JP6769441B2 - 風冷強化用ガラス、および風冷強化ガラス - Google Patents

Description

本発明は、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、風冷強化により十分な残留応力を加えることができる、風冷強化用ガラスに関する。
また、本発明は、本発明の風冷強化用ガラスを風冷強化した風冷強化ガラスに関する。

強化ガラスは、一般的なガラスの課題である割れやすいという欠点が改善されたものであり、輸送機器、建築等に用いられている。輸送機器としては、乗用車、トラック、バス、鉄道、船舶、航空機等が挙げられ、窓、ヘッドライト、テールライト等に用いられている。また、建築としては、ビル、住宅等が挙げられ、ドア、パーテーション等に用いられている。その他、本棚、ショーケース等の家具、調理器具等の電化製品、事務用品等に広く用いられている。

強化ガラスは、例えば、熱強化と呼ばれる方法により製造される。熱強化は、冷却時のガラスの熱収縮を利用したものであり、ガラスを軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱した後に冷却する。この際、内部の温度降下に比べて表面の温度降下が早いことから、厚さ方向に温度差が発生して表面に引張応力および内部に圧縮応力が発生し、その後の応力緩和現象に基づく逆転により表面に圧縮応力および内部に引張応力が発生して残留する。表面に圧縮応力が残留していることから、強度が向上し、また傷の進展が抑制されて耐擦傷性が改善する。熱強化としては、フロート法等によって板状のガラスを製造し、切断されたガラス板を軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱した後、表面に冷却媒を吹き付けて急冷する風冷強化が代表的なものである。

近年、輸送機器、建築等における強化ガラスの軽量化が求められている。強化ガラスの軽量化は、その厚さを薄くする薄型化によって達成でき、例えば、厚さを２．５ｍｍ以下とすることが求められている。しかし、熱強化は冷却時の表面と内部との温度差を利用することから、厚さを薄くすると表面と内部との温度差を大きくできず、本格的な強化が難しい。

薄型の強化ガラスの製造方法として、例えば、所定のガラス組成を有するとともに、５０〜３５０℃における平均線膨張係数が８０〜１１０×１０^-7／℃のガラス組成物を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このような製造方法では、低温側の平均線膨張係数のみを制御することから、必ずしも厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスに対し残留応力を有効に付与できない。

また、特許文献２に記載の太陽電池モジュールのように、両面がガラスにより挟まれた構造を持つ太陽電池モジュールでは、ガラス基板の重量がモジュール重量の大半を占めるため、ガラス基板を薄くし、軽量にするメリットはとても大きい。そのため、受光面板および背面板として、化学強化ガラスからなるガラス基板が使用されている。化学強化ガラスであれば、厚さが２．５ｍｍ以下であっても十分な残留応力を加えることができるからである。
しかしながら、化学強化ガラスは、風冷強化ガラスに比べて高価であるため、受光面板および背面板として、化学強化ガラスを用いた特許文献２に記載の太陽電池モジュールは、高価なものとなる。

特開２００３−１１９０４８号公報 特開２０１３−２４７２３８号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、風冷強化により十分な残留応力を加えることができる、風冷強化用ガラス、および、風冷強化用ガラスを風冷強化した風冷強化ガラスを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明は、Ｆｅ³⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で２．２質量％以上であり、Ｆｅ²⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．８質量％以下であり、５０〜３５０℃での平均熱膨張係数α_50〜350が７５×１０^-7／℃以上９０×１０^-7／℃以下であり、ガラス転移点が５００℃以上６００℃以下であり、ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値α_maxが４１０×１０^-7／℃以上である、ことを特徴とする風冷強化用ガラスを提供する。

また、本発明は、本発明の風冷強化用ガラスを風冷強化した風冷強化ガラスを提供する。

本発明の風冷強化用ガラスは、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、風冷強化により十分な残留応力を加えることができる。

