JP7102984B2 - Manufacturing method of 3D cover glass - Google Patents
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Description
本発明は、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末といったモバイル機器やCID(Center Information Display)、クラスターといった車載ディスプレイに使用される画像表示装置のための三次元形状をしたカバーガラス(3Dカバーガラス)の製造方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensionally shaped cover glass (3D cover glass) for an image display device used for mobile devices such as mobile phones, smartphones, and tablet terminals, and in-vehicle displays such as CIDs (Center Information Display) and clusters. Regarding the manufacturing method.
携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末といったモバイル機器の意匠性を向上させるため、モバイル機器に使用される画像表示装置に、図1に示すような3Dカバーガラスの適用が検討されている。図1は3Dカバーガラス100の一構成例を示した図であり、中心部110が平面で周辺部120が三次元曲面になっている。
In order to improve the design of mobile devices such as mobile phones, smartphones, and tablet terminals, the application of a 3D cover glass as shown in FIG. 1 to an image display device used in a mobile device is being studied. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the
画像表示装置のカバーガラスは薄型化に加え一定の強度が要求されるため化学強化処理が施されるが、周辺部に三次元曲面を有する3Dカバーガラスは化学強化処理による反りの発生が問題となる。図2(a),(b)は、3Dカバーガラスの化学強化処理による反りの発生を示した断面模式図であり、図2(a)は化学強化処理前、図2(b)は化学強化処理後における3Dカバーガラスの化学強化処理による反りの発生状態を示した断面模式図である。この場合、図2(a)に示すように、例えば、化学強化処理前は中心部が平坦であるのに対し、図2(b)に示すように、化学強化処理後は該中心部に凸状に反りが発生する。
特許文献1は、このように発生する化学強化処理による3Dカバーガラスの反りを補正する方法を提案している。
The cover glass of the image display device is chemically strengthened because it is required to have a certain strength in addition to being thinned, but the 3D cover glass having a three-dimensional curved surface at the periphery has a problem of warpage due to the chemical strengthening treatment. Become. 2 (a) and 2 (b) are schematic cross-sectional views showing the occurrence of warpage due to the chemical strengthening treatment of the 3D cover glass, FIG. 2 (a) is before the chemical strengthening treatment, and FIG. 2 (b) is a chemical strengthening treatment. It is sectional drawing which showed the state of occurrence of the warp by the chemical strengthening treatment of the 3D cover glass after the treatment. In this case, as shown in FIG. 2A, for example, the central portion is flat before the chemical strengthening treatment, whereas as shown in FIG. 2B, the central portion is convex after the chemical strengthening treatment. Warpage occurs in the shape.
特許文献1では、化学強化処理によって生じる反りを、コンピュータを用いてシミュレーションし、その結果を反転させた金型を用いることを提案している。しかし、この場合、同形状の複数の金型を作製すると、どうしても型毎の形状にバラつきが生じてしまうので、型毎に成形された3Dカバーガラスの形状にもバラつきが生じるおそれがあった。
また、化学強化の反りを金型の形状に反映させた場合、3Dカバーガラスの平坦部に対応する部位を三次元曲面に加工する必要が生じるため、型加工が困難となり、特にバックラッシュと呼ばれる段差が発生し加工精度が劣るおそれがある。そして、この段差が3Dカバーガラスの表面へ転写して外観欠点となり、3Dカバーガラスの品質を損なうおそれがあった。
In addition, when the warp of chemical strengthening is reflected in the shape of the mold, it becomes necessary to process the part corresponding to the flat part of the 3D cover glass into a three-dimensional curved surface, which makes the mold processing difficult, and is particularly called backlash. There is a risk that a step will occur and the processing accuracy will be inferior. Then, this step is transferred to the surface of the 3D cover glass, which causes an appearance defect and may impair the quality of the 3D cover glass.
本願発明は、上記の問題点を解決するため、化学強化処理によるガラスの反りを、ガラスの品質を損なうことなく修正できる3Dカバーガラスの製造方法の提供を目的とする。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a 3D cover glass capable of correcting the warp of the glass due to the chemical strengthening treatment without impairing the quality of the glass.
上記した目的を達成するため、平板状のガラス材料を転移温度Tg[℃]以上に加熱して、凸型および凹型からなる一対の金型を用いて前記ガラス材料の周辺部の少なくとも一部に厚さ方向の曲げを与える加熱工程、および前記加熱工程後に前記ガラス材料の転移温度Tg[℃]より低い温度に冷却する冷却工程を含む、ガラス成形工程と、
前記ガラス成形工程後に、前記ガラス材料に化学強化処理を施す化学強化処理工程と、を有し、
前記冷却工程は、前記曲げによって形成される凸面側に相当する前記ガラス材料の第1主面、に対向する前記凹型の制御温度を制御温度T1[℃]とし、前記曲げによって形成される凹面側に相当する前記ガラス材料の第2主面、に対向する前記凸型の制御温度を制御温度T2[℃]とするとき、前記制御温度T2[℃]および前記制御温度T1[℃]の少なくとも一方を前記ガラス材料の転移温度Tg[℃]以下とし、前記温度T2[℃]が前記温度T1[℃]よりも大きく、前記制御温度T2[℃]と前記制御温度T1[℃]との温度差(T2-T1)[℃]を10[℃]以上に保持する手順を含む3Dカバーガラスの製造方法を提供する。
In order to achieve the above-mentioned object, the flat glass material is heated to a transition temperature Tg [° C.] or higher, and a pair of molds consisting of a convex mold and a concave mold is used to cover at least a part of the peripheral portion of the glass material. A glass forming step including a heating step of giving bending in the thickness direction and a cooling step of cooling the glass material to a temperature lower than the transition temperature Tg [° C.] of the glass material after the heating step.
After the glass molding step, the glass material is chemically strengthened, and the glass material is chemically strengthened.
In the cooling step, the control temperature of the concave shape facing the first main surface of the glass material corresponding to the convex side formed by the bending is set to the control temperature T1 [° C.], and the concave side formed by the bending. When the control temperature of the convex shape facing the second main surface of the glass material corresponding to is the control temperature T2 [° C.], at least one of the control temperature T2 [° C.] and the control temperature T1 [° C.] Is set to the transition temperature Tg [° C.] or less of the glass material, the temperature T2 [° C.] is larger than the temperature T1 [° C.], and the temperature difference between the control temperature T2 [° C.] and the control temperature T1 [° C.] (T2-T1) Provided is a method for producing a 3D cover glass, which comprises a procedure for holding [° C.] at 10 [° C.] or higher.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記ガラス成形工程は、前記一対の金型を用いてプレス成形する手順を含み、前記温度差(T2-T1)[℃]の制御により、前記ガラス材料の第1主面の温度をT3[℃]とし、前記ガラス材料の第2主面の温度T4[℃]とするとき、前記温度T3[℃]および前記温度T4[℃]が前記ガラス材料の転移温度Tg[℃]から、前記ガラス材料の歪点Ts[℃]までの温度範囲において、前記温度T4[℃]が前記温度T3[℃]よりも大きく、前記温度T4[℃]と前記温度T3[℃]との温度差(T4-T3)[℃]を0.3[℃]以上に保持する手順を含むことが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a 3D cover glass, the glass molding step includes a procedure of press molding using the pair of molds, and the temperature difference (T2-T1) [° C.] is controlled to control the temperature difference (T2-T1) [° C.] of the glass material. When the temperature of the first main surface is T3 [° C.] and the temperature of the second main surface of the glass material is T4 [° C.], the temperature T3 [° C.] and the temperature T4 [° C.] are transferred to the glass material. In the temperature range from the temperature Tg [° C.] to the strain point Ts [° C.] of the glass material, the temperature T4 [° C.] is larger than the temperature T3 [° C.], and the temperature T4 [° C.] and the temperature T3 It is preferable to include a procedure for maintaining the temperature difference (T4-T3) [° C.] from [° C.] at 0.3 [° C.] or higher.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記一対の金型は、熱伝導率が50[W/(m・K)]以上の材料からなることが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a 3D cover glass, it is preferable that the pair of molds are made of a material having a thermal conductivity of 50 [W / (m · K)] or more.
