DE112018000437T5

DE112018000437T5 - Glasplatte und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112018000437T5
Application number: DE112018000437.6T
Authority: DE
Inventors: Maya HATANO; Kazuhiko Yamanaka; Satoshi KANASUGI
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-10-10
Also published as: WO2018135547A1; US20190345053A1; JP6935806B2; JPWO2018135547A1; US10889521B2

Abstract

Die Glasplatte (1) umfasst eine erste Oberfläche (10) und eine zweite Oberfläche (20) gegenüber der ersten Oberfläche (10) und biegt sich um eine erste Achse (T), wobei die erste Oberfläche (10) eine konkave Oberfläche und die zweite Oberfläche (20) eine konvexe Oberfläche aufweist. In der Querschnittsansicht in einer Ebene senkrecht zur ersten Achse (T) sind mindestens beide Enden der zweiten Oberfläche (20) chemisch verfestigt. Die durch lonenaustausch in der zweiten Oberfläche (20) an beiden Enden erzeugte Druckspannung ist größer als die durch lonenaustausch in der ersten Oberfläche (10) an beiden Enden erzeugte Druckspannung. Definieren der X-Achse als die Linie, die das Liniensegment beinhaltet, das einen Endpunkt der zweiten Oberfläche (20) im Querschnitt und den Punkt der zweiten Oberfläche (20) im Querschnitt am weitesten von dem Endpunkt entfernt verbindet, der Y-Achse als die Linie durch den Mittelpunkt des Liniensegments und senkrecht zur X-Achse und des Ursprungs als Schnittpunkt der X-Achse und der Y-Achse, wenn die positive Richtung der Y-Achse als die Richtung auf der Y-Achse von der ersten Oberfläche (10) zur zweiten Oberfläche (20) definiert ist, dann ist der quadratische Koeffizient der quadratischen Kurve negativ, wenn eine quadratische Kurve verwendet wird, um die zweite Ableitung in Bezug auf die Teilform-Trajektorie anzunähern, die aus dem Teil des Querschnitts der zweiten Oberfläche (20) in dem Bereich besteht, in dem der Wert der Y-Achse positiv ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glasplatte und ihr Herstellungsverfahren.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei der Glasplattenformungstechnik zum Biegen in eine zylindrische Form sind Glasplatten mit einer gekrümmten Form und Herstellungsverfahren dafür bekannt, wobei die Glasplatten durch plastische Verformung einer Glasplatte durch Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb ihrer Erweichungstemperatur gebildet werden, um der Glasplatte eine hohe Oberflächengenauigkeit zu verleihen (siehe Patentdokumente 1 und 2).
Das Patentdokument 1 offenbart ein Herstellungsverfahren einer gekrümmten Glasplatte, das einen Schritt der elastischen Verformung einer ursprünglichen Glasplatte durch Pressen von beiden Seiten mit einer Spannvorrichtung und einen Schritt der Erwärmung der elastisch verformten ursprünglichen Glasplatte auf eine Temperatur, die niedriger ist als die Erweichungstemperatur des Glases, aus dem die ursprüngliche Glasplatte hergestellt ist, und der Verformung der ursprünglichen Glasplatte in eine gekrümmte Form aufweist. Das Patentdokument 1 besagt, dass dieses Herstellungsverfahren eine gekrümmte Glasplatte mit hoher Oberflächengenauigkeit mit einem einfachen Verfahren herstellen kann. Das Patentdokument 2, das dem Patentdokument 1 ähnlich ist, offenbart ein Herstellungsverfahren einer gekrümmten Glasplatte, bei dem eine ursprüngliche Glasplatte erwärmt wird, während sie elastisch verformt wird, indem sie von beiden Seiten mit einer Spannvorrichtung angedrückt wird, um die ursprüngliche Glasplatte durch lonenaustausch an den Glasplattenoberflächen chemisch zu verstärken. Insbesondere die Vorder- und die Rückseite erhalten einen Unterschied in der Ausdehnung, indem der Grad der chemischen Verfestigung der Vorderseite der Glasplatte und der Rückseite voneinander unterschiedlich gestaltet wird. In Patentdokument 2 heißt es, dass eine gekrümmte Glasplatte hergestellt werden kann, die in ihrer Festigkeit und Haltbarkeit erhöht ist.
ZITATENLISTE
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: JP-A-2015-27936
Patentdokument 2: WO 2015/57552

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Beide Patentdokumente 1 und 2 offenbaren ein Formverfahren, bei dem eine flachplattenartige Glasplatte durch beidseitiges Pressen mit einer Spannvorrichtung befestigt wird, so dass die Glasplatte elastisch in solche Richtungen verformt wird, dass ihre beiden Seiten einander näher kommen und die Glasplatte durch plastische Verformung durch Spannungsrelaxation durch Erwärmung gekrümmt wird. Bei diesen Techniken, bei denen eine Glasplatte in einem Anfangsstadium der Formung in eine vorgeschriebene Form geformt (gewaltsam gekrümmt) wird, neigt die gekrümmte Form der gesamten Glasplatte jedoch dazu, im Querschnitt zu einer parabolischen Form oder dergleichen zu werden, da eine Anfangsform durch feste Abstützung beider Endabschnitte bestimmt wird. Dies führt zu dem Problem, dass es schwierig ist, Endabschnitte einer Glasplatte zu bilden und eine Glasplatte, deren beide Endabschnitte ausreichend biege-geformt sind, nicht erreicht werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Glasplatte bereitzustellen, deren beide Endabschnitte ausreichend biege-geformt sind, und ein Formverfahren dafür.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine erfindungsgemäße Glasplatte hat:

eine erste Oberfläche; und
eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, worin
die Glasplatte um eine erste Achse derart gekrümmt ist, dass die erste Oberfläche eine konkave Oberfläche und die zweite Oberfläche eine konvexe Oberfläche ist,
in einer Querschnittsansicht einer Ebene, die senkrecht zur ersten Achse steht,
mindestens beide Endabschnitte der zweiten Oberfläche chemisch verfestigt sind und die durch lonenaustausch in beiden Endabschnitten der zweiten Oberfläche erzeugte Druckspannung größer ist als die durch lonenaustausch in beiden Endabschnitten der ersten Oberfläche erzeugte Druckspannung, und
wenn eine X-Achse definiert ist als eine Linie, die ein Liniensegment beinhaltet, das einen Endpunkt auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche und einen Punkt, der am weitesten von dem einen Endpunkt der zweiten Oberfläche entfernt ist, auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche verbindet, eine Y-Achse definiert ist als eine Linie, die einen Mittelpunkt des Liniensegments passiert und senkrecht zur X-Achse steht, ein Ursprung als ein Schnittpunkt der X-Achse und der Y-Achse definiert ist, und eine positive Richtung der Y-Achse als eine Richtung definiert ist, die von einer ersten Oberflächenseite zu einer zweiten Oberflächenseite der Y-Achse führt,
ein Koeffizient zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve, die die Differenzialwerte zweiter Ordnung eines Ortes einer Teilform eines Abschnitts in einem positiven Y-Wertbereich im Querschnitt der zweiten Oberfläche annähert, negativ ist.

Ein erfindungsgemäßes Glasplattenherstellungsverfahren beinhaltet:

einen Erwärmungsschritt zum Erwärmen einer Glasplatte auf eine Temperatur, die niedriger ist als eine Erweichungstemperatur;
einen chemischen Verfestigungsschritt zum chemischen Verstärken von zwei Endabschnitten, die einander gegenüberliegen, einer zweiten Oberfläche, zwischen einer ersten Oberfläche der Glasplatte und der zweiten Oberfläche der Glasplatte, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, während des Erwärmungsschritts, so dass die Druckspannung in der zweiten Oberfläche größer ist als in der ersten Oberfläche; und
einen Trageschritt zum Tragen der beiden Endabschnitte in einem beweglichen Zustand, während die beiden Endabschnitte während des chemischen Verfestigungsschritts in solche Richtungen gedrückt werden, dass sie einander näher kommen.

VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die Erfindung kann eine Glasplatte, deren beide Endabschnitte ausreichend biege-geformt sind, und ein Formverfahren dafür bereitstellen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Frontansicht einer exemplarischen Glasplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht einer Schnittebene A in 1; Teil (a) von 2 zeigt eine erste Ausführungsform und Teil (b) von 2 zeigt eine zweite Ausführungsform.
3 ist ein Schema, das ein Glasplattenbildungsverfahren von Mittel-1 gemäß der Erfindung veranschaulicht; Teil (a) zeigt einen Zustand zu Beginn der Bildung, Teil (b) zeigt einen halben Zustand der Bildung und Teil (c) zeigt einen Zustand des Abschlusses der Bildung.
