化学強化用ガラス
【課題】電子機器の筐体や装飾品用途に好適な特性、すなわち、泡品質、強度、光の透過特性に優れた、黒色の色調を有する化学強化用ガラスを提供する。
【解決手段】下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有する化学強化用ガラス。
【解決手段】下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有する化学強化用ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、例えば携帯して使用可能な通信機器や情報機器等の筐体や装飾品に用いられる化学強化用ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の電子機器の筐体や装飾品は、装飾性、耐傷性、加工性、コスト等の様々な要因を考慮し、樹脂、金属等の素材から適宜のものが選択され、用いられている。
【０００３】
近年、筐体の素材として、従来は用いられていなかったガラスを用いる試みがされている（特許文献１）。特許文献１によれば、携帯電話等の電子機器において、筐体本体をガラスで形成することにより、透明感のある独特の装飾効果を発揮することができるとされている。
【０００４】
携帯電話等の、携帯して使用可能な電子機器の筐体や装飾品は、使用時の落下衝撃による破損や長期間の使用による接触傷を考慮し、高い強度が求められる。
【０００５】
ガラスの強度を高める方法として、ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法が一般的に知られている。ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法としては、風冷強化法（物理強化法）と、化学強化法が代表的である。風冷強化法（物理強化法）は、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷などにより急速に冷却して行う手法である。また、化学強化法は、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換により、ガラス板表面に存在するイオン半径が小さい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いアルカリイオン（典型的にはＬｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンであり、Ｎａイオンに対してはＫイオンである。）に交換する手法である。
【０００６】
例えば、前述したような装飾用ガラスは、通常２ｍｍ以下の厚さで使用されることが多い。このように、厚みの薄いガラス板に対して風冷強化法を適用すると、表面と内部の温度差を確保しにくいため、圧縮応力層を形成することが困難である。このため、強化処理後のガラスにおいて、目的の高強度という特性を得ることができない。
また、風冷強化では、冷却温度のばらつきにより、ガラス板の平面性を損なう懸念が大きい。特に厚みの薄いガラス板については、平面性が損なわれる懸念が大きく、本発明の目的である質感が損なわれる可能性がある。これらの点から、ガラス板は、後者の化学強化法によって強化することが好ましい。
【０００７】
また、携帯電話等の電子機器の筐体や装飾品は、機器自体の存在を強く主張せず、なおかつ重厚感、高級感が得られる黒色のものが多用されている。
【０００８】
化学強化可能であって、かつ黒色を呈するガラスとして、特許文献２に記載のガラスが知られている。特許文献２に記載のガラスは、アルミノケイ酸塩ガラスに高濃度の酸化鉄を含有させたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−６１７３０号公報
【特許文献２】特公昭４５−１６１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献２に開示された実施例では、清澄剤として亜ヒ酸を使用している。亜ヒ酸は環境負荷物質であり、製造工程はもとより、製品のライフサイクルを通じて環境に与える悪影響が懸念される。
【００１１】
このため、本発明者は特許文献２の実施例に開示された組成のガラス原料を、亜ヒ酸を添加せず加熱溶融したところ、非常に泡抜けすなわち脱泡性が悪く、残存泡の多いガラスしか得られないことが判明した。すなわち、溶融したガラスをブロック状にキャストした後、板状にスライスして表面を研磨したところ、研磨した表面に、ガラス中の泡が切断されて形成されたあばた状のくぼみ（以下、オープン泡と称す）が多数露出しているのが確認された。
【００１２】
上述のような電子機器の筐体や装飾品用途では、外観品質上の要求から、オープン泡が存在するガラスは使用できないため、製品歩留が極めて低くなる問題がある。また、オープン泡が割れの起点となって強度が低下する懸念がある。
【００１３】
さらに、電子機器の筐体は、平板状だけでなく、凹状もしくは凸状に成形されて用いられることがある。そのため、プレス成形し易いガラスが求められる。
【００１４】
また、化学強化されたガラスは、品質管理上、一定以上の強度を備えることを確認する目的で、圧縮応力量の測定が行われる。
【００１５】
しかしながら、ガラスが黒色である場合、既存の表面応力計を用いて測定を行うと、ガラスによって測定光が吸収されてしまい、圧縮応力量の測定を行えないという問題がある。そのため、このような黒色の色調を有するガラスでも、可視域以外の波長の光を一定以上透過することが求められる。
【００１６】
本発明は、電子機器の筐体や装飾品用途に好適な特性、すなわち、泡品質、強度、光の透過特性に優れた化学強化用ガラスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有する化学強化用ガラス（以下、本発明の化学強化用ガラスということがある）を提供する。
【００１８】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０〜６％、ＮｉＯを０〜６％、ＭｎＯを０〜６％、Ｃｒ２Ｏ３を０〜６％、Ｖ２Ｏ５を０〜６％からなるものを提供する。
【００１９】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、色補正成分（Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．００５〜２％含有するものを提供する。
【００２０】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）が３以上であるものを提供する。
【００２１】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、ＳＯ３を０．００５〜０．５％含有する
ものを提供する。
【００２２】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、ＳｎＯ２を０．００５〜１％含有するものを提供する。
【００２３】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上であるものを提供する。
【００２４】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数が、いずれも０．７〜１．２の範囲内であるものを提供する。
【００２５】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が絶対値で５％以下であるものを提供する。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
（上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。）
【００２６】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、前記化学強化用ガラスを厚み１ｍｍのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面にビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際のクラックの発生率が５０％となるビッカース圧子の荷重が１５０ｇｆ以上であるものを提供する。
【００２７】
また、本発明は、上記した本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスであって、化学強化処理により前記化学強化ガラス表面に形成された表面圧縮応力層の深さが３０μｍ以上であり、前記表面圧縮応力層の表面圧縮応力が５５０ＭＰａ以上である化学強化ガラスを提供する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、泡品質が良好なガラスを、環境負荷を低くしつつ安定的に得ることができる。また、硫酸塩による清澄に好適な化学強化用ガラスが得られる。また、本発明のガラスは、化学強化可能であり、薄い肉厚で高強度が求められる用途、たとえば装飾用途にも好適に用いることができる。また、本発明の化学強化用ガラスはクラックによる破壊が起こりにくいため、高い強度を備えたガラスとすることが可能である。また、本発明のガラスは、プレス成形性に優れたガラスであり、筐体等の用途で求められる所望の形状に低コストで加工することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の化学強化用ガラスは、上記の着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有する。これにより、黒色系の着色ガラスを得ることが可能となる。
【００３０】
また、筐体用途のガラスは、例えば、平板状だけでなく、凹状もしくは凸状に成形して用いられることがある。この場合、平板状やブロック状等に成形したガラスを再加熱し、溶融させた状態でプレス成形したり、溶融ガラスをプレス型上に流し出し、プレス成形することで、所望の形状に成形される。
【００３１】
ガラスをプレス成形する際には、プレス成形時における、ガラスの成形温度を低温化することが好ましい。一般的に、プレス成形時のガラスの成形温度が高いと、金型として、超合金やセラミックスを使わなければならず、これらは加工性が悪くまた高価であるため好ましくない。また、プレス成形時のガラスの成形温度が高いと、金型を高温下で使用するため、金型の劣化の進行が早くなる。また、高い温度でガラスを軟化状態にするため、多大なエネルギーを要する。
【００３２】
本発明の化学強化用ガラスは、ガラス中に、酸化物基準のモル百分率表示で、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有することで、プレス成形時のガラスの成形温度の指標である、Ｔｇ（ガラス転移点）を低温化することができる。これにより、凹状もしくは凸状等の適宜の形状にプレス成形するのに適した、プレス成形性に優れたガラスとすることができる。
【００３３】
黒色系のガラスにおいて、優れたプレス成形性とともに、所望の遮光性を得る観点から、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）の含有量は、好ましくは０．５〜６％であり、より好ましくは１〜５．５％である。
【００３４】
着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）としては、具体的には、例えば、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３が好適に用いられる。
【００３５】
これらの着色成分は、その合計の含有量が０．１〜７％であれば、これらのうちのいずれかを含有していればよいが、各々の含有量としては、０．０１％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。また、各々の含有量が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００３６】
ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０〜６％、ＮｉＯを０〜６％、ＭｎＯを０〜６％、Ｃｒ２Ｏ３を０〜６％、Ｖ２Ｏ５を０〜６％からなることが好ましい。つまり、Ｆｅ２Ｏ３を必須成分とし、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる適宜の成分を組み合わせて用いてもよい。Ｆｅ２Ｏ３が０．０１％未満であると、所望の遮光性が得られないおそれがある。また、Ｆｅ２Ｏ３が６％超であると、ガラスが不安定となるおそれがある。また、その他の成分、すなわちＣｏ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５について、それぞれの含有量が６％超であるとガラスが不安定となるおそれがある。
【００３７】
なお、本明細書において、着色成分や色補正成分の含有量は、ガラス中に存在する各成分が、表示された酸化物として存在するものとした場合の換算含有量を示す。たとえば「Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％含有する」とは、ガラス中に存在するＦｅが、すべてＦｅ２Ｏ３の形で存在するものとした場合のＦｅ含有量、すなわち、ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算含有量が０．０１〜６％であることを意味するものである。
【００３８】
本発明の化学強化用ガラスは、着色成分として、例えば、（ｉ）Ｆｅ２Ｏ３と、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一の成分との組み合わせ、（ｉｉ）Ｆｅ２Ｏ３と、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一との組み合わせ、（ｉｉｉ）Ｃｏ３Ｏ４と、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一との組み合わせ、を好適に用いることができる。
【００３９】
波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数を１ｍｍ−１以上とするには、複数の着色成分を組み合わせ、これら波長域の光の吸光係数が平均的に高くなるようにすることが好ましい。例えば、下記に詳述する第１実施形態、第２実施形態の化学強化用ガラスにおいて、ガラス中の着色成分として、Ｆｅ２Ｏ３を１．５〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０．１〜１％の組み合わせで含有することで、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視域の光を十分に吸収しつつ、平均的に可視域の光を吸収するガラスとすることができる。つまり、黒色を呈するガラスを得ようとする場合、着色成分の種類や配合量により、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視域において、吸収特性が低い波長域が存在することに起因して、褐色や青色を呈した黒色となることがある。これに対し、前述の着色成分とすることで、いわゆる漆黒を表現することができる。
【００４０】
このような光吸収特性が得られるものとして、着色成分の上記以外の配合量の組み合わせとしては、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜４％、Ｃｏ３Ｏ４を０．２〜３％、ＮｉＯを１．５〜６％の組み合わせ、Ｆｅ２Ｏ３を１．５〜６％、ＮｉＯを０．１〜１％の組み合わせ、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜４％、Ｃｏ３Ｏ４を０．０５〜２％、ＮｉＯを０．０５〜２％、Ｃｒ２Ｏ３を０．０５〜２％の組み合わせ、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜４％、Ｃｏ３Ｏ４を０．０５〜２％、ＮｉＯを０．０５〜２％、ＭｎＯを０．０５〜２％の組み合わせが挙げられる。
【００４１】
また、ガラス中の着色成分を組み合わせることで、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視域の光を十分に吸収しつつ、紫外光や赤外光の特定波長を透過するガラスとすることができる。例えば、着色成分として、前述のＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５の組み合わせを含有したガラスとすることで、波長３００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外光および波長８００ｎｍ〜９５０ｎｍの赤外光を透過させることができる。また、着色成分として、前述のＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の組み合わせを含有したガラスとすることで、波長８００ｎｍ〜９５０ｎｍの赤外光を透過させることができる。例えば、携帯電話や携帯型ゲーム機器のデータ通信に用いられる赤外線通信装置は、波長８００ｎｍ〜９５０ｎｍの赤外光が利用されている。そのため、前述の着色成分の組み合わせを配合してガラスに赤外光透過特性を付与することで、例えば、ガラスを筐体用途に適用する際に、赤外線通信装置用の開口部を筐体に設けることなく適用することができる。
【００４２】
本発明の化学強化用ガラスは、色補正成分として、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分を、０．００５〜２％含有することが好ましい。
【００４３】
色補正成分（Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）としては、具体的には、例えば、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２が好適に用いられる。
【００４４】
色補正成分として、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物を、合計で０．００５％以上含有することで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を２％以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは０．０１〜１．８％であり、さらに好ましくは０．１〜１．５％である。
【００４５】
本発明の化学強化用ガラスとしては、上記の着色成分とともに、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％含有するものが挙げられる。
【００４６】
以下、本発明の化学強化用ガラスの着色成分以外のガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
【００４７】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。５５％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは６０％以上である。より好ましくは６５％以上である。ＳｉＯ２が８０％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７５％以下、典型的には７０％以下である。
【００４８】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。３％未満では耐候性が低下する。好ましくは４％以上、典型的には５％以上である。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３が１６％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１４％以下、典型的には１２％以下である。
【００５０】
Ｂ２Ｏ３はガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｂ２Ｏ３を含有する場合、４％未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは５％以上であり、典型的には６％以上である。
【００５１】
Ｂ２Ｏ３が１２％超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは１１％以下、典型的には１０％以下である。
【００５２】
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。５％未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。
【００５３】
Ｎａ２Ｏが１６％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、典型的には１４％以下である。
【００５４】
Ｋ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。Ｋ２Ｏを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．３％以上である。Ｋ２Ｏが４％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、典型的には２％以下である。
【００５５】
ＭｇＯはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＭｇＯを含有する場合、３％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には４％以上である。ＭｇＯが１５％超では耐候性が低下する。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。
【００５６】
ＣａＯはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。ＣａＯを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には０．１％以上である。ＣａＯが３％超では化学強化特性が低下する。好ましくは１％以下、典型的には０．５％以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
