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JP6597950B2 - 強化ガラス及び強化用ガラス - Google Patents

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Description

本発明は、強化ガラス及び強化用ガラスに関し、特に携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（携帯端末）、太陽電池等のカバーガラス、或いはディスプレイ、特にタッチパネルディスプレイのガラス基板に好適な強化ガラス及び強化用ガラスに関する。
携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、タッチパネルディスプレイ、大型テレビ、非接触給電等のデバイスは、益々普及する傾向にある。
これらの用途には、イオン交換処理等で強化処理した強化ガラスが用いられている（特許文献１、非特許文献１参照）。
また、近年では、強化ガラスをデジタルサイネージ、マウス、スマートフォン等の外装部品に使用することが増えてきた。
強化ガラスの主な要求特性として、（１）高い機械的強度、（２）高い耐傷性、（３）軽量、（４）低コスト等が挙げられる。特に、スマートフォンの用途では、軽量化、すなわち薄型化の要求が高まっている。
特開２００６−８３０４５号公報
泉谷徹郎等、「新しいガラスとその物性」、初版、株式会社経営システム研究所、１９８４年８月２０日、ｐ．４５１−４９８
しかし、従来の強化ガラスを薄型化すると、内部の引っ張り応力が過大になり、強化ガラスの破損時に破片が飛散したり、強化ガラスが自己破壊する虞がある。よって、圧縮応力層の圧縮応力値や厚みを増加させて、強化ガラスの機械的強度を高めることには自ずと限界がある。そこで、強化ガラスに表面傷が付くことを可及的に抑制して、機械的強度の低下を抑制することが有効となる。
傷が付き難い強化用ガラス、つまりクラック発生率が低い強化用ガラスとして、Ｂ２Ｏ３高含有ガラスが提案されている。しかし、Ｂ２Ｏ３高含有ガラスは、高い強化特性を得ることは難しい。
更に、Ｂ２Ｏ３含有量が多い程、強化用ガラスの歪点が低下し易くなる。低歪点の強化用ガラスは、ＫＮＯ３溶融塩の温度変化によって強化特性が変化し易いという問題がある。特に、薄型化を推進すると、強化用ガラス面内の強化特性の僅かなバラツキに起因して、強化ガラスの反り量が大きくなるという問題が生じる。この問題を解決するためには、強化用ガラス面内の強化特性を厳密にコントロールする必要があり、その点でも強化用ガラスの高歪点化は有効である。
そこで、本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、その技術的課題は、Ｂ２Ｏ３を過剰に含有しなくてもクラック発生率が低いと共に、強化特性や歪点が十分に高く、しかも薄型化に好適な強化ガラス及び強化用ガラスを創案することである。
本発明者等は、種々の検討を行った結果、ガラス組成を厳密に規制することにより、上記技術的課題を解決できることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有する強化ガラスであって、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜６％、Ｎａ２Ｏ ５〜２５％、ＭｇＯ ０〜１０％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しないことを特徴とする。ここで、「実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＡｓ２Ｏ３を添加しないものの、不純物レベルの添加を許容する趣旨であり、具体的には、Ａｓ２Ｏ３の含有量が０．１モル％未満の場合を指す。「実質的にＳｂ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＳｂ２Ｏ３を添加しないものの、不純物レベルの添加を許容する趣旨であり、具体的には、Ｓｂ２Ｏ３の含有量が０．１モル％未満の場合を指す。「実質的にＰｂＯを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＰｂＯを添加しないものの、不純物レベルの添加を許容する趣旨であり、具体的には、ＰｂＯの含有量が０．１モル％未満の場合を指す。「実質的にＦを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＦを添加しないものの、不純物レベルの添加を許容する趣旨であり、具体的には、Ｆの含有量が０．１モル％未満の場合を指す。
本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３％、Ｎａ２Ｏ １２〜１８％、Ｋ２Ｏ ０〜２％、ＭｇＯ ０．１〜４％、ＣａＯ ０〜２％を含有し、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．６〜１．６であることを特徴とする。
本発明の強化ガラスは、強化処理前のクラック発生率が８０％以下であることが好ましい。ここで、「クラック発生率」は、次のようにして測定した値を指す。まず湿度３０％、温度２５℃に保持された恒温恒湿槽内において、荷重１０００ｇｆに設定したビッカース圧子をガラス表面（光学研磨面）に１５秒間打ち込み、その１５秒後に圧痕の４隅から発生するクラックの数をカウント（１つの圧痕につき最大４とする）する。このようにして圧子を５０回打ち込み、総クラック発生数を求めた後、（総クラック発生数／２００）×１００の式により求める。
本発明の強化ガラスは、圧縮応力層の圧縮応力値が９００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下、且つ圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。ここで、「圧縮応力層の圧縮応力値」および「圧縮応力層の厚み」は、表面応力計（例えば、株式会社東芝製ＦＳＭ−６０００）を用いて、試料を観察した際に、観察される干渉縞の本数とその間隔から算出される値を指す。
本発明の強化ガラスは、歪点が５９０℃以上であることが好ましい。ここで、「歪点」とはＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。
本発明の強化ガラスは、液相温度が１２５０℃以下であることが好ましい。ここで、「液相温度」とは、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、白金ボートを取り出し、顕微鏡観察により、ガラス内部に失透（結晶異物）が認められた最も高い温度とする。
本発明の強化ガラスは、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。ここで、「液相粘度」とは、液相温度における粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。
本発明の強化ガラスは、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１４００℃以下であることが好ましい。ここで、「１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
本発明の強化ガラスは、１０４．５ｄＰａ・ｓの粘度でアルミナ耐火物に４８時間接触させたとき、接触界面に生じる失透結晶が１個／ｍｍ２以下であることが好ましい。
本発明の強化ガラスは、平板形状であることが好ましい。
本発明の強化ガラスは、厚みが０．３〜２．０ｍｍであることが好ましい。
