(57)【要約】【課題】平坦性に優れた化学強化ガラス板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  ガラス板をイオン交換法を用いて処理して強化ガラス板を得る強化ガラス板の製造方法であって、溶融ガラスを所定の引き出し方向に引き出すことにより板状に成形してガラス板を得る成形工程と、ガラス板を略直立状態で強化液槽に浸漬して強化ガラス板を得る強化工程とを含み、強化工程において、ガラス板の板面方向の姿勢をガラス板の成形時における引き出し方向に応じて定める。【選択図】図２
2015105195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板をイオン交換法を用いて処理して強化ガラス板を得る強化ガラス板の製造方法であって、
溶融ガラスを所定の引き出し方向に引き出すことにより板状に成形して前記ガラス板を得る成形工程と、
前記ガラス板を略直立状態で強化液槽に浸漬して強化ガラス板を得る強化工程とを含み、
前記強化工程において、前記ガラス板の板面方向の姿勢を前記ガラス板の前記成形時における引き出し方向に応じて定める、強化ガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記強化工程において、前記ガラス板の前記成形時における引き出し方向が、鉛直方向に対して０°以上４０°未満の範囲内となる姿勢で前記ガラス板を前記強化液槽に浸漬させる、請求項１に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス板の少なくとも一辺が前記引き出し方向に沿って形成されている、請求項１または２に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記強化工程において、前記ガラス板の両側端部を支持した状態で該ガラス板を前記強化液槽に浸漬する、請求項１から３の何れか１項に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記成形工程において、オーバーフローダウンドロー法を用いて前記ガラス板を成形する、請求項１から４の何れか１項に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の方法で製造された強化ガラス板であって、
定盤に載置して測定した定盤からの高さの前記強化前後の変化率が４０％以下である、強化ガラス板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス板およびその製造方法に関し、より具体的には、イオン交換法によって化学強化された強化ガラス板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スマートフォンやタブレットＰＣなどの電子機器に搭載されるタッチパネルディスプレイには、化学強化された強化ガラス板が用いられている。
【０００３】
このような強化ガラス板は、一般的に、アルカリ金属酸化物を組成として含むガラス基板を所定温度の強化液に浸漬してイオン交換することによって製造される。しかしながら、このような化学強化処理を行った際に、ガラス基板が反って変形してしまう場合があった。
【０００４】
このような問題を解決すべく、ガラス板の反りを抑制する強化処理方法が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示される強化ガラスの製造方法は、強化液槽中における板ガラスの支持位置を該板ガラスの長辺および短辺の比率に応じて変更する。このような構成によって、強化時のガラス板の反りを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４‐１８９５６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
化学強化処理を行った際のガラス板の反りの原因の一つとして、強化中のガラス板の姿勢に起因する自重変形が挙げられる。さらに、本発明者らの検討の結果、このようなガラス板の自重変形には成形方法の影響があることが明らかとなった。
【０００７】
オーバーフローダウンドロー法やフロート法等のように溶融ガラスをガラスリボンとして引き出して成形されたガラス板１は、図６に示すように引き出し方向Ｄに連続的に延びる複数の凸条部および凹溝部を表裏面に有している。換言すれば、引き出し成形されたガラス板１は、ガラスリボンの幅方向Ｗ（引き出し方向Ｄと垂直な方向）に微小な波状のうねりを表裏面に有している。このような表裏面形状により、引き出し成形されたガラス板１は、引き出し方向Ｄを軸とする曲げモーメントＭｄに対して変形し易く、幅方向Ｗを軸とする曲げモーメントＭｄに対しては変形し難い。したがって、引き出し成形されたガラス板１は、自重が作用した場合、成形時におけるガラスリボンの幅方向Ｗ（うねりの形成方向）に反るように変形し易い。
