WO2018074198A1 - 化学強化ガラス板 - Google Patents

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WO2018074198A1
WO2018074198A1 PCT/JP2017/035629 JP2017035629W WO2018074198A1 WO 2018074198 A1 WO2018074198 A1 WO 2018074198A1 JP 2017035629 W JP2017035629 W JP 2017035629W WO 2018074198 A1 WO2018074198 A1 WO 2018074198A1
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WO
WIPO (PCT)
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main surface
glass plate
chemically strengthened
strengthened glass
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/035629
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
聡史 上沢
石田　光
幹通 川上
準一郎 加瀬
Original Assignee
旭硝子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旭硝子株式会社 filed Critical 旭硝子株式会社
Priority to JP2018546225A priority Critical patent/JP6915625B2/ja
Publication of WO2018074198A1 publication Critical patent/WO2018074198A1/ja

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface

Definitions

  • the present invention relates to a chemically strengthened glass plate.
  • a tempered glass plate in which a compressive stress is formed on the main surface of the glass plate and a tensile stress is formed inside is known.
  • the glass plate is heated and then rapidly cooled to form a temperature difference between the main surface and the inside, and a physically tempered glass obtained by immersing the glass plate in molten salt to reduce the ionic radius on the main surface side
  • a physically tempered glass obtained by immersing the glass plate in molten salt to reduce the ionic radius on the main surface side
  • Patent Document 1 proposes a chemically strengthened glass plate used as an architectural window, an outer wall, a solar cell cover glass, and a vehicle window.
  • the object of the present invention is to provide a large-area chemically strengthened glass plate that is difficult to break when an external force is applied to the surface even if the surface is scratched.
  • the chemically strengthened glass sheet of one embodiment of the present invention has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the first main surface and the second main surface are A chemically strengthened glass plate in which surface compressive stress is formed and tensile stress is formed inside,
  • the first main surface and the second main surface are both rectangular.
  • the areas of the first main surface and the second main surface are both 0.5 m 2 or more,
  • CS (1) is the surface compressive stress value (unit: N / mm 2 ) at the center of the first main surface or the second main surface
  • DOL (1) is the first main surface or
  • a is the length of the short side (unit: mm) of the chemically strengthened glass plate
  • t is the chemical strengthening
  • ⁇ is represented by Formula (2) when b / a is 5 or less, and b / a is more than 5 when the length of the long side of the chemically strengthened glass plate is b (unit: mm).
  • the chemically strengthened glass plate of another aspect of the present invention has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the first main surface and the second main surface.
  • the first main surface and the second main surface are both rectangular.
  • the areas of the first main surface and the second main surface are both 0.5 m 2 or more,
  • CS (3) is the surface compressive stress value (unit: N / mm 2 ) at the center of the first main surface or the second main surface
  • DOL (3) is the first main surface or The thickness (unit: ⁇ m) in the thickness direction of the compressive stress layer at the center of the second main surface
  • c is the length of the unsupported side of the chemically strengthened glass plate (unit: mm)
  • t is The thickness of the chemically strengthened glass plate (unit: mm)
  • ⁇ is expressed by the formula (4) when d / c is 3 or less, where d (unit: mm) is the length of the simply supported side of the chemically strengthened glass plate, and d / c is 3 In the case of super, it is 0.791.
  • ⁇ 0.0028 ⁇ (d / c) 3 ⁇ 0.0224 ⁇ (d /
  • the chemically strengthened glass plate of another aspect of the present invention has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and the first main surface and the second main surface.
  • the first main surface and the second main surface are both rectangular.
  • the areas of the first main surface and the second main surface are both 0.5 m 2 or more, When at least one main surface of the first main surface and the second main surface is point-supported at four points and an equally distributed load q (N / m 2 ) is applied, Equation (5) is obtained.
  • the four points are each one in a region within 200 mm in the long side direction and within 200 mm in the short side direction from each of the four vertices of the first main surface or the second main surface, The four points form a rectangle by connecting the points with a straight line,
  • the equally distributed load q is 1000 N / m 2 or more. 0.30 ⁇ CS (5) + 11.3 ⁇ DOL (5) ⁇ 241 ⁇ ⁇ ⁇ q ⁇ e 2 ⁇ 10 ⁇ 6 / t 2 Formula (5)
  • CS (5) is the surface compressive stress value CS (unit: N / mm 2 ) at the center of the first main surface or the second main surface
  • DOL (5) is the first main surface.
  • the thickness (unit: ⁇ m) of the compressive stress layer at the center of the second main surface in the thickness direction (unit: ⁇ m) is the length of the short side of the rectangle formed by the four points (unit: mm)
  • t is the plate thickness (unit: mm) of the chemically strengthened glass plate
  • ⁇ is a value shown in Expression (6), where f (unit: mm) is the length of the long side of the rectangle formed by the four points.
  • ⁇ 0.7464 ⁇ (f / e) 2 + 0.0198 ⁇ (f / e) +0.1634 Equation (6)
  • the chemically strengthened glass plate of the present invention has a large area even if the surface is scratched, and is difficult to break when an external force is applied to the surface.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a chemically strengthened glass sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of a chemically strengthened glass sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a plan view of a chemically strengthened glass plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows the relationship between the length a of the short side and the equally distributed load q that satisfies the equation (1) when the equally distributed load q is 1000 N / m 2 or more.
  • t 10 mm
  • b / a 1.
  • FIG. 5 shows the relationship between the unsupported side length c and the uniform load q, where the uniform load q is 1000 N / m 2 or more and satisfies Equation (3).
  • FIG. 6 shows the relationship between the length e of the short side of the rectangle and the uniform load q, where the uniform load q is 1000 N / m 2 or more and satisfies the formula (5).
  • FIG. 1 is a perspective view of a chemically strengthened glass sheet according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the chemically strengthened glass sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the chemically strengthened glass plate 10 has a first main surface 11a and a second main surface 11b facing the first main surface 11a, and the first main surface 11a and the second main surface 11b.
  • a chemically tempered glass plate in which a surface compressive stress is formed on the main surface 11b and a tensile stress is formed inside, and both the first main surface 11a and the second main surface 11b are rectangular, When the areas of the main surface 11a and the second main surface 11b are both 0.5 m 2 or more, the four sides of the chemically strengthened glass plate 10 are simply supported, and an equally distributed load q (N / m 2 ) is applied.
  • the formula (1) is satisfied, and the equally distributed load q is 1000 N / m 2 or more. 0.30 ⁇ CS (1) + 11.3 ⁇ DOL (1) ⁇ 241 ⁇ ⁇ ⁇ q ⁇ a 2 ⁇ 10 ⁇ 6 / t 2 Formula (1)
  • CS (1) is the surface compressive stress value (unit: N / mm 2 ) at the center of the first main surface 11a and the second main surface 11b
  • DOL (1) is the first main surface 11a and The thickness (unit: ⁇ m) in the thickness direction of the compressive stress layer at the center of the second main surface 11b
  • a is the length of the short side (unit: mm) of the chemically strengthened glass plate 10
  • t is chemically strengthened glass.
  • the thickness of the plate 10 (unit: mm), ⁇ is represented by the formula (2) when b / a is 5 or less, and the length of the long side of the chemically strengthened glass plate 10 is b (unit: mm), and when b / a is more than 5 0.748.
  • ⁇ ⁇ 0.0009 ⁇ (b / a) 5 + 0.0098 ⁇ (b / a) 4 ⁇ 0.014 ⁇ (b / a) 3 ⁇ 0.1918 ⁇ (b / a) 2 + 0.8866 ⁇ ( b / a) -0.4187
  • the chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention is suitably used as, for example, an architectural window, an outer wall, a solar cell cover glass, or a vehicle window.
  • architectural windows include windows for houses and buildings.
  • both the first main surface 11a and the second main surface 11b are rectangular. If it is rectangular, it is easy to install, for example, as an architectural window, an outer wall, or a solar cell cover glass.
  • the rectangle is a substantially right-angled quadrilateral, and when measuring the distance from any one side to the opposite side, the error due to the measurement position is 0.3 for each of the long side and the short side. Including shapes with curvature and notches in the corners.
  • the areas of the first main surface 11a and the second main surface 11b are both 0.5 m 2 or more. If the area is 0.5 m 2 or more, it is suitably used for various applications such as architectural windows, outer walls, solar cell cover glass, vehicle windows and the like.
  • the area of the chemically strengthened glass plate 10 may be 0.7 m 2 or more, 1 m 2 or more, 2 m 2 or more, 3 m 2 or more, or 5 m 2 or more. It may be 7 m 2 or more.
  • the area of the first main surface 11a and the second main surface 11b is preferably 12 m 2 or less.
  • an area is 12 m ⁇ 2 > or less, handling of a chemically strengthened glass plate will become easy, for example, the damage by the contact with the peripheral member at the time of installation of a chemically strengthened glass plate can be suppressed.
  • the area may be 10 m 2 or less, 9 m 2 or less, or 8 m 2 or less.
