JP5949763B2 - 合わせガラスの製造方法、および合わせガラス - Google Patents

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Description

本発明は、合わせガラスの製造方法、および合わせガラスに関する。
自動車用窓ガラスとして、所定の形状に曲げ成形された2枚のガラス板と、該2枚のガラス板の間に設けられる中間膜とを有する合わせガラスが広く普及している。2枚のガラス板は、コストの観点から、同じガラス組成、同じ板厚を有することが多い。中間膜は、ポリビニルブチラール(PVB)などの樹脂で構成され、割れたガラスが飛び散るのを防止する。
ガラス板を所定の形状に曲げ成形する成形方法として、ガラス板を下方から支持するリング状の下型(リング型)上にガラス板を載せ加熱炉に通すことで、ガラス板を加熱して軟化させ、重力によってリング型に沿った形状に曲げる重力成形方法が一般的である。重力によって予備成形したガラス板を、さらにリング型とプレス型との間に挟んで押圧して本成形するプレス方法が用いられることもある。
これらの成形方法において、2枚のガラス板を重ねてリング型上に載せ、同時に曲げ成形することが経済的である。この場合、2枚のガラス板の間には、セラミックス粉末を含む離型剤が予め配される。
近年では、自動車の軽量化を目的として、合わせガラスを薄板化することが検討されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、小石などの飛来物が外部から自動車に衝突すること(所謂耐飛石性能)などを考慮して、車外側のガラス板を、車内側のガラス板よりも厚くすることが提案されている。
自動車用窓ガラスは、車両取り付け時における車外側に向けて凸の曲面状に形成されるので、車外側のガラス板を、車内側のガラス板よりも厚くする場合、リング型上に、厚いガラス板、薄いガラス板をこの順で重ねて載せ、加熱して軟化させることで、下方に向けて凸の形状に曲げる。
日本特開2003−55007号公報
しかしながら、2枚のガラス板の板厚が異なる場合、2枚のガラス板の曲げ性が異なるので、2枚のガラス板を同じように曲げることが困難であり、様々な問題が生じる。
例えば、成形工程において軟化したガラス板を支持するリング型上に、下から厚いガラス板、薄いガラス板をこの順で重ねて載せる場合、薄いガラス板は、厚いガラス板よりも変形しやすいため下方に垂れやすいので、下記の(1)〜(2)などの問題がある。
(1)ガラス板の周縁部などでガラス板と中間膜が十分圧着されず、圧着不良になる。
(2)離型剤などの凹凸がガラス板表面に転写し、曲げ成形後においてもガラス板の歪みとして残り見栄えが悪くなる。
特に前記(2)の凹凸の転写による歪は、湾曲した自動車用ガラスを車両に組み付けた際の水平方向の端部(Aピラー付近)、つまり、ガラス板の側辺近傍において顕著に発生する。図12は、従来のガラス曲げ成形におけるガラス板の形状を説明した断面模式図であり、図12の左右は車両組付け時の水平方向を示している。リング型上で軟化した薄いガラス板72は、厚いガラス板74に比べて側辺近傍で大きく(いわゆる船形断面)に変形しやすいことが知られている。このため、側辺近傍では、薄いガラス板72が下方垂れる際に下側に位置する厚いガラス板74との接触圧が高まり、曲げ成形後のガラス板の側辺周辺にひずみが残り見栄えや視認性を低下させるなどの問題が生じると考えられる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、複数枚のガラス板のうちの2枚のガラス板の板厚が異なる場合にも、ガラス板と中間膜が十分圧着され、ガラス板の歪み、特に側辺近傍における歪み、を低減し見栄えの悪化を抑制でき、耐飛石性能などの諸物性を満足する合わせガラスの製造方法、および合わせガラスを提供することを目的とする。
上記目的を解決するため、本発明は、複数枚のガラス板からなり、複数枚のガラス板のうちの少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なるガラス板を用いてなる合わせガラスの製造方法であって、当該合わせガラスの製造方法は、