図１は、実施例で使用した風冷強化設備の冷却用ノズルが設けられた部位の模式的平面図である。

本発明の風冷強化用ガラスは、ガラス転移点が５００℃以上である。上述したように、風冷強化処理では、フロート法等によって板状のガラスを製造し、切断されたガラス板を軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱した後、表面に冷却媒を吹き付けて急冷することにより、残留応力をガラスに付与する。しかし、ガラス転移点が５００℃未満の場合、上述した加熱工程および冷却工程によって表面と内部とに温度差をつけにくく、残留応力を有効に付与できない。ガラス転移点は５３０℃以上が好ましく、５４０℃以上がより好ましい。なお、加熱工程時における温度の上限はガラス転移点＋２００℃であることが好ましい。加熱工程時における温度の上限がガラス転移点＋２００℃よりも高くなると、高温でガラスが粘性流動変形しやすくなり、最終的な強化ガラスの光学品質が悪化するおそれがある。
一方、ガラス転移点が高すぎると、加熱工程において高温に加熱する必要があり、ガラスを保持するための周辺部材等が高温に晒されることから、これらの寿命が著しく低下するおそれがあり、寿命を延ばすためには耐熱性に優れた高価な部材を用いる必要がある。そのため、ガラス転移点は６００℃以下であり、５９０℃以下が好ましく、５８０℃以下がより好ましい。

本発明の風冷強化用ガラスは、ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値α_max（以下、本明細書において、「高温熱膨張係数α_max」と記載する。）が４１０×１０^-7／℃以上である。高温熱膨張係数α_maxが４１０×１０^-7／℃未満の場合、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合、一般的な風冷強化装置を用いて、残留応力を有効に付与できないおそれがある。一般に、風冷強化は、ガラス転移点よりも１００℃程度高い温度から急冷することにより行われる。高温熱膨張係数α_maxを４１０×１０^-7／℃以上とすることで、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、このような温度から、一般的な風冷強化装置を用いて残留応力を有効に付与できる。

ここで、高温熱膨張係数α_maxとは、後述のように熱膨張計によって測定した被処理ガラスの膨張係数曲線において，熱膨張係数がガラス転移点と屈伏点との間における極大値をいう。高温熱膨張係数α_maxは、残留応力を付与する観点からは大きいほど好ましいが、通常は６００×１０^-7／℃もあれば十分である。また、高温熱膨張係数α_maxが大きくなると、冷却の初期において発生する一時歪によってガラスの割れが発生し歩留まりを悪化させる恐れがあることから、高温熱膨張係数α_maxは４１０×１０^-7／℃以上６００×１０^-7／℃以下が好ましく、４２０×１０^-7／℃以上５２０×１０^-7／℃以下がより好ましく、４３０×１０^-7／℃以上５００×１０^-7／℃以下がさらに好ましい。

本発明の風冷強化用ガラスの屈伏点は、必ずしも制限されないが、６００℃を超えることが好ましい。屈伏点が６００℃以下の場合、切断されたガラス板を軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱する際に、加熱温度、すなわち強化開始温度が低くなり、残留応力を有効に付与できないおそれがある。屈伏点は７５０℃以下が好ましい。屈伏点が７５０℃を超えると、高温に加熱する必要があり、ガラスを保持するための周辺部材等が高温下に晒されることから、これらの寿命が著しく低下するおそれがあり、寿命を延ばすためには耐熱性に優れた高価な部材を用いる必要がある。本発明の風冷強化用ガラスの屈伏点は、７００℃以下がより好ましい。

本発明の風冷強化用ガラスは、５０〜３５０℃での平均熱膨張係数α_50〜350が大きいほうが、残留応力を付与する観点からは好ましい。大きすぎると、現行の他部材との膨張不整合が問題になったり、熱衝撃に対して弱くなったりする可能性がある。そのため、該平均熱膨張係数α_50〜350が、７５×１０^-7／℃以上であり、７７×１０^-7／℃以上がより好ましく、７９×１０^-7／℃以上がさらに好ましい。一方、上記平均熱膨張係数α_50〜350が、１１０×１０^-7／℃以下であり、１００×１０^-7／℃以下がより好ましく、９５×１０^-7／℃以下がさらに好ましい。

本発明の風冷強化用ガラスは、高温熱膨張係数α_maxと、５０〜３５０℃での平均熱膨張係数α_50〜350と、の熱膨張係数差（Δα（＝α_max−α_50〜350））が、３４５×１０^-7／℃以上が好ましい。低温から高温までの熱膨張係数、すなわち高温熱膨張係数α_max、および、５０〜３５０℃での平均熱膨張係数α_50〜350を単純に大きくした場合、加熱工程および冷却工程の際、熱衝撃による割れ、他部材との熱膨張の不整合、現行プロセスとの不適合等が発生しやすくなる。

