专利名称：强化玻璃及其制造方法、该强化玻璃的表面应力测定方法
技术领域：
本发明涉及将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化而成的強化玻璃及其制造方法。此外，本发明还涉及将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化而成的強化玻璃的表面应カ測定方法。
背景技术：
对于智能手机等信息终端及LCD (Liquid Crystal Display :液晶显示器)等监视器的电子设备的框体，从加工性及成本的角度考虑，通常使用的是树脂或金属。可是，近年来，对框体要求设计性的情况逐渐增多，开始尝试目前未使用过的玻璃作为框体的原材料 (专利文献I)。根据专利文献I，在手机等电子设备中，通过用玻璃形成框体主体，认为可发挥具有透明感的独特的装饰效果。电子设备在设备的外表面具备液晶面板等显不装置。显不装置具有闻精细、闻売度化的倾向，与之相伴，作为光源的背光源也有高亮度化的倾向。来自光源的光除了照射到显示装置侧以外，还会在设备内部多次反射而到达被装在外面的框体的背面。作为框体的原材料使用金属时不会引起问题，但在使用如上所述的具有透明性的玻璃时，来自光源的光有可能透过框体，被从设备外部观察到。因此，将玻璃用于框体吋，考虑将玻璃自身着色使其具有遮光性。此外，特别是对于能够携带使用的电子设备，考虑到由使用时的掉落冲击引起的破损及由长时间的使用引起的接触伤，而要求框体具有高強度。作为提高玻璃的强度的方法，一般已知在玻璃表面形成压缩应カ层的方法。作为在玻璃表面形成压缩应カ层的方法，具有代表性的方法是通过风冷等将加热至软化点附近的玻璃板表面急速冷却的风冷强化法(物理強化法)；以及在玻璃化温度以下的温度下通过离子交換，将玻璃板表面的离子半径小的碱金属离子(典型的是Li离子、Na离子)交换为离子半径更大的碱性离子(典型的是对于Li离子交换为Na离子或K离子，对于Na离子交换为K离子)的化学強化法。可是，对于通过在上述玻璃表面形成压缩应力层而得的玻璃，在品质管理上，以确认具备一定以上的强度为目的来測定压缩应カ层的压缩应力量是重要的。以非破坏的方式測定作为玻璃的压缩应力量的表面压缩应力(以下也称为CS)及表面压缩应カ层深度(以下也称为D0L)的方法被提出且被实用化(例如，专利文献2)。该測定方法利用了以下原理由于在玻璃表面形成的压缩应力层与不存在压缩应力层的其他的玻璃部分在折射率上不同而表现出光波导效应。现有技术文献专利文献专利文献I:日本专利特开2009-61730号公报专利文献2:日本专利特开昭53-136886号公报

发明内容
发明所要解决的技术问题可是，以非破坏方式測定CS及DOL的上述装置由于是使在玻璃的表面层传播的光射出而进行观察，因此新出现了将上述玻璃自身着色而使其具有遮光性的在可见光区域的透射率低的着色的不透明玻璃无法进行測定的问题。该情况下，需要弯曲強度及伴有龟裂开始负荷(crack ignition load)等破坏的强度测定试验、以及用于测定双折射的试样加工，化学强化玻璃中，除了使用EPMA(Electron Probe Micro Analyzer:电子探针微分析仪)及 ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis:化学分析用电子能谱法)测定钾的扩散层深度等非常耗费エ时的方法以外，没有測定玻璃的压缩应力量的方法，而且测定数据的精度也低，缺乏可靠性。本发明的目的是提供将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化、然后进
行強化的強化玻璃及其制造方法，和该强化玻璃的表面应カ測定方法。解决技术问题所采用的技术方案本发明的強化玻璃是将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化，再在一体化后的玻璃的表面形成压缩应力层而成的強化玻璃。此外，作为本发明的另ー发明的玻璃的表面应カ測定方法是将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化，測定在一体化后的強化玻璃的表面形成的压缩应力层的压缩应力量的方法，使用上述透明玻璃部分的压缩应力量的测定值来计算上述着色的不透明玻璃部分或上述强化玻璃整体的压缩应力量。本发明的強化玻璃的制造方法为将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行ー体化而成的強化玻璃的制造方法，其特征是，通过测定上述強化玻璃的透明玻璃部分的压缩应カ层的压缩应力量，来管理着色的不透明玻璃部分或強化玻璃整体的压缩应力量。发明的效果根据本发明，即使是局部具有在可见光区域的透射率低的着色的不透明部的強化玻璃，也可以通过測定透明部分的压缩应力量，以非破坏的方式计算出着色的不透明玻璃部分或者强化玻璃整体的压缩应力量。附图
