DE112020002598T5

DE112020002598T5 - Verfahren zur Herstellung von Flachglas

Info

Publication number: DE112020002598T5
Application number: DE112020002598.5T
Authority: DE
Inventors: Takuju Nakamura
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2022-02-24
Also published as: GB2597180A; GB2597180B; CN113795466A; WO2020241451A1; AU2020283650A1; US20220055936A1; JP7294887B2; JP2020193133A; AU2020283650B2

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung eines Flachglases (1) ist ein Verfahren zur Herstellung des Flachglases (1) einer Seitenlänge von mindestens 30 cm oder mehr und einer Oberfläche, auf der eine vorbestimmte Form gebildet wird. Bei dem Herstellungsverfahren wird das Flachglas (100) auf eine Temperatur erwärmt, die niedriger als ein Erweichungspunkt ist und bei der das erwärmte Flachglas (100) verformbar ist, indem es mit einem vorbestimmten Druck oder höher gepresst wird, das erwärmte Flachglas (1), das durch Pressen des Flachglases (100) mit einer Matrize (D) mit einer Matrizenstruktur zur Bildung der vorbestimmten Form geformt worden ist, wird auf den Dehnungspunkt abgekühlt, während es mit der Matrize (D) gehalten wird. Ferner wird bei dem Herstellungsverfahren das Pressen mit der Matrize (D) durchgeführt, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, dessen Unterschied zu dem des Flachglases (1) 2,0 × 10-6/K oder weniger beträgt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Flachglas.
Stand der Technik
Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Flachglas ist das Rollout-Verfahren (Walzverfahren), bei dem ein geschmolzenes Glasmaterial zwischen zwei Walzen gestreckt wird (siehe Patentliteratur 1). Bei dem Rollout-Verfahren wird das Glasmaterial durch zwei Walzen gestreckt und anschließend gekühlt. Das Glasmaterial wird nach dem Tempern zu einem Flachglas mit einer gewünschten Größe geschnitten. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es einfach ist, ein großformatiges Flachglas mit einer Seitenlänge von z. B. 30 cm oder mehr herzustellen. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, eine glatte Spiegelfläche auf der Glasoberfläche zu bilden, oder es ist schwierig, eine Form mit hoher Genauigkeit (eine Form mit Unebenheiten oder dergleichen) auf der Glasoberfläche zu bilden.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Flachglas ist das Floatverfahren, bei dem geschmolzenes Glas in ein Floatbad gegossen wird, das mit geschmolzenem Zinn gefüllt ist (siehe Patentliteratur 2). Bei diesem Herstellungsverfahren wird das Glasmaterial durch das Floatbad geleitet und anschließend getempert. Nach dem Tempern wird das Glas zu einem Flachglas in der gewünschten Größe geschnitten. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es einfach ist, ein großformatiges Flachglas mit einer Seitenlänge von z. B. 30 cm oder mehr herzustellen. Darüber hinaus durchläuft das Glasmaterial das Floatbad, während es auf dem Zinn schwimmt. Daher hat die Oberfläche des Glases nach dem Durchlaufen des Floatbades eine hohe Glätte und kann leicht eine Spiegelfläche aufweisen. Aufgrund der Verwendung des Floatbads ist es jedoch nicht möglich, eine Form mit hoher Genauigkeit auf der Glasoberfläche zu erzeugen.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Linse oder Ähnlichem ist das sogenannte Reheat-Molding-Verfahren oder Reheat-Press-Verfahren (siehe Patentliteratur 3 und 4). Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Glaselement mit der gleichen Größe wie das Endprodukt, das als Rohling oder Vorform bezeichnet wird, hergestellt. Danach wird das Glaselement auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes erhitzt und mit einer Matrize mit einer vorgegebenen Form gepresst. Anschließend wird das Glas auf die Dehnungsgrenze abgekühlt, während es in der Matrize gehalten wird. Bei diesem Verfahren kann die Glätte der Glasoberfläche verbessert werden, und es kann eine Form mit hoher Genauigkeit auf der Glasoberfläche gebildet werden. Das oben beschriebene Verfahren eignet sich jedoch nur für die Herstellung eines kleinen Glasprodukts, z. B. einer optischen Komponente wie einer Linse. Mit diesem Verfahren kann kein großformatiges Flachglas mit einer Seitenlänge von 30 cm oder mehr hergestellt werden.
