JP2013512166A - ガラス板複合封着方法 - Google Patents

Abstract

ガラス板複合封着方法であって、当該方法は金属ろう付けプロセスを用いて、ガラス板上の所定位置に相互複合するガラス板間の気密接着を行う。本発明は、ガラス板間の複合封着に全く新しい技術手段を提供するものである。当該方法は封着位置の接着が堅固で、気密性が高く、耐熱衝撃性が良い等の利点を有するだけでなく、低いろう付け温度を用いることができ、強化ガラスをアニールさせることを回避するので、強化真空ガラス、強化中空ガラス及びその他の強化複合ガラス製品の加工ための条件を設けた。

Description

本発明は、ガラス板の複合封着方法に関し、即ち、金属ろう付けプロセスを用いて、所定位置において相互に複合するガラス板間の気密接着を行うガラス板複合封着方法に関する。

従来のガラス板の複合封着方法は通常、以下の通りである。その一、低融点ガラス素材を用いて溶解密封し、封着温度は通常約４００〜５００℃とし、火熱又は電熱によって低融点ガラス素材を溶解し、ガラス板間の複合封着を完成する方法。当該プロセスが用いる低融点ガラスは通常、鉛亜鉛系（ＰｂＯ−ＺｎＯ）封着ガラスであり、鉛の環境及び人体への危険性を鑑み、このような素材は長期発展の観点から考えると環境保護の要求にそぐわず、また、その生産設備、プロセスも複雑であり、複合封着後のガラス板はしばしば縁熱応力を発生させることがあるため、適当なアニール処理を行う必要があり、結果的に生産效率を大きく低下させてしまう。さらに、当該プロセスを用いて強化ガラスに封着を行うと、ガラスをアニールさせ、安全特性を失ってしまう。

その二、各種プラスチック又は樹脂素材を用いてガラス板間の複合封着を行う方法。合成ガラス、例えば、ＰＣ、ＡＢＳ、ＬＤＰＥ、ＰＶＣ等を用いることに言及した特許文献、ＰＶＢ、ＥＶＡ（ＥＮ）等、合わせガラス素材を用いる特許文献があるが、全ての加工方法は上記素材を両ガラス板間に配置し、プレハブ部材を作り、プレハブ部材を適当な条件でプレス接合して完成とする。このようなプロセスは合わせガラスを作製するプロセスに類似しており、当該プロセスはガラス板間の複合封着を実現できるが、多くのプラスチック及び樹脂素材自体の気体浸透率及び透湿度はガラスより遥かに高く、また、多くの有機素材とガラス板の表面は物理的に接着しているだけで、接着部から漏出しないことを保証することは難しく、一旦気体（水蒸気を含む）の浸入が発生すれば、直接封着強度の低減、合わせガラス内の結露、ガラスのカビ発生につながってしまう。また、時間の推移により、有機素材の老化問題も直接複合ガラス板の封着效果及び寿命に影響を及ぼす。

その三、強化ガラスの封着時にアニールするという問題を解決するため、多くの特許文献に領域別加熱方法を用いることが言及されている。即ち、ガラス板本体の温度が高くならないようするという条件で、マイクロ波、高周波、赤外線、レーザー等の手段により封着位置に対して局部加熱を行い、二枚又は複数枚のガラス板の縁を直接溶融させて一体にする。ある文献は感光性硬化方法を用いてガラス板間の複合封着を行うことが言及されている。しかし、これらの方法は想定又は実験段階に留まり、成熟した技術又は製品として市場に出回っておらず、また、光硬化樹脂を使用してガラス板複合封着を行う場合、依然として接着素材の老化が問題となる。

従来技術の不足に対し、本発明は、ガラス板間複合封着を効果的に実現する方法を提供することを目的とする。同時に、本発明は、当該方法を利用して加工されたガラス製品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のガラス板複合封着方法は、金属ろう付けプロセスを用い、所定位置において相互に複合するガラス板間に気密接着を行うことである。その具体的ステップは以下の通りである。
ａ）複合しようとする各ガラス板上の所定封着領域の表面に、それぞれガラス板本体と固着して一体となる金属化層を形成する。
ｂ）金属ろう付けプロセスを用いて、複合後、両ガラス板上の相互対応の封着領域の金属化層を溶接して一体化させ、両ガラス板の封着領域における気密接着を実現する。

さらに、前記金属化層は既存の焼結プロセスを用いて形成を行うこと。そのステップは以下の通りである。
ａ１）ガラス板上の所定封着領域の表面に金属ペースト塗布層を形成する。
ａ２）ガラス板を加熱し、ガラス板本体と固着して一体となる金属化層を形成するよう金属ペースト塗布層を焼結する。

