JP2004189562A

JP2004189562A - 化学強化ガラスの製造方法

Info

Publication number: JP2004189562A
Application number: JP2002361591A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kato; 勇加藤
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】化学強化ガラス製品にみられる急激な変形（反り）をなくすことができなかった。
【解決手段】長辺長さがＬで短辺長さがＷのガラス板を鉛直方向に浸漬して化学強化ガラスを製造する場合において、Ｌ／Ｗの値によりガラス板の支持部材の位置を変える化学強化ガラスの製造方法。ガラス板の長辺方向を鉛直方向とする場合、１≦Ｌ／Ｗ＜２のガラス板では下部支持位置をガラス下端からＬ／４未満、２＜Ｌ／Ｗ≦４のガラス板では下部支持位置をガラス下端からＬ／６以下、Ｌ／Ｗ＞４のガラス板では下部支持位置をガラス下端からＬ／８以下とする化学強化ガラスの製造方法。ガラス板の短辺方向を鉛直方向とする場合、ガラス板の下部支持位置をガラス下端からＷ／４未満とする化学強化ガラスの製造方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学強化ガラスの反りを小さくする方法に関するものであり、タッチパネル等の電子材料分野や自動車用分野、さらには建築用分野など、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、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、風冷強化ガラスと比較してその変形度、すなわち反りの程度が小さいことがあげられる。これは、風冷強化ガラスが軟化点近くまで加熱された後に高圧エアを吹き付けて作られるのに対し、化学強化ガラスは歪点以下での溶融塩に浸漬して作られるという、製造方法の違いによるものである。
【０００５】
化学強化ガラスの変形に関する公知技術をみれば、例えば、２段処理による反り対策（例えば、特許文献１参照）、化学強化直後の強制冷却による反り対策（例えば、特許文献２参照）、ガラス基板の歪点以下１５０〜２００℃の温度範囲で再加熱する反り対策（例えば、特許文献３参照）などが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭61-205639号公報
【特許文献２】
特開2000-344550号公報
【特許文献３】
特開2000-344549号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
化学強化ガラスの反りは良好とされている。しかし、例えば最近の電子機器ではクニックと呼ばれる急激な変形、すなわち急激に変化する反り（以下、クニック反り）の許容範囲が狭くなってきている。このため、従来は問題なしとされた化学強化ガラス製品でも商品として採用されないという問題が発生してきている。
【０００８】
しかし、開示されている反り対策は、曲率の大きな反りに対してであり、クニック反りに対してではない。このように、現実的には、化学強化ガラスのクニック反りについては、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、特開昭61-205639号公報、特開2000-344550号公報および特開2000-344549号公報の中で開示された内容では、クニック反りを解消することができない。
【００１０】
複数の化学強化ガラスを一度に生産する場合、ガラス板をガラス処理用ラックに鉛直方向に複数枚平行して支持する。この際、ガラス板が倒れたり、ずれて隣のガラス板と接触することを防止するため、ガラス板の垂直方向の上下２ヶ所を支持金具等で支持するのが一般的である。この支持は、その安定性から、ガラス板の上部支持位置はガラス上端からＬ／４、ガラス板の下部支持はガラス下端からＬ／４の位置とされてきた。しかし、この支持位置では、クニック反りというガラス板の形状問題が発生する場合がある。
【００１１】
【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、変形の小さな化学強化ガラスを提供するものである。すなわち、長辺長さがＬで短辺長さがＷのガラス板を鉛直方向に浸漬して化学強化ガラスを製造する場合において、Ｌ／Ｗの値によりガラスの支持部材の位置を変える化学強化ガラスの製造方法である。