  • the length b of the long sides of the first main surface 11a and the second main surface 11b may be 700 mm or more, and is 1000 mm or more. It may be 1300 mm or more, 1500 mm or more, 1800 mm or more, 2100 mm or more, or 2500 mm or more.
  • the long side length b of the first main surface 11a and the second main surface 11b may be 5000 mm or less.
  • the length b of the long side is the shortest distance b between two opposing short sides shown in FIG.
  • the length a of the short sides of the first main surface 11a and the second main surface 11b may be 500 mm or more, and is 700 mm or more. 800 mm or more, 1300 mm or more, 1500 mm or more, 1800 mm or more, or 2100 mm or more.
  • the length a of the short sides of the first main surface 11a and the second main surface 11b may be 3000 mm or less.
  • the length a of the short side is the shortest distance a between two opposing long sides shown in FIG.
  • the thickness of the chemically strengthened glass plate 10 may be 2 mm or more from the viewpoint of strength and handling properties.
  • the plate thickness may be 3 mm or more, 4 mm or more, 5 mm or more, or 6 mm or more.
  • the plate thickness is 20 mm or less, it is preferable because it is lightweight.
  • the plate thickness is more preferably 15 mm or less, and further preferably 13 mm or less.
  • surface compressive stress is formed on the main surfaces 11a and 11b.
  • the chemically strengthened glass plate according to an embodiment of the present invention can be used as a single plate glass for various uses such as architectural windows, outer walls, solar cell cover glasses, and vehicle windows. Moreover, in another embodiment, it can be used as a laminated glass which bonded together the 2 or more glass plate with the intermediate
  • the chemically strengthened glass plate 10 simply supports the four sides of the chemically strengthened glass plate 10 and applies the equally distributed load q (N / m 2 ) to the first main surface 11a. And at least one main surface among the 2nd main surface 11b satisfy
  • CS (1) is the surface compressive stress value (unit: N / mm 2 ) at the center of the first main surface 11a and the second main surface 11b
  • DOL (1) is the first main surface 11a and The thickness (unit: ⁇ m) in the thickness direction of the compressive stress layer at the center of the second main surface 11b
  • a is the length of the short side (unit: mm) of the chemically strengthened glass plate 10
  • t is chemically strengthened glass.
  • the thickness of the plate 10 (unit: mm), ⁇ is represented by the formula (2) when b / a is 5 or less, and the length of the long side of the chemically strengthened glass plate 10 is b (unit: mm), and when b / a is more than 5 0.748.
  • the central portion refers to a region within 50 mm from the center of gravity of the first main surface 11a or the second main surface 11b in the first main surface 11a or the second main surface 11b.
  • the left side of the formula (1) is an approximate expression of the chemical tempered glass fracture stress calculated from the result of the scratched surface strength test (concentric circle bending test) of the chemically tempered glass.
  • the specimen for the above-mentioned surface strength test is a flaw having a depth equivalent to the maximum value of the flaw depth generated on the main surface of a glass plate which has been chemically strengthened on float glass and has actually been used as an architectural window for more than 20 years. It is a chemically strengthened glass that has been injured by a load attached with.
  • the right side of the formula (1) simply supports the four sides of the chemically strengthened glass plate 10, and the maximum stress (N) generated in the chemically strengthened glass plate 10 when the equally distributed load q (N / m 2 ) is applied. / Mm 2 ).
  • support four sides means a state in which the chemically strengthened glass plate 10 having a support material on all four sides is supported in a freely rotating manner in the support material. For example, a state in which the chemically strengthened glass plate 10 is fitted in a window frame is assumed.
  • the chemically strengthened glass plate 10 satisfies the formula (1), even if the surface of the chemically strengthened glass plate 10 is scratched, the maximum stress generated in the chemically strengthened glass plate 10 when the equally distributed load q is applied is the fracture stress. Means not to exceed. That is, the chemically strengthened glass plate satisfying the formula (1) is not easily broken when an external force is applied to the surface even if the surface is scratched.
  • FIG. 4 shows the range of the short side length a and the uniform distribution load q, in which the uniform distribution load q is 1000 N / m 2 or more and satisfies the formula (1).
  • t 10 mm
  • b / a 1.
  • the chemically strengthened glass plate 10 that satisfies the range of FIG. 4 is not easily cracked even when an evenly distributed load q is applied to the surface as an external force.
  • the equally distributed load q is 1000 N / m 2 or more. Even if q is 1000 N / m 2 or more, the chemically strengthened glass plate 10 is hard to crack even if it receives a strong external force in order to satisfy the formula (1).
  • q satisfies the equation (1) even 1600 N / m 2 or more, more preferably q satisfies Equation (1) Even 2000N / m 2 or more, q is 2500N / m Even if it is 2 or more, it is more preferable to satisfy the formula (1), and even if q is 3000 N / m 2 or more, it is more preferable that the formula (1) is satisfied, and q is 3500 N / m 2 or more.
  • CS surface compressive stress value
  • DOL depth in the thickness direction of the compressive stress layer
  • CS is preferably 250 MPa or more on at least one main surface of the first main surface 11a and the second main surface 11b. If CS is 250 MPa or more, the mechanical strength of the chemically strengthened glass plate is high. CS is preferably 300 MPa or more, more preferably 350 MPa or more, and further preferably 380 MPa or more.
  • CS is preferably 500 MPa or less on at least one of the first main surface 11a and the second main surface 11b. If CS is 500 MPa or less, the stress distribution can be kept small. Furthermore, the internal tensile stress is unlikely to become extremely high. Further, the chemical strengthening treatment step may be short-time immersion in a high-temperature molten salt, and it is easy to obtain the chemically strengthened glass plate 10. Further, when the chemically strengthened glass plate 10 is cut, it is easy to form a cut line by a wheel cutter. CS is preferably 480 MPa or less, and more preferably 460 MPa or less.
  • the chemically strengthened glass plate 10 preferably has a DOL of 15 ⁇ m or more on at least one of the first main surface 11a and the second main surface 11b. If the DOL is 15 ⁇ m or more, sufficient strength can be obtained and it can withstand external force.
  • the DOL is more preferably 20 ⁇ m or more, further preferably 25 ⁇ m or more, particularly preferably 28 ⁇ m or more, and particularly preferably 30 ⁇ m or more.
  • the DOL is preferably 100 ⁇ m or less. If DOL is 100 micrometers or less, the immersion to molten salt may be a short time, and it is easy to obtain the chemically strengthened glass plate 10.
  • the DOL is more preferably 80 ⁇ m or less, further preferably 50 ⁇ m or less, and particularly preferably 40 ⁇ m or less.
  • chemically strengthened glass plate 10 When chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention is used for, for example, an architectural window, an outer wall, a solar cell cover glass, or a vehicle window, main surface satisfying formula (1) among main surfaces 11a and 11b. It is preferable to be placed outdoors because it can withstand external force even if it is damaged from the outdoor side.
  • both the first main surface 11a and the second main surface 11b satisfy the formula (1), both surfaces can withstand external force even if they are scratched. Therefore, it is preferable.
  • the chemically strengthened glass plate 10 preferably has a weight of 1000 kg or less.
  • a weight of 1000 kg or less is preferable because it is lightweight.
  • the weight is more preferably 500 kg or less. Further, the weight is preferably 2 kg or more from the viewpoint of strength and the like.
  • the weight is more preferably 5 kg or more, and further preferably 10 kg or more.
  • the chemically strengthened glass plate 10 forms a functional film such as a heat ray reflective film or an antifouling film on one or both of the first main surface 11a and the second main surface 11b. May be.
  • a compressive stress layer may be formed on the end surface 12 together with the main surfaces 11a and 11b.
  • the end face 12 may not have a compressive stress layer.
  • the glass transition point Tg of the chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention is preferably 530 ° C. or higher. Thereby, relaxation of the surface compressive stress during ion exchange can be suppressed. 540 ° C or higher is more preferable, and 550 ° C or higher is more preferable.
  • the temperature T2 at which the viscosity of the chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention is 10 2 dPa ⁇ s is preferably 1550 ° C. or less, and more preferably 1490 ° C. or less.
  • the temperature T4 at which the viscosity of the chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention is 10 4 dPa ⁇ s is preferably 1050 ° C. or lower.
  • the specific gravity of the chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention is preferably 2.45 to 2.55.
  • the Young's modulus of the chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention is preferably 65 GPa or more. Thereby, rigidity and breaking strength are sufficient.
  • the Young's modulus may be 70 GPa or more.
  • the Young's modulus is 90 GPa or less, the chemically strengthened glass plate can be prevented from becoming brittle, and chipping during cutting and dicing of the chemically strengthened glass plate can be suppressed.
  • the Young's modulus may be 85 GPa or less, or 80 GPa or less.
  • the chemically strengthened glass plate 10 is represented by 56 to 75% of SiO 2 , 0 to 20% of Al 2 O 3 and 8 to 20% of Na 2 O in terms of oxide-based molar percentage. It is preferable to contain 22%, 0 to 10% K 2 O, 0 to 14% MgO, 0 to 5% ZrO 2 and 2 to 12% CaO.
  • the percentage display indicates the molar percentage display content based on the oxide.
