JP2015526367A - 薄ガラス積層板を積層するためのプロセス - Google Patents

Abstract

少なくとも１枚の１.０ｍｍをこえない厚さを有するガラス板を含む、光学歪が減じられていて形状一貫性を有するガラス積層板を作製するためのプロセス。２枚のガラス板及び高分子材中間層の積層前スタックが積層板型の所望の形状に名目上形成された２枚のバッファプレートの間に重ねられる。積層前スタックは、中間層を脱気し、中間層を２枚のガラス板に張り付けて、光学歪が減じられている所望の形状の積層板を形成するため、積層前スタックの縁端に真空が印加され、スタックが中間層の軟化温度より若干高い温度に加熱されている間、バッファプレートの間に保持される。

Description

関連出願の説明

本出願は２０１２年６月１４日に出願された米国仮特許出願第６１/６５９５３３号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書の内容に依存し、上記仮特許出願の明細書の内容はその全体が参照として本明細書に含められる。本出願は２０１２年６月８日に出願された米国仮特許出願第６１/６５７２７２号に関連する。

本開示は全般に光学歪及び形状一貫性が改善されている薄ガラス積層板を作製するためのプロセスに関し、さらに詳しくは、光学歪及び形状一貫性が改善されている薄ガラス積層板を作製するための、改善された真空リングプロセスまたは真空バッグプロセスに関する。

ガラス積層板は、建築用途及び、自動車、車両、機関車及び航空機を含む、乗物または輸送用途において、窓及び窓ガラスとして用いられ得る。ガラス積層板は、欄干及び階段におけるガラスパネルとして、また、壁、柱、エレベーターかご室、家庭用電気器具、電子デバイス及びその他の用途のための装飾パネルまたはカバーとしても、用いられ得る。建築及び乗物用途に用いられる普通のタイプのガラス積層板は透明及び色付きの積層ガラス構造を有する。本明細書に用いられるように、窓ガラスまたは積層ガラス構造（ガラス積層板）は、高分子材の層、フィルムまたはシートに張り付けられた少なくとも１枚のガラス板を有する、窓、パネル、家庭用電気器具、電子デバイス、壁またはその他の構造の、透明、半透明、準透明または不透明の部分である。しかし、ガラス積層板は、表示板、電子ディスプレイ、電子デバイス及び家庭用電気製品のカバーガラスとして、また他の用途のホストとしても、用いられ得る。

自動車用窓ガラス、建築物用積層ガラス及びその他のガラス積層板は一般に、２枚の（熱処理またはアニールされた）２ｍｍ厚ソーダ石灰ガラスの、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはその他の高分子材の中間層との積層からなる。これらのガラス積層板には、低コスト並びに自動車及びその他の用途に十分な耐衝撃性及び剛性を含む、いくつかの利点がある。しかし、これらのガラス積層板の耐衝撃性は限られているため、これらのガラス積層板は通常、路端の石、破壊作用物及びその他の衝撃イベントによる衝撃を受けたときの、挙動がはかばかしくなく、破壊する確率が高い。

地球上の化石燃料埋蔵量が枯渇しかかり、価格が益々高騰しているから、エネルギーを節約するために、また起こり得る地球温暖化の軽減に役立てるためにも、エネルギー及び燃料消費を抑えるための方法が世界中で探し求められている。例えば、自動車工業界は、製品重量を減じ、エンジン効率を向上させることで、走行距離を延ばす方法を求めている。重量を減じる一方法は、窓ガラスの性能を維持したまま、あるいは向上させながらも、一層薄いガラス窓を用いることによる方法である。コーニング社(Corning Incorporated)は、様々な将来の要求を満たすため、先頭を走り、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスのような、様々な薄いが非常に強いガラスを開発している。しかし、積層板のガラス板が薄くなるにつれて、ガラス板は一層しなやかになり、応力下で一層変形を受け易くなって、積層ガラス製品を形成するためにそのような薄いガラスを積層するときに光学歪または形状変化を生じることが多い。

建築用及び車用の窓製造業のための一般的なガラス積層プロセスでは、真空バッグプロセスまたは真空リングプロセスが用いられる。一般的な真空バッグプロセスにおいては、積層板の層が集成されてスタックにされ、スタックが積層板形成のために異なるフィルムに包まれる。真空バッグへのスタック／層の固着を防止するための剥離フィルム、真空引きを容易にするための息抜きフィルム及び、最後に、脱気のためにサンプルを真空環境内に封入するための真空バッグがある。他方で、一般的な真空リングプロセスにおいては、スタックされた層の周縁を、真空引きのための内蔵真空配管を有する、ゴムリングシールで封止するために真空リングが用いられる。いずれのプロセスも、積層されている材料に応力をかけ、続いて、積層されている薄ガラス板の厚さが２.０ｍｍをこえないかまたは１.０ｍｍをこえない場合は特に、光学歪及び形状変化を生じさせる。

