JP3898283B2 - 曲げ強化ガラス板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ強化ガラス板の製造方法および製造装置に関するものであり、さらに詳しくは、建築用、自動車用ガラス等として有用な曲げ強化ガラス板の製造方法および製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物、自動車の窓ガラス等として、いわゆる安全ガラスである強化ガラスが幅広く使用されている。このような強化ガラスの製造方法としては、軟化温度付近にまで加熱したガラス板に冷却エアを吹きつけて急冷し、ガラス板表面に残留圧縮応力層を形成する風冷強化法が広く実施されている。
【０００３】
特に自動車用窓ガラスの分野では、自動車のデザイン、空力特性等の要求から所定の形状に曲げ成形された曲げガラスへの需要が多い。したがって、風冷強化法において、加熱され軟化したガラス板には、冷却エアを吹き付ける前に必要に応じて曲げ成形が施されることが多い。ガラス板の曲げ成形の方法としては、トング（吊り具）により吊り下げ加熱軟化したガラス板を一対の凸型、凹型のプレス型により挟み込んで成形する方法、加熱炉中を水平搬送してきた軟化したガラス板を水平姿勢を保持したまま上下プレス型により挟み込んで成形する方法等が提案され実施されている。
【０００４】
このような型によるプレスを伴う成形法においては、ガラス板を加熱軟化する工程とガラス板を曲げ成形する工程とが基本的には別工程とされているが、これら両工程を同一の工程として実施する方法が提案されている。この方法は、加熱炉中のロール、ベッドなどのガラス板搬送手段に所定の曲率を付与し、加熱されたガラス板が自重により徐々に垂れ下がり最終的には前記曲率を有する曲面を構成するようにしたものである。この曲げガラスは、加熱炉に隣接配置された急冷装置内で急冷され強化ガラスとされる。この方法は、個々のガラス板についてプレス成形を実施する必要がないという点では優れた製造方法であり、この特長を活かすべく、従来から種々の改良が行われ、実用に供されてきた（特公昭４４−１４８３２号公報、特公昭４８−５２４２号公報、特開平７−２３７９２８号公報等）。
【０００５】
例えば、特開平７−２３７９２８号公報には、加熱炉から搬出され急冷装置に至るまでのガラス板の一方の表面に気体を吹きつけて、ガラス板の表面にその軟化点以上の温度域で温度差を与えることにより、意図的にガラス板両面の収縮率に相違を生じさせる方法が開示されている。この方法は、ガラス搬送手段の形状に限られることなくガラス板成形の自由度を向上することを目的としたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２３７９２８号公報に記載の方法によれば、ガラス板の急冷装置とは別に、加熱炉と急冷装置との間に新たに気体吹きつけ手段を備えつけることが必要とされる。また、気体吹きつけ手段から、基本的には冷却気体よりも高い圧力で気体を吐出させることが必要とされる。したがって、従来の装置により簡便に実施し得るとは必ずしも言い難いものであった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、簡便にガラス板成形の自由度を向上させ得る曲げ強化ガラス板の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の曲げ強化ガラス板の製造方法は、ガラス板を、加熱炉内を略水平方向に通過させながら加熱するとともに前記ガラス板の自重を利用して曲げ成形し、前記加熱炉に連続して配置した急冷装置内で前記ガラス板の両面に吹きつける冷却気体により搬送しながら急冷する曲げ強化ガラス板の製造方法であって、前記急冷装置内の少なくとも一部の区画において、この区画を通過するガラス板の表面の少なくとも一方に、不均一な分布を有する静圧を付与することにより、曲げ成形されたガラス板の形状を変更することを特徴とする。