本発明の強化ガラスは、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。ここで、「オーバーフローダウンドロー法」は、成形体耐火物の両側から溶融ガラスを溢れさせて、溢れた溶融ガラスを成形体耐火物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス板を製造する方法である。オーバーフローダウンドロー法では、ガラス板の表面となるべき面は成形体耐火物の表面に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため、未研磨で表面品位が良好なガラス板を安価に製造することができる。
本発明の強化ガラスは、タッチパネルディスプレイに用いることが好ましい。
本発明の強化ガラスは、携帯電話のカバーガラスに用いることが好ましい。
本発明の強化ガラスは、太陽電池のカバーガラスに用いることが好ましい。
本発明の強化ガラスは、ディスプレイの保護部材に用いることが好ましい。
本発明の強化ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３％、Ｎａ２Ｏ １２〜１８％、Ｋ２Ｏ ０〜２％、ＭｇＯ ０．１〜４％、ＣａＯ ０〜２％を含有し、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．６〜１．６であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有せず、圧縮応力層の圧縮応力値が９００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下、圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下、歪点が５９０℃以上、液相温度が１２５０℃以下、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓの粘度でアルミナ耐火物に４８時間接触させたとき、接触界面に生じる失透結晶が１個／ｍｍ２以下、厚みが０．３〜２．０ｍｍ、且つ平板形状であることを特徴とする。
本発明の強化用ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜６％、Ｎａ２Ｏ ５〜２５％、ＭｇＯ ０〜１０％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しないことを特徴とする。
本発明の強化用ガラスは、クラック発生率が８０％以下であることが好ましい。
本発明の強化用ガラスは、厚みが０．３〜２．０ｍｍ、圧縮応力層の圧縮応力値が９００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下、圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下、歪点が５９０℃以上、且つクラック発生率が８０％以下であることを特徴とする。
本発明の強化用ガラスは、厚みが０．７〜２．０ｍｍ、圧縮応力層の圧縮応力値が１０００ＭＰａ以上、圧縮応力層の厚みが４０μｍ以上、歪点が５９０℃以上、且つクラック発生率が８０％以下であることを特徴とする。
本発明の強化用ガラスは、△ＣＳが１００ＭＰａ以下であることが好ましい。ここで、「△ＣＳ」は、４００℃のＫＮＯ３溶融塩中に４時間浸漬したときの圧縮応力値ＣＳ４００と、４３０℃のＫＮＯ３溶融塩中に４時間浸漬したときの圧縮応力値ＣＳ４３０とを測定した上で、△ＣＳ＝ＣＳ４００−ＣＳ４３０の式により計算される値を指す。
本発明の強化ガラスは、その表面に圧縮応力層を有する。表面に圧縮応力層を形成する方法として、物理強化法と化学強化法がある。本発明の強化ガラスは、化学強化法で作製されてなることが好ましい。化学強化法は、ガラスの歪点以下の温度でイオン交換処理によりガラスの表面にイオン半径が大きいアルカリイオンを導入する方法である。化学強化法で圧縮応力層を形成すれば、ガラスの厚みが薄い場合でも、圧縮応力層を適正に形成し得ると共に、圧縮応力層を形成した後に、強化ガラスを切断しても、風冷強化法等の物理強化法のように、強化ガラスが容易に破壊しない。
本発明の強化ガラスにおいて、各成分の含有範囲を限定した理由を下記に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、％表示は、特に断りがない限り、モル％を指す。
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５０〜８０％、５５〜７６％、５６〜７５％、５７〜７３％、５８〜７２％、５９〜７１％、特に６０〜７０％である。ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなり、また熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下し易くなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると、溶融性や成形性が低下し易くなり、また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。
Ａｌ２Ｏ３は、イオン交換性能、歪点、ヤング率を高める成分であり、またクラック発生率を低下させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は１０〜３０％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、イオン交換性能を十分に発揮できない虞が生じる。また、クラック発生率が高くなる虞がある。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な下限範囲は１０％以上、１０．５％以上、１１％以上、１１．５％以上、１２％以上、１２．５％以上、１３％以上、１４％以上、１４．５％以上、１５％以上、１５．５％以上、１６．０％以上、１６．１％以上、特に１６．３％以上である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスに失透結晶が析出し易くなって、オーバーフローダウンドロー法等でガラス板を成形し難くなる。特に、成形体耐火物としてアルミナ耐火物を用いて、オーバーフローダウンドロー法でガラス板を成形する場合、アルミナ耐火物との界面にスピネルの失透結晶が析出し易くなる。また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また耐酸性も低下し、酸処理工程に適用し難くなる。更には高温粘性が高くなり、溶融性が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲は２５％以下、２０％以下、１９％以下、１８．５％以下、１８％以下、１７．５％以下、特に１７％以下である。
Ｂ２Ｏ３は、高温粘度や密度を低下させると共に、ガラスを安定化させて、結晶を析出させ難くし、液相温度を低下させる成分である。また、クラック発生率を低くして、耐傷性を高める成分である。しかし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、高い強化特性を得ることが困難になったり、特に圧縮応力層の厚みが小さくなったり、イオン交換によって、ヤケと呼ばれるガラス表面の着色が発生したり、耐水性が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の好適な範囲は０〜６％、０〜５％、０〜４％、０〜３．５％、０〜３％、０〜２．５％、０〜２％、０〜１．５％、０〜１％、特に０〜１％未満である。