本発明の3Dカバーガラスの製造方法において、前記冷却工程は、単位時間当たりの前記温度T3[℃]の変化で示される前記ガラス材料の第1主面の冷却速度、および単位時間当たりの前記温度T4[℃]の変化で示される前記ガラス材料の第2主面の冷却速度が0.1[℃/Sec]以上、10.0[℃/Sec]以下を満たすことが好ましい。 In the method for producing a 3D cover glass of the present invention, the cooling step is the cooling rate of the first main surface of the glass material indicated by the change in the temperature T3 [° C.] per unit time, and the temperature per unit time. It is preferable that the cooling rate of the second main surface of the glass material indicated by the change of T4 [° C.] satisfies 0.1 [° C./Sec] or more and 10.0 [° C./Sec] or less.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記冷却工程は、前記温度T4[℃]が前記温度T3[℃]よりも高く、単位時間当たりの前記温度T3[℃]の変化で示される前記ガラス材料の第1主面の冷却速度が、単位時間当たりの前記温度T4[℃]の変化で示される前記ガラス材料の第1主面の冷却速度よりも速いことが好ましい。 Further, in the method for producing a 3D cover glass, in the cooling step, the temperature T4 [° C.] is higher than the temperature T3 [° C.], and the glass material is indicated by a change in the temperature T3 [° C.] per unit time. It is preferable that the cooling rate of the first main surface of the glass material is faster than the cooling rate of the first main surface of the glass material indicated by the change in the temperature T4 [° C.] per unit time.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記ガラス材料は前記加熱工程での最低粘度が1011[Pa・s]以下であることが好ましい。 Further, in the method for producing a 3D cover glass, it is preferable that the glass material has a minimum viscosity of 10 11 [Pa · s] or less in the heating step.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記ガラス材料は前記加熱工程での最低粘度が107.5[Pa・s]以上であることが好ましい。 Further, in the method for producing a 3D cover glass, it is preferable that the glass material has a minimum viscosity of 107.5 [Pa · s] or more in the heating step.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記ガラス材料はアルミノシリケートガラスであることが好ましい。 Further, in the method for producing a 3D cover glass, the glass material is preferably aluminosilicate glass.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記ガラス材料はリチウムアルミノシリケートガラスであってもよい。 Further, in the method for producing a 3D cover glass, the glass material may be lithium aluminosilicate glass.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記加熱工程は、前記ガラス材料の周辺部の全周にわたって厚さ方向の曲げを与えることが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a 3D cover glass, it is preferable that the heating step gives bending in the thickness direction over the entire circumference of the peripheral portion of the glass material.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記一対の金型は、リング型によって嵌め込まれている構造を持つことが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a 3D cover glass, it is preferable that the pair of molds have a structure in which they are fitted by a ring mold.
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記冷却工程は、前記温度T3[℃]および前記温度T4[℃]のいずれもがガラス材料の歪点Ts[℃]以下の温度から、前記一対の金型の温度が同一になるまでの冷却時間が10[分]以内であることが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a 3D cover glass, in the cooling step, the pair of gold is formed from a temperature at which both the temperature T3 [° C.] and the temperature T4 [° C.] are equal to or lower than the strain point Ts [° C.] of the glass material. It is preferable that the cooling time until the mold temperatures become the same is within 10 [minutes].
また、3Dカバーガラスの製造方法において、前記ガラス成形工程は、プレス圧の最大値が0.05[MPa]以上であることが好ましい。 Further, in the method for producing a 3D cover glass, it is preferable that the maximum value of the press pressure in the glass molding step is 0.05 [MPa] or more.
さらに、3Dカバーガラスの製造方法において、前記ガラス成形工程は、プレス圧の最大値が1.0[MPa]以下であることが好ましい。 Further, in the method for producing a 3D cover glass, it is preferable that the maximum value of the press pressure in the glass molding step is 1.0 [MPa] or less.
本発明の3Dカバーガラスの製造方法では、化学強化処理によるガラスの反りを、品質を損なうことなく修正できる。 In the method for producing a 3D cover glass of the present invention, the warp of the glass due to the chemical strengthening treatment can be corrected without impairing the quality.
以下、図面を参照して本発明を説明する。
本発明の一実施形態に係る3Dカバーガラスの製造方法(以下「本3Dカバーガラスの製造方法」または「本製造方法」という)は、平板状のガラス材料を転移温度Tg[℃]以上に加熱して、凸型および凹型からなる一対の金型を用いてガラス材料の周辺部の少なくとも一部に厚さ方向の曲げを与える加熱工程を含む。そして、加熱工程後にガラス材料の転移温度Tg[℃]より低い温度に冷却する冷却工程を含むガラス成形工程と、ガラス成形工程後に、ガラス材料に化学強化処理を施す化学強化処理工程と、を有する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
In the method for producing a 3D cover glass according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "the method for producing the present 3D cover glass" or "the present manufacturing method"), a flat glass material is heated to a transition temperature Tg [° C.] or higher. Then, a heating step of bending at least a part of the peripheral portion of the glass material in the thickness direction by using a pair of molds consisting of a convex mold and a concave mold is included. The glass molding step includes a cooling step of cooling the glass material to a temperature lower than the transition temperature Tg [° C.] of the glass material after the heating step, and a chemical strengthening treatment step of chemically strengthening the glass material after the glass molding step. ..
図3は、ガラス成形工程に用いる一対の金型の一構成例を示した図である。図3に示す金型20は凸型21および凹型22の一対の金型であり、凸型21および凹型22は、中心部211,221が平面で、周辺部212,222の少なくとも一部に三次元曲面を有する。なお、ガラス成形工程に用いる一対の金型の形状はこれに限定されず、製造する3Dカバーガラスの形状に応じて適宜選択できる。例えば、平面視で略長方形の外縁をなす3Dカバーガラスにおいて、該外縁の周辺部のうち、長辺部分のみが三次元曲面となった3Dカバーガラスを製造する場合、凸型および凹型の周辺部のうち、一部(長辺部分)のみが三次元曲面をなしてもよい。また、図1に示す3Dカバーガラス100のように、周辺部120が全周にわたって三次元曲面となった3Dカバーガラスを製造する場合、凸型および凹型は、図3において手前側および奥側の周辺部を含んで三次元曲面をなす。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a pair of dies used in the glass molding process. The
また、ガラス成形工程に用いる金型は、さらに、リング型を有し、該リング型が凸型および凹型に嵌めこまれる構造を含んでもよい。この場合、例えば、凸型および凹型を嵌合した後、リング型を嵌めこむことにより、凸型および凹型の嵌合部を覆うことで、嵌合部からの異物の侵入を抑制できるため、製造される3Dカバーガラスの品質を向上できる。 Further, the mold used in the glass forming step may further have a ring mold, and may include a structure in which the ring mold is fitted into a convex mold and a concave mold. In this case, for example, by fitting the convex and concave molds and then fitting the ring mold to cover the convex and concave fitting portions, it is possible to suppress the intrusion of foreign matter from the fitting portions. The quality of the 3D cover glass to be manufactured can be improved.
