JP5553238B2 - 水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は板ガラスの製造方法に係るもので、特に水平強化炉を用いて板ガラス上にクリスタルアイスを溶かし付ける装飾用板ガラスの製造方法に関するものである。
クリンカーエナメル(klinker enaamel)と言うクリスタルアイス(crystal ice)を板ガラス上に融着させて多様な形状と模様で模様を形成すると格調ある雰囲気の装飾用板ガラスになる。
クリスタルアイスを用いた装飾用板ガラスの製造方法に対する技術の一例としては、大韓民国特許第７３３４０号“装飾用ガラスの製造方法”、大韓民国特許第１２１３１１号“装飾用板ガラスの製造方法”、大韓民国特許第８５７０１号“装飾用ガラスの製造方法”、大韓民国特許第２９５２３４号“装飾用板ガラスの製造方法”、大韓民国特許第３１０３８６号“転写紙を用いた装飾用板ガラスの製造方法”等がある。
クリスタルアイスの用いた装飾用板ガラスを製造する工程は下記のように大きく四つの段階からなる。
まず、第１段階は板ガラスの表面上にクリスタルアイスを設置して模様のデザインを形成する段階であり、その次の第２段階はその模様のデザインによって接着剤を板ガラスの表面上に塗布する段階であり、続く第３段階は接着剤の上にクリスタルアイスを散布する段階である。そして、最後の第４段階は加熱と冷却の過程を通じて板ガラス上にクリスタルが一体に形成されるようにして装飾用板ガラスを完成させる段階である。
前記のような装飾用板ガラスの製造工程において第４段階で行われる加熱と冷却の方法には徐熱徐冷方式と急熱急冷方式があり、前記の大韓民国特許第２９５２３４号“装飾用板ガラスの製造方法”の以前まではほぼ大部分が徐熱徐冷方式を適用した。
ところが、このような徐熱徐冷方式はクリスタルアイスの表面にクラックを発生させ、そのクラックが母体である板ガラスにまでも影響を与えて装飾用板ガラスの強度を弱化させる短所があった。
また、一般的にこのような徐熱徐冷方式は文字通り加熱時間と冷却時間が長くなる。具体的に説明すると、徐熱徐冷方式における加熱時間と冷却時間は板ガラスの厚さや大きさ、加熱炉の性能等によって多少の差異を見せるが、加熱目標温度を約６００℃に仮定する場合加熱炉の内部温度を加熱目標温度である６００℃まで上昇させるのにかかる加熱時間はだいたい４０〜５０分程度になって、加熱目標温度である６００℃程度まで上昇した加熱炉の内部温度を板ガラスの取り扱い可能な温度である６０〜７０℃まで落とすのにかかる冷却時間は約１時間乃至２時間である。
このような既存の徐熱徐冷方式の問題点を改善した前記の大韓民国特許第２９５２３４号“装飾用板ガラスの製造方法”は本願の発明者たる“ジョンジェーソク”が発明者及び出願人となっている登録特許として、装飾用板ガラスの製造工程の第４段階における加熱と冷却方法を急熱急冷方式で最初に採択及び適用したということに大きい意義がある。又、水平強化炉を用いることによって優れた商品価値の装飾用板ガラスを大量生産し得るということに更に大きい意義を持つ。
大韓民国特許第２９５２３４号では急熱急冷方式を採択することにおいて全自動水平強化炉、半自動垂直強化炉、一般加熱炉のような様々な種類の加熱炉を用いて実験を行い、その中で全自動の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方式が最も好ましいものであることを確認した。水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいて水平強化炉での急速加熱の際板ガラス上に溶融されたクリスタルアイスの紋様変形を防止すると共に、板ガラス上に形成される紋様が露のように透明感があり美しい紋様状態を維持するためには、水平強化炉の空気供給ラインを閉ざした状態で維持させることと、急速加熱しクリスタルアイスが溶融最頂点になった時板ガラスを冷却装置へ迅速に移動して急速冷却させることが非常に重要であるということを言及している。水平強化炉の空気供給ラインを閉ざすと水平強化炉内のクリスタルアイスが空気気流(air flow)に影響を受けなくなるのでクリスタルアイスの紋様変形を事前に防止することができ、クリスタルアイスの溶融最頂点で急速冷却が進行されるとクリスタルアイスが透明感のある露の玉のように結ばれて凝固する。
装飾用板ガラスはその表現される外観が非常に重要視されて、特に融着されたクリスタルアイスの装飾形態が商品の価値を決定づけるのに重要な基準になる。
従って、水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいては空気気流が水平強化炉内に形成されないようにしてくれることは機械的制御や電気的な制御を通じて達成が可能であるが、クリスタルアイスの溶融最頂点を見つけることは長い間の装飾用板ガラスの生産経験を有した熟練された技能工に依存しなければならないということである。
最近、技術開発を通じて水平強化炉の種類も電気発熱式(全自動)水平強化炉(electrically heated radiation furnace)、ガス強化炉(gas heated convection furnace)、高温熱風強化炉(forced convection heating furnace)等で多様化されていて、また次第に増える趨勢にあって性能も徐々に向上している。更に一種類の水平強化炉といってもサイズが各々異なってサイズが同一であるとしても製造社毎に構造と性能が相違したものが多い。また、クリスタルアイスの種類も様々である。
これによって、作業者が水平強化炉を用いて自分の経験を積んで行きながらクリスタルアイスの溶融最頂点を見つけて装飾用板ガラスの製造のための急熱急冷処理をすることが容易ではなかった。
さらに、水平強化炉の製造社ではガラス強化の目的を達成できるように水平強化炉を製造したもので、装飾用板ガラスの製造だけのために設けられたものではない。それ故に数十億ドルに相当する高価の装備である水平強化炉を装飾用板ガラスの製造のための経験を積むために任意に操作することで水平強化炉を故障させ得る。
クリスタルアイスを用いた装飾用板ガラスの製造方法に対する技術の一例としては、大韓民国特許第７３３４０号“装飾用ガラスの製造方法”、大韓民国特許第１２１３１１号“装飾用板ガラスの製造方法”、大韓民国特許第８５７０１号“装飾用ガラスの製造方法”、大韓民国特許第２９５２３４号“装飾用板ガラスの製造方法”、大韓民国特許第３１０３８６号“転写紙を用いた装飾用板ガラスの製造方法”等がある。
クリスタルアイスの用いた装飾用板ガラスを製造する工程は下記のように大きく四つの段階からなる。
まず、第１段階は板ガラスの表面上にクリスタルアイスを設置して模様のデザインを形成する段階であり、その次の第２段階はその模様のデザインによって接着剤を板ガラスの表面上に塗布する段階であり、続く第３段階は接着剤の上にクリスタルアイスを散布する段階である。そして、最後の第４段階は加熱と冷却の過程を通じて板ガラス上にクリスタルが一体に形成されるようにして装飾用板ガラスを完成させる段階である。
前記のような装飾用板ガラスの製造工程において第４段階で行われる加熱と冷却の方法には徐熱徐冷方式と急熱急冷方式があり、前記の大韓民国特許第２９５２３４号“装飾用板ガラスの製造方法”の以前まではほぼ大部分が徐熱徐冷方式を適用した。
ところが、このような徐熱徐冷方式はクリスタルアイスの表面にクラックを発生させ、そのクラックが母体である板ガラスにまでも影響を与えて装飾用板ガラスの強度を弱化させる短所があった。
また、一般的にこのような徐熱徐冷方式は文字通り加熱時間と冷却時間が長くなる。具体的に説明すると、徐熱徐冷方式における加熱時間と冷却時間は板ガラスの厚さや大きさ、加熱炉の性能等によって多少の差異を見せるが、加熱目標温度を約６００℃に仮定する場合加熱炉の内部温度を加熱目標温度である６００℃まで上昇させるのにかかる加熱時間はだいたい４０〜５０分程度になって、加熱目標温度である６００℃程度まで上昇した加熱炉の内部温度を板ガラスの取り扱い可能な温度である６０〜７０℃まで落とすのにかかる冷却時間は約１時間乃至２時間である。
このような既存の徐熱徐冷方式の問題点を改善した前記の大韓民国特許第２９５２３４号“装飾用板ガラスの製造方法”は本願の発明者たる“ジョンジェーソク”が発明者及び出願人となっている登録特許として、装飾用板ガラスの製造工程の第４段階における加熱と冷却方法を急熱急冷方式で最初に採択及び適用したということに大きい意義がある。又、水平強化炉を用いることによって優れた商品価値の装飾用板ガラスを大量生産し得るということに更に大きい意義を持つ。
大韓民国特許第２９５２３４号では急熱急冷方式を採択することにおいて全自動水平強化炉、半自動垂直強化炉、一般加熱炉のような様々な種類の加熱炉を用いて実験を行い、その中で全自動の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方式が最も好ましいものであることを確認した。水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいて水平強化炉での急速加熱の際板ガラス上に溶融されたクリスタルアイスの紋様変形を防止すると共に、板ガラス上に形成される紋様が露のように透明感があり美しい紋様状態を維持するためには、水平強化炉の空気供給ラインを閉ざした状態で維持させることと、急速加熱しクリスタルアイスが溶融最頂点になった時板ガラスを冷却装置へ迅速に移動して急速冷却させることが非常に重要であるということを言及している。水平強化炉の空気供給ラインを閉ざすと水平強化炉内のクリスタルアイスが空気気流(air flow)に影響を受けなくなるのでクリスタルアイスの紋様変形を事前に防止することができ、クリスタルアイスの溶融最頂点で急速冷却が進行されるとクリスタルアイスが透明感のある露の玉のように結ばれて凝固する。
装飾用板ガラスはその表現される外観が非常に重要視されて、特に融着されたクリスタルアイスの装飾形態が商品の価値を決定づけるのに重要な基準になる。
従って、水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいては空気気流が水平強化炉内に形成されないようにしてくれることは機械的制御や電気的な制御を通じて達成が可能であるが、クリスタルアイスの溶融最頂点を見つけることは長い間の装飾用板ガラスの生産経験を有した熟練された技能工に依存しなければならないということである。
最近、技術開発を通じて水平強化炉の種類も電気発熱式(全自動)水平強化炉(electrically heated radiation furnace)、ガス強化炉(gas heated convection furnace)、高温熱風強化炉(forced convection heating furnace)等で多様化されていて、また次第に増える趨勢にあって性能も徐々に向上している。更に一種類の水平強化炉といってもサイズが各々異なってサイズが同一であるとしても製造社毎に構造と性能が相違したものが多い。また、クリスタルアイスの種類も様々である。
これによって、作業者が水平強化炉を用いて自分の経験を積んで行きながらクリスタルアイスの溶融最頂点を見つけて装飾用板ガラスの製造のための急熱急冷処理をすることが容易ではなかった。
さらに、水平強化炉の製造社ではガラス強化の目的を達成できるように水平強化炉を製造したもので、装飾用板ガラスの製造だけのために設けられたものではない。それ故に数十億ドルに相当する高価の装備である水平強化炉を装飾用板ガラスの製造のための経験を積むために任意に操作することで水平強化炉を故障させ得る。
それ故に、試行錯誤をして装飾用板ガラス製品を生産するということからの脱皮を図り、水平強化炉を用いた急熱急冷過程の処理を容易く行える熟練者が必要とされている。
従って、本発明の目的は、水平強化炉を用いてクリスタルアイスを板ガラス上に溶かし付ける装飾用板ガラスの製造において急熱急冷処理をより容易にする装飾用板ガラスの製造方法を提供することにある。
本発明のほかの目的は、水平強化炉の種類、板ガラスの厚さ、クリスタルアイスの種類によるクリスタルアイスの溶融最頂点を正確に見つけることができる装飾用板ガラスの製造方法を提供することにある。
