特許 6965881 化学強化ガラス板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6965881

(24)【登録日】2021年10月25日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】化学強化ガラス板

(51)【国際特許分類】

   C03C 21/00 20060101AFI20211028BHJP

【ＦＩ】

   C03C21/00 101

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-525180(P2018-525180)

(86)(22)【出願日】2017年6月27日

(86)【国際出願番号】JP2017023590

(87)【国際公開番号】WO2018003802

(87)【国際公開日】20180104

【審査請求日】2020年2月6日

(31)【優先権主張番号】特願2016-130231(P2016-130231)

(32)【優先日】2016年6月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石田 光

(72)【発明者】

【氏名】中村 茂

(72)【発明者】

【氏名】川上 幹通

(72)【発明者】

【氏名】三浦 丈宜

(72)【発明者】

【氏名】加瀬 準一郎

【審査官】 松本 瞳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０５１８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１７１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４２６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０７４５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００３８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−３０９９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｃ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の主面および第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第１の主面に対向する前記第２の主面に表面圧縮応力が、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の主面の面積が１ｍ^２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、圧縮応力層の板厚方向の厚さの面内分布が１５％以下であり、
前記第１の主面および前記第２の主面の両方の主面において、表面圧縮応力値の面内分布が１２％以下であり、
前記化学強化ガラス板の板厚が２ｍｍ以上であり、
前記化学強化ガラス板のＡｌ_２Ｏ_３の含有量は３モル％以下であることを特徴とする化学強化ガラス板。

【請求項2】

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表面圧縮応力値が
２５０〜５００ＭＰａである請求項１に記載の化学強化ガラス板。

【請求項3】

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圧縮応力層
の板厚方向の厚さが１５〜１００μｍである請求項１または２に記載の化学強化ガラス板。

【請求項4】

ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）に規定された反りが０．５％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学強化ガラス板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化学強化ガラス板に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

化学強化ガラス板は、主面に形成される圧縮応力値を物理強化ガラス板に比べて大きくできることから、突発的な衝撃に抗するべく、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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１６８２４６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、大面積の化学強化ガラス板は、表面圧縮応力値および圧縮応力を有する板厚方向の層（以下、圧縮応力層という）の板厚方向の厚さに分布が生じやすい。そのため、化学強化ガラス板の主面内で局所的に強度の弱い部分が生じ、衝撃により化学強化ガラス板が割れるおそれがある。

【0006】

また、局所的に強度の弱い部分が生じないように、ガラス板の強度を強くするためには、ガラス板を溶融塩に長時間浸漬させ、表面圧縮応力層を過剰の厚さにしなければならない。

【0007】

したがって、本発明は、圧縮応力層を過剰の厚さに形成することなく、衝撃により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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明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、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の主面の面積が１ｍ^２以上であり、第１の主面および第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、圧縮応力層の板厚方向の厚さの面内分布が１５％以下であり、第１の主面および第２の主面の両方の主面において、表面圧縮応力値の面内分布が１２％以下であり、化学強化ガラス板の板厚が２ｍｍ以上であり、化学強化ガラス板のＡｌ_２Ｏ_３の含有量は３モル％以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、短時間の溶融塩への浸漬で、衝撃により割れにくい大面積の化学強化ガラス板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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る。

【図2】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。

【図3】図３は、実施例の反り測定位置を説明した化学強化ガラス板の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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る。

【0013】

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、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の面積が１ｍ^２以上であり、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、表面圧縮応力値の面内分布が１５％以下であり、圧縮応力層の板厚方向の厚さの面内分布が１５％以下であることを特徴とする。

【0014】

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、例えば、住宅、ビル等の窓が挙げられる。

【0015】

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１ｍ^２以上である。面積が１ｍ^２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、２ｍ^２以上であってもよく、３ｍ^２以上であってもよく、５ｍ^２以上であってもよく、７ｍ^２以上であってもよい。

【0016】

一方、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの面積は、１０ｍ^２以下が好ましい。面積が１０ｍ^２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することができる。面積は、９ｍ^２以下であってもよく、８ｍ^２以下であってもよい。

【0017】

本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０の形状は、矩形が好ましい。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。

【0018】

本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、矩形である場合において、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの長辺の長さは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。

【0019】

本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、矩形である場合において、第１の主面１１ａおよび第２の主面１１ｂの短辺の長さは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。

【0020】

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以上が好ましい。板厚は、４ｍｍ以上がより好ましく、５ｍｍ以上がさらに好ましく、６ｍｍ以上が特に好ましい。一方、厚さが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。

【0021】

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。

【0022】

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で使用することができる。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することができる。

【0023】

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することができる。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することができる。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することができる。

【0024】

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、表面圧縮応力値（以下、ＣＳという）の面内分布が１５％以下であり、圧縮応力層の板厚方向の厚さ（以下、ＤＯＬという）の面内分布が１５％以下である。ここで、面内分布は次のように定義される。

