強化玻璃及其製造方法、該強化玻璃的表面應力測定方法

2023-12-09 07:30:06

專利名稱：強化玻璃及其製造方法、該強化玻璃的表面應力測定方法
技術領域：
本發明涉及將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化而成的強化玻璃及其製造方法。此外，本發明還涉及將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化而成的強化玻璃的表面應カ測定方法。
背景技術：
對於智慧型手機等信息終端及LCD (Liquid Crystal Display :液晶顯示器)等監視器的電子設備的框體，從加工性及成本的角度考慮，通常使用的是樹脂或金屬。可是，近年來，對框體要求設計性的情況逐漸增多，開始嘗試目前未使用過的玻璃作為框體的原材料 (專利文獻I)。根據專利文獻I，在手機等電子設備中，通過用玻璃形成框體主體，認為可發揮具有透明感的獨特的裝飾效果。電子設備在設備的外表面具備液晶面板等顯不裝置。顯不裝置具有聞精細、聞売度化的傾向，與之相伴，作為光源的背光源也有高亮度化的傾向。來自光源的光除了照射到顯示裝置側以外，還會在設備內部多次反射而到達被裝在外面的框體的背面。作為框體的原材料使用金屬時不會引起問題，但在使用如上所述的具有透明性的玻璃時，來自光源的光有可能透過框體，被從設備外部觀察到。因此，將玻璃用於框體吋，考慮將玻璃自身著色使其具有遮光性。此外，特別是對於能夠攜帶使用的電子設備，考慮到由使用時的掉落衝擊引起的破損及由長時間的使用引起的接觸傷，而要求框體具有高強度。作為提高玻璃的強度的方法，一般已知在玻璃表面形成壓縮應カ層的方法。作為在玻璃表面形成壓縮應カ層的方法，具有代表性的方法是通過風冷等將加熱至軟化點附近的玻璃板表面急速冷卻的風冷強化法(物理強化法)；以及在玻璃化溫度以下的溫度下通過離子交換，將玻璃板表面的離子半徑小的鹼金屬離子(典型的是Li離子、Na離子)交換為離子半徑更大的鹼性離子(典型的是對於Li離子交換為Na離子或K離子，對於Na離子交換為K離子)的化學強化法。可是，對於通過在上述玻璃表面形成壓縮應力層而得的玻璃，在品質管理上，以確認具備一定以上的強度為目的來測定壓縮應カ層的壓縮應力量是重要的。以非破壞的方式測定作為玻璃的壓縮應力量的表面壓縮應力(以下也稱為CS)及表面壓縮應カ層深度(以下也稱為D0L)的方法被提出且被實用化(例如，專利文獻2)。該測定方法利用了以下原理由於在玻璃表面形成的壓縮應力層與不存在壓縮應力層的其他的玻璃部分在折射率上不同而表現出光波導效應。現有技術文獻專利文獻專利文獻I:日本專利特開2009-61730號公報專利文獻2:日本專利特開昭53-136886號公報

發明內容
發明所要解決的技術問題可是，以非破壞方式測定CS及DOL的上述裝置由於是使在玻璃的表面層傳播的光射出而進行觀察，因此新出現了將上述玻璃自身著色而使其具有遮光性的在可見光區域的透射率低的著色的不透明玻璃無法進行測定的問題。該情況下，需要彎曲強度及伴有龜裂開始負荷(crack ignition load)等破壞的強度測定試驗、以及用於測定雙折射的試樣加工，化學強化玻璃中，除了使用EPMA(Electron Probe Micro Analyzer:電子探針微分析儀)及 ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis:化學分析用電子能譜法)測定鉀的擴散層深度等非常耗費エ時的方法以外，沒有測定玻璃的壓縮應力量的方法，而且測定數據的精度也低，缺乏可靠性。本發明的目的是提供將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化、然後進
行強化的強化玻璃及其製造方法，和該強化玻璃的表面應カ測定方法。解決技術問題所採用的技術方案本發明的強化玻璃是將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化，再在一體化後的玻璃的表面形成壓縮應力層而成的強化玻璃。此外，作為本發明的另ー發明的玻璃的表面應カ測定方法是將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化，測定在一體化後的強化玻璃的表面形成的壓縮應力層的壓縮應力量的方法，使用上述透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值來計算上述著色的不透明玻璃部分或上述強化玻璃整體的壓縮應力量。本發明的強化玻璃的製造方法為將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行ー體化而成的強化玻璃的製造方法，其特徵是，通過測定上述強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應カ層的壓縮應力量，來管理著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。發明的效果根據本發明，即使是局部具有在可見光區域的透射率低的著色的不透明部的強化玻璃，也可以通過測定透明部分的壓縮應力量，以非破壞的方式計算出著色的不透明玻璃部分或者強化玻璃整體的壓縮應力量。附圖
