JP3836652B2

JP3836652B2 - 強化ガラス製造装置

Info

Publication number: JP3836652B2
Application number: JP2000020860A
Authority: JP
Inventors: 英夫吉沢; 康之永井; 茂樹尾花
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP2001213631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建築用の防火用ガラスとして使用する強化ガラス製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板ガラスの表面に圧縮応力層を形成することにより、板ガラスの強化度を高めた強化ガラスが知られている。強化ガラスは急激な温度変化にも適応することができるので、例えば建築物の防火用ガラス等の用途に採用されている。ところで、用途によっては、通常の強化ガラスよりも一層強化度の高い強化ガラス（以下、「高強度強化ガラス」という）が望まれる。
この高強度強化ガラスの製造技術について以下説明する。
【０００３】
図３は従来の強化ガラス製造装置を示す側面図であり、この装置で高強度強化ガラスを製造する一方法を示す。
先ず、板ガラス１００を加熱炉１０１で所定温度に加熱する。所定温度は、板ガラス１００の冷却開始温度を高めるために、通常の強化ガラスを製造するときより高く設定する。
【０００４】
次に、加熱した板ガラス１００を搬送ローラ１０２・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）で加熱炉１０１の出口１０１ａから搬出する。次いで、板ガラス１００の両面（上下面）にノズル１０４・・・から冷却空気を矢印の如く吹き付けて板ガラス１００を冷却開始温度から急冷する。これにより、通常の強化ガラスより強化度の高い高強度強化ガラスを得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加熱炉の設定温度を通常の強化ガラスを製造する場合より高く設定すると、加熱炉内で板ガラス１００が軟くなりすぎる。板ガラス１００が軟くなりすぎると、板ガラス１００と搬送ロール１０２・・・表面との間に、ガラス粉や炉材の小片を挟み込んだ場合、板ガラスに傷や凹みが発生する。
【０００６】
強化ガラスに傷や凹みが発生することを防ぐ技術として、例えば特開昭５３−１４９２０６号公報「ガラス板搬送用ロール」や実開平１−１０６５３３号公報「板ガラス成形用の水平加熱炉」が知られている。
特開昭５３−１４９２０６号公報の技術は、搬送ロールの表面を平坦にすることで板ガラスに傷や凹みが発生することを防ぐものである。しかし、搬送ロールを平坦にしても、搬送ロールと板ガラスとの間にガラス粉や炉材の小片が侵入すると板ガラスに傷や凹みが発生する。
板ガラスに傷や凹みが発生すると、その製品は不良品となり廃棄処分しているのが現状であり、そのことが強化ガラスの生産性を高め難くする要因になっている。
【０００７】
実開平１−１０６５３３号公報の技術は、搬送ローラにシリカスリーブを被覆し、搬送ローラと板ガラスとの間に侵入したガラス粉や炉材の小片をシリカスリーブの編み目に吸収することで、板ガラスに傷や凹みが発生することを抑えるものである。
しかし、この技術はシリカスリーブがフロート板ガラスのエッジに接触して摩耗するので、時々交換する必要があり、シリカスリーブの交換に手間がかかり、そのことが強化ガラスの生産性を高め難くする要因になっている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、通常の強化ガラスより強化度の高い高強度強化ガラスを効率よく生産することができる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、板ガラスを搬送する搬送ローラと、この搬送ローラの途中に配置し、搬送中の板ガラスを所定温度に加熱する加熱炉と、この加熱炉の出側、かつ加熱炉の外部に配置し、搬送中の板ガラスを下面側のみから加熱する加熱手段と、この加熱手段の出側に配置し、搬送中の板ガラスを冷却する冷却装置とからなる。
