JP2016222527A - ガラスのリドロー加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】幅Ｂ及び厚さＤを有するブランクから、幅ｂ及び厚さｄを有する板状ガラス部品を作製でき、比ｂ／ｄが比Ｂ／Ｄよりはるかに大きい板状ガラス部品を製造する方法の提供。【解決手段】ガラスをリドロー加工する方法であって、ａ．ガラスのブランク１０を準備する工程と、ｂ．ブランク１０を加熱する工程と、ｃ．ブランク１０を延伸する工程とを含み、ブランク１０は、中央領域１６と２つの縁部領域１４とを含む。前記縁部領域１４が、それぞれ、ブランク１０の幅の少なくとも１％であり且つ大きくとも３０％である幅を有し、変形ゾーンのうち温度が調節される部分が、前記変形ゾーンの少なくとも７５％の高さに及び、前記縁部領域１４が少なくとも１つの冷却設備によって冷却され、ここで、前記冷却設備とブランク１０の中央との間の距離が、ブランク１０の幅の減少と共に減少することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスのリドロー加工方法、前記方法を行う装置、前記方法によって製造することができるガラス部品に関する。

原則としては、ガラスのリドロー加工は公知であり、特に、ブランク及び／又はガラス繊維の延伸のための円形断面を有するブランクについての総合的な最先端リドロー加工が存在している。

リドロー法の間、ガラス片は部分的に加熱され、適切な機械装置を用いて長手方向に延伸される。ガラス片−ブランク−を一定速度で加熱ゾーンに供給し、加熱ガラスを一定速度で延伸する場合、これはブランクの断面形状の縮小をもたらし、これは速度比に依存する。したがって、たとえば管状ブランクを使用する場合、管状製品が再び製造されるが、その直径はより小さい。製品の断面形状はブランクのものと類似しており、その大部分については、適切な手段によって１：１の縮尺でブランクの複製を実現することが実に望ましい（EP 0819655 B1を参照のこと）。

ガラスをリドロー加工する工程では、通常楕円形のブランクをホルダ内の一方の端部に固定し、他端部をたとえばマッフル炉内で加熱する。ガラスが変形可能になったら、ブランクのうちホルダ内に固定されている端部における引抜力の行使によってそれを延伸する。その間にブランクをマッフル内に向けて移動させる場合、適切な選択温度によって、これは、結果として、類似形状であるが、より小さい断面を有する製品になる。たとえば、円形断面を有するブランクはガラス繊維に延伸される。たとえば部品などの製品を延伸する速度、及びブランクを前方へ任意に移動させる速度の選択が、断面の縮小率を決定する。通常、ブランクの断面の厚さ対幅の比は、一定のままである。ガラス繊維を延伸する場合にこれが望ましいのは、円形断面を有するブランクから始めると、同様に円形断面を有するガラス繊維を延伸できるからである。

板状部品、すなわち、断面の幅対厚さの比がたとえば８０：１である部品をリドロー加工するのは困難であることは分かっている。非常に大きい幅を有するブランクを用いることによってのみ、同様に大きい幅の部品を延伸することが可能である。したがって、たとえば、幅７０ｍｍ及び厚さ１０ｍｍ（Ｂ／Ｄ＝７）の断面を有するブランクから、幅７ｍｍ及び厚さ１ｍｍ（ｂ／ｄ＝７）の断面を有する部品が製造できる。

より大きい幅又はより小さな厚さの断面を有するブランクを使用する場合、より大きい幅及び同様の厚さの断面を有する部品のみが可能である。より大きい幅を有するブランクの使用は、しばしば、無理な製造効率のため失敗し、より厚みの少ないブランクの使用は、リドロー加工中のブランクを非常に頻繁に交換する必要があるのでますます非効率的である。

US 7,231,786 B2には、リドロー加工によって平面ガラス板を製造できる方法が記載されている。より大きい幅の製品を得るには、この場合、エッジローラを用いてガラスを長手方向に延伸する前に、軟質ガラスを幅方向に延伸する把持部が使用される。

US 3,635,687Aには、リドロー法が記載されており、ここでは、板状ブランクのエッジ領域を冷却することによって、幅対厚さの比（Ｂ／Ｄ）の変化を得ている。この方法では、１０．７倍の幅対厚さの比の最大の増加を達成することができる。ここで使用するエッジ冷却器は、ブランクの変形ゾーンにおける縁部領域のほんのわずかな部分が冷却されるように配置される。したがって、ブランクの中央領域と縁部領域との間の温度差は、非常に迅速に再度減少する。

EP 0 819 655 B1には、ガラスを形成する方法が記載されている。この場合は、形成工程においてもリドロー加工を使用することができる。しかし、幅対厚さの比（Ｂ／Ｄ）を調整する方法については記載されていない。ここでは、加熱後、形状を操作するためにガラスが局所的に加熱又は冷却される。

これらの参考文献に記載されているこれらの操作の各々は、最終形状及び／又は延伸された部品の形状と比べて小さな変化をブランクの形状にもたらすのみである。さらに、これらの方法は、比較的多くの労力を伴う。特に把持部又はロールを使用すべき場合には、精巧なリドロー装置が必要とされ、これは欠陥の影響を受けやすい。