  • SiO 2 is a component that forms a network structure in the glass microstructure, and is a main component that constitutes glass.
  • the content of SiO 2 is preferably 56% or more, more preferably 63% or more, still more preferably 66% or more, and particularly preferably 68% or more. Further, the content of SiO 2 is preferably 75% or less, more preferably 73% or less, and further preferably 72% or less.
  • the content of SiO 2 is 56% or more, it is advantageous in terms of stability and weather resistance as glass.
  • the content of SiO 2 is 75% or less, it is advantageous in terms of meltability and moldability.
  • Al 2 O 3 is not essential, but has an effect of improving ion exchange performance in chemical strengthening, and may be contained because it has a particularly large effect of increasing CS. Moreover, the weather resistance of glass is improved. Furthermore, it has the effect
  • it contains Al 2 O 3 0.4% or more is preferable, 0.6% or more is more preferable, and 0.8% or more is more preferable. Further, when the content of Al 2 O 3 is 20% or less, the devitrification temperature does not increase greatly even when the viscosity of the glass is high, and this is advantageous in terms of melting and molding in the soda lime glass production line. .
  • the content of Al 2 O 3 is more preferably 10% or less, further preferably 5% or less, particularly preferably 3% or less, and most preferably 2% or less.
  • the total SiO 2 + Al 2 O 3 content of SiO 2 and Al 2 O 3 is preferably 80% or less. If it is 80% or less, the viscosity of the glass at a high temperature is lowered and melting becomes easy. 76% or less is more preferable, and 74% or less is more preferable. Further, SiO 2 + Al 2 O 3 is more than 68% is preferred. If it is 68% or more, the crack resistance when an indentation is made is improved, and more preferably 70% or more.
  • Na 2 O is a component that forms 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.
  • the Na 2 O content is preferably 8% or more, more preferably 10% or more, and even more preferably 12% or more. Further, the content of Na 2 O is preferably 22% or less, more preferably 16% or less, and still more preferably 14% or less. When the content of Na 2 O is 8% or more, a desired surface compressive stress layer is easily formed by ion exchange. On the other hand, when the content of Na 2 O is 22% or less, sufficient weather resistance can be obtained.
  • K 2 O may be contained because it has the effect of increasing the ion exchange rate and deepening the DOL. On the other hand, if the amount of K 2 O is excessive, sufficient CS cannot be obtained. When it contains K 2 O, it is preferably 10% or less, more preferably 2% or less, and even more preferably 1% or less. When the content of K 2 O is 10% or less, sufficient CS can be obtained.
  • MgO is not essential, but is a component that stabilizes the glass. When it contains MgO, 2% or more is preferable, 4% or more is more preferable, and 6% or more is further more preferable.
  • the MgO content is preferably 14% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 8% or less.
  • the content of MgO is 2% or more, the chemical resistance of the glass becomes good. The meltability at high temperature becomes good and devitrification hardly occurs.
  • the content of MgO is 14% or less, the difficulty of devitrification is maintained, and a sufficient ion exchange rate is obtained.
  • ZrO 2 has an effect of increasing CS 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, 5% or less is preferable, 3% or less is more preferable, and 1% or less is further more preferable.
  • CaO is a component that stabilizes glass. Since CaO tends to inhibit the exchange of alkali ions, it is preferable to reduce the content particularly when it is desired to increase the DOL. On the other hand, in order to improve chemical resistance, the content of CaO is preferably 2% or more, more preferably 5% or more, and further preferably 7% or more. The amount in the case of containing CaO is preferably 12% or less, more preferably 10% or less, and further preferably 9% or less. When the content of CaO is 12% or less, a sufficient ion exchange rate is maintained, and a desired DOL is obtained.
  • SrO is not essential, but may be contained for the purpose of lowering the high temperature viscosity of the glass and lowering the devitrification temperature. Since SrO has the effect of lowering the ion exchange efficiency, it is preferable not to contain it especially when it is desired to increase the DOL. When contained, the amount of SrO is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and even more preferably 1% or less.
  • BaO is not essential, but may be contained for the purpose of lowering the high temperature viscosity of the glass and lowering the devitrification temperature. BaO has an effect of increasing the specific gravity of the glass, and therefore it is preferably not contained when the weight is intended to be reduced.
  • the BaO content when contained is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and still more preferably 1% or less.
  • sulfate, chloride, fluoride and the like may be appropriately contained as a glass melting fining agent.
  • 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.
  • 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.
  • ZnO may be contained up to 2%, for example, 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.
  • B 2 O 3 is not substantially contained.
  • substantially does not contain means that it is not contained other than inevitable impurities mixed from raw materials or the like, that is, it is not intentionally contained.
  • Li 2 O is a component that lowers the strain point and facilitates stress relaxation, and as a result makes it impossible to obtain a stable surface compressive stress layer.
  • the content is preferably 1% or less, more preferably 0.05% or less, and particularly preferably 0.01% or less.
  • the chemically strengthened glass plate 10 simply supports two opposing sides of the chemically strengthened glass plate 10 and does not support the other two sides, and the equally distributed load q (N / mm 2 ).
  • the formula (3) is satisfied and the equally distributed load q is 1000 N / m 2 or more.
  • CS (3) is the surface compressive stress value (unit: N / mm 2 ) at the center of the first main surface 11a and the second main surface 11b
  • DOL (3) is the first main surface 11a and The thickness (unit: ⁇ m) of the compressive stress layer at the center of the second main surface 11b in the thickness direction (unit: ⁇ m)
  • c is the length of the unsupported side of the chemically strengthened glass plate 10 (unit: mm)
  • t is The thickness of the chemically strengthened glass plate 10 (unit: mm)
  • ⁇ is expressed by the formula (4) when d / c is 3 or less, where d (unit: mm) is the length of the simply supported side of the chemically strengthened glass plate 10, and d / c is 3 In the case of super, it is 0.791.
  • the central portion refers to a region within 50 mm from the center of gravity of the first main surface 11a or the second main surface 11b in the first main surface 11a or the second main surface 11b.
  • the left side of the formula (3) is an approximate expression of the chemically strengthened glass fracture stress calculated from the result of the scratched surface strength test (concentric circle bending test) of the chemically strengthened glass.
  • the specimen for the above-mentioned surface strength test is a flaw having a depth equivalent to the maximum value of the flaw depth generated on the main surface of a glass plate which has been chemically strengthened on float glass and has actually been used as an architectural window for more than 20 years. It is a chemically strengthened glass that has been injured by a load attached with.
  • the right side of the formula (3) simply supports two opposite sides of the chemically strengthened glass plate 10 and applies the equally distributed load q (N / m 2 ) without supporting the other two sides.
  • the maximum stress (N / mm 2 ) generated in the chemically strengthened glass plate 20 is represented.
  • support two sides means that there are support materials on the two sides, no support materials on the other two sides, and the chemically strengthened glass plate 10 is rotatably supported in the support material.
  • a sealing material such as silicone sealant is placed between the short sides of the tempered glass plate.
  • the chemically strengthened glass plate 10 satisfies the formula (3), even if the surface of the chemically strengthened glass plate 10 is scratched, the maximum generated stress generated in the chemically strengthened glass plate 10 when the equally distributed load q is applied is chemically This means that the fracture stress of the tempered glass plate 10 is not exceeded. That is, even if the chemically strengthened glass plate 10 satisfying the formula (3) is scratched on the surface, it is difficult to break when an external force is applied to the surface.
  • FIG. 5 shows the range of the length c of the unsupported side and the uniform load q that satisfy the equation (3) when the uniform load q is 1000 N / m 2 or more.
  • t 10 mm
  • d / c 2.
  • the chemically strengthened glass plate 10 that satisfies the range of FIG. 5 is not easily cracked even when an evenly distributed load q is applied to the surface as an external force.
  • FIG. 3 is a plan view of the chemically strengthened glass plate 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the chemically strengthened glass plate 10 supports four points V, W, X, and Y on at least one main surface of the first main surface 11a and the second main surface 11b.
  • the equation (5) is satisfied, and the four points V, W, X, and Y are 4 of the first main surface 11a or the second main surface 11b.
  • CS (5) is the surface compressive stress value (unit: N / mm 2 ) at the center of the first main surface 11a and the second main surface 11b
  • DOL (5) is the first main surface 11a and The thickness (unit: ⁇ m) of the compressive stress layer at the center of the second main surface 11b in the thickness direction (unit: ⁇ m)
  • e is the length (unit: rectangular) formed by four points V, W, X, Y : Mm)
  • t is the plate thickness (unit: mm) of the chemically strengthened glass plate 10
  • ⁇ is the length of the long side of the rectangle formed by the four points V, W, X, and Y, f (unit: mm).
  • mm 0.1634 + 0.0198 ⁇ (f /
  • V, W, X, Y are at positions where a rectangle is formed when V and W, W and Y, Y and X, and X and V are connected by a straight line.
  • the left side of the formula (5) is an approximate expression of the chemically strengthened glass fracture stress calculated from the result of the scratched surface strength test (concentric circle bending test) of the chemically strengthened glass.
