WO2017094732A1 - ガラス製造方法 - Google Patents
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Abstract
ガラス製造方法は、ガラス素板を切断したガラス基材を得る寸法調整工程と、得られたガラス基材を強化する強化処理工程と、強化されたガラス基材に防眩層を形成する防眩層形成工程と、を有する。
Description
本発明は、ガラス製造方法に関する。
表面に防眩層が形成されたガラス基材を製造する方法が、従来より種々提案されている(例えば特許文献1参照)。防眩層付きのガラス基材は、例えば、各種の機器に備え付けられた画像表示装置(液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等)の前面に設けられ、太陽光や室内照明光の表示面への映り込みを防止する。また、防眩層付きのガラス基材は、上記の画像表示装置以外にも用いられる。
一般に、ガラス基材には、ガラス表面に圧縮応力層を形成して機械的強度を高める強化処理が施されることが多い。この強化処理方法として、代表的には、風冷強化法(物理強化法)や、化学強化法が知られている。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基材の主面を風冷などにより急速に冷却する手法である。化学強化法は、ガラス転移点以下の温度で、硝酸カリウム溶融塩にガラス基材を浸漬させる手法であり、これにより、ガラス基材の主面に存在するイオン半径が小さいアルカリ金属イオンを、イオン半径のより大きいアルカリイオンに交換する。
一般に、ガラス基材には、ガラス表面に圧縮応力層を形成して機械的強度を高める強化処理が施されることが多い。この強化処理方法として、代表的には、風冷強化法(物理強化法)や、化学強化法が知られている。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基材の主面を風冷などにより急速に冷却する手法である。化学強化法は、ガラス転移点以下の温度で、硝酸カリウム溶融塩にガラス基材を浸漬させる手法であり、これにより、ガラス基材の主面に存在するイオン半径が小さいアルカリ金属イオンを、イオン半径のより大きいアルカリイオンに交換する。
また、防眩層をガラス基材に形成する方法としては、エッチングによりガラス表面に凹凸形状を形成する化学的な方法や、ガラス表面をサンドブラスト処理、研磨処理して凹凸形状を形成する物理的な方法がある。また、ガラス基材に防眩層形成用の塗布液を塗布又は噴霧して、ガラス基材上に防眩層となる光学膜を堆積させて、凹凸形状を付与する方法もある。
ところが、例えば、防眩層となる光学膜をガラス基材に形成した後、ガラス基材を強化処理する場合、次のような問題を生じる。まず、光学膜がガラス基材の片側表面のみに形成された場合、物理強化処理する際、光学膜の有無によって熱交換性に差が生じ、その冷却効果がガラス表裏面で異なってしまう。その結果、ガラス表裏面の圧縮応力に差が生じる。この表裏面の応力差は、ガラス基材に反りを発生させ、ガラス構造体の形状精度を低下させる要因となる。また、防眩層付きのガラス基材を化学強化処理する際も同様に、光学膜がガラス表面へのイオン交換の妨げとなり、ガラス表裏面の圧縮応力に差が生じる。この表裏面の応力差は、ガラス基材に反りを発生させ、ガラス構造体の形状精度を低下させる要因となる。一方、防眩層自体も、ガラス基材と共に化学強化処理される過程で光学膜が変化して、防眩層の歩留まりが低下するおそれがある。
そこで本発明は、防眩層にガラス基材の強化処理による影響を及ぼすことなく、防眩層形成の歩留まりを向上できるガラス製造方法の提供を目的とする。
そこで本発明は、防眩層にガラス基材の強化処理による影響を及ぼすことなく、防眩層形成の歩留まりを向上できるガラス製造方法の提供を目的とする。
本発明のガラス製造方法は、ガラス素板を切断したガラス基材を得る寸法調整工程と、得られた前記ガラス基材を強化する強化処理工程と、強化された前記ガラス基材に防眩層を形成する防眩層形成工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、防眩層にガラス基材の強化処理による影響を及ぼすことなく、防眩層形成の歩留まりを向上できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、防眩層が形成されたガラス構造体を製造するガラス製造方法の基本的工程を説明する。本ガラス製造方法により作製される防眩層付きのガラスは、その用途は特に限定されないが、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送機の部材、特に内装部材に使用でき、またモバイルパソコンや携帯電話、スマートホンなどのカバーガラスにも使用できる。例えば自動車のインストルメントパネル、ダッシュボード、センターコンソール、シフトノブ等の内装部品に好適に適用可能である。これにより、大きく、状況により複雑な形状が求められる用途の輸送機用内装部材であっても高い意匠性や高級感を付与できる。
まず、防眩層が形成されたガラス構造体を製造するガラス製造方法の基本的工程を説明する。本ガラス製造方法により作製される防眩層付きのガラスは、その用途は特に限定されないが、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送機の部材、特に内装部材に使用でき、またモバイルパソコンや携帯電話、スマートホンなどのカバーガラスにも使用できる。例えば自動車のインストルメントパネル、ダッシュボード、センターコンソール、シフトノブ等の内装部品に好適に適用可能である。これにより、大きく、状況により複雑な形状が求められる用途の輸送機用内装部材であっても高い意匠性や高級感を付与できる。
<基本的工程>
図1はガラス製造方法の基本的工程を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、用意されたガラス素板(大板)から、外周形状を概略製品形状に加工したガラス基材を得る(寸法調整工程)。必要に応じて得られたガラス基材を加熱軟化させて、曲げ成形し、ガラス成形体を得る(成形工程)。そして、ガラス基材又はガラス成形体の強度を高める強化処理を行い(強化処理工程)、必要に応じてガラス基材又はガラス成形体の表面に反射防止層を形成し(反射防止層形成工程)、更に必要に応じてガラス基材又はガラス成形体の最終表面に撥水撥油層を形成する(撥水撥油層形成工程)。反射防止層形成工程と撥水撥油層形成工程など機能層を形成する工程は、まとめて「機能層形成工程」と記載することもある。
図1はガラス製造方法の基本的工程を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、用意されたガラス素板(大板)から、外周形状を概略製品形状に加工したガラス基材を得る(寸法調整工程)。必要に応じて得られたガラス基材を加熱軟化させて、曲げ成形し、ガラス成形体を得る(成形工程)。そして、ガラス基材又はガラス成形体の強度を高める強化処理を行い(強化処理工程)、必要に応じてガラス基材又はガラス成形体の表面に反射防止層を形成し(反射防止層形成工程)、更に必要に応じてガラス基材又はガラス成形体の最終表面に撥水撥油層を形成する(撥水撥油層形成工程)。反射防止層形成工程と撥水撥油層形成工程など機能層を形成する工程は、まとめて「機能層形成工程」と記載することもある。
上記した一連の各工程は、ガラス製造工程の基本となるコア工程となる。なお、成形工程については、曲面形状を有するガラス構造体を作製する場合に寸法調整工程を実施する前または後に実施され、平板状のガラス構造体を作製する場合には省略される。そして、上記のコア工程の中に、防眩層を形成する防眩層形成工程と、外周形状を最終製品の形状に加工する仕上加工工程と、印刷層を形成する印刷工程とが、製品の特性に応じて適宜組み込まれる。
なお、以下の説明では、コア工程として、主に寸法調整工程の後に成形工程を実施する例を説明するが、これに限らず、寸法調整工程の前に成形工程を行うコア工程に置き換えてもよい。その場合、ガラス素板が大板のまま1個以上のガラス成形体が得られるように一度に曲面形状に成形加工されるため、成形条件を一定にでき、得られるガラス成形体の曲面形状が均一に揃いやすくなる。
