(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、Ｆｅ２Ｏ３を２．５〜１５％、Ａｌ２Ｏ３を０〜２．９％、Ｎａ２Ｏを１２．３％以上含有し、ガラス転移点が４５０〜６５０℃かつガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘが４３０×１０−７／℃以上である被処理ガラスを強化して得られる風冷強化ガラス。
【請求項２】
前記被処理ガラスが、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜２．９％、ＭｇＯを０．１〜１０％、ＣａＯを０．１〜１０％、ＳｒＯを０〜８％、ＢａＯを０〜５％、Ｎａ２Ｏを１２．３〜２５％、Ｋ２Ｏを０．１〜４％、含有する請求項１に記載の風冷強化ガラス。
【請求項３】
前記被処理ガラスが、Ｂ２Ｏ３およびＬｉ２Ｏを実質的に含有しない請求項１もしくは２に記載の風冷強化ガラス。
【請求項４】
前記被処理ガラスが、酸化物基準のモル百分率表示で、ＣａＯを３％以上含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の風冷強化ガラス。
【請求項５】
前記被処理ガラスが、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を３％以上含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の風冷強化ガラス。
【請求項６】
酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜２．９％、ＭｇＯを０．１〜１０％、ＣａＯを０．１〜１０％、ＳｒＯを０〜８％、ＢａＯを０〜５％、Ｎａ２Ｏを１２．３〜２５％、Ｋ２Ｏを０．１〜４％含有し、さらにＦｅ２Ｏ３を２．５〜１５％含有し、
ガラス転移点が４５０〜６５０℃かつガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘが４３０×１０−７／℃以上である風冷強化ガラス用の被処理ガラス。
【請求項７】
Ｂ２Ｏ３およびＬｉ２Ｏを実質的に含有しない請求項６に記載の風冷強化ガラス用の被処理ガラス。
【請求項８】
酸化物基準のモル百分率表示で、ＣａＯを３％以上含有する請求項６または７に記載の風冷強化ガラス用の被処理ガラス。
【請求項９】
酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を３％以上含有する請求項６〜８のいずれか１項に記載の風冷強化ガラス用の被処理ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラスおよび強化加工用の被処理ガラスに係り、特に黒色の色味を持つことを特徴とする薄型の強化ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
強化ガラスは、一般的なガラスの課題である割れやすいという欠点が改善されたものであり、輸送機器、建築等に用いられている。輸送機器としては、乗用車、トラック、バス、鉄道、船舶、航空機等が挙げられ、窓、ヘッドライト、テールライト等に用いられている。また、建築としては、ビル、住宅等が挙げられ、窓、ドア、パーテーション等に用いられている。その他、本棚、ショーケース等の家具、電化製品、事務用品等に広く用いられている。【０００３】
また、黒色の色味を持つガラスは、輸送機器として、例えば車両用のプライバシーガラス、また建築用途として壁材、パーテーション等の装飾材、また最近ではデザイン性、意匠性、耐傷性等の特徴を活かし、スマートフォンやタブレットＰＣ等の筐体またはタッチパネルとしても採用が検討されている。【０００４】
強化ガラスは、熱強化もしくは化学強化と呼ばれる方法により製造される。熱強化は、冷却時のガラスの熱収縮を利用したものであり、ガラスを軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱した後に冷却する。この際、内部の温度降下に比べて表面の温度降下が早いことから、厚さ方向に温度差が発生して表面に引張応力および内部に圧縮応力が発生し、その後の応力緩和現象に基づく逆転により表面に圧縮応力および内部に引張応力が発生して残留する。表面に圧縮応力が残留していることから、強度が向上し、また傷の進展が抑制されて耐擦傷性が改善する。熱強化としては、フロート法等によって板状のガラスを製造し、切断されたガラス板を軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱した後、表面に冷却媒としての空気を吹き付けて急冷する風冷強化が代表的なものとして挙げられる。【０００５】
近年、輸送機器、建築等さまざまな用途において強化ガラスの軽量化が求められている。黒色の色味を持つ強化ガラスも同様に軽量化が期待されており、軽量化出来れば使用用途が広がる。強化ガラスはその厚さを薄くする薄型化によって軽量化を達成でき、例えば輸送機器、建築用であれば厚さを２．５ｍｍ以下にすることが求められている。しかし、熱強化は、冷却時の表面と内部との温度差を利用することから、厚さが薄いと表面と内部との温度差を大きくできず、本質的な強化が難しい。【０００６】