したがって、本発明の目的は、ガラス部品を製造するための効率的な方法を提供することである。さらに、ガラス部品の幅対厚さの比（ｂ／ｄ）と比較して、ブランクの幅対厚さの比（Ｂ／Ｄ）を増大させることを可能にする方法が提供されることが望ましい。特には、板状ガラス部品を製造する方法であって、幅Ｂ及び厚さＤを有するブランクから、幅ｂ及び厚さｄを有する板状ガラス部品を作製でき、比ｂ／ｄが比Ｂ／Ｄよりはるかに大きい方法が提供されることが望ましい。

本発明による目的は、特許請求の範囲に記載されている態様によって達成される。

本発明によるガラスをリドロー加工する方法は：
ａ．平均厚さＤ及び平均幅Ｂを有するガラスのブランクを準備する工程と、
ｂ．前記ブランクを加熱する工程と、
ｃ．前記ブランクを平均厚さｄ及び平均幅ｂに延伸する工程と
を含み、ここで、ブランクは、中央領域と２つの縁部領域とを含み、変形ゾーンにおけるブランクの温度は、中央領域が縁部領域の温度Ｔ₂より高い温度Ｔ₁に達するように調節され、ここで、変形ゾーンは、ブランクのうち、１．０５×ｄ〜０．９５×Ｄまでの厚さを有する部分である。この場合、変形ゾーンのうち上記の温度条件が調節される部分は、変形ゾーンの高さの少なくとも７５％、好ましくは少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％又は１００％の高さに及ぶ。

ブランクの延伸工程の間、変形ゾーンにおけるブランクの縁部領域の温度がブランクの中央領域の温度より低く保持されると、ガラス部品の外形を著しく変化させることができることが驚くべきことに見出された。よって、技術水準の方法と比較した本発明による方法の相違点は、ブランクのうち、その縁部領域が中央領域の温度より低い温度に保持される部分がより大きいことである。たとえばUS 3,635,687号では、冷却設備が変形ゾーンの上部領域のみを冷却する方法が行われる。そのため、中央領域及び縁部領域のそれぞれの温度は非常に迅速に再び同一になるであろうし、より小規模の幅対厚さの比の増加しか達成されないであろう。

温度条件の調節は、たとえば、選択的加熱及び／又は選択的冷却によって達成されてもよい。当業者であれば、リドロー法で選択的加熱及び冷却を行うための数多くの実行可能な手段を知っているであろう。

本発明に係る方法の間、全変形ゾーン内の縁部領域の温度が、好ましくは温度Ｔ₂に維持される。温度Ｔ₂は、好ましくは、変形ゾーンにおけるブランクの縁部領域の少なくとも１つが少なくとも１つの冷却設備によって冷却される方策によって調節される。縁部領域を１つ以上の冷却設備で冷却することによって、温度条件を選択的加熱の場合よりも選択的に調節することができる。

好ましくは、冷却設備とブランクの中央との間の水平距離は、ブランクの幅が減少するにつれて−したがって、上から下に向かって−より小さくなり、それにより、縁部領域が加熱設備から遮蔽されるようにする。冷却設備が、このように縁部領域をブランクの中央方向に向かって追うのは、ブランクの幅がリドロー加工プロセスの間に減少し、それにより縁部領域がブランクの中央に近づくようになるからである。ブランクの中央と少なくとも１つの冷却設備との間の水平距離は、好ましくは、この場所でのブランクの幅の半分より小さい。

このように、冷却設備を利用して、変形ゾーンにおける縁部領域の温度を温度Ｔ₂に調節することができ、一方、ブランクの中央領域は温度Ｔ₁を有する。冷却設備は、好ましくは、少なくとも１つの縁部領域を熱源の影響から守るように、及び／又は少なくとも１つの縁部領域を能動的に冷却するように設計される。

温度Ｔ₁は、好ましくは、ブランクのガラスが、１０⁵ｄＰａｓ〜１０⁹ｄＰａｓ、好ましくは１０⁷ｄＰａｓ〜１０^8.5ｄＰａｓの粘度η₁を有する温度である。温度Ｔ₂は、好ましくは、η₂／η₁率が１．０１〜１０⁸、好ましくは１０〜１０⁵であるような粘度η₂を、ブランクのガラスが有する温度である。縁部領域の方が温度が低いので、そこの粘度の方が高い。変形ゾーンの大部分でこうしたより高い粘度を調節する方策によって、ブランクと比較したガラス部品の幅の縮小は強力に制限される。さらに、ガラス内の張力が減少する。

変形ゾーンはブランクの一部分であり、そこでブランクは０．９５×Ｄ〜１．０５×ｄの厚さを有する。よって、それは、ブランク内でガラスが変形している領域である。厚さは、当初の厚さＤより小さいが、最終厚さｄにはまだ達していない。本発明によれば、変形ゾーンは、好ましくは極めて小さい。変形ゾーン（＝メニスカス）は、好ましくは大きくとも６×Ｄ（特に、大きくとも１００ｍｍ）、好ましくは大きくとも５×Ｄ（特に、大きくとも４０ｍｍ）、特に好ましくは大きくとも４×Ｄ（特に、大きくとも３０ｍｍ）の高さを有していてもよい。好ましくは、変形ゾーンはブランクの幅全体に及ぶ。変形ゾーンの「高さ」とは、ブランクが延伸される方向におけるその広さを意味しており、したがって、通常は垂直方向における変形ゾーンの広さを意味している。

