WO2014042244A1 - 化学強化用ガラス及び化学強化ガラス並びに化学強化用ガラスの製造方法 - Google Patents

化学強化用ガラス及び化学強化ガラス並びに化学強化用ガラスの製造方法 Download PDF

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    • Y10T428/315Surface modified glass [e.g., tempered, strengthened, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a glass for chemical strengthening used for casings and ornaments of electronic devices such as communication devices and information devices that can be carried and used, and a manufacturing method thereof.
  • chemically strengthening glass refers to glass that can form a compressive stress layer on the surface by chemical strengthening treatment and that has not been chemically strengthened.
  • chemically tempered glass refers to chemically strengthened glass having a compressive stress layer formed on the surface by chemical strengthening treatment.
  • Cases and decorations for electronic devices such as mobile phones are selected and used from materials such as resin and metal in consideration of various factors such as decorativeness, scratch resistance, workability, and cost. Yes.
  • Patent Document 1 In recent years, an attempt has been made to use glass that has not been conventionally used as a material of a casing (Patent Document 1). According to Patent Document 1, in an electronic device such as a mobile phone, it is said that a unique decoration effect with a sense of transparency can be exhibited by forming the casing body from glass.
  • a method of forming a compressive stress layer on the glass surface is generally known.
  • Typical methods for forming a compressive stress layer on the glass surface are an air cooling strengthening method (physical strengthening method) and a chemical strengthening method.
  • the air cooling strengthening method is a method in which the glass plate surface heated to the vicinity of the softening point is rapidly cooled by air cooling or the like.
  • alkali metal ions typically Li ions and Na ions
  • alkali metal ions typically Li ions and Na ions
  • alkali metal ions typically Li ions and Na ions
  • This is a method of exchanging with alkali ions (typically, Na ions or K ions for Li ions and K ions for Na ions).
  • the decorative glass as described above is often used in a thickness of 2 mm or less.
  • the air cooling strengthening method when applied to a thin glass plate, it is difficult to form a compressive stress layer because it is difficult to secure a temperature difference between the surface and the inside. For this reason, the target high-strength characteristic cannot be obtained in the glass after the tempering treatment.
  • the flatness of the glass plate is impaired due to variations in the cooling temperature.
  • the flatness will be impaired, and the texture that is the object of the present invention may be impaired. From these points, the glass plate is preferably strengthened by the latter chemical strengthening method.
  • the glass described in Patent Document 2 is known as a glass that can be chemically strengthened and has a black color.
  • the glass described in Patent Document 2 is an aluminosilicate glass containing a high concentration of iron oxide.
  • JP 2009-061730 A Japanese Examined Patent Publication No. 45-016112
  • Arsenous acid is used as a clarifying agent.
  • Arsenous acid is an environmentally hazardous substance, and there are concerns about adverse effects on the environment throughout the product life cycle as well as in the manufacturing process.
  • the housing of the electronic device may be used by being formed into a concave shape or a convex shape as well as a flat plate shape. Therefore, a glass that is easy to press-mold is required. Further, the amount of compressive stress is measured for the purpose of confirming that the chemically strengthened glass has a certain strength or more in quality control.
  • the glass is black, if measurement is performed using an existing surface stress meter, the measurement light is absorbed by the glass, and there is a problem that the amount of compressive stress cannot be measured. Therefore, even glass having such a black color tone is required to transmit light having a wavelength other than the visible range at a certain level or more.
  • the object of the present invention is to provide a glass for chemical strengthening excellent in characteristics suitable for use in electronic device casings and decorative products, that is, in foam quality, strength, and light transmission characteristics.
  • the present invention is expressed in terms of mole percentage based on the following oxides: SiO 2 55 to 80%, Al 2 O 3 0.25 to 16%, B 2 O 3 0 to 12%, Na 2 O 5 to 20%, K 2 O 0-15%, MgO 0-15%, CaO 0-15%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 0-25%, coloring component ( Chemical strengthening glass containing 0.1 to 7% of at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V and Bi (hereinafter referred to as the present invention) (Sometimes referred to as glass for chemical strengthening).
  • the present invention is expressed in terms of mole percentage based on the following oxides: SiO 2 55 to 80%, Al 2 O 3 3 to 16%, B 2 O 3 0 to 12%, Na 2 O 5 to 20% , K 2 O 0-15%, MgO 0-15%, CaO 0-3%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 0-18%, coloring components (Co, There is provided a glass for chemical strengthening containing 0.1 to 7% of at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V and Bi.
  • the present invention is expressed in terms of mole percentage based on the following oxides: SiO 2 55 to 80%, Al 2 O 3 0.25 to 5%, B 2 O 3 0 to 12%, Na 2 O 5 to 20%, K 2 O 0-8%, MgO 0-15%, CaO 5-15%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 0-25%, coloring component ( Provided is a glass for chemical strengthening containing 0.1 to 7% of at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi.
  • the coloring components in the glass are expressed in terms of mole percentage on the basis of oxide, 0.01 to 6% of Fe 2 O 3 and 0 to 6 of Co 3 O 4. %, NiO 0-6%, MnO 0-6%, Cr 2 O 3 0-6% and V 2 O 5 0-6%.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention contains 0.005 to 2% of a color correction component (at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Ti, Ce, Er, Nd, and Se). Provide what it contains.
  • the coloring components in the glass are expressed in terms of mole percentage on the basis of oxide, 1.5 to 6% of Fe 2 O 3 and 0.1 to 3 of Co 3 O 4 . Offering 1% content.
  • the content of Fe 2 O 3 provides what is less than 1.5% 0.005% or more.
  • the glass for chemical strengthening according to the present invention which has a NiO content of less than 0.05%, is provided.
  • a glass for chemical strengthening according to the present invention wherein the content ratio of Co 3 O 4 / Fe 2 O 3 is 0.01 to 0.5.
  • a glass for chemical strengthening according to the present invention containing SnO 2 in an amount of 0.005 to 1%. Also provided is a glass for chemical strengthening of the present invention containing 0.05 to 3% of CuO.
  • the glass for chemical strengthening according to the present invention wherein the minimum value of the extinction coefficient at a wavelength of 380 nm to 780 nm is 1 mm ⁇ 1 or more. Further, the glass for chemical strengthening of the present invention, which is calculated from a spectral transmittance curve, a relative value of an extinction coefficient of a wavelength of 550 nm with respect to an extinction coefficient of a wavelength of 600 nm, and a wavelength of 600 nm calculated from a spectral transmittance curve. The relative value of the extinction coefficient at a wavelength of 450 nm with respect to the extinction coefficient of each is in the range of 0.7 to 1.2.
  • the change amounts ⁇ T (550/600) and ⁇ T (450/600) of the relative value of the extinction coefficient represented by the following formulas (1) and (2) are absolute values. Offering less than 5%.
  • ⁇ T (550/600) (%) [ ⁇ A (550/600) ⁇ B (550/600) ⁇ / A (550/600)] ⁇ 100
  • ⁇ T (450/600) (%) [ ⁇ A (450/600) ⁇ B (450/600) ⁇ / A (450/600)] ⁇ 100 (2)
  • a (550/600) is an absorption coefficient at a wavelength of 550 nm and an absorption at a wavelength of 600 nm, which are calculated from the spectral transmittance curve of glass after irradiation with light from a 400 W high-pressure mercury lamp for 100 hours.
  • B (550/600) is a relative value between an extinction coefficient at a wavelength of 550 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, which is calculated from the spectral transmittance curve of the glass before light irradiation.
  • a (450/600) is an extinction coefficient at a wavelength of 450 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, which are calculated from the spectral transmittance curve of glass after irradiation with light from a 400 W high-pressure mercury lamp for 100 hours.
  • B (450/600) is calculated from the spectral transmittance curve of the glass before light irradiation, and has a wavelength of 4.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention which is represented by the following formula (I), the chromaticity a * of the reflected light from the D65 light source of the L * a * b * color system and the color of the reflected light from the F2 light source
  • the absolute value of the difference ⁇ a * from the degree a * and the chromaticity b * of the reflected light by the D65 light source of the L * a * b * color system represented by the following formula (II) and the color of the reflected light by the F2 light source
  • the absolute value of the difference ⁇ b * from the degree b * is 2 or less.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention wherein the glass for chemical strengthening is made into a glass plate having a thickness of 1 mm, the incidence of cracks when forming indentations using a Vickers indenter on the mirror finish surface is 50%.
  • a Vickers indenter having a load of 150 gf or more is provided.
  • the present invention is a chemically strengthened glass obtained by chemically strengthening the above-described glass for chemical strengthening of the present invention, and the depth of the surface compressive stress layer formed on the surface of the chemically strengthened glass by the chemical strengthening treatment. Is 5 ⁇ m or more, and the surface compressive stress of the surface compressive stress layer is 300 MPa or more.
  • the present invention is the above-described chemically strengthened glass of the present invention, which is represented by the following formula (I), and the chromaticity a * of reflected light by the D65 light source of the L * a * b * color system and the F2 light source
  • the absolute value of the difference ⁇ a * from the chromaticity a * of the reflected light by the light source and the chromaticity b * of the reflected light by the D65 light source of the L * a * b * color system represented by the following formula (II) and the F2 light source
  • the absolute value of the difference ⁇ b * with respect to the chromaticity b * of the reflected light due to is both 2 or less.
  • ⁇ a * a * value (D65 light source) ⁇ a * value (F2 light source) (I)
  • ⁇ b * b * value (D65 light source) ⁇ b * value (F2 light source) (II)
  • a plurality of kinds of compound raw materials are prepared to prepare a glass raw material. After the glass raw material is heated and melted, defoamed and cooled, and the SiO 2 is 55 in terms of a molar percentage based on the following oxides.
  • a glass for chemical strengthening comprising producing a glass for chemical strengthening containing 0.1 to 7% of at least one metal oxide selected from the group consisting of:
  • a plurality of kinds of compound raw materials are prepared to prepare a glass raw material. After the glass raw material is heated and melted, defoamed and cooled, and the SiO 2 is 55 in terms of a molar percentage based on the following oxides.
  • a plurality of kinds of compound raw materials are prepared to prepare a glass raw material. After the glass raw material is heated and melted, defoamed and cooled, and the SiO 2 is 55 in terms of a molar percentage based on the following oxides.
  • the present invention it is possible to stably obtain glass with good foam quality while reducing the environmental load.
  • the glass for chemical strengthening suitable for the clarification by a sulfate can be obtained.
  • the glass of this invention can be chemically strengthened, and can be used suitably also for the use as which thin strength and high intensity
  • the glass for chemical strengthening of the present invention hardly breaks due to cracks, it can be made a glass having high strength.
  • the glass of the present invention is a glass excellent in press formability, and can be processed into a desired shape required for uses such as a housing at a low cost.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention has the above coloring component (at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi) of 0.1. Contains ⁇ 7%. This makes it possible to obtain black colored glass.
  • casing use may be used by shape
  • the glass formed into a flat shape or block shape is reheated and press-formed in a melted state, or the molten glass is poured onto a press die and pressed to be molded into a desired shape.
  • press molding glass it is preferable to lower the glass molding temperature during press molding.
  • the molding temperature of glass during press molding is high, a superalloy or ceramics must be used as a mold, which is not preferable because of poor workability and high cost.
  • the molding temperature of the glass during press molding is high, the mold is used at a high temperature, so that the deterioration of the mold is accelerated. In addition, a large amount of energy is required to soften the glass at a high temperature.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention is selected from the group consisting of oxides of colored components (Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, Bi, in a molar percentage display based on oxide, in the glass.
  • Tg glass transition point
  • the glass for chemical strengthening of the present invention is selected from the group consisting of oxides of colored components (Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, Bi, in a molar percentage display based on oxide, in the glass.
  • Tg glass transition point
  • it can be set as the glass excellent in press moldability suitable for press-molding to appropriate shapes, such as concave shape or convex shape.
  • the content of at least one metal oxide is preferably 0.5 to 6%, more preferably 1 to 5.5%.
  • the coloring component (at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi)
  • the coloring component include, for example, Co 3 O 4 , MnO, MnO 2 , Fe 2 O 3 , NiO, CuO, Cu 2 O, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , Bi 2 O 3 are preferably used.
  • coloring components may contain any of these if the total content is 0.1 to 7%, but each content is less than 0.01% The effect as a coloring component cannot be sufficiently obtained. Preferably it is 0.1% or more, More preferably, it is 0.2% or more. Moreover, if each content exceeds 6%, glass will become unstable and devitrification will occur. Preferably it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • the coloring components in the glass are expressed in mole percentages based on oxides, 0.01 to 6% of Fe 2 O 3 , 0 to 6% of Co 3 O 4 , 0 to 6% of NiO, and 0 to 6 of MnO. %, Cr 2 O 3 is preferably 0 to 6%, and V 2 O 5 is preferably 0 to 6%. That is, Fe 2 O 3 may be used as an essential component, and appropriate components selected from Co 3 O 4 , NiO, MnO, Cr 2 O 3 , and V 2 O 5 may be used in combination. If Fe 2 O 3 is less than 0.01%, the desired light-shielding property may not be obtained. Further, when the Fe 2 O 3 is 6 percent, the glass is likely to be unstable. Further, regarding other components, that is, Co 3 O 4 , NiO, MnO, Cr 2 O 3 , and V 2 O 5 , if the content of each component exceeds 6%, the glass may become unstable.
  • content of a coloring component and a color correction component shows the conversion content when each component which exists in glass shall exist as a displayed oxide.
  • “containing Fe 2 O 3 in an amount of 0.01 to 6%” means that the Fe content in the glass is all in the form of Fe 2 O 3 , that is, Fe This means that the content in terms of Fe 2 O 3 is 0.01 to 6%.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention includes, for example, (i) Fe 2 O 3 , Co 3 O 4 , MnO, MnO 2 , CuO, Cu 2 O, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 as coloring components.
  • a combination with at least one selected from the group consisting of O 3 can be suitably used.
  • the extinction coefficient In order to set the extinction coefficient at wavelengths of 380 nm to 780 nm to 1 mm ⁇ 1 or more, it is preferable to combine a plurality of coloring components so that the extinction coefficient of light in these wavelength ranges is increased on average.
  • Fe 2 O 3 is 1.5 to 6%
  • Co 3 O 4 is 0.1% as the coloring components in the glass.
  • combinations of the coloring components other than those described above are as follows: Fe 2 O 3 is 0.01 to 4%, Co 3 O 4 is 0.2 to 3%, NiO 1.5 to 6%, Fe 2 O 3 0.01 to 6%, NiO 0.05 to 5%, Fe 2 O 3 0.01 to 4%, and Co 3 O 4 0.05-2%, NiO 0.05-2%, Cr 2 O 3 0.05-2% in combination, Fe 2 O 3 0.01-4%, Co 3 O 4 0.05 A combination of ⁇ 2%, NiO 0.05 ⁇ 2%, and MnO 0.05 ⁇ 2% can be mentioned.
  • the coloring components in the glass it is possible to obtain a glass that transmits a specific wavelength of ultraviolet light or infrared light while sufficiently absorbing light in the visible range of wavelength 380 nm to 780 nm.
  • a glass containing a combination of the aforementioned Fe 2 O 3 , Co 3 O 4 , NiO, MnO, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 as a coloring component ultraviolet light having a wavelength of 300 nm to 380 nm and Infrared light having a wavelength of 800 nm to 950 nm can be transmitted.
  • infrared light with a wavelength of 800 nm to 950 nm can be transmitted.
  • infrared light having a wavelength of 800 nm to 950 nm is used in an infrared communication device used for data communication of a mobile phone or a portable game device. Therefore, by combining the combination of the aforementioned coloring components and imparting infrared light transmission characteristics to the glass, for example, when glass is applied to a casing, an opening for an infrared communication device is provided in the casing. Can be applied without.
  • the content of Fe 2 O 3 is 0.005% or more and less than 1.5% in terms of oxide-based mole percentage.
  • the glass after chemical strengthening treatment has a compressive stress layer on the surface and an internal tensile stress layer.
  • a minute foreign matter particularly nickel sulfide (NiS)
  • NiS nickel sulfide
  • the time is reduced. It is known that with the passage of time, this NiS transitions from the ⁇ phase to the ⁇ phase, and the glass after chemical strengthening treatment is broken by the volume change at that time. Such damage is very rare, but may occur naturally even without applying a particularly large external force. For this reason, it is preferable to suppress the generation of foreign matter such as nickel sulfide (NiS) in the glass.
  • NiS is mixed as a coloring material or mixed from an alloy such as stainless steel and nickel existing in the molten glass is combined with S 2- to form NiS.
  • the NiS generation temperature range is not clear, it is considered to be 800 ° C. or higher from the above-mentioned S 2- generation temperature range, and the industrial nickel sulfide generation temperature is about 1000 ° C., so that the temperature of 800 to 1200 ° C. Presumed to be in range.
  • the content of NiO is less than 0.05% in terms of oxide-based molar percentage display, such as NiS. It can be set as the glass for chemical strengthening which a foreign material does not produce easily and the generation
  • the chemical strengthening glass of the present invention contains 0.005 to 2% of at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Ti, Ce, Er, Nd, and Se as a color correction component. Is preferred.
  • the color correction component (at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Ti, Ce, Er, Nd, and Se) include, for example, TiO 2 , CeO 2 , Er 2 O 3. , Nd 2 O 3 and SeO 2 are preferably used.
  • the difference in light absorption characteristics within the visible wavelength range can be reduced, and brown A glass having a so-called blackish black color tone that does not exhibit blue or blue can be obtained. Moreover, it can suppress that glass becomes unstable and devitrification arises by content of said color correction component being 2% or less.
  • the total content of the color correction components is more preferably 0.01 to 1.8%, and further preferably 0.1 to 1.5%.
  • SiO 2 is 55 to 80%
  • Al 2 O 3 is 0.25 to 16%
  • B 2 O 3 in terms of mole percentage based on the following oxides. 0-12%, Na 2 O 5-20%, K 2 O 0-15%, MgO 0-15%, CaO 0-15%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba , Zn) containing 0 to 25%. Note that ⁇ RO indicates the total amount of all RO components, that is, “MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO”.
  • composition of the glass other than the coloring component of the glass for chemical strengthening of the present invention will be described using the mole percentage display content unless otherwise specified.
  • SiO 2 is a component constituting the skeleton of glass and essential. If it is less than 55%, the stability as glass will deteriorate, or the weather resistance will deteriorate. Preferably it is 60% or more. More preferably, it is 65% or more. If SiO 2 exceeds 80%, the viscosity of the glass increases and the meltability decreases significantly. Preferably it is 75% or less, typically 70% or less.
  • Al 2 O 3 is a component that improves the weather resistance and chemical strengthening properties of glass and is essential. If it is less than 0.25%, the weather resistance is lowered. Preferably it is 0.3% or more, typically 0.5% or more. If Al 2 O 3 exceeds 16%, the viscosity of the glass becomes high and uniform melting becomes difficult. Preferably it is 14% or less, typically 12% or less.
  • B 2 O 3 is a component that improves the weather resistance of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary. When B 2 O 3 is contained, if it is less than 4%, a significant effect may not be obtained for improving weather resistance. Preferably it is 5% or more, and typically 6% or more. If B 2 O 3 exceeds 12%, striae due to volatilization may occur and the yield may decrease. Preferably it is 11% or less, typically 10% or less.
