JPWO2015111524A1 - Tempered glass composition, tempered glass article and method for producing the same - Google Patents

Tempered glass composition, tempered glass article and method for producing the same Download PDF

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Abstract

耐熱衝撃性と化学的耐久性に優れた強化ガラス物品を得る。酸化物基準のモル%表示で、SiO2を80.5〜94モル%、Al2O3を0〜5モル%、B2O3を3〜17モル%、R2O(ただしRはNaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、SiO2含有量(s)とAl2O3含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、B2O3のモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2である、強化用ガラス組成物および強化ガラス物品。A tempered glass article excellent in thermal shock resistance and chemical durability is obtained. In terms of mol% based on oxide, SiO2 is 80.5 to 94 mol%, Al2O3 is 0 to 5 mol%, B2O3 is 3 to 17 mol%, and R2O (where R is a group selected from the group consisting of Na and K) 3) to 16 mol%, and the total (s + 2a) of the SiO2 content (s) and twice the Al2O3 content (a) is 83 to 94 mol%, and the number of moles of B2O3 ( A tempered glass composition and a tempered glass article, wherein the ratio (b / m) of b) to the number of moles (m) of non-crosslinked oxygen (b / m) is 0.5-2.

Description

本発明は、耐熱衝撃性および化学的耐久性に優れた強化用ガラス組成物、強化ガラス物品およびその製造方法に関する。
に関する。
The present invention relates to a tempered glass composition excellent in thermal shock resistance and chemical durability, a tempered glass article, and a method for producing the same.
About.

強化処理されたガラス物品は、乗用車、トラック、バス、鉄道、船舶、航空機等の車両の窓、ヘッドライトやテールライト、ビルや住宅の窓、ドアやショーウインドのほか、パーテーション、デスクトップ、本棚、およびショーケース等の家具や事務用品、調理器具等の家庭電化製品等に使用されている。車両用や建築用窓等の強化処理は、ガラス板を屈伏点付近の温度まで加熱し、ガラス板の表面に空気を吹き付けて急冷する熱強化法(すなわち、物理強化方法)によって行われている。
熱強化法は、冷却による熱収縮を利用して表面圧縮応力を発生させ、ガラス物品を強化する方法である。加熱したガラス物品の表面に空気を吹きつける等をして急冷すると、ガラス物品の表面が内部より早く冷却されて固くなる。その後に内部が収縮することによって、ガラス物品の表面に圧縮応力が生じ、それによってガラス物品の強度が向上する。
熱強化法では、熱膨張係数が大きいガラスほど、強化しやすい傾向がある。例えば、特許文献1には50〜350℃におけるガラスの平均熱膨張係数を80〜110×10−7/℃とすることにより、熱強化によって発生する応力を大きくできることが開示されている。一方、耐熱衝撃性ガラスには熱膨張係数が小さいことが求められる(例えば特許文献2参照)。
Tempered glass articles include passenger cars, trucks, buses, railways, ships, aircraft and other vehicle windows, headlights and taillights, building and residential windows, doors and show windows, partitions, desktops, bookshelves, It is used for furniture such as showcases, office appliances, home appliances such as cooking utensils. Reinforcing treatment for windows for vehicles and buildings is performed by a heat strengthening method (ie, a physical strengthening method) in which a glass plate is heated to a temperature near the yield point and air is blown onto the surface of the glass plate to rapidly cool it. .
The heat strengthening method is a method of strengthening a glass article by generating surface compressive stress using heat shrinkage caused by cooling. When the surface of the heated glass article is rapidly cooled by blowing air or the like, the surface of the glass article is cooled and hardened earlier than the inside. Thereafter, the inside contracts to cause a compressive stress on the surface of the glass article, thereby improving the strength of the glass article.
In the heat strengthening method, the glass having a larger thermal expansion coefficient tends to be strengthened. For example, Patent Document 1 discloses that the stress generated by thermal strengthening can be increased by setting the average thermal expansion coefficient of glass at 50 to 350 ° C. to 80 to 110 × 10 −7 / ° C. On the other hand, the thermal shock resistant glass is required to have a small thermal expansion coefficient (see, for example, Patent Document 2).

特開2003−119048号公報JP 2003-119048 A 特公昭60−25376号公報Japanese Patent Publication No. 60-25376

防火窓や理化学機器用には、耐熱衝撃性と化学的耐久性が優れたホウケイ酸ガラスが用いられている。しかし、従来の耐熱ガラスは、熱膨張係数が小さいために熱強化が困難であった。また、従来の耐熱ガラスは、高温粘性が高いために、生産効率があまりよくなかった。
本発明は、耐熱衝撃性および化学的耐久性に優れ、かつ熱強化が容易な強化用ガラス組成物の提供を目的とする。また、本発明は、耐熱衝撃性と化学的耐久性に優れた強化ガラス物品および強化ガラス物品の製造方法の提供を目的とする。
Borosilicate glass with excellent thermal shock resistance and chemical durability is used for fireproof windows and physics and chemistry equipment. However, it has been difficult to heat strengthen conventional heat-resistant glass because of its low thermal expansion coefficient. In addition, the conventional heat-resistant glass has a high high temperature viscosity, so that the production efficiency is not so good.
An object of the present invention is to provide a glass composition for strengthening that is excellent in thermal shock resistance and chemical durability and that can be easily thermally strengthened. Another object of the present invention is to provide a tempered glass article excellent in thermal shock resistance and chemical durability and a method for producing the tempered glass article.