【0025】

図２は、化学強化ガラス板１０の平面図である。

【0026】

化学強化ガラス板の主面１１ａ、１１ｂが矩形の場合には、主面１１ａ、１１ｂの端辺からの距離Ｌが３０ｍｍの位置に線分を引くことにより得られる矩形ＡＢＣＤにおいて、長辺ＡＢおよびＣＤに直交し、長辺ＡＢおよびＣＤを４等分する３つの直線Ｅ、Ｆ、Ｇと、短辺ＡＣおよびＢＤに直交し、短辺ＡＣおよびＢＤを２等分する１つの直線Ｈと、線分ＡＢ、ＣＤ、ＡＣ、ＢＤとの１５個の交点Ｐ１〜Ｐ１５の、ＣＳおよびＤＯＬの各々において、最大値と最小値の差を平均値で割り百分率で表した値を本発明の面内分布とする。

【0027】

化学強化ガラス板の主面１１ａ、１１ｂが矩形以外の場合には、主面１１ａ、１１ｂの端辺に面積が最大となるように内接する矩形において、上述した矩形の場合と同様に１５個の交点Ｐ１〜Ｐ１５を定めることにより、ＣＳおよびＤＯＬの面内分布が算出される。

【0028】

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の面内分布が１５％以下である。ＣＳの面内分布が１５％以下である主面において、局所的にＣＳが小さい部分が生じず、衝撃により割れにくい。ＣＳの面内分布は、１２％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く、６％以下が特に好ましく、４％以下が最も好ましい。

【0029】

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の面内分布が１５％以下である。ＤＯＬの面内分布が１５％以下である主面において、衝撃により割れにくい。ＤＯＬの面内分布は、１１％以下が好ましく、９％以下がより好ましく、７％以下がさらに好ましく、４％以下が特に好ましく、２％以下が最も好ましい。

【0030】

ここで、ＣＳおよびＤＯＬは、表面応力計により測定することができる。

【0031】

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以上がより好ましく、３５０ＭＰａ以上がさらに好ましく、３８０ＭＰａ以上が特に好ましい。

【0032】

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つことができる。さらに、内部引っ張り応力が極端に高くなりにくい。また、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。

【0033】

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が１５μｍ以上であることが好ましい。ＤＯＬが１５μｍ以上であれば、充分な強度が得られ、衝撃に耐えられる。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以上が最も好ましい。

【0034】

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。

【0035】

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、ＣＳの面内分布が１５％以下であり、ＤＯＬの面内分布が１５％以下である主面が屋外に配置されると、衝撃に耐えられるため好ましい。

【0036】

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の両方のＣＳの面内分布が１５％以下であり、ＤＯＬの面内分布が１５％以下であると、両面が衝撃に耐えられるため好ましい。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

本発明の一実施形態に係る化学強化ガラス板１０は、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）により規定された反りが０．５％以下であることが好ましい。反りが０．５％以下であれば、化学強化ガラス板１０を例えば建築窓として使用したときに、化学強化ガラス板１０へ発生する局部的な応力によるガラスの遅れ破壊などを防止できる。反りは、０．４％以下がより好ましく、０．３％以下がさらに好ましく、０．２％以下が特に好ましく、０．１％以下が最も好ましい。

【0040】

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。Ｔｇは、５４０℃以上がより好ましく、５５０℃以上がさらに好ましい。

【0041】

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１０^２ｄＰａ・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。

【0042】

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１０^４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４は、１０５０℃以下が好ましい。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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えることができる。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。

【0046】

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ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜２０％、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＺｒＯ_２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。

【0047】

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、ガラス組成を前記範囲に限定した理由を以下に説明する。

【0048】

ＳｉＯ_２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。ＳｉＯ_２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、ＳｉＯ_２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。ＳｉＯ_２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、ＳｉＯ_２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。

【0049】

Ａｌ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３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、Ａｌ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３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。

【0050】

ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の含有量の合計ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３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％以下が好ましく、７４％以下がより好ましい。また、ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３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。

【0051】

Ｎａ_２Ｏ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。Ｎａ_２Ｏ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、Ｎａ_２Ｏ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。Ｎａ_２Ｏ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、Ｎａ_２Ｏの含有量が２２％以下であると、充分な耐候性が得られる。

【0052】

Ｋ_２Ｏ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、Ｋ_２Ｏが多くなりすぎると充分なＣＳが得られなくなる。Ｋ_２Ｏ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。Ｋ_２Ｏの含有量が１０％以下であると、充分なＣＳが得られる。

【0053】

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。

【0054】

ＺｒＯ_２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ＺｒＯ_２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_２を含有することができる。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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

Ｂ_２Ｏ_３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、Ｎａ_２ＯまたはＫ_２Ｏのアルカリ成分とＢ_２Ｏ_３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_２Ｏ_３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。

【0062】

Ｌｉ_２Ｏ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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。昇温終了後に速やかに化学強化工程に移行すると、ガラス板の主面内の温度分布が大きいまま化学強化されるため、ＣＳおよびＤＯＬの面内分布が大きくなりやすい。

