KR102145229B1 - 강화 유리판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 대략 직사각형이고 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화용 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열하여 강화용 유리판 배열체를 얻는 배열 공정과, 강화용 유리판 배열체를 이온교환 용액에 침지하여 이온교환 처리해서 강화 유리판 배열체를 얻는 강화 공정과, 강화 유리판 배열체를 이온교환 용액으로부터 인출한 후 서냉하는 서냉공정과, 지지체로부터 강화 유리판 배열체를 구성하고 있는 각 강화 유리판을 인출하는 인출 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

강화 유리판의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING TEMPERED GLASS SHEET}

본 발명은 강화 유리판의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 휴대전화, 디지털 카메라, PDA(휴대단말) 등의 표시 디바이스의 커버 유리에 적합한 강화 유리판의 제조방법에 관한 것이다.

휴대전화, 디지털 카메라, PDA, 터치패널 디스플레이, 대형 텔레비젼 등의 표시 디바이스는 점점 보급되는 경향에 있다.

종래, 이들의 용도에서는 디스플레이를 보호하기 위한 보호 부재로서 아크릴 등의 수지판이 사용되고 있었다. 그러나, 수지판은 영률이 낮기 때문에, 펜이나 사람의 손가락 등으로 디스플레이의 표시면이 눌려졌을 경우에 휘기 쉽다. 이 때문에, 수지판이 내부의 디스플레이에 접촉하여 표시 불량이 발생하는 경우가 있었다. 또한, 수지판은 표면에 스크레치가 생기기 쉬워서 시인성이 저하하기 쉽다고 하는 문제도 있었다. 이들 문제를 해결하는 방법은 보호 부재로서 유리판을 사용하는 것이다. 이 용도의 유리판에는 (1) 높은 기계적 강도를 갖는 것, (2) 저밀도이고 경량인 것, (3) 염가이고 다량으로 공급할 수 있는 것, (4) 기포 품위가 우수한 것, (5) 가시영역에 있어서 높은 광투과율을 갖는 것, (6) 펜이나 손가락 등으로 표면을 눌렀을 때에 휘기 어려운 것과 같이 높은 영률을 갖는 것 등이 요구된다. 특히, (1)의 요건을 만족시키지 않을 경우에는 보호 부재로서 이용하지 못하게 되기 때문에, 종래부터 이온교환 처리한 강화 유리판이 사용되고 있다(특허문헌 1, 2, 비특허문헌 1 참조).

종래까지, 강화 유리판은 미리 강화용 유리판을 소정 형상으로 절단한 후 이온교환 처리를 행하는 방법, 소위 「강화 전 절단」에 의해 제작되고 있었지만, 최근 대형 강화용 유리판을 이온교환 처리한 후 소정 사이즈로 절단하는 방법, 소위 「강화 후 절단」이 검토되고 있다. 강화 후 절단을 행하면, 강화 유리판이나 각종 디바이스의 제조 효율이 비약적으로 향상된다고 하는 이점이 얻어진다.

일본 특허공개 2006-83045호 공보 일본 특허공개 2011-88763호 공보

이즈미타니 테츠로 등, 「새로운 유리와 그 물성」, 초판, 주식회사 경영 시스템 연구소, 1984년 8월 20일, p.451-498

그런데, 플로우트법은 박형의 유리판을 염가 또한 대량으로 제작할 수 있기 때문에 강화용 유리판의 성형 방법으로서 일반적이다. 예를 들면, 특허문헌 2에는 플로우트법으로 성형되어 이루어짐과 아울러, 유리 조성으로서 몰%로 SiO₂ 67∼75%, Al₂O₃ 0∼4%, Na₂O 7∼15%, K₂O 1∼9%, MgO 6∼14%, CaO 0∼1%, ZrO₂ 0∼1.5%, SiO₂+Al₂O₃ 71∼75%, Na₂O+K₂O 12∼20%를 함유하고, 또한 두께 1.5mm 이하의 강화용 유리판이 개시되어 있다.

그러나, 플로우트법으로 성형된 강화용 유리판을 이온교환 처리하면, 유리 제조공정 중에서 주석 배스에 접한 측, 소위 보톰면과, 그 반대측, 소위 톱면은 표면 근방의 성상, 조성이 상위하여, 강화 유리판이 톱면측으로 볼록하게 휘어진다고 하는 문제가 발생한다. 강화 유리판의 휨량이 크면 강화 유리판의 수율이 저하한다.

한편, 플로우트법 이외의 방법, 예를 들면 오버플로우 다운드로우법으로 강화용 유리판을 성형하면, 표면과 이면의 성상차, 조성차를 저감할 수 있기 때문에, 이것에 의한 휨량을 저감할 수 있다. 그러나, 플로우트법 이외의 방법으로 성형할 경우에 있어서도, 강화용 유리판이 박형화되면 강화 유리판이 휘어져 버리는 경우가 있다.

이 현상은 박형의 강화용 유리판을 이온교환 처리하여 강화 유리판을 얻을 경우에 현재화하기 쉬워진다. 또한, 복수의 강화용 유리판을 동시에 이온교환 처리하여 강화 유리판을 얻을 경우에 더욱 현재화하기 쉬워진다. 또한, 복수의 강화용 유리판을 동시에 이온교환 처리할 경우, 강화 유리판의 휨량이 지나치게 크면 강화 유리판끼리가 간섭하여 스크레치가 발생할 우려도 있다.

그래서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기술적 과제는 박형, 또한 복수의 강화용 유리판을 이온교환 처리하여 강화 유리판을 얻을 경우에 있어서도 휨량을 가급적으로 저감할 수 있는 강화 유리판의 제조방법을 창안하는 것이다.

본 발명자 등은 예의 검토한 결과, 박형이고 또한 복수의 강화용 유리판을 소정 간격으로 지지체 내에 배치하고, 이것을 이온교환 처리한 후에 서냉함으로써 상기 기술적 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 대략 직사각형이고 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화용 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열하여 강화용 유리판 배열체를 얻는 배열 공정과, 강화용 유리판 배열체를 이온교환 용액에 침지하여 이온교환 처리해서 강화 유리판 배열체를 얻는 강화 공정과, 강화 유리판 배열체를 이온교환 용액으로부터 인출한 후 서냉하는 서냉 공정과, 지지체로부터 강화 유리판 배열체를 구성하고 있는 각 강화 유리판을 인출하는 인출 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「대략 직사각형」이란, 장방형뿐만 아니라 정방형도 포함한다. 또한, 부분적으로 곡면부, 구멍부 등을 가질 경우, 예를 들면 장방형의 각부가 곡면상 또는 노치상으로 모따기되어 있을 경우를 포함하고, 표면 내에 구멍부 또는 개구부를 갖을 경우도 포함한다. 「10mm 이하의 간격을 두고」란 부분적으로 10mm 초과의 간격으로 강화용 유리판이 배열되어 있어도, 10mm 이하의 간격을 두고 강화용 유리판을 배열하고 있는 영역이 존재하고 있으면 해당하는 것으로 한다. 단, 전체 강화 유리판이 10mm 이하의 간격으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 「직립 자세」란 완전한 연직 자세에 한정되지 않고, 연직 방향으로부터 0∼30°정도 경사진 상태도 포함한다. 「서냉」이란, 이온교환 용액으로부터 직접 실온하에 인출하는 급랭보다 완만한 스피드로 냉각할 경우를 가리키고, 예를 들면 150℃ 이상, 스트레인점 미만의 온도 영역에서 30℃/분 이하의 강온 속도로 강온하는 시간이 1분간 이상일 경우를 가리킨다.

종래의 강화 유리판은 이온교환 용액으로부터 인출한 후에, 실온까지 급랭함으로써 제작되고 있었다. 본 발명자 등이 예의 검토한 바, 이온교환 처리 후에 강화 유리판을 서냉하면 휨량을 저감할 수 있는 것을 발견했다. 휨량을 저감할 수 있는 이유는 불분명하고, 현재 조사중이다.

현시점에서는 이온교환 처리 후의 냉각시의 온도 분포의 불균일이 휨의 하나의 원인인 것으로 추정된다. 종래와 같이, 이온교환 용액으로부터 강화 유리판을 인출한 후 즉시 실온까지 급랭하면, 강화 유리판의 면내의 온도 분포의 불균일이 커지고, 즉 강화 유리판의 면내 중앙부가 둘레 가장자리부에 비해서 고온으로 되기 때문에, 열팽창차에 기인하여 강화 유리판이 휘기 쉬워진다. 이 휨은 강화 유리판이 상온까지 냉각되어 강화 유리판의 면내의 온도 분포가 없어지면 어느 정도 해소되지만, 완전하게는 해소되지 않는다. 그래서, 본원발명과 같이 이온교환 처리 후에 강화 유리판을 서냉하면, 냉각시에 강화 유리판의 면내의 온도 분포의 불균일을 작게 할 수 있다. 또한, 현재의 상태에서는 실증되어 있지 않지만, 알칼리 이온이 이온교환 처리 때에 압축 응력층의 표층 부분에 있어서 편석한 상태에서 고정되는 것이 휨의 하나의 원인이고, 이온교환 처리 후에 강화 유리판을 서냉하면 알칼리 이온의 이동이 진행됨으로써 알칼리 이온의 편석 상태가 서서히 해소되어, 결과적으로 휨량이 개선되어 있을 가능성도 있다.