  • the specimen for the above-mentioned surface strength test is a flaw having a depth equivalent to the maximum value of the flaw depth generated on the main surface of a glass plate which has been chemically strengthened on float glass and has actually been used as an architectural window for more than 20 years. It is a chemically strengthened glass that has been injured by a load attached with.
  • the right side of the formula (5) supports the four points V, W, X, and Y of the first main surface 11a or the second main surface 11b of the chemically strengthened glass plate 10, and the equally distributed load q (N / m 2) generated in the chemically strengthened glass sheet 10 when allowed to act representing the maximum stress (N / mm 2).
  • the chemically strengthened glass plate 10 satisfies the formula (5), even if the surface of the chemically strengthened glass plate 10 is scratched, the maximum stress generated in the chemically strengthened glass plate 10 when the equally distributed load q is applied is chemical. This means that the fracture stress of the tempered glass plate 10 is not exceeded. That is, even if the chemically strengthened glass plate 10 satisfying the formula (5) is scratched on the surface, it is difficult to break when an external force is applied to the surface.
  • FIG. 6 shows the range of the length e of the short side of the rectangle and the uniform load q that satisfy the equation (5) when the uniform load q is 1000 N / m 2 or more.
  • t 19 mm
  • f / e 2.
  • the chemically strengthened glass plate 10 that satisfies the range of FIG. 6 is not easily cracked even when an evenly distributed load q is applied to the surface as an external force.
  • the chemically strengthened glass plate 10 which concerns on one Embodiment of this invention, it passes through a glass plate manufacturing process and a chemical strengthening process process.
  • glass plate manufacturing process for example, appropriate amounts of various raw materials are prepared, heated to about 1400-1800 ° C and melted, and then homogenized by defoaming, stirring, etc., and the well-known float method, downdraw method, rollout method, press A glass plate is manufactured by forming into a plate shape by a method, etc., and cooling to a desired size after slow cooling.
  • a compression stress layer having a desired surface compression stress is formed on the obtained glass plate.
  • the chemical strengthening treatment process goes through a preheating process, a chemical strengthening process, and a slow cooling process.
  • the glass plate is preheated before the chemical strengthening treatment.
  • Preheating is performed, for example, by placing a glass plate in a normal temperature electric furnace, raising the temperature of the electric furnace to a preheating temperature, and holding the electric furnace for a predetermined time.
  • This holding time is preferably 10 minutes or more, more preferably 20 minutes or more, further preferably 30 minutes or more, and particularly preferably 40 minutes or more.
  • the preheated glass plate is immersed in, for example, a heated potassium nitrate molten salt, and Na in the glass surface layer and K in the molten salt are ion-exchanged. Any method can be used as long as Na and K can be ion-exchanged.
  • the chemical strengthening treatment conditions for forming a compressive stress layer having a desired surface compressive stress on the glass plate differ depending on the thickness of the glass plate, but the glass nitrate is heated to 350 to 550 ° C. potassium nitrate molten salt for 2 to 50 hours.
  • the conditions for immersing the plate are typical. From an economical point of view, conditions for immersing the glass plate at 350 to 500 ° C. for 2 to 40 hours are preferable, and a more preferable immersion time is 2 to 30 hours.
  • the glass plate taken out from the molten salt is slowly cooled.
  • the glass plate taken out from the molten salt is not immediately cooled slowly, but is preferably maintained at a uniform temperature for a certain time in order to make it difficult for temperature distribution to occur on the main surface of the glass plate.
  • the difference between the holding temperature and the temperature of the molten salt is preferably 100 ° C. or less, more preferably 50 ° C. or less, further preferably 20 ° C. or less, and particularly preferably 10 ° C. or less.
  • the holding time is preferably 10 minutes or more, more preferably 20 minutes or more, and further preferably 30 minutes or more.
  • the glass plate taken out from the molten salt is preferably slowly cooled so that the slow cooling rate until the glass plate reaches 100 ° C. is 300 ° C./hour or less.
  • the slow cooling rate is more preferably 200 ° C./hour or less, and further preferably 100 ° C./hour or less.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the present invention includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
  • Examples 1 to 9 are examples, and examples 10 to 11 are comparative examples.
  • the obtained glass plate was heated at a rate of 100 ° C./hour or less, held at 400 ° C. for 30 minutes after being heated, then immersed in 450 ° C. potassium nitrate molten salt for 30 hours, and taken out from the molten salt. Then, it was kept at 400 ° C. for 30 minutes, and gradually cooled at a slow cooling rate of 100 ° C./hour or less to obtain a chemically strengthened glass plate.
  • Short side length a (unit: mm), long side length b (unit: mm), area (unit: m 2 ) of the obtained chemically strengthened glass plate, CS at the center (unit: N / mm) 2 ) and DOL (unit: ⁇ m) were measured. The results are shown in Table 2.
  • T 2 The viscosity was measured using a rotational viscometer, and the temperature T2 (° C.) when it reached 10 2 d ⁇ Pa ⁇ s was measured.
  • T 4 The viscosity was measured using a rotational viscometer, and the temperature T4 (° C.) when it reached 10 4 d ⁇ Pa ⁇ s was measured.
  • the chemically tempered glass plates of Examples 1 to 9 of the present invention satisfy the above-described formula (1), and are not easily broken by an external force. In particular, when four sides are supported, it is difficult to break due to external force.
