ガラス表面の表面粗さを適正な範囲にすることができる。
前記エッチング液は１０〜４０℃（好ましくは１５〜３５℃、より好ましくは２０〜３０℃）の温度で使用することが好ましい。１０℃以上の温度でエッチングすることにより、ガラスとエッチング液の反応速度を向上することができ、ガラスの製造効率が向上する。また、４０℃以下の温度でエッチングすることにより、エッチング液の揮発を防ぎ、安全面・環境面における問題が生じにくい。
粗面化加工に用いる研磨剤としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）およびダイヤモンド（Ｃ）が挙げられる。粗面化加工に用いる砥石としては、例えば、炭化ケイ素、アルミナおよびダイヤモンドを樹脂などによって固めたものが挙げられる。
本発明において、「白色ガラス」とは、ヘイズ値が５０％超のガラスをいう。また、白色ガラスには、白色ガラスに着色したものも含まれる。ヘイズ値は、下記式により定義される。なお、ヘイズ値は、実施例において後述する方法により測定することができる。ヘイズ値（％）＝Ｔｄ／Ｔｔ×１００（Ｔｄ：拡散透過率、Ｔｔ：全光線透過率）
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、厚さ１ｍｍの板について、波長８００ｎｍの光に対する全光反射率が１０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましく、７０％以上であることが特に好ましい。全光反射率が１０％以上であることにより、筐体用白色ガラスを白色化することができる。
厚みが１ｍｍを超える製品の全光反射率は、表面から１ｍｍになるまで裏面側を研削し、鏡面研磨して測定する。厚みが１ｍｍ未満の製品については、２枚以上の板を用い、板の間にガラスの屈折率に等しい浸液を挟んで全光反射率を測定する。
本発明の筐体用白色ガラスの透過率は、波長８００ｎｍの光に対する１ｍｍ厚のガラスの透過率Ｔ８００は典型的には７０％以下であり、３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがさらに好ましく、５％以下であることがよりさらに好ましく、３％以下であることが特に好ましく、１％以下であることが最も好ましい。波長４００ｎｍの光に対する１ｍｍ厚のガラスの透過率Ｔ４００を３０％以下とすることにより、筐体用白色ガラスを十分に白色化することができる。
白色ガラスに遮光性を持たせるためには、１ｍｍ厚のガラスの波長８００ｎｍの光に対する透過率Ｔ８００、波長６００ｎｍの光に対する透過率Ｔ６００、波長４００ｎｍの光に対する透過率Ｔ４００のいずれもが３０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましく、１％以下であることが最も好ましい。
白色ガラスの透過率は、通常の透過率測定（直線透過率測定）により測定することができる。なお、いわゆる透明ガラスの波長８００ｎｍ、波長６００ｎｍ、波長４００ｎｍの光に対する１ｍｍ厚換算の透過率Ｔ８００、Ｔ６００、Ｔ４００はいずれも典型的には８０％以上である。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスはヘイズ値が５０％超であり、５１％以上であることが好ましく、より好ましくは６０％以上であり、さらに好ましくは７０％以上であり、特に好ましくは９０％以上である。ヘイズ値が５１％以上であることにより、表面粗さが小さくても、指紋を目立ち難くすることが可能である。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、指紋付着前後におけるヘイズ値の変化割合が０．５％未満であることが好ましく、より好ましくは０．３％未満であり、さらに好ましくは０．２％未満である。指紋付着前後におけるヘイズ値の変化割合が０．５％未満であることにより、指紋付着の視認性を抑え、より高い意匠性が得られる。指紋付着前後のヘイズ値の変化割合（％）は、指紋付着前のヘイズ値から指紋付着後のヘイズ値を減じた値を指紋付着前のヘイズ値で除した値に１００を乗じることにより算出される。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、白色ガラスの表面の全部または一部が粗面化加工されて製造される白色ガラスであり、粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が、１０％未満であることが好ましく、より好ましくは５％未満であり、さらに好ましくは３％未満である。粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満であることにより、粗面化工程における粗面化のばらつきによる意匠性の低下を抑えることができる。粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合（％）は、粗面化加工前のヘイズ値から粗面化加工後のヘイズ値を減じた値を粗面化加工前のヘイズ値で除した値に１００を乗じることにより算出される。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、分相ガラスであることが好ましい。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。ガラスが分相しているか否かは、ＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、走査型電子顕微鏡）により判断することができる。ガラスが分相している場合、ＳＥＭで観察すると、２つ以上の相に分かれていることが観察できる。
分相したガラスの状態としては、バイノーダル状態およびスピノーダル状態が挙げられる。バイノーダル状態とは、核生成―成長機構による分相であり、一般的には球状である。バイノーダル状態とは、具体的には、一方の分離相が独立した球状の形で他方の分離相のマトリクス中に分散した形態をとっている状態である。また、スピノーダル状態とは、分相が、ある程度規則性を持った、３次元で相互かつ連続的に絡み合った状態である。
分相したガラスをイオン交換処理して表面圧縮応力を有する化学強化層における表面圧縮応力を高くするためには、イオン交換処理に供する分相したガラスがバイノーダル状態であることが好ましい。特に、アルカリリッチのマトリックス中に、シリカリッチのその他成分の分散相が存在していることが好ましい。
分相したガラスを白色化するためには、分相状態における一相の平均サイズまたは分相したガラスにおける分散相の平均粒子径が５０〜３０００ｎｍであることが好ましく、１００〜２０００ｎｍであることがより好ましい。典型的には２００ｎｍ以上または１０００ｎｍ以下である。分散相の平均粒子径はＳＥＭ観察をすることにより測定することができる。
ここで、分相状態における一相の平均サイズとは、スピノーダル状態にあっては相互かつ連続的に絡み合った相の幅の平均であり、バイノーダル状態にあっては一方の相が球状の場合はその直径、一方の相が楕円球状の場合はその長径と短径の平均値である。また、分散相の平均粒子径とはバイノーダル状態の場合の前記平均サイズである。
また、分相したガラスを白色化するためには、分相したガラスにおける分散相の粒子とその周りのマトリックスにおける屈折率差が大きいことが好ましい。
さらに、分相したガラスにおける分散相の粒子の体積の割合が５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、２０％以上であることがさらに好ましい。ここで、分散相の粒子の体積の割合は、ＳＥＭ観察写真からガラス表面に分布している分散粒子の割合を計算し、該分散粒子の割合から見積もる。
ガラスを分相させる方法としては、例えば、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。ガラスを成形する成形工程の前に、ガラスを分相させる分相工程においては、分相開始温度以下、且つ１２００℃超の温度でガラスを保持することが好ましい。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスの製造方法は特に限定されないが、例えば種々の原料を適量調合し、約１５００〜１８００℃に加熱し溶融した後、脱泡、撹拌などにより均質化し、フロート法、ダウンドロー法（オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法またはリドロー法等）、プレス法またはロールアウト法などの周知の成形方法によって板状等に、またはキャストしてブロック状に成形し、徐冷後、任意の形状に加工する。分相ガラスである場合は、任意の形状に加工した後、分相させる処理をする。さらにイオン交換処理を施す場合は、所望の形状に加工してから、イオン交換処理を施す。
なお、本発明においては、ガラスを溶融、均質化、成形、徐冷または形状加工等の工程において特段の分相させる処理を行うことなく、溶融、均質、成形、徐冷または形状加工のための熱処理によりガラスが分相したものも分相したガラスに含むものとし、この場合ガラスを分相させる工程は当該溶融等の工程に含まれるものとする。また、ガラスを成形する成形工程の前にガラスを分相させる分相工程をもたせたものも含むものとする。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、Ｎａ２Ｏを含有していることが好ましい。ガラスがＮａ２Ｏを含有していることにより、その後のイオン交換処理によるガラスの強度を高めることができる。ガラスにおけるＮａ２Ｏの含有量は、モルパーセント表示（以下、同様）で１％以上が好ましい。イオン交換処理により所望の表面圧縮応力層を形成するために１％以上とする。好ましくは３％以上、より好ましくは４％以上である。耐候性の優れたガラスとするためにＮａ２Ｏは１７％以下とする。