JPWO2020075708A1 - 強化ガラスおよび強化ガラスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る強化ガラス1は、イオン交換により化学強化された板状の化学強化ガラスであり、圧縮応力層2と、引張応力層3と、を備える。強化ガラス1の厚さTは任意に定めてよいが、好ましくは2.0mm以下、より好ましくは1.8mm以下、1.6mm以下、1.4mm以下、1.2mm以下、1.0mm以下、0.9mm以下、0.85mm以下、更に好ましくは0.8mm以下で、好ましくは0.03mm以上、0.05mm以上、0.1mm以上、0.15mm以上、0.2mm以上、0.25mm以上、0.3mm以上、0.35mm以上、0.4mm以上、0.45mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上、更に好ましくは0.65mm以上である。
上記の第1実施形態では、3回のイオン交換処理により強化ガラス1を得る方法を例示したが、第二実施形態では、2回のイオン交換処理により強化ガラス1を得る方法を例示する。詳細には、本実施形態に係る強化ガラスの製造方法では、図4に示すように、第1イオン交換工程T1、第2イオン交換工程T2を順に実施する。なお、図面は省略するが、以下では、各工程T1〜T2で使用される溶融塩やアルカリ金属イオンにも、これらを区別するために符号を付す。
2 圧縮応力層
3 引張応力層
10 擬似筐体
20 ガラス試料(強化ガラス)
30 サンドペーパー
40 定盤
50 光学粘着フィルム
60 ビニールテープ片
Claims (25)
- 表面および厚さTを有する強化ガラスであって、
圧縮応力を正の数、引張応力を負の数として表面から深さ方向に応力を測定して得られる応力プロファイルが、
前記表面において圧縮応力が最大値となる第1ピークと、
前記第1ピークから深さ方向に漸減して応力が極小値となる第1ボトムと、
前記第1ボトムから深さ方向に漸増して圧縮応力が極大値となる第2ピークと、
前記第2ピークから深さ方向に漸減して引張応力が最小値となる第2ボトムと、を備え、
前記第1ピークにおける圧縮応力が500MPa以上であり、
前記第2ピークにおける圧縮応力が15MPa〜250MPaであり、
前記第2ピークが厚さTの4%〜20%の深さに存在することを特徴とする強化ガラス。 - 前記応力プロファイルは、前記第2ピークと前記第2ボトムとの間において応力がゼロとなる応力ゼロ点を有し、
前記応力ゼロ点が前記表面から前記厚さTの10%〜35%の深さに存在することを特徴とする請求項1に記載の強化ガラス。 - 前記第1ボトムにおける応力が、−50MPa〜+100MPaであることを特徴とする請求項1又は2に記載の強化ガラス。
- 前記第1ボトムにおける応力が、0MPa以上+65MPa以下であることを特徴とする請求項3に記載の強化ガラス。
- 前記第1ボトムにおける応力が、−30MPa以上0MPa未満であることを特徴とする請求項3に記載の強化ガラス。
- 前記第1ボトムが、前記表面から前記厚さTの0.5%〜12%の深さに存在することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の強化ガラス。
- 前記第1ボトムから前記第2ピークまでの深さ方向の距離が、前記厚さTの3%以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の強化ガラス。
- 前記第1ピークにおける圧縮応力が700MPa以上であり、
前記第2ピークが表面から厚さTの7.3%以深に存在することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の強化ガラス。 - 前記厚さTが0.3mm〜0.9mmであり、
主表面および端面に前記応力プロファイルを有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の強化ガラス。 - 前記厚さTが0.45mm以上0.85mm以下の範囲内であり、
前記第1ピークにおける圧縮応力が700MPa以上850MPa以下の範囲内であり、