  • Na 2 O is a component that improves the meltability of the glass, and is essential because a surface compressive stress layer is formed by ion exchange. If it is less than 5%, the meltability is poor, and it becomes difficult to form a desired surface compressive stress layer by ion exchange. Preferably it is 7% or more, typically 8% or more. When Na 2 O exceeds 20%, the weather resistance decreases. Preferably it is 18 %% or less, typically 16 %% or less.
  • K 2 O is a component that improves the meltability of the glass, and has the effect of increasing the ion exchange rate in chemical strengthening, but is not essential, but is a preferable component.
  • K 2 O contains K 2 O
  • it is less than 0.01%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the melting property, or a significant effect cannot be obtained for improving the ion exchange rate.
  • it is 0.3% or more.
  • K 2 O exceeds 15%, the weather resistance decreases.
  • it is 12% or less, typically 10% or less.
  • MgO is a component that improves the meltability of the glass, and although it is not essential, it can be contained if necessary. When it contains MgO, if it is less than 3%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability. Typically 4% or more. When MgO exceeds 15%, the weather resistance decreases. Preferably it is 13% or less, typically 12% or less.
  • CaO is a component that improves the meltability of the glass, and can be contained as necessary. When CaO is contained, if it is less than 0.01%, a significant effect for improving the meltability cannot be obtained. Typically, it is 0.1% or more. If CaO exceeds 15%, the chemical strengthening properties are lowered.
  • the content is preferably 12% or less, typically 10% or less, and is preferably substantially not contained.
  • RO is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn
  • ⁇ RO is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn
  • the meltability may decrease.
  • ⁇ RO is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn
  • the weather resistance is lowered. It is preferably 20% or less, more preferably 18% or less, and typically 16% or less.
  • ZrO 2 is a component that increases the ion exchange rate, and is not essential, but can be contained as required. When ZrO 2 is contained, the range is preferably 5% or less, more preferably 4% or less, and still more preferably 3% or less. If ZrO 2 exceeds 5%, the meltability may deteriorate and remain in the glass as an unmelted product. Typically not contained.
  • the chemically strengthened glass of the present invention has two preferred embodiments (first and second embodiments) described below.
  • the glass (chemical strengthening glass) of the first embodiment will be described.
  • the glass of the first embodiment relates to a glass for chemical strengthening, and the composition thereof will be described using the mole percentage display content unless otherwise specified.
  • the glass for chemical strengthening according to the first embodiment is expressed in terms of a mole percentage based on the following oxides, and SiO 2 is 55 to 80%, Al 2 O 3 is 3 to 16%, B 2 O 3 is 0 to 12%, Na 2 O 5 to 20%, K 2 O 0 to 15%, MgO 0 to 15%, CaO 0 to 3%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 0 to 18% and 0.1 to 7% of a coloring component (at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi).
  • a coloring component at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi.
  • SiO 2 is a component constituting the skeleton of glass and essential. If it is less than 55%, the stability as glass will deteriorate, or the weather resistance will deteriorate. Preferably it is 58% or more. More preferably, it is 60% or more. If SiO 2 exceeds 80%, the viscosity of the glass increases and the meltability decreases significantly. Preferably it is 75% or less, typically 70% or less.
  • Al 2 O 3 is a component that improves the weather resistance and chemical strengthening properties of glass and is essential. If it is less than 3%, the weather resistance is lowered. Preferably it is 4% or more, typically 5% or more. If Al 2 O 3 exceeds 16%, the viscosity of the glass becomes high and uniform melting becomes difficult. It is preferably 15% or less, more preferably 14% or less, and typically 12% or less.
  • B 2 O 3 is a component that improves the weather resistance of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary. When B 2 O 3 is contained, if it is less than 4%, a significant effect may not be obtained for improving weather resistance. Preferably it is 5% or more, and typically 6% or more. If B 2 O 3 exceeds 12%, striae due to volatilization may occur and the yield may decrease. Preferably it is 11% or less, typically 10% or less.
  • Na 2 O is a component that improves the meltability of the glass, and is essential because a surface compressive stress layer is formed by ion exchange. If it is less than 5%, the meltability is poor, and it becomes difficult to form a desired surface compressive stress layer by ion exchange. Preferably it is 7% or more, typically 8% or more. When Na 2 O exceeds 20%, the weather resistance decreases. Preferably it is 16% or less, typically 15% or less.
  • K 2 O is a component that improves the meltability and also has an effect of increasing the ion exchange rate in chemical strengthening, and thus it is not essential, but it is a preferable component.
  • it contains K 2 O, if it is less than 0.01%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the melting property, or a significant effect cannot be obtained for improving the ion exchange rate. Typically, it is 0.3% or more. If K 2 O exceeds 15%, the weather resistance decreases. Preferably it is 10% or less, typically 8% or less.
  • MgO is a component that improves the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary. When it contains MgO, if it is less than 3%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability. Typically 4% or more. When MgO exceeds 15%, the weather resistance decreases. Preferably it is 13% or less, typically 12% or less.
  • CaO is a component that improves meltability, and can be contained as necessary. When CaO is contained, if it is less than 0.01%, a significant effect for improving the meltability cannot be obtained. Typically, it is 0.1% or more. If the CaO content exceeds 3%, the chemical strengthening properties are degraded. The content is preferably 1% or less, typically 0.5% or less, and is preferably substantially not contained.
  • RO (R represents Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) is a component that improves the meltability, and is not essential, but can contain one or more as required. In that case, if the total RO content ⁇ RO (R represents Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) is less than 1%, the meltability may decrease. Preferably it is 3% or more, typically 5% or more. When ⁇ RO (R represents Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) exceeds 18%, the weather resistance decreases. It is preferably 15% or less, more preferably 13% or less, and typically 11% or less.
  • ZrO 2 is a component that increases the ion exchange rate, and is not essential, but can be contained as required. When ZrO 2 is contained, the range is preferably 5% or less, more preferably 4% or less, and still more preferably 3% or less. If ZrO 2 exceeds 5%, the meltability may deteriorate and remain in the glass as an unmelted product. Typically not contained.
  • the coloring component is composed of at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi, and is an essential component. .
  • These coloring components may contain any of these if the total content is 0.1 to 7%, but each content is less than 0.01% The effect as a coloring component cannot be sufficiently obtained. Preferably it is 0.1% or more, More preferably, it is 0.2% or more. Moreover, if each content exceeds 6%, glass will become unstable and devitrification will occur. Preferably it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • Fe 2 O 3 is a component for coloring the glass in a dark color, and is preferably used in the present invention.
  • the total iron content represented by Fe 2 O 3 is less than 1.5%, the desired black glass may not be obtained.
  • the Fe 2 O 3 content exceeds 6%, preferably 2% or more, more preferably 3% or more, the glass becomes unstable and devitrification occurs. Preferably it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • the ratio of the content of divalent iron in terms of Fe 2 O 3 (iron redox) in the total iron is preferably 10 to 50%, particularly preferably 15 to 40%. Most preferably, it is 20 to 30%. If the iron redox is lower than 10%, decomposition may not proceed when SO 3 is contained, and the expected clarification effect may not be obtained. If it is higher than 50%, SO 3 will be decomposed too much before clarification and the expected clarification effect may not be obtained, or the number of bubbles may increase due to generation of bubbles.
  • Iron redox can be shown in the total iron terms of Fe 2 O 3, the percentage of divalent iron in terms of Fe 2 O 3% in the display by Mossbauer spectroscopy.
  • a radiation source ( 57 Co)
  • a glass sample (a 3-7 mm thick glass flat plate cut, ground, and mirror-polished from the glass block) and a detector (LND 45431) are arranged on a straight line.
  • the radiation source is moved with respect to the axial direction of the optical system, and the energy change of ⁇ rays is caused by the Doppler effect.
  • the ratio of divalent iron to total iron and the ratio of trivalent iron to total iron were calculated, and the ratio of divalent Fe to total iron was calculated as iron redox. To do.
  • the glass for chemical strengthening of the present embodiment may have a total iron content represented by Fe 2 O 3 of 0.005% or more and less than 1.5%.
  • Fe 2 O 3 a total iron content represented by Fe 2 O 3 of 0.005% or more and less than 1.5%.
  • Fe 2 O 3 a total iron content represented by Fe 2 O 3 of 0.005% or more and less than 1.5%.
  • Fe 2 O 3 ion exchange between Na 2 O of the glass surface layer by chemical strengthening treatment and K 2 O in the molten salt proceeds easily, and the surface compressive stress layer has a sufficient depth.
  • Can be formed Preferably it is 1.2% or less, More preferably, it is 1.0% or less.
  • Fe 2 O 3 is less than 0.005%, a desired black glass cannot be obtained.
  • it is 0.01% or more, More preferably, it is 0.012% or more.
  • Co 3 O 4 is a coloring component and a defoaming effect in the coexistence with iron, and thus is a preferable component used in the present invention. That is, O 2 bubbles released when trivalent iron becomes divalent iron in a high temperature state are absorbed when cobalt is oxidized. As a result, O 2 bubbles are reduced, and the defoaming effect is achieved. can get. Furthermore, Co 3 O 4 is a component that enhances the clarification effect by coexisting with SO 3 . That is, for example, when bow glass (Na 2 SO 4 ) is used as a fining agent, the bubble removal from the glass is improved by advancing the reaction of SO 3 ⁇ SO 2 + 1 / 2O 2. A lower pressure is preferred. In the glass containing iron, when cobalt is co-added, release of oxygen caused by reduction of iron can be suppressed by oxidation of cobalt, and decomposition of SO 3 is promoted. For this reason, glass with few bubble defects can be produced.
  • a glass containing a relatively large amount of alkali metal for chemical strengthening has a high basicity of the glass, so that SO 3 is hardly decomposed and the clarification effect is lowered.
  • cobalt is particularly effective in promoting the defoaming effect because it promotes the decomposition of SO 3 .
  • Co 3 O 4 is made 0.1% or more, preferably 0.2% or more, and typically 0.3% or more. If it exceeds 1%, the glass becomes unstable and devitrification occurs. Preferably it is 0.8% or less, More preferably, it is 0.6% or less.
  • the content ratio of Co 3 O 4 / Fe 2 O 3 is less than 0.01, the above defoaming effect is obtained. There is a risk of being lost.
  • it is 0.05 or more, typically 0.1 or more. If the Co 3 O 4 / Fe 2 O 3 ratio is more than 0.5, on the contrary, it becomes a generation source of bubbles, and there is a possibility that the glass melts slowly or increases the number of bubbles. It is necessary to take measures such as using it.
  • it is 0.3 or less, More preferably, it is 0.2 or less.
  • NiO is a coloring component for coloring the glass to a desired black color, and is preferably used in the present invention.
  • NiO is contained, if it is less than 0.05%, the effect as a coloring component may not be sufficiently obtained. Preferably it is 0.1% or more, More preferably, it is 0.2% or more.
  • NiO exceeds 6%, the lightness of the color tone of the glass becomes excessively high, and a desired black color tone cannot be obtained. Further, the glass becomes unstable and devitrification occurs.
  • it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • the glass for chemical strengthening of the present embodiment may have NiO of less than 0.05%. If NiO is 0.05% or more, the generation of foreign matter such as NiS, which causes glass breakage after chemical strengthening, may not be suppressed. Preferably it is 0.03% or less, More preferably, it is 0.02% or less.
  • CuO is a coloring component and can be contained as necessary, though not essential. Moreover, CuO is a component which produces the effect which makes metamerism (conditional color etc.) low by making it contain in glass, Although it is not essential, it can be contained as needed.
  • Metamerism is an index that indicates the degree of color change in appearance or color due to the color of external light, and is defined using the L * a * b * color system standardized by the CIE (International Commission on Illumination). Can do.
  • CIE International Commission on Illumination
  • the absolute value of ⁇ a * defined by the following formula (I) and the absolute value of ⁇ b * defined by the following formula (II) are both 2 or less. It becomes easy to obtain things. Thereby, the difference between the reflection color tone of the glass in the room and the reflection color tone of the glass in the outdoors can be reduced.
  • CuO When CuO is contained, if it is less than 0.05%, a significant effect may not be obtained with respect to color tone adjustment or metamerism suppression. Preferably it is 0.2% or more, and typically 0.5% or more. If CuO exceeds 3%, the glass becomes unstable and devitrification may occur. Preferably it is 2.5% or less, typically 2% or less.
  • Fe 2 O 3 also has the effect of lowering metamerism (conditional color, etc.) by being contained in the glass as in CuO.
  • the content of Fe 2 O 3 that gives a significant effect on metamerism is preferably 0.05 to 2%, typically 0.3 to 1.5%.
  • MnO, MnO 2 , Cu 2 O, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , Bi 2 O 3 are coloring components and are not essential, but contain at least one of these coloring components as necessary. be able to.
  • these coloring components are contained, if each content is less than 0.01%, the effect as the coloring components cannot be sufficiently obtained. Preferably it is 0.1% or more, More preferably, it is 0.2% or more. Moreover, if each content exceeds 6%, glass will become unstable and devitrification will occur. Preferably it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • ⁇ R ′ 2 O indicates the total amount of all R ′ 2 O components, that is, “Na 2 O + K 2 O + Li 2 O”. If this ratio is less than 3, there is a possibility that the probability of destruction when the indentation is made after the chemical strengthening treatment is increased. Preferably it is 3.6 or more, typically 4 or more. If this ratio exceeds 6, the viscosity of the glass increases and the meltability decreases. Preferably it is 5.5 or less, More preferably, it is 5 or less.
  • SO 3 is a component that acts as a fining agent, and although it is not essential, it can be contained if necessary. Fining effect expected in the case of less than 0.005% containing SO 3 can not be obtained. Preferably it is 0.01% or more, More preferably, it is 0.02% or more. 0.03% or more is most preferable. On the other hand, if it exceeds 0.5%, it becomes a generation source of bubbles, and there is a possibility that the glass melts slowly or the number of bubbles increases. Preferably it is 0.3% or less, More preferably, it is 0.2% or less. 0.1% or less is most preferable.
  • SnO 2 is a component that acts as a fining agent, and although it is not essential, it can be contained as necessary. When SnO 2 is contained, if it is less than 0.005%, the expected clarification action cannot be obtained. Preferably it is 0.01% or more, More preferably, it is 0.05% or more. On the other hand, if it exceeds 1%, it becomes a generation source of bubbles, and there is a possibility that the glass melts slowly or the number of bubbles increases. Preferably it is 0.8% or less, More preferably, it is 0.5% or less. Most preferred is 0.3% or less.
  • TiO 2 is a component that improves weather resistance, and is a color correction component that adjusts the color tone of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary.
  • TiO 2 is contained, if it is less than 0.005%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving weather resistance.
  • the color correction effect cannot be sufficiently obtained, and in black glass, for example, it may not be possible to sufficiently prevent the color tone of bluish black or brownish black.
  • it is 0.01% or more, and typically is 0.1% or more. If TiO 2 exceeds 1%, the glass becomes unstable and devitrification may occur. Preferably it is 0.8% or less, typically 0.6% or less.
  • Li 2 O is a component for improving the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary.
  • Li 2 O is contained, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability.
  • it is 3% or more, and typically 6% or more. If Li 2 O exceeds 15%, the weather resistance may decrease. Preferably it is 10% or less, typically 5% or less.
  • SrO is a component for improving the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary. When it contains SrO, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability. Preferably it is 3% or more, and typically 6% or more. If SrO exceeds 15%, the weather resistance and chemical strengthening properties may be lowered. Preferably it is 12% or less, typically 9% or less.
  • BaO is a component for improving the meltability, and although not essential, it can be contained if necessary. When it contains BaO, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained with respect to improvement in meltability. Preferably it is 3% or more, and typically 6% or more. If BaO exceeds 15%, the weather resistance and chemical strengthening properties may be reduced. Preferably it is 12% or less, typically 9% or less.
  • ZnO is a component for improving the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary. When it contains ZnO, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained with respect to improvement in meltability. Preferably it is 3% or more, and typically 6% or more. If ZnO exceeds 15%, the weather resistance may be lowered. Preferably it is 12% or less, typically 9% or less.
  • CeO 2 , Er 2 O 3 , Nd 2 O 3 , and SeO 2 are color correction components that adjust the color tone of the glass, and are not essential, but contain at least one of these color correction components as necessary. can do.
  • these color correction components are contained, if each content is less than 0.01%, the difference in light absorption characteristics within the visible wavelength range is reduced, and the effect of color correction to the desired black color is sufficient. For example, there is a possibility that it is not possible to sufficiently prevent the color tone from being bluish black or brownish black.
  • the content of each of these color correction components is preferably 0.05% or more, and typically 0.1% or more. If the content of each color correction component exceeds 2%, the glass may become unstable and devitrification may occur.
  • the color correction component described above can be used by appropriately selecting the type and amount thereof according to the composition serving as the base of each glass.
  • the total content of TiO 2 , CeO 2 , Er 2 O 3 , Nd 2 O 3 and SeO 2 is preferably 0.005 to 2%.
  • the total content of TiO 2 , CeO 2 , Er 2 O 3 , Nd 2 O 3 , and SeO 2 0.005% or more, it is possible to reduce the difference in light absorption characteristics within the visible wavelength range. It is possible to obtain a glass having a so-called blackish black color tone that does not exhibit brown or blue color. Moreover, it can suppress that glass becomes unstable and devitrification arises by content of said color correction component being 2% or less.
  • the total content of the color correction components is more preferably 0.01 to 1.8%, and further preferably 0.05 to 1.5%.
  • Examples of the glass of the first embodiment described above include SiO 2 60 to 80%, Al 2 O 3 3 to 15%, and Na 2 O 5 to 15% in terms of mole percentages based on the following oxides. , K 2 O 0-4%, MgO 0-15%, CaO 0-3%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 0-18%, Fe 2 O 3 One containing 1.5 to 6%, Co 3 O 4 containing 0.1 to 1%, or expressed as a mole percentage based on the following oxides, SiO 2 55 to 75%, Al 2 O 3 8 to 16% B 2 O 3 4-12%, Na 2 O 7-16%, K 2 O 0-4%, MgO 0-3%, CaO 0-3%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) of 0-5%, the Fe 2 O 3 1.5 ⁇ 6% , preferably used those containing Co 3 O 4 0.1 ⁇ 1% It is possible.
  • Chemically strengthened glass of the second embodiment a molar percentage based on the following oxides, the SiO 2 55 ⁇ 80%, the Al 2 O 3 0.25 ⁇ 5% , B 2 O 3 and 0-12 %, Na 2 O 5-20%, K 2 O 0-8%, MgO 0-15%, CaO 5-15%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 0 to 25% and 0.1 to 7% of coloring components (at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi).
  • SiO 2 is a component constituting the skeleton of glass and essential. If it is less than 55%, the stability as glass will deteriorate, or the weather resistance will deteriorate. Preferably it is 58% or more. More preferably, it is 60% or more. If SiO 2 exceeds 80%, the viscosity of the glass increases and the meltability decreases significantly. Preferably it is 75% or less, typically 70% or less.
  • Al 2 O 3 is a component that improves the weather resistance and chemical strengthening properties of glass and is essential. If it is less than 0.25%, the weather resistance is lowered. Preferably it is 0.3% or more, typically 0.5% or more. If Al 2 O 3 exceeds 5%, the viscosity of the glass becomes high and uniform melting becomes difficult. Preferably it is 4.5% or less, typically 4% or less.