図4(a)~(d)は、本製造方法の加熱工程および冷却工程を説明する図である。
図4(a)は本製造方法の加熱工程を示しており、凸型21と凹型22との間隙に平板状のガラス材料10を配置し、転移温度Tg[℃]以上に加熱することにより、ガラス材料の周辺部に厚さ方向の曲げを与える。
本製造方法の加熱工程では、凸型21および凹型22からなる一対の金型20を用いて、ガラス材料10をプレス成形することが好ましい。ガラス材料をプレス成形する場合、ガラス材料を所望の形状に成形するためプレス圧の最大値は0.05[MPa]以上が好ましく、0.1[MPa]以上がより好ましい。また、ガラス材料の割れを発生させることなく成形するため、プレス圧の最大値は1.0[MPa]以下が好ましく、0.6[MPa]以下がより好ましい。
4 (a) to 4 (d) are diagrams illustrating a heating step and a cooling step of the present manufacturing method.
FIG. 4A shows the heating process of the present manufacturing method. By arranging the
In the heating step of this manufacturing method, it is preferable to press-mold the
また、本製造方法の加熱工程は、凸型および凹型からなる一対の金型を用いて、ガラス材料の周辺部の少なくとも一部に厚さ方向の曲げを与えることができれば、プレス成形以外の成形方法を用いてもよく、例えば、バキューム成形やブロー成形を用いてもよい。 Further, in the heating step of this manufacturing method, if at least a part of the peripheral portion of the glass material can be bent in the thickness direction by using a pair of molds consisting of a convex mold and a concave mold, molding other than press molding is performed. The method may be used, for example, vacuum molding or blow molding may be used.
本製造方法の加熱工程および冷却工程では、ガラス材料10に対向する凸型21および凹型22の温度を制御する。
本製造方法において、曲げによって形成される凸面側に相当するガラス材料10の主面を第1主面10aとし、第1主面10aに対する裏面側、即ち、曲げによって形成される凹面に相当するガラス材料10の主面を第2主面10bとする。そして、ガラス材料10の第1主面10aに対向する側の凹型22の制御温度を制御温度T1[℃]とし、ガラス材料10の第2主面10bに対向する凸型21の制御温度T2[℃]とする。図4(a)に示す本製造方法の加熱工程では、凹型22の制御温度T1[℃]、および凸型21の制御温度T2[℃]が、ガラス材料10の転移温度Tg[℃]よりも高い温度であればよく、Tg+50[℃]以上が好ましく、Tg+65[℃]以上がより好ましい。これは、ガラス材料を精度良く成形するための条件である。また、凹型22の制御温度T1[℃]、および凸型21の制御温度T2[℃]は、それぞれTg+130[℃]以下が好ましく、Tg+100[℃]以下がより好ましい。これは、凸型21および凹型22からガラス材料10への異物やツールマークの転写を低減するための条件である。なお、図4に示すガラス材料10の転移温度Tg[℃]はガラスの粘性係数が1012[Pa・s]となる温度である。
図4(a)では、凹型22の制御温度T1[℃]および凸型21の制御温度T2[℃]が転移温度Tg[℃]よりも高いため、ガラス材料10の温度も転移温度Tg[℃]よりも高くなり、ガラス材料10の応力緩和時間が短く、ガラス材料10はほぼ粘性体であり応力フリーとみなせる。
In the heating step and the cooling step of the present manufacturing method, the temperatures of the convex 21 and the concave 22 facing the
In the present manufacturing method, the main surface of the
In FIG. 4A, since the control temperature T1 [° C.] of the
図4(b)は本製造方法の冷却工程を示している。本製造方法の冷却工程では、凹型22の制御温度T1[℃]、および凸型21の制御温度T2[℃]のうち、少なくとも一方をガラス材料10のガラス転移温度Tg[℃]以下として、制御温度T2[℃]が制御温度T1[℃]よりも大きく、これらの温度差(T2-T1)[℃]を10[℃]以上に保持することが好ましい。図4(b)に示す本製造方法の冷却工程では、例えば、凸型21の制御温度T2[℃]をTg[℃]と同温度とし、凹型22の制御温度T1[℃]を転移温度Tg[℃]より低い温度としてもよく、この場合、T1は、Tg-10[℃]以下が好ましく、Tg-20[℃]以下がより好ましい。また、T1は、Tg-200[℃]以上が好ましく、Tg-100[℃]以上がより好ましい。
なお、図4(b)の冷却工程では、凸型21と凹型22の制御温度が転移温度Tg[℃]以上であった図4(a)の状態から、凸型21および凹型22の少なくとも一方の制御温度(T1[℃]および/またはT2[℃])が転移温度Tg[℃]を下回る状態へと推移するため、ある瞬間にはガラス材料10の少なくとも一部、即ち、後述する温度T4[℃]が転移温度Tg[℃]以上で、後述する温度T3が転移温度Tg[℃]以下となる。その瞬間では、図4(a)と同様に応力緩和時間は短く、ガラス材料10はほぼ応力フリーとみなせる。
また、温度差(T2-T1)[℃]は20[℃]以上がより好ましい。この場合、後述する温度差(T4-T3)[℃]の下限値を容易に満足できる。また、温度差(T2-T1)[℃]は200[℃]以下が好ましく、100[℃]以下がより好ましい。これは、プレス後にガラスを挟んで接触している凹型と凸型の温度を独自に制御するのに好ましいからである。
FIG. 4B shows the cooling process of this manufacturing method. In the cooling step of the present manufacturing method, at least one of the control temperature T1 [° C.] of the
In the cooling step of FIG. 4B, at least one of the convex 21 and the concave 22 was changed from the state of FIG. 4A in which the control temperature of the convex 21 and the concave 22 was equal to or higher than the transition temperature Tg [° C.]. Since the control temperature (T1 [° C.] and / or T2 [° C.]) of the above changes to a state below the transition temperature Tg [° C.], at a certain moment, at least a part of the
Further, the temperature difference (T2-T1) [° C.] is more preferably 20 [° C.] or more. In this case, the lower limit of the temperature difference (T4-T3) [° C.] described later can be easily satisfied. The temperature difference (T2-T1) [° C.] is preferably 200 [° C.] or less, and more preferably 100 [° C.] or less. This is because it is preferable to independently control the temperatures of the concave and convex shapes that are in contact with each other across the glass after pressing.
