强化玻璃基板制造方法

强化玻璃基板制造方法
【专利摘要】本发明提供一种强化玻璃基板的制造方法，其特征在于，具有如下的工序：使玻璃基板与第1槽内的化学强化盐熔液接触的化学强化工序；使完成了化学强化工序的前述玻璃基板与第2槽内的化学强化盐熔液接触的冷却工序；以及去除附着于玻璃基板的表面的化学强化盐熔液的除液工序，前述第1槽和前述第2槽内的化学强化盐熔液使用实质上相同组成的化学强化盐，前述第2槽内的化学强化盐熔液的温度T2低于第1槽的化学强化盐熔液的温度，且与前述化学强化盐的熔点Tmp满足Tmp<T2≤Tmp+50的关系，前述除液工序中的前述玻璃基板的周围温度T3满足Tmp<T3≤Tmp+50的关系。
【专利说明】强化玻璃基板制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及强化玻璃基板的制造方法。

【背景技术】
[0002]玻璃基板正在显示器、太阳能电池用的盖板玻璃等中使用。近年来，根据用途，要求玻璃基板的轻量化、薄型化以及强度的维持、提高。
[0003]作为提高玻璃基板的强度的一种方法，已知有进行化学强化的方法。化学强化是指，通过使玻璃基板与化学强化盐熔液接触来改变玻璃基板表面的组成、并在表面形成压缩应力层的强化方法。
[0004]进行化学强化的步骤的一例中，在化学强化盐熔液中浸溃玻璃基板而进行化学强化后，在被保持为与化学强化盐熔液相同温度下的环境中保持规定时间。该规定时间后，对附着于玻璃基板的化学强化盐熔液进行除液，然后进行空气冷却。
[0005]然而，在除液工序期间，由于玻璃基板被保持在高温下，因此有时会产生压缩应力层的应力松弛，强化程度降低。
[0006]为了抑制压缩应力层的应力松弛，也可以考虑缩短除液的时间、或完全不进行除液。然而，这些可考虑的方法的情况下，附着、残留于玻璃基板的表面的化学强化盐熔液在玻璃基板表面上凝固，因此变得无法回收，从资源保护、成本的观点出发不优选。进而，此时，为了去除附着于玻璃基板表面的化学强化盐熔液的凝固物，对清洗玻璃基板的工序的负荷变大。
[0007]另外，除液工序后，利用空气冷却将玻璃基板冷却至室温左右的情况下，在直接接触空气的部分与不直接接触空气的部分之间产生温度差。特别是在化学强化工序中，为了一次对多个玻璃基板进行处理，在将玻璃基板安装在被称为载具(cassette)的架子的状态下进行强化处理。因此，冷却工序中，根据安装有玻璃基板的载具内的位置，有时压缩应力层的应力松弛程度产生差异、得到的强化玻璃的性能产生偏差。
[0008]作为在进行化学强化工序后冷却玻璃基板的方法，专利文献I中提出了使玻璃基板接触熔化有固化温度低于化学强化盐的物质而得到的处理液的方法的一例。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:国际公开第2007/111149号


【发明内容】

[0012]发明要解决的问题
[0013]然而，如专利文献I中所提出的那样冷却玻璃基板的方法的情况下，由于使用与化学强化盐熔液的组成、材料不同的冷却用的处理液，因此有时在冷却用的处理液中会混入化学强化盐熔液的成分。另外，保持玻璃基板的载具被重复使用，因此有时附着于载具的冷却用的处理液会混入到化学强化熔液中。因此，该提出的冷却玻璃基板的方法中，化学强化盐熔液和冷却处理液的组成容易变化，有时玻璃基板的强化程度根据批次而产生偏差。另外，若化学强化盐熔液和冷却用的处理液容易发生组成变化，则需要以高频率更换化学强化盐熔液和冷却用的处理液，从资源保护、成本的观点出发不优选。进而，由于更换化学强化盐熔液和冷却用的处理液的期间需要停止生产，因此导致生产率降低。
