JP5007044B2 - 曲げガラス板の成形方法及び曲げガラス板 - Google Patents

曲げガラス板の成形方法及び曲げガラス板 Download PDF

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Description

本発明は、曲げガラス板の成形方法及び曲げガラス板に関する。
車両の窓ガラス等の曲げ成形方法において、プレス成形による曲げ成形方法が知られている。
このプレス成形による曲げ成形方法には、湾曲面を有するプレス型により、軟化点まで加熱されたガラス板をプレスして曲げる方法や、真空装置によりプレス型に設けられた多数の貫通孔を介してプレス型の湾曲面に軟化したガラス板を吸着させて曲げる方法がある。プレス型の湾曲面には、軟化したガラス板が溶着するのを防止するために、耐熱性のカバー材が装着される（例えば、特許文献１参照）。
一方、曲げ成形されるガラス板の素板は、フロート法により製造される（例えば、特許文献２参照）。フロート法は、溶融したスズの上にガラス素地を流し込むことにより、平滑性の高いガラス板を形成する製法である。
特開２００４−２５０２５７号公報 米国特許第３７００５４２号明細書
しかしながら、上記フロート法により形成されたガラス板は、ガラス素地の流れ方向に沿って成分のムラが発生することがあり、それによりこの方向に沿って歪みが発生することがある。
また、上記プレス成形による成形方法において、プレス型に装着されるカバー材は、非粘着性の金属繊維の編布から成り、ロール状に巻かれながら製造される。又は、上記カバー材は、筒状に編まれ、筒の側面を切り開くことにより平面状に製造される。製造されたカバー材は、製造時に繊維にかかる張力の差等により、略同一方向に沿ってうねりが発生する。このうねりを有するカバー材を介してガラス板をプレスすると、カバー材のうねり部分に熱の不均一な部分が発生し、この部分に接するガラス板の部分に熱応力が発生する。したがって、製造された曲げガラス板に熱的歪みが発生する。
ここで、このカバー材のうねりによりガラス板に発生する熱的歪みの方向と、ガラス素地の流れ方向に沿ったガラス素板の歪みの方向が一致すると、曲げガラス板の透視歪みが大幅に増大する。
なお、カバー材としてフェルトのような不織布を使用すれば、カバー材のうねりによる熱的歪みを軽減することができるが、不織布は通気性が低いため、プレス型に設けられた多数の貫通孔を介して曲げガラス板を吸引することができない。また、不織布は伸縮性に乏しいため、プレス型に密着し難い等の問題がある。
本発明の目的は、透視歪みの発生を軽減することができる曲げガラス板の成形方法及び透視歪みが軽減された曲げガラス板を提供することにある。
上述の目的を達成するために、請求項１記載の曲げガラス板の成形方法は、ガラス板を成形可能な温度に加熱する加熱ステップと、プレス型にカバー材を装着するカバー材装着ステップと、前記プレス型により前記加熱されたガラス板をプレスするプレス成形ステップとを備えた曲げガラス板の成形方法において、前記カバー材として、金属繊維の編布からなるカバー材を用い、前記カバー材装着ステップにおいて、前記カバー材が有するうねりの方向が、前記ガラス板が有する歪みの方向に対して斜めになるように、前記プレス型に前記カバー材を装着することを特徴とする。
請求項２記載の曲げガラス板の成形方法は、請求項１記載の曲げガラス板の成形方法において、前記ガラス板はフロート法により製造され、前記ガラス板が有する歪みの方向は前記フロート法におけるガラス素地の流れ方向と同一であることを特徴とする。
請求項３記載の曲げガラス板の成形方法は、請求項１又は２記載の曲げガラス板の成形方法において、前記プレスされたガラス板を前記カバー材を介して吸引してプレス型に吸着させる真空成形ステップを備えることを特徴とする。
請求項４記載の曲げガラス板の成形方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の曲げガラス板の成形方法において、前記ガラス板が有する歪みの方向に対する前記カバー材が有するうねりの方向の角度は、５〜４５°であることを特徴とする。
上述の目的を達成するために、請求項５記載の曲げガラス板は、編目を有するカバー材が装着されたプレス型を用いて加熱成形された車両の窓に用いられる曲げガラス板において、直行ニコル法により観察される前記曲げガラス板の縞模様が、前記曲げガラス板を前記車両の窓に設置したときに前記曲げガラス板の縦方向に対して斜めであることを特徴とする。
