(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】
(24)【登録日】2022-04-18
(45)【発行日】2022-04-26
(54)【発明の名称】化学強化ガラスおよび化学強化用ガラス
(51)【国際特許分類】
C03C 3/091 20060101AFI20220419BHJP
C03C 3/093 20060101ALI20220419BHJP
C03C 3/097 20060101ALI20220419BHJP
C03C 21/00 20060101ALI20220419BHJP
【ＦＩ】
C03C3/091
C03C3/093
C03C3/097
C03C21/00 101
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019162190
(22)【出願日】2019-09-05
(62)【分割の表示】P 2018200912の分割
【原出願日】2017-01-19
(65)【公開番号】P2019202934
(43)【公開日】2019-11-28
【審査請求日】2019-09-26
(31)【優先権主張番号】P 2016010002
(32)【優先日】2016-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2016204745
(32)【優先日】2016-10-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】村山 優
(72)【発明者】
【氏名】大原 盛輝
(72)【発明者】
【氏名】李 清
(72)【発明者】
【氏名】秋葉 周作
【審査官】永田 史泰
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第５６７４７９０（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２００２－３５８６２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／００６０４６５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１２／１３１８２４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００２－１７４８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２３２８８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５２０３８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１３６８９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５４２１５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０００－５１６９０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００２－５０７５３８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０３Ｃ１／００－１４／００
Ｃ０３Ｃ２１／００
ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５４～６２％、Ａｌ２Ｏ３を１３～２０％、Ｂ２Ｏ３を２～５％、Ｐ２Ｏ５を０～４％、Ｌｉ２Ｏを５～１６％、Ｎａ２Ｏを７～１４％、Ｋ２Ｏを０～２％、ＭｇＯを０～１０％、ＣａＯを０～１％、ＳｒＯを０～１％、ＢａＯを０～１％、ＺｎＯを０～５％、ＴｉＯ２を０～１％、ＺｒＯ２を０～４％を含有し、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が４００００以上であり、Ｙの値が０．７５以上である化学強化用ガラス。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｙ＝ＳｉＯ２×０．００８８４＋Ａｌ２Ｏ３×０．０１２０＋Ｂ２Ｏ３×（－０．００３７３）＋Ｐ２Ｏ５×０．０００６８１＋Ｌｉ２Ｏ×０．００７３５＋Ｎａ２Ｏ×（－０．００２３４）＋Ｋ２Ｏ×（－０．００６０８）＋ＭｇＯ×０．０１０５＋ＣａＯ×０．００７８９＋ＳｒＯ×０．００７５２＋ＢａＯ×０．００４７２＋ＺｒＯ２×０．０２０２
【請求項2】
酸化物基準のモル百分率表示によるＬｉ２Ｏの含有量が１３％以下である、請求項１に記載の化学強化用ガラス。
【請求項3】
失透温度Ｔが、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４以下である請求項１または２に記載の化学強化用ガラス。
【請求項4】
破壊靭性値が０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上である請求項１～３のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項5】
ヤング率が７４ＧＰａ以上である請求項１～４のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項6】
表面圧縮応力（ＣＳ）が４５０ＭＰａ以上の化学強化ガラスであって、前記化学強化ガラスの母組成が、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５４～６２％、Ａｌ２Ｏ３を１３～２０％、Ｂ２Ｏ３を２～５％、Ｐ２Ｏ５を０～４％、Ｌｉ２Ｏを５～１６％、Ｎａ２Ｏを７～１４％、Ｋ２Ｏを０～２％、ＭｇＯを０～１０％、ＣａＯを０～１％、ＳｒＯを０～１％、ＢａＯを０～１％、ＺｎＯを０～５％、ＴｉＯ２を０～１％、ＺｒＯ２を０～４％を含有し、
前記化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が４００００以上であり、Ｙの値が０．７５以上である化学強化ガラス。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｙ＝ＳｉＯ２×０．００８８４＋Ａｌ２Ｏ３×０．０１２０＋Ｂ２Ｏ３×（－０．００３７３）＋Ｐ２Ｏ５×０．０００６８１＋Ｌｉ２Ｏ×０．００７３５＋Ｎａ２Ｏ×（－０．００２３４）＋Ｋ２Ｏ×（－０．００６０８）＋ＭｇＯ×０．０１０５＋ＣａＯ×０．００７８９＋ＳｒＯ×０．００７５２＋ＢａＯ×０．００４７２＋ＺｒＯ２×０．０２０２
【請求項7】
前記化学強化ガラスの応力プロファイル中で応力がゼロになる部分のガラス表面からの深さ（ＤＯＬ）から２０μｍガラス表面側の深さにおける圧縮応力値ＣＳＤＯＬ－２０を用いて下記式により算出されるΔＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ／μｍ）が０．４以上である請求項６に記載の化学強化ガラス。ΔＣＳＤＯＬ－２０＝ＣＳＤＯＬ－２０／２０
【請求項8】
前記ΔＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ／μｍ）が４．０以下である請求項６または７に記載の化学強化ガラス。
【請求項9】
板厚ｔが２ｍｍ以下である請求項６～８のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
【請求項10】
ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上である請求項６～９のいずれか１項に記載の化学強化ガラス。
【請求項11】
前記ＣＳ１００と板厚ｔ（ｍｍ）の二乗との積（ＣＳ１００×ｔ２）が１２０ＭＰａ・ｍｍ２以下である請求項１０に記載の化学強化ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、化学強化ガラスに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレット端末等のモバイル機器のディスプレイ装置の保護ならびに美観を高めるために、化学強化ガラスからなるカバーガラスが用いられている。
【0003】
化学強化ガラスにおいては、表面圧縮応力（値）（ＣＳ）や圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）が高くなるほど強度が高くなる傾向がある。一方で、表面圧縮応力との均衡を保つために、ガラス内部には内部引張応力（ＣＴ）が発生するので、ＣＳやＤＯＬが大きいほどＣＴが大きくなる。ＣＴが大きいガラスが割れるときには、破片数が多い激しい割れ方となり、破片が飛散する危険性が大きくなる。
【0004】
そこで、たとえば特許文献１は強化ガラスの内部引張応力の許容限界を示す式（１０）を開示し、下記ＣＴ’を調節することで化学強化ガラスの強度を大きくしても破片の飛散が少ない化学強化ガラスが得られるとしていた。特許文献１に記載の内部引張応力ＣＴ’はＣＳおよびＤＯＬ’の測定値を使用し、下記式（１１）にて導出している。
ＣＴ’≦－３８．７×ｌｎ（ｔ）＋４８．２ （１０）
ＣＳ×ＤＯＬ’＝（ｔ－２×ＤＯＬ’）×ＣＴ’ （１１）
ここで、ＤＯＬ’はイオン交換層の深さに相当する。
ＣＴ’≦－３８．７×ｌｎ（ｔ）＋４８．２ （１０）
ＣＳ×ＤＯＬ’＝（ｔ－２×ＤＯＬ’）×ＣＴ’ （１１）
ここで、ＤＯＬ’はイオン交換層の深さに相当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許第８０７５９９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明者らの研究によれば、特許文献１の方法では化学強化ガラスの強度が不足する場合があった。これは、ガラス組成の影響が十分に考慮されていないこと、ＣＴ’を求める上記式では、応力プロファイルを線形で近似していること、応力がゼロとなる点をイオン拡散層深さと等しいと仮定していることなどが原因と考えられる。本発明は、これらの問題を改善し、強度をより高くした化学強化ガラスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第一の態様は、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上の化学強化ガラスであって、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ９０）が２５ＭＰａ以上、又は、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上であり、
前記化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が３００００以上である化学強化ガラスである。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
前記化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が３００００以上である化学強化ガラスである。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
【0008】
本発明の第一の態様は、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上の化学強化ガラスであって、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ９０）が２５ＭＰａ以上、又は、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上であり、
前記化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＺの値が２００００以上である化学強化ガラスでもよい。
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
前記化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＺの値が２００００以上である化学強化ガラスでもよい。
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
【0009】
第一の態様の化学強化ガラスは、板厚ｔが２ｍｍ以下の板状であることが好ましい。
【0010】
本発明の第二の態様は、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、下記式（１）及び（２）を満たす化学強化ガラスである。
ＳｔＬ（ｔ）≧ａ×ｔ＋７０００ （単位：ＭＰａ・μｍ） （１）
ａ≧３００００ （単位：ＭＰａ・μｍ／ｍｍ） （２）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＳｔＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＳｔ Ｌｉｍｉｔの値である。）
ＳｔＬ（ｔ）≧ａ×ｔ＋７０００ （単位：ＭＰａ・μｍ） （１）
ａ≧３００００ （単位：ＭＰａ・μｍ／ｍｍ） （２）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＳｔＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＳｔ Ｌｉｍｉｔの値である。）
【0011】
前記第二の態様の化学強化ガラスは、ａ≧３５０００であることが好ましい。
【0012】
また、第二の態様は、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上の化学強化ガラスであって、下記式（３）、（４）及び（５）を満たす化学強化ガラスでもよい。
ＣＴＬ（ｔ）≧－ｂ×ｌｎ（ｔ）＋ｃ （単位：ＭＰａ） （３）
ｂ≧１４ （単位：ＭＰａ） （４）
ｃ≧４８．４ （単位：ＭＰａ） （５）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＣＴＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＣＴ Ｌｉｍｉｔの値である。）
ＣＴＬ（ｔ）≧－ｂ×ｌｎ（ｔ）＋ｃ （単位：ＭＰａ） （３）
ｂ≧１４ （単位：ＭＰａ） （４）
ｃ≧４８．４ （単位：ＭＰａ） （５）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＣＴＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＣＴ Ｌｉｍｉｔの値である。）
【0013】
第二の態様の化学強化ガラスは、板厚ｔが２ｍｍ以下の板状であることが好ましい。
【0014】
第二の態様の化学強化ガラスは、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ９０）が２５ＭＰａ以上、又は、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上であることが好ましい。
【0015】
本発明の第三の態様は、後述する砂上落下試験による平均割れ高さが２５０ｍｍ以上であり、後述する圧子圧入試験による破砕数が３０個以下であり、板厚ｔが０．４～２ｍｍであり、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）が１００μｍ以上である化学強化ガラスである。
【0016】
本発明の化学強化ガラスは、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値と板厚ｔ（ｍｍ）の二乗との積（ＣＳ１００×ｔ２）が５ＭＰａ・ｍｍ２以上であることが好ましい。
【0017】
本発明の化学強化ガラスは、圧縮応力層の面積Ｓｃ（ＭＰａ・μｍ）が３００００ＭＰａ・μｍ以上であることが好ましい。
【0018】
本発明の化学強化ガラスは、内部の圧縮応力の大きさが表面圧縮応力（ＣＳ）の２分の１になる部分の深さｄｈが８μｍ以上であることが好ましい。
【0019】
本発明の化学強化ガラスは、圧縮応力が最大となる位置ｄＭがガラス表面から５μｍの範囲にあることが好ましい。
【0020】
本発明の化学強化ガラスは、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）が１１０μｍ以上であることが好ましい。
【0021】
また、本発明の化学強化ガラスにおいては、ＤＯＬから２０μｍガラス表面側の深さにおける圧縮応力値ＣＳＤＯＬ－２０を用いて下記式により算出されるΔＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ／μｍ）が０．４以上であることが好ましい。
ΔＣＳＤＯＬ－２０＝ＣＳＤＯＬ－２０／２０
ΔＣＳＤＯＬ－２０＝ＣＳＤＯＬ－２０／２０
【0022】
また、本発明の化学強化ガラスにおいては、ＣＳ９０とＣＳ１００とを用いて下記式により算出されるΔＣＳ１００－９０（単位：ＭＰａ／μｍ）が０．４以上であることが好ましい。
ΔＣＳ１００－９０＝（ＣＳ９０－ＣＳ１００）／（１００－９０）
ΔＣＳ１００－９０＝（ＣＳ９０－ＣＳ１００）／（１００－９０）
【0023】
本発明の化学強化ガラスにおいては、化学強化ガラスの母組成を有するガラスの破壊靱性値（Ｋ１ｃ）が０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが好ましい。
【0024】
本発明の化学強化ガラスは、内部引張層の面積Ｓｔ（ＭＰａ・μｍ）が、ＳｔＬ（ｔ）（ＭＰａ・μｍ）以下であることが好ましい。
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＳｔＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＳｔ Ｌｉｍｉｔの値である。）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＳｔＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＳｔ Ｌｉｍｉｔの値である。）
【0025】
本発明の化学強化ガラスは、内部引張層応力ＣＴ（ＭＰａ）が、ＣＴＬ（ｔ）（ＭＰａ）以下であることが好ましい。
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＣＴＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＣＴ Ｌｉｍｉｔの値である。）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＣＴＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＣＴ Ｌｉｍｉｔの値である。）
【0026】
