JP4439907B2 - ガラスパネルの製造方法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、一対の板ガラスを間隙部を介して対向配置し、その両板ガラスの周縁部を溶融状態にある低融点ガラスを使用して接合する接合処理を実行するとともに、前記両板ガラスの間隙部を加熱しながら、前記板ガラスに設けた吸引部から前記間隙部の気体を吸引除去するベーキング処理を実行し、その後、前記吸引部を封止して前記間隙部を密閉するガラスパネルの製造方法に関する。
【0002】
背景技術
このようなガラスパネルの製造に際しては、従来、両板ガラスの周縁部にペースト状の低融点ガラスを塗布し、第6図に示すように480℃以上に加熱して低融点ガラスを溶融状態にする。この後、常温にまで冷却して固化させ、両板ガラスの周縁部を封止して接合する接合処理を実行していた。
【0003】
そして、常温にまで冷却した前記両板ガラスの間隙部や低融点ガラスなどを再び200℃程度にまで加熱して間隙部の気体を吸引除去し、ベーキング処理を実行していた。
【0004】
このように、従来、200℃程度の温度でベーキング処理を実行していたため以下のような不都合があった。
【0005】
即ち、両板ガラスの間隙部から気体を吸引除去すると、第7図に示すように、両板ガラス1A,2Aの表面に大気圧が作用する。従来のような200℃前後の温度、特に、一旦常温にまで冷却した後の再加熱による200℃前後の温度では、低融点ガラス4Aはほぼ硬化した状態にある。従って、両板ガラス1A,2Aには、矢印(実線)で示すように、間隙部V側に膨出して湾曲しようとする内部応力が発生し、板ガラス1A,2Aの強度が低下する。また、極端な場合には、両板ガラス1A,2Aの端部において、矢印(点線)で示すように、外側へ反り返ろうとする内部応力が発生し、両板ガラス1A,2Aの端部近傍で割れ易くなるという欠点があった。
【0006】
さらに、両板ガラス1A,2Aの接合処理実行に際しては、480℃以上にまで加熱する。このため、両板ガラス1A,2Aからは、Naを含む無機物が発生する。また、低融点ガラス4Aからは、その低融点ガラス4Aに混入されていたバインダから有機物が発生する。これら無機物や有機物は両板ガラス1A,2Aの内面に付着する。これらの無機物や有機物は、200℃前後でのベーキング処理では、間隙部から完全に吸引除去されず、両板ガラス1A,2Aの内面に付着したまま残存する。この結果、ガラスパネルの品質低下を招く可能性があった。
【0007】
特に、両板ガラス1A,2Aとして、その内面に熱線や紫外線吸収機能を備えた特殊な膜を塗布した特殊ガラスを使用する場合には、その内面の塗布膜にある傷に無機物や有機物が残存して付着すると、塗布膜の傷が目立って品質の低下が顕著となる欠点があった。
【0008】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、ベーキング処理の実行に際し、両板ガラスにおける内部応力の発生を極力抑制して強度低下を防止することにある。そして、両板ガラスの間隙部内における無機物や有機物などの残存も極力抑制して品質の低下を防止することのできるガラスパネルの製造方法を提供することにある。
【0009】
発明の開示
本発明に係るガラスパネルの製造方法の特徴構成は次の通りである。
本発明の第一特徴構成は、第3図および第5図に例示するごとく、一対の板ガラスを間隙部を介して対向配置し、その両板ガラスの周縁部を溶融状態にある低融点ガラスを使用して接合する接合処理を実行するとともに、前記両板ガラスの間隙部を加熱しながら、前記両板ガラスに設けた吸引部から前記間隙部の気体を吸引除去するベーキング処理を実行し、その後、前記吸引部を封止して前記間隙部を密閉するガラスパネルの製造方法であって、前記接合処理を実行した後、その接合処理の際に溶融状態にある低融点ガラス粘度が1010パスカル秒(Pa・s)以上になる前に前記ベーキング処理を実行する点にある。
【0010】