これらの両方の方策，すなわちより低い温度を有する縁部領域、及び小さい変形ゾーン，を共に使用して、さらに大きい幅及び／又はより良好な厚さ分布を達成してもよい。

ブランクの縁部領域のそれぞれは、好ましくはＢ_R＝Ｄから（１．２×Ｄ）によって特徴付けられる、幅Ｂ_Rを有する。好ましくは、ブランクの幅の大きくとも３０％がそれぞれ縁部領域に相当するので、ブランクの幅の最大６０％が縁部領域に相当する。さらに好ましくは、ブランクの幅のそれぞれ大きくとも２５％だけが縁部領域に相当し、特に好ましくはそれぞれ大きくとも２０％である。各縁部領域は、好ましくはブランクの幅の少なくとも１％、特に好ましくは５％の幅Ｂ_Rを有する。

好ましくは、ブランクの厚さは、中央領域において実質的に一定であり、縁部領域においてもまた同様である。これは、縁部領域の厚さは中央領域の厚さより大きくてもよいことを意味している。しかしながら、個々の領域内の厚さはほぼ一定である。

ブランクは、上端と下端とを有する。変形ゾーンは、上端と下端との間に位置する。変形ゾーン外では、ブランクの温度は好ましくはＴ₁より低い。そのために、ブランクの変形は、変形ゾーンの領域内でしか実質的に起こらない。この領域の上方及び下方では、好ましくはブランクの厚さ及び更に幅は、実質的に一定に保たれる。便宜上、本記載を通して、ガラスがこの方法で加工されるときには用語「ブランク」が使用され、本発明に係る方法の最終工程が終了した後のみ、製品を「ガラス部品」と呼ぶ。

好ましくは、ブランクの幅対厚さの比の増加は、製造されるガラス部品の厚さｄがブランクの厚さＤより実質的に小さいという方策によって、実質的に達成される。好ましくは、厚さｄは、大きくともＤ／１０であり、さらに好ましくは大きくともＤ／３０であり、特に好ましくは大きくともＤ／７５である。そして、ガラス部品は、好ましくは１０ｍｍより小さい、さらに好ましくは１ｍｍより小さい、より好ましくは１００μｍより小さい、さらに好ましくは５０μｍより小さい、特に好ましくは３０μｍより小さい厚さｄを有する。本発明によると、高品質で比較的大きい表面積を有する、このように薄いガラス部品を製造することが可能である。

好ましくは、ブランクの幅Ｂに対する製造されたガラス部品の幅ｂは、ほとんど減少しない。これは、比Ｂ／ｂが好ましくは大きくとも２、さらに好ましくは大きくとも１．６、特に好ましくは大きくとも１．２５であることを意味する。

この方法は、同じく本発明に係るリドロー装置内で行うことができる。加熱を目的として、ブランクをリドロー装置に挿入することができる。好ましくは、リドロー装置は、ブランクの一端を固定することができるホルダを具備する。ホルダは、好ましくはリドロー装置の上部区分に位置する。そして、ブランクは、ホルダにおいてその上端が固定される。

リドロー装置は、少なくとも１つの熱源を具備する。熱源は、好ましくは、リドロー装置の中央領域に配置される。熱源は、好ましくは、電気抵抗式ヒーター、バーナー配列、輻射式ヒーター、レーザー走査器を備えた若しくは備えていないレーザー、又はそれらの組み合わせであり得る。熱源は、好ましくは、本発明に係る温度分布が実現されるように、変形領域に挿入されたブランクを加熱することができるように設計される。

変形領域とは、好ましくは、リドロー装置の内部に位置する領域である。熱源は、変形領域及び／又はブランクの一部分の温度を、変形領域内に置かれたブランクがその変形ゾーンで変形し得る温度に加熱され、高い温度まで上昇させる。ブランクの一部分のみを標的として加熱するのに適した熱源、たとえばレーザーが使用される場合、変形領域内の温度はほとんど上昇しない。加熱方式及びブランクの寸法に応じて、変形領域の長さは変動し得る。

熱源は、変形領域及び／又はブランクの一部分を加熱するが、ブランクの一部分は、好ましくは、ブランクのうち本発明によって設計される変形ゾーンだけが加熱されるほど小さい。ブランクのうち変形ゾーンの上方及び下方にある部分は、好ましくは、より低い温度を有する。本発明によれば、これは、好ましくは、リドロー装置が変形領域の外にあるブランクのこうした部分を遮蔽する１つ以上の熱シールドを具備するという方策によって達成される。熱シールドは、本発明によって所望される温度分布が達成されるように縁部領域を更に遮蔽するように設計されてもよい。

代替的に又は追加的に、変形領域内及び／又は中央領域内でブランクを集中加熱することができる熱源、たとえばレーザー又はレーザー走査器を使用することができる。さらなる代替態様は、熱源であって、寸法が小さく、変形ゾーンに近く置かれるおかげで、実質的に熱が変形領域及び／又は中央領域の外の領域に広がらない熱源に関する。

熱源は、輻射式ヒーターであってもよく、ここでは、その加熱効果は、適切な照射案内及び／又は制限手段によって、変形領域及び／又は中央領域に集中する及び／又は限定される。たとえば、ＫＩＲ（近赤外線放射）ヒーターが使用されてもよく、ここでは、本発明による好ましい温度分布を有する変形領域が遮蔽によって作り出される。また、冷却された（ガス、水又は空気で）熱シールドが使用されてもよい。使用されてもよいさらなる熱源は、レーザーである。この場合、レーザーの照射を案内するために、レーザー走査器が使用されてもよい。