好ましくは１４％以下、より好ましくは１１％以下である。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯを含有することが好ましい。白色ガラスが、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯを含有することにより、イオン交換処理しやすくなる、および耐久性、強度が向上する。白色ガラスにおけるＳｉＯ２の含有量は、４０〜８０％であることが好ましく、４５〜７０％であることがより好ましく、４８〜６０％であることがさらに好ましい。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスにおけるＡｌ２Ｏ３の含有量は、０〜１０％であることが好ましく、１〜７％であることがより好ましく、２〜６％であることがさらに好ましい。なお、例えばＡｌ２Ｏ３の含有量は０〜１０％が好ましいとは、Ａｌ２Ｏ３は含有しても含有しなくてもよいが、含有する場合その含有量は１０％以下が好ましい、の意である。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスにおけるＭｇＯの含有量は、３〜３０％であることが好ましく、５〜２５％であることがより好ましく、７〜２０％であることがさらに好ましい。白色ガラスにおけるＢａＯの含有量は０〜１５％が好ましく、より好ましくは２〜１０％、さらに好ましくは４〜８％である。白色ガラスにおけるＢ２Ｏ５の含有量は０〜６％が好ましく、より好ましくは０．５〜５％、さらに好ましくは１〜４％である。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５およびＬａ２Ｏ３から選ばれる少なくとも１を含むことが好ましい。白色ガラスが、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５およびＬａ２Ｏ３から選ばれる少なくとも１を含むことにより、ガラスの白みを増すことができる。その合量は０．５〜１０％であることが好ましい。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスにおけるＺｒＯ２の含有量は、０〜５％であることが好ましく、０．５〜３％であることがより好ましい。白色ガラスにおけるＰ２Ｏ５の含有量は、０〜１０％であることが好ましく、１〜８％であることがより好ましく、２〜７％であることがさらに好ましく、３〜６％であることが最も好ましい。白色ガラスにおけるＬａ２Ｏ３の含有量は、０〜２％であることが好ましく、０．２〜１％であることがより好ましい。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスは、Ｋ２Ｏを含有してもよい。Ｋ２Ｏは溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくして所望の表面圧縮応力と応力層深さを得るようにするための成分である。溶融性を向上するために１％以上である。また、イオン交換速度を向上させるためには、好ましくは２％以上、典型的には３％以上である。耐候性の優れたガラスとするためにＫ２Ｏは９％以下とする。好ましくは７％以下、典型的には６％以下である。
白色ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ３、塩化物またはフッ化物などを適宜含有してもよい。
白色ガラスに、着色成分として、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、ＡｇまたはＡｕを添加してもよい。添加する場合は、カチオン％表示で５％以下である。
本発明の筐体に含まれる白色ガラスの具体的な組成例としてとしては、前記組成の他に、例えば、下記酸化物基準のモル百分率表示組成で、以下（１）〜（１１）に示す組成が挙げられる。
（１）ＳｉＯ２を７０〜９０％、ＣａＯを１２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜１０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７７％、ＣａＯが１８％、Ｌｉ２Ｏが５％であるガラス。
（２）ＳｉＯ２を７０〜９０％、ＭｇＯを１０〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７９％、ＭｇＯが１８％、Ｌｉ２Ｏが３％であるガラス。
（３）ＳｉＯ２を７５〜９５％、ＢａＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜１０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８７％、ＢａＯが８％、ＣａＯが５％であるガラス。
（４）ＳｉＯ２を７０〜９５％、ＣａＯを０〜２５％、ＭｇＯを０〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７４、ＣａＯが１３％、ＭｇＯが１３％であるガラス。