【００５７】
ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）はガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか１種以上を含有することができる。その場合ＲＯの含有量の合計ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１％未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは３％以上、典型的には５％以上である。ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１８％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、より好ましくは１３％以下、典型的には１１％以下である。
【００５８】
ＺｒＯ２はイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが１％未満の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２が１％超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こるおそれがある。典型的にはＺｒＯ２は含有しない。
【００５９】
本発明の化学強化用ガラスは、好適な形態として以下に述べる２つの実施形態（第１の実施形態、第２の実施形態）がある。
【００６０】
第１の実施形態の化学強化用ガラスについて説明する。以下の本発明の第１の実施形態の化学強化用ガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
【００６１】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。６０％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは６１％以上である。より好ましくは６５％以上である。ＳｉＯ２が８０％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７５％以下、典型的には７０％以下である。
【００６２】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。３％未満では耐候性が低下する。好ましくは４％以上、典型的には５％以上である。Ａｌ２Ｏ３が１５％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１４％以下、典型的には１２％以下である。
【００６３】
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。５％未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。Ｎａ２Ｏが１５％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、典型的には１４％以下である。
【００６４】
Ｋ２Ｏは溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。Ｋ２Ｏを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．３％以上である。Ｋ２Ｏが４％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、典型的には２％以下である。
【００６５】
ＭｇＯは溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＭｇＯを含有する場合、３％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には４％以上である。ＭｇＯが１５％超では耐候性が低下する。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。
【００６６】
ＣａＯは溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。ＣａＯを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には０．１％以上である。ＣａＯが３％超では化学強化特性が低下する。好ましくは１％以下、典型的には０．５％以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
【００６７】
ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）は溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか１種以上を含有することができる。その場合ＲＯの含有量の合計ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１％未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは３％以上、典型的には５％以上である。ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１８％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、より好ましくは１３％以下、典型的には１１％以下である。なお、ΣＲＯとは、全てのＲＯ成分の合量を示すものである。
【００６８】
ＺｒＯ２はイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが１％未満の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２が１％超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こるおそれがある。典型的にはＺｒＯ２は含有しない。
【００６９】
Ｆｅ２Ｏ３はガラスを濃色に着色するための必須成分である。Ｆｅ２Ｏ３で表した全鉄含有量が１．５％未満では、所望とする黒色のガラスが得られない。好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である、Ｆｅ２Ｏ３が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００７０】
この全鉄のうちの、Ｆｅ２Ｏ３で換算した２価の鉄の含有量の割合（鉄レドックス）が１０〜５０％、特には１５〜４０％であることが好ましい。２０〜３０％であるともっとも好ましい。鉄レドックスが１０％より低いとＳＯ３を含有する場合その分解が進まず、期待する清澄効果が得られないおそれがある。５０％より高いと清澄前にＳＯ３の分解が進みすぎて期待する清澄効果が得られない、あるいは、泡の発生源となり泡個数が増加するおそれがある。
【００７１】
本明細書では、全鉄をＦｅ２Ｏ３に換算したものをＦｅ２Ｏ３の含有量として表記している。鉄レドックスは、メスバウアー分光法によりＦｅ２Ｏ３に換算した全鉄中の、Ｆｅ２Ｏ３に換算した２価の鉄の割合を％表示で示すことができる。具体的には、放射線源（５７Ｃｏ）、ガラス試料（上記ガラスブロックから切断、研削、鏡面研磨した３〜７ｍｍ厚のガラス平板）、検出器（ＬＮＤ社製４５４３１）を直線上に配置する透過光学系での評価を行う。光学系の軸方向に対して放射線源を運動させ、ドップラー効果によるγ線のエネルギー変化を起こす。そして室温で得られたメスバウアー吸収スペクトルを用いて、２価のＦｅと３価のＦｅの割合を算出し、２価のＦｅの割合を鉄レドックスとする。
【００７２】
Ｃｏ３Ｏ４は、着色成分であるとともに、鉄との共存下において脱泡効果を奏するため必須成分である。すなわち、高温状態で３価の鉄が２価の鉄となる際に放出されるＯ２泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてＯ２泡が削減され、脱泡効果が得られる。
【００７３】
さらに、Ｃｏ３Ｏ４は、ＳＯ３と共存させることにより清澄作用をより高める成分である。すなわち、たとえばボウ硝（Ｎａ２ＳＯ４）を清澄剤として使用する場合、ＳＯ３→ＳＯ２＋１／２Ｏ２の反応を進めることで、ガラスからの泡抜けが良くなるため、ガラス中の酸素分圧は低い方が好ましい。鉄を含むガラスにおいて、コバルトが共添加されることで、鉄の還元により生じる酸素の放出を、コバルトの酸化により抑制することができ、ＳＯ３の分解が促進される。このため、泡欠点の少ないガラスを作製することができる。
【００７４】
また、化学強化のためにアルカリ金属を比較的多量に含むガラスは、ガラスの塩基性度が高くなるため、ＳＯ３が分解しにくく、清澄効果が低下する。このように、ＳＯ３が分解しにくい化学強化用ガラスにおいて、鉄を含むものでは、コバルトは、ＳＯ３の分解を促進するため、脱泡効果の促進に特に有効である。このような清澄作用を発現させるためには、Ｃｏ３Ｏ４は０．１％以上とされ、好ましくは０．２％以上、典型的には０．３％以上である。１％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．６％以下である。
【００７５】
Ｃｏ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３とのモル比（Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比）が０．０１未満であると前記の脱泡効果が得られなくなるおそれがある。好ましくは０．０５以上、典型的には０．１以上である。Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比が０．５超であると、逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数を増加するおそれがあるため、別途清澄剤を用いる等の対応が必要となる。好ましくは０．３以下、より好ましくは０．２以下である。
【００７６】
ＮｉＯは、ガラスを所望の黒色に着色するための着色成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。ＮｉＯを含有する場合、０．０５％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。ＮｉＯが６％超では、ガラスの色調の明度が過度に高くなり、所望の黒色の色調が得られない。また、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００７７】
ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３は、着色成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。これらの着色成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。また、各々の含有量が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００７８】
（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）はガラスのネットワークを形成する網目状酸化物の合計量と主たる修飾酸化物の合計量との比率を示すものであり、この比が３未満であると化学強化処理後に圧痕をつけた時の破壊する確率が大きくなるおそれがある。好ましくは３．６以上、典型的には４以上である。この比が６超であると、ガラスの粘性が増大し溶融性が低下する。好ましくは５．５以下、より好ましくは５以下である。なお、ΣＲ２Ｏとは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの合量を示すものである。
【００７９】
ＳＯ３は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳＯ３を含有する場合０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上である。０．０３％以上がもっとも好ましい。また０．５％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下である。０．１％以下がもっとも好ましい。
【００８０】
ＳｎＯ２は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｎＯ２を含有する場合、０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上である。また１％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．５％以下である。０．３％以下がもっとも好ましい。
【００８１】
ＴｉＯ２は耐候性を向上させる成分であるとともに、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＴｉＯ２を含有する場合、０．００５％未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。また、色補正効果を十分に得られず、黒色系のガラスにおいて、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。好ましくは０．０１％以上であり、典型的には０．１％以上である。ＴｉＯ２が１％超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは０．８％以下、典型的には０．６％以下である。
【００８２】
Ｌｉ２Ｏは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｌｉ２Ｏを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。 Ｌｉ２Ｏが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１０％以下、典型的には５％以下である。
【００８３】
ＳｒＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｒＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＳｒＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【００８４】
ＢａＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＢａＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＢａＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【００８５】
ＺｎＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＺｎＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＺｎＯが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【００８６】
ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２は、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。
【００８７】
これらの色補正成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減して、所望の黒色に色補正する効果を十分に得られず、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。これら色補正成分の各々の含有量は、好ましくは０．０５％以上であり、典型的には０．１％以上である。色補正成分の各々の含有量が２％を超えると、ガラスが不安定となり失透を生じるおそれがある。
【００８８】
なお、上述した色補正成分は、各ガラスの母体となる組成に応じて、その種類や量を適宜選択して用いることができる。
【００８９】
上記した色補正成分としては、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量が０．００５〜２％であることが好ましい。ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量を０．００５％以上とすることで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を２％以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは０．０１〜１．８％であり、さらに好ましくは０．０５〜１．５％である。
【００９０】
次に、第２の実施形態の化学強化用ガラスについて説明する。以下の本発明の第２の実施形態の化学強化用ガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
【００９１】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。５５％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは５８％以上である。より好ましくは６０％以上である。ＳｉＯ２が７５％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７０％以下、典型的には６８％以下である。
【００９２】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。８％未満では耐候性が低下する。好ましくは１０％以上、典型的には１１％以上である。Ａｌ２Ｏ３が１６％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１４％以下、典型的には１２％以下である。
【００９３】
Ｂ２Ｏ３は耐候性を向上させる成分であり、必須である。４％未満では耐候性が低下する。好ましくは５％以上であり、典型的には６％以上である。Ｂ２Ｏ３が１２％超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは１１％以下、典型的には１０％以下である。
【００９４】
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。７％未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。Ｎａ２Ｏが１６％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、典型的には１４％以下である。
【００９５】
Ｋ２Ｏは溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。Ｋ２Ｏを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．３％以上である。Ｋ２Ｏが４％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、典型的には２％以下である。
【００９６】
ＭｇＯは溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＭｇＯを含有する場合、０．００５％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．０１％以上である。ＭｇＯが３％超では耐候性が低下する。好ましくは２％以下、典型的には１％以下である。
【００９７】
ＣａＯは溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。ＣａＯを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には０．１％以上である。ＣａＯが３％超では化学強化特性が低下する。好ましくは１％以下、典型的には０．５％以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
【００９８】
ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）は溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか１種以上を含有することができる。その場合ＲＯの含有量の合計ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が０．００５％未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは０．０１％以上である。ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が５％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下、典型的には１％以下である。
【００９９】
ＺｒＯ２はイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが１％未満の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２が１％超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こるおそれがある。典型的にはＺｒＯ２は含有しない。
【０１００】
Ｆｅ２Ｏ３はガラスを濃色に着色するための必須成分である。Ｆｅ２Ｏ３で表した全鉄含有量が１．５％未満では、所望とする黒色のガラスが得られない。好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。Ｆｅ２Ｏ３が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【０１０１】