Beim Reheat-Molding ist es notwendig, die Formgebung bei einer Temperatur durchzuführen, die unter dem Erweichungspunkt liegt, um eine Form mit hoher Genauigkeit zu erhalten. In diesem Fall wird das erhitzte Glas bei etwa 10 bis 100 atm gepresst. Doch selbst bei einem solchen Druck ist der Grad der Verformung des Glases begrenzt. Daher ist es notwendig, im Voraus ein Glasmaterial herzustellen, das geschmolzen und zu einer Form verfestigt wurde, die der endgültigen Form nahe kommt, die erforderliche Menge zuzuschneiden und das Gewicht durch ein Verfahren wie Sandpolieren weiter anzupassen, um es als Rohling oder Vorform zu verwenden. Das heißt, es ist schwierig, einen großen Rohling oder eine Vorform durch ein Verfahren des Schmelzens und Erstarrens im Voraus herzustellen.
Wenn das Glas auf den Dehnungspunkt abgekühlt wird, kann es an der Matrize haften bleiben. Um das Festkleben des Glases zu verhindern, werden das Glas und die Matrize mit einem großen Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet. Bei einem großen Flachglas mit einer Seitenlänge von 30 cm oder mehr führt ein solcher Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten jedoch zu Rissen. Insbesondere beim Pressen, um eine Form mit Vorsprüngen oder Vertiefungen zu bilden, kann das Glas aufgrund des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten leicht brechen.
Es sollte beachtet werden, dass der Ausdruck „eine Form mit hoher Genauigkeit auf der Glasoberfläche bilden“ bedeutet, dass ein Formmuster mit einem Unterschied von 1 mm oder mehr zwischen einem dicken Teil und einem dünnen Teil auf einem Flachglas mit gleichmäßiger Dicke gebildet wird, und nicht für die Bildung eines gebogenen Glases gedacht ist, das gebogen wird, während die Dicke des Flachglases ungefähr konstant gehalten wird.
Zitationsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP S55-109237 A
Patentliteratur 2: JP S60-016824 A
Patentliteratur 3: JP 2014-196244 A
Patentliteratur 4: JP H01-212240 A

Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß den in den Patentschriften 1 bis 4 beschriebenen Verfahren ist es bei einem großformatigen Flachglas schwierig, eine saubere Oberfläche mit verbesserter Glätte zu bilden (im Folgenden als Spiegelflächenbehandlung bezeichnet) und eine Form mit hoher Genauigkeit zu realisieren. Wenn diese Verfahren bei der Herstellung eines Fensterglases oder dergleichen angewendet werden, das Sonnenlicht reflektiert oder aufnimmt, indem eine Form mit hoher Genauigkeit verwendet wird, kommt es daher zu einer unbeabsichtigten Reflexion oder Aufnahme von Sonnenlicht.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände konzipiert, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Flachglases bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Spiegelfläche und eine Form mit hoher Genauigkeit auf einer Oberfläche eines großformatigen Flachglases, insbesondere eine Form mit Vorsprüngen oder Vertiefungen oder ein Muster mit abwechselnd ausgebildeten Vertiefungen und Vorsprüngen zu bilden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Flachglases gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Flachglases mit einer Seitenlänge von mindestens 30 cm oder mehr und einer Oberfläche, auf der eine vorbestimmte Form ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst: Erhitzen eines ungeformten Flachglases in einem Zustand, in dem die vorbestimmte Form nicht auf der Oberfläche ausgebildet ist, auf eine Temperatur, die niedriger als ein Erweichungspunkt ist und bei der das ungeformte Flachglas verformbar ist, indem es mit einem vorbestimmten Druck oder höher gepresst wird; Formen eines erhitzten Flachglases, auf deren Oberfläche die vorbestimmte Form ausgebildet ist, durch Pressen des erhitzten Flachglases mit einer Matrize, die eine Matrizenstruktur zum Ausbilden der vorbestimmten Form aufweist; und Abkühlen des geformten Flachglases auf einen Dehnungspunkt, während es mit der Matrize gehalten wird. Ferner wird bei dem Herstellungsverfahren das Pressen mit der Matrize durchgeführt, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, dessen Unterschied zu dem des Flachglases 2,0 × 10^-6/K oder weniger beträgt. Vorzugsweise wird ein durch ein Floatverfahren hergestelltes Flachglas als ungeformtes Flachglas verwendet, und noch bevorzugter ist die Verwendung eines Kalknatronglases mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8,5 × 10^-6 bis 10,0 × 10^-6/K im Zimmertemperaturbereich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein ungeformtes Flachglas auf eine Temperatur erwärmt, die höher als der Dehnungspunkt und niedriger