本構成によれば、例えば、接合処理を実行した後、一旦常温にまで冷却し、その後、再び加熱する場合に比べて、接合処理からベーキング処理に至るまでの製造工程、具体的には、両板ガラスの間隙部や低融点ガラスの加熱を効率的に能率良く行うことができる。そして、加熱と冷却を繰り返すことがないので、両板ガラスにおける内部応力の発生をより一層抑制することができる。
【0011】
また、本構成によれば、両板ガラスの間隙部を加熱しながら間隙部の気体を吸引除去するベーキング処理の実行に際し、両板ガラスの周縁部を接合する低融点ガラスの粘度が1010パスカル秒(Pa・s)以下の軟化状態において間隙部の気体を吸引除去するので、その気体の吸引除去によって両板ガラスの表面に大気圧が作用しても、軟化状態にある低融点ガラスが変形することができる。このため、両板ガラスにおける内部応力の発生を抑制するとともに、両板ガラス端部における外側への反り返りを抑制して、両板ガラスの強度低下を防止することができる。
さらに、低融点ガラスの粘度が10 10 パスカル秒(Pa・s)以下の軟化状態、つまり、両板ガラスの間隙部の温度が350℃程度においてベーキング処理を実行するので、接合処理実行時に発生して間隙部、特に、間隙部に面する板ガラスの表面に吸着されて残留していたNaを含む無機物、あるいは、有機物はほとんど気化した状態になる。このため、板ガラス表面に残存している無機物や有機物をベーキング処理によってより確実に吸引除去することができる。
【0012】
従って、ガラスパネルの品質低下を防止することができ、たとえ両板ガラスが、その内面に熱線や紫外線吸収機能を備えた膜を有する特殊ガラスであっても、その内面塗布膜の傷に対する無機物や有機物の付着を抑制して、品質の低下を効果的に防止することができる。
【0013】
本発明の第二特徴構成は、第1図乃至第4図に例示するごとく、前記吸引部を、前記両板ガラスのうちの一方の板ガラスに設けた吸引孔とする点に特徴を有する。
【0014】
前記間隙部を減圧するための吸引部は、例えば、ガラスパネルの周縁部であって、両板ガラスの対向部分に設けること等も可能である。しかし、ガラスパネルの周縁部には、上述のごとく低融点ガラスによる接合部がある。ガラスパネルの減圧状態を長期に亘って維持するためには、当該接合部のシール性が確実である必要がある。よって、本構成のごとく、当該接合部に吸引部を形成することは避け、両板ガラスのうちの一方に吸引部である吸引孔を設けることで、ガラスパネルの減圧状態を確実なものにすることができる。
また、両板ガラスの隙間は、極めて狭く形成する場合も考えられる。このような場合に、両板ガラスの対向部分に吸引孔を設けようとすると、吸引のための開口面積を確保することが困難となる。しかしながら、本構成のごとく、板ガラスの一方に吸引孔を設ける構成とすれば、その開口面積は比較的自由に設定することができ、前記吸引部を形成する作業が容易になる。
【0015】
本発明の第三特徴構成は、第1図に例示するごとく、前記一対の板ガラスの間隙部にその間隙保持のための多数のスペーサを配置するにあたり、両板ガラスの縁部に最も近接する最外方のスペーサ列と前記低融点ガラスからなる周縁部材との距離が、その最外方のスペーサ列とそれに隣接する外方から二列目以降のスペーサ列との距離よりも短くなるように配置して、その間隙部を減圧状態で密閉する点に特徴を有する。
【0016】
本構成によれば、一対の板ガラスの間隙部に多数のスペーサが配置され、その間隙部が減圧状態で密閉されている。このため、その間隙部の減圧によって、断熱効果に優れたガラスパネルを提供することができ、高品質で、断熱効果に優れたガラスパネルを提供することができる。
そして、一対の板ガラスの間隙部に多数のスペーサを配置するにあたり、両板ガラスの縁部に最も近接する最外方のスペーサ列と低融点ガラスからなる周縁部材との距離が、その最外方のスペーサ列とそれに隣接する外方から二列目以降のスペーサ列との距離よりも短くなるように配置してある。本構成であれば、両板ガラスの縁部に最も近接するスペーサ列が、両板ガラス周縁部の近傍において両板ガラス間の間隙を確実に保持することになる。このため、上述したベーキング処理の実行に際し、低融点ガラスが軟化状態にあっても、両板ガラス間隙部の気体吸引に伴って、両板ガラス周縁部どうしが近接するように変形するのが効果的に抑制される。これにより、各板ガラス周縁部における反射映像の歪みが抑制され、外観上の不愉快感が防止できる。
