JP3968761B2

JP3968761B2 - 強化ガラス

Info

Publication number: JP3968761B2
Application number: JP24088197A
Authority: JP
Inventors: 剛田中; 幸史桶谷; 隆弘村上; 新柿原; 雅史山本
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2017-09-05
Also published as: JPH1179769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は強化ガラスに関し、特に、防火戸用に用いられる強化ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設省告知１１２５号による防火戸の試験時や火災発生時において、一般のソーダライムガラスは、サッシ枠中に入り込んだエッジ部と炎に晒される面部の温度差等により、エッジ部を極大として応力が発生し、破損の要因となる。従来、延焼防止等の目的で使用される防火ガラスとしては、火災発生時にガラスが割れても脱落による開口を生じないように金属網を埋め込んだ網入りガラスが一般的に用いられるが、外観上の利点等から、近年、火災発生時にガラスが割れずに防火性能を発揮する防火ガラスが提案されている。
【０００３】
この防火ガラスは、火災発生時の発生応力を低減させること、及びガラスのエッジ付近の強度を向上させることにより、防火性能を発揮する。具体的には、低熱膨張率のホウケイ酸ガラスの縁部を曲面形状にし、更に加熱強化処理により強度を向上させた防火ガラス、ソーダライムガラスの縁部を曲面形状にした上に曲面縁部と平面部の境界部分に研磨処理をし、更に加熱強化処理により強度を向上させた防火ガラス、または熱膨張率がほぼ零であるガラスセラミックスを用いて発生する応力を著しく低減させた防火ガラス等がある。
【０００４】
ところで、ガラス板のエッジ付近の強度を向上させるには、面取りの品質も重要であり、ガラスを切断した後ガラス切断端面を研削していない状態では、ガラスエッジに応力が負荷されると稜部（ガラス板の表面と端面との間の境界の角部）、特に切断の際にホイールカッターやダイヤモンドカッターで亀裂を入れた部分に応力が集中し破壊が起こる。また、１０ｍｍを超える厚板ガラスは切断時に切断端面がガラス板表面に対して垂直な面にならず斜めに切断される場合がある。
【０００５】
特に端面が露出するガラス扉等に用いる建築用のガラス板においては、端面の仕上りを十分良好にするとともに十分な強度を保つ必要がある。
そこで従来より、特に建築用のガラス板を製造する場合、強度や外観品質を十分に向上させるために、砥粒径の異なる複数の砥石を用いてガラス板の端部を研磨加工していた。
【０００６】
図４は従来のガラス板端部の研磨加工方法の説明図である。
研磨すべきガラス板１が矢印Ａの方向に搬送され、その搬送路に沿って、複数個（図の例では６個）の端面研磨用カップ型砥石２および端面両側の稜部研磨用の２個のカップ型砥石２ａ，２ｂが連続的に一直線上に配設される。複数個並んだ端面研磨用の砥石２は、ガラス面に対し端面を垂直な面とするために、平均砥粒径が大きく研削効率の高い＃８０番（平均砥粒径２３０μｍ）の砥石が最初に配設され、この後順番に砥粒径を小さくして、例えば＃１００番（平均砥粒径１９０μｍ）、＃１２０番（平均砥粒径１６０μｍ）、＃１４０番（平均砥粒径１４０μｍ）、＃１７０番（平均砥粒径１２０μｍ）と並べ、最後に必要とする仕上げ面（粗摺り仕上げ、磨き仕上げ、つや出し仕上げ等）に応じた砥粒径の番手の砥石が配設される。図は粗摺り仕上げ用の＃２００番（平均砥粒径１００μｍ）の砥石を用いている。なお、磨き仕上げでは＃５００番（平均砥粒径４５μｍ）、つや出し仕上げでは＃８００番（平均砥粒径３０μｍ）の砥石が通常用いられる。
【０００７】
このような端面研磨用の複数の砥石２の後に、２個の稜部研磨用の砥石２ａ，２ｂがそれぞれ稜部を研磨するように回転軸を傾斜させて配設される。これらの稜部研磨用の砥石２ａ，２ｂとしては＃２７０番（平均砥粒径６５μｍ）の砥石が用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来のガラス板端部の加工方法では、図５に示すように、最初に平均砥粒径の大きな砥石（＃８０番、＃１００番等）２で端面１ａが研磨されるため、この端面１ａに、平均砥粒径が小さな砥石２の場合に比べ大きなクラック（研磨きず）が発生する。このクラックの一部は、後続の平均砥粒径が小さな砥石２で研磨した際にその砥粒が衝突し、小さな砥粒によるクラックが重畳する状態となって、クラックがさらに深く進行して端面１ａの内部に残留する。これらの深いクラックは、ガラスエッジの強度品質を低下させる。