als der Erweichungspunkt ist, und bei der das ungeformte Flachglas durch Pressen mit einem vorbestimmten Druck oder höher verformbar ist. Ein Flachglas, das durch Pressen des erhitzten ungeformten Flachglases mit einer Matrize, die eine Matrizenstruktur zur Bildung einer vorbestimmten Form aufweist, geformt wurde, wird auf den Dehnungspunkt abgekühlt, während es mit der Matrize gehalten wird. Aus diesem Grund ist es ebenso wie beim Reheat-Molding möglich, die Form des Flachglases beizubehalten, bis es abgekühlt ist, und eine Spiegelflächenbehandlung auf einer Oberfläche des Flachglases durchzuführen und eine Form mit hoher Genauigkeit auf der Oberfläche zu bilden. Bei der Herstellung eines großformatigen Flachglases kann es im Gegensatz zur Herstellung eines kleinformatigen Flachglases beim Abkühlen aufgrund des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Matrize zu Rissen im Flachglas kommen. Da das Pressen jedoch mit einer Form durchgeführt wird, deren Wärmeausdehnungskoeffizient am Dehnungspunkt 2,0 × 10^-6 /K oder weniger von dem des Flachglases abweicht, kann der vierte Schritt des Abkühlens bedenkenlos durchgeführt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Spiegelflächenbehandlung auf einer Oberfläche eines großformatigen Flachglases durchzuführen und eine Form mit hoher Genauigkeit auf der Oberfläche zu formen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für ein Flachglas zeigt, das durch ein Verfahren zur Herstellung von Flachgläsern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
2 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung eines Flachglases gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, wobei (a) einen ersten Schritt, (b) einen zweiten Schritt, (c) einen dritten Schritt und (d) einen vierten Schritt zeigen.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und innerhalb eines Bereichs, der nicht vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abweicht, in geeigneter Weise modifiziert werden kann. In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wird auf eine Darstellung oder Erläuterung einiger Konfigurationen nicht verzichtet. Die Details der weggelassenen Techniken können jedoch auf allgemein bekannte oder bekannte Techniken angewendet werden, soweit es keinen Konflikt zwischen dem unten beschriebenen Inhalt und den angewandten Techniken gibt.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für ein Flachglas 1 zeigt, das durch ein Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Das Flachglas 1 ist ein großes Flachglas mit einer Seitenlänge von mindestens 30 cm, vorzugsweise mit einer Seitenlänge von 60 cm oder mehr, und noch bevorzugter mit einer Seitenlänge von 1 m oder mehr. In dem Flachglas 1 ist zum Beispiel auf einer Seitenfläche 1a eine vorgegebene Form 10 ausgebildet, und die andere Seitenfläche 1b ist flach. Das heißt, das Flachglas 1 ist eine flache Glasplatte, an der zusätzlich eine vorgegebene Form 10 ausgebildet ist.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die vorgegebene Form 10 Dreiecksprismen 11, die von einer Oberfläche 1a des Flachglases 1 vorstehen. Jedes Dreiecksprisma 11 hat eine erste Oberfläche 11a und eine zweite Oberfläche 11b. Die erste Fläche 11a und die zweite Fläche 11b sind in Bezug auf die Normalenrichtung des Flachglases 1 geneigt und stehen beispielsweise senkrecht zueinander. In diesem Fall hat jedes Dreiecksprisma 11, von der Seitenfläche des Flachglases 1 aus gesehen, den Querschnitt eines rechtwinkligen Dreiecks, aus dem die Spitze des rechten Winkels herausragt. Auf der ersten Oberfläche 11a und der zweiten Oberfläche 11b kann eine reflektierende Oberfläche durch Versilberung gebildet werden. Die Dreiecksprismen 11 sind durchgehend angeordnet.
Die Oberfläche 1a (erste Oberfläche 11a und zweite Oberfläche 11b) auf der einen Seite und die Oberfläche 1b auf der anderen Seite haben eine hohe Glätte und wurden einer Spiegelflächenbehandlung unterzogen. Das Flachglas 1 dient als optische Linse (optisches Prisma), die in der Lage ist, das Sonnenlicht mit Hilfe der vorgegebenen Form 10 in geeigneter Weise zu reflektieren und aufzunehmen. Die Dicke (Höchstwert) des Flachglases 1 beträgt beispielsweise etwa 2 bis 20 mm. Die vorgegebene Form 10 kann nicht nur auf der Oberfläche 1a auf einer Seite, sondern auch auf der Oberfläche 1b auf der anderen Seite ausgebildet sein.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Flachglases 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, wobei (a) einen ersten Schritt, (b) einen zweiten Schritt, (c) einen dritten Schritt und (d) einen vierten Schritt darstellen.
