WO2014196407A1 - 化学強化用ガラスおよび化学強化ガラス並びに化学強化ガラスの製造方法 - Google Patents

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

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WO2014196407A1
WO2014196407A1 PCT/JP2014/063890 JP2014063890W WO2014196407A1 WO 2014196407 A1 WO2014196407 A1 WO 2014196407A1 JP 2014063890 W JP2014063890 W JP 2014063890W WO 2014196407 A1 WO2014196407 A1 WO 2014196407A1
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WO
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glass
chemical strengthening
less
dol
chemically strengthened
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PCT/JP2014/063890
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準一郎 加瀬
赤田 修一
淳 笹井
周作 秋葉
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旭硝子株式会社
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B18/00Shaping glass in contact with the surface of a liquid
    • C03B18/02Forming sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B18/00Shaping glass in contact with the surface of a liquid
    • C03B18/02Forming sheets
    • C03B18/14Changing the surface of the glass ribbon, e.g. roughening
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C21/00Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/002Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/008Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments comprising a lixiviation step

Definitions

  • the present invention relates to a cover glass for a touch panel display and a touch sensor glass, a cover glass for a liquid crystal television and a PC monitor, a cover glass for a solar cell,
  • the present invention relates to a glass for chemical strengthening suitable as a base glass of a chemically strengthened glass used for a double-layer glass used for a window of a building or a house, a chemically strengthened glass using the same, and a method for producing the same.
  • the touch panel display has a structure in which a touch sensor glass and a cover glass are stacked on a glass substrate for display.
  • a touch sensor glass called OGS (One / glass / solution) and a cover glass are integrated.
  • touch sensor glass, cover glass and OGS glass are required to be thin and high in strength, and chemically tempered glass subjected to chemical strengthening treatment by ion exchange is used.
  • the strengthening characteristics of these chemically strengthened glass are generally expressed by surface compressive stress (CS) and compressive stress layer depth (DOL; Depth of layer).
  • CS surface compressive stress
  • DOL compressive stress layer depth
  • aluminosilicate glass with a composition that is easily ion-exchanged for improving strength has been proposed.
  • CS becomes 700 to 850 MPa
  • DOL becomes 20 to 100 ⁇ m. Tempered glass is obtained.
  • a conductive film such as ITO is formed on one side or both sides after chemical strengthening treatment.
  • chemical strengthening process or the film forming process it is effective to perform these processes with a glass plate as large as possible and to cut into a plurality of product shapes after these processes.
  • the chemically tempered glass of soda lime glass does not increase so much in the values of CS and DOL, so that it can be cut after the chemical tempering treatment, and is suitable for multi-surface cutting.
  • chemically strengthened glass of aluminosilicate glass is generally not suitable for cutting after chemical strengthening treatment because the values of CS and DOL are large. Therefore, it is necessary to perform chemical strengthening processing for each sheet after cutting into a product shape, which is one of the factors that increase the manufacturing cost. Therefore, even for aluminosilicate glass, a chemically tempered glass is known in which the DOL is intentionally thinned by shortening the chemical tempering treatment time and can be cut after the chemical tempering treatment (for example, patents). Reference 2).
  • Patent Document 1 According to the method disclosed in Patent Document 1, two steps of chemical strengthening that are strictly controlled are required, and nitrates having different components are used in the first and second steps, and the treatment temperatures are different. For this reason, it will process using two strengthening processing tanks, and since it is a method which requires manufacturing cost conventionally, the advantage of using soda-lime glass that it is cheap will be lost. Moreover, since the chemical strengthening treatment is performed twice, the warp of the glass after strengthening increases. In order to avoid this, it is necessary to add a step of removing in advance the surface layer whose strength changes due to the intrusion of tin.
  • Patent Document 2 discloses a range of stress that can be cut after chemical strengthening treatment.
  • Patent Document 2 defines a stress range that is not different from the stress obtained by applying a general chemical strengthening treatment to ordinary soda lime glass, and provides a guideline for improving the strength of ordinary soda lime glass. It was not what was shown.
  • aluminosilicate glass contains components that are more expensive than ordinary soda lime glass, and it must be melted and molded at a higher temperature than ordinary soda lime glass, resulting in high manufacturing costs. There was a problem of using aluminosilicate glass at the same strength level.
  • the present invention provides a glass for chemical strengthening that can be cut after chemical strengthening treatment (post-cutting), and that can be improved in strength as compared with conventional soda lime glass even if the same chemical strengthening treatment is applied. It aims at providing the chemically strengthened glass using the same, and its manufacturing method.
  • the present inventors can cut after chemical strengthening treatment with a glass having a specific composition, and can improve strength over conventional soda lime glass even if the same chemical strengthening treatment is applied. As a result, the present invention was completed.
  • the present invention is as follows. 1. SiO 2 65 to 72%, Al 2 O 3 3.4 to 8.6%, MgO 3.3 to 6%, CaO 6.5 to 9%, Na 2 13-16% for O, 0-1% for K 2 O, 0-0.2% for TiO 2 , 0.01-0.15% for Fe 2 O 3 , 0.02-0.4 for SO 3 % Glass for chemical strengthening, wherein (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 is 1.8 to 5. 2. The glass for chemical strengthening according to 1 above, wherein the glass plate has a thickness of 0.1 mm to 1.5 mm. 3.
  • the preceding item 1 or 2 containing 0 to 0.5% of SrO, 0 to 0.5% of BaO, 0 to 1% of ZrO 2 and substantially free of B 2 O 3 in terms of mass percentage based on oxide 2.
  • a method for producing chemically tempered glass comprising a chemical tempering step of ion-exchange treatment of the chemically tempered glass according to any one of items 1 to 4.
  • the glass for chemical strengthening is formed by a float process, and has a bottom surface that is a surface in contact with the molten metal at the time of molding, and a top surface that is a surface opposite to the bottom surface, and before the chemical strengthening step.
  • the method for producing chemically tempered glass according to 8 above which comprises a step of dealkalizing the top surface with an acid gas.
  • the glass for chemical strengthening of the present invention has a specific composition, in particular, the content of Al 2 O 3 and Na 2 O, and (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 being in a specific range, It is possible to provide a chemically strengthened glass that can effectively improve the CS value by the chemical strengthening treatment and can be cut after the chemical strengthening treatment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a correlation between CS ⁇ DOL and warpage (Example 4).
  • the chemically strengthened glass of the present invention and the chemically strengthened glass obtained by subjecting the chemically strengthened glass to chemical strengthening treatment are collectively referred to as the glass of the present invention.
  • the glass for chemical strengthening of the present embodiment is expressed by mass percentage on an oxide basis, with SiO 2 being 65 to 72%, Al 2 O 3 being 3.4 to 8.6%, MgO being 3.3 to 6%, and CaO. 6.5-9%, Na 2 O 13-16%, K 2 O 0-1%, TiO 2 0-0.2%, Fe 2 O 3 0.01-0.15%, It is characterized by containing 0.02 to 0.4% of SO 3 and (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 of 1.8 to 5.
  • SiO 2 is known as a component that forms a network structure in the glass microstructure, and is a main component constituting the glass.
  • the content of SiO 2 is 65% or more, preferably 66% or more, more preferably 66.5% or more, and further preferably 67% or more. Further, the content of SiO 2 is 72% or less, preferably 71.5% or less, more preferably 71% or less.
  • the content of SiO 2 is 65% or more, it is advantageous in terms of stability and weather resistance as glass.
  • the content of SiO 2 is 72% or less, it is advantageous in terms of meltability and moldability.
  • Al 2 O 3 has an effect of improving the ion exchange performance in chemical strengthening, and in particular, an effect of improving CS. It is also known as a component that improves the weather resistance of glass. Moreover, there exists an effect
  • the content of Al 2 O 3 is 3.4% or more, preferably 3.8% or more, more preferably 4.2% or more.
  • the content of Al 2 O 3 is 8.6% or less, more preferably 8% or less, still more preferably 7.5% or less, and particularly preferably 7% or less.
  • a desired CS value can be obtained by ion exchange, and the effect of suppressing intrusion of tin, the effect of stability against moisture content change, dealkalization A promoting effect is obtained.
  • the content of Al 2 O 3 is 8.6% or less, the devitrification temperature does not increase greatly even when the viscosity of the glass is high, so it is superior in terms of melting and forming in the soda lime glass production line. It is.
  • MgO is a component that stabilizes glass and is essential.
  • the content of MgO is 3.3% or more, preferably 3.6% or more, more preferably 3.9% or more.
  • the MgO content is 6% or less, preferably 5.7% or less, more preferably 5.4% or less.
  • the content of MgO is 3.3% or more, the meltability at high temperatures becomes good and devitrification hardly occurs.
  • the content of MgO is 6% or less, the difficulty of devitrification is maintained, and a sufficient ion exchange rate is obtained.
  • CaO is a component that stabilizes glass and is essential.
  • the content of CaO is 6.5% or more, preferably 6.7% or more, more preferably 6.9% or more. Further, the content of CaO is 9% or less, preferably 8.5% or less, and more preferably 8.2% or less.
  • the content of CaO is 6.5% or more, the meltability at high temperature becomes good and devitrification hardly occurs.
  • the CaO content is 9% or less, a sufficient ion exchange rate is obtained, and a desired DOL is obtained.
  • Na 2 O is an essential component for forming a surface compressive stress layer by ion exchange, and has the effect of deepening the DOL. Moreover, it is a component which lowers the high temperature viscosity and devitrification temperature of glass, and improves the meltability and moldability of glass. Na 2 O is a component that generates non-bridging oxygen (NBO; Non-bridge / oxygen), and variation in chemical strengthening characteristics is reduced when the amount of water in the glass changes.
