玻璃、化学强化玻璃及显示装置用玻璃板的制作方法_3

文档序号:9390139阅读:来源:国知局
述式算出的R较好是0. 66以上。
[0076] R= 0. 029XSi02+0 . 021XAl203+0. 016XMg〇-〇. 004XCa0+0. 016XZr02+0 . 0 29XN a20+0XK20-2. 002
[0077] 下面,对使R为0. 66以上的技术上的意义进行说明。
[0078] 通常用于化学强化的离子交换处理通过将含有钠(Na)的玻璃浸渍在熔融钾盐中 来进行,作为该钾盐,使用硝酸钾或硝酸钾与硝酸钠的混合盐。
[0079] 离子交换处理中,进行玻璃中的Na和熔融盐中的钾(K)的离子交换,因此如果一 边持续使用相同的熔融盐一边重复离子交换处理,则熔融盐中的Na浓度上升。
[0080] 如果熔融盐中的Na浓度增高,则经化学强化的玻璃的表面压缩应力S降低,因此 存在必须严格管理熔融盐中的Na浓度以使化学强化玻璃的S不低于所需的值、而且必须频 繁进行熔融盐的交换等问题。
[0081] 要求尽可能地减少这种熔融盐的交换频率,玻璃B中R为0. 66以上的玻璃是解决 这种问题的优选的本发明的实施方式之一。
[0082] 本发明人考虑,通过重复多次将含Na玻璃浸渍在熔融钾盐中形成化学强化玻璃 的离子交换而引起的熔融钾盐中的Na浓度上升、与此同时化学强化玻璃的表面压缩应力 逐渐变小的现象或许与含Na玻璃的组成之间存在关系,于是进行了如下所述的实验。
[0083] 首先,准备以下29种玻璃板:具有表1~3中以摩尔百分率表示的组成,厚度为 1. 5mm,尺寸为20mmX20mm,两面用氧化铺进行镜面研磨而得的玻璃板。这些玻璃的玻璃化 温度Tg(单位:°C)在同一表中示出。另外,带*的值是根据组成计算而求出的值。
[0084] 对该29种玻璃板进行在KN03的含有比例为100%、温度为400°C的熔融钾盐中浸 渍10小时的离子交换,来制作化学强化玻璃板,测定其表面压缩应力CS1 (单位:MPa)。另 外,玻璃A27是移动设备的覆盖玻璃所使用的玻璃。
[0085] 此外,对该29种玻璃板进行在KN03的含有比例为95%、NaN03的含有比例为5%、 温度为400°C的熔融钾盐中浸渍10小时的离子交换,来制作化学强化玻璃板,测定其表面 压缩应力CS2(单位:MPa)。
[0086] 将CS1、CS2和它们的比r=CS2/CS1 -起示于表1~3的相应栏中。此外,现有 的覆盖玻璃A27的r为0.65。
[0087] [表 1]
[0088"
[0089] [表 2]
[0090]

[0093] 根据这些结果,发现由上述式算出的R(记载于表1~3的最下栏)与上述r之间 存在高相关性。图1是为了清楚地表示这一点而以横轴为R、纵轴为r制作的散点图,该图 中的直线为r= 1.027XR-0. 0017,相关系数为0.97。
[0094] 根据本发明人发现的上述相关性,可了解到如下事实。即,为了尽可能地减少熔融 盐的交换频率,只要使用随熔融盐中的Na浓度增加而S的下降比例小的玻璃、即上述r大 的玻璃即可,为此,只要增大玻璃的上述R即可。
[0095] 通过使R为0.66以上,能够使上述r为0.66以上,其结果是,与以往相比,能够放 松熔融盐中的Na浓度的管理,或降低熔融盐的交换频率。R较好是0. 68以上。
[0096] 本发明的玻璃实质上由以上说明的成分形成,但在不损害本发明的目的的范围 内,可以含有其他成分。含有这样的成分的情况下,这些成分的总含量较好是5%以下,典型 的是3%以下。310 2、厶1203、1%0、似20及1(20的总含量特好是98%以上。以下,对上述的其 他成分举例说明。
[0097] 为了使高温下的熔融性提高或难以发生失透,也可以含有Ca0、Sr0及BaO,但是离 子交换速度或对产生裂纹的耐性有可能会降低。含有CaO、SrO及BaO中的任意1种以上 时,各成分的含量较好是1 %以下,更好是〇. 5%以下。此外,该情况下,这3种成分的总含 量较好是1 %以下,更好是〇. 5 %以下。
[0098] 为了使玻璃的高温下的熔融性提高,有时也可以含有ZnO,该情况下的含量较好是 1 %以下。用浮法制造时,较好是使ZnO为0.5%以下。如果ZnO超过0.5%,则有可能在浮 法成型时发生还原而造成制品缺陷。典型的是不含ZnO。
[0099] 为了提高高温下的熔融性或玻璃强度,有时也可以在例如低于1 %的范围内含有B203。如果B203为1 %以上,则有可能难以获得均质的玻璃,玻璃的成型变得困难,或者耐碎 肩性降低。典型的是不含^03。
[0100] 对于Ti02,通过与玻璃中存在的Fe离子共存,有可能使可见光透射率降低,将玻璃 着色成褐色,因此即使含有Ti02,也较好是1 %以下,典型的是不含Ti02。
