JP7569007B2 - Method for producing ion-exchanged glass, mixture for ion exchange, and apparatus for producing ion-exchanged glass - Google Patents
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Description
本発明は、イオン交換ガラスの製造方法、イオン交換ガラス製造装置、およびイオン交換用混合物に関する。 The present invention relates to a method for producing ion-exchanged glass, an apparatus for producing ion-exchanged glass, and a mixture for ion exchange.
近年、ディスプレイデバイスのカバーガラスには、イオン交換処理された化学強化ガラスが用いられている。このようなイオン交換処理は、一般的に、ガラスを溶融塩に浸漬させ、互いにイオン半径の異なる、ガラス中のイオンと、溶融塩中のイオンとを交換することによって行われる。例えば、ガラス中のLiイオンを溶融塩中に溶出させ、溶融塩中のNaイオンまたはKイオンをガラス中に導入することにより、或いは、ガラス中のNaイオンを溶融塩中に溶出させ、溶融塩中のKイオンをガラス中に導入することにより、イオン交換処理が行われる。 In recent years, chemically strengthened glass that has been ion-exchanged has been used for the cover glass of display devices. This type of ion-exchange process is generally performed by immersing the glass in a molten salt and exchanging ions in the glass and ions in the molten salt, which have different ionic radii. For example, ion-exchange process is performed by dissolving Li ions in the glass into the molten salt and introducing Na ions or K ions in the molten salt into the glass, or by dissolving Na ions in the glass into the molten salt and introducing K ions in the molten salt into the glass.
イオン交換ガラスの量産工程では、同一の溶融塩を用いて複数ロットのガラスに対しこのようなイオン交換処理が繰り返し行われる。その結果、ガラスから溶出するイオン(以下、溶出イオンと称する)が溶融塩中に次第に蓄積され、溶融塩中における溶出イオンの濃度が徐々に高くなる。溶出イオンの濃度が過剰に高くなると、上述したイオン交換処理が進行し難くなり、生産性が低下するという問題が生じる。 In the mass production process of ion-exchanged glass, this type of ion exchange process is repeated for multiple lots of glass using the same molten salt. As a result, ions that dissolve from the glass (hereinafter referred to as "dissolved ions") gradually accumulate in the molten salt, and the concentration of the dissolved ions in the molten salt gradually increases. If the concentration of dissolved ions becomes excessively high, it becomes difficult to carry out the above-mentioned ion exchange process, resulting in a problem of reduced productivity.
このような問題を解決すべく、溶融塩にリン酸塩を添加して溶出イオンの濃度を調整する技術が開発されている(例えば、特許文献1)。特許文献1に開示される技術では、Na3PO4やK3PO4などのアルカリ金属リン酸塩を溶融塩に添加して、溶融塩中の溶出イオンを該リン酸塩が吸収することによって、溶融塩中における溶出イオンの濃度上昇を抑制している。 In order to solve such problems, a technique for adjusting the concentration of eluted ions by adding a phosphate to a molten salt has been developed (for example, see Patent Document 1). In the technique disclosed in Patent Document 1, an alkali metal phosphate such as Na 3 PO 4 or K 3 PO 4 is added to the molten salt, and the phosphate absorbs the eluted ions in the molten salt, thereby suppressing an increase in the concentration of eluted ions in the molten salt.
しかしながら、特許文献1のようにリン酸塩を添加した場合、溶融塩槽やガラス保持するための治具などの装置を構成する金属がリン酸塩によって腐食し、生産設備が劣化し易くなるという問題が生じる。また、金属腐食物がガラスに付着し、生産されるイオン交換ガラス製品に不良が生じるおそれがある。 However, when phosphate is added as in Patent Document 1, the metals constituting the equipment, such as the molten salt tank and the jigs for holding the glass, are corroded by the phosphate, which causes the production equipment to deteriorate easily. In addition, the corroded metal may adhere to the glass, which may cause defects in the ion-exchanged glass products produced.
本発明は、製品品質の維持すなわち高い生産性と、生産設備の劣化防止とを両立可能とするイオン交換ガラスの製造方法、イオン交換用混合物、およびイオン交換ガラス製造装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for producing ion-exchanged glass, an ion-exchange mixture, and an ion-exchanged glass production apparatus that can maintain product quality, i.e., achieve high productivity, while preventing deterioration of production equipment.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法は、アルカリ金属成分を含むイオン交換用ガラスの一部または全体を、イオン交換用混合物に浸漬させてイオン交換処理する工程を備えたイオン交換ガラスの製造方法であって、イオン交換用混合物は、溶融塩と、添加物としてアルカリ金属珪酸塩と、を含み、アルカリ金属珪酸塩が、イオン交換においてイオン交換用ガラスから溶融塩中に溶出するアルカリ金属成分とイオン交換可能なアルカリ金属成分を含む、ことを特徴とする。 The method for producing ion-exchange glass according to the present invention is characterized in that it comprises a step of immersing a part or the whole of ion-exchange glass containing an alkali metal component in an ion-exchange mixture to perform an ion-exchange treatment, the ion-exchange mixture containing a molten salt and an alkali metal silicate as an additive, and the alkali metal silicate contains an alkali metal component that is ion-exchangeable with an alkali metal component that dissolves from the ion-exchange glass into the molten salt during ion exchange.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法は、アルカリ金属珪酸塩は、イオン交換処理においてイオン交換用ガラスから溶融塩中に溶出するアルカリ金属成分よりイオン半径の大きいアルカリ金属成分を含み、イオン交換処理においてイオン交換用ガラスから溶融塩中に溶出するアルカリ金属成分がLiイオンであり、アルカリ金属珪酸塩が、Na2SiO3、Na4SiO4、Na2Si2O5、およびNa2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable that the alkali metal silicate contains an alkali metal component having a larger ionic radius than an alkali metal component eluted from the ion-exchange glass into the molten salt in the ion exchange treatment, the alkali metal component eluted from the ion-exchange glass into the molten salt in the ion exchange treatment is Li ion, and the alkali metal silicate contains at least one type selected from Na 2 SiO 3 , Na 4 SiO 4 , Na 2 Si 2 O 5 , and Na 2 Si 4 O 9 .
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法において、イオン交換用ガラスは、組成としてLi2Oを1.0モル%以上含むアルカリアルミノシリケートガラスであり、溶融塩が、NaNO3およびKNO3から選ばれた1種類以上を含むことが好ましい。 In the method for producing ion-exchange glass according to the present invention, it is preferable that the glass for ion exchange is an alkali aluminosilicate glass containing 1.0 mol % or more of Li 2 O as a composition, and the molten salt contains one or more types selected from NaNO 3 and KNO 3 .
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法は、イオン交換処理においてイオン交換用ガラスから溶融塩中に溶出するアルカリ金属成分がNaイオンであり、アルカリ金属珪酸塩が、K2SiO3、K4SiO4、K2Si2O5、およびK2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable that the alkali metal component eluted from the ion-exchange glass into the molten salt during the ion exchange treatment is Na ion, and the alkali metal silicate contains at least one selected from K 2 SiO 3 , K 4 SiO 4 , K 2 Si 2 O 5 , and K 2 Si 4 O 9 .
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法は、イオン交換処理においてイオン交換用ガラスから溶融塩中に溶出するアルカリ金属成分がNaイオンであり、アルカリ金属珪酸塩は、Li2SiO3、Li4SiO4、Li2Si2O5、およびLi2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable that the alkali metal component eluted from the ion-exchange glass into the molten salt during the ion exchange treatment is Na ion, and the alkali metal silicate contains at least one selected from Li 2 SiO 3 , Li 4 SiO 4 , Li 2 Si 2 O 5 , and Li 2 Si 4 O 9 .
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法において、イオン交換用ガラスが、組成としてNa2Oを1.0モル%以上含むアルカリアルミノシリケートガラスであり、溶融塩が、KNO3を含むことが好ましい。 In the method for producing ion-exchange glass according to the present invention, it is preferable that the glass for ion exchange is an alkali aluminosilicate glass containing 1.0 mol % or more of Na 2 O as a composition, and the molten salt contains KNO 3 .
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法において、アルカリ金属珪酸塩が粉末状のアルカリ金属珪酸塩結晶物であることが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable that the alkali metal silicate is a powdered alkali metal silicate crystal.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法において、粉末状のアルカリ金属珪酸塩の平均粒径D50が、10~1000μmであることが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable that the powdered alkali metal silicate has an average particle size D50 of 10 to 1000 μm.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法は、アルカリ金属珪酸塩を溶融塩に添加した後、溶融塩を撹拌する工程をさらに備えることが好ましい。 The method for producing ion-exchanged glass according to the present invention preferably further comprises a step of stirring the molten salt after adding the alkali metal silicate to the molten salt.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法において、溶融塩を100質量部とした場合に、アルカリ金属珪酸塩の添加量が0.1~30質量部であることが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable that the amount of alkali metal silicate added is 0.1 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of the molten salt.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法において、イオン交換処理を、異なる複数ロットのイオン交換用ガラスを溶融塩へ順次浸漬することにより複数回行い、所定ロットのイオン交換用ガラスのイオン交換処理後に、得られたイオン交換ガラスの応力特性を測定する工程と、応力特性の測定結果に応じて、溶融塩へのアルカリ金属珪酸塩の添加を行うか否かを決定する工程と、をさらに備えることが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable to further include a step of performing the ion exchange treatment multiple times by sequentially immersing multiple different lots of ion-exchanged glass in the molten salt, measuring the stress characteristics of the ion-exchanged glass obtained after the ion exchange treatment of a predetermined lot of ion-exchanged glass, and a step of determining whether or not to add an alkali metal silicate to the molten salt depending on the measurement results of the stress characteristics.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法において、応力特性として、ガラスの表面圧縮応力を測定し、表面圧縮応力が予め定められた閾値未満である場合、溶融塩へのアルカリ金属珪酸塩の添加を行った後、次のロットのイオン交換用ガラスのイオン交換を行い、表面圧縮応力が予め定められた閾値以上である場合、溶融塩へのアルカリ金属珪酸塩の添加を行わず、次のロットのイオン交換用ガラスのイオン交換を行うことが好ましい。 In the method for producing ion-exchanged glass according to the present invention, it is preferable to measure the surface compressive stress of the glass as a stress characteristic, add an alkali metal silicate to the molten salt, and then perform ion exchange on the next lot of ion-exchanged glass if the surface compressive stress is less than a predetermined threshold value, and perform ion exchange on the next lot of ion-exchanged glass without adding an alkali metal silicate to the molten salt if the surface compressive stress is equal to or greater than the predetermined threshold value.