【０００９】
このような方法とすることにより、ガラス板の自重を利用して成形を行なう曲げ強化方法におけるガラス板の成形自由度を簡便に向上させることができる。本発明の方法は、ガラス板に与えられる気体の「静圧」に分布を付与するという従来とは異なる方法により、加熱工程においてガラス板搬送手段の形状に沿うように曲げ成形されたガラス板を、急冷・強化工程において前記搬送手段の形状から部分的または全体的に変更、調整し得るようにしたという側面を有するものである。
【００１０】
前記曲げ強化ガラス板の製造方法においては、前記冷却気体の排気量を部分的に調整することにより、前記静圧に前記分布を付与することが好ましい。この好ましい例によれば、冷却気体の供給量、供給圧力等設備上煩雑な供給側の調整を要することなくガラス板成形の自由度を向上させることができる。
【００１１】
前記排気量の部分的な調整は、前記冷却気体の排気路に設置した排気路絞り手段により実施することが好ましい。この好ましい例によれば、冷却気体の排気量の部分的な調整を容易かつ確実に行なうことができる。
【００１２】
また、前記曲げ強化ガラス板の製造方法においては、前記静圧の分布を、ガラス板上下両面のうちいずれか一方の面にのみ付与してもよく、両面に付与することとしてもよい。そして、ガラス板の両面に付与する場合には、ガラス板のいずれか一方の面の静圧の分布によるガラス板の変形を助長するような分布を有する静圧を、前記ガラス板の他方の面に付与することが好ましい。この好ましい例によれば、両面に付与される静圧の協働作用によりガラス板が変形するから、成形自由度をさらに向上させることができる。
【００１３】
一方、前記静圧の分布をいずれか一方の面にのみ付与する場合には、前記ガラス板の下面に与えられる静圧のみに不均一な分布を付与することが好ましい。ガラス板下方の空間は、通常、ガラス板の自重の影響によりガラス板上方の空間よりも狭小となるため、ガラス板形状変更に有効な静圧分布を付与しやすいからである。
【００１４】
また、前記曲げ強化ガラス板の製造方法においては、前記区画の少なくとも一つを前記急冷装置のガラス板搬入口近傍に設けることが好ましい。ガラス板が相対的に高温である区画において静圧の分布を付与するほうが、ガラス板の形状を容易に変更できるからである。
【００１５】
さらに、本発明の曲げ強化ガラス板の製造方法においては、ガラス板搬送方向についてもガラス板に曲率を付与することが可能であって、その好ましい例は、前記曲げ強化ガラス板の製造方法において、１枚のガラス板が前記区画を通過する間に前記静圧の分布を変化させる方法である。この静圧分布の変化は、例えば、前記排気路絞り手段の遠隔操作により実施することができる。
【００１６】
また、本発明の曲げ強化ガラス板の製造装置は、ガラス板を加熱する加熱炉と、前記加熱炉のガラス板搬出口と隣接するガラス板搬入口、ガラス板搬送路に向けて冷却気体を吐出する冷却気体吹き付け手段、および前記冷却気体を排出する排気路を具備する急冷装置と、前記加熱炉を通過して前記急冷装置にまでガラス板を搬送する、ガラス板搬送方向と略垂直方向に曲率を有するガラス板搬送手段とを備えた曲げ強化ガラス板の製造装置であって、前記排気路の少なくとも一部に排気路絞り手段を備えたことを特徴とする。この製造装置によれば、冷却気体の排気量を部分的に調整することにより、ガラス板の表面に付与される静圧に分布を与えることができるから、本発明の方法を容易かつ確実に実施することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の装置の一例を示した断面図である。加熱炉１内には、ガラス板の搬送手段としてエアテーブル１１が備えられている。このエアテーブル１１は、多数のノズル孔を有し、このノズル孔から吹き出す加熱された空気がガラス板下面に噴出し、ガラス板を支持しながら搬送する。このホットエア１２は、ガラス板を浮上させながら搬送する役割とガラス板を加熱して軟化させる役割を担っている。曲げ成形されるガラス板は、軟化点付近（好ましくは歪点以上軟化点以下）の温度域にまで加熱され、自重によってエアテーブルの表面形状に沿い、一定の曲率を有するようになる。
