JP2018002585A - 成形ガラスの製造方法及び加熱装置 - Google Patents

成形ガラスの製造方法及び加熱装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ガラス割れの発生を防止しつつ、効率よくガラスを加熱して成形する成形ガラスの製造方法及び加熱装置を提供する。
【解決手段】加熱体２０と、該加熱体２０と被加熱体であるガラス基材４０との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体３０と、を有する加熱装置１０を使用し、加熱体２０によってガラス基材４０を加熱し、成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、成形ガラスの製造方法及び加熱装置に関する。
一般的に、少なくとも一部に屈曲部を有する屈曲ガラスの製造は、成形型上に載置したガラス基材を軟化点まで加熱し、成形型に倣わせて変形させる成形工程を経て作製される。特許文献１では、成形面を有する型上にガラス基材を配置して輻射ヒータによりガラス基材を加熱し、成形面上にサギングして所望の表面形状を成形する方法が開示されている。また、特許文献２では、輻射ヒータと被加熱体との間に金属板を挿入し、輻射ヒータからの輻射熱を一旦金属板で保持、蓄熱した後に、被加熱体に再放射して、被加熱体を均一に加熱する方法が記載されている。
特許第５４７９４６８号公報 国際公開第２０１０／１５０８０１号
ところで、特許文献１のような製造方法では、輻射ヒータからの輻射熱がガラスに直接放射され、ガラスを急速加熱するため、ガラスが割れてしまう可能性がある。これは、輻射ヒータからの輻射熱が放射状に広がり、ガラスに直接放射されると、ガラスが不均一に加熱されるため、ガラス割れが発生すると考えられる。
一方、特許文献２では、輻射ヒータからの輻射熱を、一旦、輻射ヒータと被加熱体との間に設けた金属板で保持、蓄熱した後、被加熱体に再放射して加熱している。しかしながら、輻射ヒータからの輻射熱は金属板によって遮られ、金属板からの輻射熱によって被加熱体が加熱されるので、加熱時には、輻射ヒータによって金属板が温まるまでは被加熱体を温めることができず、冷却時には、輻射ヒータのスイッチを切った後も、金属板が冷えるまで被加熱体が冷却されず、被加熱体の熱応答性が悪く、生産効率が低下するという課題があり、改善の余地があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラス割れの発生を防止しつつ、効率よくガラスを加熱して成形する成形ガラスの製造方法及び加熱装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 加熱体と、該加熱体と被加熱体であるガラス基材との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体と、を有する加熱装置を使用し、
前記加熱体によって前記ガラス基材を加熱し、成形する、成形ガラスの製造方法。
（２） 前記蓄熱体の波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が９３％以下である（１）に記載の成形ガラスの製造方法。
（３） 前記蓄熱体の０〜８００℃における線膨張係数は、−３０〜３０（×１０−７／℃）である、（１）又は（２）に記載の成形ガラスの製造方法。
（４） 前記蓄熱体の厚さが１〜１０ｍｍである、（１）〜（３）のいずれか１つに記載の成形ガラスの製造方法。
（５） 前記成形ガラスが一部に屈曲部を有する、（１）〜（４）のいずれか１つに記載の成形ガラスの製造方法。
（６） 前記成形ガラスは、モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を５０〜８０％、Ａｌ2Ｏ3を０．１〜２５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏを３〜３０％、ＭｇＯを０〜２５％、ＣａＯを０〜２５％およびＺｒＯ2を０〜５％含む、（１）〜（５）のいずれか一つに記載の成形ガラスの製造方法。
（７） 前記ガラス基材を予熱する予熱工程と、
前記ガラス基材を軟化する軟化工程と、
屈曲部を形成する成形工程と、
前記成形ガラスをアニールするアニール工程と、の少なくとも１つを備え、
前記予熱工程、前記軟化工程、前記成形工程、前記アニール工程のうち少なくとも１つの工程は、前記加熱装置を用いて行われる、（１）〜（６）のいずれか１つに記載の成形ガラスの製造方法。
（８） 前記加熱装置は、前記予熱工程に用いられ、
前記予熱工程において、前記ガラス基材は、前記蓄熱体が蓄熱した熱によって加熱された以後、前記加熱体によって加熱される、（７）に記載の成形ガラスの製造方法。