  • B 2 O 3 is a component that improves the weather resistance of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary. When B 2 O 3 is contained, if it is less than 4%, a significant effect may not be obtained for improving weather resistance. Preferably it is 5% or more, and typically 6% or more. If B 2 O 3 exceeds 12%, striae due to volatilization may occur and the yield may decrease. Preferably it is 11% or less, typically 10% or less.
  • Na 2 O is a component that improves the meltability of the glass, and is essential because a surface compressive stress layer is formed by ion exchange. If it is less than 5%, the meltability is poor, and it becomes difficult to form a desired surface compressive stress layer by ion exchange. Preferably it is 7% or more, typically 8% or more. When Na 2 O exceeds 20%, the weather resistance decreases. Preferably it is 18% or less, typically 16% or less.
  • K 2 O is a component that improves the meltability and also has an effect of increasing the ion exchange rate in chemical strengthening, and thus it is not essential, but it is a preferable component.
  • it contains K 2 O, if it is less than 0.01%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the melting property, or a significant effect cannot be obtained for improving the ion exchange rate. Typically, it is 0.3% or more.
  • K 2 O exceeds 8%, the weather resistance decreases. Preferably it is 7% or less, typically 6% or less.
  • MgO is a component that improves the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary. When it contains MgO, if it is less than 3%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability. Typically 4% or more. When MgO exceeds 15%, the weather resistance decreases. Preferably it is 13% or less, typically 12% or less.
  • CaO is a component that improves meltability and is essential. If it is less than 5%, a significant effect for improving the meltability cannot be obtained. Typically 6% or more. If CaO exceeds 15%, the chemical strengthening properties are lowered. Preferably it is 14% or less, typically 13% or less.
  • RO is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn
  • ⁇ RO is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn
  • the meltability may decrease.
  • ⁇ RO is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn
  • the weather resistance is lowered. It is preferably 20% or less, more preferably 18% or less, and typically 16% or less.
  • ZrO 2 is a component that increases the ion exchange rate, and is not essential, but can be contained as required. When ZrO 2 is contained, the range is preferably 5% or less, more preferably 4% or less, and still more preferably 3% or less. If ZrO 2 exceeds 5%, the meltability may deteriorate and remain in the glass as an unmelted product. Typically not contained.
  • the coloring component is composed of at least one metal oxide selected from the group consisting of oxides of Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, and Bi, and is an essential component. .
  • These coloring components may contain any of these if the total content is 0.1 to 7%, but each content is less than 0.01% The effect as a coloring component cannot be sufficiently obtained. Preferably it is 0.1% or more, More preferably, it is 0.2% or more. Moreover, if each content exceeds 6%, glass will become unstable and devitrification will occur. Preferably it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • Fe 2 O 3 is a component for coloring the glass in a dark color, and is preferably used in the present invention.
  • the desired black glass cannot be obtained if the total iron content expressed by Fe 2 O 3 is less than 1.5%. If the Fe 2 O 3 content exceeds 6%, preferably 2% or more, more preferably 3% or more, the glass becomes unstable and devitrification occurs. Preferably it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • the ratio of the content of divalent iron in terms of Fe 2 O 3 (iron redox) in the total iron is preferably 10 to 50%, particularly preferably 15 to 40%. Most preferably, it is 20 to 30%. If the iron redox is lower than 10%, decomposition may not proceed when SO 3 is contained, and the expected clarification effect may not be obtained. If it is higher than 50%, SO 3 will be decomposed too much before clarification and the expected clarification effect may not be obtained, or the number of bubbles may increase due to generation of bubbles.
  • Iron redox can be shown in the total iron terms of Fe 2 O 3, the percentage of divalent iron in terms of Fe 2 O 3% in the display by Mossbauer spectroscopy.
  • a radiation source ( 57 Co)
  • a glass sample (a 3-7 mm thick glass flat plate cut, ground, and mirror-polished from the glass block) and a detector (LND 45431) are arranged on a straight line.
  • the radiation source is moved with respect to the axial direction of the optical system, and the energy change of ⁇ rays is caused by the Doppler effect.
  • the ratio of divalent iron to total iron and the ratio of trivalent iron to total iron were calculated, and the ratio of divalent Fe to total iron was calculated as iron redox. To do.
  • the glass for chemical strengthening of the present embodiment may have a total iron content represented by Fe 2 O 3 of 0.005% or more and less than 1.5%.
  • Fe 2 O 3 a total iron content represented by Fe 2 O 3 of 0.005% or more and less than 1.5%.
  • Fe 2 O 3 a total iron content represented by Fe 2 O 3 of 0.005% or more and less than 1.5%.
  • Fe 2 O 3 ion exchange between Na 2 O of the glass surface layer by chemical strengthening treatment and K 2 O in the molten salt proceeds easily, and the surface compressive stress layer has a sufficient depth.
  • Can be formed Preferably it is 1.2% or less, More preferably, it is 1.0% or less.
  • Fe 2 O 3 is less than 0.005%, a desired black glass cannot be obtained.
  • it is 0.01% or more, More preferably, it is 0.012% or more.
  • Co 3 O 4 is a coloring component and a defoaming effect in the coexistence with iron, and thus is a preferable component used in the present invention. That is, O 2 bubbles released when trivalent iron becomes divalent iron in a high temperature state are absorbed when cobalt is oxidized. As a result, O 2 bubbles are reduced, and the defoaming effect is achieved. can get. Furthermore, Co 3 O 4 is a component that enhances the clarification effect by coexisting with SO 3 . That is, for example, when bow glass (Na 2 SO 4 ) is used as a fining agent, the bubble removal from the glass is improved by advancing the reaction of SO 3 ⁇ SO 2 + 1 / 2O 2. A lower pressure is preferred. In the glass containing iron, when cobalt is co-added, release of oxygen caused by reduction of iron can be suppressed by oxidation of cobalt, and decomposition of SO 3 is promoted. For this reason, glass with few bubble defects can be produced.
  • a glass containing a relatively large amount of alkali metal for chemical strengthening has a high basicity of the glass, so that SO 3 is hardly decomposed and the clarification effect is lowered.
  • glass containing iron is particularly effective for promoting the defoaming effect because the decomposition of SO 3 is promoted by the addition of cobalt.
  • Co 3 O 4 is made 0.1% or more, preferably 0.2% or more, and typically 0.3% or more. If it exceeds 1%, the glass becomes unstable and devitrification occurs. Preferably it is 0.8% or less, More preferably, it is 0.6% or less.
  • the content ratio of Co 3 O 4 / Fe 2 O 3 is less than 0.01, the above defoaming effect is obtained. There is a risk of being lost.
  • it is 0.05 or more, typically 0.1 or more. If the Co 3 O 4 / Fe 2 O 3 ratio is more than 0.5, on the contrary, it becomes a generation source of bubbles, and there is a possibility that the glass melts slowly or increases the number of bubbles. It is necessary to take measures such as using it.
  • it is 0.3 or less, More preferably, it is 0.2 or less.
  • NiO is a coloring component for coloring the glass to a desired black color, and is preferably used in the present invention.
  • NiO is contained, if it is less than 0.05%, the effect as a coloring component cannot be sufficiently obtained.
  • it is 0.1% or more, More preferably, it is 0.2% or more.
  • NiO exceeds 6%, the lightness of the color tone of the glass becomes excessively high, and a desired black color tone cannot be obtained. Further, the glass becomes unstable and devitrification occurs.
  • it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • the glass for chemical strengthening of the present embodiment may have NiO of less than 0.05%. If NiO is 0.05% or more, the generation of foreign matter such as NiS, which causes glass breakage after chemical strengthening, may not be suppressed. Preferably it is 0.03% or less, More preferably, it is 0.02% or less.
  • CuO is a coloring component and can be contained as necessary, though not essential. Moreover, CuO is a component which produces the effect which makes metamerism (conditional color etc.) low by making it contain in glass, Although it is not essential, it can be contained as needed.
  • Metamerism is an index that indicates the degree of color change in appearance or color due to the color of external light, and is defined using the L * a * b * color system standardized by the CIE (International Commission on Illumination). Can do.
  • CIE International Commission on Illumination
  • the absolute value of ⁇ a * defined by the following formula (I) and the absolute value of ⁇ b * defined by the following formula (II) are both 2 or less. It becomes easy to obtain things. Thereby, the difference between the reflection color tone of the glass in the room and the reflection color tone of the glass in the outdoors can be reduced.
  • CuO When CuO is contained, if it is less than 0.05%, a significant effect may not be obtained with respect to color tone adjustment or metamerism suppression. Preferably it is 0.2% or more, and typically 0.5% or more. If CuO exceeds 3%, the glass becomes unstable and devitrification may occur. Preferably it is 2.5% or less, typically 2% or less.
  • Fe 2 O 3 also has the effect of lowering metamerism (conditional color, etc.) by being contained in the glass as in CuO.
  • the content of Fe 2 O 3 that gives a significant effect on metamerism is preferably 0.05 to 2%, typically 0.3 to 1.5%.
  • MnO, MnO 2 , CuO, Cu 2 O, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , Bi 2 O 3 are coloring components and are not essential, but at least one of these coloring components may be added as necessary. Can be contained. When these coloring components are contained, if each content is less than 0.01%, the effect as the coloring components cannot be sufficiently obtained. Preferably it is 0.1% or more, More preferably, it is 0.2% or more. Moreover, if each content exceeds 6%, glass will become unstable and devitrification will occur. Preferably it is 5% or less, More preferably, it is 4% or less.
  • ⁇ R ′ 2 O indicates the total amount of all R ′ 2 O components, that is, “Na 2 O + K 2 O + Li 2 O”. If this ratio is less than 3, there is a possibility that the probability of destruction when the indentation is made after the chemical strengthening treatment is increased. Preferably it is 3.6 or more, typically 4 or more. If this ratio exceeds 6, the viscosity of the glass increases and the meltability decreases. Preferably it is 5.5 or less, More preferably, it is 5 or less.
  • SO 3 is a component that acts as a fining agent, and although it is not essential, it can be contained if necessary. Fining effect expected in the case of less than 0.005% containing SO 3 can not be obtained. Preferably it is 0.01% or more, More preferably, it is 0.02% or more. 0.03% or more is most preferable. On the other hand, if it exceeds 0.5%, it becomes a generation source of bubbles, and there is a possibility that the glass melts slowly or the number of bubbles increases. Preferably it is 0.3% or less, More preferably, it is 0.2% or less. 0.1% or less is most preferable.
  • SnO 2 is a component that acts as a fining agent, and although it is not essential, it can be contained as necessary. When SnO 2 is contained, if it is less than 0.005%, the expected clarification action cannot be obtained. Preferably it is 0.01% or more, More preferably, it is 0.05% or more. On the other hand, if it exceeds 1%, it becomes a generation source of bubbles, and there is a possibility that the glass melts slowly or the number of bubbles increases. Preferably it is 0.8% or less, More preferably, it is 0.5% or less. Most preferred is 0.3% or less.
  • TiO 2 is a component that improves weather resistance, and is a color correction component that adjusts the color tone of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary.
  • TiO 2 is contained, if it is less than 0.005%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving weather resistance.
  • the color correction effect cannot be sufficiently obtained, and in black glass, for example, it may not be possible to sufficiently prevent the color tone of bluish black or brownish black.
  • it is 0.01% or more, and typically is 0.1% or more. If TiO 2 exceeds 1%, the glass becomes unstable and devitrification may occur. Preferably it is 0.8% or less, typically 0.6% or less.
  • Li 2 O is a component for improving the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary.
  • Li 2 O is contained, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability.
  • it is 3% or more, and typically 6% or more. If Li 2 O exceeds 15%, the weather resistance may decrease. Preferably it is 10% or less, typically 5% or less.
  • SrO is a component for improving the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary. When it contains SrO, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability. Preferably it is 3% or more, and typically 6% or more. If SrO exceeds 15%, the weather resistance and chemical strengthening properties may be lowered. Preferably it is 12% or less, typically 9% or less.
  • BaO is a component for improving the meltability, and although not essential, it can be contained if necessary. When it contains BaO, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained with respect to improvement in meltability. Preferably it is 3% or more, and typically 6% or more. If BaO exceeds 15%, the weather resistance and chemical strengthening properties may be reduced. Preferably it is 12% or less, typically 9% or less.
  • ZnO is a component for improving the meltability, and is not essential, but can be contained as necessary. When it contains ZnO, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained with respect to improvement in meltability. Preferably it is 3% or more, and typically 6% or more. If ZnO exceeds 15%, the weather resistance may be lowered. Preferably it is 12% or less, typically 9% or less.
  • CeO 2 , Er 2 O 3 , Nd 2 O 3 , and SeO 2 are color correction components that adjust the color tone of the glass, and are not essential, but contain at least one of these color correction components as necessary. can do.
  • these color correction components are contained, if each content is less than 0.01%, the difference in light absorption characteristics within the visible wavelength range is reduced, and the effect of color correction to the desired black color is sufficient. For example, there is a possibility that it is not possible to sufficiently prevent the color tone from being bluish black or brownish black.
  • the content of each of these color correction components is preferably 0.05% or more, and typically 0.1% or more. If the content of each color correction component exceeds 2%, the glass may become unstable and devitrification may occur.
  • the color correction component described above can be used by appropriately selecting the type and amount thereof according to the composition serving as the base of each glass.
  • the total content of TiO 2 , CeO 2 , Er 2 O 3 , Nd 2 O 3 and SeO 2 is preferably 0.005 to 2%.
  • the total content of TiO 2 , CeO 2 , Er 2 O 3 , Nd 2 O 3 , and SeO 2 0.005% or more, it is possible to reduce the difference in light absorption characteristics within the visible wavelength range. It is possible to obtain a glass having a so-called blackish black color tone that does not exhibit brown or blue color. Moreover, it can suppress that glass becomes unstable and devitrification arises by content of said color correction component being 2% or less.
  • the total content of the color correction components is more preferably 0.01 to 1.8%, and further preferably 0.05 to 1.5%.
  • the coloring component of the glass is essentially iron, but as described above, Mn, Ni, Cu, You may contain the at least 1 metal oxide selected from the group which consists of an oxide of Cr, V, and Bi. When such components are contained, the total content of these components is preferably 5% or less, and typically 4% or less.
  • Co is both a coloring component and a clarifying agent.
  • SO 3 or SnO 2 may be used as necessary, but may contain Sb 2 O 3 , Cl, F, and other components as long as the object of the present invention is not impaired. Good. When such components are contained, the total content of these components is preferably 1% or less, and typically 0.5% or less. Note that As 2 O 3 is an environmentally hazardous substance and is not contained because there is a concern about adverse effects on the environment throughout the product life cycle as well as in the manufacturing process.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention is a Vickers indenter in which the occurrence rate of cracks becomes 50% when indentations are formed on a mirror-finished surface of a glass plate having a thickness of 1 mm using a glass for chemical strengthening using a Vickers indenter.
  • the indentation load is preferably 150 gf or more.
  • the load of the Vickers indenter in which the incidence rate of a crack when the indentation is formed using a Vickers indenter on a mirror-finished surface of a 1 mm thick glass plate is referred to as a CIL value.
  • the CIL value is preferably 175 gf or more, more preferably 200 gf or more, and further preferably 300 gf or more.
  • the method for chemically strengthening the glass for chemical strengthening is not particularly limited as long as it can ion-exchange Na 2 O on the glass surface and K 2 O in the molten salt. Is applicable.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention preferably has an absolute value of ⁇ a * defined by the following formula (I) and an absolute value of ⁇ b * defined by the following formula (II) both of 2 or less.
  • ⁇ a * defined by the following formula (I)
  • ⁇ b * defined by the following formula (II) both of 2 or less.
  • Metamerism is an index that indicates the degree of color change in appearance or color due to the color of external light, and is defined using the L * a * b * color system standardized by the CIE (International Commission on Illumination). Can do.
  • CIE International Commission on Illumination
  • ⁇ a * and ⁇ b * in the glass for chemical strengthening are both preferably 1.5 or less in absolute value and more preferably 1.2 or less in both absolute value.
  • the minimum value of the extinction coefficient at a wavelength of 380 nm to 780 nm is preferably 1 mm ⁇ 1 or more.
  • a light source of a display device provided in an electronic device is configured to emit white light such as a light emitting diode, an organic EL, or a CCFL. Therefore, when using the chemically strengthened glass of the present invention as a casing of an electronic device, the minimum value of the extinction coefficient at a wavelength of 380 nm to 780 nm is set to 1 mm so that the white light does not leak outside the device through the glass. Must be -1 or higher.
  • White light is made to be recognized as white after combining light of a plurality of wavelengths in the visible range using a phosphor. Therefore, by setting the minimum value of the extinction coefficient of the visible wavelength of the glass to 1 mm ⁇ 1 or more, white light is absorbed by the glass alone without separately providing a light shielding means, and sufficient light shielding properties are obtained as glass.
  • the minimum value of the extinction coefficient at a wavelength of 380 nm to 780 nm of the glass is less than 1 mm ⁇ 1 , even if the glass has a sufficient thickness for use as a casing, the desired light shielding property cannot be obtained, and light passes through the glass. There is a risk. Further, when the glass is formed into a concave shape or a convex shape, there is a possibility that light may pass through a portion where the thickness is the thinnest.
  • the minimum value of the extinction coefficient of the glass at a wavelength of 380 nm ⁇ 780 nm is preferably set to 2 mm -1 or more, more preferably 3 mm -1 or more, more preferably 4 mm -1 or higher.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention is calculated from the spectral transmittance curve, and the relative value of the extinction coefficient at a wavelength of 550 nm with respect to the extinction coefficient at a wavelength of 600 nm (hereinafter, the relative value of this extinction coefficient is expressed as “the wavelength of 550 nm And the relative value of the extinction coefficient at a wavelength of 450 nm with respect to the extinction coefficient at a wavelength of 600 nm calculated from the spectral transmittance curve (hereinafter referred to as the extinction coefficient).
  • the relative value is sometimes expressed as “absorption coefficient at a wavelength of 450 nm / absorption coefficient at a wavelength of 600 nm.”) Is preferably in the range of 0.7 to 1.2.
  • a glass exhibiting a black color can be obtained by selecting the predetermined one as the coloring component of the glass.
  • the coloring component although it is black, it may be brown or bluish, for example.
  • glass having a small variation in the absorption coefficient at the wavelength of light in the visible range that is, glass that absorbs light in the visible range on average is preferable.
  • the relative value range of the extinction coefficient is preferably in the range of 0.7 to 1.2. If this range is less than 0.7, the glass may become bluish black. Moreover, when this range is more than 1.2, there is a possibility that the color becomes brownish or greenish black.
  • the relative value of the extinction coefficient is invisible to other colors when both the extinction coefficient at a wavelength of 450 nm / the extinction coefficient at a wavelength of 600 nm and the extinction coefficient at a wavelength of 550 nm / absorption coefficient at a wavelength of 600 nm are within the above-mentioned ranges. It means that black glass is obtained.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention has an absolute value of 5% of the change amounts ⁇ T (550/600) and ⁇ T (450/600) of the relative values of the extinction coefficients represented by the following formulas (1) and (2).