  • NBO non-bridging oxygen
  • the content of Na 2 O is 13% or more, preferably 13.4% or more, more preferably 13.8% or more. Further, the content of Na 2 O is 16% or less, preferably 15.6% or less, more preferably 15.2% or less.
  • a desired surface compressive stress layer can be formed by ion exchange, and fluctuations due to changes in moisture content can be suppressed.
  • the content of Na 2 O is 16% or less, sufficient weather resistance can be obtained, the amount of tin entering from the bottom surface can be suppressed during float forming, and the glass is hardly warped after chemical strengthening treatment. it can.
  • K 2 O has an effect of increasing the ion exchange rate and deepening the DOL, and is a component that increases non-bridging oxygen, so it may be contained in a range of 1% or less. If it is 1% or less, the DOL does not become too deep, and sufficient CS can be obtained. Is preferably 1% or less when they contain K 2 O, more preferably 0.8% or less, more preferably 0.6% or less. Moreover, since a small amount of K 2 O has an effect of suppressing intrusion of tin from the bottom surface at the time of float forming, it is preferably contained when performing float forming. In this case, the content of K 2 O is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more.
  • TiO 2 is abundant in natural raw materials and is known to be a yellow coloring source.
  • the content of TiO 2 is 0.2% or less, preferably 0.13% or less, more preferably 0.1% or less. If the content of TiO 2 exceeds 0.2%, the glass becomes yellowish.
  • Fe 2 O 3 is not an essential component, it is an extremely difficult component to reduce its content to zero because it exists in nature and everywhere in the production line. It is known that Fe 2 O 3 in an oxidized state causes yellow coloration, and FeO in a reduced state causes blue coloration, and it is known that the glass is colored green due to a balance between the two. .
  • the total iron amount (total Fe) is converted as Fe 2 O 3 and the content thereof is preferably 0.15% or less, more preferably 0.13% or less, and further preferably 0.11% or less. .
  • SO 3 is a glass clarifier.
  • the content in the glass is less than half of the amount charged from the raw material.
  • the content of SO 3 in the glass is 0.02% or more, preferably 0.05% or more, and more preferably 0.1% or more. Further, the content of SO 3 is 0.4% or less, preferably 0.35% or less, more preferably 0.3% or less.
  • the content of SO 3 is 0.02% or more, it is sufficiently clarified and foam defects can be suppressed.
  • the content of SO 3 is 0.4% or less, it is possible to suppress defects of sodium sulfate generated in the glass.
  • CT CS ⁇ DOL / t
  • Al 2 O 3 has an action of improving CS, whereas Na 2 O has an action of deepening DOL and simultaneously reducing CS.
  • K 2 O has an effect of increasing the ion exchange rate and deepening the DOL.
  • the ratio of (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 is 5 or less, preferably 4.5 or less, more preferably 4 or less.
  • Al 2 O 3 is a component that increases high temperature viscosity and devitrification temperature, and Na 2 O and K 2 O are components that decrease both.
  • (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 is less than 1.8, the high-temperature viscosity increases and the devitrification temperature also increases. In addition, the DOL may become shallower than necessary.
  • Al 2 O 3 is a component that reduces non-bridging oxygen, while Na 2 O and K 2 O are components that increase.
  • the ratio of (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 is preferable in order to stably produce glass and maintain the DOL necessary for strength improvement, and to obtain stable chemical strengthening characteristics against moisture content change. 1.8 or more, preferably 2.2 or more, more preferably 2.4 or more.
  • the inventors of the present application show that when glass with the same matrix composition and different moisture content is chemically strengthened, the CS value decreases with an increase in moisture content, and the DOL value decreases slightly with an increase in moisture content. It was found that it was not greatly dependent on the extent to which it was done. Furthermore, the inventors of the present application have found that as the content of Na 2 O or K 2 O in the glass increases, the change in CS when the moisture content changes decreases. This is presumably because non-crosslinked oxygen in the glass increased. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 increases, non-crosslinked oxygen in the glass decreases. In order to obtain a stable chemical strengthening characteristic irrespective of the amount of water in a glass containing Al 2 O 3 of 3.4% or more, the ratio of (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 is 1.8. The above is preferable.
  • the present inventors investigated the relationship between the glass composition of glass formed by the float process and the amount of intrusion of tin at the bottom surface, and the content of Al 2 O 3 in the glass affected the intrusion of tin. It has been found that when the Al 2 O 3 component increases, there is an effect of suppressing tin intrusion. At the same time, it was found that the content of the alkali component, that is, Na 2 O also affects the tin intrusion, and the alkali component has an action of increasing the tin intrusion. Therefore, by keeping the value of Na 2 O / Al 2 O 3 in an appropriate range, it is possible to suppress tin intrusion during float forming and reduce the warpage of the glass after chemical strengthening.
  • Al 2 O 3 and Na 2 O are preferably contained in a specific ratio, and Na 2 O / Al 2 O 3 is 5 or less in order to improve the value of CS and reduce the amount of tin intrusion. Is preferable, more preferably 4.5 or less, and still more preferably 4 or less.
  • Na 2 O / Al 2 O 3 is preferably 1.8 or more, preferably 2 or more in order to maintain the DOL required for strength improvement and suppress the increase in high temperature viscosity and devitrification temperature. Yes, more preferably 2.4 or more.
  • the glass of the present invention consists essentially of the components described above, but may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. When such components are contained, the total content of these components is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and typically 1% or less.
  • the other components will be described as an example.
  • ZrO 2 is not essential, but it is generally known that ZrO 2 has an action of increasing the surface compressive stress in chemical strengthening. However, even if a small amount of ZrO 2 is contained, the effect is not great for the cost increase. Therefore, an arbitrary proportion of ZrO 2 can be contained as long as the cost permits. When it contains, it is preferable that it is 1% or less.
  • SrO and BaO are not essential, but may be contained in a small amount for the purpose of lowering the high temperature viscosity of the glass and lowering the devitrification temperature. Since SrO or BaO has an effect of lowering the ion exchange rate, when it is contained, it is preferably 0.5% or less as SrO or BaO.
  • ZnO may be contained, for example, up to 2% in order to improve the meltability of the glass at a high temperature. However, when it is produced by the float process, it is preferably not contained because it is reduced by a float bath and becomes a product defect.
  • B 2 O 3 may be contained in a range of less than 1% in order to improve the meltability at high temperature or the glass strength. In general, when an alkali component of Na 2 O or K 2 O and B 2 O 3 are contained at the same time, volatilization becomes intense and the brick is remarkably eroded. Therefore, it is preferable that B 2 O 3 is not substantially contained.
  • Li 2 O is a component that lowers the strain point to facilitate stress relaxation, and as a result makes it impossible to obtain a stable surface compressive stress layer, so it is preferably not contained, and even if it is contained, its content Is preferably less than 1%, more preferably 0.05% or less, and particularly preferably less than 0.01%.
  • the glass of the present embodiment is generally plate-shaped, but it may be a flat plate or a glass plate that has been subjected to bending.
  • the glass of the present embodiment is a glass plate formed into a flat plate shape by a known glass forming method such as a float method, a fusion method, or a slot down draw method.
  • the chemically strengthened glass of this embodiment has dimensions that can be molded by an existing molding method. That is, if it is formed by the float process, ribbon-like glass having a continuous float forming width can be obtained. Moreover, the glass of this embodiment is finally cut
  • a display such as a tablet PC or a smartphone
  • a window glass of a building or a house is the size of a display such as a tablet PC or a smartphone, or the size of a window glass of a building or a house.
  • the glass of this embodiment is generally cut into a rectangle, but other shapes such as a circle or a polygon may be used without any problem, and a glass subjected to drilling is also included.
  • the glass of the present embodiment has little change in chemical strengthening characteristics even when it comes into contact with molten tin, and there is also little change in chemical strengthening characteristics due to the difference in water content. The effect that can be reduced is exhibited. As a result, even if the glass of this embodiment is a thin plate, the warp after the chemical strengthening treatment is small, and by applying the chemical strengthening treatment, the warp is small and the strength becomes high.
  • the glass formed by the float process volatilizes from the top surface, the amount of water contained is different between the top surface and the bottom surface.
  • the warp can be reduced by dealkalizing the surface of the top surface, reducing the ion exchange capacity of the top surface, and balancing the stress of the top surface generated by chemical strengthening with the stress of the bottom surface.
  • the top surface layer As a method for dealkalizing, it is effective to treat the top surface layer with an acid gas.
  • the acid gas include at least one acid gas selected from SO 2 gas, HCl gas, and HF gas, or a mixed gas containing at least one acid gas selected from these.
  • the inventors of the present application have found that dealkalization by SO 2 treatment is effectively advanced by increasing the content of Al 2 O 3 .
  • the thickness t of the glass plate can be changed by 3 times or more depending on the application. Therefore, it is preferable to define the thickness of the glass plate in order to discuss the values of CS and DOL. It is preferably 1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, further preferably 0.25 mm or more, and particularly preferably 0.3 mm or more.
  • the thickness t of the glass plate is usually 3 mm or less, preferably 2 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, still more preferably 1.3 mm or less, and particularly preferably 1.1 mm or less.
  • the plate thickness is 0.1 mm or more, there is a sufficient strength improvement effect by the chemical strengthening treatment.