【0017】
発明を実施するための最良の形態
本発明によるガラスパネルの製造方法につき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0018】
このようなガラスパネルとしては、例えば、真空複層ガラスがある。真空複層ガラスPは、第1図に示すように、一対の板ガラス1,2の面の間に多数のスペーサ3を介在させてある。これにより、両板ガラス1,2は、その間に間隙部Vを有する状態で互いに対向するように配置される。両板ガラス1,2の周縁部は、両板ガラス1,2よりも融点が低く、かつ、気体透過度の低い低融点ガラス4で接合され、両板ガラス1,2の間隙部Vは減圧状態で密閉される。
【0019】
前記両板ガラス1,2の間に形成された間隙部Vを減圧するには、前記両板ガラスの何れか一方或いは両者間に亘って設けた吸引部を用いて行う。
【0020】
両板ガラス1,2としては、例えば、その厚みが2.65〜3.2mm程度の透明なフロートガラスが使用される。そして、両板ガラス1,2の間隙部Vは、1.33Pa(1.0×10−2Torr)以下に減圧される。
【0021】
前記間隙部Vを減圧するには、第4図に示すように、例えば、一方の板ガラス1に直径が3mm程度の大径孔5aと2mm程度の小径孔5bからなる吸引孔5を穿設する。その大径孔5a内に筒体としてのガラス管6を挿入する。当該ガラス管6は、ガラス管6や板ガラス1よりも融点の低い結晶性低融点ガラス7によって板ガラス1に接着固定される。
【0022】
前記間隙部Vを減圧するための吸引部は、例えば、ガラスパネルの周縁部であって、両板ガラス1,2の対向部分に設けること等も可能である。しかし、ガラスパネルの周縁部には、上述のごとく低融点ガラス4による接合部がある。ガラスパネルの減圧状態を長期に亘って維持するためには、当該接合部のシール性が確実である必要がある。そこで、本実施形態では当該接合部に吸引部を形成することは避け、両板ガラス1,2のうちの一方に吸引部である吸引孔5を設けることで、ガラスパネルの減圧状態を確実なものにしている。
【0023】
また、両板ガラス1,2どうしの間隔は極めて狭く形成する場合も考えられる。このような場合に、両板ガラス1,2の対向部分に吸引孔5を設けようとすると、吸引のために必要な開口面積を確保することが困難となる。しかし、本構成のごとく両板ガラス1,2の一方に吸引孔5を設ける構成とすれば、その開口面積は比較的自由に設定することができ、前記吸引部を形成する作業が容易になる。
【0024】
前記間隙部Vの減圧作業が終了した後は、ガラス管6の先端部を溶融により封止し、当該ガラス管6の全体をキャップ8により覆うものとする。
【0025】
前記スペーサ3は、形状として円柱状が好ましい。また、両板ガラス1,2に作用する大気圧に耐え得るように、圧縮強度が4.9×108Pa(5×103kgf/cm2)以上の材料、例えば、ステンレス鋼(SUS304)やインコネル718などにより形成する。
【0026】
スペーサ3の形状が円柱状の場合であれば、直径を0.3〜1.0mm程度、高さを0.15〜1.0mm程度とする。
【0027】
各スペーサ3どうしの間隔は、例えば、板ガラス1,2の厚みが3mmの場合には20mm程度に設定する。この値は、板ガラスの厚みなどにより適宜変更しても良い。
【0028】
ただし、図1に示すように、多数のスペーサ3を配置するにあたり、両板ガラス1,2の縁部に最も近接する最外方のスペーサ列と低融点ガラス4からなる周縁部材との距離L1が、その最外方のスペーサ列とそれに隣接する外方から二列目以降のスペーサ列との距離L0よりも短くなるように設定する。例えば、前記距離L0を約20mmに設定する場合には、前記距離L1は0〜20mm未満、好ましくは0〜15mm程度に設定する。これは以下の理由による。