本発明に係るイオン交換用混合物は、溶融塩と添加物とを含む、ガラスのイオン交換用混合物であって、溶融塩としてNaNO3およびKNO3から選ばれた1種類以上を含み、添加物としてアルカリ金属珪酸塩を含むことが好ましい。 The ion exchange mixture according to the present invention is a glass ion exchange mixture containing a molten salt and an additive, and preferably contains one or more molten salts selected from NaNO3 and KNO3 , and contains an alkali metal silicate as the additive.
本発明に係るイオン交換用混合物は、溶融塩を100質量部とした場合に、添加物としてアルカリ金属珪酸塩を0.1~30質量部含むことが好ましい。 The ion exchange mixture according to the present invention preferably contains 0.1 to 30 parts by mass of an alkali metal silicate as an additive, based on 100 parts by mass of the molten salt.
本発明に係るイオン交換用混合物において、アルカリ金属珪酸塩は、粉末状の結晶物であり、アルカリ金属珪酸塩が、Na2SiO3、Na4SiO4、Na2Si2O5、およびNa2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。 In the ion exchange mixture according to the present invention, the alkali metal silicate is a powdery crystalline substance, and preferably contains at least one type selected from Na 2 SiO 3 , Na 4 SiO 4 , Na 2 Si 2 O 5 , and Na 2 Si 4 O 9 .
本発明に係るイオン交換用混合物において、アルカリ金属珪酸塩は、粉末状の結晶物であり、アルカリ金属珪酸塩は、Li2SiO3、Li4SiO4、Li2Si2O5、およびLi2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上を含むことが好ましい。 In the ion exchange mixture according to the present invention, the alkali metal silicate is a powdered crystalline material, and preferably contains at least one type selected from Li 2 SiO 3 , Li 4 SiO 4 , Li 2 Si 2 O 5 , and Li 2 Si 4 O 9 .
本発明に係るイオン交換ガラス製造装置は、上記のイオン交換用混合物のいずれかと、イオン交換用混合物を収容する収容槽と、を備え、収容槽におけるイオン交換用混合物との接触面の少なくとも一部が金属により構成される。 The ion-exchange glass manufacturing apparatus according to the present invention comprises any one of the above-mentioned ion exchange mixtures and a storage tank for storing the ion exchange mixture, and at least a portion of the contact surface of the storage tank with the ion exchange mixture is made of metal.
本発明に係るイオン交換ガラス製造装置は、イオン交換用ガラスを保持し、イオン交換用混合物中に浸漬される治具をさらに備え、治具におけるイオン交換用混合物との接触面が金属により構成されることが好ましい。 The ion-exchange glass manufacturing apparatus according to the present invention further includes a jig that holds the ion-exchange glass and is immersed in the ion-exchange mixture, and it is preferable that the contact surface of the jig with the ion-exchange mixture is made of metal.
本発明に係るイオン交換ガラス製造装置において、金属はステンレス鋼であることが好ましい。 In the ion-exchange glass manufacturing apparatus of the present invention, the metal is preferably stainless steel.
本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法は、ガラス組成としてNa2Oを含むイオン交換用ガラスの一部または全体を、イオン交換用混合物に浸漬させてイオン交換処理する工程を備えたイオン交換ガラスの製造方法であって、イオン交換用混合物は、溶融塩と、添加物としてリチウム塩と、を含む、ことを特徴とする。 The method for producing ion-exchanged glass according to the present invention includes a step of immersing a part or the whole of ion-exchange glass containing Na 2 O as a glass composition in an ion-exchange mixture to perform ion exchange treatment, and is characterized in that the ion-exchange mixture contains a molten salt and a lithium salt as an additive.
本発明によれば、従来技術に比べ、生産設備の劣化および製品品質の低下を抑制できる。 Compared to conventional technology, the present invention can suppress deterioration of production equipment and decline in product quality.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係るイオン交換ガラスの製造方法、イオン交換ガラス製造装置、およびイオン交換用混合物について説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a method for producing ion-exchanged glass, an apparatus for producing ion-exchanged glass, and a mixture for ion exchange according to a first embodiment of the present invention will be described.
図1は本発明の第1実施形態に係るイオン交換ガラス製造装置の概略図である。イオン交換ガラス製造装置1は、イオン交換用ガラスG1をイオン交換処理し、イオン交換ガラスGXを得るための処理装置である。イオン交換ガラス製造装置1は、イオン交換用混合物10、収容槽11、および治具12を備える。 Figure 1 is a schematic diagram of an ion-exchanged glass manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The ion-exchanged glass manufacturing apparatus 1 is a processing apparatus for subjecting ion-exchange glass G1 to ion exchange processing to obtain ion-exchanged glass GX. The ion-exchanged glass manufacturing apparatus 1 includes an ion-exchange mixture 10, a storage tank 11, and a jig 12.
イオン交換用混合物10は、イオン交換用ガラスG1と接触することによりイオン交換用ガラスG1中の成分とイオン交換を行う処理剤である。イオン交換用混合物10は、溶融塩101と、添加物102とを含む。 The ion exchange mixture 10 is a treatment agent that undergoes ion exchange with the components in the ion exchange glass G1 by coming into contact with the ion exchange glass G1. The ion exchange mixture 10 contains a molten salt 101 and an additive 102.
溶融塩101は、イオン交換用ガラスG1中の成分とイオン交換可能な成分を含む塩であり、典型的にはアルカリ硝酸塩である。アルカリ硝酸塩としては、NaNO3、KNO3、LiNO3等が挙げられ、これらを単独で或いは複数種を混合して用いることができる。本実施形態では、NaNO3とKNO3の混合塩を用いた場合を例示する。NaNO3とKNO3の混合比率は任意に定めて良いが、例えば、質量%でNaNO3 5~95%、KNO3 5~95%、好ましくはNaNO3 30~80%、KNO3 20~70%、より好ましくはNaNO3 50~70%、KNO3 30~50%、とすることができる。 The molten salt 101 is a salt containing a component in the ion-exchange glass G1 and a component capable of ion exchange, and is typically an alkali nitrate. Examples of the alkali nitrate include NaNO 3 , KNO 3 , and LiNO 3 , and these can be used alone or in combination. In this embodiment, a mixed salt of NaNO 3 and KNO 3 is used as an example. The mixing ratio of NaNO 3 and KNO 3 may be determined arbitrarily, but may be, for example, 5 to 95% NaNO 3 and 5 to 95% KNO 3 by mass %, preferably 30 to 80% NaNO 3 and 20 to 70% KNO 3 , and more preferably 50 to 70% NaNO 3 and 30 to 50% KNO 3 .
添加物102は、イオン交換処理においてイオン交換用ガラスG1から溶融塩101中に溶出するアルカリ金属成分とイオン交換可能なアルカリ金属成分を含む物質であり、溶出イオンとは異なる一価の金属成分を含む金属塩である。本実施形態において、添加物102は、アルカリ金属塩として、例えば、イオン交換用ガラスG1から溶融塩101中に溶出するアルカリ金属成分よりイオン半径の大きなアルカリ金属成分を含むアルカリ金属珪酸塩を使用することができる。 The additive 102 is a substance containing an alkali metal component that is ion-exchangeable with the alkali metal component eluted from the ion exchange glass G1 into the molten salt 101 during the ion exchange process, and is a metal salt containing a monovalent metal component different from the eluted ions. In this embodiment, the additive 102 can be, for example, an alkali metal silicate containing an alkali metal component with a larger ionic radius than the alkali metal component eluted from the ion exchange glass G1 into the molten salt 101 as the alkali metal salt.
添加物102として添加するアルカリ金属珪酸塩の種類は、イオン交換用ガラスG1から溶融塩101中に溶出するアルカリ金属成分に応じて適宜選択することが好ましい。本第1実施形態では、イオン交換用ガラスG1がリチウムアルミノシリケートガラスであり、溶融塩101中に溶出するアルカリ金属成分がLiイオンである場合を例として説明する。この場合、アルカリ金属珪酸塩は、ナトリウム珪酸塩であることが好ましい。ナトリウム珪酸塩には、Na2SiO3(メタケイ酸ナトリウム)、Na4SiO4、Na2Si2O5、およびNa2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上が含まれる。ナトリウム珪酸塩は無水物であることが好ましいが、水和物でも良い。このような構成によれば、溶融塩101中に溶出したLiイオンとアルカリ金属珪酸塩に含まれるNaイオンとをイオン交換し、溶融塩101中のLiイオンの濃度上昇を抑制できる。 The type of alkali metal silicate added as the additive 102 is preferably appropriately selected according to the alkali metal component eluted from the ion-exchange glass G1 into the molten salt 101. In the present first embodiment, a case will be described in which the ion-exchange glass G1 is a lithium aluminosilicate glass, and the alkali metal component eluted into the molten salt 101 is Li ions. In this case, the alkali metal silicate is preferably sodium silicate. The sodium silicate includes at least one selected from Na 2 SiO 3 (sodium metasilicate), Na 4 SiO 4 , Na 2 Si 2 O 5 , and Na 2 Si 4 O 9. The sodium silicate is preferably anhydrous, but may be a hydrate. According to this configuration, Li ions eluted into the molten salt 101 are ion-exchanged with Na ions contained in the alkali metal silicate, and an increase in the concentration of Li ions in the molten salt 101 can be suppressed.