従って、本発明の目的は、水平強化炉を用いてクリスタルアイスを板ガラス上に溶かし付ける装飾用板ガラスの製造において急熱急冷処理をより容易にする装飾用板ガラスの製造方法を提供することにある。
本発明のほかの目的は、水平強化炉の種類、板ガラスの厚さ、クリスタルアイスの種類によるクリスタルアイスの溶融最頂点を正確に見つけることができる装飾用板ガラスの製造方法を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明は、板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉の用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、板ガラス中心部の強化可能温度にて上位１０℃までに定義されたクリスタルアイスの溶融点の設定範囲内にクリスタルアイスの溶融点が形成されるようにクリスタルアイスの構成成分が調整されたクリスタルアイスを提供する過程と、前記提供されたクリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて予め設定された第１調節ファクターで加熱時間を調節して急速加熱する過程と、前記急速加熱の後に一般板ガラスの強化のための冷却条件に応じて予め設定された第２調節ファクターで冷却条件を調節してクリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなることを特徴とする。
また本発明は、板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉の用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、板ガラス中心部の強化可能温度にて上位１０℃までに定義された無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲内に無鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるように無鉛クリスタルアイスの構成成分が調整された無鉛クリスタルアイスを提供する過程と、前記提供された無鉛クリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて１０〜１５％長くなるように加熱時間を調節して急速加熱する過程と、前記急速加熱の後に一般板ガラスの強化のための冷却条件に応じて予め設定された調節ファクターで冷却条件を調節して無鉛クリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなる。
また、本発明は板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉の用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、板ガラス中心部の強化可能温度にて上位１０℃までに定義された有鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲内に有鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるように有鉛クリスタルアイスの構成成分が調整された有鉛クリスタルアイスを提供する過程と、前記提供された有鉛クリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記有鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１０％長くなるように加熱時間を調節して急速加熱する過程と、前記急速加熱の後に一般板ガラスの強化のための冷却条件に応じて予め設定された調節ファクターで冷却条件を調節して有鉛クリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなることを特徴とする。
本明細書にて“水平強化炉”は板ガラスが水平に投入される加熱炉を総称するものとして定義する。
また本発明は、板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉の用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、板ガラス中心部の強化可能温度にて上位１０℃までに定義された無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲内に無鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるように無鉛クリスタルアイスの構成成分が調整された無鉛クリスタルアイスを提供する過程と、前記提供された無鉛クリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて１０〜１５％長くなるように加熱時間を調節して急速加熱する過程と、前記急速加熱の後に一般板ガラスの強化のための冷却条件に応じて予め設定された調節ファクターで冷却条件を調節して無鉛クリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなる。
また、本発明は板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉の用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、板ガラス中心部の強化可能温度にて上位１０℃までに定義された有鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲内に有鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるように有鉛クリスタルアイスの構成成分が調整された有鉛クリスタルアイスを提供する過程と、前記提供された有鉛クリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記有鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１０％長くなるように加熱時間を調節して急速加熱する過程と、前記急速加熱の後に一般板ガラスの強化のための冷却条件に応じて予め設定された調節ファクターで冷却条件を調節して有鉛クリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなることを特徴とする。
本明細書にて“水平強化炉”は板ガラスが水平に投入される加熱炉を総称するものとして定義する。
以上のように本発明は、水平強化炉を用いてクリスタルアイスを板ガラス上に溶かし付ける装飾用板ガラスの製造において既存の一般板ガラスを強化させるのに急熱急冷の加熱及び冷却条件に対する相対的比率を適用することによって水平強化炉の用いた急熱急冷処理をより容易に行える。また、実験を通じて水平強化炉の種類、板ガラスの厚さ、クリスタルアイスの種類によるクリスタルアイスの溶融最頂点をほぼ正確に見つけることができるので優れた装飾用板ガラスを製造することができる。
以下、本発明の好ましい実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施例では水平強化炉を用いてクリスタルアイスが融着された装飾用板ガラスを製造して、水平強化炉の中では好適な電気発熱式水平強化炉を用いる。これは水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいて空気気流が水平強化炉内に形成されないようにするためには電気発熱式水平強化炉が最も効果的であるからである。
本発明で使用される水平強化炉は大きく加熱炉と冷却装置で構成して、加熱炉内には加熱炉内の雰囲気温度(以下“加熱炉内部温度”と称する)を感知する感知部が設置される。水平強化炉の制御部に電気的に連結された外部の操作パネル(operating pannel)を用いると作業者は本人が要求する水平強化炉内部の加熱温度を制御部に設定することができる。水平強化炉で板ガラス強化のための基本設定の加熱温度値は通常製造社によってデフォルト(default)で与えられるか又は案内指針書で案内される。
本発明での水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造は急熱急冷方式を取るので装飾用板ガラスの大量生産を可能なようにする。このような水平強化炉を用いてクリスタルアイスが融着された装飾用板ガラスを製造することにおいてクリスタルアイスの“溶融最頂点(melting peak point temperature)”は重要な因子として作用する。
クリスタルアイスの“溶融最頂点”とは粉末状態のクリスタルアイスが加熱されて液体状態になって表面張力によってお互いに引き合って露のように透明感のある滴状で凝集された状態を言うことである。
図１を参照してより具体的に説明すると、砂糖太さの固体粉末の状態であるクリスタルアイスは加熱によって徐々に溶け込むことではない。図１の(ａ)のように板ガラス(１２)上の粉末クリスタルアイス(１０)は継続的に熱を受けても長い間はその固体状態を維持して、急に溶融されて図１の(ｂ)のような液体の滴(１０ａ)状態に変化される。その後には液体状態の滴(１０ａ)が表面張力によってお互いに引き合いながら図１の(ｃ)のように露のように透明感のある滴凝集(１０ｂ)状態となり始めて、このようなクリスタルアイスの凝集状態を“溶融最頂点”と称する。
クリスタルアイスが固体状態で液体状態に変わる時点から滴凝集状態となり始める時点までかかる期間を本発明の明細書では“溶融最頂点到達期間”と定義する。前記溶融最頂点到達期間は本願発明者の実験によると板ガラス上に散布されたクリスタルアイスの量によって若干の差はあるが短くて１０秒、長くても２０秒を超えない非常に短い時間であった。
溶融最頂点にあるクリスタルアイスの露のように透明感のある滴状の凝集状態は継続維持されない。溶融最頂点に到達期間以後から一定期間例えば、約３０秒程度を経過すると、露の玉のように凝集された液体状態のクリスタルアイスは横方向に広がり始める。それ故、装飾用板ガラスの製造者は前記の溶融最頂点の状態で板ガラスを急冷することができるように措置を取らなければならない。
本発明の明細書では溶融最頂点に到達したクリスタルアイスが露のように透明感のある滴状の凝集状態を継続維持する期間を“溶融最頂点維持期間”と定義する。前記の“溶融最頂点到達期間”と“溶融最頂点維持期間”の値は発明者が実験室で数多くの実験と実際の装飾用板ガラスの生産経験から得たものである。
装飾用板ガラスはその表現される外観が非常に重要視される。これは商品性とその商品の価値を決定づける決定的な事項であるためである。
従って、水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいてクリスタルアイスの溶融最頂点とともに重要なものは前記言及した溶融最頂点とともに母体になる板ガラスの状態も非常に重要である。即ち、板ガラス自体にクラックが生じる等の欠陥が発生されないようにすべきである。もし装飾用板ガラスの製造過程で母体である板ガラスが破損されると、たとえクリスタルアイスが板ガラス上に美しく融着形成されたとしても装飾用板ガラスとしての商品的価値は全くなくなることである。
本発明では水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいて板ガラスが破損されないようにするために板ガラスの強化可能温度(toughening temperature)を超過するように具現する。また、板ガラスの強化可能温度を越すのと同時にクリスタルアイスの溶融点範囲が形成されるように具現する。
板ガラスの強化可能温度は約６２０℃であることが文献発表された。１９９３年‘prof. Dr Ing Carl Kramer’によって“GLASS INTERNATIONAL SEPTEMBER 1993”に発表された論文題目“HORIZONTAL TOUGHENING DESIGN FEAUTRES CONVECTIVE HEATING”の論文にこのような事実が掲載されている。
