JP2012193092A - Glass plate and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Translated fromJapaneseDescription
Translated fromJapanese本発明は、化学強化後に切断してなるガラス板、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a glass plate cut after chemical strengthening and a method for producing the same.
近年、携帯電話やＰＤＡなどの携帯機器において、ディスプレイ（タッチパネルを含む）の保護や美観などを高めるため、カバーガラス（保護ガラス）を用いることが多くなっている。また、ディスプレイの基板として、ガラス基板が広く用いられている。 In recent years, in a portable device such as a mobile phone or a PDA, a cover glass (protective glass) is often used in order to enhance the protection and aesthetics of a display (including a touch panel). A glass substrate is widely used as a display substrate.
一方、携帯機器の薄型化・軽量化が進行しており、携帯機器に用いられるガラス板の薄板化が進行している。ガラス板が薄くなると強度が低くなるので、ガラス板の強度不足を補うため、ガラス板を化学強化する技術が開発されている。 On the other hand, thinning and lightening of portable devices are progressing, and thinning of glass plates used for portable devices is progressing. Since the strength of the glass plate decreases as the glass plate becomes thinner, techniques for chemically strengthening the glass plate have been developed to compensate for the lack of strength of the glass plate.
化学強化は、ガラスの表面および裏面などをイオン交換して、圧縮応力が残留する表面層および裏面層などを形成する方法である。その反作用として、表面層と裏面層との間には、引張応力が残留する中間層が形成される。 Chemical strengthening is a method of forming a surface layer and a back surface layer in which compressive stress remains by ion exchange of the surface and the back surface of glass. As a reaction, an intermediate layer in which a tensile stress remains is formed between the front surface layer and the back surface layer.
化学強化ガラス板を大量生産する場合、製品サイズのガラス板を１枚ずつ化学強化するよりも、製品サイズよりも大型のガラス板を化学強化した後、切断して多面取りすることが効率的である。 When mass-producing chemically strengthened glass plates, it is more efficient to chemically temper glass plates that are larger than the product size and then cut and take multiple faces rather than chemically strengthening each product size glass plate one by one. is there.
そこで、化学強化ガラス板を切断する方法として、化学強化ガラス板の表面上の所定領域にレーザ光を照射し、表面上の切断予定線に沿って所定領域を移動させることで、熱応力でクラックを形成して切断を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, as a method of cutting the chemically strengthened glass plate, a laser beam is irradiated to a predetermined region on the surface of the chemically strengthened glass plate, and the predetermined region on the surface is moved along the planned cutting line, thereby cracking due to thermal stress. There has been proposed a method of cutting by forming (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記の特許文献１では、レーザ光の光源として、炭酸ガスレーザが用いられるので、レーザ光の大部分が化学強化ガラス板の表面近傍で熱として吸収され、表面上の所定領域（レーザ照射領域）の直下に、残留引張応力よりも大きい引張応力が生じる。そのため、切断時に形成されるクラックが、所定領域を越えて、意図しない方向に急激に伸展しやすく、ガラスが粉砕されることもあった。 By the way, in the above-mentioned
この傾向は、中間層の残留引張応力が大きくなるほど顕著であり、従来、中間層の平均残留引張応力が４０ＭＰａを超えるガラス板は、切断後に化学強化して製造する必要があり、製造コストが高かった。 This tendency becomes more conspicuous as the residual tensile stress of the intermediate layer becomes larger. Conventionally, a glass plate having an average residual tensile stress of 40 MPa or higher needs to be chemically strengthened after cutting, and the manufacturing cost is high. It was.
一方で、中間層の平均残留引張応力が低いと、表面層や裏面層の最大残留圧縮応力なども低く、耐傷性が不足するという問題があった。 On the other hand, when the average residual tensile stress of the intermediate layer is low, the maximum residual compressive stress of the front surface layer and the back surface layer is also low, and there is a problem that the scratch resistance is insufficient.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、化学強化されたものであって、耐傷性に優れた、安価なガラス板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has an object of providing an inexpensive glass plate that is chemically strengthened and excellent in scratch resistance.
上記目的を解決するため、本発明は、
化学強化後に切断してなり、圧縮応力が残留する表面層および裏面層と、該表面層と該裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有し、切断面である側端面に、圧縮応力が残留する領域と、引張応力が残留する領域とを有するガラス板において、
前記中間層の平均残留引張応力が４０ＭＰａを超えることを特徴とするガラス板を提供する。In order to solve the above object, the present invention provides:
It is a cut surface having a surface layer and a back surface layer that are cut after chemical strengthening and in which compressive stress remains, and an intermediate layer that is formed between the surface layer and the back surface layer and in which tensile stress remains. In the glass plate having a region where compressive stress remains and a region where tensile stress remains on the side end face,
An average residual tensile stress of the intermediate layer is more than 40 MPa.
本発明によれば、化学強化されたものであって、耐傷性に優れた、安価なガラス板を提供することができる。 According to the present invention, an inexpensive glass plate that is chemically strengthened and excellent in scratch resistance can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、後述の実施形態に制限されない。本発明は、本発明の範囲を逸脱することなく、後述の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below. The present invention can add various modifications and replacements to the embodiments described below without departing from the scope of the present invention.
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、化学強化後に切断してなるガラス板に関する。[First Embodiment]
1st Embodiment is related with the glass plate formed by cut | disconnecting after chemical strengthening.
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガラス板の斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of a glass plate according to the first embodiment of the present invention.
ガラス板１０は、化学強化後に切断してなる。このガラス板１０は、切断後に化学強化してなるものに比べて、生産効率が高いので、製造コストが低い。なお、切断方法は、第２および第３の実施形態で説明する。 The
化学強化は、ガラスの表面および裏面などをイオン交換し、圧縮応力が残留する表面層および裏面層などを形成する方法である。化学強化では、ガラスに含まれる小さなイオン半径のイオン（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）が、大きなイオン半径のイオン（例えば、Ｋイオン）に置換される。イオン交換用の処理液としては、特に限定されないが、例えばＫＮＯ３溶融塩などが用いられる。Chemical strengthening is a method of ion-exchanging the front surface and back surface of glass to form a front surface layer and a back surface layer in which compressive stress remains. In chemical strengthening, ions having a small ionic radius (for example, Li ions and Na ions) contained in glass are replaced with ions having a large ionic radius (for example, K ions). The treatment liquid for ion exchange is not particularly limited, and for example, KNO3 molten salt is used.
化学強化では、圧縮応力が残留する表面層および裏面層などを形成する反作用として、表面層と裏面層との間には、引張応力が残留する中間層が形成される。 In chemical strengthening, an intermediate layer in which a tensile stress remains is formed between the surface layer and the back surface layer as a reaction for forming a surface layer and a back surface layer in which a compressive stress remains.
従って、化学強化後に切断してなるガラス板１０は、圧縮応力が残留する表面層２１および裏面層２２と、該表面層２１と該裏面層２２との間に形成され、引張応力が残留する中間層２３とを有する。 Therefore, the
図２は、ガラス板１０の残留応力の厚さ方向分布を示す模式図である。図２に示すように、表面層２１や裏面層２２に残留する圧縮応力は、表面１１および裏面１２から内部に向けて徐々に小さくなる傾向にある。また、中間層２３に残留する引張応力は、ほぼ一定である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the thickness direction distribution of the residual stress of the
図２において、Ｓ１は表面層２１の最大残留圧縮応力、Ｓ２は裏面層２２の最大残留圧縮応力、Ｄ１は表面層２１の厚さ、Ｄ２は裏面層２２の厚さ、Ｄはガラス板１０の厚さ、Ｔは中間層２３の平均残留引張応力をそれぞれ示す。Ｓ１、Ｓ２（Ｓ２＝Ｓ１）、Ｄ１、Ｄ２（Ｄ２＝Ｄ１）、Ｔは、強化処理条件で調節可能であり、化学強化用の処理液の濃度や温度、化学強化用のガラスを処理液に浸漬する時間などにて調節可能である。また、Ｓ１、Ｓ２、Ｄ１、Ｄ２は市販の表面応力計などで測定可能であり、その測定結果およびＤを下記の式（１）に代入して、Ｔは算出可能である。
Ｔ＝（Ｓ１×Ｄ１／２＋Ｓ２×Ｄ２／２）／（Ｄ−Ｄ１−Ｄ２）・・・（１）
Ｄはマイクロゲージなどで測定したデータを用いる。In FIG. 2, S1 is the maximum residual compressive stress of the
T = (S1 × D1 / 2 + S2 × D2 / 2) / (D−D1−D2) (1)
For D, data measured with a micro gauge or the like is used.