的简单说明图I是本发明的強化玻璃的一种实施方法的俯视图及剖视图。图2是本发明的強化玻璃的其他实施方法的俯视图及剖视图。
具体实施例方式以下，对本发明进行说明。图I、图2中示出本发明的強化玻璃的实施方法的俯视图(a)及剖视图(b)。另外，(b)剖视图为示出(a)俯视图中的沿X-X方向的截面的图。本发明的強化玻璃I是将着色的不透明玻璃10和透明玻璃20层叠以进行一体化而成的強化玻璃。作为本发明的强化玻璃的进行层叠以一体化的形态，可以是如图I所示的以包围圆柱状的透明玻璃的方式配置着色的不透明玻璃的形态，或者如图2所示的将着色的不透明玻璃和透明玻璃沿板厚方向层叠为层状的形态。此外，只要能够将着色的不透明玻璃和透明玻璃一体化，则不限定于上述形态。
此外，本发明的着色的不透明玻璃是指通过有意地使玻璃中含有着色成分而使透射率变得比透明玻璃低的玻璃。而且，是指由于透射率低而难以用现有的玻璃表面应カ计測定表面压缩应力及表面压缩层深度的玻璃。较好是具有遮光性的玻璃，且在550nm 650nm的波长下的吸光系数的最小值大于I. 7mm、此外，透明玻璃是指具有透光性的玻璃，且较好是在550nm 650nm的波长下的吸光系数的最大值低于I. 7mm_10本发明的強化玻璃作为在例如电子设备外面安装的着色的不透明玻璃框体使用。手机的外表面是这样的结构在一侧的面配置由液晶面板或有机EL构成的显示装置及由按键构成的操作装置，或者配置如触摸屏那样的显示装置和操作装置形成为一体的装置，并且在其周围包围画框材料(日语額緑材)。相反的另ー侧的面由面板构成。而且，在作为ー侧的面与另ー侧的面之间的设备的厚度部分存在框材。这些画框材料和框材、或面板和框材有时也构成为一体。 着色的不透明玻璃框体可用作上述的画框材料、面板、框材。此外，作为着色的不透明玻璃框体的形状，可以是平板状，也可以是画框材料和框材、或面板和框材形成为一体结构的凹状或凸状。在电子设备的内部设置的显示装置的光源由发光二极管、有机EL、CCFL等发出白光的光源构成。因此，要求着色的不透明玻璃框体具有遮光性，以使得该白光不会通过着色的不透明玻璃框体而漏出到设备的外部、被从设备外部观察到。光源的白光为使用荧光体将可见光区域的多种波长的光复合后而被认识为白色的光。因此，较好是玻璃含有着色成分，以使得在380nm 780nm的波长下的吸光系数在整个范围内达到Imm 1以上。通过使可见光区域的波长下的吸光系数为Imm 1以上，可以在不另外设置遮光装置的情况下用玻璃単体吸收白光，作为着色的不透明玻璃框体而获得足够的遮光性。玻璃在380nm 780nm的波长下的吸光系数在整个范围内低于Imm 1吋，即使就框体用途而言是具有足够厚度的玻璃，也无法获得所需的遮光性，光有可能透过着色的不透明玻璃框体。此外，着色的不透明玻璃框体成形为凹状或凸状时，在厚度最薄处，光有可能透过。着色的不透明玻璃框体的厚度薄时，在380nm 780nm的波长下的玻璃的吸光系数在整个范围内较好为Zmnr1以上,更好为βπιπΓ1以上,进ー步更好为411^1以上。上述吸光系数的计算方法如下所示。对玻璃板的两面进行镜面研磨，測定厚度t。测定该玻璃板的光谱透射率T (例如，使用日本分光株式会社制的紫外可见光近红外分光光度计V-570)。然后，使用关系式T=KTet来计算出吸光系数β。为了赋予玻璃以上述的遮光性，较好是使用这样的玻璃作为玻璃中的着色成分，以氧化物基准的摩尔百分比表示，含有O. I 7%的选自Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Bi的金属氧化物的至少I种成分。另外，在使用多种着色成分的情况下，该含量表示它们的总量。这些着色成分为使玻璃带有所需的颜色的成分，采用具有吸收上述的可见光区域的波长的光的作用的物质。如果玻璃中的着色成分低于O. I %，则即使就框体用途而言是具有足够厚度的玻璃，也无法获得遮光性，光有可能透过着色的不透明玻璃框体。较好是玻璃中的着色成分为O. 5%以上，典型的是玻璃中的着色成分为1%以上。此外，如果着色剂超过7%，则玻璃有可能变得不稳定。较好是着色剂为6. 5%以下，典型的是着色剂为6%以下。着色的不透明玻璃框体随形状等而厚度不同，可根据厚度适当选择玻璃中的着色成分的含量，以使得电子设备内部的光不透过玻璃。
例如，对于玻璃中的着色成分，通过含有I. 5 6%的Fe203、0. I 1%的Co3O4的组合，能够制成可充分吸收波长为380nm 780nm的可见光区域内的光，并平均地吸收可见光区域内的光的玻璃。換言之，在欲获得呈黒色的玻璃的情况下，由于着色成分使得特定波长的吸收特性低，有时会变为呈褐色、蓝色或緑色的黒色。与之相对，通过采用上述的着色成分，可表现为所谓的漆黒。作为可获得该特性的除上述以外的着色成分的组合，可例举0.01 4%的 Fe203、0. 2 3%的 Co304、L 5 6%的 NiO 的组合；L 5 6%的 Fe203、0. I 1%的 NiO 的组合；0· 01 4%的 Fe203、0. 05 2%的 Co304、0. 05 2%的 Ni0、0. 05 2%的 Cr2O3 的组合；0· 01 4%的 Fe203、0. 05 2%的 Co304、0. 05 2%的 Ni0、0. 05 2%的MnO的组合等。着色的不透明玻璃及透明玻璃只要是能用风冷强化法或化学強化法在玻璃的表面形成压缩应カ层的玻璃，则可以是任何组成的玻璃。作为在玻璃的表面形成压缩应カ层的方法，在使用化学強化法时，如果使用下述玻璃作为着色的不透明玻璃的着色成分以外的玻璃或透明玻璃，则可获得具有高強度的玻璃，因而优选。
