WO2012099055A1 - 強化ガラス及び強化ガラス板 - Google Patents

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WO2012099055A1
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glass
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隆 村田
誉子 東條
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日本電気硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a tempered glass and a tempered glass plate, and relates to a tempered glass and a tempered glass plate suitable for a glass substrate of a mobile phone, a digital camera, a PDA (portable terminal), a solar cell or the like, or a display (particularly a touch panel display).
  • a mobile phone a digital camera, a PDA (portable terminal), a solar cell or the like, or a display (particularly a touch panel display).
  • Devices such as mobile phones, digital cameras, PDAs, touch panel displays, large televisions, and non-contact power supply lamps are becoming increasingly popular.
  • Devices such as LCDs and PDPs used in these display units have begun to spread around 2000, and now have already occupied 90% or more of the display market.
  • the display In the multi-view 3D display, if the number of pixels on the screen is the same, there is a problem that the resolution of 3D display decreases as the number of viewpoints increases. Under these circumstances, in order to improve the resolution of 3D display, the display is required to have a higher resolution, and with this request, the specifications regarding minute bubbles, defects, etc. in the glass have been tightened. Direction.
  • tempered glass is used to protect the display section.
  • the tempered glass for this application is required to have characteristics such as (1) having high mechanical strength, (2) being inexpensive and capable of being supplied in large quantities (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
  • the present invention has a technical problem of creating a tempered glass having a high mechanical strength while being able to use a glass substrate for LCD and PDP as a cullet.
  • the present inventors have found that the defects present in the protective member of the display have a smaller influence on the display performance than the defects present in the glass substrate for display, and the glass of tempered glass.
  • the tempered glass of the present invention is a tempered glass having a compressive stress layer on the surface, and the glass composition is SiO 2 50 to 75%, Al 2 O 3 5 to 20%, B 2 O 3 in mass%.
  • the tempered glass of the present invention has a glass composition of 50% by mass to SiO 2 50 to 70%, Al 2 O 3 7 to 20%, B 2 O 3 0 to 5%, Na 2 O 8 to 20%. %, K 2 O 1-10%, MgO 1.5-12%, SrO + BaO 0.001-3%, and the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 0.4-1.4. Is preferred.
  • the tempered glass of the present invention has a glass composition, in mass%, SiO 2 50 ⁇ 70% , Al 2 O 3 7 ⁇ 18%, B 2 O 3 0 ⁇ 3%, Na 2 O 10 ⁇ 17 %, K 2 O 2 to 9%, MgO 1.5 to 10%, SrO + BaO 0.001 to 3%, and the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 0.5 to 1.4. Is preferred.
  • the tempered glass of the present invention has a glass composition, in mass%, SiO 2 50 ⁇ 70% , Al 2 O 3 8 ⁇ 17%, B 2 O 3 0 ⁇ 1.5%, Na 2 O 11 16%, K 2 O 3-8%, MgO 1.8-9%, SrO + BaO 0.001-1%, and the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 0.5-0.9. Preferably there is.
  • the tempered glass of the present invention has a glass composition of 50% by mass to SiO 2 50 to 65%, Al 2 O 3 8 to 15%, B 2 O 3 0 to 1%, Na 2 O 12 to 15 as a glass composition. %, K 2 O 4-7%, MgO 1.8-5%, SrO + BaO 0.001-0.5%, and the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 0.5-0.8. Preferably there is.
  • the tempered glass of the present invention does not substantially contain As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , and PbO.
  • “substantially does not contain As 2 O 3 ” means that it does not actively add As 2 O 3 as a glass component, but allows it to be mixed as an impurity. Specifically, It means that the content of As 2 O 3 is less than 0.05% by mass.
  • “substantially free of Sb 2 O 3”, but not added actively Sb 2 O 3 as a glass component a purpose to allow the case to be mixed as an impurity, specifically, Sb 2 O The content of 3 is less than 0.05% by mass.
  • “Substantially no PbO” means that although PbO is not actively added as a glass component, it is allowed to be mixed as an impurity. Specifically, the PbO content is 0.05 mass. It means less than%.
  • the tempered glass of the present invention preferably has a SnO 2 + SO 3 + Cl content of 100 to 3000 ppm (mass).
  • SnO 2 + SO 3 + Cl is the total amount of SnO 2 , SO 3 , and Cl.
  • the tempered glass of the present invention preferably has a compressive stress layer having a compressive stress value of 200 MPa or more and a compressive stress layer having a thickness (depth) of 10 ⁇ m or more.
  • the “compressive stress value of the compressive stress layer” and the “thickness of the compressive stress layer” are observed when the sample is observed using a surface stress meter (for example, FSM-6000 manufactured by Toshiba Corporation). A value calculated from the number of interference fringes and their intervals.
  • the tempered glass of the present invention preferably has a liquidus temperature of 1075 ° C. or lower.
  • the “liquid phase temperature” means that the glass powder that passes through the standard sieve 30 mesh (sieve opening 500 ⁇ m) and remains on the 50 mesh (mesh opening 300 ⁇ m) is placed in a platinum boat and placed in a temperature gradient furnace. It refers to the temperature at which crystals precipitate after holding for a period of time.
  • the tempered glass of the present invention preferably has a liquidus viscosity of 10 4.0 dPa ⁇ s or more.
  • liquid phase viscosity refers to a value obtained by measuring the viscosity of glass at the liquid phase temperature by a platinum ball pulling method.
  • the tempered glass of the present invention it is preferable that the temperature at 10 4.0 dPa ⁇ s is 1250 ° C. or less.
  • temperature at 10 4.0 dPa ⁇ s refers to a value measured by a platinum ball pulling method.
  • the tempered glass of the present invention preferably has a temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s of 1600 ° C. or lower.
  • temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s refers to a value measured by a platinum ball pulling method.
  • the tempered glass of the present invention preferably has a density of 2.6 g / cm 3 or less.
  • the “density” can be measured by a known Archimedes method.
  • the tempered glass sheet of the present invention is characterized by comprising any of the above tempered glass.
  • the tempered glass sheet of the present invention is preferably formed by a float process.
  • the tempered glass plate of the present invention is preferably used for a touch panel display.
  • the tempered glass plate of the present invention is preferably used for a cover glass of a mobile phone.
  • the tempered glass plate of the present invention is preferably used for a cover glass of a solar cell.
  • the tempered glass plate of the present invention is preferably used as a protective member for a display.
  • a twenty-tempered glass plate of the present invention has a glass composition, in mass%, SiO 2 50 ⁇ 70% , Al 2 O 3 7 ⁇ 20%, B 2 O 3 0 ⁇ 5%, Na 2 O 8 Containing 20 to 20%, K 2 O 1 to 10%, MgO 1.5 to 12%, SrO + BaO 0.001 to 3%, SnO 2 + SO 3 + Cl 100 to 3000 ppm, and mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) Is 0.4 to 1.4, the length is 500 mm or more, the width is 500 mm or more, the thickness is 1.5 mm or less, the Young's modulus is 65 GPa or more, the compressive stress value of the compressive stress layer is 400 MPa or more, and the thickness of the compressive stress layer is It is 30 ⁇ m or more.
  • the “Young's modulus” can be measured by a known resonance method or the like.
  • the twenty-first, the reinforcing glass of the present invention as a glass composition, in mass%, SiO 2 50 ⁇ 75% , Al 2 O 3 5 ⁇ 20%, B 2 O 3 0 ⁇ 8%, Na 2 O 5 to 20%, K 2 O 0.1 to 10%, MgO 0.1 to 15%, SrO + BaO 0.001 to 5%, and the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 0.3 to 1 .5.
  • the tempered glass of the present invention is less likely to generate fine bubbles and defects in the tempered glass and can secure a sufficient mechanical strength even when a glass substrate for LCD or PDP is used as a cullet.
  • the tempered glass according to the embodiment of the present invention has a compressive stress layer on the surface, and has a glass composition of 50% to 75% SiO 2 , 5 to 20% Al 2 O 3 , and B 2 O 3 0 to 0% by mass. 8%, Na 2 O 5-20%, K 2 O 0.1-10%, MgO 0.1-15%, SrO + BaO 0.001-5%, mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) Is 0.3 to 1.5.
  • % display points out mass%.
  • the tempered glass of this embodiment is produced by a chemical strengthening method.
  • the chemical strengthening method is a method in which alkali ions having a large ion radius are introduced into the surface of glass by ion exchange treatment at a temperature below the strain point of the glass. If the compressive stress layer is formed by the chemical strengthening method, the compressive stress layer can be properly formed even when the glass is thin, and even if the tempered glass is cut after forming the compressive stress layer, the air cooling strengthening method is used. The tempered glass does not break easily like the physical tempering method.
