特許ウォッチ

公開番号2024166883
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023083281
出願日2023-05-19
発明の名称化学強化ガラスおよびその製造方法並びにガラス
出願人AGC株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類C03C 21/00 20060101AFI20241122BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】本発明は、CS₉₀を最大化し、優れたset落下強度を実現する化学強化ガラス及びその製造方法並びにガラスの提供を目的とする。
【解決手段】板厚t(mm)であり、圧縮応力層深さDOCが180×t(μm)以上、表面からの深さ30～50μmの圧縮応力の積分値CS_30-50が12000Pa・m以下、且つ表面からの深さ90μmにおける圧縮応力値CS₉₀が175×t-88(MPa)以上である化学強化ガラス、表面抵抗率logρが10logΩ/sq以下であり、ヤング率が80GPa以上である化学強化ガラス、表面からの深さ30μmにおけるNa₂O濃度を表面からの深さ90μmにおけるNa₂O濃度で除した値が1.30以下である化学強化ガラスに関する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
板厚がｔ（ｍｍ）であり、圧縮応力層深さＤＯＣが１８０×ｔ（μｍ）以上、
表面からの深さ３０～５０μｍの圧縮応力の積分値ＣＳ
３０－５０
が１２０００Ｐａ・ｍ以下、且つ
表面からの深さ９０μｍにおける圧縮応力値ＣＳ
９０
が１７５×ｔ－８８（ＭＰａ）以上である、化学強化ガラス。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
ヤング率が８０ＧＰａ以上である、請求項１に記載の化学強化ガラス。
【請求項３】
散乱光光弾性応力計で測定される、ガラス表面からの深さｘ［μｍ］における応力値ＣＳ
ｘ
［ＭＰａ］のプロファイルにおいて、前記応力値ＣＳ
ｘ
の２階微分の値ＣＳ
ｘ
’’が、ＣＳ
ｘ
≧０の範囲において、下記式を満たす、請求項１に記載の化学強化ガラス。
－０．０３≦ＣＳ
ｘ
’’≦０．０１３
【請求項４】
表面圧縮応力値ＦＳＭ－ＣＳ
０
が８００ＭＰａ以上である、請求項１に記載の化学強化ガラス。
【請求項５】
表面抵抗率が１０ｌｏｇΩ／ｓｑ以下であり、
ヤング率が８０ＧＰａ以上である、化学強化ガラス。
【請求項６】
表面からの深さ３０μｍにおけるＮａ
２
Ｏ濃度を表面からの深さ９０μｍにおけるＮａ
２
Ｏ濃度で除した値が１．３０以下である化学強化ガラス。
【請求項７】
表面からの深さ５０μｍにおけるＮａ
２
Ｏ濃度を板厚中心部におけるＮａ
２
Ｏ濃度で除した値が２以上４以下である、請求項６に記載の化学強化ガラス。
【請求項８】
表面からの深さ９０μｍにおけるＮａ
２
Ｏ濃度を板厚中心部におけるＮａ
２
Ｏ濃度で除した値が２．４以上である、請求項６に記載の化学強化ガラス。
【請求項９】
母組成が、酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ
２
を５５～７５％、
Ｌｉ
２
Ｏを３～１５％、
Ａｌ
２
Ｏ
３
を８～２５％含有する、請求項１、５または６に記載の化学強化ガラス。
【請求項１０】
化学強化用ガラスを第１溶融塩組成物に接触させる第１イオン交換処理と、
前記第１イオン交換処理後に、前記化学強化用ガラスを第２溶融塩組成物に接触させる第２イオン交換処理と、を少なくとも含む、化学強化ガラスの製造方法であって、
前記第１イオン交換処理において、前記化学強化用ガラスを前記第１溶融塩組成物に３５０～４５０℃にて１５０分間以上接触させ、
前記化学強化用ガラスは、酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ
２
を５５～７５％、
Ｌｉ
２
Ｏを３～１５％、
Ａｌ
２
Ｏ
３