この全鉄のうちの、Ｆｅ２Ｏ３で換算した２価の鉄の含有量の割合（鉄レドックス）が１０〜５０％、特には１５〜４０％であることが好ましい。２０〜３０％であるともっとも好ましい。鉄レドックスが１０％より低いとＳＯ３を含有する場合その分解が進まず、期待する清澄効果が得られないおそれがある。５０％より高いと清澄前にＳＯ３の分解が進みすぎて期待する清澄効果が得られない、あるいは、泡の発生源となり泡個数が増加するおそれがある。
【０１０２】
なお、本明細書では、全鉄をＦｅ２Ｏ３に換算したものをＦｅ２Ｏ３の含有量として表記としている。鉄レドックスは、メスバウアー分光法によりＦｅ２Ｏ３に換算した全鉄中の、Ｆｅ２Ｏ３に換算した２価の鉄の割合を％表示で示すことができる。具体的には、放射線源（５７Ｃｏ）、ガラス試料（上記ガラスブロックから切断、研削、鏡面研磨した３〜７ｍｍ厚のガラス平板）、検出器（ＬＮＤ社製４５４３１）を直線上に配置する透過光学系での評価を行う。光学系の軸方向に対して放射線源を運動させ、ドップラー効果によるγ線のエネルギー変化を起こす。そして室温で得られたメスバウアー吸収スペクトルを用いて、２価のＦｅと３価のＦｅの割合を算出し、２価のＦｅの割合を鉄レドックスとする。
【０１０３】
Ｃｏ３Ｏ４は、着色成分であるとともに、鉄との共存下において脱泡効果を奏するため必須成分である。すなわち、高温状態で３価の鉄が２価の鉄となる際に放出されるＯ２泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてＯ２泡が削減され、脱泡効果が得られる。
【０１０４】
さらに、Ｃｏ３Ｏ４は、ＳＯ３と共存させることにより清澄作用をより高める成分である。すなわち、たとえばボウ硝（Ｎａ２ＳＯ４）を清澄剤として使用する場合、ＳＯ３→ＳＯ２＋１／２Ｏ２の反応を進めることで、ガラスからの泡抜けが良くなるため、ガラス中の酸素分圧は低い方が好ましい。鉄を含むガラスにおいて、コバルトが共添加されることで、鉄の還元により生じる酸素の放出を、コバルトの酸化により抑制することができ、ＳＯ３の分解が促進される。このため、泡欠点の少ないガラスを作製することができる。
【０１０５】
また、化学強化のためにアルカリ金属を比較的多量に含むガラスは、ガラスの塩基性度が高くなるため、ＳＯ３が分解しにくく、清澄効果が低下する。このように、ＳＯ３が分解しにくい化学強化用ガラスにおいて、鉄を含むものでは、コバルトの添加により、ＳＯ３の分解が促進されるため、脱泡効果の促進に特に有効である。このような清澄作用を発現させるためには、Ｃｏ３Ｏ４は０．１％以上とされ、好ましくは０．２％以上、典型的には０．３％以上である。１％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．６％以下である。
【０１０６】
Ｃｏ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３とのモル比（Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比）が０．０１未満であると前記の脱泡効果が得られなくなるおそれがある。好ましくは０．０５以上、典型的には０．１以上である。Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比が０．５超であると、逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数を増加するおそれがあるため、別途清澄剤を用いる等の対応が必要となる。好ましくは０．３以下、より好ましくは０．２以下である。
【０１０７】
ＮｉＯは、ガラスを所望の黒色に着色するための着色成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。ＮｉＯを含有する場合、０．０５％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。ＮｉＯが６％超では、ガラスの色調の明度が過度に高くなり、所望の黒色の色調が得られない。また、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【０１０８】
ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３は、着色成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。これらの着色成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。また、各々の含有量が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【０１０９】
（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）はガラスのネットワークを形成する網目状酸化物の合計量と主たる修飾酸化物の合計量との比率を示すものであり、この比が３未満であると化学強化処理後に圧痕をつけた時の破壊する確率が大きくなるおそれがある。好ましくは３．５以上、典型的には４以上である。この比が６超であると、ガラスの粘性が増大し溶融性が低下する。好ましくは５．５以下、より好ましくは５以下である。なお、ΣＲ２Ｏとは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの合量を示すものである。
【０１１０】
ＳＯ３は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳＯ３を含有する場合０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上である。０．０３％以上がもっとも好ましい。また０．５％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下である。０．１％以下がもっとも好ましい。
【０１１１】
ＳｎＯ２は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｎＯ２を含有する場合、０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上である。また１％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．５％以下である。０．３％以下がもっとも好ましい。
【０１１２】
ＴｉＯ２は耐候性を向上させる成分であるとともに、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＴｉＯ２を含有する場合、０．００５％未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。また、色補正効果を十分に得られず、黒色系のガラスにおいて、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。好ましくは０．０１％以上であり、典型的には０．１％以上である。ＴｉＯ２が１％超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは０．８％以下、典型的には０．６％以下である。
【０１１３】
Ｌｉ２Ｏは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｌｉ２Ｏを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。Ｌｉ２Ｏが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１０％以下、典型的には５％以下である。
【０１１４】
ＳｒＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｒＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＳｒＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【０１１５】
ＢａＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＢａＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＢａＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【０１１６】
ＺｎＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＺｎＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＺｎＯが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【０１１７】
ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２は、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。
【０１１８】
これらの色補正成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減して、所望の黒色に色補正する効果を十分に得られず、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。これら色補正成分の各々の含有量は、好ましくは０．０５％以上であり、典型的には０．１％以上である。色補正成分の各々の含有量が２％を超えると、ガラスが不安定となり失透を生じるおそれがある。
【０１１９】
なお、上述した色補正成分は、各ガラスの母体となる組成に応じて、その種類や量を適宜選択して用いることができる。
【０１２０】
上記した色補正成分としては、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量が０．００５〜２％であることが好ましい。ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量を０．００５％以上とすることで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を２％以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは０．０１〜１．８％であり、さらに好ましくは０．０５〜１．５％である。
【０１２１】
本発明の第１の実施形態、第２の実施形態ともに、ガラスの着色成分は本質的に鉄であるが、上記のように、本発明の目的を損なわない範囲で、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択された少なくとも１成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は５％以下であることが好ましく、典型的には４％以下である。
【０１２２】
本発明の第１の実施形態、第２の実施形態ともに、Ｃｏは着色成分でもあり清澄剤でもある。ガラスの清澄剤としては、必要に応じてＳＯ３やＳｎＯ２を用いてもよいが、本発明の目的を損なわない範囲で、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ、Ｆ、その他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１％以下であることが好ましく、典型的には０．５％以下である。なお、Ａｓ２Ｏ３は、環境負荷物質であり、製造工程はもとより製品のライフサイクルを通じて環境に与える悪影響が懸念されるため含有しない。
【０１２３】
本発明の化学強化用ガラスは、化学強化用ガラスを厚み１ｍｍのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面に、ビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際の、クラックの発生率が５０％となるビッカース圧子の押し込み荷重が１５０ｇｆ以上であることが好ましく、２００ｇｆ以上であることがより好ましく、３００ｇｆ以上であることがさらに好ましい。前記ビッカース圧子の押し込み荷重が１５０ｇｆ未満であると、化学強化処理前の製造工程や輸送の際に傷が入りやすく、また、化学強化処理を行ったとしても所望の強度が得られないことがある。
【０１２４】
なお、化学強化用ガラスを化学強化処理する方法としては、ガラス表面のＮａ２Ｏと溶融塩中のＫ２Ｏとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、典型的には後述する方法が適用可能である。
【０１２５】
また、本発明の化学強化用ガラスは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上であることが好ましい。電子機器の内部に設けられる表示装置の光源は、発光ダイオード、有機ＥＬ、ＣＣＦＬ等の白色光を発するもので構成される。そのため、電子機器の筐体として本発明の化学強化用ガラスを用いる際、これらの白色光がガラスを介して機器の外部に漏れることがないよう、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値を１ｍｍ−１以上とする必要がある。白色光は、蛍光体を用いて可視域の複数の波長の光を複合した上で白色として認識させるものである。そのため、ガラスの可視域の波長の吸光係数の最小値を１ｍｍ−１以上とすることで、遮光手段を別途設けることなく白色光をガラス単体で吸収し、ガラスとして十分な遮光性を得る。
【０１２６】
ガラスの波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１未満である場合、筐体用途として十分な厚みを備えたガラスであっても所望の遮光性が得られず、光がガラスを透過するおそれがある。また、ガラスが凹状、もしくは凸状に成形される際、厚みがもっとも薄い箇所において、光が透過するおそれがある。ガラスの厚みが薄い場合には、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおけるガラスの吸光係数の最小値は２ｍｍ−１以上とすることが好ましく、３ｍｍ−１以上がより好ましく、４ｍｍ−１以上がさらに好ましい。
【０１２７】
本発明における吸光係数の算出方法は、以下のとおりである。ガラス板の両面を鏡面研磨し、厚さｔを測定する。このガラス板の分光透過率Ｔを測定する（例えば、日本分光株式会社製、紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０を用いる）。そして、吸光係数βを、Ｔ＝１０−βｔの関係式を用いて算出する。
【０１２８】
また、本発明の化学強化用ガラスは、吸光係数の相対値（波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）が０．７〜１．２の範囲内であることが好ましい。前述のとおり、ガラスの着色成分として上記所定のものを選択することで、黒色を呈するガラスが得られる。しかし、着色成分の種類や配合量によっては、黒色ではあるものの、例えば褐色がかったり、青味がかったりすることがある。他の色に見えない黒色、すなわち漆黒をガラスで表現するには、可視域の光の波長における吸光係数のばらつきが少ないガラス、つまり可視域の光を平均的に吸収するガラスが好ましい。
【０１２９】
よって、前記吸光係数の相対値の範囲は、０．７〜１．２の範囲内とすることが好ましい。この範囲が、０．７より小さいと、ガラスが青味がかった黒色となるおそれがある。また、この範囲が、１．２超であると、褐色や緑色がかった黒色となるおそれがある。
【０１３０】
なお、吸光係数の相対値は、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数の両方が前述の範囲内となることで、他の色に見えない黒色のガラスが得られることを意味する。
【０１３１】
また、本発明の化学強化用ガラスは、下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が絶対値で５％以下であることが好ましい。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
【０１３２】
上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。
【０１３３】
また、上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。
【０１３４】
吸光係数の相対値（波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）の変化量ΔＴが、それぞれ上記範囲にあることで、光照射前後における、可視域の波長の光に対する吸収特性の変動を抑制でき、長期間にわたって、色調の変動の抑制されたガラスとすることができる。
【０１３５】
具体的には、例えば、上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、両面を鏡面光学研磨した肉厚０．８ｍｍのガラスの研磨面に、離間距離１５ｃｍで４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。
【０１３６】
また、上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、両面を鏡面光学研磨した肉厚０．８ｍｍのガラスの研磨面に、離間距離１５ｃｍで４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。
【０１３７】
また、本発明の化学強化用ガラスは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光度の最小値が０．７以上とすることが好ましい。
【０１３８】
電子機器の内部に設けられる表示装置の光源は、発光ダイオード、有機ＥＬ、ＣＣＦＬ等の白色光を発するもので構成される。そのため、電子機器の筐体として本発明の化学強化用ガラスを用いる際、これらの白色光がガラスを介して機器の外部に漏れることがないよう、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光度の最小値を０．７以上とする必要がある。白色光は、蛍光体を用いて可視域の複数の波長の光を複合した上で白色として認識させるものである。そのため、ガラスの可視域の波長の吸光度を０．７以上とすることで、遮光手段を別途設けることなく白色光をガラス単体で吸収し、ガラスとして十分な遮光性を得る。
【０１３９】
ガラスの波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光度の最小値が０．７未満である場合、筐体用途として十分な厚みを備えたガラスであっても、所望の遮光性が得られず、光がガラスを透過するおそれがある。また、ガラスが凹状、もしくは凸状に成形される際、厚みがもっとも薄い箇所において、光が透過するおそれがある。波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおけるガラスの吸光度の最小値は０．９以上とすることが好ましく、１．２以上がより好ましく、１．５以上がさらに好ましい。
【０１４０】
本発明における吸光度の算出方法は、以下のとおりである。ガラス板の両面を鏡面研磨し、厚さｔを測定する。このガラス板の分光透過率Ｔを測定する（例えば、日本分光株式会社製、紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０を用いる）。そして、吸光度ＡをＡ＝−ｌｏｇ１０Ｔの関係式を用いて算出する。
【０１４１】
また、本発明の化学強化用ガラスは、電波透過性を備えることが好ましい。例えば、通信素子を機器に内蔵し、電波を用いて情報の送信もしくは受信を行う携帯電話等の筐体として化学強化用ガラスを適用する場合、この化学強化用ガラスが電波透過性を備えることで、ガラスの存在に起因する通信感度の低下が抑制される。本発明の化学強化用ガラスにおける電波透過性は、５０ＭＨｚ〜３．０ＧＨｚの周波数範囲において誘電正接（ｔａｎδ）の最大値が０．０２以下であることが好ましい。好ましくは０．０１５以下であり、よりこのましくは０．０１以下である。
【０１４２】
本発明の化学強化用ガラスの製造方法は特に限定されないが、たとえば種々の原料を適量調合し、約１５００〜１６００℃に加熱し溶融した後、脱泡、撹拌などにより均質化し、周知の、ダウンドロー法、プレス法などによって板状等に成形するか、またはキャストしてブロック状に成形する。そして、徐冷後所望のサイズに切断し、必要に応じ研磨加工を施して製造される。
【０１４３】
化学強化処理の方法としては、ガラス表層のＮａ２Ｏと溶融塩中のＫ２Ｏとをイオン交換できるものであれば、特に限定されない。たとえば、加熱された硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。所望の表面圧縮応力を有する化学強化層（表面圧縮応力層）を、ガラス表面に形成するための条件は、ガラスの厚さによっても異なるが、４００〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩に、ガラスを２〜２０時間浸漬させることが典型的である。
【０１４４】
また、このＫＮＯ３溶融塩としては、ＫＮＯ３以外に、例えばＮａＮＯ３を５％程度以下含有するものであってもよい。
【０１４５】
本発明の化学強化用ガラスは、上記製造方法によって所望の形状に成形されるものである。また、本発明の化学強化用ガラスは、例えば所望の形状に成形された後、上記化学強化処理の方法を適用することにより、化学強化処理されたガラスを製造できる。このとき、化学強化処理によって生じる表面圧縮応力層の深さは、６〜７０μｍとされる。その理由は、以下のとおりである。
【０１４６】
装飾用途に用いられるガラスの製造においては、ガラス表面を研磨されることがあり、その最終段階の研磨に使用される研磨砥粒の粒径は２〜６μｍが典型的である。
【０１４７】