図2は上記ガラス製造方法により防眩層が形成されたガラス構造体の断面図である。ガラス構造体のガラス基材11には、第1面(主面)11aに防眩層13が形成される。また、図示はしないが、ガラス基材11の第1面11aとは反対側の第2面11b(副面)についても防眩層13が形成されていてもよい。防眩層13の上面には反射防止層15と撥水撥油層17とがこの順に形成される。また、ガラス基材11の第2面11bには印刷層19が形成される。なお、図2に示すガラス構造体は平板状であるが、ガラス構造体の全面又は一部が上記の成形工程により曲面形状に成形されていてもよい。
次に、上記したガラス素板及び各工程についての詳細を順次に説明する。
<ガラス素板>
本明細書における「ガラス素板」とは、ガラスの製造プロセスにより得られた平板状のガラスを意味する。平板状ガラスの製造方法としては、例えば、フロート法、プレス法、フュージョン法、ダウンドロー法、及びロールアウト法が挙げられる。本実施形態に用いるガラス製造方法としては、特に、大量生産に適したフロート法が好適である。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法及びダウンドロー法も好適である。これらの製造方法により得られ、徐冷された平板状のガラス部材が「ガラス素板」である。このガラス素板は、そのまま使用してもよいが、所望のサイズに後述の方法により切断して使用してもよい。また、研磨工程や面取工程を実施したガラス素板を使用してもよい。
<ガラス素板>
本明細書における「ガラス素板」とは、ガラスの製造プロセスにより得られた平板状のガラスを意味する。平板状ガラスの製造方法としては、例えば、フロート法、プレス法、フュージョン法、ダウンドロー法、及びロールアウト法が挙げられる。本実施形態に用いるガラス製造方法としては、特に、大量生産に適したフロート法が好適である。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法及びダウンドロー法も好適である。これらの製造方法により得られ、徐冷された平板状のガラス部材が「ガラス素板」である。このガラス素板は、そのまま使用してもよいが、所望のサイズに後述の方法により切断して使用してもよい。また、研磨工程や面取工程を実施したガラス素板を使用してもよい。
ガラス素板は、平面視での大きさに制限はない。例えば、長辺が20mm以上3000mm以下の平面視矩形状のガラスを使用できる。ガラス素板の形状は矩形状である必要はなく、円形でも三角形でもよく特に制限はない。
ガラス素板の厚みの下限値は、0.5mm以上が好ましく、0.7mm以上がより好ましい。また、ガラス素板の厚みの上限値は、5mm以下が好ましく、3mm以下がより好ましく、2mm以下が更に好ましい。この範囲であれば、最終製品において割れにくい強度が得られ、タッチパネルなどに使用した場合にセンシング感度が良好となる。
本実施形態のガラス素板を構成するガラス組成としては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、リチウムダイシリケートガラスなどが使用できる。以下に好ましい組成範囲の例を示す。下記酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50~79%、Al2O3を0.5~25%、P2O5を0~10%、Na2Oを0~27%、Li2Oを0~25%、Na2OとLi2Oの合計が4~27%、K2Oを0~10%、MgOを0~18%、ZrO2を0~5%、ZnOを0~5%、CaOを0~9%、SrOを0~5%、BaOを0~10%、B2O3を0~16%、着色成分(Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Bi、Se、Ti、Ce、Er、及びNdの金属酸化物)を0~7%、含有するガラスが挙げられる。上記範囲は一例であって、本発明の内容を特に限定するものではない。
<防眩層形成工程>
防眩層の処理方法(以降、防眩処理とも記載)としては、防眩性を付与し得る凹凸形状を形成できる方法であれば特に限定されず、公知の方法を使用できる。防眩層の処理方法として例えば、ガラス素板の第1面及び第2面の少なくとも一方の少なくとも一部に化学的な方法、あるいは物理的な方法で表面処理を施し、所望の表面粗さの凹凸形状を形成する方法を使用できる。また、防眩層の処理方法として、ガラス基材又はガラス成形体の第1面及び第2面の少なくとも一方に防眩層用の塗布液を塗布あるいは噴霧して、ガラス基材又はガラス成形体上に防眩層を堆積させて、凹凸形状を付与してもよい。
防眩層の処理方法(以降、防眩処理とも記載)としては、防眩性を付与し得る凹凸形状を形成できる方法であれば特に限定されず、公知の方法を使用できる。防眩層の処理方法として例えば、ガラス素板の第1面及び第2面の少なくとも一方の少なくとも一部に化学的な方法、あるいは物理的な方法で表面処理を施し、所望の表面粗さの凹凸形状を形成する方法を使用できる。また、防眩層の処理方法として、ガラス基材又はガラス成形体の第1面及び第2面の少なくとも一方に防眩層用の塗布液を塗布あるいは噴霧して、ガラス基材又はガラス成形体上に防眩層を堆積させて、凹凸形状を付与してもよい。
化学的な方法による防眩処理としては、具体的には、フロスト処理を施す方法が挙げられる。フロスト処理は、例えば、フッ化水素とフッ化アンモニウムの混合溶液に、被処理体であるガラス基材又はガラス成形体を浸漬してエッチングする処理である。
また、物理的方法による防眩処理として、例えば、結晶質二酸化ケイ素粉や炭化ケイ素粉等を加圧空気でガラス基材又はガラス成形体の表面に吹きつける、いわゆるサンドブラスト処理、あるいは結晶質二酸化ケイ素粉や炭化ケイ素粉等を付着させたブラシを水で湿らせて、これを用いてガラス基材又はガラス成形体の表面を研磨する処理等を採用できる。
中でも、化学的表面処理であるフロスト処理は、被処理体表面におけるマイクロクラックが生じ難く、ガラス基材又はガラス成形体の強度の低下が生じ難いため、好ましく利用できる。
更に、防眩処理を施したガラス基材又はガラス成形体の少なくとも一方の主面に対して、その表面形状を整えるためのエッチング処理を実施することが好ましい。エッチング処理としては、例えば、ガラス基材又はガラス成形体を、フッ化水素の水溶液であるエッチング溶液に浸漬して、化学的にエッチングする方法を使用できる。エッチング溶液には、フッ化水素以外にも、塩酸、硝酸、クエン酸などの酸が含有されていてもよい。エッチング溶液に、これらの酸を含有させることで、ガラス基材又はガラス成形体に含有されるNaイオン、Kイオン等の陽イオン成分とフッ化水素との反応による、析出物の局所的な発生を抑制できるほか、エッチングを処理面内で均一に進行させられる。
エッチング処理を行う場合、エッチング溶液の濃度や、エッチング溶液へのガラス基材又はガラス成形体の浸漬時間等を調節することで、エッチング量を調節し、これにより、ガラス基材又はガラス成形体の防眩処理面のヘイズ値を所望の値に調整できる。また、防眩処理をサンドブラスト処理等の物理的表面処理で行った場合、クラックが生じることがある。しかし、その場合でもエッチング処理によって、このようなクラックを除去できる。また、エッチング処理によって、防汚処理したガラス基材又はガラス成形体のギラツキを抑えるという効果も得られる。
ガラス基材又はガラス成形体の防眩処理が形成されている部位では、測定部位の平均ヘイズは40%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下が更に好ましい。ヘイズ値が40%以下であれば、コントラストの低下が充分に抑えられる。
防眩層用の塗布液を塗布する方法としては、公知のウェットコート法(スプレーコート法、静電塗装法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スクリーンコート法、インクジェット法、フローコート法、グラビアコート法、バーコート法、フレキソコート法、スリットコート法、ロールコート法等)等を使用できる。