熱膨張係数差（Δα）を３４５×１０^-7／℃以上とすることで、すなわち、５０〜３５０℃での平均熱膨張係数α_50〜350を一定にしたまま、高温熱膨張係数α_maxを相対的に大きくすることで、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、一般的な風冷強化装置を用いて残留応力を有効に付与できるとともに、熱衝撃による割れ等の発生も抑制できる。熱膨張係数差（Δα）は、３６０×１０^-7／℃以上がより好ましく、３７０×１０^-7／℃以上がさらに好ましい。熱膨張係数差（Δα）は、基本的に大きいほど好ましいが、通常は５００×１０^-7／℃もあれば十分であるが、熱膨張係数差（Δα）は、４２０×１０^-7／℃以下が好ましく、４００×１０^-7／℃以下がより好ましい。

ここで、ガラス転移点、屈伏点、熱膨張係数（α_max、α_50〜350）は、以下の方法で測定する。すなわち、直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状サンプルを作製し、熱膨張計を用いて５℃／分の昇温速度、１０ｇの荷重条件下で熱膨張を測定し、ガラス転移点、屈伏点、熱膨張係数（α_max、α_50〜350）を求める。

風冷強化ガラスは、上述した加熱工程および冷却工程を実施することによって生じる、表面と内部との温度差を利用することから、厚さを薄くすると表面と内部との温度差を大きくできず、十分な残留応力を加えることが困難であった。この点について、本願発明者は鋭意検討した結果、風冷強化用ガラスの三価の鉄（Ｆｅ³⁺）の含有量を高めた場合、α_maxを大きくすることができ、その結果、風冷強化されたガラスの残留応力が向上することを見出した。
本発明の風冷強化用ガラスは、Ｆｅ³⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で２．２質量％以上であることにより、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、一般的な風冷強化装置を用いて残留応力を有効に付与できる。なかでも、Ｆｅ³⁺含有量はＦｅ₂Ｏ₃換算で２．５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは２．７質量％以上である。
本発明の風冷強化用ガラスは、Ｆｅ³⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で６．０質量％以下であることが好ましい。Ｆｅ³⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で６．０質量％以下であれば、黄色味が強くなりすぎず、外観が悪化しにくい。なかでも、Ｆｅ³⁺含有量はＦｅ₂Ｏ₃換算で５．０質量％以下であることがより好ましく、さらに好ましくは４．５質量％以下である。

本発明の風冷強化用ガラスは、Ｆｅ²⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．８質量％以下である。Ｆｅ²⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．８質量％よりも高いと、溶融窯の温度を上げることが困難になり、ガラスの溶解性が低下する。なかでも、Ｆｅ²⁺含有量はＦｅ₂Ｏ₃換算で０．７質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．６質量％以下である。
本発明の風冷強化用ガラスは、Ｆｅ²⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．０５質量％以上であることが好ましい。Ｆｅ²⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．０５質量％以上であれば、溶融窯の温度が上がり過ぎず溶解性を維持できる。なかでも、Ｆｅ²⁺含有量はＦｅ₂Ｏ₃換算で０．１質量％以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．２質量％以上である。

本発明の風冷強化用ガラスは、Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘの値が５％以上６０％以下であることが好ましい。ここで、Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘとは、Ｆｅ₂Ｏ₃換算の全鉄含有量に対するＦｅ₂Ｏ₃換算のＦｅ²⁺含有量の割合である。Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘの値が６０％以下であれば、太陽光でソラリゼーションが起こりにくく、色味が変化しにくいため長期での使用時に色の変化が起きにくい。Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘの値は５５％以下であることがより好ましく、さらに好ましくは５０％以下、特に好ましくは４５％以下である。また、Ｆｅ−ｒｅｄｏｘの値が５％以上であれば、脱泡しやすくなり泡のない高品質なガラスを作製することができる。なかでも、Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘの値は１０％以上であることがより好ましく、さらに好ましくは１５％以上、特に好ましくは２０％以上である。

本発明の風冷強化用ガラスは、酸化物基準の質量％表示で、以下の成分を含むことが好ましい。なお、本発明では、酸化物基準の質量％を、単に％と表示する。
ＳｉＯ₂ ６６〜７５％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１５％、
Ｂ₂Ｏ₃ ０〜２０％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １〜３０％、
Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ １〜２５％