（９） 加熱体と、該加熱体と被加熱体であるガラス基材との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体と、を有する加熱装置。
（１０） 前記蓄熱体の０〜８００℃における線膨張係数は、−３０〜３０（×１０−７／℃）である、（９）に記載の加熱装置。
（１１） 前記蓄熱体の厚さが１〜１０ｍｍである、（９）または（１０）に記載の加熱装置。
本発明の成形ガラスの製造方法によれば、加熱体と、該加熱体と被加熱体であるガラス基材との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体と、を有する加熱装置を使用し、加熱体によってガラス基材を加熱するので、加熱体から放射される輻射熱と、蓄熱体から放射される輻射熱および対流加熱と、によってガラス基材を加熱することで、ガラス基材の加熱を均一化して、加熱時のガラス割れを防止できる。また、蓄熱体を透過する加熱体からの輻射熱も利用でき、効率的にガラスを加熱できる。
また、本発明の加熱装置によれば、加熱体と、該加熱体と被加熱体であるガラス基材との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体と、を有するので、加熱体から放射される輻射熱と、蓄熱体から放射される輻射熱および対流加熱と、によってガラス基材を均一加熱でき、加熱時のガラス割れを防止できる。また、蓄熱体を透過する加熱体からの輻射熱も利用でき、効率的にガラス基材を加熱できる。
成形ガラスの製造工程を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る加熱装置であり、被加熱体を含めた構成部材の位置関係を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１に示す予熱工程の模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、変形例の加熱装置であり、被加熱体を含めた構成部材の位置関係を示す模式図である。
以下、本発明に係る成形ガラスの製造方法、及び該製造方法で用いられる加熱装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の加熱装置は、ガラス基材を例えば、軟化点以上の温度（平衡粘性で１０６．５〜１０１２．５Ｐａ・ｓ）まで加熱して、一部に屈曲部を備える成形ガラスを製造するために用いられるものである。
平衡粘性は、例えばビーム曲げ法（ＩＳＯ ７８８４−４：１９８７）や繊維引き伸ばし法（ＩＳＯ ７８８４−３：１９８７）や平行平板粘度計（ＡＳＴＭ Ｃ ３３８−９３：２００３）や棒沈降式粘度計（ＩＳＯ ７８８４−５：１９８７）を用いて測定することができる。
本実施形態の成形ガラスとは、ガラス基材の少なくとも１つの主面に凹凸により形成された模様を転写するなどの加工を施したガラスや、ガラス基材の少なくとも１つの主面に屈曲部を付与したガラス（屈曲ガラス）などを示す。成形ガラスは後述の成形法にて作製できる。本実施形態は、ガラス基材を均一加熱でき屈曲ガラスの作製に特に適している。
本実施形態のガラス基材を構成するガラス組成としては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、リチウムダイシリケートガラスなどが使用できる。本実施形態の加熱装置は、ガラス基材にアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラスを使用した場合に特に優れている。これらのガラス基材は高ヤング率、高膨張係数を有し、これらのガラス基材を加熱すると高い熱応力が発生するため、従来の加熱装置による急速な加熱では割れやすい。本実施形態の加熱装置では、均一加熱できるためガラス基材面内の温度分布が低減でき、これらのガラス基材でも割れを抑制しつつ効率的に加熱できる。
ガラス組成の具体例としては、モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を５０〜８０％、Ａｌ2Ｏ3を０．１〜２５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏを３〜３０％、ＭｇＯを０〜２５％、ＣａＯを０〜２５％およびＺｒＯ2を０〜５％含むガラスが挙げられるが、特に限定されない。より具体的には、以下のガラスの組成が挙げられる。なお、例えば、「ＭｇＯを０〜２５％含む」とは、ＭｇＯは必須ではないが２５％まで含んでもよい、の意である。（ｉ）のガラスはソーダライムシリケートガラスに含まれ、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）のガラスはアルミノシリケートガラスに含まれる。
（ｉ）モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を６３〜７３％、Ａｌ2Ｏ3を０．１〜５．２％、Ｎａ2Ｏを１０〜１６％、Ｋ2Ｏを０〜１．５％、Ｌｉ2Ｏを０〜５％、ＭｇＯを５〜１３％及びＣａＯを４〜１０％を含むガラス。
