JP5634960B2 - 曲げ加工されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材および製造法 - Google Patents

Description

本発明は、生ガラス裁断片を、その粘性によって変形が可能となる温度状態にもたらし、生ガラス裁断片を、成形工具の湾曲させられた支持面に押し付けて、曲げ加工されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材を製造するための方法に関する。

さらに、本発明は、ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材に関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１０２５７６号明細書に基づき、このような形式のガラスセラミックス成形部材を製造するための方法が公知である。この公知の方法では、成形工具が使用される。この成形工具は窪み状の収容領域を有している。この収容領域の上方に生ガラス裁断片が位置決めされ、温度作用下で塑性状態にもたらされ、これによって、生ガラスが窪み内に沈み込むようになっている。その際、ガラス材料が窪み壁に当接される。次いで、さらに高められた温度レベルにおいて、生ガラス材料のセラミックス化が実施される。冷却段階後、立体的に変形させられて曲げ加工されたガラスセラミックス成形部材を成形工具から取り外すことができる。１８０゜よりも大きな円弧範囲をカバーする曲げ加工されたガラスセラミックス成形部材がしばしば要求される。しかし、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１０２５７６号明細書に基づき公知の重力による沈下によって、１８０゜以下の円弧範囲しか形成することができないので、２つまたはそれ以上のガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材が製造され、その後、最終製品に組み立てられなければならない。このことは、より高い手間と同時にフレーム構造を要求し、中断部のない一体のガラス部材ほど視覚的に好印象を与えない。

公知先行技術に基づき、１８０゜よりも大きな円弧範囲をカバーすることができるガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材を製造することができる方法も公知である。このためには、まず、ガラス管が製造される。このことは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０３１６５７号明細書に記載されている。次いで、このガラス管から所望の線分円弧が切り出される。ガラスセラミックスの例では、裁断前にまたは裁断後に付加的に１回のセラミックス化ステップが行われる。ガラス管の立体的な形状に基づき、１つの管からの所定の円弧線分の裁断は手間を要し、標準ガラス加工機械では不可能となる。これに続く縁部加工にも、板ガラス加工に比べて著しく増やされた手間が必要となる。セラミックス化が最終サイズへの裁断前に行われる場合（このことは、管が、手間のかかる支持構造体なしに起立した状態でセラミックス化されるので、セラミックス化ステップを容易にする）、このことは、セラミックス化の際に表面全体に形成されるガラス状の層が全ての加工箇所で中断されるという欠点を有している。ガラス状の層は、表面が化学的な作用、特にガラス腐食に対して著しく高められた耐性を有しているという利点を有している。機械的な強度も、セラミックス化後に実施される縁部加工によって低下させられる。なぜならば、加工された縁部のマイクロ亀裂の修復プロセスがもはやセラミックス化によって行われないからである。

セラミックス化が縁部加工後に行われる場合には、確かに、表面全体に均一なガラス状の層が形成されるが、ガラス部材が相応の装置によってセラミックス化プロセスの間に支持されなければならない。仮に、支持が行われないと、構成部材が、セラミックス化プロセスの間に達成された低い粘度によって歪む恐れがある。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１０２５７６号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０３１６５７号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた方法を改良して、曲げ加工されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材を簡単に製造することができるようにすることである。

さらに、本発明の課題は、本発明に係る方法によって製造することができて、良好な安定性・使用者特性または使用特性を有するガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材を提供することである。

この課題を解決するために本発明に係る方法では、生ガラス裁断片を変形加工プロセスの間に少なくとも１つの運動可能な押さえによって支持面に押し付けるかまたは支持面の周りに曲げ加工する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、押さえを前記変形加工プロセスの間、湾曲させられた支持面に沿って移動させ、生ガラス裁断片を押さえと支持面との間の範囲内で変形させる。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、生ガラス裁断片を、互いに逆方向に移動させられる少なくとも２つの押さえによって変形させる。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、押さえを１つまたはそれ以上のローラによって生ガラス裁断片に対して転動させる。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、変形させられた生ガラス裁断片を該生ガラス裁断片の変形後にセラミックス化する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、押さえを、変形させられた生ガラス裁断片に押さえが載置された最終変形位置に移動させ、押さえを、生ガラス裁断片から成形されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の冷却段階において前記最終変形位置に留める、すなわち、スプリングバックを阻止する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、生ガラス裁断片に該生ガラス裁断片の変形加工前に装飾コーティングおよび／または機能コーティングを設ける。