薄型の強化ガラスの製造方法として、例えば、所定のガラス組成を有するとともに、５０〜３５０℃における平均線熱膨張係数が８０×１０−７〜１１０×１０−７／℃のガラス組成物を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような製造方法によれば、低温側の平均線熱膨張係数のみを制御することから、必ずしも厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスに対して残留応力を有効に付与できない。【０００７】
また、薄型の強化ガラスの製造方法として、例えば、所定の熱伝達係数の衝撃波を発生する空気を吹き付けた後、さらに所定の熱伝達係数の空気を吹き付ける２段階冷却を行う方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。しかし、このような製造方法によれば、衝撃波を発生させるために、通常の配管に開放および圧力調節用機構等の追加の機構を設ける必要があり、通常の製造設備に比べて製造コストが著しく増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開２００３−１１９０４８号公報
【特許文献２】日本国特公平６−２３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、黒色の色味を持つ強化ガラスにおいては、軽量化の観点から薄型化が求められている。また、製造コストの観点から、従来の製造設備を大幅に変更せずに製造できることが求められている。例えば、風冷強化においては、衝撃波を発生する空気を吹き付けたり、吹き付ける空気の風圧を上げたりすることで、薄型のガラスに対しても残留応力を付与しやすくなるが、製造設備の変更等が必要となるために製造コストが増加しやすい。【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、特別な製造設備を必要とせず、薄型であって黒色の色味を有し、一般的な風冷強化によって製造出来る強化ガラスの提供、およびかかる強化ガラスを製造するのに適した強化加工用の被処理ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の強化ガラスは、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１５％またはＴｉＯ２を５〜１５％含有し、ガラス転移点が４５０〜６５０℃かつガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘが４３０×１０−７／℃以上である被処理ガラスを強化処理して得られる強化ガラスである。【００１２】
また、本発明の被処理ガラスは、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜１５％、ＭｇＯを０．１〜１０％、ＣａＯを０．１〜１０％、ＳｒＯを０〜８％、ＢａＯを０〜５％、Ｎａ２Ｏを８〜２５％、Ｋ２Ｏを０．１〜４％含有し、さらにＦｅ２Ｏ３を２〜１５％またはＴｉＯ２を５〜１５％含有することを特徴とする強化ガラス用の被処理ガラス、である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の強化ガラスによれば、特に、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１５％、またはＴｉＯ２を５〜１５％含有し、ガラス転移点が４５０〜６５０℃かつガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘが４３０×１０−７／℃以上である被処理ガラスを用いる。このような被処理ガラスを用いることで、特別な製造設備を必要とせず、一般的な風冷強化によって黒色の色味を持つ薄型の強化ガラスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態の強化ガラスの製造に適用可能な成形装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の強化ガラスの製造に適用可能な風冷強化装置の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施例における冷却用ノズルの配置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、被処理ガラスとは、強化処理がなされる前のガラスである。
【００１６】
実施形態の強化ガラスは、加熱工程と冷却工程とを経て得られる。加熱工程は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１５％、またはＴｉＯ２を５〜１５％含有し、ガラス転移点が４５０〜６５０℃かつガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘが４３０×１０−７／℃以上である被処理ガラスに対して加熱処理を行う。冷却工程は、被処理ガラスに対して風冷処理を行う。以下、ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘを単に高温熱膨張係数（αｍａｘ）と記す。
