JP2019182718A - 強化結晶化ガラス - Google Patents
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Abstract
Description
結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO2成分を40.0%〜70.0%、
Al2O3成分を11.0%〜25.0%、
Na2O成分を5.0%〜19.0%、
K2O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、
TiO2成分を2.0%〜12.0%、並びに
CoO+Co3O4成分を0.01%〜4.0%
含有し、
Fe2O3成分は含有しない強化結晶化ガラス。
(構成2)
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO2成分を45.0%〜65.0%、
Al2O3成分を13.0%〜23.0%、
Na2O成分を8.0%〜16.0%、
K2O成分を1.0%〜7.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を2.0%〜15.0%、
CaO成分を0.01%〜3.0%、
TiO2成分を3.0%〜10.0%、
Sb2O3成分、SnO2成分およびCeO2成分からなる群より選択される1種以上を0.01%〜3.0%、並びに
CoO+Co3O4成分を0.05%〜3.5%
含有する構成1に記載の強化結晶化ガラス。
(構成3)
結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有する強化結晶化ガラスであって、
1mm厚における反射損失を含む光線透過率の300nm〜700nmの範囲における最大値が、440nm〜500nmの範囲にある強化結晶化ガラス。
(構成4)
1mm厚における反射損失を含む光線透過率が80%である波長が、700nm〜850nmの範囲において、700nm〜775nmの範囲にある構成3に記載の強化結晶化ガラス。
(構成5)
1mm厚における反射損失を含む光線透過率の850nm〜2500nmの範囲における最小値が、1420nm〜1520nmの範囲にある構成3または4に記載の強化結晶化ガラス。
(構成6)
結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有する強化結晶化ガラスであって、
前記強化結晶化ガラスが、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、背面白板無しで、分光光度計で測定した反射面に対する入射角度5°における正反射を含む反射スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−4.0から1.0の範囲であり、
CIE b*が、−16.0から1.0の範囲であり、
CIE L*が、20.0から35.0の範囲である
色を有する強化結晶化ガラス。
(構成7)
前記強化結晶化ガラスが、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、分光光度計で測定した反射損失を含む透過スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−32.0から1.0の範囲であり、
CIE b*が、−40.0から1.0の範囲であり、
CIE L*が、0.0から85.0の範囲である
色を有する構成6に記載の強化結晶化ガラス。
(構成8)
前記結晶化ガラスのB2O3成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、2.0%未満である構成1〜7のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
(構成9)
前記結晶化ガラスのNa2O成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、9.5%以上である構成1〜8のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
(構成10)
前記圧縮応力層の応力深さが40μm以上であり、
前記圧縮応力層の表面圧縮応力が750MPa以上である構成1〜9のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
本発明の強化結晶化ガラスは、結晶化ガラスを母材(結晶化ガラス母材ともいう)とし、表面に圧縮応力層を有する。圧縮応力層は、結晶化ガラス母材をイオン交換処理することにより形成することができ、結晶化ガラス母材を強化する。
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO2成分を40.0%〜70.0%、
Al2O3成分を11.0%〜25.0%、
Na2O成分を5.0%〜19.0%、
K2O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、
TiO2成分を2.0%〜12.0%、並びに
CoO+Co3O4成分を0.01%〜4.0%%
含有し、Fe2O3成分は含有しない。
この組成を有することにより、青から黒に着色した硬い強化結晶化ガラスを得ることができる。黒みがかった青、又は深みある青の強化結晶化ガラスを得ることができる。
Al2O3成分は、好ましくは13.0%〜23.0%含まれる。
K2O成分は、好ましくは0.1%〜7.0%、より好ましくは1.0%〜5.0%含まれる。
SiO2成分、Al2O3成分、Na2O成分、K2O成分、MgO成分およびZnO成分から選択される1以上、CaO成分、TiO2成分、CoO+Co3O4成分並びにSb2O3成分、SnO2成分およびCeO2成分から選択される1以上を合わせて90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上とできる。これら成分で100%を占めてもよい。
1mm厚における反射損失を含む光線透過率のスペクトルにおいて、300nm〜700nmの範囲における最大値が、440nm〜500nmの範囲にある。
上記最大値は、好ましくは460nm〜490nmの範囲にある。
上記波長は、好ましくは710nm〜765nmの範囲にある。
上記最小値は、好ましくは1450nm〜1500nmの範囲にある。
前記強化結晶化ガラスが、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、背面白板無しで、分光光度計で測定した反射面に対する入射角度5°における正反射を含む反射スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−4.0から1.0の範囲であり、
CIE b*が、−16.0から1.0の範囲であり、
CIE L*が、20.0から35.0の範囲である
色を有する。
CIE b*は、好ましくは−12.0から0.5の範囲、より好ましくは−7.0から0.0の範囲である。
CIE L*は、好ましくは22.0から33.0の範囲、より好ましくは23.0から30.0の範囲である。
CIE a*が、−32.0から1.0の範囲であり、
CIE b*が、−40.0から1.0の範囲であり、
CIE L*が、0.0から85.0の範囲である
色を有する。
CIE b*は、好ましくは−38.0から0.5の範囲、より好ましくは−37.0から0.0の範囲である。
CIE L*は、好ましくは0.0から82.0の範囲、より好ましくは0より大きく80.0までの範囲である。