4 ist ein Schema, das ein weiteres Glasplattenbildungsverfahren von Mittel-2 gemäß der Erfindung veranschaulicht; Teil (a) zeigt einen Zustand zu Beginn der Bildung, Teil (b) zeigt einen halben Zustand der Bildung und Teil (c) zeigt einen Zustand des Abschlusses der Bildung.
5 ist ein Schema, das ein weiteres Glasplattenbildungsverfahren von Mittel-3 gemäß der Erfindung veranschaulicht; Teil (a) zeigt einen Zustand zu Beginn der Bildung, Teil (b) zeigt einen halben Zustand der Bildung und Teil (c) zeigt einen Zustand des Abschlusses der Bildung.
6 ist ein Schema, das Herstellungsverfahren von Bewertungsproben von Glasplatten gemäß der Erfindung zeigt; Teil (a) zeigt ein Formverfahren der Mittel-2, Teil (b) zeigt ein Formverfahren, bei dem zusätzlich ein Gewicht auf eine Glasplatte aufgebracht wurde, und Teil (c) zeigt ein Formverfahren des Vergleichsbeispiels.
7 ist eine Tabelle, die ein Verfahren zum Bestimmen eines Koeffizienten zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve aus einer Bewertungsprobe veranschaulicht.
8 ist eine Tabelle, die eine Fortsetzung der Tabelle von 7 ist und zusammen mit ihr eine einzige Tabelle bildet.
9 ist eine Tabelle mit den Werten der in 7 und 8 dargestellten quadratischen Kurven und den Werten aus virtuellen Kreisbögen.
10 zeigt ein exemplarisches Verfahren zum Bestimmen eines virtuellen Kreisbogens einer Glasplatte gemäß einer Ausführungsform; Teil (a) ist ein konzeptionelles Diagramm, Teil (b) zeigt Formeln zum Berechnen eines durchschnittlichen Radius Ave.R, und Teil (c) zeigt eine Formel zum Berechnen der Gesamtsumme SumΔR der Absolutwerte.
11 ist ein erklärendes Schema, das einen virtuellen Kreisbogen einer Glasplatte gemäß der Erfindung und eine Definition eines Koordinatensystems darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Spezielle Ausführungsformen einer Glasplatte und ihres Herstellungsverfahrens gemäß dieser Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist eine perspektivische Frontansicht einer exemplarischen Glasplatte gemäß der Erfindung. 2 ist eine exemplarische Schnittansicht der Ebene A in 1; Teil (a) von 2 zeigt eine Glasplatte gemäß einer ersten Ausführungsform und Teil (b) von 2 zeigt eine Glasplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die beispielhaften Glasplatten werden unter Bezugnahme auf 1 und 2 ausführlich beschrieben.
2 zeigt Glasplatten, die durch das später beschriebene Umformverfahren Mittel-2 und Mittel-3 hergestellt werden können und deren beide Endabschnitte ausreichend gekrümmt sind und deren gesamte Querschnittsformen ein Kreisbogen sind. Die Gesamtprofilform der Glasplatte gemäß der Erfindung ist jedoch nicht unbedingt auf einen Kreisbogen beschränkt; es genügt, wenn beide Endabschnitte ausreichend gekrümmt sind.
Die Glasplatte 1 gemäß jeder der Ausführungsformen weist eine gekrümmte Form auf und weist eine erste Oberfläche 10 und eine zweite Oberfläche 20 auf, die der ersten Oberfläche 10 gegenüberliegt. Da die Glasplatte 1 eine gekrümmte Form aufweist, sind die erste Oberfläche 10 und die zweite Oberfläche 20 als eine konkave Oberfläche bzw. eine konvexe Oberfläche definiert. Eine erste Achse T ist definiert als eine Achse, die parallel zur Längsrichtung der Glasplatte 1 verläuft, und die Glasplatte 1 kann als um die erste Achse T gekrümmt beschrieben werden.
Darüber hinaus ist in einer Querschnittsansicht der Ebene A, die senkrecht zur ersten Achse T steht (im Folgenden bezeichnet der Begriff „Querschnitt“ einen von der Ebene A aufgenommenen Querschnitt, wenn er allein verwendet wird), ein erster Punkt 21 als Endpunkt auf einem Querschnitt der zweiten Oberfläche 20 definiert, ein zweiter Punkt 22 als ein Punkt, der am weitesten vom ersten Punkt 21 entfernt ist, auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche 20 und die X-Achse als eine Linie mit einem Liniensegment, das den ersten Punkt 21 und den zweiten Punkt 22 verbindet. In der Querschnittsansicht der Ebene A ist die Y-Achse definiert als eine Linie, die den Mittelpunkt der X-Achse passiert und senkrecht zur X-Achse steht, und der Ursprung O ist definiert als der Schnittpunkt der X-Achse und der Y-Achse. Die positive Richtung der Y-Achse ist definiert als eine Richtung, die von der ersten Oberfläche 10 zur zweiten Oberfläche 20 führt.
In jeder der Ausführungsformen ist im Querschnitt der zweiten Oberfläche 20 der Koeffizient zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve, die die Differenzialwerte zweiter Ordnung eines Ortes einer Teilform eines Abschnitts in einem positiven Y-Wertbereich des Querschnitts der zweiten Oberfläche 20 annähert, negativ. Das heißt, es kann eine Glasplatte erhalten werden, deren beide Endabschnitte ausreichend biege-geformt sind. Details werden später beschrieben.
Wie in Teil (a) von 2 dargestellt, ist die erste Ausführungsform eine Glasplatte 1, bei der die beiden Endpunkte eines Querschnitts der zweiten Oberfläche der erste Punkt 21 und der zweite Punkt 22 sind und der zentrale Winkel θ eines Sektors, der durch Verbinden des ersten Punktes 21, des zweiten Punktes 22 und des Ursprungs O (im Folgenden auch einfach als „zentraler Winkel θ“ bezeichnet) erhalten wird, ist gleich 180°.
Die zweite Ausführungsform ist in Teil (b) von 2 dargestellt. Der erste Punkt 21 ist definiert als ein Endpunkt auf einem Querschnitt der zweiten Fläche 20 und ein dritter Punkt 23 ist neu definiert als der andere Endpunkt. Der zweite Punkt 22 ist ein Punkt, der am weitesten vom ersten Punkt 21 auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche 20 entfernt ist, und der Ursprung O ist das Zentrum eines Kreisbogens, der eine Form der Glasplatte 1 ist. Die zweite Ausführungsform ist die Glasplatte 1, in der der zentrale Winkel 0 eines Sektors, der durch Verbinden des ersten Punktes 21 und des dritten Punktes 23 als die beiden Endpunkte des Querschnitts der zweiten Oberfläche und des Ursprungs O erhalten wird, größer als 180° ist. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben experimentell bestätigt, dass eine Glasplatte, deren zentraler Winkel größer oder gleich 180° ist, durch Erhöhung der chemischen Aushärtezeit gebildet werden kann.
In der zweiten Oberfläche 20 wird eine chemische Verfestigungsbehandlungsschicht 25 gebildet. So wird beispielsweise die chemische Verfestigungsbehandlung durch ein Verfahren durchgeführt, bei dem ein geschmolzenes Salz in Pasten- oder Pulverform auf die zweite Oberfläche 20 aufgebracht und ein alkalisches Ion im Inneren des Glases gegen ein alkalisches Ion im geschmolzenen Salz ausgetauscht wird. Genauer gesagt, wird die chemische Verfestigungsbehandlung durch ein Verfahren durchgeführt, bei dem mindestens eines von einem Lithiumion und einem Natriumion in der Glasplatte 1 gegen ein Kaliumion mit einem größeren lonendurchmesser ausgetauscht wird. Die chemische Verfestigungsbehandlung kann die mechanische Festigkeit der Glasplatte 1 erhöhen, indem sie eine Oberflächendruckspannung an der Oberfläche der Glasplatte 1 bereitstellt.
Obwohl die Ausführungsformen Beispiele sind, in denen nur die gesamte zweite Oberfläche 20 chemisch verfestigt ist, ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Das heißt, sowohl die zweite Oberfläche 20 als auch die erste Oberfläche 10 sind chemisch verfestigt und die erste Oberfläche 10 erhält zusätzlich eine Druckspannung, die durch lonenaustausch erzeugt wird. Wenn sowohl die zweite Oberfläche 20 als auch die erste Oberfläche 10 chemisch verfestigt sind, wird die Druckspannung, die durch lonenaustausch in der zweiten Oberfläche 20 erzeugt wird, größer eingestellt als die durch lonenaustausch in der ersten Oberfläche 10. Dadurch werden beide Endabschnitte ausreichend gekrümmt und es ist einfacher für die Glasplatte 1, eine Kreisbogenform zu haben, die eine schöne gekrümmte Form aufweist. In dieser Beschreibung beinhaltet der Ausdruck „Druckspannung, die durch lonenaustausch erzeugt wird“ an der ersten Oberfläche 10 einen Fall, dass er gleich 0 ist. Weiterhin können nur beide Endabschnitte der zweiten Oberfläche 20 chemisch verfestigt werden (Formverfahren Mittel-1, das später beschrieben wird).
