專利名稱：化學(xué)強(qiáng)化玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)強(qiáng)化玻璃，尤其是使用觸摸屏等的電子材料領(lǐng)域、汽車用與建筑用等的領(lǐng)域使用的化學(xué)強(qiáng)化玻璃及其制造方法。
背景技術(shù)：
從節(jié)省資源、節(jié)省能源的觀點(diǎn)或社會(huì)需要的變化來看，正在進(jìn)行強(qiáng)化玻璃的薄板化或提高強(qiáng)化度。由于一般使用的風(fēng)冷強(qiáng)化法難生產(chǎn)具有3mm以下、特別是2mm以下板厚的玻璃，故2mm以下的玻璃往往使用化學(xué)強(qiáng)化法。另外，化學(xué)強(qiáng)化玻璃具有可以制得強(qiáng)度比一般采用風(fēng)冷法的強(qiáng)化玻璃高的優(yōu)點(diǎn)。
作為化學(xué)強(qiáng)化玻璃往往被市場接受的理由，除了前述的薄板玻璃的強(qiáng)化性和高強(qiáng)度化外，可舉出在一定的條件下強(qiáng)化玻璃也可以切斷。而風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃導(dǎo)入擬切斷的裂縫時(shí)，因裂痕很多而不能切斷。
例如，如圖5(參見非專利文獻(xiàn)1)所示，這是化學(xué)強(qiáng)化玻璃和風(fēng)冷強(qiáng)化(物理強(qiáng)化)玻璃在玻璃內(nèi)部形成的應(yīng)力曲線大不相同的緣故。風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃由于利用玻璃表層與內(nèi)層的溫度差及粘性流動(dòng)，故其應(yīng)力曲線的概要、例如成近似2次曲線的形狀。而化學(xué)強(qiáng)化玻璃例如由于利用表層上的離子交換，故嚴(yán)密地依賴于Fick的擴(kuò)散定律，往往非常近似直線狀態(tài)。風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃要得到設(shè)定的表面壓縮應(yīng)力值，處于內(nèi)層的拉伸應(yīng)力必然地增大。由于玻璃的破壞依賴于玻璃內(nèi)層的拉伸應(yīng)力，故在大的拉伸應(yīng)力下產(chǎn)生細(xì)片化現(xiàn)象。而，化學(xué)強(qiáng)化玻璃的場合，即使提高壓縮應(yīng)力值，在通常的條件下內(nèi)層的拉伸應(yīng)力值也不會(huì)太大?；瘜W(xué)強(qiáng)化玻璃的拉伸應(yīng)力值，大多成為表面壓縮應(yīng)力值與壓縮應(yīng)力層厚的函數(shù)。
即，不論風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃還是化學(xué)強(qiáng)化玻璃，作為玻璃的破壞強(qiáng)度大。另外，風(fēng)冷強(qiáng)化玻璃的場合，不可能切斷，而化學(xué)強(qiáng)化玻璃的場合，即使有切斷可能性也兼具難切斷的問題。
此外，作為化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法考慮了各種方法。例如，有把小離子半徑的原子置換成大離子半徑的原子的方法，利用玻璃的粘性流動(dòng)把大離子半徑的原子置換成小離子半徑的原子的方法、利用熱膨脹率差別的方法、使結(jié)晶析出的方法、將上述的方法組合的方法等眾多的方法。一般堿石灰系玻璃大多使用把小離子半徑的原子置換成大離子半徑的原子的方法，其中，多數(shù)的化學(xué)強(qiáng)化玻璃采用在化學(xué)強(qiáng)化處理槽中浸漬的，所謂浸漬法進(jìn)行制造。即，把玻璃浸漬在高溫的化學(xué)強(qiáng)化處理液，例如硝酸鉀溶液中，通過將玻璃中的鈉離子與硝酸鉀中的鉀離子進(jìn)行置換，在表層形成壓縮應(yīng)力層。另外，作為玻璃中含鋰場合的化學(xué)強(qiáng)化處理液，大多使用硝酸鈉、或硝酸鈉與硝酸鉀的混合鹽。
公知技術(shù)，例如公開了化學(xué)強(qiáng)化使用切斷的玻璃的技術(shù)(參見專利文獻(xiàn)1)，作為切斷條件的重要因素的表面應(yīng)力的測定技術(shù)(參見專利文獻(xiàn)2)。另外，有關(guān)硬盤驅(qū)動(dòng)器化學(xué)強(qiáng)化的工序1)在預(yù)熱槽中的預(yù)熱(以0.5～2小時(shí)升溫到380～500℃)2)在硝酸鉀或硝酸鈉的熔融鹽溶液中的化學(xué)強(qiáng)化處理(0.5～6小時(shí)左右)3)在送風(fēng)冷卻槽中的冷卻(使用5～25m3/分的冷卻風(fēng)在面內(nèi)溫度差5℃內(nèi)強(qiáng)制冷卻到熔融鹽溶液熔點(diǎn)以下的室溫)也有詳細(xì)描述的例子(參見專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1特開2002-160932號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特公昭59-37451號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開2000-344550號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1H.M.Gartinkel等，The Glass Industry，50(1969)，p.76。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供具有設(shè)定強(qiáng)度的可切斷的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供前述化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的第1的特征，提供通過離子交換在玻璃表層形成壓縮應(yīng)力層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃中，在壓縮應(yīng)力層中有靠近玻璃表面的壓縮應(yīng)力曲線A和玻璃內(nèi)層側(cè)的壓縮應(yīng)力曲線B的兩種不同的應(yīng)力曲線為特征的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
