JP2020063190A - 薄いガラスを成形するための放射シールド - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの削減及び／又は処理時間の短縮を図るためには、従来の（例えば、より厚い）ガラスを曲げ加工及び焼き戻すための既存のシステムと、少なくとも部分的に機能することができる、システムを提供する。【解決手段】ガラス構造体を成形するためのシステムと、このシステムを用いたガラス構造体を成形するための方法。成形モールド、放射加熱源および同心状に配置された複数の放射シールド７３０を備え、同心状の複数の放射シールド７３０が、放射加熱源とガラス構造体との間に配置され、ガラス構造体Ｇに対向するように配置された第１の開口部および放射加熱源に対向するように配置された第２の開口部を有する空洞を画成する壁を備え、高温区域７４５、中温区域７５５および低温区域７３５を区画している。【選択図】図７

Description

関連技術の相互参照

本出願は２０１４年５月２３日出願の米国仮特許出願第６２／００２，５６３号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張する国際出願ＰＣＴ/ＵＳ２０１５/０３１９３６の日本への移行である特願２０１７−５１３６０８を親とする分割出願である。

本開示は、ガラス構造体を成形するための方法及びシステムに関し、特に薄いガラスの曲げ加工に使用される放射シールドに関するものである。

薄いガラスシートを熱成形及び整形する能力が、自動車産業等、様々な産業に益々直結している。自動車用のガラスパネルの製造は複雑な過程であり、それが益々厳しくなる環境及び安全要件のために絶えず変化している。政府の規制によって、燃費向上及び排出量の削減が強化されるにつれて、高い光学品質を有し、且つ軽量である、複雑なガラス形状の要求が高まっている。より薄いガラスから自動車部品を製造する能力は、車両重量の軽量化、燃費向上、低排出量、及び／又は車両の重量配分の向上（例えば、より低い重心）と言い換えることができる。

ガラスを成形する従来の方法は、ガラスシートを成形モールドに載置し、そのガラスを加熱炉に通して均一に加熱軟化させ、軟化したガラスを重力の下で垂下させて、所望の形状を取らせることを含んでいる。成形モールドは、周囲にガラス構造体が所望の形状に成形される表面の役割を果たしている。かかる従来の成形システムは、より厚い従来のガラス、例えば、約３ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の厚さを有するガラスには適している。より厚いガラスシートは、一般に、ガラスの縁部が急激な減少を示し、中心が平坦である、当技術分野で「バスタブ効果」として知られている効果を避けながら、粘性変形に耐えることができる。

しかし、このような従来の方法を用いて（例えば、約３ｍｍ未満の厚さを有する）薄いガラスを処理すると、ガラスが歪んだり伸びたりする傾向があり、それによって、重力負荷の下における過度の縁部の粘性薄化、及びガラスのバルク中心からの減退の原因になる。

ガラスの大きな薄いシートの成形は、ガラスシートの温度を徐々に上げて、重力の下で垂下させる、直列に配置された多数の炉を備えた、ガラス焼きなまし炉内で行うことができる。しかし、炉壁の高温度区域および低温度区域から、ガラスの中心と縁部の両方への放射形態係数によって、炉内における単純な可変加熱では、薄いガラスに対して、所望の形状を得るための温度差を達成することはできない。炉の高温度区域からガラスの縁部、及び炉の低温度区域からガラスの中心に対する、放射等を遮断する付加的な手段が必要である。

従って、より薄いガラスシートを成形及び焼き戻すための方法及びシステム、より具体的には、薄いガラスシートの縁部と中央部との間に十分な温度差を確立することができるシステムを提供することが有益であろう。例えば、１つの実施の形態において、ガラスの縁部が、ガラスの中央部よりも、低い温度に加熱される温度差を有するシステムを提供することが有利であり得る。製造コストの削減及び／又は処理時間の短縮を図るためには、従来の（例えば、より厚い）ガラスを曲げ加工及び焼き戻すための既存のシステムと、少なくとも部分的に機能することができる、システムを提供することが更に有益であり得る。

本開示は、様々な実施の形態において、ガラス構造体を成形するためのシステムに関連している。本システムは成形モールド、放射加熱源、及び放射シールドを備え、放射シールドが、実質的に放射加熱源とガラス構造体との間に配置され、放射シールドが、ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、空洞を画成する外壁を備えている。

特定の実施の形態において、放射加熱源が、複数の放射加熱要素を備えることができる。様々な実施の形態によれば、放射シールドは、成形モールド又は加熱炉によって支持され、成形モールド又は加熱炉に取り付けられていてもよい。放射シールドの外壁は、任意の断面形状を有する空洞を形成することができ、例えば、一部の実施の形態において、断面形状は円形、卵形、三角形、正方形、長方形、菱形、又は多角形であってよい。更に別の実施の形態において、ガラス構造体と放射加熱源との間に、複数の放射シールド、例えば、２つ又はそれ以上の放射シールドを配置することができる。例えば、非限定的な実施の形態によれば、第２の空洞を画成する内壁を備えた第２の放射シールドを、例えば、第１の放射シールドの外壁によって画成される空洞内に同心に配置することができる。

本開示は、ガラス構造体を成形するための方法にも関連している。本方法は、ガラス構造体を成形モールド上に配置するステップと、放射加熱源を備えた加熱炉に、成形モールド及びガラス構造体を導入するステップと、ガラス構造体を加熱するステップとを備え、
放射シールドが、実質的にガラス構造体と放射加熱源との間に配置され、放射シールドが、ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、空洞を画成する外壁を備えている。