本発明の化学強化ガラスは、前記化学強化ガラスの母組成が、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５０～８０％、Ａｌ２Ｏ３を１～３０％、Ｂ２Ｏ３を０～６％、Ｐ２Ｏ５を０～６％、Ｌｉ２Ｏを０～２０％、Ｎａ２Ｏを０～８％、Ｋ２Ｏを０～１０％、ＭｇＯを０～２０％、ＣａＯを０～２０％、ＳｒＯを０～２０％、ＢａＯを０～１５％、ＺｎＯを０～１０％、ＴｉＯ２を０～５％、ＺｒＯ２を０～８％を含有することが好ましい。
【0027】
また、本発明は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６３～８０％、Ａｌ２Ｏ３を７～３０％、Ｂ２Ｏ３を０～５％、Ｐ２Ｏ５を０～４％、Ｌｉ２Ｏを５～１５％、Ｎａ２Ｏを４～８％、Ｋ２Ｏを０～２％、ＭｇＯを３～１０％、ＣａＯを０～５％、ＳｒＯを０～２０％、ＢａＯを０～１５％、ＺｎＯを０～１０％、ＴｉＯ２を０～１％、ＺｒＯ２を０～８％を含有し、
Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を含有せず、
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が３００００以上である化学強化用ガラスにも関する。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を含有せず、
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が３００００以上である化学強化用ガラスにも関する。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
【0028】
上記化学強化用ガラスにおいては、酸化物基準のモル百分率表示によるＺｒＯ２の含有量が１．２％以下であることが好ましい。
また、酸化物基準のモル百分率表示によるＫ２Ｏの含有量が０．５％以上であることが好ましい。
また、酸化物基準のモル百分率表示によるＢ２Ｏ３の含有量が１％以下であることが好ましい。
また、酸化物基準のモル百分率表示によるＡｌ２Ｏ３の含有量が１１％以下であることが好ましい。
また、失透温度Ｔが、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４以下であることが好ましい。
また、酸化物基準のモル百分率表示によるＫ２Ｏの含有量が０．５％以上であることが好ましい。
また、酸化物基準のモル百分率表示によるＢ２Ｏ３の含有量が１％以下であることが好ましい。
また、酸化物基準のモル百分率表示によるＡｌ２Ｏ３の含有量が１１％以下であることが好ましい。
また、失透温度Ｔが、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【0029】
本発明は、破壊による破片の飛散が抑制された高強度の化学強化ガラスを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】図１は、化学強化ガラスの応力プロファイルを表す概念図であり、（ａ）は化学強化ガラスの応力プロファイルの一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の応力プロファイルの左側半分の拡大図であり、（ｃ）はプロファイルＡ及びＢのそれぞれにおける圧縮応力が最大となる位置の深さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下において、本発明の化学強化ガラスについて詳細に説明する。
【0032】
＜第１の態様＞
まず、第１の態様に係る化学強化ガラスについて説明する。
まず、第１の態様に係る化学強化ガラスについて説明する。
【0033】
第１の態様は、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ９０）が２５ＭＰａ以上、またはガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上の化学強化ガラスである。
本態様は、前記化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が３００００以上、及び／又は、下記式に基づき算出されるＺの値が２００００以上である。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
本態様は、前記化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出されるＸの値が３００００以上、及び／又は、下記式に基づき算出されるＺの値が２００００以上である。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
【0034】
第１の態様の化学強化ガラスは、表面に化学強化処理（イオン交換処理）によって形成された圧縮応力層を有する。化学強化処理では、ガラスの表面をイオン交換し、圧縮応力が残留する表面層を形成させる。具体的には、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス板表面付近に存在するイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的には、ＬｉイオンまたはＮａイオン）をイオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的には、Ｌｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンであり、Ｎａイオンに対してはＫイオン）に置換する。これにより、ガラスの表面に圧縮応力が残留し、ガラスの強度が向上する。
【0035】
第１の態様において、化学強化ガラスの表面圧縮応力（ＣＳ）は３００ＭＰａ以上である。スマートフォンやタブレットＰＣを落下させたときには、カバーガラス表面には引張応力が発生し、その大きさは３５０ＭＰａ程度に達する。このとき、ＣＳが３００ＭＰａ以上であると、落下によって生じる引張応力が相殺されるために破壊しにくくなるので好ましい。化学強化ガラスのＣＳは、好ましくは３５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは４００ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは４５０ＭＰａ以上である。
【0036】
一方、化学強化ガラスのＣＳの上限は特に限定されるものではないが、ＣＳが大きすぎると万一破壊が生じた場合には、破片が飛び散る等の危険が大きくなるので、破壊時の安全上の観点からは、例えば２０００ＭＰａ以下であり、好ましくは１５００ＭＰａ以下であり、より好ましくは１０００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは８００ＭＰａ以下である。
【0037】
なお、化学強化ガラスのＣＳは、化学強化条件やガラスの組成等を調整することにより、適宜調整することができる。
【0038】
また、第１の態様における化学強化ガラスのＣＳは、下記二種類の測定方法による値ＣＳＦおよびＣＳＡにより、次のように定義される。ガラス表面からｘμｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳｘ）についても同様である。
ＣＳ＝ＣＳＦ＝１．２８×ＣＳＡ
ＣＳ＝ＣＳＦ＝１．２８×ＣＳＡ
【0039】
ここで、ＣＳＦは折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され表面応力計の付属プログラムＦｓｍＶにより求められる値である。
【0040】
また、ＣＳＡは株式会社東京インスツルメンツ製複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭを用いて以下の手順で測定される値である。図２に示すように１０ｍｍ×１０ｍｍサイズ以上、厚さ０．２～２ｍｍ程度の化学強化ガラスの断面を１５０～２５０μｍの範囲に研磨し薄片化を行う。研磨手順としては＃１０００ダイヤ電着砥石により目的厚みのプラス５０μｍ程度まで研削し、その後＃２０００ダイヤ電着砥石を用いて目的厚みのプラス１０μｍ程度まで研削し、最後に酸化セリウムによる鏡面出しを行い目的厚みとする。以上のように作成した２００μｍ程度に薄片化されたサンプルに対し、光源にλ＝５４６ｎｍの単色光を用い、透過光での測定を行い、複屈折イメージングシステムにより、化学強化ガラスが有する位相差（リタデーション）の測定を行い、得られた値と下記式（Ａ）を用いることで応力を算出する。
Ｆ＝δ／（Ｃ×ｔ’）・・・式（Ａ）
式（Ａ）中、Ｆは応力（ＭＰａ）、δは位相差（リタデーション）（ｎｍ）、Ｃは光弾性定数（ｎｍ ｃｍ－１ＭＰａ）、ｔ’はサンプルの厚さ（ｃｍ）を示す。
Ｆ＝δ／（Ｃ×ｔ’）・・・式（Ａ）
式（Ａ）中、Ｆは応力（ＭＰａ）、δは位相差（リタデーション）（ｎｍ）、Ｃは光弾性定数（ｎｍ ｃｍ－１ＭＰａ）、ｔ’はサンプルの厚さ（ｃｍ）を示す。
【0041】
また、本発明者らは、ＤＯＬが所定値以上であり、かつ圧縮応力層内部の所定深さにおける圧縮応力値が所定値以上である化学強化ガラス（以下、高ＤＯＬガラスともいう）は、優れた砂上落下耐性を有することを見出した。また、そのような高ＤＯＬガラスは、ＣＴが比較的大きい場合でも砂上落下耐性が高いことを見出した。
以上の観点から、第１の態様においては、化学強化ガラスの、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ９０）が２５ＭＰａ以上であることが好ましく、３０ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、化学強化ガラスの、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上であることが好ましく、２０ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、第１の態様の化学強化ガラスにおいては、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値と板厚ｔ（ｍｍ）の二乗との積ＣＳ１００×ｔ２が５ＭＰａ・ｍｍ２以上であることが好ましい。
以上の観点から、第１の態様においては、化学強化ガラスの、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ９０）が２５ＭＰａ以上であることが好ましく、３０ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、化学強化ガラスの、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上であることが好ましく、２０ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、第１の態様の化学強化ガラスにおいては、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値と板厚ｔ（ｍｍ）の二乗との積ＣＳ１００×ｔ２が５ＭＰａ・ｍｍ２以上であることが好ましい。
【0042】
ＣＳ９０が２５ＭＰａ以上であると、実用的な場面において化学強化ガラスに衝突しうる砂等の鋭角物との衝突によって生じる傷に起因する破壊に対して、十分な耐性を有することができ、すなわち、砂上落下耐性に優れる。また、本発明者らは、ＣＳ９０が２５ＭＰａ以上の化学強化ガラスにおいては、ＣＴが比較的大きくとも砂上落下耐性の高い化学強化ガラスを提供できることを見出した。
【0043】
ＣＳ９０は、より好ましくは３０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは３５ＭＰａ以上であり、よりさらに好ましくは４０ＭＰａ以上であり、特に好ましくは４５ＭＰａ以上であり、最も好ましくは５０ＭＰａ以上である。
【0044】
一方、ＣＳ９０の上限は特に限定されるものではないが、破壊時の安全性の観点からは、例えば２５０ＭＰａ以下であり、好ましくは２００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは１５０ＭＰａ以下であり、特に好ましくは１００ＭＰａ以下であり、最も好ましくは７５ＭＰａ以下である。
【0045】
上記と同様に、ＣＳ１００は、より好ましくは２０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは２３ＭＰａ以上であり、よりさらに好ましくは２６ＭＰａ以上であり、特に好ましくは３０ＭＰａ以上であり、最も好ましくは３３ＭＰａ以上である。ＣＳ１００の上限は特に限定されるものではないが、破壊時の安全性の観点からは、例えば２００ＭＰａ以下であり、好ましくは１５０ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは１００ＭＰａ以下であり、特に好ましくは７５ＭＰａ以下であり、最も好ましくは５０ＭＰａ以下である。
【0046】
また、ＣＳ１００×ｔ２は、好ましくは５ＭＰａ・ｍｍ２以上であり、より好ましくは７ＭＰａ・ｍｍ２以上であり、さらに好ましくは１０ＭＰａ・ｍｍ２以上であり、特に好ましく１５ＭＰａ・ｍｍ２以上であり、最も好ましくは２０ＭＰａ・ｍｍ２以上である。ＣＳ１００×ｔ２の上限は特に限定されるものではないが、破壊時の安全性の観点からは、例えば１２０ＭＰａ・ｍｍ２以下であり、好ましくは１００ＭＰａ・ｍｍ２以下であり、さらに好ましくは８０ＭＰａ・ｍｍ２以下であり、特に好ましくは６０ＭＰａ・ｍｍ２以下であり、最も好ましくは４０ＭＰａ・ｍｍ２以下である。
【0047】
第１の態様の化学強化ガラスにおいては、内部の圧縮応力の大きさが表面圧縮応力（ＣＳ）の２分の１になる部分の深さｄｈ（図１（ｂ）参照）が８μｍ以上であることが好ましい。ｄｈが８μｍ以上であると、加傷時の曲げ強度の強度低下に対する耐性が向上する。ｄｈは好ましくは８μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上であり、さらに好ましくは１２μｍ以上であり、特に好ましくは１５μｍ以上である。一方、ｄｈの上限は特に限定されるものではないが、破壊時の安全性の観点からは、例えば７０μｍ以下であり、好ましくは６０μｍ以下であり、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下であり、特に好ましくは３０μｍ以下である。
【0048】
第１の態様の化学強化ガラスにおいては、圧縮応力が最大となる位置の深さｄＭ（図１（ｃ）参照）がガラス表面から１０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。ｄＭがガラス表面から１０μｍより深い部分に位置する場合、化学強化処理による曲げ強度向上の効果が十分に得られず、曲げ強度低下につながる恐れがある。ｄＭは好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは８μｍ以下であり、さらに好ましくは５μｍ以下である。
【0049】
第１の態様において、ＤＯＬは、１００μｍ以上であることが好ましい。ＤＯＬが１００μｍ以上であると、実用的な場面において化学強化ガラスに衝突しうる砂等の鋭角物との衝突によって生じる傷に起因する破壊に対して、十分な耐性を有することができる。ＤＯＬは、より好ましくは１１０μｍ以上であり、さらに好ましくは１２０μｍ以上であり、特に好ましくは１３０μｍ以上である。
【0050】
一方、ＤＯＬの上限は特に限定されるものではないが、破壊時の安全性の観点からは、例えば２００μｍ以下であり、好ましくは１８０μｍ以下であり、さらに好ましくは１６０μｍ以下であり、特に好ましくは１５０μｍ以下である。
【0051】
なお、ＤＯＬは、化学強化条件やガラスの組成等を調整することにより、適宜調整することができる。
【0052】
本発明の化学強化ガラスにおいては、ＤＯＬから２０μｍガラス表面側の深さにおける圧縮応力値ＣＳＤＯＬ－２０を用いて下記式により算出されるΔＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ／μｍ）が０．４以上であることが好ましい。
ΔＣＳＤＯＬ－２０＝ＣＳＤＯＬ－２０／２０
ΔＣＳＤＯＬ－２０を０．４以上とすることにより、鋭角物で加傷された後の曲げ強度（加傷後曲げ強度）を高くすることができる。ΔＣＳＤＯＬ－２０は、より好ましくは、以下、段階的に、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．９以上、１．０以上、１．２以上、１．４以上、１．５以上である。一方、ΔＣＳＤＯＬ－２０の上限は特に限定されるものではないが、破砕の安全性の観点からは、例えば４．０以下であり、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．７以下、典型的には１．６以下である。
ΔＣＳＤＯＬ－２０＝ＣＳＤＯＬ－２０／２０
ΔＣＳＤＯＬ－２０を０．４以上とすることにより、鋭角物で加傷された後の曲げ強度（加傷後曲げ強度）を高くすることができる。ΔＣＳＤＯＬ－２０は、より好ましくは、以下、段階的に、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．９以上、１．０以上、１．２以上、１．４以上、１．５以上である。一方、ΔＣＳＤＯＬ－２０の上限は特に限定されるものではないが、破砕の安全性の観点からは、例えば４．０以下であり、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．７以下、典型的には１．６以下である。
【0053】
また、本発明の化学強化ガラスにおいては、ＣＳ９０とＣＳ１００とを用いて下記式により算出されるΔＣＳ１００－９０（単位：ＭＰａ／μｍ）が０．４以上であることが好ましい。
ΔＣＳ１００－９０＝（ＣＳ９０－ＣＳ１００）／（１００－９０）
ΔＣＳ１００－９０を０．４以上とすることにより、鋭角物で加傷された後の曲げ強度（加傷後曲げ強度）を高くすることができる。ΔＣＳ１００－９０は、より好ましくは、以下、段階的に、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．９以上、１．０以上、１．２以上、１．４以上、１．５以上である。一方、ΔＣＳ１００－９０の上限は特に限定されるものではないが、破砕の安全性の観点からは、例えば４．０以下であり、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．７以下、典型的には１．６以下である。
ΔＣＳ１００－９０＝（ＣＳ９０－ＣＳ１００）／（１００－９０）
ΔＣＳ１００－９０を０．４以上とすることにより、鋭角物で加傷された後の曲げ強度（加傷後曲げ強度）を高くすることができる。ΔＣＳ１００－９０は、より好ましくは、以下、段階的に、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．９以上、１．０以上、１．２以上、１．４以上、１．５以上である。一方、ΔＣＳ１００－９０の上限は特に限定されるものではないが、破砕の安全性の観点からは、例えば４．０以下であり、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．７以下、典型的には１．６以下である。