【０００８】
従来の強化ガラス板の製造方法では、上記のような要因によるガラス板の反りを抑制することは考慮されていなかった。すなわち、従来の方法では、ガラス板の化学強化時における反りを十分に抑制することができておらず、改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮して成されたものであり、反り等の変形が少なく平坦性に優れた化学強化ガラス板およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の強化ガラス板の製造方法は、ガラス板をイオン交換法を用いて処理して強化ガラス板を得る強化ガラス板の製造方法であって、溶融ガラスを所定の引き出し方向に引き出すことにより板状に成形してガラス板を得る成形工程と、  ガラス板を略直立状態で強化液槽に浸漬して強化ガラス板を得る強化工程とを含み、  強化工程において、ガラス板の板面方向の姿勢をガラス板の成形時における引き出し方向に応じて定めることを特徴とする。
【００１１】
本発明の強化ガラス板の製造方法によれば、ガラス板が反り易い方向に自重が作用することを防ぎ、強化時の反り等の変形が少なく平坦性に優れた化学強化ガラス板を得られる。  
【００１２】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、強化工程において、ガラス板の成形時における引き出し方向が、鉛直方向に対して０〜３０°の範囲内となる姿勢でガラス板を強化液槽に浸漬させることが好ましい。
【００１３】
上記のような構成によれば、より確実に強化後の反りを抑制できる。
【００１４】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、ガラス板の少なくとも一辺が引き出し方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００１５】
上記のような構成によれば、ガラス板の引き出し方向を容易に視認でき、ガラス板の姿勢制御が容易となる。
【００１６】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、強化工程において、ガラス板の両側端部を支持した状態で該ガラス板を強化液槽に浸漬することが好ましい。
【００１７】
上記のような構成によれば、ガラス板の主面が覆われないため、ガラス板の全面を均一に化学強化できる。
【００１８】
本発明の強化ガラス板の製造方法では、成形工程において、オーバーフローダウンドロー法を用いてガラス板を成形することが好ましい。
【００１９】
上記のような構成によれば、表面品位の高い強化ガラス板を得られる。
【００２０】
本発明の強化ガラス板は、上記いずれかの方法で製造された強化ガラス板であって、定盤に載置して測定した定盤からの高さの前記強化前後の変化率が４０％以下である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の強化ガラス板の成形工程の一例を示す図
【図２】ガラス板１が治具５にセットされた様子を示す図
【図３】本発明の実施形態の強化ガラス板の強化工程の一例を示す図
【図４】本発明の実施形態の強化ガラス板の強化工程において傾斜角αが０°である場合を示す図
【図５】ガラス板１の側辺が引き出し方向Ｄに対し角度β傾斜している場合を示す図
【図６】引き出し成形されたガラス板１の表裏面形状のイメージ図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態の強化ガラス板およびその製造方法について説明する。
【００２３】
本発明の強化ガラス板の製造方法は、溶融ガラスを所定の引き出し方向に引き出すことにより板状に成形してガラス板１を得る成形工程と、ガラス板１を化学強化する強化工程とを含む。以下、各工程について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の強化ガラス板の成形工程の一例を示す図である。先ず、溶融窯（図示せず）でガラス原料を溶融し、得た溶融ガラスを成形装置２に供給する。そして、成形装置２から溶融ガラスをリボン状に引き出して成形することによって、ガラスリボン３を得る。ガラスリボン３の成形方法は、溶融ガラスを引き出す方式であれば任意の手法を用いて良い。例えば、オーバーフローダウンドロー法、フロート法、スロットダウンドロー法等を用いて良い。表面品位の高いガラス板１を得ることができるため、特にオーバーフローダウンドロー法を用いることが好ましい。
【００２５】
