JP2022014222A - 合わせガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合わせガラスが板厚の異なる２枚のガラス板を備える場合でも、合わせガラスの端部側に歪みが発生を抑制できる合わせガラスの製造方法を提供する。【解決手段】第１ガラス板と、第１ガラス板よりも板厚が薄い第２ガラス板を備える合わせガラスの製造方法は、第１ガラス板を予備曲げ形状に成形し、第２ガラス板を第１ガラス板の上に離型剤を介して重ね、軟化点付近まで加熱することで、第１ガラス板、及び第２ガラス板の自重により第１ガラス板、及び第２ガラス板を最終曲げ形状に成形する。【選択図】図１

Description

本発明は、合わせガラスの製造方法に関し、板厚の異なる２枚のガラス板を備える合わせガラスの製造方法に関する。

特許文献１には、自動車の軽量化を目的として、合わせガラスを薄板化するため、小石などの飛来物が外部から自動車に衝突すること（所謂耐飛石性能）などを考慮して、車外側のガラス板を厚くし、車内側のガラス板を薄くする合わせガラスが提案されている。

自動車用の合わせガラスは、車外側に向けて凸となるように曲げ成形される。したがって、車外側のガラス板が車内側のガラス板よりも厚い場合、リング型の上に、板厚の厚いガラス板、板厚の薄いガラス板をこの順で重ねて載せ、車外側のガラス板と車内側のガラス板とを加熱して軟化させ、それぞれの自重で曲げ成形することにより、合わせガラスが下方側に向けた曲げ形状に成形される。

特許第５９４９７６３号公報

しかしながら、２枚のガラス板の板厚が異なる場合、２枚のガラス板の曲げ性が異なる。そのため、リング型の上で軟化した薄いガラス板は、厚いガラス板に比べて大きく変形しやすい。このため、薄いガラス板が下方に曲げ成形された際、その下方に位置する厚いガラス板との接触圧が高まり、曲げ成形後の合わせガラスに歪みが発生する懸念がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、合わせガラスが板厚の異なる２枚のガラス板を備える場合でも、合わせガラスの歪みが発生することを抑制できる、合わせガラスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１ガラス板と、第１ガラス板よりも板厚が薄い第２ガラス板を備える合わせガラスの製造方法であって、第１ガラス板を予備曲げ形状に成形し、第２ガラス板を第１ガラス板の上に離型剤を介して重ね、軟化点付近まで加熱することで、第１ガラス板、及び第２ガラス板の自重により第１ガラス板、及び第２ガラス板を最終曲げ形状に成形する。

本発明によれば、合わせガラスの歪みが発生することを抑制できる。

図１は合わせガラスの製造方法のフロー図である。 図２は合わせガラスの製造方法を説明する概略工程図である。 図３は合わせガラスの製造方法を説明する概略工程図である。 図４は合わせガラスの製造方法を説明する概略工程図である。 図５は予備曲げ形状に成形された第１ガラス板の例を示す図である。 図６は第１ガラス板と第２ガラス板の変形量の関係を示す説明図である。 図７は加熱炉の温度プロファイルを示すグラフである。 図８は合わせガラスの断面図であり。 図９は別の態様の合わせガラスの製造方法を説明する概略工程図である。

以下、図面を参照して、ガラス板の製造方法の好ましい実施形態について説明する。なお、実施形態ではガラスの軟化点、徐冷点等の特性について説明する上で、ガラス板の種類としてソーダライムガラスの場合を一例として述べる。しかし、以下の本明細書内で述べられるガラスの種類に由来する特性は、本実施形態に限定されず、ガラスの種類に応じて適宜変更される。

図面に基づいて、合わせガラスの製造方法のフロー図、合わせガラスの製造方法を説明する。

図１に示されるように、合わせガラスの製造方法は、少なくともステップＳ１からステップＳ３を含んでいる。ステップＳ１では、第１ガラス板と、第１ガラス板より板厚の薄い第２ガラス板とを準備する。次に、ステップＳ２では、第１ガラス板を予備曲げ形状に成形する。ステップＳ３では、第２ガラス板を第１ガラス板の上に離型剤を介して重ね、軟化点付近まで加熱することで、第１ガラス板、及び第２ガラス板の自重により第１ガラス板、及び第２ガラス板を最終曲げ形状に成形する。