図4(c)はガラス材料を常温まで冷却した時点での状態を模式的に示している。ガラス材料10の温度が転移温度Tg[℃]以下では、凸型21の制御温度T2[℃]と凹型22の制御温度T1[℃]との温度差(T2-T1)[℃]を10[℃]以上に保持した状態でガラス材料10を転移温度Tg[℃]以下に冷却すると、図4(c)に示すように、板厚方向の収縮量差が生じ、矢印方向のモーメント力が発生する。実際には、金型20により拘束(固定)されているため、ガラス材料に応力が発生する。その結果、金型から取り出したガラス材料10はモーメント力により、図4(d)に模式的に示すような反り形状となり、図2(b)に示した化学強化処理による反りを補正できる。
FIG. 4C schematically shows a state when the glass material is cooled to room temperature. When the temperature of the
本製造方法の冷却工程では、温度差(T2-T1)[℃]の制御により、ガラス材料10の第1主面10aの温度[℃]と、第2主面10bの温度[℃]との温度差[℃]が以下に述べる条件を満たすことが好ましい。
ここで、ガラス材料10の第1主面10aの温度をT3[℃]とし、ガラス材料10の第2主面10bの温度T4[℃]とするとき、温度T3[℃]および温度T4[℃]が、ガラス材料の転移温度Tg[℃]から、ガラス材料の歪点Ts(ガラスの粘性係数が1013.5[Pa・s]となる温度)[℃]までの温度範囲において、温度T4[℃]と温度T3[℃]との温度差(T4-T3)[℃]を0.3[℃]以上に保持することが、化学強化処理による変形を補正した形状とするうえで好ましい。
In the cooling step of this manufacturing method, the temperature [° C.] of the first
Here, when the temperature of the first
なお、温度T3[℃]よりも温度T4[℃]の方が通常は高い。そのため、上記温度範囲における温度差(T4-T3)[℃]を0.3[℃]以上に保持することにより好適なガラスの反りを発生できる。これは、板厚方向に温度差がついた状態で粘性領域から弾性領域に遷移させるためであって、そうすることで、それ以降の冷却でガラス板厚方向の温度差が解消される過程において熱収縮差によりガラスの反りをコントロールできる。また、温度差(T4-T3)[℃]は、上記温度範囲において、0.5[℃]以上に保持することがより好ましく、1.0[℃]以上に保持することがさらに好ましい。また、温度差(T4-T3)[℃]は、上記温度範囲において100[℃]以下に保持することが好ましく、50[℃]以下に保持することがより好ましい。これは、上記温度範囲において温度差(T4-T3)[℃]を100[℃]以下にすることによりガラスの割れが発生することを抑制できるからである。 The temperature T4 [° C.] is usually higher than the temperature T3 [° C.]. Therefore, suitable warpage of glass can be generated by keeping the temperature difference (T4-T3) [° C.] in the above temperature range at 0.3 [° C.] or more. This is to make a transition from the viscous region to the elastic region with a temperature difference in the plate thickness direction, and by doing so, in the process of eliminating the temperature difference in the glass plate thickness direction in the subsequent cooling. The warp of the glass can be controlled by the difference in heat shrinkage. Further, the temperature difference (T4-T3) [° C.] is more preferably maintained at 0.5 [° C.] or higher, and further preferably 1.0 [° C.] or higher in the above temperature range. Further, the temperature difference (T4-T3) [° C.] is preferably maintained at 100 [° C.] or less, and more preferably 50 [° C.] or less in the above temperature range. This is because the occurrence of glass breakage can be suppressed by setting the temperature difference (T4-T3) [° C.] to 100 [° C.] or less in the above temperature range.
本製造方法の冷却工程では、一対の金型20における温度差(T2-T1)[℃]により、ガラス材料10に板厚方向の温度差(T4-T3)[℃]を制御するため、一対の金型20は熱伝導率が高い材料からなることが好ましい。具体的に金型20は、熱伝導率が50[W/(m・K)]以上の材料からなることが好ましく、上記を満たす材料の具体例としては、カーボン、超硬合金、銅が挙げられる。
In the cooling step of this manufacturing method, the temperature difference (T2-T1) [° C.] in the pair of
本製造方法の冷却工程において、温度T3[℃]および温度T4[℃]が、ガラス材料の転移温度Tg[℃]から、ガラス材料の歪点Ts[℃]までの温度範囲において、単位時間当たりの温度T3[℃]の変化で示されるガラス材料の第1主面の冷却速度、および単位時間当たりの温度T4[℃]の変化で示されるガラス材料の第2主面の冷却速度が0.1~10.0[℃/Sec]を満たすと生産性向上のため好ましい。また、T4[℃]>T3[℃]の条件において、単位時間当たりの温度T3[℃]の変化で示されるガラス材料の第1主面の冷却速度が、単位時間当たりの温度T4[℃]の変化で示されるガラス材料の第2主面の冷却速度よりも速いとより好ましい。 In the cooling step of this production method, the temperature T3 [° C.] and the temperature T4 [° C.] per unit time in the temperature range from the transition temperature Tg [° C.] of the glass material to the strain point Ts [° C.] of the glass material. The cooling rate of the first main surface of the glass material indicated by the change of the temperature T3 [° C.] and the cooling rate of the second main surface of the glass material indicated by the change of the temperature T4 [° C.] per unit time are 0. Satisfying 1 to 10.0 [° C./Sec] is preferable for improving productivity. Further, under the condition of T4 [° C.]> T3 [° C.], the cooling rate of the first main surface of the glass material indicated by the change in the temperature T3 [° C.] per unit time is the temperature T4 [° C.] per unit time. It is more preferable that the cooling rate is faster than the cooling rate of the second main surface of the glass material indicated by the change in.
本製造方法の冷却工程において、温度T3[℃]および温度T4[℃]のいずれもがガラス材料の歪点Ts[℃]以下の温度に達してから、一対の金型の温度が同一になるまでの冷却時間が10[分]以内であると生産性が向上するため好ましい。但し、上記の冷却時間が短すぎるとガラス材料に割れが生じるおそれがある。そのため、上記の冷却時間は30[秒]以上が好ましい。 In the cooling step of this manufacturing method, the temperatures of the pair of molds become the same after both the temperature T3 [° C.] and the temperature T4 [° C.] reach the temperature equal to or lower than the strain point Ts [° C.] of the glass material. It is preferable that the cooling time is within 10 [minutes] because the productivity is improved. However, if the above cooling time is too short, the glass material may be cracked. Therefore, the cooling time is preferably 30 [seconds] or more.
本製造方法において、3Dカバーガラスに用いるガラス材料は、加熱工程での最低粘度が1011[Pa・s]以下であれば、成形性の観点から好ましい。加熱工程での最低粘度が1011[Pa・s]超だと、加熱工程でガラス材料に割れが発生するおそれがある。3Dカバーガラスに用いるガラス材料は、加熱工程での最低粘度が、1010.5[Pa・s]以下であればより好ましく、1010[Pa・s]以下がさらに好ましい。これは、周辺部の三次元曲面となる部位を金型に密着させて3Dカバーガラスの形状精度を改善しやすいからである。また、3Dカバーガラスに用いるガラス材料は、加熱工程での粘度が107.5[Pa・s]以上であると該3Dカバーガラスの外観品質の観点から好ましく、108.0[Pa・s]以上がより好ましく、108.5[Pa・s]以上がさらに好ましい。このような粘度を有するガラス材料は、加熱工程でガラス材料の表面に発生する外観欠点を抑制できる。 In this production method, the glass material used for the 3D cover glass is preferable from the viewpoint of moldability as long as the minimum viscosity in the heating step is 10 11 [Pa · s] or less. If the minimum viscosity in the heating process exceeds 10 11 [Pa · s], the glass material may crack in the heating process. The glass material used for the 3D cover glass is more preferably 10 10 [Pa · s] or less, and further preferably 10 10 [Pa · s] or less, when the minimum viscosity in the heating step is 10 10.5 [Pa · s] or less. This is because it is easy to improve the shape accuracy of the 3D cover glass by bringing the peripheral portion of the three-dimensional curved surface into close contact with the mold. Further, the glass material used for the 3D cover glass preferably has a viscosity of 10 7.5 [Pa · s] or more in the heating step from the viewpoint of the appearance quality of the 3D cover glass, and more preferably 10 8.0 [Pa · s] or more. It is preferable, and 10 8.5 [Pa · s] or more is more preferable. A glass material having such a viscosity can suppress appearance defects that occur on the surface of the glass material in the heating step.