なお、本実施形態の表面層２１と裏面層２２は、同じ最大残留圧縮応力、同じ厚さを有するが、異なる最大残留引張応力、異なる厚さを有しても良い。 The
ガラス板１０は、例えば図１に示すように、表面１１と、裏面１２と、切断面である側端面１３〜１６とを有する。 The
表面１１および裏面１２は、それぞれ、平坦面であって、化学強化用の処理液に浸漬された面である。表面１１および裏面１２は、それぞれ、例えば、矩形状に形成されている。ここで、「矩形状」とは、正方形状や長方形状をいい、コーナ部分が丸みを帯びた形状を含む。 Each of the
なお、表面１１および裏面１２の形状に制限はなく、例えば三角形状などの多角形状であっても良いし、円状や楕円状などであっても良い。 In addition, there is no restriction | limiting in the shape of the
側端面１３〜１６は、表面１１および裏面１２に対して略垂直に形成されている。そのため、側端面１３〜１６と表面１１との境界線４０と、側端面１３〜１６と裏面１２との境界線とは、略同じ寸法形状を有する。 The side end surfaces 13 to 16 are formed substantially perpendicular to the
側端面１３〜１６は、例えば図１に示すように、平坦面であって良いが、湾曲面であっても良く、その形状に制限はない。なお、本実施形態では、側端面１３〜１６の全てが切断面であるが、側端面１３〜１６の少なくとも１つが切断面であれば良い。 The side end surfaces 13 to 16 may be flat surfaces as shown in FIG. 1, for example, but may be curved surfaces, and the shape thereof is not limited. In the present embodiment, all of the side end surfaces 13 to 16 are cut surfaces, but at least one of the side end surfaces 13 to 16 may be a cut surface.
次に、図１に基づいて、側端面１３の構成について説明する。残りの側端面１４〜１６の構成は、側端面１３の構成と同様であるので、説明を省略する。 Next, the configuration of the
側端面１３は、図１に示すように、圧縮応力が残留する領域３１、３２と、引張応力が残留する領域３３とを有する。 As shown in FIG. 1, the
圧縮応力が残留する領域３１は表面層２１の側端面で構成され、圧縮応力が残留する領域３２は裏面層２２の側端面で構成され、引張応力が残留する領域３３は中間層２３の側端面で構成されている。そのため、引張応力が残留する領域３３は、圧縮応力が残留する２つの領域３１、３２の間に形成されている。 The
なお、側端面１３の構成は、これに限定されない。例えば、側端面１３に隣接する側端面１４、１６が切断面ではなく、化学強化用の処理液に浸漬された面である場合、側端面１３において、引張応力が残留する領域は、圧縮応力が残留する領域によって四方を囲まれる。 In addition, the structure of the
本実施形態では、中間層２３の平均残留引張応力Ｔが４０ＭＰａを超える。詳しくは後述するが、第２および第３の実施形態によれば、中間層２３の平均残留引張応力Ｔが４０ＭＰａを超えるガラス板１０を、化学強化後に切断して得ることができる。 In the present embodiment, the average residual tensile stress T of the intermediate layer 23 exceeds 40 MPa. Although mentioned later in detail, according to 2nd and 3rd embodiment, the
中間層２３の平均残留引張応力Ｔが４０ＭＰａを超えるガラス板は、従来、切断後に化学強化してなるが、本実施形態では、化学強化後に切断してなるので、安価なガラス板が得られる。 Conventionally, a glass plate having an average residual tensile stress T of the intermediate layer 23 exceeding 40 MPa is chemically strengthened after cutting, but in this embodiment, it is cut after chemical strengthening, so that an inexpensive glass plate can be obtained.
また、中間層２３の平均残留引張応力Ｔが４０ＭＰａを超えると、表面層２１の最大残留圧縮応力Ｓ１および厚さＤ１、裏面層２２の最大残留圧縮応力Ｓ２および厚さＤ２を所望の値以上とすることが可能であるので、良好な耐傷性が得られる。 Further, when the average residual tensile stress T of the intermediate layer 23 exceeds 40 MPa, the maximum residual compressive stress S1 and the thickness D1 of the
中間層２３の平均残留引張応力Ｔは、好ましくは４３ＭＰａ以上、より好ましくは４６ＭＰａ以上である。中間層２３の平均残留引張応力Ｔは、化学強化の処理効率の観点から、６０ＭＰａ以下であって良い。 The average residual tensile stress T of the intermediate layer 23 is preferably 43 MPa or more, more preferably 46 MPa or more. The average residual tensile stress T of the intermediate layer 23 may be 60 MPa or less from the viewpoint of the processing efficiency of chemical strengthening.
表面層２１および裏面層２２の最大残留圧縮応力Ｓ１、Ｓ２は、ガラス板１０の用途などに応じて適宜設定されるが、良好な耐傷性を得るため、例えば少なくとも一方が５００ＭＰａ以上である。最大残留圧縮応力Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ、化学強化の処理効率の観点から、９００ＭＰａ以下であって良い。最大残留圧縮応力Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ、好ましくは６００〜９００ＭＰａ、より好ましくは７００〜９００ＭＰａである。 The maximum residual compressive stresses S1 and S2 of the
表面層２１および裏面層２２の厚さＤ１、Ｄ２は、ガラス板１０の用途などに応じて適宜設定されるが、例えば少なくとも一方が２０μｍ以上である。厚さＤ１、Ｄ２は、それぞれ、化学強化の処理効率の観点から、８０μｍ以下であって良い。厚さＤ１、Ｄ２は、それぞれ、好ましくは３０〜８０μｍ、より好ましくは４０〜８０μｍである。 Although thickness D1, D2 of the
ガラス板１０の厚さは、ガラス板１０の用途などに応じて適宜設定される。例えば、ガラス板１０の厚さは、０．４〜１．８ｍｍである。ガラス板１０の厚さを０．４ｍｍ以上とすることで、ガラス板１０の剛性を十分に高めることができる。一方で、ガラス板１０の厚さを１．８ｍｍ以下とすることで、ガラス板１０を十分に薄板化・軽量化することができる。ガラス板１０の厚さは、好ましくは０．６〜１．２ｍｍ、より好ましくは０．７〜１．１ｍｍである。 The thickness of the
ガラス板１０の組成は、ガラス板１０の用途に応じて選定される。例えば、化学強化前のガラス板１０は、以下のような各成分の含有率が例示される。
（組成１：モル百分率表示）ＳｉＯ２を５０〜７４％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１０％、Ｎａ２Ｏを６〜１４％、Ｋ２Ｏを３〜１５％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜１０％、ＺｒＯ２を０〜５％含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが１２〜２５％、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計ＭｇＯ＋ＣａＯが７〜１５％。
（組成２：モル百分率表示）ＳｉＯ２を６１〜６６％、Ａｌ２Ｏ３を６〜１２％、ＭｇＯを７〜１３％、Ｎａ２Ｏを９〜１７％、Ｋ２Ｏを０〜７％含有し、ＺｒＯ２を含有する場合その含有量が０．８％以下。
（組成３：質量百分率表示）ＳｉＯ２を７５．５〜８５．５％、ＭｇＯを１〜８％、ＣａＯを０〜７％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５％、Ｎａ２Ｏを１０〜２２．５％を含有し、ＭｇＯの含有量がＣａＯの含有量より多く、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計（ＭｇＯ＋ＣａＯ）が８％以下、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＮａ２Ｏの含有量の合計が２４．５％以下、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量（ＭｇＯ＋ＣａＯ）をＮａ２Ｏの含有量で除して得られた比が０．４５以下。
化学強化用のガラスは、フロート法、フュージョンダウンドロー法、スリットダウンドロー法、リドロー法などで作製される。The composition of the
(Composition 1: expressed in mole percentage) SiO2 50-74%, Al2 O3 1-10%, Na2 O 6-14%, K2 O 3-15%, MgO 2-15% , CaO 0 to 10%, ZrO2 0 to 5%, the total content of SiO2 and Al2 O3 is 75% or less, the total content of Na2 O and K2 O Na2 O + K2 O is 12 to 25%, and the total content of MgO and CaO is 7 to 15%.