根據(jù)本發(fā)明的第2的特征，提供在通過離子交換處理在表層形成壓縮應(yīng)力層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法中，在離子交換用的浸漬處理后，在比該浸漬液溫度高10℃以上的溫度環(huán)境下進(jìn)行保持為特征的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法(第1方法)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第2特征，提供采用第2特征的方法制造的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
根據(jù)本發(fā)明的第3特征，提供在通過離子交換處理在玻璃表層形成壓縮應(yīng)力層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法中，在離子交換用的第1浸漬處理后，在比該浸漬液溫度高20℃～50℃的溫度下進(jìn)行10分鐘～60分鐘的第2浸漬處理為特征的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法(第2方法)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第3特征，提供采用第3特征的方法制造的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
根據(jù)本發(fā)明第1特征的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，可采用上述第1或第2方法制造。


圖1是實(shí)施例1呈現(xiàn)的應(yīng)力曲線的簡圖。
圖2是實(shí)施例2呈現(xiàn)的應(yīng)力曲線的簡圖。
圖3是比較例1呈現(xiàn)的應(yīng)力曲線的簡圖。
圖4是比較例2呈現(xiàn)的應(yīng)力曲線的簡圖。
圖5是表示化學(xué)強(qiáng)化玻璃和風(fēng)冷(物理)強(qiáng)化玻璃的應(yīng)力曲線的簡圖。
圖6是表示應(yīng)力曲線A的特殊例的簡圖。
符號(hào)說明1化學(xué)強(qiáng)化玻璃的表面2應(yīng)力曲線B3應(yīng)力曲線A4應(yīng)力曲線B的延長線d表面壓縮應(yīng)力層厚σ表面壓縮應(yīng)力值σB由應(yīng)力曲線B推斷的表面壓縮應(yīng)力值C壓縮應(yīng)力T拉伸應(yīng)力具體實(shí)施方式
以下詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明的上述第1特征。根據(jù)該第1特征，提供可穩(wěn)定切斷的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
為了改善玻璃的切斷性，使用玻璃中有2種不同應(yīng)力曲線的玻璃。使用具有2種不同應(yīng)力曲線的玻璃不僅具有設(shè)定的壓縮應(yīng)力層厚，而且可以成為容易切斷的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。換言之，不是過去應(yīng)力曲線依賴于Fick定律的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，而是不僅依賴于Fick定律，尤其是在表層附近產(chǎn)生的應(yīng)力以另外的函數(shù)形式表示的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
另外，應(yīng)力曲線A及應(yīng)力曲線B分別近似于1次函數(shù)的場合，是應(yīng)力曲線A與應(yīng)力曲線B具有不同斜率的上述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。沒有另外的應(yīng)力曲線，即只有1種應(yīng)力曲線的以往的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，具有破壞強(qiáng)度大的值，存在難切斷的問題，而要容易切斷，則破壞強(qiáng)度變小。
此外，是由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值比由應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的假設(shè)表面應(yīng)力值小的值的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。顯然，如果為大的值的場合，則難切斷。
此外，優(yōu)選是由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值與由壓縮應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的推定表面應(yīng)力值的比為0.8～0.95的上述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。與由應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的推定表面應(yīng)力值的比是0.8～0.95。不足0.8時(shí)表面壓縮應(yīng)力變小，玻璃的強(qiáng)度實(shí)際降低。而超過0.95時(shí)，切斷性降低。更優(yōu)選是0.85～0.93。
該場合，根據(jù)條件不同，如圖6所示有時(shí)應(yīng)力曲線A的斜率與應(yīng)力曲線B相反。即，以往的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的表面壓縮應(yīng)力往往比內(nèi)層的應(yīng)力值大，而本發(fā)明的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，有時(shí)呈現(xiàn)少微進(jìn)入內(nèi)層部分的應(yīng)力值比表面壓縮應(yīng)力的值大。具有這樣的應(yīng)力曲線的化學(xué)強(qiáng)化玻璃當(dāng)然也列入本發(fā)明范疇。
此外還優(yōu)選應(yīng)力曲線A形成的壓縮應(yīng)力層厚是2μm～15μm。應(yīng)力曲線A形成的壓縮應(yīng)力層厚小于2μm時(shí)對玻璃的切斷效果變小，應(yīng)力曲線A的壓縮應(yīng)力層厚超過15μm時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的破壞強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上變小。更優(yōu)選是3μm～9μm。
