JP2000103632A - 強化ガラス、強化ガラスの製造方法およびその装置 - Google Patents
強化ガラス、強化ガラスの製造方法およびその装置Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B27/00—Tempering or quenching glass products
- C03B27/04—Tempering or quenching glass products using gas
- C03B27/0404—Nozzles, blow heads, blowing units or their arrangements, specially adapted for flat or bent glass sheets
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- C03B27/04—Tempering or quenching glass products using gas
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 破砕時に破砕数が所定の範囲内に収まり、か
つシャープエッジを含まないようにした強化ガラスを提
供する。 【解決手段】 成形温度で加熱されたガラス板２の表面
をガラス板２の幅方向へ一定の間隔で予備冷却した後に
ガラス板２の表面全体を急冷し、ガラス板２の表面に近
接周辺に比べて値の大きい平面応力を有する複数列の曲
線状の領域を形成する。
つシャープエッジを含まないようにした強化ガラスを提
供する。 【解決手段】 成形温度で加熱されたガラス板２の表面
をガラス板２の幅方向へ一定の間隔で予備冷却した後に
ガラス板２の表面全体を急冷し、ガラス板２の表面に近
接周辺に比べて値の大きい平面応力を有する複数列の曲
線状の領域を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強化ガラスと、強
化ガラスの製造方法およびその装置に関する。特に、自
動車窓用であって、板厚の薄い強化ガラスと、強化ガラ
スの製造方法及びその装置に関する。
化ガラスの製造方法およびその装置に関する。特に、自
動車窓用であって、板厚の薄い強化ガラスと、強化ガラ
スの製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用の窓ガラス（フロントガラスを
除く）には、強化ガラスが用いられている。この場合、
運転者または同乗者の負傷を防ぐために、安全性の面か
ら強化ガラス板の割れに対する法規が定められている。
こうした法規に定められた性能を満足するものでなけれ
ば、自動車の窓ガラスとして使用できないようになって
いる。
除く）には、強化ガラスが用いられている。この場合、
運転者または同乗者の負傷を防ぐために、安全性の面か
ら強化ガラス板の割れに対する法規が定められている。
こうした法規に定められた性能を満足するものでなけれ
ば、自動車の窓ガラスとして使用できないようになって
いる。
【０００３】例えば、自動車窓用の強化ガラスの法規に
は、強化ガラスに局部的な衝撃を与えた際の破砕片の状
態についての規制がある。具体的には、衝撃により割れ
たガラス板の破砕片の粒子数が最少である区域と、破砕
片の粒子数が最多である区域とを選定し、これらの区域
での破砕片の最少粒子数および最多粒子数がある許容範
囲に入ることが規定されている。
は、強化ガラスに局部的な衝撃を与えた際の破砕片の状
態についての規制がある。具体的には、衝撃により割れ
たガラス板の破砕片の粒子数が最少である区域と、破砕
片の粒子数が最多である区域とを選定し、これらの区域
での破砕片の最少粒子数および最多粒子数がある許容範
囲に入ることが規定されている。
【０００４】この破砕片の最少許容粒子数により、ガラ
ス板が割れて生じる粒子の最大粒度が決まる。最大粒度
が小さければ、ガラス板が割れたとき、大きな破砕片に
より裂傷を受ける危険性が減少する。また、破砕片の最
多許容粒子数により、ガラス板が割れて生ずる破砕片の
最小粒度が決まる。最小粒度が大きければ、ガラスの微
粒子が人体内に入る危険性が減少する。こうした、ガラ
ス板の破損時における破砕片の大きさ等についての規定
は、ＥＣＥの標準規格やＪＩＳ規格等にある。
ス板が割れて生じる粒子の最大粒度が決まる。最大粒度
が小さければ、ガラス板が割れたとき、大きな破砕片に
より裂傷を受ける危険性が減少する。また、破砕片の最
多許容粒子数により、ガラス板が割れて生ずる破砕片の
最小粒度が決まる。最小粒度が大きければ、ガラスの微
粒子が人体内に入る危険性が減少する。こうした、ガラ
ス板の破損時における破砕片の大きさ等についての規定
は、ＥＣＥの標準規格やＪＩＳ規格等にある。
【０００５】例えばＥＣＥ標準規格（Ｅ６）では、割れ
たガラス板の５ｃｍ×５ｃｍ正方形内の破砕片の粒子数
が最少で４０個、最多で４００個であることが要求され
ている（ガラス板の端縁から幅２０ｍｍの帯状区域およ
び割れ開始点を中心とする半径７５ｍｍの円形区域を除
く。）。また、ガラス板が割れた際、端部が尖っていた
り長さが７５ｍｍを超える細長い細片を全く含有しては
ならないという必要条件がある。他に、破砕片の面積が
３ｃｍ2を超えてはならないという必要条件がある。
たガラス板の５ｃｍ×５ｃｍ正方形内の破砕片の粒子数
が最少で４０個、最多で４００個であることが要求され
ている（ガラス板の端縁から幅２０ｍｍの帯状区域およ
び割れ開始点を中心とする半径７５ｍｍの円形区域を除
く。）。また、ガラス板が割れた際、端部が尖っていた