유리판은 스트레인점 이하의 온도에서는 열변형하지 않는 것이 알려져 있고, 종래의 강화 유리판은 이온교환 용액으로부터 인출한 후에 실온까지 급랭함으로써 제작되고 있었다. 본 발명자 등이 예의 검토한 바, 강화 유리판의 경우 의외인 것으로 스트레인점 미만의 온도 환경하에서도 휨량을 저감할 수 있는 것을 발견함과 아울러, 이온교환 처리 후에 강화 유리판을 서냉하면 휨량을 저감할 수 있는 것을 발견했다. 휨량을 저감할 수 있는 이유는 불분명하고, 현재 조사중이다. 본 발명자 등은 강화 유리판의 경우, 알칼리 이온이 이온교환 처리시에 압축 응력층의 표층 부분에 있어서 편석한 상태에서 고정되는 것이 휨의 하나의 원인이 되고, 본원발명과 같이 이온교환 처리 후에 강화 유리판을 서냉하면 알칼리 이온의 이동이 진행됨으로써 알칼리 이온의 편석 상태가 서서히 해소되어, 결과적으로 휨량이 저감되는 것이라고 추정하고 있다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 대략 직사각형이고 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화용 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열하여 강화용 유리판 배열체를 얻는 배열 공정을 갖는다. 종래까지는 강화용 유리판을 조밀하게 배열한 상태에서 이온교환 처리하면 강화 유리판의 휨량이 증대한다고 하는 문제가 있었다. 한편, 본원발명과 같이, 이온교환 처리 후에 강화 유리판을 서냉하면 강화용 유리판을 조밀하게 배열해도 강화 유리판의 휨량을 저감하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 종래보다 이온교환 처리의 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 강화 유리판 배열체를 구성하고 있는 전체 강화 유리판에 관한 평균 휨률이 0.5% 미만이 되도록 서냉하는 것이 바람직하다. 여기에서, 「평균 휨률」은 하나의 지지체로부터 인출한 전체 강화 유리판의 휨률의 평균치이다. 「휨률」은 레이저 변위계에 의해 측정 거리 내에서의 최대 변위량을 측정 거리로 나눈 값을 가리키고, 예를 들면 강화 유리판을 수평면에 대하여 87°로 기울인 상태에서 스테이지에 기대어 세워 놓고, 강화 유리판의 상방 끝면으로부터 면내를 향해서 5mm 오프셋한 직선 측정 영역을 주사함으로써 측정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 서냉 공정에서, 이온교환 용액의 온도로부터 100℃까지의 냉각 시간이 1분간 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 휨량을 저감하기 쉬워진다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 서냉시에 100℃ 이상이고 또한 (스트레인점-100)℃ 미만의 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 휨량을 저감하기 쉬워짐과 아울러, 열처리에 의해 이온교환 반응이 진행하기 어려워져서, 소망의 압축 응력값을 얻기 쉬워진다. 여기에서, 「스트레인점」은 ASTM C336의 방법에 의거하여 측정한 값을 가리킨다. 또한 「유지」란, 소정 온도±8℃의 상태에서 일정 시간 유지하는 것을 가리킨다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 강화 유리판 배열체를 단열 구조체 내에 배치하여 서냉하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 강화 유리판이 서서히 냉각되게 되어, 결과적으로 강화 유리판의 휨량을 저감할 수 있다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 비가 0.67 초과이고 또한 0.95 이하가 되도록 서냉하는 것, 즉 상기 비를 R이라고 했을 경우에 0.67<R≤0.95이 되도록 서냉하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 압축 응력층의 표층 부분에 있어서, 알칼리 이온의 농도 구배가 완만하면 알칼리 이온의 편석이 적은 것으로 생각된다. 그래서, 서냉에 의해 강화 유리판의 (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 비를 0.67 초과이고 또한 0.95 이하로 규제하면, 알칼리 이온의 이동이 진행되어 알칼리 이온의 편석 상태가 서서히 해소되고, 결과적으로 휨량이 저감되는 것이라고 추정된다. 또한, 「(내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)」는 표면에서의 K의 발광강도를 1이라고 했을 경우(이 경우, 심부의 K의 발광 강도가 0이 됨), 깊이 방향에 있어서의 표면으로부터 내부에 이르는 K 농도의 감소가 대략 수속했을 때의 내부의 K의 발광 강도(예를 들면, 응력 깊이보다 10㎛ 깊은 영역의 K 발광 강도)의 비율을 나타내고, GD-OES로 측정가능하다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 서냉시에 강화 유리판 배열체로 송풍하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 강화 유리판의 면내의 온도 분포의 불균일을 억제할 수 있어, 결과적으로 강화 유리판의 휨량을 저감할 수 있다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 인출 공정 후에 강화 유리판을 소정 사이즈로 절단하는 강화 후 절단 공정을 더 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 오버플로우 다운드로우법으로 강화용 유리판을 성형하는 것이 바람직하다. 오버플로우 다운드로우법으로 성형하면, 미연마에 의해 표면 품위가 양호한 유리판을 제작하기 쉬워지고, 또한 대형, 박형의 유리판을 제작하기 쉬워져서, 결과적으로 강화 유리의 표면의 기계적 강도를 높이기 쉬워진다. 또한, 표면과 이면의 각각의 면 근방의 성상차, 조성차가 동등해지기 쉽고, 이것에 의한 휨을 억제하기 쉬워진다. 여기에서, 「오버플로우 다운드로우법」은 내열성의 홈통상 구조물의 양측으로부터 용융 유리를 넘치게 하고, 넘친 용융 유리를 홈통상 구조물의 하단에서 합류시키면서 하방으로 연신 성형해서 유리판을 성형하는 방법이다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 압축 응력층의 압축 응력값이 400MPa 이상, 또한 압축 응력층의 응력 깊이가 15㎛ 이상이 되도록 이온교환 처리하는 것이 바람직하다. 여기에서, 「압축 응력층의 압축 응력값」 및 「압축 응력층의 응력 깊이」는 표면 응력계(예를 들면, Orihara Industrial Co., Ltd. 제품 FSM-6000)을 사용하여 시료를 관찰했을 때에, 관찰되는 간섭무늬의 개수와 그 간격으로부터 산출되는 값을 가리킨다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 유리 조성 중에 Na₂O를 1∼20질량% 포함하는 강화용 유리판을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 유리 조성으로서, 질량%로 SiO₂ 50∼80%, Al₂O₃ 5∼25%, B₂O₃ 0∼15%, Na₂O 1∼20%, K₂O 0∼10%를 함유하는 강화용 유리판을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 이온교환 성능과 내실투성을 높은 레벨로 양립할 수 있다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 스트레인점이 500℃ 이상인 강화용 유리판을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 강화 유리판의 내열성이 향상되어 강화 유리판의 휨량을 저감하기 쉬워진다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 표면의 전부 또는 일부를 연마하는 연마 공정을 갖지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 표시 디바이스의 커버 유리에 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 강화용 유리판 배열체는 대략 직사각형의 강화용 유리판이 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강화 유리판 배열체는 대략 직사각형의 강화 유리판이 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강화 유리판 배열체는 전체 강화 유리판의 평균 휨률이 0.5% 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 강화 유리판은 대략 직사각형의 강화 유리판이고, 판 두께가 0.7mm 이하이고, 또한 휨률이 0.5% 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강화 유리판은 (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 비가 0.67 초과이고 또한 0.95 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 지지체는 대략 직사각형이고 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 복수 배열하기 위한 지지체이고, 강화 유리판을 10mm 이하의 간격을 두고 복수 배열하기 위한 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 강화용 유리판(강화 유리판 배열체)을 복수 배열하기 위한 지지체의 일 형태를 예시하는 개략사시도이다.
도 2는 강화 유리판 배열체에 송풍하기 위한 구성의 일 형태를 예시하는 개략사시도이다.
도 3은 [실시예 6]에 의한 시료 No. 5의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.
도 4는 [실시예 6]에 의한 시료 No. 6의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.
도 5는 [실시예 6]에 의한 시료 No. 7의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.
도 6은 [실시예 6]에 의한 시료 No. 8의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.
도 7은 [실시예 6]에 의한 시료 No. 9의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.
도 8은 [실시예 6]에 의한 시료 No. 10의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.
도 9는 [실시예 6]에 의한 시료 No. 11의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.
도 10은 [실시예 6]에 의한 시료 No. 12의 표층 근방의 알칼리 성분의 GD-OES의 데이터이다.

이하, 강화용 유리판(강화 유리판)의 치수에 관하여 설명한다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법에 있어서, 강화용 유리판의 판 두께를 1.5mm 이하, 1.0mm 이하, 0.8mm 이하, 0.7mm 이하, 0.6mm 이하, 0.5mm 이하 또는 0.5mm 미만으로 규제하는 것이 바람직하고, 특히 0.4mm 이하로 규제하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 표시 디바이스의 경량화를 도모하기 쉬워짐과 아울러, 강화 후 절단을 행할 경우에 표면의 압축 응력층의 영향에 의해 절끝면에 압축 응력이 생기기 쉬워져서 절끝면의 기계적 강도가 저하하기 어려워진다. 한편, 판 두께가 지나치게 작으면, 소망의 기계적 강도를 얻기 어려워진다. 또한, 강화 공정 후에 강화 유리판이 휘기 쉬워진다. 따라서, 판 두께는 0.1mm 이상이 바람직하다. 또한, 판 두께가 작을수록 강화 유리판이 휘기 쉬워지기 때문에 본 발명의 효과를 향수하기 쉬워진다.

강화용 유리판의 판 면적을 0.01㎡ 이상, 0.1㎡ 이상, 0.25㎡ 이상, 0.35㎡ 이상, 0.45㎡ 이상, 0.8㎡ 이상, 1㎡ 이상, 1.2㎡ 이상, 1.5㎡ 이상, 2㎡ 이상, 2.5㎡ 이상, 3㎡ 이상, 3.5㎡ 이상, 4㎡ 이상 또는 4.5㎡ 이상으로 규제하는 것이 바람직하고, 특히 5∼10㎡로 규제하는 것이 바람직하다. 판 면적이 클수록 강화 후 절단에 의한 강화 유리판의 채취 매수가 많아져서 강화 유리판이나 각종 디바이스의 제조 효율이 비약적으로 향상된다. 여기에서, 「판 면적」이란, 끝면을 제외한 판 표면의 면적을 가리키고, 표면과 이면 중 어느 한쪽의 면적을 가리킨다. 또한, 판 면적이 클수록 강화 유리판이 휘기 쉬워지기 때문에 본 발명의 효과를 향수하기 쉬워진다.

디지털 사이니지 용도의 경우, 강화 유리판의 판 면적이, 예를 들면 1㎡ 이상으로 될 수 있지만, 이 경우 냉각시에 강화 유리판의 면내의 온도 분포의 불균일이 커져서 열팽창차에 기인하여 강화 유리판의 휨량이 증대하기 쉬워진다. 따라서, 이 용도의 경우, 강화 유리판이 휘기 쉬워지기 때문에 본 발명의 효과를 향수하기 쉬워진다.