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。また、Ｎａ２Ｏは、耐失透性、成形体耐火物、特にアルミナ耐火物との反応失透性を改善する成分でもある。Ｎａ２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低下したり、イオン交換性能が低下し易くなる。よって、Ｎａ２Ｏの好適な下限範囲は５％以上、７％以上、７％超、８％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、特に１２％以上である。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する場合がある。よって、Ｎａ２Ｏの好適な上限範囲は２５％以下、２３％以下、２１％以下、２０％以下、１９．５％以下、１９％以下、１８．５％以下、１８．２％以下、１８％以下、１７．５％以下、特に１７％以下である。
モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が小さ過ぎると、溶融性が低下したり、耐失透性が低下したり、成形体耐火物、特にアルミナ耐火物との反応失透性が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠き、イオン交換性能が低下し易くなる。よって、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３の好適な下限範囲は０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、０．９以上、０．９５以上、０．９８以上、特に１．００以上である。一方、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が大き過ぎると、イオン交換性能が低下したり、クラック発生率が高くなる虞がある。よって、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲は２．０以下、１．９以下、１．８以下、１．７以下、１．６以下、１．５以下、１．４以下、１．３以下、１．２以下、１．１８以下、１．１５以下、１．１３以下、特に１．１以下である。
Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３の好適な含有量は−１．７〜２．７％、０〜２．５５％、０．５〜２．４％、特に０．８〜２．２％である。このようにすれば、溶融性、歪点、イオン交換性能及びクラック発生率を最適化し易くなる。なお、「Ｂ２Ｏ３＋Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３」は、Ｂ２Ｏ３とＮａ２Ｏの合量からＡｌ２Ｏ３の含有量を減じたものである。
Ｋ２Ｏは、イオン交換を促進する成分であり、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の厚みを大きくし易い成分である。また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。更には、耐失透性を改善する成分でもある。しかし、Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。よって、Ｋ２Ｏの好適な上限範囲は１０％以下、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、特に２％未満である。なお、Ｋ２Ｏを添加する場合、好適な添加量は０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、特に２％以上である。また、Ｋ２Ｏの添加をできるだけ回避する場合は、Ｋ２Ｏの好適な含有量は０〜１％、０〜１％未満、特に０〜０．０５％である。
ＭｇＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、イオン交換性能を高める効果が大きい成分である。よって、ＭｇＯの好適な下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、２％以上、２．５％以上、３％以上、３．５％以上、特に３．７％以上である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなり易く、またガラスが失透し易くなる傾向がある。特に、成形体耐火物としてアルミナ耐火物を用いて、オーバーフローダウンドロー法でガラス板を成形する場合、アルミナ耐火物との界面にスピネルの失透結晶が析出し易くなる。よって、ＭｇＯの好適な上限範囲は１０％以下、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、特に４％以下である。
上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。
Ｌｉ２Ｏは、イオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分であると共に、ヤング率を高める成分である。更にＬｉ２Ｏは、一般的には、アルカリ金属酸化物の中で圧縮応力値を高める効果が大きいが、Ｎａ２Ｏを７％以上含むガラス系において、Ｌｉ２Ｏの含有量が極端に多くなると、かえって圧縮応力値が低下する傾向がある。また、Ｌｉ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下して、ガラスが失透し易くなることに加えて、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。更に低温粘性が低下し過ぎて、応力緩和が起こり易くなり、かえって圧縮応力値が低下する場合がある。ところで、傷が付き難い強化用ガラス、すなわちクラック発生率が低い強化用ガラスとして、Ｌｉ２Ｏ高含有ガラスが提案されている。しかし、ＫＮＯ３溶融塩を用いて、Ｌｉ２Ｏ高含有ガラスをイオン交換処理すると、ＫＮＯ３溶融塩中にＬｉイオンが混入し易くなる。Ｌｉイオンが混入したＫＮＯ３溶融塩を用いると、強化用ガラスの強化特性が不十分になるという問題が生じる。よって、Ｌｉ２Ｏの好適な含有量は０〜２％、０〜１．７％、０〜１．５％、０〜１％、０〜１％未満、０〜０．５％、０〜０．３％、０〜０．１％、特に０〜０．０５％である。
ＣａＯは、他の成分と比較して、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める効果が大きい成分である。しかし、ＣａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなり、またガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下し易くなったり、イオン交換性能が低下したり、イオン交換溶液を劣化させ易くなる傾向がある。よって、ＣａＯの好適な含有量は０〜６％、０〜５％、０〜４％、０〜３．５％、０〜３％、０〜２％、０〜１％、特に０〜０．５％である。
ＳｒＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、イオン交換反応が阻害され易くなることに加えて、密度や熱膨張係数が高くなったり、ガラスが失透し易くなる。よって、ＳｒＯの好適な含有量は０〜２％、０〜１．５％、０〜１％、０〜０．５％、０〜０．１％、特に０〜０．１％未満である。
ＢａＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分である。しかし、ＢａＯの含有量が多過ぎると、イオン交換反応が阻害され易くなること加えて、密度や熱膨張係数が高くなったり、ガラスが失透し易くなる。よって、ＢａＯの好適な含有量は０〜６％、０〜３％、０〜１．５％、０〜１％、０〜０．５％、０〜０．１％、特に０〜０．１％未満である。