中でもスプレーコーティング法や静電塗装法(静電スプレー法)(スプレーコーティング法と静電塗装法をまとめて、スプレー法とも記載する。)は、防眩層を堆積する優れた方法として挙げられる。防眩層用の塗布液を用いてスプレー装置によりガラス基材又はガラス成形体に処理することで、防眩層を形成でき、ガラス基材又はガラス成形体を防眩処理できる。スプレーコーティング法によれば、広い範囲でヘイズ値などを変更できる。これは、塗布液の塗布量、材料構成を自由に変更することで、要求特性を得るのに必要な凹凸形状を容易に作製できるためである。特に静電塗装法(静電スプレー法)は、本実施形態のガラス表面へ防眩層を形成する工程に、より好ましく利用できる。静電塗装法により形成する場合には、ガラス面内における防眩層の均一性が高められ、大面積であっても均質な成膜が可能となる。また、防眩層を外観の均一性に優れたものにできる。
塗布液は、粒子を含んでもよい。粒子としては金属酸化物粒子、金属粒子、顔料系粒子、樹脂系粒子などを使用できる。
金属酸化物粒子の材料としては、Al2O3、SiO2、SnO2、TiO2、ZrO2、ZnO、CeO2、Sb含有SnOX(ATO)、Sn含有In2O3(ITO)、RuO2等が挙げられる。屈折率がマトリックスと同じため、SiO2が好ましい。
金属粒子の材料としては、金属(Ag、Ru等)、合金(AgPd、RuAu等)等が挙げられる。
顔料系粒子としては、無機顔料(チタンブラック、カーボンブラック等)、有機顔料が挙げられる。
樹脂粒子の材料としては、アクリル樹脂、ポリスチレン、メラニン樹脂等が挙げられる。
金属粒子の材料としては、金属(Ag、Ru等)、合金(AgPd、RuAu等)等が挙げられる。
顔料系粒子としては、無機顔料(チタンブラック、カーボンブラック等)、有機顔料が挙げられる。
樹脂粒子の材料としては、アクリル樹脂、ポリスチレン、メラニン樹脂等が挙げられる。
粒子の形状としては鱗片状、球状、楕円状、針状、板状、棒状、円すい状、円柱状、立方体状、長方体状、ダイヤモンド状、星状、不定形状等が挙げられる。他の粒子は、各粒子が独立した状態で存在していてもよく、各粒子が鎖状に連結していてもよく、各粒子が凝集していてもよい。
粒子は、中実粒子でもよく、中空粒子でもよく、多孔質粒子等の穴あき粒子でもよい。
粒子は、中実粒子でもよく、中空粒子でもよく、多孔質粒子等の穴あき粒子でもよい。
鱗片状粒子としては、鱗片状シリカ粒子、鱗片状アルミナ粒子、鱗片状チタニア、鱗片状ジルコニア等が挙げられ、膜の屈折率上昇を抑え、反射率を下げることができる点から、鱗片状シリカ粒子が好ましい。
他の粒子としては、球状シリカ粒子、棒状シリカ粒子、針状シリカ粒子等のシリカ粒子が好ましい。中でも、防眩膜付き基材のヘイズが充分に高くなり、かつ防眩膜の表面における60゜鏡面光沢度が充分に低くなり、その結果、防眩効果が充分に発揮される点から、球状シリカ粒子が好ましく、多孔質球状シリカ粒子がより好ましい。
静電塗装法では、静電塗装ガンを備える静電塗装装置を用いて、防眩層用塗布液を帯電させて噴霧する。静電塗装ガンから噴霧された防眩層用塗布液の液滴は、マイナス電荷を帯びているため、接地されたガラス基材又はガラス成形体に向かって静電引力によって引き寄せられる。そのため、帯電させずに噴霧する場合に比べて、ガラス又はガラス成形体上に効率よく付着する。また、静電気力を利用しているため、成形後のガラス成形体上に防眩性を形成すると、面内で均一な防眩層を形成できる。これにより、美観性に優れ、外観上均質であり、優れた防眩性能を有する防眩層を形成できる。
防眩処理方法は1種を単独で行ってもよく、2種以上を組み合わせて行ってもよい。例えば、予めエッチング処理したガラス素板を用い、強化後に、塗布液を用いたスプレー法などによる防眩処理を実施しても構わない。
ガラス基材又はガラス成形体に塗布液を塗布した後、焼成工程を実施する。焼成温度として下限は150℃以上が好ましく200℃以上がより好ましい。これにより膜強度の高い防眩膜を形成でき、最終製品であるガラス構造体の耐久性を向上できる。上限は400℃が好ましく、300℃以下がより好ましく、250℃以下がさらに好ましい。これにより強化処理工程で得られた効果を損なうことなく、防眩膜を安定的に形成でき、強度の高いガラス構造体が得られる。
防眩層形成工程を行う前に、ガラス基材またはガラス成形体を洗浄する工程を行ってもよい。例えば、洗浄工程として水洗の他、酸処理、アルカリ処理、アルカリブラシ洗浄を実施してもよい。
<ガラス素板の寸法調整工程(ガラス基材の作製)>
寸法調整加工工程とは、製造された平板状のガラス素板又はこのガラス素板を成形した曲面形状を有するガラス素板に、次工程を実施するために必要なサイズに加工したガラス基材を得る工程である。寸法加工工程では最終製品に要するサイズより大きめに加工する。通常では、最終製品のサイズより1~100mm程度大きく加工する。この大きめに付加するサイズは、2~50mmが好ましく、3~20mmがより好ましく、3~10mmが更に好ましい。
寸法調整加工工程とは、製造された平板状のガラス素板又はこのガラス素板を成形した曲面形状を有するガラス素板に、次工程を実施するために必要なサイズに加工したガラス基材を得る工程である。寸法加工工程では最終製品に要するサイズより大きめに加工する。通常では、最終製品のサイズより1~100mm程度大きく加工する。この大きめに付加するサイズは、2~50mmが好ましく、3~20mmがより好ましく、3~10mmが更に好ましい。
寸法調整加工の手段としては、カッタースクライブ方式、レーザーカット方式、ウォータージェット方式、マシニングセンタを使用する方法などが挙げられる。
カッタースクライブ方式では、ガラス素板からガラス基材を切り出す場合、カッターによりガラス素板に切線を形成し、この切線に沿ってガラス素板を折り割り加工する。折り割り加工されたガラス素板は、研削加工機により切断端面が面取り加工され、所望の形状のガラス基材となる。カッターには、ダイヤモンドカッター等が使用可能である。
ウォータージェット方式は、カッタースクライブ方式やレーザーカット方式のような折り割り工程を必要としないため、簡便に素板のカットが行える。なお、カッタースクライブ方式は、ウォータージェット方式やレーザーカット方式と比較して、装置価格、メンテナンスコスト、ランニングコストの面で優れるため、より好適に使用できる。
<強化処理工程>
ガラス基材又はガラス成形体(曲面形状へ成形後)に圧縮応力層を形成する強化処理方法としては、前述した物理強化法や化学強化法が利用できる。物理強化法は、軟化点付近まで加熱したガラス基材の主面を風冷などにより急速に冷却する手法である。化学強化法においては、ガラス転移点以下の温度で、硝酸カリウム溶融塩にガラス基材を浸漬し、イオン交換する。これによりガラス基材又はガラス成形体の主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イオン又は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。一般的には、硝酸カリウム溶融塩にガラス基材を浸漬してイオン交換するが、硝酸カリウム溶融塩には炭酸カリウム塩などを混合した混合溶融塩でもよい。
ガラス基材又はガラス成形体(曲面形状へ成形後)に圧縮応力層を形成する強化処理方法としては、前述した物理強化法や化学強化法が利用できる。物理強化法は、軟化点付近まで加熱したガラス基材の主面を風冷などにより急速に冷却する手法である。化学強化法においては、ガラス転移点以下の温度で、硝酸カリウム溶融塩にガラス基材を浸漬し、イオン交換する。これによりガラス基材又はガラス成形体の主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イオン又は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。一般的には、硝酸カリウム溶融塩にガラス基材を浸漬してイオン交換するが、硝酸カリウム溶融塩には炭酸カリウム塩などを混合した混合溶融塩でもよい。
本実施形態に用いられるガラス基材又はガラス成形体は、ガラス主面が強化処理されているため、機械的強度の高いガラスが得られる。本実施形態においては、いずれの強化手法を採用してもよいが、厚みが薄くかつ圧縮応力(CS)値が大きなガラスを得る場合には化学強化法によって強化することが好ましい。
