JP2000233949A - 化学強化処理 - Google Patents
化学強化処理Info
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- JP2000233949A JP2000233949A JP11036097A JP3609799A JP2000233949A JP 2000233949 A JP2000233949 A JP 2000233949A JP 11036097 A JP11036097 A JP 11036097A JP 3609799 A JP3609799 A JP 3609799A JP 2000233949 A JP2000233949 A JP 2000233949A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/008—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in solid phase, e.g. using pastes, powders
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- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ガラス板製品やガラス基板を連続的に容易な方
法で強化処理し、強度的に優れたガラス製品を安価に、
大量に提供する。 【解決手段】ガラス板製品やガラス基板の製造方法にお
いて、そのガラス板の端面部分にのみ増粘剤を含む化学
強化液を塗布し、熱処理を行う。
法で強化処理し、強度的に優れたガラス製品を安価に、
大量に提供する。 【解決手段】ガラス板製品やガラス基板の製造方法にお
いて、そのガラス板の端面部分にのみ増粘剤を含む化学
強化液を塗布し、熱処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】プラズマディスプレイや液晶
ディスプレイ用ガラス基板の端面のみに化学強化液を塗
布し、その後熱処理し、端面部を化学強化処理すること
で、端面からのクラック進展や、欠けの発生によるパー
ティクル発生を防止しようとするものである。
ディスプレイ用ガラス基板の端面のみに化学強化液を塗
布し、その後熱処理し、端面部を化学強化処理すること
で、端面からのクラック進展や、欠けの発生によるパー
ティクル発生を防止しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、ガラスは脆性材料であること
から、そのハンドリングは非常に繊細であり、ガラスハ
ンドリング時の物理的衝撃によるガラス端面からのクラ
ックの発生、または欠けによるパーティクル発生で製造
時の破損や不良につながっている。
から、そのハンドリングは非常に繊細であり、ガラスハ
ンドリング時の物理的衝撃によるガラス端面からのクラ
ックの発生、または欠けによるパーティクル発生で製造
時の破損や不良につながっている。
【０００３】従来、ガラスの強化処理は、熱的な応力を
ガラス中に残存させる風冷強化が一般的であるが、風冷
強化処理は強化しようとするガラスの厚み方向の熱的な
放冷スピードの差により、ガラス内部に引張り応力を、
表面に圧縮応力を残存させる、物理的な強化方法である
が、ガラス製品の薄肉化に伴い、その風冷強化による強
化方法は困難になった。
ガラス中に残存させる風冷強化が一般的であるが、風冷
強化処理は強化しようとするガラスの厚み方向の熱的な
放冷スピードの差により、ガラス内部に引張り応力を、
表面に圧縮応力を残存させる、物理的な強化方法である
が、ガラス製品の薄肉化に伴い、その風冷強化による強
化方法は困難になった。
【０００４】特に、ガラスの肉厚が１．５ｍｍ以下に薄
くなった場合、ガラス肉厚方向の冷却スピードに差がつ
きにくく、瞬時に均一な温度となってしまうため、ガラ
ス内部への残留応力が入りにくくなり、風冷強化はより
一層困難である。そこで開発されたのが、ガラス表面の
アルカリイオンをそのアルカリイオンより原子半径の大
きいアルカリイオンと熱的に交換することにより、圧縮
応力層をガラス板表面に導入する方式の化学強化処理方
法である。特に、化学強化処理法は被強化ガラスの厚み
や、形状にとらわれること無く、強化処理を施すことが
可能なことから、薄肉ガラスや、複雑な形状のガラスに
対する強化処理には非常に有効な手段となっている。
くなった場合、ガラス肉厚方向の冷却スピードに差がつ
きにくく、瞬時に均一な温度となってしまうため、ガラ
ス内部への残留応力が入りにくくなり、風冷強化はより
一層困難である。そこで開発されたのが、ガラス表面の
アルカリイオンをそのアルカリイオンより原子半径の大
