(57)【要約】【課題】切断可能な化学強化ガラスを安定して製造する方法を提供する。【解決手段】ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下、および圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６０ｋｇｆ／ｍｍ２以下である化学強化ガラスを用いることによって、これまで困難であった化学強化ガラスの切断が可能となる。また、化学強化後のガラス表面の硬度が５６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６２０ｋｇｆ／ｍｍ２以下、およびシート状のソーダ石灰ガラスであるという特徴も有する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換法により製作された化学強化ガラスにおいて、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下、および圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６０ｋｇｆ／ｍｍ２以下であることを特徴とする化学強化ガラス。
【請求項２】
イオン交換法により製作された化学強化ガラスにおいて、ガラス表面の硬度が５６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６２０ｋｇｆ／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の化学強化ガラス。
【請求項３】
イオン交換法により製作されたガラスが、シート状のソーダ石灰ガラスであることを特徴とする請求項１および２に記載の化学強化ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切断性を向上させた化学強化ガラスに関しており、タッチパネル等に使用される電子材料分野、自動車用および建築用など、化学強化ガラスが用いられている多くの分野に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
省資源・省エネルギーの観点あるいは社会的なニーズの変化から、強化ガラスの薄板化や強化度アップが進んでいる。一般的に用いられている風冷強化法では、３ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下の板厚をもったガラスの生産が難しいことから、２ｍｍ以下のガラスでは、化学強化法が多く用いられている。また、化学強化ガラスは一般的に風冷法による強化ガラスよりも高い強度を得ることができるという特徴も、市場に受け入れられている大きな理由である。
【０００３】
化学強化ガラスの製造方法としては、種々の方法が考えられている。小さなイオン半径の原子を大きなイオン半径の原子に置き換える方法が数多く用いられており、代表的である。しかし、ガラスの粘性流動を利用して逆に大きなイオン半径の原子を小さなイオン半径の原子に置き換える方法、熱膨張率の差を利用する方法、結晶を晶出させる方法、上述の方法を組み合わせる方法など、多くの方法が提案されている。
【０００４】
化学強化ガラスが市場に多く受け入れられている理由として、前述したような薄板ガラスでも強化ができることや高強度が得られることに加え、強化ガラスでも切断可能であることがあげられる。風冷強化ガラスでは、切断しようとしてクラックを導入すると、粉々割れてしまうので、切断はできない。
【０００５】
公知技術をみれば、例えば、化学強化処理を行うガラス基板、ガラス基板の製造方法およびガラス基板を有する電子機器が特開２００２−１６０９３２号公報に、化学強化ガラスの表面応力を測定する方法が特公昭５９−３７４５１号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
化学強化ガラスは切断可能とされている。しかし、切断可能といっても、この切断は非常に難しい技術であり、生産時の歩留低下の主因となっているし、製品となった後も切断不良による破壊の問題などが発生している。
【０００７】
例えば、タッチパネル等に使用される化学強化した薄板ガラスにおいて、大板の化学強化ガラスから複数枚採りを行うことにより生産性アップを試みている。しかし、ホイールチップ方式の切断機でスクライブするとき、分断時にスクライブ線に沿って分割されず、スクライブ線から外れて分割されるという問題が数多く生じている。このため、複数採りのメリットが当初の予定とは異なった結果となっている場合が多い。また、スクライブされた化学強化ガラスを使ったパネルが、市場に出した後に想定荷重よりも小さな値でも破壊するという問題も発生している。
【０００８】
このように、現実的には、化学強化ガラスの切断については、技術的に確立されているとは言えない状況にある。
【０００９】
すなわち、特開２００２−１６０９３２号公報の中で切断したガラスを化学強化として使用することが述べられているが、化学強化ガラスの切断方法を述べているわけではない。また、特公昭５９−３７４５１号公報の手法は表面応力の測定技術については知ることはできても、ガラスの切断につながる技術については示されていない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の問題点を鑑み、簡単に切断できる化学強化ガラスを提供するものである。
【００１１】
本発明は、イオン交換法により製作された化学強化ガラスにおいて、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下、および圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６０ｋｇｆ／ｍｍ２以下である化学強化ガラスを用いることによって対応が可能となる。
【００１２】
また、化学強化後のガラス表面の硬度が５６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６２０ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるという特徴も有する。
【００１３】
さらには、イオン交換法により製作されたガラスが、シート状のソーダ石灰ガラスであるという特徴も有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
イオン交換法により製作された化学強化ガラスにおいて、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下の化学強化ガラス、または圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６０ｋｇｆ／ｍｍ２以下の化学強化ガラスは数多く存在する。
【００１５】
しかし、化学強化ガラスとしての市場ニーズを満たし、かつ切断を容易とするためにはガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下、および圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６０ｋｇｆ／ｍｍ２以下の条件を同時に満たすことが重要である。