このような組成によれば、強化ガラスの製造に一般的に用いられるソーダライムガラスの構成成分と基本的な構成成分が同じであることから、生産性が良好となる。また、このような組成によれば、ガラス転移点が５００〜６００℃、かつ高温熱膨張係数α_maxが４１０×１０^-7／℃以上のものが得られる。以下、各成分の組成の範囲について説明する。

ＳｉＯ₂の含有量は６６〜７５％であることが好ましい。６６％未満ではガラスの密度が大きくなる、熱膨張係数が大きくなる、耐擦傷性が悪化する、等の不具合が発生する。ＳｉＯ₂の含有量は、好ましくは６７％以上、より好ましくは６８％以上である。また、ＳｉＯ₂の含有量が７５％を超えると、粘性が高くなりガラスが溶解しにくくなる。ＳｉＯ₂の含有量は、好ましくは７３％以下である。

Ａｌ₂Ｏ₃は必要に応じて含有させることができ、その含有量は１５％以下であることが好ましい。Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が１５％を超えると、ガラス転移点以上での熱膨張係数が大きくなりにくく、残留応力を大きくすることが困難になるおそれがある。Ａｌ₂Ｏ₃の含有量は、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。

Ｂ₂Ｏ₃は必要に応じて含有させることができ、その含有量は２０％以下であることが好ましい。Ｂ₂Ｏ₃の含有量が２０％を超えると、ガラス転移点以上での熱膨張係数が大きくなりにくく、残留応力を大きくすることが困難になるおそれがある。Ｂ₂Ｏ₃の含有量は、好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下である。

アルカリ土類金属酸化物、すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの含有量の合計（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は、１％以上であることが好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが１％未満であると、ガラスの高温での溶解性と適度な熱膨張係数を維持するために、アルカリ金属酸化物、すなわち、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏを多量に添加する必要があり、その結果、歪点と屈伏点の温度差が小さくなり、残留応力が小さくなるおそれがある。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは、３％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、１０％以上がさらに好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは、３０％以下が好ましい。３０％を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは、２５％以下が好ましい。

ＭｇＯの含有量は０．１％以上であることが好ましい。ＭｇＯは、ガラスの熱膨張係数を適度に維持するために必要であり、また耐擦傷性を向上できる。ＭｇＯの含有量は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。また、ＭｇＯの含有量は２５％以下であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が２５％を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。ＭｇＯの含有量は、好ましくは２３％以下、より好ましくは２１％以下、さらに好ましくは２０％以下である。

ＣａＯの含有量は０．１％以上であることが好ましい。ＣａＯは、ガラスの熱膨張係数を適度に維持するために必要である。ＣａＯの含有量は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。ＣａＯの含有量は１５％以下であることが好ましい。ＣａＯの含有量が１５％を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。ＣａＯの含有量は、好ましくは１４％以下、より好ましくは１３％以下である。

ＳｒＯは必要に応じて含有させることができ、その含有量は１０％以下であることが好ましい。ＳｒＯを含有させることにより、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を調整できる。ＳｒＯの含有量が１０％を超えると、ガラスの密度が大きくなり、ガラスの重量が大きくなる。ＳｒＯを含有させる場合、１％以上が好ましく、より好ましくは１．５％以上である。ＳｒＯの含有量は、より好ましくは７％以下、さらに好ましくは５％以下である。

ＢａＯは必要に応じて含有させることができ、その含有量は１０％以下であることが好ましい。ＢａＯを含有させることにより、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を調整できる。一方、ＢａＯを含有すると、ガラスの密度が大きくなることから、ガラスの重量が大きくなりやすい。また、ＢａＯを含有すると、ガラスが脆くなることから、クラック・イニシエーション・ロードが低くなり、傷つきやすくなる。このため、ＢａＯの含有量は７％以下であることが好ましく、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である。

アルカリ金属酸化物、すなわち、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏの含有量の合計（Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）は、１％以上であることが好ましい。Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏが１％未満であると、ガラスの高温での溶解性と適度な熱膨張係数を維持するために、アルカリ土類金属酸化物、すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯを多量に添加する必要があり、その結果、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏは、３％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、８％以上がさらに好ましく、１０％以上が特に好ましい。Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏは、２５％以下が好ましい。２５％を超えると、歪点と屈伏点の温度差が小さくなり、残留応力が小さくなるおそれがある。Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏは、２５％以下が好ましく、２０％以下がより好ましい。