前記論文によると、“一般板ガラスの軟化点(softening temperature)は約５３０℃であり、板ガラスの強化可能温度(toughening temperature)は約６２０℃である。強化炉に投入された板ガラスが軟化点を越して板ガラスの強化可能温度である約６２０℃に到達するまで加熱される板ガラスの変形がないようにするためには加熱炉内部のセラミックローラー(ceramic roller)上を前後に継続的に動くようにすべきである。”と記述している。
この際、板ガラスの強化可能温度は水平強化炉の加熱炉内部温度ではなく板ガラスの自体温度である。即ち、板ガラスの強化可能温度は板ガラスの表面(pane surface)と板ガラスの中心(pane core)部分の温度である。
板ガラスの強化可能温度(以下“板ガラス中心部の強化可能温度(toughening temperature of pane core)”と称する)は外部の多様な要因ら(即ち、水平強化炉の種類、水平強化炉のサイズ、水平強化炉の加熱炉内部温度の変化、水平強化炉の性能改善など)によって従属される値ではない独立常数値として、板ガラス自体における温度ということである。
それ故に、本発明の実施例では水平強化炉の用いた装飾用板ガラスを製造することにおいて外部要因らの影響を受けない板ガラス中心部の強化可能温度に基づいて、それによるクリスタルアイスの溶融点の範囲を設定する。設定されたクリスタルアイスの溶融点の範囲内にはクリスタルアイスの溶融最頂点が含まれる。
本発明の実施例では母体になる板ガラスの破損欠陥がないようにするために板ガラス自体が受ける温度を直接測定して板ガラス中心部の強化可能温度にまで至るように急速加熱されるように具現すると共にクリスタルアイスの溶融点も板ガラスの強化可能温度に基づいてその範囲を設定する。
本発明の実施例による前記クリスタルアイスの溶融点の温度範囲は、好ましく板ガラスの強化可能温度から上位１０℃内で形成されるように設定する。即ち、板ガラス中心部の強化可能温度が約６２０℃なので、本発明の実施例によるクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲は６２０〜６３０℃になる。
前記クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲は６３０℃以上も可能であるが、水平強化炉内の板ガラスの軟化点を過ぎた後その変形がないようにするために加熱炉内部のセラミックローラー(ceramic roller)上を前後に継続的に動くようにしなければならない難しさを考慮するとクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲は６２０〜６３０℃で設定することが好ましい。
一方、クリスタルアイスは一般的に従来から使用されている公知の有鉛クリスタルアイスがある。有鉛クリスタルアイスは鉛成分が含まれたクリスタルアイスとして、具体的には鉛(Pb)成分７５％以上、カドミウム(Cd)成分５％以上を含んでいるクリスタルアイスである。有鉛クリスタルアイスの構成成分の一例としてはSiO2、B2O3、Na2O、ZnO、PbO、Cd、K2O、Fe2O3、CaO、Al2O3を含む。
前記の有鉛クリスタルアイスとは異なって鉛(Pb)成分のない無鉛クリスタルアイスが本願発明者によって開発されて、好ましい無鉛クリスタルアイスの構成成分には下記のような例示の三つがある。
(１)無鉛クリスタルアイスの構成成分の例示１：
Na2O、ZnO、B2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、K2O、Mg、CaCO3、Nd、F
(２)無鉛クリスタルアイスの構成成分の例示２：
Na2O、ZnO、B2O3、SiO2、CaO、Al2O3、BaO、SrO、Li2CO3、Fe2O、ZrO2
(３)無鉛クリスタルアイスの構成成分の例示３：
Na2O、ZnO、B2O3、SiO2、CaO、Al2O3、BaO、Li2CO3、SrO
前記の有鉛又は無鉛のクリスタルアイスの溶融点はその構成成分とその組成比率によって３００℃乃至１０００℃までの範囲内で多様に形成されることができる。
本願発明者はクリスタルアイスの溶融点を決定した重要な構成成分を見つけて、その構成成分の含有量を調整することによってクリスタルアイスの溶融点が本発明で設定したクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにした。
有鉛クリスタルアイスの場合には前記の有鉛クリスタルアイスの構成成分の中で好ましくPbO(鉛)成分の組成比率を調整することによってクリスタルアイスの溶融点が前記のクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにすることができた。なお無鉛クリスタルアイスの場合には前記の無鉛クリスタルアイスの構成成分の中で好ましくNa2O(ナトリウム)、B2O3(酸化ホウ素)成分の組成比率を調整することによってクリスタルアイスの溶融点が溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにすることができた。
特に無鉛クリスタルアイスの場合、クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにする本発明の実施例による好ましい構成成分とその組成比率の一例は下記の表１乃至表３のテーブルのようである。
表１
本発明の実施例では水平強化炉を用いてクリスタルアイスが融着された装飾用板ガラスを製造して、水平強化炉の中では好適な電気発熱式水平強化炉を用いる。これは水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいて空気気流が水平強化炉内に形成されないようにするためには電気発熱式水平強化炉が最も効果的であるからである。
本発明で使用される水平強化炉は大きく加熱炉と冷却装置で構成して、加熱炉内には加熱炉内の雰囲気温度(以下“加熱炉内部温度”と称する)を感知する感知部が設置される。水平強化炉の制御部に電気的に連結された外部の操作パネル(operating pannel)を用いると作業者は本人が要求する水平強化炉内部の加熱温度を制御部に設定することができる。水平強化炉で板ガラス強化のための基本設定の加熱温度値は通常製造社によってデフォルト(default)で与えられるか又は案内指針書で案内される。
本発明での水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造は急熱急冷方式を取るので装飾用板ガラスの大量生産を可能なようにする。このような水平強化炉を用いてクリスタルアイスが融着された装飾用板ガラスを製造することにおいてクリスタルアイスの“溶融最頂点(melting peak point temperature)”は重要な因子として作用する。
クリスタルアイスの“溶融最頂点”とは粉末状態のクリスタルアイスが加熱されて液体状態になって表面張力によってお互いに引き合って露のように透明感のある滴状で凝集された状態を言うことである。
図１を参照してより具体的に説明すると、砂糖太さの固体粉末の状態であるクリスタルアイスは加熱によって徐々に溶け込むことではない。図１の(ａ)のように板ガラス(１２)上の粉末クリスタルアイス(１０)は継続的に熱を受けても長い間はその固体状態を維持して、急に溶融されて図１の(ｂ)のような液体の滴(１０ａ)状態に変化される。その後には液体状態の滴(１０ａ)が表面張力によってお互いに引き合いながら図１の(ｃ)のように露のように透明感のある滴凝集(１０ｂ)状態となり始めて、このようなクリスタルアイスの凝集状態を“溶融最頂点”と称する。
クリスタルアイスが固体状態で液体状態に変わる時点から滴凝集状態となり始める時点までかかる期間を本発明の明細書では“溶融最頂点到達期間”と定義する。前記溶融最頂点到達期間は本願発明者の実験によると板ガラス上に散布されたクリスタルアイスの量によって若干の差はあるが短くて１０秒、長くても２０秒を超えない非常に短い時間であった。
溶融最頂点にあるクリスタルアイスの露のように透明感のある滴状の凝集状態は継続維持されない。溶融最頂点に到達期間以後から一定期間例えば、約３０秒程度を経過すると、露の玉のように凝集された液体状態のクリスタルアイスは横方向に広がり始める。それ故、装飾用板ガラスの製造者は前記の溶融最頂点の状態で板ガラスを急冷することができるように措置を取らなければならない。
本発明の明細書では溶融最頂点に到達したクリスタルアイスが露のように透明感のある滴状の凝集状態を継続維持する期間を“溶融最頂点維持期間”と定義する。前記の“溶融最頂点到達期間”と“溶融最頂点維持期間”の値は発明者が実験室で数多くの実験と実際の装飾用板ガラスの生産経験から得たものである。
装飾用板ガラスはその表現される外観が非常に重要視される。これは商品性とその商品の価値を決定づける決定的な事項であるためである。
従って、水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいてクリスタルアイスの溶融最頂点とともに重要なものは前記言及した溶融最頂点とともに母体になる板ガラスの状態も非常に重要である。即ち、板ガラス自体にクラックが生じる等の欠陥が発生されないようにすべきである。もし装飾用板ガラスの製造過程で母体である板ガラスが破損されると、たとえクリスタルアイスが板ガラス上に美しく融着形成されたとしても装飾用板ガラスとしての商品的価値は全くなくなることである。
本発明では水平強化炉を用いて装飾用板ガラスを製造することにおいて板ガラスが破損されないようにするために板ガラスの強化可能温度(toughening temperature)を超過するように具現する。また、板ガラスの強化可能温度を越すのと同時にクリスタルアイスの溶融点範囲が形成されるように具現する。
板ガラスの強化可能温度は約６２０℃であることが文献発表された。１９９３年‘prof. Dr Ing Carl Kramer’によって“GLASS INTERNATIONAL SEPTEMBER 1993”に発表された論文題目“HORIZONTAL TOUGHENING DESIGN FEAUTRES CONVECTIVE HEATING”の論文にこのような事実が掲載されている。
前記論文によると、“一般板ガラスの軟化点(softening temperature)は約５３０℃であり、板ガラスの強化可能温度(toughening temperature)は約６２０℃である。強化炉に投入された板ガラスが軟化点を越して板ガラスの強化可能温度である約６２０℃に到達するまで加熱される板ガラスの変形がないようにするためには加熱炉内部のセラミックローラー(ceramic roller)上を前後に継続的に動くようにすべきである。”と記述している。
この際、板ガラスの強化可能温度は水平強化炉の加熱炉内部温度ではなく板ガラスの自体温度である。即ち、板ガラスの強化可能温度は板ガラスの表面(pane surface)と板ガラスの中心(pane core)部分の温度である。
板ガラスの強化可能温度(以下“板ガラス中心部の強化可能温度(toughening temperature of pane core)”と称する)は外部の多様な要因ら(即ち、水平強化炉の種類、水平強化炉のサイズ、水平強化炉の加熱炉内部温度の変化、水平強化炉の性能改善など)によって従属される値ではない独立常数値として、板ガラス自体における温度ということである。
それ故に、本発明の実施例では水平強化炉の用いた装飾用板ガラスを製造することにおいて外部要因らの影響を受けない板ガラス中心部の強化可能温度に基づいて、それによるクリスタルアイスの溶融点の範囲を設定する。設定されたクリスタルアイスの溶融点の範囲内にはクリスタルアイスの溶融最頂点が含まれる。
本発明の実施例では母体になる板ガラスの破損欠陥がないようにするために板ガラス自体が受ける温度を直接測定して板ガラス中心部の強化可能温度にまで至るように急速加熱されるように具現すると共にクリスタルアイスの溶融点も板ガラスの強化可能温度に基づいてその範囲を設定する。