  • ⁇ T (550/600) (%) [ ⁇ A (550/600) ⁇ B (550/600) ⁇ / A (550/600)] ⁇ 100
  • ⁇ T (450/600) (%) [ ⁇ A (450/600) ⁇ B (450/600) ⁇ / A (450/600)] ⁇ 100 (2)
  • a (550/600) is an extinction coefficient at a wavelength of 550 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, which are calculated from the spectral transmittance curve of glass after irradiation with light from a 400 W high-pressure mercury lamp for 100 hours.
  • B (550/600) is a relative value of an extinction coefficient at a wavelength of 550 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, calculated from the spectral transmittance curve of the glass before light irradiation.
  • a (450/600) is an extinction coefficient at a wavelength of 450 nm and an absorption coefficient at a wavelength of 600 nm calculated from the spectral transmittance curve of glass after irradiation with light of a 400 W high-pressure mercury lamp for 100 hours.
  • B (450/600) is a relative value of an extinction coefficient at a wavelength of 450 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, calculated from the spectral transmittance curve of the glass before light irradiation.
  • B (550/600)” in the above formula (1) and “absorption coefficient at a wavelength of 550 nm / absorption coefficient at a wavelength of 600 nm” are synonymous, and “B (450/600)” in the above formula (2). And “absorption coefficient at a wavelength of 450 nm / absorption coefficient at a wavelength of 600 nm” are synonymous.
  • a (550/600) is the light of a 400 W high-pressure mercury lamp at a separation distance of 15 cm on a polished surface of 0.8 mm thick glass with both surfaces mirror-polished optically polished. Is a relative value of an extinction coefficient at a wavelength of 550 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, calculated from a spectral transmittance curve of the glass after being irradiated for 100 hours, and B (550/600) is the glass before light irradiation. The relative value of the extinction coefficient at a wavelength of 550 nm and the extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, calculated from the spectral transmittance curve.
  • a (450/600) was irradiated with light of a 400 W high-pressure mercury lamp at a separation distance of 15 cm for 100 hours on a polished surface of 0.8 mm thick glass whose surfaces were mirror-polished. It is a relative value of the extinction coefficient at a wavelength of 450 nm and the extinction coefficient at a wavelength of 600 nm calculated from the spectral transmittance curve of the glass after, and B (450/600) is the spectral transmittance curve of the glass before light irradiation.
  • the minimum absorbance at a wavelength of 380 nm to 780 nm is preferably 0.7 or more.
  • a light source of a display device provided in an electronic device is configured to emit white light such as a light emitting diode, an organic EL, or a CCFL. Therefore, when the chemically strengthened glass of the present invention is used as a casing of an electronic device, the minimum absorbance at a wavelength of 380 nm to 780 nm is set to 0. 0 so that these white lights do not leak outside the device through the glass. It must be 7 or more.
  • White light is made to be recognized as white after combining light of a plurality of wavelengths in the visible range using a phosphor. Therefore, by setting the absorbance at a wavelength in the visible region of the glass to 0.7 or more, white light is absorbed by the glass alone without separately providing a light shielding means, and sufficient light shielding properties as glass are obtained.
  • the minimum value of absorbance at a wavelength of 380 nm to 780 nm of the glass is less than 0.7, even if the glass has a sufficient thickness for use as a casing, the desired light shielding property cannot be obtained, and light passes through the glass. There is a risk. Further, when the glass is formed into a concave shape or a convex shape, there is a possibility that light may pass through a portion where the thickness is the thinnest.
  • the minimum value of the absorbance of the glass at a wavelength of 380 nm to 780 nm is preferably 0.9 or more, more preferably 1.2 or more, and further preferably 1.5 or more.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention preferably has radio wave transmission.
  • the chemical strengthening glass when chemical strengthening glass is applied as a housing of a mobile phone or the like that incorporates a communication element in a device and transmits or receives information using radio waves, the chemical strengthening glass has radio wave transmission. And the fall of the communication sensitivity resulting from presence of glass is suppressed.
  • the radio wave permeability of the chemically strengthened glass of the present invention is preferably such that the maximum value of dielectric loss tangent (tan ⁇ ) is 0.02 or less in the frequency range of 50 MHz to 3.0 GHz. Preferably it is 0.015 or less, more preferably 0.01 or less.
  • the method for producing the glass for chemical strengthening of the present invention is not particularly limited.
  • an appropriate amount of various raw materials are prepared, heated to about 1500-1600 ° C. and melted, and then homogenized by defoaming, stirring, etc. It is formed into a plate shape by a draw method, a press method, or the like, or cast and formed into a block shape. Then, after slow cooling, it is cut into a desired size, and is subjected to a polishing process if necessary, and SiO 2 is 55 to 80% and Al 2 O 3 is 0.25 to 16% in terms of mole percentage based on the following oxides.
  • the manufacturing method of the glass for chemical strengthening of this invention can manufacture the glass for chemical strengthening which concerns on embodiment mentioned above.
  • the chemically strengthened glass according to the first embodiment described above that is, SiO 2 is 55 to 80%, Al 2 O 3 3-16%, B 2 O 3 0-12%, Na 2 O 5-20%, K 2 O 0-15%, MgO 0-15%, CaO 0 to 3%, ⁇ RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) 0 to 18%, Group of coloring components (Co, Mn, Fe, Ni, Cu, Cr, V, Bi) It is possible to produce a glass for chemical strengthening containing 0.1 to 7% of at least one metal oxide selected from more.
  • the glass for chemical strengthening according to the second embodiment described above that is, the SiO 2 content is 55 to 80% and Al 2 in terms of mole percentage based on the following oxides.
  • the method of chemical strengthening treatment is not particularly limited as long as it can ion-exchange Na 2 O on the glass surface layer and K 2 O in the molten salt.
  • a method of dipping the glass like a heated potassium nitrate (KNO 3) molten salt for example, a method of dipping the glass like a heated potassium nitrate (KNO 3) molten salt.
  • KNO 3 molten salt The conditions for forming a chemically strengthened layer (surface compressive stress layer) having a desired surface compressive stress on the glass surface vary depending on the thickness of the glass, but the glass is added to the KNO 3 molten salt at 400 to 550 ° C. It is typical to soak for 2 to 20 hours.
  • this KNO 3 molten salt in addition to KNO 3 , for example, NaNO 3 may be contained in an amount of about 5% or less.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention is formed into a desired shape by the above production method. Moreover, after the glass for chemical strengthening of the present invention is formed into a desired shape, for example, the chemically strengthened glass can be produced by applying the above chemical strengthening treatment method. At this time, the depth of the surface compressive stress layer generated by the chemical strengthening treatment is set to 5 to 70 ⁇ m.
  • the chemically strengthened glass of the present invention is a chemically strengthened glass obtained by chemically strengthening the chemically strengthened glass according to the above-described embodiment by the above-described chemical strengthening treatment method.
  • the depth of the surface compressive stress layer formed on the surface of the chemically strengthened glass by the chemical strengthening treatment is 5 to 70 ⁇ m.
  • the depth of such a surface compressive stress layer is more preferably 6 to 70 ⁇ m. The reason is as follows.
  • the glass surface may be polished, and the grain size of the abrasive grains used for the final stage polishing is typically 2 to 6 ⁇ m. Such abrasive grains are thought to ultimately form microcracks having a maximum size of 5 ⁇ m on the glass surface.
  • the chemical strengthening treatment it is necessary to form a surface compressive stress layer deeper than the microcracks formed on the glass surface. For this reason, it is preferable that the depth of the surface compressive stress layer generated by the chemical strengthening treatment is 6 ⁇ m or more.
  • the surface compressive stress layer is more preferably 10 ⁇ m or more, further preferably 20 ⁇ m or more, and typically 30 ⁇ m or more.
  • Soda lime glass can be made to have a surface compressive stress of 300 MPa or more by applying the above chemical strengthening treatment method to a surface compressive stress layer of the surface compressive stress layer formed on the glass surface. It is not easy to form the layer with a depth of 30 ⁇ m or more.
  • the glass for chemical strengthening according to the first embodiment of the present invention can form a surface compressive stress layer having a depth of 30 ⁇ m or more by performing chemical strengthening treatment.
  • the surface compressive stress layer is too deep, the internal tensile stress increases and the impact at the time of failure increases. That is, it is known that when the internal tensile stress is large, the glass tends to become a fine piece and scatter in pieces at the time of breakage, which increases the risk. As a result of experiments by the present inventors, it has been found that in a glass having a thickness of 2 mm or less, scattering at the time of breakage becomes significant when the depth of the surface compressive stress layer exceeds 70 ⁇ m. Accordingly, in the chemically strengthened glass of the present invention, the depth of the surface compressive stress layer is 70 ⁇ m or less.
  • the depth of the surface compressive stress layer is more preferably 60 ⁇ m or less, further preferably 50 ⁇ m or less, and typically 40 ⁇ m or less.
  • the chemically strengthened glass of the present invention can be chemically strengthened to obtain a chemically strengthened glass.
  • the surface compressive stress of the surface compressive stress layer formed on the glass surface is 300 MPa or more, more preferably 550 MPa or more, and more preferably 700 MPa or more. Is more preferable.
  • the surface compressive stress of the surface compressive stress layer is preferably 1400 MPa or less, and more preferably 1300 MPa or less. Typically, it is 1200 MPa or less.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention can be subjected to a chemical strengthening treatment to form a surface compressive stress layer having a surface compressive stress of 300 MPa or more on the glass surface.
  • the chemically tempered glass of the present invention is a chemically tempered glass obtained by chemical tempering treatment, and is an absolute value of ⁇ a * defined by the following formula (I) and ⁇ b * defined by the following formula (II) . It is preferable that the absolute values of both are 2 or less. Thereby, metamerism (condition color etc.) can be made low and the difference with the reflection color tone of the glass indoors and the reflection color tone of the glass outdoors can be made small.
  • ⁇ a * and ⁇ b * in chemically strengthened glass are both preferably 1.5 or less in absolute value, and more preferably 1.2 or less in both absolute value.
  • Example 1 to 138 in Tables 1 to 17 (Examples 1 to 88, Examples 91 to 138 are Examples, and Examples 89 and 90 are Comparative Examples), oxidation was performed so that the compositions indicated in mole percentages in the tables were obtained.
  • Commonly used glass materials such as materials, hydroxides, carbonates, nitrates and the like were appropriately selected and weighed to 100 ml as glass. Note that the SO 3 in Table, was added to bow the glass raw material nitric (Na 2 SO 4), a residual SO 3 remaining in glass after Glauber's salt decomposition, is a calculated value.
  • this raw material mixture was put into a platinum crucible, put into a resistance heating type electric furnace at 1500 to 1600 ° C., heated for about 0.5 hours, and then the raw materials were melted, and then melted for 1 hour and degassed. Then, it was poured into a mold having a length of about 50 mm ⁇ width of about 100 mm ⁇ height of about 20 mm preheated to about 630 ° C., and slowly cooled at a rate of about 1 ° C./min to obtain a glass block. After cutting this glass block, the glass is cut out to a size of 40 mm ⁇ 40 mm and the thickness shown in Tables 1 to 17, and then ground and finally polished on both sides to a mirror surface to obtain a plate-like glass It was.
  • Tables 1 to 17 also show the minimum absorbance value, the glass thickness t, and the CIL value at wavelengths of 380 nm to 780 nm.
  • R ′ 2 O represents “Na 2 O + K 2 O + Li 2 O”.
  • the relative value of the extinction coefficient (absorption coefficient of wavelength 550 nm / absorption coefficient of wavelength 600 nm, extinction coefficient of wavelength 450 nm / absorption coefficient of wavelength 600 nm) was calculated from the obtained extinction coefficient.
  • the CIL (crack initiation load) value was determined by the following method. A plate-like glass having a thickness of 1 mm and having both surfaces mirror-polished was prepared. Using a Vickers hardness tester, the Vickers indenter was pushed for 15 seconds, then the Vickers indenter was removed, and the vicinity of the indentation was observed after 15 seconds. In the observation, we investigated how many cracks occurred from the corner of the indentation. The measurement was performed on 10 glasses according to the indentation load of 50 gf, 100 gf, 200 gf, 300 gf, 500 gf, and 1 kgf of Vickers indenter. The average number of cracks generated was calculated for each load.
  • the load at which the number of cracks is two is the Vickers indenter load at which the crack occurrence rate is 50%, that is, the CIL value (gf) of the glass.
  • the glasses of Examples 1 to 58, Examples 91 to 95, Examples 98 to 103, and Examples 137 to 138, which are examples, have a minimum extinction coefficient of 1 mm ⁇ 1 or more at wavelengths of 380 nm to 780 nm.
  • the minimum value of absorbance is 0.7 or more, and light having a wavelength in the visible range is absorbed more than a certain amount. High light-shielding properties can be obtained by using these glasses for the housing of electronic devices.
  • the extinction coefficient 0.1 to 7% in total of Co 3 O 4 , Fe 2 O 3 , NiO, MnO 2 , Cr 2 O 3 , Cu 2 O, and CuO are contained as coloring components.
  • the relative value of the extinction coefficient (absorption coefficient of wavelength 450 nm / absorption coefficient of wavelength 600 nm, extinction coefficient of wavelength 550 nm / absorption coefficient of wavelength 600 nm) It can be seen that the glass is in the range of 0.7 to 1.2 and absorbs light in the visible range on average. Therefore, for example, a black glass with a jet black color tone different from brownish black or bluish black can be obtained.
  • the glasses of Examples 1 to 17 are high-strength glasses that are difficult to be damaged.
  • the glass before chemical strengthening treatment is scratched in the manufacturing process and transportation, and this becomes a starting point of destruction even after chemical strengthening and becomes a factor of reducing the strength of the glass.
  • the CIL value of each glass of Examples 1 to 8, Example 10, Examples 12 to 14, Examples 16 to 17, and Examples 94 to 103 is an example, whereas the CIL value of a general soda lime glass is about 150 gf as an example. Is larger than that of soda-lime glass, and it is presumed that a glass having high strength can be obtained even after chemical strengthening treatment.
  • the chromaticity a * of reflected light from the D65 light source of the L * a * b * color system standardized by CIE and the F2 light source the difference between the chromaticity a * of the reflected light ( ⁇ a *), and the L * a * b * color system light reflected by the D65 light source chromaticity b * and the chromaticity b * of the reflected light from F2 source
  • the difference ( ⁇ b * ) was measured.
  • ⁇ a * and ⁇ b * were measured in the same manner as described above for the glasses after chemical strengthening treatment of some of the glasses of Examples 1 to 138.
  • Tables 18 to 34 In Tables 18 to 34, those marked with “-” and those without data are not measured.
  • ⁇ a * and ⁇ b * were determined by the following method. Using a spectrocolorimeter (X-Rite Co., Ltd., Color 7), the reflection chromaticity of each glass D65 light source and F2 light source was measured, and ⁇ a * and ⁇ b * were calculated using the measurement results. The measurement was performed by placing a white resin plate on the back side of the glass (the back side of the surface irradiated with light from the light source).
  • the chemical strengthening treatment was performed as follows. That is, a glass was prepared in which a part of the glass of Examples 1 to 138 had a shape of 4 mm ⁇ 4 mm ⁇ 0.8 mm, a surface of 4 mm ⁇ 4 mm was processed into a mirror finish, and the other surface was processed into a # 1000 finish. These glasses were immersed in a molten salt composed of KNO 3 (99%) and NaNO 3 (1%) at 425 ° C. for 6 hours and chemically strengthened. However, for the glass of Example 111, chemical strengthening treatment was performed by immersing in a molten salt composed of KNO 3 (99%) and NaNO 3 (1%) at 400 ° C. for 6 hours, and for the glass of Example 123, 450 ° C. A chemical strengthening treatment was performed by immersing in a molten salt made of KNO 3 (100%) for 2 hours.
  • the glasses of Examples 59 to 64, Examples 66 to 78, Examples 106 to 110, and Examples 112 to 114 containing CuO or Fe 2 O 3 are the ⁇ a of the glass after chemical strengthening treatment. It can be seen that chemically tempered glass with low metamerism is obtained with both * and ⁇ b * being less than 2 in absolute value.
  • the number of bubbles was determined by measuring the number of bubbles in the region of 0.6 cm 3 on the plate-shaped glass under a high-intensity light source (LA-100T, manufactured by Hayashi Watch Industry Co., Ltd.), and calculating the average value of the measured values. The value converted per unit volume (cm 3 ) is shown.
  • glass containing a coloring component here, Fe 2 O 3 , Co 3 O 4
  • glass containing no coloring component are prepared, and the glass Tg (glass transition) is prepared. Point temperature).
  • the glass Tg was 597 ° C. in Example 9 (Example), whereas it was 620 ° C. in Example 90 (Comparative Example, glass in which Fe 2 O 3 and Co 3 O 4 were omitted from Example 9).
  • Example 139 comparative, glass was omitted Fe 2 O 3, Co 3 O 4 from Example 1 was 604 ° C..
  • Example 4 the temperature was 606 ° C.
  • Example 140 Comparative Example, glass in which Fe 2 O 3 and Co 3 O 4 were omitted from Example 4
  • the temperature was 617 ° C. From the following, it is possible to lower the Tg of the glass and lower the molding temperature of the glass during press molding by including a predetermined amount of coloring components in the glass of the examples. Therefore, for example, a glass excellent in press moldability, which is preferable for a glass used for press forming into an appropriate shape such as a concave shape or a convex shape, such as a glass for a housing, can be obtained.
  • a part of the glass of Examples 1 to 90 was chemically strengthened as follows. That is, a glass having a shape of 4 mm ⁇ 4 mm ⁇ 0.8 mm, a surface of 4 mm ⁇ 4 mm processed into a mirror finish, and a surface processed into a # 1000 finish was prepared. These glasses were immersed in KNO 3 molten salt (100%) at 425 ° C. for 6 hours and chemically strengthened. About each glass after a chemical strengthening process, the potassium concentration analysis of the depth direction was performed using EPMA. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2 and Table 10 as potassium ion diffusion depth (unit: ⁇ m). For Examples 12 to 14, Examples 16 and 17 marked with *, estimated values are shown.
  • the surface compressive stress layer depth of the surface compressive stress layer was also appropriate. Inferred to be deep. As a result, it is considered that the glass of the example can obtain a necessary and sufficient strength improvement effect by the chemical strengthening treatment.
  • the surface stress measuring device is a device that utilizes the fact that the surface compressive stress layer formed on the glass surface exhibits an optical waveguide effect due to the difference in refractive index from other glass portions where the surface compressive stress layer does not exist. is there. In the surface stress measurement apparatus, an LED having a central wavelength of 795 nm was used as the light source.
  • Example 27 As shown in Tables 36 to 38, in the glasses of Example 1, Example 27, Example 33, Examples 39 to 43, Examples 66 to 71, Example 77, Example 79, Example 94, Example 96, and Examples 100 to 103, the chemical strengthening is performed. Under the processing conditions, a high surface compressive stress of 767 MPa or more was obtained. As a result, it is considered that the glass of the example can obtain a necessary and sufficient strength improvement effect by the chemical strengthening treatment. Further, as shown in Tables 36 to 38, in the glasses of Examples 66 to 71, Example 79, Example 94, Example 96, and Examples 101 to 102 as examples, a high surface compressive stress of 940 MPa or more was obtained.
  • the depth of the surface compressive stress layer of each glass of Example 27, Example 33, Example 39 to 43, Example 62 to 64, Example 66 to 71, Example 79, and Example 96 is 28.7 ⁇ m or more, which is a chemical strengthening treatment. Thus, it is presumed that a glass having high strength can be obtained.