離型剤を介して重ねた複数枚のガラス板を、リング型に載置して軟化点付近まで加熱し、湾曲形状に曲げ成形する成形工程と、
成形された前記ガラス板を、該ガラス板同士の間に中間膜を介在させて積層する積層工程と、
積層した前記ガラス板と前記中間膜とを圧着して合わせガラスを形成する圧着工程とを有し、
前記複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であり、
前記成形工程において、
前記最も薄いガラス板は、前記最も厚いガラス板に比べて、熱によって下方に垂れやすく、
複数枚の前記ガラス板を、板厚が薄いガラス板ほど下方に配置されるように、前記リング型に載置して曲げ成形することを特徴とする、合わせガラスの製造方法を提供する。
また、本発明は、複数枚のガラス板と、前記複数枚のガラス板の間に設けられる中間膜とを有する、所定の湾曲形状の合わせガラスであって、
当該合わせガラスを構成する複数枚の前記ガラス板のうちの少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なり、
前記複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であり、
前記複数枚のガラス板は、板厚が厚いガラス板ほど、前記合わせガラスの凸曲面寄りに配置されるように並んでおり、隣り合う板厚が異なる2枚のガラス板のうち、厚いガラス板は、薄いガラス板よりも、外周近傍での外周と平行な方向における最大平面引張応力が小さいことを特徴とする、合わせガラスを提供する。
本発明によれば、複数枚のガラス板のうちの2枚のガラス板の板厚が異なる場合にも、ガラス板と中間膜が十分圧着され、ガラス板の歪み、特に側辺近傍における歪み、を低減し見栄えの悪化を抑制できる、耐飛石性能などの諸物性を満足する合わせガラスの製造方法、および合わせガラスを提供することができる。
本発明において、複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であっても、成形工程において、板厚が薄いガラス板ほど下方に配置されるようにリング型に載置して曲げ成形を行うことにより、ガラス板の歪欠点の発生を低減でき見栄えの悪化を防止できる。さらに歪欠点の発生しやすい最も薄いガラス板の板厚が1.3mm以下ではさらにその効果は顕著になる。さらに歪欠点の発生しやすい最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.7mm以上ではさらにその効果は顕著になる。
第1の実施形態に係る、合わせガラスの製造方法における成形工程の説明図(1)である。 第1の実施形態に係る、合わせガラスの製造方法における成形工程の説明図(2)である。 第1の実施形態に係る、ガラス積層体の横断面図である。 第1の実施形態に係る、合わせガラスの横断面図である。 曲率半径が異なる2枚のガラス板を積層したときに、各ガラス板に印加される応力の作用方向を示す模式図である。 成形工程での残留歪みによる、各ガラス板の平面応力の分布を模式的に示すグラフである。 第2の実施形態に係る、合わせガラスにおける成形工程の製造方法の説明図(1)である。 第2の実施形態に係る、合わせガラスにおける成形工程の製造方法の説明図(2)である。 第2の実施形態に係る、ガラス積層体の横断面図である。 第2の実施形態に係る、合わせガラスの横断面図である。 第1の実施形態に係る、ひずみ測定位置を示した模式図である。 従来のガラス製造方法における、ガラス板の変形を示した断面模式図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、後述の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、後述の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