さらに、前記塗布層は浸漬、スプレー塗布、シルクスクリーン、手作業塗布又は機械塗布方式でガラス板表面上に形成される。

さらに、前記金属ペーストに含まれる金属素材が良好な、ろう付け溶接性能を有する。

さらに、前記金属ペースト塗布層の焼結プロセス処理を経て形成された前記金属化層がガラス板と近似の線膨張係数を有する。

さらに、前記金属ペーストに含まれる金属素材はＡｇ又はＣｕ−Ａｇ合金又はＮｉ又はＮｉ−Ａｇ合金である。

さらに、前記ステップａ）が完成した後、まず、既存プロセスに基づいてガラス板に対して強化又は半強化又は熱増強処理を行い、その後、再び前記ステップｂ）を行う。

さらに、前記焼結プロセスの焼結温度がガラス板の強化温度内であり、ガラス板が焼結プロセス処理を経た後、直接急速冷却されることでガラス板の強化処理を完成させる。

さらに、前記ステップｂ）を行う場合、まず、両ガラス板上の相対する封着領域の前記金属化層間にろう材金属箔を配置するか、又は少なくともどちらか一方の金属化層表面にろう材金属をプレコートし、その後、再び金属ろう付けプロセスに基づいて後続の溶接を完成させる。

さらに、前記ろう材金属箔及び前記ろう材金属素材が錫合金ろう材である。

さらに、前記金属ろう付けプロセスが不活性ガス保護の下で行われるか、又はＨ_２ガス若しくはＮ_２ガス雰囲気で行われる。

さらに、前記金属ろう付けプロセスが真空雰囲気で行われる。

さらに、前記金属ろう付けプロセスが封着領域の局部加熱方式で行われる。加熱方式はレーザー加熱、火熱、電流加熱、誘導加熱又はマイクロ波加熱、又は浸漬ろう付けプロセスを用いる。

さらに、前記金属ろう付けの温度は３５０℃以下である。

強化ガラス板の複合封着方法であり、当該方法は金属ろう付けプロセスを用いて、所定位置に相互複合するガラス板間の気密接着を行う。その具体的ステップは以下通りである。
ｃ）複合しようとする各ガラス板上の所定封着領域表面に金属ペースト塗布層を作製する。
ｄ）既存の焼結プロセスに基づいて、ガラス板本体と固着して一体となる金属化層を形成するよう金属ペースト塗布層を焼結する。
ｅ）焼結プロセス完成後、既存の強化プロセスに基づいてガラス板に対して強化処理を行う。
ｆ）金属ろう付けプロセスを用いて、複合後の両ガラス板上の相互対応の封着領域の金属化層を溶接して一体化させ、両ガラス板の封着領域における気密接着を実現する。ろう付け温度は≦３５０℃。

さらに、ステップｅ）を行う場合、焼結プロセスの焼結温度がガラス板の強化温度内である時、直接急速冷却を行い、ガラス板の強化処理を完成させる。

２枚以上のガラス板が複合して形成する真空ガラスであり、隣接した二枚ガラス板間に空間を内含し、当該空間はガラス板周縁の封着構造に包囲され、かつ真空抜きされ、当該真空ガラス周縁は前記複合封着方法を用いて封着する。

さらに、前記真空ガラスを構成するガラス板は強化ガラス板又は半強化ガラス板又は熱増強処理を行ったガラス板である。

中空ガラスであり、二枚又は複数枚のガラス板の複合から成り、隣接した両ガラス板間の周縁に金属支持棒が設置され、ガラス板上の金属支持棒と接合する位置には、既存の焼結プロセスを用いてガラス板の本体と固着して一体となる金属化層が作製され、当該金属化層と金属支持棒間は、金属ろう付けにより気密に接着する。

さらに、前記中空ガラスを構成するガラス板は強化ガラス板又は半強化ガラス板又は熱増強処理を行ったガラス板である。

本発明は金属ろう付けプロセスを用いてガラス板間の気密接着を行い、ガラス板間の複合封着に全く新しい技術手法を提供する。当該方法は封着位置の接着が堅固で、気密性が高く、耐熱衝撃性が良い等の利点を有するだけでなく、さらに、比較的低いろう付け温度を用いることができるため、強化ガラスをアニールさせることを回避することによって、強化真空ガラス、強化中空ガラス及びその他強化複合ガラス製品の加工のための条件を設けた。また、本発明の複合封着方法は真空ガラス、中空ガラス等のガラス製品の加工以外にも、ガラス板間の接着にのみ用いることができ、さらに、要求及び条件、加工製品の種類によって使用する金属ペーストの種類、ろう付けタイプを適宜選択することができるため、本発明の方法は適用性が高く、適用分野がより広いという特徴を有する。

本発明方法による強化複合ガラス作製時の工程図である。 二層複合ガラスの構造断面図である。 図２の平面図及び局部断面図である。 多層複合ガラスの構造断面図である。 強化中空ガラスの構造断面図である。