アルカリ金属珪酸塩は、結晶物であることが好ましい。さらに、アルカリ金属珪酸塩は、アルカリ金属珪酸塩結晶物を粉末状としたものであることが好ましい。アルカリ金属塩結晶物は溶融塩への添加時点で粉末状とすることが好ましいが、溶融塩への添加後に溶融塩中で粉砕することで粉末状としても良い。また、当該粉末の平均粒径D50は、10~1000μmであることが好ましい。当該粉末の平均粒径D50は、イオン交換用ガラスから溶出するアルカリ金属成分とのイオン交換性を向上させるため、より好ましくは900μm以下、800μm以下、700μm以下、500μm以下、450μm以下である。また、当該粉末の平均粒径D50は、添加前の粉塵防止のため、より好ましくは20μm以上、50μm以上、100μm以上、150μm以上、200μm以上、250μm以上である。 The alkali metal silicate is preferably a crystalline substance. Furthermore, the alkali metal silicate is preferably a powdered alkali metal silicate crystalline substance. The alkali metal salt crystalline substance is preferably in a powdered state when added to the molten salt, but may be in a powdered state by pulverizing in the molten salt after addition to the molten salt. The average particle size D50 of the powder is preferably 10 to 1000 μm. In order to improve the ion exchangeability with the alkali metal component eluted from the ion exchange glass, the average particle size D50 of the powder is more preferably 900 μm or less, 800 μm or less, 700 μm or less, 500 μm or less, or 450 μm or less. In order to prevent dust before addition, the average particle size D50 of the powder is more preferably 20 μm or more, 50 μm or more, 100 μm or more, 150 μm or more, 200 μm or more, or 250 μm or more.
溶融塩101に添加する添加物102の量、すなわちアルカリ金属塩の量は、溶融塩101を100質量部とした場合に、アルカリ金属塩が0.1~30質量部となるよう計量して添加することが好ましい。アルカリ金属塩の添加量は、より好ましくは、1~30質量部、2~25質量部、3~20質量部、4~15質量部である。添加物102の添加量が少なすぎると十分なイオン調整効果を得られず、添加量が過剰過ぎると添加剤のコストが増大する懸念がある。 The amount of additive 102 to be added to the molten salt 101, i.e., the amount of alkali metal salt, is preferably measured and added so that the amount of alkali metal salt is 0.1 to 30 parts by mass when the amount of molten salt 101 is 100 parts by mass. The amount of alkali metal salt added is more preferably 1 to 30 parts by mass, 2 to 25 parts by mass, 3 to 20 parts by mass, or 4 to 15 parts by mass. If the amount of additive 102 added is too small, a sufficient ion adjustment effect cannot be obtained, and if the amount added is too large, there is a concern that the cost of the additive will increase.
なお、本第1実施形態において、アルカリ金属珪酸塩としては、カリウム珪酸塩をナトリウム珪酸塩に代えて、或いはナトリウム珪酸塩と併用して使用することも可能である。カリウム珪酸塩には、K2SiO3、K4SiO4、K2Si2O5、およびK2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上が含まれる。カリウム珪酸塩は無水物であることが好ましいが、水和物でも良い。
In the first embodiment, as the alkali metal silicate, potassium silicate can be used in place of sodium silicate or in combination with sodium silicate. The potassium silicate includes at least one selected from K2SiO3, K4SiO4, K2Si2O5, and K2Si4O9 . The potassium silicate is preferably an anhydride , but may be a hydrate.
収容槽11は、イオン交換用混合物10を収容する槽である。収容槽11におけるイオン交換用混合物10との接触面の少なくとも一部は、金属により構成される。本第1実施形態では、収容槽11の内面11Sがステンレス鋼により構成されている。なお、収容層11は、治具12およびイオン交換用ガラスG1を出し入れするための開口と、開口を施蓋する蓋部をさらに備えていることが好ましい(図示せず)。 The storage tank 11 is a tank that stores the ion exchange mixture 10. At least a portion of the contact surface of the storage tank 11 with the ion exchange mixture 10 is made of metal. In this first embodiment, the inner surface 11S of the storage tank 11 is made of stainless steel. It is preferable that the storage tank 11 further includes an opening for inserting and removing the jig 12 and the ion exchange glass G1, and a lid for covering the opening (not shown).
治具12は、イオン交換用ガラスG1を保持する部材である。治具12は、イオン交換処理時に、イオン交換用ガラスG1を保持した状態で、収容槽11内のイオン交換用混合物10中に浸漬される。治具12におけるイオン交換用混合物10との接触面の少なくとも一部は、金属により構成される。本第1実施形態では、治具12全体がステンレス鋼により構成されている。治具12は、図示しない搬送装置により収容層11の内外に搬入および搬出される。 The jig 12 is a member that holds the ion-exchange glass G1. During the ion exchange process, the jig 12 is immersed in the ion-exchange mixture 10 in the storage tank 11 while holding the ion-exchange glass G1. At least a portion of the contact surface of the jig 12 with the ion-exchange mixture 10 is made of metal. In this first embodiment, the entire jig 12 is made of stainless steel. The jig 12 is carried in and out of the storage tank 11 by a transport device (not shown).
イオン交換用ガラスG1は、イオン交換処理の対象となるイオン交換処理前のガラス物品である。本第1実施形態ではイオン交換用ガラスG1が、矩形板状をなす場合を例示する。イオン交換用ガラスG1の板厚は、例えば2.0mm以下、より好ましくは1.0mm以下、更に好ましくは0.3mm~0.9mmである。イオン交換用ガラスG1の長さは、例えば、5mm~5000mm、15mm~1000mm、30mm~500mm、50mm~300mm、70mm~200mmであり、イオン交換用ガラスG1の幅は、1mm~4000mm、10mm~1000mm、30mm~500mm、40mm~300mm、50mm~150mmである。 The ion-exchange glass G1 is a glass article before the ion-exchange process, which is to be the target of the ion-exchange process. In the first embodiment, the ion-exchange glass G1 is in the form of a rectangular plate. The plate thickness of the ion-exchange glass G1 is, for example, 2.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less, and even more preferably 0.3 mm to 0.9 mm. The length of the ion-exchange glass G1 is, for example, 5 mm to 5000 mm, 15 mm to 1000 mm, 30 mm to 500 mm, 50 mm to 300 mm, or 70 mm to 200 mm, and the width of the ion-exchange glass G1 is, for example, 1 mm to 4000 mm, 10 mm to 1000 mm, 30 mm to 500 mm, 40 mm to 300 mm, or 50 mm to 150 mm.
上述の通り本第1実施形態ではイオン交換用ガラスG1は、アルカリアルミノシリケートガラスであり、例えば、ガラス組成として、質量%で、SiO2 40%~70%、Al2O3 10%~30%、B2O3 0%~3%、Na2O 5%~25%、K2O 0%~5.5%、Li2O 0.1%~10%、MgO 0%~5.5%、P2O5 2%~10%を含有することが好ましい。 As described above, in the first embodiment, the ion exchange glass G1 is an alkali aluminosilicate glass, and for example, the glass composition preferably contains, in mass %, 40% to 70% SiO 2 , 10% to 30% Al 2 O 3 , 0% to 3% B 2 O 3 , 5% to 25% Na 2 O , 0% to 5.5% K 2 O , 0.1% to 10% Li 2 O , 0% to 5.5% MgO, and 2% to 10% P 2 O 5 .
Na2Oは、イオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。また、Na2Oは、耐失透性、成形体耐火物、特にアルミナ耐火物との反応失透性を改善する成分でもある。Na2Oの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低下し過ぎたり、イオン交換速度が低下し易くなる。よって、Na2Oの好適な下限範囲は質量%で、5%以上、7%以上、8%以上、8.5%以上、9%以上、9.5%以上、10%以上、11%以上、12%以上、特に12.5%以上である。一方、Na2Oの含有量が多過ぎると、分相発生粘度が低下し易くなる。また耐酸性が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する場合がある。よって、Na2Oの好適な上限範囲は25%以下、22%以下、20%以下、19.5%以下、19%以下、18%以下、17%以下、16.5%以下、16%以下、15.5%以下、特に15%以下である。 Na 2 O is an ion exchange component, and also a component that reduces high-temperature viscosity and improves melting and moldability. Na 2 O is also a component that improves devitrification resistance and reaction devitrification with a molded refractory, especially an alumina refractory. If the content of Na 2 O is too small, the melting property decreases, the thermal expansion coefficient decreases too much, and the ion exchange rate tends to decrease. Therefore, the preferred lower limit range of Na 2 O is 5% or more, 7% or more, 8% or more, 8.5% or more, 9% or more, 9.5% or more, 10% or more, 11% or more, 12% or more, and particularly 12.5% or more by mass. On the other hand, if the content of Na 2 O is too high, the phase separation generation viscosity tends to decrease. In addition, acid resistance may decrease, or the glass composition may lack a component balance, resulting in a decrease in devitrification resistance. Therefore, a suitable upper limit range of Na 2 O is 25% or less, 22% or less, 20% or less, 19.5% or less, 19% or less, 18% or less, 17% or less, 16.5% or less, 16% or less, 15.5% or less, particularly 15% or less.