(Composition 2: mole percentage display) a SiO2 61 - 66%, theAl 2O 36~12%, the
(Composition 3: mass percentage) of SiO2 75.5~85.5%, the
The glass for chemical strengthening is produced by a float method, a fusion down draw method, a slit down draw method, a redraw method, or the like.
ガラス板１０の用途は、特に限定されないが、例えば、携帯機器に組み込まれるディスプレイ用のカバーガラス、基板などであって良い。 Although the use of the
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、上記のガラス板１０を製造する方法に関し、特に、化学強化されたガラス板（以下、「化学強化ガラス板」という）を切断する方法に関する。[Second Embodiment]
The second embodiment relates to a method of manufacturing the
図３は、本発明の第２の実施形態に係るガラス板の製造方法の説明図である。 Drawing 3 is an explanatory view of the manufacturing method of the glass plate concerning a 2nd embodiment of the present invention.
ガラス板の製造方法は、化学強化ガラス板１１０の所定領域１３０に交番電界を印加することによって、所定領域１３０を徐冷点以下の温度で誘電加熱する工程を有する。加熱温度を徐冷点以下の温度としたのは、ガラスは徐冷点を超える温度に加熱されると、熱応力を緩和するように、粘性流動するからである。 The glass plate manufacturing method includes a step of dielectrically heating the
該工程において、化学強化ガラス板１１０の表面１１１上の切断予定線１１３に沿って所定領域１３０を移動させることで、化学強化ガラス板１１０を切断する。 In this step, the chemically strengthened
切断予定線１１３は、切断箇所となる予定の仮想線である。切断予定線１１３は、目的に応じた形状を有し、直線状部分、曲線状部分、または、両者の組み合わせで構成される。例えば、切断予定線１１３は、図３に示すように、１つの直線状部分で構成される。 The
切断予定線１１３の全体には、スクライブ線（溝線）が予め形成されていない。スクライブ線を予め形成しても良いが、この場合、工程数が増えるので、作業が繁雑である。また、スクライブ線を予め形成すると、ガラスが欠けることがある。 A scribe line (groove line) is not formed in advance on the
切断予定線１１３の始端は、化学強化ガラス板１１０の表面１１１の外周と交わっている。切断予定線１１３の始端およびその近傍には、切断の起点となる初期クラックが予め形成されている。初期クラックの形成方法は、一般的な方法であって良く、例えばカッタやヤスリ、レーザで形成される。工程数を削減するため、初期クラックは無くても良い。 The starting end of the planned
切断予定線１１３の終端は、化学強化ガラス板１１０の表面１１１の外周と交わっている。なお、切断予定線の終端は、切断予定線の途中と交わっていても良く、この場合、切断予定線は例えばＰ字状に設定される。 The end of the planned
化学強化ガラス板１１０の所定領域１３０に交番電界を印加するため、化学強化ガラス板１１０を介して、第１および第２の電極１３１、１３２が対向配置されている。 In order to apply an alternating electric field to the
第１および第２の電極１３１、１３２は、それぞれ、針状に形成されて良く、化学強化ガラス板１１０に向けて先細りの先端部を有して良い。これによって、交番電界を印加する所定領域１３０が狭窄され、切断精度が高くなる。 Each of the first and
第１および第２の電極１３１、１３２は、短くなるほど、リーク電流を低減でき、電力損失を低減できるが、一方で、ハンドリング性を悪化させる。第１および第２の電極１３１、１３２の長さは、電力損失とハンドリング性を考慮して決定され、例えば１〜３００ｍｍであり、好ましくは２〜１００ｍｍ、より好ましくは３〜５０ｍｍである。 As the first and
第１および第２の電極１３１、１３２は、長さや電力に応じた平均直径を有する。平均直径は、例えば０．１〜２０ｍｍであり、好ましくは０．２〜１０ｍｍ、より好ましくは０．４〜４ｍｍである。 The first and
第１および第２の電極１３１、１３２は、化学強化ガラス板１１０から離間して配置されて良い。これによって、接触による損傷を防止することができる。また、これによって、第１および第２の電極１３１、１３２と、化学強化ガラス板１１０との間に放電が生じるので、加熱効率が向上する。 The first and
放電の安定化のため、第１および第２の電極１３１、１３２の周辺雰囲気は、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気などの不活性雰囲気であることが好ましく、減圧雰囲気であることがより好ましい。 In order to stabilize discharge, the ambient atmosphere around the first and
第１および第２の電極１３１、１３２は、回路１３３を介して、電気的に接続されている。第２の電極１３２は、アースされていることが望ましい。 The first and
回路１３３は、第１の電極１３１に交流電流を印加する高周波電源１３４、第１の電極１３１に印加される交流電流の周波数やデューティ比、電圧を変調する変調器１３５などで構成される。 The
高周波電源１３４は、第１の電極１３１に交流電流を印加することによって、第１の電極１３１と、第２の電極１３２との間に交番電界を形成し、ひいては、所定領域１３０に交番電界を形成する。所定領域１３０は、交番電界によって誘電加熱される。 The high-
所定領域１３０の単位体積当たりの誘電加熱量Ｐは、Ｐ＝ε０×εｒ×ｔａｎδ×２π×ｆ×（Ｖ／ｔ）２の式で表される。式中、ε０は真空の誘電率、εｒは化学強化ガラス板１１０の比誘電率、δは誘電損失角、ｆは第１の電極１３１に印加される交流電流の周波数、Ｖは第１の電極１３１に印加される交流電圧、ｔは化学強化ガラス板１１０の厚さを示す。上記の式から明らかなように、誘電加熱量Ｐは、周波数ｆや交流電圧Ｖなどにて調節可能である。The dielectric heating amount P per unit volume of the
周波数ｆや交流電圧Ｖは、化学強化ガラス板１１０の切断速度などに応じて適宜設定される。周波数ｆは、例えば１０３〜１０１０Ｈｚであって、好ましくは１０４〜１０９Ｈｚ、より好ましくは１０５〜１０８Ｈｚである。交流電圧Ｖは、例えば１０〜１０７Ｖであって、好ましくは１０２〜１０６Ｖ、より好ましくは１０２〜１０５Ｖである。The frequency f and the alternating voltage V are appropriately set according to the cutting speed of the chemically strengthened
本実施形態では、化学強化ガラス板１１０を誘電加熱するので、化学強化ガラス板１１０の表面層や裏面層だけでなく中間層を加熱することができる。そのため、化学強化ガラス板１１０の応力は、後述の図４に示す状態から、後述の図５や図６に示す状態に変化する。 In this embodiment, since the chemically strengthened
図４は、誘電加熱前の化学強化ガラス板１１０の断面における応力分布の説明図である。図４において、矢印の方向は、応力の作用方向を示し、矢印の長さは、応力の大きさを示す。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the stress distribution in the cross section of the chemically strengthened
化学強化ガラス板１１０は、上記のガラス板１０と同様に、圧縮応力が残留する表面層１２１および裏面層１２２を有し、表面層１２１と裏面層１２２との間には、引張応力が残留する中間層１２３が形成されている。表面層１２１や裏面層１２２の最大残留圧縮応力、厚さ、中間層１２３の平均残留引張応力、化学強化ガラス板１１０の厚さは、上記のガラス板１０と略同じである。 Similarly to the
図５は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、所定領域１３０を含む断面図である。図６は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、図５に示す断面よりも後方の断面である。ここで、「後方」とは、所定領域１３０の移動方向後方を意味する。図５および図６において、矢印の方向は、応力の作用方向を示し、矢印の長さは、応力の大きさを示す。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 and includes a
図５に示すように、所定領域１３０における中間層１２３では、誘電加熱によって温度が周辺に比べて高くなるので、図４に示す残留引張応力よりも小さい引張応力、または、圧縮応力が生じる。そのため、クラック１４０の伸展が阻害されている。クラック１４０の伸展を確実に防止するため、図５に示すように、圧縮応力が生じていることが好ましい。 As shown in FIG. 5, the