なお、化学強化ガラスの強化特性(強化プロファイル)は、一般に、表面に形成される圧縮応力(CS;Compressive stress)、その圧縮応力の深さ(DOL;Depth of layer)、内部に形成される引張応力(CT;Central tention)で表現される。以下、ガラス基材又はガラス成形体が化学強化ガラスである場合を例に説明する。
本発明に用いられるガラス基材又はガラス成形体は、そのガラス主面に圧縮応力層が形成されている。そして、その圧縮応力層の圧縮応力(CS)は、500MPa以上が好ましく、550MPa以上がより好ましく、600MPa以上が更に好ましく、700MPa以上が特に好ましい。圧縮応力(CS)が高くなることで強化ガラスの機械的強度が高くなる。一方、圧縮応力(CS)が高くなりすぎるとガラス内部の引張応力が極端に高くなるおそれがあるため、圧縮応力(CS)は1800MPa以下が好ましく、1500MPa以下がより好ましく、1200MPa以下が更に好ましい。
ガラス基材又はガラス成形体の主面に形成される圧縮応力層の深さ(DOL)は、5μm以上が好ましく、8μm以上がより好ましく、10μm以上が更に好ましい。一方、DOLが大きくなりすぎるとガラス内部の引張応力が極端に高くなるおそれがあるため、圧縮応力層の深さ(DOL)は70μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、40μm以下が更に好ましく、典型的には30μm以下である。
ガラス基材又はガラス成形体の主面に形成される圧縮応力(CS)及び圧縮応力層の深さ(DOL)は、表面応力計(折原製作所社製、FSM-6000)を用いて、干渉縞の本数とその間隔を観察して求められる。FSM-6000の測定光源としては、例えば波長589nmや790nmのものが使用できる。なお、表面圧縮応力は複屈折を利用して測定することもできる。光学的評価が難しい場合は、3点曲げなどの機械的強度評価を利用して推定することも可能である。また、ガラス基材又はガラス成形体の内部に形成される引張応力(CT;単位MPa)は、上記で測定した圧縮応力(CS;単位MPa)及び圧縮応力層の深さ(DOL;単位μm)を用い、以下の式によって算出できる。
CT={CS×(DOL×10-3)}/{t-2×(DOL×10-3)}
なお、t(単位mm)はガラス基材の板厚である。
なお、t(単位mm)はガラス基材の板厚である。
また、本実施形態の化学強化ガラスは、ナトリウムイオン、銀イオン、カリウムイオン、セシウムイオン及びルビジウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1種を表面に有することが好ましい。このことにより、表面に圧縮応力が誘起されガラスが高強度化される。また、化学強化時に硝酸カリウムに硝酸銀を混合することで、ガラス基材又はガラス成形体がイオン交換され銀イオンを表面に有するようになり、抗菌性を付与できる。
なお、強化処理工程を行った後に、ガラス基材またはガラス成形体を洗浄する工程を行ってもよい。例えば、洗浄工程として水洗の他、酸処理、アルカリ処理、アルカリブラシ洗浄を実施してもよい。また、強化処理工程は、一回である必要はなく、異なる温度条件、時間条件、溶融塩組成条件等で2回以上実施してもよい。
<成形工程>
本実施形態に使用される成形法としては、差圧成形法(例えば、真空成形法や圧空成形法等)、自重成形法、プレス成形法等から、成形後のガラス成形体の形状に応じて、所望の成形法が選択可能である。
本実施形態に使用される成形法としては、差圧成形法(例えば、真空成形法や圧空成形法等)、自重成形法、プレス成形法等から、成形後のガラス成形体の形状に応じて、所望の成形法が選択可能である。
差圧成形法は、ガラス基材を軟化させた状態で表裏面に差圧を与えて、ガラス基材を曲げて金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。真空成形法では、成形後のガラス成形体の形状に応じた所定の金型上にガラスを設置する。設置されたガラス上にクランプ金型を設置し、ガラスの周辺をシールする。その後、金型とガラスとの空間をポンプで減圧することにより、ガラスの表裏面に差圧を与える。圧空成形法では、成形後のガラス成形体の形状に応じた所定の金型上にガラスを設置し、該ガラス上にクランプ金型を設置し、ガラスの周辺をシールする。その後、ガラス基材の上面に対して圧力を圧縮空気によって付与し、ガラスの表裏面に差圧を与える。なお、真空形成法と圧空成形法は互いに組み合わせて実施してもよい。
自重成形法は、成形後のガラス成形体の形状に応じた所定の金型上にガラスを設置した後、該ガラスを軟化させて、重力によりガラスを曲げて金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
プレス成形法は、成形後のガラス成形体の形状に応じた所定の金型(下型、上型)間にガラスを設置し、ガラスを軟化させた状態で上下の金型間にプレス荷重を加えてガラスを曲げ、金型になじませて所定の形状に成形する方法である。
上述の成形法のうち差圧成形法及び自重成形法は、ガラス成形体を得る方法として特に好ましい。差圧成形法によれば、ガラス成形体(ガラス基材)の第1面及び第2面のうち第2面を成形金型との接触面とすると、第1面は成形金型と接触せずに成形できるため、傷、へこみなどの凹凸状欠点を減らせる。したがって、第1面を、組立体(アセンブリ)の外側の面、すなわち通常の使用状態において使用者が触れる面とすることが、視認性向上の観点から好ましい。
なお、成形後のガラス成形体の形状に応じて、上述した成形法のうち2種以上の成形法を併用してもよい。
成形工程前に、ガラス基材を洗浄する工程を行ってもよい。これにより、ガラス基材に付着していた欠点などを除去でき、得られたガラス成形体の欠点を低減できる。成形工程後に、ガラス成形体を形成したガラス基材を洗浄してもよい。成形工程において使用した成形型などから発生した塵が、ガラス基材に付着してガラス基材を傷つけることがあるが、洗浄により付着した塵を除去でき、傷の発生を抑制できる。例えば、洗浄工程として水洗の他、酸処理、アルカリ処理、アルカリブラシ洗浄を実施してもよい。
<仕上加工工程>
仕上加工工程とは、ガラス基材又はガラス成形体を次工程に必要なサイズに調整することや、複数のガラス成形体が形成されたガラス基材からガラス成形体を切り出すことや、ガラス成形体を最終製品の規格寸法に調整する工程などをいい、主に切断加工及び研削面取加工を意味する。
切断加工では、例えばガラス基材を成形して得られたガラス成形体で余分となった耳を切断し、外観及び寸法を調整する。また、ガラス基材は、所望の形状に成形する際に、一般には高温下でプッシャーや金型などが当接する。そのため、ガラス成形体の表面に欠陥などが生じる。そこで、大きめのガラス基材で成形を行い、プッシャーなどを当接した部位を切断により除くことで、欠陥の少ないガラス成形体が得られる。
仕上加工工程とは、ガラス基材又はガラス成形体を次工程に必要なサイズに調整することや、複数のガラス成形体が形成されたガラス基材からガラス成形体を切り出すことや、ガラス成形体を最終製品の規格寸法に調整する工程などをいい、主に切断加工及び研削面取加工を意味する。
切断加工では、例えばガラス基材を成形して得られたガラス成形体で余分となった耳を切断し、外観及び寸法を調整する。また、ガラス基材は、所望の形状に成形する際に、一般には高温下でプッシャーや金型などが当接する。そのため、ガラス成形体の表面に欠陥などが生じる。そこで、大きめのガラス基材で成形を行い、プッシャーなどを当接した部位を切断により除くことで、欠陥の少ないガラス成形体が得られる。
研削面取加工では、ガラス基材などの端面を最初は目の粗い研削砥石で加工した後、徐々に目の細かい研削砥石で加工する。目の粗い研削砥石の材質としては、アルミナ、cBN(立方晶窒化ホウ素)、ダイヤモンド等を使用でき、研削性、硬度の点では、材質がダイヤモンドであることが好ましい。目の粗い研削砥石の粗さとしては、#80~#500が好ましく、#200~#400がより好ましい。目の細かい研削砥石の材質としては、アルミナ、cBN、ダイヤモンド等を使用でき、研削性、硬度の点で材質がダイヤモンドであることが好ましい。目の細かい研削砥石の粗さとしては、#300~#3000が好ましく、#400~#1200がより好ましい。