Zunächst wird, wie in 2(a) gezeigt, ein flaches Flachglas 100, das ein ungeformtes Flachglas (unbehandeltes Glas) ist, hergestellt (erster Schritt). Das flache Flachglas 100 hat die gleiche Größe wie das Flachglas 1. Die vorgegebene Form 10 ist jedoch noch nicht auf dem flachen Flachglas 100 ausgebildet. Im ersten Schritt kann nicht nur das flache Flachglas 100, sondern auch ein nicht flaches Glas mit einigen Unebenheiten hergestellt werden, wenn keine vorbestimmte Form 10 auf seiner Oberfläche ausgebildet ist. Das heißt, im ersten Schritt wird vorzugsweise ein ungeformtes Flachglas hergestellt, das eine Form hat, die dem Glasmaterial, das die endgültige Form sein soll, so nahe wie möglich kommt. Als unbehandeltes Glas kann im ersten Schritt ein Glas gewählt werden, das möglichst keine hohe Erhitzungstemperatur erfordert und keinen relativ großen Wärmeausdehnungskoeffizienten im unten erwähnten zweiten Schritt aufweist. Es kann jedoch auch Glas wie die so genannte blaue oder weiße Platte aus Kalknatronglas gewählt werden, das eine relativ hohe Erhitzungstemperatur erfordert und einen relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.
Als Nächstes wird, wie in 2(b) gezeigt, das flache Flachglas 100 in einem Zustand erhitzt, in dem es auf der unteren Matrize (Form) LD montiert ist (zweiter Schritt). Im zweiten Schritt wird das flache Flachglas 100 auf eine Temperatur (z. B. etwa 690 °C) erhitzt, die höher als die Dehnungsgrenze (z. B. 500 °C) des Materials des flachen Flachglases 100 und niedriger als dessen Erweichungspunkt (z. B. 720 °C) ist und bei der die Form durch Pressen mit einem vorbestimmten Druck (z. B. etwa 2,5 MPa in Abhängigkeit von der Temperatur) oder höher verändert werden kann. Das Flachglas 100 wird so erhitzt, dass die Temperatur im Wesentlichen gleichmäßig ansteigt.
Danach presst, wie in 2(c) gezeigt, die obere Matrize (Form) UD in einem Zustand, in dem das Flachglas 100 erhitzt wurde, das Flachglas 100 mit einem vorbestimmten Druck oder höher, um das Pressen durchzuführen (dritter Schritt). Die obere Matrize UD hat eine Matrizenstruktur, die der vorgegebenen Form 10 entspricht (siehe 1). Durch Pressformen des flachen Flachglases 100 wird ein Flachglas 1 mit der vorgegebenen Form 10 hergestellt.
Die obere Matrize UD hat eine Oberfläche mit hoher Glätte, so dass die Glätte der ersten Oberfläche 10a und der zweiten Oberfläche 11b der vorgegebenen Form 10 enstsprechend hoch ist. Dieser Punkt ist der gleiche für die untere Matrize LD.
Anschließend wird das Flachglas 1, wie in 2(d) gezeigt, auf den Dehnungspunkt (z. B. 500 °C) abgekühlt, während es von der oberen Matrize UD und der unteren Matrize LD gehalten wird (vierter Schritt). Die Abkühlung erfolgt hier durch natürliche Abkühlung.
Wenn das Flachglas 1 bis zum Dehnungspunkt gekühlt ist, wird es aus der Form D entnommen und außerhalb der Form D abgekühlt.
Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren halten die obere Matrize UD und die untere Matrize LD das Flachglas 1, bis es abgekühlt ist. Daher ist es möglich, leicht eine genaue Form zu formen und eine Spiegelflächenbehandlung durchzuführen. Auf diese Weise ist es möglich, die Spiegelflächenbehandlung des Flachglases 1 durchzuführen und eine Form mit hoher Genauigkeit zu bilden.
Bei der Herstellung von relativ großen Flachgläsern 1 kann es vorkommen, dass das Flachglas 1 bei der Abkühlung von der Erhitzungstemperatur im Erhitzungsschritt auf den Dehnungspunkt bricht. Es wird zum Beispiel angenommen, dass ein großes Flachglas 1 von 1 m × 2 m hergestellt wird. In diesem Fall würde bei einem Unterschied von 2,0 × 10^-6 /K zwischen den Ausdehnungskoeffizienten der 2 m langen Matrize D und des Flachglases 1 ein Längenunterschied von 0,8 mm durch Abkühlung um etwa 200 °C (d. h. Abkühlung von etwa 690 auf 500 °C) verursacht. Bei einem Längenunterschied, der diesen Wert übersteigt, würde das Flachglas 1 zerspringen. Insbesondere dann, wenn die zu formende Form eine Vielzahl von Vertiefungen oder Vorsprüngen aufweist und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Flachglases 1 größer ist als der der Matrize D, ist es wahrscheinlich, dass das Flachglas bricht, weil die Matrize D und das Flachglas 1 sich gegenseitig halten und Zugspannungen im Flachglas 1 erzeugt werden.