次に、ステップＳ１からステップＳ３について好ましい態様を説明する。

図２に示されるように、ステップＳ１では、第１ガラス板１０と、第１ガラス板１０より板厚の薄い第２ガラス板１２と、が準備される。第１ガラス板１０は互いに平行な２つの主面を有する。同様に、第２ガラス板１２は互いに平行な２つの主面を有する。第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２は、平板形状であり、平面視で、例えば、略台形形状を有している。第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２の形状は、取り付けられる車両によって、適宜変更される。平板形状とは、曲げ成形される前の形状を意味する。平面視は、第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２の主面から見た場合を意味する。

第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２は、例えば、フロート法、フュージョン法により平板形状に成形されたガラス板である。ガラス板は、無機ガラスであってもよい。ガラス板は、ソーダライムガラスでもよいし、アルミノシリケートガラスであってもよいし、無アルカリガラスであってもよいし、ホウケイ酸ガラスであってもよいが、成形性の観点からソーダライムガラスであることが好ましい。第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２がソーダライムガラスである場合、クリアガラス、鉄成分を所定量以上含むグリーンガラス及びＵＶカットグリーンガラスが好適に使用できる。

第１ガラス板１０の板厚ｔ１と、第２ガラス板の板厚ｔ２との差は、例えば、０．５ｍｍ以上である。第１ガラス板１０と第２ガラス板１２との板厚が異なる場合、それぞれの曲げ性が異なる。特に、板厚の差が０．５ｍｍ以上である場合、合わせガラスを製造する上で、２枚のガラス板の曲げ性の差異が許容できなくなる懸念が大きくなる。

第１ガラス板１０の板厚は１．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましく、第２ガラス板１２の板厚は０．３ｍｍ以上２．３ｍｍ以下であることが好ましい。第１ガラス板１０の板厚は１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることが、より好ましい。第２ガラス板１２の板厚は０．４ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であることが、より好ましい。

第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２は、少なくともいずれか一方の周縁部に沿って遮蔽層（黒セラともいう）が設けられていてよい。遮蔽層は、合わせガラスを車体に接着し保持するためのシーラント等を保護する働きを有する層であり、有色のセラミックスペースト（ガラスペースト）を塗布して焼き付けることによって形成できる。遮蔽層は、合わせガラスを車体に取り付けた場合に、第１ガラス板１０及び／または第２ガラス板１２の車内側となる面に形成されることが好ましい。

次に、ステップＳ２では、第１ガラス板１０が予備曲げ形状に成形される。図３は、第１ガラス板１０を予備曲げ形状に成形するための、工程の一例を示す。図３に示されるように、予備曲げ形状の成形には、リング型２０と、リング型２０を支持する台車２２と、リング型２０が搬入される加熱炉３０と、が適用される。加熱炉３０は不図示のヒータを備える。リング型２０は、第１ガラス板１０を所望の予備曲げ形状に成形するためリング形状に形成され、第１ガラス板１０の周縁を下方から支持する。

図３（Ａ）に示されるように、平板形状の第１ガラス板１０が、リング型２０の上に載置される。加熱炉３０により第１ガラス板１０は軟化点付近の温度（例えば５５０℃～７００℃）に加熱される。リング型２０は、第１ガラス板１０の端部より内側に配置される。

図３（Ｂ）に示されるように、リング型２０に載置された第１ガラス板１０は、加熱炉３０で加熱することにより、第１ガラス板１０の自重により予備曲げ形状に曲げ成形される。予備曲げ形状は、最終曲げ形状に至るまでの緩い曲げ形状である。すなわち、予備曲げ形状は最終曲げ形状よりも浅い曲げ形状である。予備曲げ形状は、加熱温度及び加熱時間を調整することで、所望の予備曲げ形状に成形できる。

なお、最終曲げ形状とは製品として要求される形状を指し、最終曲げ形状に成形された後に行われる冷却時の変形は含まれない。予備曲げ形状、及び最終曲げ形状は、単一の方向に湾曲した単曲曲げ形状であってもよいし、直交する二つの方向に湾曲した複曲曲げ形状であってもよい。

次に、ステップＳ３では、第２ガラス板１２を第１ガラス板の上に離型剤を介して重ね、軟化点付近まで加熱することで、第１ガラス板１０、及び第２ガラス板１２の自重により第１ガラス板１０、及び第２ガラス板１２を最終曲げ形状に成形する。なお、第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２の最終曲げ形状の曲率半径は、４００ｍｍ以上１０００００ｍｍ以下であってよい。

図４は、第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２を最終曲げ形状に成形するための、工程の一例を示す。図４に示されるように、予備曲げ形状の成形と同様に、最終曲げ形状の成形には、リング型２０と、リング型２０を支持する台車２２と、リング型２０が搬入される加熱炉３０と、が適用される。