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Glasmaterial, das für die Herstellung der chemisch verfestigten Glasplatten gemäß den Ausführungsformen verwendet werden soll, außer dass der lonenaustausch darauf durchgeführt werden kann. So kann beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas, Aluminosilikat-Glas, Lithium-Aluminosilikat-Glas, Borosilikat-Glas, Aluminoborosilikat-Glas usw. gewählt werden.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen bei der Zusammensetzung eines Glasplattenmaterials, das in den Ausführungsformen verwendet wird; Beispielzusammensetzungen sind, wie durch Molprozente dargestellt, 50% bis 80% SiO₂, 0,1% bis 30% Al₂O₃, 3% bis 30% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0% bis 25% MgO, 0% bis 25% CaO und 0% bis 5% ZrO₂. Speziellere Glaszusammensetzungen sind wie folgt. So bedeutet beispielsweise der Ausdruck „mit 0% bis 25% MgO“, dass MgO nicht unerlässlich ist und bis zu 25% enthalten sein kann.

(i) Glas, das 63% bis 73% SiO₂, 0,1% bis 5,2% Al₂O₃, 10% bis 16% Na₂O, 0% bis 1,5% K₂O, 5% bis 13% MgO und 4% bis 10% CaO enthält.
(ii) Glas, das, wie durch Molprozente dargestellt, 50% bis 74% SiO₂, 1% bis 10% Al₂O₃, 6% bis 14% Na₂O, 3% bis 11% K₂O, 2% bis 15% MgO, 0% bis 6% CaO und 0% bis 5% ZrO₂ enthält, und bei dem der Gesamtgehalt an SiO₂ und Al₂O₃ 75% oder weniger beträgt, der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O 12% bis 25% beträgt und der Gesamtgehalt an MgO und CaO 7% bis 15% beträgt.
(iii) Glas, das, wie durch Molprozente dargestellt, 68% bis 80% SiO₂, 4% bis 10% Al₂O₃, 5% bis 15% Na₂O, 0% bis 1% K₂O, 4% bis 15% MgO und 0% bis 1% ZrO₂ enthält.
(iv) Glas, das, wie durch Molprozente dargestellt, 67% bis 75% SiO₂, 0% bis 4% Al₂O₃, 7% bis 15% Na₂O, 1% bis 9% K₂O, 6% bis 14% MgO und 0% bis 1,5% ZrO₂ enthält, und bei dem der Gesamtgehalt an SiO₂ und Al₂O 71% bis 75% und der Gesamtgehalt an Na₂O und K₂O 12% bis 20% beträgt und der Gehalt an CaO, wenn überhaupt, kleiner als 1% ist.
(v) Glas, das, wie durch Molprozente dargestellt, 60 % bis 72 % SiO₂, 8 % bis 16 % Al₂O₃, 8 % bis 18 % Na₂O, 0 % bis 3 % K₂O, 0 % bis 10 % MgO und 0 % bis 5 % ZrO₂ enthält und bei dem der Gehalt an CaO, falls vorhanden, kleiner als 1 % ist.
(vi) Glas, das, wie durch Molprozente dargestellt, 56% bis 73% SiO₂, 10% bis 24% Al₂O₃, 0% bis 6% B₂O₃, 0% bis 6% P₂O₅, 2% bis 7% Li₂O, 3% bis 11% Na₂O, 0% bis 2% K₂O, 0% bis 8% MgO und 0% bis 2% CaO, 0% bis 5% SrO, 0% bis 5% BaO, 0% bis 5% ZnO, 0% bis 5% TiO₂ und 0% bis 4% ZrO₂ enthält.

Ein Herstellungsverfahren einer Glasplatte 1 gemäß einer Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben. 3 bis 5 veranschaulichen das Umformverfahren Mittel-1, das Umformverfahren Mittel-2 bzw. das Umformverfahren Mittel-3. Jedes Umformverfahren beinhaltet (1) einen Erwärmungsschritt, (2) einen chemischen Verfestigungsschritt und (3) einen Trageschritt.
<Mittel-1>
Beide Endabschnitte einer flachplattenartigen Glasplatte 1a werden auf Grundstufen (auch Trägerelemente genannt) 30 gelegt und die Glasplatte 1 wird auf eine Temperatur erwärmt, die niedriger als eine Erweichungstemperatur ist (siehe Teile (a) und (b) von 3).
Da die Temperatur des Erwärmungsschrittes niedriger ist als die Erweichungstemperatur, wird die Glasplatte 1a nicht fließfähig gemacht. Dadurch wird eine bessere optische Qualität erreicht als bei der üblichen Formgebung, bei der eine Glasplatte auf eine Temperatur erwärmt wird, die gleich oder höher als eine Erweichungstemperatur ist. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass Verzerrungen oder dergleichen in der Glasplatte durch unbeabsichtigte Verformung während der Bildung auftreten, wird verringert. Es ist bevorzugt, dass die Temperatur des Erwärmungsschrittes niedriger ist als eine Glühtemperatur, und auch bevorzugt, dass sie niedriger ist als eine Dehnungstemperatur. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verzerrungen oder dergleichen wird weiter gesenkt.
Während des Erwärmungsschrittes werden mindestens die beiden Endabschnitte (auch beide Endabschnitte genannt) der zweiten Oberfläche 20, die einander gegenüberliegen, zwischen der ersten Oberfläche 10 der Glasplatte und der zweiten Oberfläche 20 der Glasplatte, die der ersten Oberfläche 10 gegenüberliegt, einer chemischen Verfestigung unterzogen, so dass an der zweiten Oberfläche 20 eine größere Druckspannung als an der ersten Oberfläche 10 auftritt (siehe Teile (b) und (c) von 3). Das heißt, die zweite Oberfläche 20 wird dabei teilweise chemisch verfestigt. Beide Endabschnitte werden parallel zum Erwärmungsschritt der chemischen Verfestigung unter Verwendung der durch den Erwärmungsschritt erzeugten Wärme ausgesetzt, indem beispielsweise ein geschmolzenes Salz 25a aus einem Mischpulver mit einer Zusammensetzung von KNO₃:K₂SO₄ = 1:1 (Massenverhältnis) gleichmäßig auf die beiden Endabschnitte der zweiten Oberfläche 20 der Glasplatte 1a vor dem Erwärmungsschritt aufgebracht wird (siehe Teil (a) von 3). Da beide Endabschnitte der chemischen Verfestigung unterzogen werden, werden chemische Verfestigungsbehandlungsschichten 25 gebildet und erweitert (siehe Teil (b) von 3). Angetrieben durch die Expansion der chemischen Verfestigungsbehandlungsschichten 25 erfolgt die Verformung um die erste Achse T, so dass die erste Oberfläche 10 eine konkave Oberfläche und die zweite Oberfläche 20 eine konvexe Oberfläche wird. Dadurch wird die Glasplatte 1a zu einer gekrümmten Form geformt, wie in Teil (c) von 3 dargestellt.
Während des chemischen Verfestigungsschrittes werden die beiden gegenüberliegenden Endabschnitte der zweiten Oberfläche 20 beweglich abgestützt, während in solche Richtungen gedrängt wird, dass sie einander näher kommen.
Insbesondere nimmt die Glasplatte von den Grundstufen 30 an den in den Teilen (a) und (b) von 3 dargestellten Stützpunkten P durch Pfeile C angezeigte Kräfte auf. Diese Kräfte haben Komponenten, um die beiden gegenüberliegenden Endabschnitte so zu drängen, dass sie einander näher kommen. Da die Endabschnitte beweglich sind, wenn die Glasplatte 1a danach in eine gekrümmte Form gebracht wird, die durch Ausdehnung der chemischen Verfestigungsbehandlungsschicht 25 angetrieben wird, werden die gegenüberliegenden Seiten der Glasplatte 1a angehoben und der Abstand B zwischen ihnen verringert. Dann setzt sich die Verformung der gesamten Glasplatte 1a zu einer gekrümmten Form fort, während die Stützpunkte P von den Eckabschnitten weggehen und sich allmählich zum Schwerpunkt der Glasplatte 1a verschieben (siehe Teil (c) von 3).
Beide Endabschnitte der Glasplatte können, einander gegenüberliegend, so weit biege-geformt werden, dass, wie vorstehend beschrieben, die beiden Endabschnitte in einem beweglichen Zustand in eine Richtung gedrückt werden, die einander näher kommt.