【００１２】
また、ガラス板の長辺方向を鉛直方向として化学強化ガラスを製造する場合において、１≦Ｌ／Ｗ＜２からなるガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／４未満、２＜Ｌ／Ｗ≦４からなるガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／６以下、Ｌ／Ｗ＞４からなるガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／８以下とする化学強化ガラスの製造方法である。
【００１３】
さらに、ガラス板の短辺方向を鉛直方向として化学強化ガラスを製造する場合において、ガラス板の下部支持位置をガラス下端からＷ／４未満とする化学強化ガラスの製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、上述の問題点を鑑み、変形の小さな化学強化ガラスを提供するものである。すなわち、長辺長さがＬで短辺長さがＷのガラス板を鉛直方向に浸漬して化学強化ガラスを製造する場合において、Ｌ／Ｗの値によりガラス板の支持部材の位置を変える化学強化ガラスの製造方法である。
【００１５】
ガラス板のクニック反りは、ガラス板の自重、曲げモーメント、支持部側と非支持部側の温度差や流れの差の他、予熱時や徐冷時の保持条件や温度条件など多くの因子が複雑に絡んでいる。図１は、鉛直方向が長辺の場合のガラスセッティングを示す正面断面図、図２は鉛直方向が長辺の場合のガラスセッティングを示す側面断面図である。図１および２に示すように、ガラス処理用ラック２の中に入れられた長辺長さがＬで短辺長さがＷのガラス板１は、２ヶ所の支持部材３Ａ（上部支持具）および３Ｂ（下部支持具）で保持される。なお、ガラス板の下端は、ガラスウールなどで巻かれた支持部材４の上にある。溶融塩中のガラス板１には曲げモーメント力が作用し、クニック反りの一因となっているが、この曲げモーメントはガラス板の支持位置により変化する。すなわち、ガラス板の上端には支点がなく、下端部と支持金具３Ａと３Ｂが支点となるため、３Ｂの位置近傍ではクニック反りが発生することがある。しかし、このクニック反りは、曲げモーメント以外にも、浸漬中や徐冷中におけるガラス面の温度差、イオン交換の違い、ガラス板の重量や剛性、拘束条件など、多くの因子の影響を受ける。
【００１６】
このように、クニック反りの発生メカニズムは複雑であるが、ガラス板の寸法が６００ｍｍ以下で板厚が０．５〜３ｍｍの場合、特に０．５〜２ｍｍの場合、概ね長辺長さと短辺長さの比でクニック反り発生を総括できる。このことは、長辺長さと短辺長さの比で管理することにより、クニック反りの対策とできることを意味している。すなわち、長辺長さがＬで短辺長さがＷのガラス板を鉛直方向に浸漬して化学強化ガラスを製造する場合において、Ｌ／Ｗの値によりガラス板の支持部材の位置を変えることによりクニック反りの対策とすることができる。なお、一般的には、ガラス板の板厚が薄いほど、アスペクト比が大きいほど、ガラス寸法が大きいほど、クニック反りは増大する傾向にある。
【００１７】
ガラス板の長辺方向を鉛直方向として化学強化ガラスを製造する場合において、１≦Ｌ／Ｗ＜２からなるガラス板では、ガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／４未満とする必要がある。Ｌ／４よりも大きいと、クニック反りが発生する。望ましくは、Ｌ／６以下である。一方、ガラス板の下部支持位置には５ｍｍ以上が望ましい。これよりも小さいと、ガラス下端部の保持が不十分で、強化処理中にガラスがズレたり、隣のガラス板と重なる等の不具合が生じる。その結果、カケや割れが多発する。
【００１８】
ガラス板の長辺方向を鉛直方向として化学強化ガラスを製造する場合において、２≦Ｌ／Ｗ＜４からなるガラス板では、ガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／６以下とする必要がある。Ｌ／６以下よりも大きいと、クニック反りが発生する。望ましくは、Ｌ／７以下である。一方、ガラス板の下部支持位置には５ｍｍ以上が望ましい。これよりも小さいと、ガラス下端部の保持が不十分で、強化処理中にガラス板がズレたり、隣のガラス板と重なる等の不具合が生じる。その結果、カケや割れが多発する。
【００１９】