的簡單說明圖I是本發明的強化玻璃的一種實施方法的俯視圖及剖視圖。圖2是本發明的強化玻璃的其他實施方法的俯視圖及剖視圖。
具體實施例方式以下，對本發明進行說明。圖I、圖2中示出本發明的強化玻璃的實施方法的俯視圖(a)及剖視圖(b)。另外，(b)剖視圖為示出(a)俯視圖中的沿X-X方向的截面的圖。本發明的強化玻璃I是將著色的不透明玻璃10和透明玻璃20層疊以進行一體化而成的強化玻璃。作為本發明的強化玻璃的進行層疊以一體化的形態，可以是如圖I所示的以包圍圓柱狀的透明玻璃的方式配置著色的不透明玻璃的形態，或者如圖2所示的將著色的不透明玻璃和透明玻璃沿板厚方向層疊為層狀的形態。此外，只要能夠將著色的不透明玻璃和透明玻璃一體化，則不限定於上述形態。
此外，本發明的著色的不透明玻璃是指通過有意地使玻璃中含有著色成分而使透射率變得比透明玻璃低的玻璃。而且，是指由於透射率低而難以用現有的玻璃表面應カ計測定表面壓縮應力及表面壓縮層深度的玻璃。較好是具有遮光性的玻璃，且在550nm 650nm的波長下的吸光係數的最小值大於I. 7mm、此外，透明玻璃是指具有透光性的玻璃，且較好是在550nm 650nm的波長下的吸光係數的最大值低於I. 7mm_10本發明的強化玻璃作為在例如電子設備外面安裝的著色的不透明玻璃框體使用。手機的外表面是這樣的結構在一側的面配置由液晶面板或有機EL構成的顯示裝置及由按鍵構成的操作裝置，或者配置如觸控螢幕那樣的顯示裝置和操作裝置形成為一體的裝置，並且在其周圍包圍畫框材料(日語額緑材)。相反的另ー側的面由面板構成。而且，在作為ー側的面與另ー側的面之間的設備的厚度部分存在框材。這些畫框材料和框材、或面板和框材有時也構成為一體。 著色的不透明玻璃框體可用作上述的畫框材料、面板、框材。此外，作為著色的不透明玻璃框體的形狀，可以是平板狀，也可以是畫框材料和框材、或面板和框材形成為一體結構的凹狀或凸狀。在電子設備的內部設置的顯示裝置的光源由發光二極體、有機EL、CCFL等發出白光的光源構成。因此，要求著色的不透明玻璃框體具有遮光性，以使得該白光不會通過著色的不透明玻璃框體而漏出到設備的外部、被從設備外部觀察到。光源的白光為使用螢光體將可見光區域的多種波長的光複合後而被認識為白色的光。因此，較好是玻璃含有著色成分，以使得在380nm 780nm的波長下的吸光係數在整個範圍內達到Imm 1以上。通過使可見光區域的波長下的吸光係數為Imm 1以上，可以在不另外設置遮光裝置的情況下用玻璃単體吸收白光，作為著色的不透明玻璃框體而獲得足夠的遮光性。玻璃在380nm 780nm的波長下的吸光係數在整個範圍內低於Imm 1吋，即使就框體用途而言是具有足夠厚度的玻璃，也無法獲得所需的遮光性，光有可能透過著色的不透明玻璃框體。此外，著色的不透明玻璃框體成形為凹狀或凸狀時，在厚度最薄處，光有可能透過。著色的不透明玻璃框體的厚度薄時，在380nm 780nm的波長下的玻璃的吸光係數在整個範圍內較好為Zmnr1以上,更好為βπιπΓ1以上,進ー步更好為411^1以上。上述吸光係數的計算方法如下所示。對玻璃板的兩面進行鏡面研磨，測定厚度t。測定該玻璃板的光譜透射率T (例如，使用日本分光株式會社制的紫外可見光近紅外分光光度計V-570)。然後，使用關係式T=KTet來計算出吸光係數β。為了賦予玻璃以上述的遮光性，較好是使用這樣的玻璃作為玻璃中的著色成分，以氧化物基準的摩爾百分比表示，含有O. I 7%的選自Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Bi的金屬氧化物的至少I種成分。另外，在使用多種著色成分的情況下，該含量表示它們的總量。這些著色成分為使玻璃帶有所需的顏色的成分，採用具有吸收上述的可見光區域的波長的光的作用的物質。如果玻璃中的著色成分低於O. I %，則即使就框體用途而言是具有足夠厚度的玻璃，也無法獲得遮光性，光有可能透過著色的不透明玻璃框體。較好是玻璃中的著色成分為O. 5%以上，典型的是玻璃中的著色成分為1%以上。此外，如果著色劑超過7%，則玻璃有可能變得不穩定。較好是著色劑為6. 5%以下，典型的是著色劑為6%以下。著色的不透明玻璃框體隨形狀等而厚度不同，可根據厚度適當選擇玻璃中的著色成分的含量，以使得電子設備內部的光不透過玻璃。
例如，對於玻璃中的著色成分，通過含有I. 5 6%的Fe203、0. I 1%的Co3O4的組合，能夠製成可充分吸收波長為380nm 780nm的可見光區域內的光，並平均地吸收可見光區域內的光的玻璃。換言之，在欲獲得呈黒色的玻璃的情況下，由於著色成分使得特定波長的吸收特性低，有時會變為呈褐色、藍色或緑色的黒色。與之相對，通過採用上述的著色成分，可表現為所謂的漆黒。作為可獲得該特性的除上述以外的著色成分的組合，可例舉0.01 4%的 Fe203、0. 2 3%的 Co304、L 5 6%的 NiO 的組合；L 5 6%的 Fe203、0. I 1%的 NiO 的組合；0· 01 4%的 Fe203、0. 05 2%的 Co304、0. 05 2%的 Ni0、0. 05 2%的 Cr2O3 的組合；0· 01 4%的 Fe203、0. 05 2%的 Co304、0. 05 2%的 Ni0、0. 05 2%的MnO的組合等。著色的不透明玻璃及透明玻璃只要是能用風冷強化法或化學強化法在玻璃的表面形成壓縮應カ層的玻璃，則可以是任何組成的玻璃。作為在玻璃的表面形成壓縮應カ層的方法，在使用化學強化法時，如果使用下述玻璃作為著色的不透明玻璃的著色成分以外的玻璃或透明玻璃，則可獲得具有高強度的玻璃，因而優選。