図２、図３に本発明の複合封着方法に基づいて作製した二層複合ガラスの構造断面図、図４に三層複合ガラスの構造断面図、図５に強化中空ガラスの構造断面図を示し、図面中の１は上部ガラス板、４はガラス板上の焼結処理後に形成された金属化層、３はろう材層、５は下部ガラス板、２は中間ガラス板、６は中間支持物、７は金属支持棒を示す。

図１は本発明の複合封着方法を用いて、強化ガラス板に複合封着を行う主要プロセス工程を示し、以下図２が示す二層複合ガラスを例に、当該プロセス工程を説明する。
１）寸法、規格要求に応じて必要な両ガラス板を裁断し、縁を研ぎ、洗浄し、油汚れ、埃等の不純物を除去する。
２）両ガラス板のうち一方の表面周縁に環状の封着領域を定め、焼結温度５８０−８２０℃の高温焼結型導電銀ペーストを用いて、機械塗布方式でガラス板上の環状の所定の封着領域表面に金属ペースト塗布層を作製し、両ガラス板上の所定の封着領域が相互に対応するようにする。
３）既存の焼結プロセスに基づいて、両ガラス板に焼結処理を行う。即ち両ガラス板を加熱し、各ガラス板本体と固着して一体となる金属化層４を形成するように、両ガラス板上に製作される金属ペースト塗布層を焼結する。加熱温度は５８０℃〜８２０℃である。
４）既存の強化プロセスに基づいて、焼結完成後の上下両ガラス板に対して強化処理を行う。即ち、両ガラス板を急速冷却し、両ガラス板を強化させる。
５）下部ガラス板５の表面周縁の金属化層４上に、金属化層４と同等の形状、大きさの錫合金ろう材薄帯を配置し、金属化層４内側のガラス板表面に中間支持物６を配置する。
６）上下両ガラス板を合わせる。即ち、上部ガラス板１の金属化層４の片側の表面を下に向け下部ガラス板５と複合し、複合後、上部ガラス板１と下部ガラス板５上の金属化層４を相互に重ね、ろう付けのろう材帯を上下両金属化層４の間に挟む。
７）既存の誘導加熱装置を用いて金属化層４及びろう付けのろう材帯を加熱し、上下両ガラス板上の金属化層４を相互に一体に溶接させ、上下両ガラス板周縁の封着を完成させる。
８）最後に、封着後の二層複合ガラスの縁を手入れし、包装する。

従来の金属ペーストは用途の違いによって、添加する金属素材の種類も異なる。本発明はガラス板表面に金属化層を焼結させる必要があるため、両ガラス板上の金属化層を一体に溶接することで両ガラス板の複合封着を実現する。従って、金属化層とガラス板間が十分な結合強度を有し、両金属化層が確実に一体に溶接されることを保証するために、選択して用いられる金属ペースト中の金属素材が良好な溶接性能を有し、焼結後形成される金属化層がガラス板と近似の線膨張係数を有しなければならない。このような要求を満たす金属ペーストは、上記例で挙げた高温焼結型導電銀ペースト以外にもＡｇ金属ペースト、Ｃｕ−Ａｇ合金金属ペースト、Ｎｉ金属ペースト、Ｎｉ−Ａｇ合金金属ペースト等がある。

異なる金属ペーストは異なる焼結処理温度を有することによって、全体プロセス工程を簡略化するため、後続工程によって金属ペーストを選択して用いることができる。例えば、強化複合ガラスを作製する場合、焼結温度がガラス板強化温度範囲内である金属ペーストを選択し用いてもよい。このように、焼結プロセス完成後、直接急速冷によりガラス板の強化処理を完成させることができる。

特に言及するべきこととして、強化複合ガラスを作製する場合、焼結プロセス完成後、再度ガラス板を強化温度まで加熱し、その後、再び急速冷却によって、ガラス板の強化処理を完成させてもよい。金属ペーストが本来必要な焼結温度を有する必要がなくなるため、より多くの金属ペーストから選択して用いることが可能となる。

同様に、半強化又は熱増強複合ガラスを作製する場合、適当な焼結温度を有する金属ペーストを選択することができ、焼結プロセスを完成させた後、直接冷却によりガラス板の半強化又は熱増強処理を完成させることができる。もしくは、焼結プロセスを完成させた後、既存プロセスに基づいて再度ガラス板を加熱、冷却し、ガラス板の半強化又は熱増強処理を完成させる。

ガラス板上に金属ペースト塗布層を作製することに関して、上記ステップ２）中の機械塗布方式以外にも、浸漬、吹付け、シルクスクリーン、手工塗布等の作製方式を用いてもよい。さらに、通常の金属ペースト以外にも、必要に応じてインク型金属ペースト及びクリーム状金属ペーストを選択し用いてもよい。