図４（Ａ）に示されるように、平板形状の第２ガラス板１２が、予備曲げ形状に成形された第１ガラス板１０の上に、離型剤（不図示）を介して重ねられる。離型剤としては、例えば第１ガラス板１０、及び第２ガラス板１２に反応せず、高温（８００℃以上）で溶融することのないセラミックス粉末などが好適に用いられる。

図４（Ｂ）に示されるように、第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２を、加熱炉３０で、軟化点付近（例えば５５０℃～７００℃）まで加熱することで、第１ガラス板１０、及び第２ガラス板の自重により、予備曲げ形状に成形された第１ガラス板１０、及び平板形状の第２ガラス板１２が最終曲げ形状に成形される。

第１ガラス板１０における、最終曲げ形状に対する予備曲げ形状の好ましい変形量は、第１ガラス板１０の少なくとも一部の領域の曲げ形状が、最終曲げ形状に対して２０％以上の曲げ形状を有していることが好ましい。

第１ガラス板１０において予備曲げ形状は、図５（Ａ）に示すように、第１ガラス板１０全体が同程度に予備曲げされていてもよい。また、第１ガラス板１０を部分的に予備曲げされていてもよい。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、第１ガラス板１０の周縁に近い領域の方が、第１ガラス板１０の中央の領域よりも最終曲げ形状に近づく曲げ形状を有していてもよい。第１ガラス板１０が部分的に予備曲げされる。

第１ガラス板１０において、予備曲げ形状が最終曲げ形状に対して上述の関係を有するので以下の有利な点を有する。

図６は、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とが最終曲げ形状に至るまでの関係を示す。上述したように、予備曲げ形状に成形された第１ガラス板１０の上に平板形状の第２ガラス板１２が載置され、軟化点付近まで加熱される（図４（Ａ）参照）。第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とは、それぞれの自重により変形する。図６に示されるように、リング型２０（不図示）上で軟化した第１ガラス板１０よりも板厚の薄い第２ガラス板１２は、第１ガラス板１０に比べて剛性が低いため、周縁領域で大きく変形する。一方、図６に示されるように、第１ガラス板１０は、予備曲げ形状に成形されていので、第２ガラス板１２の周縁領域が第１ガラス板１０より大きく変形した場合でも、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２との接触を可能な限り回避でき、接触圧を低減できる。第１ガラス板１０の少なくとも一部の領域の曲げ形状が、最終曲げ形状に対して２０％以上の曲げ形状を有していれば、第１ガラス板１０の上に第１ガラス板１０よりも薄い第２ガラス板１２を載置し、軟化点付近まで加熱してそれぞれの自重により変形させたとしても、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２との接触を可能な限り回避でき、接触圧を低減できる。次に、第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２は、最終曲げ形状に変形される（図４（Ｂ）参照）。

その結果、最終曲げ形状の成形後、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とにより製造される合わせガラスは、歪みを生じず、視認性を向上できる。

図７は、ステップＳ２、及びステップＳ３における、第１ガラス板１０の温度プロファイルの一例を示す。図７（Ａ）は、第１ガラス板１０を予備曲げ形状に成形する際の温度プロファイルである。縦軸は第１ガラス板１０の温度（℃）を示し、横軸は時間（秒）を示す。第１ガラス板１０の温度は、第１ガラス板１０の中央部と周縁部と中央部から周縁部までの間の２か所の、計４か所の平均温度である。

図７（Ａ）に示されるように、第１ガラス板１０は、約２５０秒程度の時間で、約５０℃から約６００℃程度まで加熱される。その後、第１ガラス板１０は、室温程度に至るまで徐冷される。

図７（Ｂ）に示されるように、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とを重ねた後、約４００秒程度の時間で、約５０℃から約６００℃程度まで加熱される。その後、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とは、室温程度に至るまで徐冷される。

上述の温度プロファイルでは、第１ガラス板１０を室温近くまで徐冷した後に、室温に近い第２ガラス板１２を第１ガラス板１０の上に重ねている。第２ガラス板１２を第１ガラス板に重ねる際、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２との温度差を２００℃以下にできる。２００℃以下であれば、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とは、温度差によるダメージを回避できる。第１ガラス板１０と第２ガラス板１２との温度差は、１００℃以下であることがより好ましい。

第１ガラス板１０を徐冷する場合を例示したが、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２との温度差を２００℃以下にできる限り、他の方法を適用できる。例えば、予備曲げ形状に成形した第１ガラス板１０に、加熱した第２ガラス板１２を第１ガラス板１０の上に重ねることで、第１ガラス板１０を徐冷するための時間を削減できる。

最終曲げ形状に成形された第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とは徐冷後、離型剤を除去するため、洗浄され、積層工程に供される。