様々な実施の形態において、ガラス構造体は、約１分〜約６０分又はそれ以上の滞留時間で、約４００℃〜約１０００℃の範囲の温度に加熱される。一部の非限定的な実施の形態によれば、ガラス構造体は、約０．７ｍｍ〜約１．５ｍｍ、又は約０．３〜約１．５ｍｍの範囲等、約３ｍｍ未満の厚さを有することができる。

本開示の更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の方法を実施することによって認識できるであろう。

前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、いずれも本開示の様々な実施の形態を示すものであって、特許請求の範囲の本質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みを提供することを意図したものであると理解されたい。添付図面は、更なる理解が得られるように添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は本開示の様々な実施の形態を示すもので、その説明と併せ、本開示の原理及び作用の説明に役立つものである。

以下の詳細な説明は、同様の構造体は同様の参照番号で示してある、以下の図面と併せて読むことによって、最もよく理解することができる。

本開示の１つの実施の形態による、ガラスを成形するためのシステムを示す図。 従来の均一な放射加熱法を用いて取得した、理論的に予測した部品形状を示す偏差プロット図。 本開示の１つの実施の形態に従って成形された、ガラス構造体の縁部と中央部との間の理論上の温度差を示す温度分布図。 図３Ａの示差熱分布を用いて取得した、予測部品形状を示す論理モデル。 図３Ａの示差熱分布を用いて取得した、理論的に予測した部品形状を示す偏差プロット図。 本開示の１つの実施の形態による、示差熱分布及び放射シールドを実装したシステムを示す論理モデル。 従来の方法、及び本開示の様々な実施の形態による方法を用いた、ガラスの中心からの距離の関数として示す、ガラスの温度を示すプロット図。 放射シールドの長さ（Ｌ）と、ガラス構造体と放射加熱源（Ｈ）との間の距離との比に関係する、ガラス温度の中心からの距離の関数として示す、ガラス温度を示すプロット図。 本開示の１つの実施の形態による、示差熱分布及び２つの同心の放射シールドを実装したシステムを示す論理モデル。 従来の方法、及び本開示の様々な実施の形態による方法を用いた、ガラスの中心からの距離の関数として示す、ガラスの温度を示すプロット図。

本明細書に開示したのは、成形モールド、放射加熱源、及び放射シールドを備えたガラス構造体を成形するためのシステム及び方法であって、放射シールドが、実質的に放射加熱源とガラス構造体との間に配置され、放射シールドが、ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、空洞を画成する外壁を備えている。例示的なガラス構造体の幾つかの例には、１つのガラスシート、１つのスタック内の複数のガラスシート、ガラス−ガラス合わせ構造体、ガラス−ポリマー合わせ構造体が含まれるが、これに限定されるものではない。

システム
図１は、本開示による、上にガラス構造体Ｇを配置することができる成形モールド１１０を備えた、ガラス構造体を成形するための、例示的なシステムの１つの実施の形態を示している。成形モールドは、上又は周囲に、ガラスを成形することができる表面を有する、任意の物体を含むことができる。成形モールドは、特定の用途用の成形ガラス製品の製造に適した、任意の形状及び寸法を有することができる。例えば、成形モールドは、例えば、自動車のフロントガラス、及びリア又はサイドウィンドウの場合、ガラスシートに所望の湾曲を与えるように設計することができる。他の形状及び構成が想定され、本出願の範囲に属するものである。一部の実施の形態において、成形モールドは、重力曲げリングモールド、固定形状重力リングモールド、多形状連結重力垂下リングモールド、任意の真空支援の全面モールドであってよい。前述のモールドは、例えば、任意のプレテンション機構と一緒に使用することができる。勿論、本明細書に開示の実施の形態は、押圧支援曲げ加工法にも適用できるため、本開示は重力曲げ加工処理に限定されるものではない。

ガラス構造体Ｇは、放射加熱源１２０を備えた加熱炉、又はその他の加熱手段に搬送又は導入することができる。放射加熱源は、ガラス構造体の少なくとも一部に、放射熱を供給するものである。特定の実施形態において、放射熱が支配的な加熱源であり得るが、ガラスの加熱には、対流及び伝導加熱を含む、すべての熱伝達態様が関与し得ることを理解されたい。例えば、一部の実施の形態において、放射加熱が、約６０％超、約７０％超、約８０％超、又は約９０％超等、全加熱の約５０％超を占めることができる。加熱態様の別の組合せが想定されるが、それ等は本出願の範囲に属するものと考えている。

特定の例示的な実施の形態において、放射加熱源は複数の放射加熱要素を備えることができる。従って、加熱炉又は加熱手段は、第１の複数の加熱要素１１５等の少なくとも１つの第１の加熱要素を備えた第１の区域１３５、第２の複数の加熱要素１２５等の少なくとも１つの第２の加熱要素を備えた第２の区域１４５等、２つ以上の異なる温度区域に分割することができる。第１の複数の加熱要素１１５は、第２の複数の加熱要素１２５と異なる温度で動作することができ、例えば、第１の複数の加熱要素１１５は、第２の加熱要素１２５より温度が低くてもよく、又はその逆であってよい。第１の区域１３５は、ガラス構造体Ｇの第１の部分に、実質的に位置合わせすることができ、第２の区域１４５は、ガラス構造体Ｇの第２の部分に、実質的に位置合わせすることができる。図１に示す実施の形態等、一部の実施の形態において、第１の区域１３５は、ガラス構造対Ｇの周辺部に位置合わせすることができ、第２の区域１４５は、ガラス構造対Ｇの中央領域に位置合わせすることができる。