上記例における二層複合ガラス中の二枚ガラス板間に中間支持物６が設置され、当該中間支持物６は両ガラス板が所定の隙間を保つようにする作用を有し、中間支持物の大きさを調整することでガラス板間の隙間を調整することができる。

錫合金ろう材をろう付けのろう材として用いる。その利点は溶接時に低い溶接温度（通常２５０℃を超えない）を用いることができる点であり、ろう付け温度がガラス板自体の性能に影響を及ぼすことを防ぐことができる。特に強化複合ガラスの加工について、ろう付け前のガラス板は既に強化状態であるため、ろう付け温度は≦３５０℃に制御され、強化ガラス板をろう付け工程でアニールさせることを防ぐことができる。同様に、ろう付け前の半強化又は既に熱増強処理を経たガラス板について、ろう付け温度は≦３５０℃に制御され、ガラス板をろう付け工程でアニールさせることを防ぐことができる。

ろう付けの質を高めるため、ろう付け工程はＨ_２ガス又はＮ_２ガス、不活性ガス雰囲気で行ってよく、真空雰囲気で行ってもよい。

ろう付け用の錫合金ろう材は、あらかじめ作られた封着位置の金属化層形状と同等の箔又は薄帯以外にも、金属化層上にプレコートしてもよい。

上記例は金属化層のろう付け時に誘導加熱を用いているが、このような加熱方式は局部加熱を行うことしかできないため、ろう付け工程は環状封着領域全体の任意の箇所から始め、環状封着領域全体の金属化層の溶接が完成するまで金属化層に沿って徐々に行ってもよい。誘導加熱方式以外にも、ろう付け時に火熱、電流加熱、レーザー加熱又はマイクロ波加熱を用いてもよく、浸漬ろう付けプロセスによりろう付けを行ってもよい。

上記例のガラス板上の封着領域はガラス板周縁にあり、密閉環状であるため、封着領域内側の両ガラス板間を真空抜きし、即ち、強化真空ガラスが作製される。上下両ガラス板間を真空にするため、上部又は下部ガラス板上に吸気孔をあらかじめ設置し、金属化層のろう付け溶接が完成した後、真空抜きを実現してもよい。また、上下部ガラス板の合体及び金属化層のろう付け溶接を真空の室内で行うことにより実現してもよい。

以上図２、図３で示した二層複合ガラスの封着工程について説明を行った。本発明の複合封着方法は、図４で示した三層及びより複数層の複合ガラスの封着にも用いることができ、二層複合ガラスと比べ、中間層にあるガラス板の両側表面周縁は全て金属化層を作製する必要があることである。

本発明の複合封着方法は図５で示した中空ガラスの作製にも用いることができ、それは図２及び図４で示した複合ガラスと違い、中空ガラス中の隣接した両ガラス板周縁には金属支持棒７が設置され、封着を実現するため、両ガラス板上には金属支持棒とそれぞれ相応する金属化層を作製し、金属化層と金属支持棒を一体にろう付け溶接する必要がある。

さらに、ろう付けが順調に行われるためには、金属支持棒７は良好な溶接性を有する素材で作られる必要がある。

図面が示すのは本発明のいくつかの具体的実施形態だけであり、本発明の設計要旨に基づいて作られた、その他如何なる実施形態も全て本発明の保護範囲内にある。

本発明は、真空ガラスの複合封着方法に関し、即ち、金属ろう付けプロセスを用いて、所定位置において相互に複合するガラス板間の気密接着を行うガラス板複合封着方法に関する。

従来のガラス板の複合封着方法は通常、以下の通りである。その一、低融点ガラス素材を用いて溶解密封し、封着温度は通常約４００〜５００℃とし、火熱又は電熱によって低融点ガラス素材を溶解し、ガラス板間の複合封着を完成する方法。当該プロセスが用いる低融点ガラスは通常、鉛亜鉛系（ＰｂＯ−ＺｎＯ）封着ガラスであり、鉛の環境及び人体への危険性を鑑み、このような素材は長期発展の観点から考えると環境保護の要求にそぐわず、また、その生産設備、プロセスも複雑であり、複合封着後のガラス板はしばしば縁熱応力を発生させることがあるため、適当なアニール処理を行う必要があり、結果的に生産效率を大きく低下させてしまう。さらに、当該プロセスを用いて強化ガラスに封着を行うと、ガラスをアニールさせ、安全特性を失ってしまう。