【００１８】
エアテーブル１１は、典型的には、ガラス板搬送方向と垂直方向に曲率を有し、上方に凸となる形状を有しているが、下方に凸となる形状を有していてもよい。また、ガラス板の搬送手段として、エアテーブル１１に代えてロール等を用いても構わない。
【００１９】
加熱炉１に隣接して搬送下流側に設置されている急冷装置２の内部には、複数のクエンチモジュール２１、２２が上下からガラス板搬送路に向けて配設されている。これらクエンチモジュール２１、２２から供給される冷却気体（典型的には冷却空気）３１、３２により、ガラス板は搬送されながら急冷され強化される。クエンチモジュール２１、２２は、図１に示した形状に限られることなくチューブ状等であってもよい。
【００２０】
なお、ガラス板の強度を向上させるという観点から、加熱炉１と急冷装置２とは出来るだけ近接して設置されることが好ましい。
【００２１】
クエンチモジュール２１、２２から供給された冷却気体は、主として冷却気体排出路２３、２４から排出される。冷却気体排出路２３、２４は、通常は冷却気体を排出するに十分な容量を備えているが、図１に示した製造装置においては、冷却気体排出路の一部に排気路絞り装置４が配置され、この絞り装置４が配置された区画５においては冷却気体３１の排出が部分的に制限されるようになっている。冷却気体３１の排出が制限された部分におけるガラス板表面への気体の静圧は増加する。
【００２２】
図２は、排気路絞り装置４が配置された区画５のガラス搬送路下方側クエンチモジュール２１近傍の断面を部分的に拡大して示す斜視図である。図２に示したように、冷却気体排出路２３への排気導入口として、クエンチモジュール２１の間には、ガラス搬送路幅方向（ガラス搬送方向に対して垂直な水平面方向）に伸長するスリット状空間が設けられている。排気路絞り装置４は、排気導入口２５下方に近接して配置され、クエンチモジュール２１から吐出した冷却気体３１の排出を制限している。なお、絞り装置４は、排気路２３のさらに下流側に設けてもよいが、ガラス板の形状に有効な影響を与える静圧分布を得るためには、排気導入口２５近傍に配置することが好ましい。
【００２３】
図３は、排気路絞り装置４が配置された区画５近傍のガラス搬送路下方側の平面図である（ガラス板３は図示の容易のため図１よりも搬送上流側に移動させている。図４において同様。）。図３に示したように、排気路絞り装置４は、ガラス搬送路幅方向全幅にわたってではなく、その一部（図３の例では中央部）に設置されており、その部分における冷却気体の排出を制限している。したがって、この絞り装置４が設置された区画５を通過するガラス板の下面には、ガラス搬送路幅方向に不均一な分布を有する（図３の例では、搬送路中央部近傍で高く同端部で低い分布を有する）静圧が付与されることになる。
【００２４】
このように、急冷装置内における冷却気体の排出を部分的に制限することにより、ガラス板の表面に不均一な分布を有する静圧が付与され、この静圧により、ガラス板の形状を変更することが可能となる。すなわち、図３に示した絞り装置４の配置例によれば、搬送路中央部においてガラス板下面への静圧が高くなってこの部分のガラス板が上方に持ち上げられるため、上方に凸となるように曲げ成形されたガラス板であれば、中央部の曲率が小さくなるように調整することができる。
【００２５】
排気路絞り装置４の配置は、図３に示した例に限られることなく、例えば図４に示したように、搬送されてくるガラス板の端部近傍に設置してもよい。この場合は、ガラス板端部下面の静圧が高くなるため、上方に凸となるように曲げ成形されたガラス板であれば、端部の曲率が大きくなるように変形する。
【００２６】