本発明の強化用ガラス組成物は、酸化物基準のモル%表示で、SiOを80.5〜94モル%、Alを0〜5モル%、Bを3〜17モル%、RO(ただし、Rは、NaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、SiO含有量(s)とAl含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、Bのモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2である。
本発明の強化用ガラス組成物は、 酸化物基準のモル%表示によるBの含有量bとROの含有量rの比(b/r)が、0.5〜2.0であることが好ましい。
本発明の強化用ガラス組成物は、ガラスの50℃から350℃における平均熱膨張係数αが60×10−7/℃以下であることが好ましい。
本発明の強化用ガラス組成物は、転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxが200×10−7/℃以上であることが好ましい。
本発明の強化用ガラス組成物は、ガラスの転移点が500〜685℃であることが好ましい。
本発明の強化用ガラス組成物は、ガラスの粘度が10dPa・sとなる温度Tが1800℃以下であることが好ましい。
本発明の強化ガラス物品は、酸化物基準のモル%表示で、SiOを80.5〜94モル%、Alを0〜5モル%、Bを3〜17モル%、RO(ただしRはNaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、SiO含有量(s)とAl含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、Bのモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2である、強化用ガラス組成物からなる。
本発明の強化ガラス物品は、表面圧縮応力が10MPa以上であることが好ましい。
本発明の強化ガラス物品は、50℃から350℃における平均熱膨張係数αが60×10−7/℃以下であることが好ましい。
本発明の強化ガラス物品の製造方法は、酸化物基準のモル%表示で、SiOを80.5〜94モル%、Alを0〜5モル%、Bを3〜17モル%、RO(ただしRはNaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、SiO含有量(s)とAl含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、Bのモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2であるガラス物品を転移点以上屈伏点以下の温度に加熱し、次いで加熱されたガラス物品の表面に空気を吹き付けて冷却する方法である。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
The glass composition for strengthening of the present invention is expressed in mol% on the basis of oxide, and SiO 2 is 80.5 to 94 mol%, Al 2 O 3 is 0 to 5 mol%, and B 2 O 3 is 3 to 17 mol. %, R 2 O (where R represents one or more selected from the group consisting of Na and K), 3 to 16 mol%, SiO 2 content (s) and Al 2 O 3 content ( The sum (s + 2a) of 2 times a) is 83 to 94 mol%, and the ratio (b / m) of the number of moles of B 2 O 3 (b) to the number of moles of non-crosslinked oxygen (m) is 0. 5 to 2.
In the glass composition for strengthening of the present invention, the ratio (b / r) of the content b of B 2 O 3 and the content r of R 2 O expressed by mol% based on the oxide is 0.5 to 2.0. It is preferable that
The glass composition for strengthening of the present invention preferably has an average coefficient of thermal expansion α of 50 × 10 −7 / ° C. or less at 50 ° C. to 350 ° C. of the glass.
In the glass composition for strengthening of the present invention, it is preferable that the maximum value α max of the thermal expansion coefficient between the transition point and the yield point is 200 × 10 −7 / ° C. or more.
The glass composition for strengthening of the present invention preferably has a glass transition point of 500 to 685 ° C.
The glass composition for strengthening of the present invention preferably has a temperature T 2 at which the viscosity of the glass becomes 10 2 dPa · s is 1800 ° C. or lower.
The tempered glass article of the present invention is expressed in mol% on the basis of oxide, SiO 2 is 80.5 to 94 mol%, Al 2 O 3 is 0 to 5 mol%, B 2 O 3 is 3 to 17 mol%, It contains 3 to 16 mol% of R 2 O (wherein R represents one or more selected from the group consisting of Na and K), and contains 2 of SiO 2 content (s) and Al 2 O 3 content (a). And the total (s + 2a) is 83 to 94 mol%, and the ratio (b / m) of the number of moles of B 2 O 3 (b) to the number of moles of non-bridging oxygen (m) is 0.5 to 2. It consists of a certain reinforcing glass composition.
The tempered glass article of the present invention preferably has a surface compressive stress of 10 MPa or more.
The tempered glass article of the present invention preferably has an average coefficient of thermal expansion α at 50 ° C. to 350 ° C. of 60 × 10 −7 / ° C. or less.
The manufacturing method of the tempered glass article of the present invention is expressed in mol% on the basis of oxide, SiO 2 is 80.5 to 94 mol%, Al 2 O 3 is 0 to 5 mol%, and B 2 O 3 is 3 to 17. Mol%, R 2 O (wherein R represents one or more selected from the group consisting of Na and K) is contained in an amount of 3 to 16 mol%, and the SiO 2 content (s) and Al 2 O 3 content (a ) Is twice the total (s + 2a) is 83 to 94 mol%, and the ratio (b / m) of the number of moles of B 2 O 3 (b) to the number of moles of non-bridging oxygen (m) is 0.5. It is a method of heating the glass article which is ˜2 to a temperature not lower than the transition point and not higher than the yield point, and then cooling the surface of the heated glass article by blowing air.
The term “to” indicating the numerical range described above is used to mean that the numerical values described before and after it are used as the lower limit value and the upper limit value, and unless otherwise specified, “to” is the same in the following specification. Used with meaning.

本発明によれば、耐熱衝撃性および化学的耐久性に優れ、かつ熱強化が容易な強化用ガラス組成物を提供できる。また、本発明によれば、耐熱衝撃性および化学的耐久性に優れた強化ガラス物品およびその製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass composition for reinforcement | strengthening which is excellent in a thermal shock resistance and chemical durability, and can be thermally strengthened easily can be provided. Moreover, according to this invention, the tempered glass article excellent in the thermal shock resistance and chemical durability and its manufacturing method can be provided.

本明細書において、ガラスの成分は、SiO、B等の代表的な酸化物で表し、ガラス組成は、下記酸化物基準のモル%で表示する。
一般に、ガラス構造内では、一つのO原子は、2つのSi原子とそれぞれ共有結合しており、これにより、−Si−O−Si−単位のガラスネットワークが構築される。このようなO原子は、「架橋酸素」と称される。ガラス中にNaOやKOが含まれる場合、正電荷に帯電したNaイオンやKがネットワーク中に存在するので、その電荷補償のための負電荷に帯電した構造が生じる。その結果、ガラス構造内には、Si原子と共有結合した状態で、かつ負電荷に帯電したO原子を含んだ−Si−O単位が生じることになる。この−Si−O単位では、O原子は、1つのSi原子としか共有結合しておらず、このような酸素原子を、「非架橋酸素」と称する。
本明細書において、「転移点」および「屈伏点」は、ガラスの線膨張曲線から求めることができる。ガラスの線膨張曲線から転移点および屈伏点を求める方法は、JIS R3102−1995に記載されている。
「50℃から350℃における平均熱膨張係数α」(以下では、単に「α」と表示することがある)および「転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmax」(以下では、単に「αmax」と表示することがある)は、JIS R3102−1995に記載された方法で測定することができる。
「粘度が10dPa・sとなる温度T」(以下では単に「T」と表示することがある)は、ガラスの高温粘性を表す指標であり、ガラス物品を製造する際の溶融条件の目安となる温度であり、回転粘度計を用いて測定することができる。また、「粘度が10dPa・sとなる温度T」(以下では単に「T」と表示することがある)は、ガラス物品を製造する際の成形条件の目安となる温度であり、回転粘度計を用いて測定することができる。これらの測定方法は、ISO7884−2(1987)に記載されている。
「表面圧縮応力」は、複屈折による位相差(レターデーション)を測定し、光弾性定数で除することによって求められる。
ガラスの耐水性は、ガラス物品を90℃の純水に20時間浸漬したときの単位表面積あたりの重量減少によって評価できる。ガラスの耐酸性は、ガラス物品を90℃の塩酸(1規定)に20時間浸漬したときの単位表面積あたりの重量変化によって評価できる。以下では、前記方法で評価したガラスの耐水性および耐酸性を併せて化学的耐久性と称することがある。
本明細書において、本発明の強化用ガラス組成物を「本発明のガラス」と称することがあり、本発明の強化ガラス物品は、本発明の強化用ガラス組成物(すなわち本発明のガラス)を強化加工してなるものを称し、強化処理を施す前の本発明のガラスを「ガラス物品」と称する。
As used herein, components of the glass are expressed in typical oxides such SiO 2, B 2 O 3, the glass composition is displayed in mole percent following oxides.
In general, in a glass structure, one O atom is covalently bonded to two Si atoms, thereby forming a glass network of —Si—O—Si— units. Such O atoms are referred to as “bridging oxygen”. When Na 2 O or K 2 O is contained in the glass, a positively charged Na + ion or K + exists in the network, resulting in a negatively charged structure for charge compensation. As a result, in the glass structure, while covalently bound to the Si atom and the negative charge containing charged O atoms in -Si-O - so that the unit occurs. The -Si-O - in the unit, O atoms are not covalently bonded with only one Si atom, such an oxygen atom, referred to as "non-bridging oxygen."
In the present specification, the “transition point” and “bend point” can be determined from the linear expansion curve of glass. A method for obtaining a transition point and a yield point from a linear expansion curve of glass is described in JIS R3102-1995.
“Average coefficient of thermal expansion α from 50 ° C. to 350 ° C.” (hereinafter, simply referred to as “α”) and “Maximum value α max of the coefficient of thermal expansion between the transition point and the yield point” (hereinafter, “α”) , Which may be simply displayed as “α max ”) can be measured by the method described in JIS R3102-1995.
“Temperature T 2 at which the viscosity is 10 2 dPa · s” (hereinafter sometimes simply referred to as “T 2 ”) is an index representing the high-temperature viscosity of glass, and is a melting condition for producing a glass article. It can be measured using a rotational viscometer. Further, “Temperature T 4 at which the viscosity becomes 10 4 dPa · s” (hereinafter sometimes simply referred to as “T 4 ”) is a temperature that serves as an indication of molding conditions when manufacturing a glass article, It can be measured using a rotational viscometer. These measuring methods are described in ISO7884-2 (1987).
“Surface compressive stress” is obtained by measuring a phase difference (retardation) due to birefringence and dividing by a photoelastic constant.
The water resistance of glass can be evaluated by the weight loss per unit surface area when the glass article is immersed in pure water at 90 ° C. for 20 hours. The acid resistance of the glass can be evaluated by a change in weight per unit surface area when the glass article is immersed in hydrochloric acid (1 N) at 90 ° C. for 20 hours. Hereinafter, the water resistance and acid resistance of the glass evaluated by the above method may be collectively referred to as chemical durability.
In the present specification, the reinforcing glass composition of the present invention may be referred to as “the glass of the present invention”, and the tempered glass article of the present invention uses the reinforcing glass composition of the present invention (that is, the glass of the present invention). The glass obtained by tempering is referred to, and the glass of the present invention before the tempering treatment is referred to as “glass article”.