り長さが７５ｍｍを超える細長い細片を全く含有しては
ならないという必要条件がある。他に、破砕片の面積が
３ｃｍ2を超えてはならないという必要条件がある。
【０００６】強化ガラスは、ガラス板の軟化点付近の温
度（通常６００〜７００℃程度）までガラス板を加熱し
た後に、冷却風により急冷して得られる。冷却風は、ガ
ラス板の両面に配された複数の冷却用ノズルから、ガラ
ス板に向けて吹付けられる。こうして、冷却時にガラス
板面とガラス板内部とに温度差をつけ、最終的に固化さ
れたガラス板面に圧縮応力層を残存させることによっ
て、ガラス板が強化処理される。
度（通常６００〜７００℃程度）までガラス板を加熱し
た後に、冷却風により急冷して得られる。冷却風は、ガ
ラス板の両面に配された複数の冷却用ノズルから、ガラ
ス板に向けて吹付けられる。こうして、冷却時にガラス
板面とガラス板内部とに温度差をつけ、最終的に固化さ
れたガラス板面に圧縮応力層を残存させることによっ
て、ガラス板が強化処理される。
【０００７】ところで、最近の自動車は、燃費の低減等
のために軽量化が求められている。それにともない、ガ
ラス板の厚みを薄くし、軽量化する要求が高まってい
る。板厚が４〜６ｍｍ程度の範囲のガラス板では、上記
のガラス板強化方法により比較的容易に上記各規格を満
足できる強化ガラスが得られる。ところが、軽量化の要
求にともない板厚を薄くした場合、上記の強化方法では
各規格を満足できる強化ガラスが得にくかった。その理
由は、板厚が薄いためにガラス板面とガラス板内部とに
充分な温度差を付与できないからである。
のために軽量化が求められている。それにともない、ガ
ラス板の厚みを薄くし、軽量化する要求が高まってい
る。板厚が４〜６ｍｍ程度の範囲のガラス板では、上記
のガラス板強化方法により比較的容易に上記各規格を満
足できる強化ガラスが得られる。ところが、軽量化の要
求にともない板厚を薄くした場合、上記の強化方法では
各規格を満足できる強化ガラスが得にくかった。その理
由は、板厚が薄いためにガラス板面とガラス板内部とに
充分な温度差を付与できないからである。
【０００８】概念的には、ガラス板面とガラス板内部と
の間に充分な温度差を与えるためには、冷却風の圧力を
上げる、ノズルをガラス板に近づける、各ノズル間の距
離（ピッチ）を短くする、等の手段が考えられる。しか
し、冷却風の圧力を上げようとすると、ブロア装置やコ
ンプレッサに機械的な限界があることから、実現が困難
である。
の間に充分な温度差を与えるためには、冷却風の圧力を
上げる、ノズルをガラス板に近づける、各ノズル間の距
離（ピッチ）を短くする、等の手段が考えられる。しか
し、冷却風の圧力を上げようとすると、ブロア装置やコ
ンプレッサに機械的な限界があることから、実現が困難
である。
【０００９】一方、ガラス板に衝突する冷却風には、ガ
ラス板に衝突した後の逃げ道が確保される必要がある。
これは、衝突後の冷却風がその場に残留すると、後から
噴射されてくる冷却風のガラス板への衝突を妨げること
になり、ガラス板面への均一な吹付けが困難になるから
である。上述のノズルピッチを短くしたり、ノズルをガ
ラス板に近づけると、ガラス板に衝突した後の逃げ道を
確保できなくなる。
ラス板に衝突した後の逃げ道が確保される必要がある。
これは、衝突後の冷却風がその場に残留すると、後から
噴射されてくる冷却風のガラス板への衝突を妨げること
になり、ガラス板面への均一な吹付けが困難になるから
である。上述のノズルピッチを短くしたり、ノズルをガ
ラス板に近づけると、ガラス板に衝突した後の逃げ道を
確保できなくなる。
【００１０】また、強化処理時には、冷却風の吹付けの
際にガラス板を揺動させて、ガラス板面の冷却を均一化
させている。そのため、ノズルをガラス板に近づける
と、この揺動動作がノズルによって妨げられる恐れがあ
る。ガラス板が複曲面を有するように曲げ成形されたも
のであると、特にノズルとガラス板との干渉が著しい。
際にガラス板を揺動させて、ガラス板面の冷却を均一化
させている。そのため、ノズルをガラス板に近づける
と、この揺動動作がノズルによって妨げられる恐れがあ
る。ガラス板が複曲面を有するように曲げ成形されたも
のであると、特にノズルとガラス板との干渉が著しい。
【００１１】そこで、ガラス板面に縞状の応力分布を形
成し、かつこの縞に交差する縞状の応力分布を形成する
ことによって、破砕が直進しすぎないように破砕の進行
方向をコントロールすることが提案されている。例え
ば、特開平３−２２８８４１号公報にこうした強化ガラ
スについての記載がある。この公報に記載された強化ガ
ラスは、ガラス板の進行方向に縞状の応力分布を設け、
この縞に交差する縞状の応力分布を設けている。そし
て、進行方向に進みやすいクラックを交差する応力分布
の縞により、細片の発生を抑制しようとするものであ
る。
成し、かつこの縞に交差する縞状の応力分布を形成する
ことによって、破砕が直進しすぎないように破砕の進行
方向をコントロールすることが提案されている。例え
ば、特開平３−２２８８４１号公報にこうした強化ガラ
スについての記載がある。この公報に記載された強化ガ
ラスは、ガラス板の進行方向に縞状の応力分布を設け、
この縞に交差する縞状の応力分布を設けている。そし
て、進行方向に進みやすいクラックを交差する応力分布
の縞により、細片の発生を抑制しようとするものであ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示された強化ガラスでは、実質的に格子状の応力分布
が形成されることになる。一方で、ガラス板が応力分布
を有するということは、ガラス板に応力歪が残留してい