このような砥粒によって、ガラス表面には、最終的に最大５μｍのマイクロクラックが形成されると考えられる。化学強化処理による強度向上効果を有効なものとするためには、ガラス表面に形成されるマイクロクラックより深い表面圧縮応力層が形成されていることが必要である。このため、化学強化処理によって生じる表面圧縮応力層の深さは６μｍ以上とされる。また、使用時に表面圧縮応力層の深さを超える傷がつくと、ガラスの破壊につながるため、表面圧縮応力層は厚い方が好ましい。このため、表面圧縮応力層は、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上、典型的には３０μｍ以上である。
【０１４８】
ソーダライムガラスは、上記化学強化処理方法を適用して化学強化処理することにより、ガラス表面に形成される表面圧縮応力層の表面圧縮応力を５５０ＭＰａ以上とすることは可能であるが、表面圧縮応力層の深さを３０μｍ以上に形成することは容易でない。
【０１４９】
本願発明の化学強化用ガラスは、化学強化処理することで、ガラス表面に３０μｍ以上の深さを有する表面圧縮応力層を形成することが可能である。
【０１５０】
一方、表面圧縮応力層が深すぎると、内部引張応力が大きくなり、破壊時の衝撃が大きくなる。すなわち、内部引張応力が大きいと、破壊時にガラスが細片となって粉々に飛散する傾向があり、危険性が高まることが知られている。本発明者らによる実験の結果、厚さ２ｍｍ以下のガラスでは、表面圧縮応力層の深さが７０μｍを超えると、破壊時のガラス細片の飛散が顕著となることが判明した。したがって、本発明の化学強化用ガラスにおいては表面圧縮応力層の深さは７０μｍ以下とされる。装飾用ガラスとして用いる場合、その用途にもよるが、たとえば、ＡＶ機器・ＯＡ機器等の載置型の機器の操作パネルに適用する場合に較べて、表面に接触傷がつく確率が高い携帯用機器等の用途等に適用する場合には、安全をみて表面圧縮応力層の深さを薄くしておくことも考えられる。この場合には、表面圧縮応力層の深さは、より好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下、典型的には４０μｍ以下である。
【０１５１】
また、本発明の化学強化用ガラスは、上述したように、化学強化処理することで、化学強化されたガラスを得られるが、ガラス表面に形成される表面圧縮応力層の表面圧縮応力は、５５０ＭＰａ以上であることが好ましく、７００ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、表面圧縮応力層の表面圧縮応力は、典型的には１２００ＭＰａ以下である。
【０１５２】
本願発明の化学強化用ガラスは、化学強化処理することで、ガラス表面に、５５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有する表面圧縮応力層を形成することが可能である。
【０１５３】
以上、本発明の化学強化用ガラスについて一例を挙げて説明したが、本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて適宜構成を変更することができる。
【実施例】
【０１５４】
以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【０１５５】
表１〜表８の例１〜６０（例１〜５８は実施例、例５９、例６０は比較例）について、表中にモル百分率表示で示す組成になるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして１００ｍｌとなるように秤量した。なお、表に記載のＳＯ３は、ガラス原料にボウ硝（Ｎａ２ＳＯ４）を添加し、ボウ硝分解後にガラス中に残る残存ＳＯ３であり、計算値である。
【０１５６】
ついで、この原料混合物を白金製るつぼに入れ、１５００〜１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、約０．５時間加熱して原料が溶け落ちた後、１時間溶融し、脱泡した。その後、およそ３００℃に予熱した、縦約５０ｍｍ×横約１００ｍｍ×高さ約２０ｍｍの型材に流し込み、約１℃／分の速度で徐冷し、ガラスブロックを得た。このガラスブロックを切断して、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、表１〜７に示す厚みになるようにガラスを切り出した後、研削し、最後に両面を鏡面に研磨加工し、板状のガラスを得た。
【０１５７】
得られた板状のガラスについて、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの吸光係数の最小値、吸光係数の相対値（波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）、吸光度、ガラスの厚さｔ、ＣＩＬ値を表１〜７に併記する。なお、表１〜７中、「−」は、未測定であることを示す。
【０１５８】
【表１】
【０１５９】
【表２】
【０１６０】
【表３】
【０１６１】
【表４】
【０１６２】
【表５】
【０１６３】
【表６】
【０１６４】
【表７】
【０１６５】
吸光係数は、以下の方法で求めた。両面を鏡面研磨した板状のガラスの厚さｔを、ノギスで測定した。このガラスの分光透過率Ｔを、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ−５７０）を用いて測定した。そして、吸光係数βを、Ｔ＝１０−βｔの関係式を用いて算出した。そして、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの吸光係数の最小値を求めた。また、求めた吸光係数から、吸光係数の相対値（波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）を算出した。また、吸光度Ａは、Ａ＝−ｌｏｇ１０Ｔの関係式を用いて算出した。
【０１６６】
ＣＩＬ（クラック・イニシエーション・ロード）値は、以下の方法で求めた。両面を鏡面研磨した、厚さ１ｍｍの板状のガラスを用意した。ビッカース硬度試験機にて、ビッカース圧子を１５秒押し込んだ後にビッカース圧子をはずし、１５秒後に圧痕付近を観測した。観測では、圧痕のコーナーからクラックが何本発生しているかを調査した。測定は、５０ｇｆ、１００ｇｆ、２００ｇｆ、３００ｇｆ、５００ｇｆ、１ｋｇｆのビッカース圧子の押し込み荷重別に、１０枚のガラスに対して行った。発生したクラック本数の平均値を荷重ごとに算出した。荷重とクラック本数との関係を、シグモイド関数を用いて回帰計算した。回帰計算結果から、クラック本数が２本となる荷重をガラスのＣＩＬ値（ｇｆ）とした。
【０１６７】
上記吸光係数の評価結果から、実施例である例１〜５８のガラスは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上、もしくは吸光度の最小値が０．７以上であり、可視域の波長の光を一定以上吸収することがわかる。これらガラスを電子機器の筐体に用いることで高い遮光性が得られる。
【０１６８】
また、上記吸光係数の評価結果から、着色剤として、Ｃｏ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＭｎＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯを、合計で０．１〜７％含有する例１〜５８のうちの一部のガラスでは、吸光係数の相対値（波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）が、それぞれ０．７〜１．２の範囲にあり、可視域の光を平均的に吸収するガラスであることがわかる。そのため、例えば、褐色がかった黒色や、青味がかった黒色とは異なる、漆黒の色調の黒色ガラスを得ることができる。
【０１６９】
上記ＣＩＬ値の評価結果から、例１〜１７のガラスは、傷の入りにくい強度の高いガラスであることがわかる。化学強化処理前のガラスは、製造工程や輸送において傷が入り、それが化学強化後においても破壊起点となりガラスの強度を低下させる要因となる。
【０１７０】
一般的なソーダライムガラスのＣＩＬ値が、一例として１５０ｇｆ程度に対し、実施例である例１〜１７の各ガラスのＣＩＬ値はソーダライムガラスのそれよりも大きく、化学強化処理後においても高い強度を備えたガラスが得られることが推測される。
【０１７１】
泡個数について、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の効果を確認するため、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の以外のガラス成分・含有量を同一とし、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の両方を含むもの、Ｆｅ２Ｏ３のみ含むもの、Ｃｏ３Ｏ４のみ含むもののそれぞれについて泡個数を確認した。
【０１７２】
泡個数は、前記の板状のガラスを高輝度光源（林時計工業社製、ＬＡ−１００Ｔ）下で、０．６ｃｍ３の領域の泡個数を４箇所測定し、その測定値の平均値を単位体積（ｃｍ３）当たりに換算した値を示した。
【０１７３】
泡個数は、ガラスの母組成や溶融温度の影響を大きく受けるため、前述のとおり、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４以外の成分・含有量を同一とし、溶融温度同一のもので対比を行った。結果を表８に示す。
【０１７４】
【表８】
【０１７５】
この結果より、いずれのガラス組成においても、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の両方を含むものが、Ｆｅ２Ｏ３のみ含むもの、Ｃｏ３Ｏ４のみ含むものに対して、泡個数が少なかった。これは、Ｃｏ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３を共存させることにより、ガラス溶融時の脱泡効果を奏することを裏付けている。すなわち、高温状態で、３価の鉄が２価の鉄となる際に放出されるＯ２泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてＯ２泡が削減され、脱泡効果が得られると考えられる。
【０１７６】
ガラスのプレス成形性を評価するため、ガラス中に着色成分（ここでは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４）を含有するガラス、着色成分を含有しないガラスを用意し、ガラスのＴｇ（ガラス転移点温度）を測定した。ガラスのＴｇは、例９（実施例）は５９７℃であったのに対し、例６０（比較例、例９からＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を省いたガラス）は６２０℃であった。また、例１（実施例）では、５９６℃であったのに対し、例６１（比較例、例１からＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を省いたガラス）は６０４℃であった。また、例４（実施例）では、６０６℃であったのに対し、例６２（比較例、例４からＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を省いたガラス）は６１７℃であった。
【０１７７】
以上より、実施例のガラスは、ガラス中に着色成分を所定量含有することで、ガラスのＴｇを下げ、プレス成形時のガラスの成形温度を低温化することが可能である。よって、例えば筐体用ガラスのような、凹状もしくは凸状等の適宜の形状にプレス成形される用途のガラスに好ましい、プレス成形性に優れたガラスとすることができる。
【０１７８】
本発明の化学強化用ガラスをについて化学強化処理するときはたとえば次のようにする。すなわち、これらのガラスを４２５℃程度のＫＮＯ３溶融塩（１００％）にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理する。各ガラスについて、深さ方向のカリウム濃度分析を行うと、表面から５〜１００μｍの深さでイオン交換が起こり、圧縮応力層が生じる。
【０１７９】
例１〜６０のガラスについて次のようにして化学強化処理を行った。すなわち、これらガラスを４ｍｍ×４ｍｍ×０．７ｍｍの形状で、４ｍｍ×４ｍｍの面を鏡面仕上げに加工し、その他の面を＃１０００仕上げに加工したガラスを用意した。これらガラスを４２５℃のＫＮＯ３溶融塩（１００％）にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理した。化学強化処理後の各ガラスについて、ＥＰＭＡを用い、深さ方向のカリウム濃度分析を行った。評価結果をカリウムイオン拡散深さ（単位：μｍ）として表１〜７に示す。なお、例１２〜１４、例１６、１７については推定値を示す。
【０１８０】
表中に示すとおり、例１〜１７のガラスでは、前記化学強化処理条件において、十分なカリウムイオン拡散深さが得られており、これにより、表面圧縮応力層の表面圧縮応力層深さも相応な深さであることが推測される。この結果、実施例のガラスは、化学強化処理により必要十分な強度向上効果が得られると考えられる。
【０１８１】
例１、例２７、例３３、例３９〜４３、例５９のガラスについて次のようにして化学強化処理を行った。すなわち、これらガラスを４ｍｍ×４ｍｍ×０．７ｍｍの形状で、４ｍｍ×４ｍｍの面を鏡面仕上げに加工し、その他の面を＃１０００仕上げに加工したガラスを用意した。これらガラスを４２５℃のＫＮＯ３（９９％）とＮａＮＯ３（１％）からなる溶融塩にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理した。化学強化処理後の各ガラスについて、表面応力測定装置を用い、表面圧縮応力（ＣＳ）および表面圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を測定した。評価結果を表９に示す。なお、表面応力測定装置は、ガラス表面に形成された表面圧縮応力層が、表面圧縮応力層が存在しない他のガラス部分と屈折率が相違することで光導波路効果を示すことを利用した装置である。また、表面応力測定装置では、光源として、中心波長が７９５ｎｍのＬＥＤを用いて行った。
【０１８２】
【表９】
【０１８３】
表９に示すとおり、例１、例２７、例３３、例３９〜４３のガラスでは、前記化学強化処理条件において、７６７ＭＰａ以上と高い表面圧縮応力が得られていた。また、一般的なソーダライムガラス（例５９）の表面圧縮応力層の深さが、一例として１５μｍ程度に対し、実施例である例１、例２７、例３３、例３９〜４３の各ガラスの表面圧縮応力層の深さは、２８μｍ以上と、ソーダライムガラスのそれよりも大きかった。この結果、実施例のガラスは、化学強化処理により必要十分な強度向上効果が得られると考えられる。
【０１８４】
ガラスの長期の使用による色変化特性を確認するため、次の評価試験を行った。例１及び例５８のガラスサンプルを、一辺を３０ｍｍ角の板状にカットし、所定の厚さとなるよう両面光学研磨加工した試料を、水銀ランプ（Ｈ−４００Ｐ）から１５ｃｍの位置に配置して１００時間紫外線照射を行った。この光照射前後の各試料の分光透過率を、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ−５７０）を用いて測定し、上記の関係式を用いて吸光係数を算出した。
【０１８５】
そして、光照射前後の各試料の吸光係数から、下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）を算出した。評価結果を表１０に示す。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
（上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。）
【０１８６】
【表１０】
【０１８７】
表１０に示すとおり、例１、例５８のガラスでは、紫外線照射前後の吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が共に絶対値で５％以下であり、長期の使用によるガラスの色変化がなく、当初の外観色を長期間維持できることがわかる。
【０１８８】
また、前記化学強化処理後のガラスに対しても、上記と同様にして波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数を求めたが、いずれも化学強化処理前の値と変化ないことを確認した。また、目視による色調に変化がないことも確認した。したがって、本発明の化学強化用ガラスは、所望の色調を損なうことなく、化学強化処理により強度を求められる用途にも使用できる。したがって、装飾機能が要求される用途への適用範囲を拡大することができる。
【０１８９】
ガラスの電波透過性を確認するため、次の評価試験を行った。まず、例１及び例２７のガラスを切り出して５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍに加工し、主表面を鏡面状態に研磨した。そして、それぞれのガラスについて、５０ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１．０ＧＨｚの周波数における誘電正接を、ＬＣＲメーター及び電極をもちいて容量法（平行平板法）にて測定した。測定結果を表１１に示す。
【０１９０】
なお、５０ＭＨｚの周波数におけるガラスの誘電率（ε）は７．６であった。
【０１９１】
【表１１】
【０１９２】
表１１に示すとおり、これらのガラスは、５０ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚの範囲の周波数における誘電正接が０．００１未満であり、良好な電波透過性を備えていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
ＡＶ機器・ＯＡ機器等の操作パネル、同製品の開閉扉、操作ボタン・つまみ、またはデジタル・フォト・フレームやＴＶなどの画像表示パネルの矩形状の表示面の周囲に配置される装飾パネル等の装飾品や電子機器用のガラス筐体などに利用できる。また、自動車用内装部材、家具等の部材、屋外や屋内で用いられる建材等にも利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、例えば携帯して使用可能な通信機器や情報機器等の筐体や装飾品に用いられる化学強化用ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の電子機器の筐体や装飾品は、装飾性、耐傷性、加工性、コスト等の様々な要因を考慮し、樹脂、金属等の素材から適宜のものが選択され、用いられている。
【０００３】
近年、筐体の素材として、従来は用いられていなかったガラスを用いる試みがされている（特許文献１）。特許文献１によれば、携帯電話等の電子機器において、筐体本体をガラスで形成することにより、透明感のある独特の装飾効果を発揮することができるとされている。
【０００４】
携帯電話等の、携帯して使用可能な電子機器の筐体や装飾品は、使用時の落下衝撃による破損や長期間の使用による接触傷を考慮し、高い強度が求められる。
【０００５】
ガラスの強度を高める方法として、ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法が一般的に知られている。ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法としては、風冷強化法（物理強化法）と、化学強化法が代表的である。風冷強化法（物理強化法）は、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷などにより急速に冷却して行う手法である。また、化学強化法は、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換により、ガラス板表面に存在するイオン半径が小さい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いアルカリイオン（典型的にはＬｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンであり、Ｎａイオンに対してはＫイオンである。）に交換する手法である。
【０００６】
例えば、前述したような装飾用ガラスは、通常２ｍｍ以下の厚さで使用されることが多い。このように、厚みの薄いガラス板に対して風冷強化法を適用すると、表面と内部の温度差を確保しにくいため、圧縮応力層を形成することが困難である。このため、強化処理後のガラスにおいて、目的の高強度という特性を得ることができない。
また、風冷強化では、冷却温度のばらつきにより、ガラス板の平面性を損なう懸念が大きい。特に厚みの薄いガラス板については、平面性が損なわれる懸念が大きく、本発明の目的である質感が損なわれる可能性がある。これらの点から、ガラス板は、後者の化学強化法によって強化することが好ましい。
【０００７】
また、携帯電話等の電子機器の筐体や装飾品は、機器自体の存在を強く主張せず、なおかつ重厚感、高級感が得られる黒色のものが多用されている。
【０００８】
化学強化可能であって、かつ黒色を呈するガラスとして、特許文献２に記載のガラスが知られている。特許文献２に記載のガラスは、アルミノケイ酸塩ガラスに高濃度の酸化鉄を含有させたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−６１７３０号公報
【特許文献２】特公昭４５−１６１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献２に開示された実施例では、清澄剤として亜ヒ酸を使用している。亜ヒ酸は環境負荷物質であり、製造工程はもとより、製品のライフサイクルを通じて環境に与える悪影響が懸念される。
【００１１】
このため、本発明者は特許文献２の実施例に開示された組成のガラス原料を、亜ヒ酸を添加せず加熱溶融したところ、非常に泡抜けすなわち脱泡性が悪く、残存泡の多いガラスしか得られないことが判明した。すなわち、溶融したガラスをブロック状にキャストした後、板状にスライスして表面を研磨したところ、研磨した表面に、ガラス中の泡が切断されて形成されたあばた状のくぼみ（以下、オープン泡と称す）が多数露出しているのが確認された。
【００１２】