（５）ＳｉＯ２を７０〜９０％、Ｎａ２Ｏを０〜５％、ＣａＯを５〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８２％、Ｎａ２Ｏが３％、ＣａＯが１５％であるガラス。
（６）ＳｉＯ２を７０〜９０％、ＢａＯを０〜１５％、ＭｇＯを０〜２０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８２％、ＢａＯが８％、ＭｇＯが１０％であるガラス。
（７）ＳｉＯ２を８０〜９０％、ＬｉＯ２を０〜５％、ＢａＯを５〜１５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８７％、ＬｉＯ２が３％、ＢａＯが１０％であるガラス。
（８）ＳｉＯ２を７０〜９０％、Ｎａ２Ｏを０〜３％、ＭｇＯを１５〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７８％、Ｎａ２Ｏが２％、ＭｇＯが２０％であるガラス。
（９）ＳｉＯ２を５０〜９０％、ＭｇＯを０〜２０％、ＴｉＯ２を０〜５０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が６５％、ＭｇＯが１０％、ＴｉＯ２が２５％であるガラス。
（１０）ＳｉＯ２を６５〜９０％、ＭｇＯを１０〜３０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７７％、ＭｇＯが２０％、Ａｌ２Ｏ３が３％であるガラス。
（１１）ＳｉＯ２を７５〜８５％、ＭｇＯを０〜３％、Ａｌ２Ｏ３を１５〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７８％、ＭｇＯが２％、Ａｌ２Ｏ３が２０％であるガラス。
（１）ＳｉＯ２を７０〜９０％、ＣａＯを１２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜１０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７７％、ＣａＯが１８％、Ｌｉ２Ｏが５％であるガラス。
（２）ＳｉＯ２を７０〜９０％、ＭｇＯを１０〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７９％、ＭｇＯが１８％、Ｌｉ２Ｏが３％であるガラス。
（３）ＳｉＯ２を７５〜９５％、ＢａＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜１０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８７％、ＢａＯが８％、ＣａＯが５％であるガラス。
（４）ＳｉＯ２を７０〜９５％、ＣａＯを０〜２５％、ＭｇＯを０〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７４、ＣａＯが１３％、ＭｇＯが１３％であるガラス。
（５）ＳｉＯ２を７０〜９０％、Ｎａ２Ｏを０〜５％、ＣａＯを５〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８２％、Ｎａ２Ｏが３％、ＣａＯが１５％であるガラス。
（６）ＳｉＯ２を７０〜９０％、ＢａＯを０〜１５％、ＭｇＯを０〜２０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８２％、ＢａＯが８％、ＭｇＯが１０％であるガラス。
（７）ＳｉＯ２を８０〜９０％、ＬｉＯ２を０〜５％、ＢａＯを５〜１５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が８７％、ＬｉＯ２が３％、ＢａＯが１０％であるガラス。
（８）ＳｉＯ２を７０〜９０％、Ｎａ２Ｏを０〜３％、ＭｇＯを１５〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７８％、Ｎａ２Ｏが２％、ＭｇＯが２０％であるガラス。
（９）ＳｉＯ２を５０〜９０％、ＭｇＯを０〜２０％、ＴｉＯ２を０〜５０％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が６５％、ＭｇＯが１０％、ＴｉＯ２が２５％であるガラス。
（１０）ＳｉＯ２を６５〜９０％、ＭｇＯを１０〜３０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７７％、ＭｇＯが２０％、Ａｌ２Ｏ３が３％であるガラス。
（１１）ＳｉＯ２を７５〜８５％、ＭｇＯを０〜３％、Ａｌ２Ｏ３を１５〜２５％含有するガラス。具体的には、例えば、ＳｉＯ２が７８％、ＭｇＯが２％、Ａｌ２Ｏ３が２０％であるガラス。
本発明の第１の態様において、筐体に含まれる白色ガラスは、イオン交換処理して化学強化し、高い強度を備えるようにしてもよい。白色ガラス表面の粗面化加工前に白色ガラスをイオン交換処理してもよいし、粗面化加工後に白色ガラスをイオン交換処理してもよい。
