玻璃基材的製造方法與流程

2023-06-04 01:14:01

本發明涉及玻璃基材的製造方法。

背景技術：

在數位相機、行動電話或可攜式信息終端pda(personaldigitalassistants，個人數字助理)等平板顯示器裝置中，為了提高顯示器的保護和美觀，將薄的板狀保護玻璃以成為比圖像顯示部分大的區域的方式配置在顯示器的正面。

伴隨著對平板顯示器裝置的輕量化和薄型化的要求，要求保護玻璃本身也變薄。因此，為了滿足該目的，對於保護玻璃的表面和端面均要求更高的強度。

雖然玻璃的理論強度高，但強度會因劃傷而顯著降低，因此，使用通過離子交換等在玻璃表面形成有壓應力層的化學強化玻璃作為要求強度的保護玻璃。

化學強化玻璃通過如下方式進行製造：對通過浮法、熔融法等製造方法所製造的毛坯玻璃進行切割成所期望的形狀的切割處理或倒角處理等加工處理，然後進行化學強化處理。

在此，專利文獻1和專利文獻2中記載了，在對毛坯玻璃進行切割等加工處理後，通過以兩個階段進行化學強化處理而提高了表面壓應力的化學強化玻璃的製造方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2011-529438號公報

專利文獻2：日本特許第5293908號公報

技術實現要素：

發明所要解決的問題

然而，毛坯玻璃有可能在搬運中或切割處理中和加工處理中被劃傷。這樣的傷被稱為處理傷，一旦產生處理傷，則即使在其後實施了化學強化處理的情況下，也可能對最終產品造成影響。

在此，本發明的目的在於提供一種面強度比毛坯玻璃高、可以抑制處理傷的產生的玻璃基材的製造方法。

本發明的目的在於提供一種面強度高的玻璃基材。

用於解決問題的手段

本發明人等發現，通過利用含有特定鹽的無機鹽進行離子交換處理，然後利用酸和鹼進行處理，由此可以改善玻璃的面強度，從而完成了本發明。

即，本發明如下所述。

一種玻璃基材的製造方法，其包含通過使毛坯玻璃與含有硝酸鉀的無機鹽接觸而使所述毛坯玻璃中的na離子與所述無機鹽中的k離子進行離子交換的工序，其中，

所述無機鹽包含選自由k2co3、na2co3、khco3、nahco3、k3po4、na3po4、k2so4、na2so4、koh和naoh構成的組中的至少一種鹽，k/na比率以質量比計為1以上且15以下，且

所述玻璃基材的製造方法包含：

在所述進行離子交換的工序之後對玻璃進行清洗的工序，

在所述進行清洗的工序之後對玻璃進行酸處理的工序，以及

在所述進行酸處理的工序之後對玻璃進行鹼處理的工序。

如上述所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述玻璃基材的製造方法具有在所述進行酸處理的工序之後對玻璃進行清洗的工序。

如上述所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述玻璃基材的製造方法具有在所述進行鹼處理的工序之後對玻璃進行清洗的工序。

一種玻璃基材的製造方法，其包含通過使毛坯玻璃與無機鹽接觸而使所述毛坯玻璃中的na離子與所述無機鹽中的k離子進行離子交換的工序，其中，

所述無機鹽的k/na比率以質量比計為1以上且15以下，且

所述玻璃基材的製造方法包括：

在所述進行離子交換的工序之後對玻璃進行清洗的工序，

在所述進行清洗的工序之後對玻璃進行酸處理的工序，以及

在所述進行酸處理的工序之後對玻璃進行鹼處理的工序。

如上述所述的玻璃基材的製造方法，其中，所述無機鹽含有硝酸鉀。

如上述或所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述進行酸處理的工序使用ph值小於7的溶液。

如上述所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述ph值小於7的溶液為弱酸。

如上述所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述ph值小於7的溶液為強酸。

如上述或所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述進行酸處理的工序在100℃以下的溫度下進行。

如上述或所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述進行酸處理的工序的進行時間為10秒～5小時。