本発明の強化用ガラス組成物は、酸化物基準のモル%表示で、SiOを80.5〜94モル%、Alを0〜5モル%、Bを3〜17モル%、RO(ただし、Rは、NaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、SiO含有量(s)とAl含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、Bのモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2である。The glass composition for strengthening of the present invention is expressed in mol% on the basis of oxide, and SiO 2 is 80.5 to 94 mol%, Al 2 O 3 is 0 to 5 mol%, and B 2 O 3 is 3 to 17 mol. %, R 2 O (where R represents one or more selected from the group consisting of Na and K), 3 to 16 mol%, SiO 2 content (s) and Al 2 O 3 content ( The sum (s + 2a) of 2 times a) is 83 to 94 mol%, and the ratio (b / m) of the number of moles of B 2 O 3 (b) to the number of moles of non-crosslinked oxygen (m) is 0. 5 to 2.

本発明のガラスは、好ましくは以下の組成を有する。
SiO:80.5〜94 モル%、
Al:0〜5 モル%、
(ただしSiO+2Al:83〜94 モル%)、
:3〜17 モル%、
NaO:0〜12 モル%、
O:0〜4 モル%、
(ただし NaO+KO:3〜12 モル%)、
CaO+MgO:0〜10 モル%
(Bのモル数)/(非架橋酸素のモル数):0.5〜2
The glass of the present invention preferably has the following composition.
SiO 2: 80.5~94 mol%,
Al 2 O 3: 0~5 mole%,
(However SiO 2 + 2Al 2 O 3: 83~94 mol%),
B 2 O 3: 3~17 mol%,
Na 2 O: 0~12 mol%,
K 2 O: 0~4 mol%,
(Although Na 2 O + K 2 O: 3~12 mol%),
CaO + MgO: 0 to 10 mol%
(Mole number of B 2 O 3 ) / (Mole number of non-bridging oxygen): 0.5-2

本発明のガラスにおいて、SiOは、ガラスの網目構造を形成する酸化物(ネットワークフォーマー)であり、必須であり、80.5モル%未満では、耐熱衝撃性または化学的耐久性が不足する場合がある。SiOの含有量は、好ましくは81モル%以上、より好ましくは82モル%以上、さらに好ましくは83モル%以上である。SiOの含有量は94モル%を超えると、ガラスの高温粘性が高くなり生産効率が低下する。SiOの含有量は、好ましくは92モル%以下、より好ましくは90モル%以下、さらに好ましくは88モル%以下である。
化学的耐久性を高くするためには、SiOの量は、ガラスの質量を100質量%として80質量%超が好ましく、82%以上がより好ましい。
In the glass of the present invention, SiO 2 is an oxide (network former) that forms a network structure of glass, and is essential, and if it is less than 80.5 mol%, thermal shock resistance or chemical durability is insufficient. There is a case. The content of SiO 2 is preferably 81 mol% or more, more preferably 82 mol% or more, and still more preferably 83 mol% or more. When the content of SiO 2 exceeds 94 mol%, the high-temperature viscosity of the glass increases and the production efficiency decreases. The content of SiO 2 is preferably 92 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, and still more preferably 88 mol% or less.
In order to increase the chemical durability, the amount of SiO 2 is preferably more than 80% by mass, more preferably 82% or more, assuming that the mass of the glass is 100% by mass.

Alは必須ではないが、ガラスのネットワークフォーマーであり、ガラスの化学的耐久性を向上させる、または分相を抑制する効果のある成分である。Alの含有量は、分相を抑制するために、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1.0モル%以上、さらに好ましくは1.5モル%以上である。また、Alの含有量は、ガラスの溶解性を高めるために、5モル%以下であり、好ましくは4%モル以下、より好ましくは3%モル以下である。Al 2 O 3 is not essential, but is a glass network former and is a component that has an effect of improving the chemical durability of glass or suppressing phase separation. The content of Al 2 O 3 is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1.0 mol% or more, and further preferably 1.5 mol% or more in order to suppress phase separation. Further, the content of Al 2 O 3 is 5 mol% or less, preferably 4% mol or less, more preferably 3% mol or less in order to enhance the solubility of the glass.

ガラス組成中のSiO含有量がsモル%、Al含有量がaモル%の場合、sとaの2倍との合計(s+2a)は、ガラス中のネットワークフォーマーの量の指標である。本発明のガラスにおいて、ガラスの化学的耐久性を高くするために、(s+2a)は、83モル%以上であり、84モル%以上がより好ましく、85モル%以上がさらに好ましい。ガラスの高温粘性が高くなり過ぎないためには、(s+2a)は、94モル%以下が好ましく、90モル%以下がより好ましく、88モル%以下がさらに好ましい。When the SiO 2 content in the glass composition is s mol% and the Al 2 O 3 content is a mol%, the sum of s and 2 times a (s + 2a) is an indicator of the amount of network former in the glass It is. In the glass of the present invention, in order to increase the chemical durability of the glass, (s + 2a) is 83 mol% or more, more preferably 84 mol% or more, and further preferably 85 mol% or more. In order that the high temperature viscosity of the glass does not become too high, (s + 2a) is preferably 94 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, and even more preferably 88 mol% or less.