理想的玻璃是以下述氧化物基準的摩爾百分比表示，含有55 80%的Si02、3 16% 的 A1203、0 12% 的 B203、5 16% 的 Na20、0 4% 的 K20、0 15% 的 Mg0、0 3% 的CaO,O ~ 18% 的Σ RO(R 為 Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)、0 1% 的 Zr02。以下，對於上述玻璃的組成，如無特別限定，則使用摩爾百分比表示其含量來進行說明。SiO2是形成玻璃骨架的成分,是必要成分。如果SiO2低於55%,則作為玻璃的穩定性下降，或者耐候性下降。較好是SiO2為60%以上。更好是SiO2為65%以上。如果SiO2超過80%，則玻璃的粘性増加，熔融性顯著下降。較好是Si02*75%以下，典型的是SiO2為70%以下。Al2O3是提高玻璃的耐候性及化學強化特性的成分，是必要成分。如果Al2O3低於3%,則耐候性下降。較好是Al2O3為4%以上，典型的是Al2O3為5%以上。如果Al2O3超過16%，則玻璃的粘性變高，難以均質地熔融。較好是Al2O3為14%以下，典型的是Al2O3為12%以下。B2O3是提高玻璃的耐候性的成分，不是必要成分，可根據需要含有。含有B2O3時，如果低於4%，則對於提高耐候性有可能無法獲得明顯的效果。較好是B2O3為5%以上，典型的是B2O3為6%以上。如果B2O3超過12%，則有可能產生由揮發引起的波筋，使成品率下降。較好是B2O3為11%以下，典型的是B2O3為10%以下。Na2O為提高玻璃的熔融性的成分，並用於通過離子交換形成表面壓縮應カ層，是必要成分。如果Na2O不足5%，則熔融性差，且難以通過離子交換形成所需的表面壓縮應力層。較好是Na2O為7%以上，典型的是Na2O為8%以上。如果Na2O超過16%，則耐候性下降。較好是Na2O為15%以下，典型的是Na2O為14%以下。K2O是提高玻璃的熔融性的成分，並且具有増大化學強化中的離子交換速度的作用，因此雖然不是必要成分，但是為優選含有的成分。含有K2O吋，如果低於O. 01 %，則有可能對於提高熔融性無法獲得明顯的效果，或者對於提高離子交換速度無法獲得明顯的效果。典型的是K2O為O. 3%以上。如果K2O超過4%，則耐候性下降。較好是K2O為3%以下，典型的是K2O為2%以下。MgO是提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根據需要含有。含有MgO時，如果低於3%，則對於提高熔融性有可能無法獲得明顯的效果。典型的是MgO為4%以上。如果MgO超過15%，則耐候性下降。較好是MgO為13%以下，典型的是MgO為12%以下。
CaO是提高玻璃的熔融性的成分，可根據需要含有。含有CaO吋，如果低於O. 01 %，則對於提高熔融性有可能無法獲得明顯的效果。典型的是CaO為O. 1%以上。如果CaO超過3%，則化學強化特性下降。較好是CaO為I %以下，典型的是CaO為O. 5%以下，更好是實質上不含CaO。RO (R為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)是提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根據需要含有任意I種以上。該情況下，RO的含量的總計Σ RO (R為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)如果低於I%，則有可能熔融性下降。較好是Σ RO為3%以上，典型的是Σ RO為5%以上。如果Σ RO(R*Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)超過18%，則耐候性下降。較好是Σ RO為15%以下，更好是Σ RO為13%以下，典型的是Σ RO為11%以下。ZrO2是增大離子交換速度的成分，不是必要成分，可以在低於I %的範圍內含有。如果ZrO2超過I %，則熔融性變差，有可能發生作為未熔融物殘留於玻璃中的情況。典型的是不含ZrO2。(SiO2 + Al2O3 + B2O3) / ( Σ R2O + CaO + SrO + BaO + 著色成分)表示形成玻璃的網絡的網眼狀氧化物的總量和主要的改性氧化物的總量的比例，如果該比值低於4，則在化學強化處理後施以壓痕時的破壞的概率有可能變大。較好是該比值為4. 2以上，典型的是該比值為4.4以上。如果該比值超過6，則玻璃的粘性増加、熔融性下降。較好是該比值為5. 5以下，更好是該比值為5以下。另外，Σ R2O表示Na20、K20、Li20的總量。SO3是作為澄清劑發揮作用的成分，不是必須成分，可以根據需要含有。含有SO3吋，如果低於O. 005%,則無法獲得期待的澄清作用。