理想的玻璃是以下述氧化物基准的摩尔百分比表示，含有55 80%的Si02、3 16% 的 A1203、0 12% 的 B203、5 16% 的 Na20、0 4% 的 K20、0 15% 的 Mg0、0 3% 的CaO,O ~ 18% 的Σ RO(R 为 Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)、0 1% 的 Zr02。以下，对于上述玻璃的组成，如无特别限定，则使用摩尔百分比表示其含量来进行说明。SiO2是形成玻璃骨架的成分,是必要成分。如果SiO2低于55%,则作为玻璃的稳定性下降，或者耐候性下降。较好是SiO2为60%以上。更好是SiO2为65%以上。如果SiO2超过80%，则玻璃的粘性増加，熔融性显著下降。较好是Si02*75%以下，典型的是SiO2为70%以下。Al2O3是提高玻璃的耐候性及化学強化特性的成分，是必要成分。如果Al2O3低于3%,则耐候性下降。较好是Al2O3为4%以上，典型的是Al2O3为5%以上。如果Al2O3超过16%，则玻璃的粘性变高，难以均质地熔融。较好是Al2O3为14%以下，典型的是Al2O3为12%以下。B2O3是提高玻璃的耐候性的成分，不是必要成分，可根据需要含有。含有B2O3时，如果低于4%，则对于提高耐候性有可能无法获得明显的效果。较好是B2O3为5%以上，典型的是B2O3为6%以上。如果B2O3超过12%，则有可能产生由挥发引起的波筋，使成品率下降。较好是B2O3为11%以下，典型的是B2O3为10%以下。Na2O为提高玻璃的熔融性的成分，并用于通过离子交換形成表面压缩应カ层，是必要成分。如果Na2O不足5%，则熔融性差，且难以通过离子交換形成所需的表面压缩应力层。较好是Na2O为7%以上，典型的是Na2O为8%以上。如果Na2O超过16%，则耐候性下降。较好是Na2O为15%以下，典型的是Na2O为14%以下。K2O是提高玻璃的熔融性的成分，并且具有増大化学強化中的离子交換速度的作用，因此虽然不是必要成分，但是为优选含有的成分。含有K2O吋，如果低于O. 01 %，则有可能对于提高熔融性无法获得明显的效果，或者对于提高离子交換速度无法获得明显的效果。典型的是K2O为O. 3%以上。如果K2O超过4%，则耐候性下降。较好是K2O为3%以下，典型的是K2O为2%以下。MgO是提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根据需要含有。含有MgO时，如果低于3%，则对于提高熔融性有可能无法获得明显的效果。典型的是MgO为4%以上。如果MgO超过15%，则耐候性下降。较好是MgO为13%以下，典型的是MgO为12%以下。
CaO是提高玻璃的熔融性的成分，可根据需要含有。含有CaO吋，如果低于O. 01 %，则对于提高熔融性有可能无法获得明显的效果。典型的是CaO为O. 1%以上。如果CaO超过3%，则化学強化特性下降。较好是CaO为I %以下，典型的是CaO为O. 5%以下，更好是实质上不含CaO。RO (R为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)是提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根据需要含有任意I种以上。该情况下，RO的含量的总计Σ RO (R为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)如果低于I%，则有可能熔融性下降。较好是Σ RO为3%以上，典型的是Σ RO为5%以上。如果Σ RO(R*Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)超过18%，则耐候性下降。较好是Σ RO为15%以下，更好是Σ RO为13%以下，典型的是Σ RO为11%以下。ZrO2是增大离子交换速度的成分，不是必要成分，可以在低于I %的范围内含有。如果ZrO2超过I %，则熔融性变差，有可能发生作为未熔融物残留于玻璃中的情況。典型的是不含ZrO2。(SiO2 + Al2O3 + B2O3) / ( Σ R2O + CaO + SrO + BaO + 着色成分)表示形成玻璃的网络的网眼状氧化物的总量和主要的改性氧化物的总量的比例，如果该比值低于4，则在化学強化处理后施以压痕时的破坏的概率有可能变大。较好是该比值为4. 2以上，典型的是该比值为4.4以上。