は、ガラスの耐熱衝撃性を高め、かつ強化しやすくするために必須の成分である。Bの含有量が3モル%未満であるとその効果が不十分である。Bの含有量は、5モル%以上が好ましく、7モル%以上が特に好ましい。Bの含有量が17モル%超であるとガラスが分相しやすくなり、ガラスが失透しやすい。Bの含有量は、好ましくは13モル%以下、より好ましくは10モル%以下、さらに好ましくは8モル%以下である。
本発明のガラスにおいて、Bのモル数bと非架橋酸素のモル数mの比b/mは、高温粘性を下げ、ガラスの耐熱衝撃性を高め、かつ強化しやすくするために0.5〜2であり、0.7〜1.5が好ましく、0.8〜1.2がより好ましい。本発明者等は、種々のガラスについてラマン散乱およびNMRスペクトルの解析を行った結果から、b/mを前記範囲とすることでガラス転移点前後でのガラス構造の変化が大きくなり、そのために転移点前後で熱膨張係数が大きく変化すると考えている。
B 2 O 3 is an essential component for enhancing the thermal shock resistance of the glass and making it easier to strengthen. If the content of B 2 O 3 is less than 3 mol%, the effect is insufficient. The content of B 2 O 3 is preferably 5 mol% or more, particularly preferably 7 mol% or more. If the content of B 2 O 3 is more than 17 mol%, the glass tends to phase-separate and the glass tends to devitrify. The content of B 2 O 3 is preferably 13 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, and still more preferably 8 mol% or less.
In the glass of the present invention, the ratio b / m of the number of moles B of B 2 O 3 to the number of moles m of non-crosslinked oxygen is 0 in order to lower the high temperature viscosity, increase the thermal shock resistance of the glass, and make it easier to strengthen. 0.5 to 2, 0.7 to 1.5 is preferable, and 0.8 to 1.2 is more preferable. Based on the results of Raman scattering and NMR spectrum analysis of various glasses, the inventors of the present invention have a large change in the glass structure before and after the glass transition point by setting b / m within the above range. The coefficient of thermal expansion is thought to change significantly before and after the point.

本発明のガラスがSiOとBとROのみからなる場合には、前記非架橋酸素のモル数mは、ROのモル数に等しく、前記b/mは、Bのモル数bとROのモル数rの比b/rに等しい。本発明のガラスがAlおよびアルカリ土類酸化物(MgO、CaO、SrO、BaO)をさらに含有する場合には、非架橋酸素のモル数mは、Alのモル数a、アルカリ土類酸化物のモル数cに対してm=r+c/2−aで表される。When the glass of the present invention consists of SiO 2 , B 2 O 3 and R 2 O only, the number of moles m of the non-bridging oxygen is equal to the number of moles of R 2 O, and the b / m is B 2 It is equal to the ratio b / r of the mole number b of O 3 and the mole number r of R 2 O. When the glass of the present invention further contains Al 2 O 3 and an alkaline earth oxide (MgO, CaO, SrO, BaO), the number of moles m of non-crosslinked oxygen is the number of moles a of Al 2 O 3 , It is represented by m = r + c / 2−a with respect to the number of moles c of the alkaline earth oxide.

本発明のガラスは、アルカリ金属酸化物ROを含有する。ここで、Rは、NaおよびKからなる群から選ばれる一種以上である。
本発明のガラスにおけるROの合計の含有量は、強化しやすさのために3モル%以上を要し、4モル%以上が好ましく、6モル%以上がより好ましい。ROの合計の含有量は、耐熱衝撃性を高くするためには16モル%以下であり、14モル%以下が好ましく、12モル%以下がより好ましく、9%以下がさらに好ましい。
The glass of the present invention contains an alkali metal oxide R 2 O. Here, R is at least one selected from the group consisting of Na and K.
The total content of R 2 O in the glass of the present invention requires 3 mol% or more for ease of strengthening, preferably 4 mol% or more, and more preferably 6 mol% or more. In order to increase the thermal shock resistance, the total content of R 2 O is 16 mol% or less, preferably 14 mol% or less, more preferably 12 mol% or less, and even more preferably 9% or less.

本発明のガラスにおいて、NaOは、必須ではないが、熱膨張係数を大きくする成分であり、16モル%まで含有することができる。本発明のガラスがNaOを含有する場合の含有量は、強化しやすさの点で1モル%以上が好ましく、2モル%以上がより好ましく、5モル%以上がさらに好ましい。NaOの含有量は、耐熱衝撃性を高くするためには14モル%以下が好ましく、12モル%以下がより好ましく、10モル%以下がさらに好ましく、8モル%以下が特に好ましい。In the glass of the present invention, Na 2 O is not essential, but is a component that increases the thermal expansion coefficient, and can be contained up to 16 mol%. When the glass of the present invention contains Na 2 O, the content is preferably 1 mol% or more, more preferably 2 mol% or more, and even more preferably 5 mol% or more in terms of ease of strengthening. The Na 2 O content is preferably 14 mol% or less, more preferably 12 mol% or less, further preferably 10 mol% or less, and particularly preferably 8 mol% or less in order to increase the thermal shock resistance.

本発明のガラスにおいて、KOは、必須ではないが、熱膨張係数を大きくする成分であり、16モル%まで含有することができる。本発明のガラスがKOを含有する場合の含有量は、強化しやすさの点で0.1モル%以上が好ましく、0.5モル%以上がより好ましい。KOは、熱膨張係数を大きくする効果が大きいので、KOの含有量は、耐熱衝撃性を高くするためには10モル%以下が好ましく、4モル%以下がより好ましく、2モル%以下がさらに好ましい。In the glass of the present invention, K 2 O is not essential, but is a component that increases the thermal expansion coefficient, and can be contained up to 16 mol%. When the glass of the present invention contains K 2 O, the content is preferably 0.1 mol% or more, and more preferably 0.5 mol% or more in terms of ease of strengthening. Since K 2 O has a large effect of increasing the thermal expansion coefficient, the content of K 2 O is preferably 10 mol% or less, more preferably 4 mol% or less, and more preferably 2 mol% in order to increase the thermal shock resistance. % Or less is more preferable.

本発明のガラスは、酸化物基準のモル%表示によるガラス組成中のBの含有量bとROの含有量rの比(b/r)は、耐熱衝撃性を高くし、かつ強化しやすくするために0.5〜2.0が好ましく、0.7〜1.5であることがより好ましく、0.8〜1.2がさらに好ましい。In the glass of the present invention, the ratio (b / r) of the content b of B 2 O 3 and the content r of R 2 O in the glass composition expressed by mol% on the basis of oxide increases the thermal shock resistance, And in order to make it easy to strengthen, 0.5-2.0 are preferable, It is more preferable that it is 0.7-1.5, 0.8-1.2 is further more preferable.

CaO、SrO、BaOおよびMgOは、いずれも必須ではないが、ガラスの安定性を高める、熱膨張係数を調整する等の目的で含有することができる。
本発明のガラスにおいて、酸化物基準のモル%表示によるガラス組成中のCaO、SrO、BaOおよびMgOからなる群から選ばれる一種以上の総含有量は、ガラスの安定性の観点で10モル%以下が好ましく、5モル%以下がより好ましい。また、CaOおよびMgOからなる群から選ばれる一種以上を10モル%以下含有することがより好ましい。
CaO, SrO, BaO and MgO are not essential, but can be contained for the purpose of increasing the stability of the glass or adjusting the thermal expansion coefficient.
In the glass of the present invention, the total content of one or more selected from the group consisting of CaO, SrO, BaO and MgO in the glass composition expressed by mol% on the basis of oxide is 10 mol% or less from the viewpoint of glass stability. Is preferable, and 5 mol% or less is more preferable. Moreover, it is more preferable to contain 10 mol% or less of one or more selected from the group consisting of CaO and MgO.