【００１０】
板ガラスを加熱炉で所定温度に加熱した後、加熱炉の外部の加熱手段で板ガラスを更に加熱する。板ガラスを加熱炉と加熱手段とで２段階加熱することで、加熱炉内の加熱温度を下げて板ガラスが軟らかくなり過ぎることを防ぐ。このため、搬送ローラと板ガラスとの間にガラス粉や炉材の小片が侵入しても板ガラスに傷や凹みは発生しない。
【００１１】
ところで、加熱炉の外部の搬送ローラは、ローラ本体を覆うスリーブを容易に交換することができるので、一般的にスリーブ付きのローラを使用する。このため、搬送ローラと板ガラスとの間に侵入したガラス粉の小片をスリーブの編み目に吸収する。従って、加熱炉の外部において板ガラスを加熱しても板ガラスに傷や凹みが発生することはない。
【００１２】
また、加熱手段で板ガラスを下面側から加熱することで、板ガラスの下面を効率良く加熱する。このため、板ガラスの下面が搬送ロールに接触しても、下面の温度を比較的高く確保する。従って、板ガラスの冷却の際に板ガラスの下面から亀裂が発生することを防ぐ。
【００１３】
請求項２において、加熱手段は、板ガラスの下面側を加熱する加熱面を備え、この加熱面を平坦に形成したことを特徴とする。
加熱手段の加熱面を平坦に形成することで、加熱面全域を板ガラスに均等に近づける。このため、加熱面全域の熱を板ガラスに効率よく伝えて、加熱手段の加熱時間を短くする。
【００１４】
請求項３において、冷却装置は、板ガラスの搬送方向に沿って配置した複数個のエアノズルからなり、これらノズルのうち、入口のノズルを、板ガラスの幅方向にスリットを延ばしたスリットノズルにしたことを特徴とする。
【００１５】
冷却装置の入口にスリットノズルを配置したので、スリットノズルからエアを吹出すことでエアカーテンを形成する。このエアカーテンは、冷却装置を加熱手段から仕切ることにより、冷却装置のエアノズルから吹出したエアが加熱手段側に流出することを防ぐ。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る強化ガラス製造装置の側面図である。
強化ガラス製造装置１０は、板ガラス１１を搬送する搬送ローラ１２と、この搬送ローラ１２の途中に配置し、搬送中の板ガラス１１を所定温度に加熱する加熱炉１８と、この加熱炉１８の出側に配置し、搬送中の板ガラス１１を下面１１ａ側から加熱する加熱手段２０と、この加熱手段２０の出側に配置し、搬送中の板ガラス１１を冷却する冷却装置２５とからなる。
【００１７】
板ガラス１１は、例えば板厚が６〜１０ｍｍのフロート板ガラスであり、加熱後急冷することで高強度強化ガラスになるものである。この高強度強化ガラスは、一例として建築物の防火用ガラスに使用する。
【００１８】
搬送ローラ１２は、加熱炉内に一定間隔をおいて水平に配置した複数のローラ１３・・・と、加熱炉の出側に間隔をおいて水平に配置した複数の被覆ローラ１６・・・とからなり、ローラ１３・・・及び被覆ローラ１６・・・を駆動手段（図示せず）で回転することで、板ガラス１１を白抜き矢印Ａ方向に搬送するものである。
。
【００１９】
被覆ローラ１６は、駆動手段に連結したローラ本体１７ａと、ローラ本体１７ａの外周を被覆したスリーブ１７ｂとからなる。
ローラ本体１７ａをスリーブ１７ｂで被覆することで、被覆ローラ１６・・・と板ガラス１１との間にガラス粉の小片が侵入しても、この小片をスリーブ１７ｂの網目の中に逃がすことができる。このため、小片が板ガラス１１に当ることを防ぐことができる。
