(57)【要約】【目的】形状や肉厚に制限されることなく、効果的にガラスのクラック抵抗を向上することができ、爆発的な破損も起こらないガラスの処理方法を提供する。【構成】クラック抵抗が向上するように、ガラス表面に電子線を照射する。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記方法によって測定されるクラック抵抗が向上するように、ガラス表面に電子線を照射することを特徴とするガラスの処理方法。
（方法）ガラスをビッカース硬度計のステージに置き、ガラス表面に菱形状のダイヤモンド圧子を種々の荷重で１５秒間押し付ける。除荷後１５秒までに圧痕の四隅から発生するクラック数をカウントし、最大発生しうるクラック数（４ケ）に対する割合を求め、クラック発生率とする。クラック発生率が５０％になるときの荷重をクラック抵抗とする。
【請求項２】
（加速電圧（ｋＶ））２×電流密度（μＡ／ｃｍ２）×電子線照射時間（分）が１０００以上の電子線を照射することを特徴とする請求項１記載のガラスの処理方法。
【請求項３】
ガラスが、質量百分率で、ＳｉＯ２　４０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３　０〜２５％、Ｒ′Ｏ（Ｒ′は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＺｎである）４〜３５％、Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｎａ、ＫまたはＬｉである）　０〜２４％、Ｂ２Ｏ３　０〜３０％、ＰｂＯ　０〜５０％の組成を有することを特徴とする請求項１又は２記載のガラスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種ガラスのクラック抵抗を向上させる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスは脆性材料であり、その加工工程や搬送工程で他の部材と軽く接触しただけでも、微少なクラックが発生したり、割れたりしやすい。特にブラウン管用パネル、フラットディスプレイ用基板、光学レンズ、光通信等に用いられるガラスは、表面に僅かなクラックが発生しただけでも、製品としての機能が失われるため、これらのガラスのクラック抵抗を向上させることは非常に重要である。
【０００３】
特にＰＤＰ用ガラス基板のクラック抵抗を向上させることは、極めて重要な技術課題となっている。すなわち、ＰＤＰ用ガラス基材の材質としては、従来から主にソーダライムガラスが使用されてきたが、熱処理工程で変形や収縮が起こり、寸法が変化しやすいという問題があるため、近年では、高歪点ガラスに置き換わりつつある。しかしながら高歪点ガラスは、ソーダライムガラスに比べてクラックが発生しやすいという欠点がある。そのため高歪点ガラス基板を用いたＰＤＰ装置の歩留まりは低く、生産性向上を妨げる原因の一つとなっている。
【０００４】
このような事情から、高歪点ガラスからなるＰＤＰ用ガラス基板の材質を改良し、クラック抵抗を向上させる試みがなされているが、未だ商品化に至っていないのが実状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般にガラスのクラック抵抗を向上させる方法としては、物理（風冷）強化法やイオン交換強化法が知られている。これらの強化法は、ガラス表面に圧縮強化層を形成し、ガラスの実用強度を増大させるものであるが、圧縮強化層で耐えることができないような大きな力がガラスに加わった場合には、爆発的な著しい破損が起こるため、その取り扱いには細心の注意を払う必要がある。また風冷強化法の場合は、形状が複雑であったり、肉厚の薄いガラスには効果が小さいという問題もある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、形状や肉厚に制限されることなく、効果的にガラスのクラック抵抗を向上することができ、爆発的な破損も起こらないガラスの処理方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、ガラス表面に所定条件で電子線を照射すると、ガラスの構造変化が起こり、クラック抵抗が向上すること、こうして得られたガラスは、物理強化やイオン交換強化法によって処理されたガラスのように爆発的な破損は起こらないことを見いだし、本発明を提案するに至った。