さらに、前述した課題を解決するために本発明に係るガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材では、該ガラス成形部材または該ガラスセラミックス成形部材が、円弧状に形成された構成部材範囲を有しており、該円弧状の構成部材範囲が、１８０゜よりも大きな円弧範囲にわたって延びており、ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の１つまたはそれ以上のボディ縁部が、少なくとも部分的に、加工された縁部ジオメトリを有しており、かつ／またはガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材が、１つまたはそれ以上の縁部を有しており、該縁部が、貫通部または切欠きを仕切っており、ガラスセラミックス成形部材が、加工された縁部にガラス状のゾーンを有している。

本発明に係るガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の有利な態様によれば、ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材が、円筒または楕円またはこれに類する形の円弧状の構成部材範囲を有している。

本発明に係るガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の有利な態様によれば、前記円弧状の構成部材範囲が、３００ｍｍ〜１０００ｍｍの直径を有している。

本発明に係るガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の有利な態様によれば、前記円弧状の構成部材範囲が、１８０゜よりも大きくて３６０゜よりも小さな円弧範囲、有利には２１０°以上３３０°以下の円弧範囲にわたって延びている。

本発明に係るガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の有利な態様によれば、ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の肉厚が一様に形成されていて、２ｍｍ以上に選択されていて、有利には２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内で選択されている。

本発明によれば、生ガラス裁断片が、まず、変形可能な状態にもたらされ、その後、押さえによって強制案内されて成形工具の支持面に押し付けられる。こうして、１８０゜よりも大きな円弧範囲を備えて形成されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材を製造することができる。特に使用されるガラス裁断片に関して、構成部材全体において均質なガラス厚さを問題なく形成することができる。なぜならば、押さえがその可動性によって生ガラス裁断片を連続的に成形工具の支持面に押し付けるからである。生ガラス裁断片はそのガラス厚さに関して変形加工工程時に全く変化を受けないかまたは僅かな変化しか受けないので、構成部材全体において均質な透過性も形成される。さらに、成形されたガラスセラミックス成形部材は、使用されるガラス裁断片の表面品質に関して、ほぼ均質な表面性質の点で優れている。

本発明の有利な態様によれば、押さえが、変形加工プロセスの間、湾曲させられた支持面に沿って移動させられ、生ガラス裁断片が、押さえと支持面との間の範囲内で変形させられることが提案される。押さえは支持面に少ない間隔を置いて追従するので、全曲げ加工プロセスにわたって不変の曲げ加工条件が達成される。このことは、特にガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の厚さ経過および表面品質に影響を与えることなく、均質な変形にも繋がる。

変形加工プロセスを最適化するためには、生ガラス裁断片が、互いに逆方向に移動させられる少なくとも２つの押さえによって変形させられることが提案される。この態様では、さらに、両押さえがその逆方向の移動運動を介して生ガラス裁断片を位置保持することができ、ひいては、場合により、位置決め用の別の押さえを省略することができることが達成される。

ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の表面を可能な限り損傷もしくは影響なく獲得するために、本発明の方法態様によれば、押さえが１つまたはそれ以上のローラによって生ガラス裁断片に対して転動させられることが提案される。

変形が行われた後、生ガラス裁断片がセラミックス化されてよい。この態様では、押さえが、変形させられた生ガラス裁断片に載置された最終変形位置に移動させられ、押さえが、ガラス裁断片から成形されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材のセラミックス化・冷却段階の間に最終変形位置に保持されると特に有利であると判った。こうして、十分に低い固化温度もしくは十分に高い粘度が達成されるまで、変形させられた構成部材の塑性的な戻り、つまり、スプリングバックが阻止される。

変形加工工具を簡略化するためには、全ての変形加工運動と変形加工力とが個々の構成部材の重力によって発生させられる。これによって、付加的な駆動・作動技術の使用が阻止され、市販の連続炉への装入が可能となる。構成部材の回動点および重量の変更によって、変形加工力と、別の方法パラメータとを調整することができる。工具は、ガラス裁断片の粘度が、変形加工可能であるために十分に低くなるやいなや、ガラス裁断片の変形加工を開始する。これによって、熱的なセラミックス化プロセスの間、１回の変形に対して十分に低い粘度を備えた短い時間窓しか提供しない高い核形成剤含有量を有する今日慣用の高性能ガラスセラミックスの変形も可能となる。

