JP6435937B2

JP6435937B2 - 化学強化用ガラス板及び化学強化ガラス

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Publication number: JP6435937B2
Application number: JP2015053315A
Authority: JP
Inventors: 直樹三田村; 都築　達也; 都築　　達也; 松田　裕; 裕松田; 洋貴中村; 直也平田; 村本　正; 正村本
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: JP2016172660A

Description

本発明は、フロート法で製造しやすく、且つ、高強度な化学強化ガラスを得やすいガラス板に関する。

高強度の化学強化ガラスを得るためには、素板となるガラス板のガラスは、組成的に、フロートガラス板として汎用的に流通しているソーダ石灰ケイ酸塩ガラス（当該ガラスの組成は、ＩＳＯ１６２９３−１で規定されている。本明細書では、当該ガラスを以降「汎用フロートガラス」と表記する。）と比較して、Ａｌ_２Ｏ_３と、ＺｒＯ_２を多く含有している必要がある（このようなガラスとしては、例えば、特許文献１、２等を参照されたい。）。しかしながら、Ａｌ_２Ｏ_３と、ＺｒＯ_２を多く含有するガラスは、溶解温度が高くなる。当該ガラスに、汎用フロートガラスと同等の溶融特性を持たせようとすると、アルカリの含有量を増加させて、化学的耐久性を犠牲にするか、Ａｌ_２Ｏ_３と、ＺｒＯ_２の増加量を微増にとどめ、これら成分による化学強化後の強度向上効果を微増に留める、というガラス組成の設計をせざるを得なかった。

他方で、汎用フロートガラス並みの溶融性と、良好な化学的耐久性を得ることを目的に、特許文献３は、ＺｒＯ_２を含有するソーダ石灰ガラスが検討されている。ＺｒＯ_２は、Ａｌ_２Ｏ_３と同様に化学強化を容易にするという効果を有する。しかしながら、ＺｒＯ_２は、Ａｌ_２Ｏ_３よりもガラスの溶融温度を高くする傾向がある。ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３の２成分系、ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２の２成分系のそれぞれの相図（非特許文献１）からも明らかなように、ＳｉＯ_２の高含有系においては、ＺｒＯ_２を含有させた方が、溶融温度が高くなることが予見される。

特開２００５−０１５３２８号公報特開平１０−１８２１８２号公報特開２０００−１４３２８０号公報

"ＰＨＡＳＥＤＩＡＧＲＡＭＳＦＯＲＣＥＲＡＭＩＳＴＳ１９６９ＳＵＰＰＬＥＭＥＮＴ（Ｆｉｇｕｒｅｓ２０６７−４１４９）ＴＨＥＡＭＥＲＩＣＡＮＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ，ＩＮＣ．１９６９。９７頁、１１０頁"

本発明は、汎用フロートガラスと同等の溶融性を有しながら、汎用フロートガラスよりも高強度な化学強化ガラスを得やすく、さらには化学的耐久性が良好なガラス板を提供することを目的としている。特許文献３には、汎用フロートガラス並みの溶融性と、良好な化学的耐久性を得ることを目的に、ＺｒＯ_２を含有するソーダ石灰ガラスが検討されてはいるが、当文献で紹介されたガラス組成内でも、溶融温度（粘度が１０^２ｄPa・ｓとなる領域）が、１６００℃近いものとなるものがあることに留意されなければならない。
特許文献３は、高強度な化学強化ガラスを得ることが検討されてはいないので、特許文献３に開示された技術を基に当目的に沿うガラス板の提供を行うとすると、通常の着想では、適切なＡｌ_２Ｏ_３量と、ＺｒＯ_２量を高めとする必要があるので、アルカリの含有量を高めとして、化学的耐久性を犠牲にするガラス組成とする必要がある。

本発明は、以上を鑑み、汎用フロートガラスと同等の溶融性を有しながら、汎用フローとガラスよりも高強度な化学強化ガラスとしやすく、さらには化学的耐久性が良好なガラス板を提供することを課題とする。