本発明の実施例による前記クリスタルアイスの溶融点の温度範囲は、好ましく板ガラスの強化可能温度から上位１０℃内で形成されるように設定する。即ち、板ガラス中心部の強化可能温度が約６２０℃なので、本発明の実施例によるクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲は６２０〜６３０℃になる。
前記クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲は６３０℃以上も可能であるが、水平強化炉内の板ガラスの軟化点を過ぎた後その変形がないようにするために加熱炉内部のセラミックローラー(ceramic roller)上を前後に継続的に動くようにしなければならない難しさを考慮するとクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲は６２０〜６３０℃で設定することが好ましい。
一方、クリスタルアイスは一般的に従来から使用されている公知の有鉛クリスタルアイスがある。有鉛クリスタルアイスは鉛成分が含まれたクリスタルアイスとして、具体的には鉛(Pb)成分７５％以上、カドミウム(Cd)成分５％以上を含んでいるクリスタルアイスである。有鉛クリスタルアイスの構成成分の一例としてはSiO2、B2O3、Na2O、ZnO、PbO、Cd、K2O、Fe2O3、CaO、Al2O3を含む。
前記の有鉛クリスタルアイスとは異なって鉛(Pb)成分のない無鉛クリスタルアイスが本願発明者によって開発されて、好ましい無鉛クリスタルアイスの構成成分には下記のような例示の三つがある。
(１)無鉛クリスタルアイスの構成成分の例示１：
Na2O、ZnO、B2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3、K2O、Mg、CaCO3、Nd、F
(２)無鉛クリスタルアイスの構成成分の例示２：
Na2O、ZnO、B2O3、SiO2、CaO、Al2O3、BaO、SrO、Li2CO3、Fe2O、ZrO2
(３)無鉛クリスタルアイスの構成成分の例示３：
Na2O、ZnO、B2O3、SiO2、CaO、Al2O3、BaO、Li2CO3、SrO
前記の有鉛又は無鉛のクリスタルアイスの溶融点はその構成成分とその組成比率によって３００℃乃至１０００℃までの範囲内で多様に形成されることができる。
本願発明者はクリスタルアイスの溶融点を決定した重要な構成成分を見つけて、その構成成分の含有量を調整することによってクリスタルアイスの溶融点が本発明で設定したクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにした。
有鉛クリスタルアイスの場合には前記の有鉛クリスタルアイスの構成成分の中で好ましくPbO(鉛)成分の組成比率を調整することによってクリスタルアイスの溶融点が前記のクリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにすることができた。なお無鉛クリスタルアイスの場合には前記の無鉛クリスタルアイスの構成成分の中で好ましくNa2O(ナトリウム)、B2O3(酸化ホウ素)成分の組成比率を調整することによってクリスタルアイスの溶融点が溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにすることができた。
特に無鉛クリスタルアイスの場合、クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内に含まれるようにする本発明の実施例による好ましい構成成分とその組成比率の一例は下記の表１乃至表３のテーブルのようである。
表１
表２
表３
表１乃至表３を参照すると、本発明の実施例に適用された無鉛クリスタルアイスは表１に記載された既存の有鉛クリスタルアイスの構成成分の中鉛(Pb)、カドミウム(Cd)及びリチウム(Li)などの代わりにB2O3(酸化ホウ素)、Na2O(ナトリウム)、ZnO(亜鉛)、CaCo3(カルシウム)などが含まれていることを確認することができた。
本発明の実施例に適用された前記の無鉛クリスタルアイスは標準粒径がφ１．０ｍｍ〜φ０．２ｍｍであり膨脹係数(expansion co-efficient)は９０〜９１＊１０／℃であり、無鉛クリスタルアイスの溶融点はクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃に含まれる。従って、前記６２０〜６３０℃の温度範囲ではクリスタルアイスの溶融最頂点が形成される。
前記のような構成成分の有した無鉛クリスタルアイスを製造して板ガラスに溶かし付けた時、そのクリスタルアイスが板ガラスの表面で玲瓏に光りながら融着されて、大気中でも全然変化及び変色されなかった。また、重金属を含まないので腐食もされず重金属がガラス表面の外に表出することもなかった。
クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃に溶融最頂点が形成されるように設けられた本発明の実施例によるクリスタルアイスは電気発熱式水平強化炉(electrically heated radiation furnace)の加熱炉の内部温度６８５〜７１０℃でクリスタルアイスの溶融最頂点が形成されることを本願発明者が確認した。
本願発明者は母体になる板ガラスの破損欠陥がないようにするために水平強化炉内に入れられた板ガラス自体(内部)に対する温度を直接測定して、且つ板ガラス中心部の強化可能温度(約６２０℃)に到るまで測定して結果データを得た。実験に使用された水平強化炉は電気発熱式水平強化炉(electrically heated radiation furnace)であり、急速加熱のために水平強化炉に設定した加熱温度は水平強化炉２．１ｍ×４．５ｍ大きさでは７０５℃、水平強化炉１．８ｍ×２．４ｍ大きさでは６９５℃である。
本願発明者は水平強化炉の加熱炉内の板ガラス自体(内部)に対する温度を直接測定するために加熱炉内部に非接触赤外線温度計(non-contact infrared thermometer)を多数個設置して、各非接触赤外線温度計によって測定された板ガラス自体の測定温度値を平均して測定温度結果値として算出した。前記の非接触赤外線温度計は“Raytek”社の非接触赤外線温度計が一例で使用された。
本発明の実施例で最も望ましくは水平強化炉の内部に設置された非接触赤外線温度計によって測定された板ガラス自体に対する測定温度が板ガラス中心部の強化可能温度(toughening temperature)に到達すると、水平強化炉の制御部がクリスタルアイスの“溶融最頂点到達期間”と“溶融最頂点維持期間”を考慮した後水平強化炉の駆動を直ちに中止するように具現すればよい。このようにする場合にはどの作業者でも容易にクリスタルアイスの溶融最頂点状態で装飾用板ガラスをすぐに加熱炉から引き出して冷却装置で急速冷却させることができる。
しかし、現実的に今まで開発された非接触赤外線温度計即ち、板ガラス自体に対する直接的な温度測定が可能な温度計としては水平強化炉内に長時間又は半永久的に設置することができない。水平強化炉内に設置された非接触赤外線温度計は初期には正常に作動するが時間が経過するに従って水平強化炉内の高熱によって劣化されまもなく故障されてしまう。
たとえ前記のように非接触赤外線温度計を長時間又は半永久的に設置することはできないが非接触赤外線温度計が正常作動する期間の間十分に実験は行える。従って、十分な実験を通じて非接触赤外線温度計が測定した板ガラス自体の温度が６２０℃になる時の様々な相関関係を究明すると非接触赤外線温度計がなくてもその究明した相関関係を通じてまるで非接触赤外線温度計で測定したものとほぼ同一に板ガラス中心部の強化可能温度を持続的に間接測定することができる。
本願発明者は非接触赤外線温度計で水平強化炉内の板ガラス自体に対する温度を６２０℃まで測定して、測定の際には一般板ガラスと有鉛クリスタルアイスが接着された板ガラス、無鉛クリスタルアイスが接着された板ガラスで区分した。それぞれの板ガラスは板ガラスの厚さ別に区分して板ガラス自体に対する測定温度が板ガラスの強化可能温度に到るまでの加熱時間を測定した。
本願発明者は実験室と生産現場での数多くの実験を通じて図２乃至図５のような熱線曲線図(Heating curve)を導出した。
図２乃至図５は本発明の実施例による水平強化炉内に投入された板ガラス関連の熱線曲線図(Heating curve)として、横軸は加熱時間[sec]であり縦軸は測定温度[℃]を示す。
図２は電気発熱式水平強化炉(electrically heated radiation furnace)にて３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ厚さの一般板ガラス(floating glass)に対する熱線曲線図である。
図２の熱線曲線図による加熱時間帯別の測定温度は下記表４のようだ。
表４
本発明の実施例に適用された前記の無鉛クリスタルアイスは標準粒径がφ１．０ｍｍ〜φ０．２ｍｍであり膨脹係数(expansion co-efficient)は９０〜９１＊１０／℃であり、無鉛クリスタルアイスの溶融点はクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃に含まれる。従って、前記６２０〜６３０℃の温度範囲ではクリスタルアイスの溶融最頂点が形成される。
前記のような構成成分の有した無鉛クリスタルアイスを製造して板ガラスに溶かし付けた時、そのクリスタルアイスが板ガラスの表面で玲瓏に光りながら融着されて、大気中でも全然変化及び変色されなかった。また、重金属を含まないので腐食もされず重金属がガラス表面の外に表出することもなかった。
クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃に溶融最頂点が形成されるように設けられた本発明の実施例によるクリスタルアイスは電気発熱式水平強化炉(electrically heated radiation furnace)の加熱炉の内部温度６８５〜７１０℃でクリスタルアイスの溶融最頂点が形成されることを本願発明者が確認した。
本願発明者は母体になる板ガラスの破損欠陥がないようにするために水平強化炉内に入れられた板ガラス自体(内部)に対する温度を直接測定して、且つ板ガラス中心部の強化可能温度(約６２０℃)に到るまで測定して結果データを得た。実験に使用された水平強化炉は電気発熱式水平強化炉(electrically heated radiation furnace)であり、急速加熱のために水平強化炉に設定した加熱温度は水平強化炉２．１ｍ×４．５ｍ大きさでは７０５℃、水平強化炉１．８ｍ×２．４ｍ大きさでは６９５℃である。
本願発明者は水平強化炉の加熱炉内の板ガラス自体(内部)に対する温度を直接測定するために加熱炉内部に非接触赤外線温度計(non-contact infrared thermometer)を多数個設置して、各非接触赤外線温度計によって測定された板ガラス自体の測定温度値を平均して測定温度結果値として算出した。前記の非接触赤外線温度計は“Raytek”社の非接触赤外線温度計が一例で使用された。
本発明の実施例で最も望ましくは水平強化炉の内部に設置された非接触赤外線温度計によって測定された板ガラス自体に対する測定温度が板ガラス中心部の強化可能温度(toughening temperature)に到達すると、水平強化炉の制御部がクリスタルアイスの“溶融最頂点到達期間”と“溶融最頂点維持期間”を考慮した後水平強化炉の駆動を直ちに中止するように具現すればよい。このようにする場合にはどの作業者でも容易にクリスタルアイスの溶融最頂点状態で装飾用板ガラスをすぐに加熱炉から引き出して冷却装置で急速冷却させることができる。
しかし、現実的に今まで開発された非接触赤外線温度計即ち、板ガラス自体に対する直接的な温度測定が可能な温度計としては水平強化炉内に長時間又は半永久的に設置することができない。水平強化炉内に設置された非接触赤外線温度計は初期には正常に作動するが時間が経過するに従って水平強化炉内の高熱によって劣化されまもなく故障されてしまう。