図示しないが、異なる温度で動作する加熱要素又は複数の加熱要素を追加して、幾つかの加熱区域を設けることができる。従って、図１の描画によって、本明細書に添付の特許請求の範囲が限定されるものではない。例えば、ガラス構造体の幾つかの部分を異なる温度で加熱することができる。一部の実施の形態において、ガラス構造体の中央領域を第１の温度に加熱し、ガラス構造体の外側領域を第２の温度に加熱し、ガラス構造体の周辺領域を第３の温度に加熱することができ、これ等の領域は任意に互いに同心である。放射シールド及び加熱区域は、ガラス構造体の様々な部分間に、所望の形状のガラス部品を製造するのに必要な所望の温度差が生じるように、任意の方法で配置することができる。

放射シールド１３０は、実質的に成形モールド１１０と放射加熱源１２０との間に配置することができる。特定の例示的な実施の形態において、放射シールドは、ガラス構造体の部分間に所望の温度差が確立されるように、ガラス構造体の１つの部分から遠ざけて、別の部分に向けて放射熱を誘導する機能を果たすことができる。例えば、放射シールドは、より高い温度を有する放射熱を、ガラスの縁部から遠ざけ、ガラスの中央部に向けて誘導、及び／又はより低い温度を有する放射熱を、ガラスの中央部から遠ざけ、ガラスの縁部に向けて誘導することができる。放射シールド１３０は、放射熱の方向を変更して所望の温度差が生じるように、実質的に放射加熱源１２０とガラス構造体Ｇとの間に配置することができる。

図示しないが、放射シールドは、成形モールド１２０に取り付けて支持することができる。あるいは、加熱炉が放射加熱源を備えている場合には、加熱炉の屋根に取り付ける等、成形モールドを加熱炉に取り付けて支持することができる。放射シールドも、同様に、放射加熱源を収容している任意の構造体に取り付けることができる。放射シールド１３０は、空洞を画成する外壁を備えることができる。一部の実施の形態において、外壁は空洞を画成する連続壁、例えば、環であってよい。図１において、放射シールド１３０は、ガラス構造体Ｇに対向するように配置された、第１の開口部１４０、及び放射加熱源１２０に対向するように配置された、第２の開口部１５０を有する空洞を含む、円環として示されている。しかし、放射シールド１３０は、図１に示してない、任意の様々な形状及び断面を有することができ、幾つか例をあげれば、卵形、正方形、長方形、菱形、又は多角形の断面形状を有することができる。

放射シールドは、縦の長さＬも有することができる。ガラス構造体Ｇと放射加熱源１２０との間の距離、又は特定の実施の形態において、加熱炉の屋根の高さをＨで表すことができる。比Ｌ／Ｈを変えて、例えば、成形されるガラス構造体Ｇの縁部と中央部との間の所望の温度差（ΔＴ）を得ることができる。より高い比Ｌ／Ｈは、より多くの遮断につながり、より高いΔＴを得ることができるのに対し、より低い比Ｌ／Ｈは、より少ない遮断をもたらし、ΔＴをより低くすることができる。特定の非限定的な実施の形態において、放射シールド１３０は、縦の長さＬに沿って、ガラス構造体が搬送される方向、例えば、加熱炉に搬入及び排出される方向に対し、実質的に垂直であり得る縦軸を有することができる。

図１では、放射加熱源１２０が、ガラス構造体Ｇの上方に配置されているように示してあるが、放射加熱源１２０は、ガラス構造体Ｇの下方、上方及び下方の両方、及びこれらの変形に配置し得るため、この配置は限定を意図したものではない。１つ又は複数の放射シールドが、実質的にガラス構造体と放射源との間に存在し、配置されている限り、ガラス構造体及び放射加熱源の向きは変えることができる。特定の実施の形態において、放射シールド１３０は、第１の区域１３５からガラス構造体の中央部、及び第２の区域１４５からガラスの縁部に対する放射を遮断することができる。第１の開口部１４０は、ガラスの中央部に実質的に位置合わせすることができる一方、第２の開口部１５０は、第２の区域に実質的に位置合わせすることができる。図示しないが、多段階の示差加熱プロファイルを生成するために、様々な加熱区域と同調して、１つ又は複数の更なる放射シールドを、例えば同心に、使用することができる。本実施の形態については、図７に関連して更に説明する。

様々な実施の形態によれば、放射シールドの外壁は、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）合金、例えば、ＩＮＣＯＮＥＬ６００（登録商標）等の金属合金、炭化ケイ素等のセラミックス、耐火材料、及びニッケル等の高温金属等、様々な材料を含むことができる。特定の実施の形態において、シールドの空洞壁は、少なくとも１つの反射材料で被覆されていてもよい。例えば、金又は翡翠の反射鏡を、例えば、コロイド溶液として、シールドの壁に堆積することができる。あるいは、シールドの壁に箔を貼付することができる。反射材料は、例えば、約５μｍ〜約４００μｍ、約１０μｍ〜約３００μｍ、約２０μｍ〜約２００μｍ、又は約５０μｍ〜約１００μｍ等、約１μｍ〜約５００μｍ、並びにその間のすべての範囲及び部分範囲の厚さを有することができる。非限定的な例として、まず、エポキシ樹脂に含まれた炭化ケイ素粉末の懸濁液を、シールドの空洞壁に噴霧し、次いで、金を真空蒸着することによって、ＩＮＣＯＮＥＬ上に金を堆積することができる。