本発明の化学強化用ガラス板は、ガラス組成が、質量％で、ＳｉＯ_２５８〜７２、Ａｌ_２Ｏ_３１．５〜６、Ｎａ_２Ｏ１２〜１８、Ｋ_２Ｏ０〜５、ＭｇＯ１〜８、ＣａＯ２〜８、ＺｒＯ_２１．５〜１０であり、且つ、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが１２〜２２、ＭｇＯ＋ＣａＯが３〜１４、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２３〜１５であり、
Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との質量比において、Ａｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２が０．１５〜２．７であり、
Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏとの合計と、Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との合計との質量比において、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２）が１．１〜３．０であり、
粘度が１０^２ｄPa・ｓとなる温度が１５２０℃以下であることを特徴とする。

尚、本発明では、数値範囲や、質量比を規定する数値範囲は、特別に記載がない限り、表記されている数値を有効桁として考え、表記外の桁（小さい側桁）においては、最大の桁を四捨五入して本発明の数値範囲内かどうかを決める。例えば、ＳｉＯ_２６５〜７０にあっては、最小側は、６４．５、最大側は、７０．４がその射程内と定義できる。
上記ガラス組成を有するガラス板とすることで、化学的耐久性に優れ、フロート法で製造しやすいガラス板とすることができる。尚、本発明で化学的耐久性に優れるとは、プレッシャークッカー試験（温度が１２１℃、湿度が９９．８％ＲＨの環境にてガラス板を２４時間保持）後のガラスのヘイズ値（Ｈａｚｅ）が１．５％未満、好ましくは、１．０％未満、より好ましくは、０．８％未満にあることを意味する。試験後のヘイズ値が高いことは、ガラス表面が水蒸気により劣化していることを意味している。また、粘度が１０^２ｄPa・ｓとなる温度は、溶融温度と称されており、ガラス原料やガラスを溶融してガラス融液化を可能とする温度を示し、この値が１５２０℃以下であれば、汎用フロートガラスと同等のエネルギー量によりガラス原料やガラスを容易に溶かすことができ、脱泡や清澄が促進される。粘度が１０^２ｄPa・ｓとなる温度は、好ましくは、１５１０℃以下、より好ましくは、１５００℃以下である。この温度については、下限は特にはないが、１４００℃未満とだと得られるガラス板の物理的強度や化学的耐久性が低下するという傾向があるので、この下限は１４００℃としてもよい。

また、本発明は、上記化学強化用ガラス板を、Ｎａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンを含む溶融塩に浸漬することにより、前記ガラス板に含まれるＮａイオンと前記一価の陽イオンとをイオン交換して得られた化学強化ガラス板である。本発明の化学強化ガラスでは、表面圧縮応力（ＣＳ）が５００〜１３００ＭＰａ、圧縮層深さ（ＤＯＬ）が５〜５０μｍと比較的、高強度なものとすることができる。

本発明の化学強化用ガラス板は、汎用フロートガラスと同等の溶融性を有しながら、高強度な化学強化ガラスとでき、さらには化学的耐久性が良好とすることに奏功する。

本発明のガラス板は、平面状で厚さ０．１ｍｍ〜４ｍｍ、好ましくは０．２〜３．５ｍｍ、より好ましくは０．３〜３．０ｍｍであり、フロート法で製造されたものとすることが好ましい。以下、本発明のガラス板を形成するガラス組成の各成分と、その導入範囲について説明する。

１．ガラス組成の各成分について
＜ＳｉＯ_２＞
ＳｉＯ_２はガラスの主成分となるもので、ガラスの網目構造の形成上必須不可欠の成分であり、その含有量は、５８〜７２質量％とされる。５８質量％未満だと、ガラス構造が不安定となり、７２％質量％超だと溶融温度が高くなり溶融し難くなる。好ましくは、６０〜７１質量％、より好ましくは、６５〜７０質量％である。