その二、各種プラスチック又は樹脂素材を用いてガラス板間の複合封着を行う方法。合成ガラス、例えば、ＰＣ、ＡＢＳ、ＬＤＰＥ、ＰＶＣ等を用いることに言及した特許文献、ＰＶＢ、ＥＶＡ（ＥＮ）等、合わせガラス素材を用いる特許文献があるが、全ての加工方法は上記素材を両ガラス板間に配置し、プレハブ部材を作り、プレハブ部材を適当な条件でプレス接合して完成とする。このようなプロセスは合わせガラスを作製するプロセスに類似しており、当該プロセスはガラス板間の複合封着を実現できるが、多くのプラスチック及び樹脂素材自体の気体浸透率及び透湿度はガラスより遥かに高く、また、多くの有機素材とガラス板の表面は物理的に接着しているだけで、接着部から漏出しないことを保証することは難しく、一旦気体（水蒸気を含む）の浸入が発生すれば、直接封着強度の低減、合わせガラス内の結露、ガラスのカビ発生につながってしまう。また、時間の推移により、有機素材の老化問題も直接複合ガラス板の封着效果及び寿命に影響を及ぼす。

その三、強化ガラスの封着時にアニールするという問題を解決するため、多くの特許文献に領域別加熱方法を用いることが言及されている。即ち、ガラス板本体の温度が高くならないようするという条件で、マイクロ波、高周波、赤外線、レーザー等の手段により封着位置に対して局部加熱を行い、二枚又は複数枚のガラス板の縁を直接溶融させて一体にする。ある文献は感光性硬化方法を用いてガラス板間の複合封着を行うことが言及されている。しかし、これらの方法は想定又は実験段階に留まり、成熟した技術又は製品として市場に出回っておらず、また、光硬化樹脂を使用してガラス板複合封着を行う場合、依然として接着素材の老化が問題となる。

従来技術の不足に対し、本発明は、ガラス板間複合封着を効果的に実現する真空ガラスの複合封着方法を提供することを目的とする。同時に、本発明は、当該方法を利用して加工された真空ガラス製品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の真空ガラスの複合封着方法は、金属ろう付けプロセスを用い、所定位置において相互に複合するガラス板間に気密接着を行うことである。その具体的ステップは以下の通りである。
ａ）複合しようとする各ガラス板上の所定封着領域の表面に、それぞれガラス板本体と固着して一体となる金属化層を形成する。
ｂ）金属ろう付けプロセスを用いて、複合後、両ガラス板上の相互対応の封着領域の金属化層を一体に溶接し、両ガラス板の封着領域における気密接着を実現する。

さらに、前記金属化層は既存の焼結プロセスを用いて形成を行うこと。そのステップは以下の通りである。
ａ１）ガラス板上の所定封着領域の表面に高温焼結型金属ペースト塗布層を形成する。
ａ２）ガラス板を加熱し、ガラス板本体と固着して一体となる金属化層を形成するよう金属ペースト塗布層を焼結する。

さらに、前記塗布層は浸漬、スプレー塗布、シルクスクリーン、手作業塗布又は機械塗布方式でガラス板表面上に形成される。

さらに、前記金属ペーストに含まれる金属素材が良好な、ろう付け溶接性能を有する。

さらに、前記金属ペーストに含まれる金属素材はＡｇ又はＣｕ−Ａｇ合金又はＮｉ又はＮｉ−Ａｇ合金である。

さらに、前記ステップａ）が完成した後、まず、既存のプロセスに基づいてガラス板に対して強化又は半強化又は熱増強処理を行い、その後、再び前記ステップｂ）を行う。

さらに、前記焼結プロセスの焼結温度がガラス板の強化温度内であり、ガラス板が焼結プロセス処理を経た後、直接急速冷却によってガラス板の強化処理を完成させる。

さらに、前記ステップｂ）を行う場合、まず、両ガラス板上の相対する封着領域の前記金属化層間にろう材金属箔を配置するか、又は少なくともどちらか一方の金属化層表面にろう材金属をプレコートし、その後、再び金属ろう付けプロセスに基づいて後続の溶接を完成させる。

さらに、前記ろう材金属箔及び前記ろう材金属素材が錫合金ろう材である。

さらに、前記金属ろう付けプロセスが不活性ガス保護の下で行われるか、又はＨ_２ガス若しくはＮ_２ガスの雰囲気で行われる。

さらに、前記金属ろう付けプロセスが真空の雰囲気で行われる。

さらに、前記金属ろう付けプロセスが封着領域の局部加熱方式で行われる。加熱方式はレーザー加熱、火熱、電流加熱、誘導加熱又はマイクロ波加熱である。

さらに、前記金属ろう付けの温度は３５０℃以下である。

２枚以上のガラス板が複合して形成する真空ガラスであり、隣接した二枚ガラス板間に空間を内含し、当該空間はガラス板周縁の封着構造に包囲され、かつ真空抜きされ、当該真空ガラス周縁は前記複合封着方法を用いて封着する。