  • the chemically tempered glass plates of Examples 4 to 9 satisfy the above-described formulas (3) and (5), and are not easily broken by external force even when they are supported on two sides and when supported at four points.
  • the chemically tempered glass plate of the present invention is suitably used as, for example, an architectural window, an outer wall, a solar cell cover glass, or a vehicle window.

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Abstract

本発明は、表面に傷が付いても、表面に外力が加わったときに割れにくい、大面積の化学強化ガラス板を提供する。本発明の化学強化ガラス板（１０）は、第１の主面（１１ａ）および第１の主面（１１ａ）に対向する第２の主面（１１ｂ）を有し、第１の主面（１１ａ）および第２の主面（１１ｂ）に表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、第１の主面（１１ａ）および第２の主面（１１ｂ）はともに矩形であり、第１の主面（１１ａ）および第２の主面（１１ｂ）の面積がともに０．５ｍ２以上であり、化学強化ガラス板（１０）の４辺を単純支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍｍ２）を印加したときに、第１の主面（１１ａ）および第２の主面（１１ｂ）のうち少なくとも一方の主面において、特定の式を満たし、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする。

Description

化学強化ガラス板
　本発明は、化学強化ガラス板に関する。
　ガラス板の強度を向上させるために、ガラス板の主面に圧縮応力、内部に引張応力を形成した強化ガラス板が知られている。強化ガラスには、ガラス板を加熱した後に急冷し主面と内部とに温度差を形成することで得られる物理強化ガラスと、ガラス板を溶融塩に浸漬して主面側のイオン半径の小さなイオンと溶融塩側のイオン半径の大きいイオンとのイオン交換による化学強化ガラスとがある。
　化学強化ガラス板は、主面に形成される圧縮応力が物理強化ガラス板に比べて大きいため、突発的な衝撃に強いことから、古くは腕時計のカバーガラス、近年ではスマートフォン等のカバーガラスに用いられてきている。また、特許文献１には、建築窓、外壁、太陽電池カバーガラス、車両窓として用いられる化学強化ガラス板が提案されている。
国際公開第２０１４／１６８２４６号
　しかし、化学強化ガラスは、表面に傷が付くと、風等により表面に外力が加わったときに、傷を起点として割れてしまうおそれがある。また、化学強化ガラスは、建築窓、外壁、太陽電池カバーガラス、車両窓等の各種用途に用いるために大面積であることが求められており、風等により表面に外力が加わったときには一層割れやすくなる。
　本発明は、表面に傷が付いても、表面に外力が加わったときに割れにくい、大面積の化学強化ガラス板の提供を目的とする。
　本発明の一態様の化学強化ガラス板は、第１の主面および前記第１の主面に対向する第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第２の主面に表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、
　前記第１の主面および前記第２の主面はともに矩形であり、
　前記第１の主面および前記第２の主面の面積がともに０．５ｍ２以上であり、
　前記化学強化ガラス板の４辺を単純支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、式（１）を満たし、
　前記等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする。
０．３０×ＣＳ（１）＋１１．３×ＤＯＬ（１）－２４１≧β×ｑ×ａ２×１０－６／ｔ２　式（１）
　ここで、ＣＳ（１）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（１）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ａは前記化学強化ガラス板の短辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは前記化学強化ガラス板の板厚（単位：ｍｍ）であり、
　βは、前記化学強化ガラス板の長辺の長さをｂ（単位：ｍｍ）としたときに、ｂ／ａが５以下の場合式（２）で表され、ｂ／ａが５超の場合０．７４８である。
β＝－０．０００９×（ｂ／ａ）５＋０．００９８×（ｂ／ａ）４－０．０１４×（ｂ／ａ）３－０．１９１８×（ｂ／ａ）２＋０．８８６６×（ｂ／ａ）－０．４１８７　式（２）
　本発明の他の態様の化学強化ガラス板は、第１の主面および前記第１の主面に対向する第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第２の主面に表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、
　前記第１の主面および前記第２の主面はともに矩形であり、
　前記第１の主面および前記第２の主面の面積がともに０．５ｍ２以上であり、
　前記化学強化ガラス板の対向する２辺を単純支持し、他の２辺を支持させずに、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、式（３）を満たし、
　前記等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする。
０．３０×ＣＳ（３）＋１１．３×ＤＯＬ（３）－２４１≧γ×ｑ×ｃ２×１０－６／ｔ２　式（３）
　ここで、ＣＳ（３）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（３）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ｃは前記化学強化ガラス板の支持されていない辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは前記化学強化ガラス板の板厚（単位：ｍｍ）であり、
　γは、前記化学強化ガラス板の単純支持された辺の長さをｄ（単位：ｍｍ）としたときに、ｄ／ｃが３以下の場合式（４）で表され、ｄ／ｃが３超の場合０．７９１である。
γ＝０．００２８×（ｄ／ｃ）３－０．０２２４×（ｄ／ｃ）２＋０．０５７７×（ｄ／ｃ）＋０．７４２２　式（４）
　本発明の他の態様の化学強化ガラス板は、第１の主面および前記第１の主面に対向する第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第２の主面に表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、
　前記第１の主面および前記第２の主面はともに矩形であり、
　前記第１の主面および前記第２の主面の面積がともに０．５ｍ２以上であり、
　前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、４点を点支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、式（５）を満たし、
　前記４点は、前記第１の主面又は前記第２の主面の４つの頂点それぞれから長辺方向に２００ｍｍ以内および短辺方向に２００ｍｍ以内の領域に１点ずつあり、
　前記４点は、点同士を直線で結ぶことにより矩形を形成し、
　前記等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする。
０．３０×ＣＳ（５）＋１１．３×ＤＯＬ（５）－２４１≧δ×ｑ×ｅ２×１０－６／ｔ２　式（５）
　ここで、ＣＳ（５）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の表面圧縮応力値ＣＳ（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（５）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ｅは前記４点で形成される矩形の短辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは前記化学強化ガラス板の板厚（単位：ｍｍ）であり、
　δは、前記４点で形成される矩形の長辺の長さをｆ（単位：ｍｍ）としたときに、式（６）に示す値である。
δ＝０．７４６４×（ｆ／ｅ）２＋０．０１９８×（ｆ／ｅ）＋０．１６３４　式（６）
　本発明の化学強化ガラス板は、表面に傷が付いても、表面に外力が加わったときに割れにくく、大面積である。
図１は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板の斜視図を示す。 図２は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板の平面図を示す。 図３は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板の平面図を示す。 図４は、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であり、式（１）を満足する、短辺の長さａおよび等分布荷重ｑの関係を示す。ここで、ｔ＝１０ｍｍ、ｂ／ａ＝１。 図５は、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であり、式（３）を満足する、支持されていない辺の長さｃおよび等分布荷重ｑの関係を示す。ここで、ｔ＝１０ｍｍ、ｄ／ｃ＝２。 図６は、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であり、式（５）を満足する、矩形の短辺の長さｅおよび等分布荷重ｑの関係を示す。ここで、ｔ＝１９ｍｍ、ｆ／ｅ＝２。
　以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板を詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板の斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板の平面図である。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第１の主面１１ａに対向する第２の主面１１ｂを有し、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂに表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂはともに矩形であり、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの面積がともに０．５ｍ２以上であり、化学強化ガラス板１０の４辺を単純支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂのうち少なくとも一方の主面において、式（１）を満たし、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする。
０．３０×ＣＳ（１）＋１１．３×ＤＯＬ（１）－２４１≧β×ｑ×ａ２×１０－６／ｔ２　式（１）
　ここで、ＣＳ（１）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（１）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ａは化学強化ガラス板１０の短辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは化学強化ガラス板１０の板厚（単位：ｍｍ）であり、
　βは、化学強化ガラス板１０の長辺の長さをｂ（単位：ｍｍ）としたときに、ｂ／ａが５以下の場合式（２）で表され、ｂ／ａが５超の場合０．７４８である。
β＝－０．０００９×（ｂ／ａ）５＋０．００９８×（ｂ／ａ）４－０．０１４×（ｂ／ａ）３－０．１９１８×（ｂ／ａ）２＋０．８８６６×（ｂ／ａ）－０．４１８７　式（２）