本製造方法では、ガラス成形工程後のガラス材料に対し、化学強化処理を施す。そのため、3Dカバーガラスの製造に用いるガラス材料は化学強化処理が可能な材料が求められる。化学強化処理では、転移温度Tg[℃]以下の温度でイオン交換によりガラスの表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン(典型的にはLiイオン、Naイオン)をイオン半径のより大きなアルカリイオン(典型的にはKイオン)に交換する。このようなイオン交換により、ガラスの表面に圧縮応力層が形成されて強度が向上する。 In this manufacturing method, the glass material after the glass molding process is chemically strengthened. Therefore, the glass material used for manufacturing the 3D cover glass is required to be a material that can be chemically strengthened. In the chemical strengthening treatment, alkali metal ions (typically Li ions and Na ions) having a small ion radius on the glass surface are converted into alkali ions (typically Li ions and Na ions) having a larger ion radius by ion exchange at a temperature below the transition temperature Tg [° C.]. It is exchanged for K ion). By such ion exchange, a compressive stress layer is formed on the surface of the glass to improve the strength.
化学強化処理が可能なガラスとしては、無色透明の非晶質ガラスの他、結晶化ガラスや色ガラス等からなるガラス板が挙げられる。更に詳細には、ガラス材料として、例えば、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラスを使用できる。厚さが薄くても強化処理によって大きな応力が入りやすく薄くても高強度なガラスが得られるアルミノシリケートガラスやリチウムアルミノシリケートガラスが好ましい。なお、化学強化処理は、溶融塩中にガラスを浸漬させる方法や、溶融塩をペースト状もしくは粉状にしてガラスに塗布する方法を使用できるが、通常、アルカリ金属を含む溶融塩中にガラスを浸漬させることにより行われる。 Examples of glass that can be chemically strengthened include colorless and transparent amorphous glass, as well as glass plates made of crystallized glass, colored glass, and the like. More specifically, as the glass material, for example, non-alkali glass, soda lime glass, soda lime silicate glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, lithium aluminosilicate glass, and borosilicate glass can be used. Aluminosilicate glass and lithium aluminosilicate glass are preferable because even if the thickness is thin, a large stress is easily applied by the strengthening treatment and a high-strength glass can be obtained even if the thickness is thin. As the chemical strengthening treatment, a method of immersing the glass in the molten salt or a method of applying the molten salt in the form of a paste or powder to the glass can be used, but usually, the glass is placed in the molten salt containing an alkali metal. It is done by immersing.
より具体的なガラスの組成は、モル%で表示した組成で、SiO2を50~80%、Al2O3を0.1~25%、Li2O+Na2O+K2Oを3~30%、MgOを0~25%、CaOを0~25%およびZrO2を0~5%含むガラスが挙げられるが、特に限定されない。より具体的には、以下のガラスの組成が挙げられる。なお、例えば、「MgOを0~25%含む」とは、MgOは必須ではないが25%まで含んでもよい、の意である。(i)のガラスはソーダライムシリケートガラスに含まれ、(ii)および(iii)のガラスはアルミノシリケートガラスに含まれ、(v)のガラスはリチウムアルミノシリケートガラスに含まれる。
(i)モル%で表示した組成で、モル%で表示した組成で、SiO2を63~73%、Al2O3を0.1~5.2%、Na2Oを10~16%、K2Oを0~1.5%、Li2Oを0~5.0%、MgOを5~13%及びCaOを4~10%を含むガラス。
(ii)モル%で表示した組成が、SiO2を50~74%、Al2O3を1~10%、Na2Oを6~14%、K2Oを3~11%、Li2Oを0~5.0%、MgOを2~15%、CaOを0~6%および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の含有量の合計が12~25%、MgOおよびCaOの含有量の合計が7~15%であるガラス。
(iii)モル%で表示した組成が、SiO2を68~80%、Al2O3を4~10%、Na2Oを5~15%、K2Oを0~1%、Li2Oを0~5.0%、MgOを4~15%およびZrO2を0~1%含有するガラス。
(iv)モル%で表示した組成が、SiO2を67~75%、Al2O3を0~4%、Na2Oを7~15%、K2Oを1~9%、Li2Oを0~5.0%、MgOを6~14%およびZrO2を0~1.5%含有し、SiO2およびAl2O3の含有量の合計が71~75%、Na2OおよびK2Oの含有量の合計が12~20%であり、CaOを含有する場合その含有量が1%未満であるガラス。
(v)モル%で表示した組成が、SiO2を56~73%、Al2O3を10~24%、B2O3を0~6%、P2O5を0~6%、Li2Oを2~7%、Na2Oを3~11%、K2Oを0~5%、MgOを0~8%、CaOを0~2%、SrOを0~5%、BaOを0~5%、ZnOを0~5%、TiO2を0~2%、ZrO2を0~4%含有するガラス。
A more specific glass composition is a composition expressed in mol%, which contains 50 to 80% SiO 2 , 0.1 to 25% Al 2 O 3 , 3 to 30% Li 2 O + Na 2 O + K 2 O, and so on. Examples thereof include glass containing 0 to 25% of MgO, 0 to 25% of CaO and 0 to 5% of ZrO 2 , but are not particularly limited. More specifically, the following glass composition can be mentioned. For example, "containing 0 to 25% of MgO" means that MgO may be contained up to 25%, although it is not essential. The glass of (i) is contained in the soda lime silicate glass, the glasses of (ii) and (iii) are contained in the aluminosilicate glass, and the glass of (v) is contained in the lithium aluminosilicate glass.
(I) Composition expressed in mol%, composition expressed in mol%, SiO 2 63 to 73%, Al 2 O 3 0.1 to 5.2%, Na 2 O 10 to 16%, A glass containing 0 to 1.5% K 2 O, 0 to 5.0% Li 2 O, 5 to 13% Mg O, and 4 to 10% Ca O.
(Ii) The composition expressed in mol% is 40 to 74% for SiO 2 , 1 to 10% for Al 2 O 3 , 6 to 14% for Na 2 O, 3 to 11% for K 2 O, and Li 2 O. 0 to 5.0%, MgO 2 to 15%,
The composition expressed in (iii) mol% is 68 to 80% for SiO 2 , 4 to 10% for Al 2 O 3 , 5 to 15% for Na 2 O, 0 to 1% for K 2 O, and Li 2 O. A glass containing 0 to 5.0% of MgO, 4 to 15% of MgO, and 0-1% of ZrO 2 .
The composition expressed in (iv) mol% is 67 to 75% for SiO 2 , 0 to 4% for Al 2 O 3 , 7 to 15% for Na 2 O, 1 to 9% for K 2 O, and Li 2 O. 0 to 5.0%, MgO 6 to 14% and
(V) The composition expressed in molar% is 56 to 73% for SiO 2 , 10 to 24% for Al 2 O 3 , 0 to 6% for B 2 O 3 , 0 to 6% for P 2 O 5 , and Li. 2 O is 2 to 7%, Na 2 O is 3 to 11%, K 2 O is 0 to 5%, MgO is 0 to 8%, CaO is 0 to 2%, SrO is 0 to 5%, and BaO is 0. A glass containing ~ 5%, ZnO 0-5%, TiO 2 0-2%, and ZrO 2 0-4%.
本製造方法により製造される3Dカバーガラスは、さらに以下の条件を満たす対象に適用できる。 The 3D cover glass manufactured by this manufacturing method can be further applied to a target that satisfies the following conditions.