In Mittel-1, so dass die beiden Endabschnitte beweglich sind, muss die Reibungskraft zwischen der Glasplatte und einer schrägen Seite 31 an jedem Stützpunkt P schwächer sein als die Kraft, die durch die Ausdehnung der konvexen Oberfläche durch die chemische Verfestigung erzeugt wird. Die Verformung beider Endabschnitte selbst der zweiten Oberfläche wird nicht behindert und beide Endabschnitte können ausreichend gekrümmt werden.
In dieser Ausführungsform wird im Trageschritt nach einem ersten Tragezustand automatisch in einen zweiten Tragezustand übergegangen. Der erste Tragezustand ist ein Zustand, der in einem Zustand erfolgt, in dem die Trageelemente mit den beiden Endabschnitten in Kontakt stehen. Der zweite Tragezustand ist ein Zustand, der in einem Zustand erfolgt, in dem die Trageelemente nicht mit den beiden Endabschnitten in Kontakt stehen. Ein solcher Zustandsübergang kann automatisch erfolgen, da die Endstücke beweglich sind.
Mittel-1 ist weiterhin mit einem elastischen Verformungsschritt zum elastischen Verformen der Glasplatte versehen, so dass die zweite Oberfläche 20 zu einer konvexen Oberfläche wird. Wenn beide Seiten der flachplattenartigen Glasplatte 1a auf die Grundstufen 30 gelegt werden, wird ein zentraler Abschnitt der Glasplatte 1a bereits durch ihr Eigengewicht etwas verzogen und die Glasplatte 1a um die erste Achse T gekrümmt, um einen Zustand der elastischen Verformung herzustellen, so dass sie eine zylinderartige Form annimmt (d.h. die erste Oberfläche 10 wird zu einer konkaven Oberfläche und die zweite Oberfläche 20 zu einer konvexen Oberfläche). Durch Erwärmen der Glasplatte 1a in diesem Zustand auf eine Temperatur, die niedriger ist als eine Erweichungstemperatur, wird ein Zustand, in dem die Kraft immer so auf die Glasplatte 1a wirkt, dass sie sich aufgrund einer elastischen Verformung durch ihr Eigengewicht in eine zylinderartige Form verformt, nicht fließfähig verformt.
Durch das Vorhandensein des elastischen Verformungsschrittes wirkt die Zugspannung auf die zweite Oberfläche (konvexe Oberfläche), wodurch sich die an beiden Endabschnitten durchgeführte chemische Verfestigung leicht zum Mittelabschnitt ausbreitet. Das heißt, der elastische Verformungsschritt steuert die Ausdehnungsrichtungen des chemischen Verfestigungsschritts. Dadurch wird die Glasplatte so gekrümmt, dass sie einem Kreisbogen um die erste Achse T nahe kommt. Es kann eine Glasplatte erhalten werden, die sich beispielsweise für einen Einsatz eignet, bei dem sie mit einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Zielgegenstands verbunden ist. Der elastische Verformungsschritt ist ein optionaler Schritt.
In dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „Kreisbogen“ nicht Teil eines wahren Kreises im engeren Sinne und kann ein Kreisbogen sein, der Teil eines Kreises ist, der einem wahren Kreis nahe kommt. Das heißt, der Begriff „Kreisbogen“ ist ein Konzept mit einer bestimmten Breite. Der Begriff „zylinderförmige Form“ bezeichnet eine Form, die hauptsächlich um die erste Achse T verformt ist. Eine zylinderförmige Form bedeutet nicht nur eine so genannte Form, die Teil der Wandoberfläche eines Zylinders ist, sondern auch eine Form, die Teil der Wandoberfläche eines Kegels ist.
In dieser Beschreibung variiert der „Endabschnitt“ je nach Größe einer Glasplatte und ist daher kein eindeutiges Konzept. Bei einer Glasplatte mit einer Länge von 300 mm bedeutet der Endabschnitt beispielsweise einen Bereich von der Umfangskante bis zu einer Position von 30 mm innen.
Das Pulver, das für den chemischen Verfestigungsschritt verwendet werden soll, kann durch Kalzinieren bei etwa 400°C für etwa 5 Minuten vor dem Erwärmungsschritt geschmolzen werden.
Damit die zweite Oberfläche 20 wie ein Kreisbogen geformt ist, dessen Mitte sich am Ursprung O im Querschnitt befindet, ist es bevorzugt, wenn beispielsweise die Erwärmung bei etwa 450°C für 10 Minuten oder mehr durchgeführt wird.
Obwohl in 2 die beiden Grundstufen 3 einander gegenüberliegen, ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. So kann beispielsweise eine einzelne Grundstufe mit einer V-förmigen Nut oder eine einzelne Grundstufe mit einer U-förmigen Nut, die tiefer als ein Kreisbogen ist, verwendet werden, solange sie eine Abstützung auf die gleiche Weise ermöglicht wie im obigen Trageschritt.
<Mittel-2>
Das Mittel-2 wird im Folgenden mit Bezug auf 4 beschrieben. Beschreibungen von Elementen, die mit Mittel-1 gemeinsam sind, entfallen.
Wie Mittel-1 ist Mittel-2 mit einem Erwärmungsschritt, einem chemischen Verstärkungsschritt und einem Trageschritt versehen. Mittel-2 ist weiterhin mit einem elastischen Verformungsschritt versehen.
In Mittel-2 wird die gesamte zweite Oberfläche 20 im chemischen Verfestigungsschritt chemisch verfestigt. Da die gesamte zweite Oberfläche 20 neben den Vorteilen von Mittel-1 chemisch verfestigt wird, ergibt sich der Vorteil, dass die gesamte Glasplatte in eine gekrümmte Form gebracht werden kann, die näher an einem Kreisbogen liegt. Es entsteht eine Glasplatte, die sich beispielsweise für eine Anwendung eignet, bei der sie mit einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Zielgegenstands verbunden ist. Die Glasplatte kann zu einer Form gekrümmt werden, die einen kleineren Krümmungsradius aufweist als in Mittel-1, bei dem die chemische Verfestigung teilweise durchgeführt wird. Es ist möglich, die unterschiedlichsten Anforderungen an die Form zu erfüllen.
Wird die chemische Verfestigungsbehandlung gleichmäßig auf der zweiten Oberfläche durchgeführt, neigt eine chemische Verfestigungsbehandlungsschicht 25 dazu, sich auch unabhängig von der Position auf der zweiten Oberfläche im Querschnitt gleichmäßig auszudehnen (siehe Teil (b) von 4). Infolgedessen neigt die Glasplatte 1a, wie in Teil (c) von 4 dargestellt, getrieben durch die gleichmäßige Ausdehnung der chemischen Verfestigungsbehandlungsschicht 25 dazu, in eine Form gebracht zu werden, die näher an einem Kreisbogen liegt. Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „gleichmäßig“ ist ein Konzept, das einen Fehler in einem solchen Bereich zulässt, dass die Vorteile dieser Anwendung nicht verloren gehen.
< Mittel-3>
Das Mittel-3 wird nachstehend mit Bezug auf 5 beschrieben. Beschreibungen von Elementen, die mit Mittel-1 gemeinsam sind, entfallen.
Wie Mittel-1 ist Mittel-3 mit einem Erwärmungsschritt, einem chemischen Verstärkungsschritt und einem Trageschritt versehen. Mittel-3 ist weiterhin mit einem elastischen Verformungsschritt versehen.
Eine Glasplatte 1 wird auf eine Temperatur erwärmt, die niedriger ist als eine Erweichungstemperatur in einem Zustand, in dem eine Grundstufe 30, die im Querschnitt etwa kreisförmig ist, durch ein Trageelement 41 an einer Decke 40 oder dergleichen befestigt ist, und ein etwa mittiger Abschnitt einer flachplattenartigen Glasplatte 1a wird auf die Grundstufe 30 aufgesetzt und an dieser befestigt (siehe Teile (a) und (b) von 5).
Eine zweite Oberfläche 20 wird während des Erwärmungsschrittes chemisch verfestigt (siehe Teile (b) und (c) von 5).
Parallel zum Erwärmungsschritt wird die zweite Oberfläche 20 unter Nutzung der durch den Erwärmungsschritt erzeugten Wärme chemisch verfestigt. Wenn die zweite Oberfläche 20 chemisch verfestigt wird, wird eine chemische Verfestigungsbehandlungsschicht 25 gebildet und erweitert. Angetrieben durch die Expansion der chemischen Verfestigungsbehandlungsschicht 25 erfolgt die Verformung um die erste Achse T, so dass die erste Oberfläche 10 eine konkave Oberfläche und die zweite Oberfläche 20 eine konvexe Oberfläche wird. Dadurch wird die Glasplatte 1a zu einer gekrümmten Form geformt, wie in Teil (c) von 5 dargestellt.