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、例えば、建築窓、外壁、太陽電池カバーガラス、車両窓として好適に用いられる。建築窓としては、住宅、ビル等の窓が例示される。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂがともに矩形である。矩形であれば、例えば建築窓、外壁、太陽電池カバーガラスとして設置しやすい。ここで、矩形とは、概略直角四辺形であり、任意の１つの辺から対向して位置する辺までの距離を測定した時、長辺、短辺ともに、測定位置による誤差が各々０．３％以内に収まり、コーナー部に曲率や切欠き等がある形状を含む。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの面積がともに０．５ｍ２以上である。面積が０．５ｍ２以上であれば、建築窓、外壁、太陽電池カバーガラス、車両窓等の各種用途に好適に用いられる。化学強化ガラス板１０の面積は、０．７ｍ２以上であってもよく、１ｍ２以上であってもよく、２ｍ２以上であってもよく、３ｍ２以上であってもよく、５ｍ２以上であってもよく、７ｍ２以上であってもよい。一方、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの面積は、１２ｍ２以下が好ましい。面積が１２ｍ２以下であれば、化学強化ガラス板の取り扱いが容易になり、例えば化学強化ガラス板の設置時の周辺部材との接触による破損を抑制できる。面積は、１０ｍ２以下であってもよく、９ｍ２以下であってもよく、８ｍ２以下であってもよい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの長辺の長さｂが、７００ｍｍ以上であってもよく、１０００ｍｍ以上であってもよく、１３００ｍｍ以上であってもよく、１５００ｍｍ以上であってもよく、１８００ｍｍ以上であってもよく、２１００ｍｍ以上であってもよく、２５００ｍｍ以上であってもよい。第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの長辺の長さｂは、５０００ｍｍ以下であってもよい。ここで、長辺の長さｂとは、図２に示す対向する２つの短辺間の最短距離ｂである。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの短辺の長さａが、５００ｍｍ以上であってもよく、７００ｍｍ以上であってもよく、８００ｍｍ以上であってもよく、１３００ｍｍ以上であってもよく、１５００ｍｍ以上であってもよく、１８００ｍｍ以上であってもよく、２１００ｍｍ以上であってもよい。第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの短辺の長さａは、３０００ｍｍ以下であってもよい。ここで、短辺の長さａとは、図２に示す対向する２つの長辺間の最短距離ａである。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０の板厚は、強度やハンドリング性などから２ｍｍ以上であってよい。板厚は、３ｍｍ以上であってもよく、４ｍｍ以上であってもよく、５ｍｍ以上であってもよく、６ｍｍ以上であってもよい。一方、板厚が２０ｍｍ以下であれば、軽量であるため好ましい。板厚は１５ｍｍ以下がより好ましく、１３ｍｍ以下がさらに好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、主面１１ａ、１１ｂに表面圧縮応力が形成されている。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板は、建築窓、外壁、太陽電池カバーガラス、車両窓等の各種用途に単板のガラスとして使用できる。また、別の実施形態では、２枚以上のガラス板を中間層フィルムで貼り合わせた合わせガラスとして使用できる。さらに別の実施形態では、間隔を開けて２枚以上のガラス板を配置し、複層ガラスとして使用できる。さらに別の実施形態では、ガラス板表面にコーティングをして使用できる。合わせガラスや複層ガラスの構成では、少なくとも１枚以上に本発明の化学強化ガラス板を使用できる。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、化学強化ガラス板１０の４辺を単純支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂのうち少なくとも一方の主面において、式（１）を満たす。
０．３０×ＣＳ（１）＋１１．３×ＤＯＬ（１）－２４１≧β×ｑ×ａ２×１０－６／ｔ２　式（１）
　ここで、ＣＳ（１）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（１）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ａは化学強化ガラス板１０の短辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは化学強化ガラス板１０の板厚（単位：ｍｍ）であり、
　βは、化学強化ガラス板１０の長辺の長さをｂ（単位：ｍｍ）としたときに、ｂ／ａが５以下の場合式（２）で表され、ｂ／ａが５超の場合０．７４８である。
β＝－０．０００９×（ｂ／ａ）５＋０．００９８×（ｂ／ａ）４－０．０１４×（ｂ／ａ）３－０．１９１８×（ｂ／ａ）２＋０．８８６６×（ｂ／ａ）－０．４１８７　式（２）
　ここで、中央部とは、第１の主面１１ａ又は第２の主面１１ｂにおいて、第１の主面１１ａ又は第２の主面１１ｂの重心から５０ｍｍ以内の領域をいう。
　式（１）の左辺は、化学強化ガラスの加傷面強度試験（同心円曲げ試験）の結果から算出した化学強化ガラス破壊応力の近似式である。上記面強度試験の供試体は、フロートガラスに化学強化処理をし、実際に建築窓として２０年以上使用されたガラス板の主表面に生じた傷深さの最大値と同等の深さの傷が付く荷重で加傷した化学強化ガラスである。
　また、式（１）の右辺は、化学強化ガラス板１０の４辺を単純支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに化学強化ガラス板１０に発生する最大応力（Ｎ／ｍｍ２）を表す。ここで、「４辺を単純支持する」とは、４辺全てに支持材がある化学強化ガラス板１０が支持材の中で回転自由に支持されている状態をいう。例えば、化学強化ガラス板１０が窓枠にはめ込まれた状態が想定される。
　化学強化ガラス板１０が式（１）を満たせば、化学強化ガラス板１０の表面に傷が付いても、等分布荷重ｑを印加したときに化学強化ガラス板１０に発生する最大応力が破壊応力を超えないことを意味する。つまり、式（１）を満たす化学強化ガラス板は、表面に傷が付いても、表面に外力が加わったときに割れにくい。
　図４は、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であり、式（１）を満足する、短辺の長さａおよび等分布荷重ｑの範囲を示したものである。ここで、ｔ＝１０ｍｍ、ｂ／ａ＝１である。図４の範囲を満足する化学強化ガラス板１０は、外力として等分布荷重ｑが表面に加わっても割れにくい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上である。化学強化ガラス板１０は、ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であっても、式（１）を満足するために、強い外力を受けても割れにくい。ｑが１６００Ｎ／ｍ２以上であっても式（１）を満足することが好ましく、ｑが２０００Ｎ／ｍ２以上であっても式（１）を満足することがより好ましく、ｑが２５００Ｎ／ｍ２以上であっても式（１）を満足することがより好ましく、ｑが３０００Ｎ／ｍ２以上であっても式（１）を満足することがさらに好ましく、ｑが３５００Ｎ／ｍ２以上であっても式（１）を満足することが特に好ましく、ｑが４０００Ｎ／ｍ２以上であっても式（１）を満足することが特に好ましく、ｑが４５００Ｎ／ｍ２以上であっても式（１）を満足することが最も好ましい。
　ここで、ＣＳ（表面圧縮応力値）およびＤＯＬ（圧縮応力層の板厚方向の深さ）は、表面応力計により測定できる。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂのうち少なくとも一方の主面において、ＣＳは２５０ＭＰａ以上が好ましい。ＣＳが２５０ＭＰａ以上であれば、化学強化ガラス板の機械的強度は高い。ＣＳは、３００ＭＰａ以上が好ましく、３５０ＭＰａ以上がより好ましく、３８０ＭＰａ以上がさらに好ましい。
　一方、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂのうち少なくとも一方の主面において、ＣＳは５００ＭＰａ以下が好ましい。ＣＳが５００ＭＰａ以下であれば、応力分布を小さく保持できる。さらに、内部引っ張り応力が極端に高くなりにくい。また、化学強化処理工程が高温の溶融塩への短時間浸漬であってもよく、化学強化ガラス板１０を得るのが容易である。さらに、化学強化ガラス板１０を切断するときに、ホイールカッターによる切込み線の形成が容易になる。ＣＳは４８０ＭＰａ以下がより好ましく、４６０ＭＰａ以下がさらに好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂのうち少なくとも一方の主面において、ＤＯＬは１５μｍ以上が好ましい。ＤＯＬが１５μｍ以上であれば、充分な強度が得られ、外力に耐えられる。ＤＯＬは、２０μｍ以上がより好ましく、２５μｍ以上がさらに好ましく、２８μｍ以上が特に好ましく、３０μｍ以上が特に好ましい。一方、ＤＯＬは、１００μｍ以下が好ましい。ＤＯＬが１００μｍ以下であれば、溶融塩への浸漬が短時間であってもよく、化学強化ガラス板１０を得るのが容易である。ＤＯＬは、８０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下がさらに好ましく、４０μｍ以下が特に好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、例えば、建築窓、外壁、太陽電池カバーガラス、車両窓に用いられる場合、主面１１ａ、１１ｂのうち、式（１）を満たす主面が屋外に配置されると、屋外側から傷が付いても外力に耐えられるため好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの両方が式（１）を満たすと、両面が、傷が付いても外力に耐えられるため好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、重量が１０００ｋｇ以下であることが好ましい。重量が１０００ｋｇ以下であれば、軽量であるため好ましい。重量は５００ｋｇ以下がより好ましい。また、重量は、強度などの観点から２ｋｇ以上が好ましい。重量は、５ｋｇ以上がより好ましく、１０ｋｇ以上がさらに好ましい。
　また、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの一方または両方に、熱線反射膜や防汚膜等の機能膜を形成してもよい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、主面１１ａ、１１ｂとともに端面１２にも圧縮応力層が形成されていてもよい。化学強化後に所望の形状にガラス板を切断する場合には、端面１２に圧縮応力層を有さない場合もある。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０のガラス転移点Ｔｇは、５３０℃以上が好ましい。これによって、イオン交換時の表面圧縮応力の緩和を抑止できる。５４０℃以上がより好ましく、５５０℃以上がさらに好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０の粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２は、１５５０℃以下が好ましく、１４９０℃以下がより好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０の粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４は、１０５０℃以下が好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０の比重は、２．４５～２．５５が好ましい。
　上記した数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「～」は、同様の意味をもって使用される。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０のヤング率は、６５ＧＰａ以上が好ましい。これによって、剛性や破壊強度が充分となる。ヤング率は７０ＧＰａ以上であってもよい。一方、ヤング率が９０ＧＰａ以下であれば、化学強化ガラス板が脆くなる事を抑制し、化学強化ガラス板の切削、ダイシング時の欠けを抑制できる。ヤング率は８５ＧＰａ以下であってもよく、８０ＧＰａ以下であってもよい。
　ここで、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、酸化物基準のモル百分率表示でＳｉＯ２を５６～７５％、Ａｌ２Ｏ３を０～２０％、Ｎａ２Ｏを８～２２％、Ｋ２Ｏを０～１０％、ＭｇＯを０～１４％、ＺｒＯ２を０～５％、ＣａＯを２～１２％含有することが好ましい。以降、百分率表示は、特に断らない限り、酸化物基準のモル百分率表示含有量を示す。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０において、ガラス組成を上記範囲に限定した理由を以下に説明する。
　ＳｉＯ２は、ガラス微細構造の中で網目構造を形成する成分であり、ガラスを構成する主要成分である。ＳｉＯ２の含有量は、５６％以上が好ましく、６３％以上がより好ましく、６６％以上がさらに好ましく、６８％以上が特に好ましい。また、ＳｉＯ２の含有量は、７５％以下が好ましく、７３％以下がより好ましく、７２％以下がさらに好ましい。ＳｉＯ２の含有量が５６％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、ＳｉＯ２の含有量が７５％以下であると熔解性および成形性の点で優位である。