（ｉｉ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ2を５０〜７４％、Ａｌ2Ｏ3を１〜１０％、Ｎａ2Ｏを６〜１４％、Ｋ2Ｏを３〜１１％、Ｌｉ2Ｏを０〜５％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜６％およびＺｒＯ2を０〜５％含有し、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有量の合計が１２〜２５％、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が７〜１５％であるガラス。
（ｉｉｉ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ2を６８〜８０％、Ａｌ2Ｏ3を４〜１０％、Ｎａ2Ｏを５〜１５％、Ｋ2Ｏを０〜１％、Ｌｉ2Ｏを０〜５％、ＭｇＯを４〜１５％およびＺｒＯ2を０〜１％含有するガラス。
（ｉｖ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ2を６７〜７５％、Ａｌ2Ｏ3を０〜４％、Ｎａ2Ｏを７〜１５％、Ｋ2Ｏを１〜９％、Ｌｉ2Ｏを０〜５％、ＭｇＯを６〜１４％およびＺｒＯ2を０〜１．５％含有し、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の含有量の合計が７１〜７５％、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有量の合計が１２〜２０％であり、ＣａＯを含有する場合その含有量が１％未満であるガラス。
なお、モル％で表示した組成は、微量含有成分を無視し、上記に記載の酸化物の合計に対する目的の酸化物の割合として算出する。
さらに、ガラスに着色を行い使用する際は、所望の化学強化特性の達成を阻害しない範囲において着色剤を添加してもよい。例えば、可視域に吸収を持つ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、およびＮｄの金属酸化物である、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｅＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が挙げられる。
また、ガラス基材として着色ガラスを用いる場合、ガラス中に、酸化物基準のモル百分率表示で、着色成分（Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｅｒ、およびＮｄの金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１成分）を７％以下の範囲で含有してもよい。着色成分が７％を超えると、ガラスが失透しやすくなる。この含量は５％以下が好ましく、３％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましい。また、ガラス基材は、溶融の際の清澄剤として、ＳＯ３、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。
次に、図１を参照して、成形ガラスの製造工程について、概略説明する。まず、ステップＳ１で、成形する素材としてガラス基材を準備し、該ガラス基材を支持台、下型、アームなどの適宜の手段で支持する。次いで、ステップＳ２で、ガラス基材を、例えば、略５００℃まで予熱する（平衡粘性で１０１７Ｐａ・ｓ程度）。その後、ステップＳ３で、予熱が与えられたガラス基材を、成形型上に移動する。成形型上に載せられたガラス基材は、ステップＳ４で、例えば、略７００〜７５０℃の軟化点以上の温度まで加熱され（平衡粘性で１０６．５〜１０１２．５Ｐａ・ｓ）、ステップＳ５で、成形型の成形面に倣わせて成形する。そして、ステップＳ６の冷却工程で、成形されたガラス基材を冷却した後、ステップＳ７のアニール工程で、例えば、略５５０℃のアニール温度（平衡粘性で１０１２．５〜１０１７Ｐａ・ｓ）で所定の時間保持することで、ガラス基材の内部応力を除去する。
本実施形態の加熱装置は、図１に示す、ガラス基材を予熱する予熱工程、ガラス基材を軟化する軟化工程、ガラス基材を成形する成形工程、ガラス基材を再加熱するアニール工程など、屈曲ガラスを成形する上記工程の少なくとも一つの工程で使用される。なお、加熱装置は、使用される工程に応じて、加熱温度など異なるため、特性が異なる条件、構成部材が適用される。
