JPH09124338A - 強化ガラス - Google Patents
強化ガラスInfo
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- JPH09124338A JPH09124338A JP18096896A JP18096896A JPH09124338A JP H09124338 A JPH09124338 A JP H09124338A JP 18096896 A JP18096896 A JP 18096896A JP 18096896 A JP18096896 A JP 18096896A JP H09124338 A JPH09124338 A JP H09124338A
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Links
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Landscapes
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】耐擦傷性の非常に高い強化ガラスを得る。
【解決手段】本質的に重量％表示でＳｉＯ2 ：７４〜８
３、Ｂ2 Ｏ3 ：０〜５、ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ：７４〜８
３、ＭｇＯ：０〜１０、ＣａＯ：０〜１０、ＺｎＯ：０
〜１０、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ＋Ｌｉ2 Ｏ：１２〜２３、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ：０〜５からなり、密度が２．４５ｇ／ｃｃ以
下、熱膨張係数８０×１０-7／℃以上のガラスを熱強化
する。
３、Ｂ2 Ｏ3 ：０〜５、ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ：７４〜８
３、ＭｇＯ：０〜１０、ＣａＯ：０〜１０、ＺｎＯ：０
〜１０、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ＋Ｌｉ2 Ｏ：１２〜２３、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ：０〜５からなり、密度が２．４５ｇ／ｃｃ以
下、熱膨張係数８０×１０-7／℃以上のガラスを熱強化
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低密度で耐擦傷性
に優れるとともに、従来のソーダライムガラス並みに強
化が容易なガラスを用いて製造される強化ガラスに関す
る。
に優れるとともに、従来のソーダライムガラス並みに強
化が容易なガラスを用いて製造される強化ガラスに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、強化ガラスは、車両用や建築用な
どに用いられており、割れやすいという欠点を改善した
ガラスとして使用されている。車両用や建築用の強化ガ
ラスは、フロート法により製造されたガラス板を、軟化
点温度付近まで昇温し、その後、表面にエアーを吹きつ
けて急冷する熱強化法により作られている。
どに用いられており、割れやすいという欠点を改善した
ガラスとして使用されている。車両用や建築用の強化ガ
ラスは、フロート法により製造されたガラス板を、軟化
点温度付近まで昇温し、その後、表面にエアーを吹きつ
けて急冷する熱強化法により作られている。
【０００３】この方法では、冷却時の熱収縮を利用し、
表面が先に冷却、収縮した後で内部が収縮するため、ガ
ラス表面に圧縮応力が残留し、ガラスの強度が向上す
る。また、耐擦傷性の観点からも、強化ガラスは、表面
に圧縮応力が残留しているため、傷の進展を抑える作用
があり、耐擦傷性を改善するという効果がある。
表面が先に冷却、収縮した後で内部が収縮するため、ガ
ラス表面に圧縮応力が残留し、ガラスの強度が向上す
る。また、耐擦傷性の観点からも、強化ガラスは、表面
に圧縮応力が残留しているため、傷の進展を抑える作用
があり、耐擦傷性を改善するという効果がある。
【０００４】強化ガラスとしては、通常、フロート法で
作られるソーダライムシリカガラスが使用され、一般的
には、以下のような組成で、密度は室温でほぼ２．５ｇ
／ｃｃ程度である。 ＳｉＯ2 ６６〜７５ （重量％）、 ＭｇＯ ０〜 ５ （重量％）、 ＣａＯ ７〜１２ （重量％）、 Ｎａ2 Ｏ １２〜２０ （重量％）、 Ｋ2 Ｏ ０〜 ３ （重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ４ （重量％）。
作られるソーダライムシリカガラスが使用され、一般的
には、以下のような組成で、密度は室温でほぼ２．５ｇ
／ｃｃ程度である。 ＳｉＯ2 ６６〜７５ （重量％）、 ＭｇＯ ０〜 ５ （重量％）、 ＣａＯ ７〜１２ （重量％）、 Ｎａ2 Ｏ １２〜２０ （重量％）、 Ｋ2 Ｏ ０〜 ３ （重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ４ （重量％）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】車両用や建築用の強化