また、図５に示すように、所定領域１３０における表面層１２１や裏面層１２２では、誘電加熱によって温度が周辺に比べて高くなるので、図４に示す残留圧縮応力よりも大きい圧縮応力が生じている。そのため、クラック１４０の伸展が阻害されている。 Further, as shown in FIG. 5, in the
図５に示す応力との釣り合いのため、図５に示す断面よりも後方の断面では、図６に示すように、中間層１２３に引張応力が生じる。この引張応力は、図４に示す残留引張応力よりも大きく、引張応力が所定値に達している部分に、クラック１４０が形成される。このクラック１４０は、化学強化ガラス板１１０を表面１１１から裏面１１２まで貫通しており、本実施形態の切断は所謂フルカット切断である。 In order to balance with the stress shown in FIG. 5, tensile stress is generated in the
本発明者の知見によると、中間層１２３の平均残留引張応力が３０ＭＰａ以上になると、中間層１２３の残留引張応力のみで、中間層１２３に形成されたクラックが自然に伸展する（自走する）。 According to the knowledge of the present inventor, when the average residual tensile stress of the
本実施形態では、中間層１２３の平均残留引張応力が４０ＭＰａを超えるので、引張応力が所定値に達する位置、即ち、クラック１４０の先端位置と、所定領域１３０との間の距離が十分に短くなるので、良好な切断精度が得られる。 In this embodiment, since the average residual tensile stress of the
図５および図６に示す状態で、化学強化ガラス板１１０の表面１１１上の切断予定線１１３に沿って、所定領域１３０を移動させると、所定領域１３０に追従するようにクラック１４０が伸展する。クラック１４０の先端は、所定領域１３０を追い越さない。 In the state shown in FIGS. 5 and 6, when the
なお、クラック１４０の先端は、所定領域１３０を追従するのでなく、所定領域１３０と重なるように移動してもよい。クラック１４０の先端が所定領域１３０に近いほど、切断精度が向上する。 Note that the tip of the
このように、本実施形態では、所定領域１３０における中間層１２３の残留引張応力が熱応力によって緩和されるので、クラック１４０が所定領域１３０を越えて伸展するのを防止できる。また、本実施形態では、所定領域１３０の後方近傍に残留引張応力よりも大きい引張応力が生じるので、クラック１４０が所定領域１３０の軌跡から外れるのを防止できる。従って、中間層１２３の平均残留引張応力が４０ＭＰａを超える場合にも、所望の寸法形状のガラス板１０（図１参照）を得ることができる。 Thus, in this embodiment, since the residual tensile stress of the
所定領域１３０の移動は、化学強化ガラス板１１０に対する、第１および第２の電極１３１、１３２の相対的な移動によって行われる。所定領域１３０の移動は、化学強化ガラス板１１０の移動、または、第１および第２の電極１３１、１３２の移動によって実現され、これらの組合せで実現されても良い。 The movement of the
ガラス板の製造方法は、図７に示すように、化学強化ガラス板１１０の表面１１１に、ノズル１５０から冷媒を吹き付ける工程を有しても良い。冷媒としては、冷却空気などのガス、冷水などの液体が用いられる。ガスと液体を組み合わせて用いても良い。 As shown in FIG. 7, the glass plate manufacturing method may include a step of spraying a coolant from the
冷媒を吹き付ける領域１６０は、表面１１１において、上記の所定領域１３０の後方近傍に配され、上記の所定領域１３０に追従させる。これによって、所定領域１３０の後方近傍において、高い温度勾配が生じ、高い圧力勾配が生じるので、引張応力が所定値に達する位置、即ち、クラック１４０の先端位置と、所定領域１３０との間の距離が短くなる。よって、クラック１４０の位置制御性が高くなる。 The
なお、本実施形態では、交番電界の形成のため、第１および第２の電極１３１、１３２が用いられるとしたが、第２の電極１３２の代わりに、化学強化ガラス板１１０自身を用いても良い。この場合、化学強化ガラス板１１０と、第１の電極１３１とが回路１３３を介して電気的に接続される。この場合、化学強化ガラス板１１０はアースされていることが望ましい。 In the present embodiment, the first and
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、上記のガラス板１０を製造する方法に関し、特に、化学強化ガラス板を切断する方法に関する。[Third Embodiment]
3rd Embodiment is related with the method of manufacturing said
図８は、本発明の第３の実施形態に係るガラス板の製造方法の説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the glass plate manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
ガラス板の製造方法は、化学強化ガラス板２１０の所定領域２３０にレーザ光２３２を照射することによって、所定領域２３０を徐冷点以下の温度で加熱する工程を有する。加熱温度を徐冷点以下の温度としたのは、ガラスは徐冷点を超える温度に加熱されると、熱応力を緩和するように、粘性流動するからである。 The manufacturing method of a glass plate has the process of heating the predetermined area |
該工程において、化学強化ガラス板２１０の表面２１１上の切断予定線２１３に沿って所定領域２３０を移動させることで、化学強化ガラス板２１０を切断する。 In this step, the chemically strengthened
切断予定線２１３は、切断箇所となる予定の仮想線であって、上記の第２の実施形態と同様に構成される。切断予定線２１３の全体には、スクライブ線（溝線）が予め形成されていなくて良い。切断予定線２１３の始端およびその近傍には、切断の起点となる初期クラックが予め形成されていて良い。 The
レーザ光２３２の光源としては、特に限定されないが、例えば、ＵＶレーザ（波長：３５５ｎｍ）、グレーンレーザ（波長：５３２ｎｍ）、半導体レーザ（波長：８０８ｎｍ、９４０ｎｍ、９７５ｎｍ）、ファイバーレーザ（波長：１０６０〜１１００ｎｍ）、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ、２０８０ｎｍ、２９４０ｎｍ）などが挙げられる。光源の発振方式に制限はなく、レーザ光を連続発振するＣＷレーザ、レーザ光を断続発振するパルスレーザのいずれも使用可能である。また、レーザ光２３２の強度分布に制限はなく、ガウシアン型であっても、トップハット型であっても良い。 The light source of the
光源から出射されたレーザ光２３２は、集光レンズなどで集光され、化学強化ガラス板２１０の表面２１１に照射される。 The
レーザ光２３２の集光位置は、表面２１１を基準として、レーザ光２３２の光源側であっても良いし、裏面２１２側であっても良い。また、レーザ光２３２の集光位置は、化学強化ガラス板２１０の外部であっても良いし、内部であっても良い。 The condensing position of the
レーザ光２３２の光軸は、表面２１１において、例えば図８に示すように表面２１１と直交していても良いし、表面２１１と斜めに交わっていても良い。 The optical axis of the
本実施形態では、化学強化ガラス板２１０とレーザ光２３２とが、レーザ光２３２に対する化学強化ガラス板２１０の吸収係数をα（ｃｍ−１）とし、化学強化ガラス板２１０の厚さをｔ（ｃｍ）として、０＜α×ｔ≦３．０の式を満たす。In the present embodiment, the chemically strengthened
化学強化ガラス板２１０に入射する前のレーザ光２３２の強度をＩ０とし、化学強化ガラス板２１０中を距離ｗ（ｃｍ）だけ移動したときのレーザ光２３２の強度をＩとすると、Ｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（−α×ｗ）の式が成立する。Assuming that the intensity of the
α×ｔを０より大きく３．０以下とすることで、化学強化ガラス板２１０内でのレーザ光２３２の強度が十分に高くなり、レーザ光２３２が化学強化ガラス板２１０の表面層だけでなく、中間層や裏面層を十分に加熱できる。その結果、化学強化ガラス板２１０に生じる応力は、後述の図９に示す状態から、後述の図１０や図１１に示す状態に変化する。 By making α × t greater than 0 and 3.0 or less, the intensity of the
図９は、レーザ加熱前の化学強化ガラス板２１０の断面における応力分布の説明図である。図９において、矢印の方向は、応力の作用方向を示し、矢印の長さは、応力の大きさを示す。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the stress distribution in the cross section of the chemically strengthened
図９に示すように、レーザ加熱前の化学強化ガラス板２１０は、上記のガラス板１０と同様に、圧縮応力が残留する表面層２２１および裏面層２２２を有し、表面層２２１と裏面層２２２との間には、引張応力が残留する中間層２２３が形成されている。表面層２２１や裏面層２２２の最大残留圧縮応力、厚さ、中間層２２３の平均残留引張応力、化学強化ガラス板２１０の厚さは、上記のガラス板１０と略同じである。 As shown in FIG. 9, the chemically strengthened