Daher wird im dritten Schritt gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Pressen mit der Matrize D durchgeführt, die einen vorgegebenen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Der vorbestimmte Wärmeausdehnungskoeffizient der Matrize D ist ein Wärmeausdehnungskoeffizient, bei dem die Differenz der Wärmeausdehnung der Matrize D zum Wärmeausdehnungskoeffizienten des Flachglases 1 am Dehnungspunkt des Flachglases 1 im Temperaturbereich zwischen der Formtemperatur und dem Dehnungspunkt des Flachglases 2,0 × 10^-6/K oder weniger beträgt. Auf diese Weise kann ein Brechen des Flachglases 1 verhindert werden. Der vorbestimmte Wärmeausdehnungskoeffizient der Matrize D ist vorzugsweise größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Flachglases 1 am Dehnungspunkt des Flachglases 1 in einem Bereich von 0 bis 2,0 × 10^-6/K in einem Temperaturbereich zwischen der Formtemperatur und dem Dehnungspunkt des Flachglases 1. In diesem Fall ist die Schrumpfung der Matrize D beim Kühlen etwas größer als die Schrumpfung des Flachglases 1. Daher wird auf das Flachglas 1 eine angemessene Druckkraft ausgeübt. Mit anderen Worten, es ist möglich, zu verhindern (zu vermeiden), dass die Zugkraft, die Risse verursacht, auf das Glas, das schwach gegen Zugkraft ist, aufgebracht wird.
Im Allgemeinen wird die Temperatur eines Glases zwischen seinem Verformungspunkt und seinem Erweichungspunkt als Übergangspunkt bezeichnet. Der Wärmeausdehnungskoeffizient variiert unterhalb und oberhalb des Übergangspunkts sehr stark. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist in einem Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis zum Dehnungspunkt, der unter dem Übergangspunkt liegt, nahezu konstant. Der Übergangspunkt schwankt jedoch leicht durch Wärmebehandlung oder ähnliches, und es ist schwierig, den Übergangspunkt zu bestimmen. Aus diesem Grund kann die spezifische Temperatur des Übergangspunktes nicht angegeben werden, aber die Temperatur bei der Formgebung gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegt nahe dem Erweichungspunkt. Daher liegt die Temperatur des Glases während des Temperns nach der Formgebung über diesem Übergangspunkt. Da das Glas bei Temperaturen oberhalb des Übergangspunkts fließfähig ist, ist es unwahrscheinlich, dass Risse aufgrund von Unterschieden in der Wärmeausdehnung während des Temperns auftreten. Da andererseits Risse eher bei Temperaturen unterhalb des Übergangspunkts auftreten, wird der Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases am Dehnungspunkt mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Form verglichen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Floatglas als Flachglas 100 angenommen. Das Floatglas ist relativ preiswert und wird mit Spiegelflächenbehandlung bearbeitet. Als Floatglas gibt es eine so genannte blaue Platte (blaues Flachglas) aus Kalknatronglas und eine so genannte weiße Platte (weißes Flachglas) mit geringem Eisengehalt. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten der blauen und weißen Platten betragen 8,5 × 10^-6 bis 10,0 × 10^-6/K von der Zimmertemperatur bis zur Dehnungsgrenze, typischerweise 9,0 × 10 ^-6 bis 9,5 × 10^-6/K. Der Dehnungspunkt liegt bei etwa 450 bis 520 °C und der Erweichungspunkt bei etwa 690 bis 730 °C.
Andererseits ist der Wärmeausdehnungskoeffizient eines allgemeinen Metallmaterilas für eine Gussform bzw. Matrize, die durch Gießen hergestellt werden kann, bei etwa 500 °C größer als der des Floatglases. Beispielsweise beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient von martensitischem rostfreiem Stahl, der ein allgemeines Material für Gussformen ist, bei etwa 500 °C 13 × 10^-6 /K oder mehr. Handelt es sich bei dem Matrizenmaterial hingegen um ein Material mit hohem Schmelzpunkt, eine Kombination von Materialien mit geringer Mischbarkeit (Kompatibilität) oder ähnliches, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient bei etwa 500 °C kleiner als der des Floatglases. Beispielsweise beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient des Hartmetalls 7 × 10^-6 /K oder weniger, und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Siliziumkarbids beträgt 3,9 × 10^-6 /K. Es ist bekannt, dass Legierungen auf Eisen-Nickel-Basis wie Invar, das Eisen und Nickel kombiniert, und Super-Invar, das Eisen, Nickel und Kobalt kombiniert, gegossen werden können, aber die Wärmeausdehnungskoeffizienten können spezifisch unterdrückt werden, weil die Ausdehnung des interatomaren Abstands und die Kontraktion des Atomradius aufgehoben werden. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten jedoch kleiner sind als die des zu bildenden Glases, können Invar und Co. nicht im Temperaturbereich von 500 bis 700 °C verwendet werden.