請求項６記載の曲げガラス板は、請求項５記載の曲げガラス板において、前記車両の窓のに設置したときの前記曲げガラス板の縦方向又は横方向は、前記曲げガラス板の製造時のガラス素地の流れ方向と同一であることを特徴とする。
請求項７記載の曲げガラス板は、請求項５又は６記載の曲げガラス板において、前記曲げガラス板は合わせガラスであることを特徴とする。
請求項１記載の曲げガラス板の成形方法によれば、カバー材が有するうねりの方向が、ガラス板が有する歪みの方向に対して斜めになるように、プレス型にカバー材を装着するので、カバー材のうねりによる熱的歪みの方向とガラス板の歪みの方向が一致することがなく、もって透視歪みの発生を軽減することができる。また、カバー材は金属繊維の編布からなるので、カバー材の耐熱性を向上することができる。
請求項４の曲げガラス板の成形方法によれば、ガラス板が有する歪みの方向に対するカバー材が有するうねりの方向の角度は、５〜４５°であるので、透視歪みの発生を確実に軽減すると共に、カバー材をプレス型に装着することができる。
請求項５の曲げガラス板によれば、直行ニコル法により観察される曲げガラス板の縞模様が、曲げガラス板を車両の窓に設置したときに曲げガラス板の縦方向に対して斜めであ
るので、透視歪みの発生を軽減することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の実施の形態に係る曲げガラス板の成形方法を実現するためのガラス板成形装置の構成を示す断面図である。
図１において、車両のフロントガラスを曲げ成形するガラス板成形装置１０は、ガラス板２０をプレスするプレス型１１と、プレス型１１に装着されるカバー材１２と、カバー材１２を保持するカバー材取り付け枠１５と、ガラス板２０を搬送する搬送ローラ１３と、ガラス板２０の周囲を支持する支持枠１４とを備える。
搬送ローラ１３は、不図示の加熱炉において軟化点まで加熱されたガラス板２０を矢印Ａの方向に搬送する。搬送されたガラス板２０は、支持枠１４に周囲を支持される。
プレス型１１は、材質が耐火煉瓦であり、ガラス板２０をプレスして曲げるための湾曲面１１ａを有する。ガラス板２０が搬送ローラ１３により、待機している支持枠１４上に搬送されると、支持枠１４は、矢印Ｂの方向にガラス板２０を支持しながら駆動し、支持枠１４に周囲を支持されたガラス板２０をカバー材１２を介してプレス型１１に押し付けることによりプレスして曲げる。
また、プレス型１１に設けられた多数の貫通孔１１ｂは、不図示の真空装置に接続され、この真空装置の吸引力により軟化したガラス板２０を吸引して、プレス型１１の湾曲面１１ａに沿ったカバー材１２に吸着させる。支持枠１４は、矢印Ｂの方向とは逆向きに駆動し、待機位置に戻る。
上記工程より、ガラス板２０から曲げガラス板２１が成形される。カバー材１２を介してプレス型１１の湾曲面１１ａに吸着された曲げガラス板２１は、次の工程に送るための不図示の搬送装置に渡される。
このガラス板成形装置１０により曲げ成形されるガラス板２０の素板は、フロート法により製造される。フロート法は、溶融したスズの上にガラス素地を所定方向に流し込むことにより、ガラス板を形成する製法である。フロート法により形成されたガラス板２０は、ガラス素地の流れ方向に沿って成分のムラが発生するため、この方向に沿って歪みが発生する。図２（ａ）において、ガラス素地の流れ方向が短辺（縦辺）方向となるように切断されたガラス板２０上には、短辺（縦辺）方向に沿って歪み２０ａが発生している。
また、この歪み２０ａが発生したガラス板２０をガラス板成形装置１０により曲げ成形した曲げガラス板２１には、図２（ｂ）に示すように、歪み２０ａが曲げガラス板２１の曲げに沿って部分的に方向が異なる歪み２１ａとして存在している。
プレス型１１の湾曲面１１ａには、軟化したガラス板２０が溶着するのを防止するために、耐熱性のカバー材１２がカバー材取り付け枠１５に保持されて装着されている。カバー材１２は、非粘着性の金属繊維の編布から成り、図３（ａ）に示すように、ロール状に巻かれながら製造される。又は、カバー材１２は、図３（ｂ）に示すように筒状に編まれ、図３（ｃ）に示すように筒の側面を切り開くことにより平面状に製造される。
製造されたカバー材１２は、製造時に繊維にかかる張力の差等により、略同一方向に沿ってうねり１２ａが発生する。このうねり１２ａを有するカバー材１２を介してガラス板２０をプレスすると、カバー材１２のうねり１２ａ部分に熱の不均一な部分が発生し、この部分に接するガラス板２０の部分に熱応力が発生する。したがって、製造された曲げガラス板２１に熱的歪みが発生する。
図４は、図１におけるプレス型１１とカバー材１２をカバー材１２側から見た透視図である。