  • a glass plate having a thickness of more than 3 mm can be easily subjected to physical strengthening treatment, it is highly necessary to perform chemical strengthening treatment in the case of a glass plate having a thickness of 3 mm or less.
  • the stress range that can be cut and the strength improvement is recognized is the following range.
  • the CS value of chemically strengthened glass is usually 600 MPa or more, preferably 650 MPa or more. In order to enable cutting after the chemical strengthening treatment, 900 MPa or less is preferable, and 850 MPa or less is more preferable.
  • the DOL value of the chemically tempered glass of the present embodiment is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 7 ⁇ m or more, and particularly 10 ⁇ m or more in the case of being affected by glass handling flaws.
  • the DOL value of the chemically strengthened glass is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 25 ⁇ m or less, and even more preferably 20 ⁇ m or less.
  • CS cyclopentadiene styrene
  • DOL is preferably 12.5 ⁇ m or less
  • CS is preferably 600 MPa or less.
  • the value of CT enabling cutting is preferably 30 MPa or less, more preferably 25 MPa or less.
  • the surface strength of the glass can be improved without impairing the cutting performance.
  • the surface strength can be improved while maintaining a severable state when the DOL is 40 ⁇ m when the CS value is 900 MPa.
  • the glass of the present embodiment is characterized in that it can be easily changed from ordinary soda lime glass in both production characteristics and product characteristics.
  • the unit of viscosity ⁇ is dPa ⁇ s.
  • the increase in high-temperature viscosity during melting is in the range of about + 50 ° C, it can be easily manufactured in a production kiln that has melted ordinary soda-lime glass.
  • Ordinary soda lime glass has a specific gravity of 2.490 to 2.505 at room temperature. Considering that the glass of this embodiment and ordinary soda lime glass are alternately produced in the same kiln, the composition change is easy if the variation in specific gravity is 0.03 or less, preferably 0.01 or less. .
  • the specific gravity of the glass of this embodiment is preferably 2.480 or more and 2.515 or less.
  • the effective temperature for the chemical strengthening treatment can be determined based on the strain point of the glass.
  • the chemical strengthening treatment is performed at a temperature lower by 50 to 100 ° C. than the strain point.
  • the strain point of ordinary soda lime glass is 490-520 ° C.
  • the glass of this embodiment preferably has a strain point of 480 to 540 ° C., more preferably 490 to 530 ° C. in order to apply the same chemical strengthening treatment as before. Since the measurement of the strain point requires a skilled technique, the thermal expansion coefficient is measured to determine the glass transition temperature Tg, which may be used instead. In general, Tg is about 40 ° C. higher than the strain point.
  • the Tg of the glass of the present embodiment is preferably 520 to 580 ° C., more preferably 530 to 570 ° C.
  • the thermal expansion coefficient of ordinary soda lime glass is generally 85 to 93 ⁇ 10 ⁇ 7 ° C. ⁇ 1 in the temperature range of 50 to 350 ° C.
  • Glass for display becomes a product such as an information device through various processes such as film formation and bonding. In that case, it is calculated
  • the thermal expansion coefficient of the glass of the present embodiment is 83 to 95 ⁇ 10 ⁇ 7 ° C. ⁇ 1 , preferably 85 to 93 ⁇ 10 ⁇ 7 ° C. ⁇ 1 .
  • the glass according to the present embodiment can be obtained a chemically strengthened glass having higher strength by applying a normal chemical strengthening treatment that has been applied to a normal soda lime glass.
  • the chemical strengthening treatment can be performed by immersing in a molten potassium nitrate salt at 410 to 470 ° C. for 1 to 24 hours.
  • the glass of the present embodiment can be cut after the chemical strengthening treatment.
  • a cutting method scribing and breaking with a normal wheel tip cutter can be applied, and laser cutting is also possible.
  • the cutting edge may be chamfered after cutting.
  • the chamfering may be a mechanical grinding process or a method of treating with a chemical solution such as hydrofluoric acid.
  • Devitrification temperature ( TL ) Regarding the devitrification temperature, the glass was crushed into glass particles of about 2 mm in a mortar, the glass particles were placed in a platinum boat, and heat-treated in increments of 5 ° C. for 24 hours in a temperature gradient furnace. The maximum value of the temperature of the glass grains on which the crystals were precipitated was defined as the devitrification temperature.
  • CS Surface compressive stress
  • DOL compressive stress layer depth
  • Example 1 It is generally used such as cinnabar sand, soda ash, dolomite, feldspar, mirabilite, other oxides, carbonates, hydroxides, etc. so as to have a composition shown in mass percentage display on the basis of oxide in the “Design” column of Table 1.
  • the glass raw materials used were appropriately selected and weighed so as to be 1 kg as glass. However, the amount of mirabilite used as the amount of SO 3 was doubled.
  • the weighed raw materials were mixed, put into a platinum crucible, put into a resistance heating electric furnace at 1480 ° C., melted for 3 hours, defoamed and homogenized.
  • the obtained molten glass was poured into a mold material, held at a temperature of Tg + 50 ° C. for 1 hour, and then cooled to room temperature at a rate of 0.5 ° C./minute to obtain several glass blocks.
  • this glass block was cut and ground, and finally both surfaces were processed into mirror surfaces to obtain a plate-like glass having a size of 30 mm ⁇ 30 mm and a plate thickness of 1.0 mm.
  • Examples 1-1 to 1-8 are examples.
  • the results of a composition analysis of the obtained glass by the fluorescent X-ray method are shown.
  • Table 1 shows the specific gravity, thermal expansion coefficient, Tg, strain point, high temperature viscosity, and devitrification temperature of these glasses.
  • “Calc.” Is a value obtained by regression calculation from the composition, and “Mea.” Is an actually measured value.
  • the glass described in Table 1 was subjected to a chemical strengthening treatment by immersing it in a molten salt of potassium nitrate at 435 ° C. for 200 minutes in a laboratory.
  • surface compressive stress CS unit: MPa
  • compressive stress layer depth DOL unit: ⁇ m
  • Glass melted in a crucible generally has a CS value of 100 MPa or more higher than that of float-formed glass.
  • One reason for this is considered to be that the glass melted in the electric furnace has a lower moisture content in the glass than the glass melted by burning heavy oil or gas.
  • the crucible glass has a slower cooling rate, resulting in a lower fictive temperature and a higher density even with the same composition. Since the DOL value is not affected by the microstructure of the glass, there is almost no difference between the crucible-melted glass and the float-formed glass.
  • the chemical strengthening process performed in the laboratory generally has a higher CS value than the industrially performed chemical strengthening process. This is thought to be because, in industrial production, the chemical strengthening treatment is repeated with the same molten salt, so that the molten salt is contaminated, the sodium concentration in the potassium nitrate salt is increased, and the treatment efficiency is lowered. Since the laboratory uses potassium nitrate with low contamination, the CS value is high.
  • the CS When a float-molded soda lime glass having a thickness of 1.1 mm was chemically strengthened in the laboratory under the same conditions as those in Table 1, the CS was typically about 600 MPa and the DOL was about 9 ⁇ m. As shown in Table 1, the glass of Examples 1-1 to 1-4 has a CS value higher than that of ordinary soda lime glass and a DOL value of about 1% even if the high CS of the crucible-melted glass is subtracted. It was 20% deeper. Similarly, the glasses of Examples 1-5 to 1-8 had a CS value higher than that of ordinary soda lime glass and a DOL value equivalent.
  • the glass of Examples 1-1 to 1-8 has a CT value calculated from the values of CS and DOL of 7.1 to 9.4 MPa, and is within a range that can be turned off without any problem. Further, when the thickness of the glass plate is 0.3 mm, the CT value is 25 to 33 MPa. However, since the CS value is lowered by 100 MPa or more in the float forming as described above, it can be substantially cut. Become a range. Further, when the glass is thinner than 0.3 mm, it can be cut by shortening the processing time and setting the CT value to 30 MPa or less.
  • Example 2 Commonly used glass materials such as cinnabar, soda ash, dolomite, feldspar, mirabilite, other oxides, carbonates, hydroxides, etc., so that the composition shown in Table 2 is expressed in mass percentages based on oxides. was appropriately selected and weighed so as to give 500 g of glass. However, the amount of mirabilite used as the amount of SO 3 was doubled. The weighed raw materials were mixed, put into a platinum crucible, put into a resistance heating electric furnace at 1480 ° C., melted for 3 hours, defoamed and homogenized.
  • the obtained molten glass was poured into a mold, formed into a plate shape having a plate thickness of about 10 mm, held at 600 ° C. for 1 hour, and then cooled to room temperature at a rate of 1 ° C./min.
  • this plate was cut and ground, and finally both surfaces were processed into mirror surfaces to obtain a plate-like glass having a size of 50 mm ⁇ 50 mm and a plate thickness of 3 mm.
  • Table 2 shows the specific gravity, thermal expansion coefficient, strain point, and high temperature viscosity of the glass obtained by regression calculation from the composition.
  • the glass described in Table 2 was immersed in a molten salt of potassium nitrate at 435 ° C. for 200 minutes in a laboratory and subjected to chemical strengthening treatment. About each glass after a chemical strengthening process, the surface compressive stress CS (unit: MPa) and the compressive-stress layer depth DOL (unit: micrometer) were measured. The results of photoelastic constant and refractive index, CS and DOL are shown in the corresponding columns of Table 2.
  • Example 1 glass melted in a crucible has a CS value that is generally 100 MPa or more higher than that of float-formed glass.