【0054】
また、第１の態様における化学強化ガラスのＤＯＬは応力プロファイル中で応力がゼロになる部分のガラス表面からの深さであり、折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値である。また、株式会社東京インスツルメンツ製複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭを用いて図２（ｂ）に示されるような薄片化サンプルを用いて測定することもできる。
【0055】
第１の態様の化学強化ガラスにおいては、圧縮応力層の面積Ｓｃ（ＭＰａ・μｍ）の値は３００００ＭＰａ・μｍ以上であることが好ましい。圧縮応力層の面積Ｓｃ（ＭＰａ・μｍ）の値が３００００ＭＰａ・μｍ以上であると、より大きなＣＳおよびＤＯＬを導入することで、実用的な場面において化学強化ガラスに衝突しうる砂等の鋭角物との衝突によって生じる傷に起因する破壊に対して、十分な耐性を有する化学強化ガラスを得ることができる。Ｓｃは３２０００ＭＰａ・μｍ以上がより好ましく、以下、段階的に３４０００ＭＰａ・μｍ以上、３６０００ＭＰａ・μｍ以上、３８０００ＭＰａ・μｍ以上、４００００ＭＰａ・μｍ以上、４２０００ＭＰａ・μｍ以上、４４０００ＭＰａ・μｍ以上、４６０００ＭＰａ・μｍ以上がさらに好ましい。
【0056】
また、第１の態様における化学強化ガラスのＳｃ（ＭＰａ・μｍ）は、下記二種類の測定方法による値ＳｃＦおよびＳｃＡにより、次のように定義される。
Ｓｃ＝ＳｃＦ＝１．５１５×ＳｃＡ
ここで、ＳｃＦは折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値を用いて算出した値であり、ＳｃＡは前述のＣＳＡ測定と同様の手法である、複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片化サンプルを用いた測定により得られる値である。
Ｓｃ＝ＳｃＦ＝１．５１５×ＳｃＡ
ここで、ＳｃＦは折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値を用いて算出した値であり、ＳｃＡは前述のＣＳＡ測定と同様の手法である、複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片化サンプルを用いた測定により得られる値である。
【0057】
また、第１の態様における化学強化ガラスの内部引張層の面積Ｓｔ（ＭＰａ・μｍ）は、下記二種類の測定方法による値ＳｔＦおよびＳｔＡにより、次のように定義される。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ここで、ＳｔＦは折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値を用いて算出した値であり、ＳｔＡは前述のＣＳＡ測定と同様の手法である、複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片化サンプルを用いた測定により得られる値である。上記と同様に二手法により応力プロファイルを作成し、ＳｔＦもしくはＳｔＡを算出し、Ｓｔを得ることができる。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ここで、ＳｔＦは折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値を用いて算出した値であり、ＳｔＡは前述のＣＳＡ測定と同様の手法である、複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片化サンプルを用いた測定により得られる値である。上記と同様に二手法により応力プロファイルを作成し、ＳｔＦもしくはＳｔＡを算出し、Ｓｔを得ることができる。
【0058】
図１（ａ）にＳｃとＳｔの概念図を示す。ＳｃとＳｔは原理的に等しい値であり、０．９５＜Ｓｃ／Ｓｔ＜１．０５となるように算出することが好ましい。
【0059】
また、第１の態様においては、化学強化ガラスの母組成におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｒＯ２の各成分の酸化物基準のモル百分率表示による含有量を用いて、下記式に基づき算出される下記Ｘの値が３００００以上、及び／又は、下記式に基づき算出される下記Ｚの値が２００００以上である。
なお、化学強化ガラスの母組成とは、化学強化前のガラス（以下、化学強化用ガラスともいう）の組成である。ここで、化学強化ガラスの引張応力を有する部分（以下、引張応力部分ともいう）はイオン交換されていない部分である。そして、化学強化ガラスの厚みが十分大きい場合には、化学強化ガラスの引張応力部分は、化学強化前のガラスと同じ組成を有している。その場合には、引張応力部分の組成を母組成とみなすことができる。また、化学強化ガラスの母組成の好ましい態様については後述する。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
なお、化学強化ガラスの母組成とは、化学強化前のガラス（以下、化学強化用ガラスともいう）の組成である。ここで、化学強化ガラスの引張応力を有する部分（以下、引張応力部分ともいう）はイオン交換されていない部分である。そして、化学強化ガラスの厚みが十分大きい場合には、化学強化ガラスの引張応力部分は、化学強化前のガラスと同じ組成を有している。その場合には、引張応力部分の組成を母組成とみなすことができる。また、化学強化ガラスの母組成の好ましい態様については後述する。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
【0060】
本発明者らは、上記式に基づき算出されるＸ値およびＺ値が、化学強化ガラスの破壊（破砕）時に生じる破片の数（破砕数）とよく相関し、Ｘ値およびＺ値が大きくなるほど、ガラスの破壊時の破砕数が少なくなる傾向があることを実験的に見出した。
【0061】
前記知見に基づいて、破砕数が少なくより安全性の高いガラスとする観点から、第１の態様の化学強化ガラスにおいては、Ｘ値は３００００ＭＰａ・μｍ以上であることが好ましく、以下、段階的に、３２０００ＭＰａ・μｍ以上、３４０００ＭＰａ・μｍ以上、３６０００ＭＰａ・μｍ以上、３８０００ＭＰａ・μｍ以上、４００００ＭＰａ・μｍ以上、４２０００ＭＰａ・μｍ以上、４４０００ＭＰａ・μｍ以上、４５０００ＭＰａ・μｍ以上、４６０００ＭＰａ・μｍ以上であることがより好ましい。
【0062】
また、同様の観点から、Ｚ値は２００００ＭＰａ・μｍ以上であることが好ましく、以下、段階的に、２２０００ＭＰａ・μｍ以上、２４０００ＭＰａ・μｍ以上、２６０００ＭＰａ・μｍ以上、２８０００ＭＰａ・μｍ以上、２９０００ＭＰａ・μｍ以上、３００００ＭＰａ・μｍ以上であることがより好ましい。
【0063】
Ｘ値およびＺ値は化学強化ガラスの母組成における前記各成分量によって調整することができる。第１の態様において、化学強化ガラスの母組成は特に限定されるものではないが、化学強化後のガラスに前述した化学強化特性を与える化学強化処理を適用可能であり、かつ、前記Ｘの値が３００００以上、及び／又は、前記Ｚの値が２００００以上となるガラス組成を適宜選択すればよい。
【0064】
また、下記式に基づき算出されるＹ値が、化学強化ガラスの破壊（破砕）時に生じる破片の数（破砕数）と相関し、Ｙ値が大きくなるほど、ガラスの破壊時の破砕数が少なくなる傾向があることを実験的に見出した。
Ｙ＝ＳｉＯ２×０．００８８４＋Ａｌ２Ｏ３×０．０１２０＋Ｂ２Ｏ３×（－０．００３７３）＋Ｐ２Ｏ５×０．０００６８１＋Ｌｉ２Ｏ×０．００７３５＋Ｎａ２Ｏ×（－０．００２３４）＋Ｋ２Ｏ×（－０．００６０８）＋ＭｇＯ×０．０１０５＋ＣａＯ×０．００７８９＋ＳｒＯ×０．００７５２＋ＢａＯ×０．００４７２＋ＺｒＯ２×０．０２０２
Ｙ＝ＳｉＯ２×０．００８８４＋Ａｌ２Ｏ３×０．０１２０＋Ｂ２Ｏ３×（－０．００３７３）＋Ｐ２Ｏ５×０．０００６８１＋Ｌｉ２Ｏ×０．００７３５＋Ｎａ２Ｏ×（－０．００２３４）＋Ｋ２Ｏ×（－０．００６０８）＋ＭｇＯ×０．０１０５＋ＣａＯ×０．００７８９＋ＳｒＯ×０．００７５２＋ＢａＯ×０．００４７２＋ＺｒＯ２×０．０２０２
【0065】
前記知見に基づいて、ガラスが破壊する場合であっても破砕数が少なくより安全性の高いガラスとする観点から、第１の態様の化学強化ガラスにおいては、Ｙ値は０．７以上であることが好ましく、０．７５以上であることがより好ましく、０．７７以上であることがさらに好ましく、０．８０以上であることが特に好ましく、０．８２以上であることが最も好ましい。
【0066】
本発明の化学強化用ガラスは、失透温度Ｔが、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４以下であることが好ましい。失透温度ＴがＴ４より高い場合には、フロート法等によるガラス板成形時に失透による品質低下が生じやすいからである。
【0067】
第１の態様の化学強化ガラスは、板状（ガラス板）である場合、その板厚（ｔ）は、特に限定されるものではないが、化学強化の効果を高くするためには、例えば２ｍｍ以下であり、好ましくは１．５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．９ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．８ｍｍ以下であり、最も好ましくは０．７ｍｍ以下である。また、当該板厚は、化学強化処理による十分な強度向上の効果を得る観点からは、例えば０．１ｍｍ以上であり、好ましくは０．２ｍｍ以上であり、より好ましくは０．４ｍｍ以上であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上である。
【0068】
なお、第１の態様の化学強化ガラスは、適用される製品や用途等に応じて、板状以外の形状でもよい。またガラス板は、外周の厚みが異なる縁取り形状などを有していてもよい。また、上記ガラス板は、２つの主面と、これらに隣接して板厚を形成する端面とを有し、２つの主面は互いに平行な平坦面を形成していてもよい。ただし、ガラス板の形態はこれに限定されず、例えば２つの主面は互いに平行でなくともよく、また、２つの主面の一方又は両方の全部又は一部が曲面であってもよい。より具体的には、ガラス板は、例えば、反りの無い平板状のガラス板であってもよく、また、湾曲した表面を有する曲面ガラス板であってもよい。
【0069】
第１の態様によれば、ＣＴもしくはＳｔが大きくても破砕数がより少なく、安全性が高い化学強化ガラスが得られる。
たとえば、スマートフォン等のモバイル機器は、誤って落下した際に、砂などの、角度の小さい衝突部分を有する衝突物（以下、鋭角物ともいう）に衝突し、カバーガラスとしての化学強化ガラスが破損してしまう機会が比較的高いため、鋭角物に衝突した場合でも破損しにくい化学強化ガラスが求められている。
第１の態様に係る化学強化ガラスは、実用的な場面において衝突しうる砂等の鋭角物との衝突によって生じる傷に起因する破壊に対する耐性（砂上落下耐性）にも優れる。
たとえば、スマートフォン等のモバイル機器は、誤って落下した際に、砂などの、角度の小さい衝突部分を有する衝突物（以下、鋭角物ともいう）に衝突し、カバーガラスとしての化学強化ガラスが破損してしまう機会が比較的高いため、鋭角物に衝突した場合でも破損しにくい化学強化ガラスが求められている。
第１の態様に係る化学強化ガラスは、実用的な場面において衝突しうる砂等の鋭角物との衝突によって生じる傷に起因する破壊に対する耐性（砂上落下耐性）にも優れる。
【0070】
＜第２の態様＞
つづいて、第２の態様に係る化学強化ガラスについて説明する。
第２の態様の化学強化ガラスの一つは、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、下記式（１）及び（２）を満たす化学強化ガラスである。
ＳｔＬ（ｔ）≧ａ×ｔ＋７０００ （単位：ＭＰａ・μｍ） （１）
ａ≧３００００ （単位：ＭＰａ・μｍ／ｍｍ）（２）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＳｔＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＳｔ Ｌｉｍｉｔの値である。）
つづいて、第２の態様に係る化学強化ガラスについて説明する。
第２の態様の化学強化ガラスの一つは、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、下記式（１）及び（２）を満たす化学強化ガラスである。
ＳｔＬ（ｔ）≧ａ×ｔ＋７０００ （単位：ＭＰａ・μｍ） （１）
ａ≧３００００ （単位：ＭＰａ・μｍ／ｍｍ）（２）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＳｔＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＳｔ Ｌｉｍｉｔの値である。）
【0071】
ここで、ＳｔＬ（ｔ）は、次の測定により求められる値である。２５ｍｍ×２５ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）のガラスに対して、内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）が変化するように種々の化学強化処理条件で化学強化処理を行って、種々の内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を有する化学強化ガラスを作製する。そして、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３～１０ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、これら化学強化ガラスをそれぞれ破壊させて、破壊後の化学強化ガラスの破片の数（破砕数）をそれぞれ計測する。そして、破砕数が１０個となった内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を、板厚ｔ（ｍｍ）のときのＳｔ Ｌｉｍｉｔ値＝ＳｔＬ（ｔ）と規定する。破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＳｔ値であるＳｔｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＳｔ値であるＳｔｍ値を用いて、下式によってＳｔＬ（ｔ）値を規定する。
ＳｔＬ（ｔ）値 ＝ Ｓｔｎ＋（１０－ｎ）×（Ｓｔｍ－Ｓｔｎ）／（ｍ－ｎ）
２５ｍｍ×２５ｍｍより大きなサイズの化学強化ガラスを用いるときは、化学強化ガラス内に２５ｍｍ×２５ｍｍの領域を表示し、その領域内で上記のＳｔＬ（ｔ）測定を行う。
ＳｔＬ（ｔ）値 ＝ Ｓｔｎ＋（１０－ｎ）×（Ｓｔｍ－Ｓｔｎ）／（ｍ－ｎ）
２５ｍｍ×２５ｍｍより大きなサイズの化学強化ガラスを用いるときは、化学強化ガラス内に２５ｍｍ×２５ｍｍの領域を表示し、その領域内で上記のＳｔＬ（ｔ）測定を行う。
【0072】
また、ＳｔＬ（ｔ）は板厚ｔ（ｍｍ）、およびａに依存し、ａはガラス組成に依存するパラメータである。ＳｔＬ（ｔ）はｔに対して線形的に変化し、かつその傾きは組成で変化するパラメータａで記述できる。また、ａの値を３００００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上とすることにより、より大きなＣＳおよびＤＯＬを導入したときでも、より破砕数が少なく安全性の高い破砕様式とすることができる。
【0073】
ａの値は、より好ましくは３２０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上であり、以下、段階的に、３４０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、３６０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、３８０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、４００００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、４２０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、４４０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、４６０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、４８０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上、５００００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以上がより好ましい。
【0074】
また、本実施形態の化学強化ガラスにおいて、ａが５３０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍより大きい場合は、ガラスの失透温度が高くなり、ガラス製造において生産性が悪化するおそれがある。したがって、ａの値は５３０００ＭＰａ・μｍ／ｍｍ以下であることが好ましい。
【0075】
また、第２の態様の化学強化ガラスの一つは、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、下記式（３）、（４）及び（５）を満たす化学強化ガラスである。
ＣＴＬ（ｔ）≧－ｂ×ｌｎ（ｔ）＋ｃ （単位：ＭＰａ） （３）
ｂ≧１４ （単位：ＭＰａ） （４）
ｃ≧４８．４ （単位：ＭＰａ） （５）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＣＴＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＣＴ Ｌｉｍｉｔの値である。）
ＣＴＬ（ｔ）≧－ｂ×ｌｎ（ｔ）＋ｃ （単位：ＭＰａ） （３）
ｂ≧１４ （単位：ＭＰａ） （４）
ｃ≧４８．４ （単位：ＭＰａ） （５）
（ここで、ｔは板厚（ｍｍ）であり、ＣＴＬ（ｔ）は板厚ｔのときのＣＴ Ｌｉｍｉｔの値である。）
【0076】
