本發(fā)明涉及玻璃物品及其制造方法。

背景技術(shù)：

以往，作為便攜式信息終端等的電子器件的保護(hù)構(gòu)件，使用玻璃板。對于作為便攜式信息終端等的保護(hù)構(gòu)件使用的玻璃板，要求即使在對端面施加沖擊時(shí)也不易破損、即端面的耐沖擊性優(yōu)異。鑒于此，例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了以聚合物覆蓋玻璃板的端面。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特表2012－527399號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，專利文獻(xiàn)1的方法為聚合物吸收沖擊的方法，并不能提供玻璃板本身的端面的耐沖擊性。另外，正如專利文獻(xiàn)1所記載的那樣，對玻璃板的端面施加聚合物涂層的方法需要用于形成聚合物涂層的樹脂原料，并且需要進(jìn)行使樹脂原料附著于玻璃板的端面的工序。因此，在專利文獻(xiàn)1記載的方法中存在使用了玻璃板的制品的制造效率降低或制造成本變高的問題。

本發(fā)明的主要目的在于提供端面的耐沖擊性優(yōu)異的玻璃物品。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的玻璃物品為在主面上具有壓縮應(yīng)力層的玻璃物品。本發(fā)明的玻璃物品的端面具有朝向外側(cè)突出的曲面狀的曲面部。本發(fā)明的玻璃物品滿足下述式(1)。

D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1)

式(1)中，

t(mm)：玻璃物品的厚度、

R(mm)：曲面部的頂部的曲率半徑、

c(μm)：端面中的裂紋的深度的最深值、

D(μm)：端面中的壓縮應(yīng)力層的平均深度。

本發(fā)明的玻璃物品優(yōu)選還滿足下述式(2)。

D≤c(6.637(t/R)+4.122)………(2)

此時(shí)，不僅可以提高對玻璃物品的端面施加沖擊時(shí)的耐沖擊性，而且還可以提高對玻璃物品的主面施加沖擊時(shí)的耐沖擊性。

本發(fā)明的玻璃物品優(yōu)選還滿足下述的式(3)。

0.571≤R/t≤2.857………(3)

此時(shí)，可以進(jìn)一步提高對玻璃物品的主面施加沖擊時(shí)的耐沖擊性。

本發(fā)明的玻璃物品可以為板狀。本發(fā)明的玻璃物品的厚度t優(yōu)選處于0.1mm～5mm的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的玻璃物品的端面的整體可以由曲面部構(gòu)成。

在本發(fā)明的玻璃物品的制造方法中，在玻璃物品的端面上形成朝向外側(cè)突出的曲面狀的曲面部。進(jìn)行通過使形成有曲面部的玻璃物品與強(qiáng)化液接觸而對玻璃物品進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的強(qiáng)化工序。根據(jù)玻璃物品的厚度、曲面部的頂部中的曲率半徑及端面中的裂紋的深度的最深值來調(diào)整強(qiáng)化工序中的強(qiáng)化液的濃度、使強(qiáng)化液與玻璃物品接觸的時(shí)間及強(qiáng)化液的溫度中的至少一個(gè)。

在本發(fā)明的玻璃物品的制造方法中，優(yōu)選按照滿足下述式(1)的方式進(jìn)行強(qiáng)化工序。

D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1)

式(1)中，

t(mm)：玻璃物品的厚度、

R(mm)：曲面部的頂部的曲率半徑、

c(μm)：端面中的裂紋的深度的最深值、

D(μm)：端面中的壓縮應(yīng)力層的平均深度。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，可以提供端面的耐沖擊性優(yōu)異的玻璃物品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的玻璃物品的示意性剖視圖。

圖2為變形例的玻璃物品的示意性剖視圖。

圖3為表示樣品1的端面的剖面形狀的剖視圖。

圖4為表示樣品7的端面的剖面形狀的剖視圖。

圖5為表示樣品13的端面的剖面形狀的剖視圖。

圖6為表示樣品19的端面的剖面形狀的剖視圖。

圖7為用于對端面的耐沖擊性的評價(jià)方法進(jìn)行說明的示意圖。

圖8為表示樣品1～6的滑行距離L的圖表。

圖9為表示樣品7～12的滑行距離L的圖表。

圖10為表示樣品13～18的滑行距離L的圖表。

圖11為表示樣品19～24的滑行距離L的圖表。

圖12為表示t/R與臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)的關(guān)系的圖表。

具體實(shí)施方式

以下，對實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的一例進(jìn)行說明。但是，下述的實(shí)施方式僅僅為例示。本發(fā)明并不受下述實(shí)施方式的任何限定。