ＺｎＯは、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力値を高める効果が大きい成分である。また低温粘性を低下させずに、高温粘性を低下させる成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多過ぎると、ガラスが分相したり、耐失透性が低下したり、密度が高くなったり、圧縮応力層の厚みが小さくなる傾向がある。よって、ＺｎＯの好適な含有量は０〜６％、０〜５％、０〜３％、特に０〜１％である。
Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＺｎＯの好適な含有量は０．０３〜３．９４％、０．１〜３．８％、０．５〜３．７％、１〜３．５％、特に２〜３．４％である。このようにすれば、溶融性、耐失透性及び圧縮応力層の厚みを最適化し易くなる。なお、「Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ」は、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＺｎＯの合量である。
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を高める成分であり、また高温粘度を低下させる成分であるが、その含有量が多過ぎると、ガラスが着色したり、失透し易くなる。よって、ＴｉＯ２の含有量は０〜４．５％、０〜１％未満、０〜０．５％、特に０〜０．３％が好ましい。
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に高める成分であると共に、液相粘度付近の粘性や歪点を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、耐失透性が著しく低下する虞があり、また密度が高くなり過ぎる虞もある。よって、ＺｒＯ２の好適な含有量は０〜５％、０〜４％、０〜３％、特に０．００１〜２％である。
ＳｎＯ２は、イオン交換性能を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＳｎＯ２の好適な含有量は０〜３％、０．０１〜３％、０．０５〜３％、０．１〜３％、特に０．２〜３％である。
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に圧縮応力層の厚みを大きくする成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、ガラスが分相したり、耐水性が低下し易くなる。よって、Ｐ２Ｏ５の好適な含有量は０〜１０％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．５％である。
清澄剤として、Ｃｌ、ＳＯ３、ＣｅＯ２の群（好ましくはＣｌ、ＳＯ３の群）から選択された一種又は二種以上を０〜３％添加してもよい。
清澄効果とイオン交換性能を高める効果を同時に享受する観点から、ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの好適な含有量は０．０１〜３％、０．０５〜３％、０．１〜３％、特に０．２〜３％である。なお、「ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌ」は、ＳｎＯ２、Ｃｌ及びＳＯ３の合量である。
Ｆｅ２Ｏ３の好適な含有量は１０００ｐｐｍ未満（０．１％未満）、８００ｐｐｍ未満、６００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、特に３００ｐｐｍ未満である。更に、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を上記範囲に規制した上で、モル比Ｆｅ２Ｏ３／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）を０．８以上、０．９以上、特に０．９５以上に規制することが好ましい。このようにすれば、板厚１ｍｍにおける透過率（４００〜７７０ｎｍ）が向上し易くなる（例えば９０％以上）。
Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ヤング率を高める成分である。しかし、原料自体のコストが高く、また多量に添加すると、耐失透性が低下し易くなる。よって、希土類酸化物の好適な含有量は３％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
本発明の強化ガラスは、環境的配慮から、ガラス組成として、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、及びＦを含有しないことが好ましい。また、環境的配慮から、実質的にＢｉ２Ｏ３を含有しないことも好ましい。「実質的にＢｉ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＢｉ２Ｏ３を添加しないものの、不純物レベルの添加を許容する趣旨であり、具体的には、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が０．０５％未満の場合を指す。
本発明の強化ガラスにおいて、各成分の好適な含有範囲を適宜取捨選択し、好適なガラス組成範囲とすることが可能である。その中でも、特に好適なガラス組成範囲は以下の通りである。
（１）ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜６％、Ｎａ２Ｏ ５〜２５％、ＭｇＯ ０〜１０％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しない。
（２）ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜６％、Ｎａ２Ｏ ５〜２５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜５％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しない。
（３）ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜６％、Ｎａ２Ｏ ５〜２５％、Ｋ２Ｏ ０〜１０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜５％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しない。
（４）ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３％、Ｎａ２Ｏ １２〜１８％、Ｋ２Ｏ ０〜２％、ＭｇＯ ０．１〜４％、ＣａＯ ０〜２％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しない。
（５）ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３％、Ｎａ２Ｏ １２〜１８％、Ｋ２Ｏ ０〜８％、ＭｇＯ ０．１〜４％、ＣａＯ ０〜２％を含有し、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．６〜１．６であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しない。
本発明の強化ガラスは、例えば、下記の特性を有することが好ましい。
