特許ウォッチ

公開番号2025156434
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2025127395,2022535326
出願日2025-07-30,2021-07-05
発明の名称ガラスおよび化学強化ガラス
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 3/083 20060101AFI20251002BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】比較的簡単な強化処理によって、CSとDOLが大きくCTが抑制された化学強化ガラスを得られるガラスを提供すること。
【解決手段】本発明は、特定の組成範囲を有し、以下の式で求められるパラメータMが20以下であるガラスに関する。M=-1.15×[SiO₂]-1.73×[Al₂O₃]+0.155×[Li₂O]+0.74×[Na₂O]-4.75×[K₂O]-2.1×[B₂O₃]-2.17×[P₂O₅]+3.25×[MgO]-2.0×[ZnO]-13.3×[ZrO₂]-0.80×[Y₂O₃]+120
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ
２
を５６～７０％、
Ａｌ
２
Ｏ
３
を２１％以下、
Ｌｉ
２
Ｏを１６％以下、
Ｎａ
２
Ｏを２．５％以上、
Ｋ
２
Ｏを０．１～３％、
Ｂ
２
Ｏ
３
を０～１０％、
Ｐ
２
Ｏ
５
を０～５％、
ＣａＯを５％以下、
ＺｎＯを０～５％、
ＺｒＯ
２
を０～２％、
Ｙ
２
Ｏ
３
を０～５％、
ＴｉＯ
２
を０．５％以下含有し、
Ｎａ
２
Ｏの含有量がＫ
２
Ｏの含有量より大きく、
ＳｉＯ
２
、Ａｌ
２
Ｏ
３
、Ｌｉ
２
Ｏ、Ｎａ
２
Ｏ、Ｋ
２
Ｏ、Ｂ
２
Ｏ
３
、Ｐ
２
Ｏ
５
、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ
２
、Ｙ
２
Ｏ
３
のモル百分率表示による含有量［ＳｉＯ
２
］、［Ａｌ
２
Ｏ
３
］、［Ｌｉ
２
Ｏ］、［Ｎａ
２
Ｏ］、［Ｋ
２
Ｏ］、［Ｂ
２
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
前記［Ｌｉ
２
Ｏ］、［Ｎａ
２
Ｏ］、［Ｋ
２
Ｏ］から以下の式で求められるＳの値が０．３７以下である請求項１に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
Ｓ＝－Ｐ
Ｌｉ
×ｌｏｇ（Ｐ
Ｌｉ
）－Ｐ
Ｎａ
×ｌｏｇ（Ｐ
Ｎａ
）－Ｐ
Ｋ
×ｌｏｇ（Ｐ
Ｋ
）
ここでＰ
Ｌｉ
＝［Ｌｉ
２
Ｏ］／（［Ｌｉ
２
Ｏ］＋［Ｎａ
２
Ｏ］＋［Ｋ
２
Ｏ］）
Ｐ
Ｎａ
＝［Ｎａ
２
Ｏ］／（［Ｌｉ
２
Ｏ］＋［Ｎａ
２
Ｏ］＋［Ｋ
２
Ｏ］）
Ｐ
Ｋ
＝［Ｋ
２
Ｏ］／（［Ｌｉ
２
Ｏ］＋［Ｎａ
２
Ｏ］＋［Ｋ
２
Ｏ］）
【請求項３】
前記［Ｌｉ
２
Ｏ］、［Ｎａ
２
Ｏ］、［Ｋ
２
Ｏ］から以下の式で求められるＰ
Ｎａ
の値が０．１６以上である請求項１または２に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
Ｐ
Ｎａ
＝［Ｎａ
２
Ｏ］／（［Ｌｉ
２
Ｏ］＋［Ｎａ
２
Ｏ］＋［Ｋ
２
Ｏ］）
【請求項４】
前記［ＳｉＯ
２
］、［Ａｌ
２
Ｏ
３
］、［Ｌｉ
２
Ｏ］、［Ｎａ
２
Ｏ］、［Ｋ
２
Ｏ］、［Ｂ
２
Ｏ
３
］、［Ｐ
２
Ｏ
５
］、［ＭｇＯ］、［ＺｎＯ］、［ＺｒＯ
２
］、［Ｙ
２
Ｏ
３
］から以下の式で求められるパラメータＤが１２００以上である請求項１～３のいずれか一項に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
Ｄ＝－９４３×［ＳｉＯ
２
］－８５９×［Ａｌ
２
Ｏ
３
］－９９８×［Ｌｉ
２
Ｏ］－９９１×［Ｎａ
２
Ｏ］－１０１３×［Ｋ
２
Ｏ］－９４９×［Ｂ
２
Ｏ
３
］－９４１×［Ｐ
２
Ｏ
５
］－６８７×［ＭｇＯ］－９５６×［ＺｎＯ］－１５１６×［ＺｒＯ
２
］－８２３×［Ｙ