図２に示すように、本実施形態の加熱装置１０は、輻射熱を放射する複数本（図に示す実施形態では３本）の加熱体（シーズヒータ）２０と、該加熱体２０と被加熱体であるガラス基材４０との間に配置される蓄熱体３０と、を備える。なお、図２では、ガラス基材４０は、全面が平板なガラスとして示されているが、上述した工程に応じて、すでに屈曲部が形成されているガラス基材４０も含まれる。
加熱体２０としては、近赤外線ヒータや中赤外線ヒータなどの輻射ヒータが適用でき、好ましくは、加熱効率が高い、短波長赤外線ヒータが好適である。複数の加熱体２０は、互いに平行に、水平方向に整列配置されている。
蓄熱体３０は、波長０．５〜２．５μｍ（短波長領域）における熱線を、５０％以上、好ましくは７０％以上、更に好ましくは８０％以上透過可能な素材が用いられる。透過率の上限は、９３％以下が好ましい。加熱体２０からの近赤外線などを蓄熱体３０が適度に吸収し、蓄熱しやすくなり機能できるようになる。
透過率は、例えばＩＳＯ ９０５０：２００３またはＪＩＳ Ｒ ３１０６：１９９８に記載の計算手法にて算出することができる。
波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上と高いことで、加熱体２０とガラス基材４０との間に蓄熱体３０が配置されるにも係わらず、加熱体２０からの輻射熱で、直接、ガラス基材４０を加熱できる。また、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が９３％以下と、蓄熱体３０が適度な熱線吸収性を有することで、加熱体２０からの輻射熱を適度に蓄熱できる。これにより蓄熱体３０から再放射される輻射熱および対流加熱とで、ガラス基材４０を加熱できる。
また、０〜８００℃における蓄熱体３０の線膨張係数は、−３０〜３０（×１０−７／℃）、より好ましくは、−３〜３（×１０−７／℃）である。線膨張係数が小さいことで、加熱体２０の加熱による蓄熱体３０自身の熱ひずみによる割れが抑制され、蓄熱体３０の耐久性が改善され、加熱装置１０自体の耐久性が向上する。特に０〜８００℃における蓄熱体３０の線膨張係数が−３〜３（×１０−７／℃）であると、加熱体２０による急加熱、急冷却に対し蓄熱体３０が耐久性を有し、成形ガラスの生産効率を向上できる。
線膨張係数は、例えば押し棒式連続測定（ＩＳＯ ７９９１：１９８７）または押し棒式２点温度（ＪＩＳ Ｒ ３１０２：１９９５）または干渉計式（ＪＩＳ Ｒ ３２５１：１９９５）の手法を用いて測定することができる。
蓄熱体３０としては、例えば、ガラス、ガラスセラミック（結晶化ガラス）、石英などが使用でき、このうち、適度な熱線吸収性を有し、且つ線膨張係数が小さい、ガラスセラミックが好ましい。
また、蓄熱体３０は、前記透過率と前記線膨張係数とを満たす素材が好ましく、以下のような組成を有するガラスセラミックを好ましく使用できる。
モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を６３〜７０％、Ａｌ2Ｏ3を１８〜２５％、Ｌｉ2Ｏを３〜５％、ＭｇＯを０．２〜１％、ＺｎＯを０〜２％、ＢａＯを０〜３％、ＴｉＯ２を１〜５％、ＺｒＯ２を１〜３％、Ｐ２Ｏ５を０〜２％、Ｎａ２Ｏを０．１〜１％、Ｋ２Ｏを０．１〜１％、及びＶ２Ｏ５を１〜２％を含むガラスセラミック。
蓄熱体３０の厚さは、１〜１０ｍｍが好ましく、３〜６ｍｍがより好ましい。蓄熱体３０の厚さが１ｍｍ以上であると、機械的強度が得られ撓みが発生しにくくなり、厚さが１０ｍｍ以下であると、加熱や加熱後の冷却に時間がかからず、作業効率が向上する。
次に、加熱体２０、蓄熱体３０、及びガラス基材４０の位置関係について図２を参照して説明する。なお、ガラス基材４０は、加熱体２０の長手方向に沿って、矢印Ａ方向から搬送されて加熱されるが、特に制限はない。
図２（ａ）に示すように、加熱体２０の下面と蓄熱体３０の上面との距離ｘは、０〜１００ｍｍが好ましく、０〜５０ｍｍがより好ましい。また、蓄熱体３０の下面とガラス基材４０の上面との距離ｙは、１〜１００ｍｍが好ましく、１〜５０ｍｍがより好ましい。距離ｘ、ｙが下限以上であると均一加熱ができ、上限以下であると加熱効率が向上する。
加熱体２０の長さａは、１００〜５０００ｍｍが加熱体２０の製作上から好ましく、５００〜３０００ｍｍがより好ましい。
加熱体２０の長手方向における加熱体２０の端面と蓄熱体３０の端面との距離ｂ１，ｂ２は、−１００〜１００ｍｍが好ましく、−６０〜６０ｍｍがより好ましい。なお、加熱体２０の長さａが蓄熱体３０の長さｂより短くなるような場合、距離ｂ１、ｂ２をマイナスとして表現する。また、蓄熱体３０を均一に加熱するためには、ｂ１＝ｂ２とするのが好ましい。
また、加熱体２０の長手方向における加熱体２０の端面とガラス基材４０の端面との距離ｃ１，ｃ２は、ガラス基材４０面内の面内温度分布を均一にするため、０ｍｍ以上が好ましい。また、ｃ１＝ｃ２とするのが好ましく、更に、ｂ１，ｂ２＜ｃ１，ｃ２がより好ましい。