排気路絞り装置４は、冷却気体の排気路２３、２４中における排気障害物として機能するものであれば、材料、形状ともに制限されるものではない。材料としては、金属材料、樹脂材料、無機材料等各種材料を適宜用いることができる。形状としても、図１、図２に示したような断面形状が円形のものに限られず、また棒状体に限られるものでもなく、板状、塊状、パイプ状等各種形状を採用することができる。
【００２７】
なお、絞り装置４は、急冷装置２の搬送路全長にわたって設置してもよく、搬送路を長さ方向に分割して設定される区画の少なくとも一つに配置することとしてもよい。ただし、前述の理由から、図１に示した如く、少なくとも急冷装置２のガラス板搬入口近傍には絞り装置４を配置することが好ましい。
【００２８】
次に、排気路絞り装置４の具体例について説明する。図５は、ガラス搬送上流側から同下流側を見たときの急冷装置内ガラス搬送路近傍の断面図であって、排気路絞り装置４の一態様である排気弁４１がガラス搬送路の中央部分に設置されている。この排気弁４１は、２つの棒状体４２が軸部４３を介して接続された構成を有している。軸部４３から両側に翼状に広がる棒状体４２は、軸部４３を中心とした回転動作が遠隔操作により可能とされていて、この棒状体４２の回動により排気路２３の絞りが調節されるようになっている。
【００２９】
この排気弁４１は、軸部４３を、図５に示すようにクエンチモジュール２１下部にほぼ当接する位置に設置することにより、棒状体４２の回動による排気路の絞りが軸部４３近傍において最大であり、かつ軸部４３から遠ざかるにつれて徐々に開放されるように作用させることが可能となる。したがって、軸部４３を搬送路中央部に設置すれば、搬送路両端部へ進むに従って徐々に絞りが開放されることになる。このような排気弁４１は、なだらかな静圧分布をガラス板を付与することができる点で優れている。また、遠隔操作により棒状体４２の角度を調整して１枚のガラス板が通過する間に静圧分布を変化させれば、ガラス板の搬送方向前端部と後端部において曲率を変化させること、さらには搬送方向に曲率を付与することが可能となる。
【００３０】
なお、排気弁４１は、図５に示した形状に限られるものではなく、例えば、棒状体４２がクエンチモジュール２１に沿うように湾曲しながら搬送路幅方向全幅またはそれ以上に伸長する形状としてもよい。また、棒状体４２ではなく、板状体その他の形状を採用しても構わない。
【００３１】
このように、排気路絞り装置４としては、アーム部と、このアーム部の一端に接続し、アーム部を回動させて排気路の絞りを調節するための軸部とを備えた排気弁を好適に用いることができる。
【００３２】
排気路の絞りは、例えば、排気路導入口２５の一部に冷却気体の流出を阻害する「詰め物」をすることによっても実施できる。すなわち、搬送路幅方向の一部の排気口に「詰め物」をすることにより、前述の排気弁４１と同様に、ガラス板に不均一な静圧分布を付与することができる。この方法は、特に排気路の絞りを変化させる必要がない場合に簡便で好ましい。この場合の詰め物としては、特に限定されるものではないが、ゴムチューブ、ロール状のガラスクロス等を好適に用いることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、ガラス板の両面に静圧分布を付与する場合の実施形態について説明する。
【００３４】
図６は、図５と同様、搬送路上流側から同下流側に向かって見た急冷装置２のガラス搬送路近傍の断面図である。搬送路は幅方向に３つの領域に区分され（図６における左端部６１ａ，６２ａ、中央部６２ａ，６２ｂ、右端部６１ｃ，６２ｃ）、これらの領域における静圧は、前述の排気路絞り装置により、各々の領域において、また、ガラス板の各々の面において個別に調整することができるようになっている。
【００３５】