較好是SO3為O. 01 %以上，更好是SO3為O. 02%以上。最好是SO3為O. 03%以上。此外，如果SO3超過0.5%，則反而會成為氣泡的發生源，有可能使玻璃的熔穿變慢、氣泡個數增加。較好是SO3為O. 3%以下，更好是SO3為O. 2%以下。最好是SO3為O. I %以下。SnO2是作為澄清劑發揮作用的成分，不是必須成分，可以根據需要含有。含有SnO2吋，如果低於O. 005%，則無法獲得期待的澄清作用。較好是SnO2為O. 01 %以上，更好是SnO2為O. 05%以上。此外，如果SnO2超過I %，則反而會成為氣泡的發生源，有可能使玻璃的熔穿變慢、氣泡個數增加。較好是SnO2為O. 8%以下，更好是SnO2為O. 5%以下。最好是SnO2為O. 3%以下。TiO2是提高玻璃的耐候性的成分，不是必要成分，可根據需要含有。含有TiO2吋，如果低於O. 005%，則對於提高耐候性有可能無法獲得明顯的效果。較好是TiO2為O. 01%以上，典型的是TiO2為O. 1%以上。如果TiO2超過1%，則玻璃變得不穩定，有可能發生失透。較好是TiO2為O. 8%以下，典型的是TiO2為O. 6%以下。
Li2O是提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根據需要含有。含有Li2O時，如果低於I %，則對於提高熔融性有可能無法獲得明顯的效果。較好是Li2O為3%以上，典型的是Li2O為6%以上。如果Li2O超過15%，則耐候性有可能下降。較好是Li2O為10%以下，典型的是Li2O為5%以下。SrO是用於提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根據需要含有。含有SrO時，如果低於I %，則對於提高熔融性有可能無法獲得明顯的效果。較好是SrO為3%以上，典型的是SrO為6%以上。如果SrO超過15%，則耐候性及化學強化特性有可能下降。較好是SrO為12%以 下，典型的是SrO為9%以下。BaO是用於提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根據需要含有。含有BaO時，如果低於1%，則對於提高熔融性有可能無法獲得明顯的效果。較好是BaO為3%以上，典型的是BaO為6%以上。如果BaO超過15%，則耐候性及化學強化特性有可能下降。較好是BaO為12%以下，典型的是BaO為9%以下。ZnO是用於提高玻璃的熔融性的成分,不是必要成分,可根據需要含有。含有ZnO時，如果低於I %，則對於提高熔融性有可能無法獲得明顯的效果。較好是ZnO為3%以上，典型的是ZnO為6%以上。如果ZnO超過15%，則耐候性有可能下降。較好是ZnO為12%以下，典型的是ZnO為9%以下。此外，作為玻璃的澄清劑，可以在不損害目標性能的範圍內含有Sb203、Cl、F、其他的成分。含有這樣的成分的情況下，這些成分的含量之和較好是在I %以下，典型的是為O. 5%以下。考慮到由使用時的掉落衝擊引起的破損及由長時間的使用引起的接觸損傷，要求裝在電子設備外面的著色的不透明玻璃框體具有高強度。作為提高玻璃的強度的方法，上述的風冷強化法(物理強化法)及化學強化法作為在玻璃表面形成壓縮應力層的技術而被知曉。著色的不透明玻璃框體隨所使用的部位而不同，但在例如面板等平板狀的情況下，厚度通常大多採用2mm以下的厚度。如果對這樣薄的玻璃板採用風冷強化法，則會因表面和內部難以形成溫度差而難以形成壓縮應カ層，因而不能獲得目標高強度的特性。此外，採用風冷強化法時，由於冷卻溫度的不均勻，對於特別薄的玻璃板很有可能損害平面性，且有可能損害作為裝飾構件的質感。從這些方面考慮，較好是利用後者的化學強化法進行強化。作為測定設置於玻璃表面的壓縮應カ層的壓縮應力量的方法，已知以下方法。玻璃表面的壓縮應カ層與壓縮應カ層以外的玻璃部分相比較，折射率高。而且，該折射率從壓縮應カ層的底部向表面單調遞増。此外，該壓縮應カ層的雙折射也朝向表面單調地增加絕對值。因此，存在與垂直於玻璃表面振動的光和平行於玻璃表面的光分別對應的兩條深度與折射率的關係曲線，產生不同的光波導效應，通過比較由此得到的幹涉條紋圖像，可算出作為強化玻璃的壓縮應力量的表面壓縮應力、表面壓縮應カ層深度。
上述的使用了光波導效應的強化玻璃的壓縮應力量的測定方法中，必需獲得由垂直於玻璃表面振動的光和平行於玻璃表面振動的光產生的由亮條紋或暗條紋形成的幹渉條紋圖像。但是，該測定方法中，強化玻璃因含有著色成分而被著色時，光在強化玻璃的表面層傳播時被作為著色成分的金屬離子等吸收，因而難以使用射出的光來識別幹渉條紋圖像，難以進行測定。本發明的強化玻璃是將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化而成的強化玻璃，對於該一體化而成的玻璃，採用強化方法在表面設置壓縮應カ層。然後，使用上述的利用了光波導效應的非破壞方式的壓縮應力量的測定方法，來測定透明玻璃部分的壓縮應力量。使用該透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值，計算出著色的不透明玻璃部分或 強化玻璃整體的壓縮應力量。