[0014]本发明鉴于上述现有技术的问题，其目的之一在于，提供在进行化学强化时能够抑制压缩应力层的应力松弛并生产率良好地制造品质稳定的强化玻璃基板的强化玻璃基板的制造方法。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本发明提供一种强化玻璃基板的制造方法，其特征在于，具有如下的工序:使玻璃基板与第I槽内的化学强化盐熔液接触的化学强化工序；使完成了化学强化工序的前述玻璃基板与第2槽内的化学强化盐熔液接触的冷却工序；以及去除附着于前述玻璃基板的表面的化学强化盐熔液的除液工序，前述第I槽和前述第2槽内的化学强化盐熔液使用实质上相同组成的化学强化盐，前述第2槽内的化学强化盐熔液的温度T2低于第I槽的化学强化盐熔液的温度，且与前述化学强化盐的熔点Tmp满足Tmp〈T2 ( Tmp+50的关系，前述除液工序中的前述玻璃基板的周围温度T3满足Tmp〈T3 ( Tmp+50的关系。
[0017]发明的效果
[0018]根据本发明，能够抑制压缩应力层的应力松弛，生产率良好地制造品质稳定的强化玻璃基板。

【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1为本发明的强化玻璃基板的制造方法的说明图。

【具体实施方式】
[0020]以下，参照【专利附图】

【附图说明】用于实施本发明的方式，但本发明不限定于下述实施方式，可以不超出本发明的范围地、对下述实施方式加以各种变形和替换。
[0021]本发明的强化玻璃基板的制造方法具有如下的工序:使玻璃基板与第I槽内的化学强化盐熔液接触的化学强化工序；使完成了化学强化工序的玻璃基板与第2槽内的化学强化盐熔液接触的冷却工序；以及去除附着于玻璃基板的表面的化学强化盐熔液的除液工序。此外，前述第I槽和第2槽内的化学强化盐熔液使用实质上相同组成的化学强化盐，前述第2槽内的化学强化盐熔液的温度T2低于第I槽的化学强化盐熔液的温度，且与前述化学强化盐的熔点Tmp满足Tmp〈T2 ( Tmp+50的关系。另外，特征在于，前述除液工序中的玻璃基板的周围温度T3满足Tmp〈T3 ( Tmp+50的关系。需要说明的是，本发明的强化玻璃基板的制造方法可以在前述除液工序结束后接着准备另外的玻璃基板来重复进行前述化学强化工序、冷却工序和除液工序。
[0022]使用示意性地示出本实施方式的强化玻璃基板的制造方法的步骤的图1进行说明。
[0023]图1的(a)中示出在放入有化学强化盐熔液的第I槽11中浸溃保持有多个玻璃基板13的载具14并使玻璃基板13与第I槽内的化学强化盐熔液接触，进行化学强化的化学强化工序。
[0024]此处，作为玻璃基板13，图1中示出平坦的板形状的基板，但并不限定于该形状的基板，也可以制成具有曲面的形状、或制成各种立体形状。这是因为，本发明中，如后所述在第2槽12中使用液体冷却玻璃基板13，因此具有立体形状的玻璃基板也能够均匀冷却，能够制造性能稳定的强化玻璃。
[0025]另外，对玻璃基板13的厚度也没有特别限定，特别是从能够优选地用于要求薄型化的用途的玻璃基板出发，优选为0.1mm以上且5mm以下、更优选为0.3mm以上且3mm以下、特别优选为0.5mm以上且2mm以下。I张玻璃基板的板厚局部不同时，优选的是，玻璃基板的板厚的最大值和最小值均落入上述范围内。
[0026]对玻璃基板13的玻璃材料的组成也没有限定，可以使用各种组成的玻璃基板。
[0027]例如，关于玻璃基板13中使用的玻璃材料的成分，可以优选地使用以氧化物基准的摩尔分数计含有 Si0250%?80%、Al2O30.5%?20%、Na206%~ 20%, K2OO ?11%、MgOO?15%、CaOO?10%、ZrO2O?5%的玻璃材料。另外，玻璃基板13中可以更优选地使用以氧化物基准的摩尔分数计含有Si0260%?80%、A12032%?15%、Na2OlO^?18%、K2OO ?6%、Mg02%?12%、CaOO ?5%、ZrO2O ~ 3% 的玻璃材料。