本発明は金属ろう付けプロセスを用いてガラス板間の気密接着を行い、ガラス板間の複合封着に全く新しい技術手法を提供する。当該方法は封着位置の接着が堅固で、気密性が高く、耐熱衝撃性が良い等の利点を有するだけでなく、さらに、比較的低いろう付け温度を用いることができるため、強化ガラスにアニールさせることを回避することによって、強化真空ガラス加工のための条件を設けた。また、本発明の真空ガラス複合封着方法は、要求及び条件、加工製品の種類によって使用する金属ペーストの種類、ろう付けタイプを適宜に選択することができるため、本発明の方法は適用性が高く、適用分野がより広いという特徴を有する。

本発明方法による強化複合ガラス作製時の工程図である。 二層複合ガラスの構造断面図である。 図２の平面図及び局部断面図である。 多層複合ガラスの構造断面図である。

図２、図３に本発明の複合封着方法に基づいて作製した二層複合ガラスの構造断面図、図４に三層複合ガラスの構造断面図、図５に強化中空ガラスの構造断面図を示し、図面中の１は上部ガラス板、４はガラス板上の焼結処理後に形成された金属化層、３は金属ペースト塗布層、５は下部ガラス板、２は中間ガラス板、６は中間支持物、７は金属支持棒を示す。

図１は本発明の複合封着方法を利用して、強化ガラス板に複合封着を行う主要プロセスを示し、以下図２が示す二層複合ガラスを例に、当該プロセスを説明する。
１）寸法、規格要求に応じて必要な両ガラス板を裁断し、縁を研ぎ、洗浄し、油汚れ、埃等の不純物を除去する。
２）両ガラス板のうち一方の表面周縁に環状の封着領域を定め、焼結温度５８０−８２０℃の高温焼結型導電銀糊（ペースト）を用いて、機械塗布方式でガラス板上の環状の所定の封着領域表面に金属ペースト塗布層を形成し、両ガラス板上の所定の封着領域が相互に対応するようにする。
３）既存の焼結プロセスに基づき、両ガラス板に焼結処理を行う。即ち両ガラス板を加熱し、各ガラス板本体と接着する金属化層４を形成するように、両ガラス板上に形成される金属ペースト塗布層を焼結する。加熱温度は５８０℃〜８２０℃である。
４）既存の強化プロセスに基づき、焼結完成後の上下両ガラス板に対して強化処理を行う。即ち、両ガラス板を急速冷却し、両ガラス板を強化する。
５）下部ガラス板５の表面周縁の金属化層４上に、金属化層４と同等の形状、大きさの錫合金ろう材薄帯を配置し、金属化層４内側のガラス板表面に中間支持物６を配置する。
６）上下両ガラス板を合わせる。即ち、上部ガラス板１の金属化層４の片側の表面を下に向け下部ガラス板５と複合し、複合後、上部ガラス板１と下部ガラス板５上の金属化層４を相互に重ね、ろう付けのろう材帯を上下両金属化層４の間に挟む。
７）既存の誘導加熱装置を用いて金属化層４及びろう付けのろう材帯を加熱し、上下両ガラス板上の金属化層４を溶接させ、上下両ガラス板周縁の封着を完成させる。
８）最後に、封着後の二層複合ガラスの縁を手入れし、包装する。

従来の金属ペーストは用途の違いによって、添加する金属素材の種類も異なる。本発明はガラス板表面に金属化層を焼結させる必要があるため、両ガラス板上の金属化層を一つに溶接することで両ガラス板の複合封着を実現する。従って、金属化層とガラス板の間が十分な接着強度を有し、両金属化層が一つに溶接されることを保証するために、選ばれた金属ペーストの中の金属素材は良好な溶接性能を有しなければならず、このような要求を満たす金属ペーストは、上記例で挙げた高温焼結型導電銀ペースト以外にもＡｇ金属ペースト、Ｃｕ−Ａｇ合金金属ペースト、Ｎｉ金属ペースト、Ｎｉ−Ａｇ合金金属ペースト等がある。

異なる金属ペーストは異なる焼結処理温度を有することによって、全体プロセス工程を簡略化するため、後続工程によって金属ペーストを選択して用いることができる。例えば、強化複合ガラスを作製する場合、焼結温度がガラス板強化温度範囲内である金属ペーストを選択し用いてもよい。このように、焼結プロセス完成後、直接急速冷によりガラス板の強化処理を完成させることができる。

特に言及するべきこととして、強化複合ガラスを作製する場合、焼結プロセス完成後、再度ガラス板を強化温度まで加熱し、その後、再び急速冷却によって、ガラス板の強化処理を完成させてもよい。金属ペーストが本来必要な焼結温度を有する必要がなくなるため、より多くの金属ペーストから選択して用いることが可能となる。