K2Oは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。更に耐失透性を改善したり、ビッカース硬度を高める成分でもある。しかし、K2Oの含有量が多過ぎると、分相発生粘度が低下し易くなる。また耐酸性が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。よって、K2Oの好適な下限範囲は質量%で、0%以上、0.01%以上、0.02%以上、0.1%以上、0.5%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上、2.5%以上、3%以上、特に3.5%以上であり、好適な上限範囲は5.5%以下、5%以下、特に4.5%未満である。 K 2 O is a component that reduces high-temperature viscosity and improves melting and moldability. It is also a component that improves devitrification resistance and increases Vickers hardness. However, if the content of K 2 O is too high, the phase separation viscosity is likely to decrease. In addition, acid resistance decreases, and the glass composition is unbalanced, and devitrification resistance tends to decrease. Therefore, the preferred lower limit range of K 2 O is, in mass%, 0% or more, 0.01% or more, 0.02% or more, 0.1% or more, 0.5% or more, 1% or more, 1.5% or more, 2% or more, 2.5% or more, 3% or more, particularly 3.5% or more, and the preferred upper limit range is 5.5% or less, 5% or less, particularly less than 4.5%.
Li2Oは、イオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。更にヤング率を高める成分である。またLi2Oは、イオン交換処理時に溶出して、イオン交換溶液を劣化させる成分でもある。よって、Li2Oの好適な下限範囲は質量%で、0.1%以上、0.5%以上、1.0%以上、1.5%以上、2.0%以上、特に2.5%以上であり、好適な上限範囲は10%以下、8%以下、5%以下、4.5%以下、4.0%以下、特に3.5%未満である。 Li 2 O is an ion exchange component, and also a component that reduces high-temperature viscosity and improves melting and moldability. It is also a component that increases Young's modulus. Li 2 O is also a component that dissolves during ion exchange treatment and deteriorates the ion exchange solution. Therefore, the preferred lower limit range of Li 2 O is 0.1% or more, 0.5% or more, 1.0% or more, 1.5% or more, 2.0% or more, particularly 2.5% or more, in mass%, and the preferred upper limit range is 10% or less, 8% or less, 5% or less, 4.5% or less, 4.0% or less, particularly less than 3.5%.
上記のイオン交換用ガラスG1は、例えば以下のようにして作製することができる。 The above-mentioned ion exchange glass G1 can be produced, for example, as follows.
まず上記のガラス組成になるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入して、1500℃~1600℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上でオーバーフローダウンドロー法により板状等に成形し、徐冷することにより、イオン交換用ガラスG1を作製することができる。なお、オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の成形方法を採用することができる。例えば、フロート法、ダウンドロー法(スロットダウン法、リドロー法等)、ロールアウト法、プレス法等の成形方法を採用することができる。 First, glass raw materials prepared to obtain the above glass composition are fed into a continuous melting furnace, heated and melted at 1500°C to 1600°C, clarified, and then fed into a forming device, where they are formed into a plate shape or the like by the overflow downdraw method, and slowly cooled to produce glass G1 for ion exchange. Note that various forming methods can be used in addition to the overflow downdraw method. For example, forming methods such as the float method, the downdraw method (slot down method, redraw method, etc.), the roll-out method, and the press method can be used.
イオン交換用ガラスG1を成形した後、或いは成形と同時に、必要に応じて曲げ加工を行ってもよい。また必要に応じて、切断加工、孔開け加工、表面研磨加工、面取り加工、端面研磨加工、エッチング加工等の加工を行ってもよい。 After forming the ion exchange glass G1, or simultaneously with forming, bending may be performed as necessary. In addition, cutting, drilling, surface polishing, chamfering, edge polishing, etching, and other processing may be performed as necessary.
以下、上述のイオン交換ガラス製造装置1を用いてイオン交換ガラスを製造する方法について説明する。図2は本発明の第1実施形態に係るイオン交換ガラスの製造方法の概要を示すフローチャートである。 The following describes a method for producing ion-exchanged glass using the above-mentioned ion-exchanged glass production apparatus 1. Figure 2 is a flowchart showing an overview of the method for producing ion-exchanged glass according to the first embodiment of the present invention.
まず、図2に示すように、溶融塩準備工程の処理を行う(ステップS1)。具体的には、まず、収容層11内部において、NaNO3およびKNO3を混合および加熱溶融して溶融塩101を用意する。 2, a molten salt preparation process is performed (step S1). Specifically, NaNO3 and KNO3 are mixed and heated to melt in the container 11 to prepare a molten salt 101.
次いで、イオン交換処理工程を行う(ステップS2)。具体的には、複数枚のイオン交換用ガラスG1を一つのロットとして治具12に保持させ、溶融塩101に浸漬させる。イオン交換処理における溶融塩の温度および浸漬時間等の条件は任意に定めて良いが、溶融塩の温度は、例えば、350℃~500℃、好ましくは360℃~470℃、360℃~450℃、360℃~430℃、360℃~410℃である。また、浸漬時間は、例えば、0.1~30時間、好ましくは、0.2~20時間、0.3~15時間、0.4~10時間、0.5~5時間である。イオン交換用ガラスG1をイオン交換処理することにより、イオン交換ガラスGXを得られる。 Next, an ion exchange process is performed (step S2). Specifically, a plurality of sheets of ion exchange glass G1 are held in a jig 12 as one lot and immersed in molten salt 101. Conditions such as the temperature of the molten salt and the immersion time in the ion exchange process may be determined arbitrarily, but the temperature of the molten salt is, for example, 350°C to 500°C, preferably 360°C to 470°C, 360°C to 450°C, 360°C to 430°C, or 360°C to 410°C. The immersion time is, for example, 0.1 to 30 hours, preferably 0.2 to 20 hours, 0.3 to 15 hours, 0.4 to 10 hours, or 0.5 to 5 hours. By subjecting the ion exchange glass G1 to ion exchange processing, ion exchange glass GX is obtained.
一つのロットのイオン交換処理が完了した場合、次のロットのイオン交換用ガラスG1をイオン交換処理し、予め定めた数のロットのイオン交換が完了するまでイオン交換処理を繰り返し実行する(ステップS3でNO)。 When the ion exchange process for one lot is completed, the next lot of ion exchange glass G1 is subjected to the ion exchange process, and the ion exchange process is repeated until the ion exchange process for a predetermined number of lots is completed (NO in step S3).
一方、予め定めた数のロットのイオン交換が完了した場合(ステップS3でYES)、最後のイオン交換処理で得られたイオン交換ガラスGXの応力特性を測定する。具体的には、応力測定装置を用いてイオン交換ガラスGXの表面圧縮応力CSを測定する。 On the other hand, when ion exchange for a predetermined number of lots is completed (YES in step S3), the stress characteristics of the ion-exchanged glass GX obtained in the final ion-exchange process are measured. Specifically, the surface compressive stress CS of the ion-exchanged glass GX is measured using a stress measuring device.
なお、本発明において応力特性は、公知の応力測定方法、および公知の応力測定装置を用いて測定可能である。例えば、折原製作所社製の表面応力計FSM-6000LEや、SLP-1000等を単独で或いは組み合わせて用いて測定可能である。 In the present invention, the stress characteristics can be measured using a known stress measurement method and a known stress measurement device. For example, the stress characteristics can be measured using a surface stress meter FSM-6000LE or SLP-1000 manufactured by Orihara Seisakusho Co., Ltd., either alone or in combination.
応力特性を測定完了後、当該応力特性が予め定められた閾値未満であるか否か判定する(ステップS5)。なお、閾値の値は製品仕様や測定装置に応じて任意に設定して良く、例えば、300~1000MPaの範囲内の任意の値に設定可能である。具体的には、本第1実施形態では、例えば、表面圧縮応力CSの値が400MPa未満であるか否か判定する。より好ましくは、最初のロットのイオン交換ガラスGXの表面圧縮応力CSの値を100%とした場合に、その75~85%の圧縮応力値を閾値として設定することが好ましい。 After the stress characteristic measurement is completed, it is determined whether the stress characteristic is less than a predetermined threshold value (step S5). The threshold value may be set arbitrarily according to the product specifications and the measuring device, and can be set to any value within the range of, for example, 300 to 1000 MPa. Specifically, in this first embodiment, it is determined whether the value of the surface compressive stress CS is less than 400 MPa, for example. More preferably, if the value of the surface compressive stress CS of the first lot of ion-exchanged glass GX is taken as 100%, it is preferable to set the threshold value to a compressive stress value that is 75 to 85% of that value.
応力特性が予め定められた閾値以上である場合(ステップS5でNO)、次のロットのイオン交換処理を実行し、上述ステップS2からステップS5の処理を繰り返す。 If the stress characteristic is equal to or greater than the predetermined threshold (NO in step S5), the ion exchange process is performed on the next lot, and the above-described steps S2 to S5 are repeated.
一方、応力特性が予め定められた閾値未満である場合(ステップS5でYES)、溶融塩101に添加物102としてアルカリ金属珪酸塩を添加する添加処理を行う(ステップS6)。当該添加処理により、収容槽11の内部において本発明に係るイオン交換用混合物10が構成される。 On the other hand, if the stress characteristic is less than the predetermined threshold value (YES in step S5), an addition process is performed to add an alkali metal silicate as an additive 102 to the molten salt 101 (step S6). By this addition process, the ion exchange mixture 10 according to the present invention is formed inside the storage tank 11.