図４において、プレス型１１には、全体的に多数の貫通孔１１ｂが形成されており、軟化したガラス板２０をプレス型１１の湾曲面１１ａに沿って確実に吸着できるように構成されている。カバー材１２は、カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜めになるようにカバー材取り付け枠１５に保持されてプレス型１１に装着される。ガラス板２０の歪み２０ａの方向に対するカバー材１２のうねり１２ａの方向の角度は１０°である。
これにより、カバー材１２のうねり１２ａによって発生するガラス板２０の熱的歪みの方向と、ガラス板２０の歪み２０ａの方向とをずらすことができ、もって成形された曲げガラス板２１における透視歪みの発生を軽減することができる。
図２（ｂ）に示すように、ガラス板２０が曲げられるのに伴い歪み２０ａの方向が曲げられるので、ガラス板２０の歪み２０ａの方向に対するカバー材１２のうねり１２ａの方向の角度は、ガラス板２０が曲げられるのに伴い歪み２０ａが曲げられた角度より大きいことが好ましい。以上より、ガラス板２０の歪み２０ａの方向に対するカバー材１２のうねり１２ａの方向の角度は５〜４５°、好ましくは、１０〜３０°の範囲内に設定される。
図５は、図１のガラス板成形装置１０により成形された曲げガラス板２１，２２の透視歪みを説明する図である。
図５（ａ）及び（ｂ）において、垂直に交わる縦の直線と横の直線から成る格子模様が配された格子板３０の前に、ガラス板成形装置１０により曲げ成形された曲げガラス板２１，２２を斜めに配置し、格子板３０の格子模様を曲げガラス板２１，２２を通して観察する。図５（ａ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め(角度１０°) となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２１の透視歪みを示し、図５（ｂ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２２の透視歪みを示す。
カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合は、図５（ｂ）に示すように、曲げガラス板２２を通して観察した格子板３０の格子模様の線の透視歪み２２ｂが大きい。
一方、カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め（角度１０°）となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合は、図５（ａ）に示すように、曲げガラス板２１を通して観察した格子板３０の格子模様の線の透視歪み２１ｂが小さい。
図６は、図１のガラス板成形装置１０により成形された曲げガラス板２１，２２の透視歪みを説明する図である。
図６（ａ）〜（ｃ）に示される各透視歪みは、ガラス板成形装置１０により曲げ成形された曲げガラス板２１，２２と、曲げ成形される前のガラス板２０とをプロジェクタの光によりスクリーン４０に投影することにより観察されたものである。図６（ａ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め(角度１０°) となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２１の透視歪みを示し、図６（ｂ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２２の透視歪みを示し、図６（ｃ）は曲げ成形される前のガラス板２０の透視歪みを示す。
図６（ｃ）に示すように、曲げ成形される前のガラス板２０には、歪み２０ａが存在する。
カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合は、図６（ｂ）に示すように、曲げガラス板２２には、ガラス板２０及び曲げガラス板２１と比較して大きな透視歪み２２ｃが縦方向に存在する。
一方、カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め（角度１０°）となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合は、図６（ａ）に示すように、曲げガラス板２１には、透視歪み２１ｃが斜め方向に存在し、部分的にガラス板２０の歪み２０ａに起因する歪み２１ａが存在する。しかし、透視歪み２１ｃと歪み２１ａとは方向が同一でないので、これらは共に曲げガラス板２２の透視歪み２２ｃと比較して小さな透視歪みとなっている。