なお、ガラス基材を面取り加工する際は、加工部にクーラント(水溶性研削液)を供給しながら加工する。クーラントには市販品を適宜選択して使用できる。
また、仕上加工工程は、切断加工や研削面取加工に限らず、いずれかの面に研磨工程を実施してもよく、端面をエッチングしてもよい。ガラス基材に孔あけ工程を実施してもよい。
仕上加工工程後に、ガラス基材又はガラス成形体を洗浄する工程を行ってもよい。これにより、ガラスに付着していた研磨剤などを除去でき、ガラス表面に洗浄跡などが残るのを抑制できる。例えば、洗浄工程として水洗の他、酸処理、アルカリ処理、アルカリブラシ洗浄、研磨剤を含む洗浄液を用いた洗浄を実施してもよい。
仕上加工工程後は、ガラス基材またはガラス成形体を液中で保管することが好ましく、液が水であることが好ましい。これによりガラスに研磨剤などが付着せず、ガラス表面に洗浄跡などが残るのを抑制できる。
仕上加工工程後は、ガラス基材またはガラス成形体を液中で保管することが好ましく、液が水であることが好ましい。これによりガラスに研磨剤などが付着せず、ガラス表面に洗浄跡などが残るのを抑制できる。
<印刷工程>
印刷層は、用途に応じて種々の印刷方法、インキ(印刷材料)により形成されて良い。印刷方法としては、例えば、スプレー印刷、インクジェット印刷やスクリーン印刷が利用される。これらの方法により、面積の広いガラス基材でも良好に印刷できる。特に、スプレー印刷やインクジェット印刷では、屈曲部を有するガラス基材に印刷しやすく、印刷面の表面粗さを調整しやすい。一方、スクリーン印刷では、広いガラス基材に平均厚さが均一になるように所望の印刷パターンを形成しやすい。また、インキは、複数使用してよいが、印刷層の密着性の観点から同一のインキであることが好ましい。
印刷層は、用途に応じて種々の印刷方法、インキ(印刷材料)により形成されて良い。印刷方法としては、例えば、スプレー印刷、インクジェット印刷やスクリーン印刷が利用される。これらの方法により、面積の広いガラス基材でも良好に印刷できる。特に、スプレー印刷やインクジェット印刷では、屈曲部を有するガラス基材に印刷しやすく、印刷面の表面粗さを調整しやすい。一方、スクリーン印刷では、広いガラス基材に平均厚さが均一になるように所望の印刷パターンを形成しやすい。また、インキは、複数使用してよいが、印刷層の密着性の観点から同一のインキであることが好ましい。
本実施形態における印刷層を形成するインキは、無機系でも有機系であってもよい。無機系のインキとしては、例えば、SiO2、ZnO、B2O3、Bi2O3、Li2O、Na2O、及びK2Oから選択される1種以上、CuO、Al2O3、ZrO2、SnO2、及びCeO2から選択される1種以上、Fe2O3、及びTiO2からなる組成物、のいずれであってもよい。
有機系のインキとしては、樹脂を溶剤に溶解した種々の印刷材料を使用できる。例えば、樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、オレフィン、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、天然ゴム、スチレン-ブタジエン共重合体、アクリルニトリル-ブタジエン共重合体、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリウレタンポリエール等の樹脂からなる群から少なくとも1種を選択して使用してよい。また、溶媒としては、水、アルコール類、エステル類、ケトン類、芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤を用いてもよい。例えば、アルコール類としては、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール等を使用でき、エステル類としては酢酸エチル、ケトン類としてはメチルエチルケトンを使用できる。また、芳香族炭化水素系溶剤としては、トルエン、キシレン、エクソンモービル社製ソルベッソ100やソルベッソ150等を使用でき、脂肪族炭化水素系溶剤としてはヘキサン等を使用できる。なお、これらは例として挙げたものであり、その他、種々の印刷材料を使用できる。前記有機系の印刷材料は、透明板に塗布した後、溶媒を蒸発させて樹脂の層を形成することで印刷層が得られる。
印刷層に用いられるインキは、着色剤が含まれてもよい。着色剤としては、例えば、印刷層を黒色とする場合はカーボンブラックなどの黒色の着色剤を使用できる。その他、所望の色に応じて適切な色の着色剤を使用できる。
印刷工程後に、ガラス基材又はガラス成形体を洗浄する工程を行ってもよい。これにより、ガラスに付着していた印刷材料由来の有機物質などを除去でき、ガラス表面を清浄にできる。例えば、洗浄工程として水洗の他、酸処理、アルカリ処理、アルカリブラシ洗浄、有機溶剤を用いた洗浄を実施してもよい。有機溶剤を用いた洗浄では、有機溶剤に印刷層を形成したガラス基材又はガラス成形体を浸漬させて乾燥させてもよく、いわゆる蒸気洗浄してもよい。
<機能層形成工程>
機能層として反射防止層と撥水撥油層について説明する。
(反射防止層)
反射防止層とは反射率低減の効果をもたらし、光の映り込みによる眩しさを低減するほか、画像表示装置に使用した場合には、画像表示装置からの光の透過率を向上でき、画像表示装置の視認性を向上できる層のことである。
反射防止層の構成としては光の反射を抑制できる構成であれば特に限定されず、例えば、波長550nmでの屈折率が1.9以上の高屈折率層と、波長550nmでの屈折率が1.6以下の低屈折率層とを積層した構成にできる。
機能層として反射防止層と撥水撥油層について説明する。
(反射防止層)
反射防止層とは反射率低減の効果をもたらし、光の映り込みによる眩しさを低減するほか、画像表示装置に使用した場合には、画像表示装置からの光の透過率を向上でき、画像表示装置の視認性を向上できる層のことである。
反射防止層の構成としては光の反射を抑制できる構成であれば特に限定されず、例えば、波長550nmでの屈折率が1.9以上の高屈折率層と、波長550nmでの屈折率が1.6以下の低屈折率層とを積層した構成にできる。
反射防止層における高屈折率層と低屈折率層とは、それぞれ1層ずつ含む形態であってもよいが、それぞれ2層以上含む構成であってもよい。反射防止層が、高屈折率層と低屈折率層とをそれぞれ2層以上含む場合には、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した形態であることが好ましい。
反射防止性を高めるためには、反射防止層は複数の層が積層された積層体が好ましい。例えば、反射防止層の積層体は、全体で2層以上8層以下の積層が好ましく、2層以上6層以下の積層がより好ましく、2層以上4層以下の積層が更に好ましい。ここでの積層体は、上記のように高屈折率層と低屈折率層とを積層した積層体であることが好ましく、高屈折率層、低屈折率層各々の層数の合計が上記範囲であることが好ましい。
高屈折率層、低屈折率層の材料は特に限定されず、要求される反射防止性の程度や生産性等を考慮して適宜選択できる。高屈折率層を構成する材料としては、例えば酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、窒化ケイ素(Si3N4)から選択された1種以上を好ましく使用できる。低屈折率層を構成する材料としては、酸化ケイ素(SiO2)、SiとSnとの混合酸化物を含む材料、SiとZrとの混合酸化物を含む材料、SiとAlとの混合酸化物を含む材料から選択された1種以上を好ましく使用できる。
各層の材料は、生産性や、屈折率の観点から、高屈折率層が酸化ニオブ、酸化タンタル、窒化ケイ素から選択される1種からなり、低屈折率層が酸化ケイ素からなる層である構成が好ましい。
反射防止層を形成する方法としては、防眩層上又はその他機能膜上に形成された密着層の表面に、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、スリットコート法、スプレーコート法等により塗布した後必要に応じて加熱処理する方法、又は密着層の表面に化学的気相蒸着法(CVD法)、スパッタリング法やPLD法のような物理的気相蒸着法(PLD法)等が挙げられる。