放射シールドは、幾つかの例をあげれば、シールド材料、任意の反射コーティング、及びシールドの質感等のその他のパラメータ等、様々なパラメータに応じて、広範囲の放射率値を有することができる。一部の実施の形態において、放射シールドは、例えば、約０．０１〜約１、約０．０２〜約０．９、約０．０３〜約０．８、約０．０５〜約０．７、約０．１〜約０．６、約０．２〜約０．５、又は約０．３〜約０．４の範囲、並びにその間のすべての範囲及び部分範囲の放射率を有することができる。非限定的な例として、黒体の放射率は約１であるのに対し、電気メッキされたニッケルを含む放射シールドは約０．０３の放射率を有することができる。様々な実施の形態によれば、シールドを機械加工して、放射の方向変更を更に支援することができるテクスチャ、又はマイクロテクスチャを表面に形成することができる。

理論に束縛されるものではないが、本明細書に開示のシステム、例えば、図１に示すシステムは、ガラス構造体の表面に、有意の温度差を示す個別の温度を有する、２つ以上の領域を生成するのに役立つことができると考えられている。垂下曲げ加工成形方法の場合、かかる温度差は、例えば、低温放射係数がガラス構造体の中心部に到達するのを阻止し、高温放射係数がガラス構造体の縁部に到達するのを阻止することによって達成することができる。本明細書に開示のシステムは、このようにして、目標形状を達成する点で、均一な加熱プロファイルを用いる従来技術の方法と比較して、著しい改善をもたらすことができる。かかる従来技術の方法を更に図２に示す。図２は、目標とする部品形状と、垂下曲げ加工において、厚さ０．７ｍｍのガラス構造体に対し、均一な加熱プロファイルを実施することによって得られる、予測部品形状との形状偏差（ｍｍ）を示すプロット図である。「Ａ」で示す領域は垂下過剰を示し、「Ｂ」で示す領域は垂下不足を示している。偏差プロットは、構造体の４つの縁部のすぐ内側が、約２０ｍｍ垂下過剰であるのに対し、構造体の中心部が略目標形状を有していることを示している。この「バスタブ」現象は、特に薄いガラス構造体、例えば、約０．３〜約２．０ｍｍ又は約０．５〜約１．５ｍｍ等、約３．０ｍｍ未満の厚さ、並びにその間のすべての範囲及び部分範囲の厚さを有するガラスを成形する際に広く見られる。約３．０ｍｍを超える、例えば、約３．２〜約５．０ｍｍの従来の厚さを有する、厚いガラスのモデル化の結果は、「バスタブ」現象がそれほど深刻ではないことを示している。

このように、特に薄いガラスについて、出願人は、ガラス構造体全体に示差加熱プロファイルを実行する、成形システムおよび方法を提供しようとするものである。例えば、図２の目標部品形状の場合、ガラス構造体の周辺領域をより低い温度で加熱し、より高いガラス粘度を維持して粘性流を制限する一方、ガラス構造体の中央領域をより高い温度で加熱して所望の形状を得る、示差加熱プロファイルを採用することが有益であろう。かかる示差加熱プロファイルであって、ガラス構造体の中央領域を約７２０℃、ガラスの周辺領域を約６４０℃と想定した、例示的な熱分布のプロファイルを図３Ａに示す。従って、図３Ａのモデルには、約８０℃の温度差（ΔＴ）が存在している。図３Ｂは垂下曲げ加工処理において、図３Ａの示差加熱プロファイルを実行して得られる、面外変形（ｍｍ）として表される、予測部品形状示す図である。図３Ｃは、垂下曲げ加工処理において、目標部品形状と、厚さ０．７ｍｍのガラス構造体に対し、図３Ａの示差加熱プロファイルを実行して得られる、予測部品形状との形状偏差（ｍｍ）を示すプロット図である。図３Ｃにおいて、中央領域Ａは略目標形状であり、周辺領域Ｂは僅かに垂下不足である。このように、図１の従来技術と比較すると、周辺部の垂下過剰が顕著に減少している。

図４は、ＡＮＳＹＳ ＦＬＵＥＮＴソフトウェアを用いて生成した、加熱炉４００が、（ｉ）約６５０℃の温度で動作する高温区域４４５、及び（ｉｉ）約４００℃の温度で動作する低温区域４３５の２つの区域に分割された、二次元の熱モデルを示す図である。長さＬを有する放射シールド４３０が、加熱炉の頂壁（放射加熱源を含む）とガラス構造体Ｇとの間に存在している。Ｈは加熱炉の頂壁とガラス構造体Ｇとの間の距離を表わしている。以下を仮定した。即ち、（ｉ）加熱炉の側壁４０５が断熱されていると仮定、（ｉｉ）ガラス構造体の初期温度を約４００℃と仮定、及び（ｉｉｉ）加熱炉内の滞留時間を約５分と仮定した。モデルには成形モールドが示されていないが、存在しているものと仮定する。モデルは、更に、システムの一部のみを示し、線Ａ’及びＢ’に沿って、対称性が存在しているものとする。