化学強化とは、ガラス表面に圧縮応力層を形成し、ガラスの強度を高める方法である。具体的には、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス板表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的には、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）をイオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的には、Ｌｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンであり、Ｎａイオンに対してはＫイオン）に交換する処理である。
化学強化の方法としてはガラス表層のＬｉ２ＯまたはＮａ２Ｏと溶融塩中のＮａ２ＯまたはＫ２Ｏとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、例えば加熱された硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。
ガラスに所望の表面圧縮応力を有する化学強化層（表面圧縮応力層）を形成するための条件はガラスの厚さによっても異なるが、温度条件は、３５０〜５５０℃であることが好ましく、４００〜５００℃であることがより好ましい。また、化学強化する時間は、１〜１４４時間であることが好ましく、０．５〜２４時間であることがより好ましい。溶融塩としては、例えば、ＫＮＯ３およびＮａＮＯ３が挙げられる。具体的には、例えば、４００〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩に２〜２４時間ガラスを浸漬させることが典型的である。
ガラスの粗面化加工工程においては、その砥粒によって、マイクロクラックが形成されると考えられる。化学強化による強度向上の効果を有効なものとするためには、ガラス表面に形成されるマイクロクラックより深い表面圧縮応力層があることが好ましく、化学強化によって生じる表面圧縮応力層の深さは６μｍ以上が好ましい。また、使用時に表面圧縮応力層の深さを超える傷がつくとガラスの破壊につながるため、表面圧縮応力層は深い方が好ましく、１０μｍ以上が好ましく、１５μｍ以上であることがより好ましく、２０μｍ以上であることがさらに好ましく、典型的には３０μｍ以上である。
一方、表面圧縮応力層が深くなりすぎると内部引張応力が大きくなり、破壊時の衝撃が大きくなる。すなわち、内部引張応力が大きいとガラスが破壊する際に細片となって粉々に飛散する傾向があることがわかっている。本発明者らによる実験の結果、厚さ２ｍｍ以下のガラスでは、表面圧縮応力層の深さが７０μｍを超えると、破壊時の飛散が顕著となることが判明した。
したがって、圧縮応力層を有する白色ガラスは、表面圧縮応力層の深さは７０μｍ以下が好ましい。本発明の化学強化ガラスを筐体として用いる場合、外装する電子機器にもよるが、例えば表面に接触傷がつく確率が高いパネル等の用途では、安全をみて表面圧縮応力層の深さを薄くしておくことも考えられ、より好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下、典型的には４０μｍ以下である。
圧縮応力層を有する白色ガラスの引張応力は５０ＭＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは４５ＭＰａ以下、さらに好ましくは４０ＭＰａ以下、最も好ましくは３０ＭＰａ以下である。なお、引張応力は式（表面圧縮応力値×表面圧縮応力層深さ）／（化学強化ガラスの厚み−２×圧縮応力層深さ）で計算される。
本発明の第２態様における筐体に含まれる白色ガラスは、表面に圧縮応力層を備える。表面圧縮応力は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。本発明の第２態様における筐体に含まれる白色ガラスにおける圧縮応力深さは１０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上、特に好ましくは２５μｍ以上である。
一方、表面圧縮応力層が深くなりすぎると内部引張応力が大きくなり、破壊時の衝撃が大きくなるために７０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下、特に好ましくは４０μｍ以下である。
例えば、イオン交換処理においてガラス表層のナトリウム成分と溶融塩中のカリウム成分とをイオン交換する場合、ＥＰＭＡ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐｒｏｂｅ ｍｉｃｒｏ ａｎａｌｙｚｅｒ、電子線マイクロアナライザー）にてガラスの深さ方向の深さ方向のアルカリイオン濃度分析、この例の場合はカリウムイオン濃度分析を行い、測定により得られたカリウムイオン拡散深さを表面圧縮応力層の深さとみなす。