上述のような電子機器の筐体や装飾品用途では、外観品質上の要求から、オープン泡が存在するガラスは使用できないため、製品歩留が極めて低くなる問題がある。また、オープン泡が割れの起点となって強度が低下する懸念がある。
【００１３】
さらに、電子機器の筐体は、平板状だけでなく、凹状もしくは凸状に成形されて用いられることがある。そのため、プレス成形し易いガラスが求められる。
【００１４】
また、化学強化されたガラスは、品質管理上、一定以上の強度を備えることを確認する目的で、圧縮応力量の測定が行われる。
【００１５】
しかしながら、ガラスが黒色である場合、既存の表面応力計を用いて測定を行うと、ガラスによって測定光が吸収されてしまい、圧縮応力量の測定を行えないという問題がある。そのため、このような黒色の色調を有するガラスでも、可視域以外の波長の光を一定以上透過することが求められる。
【００１６】
本発明は、電子機器の筐体や装飾品用途に好適な特性、すなわち、泡品質、強度、光の透過特性に優れた化学強化用ガラスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有する化学強化用ガラス（以下、本発明の化学強化用ガラスということがある）を提供する。
【００１８】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０〜６％、ＮｉＯを０〜６％、ＭｎＯを０〜６％、Ｃｒ２Ｏ３を０〜６％、Ｖ２Ｏ５を０〜６％からなるものを提供する。
【００１９】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、色補正成分（Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．００５〜２％含有するものを提供する。
【００２０】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）が３以上であるものを提供する。
【００２１】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、ＳＯ３を０．００５〜０．５％含有する
ものを提供する。
【００２２】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、ＳｎＯ２を０．００５〜１％含有するものを提供する。
【００２３】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上であるものを提供する。
【００２４】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数が、いずれも０．７〜１．２の範囲内であるものを提供する。
【００２５】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が絶対値で５％以下であるものを提供する。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
（上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。）
【００２６】
また、本発明の化学強化用ガラスであって、前記化学強化用ガラスを厚み１ｍｍのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面にビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際のクラックの発生率が５０％となるビッカース圧子の荷重が１５０ｇｆ以上であるものを提供する。
【００２７】
また、本発明は、上記した本発明の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスであって、化学強化処理により前記化学強化ガラス表面に形成された表面圧縮応力層の深さが３０μｍ以上であり、前記表面圧縮応力層の表面圧縮応力が５５０ＭＰａ以上である化学強化ガラスを提供する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、泡品質が良好なガラスを、環境負荷を低くしつつ安定的に得ることができる。また、硫酸塩による清澄に好適な化学強化用ガラスが得られる。また、本発明のガラスは、化学強化可能であり、薄い肉厚で高強度が求められる用途、たとえば装飾用途にも好適に用いることができる。また、本発明の化学強化用ガラスはクラックによる破壊が起こりにくいため、高い強度を備えたガラスとすることが可能である。また、本発明のガラスは、プレス成形性に優れたガラスであり、筐体等の用途で求められる所望の形状に低コストで加工することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の化学強化用ガラスは、上記の着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有する。これにより、黒色系の着色ガラスを得ることが可能となる。
【００３０】
また、筐体用途のガラスは、例えば、平板状だけでなく、凹状もしくは凸状に成形して用いられることがある。この場合、平板状やブロック状等に成形したガラスを再加熱し、溶融させた状態でプレス成形したり、溶融ガラスをプレス型上に流し出し、プレス成形することで、所望の形状に成形される。
【００３１】
ガラスをプレス成形する際には、プレス成形時における、ガラスの成形温度を低温化することが好ましい。一般的に、プレス成形時のガラスの成形温度が高いと、金型として、超合金やセラミックスを使わなければならず、これらは加工性が悪くまた高価であるため好ましくない。また、プレス成形時のガラスの成形温度が高いと、金型を高温下で使用するため、金型の劣化の進行が早くなる。また、高い温度でガラスを軟化状態にするため、多大なエネルギーを要する。
【００３２】
本発明の化学強化用ガラスは、ガラス中に、酸化物基準のモル百分率表示で、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有することで、プレス成形時のガラスの成形温度の指標である、Ｔｇ（ガラス転移点）を低温化することができる。これにより、凹状もしくは凸状等の適宜の形状にプレス成形するのに適した、プレス成形性に優れたガラスとすることができる。
【００３３】
黒色系のガラスにおいて、優れたプレス成形性とともに、所望の遮光性を得る観点から、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）の含有量は、好ましくは０．５〜６％であり、より好ましくは１〜５．５％である。
【００３４】
着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）としては、具体的には、例えば、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３が好適に用いられる。
【００３５】
これらの着色成分は、その合計の含有量が０．１〜７％であれば、これらのうちのいずれかを含有していればよいが、各々の含有量としては、０．０１％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。また、各々の含有量が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００３６】
ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０〜６％、ＮｉＯを０〜６％、ＭｎＯを０〜６％、Ｃｒ２Ｏ３を０〜６％、Ｖ２Ｏ５を０〜６％からなることが好ましい。つまり、Ｆｅ２Ｏ３を必須成分とし、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる適宜の成分を組み合わせて用いてもよい。Ｆｅ２Ｏ３が０．０１％未満であると、所望の遮光性が得られないおそれがある。また、Ｆｅ２Ｏ３が６％超であると、ガラスが不安定となるおそれがある。また、その他の成分、すなわちＣｏ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５について、それぞれの含有量が６％超であるとガラスが不安定となるおそれがある。
【００３７】
なお、本明細書において、着色成分や色補正成分の含有量は、ガラス中に存在する各成分が、表示された酸化物として存在するものとした場合の換算含有量を示す。たとえば「Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％含有する」とは、ガラス中に存在するＦｅが、すべてＦｅ２Ｏ３の形で存在するものとした場合のＦｅ含有量、すなわち、ＦｅのＦｅ２Ｏ３換算含有量が０．０１〜６％であることを意味するものである。
【００３８】
本発明の化学強化用ガラスは、着色成分として、例えば、（ｉ）Ｆｅ２Ｏ３と、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一の成分との組み合わせ、（ｉｉ）Ｆｅ２Ｏ３と、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一との組み合わせ、（ｉｉｉ）Ｃｏ３Ｏ４と、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも一との組み合わせ、を好適に用いることができる。
【００３９】
波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数を１ｍｍ−１以上とするには、複数の着色成分を組み合わせ、これら波長域の光の吸光係数が平均的に高くなるようにすることが好ましい。例えば、下記に詳述する第１実施形態、第２実施形態の化学強化用ガラスにおいて、ガラス中の着色成分として、Ｆｅ２Ｏ３を１．５〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０．１〜１％の組み合わせで含有することで、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視域の光を十分に吸収しつつ、平均的に可視域の光を吸収するガラスとすることができる。つまり、黒色を呈するガラスを得ようとする場合、着色成分の種類や配合量により、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視域において、吸収特性が低い波長域が存在することに起因して、褐色や青色を呈した黒色となることがある。これに対し、前述の着色成分とすることで、いわゆる漆黒を表現することができる。
【００４０】
このような光吸収特性が得られるものとして、着色成分の上記以外の配合量の組み合わせとしては、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜４％、Ｃｏ３Ｏ４を０．２〜３％、ＮｉＯを１．５〜６％の組み合わせ、Ｆｅ２Ｏ３を１．５〜６％、ＮｉＯを０．１〜１％の組み合わせ、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜４％、Ｃｏ３Ｏ４を０．０５〜２％、ＮｉＯを０．０５〜２％、Ｃｒ２Ｏ３を０．０５〜２％の組み合わせ、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜４％、Ｃｏ３Ｏ４を０．０５〜２％、ＮｉＯを０．０５〜２％、ＭｎＯを０．０５〜２％の組み合わせが挙げられる。
【００４１】
また、ガラス中の着色成分を組み合わせることで、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視域の光を十分に吸収しつつ、紫外光や赤外光の特定波長を透過するガラスとすることができる。例えば、着色成分として、前述のＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５の組み合わせを含有したガラスとすることで、波長３００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外光および波長８００ｎｍ〜９５０ｎｍの赤外光を透過させることができる。また、着色成分として、前述のＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の組み合わせを含有したガラスとすることで、波長８００ｎｍ〜９５０ｎｍの赤外光を透過させることができる。例えば、携帯電話や携帯型ゲーム機器のデータ通信に用いられる赤外線通信装置は、波長８００ｎｍ〜９５０ｎｍの赤外光が利用されている。そのため、前述の着色成分の組み合わせを配合してガラスに赤外光透過特性を付与することで、例えば、ガラスを筐体用途に適用する際に、赤外線通信装置用の開口部を筐体に設けることなく適用することができる。
【００４２】
本発明の化学強化用ガラスは、色補正成分として、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分を、０．００５〜２％含有することが好ましい。
【００４３】
色補正成分（Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）としては、具体的には、例えば、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２が好適に用いられる。
【００４４】
色補正成分として、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物を、合計で０．００５％以上含有することで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を２％以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは０．０１〜１．８％であり、さらに好ましくは０．１〜１．５％である。
【００４５】
本発明の化学強化用ガラスとしては、上記の着色成分とともに、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％含有するものが挙げられる。
【００４６】
以下、本発明の化学強化用ガラスの着色成分以外のガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
【００４７】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。５５％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは６０％以上である。より好ましくは６５％以上である。ＳｉＯ２が８０％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７５％以下、典型的には７０％以下である。
【００４８】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。３％未満では耐候性が低下する。好ましくは４％以上、典型的には５％以上である。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３が１６％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１４％以下、典型的には１２％以下である。
【００５０】
Ｂ２Ｏ３はガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｂ２Ｏ３を含有する場合、４％未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは５％以上であり、典型的には６％以上である。
【００５１】
Ｂ２Ｏ３が１２％超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは１１％以下、典型的には１０％以下である。
【００５２】
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。５％未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。
【００５３】
Ｎａ２Ｏが１６％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、典型的には１４％以下である。
【００５４】
Ｋ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。Ｋ２Ｏを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．３％以上である。Ｋ２Ｏが４％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、典型的には２％以下である。
【００５５】
ＭｇＯはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＭｇＯを含有する場合、３％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には４％以上である。ＭｇＯが１５％超では耐候性が低下する。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。
【００５６】
ＣａＯはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。ＣａＯを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には０．１％以上である。ＣａＯが３％超では化学強化特性が低下する。好ましくは１％以下、典型的には０．５％以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
【００５７】
ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）はガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか１種以上を含有することができる。その場合ＲＯの含有量の合計ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１％未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは３％以上、典型的には５％以上である。ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１８％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、より好ましくは１３％以下、典型的には１１％以下である。
【００５８】
ＺｒＯ２はイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが１％未満の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２が１％超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こるおそれがある。典型的にはＺｒＯ２は含有しない。
【００５９】
本発明の化学強化用ガラスは、好適な形態として以下に述べる２つの実施形態（第１の実施形態、第２の実施形態）がある。
【００６０】
第１の実施形態の化学強化用ガラスについて説明する。以下の本発明の第１の実施形態の化学強化用ガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
【００６１】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。６０％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは６１％以上である。より好ましくは６５％以上である。ＳｉＯ２が８０％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７５％以下、典型的には７０％以下である。
【００６２】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。３％未満では耐候性が低下する。好ましくは４％以上、典型的には５％以上である。Ａｌ２Ｏ３が１５％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１４％以下、典型的には１２％以下である。
【００６３】
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。５％未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。Ｎａ２Ｏが１５％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、典型的には１４％以下である。
【００６４】
Ｋ２Ｏは溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。Ｋ２Ｏを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．３％以上である。Ｋ２Ｏが４％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、典型的には２％以下である。
【００６５】
ＭｇＯは溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＭｇＯを含有する場合、３％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には４％以上である。ＭｇＯが１５％超では耐候性が低下する。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。
【００６６】
ＣａＯは溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。ＣａＯを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には０．１％以上である。ＣａＯが３％超では化学強化特性が低下する。好ましくは１％以下、典型的には０．５％以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
【００６７】
ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）は溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか１種以上を含有することができる。その場合ＲＯの含有量の合計ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１％未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは３％以上、典型的には５％以上である。ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が１８％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、より好ましくは１３％以下、典型的には１１％以下である。なお、ΣＲＯとは、全てのＲＯ成分の合量を示すものである。
【００６８】
ＺｒＯ２はイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが１％未満の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２が１％超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こるおそれがある。典型的にはＺｒＯ２は含有しない。
【００６９】
Ｆｅ２Ｏ３はガラスを濃色に着色するための必須成分である。Ｆｅ２Ｏ３で表した全鉄含有量が１．５％未満では、所望とする黒色のガラスが得られない。好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である、Ｆｅ２Ｏ３が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００７０】
この全鉄のうちの、Ｆｅ２Ｏ３で換算した２価の鉄の含有量の割合（鉄レドックス）が１０〜５０％、特には１５〜４０％であることが好ましい。２０〜３０％であるともっとも好ましい。鉄レドックスが１０％より低いとＳＯ３を含有する場合その分解が進まず、期待する清澄効果が得られないおそれがある。５０％より高いと清澄前にＳＯ３の分解が進みすぎて期待する清澄効果が得られない、あるいは、泡の発生源となり泡個数が増加するおそれがある。
【００７１】
本明細書では、全鉄をＦｅ２Ｏ３に換算したものをＦｅ２Ｏ３の含有量として表記している。鉄レドックスは、メスバウアー分光法によりＦｅ２Ｏ３に換算した全鉄中の、Ｆｅ２Ｏ３に換算した２価の鉄の割合を％表示で示すことができる。具体的には、放射線源（５７Ｃｏ）、ガラス試料（上記ガラスブロックから切断、研削、鏡面研磨した３〜７ｍｍ厚のガラス平板）、検出器（ＬＮＤ社製４５４３１）を直線上に配置する透過光学系での評価を行う。光学系の軸方向に対して放射線源を運動させ、ドップラー効果によるγ線のエネルギー変化を起こす。そして室温で得られたメスバウアー吸収スペクトルを用いて、２価のＦｅと３価のＦｅの割合を算出し、２価のＦｅの割合を鉄レドックスとする。
【００７２】
Ｃｏ３Ｏ４は、着色成分であるとともに、鉄との共存下において脱泡効果を奏するため必須成分である。すなわち、高温状態で３価の鉄が２価の鉄となる際に放出されるＯ２泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてＯ２泡が削減され、脱泡効果が得られる。
【００７３】
さらに、Ｃｏ３Ｏ４は、ＳＯ３と共存させることにより清澄作用をより高める成分である。すなわち、たとえばボウ硝（Ｎａ２ＳＯ４）を清澄剤として使用する場合、ＳＯ３→ＳＯ２＋１／２Ｏ２の反応を進めることで、ガラスからの泡抜けが良くなるため、ガラス中の酸素分圧は低い方が好ましい。鉄を含むガラスにおいて、コバルトが共添加されることで、鉄の還元により生じる酸素の放出を、コバルトの酸化により抑制することができ、ＳＯ３の分解が促進される。このため、泡欠点の少ないガラスを作製することができる。
【００７４】
また、化学強化のためにアルカリ金属を比較的多量に含むガラスは、ガラスの塩基性度が高くなるため、ＳＯ３が分解しにくく、清澄効果が低下する。このように、ＳＯ３が分解しにくい化学強化用ガラスにおいて、鉄を含むものでは、コバルトは、ＳＯ３の分解を促進するため、脱泡効果の促進に特に有効である。このような清澄作用を発現させるためには、Ｃｏ３Ｏ４は０．１％以上とされ、好ましくは０．２％以上、典型的には０．３％以上である。１％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．６％以下である。
【００７５】
Ｃｏ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３とのモル比（Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比）が０．０１未満であると前記の脱泡効果が得られなくなるおそれがある。好ましくは０．０５以上、典型的には０．１以上である。Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比が０．５超であると、逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数を増加するおそれがあるため、別途清澄剤を用いる等の対応が必要となる。好ましくは０．３以下、より好ましくは０．２以下である。
【００７６】
ＮｉＯは、ガラスを所望の黒色に着色するための着色成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。ＮｉＯを含有する場合、０．０５％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。ＮｉＯが６％超では、ガラスの色調の明度が過度に高くなり、所望の黒色の色調が得られない。また、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００７７】
ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３は、着色成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。これらの着色成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。また、各々の含有量が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００７８】
（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）はガラスのネットワークを形成する網目状酸化物の合計量と主たる修飾酸化物の合計量との比率を示すものであり、この比が３未満であると化学強化処理後に圧痕をつけた時の破壊する確率が大きくなるおそれがある。好ましくは３．６以上、典型的には４以上である。この比が６超であると、ガラスの粘性が増大し溶融性が低下する。好ましくは５．５以下、より好ましくは５以下である。なお、ΣＲ２Ｏとは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの合量を示すものである。
【００７９】
ＳＯ３は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳＯ３を含有する場合０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上である。０．０３％以上がもっとも好ましい。また０．５％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下である。０．１％以下がもっとも好ましい。
【００８０】
ＳｎＯ２は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｎＯ２を含有する場合、０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上である。また１％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．５％以下である。０．３％以下がもっとも好ましい。
【００８１】
ＴｉＯ２は耐候性を向上させる成分であるとともに、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＴｉＯ２を含有する場合、０．００５％未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。また、色補正効果を十分に得られず、黒色系のガラスにおいて、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。好ましくは０．０１％以上であり、典型的には０．１％以上である。ＴｉＯ２が１％超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは０．８％以下、典型的には０．６％以下である。
【００８２】
Ｌｉ２Ｏは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｌｉ２Ｏを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。 Ｌｉ２Ｏが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１０％以下、典型的には５％以下である。
【００８３】
ＳｒＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｒＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＳｒＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【００８４】
ＢａＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＢａＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＢａＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【００８５】
ＺｎＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＺｎＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＺｎＯが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【００８６】
ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２は、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。
【００８７】
これらの色補正成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減して、所望の黒色に色補正する効果を十分に得られず、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。これら色補正成分の各々の含有量は、好ましくは０．０５％以上であり、典型的には０．１％以上である。色補正成分の各々の含有量が２％を超えると、ガラスが不安定となり失透を生じるおそれがある。
【００８８】
なお、上述した色補正成分は、各ガラスの母体となる組成に応じて、その種類や量を適宜選択して用いることができる。
【００８９】
上記した色補正成分としては、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量が０．００５〜２％であることが好ましい。ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量を０．００５％以上とすることで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を２％以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは０．０１〜１．８％であり、さらに好ましくは０．０５〜１．５％である。
【００９０】
次に、第２の実施形態の化学強化用ガラスについて説明する。以下の本発明の第２の実施形態の化学強化用ガラスの組成について、特に断らない限りモル百分率表示含有量を用いて説明する。
【００９１】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。５５％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは５８％以上である。より好ましくは６０％以上である。ＳｉＯ２が７５％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７０％以下、典型的には６８％以下である。
【００９２】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。８％未満では耐候性が低下する。好ましくは１０％以上、典型的には１１％以上である。Ａｌ２Ｏ３が１６％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１４％以下、典型的には１２％以下である。
【００９３】
Ｂ２Ｏ３は耐候性を向上させる成分であり、必須である。４％未満では耐候性が低下する。好ましくは５％以上であり、典型的には６％以上である。Ｂ２Ｏ３が１２％超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは１１％以下、典型的には１０％以下である。
【００９４】
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。７％未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは７％以上、典型的には８％以上である。Ｎａ２Ｏが１６％超では耐候性が低下する。好ましくは１５％以下、典型的には１４％以下である。
【００９５】
Ｋ２Ｏは溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。Ｋ２Ｏを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．３％以上である。Ｋ２Ｏが４％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、典型的には２％以下である。
【００９６】
ＭｇＯは溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＭｇＯを含有する場合、０．００５％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．０１％以上である。ＭｇＯが３％超では耐候性が低下する。好ましくは２％以下、典型的には１％以下である。
【００９７】
ＣａＯは溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。ＣａＯを含有する場合、０．０１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には０．１％以上である。ＣａＯが３％超では化学強化特性が低下する。好ましくは１％以下、典型的には０．５％以下であり、実質的に含有しないことが好ましい。
【００９８】
ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）は溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じていずれか１種以上を含有することができる。その場合ＲＯの含有量の合計ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が０．００５％未満では溶融性が低下するおそれがある。好ましくは０．０１％以上である。ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）が５％超では耐候性が低下する。好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下、典型的には１％以下である。
【００９９】
ＺｒＯ２はイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが１％未満の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２が１％超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こるおそれがある。典型的にはＺｒＯ２は含有しない。
【０１００】
Ｆｅ２Ｏ３はガラスを濃色に着色するための必須成分である。Ｆｅ２Ｏ３で表した全鉄含有量が１．５％未満では、所望とする黒色のガラスが得られない。好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。Ｆｅ２Ｏ３が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【０１０１】
この全鉄のうちの、Ｆｅ２Ｏ３で換算した２価の鉄の含有量の割合（鉄レドックス）が１０〜５０％、特には１５〜４０％であることが好ましい。２０〜３０％であるともっとも好ましい。鉄レドックスが１０％より低いとＳＯ３を含有する場合その分解が進まず、期待する清澄効果が得られないおそれがある。５０％より高いと清澄前にＳＯ３の分解が進みすぎて期待する清澄効果が得られない、あるいは、泡の発生源となり泡個数が増加するおそれがある。
【０１０２】
なお、本明細書では、全鉄をＦｅ２Ｏ３に換算したものをＦｅ２Ｏ３の含有量として表記としている。鉄レドックスは、メスバウアー分光法によりＦｅ２Ｏ３に換算した全鉄中の、Ｆｅ２Ｏ３に換算した２価の鉄の割合を％表示で示すことができる。具体的には、放射線源（５７Ｃｏ）、ガラス試料（上記ガラスブロックから切断、研削、鏡面研磨した３〜７ｍｍ厚のガラス平板）、検出器（ＬＮＤ社製４５４３１）を直線上に配置する透過光学系での評価を行う。光学系の軸方向に対して放射線源を運動させ、ドップラー効果によるγ線のエネルギー変化を起こす。そして室温で得られたメスバウアー吸収スペクトルを用いて、２価のＦｅと３価のＦｅの割合を算出し、２価のＦｅの割合を鉄レドックスとする。
【０１０３】
Ｃｏ３Ｏ４は、着色成分であるとともに、鉄との共存下において脱泡効果を奏するため必須成分である。すなわち、高温状態で３価の鉄が２価の鉄となる際に放出されるＯ２泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてＯ２泡が削減され、脱泡効果が得られる。
【０１０４】
さらに、Ｃｏ３Ｏ４は、ＳＯ３と共存させることにより清澄作用をより高める成分である。すなわち、たとえばボウ硝（Ｎａ２ＳＯ４）を清澄剤として使用する場合、ＳＯ３→ＳＯ２＋１／２Ｏ２の反応を進めることで、ガラスからの泡抜けが良くなるため、ガラス中の酸素分圧は低い方が好ましい。鉄を含むガラスにおいて、コバルトが共添加されることで、鉄の還元により生じる酸素の放出を、コバルトの酸化により抑制することができ、ＳＯ３の分解が促進される。このため、泡欠点の少ないガラスを作製することができる。
【０１０５】
また、化学強化のためにアルカリ金属を比較的多量に含むガラスは、ガラスの塩基性度が高くなるため、ＳＯ３が分解しにくく、清澄効果が低下する。このように、ＳＯ３が分解しにくい化学強化用ガラスにおいて、鉄を含むものでは、コバルトの添加により、ＳＯ３の分解が促進されるため、脱泡効果の促進に特に有効である。このような清澄作用を発現させるためには、Ｃｏ３Ｏ４は０．１％以上とされ、好ましくは０．２％以上、典型的には０．３％以上である。１％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．６％以下である。
【０１０６】
Ｃｏ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３とのモル比（Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比）が０．０１未満であると前記の脱泡効果が得られなくなるおそれがある。好ましくは０．０５以上、典型的には０．１以上である。Ｃｏ３Ｏ４／Ｆｅ２Ｏ３比が０．５超であると、逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数を増加するおそれがあるため、別途清澄剤を用いる等の対応が必要となる。好ましくは０．３以下、より好ましくは０．２以下である。
【０１０７】
ＮｉＯは、ガラスを所望の黒色に着色するための着色成分であり、本発明において用いることが好ましい成分である。ＮｉＯを含有する場合、０．０５％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。ＮｉＯが６％超では、ガラスの色調の明度が過度に高くなり、所望の黒色の色調が得られない。また、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【０１０８】
ＭｎＯ、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３は、着色成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。これらの着色成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、着色成分としての効果を十分に得られない。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上である。また、各々の含有量が６％超では、ガラスが不安定となり失透を生じる。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【０１０９】