本発明のガラスがCaOを含有する場合、CaOの含有量は、0.5モル%以上が好ましく、強化しやすさのためには、1モル%以上がより好ましく、3モル%以上がさらに好ましい。本発明のガラスのCaO含有量は、分相を抑制しガラスを安定化するために10モル%以下が好ましく、9モル%以下がより好ましく、8モル%以下がさらに好ましい。   When the glass of the present invention contains CaO, the content of CaO is preferably 0.5 mol% or more. For ease of strengthening, 1 mol% or more is more preferable, and 3 mol% or more is more preferable. . The CaO content of the glass of the present invention is preferably 10 mol% or less, more preferably 9 mol% or less, and even more preferably 8 mol% or less in order to suppress phase separation and stabilize the glass.

本発明のガラスがMgOを含有する場合、MgOの含有量は、0.5モル%以上が好ましく、強化しやすさのためには、1モル%以上がより好ましく、3モル%以上がさらに好ましい。本発明のガラスのMgO含有量は、分相を抑制しガラスを安定化するために10モル%以下が好ましく、9モル%以下がより好ましく、8モル%以下がさらに好ましい。   When the glass of the present invention contains MgO, the content of MgO is preferably 0.5 mol% or more, and for ease of strengthening, 1 mol% or more is more preferable, and 3 mol% or more is more preferable. . The MgO content of the glass of the present invention is preferably 10 mol% or less, more preferably 9 mol% or less, and even more preferably 8 mol% or less in order to suppress phase separation and stabilize the glass.

本発明ガラスは、実質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で他の成分を含有してもよい。上記他の成分としては、例えば、ZnO、LiO、Fe、ZrO、TiO、Y、CeO等を含有してもよい。また、SO、SnO、Sb、As等の清澄剤成分や、NiO、CoO、CrO、MnO、V、SeO、AuO、AgO、CdO、CuO、等の色調調整成分を含有してもよい。The glass of the present invention consists essentially of the above components, but may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of the other components, for example, ZnO, Li 2 O, Fe 2 O 3, ZrO 2, TiO 2, Y 2 O 3, may contain CeO 2 and the like. Further, clarifier components such as SO 3 , SnO 2 , Sb 2 O 3 , As 2 O 3 , NiO, CoO, CrO, MnO, V 2 O 5 , SeO 2 , AuO, Ag 2 O, CdO, CuO, A color tone adjusting component such as the above may be contained.

次に本発明のガラスの物性について説明する。
本発明のガラスの50℃から350℃における平均熱膨張係数αは、耐熱衝撃性を高くするために、60×10−7/℃以下が好ましく、50×10−7/℃以下がより好ましい。また、本発明のガラスのαは、熱強化による表面圧縮応力が大きくなりやすい点で、20×10−7/℃以上が好ましく、30×10−7/℃以上がより好ましい。
Next, the physical properties of the glass of the present invention will be described.
The average thermal expansion coefficient α at 50 ° C. to 350 ° C. of the glass of the present invention is preferably 60 × 10 −7 / ° C. or less, more preferably 50 × 10 −7 / ° C. or less in order to increase the thermal shock resistance. Further, α of the glass of the present invention is preferably 20 × 10 −7 / ° C. or more, more preferably 30 × 10 −7 / ° C. or more, in that the surface compressive stress due to thermal strengthening tends to increase.

本発明のガラスの転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxは、熱強化による表面圧縮応力が大きくなりやすいために、200×10−7/℃以上が好ましく、250×10−7/℃以上がより好ましく、300×10−7/℃以上がさらに好ましい。本発明のガラスのαmaxは、熱強化によって生じる内部引張応力が大きくなりすぎないために1300×10−7/℃以下が好ましく、1200×10−7/℃以下より好ましく、1100×10−7/℃以下がさらに好ましい。
一般的には、50℃から350℃における平均熱膨張係数αが大きいガラスほど転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxが大きい。50℃から350℃における平均熱膨張係数αが小さく、転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxが大きいガラスは、耐熱衝撃性に優れ、かつ強化しやすい。
The maximum value α max of the thermal expansion coefficient between the transition point and the yield point of the glass of the present invention is preferably 200 × 10 −7 / ° C. or more, because the surface compressive stress due to thermal strengthening tends to increase, and is preferably 250 × 10 6. It is more preferably −7 / ° C. or higher, and further preferably 300 × 10 −7 / ° C. or higher. The α max of the glass of the present invention is preferably 1300 × 10 −7 / ° C. or less, more preferably 1200 × 10 −7 / ° C. or less, so that the internal tensile stress generated by thermal strengthening does not become too large, and 1100 × 10 −7. / ° C. or less is more preferable.
In general, the glass having a larger average thermal expansion coefficient α at 50 ° C. to 350 ° C. has a larger maximum value α max of the thermal expansion coefficient between the transition point and the yield point. A glass having a small average thermal expansion coefficient α from 50 ° C. to 350 ° C. and a large maximum value α max of the thermal expansion coefficient between the transition point and the yield point is excellent in thermal shock resistance and easy to strengthen.

本発明のガラスの粘度が10dPa・sとなる温度Tは、通常のガラス溶融方法を用いた場合のガラスの生産性を高くするために、1800℃以下が好ましく、1780℃以下がより好ましく、1750℃以下がさらに好ましく、1730℃以下が特に好ましい。本発明のガラスのTは、典型的には1600℃以上である。The temperature T 2 at which the viscosity of the glass of the present invention is 10 2 dPa · s is preferably 1800 ° C. or less, more preferably 1780 ° C. or less, in order to increase the productivity of the glass when a normal glass melting method is used. Preferably, 1750 degrees C or less is more preferable, and 1730 degrees C or less is especially preferable. The T 2 of the glass of the present invention is typically 1600 ° C. or higher.

本発明のガラスの粘度が10dPa・sとなる温度Tは、フロート法での板ガラスの成形が容易であるために、1320℃以下が好ましく、1310℃以下がより好ましく、1300℃以下がさらに好ましく、1250℃以下が特に好ましい。本発明のガラスのTは、典型的には1100℃以上である。The temperature T 4 at which the viscosity of the glass of the present invention is 10 4 dPa · s is preferably 1320 ° C. or lower, more preferably 1310 ° C. or lower, and more preferably 1300 ° C. or lower because the glass sheet is easily molded by the float process. Further preferred is 1250 ° C. or less. The T 4 of the glass of the present invention is typically 1100 ° C. or higher.

本発明のガラスの転移点は、強化処理の温度を低くできるために685℃以下であることが好ましく、650℃以下がより好ましく、620℃以下がさらに好ましい。強化処理の温度が低いと、ガラス物品の強化処理に用いる治具等の寿命が長くなり、または、安価な部材を使用することができる。また、転移点は、熱強化による表面圧縮応力が大きくなりやすいために、500℃以上が好ましく、550℃以上がより好ましく、580℃以上がさらに好ましい。
屈伏点は、転移点より高温である。屈伏点は、強化による表面圧縮応力が大きくなりやすいために、640℃以上が好ましく、660℃以上がより好ましい。また、屈伏点は、強化処理の温度を低くできるために750℃以下が好ましく、700℃以下がより好ましい。
The transition point of the glass of the present invention is preferably 685 ° C. or lower, more preferably 650 ° C. or lower, and further preferably 620 ° C. or lower because the temperature of the tempering treatment can be lowered. When the temperature of the tempering treatment is low, the lifetime of a jig or the like used for the tempering treatment of the glass article is extended, or an inexpensive member can be used. The transition point is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 550 ° C. or higher, and further preferably 580 ° C. or higher because surface compressive stress due to thermal strengthening tends to increase.
The yield point is higher than the transition point. The yield point is preferably 640 ° C. or higher and more preferably 660 ° C. or higher because the surface compressive stress due to strengthening tends to increase. Further, the yield point is preferably 750 ° C. or lower, more preferably 700 ° C. or lower because the temperature of the strengthening treatment can be lowered.