此外，應(yīng)當(dāng)簡單地進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化玻璃的生產(chǎn)管理，已說明化學(xué)強(qiáng)化玻璃內(nèi)的應(yīng)力曲線近似1次。但嚴(yán)格地講當(dāng)然也會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力曲線不能近似1次函數(shù)的情況。這是因?yàn)槿缜八鲭x子交換基本上按照Fick擴(kuò)散定律，而擴(kuò)散定律不是1次函數(shù)，故嚴(yán)格地講必然偏離近似的直線的緣故。另外，玻璃內(nèi)的應(yīng)力生成除離子交換外，也受溫度分布、變形、板厚等多種因素的影響。這樣不能近似直線的場合或難以近似直線的場合，產(chǎn)生的應(yīng)力曲線可以用1個(gè)函數(shù)表示，或應(yīng)回到需要2個(gè)以上函數(shù)的原則。這里，近似不使用3次以上的多次函數(shù)。近似使用有一個(gè)極值點(diǎn)或沒有極值點(diǎn)的函數(shù)。使用這樣的函數(shù)近似時(shí)，可以用一個(gè)的函數(shù)表示的情況是以往的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。而必需使用2個(gè)以上函數(shù)的場合，則為本發(fā)明的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。另外，作為考慮函數(shù)近似的領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)為壓縮應(yīng)力領(lǐng)域。這是因?yàn)椴ＡУ那袛嘈约捌茐膹?qiáng)度依賴于壓縮應(yīng)力值，及有時(shí)在拉伸應(yīng)力開始成為一定值的領(lǐng)域其應(yīng)力生成不穩(wěn)定，這種判斷有可能產(chǎn)生差錯(cuò)。
化學(xué)強(qiáng)化玻璃的壓縮應(yīng)力層的厚度與壓縮應(yīng)力的值，由于受化學(xué)強(qiáng)化時(shí)的處理溫度和處理時(shí)間、又受處理液的選擇及其活性特性影響很大，故并不單純。另外，也因玻璃內(nèi)的離子交換狀況或結(jié)晶化狀況而不同。不過，是可以得到把破壞強(qiáng)度保持在實(shí)用水平，并且提高了切斷性的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的。
以下詳細(xì)地描述本發(fā)明的第2特征。根據(jù)該第2特征，提供具有強(qiáng)度和切斷性的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法(第1方法)。
第1方法中，浸漬處理后在比浸漬液溫度高10℃以上的溫度下處理對提高化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性極為重要。處理溫度低于10℃時(shí)，有時(shí)難以提高切斷性。
另外，例如，浸漬處理后在比浸漬液溫度高10℃～50℃的溫度下保持10分鐘～60分鐘。低于10℃時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性有時(shí)降低，超過50℃時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度有時(shí)降低。此外，有時(shí)發(fā)生浸漬液的劣化造成的問題。有時(shí)也發(fā)生化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品變形之類的問題。設(shè)定10分鐘～60分鐘，是因?yàn)樯儆?0分鐘時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性有時(shí)降低，長于60分鐘時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度有時(shí)降低的緣故。另外，是因?yàn)橛袝r(shí)也發(fā)生化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品變形之類的問題。
另外，例如，浸漬液溫度可設(shè)定為450℃～510℃。不足450℃時(shí)，有時(shí)難改善化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性，有時(shí)制造需要時(shí)間長故生產(chǎn)效率極差。超過510℃時(shí)，有時(shí)也發(fā)生化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度變小的問題。
此外，例如，浸漬處理后可在比浸漬液溫度高50℃～150℃的溫度下保持1分鐘～30分鐘。低于50℃時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性有時(shí)降低，超過150℃的溫度時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度有時(shí)降低。此外，也發(fā)生浸漬液的劣化造成的問題，設(shè)定1分鐘～30分鐘，是因?yàn)樯儆?分鐘時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性有時(shí)降低，長于30分鐘時(shí)化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度有時(shí)降低的緣故。另外，是因?yàn)橛袝r(shí)也發(fā)生化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品變形之類的問題。
浸漬處理后在比浸漬液溫度高50℃～150℃的溫度下保持1分鐘～30分鐘的場合，也可以使浸漬液溫度為410℃～500℃。
以下詳細(xì)描述本發(fā)明的上述第3特征。根據(jù)該第3特征，提供穩(wěn)定制造可切斷的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的方法(第2方法)。
第2方法中，使第2浸漬液溫度為比第1浸漬液溫度高20℃～50℃的溫度，是因?yàn)椴蛔?0℃時(shí)得到的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性降低，超過50℃時(shí)得到的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度降低的緣故。此外，也會(huì)發(fā)生離子交換液的劣化造成的問題。