光学歪及び形状一貫性が改善される、薄ガラス積層構造を積層するための装置及びプロセスが必要とされている。

本明細書に挙げられるいずれの参考文献も従来技術をなすとは認めていない。出願人は挙げられるいかなる文書の正確さ及び適正さにも疑義を呈する権利を明白に保留する。

本開示の一実施形態は、少なくとも１枚の、厚さが２.０ｍｍをこえない、または１.０ｍｍをこえない、薄ガラス板が積層板に用いられる場合に、光学歪及び形状一貫性が改善されている積層ガラス構造を作製するために真空リングまたは真空バッグを用いるプロセスを説明する。本開示は積層の層間から余分の空気を除去するための真空バッグの使用及び、サンプルの脱気及び２枚のガラス板への中間層の張付けのために、２００℃及び１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）までの温度及び圧力の条件をつくるためのオートクレーブの使用も開示する。

基本レベルの積層板への形状制御を与えるため、ソーダ石灰ガラス（ＳＬＧ）またはその他の安価なタイプのガラスのバッファプレートをそれぞれの積層板の両側に直接に接触させて用いることができる。これらのガラスバッファプレートは、プレーナ（フラット）形状または湾曲形状を含めることができる、薄ガラス積層板の所望の形状に対応する基準面または成形面を提供するため、あらかじめ成形することができる。バッファプレートの厚さは４ｍｍから６ｍｍとすることができる。従来の脱気／張付け真空リングプロセスを用いて積層された、厚ガラス板によるガラス積層板は一般に、満足できる積層形成のため、比較的高い温度及び圧力における追加のオートクレーブ工程によってさらに処理する必要がある。本開示は、薄ガラス板が用いられる場合に光学歪及び形状一貫性が改善されている透明ガラス積層板を直接に作製し、よって追加の高温／高圧におけるオートクレーブ工程の必要を無くし、よって時間及び資源を節約するために真空リングプロセスまたは真空バッグプロセスをどのように利用するかを教示する。

本開示の実施形態は、
第１の成形面を有する第１のバッファプレート及び第２の成形面を有する第２のバッファプレートを提供する工程、
第１のガラス板、第２のガラス板及び高分子材中間層を提供する工程であって、第１のガラス板及び第２のガラス板の少なくとも一方は１ｍｍをこえない厚さを有するものである工程、
第１のバッファプレートの第１に成形面の上に第１のガラス板を積み重ねる工程、
第１のガラス板の上に中間層を積み重ねる工程、
中間層の上に第２のガラス板を積み重ねる工程、
第２のガラス板の上に第２のバッファプレートを、第２の成形面を第２のガラス板に接触させて、積み重ねて集成スタックを形成する工程、
集成スタックの周縁に真空を印加する工程、
中間層の軟化温度にあるか、またはそれより高い、ソーク温度に集成スタックを加熱する工程、及び
中間層を脱気し、中間層を第１のガラス板及び第２のガラス板に張り付け、ガラス板及び中間層を第１及び第２の成形面の形状に成形するに十分な時間（ソーク時間）、真空及びソーク温度を維持する工程、
を含む、薄ガラス積層板を形成するプロセスを含む。

第１のガラス板及び第２のガラス板はいずれも１ｍｍをこえない厚さを有することができる。第１のガラス板及び第２のガラス板はいずれも化学的に強化されたガラス板とすることができる。

中間層は、標準ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、遮音性ＰＶＢ、エチレンビニルアセタート（ＥＶＡ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、またはアイオノマーからなる群からの高分子材で形成することができる。

本開示の別の実施形態は、集成スタックをオートクレーブに入れて、ソーク時間中、１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）をこえない圧力においてオートクレーブ処理する工程を含む。ソーク温度は約１５０℃をこえないか、約１２５℃をこえないか、または約１００℃から約１５０℃の範囲にあることができる。

本開示の別の実施形態は、集成スタックの周縁に、約−０.９バール（−９×１０^４Ｐａ）をこえないか、約−０.７バール（−７×１０^４Ｐａ）をこえないか、約−０.６バール（−６×１０^４Ｐａ）をこえないか、または約−０.２バール（−２×１０^４Ｐａ）から約−０.６バール（−６×１０^４Ｐａ）の範囲にある、真空を印加する工程を含む。

真空を印加する工程は。集成スタックの周縁部に真空リングをクランプする工程及び真空リングに真空を印加する工程を含むことができる。加熱する工程は１５０℃をこえないソーク温度に集成スタックを加熱する工程を含むことができる。

本開示の別の実施形態は、集成スタックをオートクレーブに入れてオートクレーブ処理し、ソーク時間中、オートクレーブ内の圧力を約７０ｐｓｉ（０.４８ＭＰａ）から約１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）の範囲に維持する工程を含む。

本開示の別の実施形態は、
集成スタックを形成するため、第１の形成面がガラス積層板の所望の形状に名目上一致する形状を有する第１のバッファプレートを提供する工程、及び
集成スタックを形成するため、第２の形成面がガラス積層板の所望の形状に名目上一致する形状を有する第２のバッファプレートを提供する工程、
を含む。第１のバッファプレート及び第２のバッファプレートの少なくとも一方は、厚さが約４ｍｍから約６ｍｍの、ソーダ石灰ガラスのような、ガラスの板で形成することができる。