이하, 배열 공정에 관하여 설명한다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법에 있어서, 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열하지만, 배열 간격은 9mm 이하, 8mm 이하 또는 7mm 이하인 것이 바람직하고, 또는 0.1mm 이상이고 또한 6mm 이하, 또는 1mm 이상이고 또한 5mm 미만인 것이 바람직하고, 특히 1.5mm 이상이고 또한 3mm 미만이 바람직하다. 배열 간격이 지나치게 크면 강화 유리판의 제조 효율이 저하하기 쉬워진다. 또한, 배열 간격이 지나치게 작으면 강화 유리판끼리가 간섭하여 스크레치가 발생할 우려가 발생한다.

강화용 유리판을 연직 방향으로부터 0∼20°정도 기울어진 상태, 또는 연직 방향으로부터 0∼10°정도 기울어진 상태, 특히 연직 방향으로부터 0∼5°정도 기울어진 상태에서 지지체에 복수 배열하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 지지체로의 강화용 유리판의 수납률이 향상된다.

지지체는 복수의 강화용 유리판을 좁은 피치로 수납할 수 있는 한 어떤 구조이어도 좋다. 지지체는, 예를 들면 프레임부와, 강화용 유리판의 측방 가장자리부를 지지하는 측방 가장자리 지지부와, 강화용 유리판의 하단부를 지지하기 위한 하단 지지부를 갖는 구조가 바람직하다. 측방 가장자리 지지부 및/또는 하단 지지부에 V홈 등의 오목부를 설치하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 강화용 유리판을 홈부에 접촉시킴으로써 강화용 유리판을 소정 간격으로 지지할 수 있다. 또한, 측방 가장자리 지지부와 하단 지지부는, 예를 들면 오목부를 갖는 봉상 또는 철사상의 부재가 바람직하다.

도 1은 강화용 유리판(강화 유리판 배열체)을 복수 배열하기 위한 지지체의 일 형태를 예시하는 개략사시도이다. 도 1에 나타내는 지지체(1)는 프레임부(2)와 강화용 유리판(3)을 지지하는 지지부(4)를 주요한 구성요소로 한다.

지지부(4)는 복수매의 강화용 유리판(3)을 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 배열한 상태에서 지지한다. 상술하면, 지지부(4)는 강화용 유리판(3)의 한 쌍의 측방 가장자리부를 지지하는 측방 가장자리 지지부(4a)와 강화용 유리판(3)의 하단부를 지지하는 하단 지지부(4b)로 구성된다.

측방 가장자리 지지부(4a)는 그 양단이 도시하지 않은 볼트 등의 체결 부재에 의해 착탈 가능하게 빔프레임부(2e)의 상면에 부착된다. 측방 가장자리 지지부(4a)는 강화용 유리판(3)의 동일한 높이의 측방 가장자리부를 지지하는 한 쌍이 동일한 높이의 빔프레임부(2e)에 부착된다. 측방 가장자리 지지부(4a)는 강화용 유리판(3)의 측방 가장자리부에 대향하는 오목부를 갖고, 이 오목부가 강화용 유리판(3)의 측방 가장자리부에 접촉하여 지지함으로써 강화용 유리판(3)을 두께 방향으로 위치 결정한다.

하단 지지부(4b)는 그 양단이 저부 프레임부(2a)에 있어서의 한 쌍의 장변부의 상면에 도시하지 않은 볼트 등의 체결 부재에 의해 착탈 가능하게 부착된다. 하단 지지부(4b)는 강화용 유리판(3)을 상면에서 지지할 뿐이며, 강화용 유리판(3)을 두께 방향으로 위치 결정하는 오목부 등의 요소를 갖지 않는다. 또한, 하단 지지부(4b)는 강화용 유리판(3)을 두께 방향으로 위치 결정하는 요소를 가져도 좋다.

보온판(5)은 양측 프레임부(2b)에 설치되고, 지지부(4)에 지지되는 복수의 강화용 유리판(3)의 양 측방 가장자리부에 대면한 상태에서 이들 강화용 유리판(3)을 보온하는 것이지만, 필요에 따라서 보온판(5)을 제거해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 보온판(5)은 복수의 강화용 유리판(3)의 양 측방에만 설치되어 있다. 따라서, 프레임부(2) 중 강화용 유리판(3)의 두께 방향의 최전면과 최배면의 강화용 유리판(3)의 각각 대면하는 전방 프레임부(2c)와 후방 프레임부(2d)에는 개구부가 존재하고 있다. 또한, 강화용 유리판(3)의 하측에 존재하는 저부 프레임부(2a)에도 개구부가 존재하고 있다.

이하, 강화 공정에 관하여 설명한다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 이온교환 용액에 침지하여 이온교환 처리해서 그 표면에 압축 응력층을 형성한다. 이온교환 처리는 강화용 유리판의 스트레인점 이하의 온도에서 유리 표면에 이온 반경이 큰 알칼리 이온을 도입하는 방법이다. 이온교환 용액에 의해 이온교환 처리하면, 판 두께가 작은 경우에도 압축 응력층을 적정하게 형성할 수 있다.

이온교환 용액, 이온교환 온도 및 이온교환 시간은 유리의 점도 특성 등을 고려해서 결정하면 좋다. 특히, 강화용 유리판 중의 Na 성분을 KNO₃ 용해염 중의 K이온과 이온교환 처리하면 표면에 압축 응력층을 효율좋게 형성할 수 있다.

압축 응력층의 압축 응력값이 400MPa 이상(바람직하게는 500MPa 이상, 600MPa 이상 또는 650MPa 이상, 특히 바람직하게는 700MPa 이상), 또한 압축 응력층의 응력 깊이가 15㎛ 이상(바람직하게는 20㎛ 이상, 25㎛ 이상 또는 30㎛ 이상, 특히 바람직하게는 35㎛ 이상)이 되도록 이온교환 용액에 의해 이온교환 처리하는 것이 바람직하다. 압축 응력값이 클수록 강화 유리판의 기계적 강도가 높아진다. 한편, 압축 응력값이 지나치게 크면, 강화 유리판을 스크라이브 절단하기 어려워진다. 따라서, 압축 응력층의 압축 응력값은 바람직하게는 1500MPa 이하 또는 1200MPa 이하, 특히 바람직하게는 1000MPa 이하이다. 또한, 유리 조성 중의 Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, MgO, ZnO의 함유량을 증가시키거나 SrO, BaO의 함유량을 저감하면, 압축 응력값이 커지는 경향이 있다. 또한, 이온교환 시간을 짧게 하거나 이온교환 용액의 온도를 내리면, 압축 응력값이 커지는 경향이 있다.

응력 깊이가 클수록 강화 유리판에 깊은 스크레치가 생겨도 강화 유리판이 깨지기 어려워짐과 아울러, 기계적 강도의 불균일이 작아진다. 한편, 응력 깊이가 지나치게 크면 강화 유리판을 스크라이브 절단하기 어려워진다. 응력 깊이는 바람직하게는 100㎛ 이하, 80㎛ 미만 또는 60㎛ 이하, 특히 바람직하게는 52㎛ 미만이다. 또한, 유리 조성 중의 K₂O, P₂O₅의 함유량을 증가시키거나 SrO, BaO의 함유량을 저감하면 응력 깊이가 커지는 경향이 있다. 또한, 이온교환 시간을 길게 하거나 이온교환 용액의 온도를 높이면 응력 깊이가 커지는 경향이 있다.

이하, 서냉 공정에 관하여 설명한다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 강화 유리판 배열체를 이온교환 용액으로부터 인출한 후 서냉하는 서냉 공정을 갖고, 이온교환 용액으로부터 인출한 후 연속적으로 서냉하는 것이 바람직하고, 이온교환조의 상부에 단열 구조체를 설치하고, 이온교환 용액으로부터 강화 유리판 배열체를 상방으로 인출했을 때에 즉시 강화 유리판 배열체를 서냉하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 강화 유리판의 제조 효율이 향상됨과 아울러, 강화 유리판의 휨량을 저감하기 쉬워진다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법에 있어서, 150℃ 이상이고 또한 스트레인점 미만의 온도 영역에서 25℃/분 이하 또는 20℃/분 이하의 강온 속도로 강온하는 것이 바람직하고, 그때의 강온 시간은 바람직하게는 3분간 이상, 5분간 이상, 7분간 이상 또는 10분간 이상이다. 강온 속도가 빨라지면 강화 유리판의 휨량을 저감하기 어려워진다. 또한, 강온 시간이 짧아지면 강화 유리판의 휨량을 저감하기 어려워진다.

복수의 강화 유리판의 평균 휨률이 0.5% 미만, 0.3% 이하, 0.23% 미만, 0.2% 이하, 0.18% 이하, 0.15% 미만 또는 0.13% 이하, 특히 0.10% 미만이 되도록 서냉하는 것이 바람직하다. 평균 휨률이 크면 강화 유리판의 제조 수율이 저하하기 쉬워진다. 또한, 개별의 강화 유리판의 휨률이 0.3% 이하, 0.23% 미만, 0.2% 이하, 0.18% 이하, 0.15% 미만 또는 0.13% 이하, 특히 0.10% 미만이 되도록 서냉하는 것도 바람직하다. 휨률이 크면 강화 유리판의 제조 수율이 저하하기 쉬워진다.

이온교환 용액의 온도로부터 100℃의 온도까지의 냉각 시간은 1분간 이상, 3분간 이상, 5분간 이상, 10∼250분간, 또는 12∼200분간, 특히 15∼90분간이 바람직하다. 냉각 시간이 지나치게 짧으면 강화 유리판의 휨량을 저감하기 어려워진다. 한편, 냉각 시간이 너무 길면 강화 유리판의 제조 효율이 저하하기 쉬워짐과 아울러, 냉각시에 이온교환 반응이 진행되어 압축 응력값이 저하하기 쉬워진다. 또한, 「냉각」이란 서냉과 급랭을 겸하는 개념이다.

100℃ 이상이고 또한 (스트레인점-100)℃ 미만의 온도 영역, 또는 150℃ 이상이고 또한 (스트레인점-150)℃ 미만의 온도 영역, 특히 200℃ 이상이고 또한 (스트레인점-200)℃ 미만의 온도 영역에서 서냉하는 것이 바람직하다. 서냉 온도 영역이 너무 낮으면 강화 유리판의 휨량을 저감하기 어려워진다. 한편, 서냉 온도 영역이 지나치게 높으면 서냉시에 이온교환 반응이 진행되어 압축 응력값이 저하하기 쉬워진다. 서냉 시간은 1분간 이상, 3분간 이상, 5분간 이상, 10∼250분간, 또는 2∼200분간, 특히 15∼90분간이 바람직하다. 서냉 시간이 지나치게 짧으면 강화 유리판의 휨량을 저감하기 어려워진다. 한편, 서냉 시간이 너무 길면 강화 유리판의 제조 효율이 저하하기 쉬워짐과 아울러, 서냉시에 이온교환 반응이 진행되어 압축 응력값이 저하하기 쉬워진다.