藉此，能夠以非破壞的方式確認著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。與著色的不透明玻璃一體化的透明玻璃需要使可見光區域的波長的光透過，以便能夠通過上述的利用光波導效應的壓縮應力量的測定方法進行測定。因此，為了提高可見光區域的波長的光的透射率，較好是透明玻璃在玻璃中不含著色成分。但是，只要不妨礙測定，則也可以在玻璃中含有一定量的著色成分。此外，透明玻璃在550nm 650nm的波長下的光的吸光係數的最大值也可以低於1.7mm1。具有該吸光係數的透明玻璃包括無色透明的玻璃及有色透明的玻璃。如果是具有該吸光係數的透明玻璃，則能夠用現有的表面應カ測定裝置準確地測定壓縮應力量。本發明的強化玻璃的表面應カ測定方法中，其特徵是使用透明玻璃部分的表面的壓縮應カ層的壓縮應力量的測定值，計算出著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。作為該方法，較好是包括分別測定按同一條件進行了強化處理後的上述著色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面應カ特性的エ序；使用上述著色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面應カ特性來確定用於根據上述透明玻璃的壓縮應力量計算出上述著色的不透明玻璃的壓縮應力量的校正係數的エ序；以非破壞的方式測定上述強化玻璃的上述透明玻璃部分的壓縮應力量的エ序；和使用上述透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值和上述校正係數來計算出上述著色的不透明玻璃部分或上述強化玻璃整體的壓縮應力量的エ序。化學強化處理中，對所得的玻璃的表面應カ特性產生影響的參數有強化處理條件(熔融鹽的種類、濃度、溫度、處理時間)、玻璃組成、玻璃的熱歷史、伴隨玻璃的成形產生的殘留應カ等。因此，在同一強化處理條件下對著色的不透明玻璃和透明玻璃進行強化處理，用伴隨破壞及試樣加工的方法測定各自的表面應カ特性(分別測定按同一條件進行了強化處理後的上述著色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面應カ特性的エ序)。另外，進行該強化處理時，既可以將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化，也可以不進行層疊、一體化，但考慮到玻璃的熱歷史及成形的影響，較好是在對經層疊、一體化而成的玻璃進行強化處理後，將著色的不透明玻璃和透明玻璃分離來進行測定。作為表面應カ特性，可例舉以下測定對象作為玻璃的壓縮應力量的表面壓縮應力(以下也稱為CS)及表面壓縮層深度(DOL)、彎曲強度、龜裂開始負荷、鉀擴散層深度等。另外，對於化學強化處理，在實際的強化處理工序中，強化處理條件有時會變化，因此較好是使用多種強化處理條件，測定各自的表面應カ特性。接著，使用測得的表面應カ特性，來確定用於根據透明玻璃的壓縮應力量計算出著色的不透明玻璃的壓縮應力量的校正係數(使用上述著色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面應カ特性來確定用於根據上述透明玻璃的壓縮應力量計算出上述著色的不透明玻璃的壓縮應力量的校正係數的エ序)。具體而言，對特定的強化處理條件下的兩者的表面應カ特性繪製圖表，來確定校正係數。例如，使用與CS具有相關關係的彎曲強度的測定值，將著色的不透明玻璃的CS相對於透明玻璃的CS的程度確定為校正係數。較好是對適當的表面應カ特性及多種強化處理條件分別進行該步驟，來確定每個壓縮應力量及強化處理條件的校正係數。確定校正係數後，利用不破壞測定試樣的壓縮應力量的測定方法(例如，上述的使用了光波導效應的壓縮應力量的測定方法)測定強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應力量(以非破壞的方式測定上述強化玻璃的上述透明玻璃部分的壓縮應力量的エ序)。該エ 序中，重要的是以非破壞的方式對測定試樣進行測定。因此，將著色的不透明玻璃和透明玻璃成為一體後的強化玻璃在不進行試樣加工的情況下設置於表面應カ測定裝置上，使透明玻璃部分與裝置的測定部分相適應來進行測定。由此，經過以後的エ序，能夠為保證質量而對所有的強化玻璃以非破壞的方式算出壓縮應力量。然後，使用以非破壞的方式測得的透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值和校正係數，計算出著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量(使用上述透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值和上述校正係數來計算出上述著色的不透明玻璃部分或上述強化玻璃整體的壓縮應力量的エ序)。對於校正係數，可考慮強化玻璃エ序的強化處理條件，使用預先確定的合適的強化處理條件。由此，即使在著色的不透明玻璃的壓縮應力量無法通過非破壞的方式進行測定的情況下，也可以使用透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值，來計算出著色的不透明玻璃部分的壓縮應力量。