１つ以上の冷却設備が、本発明によって所望される温度分布が調節されるように、変形領域内に配置されていてもよい。冷却設備は、好ましくは冷却フィンガーである。

この装置は、好ましくはリドロー設備の下方領域、特に変形領域の直下に配置される冷却ゾーンを含んでいてもよい。これにより、変形工程の直後に、認知可能な変形がこれ以上起こらないように、ガラスの粘度を、好ましくは、＞１０⁹ｄＰａｓの値に変化させる。この冷却は、好ましくは、少なくとも１０⁶ｄＰａｓ／秒の粘度変化となるように行われる。ブランクのガラスに依存して、これは、たとえば４００〜１０００℃の範囲内の温度Ｔ_Kに相当する。

本発明に係る方法は、好ましくは、さらなる工程：
− 変形領域を出た後にブランクを冷却する工程
を含む。

ブランクを＞１０⁹ｄＰａｓの粘度までさらに冷却することは、周囲温度（たとえば１０〜２５℃）で冷却することによって達成されてもよい。しかし、ブランクは、流体中、たとえばガス流中で積極的な方式でさらに冷却されてもよい。特に好ましいのは、製品が変形領域に続く冷却ゾーンでゆっくりと冷却されるので、残存する張力によって、内側に向かうクラックを何ら生じることなく、少なくともその後の横切り並びにシート縁部の除去を可能とする場合である。

好ましくは、本発明によって所望される通りに変形ゾーンがブランクの内に作り出されるように、変形領域が配置される、並びに／或いは熱源及び／又は冷却設備が設計される。ブランクを加熱することによって、それぞれの場所のガラスの粘度は、ブランクを延伸させることができるほど低下する。これは、ブランクがより長くなることを意味する。

この説明では、ブランクは垂直方向に延伸されるが、本発明の基本概念は、ブランクが水平方向又は互いにあり得る延伸方向に延伸される施設においても実現することができる。

延伸工程では、ブランクの厚さＤはより小さくなる。ブランクは、好ましくは、リドロー設備の上部領域に位置するホルダに上端が好ましくは固定されているので、ブランクの延伸は重力の影響によって行われてもよい。しかし、好ましい態様では、リドロー設備は、好ましくは、変形領域の下部にあるブランクの一部分、特にブランクの下端に延伸力をかける延伸設備を含む。

延伸設備は、好ましくは、リドロー設備の下部領域に配置される。この場合、延伸設備は、ブランクの両側に作用するロールを具備するように設計されてもよい。ブランクは、下端を第２のホルダに着脱可能に取り付けられていてもよい。特に、第２のホルダは、延伸設備の構成要素である。第２のホルダには、たとえばおもりが取り付けられて、それによりブランクを長手方向に延伸してもよい。

好ましい態様では、この方法を連続的に行うことができるように、ブランクを変形ゾーンの方向に前進させてもよい。この目的のために、リドロー装置は、好ましくは、ブランクを変形領域内に移動させるのに適した送り設備（通常リドロー設備の上部領域に）を具備する。それにより、リドロー装置は連続運転に使用することができる。送り設備は、好ましくは、ブランクが延伸される速度ｖ_Zより低い速度ｖ_Nでブランクを変形領域内に移動させる。そのため、ブランクは長手方向に延伸される。ｖ_N対ｖ_Zの比は、特には、＜１であり、好ましくは大きくとも０．８、さらに好ましくは大きくとも０．４、特に好ましくは大きくとも０．１である。これら２つの速度の相違は、ブランクの幅及び厚さの縮小度に影響を及ぼす。

加熱前に、ブランクは好ましくは予備加熱される。この目的のために、リドロー装置は、好ましくは、ブランクを温度Ｔ_Wに加熱することが可能な予備加熱ゾーンを具備する。
予備加熱ゾーンは、好ましくは、リドロー装置の上部領域、たとえば変形領域の外側に配置される。温度Ｔ_Wは、１０¹⁰から１０¹⁴ｄＰａｓの粘度η_Wにおよそ相当する。たとえば、ブランクは、好ましくは変形領域に入る前に予備加熱される。それにより、温度Ｔ₁を達成するのに必要な時間がより短くなるので、変形領域をより速く移動することが可能となる。予備加熱ゾーンがあれば、熱膨張係数が高いガラスが高過ぎる温度勾配のために破壊されるのを回避することもできる。

ガラスの粘度は温度に依存する。各温度で、ガラスはある特定の粘度を有する。変形ゾーンで所望の粘度η₁及び／又はη₂を達成するのに必要な温度Ｔ₁及び／又はＴ₂は、ガラスに依存する。ガラスの粘度は、Din ISO 7884-2、-3、-4、-5に従って決定されよう。

ブランクは、好ましくは、フツリン酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス及びホウケイ酸塩ガラスから選択されるガラスからなる。使用されるガラスは、工業用ガラス、特に工業用板ガラス又は光学ガラスであり得る。

好ましい工業用ガラスは、ソーダ石灰ガラス及びホウケイ酸塩ガラスである。好ましい態様では、ガラスは、ディスプレイ用ガラス又はプラスチック積層体中のバリア層用の薄いガラスである。