積層工程では、図８に示さされるように、第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とが中間膜２を介して積層され、合わせガラス１が製造される。合わせガラス１では、板厚の薄い第２ガラス板１２が第１ガラス板１０の上方に位置するように配置される。合わせガラス１がウインドシールドとして用いられる場合、第１ガラス板１０が車外側に配置される。

第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２を接合する中間膜２として、熱可塑性樹脂が多く用いられる。例えば、可塑化ポリビニルアセタール系樹脂、可塑化ポリ塩化ビニル系樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、可塑化飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、可塑化ポリウレタン系樹脂、エチレン－酢酸ビニル共重合体系樹脂、エチレン－エチルアクリレート共重合体系樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、アイオノマー樹脂等の従来からこの種の用途に用いられている熱可塑性樹脂が挙げられる。又、特許第６０６５２２１号に記載されている変性ブロック共重合体水素化物を含有する樹脂組成物も好適に使用できる。

これらの中でも、透明性、耐候性、強度、接着力、耐貫通性、衝撃エネルギー吸収性、耐湿性、遮熱性、及び遮音性等の諸性能のバランスに優れることから、可塑化ポリビニルアセタール系樹脂が好適に用いられる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。上記可塑化ポリビニルアセタール系樹脂における「可塑化」とは、可塑剤の添加により可塑化されていることを意味する。その他の可塑化樹脂についても同様である。なお、中間膜２が可塑剤を含まない樹脂であってもよい。可塑剤を含まない樹脂としては、例えば、エチレン－酢酸ビニル共重合体系樹脂等が挙げられる。

ポリビニルアセタール系樹脂としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）とホルムアルデヒドとを反応させて得られるポリビニルホルマール樹脂、ＰＶＡとアセトアルデヒドとを反応させて得られる狭義のポリビニルアセタール系樹脂、ＰＶＡとｎ－ブチルアルデヒドとを反応させて得られるポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）等が挙げられ、特に、透明性、耐候性、強度、接着力、耐貫通性、衝撃エネルギー吸収性、耐湿性、遮熱性、及び遮音性等の諸性能のバランスに優れることから、ＰＶＢが好適なものとして挙げられる。なお、これらのポリビニルアセタール系樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

但し、中間膜２を形成する材料は、熱可塑性樹脂には限定されない。又、中間膜２は、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、発光剤等の機能性粒子を含んでもよい。又、中間膜２は、シェードバンドと呼ばれる着色部を有してもよい。着色部を形成するために用いられる着色顔料としては、プラスチック用として使用できるものであって、着色部の可視光線透過率が４０％以下となるものであれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、ペリノン系、ジオキサジン系、アンスラキノン系、イソインドリノ系などの有機着色顔料や、酸化物、水酸化物、硫化物、クロム酸、硫酸塩、炭酸塩、珪酸塩、燐酸塩、砒酸塩、フェロシアン化物、炭素、金属粉などの無機着色顔料等が挙げられる。これらの着色顔料は、単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。着色顔料の添加量は、着色部の可視光線透過率が４０％以下となるものであるかぎり、目的の色調に合わせて任意で良く、特に限定されるものではない。

中間膜２の膜厚は、最薄部で０．５ｍｍ以上であることが好ましい。中間膜２の最薄部の膜厚が０．５ｍｍ以上であると合わせガラスとして必要な耐衝撃性が十分となる。又、中間膜２の膜厚は、最厚部で３ｍｍ以下であることが好ましい。中間膜２の最厚部の膜厚が３ｍｍ以下であると、合わせガラスの質量が大きくなり過ぎない。中間膜２の膜厚の最大値は２．８ｍｍ以下がより好ましく、２．６ｍｍ以下が更に好ましい。

第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とにより製造される合わせガラスが例えばヘッドアップディスプレイに用いられる場合、中間膜２は一定の膜厚ではなく、必要に応じて場所毎に膜厚が変わっても良い。例えば、合わせガラスがフロントガラスである場合、中間膜２は、フロントガラスを車両に取り付けた状態でフロントガラスの下辺から上辺に向かうにつれて膜厚が厚くなる断面楔形状であってもよい。この場合、第１ガラス板１０及び第２ガラス板１２の板厚が一定であれば、中間膜２の楔角は、例えば、０ｍｒａｄより大きく１．０ｍｒａｄ以下の範囲で変化する。

中間膜２は、３層以上の層を有していてもよい。例えば、中間膜を３層以上から形成し、両側の層を除く何れかの層のせん断弾性率を可塑剤の調整等により両側の層のせん断弾性率よりも小さくすることにより、合わせガラスの遮音性を向上できる。この場合、両側の層のせん断弾性率は同じでもよいし、異なってもよい。