ガラスは、屋外に面して使用されるため、風雨による粉
塵が常に当たる環境で使用されている。このため、たと
え強化してあっても、表面に傷がつきやすく、長期の間
には視界の悪化や、傷を原因とする破損などを引き起こ
すおそれがあった。また、強化を過度に強くすると、耐
擦傷性は向上するもののガラス内部の応力が大きくなり
すぎ、わずかな衝撃で破損しやすくなるなどの欠点があ
った。すなわち、熱強化のみに頼った耐擦傷性の向上は
限界に達していた。
ガラスは、屋外に面して使用されるため、風雨による粉
塵が常に当たる環境で使用されている。このため、たと
え強化してあっても、表面に傷がつきやすく、長期の間
には視界の悪化や、傷を原因とする破損などを引き起こ
すおそれがあった。また、強化を過度に強くすると、耐
擦傷性は向上するもののガラス内部の応力が大きくなり
すぎ、わずかな衝撃で破損しやすくなるなどの欠点があ
った。すなわち、熱強化のみに頼った耐擦傷性の向上は
限界に達していた。
【０００６】高層ビルや車両にガラスを用いる場合に
は、ガラス自身の重量が相当に重くなることも問題であ
った。ガラスの軽量化については本質的な改善策がな
く、ガラスの厚みの薄肉化によって軽量化していたた
め、軽量化したガラスでは強度が低下するという問題が
あった。また、強化ガラスは、ガラス冷却時の表面と内
部の温度差を利用して強化しているため、２．８ｍｍ以
下のガラスでは本質的な強化が難しく、強化ガラスの薄
肉化による軽量化は限界に達していた。
は、ガラス自身の重量が相当に重くなることも問題であ
った。ガラスの軽量化については本質的な改善策がな
く、ガラスの厚みの薄肉化によって軽量化していたた
め、軽量化したガラスでは強度が低下するという問題が
あった。また、強化ガラスは、ガラス冷却時の表面と内
部の温度差を利用して強化しているため、２．８ｍｍ以
下のガラスでは本質的な強化が難しく、強化ガラスの薄
肉化による軽量化は限界に達していた。
【０００７】組成的知見から、ソーダライムシリカガラ
スにおいて、シリカの含有量を多くすると硬度が上がる
ことが知られているが、単純にシリカの含有量を多くす
ると熱膨張係数が小さくなり、強化ガラスとしては不適
であった。また、Ｂ2 Ｏ3 を１０％以上含むホウケイ酸
ガラスが理化学機器などに用いられており、密度が低
く、割れにくいガラスとして知られているが、これらの
ガラスも熱膨張係数が小さく、強化ガラスとしては使用
できなかった。
スにおいて、シリカの含有量を多くすると硬度が上がる
ことが知られているが、単純にシリカの含有量を多くす
ると熱膨張係数が小さくなり、強化ガラスとしては不適
であった。また、Ｂ2 Ｏ3 を１０％以上含むホウケイ酸
ガラスが理化学機器などに用いられており、密度が低
く、割れにくいガラスとして知られているが、これらの
ガラスも熱膨張係数が小さく、強化ガラスとしては使用
できなかった。
【０００８】すなわち、耐擦傷性の向上と強化のしやす
さとは相反する性質であり、耐擦傷性の高いガラスを強
化することは困難であるというのが一般的な認識であっ
た。
さとは相反する性質であり、耐擦傷性の高いガラスを強
化することは困難であるというのが一般的な認識であっ
た。
【０００９】本発明は、熱膨張係数が通常のソーダライ
ムシリカガラスと同程度で、充分な熱強化が可能であ
り、かつ耐擦傷性が高く密度が小さい強化ガラスを提供
することを目的とする。
ムシリカガラスと同程度で、充分な熱強化が可能であ
り、かつ耐擦傷性が高く密度が小さい強化ガラスを提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、本
質的に以下の組成を有し、５０〜３００℃の熱膨張係数
が８０×１０-7／℃以上であり、室温での密度が２．４
５ｇ／ｃｃ以下であるガラス板を、加熱、および急冷す
ることによって強化した強化ガラスである。 ＳｉＯ2 ７４〜８３ （重量％）、 Ｂ2 Ｏ3 ０〜 ５ （重量％）、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ７４〜８３ （重量％）、 ＭｇＯ ０〜１０ （重量％）、 ＣａＯ ０〜１０ （重量％）、 ＺｎＯ ０〜１０ （重量％）、 Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ＋Ｌｉ2 Ｏ １２〜２３ （重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ５ （重量％）。
質的に以下の組成を有し、５０〜３００℃の熱膨張係数
が８０×１０-7／℃以上であり、室温での密度が２．４
５ｇ／ｃｃ以下であるガラス板を、加熱、および急冷す
ることによって強化した強化ガラスである。 ＳｉＯ2 ７４〜８３ （重量％）、 Ｂ2 Ｏ3 ０〜 ５ （重量％）、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ７４〜８３ （重量％）、 ＭｇＯ ０〜１０ （重量％）、 ＣａＯ ０〜１０ （重量％）、 ＺｎＯ ０〜１０ （重量％）、 Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ＋Ｌｉ2 Ｏ １２〜２３ （重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ５ （重量％）。