図５は、図４のモデルを用いた、５分間の滞留時間後のガラスの表面温度の分布を示す図である。ガラスの温度は、ガラスの中心からの距離の関数としてプロットされている。プロットＡは、反射壁を有する放射シールド（ε＝０．１）を使用して得られた、ガラスの温度分布を表わしている。プロットＢは、反射材料がコーティングされていない放射シールド（ε＝０．９）を使用して得られた、ガラスの温度分布を表わしている。プロットＣは、放射シールドがない状態で得られた、ガラスの温度分布を表わしている。従って、図５は、放射シールドがない場合（プロットＣ）には、ガラス構造体の中心から、事実上、直線的な温度降下が生じるのに対し、放射シールドの導入によって、ガラスの中央部をより高い温度とし、ガラスの縁部をより低い温度とすることができることを明示している。更に、放射シールド壁の反射率を調整することによって、ガラス構造体の高温領域と低温領域との間の温度差（ΔＴ）を調整することができ、反射のない放射シールド（プロットＢ）と比較して、より高い反射率（プロットＡ）が、より大きなΔＴにつながる。

ガラス構造体と加熱炉の頂壁（又は放射加熱源）との間の距離Ｈに対し、シールドの長さＬを調整することによっても、温度差（ΔＴ）を調整することができる。図６は、比Ｌ／Ｈが、ガラスのΔＴに及ぼす影響を明示している。プロットＤは、比Ｌ／Ｈ＝０．８４を用いて得られる、ガラスの温度分布を表わしている。プロットＥは、比Ｌ／Ｈ＝０．６を用いて得られる、ガラスの温度分布を表わしている。プロットＦは、比Ｌ／Ｈ＝０．４を用いて得られる、ガラスの温度分布を表わしている。プロットＧは、シールドなし（Ｌ／Ｈ＝０）で得られる、ガラスの温度分布を表わしている。図６に明示されているように、放射シールドの長さＬが増加するにつれ、例えば、比Ｌ／Ｈが増加するにつれ、高温区域と低温区域との区別がより鮮明になり、ガラス構造体の中心部と縁部との間のΔＴがより大きくなる。

前述のように、特定の実施の形態は、複数の放射シールドを用いることができる。例えば、複数の同心の放射シールドを可変の加熱区域と共に使用して、ガラスの表面に複数の個別の温度領域を生成することができる。図７はかかる１つの非限定的な構成を示し、加熱炉７００が（ｉ）約６５０℃で動作する高温区域７４５、（ｉｉ）約５００℃で動作する中温区域７５５、及び（ｉｉｉ）約４００℃で動作する低温度区域７３５の３つの区域に分割されている。長さＬを有する２つの同心の放射シールド７３０が、加熱炉の頂壁とガラス構造体Ｇとの間に存在している。従って、放射シールド７３０は、内部空洞および外部空洞を画成する、内壁および外壁を形成することができる。

高温区域７４５と中温区域７５５との間、及び中温区域７５５と低温区域７３５との間に、放射障壁が形成されるように、シールド７３０を位置合わせすることができる。従って、高温区域７４５をガラス構造体Ｇの中央領域に位置合わせする一方、中温区域７５５をガラス構造体Ｇの外側領域に位置合わせし、低温区域７３５をガラス構造体Ｇの周辺領域に位置合わせすることができる。他の構成も想定されるが、本開示の範囲に属すると考えている。ガラス構造体の表面に多数の個別の温度領域が生成されるように、追加の加熱区域を有する加熱炉と共に、追加のシールドを使用することができることも当業者には明らかである。モデルには成形モールドが示されていないが、存在しているものと仮定する。モデルは、更に、システムの片側のみを示し、線Ａ’に沿って、対称性が存在しているものとする。

図８は、図７のモデルを用いた、５分間の滞留時間後のガラスの表面温度の分布を示す図である。ガラスの温度は、ガラスの中心からの距離の関数としてプロットされている。プロットＨは、反射壁を有する同心の放射シールド（ε＝０．１）を使用して得られた、ガラスの温度分布を表わしている。プロットＩは、反射材料がコーティングされていない同心の放射シールド（ε＝０．９）を使用して得られた、ガラスの温度分布を表わしている。プロットＪは、放射シールドがない状態で得られた、ガラスの温度分布を表わしている。図８は、放射シールドがない場合（プロットＪ）には、ガラス構造体の中心から、事実上、直線的な温度降下が生じるのに対し、２つの同心の放射シールドの導入によって、ガラスの表面に３つの個別の温度領域を生成することができることを更に明示している。ここでも、放射シールド壁の反射率を調整することによって、ガラス構造体の異なる領域間の温度差（ΔＴ）を調整することができ、反射のない放射シールド（プロットＩ）と比較してより高い反射率（プロットＨ）が、より大きなΔＴにつながる。