＜Ａｌ_２Ｏ_３＞
Ａｌ_２Ｏ_３はガラス板の化学強化を容易にする成分で、その含有量は１．５〜６質量％とされる。その含有量において、１．５質量％未満だと、ガラス板は化学強化により得られる性能を発揮できなくなる傾向があり、６質量％超だと、溶融温度が高くなり溶融し難くなる傾向がある。これらを考慮すると、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは、２〜５．５質量％、さらには、２．５〜５質量％とすることが好ましい。

＜ＺｒＯ_２＞
ＺｒＯ_２は、ガラス板の化学強化を容易にする成分で、その含有量は１．５〜１０質量％とされる。ＺｒＯ_２は、Ａｌ_２Ｏ_３と同様に化学強化を容易にするという効果を有する。しかしながら、ＺｒＯ_２は、Ａｌ_２Ｏ_３よりもガラスの溶融温度を高くする傾向がある。ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３の２成分系、ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２の２成分系のそれぞれの相図（非特許文献１）からも明らかなように、ＳｉＯ_２の高含有系においては、ＺｒＯ_２を含有させた方が、溶融温度が高くなることが予見される。本発明では、その他の成分を適切化することで、１．５〜１０質量％の含有量としても、ガラスの溶融温度が上がることがなく、溶融しやすいガラスとすることができたのである。また、ＺｒＯ_２は、ガラス板の化学強化を容易にするだけでなく、ガラス板の化学的耐久性を良好なものとする効果を有する。ＺｒＯ_２は、その含有量において、１．５質量％未満だと、化学的耐久性が悪くなる傾向があり、１０質量％超だと、ガラスの密度が高くなり、ガラス板としての重量が重くなる。これらを考慮すると、ＺｒＯ_２の含有量は、好ましくは、１．７〜８質量％、さらには、２〜６質量％とすることが好ましい。

＜Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との質量比＞
本発明では、汎用フロートガラスと同等の溶融性を有しながら、高強度な化学強化ガラスとでき、さらには化学的耐久性が良好なガラス板を提供している。本発明で見出したガラス組成系においては、ＺｒＯ_２量を比較的高含有なものとすることができる。そして、Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との質量比において、Ａｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２を０．１５〜２．７とされる。この質量比において、２．７超だと、化学的耐久性が悪化する傾向がある。これを考慮すると、上限については、２．５、さらには、１．８とすることもできる。

＜Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ＞
Ｎａ_２Ｏは、ガラスの溶解性を向上させる成分でガラスの溶融温度の低減に効果を有する。また、ガラス板を溶融塩に浸漬した際に、溶融塩中のＫイオンなどのＮａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンとイオン交換されることにより、ガラス板の表面圧縮応力を向上させる成分でもある。本発明において、Ｎａ_２Ｏの含有量は、１２〜１８質量％とされる。その含有量において、１２質量％未満だと、化学強化で得られる表面圧縮応力が低くなる傾向があり、１８質量％超だと、化学的耐久性が悪化する傾向がある。これらを考慮すると、Ｎａ_２Ｏの含有量は、好ましくは、１３〜１７質量％、さらには、１３．５〜１６質量％とすることが好ましい。

Ｋ_２Ｏは、Ｎａ_２Ｏと同じくガラスの溶解性を向上させる成分であり、ガラスの溶融温度の低減に効果を有する。また、ガラス板を溶融塩に浸漬した際に、溶融塩中のＫイオンなどのＮａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンとイオン交換されることにより、ガラス板の圧縮層深さを深くさせる成分でもある。Ｋ_２Ｏは必ずしも必須となるわけではないが、０〜５質量％の範囲内でガラス板に含有させることができる。Ｋ_２Ｏの含有量が５質量％超だと、Ｎａ_２Ｏとの混合アルカリ効果によりＮａイオンの移動を抑制してイオン交換し難くなる傾向がある。これを考慮すると、Ｋ_２Ｏの含有量は、４質量％以下、さらには、３質量％以下とすることが好ましい。一方、ガラス板中にＮａ_２Ｏと、Ｋ_２Ｏと共存すると混合アルカリ効果により、ガラス板の耐水性などが向上するので、Ｋ_２Ｏの含有量の下限は０．３質量％、さらには０．５質量％と設定してもよい。