  • the glass substrate for LCD and PDP contains components such as SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , alkali metal oxide, and alkaline earth metal oxide in the glass composition.
  • a glass substrate for LCD contains 1 to 8% by mass of SrO + BaO in the glass composition.
  • SrO and BaO are mixed in the glass composition, and the ion exchange performance of the tempered glass may be lowered. Therefore, in order to promote recycling of glass substrates for LCD and PDP, it is necessary to design the composition so that excellent ion exchange performance is exhibited even when SrO and BaO are added. Since the glass composition range is regulated as described above, the tempered glass of this embodiment has good ion exchange performance even when SrO and BaO are added to the glass composition.
  • SiO 2 is a component that forms a network of glass.
  • the content of SiO 2 is 50 to 75%, preferably 50 to 70%, 50 to 68%, 50 to 65%, particularly 55 to 65%. If the content of SiO 2 is too small, vitrification becomes difficult, and the thermal expansion coefficient becomes too high, so that the thermal shock resistance tends to decrease. On the other hand, if the content of SiO 2 is too large, the meltability and moldability tend to be lowered, and the thermal expansion coefficient becomes too low to make it difficult to match the thermal expansion coefficient of the surrounding materials.
  • Al 2 O 3 is a component that improves ion exchange performance, and is a component that increases the strain point and Young's modulus.
  • the content of Al 2 O 3 is 5 to 20%.
  • the preferable lower limit range of Al 2 O 3 is 6% or more, 7% or more, 8% or more, 9% or more, 10% or more, particularly 12% or more.
  • the content of Al 2 O 3 is too large, devitrification crystal glass becomes easy to precipitate, and it becomes difficult to mold the glass sheet by a float process and an overflow down draw method and the like.
  • the preferable upper limit range of Al 2 O 3 is 19% or less, 17% or less, 16% or less, and particularly 15% or less.
  • B 2 O 3 is a component that lowers the high temperature viscosity and density, stabilizes the glass, makes it difficult to precipitate crystals, and lowers the liquidus temperature.
  • the content of B 2 O 3 is 0 to 8%, preferably 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 1.8%, 0 to 0.9%, 0 to 0.5%, In particular, it is 0 to 0.1%.
  • Na 2 O is an ion exchange component, and is a component that lowers the high temperature viscosity and improves the meltability and moldability. Na 2 O is also a component that improves devitrification resistance.
  • the content of Na 2 O is 5 to 20%.
  • a preferable lower limit range of Na 2 O is 8% or more, 9% or more, 10% or more, 11% or more, 12% or more, particularly 13% or more.
  • the content of Na 2 O is too large, the thermal expansion coefficient becomes too high, the thermal shock resistance is lowered, and it becomes difficult to match the thermal expansion coefficient of the surrounding materials.
  • the strain point may be excessively lowered or the component balance of the glass composition may be lost, and the devitrification resistance may be deteriorated. Therefore, the preferable upper limit range of Na 2 O is 19% or less, 17% or less, particularly 16% or less.
  • K 2 O is a component that promotes ion exchange, and among alkali metal oxides, it is a component that tends to increase the thickness of the compressive stress layer. Moreover, it is a component which reduces high temperature viscosity and improves a meltability and a moldability. Furthermore, it is also a component that improves devitrification resistance. Therefore, the content of K 2 O is 0.1% or more, and a preferable lower limit range is 1% or more, 1.5% or more, 2% or more, 3% or more, particularly 4% or more. However, if the content of K 2 O is too large, the thermal expansion coefficient becomes too high, and the thermal shock resistance is lowered or it is difficult to match the thermal expansion coefficient of the surrounding materials.
  • the content of K 2 O is 10% or less, and the preferable upper limit range is 8% or less, 7% or less, and particularly 6% or less.
  • MgO is a component that lowers the viscosity at high temperature, increases meltability and moldability, and increases the strain point and Young's modulus.
  • MgO is a component that has a large effect of improving ion exchange performance. is there. Therefore, the content of MgO is 0.1% or more, and a preferable lower limit range is 0.5% or more, 1% or more, 1.5 or more, 1.8% or more, particularly 2% or more.
  • the content of MgO is 15% or less, and a preferable upper limit range is 12% or less, 10% or less, 8% or less, 4% or less, 3.5% or less, particularly 2.8% or less.
  • CaO compared with other components, has a great effect of lowering the high-temperature viscosity without increasing devitrification resistance, improving meltability and moldability, and increasing the strain point and Young's modulus.
  • the content of CaO is 0 to 10%.
  • the preferred content of CaO is 0-5%, 0-4%, 0-3.5%, 0-3%, 0-2%, especially 0-1%.
  • SrO + BaO is a component that lowers the high-temperature viscosity without increasing devitrification resistance, thereby increasing meltability and moldability, and increasing the strain point and Young's modulus.
  • the content of SrO + BaO is 0.001 to 5%. When there is too little content of SrO + BaO, it will become difficult to acquire the said effect and it will become difficult to promote recycling of the glass substrate for LCD and PDP.
  • a suitable lower limit range of SrO + BaO is 0.05% or more, 0.1% or more, and particularly 0.3% or more.
  • SrO + BaO when the content of SrO + BaO is too large, the density and the thermal expansion coefficient are increased, the ion exchange performance is lowered, the component balance of the glass composition is lacking, and the glass is liable to devitrify.
  • a preferable upper limit range of SrO + BaO is 4% or less, 2% or less, particularly 1% or less.
  • SrO raw material or BaO raw material may be used as a raw material for introducing SrO and BaO, it is preferable to use a cullet of a glass substrate for LCD or PDP.
  • SrO is a component that lowers the high-temperature viscosity without increasing devitrification resistance, thereby improving meltability and moldability, and increasing the strain point and Young's modulus.
  • the SrO content is 0 to 5%.
  • a preferable upper limit range of SrO is 4% or less, 2% or less, particularly 1% or less.
  • a suitable lower limit range of SrO is 0.001% or more, 0.05% or more, 0.1% or more, and particularly 0.3% or more.
  • BaO is a component that lowers the high-temperature viscosity without increasing devitrification resistance, thereby increasing meltability and moldability, and increasing the strain point and Young's modulus.
  • the BaO content is 0 to 5%.
  • a preferable upper limit range of BaO is 4% or less, 2% or less, particularly 1% or less.
  • a suitable lower limit range of BaO is 0.001% or more, 0.05% or more, 0.1% or more, and particularly 0.3% or more.
  • the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 0.101 to 16%, 0.2 to 11%, 0.5 to 9%, 1 to 5%, particularly 2 to 4%.
  • MgO + CaO + SrO + BaO When there is too little content of MgO + CaO + SrO + BaO, it will become difficult to improve a meltability and a moldability.
  • the content of MgO + CaO + SrO + BaO is too large, the density and thermal expansion coefficient increase and the devitrification resistance tends to decrease, and the ion exchange performance tends to decrease.
  • ZrO 2 is a component that remarkably improves the ion exchange performance, and is a component that increases the viscosity and strain point near the liquid phase viscosity. However, if its content is too large, the devitrification resistance may be significantly reduced. There is also a possibility that the density becomes too high. Therefore, the preferable upper limit range of ZrO 2 is 10% or less, 8% or less, 6% or less, 4% or less, particularly 3% or less. In addition, when improving ion exchange performance, it is preferable to add ZrO 2 in the glass composition, and in that case, a suitable lower limit range of ZrO 2 is 0.01% or more, 0.1% or more, 0.5% Above 1% or more, especially 2% or more.
  • the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 0.3 to 1.5. If the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is too large, the devitrification resistance is lowered, the ion exchange performance is lowered, and the density and the thermal expansion coefficient are too high. On the other hand, if the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is too small, the liquidus temperature rises rapidly and the liquidus viscosity tends to decrease.
  • the preferable upper limit range of the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 1.45 or less, 1.4 or less, 1.2 or less, 1.0 or less, 0.9 or less, particularly 0.8 or less.
  • the preferable lower limit range is 0.4 or more, 0.5 or more, 0.55 or more, particularly 0.6 or more.