本発明のガラスは、化学的耐久性に優れている。
本発明のガラスを90℃の純水に20時間浸漬する前後の単位表面積あたりの重量減少は、0.025mg/cm以下が好ましく、0.020mg/cm以下がより好ましく、0.010mg/cm以下がさらに好ましい。
本発明のガラスを90℃において1規定の希塩酸に20時間浸漬する前後の単位表面積あたりの重量減少は、0.015mg/cm以下が好ましく、0.010mg/cm以下がより好ましく、0.008mg/cm以下がさらに好ましい。
The glass of the present invention is excellent in chemical durability.
Weight loss per unit surface area before and after immersion for 20 hours glass in pure water at 90 ° C. of the present invention is preferably from 0.025 mg / cm 2 or less, more preferably 0.020 mg / cm 2 or less, 0.010 mg / More preferably, it is cm 2 or less.
Weight loss per unit surface area before and after immersion for 20 hours in 1 N dilute hydrochloric acid in glass 90 ° C. of the present invention is preferably from 0.015 mg / cm 2 or less, more preferably 0.010 mg / cm 2 or less, 0. More preferably, it is 008 mg / cm 2 or less.

次に、本発明の強化ガラス物品について説明する。
本発明の強化ガラス物品は、本発明のガラスからなるガラス物品である。ガラス物品は、好ましくはガラス板であるが、ガラス物品は、ガラス管、ガラス容器、食器等の形態でもよい。
本発明の強化ガラス物品がガラス板である場合、ガラス板の厚さは、強度が大きくなるために、1.0mm以上が好ましく、1.4mm以上がより好ましく、1.8mm以上がさらに好ましい。一方、重量低減のためには、15mm以下が好ましく、9mm以下がより好ましく、6mm以下がさらに好ましい。
Next, the tempered glass article of the present invention will be described.
The tempered glass article of the present invention is a glass article made of the glass of the present invention. The glass article is preferably a glass plate, but the glass article may be in the form of a glass tube, a glass container, tableware or the like.
When the tempered glass article of the present invention is a glass plate, the thickness of the glass plate is preferably 1.0 mm or more, more preferably 1.4 mm or more, and even more preferably 1.8 mm or more, because the strength is increased. On the other hand, for weight reduction, 15 mm or less is preferable, 9 mm or less is more preferable, and 6 mm or less is more preferable.

本発明の強化ガラス物品の表面圧縮応力は、10MPa以上が好ましく、より好ましくは15MPa以上であり、さらに好ましくは20MPa以上である。表面圧縮応力が小さいと、強化ガラス物品が割れやすく、割れた際に生じる破片が大きくなりやすい。
本発明の強化ガラス物品の表面圧縮応力は、典型的には200MPa以下である。
本発明の強化ガラス物品、特に強化ガラス板は、乗用車、トラック、バス、鉄道、船舶、航空機等の車両の窓、ヘッドライトやテールライト、ビルや住宅の窓、ドアやショーウインドのほか、パーテーション、デスクトップ、本棚、およびショーケース等の家具や事務用品、調理器具等の家庭電化製品等に使用することができる。
The surface compressive stress of the tempered glass article of the present invention is preferably 10 MPa or more, more preferably 15 MPa or more, and further preferably 20 MPa or more. When the surface compressive stress is small, the tempered glass article is easily broken, and the fragments generated when it is broken are likely to be large.
The surface compressive stress of the tempered glass article of the present invention is typically 200 MPa or less.
The tempered glass article of the present invention, especially the tempered glass plate, is used for passenger cars, trucks, buses, railways, ships, aircraft and other vehicle windows, headlights and taillights, building and residential windows, doors and show windows, as well as partitions. It can be used for furniture such as desktops, bookshelves, and showcases, and home appliances such as office supplies and cooking utensils.

次に、本発明の強化ガラス物品の製造方法について説明する。
本発明の強化ガラス物品の製造方法では、本発明のガラス物品を転移点以上屈伏点以下の温度に加熱し、次いで加熱されたガラス物品の表面に空気を吹き付けて冷却する。
本発明の強化ガラス物品の製造方法において、ガラス物品の製造方法は、特に限定されない。ガラス物品の製造は、通常の方法で、ガラス原料を溶融し、成形し、徐冷して行うことができる。ガラス物品がガラス板である場合、ガラス物品は、フロート法、フュージョン法、ダウンドロー法、およびロールアウト法等の任意の方法で製造することがきる。フロート法は、1.3mm以上の板ガラスを大面積で大量生産することが容易であり、かつ板厚偏差を小さくしやすい。板厚偏差が小さいガラス板は、均一に強化することができるので好ましい。
Next, the manufacturing method of the tempered glass article of this invention is demonstrated.
In the method for producing a tempered glass article of the present invention, the glass article of the present invention is heated to a temperature not lower than the transition point and not higher than the yield point, and then cooled by blowing air onto the surface of the heated glass article.
In the manufacturing method of the tempered glass article of the present invention, the manufacturing method of the glass article is not particularly limited. The production of the glass article can be performed by melting, forming, and slowly cooling the glass raw material by a usual method. When the glass article is a glass plate, the glass article can be produced by any method such as a float method, a fusion method, a downdraw method, and a rollout method. The float method is easy to mass-produce plate glass of 1.3 mm or more in a large area, and easily reduces the plate thickness deviation. A glass plate having a small thickness deviation is preferable because it can be strengthened uniformly.