如果该比值超过6，则玻璃的粘性増加、熔融性下降。较好是该比值为5. 5以下，更好是该比值为5以下。另外，Σ R2O表示Na20、K20、Li20的总量。SO3是作为澄清剂发挥作用的成分，不是必须成分，可以根据需要含有。含有SO3吋，如果低于O. 005%,则无法获得期待的澄清作用。较好是SO3为O. 01 %以上，更好是SO3为O. 02%以上。最好是SO3为O. 03%以上。此外，如果SO3超过0.5%，则反而会成为气泡的发生源，有可能使玻璃的熔穿变慢、气泡个数增加。较好是SO3为O. 3%以下，更好是SO3为O. 2%以下。最好是SO3为O. I %以下。SnO2是作为澄清剂发挥作用的成分，不是必须成分，可以根据需要含有。含有SnO2吋，如果低于O. 005%，则无法获得期待的澄清作用。较好是SnO2为O. 01 %以上，更好是SnO2为O. 05%以上。此外，如果SnO2超过I %，则反而会成为气泡的发生源，有可能使玻璃的熔穿变慢、气泡个数增加。较好是SnO2为O. 8%以下，更好是SnO2为O. 5%以下。最好是SnO2为O. 3%以下。TiO2是提高玻璃的耐候性的成分，不是必要成分，可根据需要含有。含有TiO2吋，如果低于O. 005%，则对于提高耐候性有可能无法获得明显的效果。较好是TiO2为O. 01%以上，典型的是TiO2为O. 1%以上。如果TiO2超过1%，则玻璃变得不稳定，有可能发生失透。较好是TiO2为O. 8%以下，典型的是TiO2为O. 6%以下。
Li2O是提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根据需要含有。含有Li2O时，如果低于I %，则对于提高熔融性有可能无法获得明显的效果。较好是Li2O为3%以上，典型的是Li2O为6%以上。如果Li2O超过15%，则耐候性有可能下降。较好是Li2O为10%以下，典型的是Li2O为5%以下。SrO是用于提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根据需要含有。含有SrO时，如果低于I %，则对于提高熔融性有可能无法获得明显的效果。较好是SrO为3%以上，典型的是SrO为6%以上。如果SrO超过15%，则耐候性及化学強化特性有可能下降。较好是SrO为12%以 下，典型的是SrO为9%以下。BaO是用于提高玻璃的熔融性的成分，不是必要成分，可根据需要含有。含有BaO时，如果低于1%，则对于提高熔融性有可能无法获得明显的效果。较好是BaO为3%以上，典型的是BaO为6%以上。如果BaO超过15%，则耐候性及化学強化特性有可能下降。较好是BaO为12%以下，典型的是BaO为9%以下。ZnO是用于提高玻璃的熔融性的成分,不是必要成分,可根据需要含有。含有ZnO时，如果低于I %，则对于提高熔融性有可能无法获得明显的效果。较好是ZnO为3%以上，典型的是ZnO为6%以上。如果ZnO超过15%，则耐候性有可能下降。较好是ZnO为12%以下，典型的是ZnO为9%以下。此外，作为玻璃的澄清剂，可以在不损害目标性能的范围内含有Sb203、Cl、F、其他的成分。含有这样的成分的情况下，这些成分的含量之和较好是在I %以下，典型的是为O. 5%以下。考虑到由使用时的掉落冲击引起的破损及由长时间的使用引起的接触损伤，要求装在电子设备外面的着色的不透明玻璃框体具有高強度。作为提高玻璃的強度的方法，上述的风冷强化法(物理強化法)及化学強化法作为在玻璃表面形成压缩应力层的技术而被知晓。着色的不透明玻璃框体随所使用的部位而不同，但在例如面板等平板状的情况下，厚度通常大多采用2mm以下的厚度。如果对这样薄的玻璃板采用风冷強化法，则会因表面和内部难以形成温度差而难以形成压缩应カ层，因而不能获得目标高强度的特性。此外，采用风冷強化法时，由于冷却温度的不均匀，对于特别薄的玻璃板很有可能损害平面性，且有可能损害作为装饰构件的质感。从这些方面考虑，较好是利用后者的化学強化法进行强化。作为测定设置于玻璃表面的压缩应カ层的压缩应力量的方法，已知以下方法。玻璃表面的压缩应カ层与压缩应カ层以外的玻璃部分相比较，折射率高。而且，该折射率从压缩应カ层的底部向表面单调递増。此外，该压缩应カ层的双折射也朝向表面单调地增加绝对值。因此，存在与垂直于玻璃表面振动的光和平行于玻璃表面的光分别对应的两条深度与折射率的关系曲线，产生不同的光波导效应，通过比较由此得到的干涉条纹图像，可算出作为强化玻璃的压缩应力量的表面压缩应力、表面压缩应カ层深度。