  • Li 2 O is an ion exchange component, and is a component that lowers the high-temperature viscosity to increase the meltability and moldability, and also increases the Young's modulus. Furthermore, Li 2 O has a large effect of increasing the compressive stress value among alkali metal oxides. However, in a glass system containing 5% or more of Na 2 O, if the Li 2 O content is extremely increased, the compressive stress is rather increased. The value tends to decrease. Further, when the content of Li 2 O is too large, and decreases the liquidus viscosity, in addition to the glass tends to be devitrified, the thermal expansion coefficient becomes too high, the thermal shock resistance may decrease, It becomes difficult to match the thermal expansion coefficient of the surrounding material.
  • the low-temperature viscosity decreases too much, and stress relaxation is likely to occur, and the compressive stress value may decrease instead. Therefore, the content of Li 2 O is 0-12%, 0-6%, 0-2%, 0-1%, 0-0.5%, 0-0.3%, especially 0-0.1%. Is preferred.
  • Suitable ranges for the mass ratio K 2 O / Na 2 O are 0.1 to 0.8, 0.2 to 0.8, 0.2 to 0.7, in particular 0.3 to 0.6.
  • the mass ratio K 2 O / Na 2 O is small, the thickness of the compressive stress layer is likely to be small, and when the mass ratio K 2 O / Na 2 O is large, the compressive stress value is decreased or the component balance of the glass composition is reduced. The lack of glass makes it easy to devitrify the glass.
  • the preferred content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is 5.1-25%, 8-22%, 12-20%, in particular 16.5-20%.
  • Li 2 O + Na 2 O + K content of 2 O is too small, the ion exchange performance and meltability is liable to decrease.
  • the content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O is too large, the glass tends to be devitrified, the thermal expansion coefficient becomes too high, the thermal shock resistance decreases, and the heat of the surrounding materials It becomes difficult to match the expansion coefficient.
  • the strain point may be excessively lowered, making it difficult to obtain a high compressive stress value.
  • the viscosity near the liquidus temperature may decrease, making it difficult to ensure a high liquidus viscosity.
  • “Li 2 O + Na 2 O + K 2 O” is the total amount of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O.
  • the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) is preferably 0.5 or less, 0.35 or less, 0.3 or less, and particularly preferably 0.25 or less.
  • the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) increases, the tendency of devitrification resistance to decrease and the density to increase appear.
  • TiO 2 is a component that enhances ion exchange performance and a component that lowers the high-temperature viscosity. However, if its content is too large, the glass tends to be colored or devitrified. Therefore, the content of TiO 2 is preferably 0 to 3%, 0 to 1%, 0 to 0.8%, 0 to 0.5%, particularly preferably 0 to 0.1%.
  • ZnO is a component that enhances ion exchange performance, and is a component that is particularly effective in increasing the compressive stress value. Moreover, it is a component which reduces high temperature viscosity, without reducing low temperature viscosity.
  • the content of ZnO is preferably 0 to 6%, 0 to 5%, 0 to 3%, 0 to 1%, particularly preferably 0 to 0.5%.
  • P 2 O 5 is a component that enhances ion exchange performance, and in particular, a component that increases the thickness of the compressive stress layer.
  • the content of P 2 O 5 is preferably 0 to 10%, 0 to 3%, 0 to 1%, particularly preferably 0 to 0.5%.
  • one or two or more selected from the group of CeO 2 , SnO 2 , SO 3 and Cl may be added in an amount of 0 to 3%.
  • the content of SnO 2 + SO 3 + Cl is preferably 0 to 1%, 100 to 3000 ppm, 300 to 2500 ppm, particularly 500 to 2500 ppm.
  • the content of SnO 2 + SO 3 + Cl is too much, devitrification resistance is liable to decrease.
  • the content of SnO 2 + SO 3 + Cl is less than 100 ppm, it becomes difficult to enjoy the fining effect.
  • the preferable content range of SnO 2 is 0 to 5000 ppm, 0 to 3000 ppm, and 0 to 2000 ppm.
  • the preferred content range of SO 3 is 0 to 1000 ppm, 0 to 800 ppm, especially 0 to 500 ppm.
  • the preferred content range of Cl is 0 to 1500 ppm, 0 to 1200 ppm, 0 to 800 ppm, 0 to 500 ppm, especially 0 to 300 ppm.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably less than 500 ppm, less than 400 ppm, less than 300 ppm, less than 200 ppm, and particularly preferably less than 150 ppm. In this way, the transmittance (400 nm to 770 nm) of glass at a plate thickness of 1 mm can be easily improved (for example, 90% or more).
  • Rare earth oxides such as Nb 2 O 5 and La 2 O 3 are components that increase the Young's modulus. However, the cost of the raw material itself is high, and when it is added in a large amount, the devitrification resistance tends to be lowered. Therefore, the rare earth oxide content is preferably 3% or less, 2% or less, 1% or less, 0.5% or less, and particularly preferably 0.1% or less.
  • Transition metal elements that strongly color the glass may reduce the transmittance of the glass.
  • the glass raw material including cullet
  • the content of the transition metal oxide is 0.5% or less, 0.1% or less, particularly 0.05% or less.
  • the tempered glass of the present embodiment does not substantially contain As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , and PbO as a glass composition from the environmental consideration. Moreover, it is also preferable not to contain F substantially.
  • “substantially does not contain F” means that F is not actively added as a glass component but is allowed to be mixed as an impurity. Specifically, the content of F is 0. 0.05% by mass or less.
  • “substantially free of Bi 2 O 3” but not added actively Bi 2 O 3 as a glass component, a purpose to allow the case to be mixed as an impurity, in particular, It indicates that the content of Bi 2 O 3 is less than 0.05% by mass.
  • the tempered glass of the present embodiment preferably has the following characteristics.
  • the tempered glass of this embodiment has a compressive stress layer on the surface.
  • the compressive stress value of the compressive stress layer is preferably 300 MPa or more, 400 MPa or more, 500 MPa or more, 600 MPa or more, 700 MPa or more, particularly 800 MPa or more.
  • the greater the compressive stress value the higher the mechanical strength of the tempered glass.
  • microcracks may be generated on the surface, which may reduce the mechanical strength of the tempered glass.
  • the compressive stress value of the compressive stress layer is preferably 1500 MPa or less.
  • the compressive stress value tends to increase. Further, if the ion exchange time is shortened or the temperature of the ion exchange solution is lowered, the compressive stress value tends to increase.
  • the thickness of the compressive stress layer is preferably 10 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 30 ⁇ m or more, particularly 40 ⁇ m or more.
  • the thickness of the compressive stress layer is preferably 500 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, 150 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, particularly preferably 80 ⁇ m or less.
  • the thickness of the compressive stress layer tends to increase. Moreover, if the ion exchange time is lengthened or the temperature of the ion exchange solution is increased, the thickness of the compressive stress layer tends to increase.
  • the tempered glass of the present embodiment the density is 2.6 g / cm 3 or less, particularly preferably 2.55 g / cm 3 or less. The smaller the density, the lighter the tempered glass.
  • the content of SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 in the glass composition is increased, or the content of alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, ZnO, ZrO 2 , TiO 2 is decreased. As a result, the density tends to decrease.
  • the thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C. is 80 to 120 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., 85 to 110 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., 90 to 110 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., In particular, 90 to 105 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. is preferable. If the thermal expansion coefficient is regulated within the above range, it becomes easy to match the thermal expansion coefficient of a member such as a metal or an organic adhesive, and it becomes easy to prevent peeling of a member such as a metal or an organic adhesive.
  • thermal expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C.” refers to a value obtained by measuring an average thermal expansion coefficient using a dilatometer. If the content of alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides in the glass composition is increased, the coefficient of thermal expansion tends to increase, and conversely the content of alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides is reduced. If it decreases, the thermal expansion coefficient tends to decrease.
  • the strain point is preferably 500 ° C. or higher, 520 ° C. or higher, and particularly preferably 530 ° C. or higher.
  • the higher the strain point the better the heat resistance.
  • the compressive stress layer is less likely to disappear.
  • the higher the strain point the less the stress relaxation occurs during the ion exchange treatment, and the easier it is to maintain the compressive stress value. If the content of alkaline earth metal oxide, Al 2 O 3 , ZrO 2 , P 2 O 5 in the glass composition is increased or the content of alkali metal oxide is reduced, the strain point becomes higher. easy.
  • the temperature at 10 4.0 dPa ⁇ s is preferably 1250 ° C. or lower, 1230 ° C. or lower, 1200 ° C. or lower, 1180 ° C. or lower, particularly 1160 ° C. or lower.
  • the temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s is preferably 1600 ° C. or lower, 1550 ° C. or lower, 1530 ° C. or lower, 1500 ° C. or lower, particularly 1450 ° C. or lower.