如上述或所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述進行鹼處理的工序使用ph值大於7的溶液。

如上述所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述ph值大於7的溶液為弱鹼。

如上述所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述ph值大於7的溶液為強鹼。

如上述或所述的玻璃基材的製造方法，所述進行鹼處理的工序在0℃以上且100℃以下的溫度下進行。

如上述或所述的玻璃基材的製造方法，其特徵在於，所述進行鹼處理的工序的進行時間為10秒～5小時。

發明效果

根據本發明的製造方法，可以得到面強度比毛坯玻璃高的玻璃基材。

另外，根據本發明的製造方法，可得到具有壓應力層、但最外表面的壓應力值(cs)低的玻璃基材。由於該玻璃基材具有壓應力層，因此，在玻璃表面不容易產生裂紋並可抑制處理傷。進一步地，可以抑制玻璃在之後的加工處理時破裂，抑制處理傷的產生，同時可以順利地進行之後的處理。另外，最外表面的壓應力值(cs)低，因此可以將內部拉應力(ct)抑制得較低，因此容易進行切割等加工。

附圖說明

圖1為用於說明球環(ballonring)試驗的方法的概略圖。

具體實施方式

以下，詳細地說明本發明，但本發明不限於以下的實施方式，可以在不脫離本發明的要旨的範圍內任意地進行變形而實施。

在此，在本說明書中，「質量％」與「重量％」為同義。

另外，在本說明書中，所謂「毛坯玻璃(rawglass)」是指表面不具有通過離子交換而得到的壓應力層的玻璃。所謂「玻璃基材(baseglass)」是指對毛坯玻璃進行了離子交換處理、酸處理、鹼處理而得到的基材。該玻璃基材的特徵在於，在表面具有通過離子交換而得到的壓應力層，且最外表面的壓應力值(cs)低。由於最外表面的壓應力值(cs)低，因此可以將內部拉應力(ct)抑制得較低，容易進行切割等加工。另外，所謂「化學強化玻璃」是指對毛坯玻璃或玻璃基材實施了化學強化處理而得到的玻璃。該化學強化玻璃的特徵在於，在表面具有通過離子交換而得到的壓應力層，且最外表面的壓應力值(cs)高。由於最外表面的壓應力值(cs)高，因此內部拉應力(ct)也變高，不容易進行切割等加工。

以下，對本發明的製造玻璃基材的方法的一個方式進行說明，但本發明不限於此。

(玻璃組成)

本發明中使用的玻璃含有鈉即可，只要是具有能夠成形、能夠通過化學強化處理而強化的組成的玻璃，則可使用各種組成。具體而言，可以列舉例如：鋁矽酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鉛玻璃、鹼鋇玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃等。

毛坯玻璃的製造方法沒有特別限制，可通過如下方式進行製造：將所需的玻璃原料投入至連續熔融爐中，優選在1500℃～1600℃下將玻璃原料加熱熔融，進行澄清，然後供給至成形裝置，然後將熔融玻璃成形，並進行緩慢冷卻。

需要說明的是，毛坯玻璃的成形可以採用各種方法。例如可以採用：下拉法(例如，溢流下拉法、流孔下引法和再曳引法等)、浮法、輥壓法和壓製法等各種成形方法。

毛坯玻璃的厚度沒有特別限制，為了有效地進行離子交換處理或化學強化處理，通常優選為5mm以下，更優選為3mm以下。

另外，本發明中使用的玻璃的形狀沒有特別限制。例如，可採用具有均勻板厚的平板形狀、正面與背面中的至少一者具有曲面的形狀和具有彎曲部等的立體形狀等各種形狀的玻璃。

本發明的毛坯玻璃的組成沒有特別限制，例如可以列舉以下的玻璃的組成。

(i)在以摩爾％表示的組成中，含有50％～80％的sio2、2％～25％的al2o3、0～10％的li2o、0～18％的na2o、0～10％的k2o、0～15％的mgo、0～5％的cao和0～5％的zro2的玻璃