ガラス板両面の静圧に分布を付与する場合には、両面における静圧分布の関係を適切に調整することが好ましい。具体的には、例えば、上方に凸となるように成形したガラス板をさらに深く曲げたい場合には、ガラス中央部下面６１ｂ、ガラス両端部上面６２ａ，６２ｃに相当する部分の静圧を高くすると、上面、下面の静圧分布の作用が相俟って、効果的に所望の形状を得ることができる。一方、上方に凸となるように成形したガラス板の曲率を緩和して曲げを浅くしたい場合には、中央部上面６２ｂ、ガラス両端部下面６１ａ，６１ｃに相当する部分の静圧を高くすればよい。
【００３６】
ガラス板両面の静圧に分布を付与する方法は、ガラス板の一方の表面のみへの静圧付与による場合よりも成形自由度が高く、また、大きく形状を変更する場合のガラス板の搬送安定性の点でも優れていて好ましい。
【００３７】
以上説明した本発明の実施形態において注意すべき点は、静圧の部分的な上昇によるガラス板急冷の緩和である。したがって、ガラス板の厚さ、予定の強度等により定まる必要な冷却の熱伝達率を満たすように、静圧のコントロールを行なうことが好ましい。
【００３８】
【実施例】
次に、本発明の方法により曲げ強化ガラス板の形状を変更した具体例について説明する。
【００３９】
（実施例１）
厚さ３．１ｍｍで５００ｍｍ×６００ｍｍの長方形の緑色のガラス板を、長さ５００ｍｍの短辺がガラス搬送路幅方向となるように、図１０に示したような、従来から用いられてきたガラス板曲げ強化装置に供給したところ、１３００ｍｍの均一な曲率を有する上方に凸となった曲げ強化ガラス板が得られた。この曲率は、加熱炉のガラス搬出口近傍のエアテーブル、および急冷装置内のガラス搬送路に付与された曲率と同じである。
【００４０】
次に、ガラス板の曲率を部分的に変更するべく、図５に示したと同様に、急冷装置内に搬送路下方中央に排気弁４１を設置した。この排気弁４１の搬送路幅方向の長さ（図５における４１ａ）は、ガラス板幅長さ（図５における３ａ）の２０％に相当する１００ｍｍとし、中央部から両端部へと進むにつれて排気の絞りが緩和されるように棒状体４２の位置を定めた。また、排気弁は、図３に示したと同様に、急冷装置の排気導入口２５の搬送最上流側１列から４列までに配置した。
【００４１】
このようにして、上記と同じガラス板を装置に供給したところ、エッジ部の曲率が１３００ｍｍであって、中央部の曲率が１１００ｍｍの曲げ強化ガラス板を得ることができた。得られたガラスは、図８に示すように、排気量をコントロールした部分（中央部）のみの曲率が変化しているのではなく、全体になだらかに曲率が変化しているものであった。
【００４２】
（実施例２）
図７に示したように、排気弁４１を、搬送路下部両端部に、排気弁のほぼ半分の長さ（約５０ｍｍ）がガラス板３の通過範囲と重なるように配置した。また、排気弁４１は、図４に示したと同様に、急冷装置の排気導入口２５搬送最上流側１列から６列までには設置した。それ以外は実施例１と同様にしてガラス板を装置に供給したところ、エッジ部の曲率が１５００ｍｍであって、中央部の曲率が１３００ｍｍの曲げ強化ガラス板を得ることができた。このガラス板も、図９に示したように曲率がなだらかに変化しているものであった。
【００４３】
（実施例３）
実施例１と同様に排気弁４１を配置し、遠隔操作により、この排気弁４１の絞りを１枚のガラス板が通過する間に変化させたところ、排気路を絞ったところではガラス中央部の曲率が小さくなり、排気路を開放したところではガラス板の曲率がほぼ均一となった３次元的に曲げられたガラス板を得ることができた。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の曲げ強化ガラス板の製造方法によると、ガラス自重を利用して曲げ成形する曲げ強化ガラス板の製造方法における成形自由度を簡便な手段により容易に向上させることができる。また、本発明の曲げ強化ガラス板の製造装置は、本発明の方法の実施に好適な装置である。特に、本発明の製造方法および製造装置は、形状は基本的に類似しているが部分的に曲率が相違する曲げ強化ガラス板の連続的生産に極めて適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造装置の一例を示す断面図である。