[0028]载具14可以按照以将玻璃基板13保持于载具14内的状态来输送的方式构成。此时，优选按照如下方式构成:通过在第I槽11或第2槽12内的化学强化盐熔液中浸溃载具14，从而能够不需要特別的操作地使保持于内部的玻璃基板13与化学强化盐熔液接触。另夕卜，优选按照在进行除液时去除附着于玻璃基板13和载具14的化学强化盐熔液方式构成。
[0029]保持、输送玻璃基板13的手段不限定于使用载具14的方式，只要按照在规定的时机与第I槽11和第2槽12中的化学强化盐熔液接触并能进行除液的方式构成即可。
[0030]本发明中的化学强化工序通过使玻璃基板13与第I槽11内的化学强化盐熔液接触来进行。通过玻璃基板13与化学强化盐熔液接触，从而玻璃基板13的表面附近的碱金属(X)离子与化学强化盐熔液中的碱金属(Y)离子进行置换。此时，Y离子的离子半径大于X离子的离子半径。离子半径大于X离子的Y离子进入到玻璃基板13的表面，从而在玻璃基板13的表面产生压缩应力，玻璃基板13得到强化。
[0031]因此，通过重复化学强化工序，第I槽11中的化学强化盐熔液中的Y离子减少，同时X离子增加，产生化学强化盐熔液的劣化。因此，进行多次化学强化工序后，化学强化盐熔液的Y离子减少，玻璃基板13变得无法得到充分程度的化学强化时，优选将第I槽11中的化学强化盐熔液更换成未劣化的化学强化盐熔液。
[0032]作为第I槽11内的化学强化盐熔液中使用的化学强化盐，可以根据进行化学强化的玻璃基板13的材料等来选择，例如可以使用硝酸钾、硝酸钠等。特别优选的是，化学强化盐包含硝酸钾。
[0033]对第I槽11中进行玻璃基板13的化学强化的时间、温度等条件没有特别限定，可以根据所使用的玻璃基板13、化学强化盐的种类、所要求的玻璃基板13的表面压缩应力的程度等来选择。
[0034]然后，如图1的(b)所示那样，进行化学强化工序后，利用输送构件15自第I槽11取出玻璃基板13。接着，通过在第2槽12的化学强化盐熔液内浸溃玻璃基板13，从而使玻璃基板13与第2槽12的化学强化盐熔液接触。
[0035]由于优选在化学强化工序后快速地冷却玻璃基板13，因此自第I槽11取出的玻璃基板13不进行除液地向第2槽12输送，但优选在以第I槽11的化学强化盐熔液的液位不会大幅降低的水平使附着于载具14和玻璃基板13的化学强化盐熔液回落到第I槽11中之后进行输送。
[0036]第2槽12的化学强化盐熔液如上所述地使用将与第I槽11的情况实质上相同组成的化学强化盐熔化而成的熔液。需要说明的是，第I槽11中的化学强化工序重复进行时，第I槽11中的化学强化盐熔液中的碱金属离子与玻璃基板13中的碱金属离子进行置换，因此随着重复进行化学强化，化学强化熔融盐劣化。
[0037]因此，第I槽11中的化学强化盐熔液的组成在制造本发明的强化玻璃基板13的过程中发生变化。另外，在第2槽12中也会混入附着于自第I槽11输送来的玻璃基板13、载具14等的包含X离子的化学强化盐熔液，或者在冷却工序中玻璃基板13的表面的X离子也会溶出到第2槽12的化学强化盐熔液中，由此存在X离子混入到第2槽12中的可能性。因此，本发明中，实质上相同组成的化学强化盐熔液是指:不考虑因进行化学强化工序而产生的化学强化盐熔液的劣化和因进行冷却工序而产生的X离子向第2槽12中的混入所导致的化学强化盐熔液的组成的变化，未劣化的第I槽11中的化学强化盐熔液与X离子混入前的第2槽12的化学强化盐熔液相同。
