JP2000026129A

JP2000026129A - 強化ガラス板の製造方法

Info

Publication number: JP2000026129A
Application number: JP10191228A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Sakai; 千尋酒井; Masashi Kikuta; 雅司菊田
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮｉＳを含む不良ガラスを確実に強制破損さ
せることのできる方法を提供する。【解決手段】強化ガラス板の製造工程で、溶解過程か
ら成形工程を経て製造されたガラス板を徐冷する際に、
特定の条件で徐冷を行うことによって、ガラス中に含ま
れる硫化ニッケルの周囲にクラックを発生させ、次の強
化工程で発生する熱応力の差によって自然破損を起こさ
せて、ガラスを強化と同時に破損させて不良品を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硫化ニッケル（Ｎ
ｉＳ）を含む強化ガラス板を製造工程中で強制的に破損
させて、強化ガラス板全体の品質を高める強化ガラス板
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】風冷強化板ガラス、特にソーダ石灰組成
の板ガラス（フロートガラス）は、建築用の窓ガラスあ
るいは自動車用サイドガラスやリヤーガラスに広く使用
されている。近年、これらの風冷強化ガラスは建材用を
中心として開口部に大面積で使用されており、強化ガラ
ス板の厚みは１５〜２０ｍｍと厚く、総重量もかなり大
きい。

【０００３】この風冷強化ガラス板は、ガラス板の表面
層に表面圧縮応力（例えば２０００ｋｇ／ｃｍ²以上）
を発生させることにより生産されている。

【０００４】風冷強化ガラス板に含まれる硫化ニッケル
（ＮｉＳ）異物をはじめとするガラス欠点による強化ガ
ラス板の自然破損を防止するために、強化工程で加熱さ
れ常温に戻されたガラス板を再び焼成炉（ソーク炉）の
中に挿入して、３００℃までの温度に加熱し一定時間保
持することによって、主として硫化ニッケル（ＮｉＳ）
を３５６℃以上で安定なα相から２８２℃以下で安定な
β相に転移させることにより、約４％の体積膨張を生じ
させ、製造された強化ガラス板を強制的に破損させるこ
とによって、不良品を除去することが必要に応じて行わ
れている（この方法は、ソーク処理法と呼ばれてい
る）。

【０００５】また、強化ガラス板の自然破損を防止する
ため、強化ガラス板の表裏面に有機材料からなる保護フ
ィルムを貼付することによって、ガラス板が破損した場
合にも危険を及ぼさないような工夫もなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のソーク処理法
は、一度常温にまで冷えた強化ガラスを再度昇温によっ
て所定の温度に保持するため、昇温に多くの時間と熱エ
ネルギーを費やし、またガラス板の板厚の変化に対し
て、一定温度の保持時間も異なり、生産コストのアップ
にもつながっている。

【０００７】また、ソーク処理法では、強化ガラス板の
製造後に加熱処理を行うため、強化ガラス表面に付与さ
れた表面圧縮応力が緩和されてしまい、強度の低下が生
じてしまう。また、ガラス板の寸法を、切断や研磨によ
って自由に変更することができず、生産性の効率化の阻
害やエネルギーコストの問題も大きく、早期の改善が望
まれていた。

【０００８】また、強化ガラス板の表裏面に保護フィル
ムを貼付する方法にあっては、ガラス板の飛散は防止で
きるが、硫化ニッケル（ＮｉＳ）の相転移による強化ガ
ラスの自然破損を防止するための根本的な対策になって
いない。

【０００９】本発明の目的は、ソーク処理法によらず、
ＮｉＳを含む不良ガラスを確実に強制破損させることの
できる方法を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、ＮｉＳを含まない強
化ガラス板の製造方法を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、このような強化ガラ
スにより作られた強化ガラス板を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、強化ガ
ラス板の製造工程で、溶解過程から成形工程を経て製造
されたガラス板を徐冷する際に、特定の条件で徐冷を行
うことによって、ガラス中に含まれる硫化ニッケルの周
囲にクラックを発生させ、次の強化工程で発生する熱応
力の差によって自然破損を起こさせて、ガラスを強化と
同時に破損させて不良品を除去する。

【００１３】前記特定の条件による徐冷の方法は、２通
りある。まず第１の方法は、ガラス板を一定の温度領域
まで降温させ、この温度領域で所定時間保持する方法で
ある。一定の温度領域は１６０〜２８０℃であり、また
この温度領域での保持時間は６〜３０分である。

