TW201600475A - 強化玻璃板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之強化玻璃板之厚度(t)為0.4mm以下。於強化玻璃板中，拉伸應力(CT)滿足CT≦1950t2-1470t+336。
Description
本發明係關於一種強化玻璃板及其製造方法。
先前，作為智慧型手機或平板個人電腦(平板PC(pesonal computer))等之顯示器之前面板，一直使用強化玻璃板。對於用作顯示器之前面板之強化玻璃板要求強度較高。例如，若形成貫通設置於強化玻璃板之表層之壓縮應力層而到達內部之拉伸應力層的裂紋(破裂起點)，則裂紋因拉伸應力層之拉伸應力而不斷伸展。因此，存在強化玻璃板斷裂之情形。鑒於上述情況，於專利文獻1中，提出有於砂紙落球試驗中，使用破裂時之平均落球高度為17cm以上之強化玻璃板作為覆蓋玻璃。關於專利文獻1中記載之強化玻璃板，不易產生因由下落衝擊產生之慢速裂紋(Slow Crack)所導致之破裂。
[專利文獻1]國際公開第2013/051514號公報
可知用作顯示器之前面板之強化玻璃板較佳為耐衝擊性優異，不僅如此，進而較佳為被銳利之構件擦刮時之耐擦刮強度(Abraded Strength)較高。
本發明之主要目的在於提供一種對擦刮等之耐擦刮強度較高之強化玻璃板。
本發明之強化玻璃板係包含具有壓縮應力之表層、及具有拉伸應力之內層者。本發明之強化玻璃板之厚度(t)為0.4mm以下。於本發明之強化玻璃板中，內層之拉伸應力(CT)滿足CT≦1950t2-1470t+336。
於本發明之強化玻璃板中，較佳為具有壓縮應力之表層之深度即壓縮應力深度(DOL)為10μm以上。於該情形時，即便在尖銳之突起物侵入強化玻璃板之情況下，亦不易產生裂紋。壓縮應力深度(DOL)較佳為35μm以下。
於本發明之強化玻璃板中，較佳為表層之壓縮應力(CS)為600MPa以上。藉此，可提高強化玻璃板之彎曲強度。壓縮應力(CS)較佳為2000MPa以下。藉由使壓縮應力(CS)為2000MPa以下，可將拉伸應力(CT)保持為能夠維持高耐擦刮強度之程度，並且確保最低限度之壓縮應力深度(DOL)。
於本發明之強化玻璃板中，較佳為厚度(t)為0.2mm以上。
關於本發明之強化玻璃板，較佳為作為玻璃組成，以質量%計含有50%~80%之SiO2、5%~35%之Al2O3、0%~15%之Ba2O3、1%~20%之Na2O、0%~10%之K2O及0%~10%之MgO。
本發明之強化玻璃板之製造方法係對厚度(t)為0.4mm以下之玻璃板進行化學強化處理而對表層賦予壓縮應力，另一方面，對內層賦予拉伸應力之方法。於本發明之強化玻璃板之製造方法中，以使內層之拉伸應力(CT)滿足CT≦1950t2-1470t+336之方式進行化學強化處理。
根據本發明，可提供一種對擦刮等之耐擦刮強度較高之強化玻璃板。
10‧‧‧壓痕
11‧‧‧裂紋
圖1係表示試樣1~10之拉伸應力(CT)與極限荷重(LL)之關係的標
繪圖。
圖2係表示試樣1~10之各者之極限荷重(LL)相對於拉伸應力(CT)之斜率(α)與試樣1~10之厚度(t)之關係的標繪圖。
圖3係表示當極限荷重(LL)成為6N時之強化玻璃板之厚度(t)與拉伸應力(CT)之關係的標繪圖。
圖4係表示裂紋阻抗(CR)的模式圖。
圖5係表示實驗例2中之壓縮應力深度(DOL)與裂紋阻抗(CR)之關係的標繪圖。
以下，對實施本發明之較佳形態之一例進行說明。但是，下述實施形態僅為例示。本發明不受下述實施形態之任何限定。
本實施形態之強化玻璃板例如可較佳地用作智慧型手機或平板個人電腦(平板PC)、筆記型電腦等之顯示器之前面板。
本實施形態之強化玻璃板係於至少一主面具有壓縮應力層。本實施形態之強化玻璃板較佳為於兩主面具有壓縮應力層。
壓縮應力層例如可為藉由基於離子交換進行之化學強化而形成者，亦可為藉由利用風冷等進行急冷而形成者。於本實施形態中，對於壓縮應力層係藉由基於離子交換進行之化學強化而形成者之例進行說明。