【００２０】
加熱炉１８は、ローラ１３・・・で搬送中の板ガラス１１を加熱することにより、加熱炉１８の出口近傍で所定温度（例えば、略６５０℃前後）まで加熱するものである。
加熱手段２０は、加熱炉１８から出炉した板ガラス１１をさらに加熱するものであって、被覆ローラ１６，１６間に配置した本体２１と、本体２１の上部に取付けることで板ガラス１１の下面１１ａ側を加熱する加熱面２２とを備える。
【００２１】
加熱炉１８の出側に加熱手段２０を配置することで、加熱炉１８で板ガラス１１を加熱した後、加熱手段２０で２段階的に加熱することができる。このため、加熱炉１８内の加熱温度を下げて板ガラス１１が加熱炉１８内で軟らかくなり過ぎることを防ぐことができる。
【００２２】
また、加熱手段２０を加熱炉１８の出側（すなわち、加熱炉１８の外部）に備えることで、加熱手段２０を炉材の小片を心配する必要のない箇所に配置することができる。加えて、被覆ローラ１６を備えた箇所で板ガラス１１を加熱するので、万一被覆ローラ１６・・・と板ガラス１１との間にガラス粉の小片が侵入しても、この小片をスリーブ１７ｂの網目の中に逃がすことができる。このため、小片が板ガラス１１に当ることを防ぐことができる。
【００２３】
さらに、加熱手段２０で板ガラス１１を所望の温度まで加熱することができる。従って、十分な冷却能を確保することができるので、通常の強化ガラスより強化度の高い強化ガラスを得ることができる。また、板ガラス１１の加熱温度を高めることで板ガラス１１を急冷した際に、板ガラス１１に亀裂が発生すること防ぐことができる。
【００２４】
なお、冷却能とは、軟化点付近まで加熱されたガラスが冷却エアにより熱を奪われる度合いを表現するもので熱伝達率で表わされる。
すなわち、冷却能が大きいとガラスが急速冷却され、ガラス表面に高い圧縮応力を形成することができる。
【００２５】
ここで、加熱手段２０を板ガラス１１の下側に配置した理由を説明する。
一般に、板ガラス１１を被覆ローラ１６で搬送する場合、被覆ローラ１６に板ガラス１１の下面１１ａが接触して温度が低下しやすい。このため、板ガラス１１の冷却の際に板ガラス１１の下面１１ａから亀裂が発生しやすい。
そこで、加熱手段２０の加熱面２２を板ガラス１１の下面１１ａに対向させて配置することで、板ガラス１１の下面１１ａを効率よく加熱して下面１１ａの温度を比較的高く維持するようにした。
【００２６】
以下、加熱手段２０について詳しく説明する。
加熱手段２０は、ガスの燃焼表面（以下、「加熱面」という）２２に金属繊維マットを平坦に敷きつめ、この平坦に形成した加熱面２２を板ガラス１１の下面１１ａに対向させて配置し、平坦な加熱面２２でガスを燃焼させるガスバーナ（面バーナ）である。
【００２７】
この加熱手段２０は、平坦な加熱面２２の幅Ｗを少なくとも１００ｍｍに設定し、この加熱面２２を板ガラス１１から下方に離した距離Ｌを１０ｍｍに設定し、この状態でガスを燃焼させて加熱面２２の表面を１０００℃を超えるように加熱する。
【００２８】
加熱面２２を平坦に形成することで、加熱面２２全域を板ガラス１１に均等に近づけることができる。このため、加熱面２２全域の熱を板ガラス１１に効率よく伝えることができる。
加えて、加熱面２２を板ガラス１１の下面１１ａに近い位置（１０ｍｍ）に配置し、かつ加熱面２２の表面温度を１０００℃を超えるように高温に設定することにより、板ガラス１１を短い時間で効率よく加熱することができる。
【００２９】
従って、加熱手段２０での加熱時間を短くしても板ガラス１１を所望の温度まで確実に加熱することができる。このため、加熱手段２０での加熱エリアを短く設定することができる。また、板ガラス１１が高温に加熱されても、表面をスリーブ１７ｂで覆った被覆ローラ１６で板ガラス１１を搬送するので、万一被覆ローラ１６・・・と板ガラス１１との間にガラス粉の小片が侵入しても、この小片をスリーブ１７ｂの網目の中に逃がすことができる。このため、板ガラス１１に傷や凹みが発生することはない。