【００１１】本発明の好ましい実施形態においては、該
ガラスはＢ2 Ｏ3 を０．５（重量％）以上含有する。ま
た、別の好ましい形態においては、該ガラスはＢ2 Ｏ3
を０〜０．５（重量％）未満含有するとともに、室温で
の密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下である。
ガラスはＢ2 Ｏ3 を０．５（重量％）以上含有する。ま
た、別の好ましい形態においては、該ガラスはＢ2 Ｏ3
を０〜０．５（重量％）未満含有するとともに、室温で
の密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明でいう強化ガラスとは、熱
強化または物理強化とよばれるガラスの熱収縮を利用し
た強化ガラスのことで、乗用車、トラック、バス、鉄
道、船舶、航空機などの車両の窓やヘッドライト、テー
ルライトに用いられる強化ガラスや、ビルや住宅の窓、
ドア、ショーウインドなどの建築用に用いられる強化ガ
ラス、パーティション、デスクトップ、本棚、ショーケ
ースなどの家具や事務用品などに用いられる強化ガラ
ス、調理器具などの家庭電化製品に用いられる強化ガラ
スをさす。
強化または物理強化とよばれるガラスの熱収縮を利用し
た強化ガラスのことで、乗用車、トラック、バス、鉄
道、船舶、航空機などの車両の窓やヘッドライト、テー
ルライトに用いられる強化ガラスや、ビルや住宅の窓、
ドア、ショーウインドなどの建築用に用いられる強化ガ
ラス、パーティション、デスクトップ、本棚、ショーケ
ースなどの家具や事務用品などに用いられる強化ガラ
ス、調理器具などの家庭電化製品に用いられる強化ガラ
スをさす。
【００１３】本発明は１つには、発明者らが、従来のソ
ーダライムシリカガラスに近い組成域において、ガラス
の密度がガラス破損時のクラックの伸展の仕方を支配す
るという知見を得たことに基づく。すなわち、特定の組
成域において、密度を２．４５ｇ／ｃｃ以下にしたガラ
スは、クラックの伸展に基づく破壊が起きにくいため結
果としてガラス自体の強度が高いうえ、ソーダライムシ
リカガラスと同等の強化が可能であり、これを強化ガラ
スとして用いることにより、摩擦や衝撃を受けて表層を
伸展するクラックの数を減らし、耐擦傷性を飛躍的に高
めうる。
ーダライムシリカガラスに近い組成域において、ガラス
の密度がガラス破損時のクラックの伸展の仕方を支配す
るという知見を得たことに基づく。すなわち、特定の組
成域において、密度を２．４５ｇ／ｃｃ以下にしたガラ
スは、クラックの伸展に基づく破壊が起きにくいため結
果としてガラス自体の強度が高いうえ、ソーダライムシ
リカガラスと同等の強化が可能であり、これを強化ガラ
スとして用いることにより、摩擦や衝撃を受けて表層を
伸展するクラックの数を減らし、耐擦傷性を飛躍的に高
めうる。
【００１４】なお、本発明において、ガラスのクラック
伸展のしやすさの指標としてはローンらによって提案さ
れた脆さ指標値Ｂを使用する（B.R.Lawn and D.B.Marsh
all,J.Am.Ceram. Soc.,62[7-8]347-350(1979)）。ここ
で、脆さ指標値Ｂ（単位：ｍ-1/2）は材料のビッカース
硬さＨv と破壊靭性値Ｋc から式（１）により定義され
る。
伸展のしやすさの指標としてはローンらによって提案さ
れた脆さ指標値Ｂを使用する（B.R.Lawn and D.B.Marsh
all,J.Am.Ceram. Soc.,62[7-8]347-350(1979)）。ここ
で、脆さ指標値Ｂ（単位：ｍ-1/2）は材料のビッカース
硬さＨv と破壊靭性値Ｋc から式（１）により定義され
る。
【００１５】
【数１】
【００１６】この脆さの指標をガラスに適用する際の大
きな問題は破壊靭性値Ｋc が正確に評価しにくいことで
ある。そこで、本発明者は、いくつかの手法を検討した
結果、強化ガラス用母ガラスについて、ビッカース圧子
を押し込んだときにガラス表面に残る圧子の痕の大きさ
と痕の四隅から発生するクラックの長さとの関係から脆
さを定量的に評価できることを見いだした。その関係は
式（２）により定義される。
きな問題は破壊靭性値Ｋc が正確に評価しにくいことで
ある。そこで、本発明者は、いくつかの手法を検討した
結果、強化ガラス用母ガラスについて、ビッカース圧子
を押し込んだときにガラス表面に残る圧子の痕の大きさ
と痕の四隅から発生するクラックの長さとの関係から脆
さを定量的に評価できることを見いだした。その関係は
式（２）により定義される。
【００１７】
【数２】
【００１８】ここで、Ｐはビッカース圧子の押し込み荷
重（単位：Ｎ）であり、ａ、ｃはそれぞれ、図２に示す
ように、ビッカース圧痕の対角長および四隅から発生す
るクラックの長さ（圧子の痕を含む対称な２つのクラッ
クの全長）である。
重（単位：Ｎ）であり、ａ、ｃはそれぞれ、図２に示す
ように、ビッカース圧痕の対角長および四隅から発生す
るクラックの長さ（圧子の痕を含む対称な２つのクラッ
クの全長）である。
【００１９】各ガラスの表面に打ち込んだビッカース圧
痕の寸法と式（２）を用いれば、ガラスのクラックの伸
展のしやすさを簡単に評価できる。脆さ指標値が小さい