【0068】

ＣＳおよびＤＯＬの面内分布を小さくするため、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。このようにガラス板を充分予熱することにより、ガラス板の主面内の温度分布が抑えられ、化学強化工程でガラス板のＣＳおよびＤＯＬの面内分布が小さくなりやすい。

【0069】

予熱温度は、化学強化処理を行うための溶融塩の温度をＴＥとすると、（ＴＥ−１００）℃以上が好ましい。予熱温度が（ＴＥ−１００）℃以上であれば、化学強化工程でのサーマルショックによる割れを抑え、化学強化工程で溶融塩にガラス板を浸漬する時の溶融塩の温度が低下しにくく、ガラス板に所望の強度を与えることができる。予熱温度は、（ＴＥ−５０）℃以上がより好ましく、（ＴＥ−２０）℃以上がさらに好ましく、（ＴＥ−１０）℃以上が特に好ましい。

【0070】

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、ＫＮＯ_３の他、ＫＮＯ_３と１０質量％以下のＮａＮＯ_３を含有するものなどを含む。

【0071】

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ことが典型的である。経済的な観点からは、３５０〜５００℃、２〜４０時間の条件で浸漬させることが好ましく、より好ましい浸漬時間は、２〜３０時間である。

【0072】

化学強化工程では、溶融塩にガラス板を鉛直方向に配置することが好ましい。溶融塩にガラス板を鉛直方向に配置することにより、溶融塩の熱対流が妨げられにくく、ガラス板の面内温度分布が小さくなり、ガラス板のＣＳおよびＤＯＬの面内分布が小さくなりやすい。

【0073】

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。

【0074】

徐冷工程の雰囲気の温度分布は、化学強化工程のイオン交換時の溶融塩の温度分布よりも大きいために、ＣＳおよびＤＯＬの面内分布に影響を与えやすい。

【0075】

ＣＳおよびＤＯＬの面内分布を小さくするために、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。

【0076】

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、第１の主面および第２の主面の面積が１ｍ^２以上であり、第１の主面および第２の主面のうち少なくとも一方の主面において、ＣＳの面内分布が１５％以下であり、ＤＯＬの面内分布が１５％以下であることにより、衝撃により割れにくい。

【0077】

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。

【実施例】

【0078】

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１〜６は実施例であり、例７は比較例である。

【0079】

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、表１に示した。

【0080】

次に、例１〜例６においては、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。

【0081】

例７においては、得られたガラス板を、１００℃／時以下の速度で昇温し、昇温後に温度保持せずに速やかに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、温度保持せずに徐冷し、化学強化ガラス板を得た。

【0082】

得られた化学強化ガラス板の上記した１５点の位置でＣＳおよびＤＯＬを測定した結果を表３に示す。また、反りを測定した結果を、表４に示す。

【0083】

以下に各物性の測定方法を示す。

【0084】

（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。

【0085】

（Ｔ_２）
回転粘度計を用いて粘度を測定し、１０^２ｄ・Ｐａ・ｓとなるときの温度Ｔ２（℃）を測定した。

【0086】

（Ｔ_４）
回転粘度計を用いて粘度を測定し、１０^４ｄ・Ｐａ・ｓとなるときの温度Ｔ４（℃）を測定した。

【0087】

（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。

【0088】

（ヤング率）
超音波パルス法により測定した。

【0089】

（歪点）
ＪＩＳ Ｒ３１０３−２（２００１年）に規定されている方法に従い測定した。

【0090】

（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。また、上記した方法によりＣＳおよびＤＯＬの面内分布を求めた。

【0091】

（反り）
図３は、得られた化学強化ガラス板の反りの測定位置を説明した平面図である。頂点Ｒ−Ｓ、Ｔ−Ｕ、Ｒ−Ｔ、Ｓ−Ｕ、Ｒ−Ｕ、Ｓ−Ｔを結ぶ辺に沿う位置の反りを、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３年）に規定されている方法に従い測定した。測定した反り（単位：ｍｍ）を、測定した辺の長さ（ｍｍ）で割ることにより、反り（単位：％）を求めた。

【0092】

【表1】

【0093】

【表2】

【0094】

【表3】

【0095】

【表4】

【0096】

表３および表４に示すように、例１〜６の本発明の化学強化ガラス板は、昇温後及び徐冷中の温度分布が小さく、ＣＳおよびＤＯＬの面内分布が１５％以下であり、衝撃により割れにくい。一方、比較例である例７の化学強化ガラス板は、昇温後及び徐冷中の温度分布が大きく、ＣＳおよびＤＯＬの面内分布はいずれも１５％超であり、ＣＳおよびＤＯＬが他と比べて小さい部分があり、衝撃によりガラス板が割れるおそれがある。

【0097】

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６月３０日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６−１３０２３１）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。

【産業上の利用可能性】

【0098】

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。

【符号の説明】

【0099】

１０ 化学強化ガラス板
１１ａ 第１の主面
１１ｂ 第２の主面
１２ 端面

【図1】

【図2】

【図3】