本発明の強化ガラス物品の製造方法では、強化処理のために、ガラス物品をその転移点以上屈伏点以下の温度に加熱する。強化処理の温度が転移点未満であると強化が困難であり、屈伏点超であるとガラス物品が変形するおそれがある。強化処理の温度は、通常の風冷強化装置を利用しやすい点で640〜690℃が好ましく、650〜680℃がより好ましい。
強化処理の温度からの冷却は、ガラス物品の表面に空気を吹きつける方法で行う。例えば、ガラス物品がガラス板である場合、加熱されたガラス板の表面に両側から空気を吹き付けて冷却することにより強化ガラス板を得ることができる。冷却に用いる空気の風圧は、一般的な風冷強化装置で与えられかつ有効に表面圧縮応力を付与できるので、30kPa以下が好ましく、25kPa以下がより好ましい。風圧は、表面圧縮応力を充分に付与するためには、15kPa以上が好ましく、20kPa以上がより好ましい。風冷強化装置としては、従来から用いられている一般的な風冷強化装置を用いることができる。
In the method for producing a tempered glass article of the present invention, the glass article is heated to a temperature not lower than its transition point and not higher than a yield point for the tempering treatment. If the temperature of the strengthening treatment is lower than the transition point, it is difficult to strengthen, and if it exceeds the yield point, the glass article may be deformed. The temperature of the tempering treatment is preferably 640 to 690 ° C., more preferably 650 to 680 ° C. in terms of easy use of a normal air-cooling strengthening device.
Cooling from the temperature of the tempering treatment is performed by blowing air onto the surface of the glass article. For example, when the glass article is a glass plate, a tempered glass plate can be obtained by blowing air from both sides to the surface of the heated glass plate and cooling it. The wind pressure of the air used for cooling is preferably 30 kPa or less, and more preferably 25 kPa or less, because it is given by a general wind-cooling strengthening apparatus and can effectively impart surface compressive stress. The wind pressure is preferably 15 kPa or more, and more preferably 20 kPa or more in order to sufficiently apply the surface compressive stress. As the air-cooling strengthening device, a general air-cooling strengthening device that has been conventionally used can be used.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
<強化用ガラス組成物の製造>
表1にモル%で示す組成となるように、ガラス500g分のガラス原料を秤量および混合した。得られた混合物を白金るつぼに入れ、1650℃で1時間溶融した。得られた溶融ガラスを型に流し込み、型ごと水に浸して15mm以下の破片に砕いた。次いでこの破片を再び白金るつぼに入れて1650℃で2時間溶融した後、型の上に流しだした。
得られたガラスを、転移点より約30℃高い温度に1時間保持した後、毎分1℃の冷却速度で室温までゆっくり冷却し、徐冷ガラスを得た。例1〜3は実施例であり、例4〜6は比較例である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited to these Examples.
<Manufacture of glass composition for strengthening>
The glass raw material for 500 g of glass was weighed and mixed so as to have the composition shown in mol% in Table 1. The resulting mixture was placed in a platinum crucible and melted at 1650 ° C. for 1 hour. The obtained molten glass was poured into a mold, immersed in water together with the mold, and crushed into pieces of 15 mm or less. Next, this piece was put again in a platinum crucible and melted at 1650 ° C. for 2 hours, and then poured out onto a mold.
The obtained glass was held at a temperature about 30 ° C. higher than the transition point for 1 hour, and then slowly cooled to room temperature at a cooling rate of 1 ° C. per minute to obtain slowly cooled glass. Examples 1 to 3 are examples, and examples 4 to 6 are comparative examples.

<評価>
徐冷ガラスを加工して、直径5mm、長さ20mmのガラス棒を作製した。熱膨張計(ブルカー・エイエックスエス社製、TD5010SA)を用い、ガラス棒に10gの加重を加えて5℃/分の昇温速度で線膨張曲線を測定し、転移点(単位:℃)、屈伏点(単位:℃)、50℃から350℃における平均熱膨張係数α(単位:×10−7/℃)および転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmax(単位:×10−7/℃)を求めた。
ガラスの高温粘性は、型の上にガラスを流しだしたときにガラスが自重で広がる大きさが大きいほど高温粘性が低いと判断し、高温粘性を低いものから順にA、B、C、Dの4段階で相対的に評価した。
例1〜5について、回転粘度計を用いてガラスの粘度を測定し、粘度が10dPa・sとなる温度T(単位:℃)および粘度が10dPa・sとなる温度T(単位:℃)を求めた。
例1、4、5については、得られた徐冷ガラスから、直径が20mm、厚さが5mmで、全面が鏡面であるガラス円板を作製し、以下の方法で強化しやすさを評価した。
まず、円板圧縮法により光弾性定数を求めた。次いで、ガラス円板を1個ずつ白金るつぼ内に白金製のワイヤーを用いて吊るし、転移点より125℃高い温度にて10分間保持した。この際使用した白金るつぼは直径約6cm、高さ約10cmの筒状であり、ガラス円板はるつぼ内部のほぼ中心に位置するようにした。加熱後、ガラス円板をるつぼごと取り出し、大気中でるつぼごと冷却することにより、ガラス円板を急冷した。急冷されたガラス円板のレターデーションを歪検査機(東芝社製)により測定し、レターデーション値を光弾性定数で除して、発生した表面圧縮応力(単位:MPa)を求めた。
耐水性は、徐冷ガラスから30mm×30mm、厚さ1.8mmで、全面が鏡面であるガラス板を作製し、90℃の純水に20時間浸漬した前後の重量減少量をガラス板の表面積で除した値(単位:mg/cm)で評価した。
耐酸性は、同様のガラス板を濃度1モル/リットルの希塩酸に90℃で20時間浸漬した前後の重量減少量をガラス板の表面積で除した値(単位:mg/cm)で評価した。
得られた結果を表1に示す。
<Evaluation>
The annealed glass was processed to produce a glass rod having a diameter of 5 mm and a length of 20 mm. Using a thermal dilatometer (manufactured by Bruker AXS, TD5010SA), applying a weight of 10 g to a glass rod, measuring a linear expansion curve at a heating rate of 5 ° C / min, a transition point (unit: ° C), The yield point (unit: ° C.), the average coefficient of thermal expansion α (unit: x 10 −7 / ° C.) from 50 ° C. to 350 ° C., and the maximum value α max of the thermal expansion coefficient between the transition point and the yield point (unit: x 10 −7 / ° C.).
The high temperature viscosity of glass is determined to be that the higher the glass spreads under its own weight when the glass is poured onto the mold, the lower the high temperature viscosity. Relative evaluation was made in 4 stages.
For Examples 1-5, using a rotary viscometer measuring the viscosity of the glass, the temperature T 2 (unit: ° C.) at which the viscosity becomes 10 2 dPa · s temperature T 4 which and a viscosity of 10 4 dPa · s ( Unit: ° C) was determined.
For Examples 1, 4, and 5, a glass disc having a diameter of 20 mm, a thickness of 5 mm, and a mirror surface was prepared from the obtained slowly cooled glass, and the ease of strengthening was evaluated by the following method. .
First, the photoelastic constant was determined by a disk compression method. Subsequently, the glass disks were suspended one by one in a platinum crucible using a platinum wire and held at a temperature 125 ° C. higher than the transition point for 10 minutes. The platinum crucible used at this time was a cylinder having a diameter of about 6 cm and a height of about 10 cm, and the glass disk was positioned substantially at the center inside the crucible. After heating, the glass disk was taken out together with the crucible, and the glass disk was quenched by cooling the crucible in the air. The retardation of the rapidly cooled glass disk was measured with a strain inspection machine (manufactured by Toshiba), and the retardation value was divided by the photoelastic constant to determine the generated surface compressive stress (unit: MPa).
The water resistance is 30 mm × 30 mm from a slow-cooled glass, the thickness is 1.8 mm, and the entire surface is a mirror surface. The weight loss before and after being immersed in pure water at 90 ° C. for 20 hours is the surface area of the glass plate. The value divided by (unit: mg / cm 2 ) was evaluated.
The acid resistance was evaluated by a value (unit: mg / cm 2 ) obtained by dividing the weight loss before and after immersing a similar glass plate in dilute hydrochloric acid having a concentration of 1 mol / liter at 90 ° C. for 20 hours by the surface area of the glass plate.
The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2015111524
Figure 2015111524