ということは、クラックが進展しにくいことを意味し、
耐擦傷性および強度の優れたガラスの評価基準となる。
痕の寸法と式（２）を用いれば、ガラスのクラックの伸
展のしやすさを簡単に評価できる。脆さ指標値が小さい
ということは、クラックが進展しにくいことを意味し、
耐擦傷性および強度の優れたガラスの評価基準となる。
【００２０】従来のソーダライムシリカガラスの脆さ指
標値は６８００〜７４００ｍ-1/2であり、これを熱強化
することにより、脆さ指標値が５０００〜６０００ｍ
-1/2の強化ガラスが得られる。ただし、強化ガラスにビ
ッカース圧子を押し込む測定は、ガラス表面の応力によ
り、傷の進展が定常的ではなくなり、正確な測定が困難
である。そこで、以下では強化前の母ガラスの脆さ指標
値を用いることにする。
標値は６８００〜７４００ｍ-1/2であり、これを熱強化
することにより、脆さ指標値が５０００〜６０００ｍ
-1/2の強化ガラスが得られる。ただし、強化ガラスにビ
ッカース圧子を押し込む測定は、ガラス表面の応力によ
り、傷の進展が定常的ではなくなり、正確な測定が困難
である。そこで、以下では強化前の母ガラスの脆さ指標
値を用いることにする。
【００２１】本発明の強化ガラスにおいて、強化前の母
ガラスの好ましい脆さ指標値は、６０００ｍ-1/2以下、
より好ましくは５５００ｍ-1/2以下である。脆さ指標値
は、密度が小さくなるにつれて小さくなることから、密
度は２．４５ｇ／ｃｃ以下とする。脆さ指標値は特に密
度が２．４１〜２．４３ｇ／ｃｃ前後でより急激に変化
するため、密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下であることが好
ましい。
ガラスの好ましい脆さ指標値は、６０００ｍ-1/2以下、
より好ましくは５５００ｍ-1/2以下である。脆さ指標値
は、密度が小さくなるにつれて小さくなることから、密
度は２．４５ｇ／ｃｃ以下とする。脆さ指標値は特に密
度が２．４１〜２．４３ｇ／ｃｃ前後でより急激に変化
するため、密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下であることが好
ましい。
【００２２】適当な密度を維持するため、本発明の強化
ガラスの組成成分として、ＳｉＯ2は７４〜８３重量％
とし、Ｂ2 Ｏ3 は必須ではないが、０〜５重量％とす
る。また、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 は合量で、７４〜８３重
量％とする。
ガラスの組成成分として、ＳｉＯ2は７４〜８３重量％
とし、Ｂ2 Ｏ3 は必須ではないが、０〜５重量％とす
る。また、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 は合量で、７４〜８３重
量％とする。
【００２３】なお、本発明では、Ｂ2 Ｏ3 の含有量は、
５重量％までとしている。５重量％を超えると、大きい
熱膨張係数を維持することが困難になる。また、溶融時
のホウ酸の飛散により、窯の寿命が短くなるおそれがあ
る。さらに熱膨張などの機械的性質が、ソーダライムシ
リカガラスとは異なってくるため、製造にソーダライム
シリカガラスと同じ装置を単純に適用しにくくなる。
５重量％までとしている。５重量％を超えると、大きい
熱膨張係数を維持することが困難になる。また、溶融時
のホウ酸の飛散により、窯の寿命が短くなるおそれがあ
る。さらに熱膨張などの機械的性質が、ソーダライムシ
リカガラスとは異なってくるため、製造にソーダライム
シリカガラスと同じ装置を単純に適用しにくくなる。
【００２４】ガラスにＢ2 Ｏ3 を含有するものは、より
高い密度まで低い脆さ指標値を維持する。このような観
点で、Ｂ2 Ｏ3 を０．５（重量％）以上含有するか、Ｂ
2 Ｏ3 を０〜０．５（重量％）未満含有するとともに、
密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下、より好ましくは２．４１
ｇ／ｃｃ以下であるガラスを強化ガラスの母ガラスとす
ることが好ましい。後者にあってはＢ2 Ｏ3 の含有は必
須ではない。
高い密度まで低い脆さ指標値を維持する。このような観
点で、Ｂ2 Ｏ3 を０．５（重量％）以上含有するか、Ｂ
2 Ｏ3 を０〜０．５（重量％）未満含有するとともに、
密度が２．４３ｇ／ｃｃ以下、より好ましくは２．４１
ｇ／ｃｃ以下であるガラスを強化ガラスの母ガラスとす
ることが好ましい。後者にあってはＢ2 Ｏ3 の含有は必
須ではない。
【００２５】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯはそれぞれ、必須
ではないが、化学耐久性を高めるため、１０重量％以下
含有することができる。また、Ａｌ2 Ｏ3 も必須ではな
いが、化学耐久性を高めるため、５重量％以下含有する
ことができる。
ではないが、化学耐久性を高めるため、１０重量％以下
含有することができる。また、Ａｌ2 Ｏ3 も必須ではな
いが、化学耐久性を高めるため、５重量％以下含有する
ことができる。
【００２６】また、有効な熱強化を行うために、５０〜
３００℃での熱膨張係数αが８０×１０-7／℃以上であ
るガラスを熱強化する。熱膨張係数αを比較的大きくす