【図２】 本発明の製造装置に用いるクエンチモジュール部分の一例を示す断面斜視図である。
【図３】 本発明の製造装置に用いられるエアテーブルおよびクエンチモジュール部分の一例を示す平面図である。
【図４】 本発明の製造装置に用いられるエアテーブルおよびクエンチモジュール部分の別の一例を示す平面図である。
【図５】 本発明の製造装置に用いられる急冷装置内のガラス搬送路部分の一例を示す断面図である。
【図６】 本発明の製造装置に用いられる急冷装置内のガラス搬送路部分の一例を搬送路の区分とともに断面図である。
【図７】 本発明の製造装置に用いられる急冷装置内のガラス搬送路部分の別の一例を示す断面図である。
【図８】 実施例１により製造した曲げ強化ガラス板の斜視図である。
【図９】 実施例２により製造した曲げ強化ガラス板の斜視図である。
【図１０】 従来用いられてきた曲げ強化装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 加熱炉
２ 急冷装置
３ ガラス板
４ 排気路絞り装置
５ 排気路絞り装置配置区画
１１ エアテーブル
１２ ホットエア
２１、２２ クエンチモジュール
２３、２４ 冷却気体排出路
２５ 排気導入口
３１、３２ 冷却気体
４１ 排気弁
４２ 棒状体
４３ 軸部
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ ガラス板下面の各領域
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ ガラス板上面の各領域

Claims (8)

1. ガラス板を、加熱炉内を略水平方向に通過させながら加熱するとともに前記ガラス板の自重を利用して曲げ成形し、前記加熱炉に連続して配置した急冷装置内で前記ガラス板の両面に吹きつける冷却気体により搬送しながら急冷する曲げ強化ガラス板の製造方法であって、前記急冷装置内の少なくとも一部の区画において、この区画を通過するガラス板の表面の少なくとも一方に、不均一な分布を有する静圧を付与することにより、曲げ成形されたガラス板の形状を変更することを特徴とする曲げ強化ガラス板の製造方法。
2. 前記冷却気体の排気量を部分的に調整することにより、前記静圧に前記分布を付与する請求項１に記載の曲げ強化ガラス板の製造方法。
3. 前記冷却気体の排気路に設置した排気路絞り手段により、前記排気量を部分的に調整する請求項２に記載の曲げ強化ガラス板の製造方法。
4. 前記ガラス板のいずれか一方の面の静圧の分布によるガラス板の変形を助長するような分布を有する静圧を、前記ガラス板の他方の面に付与する請求項１〜３のいずれかに記載の曲げ強化ガラス板の製造方法。
5. 前記ガラス板の下面に与えられる静圧のみに不均一な分布を付与する請求項１〜３のいずれかに記載の曲げ強化ガラス板の製造方法。
6. 前記区画の少なくとも一つを前記急冷装置のガラス板搬入口近傍に設ける請求項１〜５のいずれかに記載の曲げ強化ガラス板の製造方法。
7. １枚のガラス板が前記区画を通過する間に前記静圧の分布を変化させる請求項１〜６のいずれかに記載の曲げ強化ガラス板の製造方法。
8. ガラス板を加熱する加熱炉と、
   前記加熱炉のガラス板搬出口と隣接するガラス板搬入口、ガラス板搬送路に向けて冷却気体を吐出する冷却気体吹き付け手段、および前記冷却気体を排出する排気路を具備する急冷装置と、
   前記加熱炉を通過して前記急冷装置にまでガラス板を搬送する、ガラス板搬送方向と略垂直方向に曲率を有するガラス板搬送手段とを備えた曲げ強化ガラス板の製造装置であって、
   前記排気路の少なくとも一部に排気路絞り手段を配置したことを特徴とする曲げ強化ガラス板の製造装置。

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