서냉시에 100℃ 이상이고 또한 (스트레인점-100)℃ 미만의 온도, 또는 150℃ 이상이고 또한 (스트레인점-150)℃ 미만의 온도, 특히 200℃ 이상, (스트레인점-200)℃ 미만의 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 유지 온도가 너무 낮으면, 강화 유리판의 휨량을 저감하기 어려워진다. 한편, 유지 온도가 지나치게 높으면 서냉시에 이온교환 반응이 진행되어 압축 응력값이 저하하기 쉬워진다. 유지 시간은 1분간 이상, 3분간 이상, 5분간 이상, 10∼250분간, 또는 12∼200분간, 특히 15∼90분간이 바람직하다. 유지 시간이 지나치게 짧으면 강화 유리판의 휨량을 저감하기 어려워진다. 한편, 유지 시간이 너무 길면 강화 유리판의 제조 효율이 저하하기 쉬워짐과 아울러, 서냉시에 이온교환 반응이 진행되어 압축 응력값이 저하하기 쉬워진다.

서냉 후에 100℃ 미만의 온도까지 급랭하는 공정을 설치하는 것이 바람직하다. 이 때, 강온 속도는 30℃/분 초과가 바람직하고, 특히 50℃/분 이상이 바람직하다. 이렇게 하면, 강화 유리판의 휨량을 개선한 다음, 강화 유리판의 제조 효율을 높일 수 있다.

서냉 후에 20℃ 이상 또는 30℃ 이상, 특히 40℃ 이상 승온하는 공정을 설치해도 좋지만, 공정을 설치하면 강화 유리판의 제조 효율이 저하하기 쉬워짐과 아울러, 승온시에 이온교환 반응이 진행되어 압축 응력값이 저하하기 쉬워진다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 강화 유리판 배열체를 단열 구조체 내에 배치하고 서냉하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 강화 유리판 배열체가 서서히 냉각됨으로써 강화 유리판의 휨량을 저감하기 쉬워진다. 단열 구조체는 히터 등의 가열 수단을 갖고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 서냉로 등이 사용가능하다. 이렇게 하면, 강온 속도를 제어하기 쉬워진다. 또한, 단열 구조체는 완전히 기밀일 필요는 없고, 개구부를 갖고 있어도 좋다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 비가 0.67 초과이고 또한 0.95 이하가 되도록 서냉하는 것이 바람직하다. (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 적합한 하한비는 0.68 이상, 0.70 이상, 0.72 이상, 또는 0.74 이상, 특히 0.75 이상이며, 적합한 상한비는 0.92 이하, 0.90 이하, 또는 0.88 이하, 특히 0.86 이하이다. (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)이 지나치게 크면, 알칼리 이온이 압축 응력층의 표층 부분에 있어서 편석한 상태에서 고정되기 때문에 강화 유리판의 휨량이 커지기 쉽다. 한편, (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)이 지나치게 작으면, 압축 응력값이 작아지기 쉬워서 기계적 강도를 유지하기 어려워진다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 서냉시에 강화 유리판 배열체에 송풍하는 것이 바람직하고, 강화 유리판의 간격을 향해서 송풍하는 것이 보다 바람직하고, 강화 유리판의 간격을 향해서 하방으로부터 송풍하는 것이 보다 바람직하다. 이렇게 하면, 강화 유리판의 면내의 온도 분포의 불균일이 작아져서 강화 유리판의 휨량을 저감할 수 있다. 또한, 냉풍을 송풍하면, 강화 유리판의 면내의 온도 분포의 불균일을 저감하면서 강화 유리판을 냉각할 수 있다. 열풍을 송부하면, 강화 유리판의 면내의 온도 분포의 불균일을 저감하면서 강화 유리판을 서냉할 수 있다. 또한, 송풍 수단으로서 주지의 송풍기(팬이나 블로워 등)를 사용할 수 있다.

도 2는 서냉시에 있어서 강화 유리판 배열체에 송풍하기 위한 송풍 장치의 일 형태를 예시하는 개략사시도이다. 동 도면에 나타나 있는 바와 같이, 이 송풍 장치(10)는 내부를 기체가 상하 방향으로 유통가능한 관상(각관상)의 포위체(11)의 내부 공간에 복수의 강화 유리판(3)을 직립 자세로 간격을 두고 지지체(1)에 배열해서 이루어지는 강화 유리판 배열체(12)가 수용되어서 구성되어 있다. 포위체(10)의 상단부에는 팬이나 블로워 등으로 이루어지는 송풍 수단(13)이 설치됨과 아울러, 포위체(10)의 하단부에는 개구부(11a)가 형성되어 있다. 그리고, 송풍 수단(13)의 구동에 따라, 포위체(11)의 하단부의 개구부(11a)로부터 그 내부 공간으로 유입된 기체는 화살표로 나타내듯이 강화 유리판 배열체(12)의 설치 개소를 통과해서 상방으로 유동하고, 포위체(10)의 상단부로부터 외부로 유출하도록 구성되어 있다. 또한, 기체는 에어이지만, 질소나 아르곤 등의 불활성 가스이어도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 포위체(11)의 내부 공간을 상방을 향해서 흐르는 기체는 강화 유리판 배열체(12)를 구성하고 있는 전체 강화 유리판(3)의 표면 및 이면에 접촉한다. 이 경우, 포위체(11)의 내부 공간에 있어서의 기체의 흐름 방향은 각 강화 유리판(3)의 표면 및 이면과 평행하기 때문에 큰 통기 저항이 생기는 일은 없다. 또한, 상기 구성 대신에, 포위체(11)의 하단부에 송풍 수단(13)을 설치 함과 아울러, 포위체(11)의 상단부에 개구부(11a)를 형성함으로써, 포위체(11)의 내부 공간에서 기체가 상방을 향해서 흐르도록 해도 좋다. 또한, 포위체(11)를 설치하지 않고, 지지체(1)와 함께 강화 유리판 배열체(12)를 노출시킨 상태에서, 별도 설치한 송풍 수단에 의해 강화 유리판 배열체(12)를 향해서 송풍하도록 해도 좋다. 또한, 기체가 흐르는 방향도 상방을 향하는 것이 바람직하지만, 하방을 향하는 기체의 흐름이 생성되도록 해도 좋다.

이하, 인출 공정에 관하여 설명한다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 지지체로부터 강화 유리판을 인출하는 인출 공정을 갖는다. 강화 유리판을 인출할 때의 강화 유리판의 온도(또는 환경 온도)는 100℃ 미만, 특히 50℃ 이하가 바람직하다. 이렇게 하면, 인출시에 강화 유리판이 서멀쇼크에 의해 파손되는 사태를 방지하기 쉬워진다.

이하, 강화용 유리에 관하여 설명한다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 오버플로우 다운드로우법에 의해 강화용 유리판을 성형하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 미연마에 의해 표면 품위가 양호한 유리판을 성형하기 쉬워지고, 결과적으로 강화 유리판의 표면의 기계적 강도를 높이기 쉬워진다. 이 이유는 오버플로우 다운드로우법의 경우, 표면이 되어야 할 면이 홈통상 내화물에 접촉하지 않고 자유 표면인 상태에서 성형되기 때문이다. 홈통상 구조물의 구조나 재질은 소망의 치수나 표면 품위를 실현할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 하방으로의 연신 성형을 행하기 위해서, 유리 리본에 대하여 힘을 인가하는 방법은 소망의 치수나 표면 품위를 실현하는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 충분히 큰 폭을 갖는 내열성 롤을 유리 리본에 접촉시킨 상태에서 회전시켜서 연신하는 방법을 채용해도 좋고, 복수의 쌍으로 이루어진 내열성 롤을 유리 리본의 끝면 근방에만 접촉시켜서 연신하는 방법을 채용해도 좋다.

오버플로우 다운드로우법 이외에도, 슬롯 다운드로우법, 플로우트법, 롤아웃법, 리드로우법 등으로 성형해도 좋다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 유리 조성 중에 Na₂O를 1∼20질량% 포함하도록 강화용 유리판을 제작하는 것이 바람직하다. Na₂O는 주요한 이온교환 성분이며, 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, Na₂O는 내실투성을 개선하는 성분이기도 하다. 그러나, Na₂O의 함유량이 지나치게 적으면, 용융성이 저하하거나, 열팽창계수가 저하하거나, 이온교환 성능이 저하하기 쉬워진다. 한편, Na₂O의 함유량이 지나치게 많으면 열팽창계수가 지나치게 높아져서, 내열충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합하기 어려워진다. 또한, 스트레인점이 지나치게 저하하거나 유리 조성의 성분 밸런스가 부족하여, 오히려 내실투성이 저하하는 경우가 있다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 유리 조성으로서, 질량%로 SiO₂ 50∼80%, Al₂O₃ 5∼25%, B₂O₃ 0∼15%, Na₂O 1∼20%, K₂O 0∼10%를 함유하도록 강화용 유리판을 제작하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 각 성분의 함유 범위를 한정한 이유를 하기에 나타낸다. 또한, 각 성분의 함유 범위의 설명에 있어서, % 표시는 질량%를 가리킨다.

SiO₂는 유리의 네트워크를 형성하는 성분이다. SiO₂의 함유량은 바람직하게는 50∼80%, 52∼75%, 55∼72%, 또는 55∼70%, 특히 바람직하게는 55∼67.5%이다. SiO₂의 함유량이 지나치게 적으면 유리화하기 어려워지고, 또한 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하하기 쉬워진다. 한편, SiO₂의 함유량이 지나치게 많으면 용융성이나 성형성이 저하하기 쉬워진다.