　Ａｌ２Ｏ３は、必須ではないが、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を大きくする作用が大きいため含有させてもよい。また、ガラスの耐候性を向上する。さらに、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。Ａｌ２Ｏ３を含有する場合は、０．４％以上が好ましく、０．６％以上がより好ましく、０．８％以上がさらに好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％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。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、１０％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましく、３％以下が特に好ましく、２％以下が最も好ましい。
　ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３は、８０％以下が好ましい。８０％以下では高温でのガラスの粘性が低下し、溶融が容易となる。７６％以下がより好ましく、７４％以下がさらに好ましい。また、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３は、６８％以上が好ましい。６８％以上では圧痕がついた時のクラック耐性が向上し、より好ましくは７０％以上である。
　Ｎａ２Ｏは、イオン交換により表面圧縮応力層を形成させる成分であり、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。Ｎａ２Ｏの含有量は、８％以上が好ましく、１０％以上がより好ましく、１２％以上がさらに好ましい。また、Ｎａ２Ｏの含有量は、２２％以下が好ましく、１６％以下がより好ましく、１４％以下がさらに好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量が８％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しやすい。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が２２％以下であると、充分な耐候性が得られる。
　Ｋ２Ｏは、イオン交換速度を増大しＤＯＬを深くする効果があるため含有してもよい。一方、Ｋ２Ｏが多くなりすぎると充分なＣＳが得られなくなる。Ｋ２Ｏを含有する場合は、１０％以下が好ましく、２％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましい。Ｋ２Ｏの含有量が１０％以下であると、充分なＣＳが得られる。
　ＭｇＯは、必須ではないが、ガラスを安定化させる成分である。ＭｇＯを含有する場合は、２％以上が好ましく、４％以上がより好ましく、６％以上がさらに好ましい。また、ＭｇＯの含有量は、１４％以下が好ましく、１０％以下がより好ましく、８％以下がさらに好ましい。ＭｇＯの含有量が２％以上であると、ガラスの耐薬品性が良好になる。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１４％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。
　ＺｒＯ２は、化学強化でのＣＳを大きくする作用がある。しかし、少量のＺｒＯ２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ＺｒＯ２を含有できる。含有する場合は、５％以下が好ましく、３％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましい。
　ＣａＯは、ガラスを安定化させる成分である。ＣａＯはアルカリイオンの交換を阻害する傾向があるため、特にＤＯＬを大きくしたい場合は含有量を減らすことが好ましい。一方、耐薬品性を向上させるためには、ＣａＯの含有量は、２％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、７％以上がさらに好ましい。ＣａＯを含有する場合の量は、１２％以下が好ましく、１０％以下がより好ましく、９％以下がさらに好ましい。ＣａＯの含有量が１２％以下であると、充分なイオン交換速度が保たれ、所望のＤＯＬが得られる。
　ＳｒＯ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含有してもよい。ＳｒＯは、イオン交換効率を低下させる作用があるため、特にＤＯＬを大きくしたい場合は含有しないことが好ましい。含有する場合のＳｒＯ量は、３％以下が好ましく、２％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましい。
　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含有してもよい。ＢａＯは、ガラスの比重を重くする作用があるため、軽量化を意図する場合には含有しないことが好ましい。含有する場合のＢａＯ量は、３％以下が好ましく、２％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましい。
　この他、ガラスの熔融の清澄剤として、硫酸塩、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。
　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。
　Ｂ２Ｏ３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、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏのアルカリ成分とＢ２Ｏ３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、Ｂ２Ｏ３は実質的に含有しないことが好ましい。なお、本明細書において「実質的に含有しない」とは、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味する。
　Ｌｉ２Ｏ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％以下が好ましく、０．０５％以下がより好ましく、０．０１％以下が特に好ましい。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、化学強化ガラス板１０の対向する２辺を単純支持し、他の２辺を支持させずに、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍｍ２）を印加したときに、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂのうち少なくとも一方の主面において、式（３）を満たし、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする。
０．３０×ＣＳ（３）＋１１．３×ＤＯＬ（３）－２４１≧γ×ｑ×ｃ２×１０－６／ｔ２　式（３）
　ここで、ＣＳ（３）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（３）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ｃは化学強化ガラス板１０の支持されていない辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは化学強化ガラス板１０の板厚（単位：ｍｍ）であり、
　γは、化学強化ガラス板１０の単純支持された辺の長さをｄ（単位：ｍｍ）としたときに、ｄ／ｃが３以下の場合式（４）で表され、ｄ／ｃが３超の場合０．７９１である。
γ＝０．００２８×（ｄ／ｃ）３－０．０２２４×（ｄ／ｃ）２＋０．０５７７×（ｄ／ｃ）＋０．７４２２　式（４）
　ここで、中央部とは、第１の主面１１ａ又は第２の主面１１ｂにおいて、第１の主面１１ａ又は第２の主面１１ｂの重心から５０ｍｍ以内の領域をいう。
　式（３）の左辺は、化学強化ガラスの加傷面強度試験（同心円曲げ試験）の結果から算出した化学強化ガラス破壊応力の近似式である。上記面強度試験の供試体は、フロートガラスに化学強化処理をし、実際に建築窓として２０年以上使用されたガラス板の主表面に生じた傷深さの最大値と同等の深さの傷が付く荷重で加傷した化学強化ガラスである。
　また、式（３）の右辺は、化学強化ガラス板１０の対向する２辺を単純支持し、他の２辺を支持させずに、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに化学強化ガラス板２０に発生する最大応力（Ｎ／ｍｍ２）を表す。
　ここで、「２辺を単純支持する」とは、２辺に支持材があり、他の２辺には支持材がなく、化学強化ガラス板１０が支持材の中で回転自由に支持されている状態をいう。例えば、複数枚の化学強化ガラス板が短辺同士を隣接されて繋がる連層窓において、化学強化ガラス板の長辺が窓枠に支持され、短辺は構造的に支持されず、隣接する化学強化ガラス板の短辺間にシリコーンシーラント等のシール材を打設した状態が想定される。
　化学強化ガラス板１０が式（３）を満たせば、化学強化ガラス板１０の表面に傷が付いても、等分布荷重ｑを印加したときに化学強化ガラス板１０に発生する最大発生応力が化学強化ガラス板１０の破壊応力を超えないことを意味する。つまり、式（３）を満たす化学強化ガラス板１０は、表面に傷が付いても、表面に外力が加わったときに割れにくい。
　図５は、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であり、式（３）を満足する、支持されていない辺の長さｃおよび等分布荷重ｑの範囲を示したものである。ここで、ｔ＝１０ｍｍ、ｄ／ｃ＝２である。図５の範囲を満足する化学強化ガラス板１０は、外力として等分布荷重ｑが表面に加わっても割れにくい。
　図３は、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０の平面図である。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂのうち少なくとも一方の主面において、４点Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙを点支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、式（５）を満たし、４点Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙは、第１の主面１１ａ又は第２の主面１１ｂの４つの頂点Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕそれぞれから長辺方向に２００ｍｍ以内および短辺方向に２００ｍｍ以内の領域に１点ずつあり、４点Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙは、点同士を直線で結ぶことにより矩形を形成し、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする。
０．３０×ＣＳ（５）＋１１．３×ＤＯＬ（５）－２４１≧δ×ｑ×ｅ２×１０－６／ｔ２　式（５）
　ここで、ＣＳ（５）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（５）は第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ｅは４点Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙで形成される矩形の短辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは化学強化ガラス板１０の板厚（単位：ｍｍ）であり、δは、４点Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙで形成される矩形の長辺の長さをｆ（単位：ｍｍ）としたときに、式（６）に示す値である。
δ＝０．１６３４＋０．０１９８×（ｆ／ｅ）＋０．７４６４×（ｆ／ｅ）２　式（６）
　４点Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙは、ＶとＷ、ＷとＹ、ＹとＸ、およびＸとＶを直線で結んだ時に矩形が形成される位置にある。
　式（５）の左辺は、化学強化ガラスの加傷面強度試験（同心円曲げ試験）の結果から算出した化学強化ガラス破壊応力の近似式である。上記面強度試験の供試体は、フロートガラスに化学強化処理をし、実際に建築窓として２０年以上使用されたガラス板の主表面に生じた傷深さの最大値と同等の深さの傷が付く荷重で加傷した化学強化ガラスである。
　また、式（５）の右辺は、化学強化ガラス板１０の第１の主面１１ａ又は第２の主面１１ｂの４点Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙを点支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を作用させたときに化学強化ガラス板１０に発生する最大応力（Ｎ／ｍｍ２）を表す。
　化学強化ガラス板１０が式（５）を満たせば、化学強化ガラス板１０の表面に傷が付いても、等分布荷重ｑを印加したときに化学強化ガラス板１０に発生する最大発生応力が化学強化ガラス板１０の破壊応力を超えないことを意味する。つまり、式（５）を満たす化学強化ガラス板１０は、表面に傷が付いても、表面に外力が加わったときに割れにくい。
　図６は、等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であり、式（５）を満足する、矩形の短辺の長さｅおよび等分布荷重ｑの範囲を示したものである。ここで、ｔ＝１９ｍｍ、ｆ／ｅ＝２である。図６の範囲を満足する化学強化ガラス板１０は、外力として等分布荷重ｑが表面に加わっても割れにくい。