  • Example 1 and Example 58 were cut into a plate with a side of 30 mm square and subjected to double-sided optical polishing so as to have a predetermined thickness, and the sample was placed at a position 15 cm from the mercury lamp (H-400P). UV irradiation was performed for 100 hours. The spectral transmittance of each sample before and after the light irradiation was measured using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V-570), and the extinction coefficient was calculated using the above relational expression. .
  • a (550/600) is an absorption coefficient at a wavelength of 550 nm and an absorption at a wavelength of 600 nm, which are calculated from the spectral transmittance curve of glass after irradiation with light from a 400 W high-pressure mercury lamp for 100 hours.
  • B (550/600) is a relative value between an extinction coefficient at a wavelength of 550 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, which is calculated from the spectral transmittance curve of the glass before light irradiation.
  • a (450/600) is an extinction coefficient at a wavelength of 450 nm and an extinction coefficient at a wavelength of 600 nm, which are calculated from the spectral transmittance curve of glass after irradiation with light from a 400 W high-pressure mercury lamp for 100 hours.
  • B (450/600) is calculated from the spectral transmittance curve of the glass before light irradiation, and has a wavelength of 4.
  • the change amounts ⁇ T (550/600) and ⁇ T (450/600) of the relative value of the extinction coefficient before and after the ultraviolet irradiation are both absolute values of 5% or less. It can be seen that there is no color change of the glass due to long-term use, and the initial appearance color can be maintained for a long time.
  • the extinction coefficient at a wavelength of 380 nm to 780 nm was determined in the same manner as described above, and it was confirmed that none of them changed from the value before the chemical strengthening treatment. It was also confirmed that there was no change in visual color tone. Therefore, the glass for chemical strengthening of the present invention can be used for applications requiring strength by chemical strengthening treatment without impairing the desired color tone. Therefore, it is possible to expand the range of application to applications that require a decorative function.
  • Example 1 and Example 27 were cut out and processed into 50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 0.8 mm, and the main surface was polished into a mirror surface state. And about each glass, the dielectric loss tangent in the frequency of 50 MHz, 500 MHz, 900 MHz, and 1.0 GHz was measured with the capacitance method (parallel plate method) using the LCR meter and the electrode. The measurement results are shown in Table 40.
  • the dielectric constant ( ⁇ ) of the glass at a frequency of 50 MHz was 7.6.
  • these glasses have a dielectric loss tangent of less than 0.01 at a frequency in the range of 50 MHz to 1.0 GHz, and are found to have good radio wave permeability.
  • Operation panel for AV equipment, OA equipment, etc. opening / closing door of this product, operation button / knob, or decorative panel arranged around the rectangular display surface of digital photo frame, TV, etc. It can be used for decorations and glass casings for electronic devices. It can also be used for interior parts for automobiles, members such as furniture, and building materials used outdoors and indoors.

Abstract

 電子機器の筐体や装飾品用途に好適な特性、すなわち、泡品質、強度、光の透過特性に優れた、黒色の色調を有する化学強化用ガラスを提供する。下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラス。

Description

化学強化用ガラス及び化学強化ガラス並びに化学強化用ガラスの製造方法
 本発明は、電子機器、例えば携帯して使用可能な通信機器や情報機器等の筐体や装飾品に用いられる化学強化用ガラス及びその製造方法に関する。本明細書において、「化学強化用ガラス」とは、化学強化処理によって表面に圧縮応力層を形成可能なガラスであって、化学強化処理前のガラスをいう。また、「化学強化ガラス」とは、化学強化処理によって表面に圧縮応力層が形成されている、化学強化処理済のガラスをいう。
 携帯電話等の電子機器の筐体や装飾品は、装飾性、耐傷性、加工性、コスト等の様々な要因を考慮し、樹脂、金属等の素材から適宜のものが選択され、用いられている。
 近年、筐体の素材として、従来は用いられていなかったガラスを用いる試みがされている(特許文献1)。特許文献1によれば、携帯電話等の電子機器において、筐体本体をガラスで形成することにより、透明感のある独特の装飾効果を発揮することができるとされている。
 携帯電話等の、携帯して使用可能な電子機器の筐体や装飾品は、使用時の落下衝撃による破損や長期間の使用による接触傷を考慮し、高い強度が求められる。
 ガラスの強度を高める方法として、ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法が一般的に知られている。ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法としては、風冷強化法(物理強化法)と、化学強化法が代表的である。風冷強化法(物理強化法)は、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷などにより急速に冷却して行う手法である。また、化学強化法は、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換により、ガラス板表面に存在するイオン半径が小さいアルカリ金属イオン(典型的にはLiイオン、Naイオン)を、イオン半径のより大きいアルカリイオン(典型的にはLiイオンに対してはNaイオンまたはKイオンであり、Naイオンに対してはKイオンである。)に交換する手法である。
 例えば、前述したような装飾用ガラスは、通常2mm以下の厚さで使用されることが多い。このように、厚みの薄いガラス板に対して風冷強化法を適用すると、表面と内部の温度差を確保しにくいため、圧縮応力層を形成することが困難である。このため、強化処理後のガラスにおいて、目的の高強度という特性を得ることができない。
 また、風冷強化では、冷却温度のばらつきにより、ガラス板の平面性を損なう懸念が大きい。特に厚みの薄いガラス板については、平面性が損なわれる懸念が大きく、本発明の目的である質感が損なわれる可能性がある。これらの点から、ガラス板は、後者の化学強化法によって強化することが好ましい。
 また、携帯電話等の電子機器の筐体や装飾品は、機器自体の存在を強く主張せず、なおかつ重厚感、高級感が得られる黒色のものが多用されている。
 化学強化可能であって、かつ黒色を呈するガラスとして、特許文献2に記載のガラスが知られている。特許文献2に記載のガラスは、アルミノケイ酸塩ガラスに高濃度の酸化鉄を含有させたものである。
特開2009-061730号公報 特公昭45-016112号公報
 上記特許文献2に開示された実施例では、清澄剤として亜ヒ酸を使用している。亜ヒ酸は環境負荷物質であり、製造工程はもとより、製品のライフサイクルを通じて環境に与える悪影響が懸念される。
 このため、本発明者は特許文献2の実施例に開示された組成のガラス原料を、亜ヒ酸を添加せず加熱溶融したところ、非常に泡抜けすなわち脱泡性が悪く、残存泡の多いガラスしか得られないことが判明した。すなわち、溶融したガラスをブロック状にキャストした後、板状にスライスして表面を研磨したところ、研磨した表面に、ガラス中の泡が切断されて形成されたあばた状のくぼみ(以下、オープン泡と称す)が多数露出しているのが確認された。
 上述のような電子機器の筐体や装飾品用途では、外観品質上の要求から、オープン泡が存在するガラスは使用できないため、製品歩留が極めて低くなる問題がある。また、オープン泡が割れの起点となって強度が低下する懸念がある。
 さらに、電子機器の筐体は、平板状だけでなく、凹状もしくは凸状に成形されて用いられることがある。そのため、プレス成形し易いガラスが求められる。
 また、化学強化されたガラスは、品質管理上、一定以上の強度を備えることを確認する目的で、圧縮応力量の測定が行われる。
 しかしながら、ガラスが黒色である場合、既存の表面応力計を用いて測定を行うと、ガラスによって測定光が吸収されてしまい、圧縮応力量の測定を行えないという問題がある。そのため、このような黒色の色調を有するガラスでも、可視域以外の波長の光を一定以上透過することが求められる。
 本発明は、電子機器の筐体や装飾品用途に好適な特性、すなわち、泡品質、強度、光の透過特性に優れた化学強化用ガラスの提供を目的とする。
 本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラス(以下、本発明の化学強化用ガラスということがある)を提供する。
 本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを3~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~18%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを提供する。
 本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~5%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~8%、MgOを0~15%、CaOを5~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Feを0.01~6%、Coを0~6%、NiOを0~6%、MnOを0~6%、Crを0~6%、Vを0~6%からなるものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、色補正成分(Ti、Ce、Er、Nd、Seの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.005~2%含有するものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Feを1.5~6%、Coを0.1~1%からなるものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、Feの含有量が0.005%以上1.5%未満であるものを提供する。また、本発明の化学強化用ガラスであって、NiOの含有量が0.05%未満であるものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、Co/Feの含有量比が0.01~0.5であるものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、SnOを0.005~1%含有するものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、CuOを0.05~3%含有するものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、波長380nm~780nmにおける吸光係数の最小値が1mm-1以上であるものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、分光透過率曲線から算出される、波長600nmの吸光係数に対する波長550nmの吸光係数の相対値、及び、分光透過率曲線から算出される、波長600nmの吸光係数に対する波長450nmの吸光係数の相対値が、いずれも0.7~1.2の範囲内であるものを提供する。
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、下記式(1)、(2)で示される吸光係数の相対値の変化量ΔT(550/600)、ΔT(450/600)が絶対値で5%以下であるものを提供する。
 ΔT(550/600)(%)=[{A(550/600)-B(550/600)}/A(550/600)]×100 ・・・(1)
 ΔT(450/600)(%)=[{A(450/600)-B(450/600)}/A(450/600)]×100 ・・・(2)
 (上記式(1)において、A(550/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値であり、B(550/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値である。上記式(2)において、A(450/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値であり、B(450/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値である。)
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、下記式(I)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δaの絶対値、および下記式(II)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δbの絶対値が、いずれも2以下であるものを提供する。
 Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
 Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
 また、本発明の化学強化用ガラスであって、前記化学強化用ガラスを厚み1mmのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面にビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際のクラックの発生率が50%となるビッカース圧子の荷重が150gf以上であるものを提供する。
 また、本発明は、上記した本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスであって、化学強化処理により前記化学強化ガラス表面に形成された表面圧縮応力層の深さが5μm以上であり、前記表面圧縮応力層の表面圧縮応力が300MPa以上であることを特徴とする化学強化ガラス。
 また、本発明は、上記した本発明の化学強化ガラスであって、下記式(I)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δaの絶対値、および下記式(II)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δbの絶対値が、いずれも2以下であるものを提供する。
 Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
 Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
 また、本発明は、複数種の化合物原料を調合してガラス原料とし、該ガラス原料を加熱溶融した後、脱泡し、冷却して、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造することを特徴とする化学強化用ガラスの製造方法を提供する。
 また、本発明は、複数種の化合物原料を調合してガラス原料とし、該ガラス原料を加熱溶融した後、脱泡し、冷却して、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを3~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~18%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造する化学強化用ガラスの製造方法を提供する。
 また、本発明は、複数種の化合物原料を調合してガラス原料とし、該ガラス原料を加熱溶融した後、脱泡し、冷却して、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~5%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~8%、MgOを0~15%、CaOを5~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造する化学強化用ガラスの製造方法を提供する。
 本発明によれば、泡品質が良好なガラスを、環境負荷を低くしつつ安定的に得ることができる。また、硫酸塩による清澄に好適な化学強化用ガラスが得られる。また、本発明のガラスは、化学強化可能であり、薄い肉厚で高強度が求められる用途、たとえば装飾用途にも好適に用いることができる。また、本発明の化学強化用ガラスはクラックによる破壊が起こりにくいため、高い強度を備えたガラスとすることが可能である。また、本発明のガラスは、プレス成形性に優れたガラスであり、筐体等の用途で求められる所望の形状に低コストで加工することが可能である。
 以下に、本発明の化学強化用ガラスの好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態には限定されない。
 本発明の化学強化用ガラスは、上記の着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する。これにより、黒色系の着色ガラスを得ることが可能となる。
 また、筐体用途のガラスは、例えば、平板状だけでなく、凹状もしくは凸状に成形して用いられることがある。この場合、平板状やブロック状等に成形したガラスを再加熱し、溶融させた状態でプレス成形したり、溶融ガラスをプレス型上に流し出し、プレス成形することで、所望の形状に成形される。
 ガラスをプレス成形する際には、プレス成形時における、ガラスの成形温度を低温化することが好ましい。一般的に、プレス成形時のガラスの成形温度が高いと、金型として、超合金やセラミックスを使わなければならず、これらは加工性が悪くまた高価であるため好ましくない。また、プレス成形時のガラスの成形温度が高いと、金型を高温下で使用するため、金型の劣化の進行が早くなる。また、高い温度でガラスを軟化状態にするため、多大なエネルギーを要する。
 本発明の化学強化用ガラスは、ガラス中に、酸化物基準のモル百分率表示で、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有することで、プレス成形時のガラスの成形温度の指標である、Tg(ガラス転移点)を低温化することができる。これにより、凹状もしくは凸状等の適宜の形状にプレス成形するのに適した、プレス成形性に優れたガラスとすることができる。
 黒色系のガラスにおいて、優れたプレス成形性とともに、所望の遮光性を得る観点から、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)の含有量は、好ましくは0.5~6%であり、より好ましくは1~5.5%である。
 着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)としては、具体的には、例えば、Co、MnO、MnO、Fe、NiO、CuO、CuO、Cr、V、Biが好適に用いられる。
 これらの着色成分は、その合計の含有量が0.1~7%であれば、これらのうちのいずれかを含有していればよいが、各々の含有量としては、0.01%未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上である。また、各々の含有量が6%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Feを0.01~6%、Coを0~6%、NiOを0~6%、MnOを0~6%、Crを0~6%、Vを0~6%からなることが好ましい。つまり、Feを必須成分とし、Co、NiO、MnO、Cr、Vから選ばれる適宜の成分を組み合わせて用いてもよい。Feが0.01%未満であると、所望の遮光性が得られないおそれがある。また、Feが6%超であると、ガラスが不安定となるおそれがある。また、その他の成分、すなわちCo、NiO、MnO、Cr、Vについて、それぞれの含有量が6%超であるとガラスが不安定となるおそれがある。
 なお、本明細書において、着色成分や色補正成分の含有量は、ガラス中に存在する各成分が、表示された酸化物として存在するものとした場合の換算含有量を示す。たとえば「Feを0.01~6%含有する」とは、ガラス中に存在するFeが、すべてFeの形で存在するものとした場合のFe含有量、すなわち、FeのFe換算含有量が0.01~6%であることを意味するものである。
 本発明の化学強化用ガラスは、着色成分として、例えば、(i)Feと、Co、MnO、MnO、CuO、CuO、Cr、V、Biからなる群より選ばれる少なくとも一の成分との組み合わせ、(ii)Feと、MnO、MnO、NiO、CuO、CuO、Cr、V、Biからなる群より選ばれる少なくとも一との組み合わせ、(iii)Coと、MnO、MnO、NiO、CuO、CuO、Cr、V、Biからなる群より選ばれる少なくとも一との組み合わせ、を好適に用いることができる。
 波長380nm~780nmにおける吸光係数を1mm-1以上とするには、複数の着色成分を組み合わせ、これら波長域の光の吸光係数が平均的に高くなるようにすることが好ましい。例えば、下記に詳述する第1実施形態、第2実施形態の化学強化用ガラスにおいて、ガラス中の着色成分として、Feを1.5~6%、Coを0.1~1%の組み合わせで含有することで、波長380nm~780nmの可視域の光を十分に吸収しつつ、平均的に可視域の光を吸収するガラスとすることができる。つまり、黒色を呈するガラスを得ようとする場合、着色成分の種類や配合量により、波長380nm~780nmの可視域において、吸収特性が低い波長域が存在することに起因して、褐色や青色を呈した黒色となることがある。これに対し、前述の着色成分とすることで、いわゆる漆黒を表現することができる。
 このような光吸収特性が得られるものとして、着色成分の上記以外の配合量の組み合わせとしては、Feを0.01~4%、Coを0.2~3%、NiOを1.5~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、NiOを0.05~5%の組み合わせ、Feを0.01~4%、Coを0.05~2%、NiOを0.05~2%、Crを0.05~2%の組み合わせ、Feを0.01~4%、Coを0.05~2%、NiOを0.05~2%、MnOを0.05~2%の組み合わせが挙げられる。
 また、このような光吸収特性が得られるものとして、着色成分のうちFeもしくはCoの少なくともいずれか一方を用いない場合の、各着色成分の配合量の組み合わせとしては、Feを0.01~6%、MnOを0.05~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、Crを0.05~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、Vを0.05~6%の組み合わせ、Coを0.05~6%、NiOを0.05~6%の組み合わせ、Coを0.05~6%、MnOを0.05~6%の組み合わせ、Coを0.05~6%、Crを0.05~6%の組み合わせ、Coを0.05~6%、Vを0.05~6%の組み合わせ、NiOを0.05~6%、MnOを0.05~6%の組み合わせ、NiOを0.05~6%、Crを0.05~6%の組み合わせ、NiOを0.05~6%、Vを0.05~6%の組み合わせ、MnOを0.05~6%、Crを0.05~6%の組み合わせ、MnOを0.05~6%、Vを0.05~6%の組み合わせ、Crを0.05~6%、Vを0.05~6%の組み合わせが挙げられる。
 また、このような光吸収特性が得られるものとして、着色成分のうちFeもしくはCoの少なくともいずれか一方を用いない場合の、各着色成分の配合量の組み合わせとしては、Feを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、NiOを0.01~6%、Crを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、NiOを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、NiOを0.01~6%、Crを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、NiOを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせが挙げられる。
 また、このような光吸収特性が得られるものとして、着色成分のうちFeもしくはCoの少なくともいずれか一方を用いない場合の、各着色成分の配合量の組み合わせとしては、Feを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Feを0.01~6%、NiOを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、NiOを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせが挙げられる。
 また、このような光吸収特性が得られるものとして、着色成分のうちFeもしくはCoの少なくともいずれか一方を用いない場合の、各着色成分の配合量の組み合わせとしては、Feを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせ、Coを0.01~6%、NiOを0.01~6%、MnOを0.01~6%、Crを0.01~6%、Vを0.01~6%の組み合わせが挙げられる。
 また、ガラス中の着色成分を組み合わせることで、波長380nm~780nmの可視域の光を十分に吸収しつつ、紫外光や赤外光の特定波長を透過するガラスとすることができる。例えば、着色成分として、前述のFe、Co、NiO、MnO、Cr、Vの組み合わせを含有したガラスとすることで、波長300nm~380nmの紫外光および波長800nm~950nmの赤外光を透過させることができる。また、着色成分として、前述のFe、Coの組み合わせを含有したガラスとすることで、波長800nm~950nmの赤外光を透過させることができる。例えば、携帯電話や携帯型ゲーム機器のデータ通信に用いられる赤外線通信装置は、波長800nm~950nmの赤外光が利用されている。そのため、前述の着色成分の組み合わせを配合してガラスに赤外光透過特性を付与することで、例えば、ガラスを筐体用途に適用する際に、赤外線通信装置用の開口部を筐体に設けることなく適用することができる。