上述的使用了光波导效应的強化玻璃的压缩应力量的測定方法中，必需获得由垂直于玻璃表面振动的光和平行于玻璃表面振动的光产生的由亮条纹或暗条纹形成的干渉条纹图像。但是，该測定方法中，強化玻璃因含有着色成分而被着色时，光在強化玻璃的表面层传播时被作为着色成分的金属离子等吸收，因而难以使用射出的光来识别干渉条纹图像，难以进行測定。本发明的強化玻璃是将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化而成的強化玻璃，对于该一体化而成的玻璃，采用强化方法在表面设置压缩应カ层。然后，使用上述的利用了光波导效应的非破坏方式的压缩应力量的測定方法，来測定透明玻璃部分的压缩应力量。使用该透明玻璃部分的压缩应力量的測定值，计算出着色的不透明玻璃部分或 強化玻璃整体的压缩应力量。藉此，能够以非破坏的方式确认着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量。与着色的不透明玻璃一体化的透明玻璃需要使可见光区域的波长的光透过，以便能够通过上述的利用光波导效应的压缩应力量的測定方法进行測定。因此，为了提高可见光区域的波长的光的透射率，较好是透明玻璃在玻璃中不含着色成分。但是，只要不妨碍测定，则也可以在玻璃中含有一定量的着色成分。此外，透明玻璃在550nm 650nm的波长下的光的吸光系数的最大值也可以低于1.7mm1。具有该吸光系数的透明玻璃包括无色透明的玻璃及有色透明的玻璃。如果是具有该吸光系数的透明玻璃，则能够用现有的表面应カ測定装置准确地測定压缩应力量。本发明的強化玻璃的表面应カ測定方法中，其特征是使用透明玻璃部分的表面的压缩应カ层的压缩应力量的测定值，计算出着色的不透明玻璃部分或強化玻璃整体的压缩应力量。作为该方法，较好是包括分别测定按同一条件进行了強化处理后的上述着色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面应カ特性的エ序；使用上述着色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面应カ特性来确定用于根据上述透明玻璃的压缩应力量计算出上述着色的不透明玻璃的压缩应力量的校正系数的エ序；以非破坏的方式測定上述強化玻璃的上述透明玻璃部分的压缩应力量的エ序；和使用上述透明玻璃部分的压缩应力量的测定值和上述校正系数来计算出上述着色的不透明玻璃部分或上述強化玻璃整体的压缩应力量的エ序。化学強化处理中，对所得的玻璃的表面应カ特性产生影响的參数有強化处理条件(熔融盐的种类、浓度、温度、处理时间)、玻璃组成、玻璃的热历史、伴随玻璃的成形产生的残留应カ等。因此，在同一強化处理条件下对着色的不透明玻璃和透明玻璃进行强化处理，用伴随破坏及试样加工的方法測定各自的表面应カ特性(分别测定按同一条件进行了强化处理后的上述着色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面应カ特性的エ序)。另外，进行该強化处理时，既可以将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化，也可以不进行层叠、一体化，但考虑到玻璃的热历史及成形的影响，较好是在对经层叠、一体化而成的玻璃进行强化处理后，将着色的不透明玻璃和透明玻璃分离来进行測定。作为表面应カ特性，可例举以下测定对象作为玻璃的压缩应力量的表面压缩应力(以下也称为CS)及表面压缩层深度(DOL)、弯曲強度、龟裂开始负荷、钾扩散层深度等。另外，对于化学強化处理，在实际的强化处理工序中，強化处理条件有时会变化，因此较好是使用多种强化处理条件，測定各自的表面应カ特性。接着，使用测得的表面应カ特性，来确定用于根据透明玻璃的压缩应力量计算出着色的不透明玻璃的压缩应力量的校正系数(使用上述着色的不透明玻璃及上述透明玻璃的表面应カ特性来确定用于根据上述透明玻璃的压缩应力量计算出上述着色的不透明玻璃的压缩应力量的校正系数的エ序)。具体而言，对特定的強化处理条件下的两者的表面应カ特性绘制图表，来确定校正系数。例如，使用与CS具有相关关系的弯曲強度的測定值，将着色的不透明玻璃的CS相对于透明玻璃的CS的程度确定为校正系数。较好是对适当的表面应カ特性及多种强化处理条件分别进行该步骤，来确定每个压缩应力量及強化处理条件的校正系数。确定校正系数后，利用不破坏測定试样的压缩应力量的測定方法(例如，上述的使用了光波导效应的压缩应力量的測定方法)测定强化玻璃的透明玻璃部分的压缩应力量(以非破坏的方式測定上述強化玻璃的上述透明玻璃部分的压缩应力量的エ序)。该エ 序中，重要的是以非破坏的方式对测定试样进行測定。因此，将着色的不透明玻璃和透明玻璃成为一体后的強化玻璃在不进行试样加工的情况下设置于表面应カ測定装置上，使透明玻璃部分与装置的測定部分相适应来进行測定。由此，经过以后的エ序，能够为保证质量而对所有的强化玻璃以非破坏的方式算出压缩应力量。然后，使用以非破坏的方式测得的透明玻璃部分的压缩应力量的测定值和校正系数，计算出着色的不透明玻璃部分或強化玻璃整体的压缩应力量(使用上述透明玻璃部分的压缩应力量的测定值和上述校正系数来计算出上述着色的不透明玻璃部分或上述強化玻璃整体的压缩应力量的エ序)。对于校正系数，可考虑强化玻璃エ序的強化处理条件，使用预先确定的合适的强化处理条件。由此，即使在着色的不透明玻璃的压缩应力量无法通过非破坏的方式进行測定的情况下，也可以使用透明玻璃部分的压缩应力量的测定值，来计算出着色的不透明玻璃部分的压缩应力量。