同様に、半強化又は熱増強複合ガラスを作製する場合、適当な焼結温度を有するろうを選択することができ、焼結プロセスを完成させた後、直接冷却を経てガラス板の半強化又は熱増強処理を完成させることができる。もしくは、焼結プロセスを完成させた後、既存プロセスに基づいて再度ガラス板を加熱、冷却し、ガラス板の半強化又は熱増強処理を完成させる。

ガラス板上に金属ペースト塗布層を作製することに関して、上記ステップ２）中の機械塗布方式以外にも、浸漬、吹付け、シルクスクリーン、手工塗布等の作製方式を用いてもよい。さらに、通常の金属ペースト以外にも、必要に応じてインク型金属ペースト及びクリーム状金属ペーストを選択し用いてもよい。

上記例における二層複合ガラス中の両ガラス板間に中間支持物６が設置され、当該中間支持物６は両ガラス板が所定の隙間を保つようにする作用を有し、中間支持物の大きさを調整することでガラス板間の隙間を調整することができる。

錫合金ろう材をろう付けのろう材として用いる。その利点は溶接時に低い溶接温度（通常２５０℃を超えない）を用いることができる点であり、ろう付け温度がガラス板自体の性能に影響を及ぼすことを防ぐことができる。特に強化複合ガラスの加工について、ろう付け前のガラス板は既に強化状態であるため、ろう付け温度は≦３５０℃に制御され、強化ガラス板をろう付け工程でアニールさせることを防ぐことができる。同様に、ろう付け前の半強化又は既に熱増強処理を経たガラス板について、ろう付け温度は≦３５０℃に制御され、ガラス板をろう付け工程でアニールさせることを防ぐことができる。

ろう付けの質を高めるため、ろう付け工程はＨ_２ガス又はＮ_２ガス、不活性ガス雰囲気で行ってよく、真空雰囲気で行ってもよい。

ろう付け用の錫合金ろう材は、あらかじめ定められた封着位置の金属化層形状と同等の箔又は薄帯以外にも、金属化層上にプレコートしてもよい。

上記例は金属化層のろう付け時に誘導加熱を用いているが、このような加熱方式は局部加熱を行うことしかできないため、ろう付け工程は環状封着領域全体の任意の箇所から始め、環状封着領域全体の金属化層の溶接が完成するまで金属化層に沿って徐々に行ってもよい。誘導加熱方式以外にも、ろう付け時に火熱、電流加熱、レーザー加熱又はマイクロ波加熱を用いてもよく、浸漬ろう付けプロセスによりろう付けを行ってもよい。

上記例のガラス板上の封着領域はガラス板周縁にあり、密閉環状であるため、封着領域内側の両ガラス板間を真空抜きし、即ち、強化真空ガラスが作製される。上下両ガラス板間を真空にするため、上部又は下部ガラス板上に吸気口をあらかじめ設置し、金属化層のろう付け溶接が完成した後、真空抜きを実現してもよい。また、上下部ガラス板の合体及び金属化層のろう付け溶接を真空の室内で行うことにより実現してもよい。

以上図２、図３で示した二層複合ガラスの封着工程について説明を行った。本発明の複合封着方法は、図４で示した三層及びより複数層の複合ガラスの封着にも用いることができ、二層複合ガラスと比べ、中間層にあるガラス板の両側表面周縁は全て金属化層を作製する必要があることである。

図面が示すのは本発明のいくつかの具体的実施方式であり、本発明の設計要旨に基づいて作られた、その他いかなる実施形態も本発明の保護範囲内とする。

Claims (21)