(ii)以摩爾％表示的組成含有50％～74％的sio2、1％～10％的al2o3、6％～14％的na2o、3％～11％的k2o、2％～15％的mgo、0～6％的cao和0～5％的zro2，且sio2和al2o3的含量的合計為75％以下，na2o和k2o的含量的合計為12％～25％，mgo和cao的含量的合計為7％～15％的玻璃

(iii)以摩爾％表示的組成含有68％～80％的sio2、4％～10％的al2o3、5％～15％的na2o、0～1％的k2o、4％～15％的mgo和0～1％的zro2的玻璃

(iv)以摩爾％表示的組成含有67％～75％的sio2、0～4％的al2o3、7％～15％的na2o、1％～9％的k2o、6％～14％的mgo和0～1.5％的zro2，且sio2和al2o3的含量的合計為71％～75％，na2o和k2o的含量的合計為12％～20％，在含有cao的情況下其含量少於1％的玻璃

本發明的玻璃基材的特徵在於，在表面具有通過離子交換而得到的壓應力層、且最外表面的壓應力值(cs)低。在離子交換法中，使玻璃的表面進行離子交換，並形成壓應力殘留的壓應力層。具體而言，通過在玻璃化轉變溫度以下的溫度下進行離子交換而將玻璃表面的離子半徑小的鹼金屬離子(典型地為li離子、na離子)置換為離子半徑更大的鹼金屬離子(典型地，對於li離子而言為na離子或k離子，對於na離子而言為k離子)。由此，在玻璃的表面殘留壓應力，玻璃的強度提高。在本發明的玻璃基材的製造方法中，通過以以下所示的方式接觸特定的無機鹽，玻璃表面稍微進行離子交換，可得到具有壓應力層、且最外表面的壓應力值(cs)低的玻璃基材。

在本發明的製造方法中，使毛坯玻璃與含有硝酸鉀(kno3)且k/na比率以質量比計為特定範圍的無機鹽接觸。由此，使玻璃表面的na離子與無機鹽中的k離子進行離子交換從而形成高密度的壓應力層。上述無機鹽優選還含有後述的特定的鹽(熔劑)。

作為使毛坯玻璃接觸無機鹽的方法而言，可以為塗布糊狀無機鹽的方法、對毛坯玻璃噴射無機鹽的水溶液的方法、將毛坯玻璃浸漬在加熱至熔點以上的熔鹽的鹽浴中的方法等，但這些之中，優選浸漬在熔鹽中的方法。

作為無機鹽而言，優選在玻璃的應變點(通常500℃～600℃)以下具有熔點，優選為含有硝酸鉀(熔點330℃)的鹽。通過含有硝酸鉀，由此在玻璃的應變點以下為熔融狀態，且在使用溫度範圍內變得容易處理。無機鹽中的硝酸鉀的含量更優選為50質量％以上。

無機鹽更優選還含有選自由k2co3、na2co3、khco3、nahco3、k3po4、na3po4、k2so4、na2so4、koh和naoh構成的組中的至少一種鹽。其中，進一步優選含有選自由k2co3、na2co3、khco3和nahco3構成的組中的至少一種鹽。

上述鹽(以下，也有時稱為「熔劑」)具有切斷以si-o-si鍵為代表的玻璃的網絡的性質。通過適度地切斷玻璃的si-o間的共價鍵，促進後述的低密度層的形成。

需要說明的是，一般認為，切斷共價鍵的程度根據玻璃組成或所使用的鹽(熔劑)的種類、接觸無機鹽的溫度、時間等處理條件而不同，但優選選擇切斷從si伸出的4個共價鍵中的1～2個鍵的程度的條件。

從確保後述的低密度層除去量的方面考慮，熔劑的添加量優選為0.1摩爾％以上，進一步優選為0.5摩爾％以上，更優選為1摩爾％以上，特別優選為2摩爾％以上。另外，從生產率的觀點考慮，優選為各鹽的飽和溶解度以下。過量添加時，有可能導致玻璃的腐蝕。