好ましい光学ガラスは、リン酸塩ガラス及びフツリン酸塩ガラスである。リン酸塩ガラスは、ガラス形成剤としてＰ₂Ｏ₅を含有する光学ガラスである。そして、Ｐ₂Ｏ₅は、ガラスの主成分である（すなわち、それより高い質量分率を有する他の成分がガラス中に存在しない）。リン酸塩ガラス中のリン酸塩の一部分をフッ素で置換すると、フツリン酸塩ガラスが得られる。フツリン酸塩ガラスを合成するためには、酸化物化合物、たとえばＮａ₂Ｏの代わりに、それぞれのフッ化物、たとえばＮａＦがガラス混合物中に添加される。

本発明によれば、好ましくは、平板ブランクが使用され、ここで、本発明によれば「平板ブランク」とは、ブランクの幅Ｂがその厚さＤより大きいことを意味する。好ましくは、ブランクの幅対厚さの比（Ｂ／Ｄ）は少なくとも５、より好ましくは少なくとも７である。

好ましくは、ブランクは、少なくとも０．０５ｍｍ、より好ましくは少なくとも１ｍｍの厚さＤを有する。厚さは、好ましくは大きくとも４０ｍｍ、より好ましくは大きくとも３０ｍｍである。ブランクの幅Ｂは、好ましくは少なくとも５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも１００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも３００ｍｍである。

ブランクの長さＬは、好ましくは少なくとも５００ｍｍ、より好ましくは少なくとも１０００ｍｍである。一般に、ブランクが長いほど、この方法をより効率的な方式で行うことができるということが真実である。そのため、さらに長いブランクも考慮に入れてもよく、有利であり得る。また、ブランクが連続的な方式で送られる又はブランクがロールから巻き出される方法の実施も考慮に入れてもよい。さらに、好ましくはＬ＞Ｂが当てはまる。

本発明に係る方法は、また、第１のロール上に巻き付けられたブランクを用いて行われてもよい。この場合、ブランクもリドロー装置の上部領域に取り付けられるが、ブランクをロールから巻き出すことができるような方式で取り付けられる。そして、ブランクの自由端は、延伸設備及び／又は送り設備によって、ロールから延伸される。そして、ブランクは、ブランク内に本発明による変形ゾーンが形成されるように、好ましくは連続的及び一定の方式で変形領域を通って延伸される。リドロー装置通過後にそのように調製されたガラス部品は、好ましくは第２のロール上に巻き付けられる。ブランクは、シート縁部（厚くなった境界領域）を含んでいても含んでいなくてもよい。ブランクをロール上に供給すること及び／又は平板ガラス部品をロール上に巻き付けることによって、ブランクを手のかかる方式で単一で装置内に挿入しなくて済むので、この方法を全体としてより効率的に行うことができる。

最後に、得られたガラス部品は、たとえば切断することによって、単一片に分離されてもよい。さらにまた、任意に若干厚くなったガラス部品の境界領域（シート縁部）が切り離されてもよい。必要に応じて、ガラス部品は、更に、研磨及び／又はコーティングされてもよい。本発明に係る方法を用いると、極めて大きい使用可能なガラス表面積を有するガラス部品を得ることができる。これは、ガラス部品のうち要求される品質を有する部分が極めて大きいことを意味する。本発明の方法では、使用前に任意で除去しなければならないシート縁部の表面積の割合が小さい。好ましくは、ガラス部品は１：２〜１：２０，０００の厚さ対幅の比を有する。

好ましくは、ブランクをＣ以下の脈理等級（streak class）に分類することができる。
脈理等級は、光路差の結果である。脈理等級がＣ又はそれより良い場合、平板を通る光路差は＜３０ｎｍでなければならない。

本発明によるものはまた、本発明による方法によって得られるガラス部品である。ガラス部品は、少なくとも１つの、特に２つの火造り面を含む。火造り面は極めて平滑であり、すなわち、その粗さは極めて低い。火造りの場合は、機械研磨とは対照的に、表面が削り落とされることはないが、研磨されることとなる材料はそれが流動し、よって平滑になるような高温に加熱される。したがって、火造りによって平滑な表面を生成するための費用は、機械研磨された高度に平滑な表面を生成するより実質的に低い。ブランクは、研磨されてもよいし、研磨されなくてもよい。研磨されたブランクを使用する場合、それから生成されたガラス部品も、さらなる表面処理、たとえば研削又は研磨を何ら行わなくても、特に表面粗さ及び／又は平滑性の点で、多くの使用に十分な表面品質を有する。

本発明による方法を用いると、少なくとも１つの火造り面（fire-polished surface）を有するガラス部品が得られる。本発明に係るガラス部品に言及すると、用語「表面」とは、残りの面と比較すると最も大きい、上側及び／又は下側、よって両方の面を意味する。

本発明のガラス部品の火造り面（１つ又は複数）は、好ましくは大きくとも５ｎｍ、好ましくは大きくとも３ｎｍ、特に好ましくは大きくとも１ｎｍの二乗平均平方根粗さ（Ｒ_q又はＲＭＳとも言う）を有する。薄いガラスの粗さＲ_tの深さは、好ましくは大きくとも６ｎｍ、さらに好ましくは大きくとも４ｎｍ、特に好ましくは大きくとも２ｎｍである。
粗さの深さは、DIN EN ISO 4287に従って決定されよう。