ガラス板の長辺方向を鉛直方向として化学強化ガラスを製造する場合において、Ｌ／Ｗ＞４からなるガラス板では、ガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／８以下とする必要がある。Ｌ／８よりも大きいと、クニック反りが発生する。一方、ガラス板の下部支持位置には５ｍｍ以上が望ましい。これよりも小さいと、ガラス下端部の保持が不十分で、強化処理中にガラスがズレたり、隣のガラス板と重なる等の不具合が生じる。その結果、カケや割れが多発する。
【００２０】
ガラス板の短辺方向を鉛直方向として化学強化ガラスを製造する場合においては、ガラス板の下部支持位置をガラス下端からＷ／４未満とする必要がある。Ｗ／４よりも大きいと、クニック反りが発生する。一方、ガラス板の下部支持位置には５ｍｍ以上が望ましい。これよりも小さいと、ガラス下端部の保持が不十分で、強化処理中にガラス板がズレたり、隣のガラス板と重なる等の不具合が生じる。その結果、カケや割れが多発する。
【００２１】
なお、ガラス板の上部支持位置については、従来とおりのＬ／４又はＷ／４でも大きな問題はない。しかし、本発明のようにガラス板の下部支持位置を下げていく場合には、化学強化工程中におけるガラス保持の安定性から、その位置をわずかに下げた方が良好となる場合が多い。その場合、ガラス板の下部支持位置がＬ／４又はＷ／４から下がった距離の半分程度を目安にすると良い。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例に基づき、述べる。
（実施例１）
フロート法で製造された板厚が０．５ｍｍで５００ｍｍｘ４００ｍｍ（Ｌ／Ｗ＝１．２５、Ｌ／４＝１２５ｍｍ）のガラス板を５枚準備し、５００ｍｍの辺を鉛直方向として１２ｍｍ間隔でラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置を５ｍｍ、３０ｍｍ、５５ｍｍ、８０ｍｍおよび１０５ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、１０５ｍｍでも０．１８％で、規格を満足していた。他については、クニック反りは０．１３％以下であり、製品規格を満足していた。
【００２３】
（実施例２）
フロート法で製造された板厚が０．５ｍｍで５００ｍｍｘ２００ｍｍ（Ｌ／Ｗ＝２．５、Ｌ／６＝８３ｍｍ）のガラス板を４枚準備し、５００ｍｍの辺を鉛直方向として１２ｍｍ間隔でラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置を５ｍｍ、３０ｍｍ、５５ｍｍおよび８０ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、８０ｍｍでも０．１７％で、規格を満足していた。他については、クニック反りは０．１４％以下であり、製品規格を満足していた。
【００２４】
（実施例３）
フロート法で製造された板厚が０．５ｍｍで５００ｍｍｘ１００ｍｍ（Ｌ／Ｗ＝５、Ｌ／８＝６３ｍｍ）のガラス板を４枚準備し、５００ｍｍの辺を鉛直方向として１２ｍｍ間隔でラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置を５ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍおよび６０ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、６０ｍｍでも０．１８％で、規格を満足していた。他については、クニック反りは０．１５％以下であり、製品規格を満足していた。クニック反りはほとんど認められず、製品規格を満足していた。
【００２５】
（実施例４）
実施例１〜３と同様のガラスをそれぞれ２枚づつ準備し、５００ｍｍの辺を水平方向として１２ｍｍ間隔でラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置をそれぞれ５ｍｍと、５００ｍｍｘ４００ｍｍのガラス板（Ｗ／４＝１００）については９５ｍｍ、５００ｍｍｘ２００ｍｍのガラス板（Ｗ／４＝５０）については４５ｍｍ、５００ｍｍｘ１００ｍｍのガラス板（Ｗ／４＝２５）については２０ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、クニック反りはほとんど認められず、製品規格を満足していた。
【００２６】
（比較例１）