另外，使第2浸漬處理時(shí)間為10分鐘～60分鐘，是因?yàn)椴蛔?0分鐘時(shí)得到的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性降低，60分鐘以上時(shí)得到的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度降低的緣故。
另外，還可使第1浸漬處理溫度為450℃～510℃。不足450℃時(shí)難改善得到的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的切斷性，由于制造需要時(shí)間長故有時(shí)生產(chǎn)效率極差。超過510℃時(shí)有時(shí)也發(fā)生得到的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度變小的問題。
采用第1方法及第2方法制造的化學(xué)強(qiáng)化玻璃成為兼具玻璃的切斷性和強(qiáng)度的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。這些的化學(xué)強(qiáng)化玻璃可具有基于本發(fā)明第1特征的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的特性。
此外還可得到成為采用第1方法及第2方法制造的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的表面硬度為560～590kgf/cm2的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。據(jù)稱以往的方法制造的堿石灰系化學(xué)強(qiáng)化玻璃的表面硬度為590～610kgf/cm2。而，本發(fā)明的第2特征的方法制得的化學(xué)強(qiáng)化玻璃其表面硬度為560～590kgf/cm2。超過590kgf/cm2時(shí)，與以往的化學(xué)強(qiáng)化玻璃一樣切斷性差，有時(shí)也不能切斷。另外，即使能切斷，但有時(shí)偏離所希望的切斷線，并且存在表面多發(fā)玻璃粉末的傾向。另一方面，其表面硬度比560kgf/cm2小的化學(xué)強(qiáng)化玻璃存在強(qiáng)度小的傾向。此外，硬度測定可以使用市售的微小硬度計(jì)，但必須是測定的負(fù)荷量為小的值，例如為50g以下。一般的堿石灰系玻璃的硬度測定使用的200～1000g的負(fù)荷，由于有時(shí)判斷錯(cuò)，必須注意。
本發(fā)明的化學(xué)強(qiáng)化玻璃具有既有接近以往的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度又有切斷性的特征。這是因?yàn)榕c以往的化學(xué)強(qiáng)化玻璃不同，變成不僅依賴于Fick定律的應(yīng)力曲線的緣故。因此，具有表面硬度與以往的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的硬度有若干不同的特征。
此外，第1方法及第2方法中，還可以對應(yīng)變點(diǎn)470℃～530℃的堿石灰玻璃進(jìn)行離子交換處理。應(yīng)變點(diǎn)低于470℃的堿石灰玻璃化學(xué)耐久性或硬度低，故作為化學(xué)強(qiáng)化玻璃的實(shí)用性大大降低。而應(yīng)變點(diǎn)高于530℃的堿石灰玻璃，玻璃的切斷性下降，化學(xué)強(qiáng)化性也降低。另外，堿石灰玻璃以外的玻璃，由于生產(chǎn)效率低價(jià)格高，即使有切斷性和強(qiáng)度其實(shí)用性也小。
以下，根據(jù)實(shí)施例具體地說明本發(fā)明。實(shí)施例1-2、實(shí)施例3-6、實(shí)施例7-9分別是舉例證明本發(fā)明的第1、第2、第3特征的例子。
實(shí)施例1把厚度0.7mm的堿石灰系浮法玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行離子交換處理后，把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在510℃的冷卻槽中，再在該冷卻槽中保持60分鐘。然后按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，得到設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。把該玻璃的應(yīng)力曲線示于圖1。圖中的C表示壓縮應(yīng)力，T表示拉伸應(yīng)力。如此，是具有在壓縮應(yīng)力層中有靠近玻璃表面方的壓縮應(yīng)力曲線A和玻璃內(nèi)層側(cè)的壓縮應(yīng)力曲線B的兩種曲線為特征的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。此外，該應(yīng)力曲線是表示切出化學(xué)強(qiáng)化玻璃進(jìn)行研磨，使用巴比涅補(bǔ)償器和光學(xué)顯微鏡觀察的結(jié)果的應(yīng)力曲線。由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值與由壓縮應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的假設(shè)表面應(yīng)力值的比是0.93。另外，應(yīng)力曲線A形成的壓縮應(yīng)力層厚是4μm。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀、按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果可沒問題地切斷。
實(shí)施例2把厚度0.55mm的堿石灰系浮法玻璃在470℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬4小時(shí)進(jìn)行第1次離子交換處理后，在510℃浸漬20分鐘進(jìn)行第2次離子交換處理，然后按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。把該玻璃的應(yīng)力曲線示于圖2。由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值、與由壓縮應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的假設(shè)表面應(yīng)力值的比是0.89。另外，應(yīng)力曲線A形成的壓縮應(yīng)力層厚是5μm。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果可沒問題地切斷。