本発明の強化ガラスは、表面に圧縮応力層を有している。圧縮応力層の圧縮応力値は、好ましくは３００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、８００ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、９５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、１１００ＭＰａ以上、１１５０ＭＰａ以上、１２００ＭＰａ以上、１２５０ＭＰａ以上、１３００ＭＰａ以上、特に１３５０ＭＰａ以上である。圧縮応力値が大きい程、強化ガラスの機械的強度が高くなる。一方、表面に極端に大きな圧縮応力が形成されると、強化ガラスに内在する引っ張り応力が極端に高くなり、強化処理前後の寸法変化が大きくなる虞がある。このため、圧縮応力層の圧縮応力値は１５００ＭＰａ以下、１４５０ＭＰａ以下、特に１４００ＭＰａ以下が好ましい。なお、ガラス組成中のＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＺｎＯの含有量を増量したり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を減量すれば、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を短くしたり、イオン交換溶液の温度を下げれば、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。
圧縮応力層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、４０μｍ以上、特に４５μｍ以上である。圧縮応力層の厚みが大きい程、強化ガラスに深い傷が付いても、強化ガラスが割れ難くなると共に、機械的強度のバラツキが小さくなる。一方、圧縮応力層の厚みが大きい程、強化ガラスを切断し難くなる。また、強化ガラスに内在する引っ張り応力が極端に高くなり、強化処理前後で寸法変化が大きくなる虞がある。このため、圧縮応力層の厚みは、好ましくは８０μｍ以下、７０μｍ以下、特に６０μｍ以下である。なお、ガラス組成中のＫ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５の含有量を増量したり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を減量すれば、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を長くしたり、イオン交換溶液の温度を上げれば、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向がある。
内部の引っ張り応力値は、好ましくは１５０ＭＰａ以下、１４０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以下、１２０ＰＭａ以下、１１０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、９０ＭＰａ以下、８０ＭＰａ以下、特に７０ＭＰａ以下である。内部の引っ張り応力値が高過ぎると、物理的衝突等により、強化ガラスが自己破壊し易くなる。一方、内部の引っ張り応力値が低過ぎると、強化ガラスの機械的強度を確保し難くなる。内部の引っ張り応力値は、好ましくは１ＭＰａ以上、５ＭＰａ以上、７ＭＰａ以上、特に１０ＭＰａ以上である。なお、内部の引っ張り応力は下記の数式１で計算可能である。
密度は、好ましくは２．６ｇ／ｃｍ３以下、２．５５ｇ／ｃｍ３以下、２．５０ｇ／ｃｍ３以下、２．４８ｇ／ｃｍ３以下、２．４６ｇ／ｃｍ３以下、特に２．４５ｇ／ｃｍ３以下である。密度が小さい程、強化ガラスを軽量化することができる。なお、ガラス組成中のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５の含有量を増量したり、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の含有量を減量すれば、密度が低下し易くなる。
歪点は、好ましくは５５０℃以上、５８０℃以上、５９０℃以上、６００℃以上、６１０℃以上、６１５℃以上、６２０℃以上、６２５℃以上、６３０℃以上、６４０℃以上、６５０℃以上、特に６６０℃以上である。歪点が高い程、ＫＮＯ３溶融塩の温度変化によって強化特性が変化し難くなる。特に、薄型化しても、面内の強化特性を厳密にコントロールし易くなる。なお、ガラス組成中のＢ２Ｏ３、アルカリ金属酸化物の含有量を増量すれば、歪点が低くなり易く、逆にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を増量すれば、歪点が上昇し易くなる。
１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度は１４００℃以下が好ましい。１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、成形設備への負担が軽減されて、成形設備が長寿命化し、結果として、強化ガラスの製造コストを低廉化し易くなる。アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２の含有量を増量したり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を減量すれば、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。
１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１７００℃以下、１６８０℃以下、１６５０℃以下、特に１６００℃以下である。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温溶融が可能になり、溶融窯等のガラス製造設備への負担が軽減されると共に、泡品位を高め易くなる。すなわち、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、強化ガラスの製造コストを低廉化し易くなる。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、例えば、白金球引き上げ法で測定可能である。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当する。また、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２の含有量を増量したり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を減量すれば、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。
熱膨張係数は、好ましくは５０〜１００×１０−７／℃、７０〜１００×１０−７／℃、７５〜９５×１０−７／℃、特に８０〜９０×１０−７／℃である。熱膨張係数を上記範囲に規制すれば、ガラスが熱衝撃によって破損し難くなるため、強化処理前の予熱や強化処理後の除冷に要する時間を短縮することができる。結果として、強化ガラスの製造コストを低廉化することができる。また、金属、有機系接着剤等の周辺部材の熱膨張係数に整合させ易くなり、周辺部材の剥離を防止することができる。なお、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を増量すれば、熱膨張係数が高くなり、逆にアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を低減すれば、熱膨張係数が低くなる。ここで、「熱膨張係数」は、ディラトメーターを用いて、２５〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した値を指す。