きいアルカリイオンと熱的に交換することにより、圧縮
応力層をガラス板表面に導入する方式の化学強化処理方
法である。特に、化学強化処理法は被強化ガラスの厚み
や、形状にとらわれること無く、強化処理を施すことが
可能なことから、薄肉ガラスや、複雑な形状のガラスに
対する強化処理には非常に有効な手段となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、化学強化処理
を施すためには、被強化ガラスの形状にあわせた、強化
処理用塩浴槽が必要なことから、被強化ガラスの大きさ
や形状により大型の装置が必要となる。さらに、化学強
化処理はバッチ式で行なわれるのが一般的であり、生産
性、コスト的な問題から敬遠されがちである。
を施すためには、被強化ガラスの形状にあわせた、強化
処理用塩浴槽が必要なことから、被強化ガラスの大きさ
や形状により大型の装置が必要となる。さらに、化学強
化処理はバッチ式で行なわれるのが一般的であり、生産
性、コスト的な問題から敬遠されがちである。
【０００６】本発明においては、上記化学強化処理の欠
点を克服して、効率よく化学強化処理を施し、連続的な
化学強化処理を可能にして、生産性を向上させ、コスト
ダウンを図る方法を提供することを課題としている。
点を克服して、効率よく化学強化処理を施し、連続的な
化学強化処理を可能にして、生産性を向上させ、コスト
ダウンを図る方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
について鋭意検討研究した結果、上記の課題が達成され
ることを見出し、本発明を完成させた。
について鋭意検討研究した結果、上記の課題が達成され
ることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】即ち、ガラスの強化処理はガラス自体の物
理的強度のアップに応用される方法であるが、生産、製
造工程におけるハンドリング時の破損を防止するために
も非常に有効な方法である。後者の場合、破損はすべて
端面エッジ部分の物理的衝撃による欠け、クラックの進
行のような、接触による破損であり、端面エッジ部分以
外にオリジンが発生して破損するケースは非常に少な
い。つまり、ガラス板製品やガラス基板の強化処理の必
要な部分は、特に端面エッジ部分にあるといえる。よっ
て、本発明では、従来までと異なる化学強化処理方法に
より、この端面部分のみに強化層を導入することで、ガ
ラス板製品やガラス基板の生産、製造工程におけるハン
ドリング時の破損防止と、さらに破損した際のカケによ
るパーティクル発生防止を行うことを特徴とした。
理的強度のアップに応用される方法であるが、生産、製
造工程におけるハンドリング時の破損を防止するために
も非常に有効な方法である。後者の場合、破損はすべて
端面エッジ部分の物理的衝撃による欠け、クラックの進
行のような、接触による破損であり、端面エッジ部分以
外にオリジンが発生して破損するケースは非常に少な
い。つまり、ガラス板製品やガラス基板の強化処理の必
要な部分は、特に端面エッジ部分にあるといえる。よっ
て、本発明では、従来までと異なる化学強化処理方法に
より、この端面部分のみに強化層を導入することで、ガ
ラス板製品やガラス基板の生産、製造工程におけるハン
ドリング時の破損防止と、さらに破損した際のカケによ
るパーティクル発生防止を行うことを特徴とした。
【０００９】本発明を利用することによって、窓ガラス
や自動車用ガラス板製品及びプラズマディスプレイや液
晶ディスプレイ用ガラス基板の生産、製造工程におい
て、連続的に容易に化学強化処理を施すことが可能であ
り、製品の破損防止とコストダウンにつながると考えら
れる。
や自動車用ガラス板製品及びプラズマディスプレイや液
晶ディスプレイ用ガラス基板の生産、製造工程におい
て、連続的に容易に化学強化処理を施すことが可能であ
り、製品の破損防止とコストダウンにつながると考えら
れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】本発明において使用する強化塩溶液の液温
は、室温から１００℃以下で使用可能であるが、好まし
くは３０℃から８０℃の範囲で保持して使用する。この
温度域は強化塩溶液を塗布した場合の、塗布部分の液ダ
レを防止し、すばやく乾燥させるために必要とされる。
強化塩溶液塗布後に熱風を使用して乾燥させると、なお
好ましい。
は、室温から１００℃以下で使用可能であるが、好まし
くは３０℃から８０℃の範囲で保持して使用する。この
温度域は強化塩溶液を塗布した場合の、塗布部分の液ダ
レを防止し、すばやく乾燥させるために必要とされる。
強化塩溶液塗布後に熱風を使用して乾燥させると、なお