  • the lower the temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s the lower the temperature melting becomes possible, and the burden on glass production equipment such as a melting kiln is reduced, and the bubble quality is easily improved. That is, the lower the temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s, the easier it is to reduce the manufacturing cost of tempered glass.
  • the temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s corresponds to the melting temperature.
  • the liquidus temperature is preferably 1075 ° C. or lower, 1050 ° C. or lower, 1030 ° C. or lower, 1010 ° C. or lower, 1000 ° C. or lower, 950 ° C. or lower, 900 ° C. or lower, and particularly 880 ° C. or lower.
  • devitrification resistance and a moldability improve, so that liquidus temperature is low.
  • the liquid phase viscosity is 10 4.0 dPa ⁇ s or more, 10 4.4 dPa ⁇ s or more, 10 4.8 dPa ⁇ s or more, 10 5.0 dPa ⁇ s or more, 10 5 0.5 dPa ⁇ s or more, 10 5.8 dPa ⁇ s or more, 10 6.0 dPa ⁇ s or more, 10 6.2 dPa ⁇ s or more, and particularly preferably 10 6.3 dPa ⁇ s or more.
  • devitrification resistance and a moldability improve, so that liquid phase viscosity is high.
  • the Young's modulus is preferably 65 GPa or more, 69 GPa or more, 71 GPa or more, 75 GPa or more, particularly 77 GPa or more.
  • the higher the Young's modulus the harder the tempered glass bends.
  • the tempered glass plate according to the embodiment of the present invention is characterized by comprising the tempered glass of the present embodiment already described. Therefore, the technical characteristics and suitable range of the tempered glass sheet of the present embodiment are the same as the technical characteristics of the tempered glass of the present embodiment. Here, the description is omitted for convenience.
  • the length is 500 mm or more, 700 mm or more, particularly 1000 mm or more
  • the width is 500 mm or more, 700 mm or more, particularly 1000 mm or more. If the size of the tempered glass plate is increased, it can be used as a cover glass for the display part of a display such as a large TV, and as the amount of glass increases due to the increase in size, it is easy to promote recycling of glass substrates for LCD and PDP. Become.
  • the plate thickness is 3.0 mm or less, 2.0 mm or less, 1.5 mm or less, 1.3 mm or less, 1.1 mm or less, 1.0 mm or less, 0.8 mm or less, 7 mm or less is preferable.
  • the plate thickness is preferably 0.1 mm or more, 0.2 mm or more, 0.3 mm or more, particularly 0.4 mm or more.
  • Reinforcing glass according to an embodiment of the present invention has a glass composition, in mass%, SiO 2 50 ⁇ 75% , Al 2 O 3 5 ⁇ 20%, B 2 O 3 0 ⁇ 8%, Na 2 O 5 ⁇ 20%, K 2 O 0.1 to 10%, MgO 0.1 to 15%, SrO + BaO 0.001 to 5%, and the mass ratio (MgO + CaO + SrO + BaO) / (MgO + ZrO 2 ) is 0.3 to 1.5. It is characterized by being.
  • the technical characteristics of the tempered glass of the present embodiment are the same as the technical characteristics of the tempered glass and the tempered glass plate of the present embodiment. Here, the description is omitted for convenience.
  • the compressive stress value of the surface compressive stress layer may be 300 MPa or more and the thickness of the compressive stress layer may be 10 ⁇ m or more.
  • the surface compressive stress is 500 MPa or more and the thickness of the compressive stress layer is 30 ⁇ m or more, and the surface compressive stress is 600 MPa or more and the thickness of the compressive stress layer is preferably 40 ⁇ m or more.
  • the temperature of the KNO 3 molten salt is preferably 400 to 550 ° C., and the ion exchange time is preferably 2 to 10 hours, particularly 4 to 8 hours. If it does in this way, it will become easy to form a compressive stress layer appropriately.
  • the reinforcing glass of the present embodiment has a glass composition described above, without using a mixture of KNO 3 molten salt and NaNO 3 molten salt, to increase the compressive stress value and thickness of the compression stress layer It becomes possible. Further, even when a deteriorated KNO 3 molten salt is used, the compressive stress value and thickness of the compressive stress layer are not extremely reduced.
  • the tempering glass, tempered glass, and tempered glass plate of this embodiment can be produced.
  • the glass raw material prepared so as to have the above glass composition is put into a continuous melting furnace, heated and melted at 1500 to 1600 ° C., clarified, fed into a molding apparatus, shaped into a plate shape, etc. By cooling, a plate-like glass can be produced.
  • the float process is a method that can produce a large number of glass plates at low cost, and can easily produce a large glass plate.
  • various molding methods can be employed.
  • an overflow downdraw method a downdraw method (slot down method, redraw method, etc.), a rollout method, a press method, or the like can be employed.
  • tempered glass can be produced by tempering the obtained glass.
  • the time when the tempered glass is cut into a predetermined dimension may be before the tempering treatment, but it is advantageous from the viewpoint of cost to carry out after the tempering treatment.
  • an ion exchange treatment is preferable.
  • the conditions for the ion exchange treatment are not particularly limited, and the optimum conditions may be selected in consideration of the viscosity characteristics, application, thickness, internal tensile stress, and the like of the glass.
  • the ion exchange treatment can be performed by immersing the glass in KNO 3 molten salt at 400 to 550 ° C. for 1 to 8 hours.
  • K ions in the KNO 3 molten salt are ion-exchanged with Na components in the glass, a compressive stress layer can be efficiently formed on the surface of the glass.
  • Tables 1 and 2 show examples of the present invention (sample Nos. 1 to 11). In the table, “not yet” means unmeasured.
  • Each sample in the table was prepared as follows. First, glass raw materials were prepared so as to have the glass composition in the table, and were melted at 1580 ° C. for 8 hours using a platinum pot. Thereafter, the obtained molten glass was poured out on a carbon plate and formed into a plate shape. Various characteristics were evaluated about the obtained glass plate.
  • the density ⁇ is a value measured by the well-known Archimedes method.
  • the thermal expansion coefficient ⁇ is a value obtained by measuring an average thermal expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C. using a dilatometer.
  • strain point Ps and the annealing point Ta are values measured based on the method of ASTM C336.
  • the softening point Ts is a value measured based on the method of ASTM C338.
  • the temperature at a high temperature viscosity of 10 4.0 dPa ⁇ s, 10 3.0 dPa ⁇ s, and 10 2.5 dPa ⁇ s is a value measured by a platinum ball pulling method.
  • the liquid phase temperature TL passes through a standard sieve 30 mesh (a sieve opening of 500 ⁇ m), and glass powder remaining in a 50 mesh (a sieve opening of 300 ⁇ m) is put in a platinum boat, and then held in a temperature gradient furnace for 24 hours. This is a value obtained by measuring the temperature at which crystals are deposited.
  • the liquidus viscosity log 10 ⁇ TL is a value obtained by measuring the viscosity of the glass at the liquidus temperature by a platinum ball pulling method.
  • Sample No. Nos. 1 to 11 had a density of 2.56 g / cm 3 or less and a thermal expansion coefficient of 99 to 107 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., and were suitable as a tempered glass material, that is, a tempered glass. Further, since the liquid phase viscosity is 10 5.5 dPa ⁇ s or more, it can be formed into a plate shape by the float process, and the temperature at 10 4.0 dPa ⁇ s is 1156 ° C. or less, so the burden on the forming equipment However, since the temperature at 10 2.5 dPa ⁇ s is 1528 ° C.
  • the glass composition in the surface layer of glass differs microscopically before and after the tempering treatment, the glass composition is not substantially different when viewed as the whole glass.
  • the tempered glass and the tempered glass plate of the present invention are suitable as a glass substrate for a mobile phone, a digital camera, a cover glass such as a PDA, or a touch panel display. Further, the tempered glass and the tempered glass plate of the present invention are used for applications requiring high mechanical strength in addition to these uses, such as window glass, substrates for magnetic disks, substrates for flat panel displays, and cover glasses for solar cells. Application to cover glass for solid-state imaging devices and tableware can be expected.