また、イオン交換処理においてガラス表層のリチウム成分と溶融塩中のナトリウム成分とをイオン交換する場合、ＥＰＭＡにてガラスの深さ方向のナトリウムイオン濃度分析を行い、測定により得られたナトリウムイオン拡散深さを表面圧縮応力層の深さとみなす。
なお、圧縮応力層を有する白色ガラスの表面圧縮応力層の深さおよび表面圧縮応力値は、ＥＰＭＡまたは表面応力計（例えば、折原製作所製ＦＳＭ−６０００）等を用いて測定することができる。
本発明の筐体の用途としては、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣおよび電子辞書などの携帯端末機器、冷蔵庫および電子レンジなどの家電製品、デスクトップパソコン並びにディスプレイモニターが挙げられる。本発明の筐体において、白色ガラスは筐体全体に使用することも可能であるし、部分的に使用することも可能である。また、白色ガラスが用いられた筺体の一部、または全体に文字または図形を表示させて使用することも可能である。
（分相ガラスの製造）
表１に示す組成のガラス原料を１６００℃で４時間溶解し、６５０℃で徐冷した後、９００℃にて４時間加熱した後、基板形状に成型し、鏡面加工して白色ガラスを得た。ガラスが分相したことをＳＥＭにより確認した。なお、表１に示す組成に、その質量の０．１〜０．４％に相当する質量の硫酸ナトリウムを添加した。
表１に示す組成のガラス原料を１６００℃で４時間溶解し、６５０℃で徐冷した後、９００℃にて４時間加熱した後、基板形状に成型し、鏡面加工して白色ガラスを得た。ガラスが分相したことをＳＥＭにより確認した。なお、表１に示す組成に、その質量の０．１〜０．４％に相当する質量の硫酸ナトリウムを添加した。
（透明ガラスの製造）
表１に示す組成のガラス原料を１６５０℃にて４時間溶解した後、基板形状に成型し、鏡面加工して透明ガラスを得た。
表１に示す組成のガラス原料を１６５０℃にて４時間溶解した後、基板形状に成型し、鏡面加工して透明ガラスを得た。
（粗面化加工）
得られた白色ガラスまたは透明ガラスを砥石（Ｆｕｊｉｔａ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社製Ｇｒｅｅｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ）を用いて粗面化加工し、実施例１〜４（白色ガラス）および比較例３〜６（透明ガラス）を得た。粗面化加工前の白色ガラスおよび透明ガラスをそれぞれ比較例１および比較例２とした。
得られた白色ガラスまたは透明ガラスを砥石（Ｆｕｊｉｔａ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社製Ｇｒｅｅｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ）を用いて粗面化加工し、実施例１〜４（白色ガラス）および比較例３〜６（透明ガラス）を得た。粗面化加工前の白色ガラスおよび透明ガラスをそれぞれ比較例１および比較例２とした。
（イオン交換処理）
実施例１〜４および比較例１〜６のガラスをそれぞれ４５０℃の１００％ＫＮＯ３溶融塩中に９２時間浸漬してイオン交換処理することにより化学強化した。
実施例１〜４および比較例１〜６のガラスをそれぞれ４５０℃の１００％ＫＮＯ３溶融塩中に９２時間浸漬してイオン交換処理することにより化学強化した。
（分析方法）
得られた白色ガラスまたは透明ガラスのサンプルの物性を以下の方法により分析した。その結果を表１〜４に示す。
得られた白色ガラスまたは透明ガラスのサンプルの物性を以下の方法により分析した。その結果を表１〜４に示す。
（１）ガラス転移温度（Ｔｇ／℃）
ガラス転移点Ｔｇは、直径５ｍｍ×長さ２０ｍｍに加工したサンプルを、熱機械分析装置（Ｂｒｕｋｅｒ ａｘｓ社製、商品名：ＴＭＡ４０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度で測定した。
ガラス転移点Ｔｇは、直径５ｍｍ×長さ２０ｍｍに加工したサンプルを、熱機械分析装置（Ｂｒｕｋｅｒ ａｘｓ社製、商品名：ＴＭＡ４０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度で測定した。
（２）表面粗さ（Ｒａ／μｍ）
ガラスの表面粗さＲａは、接触式表面粗度計（小坂研究所社製触針式表面粗度計）により、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠した方法で測定した。
ガラスの表面粗さＲａは、接触式表面粗度計（小坂研究所社製触針式表面粗度計）により、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠した方法で測定した。
（３）ヘイズ値