本発明に係る方法の特に有利な態様では、生ガラス裁断片がその変形加工前に装飾コーティングおよび／または機能コーティングを備え、かつ／または機械的に加工される。この装飾コーティングまたは機能コーティングは変形加工プロセスの間に損なわれない。機能コーティングとして、たとえばＩＲ反射層、鏡面反射層、反射防止層等が被着されていてよい。装飾コーティングに対して、セラミックカラーをガラス裁断片に被着することが可能である。ガラス裁断片はその出発位置で面状の構成部材として付与されているので、コーティングを特に簡単に実施することができる。変形加工のための熱的なプロセスは同時に装飾の焼付けとして働く。

機械的な加工として、たとえば縁部研削、特にファセットカット、もしくは貫通部または破断部の加工が可能である。セラミックス化後、加工された領域と、これに続く表面領域とは、均一なガラス状の層を有している。

本発明に係るガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材は生ガラス裁断片から製造することができる。この生ガラス裁断片では、すでに、その出発状態において、凹部、貫通部、たとえば孔、またはこれに類するものが切り欠かれていてよいかまたは形成されていてよい。さらに、生ガラス裁断片の縁部が加工されていて、特にファセット研削部を備えていてよい。この加工ステップはガラス裁断片に対して簡単に実施することができる。最後の方法ステップとして変形加工が実施されるので、変形させられて、場合によりセラミックス化された成形部材では、加工された縁部領域が、これに続く表面領域と同じ強度特性を有している。特に縁部加工が追補的に実施されている従来のガラスセラミックス成形部材に比べて、縁部領域におけるガラス状のゾーンに損傷は与えられない。このことは、完成したガラスセラミックス成形部材のより高い破壊強さに繋がる。さらに、生ガラス裁断片の機械的な加工の間に縁部領域に生じる万が一の損傷、たとえばマイクロ亀裂は、熱的なプロセスの間に修復することができる。最後、ガラスセラミックス成形部材は、たとえばガラス腐食に対する良好な化学的な耐性の点でも優れている。なぜならば、縁部領域全体が、これに続く加工されない表面領域と同じガラス状の層を有しているからである。

本発明によれば、円弧状の構成部材範囲が円筒状にまたは楕円形にまたはこれに類する形状に形成されていることが提案されていてよい。非対称的な形状、たとえば螺線形状または螺旋形状も可能である。

円弧状の構成部材範囲が３００ｍｍ〜１０００ｍｍの直径を有していると、不変の良好な構成部材品質で特に確実な製造プロセスを達成することができることが判った。有利には、円弧状の構成部材範囲が、１８０゜よりも大きくて３６０゜よりも小さな円弧範囲を有しており、特に有利には２１０°以上３３０°以下の円弧範囲が形成される。

特に良好なプロセス処理可能性と、ジオメトリ偏差および表面品質に関する構成部材品質とは、ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材の肉厚が２ｍｍよりも大きく設定されていて、有利には２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内で選択されている場合に達成される。構成部材直径に関連して、この２ｍｍ〜８ｍｍの厚さ範囲内では、ガラス材料の中立面を中心とした曲げ加工時に引張領域および押圧領域でほぼ等しい表面品質が得られる。なぜならば、相対的に引張側における伸びもしくは圧縮側における縮みを無視することができるからである。

獲得可能な厚さ変動は、平らなガラス裁断片の厚さ変動に依存していて、変形加工プロセスによって影響されない。ここには、更なる利点が存在している。なぜならば、管製造に比べて、板ガラス製造時には、一般的に厚さ変動に関して、より狭い誤差が実現可能となるからである。