（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）はガラスのネットワークを形成する網目状酸化物の合計量と主たる修飾酸化物の合計量との比率を示すものであり、この比が３未満であると化学強化処理後に圧痕をつけた時の破壊する確率が大きくなるおそれがある。好ましくは３．５以上、典型的には４以上である。この比が６超であると、ガラスの粘性が増大し溶融性が低下する。好ましくは５．５以下、より好ましくは５以下である。なお、ΣＲ２Ｏとは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの合量を示すものである。
【０１１０】
ＳＯ３は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳＯ３を含有する場合０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上である。０．０３％以上がもっとも好ましい。また０．５％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下である。０．１％以下がもっとも好ましい。
【０１１１】
ＳｎＯ２は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｎＯ２を含有する場合、０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上である。また１％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．８％以下、より好ましくは０．５％以下である。０．３％以下がもっとも好ましい。
【０１１２】
ＴｉＯ２は耐候性を向上させる成分であるとともに、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＴｉＯ２を含有する場合、０．００５％未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。また、色補正効果を十分に得られず、黒色系のガラスにおいて、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。好ましくは０．０１％以上であり、典型的には０．１％以上である。ＴｉＯ２が１％超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは０．８％以下、典型的には０．６％以下である。
【０１１３】
Ｌｉ２Ｏは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｌｉ２Ｏを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。Ｌｉ２Ｏが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１０％以下、典型的には５％以下である。
【０１１４】
ＳｒＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｒＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＳｒＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【０１１５】
ＢａＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＢａＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＢａＯが１５％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【０１１６】
ＺｎＯは溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＺｎＯを含有する場合、１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは３％以上であり、典型的には６％以上である。ＺｎＯが１５％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは１２％以下、典型的には９％以下である。
【０１１７】
ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２は、ガラスの色調を調整する色補正成分であり、必須ではないが、これら色補正成分の中の少なくとも一種を、必要に応じて含有することができる。
【０１１８】
これらの色補正成分を含有する場合、各々の含有量が０．０１％未満では、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減して、所望の黒色に色補正する効果を十分に得られず、例えば青味がかった黒、または褐色がかった黒の色調に呈色するのを十分に防止できないおそれがある。これら色補正成分の各々の含有量は、好ましくは０．０５％以上であり、典型的には０．１％以上である。色補正成分の各々の含有量が２％を超えると、ガラスが不安定となり失透を生じるおそれがある。
【０１１９】
なお、上述した色補正成分は、各ガラスの母体となる組成に応じて、その種類や量を適宜選択して用いることができる。
【０１２０】
上記した色補正成分としては、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量が０．００５〜２％であることが好ましい。ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＳｅＯ２の合計の含有量を０．００５％以上とすることで、可視域の波長域内での光の吸収特性の差異を低減でき、褐色や青色を呈することのない、いわゆる漆黒の黒の色調を有するガラスを得ることができる。また、上記の色補正成分の含有量を２％以下とすることで、ガラスが不安定となり失透を生じるのを抑制することができる。上記の色補正成分の合計の含有量は、より好ましくは０．０１〜１．８％であり、さらに好ましくは０．０５〜１．５％である。
【０１２１】
本発明の第１の実施形態、第２の実施形態ともに、ガラスの着色成分は本質的に鉄であるが、上記のように、本発明の目的を損なわない範囲で、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択された少なくとも１成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は５％以下であることが好ましく、典型的には４％以下である。
【０１２２】
本発明の第１の実施形態、第２の実施形態ともに、Ｃｏは着色成分でもあり清澄剤でもある。ガラスの清澄剤としては、必要に応じてＳＯ３やＳｎＯ２を用いてもよいが、本発明の目的を損なわない範囲で、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ、Ｆ、その他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１％以下であることが好ましく、典型的には０．５％以下である。なお、Ａｓ２Ｏ３は、環境負荷物質であり、製造工程はもとより製品のライフサイクルを通じて環境に与える悪影響が懸念されるため含有しない。
【０１２３】
本発明の化学強化用ガラスは、化学強化用ガラスを厚み１ｍｍのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面に、ビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際の、クラックの発生率が５０％となるビッカース圧子の押し込み荷重が１５０ｇｆ以上であることが好ましく、２００ｇｆ以上であることがより好ましく、３００ｇｆ以上であることがさらに好ましい。前記ビッカース圧子の押し込み荷重が１５０ｇｆ未満であると、化学強化処理前の製造工程や輸送の際に傷が入りやすく、また、化学強化処理を行ったとしても所望の強度が得られないことがある。
【０１２４】
なお、化学強化用ガラスを化学強化処理する方法としては、ガラス表面のＮａ２Ｏと溶融塩中のＫ２Ｏとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、典型的には後述する方法が適用可能である。
【０１２５】
また、本発明の化学強化用ガラスは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上であることが好ましい。電子機器の内部に設けられる表示装置の光源は、発光ダイオード、有機ＥＬ、ＣＣＦＬ等の白色光を発するもので構成される。そのため、電子機器の筐体として本発明の化学強化用ガラスを用いる際、これらの白色光がガラスを介して機器の外部に漏れることがないよう、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値を１ｍｍ−１以上とする必要がある。白色光は、蛍光体を用いて可視域の複数の波長の光を複合した上で白色として認識させるものである。そのため、ガラスの可視域の波長の吸光係数の最小値を１ｍｍ−１以上とすることで、遮光手段を別途設けることなく白色光をガラス単体で吸収し、ガラスとして十分な遮光性を得る。
【０１２６】
ガラスの波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１未満である場合、筐体用途として十分な厚みを備えたガラスであっても所望の遮光性が得られず、光がガラスを透過するおそれがある。また、ガラスが凹状、もしくは凸状に成形される際、厚みがもっとも薄い箇所において、光が透過するおそれがある。ガラスの厚みが薄い場合には、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおけるガラスの吸光係数の最小値は２ｍｍ−１以上とすることが好ましく、３ｍｍ−１以上がより好ましく、４ｍｍ−１以上がさらに好ましい。
【０１２７】
本発明における吸光係数の算出方法は、以下のとおりである。ガラス板の両面を鏡面研磨し、厚さｔを測定する。このガラス板の分光透過率Ｔを測定する（例えば、日本分光株式会社製、紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０を用いる）。そして、吸光係数βを、Ｔ＝１０−βｔの関係式を用いて算出する。
【０１２８】
また、本発明の化学強化用ガラスは、吸光係数の相対値（波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）が０．７〜１．２の範囲内であることが好ましい。前述のとおり、ガラスの着色成分として上記所定のものを選択することで、黒色を呈するガラスが得られる。しかし、着色成分の種類や配合量によっては、黒色ではあるものの、例えば褐色がかったり、青味がかったりすることがある。他の色に見えない黒色、すなわち漆黒をガラスで表現するには、可視域の光の波長における吸光係数のばらつきが少ないガラス、つまり可視域の光を平均的に吸収するガラスが好ましい。
【０１２９】
よって、前記吸光係数の相対値の範囲は、０．７〜１．２の範囲内とすることが好ましい。この範囲が、０．７より小さいと、ガラスが青味がかった黒色となるおそれがある。また、この範囲が、１．２超であると、褐色や緑色がかった黒色となるおそれがある。
【０１３０】
なお、吸光係数の相対値は、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数の両方が前述の範囲内となることで、他の色に見えない黒色のガラスが得られることを意味する。
【０１３１】
また、本発明の化学強化用ガラスは、下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が絶対値で５％以下であることが好ましい。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
【０１３２】
上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。
【０１３３】
また、上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。
【０１３４】
吸光係数の相対値（波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）の変化量ΔＴが、それぞれ上記範囲にあることで、光照射前後における、可視域の波長の光に対する吸収特性の変動を抑制でき、長期間にわたって、色調の変動の抑制されたガラスとすることができる。
【０１３５】
具体的には、例えば、上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、両面を鏡面光学研磨した肉厚０．８ｍｍのガラスの研磨面に、離間距離１５ｃｍで４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。
【０１３６】
また、上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、両面を鏡面光学研磨した肉厚０．８ｍｍのガラスの研磨面に、離間距離１５ｃｍで４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。
【０１３７】
また、本発明の化学強化用ガラスは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光度の最小値が０．７以上とすることが好ましい。
【０１３８】
電子機器の内部に設けられる表示装置の光源は、発光ダイオード、有機ＥＬ、ＣＣＦＬ等の白色光を発するもので構成される。そのため、電子機器の筐体として本発明の化学強化用ガラスを用いる際、これらの白色光がガラスを介して機器の外部に漏れることがないよう、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光度の最小値を０．７以上とする必要がある。白色光は、蛍光体を用いて可視域の複数の波長の光を複合した上で白色として認識させるものである。そのため、ガラスの可視域の波長の吸光度を０．７以上とすることで、遮光手段を別途設けることなく白色光をガラス単体で吸収し、ガラスとして十分な遮光性を得る。
【０１３９】
ガラスの波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光度の最小値が０．７未満である場合、筐体用途として十分な厚みを備えたガラスであっても、所望の遮光性が得られず、光がガラスを透過するおそれがある。また、ガラスが凹状、もしくは凸状に成形される際、厚みがもっとも薄い箇所において、光が透過するおそれがある。波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおけるガラスの吸光度の最小値は０．９以上とすることが好ましく、１．２以上がより好ましく、１．５以上がさらに好ましい。
【０１４０】
本発明における吸光度の算出方法は、以下のとおりである。ガラス板の両面を鏡面研磨し、厚さｔを測定する。このガラス板の分光透過率Ｔを測定する（例えば、日本分光株式会社製、紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０を用いる）。そして、吸光度ＡをＡ＝−ｌｏｇ１０Ｔの関係式を用いて算出する。
【０１４１】
また、本発明の化学強化用ガラスは、電波透過性を備えることが好ましい。例えば、通信素子を機器に内蔵し、電波を用いて情報の送信もしくは受信を行う携帯電話等の筐体として化学強化用ガラスを適用する場合、この化学強化用ガラスが電波透過性を備えることで、ガラスの存在に起因する通信感度の低下が抑制される。本発明の化学強化用ガラスにおける電波透過性は、５０ＭＨｚ〜３．０ＧＨｚの周波数範囲において誘電正接（ｔａｎδ）の最大値が０．０２以下であることが好ましい。好ましくは０．０１５以下であり、よりこのましくは０．０１以下である。
【０１４２】
本発明の化学強化用ガラスの製造方法は特に限定されないが、たとえば種々の原料を適量調合し、約１５００〜１６００℃に加熱し溶融した後、脱泡、撹拌などにより均質化し、周知の、ダウンドロー法、プレス法などによって板状等に成形するか、またはキャストしてブロック状に成形する。そして、徐冷後所望のサイズに切断し、必要に応じ研磨加工を施して製造される。
【０１４３】
化学強化処理の方法としては、ガラス表層のＮａ２Ｏと溶融塩中のＫ２Ｏとをイオン交換できるものであれば、特に限定されない。たとえば、加熱された硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。所望の表面圧縮応力を有する化学強化層（表面圧縮応力層）を、ガラス表面に形成するための条件は、ガラスの厚さによっても異なるが、４００〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩に、ガラスを２〜２０時間浸漬させることが典型的である。
【０１４４】
また、このＫＮＯ３溶融塩としては、ＫＮＯ３以外に、例えばＮａＮＯ３を５％程度以下含有するものであってもよい。
【０１４５】
本発明の化学強化用ガラスは、上記製造方法によって所望の形状に成形されるものである。また、本発明の化学強化用ガラスは、例えば所望の形状に成形された後、上記化学強化処理の方法を適用することにより、化学強化処理されたガラスを製造できる。このとき、化学強化処理によって生じる表面圧縮応力層の深さは、６〜７０μｍとされる。その理由は、以下のとおりである。
【０１４６】
装飾用途に用いられるガラスの製造においては、ガラス表面を研磨されることがあり、その最終段階の研磨に使用される研磨砥粒の粒径は２〜６μｍが典型的である。
【０１４７】
このような砥粒によって、ガラス表面には、最終的に最大５μｍのマイクロクラックが形成されると考えられる。化学強化処理による強度向上効果を有効なものとするためには、ガラス表面に形成されるマイクロクラックより深い表面圧縮応力層が形成されていることが必要である。このため、化学強化処理によって生じる表面圧縮応力層の深さは６μｍ以上とされる。また、使用時に表面圧縮応力層の深さを超える傷がつくと、ガラスの破壊につながるため、表面圧縮応力層は厚い方が好ましい。このため、表面圧縮応力層は、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上、典型的には３０μｍ以上である。
【０１４８】
ソーダライムガラスは、上記化学強化処理方法を適用して化学強化処理することにより、ガラス表面に形成される表面圧縮応力層の表面圧縮応力を５５０ＭＰａ以上とすることは可能であるが、表面圧縮応力層の深さを３０μｍ以上に形成することは容易でない。
【０１４９】
本願発明の化学強化用ガラスは、化学強化処理することで、ガラス表面に３０μｍ以上の深さを有する表面圧縮応力層を形成することが可能である。
【０１５０】
一方、表面圧縮応力層が深すぎると、内部引張応力が大きくなり、破壊時の衝撃が大きくなる。すなわち、内部引張応力が大きいと、破壊時にガラスが細片となって粉々に飛散する傾向があり、危険性が高まることが知られている。本発明者らによる実験の結果、厚さ２ｍｍ以下のガラスでは、表面圧縮応力層の深さが７０μｍを超えると、破壊時のガラス細片の飛散が顕著となることが判明した。したがって、本発明の化学強化用ガラスにおいては表面圧縮応力層の深さは７０μｍ以下とされる。装飾用ガラスとして用いる場合、その用途にもよるが、たとえば、ＡＶ機器・ＯＡ機器等の載置型の機器の操作パネルに適用する場合に較べて、表面に接触傷がつく確率が高い携帯用機器等の用途等に適用する場合には、安全をみて表面圧縮応力層の深さを薄くしておくことも考えられる。この場合には、表面圧縮応力層の深さは、より好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下、典型的には４０μｍ以下である。
【０１５１】
また、本発明の化学強化用ガラスは、上述したように、化学強化処理することで、化学強化されたガラスを得られるが、ガラス表面に形成される表面圧縮応力層の表面圧縮応力は、５５０ＭＰａ以上であることが好ましく、７００ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、表面圧縮応力層の表面圧縮応力は、典型的には１２００ＭＰａ以下である。
【０１５２】
本願発明の化学強化用ガラスは、化学強化処理することで、ガラス表面に、５５０ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有する表面圧縮応力層を形成することが可能である。
【０１５３】
以上、本発明の化学強化用ガラスについて一例を挙げて説明したが、本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて適宜構成を変更することができる。
【実施例】
【０１５４】
以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【０１５５】
表１〜表８の例１〜６０（例１〜５８は実施例、例５９、例６０は比較例）について、表中にモル百分率表示で示す組成になるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして１００ｍｌとなるように秤量した。なお、表に記載のＳＯ３は、ガラス原料にボウ硝（Ｎａ２ＳＯ４）を添加し、ボウ硝分解後にガラス中に残る残存ＳＯ３であり、計算値である。
【０１５６】
ついで、この原料混合物を白金製るつぼに入れ、１５００〜１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、約０．５時間加熱して原料が溶け落ちた後、１時間溶融し、脱泡した。その後、およそ３００℃に予熱した、縦約５０ｍｍ×横約１００ｍｍ×高さ約２０ｍｍの型材に流し込み、約１℃／分の速度で徐冷し、ガラスブロックを得た。このガラスブロックを切断して、サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、表１〜７に示す厚みになるようにガラスを切り出した後、研削し、最後に両面を鏡面に研磨加工し、板状のガラスを得た。
【０１５７】
得られた板状のガラスについて、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの吸光係数の最小値、吸光係数の相対値（波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）、吸光度、ガラスの厚さｔ、ＣＩＬ値を表１〜７に併記する。なお、表１〜７中、「−」は、未測定であることを示す。