【００１７】
実施形態の強化ガラス（すなわち、強化ガラス板。以下同様）では、特に、風冷強化加工を施す被処理ガラス（すなわち、被処理ガラス板。以下同様）として、ガラス転移点が４５０〜６５０℃、かつ高温熱膨張係数（αｍａｘ）が４３０×１０−７／℃以上のものを用いる。
【００１８】
このような被処理ガラスによれば、例えば、厚さが２．５ｍｍ以下であっても、風圧３０ｋＰａ以下の風冷処理によって残留応力を有効に付与できる。ここで、３０ｋＰａ以下の風圧は、一般的な風冷強化装置において達成できる風圧である。すなわち、実施形態の強化ガラスによれば、一般的な風冷強化装置を用いて、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型の強化ガラスを製造できる。
【００１９】
本発明の被処理ガラスは、酸化物基準のモル百分率で、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１５％、またはＴｉＯ２を５〜１５％含有する。Ｆｅ含有量がＦｅ２Ｏ３換算で２％より少ない場合、ガラスの黒色の色味が十分でない。好ましくは２．５％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。Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で５％より少ない場合、ガラスの黒色の色味が十分ではない。好ましくは６％以上、より好ましくは７％以上、さらに好ましくは８％以上である。ＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で１５％を超える場合にはガラスが結晶化する可能性が高いため、各用途向けには適さなくなる。好ましくは１２．５％以下、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは８％以下である。ＴｉがＴｉＯ２換算で１５％を超える場合にもガラスが結晶化する可能性が高いため、各用途向けには適さなくなる。好ましくは１４％以下、より好ましくは１３％以下、さらに好ましくは１１％以下である。
【００２０】
また、Ｆｅは高温熱膨張係数（αｍａｘ）を大きくする効果がある。さらにＦｅは熱線を吸収する成分であることから、溶融ガラスの熱対流を促してガラスの均質性を向上させ、また溶融窯の底煉瓦の高温化を防ぐことで窯寿命を延ばす等の効果がある。また、ＴｉＯ２にも高温熱膨張係数（αｍａｘ）を大きくする効果がある。ＦｅおよびＴｉのどちらか一方のみを含む場合，Ｆｅの方が高温熱膨張係数（αｍａｘ）を大きくする効果が大きいため，好ましい。
【００２１】
被処理ガラスのガラス転移点が６５０℃を超える場合、加熱工程において高温に加熱する必要があり、被処理ガラスを保持するための周辺部材等が高温に晒されることから、これらの寿命が著しく低下するおそれがあり、寿命を延ばすためには耐熱性に優れた高価な部材を用いる必要がある。一方、ガラス転移点が４５０℃未満の場合、加熱工程および冷却工程によって表面と内部とに温度差をつけにくく、残留応力を有効に付与できない。被処理ガラスのガラス転移点は、４５０〜６５０℃であり、４５０〜６４５℃、４５０〜６４０℃、さらには４６０〜６４０℃が好ましく、４８０〜６２０℃がより好ましく、５００〜６００℃がさらに好ましい。
【００２２】
被処理ガラスの屈伏点は、必ずしも制限されないが、５００℃を超えることが好ましい。屈伏点が５００℃以下の場合、加熱工程における加熱温度、すなわち強化開始温度が低くなり、残留応力を有効に付与できないおそれがある。屈伏点は７５０℃以下が好ましい。屈伏点が７５０℃を超えると、加熱工程において高温にする必要があり、被処理ガラスを保持するための周辺部材等が高温下に晒されることから、これらの寿命が著しく低下するおそれがあり、寿命を延ばすためには耐熱性に優れた高価な部材を用いる必要がある。被処理ガラスの屈伏点は、７４０℃以下、７３０℃以下、７２０℃以下がより好ましい。また５１０℃以上が好ましく、５２０℃以上がより好ましい。
【００２３】
高温熱膨張係数（αｍａｘ）が４３０×１０−７／℃未満の場合、風圧３０ｋＰａ以下の風冷処理によって厚さが２．５ｍｍ以下の薄型の被処理ガラスに残留応力を有効に付与できないおそれがある。一般に、風冷強化は、ガラス転移点よりも１００℃程度高い温度から急冷することにより行われる。高温熱膨張係数（αｍａｘ）を４３０×１０−７／℃以上とすることで、このような温度から風圧３０ｋＰａ以下の風冷処理によって厚さが２．５ｍｍ以下の薄型の被処理ガラスに残留応力を有効に付与できる。高温熱膨張係数（αｍａｘ）は、５００×１０−７／℃以上が好ましく，６００×１０−７／℃以上がより好ましく、６５０×１０−７／℃以上がさらに好ましく、７００×１０−７／℃以上が特に好ましい。
【００２４】
ここで、高温熱膨張係数（αｍａｘ）とは、後述のように熱膨張計によって測定した被処理ガラスの膨張係数曲線において，ガラス転移点と屈伏点との間における熱膨張係数の極大値をいう。高温熱膨張係数（αｍａｘ）は、残留応力を付与する観点からは大きいほど好ましいが、通常は１０００×１０−７／℃もあれば十分である。また、高温熱膨張係数（αｍａｘ）が大きくなると、冷却工程の初期において発生する一時歪によってガラスの割れが発生し歩留まりを悪化させる恐れがあることから、高温熱膨張係数（αｍａｘ）は、１０００×１０−７／℃以下が好ましく，９５０×１０−７／℃以下がより好ましく、９００×１０−７／℃以下がさらに好ましい。