図１０は、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、所定領域２３０を含む断面図である。図１１は、図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、図９に示す断面よりも後方の断面である。ここで、「後方」とは、所定領域２３０の移動方向後方を意味する。図１０および図１１において、矢印の方向は、応力の作用方向を示し、矢印の長さは、応力の大きさを示す。 FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8 and includes a
図１０に示すように、所定領域２３０における中間層２２３では、レーザ光２３２によって温度が周辺に比べて高くなるので、図９に示す残留引張応力よりも小さい引張応力、または、圧縮応力が生じる。そのため、クラック２４０の伸展が阻害されている。クラック２４０の伸展を確実に防止するため、図１０に示すように、圧縮応力が生じていることが好ましい。 As shown in FIG. 10, in the
また、図１０に示すように、所定領域２３０における表面層２２１や裏面層２２２では、レーザ加熱によって温度が周辺に比べて高くなるので、図９に示す残留圧縮応力よりも大きい圧縮応力が生じている。そのため、クラック２４０の伸展が阻害されている。 Further, as shown in FIG. 10, the
図１０に示す応力との釣り合いのため、図１０に示す断面よりも後方の断面では、図１１に示すように、中間層２２３に引張応力が生じる。この引張応力は、図９に示す残留引張応力よりも大きく、引張応力が所定値に達している部分に、クラック２４０が形成される。このクラック２４０は、化学強化ガラス板２１０を表面２１１から裏面２１２まで貫通しており、本実施形態の切断は所謂フルカット切断である。 In order to balance the stress shown in FIG. 10, a tensile stress is generated in the
本発明者の知見によると、中間層２２３の平均残留引張応力が３０ＭＰａ以上になると、中間層２２３の残留引張応力のみで、中間層２２３に形成されたクラックが自然に伸展する（自走する）。 According to the knowledge of the present inventor, when the average residual tensile stress of the
本実施形態では、中間層２２３の平均残留引張応力が４０ＭＰａを超えるので、引張応力が所定値に達する位置、即ち、クラック２４０の先端位置と、所定領域２３０との間の距離が十分に短くなるので、良好な切断精度が得られる。 In the present embodiment, since the average residual tensile stress of the
図１０および図１１に示す状態で、化学強化ガラス板２１０の表面２１１上の切断予定線２１３に沿って、所定領域２３０を移動させると、所定領域２３０に追従するようにクラック２４０が伸展する。クラック２４０の先端は、所定領域２３０を追い越さない。 In the state shown in FIGS. 10 and 11, when the
なお、クラック２４０の先端は、所定領域２３０を追従するのでなく、所定領域２３０と重なるように移動してもよい。クラック２４０の先端が所定領域２３０に近いほど、切断精度が向上する。 Note that the tip of the
このように、本実施形態では、所定領域２３０における中間層２２３の残留引張応力が熱応力によって緩和されるので、クラック２４０が所定領域２３０を越えて伸展するのを防止できる。また、本実施形態では、所定領域２３０の後方近傍に残留引張応力よりも大きい引張応力が生じるので、クラック２４０が所定領域２３０の軌跡から外れるのを防止できる。従って、中間層２２３の平均残留引張応力が４０ＭＰａを超える場合にも、所定領域２３０を越えてクラック２４０が伸展しないので、所望の寸法形状のガラス板１０（図１参照）を得ることができる。 Thus, in this embodiment, since the residual tensile stress of the
所定領域２３０の移動は、化学強化ガラス板２１０に対する、レーザ光２３２の相対的な移動によって行われる。所定領域２３０の移動は、化学強化ガラス板２１０の移動、レーザ光２３２の光源の移動、またはレーザ光２３２の光路の途中に設けられるミラーの回転によって実現され、これらの組合せで実現されても良い。 The movement of the
ガラスは、用途によっては、高い透明度が要求されるので、使用レーザ波長が可視光の波長領域に近い場合はα×ｔは０に近いほど良い。しかし、α×ｔは、小さすぎると吸収効率が悪くなるので、好ましくは０．０００５以上（レーザ光吸収率０．０５％以上）、より好ましくは０．００２以上（レーザ光吸収率０．２％以上）、さらに好ましくは０．００４以上（レーザ光吸収率０．４％以上）である。 Since high transparency is required for glass depending on the application, α × t is preferably closer to 0 when the laser wavelength used is close to the wavelength region of visible light. However, since α × t is too small, the absorption efficiency is deteriorated. Therefore, it is preferably 0.0005 or more (laser light absorption rate 0.05% or more), more preferably 0.002 or more (laser light absorption rate 0.2 % Or more), more preferably 0.004 or more (laser light absorption rate 0.4% or more).
ガラスは、用途によっては、逆に低い透明度が要求されるので、使用レーザ波長が可視光の波長領域に近い場合はα×ｔは大きいほど良い。しかし、α×ｔが大きすぎると表面吸収が大きくなるのでクラック伸展を制御できなくなる。このため、α×ｔは、好ましくは３．０以下（レーザ光吸収率９５％以下）、より好ましくは０．１以下（レーザ光吸収率１０％以下）、さらに好ましくは０．０２以下（レーザ光吸収率２％以下）である。 Glass, on the other hand, requires low transparency, so that when the used laser wavelength is close to the wavelength region of visible light, the larger α × t is better. However, if α × t is too large, surface absorption increases, and crack extension cannot be controlled. Therefore, α × t is preferably 3.0 or less (laser light absorptivity 95% or less), more preferably 0.1 or less (
吸収係数αは、レーザ光２３２の波長、化学強化ガラス板２１０のガラス組成などで定まる。例えば、化学強化ガラス板２１０中の酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４を含む）の含有量、酸化コバルト（ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を含む）の含有量、酸化銅（ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏを含む）の含有量が多くなるほど、１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域での吸収係数αが大きくなる。さらに、化学強化ガラス板２１０中の希土類元素（例えばＹｂ）の酸化物の含有量が多くなるほど、希土類原子の吸収波長付近で吸収係数αが大きくなる。The absorption coefficient α is determined by the wavelength of the
化学強化ガラス板２１０中の酸化鉄の含有量は、化学強化ガラス板２１０を構成するガラスの種類によるが、ソーダライムガラスの場合、例えば０．０２〜１．０質量％である。この範囲で、酸化鉄の含有量を調節することで、１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域でのα×ｔを所望の範囲に調節可能である。酸化鉄の含有量を調節する代わりに、酸化コバルトや酸化銅、希土類元素の酸化物の含有量を調節しても良い。 The content of iron oxide in the chemically strengthened
１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域での吸収係数αは、用途に応じて設定され、例えば自動車用窓ガラスの場合、３ｃｍ−１以下、建築用窓ガラスの場合、０．６ｃｍ−１以下、ディスプレイ用ガラスの場合、０．２ｃｍ−１以下であることが好ましい。The absorption coefficient α in the near-infrared wavelength region near 1000 nm is set according to the application. For example, in the case of an automotive window glass, 3 cm−1 or less, in the case of an architectural window glass, 0.6 cm−1 or less, for display In the case of glass, it is preferably 0.2 cm−1 or less.