なお、上記ガラス原料は、ガラスリボン３がガラス組成として、アルカリ金属を含有し、より好ましくは質量％で、ＳｉＯ２  ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ５〜２５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ  １〜２０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％を含有するよう予め調合される。上記のようにガラス組成範囲を規制すれば、イオン交換性能と耐失透性を高いレベルで両立し易くなる。なお、上記ガラスリボン３の組成は一例であり、化学強化可能であれば任意のガラス組成であって良い。
【００２６】
次いで、ガラスリボン３を切断してガラス板１を得る。得られたガラス板１における、成形時の引き出し方向（ガラスリボン３の流れ方向）を引き出し方向Ｄとし、ガラス板１の主面に平行で且つ引き出し方向Ｄに垂直な方向（ガラスリボン３の幅方向）を横断方向Ｗとする。本実施形態では、切断装置４により横断方向Ｗに沿ってガラスリボン３を切断し、さらに端部を切り落とした中央部分を矩形状のガラス板１として得た場合を一例として説明する。このように切断して得たガラス板１は、側辺が引き出し方向Ｄに沿って形成されている。なお、図１から５において、ガラス板１における引き出し方向Ｄを破線で示す。
【００２７】
なお、ガラスリボン３の切断方法は任意の手法を用いて良い。例えば、スクライブを形成した後で割断する方法、レーザー光を照射して溶断する方法等を用いることができる。また、ガラス板１を得る際には、例えば両側端部等の不要部位を切り落としても良い。また、小片のガラス板１を得る場合には、ガラスリボン３を予め大板の母ガラスとして切り出した後に複数の小片ガラス板１を切り出しても良い。
【００２８】
ガラス板１の寸法は、任意として良いが、例えば、長さ２００〜３０００ｍｍ、幅２００〜３０００ｍｍ、厚さ０．０５〜２．０ｍｍである。このような大面積で且つ薄いガラス板では、小面積で厚いガラス板に比べ、特に強化時の反りが発生し易くなるため、本発明の強化ガラス板の製造方法による反りの抑制効果を十分に発揮できる。
【００２９】
次いで、ガラス板１を図２に示すように治具５にセットする。治具５は、ガラス板１の外周端部を支持する支持部材である。具体的には、治具５は、ガラス板１の底辺および両側辺に沿うよう構成されたフレーム６と、フレームに設けられガラス板１の各辺部を部分的に挟持する支持溝部７とを備える。このような治具でガラス板１を支持することにより、ガラス板１の主面を覆うことなく支持できる。したがって、後述の工程においてガラス板１の主面全体を均一に化学強化することができる。
【００３０】
次いで、図３に示すように、治具５にセットされたガラス板１を治具５とともに、強化液８で満たされた強化液槽９に略直立姿勢で浸漬する。なお、図３は、強化液槽９においてガラス板１が強化される様子を示した断面図である。強化液８は、例えば、硝酸カリウムや硝酸ナトリウム等の溶融塩、或いはそれらの混合溶融塩である。
【００３１】
ここで、ガラス板１を強化液槽９に浸漬する際には、鉛直方向Ｇに対するガラス板１の引き出し方向Ｄの角度が所定範囲内となるようガラス板１の板面方向の回転姿勢を定める。具体的には、鉛直方向Ｇに対する引き出し方向Ｄの傾斜角αが０°以上４０°未満、より好ましくは、傾斜角αは０〜３５°、０〜２５°の範囲内となるようガラス板１の姿勢を定める。もっとも好ましくは図４に示すように、傾斜角αが０°となるよう、すなわち、引き出し方向Ｄが鉛直方向Ｇと略同一方向となるようガラス板１の姿勢を定める。なお、図３では鉛直方向Ｇを一点鎖線で示す。ガラス板１の姿勢の調整方法は任意の方法を用いて良いが、例えば、強化液槽９内において治具５を固定する固定具（図示せず）を調整することで調整可能である。
【００３２】
このようにガラス板１の姿勢を規制することによって、ガラス板１が反り易い方向（方向Ｗ）への自重の作用を抑制し、ガラス板１の強化時における反りを抑制することができる。
【００３３】
上記のような姿勢でガラス板１を強化液槽９に浸漬した状態で、３４０〜４９０℃の温度範囲で１０〜１００００分保持してイオン交換処理を行うことにより、強化ガラス板１０を得られる。
【００３４】
以上に説明した本発明の強化ガラス板の製造方法によれば、平坦性に優れた強化ガラス板１０を得ることができる。
【００３５】
強化ガラス１０の反りの強化前後の変化率は４０％以下であることが好ましい。強化ガラス１０の強化前後の反り量は、強化前後の強化ガラス１０を各々水平な定盤に載置して、定盤から強化ガラス１０の表面までの高さの最大値を測定することで測定可能である。
【００３６】