好ましい。
【００１２】また、増粘剤の添加量を増加させて、液ダ
レ防止を行うことも可能である。増粘剤の添加量は、添
加後の溶液粘度で０．０１ポイズから１０００ポイズ以
内になるように添加しなければならない。０．０１ポイ
ズ以下では塗布部分に付着する強化塩が少なく、充分な
強化処理ができない。逆に、１０００ポイズ以上では、
熱処理時の強化塩溶液の炭化が著しく、強化塩中のアル
カリイオンの熱拡散を妨害する危険性があるために好ま
しくない。また、不必要に強化塩溶液が付着すること
は、乾燥中や熱処理中に強化液の液ダレを引き起こし、
希望の部分以外にも強化が導入される可能性も有る。
レ防止を行うことも可能である。増粘剤の添加量は、添
加後の溶液粘度で０．０１ポイズから１０００ポイズ以
内になるように添加しなければならない。０．０１ポイ
ズ以下では塗布部分に付着する強化塩が少なく、充分な
強化処理ができない。逆に、１０００ポイズ以上では、
熱処理時の強化塩溶液の炭化が著しく、強化塩中のアル
カリイオンの熱拡散を妨害する危険性があるために好ま
しくない。また、不必要に強化塩溶液が付着すること
は、乾燥中や熱処理中に強化液の液ダレを引き起こし、
希望の部分以外にも強化が導入される可能性も有る。
【００１３】強化塩溶液中の強化塩は、アルカリ金属の
硝酸塩、塩化物、過酸化塩、過塩素酸塩で主に構成され
る。例えば、ガラス中のナトリウムと強化塩溶液中のカ
リウムのイオン交換により、または、ガラス中のナトリ
ウムやリチウムと強化塩溶液中のナトリウムやカリウム
イオンとの交換により、ガラス内表面に圧縮応力層が形
成されることで、ガラスの強化処理が行なわれることに
なる。例としては下記のような強化塩溶液があげられ
る。
硝酸塩、塩化物、過酸化塩、過塩素酸塩で主に構成され
る。例えば、ガラス中のナトリウムと強化塩溶液中のカ
リウムのイオン交換により、または、ガラス中のナトリ
ウムやリチウムと強化塩溶液中のナトリウムやカリウム
イオンとの交換により、ガラス内表面に圧縮応力層が形
成されることで、ガラスの強化処理が行なわれることに
なる。例としては下記のような強化塩溶液があげられ
る。
【００１４】 蒸留水 ５０〜９０部 硝酸カリウム ７〜１５部 硝酸ナトリウム ２〜１０部 塩化カリウム ４〜１０部 塩化ナトリウム ２〜 ８部 塩素酸カリウム ０．５〜 ５部 塩素酸ナトリウム、または 次亜塩素酸ナトリウム ０．５〜 ５部 増粘剤 ０．１〜 ５部 を混合して調整した。
【００１５】特に増粘剤は、種類には限定されないが、
０．１部以下、５部以上では強化塩塗布後の基板熱処理
の際に強化塩が流れ落ちたり、炭化が著しくなり、イオ
ン交換作用が妨げられ、所定の強化層を形成できない危
険性がある。代表的な増粘剤としては、以下に示す食品
添加物系、またはこれらの誘導体が挙げられる。
０．１部以下、５部以上では強化塩塗布後の基板熱処理
の際に強化塩が流れ落ちたり、炭化が著しくなり、イオ
ン交換作用が妨げられ、所定の強化層を形成できない危
険性がある。代表的な増粘剤としては、以下に示す食品
添加物系、またはこれらの誘導体が挙げられる。
【００１６】カードラン、セルロース、カシアガム、カ
ゼイン、カッシャガム、ガディガム、カラギーナン、カ
ラゲーナン、カラヤガム、カロブビーンガム、キサンタ
ンガム、キサンタン多糖類、キチン、キトサン、グァー
ガム、グァーフラワー、グァルガム、グルコサミン、グ
ルテン、ケルプ抽出物、昆布類粘質物、サイリウム、サ
イリウムシードガム、サイリウムハスク、ガゼイン、ザ
ンサンガム、ジェラン、ジェランガム、ジェラン多糖
類、スクレロガム、スクレログルカン、繊維素グルコー
ル、タマリンド、タマリンドガム、タマリンドシードガ
ム、タラガム、デンプルグルコール、トラガント、トラ
ガントガム、トリアカンソス、トリアカンソスガム、ト
ロロアオイ
ゼイン、カッシャガム、ガディガム、カラギーナン、カ
ラゲーナン、カラヤガム、カロブビーンガム、キサンタ
ンガム、キサンタン多糖類、キチン、キトサン、グァー
ガム、グァーフラワー、グァルガム、グルコサミン、グ
ルテン、ケルプ抽出物、昆布類粘質物、サイリウム、サ
イリウムシードガム、サイリウムハスク、ガゼイン、ザ
ンサンガム、ジェラン、ジェランガム、ジェラン多糖
類、スクレロガム、スクレログルカン、繊維素グルコー
ル、タマリンド、タマリンドガム、タマリンドシードガ
ム、タラガム、デンプルグルコール、トラガント、トラ
ガントガム、トリアカンソス、トリアカンソスガム、ト
ロロアオイ
【００１７】また、強化する被強化処理ガラスの組成に
よって、または表面の粗さによって蒸留水や、各塩の混
合比は変化させなければならない。
よって、または表面の粗さによって蒸留水や、各塩の混