本開示のいくつかの実施形態において、第１のバッファプレートを提供する工程及び第２のバッファプレートを提供する工程は、
ガラス板を提供する工程、及び
ガラス積層板の所望の形状に名目上一致する形状を有する成形面をガラス板が有するようにガラス板を曲げる工程、
を含む。第１のバッファプレート及び第２のバッファプレートは、約４ｍｍから約６ｍｍの厚さを有するソーダ石灰ガラス板で形成することができる。

本開示の別の実施形態は、集成スタックをオーブンから取り出して、バッファプレートをガラス積層板から取り外す工程を含む。

本開示の別の実施形態において、真空を印加する工程は、集成スタックを真空バッグ及び真空リングの一方に入れる工程並びに真空バッグ及び真空リングの上記一方に真空を印加する工程を含む。

さらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかであろうし、記述及び本明細書の特許請求の範囲に説明され、また添付図面にも表されているように、実施形態を実施することによって認められるであろう。

上記の全般的説明及び以下の詳細な説明がいずれも例示に過ぎず、特許請求項の本質及び特質を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。

添付図面はさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は１つ以上の実施形態を示し、記述とともに、様々な実施形態の原理及び動作の説明に役立つ。

図１は本説明の一実施形態にしたがう積層ガラス構造の簡略な部分断面図である。 図２は本説明の別の実施形態にしたがう積層ガラス構造の簡略な部分断面図である。 図３Ａは本開示の一実施形態にしたがう真空バッグ積層形成プロセスの略図である。 図３Ｂは本開示の一実施形態にしたがう真空バッグ積層形成プロセスの略図である。 図３Ｃは本開示の一実施形態にしたがう真空バッグ積層形成プロセスの略図である。 図４は図３Ａから３Ｃの真空バッグ積層形成プロセスを説明するフローチャートである。 図５はバッファプレートを用いずに積層された薄ガラス積層板における光学歪を示す写真である。 図６は、バッファプレートを用いているが本開示の実施形態にしたがう最適条件ではなしに積層された、薄ガラス積層板における光学歪を示す。 図７は、バッファプレートを用い、本開示の実施形態にしたがう最適条件において積層された、薄ガラス積層板における光学歪を示す。

図１は本開示の一実施形態にしたがう薄ガラス積層板１０の簡略な（原寸に比例していない）部分断面図である。薄ガラス積層板（または積層板または積層構造）１０は、高分子材中間層１６の両面上にそれぞれ張り合わされた約０.７ｍｍ厚の第１の薄ガラス板１２及び約０.７ｍｍ厚の第１の薄ガラス板１４を有することができる。ガラス板１２と１４及び高分子材中間層１６は、ガラス板１２，中間層１６及びガラス板１４が順次に積み重ねられて、高分子材中間層１６がガラス板に密着するように中間層の軟化温度より若干高い温度に加熱される、本開示にしたがう積層プロセス中に相互に接合させることができる。本開示の実施形態にしたがえば、ガラス板１２及び１４の少なくとも一方が、またはガラス板１２及び１４のいずれもが、コーニング社(Corning Incorporated)からのＣｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスのような、イオン交換プロセスを用いて化学的に強化されている薄ガラス板で形成することができか、あるいはガラス板１２及び１４のいずれもがそのような化学強化ガラスではない。

いずれのガラス板も化学強化されている、本開示の実施形態において、ガラス積層板１０は本開示において「純強化」積層板と称される。ガラス板の一方しか化学強化されていない場合、ガラス積層板１０は本開示において「ハイブリッド強化」積層板と称される。

本開示及び添付される特許請求の範囲においてガラス板に関して用いられる語「薄（い）」は、約１.５ｍｍをこえないか、約１.０ｍｍをこえないか、０.７ｍｍをこえないか、約０.５ｍｍをこえないか、あるいは、約０.５ｍｍから約１.０ｍｍの範囲内、または約０.５ｍｍから約０.７ｍｍの範囲内にある、厚さを有するか、あるいは、約０.５ｍｍ厚であるか、約０.７ｍｍ厚であるか、約１.１ｍｍ厚であるかまたは約１.０ｍｍ厚である、ガラス板を意味する。

図２は本開示の別の実施形態にしたがうハイブリッド強化薄ガラス積層板２０の簡略な（原寸に比例していない）部分断面図である。ハイブリッド薄ガラス積層板（または積層板または積層構造）２０は、高分子材中間層２６の両面上にそれぞれ張り合わされた、化学的に強化されていない、比較的厚いガラス板２２及び、上述した「Ｃｏｒｎｉｎｇ」「Ｇｏｒｉｌｌａガラスのような、化学的に強化された薄ガラス板２４を有することができる。比較的厚いガラス板は、例として、約１.６ｍｍの厚さを有する比較的安価なソーダ石灰ガラスで形成することができる。比較的厚いソーダ石灰ガラス板２２は無強化ガラス板とすることができるが、本開示の別の実施形態においては、必要に応じて、化学強化ガラス板または熱強化ガラス板とすることができる。薄ガラス板２４は、他の実施形態においては、必要に応じて、無強化ガラス板とすることができる。