【００２５】
また、被処理ガラスの高温熱膨張係数（αｍａｘ）と５０〜３５０℃における平均線膨張係数（α）との熱膨張係数差（Δα（＝αｍａｘ−α））は、３２０×１０−７／℃以上が好ましい。低温から高温までの熱膨張係数、すなわち高温熱膨張係数（αｍａｘ）および平均線膨張係数（α）を単純に大きくした場合、加熱工程および冷却工程の際、熱衝撃による割れ、他部材との熱膨張の不整合、現行プロセスとの不適合等が発生しやすくなる。
【００２６】
熱膨張係数差（Δα）を３２０×１０−７／℃以上とすることで、すなわち、平均線膨張係数αを一定にしたまま、高温熱膨張係数（αｍａｘ）を相対的に大きくすることで、風圧３０ｋＰａ以下の風冷処理によって厚さが２．５ｍｍ以下の薄型の被処理ガラスに残留応力を有効に付与できるとともに、熱衝撃による割れ等の発生も抑制できる。熱膨張係数差（Δα）は、３６０×１０−７／℃以上、さらには３７０×１０−７／℃以上が好ましく、４００×１０−７／℃以上がより好ましく、４５０×１０−７／℃以上がさらに好ましい。熱膨張係数差（Δα）は、基本的に大きいほど好ましいが、通常は５００×１０−７／℃もあれば十分である。
【００２７】
平均線膨張係数（α）は，残留応力を付与する観点からは大きいほど好ましいが、大きすぎると、現行の他部材との膨張不整合が問題になったり、熱衝撃に対して弱くなったりする可能性がある。したがって平均線膨張係数αは、８０×１０−７〜１２０×１０−７／℃が好ましく、８５×１０−７〜１１５×１０−７／℃がより好ましく、８５×１０−７〜１１３×１０−７／℃がさらに好ましく、８５×１０−７〜１１０×１０−７／℃がさらに好ましい。さらには８８×１０−７〜１１０×１０−７／℃が好ましい。
【００２８】
ここで、ガラス転移点、屈伏点、熱膨張係数（αｍａｘ、α）は、以下の要領で測定する。すなわち、直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状サンプルを作製し、熱膨張計を用いて５℃／分の昇温速度、１０ｇの荷重条件下で熱膨張を測定し、ガラス転移点、屈伏点、熱膨張係数（αｍａｘ、α）を求める。
【００２９】
被処理ガラスは、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を０〜１５％、ＭｇＯを０．１〜１０％、ＣａＯを０．１〜１０％、ＳｒＯを０〜８％、ＢａＯを０〜５％、Ｎａ２Ｏを８〜２５％、Ｋ２Ｏを０．１〜４％含有し、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１５％またはＴｉＯ２を５〜１５％含有するものが好ましい。以下、酸化物基準のモル百分率を、単に％、またはモル％とも表示する。
【００３０】
このような組成によれば、強化ガラスの製造に一般的に用いられるソーダライムガラスの構成成分（組成を構成する成分の項目）と基本的な構成成分（基本的な成分の項目）が同じであることから、生産性が良好となる。
【００３１】
また、このような組成によれば、ガラス転移点が４５０〜６５０℃、かつ高温熱膨張係数（αｍａｘ）が４３０×１０−７／℃以上のものが得られる。以下、各成分の組成の範囲について説明する。
【００３２】
ＳｉＯ２の含有量は５５〜８０％であることが好ましい。５５％未満ではガラスの密度が大きくなる、熱膨張係数が大きくなる、耐擦傷性が悪化する、等の不具合が発生するおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５７％以上、より好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量が８０％を超えると、粘性が高くなりガラスが溶解しにくくなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは７５％以下、より好ましくは７２％以下、さらに好ましくは７１％以下、特に好ましくは７０％以下である。
【００３３】
Ａｌ２Ｏ３は必要に応じて含有させることができ、その含有量は１５％以下であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１５％を超えると、ガラス転移点以上での熱膨張係数が大きくなりにくく、残留応力を大きくすることが困難になるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１３％以下、より好ましくは１１％以下、さらに好ましくは１０％以下、特に好ましくは９％以下である。また、Ａｌ２Ｏ３を含有させることによりガラスの耐候性を向上させることが出来る。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは０．９％以上である。
【００３４】