また、図２（ｂ）に示すように、加熱体２０の幅方向（ガラス基材４０の搬送方向と直交する方向）における蓄熱体３０の幅ｍは、１００〜５０００ｍｍが好ましく、５００〜３０００ｍｍがより好ましい。なお、説明の都合上、加熱体２０の長手方向とガラス基材４０の搬送方向とが平行としているが、これに限らず、直交してもよく、特に制限はない。
加熱体２０の幅方向における蓄熱体３０の端面とガラス基材４０の端面との距離ｎ１，ｎ２は、−３００〜３００ｍｍが好ましく、−１５０〜１５０ｍｍがより好ましい。なお、蓄熱体３０の長さｍがガラス基材４０の長さｎより短くなるような場合、距離ｎ１、ｎ２をマイナスとして表現する。また、ｎ１＝ｎ２とすれば、ガラス基材４０を均一に加熱する上でさらに好ましい。
３本の加熱体２０は、蓄熱体３０の幅方向中央に対して対称に配置されるのがよい。隣り合う加熱体２０同士の間隔をｐ１、ｐ２とすると、これらは１〜１００ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍがより好ましい。これにより加熱体２０による加熱が均一となり、蓄熱体３０、ガラス基材４０の均一加熱が良好となる。なお、加熱体２０の本数は、説明の都合上、３本としているが、これに限らず、蓄熱体３０、ガラス基材４０の大きさ、加熱体２０の性能に応じて適宜増減できる。
加熱体２０の幅方向において、３本の加熱体２０のうち両端の加熱体２０の中心と、幅方向における蓄熱体３０の端面との距離をｑ１、ｑ２とすると、これらは−１００〜１００ｍｍが好ましく、−５０〜５０ｍｍがより好ましい。これにより蓄熱体３０の温度均一性を向上でき、蓄熱体３０を加熱装置内に固定するための保持部（不図示）などの過度な加熱を抑制できる。
次に、図３を参照して、本実施形態の加熱装置１０が、予熱工程（図１参照）に適用される一例について説明する。図３（ａ）に示すように、１つ前に処理されるガラス基材４０への予熱工程が終了した段階では、加熱体２０への通電が遮断されており、蓄熱体３０は余熱で略４００℃となっている。この状態で、図３（ｂ）に示すように、略２０℃（常温）のガラス基材４０が、アーム４１で支持されて加熱体２０の下方に挿入されると、ガラス基材４０の温度は、蓄熱体３０からの輻射熱と対流加熱とにより、２００〜３００℃に上昇する。
そして、ガラス基材４０が２００〜３００℃程度に加熱された後、図３（ｃ）に示すように、加熱体２０への通電を開始すると、ガラス基材４０は、蓄熱体３０からの輻射熱および対流加熱と、蓄熱体３０を透過して直接、ガラス基材４０に作用する加熱体２０からの輻射熱と、の両者によって、略５００℃の予熱温度まで効率よく加熱される。なお、図３（ｂ）に示すように常温のガラス基材４０が加熱体２０の下方に挿入されたと同時に、加熱体２０への通電を開始してよい。
このように、ガラス基材４０は、穏やかに段階的に加熱されるので、加熱時の熱ひずみによるガラス基材４０の割れが防止できる。また、予熱終了後に加熱体２０への通電を遮断すると、蓄熱体３０に蓄熱されている熱量は、それほど多くないので、蓄熱体３０は、次のガラス基材を予熱するのに好適な温度まで比較的速く冷却し、熱サイクルが短縮されて生産性が向上する。
上述したガラス基材４０の加熱は、予熱工程に限定されず、加熱後のガラス基材４０の最終温度は異なるものの、軟化工程、成形工程、アニール工程などの各工程に同様に適用できる。例えば、本実施形態の加熱装置１０を成形工程に適用した場合、ガラス基材４０は、略７００〜７５０℃の軟化点以上の温度（平衡粘性で１０６．５〜１０１２．５Ｐａ・ｓ）まで加熱されて成形される。
なお、成形工程で使用される成形法としては、真空成形法や圧空成形法などの差圧成形法、自重成形法、プレス成形法などがあり、成形後のガラス形状に応じて、所望の成形法が選択される。
差圧成形法は、ガラス基材を軟化させた状態で表裏面に差圧を与えて、ガラス基材を変形して金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。真空成形法では、成形後の成形ガラスの形状に応じた所定の金型上にガラス基材を設置し、該ガラス基材上にクランプ金型を設置し、ガラス基材の周辺をシールする。その後、金型とガラス基材との空間をポンプで減圧することにより、ガラス基材の表裏面に差圧を与えて成形する。
圧空成形法では、成形ガラスの形状に応じた所定の金型上にガラス基材を設置し、該ガラス基材上にクランプ金型を設置し、ガラス基材の周辺をシールする。その後、ガラス基材の上面に対して圧力を圧縮空気によって付与し、ガラス基材の表裏面に差圧を与えて成形する。なお、真空形成法と圧空成形法は互いに組み合わせて行ってもよい。
自重成形法は、成形ガラスの形状に応じた所定の金型上にガラス基材を設置した後、該ガラス基材を加熱して軟化させて、重力によりガラス基材を曲げて金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