Ｎａ₂Ｏの含有量は８％以上であることが好ましい。Ｎａ₂Ｏはガラスの密度が低くても、熱膨張係数が大きくなる成分であるため、熱膨張係数を調整する目的でガラス組成中に含有させる。Ｎａ₂Ｏの含有量は、９％以上が好ましく、１０％以上がより好ましい。Ｎａ₂Ｏの含有量は２０％以下であることが好ましい。Ｎａ₂Ｏの含有量が２０％を超えると、歪点と屈伏点の温度差が小さくなるために強化応力が小さくなり、また熱膨張係数が大きくなり過ぎる。Ｎａ₂Ｏの含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１５％以下である。

Ｋ₂Ｏは、必要に応じて含有させることができるが、その含有量は０．１％以上が好ましい。Ｋ₂Ｏの含有量が０．１％以上の場合、ガラスの高温での溶解性と適度な熱膨張係数を維持できる。Ｋ₂Ｏの含有量は、より好ましくは０．５％以上、特に好ましくは１％以上である。Ｋ₂Ｏの含有量は、４％以下であることが好ましい。Ｋ₂Ｏの含有量が４％を超えると、ガラスの密度が大きくなり、ガラスの重量が大きくなる。Ｋ₂Ｏの含有量は、好ましくは３．５％以下、より好ましくは３％以下である。

本発明の風冷強化用ガラスは、実質的に上記成分からなることが好ましいが、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、他の成分を合計で１０％まで含有してもよい。他の成分としては、例えば、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＭｎＯ、ＣｏＯ等が挙げられる。また、ＰｂＯ等を含有することもできるが、これらは実質的に含有しないことが好ましい。なお、実質的に含有しないとは、０．０１％未満を示す。

さらに、ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ₃、塩化物、フッ化物、ハロゲン、ＳｎＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｓ₂Ｏ₃等を適宜含有してもよい。さらに、色味の調整のため、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｓｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｄなどを含有してもよい。被処理ガラスは、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐｂを実質的に含まないことが好ましい。これらのものは毒性があることから、環境への影響を防ぐために、ガラス中には含まれないことが好ましい。なお、実質的に含有しないとは、０．０１％未満を示す。

本発明の風冷強化用ガラスは、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、一般的な既知の風冷強化装置や方法を用いて残留応力を有効に付与できるため、ガラスを軽量化することができる。本発明で使用される既知の風冷強化装置や方法としては、例えば、ガラス板を上下の風冷強化の吹口部材の間に所定間隔をおいて挟まれるように配し、冷却空気により急冷する風冷強化装置が挙げられる。
本発明の風冷強化用ガラスは、軽量化の観点からは、厚さが２．４ｍｍ以下であることが好ましく、２．３ｍｍ以下がより好ましい、２．０ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下がさらに好ましい。但し、残留応力を有効に付与する観点からは、その板厚が０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがより好ましい。

本発明の風冷強化用ガラスは、フロート法、フュージョン法、ダウンロード法、ロールアウト法などのガラス板成形方法のうち、いずれかの方法によって製造される。フロート法によれば、大面積のガラス板を生産することが容易であり、かつ厚さ偏差を小さくしやすいために好ましい。

本発明の風冷強化用ガラスは、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合でも、厚さが２．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合に、風冷強化後のガラスの表面圧縮応力値が１１０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは、１２２ＭＰａ以上、さらに好ましくは１３０ＭＰａ以上である。
厚さが２．０ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合に、風冷強化後のガラスの表面圧縮応力値が７０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは、７８ＭＰａ以上、さらに好ましくは８５ＭＰａ以上である。
厚さが１．５ｍｍ以下の薄型のガラスとした場合に、風冷強化後のガラスの表面圧縮応力値が６０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは、６５ＭＰａ以上、さらに好ましくは７０ＭＰａ以上である。

本発明の風冷強化ガラスは、本発明の風冷強化用ガラスを風冷強化したものである。
本発明の風冷強化ガラスの厚さは、用途により異なるが、上述した本発明の風冷強化用ガラスの特徴により、２．５ｍｍ以下の厚さを有することが好ましい。
本発明の風冷強化ガラスの表面圧縮応力値は、風冷強化ガラスの厚さにより異なるが、厚さが２．５ｍｍ以下の場合、表面圧縮応力値が１１０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは、１２２ＭＰａ以上、さらに好ましくは１３０ＭＰａ以上である。厚さが２．０ｍｍ以下の場合は、表面圧縮応力値が７０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは、７８ＭＰａ以上、さらに好ましくは８５ＭＰａ以上である。厚さが１．５ｍｍ以下の場合は、表面圧縮応力値が６０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは、６５ＭＰａ以上、さらに好ましくは７０ＭＰａ以上である。