ることを示す。そのため、単純な縞状の応力分布に比べ
て、歪が視認されやすい。
開示された強化ガラスでは、実質的に格子状の応力分布
が形成されることになる。一方で、ガラス板が応力分布
を有するということは、ガラス板に応力歪が残留してい
ることを示す。そのため、単純な縞状の応力分布に比べ
て、歪が視認されやすい。
【００１３】また、進行方向に交差する縞状の応力分布
を与えるために、上記公報に開示されたガラス板の強化
方法では、加熱炉と本冷却部との間に予備冷却部を配し
ている。予備冷却には固体接触法や風冷法が例示されて
いる。この場合、ガラス板を進行させながら予備冷却す
ることになる。そのため、固体接触法ではガラス板表面
に傷を発生させやすい。
を与えるために、上記公報に開示されたガラス板の強化
方法では、加熱炉と本冷却部との間に予備冷却部を配し
ている。予備冷却には固体接触法や風冷法が例示されて
いる。この場合、ガラス板を進行させながら予備冷却す
ることになる。そのため、固体接触法ではガラス板表面
に傷を発生させやすい。
【００１４】一方、風冷法ではエアに脈動を与える方法
や摺動させる方法が例示されている。しかし、こうした
方法について具体的に開示がなく、進行方向に交差する
縞状の応力分布を複数本設けるためには、これらの脈動
や摺動の動作をガラス板の進行速度に比べて格段に早く
しなければ実現できないと想定される。
や摺動させる方法が例示されている。しかし、こうした
方法について具体的に開示がなく、進行方向に交差する
縞状の応力分布を複数本設けるためには、これらの脈動
や摺動の動作をガラス板の進行速度に比べて格段に早く
しなければ実現できないと想定される。
【００１５】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、その目的は、強化ガラスの板厚が薄い場合であって
も破砕時にガラス片の破砕の粒子数が所定の範囲内に収
まりしかもシャープエッジを含まない強化ガラス、強化
ガラスの製造方法およびその装置を提供することであ
る。
で、その目的は、強化ガラスの板厚が薄い場合であって
も破砕時にガラス片の破砕の粒子数が所定の範囲内に収
まりしかもシャープエッジを含まない強化ガラス、強化
ガラスの製造方法およびその装置を提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、板厚が２．３
〜５．０ｍｍのガラス板であり、１０００〜１４００ｋ
ｇ／ｃｍ2の平均表面圧縮応力が形成された強化ガラス
であって、ガラス板の表面に、近接周辺に比べて値の大
きい圧縮の平面応力を有する曲線蛇行状の領域が、複数
本並列に形成されていることを特徴とする強化ガラスを
提供する。
〜５．０ｍｍのガラス板であり、１０００〜１４００ｋ
ｇ／ｃｍ2の平均表面圧縮応力が形成された強化ガラス
であって、ガラス板の表面に、近接周辺に比べて値の大
きい圧縮の平面応力を有する曲線蛇行状の領域が、複数
本並列に形成されていることを特徴とする強化ガラスを
提供する。
【００１７】また、本発明は、ガラス板を加熱炉内に搬
送し成形温度まで加熱し、加熱されたガラス板を冷却装
置が配された冷却ゾーンに搬送して急冷する強化ガラス
の製造方法において、加熱炉と冷却装置との間に予備冷
却装置を配置し、該予備冷却装置から予備冷却風を噴出
させながら予備冷却装置の予備冷却風噴出部とガラス板
とを相対移動させて、ガラス板面の複数本並列する曲線
蛇行状の領域に予備冷却風を吹付けることを特徴とする
強化ガラスの製造方法を提供する。
送し成形温度まで加熱し、加熱されたガラス板を冷却装
置が配された冷却ゾーンに搬送して急冷する強化ガラス
の製造方法において、加熱炉と冷却装置との間に予備冷
却装置を配置し、該予備冷却装置から予備冷却風を噴出
させながら予備冷却装置の予備冷却風噴出部とガラス板
とを相対移動させて、ガラス板面の複数本並列する曲線
蛇行状の領域に予備冷却風を吹付けることを特徴とする
強化ガラスの製造方法を提供する。
【００１８】さらに、本発明は、ガラス板を成形温度ま
で加熱する加熱炉と、該加熱炉の下流側に配されていて
加熱されたガラス板を急冷する冷却装置とを備えた強化
ガラスの製造装置において、加熱炉と冷却装置との間に
は予備冷却風を噴出する予備冷却装置が配置されてお
り、該予備冷却装置は、予備冷却風を噴出させながら予
備冷却装置の予備冷却風噴出部とガラス板とが相対移動
して、ガラス板面の複数本並列する曲線蛇行状の領域に
予備冷却風を吹付けるものであることを特徴とする強化
ガラスの製造装置を提供する。
で加熱する加熱炉と、該加熱炉の下流側に配されていて
加熱されたガラス板を急冷する冷却装置とを備えた強化
ガラスの製造装置において、加熱炉と冷却装置との間に
は予備冷却風を噴出する予備冷却装置が配置されてお
り、該予備冷却装置は、予備冷却風を噴出させながら予
備冷却装置の予備冷却風噴出部とガラス板とが相対移動
して、ガラス板面の複数本並列する曲線蛇行状の領域に
予備冷却風を吹付けるものであることを特徴とする強化
ガラスの製造装置を提供する。
【００１９】したがって、本発明により得られる強化ガ
ラスは、ガラス板が薄板の場合でも、破砕時のガラス片
の破砕片の粒子数が所定の範囲内に収まり、しかもシャ
ープエッジをなくすことが可能となる。
ラスは、ガラス板が薄板の場合でも、破砕時のガラス片
の破砕片の粒子数が所定の範囲内に収まり、しかもシャ
ープエッジをなくすことが可能となる。
【００２０】また、上記強化ガラスを製造するための装
置は構成が複雑化せず、運転作業や設備管理が簡便であ
る。