  • Example 2-1 was a comparative soda lime glass composition melted in a crucible for comparison.
  • Examples 2-2 to 2-14 are examples.
  • the glass of Examples 2-2 to 2-14 has a higher CS value than that of Example 2-1, and the DOL value is about 10% deeper to about 40% deeper.
  • the values of CS and DOL of these glasses are within a range where the CT value is 30 MPa or less and can be cut off without any problem when the thickness of the glass plate is 0.4 mm or more and 3 mm or less.
  • it when it is set as glass thinner than 0.4 mm, in consideration of the fall of CS value in float production, it becomes possible to cut by shortening the processing time and setting the CT value to 30 MPa or less.
  • Example 3 The glass plate of the composition shown in Table 3 by the mass percentage display of the oxide basis was created in the float kiln.
  • the composition of the table is an analysis value by fluorescent X-ray. Mineral sand, soda ash, dolomite, feldspar, aluminum hydroxide, and sodium nitrate were used as glass raw materials and melted by natural gas combustion, and formed into a 0.55 mm glass ribbon with a float bath. The obtained glass ribbon was cut into a plate shape, and the edge portion was chamfered to obtain a glass substrate of 370 mm ⁇ 470 mm, which was designated as Example 3-2.
  • Example 3-2 is an example.
  • the glass of Example 3-1 is an ordinary soda lime glass for comparison and is a comparative example. Normal glass was also molded to 0.55 mm, and a glass substrate of 370 mm ⁇ 470 mm was prepared in the same manner.
  • Table 3 shows the specific gravity, thermal expansion coefficient, Tg, strain point, high temperature viscosity, and devitrification temperature of these glasses.
  • Calc Is a value obtained by regression calculation from the composition
  • Mea Is an actually measured value.
  • the created glass substrate was immersed in a molten salt of potassium nitrate at 435 ° C. for 140 minutes using a chemical strengthening tank used for industrial production, and subjected to chemical strengthening treatment.
  • the surface compressive stress CS (unit: MPa) and the compressive stress layer depth DOL (unit: ⁇ m) were measured on 100 sheets of each glass after chemical strengthening treatment using a surface stress meter FSM-6000 manufactured by Orihara Seisakusho.
  • the photoelastic constant and refractive index, the average value of CS and DOL, the standard deviation, the maximum value, and the minimum value are shown in the corresponding columns of Table 3 “Float”.
  • Example 3-2 was found to be stronger than Example 3-1. Further, the glass of Example 3-2 was cut with a wheel cutter after chemical strengthening, and it was confirmed that the glass could be cut without any problem.
  • Example 3-2 As shown in Table 3, the difference in CS was about 200 MPa in Example 3-1, but it was reduced to 70% in Example 3-2. This is presumably because Example 3-2 was less affected by the intrusion of tin, the dealkalization of the surface layer, or the change in moisture content. In Example 3-2, the warpage of the glass after chemical strengthening is reduced as compared with Example 3-1.
  • Example 4 A glass plate having the composition shown in Table 4 in terms of mass percentage based on oxide was prepared in a float kiln.
  • the composition of the table is an analysis value by fluorescent X-ray. Mineral sand, soda ash, dolomite, feldspar, and mirabilite were used as glass raw materials and melted by natural gas combustion, and formed into a glass ribbon with a float bath so that the plate thickness was 0.7 mm and 5 mm.
  • Example 4-2 is the glass of the present invention.
  • the glass of Example 4-1 is a conventional soda lime glass for comparison. Ordinary glass was also formed into a glass ribbon so that the plate thickness would be 0.7 mm and 5 mm. The value of the amount of bottom face Sn is the result of analyzing a 0.7 mm glass plate.
  • Table 4 shows the specific gravity, thermal expansion coefficient, Tg, strain point, high temperature viscosity, devitrification temperature, photoelastic constant, and refractive index of these glasses.
  • Calc Is a value obtained by regression calculation from the composition
  • Mea Is an actually measured value. The actual measurement was performed by cutting out a glass having a thickness of 5 mm.
  • a 0.7 mm glass plate was cut into 50 mm square plates and several sheets, and immersed in a molten salt of potassium nitrate at 450 ° C. for 60 to 240 minutes for chemical strengthening treatment.
  • surface compressive stress CS unit: MPa
  • compressive stress layer depth DOL unit: ⁇ m
  • the flatness of a 50 mm square plate was measured, and the difference between the maximum value and the minimum value was taken as the value of warpage (unit: ⁇ m).
  • Table 5 shows CS, DOL, and warpage.
  • Example 4-2 the values of CS and DOL when chemically strengthened under the same conditions are larger in Example 4-2 than in Example 4-1.
  • warping after chemical strengthening occurs due to stress generated on the surface layer, that is, CS ⁇ DOL imbalance.