る観点で、ガラスの組成として、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌ
ｉ2 Ｏの合量を１２〜２３（重量％）とする。好ましく
は、１４〜２３（重量％）である。
３００℃での熱膨張係数αが８０×１０-7／℃以上であ
るガラスを熱強化する。熱膨張係数αを比較的大きくす
る観点で、ガラスの組成として、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｌ
ｉ2 Ｏの合量を１２〜２３（重量％）とする。好ましく
は、１４〜２３（重量％）である。
【００２７】なお、本発明において、「本質的に」と
は、本発明の効果を奏する限り、すなわち、易強化性と
耐擦傷性とが両立する限り、他の成分を添加できること
を意味している。他の成分とは、ガラスの均質化のため
の添加剤や、紫外光、可視光、赤外光の透過率制御のた
めの着色剤、および清澄剤として添加されるもので、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｅＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｖ2
Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、Ｓｅ、ＳＯ3 、ＮＯ3 、
Ａｓ2 Ｏ3 、Ｓｂ2 Ｏ3 、Ｆ、Ｃｌなどが例示される。
は、本発明の効果を奏する限り、すなわち、易強化性と
耐擦傷性とが両立する限り、他の成分を添加できること
を意味している。他の成分とは、ガラスの均質化のため
の添加剤や、紫外光、可視光、赤外光の透過率制御のた
めの着色剤、および清澄剤として添加されるもので、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｅＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｖ2
Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、Ｓｅ、ＳＯ3 、ＮＯ3 、
Ａｓ2 Ｏ3 、Ｓｂ2 Ｏ3 、Ｆ、Ｃｌなどが例示される。
【００２８】本発明は、基本的には、発明者らが、ガラ
スの密度がガラスの耐擦傷性を支配するという知見を得
たことに基づく。したがって、本発明の強化ガラスは、
傷や衝撃に対する耐性を高めるだけでなく、密度が低い
ことから、ガラスの軽量化にも有効である。
スの密度がガラスの耐擦傷性を支配するという知見を得
たことに基づく。したがって、本発明の強化ガラスは、
傷や衝撃に対する耐性を高めるだけでなく、密度が低い
ことから、ガラスの軽量化にも有効である。
【００２９】Ｂ2 Ｏ3 を０〜０．５（重量％）未満含有
するガラスを本発明の強化ガラスに用いる際には、脆さ
指標値Ｂを充分に低くするため、および５０〜３００℃
での熱膨張係数αを８０×１０-7／℃以上とするため
に、上記範囲中で、本質的に、以下の成分を有するガラ
スとすることが好ましい。
するガラスを本発明の強化ガラスに用いる際には、脆さ
指標値Ｂを充分に低くするため、および５０〜３００℃
での熱膨張係数αを８０×１０-7／℃以上とするため
に、上記範囲中で、本質的に、以下の成分を有するガラ
スとすることが好ましい。
【００３０】 ＳｉＯ2 ７５．５〜８３（重量％）、 ＲＯ １〜 ８（重量％）、 Ｒ'2Ｏ １４〜２３（重量％）、 ＲＯ＋Ｒ'2Ｏ １５〜２４（重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ５（重量％）、 ＲＯ／Ｒ'2Ｏ（重量比） ０．５以下。 ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎから選ばれた１種以上、
Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれた１種以上である。
Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれた１種以上である。
【００３１】ここで、ＲＯを１重量％以上含んでいるの
は、耐水性などの耐久性を確保するためであり、ＲＯ／
Ｒ'2Ｏ（重量比）を０．５以下としているのは、脆さ指
標値を充分に低くするためである。
は、耐水性などの耐久性を確保するためであり、ＲＯ／
Ｒ'2Ｏ（重量比）を０．５以下としているのは、脆さ指
標値を充分に低くするためである。
【００３２】特に、上記範囲中、本質的に以下のような
ガラスが好ましい。 ＳｉＯ2 ７５．５〜８３（重量％）、 ＭｇＯ ０〜 ８（重量％）、 ＣａＯ ０〜 ８（重量％）、 ＺｎＯ ０〜 ８（重量％）、 ＲＯ １〜 ８（重量％）、 Ｎａ2 Ｏ ０〜２３（重量％）、 Ｋ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｌｉ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｒ'2Ｏ １４〜２３（重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜 ５（重量％）。
ガラスが好ましい。 ＳｉＯ2 ７５．５〜８３（重量％）、 ＭｇＯ ０〜 ８（重量％）、 ＣａＯ ０〜 ８（重量％）、 ＺｎＯ ０〜 ８（重量％）、 ＲＯ １〜 ８（重量％）、 Ｎａ2 Ｏ ０〜２３（重量％）、 Ｋ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｌｉ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｒ'2Ｏ １４〜２３（重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜 ５（重量％）。
【００３３】ここで、Ａｌ2 Ｏ3 を０．５重量％以上含
んでいるのは、耐水性などの耐久性をより向上するため
である。
んでいるのは、耐水性などの耐久性をより向上するため
である。
【００３４】また、Ｂ2 Ｏ3 を０．５〜５（重量％）含
有するガラスを本発明の強化ガラスに用いる際には、脆
さ指標値を充分に低くするため、および５０〜３００℃
での熱膨張係数αを８０×１０-7／℃以上とするため
に、上記範囲中で、本質的に、以下の成分を有するガラ
スとすることが好ましい。
有するガラスを本発明の強化ガラスに用いる際には、脆
さ指標値を充分に低くするため、および５０〜３００℃
での熱膨張係数αを８０×１０-7／℃以上とするため
に、上記範囲中で、本質的に、以下の成分を有するガラ
スとすることが好ましい。
【００３５】 ＳｉＯ2 ７４〜８３（重量％）、 Ｂ2 Ｏ3 ０．５〜 ５（重量％）、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ７５．５〜８３（重量％）、 ＲＯ １〜 ９（重量％）、 Ｒ'2Ｏ １４〜２３（重量％）、 ＲＯ＋Ｒ'2Ｏ １５〜２４（重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ５（重量％）、 ＲＯ／Ｒ'2Ｏ（重量比） ０．６以下。 ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎから選ばれた１種以上、
Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれた１種以上である。
Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれた１種以上である。
【００３６】ここで、ＲＯを１重量％以上含んでいるの
は、耐水性などの耐久性を確保するためであり、ＲＯ／
Ｒ'2Ｏ（重量比）を０．６以下としているのは、脆さ指
標値を充分に低くするためである。
は、耐水性などの耐久性を確保するためであり、ＲＯ／
Ｒ'2Ｏ（重量比）を０．６以下としているのは、脆さ指
標値を充分に低くするためである。
【００３７】特に、上記範囲中、本質的に以下のような
ガラスが好ましい。 ＳｉＯ2 ７４〜８３（重量％）、 Ｂ2 Ｏ3 ０．５〜 ５（重量％）、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ７５．５〜８３（重量％）、 ＭｇＯ ０〜 ９（重量％）、 ＣａＯ ０〜 ９（重量％）、 ＺｎＯ ０〜 ９（重量％）、 ＲＯ １〜 ９（重量％）、 Ｎａ2 Ｏ ０〜２２（重量％）、 Ｋ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｌｉ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｒ'2Ｏ １４〜２３（重量％）、 ＲＯ＋Ｒ'2Ｏ １５〜２４（重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜 ５（重量％）。
ガラスが好ましい。 ＳｉＯ2 ７４〜８３（重量％）、 Ｂ2 Ｏ3 ０．５〜 ５（重量％）、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ７５．５〜８３（重量％）、 ＭｇＯ ０〜 ９（重量％）、 ＣａＯ ０〜 ９（重量％）、 ＺｎＯ ０〜 ９（重量％）、 ＲＯ １〜 ９（重量％）、 Ｎａ2 Ｏ ０〜２２（重量％）、 Ｋ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｌｉ2 Ｏ ０〜１０（重量％）、 Ｒ'2Ｏ １４〜２３（重量％）、 ＲＯ＋Ｒ'2Ｏ １５〜２４（重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜 ５（重量％）。
【００３８】ここで、Ａｌ2 Ｏ3 を０．５重量％以上含
んでいるのは、耐水性などの耐久性をより向上するため
である。
んでいるのは、耐水性などの耐久性をより向上するため
である。
【００３９】
【実施例】本発明のガラスの性能を調べるために、小型
の試料片を作成して評価を行った。すなわち、各組成の
原料粉体２００ｇを白金製のるつぼに投入後、１４５０
〜１６５０℃大気中にて４時間撹拌しながら加熱溶解し
た。均一に溶解した各組成のガラスは、カーボンの型に
流し込んで約１０ｃｍ角で厚さ５ｍｍの板に成形、冷却
した。得られたガラスは４９０〜５７０℃においてアニ
ールを施し歪みを除去した後、切断、研磨し、厚さ４ｍ
ｍの試料とした。
の試料片を作成して評価を行った。すなわち、各組成の
原料粉体２００ｇを白金製のるつぼに投入後、１４５０