置は構成が複雑化せず、運転作業や設備管理が簡便であ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。
図面を参照しつつ説明する。
【００２２】図１は本発明の強化ガラスの製造方法とそ
の装置の一例を示す平面図、図２は図１に示す予備冷却
装置の正面図、図３は図１、２に示す予備冷却装置のノ
ズルの正面図である。
の装置の一例を示す平面図、図２は図１に示す予備冷却
装置の正面図、図３は図１、２に示す予備冷却装置のノ
ズルの正面図である。
【００２３】ガラス板２は、加熱装置１内に搬送されて
成形温度、たとえば６００〜７００℃に加熱される。加
熱装置１で加熱されたガラス板２は、予備冷却装置４を
経て、冷却装置３に搬送される。冷却装置３が配された
冷却ゾーンでは、ガラス板２の表面に図示してないノズ
ルを介して全体的に冷却用空気が吹付けられ、ガラス板
が急冷されてその表面に圧縮応力が形成される。この場
合、表面に形成された圧縮応力の平均値は、１０００〜
１４００ｋｇ／ｃｍ2にある。本例における加熱装置１
は、Ｄ１方向に直交する方向に湾曲した上に凸のかまぼ
こ形状の搬送面を有している。こうして、加熱装置１内
に搬送されたガラス板は、自重により加熱装置１の搬送
面に追従するように曲げ成形される。他に加熱装置１と
予備冷却装置との間に別の曲げ成形装置を配置すること
もできる。
成形温度、たとえば６００〜７００℃に加熱される。加
熱装置１で加熱されたガラス板２は、予備冷却装置４を
経て、冷却装置３に搬送される。冷却装置３が配された
冷却ゾーンでは、ガラス板２の表面に図示してないノズ
ルを介して全体的に冷却用空気が吹付けられ、ガラス板
が急冷されてその表面に圧縮応力が形成される。この場
合、表面に形成された圧縮応力の平均値は、１０００〜
１４００ｋｇ／ｃｍ2にある。本例における加熱装置１
は、Ｄ１方向に直交する方向に湾曲した上に凸のかまぼ
こ形状の搬送面を有している。こうして、加熱装置１内
に搬送されたガラス板は、自重により加熱装置１の搬送
面に追従するように曲げ成形される。他に加熱装置１と
予備冷却装置との間に別の曲げ成形装置を配置すること
もできる。
【００２４】図２に詳細に示すように、予備冷却装置４
は固定フレーム５を備えている。固定フレーム５には、
軸線がガラス板２の搬送方向Ｄ１（図１参照）と平行な
方向へ延在する左右２本の水平ピン６を介して、アーム
７が上面視でガラス板２のＤ１方向に対し直交する方向
Ｄ２へ往復動し得るよう枢着されている。
は固定フレーム５を備えている。固定フレーム５には、
軸線がガラス板２の搬送方向Ｄ１（図１参照）と平行な
方向へ延在する左右２本の水平ピン６を介して、アーム
７が上面視でガラス板２のＤ１方向に対し直交する方向
Ｄ２へ往復動し得るよう枢着されている。
【００２５】アーム７の上端には、図示の正面視で円弧
状の往復動フレーム８が、水平ピン６と平行な水平ピン
９を介して枢着されている。この往復動フレーム８は、
Ｄ２方向へ往復動し得る。また往復動フレーム８には、
往復動フレーム８をＤ２方向へ往復動させるための駆動
装置１０が、巻取り、繰出し自在な剛性の高い帯状部材
１１を介して連結されている。
状の往復動フレーム８が、水平ピン６と平行な水平ピン
９を介して枢着されている。この往復動フレーム８は、
Ｄ２方向へ往復動し得る。また往復動フレーム８には、
往復動フレーム８をＤ２方向へ往復動させるための駆動
装置１０が、巻取り、繰出し自在な剛性の高い帯状部材
１１を介して連結されている。
【００２６】往復動フレーム８には、複数のノズル１２
がＤ２方向に所定の間隔で往復動フレーム８の円弧に沿
い取り付けられている。各ノズル１２からは予備冷却風
が噴出可能であり、この冷却風はガラス板２のノズル１
２先端対向部に位置する部分に向けて吹付けられる。こ
うして、搬送されているガラス板２の表面を予備冷却
し、複数列の波形曲線状の平面応力を、ガラス板２の幅
方向へ所定の間隔で分布させ得るようになっている。
がＤ２方向に所定の間隔で往復動フレーム８の円弧に沿
い取り付けられている。各ノズル１２からは予備冷却風
が噴出可能であり、この冷却風はガラス板２のノズル１
２先端対向部に位置する部分に向けて吹付けられる。こ
うして、搬送されているガラス板２の表面を予備冷却
し、複数列の波形曲線状の平面応力を、ガラス板２の幅
方向へ所定の間隔で分布させ得るようになっている。
【００２７】所望の平面応力を得るために、ノズル１２
の内径ｄは２０ｍｍ以下が好ましく、またノズル１２下
端からガラス板２表面までの高さＨはｄの４〜８倍が好
ましい。ノズル１２は、加熱装置１の出口端から冷却装
置３の上流側所定範囲、すなわち加熱装置１の出口端か
らガラス板２の温度が５３０℃以上に保持されている冷
却初期部分の範囲Ｌの間ならどこへ設けても良い。
の内径ｄは２０ｍｍ以下が好ましく、またノズル１２下
端からガラス板２表面までの高さＨはｄの４〜８倍が好
ましい。ノズル１２は、加熱装置１の出口端から冷却装
置３の上流側所定範囲、すなわち加熱装置１の出口端か
らガラス板２の温度が５３０℃以上に保持されている冷
却初期部分の範囲Ｌの間ならどこへ設けても良い。
【００２８】次に、本発明の作用について図４、５をも
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
【００２９】図４は強化ガラスに形成される平面応力の
領域の一例を説明する平面図、図５は本発明における強
化ガラスの破砕の進行の一例を説明する平面図である。
領域の一例を説明する平面図、図５は本発明における強
化ガラスの破砕の進行の一例を説明する平面図である。
【００３０】ガラス板２は、加熱装置１内に搬送されて