また、Ｎａ_２Ｏ含有量とＫ_２Ｏ含有量の合計は１２〜２２質量％とされる。これら成分の合計量は、ガラスの溶融性と、ガラス板の化学的耐久性に影響が大きいものである。その含有量において、１２質量％未満だと、化学強化性能を発揮できなく、ガラス粘性を高くなり生産性が悪くなる傾向があり、２２質量％超となると、化学的耐久性が悪くなる傾向がある。これらを考慮すると、Ｎａ_２Ｏ含有量とＫ_２Ｏ含有量の合計は、好ましくは、１３〜２０質量％、さらには、１４〜１８質量％とすることが好ましい。

＜Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏとの合計と、Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との合計との質量比＞
（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２）は、ガラス板を溶融塩に浸漬した際のイオン交換能、すなわち、ガラス板の化学強化の容易性に影響する数値であり、その範囲は、１．１〜３．０とされる。１．１未満だと、化学強化性能が発揮されない傾向があり、３．０％超だと、化学的耐久性が悪化する傾向がある。これらを考慮すると、当該数値範囲は、好ましくは、１．２〜２．９、より好ましくは、１．２〜２．５と設定としてもよい。

＜ＣａＯ、ＭｇＯ＞
ＣａＯは、ガラス溶融時の溶融ガラスの粘性を下げる作用を有する成分であり、生産性を向上させる効果を有する。２〜８質量％の範囲内でガラス板に含有させることができる。ＣａＯの含有量が８質量％超だと、イオン交換を抑制し、所望の化学強化性能が得られなくなる傾向がある。これを考慮すると、ＣａＯの含有量は、７質量％以下、さらには６質量％以下とすることが好ましい。

ＭｇＯは、ＣａＯと比較して、化学強化におけるイオン交換を妨げないという利点を有するが、ガラス溶融時の溶融ガラスの粘性を下げる作用はＣａＯと比較して小さい。そのため、１〜８質量％の範囲で調整される。８質量％超だと、ガラス粘性が高くなってしまい、生産性を悪化させる傾向がある。これらを考慮すると、ＭｇＯの含有量は、好ましくは、１．５〜７質量％、さらには、２〜６質量％とすることが好ましい。
また、ＭｇＯ含有量とＣａＯ含有量の合計は、３〜１４質量％とされる。これら成分の合計量は、ガラスの溶融性と、ガラス板の化学的耐久性に影響が大きいものである。その含有量において、３質量％未満だと、ガラス粘性が高くなる傾向があり、１４質量％超となると、化学的耐久性が悪化する傾向がある。これらを考慮すると、ＭｇＯ含有量とＣａＯ含有量の合計は、好ましくは、５〜１２質量％、さらには、６〜１１質量％とすることが好ましい。

＜その他の成分＞
なお、本発明のガラス板において、ガラス組成には、上記の成分以外に、例えば、溶解時の脱泡を目的としたガラス清澄剤としてのＮａ_２ＳＯ_４由来のＳＯ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ガラスの着色を目的としたＦｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＣｏＯ、ＮｉＯなどの遷移金属化合物、工業ガラス原料起源の不純物などの各種成分を、本発明のガラス板の特性の本質を変えない程度に、例えば、それらの合計量が、０．５質量％を超えない程度に含んでいてもよい。また、フッ素、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ，Ｐ_２Ｏ_５等については、ガラス原料からの不可避的に混入される不純物量として、０．１量％を超えない程度に含有してもよい。