此外，在预先知道可以将着色的不透明玻璃部分和透明玻璃部分的压缩应力量视为大致相同的情况下，或者将透明玻璃部分的压缩应力量作为强化玻璃整体的強度管理对象的情况下，也可以将透明玻璃部分的压缩应力量的測定值视作着色的不透明玻璃部分或強化玻璃整体的压缩应力量。本发明的玻璃的表面应カ測定方法中，上述情况也包含于以下概念使用測定透明玻璃部分的压缩应力量而得的值，计算出着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量。着色的不透明玻璃可以是在透明玻璃中含有上述着色成分的着色的不透明玻璃。由此，着色的不透明玻璃与透明玻璃除了着色成分以外的玻璃组成的各成分的比例相同，因此可以忽略强化处理条件变化时引起的校正系数的变化，计算着色的不透明玻璃或強化玻璃的表面应カ特性的エ序变得容易。此外，可以使各自的玻璃的热膨胀系数大致相同。着色的不透明玻璃和透明玻璃也可以是通过在使加热而熔融的着色的不透明玻璃与处于固化状态的透明玻璃接触的状态下进行冷却，使着色的不透明玻璃固化来进行层叠、一体化而成的玻璃。由此，在着色的不透明玻璃和透明玻璃之间不会混入空气及杂质，在设计性、美观上优良，而且两者的轮廓分明，也适于对透明玻璃赋予下述的其他功能的情况。此外，着色的不透明玻璃和透明玻璃较好是玻璃温度在25 300°C的范围内各自的玻璃的热膨胀系数的差在O 5X10_7/°C的范围内。由此，用上述方法将两者一体化时，在进行一体化的过程中可抑制玻璃的破损。作为将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化的方法，可使用具有下述工序的玻璃的成形方法将着色的不透明玻璃加热而使其熔融的第一工序；使处于熔融状态的着色的不透明玻璃与成形为棒状的处于固化状态的透明玻璃接触的第二工序；在使处于熔融状态的着色的不透明玻璃与处于固化状态的透明玻璃接触的状态下进行冷却，使着色的不透明玻璃固化的第三工序。作为这样的玻璃的成形方法，可例举以下三种形态。(第一形态)上述第二工序中，具有以下工序在上端及下端开口且收纳有处于熔融状态的着色的不透明玻璃的容器内插入处于固化状态的透明玻璃的工序；将处于熔融状态的着色的不透明玻璃和处于固化状态的透明玻璃从上述容器的下端同时拔出的工序。
(第二形态)上述第二工序中，具有以下工序将处于固化状态的透明玻璃放置于模具内的工序；将处于固化状态的透明玻璃放置于模具内的工序；使处于熔融状态的着色的不透明玻璃流入模具内的工序。(第三形态)上述第二工序中，具有以下工序将处于固化状态的透明玻璃放置在传送带上的工序；使处于熔融状态的着色的不透明玻璃连续地流出到上述传送带上的工序。在任一形态中，都可以在第二工序之前具有对处于固化状态的透明玻璃预热的工序。此外，在任一形态中，也可以在上述第三工序后具有将一体化后的上述着色的不透明玻璃及透明玻璃沿与上述透明玻璃的长边方向正交的方向切割、研磨的工序。另外，也可以不使用将上述着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化的方法，而使用将各自分别成形后进行层叠、一体化的其他方法(粘接、密封、卡合等)来进行一体化。本发明中重要的是，对将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化而成的玻璃进行强化处理，将强化玻璃中的透明玻璃部分用于表面应力测定。上述的熔融状态是指，玻璃的粘度包括log η =5. O (作业温度)，由此玻璃处于柔软状态的情况。此外，固化状态是指，玻璃的粘度不包括log η =7. 6 (软化点)，由此玻璃处于硬的状态的情况。本发明的强化玻璃可以用作装在电子设备外面的着色的不透明玻璃框体。强化玻璃由于在表面具备压缩应力层，因此具有高强度，特别是可很好地用于手机等携带使用的电子设备的着色的不透明玻璃框体。此外，由于具备玻璃特有的质地感及高质量感，因此在设计性上优良，可很好地用作电子设备的装饰构件。此外，将强化玻璃作为着色的不透明玻璃框体使用时，透明玻璃可具备选自内置于电子设备的数码相机的受光部、遥控器等信号收发部、连合活字(日语口 5体)、运行灯用透光部的至少I种以上的功能。由此，透明玻璃不仅可用于玻璃的表面应力测定，还能够赋予多种功能。强化玻璃的制造方法为将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化而成的强化玻璃的制造方法，其通过测定上述强化玻璃的透明玻璃部分的压缩应力层的压缩应力量，来管理着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量。此外，作为强化玻璃的制造方法，较好是具有通过在使处于熔融状态的着色的不透明玻璃与处于固化状态的透明玻璃接触的状态下进行冷却，使上述着色的不透明玻璃固化来进行层叠、一体化的工序；以包含上述着色的不透明玻璃和上述透明玻璃两者的方式将上述一体化的玻璃切割成板状的工序；和在切割后的板状的玻璃的表面形成压缩应力层来制成强化玻璃的强化工序，通过测定上述强化玻璃的透明玻璃部分的压缩应力层的压缩应力量，来管理着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量。由此，能够以非破坏的方式计算出无法直接测定压缩应力量的着色的不透明玻璃及强化玻璃的压缩应力量。因此，强化玻璃的生产管理及品质保证变得容易，能够提高生产率。另外，管理着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量是指，可举出下述一例根据上述强化玻璃的透明玻璃部分的压缩应力层的压缩应力量的测定值，调整在