【００１６】
ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが１０μｍ以下では、加傷性に劣り、市場での使用に耐えない。しかし、圧縮応力層の厚さが３０μｍを越えると、切断性に問題が発生する。加傷性と切断性を同時に考慮すると、好ましくは１３μｍ以上２０μｍ以下である。
【００１７】
圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２よりも小さいと、強度的に問題があり、市場での使用に耐えない。しかし、圧縮応力の値が６０ｋｇｆ／ｍｍ２を越えると、切断性が悪化する。好ましくは、４０ｋｇｆ／ｍｍ２以上５０ｋｇｆ／ｍｍ２以下である。
【００１８】
化学強化後のガラス表面の硬度が５６０ｋｇｆ／ｍｍ２よりも小さいと、加傷性に劣り、市場での使用に耐えない。しかし、６２０ｋｇｆ／ｍｍ２を越えると、切断性が悪化する。好ましくは、５８０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６００ｋｇｆ／ｍｍ２以下である。
【００１９】
化学強化ガラスの圧縮応力層の厚さおよび圧縮応力の値は、化学強化時の処理温度と処理時間、さらには処理液の選択およびその活性特性に影響される。また、ガラス内のイオン交換状況や結晶化状況によっても異なる。一般的には、処理温度が高いほど、処理時間が長いほど、圧縮応力層は厚くなる。しかし、この操作は、場合によっては圧縮応力の値を小さくする方向に働く。また、硬度についても、処理時間を長くしたから、高い硬度が得られる訳ではない。上述の条件を満足する化学強化処理は複雑に絡み合っているために簡単ではないが、化学強化処理温度、処理時間、処理液およびガラス組成を適宜選択することにより、標記の化学強化ガラスを得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例に基づき、述べる。
【００２１】
（実施例１）
厚さ０．７ｍｍのソーダ石灰系フロートガラスを４９０℃の硝酸カリウム溶融塩で１．５時間化学強化処理を行い、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが約１５μｍ、圧縮応力の値が５０ｋｇｆ／ｍｍ２、硬度が５９０ｋｇｆ／ｍｍ２の化学強化ガラスを得た。
【００２２】
この化学強化ガラスを市販の超硬製ホイールチップを用いてスクライブし、分断するテストを行ったところ、問題なく切断することができた。
【００２３】
このように、応力層の厚さが１０μｍ〜２０μｍまでは特に問題なくスクライブ線が形成され、スクライブ線に沿って分断できた。応力層の厚さが２０μｍ〜３０μｍになるとホイールチップがガラス表面上でスリップする様な感触となったが、少し切断圧を強くするとスクライブ線に沿って分断ができた。
【００２４】
（実施例２）
厚さ０．５５ｍｍのソーダ石灰系フロートガラスを硝酸カリウム溶融塩中で化学強化し、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが約２０μｍ、圧縮応力の値が４０ｋｇｆ／ｍｍ２、硬度が６００ｋｇｆ／ｍｍ２の化学強化ガラスを得た。この化学強化ガラスを市販の超硬製ホイールチップを用いてスクライブし、分断するテストを行ったところ、問題なく切断することができた。
【００２５】
（実施例３）
厚さ１．１ｍｍのソーダ石灰系フロートガラスを硝酸カリウム溶融塩中で化学強化し、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが約２５μｍ、圧縮応力の値が５５ｋｇｆ／ｍｍ２、硬度が６００ｋｇｆ／ｍｍ２の化学強化ガラスを得た。
この化学強化ガラスを市販の超硬製ホイールチップを用いてスクライブし、分断するテストを行ったところ、少しガラス上ですべるような感触があったが、最終的には問題なく切断することができた。
【００２６】
（比較例１）
厚さ０．７ｍｍのソーダ石灰系フロートガラスを硝酸カリウム溶融塩中で化学強化し、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが約４０μｍ、圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２、硬度が５６０ｋｇｆ／ｍｍ２の化学強化ガラスを得た。
【００２７】
この化学強化ガラスを市販の超硬製ホイールチップを用いてスクライブし、分断するテストを行ったところ、スリップが顕著であった。そこで、切断圧を強くして検討したところ、スクライブ線は形成されたが、スクライブ線から線状のガラス粉が発生した。また、スクライブ線に沿って分断できない場合が生じるようになった。
【００２８】
（比較例２）
厚さ０．５５ｍｍのソーダ石灰系フロートガラスを硝酸カリウム溶融塩中で化学強化し、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが約３５μｍ、圧縮応力の値が１０ｋｇｆ／ｍｍ２、硬度が５６０ｋｇｆ／ｍｍ２の化学強化ガラスを得た。
【００２９】
この化学強化ガラスを市販の超硬製ホイールチップを用いてスクライブし、分断するテストを行ったところ、スリップが顕著であった。そこで、切断圧を強くして検討したところ、この化学強化ガラスは破壊してしまった。
【００３０】
（比較例３）
厚さ１．１ｍｍのアルミノホウ酸系ガラスを硝酸カリウム溶融塩中で化学強化し、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが約４０μｍ、圧縮応力の値が６５ｋｇｆ／ｍｍ２、硬度が６３０ｋｇｆ／ｍｍ２の化学強化ガラスを得た。
【００３１】
この化学強化ガラスを市販の超硬製ホイールチップを用いてスクライブし、分断するテストを行ったところ、スリップが顕著であった。そこで、切断圧を強くして検討したが、この化学強化ガラスをスクライブ線に沿って切断することはできなかった。
【００３２】
以上の結果から示されるように、ガラス表面に形成される圧縮応力層の厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下、および圧縮応力の値が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６０ｋｇｆ／ｍｍ２以下である化学強化ガラスを用いることによって、これまで困難であった化学強化ガラスの切断が可能となった。なお、化学強化後のガラス表面の硬度が５６０ｋｇｆ／ｍｍ２以上６２０ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるという特徴、およびイオン交換法により製作されたガラスが、シート状のソーダ石灰ガラスであるという特徴も有する。
【００３３】
なお、硬度は市販のビッカース微小硬度計を使うことにより、測定した。このとき、ビッカース圧子の荷重は２５ｇ、負荷時間は１５ｓｅｃとした。また、表面圧縮応力の値および層厚は、特公昭５９−３７４５１号公報で開示された東芝製の表面応力計を用いて測定した。
【００３４】
【発明の効果】
これまで、困難とされてきた化学強化ガラスの切断が安定してできるようになった。