なお、ステップS6では、添加物102を溶融塩101に添加した後、溶融塩101を撹拌することが好ましい。撹拌は、棒や櫂等を収容槽11に挿入し、手動または機械により自動的に動作させることにより行うことができる。また、撹拌後、添加物が溶融塩101中で分散した状態で次の処理を行っても良いし、添加物101が収容槽11の内底部に沈殿するまで待機しても良い。 In step S6, it is preferable to add the additive 102 to the molten salt 101 and then stir the molten salt 101. Stirring can be performed by inserting a stick, paddle, or the like into the storage tank 11 and operating it manually or automatically by machine. After stirring, the additive may be dispersed in the molten salt 101 before the next process, or the process may wait until the additive 101 settles to the inner bottom of the storage tank 11.
上記ステップS6の添加処理を完了した後は、次のロットのイオン交換用ガラスG1に対しステップS2の処理を実施し、上述の処理を繰り返す。なお、ステップS6の処理後、添加物102によるイオン濃度の調整がある程度進むまで、予め定められた時間の経過を待機する期間を設けた後にステップS2の処理を開始しても良い。ステップS6の処理後、ステップS2を開始するまでの待機時間は任意に定めて良いが、例えば、1分以上、5分以上、10分以上、30分以上、1時間~24時間、1時間~12時間である。 After completing the addition process of step S6, the process of step S2 is carried out on the next lot of ion exchange glass G1, and the above process is repeated. After the process of step S6, a waiting period may be set to wait for a predetermined time until the adjustment of the ion concentration by the additive 102 progresses to a certain extent, and then the process of step S2 may be started. The waiting time after the process of step S6 until the start of step S2 may be set arbitrarily, but may be, for example, 1 minute or more, 5 minutes or more, 10 minutes or more, 30 minutes or more, 1 hour to 24 hours, or 1 hour to 12 hours.
以上に示した第1実施形態に係るイオン交換ガラスの製造方法によれば、溶融塩101に添加物102としてアルカリ金属珪酸塩を添加してイオン交換用混合物10を構成することにより、溶融塩101のイオンバランスを適正な状態に調整することができる。また、添加物102としてアルカリ金属珪酸塩を添加することで、収容槽11および治具12の腐食を抑制できる。したがって、得られるイオン交換ガラスGXの応力特性を安定させることができる。 According to the method for producing ion-exchange glass according to the first embodiment described above, the ion balance of the molten salt 101 can be adjusted to an appropriate state by adding an alkali metal silicate as an additive 102 to the molten salt 101 to form the ion exchange mixture 10. Furthermore, by adding an alkali metal silicate as the additive 102, corrosion of the storage tank 11 and the jig 12 can be suppressed. Therefore, the stress characteristics of the obtained ion-exchange glass GX can be stabilized.
また、第1実施形態に係るイオン交換ガラスの製造方法によれば、添加物102を適切なタイミングで添加することにより、添加物102の過剰な添加等を防止し、溶融塩101のイオンバランスを、より適切に調整できる。 In addition, according to the method for producing ion-exchanged glass according to the first embodiment, by adding the additive 102 at an appropriate timing, it is possible to prevent excessive addition of the additive 102 and more appropriately adjust the ion balance of the molten salt 101.
なお、上記第1実施形態のイオン交換ガラス製造方法では、応力特性として表面圧縮応力CSを測定し、表面圧縮応力CSの値の大小に基づいて添加処理の実施要否を判断する場合を例示したが、他の応力特性に基づいて上述の処理を行っても良い。例えば、ステップS4において圧縮応力層の深さDOCを測定し、ステップS5において圧縮応力層の深さが予め定められた閾値未満か否か判定しても良い。この場合、圧縮応力層の深さDOCの閾値は、例えば、50~150μmの範囲内の任意の値に設定して良い。また、圧縮応力層の深さDOCの閾値は、イオン交換用ガラスG1の厚みに応じた比率に基づいて設定しても良い。この場合、圧縮応力層の深さDOCの閾値は、例えば、イオン交換用ガラスG1の厚みの10%~25%の範囲内の任意の値に設定して良い。 In the above-described first embodiment of the ion-exchange glass manufacturing method, the surface compressive stress CS is measured as a stress characteristic, and the necessity of performing the addition treatment is determined based on the magnitude of the value of the surface compressive stress CS. However, the above-described treatment may be performed based on other stress characteristics. For example, the depth DOC of the compressive stress layer may be measured in step S4, and it may be determined in step S5 whether the depth of the compressive stress layer is less than a predetermined threshold value. In this case, the threshold value of the depth DOC of the compressive stress layer may be set to any value within the range of, for example, 50 to 150 μm. In addition, the threshold value of the depth DOC of the compressive stress layer may be set based on a ratio according to the thickness of the ion-exchange glass G1. In this case, the threshold value of the depth DOC of the compressive stress layer may be set to any value within the range of, for example, 10% to 25% of the thickness of the ion-exchange glass G1.
なお、上記第1実施形態のイオン交換ガラス製造方法では、所定のロット数毎にいわゆる抜き取り検査を行う場合を例示したが、各ロットのイオン交換用ガラスG1がイオン交換処理される毎に測定工程を行っても良い。この場合、ステップS3の判定処理は省略して良い。このような処理とすれば、ステップS6の添加処理を適切なタイミングで行うことができ、不良製品の流出をより好適に抑制できる。 In the above-described first embodiment of the ion-exchanged glass manufacturing method, a so-called sampling inspection is performed for each predetermined number of lots. However, a measurement process may be performed each time each lot of ion-exchanged glass G1 is subjected to ion exchange processing. In this case, the judgment process of step S3 may be omitted. By performing such processing, the addition process of step S6 can be performed at an appropriate timing, and the outflow of defective products can be more effectively suppressed.
また、上記第1実施形態のイオン交換ガラス製造方法において、ステップS4、S5の処理を省略しても良い。すなわち、所定ロット数のイオン交換処理が完了した時点で(ステップS3でYES)、ステップS6の添加処理を実施しても良い。例えば、ロット数で溶融塩101の劣化の程度やイオン交換ガラスGXの特性低下の程度が予測可能な場合などには、このような処理を採用することにより、ステップS4、S5の工数を低減して生産を効率化することができる。 In addition, in the ion-exchanged glass manufacturing method of the first embodiment, the processes of steps S4 and S5 may be omitted. That is, when the ion exchange process for a predetermined number of lots is completed (YES in step S3), the addition process of step S6 may be performed. For example, in cases where the degree of deterioration of the molten salt 101 or the degree of deterioration in the properties of the ion-exchanged glass GX can be predicted based on the number of lots, the number of steps S4 and S5 can be reduced by adopting such a process, thereby making production more efficient.
また、上記第1実施形態のイオン交換ガラス製造方法において、ステップS1の溶融塩準備工程の後、ステップS2のイオン交換処理の前に、ステップS6の添加処理を行い、予め溶融塩101に添加物102が添加された状態で生産を開始しても良い。 In addition, in the ion-exchanged glass manufacturing method of the first embodiment described above, after the molten salt preparation process of step S1 and before the ion exchange process of step S2, the addition process of step S6 may be performed, and production may be started in a state in which the additive 102 has been added to the molten salt 101 in advance.
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、溶融塩中に溶出するLiイオン濃度の上昇を抑制する場合を例として説明したが、他のイオン濃度の調整にも適用可能である。例えば、溶融塩中に溶出するNaイオン濃度の上昇を抑制する場合は以下の第2実施形態のようにして適用可能である。なお、以下では第1実施形態との相違点について述べ、他の構成については第1実施形態と同様であるものとして説明を省略する。
Second Embodiment
In the above-mentioned first embodiment, the case where the increase in the Li ion concentration eluted in the molten salt is suppressed has been described as an example, but the present invention can also be applied to the adjustment of other ion concentrations. For example, the case where the increase in the Na ion concentration eluted in the molten salt is suppressed can be applied as in the following second embodiment. Note that, in the following, differences from the first embodiment will be described, and the description of the other configurations will be omitted as they are the same as those of the first embodiment.
本発明の第2実施形態に係るイオン交換用ガラスG2は、ガラス組成としてNa2Oを含み、且つLi2Oを含有しないアルカリアルミノシリケートガラスである。より詳細には、イオン交換用ガラスG2は、例えば、ガラス組成として、質量%でSiO2 40%~70%、Al2O3 10%~30%、B2O3 0%~3%、Na2O 5%~25%、K2O 0%~5.5%、MgO 0%~5.5%、P2O5 2%~10%を含有し、Li2Oを含有しないガラスである。なお、本発明においてLi2Oを含有しないとは、Li2の含有量が0.1質量%未満であることを指す。 The ion exchange glass G2 according to the second embodiment of the present invention is an alkali aluminosilicate glass containing Na 2 O as a glass composition and not containing Li 2 O. More specifically, the ion exchange glass G2 is a glass containing, for example, in mass %, SiO 2 40% to 70%, Al 2 O 3 10% to 30%, B 2 O 3 0% to 3%, Na 2 O 5% to 25%, K 2 O 0% to 5.5%, MgO 0% to 5.5%, and P 2 O 5 2% to 10% as a glass composition, and not containing Li 2 O. In the present invention, not containing Li 2 O means that the content of Li 2 is less than 0.1 mass %.