次に、ステップＳ２の第１ガラス板１０の予備曲げ形状を別の態様で実施する場合を説明する。図９は、第１ガラス板１０を予備曲げ形状に成形するための、別の工程の一例を示す。

図９に示されるように、予備曲げ形状の成形には、リング形状の下方成形型４０と、上方成形型４２とが適用される。下方成形型４０は台車２２により支持される。下方成形型４０及び台車２２は加熱炉３０に搬入される。下方成形型４０は第１ガラス板１０周縁を支持する。上方成形型４２は、第１ガラス板１０の略全面に押し付けられる成形面４２Ａを備える。

上方成形型４２の成形面４２Ａは、下方成形型４０に向けて湾曲した曲面形状を有している。下方成形型４０により第１ガラス板１０を支持した状態で、下方成形型４０と上方成形型４２とを相対的に近づく方向に移動させる。第１ガラス板１０を下方成形型４０と上方成形型４２とで第１ガラス板１０を挟持することにより、第１ガラス板１０が予備曲げ形状に成形される。次いで、ステップＳ３に進み、予備曲げ形状に成形された第１ガラス板１０と第２ガラス板１２とが軟化点付近まで加熱される。第１ガラス板１０、及び第２ガラス板１２の自重により第１ガラス板１０、及び第２ガラス板１２が最終曲げ形状に成形される。なお、ステップ３での最終曲げ形状への成形は、自重による成形に限定されない。ステップ３においてが、第１ガラス板１０、及び第２ガラス板１２をプレス成形により最終曲げ形状に成形させてもよい。

１ 合わせガラス、２ 中間膜、１０ 第１ガラス板、１２ 第２ガラス板、２０ リング型、２２ 台車、３０ 加熱炉、４０ 下方成形型、４２ 上方成形型、４２Ａ 成形面

Claims (11)

1. 第１ガラス板と、前記第１ガラス板よりも板厚が薄い第２ガラス板を備える合わせガラスの製造方法であって、
   前記第１ガラス板を予備曲げ形状に成形し、
   前記第２ガラス板を前記第１ガラス板の上に離型剤を介して重ね、軟化点付近まで加熱することで、前記第１ガラス板、及び前記第２ガラス板の自重により前記第１ガラス板、及び前記第２ガラス板を最終曲げ形状に成形する、合わせガラスの製造方法。
2. 前記予備曲げ形状は、前記第１ガラス板の少なくとも一部の領域の曲げ形状が、前記最終曲げ形状に対して２０％以上の曲げ形状である、請求項１に記載の合わせガラスの製造方法。
3. 前記第１ガラス板において、前記予備曲げ形状は、前記第１ガラス板の全体が同程度に予備曲げされた形状を有している、請求項１または２に記載の合わせガラスの製造方法。
4. 前記予備曲げ形状は、前記第１ガラス板が部分的に予備曲げされている形状を有している、請求項１または２に記載の合わせガラスの製造方法。
5. 前記第２ガラス板を前記第１ガラス板に重ねる際、前記第１ガラス板と前記第２ガラス板との温度差が、２００℃以下である。請求項１から４のいずれか一項に記載の合わせガラスの製造方法。
6. 前記予備曲げ形状に成形した前記第１ガラス板を徐冷した後に、前記第２ガラス板を前記第１ガラス板の上に重ねる、請求項５に記載の合わせガラスの製造方法。
7. 予備曲げ形状に成形した前記第１ガラス板に、加熱した前記第２ガラス板を前記第１ガラス板の上に重ねる、請求項５に記載の合わせガラスの製造方法。
8. 前記予備曲げ形状は、前記第１ガラス板をリング型に載置し、加熱することで、前記第１ガラス板の自重により前記予備曲げ形状に成形する、請求項１から７のいずれか一項に記載の合わせガラスの製造方法。
9. 前記予備曲げ形状は、前記第１ガラス板を下方成形型と上方成形型とで前記第１ガラス板を挟持して前記予備曲げ形状に成形する、請求項１から７のいずれか一項に記載の合わせガラスの製造方法。
10. 前記第１ガラス板の板厚と、前記第２ガラス板の板厚との差が０．５ｍｍ以上である請求項１から９のいずれか一項に記載の合わせガラスの製造方法。
11. 前記第１ガラス板の板厚は１．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、前記第２ガラス板の板厚は、０．３ｍｍ以上２．３ｍｍ以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の合わせガラスの製造方法。

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