ＭｇＯの含有量は０．１％以上であることが好ましい。ＭｇＯは、熱膨張係数を適度に維持するために必要であり、また耐擦傷性を向上できる。ＭｇＯの含有量は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。また、ＭｇＯの含有量は１０％以下であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が１０％を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化するおそれがある。ＭｇＯの含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは７％以下、さらに好ましくは６％以下である。
【００３５】
ＣａＯの含有量は０．１％以上であることが好ましい。ＣａＯは、ガラスの熱膨張係数を適度に維持するために必要である。ＣａＯの含有量は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。ＣａＯの含有量は１０％以下であることが好ましい。ＣａＯの含有量が１０％を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化するおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは７％以下、さらに好ましくは６％以下である。
【００３６】
ＳｒＯは必要に応じて含有させることができ、その含有量は８％以下であることが好ましい。ＳｒＯを含有させることにより、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を調整できる。ＳｒＯの含有量が８％を超えると、ガラスの密度が大きくなり、ガラスの重量が大きくなるおそれがある。ＳｒＯを含有させる場合、好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．９％以上、さらに好ましくは１％以上、さらには１．５％以上である。ＳｒＯの含有量は、より好ましくは７％以下、さらに好ましくは６％以下、さらには５％以下である。
【００３７】
ＢａＯは必要に応じて含有させることができ、その含有量は５％以下であることが好ましい。ＢａＯを含有させることにより、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を調整できる。ＢａＯを含有させる場合、好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは０．９％以上である。一方、ＢａＯを含有すると、ガラスの密度が大きくなることから、ガラスの重量が大きくなりやすい。また、ＢａＯを含有すると、ガラスが脆くなることから、クラック・イニシエーション・ロードが低くなり、傷つきやすくなる。このため、ＢａＯの含有量は５％以下であることが好ましく、好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下、さらには１％以下である。
【００３８】
Ｎａ２Ｏの含有量は８％以上であることが好ましい。Ｎａ２Ｏはガラスの密度が低くても、熱膨張係数が大きくなる成分であるため、熱膨張係数を調整する目的でガラス組成中に含有させる。Ｎａ２Ｏの含有量は、９％以上が好ましく、１０％以上がより好ましく、１１％以上がさらに好ましく、１２％以上が特に好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量は２５％以下であることが好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量が２５％を超えると、歪点と屈伏点の温度差が小さくなるために強化応力が小さくなり、また熱膨張係数が大きくなり過ぎるおそれがある。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは２３％以下、より好ましくは２１％以下、さらに好ましくは１８％以下、特に好ましくは１５％以下である。
【００３９】
Ｋ２Ｏは、必要に応じて含有させることができるが、その含有量は０．１％以上が好ましい。Ｋ２Ｏの含有量が０．１％以上の場合、ガラスの高温での溶解性と適度な熱膨張係数を維持できる。Ｋ２Ｏの含有量は、より好ましくは０．５％以上、特に好ましくは１％以上である。Ｋ２Ｏの含有量は、４％以下であることが好ましい。Ｋ２Ｏの含有量が４％を超えると、ガラスの密度が大きくなり、ガラスの重量が大きくなるおそれがある。Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは３．５％以下、より好ましくは３％以下である。
【００４０】
被処理ガラスは、実質的に上記成分からなることが好ましいが、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、他の成分を合計で１０％まで含有してもよい。好ましくは８％以下、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である。他の成分としては、例えば、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｎＯ、ＣｏＯ等が挙げられる。また、Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｌｉ２Ｏ等を含有することもできるが、これらは実質的に含有しないことが好ましい。実質的に含有しないとは、不可避的不純物を除き含有しないことである。以下同じである。