図７は、図１のガラス板成形装置１０により成形された曲げガラス板２１，２２の熱的歪みを説明する図である。
図７（ａ）〜（ｃ）に示された像は、図８に示すように、ガラス板成形装置１０により曲げ成形された曲げガラス板２１，２２と、曲げ成形される前のガラス板２０とを偏光板装置８０（直交ニコル法）により観察することによって得られる。この偏光板装置８０は、偏光方向が互いに直交する偏光板８１，８２と、光源８３とを備える。カメラ８４は、像の記録に用いられる。この偏光板装置８０によれば、カバー材１２のうねり１２ａにより曲げガラス板２１，２２に熱応力がかかった部分が熱的歪みとして観察されるが、ガラス板２０の素板の成分のムラによる軽度の歪み２０ａは観察されない。図７（ａ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め（角度１０°） となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２１の熱的歪みを示し、図７（ｂ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２２の熱的歪みを示し、図７（ｃ）は曲げ成形される前のガラス板２０に熱的歪みが見られないことを示す。
図７（ｃ）に示すように、曲げ成形される前のガラス板２０には、熱的歪みは見られない。
カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合は、図７（ｂ）に示すように、曲げガラス板２２の縦方向の熱的歪み２２ｄが偏光板８１，８２を介して観察される。この熱的歪み２２ｄは、図７（ａ）の熱的歪み２１ｄより強く観察される。これは、カバー材１２のうねり１２ａの方向と、ガラス板２０の歪み２０ａの方向とが一致することにより、曲げガラス板２２に発生する熱的歪み２２ｄが増大されるからであると考えられる。
一方、カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め （角度１０°）となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合は、図７（ａ）に示すように、曲げガラス板２１の斜め方向の熱的歪み２１ｄが偏光板８１，８２を介して観察される。前述のように、熱的歪み２１ｄは、熱的歪み２２ｄより弱く観察される。これは、カバー材１２のうねり１２ａの方向と、ガラス板２０の歪み２０ａの方向とをずらすことにより、曲げガラス板２１に発生する熱的歪み２１ｄを軽減することができるからであると考えられる。
本実施の形態によれば、カバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め（角度１０°）になるように、プレス型１１にカバー材１２を装着するので、曲げガラス板２１における透視歪み２１ｂ，２１ｃ及び熱的歪み２１ｄの発生を軽減することができる。
本実施の形態では、プレス型１１は、材質が耐火煉瓦であるプレス型１１を用いているが、これに限定されるものではなく、耐火性を有する材質であれば何であってもよい。
本実施の形態では、非粘着性の金属繊維から成るカバー材１２を用いているが、これに限定されるものではなく、耐熱性を有する材質であれば何であってもよい。カバー材１２の材質としては、ステインレス鋼が好適に用いられる。
本実施の形態では、単板の曲げガラス板２１を成形する例を説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は２枚の曲げガラス板を樹脂膜を介して接合した合わせガラス板に適用されてもよい。その場合、２枚の曲げガラス板を成形する時のカバー材１２のうねり１２ａの方向は同一でもよいが、互いにずらすことが好ましい。これにより、合わせガラス板を成形した場合に互いの熱的歪みが強調されることがないので、車両のフロントガラスに好適に用いることができる。
本実施の形態では、ガラス板２０の歪み２０ａの方向は、縦方向、横方向、又は斜めであってもよく、カバー材１２のうねり１２ａの方向をガラス板２０の歪み２０ａの方向とずらすことにより、本発明を適用することができる。
本実施の形態では、本発明を車両のフロントガラスの成形に適用する例を示したが、これに限定されるものではなく、本発明はサイドガラス、リアガラス、又はルーフガラスの成形に適用してもよい。