太陽電池モジュールの背面板として用いる場合、風冷強化ガラスの透明性が高いと配線などが目視され意匠性が悪くなる。意匠性を良くするためには、風冷強化ガラスは、ＩＳＯ−９０５０（２００３）規定の可視光透過率（Ｄ６５光源）Ｔｖ＿Ｄ６５が８２％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましく、７７％以下であることがさらに好ましい。

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定して解釈されるべきではない。

表１に示すガラス組成となるように、各種酸化物等の一般的に使用されるガラス原料を適宜選択し、混合物を白金るつぼに入れた。このるつぼを、１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、３時間溶融し、脱泡、均質化した後、型材に流し込み、ガラス転移点から約３０℃高い温度にて１時間以上保持した。次いで、毎分０．３〜１℃の冷却速度にて室温まで徐冷した。これにより、表１に示す、実施例１〜３、比較例１〜９の板状のガラスサンプルを作製した。

得られたガラスサンプルについて、その表面を鏡面状に研磨し、分光光度計により測定したスペクトル曲線から下式（１）を用いてＦｅ−Ｒｅｄｏｘを算出した。

Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘ（％）＝（−ｌｏｇ_e（Ｔ_1000nm／９１．４）／（Ｆｅ₂Ｏ₃量×ｔ×２０．７９））×１００ ・・・（１）。
ただし、式（１）中、Ｔ_1000nmは、分光光度計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、Ｌａｍｂｄａ９５０）により測定した波長１０００ｎｍの透過率（％）であり、 ｔは、ガラスサンプルの厚さ（ｃｍ）であり、 Ｆｅ₂Ｏ₃量は、蛍光Ｘ線測定によって求めた、Ｆｅ₂Ｏ₃換算の全鉄含有量（％＝質量百分率）である。
上記Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘは、分光光度計により測定したガラスサンプルのスペクトル曲線から求める方法であるが、この値は、同じガラス中のＦｅ₂Ｏ₃換算の全鉄含有量に対するＦｅ₂Ｏ₃換算のＦｅ²⁺含有量の割合と等しいとみなしてよい。

次いで、ＪＩＳ Ｒ ３１０３−３：２００１の規格に基づき、ガラスサンプルから、直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状サンプルを作製し、熱膨張計（ブルカー・エイエックスエス社製、ＴＭＡ４０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度、１０ｇの荷重で熱膨張を測定し、ガラス転移点（Ｔｇ）を求めた。

また、ＪＩＳ Ｒ １６１８：２００２の規格に基づき、ガラスサンプルについて、ガラス転移点の測定と同様に熱膨張計（ブルカー・エイエックスエス社製、ＴＭＡ４０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度で熱膨張を測定し、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数α_50〜350、および、高温熱膨張係数α_maxを求めた。
また、可視光透過率（Ｔｖ＿Ｄ６５）については分光光度計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製、Ｌａｍｂｄａ９５０）を用いて測定した。

さらに、実施例１〜３、比較例１〜９のガラスサンプルについて、風冷強化における特性を評価するため、風冷強化後の表面残留応力を以下に示す方法で測定した。
ガラスサンプルを、縦５５０ｍｍ×横５５０ｍｍの板状に切断し、面取り加工を施した。風冷強化処理には一般的なローラー搬送式の風冷強化設備を用いた。図１は、この風冷強化設備の冷却用ノズルが設けられた部位の模式的平面図である。図１中、左側の図は、該冷却用ノズルが設けられた部位の端面の形状を示している。
図１に示すように、複数の冷却用ノズル２０，３０，４０は段違いに配列されている。ノズル２０は、風冷強化する被処理ガラス板の被処理面に垂直な向きに設けられている。ノズル２０は、直径が３．１ｍｍであり、ノズル２０間のピッチは２４ｍｍである。ノズル３０，４０は、被処理ガラス板の被処理面に対し斜めの向きに設けられている。ノズル３０，４０は、いずれも直径が３．９ｍｍであり、ノズル３０間のピッチ、ノズル４０間のピッチは、いずれも２４ｍｍである。ノズル３０に対し、直近のノズル２０のピッチ、直近のノズル４０のピッチは、いずれも８ｍｍである。