此外，在預先知道可以將著色的不透明玻璃部分和透明玻璃部分的壓縮應力量視為大致相同的情況下，或者將透明玻璃部分的壓縮應力量作為強化玻璃整體的強度管理對象的情況下，也可以將透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值視作著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。本發明的玻璃的表面應カ測定方法中，上述情況也包含於以下概念使用測定透明玻璃部分的壓縮應力量而得的值，計算出著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。著色的不透明玻璃可以是在透明玻璃中含有上述著色成分的著色的不透明玻璃。由此，著色的不透明玻璃與透明玻璃除了著色成分以外的玻璃組成的各成分的比例相同，因此可以忽略強化處理條件變化時引起的校正係數的變化，計算著色的不透明玻璃或強化玻璃的表面應カ特性的エ序變得容易。此外，可以使各自的玻璃的熱膨脹係數大致相同。著色的不透明玻璃和透明玻璃也可以是通過在使加熱而熔融的著色的不透明玻璃與處於固化狀態的透明玻璃接觸的狀態下進行冷卻，使著色的不透明玻璃固化來進行層疊、一體化而成的玻璃。由此，在著色的不透明玻璃和透明玻璃之間不會混入空氣及雜質，在設計性、美觀上優良，而且兩者的輪廓分明，也適於對透明玻璃賦予下述的其他功能的情況。此外，著色的不透明玻璃和透明玻璃較好是玻璃溫度在25 300°C的範圍內各自的玻璃的熱膨脹係數的差在O 5X10_7/°C的範圍內。由此，用上述方法將兩者一體化時，在進行一體化的過程中可抑制玻璃的破損。作為將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化的方法，可使用具有下述工序的玻璃的成形方法將著色的不透明玻璃加熱而使其熔融的第一工序；使處於熔融狀態的著色的不透明玻璃與成形為棒狀的處於固化狀態的透明玻璃接觸的第二工序；在使處於熔融狀態的著色的不透明玻璃與處於固化狀態的透明玻璃接觸的狀態下進行冷卻，使著色的不透明玻璃固化的第三工序。作為這樣的玻璃的成形方法，可例舉以下三種形態。(第一形態)上述第二工序中，具有以下工序在上端及下端開口且收納有處於熔融狀態的著色的不透明玻璃的容器內插入處於固化狀態的透明玻璃的工序；將處於熔融狀態的著色的不透明玻璃和處於固化狀態的透明玻璃從上述容器的下端同時拔出的工序。
(第二形態)上述第二工序中，具有以下工序將處於固化狀態的透明玻璃放置於模具內的工序；將處於固化狀態的透明玻璃放置於模具內的工序；使處於熔融狀態的著色的不透明玻璃流入模具內的工序。(第三形態)上述第二工序中，具有以下工序將處於固化狀態的透明玻璃放置在傳送帶上的工序；使處於熔融狀態的著色的不透明玻璃連續地流出到上述傳送帶上的工序。在任一形態中，都可以在第二工序之前具有對處於固化狀態的透明玻璃預熱的工序。此外，在任一形態中，也可以在上述第三工序後具有將一體化後的上述著色的不透明玻璃及透明玻璃沿與上述透明玻璃的長邊方向正交的方向切割、研磨的工序。另外，也可以不使用將上述著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化的方法，而使用將各自分別成形後進行層疊、一體化的其他方法(粘接、密封、卡合等)來進行一體化。本發明中重要的是，對將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化而成的玻璃進行強化處理，將強化玻璃中的透明玻璃部分用於表面應力測定。上述的熔融狀態是指，玻璃的粘度包括log η =5. O (作業溫度)，由此玻璃處於柔軟狀態的情況。此外，固化狀態是指，玻璃的粘度不包括log η =7. 6 (軟化點)，由此玻璃處於硬的狀態的情況。本發明的強化玻璃可以用作裝在電子設備外面的著色的不透明玻璃框體。強化玻璃由於在表面具備壓縮應力層，因此具有高強度，特別是可很好地用於手機等攜帶使用的電子設備的著色的不透明玻璃框體。此外，由於具備玻璃特有的質地感及高質量感，因此在設計性上優良，可很好地用作電子設備的裝飾構件。此外，將強化玻璃作為著色的不透明玻璃框體使用時，透明玻璃可具備選自內置於電子設備的數位相機的受光部、遙控器等信號收發部、連合活字(日語口 5體)、運行燈用透光部的至少I種以上的功能。由此，透明玻璃不僅可用於玻璃的表面應力測定，還能夠賦予多種功能。強化玻璃的製造方法為將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化而成的強化玻璃的製造方法，其通過測定上述強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應力層的壓縮應力量，來管理著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。