プレス成形法は、成形ガラスの形状に応じた所定の金型（下型、上型）間にガラス基材を設置し、ガラス基材を軟化させた状態で、上下の金型間にプレス荷重を加えて、ガラス基材を曲げて金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
上述の成形法のうち差圧成形法および自重成形法は、成形ガラスを得る方法として特に好ましい。差圧成形法によれば、成形ガラスの第一面及び第二面のうち、第二面は成形金型と接触せずに成形できるため、傷、へこみなどの凹凸状欠点を減らせる。したがって、第二面を、組立体（アセンブリ）の外側の面、すなわち通常の使用状態において使用者が触れる面とすることが、視認性向上の観点から好ましい。
なお、成形ガラスの形状に応じて、上述の成形法のうち２種以上の成形法を併用してもよい。
以上説明したように、本実施形態の成形ガラスの製造方法によれば、加熱体２０と、該加熱体２０と被加熱体であるガラス基材４０との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体３０と、を有する加熱装置１０を使用し、加熱体２０によってガラス基材４０を加熱するので、加熱体２０から放射される輻射熱と、蓄熱体３０から放射される輻射熱および対流加熱と、によってガラス基材４０を加熱することで、ガラス基材４０の加熱を均一化して、加熱時のガラス割れを防止できる。また、蓄熱体３０を透過する加熱体２０からの輻射熱により、効率的にガラス基材を加熱できる。
また、０〜８００℃における蓄熱体３０の線膨張係数は、−３０〜３０（×１０−７／℃）であるので、加熱体２０からの加熱による蓄熱体３０自身の割れを防止できる。
また、ガラス基材４０を予熱する予熱工程と、ガラス基材４０を軟化する軟化工程と、ガラス基材４０を成形する成形工程と、成形したガラス基材４０を再加熱するアニール工程と、のうち少なくとも１つの工程は、加熱装置１０を用いて行われるので、加熱装置１０が用いられる工程でのガラス加熱を、ガラス割れを防止して効率的に行える。
また、加熱装置１０が用いられる予熱工程において、ガラス基材４０は、蓄熱体３０が蓄熱した熱によって加熱され、さらに加熱体２０によって加熱されるので、加熱時のガラス割れを防止できる。
また、本実施形態の加熱装置１０によれば、加熱体２０と、該加熱体２０と被加熱体であるガラス基材４０との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体３０と、を有するので、加熱体２０から放射される輻射熱と、蓄熱体３０から放射される輻射熱および対流加熱と、によってガラス基材４０を加熱することで、ガラス基材４０の加熱を均一化して、加熱時のガラス割れを防止できる。また、蓄熱体３０を透過する加熱体２０からの輻射熱により、効率的にガラス基材を加熱できる。
（変形例）
図４は、変形例の加熱装置１０Ａの模式図である。変形例の加熱装置１０Ａは、加熱体２０及び蓄熱体３０が、ガラス基材４０の上面側と下面側の両側に配置されている。なお、加熱体２０、蓄熱体３０、及びガラス基材４０の位置関係については、上記実施形態の加熱装置１０と同様である。また、加熱装置の加熱体２０又は蓄熱体３０は、ガラス基材４０の下面側のみに配置されてもよい。
さらに、蓄熱体３０は平板状に限らず、少なくとも一部に屈曲部を有していてもよい。屈曲部は、加熱体２０の配置やガラス基材４０の形状に応じて適宜調整してよい。またこの場合、加熱体２０、蓄熱体３０、ガラス基材４０の位置関係は平坦部、屈曲部で間隔が同じになるように配置するなど適宜調整してよい。
尚、本発明は、前述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
ガラス基材４０は例えば、一枚の板状ガラスを使用できるが、複数枚の板状ガラスを並べて使用してもよい。この場合、加熱体２０の端面とガラス基材４０の端面との距離ｃ１、ｃ２などは、複数枚の板状ガラスのうち最も端に配置されたガラスの端面を、ガラス基材４０の端面として代用できる。
さらに、ガラス基材４０には以下のような工程・処理がされてもよい。
（研削・研磨加工工程）
平板状のガラス基材４０や成形したガラス基材４０など対象物の少なくとも一方の主面に研削加工や研磨加工を実施してもよい。
（端面加工・孔あけ加工工程）
ガラス基材４０の端面は、面取加工などの処理がなされていてもよい。機械的な研削により一般的にＲ面取、Ｃ面取と呼ばれる加工を行うのが好ましいが、エッチングなどで加工を行ってもよく、特に限定されない。また、平板状のガラス基材４０を予め端面加工してから成形工程を実施してもよい。
また成形工程前後問わず、ガラス基材４０に孔あけ加工を行ってもよい。
（化学強化工程）