【０００９】
さらに、このような端面研磨によるクラックの中で、特に稜部１ｂ近傍のクラックは、稜部１ｂの研磨時に砥粒の衝突によりクラックがさらに深く進展して強度品質をさらに低下させる。このような深いクラックがあると、ガラス板１に大きな応力が作用したときに、このクラックを起点としてガラス板１が破壊する原因となる。
【００１０】
そこで、防火ガラスとしてのエッジ付近の強度を確保するために、高温加熱後の急冷強化等の熱処理により表面圧縮応力を高めることが必要となり、コストの増大及び高温での熱強化処理による外観品質の低下が避けられない。
【００１１】
一方、ガラス板１のエッジ強度を増大させることを目的として、端面を曲面形状に研磨した熱強化ガラスが提案されている（特開平９−７１４２９号公報）。しかしながら、この公報記載のガラス板の端部研磨方法では、特殊な曲面形状の研磨ホイールを用いなければならず、新たなホイール製造が面倒になりエッジの加工コストやその品質管理コストも増加する。
【００１２】
本発明は上記従来技術の欠点に対処してなされたものであって、簡単な構成でガラス板端部の研削・研磨加工の面積を少なくしてガラス破壊の原因となるクラックの発生を抑え、ガラス板端部の強度を高めたガラス板を用いた強化ガラスの提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、所定寸法に切断されたガラス板が加熱強化処理された強化ガラスであって、加熱強化処理される前記ガラス板の端面は切断された状態のままで研削されておらず、前記端面の両端側の稜部のみが平均砥粒径が４５μｍ以下の砥石のみを用いて研磨されてガラス板表面および端面に対し傾斜した稜部研磨面が形成されており、該稜部研磨面の表面凹凸の最大値が０．００３ｍｍ以下であることを特徴とする強化ガラスを提供する。
【００１４】
この構成によれば、板ガラスのガラス端面を研磨することなくガラス稜部のみが研磨され、稜部研磨面は表面凹凸の最大値が０．００３ｍｍ以下に仕上げられるので、エッジ強度を向上させることが可能となり、加熱強化処理による端部強化の程度を小さくすることができる。
【００１５】
好ましくは、強化ガラスの表面における端面より５０ｍｍまでの部分の表面圧縮応力を１５００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上とすればよい。
表面圧縮応力が約１５００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度となる加熱強化処理により防火ガラスとしての性能を充分発揮できるので、６５０℃以下の加熱強化処理が実施でき、良好な外観品質を得ることができる。
【００１６】
さらに好ましくは、加熱強化処理される前記ガラス板における稜部研磨面とガラス板端面とのなす角度が１２０度以上１５０度以下とする。
さらに好ましくは、加熱強化処理される前記ガラス板における稜部研磨面のガラス板端面側への投影幅が１ｍｍ以上とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態に係る強化ガラスを説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るカップ形砥石による研磨状態の概略断面図である。図２は、本発明の別の実施の形態に係る筒状砥石による研磨状態の概略断面図である。図３は、本発明のさらに別の実施の形態に係るバフ磨きによる研磨状態の概略断面図である。
【００１８】
図１において、ガラス板１は所定寸法に切断されており、そのうち端面１ａは切断加工されたままの状態であり、研削されていない。なお、本発明において上記の切断加工されたままの状態とは、研削加工が施されていないことを意味するものであって、研削とは直接関係ない処理、例えばガラス板の施工のための接着工程等の処理が必要に応じて端面１ａに施されたもの等は、上記状態に含むものとする。
【００１９】
稜部研磨面１ｄは、研削前のガラス板の端面の両端に位置する稜部が研磨されて形成されたものである。稜部研磨面１ｄは、端面１ａに対して傾斜しており、稜部研磨面１ｄと端面１ａとのなす角βが１２０度≦β≦１５０度であることが好ましい。したがって、ガラス板表面１ｃと稜部研磨面１ｄとのなす角αは、１２０度≦β≦１５０度であることが好ましい。
稜部研磨面１ｄの端面１ａ側への投影幅Ｈの大きさは、ガラス板の厚みに応じて適宜決定されるがガラス板の切断時における切線を入れる工程により生ずるクラックを考慮してＨ≧１ｍｍが好ましい。
【００２０】
本発明では、図４の従来技術における端面研磨用の６個の砥石２を省略し、稜部研磨用の２個の砥石２ａ，２ｂのみを用いることが好ましい。
【００２１】