【0029】
ベーキング処理に際しては、前記低融点ガラス4は軟化する。一方、両板ガラス1,2間に配置したスペーサ3の高さは殆ど変化しない。よって、ベーキングに際し、板ガラス1,2が大気圧によって押圧されると、前記低融点ガラス4によって支持されている板ガラスの周縁部が変位し易くなる。この変位を小さくするには、板ガラス1,2の周縁に係る部分、即ち、最外方のスペーサ3による支持位置から張り出した部分の長さを短くすればよい。このため、本構成においては、前記距離L1を前記距離L0よりも短くなるように設定してある。この結果、ベーキング処理の実行に際する両板ガラス周縁部の変形が効果的に抑制され、各板ガラス周縁部における反射映像の歪みが抑制され、外観上の不愉快感が防止できる。
【0030】
つぎに、この真空複層ガラスPを製造する工程などについて説明する。ただし、この製造工程は単なる一例であり、実際の実施に際しては、製造工程の一部が相前後する場合もあり得る。
【0031】
まず、一対の板ガラス1,2のうち、吸引孔5の穿設されていない方の板ガラス2をほぼ水平に支持する。その周縁部の上面にペースト状の低融点ガラス4を塗布し、かつ、多数のスペーサ3を所定の間隔で配設する。その上方から他方の板ガラス1を載置する。
【0032】
その際、第1図や第3図に示すように、下方に位置する板ガラス2の面積を多少大きくし、その周縁部が上方の板ガラス1周縁部から若干突出するように構成すると、低融点ガラス4の塗布などに好都合である。
【0033】
即ち、低融点ガラスが1010パスカル以上になる前にベーキング処理を行うとき、まだ固化していない低融点ガラスは、大気圧によって周縁部から内部へ侵入しようとする力を受ける。この際、低融点ガラスの量が不十分だと、低融点ガラス全体が内部へ引き込まれてしまう。この結果、健全な形状の接合部が得られなかったり、接合部に貫通孔が生じてしまう場合がある。そこで、上述のごとく二枚の板ガラス1,2の周縁に形成した段差部に、十分な量の低融点ガラス4を含むペースト状材料を配置することで、上記不都合が生じるのを防止することができる。
【0034】
その後、第2図に示すように、上方に位置する板ガラス1の吸引孔5にガラス管6を挿入する。そのガラス管6は、吸引孔5の大径孔5a内にのみ挿入可能で、かつ、大径孔5aよりも長く設定されている。よって、ガラス管6の上方部は板ガラス1から上方に突出する。当該ガラス管6の突出部の周りには、ガラス管6と板ガラス1とを接着するためのドーナツ状の結晶性低融点ガラス7を配置する。さらに、第3図に示すように、その上方から吸引封止装置9を被せる。
【0035】
吸引封止装置9は、有底円筒状の吸引カップ10と、その吸引カップ10内に配設した電気ヒータ11とを備えている。さらに、吸引カップ10の内部空間に連通する吸引用のフレキシブルパイプ12と、板ガラス1上面との間を密閉するOリング13なども備えている。
【0036】
その吸引封止装置9を被せた状態で、両板ガラス1,2をほぼ水平にして加熱炉14内に収納する。焼成により低融点ガラス4を溶融させて、その溶融状態にある低融点ガラス4によって両板ガラス1,2の周縁部を接合して間隙部Vを密閉する接合処理を実行する。
【0037】
具体的には、第5図に示すように、加熱炉14内の温度を480℃以上にまで上昇させて、低融点ガラス4を溶融させる。溶融した低融点ガラス4は、両板ガラス1,2に対する濡れ性が良いため、両板ガラス1,2の面にほぼ直交する方向での断面において、間隙部Vに隣接する側の隣接面4aが、間隙部Vに対して凹入した状態となる。この低融点ガラス4の溶融と共に、ガラス管6周りの結晶性低融点ガラス7も溶融し、大径孔5aとガラス管6との間の隙間に流入する。
【0038】