例如，在將k2co3作為熔劑而混合併使用的情況下，將無機鹽中的熔劑的含量設定為0.1摩爾％以上，優選為24摩爾％以下，更優選為12摩爾％以下，特別優選為8摩爾％以下。另外，將玻璃接觸溫度設定為350℃～500℃時，玻璃接觸時間優選為1分鐘～50小時，更優選為5分鐘～40小時，進一步優選為10分鐘～30小時。另外，上限更進一步優選為10小時，尤其優選為8小時，特別優選為4小時。

例如，在將na2co3作為熔劑而混合併使用的情況下，將無機鹽中的熔劑的含量設定為0.1摩爾％以上，優選為24摩爾％以下，更優選為12摩爾％以下，特別優選為8摩爾％以下。另外，將玻璃接觸溫度設定為350℃～500℃時，玻璃接觸時間優選為1分鐘～50小時，更優選為5分鐘～40小時，進一步優選為10分鐘～30小時。另外，上限更進一步優選為10小時，尤其優選為8小時，特別優選為4小時。

在本發明的製造方法中，上述無機鹽中的k/na比率以質量比計為1以上且15以下，優選為2以上且12以下，更優選為2以上且10以下。通過使所述k/na質量比率的無機鹽與毛坯玻璃接觸，稍微發生離子交換，因此可得到具有壓應力層、且最外表面的壓應力值(cs)低的玻璃基材。k/na質量比率可以通過例如在無機鹽中添加nano3、kno3和上述熔劑等而進行調節。

對於無機鹽而言，除了上述以外，也可以在不妨礙本發明效果的範圍內含有其它化學物類，可以列舉例如：氯化鈉、氯化鉀、硼酸鈉、硼酸鉀等鹼金屬鹽酸鹽或鹼金屬硼酸鹽等。它們可以單獨添加，也可以將多種組合添加。

以下，以通過將毛坯玻璃浸漬在熔鹽中的方法而進行離子交換的方式為例，對本發明的製造方法進行說明。

(熔鹽的製造1)

熔鹽可通過下述所示的工序而製造。

工序1a：硝酸鉀熔鹽的製備

工序2a：向硝酸鉀熔鹽中添加熔劑

(工序1a-硝酸鉀熔鹽的製備-)

在工序1a中，將含有硝酸鉀的無機鹽投入至容器中，加熱至熔點以上的溫度而進行熔融，由此製備熔鹽。熔融在硝酸鉀的熔點(330℃)與沸點(500℃)的範圍內的溫度下進行。特別地，從能夠賦予玻璃的表面壓應力(cs)與壓應力層深度(dol)的平衡和強化時間方面考慮，更優選將熔融溫度設定為350℃～500℃，進一步優選為350℃～470℃。

對無機鹽進行熔融的容器可以使用金屬、石英、陶瓷等。其中，從耐久性的觀點考慮，優選金屬材質，從耐蝕性的觀點考慮，優選不鏽鋼(sus)材質。

(工序2a-向硝酸鉀熔鹽中添加熔劑-)

在工序2a中，向工序1a中所製備的硝酸鉀熔鹽中添加上述的熔劑、或用於調節k/na比率的化學物類，在將溫度保持為一定範圍的同時利用攪拌葉片等進行混合以使得整體變得均勻。在並用多種熔劑的情況下，添加順序並無限定，可以同時添加。

溫度優選為硝酸鉀的熔點以上、即330℃以上，更優選為350℃～500℃。另外，攪拌時間優選為1分鐘～50小時，更優選為10分鐘～30小時。另外，上限更進一步優選為10小時，特別優選為2小時。

(熔鹽的製造2)

在上述的熔鹽的製造1中，例示了在製備含有硝酸鉀的熔鹽後添加熔劑的方法，但熔鹽也可以通過下述所示的工序進行製造。

工序1b：含有硝酸鉀的無機鹽與熔劑的混合

工序2b：含有硝酸鉀的無機鹽與熔劑的混合鹽的熔融

(工序1b-含有硝酸鉀的無機鹽與熔劑的混合-)

在工序1b中，將含有硝酸鉀的無機鹽與熔劑投入容器中，並利用攪拌葉片等進行混合。在並用多種熔劑的情況下，添加順序並無限定，也可以同時添加。容器可使用與上述工序1a中所使用的相同的容器。