【０００８】
すなわち本発明のガラスの処理方法は、下記方法によって測定されるクラック抵抗が向上するように、ガラス表面に電子線を照射することを特徴とする。
【０００９】
（方法）ガラスをビッカース硬度計のステージに置き、ガラス表面に菱形状のダイヤモンド圧子を種々の荷重で１５秒間押し付ける。除荷後１５秒までに圧痕の四隅から発生するクラック数をカウントし、最大発生しうるクラック数（４ケ）に対する割合を求め、クラック発生率とする。クラック発生率が５０％になるときの荷重をクラック抵抗とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ガラス表面に所定の条件で電子線を照射すると、ガラスのクラック抵抗が向上する。しかも、この電子線照射によるガラスのクラック抵抗向上方法は、形状が複雑なガラスや肉厚の薄いガラスにも効果がある。
【００１１】
ガラス表面に電子線を照射すると、ガラスのクラック抵抗が向上する理由は、定かでないが、次のように推察される。
【００１２】
一般にガラスは、ＳｉとＯの網目構造を有するが、網目の隙間にアルカリ土類金属イオンやアルカリ金属イオン等が入ると、非架橋酸素が存在することになり、網目構造が切断される箇所が発生する。ところがガラスに電子線を照射すると、ガラスの表面層に位置するアルカリ土類金属イオンやアルカリ金属イオン等がガラスの内部に移動し、ガラス表面層の網目構造は、網目構造の隙間に空洞ができた状態となる。その結果、ガラス表面層の網目構造に柔軟性が増し、ガラスのクラック抵抗が向上する。
【００１３】
こうして得られるガラスは、表面に圧縮強化層が形成されないため、大きな力が加わって破損しても、爆発的な破損とはならない。
【００１４】
本発明においてガラスのクラック抵抗を向上させるために必要な電子線の照射条件は、ガラス材質によって異なるが、（加速電圧（ｋＶ））２×電流密度（μＡ／ｃｍ２）×電子線照射時間（分）が１０００以上の電子線を照射すると、特にアルカリ土類金属酸化物（Ｒ′Ｏ）やアルカリ金属酸化物（Ｒ２Ｏ）を多量に（例えば、合量で３５質量％以上）含むガラスについて、クラック抵抗の向上効果が得られる。（加速電圧（ｋＶ））２×電流密度（μＡ／ｃｍ２）×電子線照射時間（分）の値が高いほど、ガラスのクラック抵抗は向上しやすく、好ましくは３０００以上、より好ましくは１００００以上とすることが望ましい。
【００１５】
本発明において、ガラスに電子線を照射するために使用する装置は、特に限定されないが、生産性を考えると、電子線を広範囲に亘って均一に照射できる装置が適している。また照射時間を短縮するためには、加速電圧と照射量の大きい装置が望ましい。
【００１６】
またガラスの材質は、特に限定されないが、質量百分率で、ＳｉＯ２　４０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３　０〜２５％、アルカリ土類金属酸化物Ｒ′Ｏ（Ｒ′は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａまたはＺｎである）　４〜３５％、アルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｎａ、ＫまたはＬｉである）　０〜２４％、Ｂ２Ｏ３　０〜３０％、ＰｂＯ　０〜５０％の組成を有するガラスを処理すると、クラック抵抗の向上がより顕著に現れるため好適である。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明のガラスの処理方法を実施例に基づき詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
ガラス試料として、ＰＤＰ基板用ガラスを準備した。このガラスは、質量百分率で、ＳｉＯ２　５５％、Ａｌ２Ｏ３　７％、Ｒ′Ｏ　２２％、Ｒ２Ｏ　１１％、ＺｒＯ２　５％の組成を有し、歪点が５８０℃、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数が８３×１０−７／℃である。
【００１９】
次いで電子線照射装置を用い、以下に示す条件でガラス試料（寸法：３０φｍｍ×２ｍｍ）に電子線照射を行った。