【００１４】この温度領域内の一定温度を定めた場合、
その一定温度に保持する時間は、以下のように選ぶのが
好適である。

【００１５】２８０℃（１９〜３０分保持）２６０℃（６〜２６分保持）２４０℃（６〜１８分保持）２２０℃（６〜１２分保持）２００℃（６〜１３分保持）１８０℃（１０〜２０分保持）１６０℃（１５〜３０分保持）また、板厚の増加によっては含まれるＮｉＳが所定の温
度に保持しにくくなることが考えられるので、前記の保
持温度の範囲内でさらに１０分以上保持することが好ま
しい。

【００１６】第２の方法は、ガラス板を一定の温度まで
降温し、ガラスの徐冷点（ガラス粘度ｌｏｇη＝１３．
０）以下のある温度から、１０℃／分以下のゆっくりと
した速度で再徐冷する方法（長時間除去）である。

【００１７】以上の一定温度保持を含む徐冷と長時間徐
冷の温度条件は、板厚によって昇温条件が変化する場合
には、ガラス表面の時間変化に対する温度変化によって
徐冷炉の条件設定を制御することが望ましい。

【００１８】ガラス板が、数ｗｔ％以下の酸化第二鉄
（Ｆｅ₂Ｏ₃）が含有された着色ガラスである場合で
も、前記の処理条件内であれば、硫化ニッケルの周囲に
クラックを発生させ、次工程の強化ガラス製造過程で破
損させて不良品を除くことができる。

【００１９】また、ガラス板が、着色性分としてガラス
中に微量のセレン（Ｓｅ）やセリウム（Ｃｅ）、あるい
はその他の成分が添加されたガラスの場合には、ガラス
中の微量成分の違いによらず全ての硫化ニッケルを完全
にβ相に相転移させるには、一定温度保持の場合には２
２０±２０℃の範囲で、上記保持時間を越えてさらに１
０分以上保持することが望ましい。この理由は、セレン
を添加した着色ガラス中のＮｉＳ中にはＳｅ成分が数ｗ
ｔ％以上固溶されるものが存在するためである。

【００２０】

【発明の実施の形態】溶解過程から成形工程を経て製造
されたガラス板を徐冷する際の条件を設定するために、
以下のプロセスを順次行う。（１）常温でガラス内部に硫化ニッケルの欠点を含む試
料ガラス板を用意する。これら材料は、表１に示すよう
に、組成（ｗｔ％）を変えて、３種類用意した。

【００２１】

【表１】

【００２２】試料ガラス板１は、表１に示す組成で板厚
が１０ｍｍ、色調は無色のものである。試料ガラス板２
は、試料ガラス板１のＦｅ₂ Ｏ₃ の組成を０．０１〜
１．０ｗｔ％とし、着色成分としたものであり、板厚は
１０ｍｍ、色調は淡青色である。試料ガラス板３は、試
料ガラス板１のＦｅ₂ Ｏ₃ の組成を０．０６〜０．２ｗ
ｔ％とし、さらにＳｅを微量含有させて着色成分とした
ものであり、板厚は１０ｍｍ、色調は淡茶色である。（２）これら各ガラス板試料を、５００℃まで昇温可能
な顕微鏡（以下、高温顕微鏡と言う）に装着し、４５０
℃以上に加熱することによって、ＮｉＳを高温で安定な
α相にする。（３）上記４５０℃以上の加熱温度からの徐冷の途中
で、上記のガラス板試料を１６０〜２８０℃の温度域で
一定温度になるように保持する。（４）硫化ニッケルのβ相への相転移に伴う欠点の周囲
に発生する圧縮応力の観察によって安定なβ相への相転
移の状態を観察する。β相への相転移の確認は、上記の
高温顕微鏡下で偏光板をクロスニコルの状態にして、さ
らに５３０μｍ鋭敏色検板を対角位に挿入して、β相に
相転移する際の体積増加に伴う硫化ニッケルの粒子の周
囲のガラスへの圧縮による残留応力の発生状況と強さを
観察することで行った。β相への完全な相転移の状態
は、この圧縮応力の状態が最大になる時点（高温顕微鏡
下ではレターデーションが最も強くなる時点）で判断し
た。（５）上記の過程で、ＮｉＳがα相からβ相に相転移し
たことをグラフ上にプロットする。図１に、そのグラフ
を示す。縦軸は温度（℃）を、横軸は時間（分）を示
す。（６）上記の（５）で作成したＮｉＳのα相からβ相へ
の相転移の境界とβ相の安定な領域とを知るために、保
持温度および／または試料ガラスを異ならせて多数回試
験を繰り返す。