1. ガラス板の複合封着方法であって、金属ろう付けプロセスを用いて、ガラス板上の所定位置において相互に複合するガラス板間の気密接着を行うことを特徴とするガラス板の複合封着方法。
2. 本方法の具体的なステップは、
   ａ）複合しようとする各ガラス板上の所定封着領域表面に、それぞれガラス板本体と固着して一体となる金属化層を作製するステップと、
   ｂ）金属ろう付けプロセスを用い、複合後、両ガラス板上の相互対応の封着領域の金属化層を溶接して一体化させ、両ガラス板が封着領域における気密接着を実現するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス板複合封着方法。
3. 前記金属化層は既存の焼結プロセスによって作製され、このステップは、
   ａ１）ガラス板上の所定封着領域の表面に金属ペースト塗布層を作製すること、及び、
   ａ２）前記ガラス板を加熱し、前記ガラス板本体と固着して一体となる金属化層を形成するよう金属ペースト塗布層を焼結することを含むことを特徴とする請求項２に記載のガラス板複合封着方法。
4. 前記塗布層は、浸漬、スプレー塗布、シルクスクリーン、手作業塗布又は機械塗布方式でガラス板表面に作製されることを特徴とする請求項３に記載のガラス板複合封着方法。
5. 前記金属ペーストが含有する金属素材は良好なろう付け溶接性能を有することを特徴とする請求項３に記載のガラス板複合封着方法。
6. 前記金属ペースト塗布層が焼結プロセス処理を経て形成される前記金属化層は、ガラス板と近似の線膨張係数を有することを特徴とする請求項３に記載のガラス板複合封着方法。
7. 前記金属ペーストに含まれる金属素材は、Ａｇ又はＣｕ−Ａｇ合金又はＮｉ又はＮｉ−Ａｇ合金であることを特徴とする請求項３に記載のガラス板複合封着方法。
8. 前記ステップａ）が完成した後、まず、既存プロセスに基づいてガラス板に対し強化又は半強化又は熱増強処理を行い、その後、再び前記ステップｂ）を行うことを特徴とする請求項３に記載のガラス板複合封着方法。
9. 前記焼結プロセスの焼結温度は、前記ガラス板の強化温度の範囲内であり、前記ガラス板は焼結プロセス処理後、直接急速冷却によって、前記ガラス板の強化処理を完成させることを特徴とする請求項３に記載のガラス板複合封着方法。
10. 前記ステップｂ）を行う場合、まず、前記両ガラス板の相対する封着領域の前記金属化層間にろう材金属箔を設置するか、又は、少なくともそのうち１つの金属化層表面にろう材金属をプレコートし、金属ろう付けプロセスに基づいて、後続の溶接を完成させることを特徴とする請求項２に記載のガラス板複合封着方法。
11. 前記ろう材金属箔及び前記ろう材金属素材は、錫合金ろう材であることを特徴とする請求項１０に記載のガラス板複合封着方法。
12. 前記金属ろう付けプロセスは不活性ガス保護の下で行われるか、又は、Ｈ_２ガス若しくはＮ_２ガス雰囲気で行われることを特徴とする請求項２に記載のガラス板複合封着方法。
13. 前記金属ろう付けプロセスは真空雰囲気下で行われることを特徴とする請求項２に記載のガラス板複合封着方法。
14. 前記金属ろう付けプロセスは、封着領域の局部加熱方式を用い、加熱方式は、レーザー加熱、火熱、電流加熱、誘導加熱又はマイクロ波加熱、又は浸漬ろう付けプロセスを用いることを特徴とする請求項２に記載のガラス板複合封着方法。
15. 前記金属ろう付けの温度は３５０℃以下であることを特徴とする請求項２に記載のガラス板複合封着方法。
16. 強化ガラス板の複合封着方法であって、当該方法は金属ろう付けプロセスを用いて、所定位置で相互複合したガラス板間の気密接着を行い、
    当該方法は、
    ｃ）複合しようとする各ガラス板上の所定の封着領域の表面に、金属ペースト塗布層を作製するステップと、
    ｄ）既存の焼結プロセスに基づいて、前記ガラス板本体と固着して一体となる金属化層を形成するよう前記金属ペースト塗布層を焼結するステップと、
    ｅ）焼結プロセスが完成した後、既存の強化プロセスに基づいて前記ガラス板に対して強化処理を行うステップと、
    ｆ）金属ろう付けプロセスを用いて、複合後の前記両ガラス板上の相互に対応する封着領域の前記金属化層を溶接して一体化させ、前記両ガラス板が封着領域における気密接着を実現し、ろう付け温度が３５０℃以下であることを特徴とする強化ガラス板の複合封着方法。
17. 前記ステップｅ）を行う場合、焼結プロセスの焼結温度が前記ガラス板の強化温度内である時、直接急速冷却によって前記ガラス板の強化処理を完成させることを特徴とする請求項１６に記載の強化ガラス板複合封着方法。
18. ２枚以上のガラス板の複合から成る真空ガラスであり、隣接した前記両ガラス板間に空間を内含し、当該空間は前記ガラス板周縁の封着構造に包囲され、かつ、真空抜きされ、前記ガラス板周縁は請求項１〜１５のいずれか一項の前記複封着方法を用いて封着を行う真空ガラス。
19. 前記真空ガラスを構成するガラス板は強化ガラス板又は半強化ガラス板又は熱増強処理を行ったガラス板であることを特徴とする請求項１８に記載の真空ガラス。
20. 中空ガラスであり、２枚以上のガラス板の複合から成り、隣接した両ガラス板間周縁に金属支持棒が設置され、前記ガラス板上の前記金属支持棒と接合する位置には、既存の焼結プロセスを用いて前記ガラス板の本体と固着して一体となる金属化層が作製され、前記金属化層と前記金属支持棒間は、金属ろう付けにより気密に接着することを特徴とする中空ガラス。
21. 当該中空ガラスを構成する前記ガラス板は、強化ガラス板又は半強化ガラス板又は熱増強処理を行ったガラス板であることを特徴とする請求項２０に記載の中空ガラス。

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