Keramiken auf der Basis von Metalloxiden wie Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid haben einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Glas, das ein Metalloxid ist. Die Verarbeitung von Keramik ist jedoch schwierig. Da die Keramik Hydroxylgruppen auf ihrer Oberfläche aufweist, kann sie sich außerdem leicht mit Metalloxiden verbinden und lässt sich schlecht aus der Form lösen. Daher wird für die Matrize D gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein spezielles Matrizenmaterial verwendet. Eine Matrize aus Cermet oder einem anderen keramischen Material wird auch als Matrize bezeichnet.
Zu den Materialien der Matrize D gemäß der vorliegenden Ausführungsform gehören die folgenden. Die Materialien sind jedoch nicht auf diese beschränkt:

• Zementiertes Karbid mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, erhalten durch Erhöhung eines Bindemittels, oder Cermet mit einem hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten ( JP 2016-125073 A und JP 2017-206403 A )
• Einige keramische Stoffe wie Metalloxide, Nitride, Boride, Silizide und dergleichen,
• Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der durch Dispersion von Fluorophlogopit-Glimmerkristallen in einer Glasmatrix eingestellt wird,
• eine Platingruppe oder eine Platingruppenlegierung mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der dem von Kalk-Natron-Glas nahe kommt, und Chrom oder eine chromhaltige Legierung
• eine molybdänhaltige Legierung oder wolframhaltige Legierung, in der Eisen mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten mit Metall mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten kombiniert wird, oder ähnliches. (Konkrete Beispiele hierfür sind: WC-40%CO Hartmetall von Fuji Die Co., Ltd., Chromkarbid-Basislegierung von Fuji Die Co., Ltd., KF-Legierung von Fuji Die Co., Ltd., Incoloy 909, HRA 929 von Hitachi Metals, Chromsilizid, Makellit von Krosaki Harima Corporation oder ähnliches).

Im dritten Schritt gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird vorzugsweise mit einer Matrize D gepresst, die an der Kontaktfläche der Matrize D mit des Flachglases 1 eine hohe Ablösbarkeit aufweist, oder mit einer Matrize D1, deren Oberfläche zur Verbesserung der Ablösbarkeit behandelt wurde.
Es ist bekannt, dass sich beim herkömmlichen Reheat-Molding (Reheat-Press-Verfahren) die Lösbarkeit der Matrize mit zunehmendem Pressdruck und mit zunehmender Kontaktzeit zwischen Matrize und Glasmaterial verschlechtert. Daher wird beim herkömmlichen Reheat-Molding bei der Herstellung eines kleinen Glaselements ein ausreichender Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Matrize und dem Glasmaterial sichergestellt, um ein Verkleben der Matrize und des Glasmaterials zu verhindern. Andererseits ist der Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten bei dem Herstellungsverfahren des großen Flachglases 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gering. Daher besteht die Sorge, dass das Flachglas 1 leicht an der Matrize D anhaftet. Insbesondere werden bei der Herstellung des großen Flachglases 1 die Erwärmung und Abkühlung langsamer durchgeführt als bei der Herstellung der kleinen Flachgläser, so dass die Sorge besteht, dass das Anhaften weiter begünstigt wird.
Daher beträgt in der vorliegenden Ausführungsform der Kontaktwinkel zwischen dem geschmolzenen Glas und der Oberfläche der Matrize D vorzugsweise 70 Grad oder mehr, und noch bevorzugter 90 Grad oder mehr. Wenn das Basismaterial der Matrize D einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird, unterscheidet sich der Wärmeausdehnungskoeffizient der Oberflächenbehandlung vorzugsweise um 2,0 × 10^-6/K oder weniger von den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Flachglases 1 und des Basismaterials der Matrize D. Auf diese Weise wird durch Pressen mit der Matrize D, die eine hohe Formtrennbarkeit aufweist oder mit einer Oberflächenbehandlung zur Verbesserung der Formtrennbarkeit bearbeitet wurde, das Problem des Anhaftens gelöst, und das Flachglas 1 kann leicht von der Matrize D entfernt werden.