たとえ前記のように非接触赤外線温度計を長時間又は半永久的に設置することはできないが非接触赤外線温度計が正常作動する期間の間十分に実験は行える。従って、十分な実験を通じて非接触赤外線温度計が測定した板ガラス自体の温度が６２０℃になる時の様々な相関関係を究明すると非接触赤外線温度計がなくてもその究明した相関関係を通じてまるで非接触赤外線温度計で測定したものとほぼ同一に板ガラス中心部の強化可能温度を持続的に間接測定することができる。
本願発明者は非接触赤外線温度計で水平強化炉内の板ガラス自体に対する温度を６２０℃まで測定して、測定の際には一般板ガラスと有鉛クリスタルアイスが接着された板ガラス、無鉛クリスタルアイスが接着された板ガラスで区分した。それぞれの板ガラスは板ガラスの厚さ別に区分して板ガラス自体に対する測定温度が板ガラスの強化可能温度に到るまでの加熱時間を測定した。
本願発明者は実験室と生産現場での数多くの実験を通じて図２乃至図５のような熱線曲線図(Heating curve)を導出した。
図２乃至図５は本発明の実施例による水平強化炉内に投入された板ガラス関連の熱線曲線図(Heating curve)として、横軸は加熱時間[sec]であり縦軸は測定温度[℃]を示す。
図２は電気発熱式水平強化炉(electrically heated radiation furnace)にて３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ厚さの一般板ガラス(floating glass)に対する熱線曲線図である。
図２の熱線曲線図による加熱時間帯別の測定温度は下記表４のようだ。
表４
図３は電気発熱式水平強化炉にて粒径０．２〜１．０ｍｍ太さの無鉛クリスタルアイスが接着塗布された３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ厚さの板ガラスに対する熱線曲線図である。
図３の熱線曲線図による加熱時間帯別の測定温度は下記表５のようだ。
表５
図３の熱線曲線図による加熱時間帯別の測定温度は下記表５のようだ。
表５
図４は電気発熱式水平強化炉にて粒径０．２〜１．０ｍｍ太さの有鉛クリスタルアイスが接着塗布された３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ厚さの板ガラスに対する熱線曲線図である。
図４の熱線曲線図による加熱時間帯別の測定温度は下記表６のようだ。
表６
図４の熱線曲線図による加熱時間帯別の測定温度は下記表６のようだ。
表６
図５は図２乃至図４の熱線曲線を共に表示した比較熱線曲線図として、Ａ１,Ａ２,Ａ３は３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍの一般板ガラスに対する熱線曲線であり、Ｂ１,Ｂ２,Ｂ３は無鉛クリスタルアイスが付着された３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍの各板ガラスに対する熱線曲線であり、Ｃ１,Ｃ２,Ｃ３は有鉛クリスタルアイスが付着された３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍの各板ガラスに対する熱線曲線である。
図２乃至図５、表４乃至表６を通じて本願発明者は、水平強化炉内で測定された板ガラス自体の温度が６２０℃になる時、クリスタルアイスの溶融最頂点に到達されるようにするための測定加熱時間とクリスタルアイスのない一般板グラスの測定加熱時間の間の相対的な比率を確認することができた。
無鉛クリスタルアイスが付着された板ガラス(Ｂ１,Ｂ２,Ｂ３)の場合の測定加熱時間(厚さ別)は比較熱線曲線図である図５に示されたように一般板ガラス(Ａ１,Ａ２,Ａ３)の測定加熱時間(厚さ別)より約１０〜１５％程長く現れた。そして、有鉛クリスタルアイスが付着された板ガラス(Ｃ１,Ｃ２,Ｃ３)の場合の測定加熱時間(厚さ別)は同様に図５に示されたように、一般板ガラス(Ａ１,Ａ２,Ａ３)の測定加熱時間(厚さ別)よりも約０〜１０％程度長く現れた。
板ガラスの表面に付着されたクリスタルアイスが溶融されるのに一般板ガラスの加熱の時よりその程度の熱エネルギーをさらに必要とすることは予想されており、実験を通じて一般板ガラス対比相対的な比率を正確に見つけることができたということに大きい意義がある。
そして、有鉛クリスタルアイスと無鉛クリスタルアイスの比較で最も大きい差異点は前記で言及したように無鉛クリスタルアイスにはない多量の鉛(Pb)成分とカドミウム(Cd)成分が有鉛クリスタルアイスには含まれているということであり、他の差異点は加熱焼成することにおいて‘溶融最頂点到達期間’が異なるということである。
本願発明者が実験した結果、無鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間が有鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間よりさらに短く現れた。実際の実験にて、クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内のクリスタルアイスの測定温度として実験した結果、有鉛クリスタルアイスは持続的な加熱を受けている固体から液体に変わる溶融最頂点到達期間が約３０秒程度に測定されたことに反して無鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間が約１５秒程度に測定された。
前記の無鉛クリスタルアイスと有鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間に対する測定情報は溶融最頂点を見つけるのに反映され有用に活用される。
一方、無鉛クリスタルアイスと有鉛クリスタルアイス間の全体的な測定された加熱時間の比較においては前記の図２乃至図５、表４乃至表６に示されたように、無鉛クリスタルアイスの加熱時間が望ましくは約１０〜１５％程度有鉛クリスタルアイスの加熱時間より時間が長くかかった。
このような実験を通じて、無鉛クリスタルアイスが有鉛クリスタルアイスよりは加熱時間をそれぞれ約１０〜１５％程度多く必要とするということを確認して、また約２％程度さらに高い温度を必要とするということも確認した。このような加熱時間と相対的な温度調節情報も当該クリスタルアイスの溶融最頂点を見つけるのに反映され有用に活用される。
また、クリスタルアイスの付着した板ガラスを水平強化炉内に入れた後、板ガラス自体の測定温度６２０〜６３０℃に属している時の水平強化炉の加熱炉内部温度と水平強化炉の大きさの相関関係を確認することができた。水平強化炉が電気発熱式水平強化炉であり、加熱炉の底内部面積(縦×横)が４〜１０平方メートルである場合には加熱炉内部温度は６８５〜６９５℃になって、水平強化炉が電気発熱式水平強化炉であり、加熱炉の底内部面積(縦×横)が１０〜１８平方メートルである場合には加熱炉内部温度は６９５〜７０５℃になった。電気発熱式水平強化炉の加熱炉内部の高さは種類に関係なくほぼ同一であり、前記の加熱炉内部温度６８５〜７０５℃は加熱炉性能の発展や水平強化炉の劣化などによって若干変化されることもできる。
本発明の実施例では装飾用板ガラスの製造のための急速加熱の際の水平強化炉内部の加熱温度を設定して、加熱炉の底内部面積(縦×横)が４〜１０平方メートルである電気発熱式水平強化炉である場合には６８５〜６９５℃内で設定し、加熱炉の底内部面積(縦×横)が１０〜１８平方メートルである電気発熱式水平強化炉である場合には６９５〜７０５℃内で設定する。
かつ、本願発明者は急速加熱の後溶融最頂点でクリスタルアイスが融着された板ガラスを引き出して水平強化炉の冷却装置に移った後急速冷却を行う場合、板ガラスの厚さ別に急速冷却空気圧力(quenching air pressure)と急速冷却時間(quenching time)を調整することによって最適の急速冷却状態を見つけることができた。
板ガラスの厚さが２ｍｍの場合には、一般板ガラスを冷却させる際各強化炉毎に設定されている冷却条件にて急速冷却空気圧力は４５〜５５％(望ましくは約５０％)減らし、急速冷却時間は１５〜２５％(望ましくは約２０％)長くした状態で急速冷却(quenching)を行って、その後、各強化炉に設定された冷却条件通りに一般冷却(cooling)を行って最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが３ｍｍ、３．２ｍｍの場合には、各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の冷却条件にて急速冷却空気圧力はそれぞれ３５〜４５％(望ましくは約４０％)および３０〜４０％(望ましくは約３５％)減らし、急速冷却時間はそれぞれ１５〜２５％(望ましくは約２０％)ずつ長くした状態で急速冷却(quenching)を行って、最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが４ｍｍと５ｍｍの場合には、各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の冷却条件にて急速冷却空気圧力はそれぞれ２５〜３５％(望ましくは約３０％)および１５〜２５％(望ましくは約２０％)減らし、急速冷却時間はそれぞれ１５〜２５％(望ましくは約２０％)長くした状態で急速冷却(quenching)を行って、最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ及び１２ｍｍの場合には、各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の冷却条件(即ち、急速冷却空気圧力、急速冷却時間、冷却時間など)と同等に行っても最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが６ｍｍ以上である際の冷却条件の設定が一般板ガラスの冷却条件と同等になることを通じて本願発明者は母体である板ガラス上に形成されたクリスタルアイスの融着厚さ約０．７〜０．９ｍｍ程度を無視できるほどに十分に厚い場合には装飾用板ガラスの冷却方法を母体である板ガラスのガラス強化際の冷却条件をそのまま適用しても構わないということを見つけた。
前述した実験を通じて本発明は板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉の用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造することにおいて、まず下記のような本発明の実施例によるクリスタルアイスを設けた。即ち、本発明では板ガラス中心部の強化可能温度６２０℃にて上位１０℃までに定義されたクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃内にクリスタルアイスの溶融点が形成されるようにクリスタルアイスの構成成分を調整してクリスタルアイスを設けた。
そして、設けられた本発明のクリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内でクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃に対応する水平強化炉内部の加熱温度６８５〜７０５℃で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて予め設定された第１調節ファクター(control factor)で加熱時間を調節して急速加熱する。
前記第１調節ファクターは一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１５％長くなるように加熱時間が設定されるようにするもので、クリスタルアイスが無鉛クリスタルアイスである場合には一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて１０〜１５％長くなるように加熱時間が設定されるようにするもので、クリスタルアイスが有鉛クリスタルアイスである場合には一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１０％長くなるように加熱時間が設定されるようにするものである。