ヘイズ値は、ヘーズメーター（スガ試験機株式会社製、ヘーズメーター ＨＺ−２）により、ＪＩＳ Ｋ７１３６（２０００年）に準拠した方法で、指紋付着前後において測定した。指紋の付着は、スキンケアクリーム（ニベア花王株式会社製 ニベアクリームＣ）を手全体に塗り、ガラス一面に押し付けることにより行った。被験者はＡ〜Ｆの６人とした。
ヘイズ値は、ヘーズメーター（スガ試験機株式会社製、ヘーズメーター ＨＺ−２）により、ＪＩＳ Ｋ７１３６（２０００年）に準拠した方法で、指紋付着前後において測定した。指紋の付着は、スキンケアクリーム（ニベア花王株式会社製 ニベアクリームＣ）を手全体に塗り、ガラス一面に押し付けることにより行った。被験者はＡ〜Ｆの６人とした。
（４）指紋付着
ガラス基板上に指紋を付着させ、その視認性について下記の４段階にて目視による官能評価を行った。４：指紋が全く見えない、３：指紋が極僅かに見える、２：指紋が僅かに見える、１：指紋がはっきり見える。
ガラス基板上に指紋を付着させ、その視認性について下記の４段階にて目視による官能評価を行った。４：指紋が全く見えない、３：指紋が極僅かに見える、２：指紋が僅かに見える、１：指紋がはっきり見える。
（５）３点曲げ強度（ＭＰａ）
３点曲げ強度は、サンプル形状を４０×５×１ｍｍとし、室温において、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分、支持台スパン３０ｍｍの条件で測定した。粗面化加工したガラス板の曲げ強度（単位：ＭＰａ）を測定した。また、粗面化加工したガラス板をイオン交換したものも同様に曲げ強度を測定した。
３点曲げ強度は、サンプル形状を４０×５×１ｍｍとし、室温において、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分、支持台スパン３０ｍｍの条件で測定した。粗面化加工したガラス板の曲げ強度（単位：ＭＰａ）を測定した。また、粗面化加工したガラス板をイオン交換したものも同様に曲げ強度を測定した。
表２に示すように、表面粗さＲａが増大するに従って、指紋が目立たなくことが分かった。特に、白色ガラスではＲａが同じでも、透明ガラスより指紋が目立ち難く、Ｒａが０．４μｍ以上では指紋がほとんど認識されないことが分かった。
表３に示すように、白色ガラスでは表面粗さＲａを変化させても指紋の付着によるヘイズ値は変化しなかった。一方、透明ガラスでは表面粗さＲａが２．３２６μｍとなるまで粗面化加工を施した結果、指紋付着前と比較してヘイズ値が０．６％変化（変化率０．７％）した。
表４に示すように、白色ガラスでは表面粗さＲａを僅かに大きくするだけで、指紋を目立ち難くする効果があった。一方、透明ガラスでは表面粗さＲａを１μｍ以上としても指紋が認識された。
以上の結果から、白色ガラスを粗面化加工することにより、透明ガラスと比較して、Ｒａが小さくても指紋視認性を効果的に低減することができ、強度と意匠性を両立できることがわかった。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお本出願は、２０１３年１月１６日付で出願された日本特許出願（特願２０１３−００５６１８）に基づいており、その全体が引用により援用される。
Claims (9)
- ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体。
- ガラス表面の全部または一部が粗面化加工されており、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍであって、且つ圧縮応力層を有する白色ガラスを含む筐体。
- 前記白色ガラスのＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．４μｍ以上である請求項１または２に記載の筺体。
- 前記白色ガラスのヘイズ値が５１％以上である請求項１または２に記載の筺体。
- 前記白色ガラスが分相ガラスである請求項１〜４のいずれか１項に記載の筐体。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の筺体を有するポータブル電子装置。
- ポータブル電子装置が、携帯電話、タブレット端末、音楽プレイヤーまたはノートブックコンピュータである請求項６に記載のポータブル電子装置。
- ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
- ヘイズ値が５０％超の白色ガラス表面の全部または一部を粗面化加工して、ＪＩＳ Ｂ０６３３（２００１年）に準拠して測定される表面粗さＲａが０．０２〜３μｍである白色ガラスを含む筐体を製造する方法であって、該白色ガラスは圧縮応力層を有し、且つ該白色ガラスの粗面化加工前後のヘイズ値の変化割合が１０％未満である筐体の製造方法。
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