ここで、ＣＴＬ（ｔ）は次の測定により求められる値である。具体的には、２５ｍｍ×２５ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）のガラスに対して、内部引張応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）が変化するように種々の化学強化処理条件で化学強化処理を行って、種々の内部引張応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を有する化学強化ガラスを作製する。そして、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３～１０ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、これら化学強化ガラスをそれぞれ破壊させて、破壊後の化学強化ガラスの破片の数（破砕数）をそれぞれ計測する。そして、破砕数が１０個となった内部引張応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を、板厚ｔ（ｍｍ）のときのＣＴ Ｌｉｍｉｔ値＝ＣＴＬ（ｔ）と規定する。破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＣＴ値であるＣＴｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＣＴ値であるＣＴｍ値を用いて、下式によってＣＴＬ（ｔ）値を規定する。
ＣＴＬ（ｔ）値 ＝ ＣＴｎ＋（１０－ｎ）×（ＣＴｍ－ＣＴｎ）／（ｍ－ｎ）
２５ｍｍ×２５ｍｍより大きなサイズの化学強化ガラスを用いるときは、化学強化ガラス内に２５ｍｍ×２５ｍｍの領域を表示し、その領域内で上記のＣＴＬ（ｔ）測定を行う。
ＣＴＬ（ｔ）値 ＝ ＣＴｎ＋（１０－ｎ）×（ＣＴｍ－ＣＴｎ）／（ｍ－ｎ）
２５ｍｍ×２５ｍｍより大きなサイズの化学強化ガラスを用いるときは、化学強化ガラス内に２５ｍｍ×２５ｍｍの領域を表示し、その領域内で上記のＣＴＬ（ｔ）測定を行う。
【0077】
また、ＣＴＬ（ｔ）は板厚ｔ（ｍｍ）、ｂ、及びｃに依存し、ｂ及びｃはガラス組成に依存するパラメータである。ＣＴＬ（ｔ）はｔの増加に対して減少し、式（３）のように自然対数を用いて記述できる。本実施形態によれば、ｂ及びｃの値をそれぞれ１４ＭＰａ以上及び４８．４ＭＰａ以上とすることにより、従来よりも大きなＣＳおよびＤＯＬを導入したときでも、より破砕数が少なく安全性の高い破砕様式とすることができる。
【0078】
ｂの値は、より好ましくは１４ＭＰａ以上であり、以下、段階的に、１５ＭＰａ以上、１６ＭＰａ以上、１７ＭＰａ以上、１８ＭＰａ以上、１９ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以上、２１ＭＰａ以上、２２ＭＰａ以上、２３ＭＰａ以上、２４ＭＰａ以上、２５ＭＰａ以上、２６ＭＰａ以上、２７ＭＰａ以上、２８ＭＰａ以上、２９ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【0079】
ｃの値は、より好ましくは４８．４ＭＰａ以上であり、以下、段階的に、４９ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以上、５１ＭＰａ以上、５２ＭＰａ以上、５３ＭＰａ以上、５４ＭＰａ以上、５５ＭＰａ以上、５６ＭＰａ以上、５７ＭＰａ以上、５８ＭＰａ以上、５９ＭＰａ以上、６０ＭＰａ以上、６１ＭＰａ以上、６２ＭＰａ以上、６３ＭＰａ以上、６４ＭＰａ以上、６５ＭＰａ以上であることが好ましい。
【0080】
本実施形態の化学強化ガラスにおいて、ｂが３５ＭＰａより大きく、またｃが７５ＭＰａより大きい場合、一般にガラスの失透性が悪くなり、ガラス製造において生産性が悪化するおそれがある。したがって、ＣＴＬ（ｔ）は－３５×ｌｎ（ｔ）＋７５より小さい方が好ましい。
【0081】
なお、Ｓｔ値及びＣＴ値は、折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値ＳｔＦ及びＣＴＦ、もしくは複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片化サンプルを用いた測定により得られる値ＳｔＡ及びＣＴＡを用いて、それぞれ次のように定義される。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ＣＴ＝ＣＴＦ＝１．２８×ＣＴＡ
ここで、ＣＴＦはＦｓｍＶにて解析される値ＣＴ＿ＣＶと等しい値であり、下記式（１１）で求められるＣＴ’とは異なるものである。
ＣＳ×ＤＯＬ’＝（ｔ－２×ＤＯＬ’）×ＣＴ’ （１１）
ここで、ＤＯＬ’はイオン交換層の深さに相当する。ＣＴ’を求める上記式は、応力プロファイルを線形で近似しており、また、応力がゼロとなる点をイオン拡散層深さと等しいと仮定している為、実際の内部引張応力よりも大きく見積もってしまうという問題があり、本実施形態における内部引張応力の指標としては不適である。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ＣＴ＝ＣＴＦ＝１．２８×ＣＴＡ
ここで、ＣＴＦはＦｓｍＶにて解析される値ＣＴ＿ＣＶと等しい値であり、下記式（１１）で求められるＣＴ’とは異なるものである。
ＣＳ×ＤＯＬ’＝（ｔ－２×ＤＯＬ’）×ＣＴ’ （１１）
ここで、ＤＯＬ’はイオン交換層の深さに相当する。ＣＴ’を求める上記式は、応力プロファイルを線形で近似しており、また、応力がゼロとなる点をイオン拡散層深さと等しいと仮定している為、実際の内部引張応力よりも大きく見積もってしまうという問題があり、本実施形態における内部引張応力の指標としては不適である。
【0082】
第２の態様の化学強化ガラスは、表面に化学強化処理（イオン交換処理）によって形成された圧縮応力層を有する。
【0083】
第２の態様の化学強化ガラスは、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上である。ここで、第２の態様の化学強化ガラスにおけるＣＳの限定理由及び好ましい数値範囲は第１の態様と同様である。
【0084】
また、第２の態様の化学強化ガラスにおけるＣＳ９０、ＣＳ１００及びＣＳ１００×ｔ２の好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。特に、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ９０）が２５ＭＰａ以上、又は、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１００）が１５ＭＰａ以上であれば、実用的な場面において化学強化ガラスに衝突しうる砂等の鋭角物との衝突によって生じる傷に起因する破壊に対して、十分な耐性を有することができ、すなわち、砂上落下耐性にも優れた化学強化ガラスとできる。
また、第２の態様の化学強化ガラスにおけるｄｈ及びｄＭの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
また、第２の態様の化学強化ガラスにおけるＤＯＬの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
さらに、第２の態様の化学強化ガラスにおけるＳｃ及びＳｔの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
また、第２の態様の化学強化ガラスにおけるｄｈ及びｄＭの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
また、第２の態様の化学強化ガラスにおけるＤＯＬの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
さらに、第２の態様の化学強化ガラスにおけるＳｃ及びＳｔの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
【0085】
また、第２の態様の化学強化ガラスは、板厚ｔが２ｍｍ以下の板状であることが好ましい。第２の態様の化学強化ガラスにおける板厚ｔの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
また、第２の態様の化学強化ガラスは、第１の態様の化学強化ガラスと同様に、板状以外の各種形状をとりうる。
また、第２の態様の化学強化ガラスは、第１の態様の化学強化ガラスと同様に、板状以外の各種形状をとりうる。
【0086】
＜第３の態様＞
つづいて、第３の態様に係る化学強化ガラスについて説明する。
つづいて、第３の態様に係る化学強化ガラスについて説明する。
【0087】
第３の態様は、下記条件での砂上落下試験による平均割れ高さが２５０ｍｍ以上であり、
下記条件での圧子圧入試験による破砕数が３０個以下であり、
板厚ｔが０．４～２ｍｍであり、
表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、
圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）が１００μｍ以上である化学強化ガラスに関する。
下記条件での圧子圧入試験による破砕数が３０個以下であり、
板厚ｔが０．４～２ｍｍであり、
表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上であり、かつ、
圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）が１００μｍ以上である化学強化ガラスに関する。
【0088】
第３の態様における化学強化ガラスの砂上落下試験による平均割れ高さは、優れた砂上落下耐性を有するとの観点から、２５０ｍｍ以上であり、好ましくは３００ｍｍ以上であり、より好ましくは３５０ｍｍ以上である。ここで、第３の態様における化学強化ガラスの平均割れ高さは、下記条件での砂上落下試験により測定されるものとする。
【0089】
砂上落下試験条件：
硬質ナイロン製のモック板（５０ｍｍ×５０ｍｍ、重量：５４ｇ）に化学強化ガラス（５０ｍｍ×５０ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ））をスポンジ両面テープ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み３ｍｍ）を介して貼り合わせ、測定試料を作製する。次に、１５ｃｍ×１５ｃｍのサイズのＳＵＳ板上に、１ｇのけい砂（竹折社製５号けい砂）を均一となるようにまき、作製した測定試料を、化学強化ガラスを下にして、けい砂がまかれたＳＵＳ板の表面に所定の高さ（落下高さ）から落下させる。落下試験は、落下高さ：１０ｍｍから開始して、１０ｍｍずつ高さを上げて実施し、化学強化ガラスが割れた高さを割れ高さ（単位ｍｍ）とする。落下試験は各例について５回以上実施し、落下試験での割れ高さの平均値を、平均割れ高さ（単位：ｍｍ）とする。
硬質ナイロン製のモック板（５０ｍｍ×５０ｍｍ、重量：５４ｇ）に化学強化ガラス（５０ｍｍ×５０ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ））をスポンジ両面テープ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み３ｍｍ）を介して貼り合わせ、測定試料を作製する。次に、１５ｃｍ×１５ｃｍのサイズのＳＵＳ板上に、１ｇのけい砂（竹折社製５号けい砂）を均一となるようにまき、作製した測定試料を、化学強化ガラスを下にして、けい砂がまかれたＳＵＳ板の表面に所定の高さ（落下高さ）から落下させる。落下試験は、落下高さ：１０ｍｍから開始して、１０ｍｍずつ高さを上げて実施し、化学強化ガラスが割れた高さを割れ高さ（単位ｍｍ）とする。落下試験は各例について５回以上実施し、落下試験での割れ高さの平均値を、平均割れ高さ（単位：ｍｍ）とする。
【0090】
また、第３の態様における化学強化ガラスの圧子圧入試験による破砕数は、万が一破壊（破砕）してもより安全な破壊（破砕）となるとの観点から、３０個以下であり、好ましくは２０個以下であり、より好ましくは１０個以下であり、さらに好ましくは５個以下であり、特に好ましくは２個以下である。ここで、第３の態様における化学強化ガラスの破壊数は、下記条件での圧子圧入試験により測定されるものとする。
【0091】
圧子圧入試験条件：
２５ｍｍ×２５ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）の化学強化ガラスに対して、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３～１０ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、化学強化ガラスを破壊させて、破壊後の化学強化ガラスの破砕数を計測する。２５ｍｍ×２５ｍｍより大きなサイズの化学強化ガラスを用いるときは、化学強化ガラス内に２５ｍｍ×２５ｍｍの領域を表示し、その領域内で圧子圧入試験および破砕数の計測を行う。化学強化ガラスが曲面形状を持つときは、投影面積で２５ｍｍ×２５ｍｍのサイズを化学強化ガラスの曲面上に表示させ、その領域内で圧子圧入試験および破砕数の計測を行う。
２５ｍｍ×２５ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）の化学強化ガラスに対して、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３～１０ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、化学強化ガラスを破壊させて、破壊後の化学強化ガラスの破砕数を計測する。２５ｍｍ×２５ｍｍより大きなサイズの化学強化ガラスを用いるときは、化学強化ガラス内に２５ｍｍ×２５ｍｍの領域を表示し、その領域内で圧子圧入試験および破砕数の計測を行う。化学強化ガラスが曲面形状を持つときは、投影面積で２５ｍｍ×２５ｍｍのサイズを化学強化ガラスの曲面上に表示させ、その領域内で圧子圧入試験および破砕数の計測を行う。
【0092】
また、第３の態様の化学強化ガラスは、板状（ガラス板）であり、その板厚（ｔ）は、化学強化により顕著な強度向上を可能にするとの観点から、例えば２ｍｍ以下であり、好ましくは１．５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．９ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．８ｍｍ以下であり、最も好ましくは０．７ｍｍ以下である。また、当該板厚は、化学強化処理による十分な強度向上の効果を得る観点からは、例えば０．３ｍｍ以上であり、好ましくは０．４ｍｍ以上であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上である。
【0093】
第３の態様の化学強化ガラスは、表面圧縮応力（ＣＳ）が３００ＭＰａ以上である。ここで、第３の態様の化学強化ガラスにおけるＣＳの限定理由及び好ましい数値範囲は第１の態様と同様である。
【0094】
また、第３の態様の化学強化ガラスにおけるＤＯＬは、実用的な場面において化学強化ガラスに衝突しうる砂等の鋭角物との衝突によって生じる傷に起因する破壊に対して、十分な耐性を有するとの観点より、１００μｍ以上である。ＤＯＬは、より好ましくは１１０μｍ以上であり、さらに好ましくは１２０μｍ以上であり、特に好ましくは１３０μｍ以上である。
【0095】
また、第３の態様の化学強化ガラスにおけるＣＳ９０、ＣＳ１００及びＣＳ１００×ｔ２の好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
また、第３の態様の化学強化ガラスにおけるｄｈ及びｄＭの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
さらに、第３の態様の化学強化ガラスにおけるＳｃ及びＳｔの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果も、第１の態様と同様である。
また、第３の態様の化学強化ガラスにおけるｄｈ及びｄＭの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果は、第１の態様と同様である。
さらに、第３の態様の化学強化ガラスにおけるＳｃ及びＳｔの好ましい数値範囲及びそれに付随する技術的効果も、第１の態様と同様である。
【0096】
第３の態様に係る化学強化ガラスは、ＣＴもしくはＳｔが大きくても破砕数が少なく、安全性が高い化学強化ガラスである。
【0097】
＜化学強化用ガラス＞
つづいて、本発明の化学強化用ガラスについて説明する。
つづいて、本発明の化学強化用ガラスについて説明する。
【0098】
以下において化学強化用ガラスのガラス組成を、化学強化ガラスの母組成ということがある。
化学強化ガラスの厚みが十分大きい場合には、化学強化ガラスの引張応力を有する部分（以下、引張応力部分ともいう）は、イオン交換されていない部分であるから、化学強化ガラスの引張応力部分は、化学強化前のガラスと同じ組成を有している。その場合は、化学強化ガラスの、引張応力部分の組成を化学強化ガラスの母組成とみなすことができる。
化学強化ガラスの厚みが十分大きい場合には、化学強化ガラスの引張応力を有する部分（以下、引張応力部分ともいう）は、イオン交換されていない部分であるから、化学強化ガラスの引張応力部分は、化学強化前のガラスと同じ組成を有している。その場合は、化学強化ガラスの、引張応力部分の組成を化学強化ガラスの母組成とみなすことができる。
【0099】
ガラスの組成は、簡易的には蛍光エックス線法による半定量分析によって求めることも可能であるが、より正確には、ＩＣＰ発光分析等の湿式分析法により測定できる。
なお、各成分の含有量は、特に断りのない限り、酸化物基準のモル百分率表示で表すものとする。
なお、各成分の含有量は、特に断りのない限り、酸化物基準のモル百分率表示で表すものとする。
【0100】
本発明の化学強化用ガラス用の組成（本発明の化学強化ガラスの母組成）としては、例えば、ＳｉＯ２を５０～８０％、Ａｌ２Ｏ３を１～３０％、Ｂ２Ｏ３を０～５％、Ｐ２Ｏ５を０～４％、Ｌｉ２Ｏを３～２０％、Ｎａ２Ｏを０～８％、Ｋ２Ｏを０～１０％、ＭｇＯを３～２０％、ＣａＯを０～２０％、ＳｒＯを０～２０％、ＢａＯを０～１５％、ＺｎＯを０～１０％、ＴｉＯ２を０～１％、ＺｒＯ２を０～８％を含有するものが好ましい。
たとえば、ＳｉＯ２を６３～８０％、Ａｌ２Ｏ３を７～３０％、Ｂ２Ｏ３を０～５％、Ｐ２Ｏ５を０～４％、Ｌｉ２Ｏを５～１５％、Ｎａ２Ｏを４～８％、Ｋ２Ｏを０～２％、ＭｇＯを３～１０％、ＣａＯを０～５％、ＳｒＯを０～２０％、ＢａＯを０～１５％、ＺｎＯを０～１０％、ＴｉＯ２を０～１％、ＺｒＯ２を０～８％を含有し、Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を含有しないガラスが挙げられる。
本化学強化用ガラスは、Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８に基づき算出されるＸの値が３００００以上であることが好ましい。
また、Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０に基づき算出されるＺの値が２００００以上であることが好ましい。
たとえば、ＳｉＯ２を６３～８０％、Ａｌ２Ｏ３を７～３０％、Ｂ２Ｏ３を０～５％、Ｐ２Ｏ５を０～４％、Ｌｉ２Ｏを５～１５％、Ｎａ２Ｏを４～８％、Ｋ２Ｏを０～２％、ＭｇＯを３～１０％、ＣａＯを０～５％、ＳｒＯを０～２０％、ＢａＯを０～１５％、ＺｎＯを０～１０％、ＴｉＯ２を０～１％、ＺｒＯ２を０～８％を含有し、Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を含有しないガラスが挙げられる。