前記の急速加熱の後、本発明では一般板ガラスの強化のための冷却条件に応じて予め設定された第２調節ファクターで冷却条件を調節してクリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却することによって装飾用板ガラスを製造完成した。前記第２調節ファクターは板ガラスの厚さ別急速冷却空気圧力と急速冷却時間を調整して前記冷却条件が設定されるようにする。
前記急速加熱のための第１調節ファクターや急速冷却のための第２調節ファクター及びその他前記言及したほかの調節ファクターらは水平強化炉の制御部に反映され設定されるので作業者は経験に大きく依存することなくクリスタルアイスの溶融最頂点時点でクリスタルアイスが融着された板ガラスを加熱炉から迅速に引き出すことができる。また、冷却装置に投入されたクリスタルアイスが融着された板ガラスは装飾用板ガラスの製造に最適な状態で急速冷却を行うことができる。
本願発明者は前記の実験結果を反映して下記のような一例として実際の生産工程に適用してみた時、非常に良好な装飾用板ガラスを得ることができた。
＜製造実験例１＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を、厚さ約２ｍｍの板ガラス上に公知の接着剤で塗布して紋様をつけてクリスタルアイスを散布した後に、乾燥炉を通過させて接着剤を完全に乾燥した。
その後には、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して水平強化炉内部の加熱温度７０５℃で約８０〜９０秒間加熱処理(焼成：firing)して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方式で空気圧約１８,０００〜２２,０００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約３０秒間急速冷却した後に約５０〜６０秒間一般冷却を行った。ここで、圧力単位‘Ｐｑ’は基準ガスメーターの圧力で９８Ｐａの圧力を０．１％にして換算した値(％)である。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスもその強度が大きく増加した。
＜製造実験例２＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を、３ｍｍ厚さの板ガラス上に公知の接着剤で塗布して紋様をつけてクリスタルアイスを散布した。
その後に、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して、水平強化炉内部の加熱温度７００℃で約１４０秒間加熱処理(焼成)して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方式で約１０,０００〜１５,０００Ｐｑの空気圧を有した冷たい空気で約４０秒間急速冷却させた後に約８０〜１００秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスもその強度が大きく増加した。しかし、母体である板ガラスは強化安全ガラスにまではならなかった。
＜製造実験例３＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を厚さ４ｍｍの板ガラス上に既に公知された技術のように接着剤塗布をして紋様をつけて、クリスタルアイスを散布した後に、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して、水平強化炉内部の加熱温度７００℃で約１８０秒間加熱焼成して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方法で空気圧約４０００〜４６００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約５０秒間急速冷却させた後に、約１００〜１２０秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスもその強度が大きく増加した。そして、このような過程で急速冷却空気圧力を約６０００〜６５００Ｐｑに上げると、母体である板ガラスは強化安全ガラスになった。
＜製造実験例４＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を、厚さ５ｍｍの板ガラス上に公知されたように接着剤を塗布して紋様をつけて、その上にクリスタルアイスを散布した。
その後、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して、水平強化炉内部の加熱温度７００℃で約２２５秒間加熱焼成して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方法で空気圧約２３００〜２５００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約８０〜９０秒間急速冷却させた後に、約１００〜１３０秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスが強化安全ガラスになった。
＜製造実験例５＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を厚さ６ｍｍの板ガラス上に公知の接着剤塗布をして紋様をつけ、その上にクリスタルアイスを散布した。
１．８ｍ×２．４ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して水平強化炉内部の加熱温度６９５℃で約２７０秒間加熱処理(焼成)して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方法で空気圧約１２００〜１５００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約１２０秒間急速冷却させた後に、約１３０〜１５０秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスの強度は一般強化安全ガラスと事実上同一になった。
＜製造実験例６〜８＞
板ガラスの厚さ８ｍｍ,１０ｍｍ,１２ｍｍを公知された技術のように接着剤塗布をして紋様をつけて、その上にクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイスを散布した。
その後、１．８ｍ×２．４ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して水平強化炉内部の加熱温度を８ｍｍ,１０ｍｍは６９０℃で、１２ｍｍは６８５℃で、それぞれ３６０秒、４５０秒、５４０秒間加熱処理(焼成)した後、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移って、一般板ガラスを強化する際に適用される冷却条件と同一に板ガラスを冷却させた。
このように実験をしてみると、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスの強度は強化安全ガラスになった。
前述した本発明の説明では主に電気発熱式水平強化炉を適用して実施例を説明したが加熱炉の内部に循環される熱気流を遮断する技術が具現されるとガス強化炉や高温熱風強化炉にも適用して実施することもできる。
前述した本発明の説明では具体的な実施例に関して説明したが、様々な変形が本発明の範囲から逸脱することなく実施することができる。従って、本発明の範囲は説明された実施例によって決めることではなく特許請求範囲と特許請求範囲の等価によって決められるべきである。
図２乃至図５、表４乃至表６を通じて本願発明者は、水平強化炉内で測定された板ガラス自体の温度が６２０℃になる時、クリスタルアイスの溶融最頂点に到達されるようにするための測定加熱時間とクリスタルアイスのない一般板グラスの測定加熱時間の間の相対的な比率を確認することができた。
無鉛クリスタルアイスが付着された板ガラス(Ｂ１,Ｂ２,Ｂ３)の場合の測定加熱時間(厚さ別)は比較熱線曲線図である図５に示されたように一般板ガラス(Ａ１,Ａ２,Ａ３)の測定加熱時間(厚さ別)より約１０〜１５％程長く現れた。そして、有鉛クリスタルアイスが付着された板ガラス(Ｃ１,Ｃ２,Ｃ３)の場合の測定加熱時間(厚さ別)は同様に図５に示されたように、一般板ガラス(Ａ１,Ａ２,Ａ３)の測定加熱時間(厚さ別)よりも約０〜１０％程度長く現れた。
板ガラスの表面に付着されたクリスタルアイスが溶融されるのに一般板ガラスの加熱の時よりその程度の熱エネルギーをさらに必要とすることは予想されており、実験を通じて一般板ガラス対比相対的な比率を正確に見つけることができたということに大きい意義がある。
そして、有鉛クリスタルアイスと無鉛クリスタルアイスの比較で最も大きい差異点は前記で言及したように無鉛クリスタルアイスにはない多量の鉛(Pb)成分とカドミウム(Cd)成分が有鉛クリスタルアイスには含まれているということであり、他の差異点は加熱焼成することにおいて‘溶融最頂点到達期間’が異なるということである。
本願発明者が実験した結果、無鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間が有鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間よりさらに短く現れた。実際の実験にて、クリスタルアイスの溶融点温度の設定範囲６２０〜６３０℃内のクリスタルアイスの測定温度として実験した結果、有鉛クリスタルアイスは持続的な加熱を受けている固体から液体に変わる溶融最頂点到達期間が約３０秒程度に測定されたことに反して無鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間が約１５秒程度に測定された。
前記の無鉛クリスタルアイスと有鉛クリスタルアイスの溶融最頂点到達期間に対する測定情報は溶融最頂点を見つけるのに反映され有用に活用される。
一方、無鉛クリスタルアイスと有鉛クリスタルアイス間の全体的な測定された加熱時間の比較においては前記の図２乃至図５、表４乃至表６に示されたように、無鉛クリスタルアイスの加熱時間が望ましくは約１０〜１５％程度有鉛クリスタルアイスの加熱時間より時間が長くかかった。
このような実験を通じて、無鉛クリスタルアイスが有鉛クリスタルアイスよりは加熱時間をそれぞれ約１０〜１５％程度多く必要とするということを確認して、また約２％程度さらに高い温度を必要とするということも確認した。このような加熱時間と相対的な温度調節情報も当該クリスタルアイスの溶融最頂点を見つけるのに反映され有用に活用される。
また、クリスタルアイスの付着した板ガラスを水平強化炉内に入れた後、板ガラス自体の測定温度６２０〜６３０℃に属している時の水平強化炉の加熱炉内部温度と水平強化炉の大きさの相関関係を確認することができた。水平強化炉が電気発熱式水平強化炉であり、加熱炉の底内部面積(縦×横)が４〜１０平方メートルである場合には加熱炉内部温度は６８５〜６９５℃になって、水平強化炉が電気発熱式水平強化炉であり、加熱炉の底内部面積(縦×横)が１０〜１８平方メートルである場合には加熱炉内部温度は６９５〜７０５℃になった。電気発熱式水平強化炉の加熱炉内部の高さは種類に関係なくほぼ同一であり、前記の加熱炉内部温度６８５〜７０５℃は加熱炉性能の発展や水平強化炉の劣化などによって若干変化されることもできる。
本発明の実施例では装飾用板ガラスの製造のための急速加熱の際の水平強化炉内部の加熱温度を設定して、加熱炉の底内部面積(縦×横)が４〜１０平方メートルである電気発熱式水平強化炉である場合には６８５〜６９５℃内で設定し、加熱炉の底内部面積(縦×横)が１０〜１８平方メートルである電気発熱式水平強化炉である場合には６９５〜７０５℃内で設定する。
かつ、本願発明者は急速加熱の後溶融最頂点でクリスタルアイスが融着された板ガラスを引き出して水平強化炉の冷却装置に移った後急速冷却を行う場合、板ガラスの厚さ別に急速冷却空気圧力(quenching air pressure)と急速冷却時間(quenching time)を調整することによって最適の急速冷却状態を見つけることができた。