なお、上記実施形態では、引き出し方向Ｄに沿った方向にガラスリボン３から矩形状のガラス板１を切り出した場合を一例として説明したが、ガラス板１を切り出す方向は任意に定めて良い。例えば、図５に示すように、ガラス板１は、その側辺と引き出し方向Ｄとが任意の角度βだけ傾斜するよう切りだされても良い。このような場合であっても、強化工程でガラス板１の姿勢を傾斜角αが上述範囲内となるよう制御すれば、ガラス板１の反りを抑制することができる。なお、上述図１〜４のように側辺が引き出し方向Ｄに沿うように（角度βが０°となるように）ガラス板１を切り出すと、側辺の方向で引き出し方向Ｄを容易に視認できるため、強化工程におけるガラス板１の姿勢の制御が容易となる。さらにガラス板１を長方形であると、側辺と上辺および底辺との区別がつき易く、引き出し方向Ｄを、より視認し易くなり好ましい。
【００３７】
また、上記実施形態では、ガラス板１が矩形板状である場合を例示したが、ガラス板１の形状は上記に限らない。例えば、ガラス板１は楕円形の板状であっても良い。
【００３８】
また、上記実施形態では治具５が、強化槽７と別体的に構成されている場合を例として説明したが、治具５と強化槽７とは一体的に構成されても良い。また、上記治具５の構成は一例であり、ガラス板１の主面を覆うことなく直立姿勢で支持可能であれば任意の構成を採用して良い。例えば、治具５は、ガラス板１の上端部を支持するフレームおよび支持溝部をさらに備えていても良い。また、支持溝部７は、ガラス板１の端辺全体にわたって挟持する長溝であっても良い。
【００３９】
また、上記板ガラスは成形工程の後、強化工程の前または後に、例えば研磨加工等の所定の加工が施されても良い。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。
表１は、本発明の実施例を示している。
【００４１】
【表１】
2015105195.tif 000003
【００４２】
以下のようにして、各試験を行った。まず、質量％で、ＳｉＯ２  ６２％、Ａｌ２Ｏ３  １９．７％、Ｂ２Ｏ３  ３．６％、Ｎａ２Ｏ  １３．２％、ＭｇＯ  １．５％を含有するガラス組成になるように、ガラス原料を秤量、混合して、ガラスバッチを作製した。次に、このガラスバッチを溶融窯で溶融した後、オーバーフローダウンドロー法を用いてガラスリボンとして引き出した。そして、得られたガラスリボンを切断し、長さ５００ｍｍ、幅４００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの矩形板状のガラス試料を作製した。なお、試験Ｎｏ．１、３〜７のガラス試料は、その側辺と引き出し方向Ｄとが成す角度βが０°となるよう切断し、試験Ｎｏ．２のガラス試料は、角度βが４０°となるよう切断した。
【００４３】
上記のようにして得た各ガラス試料について強化前の反り量Ｃ１を測定した。具体的には、各ガラス試料を水平な定盤の上に載置し、定盤からガラス試料の面までの高さを複数箇所について測定し、その最大値を反り量Ｃ１として得た。
【００４４】
次いで、各ガラス試料を、化学強化した。具体的には、先ず、ガラス試料を電気炉内に９０分かけて４３０℃に昇温加熱し、４３０℃で３０分間保持して予熱した。その後、予熱した各ガラス試料を表１に記載の傾斜角αとなる姿勢で４３０℃の硝酸カリウムの溶融塩で満たされた強化液槽に１８０分間浸漬した。その後、化学強化されたガラス試料を強化液槽から３００℃の空気雰囲気中に引き揚げ、雰囲気温度が１５０℃になるまで１２０分かけて降温した。
【００４５】
上記のようにして得た強化後のガラス試料について、上記強化前の反り量Ｃ１と同様の方法により強化後の反り量Ｃ２を測定した。また、強化前の反り量Ｃ１と強化後の反り量Ｃ２との差分値を反りの変化量として算出した。また、強化前の反り量Ｃ１と反りの変化量との比率を反りの変化率として算出した。
【００４６】
表１に示すように、傾斜角αが０°に近い程、強化後のガラス試料の反りの変化量および反りの変化率が小さくなる傾向があることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の強化ガラス板およびその製造方法は、タッチパネルディスプレイに用いられるガラス基板およびその製造方法等として有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ガラス板
２  成形装置
３  ガラスリボン
４  切断装置
５  治具
６  フレーム
７  支持溝部
８  強化液
９  強化液槽
１０  強化ガラス板
【図１】
2015105195.tif 000004
【図２】
2015105195.tif 000005
【図３】
2015105195.tif 000006
【図４】
2015105195.tif 000007
【図５】
2015105195.tif 000008
【図６】
2015105195.tif 000009