圖1為本實(shí)施方式的玻璃物品的示意性剖視圖。圖1所示的玻璃物品10具有第一主面10a、第二主面10b和端面10c。在本實(shí)施方式中，第一主面10a與第二主面10b為平面。端面10c將第一主面10a和第二主面10b連接。在本實(shí)施方式中，玻璃物品10為板狀，詳細(xì)而言，為平板狀。但是，在本發(fā)明中未必需要使玻璃物品為平板狀。玻璃物品可以為例如曲板狀、管狀、筐狀等。

玻璃物品10的厚度例如優(yōu)選為0.1mm～5mm、更優(yōu)選為0.3mm～2mm、進(jìn)一步優(yōu)選為0.4mm～1.5mm。

玻璃物品10在第一主面10a及第二主面10b上分別具有壓縮應(yīng)力層11、12。壓縮應(yīng)力層11、12例如可以通過利用離子交換法等進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化來形成，也可以利用風(fēng)冷強(qiáng)化來形成。在本實(shí)施方式中，對壓縮應(yīng)力層11,12利用化學(xué)強(qiáng)化來形成的例子進(jìn)行說明。

玻璃物品10的端面10c具有在剖面視圖中朝向外側(cè)方向(圖1的箭頭A所示的方向)突出的曲面狀的曲面部10c1。曲面部10c1形成在端面10c的剖面視圖中的最頂部。端面10c的一部分可以由曲面部10c1構(gòu)成。例如端面10c可以具有曲面部10c1及錐形部。此時(shí)，如圖2所示，曲面部10c1分別經(jīng)由錐形部10c2、10c3與第一主面10a及第二主面10b連接。另外，端面10c的整體可以由曲面部10c1構(gòu)成。此時(shí)，第一主面10a與第二主面10b被曲面部10c1連接。

曲面部10c1的橫截面形狀可以為圓弧狀，也可以為橢圓弧狀、長圓弧狀等。另外，曲面部10c1可以由具有互不相同的曲率半徑的多個(gè)曲面部構(gòu)成。

玻璃物品10的制造方法并無特別限定。例如，玻璃物品10可以按照以下要領(lǐng)來制造。

首先，作為組成，準(zhǔn)備包含堿金屬的未強(qiáng)化玻璃物品。具體而言，例如，作為玻璃組成，按照成為以質(zhì)量％計(jì)含有50％～80％SiO₂、5％～35％Al₂O₃、0～15％B₂O₃、1％～20％Na₂O、0％～10％K₂O及0％～10％MgO的玻璃的方式，將玻璃原料混合及熔融，按照溢流下拉法、浮法等成形方法將熔融玻璃成形為板狀，得到未強(qiáng)化玻璃物品。

接著，在所得的未強(qiáng)化玻璃物品的端面形成向外側(cè)突出的曲面狀的曲面部10c1。作為曲面部10c1的形成方法，可列舉例如：將未強(qiáng)化玻璃物品的端面按壓到帶槽磨石的槽部，進(jìn)行磨削加工，由此形成曲面部10c1的方法等。

之后，使形成有曲面部的未強(qiáng)化玻璃物品與強(qiáng)化液接觸，由此對未強(qiáng)化玻璃物品進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化(強(qiáng)化工序)。此時(shí)，按照使所形成的壓縮應(yīng)力層的深度等滿足以下說明的條件的方式對未強(qiáng)化玻璃物品進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，由此可以完成作為強(qiáng)化玻璃物品的玻璃物品10。

但是，在強(qiáng)化玻璃物品中，從抑制由裂紋由存在于端面的微裂紋進(jìn)展所致的破損的觀點(diǎn)出發(fā)，考慮優(yōu)選預(yù)先加大微裂紋的前端部的壓縮應(yīng)力。這是由于：若預(yù)先加大微裂紋的前端部的壓縮應(yīng)力，則對端面施加沖擊時(shí)，拉伸應(yīng)力難以作用到微裂紋的前端部。因此，從提高端面的耐沖擊性的觀點(diǎn)出發(fā)，考慮優(yōu)選預(yù)先加深壓縮應(yīng)力深度(DOL)來加大微裂紋的前端部的壓縮應(yīng)力。

而且，認(rèn)為：壓縮應(yīng)力深度(DOL)越大，端面的耐沖擊性越高。然而，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)：在具有上述端面形狀的強(qiáng)化玻璃物品中，若將壓縮應(yīng)力深度(DOL)增大到規(guī)定的閾值以上，則端面的耐沖擊性不怎么提高。在以下的說明中，將此種規(guī)定的閾值稱作“臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)”。