本化学強化用ガラスは、Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８に基づき算出されるＸの値が３００００以上であることが好ましい。
また、Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０に基づき算出されるＺの値が２００００以上であることが好ましい。
【0101】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分である。また、化学的耐久性を上げる成分であり、ガラス表面に傷（圧痕）がついた時のクラックの発生を低減させる成分であり、ＳｉＯ２の含有量は５０％以上であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量は、より好ましくは、以下、段階的に、５４％以上、５８％以上、６０％以上、６３％以上、６６％以上、６８％以上である。一方、ＳｉＯ２の含有量が８０％超であると溶融性が著しく低下する。ＳｉＯ２の含有量は８０％以下であり、より好ましくは７８％以下、さらに好ましくは７６％以下、特に好ましくは７４％以下、最も好ましくは７２％以下である。
【0102】
Ａｌ２Ｏ３は化学強化ガラスの破砕性を向上する成分である。ここでガラスの破砕性が高いとは、ガラスが割れた際の破片数が少ないことをいう。破砕性の高いガラスは、破壊した時に破片が飛び散りにくいことから、安全性が高いといえる。また、Ａｌ２Ｏ３は化学強化の際のイオン交換性能を向上させ、強化後の表面圧縮応力を大きくするために有効な成分であるため、Ａｌ２Ｏ３の含有量は１％以上であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３はガラスのＴｇを高くする成分であり、ヤング率を高くする成分でもある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、より好ましくは、以下、段階的に、３％以上、５％以上、７％以上、８％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、１２％以上、１３％以上である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３０％超であるとガラスの耐酸性が低下し、または失透温度が高くなる。また、ガラスの粘性が増大し溶融性が低下する。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは３０％以下であり、より好ましくは２５％以下、さらに好ましくは２０％以下、特に好ましくは１８％以下、最も好ましくは１５％以下である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が大きい場合はガラス溶融時の温度が大きくなり生産性が低下する。ガラスの生産性を考慮する場合は、Ａｌ２Ｏ３の含有量は好ましくは１１％以下であり、以下、段階的に、１０％以下、９％以下、８％以下、７％以下であることが好ましい。
【0103】
Ｂ２Ｏ３は、化学強化用ガラスまたは化学強化ガラスのチッピング耐性を向上させ、また溶融性を向上させる成分である。Ｂ２Ｏ３は必須ではないが、Ｂ２Ｏ３を含有させる場合の含有量は、溶融性を向上するために好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上である。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が５％を超えると溶融時に脈理が発生し化学強化用ガラスの品質が低下しやすいため５％以下が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量は、より好ましくは４％以下、さらに好ましくは３％以下であり、特に好ましくは１％以下である。耐酸性を高くするためには含有しないことが好ましい。
【0104】
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能およびチッピング耐性を向上させる成分である。Ｐ２Ｏ５は含有させなくてもよいが、Ｐ２Ｏ５を含有させる場合の含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上である。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が４％超では、化学強化ガラスの破砕性が低下する、また耐酸性が著しく低下する。Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下、特に好ましくは１％以下である。耐酸性を高くするためには含有しないことが好ましい。
【0105】
Ｌｉ２Ｏは、またイオン交換により表面圧縮応力を形成させる成分であり、化学強化ガラスの破砕性を改善する成分である。
ガラス表面のＬｉイオンをＮａイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは３％以上であり、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは５％以上、特に好ましくは６％以上、典型的には７％以上である。一方、Ｌｉ２Ｏの含有量が２０％超ではガラスの耐酸性が著しく低下する。Ｌｉ２Ｏの含有量は、２０％以下であることが好ましく、より好ましくは１８％以下、さらに好ましくは１６％以下、特に好ましくは１５％以下、最も好ましくは１３％以下である。
一方、ガラス表面のＮａイオンをＫイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合、Ｌｉ２Ｏの含有量が３％超であると、圧縮応力の大きさが低下し、ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上を達成することが難しくなる。この場合、Ｌｉ２Ｏの含有量は、３％以下であることが好ましく、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下、特に好ましくは０．５％以下であり、最も好ましくはＬｉ２Ｏを実質的に含有しない。
なお、本明細書において「実質的に含有しない」とは、原材料等に含まれる不可避の不純物を除いて含有しない、すなわち、意図的に含有させたものではないことを意味する。具体的には、ガラス組成中の含有量が、０．１モル％未満であることを指す。
ガラス表面のＬｉイオンをＮａイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは３％以上であり、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは５％以上、特に好ましくは６％以上、典型的には７％以上である。一方、Ｌｉ２Ｏの含有量が２０％超ではガラスの耐酸性が著しく低下する。Ｌｉ２Ｏの含有量は、２０％以下であることが好ましく、より好ましくは１８％以下、さらに好ましくは１６％以下、特に好ましくは１５％以下、最も好ましくは１３％以下である。
一方、ガラス表面のＮａイオンをＫイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合、Ｌｉ２Ｏの含有量が３％超であると、圧縮応力の大きさが低下し、ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上を達成することが難しくなる。この場合、Ｌｉ２Ｏの含有量は、３％以下であることが好ましく、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下、特に好ましくは０．５％以下であり、最も好ましくはＬｉ２Ｏを実質的に含有しない。
なお、本明細書において「実質的に含有しない」とは、原材料等に含まれる不可避の不純物を除いて含有しない、すなわち、意図的に含有させたものではないことを意味する。具体的には、ガラス組成中の含有量が、０．１モル％未満であることを指す。
【0106】
Ｎａ２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させ、またガラスの溶融性を向上させる成分である。
ガラス表面のＬｉイオンをＮａイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合、Ｎａ２Ｏは含有しなくてもよいが、ガラスの溶融性を重視する場合は含有してもよい。Ｎａ２Ｏを含有させる場合の含有量は１％以上であると好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量は、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が８％超ではイオン交換により形成される表面圧縮応力が著しく低下する。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは８％以下であり、より好ましくは７％以下、さらに好ましくは６％以下、特に好ましくは５％以下、最も好ましくは４％以下である。
一方、ガラス表面のＮａイオンをＫイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合にはＮａは必須であり、その含有量は５％以上である。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは５％以上であり、より好ましくは７％以上、さらに好ましくは９％以上、特に好ましくは１１％以上、最も好ましくは１２％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が２０％超ではガラスの耐酸性が著しく低下する。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１８％以下、さらに好ましくは１６％以下、特に好ましくは１５％以下、最も好ましくは１４％以下である。
硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶融塩に浸漬する等の方法により、ガラス表面のＬｉイオンとＮａイオン、ＮａイオンとＫイオンを同時にイオン交換する場合には、Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは１０％以下であり、より好ましくは９％以下、さらに好ましくは７％以下、特に好ましくは６％以下、最も好ましくは５％以下である。また、Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上、さらに好ましくは４％以上である。
ガラス表面のＬｉイオンをＮａイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合、Ｎａ２Ｏは含有しなくてもよいが、ガラスの溶融性を重視する場合は含有してもよい。Ｎａ２Ｏを含有させる場合の含有量は１％以上であると好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量は、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が８％超ではイオン交換により形成される表面圧縮応力が著しく低下する。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは８％以下であり、より好ましくは７％以下、さらに好ましくは６％以下、特に好ましくは５％以下、最も好ましくは４％以下である。
一方、ガラス表面のＮａイオンをＫイオンに交換し、上記ＣＳ９０が３０ＭＰａ以上になるような化学強化処理を行う場合にはＮａは必須であり、その含有量は５％以上である。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは５％以上であり、より好ましくは７％以上、さらに好ましくは９％以上、特に好ましくは１１％以上、最も好ましくは１２％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が２０％超ではガラスの耐酸性が著しく低下する。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１８％以下、さらに好ましくは１６％以下、特に好ましくは１５％以下、最も好ましくは１４％以下である。
硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶融塩に浸漬する等の方法により、ガラス表面のＬｉイオンとＮａイオン、ＮａイオンとＫイオンを同時にイオン交換する場合には、Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは１０％以下であり、より好ましくは９％以下、さらに好ましくは７％以下、特に好ましくは６％以下、最も好ましくは５％以下である。また、Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上、さらに好ましくは４％以上である。
【0107】
Ｋ２Ｏは、イオン交換性能を向上させる等のために含有させてもよい。Ｋ２Ｏを含有させる場合の含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上、特に好ましくは３％以上である。一方、Ｋ２Ｏの含有量が１０％超であると、化学強化ガラスの破砕性が低下するため、Ｋ２Ｏの含有量は１０％以下であることが好ましい。Ｋ２Ｏの含有量は、より好ましくは８％以下であり、さらに好ましくは６％以下であり、特に好ましくは４％以下であり、最も好ましくは２％以下である。
【0108】
ＭｇＯは、化学強化ガラスの表面圧縮応力を増大させる成分であり、破砕性を改善する成分であり、含有させることが好ましい。ＭｇＯを含有させる場合の含有量は、好ましくは３％以上であり、より好ましくは、以下、段階的に、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上である。一方、ＭｇＯの含有量が２０％超であると化学強化用ガラスが溶融時に失透しやすくなる。ＭｇＯの含有量は２０％以下が好ましく、より好ましくは、以下、段階的に、１８％以下、１５％以下、１４％以下、１３％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下である。
【0109】
ＣａＯは、化学強化用ガラスの溶融性を向上させる成分であり、化学強化ガラスの破砕性を改善する成分であり、含有させてもよい。ＣａＯを含有させる場合の含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上であり、特に好ましくは３％以上、最も好ましくは５％以上である。一方、ＣａＯの含有量が２０％超となるとイオン交換性能が著しく低下するため２０％以下が好ましい。ＣａＯの含有量は、より好ましくは１４％以下であり、さらに好ましくは、以下、段階的に、１０％以下、８％以下、６％以下、３％以下、１％以下である。
【0110】
ＳｒＯは、化学強化用ガラスの溶融性を向上する成分であり、化学強化ガラスの破砕性を改善する成分であり、含有させてもよい。ＳｒＯを含有させる場合の含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上であり、特に好ましくは３％以上、最も好ましくは５％以上である。一方、ＳｒＯの含有量が２０％超となるとイオン交換性能が著しく低下するため２０％以下が好ましい。ＳｒＯの含有量の含有量は、より好ましくは１４％以下であり、さらに好ましくは、以下、段階的に、１０％以下、８％以下、６％以下、３％以下、１％以下である。
【0111】
ＢａＯは、化学強化用ガラスの溶融性を向上する成分であり、化学強化ガラスの破砕性を改善する成分であり、含有させてもよい。ＢａＯを含有させる場合の含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上であり、特に好ましくは３％以上、最も好ましくは５％以上である。一方、ＢａＯの含有量が１５％超となるとイオン交換性能が著しく低下する。ＢａＯの含有量は１５％以下であることが好ましく、より好ましくは、以下、段階的に、１０％以下、８％以下、６％以下、３％以下、１％以下である。
【0112】
ＺｎＯはガラスの溶融性を向上させる成分であり、含有させてもよい。ＺｎＯを含有させる場合の含有量は、好ましくは０．２５％以上であり、より好ましくは０．５％以上である。一方、ＺｎＯの含有量が１０％超となるとガラスの耐候性が著しく低下する。ＺｎＯの含有量は１０％以下であることが好ましく、より好ましくは７％以下、さらに好ましくは５％以下であり、特に好ましくは２％以下であり、最も好ましくは１％以下である。
【0113】
ＴｉＯ２は、化学強化ガラスの破砕性を改善する成分であり、含有させてもよい。ＴｉＯ２を含有させる場合の含有量は、好ましくは０．１％以上であり、より好ましくは０．１５％以上、さらに好ましくは０．２％以上である。一方、ＴｉＯ２の含有量が５％超であると溶融時に失透しやすくなり、化学強化ガラスの品質が低下する恐れがある。ＴｉＯ２の含有量は１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．２５％以下である。
【0114】
ＺｒＯ２は、イオン交換による表面圧縮応力を増大させる成分であり、化学強化用ガラスの破砕性を改善する効果があり、含有させてもよい。ＺｒＯ２を含有させる場合の含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上である。一方、ＺｒＯ２の含有量が８％超であると溶融時に失透しやすくなり、化学強化ガラスの品質が低下する恐れがある。ＺｒＯ２の含有量は８％以下であることが好ましく、より好ましくは６％以下、さらに好ましくは４％以下であり、特に好ましくは２％以下であり、最も好ましくは１．２％以下である。
【0115】
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５は、化学強化ガラスの破砕性を改善する成分であり、含有させてもよい。これらの成分を含有させる場合のそれぞれの含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは１．５％以上であり、特に好ましくは２％以上、最も好ましくは２．５％以上である。一方、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５の含有量はそれぞれ８％超であると溶融時にガラスが失透しやすくなり化学強化ガラスの品質が低下する恐れがある。Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５の含有量はそれぞれ、８％以下であることが好ましく、より好ましくは６％以下、さらに好ましくは５％以下であり、特に好ましくは４％以下であり、最も好ましくは３％以下である。
Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３は、化学強化ガラスの破砕性を改善するために少量含有してもよいが、屈折率や反射率が高くなるので１％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましく、含有しないことがさらに好ましい。
Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３は、化学強化ガラスの破砕性を改善するために少量含有してもよいが、屈折率や反射率が高くなるので１％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましく、含有しないことがさらに好ましい。
【0116】
さらに、ガラスに着色を行い使用する際は、所望の化学強化特性の達成を阻害しない範囲において着色成分を添加してもよい。着色成分としては、例えば、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｅＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が好適なものとして挙げられる。
【0117】
着色成分の含有量は、酸化物基準のモル百分率表示で、合計で７％以下の範囲が好ましい。７％を超えるとガラスが失透しやすくなり望ましくない。この含有量は好ましくは５％以下であり、より好ましくは３％以下であり、さらに好ましくは１％以下である。ガラスの可視光透過率を優先させる場合は、これらの成分は実質的に含有しないことが好ましい。
【0118】
ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ３、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。Ａｓ２Ｏ３は含有しないことが好ましい。Ｓｂ２Ｏ３を含有する場合は、０．３％以下が好ましく、０．１％以下がより好ましく、含有しないことが最も好ましい。
【0119】
また、本発明の化学強化ガラスは、銀イオンを表面に有することで、抗菌性を付与することができる。
【0120】
また、本発明の化学強化用ガラスは、破壊靱性値（Ｋ１ｃ）が０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが好ましく、０．７５ＭＰａ・ｍ１／２以上であることがより好ましく、０．７７ＭＰａ・ｍ１／２以上であることがさらに好ましく、０．８０ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが特に好ましく、０．８２ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが最も好ましい。当該破壊靱性値（Ｋ１ｃ）が０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上であると、ガラスの破壊時の破砕数を効果的に抑制できる。
【0121】
なお、本明細書における破壊靱性値（Ｋ１ｃ）とは、後述の実施例にて詳述されるＤＣＤＣ法によりＫ１－ｖ曲線を測定して求められる破壊靱性値である。
【0122】
また、本発明の化学強化ガラスは、内部引張層の面積Ｓｔ（ＭＰａ・μｍ）がＳｔＬ（ｔ）（ＭＰａ・μｍ）以下であることが好ましい。ＳｔがＳｔＬ（ｔ）以下であれば、実際に破壊されても破砕数が少なくなる。
【0123】
また、本発明の化学強化ガラスにおいては、内部引張応力ＣＴ（ＭＰａ）が、ＣＴＬ（ｔ）（ＭＰａ）以下であることが好ましい。ＣＴがＣＴＬ（ｔ）以下であれば、実際に破壊されても破砕数が少なくなる。
【0124】
また、本発明においては、化学強化用ガラスのヤング率が７０ＧＰａ以上であるとともに、化学強化ガラスの最表面における圧縮応力値（ＣＳ０）とガラス表面から１μｍの深さの部分の圧縮応力値（ＣＳ１）との差が５０ＭＰａ以下であることが好ましい。このようにすれば、化学強化処理後にガラス表面の研磨処理を行ったときの反りが生じにくいので好ましい。
【0125】
化学強化用ガラスのヤング率は、より好ましくは７４ＧＰａ以上、特に好ましくは７８ＧＰａ以上、さらに好ましくは８２ＧＰａ以上である。ヤング率の上限は特に限定されるものではないが、例えば９０ＧＰａ以下であり、好ましくは８８ＧＰａ以下である。ヤング率は、たとえば超音波パルス法により測定できる。
【0126】
また、ＣＳ０とＣＳ１の差は、好ましくは５０ＭＰａ以下であり、より好ましくは４０ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは３０ＭＰａ以下である。
【0127】
また、ＣＳ０は、好ましくは３００ＭＰａ以上であり、より好ましくは３５０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは４００ＭＰａ以上である。一方、ＣＳ０の上限は特に限定されるものではないが、例えば１２００ＭＰａ以下であり、好ましくは１０００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは８００ＭＰａ以下である。
【0128】
また、ＣＳ１は、好ましくは２５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは３００ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは３５０ＭＰａ以上である。一方、ＣＳ１の上限は特に限定されるものではないが、例えば１１５０ＭＰａ以下であり、好ましくは１１００ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは１０５０ＭＰａ以下である。
【0129】
本発明の化学強化ガラスは、例えば、以下のようにして製造することができる。
【0130】
まず、化学強化処理に供するガラスを用意する。化学強化処理に供するガラスは、本発明の化学強化用ガラスが好ましい。化学強化処理に供するガラスは通常の方法で製造することができる。例えば、ガラスの各成分の原料を調合し、ガラス溶融窯で加熱溶融する。その後、公知の方法によりガラスを均質化し、ガラス板等の所望の形状に成形し、徐冷する。
【0131】
ガラス板の成形法としては、例えば、フロート法、プレス法、フュージョン法及びダウンドロー法が挙げられる。特に、大量生産に適したフロート法が好ましい。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法およびダウンドロー法も好ましい。
【0132】
その後、成形したガラスを必要に応じて研削および研磨処理して、ガラス基板を形成する。なお、ガラス基板を所定の形状及びサイズに切断したり、ガラス基板の面取り加工を行う場合、後述する化学強化処理を施す前に、ガラス基板の切断や面取り加工を行えば、その後の化学強化処理によって端面にも圧縮応力層が形成されるため、好ましい。
【0133】
得られたガラス板に化学強化処理を施した後、洗浄および乾燥することにより、本発明の化学強化ガラスを製造することができる。
【0134】
化学強化処理は、従来公知の方法によって行うことができる。化学強化処理においては、大きなイオン半径の金属イオン（典型的には、Ｋイオン）を含む金属塩（例えば、硝酸カリウム）の融液に、浸漬などによってガラス板を接触させることにより、ガラス板中の小さなイオン半径の金属イオン（典型的には、ＮａイオンまたはＬｉイオン）が大きなイオン半径の金属イオンと置換される。
【0135】
化学強化処理（イオン交換処理）は、特に限定されるものではないが、例えば、３６０～６００℃に加熱された硝酸カリウム等の溶融塩中に、ガラス板を０．１～５００時間浸漬することによって行うことができる。なお、溶融塩の加熱温度としては、３７５～５００℃が好ましく、また、溶融塩中へのガラス板の浸漬時間は、０．３～２００時間であることが好ましい。
【0136】
化学強化処理を行うための溶融塩としては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、塩化物などが挙げられる。このうち硝酸塩としては、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム、硝酸銀などが挙げられる。硫酸塩としては、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸セシウム、硫酸銀などが挙げられる。炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。塩化物としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム、塩化銀などが挙げられる。これらの溶融塩は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0137】
本発明において、化学強化処理の処理条件は、特に限定されず、ガラスの特性・組成や溶融塩の種類、ならびに、最終的に得られる化学強化ガラスに所望される表面圧縮応力（ＣＳ）や圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）等の化学強化特性などを考慮して、適切な条件を選択すればよい。
【0138】
また、本発明においては、化学強化処理を一回のみ行ってもよく、あるいは２以上の異なる条件で複数回の化学強化処理（多段強化）を行ってもよい。ここで、例えば、１段階目の化学強化処理として、ＣＳが相対的に低くなる条件で化学強化処理を行った後に、２段階目の化学強化処理として、ＣＳが相対的に高くなる条件で化学強化処理を行うと、化学強化ガラスの最表面のＣＳを高めつつ、内部引張応力面積（Ｓｔ）を抑制でき、結果として内部引張応力（ＣＴ）を低めに抑えることができる。
【0139】
本発明の化学強化ガラスは、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレット端末等のモバイル機器等に用いられるカバーガラスとして、特に有用である。さらに、携帯を目的としない、テレビ（ＴＶ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タッチパネル等のディスプレイ装置のカバーガラス、エレベータ壁面、家屋やビル等の建築物の壁面（全面ディスプレイ）、窓ガラス等の建築用資材、テーブルトップ、自動車や飛行機等の内装等やそれらのカバーガラスとして、また曲げ加工や成形により板状でない曲面形状を有する筺体等の用途にも有用である。
【実施例】
【0140】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。なお、表中の各測定結果について、空欄は未測定であることを表す。
【0141】
（化学強化ガラスの作製）
表１～９に示される例Ｓ－１～Ｓ－１３、Ｓ－１５～Ｓ－２９及びＳ－３１～Ｓ－５３の各化学強化ガラスと、例Ｓ－１４及びＳ－３０のガラスを、以下のようにして作製した。
表１～９に示される例Ｓ－１～Ｓ－１３、Ｓ－１５～Ｓ－２９及びＳ－３１～Ｓ－５３の各化学強化ガラスと、例Ｓ－１４及びＳ－３０のガラスを、以下のようにして作製した。
【0142】
まず、例Ｓ－１～Ｓ－６、Ｓ－１３～Ｓ－２３、Ｓ－３０～Ｓ－３３について、表中に示される酸化物基準のモル百分率表示の各ガラス組成となるようにガラス板をフロート窯で作製した。酸化物、水酸化物、炭酸塩または硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択して溶解窯にて溶解し、フロート法で板厚が１．１～１．３ｍｍｔとなるように成形した。得られた板ガラスを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）の板状ガラスを得た。なお、板厚ｔ（ｍｍ）は、表中に示されている。
【0143】
また、例Ｓ－７～Ｓ－１２、Ｓ－２４～Ｓ－２９、Ｓ－３４～Ｓ－５３のガラスについて、表中に示される酸化物基準のモル百分率表示の各ガラス組成となるようにガラス板を白金るつぼ溶融にて作製した。酸化物、水酸化物、炭酸塩または硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして１０００ｇになるように秤量した。ついで、混合した原料を白金るつぼに入れ、１５００～１７００℃の抵抗加熱式電気炉に投入して３時間程度溶融し、脱泡、均質化した。得られた溶融ガラスを型材に流し込み、ガラス転移点＋５０℃の温度において１時間保持した後、０．５℃／分の速度で室温まで冷却し、ガラスブロックを得た。得られたガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）の板状ガラスを得た。なお、板厚ｔ（ｍｍ）は、表中に示されている。
【0144】
つづいて、例Ｓ－１～Ｓ－１３、Ｓ－１５～Ｓ－２９及びＳ－３１～Ｓ－５３の各ガラスに対して、化学強化処理を行うことにより、化学強化ガラスを得た。各ガラスの化学強化処理条件に関しては、表中に示されている。
なお、例Ｓ－１４及びＳ－３０のガラスについては、化学強化処理は行わなかった。
なお、例Ｓ－１４及びＳ－３０のガラスについては、化学強化処理は行わなかった。
【0145】
例Ｓ－１～Ｓ－１３及びＳ－１５～Ｓ－２７の各化学強化ガラスについて、表面圧縮応力ＣＳ（単位：ＭＰａ）、圧縮応力層の厚みＤＯＬ（単位：μｍ）、内部引張応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）、ガラス表面からｘμｍの深さの部分の圧縮応力値ＣＳｘ（単位：ＭＰａ）、ガラス表面からｘμｍの深さの部分の圧縮応力値と板厚ｔ（ｍｍ）の二乗との積ＣＳｘ×ｔ２（単位：ＭＰａ・ｍｍ２）、圧縮応力値が表面圧縮応力の２分の１となるガラス表面からの深さｄｈ（単位：μｍ）を、折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００および付属プログラムＦｓｍＶにより測定した。例Ｓ－２８～Ｓ－２９及びＳ－３１～Ｓ－３７、Ｓ－３９、Ｓ－４２、Ｓ－４４については、前述した株式会社東京インスツルメンツ製複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片サンプルを用いた手法により、ＣＳ、ＤＯＬ、ＣＴ、ＣＳｘ、ＣＳｘ×ｔ２、ｄｈを測定した。Ｓ－３８、Ｓ－４０、Ｓ－４１、Ｓ－４３、Ｓ－４５～Ｓ－５３については、折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００によりＣＳを測定し、また、上述したＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片サンプルを用いた手法により、ＤＯＬ、ＣＴ、ＣＳｘ、ＣＳｘ×ｔ２、ｄｈを測定した。これらの結果を表中に示す。
また、いくつかの例については、Ｓｃ値（単位：ＭＰａ・μｍ）、ΔＣＳ１００－９０（単位：ＭＰａ／μｍ）、ＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ）、ΔＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ／μｍ）をあわせて示す。
また、いくつかの例については、Ｓｃ値（単位：ＭＰａ・μｍ）、ΔＣＳ１００－９０（単位：ＭＰａ／μｍ）、ＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ）、ΔＣＳＤＯＬ－２０（単位：ＭＰａ／μｍ）をあわせて示す。
【0146】
また、例Ｓ－１～Ｓ－５３の各例について、ガラスの組成に基づいて、Ｘ、Ｚ値を算出した。なお、例Ｓ－１～Ｓ－１３、Ｓ－１５～Ｓ－２９及びＳ－３１～Ｓ－５３の各化学強化ガラスについては、化学強化処理前のガラス組成（化学強化ガラスの母組成）に基づきＸ、Ｚ値を算出した。これらの結果を表中に示す。
【0147】
＜失透温度Ｔ＞
化学強化前のガラスを粉砕し、４ｍｍメッシュと２ｍｍメッシュの篩を用いて分級し、純水で洗浄した後、乾燥してカレットを得た。２～５ｇのカレットを白金皿に載せて一定温度に保った電気炉中で１７時間保持し、室温の大気中に取り出して冷却した後、偏光顕微鏡で失透の有無を観察する操作を繰り返して、失透温度Ｔを見積もった。その結果を表１中に示す。ここで、失透温度ＴがＴ１～Ｔ２の記載は、Ｔ１で失透有、Ｔ２で失透なしを意味する。
化学強化前のガラスを粉砕し、４ｍｍメッシュと２ｍｍメッシュの篩を用いて分級し、純水で洗浄した後、乾燥してカレットを得た。２～５ｇのカレットを白金皿に載せて一定温度に保った電気炉中で１７時間保持し、室温の大気中に取り出して冷却した後、偏光顕微鏡で失透の有無を観察する操作を繰り返して、失透温度Ｔを見積もった。その結果を表１中に示す。ここで、失透温度ＴがＴ１～Ｔ２の記載は、Ｔ１で失透有、Ｔ２で失透なしを意味する。
【0148】
＜Ｔ４＞
化学強化前のガラスについて、回転粘度計（ＡＳＴＭ Ｃ ９６５－９６に準ずる）により粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４を測定した。結果を表中に示す。なお、＊を付している数値は、計算値である。
化学強化前のガラスについて、回転粘度計（ＡＳＴＭ Ｃ ９６５－９６に準ずる）により粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４を測定した。結果を表中に示す。なお、＊を付している数値は、計算値である。
【0149】
＜砂上落下試験＞
つづいて、例Ｓ－１～Ｓ－１３、Ｓ－１５～Ｓ－２９及びＳ－３１～Ｓ－４５の各化学強化ガラス及び例Ｓ－１４、Ｓ－３０のガラスについて、以下の試験方法により砂上落下試験を行い、平均割れ高さ（単位：ｍｍ）を測定した。
つづいて、例Ｓ－１～Ｓ－１３、Ｓ－１５～Ｓ－２９及びＳ－３１～Ｓ－４５の各化学強化ガラス及び例Ｓ－１４、Ｓ－３０のガラスについて、以下の試験方法により砂上落下試験を行い、平均割れ高さ（単位：ｍｍ）を測定した。
【0150】
図３に砂上落下試験の試験方法を表す模式図を示す。なお、以下の砂上落下試験の試験方法に関する説明においては、化学強化ガラスについても「ガラス」として記載する。
まず、硬質ナイロン製のモック板１１（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み１８ｍｍ、重量：５４ｇ）にガラス１３（５０ｍｍ×５０ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ））をスポンジ両面テープ１２（積水化学社製の＃２３１０、５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み３ｍｍ）を介して貼り合わせ、測定試料１（総重量：６１ｇ）を作製した。次に、１５ｃｍ×１５ｃｍのサイズのＳＵＳ板２１上に、１ｇのけい砂２２（竹折社製５号けい砂）を均一となるようにまき、作製した測定試料１を、ガラス１３を下にして、けい砂２２がまかれたＳＵＳ板２１の表面に所定の高さ（落下高さ）から落下させた。落下試験は、落下高さ：１０ｍｍから開始して、１０ｍｍずつ高さを上げて実施し、ガラス１３が割れた高さを割れ高さ（単位ｍｍ）とした。落下試験は各例について５～１０回実施し、落下試験での割れ高さの平均値を、平均割れ高さ（単位：ｍｍ）とした。これらの結果を表中に示す。