〜１６５０℃大気中にて４時間撹拌しながら加熱溶解し
た。均一に溶解した各組成のガラスは、カーボンの型に
流し込んで約１０ｃｍ角で厚さ５ｍｍの板に成形、冷却
した。得られたガラスは４９０〜５７０℃においてアニ
ールを施し歪みを除去した後、切断、研磨し、厚さ４ｍ
ｍの試料とした。
【００４０】研磨して鏡面を出した試料はさらに研磨に
よる表面応力を除去するためにガラスの歪み温度より若
干高い温度まで１００℃／時間で昇温後、３時間保持
し、６０℃／時間で徐冷し、強化前ガラスとしての評価
用試料とした。強化ガラスの評価用としては、エアーを
吹き付け、約５００℃／分で急冷した試料を用いた。
よる表面応力を除去するためにガラスの歪み温度より若
干高い温度まで１００℃／時間で昇温後、３時間保持
し、６０℃／時間で徐冷し、強化前ガラスとしての評価
用試料とした。強化ガラスの評価用としては、エアーを
吹き付け、約５００℃／分で急冷した試料を用いた。
【００４１】こうして、研磨による表面応力を除去した
試料片について、脆さ指標値Ｂを評価した。また、研磨
による表面応力を除去した試料片および強化後の試料片
について、サンドブラストによる磨耗量により耐擦傷性
を評価した。すなわち、材料の直径２ｃｍの円形領域に
圧力１ｋｇｆ／ｃｍ2 で２分間のサンドブラストを行
い、材料の重量減少から磨耗量を換算した。なお、Ｄ１
は強化前ガラスの磨耗量、Ｄ２は強化後のガラスの磨耗
量である。Ｄ２は一部の試料のみ測定した。
試料片について、脆さ指標値Ｂを評価した。また、研磨
による表面応力を除去した試料片および強化後の試料片
について、サンドブラストによる磨耗量により耐擦傷性
を評価した。すなわち、材料の直径２ｃｍの円形領域に
圧力１ｋｇｆ／ｃｍ2 で２分間のサンドブラストを行
い、材料の重量減少から磨耗量を換算した。なお、Ｄ１
は強化前ガラスの磨耗量、Ｄ２は強化後のガラスの磨耗
量である。Ｄ２は一部の試料のみ測定した。
【００４２】室温での密度ρは、試料の乾燥重量と水中
での重量からアルキメデス法により算出した。
での重量からアルキメデス法により算出した。
【００４３】本発明の実施例および比較例として、表
１、表２に、用いたガラスの組成（重量％）、室温での
密度ρ（ｇ／ｃｃ）、脆さ指標値Ｂ（ｍ-1/2）およびサ
ンドブラストテストでの磨耗量Ｄ１（μｍ）、Ｄ２（μ
ｍ）、５０〜３００℃での熱膨張係数α（×１０-7／
℃）を示した。例１〜１８は本発明の実施例であり、例
１９〜３７は比較例である。例３７を除いては溶融によ
る成形ができた。また、Ｓｉ＋ＢはＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3
との合量を示している。空欄は、測定していない。
１、表２に、用いたガラスの組成（重量％）、室温での
密度ρ（ｇ／ｃｃ）、脆さ指標値Ｂ（ｍ-1/2）およびサ
ンドブラストテストでの磨耗量Ｄ１（μｍ）、Ｄ２（μ
ｍ）、５０〜３００℃での熱膨張係数α（×１０-7／
℃）を示した。例１〜１８は本発明の実施例であり、例
１９〜３７は比較例である。例３７を除いては溶融によ
る成形ができた。また、Ｓｉ＋ＢはＳｉＯ2 とＢ2 Ｏ3
との合量を示している。空欄は、測定していない。
【００４４】表中のサンドブラストテストの結果に示し
たように、例１〜１８において得られたガラスでは、強
化前ガラスの摩耗量Ｄ１が２４μｍ以下であり耐擦傷性
が良好であった。一部のガラスをエアーの吹き付けによ
り急冷強化したときの摩耗量Ｄ２は、たとえば１７μｍ
以下であり、さらに耐擦傷性が向上することが認められ
る。本発明の強化ガラスはＪＩＳ Ｒ３２０６、ＪＩＳ
Ｒ３２１１およびＪＩＳ Ｒ３２１２の規格を満足す
るものと推定される。
たように、例１〜１８において得られたガラスでは、強
化前ガラスの摩耗量Ｄ１が２４μｍ以下であり耐擦傷性
が良好であった。一部のガラスをエアーの吹き付けによ
り急冷強化したときの摩耗量Ｄ２は、たとえば１７μｍ
以下であり、さらに耐擦傷性が向上することが認められ
る。本発明の強化ガラスはＪＩＳ Ｒ３２０６、ＪＩＳ
Ｒ３２１１およびＪＩＳ Ｒ３２１２の規格を満足す
るものと推定される。
【００４５】例１９〜２６では、熱膨張係数αが８０×
１０-7／℃以下で熱強化が困難であり、エアー吹き付け
による急冷操作を行っても、耐擦傷性の改善は認められ
ない。また、例２７〜３６では、強化後でも摩耗量Ｄ２
が２０μｍ以上であり、本発明のガラスに比べて耐擦傷
性が低かった。
１０-7／℃以下で熱強化が困難であり、エアー吹き付け
による急冷操作を行っても、耐擦傷性の改善は認められ
ない。また、例２７〜３６では、強化後でも摩耗量Ｄ２
が２０μｍ以上であり、本発明のガラスに比べて耐擦傷
性が低かった。
【００４６】図１に従来のソーダライムシリカガラス
（例２７）と本発明の例１のガラスの、冷却速度と脆さ
指標値の関係を示す。図で、黒丸は従来のソーダライム
ガラスを示し、白丸は本発明のガラスを示す。図から、
冷却速度が速い条件ほど強く強化されていることにな
る。通常の強化ガラスは、エアーの吹き付けにより、４
０００℃／分程度の非常に速い冷却速度で冷却されてい
るが、ここでは、電気炉で制御可能な１〜５０℃／分で
冷却を行った。本発明によるガラスは、ほとんど強化さ
れていない状態でも従来の強化ガラスと同等以上の耐擦