合比は変化させなければならない。
【００１８】上記所定領域内の強化塩溶液を、被強化処
理ガラスの強化が必要な部分に、薄く塗布し乾燥後、ガ
ラスの転移点温度以下で熱処理することにより、化学強
化層を導入する。熱処理温度と時間は被強化処理ガラス
の組成、導入希望の強化層厚みによって異なる。
理ガラスの強化が必要な部分に、薄く塗布し乾燥後、ガ
ラスの転移点温度以下で熱処理することにより、化学強
化層を導入する。熱処理温度と時間は被強化処理ガラス
の組成、導入希望の強化層厚みによって異なる。
【００１９】強化塩溶液の塗布方法に特に限定は無く、
スプレーコート、ディッピングコート、刷毛塗りなど多
様に対応可能である。この場合、被強化ガラスの表面無
機成分の固着等、強化塩溶液中のアルカリイオン熱拡散
を阻害する付着物は、強化塩溶液の塗布前に除去する方
が好ましい。
スプレーコート、ディッピングコート、刷毛塗りなど多
様に対応可能である。この場合、被強化ガラスの表面無
機成分の固着等、強化塩溶液中のアルカリイオン熱拡散
を阻害する付着物は、強化塩溶液の塗布前に除去する方
が好ましい。
【００２０】また、強化塩溶液の塗布面の表面粗さは、
好ましくはRa=０．０１μm以上が良い。これは、強化塩
溶液の熱処理中の液ダレを極力抑える為である。
好ましくはRa=０．０１μm以上が良い。これは、強化塩
溶液の熱処理中の液ダレを極力抑える為である。
【００２１】
【実施例】（実施例１） １、ソーダライムガラス ２、アルミノシリケートガラス ３、アルミノボロシリケートガラス ４、ボロシリケートガラス 上記１から４までのガラス組成の異なるガラス板の端面
に、本発明の強化塩溶液を塗布し乾燥、熱処理し、ガラ
ス表面に強化層を導入した後、各サンプルについての静
圧強度を、万能試験機を用いて測定した。各サンプル
は、厚み０．８ｍｍのガラス板を、１００mm角の大きさ
にカットしたものを使用した。また強化塩溶液は、硝酸
カリウム１０部、硝酸ナトリウム６部、塩化カリウム６
部、塩化ナトリウム４部、塩素酸カリウム３部、次亜塩
素酸ナトリウム３部、増粘剤３部及び蒸留水６５部を混
合したもので、各板状サンプルの４辺端面部にこの強化
塩溶液を刷毛で塗布した。塗布面のガラス表面粗さはRa
＝０．１μmとした。塗布した各サンプルの熱処理温度
は、表１に示す通りである。各板状サンプルの４辺端面
部に強化層を導入された各サンプルについて、強度の測
定を行ったが、その測定においては、最大応力がサンプ
ルの４辺の端面強化部分にかかるようにするため、サン
プルの４辺を支えて、サンプルの平面中心位置に静的荷
重をかけ、破壊するまでの静的強度を測定した。
に、本発明の強化塩溶液を塗布し乾燥、熱処理し、ガラ
ス表面に強化層を導入した後、各サンプルについての静
圧強度を、万能試験機を用いて測定した。各サンプル
は、厚み０．８ｍｍのガラス板を、１００mm角の大きさ
にカットしたものを使用した。また強化塩溶液は、硝酸
カリウム１０部、硝酸ナトリウム６部、塩化カリウム６
部、塩化ナトリウム４部、塩素酸カリウム３部、次亜塩
素酸ナトリウム３部、増粘剤３部及び蒸留水６５部を混
合したもので、各板状サンプルの４辺端面部にこの強化
塩溶液を刷毛で塗布した。塗布面のガラス表面粗さはRa
＝０．１μmとした。塗布した各サンプルの熱処理温度
は、表１に示す通りである。各板状サンプルの４辺端面
部に強化層を導入された各サンプルについて、強度の測
定を行ったが、その測定においては、最大応力がサンプ
ルの４辺の端面強化部分にかかるようにするため、サン
プルの４辺を支えて、サンプルの平面中心位置に静的荷
重をかけ、破壊するまでの静的強度を測定した。
【００２２】表１に、各サンプルの熱処理温度と、時間
による静的強度の測定結果を示す。 表１に示すように、各サンプルとも熱処理時間が長くな
るに伴い、静的強度は上昇しており、３０分処理でもブ
ランクの１．５倍の強度がでていることが確認された。
による静的強度の測定結果を示す。 表１に示すように、各サンプルとも熱処理時間が長くな
るに伴い、静的強度は上昇しており、３０分処理でもブ
ランクの１．５倍の強度がでていることが確認された。
【００２３】以上説明したように、本発明によれば、安
価で簡便な方法によりガラスの強度を増大させることが
でき、その強化処理時間も短く、従来バッチ式でしか化
学強化処理できなっかたものが、連続的な強化処理が可
能となった。例えば、ガラス基板等の製造工程におい
て、研磨工程後、刷毛やスポンジを用いてガラス基板の
４辺端面部にこの強化塩液を塗布する工程と塗布後のガ
ラス基板の熱処理工程を設け、これらの工程を連結され
たコンベア上で行うことが可能であり、流れ作業的にで
きるものである。そして、その後の工程におけるガラス