 一方、十分な強度を有する化学強化ガラスを得るためには、化学強化処理により、圧縮応力層を所定の深さまで形成することが必要である。例えば、下記に詳述する第1実施形態、第2実施形態の化学強化用ガラスにおいて、酸化物基準のモル百分率表示で、Feの含有量を0.005%以上1.5%未満とすることで、化学強化処理によるガラス表面のイオン交換が進行し易く、十分な深さを有する表面圧縮応力層を形成可能な化学強化用ガラスとすることができる。
 また、化学強化処理後のガラスは、表面の圧縮応力層と内部の引張応力層とを有するが、この引張応力層に微小な異物、とりわけ硫化ニッケル(NiS)が存在する場合には、時間の経過と共に、このNiSがα相からβ相に転移し、その際の体積変化によって、化学強化処理後のガラスを破損させることが知られている。このような破損は、極めて稀にではあるが、特に大きな外力を作用させなくても、自然に発生することがある。このため、ガラス中において、硫化ニッケル(NiS)等の異物の生成を抑制することが好ましい。
 なお、NiSは、着色原料として配合されたり、ステンレス鋼等の合金から混入したりして溶融ガラス中に存在するニッケルが、S2-と結合してNiSを形成すると考えられている。NiS生成温度域は明らかではないが、上述のS2-生成温度域から800℃以上と考えられ、かつ工業的な硫化ニッケルの生成温度が約1000℃であることから、800~1200℃の温度域にあると推定される。また1300℃以上の高温になると、一旦生成したNiSは再びガラス中に溶解あるいは拡散して消失すると考えられる。この溶解速度や拡散速度は、高温ほど大きいと推定される。
 例えば、下記に詳述する第1実施形態、第2実施形態の化学強化用ガラスにおいて、酸化物基準のモル百分率表示で、NiOの含有量を0.05%未満とすることで、NiS等の異物が生成し難く、化学強化処理後のガラスにおける破損の発生が抑制された化学強化用ガラスとすることができる。
 本発明の化学強化用ガラスは、色補正成分として、Ti、Ce、Er、Nd、Seの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物を、0.005~2%含有することが好ましい。
 色補正成分(Ti、Ce、Er、Nd、Seの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)としては、具体的には、例えば、TiO、CeO、Er、Nd、SeOが好適に用いられる。
 色補正成分として、Ti、Ce、Er、Nd、Seの金属酸化物を、合計で0.005%以上含有することで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を2%以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは0.01~1.8%であり、さらに好ましくは0.1~1.5%である。
 本発明の化学強化用ガラスとしては、上記の着色成分とともに、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%含有するものが挙げられる。なお、ΣROとは、全てのRO成分の合量、すなわち、「MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO」を示すものである。
 以下、本発明の化学強化用ガラスの着色成分以外のガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
 SiOはガラスの骨格を構成する成分であり必須である。55%未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは60%以上である。より好ましくは65%以上である。SiOが80%超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは75%以下、典型的には70%以下である。
 Alはガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。0.25%未満では耐候性が低下する。好ましくは0.3%以上、典型的には0.5%以上である。Alが16%超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは14%以下、典型的には12%以下である。
 Bはガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Bを含有する場合、4%未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは5%以上であり、典型的には6%以上である。
 Bが12%超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは11%以下、典型的には10%以下である。
 NaOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。5%未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは7%以上、典型的には8%以上である。
 NaOが20%超では耐候性が低下する。好ましくは18%%以下、典型的には16%%以下である。
 KOはガラスの溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。KOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には0.3%以上である。KOが15%超では耐候性が低下する。好ましくは12%以下、典型的には10%以下である。
 MgOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。MgOを含有する場合、3%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には4%以上である。MgOが15%超では耐候性が低下する。好ましくは13%以下、典型的には12%以下である。
 CaOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。CaOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には0.1%以上である。CaOが15%超では化学強化特性が低下する。好ましくは12%以下、典型的には10%以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
 RO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)は溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか1種以上を含有することができる。その場合ROの含有量の合計ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)が1%未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは3%以上、典型的には5%以上である。ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)が25%超では耐候性が低下する。好ましくは20%以下、より好ましくは18%以下、典型的には16%以下である。
 ZrOはイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ZrOを含有する場合、5%以下の範囲が好ましく、4%以下の範囲がより好ましく、3%以下の範囲がさらに好ましい。ZrOが5%超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合がある。典型的には含有しない。
 本発明の化学強化用ガラスは、好適な形態として以下に述べる2つの実施形態(第1の実施形態、第2の実施形態)がある。
 第1の実施形態のガラス(化学強化用ガラス)について説明する。第1の実施形態のガラスは、化学強化用ガラスに係るものであり、その組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
 第1の実施形態の化学強化用ガラスは、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを3~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~18%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する。
 SiOはガラスの骨格を構成する成分であり必須である。55%未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは58%以上である。より好ましくは60%以上である。SiOが80%超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは75%以下、典型的には70%以下である。
 Alはガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。3%未満では耐候性が低下する。好ましくは4%以上、典型的には5%以上である。Alが16%超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは15%以下、より好ましくは14%以下、典型的には12%以下である。
 Bはガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Bを含有する場合、4%未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは5%以上であり、典型的には6%以上である。
 Bが12%超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは11%以下、典型的には10%以下である。
 NaOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。5%未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは7%以上、典型的には8%以上である。NaOが20%超では耐候性が低下する。好ましくは16%以下、典型的には15%以下である。
 KOは溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。KOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には0.3%以上である。KOが15%超では耐候性が低下する。好ましくは10%以下、典型的には8%以下である。
 MgOは溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。MgOを含有する場合、3%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には4%以上である。MgOが15%超では耐候性が低下する。好ましくは13%以下、典型的には12%以下である。
 CaOは溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。CaOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には0.1%以上である。CaOが3%超では化学強化特性が低下する。好ましくは1%以下、典型的には0.5%以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
 RO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znを表す)は溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか1種以上を含有することができる。その場合ROの含有量の合計ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znを表す)が1%未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは3%以上、典型的には5%以上である。ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znを表す)が18%超では耐候性が低下する。好ましくは15%以下、より好ましくは13%以下、典型的には11%以下である。
 ZrOはイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ZrOを含有する場合、5%以下の範囲が好ましく、4%以下の範囲がより好ましく、3%以下の範囲がさらに好ましい。ZrOが5%超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合がある。典型的には含有しない。
 着色成分は、上記したように、Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物からなるものであり、必須成分である。これらの着色成分は、その合計の含有量が0.1~7%であれば、これらのうちのいずれかを含有していればよいが、各々の含有量としては、0.01%未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上である。また、各々の含有量が6%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 Feはガラスを濃色に着色するための成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。Feを含有する場合、Feで表した全鉄含有量が1.5%未満では、所望とする黒色のガラスが得られないおそれがある。好ましくは2%以上、より好ましくは3%以上である、Feが6%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 この全鉄のうちの、Feで換算した2価の鉄の含有量の割合(鉄レドックス)が10~50%、特には15~40%であることが好ましい。20~30%であるともっとも好ましい。鉄レドックスが10%より低いとSOを含有する場合その分解が進まず、期待する清澄効果が得られないおそれがある。50%より高いと清澄前にSOの分解が進みすぎて期待する清澄効果が得られない、あるいは、泡の発生源となり泡個数が増加するおそれがある。
 本明細書では、全鉄をFeに換算したものをFeの含有量として表記している。鉄レドックスは、メスバウアー分光法によりFeに換算した全鉄中の、Feに換算した2価の鉄の割合を%表示で示すことができる。具体的には、放射線源(57Co)、ガラス試料(上記ガラスブロックから切断、研削、鏡面研磨した3~7mm厚のガラス平板)、検出器(LND社製45431)を直線上に配置する透過光学系での評価を行う。光学系の軸方向に対して放射線源を運動させ、ドップラー効果によるγ線のエネルギー変化を起こす。
 そして室温で得られたメスバウアー吸収スペクトルを用いて、全鉄に対する2価の鉄の割合と全鉄に対する3価の鉄の割合を算出し、全鉄に対する2価のFeの割合を鉄レドックスとする。
 また、本実施形態の化学強化用ガラスは、Feで表した全鉄含有量が0.005%以上1.5%未満であってもよい。
 Feを1.5%未満とすることで、化学強化処理によるガラス表層のNaOと溶融塩中のKOとのイオン交換が進行し易く、表面圧縮応力層を十分な深さまで形成することができる。好ましくは1.2%以下、より好ましくは1.0%以下である。一方、Feが0.005%未満では、所望とする黒色のガラスが得られない。好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.012%以上である。
 Coは、着色成分であるとともに、鉄との共存下において脱泡効果を奏するため、本発明において用いることが好ましい成分である。すなわち、高温状態で3価の鉄が2価の鉄となる際に放出されるO泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてO泡が削減され、脱泡効果が得られる。
 さらに、Coは、SOと共存させることにより清澄作用をより高める成分である。すなわち、たとえばボウ硝(NaSO)を清澄剤として使用する場合、SO→SO+1/2Oの反応を進めることで、ガラスからの泡抜けが良くなるため、ガラス中の酸素分圧は低い方が好ましい。鉄を含むガラスにおいて、コバルトが共添加されることで、鉄の還元により生じる酸素の放出を、コバルトの酸化により抑制することができ、SOの分解が促進される。このため、泡欠点の少ないガラスを作製することができる。
 また、化学強化のためにアルカリ金属を比較的多量に含むガラスは、ガラスの塩基性度が高くなるため、SOが分解しにくく、清澄効果が低下する。このように、SOが分解しにくい化学強化用ガラスにおいて、鉄を含むものでは、コバルトは、SOの分解を促進するため、脱泡効果の促進に特に有効である。このような清澄作用を発現させるためには、Coは0.1%以上とされ、好ましくは0.2%以上、典型的には0.3%以上である。1%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは0.8%以下、より好ましくは0.6%以下である。
 Coの含有量とFeの含有量とのモル比、すなわち、Co/Feの含有量比が0.01未満であると前記の脱泡効果が得られなくなるおそれがある。好ましくは0.05以上、典型的には0.1以上である。Co/Fe比が0.5超であると、逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数を増加するおそれがあるため、別途清澄剤を用いる等の対応が必要となる。好ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下である。
 NiOは、ガラスを所望の黒色に着色するための着色成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。NiOを含有する場合、0.05%未満では、着色成分としての効果を十分に得られないおそれがある。好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上である。NiOが6%超では、ガラスの色調の明度が過度に高くなり、所望の黒色の色調が得られない。また、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 また、本実施形態の化学強化用ガラスは、NiOが0.05%未満であってもよい。NiOが0.05%以上であると、化学強化処理後のガラス破損の原因となる、NiS等の異物の生成が抑制されないおそれがある。好ましくは0.03%以下、より好ましくは0.02%以下である。
 CuOは、着色成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。また、CuOは、ガラスに含有させることによりメタメリズム(条件等色)を低くする効果を奏する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。
 メタメリズムとは、外光色による、色調または外観色の色変化の度合いを示す指標で、CIE(国際照明委員会)により規格化されたL表色系を用いて定義することができる。このメタメリズムが低い程、外光色による色調または外観色の色変化の度合いが小さいことになる。例えば、ガラスのメタメリズムが高い場合には、外部の光源により色調が大きく異なったものとなり、室内におけるガラスの色調と屋外におけるガラスの色調とが大きく異なることになる。
 本発明の化学強化用ガラスは、CuOを含有することにより、下記式(I)で定義されるΔaの絶対値および下記式(II)で定義されるΔbの絶対値が共に2以下のものを得られ易くなる。これにより、室内におけるガラスの反射色調と屋外におけるガラスの反射色調との相違を小さくすることができる。
 (i)L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δa
 Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
(ii)L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δb
 Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
 CuOを含有する場合、0.05%未満では、色調の調整やメタメリズム抑制について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは0.2%以上であり、典型的には0.5%以上である。CuOが3%超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは2.5%以下、典型的には2%以下である。
 なお、Feについても、CuOと同様にガラスに含有することによりメタメリズム(条件等色)を低くする効果がある。メタメリズムについて有意な効果が得られるFeの含有量は、好ましくは0.05~2%であり、典型的には0.3~1.5%である。
 MnO、MnO、CuO、Cr、V、Biは、着色成分であり、必須ではないが、これらの着色成分の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。これらの着色成分を含有する場合、各々の含有量が0.01%未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上である。また、各々の含有量が6%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 (SiO+Al+B)/(ΣR’O+CaO+SrO+BaO+Fe+Co)はガラスのネットワークを形成する網目状酸化物の合計量と主たる修飾酸化物の合計量との比率を示すものである。なお、ΣR’Oとは、全てのR’O成分の合量、すなわち、「NaO+KO+LiO」を示すものである。この比が3未満であると化学強化処理後に圧痕をつけた時の破壊する確率が大きくなるおそれがある。好ましくは3.6以上、典型的には4以上である。この比が6超であると、ガラスの粘性が増大し溶融性が低下する。好ましくは5.5以下、より好ましくは5以下である。
 SOは清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。SOを含有する場合0.005%未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.02%以上である。0.03%以上がもっとも好ましい。また0.5%超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは0.3%以下、より好ましくは0.2%以下である。0.1%以下がもっとも好ましい。
 SnOは清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。SnOを含有する場合、0.005%未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.05%以上である。また1%超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは0.8%以下、より好ましくは0.5%以下である。0.3%以下がもっとも好ましい。
 TiOは耐候性を向上させる成分であるとともに、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。TiOを含有する場合、0.005%未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。また、色補正効果を十分に得られず、黒色系のガラスにおいて、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。好ましくは0.01%以上であり、典型的には0.1%以上である。TiOが1%超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは0.8%以下、典型的には0.6%以下である。
 LiOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。LiOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。LiOが15%超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは10%以下、典型的には5%以下である。
 SrOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。SrOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。SrOが15%超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは12%以下、典型的には9%以下である。
 BaOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。BaOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。BaOが15%超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは12%以下、典型的には9%以下である。
 ZnOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ZnOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。ZnOが15%超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは12%以下、典型的には9%以下である。
 CeO、Er、Nd、SeOは、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。
 これらの色補正成分を含有する場合、各々の含有量が0.01%未満では、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減して、所望の黒色に色補正する効果を十分に得られず、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。これら色補正成分の各々の含有量は、好ましくは0.05%以上であり、典型的には0.1%以上である。色補正成分の各々の含有量が2%を超えると、ガラスが不安定となり失透を生じるおそれがある。
 なお、上述した色補正成分は、各ガラスの母体となる組成に応じて、その種類や量を適宜選択して用いることができる。
 上記した色補正成分としては、TiO、CeO、Er、Nd、SeOの合計の含有量が0.005~2%であることが好ましい。TiO、CeO、Er、Nd、SeOの合計の含有量を0.005%以上とすることで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を2%以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは0.01~1.8%であり、さらに好ましくは0.05~1.5%である。
 上記した第1の実施形態のガラスとしては、例えば、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを60~80%、Alを3~15%、NaOを5~15%、KOを0~4%、MgOを0~15%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~18%、Feを1.5~6%、Coを0.1~1%含有するもの、または下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~75%、Alを8~16%、Bを4~12%、NaOを7~16%、KOを0~4%、MgOを0~3%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~5%、Feを1.5~6%、Coを0.1~1%含有するものを好適に用いることができる。
 次に、第2の実施形態の化学強化用ガラスについて説明する。以下の本発明の第2の実施形態の化学強化用ガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
 第2の実施形態の化学強化用ガラスは、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~5%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~8%、MgOを0~15%、CaOを5~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する。
 SiOはガラスの骨格を構成する成分であり必須である。55%未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは58%以上である。より好ましくは60%以上である。SiOが80%超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは75%以下、典型的には70%以下である。
 Alはガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。0.25%未満では耐候性が低下する。好ましくは0.3%以上、典型的には0.5%以上である。Alが5%超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは4.5%以下、典型的には4%以下である。
 Bはガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Bを含有する場合、4%未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは5%以上であり、典型的には6%以上である。
 Bが12%超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは11%以下、典型的には10%以下である。
 NaOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。5%未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは7%以上、典型的には8%以上である。NaOが20%超では耐候性が低下する。好ましくは18%以下、典型的には16%以下である。
 KOは溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。KOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には0.3%以上である。KOが8%超では耐候性が低下する。好ましくは7%以下、典型的には6%以下である。
 MgOは溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。MgOを含有する場合、3%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には4%以上である。MgOが15%超では耐候性が低下する。好ましくは13%以下、典型的には12%以下である。