出発材料の表面品質も本発明に係る方法によって影響されない。これによって、たとえば板ガラス製造時にローラによって加工することができる表面構造も実現可能となる。

生ガラス裁断片の第１の変形加工プロセスの概略図である。 生ガラス裁断片の第２の変形加工プロセスの概略図である。 生ガラス裁断片の第３の変形加工プロセスの概略図である。 立体的に変形させられたガラスセラミックス成形部材を示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、成形工具２０が示してある。この成形工具２０は、互いに可動の２つの成形部材もしくは支持体２１，２２を有している。両支持体２１，２２は、可動の結合部材２４を中心として連結されている。有利には、この可動の結合部材２４は、旋回軸を備えたヒンジによって形成される。両支持体２１，２２は、それぞれ１つの円弧状の支持面２３を有している。両支持面２３は、１つの共通の部分円筒面を成している。可動の結合部材２４の領域には、長方形のまたは正方形の生ガラス裁断片１０が載置されている。なお、この生ガラス裁断片１０に対して、別の輪郭形状も可能である。生ガラス裁断片１０はその下面１２で支持体２１，２２上に載置されている。生ガラス裁断片１０の上面１１には、２つの押さえ２５が作用している。両押さえ２５は生ガラス裁断片１０を支持面２３に保持している。これに続く方法ステップでは、生ガラス裁断片１０が、変形を実施することができる粘性状態となる温度に加熱される。たとえば、本出願人の「ロバックス（登録商標）」という名称で挙げられる生ガラスは、７００℃を上回る温度で変形させることができる。この温度レベルに生ガラス裁断片１０がもたらされると、両押さえ２５がガラスを支持面２３を取り囲むように押し付け始める。ガラスの粘度と押さえの変形加工力とが変形加工速度を規定する。押さえ２５はローラを備えている。このローラは生ガラス裁断片１０の上面１１で転動し、これによって、表面損傷が回避される。

図２に認めることができるように、生ガラス裁断片１０は支持面２３を取り囲むように曲げ加工される。その際、この支持面２３に押さえ２５が生ガラス裁断片１０を押し付ける。本実施の形態において、変形は、押さえ２５が、図３に示した位置に到達した場合に終了する。その際には、生ガラス裁断片１０が変形加工されていて、円筒状の成形部材が形成されている。次いで、温度レベルが、使用された生ガラス材料のセラミックス化温度を下回る温度範囲に上昇させられる。この温度範囲は、ロバックスガラスの使用時には、７６０℃〜８００℃にある。この温度範囲において、変形させられた生ガラスボディが所定の期間保持され、これによって、変形に起因した表面粗さが補償される。このことは、改善された表面品質に繋がる。次いで、温度がセラミックス化温度（ロバックスの場合には８００℃を上回る温度）に上昇させられる。セラミックス化が終了した後、温度が低下させられ、製造されたガラスセラミックス成形部材３０は固化される。このガラスセラミックス成形部材３０は、図３に示したように、その内壁１２で支持面２３に載置されている。押さえ２５は、この方法ステップまで、図３に示した最終変形位置に保持されており、これによって、変形させられたボディの塑性的な戻り、つまり、スプリングバックが阻止される。ガラスセラミックス成形部材３０を成形工具２０から取り外すことができるようにするためには、両支持体２１，２２が、可動の結合部材２４を中心として半径方向内向きに旋回させられる。このことは、二重矢印Ｐによって図示してある。これによって、支持面２３が内壁１２から離れる方向に旋回させられる。こうして、ガラス成形部材３０またはガラスセラミックス成形部材３０を容易に取り外すことができる。次いで、両支持体２１，２２が、図３に示した二重矢印Ｐと逆方向に再び戻される。押さえ２５が、図１に示した出発位置に戻され、これによって、新たな生ガラス裁断片１０を成形工具２０に割り当てることができる。

図４には、斜視的な正面図でガラス成形部材３０またはガラスセラミックス成形部材３０が詳しく示してある。図４に認めることができるように、ガラス成形部材３０またはガラスセラミックス成形部材３０は、円筒状に形成された構成部材範囲を有している。この構成部材範囲は約２７０゜の円弧範囲にわたって延びている。ガラス成形部材３０またはガラスセラミックス成形部材３０は、図１〜図３に示した方法により、長方形のジオメトリを備えた１つの生ガラス裁断片１０から製造されている。この生ガラス裁断片１０は仕切り縁部３３を有している。この仕切り縁部３３には、側方から切欠き３４が切り欠かれている。さらに、面状の生ガラス裁断片１０には、貫通部、つまり、孔３５が加工されている。最終的には、生ガラス裁断片１０が装飾層３６も備えている。生ガラス裁断片１０は、図１〜図３に準じて変形加工されていて、ガラスセラミックスの形態ではセラミックス化されており、これによって、ガラス成形部材３０またはガラスセラミックス成形部材３０としての図４に示したボディが得られている。その際、切欠き３４は、開放された円弧範囲の範囲内に配置されていて、この範囲を仕切っている。