その後、加熱炉14の内部温度を350℃以上の状態とする。このとき低融点ガラス4の粘度は、1011ポアズ、つまり、1010パスカル秒(Pa・s)以下の軟化状態となる。つまりここでは、低融点ガラス4の温度が低下して、その粘度が1010パスカル秒を越えない状態を維持しつつ、吸引孔5に挿入したガラス管6から間隙V内の気体を吸引除去するベーキング処理を実行する。
【0039】
なお、加熱炉14の内部温度が350℃より低いと低融点ガラス4の粘度は1010パスカル秒より上昇する。この場合、上述した様な、健全な形状の接合部が得られなかったり、接合部に貫通穴が生じる問題はなくなって、接合部の形状は極めて安定する。しかし、ベーキング処理に長時間を要することになり、生産効率が低下するなどの不都合が生じる。また、間隙部Vに面するガラス表面に付着した残留物を吸引除去する効果も低下する。これらのことを踏まえると、前記低融点ガラス4の粘度が108パスカル秒より小さい領域でベーキング処理を実行するのがより好ましい。この場合、前記低融点ガラス4の温度は概ね380℃以上となる。
【0040】
減圧操作は、例えば、フレキシブルパイプ12に接続したロータリーポンプやターボ分子ポンプを用いて吸引カップ10の内部を減圧し、ガラス管6および小径孔5bを介して間隙部Vの内部を1.33Pa以下に減圧する。
【0041】
このベーキング処理の実行時には、両板ガラス1,2の間隙部Vが350℃以上に加熱されている。よって、接合処理実行の際に両板ガラス1,2から発生して間隙部V内に滞留していたNaを含む無機物や、低融点ガラス4から発生して間隙部Vに滞留していた有機物は気化している。従って、Naを含む無機物や有機物は、フレキシブルパイプ12による吸引によって間隙部Vから確実に吸引除去される。
【0042】
さらに、低融点ガラス4は、その粘度が1010パスカル秒以下の軟化状態にあるので、間隙部Vの減圧に伴って、第3図に示すように、その隣接面4aが間隙部V側に膨出する湾曲面となる。
【0043】
このとき、ガラス管6の周りの低融点ガラス7も溶融状態にあるが、この低融点ガラス7は、板ガラス1,2の周囲に配置した低融点ガラス4と異なる。即ち、当該低融点ガラス7は結晶性のものであり、高温域において結晶化が促進され結晶化が完了する結晶性の低融点ガラス7である。このため、ベーキング処理時には、板ガラス1,2の周囲に配置した低融点ガラス4は、結晶化せず軟化状態にあって、間隙部Vの減圧吸引によって容易に変形できるのに対し、前記ガラス管6の周りの低融点ガラス7は既に結晶化が進行しているので、吸引カップ10内の減圧によって発泡することはない。このように、結晶性の低融点ガラス7を用いることで、ガラス管6と板ガラス1とを確実に密閉しつつ接着することができる。
【0044】
そして、その後、電気ヒータ11によりガラス管6の先端部を1000℃程度に局部的に加熱して溶融させる。第4図に示すように、ガラス管6の先端開口を封止するとともに、冷却後にキャップ8を板ガラス1に接着して、真空複層ガラスPを製造する。このようにして製造された真空複層ガラスPにおいては、両板ガラス1,2の面にほぼ直交する方向での断面において、低融点ガラス4の隣接面4aが、間隙部V側に膨出した湾曲面となる。
【0045】
〔別実施形態〕
(1)先の実施形態では、低融点ガラス4を480℃以上にまで加熱して接合処理を実行し、その後、低融点ガラス4の温度低下に伴って、その粘度が1010パスカル秒を越える前に、ベーキング処理を実行するように構成した。しかし、接合処理を実行した後、一旦常温にまで冷却し、その後、低融点ガラス4の粘度が1010パスカル秒以下になるまで再加熱して、ベーキング処理を実行するように構成することもできる。
【0046】
(2)先の実施形態では、ガラスパネルの一例として真空複層ガラスPを示したが、両板ガラス1,2の間隙部Vに気体を封入したプラズマディスプレイパネルなどの製造にも適用することができる。その場合には、ベーキング処理を実行した後、間隙部Vに所定の気体を封入することになる。
【0047】