【００４１】
例えば、Ｂ２Ｏ３を含有する組成についても、高温熱膨張係数（αｍａｘ）をある程度大きくすることができる。しかし、除害に多大なコストがかかりやすいこと、加熱したときに成分が揮散して組成が不安定になりやすいこと、原料コストが高いこと等から、Ｂ２Ｏ３は実質的に含有しないことが好ましい。
【００４２】
さらに、ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ３、塩化物、フッ化物、ハロゲン、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３等を適宜含有してもよい。好ましくは０．０１％以上、０．１％以上、さらには０．２％以上が好ましい。また３％以下、２．５％以下、さらには２％以下が好ましい。さらに、色味の調整のため、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｓｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｄなどを含有してもよい。好ましくは０．１％以上、０．２％以上、さらには０．５％以上が好ましい。また３％以下、２．５％以下、さらには２％以下が好ましい。被処理ガラスは、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐｂを実質的に含まないことが好ましい。これらのものは毒性があることから、環境への影響を防ぐために、ガラス中には含まれないことが好ましい。これらのものは含有量の値が０．０１％未満を示すことが好ましい。
【００４３】
本発明によれば、被処理ガラスの厚さを２．５ｍｍ以下とすることができる。厚さを２．５ｍｍ以下とすることで、軽量化された強化ガラスを得ることができる。また、実施形態の強化ガラスによれば、厚さが２．５ｍｍ以下であっても、風圧３０ｋＰａ以下の風冷処理によって残留応力を有効に付与できる。被処理ガラスの厚さは、２．５ｍｍ以下であれば必ずしも制限されないが、軽量化の観点から、２．４ｍｍ以下が好ましく、２．３ｍｍ以下がより好ましく、２．２ｍｍ以下がさらに好ましく、２．１ｍｍ以下が特に好ましい。また、被処理ガラスの厚さは、風冷強化による強化処理によって残留応力を有効に付与する観点から、１．３ｍｍ以上が好ましい。被処理ガラスの厚さは、１．６ｍｍ以上がより好ましく、１．７ｍｍ以上がさらに好ましい。なお、本発明は、板厚が２．５ｍｍ超の被処理ガラスも同様に強化処理を施すことにより、所望の強化ガラスを得ることができる。
【００４４】
一方、本発明の被処理ガラスは、熱処理によって強化することを念頭に置いているが、被処理ガラスを化学強化処理によっても強化することも可能であり、十分な強度を有するガラスを得ることも出来る。
【００４５】
被処理ガラスは、フロート法、フュージョン法、ダウンロード法、およびロールアウト法などのガラス板成形方法のうち、いずれかの方法によって製造される。フロート法によれば、大面積のガラス板を生産することが容易であり、かつ厚さ偏差を小さくしやすいために好ましい。
【００４６】
冷却工程は、風冷処理を行う。例えば、加熱処理が行われた被処理ガラスの両面に風圧３０ｋＰａ以下の冷却風を吹き付けて急冷することにより強化ガラスを得る。風圧は、２７ｋＰａ以下が好ましく、２５ｋＰａ以下がより好ましい。このような風圧としても、実施形態の強化ガラスの製造方法によれば残留応力を有効に付与できる。また、このような風圧によれば、より広範囲の風冷強化装置を用いることができる。風圧は、残留応力を有効に付与する観点から、１５ｋＰａ以上が好ましく、２０ｋＰａ以上がより好ましい。
また強化後の強化ガラスが有する残留応力を１２０ＭＰa以上にすることで，強化ガラスの強度を十分向上させることが出来る。残留応力は１３０ＭＰa以上が好ましく、１５０ＭＰa以上がより好ましく、１７０ＭＰa以上がさらに好ましい。
風冷強化装置としては、従来からこの種の風冷強化に用いられている風冷強化装置を用いることができ、例えば、被処理ガラスを上下の風冷強化の吹口部材の間に所定間隔をおいて挟まれるように配し、冷却空気により急冷する風冷強化装置が挙げられる。以下、実施形態の一つを挙げて説明する。
【００４７】
図１は、実施形態の強化ガラスの製造に適用可能な風冷強化装置を含むガラス板成形装置の全体構造の一例を示す斜視図である。なお、このガラス板成形装置は、自動車用リアガラスの曲げ成形装置である。
【００４８】
ガラス板成形装置１２は、被処理ガラスであるガラス板Ｇを加熱部１４の内側で曲げ成形する炉内曲げ成形装置であるが、ガラス板Ｇを加熱部１４の外側で曲げ成形する炉外曲げ成形装置にも適用できる。また、曲げ成形されるガラス板Ｇは、自動車用リアガラスに限定されるものでなく、フロントガラス、サイドガラスであってもよく、また、自動車用に限定されるものでもない。
【００４９】
加熱部１４にはローラコンベア１６が配設されている。曲げ成形すべきガラス板Ｇは、ローラコンベア１６によって加熱部１４内を図上矢印Ａ方向に搬送されながら、この加熱部１４内を搬送される過程で所定の曲げ成形温度まで加熱される。加熱部１４の出口には成形炉２０が設置されており、該成形炉２０の内部は、加熱部１４に連通して高温状態に保たれている。加熱部１４で曲げ成形温度まで加熱されたガラス板Ｇは、ローラコンベア２２によって成形炉２０内に搬入される。実施形態の強化ガラスの製造方法における加熱工程は、例えば、これら加熱部１４や成形炉２０により行われる。