此外，作為強化玻璃的製造方法，較好是具有通過在使處於熔融狀態的著色的不透明玻璃與處於固化狀態的透明玻璃接觸的狀態下進行冷卻，使上述著色的不透明玻璃固化來進行層疊、一體化的工序；以包含上述著色的不透明玻璃和上述透明玻璃兩者的方式將上述一體化的玻璃切割成板狀的工序；和在切割後的板狀的玻璃的表面形成壓縮應力層來製成強化玻璃的強化工序，通過測定上述強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應力層的壓縮應力量，來管理著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。由此，能夠以非破壞的方式計算出無法直接測定壓縮應力量的著色的不透明玻璃及強化玻璃的壓縮應力量。因此，強化玻璃的生產管理及品質保證變得容易，能夠提高生產率。另外，管理著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量是指，可舉出下述一例根據上述強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應力層的壓縮應力量的測定值，調整在
切割後的板狀玻璃的表面形成壓縮應力層以製成強化玻璃的強化工序中的強化條件，以使著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量落在合適的範圍內的條件進行生產管理。此外，作為上述管理的具體內容，還可例舉根據上述強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應力層的壓縮應力量的測定值，來確定在切割後的板狀玻璃的表面形成壓縮應力層以製成強化玻璃的強化工序中的強化條件，排除著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量不在所需的範圍內的玻璃。實施例作為著色的不透明玻璃，準備由下述組成構成的呈黑色的板狀玻璃以氧化物基準的摩爾百分比表示，含有61. 9%的Si02、ll. 5%的Na20、3. 9%的1(20、10. 6%的Mg0、5. 8%的 Α1203、2· 4% 的 ZrO,O. 4% 的 Co3O4,3. 3% 的 Fe203、0. 4% 的 S03。此外，作為透明玻璃，準備由下述組成構成的呈透明的板狀玻璃以氧化物基準的摩爾百分比表示，含有64. 3%的 SiO2' 12. O % 的 Na20,4. O % 的 Κ20、11· O % 的 MgO,6. O % 的 Al2O3'2. 5 % 的 ZrO,O. 01 % 的Fe203、0. 1%的S03。另外，透明玻璃是將作為著色成分的Co304、Fe2O3從著色的不透明玻璃中除去後的玻璃。將該玻璃浸潰於450°C的KNO3熔融鹽中6小時，進行化學強化處理。接著，對於經化學強化處理的著色的不透明玻璃和透明玻璃，用四點彎曲試驗(JIS R 1601細陶瓷的彎曲強度試驗方法)、EPMA來測定鉀擴散深度。此外，對於經化學強化處理的透明玻璃，使用玻璃表面應力計(折原製作所制，FSM-6000LE)來測定表面壓縮應力及表面壓縮層深度。這裡，玻璃的由四點彎曲試驗得到的強度與表面壓縮應力之間存在一定的相關關係。此外，鉀擴散深度與表面壓縮應力層深度之間存在一定的相關關係。利用這些關係，根據四點彎曲試驗的著色的不透明玻璃和透明玻璃的強度數據，計算出用於根據透明玻璃的表面壓縮應力計算出著色的不透明玻璃的表面壓縮應力的校正係數。此外，根據著色的不透明玻璃和透明玻璃的鉀擴散深度數據，計算出用於根據透明玻璃的表面壓縮應力層深度計算出著色的不透明玻璃的表面壓縮應力層深度的校正係數。接著，作為強化玻璃，製作將上述的著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化而成的強化玻璃。作為一體化方法，準備預先成形固化成圓柱狀的透明玻璃，並將其以固化狀態內置於模具內。然後，在使著色成黑色的處於熔融狀態的著色的不透明玻璃流入內置有處於固化狀態的透明玻璃的模具內後，冷卻處於熔融狀態的著色的不透明玻璃而將著色的不透明玻璃和透明玻璃一體化。接著，將一體化後的玻璃沿與圓柱狀的透明玻璃的長邊方向正交的方向切割成1_的厚度，再對切割面進行研磨加工。由此，獲得圖I所示的著色的不透明玻璃10和透明玻璃10 —體化而成的強化玻璃I。然後,對於強化玻璃的透明玻璃部分,使用玻璃表面應力計來測定表面壓縮應力及表面壓縮應力層深度。然後，使用上述校正係數、透明玻璃的表面壓縮應力及表面壓縮應力層深度的測定值，來計算出著色的不透明玻璃的表面壓縮應力及表面壓縮應力層深度。另外，為了計算出強化玻璃的表面壓縮應力及表面壓縮應力層深度，預先計算出與透明玻璃和強化玻璃的強度數據相關的校正係數即可。藉此，能夠以非破壞的方式確認著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。(其他的實施方式) 如上，基於上述具體示例對本發明進行了詳細的說明，但本發明並不限定於上述具體示例，只要在不脫離本發明的範圍內，則可以進行各種變形和改變。例如，上述說明中，將著色的不透明玻璃記載為黑色的玻璃進行了說明，但著色的色調不限於黑色，可以採用各種色調。此外，透明玻璃只要能夠用玻璃的表面應力計測定壓縮應力量，則也可以是有色透明玻璃。還有，上述實施方式中，對將著色的不透明玻璃用作電子設備的著色的不透明玻璃框體的情況進行了說明，但也可用於其他用途。此外，也可以將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化後，通過加壓成形而成形為智慧型手機等信息終端的框體形狀，在對其進行強化處理後用作框體。產業上利用的可能性根據本發明的強化玻璃、玻璃的表面應力測定方法，即使是局部具有在可見光區域的透射率低的著色的不透明部的強化玻璃，也可以通過測定透明部分的壓縮應力量，以非破壞的方式計算出著色的不透明玻璃部分或者強化玻璃整體的壓縮應力量。因此，能很好地用於玻璃強度的品質管理被視為重要的例如裝在可攜式電子設備外面的著色的不透明玻璃框體。符號的說明I…強化玻璃、10…著色玻璃、20···透明玻璃。