3Dカバーガラスの板厚は、0.3mm以上、2.0mm以下が好ましい。板厚が0.3mm未満だと、冷却工程でガラス材料の板厚方向に温度差がつきにくく、化学強化処理による変形を補正した形状が得られにくい。板厚が2.0mm超だと、化学強化処理による変形が小さいため、化学強化処理による変形を補正する必要性が高くない。 The thickness of the 3D cover glass is preferably 0.3 mm or more and 2.0 mm or less. If the plate thickness is less than 0.3 mm, it is difficult to obtain a temperature difference in the plate thickness direction of the glass material in the cooling process, and it is difficult to obtain a shape corrected for deformation due to the chemical strengthening treatment. If the plate thickness exceeds 2.0 mm, the deformation due to the chemical strengthening treatment is small, so that it is not highly necessary to correct the deformation due to the chemical strengthening treatment.
また、3Dカバーガラスは、平面視において、対角サイズが50mm以上、1000mm以下が好ましい。対角サイズが50mm未満だと、化学強化処理による変形が小さいため、化学強化処理による変形を用いて補正する手法としてその適性が十分ではない。また、対角サイズが1000mm超だと、面内を均一に冷やすのが困難であるとともに、化学強化処理による変形モードと、本製造方法による変形モードとが異なるおそれがあり制御が困難となる場合がある。また、3Dカバーガラスは、平面視において、角部に丸みを帯びているものも含む、略長方形のものが好ましく用いられ、この場合でも、対角サイズは、50mm以上、1000mm以下が好ましい。 Further, the 3D cover glass preferably has a diagonal size of 50 mm or more and 1000 mm or less in a plan view. If the diagonal size is less than 50 mm, the deformation due to the chemical strengthening treatment is small, so that the appropriateness is not sufficient as a method for correcting by using the deformation due to the chemical strengthening treatment. Further, if the diagonal size is more than 1000 mm, it is difficult to cool the in-plane uniformly, and the deformation mode by the chemical strengthening treatment may be different from the deformation mode by the present manufacturing method, which makes control difficult. There is. Further, as the 3D cover glass, a substantially rectangular one including one having rounded corners is preferably used in a plan view, and even in this case, the diagonal size is preferably 50 mm or more and 1000 mm or less.
さらに、3Dカバーガラスは、周辺部における三次元曲面の最小曲率半径Rが、0.1mm以上、20mm以下が好ましい。最小曲率半径Rが0.1mm未満にガラスを曲げる場合、その制御性が困難であり、最小曲率半径Rが20mm超の場合、化学強化処理による変形を用いて補正する手法としてその適性が十分ではないからである。 Further, the 3D cover glass preferably has a minimum radius of curvature R of a three-dimensional curved surface at a peripheral portion of 0.1 mm or more and 20 mm or less. When the minimum radius of curvature R is less than 0.1 mm, its controllability is difficult, and when the minimum radius of curvature R is more than 20 mm, its suitability as a method for correction using deformation by chemical strengthening treatment is not sufficient. Because there isn't.
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(実施例1,2、比較例1)
本実施例(1,2)では、加熱工程における凸型の制御温度T2[℃]と、凹型の制御温度T1[℃]を同じ温度で制御し、冷却工程における凸型の制御温度T2[℃]と、凹型の制御温度T1[℃]との温度差(T2-T1)[℃]を変えてガラス成形工程を実施した。その後、以下の手順で、金型から取り出した際の反り量を評価した。具体的には、図3に示すような、中心部211,221が平面で、周辺部212,222が全周にわたって三次元曲面形状である凸型21および凹型22を用いて、図1に示すように、中心部110が平面で周辺部120が三次元曲面をなす3Dカバーガラス100を製造し、評価した。なお、比較例として、冷却工程における温度差(T2-T1)[℃]を与えない条件(=0[℃])における反り量も併せて評価した。
(Examples 1 and 2, Comparative Example 1)
In the present examples (1 and 2), the convex control temperature T2 [° C.] in the heating step and the concave control temperature T1 [° C.] are controlled at the same temperature, and the convex control temperature T2 [° C.] in the cooling step is controlled. ] And the concave control temperature T1 [° C.] and the temperature difference (T2-T1) [° C.] were changed to carry out the glass molding step. Then, the amount of warpage when taken out from the mold was evaluated by the following procedure. Specifically, as shown in FIG. 3, a
まず、DTK社製の成形装置(型番:DTK-DGP-3D12S)を用いて、旭硝子株式会社製のガラス材料DT-STAR(板厚0.5[mm]、転移温度Tg=547[℃]、歪点Ts=501[℃])を成形した。成形装置の概略図を図5に示す。成形装置は予熱1~4の4ゾーン、Press1~3の3ゾーン、冷却1~4の4ゾーンの合計11ゾーンに分かれており、各ゾーンに金型が搬送されて上下からヒータープレートを接触させてプレスすることで金型の温度とプレス圧とを制御しガラスを成形した。ここで、予熱1~4とPress1の5ゾーンが加熱工程に相当し、Press2以降が冷却工程に相当する。具体的には、成形装置の図5のPress1ポジションにおいて制御温度T1[℃]と制御温度T2[℃]が、ガラスの粘性係数が109.5[Pa.s]となる温度で、プレス圧の最大値が0.55[MPa]となるように成形した。その後に、成形装置の図5のPress2ポジションとPress3ポジションにおいて、プレス圧の最大値が0.5[MPa]でガラス材料をプレスした状態で温度差(T2-T1)[℃]を与えて冷却した。ここで、1ゾーン当たりの滞在時間は90[秒]であった。
First, using a molding apparatus manufactured by DTK (model number: DTK-DGP-3D12S), a glass material DT-STAR manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (plate thickness 0.5 [mm], transition temperature Tg = 547 [° C.], Strain point Ts = 501 [° C.]) was formed. A schematic view of the molding apparatus is shown in FIG. The molding device is divided into 4 zones of preheating 1 to 4, 3 zones of
使用した金型の寸法は(縦)約180[mm]×(横)約120[mm]×(高さ)約30[mm]であり、凸型21と凹型22との体積を同一(体積比1:1)とし、下側の型として凹型22を、上側の型として凸型21を用いた。金型の材料は、熱伝導率が104.4[W/(m・K)]であるカーボンを用いた。なお、成形後の3Dカバーガラスの平面視におけるサイズは150[mm]×80[mm]程度で四隅が曲線状の略長方形であり、周辺部120における三次元曲面の最小曲率半径Rは5[mm]程度であった。
The dimensions of the mold used are (vertical) about 180 [mm] x (horizontal) about 120 [mm] x (height) about 30 [mm], and the volumes of the
ここで各実施例および比較例の加熱工程(成形中)における、凸型および凹型の温度をいずれもガラスの粘性係数が109.5[Pa.s]となる温度(630[℃])に制御した。そして、各実施例の冷却工程における凹型22の制御温度T1[℃]と凸型21の制御温度T2[℃]を変えて、それぞれ以下の条件で3Dカバーガラスを成形した。なお、冷却時間は、制御温度T1[℃]と制御温度T2[℃]のいずれもが、Ts[℃]以下となる温度から凸型21の温度と凹型22の温度が同一となる100[℃]になるまでの時間を示した。なお、比較例は、冷却工程における温度差(T2-T1)[℃]を与えなかった。
Here, the viscosity coefficient of the glass is 10 9.5 [Pa. The temperature was controlled to be s] (630 [° C.]). Then, the control temperature T1 [° C.] of the