(工序2b-含有硝酸鉀的無機鹽與熔劑的混合鹽的熔融-)

在工序2b中，對通過工序1b而得到的混合鹽進行加熱而使其熔融。熔融在硝酸鉀的熔點(330℃)與沸點(500℃)的範圍內的溫度下進行。特別地，從能夠賦予玻璃的表面壓應力(cs)與壓應力層深度(dol)的平衡和強化時間方面考慮，更優選將熔融溫度設定為350℃～470℃。攪拌時間優選為1分鐘～10小時，更優選為10分鐘～2小時。

在經過上述工序1a和工序2a或經過上述工序1b和工序2b而得到的熔鹽中，在因添加熔劑而產生析出物的情況下，在進行毛坯玻璃的離子交換處理前進行靜置直至該析出物沉澱在容器的底部。該析出物中含有超出飽和溶解度的份量的熔劑、或熔劑的陽離子在熔鹽中被交換而得到的鹽。

(離子交換處理)

接著，使用所製備的熔鹽進行離子交換處理。離子交換處理通過如下方式而進行：將毛坯玻璃浸漬在熔鹽中，使毛坯玻璃中的金屬離子(na離子)與熔鹽中的離子半徑大的金屬離子(k離子)進行置換。通過該離子交換而使玻璃表面的組成發生變化，可以形成玻璃表面發生高密度化而得到的壓應力層。通過該玻璃表面的高密度化而產生壓應力，因此可以使毛坯玻璃強化。

需要說明的是，實際上，玻璃的密度從存在於玻璃中心的中間層(主體)的外緣向壓應力層表面逐漸地高密度化，因此，中間層與壓應力層之間並無密度急劇變化的明確邊界。在此，所謂中間層表示存在於玻璃中心部且被壓應力層夾著的層。該中間層與壓應力層不同，其為未經離子交換的層。

本發明中的離子交換處理具體而言可以通過下述工序3而進行。

工序3：毛坯玻璃的離子交換處理

(工序3-毛坯玻璃的離子交換處理-)

在工序3中，對毛坯玻璃進行預熱，將上述工序1a和工序2a或上述工序1b和工序2b中製備的熔鹽調節至進行化學強化的溫度。接著，將預熱後的毛坯玻璃在熔鹽中浸漬規定時間，然後從熔鹽中提起，放冷。

毛坯玻璃的預熱溫度取決於浸漬在熔鹽中的溫度，但通常優選為100℃以上。

離子交換處理溫度優選為硝酸鉀的熔點以上、即330℃以上。另外，優選為毛坯玻璃的應變點(通常500℃～600℃)以下，更優選為應變點-50℃以下。特別地，從能夠賦予玻璃的表面壓應力(cs)與壓應力深度(dol)的平衡和強化時間的方面考慮，更優選將熔融溫度設定為350℃～500℃。

毛坯玻璃在熔鹽中的浸漬時間優選為1分鐘～50小時，更優選為5分鐘～40小時，進一步優選為10分鐘～30小時。另外，上限更進一步優選為10小時，尤其優選為8小時，特別優選為4小時。處於所述範圍內時，可得到強度與壓應力層的深度的平衡優異的玻璃基材。

在本發明的製造方法中，接著在離子交換處理後進行下述工序。

工序4：玻璃的清洗

工序5：經過工序4後的玻璃的酸處理

在經歷了上述工序5為止的時刻，玻璃的表面進一步具有壓應力層的表層已變質的、具體而言為已低密度化的低密度層。所謂低密度層是通過從壓應力層的最外表面脫去na或k(浸出(leaching))、取而代之地h滲入(置換)而形成的。

以下，對工序4和工序5進行詳細敘述。

(工序4-玻璃的清洗-)

在工序4中，使用工業用水、離子交換水等進行玻璃的清洗。其中，優選離子交換水。清洗的條件根據所使用的清洗液而不同，在使用離子交換水的情況下，從完全除去所附著的鹽的方面考慮，優選在0℃～100℃下進行清洗。