加速電圧：１０ｋＶ、２０ｋＶ、３０ｋＶ
電流密度：３μＡ／ｃｍ２
照射時間：１０分間
処理雰囲気：真空（１０−７Ｔｏｒｒ）
こうして得られたガラス試料（Ｎｏ．２〜４）と、電子線照射を行わなかったガラス試料（Ｎｏ．１）について、クラック抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【００２０】
【表１】
2004067443.tif 000002
【００２１】
表１から明らかなように、加速電圧１０ｋＶで電子線照射したＮｏ．２のガラス試料のクラック抵抗は、電子線を照射していないＮｏ．１のガラス試料のクラック抵抗と同レベルであったが、加速電圧２０ｋＶ以上で電子線照射したＮｏ．３、４のガラス試料は、電子線を照射していないＮｏ．１のガラス試料に比べて、クラック抵抗が１０％以上向上した。
【００２２】
（実施例２）
ガラス試料として、ブラウン管用パネルガラスを使用した。このブラウン管用パネルガラスは、質量百分率で、ＳｉＯ２　５６％、Ａｌ２Ｏ３　０．５％、Ｒ′Ｏ　２８％、Ｒ２Ｏ　１３．５％、ＴｉＯ２　０．５％、ＣｅＯ２　０．５％、ＺｒＯ２　１％の組成を有する。
【００２３】
このガラス試料（寸法：３０φｍｍ×２ｍｍ）に電子線の照射を行った。照射条件は、実施例１と同様である。
【００２４】
こうして得られた各ガラス試料（Ｎｏ．６〜８）と、電子線照射を行わなかったガラス試料（Ｎｏ．５）について、クラック抵抗を測定し、その結果を表２に示した。
【００２５】
【表２】
2004067443.tif 000003
【００２６】
表２から明らかなように、加速電圧１０ｋＶ以上で電子線照射したＮｏ．６〜８のガラス試料は、電子線を照射していないＮｏ．５のガラス試料に比べて、クラック抵抗が１０％以上向上した。
【００２７】
（実施例３）
表３に示す組成を有するガラス試料（Ｎｏ．９〜１５）を準備し、電子線照射装置を用い、各ガラス試料（寸法：３０φｍｍ×２ｍｍ）に対して、以下の条件で電子線を照射した。
加速電圧：３０ｋＶ
電流密度：３μＡ／ｃｍ２
照射時間：４８時間
処理雰囲気：真空（１０−７Ｔｏｒｒ）
また各ガラス試料について、電子線照射前後のクラック抵抗を測定し、その結果も表３に示した。
【００２８】
【表３】
2004067443.tif 000004
【００２９】
表３から明らかなように、上記の条件で電子線を照射したガラス試料Ｎｏ．９〜１５は、いずれも電子線を照射することによってクラック抵抗が向上した。特に試料Ｎｏ．９〜１２のガラス試料については、著しい効果が見られた。
【００３０】
また実施例２のガラス試料についても、上記の条件で電子線を照射したところ、クラック抵抗が１５００ｍＮとなり、やはり著しい効果が見られた。
【００３１】
尚、上記のクラック抵抗は、和田らが提案した方法（Ｍ．Ｗａｄａ　ｅｔａｌ．Ｐｒｏｃ．，　ｔｈｅ　Ｘｔｈ　ＩＣＧ，ｖｏｌ．１１，Ｃｅｒａｍ．
Ｓｏｃ．，Ｊａｐａｎ，Ｋｙｏｔｏ，１９７４，ｐ３９）によって求めた。この方法は、ビッカース硬度計のステージに試料ガラスを置き、試料ガラスの表面に菱形状のダイヤモンド圧子を種々の荷重で１５秒間押し付ける。そして、徐荷後１５秒までに圧痕の四隅から発生するクラック数をカウントし、最大発生しうるクラック数（４ケ）に対する割合を求め、クラック発生率とした。また、クラック発生率が５０％になるときの荷重を「クラック抵抗」とした。クラック抵抗が大きいということは、高い荷重でもクラックが発生しにくい、つまり耐クラック性に優れているということである。尚、クラック発生率の測定は、同一荷重で２０回測定し、その平均値を求めた。また測定条件は、気温２５℃、湿度３０％の条件で行った。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガラスの処理方法によると、形状や肉厚に制限されることなく、効果的にガラスのクラック抵抗を向上することが可能であり、またガラス表面に圧縮応力層が形成されないため、爆発的な破損も起こらない。よって本発明の処理方法は、クラック抵抗の向上が要求される各種ガラス、例えばブラウン管用ガラス、フラットディスプレイ用基板、光学レンズ、光通信に用いられるガラスに適用することができ、特にクラック抵抗の向上が大きな課題であるＰＤＰ基板に用いられる高歪点ガラスに有用である。