米国特許第７６６６５１１号、第４４８３７００号及び第５６７４７９０号の明細書に説明されているように、「Ｃｏｒｎｉｎｇ」「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスは、ガラス板のフュージョンドロー、次いで、そのガラス板の化学的強化によって作製される。このタイプのプロセスにおいて、ガラス板は一般に溶融塩浴にあらかじめ定められた時間浸漬される。ガラス板の表面または表面近傍においてガラス板内にあるイオンが、例えば塩浴からの径がより大きい金属イオンと交換される。一実施形態において、溶融塩浴の温度は約４３０℃であり、あらかじめ定められた時間は約８時間である。ガラスへの大径イオンの導入は。表面近傍の領域内に圧縮応力をつくることでガラス板を強化する。圧縮応力と釣り合うように、対応する引張応力がガラス板の中央領域内に誘起される。「Ｃｏｒｎｉｎｇ」「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスは、比較的深い圧縮応力の層深さ（ＤＯＬ）を有し、比較的高い、曲げ強さ、引掻強さ及び耐衝撃性を有する表面を提供する。

高分子材層１６，２６は均質な材料または弾性率が低いコアをもつ複合「遮音性」材料の単層とするか、あるいは最終製品によって要求される色合いまたはその他の特性をもつ、異なる厚さの組合せとすることができる。中間層の総厚は約０.７６ｍｍと約１.５７ｍｍの間とすることができる。積層板の少なくとも一方のガラス板の薄く可撓性の性質により、一般に用いられるよりも薄い中間層を用いることができる。高分子材中間層１６は、ただの例として、標準ＰＶＢ。遮音性ＰＶＢ、エチルビニルアセタート（ＥＶＡ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）あるいはその他の適する高分子材または熱可塑性材料とすることができる。１つ以上の高分子材中間層をガラス積層板に組み込むことができる。複数の中間層は、密着促進、音響制御、ＵＶ透過制御及び／またはＩＲ透過制御を含む、補完的なまたは別個の機能性を提供することができる。

本開示の一実施形態にしたがう、光学歪特性が改善されている薄ガラス積層板を作製するための真空リング積層形成プロセスが、（原寸に比例せずに）図３Ａから３Ｃに、及び図４のフローチャートに、簡略に示されている。初めに、ガラス板及び高分子材中間層が準備される（図１４の箱形１１０及び１２０）。ガラス板１２及び１４（または２２及び２４）は正しい形状に切断され、縁端部は完成積層板に要求される仕様にしたがって仕上げられる。フラット／プレーナ以外の形状が完成積層板に必要であれば、次の工程は、技術上十分に理解されている通常の熱処理ガラス成形プロセスによってガラス板１２及び１４（または２２及び２４）にその形状を付与することであろう。ガラス板は所望の完成積層板形状に名目上形成することができる。ガラス板を湾曲形状に成形するときには普通形状変化がおこり、ガラス板毎に形状不一致を生じさせるから、ガラス板は所望の完成積層板形状に名目上成形され得ると称される。必要に応じて、次いでイオン交換によるガラス板の強化が実施され、最終準備工程は、残留イオン交換塩及びその他の表面汚染物を除去するための、ガラス板の洗滌及び乾燥である。

高分子材中間層材料１６を準備する（図４の箱形１２０）ため、ガラス板の寸法に一致するように高分子材シートをあらかじめ切り分けることができる。高分子材が制御された温度／湿度条件下に保管されていない場合は、過剰な水分を除去するための温度レベルと湿度レベルの組合せを用いて、高分子材を乾燥させなければならない。ＰＶＢフィルム内の過剰水分は完成積層板における気泡形成及びレベルの低い密着接合を生じさせ得る。

積層板の所望の表面形状の維持の補助に用いられるバッファプレート４２及び４４も、ソーダ石灰ガラス板の準備と同様の態様で、準備する（図４の箱形１３０）ことができる。バッファプレートの準備は、プロセス作業間であることが望ましいであろう洗滌は別にして、バッファプレートの最初の使用に対してだけ必要であろう。言い換えれば、いったん準備してしまえば、バッファプレートは、不定の回数のプロセス作業に対し、繰り返して再使用することができる。

全ての材料が準備された後に、積上げと呼ばれる工程（図４の箱形１４０）において積層前スタックが集成される。積上げは、図３Ａに示されるように、完成積層板が２枚の整合されたバッファプレート４２と４４の間に挟み込まれるように個々のコンポーネントを積み重ねて揃える工程からなることができる。ガラス板２２（第１のガラス板）がバッファプレート４２（第１のバッファプレート）の上に置かれ、中間層２６が第１のガラスプレート２２の上に置かれ、ガラス板４４（第２のガラス板）が中間層１６の上に置かれ、バッファプレート４４（第２のバッファプレート）の上に置かれて、積層前スタック２８が形成される。全てのコンポーネントが積み重ねられて揃えられると、積層前スタックは、スタックの個々の層のずれを防止するため、少なくとも２つの縁端上において数片の耐熱テープで固定することができる。積層前スタック２８は次いで、真空の印加の下で積層前スタックからの空気の吐出しを可能にする通気性の布（図示せず）にくるむことができる。