例4は、耐熱衝撃性および化学的耐久性に優れたガラスとして従来から利用されているガラス組成物の例である。例4と例1〜3を比較すると、例4は(b/m)が大きく、転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxが小さいために強化しにくく、熱強化による表面圧縮応力が小さい。また、T2が高く、高温での流動性が劣る。
例5は、熱強化用ガラスとして従来から利用されているガラス組成物の例である。例5と例1〜3を比較すると、Bを含有しない例5は、50℃から350℃における平均熱膨張係数αが大きく、耐熱衝撃性が不充分である。また、耐水性と耐酸性が劣っている。
例6は、例1〜3と比較するとSiO含有量および(s+2a)が小さく、耐水性と耐酸性が劣っている。
Example 4 is an example of a glass composition conventionally used as a glass excellent in thermal shock resistance and chemical durability. Comparing Example 4 and Examples 1 to 3, Example 4 has a large (b / m), and the maximum value α max of the thermal expansion coefficient between the transition point and the yield point is small, so that it is difficult to reinforce, and the surface due to heat strengthening Small compressive stress. Moreover, T2 is high and the fluidity | liquidity at high temperature is inferior.
Example 5 is an example of a glass composition conventionally used as a glass for heat strengthening. Comparing Example 5 and Examples 1 to 3 , Example 5 containing no B 2 O 3 has a large average thermal expansion coefficient α at 50 ° C. to 350 ° C. and insufficient thermal shock resistance. Moreover, water resistance and acid resistance are inferior.
In Example 6, compared with Examples 1 to 3, the SiO 2 content and (s + 2a) are small, and the water resistance and acid resistance are inferior.

本発明の強化用ガラス組成物により、耐熱衝撃性と化学的耐久性に優れた強化ガラス物品が得られる。本発明の強化ガラス物品は、強化処理されたガラス物品は、乗用車、トラック、バス、鉄道、船舶、航空機等の車両用の強化ガラス板として、建築用窓用の強化ガラス板として、また各種家具類や家庭電化製品等の強化ガラス板として、有用である。
なお、2014年1月24日に出願された日本特許出願2014−011442号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
The tempered glass composition excellent in thermal shock resistance and chemical durability can be obtained by the tempered glass composition of the present invention. The tempered glass article of the present invention includes a tempered glass article, a tempered glass plate for vehicles such as passenger cars, trucks, buses, railways, ships, and aircrafts, a tempered glass plate for architectural windows, and various furniture. It is useful as a tempered glass plate for products and household appliances.
The entire contents of the specification, claims, drawings, and abstract of Japanese Patent Application No. 2014-011442 filed on January 24, 2014 are incorporated herein as the disclosure of the present invention. .

Claims (10)

酸化物基準のモル%表示で、SiOを80.5〜94モル%、Alを0〜5モル%、Bを3〜17モル%、RO(ただし、Rは、NaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、
SiO含有量(s)とAl含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、
のモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2である、強化用ガラス組成物。
Represented by mol% based on oxides, the SiO 2 from 80.5 to 94 mol%, the Al 2 O 3 0 to 5 mol%, the B 2 O 3 3 to 17 mol%, R 2 O (wherein, R is 1 or more selected from the group consisting of Na and K.) 3 to 16 mol%,
The sum (s + 2a) of SiO 2 content (s) and twice Al 2 O 3 content (a) is 83 to 94 mol%,
B 2 ratio of O 3 molar number (b) and the number of moles of non-bridging oxygen (m) (b / m) is 0.5 to 2, reinforced glass composition.
酸化物基準のモル%表示によるBの含有量bとROの含有量rの比(b/r)が、0.5〜2.0である、請求項1に記載の強化用ガラス組成物。The strengthening according to claim 1, wherein the ratio (b / r) of the content b of B 2 O 3 and the content r of R 2 O (b / r) expressed in mol% on the oxide basis is 0.5 to 2.0. Glass composition. 前記強化用ガラス組成物の50℃から350℃における平均熱膨張係数αが60×10−7/℃以下である、請求項1または2に記載の強化用ガラス組成物。The glass composition for reinforcement | strengthening of Claim 1 or 2 whose average thermal expansion coefficient (alpha) in 50 to 350 degreeC of the said glass composition for reinforcement | strengthening is 60x10 < -7 > / degrees C or less. 前記強化用ガラス組成物の転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxが200×10−7/℃以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の強化用ガラス組成物。The maximum value α max of the coefficient of thermal expansion between the transition point and the yield point of the glass composition for strengthening is 200 × 10 −7 / ° C. or more, for strengthening according to claim 1. Glass composition. 前記強化用ガラス組成物の転移点が500〜685℃である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の強化用ガラス組成物。   The glass composition for reinforcement | strengthening of any one of Claims 1-4 whose transition point of the said glass composition for reinforcement | strengthening is 500-685 degreeC. 前記強化用ガラス組成物は、粘度が10dPa・sとなる温度Tが1800℃以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の強化用ガラス組成物。The reinforcing glass composition has a viscosity 10 2 dPa · s and comprising temperature T 2 is 1800 ° C. or less, reinforced glass composition according to any one of claims 1 to 5. 酸化物基準のモル%表示で、SiOを80.5〜94モル%、Alを0〜5モル%、Bを3〜17モル%、RO(ただしRはNaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、
SiO含有量(s)とAl含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、
のモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2である、強化ガラス物品。
Represented by mol% based on oxides, the SiO 2 from 80.5 to 94 mol%, the Al 2 O 3 0 to 5 mol%, B 2 O 3 and 3 to 17 mol%, R 2 O (wherein R is Na And at least one selected from the group consisting of K.) 3-16 mol%,
The sum (s + 2a) of SiO 2 content (s) and twice Al 2 O 3 content (a) is 83 to 94 mol%,
A tempered glass article, wherein the ratio (b / m) of the number of moles of B 2 O 3 (b) to the number of moles of non-crosslinked oxygen (m) is 0.5-2.
表面圧縮応力が10MPa以上である、請求項7に記載の強化ガラス物品。   The tempered glass article according to claim 7 whose surface compressive stress is 10 or more MPa. 前記強化ガラス物品の50℃から350℃における平均熱膨張係数αが60×10−7/℃以下である、請求項7または8に記載の強化ガラス物品。The tempered glass article according to claim 7 or 8, wherein the tempered glass article has an average coefficient of thermal expansion α at 50 ° C to 350 ° C of 60 × 10 -7 / ° C or less. 酸化物基準のモル%表示で、SiOを80.5〜94モル%、Alを0〜5モル%、Bを3〜17モル%、RO(ただし、Rは、NaおよびKからなる群から選ばれる一種以上を示す。)を3〜16モル%含有し、
SiO含有量(s)とAl含有量(a)の2倍との合計(s+2a)が83〜94モル%であり、
のモル数(b)と非架橋酸素のモル数(m)の比(b/m)が0.5〜2であるガラス物品を転移点以上、屈伏点以下の温度に加熱し、
次いで加熱されたガラス物品の表面に空気を吹き付けて冷却する、強化ガラス物品の製造方法。
Represented by mol% based on oxides, the SiO 2 from 80.5 to 94 mol%, the Al 2 O 3 0 to 5 mol%, the B 2 O 3 3 to 17 mol%, R 2 O (wherein, R is 1 or more selected from the group consisting of Na and K.) 3 to 16 mol%,
The sum (s + 2a) of SiO 2 content (s) and twice Al 2 O 3 content (a) is 83 to 94 mol%,
A glass article in which the ratio (b / m) of the number of moles of B 2 O 3 (b) to the number of moles of non-crosslinked oxygen (m) (b / m) is 0.5 to 2 is heated to a temperature not lower than the transition point and not higher than the yield point. ,
Next, a method for producing a tempered glass article, wherein air is blown onto the surface of the heated glass article to cool it.
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