本明細書に開示のシステムは、現行のシステムによって成形されるものよりも薄い、ガラス構造体の成形に使用することができる。例えば、本明細書に開示の方法及びシステムを使用して、約０．５ｍｍ〜約２ｍｍ、又は約０．７ｍｍ〜約１．５ｍｍ等、約０．３ｍｍ〜約３ｍｍ、並びにその間のすべての範囲及び部分範囲の厚さを有する、薄いガラス構造体を成形することができる。あるいは、本明細書に開示の方法及びシステムを使用して、より厚いガラス構造体、例えば、約４ｍｍ超又は約５ｍｍ超等、約３ｍｍを超える厚さを有する、ガラス構造体を成形することができる。前述のように、例示的な構造体には、１つのガラスシート、１つのスタック内の複数のガラスシート、ガラス−ガラス合わせ構造体、及びガラス−ポリマー合わせ構造体が含まれるが、これに限定されるものではない。

方法
本明細書に開示の方法によれば、ガラス構造体を成形モールドの上に配置して、放射加熱源を備えた加熱炉に導入することができる。次に、ガラス構造体を、例えば、その成形温度又は軟化温度に加熱することができる。放射シールドが、実質的にガラス構造体と放射加熱源との間に配置され、放射シールドが、ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、空洞を画成する外壁を備えている。

ガラス構造体は、当技術分野で公知の任意の方法で、加熱炉又は他の加熱装置に導入することができる。様々な実施の形態において、ローラコンベア又はベルトコンベア等のコンベアを用いて、ガラス構造体を加熱炉に導入することができる。特定の実施の形態において、ガラス構造体を、例えば、構造体を効果的に新しい形状に成形することができる点である、成形点又は軟化点に加熱することができる。様々な実施の形態によれば、ガラス構造体は、約５００℃〜約９００℃、約６００℃〜約８００℃、約６５０℃〜約７５０℃等、約４００℃〜約１０００℃、並びにその間のすべての範囲及び部分範囲の温度に加熱することができる。

特定の実施の形態において、放射加熱源は、示差放射加熱源であってよく、異なる温度で動作する２つ以上の放射加熱要素、又は複数の放射加熱要素を備えることができる。例えば、第１の加熱要素又は複数の加熱要素が、約６５０℃〜約９００℃、又は約７００℃〜約８００℃等、約６００℃超〜約１０００℃の範囲の温度で動作することができ、第２の加熱要素又は複数の加熱要素が、約４５０℃〜約６５０℃、又は約５００℃〜約６００℃等、約４００℃〜約７００℃、並びにその間のすべての範囲及び部分範囲の異なる温度で動作することができる。温度範囲の他の組合せが可能であり、本開示の一部であると考えている。かかる場合、各々が異なる温度で動作する２つ以上の区域に、加熱炉を効果的に分割することができる。

追加の実施の形態において、加熱炉を３つ以上の区域に分割して、示差放射加熱源が、３つ以上の放射加熱要素、又は複数の放射加熱要素を備えるようにすることができる。例えば、第１の加熱要素又は複数の加熱要素が、約４００℃〜約６００℃の範囲の温度で動作することができ、第２の加熱要素又は複数の加熱要素が、約５００℃〜約７００℃未満の範囲の異なる温度で動作することができ、第３の加熱要素又は複数の加熱要素が、約６００℃〜約１０００℃の範囲の異なる温度で動作することができる。温度範囲の他の組合せが可能であり、本開示の一部であると考えている。更に、本開示は、どのような数の放射シールド、加熱炉の区域、又は放射加熱要素にも限定されるものではない。

加熱炉又は加熱手段に導入後、所定の滞留時間にわたり、ガラス構造体を前述のように加熱することができる。滞留時間は特定のシステム及び用途に応じて変えることができる。非限定的な例として、滞留時間は、約５〜約４５分、約６〜約３０分、約１２〜約２４分、又は約１５〜約２０分等、約１〜約６０分以上の範囲、並びにその間のすべての範囲及び部分範囲にわたることができる。所定の滞留時間の後、加熱炉又は加熱手段から排出して、ガラス構造体に対し、当業者周知の様々な追加の処理ステップを行うことができる。

開示した様々な実施の形態が、特定の実施の形態に関連した、特定の特徴、要素、又はステップに関わり得ることが理解されるであろう。また、１つの特定の実施の形態に関連して説明されているが、特定の特徴、要素、又はステップは、別の実施の形態と様々な図示しない組合せ又は再配列に交換、又は組み合わせることができることも理解されるであろう。

本明細書において、名詞は、別に明示しない限り、「少なくとも１つ」の対象を指し、「１つのみ」の対象に限定されるものではない。従って、例えば、「放射シールド」と言った場合、文脈上明らかに別の意味を表わすと判断されない限り、２つ以上のかかるシールドを有する例を含んでいる。同様に、「複数」は「１つより多い」ことを意味することを意図している。従って、「複数の放射加熱要素」は、３つ以上のかかる加熱要素等、２つ以上のかかる加熱要素を含んでいる。

本明細書において、範囲は「約」１つの特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までと表現することができる。かかる範囲が示された場合、当該の例は、１つの特定の値から、及び／又は別の特定の値までを含んでいる。同様に、値が、先行詞「約」の使用によって、近似値として表現されている場合、特定の値は、別の態様を形成することが理解されるであろう。各々の範囲の端点は、他方の端点との関連において、及び他方の端点とは独立して、重要あることも理解されるであろう
別に明記しない限り、本明細書に記載のすべての方法は、そのステップが特定の順序で実行される必要があると解釈されることを意図するものではまったくない。従って、方法クレームが、そのステップが従うべき順序を実際に示していない場合、あるいはクレーム又は明細書に、ステップが特定の順序に限定されると、具体的に記述されていない場合、任意の特定の順序が、推測されることを意図するものではない。