【００２３】図１に、試料ガラス板１についての最終的
なプロットの状態を示す。プロットは、各温度２８０
℃，２６０℃，２４０℃，２２０℃，２００℃，１８０
℃，１６０℃での相転移を示している。○は不完全なβ
相を、●は完全なβ相を示す。ここで、「不完全なβ
相」とは、α相からβ相が核形成されて徐々に粒子全体
でβ相が成長されるような状態を示す。一般的には、Ｎ
ｉＳは多結晶であり結晶相の全てがβ相に相転移した時
点で安定なβ相の領域に入ったと定義する。相転移の発
生を示すプロットを囲む曲線２０，２２を描くと、この
曲線２０，２２の間に挟まれる領域での温度および時間
に保持すればよいことがわかる。すなわち、２８０℃（１９〜３０分保持）２６０℃（６〜２６分保持）２４０℃（６〜１８分保持）２２０℃（６〜１２分保持）２００℃（６〜１３分保持）１８０℃（１０〜２０分保持）１６０℃（１５〜３０分保持）である。

【００２４】ガラス板試料２，３についても、上記と同
様の試験を行った結果、ガラス板試料１と同様の条件が
得られた。

【００２５】以上は、徐冷の途中に一定温度に所定時間
保持する場合であるが、ガラスの徐冷点以下のある温度
から、ゆっくりとした速度で徐冷する場合について、ガ
ラス板試料１について、徐冷の速度を変化させながらα
相からβ相への相転移をグラフ上にプロットした。図２
は、そのグラフを示す。徐冷速度は、それぞれ６℃／
分，８℃／分，８．５℃／分，９℃／分，１０℃／分，
１２℃／分，１５℃／分とした。図１と同様に、○は不
完全なβ相を、●は完全なβ相を示す。図２から、β相
に相転移するのに適した徐冷速度は、１０℃／分以下で
あることがわかる。

【００２６】以上により徐冷工程において、ＮｉＳをα
相からβ相に相転移させる温度と処理時間の条件が定ま
った。

【００２７】以上の温度と処理時間の条件は、ガラス内
部に含まれる硫化ニッケル粒子そのものに与える条件で
ある。したがって、実際の工程では板厚によって昇温条
件が変化するのでガラス表面の時間変化によって徐冷炉
の設定を制御することが望ましい。

【００２８】図３は、本発明による実際の強化ガラス板
の製造工程を示す図である。

【００２９】溶解工程１０では、ガラス原料が溶解され
てガラス素地が作られる。ガラス素地は、次の成形工程
１２でフロート法によりガラス帯とされ、幅と厚さが決
められ成形される。その後、徐冷工程１４で徐冷され
る。このとき、前述した条件で徐冷すると、ガラス中に
含まれているＮｉＳはα相からβ相に相転移する。

【００３０】例えば、徐冷の途中でガラス板表面温度が
２２０℃になると、２２０℃の温度を６〜１２分保持す
るように徐冷炉を温度制御する。これにより、ＮｉＳを
β相に相転移させてＮｉＳ粒子の周囲にクラックを発生
させる。

【００３１】この状態で、ガラス板は次の強化工程１６
に送られる。強化工程では、まず、ガラス板は約６００
℃に加熱される。６００℃付近の温度域では、対象とし
ているガラス組成では軟化とクラックの界面での融着が
急速には起こらず、したがって徐冷工程で成長したクラ
ックは消滅することはない。続いて、風冷により急速に
冷却される。風冷によって急速に冷却される過程で生じ
る熱応力差によって、硫化ニッケルの粒子の周囲で発生
したクラックは急速に拡大し伸展して、ガラス板を確実
に自然破壊させる。

【００３２】以上の製造工程により、ＮｉＳを含むガラ
ス板は確実に除去される。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、ガラス工場で製造され
た素板ガラスに含まれる硫化ニッケルの周囲にクラック
を成長させ、強化ガラスの製造の過程で連続的にまた効
果的に除去することができるので、強化ガラスの生産性
の省力化や自動化に貢献することができる。また、従来
の技術のように、強化ガラスの製造後に再度熱処理する
必要が無いので、表面圧縮応力の緩和が起こらず、した
がって強化ガラスの本来の製品の品質の低下は無くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス板試料の硫化ニッケルのα相からβ相へ
の相転移の試験で得られた、板ガラスの徐冷過程での一
定温度保持の条件の最適な温度と時間の範囲を示すグラ
フである。

【図２】ガラス板試料の硫化ニッケルのα相からβ相へ
の相転移の試験で得られた、板ガラスの徐冷過程での長
時間徐冷での最適な温度と時間の範囲を示すグラフであ
る。

【図３】強化ガラス板の製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１０溶解工程１２成形工程１４徐冷工程１６強化工程