比較例1把厚度0.7mm的堿石灰系浮法玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行離子交換處理后，把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在380℃的冷卻槽中，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。把該玻璃的應(yīng)力曲線示于圖3。圖中有1種應(yīng)力曲線。由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值、與由壓縮應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的假設(shè)表面應(yīng)力值的比當(dāng)然是1.0。另外，壓縮應(yīng)力層厚(應(yīng)力曲線A及B)是33μm。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果裂痕顯著。另外，增大切斷壓力(最終負(fù)荷重量7kg)進(jìn)行研究的結(jié)果，從劃線產(chǎn)生許多線狀的玻璃粉，不能作為化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品使用。另外，有不能沿劃線切斷處，即偏離切斷線的地方。
比較例2把厚度0.7mm的堿石灰系浮法玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行離子交換處理后，把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在550℃的冷卻槽中冷卻，再在該冷卻槽中保持60分鐘。然后按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。把該玻璃的應(yīng)力曲線示于圖4。由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值與由壓縮應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的假設(shè)表面應(yīng)力值的比是0.7。另外，應(yīng)力曲線A形成的壓縮應(yīng)力層是17μm。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果裂痕顯著。另外，負(fù)荷重量為5kg進(jìn)行研究的結(jié)果，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃發(fā)生破壞。
由以上的實(shí)施例1～2的結(jié)果表明，通過在離子交換工序后增加本發(fā)明的上述工序，可以制得容易切斷的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
實(shí)施例3把厚度0.7mm的堿石灰系浮法玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行離子交換處理。剛處理后立即把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在510℃的冷卻槽中，再在該冷卻槽中保持60分鐘。然后，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是570kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果可沒問題地切斷。
實(shí)施例4把厚度0.55mm的堿石灰系浮法玻璃在470℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬4小時(shí)進(jìn)行離子交換處理。剛處理后立即把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在515℃的冷卻槽中，再在該冷卻槽中保持20分鐘。然后，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是580kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果可沒問題地進(jìn)行切斷。
實(shí)施例5把厚度0.7mm的堿石灰系浮法玻璃在410℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬24小時(shí)進(jìn)行離子交換處理。剛處理后立即把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在550℃的冷卻槽中，再在該冷卻槽中保持3分鐘。然后，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是585kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果可沒問題地切斷。
實(shí)施例6把厚度1.1mm的堿石灰系浮法玻璃在490℃的硝酸鉀熔融鹽中進(jìn)行2小時(shí)化學(xué)強(qiáng)化處理后，在540℃保持2分鐘，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是585kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，進(jìn)行劃線、切斷試驗(yàn)，結(jié)果雖然在玻璃上略有滑感，但最終可沒問題地切斷。
比較例3采用與比較例1相同的工序制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是600kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果裂痕顯著。另外，增大切斷壓力(最終的負(fù)荷重量7kg)進(jìn)行研究的結(jié)果，從劃線產(chǎn)生許多線狀的玻璃粉，不能作為化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品使用。另外，有不能沿劃線切斷的地方，即偏離切斷線的地方。