[0101] Li20是降低应变点而容易引起应力松弛,结果难以得到稳定的表面压缩应力层的 成分,因此较好是不含Li20,即使在含有Li20的情况下,其含量也较好是低于1 %,更好是 0. 05%以下,特好是低于0. 01%。
[0102] 作为玻璃熔融时的澄清剂,可适当含有S03、氯化物、氟化物等。但是,为了提高触 摸屏等显示装置的视觉辨认度,较好是尽量减少在可见光区域内具有吸收性的Fe203、NiO、 Cr203等作为原料中的杂质混入的成分,各自以质量百分率表示,较好是0. 15 %以下,更好 是0. 1 %以下,特好是0.05%以下。
[0103] 本发明的玻璃中,R20_A1203被设为低于10%,但如下所述的玻璃C不仅可以解 决本发明的技术问题还可将之前所述的r增大。另外,对于玻璃C,除将R20-A1203设为低 于10%外可以直接使用关于本发明的玻璃的说明,玻璃C中较好是将R20-A1203设为低于 10%〇
[0104] 玻璃C:以氧化物基准的摩尔百分率表示,含有63~66 %的Si02、7~10 %的 Al203、8~12%的Mg0、12~17%的Na20、0~3%的1(20,含有Zr02时其含量为0? 5%以下, 含有CaO时其含量为1%以下,使用Si02、A1203、MgO、CaO、Zr02、Na20及K20的各成分的含 量,并利用下述式算出的R为〇. 66以上的化学强化用玻璃。
[0105] R= 0. 029XSi02+0 . 021XAl203+0. 016XMg〇-〇. 004XCa0+0. 016XZr02+0 . 0 29XN a20+0XK20-2. 002
[0106] 实施例
[0107] 表4~6的例1~9是实施例,例10~21是比较例,其中,例11的玻璃是与上述 专利文献2的实施例19类似的玻璃,例20、13、21的玻璃分别是与该同一文献的实施例1、 实施例14、比较例54相同的玻璃。另外,表4~6的玻璃组成是以摩尔百分率表示的组成, 表7~9中不出例1~21的玻璃的以质量百分率表不的组成。
[0108] 对于例1~8、10~14的玻璃,调合各成分的原料以形成自表中的SiOjljBaO的 栏中以摩尔%表示的组成,用铂坩埚在1550~1650°C的温度下熔解3~5小时。熔解时, 将铂搅拌器插入熔融玻璃中搅拌2小时,使玻璃均质化。接着,将熔融玻璃倒出以成形为平 板状,以每分钟1 °C的冷却速度退火至室温。R20表示Na20和K20的各含量(单位:摩尔% ) 的总和。
[0109] 在表中示出这些玻璃的比重d、50~350°C下的平均线膨胀系数a(单位:7°C)、 玻璃化温度Tg(単位:°C)、粘度达到102dPa*s时的温度T2 (单位:°C)、粘度达到104dPa*s 时的温度T4(单位:°C)。另外,这些测定可按照下述方式进行。
[0110] d:使用20~50g无气泡的玻璃,用阿基米德法进行测定。
[0111] a:使用差示热膨胀计,以石英玻璃作为参照试样,测定从室温开始以5°C/分钟 的比率升温时的玻璃的伸长率,直至玻璃软化再也观测不到伸长时的温度、即屈服点,根据 所得的热膨胀曲线算出50~350°C下的平均热膨胀系数。
[0112] Tg:使用差示热膨胀计,以石英玻璃作为参照试样,测定从室温开始以5°C/分钟 的比率升温至屈服点为止的玻璃的伸长率,将相当于所得热膨胀曲线的弯曲点的温度作为 玻璃化温度。
[0113] T2、T4 :用旋转粘度计测定。
[0114] 对于如上所述而得的例1~8、10~14的厚度为1mm、尺寸为5mmX40mm的各玻璃 板的两面用氧化铈进行镜面研磨,实施如下所述的化学强化处理。即,将这些玻璃板浸渍在 450°C的熔融钾盐中,分别以下述条件实施化学强化处理,来制得化学强化玻璃板,例1、2、 7浸渍270分钟,例3浸渍120分钟,例4浸渍300分钟,例5浸渍180分钟,例6浸渍320 分钟,例8浸渍210分钟,例10浸渍195分钟,例11浸渍330分钟,例12浸渍300分钟,例 13浸渍450分钟,例14浸渍1380分钟。另外,熔融钾盐中的KN03含有比例为95~100%, NaN03含有比例为0~5%。具体的KN03含有比例是,例1、2、11中为99%,例3、10、13中 为100%,例4、5、14中为95%,例6中为99. 3%,例7、8中为97%,例12中为99. 5%。
[0115] 对这些化学强化玻璃板,用折原制作所株式会社(折原製作所社)制的表面应力 计FSM- 6
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