本発明の強化結晶化ガラスは、以下の方法で作製できる。すなわち、上記各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を均一に混合し、熔解成形して原ガラスを製造する。次にこの原ガラスを結晶化して結晶化ガラス母材を作製する。さらに結晶化ガラス母材を化学強化する。
2段階熱処理では、まず第1の温度で熱処理することにより核形成工程を行い、この核形成工程の後に、核形成工程より高い第2の温度で熱処理することにより結晶成長工程を行う。
1段階熱処理では、1段階の温度で核形成工程と結晶成長工程を連続的に行う。通常、所定の熱処理温度まで昇温し、当該熱処理温度に達した後に一定時間その温度を保持し、その後、降温する。
2段階熱処理の第1の温度は600℃〜750℃が好ましい。第1の温度での保持時間は30分〜2000分が好ましく、180分〜1440分がより好ましい。
2段階熱処理の第2の温度は650℃〜850℃が好ましい。第2の温度での保持時間は30分〜600分が好ましく、60分〜300分がより好ましい。
1段階の温度で熱処理する場合、熱処理の温度は600℃〜800℃が好ましく、630℃〜770℃がより好ましい。また、熱処理の温度での保持時間は、30分〜500分が好ましく、60分〜400分がより好ましい。
化学強化法は、次の様な工程で実施することができる。結晶化ガラスを、カリウムまたはナトリウムを含有する塩、例えば硝酸カリウム(KNO3)、硝酸ナトリウム(NaNO3)またはその複合塩を350〜600℃に加熱した溶融塩に、0.1〜12時間接触または浸漬させる。これにより、表面付近のガラス相に存在する成分と、溶融塩に含まれる成分とのイオン交換反応が進行する。この結果、結晶化ガラスの表面部に圧縮応力層が形成される。
結晶化ガラスの各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の原料を選定し、これらの原料を表1に記載の組成になるように秤量して均一に混合した。
1mm厚における反射損失を含む光線透過率を、分光光度計(日立ハイテクノロジー製、U−4000型)で測定した。250nm〜2600nmの範囲の透過率スペクトルを図1に示す。なお、実施例1〜9については705℃で熱処理した強化結晶化ガラスを測定した。
反射面に対する入射角度5度における正反射を含む反射スペクトルを分光光度計(日本分光社製、V−650)で測定した。このとき、試料厚みは1mmであり、ガラスの裏面(光源が照射されたガラス面の反対側)に白色アルミナ板の設置のない状態で測定した。得られたスペクトルから、2度の観測者角度かつCIE光源D65におけるL*、a*、b*を求めた。結果を表2に示す。
705℃で熱処理し、460℃の溶融KNO3に500分浸して化学強化した実施例6の強化結晶化ガラス(厚さ0.7mm)について、圧縮応力層の厚さとその表面の圧縮応力値を、折原製作所製のガラス表面応力計FSM−6000LEを用いて測定した。また、中心圧縮応力値は、曲線解析(Curve Analysis)により求めた。試料の屈折率1.54、光学弾性定数29.658[(nm/cm)/MPa]で算出した。応力深さは65.6μm、表面圧縮応力値は955.7Mpa、中心圧縮応力値は102.0Mpaであった。
Claims (10)
- 結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO2成分を40.0%〜70.0%、
Al2O3成分を11.0%〜25.0%、
Na2O成分を5.0%〜19.0%、
K2O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、
TiO2成分を2.0%〜12.0%、並びに
CoO+Co3O4成分を0.01%〜4.0%
含有し、
Fe2O3成分は含有しない強化結晶化ガラス。 - 前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO2成分を45.0%〜65.0%、
Al2O3成分を13.0%〜23.0%、
Na2O成分を8.0%〜16.0%、
K2O成分を1.0%〜7.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を2.0%〜15.0%、
CaO成分を0.01%〜3.0%、
TiO2成分を3.0%〜10.0%、
Sb2O3成分、SnO2成分およびCeO2成分からなる群より選択される1種以上を0.01%〜3.0%、並びに
CoO+Co3O4成分を0.05%〜3.5%
含有する請求項1に記載の強化結晶化ガラス。 - 結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有する強化結晶化ガラスであって、
1mm厚における反射損失を含む光線透過率の300nm〜700nmの範囲における最大値が、440nm〜500nmの範囲にある強化結晶化ガラス。 - 1mm厚における反射損失を含む光線透過率が80%である波長が、700nm〜850nmの範囲において、700nm〜775nmの範囲にある請求項3に記載の強化結晶化ガラス。
- 1mm厚における反射損失を含む光線透過率の850nm〜2500nmの範囲における最小値が、1420nm〜1520nmの範囲にある請求項3または4に記載の強化結晶化ガラス。
- 結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有する強化結晶化ガラスであって、
前記強化結晶化ガラスが、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、背面白板無しで、分光光度計で測定した反射面に対する入射角度5°における正反射を含む反射スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−4.0から1.0の範囲であり、
CIE b*が、−16.0から1.0の範囲であり、
CIE L*が、20.0から35.0の範囲である
色を有する強化結晶化ガラス。 - 前記強化結晶化ガラスが、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、分光光度計で測定した反射損失を含む透過スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−32.0から1.0の範囲であり、
CIE b*が、−40.0から1.0の範囲であり、
CIE L*が、0.0から85.0の範囲である
色を有する請求項6に記載の強化結晶化ガラス。 - 前記結晶化ガラスのB2O3成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、2.0%未満である請求項1〜7のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
- 前記結晶化ガラスのNa2O成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、9.5%以上である請求項1〜8のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
- 前記圧縮応力層の応力深さが40μm以上であり、
前記圧縮応力層の表面圧縮応力が750MPa以上である請求項1〜9のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
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