前記第2ピークにおける圧縮応力が20MPa以上80MPa以下の範囲内であり、
前記第2ピークが表面から厚さTの7.3%以上20%以下の深さの範囲内に存在し、 前記応力プロファイルは、前記第2ピークと前記第2ボトムとの間において応力がゼロとなる応力ゼロ点を有し、
前記応力ゼロ点が前記表面から前記厚さTの17%以上25%以下の深さの範囲内に存在し、
引張応力の最大絶対値が40MPa以上60MPa以下の範囲内である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の強化ガラス板。 - ガラス組成として、質量%で、SiO2 40〜70%、Al2O3 10〜30%、B2O3 0〜10%、Li2O 2〜11%、Na2O 5〜25%、K2O 0〜10%、MgO 0〜6%、ZnO 0〜10%、P2O5 0〜20%を含有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の強化ガラス板。
- 第1アルカリ金属イオンを含む強化用ガラスにイオン交換処理を施して、強化ガラスを得る強化ガラスの製造方法であって、
前記強化用ガラスに、前記第1アルカリ金属イオンよりイオン半径の大きな第2アルカリ金属イオンを含む第1溶融塩を接触させ、前記第2アルカリ金属イオンを前記強化用ガラスに導入する第1イオン交換工程と、
前記第1イオン交換工程の後、前記強化用ガラスに前記第1アルカリ金属イオンを含む第2溶融塩を接触させ、前記第2アルカリ金属イオンの少なくとも一部を前記強化用ガラスから離脱させる第2イオン交換工程と、
前記第2イオン交換工程の後、前記強化用ガラスに前記第2アルカリ金属イオンを含む第3溶融塩を接触させ、前記第2アルカリ金属イオンを前記強化用ガラスに導入する第3イオン交換工程と、を備えることを特徴とする強化ガラスの製造方法。 - 前記第1イオン交換工程において、前記強化用ガラスの表面から厚さTの10.5%以上の深さまで前記第2アルカリ金属イオンを導入し、
前記第2イオン交換工程において、前記強化用ガラスの表面から厚さTの10%より浅い領域までの前記第2アルカリ金属イオンの少なくとも一部を離脱させ、
前記第3イオン交換工程において、前記強化用ガラスの表面から厚さTの7%より浅い領域まで前記第2アルカリ金属イオンを導入することを特徴とする請求項12に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1アルカリ金属イオンがNaイオンであり、
前記第2アルカリ金属イオンがKイオンであり、
前記第1溶融塩は、KNO3を含み、
前記第2溶融塩は、NaNO3を含み、
前記第3溶融塩は、KNO3を含むことを特徴とする請求項12又は13に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1アルカリ金属イオンがNaイオンであり、
前記第2アルカリ金属イオンがKイオンであり、
前記第1溶融塩は、NaNO3およびKNO3のうち、少なくともKNO3を含み、
前記第2溶融塩は、NaNO3およびKNO3のうち、少なくともNaNO3を含み、
前記第1溶融塩は、KNO3濃度がNaNO3濃度よりも高く、
前記第2溶融塩は、NaNO3濃度がKNO3濃度よりも高いことを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1溶融塩に占めるKNO3の濃度が、50質量%以上であり、
前記第1溶融塩に占めるNaNO3の濃度が、50質量%未満であり、
前記第2溶融塩に占めるNaNO3の濃度が、60質量%以上であり、
前記第2溶融塩に占めるKNO3の濃度が、40質量%以下であり、
前記第3溶融塩に占めるKNO3の濃度が、前記第1溶融塩に占めるKNO3濃度より
も高く、
前記第1イオン交換工程のイオン交換処理温度は、420〜500℃であり、
前記第2イオン交換工程のイオン交換処理温度は、420〜500℃であり、
前記第3イオン交換工程のイオン交換処理温度は、第1イオン交換工程のイオン交換処理温度よりも10℃以上低く、
前記第1イオン交換工程のイオン交換処理時間は、2〜40時間であり、
前記第2イオン交換工程のイオン交換処理時間は、2〜40時間であり、