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Abstract

　本発明の強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有する強化ガラスであって、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３　５～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～８％、Ｎａ２Ｏ　５～２０％、Ｋ２Ｏ　０．１～１０％、ＭｇＯ　０．１～１５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．３～１．５であることを特徴とする。

Description

強化ガラス及び強化ガラス板
　本発明は、強化ガラス及び強化ガラス板に関し、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（携帯端末）、太陽電池などのカバーガラス、或いはディスプレイ（特にタッチパネルディスプレイ）のガラス基板に好適な強化ガラス及び強化ガラス板に関する。
　携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、タッチパネルディスプレイ、大型テレビ、非接触給電灯等のデバイスは、益々普及する傾向にある。これらの表示部に使用されるＬＣＤ、ＰＤＰ等のデバイスは、２０００年頃から普及し始め、現在では既にディスプレイ市場の９割以上を占めるに至っている。
　近年、３Ｄ表示を可能にするディスプレイが普及しつつある。このような３Ｄディスプレイにおいて、自然な立体視を得るためには運動視差が必要になり、異なる視点からの像を表示し得る多眼式の３Ｄディスプレイが検討されている。
　多眼式の３Ｄディスプレイでは、画面の画素数が同一であれば、視点の数を増やす程、３Ｄ表示の解像度が低下するという問題がある。このような事情から、３Ｄ表示の解像度を改善するために、ディスプレイには更なる高解像度化が要求されており、この要求に伴い、ガラス中の微小な泡、欠陥等に関する仕様も厳格化される方向である。
　更に、近年では、タッチパネルを搭載した携帯機器が登場し、その表示部を保護するために強化ガラスが使用されている。この携帯機器の需要増加に伴い、強化ガラスの市場も益々大きくなっている。この用途の強化ガラスには、（１）高い機械的強度を有すること、（２）安価で多量に供給できること等の特性が求められる（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
特開２００６－８３０４５号公報
泉谷徹朗等、「新しいガラスとその物性」、初版、株式会社経営システム研究所、１９８４年８月２０日、ｐ．４５１－４９８
　ＬＣＤ、ＰＤＰ等のデバイスは、これまで大量に販売、出荷されており、今後、これらのデバイスのリサイクルが課題となる。しかし、ディスプレイモジュールから取り外されたガラス基板をカレットとして使用し、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス板を作製すると、ガラス中に微小な泡、欠陥が発生し易くなるため、近年の仕様を満たすことが困難になり、結果として、ガラス基板のリサイクルを推進し難くなり、更にはＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板の製造コストが高騰してしまう。このような事情から、カレットとしてＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板を使用し得る強化ガラスの開発が望まれている。
　そこで、本発明は、カレットとしてＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板を使用可能であると共に、高い機械的強度を有する強化ガラスを創案することを技術的課題とする。
　本発明者等は、種々の検討を行った結果、ディスプレイの保護部材に存在する欠陥は、ディスプレイ用ガラス基板に存在する欠陥よりも表示性能に与える影響が小さいことを見出すと共に、強化ガラスのガラス組成範囲を厳密に規制することにより、カレットとしてＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板を用いても、強化ガラス中に微小な泡、欠陥が発生し難く、且つ十分な機械的強度を確保し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有する強化ガラスであって、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３　５～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～８％、Ｎａ２Ｏ　５～２０％、Ｋ２Ｏ　０．１～１０％、ＭｇＯ　０．１～１５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．３～１．５であることを特徴とする。ここで、「ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＳｒＯとＢａＯの合量である。「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの合量である。「ＭｇＯ＋ＺｒＯ２」は、ＭｇＯとＺｒＯ２の合量である。
　第二に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　７～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～５％、Ｎａ２Ｏ　８～２０％、Ｋ２Ｏ　１～１０％、ＭｇＯ　１．５～１２％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～３％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．４～１．４であることが好ましい。
　第三に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　７～１８％、Ｂ２Ｏ３　０～３％、Ｎａ２Ｏ　１０～１７％、Ｋ２Ｏ　２～９％、ＭｇＯ　１．５～１０％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～３％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．５～１．４であることが好ましい。
　第四に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　８～１７％、Ｂ２Ｏ３　０～１．５％、Ｎａ２Ｏ　１１～１６％、Ｋ２Ｏ　３～８％、ＭｇＯ　１．８～９％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～１％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．５～０．９であることが好ましい。
　第五に、本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～６５％、Ａｌ２Ｏ３　８～１５％、Ｂ２Ｏ３　０～１％、Ｎａ２Ｏ　１２～１５％、Ｋ２Ｏ　４～７％、ＭｇＯ　１．８～５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～０．５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．５～０．８であることが好ましい。
　第六に、本発明の強化ガラスは、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＰｂＯを含有しないことが好ましい。ここで、「実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＡｓ２Ｏ３を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ａｓ２Ｏ３の含有量が０．０５質量％未満であることを指す。「実質的にＳｂ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＳｂ２Ｏ３を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｓｂ２Ｏ３の含有量が０．０５質量％未満であることを指す。「実質的にＰｂＯを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＰｂＯを添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、ＰｂＯの含有量が０．０５質量％未満であることを指す。
　第七に、本発明の強化ガラスは、ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量が１００～３０００ｐｐｍ（質量）であることが好ましい。ここで、「ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌ」は、ＳｎＯ２、ＳＯ３、及びＣｌの合量である。
　第八に、本発明の強化ガラスは、圧縮応力層の圧縮応力値が２００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚み（深さ）が１０μｍ以上であることが好ましい。ここで、「圧縮応力層の圧縮応力値」および「圧縮応力層の厚み」は、表面応力計（例えば、株式会社東芝製ＦＳＭ－６０００）を用いて、試料を観察した際に、観察される干渉縞の本数とその間隔から算出される値を指す。
　第九に、本発明の強化ガラスは、液相温度が１０７５℃以下であることが好ましい。ここで、「液相温度」とは、標準篩３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、結晶が析出する温度を指す。
　第十に、本発明の強化ガラスは、液相粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。ここで、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。
　第十一に、本発明の強化ガラスは、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１２５０℃以下であることが好ましい。ここで、「１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
　第十二に、本発明の強化ガラスは、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６００℃以下であることが好ましい。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
　第十三に、本発明の強化ガラスは、密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。ここで、「密度」とは、周知のアルキメデス法で測定可能である。
　第十四に、本発明の強化ガラス板は、上記いずれかの強化ガラスからなることを特徴とする。
　第十五に、本発明の強化ガラス板は、フロート法で成形されてなることが好ましい。
　第十六に、本発明の強化ガラス板は、タッチパネルディスプレイに用いることが好ましい。
　第十七に、本発明の強化ガラス板は、携帯電話のカバーガラスに用いることが好ましい。
　第十八に、本発明の強化ガラス板は、太陽電池のカバーガラスに用いることが好ましい。
　第十九に、本発明の強化ガラス板は、ディスプレイの保護部材に用いることが好ましい。
　第二十に、本発明の強化ガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　７～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～５％、Ｎａ２Ｏ　８～２０％、Ｋ２Ｏ　１～１０％、ＭｇＯ　１．５～１２％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～３％、ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌ　１００～３０００ｐｐｍを含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．４～１．４であって、長さ５００ｍｍ以上、幅５００ｍｍ以上、厚み１．５ｍｍ以下、ヤング率が６５ＧＰａ以上、圧縮応力層の圧縮応力値が４００ＭＰａ以上、圧縮応力層の厚みが３０μｍ以上であることを特徴とする。ここで、「ヤング率」は、周知の共振法等で測定可能である。
　第二十一に、本発明の強化用ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３　５～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～８％、Ｎａ２Ｏ　５～２０％、Ｋ２Ｏ　０．１～１０％、ＭｇＯ　０．１～１５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．３～１．５であることを特徴とする。
　本発明の強化用ガラスは、カレットとしてＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板を用いても、強化ガラス中に微小な泡、欠陥が発生し難く、且つ十分な機械的強度を確保することができる。
　本発明の実施形態に係る強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有すると共に、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３　５～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～８％、Ｎａ２Ｏ　５～２０％、Ｋ２Ｏ　０．１～１０％、ＭｇＯ　０．１～１５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．３～１．５である。なお、各成分の含有範囲の説明において、％表示は質量％を指す。
　表面に圧縮応力層を形成する方法としては、物理強化法と化学強化法がある。本実施形態の強化ガラスは、化学強化法で作製されてなることが好ましい。化学強化法は、ガラスの歪点以下の温度でイオン交換処理によりガラスの表面にイオン半径が大きいアルカリイオンを導入する方法である。化学強化法で圧縮応力層を形成すれば、ガラスの厚みが薄い場合でも、圧縮応力層を適正に形成できると共に、圧縮応力層を形成した後に、強化ガラスを切断しても、風冷強化法等の物理強化法のように、強化ガラスが容易に破壊しない。
　ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板は、ガラス組成中にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等の成分を含んでいる。例えば、ＬＣＤ用ガラス基板は、ガラス組成中にＳｒＯ＋ＢａＯを１～８質量％含んでいる。このため、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板をカレットとして用い、強化ガラスを作製すると、ガラス組成中にＳｒＯ、ＢａＯが混入して、強化ガラスのイオン交換性能が低下する虞がある。そこで、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板のリサイクルを推進するためには、ＳｒＯとＢａＯを添加しても、優れたイオン交換性能を示すように、組成設計する必要がある。本実施形態の強化ガラスは、上記のようにガラス組成範囲が規制されているため、ガラス組成中にＳｒＯとＢａＯを添加しても、良好なイオン交換性能を有する。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、上記のように各成分の含有範囲を限定した理由を下記に示す。
　ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は５０～７５％であり、好ましくは５０～７０％、５０～６８％、５０～６５％、特に５５～６５％である。ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなり、また熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下し易くなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると、溶融性や成形性が低下し易くなり、また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。
　Ａｌ２Ｏ３は、イオン交換性能を高める成分であり、また歪点やヤング率を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は５～２０％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、イオン交換性能を十分に発揮できない虞が生じる。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な下限範囲は６％以上、７％以上、８％以上、９％以上、１０％以上、特に１２％以上である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスに失透結晶が析出し易くなって、フロート法やオーバーフローダウンドロー法等でガラス板を成形し難くなる。また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなり、更には高温粘性が高くなり、溶融性が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲は１９％以下、１７％以下、１６％以下、特に１５％以下である。
　Ｂ２Ｏ３は、高温粘度や密度を低下させると共に、ガラスを安定化させて結晶を析出させ難くし、また液相温度を低下させる成分である。しかし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、イオン交換によって、ヤケと呼ばれるガラス表面の着色が発生したり、耐水性が低下したり、圧縮応力層の圧縮応力値が低下したり、圧縮応力層の厚みが小さくなり易い。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は０～８％であり、好ましくは０～５％、０～３％、０～１．８％、０～０．９％、０～０．５％、特に０～０．１％である。
　Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。また、Ｎａ２Ｏは、耐失透性を改善する成分でもある。Ｎａ２Ｏの含有量は５～２０％である。Ｎａ２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低下したり、イオン交換性能が低下し易くなる。よって、Ｎａ２Ｏの好適な下限範囲は８％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、１２％以上、特に１３％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する場合がある。よって、Ｎａ２Ｏの好適な上限範囲は１９％以下、１７％以下、特に１６％以下である。
　Ｋ２Ｏは、イオン交換を促進する成分であり、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の厚みを大きくし易い成分である。また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。更には、耐失透性を改善する成分でもある。よって、Ｋ２Ｏの含有量は０．１％以上であり、好適な下限範囲は１％以上、１．５％以上、２％以上、３％以上、特に４％以上である。しかし、Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。よって、Ｋ２Ｏの含有量は１０％以下であり、好適な上限範囲は８％以下、７％以下、特に６％以下である。
　ＭｇＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、イオン交換性能を高める効果が大きい成分である。よって、ＭｇＯの含有量は０．１％以上であり、好適な下限範囲は０．５％以上、１％以上、１．５以上、１．８％以上、特に２％以上である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなり、またガラスが失透し易くなる傾向がある。よって、ＭｇＯの含有量は１５％以下であり、好適な上限範囲は１２％以下、１０％以下、８％以下、４％以下、３．５％以下、特に２．８％以下である。
　ＣａＯは、他の成分と比較して、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める効果が大きい。ＣａＯの含有量は０～１０％である。しかし、ＣａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなり、またガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなったり、イオン交換性能が低下し易くなる。よって、ＣａＯの好適な含有量は０～５％、０～４％、０～３．５％、０～３％、０～２％、特に０～１％である。
　ＳｒＯ＋ＢａＯは、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分である。ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は０．００１～５％である。ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が少な過ぎると、上記効果を得難くなると共に、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板のリサイクルを推進し難くなる。ＳｒＯ＋ＢａＯの好適な下限範囲は０．０５％以上、０．１％以上、特に０．３％以上である。一方、ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、イオン交換性能が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなる。ＳｒＯ＋ＢａＯの好適な上限範囲は４％以下、２％以下、特に１％以下である。なお、ＳｒＯとＢａＯの導入原料として、ＳｒＯ原料やＢａＯ原料を用いてもよいが、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板のカレットを用いることが好ましい。
　ＳｒＯは、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分である。ＳｒＯの含有量は０～５％である。ＳｒＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、イオン交換性能が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなる。ＳｒＯの好適な上限範囲は４％以下、２％以下、特に１％以下である。なお、ＳｒＯの含有量が少な過ぎると、上記効果を得難くなると共に、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板のリサイクルを推進し難くなる。ＳｒＯの好適な下限範囲は０．００１％以上、０．０５％以上、０．１％以上、特に０．３％以上である。
　ＢａＯは、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分である。ＢａＯの含有量は０～５％である。ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、イオン交換性能が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなる。ＢａＯの好適な上限範囲は４％以下、２％以下、特に１％以下である。なお、ＢａＯの含有量が少な過ぎると、上記効果を得難くなると共に、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板のリサイクルを推進し難くなる。ＢａＯの好適な下限範囲は０．００１％以上、０．０５％以上、０．１％以上、特に０．３％以上である。
　ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は０．１０１～１６％、０．２～１１％、０．５～９％、１～５％、特に２～４％が好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が少な過ぎると、溶融性や成形性を高め難くなる。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、耐失透性が低下し易くなることに加えて、イオン交換性能が低下する傾向がある。
　ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に高める成分であると共に、液相粘度付近の粘性や歪点を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、耐失透性が著しく低下する虞があり、また密度が高くなり過ぎる虞がある。よって、ＺｒＯ２の好適な上限範囲は１０％以下、８％以下、６％以下、４％以下、特に３％以下である。なお、イオン交換性能を高めたい場合、ガラス組成中にＺｒＯ２を添加することが好ましく、その場合、ＺｒＯ２の好適な下限範囲は０．０１％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上である。
　質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）は０．３～１．５である。質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が大き過ぎると、耐失透性が低下したり、イオン交換性能が低下したり、密度、熱膨張係数が高くなり過ぎる。一方、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が小さ過ぎると、液相温度が急激に上昇して、液相粘度が低下し易くなる。よって、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）の好適な上限範囲は１．４５以下、１．４以下、１．２以下、１．０以下、０．９以下、特に０．８以下であり、好適な下限範囲は０．４以上、０．５以上、０．５５以上、特に０．６以上である。
　上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。
　Ｌｉ２Ｏは、イオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分であると共に、ヤング率を高める成分である。更にＬｉ２Ｏは、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力値を高める効果が大きいが、Ｎａ２Ｏを５％以上含むガラス系において、Ｌｉ２Ｏの含有量が極端に多くなると、かえって圧縮応力値が低下する傾向がある。また、Ｌｉ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下して、ガラスが失透し易くなることに加えて、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。更に、低温粘性が低下し過ぎて、応力緩和が起こり易くなり、かえって圧縮応力値が低下する場合がある。よって、Ｌｉ２Ｏの含有量は０～１２％、０～６％、０～２％、０～１％、０～０．５％、０～０．３％、特に０～０．１％が好ましい。
　質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏの好適な範囲は０．１～０．８、０．２～０．８、０．２～０．７、特に０．３～０．６である。質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏが小さくなると、圧縮応力層の厚みが小さくなり易く、質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏが大きくなると、圧縮応力値が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、ガラスが失透し易くなる。
　Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの好適な含有量は５．１～２５％、８～２２％、１２～２０％、特に１６．５～２０％である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が少な過ぎると、イオン交換性能や溶融性が低下し易くなる。一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなることに加えて、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎて、高い圧縮応力値が得られ難くなる場合がある。更に液相温度付近の粘性が低下して、高い液相粘度を確保し難くなる場合がある。なお、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏの合量である。