權利要求
1.強化玻璃，其特徵在於，將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化，再在一體化後的玻璃的表面形成壓縮應力層。
2.如權利要求I所述的強化玻璃，其特徵在於，所述透明玻璃的所述壓縮應力層的壓縮應力量的測定值被用於計算所述著色的不透明玻璃或所述強化玻璃的壓縮應力量。
3.如權利要求2所述的強化玻璃，其特徵在於，在所述著色的不透明玻璃中，作為玻璃中的著色成分，以氧化物基準的摩爾百分比表示，含有0. I 7%的選自Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Bi的金屬氧化物的至少I種成分。
4.如權利要求3所述的強化玻璃，其特徵在於，所述著色的不透明玻璃為在所述透明玻璃中含有所述著色成分的玻璃。
5.如權利要求I 4中任一項所述的強化玻璃,其特徵在於,所述透明玻璃在550nm 650nm的波長下的吸光係數的最大值低於I. TmnT1。
6.如權利要求I 5中任一項所述的強化玻璃，其特徵在於，通過在使加熱而熔融後的所述著色的不透明玻璃與處於固化狀態的所述透明玻璃接觸的狀態下進行冷卻，將所述著色的不透明玻璃固化來層疊以進行一體化。
7.如權利要求I 6中任一項所述的強化玻璃，其特徵在於，所述著色的不透明玻璃與所述透明玻璃在玻璃溫度為25°C 300°C的範圍內各自的玻璃的熱膨脹係數的差在0 5X1(TV°C的範圍內。
8.著色的不透明玻璃框體，其特徵在於，由權利要求I 7中任一項所述的強化玻璃構成。
9.如權利要求8所述的著色的不透明玻璃框體，其特徵在於，所述透明玻璃具備選自相機用受光部、信號收發部、連合活字、運行燈用透光部的至少一種以上的功能。
10.電子設備，其特徵在於，外面裝有權利要求8或9所述的著色的不透明玻璃框體。
11.玻璃的表面應力的測定方法，其為將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化，測定在一體化後的強化玻璃的表面形成的壓縮應力層的壓縮應力量的方法，其特徵在於，使用測定所述透明玻璃部分的壓縮應力量而得的值來計算所述著色的不透明玻璃部分或所述強化玻璃整體的壓縮應力量。
12.如權利要求11所述的玻璃的表面應力測定方法，其特徵在於，包括 分別測定按同一條件進行了強化處理後的所述著色的不透明玻璃及所述透明玻璃的表面應力特性的工序； 使用所述著色的不透明玻璃及所述透明玻璃的表面應力特性來確定用於根據所述透明玻璃的壓縮應力量計算出所述著色的不透明玻璃的壓縮應力量的校正係數的工序； 以非破壞的方式測定所述強化玻璃的所述透明玻璃部分的壓縮應力量的工序；和 使用所述透明玻璃部分的壓縮應力量的測定值和所述校正係數來計算出所述著色的不透明玻璃部分或所述強化玻璃整體的壓縮應力量的工序。
13.強化玻璃的製造方法，其為將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化而成的強化玻璃的製造方法，其特徵在於，通過測定所述強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應力層的壓縮應力層，來管理著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。
14.如權利要求13所述的強化玻璃的製造方法，其特徵在於， 具有通過在使處於熔融狀態的著色的不透明玻璃與處於固化狀態的透明玻璃接觸的狀態下進行冷卻，使所述著色的不透明玻璃固化來進行層疊、一體化的工序； 以包含所述著色的不透明玻璃和所述透明玻璃兩者的方式將所述一體化的玻璃切割成板狀的 工序；和 在切割後的板狀的玻璃的表面形成壓縮應力層來製成強化玻璃的強化工序， 通過測定所述強化玻璃的透明玻璃部分的壓縮應力層的壓縮應力量，來管理著色的不透明玻璃部分或強化玻璃整體的壓縮應力量。
全文摘要
本發明提供能夠以非破壞的方式計算出具有在可見光區域的透射率低的著色的不透明部的強化玻璃的壓縮應力量的強化玻璃及其製造方法、該強化玻璃的表面應力測定方法。本發明的強化玻璃是將著色的不透明玻璃和透明玻璃層疊以進行一體化，再在一體化後的玻璃的表面形成壓縮應力層而成的強化玻璃。
文檔編號G01L1/00GK102815859SQ20121017458
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月30日 優先權日2011年6月9日
發明者久野一秀 申請人:旭硝子株式會社