また、ガラス材料の第1の主面の温度T3[℃]およびガラス材料の第2の主面の温度T4[℃]は、それぞれ、制御温度T1[℃]および制御温度T2[℃]に基づき、ダッソー・システムズ株式会社の汎用解析ソフトABAQUSの熱伝導解析により計算した。具体的には、実験的に凸型用/凹型用ヒータープレートと凸型/凹型との接触熱伝達係数を1000[W/(m2・K)]、凸型/凹型とガラスとの接触熱伝達係数を300[W/(m2・K)]と求め、それらをシミュレーションの熱境界条件として用いた。また、ガラスの熱物性は熱伝導率1.2[W/(m・K)]、比熱1340[J/(kg・K)]、密度2500[kg/m3]を用い、カーボン型の熱物性は熱伝導率104.4[W/(m・K)]、比熱710[J/(kg・K)]、密度1800[kg/m3]を用いた。なお、温度T3[℃]および温度T4[℃]の冷却速度は、いずれも、Tg(=547℃)からTs(=501℃)に冷却されるまでの時間で割った算出結果である。また、温度T4[℃]と温度T3[℃]との温度差(T4-T3)[℃]は、いずれも、Tg(=547℃)からTs(=501℃)に冷却されるまでの温度差の最小値である。 Further, the temperature T3 [° C.] of the first main surface of the glass material and the temperature T4 [° C.] of the second main surface of the glass material are based on the control temperature T1 [° C.] and the control temperature T2 [° C.], respectively. , Dassault Systèmes Co., Ltd. calculated by heat conduction analysis of general-purpose analysis software ABAQUS. Specifically, the contact heat transfer coefficient between the convex / concave heater plate and the convex / concave type was experimentally set to 1000 [W / (m 2 · K)], and the contact heat between the convex / concave type and the glass was experimentally set. The transfer coefficient was determined to be 300 [W / (m 2 · K)], and these were used as the thermal boundary conditions for the simulation. The thermal properties of the glass are carbon type heat using a thermal conductivity of 1.2 [W / (m · K)], a specific heat of 1340 [J / (kg · K)], and a density of 2500 [kg / m 3 ]. As the physical properties, a thermal conductivity of 104.4 [W / (m · K)], a specific heat of 710 [J / (kg · K)], and a density of 1800 [kg / m 3 ] were used. The cooling rates at the temperature T3 [° C.] and the temperature T4 [° C.] are both calculated results obtained by dividing by the time required for cooling from Tg (= 547 ° C.) to Ts (= 501 ° C.). Further, the temperature difference (T4-T3) [° C.] between the temperature T4 [° C.] and the temperature T3 [° C.] is the temperature from Tg (= 547 ° C.) to Ts (= 501 ° C.). The minimum value of the difference.
図6は、いずれも実施例1における温度変化プロファイルを示した。具体的に、図6(a)は、制御温度T1[℃],制御温度T2[℃]の変化、および温度差(T2-T1)[℃]の変化を示し、図6(b)は、温度T3[℃],温度T4[℃]の変化、および温度差(T4-T3)[℃]の変化を示し、図6(c)は、温度T3[℃]の冷却速度の変化、温度T4[℃]の冷却速度の変化、および温度T4[℃]の冷却速度と温度T3[℃]の冷却速度との差の変化を示した。 FIG. 6 shows the temperature change profile in Example 1. Specifically, FIG. 6 (a) shows a change in the control temperature T1 [° C.], a control temperature T2 [° C.], and a change in the temperature difference (T2-T1) [° C.]. Changes in temperature T3 [° C.], temperature T4 [° C.], and temperature difference (T4-T3) [° C.] are shown. FIG. 6 (c) shows changes in the cooling rate at temperature T3 [° C.] and temperature T4. The change in the cooling rate at [° C.] and the change in the difference between the cooling rate at temperature T4 [° C.] and the cooling rate at temperature T3 [° C.] are shown.
図7は、いずれも実施例2における温度変化プロファイルを示した。具体的に、図7(a)は、制御温度T1[℃],制御温度T2[℃]の変化、および温度差(T2-T1)[℃]の変化を示し、図7(b)は、温度T3[℃],温度T4[℃]の変化、および温度差(T4-T3)[℃]の変化を示し、図7(c)は、温度T3[℃]の冷却速度の変化、温度T4[℃]の冷却速度の変化、および温度T4[℃]の冷却速度と温度T3[℃]の冷却速度との差の変化を示した。 FIG. 7 shows the temperature change profile in Example 2. Specifically, FIG. 7 (a) shows changes in the control temperature T1 [° C.], control temperature T2 [° C.], and changes in the temperature difference (T2-T1) [° C.], and FIG. 7 (b) shows changes in the temperature difference (T2-T1) [° C.]. Changes in temperature T3 [° C.], temperature T4 [° C.], and temperature difference (T4-T3) [° C.] are shown. FIG. 7 (c) shows changes in the cooling rate at temperature T3 [° C.] and temperature T4. The change in the cooling rate at [° C.] and the change in the difference between the cooling rate at temperature T4 [° C.] and the cooling rate at temperature T3 [° C.] are shown.
図8は、いずれも比較例1における温度変化プロファイルを示した。具体的に、図8(a)は、制御温度T1[℃],制御温度T2[℃]の変化、および温度差(T2-T1)[℃]の変化を示し、図8(b)は、温度T3[℃],温度T4[℃]の変化、および温度差(T4-T3)[℃]の変化を示し、図8(c)は、温度T3[℃]の冷却速度の変化、温度T4[℃]の冷却速度の変化、および温度T4[℃]の冷却速度と温度T3[℃]の冷却速度との差の変化を示した。 FIG. 8 shows the temperature change profile in Comparative Example 1. Specifically, FIG. 8A shows a change in the control temperature T1 [° C.], a control temperature T2 [° C.], and a change in the temperature difference (T2-T1) [° C.]. FIG. Changes in temperature T3 [° C.], temperature T4 [° C.], and temperature difference (T4-T3) [° C.] are shown. FIG. 8 (c) shows changes in the cooling rate at temperature T3 [° C.] and temperature T4. The change in the cooling rate at [° C.] and the change in the difference between the cooling rate at temperature T4 [° C.] and the cooling rate at temperature T3 [° C.] are shown.
成形した実施例1,2および比較例1の3Dカバーガラスに対して、GOM社製の3次元計測機ATOS(型番:ATOS Triple scan III)を用いて、3Dカバーガラス100の平坦部110の形状を測定した。そして、その計測結果と平面とをベストフィット処理したときの平面と、測定結果との偏差を計算し、その偏差の最大値と最小値との差を反り量へ変換した。その結果を図9に示す。
The shape of the
図9に示すように、温度差(T2-T1)[℃]が0[℃]の比較例1の場合、金型から取り出した際の反り量が0[μm]であったのに対し、温度差(T2-T1)[℃]が正である実施例1,2の場合、金型から取り出した際の反り量が(凸面に凸状部分を有する)正の値を示した。なお、金型から取り出した際にガラス材料の中心部が凸面から見て凹面の方向に反りを生じた場合、予想反り量が正の値とした。 As shown in FIG. 9, in the case of Comparative Example 1 in which the temperature difference (T2-T1) [° C.] was 0 [° C.], the amount of warpage when taken out from the mold was 0 [μm]. In the case of Examples 1 and 2 in which the temperature difference (T2-T1) [° C.] was positive, the amount of warpage when taken out from the mold showed a positive value (having a convex portion on the convex surface). When the central portion of the glass material was warped in the concave direction when viewed from the convex surface when taken out from the mold, the expected warp amount was set to a positive value.