成形温度（例えば６００〜７００℃）に加熱され、予備
冷却装置４へ達する。予備冷却装置４では、駆動装置１
０により帯状部材１１が繰出しおよび巻き戻しを交互に
行われる。このため、各ノズル１２は、往復動フレーム
８を介してＤ２方向に一体的に往復動しつつ、その下端
から予備冷却風を噴出する。各ノズル１２から噴出され
た予備冷却風はガラス板２の表面に吹付けられる。
成形温度（例えば６００〜７００℃）に加熱され、予備
冷却装置４へ達する。予備冷却装置４では、駆動装置１
０により帯状部材１１が繰出しおよび巻き戻しを交互に
行われる。このため、各ノズル１２は、往復動フレーム
８を介してＤ２方向に一体的に往復動しつつ、その下端
から予備冷却風を噴出する。各ノズル１２から噴出され
た予備冷却風はガラス板２の表面に吹付けられる。
【００３１】予備冷却装置４が配されている予備冷却ゾ
ーンにおいて、搬送されているガラス板２の表面に対し
Ｄ２方向へノズル１２を所定の速度制御を行いつつ往復
動させると、ガラス板２に投影されるノズル１２の下端
は、たとえばガラス板２のＤ１方向に向ってガラス板２
の表面に対し波形曲線を描く。すなわち、予備冷却ゾー
ンにおいて、搬送されているガラス板２の表面にＤ２方
向に速度制御されつつ往復動しているノズル１２から空
気を噴出させて吹付け、ガラス板２を予備冷却する。
ーンにおいて、搬送されているガラス板２の表面に対し
Ｄ２方向へノズル１２を所定の速度制御を行いつつ往復
動させると、ガラス板２に投影されるノズル１２の下端
は、たとえばガラス板２のＤ１方向に向ってガラス板２
の表面に対し波形曲線を描く。すなわち、予備冷却ゾー
ンにおいて、搬送されているガラス板２の表面にＤ２方
向に速度制御されつつ往復動しているノズル１２から空
気を噴出させて吹付け、ガラス板２を予備冷却する。
【００３２】こうしてガラス板２の表面には、図４に示
すように、搬送方向Ｄ１へ向って、ノズル１２の本数に
対応した、近接周辺に比べて値の大きい平面応力を有す
る複数列の波形曲線状の領域Ａが、Ｄ２方向に一定の間
隔で縞状に形成される。図４に例示したサイン曲線的な
波形曲線を形成する場合には、ガラス板２の搬送速度を
一定の速度とし、ノズル１２のストローク一端における
停止の状態からストロークの中央に向かって徐々にノズ
ル１２の搬送方向に対し直交する方向Ｄ１への速度を早
め、ストロークの中間位置を通過したらノズル１２の停
止位置へ向って徐々に減速を行う。平面応力値δは、領
域Ａ中の全ての位置で略同じ値となるよう、冷却風の吹
付けを行うと良い。
すように、搬送方向Ｄ１へ向って、ノズル１２の本数に
対応した、近接周辺に比べて値の大きい平面応力を有す
る複数列の波形曲線状の領域Ａが、Ｄ２方向に一定の間
隔で縞状に形成される。図４に例示したサイン曲線的な
波形曲線を形成する場合には、ガラス板２の搬送速度を
一定の速度とし、ノズル１２のストローク一端における
停止の状態からストロークの中央に向かって徐々にノズ
ル１２の搬送方向に対し直交する方向Ｄ１への速度を早
め、ストロークの中間位置を通過したらノズル１２の停
止位置へ向って徐々に減速を行う。平面応力値δは、領
域Ａ中の全ての位置で略同じ値となるよう、冷却風の吹
付けを行うと良い。
【００３３】本発明における平面応力は、次のものを指
す。すでに説明したように、強化ガラスは表面に圧縮応
力層が形成されており、内部に引張応力層が形成されて
いる。一方で、加熱されたガラス板に冷却風を吹付ける
場合、ガラス板面において冷却風が強く吹付けられる箇
所と冷却風が弱く吹付けられる箇所とが発生する。その
結果、ガラス板の面方向に圧縮応力の大きい領域と小さ
い領域とが形成される。その結果、ガラス板の厚さ方向
に並ぶ各点の応力値を積算し板厚で平均化する（板厚方
向の積分平均をとる）と、引張を示す領域と圧縮を示す
領域とが存在する。なお、仮にガラス板が面方向につい
て均一に冷却されれば、理論的にはガラス板面のどの箇
所でも積分平均値は０になる。
す。すでに説明したように、強化ガラスは表面に圧縮応
力層が形成されており、内部に引張応力層が形成されて
いる。一方で、加熱されたガラス板に冷却風を吹付ける
場合、ガラス板面において冷却風が強く吹付けられる箇
所と冷却風が弱く吹付けられる箇所とが発生する。その
結果、ガラス板の面方向に圧縮応力の大きい領域と小さ
い領域とが形成される。その結果、ガラス板の厚さ方向
に並ぶ各点の応力値を積算し板厚で平均化する（板厚方
向の積分平均をとる）と、引張を示す領域と圧縮を示す
領域とが存在する。なお、仮にガラス板が面方向につい
て均一に冷却されれば、理論的にはガラス板面のどの箇
所でも積分平均値は０になる。
【００３４】本発明において、ガラス板は均一に冷却さ
れないので、上記の積分平均値が圧縮を示す領域と引張
を示す領域とが存在する。一方で、各点における応力は
ガラス板面方向についてあらゆる方向に発生している。
そのため、あらゆる方向のうち応力値が最大になる方向
とこの方向に直交する応力値が最小になる方向とが存在
する。そこで、本発明では、ガラス板面内についての圧
縮を示す箇所においての、ガラス板の板厚方向に並ぶ各
点の応力値の最大値から最小値を引いた値の積分平均値
を、平面応力値と呼ぶ。
れないので、上記の積分平均値が圧縮を示す領域と引張
を示す領域とが存在する。一方で、各点における応力は
ガラス板面方向についてあらゆる方向に発生している。
そのため、あらゆる方向のうち応力値が最大になる方向
とこの方向に直交する応力値が最小になる方向とが存在
する。そこで、本発明では、ガラス板面内についての圧
縮を示す箇所においての、ガラス板の板厚方向に並ぶ各