【００３０】
冷却装置２５は、冷却装置２５の入口に上下のスリットノズル２６・・・を備え、スリットノズル２６・・・の下流側に上下のエアノズル２８・・・を備える。
スリットノズル２６は、板ガラス１１の幅方向にスリットを延ばしたもので、エアを吹出すことによりエアカーテンを形成する。
エアノズル２８は、板ガラス１１の搬送方向に沿って配置したもので、ノズルから吹出したエアを板ガラス１１の両面に当てることにより、板ガラスを冷却する。
【００３１】
冷却装置２５の入口にスリットノズル２６・・・を配置したので、スリットノズル２６・・・からエアを吹出すことでエアカーテンを形成することができる。このエアカーテンは、冷却装置２５を加熱手段２０から仕切ることができるので、冷却装置２５のエアノズル２８・・・から吹出したエアが加熱手段２０側に流出することを防ぐことができる。
【００３２】
次に、強化ガラス製造装置１０の作用を説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る強化ガラス製造装置の作用説明図である。
（ａ）において、加熱炉１８の雰囲気を６５０℃に設定し、加熱手段２０の加熱面２２を１０００℃に設定する。
この状態で、搬送ローラ１２（すなわち、ローラ１３・・・及び被覆ローラ１６・・・）を駆動することにより、板ガラス１１を加熱炉１８の内部に順次搬入する。搬入した板ガラス１１（///で示すもの）を加熱炉１８のローラ１３・・・で矢印▲１▼の如く搬送する。板ガラス１１を加熱炉１８の出口近傍まで搬送することにより、板ガラス１１を略６５０℃まで加熱する。
【００３３】
板ガラス１１の加熱温度を略６５０℃と比較的低く設定することで、加熱炉１８の内部で板ガラス１１が軟らかくなり過ぎることを防ぐことができる。このため、加熱炉１８の内部で板ガラス１１の搬送中に、ローラ１３・・・と板ガラス１１との間にガラス粉や炉材の小片が侵入しても、板ガラス１１に傷や凹みが発生が少ない。
【００３４】
また、従来の技術のように、加熱炉１８内のローラにスリーブを取付ける必要がないので、加熱炉１８内でスリーブを交換するという比較的困難な作業をおこなう必要がない。従って、高強度強化ガラスを効率よく生産することができる。
【００３５】
（ｂ）において、板ガラス１１を加熱炉１８から出炉する。この板ガラス１１を搬送ローラ１２（被覆ローラ１６，１６）で下流側に搬送することにより、板ガラス１１は矢印▲２▼の如く加熱手段２０の上方を通過する。従って、加熱手段２０の加熱面２２で板ガラス１１の下面１１ａ側を加熱する。加熱面２２は１０００℃の高温に設定されているので６５０℃の板ガラス１１を６６０℃まで加熱する。
【００３６】
加熱面２２を平坦に形成し、かつ加熱面２２を板ガラス１１の下面１１ａに近づけ、この状態で、加熱面２２を１０００℃の高温に設定したので、加熱手段２０での加熱時間を短くすることができる。
ここで、板ガラス１１が高温に加熱されても、表面をスリーブ１７ｂで覆った被覆ローラ１６で板ガラス１１を搬送するので、万一被覆ローラ１６・・・と板ガラス１１との間にガラス粉の小片が侵入しても、この小片をスリーブ１７ｂの網目の中に逃がすことができる。このため、小片が板ガラス１１に当ることを防いで、板ガラス１１の表面に傷や凹みが発生することを防止できる。
【００３７】
（ｃ）において、加熱手段２０から搬出した板ガラス１１を、被覆ローラ１６・・・で矢印▲３▼の如く冷却装置２５に搬入する。この際、板ガラス１１がスリットノズル２６・・・を通過する。スリットノズル２６は、板ガラス１１の幅方向にスリットを延ばしたもので、スリットノズル２６からエアを噴射することでエアカーテンを形成する。
このため、エアカーテンで加熱手段２０の熱が冷却装置２５の内部に侵入することを防ぎ、かつ冷却装置２５のエアノズル２８・・・から噴射したエアが加熱手段２０側に流れることを防ぐことができる。