Al₂O₃은 이온교환 성능을 높이는 성분이며, 또한 스트레인점이나 영률을 높이는 성분이다. Al₂O₃의 함유량은 5∼25%가 바람직하다. Al₂O₃의 함유량이 지나치게 적으면 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하하기 쉬워지는 것에 추가해서, 이온교환 성능을 충분하게 발휘할 수 없을 우려가 생긴다. 따라서, Al₂O₃의 적합한 하한 범위는 7% 이상, 8% 이상, 10% 이상, 12% 이상, 14% 이상, 또는 15% 이상, 특히 16% 이상이다. 한편, Al₂O₃의 함유량이 지나치게 많으면, 유리에 실투결정이 석출되기 쉬워져서 오버플로우 다운드로우법 등으로 유리판을 성형하기 어려워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 낮아져서, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워지고, 또한 고온 점성이 높아져서 용융성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, Al₂O₃의 적합한 상한 범위는 22% 이하, 20% 이하, 19% 이하, 또는 18% 이하, 특히 17% 이하이다. 또한, 이온교환 성능을 중시할 경우, Al₂O₃의 함유량을 가급적으로 증가시키는 것이 바람직하고, 예를 들면 Al₂O₃의 함유량을 17% 이상, 18% 이상, 19% 이상 또는 20% 이상, 특히 21% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

B₂O₃은 고온 점도나 밀도를 저하시킴과 아울러, 유리를 안정화시켜서 결정을 석출시키기 어렵게 하고, 액상 온도를 저하시키는 성분이다. 또한, 크랙 내성을 높이는 성분이다. 그러나, B₂O₃의 함유량이 지나치게 많으면, 이온교환 처리에 의해 스코치라고 불리는 표면의 착색이 발생하거나, 내수성이 저하하거나, 압축 응력층의 압축 응력값이 저하하거나, 압축 응력층의 응력 깊이가 작아지는 경향이 있다. 따라서, B₂O₃의 함유량은 바람직하게는 0∼15%, 0.1∼12%, 1∼10%, 1 초과∼8%, 또는 1.5∼6%, 특히 바람직하게는 2∼5%이다. 또한, 이온교환 성능을 중시할 경우, B₂O₃의 함유량을 가급적으로 증가시키는 것이 바람직하고, 예를 들면 B₂O₃의 함유량을 2.5% 이상, 3% 이상, 3.5% 이상 또는 4% 이상, 특히 4.5% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Na₂O는 주요한 이온교환 성분이며, 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, Na₂O는 내실투성을 개선하는 성분이기도 하다. Na₂O의 함유량은 1∼20%이다. Na₂O의 함유량이 지나치게 적으면, 용융성이 저하하거나, 열팽창계수가 저하하거나, 이온교환 성능이 저하하기 쉬워진다. 따라서, Na₂O를 도입할 경우, Na₂O의 적합한 하한 범위는 10% 이상 또는 11% 이상, 특히 12% 이상이다. 한편, Na₂O의 함유량이 지나치게 많으면, 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한, 스트레인점이 지나치게 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스가 부족하여, 오히려 내실투성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, Na₂O의 적합한 상한 범위는 17% 이하, 특히 16% 이하이다.

K₂O는 이온교환을 촉진하는 성분이며, 알칼리 금속 산화물 중에서는 압축 응력층의 응력 깊이를 증대시키는 효과가 큰 성분이다. 또한, 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 내실투성을 개선하는 성분이기도 하다. K₂O의 함유량은 0∼10%이다. K₂O의 함유량이 지나치게 많으면, 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한, 스트레인점이 지나치게 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스가 부족하여, 오히려 내실투성이 저하하는 경향이 있다. 따라서, K₂O의 적합한 상한 범위는 8% 이하, 6% 이하 또는 4% 이하, 특히 2% 미만이다.

상기 성분 이외에도, 예를 들면 이하의 성분을 도입해도 좋다.

Li₂O는 이온교환 성분인 동시에, 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 영률을 높이는 성분이다. 더욱이, 알칼리 금속 산화물 중에서는 압축 응력값을 증대시키는 효과가 크다. 그러나, Li₂O의 함유량이 지나치게 많으면, 액상 점도가 저하하여 유리가 실투하기 쉬워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한, 저온 점성이 지나치게 저하해서 응력 완화가 일어나 쉬워지면, 오히려 압축 응력값이 작아지는 경우가 있다. 따라서, Li₂O의 함유량은 바람직하게는 0∼3.5%, 0∼2%, 0∼1% 또는 0∼0.5%, 특히 0.01∼0.2%이다.

Li₂O+Na₂O+K₂O의 적합한 함유량은 5∼25%, 10∼22%, 또는 15∼22%, 특히 17∼22%이다. Li₂O+Na₂O+K₂O의 함유량이 지나치게 적으면, 이온교환 성능이나 용융성이 저하하기 쉬워진다. 한편, Li₂O+Na₂O+K₂O의 함유량이 지나치게 많으면, 유리가 실투 하기 쉬워지는 것에 추가해서, 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하하거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한, 스트레인점이 지나치게 저하해서 높은 압축 응력값을 얻기 어려워지는 경우가 있다. 더욱이, 액상 온도 부근의 점성이 저하해서 높은 액상 점도를 확보하기 어려워지는 경우도 있다. 또한, 「Li₂O+Na₂O+K₂O」는 Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 합계량이다.

MgO는 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인점이나 영률을 높이는 성분이며, 알칼리 토류 금속 산화물 중에서는 이온교환 성능을 높이는 효과가 큰 성분이다. 그러나, MgO의 함유량이 지나치게 많으면 밀도나 열팽창계수가 높아지기 쉽고, 또한 유리가 실투하기 쉬워진다. 따라서, MgO의 적합한 상한 범위는 12% 이하, 10% 이하, 8% 이하 또는 5% 이하, 특히 4% 이하이다. 또한, 유리 조성 중에 MgO를 도입할 경우, MgO의 적합한 하한 범위는 0.1% 이상, 0.5% 이상 또는 1% 이상, 특히 2% 이상이다.

CaO는 다른 성분과 비교하여 내실투성의 저하를 수반하지 않고 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인점이나 영률을 높이는 효과가 크다. CaO의 함유량은 0∼10%가 바람직하다. 그러나, CaO의 함유량이 지나치게 많으면, 밀도나 열팽창계수가 높아지고, 또한 유리 조성의 성분 밸런스가 부족하여, 오히려 유리가 실투하기 쉬워지거나, 이온교환 성능이 저하하기 쉬워진다. 따라서, CaO의 적합한 함유량은 0∼5%, 0.01∼4%, 또는 0.1∼3%, 특히 1∼2.5%이다.

SrO는 내실투성의 저하를 수반하지 않고 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인점이나 영률을 높이는 성분이다. 그러나, SrO의 함유량이 지나치게 많으면, 밀도나 열팽창계수가 높아지거나, 이온교환 성능이 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스가 부족하여, 오히려 유리가 실투하기 쉬워진다. SrO의 적합한 함유 범위는 0∼5%, 0∼3%, 또는 0∼1%, 특히 0∼0.1% 미만이다.

BaO는 내실투성의 저하를 수반하지 않고 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 스트레인점이나 영률을 높이는 성분이다. 그러나, BaO의 함유량이 지나치게 많으면, 밀도나 열팽창계수가 높아지거나, 이온교환 성능이 저하하거나, 유리 조성의 성분 밸런스가 부족하여, 오히려 유리가 실투하기 쉬워진다. BaO의 적합한 함유 범위는 0∼5%, 0∼3%, 또는 0∼1%, 특히 0∼0.1% 미만이다.

ZnO는 이온교환 성능을 높이는 성분이며, 특히 압축 응력값을 증대시키는 효과가 큰 성분이다. 또한, 저온 점성을 저하시키지 않고 고온 점성을 저하시키는 성분이다. 그러나, ZnO의 함유량이 지나치게 많으면, 유리가 분상하거나, 내실투성이 저하하거나, 밀도가 높아지거나, 압축 응력층의 응력 깊이가 작아지는 경향이 있다. 따라서, ZnO의 함유량은 0∼6%, 0∼5%, 0∼1%, 또는 0∼0.5%, 특히 0∼0.1% 미만이 바람직하다.

ZrO₂는 이온교환 성능을 현저하게 향상시키는 성분임과 아울러, 액상 점도 부근의 점성이나 스트레인점을 높이는 성분이지만, 그 함유량이 지나치게 많으면 내실투성이 현저하게 저하할 우려가 있고, 또한 밀도가 지나치게 높아질 우려가 있다. 따라서, ZrO₂의 적합한 상한 범위는 10% 이하, 8% 이하 또는 6% 이하, 특히 5% 이하이다. 또한, 이온교환 성능을 향상시키고 싶을 경우, 유리 조성 중에 ZrO₂를 도입하는 것이 바람직하고, 그 경우 ZrO₂의 적합한 하한 범위는 0.01% 이상 또는 0.5%, 특히 1% 이상이다.

P₂O₅는 이온교환 성능을 높이는 성분이며, 특히 압축 응력층의 응력 깊이를 크게 하는 성분이다. 그러나, P₂O₅의 함유량이 지나치게 많으면, 유리가 분상하기 쉬워진다. 따라서, P₂O₅의 적합한 상한 범위는 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하, 4% 이하, 2% 이하 또는 1% 이하, 특히 0.1% 미만이다.

청징제로서, As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, F, Cl, SO₃의 군(바람직하게는 SnO₂, Cl, SO₃의 군)에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 0∼30000ppm(3%) 도입해도 좋다. SnO₂+SO₃+Cl의 함유량은 청징 효과를 적확하게 향수하는 관점으로부터, 바람직하게는 0∼10000ppm, 50∼5000ppm, 80∼4000ppm 또는 100∼3000ppm, 특히 300∼3000ppm이다. 여기에서, 「SnO₂+SO₃+Cl」은 SnO₂, SO₃ 및 Cl의 합량을 가리킨다.

SnO₂의 적합한 함유 범위는 0∼10000ppm 또는 0∼7000ppm, 특히 50∼6000ppm이고, Cl의 적합한 함유 범위는 0∼1500ppm, 0∼1200ppm, 0∼800ppm, 또는 0∼500ppm, 특히 50∼300ppm이다. SO₃의 적합한 함유 범위는 0∼1000ppm 또는 0∼800ppm, 특히 10∼500ppm이다.

Nd₂O₃, La₂O₃ 등의 희토류 산화물은 영률을 높이는 성분이며, 또한 보색이 되는 색을 추가하면 소색되어 유리의 색미를 컨트롤할 수 있는 성분이다. 그러나, 원료 자체의 비용이 높고, 또한 다량으로 도입하면 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, 희토류 산화물의 함유량은 바람직하게는 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하 또는 1% 이하, 특히 0.5% 이하이다.