ガラス基材４０は化学強化により表面に圧縮応力層を形成し、強度及び耐擦傷性が高められる。化学強化は、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的には、Ｎａイオン）を、イオン半径のより大きなアルカリ金属イオン（典型的には、Ｋイオン）に交換することで、ガラス表面に圧縮応力層を形成する処理である。化学強化処理は従来公知の方法によって実施でき、一般的には硝酸カリウム溶融塩にガラスを浸漬する。この浸漬回数は１回以上であり、異なった溶融塩の条件で２回以上実施してよい。この溶融塩に炭酸カリウムを１０質量％程度混合して使用してもよい。これによりガラスの表層のクラックなどを除去でき高強度のガラスが得られる。化学強化時に硝酸カリウムに硝酸銀などの銀成分を混合することで、ガラスがイオン交換され銀イオンを表面に有し抗菌性を付与できる。
（表面処理工程）
ガラス基材４０において必要に応じて各種表面処理層を形成する工程を実施してもよい。表面処理層としては、防眩処理層、反射防止処理層、防汚処理層などが挙げられ、これらを併用してもよい。ガラス基材４０の第１の主面又は第２の主面のいずれの面でもよい。これらは成形工程後に形成されることが好ましいが、防眩処理層は成形工程前でもよい。
［防眩処理層］
防眩処理層とは主に反射光を散乱させ、光源の映り込みによる反射光の眩しさを低減する効果をもたらす層のことである。防眩処理層はガラス基材４０の表面を加工して形成してもよく、別途堆積形成してもよい。防眩処理層の形成方法として、例えば、ガラス基材４０の少なくとも一部に化学的（例、エッチング）あるいは物理的（例、サンドブラスト）な方法で表面処理を施し、所望の表面粗さの凹凸形状を形成する方法を使用できる。また、形成方法として、ガラス基材４０の少なくとも一部に処理液を塗布あるいは噴霧して、板上に凹凸構造を形成してもよい。
さらに熱的な方法によりガラス基材４０の少なくとも一部に凹凸構造を形成してもよい。
［反射防止処理層］
反射防止処理層とは反射率低減の効果をもたらし、光の映り込みによる眩しさを低減するほか、表示装置に使用した場合には、表示装置からの光の透過率を向上でき、表示装置の視認性を向上できる層のことである。
反射防止処理層が反射防止膜である場合、ガラス基材４０の第１の主面または第２の主面に形成されることが好ましいが制限は無い。反射防止膜の構成としては光の反射を抑制できれば限定されず、例えば、波長５５０ｎｍでの屈折率が１．９以上の高屈折率層と屈折率が１．６以下の低屈折率層とを積層した構成、もしくは膜マトリックス中に中空粒子や空孔を混在させた波長５５０ｎｍでの屈折率が１．２〜１．４の層を含む構成とできる。
［防汚処理層］
防汚処理層とは表面への有機物、無機物の付着を抑制する層、または、表面に有機物、無機物が付着した場合においても、ふき取り等のクリーニングにより付着物が容易に除去できる効果をもたらす層のことである。
防汚処理層が防汚膜として形成される場合、ガラス基材４０の第１の主面と第２の主面上またはその他表面処理層上に形成されることが好ましい。防汚処理層としては、得られるガラス基材４０に防汚性を付与できれば限定されない。中でも含フッ素有機ケイ素化合物を加水分解縮合反応により得られる含フッ素有機ケイ素化合物被膜からなることが好ましい。
本発明の実施例について説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［成形ガラスの作製工程］
成形ガラスを、被加熱体であるガラス基材の準備（Ｓ１）、予熱工程（Ｓ２）、軟化工程（Ｓ４）、成形工程（Ｓ５）、冷却工程（Ｓ６）の手順により作製した。
［ガラス基材の準備（Ｓ１）］
ガラス基材４０には、アルミノシリケートガラス（ドラゴントレイル（登録商標）、旭硝子社製）を用いた。
［加熱装置］
図２に示すような加熱体２０と蓄熱体３０とを備える加熱装置を使用し、前記ガラス基材４０を後述の通り配置し成形ガラスを作製した。なお、ガラス基材４０は、所望の成形ガラスが得られるような形状を有する金型上に載置した。
加熱体２０としては短波長赤外線ヒータを使用した。
蓄熱体３０としては、モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を６５．５％、Ａｌ2Ｏ3を２２％、Ｌｉ2Ｏを４．５％、ＭｇＯを０．５％、ＴｉＯ２を２％、ＺｒＯ２を２．５％、Ｐ２Ｏ５を１％、Ｎａ２Ｏを０．５％、Ｋ２Ｏを０．３％などを含むガラスセラミックＺを使用した。ガラスセラミックＺは、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が７０〜９３％であり、０〜８００℃における線膨張係数が−３〜−１（×１０−７／℃）であった。
ガラス基材４０、加熱体２０、および蓄熱体３０は、図２に示すように配置した。具体的には、加熱体２０の長さａは１１００ｍｍ、蓄熱体３０の長さｂは１２００ｍｍ、幅ｍは９００ｍｍ、厚さは５ｍｍとした。ガラス基材４０の長さｃは３００ｍｍ、幅ｎは６００ｍｍ、厚さは１ｍｍとし、加熱体２０の長手方向に３枚並べた。また、加熱体２０の下面と蓄熱体３０の上面との距離ｘは４０ｍｍ、蓄熱体３０の下面とガラス基材４０の上面の距離ｙは４０ｍｍとした。