【００３８】
スリットノズル２６のエアカーテンを通過した板ガラス１１を、被覆ローラ１６・・・でエアノズル２８・・・まで搬送する。エアノズル２８・・・から板ガラス１１の両面にエアを吹出すことにより、板ガラス１１を冷却する。これにより、板ガラス１１を急冷することにより板ガラス１１の強化度を、通常の強化ガラスより高めた高強度強化ガラスを得る。
【００３９】
【実施例】
以下に、本発明に係る発明の実施例、比較例１及び比較例２を表１を参照の上説明する。なお、表中、分数は分母がサンプルの総数、分子は不良品数（傷・凹みや亀裂が発生したもの）を示す。傷や凹みについては、官能検査となるので限定サンプルを設定し、この限定サンプルと比較して合否を判定した。不良品率が１０％以下であれば、評価は○（合格）とした。亀裂の発生については、不良品数がゼロ（０）のときを○とした。○以外の場合は、×（不合格）と判定する。
【００４０】
【表１】

【００４１】
比較例１；
板厚８ｍｍのサンプル（フロート板ガラス）を１０枚準備し、これらのサンプルを加熱炉で６６０℃まで加熱した後、冷却装置で冷却することで高強度強化ガラスを製造した。その結果、高強度強化ガラスに傷・凹みが発生したものは１０枚中６枚であり、亀裂が発生したものは１０枚中０枚であった。従って、傷・凹みに関して不良品数が１０％以上なので評価は×である。
なお、板ガラスの温度測定は、放射温度計を使用することにより、板ガラスの移動中に非接触状態で板ガラスの下面側の温度を測定した。
【００４２】
比較例２；
板厚８ｍｍのサンプル（フロート板ガラス）を１０枚準備し、これらのサンプルを加熱炉で６５０℃まで加熱した後、冷却装置で冷却することで高強度強化ガラスを製造した。その結果、高強度強化ガラスに傷・凹みが発生したものは１０枚中０枚であ、亀裂が発生したものは１０枚中２枚であった。従って、亀裂に関して不良品数が１０％以上なので評価は×である。
【００４３】
すなわち、加熱炉での加熱温度を６６０℃から１０℃下げると、傷・凹みの発生を防ぐことができる。しかし、加熱した板ガラスを冷却する際に、亀裂が発生することが分かる。このため、加熱炉の加熱温度を下げても、高強度強化ガラスを効率よく生産することができないことが分かった。
【００４４】
実施例；
板厚８ｍｍのサンプル（フロート板ガラス）を１０枚準備し、これらのサンプルを加熱炉で６５０℃まで加熱した後、加熱手段で６６０℃まで加熱した。次に、６６０℃まで加熱した板ガラスを冷却装置で冷却することで高強度強化ガラスを製造した。
その結果、高強度強化ガラスに傷・凹みが発生したものは１０枚中０枚であり、亀裂が発生したものも１０枚中０枚であった。従って、傷・凹みや亀裂に関して不良品数が１０％未満なので評価は○である。
【００４５】
すなわち、実施例によれば加熱炉での加熱温度を６６０℃から１０℃下げることで傷・凹みの発生を防ぎ、かつ加熱手段で６６０℃まで加熱することで亀裂の発生を防ぐことができることが分かった。
実施例で得られた高強度強化ガラスは、１０枚中１０枚が通常の強化ガラスより高い強化度を確保することができた。
【００４６】
なお、前記実施の形態では、板ガラス１１をフロートガラスを例に説明したが、その他みがき板ガラスや型板ガラスなどの板ガラスを使用しても同様の効果を得ることができる。また、板ガラス１１の板厚を６〜１０ｍｍとした例を説明したが、６〜１０ｍｍ以外の板厚のものに適用することも可能である。
さらに、加熱手段２０をガスバーナとした例について説明したが、ガスバーナに代えて電気ヒータや赤外線ランプなどの加熱手段を使用してもよい。要は、搬送中の板ガラスを短時間で加熱することができるエネルギ密度の高いものであればよい。
【００４７】