くるまれた積層前スタックは次いで、図３Ｂに簡略に示されるように、真空バッグ３０内に封入する（図１４の箱形１５０）ことができる。バッグに入れられた積層前スタックは次いで、図３Ｃに示されるようにオートクレーブチャンバ内または簡易なオーブン内に入れ、真空システムに取り付けることができる。集成スタック２８の周縁に真空を印加するため、真空バッグ上の真空チューブ３２を介して真空バッグ３０が真空引きされる。封止された真空バッグの真空チェック後、オートクレーブが閉じられ、プロセス作業または積層形成プロセスが開始される（図１４の箱形１６０）。積層形成プロセスに用いられるオートクレーブは、例えば２００℃及び１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）までの、自動車用窓ガラス工業プロセスと同等の温度／圧力条件をつくることができる。オートクレーブ３４は、必要に応じて、バッファプレートによってガラス板に印加される圧力を高めるために加圧される。オートクレーブ内の温度は高分子材中間層１６の軟化温度にあるか、またはそれより若干高い、温度（ソーク温度）まで高められる。真空及びソーク温度は、中間層２６を軟化させ、２枚のガラス板２２と２４の間を脱気し、２枚のガラス板２２，２４に軟化した中間層１６を接合／張付けし、よって積層前スタック２８を積層し合わせてガラス積層板を形成するに十分な時間（ソーク時間）維持される。同様のプロセス条件を、真空バッグの代わりに真空リングを用いてスタックを積層するために用いることができる。

オートクレーブ処理の完了後、袋に入れられた積層板をオートクレーブから取り出して冷却させる。完成積層板をバッグ材料から取り出して洗滌する（図４の箱形１７）。得られる積層板は、完全に封止されているべき、周縁近傍で特に、ほとんど透明であるかまたは透明であろう。必要であれば、積層板を完成し、透明化するため、次いで、積層板を高められた温度及び圧力においてオートクレーブ処理することができる。上述したように、積層されるガラス板の少なくとも一方が１.０ｍｍをこえない厚さを有していれば、本開示に説明される手順は以降のいかなるオートクレーブ工程の必要も排除することができる。

本開示は、光学特性が改善されているガラス積層板を作製する、２枚のガラス板及び中間層がオートクレーブ内で積層されるプロセスを説明する。しかし、スタックが積層されているチャンバを加圧する必要がない場合は、オートクレーブの代わりに、真空リング／バッグ内を真空に引くための真空ポートを備えている、より安価なオーブンを用いることができる。

ガラス積層板の形成に薄ガラス板が用いられる場合、ガラス板（及び得られるガラス積層板）は、一般的な真空バッグ／真空リング積層形成プロセス中にガラス板及び集成スタック１８内につくられる不等応力による変形を受け易い。集成スタック内の応力は得られるガラス積層板に光学歪及び形状変化を生じさせる。薄ガラス板の積層に一般的な真空バッグ積層形成プロセスが用いられる場合、真空バッグが収縮するにともない、真空バッグによって積層途上の集成スタック内にランダムな不等応力が発生することが多い。これらの応力は薄ガラス積層板の比較的薄く撓みやすいガラスの変形を、積層されている間に、生じさせることが多く、そのような変形は積層板形成後もガラス積層板に残り、ガラス積層板に先述した光学歪及び形状変化を生じさせる。１ｍｍをこえる厚さを有する比較的厚いガラスを積層する場合、真空バッグによってつくられる不等応力は、厚ガラス板の剛性により、一般にガラス板または積層構造のいかなる有意な変形も生じさせるに十分に大きくはない。一般的な真空リング積層形成プロセスにおいて、スタックの縁端はガラス板の外周縁を圧迫している真空リングによる不等応力を受け易い。真空バッグまたは真空リングに印加される真空を弱めることにより、あるいは集成スタックの周縁に真空リングがクランプされる圧力／力を弱めることにより、積層形成中の薄ガラス及びスタックの変形傾向を弱めることが可能である。真空を弱め、かつ真空リングのクランプ圧力を弱めることで、積層板の縁端周囲の変形の大きな低減を得ることができ、したがって積層板の縁端周囲の最小歪を達成できることが分かった。スタックに印加される積層形成温度及び圧力（例えばオートクレーブ内圧力）を低めることにより、積層板内の応力及び変形をさらに一層減じることが可能であることも分かった。