点の応力値の最大値から最小値を引いた値の積分平均値
を、平面応力値と呼ぶ。
【００３５】予備冷却装置４で、ガラス板に複数列の波
形曲線状に予備冷却される領域が設けられると、本冷却
時には、波形曲線状領域の温度が他の領域の温度に比べ
てすでに下がっている。そのため、本冷却時の波形曲線
状領域の温度降下勾配が他の領域の温度降下勾配に比べ
て小さい。その結果、本冷却後にガラス板面に波形曲線
状の平面応力を有する領域が形成される。
形曲線状に予備冷却される領域が設けられると、本冷却
時には、波形曲線状領域の温度が他の領域の温度に比べ
てすでに下がっている。そのため、本冷却時の波形曲線
状領域の温度降下勾配が他の領域の温度降下勾配に比べ
て小さい。その結果、本冷却後にガラス板面に波形曲線
状の平面応力を有する領域が形成される。
【００３６】次に、近接周辺に比べ大きな値の平面応力
を有する波形曲線状の領域を分布させることが有効であ
る理由について図５を参照しつつ説明する。すなわち、
ガラス板２を破砕したときのクラックの進行の特徴とし
て、直進しようとする、略同じ値の応力である平面
応力δに沿って進もうとする、の２つがあげられる。
を有する波形曲線状の領域を分布させることが有効であ
る理由について図５を参照しつつ説明する。すなわち、
ガラス板２を破砕したときのクラックの進行の特徴とし
て、直進しようとする、略同じ値の応力である平面
応力δに沿って進もうとする、の２つがあげられる。
【００３７】平面応力の値が大きい領域が、本発明の実
施の形態例におけるように曲線状になっている場合に
は、衝撃点Ｐから直進してきたクラックＣがこの領域Ａ
で、領域Ａに沿って曲がろうとする。したがって、クラ
ックＣが分岐する確率は、領域が直線的の場合よりも高
くなると考えられる。また、クラックＣが分岐する確率
が高くなると、破砕したガラス板２の破片が細かくな
り、シャープエッジが発生しにくくなると考えられる。
施の形態例におけるように曲線状になっている場合に
は、衝撃点Ｐから直進してきたクラックＣがこの領域Ａ
で、領域Ａに沿って曲がろうとする。したがって、クラ
ックＣが分岐する確率は、領域が直線的の場合よりも高
くなると考えられる。また、クラックＣが分岐する確率
が高くなると、破砕したガラス板２の破片が細かくな
り、シャープエッジが発生しにくくなると考えられる。
【００３８】ガラス板２に形成する波形曲線状の領域Ａ
は、図４に示すように長手方向へ連続的に形成しても、
図６に示すように長手方向へ断続的に形成しても良い。
領域Ａを、図６に示すように断続的に発生させた場合に
は、図示していない空気弁を一定時間間隔で開閉し、ノ
ズル１２からガラス板２に吹付ける予備冷却風をオン、
オフにより断続的噴出させる。図４、６のいずれの場合
においても、平面応力値δとしては、０よりも大きく１
００ｋｇｆ／ｃｍ2よりも小さい値（０＜δ≦１００）
とする。
は、図４に示すように長手方向へ連続的に形成しても、
図６に示すように長手方向へ断続的に形成しても良い。
領域Ａを、図６に示すように断続的に発生させた場合に
は、図示していない空気弁を一定時間間隔で開閉し、ノ
ズル１２からガラス板２に吹付ける予備冷却風をオン、
オフにより断続的噴出させる。図４、６のいずれの場合
においても、平面応力値δとしては、０よりも大きく１
００ｋｇｆ／ｃｍ2よりも小さい値（０＜δ≦１００）
とする。
【００３９】なお、本発明は上述の実施の形態例に限定
されるものではなく、次のような変形が可能である。す
なわち、冷却装置３ではガラス板２の表面全体を急冷す
るようにしているが、領域Ａに該当しない部分のみ急冷
するようにしてもよい。
されるものではなく、次のような変形が可能である。す
なわち、冷却装置３ではガラス板２の表面全体を急冷す
るようにしているが、領域Ａに該当しない部分のみ急冷
するようにしてもよい。
【００４０】また、予備冷却装置４でガラス板２に吹付
ける予備冷却風は、ガラス板２の上面にのみ吹付けても
良いし、あるいはガラス板２の下面にのみ吹付けても良
いし、もしくはガラス板２の上、下両面に吹付けるよう
にしても良い。ノズル１２の移動のさせ方は形成する領
域の形状に対応して種々の手段により行うことができ
る。
ける予備冷却風は、ガラス板２の上面にのみ吹付けても
良いし、あるいはガラス板２の下面にのみ吹付けても良
いし、もしくはガラス板２の上、下両面に吹付けるよう
にしても良い。ノズル１２の移動のさせ方は形成する領
域の形状に対応して種々の手段により行うことができ
る。
【００４１】さらに、１枚のガラス板２に形成する領域
Ａはパターンが曲線状なら波形曲線状に限らず鋸歯状、
ジグザグ状としても良いし、あるいはランダム状であっ
ても良い。この際、ノズル１２の移動のさせ方として
は、領域Ａのパターンに対応して種々の手段を活用する
ことができる。たとえば予備冷却装置４をＤ１方向と平
行な方向やＤ２方向に向って動かすようにしても良い。
Ａはパターンが曲線状なら波形曲線状に限らず鋸歯状、
ジグザグ状としても良いし、あるいはランダム状であっ
ても良い。この際、ノズル１２の移動のさせ方として
は、領域Ａのパターンに対応して種々の手段を活用する
ことができる。たとえば予備冷却装置４をＤ１方向と平
行な方向やＤ２方向に向って動かすようにしても良い。
【００４２】さらにまた、領域Ａの列数は本実施の形態
例のように４列に限るものではなく、複数列なら何列で
あっても良い。
例のように４列に限るものではなく、複数列なら何列で
あっても良い。
【００４３】なお、各応力値は次のように測定される。 （Ａ）表面圧縮応力の測定 表面圧縮応力の測定は、ＪＩＳ Ｒ３２２２に準じて行