機械研磨された表面の場合、粗さ値は悪化する。さらに、機械研磨された表面の場合、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を利用すると、研磨痕を観察することができる。加えて、同様にＡＦＭを利用すると、機械研磨剤（mechanic polishing agent）の残留物、たとえばダイアモンド粉末、酸化鉄及び／又はＣｅＯ₂を観察することができる。機械研磨された表面は、研磨ステップ後に常に洗浄されなければならないので、ある種のイオンの浸出がガラスの表面で起こる。ある種のイオンのこうした枯渇は、二次イオン質量分析（ＴｏＦ−ＳＩＭＳ）を利用して検出することができる。かかるイオンは、たとえば、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂａ及びアルカリ金属である。

図面
図面及び例は、本発明の特性及び利点を例示する。本発明は、示される態様に限定されるものではない。

図１及び２は、それぞれ断面部１２、２２を有するブランク１０、ガラス部品２０をそれぞれ模式的に示している。ブランク１０は、長さｌ_V及び幅Ｂによって規定される。同様に、ガラス部品２０は、延伸方向１８の長さｌ_K及び延伸方向１８に垂直な幅ｂ_Kによって規定される。縁部領域１４、２４それぞれの幅はｂ_Rとして定義される。ガラス部品２０の厚さの場合、縁部厚さ及び／又はシート縁部厚さｄ_Rを有する縁部領域２４と、中央領域２６の中央厚さｄ_Mとは区別される。本発明に係る方法の間、縁部領域の方が温度が低く、その結果粘度が高いので、通常ｄ_R／ｄ_M＞１が当てはまる。

ガラス部品２０は、好ましくは、中央領域２６において１つ又は両方の表面が５００μｍより低い、好ましくは１００μｍより低い、特に好ましくは１０μｍより低い平滑性を有することを特徴とし、ここでは、DIN ISO 1101による平滑性とは、中央領域２６における表面を含む２つの平行平面間の距離を意味する。さらに、部品の中央領域の表面粗さＲａは、好ましくは、大きくとも２０ｎｍである。好ましくは、ガラス部品は大きくとも５ｍｍの厚さを有する。しかし、本発明による方法を用いると、たとえば１から２ｍｍの厚さを有する、又は大きくとも１．０ｍｍ、好ましくは大きくとも０．５ｍｍ、より好ましくは大きくとも０．１ｍｍ、たとえば０．０５ｍｍ、又は更には０．０１ｍｍの厚さも有する、実質的により薄い部品も調製することができる。
同上 図３は、ガラスリボンの小さい側面（図中、Ａ部）を見る方向における、平板ガラス部品をリドロー成形するための装置を模式的に示している。ブランク１０は、変形領域４０内に挿入される。ブランクは、領域４２ａ内で加熱され、より小さい厚さを有する部品に延伸される。ブランクは、その上端を取り付け設備（図示せず）で固定され、さらに、ローラー及び／又はロール４４ａ及び４４ｂを用いて、ガラスリボンの下端に延伸力が適用され得る。延伸された部品は、切断デバイス及び／又は分離設備４９を用いて、適切な長さを有する区分に分離されてもよい。代替態様では、延伸されたガラスリボンは、ロール上に巻き付けられてもよい。この図は、冷却設備を示していない。 図４ａ及び４ｂは、図３と同一のガラス部品をリドロー成形するための装置を示しているが、ここではブランクの平面Ｂを見る方向におけるものである。好ましくは、延伸運転の間、ブランクは変形領域に連続的に送り込まれる。この場合、ブランクは、たとえばその上端をローラー又はロールで固定されていてもよい。ブランクを変形領域に送り込む速度は、ブランクの中央領域及び／又は縁部領域の均一な熱浸透が厚さ方向に達成されるような条件に好ましくは調節される。この場合、均一とは、ブランクの重心軸において芯と表面との間の温度の差が２０Ｋより少ないことを意味する。延伸ステップの間にガラスを延伸するのに十分な粘度を確保するために、また粘度が高過ぎる場合にガラスの破壊を防ぎ、粘度が低過ぎる場合に強過ぎる変形を防ぐために、変形領域内でブランクの中央領域は温度Ｔ₁に加熱される。縁部領域の温度は、温度Ｔ₂に調節される。変形領域は、１つ以上の熱源、たとえば好ましくは、電気式ヒーター、火炎、誘導的な熱源、近赤外線放射（ＫＩＲ）、中波長赤外線放射（ＭＩＲ）、遠赤外線放射（ＵＲ）及び／又はレーザー光線によって加熱されてもよい。 同上 本発明によれば、変形領域に挿入されたブランクは、縁部領域ではより低い温度Ｔ₂及びそれによってより高い粘度η₂に調節され、中央領域ではより高い温度Ｔ₁及びそれによりより低い粘度η₁に調節される。変形領域内でこのような温度差ΔＴ＝Ｔ₁−Ｔ₂を調節するために、ここでは、ブランクの縁部領域及び中央領域をそれぞれ加熱する、熱源４８ａと４８ｂとが区別される。或いは、縁部領域は、１つ以上の冷却設備を用いて更に冷却されてもよい。