Während des chemischen Verfestigungsschrittes werden zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte der zweiten Oberfläche 20 beweglich gelagert, während gleichzeitig in Richtungen gedrängt wird, die einander näher kommen.
Genauer gesagt, wie in Teil (a) von 5 dargestellt, wirkt die Schwerkraft (gekennzeichnet durch Pfeile) auf die Glasplatte, nur der zentrale Teil davon wird getragen, wodurch das Biegemoment M auf beide Endabschnitte wirkt und somit beide Endabschnitte in Richtungen gedrückt werden, um einander näher zu kommen. Da kein Teil des Trageelements mit den Endabschnitten in Kontakt steht, sind beide Endabschnitte zudem in einem beweglichen Zustand. So können, getrieben durch die Expansion der chemischen Verfestigungsbehandlungsschicht 25, beide Endabschnitte der Glasplatte ausreichend biege-geformt werden.
Obwohl im Teil (c) von 5 die Grundstufe 30 im Querschnitt wie ein Kreisbogen geformt ist, ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Die Grundstufe 30 kann im Querschnitt rechteckig oder zylindrisch sein und nur einen zentralen Abschnitt der Glasplatte 1 tragen. Die Außenform der Grundstufe 30 muss nicht parallel zur zweiten Oberfläche einer geformten Glasplatte 1 sein. Die Grundstufe 30 kann in mehrere Teile unterteilt werden und trägt die Glasplatte 1 diskontinuierlich.
Obwohl in Mittel-3 die gesamte zweite Oberfläche 20 chemisch verfestigt ist, kann Mittel-3 so modifiziert werden, dass nur beide Endabschnitte chemisch verfestigt werden, wie in Mittel-1. Eine gekrümmte Form der Glasplatte nähert sich einem Kreisbogen, indem sie die gesamte zweite Oberfläche 20 chemisch verfestigt.
Mittel-3 ist weiterhin mit einem elastischen Verformungsschritt zum elastischen Verformen der Glasplatte versehen, so dass die zweite Oberfläche 20 zu einer konvexen Oberfläche wird. Wenn die flachplattenartige Glasplatte 1a auf die Grundstufe 30 gelegt wird, sind beide Endabschnitte der Glasplatte 1a aufgrund ihres Eigengewichts bereits verzogen und die Glasplatte 1a wird um die erste Achse T gekrümmt, um einen Zustand herzustellen, in dem die Glasplatte 1a elastisch verformt wird, um eine zylinderartige Form anzunehmen (d.h. die erste Oberfläche 10 wird zu einer konkaven Oberfläche und die zweite Oberfläche 20 zu einer konvexen Oberfläche). Aufgrund des Vorhandenseins des elastischen Verformungsschrittes können die Ausdehnungsrichtungen im chemischen Verfestigungsschritt gesteuert werden und die Glasplatte wird in der Nähe eines Kreisbogens um die erste Achse T gekrümmt. Es kann eine Glasplatte erhalten werden, die sich beispielsweise für einen Einsatz eignet, bei dem sie mit einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Zielgegenstands verbunden ist. Der elastische Verformungsschritt ist ein optionaler Schritt.
In der zweiten Ausführungsform befindet sich die erste Achse T (nicht dargestellt) unter der Grundstufe 30, da ihre Anordnung der Anordnung der ersten Ausführungsform entgegengesetzt ist.
Der Mechanismus, wie beide Endabschnitte durch den Erwärmungsschritt, den chemischen Verfestigungsschritt und den Trageschritt zufriedenstellend gebildet werden, wird wie folgt analysiert. Das heißt, es wird davon ausgegangen, dass, da beide Endabschnitte in einem Zustand getragen werden, in dem sie beweglich sind und in solche Richtungen gedrängt werden, dass sie einander näher kommen, die chemische Verfestigung bewirkt, dass sich beide Endabschnitte in solche Richtungen ausdehnen, dass sie einander näher kommen, wobei beide Endabschnitte zufriedenstellend ausgebildet sind.
Im Gegensatz dazu können bei den als Patentdokumente 1 und 2 aufgeführten Techniken, da beide Endabschnitte fest abgestützt sind, beide Endabschnitte nicht zufriedenstellend ausgebildet werden.
Damit beide Endabschnitte zufriedenstellend geformt werden können, ist es bevorzugt, dass der Krümmungsradius beider Endabschnitte der Glasplatte gleich oder kleiner als der Krümmungsradius ihres Mittelabschnitts ist.
Darüber hinaus wird der Mechanismus, wie die Glasplatte mit dem zusätzlich vorgesehenen elastischen Verformungsschritt in eine Kreisbogenform geformt wird, wie folgt analysiert. Das heißt, durch elastisches Verformen der gesamten Glasplatte im Voraus zu einer um die erste Achse T gekrümmten Zylinderform kann die Verformungsrichtung der Glasplatte, die durch die Ausdehnung der gesamten konvexen Oberfläche verursacht wird, in eine Richtung (d.h. um die erste Achse T) geführt werden. Da die gesamte Glasplatte, insbesondere beide Endabschnitte, frei verformt werden können, d.h. ohne gebunden zu sein, wird die Glasplatte in der ersten Ausführungsform in eine Kreisbogenform verformt, so dass sie parallel zu einem Kreis mit den schrägen Seiten 31 als Tangentiallinien verläuft. Obwohl der Grund für dieses Phänomen nicht ganz klar ist, wäre eine Erklärung, dass eine kreisförmige Form ein sehr stabiler Zustand ist.
Obwohl exemplarische Verfahren zum Formen der Glasplatte 1 vorstehend in Form von Mittel-1 bis Mittel-3 beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Verfahren beschränkt und es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Umformverfahren, außer dass beide Endabschnitte in einem Querschnitt der zweiten Oberfläche 20 zufriedenstellend biege-geformt werden können. So kann beispielsweise ein Umformverfahren mehrfach wiederholt werden, was es ermöglicht, die Querschnittsspannungsverteilung (CS oder DOL) der chemischen Verfestigung zu steuern.
Die gesamten Oberflächen einer Glasplatte 1 oder 1a können nach dem Umformverfahren einer einheitlichen chemischen Verfestigungsbehandlung unterzogen werden. Dies würde die Festigkeit der Vorder- und Rückseite erhöhen, um unter Steuern das Erreichen der gewünschten runden Form zu ermöglichen.
Eine von Mittel-2 dieser Anmeldung hergestellte Glasplatte wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Bestimmte „Oberflächen-Druckspannung“ besteht in beiden Oberflächen (erste Oberfläche 10 und zweite Oberfläche 20) der Glasplatte 1, deren zweite Oberfläche 20 wie eine konvexe Oberfläche gekrümmt ist. In dieser Beschreibung wird der Begriff „Oberflächendruckspannung“ definiert als die Summe zweier Arten von Druckspannung, d.h. „Druckspannung durch lonenaustausch“ und „Biege-Druckspannung“ durch elastische Verformung. In dieser Ausführungsform wird in der zweiten Oberfläche 20 durch Ausdehnung durch lonenaustausch im chemischen Verfestigungsschritt „Druckspannung durch lonenaustausch“ und durch elastische Verformung in der ersten Oberfläche 10 „Biege-Druckspannung“ erzeugt. Wenn diese Spannungen aufgenommen werden, sind die erste Oberfläche 10 und die zweite Oberfläche 20 kratzempfindlich.
Obwohl in dieser Ausführungsform nur die zweite Oberfläche 20 einer chemischen Verfestigung unterzogen wird, ist die Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Sowohl die zweite Oberfläche 20 als auch die erste Oberfläche 10 können einer chemischen Verfestigung unterzogen werden, wobei in diesem Fall Druckspannung durch lonenaustausch auch in der ersten Oberfläche 10 erzeugt wird. Wenn sowohl die zweite Oberfläche 20 als auch die erste Oberfläche 10 chemisch verfestigt sind, ist es bevorzugt, dass die durch lonenaustausch in der zweiten Oberfläche 20 erzeugte Druckspannung größer ist als die in der ersten Oberfläche 10. Dies erleichtert es der Glasplatte 1, einen Kreisbogen zu haben, der eine schöne gekrümmte Form hat.
Es ist bevorzugt, dass die durch lonenaustausch in der zweiten Oberfläche 20 erzeugte Oberflächendruckspannung größer ist als der Absolutwert der in der ersten Oberfläche 10 erzeugten Biege-Druckspannung. Wenn der Absolutwert der in der ersten Oberfläche 10 erzeugten Biege-Druckspannung groß ist, ist auch die in der zweiten Oberfläche 20 erzeugte Biege-Zugspannung groß. Die zweite Oberfläche 20 wird weniger kratzempfindlich gemacht, indem die durch lonenaustausch erzeugte Oberflächendruckspannung in der zweiten Oberfläche 20 größer als die Biegezugfestigkeit eingestellt wird. Es ist bevorzugt, dass die zweite Oberfläche 20 weniger kratzempfindlich ist, da sie eine Oberfläche ist, die zu einer Außenfläche wird, z.B. bei einer Anwendung, bei der die Glasplatte 1 mit einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Zielgegenstands verbunden ist.