本開示は、厚さが１ｍｍをこえない薄ガラス板を少なくとも１枚有し、自動車用窓ガラス及びその他の用途に用いるために許容できるレベルの光学歪を有する、ガラス積層板を積層するための最適積層形成プロセスを説明する。例えば、集成スタックの周縁に（真空リングまたは真空バッグにより）真空を印加しながら、ソーク温度は約１００℃から約１５０℃の範囲内、または約１２５℃とすることができ、ソーク圧力は約７０ｐｓｉ（０.４８ＭＰａ）から１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）までとすることができ、ソーク時間は約３０分とすることができる。低ソーク温度においては、低光学歪積層板を得るため、７０ｐｓｉ（０.４８ＭＰａ）と１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）の間のいかなる圧力も用いることができる。高ソーク温度または長ソーク時間においては、１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）より低く、好ましくは１００ｐｓｉ（０.６９ＭＰａ）より低い、オートクレーブ圧力を用いることができる。オートクレーブ内ソーク時間は、オートクレーブ内のガラスの量によってある程度決定される。ソーク時間は、全ての積層板が所望のソーク温度に達し、中間層が十分に濡れて中間層とガラス板の間の密着接合を発現する（例えば、ガラス板に張り付く）に十分であるべきである。ソーク時間は３０分と１５０分の間で変わることができる。真空バッグまたは真空リングに印加される圧力は、約−０.９バール（−９×１０^４Ｐａ）をこえないか、約−０.７バール（−７×１０^４Ｐａ）をこえないか、約−０.６バール（−６×１０^４Ｐａ）をこえないか、約−０.５バール（−５×１０^４Ｐａ）をこえないか、あるいは、約−０.２バール（−２×１０^４Ｐａ）から約−０.７バール（−７×１０^４Ｐａ）の範囲内、約−０.３バール（−３×１０^４Ｐａ）から約−０.７バール（−７×１０^４Ｐａ）の範囲内、約−０.２バール（−２×１０^４Ｐａ）から約−０.６バール（−６×１０^４Ｐａ）の範囲内、または、約−０.３バール（−３×１０^４Ｐａ）から約−０.６バール（−６×１０^４Ｐａ）の範囲内にある、真空とすることができる。いくつかの例において、真空リングに印加される真空は約−０.６バール（−６×１０^４Ｐａ）をこえず、ソーク温度は約９０℃から約１００℃の範囲にあり、ソーク時間は約３０分である。オートクレーブ処理が望ましければ、真空リングを取り外し、加熱速度及び冷却速度を０.５５℃/分として、１２５℃において、７０ｐｓｉ（０.４８ＭＰａ）で３０分間保持のオートクレーブ処理を行うことができる。

一般的な真空リング（真空バッグ）プロセスはさらに後続オートクレーブ工程を用いるが、先述した積層形成プロセスは、後続処理を全く用いずにガラス積層板を形成するため、オートクレーブ内で約１２０℃から１５０℃のソーク温度及び１５０ｐｓｉ（１.０３ＭＰａ）から２００ｐｓｉ（１.３８ＭＰａ）の圧力を用いることができる。したがって、本開示は薄ガラス板を積層するときに、一般的な真空リングプロセスまたは真空バッグプロセスを用いる場合に可能であるよりも改善された光学歪及び形状一貫性を有する薄積層ガラス構造を、オートクレーブにおける後続の高温／高圧処理を必要とせずに、作製するための改善された真空リングプロセスまたは真空バッグプロセスを提供する。

積層形成プロセス中の積層板への形状制御を提供するため、バッファプレート４２及び４４がそれぞれの積層前スタックの両面と直接接触して配置される。バッファプレートは、プレーナ（フラット）形状を含めることができる、薄ガラス積層板の所望の最終形状と同形の成形面をもってあらかじめ形成することができる。湾曲形状は、単一の軸及び単一の曲率半径をもつ簡単な湾曲形状、あるいは複数の軸及び変化する曲率半径または複数の曲率半径をもつ複雑な湾曲形状とすることができる。バッファプレートは、例えば、工業界で十分に理解されているような通常のガラス成形／整形プロセス（自動車用窓ガラス工業において普通に用いられているような曲げ／整形プロセス）を用いて所望の形状に成形された約４ｍｍから約６ｍｍの厚さの、ソーダ石灰ガラス板のような、ガラス板とすることができる。集成スタックに配される薄ガラス板１２及び１４の初期形状はフラット／プレーナとすることができ、あるいはガラス板は所望の最終積層板形状に名目上成形することができる。ガラス板を湾曲形状に成形するときにはガラス板毎に形状不一致を生じさせる形状変化が普通におこるから、ガラス板は所望の最終積層板形状に名目上成形することができるといわれる。真空は積層スタックの層の間から空気を抜き、同時に、可撓性ガラス板１２及び１４を曲げてバッファプレート４２，４４の形状に、及び相似に、成形する。本開示に説明されるバッファプレートはソーダ石灰ガラスで形成されるが、バッファプレートに選ばれる材料には、アルミニウム、鋼鉄、セラミック、等のような、他のセミリジッドで成形可能な材料を含めることができる。

実験１
純強化全Ｇｏｒｉｌｌａガラス積層板を、バッファプレートを用いずに、真空バッグ内で処理した。図５は薄ガラス積層板に形成されたプロセス起因歪を示す。プロセス起因光学歪は積層板の周縁に沿って特に明白であるが、内側のより激しい異常のいくらかは積層形成前の問題によるものであろう。同じ薄ガラス積層構造を、温度及び圧力を上述より高くしたことを除いて、上述したようにバッファプレートを用いて処理した。図６は得られた積層板の、特に左辺及び右上隅における、強い歪を示す。同じ積層構造を本開示に説明される最適条件においてバッファプレートを用いて処理した。図７は、得られた積層板の上辺及び底辺に沿ういくらかの明白な歪はあるが、中央領域には歪が無いように見えることを示す。図６及び７における歪の画像は、図５に示されるようなバックライトで照射した「ゼブラボード」を前方から写真を撮り、次いで、歪みによって線のシフトが生じた領域を強調するため、縞の背景像を引き去ることで作製した。