(撥水撥油層)
撥水撥油層とは表面への有機物、無機物の付着を抑制する膜、または、表面に有機物、無機物が付着した場合においても、ふき取り等のクリーニングにより付着物が容易に除去できる効果をもたらす層のことである。
撥水撥油層としては、例えば、撥水性や撥油性を有することで、防汚性を付与できるものであれば特に限定されないが、含フッ素有機ケイ素化合物を加水分解縮合反応させることで硬化させて得られる、含フッ素有機ケイ素化合物被膜からなることが好ましい。
撥水撥油層とは表面への有機物、無機物の付着を抑制する膜、または、表面に有機物、無機物が付着した場合においても、ふき取り等のクリーニングにより付着物が容易に除去できる効果をもたらす層のことである。
撥水撥油層としては、例えば、撥水性や撥油性を有することで、防汚性を付与できるものであれば特に限定されないが、含フッ素有機ケイ素化合物を加水分解縮合反応させることで硬化させて得られる、含フッ素有機ケイ素化合物被膜からなることが好ましい。
撥水撥油層の厚さは、特に限定されないが、防汚膜が含フッ素有機ケイ素化合物被膜からなる場合、膜厚で2~20nmが好ましく、2~15nmがより好ましく、2~10nmが更に好ましい。膜厚が2nm以上であれば、撥水撥油層によって均一に覆われた状態となり、耐擦り性の観点で実用に耐えるものとなる。また、膜厚が20nm以下であれば、成形後のガラス構造体の光学的特性が良好である。
含フッ素有機ケイ素化合物被膜を形成する方法としては、パーフルオロアルキル基;パーフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖を含むフルオロアルキル基等のフルオロアルキル基を有するシランカップリング剤の組成物を、ガラス基材上又はその他機能膜上に形成された密着層の表面に、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、スリットコート法、スプレーコート法等により塗布した後、必要に応じて加熱処理する方法、又は含フッ素有機ケイ素化合物を密着層の表面に気相蒸着させた後、必要に応じて加熱処理する真空蒸着法等が挙げられる。
本実施形態の含フッ素有機ケイ素化合物被膜の形成に用いる含フッ素加水分解性ケイ素化合物は、得られる含フッ素有機ケイ素化合物被膜が、撥水性、撥油性等の防汚性を有するものであれば特に限定されない。
具体的には、パーフルオロポリエーテル基、パーフルオロアルキレン基及びパーフルオロアルキル基からなる群から選ばれる1つ以上の基を有する含フッ素加水分解性ケイ素化合物が挙げられる。これらの基は、加水分解性シリル基のケイ素原子に連結基を介して又は直接結合する含フッ素有機基として存在する。市販されているパーフルオロポリエーテル基、パーフルオロアルキレン基及びパーフルオロアルキル基からなる群から選ばれる1つ以上の基を有するフッ素含有有機ケイ素化合物(含フッ素加水分解性ケイ素化合物)として、Afluid(登録商標)S-550(商品名、旭硝子社製)などが好ましく使用できる。
なお、市販品の含フッ素加水分解性ケイ素化合物について、これが溶剤とともに供給される場合には、真空蒸着などの気相蒸着では、溶剤を除去して使用される。
機能層として他に、防曇層などを形成してもよい。
次に、本発明のガラス製造方法における各製造工程について説明する。
<第1の製造工程>
図3は第1の製造工程の基本構成を示すフローチャートである。
第1の製造工程は、平板状のガラス構造体を製造する工程であり、図1に示す基本的工程から成形工程を除いた各工程中に、防眩層形成工程S13が加えられている。すなわち、本工程においては、強化処理工程S12の後に防眩層形成工程S13を実施する。つまり、防眩層形成工程S13では、ガラス素板(大板)を切断して小片にし強化処理した後のガラス基材に対して、防眩層を形成する。
<第1の製造工程>
図3は第1の製造工程の基本構成を示すフローチャートである。
第1の製造工程は、平板状のガラス構造体を製造する工程であり、図1に示す基本的工程から成形工程を除いた各工程中に、防眩層形成工程S13が加えられている。すなわち、本工程においては、強化処理工程S12の後に防眩層形成工程S13を実施する。つまり、防眩層形成工程S13では、ガラス素板(大板)を切断して小片にし強化処理した後のガラス基材に対して、防眩層を形成する。
この場合、強化処理工程後に防眩層を形成するため、防眩層は、強化処理工程による影響を受けることなく、防眩層形成の歩留まりが向上する。また、強化処理工程S12を行う際のガラス基材の表面は、防眩層形成前のガラス表面が露出した状態となる。よって、ガラス基材を高温加熱して冷却する物理強化処理を行う場合に、ガラス基材の冷却効果はガラス表裏面で同等となる。また、ガラス表面へのイオン交換を行う化学強化処理を行う場合に、ガラス表面が防眩層で覆われることがなく、ガラス表裏面で均等なイオン交換が行われる。そのため、いずれの強化処理であってもガラス基材に反りが生じることがなく、形状精度を低下させることがない。
防眩層を成膜により形成する場合には、防眩層に加える添加物を調整することで、屈折率制御が容易となる。また、ヘイズ値、ギラツキ等を所望の特性に制御しやすくなる。この防眩層は、特に静電塗装法により形成することが好ましい。防眩層を静電塗装法により形成する場合には、ガラス面内における防眩層の均一性が高められ、大面積であっても均質に成膜できる。また、防眩層を外観の均一性に優れたものにできる。
防眩層形成工程S13において、強化処理工程S12後のガラス基材又はガラス成形体に光学膜が形成され、加熱することで光学膜を硬化させ、防眩層を得る。加熱温度は200~450℃が好ましく、200~400℃がより好ましく、250~400℃がさらに好ましい。この温度であれば、強化処理の効果を緩和することなく、ガラスの強度を維持できる。
<第2の製造工程>
図4は第2の製造工程の基本構成を示すフローチャートである。
第2の製造工程は、曲面形状を有するガラス構造体を製造する工程であり、図1に示す基本的工程中に防眩層形成工程S13が加えられている。すなわち、本工程においては、強化処理工程S12の後に防眩層形成工程S13を実施する。つまり、防眩層形成工程S13では、ガラス素板(大板)を切断して小片にし強化処理した後のガラス基材に対して、防眩層を形成する。
図4は第2の製造工程の基本構成を示すフローチャートである。
第2の製造工程は、曲面形状を有するガラス構造体を製造する工程であり、図1に示す基本的工程中に防眩層形成工程S13が加えられている。すなわち、本工程においては、強化処理工程S12の後に防眩層形成工程S13を実施する。つまり、防眩層形成工程S13では、ガラス素板(大板)を切断して小片にし強化処理した後のガラス基材に対して、防眩層を形成する。
この場合も第1の製造工程と同様に、曲面形状を有するガラス基材に、それぞれ歩留まり良く防眩層を形成できる。また、防眩層を上述したスプレー法、特に静電塗装法により形成すれば、曲面形状の凹凸によらずに、容易に面内で均一な防眩層を形成できる。したがって、ガラス基材が複雑な曲面形状を有していても、簡単に均質な防眩層を形成できる。
図5Aは第2の製造工程の成形工程S21の後に仕上加工工程S22を加えた第1変形例を示すフローチャートである。
成形工程S21において、金型上にガラス基材を載置して、プッシャーで強制的に曲げ加工を行うと、ガラス成形体の表面にプッシャーが当接した痕が残る。その場合でも、仕上加工工程S22を成形工程S21の後に実施することにより、成形工程S21で発生した痕を仕上加工工程S22で除去可能となる。また、成形工程S21によりガラス成形体の端面が変形しても、その変形による最終形状に影響が及ぶことがない。これにより、ガラス成形体の表面性状を美観に優れた状態に維持できる。なお、説明は省略するが、仕上加工工程S22は、図4に示す第2の製造工程に限らず、図3に示す第1の製造工程に追加することも可能であり、寸法調整工程S11の後に実施するとよい。