前記第3イオン交換工程のイオン交換処理時間は、前記第1イオン交換工程および前記第2イオン交換工程のそれぞれのイオン交換処理時間よりも短いことを特徴とする請求項15に記載の強化ガラスの製造方法。 - 第1アルカリ金属イオンを含む強化用ガラスにイオン交換処理を施して、強化ガラスを得る強化ガラスの製造方法であって、
前記強化用ガラスに、前記第1アルカリ金属イオンよりイオン半径の大きな第2アルカリ金属イオンを含む第1溶融塩を接触させ、前記強化用ガラスに前記第2アルカリ金属イオンを導入する第1イオン交換工程と、
前記第1イオン交換工程の後、前記強化用ガラスに前記第2アルカリ金属イオンよりもイオン半径の大きな第3アルカリ金属イオンと、前記第1アルカリ金属イオンと、を含む第2溶融塩を接触させ、前記第2アルカリ金属イオンの少なくとも一部を前記強化用ガラスから離脱させるとともに、前記第3アルカリ金属イオンを前記強化用ガラスに導入する第2イオン交換工程と、を備えることを特徴とする強化ガラスの製造方法。 - 前記第2イオン交換工程において、前記強化用ガラスの表面から厚さTの7%より浅い領域まで前記第3アルカリ金属イオンを導入することを特徴とする請求項17に記載の強化ガラスの製造方法。
- 前記強化用ガラスが、前記第2アルカリ金属イオンをさらに含むことを特徴とする請求項17又は18に記載の強化ガラスの製造方法。
- 前記第1アルカリ金属イオンがLiイオンであり、
前記第2アルカリ金属イオンがNaイオンであり、
前記第3アルカリ金属イオンがKイオンであり、
前記第2溶融塩に含まれるLiイオン濃度が100質量ppm以上であることを特徴とする請求項17〜19のいずれか1項に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1溶融塩は、NaNO3を含み、
前記第2溶融塩は、LiNO3およびKNO3を含むことを特徴とする請求項17〜20のいずれか1項に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1アルカリ金属イオンがLiイオンであり、
前記第2アルカリ金属イオンがNaイオンであり、
前記第3アルカリ金属イオンがKイオンであり、
前記第1溶融塩は、NaNO3およびKNO3のうち、少なくともNaNO3を含み、
前記第1溶融塩は、NaNO3濃度がKNO3濃度よりも高く、
前記第2溶融塩は、LiNO3およびKNO3を含み、
前記第2溶融塩は、LiNO3濃度がKNO3濃度よりも低いことを特徴とする請求項17〜21のいずれか1項に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1溶融塩に占めるNaNO3の濃度が、50質量%以上であり、
前記第1溶融塩に占めるKNO3の濃度が、50質量%未満であり、
前記第2溶融塩に占めるLiNO3の濃度が、0.5〜5質量%であり、
前記第2溶融塩に占めるKNO3の濃度が、95〜99.5質量%であり、
前記第1イオン交換工程のイオン交換処理温度は、350〜480℃であり、
前記第2イオン交換工程のイオン交換処理温度は、350〜480℃であり、
前記第1イオン交換工程のイオン交換処理時間は、1〜20時間であり、
前記第2イオン交換工程のイオン交換処理時間は、前記第1イオン交換工程のイオン交換処理時間よりも短いことを特徴とする請求項22に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1イオン交換工程において、前記強化用ガラスの表面から厚さTの10%より深い領域まで前記第2アルカリ金属イオンを導入し、
前記第2イオン交換工程において、前記強化用ガラスの表面から厚さTの10%より浅い領域における前記第2アルカリ金属イオンの少なくとも一部を離脱させることを特徴とする請求項17〜23のいずれか1項に記載の強化ガラスの製造方法。 - 前記第1溶融塩は、前記第2アルカリ金属イオンおよび前記第3アルカリ金属イオンを含むことを特徴とする請求項17〜24のいずれか1項に記載の強化ガラスの製造方法。
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