(工序5-酸處理-)

在工序5中，對在工序4中進行了清洗的玻璃進一步進行酸處理。

所謂玻璃的酸處理通過使玻璃浸漬在酸性溶液中而進行，由此可以將玻璃表面的na和/或k置換為h。

如果溶液為酸性則沒有特別限制，ph值小於7即可，所使用的酸可以為弱酸也可以為強酸。具體而言，優選鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、乙酸、草酸、碳酸和檸檬酸等酸。這些酸可以單獨使用，也可以將多種組合使用。

進行酸處理的溫度根據所使用的酸的種類或濃度、時間而不同，優選在100℃以下進行。

進行酸處理的時間根據所使用的酸的種類或濃度、溫度而不同，從生產率方面考慮，優選為10秒～5小時，更優選為1分鐘～2小時。

進行酸處理的溶液的濃度根據所使用的酸的種類或時間、溫度而不同，優選為容器腐蝕的可能性小的濃度，具體而言，優選為0.05重量％～20重量％。

低密度層通過後述的鹼處理而被除去，因此，低密度層越厚則玻璃的表面越容易被除去。因此，從玻璃的表面除去量的觀點考慮，低密度層的厚度優選為5nm以上，更優選為20nm以上。低密度層的厚度可以通過離子交換處理工序中的熔劑濃度、溫度、時間等進行控制。

從玻璃的表面除去性的觀點考慮，低密度層的密度優選低於比通過離子交換而得到的壓應力層更深的區域(主體)的密度。

低密度層的厚度可以由通過x射線反射測量法(x-ray-reflectometry：xrr)測定得到的周期(δθ)而求出。

低密度層的密度可以由通過xrr測定得到的臨界角(θc)而求出。

需要說明的是，也可以簡便地通過利用掃描型電子顯微鏡(sem)對玻璃的截面進行觀察而確認低密度層的形成和層的厚度。

在本發明的製造方法中，接著在酸處理後進行下述工序。

工序6：鹼處理

通過上述工序6，可以除去直至工序5為止所形成的低密度層的一部分或全部。

以下，對工序6進行詳細描述。

(工序6-鹼處理-)

在工序6中，對在工序5中進行了酸處理的玻璃進一步進行鹼處理。

所謂鹼處理通過使玻璃浸漬在鹼性溶液中而進行，由此，可以除去低密度層的一部分或全部。

如果溶液為鹼性則沒有特別限制，ph值大於7即可，可以使用弱鹼也可以使用強鹼。具體而言，優選氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉等鹼。這些鹼可以單獨使用，也可以將多種組合使用。

進行鹼處理的溫度根據所使用的鹼的種類或濃度、時間而不同，優選為0℃～100℃，更優選為10℃～80℃，特別優選為20℃～60℃。如果為所述溫度範圍，則不用擔心玻璃腐蝕，因此優選。

進行鹼處理的時間根據所使用的鹼的種類或濃度、溫度而不同，從生產率方面考慮，優選為10秒～5小時，更優選為1分鐘～2小時。

進行鹼處理的溶液的濃度根據所使用的鹼的種類或時間、溫度而不同，從玻璃的表面除去性的觀點考慮，優選為0.1重量％～20重量％。

通過上述鹼處理，滲入有h的低密度層的一部分或全部被除去，可得到面強度提高的玻璃基材。進一步認為，通過除去低密度層，存在於玻璃表面的傷痕也同時被除去，因此該方面也有助於強度提高。

優選在上述酸處理工序5和鹼處理工序6之間、或在鹼處理工序6結束後具有與工序4同樣的清洗工序。

根據本發明的製造方法，由於進行處理的化學品的安全性高，因此無需特殊設備。因此，可以安全且有效地得到面強度明顯提高的玻璃基材。

需要說明的是，所除去的低密度層的量取決於鹼處理的條件。低密度層可以一部分被除去而一部分殘留。從提高強度的觀點考慮，即使不去除低密度層的全部也可以得到效果，但從穩定地確保玻璃透射率的觀點考慮，優選去除低密度層的全部。