Na2Oは、イオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。また、Na2Oは、耐失透性、成形体耐火物、特にアルミナ耐火物との反応失透性を改善する成分でもある。Na2Oの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低下し過ぎたり、イオン交換速度が低下し易くなる。よって、Na2Oの好適な下限範囲は質量%で、5%以上、7%以上、8%以上、8.5%以上、9%以上、9.5%以上、10%以上、11%以上、12%以上、特に12.5%以上である。一方、Na2Oの含有量が多過ぎると、分相発生粘度が低下し易くなる。また耐酸性が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する場合がある。よって、Na2Oの好適な上限範囲は25%以下、22%以下、20%以下、19.5%以下、19%以下、18%以下、17%以下、16.5%以下、16%以下、15.5%以下、特に15%以下である。 Na 2 O is an ion exchange component, and also a component that reduces high-temperature viscosity and improves melting and moldability. Na 2 O is also a component that improves devitrification resistance and reaction devitrification with a molded refractory, especially an alumina refractory. If the content of Na 2 O is too small, the melting property decreases, the thermal expansion coefficient decreases too much, and the ion exchange rate tends to decrease. Therefore, the preferred lower limit range of Na 2 O is 5% or more, 7% or more, 8% or more, 8.5% or more, 9% or more, 9.5% or more, 10% or more, 11% or more, 12% or more, and particularly 12.5% or more by mass. On the other hand, if the content of Na 2 O is too high, the phase separation generation viscosity tends to decrease. In addition, acid resistance may decrease, or the glass composition may lack a component balance, resulting in a decrease in devitrification resistance. Therefore, a suitable upper limit range of Na 2 O is 25% or less, 22% or less, 20% or less, 19.5% or less, 19% or less, 18% or less, 17% or less, 16.5% or less, 16% or less, 15.5% or less, particularly 15% or less.
K2Oは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。更に耐失透性を改善したり、ビッカース硬度を高める成分でもある。しかし、K2Oの含有量が多過ぎると、分相発生粘度が低下し易くなる。また耐酸性が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。よって、K2Oの好適な下限範囲は質量%で、0%以上、0.01%以上、0.02%以上、0.1%以上、0.5%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上、2.5%以上、3%以上、特に3.5%以上であり、好適な上限範囲は5.5%以下、5%以下、特に4.5%未満である。 K 2 O is a component that reduces high-temperature viscosity and improves melting and moldability. It is also a component that improves devitrification resistance and increases Vickers hardness. However, if the content of K 2 O is too high, the phase separation viscosity is likely to decrease. In addition, acid resistance decreases, and the glass composition is unbalanced, and devitrification resistance tends to decrease. Therefore, the preferred lower limit range of K 2 O is, in mass%, 0% or more, 0.01% or more, 0.02% or more, 0.1% or more, 0.5% or more, 1% or more, 1.5% or more, 2% or more, 2.5% or more, 3% or more, particularly 3.5% or more, and the preferred upper limit range is 5.5% or less, 5% or less, particularly less than 4.5%.
第2実施形態では、イオン交換用混合物に含まれる添加物としてのアルカリ金属珪酸塩は、カリウム珪酸塩であることが好ましい。カリウム珪酸塩には、K2SiO3、K4SiO4、K2Si2O5、およびK2Si4O9から選ばれた少なくとも1種類以上が含まれる。このような構成によれば、溶融塩中に溶出したNaイオンとアルカリ金属珪酸塩に含まれるKイオンとをイオン交換し、溶融塩中のNaイオンの濃度上昇を抑制できる。 In the second embodiment, the alkali metal silicate as an additive contained in the mixture for ion exchange is preferably potassium silicate. The potassium silicate includes at least one selected from K2SiO3 , K4SiO4 , K2Si2O5 , and K2Si4O9 . With this configuration, Na ions dissolved in the molten salt are ion-exchanged with K ions contained in the alkali metal silicate , thereby suppressing an increase in the concentration of Na ions in the molten salt.
カリウム珪酸塩は、KNO3を主成分とする溶融塩へ添加することが特に効果的である。KNO3を主成分とする溶融塩101は、例えば、質量%でKNO3 80~100%、NaNO3+LiNO3 0~20%含み、好ましくは、KNO3 90~99.9%、NaNO3+LiNO3 0.1~10%含み、より好ましくは、KNO3 98.5~99.8%、NaNO3+LiNO3 0.2~1.5%含む。このようなKNO3を主成分とした溶融塩においては、ガラスからNaイオンが溶出して溶融塩中のNaイオン濃度が上昇し易いため、上述のカリウム珪酸塩の添加により当該濃度上昇を効果的に抑制できる。 It is particularly effective to add potassium silicate to a molten salt mainly composed of KNO 3. The molten salt 101 mainly composed of KNO 3 contains, for example, 80 to 100% KNO 3 and 0 to 20% NaNO 3 + LiNO 3 by mass %, preferably 90 to 99.9% KNO 3 and 0.1 to 10% NaNO 3 + LiNO 3 , and more preferably 98.5 to 99.8% KNO 3 and 0.2 to 1.5% NaNO 3 + LiNO 3. In such a molten salt mainly composed of KNO 3 , Na ions are easily eluted from the glass and the Na ion concentration in the molten salt increases, so the increase in concentration can be effectively suppressed by adding the above-mentioned potassium silicate.
(第3実施形態)
第2実施形態では、イオン交換用混合物に含まれる添加物としてカリウム珪酸塩を用いる場合を説明したが、溶融塩のNaイオン濃度の上昇を抑制する目的では、添加物としてリチウム塩を用いても良い。すなわち、溶出イオンよりイオン半径の小さな金属成分を含む金属塩を添加物として用いても良い。
Third Embodiment
In the second embodiment, the case where potassium silicate is used as the additive contained in the ion exchange mixture has been described, but in order to suppress an increase in the Na ion concentration of the molten salt, a lithium salt may be used as the additive. That is, a metal salt containing a metal component with an ionic radius smaller than that of the eluted ions may be used as the additive.
リチウム塩は、例えば、リチウム珪酸塩であり、Li2SiO3(メタケイ酸リチウム)、Li4SiO4、Li2Si2O5、Li2Si4O9から選んだ少なくとも1種類以上が含まれる。 The lithium salt is, for example, a lithium silicate, and includes at least one selected from Li 2 SiO 3 (lithium metasilicate), Li 4 SiO 4 , Li 2 Si 2 O 5 , and Li 2 Si 4 O 9 .
また、リチウム塩としては、リチウムリン酸塩を用いても良い。リチウムリン酸塩には、Li3PO4(リン酸三リチウム)、Li2HPO4、およびLiH2PO4から選ばれた少なくとも1種類以上が含まれる。リチウム珪酸塩およびリチウムリン酸塩は、単独或いは組み合わせて用いることができる。 The lithium salt may be a lithium phosphate, which includes at least one selected from the group consisting of Li 3 PO 4 (trilithium phosphate), Li 2 HPO 4 and LiH 2 PO 4. The lithium silicate and the lithium phosphate may be used alone or in combination.
なお、第3の実施形態では、上述第1、2実施形態に記載のものと同様のイオン交換用ガラスおよび溶融塩を同様の条件で用いることができる。 In the third embodiment, the same ion exchange glass and molten salt as those described in the first and second embodiments can be used under similar conditions.
(第4実施形態)
上記第1実施形態のようにして得られたイオン交換ガラスGXは、さらに追加のイオン交換処理を施されても良い。すなわち、上述図2に示したイオン交換処理(ステップS2)を一段階目のイオン交換処理として、図示しない二段階目のイオン交換処理をさらに実施しても良い。二段階目のイオン交換処理では、一段階目のイオン交換処理で用いられた溶融塩101(第1溶融塩と称する)よりもKNO3の混合比率が高い溶融塩(第2溶融塩と称する)を別途用意して用いることが好ましく、より好ましくはKNO3の混合比率が90質量%以上であることが好ましく、より好ましくは第2実施形態に記載の溶融塩組成とすることができる。このような処理によれば、イオン交換ガラスGXに対し、一段回目のイオン交換処理では深い圧縮応力層を形成し、二段階目のイオン交換処理で高い表面圧縮応力CSを付与することができる。なお、二段階目のイオン交換処理は、イオン交換ガラスGXの表面圧縮応力CSが700MPa以上となるよう溶融塩の組成、処理温度、および処理時間等を調整することが好ましい。
Fourth Embodiment
The ion-exchanged glass GX obtained as in the first embodiment may be subjected to an additional ion-exchange treatment. That is, the ion-exchange treatment (step S2) shown in FIG. 2 may be used as the first-stage ion-exchange treatment, and a second-stage ion-exchange treatment (not shown) may be further performed. In the second-stage ion-exchange treatment, it is preferable to separately prepare and use a molten salt (referred to as the second molten salt) having a higher KNO 3 mixing ratio than the molten salt 101 (referred to as the first molten salt) used in the first-stage ion-exchange treatment, more preferably the KNO 3 mixing ratio is 90 mass% or more, and more preferably the molten salt composition described in the second embodiment can be used. According to such a treatment, a deep compressive stress layer is formed in the first-stage ion-exchange treatment for the ion-exchanged glass GX, and a high surface compressive stress CS can be imparted in the second-stage ion-exchange treatment. In addition, it is preferable to adjust the composition of the molten salt, the treatment temperature, the treatment time, etc., so that the surface compressive stress CS of the ion-exchanged glass GX is 700 MPa or more in the second-stage ion-exchange treatment.
また、上述の二段階目のイオン交換処理に用いる第2溶融塩に対し、第2、3実施形態に示した方法と同様にカリウム珪酸塩やリチウム塩を添加しても良い。このような構成によれば、第2溶融塩において、Naイオン濃度の過剰な上昇を抑制できる。 In addition, potassium silicate or lithium salt may be added to the second molten salt used in the second stage ion exchange process described above, as in the methods shown in the second and third embodiments. With this configuration, an excessive increase in the Na ion concentration in the second molten salt can be suppressed.