本発明において、側辺近傍とは、合わせガラスを自動車に組み付けた際の水平方向の端部、つまり自動車のAピラー近くの側辺の端部から100mmの範囲を指すものとし、右辺、左辺とは自動車に組み付けた合わせガラスを車外側から見たときの位置を指すものとする。上記したAピラーとは、自動車のフロントガラス(ウインドシールドガラス)の左右に位置する柱になった部分を指す。
[第1の実施形態]
(合わせガラスの製造方法)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る、合わせガラスの製造方法における成形工程の説明図であって、一部断面図である。図2は、本発明の合わせガラスの製造方法における積層工程の説明図である。図3は、第1の実施形態に係る、ガラス積層体(未圧着体)の横断面図である。図4は、第1の実施形態に係る、合わせガラスの横断面図である。
合わせガラスの製造方法は、成形工程と、積層工程と、圧着工程とを有する。
本発明の一態様における成形工程は、図1に示すように、離型剤を介して重ねた複数枚(例えば2枚)のガラス板2、4を、自重曲げ成形用の型であるリング型20上に載置し、軟化点付近まで加熱され自重で湾曲形状に曲げ成形する工程を少なくとも備える。この成形工程は、自重で予備成形した複数枚のガラス板2、4を、リング型(下型)20とプレス型(上型)(不図示)との間に挟んで加圧して成形する工程を更に有しても良い。
また、成形工程は、複数枚のガラス板の軟化点が異なる場合は、軟化点の高いガラス板の軟化点付近まで加熱して、所定の形状に曲げ成形する工程である。
リング型20上に載置された複数枚のガラス板2、4は、上下方向に並んでおり、隣り合うガラス板の間には、離型剤が配される。離型剤は、隣り合うガラス板2、4を離間して、成形後に容易に分離できるようにする。離型剤としては、例えばガラス板と反応したり、高温で溶融したりすることのないセラミックス粉末などが好適に用いられる。
リング型20上に載置された複数枚のガラス板2、4は、同じガラス組成を有しても良いし、異なるガラス組成を有しても良い。同じガラス組成を有する組み合わせにおいては、素板(ここで、素板とは、合わせガラスを製造する際に使用されるガラス板であって、曲げ加工やその他加工処理の施されていない平板状のガラス板を指す。)の管理やリサイクルカレットの分別が容易であり、製造コストが削減できる。異なるガラス組成を有する組み合わせにおいては、成形工程での板厚の違いによる挙動の違いを低減するように、粘性などの物性を制御することにより、リング型を共用したり、色の異なるガラスを組み合わせたり、電磁波透過率などの機能を付加することが容易になったりするなどの面で有利な効果を奏する。
本発明の合わせガラス及び合わせガラスの製造方法に用いられるガラス板の素板としては、通常、自動車用のガラス板として広く用いられているソーダライムシリケートガラス板が用いられる。このガラス板は、無色透明ガラス板、着色透明性ガラス板、紫外線吸収透明性ガラス板、熱線吸収透明性ガラス板であっても良いし、その他機能が付されたガラス板であってもよい。本発明における合わせガラスは、2枚ないし3枚以上の複数枚のガラス板から構成され、複数枚のガラス板のうち、少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なるガラス板が用いられる。これら複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚は1.6mm未満であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上とされることを特徴とする。
リング型20は、リング状に形成され、複数枚のガラス板2、4を下方から支持する支持型である。リング型20は、加熱炉30の内部を搬送装置に沿って所定方向に案内される。加熱炉30の内部は、ガラス板を予熱する予熱ゾーン32、ガラス板を曲げ成形する成形ゾーン34、ガラス板を徐冷する徐冷ゾーン36などの複数のゾーンに区画されている。各ゾーンには、各ゾーンの温度を制御するため、加熱ヒータなどが設けられている。