液相温度は、好ましくは１３００℃以下、１２８０℃以下、１２５０℃以下、１２３０℃以下、特に１２００℃以下である。なお、液相温度が低い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３の含有量を増量したり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を減量すれば、液相温度が低下し易くなる。
液相粘度は、好ましくは１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．４ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０５．３ｄＰａ・ｓ以上、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上、１０５．７ｄＰａ・ｓ以上、１０５．８ｄＰａ・ｓ以上、特に１０６．０ｄＰａ・ｓ以上である。なお、液相粘度が高い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの含有量を増量したり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を減量すれば、液相粘度が高くなり易い。
ヤング率は、好ましくは６５ＧＰａ以上、６９ＧＰａ以上、７１ＧＰａ以上、７５ＧＰａ以上、特に７７ＧＰａ以上である。ヤング率が高い程、強化ガラスが撓み難くなり、タッチパネルディスプレイ等に用いる際、ペン等で強化ガラスの表面を強く押しても、強化ガラスの変形量が小さくなる。結果として、強化ガラスが、背面に位置する液晶素子に接触して、表示不良になる事態を防止し易くなる。また、強化処理時に発生する応力に対する変形量が小さくなるため、強化処理前後の寸法変化を低減することができる。
強化処理前のクラック発生率、つまり強化用ガラスのクラック発生率は、好ましくは９９％以下、９８％以下、９５％以下、９０％以下、８５％以下、８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％以下、４０％以下、特に３０％以下である。クラック発生率が低い程、強化ガラスに表面傷が付き難くなるため、強化ガラスの機械的強度が低下し難くなり、また機械的強度がばらつき難くなる。
１０４．５ｄＰａ・ｓの粘度でアルミナ耐火物に４８時間接触させたとき、接触界面に生じる失透結晶は、好ましくは１個／ｍｍ２以下、０．１個／ｍｍ２以下、０．０１個／ｍｍ２以下、０．００１個／ｍｍ２以下、特に０．０００１個／ｍｍ２以下である。このようにすれば、成形体耐火物としてアルミナ耐火物を用いて、オーバーフローダウンドロー法によりガラス板を成形する場合に、ガラスが耐火物界面で失透し難くなり、大量生産が可能となる。
本発明の強化ガラスは、平板形状であることが好ましい。このようにすれば、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（携帯端末）、太陽電池のカバーガラス、或いはディスプレイ、特にタッチパネルディスプレイのガラス基板に適用し易くなる。なお、本発明の強化ガラスは、意匠性を高めるために、屈曲部及び／又は湾曲部を有する形状であってもよい。このような形状は、ガラスに熱を加えて変形させることにより形成可能であり、また溶融ガラスを成形型に流し込み、必要に応じてプレスすることでも形成可能である。
本発明の強化ガラスにおいて、厚み（平板形状の場合、板厚）は、好ましくは２．０ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下である。一方、厚みが薄過ぎると、所望の機械的強度を得難くなる。よって、厚みは、好ましくは０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上、特に０．５ｍｍ以上である。
本発明の強化ガラスは、強化特性の面内バラツキが小さいため、表面に各種機能膜を好適に形成することができる。機能膜として、例えば、導電性を付与するための透明導電膜、反射率を低下させるための反射防止膜、防眩機能を付与して、視認性を高めたり、タッチペン等での書き味を高めるためのアンチグレア膜、指紋の付着を防止して、撥水性、撥油性を付与するための防汚膜等が好ましい。透明導電膜は、タッチセンサー用の電極として機能し、例えば、ディスプレイデバイス側になるべき表面に形成されることが好ましい。透明導電膜として、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）等が用いられる。特に、ＩＴＯは、電気抵抗が低いため好ましい。ＩＴＯは、例えば、スパッタリング法により形成することができる。また、ＦＴＯ、ＡＴＯは、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成することができる。反射防止膜は、観察者側になるべき表面に形成される。また、タッチパネルと強化ガラス（カバーガラス）との間に空隙がある場合、強化ガラスの裏面側（ディスプレイデバイス側とは反対側）になるべき表面にも反射防止膜を形成することが好ましい。反射防止膜は、例えば、相対的に屈折率が低い低屈折率層と相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜であることが好ましい。反射防止膜は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成することができる。アンチグレア膜は、強化ガラスをカバーガラスとして使用する場合、観察者側になるべき表面に形成される。アンチグレア膜は、凹凸構造を有することが好ましい。凹凸構造は、強化ガラスの表面を部分的に覆う島状の構造であってもよい。また、凹凸構造は、規則性を有していないことが好ましい。これにより、アンチグレア機能を高めることができる。アンチグレア膜は、例えば、スプレー法によりＳｉＯ２等の透光性材料を塗布し、乾燥させることにより形成することができる。防汚膜は、強化ガラスをカバーガラスとして使用する場合、観察者側になるべき表面に形成される。防汚膜は、主鎖中にケイ素を含む含フッ素重合体を含むことが好ましい。含フッ素重合体として、主鎖中に、−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−ユニットを有し、且つフッ素を含む撥水性の官能基を側鎖に有する重合体が好ましい。含フッ素重合体は、例えば、シラノールを脱水縮合することにより合成することができる。反射防止膜と防汚膜を形成する場合、反射防止膜の上に防汚膜を形成することが好ましい。更にアンチグレア膜を形成する場合、まずアンチグレア膜を形成し、その上に、反射防止膜及び／又は防汚膜が形成することが好ましい。
本発明の強化ガラスにおいて、各成分の好適な含有範囲、好適な特性を適宜取捨選択し、好適な強化ガラスとすることが可能である。その中でも、特に好適な強化ガラスは以下の通りである。
（１）ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １２〜１９％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３％、Ｎａ２Ｏ １２〜１９％、Ｋ２Ｏ ０〜８％、ＭｇＯ ０．１〜３％、ＣａＯ ０〜２％を含有し、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．６〜１．６であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有せず、圧縮応力層の圧縮応力値が９００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下、圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下、歪点が６２０℃以上、液相温度が１２５０℃以下、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓの粘度でアルミナ耐火物に４８時間接触させたとき、接触界面に生じる失透結晶が１個／ｍｍ２以下、厚みが０．３〜２．０ｍｍ、且つ平板形状である。