(実施例3)
本実施例では、実施例1と比較例1で得た3Dカバーガラスに化学強化処理を施し、化学強化処理実施前後の形状変化を以下の手順で評価した。
まず、実施例1、および比較例1で得た3Dカバーガラスを450[℃]に加熱して溶融させた硝酸カリウム塩に2時間浸漬しイオン交換処理した。その後、3Dカバーガラスを溶融塩より引き上げ、1時間で室温まで徐冷することで化学強化処理を施した。さらに、この3Dカバーガラスをアルカリ溶液(商品名:サンウォッシュTL-75、ライオン社製)に4時間浸漬してアルカリ処理を施し、化学強化処理後の3Dカバーガラスを得た。
(Example 3)
In this example, the 3D cover glass obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to a chemical strengthening treatment, and the shape change before and after the chemical strengthening treatment was evaluated by the following procedure.
First, the 3D cover glass obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was heated to 450 [° C.] and immersed in melted potassium nitrate salt for 2 hours for ion exchange treatment. Then, the 3D cover glass was pulled up from the molten salt and slowly cooled to room temperature in 1 hour to perform a chemical strengthening treatment. Further, this 3D cover glass was immersed in an alkaline solution (trade name: Sunwash TL-75, manufactured by Lion) for 4 hours and subjected to alkaline treatment to obtain a 3D cover glass after chemical strengthening treatment.
化学強化処理実施前後の形状変化に関しても、上述の3次元計測機を用いて計測した。
図10は実施例1で得た3Dカバーガラスの長軸方向から見たZ軸方向の形状変化を示した図である。図9では下向きに反りが生じた3Dカバーガラスの中心部を上向きに示しているが、図10に示すように、化学強化処理による変形が予め補正されていることが確認できた。このとき、3Dカバーガラスの中心部(134[mm]×64[mm])における、実施例1の化学強化処理前の表面形状は、PV値が0.464[mm]、平坦度が0.159[mm]であったのに対し、化学強化処理後の表面形状はPV値が0.267[mm]、平坦度が0.048[mm]であった。化学強化処理前後の変形量は全面で0.237[mm]、平坦な中心部で0.237[mm]であった。
The shape change before and after the chemical strengthening treatment was also measured using the above-mentioned three-dimensional measuring machine.
FIG. 10 is a diagram showing a shape change of the 3D cover glass obtained in Example 1 in the Z-axis direction when viewed from the long-axis direction. In FIG. 9, the central portion of the 3D cover glass that is warped downward is shown upward, but as shown in FIG. 10, it was confirmed that the deformation due to the chemical strengthening treatment was corrected in advance. At this time, the surface shape of the central portion (134 [mm] × 64 [mm]) of the 3D cover glass before the chemical strengthening treatment of Example 1 had a PV value of 0.464 [mm] and a flatness of 0. The surface shape after the chemical strengthening treatment was 0.267 [mm] in PV value and 0.048 [mm] in flatness, whereas it was 159 [mm]. The amount of deformation before and after the chemical strengthening treatment was 0.237 [mm] on the entire surface and 0.237 [mm] on the flat central portion.
図11は比較例1で得た3Dカバーガラスの長軸方向から見たZ軸方向の形状変化を示した図である。図9では下向きに反りが生じた3Dカバーガラスの中心部を上向きに示しており、図11に示すように、化学強化処理により変形が大きくなっていることが確認できた。このとき、3Dカバーガラスの中心部(134[mm]×64[mm])における、比較例1の化学強化処理前の表面形状は、PV値が0.150[mm]、平坦度が0.110[mm]であったのに対し、化学強化処理後の表面形状はPV値が0.313[mm]、平坦度が0.280[mm]であった。化学強化処理前後の変形量は全面で0.257[mm]、平坦な中心部で0.231[mm]であった。以上より、比較例1の化学強化後の平坦度0.280[mm]に対して、実施例1の化学強化後の平坦度は0.048[mm]となり、本発明によると平坦度の優れた3Dカバーガラスが得られた。 FIG. 11 is a diagram showing a shape change of the 3D cover glass obtained in Comparative Example 1 in the Z-axis direction when viewed from the long-axis direction. In FIG. 9, the central portion of the 3D cover glass in which the warp is generated downward is shown upward, and as shown in FIG. 11, it can be confirmed that the deformation is increased by the chemical strengthening treatment. At this time, the surface shape of the central portion (134 [mm] × 64 [mm]) of the 3D cover glass before the chemical strengthening treatment of Comparative Example 1 had a PV value of 0.150 [mm] and a flatness of 0. Whereas the surface shape after the chemical strengthening treatment was 110 [mm], the PV value was 0.313 [mm] and the flatness was 0.280 [mm]. The amount of deformation before and after the chemical strengthening treatment was 0.257 [mm] on the entire surface and 0.231 [mm] on the flat central portion. From the above, the flatness after chemical strengthening of Comparative Example 1 is 0.280 [mm], whereas the flatness after chemical strengthening of Example 1 is 0.048 [mm], and according to the present invention, the flatness is excellent. A 3D cover glass was obtained.
10:ガラス材料
10a:第1主面
10b:第2主面
20:金型
21:凸型
211:中心部
212:周辺部
22:凹型
221:中心部
222:周辺部
100:3Dカバーガラス
110:中心部
120:周辺部
10:
Claims (17)
前記ガラス成形工程後に、前記ガラス材料に化学強化処理を施す化学強化処理工程と、を有し、
前記冷却工程は、前記曲げによって形成される凸面側に相当する前記ガラス材料の第1主面、に対向する前記凹型の制御温度を制御温度T1[℃]とし、前記曲げによって形成される凹面側に相当する前記ガラス材料の第2主面、に対向する前記凸型の制御温度を制御温度T2[℃]とするとき、前記制御温度T2[℃]および前記制御温度T1[℃]の少なくとも一方を前記ガラス材料の転移温度Tg[℃]以下とし、前記制御温度T2[℃]が前記制御温度T1[℃]よりも大きく、前記制御温度T2と前記制御温度T1[℃]との温度差(T2-T1)[℃]を10[℃]以上に保持する手順を含む3Dカバーガラスの製造方法。 Heating in which a flat glass material is heated to a transition temperature of Tg [° C.] or higher, and at least a part of the peripheral portion of the glass material is bent in the thickness direction using a pair of molds consisting of a convex mold and a concave mold. A glass molding step comprising a step and a cooling step of cooling the glass material to a temperature lower than the transition temperature Tg [° C.] after the heating step.
After the glass molding step, the glass material is chemically strengthened, and the glass material is chemically strengthened.
In the cooling step, the control temperature of the concave shape facing the first main surface of the glass material corresponding to the convex side formed by the bending is set to the control temperature T1 [° C.], and the concave side formed by the bending. When the control temperature of the convex shape facing the second main surface of the glass material corresponding to is the control temperature T2 [° C.], at least one of the control temperature T2 [° C.] and the control temperature T1 [° C.] Is set to be equal to or lower than the transition temperature Tg [° C.] of the glass material, the control temperature T2 [° C.] is larger than the control temperature T1 [° C.], and the temperature difference between the control temperature T2 and the control temperature T1 [° C.] T2-T1) A method for producing a 3D cover glass, which comprises a procedure for maintaining [° C.] at 10 [° C.] or higher.
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