リング型20は、予熱ゾーン32、成形ゾーン34、徐冷ゾーン36をこの順で通過する。成形ゾーン34の温度は、ガラス板の曲げ成形に適した温度(通常、軟化点付近の温度である550〜650℃)に設定されており、成形ゾーン34において、リング型20上に載置された複数枚のガラス板2、4はガラス板の軟化点付近まで加熱され、これら複数枚のガラス板2、4はリング型20の形状に従い、所定の湾曲形状に曲げ成形される。
リング型20は、枠状の形状であって、複数枚のガラス板2、4のうちの最下層のガラス板4の周縁部を支持している。リング型20は、一体物であっても良いが、周方向で分割されていても良く、後者の場合、リング型を構成する複数の分割体を、所定の形状を得るため必要に応じて、相対的に移動または回動させても良い。また、部分的に曲率の違うリング型を並行に重複させ、ガラス板の曲げの程度に合わせて支持するリングを入れ替えても良い。
このようにして、成形工程では、複数枚の平板状のガラス板2、4を曲げ成形して、下方に凸の形状の複数枚のガラス板12、14を得る。得られた複数枚のガラス板12、14は、徐冷ゾーン36にて冷却された後、曲げ成形後の離型剤を除去するため、洗浄され、積層工程に供される。
積層工程は、図2に示すように、曲げ成形された複数枚のガラス板12、14を、ガラス板同士の間に中間膜40を介在させて積層する工程である。つまり、成形工程でのガラス板12、14の上下の位置を入れ替えるこの工程によって、図3に示すように、ガラス積層体(未圧着体)50が得られる。ガラス積層体50は、板厚が異なる2枚のガラス板12、14を少なくとも含んでいる。
中間膜40は、ポリビニルブチラール(PVB)などの樹脂で構成され、隣り合うガラス板12、14の間に設けられる。中間膜40は、後述の合わせガラス60が割れたときに、割れたガラスが飛び散るのを防止する。
積層工程では、曲げ成形された複数枚のガラス板の中から、形状の合う複数枚(例えば2枚)のガラス板12、14を選定して積層しても良い。例えば、1つのリング型20上で同時に曲げ成形された複数枚のガラス板12、14を、それぞれ、異なる合わせガラスの作製に用いても良い。
圧着工程は、積層したガラス板12、14と中間膜40とを圧着して、図4に示すように、合わせガラス60を形成する工程である。合わせガラス60は、積層工程で得られたガラス積層体50をオートクレーブ内に入れ加熱し、圧着させることで得られ、所定の湾曲形状の合わせガラスを得る。
合わせガラスの製造方法は、上記の成形工程、積層工程、圧着工程の他、ガラス板の表面に機能材層8(図1参照)を形成する形成工程をさらに有して良い。機能材としては、特に限定されないが、例えば、金属材などの導電材、耐熱顔料などの加飾材が挙げられる。
形成工程では、機能材の他に、バインダーや溶剤を含むインク(例えば、所謂黒色セラミックペースト、導電性銀ペースト)を、ガラス板の表面に塗布し、乾燥させることで、機能材層8を形成する。1枚のガラス板の表面に、複数種類の機能材層8を形成しても良い。機能材層8は、所定のパターンで形成される。
形成工程は、成形工程の前に平板状のガラス板に実施されて良く、この場合、インクを平面に塗布するので、インクを、成形された曲面状のガラス板に塗布する場合に比べて、塗布作業性が良い。インクの塗布方法としては、例えばスクリーン印刷法、ダイコート法などがある。
機能材層8は、焼成されると、ガラス板の表面に焼き付けられ、機能材を含む機能膜18(図1参照)となる。機能膜18は、例えば、導電材を含む導電膜あるいは導電線条であって、TV放送、AM/FM放送、PHSなどの電波を受信するアンテナ、凍結防止用の熱電線などを構成する。あるいは、機能膜18は、加飾材を含む加飾膜であって、黒色の耐熱顔料を含み、外部からの視認を制限したり、太陽光の透過を制限する。
(合わせガラスの製造方法の詳細)