  • FIG. 1 The relationship between CS ⁇ DOL and warpage is shown in FIG. From FIG. 1, it can be seen that the warpage with respect to CS ⁇ DOL is smaller in the glass of Example 4-2 than in the glass of Example 4-1. That is, the glass of the present invention is less likely to warp against the magnitude of stress if the same chemical strengthening treatment is used as compared with ordinary soda lime glass.
  • the chemically strengthened glass of the present invention obtained by subjecting the chemically strengthened glass of the present invention to a chemical strengthening treatment can be used for a display device, particularly a cover glass of a touch panel display. Moreover, it can utilize also for the double glazing for building houses, a solar cell substrate, etc.

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Abstract

 酸化物基準の質量百分率表示でSiOを65~72%、Alを3.4~8.6%、MgOを3.3~6%、CaOを6.5~9%、NaOを13~16%、KOを0~1%、TiOを0~0.2%、Feを0.01~0.15%、SOを0.02~0.4%を含有するガラス板であって、(NaO+KO)/Alが1.8~5である化学強化用ガラス、およびそれを用いた化学強化ガラス並びにその製造方法に関する。

Description

化学強化用ガラスおよび化学強化ガラス並びに化学強化ガラスの製造方法
 本発明は、タブレットPC、ノートPC、スマートフォンおよび電子書籍リーダー等の情報機器に備えられたタッチパネルディスプレイのカバーガラスおよびタッチセンサーガラス、液晶テレビおよびPCモニタ等のカバーガラス、太陽電池用カバーガラス、並びにビルや住宅の窓に用いられる複層ガラス等に用いられる化学強化ガラスの素板ガラスとして好適な化学強化用ガラス、およびそれを用いた化学強化ガラス並びにその製造方法に関する。
 近年、情報機器は、タブレットPC、スマートフォンおよび電子書籍リーダー等に見られるようにタッチパネルディスプレイを備えるものが主流となっている。タッチパネルディスプレイは、ディスプレイ用ガラス基板の上にタッチセンサーガラスとカバーガラスを重ねた構造を有している。また、OGS(One・glass・solution)と呼ばれるタッチセンサーガラスとカバーガラスを一体化した構成のものもある。
 タッチセンサーガラス、カバーガラスおよびOGSのガラスのいずれのガラスも薄く高強度であることが求められており、イオン交換で化学強化処理を施した化学強化ガラスが用いられている。
 これらの化学強化ガラスの強化特性は、一般に、表面圧縮応力(CS;Compressive stress)と圧縮応力層深さ(DOL;Depth of layer)で表現されている。通常のソーダライムガラスを素板ガラスとして化学強化処理を施した場合、一般的にはCSが500~600MPa、DOLが6~10μmとなる化学強化ガラスが得られる。
 また、強度向上のためイオン交換しやすい組成のアルミノシリケートガラスが提案されており、アルミノシリケートガラスを素板ガラスとして化学強化処理を施した場合、CSが700~850MPa、DOLが20~100μmとなる化学強化ガラスが得られる。
 タッチセンサーガラスまたはOGSのガラスにおいては、化学強化処理後に片面もしくは両面にITO等の導電性の膜が成膜される。効率的に化学強化処理または成膜処理を行うためには、できるだけ大きなガラス板でこれらの処理を行い、これらの処理後に複数の製品形状に切断する多面取りが有効である。
 上記したように、ソーダライムガラスの化学強化ガラスは、CSとDOLの値がそれほど大きくならないため、化学強化処理後に切断が可能であり、多面取りに適している。
 しかしながら、従来のソーダライムガラスの化学強化ガラスでは、近年求められているようなガラス強度レベルにCSを向上させることが困難であった。そのため、ソーダライムガラスを使用した化学強化ガラスであっても、化学強化処理後の切断が可能でありながらガラス強度を向上させることが可能な化学強化処理方法が提案されている(例えば特許文献1を参照)。
 一方、アルミノシリケートガラスの化学強化ガラスは、一般的にCSとDOLの値が大きくなるため、化学強化処理後の切断に適していない。そのため、製品形状に切断後、1枚毎に化学強化処理を施す必要があり、製造コストが高くなる要因のひとつになる。そこで、アルミノシリケートガラスであっても、化学強化処理時間を短くすることでDOLを意図的に薄くし、化学強化処理後の切断が可能となるような化学強化ガラスが知られている(例えば特許文献2を参照)。
国際公開第2013/47676号 日本国特開2013-14512号公報
 特許文献1に開示の方法によると、厳密に制御された2段階の化学強化処理を必要としており、1段目と2段目の処理で成分の異なる硝酸塩を使用し処理温度も異なる。このため、2つの強化処理槽を使用して処理することになり、従来よりも製造コストがかかる方法であるため、安価であるというソーダライムガラスを使用することの優位性がなくなるものである。また、2回化学強化処理するため、強化後のガラスの反りが増大する。これを回避するため、錫浸入などの影響で強化特性の変わる表面層をあらかじめ除去しておく工程を加える必要があった。
 一方、特許文献2には、化学強化処理後に切断可能な応力の範囲が開示されている。特許文献2で圧縮応力関数Fと示されている値は、一般には中央引張応力(内部引張応力、CT;Center tension)として知られており、ガラス板の板厚をtとして、
 CT=CS・DOL/(t-2DOL) (1)
の関係にあることが知られている。
 しかし、特許文献2は、通常のソーダライムガラスに一般的な化学強化処理を施して得られる応力と何ら変わらない応力範囲を規定しており、通常のソーダライムガラスに対して強度向上の指針を示しているものではなかった。
 また、アルミノシリケートガラスは、通常のソーダライムガラスより高価な成分を含有していること、また通常のソーダライムガラスに比べ、より高温で、熔解、成形を行う必要があるため、製造コストが高いという問題があり、同じ強度レベルであればアルミノシリケートガラスを使用する優位性はなかった。
 本発明は、化学強化処理後の切断(後切り)が可能であり、かつ、従来と同じ化学強化処理を施しても従来のソーダライムガラスより強度を向上させることが可能な化学強化用ガラスおよびそれを用いた化学強化ガラス並びにその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、特定の組成を有するガラスによって、化学強化処理後の切断が可能であり、かつ、従来と同じ化学強化処理を施しても従来のソーダライムガラスより強度を向上させることが可能であることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は以下の通りである。
 1.酸化物基準の質量百分率表示でSiOを65~72%、Alを3.4~8.6%、MgOを3.3~6%、CaOを6.5~9%、NaOを13~16%、KOを0~1%、TiOを0~0.2%、Feを0.01~0.15%、SOを0.02~0.4%を含有するガラス板であって、(NaO+KO)/Alが1.8~5である化学強化用ガラス。
 2.前記ガラス板の板厚が0.1mm以上1.5mm以下である前項1に記載の化学強化用ガラス。
 3.酸化物基準の質量百分率表示でSrOを0~0.5%、BaOを0~0.5%、ZrOを0~1%を含有し、実質的にBを含有しない前項1または2に記載の化学強化用ガラス。
 4.前記ガラス板は、フロート法により成形される前項1~3のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
 5.前項1~4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。
 6.表面圧縮応力(CS)が600MPa以上、圧縮応力層深さ(DOL)が5μm以上30μm以下、中央引張応力(CT)が30MPa以下である前項5に記載の化学強化ガラス。
 ここで、中央引張応力(CT)は、前記ガラス板の板厚をtとして、以下の式(1)により算出される。
 CT=CS・DOL/(t-2DOL) (1)
 7.前記表面圧縮応力が650MPa以上、前記圧縮応力層深さが7μm以上20μm以下である前項6に記載の化学強化ガラス。
 8.前項1~4のいずれか1項に記載の化学強化用ガラスをイオン交換処理する化学強化工程を含む化学強化ガラスの製造方法。
 9.前記化学強化用ガラスは、フロート法により成形され、成形時に熔融金属と接する面であるボトム面と、該ボトム面の反対側の面であるトップ面とを有し、前記化学強化工程より前に、酸性ガスにより前記トップ面を脱アルカリ処理する工程を含む前項8に記載の化学強化ガラスの製造方法。
 本発明の化学強化用ガラスは、特定の組成を有し、特にAlおよびNaOの含有量、並びに(NaO+KO)/Alが特定範囲であることにより、化学強化処理によるCSの値を効果的に向上させることができ、かつ化学強化処理後に切断することができる化学強化ガラスを提供することができる。
図1は、CS×DOLと反りとの相関関係を示す図である(実施例4)。
 本発明の化学強化用ガラスおよび該化学強化用ガラスに化学強化処理を施した化学強化ガラスを、本発明のガラスと総称する。
 以下に本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の化学強化用ガラスは、酸化物基準の質量百分率表示でSiOを65~72%、Alを3.4~8.6%、MgOを3.3~6%、CaOを6.5~9%、NaOを13~16%、KOを0~1%、TiOを0~0.2%、Feを0.01~0.15%、SOを0.02~0.4%を含有し、(NaO+KO)/Alが1.8~5であることを特徴とする。
 本実施形態の化学強化用ガラスにおいて、ガラス組成を前記範囲に限定した理由を以下に説明する。
 SiOは、ガラス微細構造の中で網目構造を形成する成分として知られており、ガラスを構成する主要成分である。SiOの含有量は、65%以上であり、好ましくは66%以上、より好ましくは66.5%以上、さらに好ましくは67%以上である。また、SiOの含有量は、72%以下であり、好ましくは71.5%以下、より好ましくは71%以下である。SiOの含有量が65%以上であるとガラスとしての安定性や耐候性の点で優位である。一方、SiOの含有量が72%以下であると熔解性および成形性の点で優位である。