レーザ光２３２の波長は、２５０〜３０００ｎｍであることが好ましい。レーザ光２３２の波長を２５０〜３０００ｎｍとすることで、レーザ光２３２の透過率と、レーザ光２３２による加熱効率とを両立できる。レーザ光２３２の波長は、より好ましくは３００〜２０００ｎｍ、さらに好ましくは８００〜１５００ｎｍである。 The wavelength of the
所定領域２３０は、表面（レーザ光入射面）２１１において、直径Φの円形状に形成されて良く、この場合、直径Φは、切断精度やレーザパワーを考慮して決定される。直径Φが小さくなるほど、切断予定線２１３の始端や終端付近での切断精度が高くなるが、一方で、レーザ光のパワー密度が高くなり、切断面が荒れて微細な亀裂が形成されることがある。直径Φは、例えば、０．１８ｍｍよりも大きく、１．０３ｍｍよりも小さく設定される。切断予定線２１３の全体に亘る切断精度を高めるため、直径Φは、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。 The
なお、所定領域２３０は、表面２１１上において、矩形状、楕円状などに形成されても良く、その形状に制限はない。 The
ガラス板の製造方法は、図１２に示すように、化学強化ガラス板２１０の表面２１１に、ノズル２５０から冷媒を吹き付ける工程を有しても良い。冷媒としては、冷却空気などのガス、冷水などの液体が用いられる。ガスと液体を組み合わせて用いても良い。 As shown in FIG. 12, the glass plate manufacturing method may include a step of spraying a coolant from the
冷媒を吹き付ける領域２６０は、表面２１１において、所定領域２３０の後方近傍に配され、所定領域２３０に追従させる。これによって、所定領域２３０の後方近傍において、高い温度勾配が生じ、高い圧力勾配が生じるので、引張応力が所定値に達する位置、即ち、クラック２４０の先端位置と、所定領域２３０との間の距離が短くなる。よって、クラック２４０の位置制御性が高くなる。 The
以下に、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
［例１］
（化学強化ガラス板の作製）
化学強化用のガラスとしては、縦１００ｍｍ×横１２０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍの平板ガラスを用意した。平板ガラスは、質量％表示で、ＳｉＯ２：６４．５％、Ａｌ２Ｏ３：６．０％、ＭｇＯ：１１．０％、Ｎａ２Ｏ：１２．０％、Ｋ２Ｏ：４％、ＺｒＯ２：２．５％を含有していた。[Example 1]
(Production of chemically strengthened glass plate)
As the glass for chemical strengthening, a flat glass having a length of 100 mm × width of 120 mm × thickness of 0.7 mm was prepared. The flat glass is expressed by mass%, SiO2 : 64.5%, Al2 O3 : 6.0%, MgO: 11.0%, Na2 O: 12.0%, K2 O: 4%, ZrO2 : contained 2.5%.
化学強化ガラス板は、用意した平板ガラスを、ＫＮＯ３溶融塩に浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却することにより作製した。ＫＮＯ３溶融塩の温度は４２５℃とし、浸漬時間は５．５時間とした。The chemically strengthened glass plate was prepared by immersing the prepared flat glass in KNO3 molten salt, performing an ion exchange treatment, and then cooling to near room temperature. The temperature of the KNO3 molten salt was 425 ° C., and the immersion time was 5.5 hours.
化学強化された表面層の最大残留圧縮応力および厚さ、ならびに化学強化された裏面層の最大残留圧縮応力および厚さは、表面応力計（折原製作所製、ＦＳＭ−６０００ＬＥ）によって測定した。また、中間層の平均残留引張応力は、表面応力計の測定結果などを上記の式（１）に代入して算出した。 The maximum residual compressive stress and thickness of the chemically strengthened surface layer and the maximum residual compressive stress and thickness of the chemically strengthened back layer were measured by a surface stress meter (FSM-6000LE, manufactured by Orihara Seisakusho). Moreover, the average residual tensile stress of the intermediate layer was calculated by substituting the measurement result of the surface stress meter into the above formula (1).
測定の結果、化学強化された表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力（７２０ＭＰａ）、同じ厚さ（３９μｍ）を有していた。また、中間層の平均残留引張応力は、４５ＭＰａであった。 As a result of the measurement, the chemically strengthened surface layer and the back surface layer had the same maximum residual compressive stress (720 MPa) and the same thickness (39 μm). The average residual tensile stress of the intermediate layer was 45 MPa.
（化学強化ガラス板の切断）
化学強化ガラス板の切断は、図３に示す切断方法で行った。(Cut the chemically strengthened glass plate)
The chemically tempered glass plate was cut by the cutting method shown in FIG.
化学強化ガラス板の表面上の切断予定線は、１つの直線状部分で構成した。直線状部分は、表面の外周の一辺と平行であって、該一辺との間の距離は１０ｍｍとした。 The planned cutting line on the surface of the chemically strengthened glass plate was composed of one linear portion. The straight portion was parallel to one side of the outer periphery of the surface, and the distance between the one side was 10 mm.
切断前に、切断予定線の全体に亘るスクライブ線は形成されず、切断予定線の始端およびその近傍には、切断の基点となる初期クラックがヤスリで形成された。 Prior to the cutting, a scribe line covering the entire planned cutting line was not formed, and an initial crack serving as a base point for cutting was formed by a file at the starting end of the planned cutting line and in the vicinity thereof.
化学強化ガラス板の所定領域に交番電界を印加するため、第１の電極に印加する電力は２０Ｗ、周波数は１５ＭＨｚとした。上記所定領域は、切断予定線の始端から終端まで４０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させた。 In order to apply an alternating electric field to a predetermined region of the chemically strengthened glass plate, the power applied to the first electrode was 20 W, and the frequency was 15 MHz. The predetermined area was moved at a speed of 40 mm / sec from the start end to the end of the planned cutting line.
（切断後のガラス板の評価）
切断の結果、所望の寸法形状（縦１００ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）のガラス板を得ることができた。切断面である側端面と表面との境界線は、切断予定線と同一寸法形状であって、直線状部分のみを有していた。得られたガラス板について下記の評価を行った。(Evaluation of glass plate after cutting)
As a result of cutting, a glass plate having a desired size and shape (length 100 mm × width 60 mm × thickness 0.7 mm) could be obtained. The boundary line between the side end surface, which is a cut surface, and the surface has the same size and shape as the planned cutting line, and has only a linear portion. The following evaluation was performed about the obtained glass plate.
切断後の表面層の最大残留圧縮応力および厚さ、ならびに切断後の裏面層の最大残留圧縮応力および厚さは、上記の方法で測定した。また、中間層の平均残留引張応力は、上記の式（１）に基づいて算出した。 The maximum residual compressive stress and thickness of the surface layer after cutting, and the maximum residual compressive stress and thickness of the back layer after cutting were measured by the above methods. Moreover, the average residual tensile stress of the intermediate layer was calculated based on the above formula (1).
切断後のガラス板の５０％破壊荷重（50% fracture load）は、ガラス表面に正四角錐状のビッカース圧子（ダイヤモンド圧子）を押し込むことによって、５０％の確率でガラスが破壊される押込荷重である。５０％破壊荷重が大きいほど、耐傷性が高いことを意味する。 The 50% fracture load of the glass plate after cutting is an indentation load at which glass is broken with a probability of 50% by pushing a square pyramid-shaped Vickers indenter (diamond indenter) into the glass surface. . A larger 50% breaking load means higher scratch resistance.