　次に、本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０の製造方法について説明する。
　本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０を製造する場合、ガラス板製造工程、化学強化処理工程を経る。
　ガラス板製造工程では、例えば種々の原料を適量調合し、約１４００～１８００℃に加熱し溶融した後、脱泡、攪拌などにより均質化し、周知のフロート法、ダウンドロー法、ロールアウト法、プレス法などによって板状に成形し、徐冷後所望のサイズに切断してガラス板が製造される。
　化学強化処理工程では、得られたガラス板に所望の表面圧縮応力を有する圧縮応力層を形成する。化学強化処理工程は、予熱工程、化学強化工程、徐冷工程を経る。
　予熱工程では、化学強化処理を行う前に、ガラス板を予熱する。予熱は、例えば常温の電気炉にガラス板を入れ、電気炉を予熱温度まで昇温し、一定時間保持することにより行われる。化学強化工程でのサーマルショックによる割れを防ぐ為、昇温終了後にガラス板を予熱温度にて一定時間保持するとよい。この保持時間は、１０分以上が好ましく、２０分以上がより好ましく、３０分以上がさらに好ましく、４０分以上が特に好ましい。
　化学強化工程では、予熱されたガラス板を、例えば加熱された硝酸カリウム溶融塩に浸漬し、ガラス表層のＮａと溶融塩中のＫとをイオン交換する。ＮａとＫとをイオン交換できるものであればいずれの方法でもよい。なお、本発明において硝酸カリウム溶融塩または硝酸カリウム塩は、ＫＮＯ３の他、ＫＮＯ３と１０質量％以下のＮａＮＯ３を含有するものなどを含む。
　ガラス板に所望の表面圧縮応力を有する圧縮応力層を形成するための化学強化処理条件は、ガラス板の板厚などによっても異なるが、３５０～５５０℃の硝酸カリウム溶融塩に２～５０時間、ガラス板を浸漬させる条件が典型的である。経済的な観点からは、３５０～５００℃、２～４０時間、ガラス板を浸漬させる条件が好ましく、より好ましい浸漬時間は、２～３０時間である。
　徐冷工程では、溶融塩から取り出されたガラス板を徐冷する。溶融塩から取り出されたガラス板は、直ちに徐冷するのではなく、ガラス板の主面に温度分布が生じにくくするために、一定時間、均一な温度で保持されることが好ましい。保持温度は、溶融塩の温度との差が１００℃以下であることが好ましく、５０℃以下がより好ましく、２０℃以下がさらに好ましく、１０℃以下が特に好ましい。また、保持時間は、１０分以上が好ましく、２０分以上がより好ましく、３０分以上がさらに好ましい。
　溶融塩から取り出されたガラス板は、ガラス板が１００℃となるまでの徐冷速度が３００℃／時以下となるように徐冷することが好ましい。徐冷速度は２００℃／時以下がより好ましく、１００℃／時以下がさらに好ましい。
　以上説明した本実施形態の化学強化ガラス板にあっては、表面に傷が付いても、表面に外力が加わったときに割れにくく、大面積である。
　本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良等は本発明に含まれる。
　以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されない。
　例１～９は実施例であり、例１０～１１は比較例である。
　表１に示すガラス組成になるように、珪砂等の各種のガラス原料を調合し、１４００～１５００℃の温度で溶融し、得られた溶融ガラスをフロート法で板状に成形し、表２に示す大きさの矩形のガラス板を得た。得られたガラス板のガラス転移点Ｔｇ（単位：℃）、Ｔ２（単位：℃）、Ｔ４（単位：℃）、比重、ヤング率（単位：ＧＰａ）を測定した。その結果を表１に示す。
　次に、得られたガラス板を、１００℃／時以下の速度で昇温し、昇温後に４００℃で３０分間保持した後、４５０℃の硝酸カリウム溶融塩に３０時間浸漬させ、溶融塩から取り出した後、４００℃で３０分間保持し、徐冷速度１００℃／時以下で徐冷し、化学強化ガラス板を得た。得られた化学強化ガラス板の短辺の長さａ（単位：ｍｍ）、長辺の長さｂ（単位：ｍｍ）、面積（単位：ｍ２）、中央部のＣＳ（単位：Ｎ／ｍｍ２）およびＤＯＬ（単位：μｍ）を測定した。その結果を表２に示す。
　また、得られた化学強化ガラス板の４辺を単純支持（４辺支持）し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときの上記式（１）の左辺および右辺の値、化学強化ガラス板における２辺（短辺）を単純支持（２辺支持）し、他の２辺を支持させずに等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときの上記式（３）の左辺および右辺の値、並びに化学強化ガラス板の４つの頂点からそれぞれ長辺方向に７５ｍｍ、短辺方向に７５ｍｍにある点を支持（４点支持）し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときの上記式（５）の左辺および右辺の値を求めた。その結果を表２に示す。
　以下に各物性の測定方法を示す。
（ガラス転移点Ｔｇ）
　ＪＩＳ　Ｒ３１０３－３（２００１年）に規定されている方法に従い、ＴＭＡを用いて測定した。
　（Ｔ２）
　回転粘度計を用いて粘度を測定し、１０２ｄ・Ｐａ・ｓとなるときの温度Ｔ２（℃）を測定した。
　（Ｔ４）
　回転粘度計を用いて粘度を測定し、１０４ｄ・Ｐａ・ｓとなるときの温度Ｔ４（℃）を測定した。
　（比重）
　泡を含まない約２０ｇのガラス塊をアルキメデス法によって測定した。
　（ヤング率）
　超音波パルス法により測定した。
　（ＣＳ、ＤＯＬ）
　表面応力計（折原製作所製：ＦＳＭ－７０００Ｈ）を用いて観察される干渉縞の本数とその間隔から算出した。算出に当たり、化学強化ガラス板の屈折率を１．５１８、光学弾性定数を２７．１［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。
　（辺の長さａ、ｂ）
　鋼製巻尺により測定した。
　（厚さｔ）
　マイクロメーターにより測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　例１～９の本発明の化学強化ガラス板は、上述した式（１）を満足するため、外力により割れにくい。特に、４辺支持したときに外力により割れにくい。
　さらに、例４～９の化学強化ガラス板は、上述した式（３）、式（５）を満足するため、２辺支持したとき及び４点支持したときにおいても外力により割れにくい。
　比較例である例１０～１１の化学強化ガラス板は、式（１）、式（３）および式（５）のいずれも満足せず、外力により割れやすい。
　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、２０１６年１０月２１日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６－２０６９３３）に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
　本発明の化学強化ガラス板は、例えば、建築窓、外壁、太陽電池カバーガラス、車両窓として好適に用いられる。
１０　化学強化ガラス板
１１ａ　第１の主面
１１ｂ　第２の主面
１２　端面
Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ　頂点　

Claims (6)

  1. 　第１の主面および前記第１の主面に対向する第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第２の主面に表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、
    　前記第１の主面および前記第２の主面はともに矩形であり、
    　前記第１の主面および前記第２の主面の面積がともに０．５ｍ２以上であり、
    　前記化学強化ガラス板の４辺を単純支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、式（１）を満たし、
    　前記等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする化学強化ガラス板。
    ０．３０×ＣＳ（１）＋１１．３×ＤＯＬ（１）－２４１≧β×ｑ×ａ２×１０－６／ｔ２　式（１）
    　ここで、ＣＳ（１）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（１）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ａは前記化学強化ガラス板の短辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは前記化学強化ガラス板の板厚（単位：ｍｍ）であり、
    　βは、前記化学強化ガラス板の長辺の長さをｂ（単位：ｍｍ）としたときに、ｂ／ａが５以下の場合式（２）で表され、ｂ／ａが５超の場合０．７４８である。
    β＝－０．０００９×（ｂ／ａ）５＋０．００９８×（ｂ／ａ）４－０．０１４×（ｂ／ａ）３－０．１９１８×（ｂ／ａ）２＋０．８８６６×（ｂ／ａ）－０．４１８７　式（２）
  2. 　第１の主面および前記第１の主面に対向する第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第２の主面に表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、
    　前記第１の主面および前記第２の主面はともに矩形であり、
    　前記第１の主面および前記第２の主面の面積がともに０．５ｍ２以上であり、
    　前記化学強化ガラス板の対向する２辺を単純支持し、他の２辺を支持させずに、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、式（３）を満たし、
    　前記等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする化学強化ガラス板。
    ０．３０×ＣＳ（３）＋１１．３×ＤＯＬ（３）－２４１≧γ×ｑ×ｃ２×１０－６／ｔ２　式（３）
    　ここで、ＣＳ（３）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の表面圧縮応力値（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（３）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ｃは前記化学強化ガラス板の支持されていない辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは前記化学強化ガラス板の板厚（単位：ｍｍ）であり、
    　γは、前記化学強化ガラス板の単純支持された辺の長さをｄ（単位：ｍｍ）としたときに、ｄ／ｃが３以下の場合式（４）で表され、ｄ／ｃが３超の場合０．７９１である。
    γ＝０．００２８×（ｄ／ｃ）３－０．０２２４×（ｄ／ｃ）２＋０．０５７７×（ｄ／ｃ）＋０．７４２２　式（４）
  3. 　第１の主面および前記第１の主面に対向する第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第２の主面に表面圧縮応力が形成され、内部に引張応力が形成された化学強化ガラス板であって、
    　前記第１の主面および前記第２の主面はともに矩形であり、
    　前記第１の主面および前記第２の主面の面積がともに０．５ｍ２以上であり、
    　前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、４点を点支持し、等分布荷重ｑ（Ｎ／ｍ２）を印加したときに、式（５）を満たし、
    　前記４点は、前記第１の主面又は前記第２の主面の４つの頂点それぞれから長辺方向に２００ｍｍ以内および短辺方向に２００ｍｍ以内の領域に１点ずつあり、
    　前記４点は、点同士を直線で結ぶことにより矩形を形成し、
    　前記等分布荷重ｑが１０００Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする化学強化ガラス板。
    ０．３０×ＣＳ（５）＋１１．３×ＤＯＬ（５）－２４１≧δ×ｑ×ｅ２×１０－６／ｔ２　式（５）
    　ここで、ＣＳ（５）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の表面圧縮応力値ＣＳ（単位：Ｎ／ｍｍ２）、ＤＯＬ（５）は前記第１の主面又は前記第２の主面の中央部の圧縮応力層の板厚方向の厚さ（単位：μｍ）、ｅは前記４点で形成される矩形の短辺の長さ（単位：ｍｍ）、ｔは前記化学強化ガラス板の板厚（単位：ｍｍ）であり、
    　δは、前記４点で形成される矩形の長辺の長さをｆ（単位：ｍｍ）としたときに、式（６）に示す値である。
    δ＝０．７４６４×（ｆ／ｅ）２＋０．０１９８×（ｆ／ｅ）＋０．１６３４　式（６）
  4. 　板厚が２～１５ｍｍである請求項１～３のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
  5. 　前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面のＣＳが２５０～５００ＭＰａである請求項１～４のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
  6. 　前記第１の主面および前記第２の主面のうち少なくとも一方の主面におけるＤＯＬが１５～１００μｍである請求項１～５のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。
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