切割后的板状玻璃的表面形成压缩应力层以制成强化玻璃的强化工序中的强化条件，以使着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量落在合适的范围内的条件进行生产管理。此外，作为上述管理的具体内容，还可例举根据上述强化玻璃的透明玻璃部分的压缩应力层的压缩应力量的测定值，来确定在切割后的板状玻璃的表面形成压缩应力层以制成强化玻璃的强化工序中的强化条件，排除着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量不在所需的范围内的玻璃。实施例作为着色的不透明玻璃，准备由下述组成构成的呈黑色的板状玻璃以氧化物基准的摩尔百分比表示，含有61. 9%的Si02、ll. 5%的Na20、3. 9%的1(20、10. 6%的Mg0、5. 8%的 Α1203、2· 4% 的 ZrO,O. 4% 的 Co3O4,3. 3% 的 Fe203、0. 4% 的 S03。此外，作为透明玻璃，准备由下述组成构成的呈透明的板状玻璃以氧化物基准的摩尔百分比表示，含有64. 3%的 SiO2' 12. O % 的 Na20,4. O % 的 Κ20、11· O % 的 MgO,6. O % 的 Al2O3'2. 5 % 的 ZrO,O. 01 % 的Fe203、0. 1%的S03。另外，透明玻璃是将作为着色成分的Co304、Fe2O3从着色的不透明玻璃中除去后的玻璃。将该玻璃浸溃于450°C的KNO3熔融盐中6小时，进行化学强化处理。接着，对于经化学强化处理的着色的不透明玻璃和透明玻璃，用四点弯曲试验(JIS R 1601细陶瓷的弯曲强度试验方法)、EPMA来测定钾扩散深度。此外，对于经化学强化处理的透明玻璃，使用玻璃表面应力计(折原制作所制，FSM-6000LE)来测定表面压缩应力及表面压缩层深度。这里，玻璃的由四点弯曲试验得到的强度与表面压缩应力之间存在一定的相关关系。此外，钾扩散深度与表面压缩应力层深度之间存在一定的相关关系。利用这些关系，根据四点弯曲试验的着色的不透明玻璃和透明玻璃的强度数据，计算出用于根据透明玻璃的表面压缩应力计算出着色的不透明玻璃的表面压缩应力的校正系数。此外，根据着色的不透明玻璃和透明玻璃的钾扩散深度数据，计算出用于根据透明玻璃的表面压缩应力层深度计算出着色的不透明玻璃的表面压缩应力层深度的校正系数。接着，作为强化玻璃，制作将上述的着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化而成的强化玻璃。作为一体化方法，准备预先成形固化成圆柱状的透明玻璃，并将其以固化状态内置于模具内。然后，在使着色成黑色的处于熔融状态的着色的不透明玻璃流入内置有处于固化状态的透明玻璃的模具内后，冷却处于熔融状态的着色的不透明玻璃而将着色的不透明玻璃和透明玻璃一体化。接着，将一体化后的玻璃沿与圆柱状的透明玻璃的长边方向正交的方向切割成1_的厚度，再对切割面进行研磨加工。由此，获得图I所示的着色的不透明玻璃10和透明玻璃10 —体化而成的强化玻璃I。然后,对于强化玻璃的透明玻璃部分,使用玻璃表面应力计来测定表面压缩应力及表面压缩应力层深度。然后，使用上述校正系数、透明玻璃的表面压缩应力及表面压缩应力层深度的测定值，来计算出着色的不透明玻璃的表面压缩应力及表面压缩应力层深度。另外，为了计算出强化玻璃的表面压缩应力及表面压缩应力层深度，预先计算出与透明玻璃和强化玻璃的强度数据相关的校正系数即可。藉此，能够以非破坏的方式确认着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量。(其他的实施方式) 如上，基于上述具体示例对本发明进行了详细的说明，但本发明并不限定于上述具体示例，只要在不脱离本发明的范围内，则可以进行各种变形和改变。例如，上述说明中，将着色的不透明玻璃记载为黑色的玻璃进行了说明，但着色的色调不限于黑色，可以采用各种色调。此外，透明玻璃只要能够用玻璃的表面应力计测定压缩应力量，则也可以是有色透明玻璃。还有，上述实施方式中，对将着色的不透明玻璃用作电子设备的着色的不透明玻璃框体的情况进行了说明，但也可用于其他用途。此外，也可以将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化后，通过加压成形而成形为智能手机等信息终端的框体形状，在对其进行强化处理后用作框体。产业上利用的可能性根据本发明的强化玻璃、玻璃的表面应力测定方法，即使是局部具有在可见光区域的透射率低的着色的不透明部的强化玻璃，也可以通过测定透明部分的压缩应力量，以非破坏的方式计算出着色的不透明玻璃部分或者强化玻璃整体的压缩应力量。因此，能很好地用于玻璃强度的品质管理被视为重要的例如装在便携式电子设备外面的着色的不透明玻璃框体。符号的说明I…强化玻璃、10…着色玻璃、20···透明玻璃。