実験２
ＰＶＢ中間層と、２枚の０.７ｍｍ厚化学的強化Ｇｏｒｉｌｌａガラス及び１枚の０.７ｍｍ厚化学的強化Ｇｏｒｉｌｌａガラスと１枚の１.６ｍｍ厚ソーダ石灰ガラスからなる、積層前スタックまたは積上げ品を集成した。いずれも厚いＧｏｒｉｌｌａガラスまたはソーダ石灰ガラスからなる、正しい形状の比較的硬質のバッファプレートを集成積上げ品の一方または両方の面上においた。この全体アセンブリ（積上げ品＋バッファ）の周縁を巡って可撓性真空リングを取り付けた。ガラスとＰＶＢの間の空気を除去するため及び積層アセンブリに硬質バッファプレートの形状をとらせるため、真空リング内の空間を約−０.９バール（−９×１０^４Ｐａ）の圧力まで排気した。真空を室温で１５分間。次いで１００℃で２５分間、維持した。この全体スタック（積層前スタック＋バッファ）を１３０℃で４０分間オートクレーブ処理した。得られた積層板の光学歪は極めて僅かであった。真空リングの代わりに真空バッグを用い、十分な真空圧を用いて、同様の結果を達成した。

実験３
２枚の２ｍｍ厚ガラスとＰＶＢ中間層からなる純強化全Ｇｏｒｉｌｌａガラス積層板を、この集成スタックに周縁に装着された真空リングを用いて処理した。ガラスとＰＶＢを貼り合わせるため、−０.９バール（−９×１０^４Ｐａ）の真空を用い、２０℃で２０分間、次いで１００℃でさらに３０分間、維持して、集成スタックの脱気及び張合わせを行った。得られた前段積層板は縁端周辺に光学歪を有していた。この前段積層板を、真空リングの取り外し後、８０ｐｓｉ（０.５５ＭＰａ）及び１３０℃で３６分間オートクレーブ処理した。このオートクレーブ処理後に得られた積層板に光学歪は基本的になかった。オートクレーブ工程は、−０.９バール（−９×１０^４Ｐａ）で行われた脱気／張合わせ工程後に見られた光学歪を除去するように作用する。

上述したように、必要に応じて、オートクレーブ２４内部の圧力を高めることによって２枚のガラス板の中央部を押し合わせるため、オートクレーブを加圧することにより集成スタックに圧力を印加することができる。ガラス板の薄く可撓／易撓な性質により、薄ガラス板１２及び１４は容易に相似形状になり、よって薄ガラス板と中間層１６の間のいかなる空隙も閉じて気泡を排除する。オートクレーブ内部の圧力を一般的な積層形成プロセスに比較して、オートクレーブ内圧力が、例えば、７０ｐｓｉ（０.４８ＭＰａ）または８０ｐｓｉ（０.５５ＭＰａ）をこえないように、弱めることができ、あるいはオートクレーブ内圧力の加圧／制御工程を完全に排除することができ、前段積層板を大気圧で処理することができて、オートクレーブの代わりに簡易なオーブンの使用が可能になることが分かった。薄ガラス板の易撓性により、本開示で先述したように、一般的な真空リング／真空バッグ積層プロセスに比較して、低いソーク温度及び弱い真空圧力も可能になる。

本開示にしたがう真空積層形成プロセスの別の実施形態において、複数の積層構造を、単一の積層形成及び脱気／張付けプロセスにおいて単一の真空バッグ内でまたは単一の真空リングを用いて同時に、図３Ａ〜３Ｃに関して説明したように、積層形成／処理することができる。このようにすれば、複数の真空バッグまたは真空リングを用いる積層形成作業を排除することができる。そのようなプロセスにおいて、ただ一対のバッファプレート４２と４４の間に複数の積層前スタックを積み重ねることができる。

本開示は、薄ガラスの可撓性を利用することで一般的な真空リング成形プロセスに比較して光学歪及び形状一貫性が改善されている透明ガラス積層板を達成する、真空リング積層形成プロセス及び真空バッグ積層形成プロセス及びプロセス条件を説明する。ここで開示されたプロセスは、特に薄ガラスが含まれる場合に、光学歪に関して積層板の清純な光学品質を保つことができる。本開示は、薄ガラス板が用いられる場合に光学歪及び形状一貫性が改善されている透明ガラス積層板の単一工程で、したがって時間及び資源を節約するために高温及び高圧における追加のオートクレーブ工程を排除して、直接に作製するために真空リングプロセス及び真空バッグプロセスのいずれをもどのように利用するかを教示する。本開示は、特に湾曲サンプルを作製する場合に、全て薄ガラス板でつくられる積層板の形状一貫性を促進するために積層板形成中に積層前スタックの両側でバッファプレートをどのように用いるかも教示する。本開示は、複数の積層スタックを同時に処理することにより、従来の作製プロセスに比較して、作製に必要な時間、労働力及び資源をどのように大幅に低減するかも教示する。本開示は、一般的な厚ガラスプロセスに比較して、薄ガラスを積層する場合に、真空リングまたは真空バッグに印加される真空を弱め、真空リングのクランプ圧力を低めるだけでなく、薄ガラス積層時のオートクレーブサイクルの温度及び圧力も低め、よって薄ガラス積層板の積層及び成形に必要な時間及び資源を低減するプロセスを説明する。本開示は、本開示の改善されたプロセスで作製される、改善された薄ガラス積層板も説明し、含む。