実施例１と同様の、フロート法で製造された板厚が０．５ｍｍで５００ｍｍｘ４００ｍｍ（Ｌ／Ｗ＝１．２５、Ｌ／４＝１２５）のガラス板を２枚準備し、５００ｍｍの辺を鉛直方向として１２ｍｍ離してラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置を１２５ｍｍおよび１５０ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、下部支持位置を１２５ｍｍとした場合ではクニック反りが０．２１％、下部支持位置を１５０ｍｍとした場合では０．２５％であり、製品規格を満足しなかった。
【００２７】
（比較例２）
実施例２と同様の、フロート法で製造された板厚が０．５ｍｍで５００ｍｍｘ２００ｍｍ（Ｌ／Ｗ＝２．５、Ｌ／６＝８３ｍｍ）のガラス板を２枚準備し、５００ｍｍの辺を鉛直方向として１２ｍｍ離してラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置を８５ｍｍおよび１１０ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、下部支持位置を８５ｍｍとした場合ではクニック反りが０．２１％、下部支持位置を１１０ｍｍとした場合では０．２６％であり、製品規格を満足しなかった。
【００２８】
（比較例３）
実施例３と同様の、フロート法で製造された板厚が０．５ｍｍで５００ｍｍｘ１００ｍｍ（Ｌ／Ｗ＝５、Ｌ／８＝６３ｍｍ）のガラス板を２枚準備し、５００ｍｍの辺を鉛直方向として１２ｍｍ離してラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置を６５ｍｍおよび８５ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、下部支持位置を６５ｍｍとした場合ではクニック反りが０．２１％、下部支持位置を８５ｍｍとした場合では０．２８％であり、製品規格を満足しなかった。
【００２９】
（比較例４）
実施例１〜３と同様のガラス板をそれぞれ２枚づつ準備し、５００ｍｍの辺を水平方向として１２ｍｍ間隔でラックにセットした。このとき、ガラス板の下部支持位置を５００ｍｍｘ４００ｍｍのガラス板（Ｗ／４＝１００）については１０５ｍｍと１２０ｍｍ、５００ｍｍｘ２００ｍｍのガラス板（Ｗ／４＝５０）については５５ｍｍと７０ｍｍ、５００ｍｍｘ１００ｍｍのガラス板（Ｗ／４＝２５）については３０ｍｍと４５ｍｍに定め、４８０℃で溶融された硝酸カリウム溶液中に３時間浸漬して化学強化ガラス製品を得た。この結果、０．２１〜０．２６％のクニック反りが存在し、製品規格を満足しなかった。
【００３０】
なお、クニック反りの大きさについては、明確な規格は決められていない。そこで、慣例的に行われている手法を採用した。すなわち、化学強化ガラス製品に鋼尺をあて、鋼尺とガラス板との距離から判断した。すなわち、最も厳しい規格である、鋼尺とガラス板との距離がガラス長辺長さＬの０．２％以下であれば問題なし（規格内）、０．２％を超えた場合は問題あり（規格外）とした。
【００３１】
【発明の効果】
これまで、困難であった化学強化ガラスの急激な変形（反り）をなくすことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉛直方向が長辺の場合のガラスセッティングを示す正面断面図である。
【図２】本発明の鉛直方向が長辺の場合のガラスセッティングを示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ガラス板
２ガラス処理用ラック
３Ａ上部支持具
３Ｂ下部支持具
４ガラス下端部の保持部材
Ｌガラス板の長辺長さ
Ｗガラス板の短辺長さ

Claims

長辺長さがＬで短辺長さがＷのガラス板を鉛直方向に浸漬して化学強化ガラスを製造する場合において、Ｌ／Ｗの値によりガラス板の支持部材の位置を変えることを特徴とする化学強化ガラスの製造方法。
ガラス板の長辺方向を鉛直方向として請求項１の化学強化ガラスを製造する場合において、１≦Ｌ／Ｗ＜２からなるガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／４未満、２＜Ｌ／Ｗ≦４からなるガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／６以下、Ｌ／Ｗ＞４からなるガラス板の下部支持位置をガラス下端からＬ／８以下とすることを特徴とする請求項１に記載の化学強化ガラスの製造方法。
ガラス板の短辺方向を鉛直方向として請求項１の化学強化ガラスを製造する場合においては、ガラス板の下部支持位置をガラス下端からＷ／４未満とすることを特徴とする請求項１に記載の化学強化ガラスの製造方法。