ノズル２０と被処理ガラス板の被処理面との距離は１０ｍｍである。ノズル２０，３０，４０から冷却媒として供給する空気の温度は６０℃、風圧(吹口風圧)は１８〜１９ｋＰａとし、被処理ガラス板を６３０〜６３５℃に加熱した状態から被処理ガラス板の被処理面に対し、冷却媒として空気を吹き付けて冷却した。このようにして作製された風冷強化ガラスの表面圧縮応力値をガラス表面応力計(折原製作所社製ＦＳＭ−７０００Ｈ)にて測定した。各サンプルの表面圧縮応力値を比較例５の表面圧縮応力値で除した値を相対表面圧縮応力値とした。

高温熱膨張係数α_maxが４１０×１０^-7／℃以上の実施例１〜３のガラスは、風冷強化後のガラスの相対表面圧縮応力値が１．１以上であった。高温熱膨張係数α_maxが４１０×１０^-7／℃未満の比較例１〜６のガラスは、風冷強化後のガラスの相対表面圧縮応力値が１．１未満であった。比較例７〜９のガラスは、高温熱膨張係数α_maxが４１０×１０^-7／℃以上であったが、Ｆｅ²⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．８質量％超であるため、溶融窯の温度を上げることが困難になり、ガラスの溶解性が低い。

本発明の風冷強化ガラスは、強化ガラスが用いられる各種用途に好ましく使用できる。具体的には、自動車用途、建築用途に好ましく使用できる。また、太陽電池モジュールの受光面板若しくは背面板として好ましく使用できる。

なお、２０１５年１１月１０日に出願された日本特許出願２０１５−２２０５９６号及び２０１６年３月１５日に出願された日本特許出願２０１６−０５０８５１号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

２０、３０、４０： ノズル

Claims (15)

1. Ｆｅ³⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で２．２質量％以上であり、Ｆｅ²⁺含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．６質量％以下であり、５０〜３５０℃での平均熱膨張係数α_50〜350が７５×１０^-7／℃以上１１０×１０^-7／℃以下であり、ガラス転移点が５００℃以上６００℃以下であり、ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値α_maxが４１０×１０^-7／℃以上である、ことを特徴とする風冷強化用ガラス。
2. Ｆｅ ^３+ 含有量がＦｅ ₂ Ｏ ₃ 換算で２．５質量％以上である請求項１に記載の風冷強化用ガラス。
3. Ｆｅ−Ｒｅｄｏｘの値が５％以上６０％以下である請求項１または２に記載の風冷強化用ガラス。
4. ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値α_maxと_、５０〜３５０℃での平均熱膨張係数α_50〜350との熱膨張係数差（Δα（＝α_max−α_50〜350））が、３４５×１０^-7／℃以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の風冷強化用ガラス。
5. ガラスの屈伏点が、６００℃を超え、７５０℃以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の風冷強化用ガラス。
6. Ｆｅ^３+含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で６．０質量％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の風冷強化用ガラス。
7. Ｆｅ^２+含有量がＦｅ₂Ｏ₃換算で０．０５質量％以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の風冷強化用ガラス。
8. 酸化物基準の質量％表示で、
   ＳｉＯ₂ ６６〜７５％、
   Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１５％、
   Ｂ₂Ｏ₃ ０〜２０％、
   ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １〜３０％、
   Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ １〜２５％
   を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の風冷強化用ガラス。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の風冷強化用ガラスを風冷強化した風冷強化ガラス。
10. 表面圧縮応力値が６０ＭＰａ以上である、請求項９に記載の風冷強化ガラス。
11. ２．５ｍｍ以下の厚さを有する、請求項９または１０に記載の風冷強化ガラス。
12. 自動車用途に使用される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の風冷強化ガラス。
13. 建築用途に使用される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の風冷強化ガラス。
14. 太陽電池モジュールに使用される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の風冷強化ガラス。
15. 太陽電池モジュールの背面板に使用され、ＩＳＯ−９０５０（２００３）規定の可視光透過率（Ｄ６５光源）Ｔｖ＿Ｄ６５が８２％以下である、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の風冷強化ガラス。

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