別途に明白に言明されない限り、本明細書に述べられるいかなる方法もその工程が特定の順序で実施される必要があると解されることは全く意図されていない。したがって、その工程がしたがうべき順序を方法特許請求項が実際に挙げていない場合、または、そうではなくとも、工程が特定の順序に限定されるべきであることが特許請求項または説明に特に言明されていない場合、いかなる特定の順序も推測されることは全く意図されていない。

本発明の精神または範囲を逸脱することなく様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。本発明の精神及び本質を組み入れている、開示された実施形態の改変、組合せ、下位組合せ及び変形が当業者には思い浮かび得るから、本発明は添付される特許請求の範囲及びそれらの等価形態の範囲内の全てを含むと解されるべきである。

１０ 薄ガラス積層板
１２，１４ 薄ガラス板
１６，２６ 高分子材中間層
２０ ハイブリッド強化薄ガラス板
２２ 比較的厚い無化学強化ガラス板
２４ 化学強化薄ガラス板
２８ 積層前スタック（集成スタック）
３０ 真空バッグ
３２ 真空チューブ
３４ オートクレーブ
４２，４４ バッファプレート

Claims (8)

1. ガラス積層板を成形するプロセスにおいて、
   前記ガラス積層板の所望の形状に名目上一致する第１の成形面を有する第１のバッファプレートを提供する工程、
   前記ガラス積層板の所望の形状に名目上一致する第２の成形面を有する第２のバッファプレートを提供する工程、
   第１のガラス板、第２のガラス板及び高分子材中間層を提供する工程であって、前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板の少なくとも一方は１ｍｍをこえない厚さを有するものである工程、
   前記第１のバッファプレートの前記第１の成形面の上に前記第１のガラス板を積み重ねる工程、
   前記第１のガラス板の上に前記中間層を積み重ねる工程、
   前記中間層の上に前記第２のガラス板を積み重ねる工程、
   前記第２のガラス板の上に前記第２のバッファプレートを、前記第２の成形面を前記第２のガラス板に接触させて、積み重ねて集成スタックを形成する工程、
   前記集成スタックの周縁に真空を印加する工程、
   前記集成スタックを、前記中間層の軟化温度にあるかまたは前記軟化温度より高いソーク温度に加熱する工程、
   前記真空及び前記ソーク温度を、前記中間層を脱気し、前記中間層を前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板に張り付け、前記ガラス板及び前記中間層を前記第１の成形面及び前記第２の成形面の形状に成形するに十分な時間（ソーク時間）、維持する工程、
   前記集成スタックをオーブンから取り出す工程、及び
   前記ガラス積層板から前記バッファプレートを取り外す工程、
   を含むことを特徴とするプロセス。
2. 前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板のいずれもが、
   （ａ）１ｍｍをこえない厚さを有する、または
   （ｂ）化学的に強化されたガラス板である、
   の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
3. 前記集成スタックをオートクレーブに入れて、前記ソーク時間中、１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）をこえない圧力においてオートクレーブ処理する工程をさらに含み、前記ソーク温度が約１５０℃または１２５℃をこえず、前記集成スタックの前記周縁に印加される前記真空が約−０.７バール（−７×１０^４Ｐａ）または約−０.６バール（−６×１０^４Ｐａ）をこえないことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
4. 請求項１に記載のプロセスにおいて、
   真空を印加する前記工程が前記集成スタックを真空バッグ及び真空リングの一方に入れる工程並びに真空バッグ及び真空リングの前記一方に真空を印加する工程を含む、及び
   加熱する前記工程が前記集成スタックを、１５０℃をこえない、ソーク温度に加熱する工程を含む、
   ことを特徴とするプロセス。
5. 請求項４に記載のプロセスにおいて、
   前記集成スタックをオートクレーブに入れてオートクレーブ処理する工程、及び
   前記ソーク時間中、前記オートクレーブ内の圧力を約７０ｐｓｉ（０.４８ＭＰａ）から約１８０ｐｓｉ（１.２４ＭＰａ）の範囲内に維持する工程、
   をさらに含むことを特徴とするプロセス。
6. 前記第１のバッファプレート及び前記第２のバッファプレートの少なくとも一方が約４ｍｍ以上の厚さを有するソーダ石灰ガラスの板で形成されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
7. 第１のバッファプレートを提供する前記工程及び第２のバッファプレートを提供する前記工程の少なくとも一方が、
   ガラス板を提供する工程、及び
   前記ガラス積層板の所望の形状に名目上一致する形状を有する前記成形面を前記ガラス板が有するように前記ガラス板を曲げる工程、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
8. 前記第１のバッファプレート及び前記第２のバッファプレートの少なくとも一方がソーダ石灰ガラス板で形成されることを特徴とする請求項７に記載のプロセス。

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