本発明の一態様によれば、熱が、ブランクの変形ゾーン内で所望の温度差に自動的に達するようにブランク上に適用される。これは、たとえば、図４ａ及び４ｂに示すような炉を用いると可能である。図４ｂに、３つの異なる加熱ゾーンを見ることができる。温度は、縁部ゾーンが中間ゾーンより冷たいように調節されてもよい。さらに、加熱領域４８ａと４８ｂとの間の温度差は、加熱領域４８ｂ内で熱源の加熱を強化することによって調節されてもよい。好ましくは、領域４８ａ及び４８ｂ内の変形領域４０は、別々に制御可能な、たとえば電気式熱源が備えている。さらに、加えて任意に、中間領域が、レーザー光線、火炎で及び／又は誘導的に加熱されてもよい。たとえば、レーザー光線を用いて、周波数の高いレーザー光線を領域４８ｂ内のブランクの幅の上方に案内することによって、中間領域内にさらなる任意の熱供給が実現されてもよい。ここでは、ブランクの片側からのレーザー光線を用いる加熱で基本的に十分であることは明白である。しかしながら、また、両側からのレーザーを用いる加熱をさらに行ってもよい。加熱領域４８ａと４８ｂとの間の温度差は、加熱領域４８ａ内を冷却設備で冷却することによってさらに調節されてもよく、又は追加的に調節されてもよい。

好ましい冷却設備は、たとえば、図５Ａ及び５Ｂで示すような冷却フィンガー５０である。冷却フィンガー５０は、熱源を遮蔽することによって及び／又は積極的に冷却することによって、ブランクの縁部領域の温度を低下させる。加えて、延伸プロセスの間に冷却フィンガーが制御された温度を有して、縁部領域内のブランクの温度を正確に調節するように、冷却フィンガーは、流体、たとえば空気、エアロゾル、又は液体によって積極的に冷却されてもよい。このような流体は、周囲温度で、冷却されて又は加熱されて冷却フィンガー内に送り込まれてもよい。

図５Ａ及び５Ｂに示すように、このような冷却フィンガー５０の場合、一方が開口した管５１が用意されてもよく、ここでは、開口部を介してその中に、特に同軸である、より小さい断面を有する、二方が開口した第２の管５２が、第２の管の第１の開口部が第１の管の内部に位置するように配置される。第２の管の第２の開口部を介して、流体は、規定された流量で第２の管に流入し、その第１の開口部から流出し、次いで第１の管に流入し、その開口部を介して第１の管から流出してもよい。追加的に、ブランクの縁部領域と熱源との間の領域に位置するバッフル５３を更に、冷却設備のさらなる要素として使用されてもよい。そのため、適切な方式で、ガラス内の温度分布を円周方向（角度区分（angle segment））に調節することができるだけでなく、同時に軸方向、たとえば熱源としてのマッフルの軸方向でも調節することができる。好ましい態様によれば、このような冷却設備は、いかなる場所でもガラスリボンに接触しない。これにより、特に、作り出されるガラス部品における厄介な不純物及び張力の発生が防止されるだけでなく、平滑性及び／又は表面粗さに関する欠陥も防止される。張力により、ガラスリボンが冷却する間に破壊することもある。好ましくは、冷却設備は、ブランクの表面から０から５０ｃｍ、好ましくは０．１から１０ｃｍ、特に好ましくは０．１から５ｃｍの距離に位置付けされる。冷却及び／又は加熱設備を用いると温度プロファイルが作り出され、ここで、ガラスリボンの縁部領域と中央領域の間の温度差は、好ましくは＞０から１００℃であり、好ましくは１０から６０℃である。

図５Ａ及び５Ｂに、ブランクの中央Ｍも見ることができる。ブランクの幅は、トップダウン式に減少する。図５Ａでは、同様に中央Ｍと冷却設備５０の水平距離も、ブランクの幅の減少と共に（Ｂ→ｂ）減少する。本発明による変形ゾーン内の温度分布を達成するために、他の数多くの実行可能な手段が考えられる。幅が増加するバッフル５３と共に冷却設備が用意される、図５Ａに示される実行可能な手段の他に、冷却設備はまた図５Ｂの通りに設計されてもよいし、たとえばブランクの中央の方向に向かって並べられていてもよい。

［実施例］
次の表は、調製されたガラス部品の幅対厚さの比に関する本発明の方策の結果を示す。

縁部領域を冷却すると、幅対厚さの比を１０．７倍に増加させることができることが分かる。本発明による温度分布を変形ゾーンの少なくとも７５％に適用すると、この比率をさらに７０％近く増加させることができる。小さい変形ゾーンを追加的に組み合わせて使用すると、１００％より大きい増加となる。そのため、実質的により効率的な方法で平板ガラス部品を調製することができる。

１０ ブランク
１２ 断面部
１４ 縁部領域
１６ 中央領域
１８ 延伸方向
２０ ガラス部品
２２ 断面部
２４ 縁部領域
２６ 中央領域
４０ 変形領域
４２ 変形ゾーン
４４ａ、ｂ 取り付け設備
４６ 加熱設備
４８ａ、ｂ 加熱領域
４９ 分離設備
５０ 冷却フィンガー
５１ 管
５２ 第２の管
５３ バッフル