【０１５８】
【表１】
【０１５９】
【表２】
【０１６０】
【表３】
【０１６１】
【表４】
【０１６２】
【表５】
【０１６３】
【表６】
【０１６４】
【表７】
【０１６５】
吸光係数は、以下の方法で求めた。両面を鏡面研磨した板状のガラスの厚さｔを、ノギスで測定した。このガラスの分光透過率Ｔを、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ−５７０）を用いて測定した。そして、吸光係数βを、Ｔ＝１０−βｔの関係式を用いて算出した。そして、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの吸光係数の最小値を求めた。また、求めた吸光係数から、吸光係数の相対値（波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）を算出した。また、吸光度Ａは、Ａ＝−ｌｏｇ１０Ｔの関係式を用いて算出した。
【０１６６】
ＣＩＬ（クラック・イニシエーション・ロード）値は、以下の方法で求めた。両面を鏡面研磨した、厚さ１ｍｍの板状のガラスを用意した。ビッカース硬度試験機にて、ビッカース圧子を１５秒押し込んだ後にビッカース圧子をはずし、１５秒後に圧痕付近を観測した。観測では、圧痕のコーナーからクラックが何本発生しているかを調査した。測定は、５０ｇｆ、１００ｇｆ、２００ｇｆ、３００ｇｆ、５００ｇｆ、１ｋｇｆのビッカース圧子の押し込み荷重別に、１０枚のガラスに対して行った。発生したクラック本数の平均値を荷重ごとに算出した。荷重とクラック本数との関係を、シグモイド関数を用いて回帰計算した。回帰計算結果から、クラック本数が２本となる荷重をガラスのＣＩＬ値（ｇｆ）とした。
【０１６７】
上記吸光係数の評価結果から、実施例である例１〜５８のガラスは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上、もしくは吸光度の最小値が０．７以上であり、可視域の波長の光を一定以上吸収することがわかる。これらガラスを電子機器の筐体に用いることで高い遮光性が得られる。
【０１６８】
また、上記吸光係数の評価結果から、着色剤として、Ｃｏ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＭｎＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯを、合計で０．１〜７％含有する例１〜５８のうちの一部のガラスでは、吸光係数の相対値（波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数）が、それぞれ０．７〜１．２の範囲にあり、可視域の光を平均的に吸収するガラスであることがわかる。そのため、例えば、褐色がかった黒色や、青味がかった黒色とは異なる、漆黒の色調の黒色ガラスを得ることができる。
【０１６９】
上記ＣＩＬ値の評価結果から、例１〜１７のガラスは、傷の入りにくい強度の高いガラスであることがわかる。化学強化処理前のガラスは、製造工程や輸送において傷が入り、それが化学強化後においても破壊起点となりガラスの強度を低下させる要因となる。
【０１７０】
一般的なソーダライムガラスのＣＩＬ値が、一例として１５０ｇｆ程度に対し、実施例である例１〜１７の各ガラスのＣＩＬ値はソーダライムガラスのそれよりも大きく、化学強化処理後においても高い強度を備えたガラスが得られることが推測される。
【０１７１】
泡個数について、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の効果を確認するため、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の以外のガラス成分・含有量を同一とし、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の両方を含むもの、Ｆｅ２Ｏ３のみ含むもの、Ｃｏ３Ｏ４のみ含むもののそれぞれについて泡個数を確認した。
【０１７２】
泡個数は、前記の板状のガラスを高輝度光源（林時計工業社製、ＬＡ−１００Ｔ）下で、０．６ｃｍ３の領域の泡個数を４箇所測定し、その測定値の平均値を単位体積（ｃｍ３）当たりに換算した値を示した。
【０１７３】
泡個数は、ガラスの母組成や溶融温度の影響を大きく受けるため、前述のとおり、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４以外の成分・含有量を同一とし、溶融温度同一のもので対比を行った。結果を表８に示す。
【０１７４】
【表８】
【０１７５】
この結果より、いずれのガラス組成においても、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４の両方を含むものが、Ｆｅ２Ｏ３のみ含むもの、Ｃｏ３Ｏ４のみ含むものに対して、泡個数が少なかった。これは、Ｃｏ３Ｏ４とＦｅ２Ｏ３を共存させることにより、ガラス溶融時の脱泡効果を奏することを裏付けている。すなわち、高温状態で、３価の鉄が２価の鉄となる際に放出されるＯ２泡を、コバルトが酸化される際に吸収するため、結果としてＯ２泡が削減され、脱泡効果が得られると考えられる。
【０１７６】
ガラスのプレス成形性を評価するため、ガラス中に着色成分（ここでは、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４）を含有するガラス、着色成分を含有しないガラスを用意し、ガラスのＴｇ（ガラス転移点温度）を測定した。ガラスのＴｇは、例９（実施例）は５９７℃であったのに対し、例６０（比較例、例９からＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を省いたガラス）は６２０℃であった。また、例１（実施例）では、５９６℃であったのに対し、例６１（比較例、例１からＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を省いたガラス）は６０４℃であった。また、例４（実施例）では、６０６℃であったのに対し、例６２（比較例、例４からＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を省いたガラス）は６１７℃であった。
【０１７７】
以上より、実施例のガラスは、ガラス中に着色成分を所定量含有することで、ガラスのＴｇを下げ、プレス成形時のガラスの成形温度を低温化することが可能である。よって、例えば筐体用ガラスのような、凹状もしくは凸状等の適宜の形状にプレス成形される用途のガラスに好ましい、プレス成形性に優れたガラスとすることができる。
【０１７８】
本発明の化学強化用ガラスをについて化学強化処理するときはたとえば次のようにする。すなわち、これらのガラスを４２５℃程度のＫＮＯ３溶融塩（１００％）にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理する。各ガラスについて、深さ方向のカリウム濃度分析を行うと、表面から５〜１００μｍの深さでイオン交換が起こり、圧縮応力層が生じる。
【０１７９】
例１〜６０のガラスについて次のようにして化学強化処理を行った。すなわち、これらガラスを４ｍｍ×４ｍｍ×０．７ｍｍの形状で、４ｍｍ×４ｍｍの面を鏡面仕上げに加工し、その他の面を＃１０００仕上げに加工したガラスを用意した。これらガラスを４２５℃のＫＮＯ３溶融塩（１００％）にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理した。化学強化処理後の各ガラスについて、ＥＰＭＡを用い、深さ方向のカリウム濃度分析を行った。評価結果をカリウムイオン拡散深さ（単位：μｍ）として表１〜７に示す。なお、例１２〜１４、例１６、１７については推定値を示す。
【０１８０】
表中に示すとおり、例１〜１７のガラスでは、前記化学強化処理条件において、十分なカリウムイオン拡散深さが得られており、これにより、表面圧縮応力層の表面圧縮応力層深さも相応な深さであることが推測される。この結果、実施例のガラスは、化学強化処理により必要十分な強度向上効果が得られると考えられる。
【０１８１】
例１、例２７、例３３、例３９〜４３、例５９のガラスについて次のようにして化学強化処理を行った。すなわち、これらガラスを４ｍｍ×４ｍｍ×０．７ｍｍの形状で、４ｍｍ×４ｍｍの面を鏡面仕上げに加工し、その他の面を＃１０００仕上げに加工したガラスを用意した。これらガラスを４２５℃のＫＮＯ３（９９％）とＮａＮＯ３（１％）からなる溶融塩にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理した。化学強化処理後の各ガラスについて、表面応力測定装置を用い、表面圧縮応力（ＣＳ）および表面圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を測定した。評価結果を表９に示す。なお、表面応力測定装置は、ガラス表面に形成された表面圧縮応力層が、表面圧縮応力層が存在しない他のガラス部分と屈折率が相違することで光導波路効果を示すことを利用した装置である。また、表面応力測定装置では、光源として、中心波長が７９５ｎｍのＬＥＤを用いて行った。
【０１８２】
【表９】
【０１８３】
表９に示すとおり、例１、例２７、例３３、例３９〜４３のガラスでは、前記化学強化処理条件において、７６７ＭＰａ以上と高い表面圧縮応力が得られていた。また、一般的なソーダライムガラス（例５９）の表面圧縮応力層の深さが、一例として１５μｍ程度に対し、実施例である例１、例２７、例３３、例３９〜４３の各ガラスの表面圧縮応力層の深さは、２８μｍ以上と、ソーダライムガラスのそれよりも大きかった。この結果、実施例のガラスは、化学強化処理により必要十分な強度向上効果が得られると考えられる。
【０１８４】
ガラスの長期の使用による色変化特性を確認するため、次の評価試験を行った。例１及び例５８のガラスサンプルを、一辺を３０ｍｍ角の板状にカットし、所定の厚さとなるよう両面光学研磨加工した試料を、水銀ランプ（Ｈ−４００Ｐ）から１５ｃｍの位置に配置して１００時間紫外線照射を行った。この光照射前後の各試料の分光透過率を、紫外可視近赤外分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ−５７０）を用いて測定し、上記の関係式を用いて吸光係数を算出した。
【０１８５】
そして、光照射前後の各試料の吸光係数から、下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）を算出した。評価結果を表１０に示す。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
（上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。）
【０１８６】
【表１０】
【０１８７】
表１０に示すとおり、例１、例５８のガラスでは、紫外線照射前後の吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が共に絶対値で５％以下であり、長期の使用によるガラスの色変化がなく、当初の外観色を長期間維持できることがわかる。
【０１８８】
また、前記化学強化処理後のガラスに対しても、上記と同様にして波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数を求めたが、いずれも化学強化処理前の値と変化ないことを確認した。また、目視による色調に変化がないことも確認した。したがって、本発明の化学強化用ガラスは、所望の色調を損なうことなく、化学強化処理により強度を求められる用途にも使用できる。したがって、装飾機能が要求される用途への適用範囲を拡大することができる。
【０１８９】
ガラスの電波透過性を確認するため、次の評価試験を行った。まず、例１及び例２７のガラスを切り出して５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍに加工し、主表面を鏡面状態に研磨した。そして、それぞれのガラスについて、５０ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１．０ＧＨｚの周波数における誘電正接を、ＬＣＲメーター及び電極をもちいて容量法（平行平板法）にて測定した。測定結果を表１１に示す。
【０１９０】
なお、５０ＭＨｚの周波数におけるガラスの誘電率（ε）は７．６であった。
【０１９１】
【表１１】
【０１９２】
表１１に示すとおり、これらのガラスは、５０ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚの範囲の周波数における誘電正接が０．００１未満であり、良好な電波透過性を備えていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
ＡＶ機器・ＯＡ機器等の操作パネル、同製品の開閉扉、操作ボタン・つまみ、またはデジタル・フォト・フレームやＴＶなどの画像表示パネルの矩形状の表示面の周囲に配置される装飾パネル等の装飾品や電子機器用のガラス筐体などに利用できる。また、自動車用内装部材、家具等の部材、屋外や屋内で用いられる建材等にも利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有することを特徴とする化学強化用ガラス。
【請求項２】
前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０〜６％、ＮｉＯを０〜６％、ＭｎＯを０〜６％、Ｃｒ２Ｏ３を０〜６％、Ｖ２Ｏ５を０〜６％からなることを特徴とする請求項１に記載の化学強化用ガラス。
【請求項３】
色補正成分（Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．００５〜２％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の化学強化用ガラス。
【請求項４】
（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）が３以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項５】
ＳＯ３を０．００５〜０．５％含有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項６】
ＳｎＯ２を０．００５〜１％含有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項７】
波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項８】
波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数が、いずれも０．７〜１．２の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項９】
下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が絶対値で５％以下であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
（上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。）
【請求項１０】
前記化学強化用ガラスを厚み１ｍｍのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面にビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際のクラックの発生率が５０％となるビッカース圧子の荷重が１５０ｇｆ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスであって、
化学強化処理により前記化学強化ガラス表面に形成された表面圧縮応力層の深さが３０μｍ以上であり、前記表面圧縮応力層の表面圧縮応力が５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする化学強化ガラス。
【請求項１】
下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１６％、Ｂ２Ｏ３を０〜１２％、Ｎａ２Ｏを５〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜４％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜３％、ΣＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）を０〜１８％、ＺｒＯ２を０〜１％、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．１〜７％含有することを特徴とする化学強化用ガラス。
【請求項２】
前記ガラス中の着色成分は、酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜６％、Ｃｏ３Ｏ４を０〜６％、ＮｉＯを０〜６％、ＭｎＯを０〜６％、Ｃｒ２Ｏ３を０〜６％、Ｖ２Ｏ５を０〜６％からなることを特徴とする請求項１に記載の化学強化用ガラス。
【請求項３】
色補正成分（Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｓｅの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を０．００５〜２％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の化学強化用ガラス。
【請求項４】
（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）／（ΣＲ２Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃｏ３Ｏ４）が３以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項５】
ＳＯ３を０．００５〜０．５％含有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項６】
ＳｎＯ２を０．００５〜１％含有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項７】
波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける吸光係数の最小値が１ｍｍ−１以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項８】
波長５５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数、波長４５０ｎｍの吸光係数／波長６００ｎｍの吸光係数が、いずれも０．７〜１．２の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項９】
下記式（１）、（２）で示される吸光係数の相対値の変化量ΔＴ（５５０／６００）、ΔＴ（４５０／６００）が絶対値で５％以下であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
ΔＴ（５５０／６００）（％）＝［｛Ａ（５５０／６００）−Ｂ（５５０／６００）｝／Ａ（５５０／６００）］×１００ ・・・（１）
ΔＴ（４５０／６００）（％）＝［｛Ａ（４５０／６００）−Ｂ（４５０／６００）｝／Ａ（４５０／６００）］×１００ ・・・（２）
（上記式（１）において、Ａ（５５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値であり、Ｂ（５５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長５５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数との相対値である。上記式（２）において、Ａ（４５０／６００）は、４００Ｗ高圧水銀ランプの光を１００時間照射した後のガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値であり、Ｂ（４５０／６００）は、光照射前の前記ガラスの分光透過率曲線から算出される、波長４５０ｎｍにおける吸光係数と波長６００ｎｍにおける吸光係数の相対値である。）
【請求項１０】
前記化学強化用ガラスを厚み１ｍｍのガラス板にしたものの鏡面仕上げ表面にビッカース圧子を用いて圧痕を形成した際のクラックの発生率が５０％となるビッカース圧子の荷重が１５０ｇｆ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の化学強化用ガラス。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の化学強化用ガラスを化学強化処理して得られる化学強化ガラスであって、
化学強化処理により前記化学強化ガラス表面に形成された表面圧縮応力層の深さが３０μｍ以上であり、前記表面圧縮応力層の表面圧縮応力が５５０ＭＰａ以上であることを特徴とする化学強化ガラス。
【公開番号】特開２０１３−５６８２３（Ｐ２０１３−５６８２３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２８５５２（Ｐ２０１２−２２８５５２）
【出願日】平成２４年１０月１６日（２０１２．１０．１６）
【分割の表示】特願２０１２−５３５４８４（Ｐ２０１２−５３５４８４）の分割
【原出願日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１６日（２０１２．１０．１６）
【分割の表示】特願２０１２−５３５４８４（Ｐ２０１２−５３５４８４）の分割
【原出願日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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