２．化学強化用ガラス板の製造について
本発明のガラス板は、好適には、フロート法で製造される。また、フロート法以外にも、フュージョン法（オーバーフローダウンドロー法を含む）、ダウンドロー法、リドロー法、ロールアウト法、プレス法等の様々な成形方法を採用することができる。
なお、ガラス板の表面は、上記の成形方法により成形されたままの状態でもよいし、弗酸などにより化学的に荒らす、もしくは、研磨やブラストなどにより物理的に荒らす、もしくは、その掛け合わせにより表面を荒らし、防眩性等の機能性を付与しても良い。また、ガラスの形状は特に限定されないが、板状体であることが好ましい。また、ガラスの形状が板状である場合、ガラス面に穴あけ加工等されたもの、又は、平板での曲げ板でもよく、種々の形状を包含する。また、平板状において、短形や円盤状なども本発明の範疇である。

３．化学強化ガラスの製造について
本発明の化学強化ガラスは、従来に開示された技術を適用でき、化学強化用ガラス板の表面層で、ガラス板中に最も多く含まれるアルカリ金属イオンＡを、上記アルカリ金属イオンＡよりもイオン半径の大きいアルカリ金属イオンＢに置換するイオン交換により製造される。

例えば、アルカリ金属イオンＡがナトリウムイオン（Ｎａイオン）である場合には、アルカリ金属イオンＢとして、カリウムイオン（Ｋイオン）、ルビジウム（Ｒｂイオン）及びセシウムイオン（Ｃｓイオン）の少なくとも１つを用いることができる。アルカリ金属イオンＡがナトリウムイオンである場合、アルカリ金属イオンＢとして、カリウムイオンを用いることが好ましい。

また、イオン交換には、少なくともアルカリ金属イオンＢを含む硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物塩及びリン酸塩のうち１種又は２種以上を用いることができる。そして、アルカリ金属イオンＡがナトリウムイオンである場合、少なくともカリウムイオンを含む硝酸塩を用いることが好ましい。

前記アルカリ金属イオンＢを含む塩に化学強化用ガラス板を接触させる工程により、化学強化ガラスが製造される。「塩に化学強化用ガラス板を接触させる」とは、化学強化ガラス板を塩浴に接触又は浸漬させることをいう。このように、本明細書において、「接触」とは「浸漬」も含む概念とする。

また、塩の接触形態としては、ペースト状の塩を直接接触させるような形態、又は、融点以上に加熱した溶融塩に浸漬させるような形態なども可能であるが、これらの中では、溶融塩に浸漬させるのが望ましい。

（予熱工程）
塩に接触させる化学強化用ガラス板の温度は、特に限定しない。即ち、室温でも良く、予め加熱しても良いが、好ましくは加熱された状態が良い。ただし、予熱温度は、ガラス板のガラス転移点以下であることが好ましい。ガラス転移点以上であると、該ガラス板の形状が変形し、化学強化後の所望の形状、又は、寸法が得られない。なお、予熱温度は、後述する接触させる塩の温度以上、もしくは、同じ温度、もしくは、それ以下でも構わない。予熱時間は特に限定されない。

（イオン交換工程）
接触させる塩の温度は特に限定されないが、該ガラス板を溶融塩に浸漬させる場合は、該ガラス板の歪点温度以下から接触させる塩の融点以上であることが好ましい。歪点以上だと、イオン交換により生じる圧縮応力が緩和されやすく、所望の表面圧縮応力が得られない。接触させる塩がアルカリ金属イオンＢとしてカリウムイオンを用いる場合、硝酸カリウムの融点が３３３℃であるため、３３３℃から該ガラス板の歪点温度以下の温度で浸漬する。この場合、好ましくは、３５０℃〜（歪点温度−１０℃）、より好ましくは、３７０℃〜（歪点温度−２０℃）である。

該ガラス板を塩に接触させる時間は特に限定されないが、該ガラス板を溶融塩に浸漬させる場合は、０．５〜８時間であることが好ましい。０．５時間未満だとアルカリ金属イオンＡとアルカリ金属イオンＢのイオン交換が充分に進まず、所望の表面圧縮応力、及び、圧縮層深さが得られない。一方、８時間以上だと、イオン交換により生じる表面圧縮応力が緩和されやすくなる。好ましくは、０．５〜６時間、より好ましくは、１〜５時間である。