本発明の強化用ガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜６％、Ｎａ２Ｏ ５〜２５％、ＭｇＯ ０〜１０％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有しない。よって、本発明の強化用ガラスの技術的特徴（好適な特性、好適な成分範囲等）は、本発明の強化ガラスの技術的特徴と重複し、その重複部分は、本発明の強化ガラスの説明欄に記載済みである。よって、その重複部分について、詳細な説明を省略する。
本発明の強化用ガラスにおいて、△ＣＳは、好ましくは１００ＭＰａ以下、８０ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以下、特に４０ＭＰａ以下である。このようにすれば、強化温度のバラツキに起因する強化特性のバラツキが低減されて、強化処理時の反りを小さく抑えることができる。
本発明の強化用ガラスは、４３０℃のＫＮＯ３溶融塩中に４時間浸漬した場合、表面の圧縮応力層の圧縮応力値が３００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、８００ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、９５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、１１００ＭＰａ以上、１１５０ＭＰａ以上、１２００ＭＰａ以上、１２５０ＭＰａ以上、１３００ＭＰａ以上、特に１３５０ＭＰａ以上になることが好ましく、圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、４０μｍ以上、特に４５μｍ以上になることが好ましい。
本発明の強化用ガラスにおいて、各成分の好適な含有範囲、好適な特性を適宜取捨選択し、好適な強化用ガラスとすることが可能である。その中でも、特に好適な強化用ガラスは以下の通りである。
（１）ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜６％、Ｎａ２Ｏ ５〜２５％、ＭｇＯ ０〜１０％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有せず、クラック発生率が８０％以下である。
（２）厚みが０．３〜２．０ｍｍ、圧縮応力層の圧縮応力値が９００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下、圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下、歪点が６２０℃以上、且つクラック発生率が８０％以下である。
（３）厚みが０．７〜２．０ｍｍ、圧縮応力層の圧縮応力値が１０００ＭＰａ以上、圧縮応力層の厚みが４０μｍ以上、歪点が６２０℃以上、クラック発生率が８０％以下、△ＣＳが１００ＭＰａ以下である。
イオン交換処理の際、ＫＮＯ３溶融塩の温度は３９０〜５５０℃が好ましく、イオン交換時間は０．５〜１０時間、特に１〜８時間が好ましい。このようにすれば、圧縮応力層を適正に形成し易くなる。なお、本発明の強化用ガラスは、上記のガラス組成を有するため、ＫＮＯ３溶融塩とＮａＮＯ３溶融塩の混合物等を使用しなくても、圧縮応力層の圧縮応力値や厚みを大きくすることができる。
以下のようにして、本発明の強化ガラス（強化用ガラス）を作製することができる。
まず上記のガラス組成になるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入して、１５００〜１７００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で平板形状等に成形し、徐冷することにより、強化用ガラスを作製することができる。
平板形状に成形する方法として、オーバーフローダウンドロー法を採用することが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、高品位なガラス板を大量に作製し得ると共に、大型のガラス板も容易に作製し得る方法である。更に、オーバーフローダウンドロー法では、成形体耐火物として、アルミナやジルコニアが使用される。本発明の強化用ガラスは、アルミナやジルコニア、特にアルミナとの適合性が良好である（成形体と反応して泡やブツ等を発生させ難い）。
オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の成形方法を採用することができる。例えば、フロート法、ダウンドロー法（スロットダウン法、リドロー法等）、ロールアウト法、プレス法等の成形方法を採用することができる。
次に、得られた強化用ガラスを強化処理することにより、強化ガラスを作製することができる。強化ガラスを所定寸法に切断する時期は、強化処理の前でもよいが、強化処理の後でもよい。
強化処理として、イオン交換処理が好ましい。イオン交換処理の条件は、特に限定されず、ガラスの粘度特性、用途、厚み、内部の引っ張り応力、寸法変化等を考慮して最適な条件を選択すればよい。例えば、イオン交換処理は、３９０〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩中に１〜８時間浸漬することで行うことができる。特に、ＫＮＯ３溶融塩中のＫイオンをガラス中のＮａ成分とイオン交換すると、ガラスの表面に圧縮応力層を効率良く形成することができる。
以下、実施例に基づいて、本発明を説明する。なお、以下の実施例は、単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
表１〜１２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜６８）を示している。
次のようにして表中の各試料を作製した。まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１６００℃で２１時間溶融した。その後、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出して、平板形状に成形した。得られたガラス板について、種々の特性を評価した。
密度ρは、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法に基づいて測定した値である。
軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３８の方法に基づいて測定した値である。
高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
熱膨張係数αは、ディラトメーターを用いて、２５〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した値である。
ヤング率Ｅは、周知の共振法で測定した値である。
液相温度ＴＬは、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、白金ボートを取り出し、顕微鏡観察により、ガラス内部に失透（結晶異物）が認められた最も高い温度とした。
液相粘度ｌｏｇηＴＬは、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
クラック発生率は、まず湿度３０％、温度２５℃に保持された恒温恒湿槽内において、荷重１０００ｇｆに設定したビッカース圧子をガラス表面（光学研磨面）に１５秒間打ち込み、その１５秒後に圧痕の４隅から発生するクラックの数をカウント（１つの圧痕につき最大４とする）し、この操作を合計５０回繰り返して、総クラック発生数を求めた後、（総クラック発生数／２００）×１００の式で算出した値である。