 CaOは溶融性を向上させる成分であり、必須である。5%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には6%以上である。CaOが15%超では化学強化特性が低下する。好ましくは14%以下、典型的には13%以下である。
 RO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)は溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか1種以上を含有することができる。その場合ROの含有量の合計ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)が1%未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは3%以上、典型的には5%以上である。ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)が25%超では耐候性が低下する。好ましくは20%以下、より好ましくは18%以下、典型的には16%以下である。
 ZrOはイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ZrOを含有する場合、5%以下の範囲が好ましく、4%以下の範囲がより好ましく、3%以下の範囲がさらに好ましい。ZrOが5%超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合がある。典型的には含有しない。
 着色成分は、上記したように、Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物からなるものであり、必須成分である。これらの着色成分は、その合計の含有量が0.1~7%であれば、これらのうちのいずれかを含有していればよいが、各々の含有量としては、0.01%未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上である。また、各々の含有量が6%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 Feはガラスを濃色に着色するための成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。Feを含有する場合、Feで表した全鉄含有量が1.5%未満では、所望とする黒色のガラスが得られない。好ましくは2%以上、より好ましくは3%以上である、Feが6%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 この全鉄のうちの、Feで換算した2価の鉄の含有量の割合(鉄レドックス)が10~50%、特には15~40%であることが好ましい。20~30%であるともっとも好ましい。鉄レドックスが10%より低いとSOを含有する場合その分解が進まず、期待する清澄効果が得られないおそれがある。50%より高いと清澄前にSOの分解が進みすぎて期待する清澄効果が得られない、あるいは、泡の発生源となり泡個数が増加するおそれがある。
 なお、本明細書では、全鉄をFeに換算したものをFeの含有量として表記としている。鉄レドックスは、メスバウアー分光法によりFeに換算した全鉄中の、Feに換算した2価の鉄の割合を%表示で示すことができる。具体的には、放射線源(57Co)、ガラス試料(上記ガラスブロックから切断、研削、鏡面研磨した3~7mm厚のガラス平板)、検出器(LND社製45431)を直線上に配置する透過光学系での評価を行う。光学系の軸方向に対して放射線源を運動させ、ドップラー効果によるγ線のエネルギー変化を起こす。
 そして室温で得られたメスバウアー吸収スペクトルを用いて、全鉄に対する2価の鉄の割合と全鉄に対する3価の鉄の割合を算出し、全鉄に対する2価のFeの割合を鉄レドックスとする。
 また、本実施形態の化学強化用ガラスは、Feで表した全鉄含有量が0.005%以上1.5%未満であってもよい。
 Feを1.5%未満とすることで、化学強化処理によるガラス表層のNaOと溶融塩中のKOとのイオン交換が進行し易く、表面圧縮応力層を十分な深さまで形成することができる。好ましくは1.2%以下、より好ましくは1.0%以下である。一方、Feが0.005%未満では、所望とする黒色のガラスが得られない。好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.012%以上である。
 Coは、着色成分であるとともに、鉄との共存下において脱泡効果を奏するため、本発明において用いることが好ましい成分である。すなわち、高温状態で3価の鉄が2価の鉄となる際に放出されるO泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてO泡が削減され、脱泡効果が得られる。
 さらに、Coは、SOと共存させることにより清澄作用をより高める成分である。すなわち、たとえばボウ硝(NaSO)を清澄剤として使用する場合、SO→SO+1/2Oの反応を進めることで、ガラスからの泡抜けが良くなるため、ガラス中の酸素分圧は低い方が好ましい。鉄を含むガラスにおいて、コバルトが共添加されることで、鉄の還元により生じる酸素の放出を、コバルトの酸化により抑制することができ、SOの分解が促進される。このため、泡欠点の少ないガラスを作製することができる。
 また、化学強化のためにアルカリ金属を比較的多量に含むガラスは、ガラスの塩基性度が高くなるため、SOが分解しにくく、清澄効果が低下する。このように、SOが分解しにくい化学強化用ガラスにおいて、鉄を含むものでは、コバルトの添加により、SOの分解が促進されるため、脱泡効果の促進に特に有効である。このような清澄作用を発現させるためには、Coは0.1%以上とされ、好ましくは0.2%以上、典型的には0.3%以上である。1%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは0.8%以下、より好ましくは0.6%以下である。
 Coの含有量とFeの含有量とのモル比、すなわち、Co/Feの含有量比が0.01未満であると前記の脱泡効果が得られなくなるおそれがある。好ましくは0.05以上、典型的には0.1以上である。Co/Fe比が0.5超であると、逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数を増加するおそれがあるため、別途清澄剤を用いる等の対応が必要となる。好ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下である。
 NiOは、ガラスを所望の黒色に着色するための着色成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。NiOを含有する場合、0.05%未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上である。NiOが6%超では、ガラスの色調の明度が過度に高くなり、所望の黒色の色調が得られない。また、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 また、本実施形態の化学強化用ガラスは、NiOが0.05%未満であってもよい。NiOが0.05%以上であると、化学強化処理後のガラス破損の原因となる、NiS等の異物の生成が抑制されないおそれがある。好ましくは0.03%以下、より好ましくは0.02%以下である。
 CuOは、着色成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。また、CuOは、ガラスに含有させることによりメタメリズム(条件等色)を低くする効果を奏する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。
 メタメリズムとは、外光色による、色調または外観色の色変化の度合いを示す指標で、CIE(国際照明委員会)により規格化されたL表色系を用いて定義することができる。このメタメリズムが低い程、外光色による色調または外観色の色変化の度合いが小さいことになる。例えば、ガラスのメタメリズムが高い場合には、外部の光源により色調が大きく異なったものとなり、室内におけるガラスの色調と屋外におけるガラスの色調とが大きく異なることになる。
 本発明の化学強化用ガラスは、CuOを含有することにより、下記式(I)で定義されるΔaの絶対値および下記式(II)で定義されるΔbの絶対値が共に2以下のものを得られ易くなる。これにより、室内におけるガラスの反射色調と屋外におけるガラスの反射色調との相違を小さくすることができる。
 (i)L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δa
 Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
 (ii)L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δb
 Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
 CuOを含有する場合、0.05%未満では、色調の調整やメタメリズム抑制について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは0.2%以上であり、典型的には0.5%以上である。CuOが3%超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは2.5%以下、典型的には2%以下である。
 なお、Feについても、CuOと同様にガラスに含有することによりメタメリズム(条件等色)を低くする効果がある。メタメリズムについて有意な効果が得られるFeの含有量は、好ましくは0.05~2%であり、典型的には0.3~1.5%である。
 MnO、MnO、CuO、CuO、Cr、V、Biは、着色成分であり、必須ではないが、これらの着色成分の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。これらの着色成分を含有する場合、各々の含有量が0.01%未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.2%以上である。また、各々の含有量が6%超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
 (SiO+Al+B)/(ΣR’O+CaO+SrO+BaO+Fe+Co)はガラスのネットワークを形成する網目状酸化物の合計量と主たる修飾酸化物の合計量との比率を示すものである。なお、ΣR’Oとは、全てのR’O成分の合量、すなわち、「NaO+KO+LiO」を示すものである。この比が3未満であると化学強化処理後に圧痕をつけた時の破壊する確率が大きくなるおそれがある。好ましくは3.6以上、典型的には4以上である。この比が6超であると、ガラスの粘性が増大し溶融性が低下する。好ましくは5.5以下、より好ましくは5以下である。
 SOは清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。SOを含有する場合0.005%未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.02%以上である。0.03%以上がもっとも好ましい。また0.5%超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは0.3%以下、より好ましくは0.2%以下である。0.1%以下がもっとも好ましい。
 SnOは清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。SnOを含有する場合、0.005%未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.05%以上である。また1%超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは0.8%以下、より好ましくは0.5%以下である。0.3%以下がもっとも好ましい。
 TiOは耐候性を向上させる成分であるとともに、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。TiOを含有する場合、0.005%未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。また、色補正効果を十分に得られず、黒色系のガラスにおいて、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。好ましくは0.01%以上であり、典型的には0.1%以上である。TiOが1%超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは0.8%以下、典型的には0.6%以下である。
 LiOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。LiOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。LiOが15%超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは10%以下、典型的には5%以下である。
 SrOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。SrOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。SrOが15%超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは12%以下、典型的には9%以下である。
 BaOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。BaOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。BaOが15%超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは12%以下、典型的には9%以下である。
 ZnOは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ZnOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、典型的には6%以上である。ZnOが15%超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは12%以下、典型的には9%以下である。
 CeO、Er、Nd、SeOは、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。
 これらの色補正成分を含有する場合、各々の含有量が0.01%未満では、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減して、所望の黒色に色補正する効果を十分に得られず、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。これら色補正成分の各々の含有量は、好ましくは0.05%以上であり、典型的には0.1%以上である。色補正成分の各々の含有量が2%を超えると、ガラスが不安定となり失透を生じるおそれがある。
 なお、上述した色補正成分は、各ガラスの母体となる組成に応じて、その種類や量を適宜選択して用いることができる。
 上記した色補正成分としては、TiO、CeO、Er、Nd、SeOの合計の含有量が0.005~2%であることが好ましい。TiO、CeO、Er、Nd、SeOの合計の含有量を0.005%以上とすることで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を2%以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは0.01~1.8%であり、さらに好ましくは0.05~1.5%である。
 本発明の第1の実施形態、第2の実施形態ともに、ガラスの着色成分は本質的に鉄であるが、上記のように、本発明の目的を損なわない範囲で、Mn、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択された少なくとも一つの金属酸化物を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は5%以下であることが好ましく、典型的には4%以下である。
 本発明の第1の実施形態、第2の実施形態ともに、Coは着色成分でもあり清澄剤でもある。ガラスの清澄剤としては、必要に応じてSOやSnOを用いてもよいが、本発明の目的を損なわない範囲で、Sb、Cl、F、その他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は1%以下であることが好ましく、典型的には0.5%以下である。なお、Asは、環境負荷物質であり、製造工程はもとより製品のライフサイクルを通じて環境に与える悪影響が懸念されるため含有しない。
 本発明の化学強化用ガラスは、化学強化用ガラスを厚み1mmのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面に、ビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際の、クラックの発生率が50%となるビッカース圧子の押し込み荷重が150gf以上であることが好ましい。なお、厚み1mmのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面に、ビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際の、クラックの発生率が50%となるビッカース圧子の荷重をCIL値という。CIL値は、175gf以上であることが好ましく、200gf以上であることがより好ましく、300gf以上であることがさらに好ましい。CIL値が150gf未満であると、化学強化処理前の製造工程や輸送の際に傷が入りやすく、また、化学強化処理を行ったとしても所望の強度が得られないことがある。
 なお、化学強化用ガラスを化学強化処理する方法としては、ガラス表面のNaOと溶融塩中のKOとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、典型的には後述する方法が適用可能である。
 本発明の化学強化用ガラスは、下記式(I)で定義されるΔaの絶対値および下記式(II)で定義されるΔbの絶対値が共に2以下であることが好ましい。これにより、メタメリズム(条件等色)を低くし、室内におけるガラスの反射色調と屋外におけるガラスの反射色調との相違を小さくすることができる。
 (i)L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δa
 Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
 (ii)L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δb
 Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
 メタメリズムとは、外光色による、色調または外観色の色変化の度合いを示す指標で、CIE(国際照明委員会)により規格化されたL表色系を用いて定義することができる。このメタメリズムが低い程、外光色による色調または外観色の色変化の度合いが小さいことになる。例えば、ガラスのメタメリズムが高い場合には、外部の光源により色調が大きく異なったものとなり、室内におけるガラスの色調と屋外におけるガラスの色調とが大きく異なることになる。
 化学強化用ガラスにおけるΔaおよびΔbは、メタメリズムを低くするためには、共に絶対値で1.5以下が好ましく、共に絶対値で1.2以下がより好ましい。
 また、本発明の化学強化用ガラスは、波長380nm~780nmにおける吸光係数の最小値が1mm-1以上であることが好ましい。電子機器の内部に設けられる表示装置の光源は、発光ダイオード、有機EL、CCFL等の白色光を発するもので構成される。そのため、電子機器の筐体として本発明の化学強化用ガラスを用いる際、これらの白色光がガラスを介して機器の外部に漏れることがないよう、波長380nm~780nmにおける吸光係数の最小値を1mm-1以上とする必要がある。白色光は、蛍光体を用いて可視域の複数の波長の光を複合した上で白色として認識させるものである。そのため、ガラスの可視域の波長の吸光係数の最小値を1mm-1以上とすることで、遮光手段を別途設けることなく白色光をガラス単体で吸収し、ガラスとして十分な遮光性を得る。
 ガラスの波長380nm~780nmにおける吸光係数の最小値が1mm-1未満である場合、筐体用途として十分な厚みを備えたガラスであっても所望の遮光性が得られず、光がガラスを透過するおそれがある。また、ガラスが凹状、もしくは凸状に成形される際、厚みがもっとも薄い箇所において、光が透過するおそれがある。ガラスの厚みが薄い場合には、波長380nm~780nmにおけるガラスの吸光係数の最小値は2mm-1以上とすることが好ましく、3mm-1以上がより好ましく、4mm-1以上がさらに好ましい。
 本発明における吸光係数の算出方法は、以下のとおりである。ガラス板の両面を鏡面研磨し、厚さtを測定する。このガラス板の分光透過率Tを測定する(例えば、日本分光株式会社製、紫外可視近赤外分光光度計V-570を用いる)。そして、吸光係数βを、T=10-βtの関係式を用いて算出する。
 また、本発明の化学強化用ガラスは、分光透過率曲線から算出される、波長600nmの吸光係数に対する波長550nmの吸光係数の相対値(以下に、この吸光係数の相対値を、「波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」と示すことがある。)、及び、分光透過率曲線から算出される、波長600nmの吸光係数に対する波長450nmの吸光係数の相対値(以下に、この吸光係数の相対値を、「波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」と示すことがある。)が0.7~1.2の範囲内であることが好ましい。前述のとおり、ガラスの着色成分として上記所定のものを選択することで、黒色を呈するガラスが得られる。しかし、着色成分の種類や配合量によっては、黒色ではあるものの、例えば褐色がかったり、青味がかったりすることがある。他の色に見えない黒色、すなわち漆黒をガラスで表現するには、可視域の光の波長における吸光係数のばらつきが少ないガラス、つまり可視域の光を平均的に吸収するガラスが好ましい。
 よって、前記吸光係数の相対値の範囲は、0.7~1.2の範囲内とすることが好ましい。この範囲が、0.7より小さいと、ガラスが青味がかった黒色となるおそれがある。また、この範囲が、1.2超であると、褐色や緑色がかった黒色となるおそれがある。
 なお、吸光係数の相対値は、波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数、波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数の両方が前述の範囲内となることで、他の色に見えない黒色のガラスが得られることを意味する。
 また、本発明の化学強化用ガラスは、下記式(1)、(2)で示される吸光係数の相対値の変化量ΔT(550/600)、ΔT(450/600)が絶対値で5%以下であることが好ましい。
 ΔT(550/600)(%)=[{A(550/600)-B(550/600)}/A(550/600)]×100 ・・・(1)
 ΔT(450/600)(%)=[{A(450/600)-B(450/600)}/A(450/600)]×100 ・・・(2)
 上記式(1)において、A(550/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値であり、B(550/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値である。
 また、上記式(2)において、A(450/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値であり、B(450/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値である。
 なお、上記式(1)における「B(550/600)」と「波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」とは同義であり、上記式(2)における「B(450/600)」と「波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」とは同義である。
 上記した式(1)及び式(2)によって表される、吸光係数の相対値(「波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」及び「波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」)の変化量ΔT(550/600)及びΔT(450/600)が、それぞれ上記範囲にあることで、光照射前後における、可視域の波長の光に対する吸収特性の変動を抑制でき、長期間にわたって、色調の変動の抑制されたガラスとすることができる。
 具体的には、例えば、上記式(1)において、A(550/600)は、両面を鏡面光学研磨した肉厚0.8mmのガラスの研磨面に、離間距離15cmで400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値であり、B(550/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値である。
 また、上記式(2)において、A(450/600)は、両面を鏡面光学研磨した肉厚0.8mmのガラスの研磨面に、離間距離15cmで400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値であり、B(450/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値である。
 また、本発明の化学強化用ガラスは、波長380nm~780nmにおける吸光度の最小値が0.7以上とすることが好ましい。
 電子機器の内部に設けられる表示装置の光源は、発光ダイオード、有機EL、CCFL等の白色光を発するもので構成される。そのため、電子機器の筐体として本発明の化学強化用ガラスを用いる際、これらの白色光がガラスを介して機器の外部に漏れることがないよう、波長380nm~780nmにおける吸光度の最小値を0.7以上とする必要がある。白色光は、蛍光体を用いて可視域の複数の波長の光を複合した上で白色として認識させるものである。そのため、ガラスの可視域の波長の吸光度を0.7以上とすることで、遮光手段を別途設けることなく白色光をガラス単体で吸収し、ガラスとして十分な遮光性を得る。
 ガラスの波長380nm~780nmにおける吸光度の最小値が0.7未満である場合、筐体用途として十分な厚みを備えたガラスであっても、所望の遮光性が得られず、光がガラスを透過するおそれがある。また、ガラスが凹状、もしくは凸状に成形される際、厚みがもっとも薄い箇所において、光が透過するおそれがある。波長380nm~780nmにおけるガラスの吸光度の最小値は0.9以上とすることが好ましく、1.2以上がより好ましく、1.5以上がさらに好ましい。
 本発明における吸光度の算出方法は、以下のとおりである。ガラス板の両面を鏡面研磨し、厚さtを測定する。このガラス板の分光透過率Tを測定する(例えば、日本分光株式会社製、紫外可視近赤外分光光度計V-570を用いる)。そして、吸光度AをA=-log10Tの関係式を用いて算出する。
 また、本発明の化学強化用ガラスは、電波透過性を備えることが好ましい。例えば、通信素子を機器に内蔵し、電波を用いて情報の送信もしくは受信を行う携帯電話等の筐体として化学強化用ガラスを適用する場合、この化学強化用ガラスが電波透過性を備えることで、ガラスの存在に起因する通信感度の低下が抑制される。本発明の化学強化用ガラスにおける電波透過性は、50MHz~3.0GHzの周波数範囲において誘電正接(tanδ)の最大値が0.02以下であることが好ましい。好ましくは0.015以下であり、よりこのましくは0.01以下である。
 本発明の化学強化用ガラスの製造方法は特に限定されないが、たとえば種々の原料を適量調合し、約1500~1600℃に加熱し溶融した後、脱泡、撹拌などにより均質化し、周知の、ダウンドロー法、プレス法などによって板状等に成形するか、またはキャストしてブロック状に成形する。そして、徐冷後所望のサイズに切断し、必要に応じ研磨加工を施して、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造する。
 本発明の化学強化用ガラスの製造方法は、上述した実施形態に係る化学強化用ガラスを製造することができる。
 具体的には、例えば、本発明の化学強化用ガラスの製造方法により、上述した第1の実施形態に係る化学強化用ガラス、すなわち、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを3~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~18%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造することができる。また、本発明の化学強化用ガラスの製造方法により、上述した第2の実施形態に係る化学強化用ガラス、すなわち、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~5%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~8%、MgOを0~15%、CaOを5~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造することができる。
 化学強化処理の方法としては、ガラス表層のNaOと溶融塩中のKOとをイオン交換できるものであれば、特に限定されない。たとえば、加熱された硝酸カリウム(KNO)溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。所望の表面圧縮応力を有する化学強化層(表面圧縮応力層)を、ガラス表面に形成するための条件は、ガラスの厚さによっても異なるが、400~550℃のKNO溶融塩に、ガラスを2~20時間浸漬させることが典型的である。また、このKNO溶融塩としては、KNO以外に、例えばNaNOを5%程度以下含有するものであってもよい。
 本発明の化学強化用ガラスは、上記製造方法によって所望の形状に成形されるものである。また、本発明の化学強化用ガラスは、例えば所望の形状に成形された後、上記化学強化処理の方法を適用することにより、化学強化処理されたガラスを製造できる。このとき、化学強化処理によって生じる表面圧縮応力層の深さは、5~70μmとされる。