（冷却工程）
所定時間塩に接触させたガラス板は、冷却工程を介して、室温まで冷まされる。冷却工程とは、予め温度で保持された炉に塩に接触させたガラス板を入れて、冷却速度を制御する（徐冷）場合と、室温下に直接曝す急冷（放冷）のいずれの場合を含む。但し、急冷によりガラス板が割れることもあるため、徐冷工程を用いることが好ましい。冷却速度は、ガラス板寸法により、適宜調整する。なお、冷却工程時にガラス板に塩が付着した状態でも構わず、徐冷工程の雰囲気も特に限定しない。冷却後のガラス板は、温水、冷水などにより付着した塩を除去することにより、化学強化ガラスが得られる。

前記、予熱工程、イオン交換工程、冷却工程により、化学強化ガラスが製造されるが、１工程である必要もない。即ち、前記化学強化ガラスの製造工程を１回以上行ってもよく、その際の予熱工程、イオン交換工程、冷却工程の温度や時間は必ずしも等しくする必要もない。また、イオン交換工程における塩の構成も必ずしも同じとする必要も無い。更に、２回以上製造工程を用いる際には、イオン交換工程間の予熱工程、及び、徐冷工程のいずれか、もしくは、両方を省略しても良い。

前記製造工程を介して製造された化学強化ガラスは、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて、表面圧縮応力（ＣＳ）と圧縮層深さ（ＤＯＬ）を計測でき、表面圧縮応力は５００〜１３００ＭＰａ、圧縮層深さ（ＤＯＬ）は５〜５０μｍの範囲内で調整することが可能である。表面圧縮応力が５００ＭＰａ未満であると、高硬度部材との接触衝撃により、あるいは落下による衝撃などにより割れてしまうという懸念が生じる。一方、表面圧縮応力が１３００ＭＰａ以上であると、圧縮応力層における圧縮応力の積算値との均衡を保つために必要な内部引っ張り応力（ＣＴ）が高くなり、例えば、該化学強化ガラスを切断する際に、チッピングと呼ばれるカケが生じやすくなり、歩留まりが低下する懸念が考えられる。従って、表面圧縮応力は５５０〜１２００ＭＰａがより好ましく、６００〜１０００ＭＰａであるのがさらに好ましい。圧縮層深さは５μｍ未満であると、高硬度部材との接触により圧縮応力層を超える傷が付き、強度低下の懸念が考えられる。一方、５０μｍ以上であると、内部引っ張り応力が高くなり、また、切断等に加工が難しくなる。従って、圧縮層深さは７〜４０μｍが好ましく、１０〜３０μｍであるのはさらに好ましい。

＜ガラス板の調製＞
原料として、珪砂、酸化アルミニウム、ソーダ灰、硫酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、ジルコンフラワーなどの原料を用いて表１に示す実施例１〜８、比較例１〜５に示すガラス成分の割合となるように調合された６００ｇのガラスに相当するバッチを白金坩堝にバッチを充填し、１４５０〜１６５０℃で約８時間溶融し、清澄なガラス融液とした。その後、ガラス融液を耐熱、不活性なカーボン板上に流出、流延させて板ガラス状とし、次いで電気炉内でガラス転移点を越える温度に保持後徐冷し、冷却後にガラスブロックを得た。ガラスブロックを切断・研磨加工し、特性を評価した。

＜得られたガラスの評価＞
１）溶融温度の評価
溶融温度として、粘度が１０^２ｄPa・ｓとなる温度を測定した。当該温度は、は球引き上げ粘度計（オプト企業製）を用いて球引き上げ法により測定した。

２）熱膨張係数（３０−３００℃）、ガラス転移点、徐冷点、歪点の評価
熱膨張係数、及び、ガラス転移点は、熱機械分析装置ＴＭＡ８３１０（リガク製）を用い、それぞれ、ＪＩＳＲ３１０２、ＪＩＳＲ３１０３−３の規定に基づき測定した。なお、熱膨張係数は、３０〜３００℃における平均線膨張係数である。徐冷点、及び、歪点は、ビームベンディング式粘度計（オプト企業製）を用いて、ＪＩＳＲ３１０３−２の規定に基づくビーム曲げ法により測定した。