 Alは化学強化におけるイオン交換性能を向上させる作用があり、特にCSを向上する作用が大きい。ガラスの耐候性を向上する成分としても知られている。また、フロート成形時にボトム面からの錫の浸入を抑制する作用がある。さらに、SO処理を行った際に脱アルカリを促進させる作用がある。
 Alの含有量は、3.4%以上であり、好ましくは3.8%以上、より好ましくは4.2%以上である。また、Alの含有量は、8.6%以下であり、より好ましくは8%以下、さらに好ましくは7.5%以下、特に好ましくは7%以下である。Alの含有量が3.4%以上であると、イオン交換により、所望のCS値が得られ、また、錫の浸入を抑制する効果、水分量変化に対する安定性の効果、脱アルカリ促進効果が得られる。一方、Alの含有量が8.6%以下であると、ガラスの粘性が高い場合でも失透温度が大きくは上昇しないため、ソーダライムガラス生産ラインでの熔解、成形の点で優位である。
 MgOは、ガラスを安定化させる成分であり、必須である。MgOの含有量は、3.3%以上、好ましくは3.6%以上、より好ましくは3.9%以上である。また、MgOの含有量は、6%以下であり、好ましくは5.7%以下、より好ましくは5.4%以下である。MgOの含有量が3.3%以上であると、高温での熔解性が良好になり、失透が起こり難くなる。一方、MgOの含有量が6%以下であると、失透の起こりにくさが維持され、充分なイオン交換速度が得られる。
 CaOは、ガラスを安定化させる成分であり、必須である。CaOの含有量は、6.5%以上であり、好ましくは6.7%以上、より好ましくは6.9%以上である。また、CaOの含有量は、9%以下であり、好ましくは8.5%以下、より好ましくは8.2%以下である。CaOの含有量が6.5%以上であると、高温での熔解性が良好になり、失透が起こり難くなる。一方、CaOの含有量が9%以下であると、充分なイオン交換速度が得られ、所望のDOLが得られる。
 NaOはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させる必須成分であり、DOLを深くする作用がある。またガラスの高温粘性と失透温度を下げ、ガラスの熔解性、成形性を向上させる成分である。NaOは非架橋酸素(NBO;Non・bridge・oxygen)を生み出す成分であり、ガラス中の水分量が変化したときの化学強化特性の変動が少なくなる。
 NaOの含有量は、13%以上であり、好ましくは13.4%以上、より好ましくは13.8%以上である。また、NaOの含有量は、16%以下であり、好ましくは15.6%以下、より好ましくは15.2%以下である。NaOの含有量が13%以上であると、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でき、水分量変化に対する変動も抑えられる。一方、NaOの含有量が16%以下であると、充分な耐候性が得られ、フロート成形時にボトム面からの錫の浸入量も抑制でき、化学強化処理後にガラスを反り難くすることができる。
 KOはイオン交換速度を増大しDOLを深くする効果があり、非架橋酸素を増大させる成分であるため、1%以下の範囲で含有してもよい。1%以下であるとDOLが深くなり過ぎず、また充分なCSが得られる。KOを含有する場合は1%以下が好ましく、より好ましくは0.8%以下、さらに好ましくは0.6%以下である。また、少量のKOは、フロート成形時にボトム面からの錫の浸入を抑える効果があるため、フロート成形する際には含有することが好ましい。この場合、KOの含有量は0.05%以上が好ましく、より好ましくは0.1%以上である。
 TiOは天然原料中に多く存在し、黄色の着色源となることが知られている。TiOの含有量は0.2%以下であり、好ましくは0.13%以下、より好ましくは0.1%以下である。TiOの含有量が0.2%を超えるとガラスが黄色味を帯びる。
 Feは必須成分ではないが、自然界および生産ラインのあらゆるところに存在するため、その含有量をゼロにすることが極めて困難な成分である。酸化状態にあるFeが黄色の着色原因となり、還元状態にあるFeOが青色の着色原因となることが知られており、両者のバランスでガラスは緑色に着色することが知られている。
 本実施形態のガラスをディスプレイ、窓ガラス、ソーラー用に用いる場合、濃い着色は好ましくない。全鉄量(トータルFe)をFeとして換算し、その含有量が0.15%以下であることが好ましく、より好ましくは0.13%以下、さらに好ましくは0.11%以下である。
 SOはガラスの熔融の清澄剤である。通常、ガラス中の含有量は原料から投入される量の半分以下となる。ガラス中のSOの含有量は、0.02%以上であり、好ましくは0.05%以上であり、より好ましくは0.1%以上である。また、SOの含有量は、0.4%以下であり、好ましくは0.35%以下であり、より好ましくは0.3%以下である。SOの含有量が0.02%以上であると、充分に清澄し泡欠点を抑制できる。一方、SOの含有量が0.4%を以下であると、ガラス中に発生する硫酸ナトリウムの欠点を抑制できる。
 本願の発明者らは、種々の条件で化学強化された薄板ガラスをホイールカッターで切断する際の切断性がCTの値で制限されていること、すなわち、DOLの値が充分に低ければ、CSの値を上げることにより切断性を維持したままガラス強度を向上させることが可能であることを見出した。ガラス板の板厚tがDOLに比べて充分に厚いとき前記式(1)は、下記式(2)で近似することができる。
CT=CS・DOL/t (2)
 AlはCSを向上させる作用があるのに対し、NaOはDOLを深くすると同時にCSを低下させる作用がある。また、KOはイオン交換速度を増大しDOLを深くする作用がある。
 したがって、Al、NaO、KOを特定の比率で含有することにより、CSの値を向上して化学強化処理後に切断することが可能となる。(NaO+KO)/Alの比率は5以下であり、好ましくは4.5以下であり、より好ましくは4以下である。
 Alは高温粘性と失透温度を上げる成分であり、NaOとKOは両者を下げる成分である。(NaO+KO)/Alが1.8未満であると、高温粘性が高くなり、失透温度も高くなる。また、DOLが必要以上に浅くなる可能性がある。また、Alは非架橋酸素を減少させる成分であるが、NaOとKOは増加させる成分である。ガラスを安定的に生産し、かつ強度向上に必要なDOLを維持し、水分量変化に対して安定した化学強化特性を得るために好ましい(NaO+KO)/Alの比率は、1.8以上であり、好ましくは2.2以上であり、より好ましくは2.4以上である。
 また、本願の発明者らは、同じ母組成で水分量が異なるガラスを化学強化処理した場合、CSの値が水分量の増加とともに低下すること、DOLの値は水分量の増加で僅かに低下する程度で大きくは依存しないことを見出した。さらに、本願の発明者らは、ガラス中のNaO、もしくはKOの含有量が増えると水分量が変化した時のCSの変化が小さくなることを見出した。これは、ガラス中の非架橋酸素が増加したためと考えられる。一方、Alの含有量が増加するとガラス中の非架橋酸素は減少する。Alを3.4%以上含有するガラスで、水分量によらずに安定した化学強化特性を得るためには、(NaO+KO)/Alの比率が1.8以上であることが好ましい。
 本発明者らは、フロート法で成形されたガラスのガラス組成とボトム面での錫の浸入量との関係性を調査し、ガラス中のAlの含有量が錫の浸入に影響し、Al成分が増えると錫浸入を抑制する作用があることを見出した。同時に、アルカリ成分すなわちNaOの含有量も錫浸入に影響し、アルカリ成分は錫浸入を増長する作用があることを見出した。したがって、NaO/Alの値を適正な範囲に保つことにより、フロート法成形での錫浸入を抑制し、化学強化後のガラスの反りを低減することが可能となる。
 AlとNaOの2成分に注目すると、CSおよびDOL、高温粘性、失透温度並びにボトム面からの錫の浸入量について互いに相反する作用がある。AlとNaOは特定の比率で含有することが好ましく、CSの値を向上させ、および錫浸入量を低減させるために、NaO/Alが5以下であることが好ましく、より好ましくは4.5以下、さらに好ましくは4以下である。一方、強度向上に必要なDOLを維持し、高温粘性と失透温度の上昇を抑制するために、NaO/Alが1.8以上であることが好ましく、好ましくは2以上であり、より好ましくは2.4以上である。
 この他、ガラスの熔融の清澄剤として、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。本発明のガラスは本質的に以上で説明した成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で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5%以下であることが好ましく、より好ましくは3%以下、典型的には1%以下である。以下、上記その他成分について例示的に説明する。
 ZrOは必須ではないが、一般に、化学強化での表面圧縮応力を大きくする作用があることが知られている。しかし、少量のZrOを含有してもコスト増加の割には、その効果は大きくない。したがって、コストが許す範囲で任意の割合のZrOを含有することが出来る。含有する場合は、1%以下であることが好ましい。
 SrOおよびBaOは必須ではないが、ガラスの高温粘性を下げ、失透温度を下げる目的で少量を含有してもよい。SrOまたはBaOにはイオン交換速度を低下させる作用があるため、含有する場合は、SrOまたはBaOとして0.5%以下であることが好ましい。
 ZnOはガラスの高温での熔融性を向上するために、たとえば2%まで含有してもよい。しかし、フロート法で製造する場合には、フロートバスで還元され製品欠点となるので含有しないことが好ましい。
 Bは高温での熔融性またはガラス強度の向上のために、1%未満の範囲で含有してもよい。一般的には、NaOまたはKOのアルカリ成分とBを同時に含有すると揮散が激しくなり、煉瓦を著しく浸食するので、Bは実質的に含有しないことが好ましい。
 LiOは歪点を低くして応力緩和を起こりやすくし、その結果安定した表面圧縮応力層を得られなくする成分であるので含有しないことが好ましく、含有する場合であってもその含有量は1%未満であることが好ましく、より好ましくは0.05%以下、特に好ましくは0.01%未満である。
 本実施形態のガラスは、通常、板形状をしているが、平板でも曲げ加工を施したガラス板でもよい。本実施形態のガラスは、フロート法、フュージョン法、スロットダウンドロー法など、既知のガラス成形方法によって平板形状に成形されたガラス板である。
 本実施形態の化学強化用ガラスは、既存の成形法で成形可能な寸法を有する。すなわち、フロート法で成形すれば、フロート成形幅の連続したリボン状のガラスが得られる。また、本実施形態のガラスは、最終的には使用目的に適した大きさに切断される。
 すなわち、タブレットPCまたはスマートフォン等のディスプレイの大きさであったり、ビルまたは住宅の窓ガラスの大きさとなる。本実施形態のガラスは、一般的には矩形に切断されているが、円形または多角形などの他の形状でも問題なく、穴あけ加工を施したガラスも含まれる。
 フロート法で成形されたガラスは化学強化後に反りが生じて平坦性が損なわれることが報告されている(例えば、日本国特許第2033034号公報)。該反りは、フロート成形時に熔融錫と接触しないガラス面であるトップ面と、熔融錫と接触するガラス面であるボトム面との化学強化の入り方が異なることにより生じるとされている。
 本実施形態のガラスは、熔融錫と接触しても化学強化特性の変化が少なく、水分量の相違による化学強化特性の変化も少ないことから、特にフロート法での成形において、化学強化時の反りを低減できる効果を発揮する。このことにより、本実施形態のガラスは、薄板にしても化学強化処理後の反りが小さく、また、化学強化処理を施すことにより、反りが小さく高強度となる。