본 발명에서는 환경면의 배려로부터, 실질적으로 As₂O₃, F, PbO, Bi₂O₃을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기에서, 「실질적으로 As₂O₃을 함유하지 않는다」란, 유리 성분으로서 적극적으로 As₂O₃을 첨가하지 않지만, 불순물 레벨로 혼입할 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 As₂O₃의 함유량이 500ppm 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 F를 함유하지 않는다」란, 유리 성분으로서 적극적으로 F를 첨가하지 않지만, 불순물 레벨로 혼입할 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 F의 함유량이 500ppm 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 PbO를 함유하지 않는다」란, 유리 성분으로서 적극적으로 PbO를 첨가하지 않지만, 불순물 레벨로 혼입할 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 PbO의 함유량이 500ppm 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 Bi₂O₃을 함유하지 않는다」란, 유리 성분으로서 적극적으로 Bi₂O₃을 첨가하지 않지만, 불순물 레벨로 혼입할 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 Bi₂O₃의 함유량이 500ppm 미만인 것을 가리킨다.

이하의 특성을 갖도록 강화용 유리를 제작하는 것이 바람직하다.

밀도는 2.6g/㎤ 이하, 특히 2.55g/㎤ 이하가 바람직하다. 밀도가 낮을수록 강화 유리판을 경량화할 수 있다. 또한, 유리 조성 중의 SiO₂, B₂O₃, P₂O₅의 함유량을 증가시키거나, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 금속 산화물, ZnO, ZrO₂, TiO₂의 함유량을 저감하면, 밀도가 저하하기 쉬워진다. 또한, 「밀도」는 주지의 아르키메데스법으로 측정가능하다.

열팽창계수는 바람직하게는 80×10^-7∼120×10^-7/℃, 85×10^-7∼110×10^-7/℃, 또는 90×10^-7∼110×10^-7/℃, 특히 90×10^-7∼105×10^-7/℃이다. 열팽창계수를 상기 범위로 규제하면, 금속, 유기계 접착제 등의 부재의 열팽창계수에 정합하기 쉬워져서 금속, 유기계 접착제 등의 부재의 박리를 방지하기 쉬워진다. 여기에서, 「열팽창계수」는 딜라토미터를 이용하여 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 측정한 값을 가리킨다. 또한, 유리 조성 중의 SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류금속 산화물의 함유량을 증가시키면 열팽창계수가 높아지기 쉽고, 반대로 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류금속 산화물의 함유량을 저감하면 열팽창계수가 저하하기 쉬워진다.

스트레인점은 바람직하게는 500℃ 이상, 520℃ 이상 또는 530℃ 이상, 특히 550℃ 이상이다. 스트레인점이 높을수록 내열성이 향상되고, 강화 유리판이 휘기 어려워진다. 더욱이, 터치패널 센서 등의 패터닝에 있어서, 고품위의 막을 형성하기 쉬워진다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리 토류금속 산화물, Al₂O₃, ZrO₂, P₂O₅의 함유량을 증가시키거나 알칼리 금속 산화물의 함유량을 저감하면, 스트레인점이 높아지기 쉽다.

10^{4. 0}dPa·s에 있어서의 온도는 바람직하게는 1280℃ 이하, 1230℃ 이하, 1200℃ 이하 또는 1180℃ 이하, 특히 1160℃ 이하이다. 여기에서, 「10^{4. 0}dPa·s에 있어서의 온도」는 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다. 10^{4. 0}dPa·s에 있어서의 온도가 낮을수록 성형 설비에의 부담이 경감되어서 성형 설비가 장수명화되고, 결과적으로 강화용 유리판의 제조 비용을 저렴화하기 쉬워진다. 또한, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류금속 산화물, ZnO, B₂O₃, TiO₂의 함유량을 증가시키거나, SiO₂, Al₂O₃의 함유량을 저감하면 10^{4. 0}dPa·s에 있어서의 온도가 저하하기 쉬워진다.

10^{2. 5}dPa·s에 있어서의 온도는 바람직하게는 1620℃ 이하, 1550℃ 이하, 1530℃ 이하 또는 1500℃ 이하, 특히 1450℃ 이하이다. 여기에서, 「10^{2. 5}dPa·s에 있어서의 온도」는 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다. 10^{2. 5}dPa·s에 있어서의 온도가 낮을수록 저온 용융이 가능해지고, 용융가마 등의 유리 제조 설비에의 부담이 경감됨과 아울러, 기포 품위를 높이기 쉬워진다. 따라서, 10^{2. 5}dPa·s에 있어서의 온도가 낮을수록 강화용 유리판의 제조 비용을 저렴화하기 쉬워진다. 또한, 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도는 용융 온도에 상당한다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류금속 산화물, ZnO, B₂O₃, TiO₂의 함유량을 증가시키거나, SiO₂, Al₂O₃의 함유량을 저감하면, 10^{2. 5}dPa·s에 있어서의 온도가 저하하기 쉬워진다.

액상 온도는 바람직하게는 1200℃ 이하, 1150℃ 이하, 1100℃ 이하, 1050℃ 이하, 1000℃ 이하, 950℃ 이하 또는 900℃ 이하, 특히 880℃ 이하이다. 여기에서, 「액상 온도」는 표준체 30메쉬(체 메쉬크기 500㎛)를 통과하고, 50메쉬(체 메쉬크기 300㎛)에 잔존하는 유리 분말을 백금 보트에 넣고, 온도 구배로 중에 24시간 유지한 후 결정이 석출되는 온도를 가리킨다. 또한, 액상 온도가 낮을수록 내실투성이나 성형성이 향상된다. 또한, 유리 조성 중의 Na₂O, K₂O, B₂O₃의 함유량을 증가시키거나, Al₂O₃, Li₂O, MgO, ZnO, TiO₂, ZrO₂의 함유량을 저감하면 액상 온도가 저하하기 쉬워진다.

액상 점도는 바람직하게는 10^{4. 0}dPa·s 이상, 10^{4. 4}dPa·s 이상, 10^{4. 8}dPa·s 이상, 10^{5. 0}dPa·s 이상, 10^{5. 4}dPa·s 이상, 10^{5. 6}dPa·s 이상, 10^{6. 0}dPa·s 이상, 또는 10^6.2dPa·s 이상, 특히 10^{6. 3}dPa·s 이상이다. 여기에서, 「액상 점도」는 액상 온도에 있어서의 점도를 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다. 또한, 액상 점도가 높을수록 내실투성이나 성형성이 향상된다. 또한, 유리 조성 중의 Na₂O, K₂O의 함유량을 증가시키거나, Al₂O₃, Li₂O, MgO, ZnO, TiO₂, ZrO₂의 함유량을 저감하면, 액상 점도가 높아지기 쉽다.

β-OH값은 0.45mm^-1 이하, 0.4mm^-1 이하, 0.3mm^-1 이하, 0.28mm^-1 이하, 또는 0.25mm^-1 이하, 특히 0.10∼0.22mm^-1이 바람직하다. β-OH값이 작을수록 스트레인점이 높아짐과 아울러, 이온교환 성능이 향상된다. 여기에서, 「β-OH값」은 FT-IR 을 이용하여 유리의 투과율을 측정하고, 하기의 식을 이용하여 구한 값을 가리킨다.

β-OH값 = (1/X)log(T₁/T₂)

X: 시료 두께(mm)

T₁: 참조 파장 3846cm^{- 1}에 있어서의 투과율(%)

T₂: 수산기 흡수 파장 3600cm^-1 부근에 있어서의 최소 투과율(%)

β-OH값을 저하시키는 방법으로서, 예를 들면 이하의 (1)∼(7)의 방법을 들 수 있다. (1) 함수량이 낮은 원료를 선택한다. (2) 원료 중에 수분을 첨가하지 않는다. (3) 수분량을 감소시키는 성분(Cl, SO₃ 등)의 첨가량을 증가시킨다. (4) 로 내 분위기 중의 수분량을 저하시킨다. (5) 용융 유리 중에서 N₂ 버블링을 행한다. (6) 소형 용융로를 채용한다. (7) 용융 유리의 유량을 빠르게 한다.

이하, 연마 공정, 절단 공정 등에 관하여 설명한다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 표면을 연마하는 공정을 갖지 않는 것이 바람직하고, 또한 미연마의 표면의 평균 표면 거칠기(Ra)는 바람직하게는 10Å 이하, 보다 바람직하게는 5Å 이하, 보다 바람직하게는 4Å 이하, 더욱 바람직하게는 3Å 이하, 가장 바람직하게는 2Å 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 평균 표면 거칠기(Ra)는 SEMI D7-97「FPD 유리판의 표면 거칠기의 측정 방법」에 준거한 방법에 의해 측정하면 좋다. 유리의 이론 강도는 본래 매우 높지만, 이론 강도보다 훨씬 낮은 응력에 의해서도 파괴에 이르는 경우가 많다. 이것은 유리 표면에 그리피스플로라고 불리는 작은 결함이 성형 후의 공정, 예를 들면 연마 공정 등에서 생기기 때문이다. 그 때문에, 강화 유리판의 표면을 미연마로 하면, 이온교환 처리 후에 강화 유리판의 기계적 강도가 유지되어서 강화 유리판이 파괴되기 어려워진다. 또한, 이온교환 처리 후에 스크라이브 절단을 행할 때에 표면이 미연마이면 스크라이브 절단시에 부당한 크랙, 파손 등이 생기기 어려워진다. 또한, 강화 유리판의 표면을 미연마로 하면 연마 공정을 생략할 수 있기 때문에, 강화 유리판의 제조 비용을 저렴화할 수 있다. 또한, 미연마의 표면을 얻기 위해서는 오버플로우 다운드로우법으로 강화용 유리판을 성형하면 좋다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법에 있어서, 강화 유리판을 소정 사이즈로 절단하는 시기는 특별히 한정되지 않지만, 이온교환 처리 후에 소정 사이즈로 절단하는 공정을 설치하면, 즉 강화 후 절단하면 서냉 공정에서 휨량이 저감된 강화 유리판을 절단하게 되기 때문에 강화 후 절단 효율을 높이기 쉬워진다. 결과적으로, 강화 유리판의 제조 효율을 높일 수 있다. 또한, 이온교환 처리 전에 소정 사이즈로 절단하는 공정을 설치하는 것도 바람직하다. 이렇게 하면, 강화용 유리판의 치수가 작아지기 때문에, 강화 유리판의 휨량을 저감하기 쉬워진다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 강화 유리판의 제조 효율의 관점으로부터 강화 후 스크라이브 절단되어 이루어지는 것이 바람직하다. 강화 유리판을 스크라이브 절단할 경우, 스크라이브 스크레치의 깊이가 응력 두께보다 크고, 또한 내부의 인장 응력값이 80MPa 이하(바람직하게는 70MPa 이하, 60MPa 이하, 50MPa 이하)인 것이 바람직하다. 또한, 강화 유리판의 끝면으로부터 5mm 이상 내측으로 떨어진 영역부터 스크라이브를 개시하는 것이 바람직하고, 대향하는 끝면으로부터 5mm 이상 내측의 영역에서 스크라이브를 종료하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 스크라이브 시에 의도하지 않은 파손이 발생하기 어려워져서, 강화 후 스크라이브 절단을 적정하게 행하기 쉬워진다. 여기에서, 내부의 인장 응력값은 이하의 식에 의해 산출되는 값이다.