【００５０】
成形炉２０内には成形型２４が設けられている。この成形型２４は、成形炉２０の天井側から４本の吊りロッド（不図示）に吊り下げられて成形炉２０内に設けられている。この成形型２４の下面には、成形すべきガラス板Ｇの曲げ形状に概略一致した形状の成形面が形成されている。
【００５１】
また、成形型２４は、不図示の昇降装置によって鉛直方向に上下動される。更に、成形型２４の上部には、吸引パイプ２５が連結されている。この吸引パイプ２５は吸引装置（不図示）に連結されている。ここで、この成形型２４は、その成形面に多数の吸引孔（不図示）が形成されており、これら吸引孔からエアが吸引されることにより、成形面にガラス板Ｇが吸着保持される。
【００５２】
また、成形型２４の下方位置には、ローラコンベア２２の下にリフトジェット（不図示）が設けられている。このリフトジェットは、ローラコンベア２２によってその上方位置に搬送されてきたガラス板Ｇに向けて熱風を噴出する。ガラス板Ｇは、この熱風を受けることにより、ローラコンベア２２上から浮上され、そして、この浮上したガラス板Ｇは、成形型２４の成形面に吸引されて吸着されるとともに、ベンディングリング２６との間でプレスされて所定の湾曲形状に曲げ成形される。
【００５３】
このベンディングリング２６は、成形されるべきガラス板Ｇの曲げ形状に略一致した周縁形状を有しており、ベンディングリング支持フレーム２７上に設けられている。ベンディングリング支持フレーム２７は、ベンディングシャトル２８上に設けられており、ベンディングシャトル２８は駆動機構（不図示）に駆動されてレール２９上を往復走行する。そして、このベンディングシャトル２８が往復走行することにより、ベンディングリング２６が、成形炉２０内の成形位置と、成形炉外の待機位置との間を往復走行する。
【００５４】
一方、風冷強化装置１０には、クエンチシャトル６０が備えられている。クエンチシャトル６０は、成形炉２０を挟んでベンディングシャトル２８の反対側の位置に設けられており、駆動機構（不図示）に駆動されてレール６２上を往復走行する。このクエンチシャトル６０上には、クエンチリング支持フレーム６４を介してクエンチリング６６が設けられている。
【００５５】
クエンチリング６６は、成形炉２０で曲げ成形されたガラス板Ｇを受け取るものであり、成形されるべき湾曲ガラス板の曲げ形状に略一致したガラス板の周縁形状を有している。このクエンチリング６６は、クエンチシャトル６０が走行することにより、成形炉２０内の受取位置と成形炉外の風冷強化位置との間を往復走行する。つまり、ベンディングリング２６が側方の待機位置に戻ると、成形炉２０の反対側の側方の扉が開き、炉外よりクエンチシャトル６０が成形型２４の下方まで移動してくる。そして、成形型２４によるガラス板Ｇの吸着を解除することにより、成形型２４にて成形されたガラス板Ｇがクエンチリング６６に移載され、このガラス板Ｇがクエンチシャトル６０によって風冷強化装置１０まで搬送される。なお、風冷強化装置１０において風冷強化されたガラス板Ｇは、クエンチシャトル６０によって次工程に搬送される。
【００５６】
曲げ成形が終了したガラス板Ｇは、クエンチリング６６によって風冷強化装置１０に搬送される。この風冷強化装置１０は、図２に示すように風冷強化エリア３１を挟んで上方に上部吹口部材３０と下方に下部吹口部材３２とを備えている。図２において、上部吹口部材３０と下部吹口部材３２との間に所定間隔をおいて挟まれるガラス板Ｇは省略してある。
【００５７】
上部吹口部材３０と下部吹口部材３２には各々ダクト３４が連結され、これらのダクト３４には図示しないブロアが連結されている。したがって、ブロアが駆動されると、ブロアによって発生した空気が、ダクト３４を介して上部吹口部材３０と下部吹口部材３２に供給される。そして、空気は、図２に示すように上部吹口部材３０を構成する複数のブレード状部材（すなわち、ノズルチャンバ）３６、３６…の先端面（図２では下面）に形成された多数の冷却用ノズル、および下部吹口部材３２を構成する複数のブレード状部材（ノズルチャンバ）３８、３８…の先端面（図２では上面）に形成された図示しない多数の冷却用ノズルから、図２に示す風冷強化エリア３１に向けて吹き出される。
【００５８】
これにより、クエンチリング６６に支持されたガラス板Ｇは、その両面が冷却されて風冷強化される。実施形態の強化ガラスの製造方法における冷却工程は、例えば、このような風冷強化装置１０により行われる。実施形態の強化ガラスの製造方法によれば、空気を吹きつけるときの風圧が３０ｋＰａ以下と低いことから、一般的な風冷強化装置を用いることができる。
【００５９】
風冷強化装置１０によって風冷強化されたガラス板Ｇは、クエンチシャトル６０の移動によって図示しない検査工程へ搬送される。ここでガラス板Ｇは、クラック等の欠陥が検査され、欠陥の無いものは良品工程へ、そして、欠陥が発見されたものは不良品工程へ各々搬送される。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。【００６１】
なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００６２】
表１および表２に示すようなガラス組成となるように、酸化物等の一般的に使用されるガラス原料を適宜選択し、ガラスとして３００ｇとなるように秤量および混合した。その後、混合物を白金るつぼに入れ、１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、３時間溶融し、脱泡、均質化した後、型材に流し込み、ガラス転移点から約３０℃高い温度にて１時間以上保持した後、毎分１℃の冷却速度にて室温まで徐冷し、例１〜１５の板状の被処理ガラスを作製した。ここで、例１〜１４は本発明の実施例、例１５は比較例である。【００６３】
そして、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０３−３：２００１の規格に基づき、被処理ガラスから、直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状サンプルを作製し、熱膨張計（ブルカー・エイエックスエス社製、ＴＭＡ４０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度、１０ｇの荷重で熱膨張を測定し、ガラス転移点（Ｔｇ）を求めた。また、同じ測定データから、屈伏点（Ｔｓ）を求めた。なお、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０３−３：２００１の内容はここに参照として取り込まれる。【００６４】
また、ＪＩＳ  Ｒ  １６１８：２００２の規格に基づき、被処理ガラスについて、ガラス転移点の測定と同様に熱膨張計（ブルカー・エイエックスエス社製、ＴＭＡ４０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度で熱膨張測定し、５０〜３５０℃における平均線膨張係数α、およびガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘを求めた。なお、ＪＩＳ  Ｒ  １６１８：２００２の内容はここに参照として取り込まれる。【００６５】
また、例１〜１５のガラスの風冷強化しやすさを評価するため，風冷強化によってガラス表面に発生する残留応力を計算によって見積もった。なお，風冷強化の想定条件としては、ガラスの板厚２．３ｍｍ、加熱温度（強化開始温度）は、それぞれの被処理ガラスの粘度ηが１０９．３ｄＰａ・ｓから１０９．５ｄＰａ・ｓになる温度とした。また、図３に示すように、複数の冷却用ノズル３９は、段違いに配置し、個々の冷却用ノズルの直径は６．８ｍｍ、水平方向の冷却用ノズルの中心間の間隔は２５ｍｍ、垂直方向の冷却用ノズルの中心間の間隔（水平方向の位置が同じである冷却用ノズルの中心間の間隔）は５４ｍｍとし、冷却用ノズルの先端と被処理ガラスの表面との距離は３０ｍｍ、空気の温度は２０℃、風圧（吹口風圧）は２５ｋＰａとした。【００６６】
【表１】
0006477506.tif 000002
【００６７】
【表２】
0006477506.tif 000003
【００６８】
例１〜１４によれば、本発明の強化ガラスは表面に大きな残留応力（１５０ＭＰaより大）を有しており、板厚みが薄くても強化されやすいことを示している。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の強化ガラスによれば、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１５％、またはＴｉＯ２を５〜１５％含有し、ガラス転移点が４５０〜６５０℃かつガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αｍａｘが４３０×１０−７／℃以上である被処理ガラスを用いることで、特別な製造設備を必要とせず、一般的な風冷強化によって板厚が２．５ｍｍ以下の黒色の色味を持つ強化ガラスを製造でき、かかる板厚が薄型の強化ガラスは、輸送機器用、建築用として、また電子機器用としても有用である。【００７０】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１４年２月１４日出願の日本特許出願２０１４−０２６８１０に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００７１】
Ｇ…ガラス板（被処理ガラス板）、１０…風冷強化装置、１２…ガラス板成形装置、１４…加熱部、１６…ローラコンベア、２０…成形炉、２２…ローラコンベア、２４…成形型、２５…吸引パイプ、２６…ベンディングリング、２７…ベンディングリング支持フレーム、２８…ベンディングシャトル、２９…レール、３０…上部吹口部材、３１…風冷強化エリア、３２…下部吹口部材、３４…ダクト、３６…ブレード状部材、３８…ブレード状部材、３９…冷却用ノズル、６０…クエンチシャトル、６２…レール、６４…クエンチリング支持フレーム、６６…クエンチリング。
【図１】
0006477506.tif 000004
【図２】
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【図３】
0006477506.tif 000006