う。ＪＩＳ Ｒ３２２２は、倍強度ガラス板に関するも
のである。ここでの測定は、供試体が倍強度ガラス板な
ので、本発明の強化ガラス板を供試体として測定するこ
とになる。測定点についての規定もあるが、本発明の強
化ガラス板の圧縮応力を測定する際には、この規定にと
らわれず適宜の複数点を測定する。その後、得られた複
数点の表面圧縮応力の平均値を求める。
う。ＪＩＳ Ｒ３２２２は、倍強度ガラス板に関するも
のである。ここでの測定は、供試体が倍強度ガラス板な
ので、本発明の強化ガラス板を供試体として測定するこ
とになる。測定点についての規定もあるが、本発明の強
化ガラス板の圧縮応力を測定する際には、この規定にと
らわれず適宜の複数点を測定する。その後、得られた複
数点の表面圧縮応力の平均値を求める。
【００４４】測定点としては、ガラス板の中心点から半
径５０ｍｍの円内にある点を選ぶことが好ましい。特
に、表面圧縮応力値が最大値に近いと予想される点と最
小値に近いと予想される点を、夫々同数選ぶことが好ま
しい。なお、ガラス板を冷却するための冷却風の噴流の
吹付け方向線とガラス板面との交点で、表面圧縮応力値
が最大値になると考えるのが自然である。この交点につ
いて隣り合う２点の中間点で、表面圧縮応力値が最小値
になると考えるのが自然である。
径５０ｍｍの円内にある点を選ぶことが好ましい。特
に、表面圧縮応力値が最大値に近いと予想される点と最
小値に近いと予想される点を、夫々同数選ぶことが好ま
しい。なお、ガラス板を冷却するための冷却風の噴流の
吹付け方向線とガラス板面との交点で、表面圧縮応力値
が最大値になると考えるのが自然である。この交点につ
いて隣り合う２点の中間点で、表面圧縮応力値が最小値
になると考えるのが自然である。
【００４５】（Ｂ）平面応力値の測定 基本的には、強化ガラスに円偏光光線を入射させ、強化
ガラスの歪の影響で楕円偏光となった透過光の偏光状態
を測定することによって、平面応力値を求める。光源か
ら発せられた光線は、偏光子を通過させて直線偏光にな
る。その後、１／４波長板を透過させて円偏光とする。
強化ガラスの背後には検光子を配置する。
ガラスの歪の影響で楕円偏光となった透過光の偏光状態
を測定することによって、平面応力値を求める。光源か
ら発せられた光線は、偏光子を通過させて直線偏光にな
る。その後、１／４波長板を透過させて円偏光とする。
強化ガラスの背後には検光子を配置する。
【００４６】強化ガラスは、入射する光線に対し垂直に
配しておく。強化ガラスに入射した円偏光光線は、強化
ガラスを透過し、強化ガラスの応力歪に応じて楕円偏光
となる。こうして得られた楕円偏光光線を、回転する検
光子を通した後に光検出器の出力を測定することによ
り、楕円偏光の状態を知ることができる。得られた楕円
偏光の状態から次のように求められる。光検出器の出力
Ｉ（φ）は式（１）で与えられる（ただし、ｋは比例定
数、φは検光子の回転角度である。）。
配しておく。強化ガラスに入射した円偏光光線は、強化
ガラスを透過し、強化ガラスの応力歪に応じて楕円偏光
となる。こうして得られた楕円偏光光線を、回転する検
光子を通した後に光検出器の出力を測定することによ
り、楕円偏光の状態を知ることができる。得られた楕円
偏光の状態から次のように求められる。光検出器の出力
Ｉ（φ）は式（１）で与えられる（ただし、ｋは比例定
数、φは検光子の回転角度である。）。
【００４７】光検出器の出力の最小値Ｉminと最大値Ｉm
axとの比は楕円率Ｒである。Ｒとδとは式（２）すなわ
ち式（３）の関係にある（δ＞０とする。）。すなわ
ち、楕円偏光の楕円率Ｒと検光子の回転角度φ（最大、
最小の出力値が得られるときの楕円の長軸角度）を求め
ることにより、平面応力値σを求めることができる。な
お、平面応力値σとこれに対応するδとの関係は式
（４）で表される。ここで、ｃは光弾性定数（＝２．６
３ｎｍ／ｃｍ／ｋｇ／ｃｍ2）、ｔは強化ガラスの板
厚、λは光源から発せられる光の波長である。
axとの比は楕円率Ｒである。Ｒとδとは式（２）すなわ
ち式（３）の関係にある（δ＞０とする。）。すなわ
ち、楕円偏光の楕円率Ｒと検光子の回転角度φ（最大、
最小の出力値が得られるときの楕円の長軸角度）を求め
ることにより、平面応力値σを求めることができる。な
お、平面応力値σとこれに対応するδとの関係は式
（４）で表される。ここで、ｃは光弾性定数（＝２．６
３ｎｍ／ｃｍ／ｋｇ／ｃｍ2）、ｔは強化ガラスの板
厚、λは光源から発せられる光の波長である。
【数１】 Ｉ（φ）＝ｋ｛１−ｓｉｎδ・ｓｉｎ２（θ−φ）｝ …（１） Ｒ＝Ｉmin／Ｉmax＝（１−ｓｉｎδ）／（１＋ｓｉｎδ） …（２） δ＝ｓｉｎ-1｛（１−Ｒ）／（１＋Ｒ）｝ …（３） Δσ＝λδ／（３６０ｃｔ） …（４）
【００４８】本発明におけるガラス板の板厚は、２．３
〜５．０ｍｍである。特に、板厚が２．３〜３．５ｍｍ
のガラス板のように、従来破砕に関する規格を満足させ
ることが煩雑であったガラス板に対し、本発明を用いる
ことは有効である。
〜５．０ｍｍである。特に、板厚が２．３〜３．５ｍｍ
のガラス板のように、従来破砕に関する規格を満足させ
ることが煩雑であったガラス板に対し、本発明を用いる
ことは有効である。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、ガラス板の表面に、周
辺に比べて値の大きに圧縮の平面応力を有する曲線蛇行
状の領域が複数本並列に形成されているので、残留する
歪が目立つことなく、且つ板厚が２．３〜５．０ｍｍで
あるガラス板であっても破砕に関する規格を満足する強
化ガラスを得ることができる。また、ガラス板面の複数