また、第2溶融塩に対し、第1実施形態に示した方法と同様にしてナトリウム珪酸塩を添加しても良い。一段階目のイオン交換処理によりガラス表面にリチウム塩が付着した状態となり、そのまま第2溶融塩内にガラスを浸漬して二段階目のイオン交換処理を行った場合、第2溶融塩内でLiイオン濃度が上昇し、イオン交換が阻害されるおそれがある。しかしながら、上記のように第2溶融塩にナトリウム珪酸塩を添加することにより、第2溶融塩におけるLiイオン濃度の上昇を抑制できる。 Sodium silicate may also be added to the second molten salt in the same manner as in the first embodiment. If the first ion exchange process results in lithium salt adhering to the glass surface, and the glass is then immersed in the second molten salt in this state to perform the second ion exchange process, the Li ion concentration may increase in the second molten salt, hindering the ion exchange. However, by adding sodium silicate to the second molten salt as described above, the increase in the Li ion concentration in the second molten salt can be suppressed.
なお、上記各実施形態では、イオン交換用ガラスG1およびイオン交換ガラスGXが矩形板状である場合を例示したが、矩形板状に限らず、例えば、曲げ板状、円盤状、管状、容器状、球状など、任意の形状に適用可能である。 In the above embodiments, the ion-exchange glass G1 and the ion-exchange glass GX are exemplified as rectangular plates, but they are not limited to rectangular plates and can be any shape, such as curved plates, disks, tubes, containers, or spheres.
また、上記各実施形態では、イオン交換処理が主にガラスの強度向上を目的としたものであり、イオン交換ガラスGXが化学強化ガラスである場合を例示したが、本発明は、例えば、レンズ等の光学部品の屈折率調整や、医療用途ガラスの表面処理等を目的としたイオン交換処理等、他の用途目的に応じたイオン交換処理に適用しても良い。 In addition, in each of the above embodiments, the ion exchange process is intended mainly to improve the strength of the glass, and the ion exchange glass GX is chemically strengthened glass. However, the present invention may also be applied to ion exchange processes for other purposes, such as ion exchange processes for adjusting the refractive index of optical components such as lenses, or for surface treatment of glass for medical use.
また、添加物102として用いるアルカリ金属珪酸塩は、カリウム珪酸塩、ナトリウム珪酸塩、およびリチウム珪酸塩を混合して用いても良い。例えば、複数種のアルカリ金属イオンがイオン交換用ガラスG1から溶出する場合、溶出するアルカリ金属イオンの種数に応じて、複数種のアルカリ金属珪酸塩を混合することにより、溶融塩101中における各アルカリ金属イオンの濃度を好適に調整し得る。 Alkali metal silicate used as additive 102 may be a mixture of potassium silicate, sodium silicate, and lithium silicate. For example, when multiple types of alkali metal ions are eluted from ion exchange glass G1, the concentration of each alkali metal ion in molten salt 101 can be suitably adjusted by mixing multiple types of alkali metal silicate depending on the number of types of eluted alkali metal ions.
また、上記各実施形態では、収容槽11および治具12においてステンレス鋼が用いられる場合を例示したが、ステンレス鋼としては、オーステナイト系ステンレスや、フェライト系ステンレスなど、公知の種類のステンレス鋼を用いることができる。また、収容槽11および治具12は、ステンレス鋼以外にも、溶融塩101に対して耐食性を有する任意の金属を用いて構成されても良い。 In addition, in each of the above embodiments, the case where stainless steel is used for the storage tank 11 and the jig 12 is exemplified, but any known type of stainless steel, such as austenitic stainless steel or ferritic stainless steel, can be used as the stainless steel. In addition, the storage tank 11 and the jig 12 may be made of any metal other than stainless steel that is corrosion-resistant to the molten salt 101.
以下、本発明に係るイオン交換ガラスの製造方法およびイオン交換用混合物について実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示であって、本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。 The manufacturing method of ion-exchange glass and the mixture for ion exchange according to the present invention will be described below based on examples. Note that the following examples are merely illustrative, and the present invention is not limited to the following examples in any way.
次のようにして試料を作製した。まずガラス組成として質量%で、SiO2 51.6%、Al2O3 27.9%、B2O3 0.3%、K2O 0.6%、Na2O 7.5%、Li2O 3.3%、MgO 0.3%、P2O5 8.4%、SnO2 0.1%を含むイオン交換用ガラスG1を用意した。 The samples were prepared as follows: First, ion-exchange glass G1 was prepared, which had a glass composition, in mass %, of 51.6 % SiO2, 27.9 % Al2O3 , 0.3 % B2O3 , 0.6% K2O , 7.5% Na2O , 3.3% Li2O , 0.3% MgO, 8.4 % P2O5 , and 0.1% SnO2 .
具体的には、上記組成となるようにガラス原料を調合し、白金ポットを用いて1600℃で21時間溶融した。その後、得られた溶融ガラスを、オーバーフローダウンドロー法を用いて耐火物成形体から流下成形して、厚さ0.7mmの板状に成形した。 Specifically, glass raw materials were mixed to obtain the above composition and melted in a platinum pot at 1600°C for 21 hours. The resulting molten glass was then formed into a plate with a thickness of 0.7 mm by flowing down from a refractory molded body using the overflow downdraw method.
次いで、上記イオン交換用ガラスを表1に示すNo.1~6に示す構成のイオン交換用混合物に、表1に示す温度および時間の条件で浸漬し、イオン交換処理を行った。表1においてNo.1~3は本発明の実施例であり、No.4~6は比較例である。 Next, the ion exchange glass was immersed in the ion exchange mixtures having the compositions shown in Table 1, No. 1 to 6, under the temperature and time conditions shown in Table 1, to perform ion exchange treatment. In Table 1, No. 1 to 3 are examples of the present invention, and No. 4 to 6 are comparative examples.
No.1、2、4に係るイオン交換用混合物は、イオン交換処理を繰り返した後のLiイオン濃度が上昇した溶融塩を模するため、溶融塩にLiNO3を混合して調整したものである。一方、No.3、5、6のイオン交換用混合物は、Liイオンを含まない新しい状態の溶融塩である。 The ion exchange mixtures Nos. 1, 2, and 4 were prepared by mixing LiNO3 into the molten salt to simulate a molten salt with an increased Li ion concentration after repeated ion exchange treatment. On the other hand, the ion exchange mixtures Nos. 3, 5, and 6 were fresh molten salts that did not contain Li ions.
No.1~3に係るイオン交換用混合物には、添加物としてNa2SiO3を添加した。一方、No.4、6に係るイオン交換用混合物には、比較のため添加物を添加しなかった。また、No.5に係るイオン交換用混合物には、比較のため添加物としてNa3PO4を添加した。なお、表1おいて添加物の添加量は、溶融塩を100質量部とした場合の質量部により表されたものである。 Na 2 SiO 3 was added as an additive to the ion exchange mixtures according to Nos. 1 to 3. On the other hand, no additive was added to the ion exchange mixtures according to Nos. 4 and 6 for comparison. Moreover, Na 3 PO 4 was added as an additive to the ion exchange mixture according to No. 5 for comparison. In Table 1, the amount of additive added is expressed in parts by mass when the molten salt is taken as 100 parts by mass.
No.3、5に係るイオン交換用混合物には、金属腐食性を評価するため、各々SUS304、SUS316、およびSUS430から成る厚さ1.0mm、幅20mm、長さ50mmの板状金属試料片を、一枚ずつ浸漬した。 To evaluate metal corrosivity, plate-shaped metal samples made of SUS304, SUS316, and SUS430, each measuring 1.0 mm thick, 20 mm wide, and 50 mm long, were immersed in the ion exchange mixtures No. 3 and 5.
このようにして得られたイオン交換用混合物およびイオン交換ガラスの特性を表1に示す。 The properties of the ion exchange mixture and ion exchange glass obtained in this manner are shown in Table 1.
表1における表面圧縮応力CSは、折原製作所社製の表面応力計FSM-6000LEを用いて測定した値である。 The surface compressive stress CS in Table 1 was measured using a surface stress meter FSM-6000LE manufactured by Orihara Seisakusho Co., Ltd.
表1における金属腐食量は、各金属試料片のイオン交換用混合物への浸漬前の重量に対する、浸漬後の重量の変動量を示す。 The amount of metal corrosion in Table 1 indicates the change in weight of each metal sample piece after immersion in the ion exchange mixture relative to the weight before immersion.
溶融塩のLiイオン濃度が高く且つ添加物を含まない比較例No.4は、溶融塩にLiイオンを含まない比較例No.6に比べ、イオン交換ガラスの表面圧縮応力値CSが著しく低下することが示された。 Comparative example No. 4, which has a high Li ion concentration in the molten salt and does not contain any additives, showed a significantly lower surface compressive stress value CS of the ion-exchanged glass than comparative example No. 6, which does not contain Li ions in the molten salt.
一方、添加物としてNa2SiO3を含む実施例No.1、2は何れも、添加物を含まない比較例No.4に比べ、イオン交換ガラスの表面圧縮応力値CSの低下が抑制されることが確認できた。 On the other hand, it was confirmed that in both Examples 1 and 2 containing Na 2 SiO 3 as an additive, the decrease in the surface compressive stress value CS of the ion-exchanged glass was suppressed compared to Comparative Example 4 containing no additive.
また、添加物としてNa3PO4を添加された比較例No.5は、浸漬された各金属試料について重量の減少が認められ、金属腐食の発生が確認された。一方、添加物としてNa2SiO3を添加された実施例No.3の金属試料には何れも重量の減少は認められず、金属腐食が抑制されていることが確認された。 In addition, in Comparative Example No. 5, in which Na 3 PO 4 was added as an additive, a weight loss was observed for each metal sample immersed, and the occurrence of metal corrosion was confirmed. On the other hand, in the metal samples of Example No. 3, in which Na 2 SiO 3 was added as an additive, no weight loss was observed, and it was confirmed that metal corrosion was suppressed.