２
Ｏ
３
］＋９５１７４
【請求項５】
前記［ＳｉＯ
２
］、［Ａｌ
２
Ｏ
３
］、［Ｌｉ
２
Ｏ］、［Ｎａ
２
Ｏ］、［Ｋ
２
Ｏ］、［Ｂ
２
Ｏ
３
］、［Ｐ
２
Ｏ
５
］、［ＭｇＯ］、［ＺｎＯ］、［ＺｒＯ
２
］、［Ｙ
２
Ｏ
３
］から以下の式で求められるパラメータＥが８００以下である請求項１～４のいずれか一項に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
Ｅ＝５３９×［ＳｉＯ
２
］＋５２７×［Ａｌ
２
Ｏ
３
］＋５８７×［Ｌｉ
２
Ｏ］＋４６７×［Ｎａ
２
Ｏ］＋５７８×［Ｋ
２
Ｏ］＋５１０×［Ｂ
２
Ｏ
３
］＋５１６×［Ｐ
２
Ｏ
５
］＋４４２×［ＭｇＯ］＋５０２×［ＺｎＯ］＋８５０×［ＺｒＯ
２
］＋５４６×［Ｙ
２
Ｏ
３
］－５３４７６
【請求項６】
板厚７００μｍの前記リチウムアルミノシリケートガラスを３８０℃のＮａＮＯ
３
に４時間浸漬するときに生じる表面圧縮応力値ＣＳ
０
（Ｎａ）が５００ＭＰａ以上であり、
板厚７００μｍの前記リチウムアルミノシリケートガラスを３８０℃のＫＮＯ
３
に４時間浸漬するときに生じる表面圧縮応力値ＣＳ
０
（Ｋ）が１２００ＭＰａ以上であり、
板厚７００μｍの前記リチウムアルミノシリケートガラスを３８０℃のＫＮＯ
３
に４時間浸漬するときに生じる圧縮応力層深さＤＯＬ（Ｋ）が３μｍ以上であり、
板厚７００μｍの前記リチウムアルミノシリケートガラスを３８０℃のＮａＮＯ
３
に４時間浸漬するときに生じる圧縮応力層深さＤＯＬ（Ｎａ）と前記ＤＯＬ（Ｋ）との比
ＤＯＬ（Ｎａ）／ＤＯＬ（Ｋ）が１１．８以下である請求項１～５のいずれか一項に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
【請求項７】
板厚７００μｍの前記リチウムアルミノシリケートガラスを３８０℃のＮａＮＯ
３
に４時間浸漬するときに生じる、表面からの深さ５０μｍにおける圧縮応力値ＣＳ
５０
（Ｎａ）が１７０ＭＰａ以上である請求項６に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
【請求項８】
失透温度が１３５０℃以下である請求項１～７のいずれか一項に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
【請求項９】
粘度が１０
２
ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２が１７５０℃以下である請求項１～８のいずれか一項に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
【請求項１０】
以下の試験方法で測定されるＤＳＣ発熱ピークの温度がガラス転移点より１５０℃以上高い、請求項１～９のいずれか一項に記載のリチウムアルミノシリケートガラス。
（試験方法）
約７０ｍｇのガラスを砕いて、メノウ乳鉢ですりつぶし、昇温速度を１０℃／分として室温から１２００℃まで示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定する。
（【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、ガラスおよび化学強化ガラスに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等のディスプレイ装置の保護ならびに美観を高める目的で、化学強化ガラスからなるカバーガラスが用いられている。
【０００３】
化学強化ガラスにおいては、表面圧縮応力（値）（ＣＳ）や圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）が大きくなるほど強度が高くなる傾向がある。一方で、表面圧縮応力との均衡を保つように、ガラス内部には内部引張応力（ＣＴ）が発生するので、ＣＳやＤＯＬが大きいほどＣＴが大きくなる。ＣＴが大きいガラスが割れるときには、破片数が多くなり、破片が飛散する危険性が大きくなる。
【０００４】