比較例4把厚度0.55mm的堿石灰系浮法玻璃在470℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬4小時(shí)進(jìn)行離子交換處理。然后，把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在380℃的冷卻槽中，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是605kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果裂痕顯著。另外，增大切斷壓力(最終的負(fù)荷重量5kg)進(jìn)行研究的結(jié)果，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃發(fā)生破壞。
比較例5把厚度1.1mm的鋁硼酸系玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行離子交換處理后，把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在380℃的冷卻槽中，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是640kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果裂痕顯著。另外，增大切斷壓力(最終的負(fù)荷重量5kg)進(jìn)行了研究，但不能沿切斷線切斷。
由以上的實(shí)施例3～6的結(jié)果表明，通過在離子交換工序后增加本發(fā)明的第2特征的工序，可以制得容易切斷的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。此外，玻璃的表面硬度使用市售的維克斯硬度(明石制作所制)，均在50g的負(fù)荷下進(jìn)行測定。如上述，以下的實(shí)施例7～9是舉例證明本發(fā)明第3特征的例子。
實(shí)施例7把厚度0.7mm的堿石灰系浮法玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行第1次化學(xué)強(qiáng)化(離子交換)處理后。在510℃浸漬液溫度下進(jìn)行60分鐘第2次離子交換處理(在硝酸鉀熔融鹽中浸漬)。剛處理后，立即把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在500℃的冷卻槽中，再在該冷卻槽中保持60分鐘。然后，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是565kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果可沒問題地切斷。
實(shí)施例8把厚度0.55mm的堿石灰系浮法玻璃在470℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬4小時(shí)進(jìn)行第1次化學(xué)強(qiáng)化(離子交換)處理后，在510℃的浸漬液溫度下進(jìn)行20分鐘第2次離子交換處理(在硝酸鉀熔融鹽中浸漬)。剛處理后，立即把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在500℃的冷卻槽中，再在該冷卻槽中保持20分鐘。然后，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是580kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果可沒問題地切斷。
實(shí)施例9把厚度1.1mm的堿石灰系浮法玻璃在505℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬1小時(shí)進(jìn)行第1次化學(xué)強(qiáng)化(離子交換)處理后，在525℃的浸漬液溫度下進(jìn)行10分鐘第2次離子交換處理(在硝酸鉀熔融鹽中浸漬)。剛處理后，立即把化學(xué)強(qiáng)化玻璃移到設(shè)定在500℃的冷卻槽中，再在該冷卻槽中保持3分鐘。然后，按照通常進(jìn)行的冷卻速度(約10℃/分鐘)冷卻，制得設(shè)定的化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品。此外，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品的表面硬度是585kgf/cm2。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀，按照一般的切斷作業(yè)進(jìn)行劃線(負(fù)荷重量2kg)與切斷試驗(yàn)，結(jié)果雖然玻璃上略有類似滑移的感覺，但最終可沒問題地切斷。
比較例6把厚度0.7mm的堿石灰系浮法玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化(離子交換)處理后，立即進(jìn)入冷卻工序制造化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀進(jìn)行劃線、切斷試驗(yàn)的結(jié)果，裂痕顯著。另外，增大切斷壓力進(jìn)行研究的結(jié)果，從劃線產(chǎn)生許多線狀的玻璃粉，不能作為化學(xué)強(qiáng)化玻璃制品使用。并且，有時(shí)不能沿劃線切斷。
比較例7把厚度0.55mm的堿石灰系浮法玻璃在470℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬4小時(shí)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化(離子交換)處理后，立即進(jìn)入冷卻工序制造化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀進(jìn)行劃線、切斷試驗(yàn)的結(jié)果，裂痕顯著。另外，增大切斷壓力進(jìn)行研究的結(jié)果，該化學(xué)強(qiáng)化玻璃發(fā)生破壞。
比較例8把厚度1.1mm的鋁硼酸系玻璃在460℃的硝酸鉀熔融鹽中浸漬10小時(shí)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化(離子交換)處理后，立即進(jìn)入冷卻工序制造化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