以下の実施例では、リチウム塩の添加による溶融塩中のNaイオン濃度の上昇抑制効果を検証した。表2においてNo.7は本発明の実施例であり、No.8は参考例、No.9は比較例である。 In the following examples, the effect of adding a lithium salt in suppressing an increase in the Na ion concentration in the molten salt was examined. In Table 2, No. 7 is an example of the present invention, No. 8 is a reference example, and No. 9 is a comparative example.
まず、表2に示すNo.7~9に示す構成の溶融塩を表1に記載の温度に調整した。No.7~9に係る溶融塩は、イオン交換処理を繰り返した後のNaイオン濃度が上昇した溶融塩を模するため、溶融塩にNaNO3を混合して調整したものである。 First, the molten salts having the compositions shown in No. 7 to No. 9 in Table 2 were adjusted to the temperatures shown in Table 1. The molten salts according to No. 7 to No. 9 were adjusted by mixing NaNO3 into the molten salt in order to simulate a molten salt in which the Na ion concentration has increased after repeated ion exchange treatment.
次いで、各溶融塩に表2記載の各添加物を添加しイオン交換用混合物とした。No.7に係るイオン交換用混合物には、添加物としてLi2SiO3を添加した。No.8に係るイオン交換用混合物には、添加物としてLi3PO4を添加した。一方、No.9に係るイオン交換用混合物には、比較のため添加物を添加しなかった。なお、表2おいて添加物の添加量は、溶融塩を100質量部とした場合の質量部により表されたものである。 Next, each additive shown in Table 2 was added to each molten salt to prepare an ion exchange mixture. Li2SiO3 was added as an additive to the ion exchange mixture related to No. 7. Li3PO4 was added as an additive to the ion exchange mixture related to No. 8. On the other hand, no additive was added to the ion exchange mixture related to No. 9 for comparison. In Table 2, the amount of additive added is expressed in parts by mass when the molten salt is taken as 100 parts by mass.
次いで、添加物を添加した時点から表2記載の時間経過した後のイオン交換用混合物のLiイオン濃度およびNaイオン濃度を測定した。より詳細には、各溶融塩から沈殿物のない上澄み液を10g程度採取し、原子吸光分析法を用いてLiイオンおよびNaイオンの濃度を定量分析した。 Next, the Li ion concentration and Na ion concentration of the ion exchange mixture were measured after the time shown in Table 2 had elapsed from the time the additive was added. More specifically, about 10 g of precipitate-free supernatant was collected from each molten salt, and the Li ion and Na ion concentrations were quantitatively analyzed using atomic absorption spectrometry.
上記測定結果によれば、実施例であるNo.7に係るイオン交換用混合物では、添加物を含まない比較例No.9に比べNaイオン濃度が低下し、Naイオン濃度上昇抑制の効果が認められた。 According to the above measurement results, the ion exchange mixture of Example No. 7 had a lower Na ion concentration than Comparative Example No. 9, which did not contain any additives, and the effect of suppressing the increase in Na ion concentration was confirmed.
本発明のイオン交換ガラスの製造方法、イオン交換ガラス製造装置、およびイオン交換用混合物は、例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、タッチパネルディスプレイ、その他ディスプレイデバイスのカバーガラス、車載パネル、および磁気ディスク、等に用いられるイオン交換ガラスの製造に利用可能である。 The ion-exchange glass manufacturing method, ion-exchange glass manufacturing apparatus, and ion-exchange mixture of the present invention can be used to manufacture ion-exchange glass used in, for example, smartphones, mobile phones, tablet computers, personal computers, digital cameras, touch panel displays, cover glass for other display devices, in-vehicle panels, magnetic disks, etc.
1 イオン交換ガラス製造装置
10 イオン交換用混合物
11 収容槽
12 治具
101 溶融塩
102 添加物
G1、G2 イオン交換用ガラス
GX イオン交換ガラス
Reference Signs List 1: Ion-exchange glass manufacturing apparatus 10: Ion-exchange mixture 11: Storage tank 12: Jig 101: Molten salt 102: Additive G1, G2: Ion-exchange glass GX: Ion-exchange glass
Claims (13)
前記イオン交換用混合物は、溶融塩と、アルカリ金属珪酸塩と、を含み、
前記アルカリ金属珪酸塩は、前記イオン交換処理において前記イオン交換用ガラスから前記溶融塩中に溶出するアルカリ金属成分とイオン交換可能なアルカリ金属成分を含み、
前記イオン交換処理において前記イオン交換用ガラスから前記溶融塩中に溶出するアルカリ金属成分がNaイオンであり、
前記アルカリ金属珪酸塩は、Li 2 SiO 3 、Li 4 SiO 4 、Li 2 Si 2 O 5 、およびLi 2 Si 4 O 9 から選ばれた少なくとも1種類以上を含む、ことを特徴とする、イオン交換ガラスの製造方法。 A method for producing ion-exchanged glass, comprising a step of immersing a part or whole of ion-exchangeable glass containing an alkali metal component in a mixture for ion exchange to perform ion exchange treatment,
The ion exchange mixture includes a molten salt and an alkali metal silicate,
the alkali metal silicate contains an alkali metal component that is ion-exchangeable with an alkali metal component eluted from the ion-exchange glass into the molten salt during the ion exchange treatment,
an alkali metal component eluted from the ion-exchange glass into the molten salt during the ion exchange treatment is a Na ion;
A method for producing ion - exchanged glass , wherein the alkali metal silicate contains at least one selected from the group consisting of Li2SiO3 , Li4SiO4 , Li2Si2O5 , and Li2Si4O9 .
前記溶融塩が、KNO3を含む、請求項1に記載のイオン交換ガラスの製造方法。 The ion exchange glass is an alkali aluminosilicate glass containing 1.0 mol % or more of Na 2 O as a composition,
The method for producing ion-exchanged glass according to claim 1 , wherein the molten salt comprises KNO 3 .
所定ロット数の前記イオン交換用ガラスの前記イオン交換処理後に、最後のイオン交換処理で得られたイオン交換ガラスの応力特性を測定する工程と、
前記応力特性の測定結果に応じて、前記溶融塩への前記アルカリ金属珪酸塩の添加を行うか否かを決定する工程と、をさらに備える、請求項1から6の何れか1項に記載のイオン交換ガラスの製造方法。 performing the ion exchange treatment a plurality of times by sequentially immersing a plurality of different lots of the glass for ion exchange in the mixture for ion exchange;
a step of measuring stress characteristics of the ion-exchanged glass obtained in the final ion-exchange treatment after the ion-exchange treatment of a predetermined number of lots of the glass for ion-exchange;
7. The method for producing ion- exchanged glass according to claim 1, further comprising the step of determining whether or not to add the alkali metal silicate to the molten salt depending on a result of the measurement of the stress characteristics.
前記表面圧縮応力が予め定められた閾値未満である場合、前記溶融塩への前記アルカリ金属珪酸塩の添加を行った後、次のロットの前記イオン交換用ガラスのイオン交換を行い、
前記表面圧縮応力が予め定められた閾値以上である場合、前記溶融塩への前記アルカリ金属珪酸塩の添加を行わず、次のロットの前記イオン交換用ガラスのイオン交換を行う、
請求項7に記載のイオン交換ガラスの製造方法。 As the stress characteristic, a surface compressive stress of the ion-exchanged glass is measured;
if the surface compressive stress is less than a predetermined threshold value, adding the alkali metal silicate to the molten salt and then performing ion exchange of a next lot of the glass for ion exchange;
when the surface compressive stress is equal to or greater than a predetermined threshold value, the alkali metal silicate is not added to the molten salt, and a next lot of the glass for ion exchange is subjected to ion exchange.
The method for producing the ion-exchanged glass according to claim 7 .
前記溶融塩としてNaNO3およびKNO3から選ばれた1種類以上を含み、
前記添加物としてアルカリ金属珪酸塩を含み、
前記アルカリ金属珪酸塩は、粉末状のアルカリ金属珪酸塩結晶物であり、
前記アルカリ金属珪酸塩は、Li 2 SiO 3 、Li 4 SiO 4 、Li 2 Si 2 O 5 、およびLi 2 Si 4 O 9 から選ばれた少なくとも1種類以上を含む、イオン交換用混合物。 A mixture for ion exchange comprising a molten salt and an additive,
The molten salt contains one or more selected from NaNO3 and KNO3 ,
The additive includes an alkali metal silicate,
The alkali metal silicate is a powdered alkali metal silicate crystal,
The alkali metal silicate is at least one selected from the group consisting of Li2SiO3 , Li4SiO4 , Li2Si2O5 , and Li2Si4O9 .
前記イオン交換用混合物を収容する収容槽と、を備え、
前記収容槽における前記イオン交換用混合物との接触面の少なくとも一部が、金属により構成される、イオン交換ガラス製造装置。 A mixture for ion exchange according to claim 9 or 10 ,
a storage tank for storing the ion exchange mixture;
At least a part of the surface of the container that comes into contact with the mixture for ion exchange is made of metal.
前記治具における前記イオン交換用混合物との接触面が、金属により構成される、請求項11に記載のイオン交換ガラス製造装置。 Further comprising a jig that holds glass for ion exchange and is immersed in the mixture for ion exchange;
The apparatus for producing ion-exchanged glass according to claim 11 , wherein a surface of the jig in contact with the mixture for ion exchange is made of metal.
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