(玻璃基材的壓應力值(cs)、壓應力層深度(dol))

根據本發明的製造方法，可得到玻璃表面進行離子交換而具有壓應力層、且最外表面的壓應力值(cs)低的玻璃基材。

本發明的玻璃基材的最外表面的壓應力值(cs)優選為100～650(mpa)。玻璃基材的壓應力層深度(dol)優選為20～150(μm)，進一步優選為20～40(μm)。

(面強度)

本發明的玻璃基材的強度(面強度)可以通過球環試驗而進行評價。

(球環試驗)

本發明根據通過如下球環(ballonring；bor)試驗測定得到的bor面強度f(n)進行評價：將玻璃基材配置在直徑30mm、接觸部具有曲率半徑2.5mm的圓度的由不鏽鋼構成的環上，在使直徑10mm的由鋼構成的球體接觸該玻璃板的狀態下，使該球體在靜態載荷條件下對該環的中心施加載荷。

本發明的玻璃基材優選為f≥1800×t2，更優選為f≥2000×t2[式中，f為通過球環試驗測定得到的bor面強度(n)，t為玻璃基板的板厚(mm)]。通過bor面強度f(n)為所述範圍，則即使在進行了薄板化的情況下，也顯示優異的強度。

圖1中示出用於說明本發明中使用的球環試驗的概略圖。球環(ballonring；bor)試驗中，在將玻璃板1水平地載置的狀態下，使用sus304制的加壓夾具2(淬火鋼、直徑10mm、鏡面精加工)對玻璃板1進行加壓，測定玻璃板1的面強度。

在圖1中，作為樣品的玻璃板1被水平地設置在sus304制的支承夾具3(直徑30mm、接觸部的曲率r2.5mm、接觸部為淬火鋼、鏡面精加工)上。在玻璃板1的上方，設置有用於對玻璃板1進行加壓的加壓夾具2。

在本實施方式中，從在實施例和比較例後所得到的玻璃板1的上方對玻璃板1的中央區域進行加壓。需要說明的是，試驗條件如下所述。

加壓夾具2的下降速度：1.0(mm/分鐘)

此時，將玻璃被破壞時的破壞載荷(單位n)作為bor面強度，將20次測定的平均值作為bor平均面強度。其中，將玻璃板的破壞起點距離球按壓位置2mm以上的情況從用於計算平均值的數據中排除。

對於通過本發明的製造方法而得到的玻璃基材而言，在進行了切割為所期望的形狀的切割處理或倒角處理等加工處理後，進一步實施化學強化處理，可以製成具有所期望的面強度的化學強化玻璃。化學強化玻璃中的壓應力層深度優選為30μm以上，更優選為40μm以上。另外，表面壓應力優選為600mpa以上，更優選為700mpa以上。具體而言，例如在425℃～465℃的硝酸鉀(kno3)熔鹽中浸漬2小時～24小時。需要說明的是，玻璃基材不一定需要進行化學強化處理。

[實施例]

以下，列舉實施例對本發明具體地進行說明，但本發明不限於這些。

本實施例中的各種評價通過以下所示的分析方法進行。

(玻璃的評價：表面應力)

本發明的玻璃基材的壓應力層的壓應力值和壓應力層的深度可以使用表面應力計(例如，折原製作所製造的fsm-6000)等進行測定。另外，壓應力層的深度可以用使用epma(electronprobemicroanalyzer，電子探針顯微分析儀)等而測定的離子交換深度進行代替。在實施例中，表面壓應力值(cs、單位為mpa)和壓應力層的深度(dol、單位為μm)使用折原製作所公司製造的表面應力計(fsm-6000)進行了測定。

(玻璃的評價：除去量)

玻璃的除去量厚度通過如下方式求出：通過分析用電子天平(hr-202i；and制)測定化學品處理前後的玻璃的重量，並使用下式進行厚度換算。

(每一單面的除去量厚度)＝((處理前重量)-(處理後重量))/(玻璃比重)/處理面積/2

(玻璃的評價：面強度)