評価結果を表１に示す。なお、表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力、同じ厚さを示したので、表１には、表面層のデータのみ示す。 The evaluation results are shown in Table 1. Since the surface layer and the back surface layer showed the same maximum residual compressive stress and the same thickness, Table 1 shows only the data of the surface layer.
［例２］
化学強化ガラス板の作製は、ＫＮＯ３溶融塩の温度は４２５℃とし、浸漬時間は６時間とした他は、例１と同様にして行った。[Example 2]
The chemically strengthened glass plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the KNO3 molten salt was 425 ° C. and the immersion time was 6 hours.
化学強化された表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力（７４９ＭＰａ）、同じ厚さ（４０μｍ）を有していた。また、中間層の平均残留引張応力は、４８ＭＰａであった。 The chemically strengthened front and back layers had the same maximum residual compressive stress (749 MPa) and the same thickness (40 μm). The average residual tensile stress of the intermediate layer was 48 MPa.
化学強化ガラス板の切断は、電力２０Ｗ、周波数を１５ＭＨｚとし、ガラスの表面上での所定領域の移動速度を４０ｍｍ／ｓｅｃとした他は、例１と同様にして行った。 The chemically strengthened glass plate was cut in the same manner as in Example 1 except that the power was 20 W, the frequency was 15 MHz, and the moving speed of the predetermined region on the glass surface was 40 mm / sec.
切断の結果、所望の寸法形状（縦１００ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）のガラス板を得ることができた。切断面である側端面と表面との境界線は、切断予定線と同一寸法形状であって、直線状部分のみを有していた。 As a result of cutting, a glass plate having a desired size and shape (length 100 mm × width 60 mm × thickness 0.7 mm) could be obtained. The boundary line between the side end surface, which is a cut surface, and the surface has the same size and shape as the planned cutting line, and has only a linear portion.
得られたガラス板の評価結果を表１に示す。なお、表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力、同じ厚さを示したので、表１には、表面層のデータのみ示す。 The evaluation results of the obtained glass plate are shown in Table 1. Since the surface layer and the back surface layer showed the same maximum residual compressive stress and the same thickness, Table 1 shows only the data of the surface layer.
［例３］
化学強化ガラス板の作製は、ＫＮＯ３溶融塩の温度は４２５℃とし、浸漬時間は５時間とした他は、例１と同様にして行った。[Example 3]
The chemically strengthened glass plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the KNO3 molten salt was 425 ° C. and the immersion time was 5 hours.
化学強化された表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力（７００ＭＰａ）、同じ厚さ（３７μｍ）を有していた。また、中間層の平均残留引張応力は、４１ＭＰａであった。 The chemically strengthened surface layer and the back surface layer had the same maximum residual compressive stress (700 MPa) and the same thickness (37 μm). The average residual tensile stress of the intermediate layer was 41 MPa.
化学強化ガラス板の切断は、電力は２０Ｗ、周波数を１５ＭＨｚとし、ガラスの表面上での所定領域の移動速度を３０ｍｍ／ｓｅｃとした他は、例１と同様にして行った。 The chemically tempered glass plate was cut in the same manner as in Example 1 except that the power was 20 W, the frequency was 15 MHz, and the moving speed of the predetermined region on the surface of the glass was 30 mm / sec.
切断の結果、所望の寸法形状（縦１００ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ１．１ｍｍ）のガラス板を得ることができた。切断面である側端面と表面との境界線は、切断予定線と同一寸法形状であって、直線状部分のみを有していた。 As a result of cutting, a glass plate having a desired size and shape (length 100 mm × width 60 mm × thickness 1.1 mm) could be obtained. The boundary line between the side end surface, which is a cut surface, and the surface has the same size and shape as the planned cutting line, and has only a linear portion.
得られたガラス板の評価結果を表１に示す。なお、表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力、同じ厚さを示したので、表１には、表面層のデータのみ示す。 The evaluation results of the obtained glass plate are shown in Table 1. Since the surface layer and the back surface layer showed the same maximum residual compressive stress and the same thickness, Table 1 shows only the data of the surface layer.
［例４］
化学強化用のガラスとしては、縦１００ｍｍ×横１２０ｍｍ×厚さ１．４ｍｍの平板ガラスを用意した。化学強化ガラス板の作製は、ＫＮＯ３溶融塩の温度は４５０℃とし、浸漬時間は１０時間とした他は、例１と同様にして行った。[Example 4]
As glass for chemical strengthening, flat glass having a length of 100 mm, a width of 120 mm, and a thickness of 1.4 mm was prepared. The chemically strengthened glass plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the KNO3 molten salt was 450 ° C. and the immersion time was 10 hours.
化学強化された表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力（７８５ＭＰａ）、同じ厚さ（７０μｍ）を有していた。また、中間層の平均残留引張応力は、４３．６ＭＰａであった。 The chemically strengthened front and back layers had the same maximum residual compressive stress (785 MPa) and the same thickness (70 μm). Moreover, the average residual tensile stress of the intermediate layer was 43.6 MPa.
化学強化ガラス板の切断は、図３に示す切断方法の代わりに、図８に示す切断方法を用いた他は、例１と同様にして行った。 The chemically tempered glass plate was cut in the same manner as in Example 1 except that the cutting method shown in FIG. 8 was used instead of the cutting method shown in FIG.
化学強化ガラス板の所定領域に照射されるレーザ光の光源としては、ファイバーレーザ（波長帯：１０７５〜１０９５ｎｍ）を用いた。レーザ光に対する化学強化ガラス板の吸収係数αは、紫外可視近赤外分光光度計Ｌａｍｂｄａ９５０によって測定したところ、０．４８ｃｍ−１であり、化学強化ガラス板の厚さｔ（ｃｍ）との積α×ｔが０．０６７２であった。A fiber laser (wavelength band: 1075 to 1095 nm) was used as a light source of laser light irradiated to a predetermined region of the chemically strengthened glass plate. The absorption coefficient α of the chemically strengthened glass plate with respect to laser light is 0.48 cm−1 as measured by an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer Lambda 950, and the product α with the thickness t (cm) of the chemically strengthened glass plate. Xt was 0.0672.
所定領域は、化学強化ガラス板の表面上において、直径０．３ｍｍの円形状に形成され、レーザ出力を５０Ｗとし、切断予定線の始端（初期クラック）から終端まで１０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させた。 The predetermined area is formed in a circular shape with a diameter of 0.3 mm on the surface of the chemically strengthened glass plate, the laser output is 50 W, and the predetermined area is moved from the start end (initial crack) to the end of the planned cutting line at a speed of 10 mm / sec. It was.
切断の結果、所望の寸法形状（縦１００ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ１．４ｍｍ）のガラス板を得ることができた。切断面である側端面と表面との境界線は、切断予定線と同一寸法形状であって、直線状部分のみを有していた。 As a result of cutting, a glass plate having a desired size and shape (length 100 mm × width 60 mm × thickness 1.4 mm) could be obtained. The boundary line between the side end surface, which is a cut surface, and the surface has the same size and shape as the planned cutting line, and has only a linear portion.
得られたガラス板の評価結果を表１に示す。なお、表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力、同じ厚さを示したので、表１には、表面層のデータのみ示す。 The evaluation results of the obtained glass plate are shown in Table 1. Since the surface layer and the back surface layer showed the same maximum residual compressive stress and the same thickness, Table 1 shows only the data of the surface layer.
［例５］
化学強化ガラス板の作製は、ＫＮＯ３溶融塩の温度は４００℃とし、浸漬時間は１時間とした他は、例１と同様にして行った。[Example 5]
The chemically strengthened glass plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the KNO3 molten salt was 400 ° C. and the immersion time was 1 hour.
化学強化された表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力（６９６ＭＰａ）、同じ厚さ（１９μｍ）を有していた。また、中間層の平均残留引張応力は、２０ＭＰａであった。 The chemically strengthened front and back layers had the same maximum residual compressive stress (696 MPa) and the same thickness (19 μm). The average residual tensile stress of the intermediate layer was 20 MPa.