成形工程S21において、金型上にガラス基材を載置して、プッシャーで強制的に曲げ加工を行うと、ガラス成形体の表面にプッシャーが当接した痕が残る。その場合でも、仕上加工工程S22を成形工程S21の後に実施することにより、成形工程S21で発生した痕を仕上加工工程S22で除去可能となる。また、成形工程S21によりガラス成形体の端面が変形しても、その変形による最終形状に影響が及ぶことがない。これにより、ガラス成形体の表面性状を美観に優れた状態に維持できる。なお、説明は省略するが、仕上加工工程S22は、図4に示す第2の製造工程に限らず、図3に示す第1の製造工程に追加することも可能であり、寸法調整工程S11の後に実施するとよい。
図5Bは第2の製造工程の成形工程S21の前に仕上加工工程S22を加えた第2変形例を示すフローチャートである。
この場合、平板状のガラス基材に対して仕上加工を施すため、加工工程が煩雑にならず、タクトタイムの短縮も図れる。
この場合、平板状のガラス基材に対して仕上加工を施すため、加工工程が煩雑にならず、タクトタイムの短縮も図れる。
図6は第1の製造工程の防眩層形成工程S13の後に機能層形成工程を加えた第3変形例を示すフローチャートである。
本変形例の機能層形成工程は、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15とをこの順で実施する。なお、機能層形成工程は、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15のうち、少なくともいずれかの工程のみ実施して、反射防止層、撥水撥油層のいずれかを形成する工程としてもよい。
本変形例の機能層形成工程は、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15とをこの順で実施する。なお、機能層形成工程は、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15のうち、少なくともいずれかの工程のみ実施して、反射防止層、撥水撥油層のいずれかを形成する工程としてもよい。
反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15は、防眩層形成工程S13と同様に、強化処理工程S12の後に実施することが更に好ましい。機能層形成工程は、強化処理後に実施することで、強化処理工程S12におけるガラス強化効果が反射防止層、撥水撥油層により妨げられない。例えば、強化処理が化学強化処理である場合、ガラス表面におけるNaイオンやKイオン等のアルカリイオンへの交換が、上記各層の存在によって妨げられる。その結果、ガラス基材の主面と副面のいずれか一方のみに上記の反射防止層や撥水撥油層を形成した場合、層が形成されていない面の圧縮応力と、層が形成された面の圧縮応力とに偏差が生じ、ガラス基材に反りが発生する。また、各層が有機物からなる場合には、強化処理工程S12でガラス基材がガラス転移点(典型的には400℃程度)に加熱されると、有機物が分解されてしまう。このことは、物理強化処理の場合も同様であり、有機物が分解される。しかし、本変形例の工程によれば、反射防止層、撥水撥油層、防眩層の劣化を招くことなく、良好な性状に各層を形成できる。
図7は第2の製造工程に反射防止層、撥水撥油層の少なくともいずれかを形成する機能層形成工程を加えた第4変形例を示すフローチャートである。
本変形例の製造工程は、強化処理工程S12の後に、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15とをこの順で実施するが、いずれか一方の工程のみ実施してもよい。この場合も第3変形例と同様の作用効果が得られる。
本変形例の製造工程は、強化処理工程S12の後に、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15とをこの順で実施するが、いずれか一方の工程のみ実施してもよい。この場合も第3変形例と同様の作用効果が得られる。
図8Aは第4変形例の成形工程S21の後に仕上加工工程S22を加えた第5変形例を示すフローチャート、図8Bは第4変形例の成形工程S21の前に仕上加工工程S22を加えた第6変形例を示すフローチャートである。第5,第6変形例も、前述の第1変形例,第2変形例と同様の作用効果が得られる。特に第5変形例では、一枚のガラス基材に複数のガラス成形体を形成すると、一度の仕上げ加工で複数のガラス成形体が得られる。そのため本変形例は、外観の揃ったガラス成形体が複数得られ、量産性に適している。また複数のガラス成形体とした後に、強化処理工程S12を実施するため、ガラス成形体の端面まで強化され、高い強度および耐久性を有する成形体が得られる。
以上の各製造工程、各変形例においては、印刷層を形成する印刷工程を更に加えることが可能である。
一例として示す図9は、第3変形例の寸法調整工程S11の後に印刷工程S31を加えた第6変形例を示すフローチャートである。
印刷工程は、寸法調整工程S11の後のいずれかのタイミングで実施することが好ましい。寸法調整工程S11の前に印刷工程S31を実施すると、ガラス素板を切断する際に、形成された印刷層に割れや剥離が生じ、印刷層の欠落部が生じることがある。そこで、寸法調整工程S11の後の任意のタイミングで印刷工程S31を実施することで、印刷層に欠落部を生じさせることなく、印刷層を所望の形状(パターン)に維持できる。
一例として示す図9は、第3変形例の寸法調整工程S11の後に印刷工程S31を加えた第6変形例を示すフローチャートである。
印刷工程は、寸法調整工程S11の後のいずれかのタイミングで実施することが好ましい。寸法調整工程S11の前に印刷工程S31を実施すると、ガラス素板を切断する際に、形成された印刷層に割れや剥離が生じ、印刷層の欠落部が生じることがある。そこで、寸法調整工程S11の後の任意のタイミングで印刷工程S31を実施することで、印刷層に欠落部を生じさせることなく、印刷層を所望の形状(パターン)に維持できる。
また、印刷工程は、強化処理工程S12の後に実施することが更に好ましい。この場合、強化処理工程S12において、印刷層によってガラス基材の強化が妨げられることがない。例えば、強化処理が化学強化処理である場合、ガラス表面におけるアルカリイオンへの交換が、印刷層の存在によって妨げられる。その結果、ガラス基材の主面と副面のいずれか一方のみに印刷層を形成した場合、印刷層が形成されていない面の圧縮応力と、印刷層が形成された面の圧縮応力とに偏差が生じ、ガラス基材に反りが発生する。また、印刷層が有機物からなる場合には、強化処理工程S12でガラス基材がガラス転移点(典型的には400℃程度)に加熱されると、有機物が分解されてしまう。このことは、物理強化処理の場合も同様であり、有機物が分解される。
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) ガラス素板を切断したガラス基材を得る寸法調整工程と、得られた前記ガラス基材を強化する強化処理工程と、強化された前記ガラス基材に防眩層を形成する防眩層形成工程と、を有することを特徴とするガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、防眩層の形成前に強化処理工程を実施することで、防眩層をガラス基材の強化処理による影響を受けることなく形成できる。よって、防眩層形成の歩留まりが向上する。また、ガラス基板は、防眩層の影響を受けることなく強化処理されるため、設計通りの強度にできると共に形状が変化する影響を防止できる。
(1) ガラス素板を切断したガラス基材を得る寸法調整工程と、得られた前記ガラス基材を強化する強化処理工程と、強化された前記ガラス基材に防眩層を形成する防眩層形成工程と、を有することを特徴とするガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、防眩層の形成前に強化処理工程を実施することで、防眩層をガラス基材の強化処理による影響を受けることなく形成できる。よって、防眩層形成の歩留まりが向上する。また、ガラス基板は、防眩層の影響を受けることなく強化処理されるため、設計通りの強度にできると共に形状が変化する影響を防止できる。
(2) 前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を変形させる成形工程を有する(1)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、強化処理されたガラス基材が成形工程の加熱によって鈍ることがない。