對該化學(xué)強(qiáng)化玻璃使用市售的超硬制輪刀進(jìn)行劃線、切斷試驗(yàn)的結(jié)果，裂痕顯著。另外，增大切斷壓力進(jìn)行了研究，不能沿劃線切斷該化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
由以上的實(shí)施例7～9的結(jié)果表明，通過在離子交換后增加本發(fā)明的第3特征的工序可以制得容易切斷的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
權(quán)利要求
1.化學(xué)強(qiáng)化玻璃，是通過離子交換在玻璃表層形成壓縮應(yīng)力層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征是在壓縮應(yīng)力層中有靠近玻璃表面的應(yīng)力曲線A和玻璃內(nèi)層側(cè)的應(yīng)力曲線B的兩種應(yīng)力曲線。
2.權(quán)利要求1所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征是在應(yīng)力曲線A及應(yīng)力曲線B分別近似1次函數(shù)的場合，應(yīng)力曲線A與應(yīng)力曲線B有不同的斜率。
3.權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值為比由應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的推定表面應(yīng)力值小的值。
4.權(quán)利要求1～3的任何一項(xiàng)所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于由應(yīng)力曲線A求出的表面應(yīng)力值與由壓縮應(yīng)力曲線B延長到玻璃表面的線求出的推定表面應(yīng)力值的比是0.8～0.95。
5.權(quán)利要求1～4的任何一項(xiàng)所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于應(yīng)力曲線A形成的壓縮應(yīng)力層厚是2μm～15μm。
6.化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征是在通過離子交換處理在玻璃表層形成壓縮應(yīng)力層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法中，在離子交換用的浸漬處理后在比該浸漬液溫度高10℃以上的溫度環(huán)境下保持。
7.權(quán)利要求6所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于浸漬處理后在比該浸漬液溫度高10℃～50℃的溫度下保持10分鐘～60分鐘。
8.權(quán)利要求7所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于使浸漬液溫度為460℃～510℃。
9.權(quán)利要求6所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于浸漬處理后在比浸漬液溫度高50℃～150℃的溫度下保持1分鐘～30分鐘。
10.權(quán)利要求9所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于使浸漬液溫度為410℃～500℃。
11.化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于采用權(quán)利要求6～10的任何一項(xiàng)所述的方法制造。
12.權(quán)利要求11所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于化學(xué)強(qiáng)化玻璃的表面硬度是560～590kgf/cm2。
13.權(quán)利要求11或12所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于對應(yīng)變點(diǎn)470℃～530℃的堿石灰玻璃進(jìn)行離子交換處理。
14.化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征是在通過離子交換在玻璃表層形成壓縮應(yīng)力層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法中，在離子交換用的第1次浸漬處理后在比該浸漬液溫度高20℃～50℃的溫度下進(jìn)行10分鐘～60分鐘的第2浸漬處理。
15.權(quán)利要求14所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于第1浸漬處理的浸漬液溫度為450℃～510℃。
16.化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于采用權(quán)利要求14或15的方法制造。
17.權(quán)利要求16所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于制得的化學(xué)強(qiáng)化玻璃的表面硬度是560～590kgf/cm2。
18.權(quán)利要求16或17所述的化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其特征在于對應(yīng)變點(diǎn)470℃～530℃的堿石灰玻璃進(jìn)行離子交換處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及在通過離子交換在玻璃表層形成壓縮應(yīng)力層的化學(xué)強(qiáng)化玻璃中，在壓縮應(yīng)力層之中有靠近玻璃表面的壓縮應(yīng)力曲線A與玻璃內(nèi)層側(cè)的壓縮應(yīng)力曲線B的兩種不同應(yīng)力曲線的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。該玻璃可采用第1或第2方法制造。第1方法中，在離子交換用的浸漬處理后在比該浸漬液溫度高20℃～50℃的溫度下進(jìn)行10分鐘～60分鐘的第2浸漬處理。第2方法中，在離子交換用的第1浸漬處理后在比該浸漬液溫度高20℃～50℃的溫度下進(jìn)行10分鐘～60分鐘的第2浸漬處理。
文檔編號(hào)C03C21/00GK1759074SQ20048000557
公開日2006年4月12日 申請日期2004年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者西瑞樹, 荒谷真一 申請人:中央硝子株式會(huì)社