내부의 인장 응력값 = (압축 응력값×응력 깊이)/(두께-응력 깊이×2)

강화 후 스크라이브 절단할 경우, 강화 유리판의 표면에 스크라이브 라인을 형성한 후 상기 스크라이브 라인을 따라 분단하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 절단시에 의도하지 않는 크랙이 진전되기 어려워진다. 스크라이브 라인을 따라 강화 유리판을 분단하기 위해서는 스크라이브 라인의 형성 중에 강화 유리가 자기 파괴되지 않는 것이 중요해진다. 자기 파괴란 강화 유리판의 표면에 존재하는 압축 응력, 내부에 존재하는 인장 응력의 영향에 의해, 응력 깊이보다 깊은 데미지를 받았을 경우에 강화 유리판이 자발적으로 파괴되는 현상이다. 스크라이브 라인의 형성 중에 강화 유리판의 자기 파괴가 시작되면, 소망의 절단을 행하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 스크라이브 라인의 깊이를 응력 깊이의 10배 이내, 5배 이내, 특히 3배 이내로 규제하는 것이 바람직하다. 또한, 스크라이브 라인의 형성에는 작업성의 점에서 다이아몬드 휠 팁 등을 사용하는 것이 바람직하다.

강화 후 절단될 경우, 강화 유리판의 끝면(절끝면)과 표면이 교차하는 끝가장자리 영역의 일부 또는 전부에 모따기 가공이 실시되어 있는 것이 바람직하고, 적어도 표시측의 끝가장자리 영역의 일부 또는 전부에 모따기 가공이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 모따기 가공으로서, R 모따기가 바람직하고, 이 경우 곡률반경 0.05∼0.5mm의 R 모따기가 바람직하다. 또한, 0.05∼0.5mm의 C 모따기도 적합하다. 또한, 모따기면의 표면 거칠기 Ra는 1nm 이하, 0.7nm 이하 또는 0.5nm 이하, 특히 0.3nm 이하가 바람직하다. 이렇게 하면, 끝가장자리 영역을 기점으로 한 크랙을 방지하기 쉬워진다. 여기에서, 「표면 거칠기 Ra」는 JIS B0601:2001에 준거한 방법으로 측정한 값을 가리킨다.

본 발명의 강화용 유리판 배열체는 대략 직사각형, 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화용 유리판이 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 강화 유리판 배열체는 대략 직사각형, 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화 유리판이 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명의 강화용 유리판 배열체, 강화 유리판 배열체의 기술적 특징은 본 발명의 강화 유리판의 제조방법의 설명란에 기재되어 있어서, 여기에서는 편의상 상세한 기재를 생략한다.

본 발명의 지지체는 대략 직사각형, 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 복수 배열하기 위한 지지체로서, 강화 유리판을 10mm 이하의 간격을 두고 복수 배열하기 위한 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명의 지지체의 기술적 특징은 본 발명의 강화 유리판의 제조방법의 설명란에 기재되어 있어서, 여기에서는 편의상 상세한 기재를 생략한다.

실시예 1

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 단순한 예시이다. 본 발명은 이하의 실시예에 하등 한정되지 않는다.

표 1은 본 발명의 실시예(시료 No.1∼4)를 나타내고 있다.

다음과 같이 하여, 강화용 유리판을 제작했다. 우선 유리 원료를 조합하여 유리배치를 제작했다. 다음에, 이 유리배치를 연속 용융로에 투입하고, 청징 공정, 교반 공정, 공급 공정을 거치고, 오버플로우 다운드로우법에 의해 판 두께 0.7mm의 판상으로 성형한 후, 120mm×180mm의 치수로 절단하여 복수의 강화용 유리판을 제작했다. 이 강화용 유리판은 유리 조성으로서, 질량%로 SiO₂ 57.4%, Al₂O₃ 13%, B₂O₃ 2%, MgO 2%, CaO 2%, Li₂O 0.1%, Na₂O 14.5%, K₂O 5%, ZrO₂ 4%를 함유하고, 밀도가 2.54g/㎤, 스트레인점이 517℃, 열팽창계수가 99.9×10^-7/℃, 10^4.0dPa·s에 있어서의 온도가 1098℃, 10^{2. 5}dPa·s에 있어서의 온도가 1392℃, 액상 온도가 880℃, 액상 점도가 10^{5. 5}dPa·s이다. 그리고, 이 강화용 유리판은 표면이 미연마이며, 또한 430℃의 KNO₃ 용해염 중에 420분간 침지하면 압축 응력층의 압축 응력값이 680MPa, 응력 깊이가 43㎛가 된다.

다음에, 얻어진 강화용 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 6mm의 간격을 두고 지지체에 24매 배열하여 강화용 유리판 배열체로 했다. 이 강화용 유리판 배열체를 예열한 후, 430℃의 KNO₃ 용해염 중에 420분간 침지시킴으로써 강화 유리판 배열체로 했다.

계속해서, 이 강화 유리판 배열체를 KNO₃ 용해염으로부터 인출한 후, 즉시 단열 용기 내로 이동하고, 표 중의 온도까지 로냉했다. 표 중의 온도에 도달한 후, 강화 유리판 배열체를 실온(20℃) 하로 이동하고, 급랭했다. 또한, 급랭 온도 영역에 있어서, 로냉 종료 온도로부터 100℃까지의 강온 속도는 60℃/분 초과였다. 그 후, 강화 유리판 배열체로부터 24매의 강화 유리판을 인출했다.

시료 No. 1∼4의 각 강화 유리판에 대해서 휨률을 평가했다. 구체적으로 설명하면 강화 유리판을 수평면에 대하여 87°로 기울어진 상태에서 스테이지에 기대어 세워 놓고, 강화 유리판의 상방 끝면으로부터 면내를 향하여 5mm 오프셋한 직선측정 영역을 주사하는 레이저 변위계(KEYENCE CORPORATION 제품)에 의해 상기 직선측정 영역의 프로파일을 취득하고, 이 프로파일의 양단을 연결한 직선에 대한 프로파일의 최대 변위량을 구하고, 이것을 휨량이라고 하고, 휨량을 측정 거리로 나눈 값을 휨률이라고 했다. 표 중에서는 24매의 강화 유리판의 휨률의 평균치가 기재되어 있다. 또한, 강화용 유리판에 관해서도 같은 방법으로 휨률이 평가되어 있다.

표 1로부터 명백해지듯이, 시료 No. 1∼4에서는 로냉(서냉)에 의해 휨량의 증가폭이 억제되어 있다. 또한, 표 1로부터, 서냉 시간이 길수록 휨량을 억제하기 쉬운 것을 알 수 있다. 또한, 서냉 종료 온도가 높으면 휨량을 개선할 수 있지만, 압축 응력층의 압축 응력값이 저하하여 응력 깊이가 커지기 쉽기 때문에, 열처리에 의해 이온교환 반응이 진행하기 쉬운 것이 예상된다.

실시예 2

[실시예 1]과 같은 방법으로 강화 유리판 배열체를 제작한 후, KNO₃ 용해염으로부터 즉시 310℃로 유지된 서냉로 내로 이동하고, 60분간 유지한 후 강화 유리판 배열체를 실온(20℃) 하에 이동하여 급랭했다. 그 후, 강화 유리판 배열체로부터 24매의 강화 유리판을 인출하고, [실시예 1]과 같은 방법으로 각 강화 유리판의 휨률을 평가한 바, 평균치로 0.13%이었다. 또한, 각 강화용 유리판의 휨률은 평균치로 0.03%이었다.

실시예 3

[실시예 1]과 같은 방법으로 강화 유리판 배열체를 제작한 후, KNO₃ 용해염으로부터 즉시 310℃로 유지된 서냉로 내로 이동하고, 60분간 유지한 후 전원을 끈 서냉로 내에서 로냉했다. 그 후, 강화 유리판 배열체로부터 24매의 강화 유리판을 인출하고, [실시예 1]과 같은 방법으로 각 강화 유리판의 휨률을 평가한 바, 평균치로 0.01%이었다. 또한, 각 강화용 유리판의 휨률은 평균치로 0.03%이었다.

실시예 4

[실시예 1]과 같은 방법으로 강화 유리판 배열체를 제작한 후, KNO₃ 용해염으로부터 즉시 410℃로 유지된 서냉로 내로 이동하고, 10분간 유지한 후, 서냉로의 전원을 끄고, 송풍 수단에 의해 강화 유리판 배열체를 실온(20℃)까지 강제 냉각했다. 그 후, 강화 유리판 배열체로부터 24매의 강화 유리판을 인출하고, [실시예 1]과 같은 방법으로 각 강화 유리판의 휨률을 평가한 바, 평균치로 0.07%이었다. 또한, 각 강화용 유리판의 휨률은 평균치로 0.03%이었다.

또한, [실시예 1]∼[실시예 4]에서 나타내어진 경향은 표 2에 기재된 강화용 유리판(시료 a∼e)에서도 동일하게 된다고 생각된다.