根據上述的[球環試驗]中記載的方法測定了玻璃面強度。

下述各試驗例中，例1-1、1-2、1-3、2-1、2-2和2-3為實施例，例1-4和2-4為比較例。

(準備毛坯玻璃)

使用了尺寸為50mm×50mm×0.7mm、且為下述組成和比重的玻璃a。

玻璃a組成(以摩爾％表示)：sio264.4％、al2o38.0％、na2o12.5％、k2o4.0％、mgo10.5％、cao0.1％、sro0.1％、bao0.1％、zro20.5％

玻璃a比重(g/cm3)：2.48、應變點：556℃

(離子交換處理工序)

向sus制的杯中添加硝酸鉀4731g、碳酸鉀160g、硝酸鈉849g，利用覆套式電阻加熱器加熱至450℃從而製備了碳酸鉀2摩爾％、k/na質量比率為8.6的熔鹽。將通過上述方式得到的玻璃a預熱至200℃～400℃，然後在450℃的熔鹽中浸漬2小時，從而進行離子交換處理，然後冷卻至室溫附近。對所得到的玻璃進行水洗，供給至下一工序。

(酸處理工序)

在燒杯中準備6.0重量％的硝酸(hno3；關東化學公司製造)，使用水浴將溫度調節至40℃。使上述離子交換處理工序中得到的玻璃在調節後的鹽酸中浸漬120秒而進行酸處理，然後用純水清洗數次，然後通過鼓風進行乾燥。將以這樣的方式得到的玻璃供給至下一工序。

(鹼處理工序)

在燒杯中準備4.0重量％的氫氧化鈉水溶液，使用水浴將溫度調節至40℃。使酸處理工序中得到的玻璃在調節後的氫氧化鈉水溶液中浸漬120秒而進行鹼處理，然後用純水清洗數次，然後通過鼓風進行乾燥。

通過以上工序得到了例1-1的玻璃基材。

添加硝酸鉀4680g、碳酸鉀177g、硝酸鈉1384g，利用覆套式電阻加熱器加熱至450℃從而製備了碳酸鉀2摩爾％、k/na質量比率為5.3的熔鹽，除此以外，以與例1-1同樣的方式得到了例1-2的玻璃基材。

在450℃的熔鹽中浸漬了24小時，除此以外，以與例1-2同樣的方式得到了例1-3的玻璃基材。

使用50mm×50mm×0.7mm、且為下述組成和比重的玻璃b代替玻璃a，除此以外，以與例1-1同樣的方式得到了例2-1的玻璃基材。

玻璃b組成(以摩爾％表示)：sio268％、al2o310％、na2o14％、mgo8％

玻璃b比重(g/cm3)：2.41

添加硝酸鉀4680g、碳酸鉀177g、硝酸鈉1384g，利用覆套式電阻加熱器加熱至450℃從而製備了碳酸鉀2摩爾％、k/na質量比率為5.3的熔鹽，除此以外，以與例2-1同樣的方式得到了例2-2的玻璃基材。

在450℃的熔鹽中浸漬了24小時，除此以外，以與例2-2同樣的方式得到了例2-3的玻璃基材。

將通過上述方式得到的各玻璃基材的評價結果示於表1。另外，將未實施離子交換處理工序、酸處理工序和鹼處理工序的玻璃a的評價結果作為例1-4、將未實施離子交換處理工序、酸處理工序和鹼處理工序的玻璃b的評價結果作為例2-4而示於表1。

表1

由上述可知，通過本發明的製造方法得到的實施例的玻璃基材與比較例的玻璃(未處理的毛坯玻璃)相比面強度顯著提高。

雖然詳細且參考特定實施方式對本發明進行了說明，但對於本領域技術人員而言顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和範圍的條件下可以施加各種變更或修正。本申請案基於2015年1月20日提出的日本專利申請(日本特願2015-008851)，且其內容作為參考而併入本文。

產業實用性

根據本發明，可以安全且低成本地得到面強度顯著提高的玻璃基材。本發明的玻璃基材可以用於行動電話、數位相機或觸控面板顯示器等顯示器用保護玻璃、或車輛的擋風玻璃等各種用途。