まず、硬質ナイロン製のモック板１１（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み１８ｍｍ、重量：５４ｇ）にガラス１３（５０ｍｍ×５０ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ））をスポンジ両面テープ１２（積水化学社製の＃２３１０、５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚み３ｍｍ）を介して貼り合わせ、測定試料１（総重量：６１ｇ）を作製した。次に、１５ｃｍ×１５ｃｍのサイズのＳＵＳ板２１上に、１ｇのけい砂２２（竹折社製５号けい砂）を均一となるようにまき、作製した測定試料１を、ガラス１３を下にして、けい砂２２がまかれたＳＵＳ板２１の表面に所定の高さ（落下高さ）から落下させた。落下試験は、落下高さ：１０ｍｍから開始して、１０ｍｍずつ高さを上げて実施し、ガラス１３が割れた高さを割れ高さ（単位ｍｍ）とした。落下試験は各例について５～１０回実施し、落下試験での割れ高さの平均値を、平均割れ高さ（単位：ｍｍ）とした。これらの結果を表中に示す。
【0151】
図４に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスのＤＯＬ（単位：μｍ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
図５に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスのＣＴ（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
また、図６に例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスのうち、ＤＯＬが５０μｍ未満の例について、ガラスのＣＴ（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
図７に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、表面圧縮応力値ＣＳ（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。また、図８に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値ＣＳ９０（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。さらに、図９に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値ＣＳ１００（単位：ＭＰａ）、と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
図１０に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値ＣＳ１００（単位：ＭＰａ）と板厚ｔ（ｍｍ）の二乗との積（ＣＳ１００×ｔ２）（単位：ＭＰａ・ｍｍ２）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
図５に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスのＣＴ（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
また、図６に例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスのうち、ＤＯＬが５０μｍ未満の例について、ガラスのＣＴ（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
図７に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、表面圧縮応力値ＣＳ（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。また、図８に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、ガラス表面から９０μｍの深さの部分の圧縮応力値ＣＳ９０（単位：ＭＰａ）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。さらに、図９に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値ＣＳ１００（単位：ＭＰａ）、と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
図１０に、例Ｓ－１～Ｓ－３５の化学強化ガラスまたはガラスの、ガラス表面から１００μｍの深さの部分の圧縮応力値ＣＳ１００（単位：ＭＰａ）と板厚ｔ（ｍｍ）の二乗との積（ＣＳ１００×ｔ２）（単位：ＭＰａ・ｍｍ２）と平均割れ高さ（単位：ｍｍ）との関係をプロットしたグラフを示す。
【0152】
【表1】
【0153】
【表2】
【0154】
【表3】
【0155】
【表4】
【0156】
【表5】
【0157】
【表6】
【0158】
【表7】
【0159】
【表8】
【0160】
【表9】
【0161】
表１～９及び図４～６の結果より、ＤＯＬが０～５０μｍ付近の領域では、ＤＯＬが大きくなるにつれて平均割れ高さはやや低くなる傾向にあることが把握される。また、ＤＯＬが５０μｍ未満の領域においては、ＣＴが大きくなるほど平均割れ高さが低くなる傾向が分かる。一方、ＤＯＬが１００μｍ以上の例では、平均割れ高さが高くなっている傾向にあることが把握される。
図７～９より、平均割れ高さはＣＳとの相関性が小さく、内部の圧縮応力ＣＳ９０、ＣＳ１００との相関性が高いことが分かる。ＣＳ９０、ＣＳ１００がそれぞれ、３０ＭＰａ、２０ＭＰａを超えると平均割れ高さが３００ｍｍ程度以上となり、大幅な強度向上を達成できることが分かる。
図１０より、平均割れ高さはＣＳ１００×ｔ２との相関性が高いことが分かる。ＣＳ１００×ｔ２が５ＭＰａ・ｍｍ２を超えると平均割れ高さが３００ｍｍ程度以上となり、大幅な強度向上を達成できることが分かる。
図７～９より、平均割れ高さはＣＳとの相関性が小さく、内部の圧縮応力ＣＳ９０、ＣＳ１００との相関性が高いことが分かる。ＣＳ９０、ＣＳ１００がそれぞれ、３０ＭＰａ、２０ＭＰａを超えると平均割れ高さが３００ｍｍ程度以上となり、大幅な強度向上を達成できることが分かる。
図１０より、平均割れ高さはＣＳ１００×ｔ２との相関性が高いことが分かる。ＣＳ１００×ｔ２が５ＭＰａ・ｍｍ２を超えると平均割れ高さが３００ｍｍ程度以上となり、大幅な強度向上を達成できることが分かる。
【0162】
＜圧子圧入試験＞
２５ｍｍ×２５ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）のサイズを有する例Ｓ－１９及び例Ｓ－３６～Ｓ－５３の化学強化ガラスに対して、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３～１０ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、化学強化ガラスを破壊させて、破壊後の化学強化ガラスの破砕数を計測した。これらの結果を表４及び表７～９に示す。
２５ｍｍ×２５ｍｍ×板厚ｔ（ｍｍ）のサイズを有する例Ｓ－１９及び例Ｓ－３６～Ｓ－５３の化学強化ガラスに対して、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３～１０ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、化学強化ガラスを破壊させて、破壊後の化学強化ガラスの破砕数を計測した。これらの結果を表４及び表７～９に示す。
【0163】
＜加傷後又は未加傷時の４点曲げ試験＞
例Ｓ－１と同じガラス組成を有し、厚み１．１～１．３ｍｍのガラス板を、例Ｓ－１と同じ条件でフロート法により作製した。得られた板ガラスを切断、研削し、最後に両面鏡面に加工して、縦５ｍｍ×横４０ｍｍ×厚み１．０ｍｍの板状ガラスを得た。その後、表１０の例４ＰＢ－１～４ＰＢ－６の欄に示される各化学強化条件で化学強化処理を行って例４ＰＢ－１～４ＰＢ－６の各化学強化ガラスを作製した。
また、例Ｓ－７と同じガラス組成を有するガラスブロックを、例Ｓ－７と同じ条件で白金るつぼ溶融により作製した。得られたガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、縦５ｍｍ×横４０ｍｍ×厚み０．８ｍｍの板状ガラスを得た。その後、下記表１０の例４ＰＢ－７～４ＰＢ－９の欄に示される各化学強化条件で化学強化処理を行って、例４ＰＢ－７～４ＰＢ－９の各化学強化ガラスを作製した。
なお、表１０中の強化温度（単位：℃）とは、化学強化処理の際の溶融塩の温度である。また、塩濃度とは、化学強化処理の際に使用した溶融塩中の重量基準でのＫＮＯ３の割合＝（ＫＮＯ３／ＫＮＯ３＋Ｎａ２Ｏ）×１００（単位：％）を示す。また、強化時間とは、溶融塩中へのガラスの浸漬時間（単位：時間）を表す。
例Ｓ－１と同じガラス組成を有し、厚み１．１～１．３ｍｍのガラス板を、例Ｓ－１と同じ条件でフロート法により作製した。得られた板ガラスを切断、研削し、最後に両面鏡面に加工して、縦５ｍｍ×横４０ｍｍ×厚み１．０ｍｍの板状ガラスを得た。その後、表１０の例４ＰＢ－１～４ＰＢ－６の欄に示される各化学強化条件で化学強化処理を行って例４ＰＢ－１～４ＰＢ－６の各化学強化ガラスを作製した。
また、例Ｓ－７と同じガラス組成を有するガラスブロックを、例Ｓ－７と同じ条件で白金るつぼ溶融により作製した。得られたガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面に加工して、縦５ｍｍ×横４０ｍｍ×厚み０．８ｍｍの板状ガラスを得た。その後、下記表１０の例４ＰＢ－７～４ＰＢ－９の欄に示される各化学強化条件で化学強化処理を行って、例４ＰＢ－７～４ＰＢ－９の各化学強化ガラスを作製した。
なお、表１０中の強化温度（単位：℃）とは、化学強化処理の際の溶融塩の温度である。また、塩濃度とは、化学強化処理の際に使用した溶融塩中の重量基準でのＫＮＯ３の割合＝（ＫＮＯ３／ＫＮＯ３＋Ｎａ２Ｏ）×１００（単位：％）を示す。また、強化時間とは、溶融塩中へのガラスの浸漬時間（単位：時間）を表す。
【0164】
また、例４ＰＢ－１～４ＰＢ－９の各化学強化ガラスについて、表面圧縮応力（ＣＳ、単位：ＭＰａ）及び圧縮応力層の厚み（ＤＯＬ、単位：μｍ）を折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００および付属プログラムＦｓｍＶにより測定した。また、得られたＣＳ及びＤＯＬに基づき、内部引張応力（ＣＴ、単位：ＭＰａ）を算出した。これらの結果を表１０及び表１１に示す。
【0165】
【表10】
【0166】
例４ＰＢ－１～４ＰＢ－９の各化学強化ガラスに対して、ダイヤモンド圧子（対面角の圧子角度：１１０°）を荷重０．５Ｋｇｆ、１Ｋｇｆ、１．５Ｋｇｆ又は２Ｋｇｆとして１５秒間押し当てることにより、ガラス表面を加傷した。次に、下スパン３０ｍｍ、上スパン１０ｍｍ、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／分の条件で４点曲げ試験を行い、各加傷条件における破壊応力（ＭＰａ）を測定した。未加傷時、および各圧子圧入荷重時の４点曲げ試験を行った場合の破壊応力値（曲げ強度、単位：ＭＰａ）を表１１及び図１１に示す。なお、図１１中、（ａ）～（ｉ）は、それぞれ、例４ＰＢ－１～４ＰＢ－９の各化学強化ガラスに対する試験結果を表している。
【0167】
【表11】
【0168】
図１２に未加傷時の破壊強度とＣＳの関係をプロットしたものを示す。図１２より、ＣＳが３００ＭＰａ以上であると、未加傷時の破壊強度は３５０ＭＰａ以上を達成できることが分かる。スマートフォンやタブレットＰＣを落下させたときには、カバーガラス表面には引張応力が発生し、その大きさは３５０ＭＰａ程度に達する。この為、ＣＳが３００ＭＰａ以上であることが望ましい。図１３に例４ＰＢ－１～４ＰＢ－９の２ｋｇｆ加傷時の破壊強度とＤＯＬの関係をプロットしたものを示す。ＤＯＬが１００μｍ以上の化学強化ガラスでは、ダイヤモンド圧子（対面角の圧子角度：１１０°）による２ｋｇｆでの加傷後においても破壊強度が２００ＭＰａ以上であり、より高い荷重での加傷後においてもより高い破壊強度を保ち、たとえ傷ついた状態でもカバーガラスとしてより高い信頼性をもつことが示される。ＤＯＬは、好ましくは１００μｍ以上であり、より好ましくは１１０μｍ以上、さらに好ましくは１２０μｍ以上、特に好ましくは１３０μｍ以上である。
【0169】
以上の結果より、ＣＳ９０、ＣＳ１００、およびＣＳ１００×ｔ２がそれぞれ、３０ＭＰａ超、２０ＭＰａ超、５ＭＰａ・ｍｍ２超のとき、砂上落下試験に対し明確な強度向上を達成できることが分かる。また、ＣＳ９０、ＣＳ１００、およびＣＳ１００×ｔ２がそれぞれ、５０ＭＰａ超、３０ＭＰａ超、７ＭＰａ・ｍｍ２超のとき、砂上落下試験に対し大幅な強度向上を達成できることが分かる。また、ＣＳが３００ＭＰａ超のとき、破壊強度が３５０ＭＰａを十分に超え、カバーガラスとして十分な破壊強度を達成できることが分かる。
【0170】
図１４に、板厚１ｍｍの仮想的な化学強化ガラスの応力プロファイルを示す。また、表１２にそれぞれのプロファイルのＣＳ、ＤＯＬ、ＣＴ、Ｓｃ、Ｓｔを示す。図１４および表１２の強化プロファイルは下式により作成したものである。
Ｆ（ｘ）＝α＋ＥＲＦＣ（β×ｘ）－ＣＴ
なお、ｘはガラス表面からの深さ、関数ＥＲＦＣ（ｃ）は相補誤差関数である。定数α、βの値は表１２に示してある。
Ｆ（ｘ）＝α＋ＥＲＦＣ（β×ｘ）－ＣＴ
なお、ｘはガラス表面からの深さ、関数ＥＲＦＣ（ｃ）は相補誤差関数である。定数α、βの値は表１２に示してある。
【0171】
【表12】
【0172】
これらのプロファイルをもつ化学強化ガラスは、上記結果より、砂上落下試験および端面曲げに対して高い強度を達成することが予想される。より高いＣＳ値およびより高いＣＳ９０、ＣＳ１００を導入した化学強化ガラスほど、高強度となることが予想され、表１２より、本発明の化学強化ガラスのＳｃ値は３００００ＭＰａ・μｍ程度以上となることが分かる。このとき、Ｓｔ値は前述のようにＳｃ値と等しい値である。万が一破壊が起きた時、ガラスがより安全な破砕となることが望ましく、このためには後述するＳｔ Ｌｉｍｉｔ値がより大きな値であることが望ましい。
【0173】
＜Ｘ、Ｙ、Ｚ値とガラスの破砕数の関係＞
ガラス組成と化学強化ガラスの破砕性の関係を評価するため、種々の化学強化条件により種々のＳｔ値をもった化学強化ガラスを作製し、破壊時の破砕数とＳｔ値の関係を調査した。具体的には、２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚みｔ（ｍｍ）のガラスに対して、内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）が変化するように種々の化学強化処理条件で化学強化処理を行って、種々の内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を有する化学強化ガラスを作製した。そして、破砕数が１０個となった内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔ値、また、破砕数が１０個となった内部引張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を、ＣＴ Ｌｉｍｉｔ値、と規定した。破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＳｔ値であるＳｔｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＳｔ値であるＳｔｍ値を用いて、下式によってＳｔ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＳｔＬｉｍｉｔ値 ＝ Ｓｔｎ＋（１０－ｎ）×（Ｓｔｍ－Ｓｔｎ）／（ｍ－ｎ）
また、破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＣＴ値であるＣＴｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＣＴ値であるＣＴｍ値を用いて、下式によってＣＴ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＣＴＬｉｍｉｔ値 ＝ ＣＴｎ＋（１０－ｎ）×（ＣＴｍ－ＣＴｎ）／（ｍ－ｎ）
ガラス組成と化学強化ガラスの破砕性の関係を評価するため、種々の化学強化条件により種々のＳｔ値をもった化学強化ガラスを作製し、破壊時の破砕数とＳｔ値の関係を調査した。具体的には、２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚みｔ（ｍｍ）のガラスに対して、内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）が変化するように種々の化学強化処理条件で化学強化処理を行って、種々の内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を有する化学強化ガラスを作製した。そして、破砕数が１０個となった内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔ値、また、破砕数が１０個となった内部引張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を、ＣＴ Ｌｉｍｉｔ値、と規定した。破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＳｔ値であるＳｔｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＳｔ値であるＳｔｍ値を用いて、下式によってＳｔ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＳｔＬｉｍｉｔ値 ＝ Ｓｔｎ＋（１０－ｎ）×（Ｓｔｍ－Ｓｔｎ）／（ｍ－ｎ）
また、破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＣＴ値であるＣＴｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＣＴ値であるＣＴｍ値を用いて、下式によってＣＴ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＣＴＬｉｍｉｔ値 ＝ ＣＴｎ＋（１０－ｎ）×（ＣＴｍ－ＣＴｎ）／（ｍ－ｎ）
【0174】
なお、Ｓｔ値、およびＣＴ値は折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値ＳｔＦ、ＣＴＦもしくは複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片化サンプルを用いた測定により得られる値ＳｔＡ、ＣＴＡを用いて次のように定義される。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ＣＴ＝ＣＴＦ＝１．２８×ＣＴＡ