 フロート法で成形されたガラスは、トップ面から水分が揮散するためトップ面とボトム面では含有する水分量が異なる。NaO、KOおよびAlの割合を前述の範囲とすることによって、水分量変化に起因する化学強化後のガラスの反りを低減することが可能となる。
 この他、化学強化後のガラスの反りを低減する手段として、表層のアルカリ濃度を制御することが有効である。具体的にはトップ面表層の脱アルカリ処理を行い、トップ面のイオン交換能力を低下させ、化学強化で発生するトップ面の応力をボトム面の応力と釣り合わせることで反りを低減できる。
 脱アルカリの手法として、トップ面表層を酸性ガスで処理することが有効である。酸性ガスとしては、SOガス、HClガスまたはHFガスから選ばれる少なくとも1種の酸性ガス、もしくはこれらから選ばれる少なくとも1種の酸性ガスを含む混合ガスが挙げられる。本願の発明者らは、Alの含有量を増加することにより、SO処理による脱アルカリが効果的に進むことを見出した。
 ガラス中のAlが増えることでガラスのネットワーク構造の隙間を広げ、NaとHのイオン交換が促進するためと考えられる。Alの含有量を3.4%以上とすることによって、SOガスによる脱アルカリ処理が効果的に進み、化学強化後のガラスの反りを容易に制御することが可能となる。
 前述した式(2)において、ガラス板の板厚tは用途に応じて3倍以上変化し得るため、CSおよびDOLの値を論ずるためにはガラス板の板厚を規定することが好ましく、0.1mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.2mm以上、さらに好ましくは0.25mm以上、特に好ましくは0.3mm以上である。また、ガラス板の板厚tは通常3mm以下であり、好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下、さらに好ましくは1.3mm以下、特に好ましくは1.1mm以下である。
 0.1mm以上の板厚であると化学強化処理により充分な強度向上の効果がある。また、3mmを超える板厚のガラス板は物理強化処理が容易であるため、化学強化処理を施す必要性が高いのは板厚が3mm以下のガラス板の場合である。
 例えば、本実施形態でもっとも好ましい事例である、0.7mmまたは1.1mmの板厚のガラス板では、切断可能で強度向上が認められる応力範囲は次の範囲である。化学強化ガラスのCSの値は、通常600MPa以上であり、好ましくは650MPa以上である。化学強化処理後の切断を可能とするためには、900MPa以下が好ましく、より好ましくは850MPa以下である。
 本実施形態の化学強化ガラスのDOLの値は、5μm以上であることが好ましく、より好ましくは7μm以上、特にガラスの扱い傷の影響を受ける場合には10μm以上であることが好ましい。化学強化処理後の切断を可能とするためには、化学強化ガラスのDOLの値は30μm以下であることが好ましく、より好ましくは25μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。
 板厚が薄くなる場合は、CTの値が30MPa以下となるようにCSとDOLの値を制御すると良好な切断性が保たれる。例えば、0.4mmの板厚のガラス板では、CSが900MPaのときDOLが12.5μm以下であることが好ましく、DOLを18μmとするためには、CSが600MPa以下であることが好ましい。切断を可能とするCTの値は30MPa以下が好ましく、より好ましくは25MPa以下である。
 板厚が厚くなる場合は、ガラスの取り扱いによりガラス表面に発生する傷が深くなるため、CTを30MPa以下に保ったままDOLを深くすることにより切断性を損なうことなくガラスの面強度を向上できる。例えば、1.5mmの板厚のガラス板では、CSの値が900MPaのときにDOLが40μmであると切断可能な状態を保ったまま面強度の向上が可能となる。
 本実施形態のガラスは、製造特性、商品特性の両面で、通常のソーダライムガラスから容易に変更可能であることに特徴がある。通常のソーダライムガラスで、ガラス熔解時の高温粘性の基準となるlogη=2の温度は、一般に1445~1475℃である。ここで粘性ηの単位は、dPa・sである。
 熔解時高温粘性の上昇がプラス50℃くらいまでの範囲であれば、普通のソーダライムガラスを熔解していた生産窯で容易に製造可能である。本発明のガラスの熔解における高温粘性は、logη=2となる温度が1520℃以下であることが好ましく、より好ましくは1500℃以下である。
 通常のソーダライムガラスで、フロート法によるガラス成形時の高温粘性の基準となるlogη=4の温度は、一般に1020~1050℃である。この粘性となる温度での高温粘性の上昇がプラス30℃くらいまでの範囲であれば、普通のソーダライムガラスを成形していた生産窯で容易に製造可能である。本実施形態のガラスの成形における高温粘性は、logη=4となる温度が1080℃以下であることが好ましく、より好ましくは1060℃以下である。
 失透温度は、フロート法でガラスを製造する際には、前述のlogη=4の温度と比較して失透発生の危険性が判断される。一般にガラスの失透温度がlogη=4の温度より15℃高い温度以下であればフロート法で失透の発生なしに製造可能であり、好ましくは、logη=4の温度以下である。
 通常のソーダライムガラスは、室温での比重が2.490~2.505である。本実施形態のガラスと通常のソーダライムガラスを同一の窯で交互に生産することを考えると、比重の変動が、0.03以下、好ましくは0.01以下であると組成変更が容易である。本実施形態のガラスの比重は、2.480以上、2.515以下であることが好ましい。
 化学強化処理を施す温度は、ガラスの歪点を基準に有効な処理温度を決定することができる。一般に化学強化処理は、歪点より50~100℃低い温度で実施されている。通常のソーダライムガラスの歪点は、490~520℃である。
 本実施形態のガラスは、これまでと同じ化学強化処理を適用するため、歪点が480~540℃であることが好ましく、より好ましくは、490~530℃である。歪点の測定は熟練した技術を必要とするため、熱膨張係数を測定してガラス転移温度Tgを求め、これで代用することがある。一般にTgは歪点よりも約40℃高い温度となる。本実施形態のガラスのTgは、520~580℃であることが好ましく、より好ましくは、530~570℃である。
 通常のソーダライムガラスの熱膨張係数は、50~350℃の温度範囲において、一般的に85~93×10-7-1の値となっている。ディスプレイ用のガラスは、成膜や貼り合わせなど様々な工程を経て情報機器などの製品となる。その際、熱膨張係数は、従来の値から大きく変動しないことが求められる。本実施形態のガラスの熱膨張係数は、83~95×10-7-1であり、好ましくは、85~93×10-7-1である。
 本実施形態のガラスは、これまでに通常のソーダライムガラスに適用されてきた通常の化学強化処理を施すことにより、より強度の高い化学強化ガラスを得ることが可能となる。例えば、410~470℃の硝酸カリウム熔融塩中に1~24時間浸漬することで、化学強化処理を行うことができる。
 本実施形態のガラスは、化学強化処理後に切断することが可能である。切断方法は、通常のホイールチップカッターによるスクライブとブレイクを適用することが可能であり、レーザーによる切断も可能である。ガラス強度を維持するため、切断後に切断エッジの面取り加工を施してもよい。面取りは、機械的な研削加工でもよいし、フッ酸等の薬液で処理する方法を用いることもできる。
〔評価方法〕
(1)比重
 比重はアルキメデス法で測定した。
(2)熱膨張係数
 熱膨張係数はTMAにより、50~350℃の平均線熱膨張係数として求めた。
(3)ガラス転移点(Tg)
 ガラス転移点はTMAにより測定した。
(4)歪点
 ファイバーエロンゲーション法により測定した。
(5)高温粘性
 粘度が10dPa・sとなる温度(T)、粘度が10dPa・sとなる温度(T)は回転式粘度計を用いて測定した。
(6)失透温度(T
 失透温度は、ガラスを乳鉢で2mm程度のガラス粒に粉砕し、このガラス粒を白金ボートに並べて置き、温度傾斜炉中において5℃刻みで24時間熱処理した。結晶が析出しているガラス粒の温度の最高値を失透温度とした。
(7)表面圧縮応力(CS)および圧縮応力層深さ(DOL)
 表面圧縮応力および圧縮応力層深さは、折原製作所社製表面応力計FSM-6000にて測定した。測定の際に使用した光弾性定数と屈折率は、調合組成〔実施例1、実施例2〕もしくは分析組成〔実施例3〕から回帰計算した値を用いた。実施例4では実測した光弾性定数と屈折率を用いた。
(8)リング・オン・リング試験
 リング・オン・リング(Ring on Ring)試験では、ガラス試料を18.5mm角に切断し、SUS304製の受けリングと加圧リングで挟み、サンプルとなるガラス板を水平に設置し、加圧治具を用いてガラス板の上方からガラス板の中央領域を加圧し、ガラスが破壊された際の、破壊荷重(単位N)を面強度とし、100回の測定の平均値を面強度の平均値とした。なお、試験条件は下記の通りである。
サンプルの板厚:0.55(mm)
加圧治具の下降速度:1(mm/min)
(9)ボトム面Sn量
 蛍光X線分析により測定した。
(10)光弾性定数
 円板圧縮法(「円板圧縮法による化学強化用ガラスの光弾性定数の測定」、横田良助、窯業協会誌、87[10]、1979年、p.519-522)により測定した。
(11)屈折率
 分光計を用い、最小偏角法により測定した。
(12)反り
 ニデック製フラットネステスターFT17V2型により測定した。
〔実施例1〕
 表1の「Design」欄に酸化物基準の質量百分率表示で示す組成になるように、硅砂、ソーダ灰、ドロマイト、長石、芒硝、その他の酸化物、炭酸塩、水酸化物等、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1kgとなるように秤量した。ただし、芒硝はSO量にして2倍の量を投入量とした。秤量した原料を混合し、白金製るつぼに入れ、1480℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、3時間熔融し、脱泡、均質化した。
 得られた熔融ガラスを型材に流し込み、Tg+50℃の温度で1時間保持した後、0.5℃/分の速度で室温まで冷却し、数個のガラスブロックを得た。化学強化処理を施す試料については、このガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、サイズが30mm×30mm、板厚が1.0mmである板状ガラスを得た。
 表1において、例1-1~1-8は実施例である。表1の「Analysis」欄に、得られたガラスを蛍光X線法で組成分析した結果を示す。また、これらのガラスの比重、熱膨張係数、Tg、歪点、高温粘性、失透温度を表1に示す。表1中、「Calc.」は、組成からの回帰計算により求めた値であり、「Mea.」は、実測した値である。
 表1に記載のガラスを、実験室で、それぞれ435℃の硝酸カリウムの熔融塩中に200分間浸漬し化学強化処理を施した。化学強化処理後の各ガラスについて、折原製作所社製表面応力計FSM-6000にて表面圧縮応力CS(単位:MPa)および圧縮応力層深さDOL(単位:μm)を測定した。光弾性定数と屈折率、CSとDOLの結果を表1の該当欄に示す。
 るつぼで熔解したガラスは、フロート成形されたガラスに比べて、CSの値が一般的に100MPa以上高い値となる。この原因の一つとして、電気炉で熔解されたガラスは重油やガスを燃焼して熔解されたガラスに比べて、ガラス中の水分量が少なくなるためと考えられる。