　質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は０．５以下、０．３５以下、０．３以下、特に０．２５以下が好ましい。質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が大きくなると、耐失透性が低下する傾向、密度が高くなる傾向が現れる。
　ＴｉＯ２は、イオン交換性能を高める成分であり、また高温粘度を低下させる成分であるが、その含有量が多過ぎると、ガラスが着色したり、失透し易くなる。よって、ＴｉＯ２の含有量は０～３％、０～１％、０～０．８％、０～０．５％、特に０～０．１％が好ましい。
　ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力値を高める効果が大きい成分である。また低温粘性を低下させずに、高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多過ぎると、ガラスが分相したり、耐失透性が低下したり、密度が高くなったり、圧縮応力層の厚みが小さくなる傾向がある。よって、ＺｎＯの含有量は０～６％、０～５％、０～３％、０～１％、特に０～０．５％が好ましい。
　Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力層の厚みを大きくする成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、ガラスが分相したり、耐水性が低下し易くなる。よって、Ｐ２Ｏ５の含有量は０～１０％、０～３％、０～１％、特に０～０．５％が好ましい。
　清澄剤として、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、ＳＯ３、Ｃｌの群（好ましくはＳｎＯ２、Ｃｌ、ＳＯ３の群）から選択された一種又は二種以上を０～３％添加してもよい。ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量は０～１％、１００～３０００ｐｐｍ、３００～２５００ｐｐｍ、特に５００～２５００ｐｐｍが好ましい。ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。なお、ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量が１００ｐｐｍより少ないと、清澄効果を享受し難くなる。
　ＳｎＯ２の好適な含有範囲は０～５０００ｐｐｍ、０～３０００ｐｐｍ、０～２０００ｐｐｍである。ＳＯ３の好適な含有範囲は０～１０００ｐｐｍ、０～８００ｐｐｍ、特に０～５００ｐｐｍである。Ｃｌの好適な含有範囲は０～１５００ｐｐｍ、０～１２００ｐｐｍ、０～８００ｐｐｍ、０～５００ｐｐｍ、特に０～３００ｐｐｍである。
　Ｆｅ２Ｏ３の含有量は５００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、３００ｐｐｍ未満、２００ｐｐｍ未満、特に１５０ｐｐｍ未満が好ましい。このようにすれば、板厚１ｍｍにおけるガラスの透過率（４００ｎｍ～７７０ｎｍ）が向上し易くなる（例えば９０％以上）。
　Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ヤング率を高める成分である。しかし、原料自体のコストが高く、また多量に添加すると、耐失透性が低下し易くなる。よって、希土類酸化物の含有量は３％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下が好ましい。
　ガラスを強く着色させるような遷移金属元素（Ｃｏ、Ｎｉ等）は、ガラスの透過率を低下させる虞がある。特に、タッチパネルディスプレイに用いる場合、遷移金属元素の含有量が多過ぎると、タッチパネルディスプレイの視認性が低下し易くなる。よって、遷移金属酸化物の含有量が０．５％以下、０．１％以下、特に０．０５％以下になるように、ガラス原料（カレットを含む）を選択することが好ましい。
　本実施形態の強化ガラスは、環境的配慮から、ガラス組成として、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＰｂＯを含有しないことが好ましい。また、実質的にＦを含有しないことも好ましい。ここで、「実質的にＦを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＦを添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｆの含有量が０．０５質量％未満であることを指す。更に、実質的にＢｉ２Ｏ３を含有しないことも好ましい。ここで、「実質的にＢｉ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＢｉ２Ｏ３を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が０．０５質量％未満であることを指す。
　本実施形態の強化ガラスは、例えば、下記の特性を有することが好ましい。
　本実施形態の強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有している。圧縮応力層の圧縮応力値は、好ましくは３００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、特に８００ＭＰａ以上である。圧縮応力値が大きい程、強化ガラスの機械的強度が高くなる。一方、表面に極端に大きな圧縮応力が形成されると、表面にマイクロクラックが発生して、かえって強化ガラスの機械的強度が低下する虞がある。また、強化ガラスに内在する引っ張り応力が極端に高くなる虞がある。このため、圧縮応力層の圧縮応力値は１５００ＭＰａ以下が好ましい。なお、ガラス組成中のＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＺｎＯの含有量を増加させたり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を低減すれば、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を短くしたり、イオン交換溶液の温度を下げれば、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。
　圧縮応力層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上、特に４０μｍ以上である。圧縮応力層の厚みが大きい程、強化ガラスに深い傷が付いても、強化ガラスが割れ難くなると共に、機械的強度のばらつきが小さくなる。一方、圧縮応力層の厚みが大きい程、強化ガラスを切断し難くなる。このため、圧縮応力層の厚みは５００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、１００μｍ以下、特に８０μｍ以下が好ましい。なお、ガラス組成中のＫ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を低減すれば、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を長くしたり、イオン交換溶液の温度を上げれば、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向がある。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、密度は２．６ｇ／ｃｍ３以下、特に２．５５ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。密度が小さい程、強化ガラスを軽量化することができる。なお、ガラス組成中のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の含有量を低減すれば、密度が低下し易くなる。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は８０～１２０×１０－７／℃、８５～１１０×１０－７／℃、９０～１１０×１０－７／℃、特に９０～１０５×１０－７／℃が好ましい。熱膨張係数を上記範囲に規制すれば、金属、有機系接着剤等の部材の熱膨張係数に整合し易くなり、金属、有機系接着剤等の部材の剥離を防止し易くなる。ここで、「３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数」は、ディラトメーターを用いて、平均熱膨張係数を測定した値を指す。なお、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を増加すれば、熱膨張係数が高くなり易く、逆にアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を低減すれば、熱膨張係数が低下し易くなる。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、歪点は５００℃以上、５２０℃以上、特に５３０℃以上が好ましい。歪点が高い程、耐熱性が向上し、強化ガラスを熱処理する場合、圧縮応力層が消失し難くなる。また、歪点が高い程、イオン交換処理の際に応力緩和が生じ難くなるため、圧縮応力値を維持し易くなる。なお、ガラス組成中のアルカリ土類金属酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、アルカリ金属酸化物の含有量を低減すれば、歪点が高くなり易い。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度は１２５０℃以下、１２３０℃以下、１２００℃以下、１１８０℃以下、特に１１６０℃以下が好ましい。１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、成形設備への負担が軽減されて、成形設備が長寿命化し、結果として、強化ガラスの製造コストを低廉化し易くなる。アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２の含有量を増加させたり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を低減すれば、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は１６００℃以下、１５５０℃以下、１５３０℃以下、１５００℃以下、特に１４５０℃以下が好ましい。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温溶融が可能になり、溶融窯等のガラス製造設備への負担が軽減されると共に、泡品位を高め易くなる。すなわち、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、強化ガラスの製造コストを低廉化し易くなる。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当する。また、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２の含有量を増加させたり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を低減すれば、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、液相温度は１０７５℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、１０１０℃以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、特に８８０℃以下が好ましい。なお、液相温度が低い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３の含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減すれば、液相温度が低下し易くなる。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、液相粘度は１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．４ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上、１０５．８ｄＰａ・ｓ以上、１０６．０ｄＰａ・ｓ以上、１０６．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０６．３ｄＰａ・ｓ以上が好ましい。なお、液相粘度が高い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減すれば、液相粘度が高くなり易い。
　本実施形態の強化ガラスにおいて、ヤング率は６５ＧＰａ以上、６９ＧＰａ以上、７１ＧＰａ以上、７５ＧＰａ以上、特に７７ＧＰａ以上が好ましい。ヤング率が高い程、強化ガラスが撓み難くなり、タッチパネルディスプレイ等に用いる際、ペン等で強化ガラスの表面を強く押しても、強化ガラスの変形量が小さくなり、結果として、背面に位置する液晶素子に接触して、表示不良が生じる事態を防止し易くなる。
　本発明の実施形態に係る強化ガラス板は、既に述べた本実施形態の強化ガラスからなることを特徴とする。よって、本実施形態の強化ガラス板の技術的特徴及び好適な範囲は、本実施形態の強化ガラスの技術的特徴と同様になる。ここでは、便宜上、その記載を省略する。
　本実施形態の強化ガラス板において、寸法は、長さ５００ｍｍ以上、７００ｍｍ以上、特に１０００ｍｍ以上が好ましく、幅５００ｍｍ以上、７００ｍｍ以上、特に１０００ｍｍ以上が好ましい。強化ガラス板の寸法を大型化すると、大型ＴＶ等のディスプレイの表示部のカバーガラスとして使用可能になると共に、大型化によるガラス量の増加に伴い、ＬＣＤ、ＰＤＰ用ガラス基板のリサイクルを推進し易くなる。
　本実施形態の強化ガラス板において、板厚は３．０ｍｍ以下、２．０ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下が好ましい。一方、板厚が薄過ぎると、所望の機械的強度を得難くなる。よって、板厚は０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、特に０．４ｍｍ以上が好ましい。
　本発明の実施形態に係る強化用ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３　５～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～８％、Ｎａ２Ｏ　５～２０％、Ｋ２Ｏ　０．１～１０％、ＭｇＯ　０．１～１５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．３～１．５であることを特徴とする。本実施形態の強化用ガラスの技術的特徴は、本実施形態の強化ガラス、強化ガラス板の技術的特徴と同様になる。ここでは、便宜上、その記載を省略する。