 すなわち、本発明の化学強化ガラスは、上記した実施形態に係る化学強化用ガラスを、上述した化学強化処理の方法により、化学強化処理して得られる化学強化ガラスである。
 本発明の化学強化ガラスは、化学強化処理により化学強化ガラス表面に形成された表面圧縮応力層の深さが5~70μmである。このような表面圧縮応力層の深さは、6~70μmとすることがより好ましい。その理由は、以下のとおりである。
 装飾用途に用いられるガラスの製造においては、ガラス表面を研磨されることがあり、その最終段階の研磨に使用される研磨砥粒の粒径は2~6μmが典型的である。このような砥粒によって、ガラス表面には、最終的に最大5μmのマイクロクラックが形成されると考えられる。化学強化処理による強度向上効果を有効なものとするためには、ガラス表面に形成されるマイクロクラックより深い表面圧縮応力層が形成されていることが必要である。このため、化学強化処理によって生じる表面圧縮応力層の深さは6μm以上とすることが好ましい。また、使用時に表面圧縮応力層の深さを超える傷がつくと、ガラスの破壊につながるため、表面圧縮応力層は厚い方が好ましい。このため、表面圧縮応力層は、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは20μm以上、典型的には30μm以上である。
 ソーダライムガラスは、上記化学強化処理方法を適用して化学強化処理することにより、ガラス表面に形成される表面圧縮応力層の表面圧縮応力を300MPa以上とすることは可能であるが、表面圧縮応力層の深さを30μm以上に形成することは容易でない。
 本願発明の第1の実施形態に係る化学強化用ガラスは、化学強化処理することで、30μm以上の深さを有する表面圧縮応力層を形成することが可能である。
 一方、表面圧縮応力層が深すぎると、内部引張応力が大きくなり、破壊時の衝撃が大きくなる。すなわち、内部引張応力が大きいと、破壊時に、ガラスが細片となって粉々に飛散する傾向があり、危険性が高まることが知られている。本発明者らによる実験の結果、厚さ2mm以下のガラスでは、表面圧縮応力層の深さが70μmを超えると、破壊時の飛散が顕著となることが判明した。したがって、本発明の化学強化用ガラスにおいては表面圧縮応力層の深さは70μm以下とされる。装飾用ガラスとして用いる場合、その用途にもよるが、たとえば、AV機器・OA機器等の載置型の機器の操作パネルと比較して、表面に接触傷がつく確率が高い携帯用機器等の用途に適用する場合には、安全をみて表面圧縮応力層の深さを薄くしておくことも考えられる。この場合には、表面圧縮応力層の深さは、より好ましくは60μm以下、さらに好ましくは50μm以下、典型的には40μm以下である。
 また、本発明の化学強化用ガラスは、上述したように、化学強化処理することで、化学強化されたガラスを得られる。このようにして得られた本発明の化学強化ガラスは、ガラス表面に形成される表面圧縮応力層の表面圧縮応力は、300MPa以上であり、550MPa以上であることがより好ましく、700MPa以上であることがさらに好ましい。また、表面圧縮応力層の表面圧縮応力は、1400MPa以下が好ましく、1300MPa以下がより好ましい。典型的には1200MPa以下である。
 本願発明の化学強化用ガラスは、化学強化処理することで、ガラス表面に、300MPa以上の表面圧縮応力を有する表面圧縮応力層を形成することが可能である。
 本発明の化学強化ガラスは、化学強化処理をして得られた化学強化ガラスであって、下記式(I)で定義されるΔaの絶対値および下記式(II)で定義されるΔbの絶対値が共に2以下であることが好ましい。これにより、メタメリズム(条件等色)を低くし、室内におけるガラスの反射色調と屋外におけるガラスの反射色調との相違を小さくすることができる。
 (i)L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δa
 Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
 (ii)L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δb
 Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
 化学強化ガラスにおけるΔaおよびΔbは、メタメリズムを低くするためには、共に絶対値で1.5以下が好ましく、共に絶対値で1.2以下がより好ましい。
 以上、本発明の化学強化用ガラスについて一例を挙げて説明したが、本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて適宜構成を変更することができる。
 以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
 表1~表17の例1~138(例1~88、例91~138は実施例、例89、例90は比較例)について、表中にモル百分率表示で示す組成になるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして100mlとなるように秤量した。なお、表に記載のSOは、ガラス原料にボウ硝(NaSO)を添加し、ボウ硝分解後にガラス中に残る残存SOであり、計算値である。
 ついで、この原料混合物を白金製るつぼに入れ、1500~1600℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、約0.5時間加熱して原料が溶け落ちた後、1時間溶融し、脱泡した。その後、およそ630℃に予熱した、縦約50mm×横約100mm×高さ約20mmの型材に流し込み、約1℃/分の速度で徐冷し、ガラスブロックを得た。このガラスブロックを切断して、サイズが40mm×40mm、表1~17に示す厚みになるようにガラスを切り出した後、研削し、最後に両面を鏡面に研磨加工し、板状のガラスを得た。
 得られた板状のガラスについて、波長380nm~780nmの吸光係数の最小値、吸光係数の相対値(波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数、波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数)、波長380nm~780nmにおける吸光度の最小値、ガラスの厚さt、CIL値を表1~17に併記する。表1~17中、「@550nm/@600nm」は、「波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」を示し、「@450nm/@600nm」は、「波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数」を示す。
 なお、表1~17中、「-」は、未測定であることを示す。また、表7~17中、ガラスの板厚が「-」で記載されているものについては、鏡面研磨加工後の厚さが0.8mmとなるように、上記したガラスブロックの切り出し、研削、及び鏡面に研磨加工処理を行った。
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
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 表1~17中、R’Oは、「NaO+KO+LiO」を示す。
 吸光係数は、以下の方法で求めた。両面を鏡面研磨した板状のガラスの厚さtを、ノギスで測定した。このガラスの分光透過率Tを、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光株式会社製、V-570)を用いて測定した。そして、吸光係数βを、T=10-βtの関係式を用いて算出した。そして、波長380nm~780nmの吸光係数の最小値を求めた。また、求めた吸光係数から、吸光係数の相対値(波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数、波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数)を算出した。また、吸光度Aは、A=-log10Tの関係式を用いて算出した。
 CIL(クラック・イニシエーション・ロード)値は、以下の方法で求めた。両面を鏡面研磨した、厚さ1mmの板状のガラスを用意した。ビッカース硬度試験機にて、ビッカース圧子を15秒押し込んだ後にビッカース圧子をはずし、15秒後に圧痕付近を観測した。観測では、圧痕のコーナーからクラックが何本発生しているかを調査した。測定は、50gf、100gf、200gf、300gf、500gf、1kgfのビッカース圧子の押し込み荷重別に、10枚のガラスに対して行った。発生したクラック本数の平均値を荷重ごとに算出した。荷重とクラック本数との関係を、シグモイド関数を用いて回帰計算した。
 なお、ビッカース圧子は4個のコーナーを有しており、圧痕から発生するクラックは最大4本である。このため、上記した回帰計算結果から、クラック本数が2本となる荷重を、クラックの発生率が50%となるビッカース圧子の荷重、すなわちガラスのCIL値(gf)とした。
 上記吸光係数の評価結果から、実施例である例1~58、例91~95、例98~103、例137~138のガラスは、波長380nm~780nmにおける吸光係数の最小値が1mm-1以上、もしくは吸光度の最小値が0.7以上であり、可視域の波長の光を一定以上吸収することがわかる。これらガラスを電子機器の筐体に用いることで高い遮光性が得られる。
 また、上記吸光係数の評価結果から、着色成分として、Co、Fe、NiO、MnO、Cr、CuO、CuOを、合計で0.1~7%含有する例1~88、例91~138のうちの一部のガラスでは、吸光係数の相対値(波長450nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数、波長550nmの吸光係数/波長600nmの吸光係数)が、それぞれ0.7~1.2の範囲にあり、可視域の光を平均的に吸収するガラスであることがわかる。そのため、例えば、褐色がかった黒色や、青味がかった黒色とは異なる、漆黒の色調の黒色ガラスを得ることができる。
 上記CIL値の評価結果から、例1~17のガラスは、傷の入りにくい強度の高いガラスであることがわかる。化学強化処理前のガラスは、製造工程や輸送において傷が入り、それが化学強化後においても破壊起点となりガラスの強度を低下させる要因となる。
 一般的なソーダライムガラスのCIL値が、一例として150gf程度に対し、実施例である例1~8、例10、例12~14、例16~17、例94~103の各ガラスのCIL値はソーダライムガラスのそれよりも大きく、化学強化処理後においても高い強度を備えたガラスが得られることが推測される。
 また、表1~表17に示す例1~138の一部のガラスについて、CIEにより規格化されたL表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差(Δa)、及び前記L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差(Δb)を測定した。また、例1~138の一部のガラスの化学強化処理後のガラスについても、上記と同様にして、Δa、Δbを測定した。結果を表18~34に示す。なお、表18~34中、「-」で記載されているもの及びデータの記載のないものについては、未測定であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
 ΔaおよびΔbは以下の方法で求めた。分光色測計(エックスライト社製、Colori7)を用いて、各ガラスのD65光源及びF2光源の反射色度をそれぞれ測定し、測定結果を用いてΔaおよびΔbを算出した。なお、ガラスの裏面側(光源からの光が照射される面の裏面)には、白色の樹脂板を置いて測定を行った。
 本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理するときはたとえば次のようにする。すなわち、これらのガラスを425℃程度のKNO(99%)とNaNO(1%)とからなる溶融塩に6時間浸漬し、化学強化処理する。各ガラスについて、深さ方向のカリウム濃度分析を行うと、表面から5~100μmの深さでイオン交換が起こり、圧縮応力層が生じていることがわかる。
 具体的には、化学強化処理は以下のようにして行った。
 すなわち、例1~138の一部のガラスを4mm×4mm×0.8mmの形状で、4mm×4mmの面を鏡面仕上げに加工し、その他の面を#1000仕上げに加工したガラスを用意した。これらガラスを425℃のKNO(99%)とNaNO(1%)からなる溶融塩に6時間浸漬し、化学強化処理した。
 ただし、例111のガラスについては、400℃のKNO(99%)とNaNO(1%)からなる溶融塩に6時間浸漬して化学強化処理を行い、例123のガラスについては、450℃のKNO(100%)からなる溶融塩に2時間浸漬して化学強化処理を行った。
 表18~34に示すとおり、CuOもしくはFeを含有する例18、24、28~36、39~55、58~83、86~88、91~110、112~116、124、127~129、131~138のガラスは、ΔaおよびΔbが共に絶対値で2未満であり、メタメリズムが低いガラスが得られることがわかる。
 これに対し、CuOもしくはFeの含有量が比較的少ない例25、26、27、例111、例117~123、例126、例130のガラスでは、Δaの絶対値が2を超えており、メタメリズム抑制の効果を十分に得られないものであった。
 また、表18~34に示すとおり、CuOもしくはFeを含有する例59~64、例66~78、例106~110、例112~114のガラスは、化学強化処理後のガラスのΔaおよびΔbが共に絶対値で2未満であり、メタメリズムが低い化学強化ガラスが得られることがわかる。
 泡個数について、Fe、Coの効果を確認するため、Fe、Coの以外のガラス成分・含有量を同一とし、Fe、Coの両方を含むもの、Feのみ含むもの、Coのみ含むもののそれぞれについて泡個数を確認した。
 泡個数は、前記の板状のガラスを高輝度光源(林時計工業社製、LA-100T)下で、0.6cmの領域の泡個数を4箇所測定し、その測定値の平均値を単位体積(cm)当たりに換算した値を示した。
 泡個数は、ガラスの母組成や溶融温度の影響を大きく受けるため、前述のとおり、Fe、Co以外の成分・含有量を同一とし、溶融温度同一のもので対比を行った。結果を表35に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
 この結果より、いずれのガラス組成においても、Fe、Coの両方を含むものが、Feのみ含むもの、Coのみ含むものに対して、泡個数が少なかった。これは、CoとFeを共存させることにより、ガラス溶融時の脱泡効果を奏することを裏付けている。すなわち、高温状態で、3価の鉄が2価の鉄となる際に放出されるO泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてO泡が削減され、脱泡効果が得られると考えられる。
 ガラスのプレス成形性を評価するため、ガラス中に着色成分(ここでは、Fe、Co)を含有するガラス、着色成分を含有しないガラスを用意し、ガラスのTg(ガラス転移点温度)を測定した。ガラスのTgは、例9(実施例)は597℃であったのに対し、例90(比較例、例9からFe、Coを省いたガラス)は620℃であった。また、例1(実施例)では、596℃であったのに対し、例139(比較例、例1からFe、Coを省いたガラス)は604℃であった。また、例4(実施例)では、606℃であったのに対し、例140(比較例、例4からFe、Coを省いたガラス)は617℃であった。
 以下より、実施例のガラスは、ガラス中に着色成分を所定量含有することで、ガラスのTgを下げ、プレス成形時のガラスの成形温度を低温化することが可能である。よって、例えば筐体用ガラスのような、凹状もしくは凸状等の適宜の形状にプレス成形される用途のガラスに好ましい、プレス成形性に優れたガラスとすることができる。
 例1~90の一部のガラスについて次のようにして化学強化処理を行った。すなわち、これらガラスを4mm×4mm×0.8mmの形状で、4mm×4mmの面を鏡面仕上げに加工し、その他の面を#1000仕上げに加工したガラスを用意した。これらガラスを425℃のKNO溶融塩(100%)に6時間浸漬し、化学強化処理した。
化学強化処理後の各ガラスについて、EPMAを用い、深さ方向のカリウム濃度分析を行った。評価結果をカリウムイオン拡散深さ(単位:μm)として表1~2及び表10に示す。なお、*を付した例12~14、例16、17については推定値を示す。
 表中に示すとおり、例1~17のガラスでは、前記化学強化処理条件において、十分なカリウムイオン拡散深さが得られており、これにより、表面圧縮応力層の表面圧縮応力層深さも相応な深さであることが推測される。この結果、実施例のガラスは、化学強化処理により必要十分な強度向上効果が得られると考えられる。
 例1、例27、例33、例39~43、例62~64、例66~77、例79、例94、例96、例100~103のガラスについて、上記のD65光源及びF2光源の反射色度の測定に用いたガラスに対して行ったのと同様にして化学強化処理を行った。化学強化処理後の各ガラスについて、表面応力測定装置を用い、表面圧縮応力(CS)および表面圧縮応力層の深さ(DOL)を測定した。評価結果を表36~38に示す。なお、表面応力測定装置は、ガラス表面に形成された表面圧縮応力層が、表面圧縮応力層が存在しない他のガラス部分と屈折率が相違することで光導波路効果を示すことを利用した装置である。また、表面応力測定装置では、光源として、中心波長が795nmのLEDを用いて行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 表36~38に示すとおり、例1、例27、例33、例39~43、例66~71、例77、例79、例94、例96、例100~103のガラスでは、前記化学強化処理条件において、767MPa以上と高い表面圧縮応力が得られていた。この結果、実施例のガラスは、化学強化処理により必要十分な強度向上効果が得られると考えられる。また、表36~38に示すとおり、実施例である例66~71、例79、例94、例96、例101~102のガラスでは、940MPa以上と高い表面圧縮応力が得られていた。また、例27、例33、例39~43、例62~64、例66~71、例79、例96の各ガラスの表面圧縮応力層の深さは、28.7μm以上と、化学強化処理によって高い強度を備えたガラスが得られることが推測される。
 ガラスの長期の使用による色変化特性を確認するため、次の評価試験を行った。例1及び例58のガラスサンプルを、一辺を30mm角の板状にカットし、所定の厚さとなるよう両面光学研磨加工した試料を、水銀ランプ(H-400P)から15cmの位置に配置して100時間紫外線照射を行った。この光照射前後の各試料の分光透過率を、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光株式会社製、V-570)を用いて測定し、上記の関係式を用いて吸光係数を算出した。
 そして、光照射前後の各試料の吸光係数から、下記式(1)、(2)で示される吸光係数の相対値の変化量ΔT(550/600)、ΔT(450/600)を算出した。評価結果を表39に示す。
 ΔT(550/600)(%)=[{A(550/600)-B(550/600)}/A(550/600)]×100 ・・・(1)
 ΔT(450/600)(%)=[{A(450/600)-B(450/600)}/A(450/600)]×100 ・・・(2)
 (上記式(1)において、A(550/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値であり、B(550/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値である。上記式(2)において、A(450/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値であり、B(450/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
 表39に示すとおり、例1、例58のガラスでは、紫外線照射前後の吸光係数の相対値の変化量ΔT(550/600)、ΔT(450/600)が共に絶対値で5%以下であり、長期の使用によるガラスの色変化がなく、当初の外観色を長期間維持できることがわかる。
 また、前記化学強化処理後のガラスに対しても、上記と同様にして波長380nm~780nmにおける吸光係数を求めたが、いずれも化学強化処理前の値と変化ないことを確認した。また、目視による色調に変化がないことも確認した。したがって、本発明の化学強化用ガラスは、所望の色調を損なうことなく、化学強化処理により強度を求められる用途にも使用できる。したがって、装飾機能が要求される用途への適用範囲を拡大することができる。
 ガラスの電波透過性を確認するため、次の評価試験を行った。まず、例1及び例27のガラスを切り出して50mm×50mm×0.8mmに加工し、主表面を鏡面状態に研磨した。そして、それぞれのガラスについて、50MHz、500MHz、900MHz、1.0GHzの周波数における誘電正接を、LCRメーター及び電極をもちいて容量法(平行平板法)にて測定した。測定結果を表40に示す。
 なお、50MHzの周波数におけるガラスの誘電率(ε)は7.6であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
 表40に示すとおり、これらのガラスは、50MHz~1.0GHzの範囲の周波数における誘電正接が0.01未満であり、良好な電波透過性を備えていることがわかる。
 AV機器・OA機器等の操作パネル、同製品の開閉扉、操作ボタン・つまみ、またはデジタル・フォト・フレームやTVなどの画像表示パネルの矩形状の表示面の周囲に配置される装飾パネル等の装飾品や電子機器用のガラス筐体などに利用できる。また、自動車用内装部材、家具等の部材、屋外や屋内で用いられる建材等にも利用できる。

Claims (21)

  1.  下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有することを特徴とする化学強化用ガラス。
  2.  下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを3~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~18%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有することを特徴とする請求項1に記載の化学強化用ガラス。
  3.  下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~5%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~8%、MgOを0~15%、CaOを5~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有することを特徴とする請求項1に記載の化学強化用ガラス。
  4.  前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Feを0.01~6%、Coを0~6%、NiOを0~6%、MnOを0~6%、Crを0~6%、Vを0~6%からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  5.  色補正成分(Ti、Ce、Er、Nd、Seの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.005~2%含有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  6.  前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Feを1.5~6%、Coを0.1~1%からなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  7.  Feの含有量が0.005%以上1.5%未満であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  8.  NiOの含有量が0.05%未満であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  9.  Co/Feの含有量比が0.01~0.5であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  10.  SnOを0.005~1%含有することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  11.  CuOを0.05~3%含有することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  12.  波長380nm~780nmにおける吸光係数の最小値が1mm-1以上であることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  13.  分光透過率曲線から算出される、波長600nmの吸光係数に対する波長550nmの吸光係数の相対値、及び、分光透過率曲線から算出される、波長600nmの吸光係数に対する波長450nmの吸光係数の相対値が、いずれも0.7~1.2の範囲内であることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  14.  下記式(1)、(2)で示される吸光係数の相対値の変化量ΔT(550/600)、ΔT(450/600)が絶対値で5%以下であることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
     ΔT(550/600)(%)=[{A(550/600)-B(550/600)}/A(550/600)]×100 ・・・(1)
     ΔT(450/600)(%)=[{A(450/600)-B(450/600)}/A(450/600)]×100 ・・・(2)
     (上記式(1)において、A(550/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値であり、B(550/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長550nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数との相対値である。上記式(2)において、A(450/600)は、400W高圧水銀ランプの光を100時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値であり、B(450/600)は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長450nmにおける吸光係数と波長600nmにおける吸光係数の相対値である。)
  15.  下記式(I)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δaの絶対値、および下記式(II)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δbの絶対値が、いずれも2以下であることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
     Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
     Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
  16.  前記化学強化用ガラスを厚み1mmのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面にビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際のクラックの発生率が50%となるビッカース圧子の荷重が150gf以上であることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  17.  請求項1ないし16のいずれか1項に記載の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスであって、
     化学強化処理により前記化学強化ガラス表面に形成された表面圧縮応力層の深さが5μm以上であり、前記表面圧縮応力層の表面圧縮応力が300MPa以上であることを特徴とする化学強化ガラス。
  18.  下記式(I)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度aとF2光源による反射光の色度aとの差Δaの絶対値、および下記式(II)で示される、L表色系のD65光源による反射光の色度bとF2光源による反射光の色度bとの差Δbの絶対値が、いずれも2以下であることを特徴とする請求項17に記載の化学強化ガラス。
     Δa=a値(D65光源)-a値(F2光源) ・・・(I)
     Δb=b値(D65光源)-b値(F2光源) ・・・(II)
  19.  複数種の化合物原料を調合してガラス原料とし、該ガラス原料を加熱溶融した後、脱泡し、冷却して、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造することを特徴とする化学強化用ガラスの製造方法。
  20.  複数種の化合物原料を調合してガラス原料とし、該ガラス原料を加熱溶融した後、脱泡し、冷却して、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを3~16%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~15%、MgOを0~15%、CaOを0~3%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~18%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造することを特徴とする請求項19に記載の化学強化用ガラスの製造方法。
  21.  複数種の化合物原料を調合してガラス原料とし、該ガラス原料を加熱溶融した後、脱泡し、冷却して、下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiOを55~80%、Alを0.25~5%、Bを0~12%、NaOを5~20%、KOを0~8%、MgOを0~15%、CaOを5~15%、ΣRO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を0~25%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Biの酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの金属酸化物)を0.1~7%含有する化学強化用ガラスを製造することを特徴とする請求項19に記載の化学強化用ガラスの製造方法。
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