本發(fā)明人等進(jìn)行進(jìn)一步深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)與玻璃物品10的厚度(t)相對于曲面部10c1的頂部的曲率半徑(R)之比(t/R)相關(guān)。更具體而言，還如下述的實(shí)驗(yàn)例的結(jié)果所知那樣，臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)和玻璃物品10的厚度(t)相對于曲面部10c1的頂部的曲率半徑(R)之比(t/R)實(shí)質(zhì)上滿足下述的式(A)。

臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)＝c(6.637(t/R)+1.123)………(A)

其中，

t(mm)：玻璃物品的厚度、

R(mm)：曲面部的頂部的曲率半徑、

c(μm)：端面中的裂紋的深度的最深值、

D(μm)：端面中的壓縮應(yīng)力層的平均深度。

予以說明，本發(fā)明中，關(guān)于端面中的裂紋的深度的最深值c(μm)的測定，對形成于端面的多個(gè)裂紋各自的深度進(jìn)行測定，設(shè)定為顯示基于它們的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差求得的99％置信區(qū)間中的裂紋的最深值的值。

本發(fā)明人等基于上述見解得知：通過根據(jù)玻璃物品10的厚度(t)、曲面部10c1的頂部中的曲率半徑及端面10c中的裂紋的深度的最深值來調(diào)整強(qiáng)化工序中的強(qiáng)化液的濃度、使強(qiáng)化液與玻璃物品接觸的時(shí)間、及強(qiáng)化液的溫度中的至少一個(gè)，從而可以制造端面中的耐沖擊性優(yōu)異的玻璃物品10。

具體而言，本發(fā)明人等基于上述見解得知：通過以滿足下述式(1)的方式，從而使壓縮應(yīng)力深度(DOL)充分大，可以實(shí)現(xiàn)端面中的耐沖擊性優(yōu)異的玻璃物品10。

D≥c(6.637(t/R)+1.123)………(1)

但是，強(qiáng)化玻璃物品的主面的耐沖擊性受到壓縮應(yīng)力(CS)的大幅影響。壓縮應(yīng)力(CS)越大，強(qiáng)化玻璃物品的主面的耐沖擊性越高。由此，為了提高強(qiáng)化玻璃物品的主面的耐沖擊性和強(qiáng)化玻璃物品的端面的耐沖擊性這兩者，優(yōu)選增大壓縮應(yīng)力深度(DOL)和壓縮應(yīng)力(CS)這兩者。

然而，壓縮應(yīng)力深度(DOL)與壓縮應(yīng)力(CS)處于權(quán)衡(trade off)關(guān)系。若壓縮應(yīng)力深度(DOL)增大，則存在壓縮應(yīng)力(CS)變小的傾向。另一方面，若表面壓力縮應(yīng)力(CS)增大，則存在壓縮應(yīng)力深度(DOL)變小的傾向。因此，難以增大壓縮應(yīng)力深度(DOL)和壓縮應(yīng)力(CS)這兩者。

就該點(diǎn)而言，若在滿足上述式(1)的范圍減小端面中的壓縮應(yīng)力層的平均深度D，則可以既維持端面的優(yōu)異耐沖擊性又增大壓縮應(yīng)力(CS)。因此，可以實(shí)現(xiàn)兼顧端面中的優(yōu)異耐沖擊性和主面中的優(yōu)異耐沖擊性。另外，由于減小端面的壓縮應(yīng)力層的平均深度D，因此若縮短強(qiáng)化處理的時(shí)間，則可以提高玻璃物品10的生產(chǎn)率。從該觀點(diǎn)出發(fā)，玻璃物品10優(yōu)選滿足下述的式(2)。另外，玻璃物品10優(yōu)選滿足下述的式(1－1)，更優(yōu)選滿足下述的式(1－2)。

D≤c(6.637(t/R)+4.122)………(2)

D≤c(6.637(t/R)+3.121)………(1－1)

D≤c(6.637(t/R)+2.120)………(1－2)

另外，玻璃物品10更優(yōu)選滿足下述的式(3)，進(jìn)一步優(yōu)選滿足下述的式(3－1)。

0.571≤R/t≤2.857………(3)

1.142≤R/t≤1.571………(3－1)

其原則在于：若R/t過小，則曲面部10c1的前端部變得過于尖銳，其他物體碰撞曲面部10c1時(shí)，容易對曲面部10c1的前端施加較大的應(yīng)力。另一方面，其原因還在于：若R/t過大，端面10c與主面10a、10b之間的脊線部變得過于尖銳，其他物體碰撞該脊線部時(shí)容易對脊線部施加較大的應(yīng)力。