Es ist bevorzugt, dass die Oberflächendruckspannung in der zweiten Oberfläche 20 größer ist als die Oberflächendruckspannung in der ersten Oberfläche 10. Dies kann beispielsweise in einem Fall erreicht werden, in dem die durch lonenaustausch in der zweiten Oberfläche 20 erzeugte Oberflächendruckspannung größer ist als die durch lonenaustausch in der ersten Oberfläche 10 erzeugte Oberflächendruckspannung und der Absolutwert der in der ersten Oberfläche 10 erzeugten Biege-Druckspannung viel kleiner ist als die durch lonenaustausch in der zweiten Oberfläche 20 erzeugte Oberflächendruckspannung. In diesem Fall ist die zweite Oberfläche 20 nicht kratzempfindlich.
BEISPIELE
Die Tatsache, dass die Glasplatte 1 gemäß der Ausführungsform eine Glasplatte ist, deren beide Endabschnitte zufriedenstellend ausgebildet sind, wird durch den Vergleich zwischen Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
Die Glasplatten gemäß der Ausführungsform wurden nach dem Herstellungsverfahren von Mittel-2 hergestellt, und es wurde auch eine Probe des Vergleichsbeispiels hergestellt. Die Vorteile dieser Anwendung wurden durch das Bestimmen eines Koeffizienten zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve überprüft, die die Differenzialwerte zweiter Ordnung eines Ortes einer Teilform eines Abschnitts in einem positiven Y-Wertebereich eines Querschnitts der zweiten Oberfläche 20 annähert. 6 zeigt Herstellungsverfahren für die Proben von Beispielen und die Proben von Vergleichsbeispielen, und 7 und 8 fassen die Ergebnisse dieser Proben zusammen.
Proben der Beispiele A-1 und A-2 wurden nach dem Verfahren der Mittel-2 hergestellt. Genauer gesagt, wurde ein Kalk-Natron-Glas mit einer Größe von 300 mm x 50 mm x 0,33 mm hergestellt. Die Glaszusammensetzung, dargestellt durch Molprozente, beträgt 71,1% SiO₂, 1,1% Al₂O₃, 12,4% Na₂O, 0,2% K₂O, 6,9% MgO und 8,3% CaO. Dann wurde ein anorganisches Salz (Salzschmelze 25a) in Pulverform auf die zweite Oberfläche 20 aufgebracht und bei 400°C kalziniert. Die Zusammensetzung des anorganischen Salzes in Pulverform war K₂SO₄:KNO₃ = 1:1 (Massenverhältnis). Dann wurden, wie in Teil (a) von 6 dargestellt, zwei Grundstufen mit einem Neigungswinkel 60° im Abstand von 80 mm angeordnet und die Glasplatte so darauf montiert, dass ihre zweite Oberfläche zu einer konvexen Oberfläche wird (siehe 2). Anschließend wurde ein chemischer Verfestigungsschritt bei etwa 450°C für etwa 10 Stunden durchgeführt, wobei Proben der Beispiele A-1 und A-2 erhalten wurden. Wie bei den Beispielen B-1 und B-2 wurde ein chemischer Verfestigungsschritt in einem Zustand durchgeführt, in dem eine Glasplatte auf den Grundstufen montiert und ein Gewicht von etwa 50 g auf die erste Oberfläche aufgebracht wurde (siehe Teil (b) von 6). Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel A-1.
Wie im Vergleichsbeispiel C wurde eine Glasplatte 1a durch Erwärmen auf 511°C für 2 Stunden plastisch verformt, ohne einen chemischen Verfestigungsschritt in einem Zustand durchzuführen, indem die Glasplatte 1a zwischen den Grundstufen 30 von beiden Seiten gehalten und elastisch verformt wurde (siehe Teil (c) von 6). Zu diesem Zeitpunkt betrug der Abstand zwischen den Grundstufen 280 mm. Das Vergleichsbeispiel E war ein Experiment als Nachbildung des Patentdokuments 1. Zahlen wie „-1“, von denen jeder Teil eines Symbols jeder Probe ist, zeigen eine Vielzahl von entsprechend durchgeführten Versuchen an.
Was die Form jeder gekrümmten Glasplatte betrifft, so wurde die gesamte konvexe Oberfläche der Glasplatte dreidimensional vermessen und mit einem 3D-Messsystem „ATOS TripleScan“ der GOM GmbH in Polygondaten umgewandelt und Daten eines zentralen Querschnitts in Biegerichtung der Polygondaten mit einem Messabstand von 0,1 mm extrahiert. Eine Probe wurde in einem konvexen Zustand nach oben auf die Schrägflächen gelegt und ihre untere, an jede Schrägfläche angrenzende Seite unterstützt; der Messmodus ist jedoch nicht auf den oben beschriebenen beschränkt. Das Messgerät ist nicht auf ATOS beschränkt und es können ein Laser-Wegmessgerät, ein Kontaktmessgerät usw. verwendet werden.
7 und 8 zeigen Messergebnisse von Formen gekrümmter Glasplatten. Eine einzelne Tabelle wird aufgrund eines begrenzten Beschreibungsraums in zwei Tabellen aufgeteilt.
Diagramme, die von einem Wort „Form“ oben (d.h. den Diagrammen in der linken Spalte jeder Tabelle) in 7 begleitet werden, zeigen jeweils einen Ort von Zeilendaten selbst, die durch Messung eines Querschnitts der zweiten Oberfläche 20 einer Glasplatte 1 erhalten wurden. Ein Diagramm der Zeilendaten zeigt einen Mittelwert von 10 Punkten (entsprechend 1 mm), gemessen in einem Abstand von 0,1 mm.
Ein Liniensegment (Ort), das zwei optionale Punkte auf der Kurve jedes Diagramms in der Spalte „Form“ verbindet, wurde als tangentiale Linie betrachtet und ein Differenzwert erster Ordnung wurde als sein Gradient berechnet. Das heißt, (Differenzwert erster Ordnung) = (Gradient des Liniensegments, das zwei Punkte verbindet)/(Abstand zwischen zwei Punkten). Der Abstand zwischen zwei Punkten beträgt z.B. 1 mm. Ein Diagramm, das von einem Wort „Differenzial erster Ordnung“ in der zentralen Spalte begleitet wird, ist ein Diagramm, das durch die Anordnung von berechneten Werten über die Gesamtlänge des linken Diagramms erhalten wird.
Ein Diagramm, das von einem Wort „Differenzial zweiter Ordnung“ in der rechten Spalte begleitet wird, ist ein Diagramm, das auf die gleiche Weise erhalten wird, indem Differenzwerte zweiter Ordnung auf der Grundlage der Differenzwerte erster Ordnung in dem Diagramm in der mittigen Spalte dargestellt werden. Anschließend wurde eine quadratische Gleichung y = ax² + bx + c, die den aufgetragenen Differenzwerten zweiter Ordnung nahe kommt, nach einem vorgegebenen Verfahren (z.B. Verfahren der kleinsten Quadrate) abgeleitet und ein Diagramm einer quadratischen Kurve gezeichnet.
Durch den Vergleich der in der Spalte „Differenzial zweiter Ordnung“ der Beispiele dargestellten quadratischen Kurven mit der quadratischen Kurve des Vergleichsbeispiels wird deutlich, dass die quadratischen Kurven der Beispiele nach oben konvex und die quadratische Kurve des Vergleichsbeispiels nach unten konvex sind.
Das heißt, es wurde festgestellt, dass eine Glasplatte 1 gemäß der Ausführungsform, deren beide Endabschnitte aus der Sicht der Diagramme der Proben von Beispielen in der Spalte „Form“ (Diagramme in der linken Spalte) zufriedenstellend biege-geformt sind, in Wirklichkeit einen negativen Koeffizienten zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve aufweist, der den Differenzialwerten zweiter Ordnung nahe kommt, und dass eine Glasplatte, deren beide Endabschnitte nicht zufriedenstellend biege-geformt sind, wie im Vergleichsbeispiel einen positiven Koeffizienten zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve aufweist. Genauer gesagt, kann gesagt werden, dass eine quadratische Kurve, die die Differenzialwerte zweiter Ordnung eines Ortes einer Teilform eines Abschnitts in einem positiven Y-Wertebereich (d.h. der zentrale Winkel 0 ist 180° oder kleiner) annähert, einen negativen Koeffizienten zweiter Ordnung aufweist.