化学強化ガラス板の切断は、電力は２０Ｗ、周波数を１５ＭＨｚとし、ガラスの表面上での所定領域の移動速度を４０ｍｍ／ｓｅｃとした他は、例１と同様にして行った。 The chemically tempered glass plate was cut in the same manner as in Example 1 except that the power was 20 W, the frequency was 15 MHz, and the moving speed of the predetermined region on the glass surface was 40 mm / sec.
切断の結果、所望の寸法形状（縦１００ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）のガラス板を得ることができた。切断面である側端面と表面との境界線は、切断予定線と同一寸法形状であって、直線状部分のみを有していた。 As a result of cutting, a glass plate having a desired size and shape (length 100 mm × width 60 mm × thickness 0.7 mm) could be obtained. The boundary line between the side end surface, which is a cut surface, and the surface has the same size and shape as the planned cutting line, and has only a linear portion.
得られたガラス板の評価結果を表１に示す。なお、表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力、同じ厚さを示したので、表１には、表面層のデータのみ示す。 The evaluation results of the obtained glass plate are shown in Table 1. Since the surface layer and the back surface layer showed the same maximum residual compressive stress and the same thickness, Table 1 shows only the data of the surface layer.
［例６］
化学強化用のガラスとしては、縦１００ｍｍ×横１２０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの平板ガラスを用意した。化学強化ガラス板の作製は、ＫＮＯ３溶融塩の温度は４２５℃とし、浸漬時間は５．５時間とした他は、例１と同様にして行った。[Example 6]
As the glass for chemical strengthening, a flat glass having a length of 100 mm × width of 120 mm × thickness of 0.5 mm was prepared. The chemically strengthened glass plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the KNO3 molten salt was 425 ° C. and the immersion time was 5.5 hours.
化学強化された表面層と裏面層とは、同じ最大残留圧縮応力（５８３ＭＰａ）、同じ厚さ（３７μｍ）を有していた。また、中間層の平均残留引張応力は、４６．７ＭＰａであった。 The chemically strengthened front and back layers had the same maximum residual compressive stress (583 MPa) and the same thickness (37 μm). The average residual tensile stress of the intermediate layer was 46.7 MPa.
化学強化ガラス板の切断は、レーザ光の光源として、ファイバーレーザ（波長帯：１０７５〜１０９５ｎｍ）の代わりに、炭酸ガスレーザ（波長：１０６００ｎｍ）を用いた他は、例６と同様にして行った。 The chemically strengthened glass plate was cut in the same manner as in Example 6 except that a carbon dioxide laser (wavelength: 10600 nm) was used instead of the fiber laser (wavelength band: 1075 to 1095 nm) as the light source of the laser beam.
レーザ光に対する化学強化ガラス板の吸収係数αは、紫外可視近赤外分光光度計Ｌａｍｂｄａ９５０によって予め測定したところ、１０００ｃｍ−１を超えており、化学強化ガラス板の厚さｔ（ｃｍ）との積α×ｔが５０を超えていた。The absorption coefficient α of the chemically strengthened glass plate with respect to the laser light is measured in advance with an ultraviolet-visible-near-infrared spectrophotometer Lambda 950 and exceeds 1000 cm−1 , which is a product of the thickness t (cm) of the chemically strengthened glass plate. α × t exceeded 50.
所定領域は、化学強化ガラス板の表面上において、移動方向に長い楕円状（長さ１２ｍｍ、幅３ｍｍ）に形成され、レーザ出力を３０Ｗとし、切断予定線の始端（初期クラック）から終端まで１０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させた。移動方向に長い楕円状としたのは、同じ場所を長時間加熱することで、表面が瞬間的に過熱されるのを抑制すると共に、表面から内部への熱伝達を促し、内部を加熱するためである。 The predetermined region is formed in an elliptical shape (length 12 mm, width 3 mm) long in the moving direction on the surface of the chemically strengthened glass plate, the laser output is 30 W, and 10 mm from the start edge (initial crack) to the end of the planned cutting line. It was moved at a speed of / sec. The long oval shape in the moving direction is to heat the same place for a long time, to suppress the surface from being overheated momentarily and to promote the heat transfer from the surface to the inside, thereby heating the inside. It is.
しかし、レーザ光の大部分が化学強化ガラス板の表面近傍で吸収され、表面近傍が加熱されたため、切断時に形成されるクラックが所定領域を越えて伸展し、ガラスが粉砕されてしまった。なお、表１における記号「Ｎ／Ａ」は、切断時にガラスが粉砕されたため、５０％破壊荷重を評価できなかったことを表す。 However, most of the laser light was absorbed near the surface of the chemically strengthened glass plate and the vicinity of the surface was heated, so that cracks formed during cutting extended beyond a predetermined region, and the glass was crushed. Note that the symbol “N / A” in Table 1 indicates that the 50% breaking load could not be evaluated because the glass was crushed during cutting.
１０ ガラス板
１１ 表面
１２ 裏面
１３ 側端面
２１ 表面層
２２ 裏面層
２３ 中間層
３１ 圧縮応力が残留する領域
３２ 圧縮応力が残留する領域
３３ 引張応力が残留する領域
１１０ 化学強化ガラス板
１１１ 表面
１１３ 切断予定線
１３０ 所定領域
２１０ 化学強化ガラス板
２１１ 表面
２１３ 切断予定線
２３０ 所定領域
２３２ レーザ光DESCRIPTION OF
Claims (6)
Translated fromJapanese前記中間層の平均残留引張応力が４０ＭＰａを超えることを特徴とするガラス板。It is a cut surface having a surface layer and a back surface layer that are cut after chemical strengthening and in which compressive stress remains, and an intermediate layer that is formed between the surface layer and the back surface layer and in which tensile stress remains. In the glass plate having a region where compressive stress remains and a region where tensile stress remains on the side end face,
An average residual tensile stress of the intermediate layer exceeds 40 MPa.
化学強化ガラス板の所定領域に交番電界を印加することによって、前記所定領域を徐冷点以下の温度で誘電加熱する工程を有し、
該工程において、前記化学強化ガラス板の表面上の切断予定線に沿って前記所定領域を移動させることで、前記化学強化ガラス板を切断するガラス板の製造方法。It is a method of manufacturing the glass plate of any one of Claims 1-4,
By applying an alternating electric field to a predetermined region of the chemically strengthened glass plate, and subjecting the predetermined region to dielectric heating at a temperature below the annealing point,
The manufacturing method of the glass plate which cut | disconnects the said chemically strengthened glass plate in this process by moving the said predetermined area | region along the cutting projected line on the surface of the said chemically strengthened glass plate.
前記化学強化ガラス板の所定領域にレーザ光を照射することによって、前記所定領域を徐冷点以下の温度で加熱する工程を有し、
該工程において、前記化学強化ガラス板の表面上の切断予定線に沿って前記所定領域を移動させることで、前記化学強化ガラス板を切断し、
前記化学強化ガラス板と前記レーザ光は、前記レーザ光に対する前記化学強化ガラス板の吸収係数をα（ｃｍ−１）とし、前記化学強化ガラス板の厚さをｔ（ｃｍ）とすると、０＜α×ｔ≦３の式を満たすガラス板の製造方法。It is a method of manufacturing the glass plate of any one of Claims 1-4,
Irradiating the predetermined region of the chemically strengthened glass plate with a laser beam to heat the predetermined region at a temperature below the annealing point;
In this step, by moving the predetermined region along the planned cutting line on the surface of the chemically strengthened glass plate, the chemically strengthened glass plate is cut,
The chemical tempered glass plate and the laser beam have an absorption coefficient of α (cm−1 ) for the laser beam and α (cm−1 ), and the thickness of the chemically tempered glass plate is t (cm). A method for producing a glass plate satisfying the formula of α × t ≦ 3.
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