加熱体２０の長手方向における端面と蓄熱体３０の端面との距離ｂ１、ｂ２は両者とも−５０ｍｍ、加熱体２０の長手方向における端面とガラス基材４０の端面との距離ｃ１、ｃ２は両者とも１００ｍｍとした。
幅方向における蓄熱体３０の端面とガラス基材４０の端面との距離ｎ１、ｎ２は両者とも１５０ｍｍとした。また、加熱体２０は２１本使用し、加熱体２０同士の間隔ｐ１、ｐ２は両者とも４５ｍｍ、幅方向における蓄熱体３０の端面と加熱体２０の両端の加熱体２０の中心との距離ｑ１、ｑ２は両者とも０ｍｍとした。
［予熱工程（Ｓ２）］
予熱工程では予め蓄熱体３０を４００℃まで加熱しておき、ガラス基材４０を加熱した蓄熱体３０の下方に移動したと同時に加熱体２０の昇温を開始した。前記ガラス基材４０の平衡粘性が１０１７Ｐａ・ｓ程度になるように約５５０℃まで加熱した。
［軟化工程（Ｓ４）］
軟化工程では平衡粘性が１０９Ｐａ・ｓ程度になるようにさらに約８００℃まで加熱した。
［成形工程（Ｓ５）］
前記軟化工程において所望の温度に維持できた後に、自重成形法を使用してガラス基材４０を金型に沿わせ、成形を実施し成形ガラスとした。
［冷却工程（Ｓ６）］
前記成形工程を終了したのちに、加熱体２０の通電を停止し、５分かけて成形装置および成形ガラスを５５０℃まで短時間で冷却した。
前記成形ガラスの作製工程により、同様の作業を１０回実施した。得られた計３０枚の成形ガラスの中に、成形ガラスは割れや欠けがなく、高い生産性を確認できた。また、加熱装置自体に、昇温および冷却を繰り返しても不具合はなく、ガラスセラミックＺを使用した蓄熱体３０が損傷することもなかった。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
１０，１０Ａ 加熱装置
２０ 加熱体
３０ 蓄熱体
４０ ガラス基材（ガラス）

Claims (11)

  1. 加熱体と、該加熱体と被加熱体であるガラス基材との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体と、を有する加熱装置を使用し、
    前記加熱体によって前記ガラス基材を加熱し、成形する、成形ガラスの製造方法。
  2. 前記蓄熱体の波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が９３％以下である請求項１に記載の成形ガラスの製造方法。
  3. 前記蓄熱体の０〜８００℃における線膨張係数は、−３０〜３０（×１０−７／℃）である、請求項１又は２に記載の成形ガラスの製造方法。
  4. 前記蓄熱体の厚さが１〜１０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形ガラスの製造方法。
  5. 前記成形ガラスが一部に屈曲部を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形ガラスの製造方法。
  6. 前記成形ガラスは、モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を５０〜８０％、Ａｌ2Ｏ3を０．１〜２５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏを３〜３０％、ＭｇＯを０〜２５％、ＣａＯを０〜２５％およびＺｒＯ2を０〜５％含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形ガラスの製造方法。
  7. 前記ガラス基材を予熱する予熱工程と、
    前記ガラス基材を軟化する軟化工程と、
    前記ガラス基材に屈曲部を形成する成形工程と、
    前記成形ガラスをアニールするアニール工程と、の少なくとも１つを備え、
    前記予熱工程、前記軟化工程、前記成形工程、前記アニール工程のうち少なくとも１つの工程は、前記加熱装置を用いて行われる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形ガラスの製造方法。
  8. 前記加熱装置は、前記予熱工程に用いられ、
    前記予熱工程において、前記ガラス基材は、前記蓄熱体が蓄熱した熱によって加熱された以後、前記加熱体によって加熱される、請求項７に記載の成形ガラスの製造方法。
  9. 加熱体と、該加熱体と被加熱体であるガラス基材との間に配置され、波長０．５〜２．５μｍにおける透過率が５０％以上である蓄熱体と、を有する、加熱装置。
  10. 前記蓄熱体の０〜８００℃における線膨張係数は、−３０〜３０（×１０−７／℃）である、請求項９に記載の加熱装置。
  11. 前記蓄熱体の厚さが１〜１０ｍｍである、請求項９または１０に記載の加熱装置。
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