板ガラスの厚さが２ｍｍの場合には、一般板ガラスを冷却させる際各強化炉毎に設定されている冷却条件にて急速冷却空気圧力は４５〜５５％(望ましくは約５０％)減らし、急速冷却時間は１５〜２５％(望ましくは約２０％)長くした状態で急速冷却(quenching)を行って、その後、各強化炉に設定された冷却条件通りに一般冷却(cooling)を行って最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが３ｍｍ、３．２ｍｍの場合には、各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の冷却条件にて急速冷却空気圧力はそれぞれ３５〜４５％(望ましくは約４０％)および３０〜４０％(望ましくは約３５％)減らし、急速冷却時間はそれぞれ１５〜２５％(望ましくは約２０％)ずつ長くした状態で急速冷却(quenching)を行って、最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが４ｍｍと５ｍｍの場合には、各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の冷却条件にて急速冷却空気圧力はそれぞれ２５〜３５％(望ましくは約３０％)および１５〜２５％(望ましくは約２０％)減らし、急速冷却時間はそれぞれ１５〜２５％(望ましくは約２０％)長くした状態で急速冷却(quenching)を行って、最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ及び１２ｍｍの場合には、各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の冷却条件(即ち、急速冷却空気圧力、急速冷却時間、冷却時間など)と同等に行っても最適の装飾用板ガラスを得ることができた。
板ガラスの厚さが６ｍｍ以上である際の冷却条件の設定が一般板ガラスの冷却条件と同等になることを通じて本願発明者は母体である板ガラス上に形成されたクリスタルアイスの融着厚さ約０．７〜０．９ｍｍ程度を無視できるほどに十分に厚い場合には装飾用板ガラスの冷却方法を母体である板ガラスのガラス強化際の冷却条件をそのまま適用しても構わないということを見つけた。
前述した実験を通じて本発明は板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉の用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造することにおいて、まず下記のような本発明の実施例によるクリスタルアイスを設けた。即ち、本発明では板ガラス中心部の強化可能温度６２０℃にて上位１０℃までに定義されたクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃内にクリスタルアイスの溶融点が形成されるようにクリスタルアイスの構成成分を調整してクリスタルアイスを設けた。
そして、設けられた本発明のクリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内でクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃に対応する水平強化炉内部の加熱温度６８５〜７０５℃で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて予め設定された第１調節ファクター(control factor)で加熱時間を調節して急速加熱する。
前記第１調節ファクターは一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１５％長くなるように加熱時間が設定されるようにするもので、クリスタルアイスが無鉛クリスタルアイスである場合には一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて１０〜１５％長くなるように加熱時間が設定されるようにするもので、クリスタルアイスが有鉛クリスタルアイスである場合には一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１０％長くなるように加熱時間が設定されるようにするものである。
前記の急速加熱の後、本発明では一般板ガラスの強化のための冷却条件に応じて予め設定された第２調節ファクターで冷却条件を調節してクリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却することによって装飾用板ガラスを製造完成した。前記第２調節ファクターは板ガラスの厚さ別急速冷却空気圧力と急速冷却時間を調整して前記冷却条件が設定されるようにする。
前記急速加熱のための第１調節ファクターや急速冷却のための第２調節ファクター及びその他前記言及したほかの調節ファクターらは水平強化炉の制御部に反映され設定されるので作業者は経験に大きく依存することなくクリスタルアイスの溶融最頂点時点でクリスタルアイスが融着された板ガラスを加熱炉から迅速に引き出すことができる。また、冷却装置に投入されたクリスタルアイスが融着された板ガラスは装飾用板ガラスの製造に最適な状態で急速冷却を行うことができる。
本願発明者は前記の実験結果を反映して下記のような一例として実際の生産工程に適用してみた時、非常に良好な装飾用板ガラスを得ることができた。
＜製造実験例１＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を、厚さ約２ｍｍの板ガラス上に公知の接着剤で塗布して紋様をつけてクリスタルアイスを散布した後に、乾燥炉を通過させて接着剤を完全に乾燥した。
その後には、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して水平強化炉内部の加熱温度７０５℃で約８０〜９０秒間加熱処理(焼成：firing)して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方式で空気圧約１８,０００〜２２,０００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約３０秒間急速冷却した後に約５０〜６０秒間一般冷却を行った。ここで、圧力単位‘Ｐｑ’は基準ガスメーターの圧力で９８Ｐａの圧力を０．１％にして換算した値(％)である。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスもその強度が大きく増加した。
＜製造実験例２＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を、３ｍｍ厚さの板ガラス上に公知の接着剤で塗布して紋様をつけてクリスタルアイスを散布した。
その後に、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して、水平強化炉内部の加熱温度７００℃で約１４０秒間加熱処理(焼成)して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方式で約１０,０００〜１５,０００Ｐｑの空気圧を有した冷たい空気で約４０秒間急速冷却させた後に約８０〜１００秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスもその強度が大きく増加した。しかし、母体である板ガラスは強化安全ガラスにまではならなかった。
＜製造実験例３＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を厚さ４ｍｍの板ガラス上に既に公知された技術のように接着剤塗布をして紋様をつけて、クリスタルアイスを散布した後に、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して、水平強化炉内部の加熱温度７００℃で約１８０秒間加熱焼成して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方法で空気圧約４０００〜４６００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約５０秒間急速冷却させた後に、約１００〜１２０秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスもその強度が大きく増加した。そして、このような過程で急速冷却空気圧力を約６０００〜６５００Ｐｑに上げると、母体である板ガラスは強化安全ガラスになった。
＜製造実験例４＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を、厚さ５ｍｍの板ガラス上に公知されたように接着剤を塗布して紋様をつけて、その上にクリスタルアイスを散布した。
その後、２．１ｍ×４．５ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して、水平強化炉内部の加熱温度７００℃で約２２５秒間加熱焼成して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方法で空気圧約２３００〜２５００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約８０〜９０秒間急速冷却させた後に、約１００〜１３０秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスが強化安全ガラスになった。
＜製造実験例５＞
クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイス(標準粒径０．２〜１．０ｍｍ)を厚さ６ｍｍの板ガラス上に公知の接着剤塗布をして紋様をつけ、その上にクリスタルアイスを散布した。
１．８ｍ×２．４ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して水平強化炉内部の加熱温度６９５℃で約２７０秒間加熱処理(焼成)して、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移ってエアブロー方法で空気圧約１２００〜１５００Ｐｑの圧力を有した冷たい空気で約１２０秒間急速冷却させた後に、約１３０〜１５０秒間一般冷却を行った。
このように製造実験では、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスの強度は一般強化安全ガラスと事実上同一になった。
＜製造実験例６〜８＞
板ガラスの厚さ８ｍｍ,１０ｍｍ,１２ｍｍを公知された技術のように接着剤塗布をして紋様をつけて、その上にクリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃即ち、加熱炉内部温度６８５〜７１０℃で溶融される無鉛クリスタルアイスを散布した。
その後、１．８ｍ×２．４ｍ大きさの電気発熱式水平強化炉に投入して水平強化炉内部の加熱温度を８ｍｍ,１０ｍｍは６９０℃で、１２ｍｍは６８５℃で、それぞれ３６０秒、４５０秒、５４０秒間加熱処理(焼成)した後、これを迅速に水平強化炉の冷却装置に移って、一般板ガラスを強化する際に適用される冷却条件と同一に板ガラスを冷却させた。
このように実験をしてみると、板ガラス上に融着されたクリスタルアイスは溶融最頂点を有することになって、母体である板ガラスの強度は強化安全ガラスになった。
前述した本発明の説明では主に電気発熱式水平強化炉を適用して実施例を説明したが加熱炉の内部に循環される熱気流を遮断する技術が具現されるとガス強化炉や高温熱風強化炉にも適用して実施することもできる。
前述した本発明の説明では具体的な実施例に関して説明したが、様々な変形が本発明の範囲から逸脱することなく実施することができる。従って、本発明の範囲は説明された実施例によって決めることではなく特許請求範囲と特許請求範囲の等価によって決められるべきである。
本発明は装飾用板ガラスを製造することに利用することができる。
Claims (22)
- 板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉を用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、