傷性を示しており、強化により耐擦傷性はさらに向上す
る。
（例２７）と本発明の例１のガラスの、冷却速度と脆さ
指標値の関係を示す。図で、黒丸は従来のソーダライム
ガラスを示し、白丸は本発明のガラスを示す。図から、
冷却速度が速い条件ほど強く強化されていることにな
る。通常の強化ガラスは、エアーの吹き付けにより、４
０００℃／分程度の非常に速い冷却速度で冷却されてい
るが、ここでは、電気炉で制御可能な１〜５０℃／分で
冷却を行った。本発明によるガラスは、ほとんど強化さ
れていない状態でも従来の強化ガラスと同等以上の耐擦
傷性を示しており、強化により耐擦傷性はさらに向上す
る。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【発明の効果】本発明の強化ガラスによれば、強化ガラ
スの耐擦傷性をきわめて高めることができ、傷に起因す
るガラスの破損を抑制できる。また、ガラスの軽量化を
同時に行うことができる。本発明は、本発明の効果を損
しない範囲で種々応用できる。
スの耐擦傷性をきわめて高めることができ、傷に起因す
るガラスの破損を抑制できる。また、ガラスの軽量化を
同時に行うことができる。本発明は、本発明の効果を損
しない範囲で種々応用できる。
【図１】本発明のガラスと従来のガラスの冷却速度と脆
さ指標値との関係を示すグラフ。
さ指標値との関係を示すグラフ。
【図２】脆さ指標値の測定を説明する説明図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 章 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 長田 幸一 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号 旭 硝子株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】本質的に以下の組成を有し、５０〜３００
℃の熱膨張係数が８０×１０-7／℃以上であり、室温で
の密度が２．４５ｇ／ｃｃ以下であるガラス板を、加
熱、および急冷することによって強化した強化ガラス。 ＳｉＯ2 ７４〜８３ （重量％）、 Ｂ2 Ｏ3 ０〜 ５ （重量％）、 ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ７４〜８３ （重量％）、 ＭｇＯ ０〜１０ （重量％）、 ＣａＯ ０〜１０ （重量％）、 ＺｎＯ ０〜１０ （重量％）、 Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ＋Ｌｉ2 Ｏ １２〜２３ （重量％）、 Ａｌ2 Ｏ3 ０〜 ５ （重量％）。 - 【請求項２】ガラスはＢ2 Ｏ3 を０．５（重量％）以上
含有する請求項１の強化ガラス。 - 【請求項３】ガラスはＢ2 Ｏ3 を０〜０．５（重量％）
未満含有するとともに、室温での密度が２．４３ｇ／ｃ
ｃ以下である請求項１の強化ガラス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18096896A JPH09124338A (ja) | 1995-08-28 | 1996-07-10 | 強化ガラス |
| PCT/JP1996/002392 WO1997008110A1 (fr) | 1995-08-28 | 1996-08-27 | Verre adapte aux automobiles |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21907195 | 1995-08-28 | ||
| JP7-219071 | 1995-08-28 | ||
| JP18096896A JPH09124338A (ja) | 1995-08-28 | 1996-07-10 | 強化ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09124338A true JPH09124338A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=26500321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18096896A Pending JPH09124338A (ja) | 1995-08-28 | 1996-07-10 | 強化ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09124338A (ja) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012118029A1 (ja) | 2011-02-28 | 2012-09-07 | 旭硝子株式会社 | 強化用ガラス板 |
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-
1996
- 1996-07-10 JP JP18096896A patent/JPH09124338A/ja active Pending
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