特定の実施の形態の様々な特徴、要素、又はステップが、移行句「含む、有する、備える（ｃｏｍｐｒｉｚｉｎｇ）」を使用して開示されている場合があるが、これらは移行句「成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」又は「実質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」を使用して説明できる実施の形態を含む、別の実施の形態を暗示していると理解されたい。従って、例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含むシステムに対する、暗示された別の実施の形態は、システムがＡ＋Ｂ＋Ｃから成る実施の形態、及びシステムがＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的に成る実施の形態を含んでいる。

本開示の精神及び範囲を逸脱せずに、本開示に対し、様々な改良及び変形が可能であることは当業者には明らかであろう。本開示の精神及び本質を組み込んだ、本開示の実施の形態の改良、組合せ、部分組合せ、及び変形を当業者が思い付く可能性があるため、本開示は添付の特許請求の範囲、及びその均等物に属する、すべてのものを含むと解釈されるべきである。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ガラス構造体を成形するためのシステムであって、
（ａ）成形モールドと、
（ｂ）放射加熱源と、
（ｃ）放射シールドと、
を備え、
前記放射シールドが、実質的に前記放射加熱源と前記ガラス構造体との間に配置され、
前記放射シールドが、前記ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び前記放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、空洞を画成する外壁を備えた、システム。

実施形態２
前記放射加熱源が、複数の放射加熱要素を備えた、実施形態１記載のシステム。

実施形態３
前記放射加熱源が、少なくとも１つの第１の放射加熱要素を備えた、少なくとも１つの第１の加熱区域、及び少なくとも１つの第２の放射加熱要素を備えた、少なくとも１つの第２の加熱区域を更に有する、実施形態１記載のシステム。

実施形態４
前記ガラス構造体が、少なくとも１つの第１の領域及び少なくとも１つの第２の領域を有し、前記少なくとも１つの第１の加熱区域が、実質的に、前記少なくとも１つの第１の領域に位置合わせされ、前記少なくとも１つの第２の加熱区域が、実質的に、前記少なくとも１つの第２の領域に位置合わせされた、実施形態３記載のシステム。

実施形態５
前記少なくとも１つの第１の加熱区域が、第１の温度で動作し、前記少なくとも１つの第２の加熱区域が、前記第１の温度と異なる第２の温度で動作する、実施形態４記載のシステム。

実施形態６
前記第１の温度が、約６００℃〜約１０００℃の範囲であり、前記第２の温度が、約４００℃〜約７００℃の範囲である、実施形態５記載のシステム。

実施形態７
加熱炉を更に備え、該加熱炉が、前記成形モールド、放射シールド、及び放射加熱源を収容し、前記放射シールドが、前記加熱炉に支持され、該加熱炉に取り付けられている実施形態１記載のシステム。

実施形態８
前記放射シールドが、前記成形モールドに支持され、該成形モールドに取り付けられている、実施形態１記載のシステム。

実施形態９
前記放射シールドが、約０．０１〜約１の範囲の放射率を有している、実施形態１記載のシステム。

実施形態１０
前記ガラス構造体が、１つのガラスシート、１つのスタック内の複数のガラスシート、ガラス−ガラス合わせ構造体、及びガラス−ポリマー合わせ構造体から成る群より選択される、実施形態１記載のシステム。

実施形態１１
前記外壁によって画成された空洞内に配置され、前記ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び前記放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、少なくとも１つの第２の空洞を画成する、内壁を備えた少なくとも１つの第２の放射シールドを更に備えた、実施形態１記載のシステム。

実施形態１２
前記放射加熱源が、少なくとも１つの第１の放射加熱要素を備えた、少なくとも１つの第１の加熱区域、少なくとも１つの第２の放射加熱要素を備えた、少なくとも１つの第２の加熱区域、及び少なくとも１つの第３の放射加熱要素を備えた、少なくとも１つの第３の加熱区域を有する、実施形態１１記載のシステム。

実施形態１３
前記ガラス構造体が、少なくとも１つの第１の領域、少なくとも１つの第２の領域、及び少なくとも１つの第３の領域を有し、前記少なくとも１つの第１の加熱区域が、実質的に、前記少なくとも１つの第１の領域に位置合わせされ、前記少なくとも１つの第２の加熱区域が、実質的に、前記少なくとも１つの第２の領域に位置合わせされ、前記少なくとも１つの第３の加熱区域が、実質的に、前記少なくとも１つの第３の領域に位置合わせされた、実施形態１２記載のシステム。

実施形態１４
前記少なくとも１つの第１の加熱区域が、約６００℃〜約１０００℃の範囲の温度を有し、前記少なくとも１つの第２の加熱区域が、約５００℃〜約７００℃の範囲の温度を有し、前記少なくとも１つの第３の加熱区域が、約４００℃〜約６００℃の範囲の温度を有する、実施形態１３記載のシステム。

実施形態１５
ガラス構造体を成形する方法であって、
（ａ）前記ガラス構造体を成形モールド上に配置するステップと、
（ｂ）前記成形モールドとガラス構造体とを、放射加熱源を備えた加熱炉に導入するステップと、
（ｃ）前記ガラス構造体を加熱するステップと、
を有してなり、
放射シールドが、実質的に前記放射加熱源と前記ガラス構造体との間に配置され、
前記放射シールドが、前記ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び前記放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、空洞を画成する外壁を備えた、方法。