Im Folgenden werden konkrete Beispiele für die oben genannte Oberflächenbehandlung gegeben. Die mit diesen Behandlungen behandelte Oberfläche weist eine geringe Benetzbarkeit durch geschmolzenes Glas und eine geringe Möglichkeit zum Anhaften auf. Die obige Oberflächenbehandlung ist jedoch nicht auf die folgenden Behandlungen beschränkt.

• Beschichtung auf Basis von Platingruppen oder Goldlegierungen (siehe JP 2001-278631 A )
• Galvanische Behandlung wie Hartvergoldung oder Verchromung
• Abscheidungsbehandlung von Legierungen auf Chrom-Basis
• Bildung von superharten Schichten wie Metallnitriden, Boriden, Karbiden und Siliziden

Metalle der Platingruppe weist bekanntermaßen eine geringere Benetzbarkeit durch geschmolzenes Glas auf. Beispielsweise haben (bilden) Platin und Rhodium allein einen Kontaktwinkel von mehr als 70 Grad. Zu diesen Platingruppenmetallen kann eine geringe Menge Gold hinzugefügt werden. Der Kontaktwinkel kann durch die Zugabe von Gold weiter vergrößert werden. Es ist bekannt, dass Gold allein einen Kontaktwinkel von etwa 160 Grad hat. Daher kann eine Goldlegierung verwendet werden, die Gold als Hauptbestandteil enthält und eine verbesserte Härte oder ähnliches aufweist. Die Teilchengröße dieser Metalle sollte so klein wie möglich sein. Durch die Verringerung der Teilchengröße kann die Härte der Beschichtung erhöht und der Reibungskoeffizient verringert werden. Eine amorphe Beschichtung kann die Härte weiter erhöhen und den Reibungskoeffizienten verringern.
Wenn das Material der Matrize D aus Chrom oder einer Chromlegierung besteht, ist eine Verchromung oder Aufdampfung der Chromlegierung vorzuziehen.
Ein Beispiel für ein Nitrid ist CrAISiN. CrAISiN hat einen Kontaktwinkel von etwa 80 Grad. Andere Beispiele für Nitride sind Chromnitrid und Chromsilicid. Diese haben einen Kontaktwinkel von etwa 120 Grad oder mehr (siehe JP 2007-84411 A ). Alternativ kann es sich um eine Glaskeramik handeln, die Fluorophlogopitkristalle enthält, oder um ein geformtes Produkt, das durch Mischen einer Chromverbindung mit Fluorophlogopitkristallen erhalten wird. Diese sind dafür bekannt, dass sie eine geringe Glasbenetzbarkeit aufweisen (siehe JP H06-64937 A ). Metallisches Chrom, Chromlegierungen, Platin, Platinlegierungen, Chromsilizid und Glaskeramiken, die Fluorophlogopit-Glimmerkristalle enthalten, sowie solche, die durch Mischen von Chromverbindungen mit den oben genannten Glaskeramiken hergestellt werden, sind besonders zu bevorzugen, da ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten denen von Glas nahe kommen. Diese können als Matrizenbasismaterial oder als dünne Schicht auf einer Matrizenoberfläche verwendet werden, die durch Überlagerung oder Oberflächenbehandlung einer Matrize aus einem Matrizenbasismaterial mit einem geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten, aber schlechter Ablösbarkeit gebildet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das flache Flachglas 100, das keine vorbestimmte Form hat, auf eine Temperatur erhitzt, die niedriger als der Erweichungspunkt ist und bei der das flache Flachglas 100 verformbar ist, indem es mit einem vorbestimmten Druck oder höher gepresst wird. Das erhitzte flache Flachglas 100 wird mit der Matrize D gepresst und geformt, die die Matrizenstruktur zur Bildung der vorbestimmten Form 10 aufweist. Ferner wird das erhitzte und geformte Flachglas 1 auf den Dehnungspunkt abgekühlt, während es von der Matrize D gehalten wird. Genau wie beim Reheat-Molding wird die Form des Flachglases 1 beibehalten, bis es abgekühlt ist. Daher ist es möglich, eine Spiegelflächenbehandlung auf der Oberfläche des Flachglases 1 durchzuführen und eine Form mit hoher Genauigkeit auf der Oberfläche zu formen. Darüber hinaus wird das Pressen mit der Matrize D durchgeführt, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, dessen Unterschied zu dem des Flachglases 1 am Dehnungspunkt 2,0 × 10^-6 /K oder weniger beträgt. Dementsprechend können auch die Bedenken hinsichtlich der Rissbildung, die während des Abkühlens des großformatigen Flachglases (d. h. des vierten Schritts in der vorliegenden Ausführungsform) auftreten könnte, ausgeräumt werden. Folglich ist es möglich, eine Spiegelflächenbehandlung auf der Oberfläche des großformatigen Flachglases durchzuführen und die Form mit hoher Genauigkeit auf der Oberfläche zu formen.