板ガラス中心部の強化可能温度で上位１０℃までで定義されたクリスタルアイス自体の溶融点の設定範囲内にクリスタルアイスの溶融点が形成されるようにクリスタルアイスの構成成分が調整されたクリスタルアイスを提供する過程と、
前記提供されたクリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に対して急速加熱時間がもっと長くなるようにする第１調節ファクターで加熱時間を調節して急速加熱する過程と、
前記急速加熱の後に厚さ２〜６ｍｍ未満の板ガラスでは一般板ガラスの強化の急速冷却条件に比べてエアブロアー（Air blower）方式で噴射する冷たい空気の急速冷却空気圧力を低くし、急速冷却時間は増やして、厚さ６ｍｍ以上の板ガラスではエアブロアー（Air blower）方式で噴射する冷たい空気の急速冷却空気圧力と急速冷却時間を一般板ガラスの強化の際の急速冷却条件と同一にする第２調節ファクターで冷却条件を調節してクリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなることを特徴とする水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。 - 前記クリスタルアイスの溶融点の設定範囲は６２０〜６３０℃であることを特徴とする請求項１に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記クリスタルアイスの溶融点の設定範囲は電気発熱式水平強化炉の加熱炉の内部温度では６８５〜７１０℃になることを特徴とする請求項２に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記第１調節ファクターは前記一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１５％長くなるように加熱時間が設定されるようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記第１調節ファクターはクリスタルアイスが無鉛クリスタルアイスであることによって一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて１０〜１５％長くなるように加熱時間が設定されて、クリスタルアイスが有鉛クリスタルアイスであることによって一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１０％長くなるように加熱時間が設定されることを特徴とする請求項４に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記水平強化炉内部の加熱温度は６８５〜７１０℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記第１調節ファクターは水平強化炉の加熱炉内の板ガラスに対する温度を測定する温度計を設置して実験を通じて得られることを特徴とする請求項４に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉を用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、
板ガラス中心部の強化可能温度で上位１０℃までで定義されたクリスタルアイス自体の溶融点の設定範囲内にクリスタルアイスの溶融点が形成されるようにクリスタルアイスの構成成分が調整されたクリスタルアイスを提供する過程と、
前記提供されたクリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ水平強化炉に投入された板ガラスの温度を直接測定することができる温度計で直接測定した測定温度値を用いて水平強化炉の加熱時間を調節する過程と、
前記急速加熱の後に厚さ２〜６ｍｍ未満の板ガラスでは一般板ガラスの強化のための急速冷却条件に比べて急速冷却空気圧力は減らして急速冷却時間は増やして、厚さ６ｍｍ以上の板ガラスでは急速冷却空気圧力と急速冷却時間を一般板ガラスの強化の際の急速冷却条件と同一にするように冷却条件を調節してクリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなることを特徴とする水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。 - 板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉を用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、
板ガラス中心部の強化可能温度で上位１０℃までで定義された無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲内に無鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるように無鉛クリスタルアイスの構成成分が調整された無鉛クリスタルアイスを提供する過程と、
前記提供された無鉛クリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて１０〜１５％長くなるように加熱時間を調節して急速加熱する過程と、
前記急速加熱の後に厚さ２〜６ｍｍ未満の板ガラスでは一般板ガラスの強化のための急速冷却条件に比べて急速冷却空気圧力は減らして急速冷却時間は増やして、厚さ６ｍｍ以上の板ガラスでは急速冷却空気圧力と急速冷却時間を一般板ガラスの強化の際の急速冷却条件と同一にする調節ファクターで冷却条件を調節して無鉛クリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなることを特徴とする水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。 - 前記無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲は６２０〜６３０℃であることを特徴とする請求項９に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲は電気発熱式水平強化炉の加熱炉の内部温度では６８５〜７１０℃になることを特徴とする請求項１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記無鉛クリスタルアイスの構成成分はNa 2 O、ZnO、B 2 O 3 、SiO 2 、TiO 2 、ZrO 2 、Al 2 O 3 、K 2 O、Mg、CaCO 3 、Nd、Fを含むことを特徴とする請求項１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記無鉛クリスタルアイスの構成成分はNa 2 O、ZnO、B 2 O 3 、SiO 2 、CaO、Al 2 O 3 、BaO、SrO、Li 2 CO 3 、Fe 2 O、ZrO 2 を含むことを特徴とする請求項１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記無鉛クリスタルアイスの構成成分はNa 2 O、ZnO、B 2 O 3 、SiO 2 、CaO、Al 2 O 3 、BaO、Li 2 CO 3 、SrOを含むことを特徴とする請求項１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記無鉛クリスタルアイスの構成成分の中でNa 2 O、B 2 O 3 成分の組成比率を調節して無鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃に無鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるようにすることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記水平強化炉内部の加熱温度は６８５〜７１０℃であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記水平強化炉内部の加熱温度は電気発熱式水平強化炉の加熱炉の底内部面積(縦×横)が４〜１０平方メートルである時は６８５〜６９５℃であり、電気発熱式水平強化炉の加熱炉の底内部面積(縦×横)が１０〜１８平方メートルである時は６９５〜７０５℃であることを特徴とする請求項１６に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記調節ファクターは、板ガラスの厚さが２ｍｍの場合には一般板ガラスを冷却させる際、各強化炉毎に設定されている急速冷却条件にて急速冷却空気圧力は４５〜５５％減らして、急速冷却時間は１５〜２５％増やした状態で急速冷却を行って、その後、各強化炉に設定された冷却条件通りに一般冷却を行うようにするものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記調節ファクターは、板ガラスの厚さが３ｍｍ、３．２ｍｍの場合には各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の急速冷却条件にて急速冷却空気圧力はそれぞれ３５〜４５％と３０〜４０％減らして、急速冷却時間はそれぞれ１５〜２５％ずつ長くした状態で急速冷却を行うものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 前記調節ファクターは、板ガラスの厚さが４ｍｍと５ｍｍの場合には各強化炉毎に設定されている一般板ガラスを強化させる際の急速冷却条件にて急速冷却空気圧力はそれぞれ２５〜３５％と１５〜２５％減らして、急速冷却時間はそれぞれ１５〜２５％増やした状態で急速冷却を行うものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
- 板ガラスの表面上にクリスタルアイスを接着した後水平強化炉を用いた急熱急冷処理で装飾用板ガラスを製造する装飾用板ガラスの製造方法において、
板ガラス中心部の強化可能温度で上位１０℃までで定義された有鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲内に有鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるように有鉛クリスタルアイスの構成成分が調整された有鉛クリスタルアイスを提供する過程と、
前記提供された有鉛クリスタルアイスを板ガラスの表面上に接着した後、水平強化炉内で前記有鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲に対応する水平強化炉内部の加熱温度で急速加熱して、且つ一般板ガラスの強化可能温度の加熱時間に応じて０〜１０％長くなるように加熱時間を調節して急速加熱する過程と、
前記急速加熱の後に厚さ２〜６ｍｍ未満の板ガラスでは一般板ガラスの強化のための急速冷却条件に比べて急速冷却空気圧力は減らして急速冷却時間は増やして、厚さ６ｍｍ以上の板ガラスでは急速冷却空気圧力と急速冷却時間を一般板ガラスの強化の際の急速冷却条件と同一にするように冷却条件を調節して有鉛クリスタルアイスが融着された板ガラスを急速冷却する過程と、からなることを特徴とする水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。 - 前記有鉛クリスタルアイスの構成成分はSiO 2 、B 2 O 3 、Na 2 O、ZnO、PbO、Cd、K 2 O、Fe 2 O 3 、CaO、Al 2 O 3 を含んで、且つ前記構成成分の中でPbO成分の組成比率を調節して有鉛クリスタルアイスの溶融点の設定範囲６２０〜６３０℃に有鉛クリスタルアイスの溶融点が形成されるようにすることを特徴とする請求項２１に記載の水平強化炉を用いた装飾用板ガラスの製造方法。
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