關於本實施形態之強化玻璃板，較佳為例如作為玻璃組成，以質量%計含有50%~80%之SiO2、5%~35%之Al2O3、0~15%之B2O3、1%~20%之Na2O、0%~10%之K2O及0%~10%之MgO。若為具有此種組成之強化玻璃板，則藉由化學強化處理而容易獲得對於顯示器用途等適配之強化特性。再者，上述組成為一例，可使用任意組成之玻璃板構成本發明之強化玻璃板。
本實施形態之強化玻璃板之厚度(t)為0.4mm以下。並且，於本
實施形態之強化玻璃板中，拉伸應力(CT)滿足CT≦1950t2-1470t+336。因此，本實施形態之強化玻璃板具有對擦刮等之較高之耐擦刮強度。
拉伸應力(CT)可為使用公知之應力測定裝置所測得之值，亦可為使用壓縮應力CS(MPa)、壓縮應力深度DOL(mm)及玻璃板之厚度t(mm)並基於下式(1)而算出之值。再者，壓縮應力CS(MPa)、壓縮應力深度DOL(mm)亦可使用公知之應力測定裝置進行測定。
CT=(CS×DOL)/(t-DOL)…(1)
強化玻璃板之壓縮應力CS較佳為600MPa~2000MPa，更佳為800MPa~1400MPa，進而較佳為900MPa~1300MPa，最佳為950MPa~1100MPa。強化玻璃板之拉伸應力CT較佳為25MPa~300MPa，更佳為40MPa~200MPa，進而較佳為60MPa~150MPa，最佳為70MPa~100MPa。
上述本發明之強化玻璃板例如可以如下方式獲得。首先，以成為上述玻璃組成之方式稱量及調製玻璃原料，利用熔融窯進行熔融而獲得熔融玻璃。繼而，使用溢流下拉法或浮式法等成形方法，將熔融玻璃成形為玻璃板。繼而，使所獲得之玻璃板之表面接觸強化液而進行離子交換，藉此進行化學強化處理而獲得強化玻璃板。具體而言，藉由將玻璃板於300℃~600℃之裝滿硝酸鉀溶液等強化液之強化槽中浸漬0.5小時~8小時而進行化學強化處理。此時，調整處理時間或強化液之溫度、強化液之濃度等以使所獲得之強化玻璃板之拉伸應力(CT)滿足CT≦1950t2-1470t+336。
以下，基於具體之實驗例，對本發明之強化玻璃板之特性具體地進行說明。
(實驗例1)
首先，準備具有表1中記載之特性之強化玻璃板之試樣。具體而
言，以成為表1中記載之厚度(t)之方式對作為玻璃組成，以質量%計含有66%之SiO2、14.2%之Al2O3、13.4%之Na2O、0.6%之K2O、0.1%之Li2O、2.3%之B2O3、3.0%之MgO及0.4%之SnO2的組成之複數個板玻璃進行研磨。其後，將所獲得之玻璃板於表1中記載之強化溫度之硝酸鉀溶液中浸漬表1記載之強化時間，藉此製作試樣。
繼而，對各5片之試樣1~10進行如下擦刮試驗，該試驗係將用於努氏硬度之測定之金剛石製之努氏壓頭以特定之荷重壓入至試樣1~10之各者，然後，以0.5mm/秒之速度使5mm努氏壓頭以與試樣之主面平行之方式進行掃描。其結果求出5片試樣全部斷裂為2片以上時之努氏壓頭之荷重作為極限荷重(LL)。將結果示於圖1。再者，圖1之縱軸表示極限荷重(LL)。圖1之橫軸表示強化玻璃板之內層之拉伸應力(CT)。圖1中表示厚度(t)為0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm及0.7mm之各資料之近似直線。
根據圖1所示之結果可知，試樣之厚度(t)越大，則有表示拉伸應力(CT)與極限荷重(LL)之關聯之標繪圖之斜率(α)變得越大之傾向，反之，試樣之厚度(t)越小，則有斜率(α)變得越小之傾向。即，即便強
化玻璃板之厚度(t)越薄，拉伸應力(CT)變得越高，而耐擦刮強度亦不易降低。換言之，於強化玻璃板之厚度(t)越厚，拉伸應力(CT)變得越高時，耐擦刮強度容易降低。
圖2係以圖1所示之各標繪圖之斜率(α)為縱軸、以板厚為橫軸進行繪製而成之標繪圖。根據圖2所示之結果可知，於強化玻璃板之試樣之厚度(t)為0.4mm以下之情形時，與厚度大於0.4mm之情形相比，斜率(α)減小。根據該內容可知，於強化玻璃板之厚度(t)較薄而為0.4mm以下之情形、及強化玻璃板之厚度(t)大於0.4mm之情形時，拉伸應力(CT)與耐擦刮強度之關係差異較大。可知尤其於0.4mm以下之厚度(t)之強化玻璃板中，即便拉伸應力(CT)較高而亦容易維持較高之耐擦刮強度。