１０ 生ガラス裁断片
１１ 上面
１２ 下面
２０ 成形工具
２１ 支持体
２２ 支持体
２３ 支持面
２４ 結合部材
２５ 押さえ
３０ ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材
３３ 仕切り縁部
３４ 切欠き
３５ 孔
３６ 装飾層

Claims (13)

1. 生ガラス裁断片（１０）を、その粘性によって変形が可能となる温度状態にもたらし、生ガラス裁断片（１０）を、成形工具の湾曲させられた支持面（２３）に押し付けて、曲げ加工されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）を製造するための方法において、前記成形工具として、互いに可動の２つの支持体（２１，２２）を有しており、両支持体（２１，２２）が旋回軸を有する結合部材（２４）を中心として連結されるとともにそれぞれ１つの円弧状の支持面（２３）を有する成形工具（２０）を用い、生ガラス裁断片（１０）を変形加工プロセスの間に少なくとも１つの運動可能な押さえ（２５）によって支持面（２３）に押し付け、押さえ（２５）を前記変形加工プロセスの間、湾曲させられた支持面（２３）に沿って移動させ、生ガラス裁断片（１０）を押さえ（２５）と支持面（２３）との間の範囲内で変形させ、成形後に、両支持体（２１，２２）を、結合部材（２４）を中心として半径方向内向きに旋回させることにより、成形されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材を成形工具（２０）から取り外すことを特徴とする、曲げ加工されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材を製造するための方法。
2. 生ガラス裁断片（１０）を、互いに逆方向に移動させられる少なくとも２つの押さえ（２５）によって変形させる、請求項１記載の方法。
3. 押さえ（２５）を１つまたはそれ以上のローラによって生ガラス裁断片（１０）に対して転動させる、請求項１または２記載の方法。
4. 変形させられた生ガラス裁断片（１０）を該生ガラス裁断片（１０）の変形後にセラミックス化する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 押さえ（２５）を、変形させられた生ガラス裁断片（１０）に押さえ（２５）が載置される最終変形位置に移動させ、押さえ（２５）を、生ガラス裁断片（１０）から成形されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）の冷却段階において前記最終変形位置に留める、すなわち、スプリングバックを阻止する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 生ガラス裁断片（１０）に該生ガラス裁断片（１０）の変形加工前に装飾コーティングおよび／または機能コーティングを設ける、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法によって製造されたガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）において、該ガラス成形部材または該ガラスセラミックス成形部材（３０）が、円弧状に形成された構成部材範囲を有しており、該円弧状の構成部材範囲が、１８０°よりも大きな円弧範囲にわたって延びており、ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）の１つまたはそれ以上の縁部が、少なくとも部分的に、縁部研削もしくは破断部の加工が施された加工された縁部領域を有しており、かつ／またはガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）が、貫通部（３５）もしくは切欠き（３４）が形成された加工された縁部領域を有しており、ガラスセラミックス成形部材（３０）が、前記加工された縁部領域にガラス状のゾーンを有していることを特徴とする、ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材。
8. ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）が、円筒または楕円またはこれに類する形の円弧状の構成部材範囲を有している、請求項７記載のガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材。
9. 前記円弧状の構成部材範囲が、３００ｍｍ〜１０００ｍｍの直径を有している、請求項８記載のガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材。
10. 前記円弧状の構成部材範囲が、１８０°よりも大きくて３６０°よりも小さな円弧範囲にわたって延びている、請求項７から９までのいずれか１項記載のガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材。
11. 前記円弧状の構成部材範囲が、２１０°以上３３０°以下の円弧範囲にわたって延びている、請求項１０記載のガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材。
12. ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）の肉厚が一様に形成されていて、２ｍｍ以上に選択されている、請求項７から１１までのいずれか１項記載のガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材。
13. ガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材（３０）の肉厚が一様に形成されていて、２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内で選択されている、請求項１２記載のガラス成形部材またはガラスセラミックス成形部材。

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