また、前記実施の形態では、加熱手段２０は加熱面２２の幅Ｗを１００ｍｍに設定し、加熱面２２を板ガラス１１から１０ｍｍ離して配置し、加熱面２２を１０００℃を超えるように加熱した例を説明したが、これらの値は板ガラス１１の板厚に合せて任意に変更することができる。
【００４８】
さらに、前記実施の形態では、加熱炉１８での板ガラス１１の加熱温度を６５０℃とし、加熱手段２０での板ガラス１１の加熱温度を６６０℃としたが、これらの加熱温度は、例えば冷却装置２５の冷却能力や板ガラス１１の板厚などに合せて任意に設定することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、加熱炉の出側に加熱手段を配置することで、板ガラスを加熱炉と加熱手段とで２段階加熱することができる。このため、加熱炉内の加熱温度を下げて板ガラスが加熱炉内で軟らかくなり過ぎないようにできる。従って、搬送ローラと板ガラスとの間にガラス粉や炉材の小片が侵入しても板ガラスに傷や凹みが発生することを防ぐことができる。
【００５０】
加えて、加熱炉の外部では、表面をスリーブで覆った被覆ローラで板ガラスを搬送するので、搬送ローラと板ガラスとの間に侵入したガラス粉の小片をスリーブの編み目に吸収する。従って、加熱炉の外部において板ガラスを加熱しても板ガラスに傷や凹みが発生することを防止できる。
【００５１】
また、加熱手段で板ガラスを下面側から加熱することで、板ガラスの下面を効率良く加熱することができる。このため、板ガラスの下面が搬送ロールに接触しても、下面の温度を比較的高く確保することができる。従って、板ガラスの冷却の際に板ガラスの下面から亀裂が発生することを防ぐことができる。
この結果、品質のよい高強度強化ガラスを安定的に得ることができるので、高強度強化ガラスの生産性を上げることができ且つコストを抑えることもできる。
【００５２】
請求項２は、加熱手段の加熱面を平坦に形成することで、加熱面全域を板ガラスに均等に近づけることができる。このため、加熱面全域の熱を板ガラスを効率よく伝えることができる。
この結果、品質のよい高強度強化ガラスを安定的に得ることができるので、高強度強化ガラスの生産性を上げることができ且つコストを抑えることもできる。
【００５３】
請求項３は、冷却装置の入口にスリットノズルを配置したので、スリットノズルからエアを吹出すことでエアカーテンを形成することができる。このエアカーテンは、冷却装置を加熱手段から仕切ることができるので、冷却装置のエアノズルから吹出したエアが加熱手段側に流出することを阻止することができる。
この結果、表面圧縮応力の高い高強度強化ガラスの生産性を高めることができ、かつコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る強化ガラス製造装置の側面図
【図２】本発明に係る強化ガラス製造装置の作用説明図
【図３】従来の強化ガラス製造装置を示す側面図
【符号の説明】
１０・・・強化ガラス製造装置、１１・・・板ガラス、１２・・・搬送ローラ、１８・・・加熱炉、２０・・・加熱手段、２２・・・加熱面、２５・・・冷却装置、２６・・・スリットノズル、２７・・・エアノズル。

Claims

板ガラスを搬送する搬送ローラと、この搬送ローラの途中に配置し、搬送中の板ガラスを所定温度に加熱する加熱炉と、この加熱炉の出側で、かつ加熱炉の外部に配置し、搬送中の板ガラスを下面側のみから加熱する加熱手段と、この加熱手段の出側に配置し、搬送中の板ガラスを冷却する冷却装置と、からなる強化ガラス製造装置。
前記加熱手段は、板ガラスの下面側を加熱する加熱面を備え、この加熱面を平坦に形成したことを特徴とする請求項１記載の強化ガラス製造装置。
前記冷却装置は、板ガラスの搬送方向に沿って配置した複数個のエアノズルからなり、これらノズルのうち、入口のノズルを、板ガラスの幅方向にスリットを延ばしたスリットノズルにしたことを特徴とする請求項１記載の強化ガラス製造装置。