特許文献１には、２段階の化学強化処理によって、折れ曲がった線で表される応力プロファイルを形成することで内部引張応力（ＣＴ）を抑制しながら表面圧縮応力（ＣＳ）を大きくできることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には２段階の化学強化処理により、比較的大きい表面圧縮応力と圧縮応力層深さが得られるリチウムアルミノシリケートガラスが開示されている。リチウムアルミノシリケートガラスは、ナトリウム塩とカリウム塩とを用いる２段階の化学強化処理によって、ＣＴを抑制しつつ、ＣＳおよびＤＯＬをともに大きくできる。
２段階の強化処理は、比較的小さいイオン半径を有するナトリウムイオンとガラス中のリチウムイオンとのイオン交換によって、表面圧縮応力値は比較的小さいが深い圧縮応力層を形成する処理と、比較的大きいイオン半径を有するカリウムイオンとガラス中のナトリウムイオンとのイオン交換によって表面付近に大きい圧縮応力を形成する処理とを組み合わせることが一般的である。
【０００６】
特許文献３には３段階の化学強化によってさらに複雑な応力プロファイルを形成できることが記されている。
これは、一般的な２段階の化学強化に加えて、イオン半径の小さいアルカリイオンとのイオン交換によってガラス中のイオン半径の大きいアルカリイオンを引き戻す処理、または加熱処理によってガラス中に生じた応力を緩和する処理を行うことで、内部引張応力ＣＴを小さくしつつ、ＣＳおよびＤＯＬをさらに大きくしようとするものといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
米国特許出願公開第２０１５／０２５９２４４号明細書
日本国特表２０１３－５２０３８８号公報
日本国特表２０１９－５１７９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、３段階の強化処理は煩雑である。本発明は、比較的簡単な強化処理によって、ＣＳとＤＯＬが大きくＣＴが抑制された化学強化ガラスを得られるガラスの提供を目的とする。また、本発明は、比較的簡単な強化処理によって、ＣＳとＤＯＬが大きくＣＴが抑制された化学強化ガラスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
イオン半径が大きいカリウムイオンは、イオン半径が小さいナトリウムイオンと比較してガラス中での拡散速度が遅いので、カリウムイオンを用いてイオン交換処理をすると、ＤＯＬが小さくなるのが普通である。しかし、本発明者らは、ガラス組成を調整することでカリウムイオンの拡散速度をナトリウムイオンの拡散速度に対して比較的大きくできる場合があることを見出した。そのような組成のガラスを用いてイオン交換処理を行った場合には、従来とは異なる応力プロファイルを形成できる。それによって、比較的簡単な２段階強化処理によって、従来よりもＣＳとＤＯＬが大きく、ＣＴが抑制された、より複雑な応力プロファイルを得られると考えて本発明を完成した。
【００１０】
本発明は、酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ
２
を５２～７０％、
Ａｌ
２
Ｏ
３
を１４～２５％、
Ｌｉ
２
Ｏを１０～１８％、
Ｎａ
２
Ｏを１～７％、
Ｋ
２
Ｏを０．１～５％、
Ｂ
２
Ｏ
３
を０～１０％、
Ｐ
２
Ｏ
５
を０～５％、
ＭｇＯを０～５％、
ＺｎＯを０～５％、
ＺｒＯ
２
を０～２％、
Ｙ
２
Ｏ
３
を０～５％含有し、
ＳｉＯ
２
、Ａｌ
２
Ｏ
３
、Ｌｉ
２
Ｏ、Ｎａ
２
Ｏ、Ｋ
２
Ｏ、Ｂ
２
Ｏ
３
、Ｐ
２
Ｏ
５
、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ
２
、Ｙ
２
Ｏ
３
のモル％表示による含有量［ＳｉＯ
２
］、［Ａｌ
２
Ｏ
３
］、［Ｌｉ
２
Ｏ］、［Ｎａ
２
Ｏ］、［Ｋ
２
Ｏ］、［Ｂ
２
Ｏ
３
］、［Ｐ
２
Ｏ
５
］、［ＭｇＯ］、［ＺｎＯ］、［ＺｒＯ
２
］、［Ｙ
２
（【００１１】以降は省略されています）

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