실시예 5

다음과 같이 하여, 강화용 유리판을 제작했다. 우선 유리 조성으로서, 질량%로 SiO₂ 61.4%, Al₂O₃ 18%, B₂O₃ 0.5%, Li₂O 0.1%, Na₂O 14.5%, K₂O 2%, MgO 3%, BaO 0.1%, SnO₂ 0.4%를 함유하도록 유리 원료를 조합하여 유리배치를 제작했다. 다음에, 이 유리배치를 연속 용융로에 투입하고, 청징 공정, 교반 공정, 공급 공정을 거치고, 오버플로우 다운드로우법으로 판상으로 성형한 후, 1800mm×1500mm×두께 0.5mm의 치수로 절단하여 강화용 유리판(모판)을 제작했다. 또한, 이 강화용 유리판은 밀도가 2.45g/㎤, 스트레인점이 563℃, 열팽창계수가 91.3×10^-7/℃, 10^4.0dPa·s에 있어서의 온도가 1255℃, 10^{2. 5}dPa·s에 있어서의 온도가 1590℃, 액상 온도가 970℃, 액상 점도가 10^{6. 3}dPa·s이다. 그리고, 이 강화용 유리판은 표면이 미연마이며, 또한 430℃의 KNO₃ 용해염 중에 240분간 침지하면 압축 응력층의 압축 응력값이 900MPa, 응력 깊이가 43㎛가 된다. 또한, 산출에 있어서, 시료의 굴절률을 1.50, 광학 탄성 정수를 29.5[(nm/cm)/MPa]로 한다.

다음에, 얻어진 강화용 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 5mm의 간격을 두고 지지체에 24매 배열하여 강화용 유리판 배열체로 했다. 이 강화용 유리판 배열체를 예열한 후, 430℃의 KNO₃ 용해염 중에 240분간 침지시킴으로써 강화 유리판 배열체로 했다.

계속해서, 이 강화 유리판 배열체를 KNO₃ 용해염으로부터 인출한 후, 즉시 단열 용기 내로 이동하고, 310℃까지 15분간에 걸쳐서 로냉했다. 310℃에 도달한 후, 강화 유리판 배열체를 실온(20℃) 하로 이동하여 급랭했다. 또한, 급랭 온도 영역에 있어서, 로냉 종료 온도로부터 100℃까지의 강온 속도는 60℃/분 초과이었다. 그 후, 강화 유리판 배열체로부터 24매의 강화 유리판을 꺼냈다.

얻어진 강화 유리판에 대해서 휨률을 평가했다. 구체적으로 설명하면, 강화 유리판을 수평면에 대하여 87°로 기울어진 상태에서 스테이지에 기대어 세워 놓고, 강화 유리판의 상방 끝면으로부터 면내를 향하여 5mm 오프셋한 직선 측정 영역을 주사하는 레이저 변위계(KEYENCE CORPORATION 제품)에 의해 상기 직선 측정 영역의 프로파일을 취득하고, 이 프로파일의 양 단을 연결한 직선에 대한 프로파일의 최대 변위량을 구하고, 이것을 휨량으로 하고, 휨량을 측정 거리로 나눈 값을 휨률로 했다. 그 결과, 24매의 강화 유리판의 휨률의 평균치가 0.14%이었다. 또한, 강화용 유리판에 관해서도 같은 방법으로 휨률을 평가한 바, 평균치가 0.05%이었다.

또한, 얻어진 강화 유리판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하고, 그 스크라이브 라인을 따라 브레이킹 조작을 행하여 7인치 사이즈로 분단했다. 또한, 스크라이브 라인의 형성에 있어서, 끝면으로부터 스크라이브를 개시하고, 대향하는 끝면으로부터 5mm 이상 내측의 영역에서 스크라이브를 종료하도록 했다. 또한, 스크라이브 절단에 있어서, 스크라이브 스크레치의 깊이를 응력 깊이보다 커지도록 했다.

실시예 6

우선, 유리 조성으로서, 질량%로 SiO₂ 61.4%, Al₂O₃ 18%, B₂O₃ 0.5%, Li₂O 0.1%, Na₂O 14.5%, K₂O 2%, MgO 3%, BaO 0.1%, SnO₂ 0.4%를 함유하도록 유리 원료를 조합하여 유리배치를 제작했다. 다음에, 이 유리배치를 연속 용융로에 투입하고, 청징 공정, 교반 공정, 공급 공정을 거치고, 오버플로우 다운드로우법으로 판상으로 성형한 후, 1800mm×1500mm×두께 0.5mm의 치수로 절단하여 강화용 유리판(모판)을 제작했다. 또한, 이 강화용 유리판은 밀도가 2.45g/㎤, 스트레인점이 563℃, 열팽창계수가 91.3×10^-7/℃, 10^4.0dPa·s에 있어서의 온도가 1255℃, 10^2.5dPa·s에 있어서의 온도가 1590℃, 액상 온도가 970℃, 액상 점도가 10^6.3dPa·s이다.

다음에, 얻어진 강화용 유리판(모판)을 직립 자세로 두께 방향으로 5mm의 간격을 두고 지지체에 24매 배열하여 강화용 유리판 배열체로 했다. 이 강화용 유리판 배열체를 예열한 후, 430℃의 KNO₃ 용해염 중에 240분간 침지시킴으로써 강화 유리판 배열체로 했다. 계속해서, 상기와 같은 방법에 의해, 강화 유리판의 압축 응력층의 압축 응력값과 응력 깊이를 산출한 바, 압축 응력값이 900MPa, 응력 깊이가 43㎛이었다. 또한, 산출에 있어서, 시료의 굴절률을 1.50, 광학 탄성 정수를 29.5 [(nm/cm)/MPa]로 했다.

또한, 얻어진 강화 유리판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하고, 그 스크라이브 라인을 따라 브레이킹 조작을 행하여 소정 사이즈의 개편(7인치 사이즈)으로 분단했다. 또한, 스크라이브 라인의 형성에 있어서, 끝면으로부터 스크라이브를 개시하고, 대향하는 끝면으로부터 5mm 이상 내측의 영역에서 스크라이브를 종료하도록 했다. 또한, 스크라이브 절단에 있어서, 스크라이브 스크레치의 깊이를 응력 깊이보다 커지도록 했다.

또한, 얻어진 강화 유리판(개편)에 대하여 표 3에 기재된 열처리(승온 속도: 5℃/분, 강온 속도: 로냉)를 행하여 시료 No. 6∼12를 제작했다. 얻어진 열처리 시료에 대해서 GD-OES( HORIBA, Ltd. 제품 GD-Profiler 2)에 의해 (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 비를 측정했다. 그 결과를 표 3, 도 3∼10에 나타낸다. 또한, 표 3에 있어서의 시료 No. 5는 열처리를 행하기 전의 강화 유리판이다. 또한, 측정 조건은 방전 전력: 80W, 방전 압력: 200Pa로 했다.

표 3에 관한 실험은 엄밀하게 말하면, 서냉 공정에 의한 것이 아니라 별도의 열처리이다. 그러나, 표 3에 관한 데이터는 서냉 공정 후의 강화 유리판에 대해서 (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 비를 견적내기 위해서 이용가능하다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명에 관한 강화 유리판은 휴대전화, 디지털 카메라, PDA 등의 표시 디바이스의 커버 유리에 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 강화 유리판은 이들 용도 이외에도, 높은 기계적 강도가 요구되는 용도, 예를 들면 창문 유리, 자기 디스크용 기판, 플랫 패널 디스플레이용 기판, 고체 촬상 소자용 커버 유리, 식기 등으로의 응용을 기대할 수 있다.

본 발명의 강화 유리판의 제조방법은 평판 형상의 강화 유리판뿐만 아니라 표면이 면방향으로 만곡한 2D, 2.5D, 3D의 강화 유리판에 적용할 수도 있다. 2D, 2.5D, 3D의 강화 유리판에 적용할 경우, 소망의 만곡 형상 이외의 변형이 휨량에 해당하게 된다.

1: 지지체 2: 프레임부
2a: 저부 프레임부 2b: 양측 프레임부
2c: 전방 프레임부 2d: 후방 프레임부
2e: 빔 프레임부 3: 강화용 유리판
4: 지지부 4a: 측방 가장자리 지지부
4b: 하단 지지부 5: 보온판
10: 송풍 장치 11: 포위체
12: 강화 유리판 배열체 13: 송풍 수단

Claims (21)

1. 직사각형이고 또한 판 두께 1.0mm 이하의 강화용 유리판을 직립 자세로 두께 방향으로 10mm 이하의 간격을 두고 지지체에 복수 배열하여 강화용 유리판 배열체를 얻는 배열 공정과,
   강화용 유리판 배열체를 이온교환 용액에 침지하여 이온교환 처리해서 강화 유리판 배열체를 얻는 강화 공정과,
   강화 유리판 배열체를 이온교환 용액으로부터 인출한 후 강화 유리판의 간격을 향해서 송풍하는 것에 의해 서냉하는 서냉 공정과,
   지지체로부터 강화 유리판 배열체를 구성하고 있는 각 강화 유리판을 인출하는 인출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   강화 유리판 배열체를 구성하고 있는 전체 강화 유리판에 대한 평균 휨률이 0.5% 미만이 되도록 서냉하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   서냉 공정에서, 이온교환 용액의 온도로부터 100℃의 온도까지의 냉각 시간이 1분간 이상인 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   서냉시에, 100℃ 이상이고 또한 (스트레인점-100)℃ 미만의 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   강화 유리판 배열체를 단열 구조체 내에 배치하고 서냉하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   (내부의 K 발광 강도)/(표층의 K 발광 강도)의 비가 0.67 초과이고 또한 0.95 이하가 되도록 서냉하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
7. 삭제
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   인출 공정 후에, 강화 유리판을 소정 사이즈로 절단하는 강화 후 절단 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   오버플로우 다운드로우법으로 성형한 강화용 유리판을 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    압축 응력층의 압축 응력값이 400MPa 이상, 또한 압축 응력층의 응력 깊이가 15㎛ 이상이 되도록 이온교환 처리하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리 조성 중에 Na₂O를 1∼20질량% 포함하는 강화용 유리판을 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리 조성으로서, 질량%로 SiO₂ 50∼80%, Al₂O₃ 5∼25%, B₂O₃ 0∼15%, Na₂O 1∼20%, K₂O 0∼10%를 함유하는 강화용 유리판을 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    스트레인점이 500℃ 이상인 강화용 유리판을 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    표면의 전부 또는 일부를 연마하는 연마 공정을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    표시 디바이스의 커버 유리에 사용하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 제조방법.
16. 삭제
17. 삭제
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19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제

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