を８～２５％含有する、化学強化ガラスの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学強化されたガラスおよびその製造方法並びにガラスに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
コンピュータ、スマートフォンやタブレットなどの電子デバイス端末のカバーガラス等には、化学強化ガラスが用いられている。化学強化ガラスは、ガラスを硝酸ナトリウムや硝酸カリウムなどの溶融塩組成物に接触させるイオン交換処理により、ガラスの表面部分に圧縮応力層を形成したものである。該イオン交換処理では、ガラス中に含まれるアルカリ金属イオンと、溶融塩組成物に含まれるよりイオン半径の大きいアルカリ金属イオンとの間でイオン交換が生じ、ガラスの表面部分に圧縮応力層が形成される。
【０００３】
化学強化ガラスの強度は、ガラス表面からの深さを変数とする圧縮応力（以下、ＣＳとも略す。）で表される応力プロファイルに依存する。イオン交換処理を２段階以上行う場合、前記圧縮応力層としては、主にカリウムイオン等のガラスへの導入による「表層圧縮応力層」と、主にナトリウムイオン等のガラスへの導入による「深層圧縮応力層」とが形成される。
【０００４】
一方で、ガラスの表面部分に圧縮応力層を形成すると、ガラス中心部には、圧縮応力の総量に応じた引張応力（以下、ＣＴとも略す。）が必然的に発生する。当該ＣＴ値が大きくなりすぎると、ガラス物品が破壊する際に激しく割れて破片が飛散する。ＣＴ値がその閾値（以下、ＣＴリミットとも略す。）を超えると、ガラスが自壊して加傷時の破砕数が爆発的に増加し得る。ＣＴリミットはガラス組成に対し固有の値である。
【０００５】
したがって化学強化ガラスは、表面圧縮応力を大きくし、より深い部分にまで圧縮応力層を形成する一方で、ＣＴリミットを超えないように、表層の圧縮応力の総量が設計される。例えば、特許文献１には、ＣＴを特定範囲に制御した化学強化ガラスが開示されている。また、特許文献２には、特定範囲のＣＳ及びＤＯＣを有する化学強化ガラスが開示されている。特許文献３には、圧縮応力の総量が一定の値以下である化学強化ガラスが開示されている。
【０００６】
スマートフォンに用いるガラス系材料の強度を評価する指標の一つとして、サンドペーパーセット落下強度試験がある。サンドペーパーセット落下強度試験は、スマートフォン筐体又はスマートフォンを模したモック板とガラス系材料とを貼り合わせたサンプル等を＃６０～＃２００のサンドペーパー上に落下させて、割れが発生した落下高さ（以下、「割れ高さ」、「ｓｅｔ落下強度」とも略す）を強度の指標とする試験である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
米国特許第９３５９２５１号明細書
米国特許第１０１５０６９８号明細書
国際公開第２０１８／１８６４０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
深さ９０μｍにおける圧縮応力値であるＣＳ
９０
を大きくすると、例えば深さ９０μｍ付近に大きな圧縮応力が形成されている応力プロファイルとなり、比較的大きい突起物に当たって破砕する破壊を防止できる。ＣＳ
９０
は、図１に示すようにｓｅｔ落下強度と高い相関を示す。したがって、より高いｓｅｔ落下強度を有するガラスを開発するためには、ＣＳ
９０
の値を高めることが求められる。
【０００９】
例えば、米国特許第１０７３０７９１号明細書ではＮａイオンをなるべく板厚中心付近まで深く拡散させて、ＣＴを高めることで深層応力を向上できることが開示されている。しかしながら、ＣＴを高めると上述したように、ガラスが自壊して加傷時の破砕数が爆発的に増加するため、ＣＴリミットの制約がある。そのため、従来技術ではｓｅｔ落下強度が不十分であり、ｓｅｔ落下強度のさらなる向上のために、より高いＣＳ
９０
を有する化学強化ガラスが求められている。
【００１０】
したがって、本発明は、ＣＳ
９０
が最大限に高められ、優れたｓｅｔ落下強度を実現する化学強化ガラス及びその製造方法並びにガラスの提供を一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許