即ち、図１に示すように、ガラス板１は、ホイールカッター等でガラス表面１ｃに切線（切断溝）を入れ切断した場合に強度的に最も弱い部分（ホイールカッターによる亀裂が残留している部分）となるガラス稜部のみが、砥石により研磨される。具体的には、平均砥粒径が４５μｍ（＃５００番）以下の砥粒層３を円盤４上に装着し、その中心に回転軸５を設けたカップ形砥石２ａ（２ｂ）を用い、その回転軸５を端面１ａに対し傾斜させて、稜部１ｂ（ガラス板の表面１ｃと端面１ａとの間の境界の角部、図５参照）のみを研磨する。この研磨工程を経た稜部研磨面１ｄは、表面凹凸の最大値が０．００３ｍｍ以下に仕上げられるので、研磨表面に発生するクラックも小さくなり、ガラスエッジに荷重が付加した場合の応力集中を少なく抑えることができる。端面１ａは、加工が行われないため研削によるクラックは存在せず、稜部研磨面１ｄよりも高い強度を有する。
【００２２】
この研磨工程は、上述したカップ形砥石２ａ（２ｂ）を用いた研磨方法に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、円筒の両端側に円錐状の砥粒層３を設け、この砥粒層３を被加工物であるガラス板１の稜部１ｂに接触させて研磨を行う筒状砥石６を用いた研磨方法や、図３に示すように、研磨用ベルト７の外周面を被加工物であるガラス板１の稜部１ｂに接触させて研磨するバフ研磨方法、またはこれらを併用する研磨方法により行ってもよい。何れの場合にも、前述の本発明の実施の形態による稜部１ｂの研磨を行って稜部研磨面１ｄの表面凹凸の最大値が０．００３ｍｍ以下に仕上げられ、端面１ａは全く加工されていなければよい。
【００２３】
【実施例】
以下本発明のさらに具体的な実施例について説明する。
呼称厚８ｍｍのフロートガラスに対し、送り速度０．７ｍ／ｍｉｎ、砥石回転数１０００ｒｐｍで、以下のように１種の実施例サンプルと、強度比較用のための２種の比較例サンプルを加工した。なお、各サンプルは、同じ仕様のものを６０枚用意して以下に示す強度評価に供した。
【００２４】
実施例：
平均砥粒径が４５μｍ（＃５００番）のカップ形砥石を利用して稜部のみ研磨仕上げした。この場合、α＝β＝１３５度とし、Ｈ＝１ｍｍとした。
【００２５】
比較例１：
平均砥粒径を２３０μｍ（＃８０番）から段階的に細かくしていき最終的に４５μｍ（＃５００番）のカップ形砥石を利用して端面を研磨し、その後に平均砥粒径が４５μｍ（＃５００番）のカップ形砥石を利用して稜部のみ研磨仕上げした。
【００２６】
比較例２：
ガラスエッジに研磨及び研削を施していない切り放し品。
研磨後、強度評価のために各サンプルの加工辺を長辺とした長さ１００ｃｍ、高さ１０ｃｍのフロートガラス板を各条件毎に６０枚用意した。強度実験は、室温１６〜２１℃、相対湿度４５〜５５％の条件で、サンプルの加工辺の中央３０ｃｍ部分に均一な引張り応力を載荷できる荷重スパン３０ｃｍ、支持スパン９０ｃｍの４点曲げ試験によって行った。各サンプルの最大高さの測定は、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して行った。それらの結果を表１に示す。また強度実験での各条件の破壊起点の割合を表２に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
表１からわかるように、稜部のみ＃５００番で研磨を行った実施例の場合、切り放し品（比較例２）と比べ、平均破壊応力値で１６０ｋｇｆ／ｃｍ² 増加（１．３４倍）し、破壊応力３σ_n-1 下限値でも７６ｋｇｆ／ｃｍ2 増加（１．１９倍）した。なお、３σ_n-1下限値は、１／１０００の破壊確率を意味するもので、３σ_n-1下限値で示す応力がガラス板に与えられた場合に、約１０００枚のうち１枚のガラス板に割れが発生することを意味する。
【００３０】
また、従来の加工方法によって端面を段階的に研磨して＃５００番で仕上げ、稜部を＃５００番で仕上げた比較例１の場合、切り放し品（比較例２）と比べ、平均破壊応力は５１ｋｇｆ／ｃｍ² の増加（１．１１倍）にとどまり、破壊応力３σ_n-1 下限値では４７ｋｇｆ／ｃｍ² の強度低下（０．８８倍）を確認した。
【００３１】
また、表２からわかるように、端面を段階的に研磨して＃５００番で仕上げ、稜部を＃５００番で仕上げた従来例である比較例１の場合、破壊起点の９２％が端面であるが、稜部のみ＃５００番で研磨を行った実施例の場合は、破壊起点の１００％が稜部の研磨面であった。切り放し品（比較例２）の場合は、切断時にホイールカッターで亀裂を入れた所が破壊起点になった。
【００３２】
すなわち、ガラス板の破壊は、加工により発生するクラックが原因であり、しかも粗い砥石を最初に用いる端面からの破壊が稜部からの破壊よりも多いことが分る。従来技術による端面を研磨した場合、そのことによって端面に大きなクラックが生じ、結果としてエッジ強度を低下させている。これに対し本発明による稜部のみ研磨した場合は、端面が研磨されず、従って大きなクラックは発生せず、切り放し品の場合に強度が相対的に弱くなる稜部を取り除くようにこの稜部のみが細かい砥石で研磨されるため、小さなクラックしか発生せず飛躍的にエッジ強度を増加させることができる。