３）密度の評価
密度は、ＪＩＳＺ８８０７の規定に基づき、アルキメデス法により測定した。

４）化学的耐久性の評価
２〜３ｍｍ厚さの光学研磨したガラス板をＰＣ−４２２Ｒ２（平山製作所社製）を用いて温度１２１℃、湿度９９．８％、２４時間でプレッシャークッカーテスト（ＰＣＴ）を実施した。その後、曇り度計NDH2000（日本電色工業製）を用い、Ｄ６５光源にて、ヘイズ（Ｈａｚｅ）値を測定した。本結果は、表２中では、「ＰＣＴ後のＨａｚｅ」と表記している。

６）化学強化処理
２〜３ｍｍ厚さの光学研磨したガラス板を、ガラスの歪点温度の０．８倍の温度に保持された硝酸カリウム溶融塩浴中に４時間浸漬することにより、化学強化処理を行った。

７）化学強化処理されたガラスの表面圧縮応力（ＣＳ）、圧縮層深さ（ＤＯＬ）の評価
化学強化処理されたガラス板について、表面応力計（東芝硝子製、ＦＳＭ−６０Ｖ）を用いて、表面圧縮応力（ＣＳ）、及び、ガラス表面に形成された圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）をそれぞれ測定した。なお、表面応力計による測定において、屈折率は１．５２、光弾性定数は２６．８（（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ）をそれぞれ用いた。尚、前記６）の処理と同様の処理を１．１ｍｍ厚さの汎用フロートガラスに行って得られた化学強化ガラスのＣＳは、６７９ＭＰａ、ＤＯＬは８μｍであった。

８）ビッカース硬度の評価
ビッカース硬度は微小硬さ試験機ＨＭ−１２４（Ａｋａｓｈｉ製）を用いてＪＩＳＲ１６１０及びＪＩＳＺ２２４４の規定に基づき測定した。

以上の１）〜８）で得られた評価を表２に示す。実施例１〜８で得られたガラス板は溶融しやすく、化学的耐久性に優れたもので、化学強化処理によって、高強度なガラス板となるものであった。実施例で得られた化学強化ガラスは、圧縮層深さ１０〜２０μｍにて、表面圧縮応力が、９００〜１３００ＭＰａとなり、汎用フロートガラスから得られた化学強化ガラスよりも高強度なものであった。また、本発明で得られたガラスのビッカース硬度は、化学強化前が４．８ＧＰａ〜６ＧＰａ、化学強化後が、５．０ＧＰａ〜６．５ＧＰａと硬度的にも優れたものであった。

Claims

ガラス組成が、質量％で、ＳｉＯ_２５８〜７２、Ａｌ_２Ｏ_３１．５〜６、Ｎａ_２Ｏ１２〜１８、Ｋ_２Ｏ０〜５、ＭｇＯ１〜８、ＣａＯ２〜８、ＺｒＯ_２１．５〜１０であり、且つ、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが１２〜２２、ＭｇＯ＋ＣａＯが３〜１４、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２が３〜１５であり、
Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との質量比において、Ａｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２が０．１５〜２．７であり、
Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏとの合計と、Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との合計との質量比において、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２）が１．１〜３．０であり、
粘度が１０^２ｄPa・ｓとなる温度が１５２０℃以下であることを特徴とする化学強化用ガラス板。
Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との質量比において、Ａｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２が０．２〜１．８であることを特徴とする請求項１に記載の化学強化用ガラス板。
請求項１又は２に記載の化学強化用ガラス板を、Ｎａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンを含む溶融塩に浸漬することにより、前記ガラス板に含まれるＮａイオンと前記一価の陽イオンとをイオン交換して得られた化学強化ガラス。