圖3係表示當極限荷重(LL)成為6N時之強化玻璃板之厚度(t)與拉伸應力(CT)之關係的標繪圖。圖3之縱軸表示拉伸應力(CT)。圖3之橫軸表示當極限荷重(LL)成為6N時之強化玻璃板之厚度(t)。根據圖3所示之結果可知，於強化玻璃板之厚度(t)為0.4mm以下之情形時，藉由設為CT≦1950t2-1470t+336，可實現能夠耐受6N之擦刮等之強化玻璃板。
再者，上述強化玻璃板之組成為一例。對於含有61.5%之SiO2、18.0%之Al2O3、14.5%之Na2O、2.0%之K2O、0.1%之Li2O、0.5%之B2O3、3.0%之MgO及0.4%之SnO2之組成之強化玻璃板亦進行相同之試驗，結果觀察到同樣之傾向。又，對於含有61.2%之SiO2、20.1%之Al2O3、15.9%之Na2O、2.6%之MgO及0.2%之SnO2之組成之強化玻璃板亦進行相同之試驗，結果觀察到同樣之傾向。
(實驗例2)
準備6片具有表2所示之特性之強化玻璃板。
將前端角度為115°之金剛石製之維氏壓頭以一定之荷重壓入至該試樣之主面。其後，卸除維氏壓頭，使用顯微鏡觀察壓痕。其結果如圖4所示般，壓痕10存在如下情況：裂紋11未自壓痕10之4個角部之任一角部延伸(裂紋產生率：0%)、裂紋11僅自壓痕10之4個角部之一個角部延伸(裂紋產生率：25%)、裂紋11僅自壓痕10之4個角部之2個角部延伸(裂紋產生率：50%)、裂紋11僅自壓痕10之4個角部之3個角部延伸(裂紋產生率：75%)、裂紋11自壓痕10之4個角部之所有角部延伸(裂紋產生率：100%)。
再者，於該試驗中，存在成為如微小裂紋不僅自角部而且自壓痕10之整個周圍大量伸展而導致整體破碎般之狀態的情形，此種情形亦設為(裂紋產生率：100%)。
於上述般之壓痕試驗中，使壓入壓頭之荷重緩慢增大而使裂紋產生率成為50%以上，將此時之維氏壓頭之荷重作為裂紋阻抗(CR)進行評價。裂紋阻抗(CR)之值越大，則裂紋越不易產生，可認為係具有
高耐磨損性之強化玻璃板。將上述評價結果示於圖5。圖5之縱軸表示當裂紋產生率成為50%以上時之維氏壓頭之荷重即裂紋阻抗(CR)。圖5之橫軸表示壓縮應力深度(DOL)。又，圖5所示之曲線為資料之近似曲線。
如圖5所示，在壓縮應力深度(DOL)成為10μm之前，壓縮應力深度(DOL)越大，則裂紋阻抗(CR)大幅增加。換言之，於壓縮應力深度(DOL)為10μm以下之情形時，裂紋阻抗(CR)係壓縮應力深度(DOL)變得越小，則其依對數函數降低。因此，可知藉由將壓縮應力深度(DOL)設為10μm以上，可獲得良好之裂紋阻抗(CR)。
Claims (6)
- 一種強化玻璃板，其係包含具有壓縮應力之表層、及具有拉伸應力之內層者，且厚度(t)為0.4mm以下，上述內層之拉伸應力(CT)滿足CT≦1950t2-1470t+336。
- 如請求項1之強化玻璃板，其中上述具有壓縮應力之表層之深度即壓縮應力深度(DOL)為10μm以上。
- 如請求項1或2之強化玻璃板，其中上述表層之壓縮應力(CS)為600MPa以上。
- 如請求項1至3中任一項之強化玻璃板，其厚度(t)為0.2mm以上。
- 如請求項1至4中任一項之強化玻璃板，其中作為玻璃組成，以質量%計含有50%~80%之SiO2、5%~35%之Al2O3、0%~15%之Ba2O3、1%~20%之Na2O、0%~10%之K2O及0%~10%之MgO。
- 一種強化玻璃板之製造方法，其係對厚度(t)為0.4mm以下之玻璃板進行化學強化處理而對表層賦予壓縮應力，且另一方面對內層賦予拉伸應力之方法，且以使上述內層之拉伸應力(CT)滿足CT≦1950t2-1470t+336之方式進行上述化學強化處理。
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