　本実施形態の強化用ガラスは、４３０℃のＫＮＯ３溶融塩中でイオン交換処理した場合、表面の圧縮応力層の圧縮応力値が３００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上になることが好ましく、また表面の圧縮応力が５００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが３０μｍ以上になることが好ましく、さらに表面の圧縮応力が６００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが４０μｍ以上になることが好ましい。
　イオン交換処理の際、ＫＮＯ３溶融塩の温度は４００～５５０℃が好ましく、イオン交換時間は２～１０時間、特に４～８時間が好ましい。このようにすれば、圧縮応力層を適正に形成し易くなる。なお、本実施形態の強化用ガラスは、上記のガラス組成を有するため、ＫＮＯ３溶融塩とＮａＮＯ３溶融塩の混合物等を使用しなくても、圧縮応力層の圧縮応力値や厚みを大きくすることが可能になる。また劣化したＫＮＯ３溶融塩を用いた場合であっても、圧縮応力層の圧縮応力値や厚みが極端に低下することがない。
　以下のようにして、本実施形態の強化用ガラス、強化ガラス、及び強化ガラス板を作製することができる。
　まず上記のガラス組成になるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入して、１５００～１６００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で板状等に成形し、徐冷することにより、板状等のガラスを作製することができる。
　板状に成形する方法として、フロート法を採用することが好ましい。フロート法は、安価で大量にガラス板を作製できると共に、大型のガラス板も容易に作製できる方法である。
　フロート法以外にも、種々の成形方法を採用することができる。例えば、オーバーフローダウンドロー法、ダウンドロー法（スロットダウン法、リドロー法等）、ロールアウト法、プレス法等の成形方法を採用することができる。
　次に、得られたガラスを強化処理することにより、強化ガラスを作製することができる。強化ガラスを所定寸法に切断する時期は、強化処理の前でもよいが、強化処理の後に行う方がコスト面から有利である。
　強化処理として、イオン交換処理が好ましい。イオン交換処理の条件は、特に限定されず、ガラスの粘度特性、用途、厚み、内部の引っ張り応力等を考慮して最適な条件を選択すればよい。例えば、イオン交換処理は、４００～５５０℃のＫＮＯ３溶融塩中に、ガラスを１～８時間浸漬することで行うことができる。特に、ＫＮＯ３溶融塩中のＫイオンをガラス中のＮａ成分とイオン交換すると、ガラスの表面に圧縮応力層を効率良く形成することが可能になる。
　以下、本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例は、単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
　表１、２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～１１）を示している。なお、表中の「未」は、未測定を意味している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　次のようにして表中の各試料を作製した。まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１５８０℃で８時間溶融した。その後、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出して、板状に成形した。得られたガラス板について、種々の特性を評価した。
　密度ρは、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
　熱膨張係数αは、ディラトメーターを用いて、３０～３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した値である。
　歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａは、ＡＳＴＭ　Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。
　軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ　Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。
　高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
　液相温度ＴＬは、標準篩３０メッシュ（篩目開き５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（篩目開き３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れた後、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。
　液相粘度ｌｏｇ１０ηＴＬは、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
　表１、２から明らかなように、試料Ｎｏ．１～１１は、密度が２．５６ｇ／ｃｍ３以下、熱膨張係数が９９～１０７×１０－７／℃であり、強化ガラスの素材、つまり強化用ガラスとして好適であった。また液相粘度が１０５．５ｄＰａ・ｓ以上であるため、フロート法で板状に成形可能であり、また１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１１５６℃以下であるため、成形設備の負担が軽く、しかも１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１５２８℃以下であるため、生産性が高く、安価に大量のガラス板を作製できるものと考えられる。なお、強化処理の前後で、ガラスの表層におけるガラス組成が微視的に異なるものの、ガラス全体として見た場合は、ガラス組成が実質的に相違しない。
　次に、各試料の両表面に光学研磨を施した後、４４０℃のＫＮＯ３溶融塩中に６時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。イオン交換処理後に各試料の表面を洗浄した。続いて、表面応力計（株式会社東芝製ＦＳＭ－６０００）を用いて観察される干渉縞の本数とその間隔から表面の圧縮応力層の圧縮応力値ＣＳと厚みＤＯＬを算出した。算出に当たり、各試料の屈折率を１．５２、光学弾性定数を２８［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。
　表１、２から明らかなように、試料Ｎｏ．１～１１は、ＫＮＯ３溶融塩でイオン交換処理を行ったところ、ＣＳが７３７ＭＰａ以上、ＤＯＬが２７μｍ以上であった。
　本発明の強化ガラス及び強化ガラス板は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ等のカバーガラス、或いはタッチパネルディスプレイ等のガラス基板として好適である。また、本発明の強化ガラス及び強化ガラス板は、これらの用途以外にも、高い機械的強度が要求される用途、例えば窓ガラス、磁気ディスク用基板、フラットパネルディスプレイ用基板、太陽電池用カバーガラス、固体撮像素子用カバーガラス、食器への応用が期待できる。

Claims (21)

  1. 　表面に圧縮応力層を有する強化ガラスであって、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３　５～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～８％、Ｎａ２Ｏ　５～２０％、Ｋ２Ｏ　０．１～１０％、ＭｇＯ　０．１～１５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．３～１．５であることを特徴とする強化ガラス。
  2. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　７～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～５％、Ｎａ２Ｏ　８～２０％、Ｋ２Ｏ　１～１０％、ＭｇＯ　１．５～１２％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～３％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．４～１．４であることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス。
  3. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　７～１８％、Ｂ２Ｏ３　０～３％、Ｎａ２Ｏ　１０～１７％、Ｋ２Ｏ　２～９％、ＭｇＯ　１．５～１０％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～３％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．５～１．４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。
  4. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　８～１７％、Ｂ２Ｏ３　０～１．５％、Ｎａ２Ｏ　１１～１６％、Ｋ２Ｏ　３～８％、ＭｇＯ　１．８～９％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～１％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．５～０．９であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  5. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～６５％、Ａｌ２Ｏ３　８～１５％、Ｂ２Ｏ３　０～１％、Ｎａ２Ｏ　１２～１５％、Ｋ２Ｏ　４～７％、ＭｇＯ　１．８～５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～０．５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．５～０．８であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  6. 　実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＰｂＯを含有しないことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  7. 　ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量が１００～３０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  8. 　圧縮応力層の圧縮応力値が２００ＭＰａ以上、且つ圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  9. 　液相温度が１０７５℃以下であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  10. 　液相粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  11. 　１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１２５０℃以下であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  12. 　１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６００℃以下であることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  13. 　密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載の強化ガラス。
  14. 　請求項１～１３のいずれか一項に記載の強化ガラスからなることを特徴とする強化ガラス板。
  15. 　フロート法で成形されてなることを特徴とする請求項１４に記載の強化ガラス板。
  16. 　タッチパネルディスプレイに用いることを特徴とする請求項１４に記載の強化ガラス板。
  17. 　携帯電話のカバーガラスに用いることを特徴とする請求項１４に記載の強化ガラス板。
  18. 　太陽電池のカバーガラスに用いることを特徴とする請求項１４に記載の強化ガラス板。
  19. 　ディスプレイの保護部材に用いることを特徴とする請求項１４に記載の強化ガラス板。
  20. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７０％、Ａｌ２Ｏ３　７～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～５％、Ｎａ２Ｏ　８～２０％、Ｋ２Ｏ　１～１０％、ＭｇＯ　１．５～１２％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～３％、ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌ　１００ｐｐｍ～３０００ｐｐｍを含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．４～１．４であって、長さ５００ｍｍ以上、幅５００ｍｍ以上、厚み１．５ｍｍ以下、ヤング率が６５ＧＰａ以上、圧縮応力層の圧縮応力値が４００ＭＰａ以上、圧縮応力層の厚みが３０μｍ以上であることを特徴とする強化ガラス板。
  21. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３　５～２０％、Ｂ２Ｏ３　０～８％、Ｎａ２Ｏ　５～２０％、Ｋ２Ｏ　０．１～１０％、ＭｇＯ　０．１～１５％、ＳｒＯ＋ＢａＯ　０．００１～５％を含有し、質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＺｒＯ２）が０．３～１．５であることを特徴とする強化用ガラス。
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