実施形態１６
前記放射加熱源が、少なくとも１つの第１の放射加熱要素を備えた、少なくとも１つの第１の加熱区域、及び少なくとも１つの第２の放射加熱要素を備えた、少なくとも１つの第２の加熱区域を更に有する、実施形態１５記載の方法。

実施形態１７
前記ガラス構造体が、少なくとも１つの第１の領域及び少なくとも１つの第２の領域を有し、前記少なくとも１つの第１の加熱区域が、実質的に、前記少なくとも１つの第１の領域に位置合わせされ、前記少なくとも１つの第２の加熱区域が、実質的に、前記少なくとも１つの第２の領域に位置合わせされた、実施形態１６記載の方法。

実施形態１８
前記少なくとも１つの第１の加熱区域が、第１の温度で動作し、前記少なくとも１つの第２の加熱区域が、前記第１の温度と異なる第２の温度で動作する、実施形態１７記載の方法。

実施形態１９
前記第１の温度が、約６００℃〜約１０００℃の範囲であり、前記第２の温度が、約４００℃〜約７００℃の範囲である、実施形態１８記載の方法。

実施形態２０
前記第１の放射シールドと同心の、少なくとも１つの第２の放射シールドを更に備えた、実施形態１５記載の方法。

実施形態２１
前記ガラス構造体が、１つのガラスシート、１つのスタック内の複数のガラスシート、ガラス−ガラス合わせ構造体、及びガラス−ポリマー合わせ構造体から成る群より選択される、実施形態１５記載の方法。

１１０ 成形モールド
１１５ 第１の加熱要素
１２０ 放射加熱源
１２５ 第２の加熱要素
１３０、４３０、７３０ 放射シールド
１３５ 第１の区域
１４５ 第２の区域
１４０ 第１の開口部
１５０ 第２の開口部
Ｇ ガラス構造体
４００、７００ 加熱炉
４０５ 側壁
４３５、７３５ 低温区域
４４５、７４５ 高温区域
７５５ 中温区域

Claims (5)

1. ガラス構造体を成形するためのシステムであって、
   （ａ）成形モールドと、
   （ｂ）放射加熱源と、
   （ｃ）放射シールドと、
   を備え、
   前記放射シールドが、前記放射加熱源と前記ガラス構造体との間に同心状に配置された複数の放射シールドからなり、
   前記複数の放射シールドが、前記ガラス構造体に対向するように配置された、第１の開口部、及び前記放射加熱源に対向するように配置された、第２の開口部を有する、空洞を画成する同心状の複数の壁を備え、複数の同心状の放射シールドを可変の複数の加熱区域と共に使用して、ガラスの表面に複数の段階的に異なる個別の温度領域を生成するたことを特徴とするシステム。
2. 前記放射加熱源が、複数の放射加熱要素を備え、前記放射シールドが、約０．０１〜約１の範囲の放射率を有していることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
3. 前記放射加熱源が、第１、第２及び第３の放射加熱要素を備え、互いに異なる温度で動作する第１,第２および第３の加熱区域を有し、
   前記ガラス構造体が、第１,第２及び第３の領域を有し、前記第１、第２及び第３の加熱区域が、前記第１、第２及び第３の領域に位置合わせされ、
   前記第１の加熱区域が４００℃〜６００℃の範囲の温度で動作し、前記第２の加熱区域が５００℃〜７００℃未満の範囲の温度で動作し、前記第３の加熱区域が６００℃〜１０００℃の範囲の温度で動作することを特徴とする、請求項１又は２記載のシステム。
4. 加熱炉を更に備え、該加熱炉が、前記成形モールド、放射シールド、及び放射加熱源を収容し、前記放射シールドが、前記加熱炉に支持され、該加熱炉に取り付けられているか、または前記成形モールドに支持され、該成形モールドに取り付けられており、加熱炉が高温区域、中温区域、及び低温度区域の３つの区域に分割されて、２つの同心状の放射シールドが、加熱炉の頂壁とガラス構造体との間に延在し、該放射シールドは、内部空洞および外部空洞を画成する、内壁および外壁を形成していることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のシステム。
5. ガラス構造体を成形する方法であって、
   （ａ）前記ガラス構造体を成形モールド上に配置するステップと、
   （ｂ）前記成形モールドとガラス構造体とを、放射加熱源を備えた加熱炉に導入するステップと、
   （ｃ）前記ガラス構造体を加熱するステップと、
   を有してなり、
   放射シールドが、前記ガラス構造体と前記放射加熱源との間に配置され、
   前記放射シールドが、前記ガラス構造体に対向するように配置された第１の開口部、及び前記放射加熱源に対向するように配置された第２の開口部を有する、空洞を画成する少なくとも２つの壁を備え、
   前記放射加熱源が、それぞれ異なる温度で動作する第１、第２及び第３の放射加熱要素を備えた第１、第２及び第３の加熱区域を有し、
   前記ガラス構造体が、第１、第２及び第３の領域を有し、
   前記第１、第２及び第３の加熱区域が、それぞれ前記第１、第２及び第３の領域に位置合わせされていることを特徴とする方法。

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