縁部領域を冷却すると、幅対厚さの比を１０．７倍に増加させることができることが分かる。本発明による温度分布を変形ゾーンの少なくとも７５％に適用すると、この比率をさらに７０％近く増加させることができる。小さい変形ゾーンを追加的に組み合わせて使用すると、１００％より大きい増加となる。そのため、実質的により効率的な方法で平板ガラス部品を調製することができる。
以下に、本願発明に実施態様を付記する。
１． ガラスをリドロー加工する方法であって、
ａ．平均厚さＤ及び平均幅Ｂを有するガラスのブランク１０を準備する工程と、
ｂ．ブランク１０を加熱する工程と、
ｃ．ブランク１０を平均厚さｄ及び平均幅ｂに延伸する工程と
を含み、
ブランク１０は、中央領域１６と２つの縁部領域１４とを含み、変形ゾーン４２におけるブランク１０の温度は、前記中央領域１６が前記縁部領域１４の温度Ｔ ₂ より高い温度Ｔ ₁ に達するように調節され、前記変形ゾーン４２は、ブランク１０のうち、１．０５×ｄ〜０．９５×Ｄの厚さを有する部分であり、
前記変形ゾーン４２のうち上記の温度が調節される部分が、前記変形ゾーンの少なくとも７５％の高さに及ぶことを特徴とする方法。
２． 前記変形ゾーン４２のうち上記の温度が調節される前記部分が、変形ゾーン４２の高さ全体に及ぶ１に記載の方法。
３． 前記温度Ｔ ₁ 及びＴ ₂ が、前記縁部領域１４の選択的冷却又は前記中央領域１６の選択的加熱によって達成される１又は２に記載の方法。
４． 前記縁部領域１４が少なくとも１つの冷却設備５０によって冷却される１〜３の何れか１項に記載の方法。
５． 前記冷却設備５０が、好ましくはブランク１０と熱源４６との間に配置される、１つ以上のバッフル５３を含む４に記載の方法。
６． 前記冷却設備５０が、流体を案内して冷却設備５０に通すことができるように設計されている４又は５に記載の方法。
７． 前記縁部領域１４が、それぞれ、ブランク１０の幅の少なくとも１％であり且つ大きくとも２５％である幅を有する１〜６の何れか１項に記載の方法。
８． 前記冷却設備５０とブランク１０の中央Ｍとの間の距離が、ブランク１０の幅の減少と共に減少する４〜７の少なくとも１項に記載の方法。
９． １〜８の何れか１項に記載を行う装置であって、変形領域４０を有し、前記変形領域４０は、この領域内に位置するブランク１０を加熱するのに適しており、ブランク１０の中央領域１６が温度Ｔ ₁ に達し且つブランク１０の縁部領域１４が温度Ｔ ₂ に達するように、ブランク１０の変形ゾーン内の温度分布を調節するのに適した手段を含み、この温度が変形ゾーン４２の少なくとも７５％の高さに及んで維持されることを特徴とする装置。
１０． １〜８の何れか１項に記載の方法によって製造されるガラス部。

Claims (10)

1. ガラスをリドロー加工する方法であって、
   ａ．平均厚さＤ及び平均幅Ｂを有するガラスのブランク１０を準備する工程と、
   ｂ．ブランク１０を加熱する工程と、
   ｃ．ブランク１０を平均厚さｄ及び平均幅ｂに延伸する工程と
   を含み、
   ブランク１０は、中央領域１６と２つの縁部領域１４とを含み、変形ゾーン４２におけるブランク１０の温度は、前記中央領域１６が前記縁部領域１４の温度Ｔ₂より高い温度Ｔ₁に達するように調節され、前記変形ゾーン４２は、ブランク１０のうち、１．０５×ｄ〜０．９５×Ｄの厚さを有する部分であり、
   前記変形ゾーン４２のうち上記の温度が調節される部分が、前記変形ゾーンの少なくとも７５％の高さに及ぶことを特徴とする方法。
2. 前記変形ゾーン４２のうち上記の温度が調節される前記部分が、変形ゾーン４２の高さ全体に及ぶ請求項１に記載の方法。
3. 前記温度Ｔ₁及びＴ₂が、前記縁部領域１４の選択的冷却又は前記中央領域１６の選択的加熱によって達成される請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記縁部領域１４が少なくとも１つの冷却設備５０によって冷却される請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記冷却設備５０が、好ましくはブランク１０と熱源４６との間に配置される、１つ以上のバッフル５３を含む請求項４に記載の方法。
6. 前記冷却設備５０が、流体を案内して冷却設備５０に通すことができるように設計されている請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記縁部領域１４が、それぞれ、ブランク１０の幅の少なくとも１％であり且つ大きくとも２５％である幅を有する請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記冷却設備５０とブランク１０の中央Ｍとの間の距離が、ブランク１０の幅の減少と共に減少する請求項４〜７の少なくとも１項に記載の方法。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載を行う装置であって、変形領域４０を有し、前記変形領域４０は、この領域内に位置するブランク１０を加熱するのに適しており、ブランク１０の中央領域１６が温度Ｔ₁に達し且つブランク１０の縁部領域１４が温度Ｔ₂に達するように、ブランク１０の変形ゾーン内の温度分布を調節するのに適した手段を含み、この温度が変形ゾーン４２の少なくとも７５％の高さに及んで維持されることを特徴とする装置。
10. 請求項１〜８の何れか１項に記載の方法によって製造されるガラス部品。

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