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１月１３日（１９９９．１．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G015 CA01 CA10 CB01 4G062 AA01 BB01 DA07 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB04 EC02 EC03 ED03 EE03 EF00 EG00 FA00 FB00 FC00 FD00 FE00 FF00 FG00 FH01 FJ01 FK01 FL02 GA01 GB02 GC02 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH12 HH13 HH15 HH17 MM01 NN40 PP11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス板の製造工程に連続して強化ガラス
板を製造する方法であって、ガラス板の徐冷工程におい
てガラス板を一定の温度領域まで降温させ、この温度領
域内の一定温度で所定時間保持することにより、ガラス
板中に硫化ニッケル（ＮｉＳ）が含まれている場合は、
ガラス板中に含まれているα−ＮｉＳ（α相）をβ−Ｎ
ｉＳ相（β相）に相転移させて、硫化ニッケルの体積膨
張により硫化ニッケル粒子の周囲にクラックを発生さ
せ、前記徐冷工程に続く強化工程においてガラス板を軟
化点近くから急冷させることにより、ガラス板の表面層
に圧縮応力を発生させた後、発生する熱応力の差によっ
てクラックを急速に伸展させ、ガラス板を強制的に破損
させて不良品を排除することを特徴とする強化ガラス板
の製造方法。
【請求項２】前記一定の温度領域は１６０〜２８０℃で
あり、またこの温度領域での保持時間は６〜３０分であ
る請求項１に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項３】前記一定の保持温度が２８０℃のとき、こ
の温度での保持時間は１９〜３０分以上であり、前記一定の保持温度が２６０℃のとき、この温度での保
持時間は６〜２６分であり、前記一定の保持温度が２４０℃のとき、この温度での保
持時間は６〜１８分であり、前記一定の保持温度が２２０℃のとき、この温度での保
持時間は６〜１２分であり、前記一定の保持温度が２００℃のとき、この温度での保
持時間は６〜１３分であり、前記一定の保持温度が１８０℃のとき、この温度での保
持時間は１０〜２０分であり、前記一定の保持温度が１６０℃のとき、この温度での保
持時間は１５〜３０分である、ことを特徴とする請求項
２に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項４】前記保持時間を越えて１０分以上さらに保
持することを特徴とする請求項３記載の強化ガラス板の
製造方法。
【請求項５】ガラス板の製造工程に連続して強化ガラス
板を製造する方法であって、ガラス板の徐冷工程におい
てガラス板を一定の温度まで降温し、さらに極めて緩や
かに降温させて再徐冷することにより、ガラス板中に硫
化ニッケル（ＮｉＳ）が含まれている場合は、ガラス板
中に含まれているα−ＮｉＳ（α相）をβ−ＮｉＳ相
（β相）に相転移させて、硫化ニッケルの体積膨張によ
り硫化ニッケル粒子の周囲にクラックを発生させ、前記
再徐冷工程に続く強化工程においてガラス板を軟化点近
くから急冷させることにより、ガラス板の表面層に圧縮
応力を発生させた後、発生する熱応力の差によってクラ
ックを急速に伸展させ、ガラス板を強制的に破損させて
不良品を排除することを特徴とする強化ガラス板の製造
方法。
【請求項６】前記再徐冷を行うときの徐冷開始温度がガ
ラス粘度ｌｏｇη＝１３．０以下に相当する温度であ
り、且つ１０℃／分以下の降温速度で再徐冷する請求項
５に記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項７】前記板ガラスは、着色成分として少なくと
もセレン（Ｓｅ）が添加されていることを特徴とする請
求項１〜６のいずれかに記載の強化ガラス板の製造方
法。
【請求項８】前記板ガラスは、着色成分として酸化第二
鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）が添加されていることを特徴とする請
求項１〜６のいずれかに記載の強化ガラス板の製造方
法。
【請求項９】前記板ガラスは、着色成分としてセリウム
（Ｃｅ）および／またはその他の成分が添加されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の強化
ガラス板の製造方法。
【請求項１０】前記板ガラスが、着色成分として微量の
セレン（Ｓｅ）が添加されている場合には、前記一定の
保持温度を２２０±２０℃の範囲で、上記保持時間を越
えてさらに１０分以上保持することを特徴とする請求項
３記載の強化ガラス板の製造方法。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の製造
方法によって製造された強化ガラス板。
【請求項１２】請求項１１に記載の強化ガラス板により
作られた建築用ガラス板。
【請求項１３】請求項１１に記載の強化ガラス板により
作られた自動車用ガラス板。