[0038]此外，为了在第I槽11中进行化学强化后冷却玻璃基板13，第2槽12的化学强化盐熔液的温度T2被设定得低于第I槽11的化学强化盐熔液的温度(Tl)。特别是通过在进行化学强化后快速地冷却玻璃基板13的温度，能够抑制压缩应力层的应力松弛，因此第2槽12的温度优选设为尽可能低的温度。但是，为化学强化盐的熔点以下时，第2槽12的化学强化盐变得无法以熔液的形式存在，无法与玻璃基板13接触，因此设定为高于化学强化盐的熔点Tmp的温度。
[0039]因此，第2槽12的化学强化盐熔液的温度T2设定为满足Tmp〈T2 ( Tmp+50的关系，由于如上所述地优选第2槽12的化学强化盐熔液的温度低，因此更优选满足Tmp〈T2 ( Tmp+30。另外，由于优选为了使化学强化盐熔液不凝固而设定为远离熔点的温度，因此特别优选为Tmp+10〈T2 ( Tmp+30。
[0040]此外，优选在第2槽12内强制地使化学强化盐熔液对流。这是因为，通过使化学强化盐熔液在第2槽12内对流而使熔液内的温度更均匀，不依赖于位置地均匀冷却配置于第2槽12内的玻璃基板13。通过在本工序中均匀地冷却玻璃基板13，能够抑制玻璃基板13的强化程度的偏差。
[0041]作为使熔液对流的方法，没有特别限定，可以使用各种手段，例如可列举出利用搅拌机搅拌熔液进行对流的方法、利用循环装置使第2槽12内的熔液循环并进行对流的方法、通过吹入气体而进行搅拌的方法等。
[0042]对于第2槽12中的进行冷却工序的时间也没有特别限定，可以根据玻璃基板13的温度等来选择。
[0043]然后，如图1的(C)所示，利用输送手段15自第2槽12取出玻璃基板13，进行除液工序。
[0044]除液工序是用于去除附着于玻璃基板13的表面的化学强化盐熔液的工序，在除液工序期间，玻璃基板13的周围温度T3满足Tmp〈T3 ( Tmp+50的关系。这是为了在除液工序期间防止附着于玻璃基板13的表面的化学强化盐熔液在玻璃基板13的表面凝固。另夕卜，由于将玻璃基板13的温度保持在化学强化盐的熔点附近的温度，因此能够抑制压缩应力层的应力松弛。
[0045]在除液工序期间，玻璃基板13的周围温度满足上述范围即可，但由于优选将玻璃基板13的温度保持得尽量较低，因此更优选为Tmp〈T3 ( Tmp+30。进而，由于优选为了使化学强化盐熔液不凝固而设定为远离熔点的温度，因此特别优选为Tmp+10〈T3 ( Tmp+30。
[0046]除液工序期间的玻璃基板13的周围温度T3可以与第2槽12的化学强化盐熔液的温度T2无关地进行选择，但由于在第2槽12中进行冷却，因此进一步优选还满足T3 ( T2的关系。
[0047]对于除液工序，只要按照能够将玻璃基板13的周围保持在上述温度范围内并对附着于玻璃基板13的表面的化学强化盐熔液进行除液的方式构成，就对具体的构成没有限定，例如可以采取图1的(c)所示那样的构成。
[0048]图1的(c)中，使用如下的构成:利用输送手段15将保持有玻璃基板13的载具14固定在第2槽12的上部，并能够将载具14的周围的温度保持在上述温度范围内。通过使用这种构成，能够将通过除液回收的化学强化盐熔液直接返回到第2槽12中。另外，利用来自第2槽12的化学强化盐熔液的热，能够使玻璃基板13的周围成为与第2槽12的温度相同或其附近的温度。因此，能够容易地将除液工序期间的玻璃基板13的周围温度保持在上述范围内。
[0049]此时，如图1的(C)所示，以热不易自第2槽12的开口部经载具14的周边部分散失的方式设置覆盖构件(盖部)。需要说明的是，图1的(c)中，作为输送手段15所附带的设备，记载了覆盖构件，但并不限定于该方式。