本並列する曲線蛇行状の領域に予備冷却風を吹付けて強
化ガラスを製造することによって、予備冷却風噴出部の
ガラス板の搬送速度に対する動きが現実的な速度でよ
く、運転動作や設備構成を簡便にできる。
辺に比べて値の大きに圧縮の平面応力を有する曲線蛇行
状の領域が複数本並列に形成されているので、残留する
歪が目立つことなく、且つ板厚が２．３〜５．０ｍｍで
あるガラス板であっても破砕に関する規格を満足する強
化ガラスを得ることができる。また、ガラス板面の複数
本並列する曲線蛇行状の領域に予備冷却風を吹付けて強
化ガラスを製造することによって、予備冷却風噴出部の
ガラス板の搬送速度に対する動きが現実的な速度でよ
く、運転動作や設備構成を簡便にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の強化ガラスの製造方法とその装置の一
例を示す平面図である。
例を示す平面図である。
【図２】図１に示す予備冷却装置の正面図である。
【図３】図２に示す予備冷却装置のノズルの拡大図であ
る。
る。
【図４】本発明の強化ガラスに形成される平面応力の領
域の一例を説明する平面図である。
域の一例を説明する平面図である。
【図５】本発明における強化ガラスの破砕の進行の一例
を説明する拡大平面図である。
を説明する拡大平面図である。
【図６】本発明の強化ガラスに形成される平面応力の領
域の別の例を説明する平面図である。
域の別の例を説明する平面図である。
１ 加熱装置 ２ ガラス板 ３ 冷却装置 ４ 予備冷却装置 Ａ 領域
Claims (6)
- 【請求項１】 板厚が２．３〜５．０ｍｍのガラス板で
あり、１０００〜１４００ｋｇ／ｃｍ2の平均表面圧縮
応力が形成された強化ガラスであって、ガラス板の表面
に、近接周辺に比べて値の大きい圧縮の平面応力を有す
る曲線蛇行状の領域が、複数本並列に形成されているこ
とを特徴とする強化ガラス。 - 【請求項２】 前記周辺に比べて値の大きい圧縮の平面
応力値の最大値が１００ｋｇ／ｃｍ2以下であることを
特徴とする請求項１記載の強化ガラス。 - 【請求項３】 ガラス板を加熱炉内に搬送し成形温度ま
で加熱し、加熱されたガラス板を冷却装置が配された冷
却ゾーンに搬送して急冷する強化ガラスの製造方法にお
いて、加熱炉と冷却装置との間に予備冷却装置を配置
し、該予備冷却装置から予備冷却風を噴出させながら予
備冷却装置の予備冷却風噴出部とガラス板とを相対移動
させて、ガラス板面の複数本並列する曲線蛇行状の領域
に予備冷却風を吹付けることを特徴とする強化ガラスの
製造方法。 - 【請求項４】 ガラス板を予備冷却装置が配置された予
備冷却ゾーンに連続的に搬送し、水平面方向であってこ
の搬送方向に直交する方向に予備冷却風噴出部を振動さ
せながら、ガラス板面の複数本並列する曲線蛇行状の領
域に予備冷却風を吹付けることを特徴とする請求項３記
載の強化ガラスの製造方法。 - 【請求項５】 ガラス板を成形温度まで加熱する加熱炉
と、該加熱炉の下流側に配されていて加熱されたガラス
板を急冷する冷却装置とを備えた強化ガラスの製造装置
において、加熱炉と冷却装置との間には予備冷却風を噴
出する予備冷却装置が配置されており、該予備冷却装置
は、予備冷却風を噴出させながら予備冷却装置の予備冷
却風噴出部とガラス板とが相対移動して、ガラス板面の
複数本並列する曲線蛇行状の領域に予備冷却風を吹付け
るものであることを特徴とする強化ガラスの製造装置。 - 【請求項６】 ガラス板が予備冷却装置が配置された予
備冷却ゾーンに連続的に搬送されるものであり、冷却風
噴出部が水平面方向であってこの搬送方向に直交する方
向に振動するものであることを特徴とする請求項５記載
の強化ガラスの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10278377A JP2000103632A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 強化ガラス、強化ガラスの製造方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10278377A JP2000103632A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 強化ガラス、強化ガラスの製造方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000103632A true JP2000103632A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17596498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10278377A Withdrawn JP2000103632A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 強化ガラス、強化ガラスの製造方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000103632A (ja) |
Cited By (16)
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1998
- 1998-09-30 JP JP10278377A patent/JP2000103632A/ja not_active Withdrawn
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