权利要求
1.强化玻璃，其特征在于，将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化，再在一体化后的玻璃的表面形成压缩应力层。
2.如权利要求I所述的强化玻璃，其特征在于，所述透明玻璃的所述压缩应力层的压缩应力量的测定值被用于计算所述着色的不透明玻璃或所述强化玻璃的压缩应力量。
3.如权利要求2所述的强化玻璃，其特征在于，在所述着色的不透明玻璃中，作为玻璃中的着色成分，以氧化物基准的摩尔百分比表示，含有0. I 7%的选自Co、Mn、Fe、Ni、Cu、Cr、V、Bi的金属氧化物的至少I种成分。
4.如权利要求3所述的强化玻璃，其特征在于，所述着色的不透明玻璃为在所述透明玻璃中含有所述着色成分的玻璃。
5.如权利要求I 4中任一项所述的强化玻璃,其特征在于,所述透明玻璃在550nm 650nm的波长下的吸光系数的最大值低于I. TmnT1。
6.如权利要求I 5中任一项所述的强化玻璃，其特征在于，通过在使加热而熔融后的所述着色的不透明玻璃与处于固化状态的所述透明玻璃接触的状态下进行冷却，将所述着色的不透明玻璃固化来层叠以进行一体化。
7.如权利要求I 6中任一项所述的强化玻璃，其特征在于，所述着色的不透明玻璃与所述透明玻璃在玻璃温度为25°C 300°C的范围内各自的玻璃的热膨胀系数的差在0 5X1(TV°C的范围内。
8.着色的不透明玻璃框体，其特征在于，由权利要求I 7中任一项所述的强化玻璃构成。
9.如权利要求8所述的着色的不透明玻璃框体，其特征在于，所述透明玻璃具备选自相机用受光部、信号收发部、连合活字、运行灯用透光部的至少一种以上的功能。
10.电子设备，其特征在于，外面装有权利要求8或9所述的着色的不透明玻璃框体。
11.玻璃的表面应力的测定方法，其为将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化，测定在一体化后的强化玻璃的表面形成的压缩应力层的压缩应力量的方法，其特征在于，使用测定所述透明玻璃部分的压缩应力量而得的值来计算所述着色的不透明玻璃部分或所述强化玻璃整体的压缩应力量。
12.如权利要求11所述的玻璃的表面应力测定方法，其特征在于，包括 分别测定按同一条件进行了强化处理后的所述着色的不透明玻璃及所述透明玻璃的表面应力特性的工序； 使用所述着色的不透明玻璃及所述透明玻璃的表面应力特性来确定用于根据所述透明玻璃的压缩应力量计算出所述着色的不透明玻璃的压缩应力量的校正系数的工序； 以非破坏的方式测定所述强化玻璃的所述透明玻璃部分的压缩应力量的工序；和 使用所述透明玻璃部分的压缩应力量的测定值和所述校正系数来计算出所述着色的不透明玻璃部分或所述强化玻璃整体的压缩应力量的工序。
13.强化玻璃的制造方法，其为将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化而成的强化玻璃的制造方法，其特征在于，通过测定所述强化玻璃的透明玻璃部分的压缩应力层的压缩应力层，来管理着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量。
14.如权利要求13所述的强化玻璃的制造方法，其特征在于， 具有通过在使处于熔融状态的着色的不透明玻璃与处于固化状态的透明玻璃接触的状态下进行冷却，使所述着色的不透明玻璃固化来进行层叠、一体化的工序； 以包含所述着色的不透明玻璃和所述透明玻璃两者的方式将所述一体化的玻璃切割成板状的 工序；和 在切割后的板状的玻璃的表面形成压缩应力层来制成强化玻璃的强化工序， 通过测定所述强化玻璃的透明玻璃部分的压缩应力层的压缩应力量，来管理着色的不透明玻璃部分或强化玻璃整体的压缩应力量。
全文摘要
本发明提供能够以非破坏的方式计算出具有在可见光区域的透射率低的着色的不透明部的强化玻璃的压缩应力量的强化玻璃及其制造方法、该强化玻璃的表面应力测定方法。本发明的强化玻璃是将着色的不透明玻璃和透明玻璃层叠以进行一体化，再在一体化后的玻璃的表面形成压缩应力层而成的强化玻璃。
文档编号G01L1/00GK102815859SQ20121017458
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月30日 优先权日2011年6月9日
发明者久野一秀 申请人:旭硝子株式会社