次のようにしてアルミナ耐火物との適合性を評価した。１０４．５ｄＰａ・ｓの粘度で各試料をアルミナ耐火物に接触させた状態で４８時間保持した後、各試料とアルミナ耐火物の接触界面を観察し、失透ブツの数密度を測定した。
表１〜１２から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜６８は、密度が２．４６ｇ／ｃｍ３以下、歪点が６０１℃以上、クラック発生率が６８％以下であり、強化ガラスの素材、つまり強化用ガラスとして好適であった。また液相粘度が１０５．２ｄＰａ・ｓ以上、アルミナ耐火物との適合性が良好であるため、オーバーフローダウンドロー法で平板形状に成形可能であり、しかも１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１７０２℃以下であるため、大量のガラス板を安価に作製し得るものと考えられる。なお、強化処理前後で、ガラスの表層におけるガラス組成が微視的に異なるものの、ガラス全体として見た場合は、ガラス組成が実質的に相違しない。
次に、各試料の両表面に光学研磨を施した後、４００℃のＫＮＯ３溶融塩中に４時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。イオン交換処理後に各試料の表面を洗浄した。続いて、表面応力計（株式会社東芝製ＦＳＭ−６０００）を用いて観察される干渉縞の本数とその間隔から表面の圧縮応力層の圧縮応力値（ＣＳ４００）と厚み（ＤＯＬ４００）を算出した。算出に当たり、各試料の屈折率を１．５０、光学弾性定数を３０［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。
更に、各試料の両表面に光学研磨を施した後、４３０℃のＫＮＯ３溶融塩中に４時間浸漬することにより、イオン交換処理を行った。イオン交換処理後に各試料の表面を洗浄した。続いて、表面応力計（株式会社東芝製ＦＳＭ−６０００）を用いて観察される干渉縞の本数とその間隔から表面の圧縮応力層の圧縮応力値（ＣＳ４３０）と厚み（ＤＯＬ４３０）を算出した。算出に当たり、各試料の屈折率を１．５０、光学弾性定数を３０［（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ］とした。
各試料につき、△ＣＳを△ＣＳ＝ＣＳ４００−ＣＳ４３０の式から算出した。
表１〜１２から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜６８は、ＣＳ４３０が１１１４ＭＰａ以上、ＤＯＬ４３０は３８μｍ以上、△ＣＳが小さかった。
本発明の強化ガラス及び強化用ガラスは、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ等のカバーガラス、或いはタッチパネルディスプレイ等のガラス基板として好適である。また、本発明の強化ガラス及び強化用ガラスは、これらの用途以外にも、高い機械的強度が要求される用途、例えば窓ガラス、磁気ディスク用基板、フラットパネルディスプレイ用基板、太陽電池用カバーガラス、固体撮像素子用カバーガラス、食器への応用が期待できる。

Claims (13)

  1. ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １３．６〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３％、Ｎａ２Ｏ ９〜１８％、Ｋ２Ｏ ０〜２％、ＭｇＯ ０．１〜４％、ＣａＯ ０〜２％、Ｐ２Ｏ５ ０〜１％、ＴｉＯ２ ０〜１％未満を含有し、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．６〜１．６であり、圧縮応力層の圧縮応力値が９００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下、且つ圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする強化ガラス。
  2. 歪点が５９０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス。
  3. 液相温度が１２５０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の強化ガラス。
  4. 液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の強化ガラス。
  5. １０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が１４００℃以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の強化ガラス。
  6. １０４．５ｄＰａ・ｓの粘度でアルミナ耐火物に４８時間接触させたとき、接触界面に生じる失透結晶が１個／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の強化ガラス。
  7. 平板形状であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の強化ガラス。
  8. 厚みが０．３〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の強化ガラス。
  9. オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の強化ガラス。
  10. タッチパネルディスプレイに用いることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の強化ガラス。
  11. 携帯電話のカバーガラスに用いることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の強化ガラス。
  12. ディスプレイの保護部材に用いることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の強化ガラス。
  13. ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １３．６〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３％、Ｎａ２Ｏ １２〜１８％、Ｋ２Ｏ ０〜２％、ＭｇＯ ０．１〜４％、ＣａＯ ０〜２％、Ｐ２Ｏ５ ０〜１％、ＴｉＯ２ ０〜１％未満を含有し、モル比Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３が０．６〜１．６であり、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ及びＦを含有せず、圧縮応力層の圧縮応力値が９００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下、圧縮応力層の厚みが１０μｍ以上６０μｍ以下、歪点が５９０℃以上、液相温度が１２５０℃以下、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、強化処理前のクラック発生率が８０％以下、１０４．５ｄＰａ・ｓの粘度でアルミナ耐火物に４８時間接触させたとき、接触界面に生じる失透結晶が１個／ｍｍ２以下、厚みが０．３〜２．０ｍｍ、且つ平板形状であることを特徴とする強化ガラス。
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