【００３３】
また、加工装置についてみると、稜部のみ研磨する場合、表面及び裏面の稜部を研磨する砥石と駆動用モータが装備されていればよく、端面の加工のための砥石と駆動用モータが必要ないため、装置の小型化とともに設備の稼働コストの低減を図ることができる。
【００３４】
さらに、前述の端面の加工を行わず稜部のみ＃５００番で研磨する実施例の方法で、寸法１２００×１７００ｍｍのソーダライムガラス板を、呼称厚８ｍｍと６ｍｍの２種類製作し、ＪＩＳＲ３２２２倍強度ガラスに記載の示差屈折計によりＪＩＳＲ３２２２に示された測地点での測定の平均での表面圧縮応力が約１５００ｋｇｆ／ｃｍ² になるように、それぞれ加熱強化処理を施した。この結果、端面より５０ｍｍまでの部分での加熱強化処理による表面圧縮応力が１５００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上となり、この加熱強化処理を施した２種類のガラス板を、建設省告示第１１２５号による乙種防火戸試験を実施したところ、何れも良好な結果が得られた。なお、防火戸試験はガラス板のかかり代を約１０ｍｍとして実施した。
【００３５】
このように、１５００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の比較的少ない表面圧縮応力により充分防火性を発揮する強度が得られるため、低温（約６５０℃以下）での熱処理が可能になり、高熱処理によるガラス板の外観低下を回避することができる。
【００３６】
また、上述した研磨による、端面の両端側のガラス板の表面と稜部研磨面とのなす角αおよび端面と稜部研磨面とのなす角β（図１参照）は、ともに１２０度から１５０度までの範囲とすることが強度上好ましい（なお、α又はβの一方が１２０〜１５０度であれば他方は必然的に１５０〜１２０度となる）。また、稜部研磨面の端面側への投影幅Ｈは１ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、強度低下を伴う端面研磨を施すことなく端部を良好に仕上げることができ、ガラスエッジの強度を高めるとともに外観を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス板の端面を研磨することなく稜部のみを研磨することによって、エッジ強度を向上させることが可能となる。また、端面の加工を行わずに済むため、加工装置は稜部の研磨設備のみでよく、装置の小型化とともに設備の稼働コストの低減を図ることができる。さらに、表面圧縮応力が約１５００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度となる加熱強化処理で防火ガラスとしての性能を充分発揮できるため、高温によるガラス板の外観低下を来すことなく６５０℃以下の加熱強化処理が実施でき、良好な外観品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る研磨状態の概略断面図。
【図２】本発明の別の実施の形態に係る研磨状態の概略断面図。
【図３】本発明の更に別の実施の形態に係る研磨状態の概略断面図。
【図４】従来のガラス板端部の研磨加工方法の配置構成図。
【図５】図４の研磨加工方法による研磨状態の概略断面図。
【符号の説明】
１：ガラス板、１ａ：端面、１ｂ：稜部、１ｃ：表面、１ｄ：稜部研磨面、
２，２ａ，２ｂ：カップ型砥石、３：砥粒層、４：円盤、５：回転軸、６：筒状砥石、７：研磨用ベルト。

Claims

所定寸法に切断されたガラス板が加熱強化処理された強化ガラスであって、加熱強化処理される前記ガラス板の端面は切断された状態のままで研削されておらず、前記端面の両端側の稜部のみが平均砥粒径が４５μｍ以下の砥石のみを用いて研磨されてガラス板表面および端面に対し傾斜した稜部研磨面が形成されており、該稜部研磨面の表面凹凸の最大値が０．００３ｍｍ以下であることを特徴とする強化ガラス。
強化ガラスの表面における端面より５０ｍｍまでの部分の表面圧縮応力が１５００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上である請求項１記載の強化ガラス。
加熱強化処理される前記ガラス板における稜部研磨面とガラス板端面とのなす角が１２０度以上１５０度以下である請求項１または２記載の強化ガラス。
加熱強化処理される前記ガラス板における稜部研磨面のガラス板端面側への投影幅が１ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の強化ガラス。