Das Pressen wird mit der Matrize D durchgeführt, die einer Oberflächenbehandlung zur Verbesserung der Ablösbarkeit der Matrize an der Kontaktfläche zwischen der Matrize D und dem Flachglas 1 unterzogen ist. Daher ist es möglich, eine Verschlechterung der Ablösbarkeit der Matrize aufgrund eines geringen Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen des Flachglases 1 und der Matrize D zu unterdrücken, wodurch sich das Flachglas 1 leicht entfernen lässt.
Das Pressen wird mit der Matrize D durchgeführt, deren Kontaktwinkel mit dem geschmolzenen Flachglas 1 (dem Flachglas 1 im geschmolzenen Zustand) auf ihrer Kontaktfläche (behandelte Oberfläche, wenn die Oberflächenbehandlung durchgeführt wurde) 70 Grad oder mehr beträgt. Daher ist es möglich, das Anhaften des Flachglases 1 an der Matrize D zu unterdrücken, wodurch das Flachglas 1 leicht entfernt werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann modifiziert werden, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, oder kann mit bekannten oder bekannten Techniken kombiniert werden, soweit dies möglich ist.
In der obigen Ausführungsform besteht die Matrize D beispielsweise aus einem Basismaterial mit hoher Ablösbarkeit oder wird einer Oberflächenbehandlung unterzogen, um die Ablösbarkeit zu verbessern, aber das ist nicht die einzige Möglichkeit, und es können auch andere Mittel eingesetzt werden, wie z. B. die leichte Entnahme des Flachglases 1 aus der Matrize D durch Einblasen von Luft oder Inertgas, ohne dass sie einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird.
Obwohl die vorgegebene Form 10 des Flachglases 1 in der obigen Ausführungsform als Dreiecksprismen 11 ausgebildet ist, ist sie nicht darauf beschränkt, und es können auch andere Formen verwendet werden.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-101030 (eingereicht am 30. Mai 2019) ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen als Beispiele dargestellt und sollen den Umfang der Erfindung nicht einschränken. Diese neuen Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen implementiert werden, und verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsformen und ihre Modifikationen sind im Umfang und im Kern der Erfindung enthalten und gehören zum Umfang der beanspruchten Erfindung und ihrer Äquivalente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 55109237 A [0007]
JP 60016824 A [0007]
JP 2014196244 A [0007]
JP H01212240 A [0007]
JP 2016125073 A [0031]
JP 2017206403 A [0031]
JP 2001278631 A [0035]
JP 2007084411 A [0038]
JP H0664937 A [0038]
JP 2019101030 [0045]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Flachglases mit einer Seitenlänge von mindestens 30 cm oder mehr und einer Oberfläche, auf der eine vorbestimmte Form ausgebildet ist, umfassend: einen ersten Schritt der Herstellung eines ungeformten Flachglases in einem Zustand, in dem die vorbestimmte Form nicht auf der Oberfläche ausgebildet ist; einen zweiten Schritt des Erhitzens des ungeformten Flachglases auf eine Temperatur, die unter einem Erweichungspunkt liegt und bei der das ungeformte Flachglas durch Pressen mit einem vorbestimmten Druck oder höher verformbar ist; einen dritten Schritt des Formens eines erhitzten Flachglases, auf dessen Oberfläche die vorbestimmte Form ausgebildet ist, durch Pressen der erhitzten ungeformten Flachglas mit einer Matrize, die eine Matrizenstruktur zum Formen der vorbestimmten Form aufweist; und einen vierten Schritt des Abkühlens des Flachglases in einem erhitzten Zustand auf einen Dehnungspunkt, während es mit der Matrize gehalten wird; wobei, das Pressen im dritten Schritt mit der Matrize durchgeführt wird, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, dessen Unterschied zu dem des Flachglases 2,0 × 10^-6/K oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pressen im dritten Schritt mit der Matrize durchgeführt wird, die mit einer Oberflächenbehandlung zur Verbesserung der Ablösbarkeit der Matrize an einer Kontaktfläche zwischen der Matrize und dem Flachglas bearbeitet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pressen im dritten Schritt mit einer Matrize durchgeführt wird, die einen Kontaktwinkel auf der Kontaktfläche der Matrize mit dem geschmolzenen Flachglas von 70 Grad oder mehr bewirkt.