 もうひとつの原因として、るつぼガラスの方が冷却速度が遅いため仮想温度が低くなり、同じ組成でも密度が高くなっているためCSが高くなると考えられる。DOLの値は、ガラスの微構造の影響を受けないため、るつぼ熔解ガラスとフロート成形ガラスでの差はほとんど発生しない。
 また、実験室で行う化学強化処理は、工業的に行われる化学強化処理に比べてCSの値が一般的に高くなる。これは、工業生産では同じ熔融塩で化学強化処理を繰り返し行うため、熔融塩が汚染され、硝酸カリウム塩中のナトリウム濃度が上がり、処理効率が落ちるためと考えられる。実験室では汚染の少ない硝酸カリウム塩を使用しているため、CSの値は高くなる。
[規則26に基づく補充 01.08.2014] 
Figure WO-DOC-TABLE-1
 フロート成形した板厚1.1mmのソーダライムガラスを実験室で表1のガラスと同一条件で化学強化処理したところ、典型的には、CSは約600MPa、DOLは約9μmであった。表1に示すように、例1-1~1-4のガラスは、るつぼ熔解ガラスではCSが高めに出ることを差し引いてもCSの値が通常のソーダライムガラスより高く、DOLの値も約2割深くなっていた。また、例1-5~1-8のガラスは、同様に、CSの値が通常のソーダライムガラスより高く、DOLの値は同等であった。
 したがって、例1-1~1-8のガラスはCSとDOLの値から計算されるCTの値が7.1~9.4MPaであり、問題なく後切り可能な範囲にあることがわかった。また、ガラス板の板厚を0.3mmにした場合には、CTの値が25~33MPaとなるが、前述のようにフロート成形ではCSの値が100MPa以上下がるため、実質的に切断可能な範囲になる。また、0.3mmよりも薄いガラスとする場合には、処理時間を短くしてCTの値を30MPa以下とすることにより切断可能となる。
〔実施例2〕
 表2に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成になるように、硅砂、ソーダ灰、ドロマイト、長石、芒硝、その他の酸化物、炭酸塩、水酸化物等、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500gとなるように秤量した。ただし、芒硝はSO量にして2倍の量を投入量とした。秤量した原料を混合し、白金製るつぼに入れ、1480℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、3時間熔融し、脱泡、均質化した。
 得られた熔融ガラスを型材に流し込み、板厚が約10mmの板形状に成形し、600℃で1時間保持した後、1℃/分の速度で室温まで冷却した。化学強化処理を施す試料については、この板を切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、サイズが50mm×50mm、板厚が3mmである板状ガラスを得た。
 表2に組成からの回帰計算により求めたガラスの比重、熱膨張係数、歪点、高温粘性を示す。
 表2に記載したガラスを、実験室で、それぞれ435℃の硝酸カリウムの熔融塩中に200分間浸漬し化学強化処理を施した。化学強化処理後の各ガラスについて、表面圧縮応力CS(単位:MPa)および圧縮応力層深さDOL(単位:μm)を測定した。光弾性定数と屈折率、CSとDOLの結果を表2の該当欄に示す。
 るつぼで熔解したガラスは、フロート成形されたガラスに比べて、CSの値が一般的に100MPa以上高い値となることは、実施例1で説明したとおりである。例2-1は比較のために通常のソーダライムガラス組成をるつぼで熔解したものであり、比較例である。例2-2~2-14は実施例である。
[規則26に基づく補充 01.08.2014] 
Figure WO-DOC-TABLE-2
 表2に示すように、例2-2~2-14のガラスは、例2-1と比較してCSの値が高く、DOLの値は約1割深いものから約4割深くなるものまで存在した。これらのガラスのCSとDOLの値は、ガラス板の板厚が0.4mm以上、3mm以下のときに、CTの値が30MPa以下となり、問題なく後切り可能な範囲である。また、0.4mmよりも薄いガラスとする場合には、フロート生産でのCSの値の低下を考慮し、処理時間を短くしてCTの値を30MPa以下とすることにより切断可能となる。
〔実施例3〕
 表3に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成のガラス板をフロート窯で作成した。表の組成は蛍光X線による分析値である。硅砂、ソーダ灰、ドロマイト、長石、水酸化アルミニウム、芒硝をガラス原料として用い天然ガス燃焼で熔解し、フロートバスで0.55mmのガラスリボンに成形した。得られたガラスリボンを板形状に切断し、エッジ部分は面取り加工して、370mm×470mmのガラス基板を得て、例3-2とした。例3-2は実施例である。
 例3-1のガラスは比較のための通常のソーダライムガラスであり、比較例である。通常のガラスも0.55mmに成形し、同様に370mm×470mmのガラス基板を準備した。
 これらのガラスの比重、熱膨張係数、Tg、歪点、高温粘性、失透温度を表3に示す。表3中、「Calc.」は、組成からの回帰計算により求めた値であり、「Mea.」は、実測した値である。
 作成したガラス基板を、工業生産に使用している化学強化槽を利用し、それぞれ435℃の硝酸カリウムの熔融塩中に140分間浸漬し化学強化処理を施した。化学強化処理後の各ガラス100枚について、折原製作所社製表面応力計FSM-6000にて表面圧縮応力CS(単位:MPa)および圧縮応力層深さDOL(単位:μm)を測定した。光弾性定数と屈折率、CSとDOLの平均値、標準偏差、最大値、最小値を表3「Float」の該当欄に示す。
 これらのガラスの面強度をリング・オン・リング試験で測定した。面強度の平均値、標準偏差、最大値、最小値を表3の該当欄に示す。
 比較のため、2つのガラスを実施例2と同じ方法によりるつぼで作成し、実施例2の条件で化学強化処理を施した。化学強化後のCSとDOLの値を表3の「Lab.」の欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示すように、例3-2は、例3-1より高強度であることが分かった。また、例3-2のガラスを化学強化後にホイールカッターで切断し、問題なく切断可能であることを確認した。
 表3に示すように、CSの相違は、例3-1が約200MPaであるのに対し、例3-2ではその7割に縮小していた。これは、例3-2では錫の浸入、表層の脱アルカリ、もしくは水分量の変化による影響を受けにくくなったためと考えられる。例3-2は、例3-1と比較して、化学強化後のガラスの反りが低減される。
〔実施例4〕
 表4に酸化物基準の質量百分率表示で示した組成のガラス板をフロート窯で作成した。表の組成は蛍光X線による分析値である。硅砂、ソーダ灰、ドロマイト、長石、芒硝をガラス原料として用い天然ガス燃焼で熔解し、フロートバスで板厚が0.7mmと5mmとなるようにガラスリボンに成形した。
 例4-2は本発明のガラスである。例4-1のガラスは比較のための通常のソーダライムガラスである。通常のガラスも板厚が0.7mmと5mmとなるようにガラスリボンに成形した。ボトム面Sn量の値は、0.7mmのガラス板を分析した結果である。
 これらのガラスの比重、熱膨張係数、Tg、歪点、高温粘性、失透温度、光弾性定数、屈折率を表4に示す。表4中、「Calc.」は、組成からの回帰計算により求めた値であり、「Mea.」は、実測した値である。実測は、板厚が5mmのガラスを切り出して行った。
 0.7mmのガラス板を、それぞれ50mm角の板、数枚に切断し、450℃の硝酸カリウムの熔融塩中に60分から240分間浸漬し化学強化処理を施した。化学強化処理後の各ガラスについて、折原製作所社製表面応力計FSM-6000にて表面圧縮応力CS(単位:MPa)および圧縮応力層深さDOL(単位:μm)を測定した。また、50mm角の板の平坦度を測定し、高さの最大値と最小値の差を反りの値(単位:μm)とした。CSとDOL、および反りを表5に示す。
 表5に示すように、同一条件で化学強化処理した時のCSとDOLの値は、例4-2が例4-1よりも大きくなっている。しかし、化学強化後の反りは表層に発生している応力、すなわちCS×DOLのアンバランスで発生する。CS×DOLと反りの関係を図1に示す。図1より、CS×DOLに対する反りは、例4-2のガラスが例4-1のガラスより小さくなっていることが分かる。すなわち、本発明のガラスの方が、通常のソーダライムガラスと比較して、同一の化学強化処理であれば、応力の大きさに対する反りが発生しにくいガラスである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
 なお、本出願は、2013年6月6日付けで出願された日本特許出願(特願2013-119906)及び2013年12月13日付けで出願された日本特許出願(特願2013-258469)に基づいており、その全体が引用により援用される。
 本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理にすることにより得られる本発明の化学強化ガラスは、ディスプレイ装置、特にタッチパネルディスプレイのカバーガラスなどに利用できる。また、ビル住宅用の複層ガラスや太陽電池基板などにも利用することができる。

Claims (9)

  1.  酸化物基準の質量百分率表示でSiOを65~72%、Alを3.4~8.6%、MgOを3.3~6%、CaOを6.5~9%、NaOを13~16%、KOを0~1%、TiOを0~0.2%、Feを0.01~0.15%、SOを0.02~0.4%を含有するガラス板であって、(NaO+KO)/Alが1.8~5である化学強化用ガラス。
  2.  前記ガラス板の板厚が0.1mm以上1.5mm以下である請求項1に記載の化学強化用ガラス。
  3.  酸化物基準の質量百分率表示でSrOを0~0.5%、BaOを0~0.5%、ZrOを0~1%を含有し、実質的にBを含有しない請求項1または2に記載の化学強化用ガラス。
  4.  前記ガラス板は、フロート法により成形される請求項1~3のいずれか1項に記載の化学強化用ガラス。
  5.  請求項1~4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。
  6.  表面圧縮応力(CS)が600MPa以上、圧縮応力層深さ(DOL)が5μm以上30μm以下、中央引張応力(CT)が30MPa以下である請求項5に記載の化学強化ガラス。
     ここで、中央引張応力(CT)は、前記ガラス板の板厚をtとして、以下の式(1)により算出される。
     CT=CS・DOL/(t-2DOL) (1)
  7.  前記表面圧縮応力が650MPa以上、前記圧縮応力層深さが7μm以上20μm以下である請求項6に記載の化学強化ガラス。
  8.  請求項1~4のいずれか1項に記載の化学強化用ガラスをイオン交換処理する化学強化工程を含む化学強化ガラスの製造方法。
  9.  前記化学強化用ガラスは、フロート法により成形され、成形時に熔融金属と接する面であるボトム面と、該ボトム面の反対側の面であるトップ面とを有し、
     前記化学強化工程より前に、酸性ガスにより前記トップ面を脱アルカリ処理する工程を含む請求項8に記載の化学強化ガラスの製造方法。
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