ここで、ＣＴＦはＦｓｍＶにて解析される値ＣＴ＿ＣＶと等しい値である。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ＣＴ＝ＣＴＦ＝１．２８×ＣＴＡ
ここで、ＣＴＦはＦｓｍＶにて解析される値ＣＴ＿ＣＶと等しい値である。
【0175】
図１５および表１３にｔが１ｍｍのときの測定例を示す。図１５は、Ｓｔ ＬｉｍｉｔおよびＣＴ Ｌｉｍｉｔの測定例を示し、（ａ）は板厚（ｔ）が１ｍｍのときの内部引張応力層の面積Ｓｔ（ＭＰａ・μｍ）と破砕数の関係を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）中の点線で囲まれた部分の拡大図である。また、（ｃ）は板厚（ｔ）が１ｍｍのときの内部引張応力ＣＴ（ＭＰａ）と破砕数の関係を示すグラフであり、（ｄ）は（ｃ）中の点線で囲まれた部分の拡大図である。（ｂ）のＳｔＬ１０および（ｄ）のＣＴＬ１０は、それぞれ、破砕数が１０個となるときの内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）、および内部引張応力（ＣＴ；単位ＭＰａ）を示す。
【0176】
【表13】
【0177】
Ｓｔ Ｌｉｍｉｔ値やＣＴ Ｌｉｍｉｔ値が大きなガラスほど、破砕性が改善されたガラスである。なお、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔ値やＣＴ Ｌｉｍｉｔ値は破砕性の程度を表すための指標であり、破砕様式の許容限界を規定するものではない。
【0178】
上記の手法と同様にして、Ｓｔ ｌｉｍｉｔ値を求めた。表１４～１５に示す。
【0179】
化学強化前のガラスについて、ヤング率Ｅ（単位；ＧＰａ）、ＤＣＤＣ法によって破壊靱性値Ｋ１ｃ（単位；ＭＰａ・ｍ１／２）を測定した結果を表１４～１５にあわせて示す。
なお、ヤング率Ｅは、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）により測定した。
また、破壊靭性値は、Ｍ．Ｙ． Ｈｅ， Ｍ．Ｒ． Ｔｕｒｎｅｒ ａｎｄ Ａ．Ｇ． Ｅｖａｎｓ， Ａｃｔａ Ｍｅｔａｌｌ． Ｍａｔｅｒ． ４３ （１９９５） ３４５３．に記載の方法を参考に、ＤＣＤＣ法により、図１６に示される形状のサンプルおよびオリエンテック社製のテンシロンＵＴＡ－５ｋＮを用いて、図１７に示されるような、応力拡大係数Ｋ１（単位：ＭＰａ・ｍ１／２）とクラック進展速度ｖ（単位：ｍ／ｓ）との関係を示すＫ１－ｖ曲線を測定し、得られたＲｅｇｉｏｎＩＩＩのデータを一次式で回帰、外挿し、０．１ｍ／ｓの応力拡大係数Ｋ１を破壊靭性値Ｋ１ｃとした。
なお、ヤング率Ｅは、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）により測定した。
また、破壊靭性値は、Ｍ．Ｙ． Ｈｅ， Ｍ．Ｒ． Ｔｕｒｎｅｒ ａｎｄ Ａ．Ｇ． Ｅｖａｎｓ， Ａｃｔａ Ｍｅｔａｌｌ． Ｍａｔｅｒ． ４３ （１９９５） ３４５３．に記載の方法を参考に、ＤＣＤＣ法により、図１６に示される形状のサンプルおよびオリエンテック社製のテンシロンＵＴＡ－５ｋＮを用いて、図１７に示されるような、応力拡大係数Ｋ１（単位：ＭＰａ・ｍ１／２）とクラック進展速度ｖ（単位：ｍ／ｓ）との関係を示すＫ１－ｖ曲線を測定し、得られたＲｅｇｉｏｎＩＩＩのデータを一次式で回帰、外挿し、０．１ｍ／ｓの応力拡大係数Ｋ１を破壊靭性値Ｋ１ｃとした。
【0180】
例ＣＴ－１～ＣＴ－２７の各例について、化学強化前のガラスの組成（化学強化ガラスの母組成）に基づいて、下記式からＸ、Ｙ、Ｚ値を算出した。これらの結果を表１４～１５に示す。
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｙ＝ＳｉＯ２×０．００８８４＋Ａｌ２Ｏ３×０．０１２０＋Ｂ２Ｏ３×（－０．００３７３）＋Ｐ２Ｏ５×０．０００６８１＋Ｌｉ２Ｏ×０．００７３５＋Ｎａ２Ｏ×（－０．００２３４）＋Ｋ２Ｏ×（－０．００６０８）＋ＭｇＯ×０．０１０５＋ＣａＯ×０．００７８９＋ＳｒＯ×０．００７５２＋ＢａＯ×０．００４７２＋ＺｒＯ２×０．０２０２
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
Ｘ＝ＳｉＯ２×３２９＋Ａｌ２Ｏ３×７８６＋Ｂ２Ｏ３×６２７＋Ｐ２Ｏ５×（－９４１）＋Ｌｉ２Ｏ×９２７＋Ｎａ２Ｏ×４７．５＋Ｋ２Ｏ×（－３７１）＋ＭｇＯ×１２３０＋ＣａＯ×１１５４＋ＳｒＯ×７３３＋ＺｒＯ２×５１．８
Ｙ＝ＳｉＯ２×０．００８８４＋Ａｌ２Ｏ３×０．０１２０＋Ｂ２Ｏ３×（－０．００３７３）＋Ｐ２Ｏ５×０．０００６８１＋Ｌｉ２Ｏ×０．００７３５＋Ｎａ２Ｏ×（－０．００２３４）＋Ｋ２Ｏ×（－０．００６０８）＋ＭｇＯ×０．０１０５＋ＣａＯ×０．００７８９＋ＳｒＯ×０．００７５２＋ＢａＯ×０．００４７２＋ＺｒＯ２×０．０２０２
Ｚ＝ＳｉＯ２×２３７＋Ａｌ２Ｏ３×５２４＋Ｂ２Ｏ３×２２８＋Ｐ２Ｏ５×（－７５６）＋Ｌｉ２Ｏ×５３８＋Ｎａ２Ｏ×４４．２＋Ｋ２Ｏ×（－３８７）＋ＭｇＯ×６６０＋ＣａＯ×５６９＋ＳｒＯ×２９１＋ＺｒＯ２×５１０
【0181】
例ＣＴ－１、ＣＴ－５、ＣＴ－７～ＣＴ－１２、ＣＴ－１４～ＣＴ－１９及びＣＴ－２１～ＣＴ－２４の化学強化ガラスについて、厚みｔが１ｍｍのときのＳｔ ＬｉｍｉｔとＸ値との関係をプロットしたグラフを図１８に、厚みｔが１ｍｍのときのＳｔ ＬｉｍｉｔとＺ値との関係をプロットしたグラフを図１９に、厚みｔが１ｍｍのときのＳｔ Ｌｉｍｉｔとヤング率との関係をプロットしたグラフを図２０に、Ｘ値とＺ値との関係をプロットしたグラフを図２１に、それぞれ示す。
【0182】
【表14】
【0183】
【表15】
【0184】
表１４～１５及び図１８～２１の結果より、Ｘ値およびＺ値と１ｍｍ時のＳｔ Ｌｉｍｉｔとは高い精度で相関しており、化学強化ガラス破壊時の破砕性を高精度で表わすパラメータであることが分かる。また、Ｘ値およびＺ値が大きくなるほど、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔが大きくなることが分かった。ここで、化学強化ガラスのＳｔ Ｌｉｍｉｔが大きいほど、たとえ化学強化ガラスが破壊したとしても破砕数の少ないより安全な破壊となることを表す。例えば、Ｘ値およびＺ値が、それぞれ３００００以上及び２００００以上である化学強化ガラスであれば、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔが３００００ＭＰａよりも大きく、例えば、上述のようにＳｃもしくはＳｔが３００００ＭＰａ以上である１ｍｍの高強度化学強化ガラスの例においても、ガラスの破壊時の破砕数が十分に少ないより安全性の高いガラスが実現できるといえる。
【0185】
表１６～２０の例２－１～２－５３に示される酸化物基準のモル百分率表示の各ガラス組成となるようにガラスを次のように作製した。酸化物、水酸化物、炭酸塩または硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして１０００ｇになるように秤量した。ついで、混合した原料を白金るつぼに入れ、１５００～１７００℃の抵抗加熱式電気炉に投入して３時間程度溶融し、脱泡、均質化した。得られた溶融ガラスを型材に流し込み、ガラス転移点＋５０℃の温度において１時間保持した後、０．５℃／分の速度で室温まで冷却し、ガラスブロックを得た。得られたガラスブロックを切断、研削、研磨加工し下記の測定を行った。
【0186】
密度測定は液中ひょう量法（ＪＩＳＺ８８０７ 固体の密度及び比重の測定方法）で行った。
線膨張係数αおよびガラス転移点Ｔｇ測定はＪＩＳＲ３１０２『ガラスの平均線膨張係数の試験方法』の方法に準じて測定した。
ヤング率Ｅおよび合成率Ｇおよびポアソン比測定は超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）により測定した。
また、例２－１～２－５３についてＸ値、Ｙ値及びＺ値を示す。
また、上記同様に、失透温度Ｔを見積もるとともに、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４を測定した。
これらの結果を表１６～２０に示す。
線膨張係数αおよびガラス転移点Ｔｇ測定はＪＩＳＲ３１０２『ガラスの平均線膨張係数の試験方法』の方法に準じて測定した。
ヤング率Ｅおよび合成率Ｇおよびポアソン比測定は超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）により測定した。
また、例２－１～２－５３についてＸ値、Ｙ値及びＺ値を示す。
また、上記同様に、失透温度Ｔを見積もるとともに、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ４を測定した。
これらの結果を表１６～２０に示す。
【0187】
なお、例２－５１に記載の例は、米国特許出願公開第２０１５／０２５９２４４号明細書に記載の実施例である。
【0188】
例２－１、２－３～２－５０、２－５２についてはＸ値が３００００以上であり、より大きなＣＳ、ＤＯＬを導入したときにおいても、ガラスの破壊時の破砕数が十分に少ないより安全性の高いガラスが実現できる例である。一方、例２－２、例２－５１においてはＸ値が３００００以下である。
例２－１、２－３～２－５０、２－５２についてはＺ値が２００００以上であり、より大きなＣＳ、ＤＯＬを導入したときにおいても、ガラスの破壊時の破砕数が十分に少ないより安全性の高いガラスが実現できる例である。一方、例２－２、例２－５１においてはＺ値が２００００以下である。
例２－１、２－３～２－５０、２－５２についてはＺ値が２００００以上であり、より大きなＣＳ、ＤＯＬを導入したときにおいても、ガラスの破壊時の破砕数が十分に少ないより安全性の高いガラスが実現できる例である。一方、例２－２、例２－５１においてはＺ値が２００００以下である。
【0189】
【表16】
【0190】
【表17】
【0191】
【表18】
【0192】
【表19】
【0193】
【表20】
【0194】
＜ガラス板厚とＳｔ、ＣＴおよびガラスの破砕数の関係＞
ガラス板厚と化学強化ガラスの破砕性の関係を評価するため、種々の組成および化学強化条件により種々のＳｔ値、ＣＴ値をもった化学強化ガラスを作製し、破壊時の板厚、破砕数、Ｓｔ値およびＣＴ値の関係を調査した。具体的には、２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚みｔ（ｍｍ）のガラスに対して、内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）、もしくは内部引張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）が変化するように種々の化学強化処理条件で化学強化処理を行って、種々の内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）もしくは内部引っ張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を有する化学強化ガラスを作製した。そして、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、これら化学強化ガラスをそれぞれ破壊させて、破壊後のガラスの破片の数（破砕数）をそれぞれ計測した。そして、破砕数が１０個となった内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔ値、また、破砕数が１０個となった内部引張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を、ＣＴ Ｌｉｍｉｔ値、と規定した。破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＳｔ値であるＳｔｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＳｔ値であるＳｔｍ値を用いて、下式によってＳｔ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＳｔＬｉｍｉｔ値 ＝ Ｓｔｎ＋（１０－ｎ）×（Ｓｔｍ－Ｓｔｎ）／（ｍ－ｎ）
また、破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＣＴ値であるＣＴｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＣＴ値であるＣＴｍ値を用いて、下式によってＣＴ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＣＴＬｉｍｉｔ値 ＝ ＣＴｎ＋（１０－ｎ）×（ＣＴｍ－ＣＴｎ）／（ｍ－ｎ）
ガラス板厚と化学強化ガラスの破砕性の関係を評価するため、種々の組成および化学強化条件により種々のＳｔ値、ＣＴ値をもった化学強化ガラスを作製し、破壊時の板厚、破砕数、Ｓｔ値およびＣＴ値の関係を調査した。具体的には、２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚みｔ（ｍｍ）のガラスに対して、内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）、もしくは内部引張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）が変化するように種々の化学強化処理条件で化学強化処理を行って、種々の内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）もしくは内部引っ張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を有する化学強化ガラスを作製した。そして、対面角の圧子角度６０度を有するダイヤモンド圧子を用いて、３ｋｇｆの荷重を１５秒間保持する圧子圧入試験により、これら化学強化ガラスをそれぞれ破壊させて、破壊後のガラスの破片の数（破砕数）をそれぞれ計測した。そして、破砕数が１０個となった内部引張応力面積（Ｓｔ；単位ＭＰａ・μｍ）を、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔ値、また、破砕数が１０個となった内部引張り応力ＣＴ（単位：ＭＰａ）を、ＣＴ Ｌｉｍｉｔ値、と規定した。破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＳｔ値であるＳｔｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＳｔ値であるＳｔｍ値を用いて、下式によってＳｔ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＳｔＬｉｍｉｔ値 ＝ Ｓｔｎ＋（１０－ｎ）×（Ｓｔｍ－Ｓｔｎ）／（ｍ－ｎ）
また、破砕数が１０個をまたぐ場合、１０個未満となる最大破砕数ｎ個のＣＴ値であるＣＴｎ値と、１０個超となる最小破砕数ｍ個のＣＴ値であるＣＴｍ値を用いて、下式によってＣＴ Ｌｉｍｉｔ値を規定した。
ＣＴＬｉｍｉｔ値 ＝ ＣＴｎ＋（１０－ｎ）×（ＣＴｍ－ＣＴｎ）／（ｍ－ｎ）
【0195】
なお、Ｓｔ値、およびＣＴ値は折原製作所社製の表面応力計ＦＳＭ－６０００により測定され付属プログラムＦｓｍＶにより解析される値ＳｔＦ、ＣＴＦもしくは複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ－ＩＭおよび薄片化サンプルを用いた測定により得られる値ＳｔＡ、ＣＴＡを用いて次のように定義される。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ＣＴ＝ＣＴＦ＝１．２８×ＣＴＡ
ここで、ＣＴＦはＦｓｍＶにて解析される値ＣＴ＿ＣＶと等しい値である。
Ｓｔ＝ＳｔＦ＝１．５１５×ＳｔＡ
ＣＴ＝ＣＴＦ＝１．２８×ＣＴＡ
ここで、ＣＴＦはＦｓｍＶにて解析される値ＣＴ＿ＣＶと等しい値である。
【0196】
表２１及び２２に、例ＣＴ－５、ＣＴ－１６、ＣＴ－１７及びＣＴ－２６の各化学強化ガラスおよび板厚に関する、Ｓｔ ＬｉｍｉｔおよびＣＴ Ｌｉｍｉｔの値を示す。また、図２２及び２３に、例ＣＴ－５、ＣＴ－１６、ＣＴ－１７及びＣＴ－２６の各化学強化ガラスのＳＴ ＬｉｍｉｔおよびＣＴ Ｌｉｍｉｔをそれぞれ板厚ｔ（ｍｍ）に対してプロットした図を示す。
【0197】
表２１および図２２より、Ｓｔ Ｌｉｍｉｔは板厚に対し線形的に増加する傾向があり、下記式によって近似的にあらわされることがわかる。
Ｓｔ（ａ，ｔ）＝ ａ×ｔ＋７０００ （単位：ＭＰａ・μｍ）
Ｓｔ（ａ，ｔ）＝ ａ×ｔ＋７０００ （単位：ＭＰａ・μｍ）
【0198】
また、上記式中の定数ａは化学強化ガラスによって変化することがわかる。ここで、ａの値が大きなほど各板厚においてＳＴ Ｌｉｍｉｔが大きく、より大きなＣＳおよびＤＯＬを導入しても、より破砕数の少ない化学強化ガラスとして用いることができる。
【0199】
表２２および図２３より、ＣＴ Ｌｉｍｉｔは板厚の増加に対して減少する傾向があり、下記式によって近似的にあらわされることがわかる。
ＣＴ（ｂ、ｃ、ｔ）＝ －ｂ×ｌｎ（ｔ）＋ｃ （単位：ＭＰａ）
ＣＴ（ｂ、ｃ、ｔ）＝ －ｂ×ｌｎ（ｔ）＋ｃ （単位：ＭＰａ）
【0200】
また、上記式中の定数ｂ及びｃは化学強化ガラスによって変化し、ｂはｃに対して単調増加の傾向にあることがわかる。図２３より、ｂ及びｃの値が大きなほど各板厚においてＣＴ Ｌｉｍｉｔが大きく、より大きなＣＳおよびＤＯＬを導入しても、より破砕数の少ない化学強化ガラスとして用いることができる。
【0201】
【表21】
【0202】
【表22】
【0203】
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１月２１日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６－０１０００２）及び２０１６年１０月１８日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６－２０４７４５）に基づいており、その全体が引用により援用される。
なお、本出願は、２０１６年１月２１日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６－０１０００２）及び２０１６年１０月１８日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６－２０４７４５）に基づいており、その全体が引用により援用される。
【符号の説明】
【0204】
１ 測定試料
１１ モック板
１２ スポンジ両面テープ
１３ ガラス
２１ ＳＵＳ板
２２ けい砂
１１ モック板
１２ スポンジ両面テープ
１３ ガラス
２１ ＳＵＳ板
２２ けい砂
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】