本発明の実施の形態に係る曲げガラス板の成形方法を実現するためのガラス板成形装置の構成を示す断面図である。 図１におけるガラス板２０の正面図であり、（ａ）はプレス成形前のガラス板２０を示し、（ｂ）はプレス成形後の曲げガラス板２１を示す。 図１におけるカバー材１２の製造方法を説明する図である。 図１におけるプレス型１１とカバー材１２をカバー材１２側から見た透視図である。 図１のガラス板成形装置１０により成形された曲げガラス板２１，２２の透視歪みを説明する図であり、（ａ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め(角度１０°) となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２１の透視歪みを示し、（ｂ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２２の透視歪みを示す。 図１のガラス板成形装置１０により成形された曲げガラス板２１，２２の透視歪みを説明する図であり、（ａ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め(角度１０°) となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２１の透視歪みを示し、（ｂ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２２の透視歪みを示し、（ｃ）は曲げ成形される前のガラス板２０の透視歪みを示す。 図１のガラス板成形装置１０により成形された曲げガラス板２１，２２の熱的歪みを説明する図であり、（ａ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向に対して斜め（角度１０°） となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２１の熱的歪みを示し、（ｂ）はカバー材１２のうねり１２ａの方向がガラス板２０の歪み２０ａの方向と同一方向となるようにカバー材１２をプレス型１１に装着した場合の曲げガラス板２２の熱的歪みを示し、（ｃ）は曲げ成形される前のガラス板２０に熱的歪みが見られないこと示す。 図１のガラス板成形装置１０により成形された曲げガラス板２１，２２の熱的歪みを観察するための偏光板装置の構成を概略的に示す図である。
符号の説明
１０ ガラス板成形装置
１１ プレス型
１２ カバー材
１２ａ うねり
１３ 搬送ローラ
１４ 支持枠
１５ カバー材取り付け枠
２０ ガラス板
２０ａ 歪み

Claims (7)

  1. ガラス板を成形可能な温度に加熱する加熱ステップと、
    プレス型にカバー材を装着するカバー材装着ステップと、
    前記プレス型により前記加熱されたガラス板をプレスするプレス成形ステップとを備えた曲げガラス板の成形方法において、
    前記カバー材として、金属繊維の編布からなるカバー材を用い、
    前記カバー材装着ステップにおいて、前記カバー材が有するうねりの方向が、前記ガラス板が有する歪みの方向に対して斜めになるように、前記プレス型に前記カバー材を装着することを特徴とする曲げガラス板の成形方法。
  2. 前記ガラス板はフロート法により製造され、前記ガラス板が有する歪みの方向は前記フロート法におけるガラス素地の流れ方向と同一であることを特徴とする請求項１記載の曲げガラス板の成形方法。
  3. 前記プレスされたガラス板を前記カバー材を介して吸引してプレス型に吸着させる真空成形ステップを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の曲げガラス板の成形方法。
  4. 前記ガラス板が有する歪みの方向に対する前記カバー材が有するうねりの方向の角度は、５〜４５°であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の曲げガラス板の成形方法。
  5. 編目を有するカバー材が装着されたプレス型を用いて加熱成形された車両の窓に用いられる曲げガラス板において、直行ニコル法により観察される前記曲げガラス板の縞模様が、前記曲げガラス板を前記車両の窓に設置したときに前記曲げガラス板の縦方向に対して斜めであることを特徴とする曲げガラス板。
  6. 前記車両の窓に設置したときの前記曲げガラス板の縦方向又は横方向は、前記曲げガラス板の製造時のガラス素地の流れ方向と同一であることを特徴とする請求項５記載の曲げガラス板。
  7. 前記曲げガラス板は合わせガラスであることを特徴とする請求項５又は６記載の曲げガラス板。
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