Somit sind beide Endabschnitte der Glasplatte 1 gemäß der Ausführungsform zufriedenstellend ausgebildet, da der Koeffizient zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve als Näherung negativ ist, d.h. die quadratische Kurve ist wie in den Beispieldiagrammen der Spalte „Differenzial zweiter Ordnung“ (rechte Spalte) nach oben konvex.
Aus dem Vergleich der Beispiele A-1 und A-2 mit den Beispielen B-1 und B-2 geht hervor, dass eine Streuung zum Zeitpunkt der Bildung durch ein Gewicht unterdrückt werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der Absolutwert des Koeffizienten von x² einer quadratischen Gleichung, die eine quadratische Kurve darstellt, die Differenzialwerte zweiter Ordnung in einem positiven Y-Wertebereich annähert, 1 × 10^-7 oder größer ist. Mit zunehmender Größe des Koeffizienten wird die konvexe Form der quadratischen Kurve enger, was bedeutet, dass beide Endabschnitte der Glasplatte 1 ausreichend gekrümmt sind. In der ersten Ausführungsform (Teil (a) von 2) bedeutet dies, dass ein Ort der zweiten Oberfläche 20 vom ersten Punkt 21 bis zum zweiten Punkt 22 entlang eines Kreisbogens gekrümmt ist. In der zweiten Ausführungsform (Teil (b) von 2) bedeutet dies, dass ein Ort der zweiten Oberfläche 20 vom ersten Punkt 21 bis zum dritten Punkt 23 entlang eines Kreisbogens gekrümmt ist. Es ist sogar bevorzugt, dass der Absolutwert des Koeffizienten von x² 2 × 10^-7 oder größer ist, und weiter bevorzugt, dass er 3 × 10^-7 oder größer ist.
Die Gesamtform einer von Mittel-2 hergestellten Glasplatte ist ein Kreisbogen. Dies wird nachstehend ausführlich beschrieben, indem Beispiele mit Vergleichsbeispielen verglichen werden.
Ob eine Glasplatte wie ein Kreisbogen geformt ist, wird durch ein Verfahren zum Bestimmen eines virtuellen Kreisbogens mit einem Krümmungsradius R, der einer Querschnittsform der Glasplatte entspricht, und zum Bestimmen eines Wertebereichs, der dimensionslos (einheitslos) ist, durch eine Berechnung mit Werten aus dem virtuellen Kreisbogen und einem Indexwert bewertet.
Ein virtueller Kreisbogen als Grundlage der Berechnung wird nach folgendem Verfahren bestimmt. Die Vorgehensweise wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
Abstände zwischen optionalen Punkten in einer gebildeten zweiten Oberfläche 20 und dem Ursprung O werden gemessen, ihr Mittelwert wird bestimmt, Werte, die die Summe der Differenzen zwischen dem Mittelwert und den optionalen Punkten in der zweiten Oberfläche 20 minimieren, werden durch das Verfahren der kleinsten Quadrate bestimmt, und es wird ein virtueller Kreisbogen mit einem Krümmungsradius R bestimmt.
Wie in Teil (a) von 10 dargestellt, werden XY-Koordinaten in der Ausführungsform in einem Verfahren zum Bestimmen eines virtuellen Kreisbogens verwendet. Die Koordinaten des Ursprungs O werden durch (Xc, Yc) dargestellt. Die Koordinaten jedes optionalen Punktes (angegeben durch die Markierung „o“ in Teil (a) von 10) in einer zweiten Oberfläche 20 werden durch (Xi, Yi) dargestellt. Der Abstand Ri zwischen den beiden Punkten kann nach einer üblichen Formel berechnet werden, d.h. der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate von (Xi - Xc) und (Yo - Yc). Ein durchschnittlicher Radius Ave.R wird durch Division einer Gesamtsumme ΣRi durch die Anzahl n von Messpunkten bestimmt (die Formel ist in Teil (b) von 10 dargestellt und ein durchschnittlicher Radius wird durch eine gestrichelte Linienkurve in Teil (a) von 10 dargestellt). Dann wird die summierte Gesamtsumme ΔR der Absolutwerte der Differenzen zwischen den Abständen Ri zwischen zwei Punkten und dem mittleren Radius Ave.R bestimmt (siehe Teil (c) von 10) und ein virtueller Kreisbogen mit einem Krümmungsradius R bestimmt, der die Gesamtsumme Sum ΔR minimiert.
Ein Index L (H/R), der zum Erhalten eines dimensionslosen Wertes zu verwenden ist, wird auf der Grundlage des so bestimmten virtuellen Kreisbogens definiert, so dass die Schönheit eines Kreisbogens auch dann konsistent bewertet werden kann, wenn eine Glasplatte 1 gemäß der Ausführungsform gekrümmt ist, um eine andere Größe oder Biegetiefe zu haben. L, H und R stellen die Bogenlänge, die Wölbung bzw. den Krümmungsradius dar (siehe 11). Als Indexwert wird der Mittelwert Δ der Absolutwerte (Δi = IRi - RI) der Differenzen zwischen Punkten auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche 20 und Punkten auf dem virtuellen Kreisbogen in radialen Richtungen vom Ursprung O bis zum virtuellen Kreisbogen verwendet und die folgende Formel (1) formuliert: $Δ / {L \times (H/R)} .$
In der Ausführungsform ist die Kreisbogenform der zweiten Oberfläche 20 der Glasplatte 1 wünschenswert, wenn ein nach Formel (1) berechneter Wert kleiner als 0,020 ist, weil er nahe einem Teil eines wahren Kreises liegt. Die Zweckmäßigkeit des Wertes der Formel (1) nimmt weiter zu, wenn er 0,010 oder kleiner, 0,008 oder kleiner, 0,007 oder kleiner, 0,005 oder kleiner, 0,004 oder kleiner und 0,003 oder kleiner in dieser Reihenfolge wird, weil die Nähe zu einem Teil eines wahren Kreises der Kreisbogenform in dieser Reihenfolge zunimmt.
Darüber hinaus sind ein erster Punkt D und ein zweiter Punkt E definiert als Punkte, die am weitesten vom Ursprung O entfernt bzw. dem Ursprung O am nächsten liegen, in der zweiten Oberfläche 20 der Glasplatte 1 und die Differenz M (= D - E) zwischen dem Abstand vom Ursprung O zum ersten Punkt D und dem Abstand vom Ursprung O zum zweiten Punkt E wird als weiterer Indexwert verwendet, und die folgende Formel (2) wird formuliert: $M/ {L \times (H/R)} .$
In der Ausführungsform ist die Kreisbogenform der zweiten Oberfläche 20 der Glasplatte 1 wünschenswert, wenn ein nach Formel (2) berechneter Wert kleiner als 0,121 ist, weil er nahe einem Teil eines wahren Kreises liegt. Die Zweckmäßigkeit des Wertes der Formel (2) nimmt weiter zu, wenn er 0,10 oder kleiner, 0,08 oder kleiner, 0,05 oder kleiner und 0,03 oder kleiner in dieser Reihenfolge wird, weil die Nähe zu einem Teil eines wahren Kreises der Kreisbogenform in dieser Reihenfolge zunimmt.
Aus der Tabelle von 9 geht hervor, dass sich die Werte der Formel (1) der Beispiele um eine Ordnung vom Wert der Formel (1) des Vergleichsbeispiels unterscheiden und die Werte der Formel (2) der Beispiele auch um eine Ordnung vom Wert der Formel (2) des Vergleichsbeispiels abweichen; die Unterschiede sind somit offensichtlich. Das heißt, es versteht sich, dass Beispiele Kreisbögen erzeugten, die viel näher an einem Teil eines wahren Kreises lagen als das Vergleichsbeispiel (übliches Beispiel).
Aus der Tabelle von 9 geht auch hervor, dass der Mindestwert der Formel (1) des Vergleichsbeispiels 0,02 ist, was der Wert des Vergleichsbeispiels E (das Experiment als Reproduktion des Patentdokuments 1) ist und die Werte der Beispiele kleiner als dieser Wert sind. Es ist daher wünschenswert, dass der gemäß Formel (1) berechnete Wert kleiner als 0,02 ist, da in diesem Fall eine Kreisbogenform der zweiten Oberfläche 20 der Glasplatte 1 sich einem Teil eines wahren Kreises nähert.
Aus der Tabelle von 6 geht hervor, dass der Mindestwert der Formel (2) (Vergleichsbeispiel) 0,121 (siehe Kasten mit dicker Linie) ist, was der Wert des Vergleichsbeispiels E des Experiments als Reproduktion des Patentdokuments 1 ist und die Werte der Beispiele kleiner als dieser Wert sind. Es ist daher wünschenswert, dass der gemäß Formel (2) berechnete Wert kleiner als 0,121 ist, da in diesem Fall eine Kreisbogenform der zweiten Oberfläche 20 der Glasplatte 1 einem Teil eines wahren Kreises nahe kommt.