このガラス製造方法によれば、強化処理されたガラス基材が成形工程の加熱によって鈍ることがない。
(3) 前記寸法調整工程後の前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を最終製品の形状に加工する仕上加工工程を有する(1)又は(2)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、ガラス基材の強化処理された層が仕上加工によって除去されることがない。そのため端面強度が高く、耐久性のあるガラス基材が得られる。
このガラス製造方法によれば、ガラス基材の強化処理された層が仕上加工によって除去されることがない。そのため端面強度が高く、耐久性のあるガラス基材が得られる。
(4) 前記寸法調整工程後の前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を変形させる成形工程を有し、
前記仕上加工工程は、前記成形工程後に実施する(3)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、ガラス基材の表面性状を美観に優れた状態に維持できる。
前記仕上加工工程は、前記成形工程後に実施する(3)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、ガラス基材の表面性状を美観に優れた状態に維持できる。
(5) 前記成形工程において、一枚の前記ガラス基材に複数のガラス成形体を形成する(4)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、タクトタイムの長い成形工程を一度実施して、多数の最終製品の形状を含むガラス成形体を得られるため、量産しやすく高効率化を図れる。
このガラス製造方法によれば、タクトタイムの長い成形工程を一度実施して、多数の最終製品の形状を含むガラス成形体を得られるため、量産しやすく高効率化を図れる。
(6) 前記仕上加工工程において、一枚の前記ガラス基材に形成された複数のガラス成形体を切り出す(5)に記載のガラス製造方法。
(7) 前記仕上加工工程において、切り出された前記ガラス成形体の面取を行う(6)に記載のガラス製造方法。
(6)および(7)のガラス製造方法によれば、端面の欠けなどを除去できた美観に優れたガラス基材を高効率に得られる。また、端面に生じる微細なクラックなども除去でき、次工程での割れや欠けを抑制できる。
(6)および(7)のガラス製造方法によれば、端面の欠けなどを除去できた美観に優れたガラス基材を高効率に得られる。また、端面に生じる微細なクラックなども除去でき、次工程での割れや欠けを抑制できる。
(8) 前記強化処理工程後に、反射防止層、撥水撥油層の少なくともいずれかを形成する機能層形成工程を有する(1)~(7)のいずれか一つに記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、強化処理が妨げられることや、ガラスに反りが生じることを防止できる。また、反射防止層や撥水撥油層の分解が防止できる。
このガラス製造方法によれば、強化処理が妨げられることや、ガラスに反りが生じることを防止できる。また、反射防止層や撥水撥油層の分解が防止できる。
(9) 前記寸法調整工程後に、印刷層を形成する印刷工程を有する(1)~(8)のいずれか一つに記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、印刷層に欠落部を生じさせることなく、印刷層を所望の形状(パターン)に維持できる。
このガラス製造方法によれば、印刷層に欠落部を生じさせることなく、印刷層を所望の形状(パターン)に維持できる。
(10) 前記印刷工程は、前記強化処理工程後に実施する(9)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、強化処理が妨げられることや、ガラスに反りが生じることを防止できる。また、印刷層が分解されることを防止できる。
このガラス製造方法によれば、強化処理が妨げられることや、ガラスに反りが生じることを防止できる。また、印刷層が分解されることを防止できる。
(11) 前記防眩層は、成膜により形成される(1)~(10)のいずれか一つに記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、添加物の調整により屈折率制御が容易となる。また、ヘイズ値、ギラツキ等を所望の特性に制御しやすくなる。
このガラス製造方法によれば、添加物の調整により屈折率制御が容易となる。また、ヘイズ値、ギラツキ等を所望の特性に制御しやすくなる。
(12) 前記成膜は、スプレー法により形成される(11)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、高面積のガラス素板に均一な防眩層を形成でき、外観の揃ったガラス基材やガラス成形体を効率的に得られる。
このガラス製造方法によれば、高面積のガラス素板に均一な防眩層を形成でき、外観の揃ったガラス基材やガラス成形体を効率的に得られる。
本出願は2015年12月2日出願の日本国特許出願(特願2015-235662)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
11 ガラス基材
13 防眩層
15 反射防止層
17 撥水撥油層
19 印刷層
13 防眩層
15 反射防止層
17 撥水撥油層
19 印刷層
Claims (12)
- ガラス素板を切断したガラス基材を得る寸法調整工程と、得られた前記ガラス基材を強化する強化処理工程と、強化された前記ガラス基材に防眩層を形成する防眩層形成工程と、を有することを特徴とするガラス製造方法。
- 前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を変形させる成形工程を有する請求項1に記載のガラス製造方法。
- 前記寸法調整工程後の前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を最終製品の形状に加工する仕上加工工程を有する請求項1又は請求項2に記載のガラス製造方法。
- 前記寸法調整工程後の前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を変形させる成形工程を有し、
前記仕上加工工程は、前記成形工程後に実施する請求項3に記載のガラス製造方法。 - 前記成形工程において、一枚の前記ガラス基材に複数のガラス成形体を形成する請求項4に記載のガラス製造方法。
- 前記仕上加工工程において、一枚の前記ガラス基材に形成された複数のガラス成形体を切り出す請求項5に記載のガラス製造方法。
- 前記仕上加工工程において、切り出された前記ガラス成形体の面取を行う請求項6に記載のガラス製造方法。
- 前記強化処理工程後に、反射防止層、撥水撥油層の少なくともいずれかを形成する機能層形成工程を有する請求項1~請求項7のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
- 前記寸法調整工程後に、印刷層を形成する印刷工程を有する請求項1~請求項8のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
- 前記印刷工程は、前記強化処理工程後に実施する請求項9に記載のガラス製造方法。
- 前記防眩層は、成膜により形成される請求項1~請求項10のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
- 前記成膜は、スプレー法により形成される請求項11に記載のガラス製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2016
- 2016-11-29 WO PCT/JP2016/085439 patent/WO2017094732A1/ja active Application Filing
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