[0050]进而，也可以在覆盖构件内部或其周边配置用于将玻璃基板13的周围温度控制在规定的温度的加热器、绝热材料等。
[0051]除了图1的(C)以外，也可以采取如下的构成:另行设置除液工序用的化学强化盐熔液回收槽，在该槽内将玻璃基板13的周围温度保持在规定的温度范围内并回收化学强化盐熔液。
[0052]通过本发明的强化玻璃基板的制造方法得到的强化玻璃基板的表面压缩应力优选为200MPa以上且1200MPa以下、更优选为400MPa以上且900MPa以下。通过具有这种表面压缩应力，在谋求玻璃基板的轻量化、薄型化时也能够制成在各种用途中具有充分的强度的玻璃基板。另外，表面压缩应力优选在自强化玻璃基板的表面起5 μ m?60 μ m的深度处产生，进一步优选在15 μ m?50 μ m的深度处产生。通过使表面压缩应力在前述范围的深度处产生，从而即使在玻璃基板的表面上产生划痕等也能够抑制强化玻璃基板的裂纹，故而优选。
[0053]根据以上说明的本发明的强化玻璃基板的制造方法，使用第2槽的化学强化盐熔液冷却进行化学强化工序后的玻璃基板，然后进行除液，从而能够抑制压缩应力层的应力松弛，并且防止化学强化盐在玻璃基板的表面凝固。进而，冷却玻璃基板时，利用第2槽的化学强化盐熔液进行冷却，从而能够均匀地冷却，能够抑制玻璃基板的强化程度产生偏差。
[0054]另外，第I槽和第2槽的化学强化盐熔液使用实质上相同组成的化学强化盐，因此即使在一者的化学强化盐熔液进入到另一者时，也不易引起各槽的化学强化盐熔液的组成的变化，能够使玻璃基板的强化程度大致均匀。进而，能够比以往减少化学强化盐熔液的更换频率，因此能够提高生产率。
[0055]产业h的可利用件
[0056]本发明可以用于各种玻璃基板的制造。
[0057]本申请基于2012年4月27日向日本专利局申请的日本特愿2012-103245主张优先权,通过参照而包含该申请的全部内容。
[0058]附图标记说明
[0059]11 第 I槽
[0060]12 第 2 槽
[0061]13玻璃基板
【权利要求】
1.一种强化玻璃基板的制造方法，其特征在于，具有如下工序: 使玻璃基板与第I槽内的化学强化盐熔液接触的化学强化工序； 使完成了化学强化工序的所述玻璃基板与第2槽内的化学强化盐熔液接触的冷却工序；以及 去除附着于所述玻璃基板的表面的化学强化盐熔液的除液工序， 所述第I槽和所述第2槽内的化学强化盐熔液使用实质上相同组成的化学强化盐，所述第2槽内的化学强化盐熔液的温度T2低于第I槽的化学强化盐熔液的温度，且与所述化学强化盐的熔点Tmp满足Tmp〈T2 ( Tmp+50的关系， 所述除液工序中的所述玻璃基板的周围温度T3满足Tmp〈T3 ( Tmp+50的关系。
2.根据权利要求1所述的强化玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述化学强化盐包含硝酸钾。
3.根据权利要求1或2所述的强化玻璃基板的制造方法，其特征在于，在所述第2槽内强制地使所述化学强化盐熔液对流。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的强化玻璃基板的制造方法，其中，所述玻璃基板中使用的玻璃材料的成分以氧化物基准的摩尔分数计含有: Si0250 ?80%、
Al2O30.5 ?20%、 Na206 ?20%、 K2OO ?11%、 MgOO ?15%、 CaOO ?10%、 ZrO2O ?5%。
【文档编号】C03C21/00GK104284871SQ201380021996
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2012年4月27日
【发明者】堀顺士 申请人:旭硝子株式会社