Darüber hinaus kann man sagen, dass eine Kreisbogenform der zweiten Oberfläche 20 nahe einem Teil eines wahren Kreises liegt, wenn der Krümmungsradius R eines virtuellen Kreisbogens 270 mm oder kürzer ist. Das Biegen zu einem kleinen Krümmungsradius R ist möglich und es ist möglich, eine Vielzahl von Anforderungen an die Form zu erfüllen.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-007799 , die am 19. Januar 2017 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde, und der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 - 007799 wird in dieser Anmeldung geltend gemacht.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend genannten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifizierungen, Verbesserungen usw. können gegebenenfalls vorgenommen werden. Die Materialien, Formen, Maßverkörperungen, Mengen von Zahlenwerten, Formen, Zahlen, Positionen usw. der jeweiligen Bestandteile jeder der vorstehend genannten Ausführungsformen sind nicht auf die offenbarten beschränkt und können auf die gewünschte Weise bestimmt werden, solange die Erfindung umgesetzt werden kann.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Glasplatte und ihr Umformverfahren gemäß der Ausführungsform können geeignet auf Gebieten angewendet werden, in denen eine Glasplatte, deren beide Endabschnitte ausreichend gekrümmt sind, um sie beispielsweise als Deckglas einer Kamera zu verwenden, in einem Fahrzeug oder dergleichen installiert ist.
Bezugszeichenliste
BESCHREIBUNG DER SYMBOLE

1:: Glasplatte
1a:: Ebenplattenartige Glasplatte
10:: Erste Oberfläche
20:: Zweite Oberfläche
21:: Erster Punkt (Endpunkt)
22:: Zweiter Punkt (Endpunkt)
23:: Dritter Punkt (Endpunkt)
25:: Chemische Verfestigungsbehandlungsschicht
30:: Grundstufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015027936 A [0003]
WO 2015/57552 [0003]
JP 2017007799 [0062]
JP 2017 [0062]
JP 007799 [0062]

Claims

Glasplatte mit: einer ersten Oberfläche; und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Glasplatte um eine erste Achse derart gekrümmt ist, dass die erste Oberfläche eine konkave Oberfläche ist und die zweite Oberfläche eine konvexe Oberfläche ist, in einer Querschnittsansicht einer Ebene, die senkrecht zur ersten Achse steht, mindestens beide Endabschnitte der zweiten Oberfläche chemisch verfestigt sind und die durch lonenaustausch in beiden Endabschnitten der zweiten Oberfläche erzeugte Druckspannung größer ist als die durch lonenaustausch in beiden Endabschnitten der ersten Oberfläche erzeugte Druckspannung, und wenn eine X-Achse definiert ist als eine Linie, die ein Liniensegment beinhaltet, das einen Endpunkt auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche und einen Punkt, der am weitesten von dem einen Endpunkt der zweiten Oberfläche entfernt ist, auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche verbindet, eine Y-Achse definiert ist als eine Linie, die einen Mittelpunkt des Liniensegments passiert und senkrecht zur X-Achse steht, ein Ursprung als ein Schnittpunkt der X-Achse und der Y-Achse definiert ist, und eine positive Richtung der Y-Achse als eine Richtung definiert ist, die von einer ersten Oberflächenseite zu einer zweiten Oberflächenseite der Y-Achse führt, ein Koeffizient zweiter Ordnung einer quadratischen Kurve, die die Differenzialwerte zweiter Ordnung eines Ortes einer Teilform eines Abschnitts in einem positiven Y-Wertbereich im Querschnitt der zweiten Oberfläche annähert, negativ ist.
Glasplatte nach Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche eine Biege-Druckspannung aufweist.
Glasplatte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächendruckspannung in der zweiten Oberfläche größer ist als die in der ersten Oberfläche.
Glasplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Oberfläche in ihrer Gesamtheit chemisch verfestigt ist, ein virtueller Kreisbogen als ein Kreisbogen um den Ursprung herum definiert ist, der sich dem Querschnitt der zweiten Oberfläche durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate nähert, und wenn der Querschnitt der zweiten Oberfläche mit dem virtuellen Kreisbogen verglichen wird, ein Wert, der gemäß der nachstehend dargestellten Formel (1) erhalten wird, kleiner als 0,02 ist, wobei Δ ein Durchschnitt der Absolutwerte der Differenzen zwischen jedem Punkt auf dem Querschnitt der zweiten Oberfläche und jedem Punkt auf dem virtuellen Kreisbogen in radialer Richtung ist, die vom Ursprung in Richtung des virtuellen Kreisbogens geht, vorliegt: $Δ / {L \times (H/R)}$
worin R: ein Krümmungsradius des virtuellen Kreisbogens; H: eine Wölbung des virtuellen Kreisbogens; und L: eine Cord-Länge des virtuellen Kreisbogens.
Glasplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Oberfläche in ihrer Gesamtheit chemisch verfestigt ist, ein virtueller Kreisbogen als ein Kreisbogen um den Ursprung herum definiert ist, der sich dem Querschnitt der zweiten Oberfläche durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate annähert, die zweite Oberfläche einen ersten Punkt aufweist, der am weitesten vom Ursprung entfernt ist, und einen zweiten Punkt, der dem Ursprung am nächsten liegt, und ein gemäß der nachstehend dargestellten Formel (2) berechneter Wert kleiner als 0,121 ist, wobei M eine Differenz zwischen einem Abstand vom Ursprung zum ersten Punkt und einem Abstand vom Ursprung zum zweiten Punkt ist: $M/ {L \times (H/R)}$
worin R: ein Krümmungsradius des virtuellen Kreisbogens; H: eine Wölbung des virtuellen Kreisbogens; und L: eine Bogenlänge des virtuellen Kreisbogens.
Glasplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein zentraler Winkel eines Sektors, der durch Verbinden der beiden Endpunkte des Querschnitts der zweiten Oberfläche und des Ursprungs gebildet wird, größer als 180° ist.
Glasplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein zentraler Winkel eines Sektors, der durch Verbinden der beiden Endpunkte des Querschnitts der zweiten Oberfläche und des Ursprungs gebildet wird, 180° ist.
Glasplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Absolutwert eines Koeffizienten von x² einer quadratischen Formel, die eine quadratische Kurve darstellt, die die Differenzialwerte eines Abschnitts zweiter Ordnung in einem positiven Y-Wertbereich des Querschnitts der zweiten Oberfläche annähert, 1 x 10^-7 oder größer ist.
Glasplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Krümmungsradius eines Kreisbogens, der sich dem Querschnitt der zweiten Oberfläche durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate annähert, 270 mm oder kürzer ist.
Verfahren zur Herstellung einer Glasplatte, umfassend: einen Erwärmungsschritt zum Erwärmen einer Glasplatte auf eine Temperatur, die niedriger als eine Erweichungstemperatur ist; einen chemischen Verfestigungsschritt zum chemischen Verfestigen von zwei Endabschnitten, die einander gegenüberliegen, einer zweiten Oberfläche, zwischen einer ersten Oberfläche der Glasplatte und der zweiten Oberfläche der Glasplatte, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, während des Erwärmungsschritts, so dass die Druckspannung in der zweiten Oberfläche größer ist als in der ersten Oberfläche; und einen Trageschritt zum Tragen der beiden Endabschnitte in einem beweglichen Zustand, während die beiden Endabschnitte während des chemischen Verfestigungsschritts in solche Richtungen gedrückt werden, dass sie einander näher kommen.
Verfahren zum Formen einer Glasplatte nach Anspruch 10, wobei der Trageschritt weiterhin einen elastischen Verformungsschritt zum elastischen Verformen der Glasplatte umfasst, so dass die zweite Oberfläche zu einer konvexen Oberfläche wird.
Verfahren zum Formen einer Glasplatte nach Anspruch 11, wobei der elastische Verformungsschritt unter Verwendung der Schwerkraft ausgeführt wird.
Verfahren zum Formen einer Glasplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei im Trageschritt automatisch ein Übergang von einem ersten Tragezustand zu einem zweiten Trageschritt durchgeführt wird, im ersten Tragezustand die beiden Endabschnitte in einem Zustand getragen werden, in dem ein Trageelement mit den beiden Endabschnitten in Kontakt steht; und im zweiten Tragezustand die beiden Endabschnitte in einem Zustand getragen werden, in dem das Trageelement nicht mit den beiden Endabschnitten in Kontakt steht.
Verfahren zum Formen einer Glasplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei im Trageschritt die beiden Endabschnitte in einem Zustand getragen werden, in dem ein Trageelement nicht mit den beiden Endabschnitten in Kontakt steht.
Verfahren zum Formen einer Glasplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei im Erwärmungsschritt die Glasplatte auf eine Temperatur erwärmt wird, die niedriger als ein Dehnungspunkt ist.