また、ガラスパネルPを構成する板ガラス1,2に関しても、先の実施形態で示したフロートガラスに限るものではなく、そのガラスパネルPの用途や目的に応じて、例えば、型板ガラス、表面処理により光り拡散機能を備えたすりガラス、網入りガラス、線入板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、低反射ガラス、高透過板ガラス、セラミック印刷ガラス、熱線や紫外線吸収機能を備えた特殊ガラス、あるいは、それらの組み合わせなど、種々のガラスを適宜選択して実施することができる。
【0048】
さらに、ガラスの組成についても、ソーダ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ほう珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、各種結晶化ガラスなどを使用することができ、その板ガラス1,2の厚みについても、適宜選択自由である。
スペーサ3についても、ステンレス鋼やインコネルに限らず、例えば、鉄、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、チタンなどの金属の他、炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、ニッケルクロム鋼、マンガン鋼、クロムマンガン鋼、クロムモリブデン鋼、珪素鋼、真鍮、ハンダ、ジュラルミンなどの合金、あるいは、セラミックスやガラスなど、要するに、外力により変形し難いものであれば使用可能であり、その形状も、円柱状に限らず、角柱状や球状などの各種形状に構成することができる。
【0049】
産業上の利用可能性
本発明のガラスパネルは、先の実施形態に示した真空複層ガラスPの他にも、両板ガラス1,2の間隙部Vに気体を封入したプラズマディスプレイパネルなどの製造にも適用することができる。
【0050】
また、ガラスパネルの用途についても、建築物や乗り物(自動車、鉄道車両、船舶)用の窓ガラス、あるいは、プラズマディスプレイなどの機器要素をはじめとして、冷蔵庫や保温装置などのような各種装置の扉や壁部など、種々の用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】真空複層ガラスの一部切欠き斜視図
【図2】製造工程における真空複層ガラスの要部の断面図
【図3】製造工程における真空複層ガラスと吸引封止装置の断面図
【図4】真空複層ガラスの要部の断面図
【図5】接合処理とベーキング処理における温度と時間の関係を示す図表
【図6】従来の接合処理とベーキング処理における温度と時間の関係を示す図表
【図7】従来の真空複層ガラスを示す要部の説明図
Claims (3)
- 一対の板ガラス(1)(2)を間隙部(V)を介して対向配置し、その両板ガラス(1)(2)の周縁部を溶融状態にある低融点ガラス(4)を使用して接合する接合処理を実行するとともに、前記板ガラスに設けた吸引部から前記間隙部(V)の気体を吸引除去するベーキング処理を実行し、その後、前記吸引部を封止して前記間隙部(V)を密閉するガラスパネルの製造方法であって、
前記接合処理を実行した後、その接合処理の際に溶融状態にある低融点ガラス(4)の粘度が1010パスカル秒(Pa・s)以上になる前に前記ベーキング処理を実行するガラスパネルの製造方法。 - 前記吸引部が前記両板ガラス(1)(2)のうちの一方の板ガラス(1)に設けた吸引孔(5)である請求の範囲第1項に記載のガラスパネルの製造方法。
- 前記一対の板ガラス(1)(2)の間隙部(V)にその間隙保持のための多数のスペーサ(3)を配置するにあたり、両板ガラス(1)(2)の縁部に最も近接する最外方のスペーサ列と前記低融点ガラス(4)からなる周縁部材との距離が、その最外方のスペーサ列とそれに隣接する外方から二列目以降のスペーサ列との距離よりも短くなるように配置して、その間隙部(V)を減圧状態で密閉する請求の範囲第1項に記載のガラスパネルの製造方法。
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