(實(shí)驗(yàn)例)

首先，制作下述的樣品1～24。表示樣品1、7、13、19的端面的剖面形狀的剖視圖示如圖3～圖6所示。在各樣品中，作為玻璃組成，以質(zhì)量％計(jì)含有66％SiO₂、14.2％Al₂O₃、13.4％Na₂O、0.6％K₂O、0.1％Li₂O、2.3％B₂O₃、3.0％MgO及0.4％SnO₂。

〔樣品1～6〕

尺寸：40mm×22mm×0.7mm

構(gòu)成端面的曲面部的前端部中的曲率半徑：2mm

端面中的壓縮應(yīng)力深度(DOL)：

樣品1：0μm(未強(qiáng)化)

樣品2：10μm

樣品3：20μm

樣品4：30μm

樣品5：40μm

樣品6：50μm

〔樣品7～12〕

尺寸：40mm×22mm×0.7mm

構(gòu)成端面的曲面部的前端部中的曲率半徑：1.1mm

端面中的壓縮應(yīng)力深度(DOL)：

樣品7：0μm(未強(qiáng)化)

樣品8：10μm

樣品9：20μm

樣品10：30μm

樣品11：40μm

樣品12：50μm

〔樣品13～18〕

尺寸：40mm×22mm×0.7mm

構(gòu)成端面的曲面部的前端部中的曲率半徑：0.8mm

端面中的壓縮應(yīng)力深度(DOL)：

樣品13：0μm(未強(qiáng)化)

樣品14：10μm

樣品15：20μm

樣品16：30μm

樣品17：40μm

樣品18：50μm

〔樣品19～24〕

尺寸：40mm×22mm×0.7mm

構(gòu)成端面的曲面部的前端部中的曲率半徑：0.4mm

端面中的壓縮應(yīng)力深度(DOL)：

樣品19：0μm(未強(qiáng)化)

樣品20：10μm

樣品21：20μm

樣品22：30μm

樣品23：40μm

樣品24：50μm

[端面中的裂紋的深度的最深值c(μm)的測定]

對各樣品，露出5個(gè)剖面，將其各剖面使用金屬顯微鏡擴(kuò)大到500倍觀察裂紋。結(jié)果：在所觀察到的裂紋數(shù)為20個(gè)以下的情況下，露出其他剖面，同樣地觀察了裂紋。而且，在裂紋數(shù)為20個(gè)以上的5個(gè)剖面中，對所觀察到的各裂紋的深度進(jìn)行了測定。另外，求出最深的裂紋的深度作為端面中的裂紋的深度的最深值c(μm)。具體而言，求出在基于形成在各端面的多個(gè)裂紋的深度的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差求得的99％置信區(qū)間中最深的裂紋的深度作為最深值c(μm)。結(jié)果：在所有樣品1～24中，端面中的裂紋的深度的最深值c(μm)為5.7μm。

[端面的耐沖擊性的評價(jià)]

圖7為用于對端面的耐沖擊性的評價(jià)方法進(jìn)行說明的示意圖。如圖7所示，在相對水平方向傾斜32°傾斜的傾斜面30的下端部以板面方向與傾斜面30平行的方式固定樣品S。從傾斜面30的上方沿著傾斜面30滑落前端部為曲率半徑2.5mm的半圓筒狀的190g SUS制頭部31，求出樣品S破損時(shí)的SUS制頭部31的滑行距離L。結(jié)果如圖8～圖11所示。

根據(jù)圖8及圖11所示的結(jié)果，確定曲面部的頂部的曲率半徑R(mm)為2.0mm、1.1mm、0.8mm時(shí)的臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)。結(jié)果如圖12所示。

予以說明，關(guān)于臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)，在某樣品的滑行距離為比該樣品的壓縮應(yīng)力深度小10μm的壓縮應(yīng)力深度的樣品的滑行距離的115％以下時(shí)，將該樣品的壓縮應(yīng)力深度設(shè)為臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)。在曲面部的頂部的曲率半徑R(mm)為0.4mm的樣品19～24中，不存在此種樣品，因此無法確定臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)。

如圖12所示，可知t/R與臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)呈大致線性相關(guān)。近似直線L1以下述式(4)表示。

臨界壓縮應(yīng)力深度(DOL)＝5.7×(6.637(t/R)+1.123)………(4)

符號說明

10 玻璃物品

10a 第一主面

10a、10b 第二主面

10a 第二主面

10c 端面

10c1 曲面部

10c2、10c3 錐形部

11、12 壓縮應(yīng)力層