基板製品の破損が減少でき、生産時間と生産効率等の生
産性を大幅に向上させることができる画期的なものであ
り、本発明により強度的に優れたガラス製品を安価に、
大量に提供することができるものである。
価で簡便な方法によりガラスの強度を増大させることが
でき、その強化処理時間も短く、従来バッチ式でしか化
学強化処理できなっかたものが、連続的な強化処理が可
能となった。例えば、ガラス基板等の製造工程におい
て、研磨工程後、刷毛やスポンジを用いてガラス基板の
４辺端面部にこの強化塩液を塗布する工程と塗布後のガ
ラス基板の熱処理工程を設け、これらの工程を連結され
たコンベア上で行うことが可能であり、流れ作業的にで
きるものである。そして、その後の工程におけるガラス
基板製品の破損が減少でき、生産時間と生産効率等の生
産性を大幅に向上させることができる画期的なものであ
り、本発明により強度的に優れたガラス製品を安価に、
大量に提供することができるものである。
Claims (4)
- 【請求項１】ガラス板製品の任意部分に増粘剤を添加し
た強化塩溶液を塗布し、熱処理することによって、ガラ
ス板製品の任意部分に化学強化層を形成させることを特
徴とするガラス板製品強化方法。 - 【請求項２】ガラス板製品の特にエッジ端面にのみ、増
粘剤を添加した強化塩溶液を塗布し、熱処理することに
よって化学強化層を形成させることを特徴とするガラス
板製品強化方法。 - 【請求項３】請求項１の方法によって強化されたガラス
製平板製品。 - 【請求項４】請求項２の方法によって強化されたガラス
製平板製品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11036097A JP2000233949A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 化学強化処理 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11036097A JP2000233949A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 化学強化処理 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000233949A true JP2000233949A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12460276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11036097A Pending JP2000233949A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 化学強化処理 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000233949A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002308637A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-23 | Sony Corp | ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 |
| JP2003073145A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ガラス基材の微細加工方法、微細加工用ガラス基材及び微細加工ガラス製品 |
| WO2012118655A1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | Corning Incorporated | Local strengthening of glass by ion exchange |
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| US11565969B2 (en) | 2016-05-19 | 2023-01-31 | Apple Inc. | Asymmetric chemical strengthening |
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-
1999
- 1999-02-15 JP JP11036097A patent/JP2000233949A/ja active Pending
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