本実施形態では、図1に示すように、成形工程において、ガラス板の板厚が異なる2枚のガラス板2、4を、板厚が薄いガラス板が下方に配置されるように、リング型20に載置して曲げ成形する。具体的には、薄いガラス板4を、厚いガラス板2の下方に配置する。なお、リング型20上に載置されるガラス板の枚数は、3枚以上であって、少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なっていてもよい。この場合、複数枚のガラス板を、板厚が薄いガラス板ほど下方に配置されるように、リング型20に載置して曲げ成形する。3枚以上の場合において、板厚が同じガラス板が存在する場合、板厚が同じガラス板は、隣り合わせに配置される。
このように、成形工程において、2枚のガラス板2、4を、板厚が薄いガラス板を下方に配置されるように並べて曲げ成形すると、曲げ成形により得られる2枚のガラス板12、14は、板厚が薄いガラス板の方の曲率半径が小さくなる。具体的には、図1に示すように、薄いガラス板14の曲率半径が、厚いガラス板12の曲率半径よりも僅かに小さくなっている。薄いガラス板は、厚いガラス板に比べて、熱によって下方に垂れやすいためである。また、3枚以上の複数枚のガラス板を、板厚が薄いガラス板ほど下方に配置されるように並べて曲げ成形すると、曲げ成形により得られる複数枚のガラス板は、板厚が薄いガラス板ほど曲率半径が小さくなる。
その結果、曲げ成形される2枚のガラス板12、14が互いの変形を妨げないので、各ガラス板12、14と離型剤との接触圧を軽減できる。よって、各ガラス板12、14の対向する表面において、離型剤などによる凹凸が生じるのを制限できる。3枚以上の複数枚のガラス板の場合も、同様に曲げ成形される複数枚のガラス板が互いの変形を妨げないので、各ガラス板と離型剤との接触圧を軽減できる。
曲げ成形後の状態では、薄いガラス板14の凹曲面と、厚いガラス板12の凸曲面とが、互いに向かい合わせになっている。ここで、「凸曲面」とは、ガラス板の両主面のうち凸の曲面をいい、「凹曲面」とは、ガラス板の両主面のうち凹んだ曲面をいう。
本実施形態では、積層工程において、図2に示すように、薄いガラス板14の凸曲面と、厚いガラス板12の凹曲面とを互いに向かい合わせ、つまり、ガラス板12、14の上下の位置を入れ替えて、中間膜40を介して2枚のガラス板12、14を積層する。このように積層すると、下記の第1〜第4の作用がある。
第1の作用として、積層工程において、2枚のガラス板12、14のうち、成形工程においてリング型20に接触して支持されたガラス板14は、該ガラス板14のリング型20との接触痕15(図1参照)が他のガラス板12で覆われるように、中間膜40を介して、他のガラス板12と積層される。よって、ガラス板14のリング型20との接触痕15の凹凸が外部に露出するのを防止できる。また、3枚以上の複数枚のガラス板の場合においても、同様に、リング型20に接触して支持されたガラス板のリング型20との接触痕15の凹凸が外部に露出するのを防止できる。
第2の作用として、成形工程において、2枚のガラス板2、4のうちの最上層のガラス板2の上面に機能膜18を形成する場合に、図2に示すように、積層工程において、機能膜18が2枚のガラス板12、14の間に配置される。これによって、機能膜18となる機能材層8を焼成する専用の工程を不要にでき、且つ、機能膜18が外部に露出するのを防止して、機能膜18を保護することができる。また、3枚以上の複数枚のガラス板の場合においても、複数枚のガラス板のうちの最上層のガラス板の上面に機能膜18が形成されることになるので、同様の作用が得られる。
さらに、図3に示すように、積層工程において、ガラス板14のリング型20との接触痕15を、他のガラス板12に形成される黒色の耐熱顔料を含む機能膜(即ち、加飾膜)18で覆うことが可能である。よって、合わせガラス60を窓ガラスとして自動車の車体に取り付けたとき、リング型20の接触跡の凹凸を車外側から視認困難にできる。なお、機能膜18は、接触痕15を外部から隠すことができる限り、薄いガラス板14と接触していても良いし、僅かに離れていても良い。
第3の作用として、積層工程において、ガラス板の板厚が異なる2枚のガラス板12、14を、図3のように、板厚が厚いガラス板12を合わせガラス60の凸曲面(合わせガラスの両主面のうち凸の曲面)寄りに配置されるように並べて積層される。そのため、合わせガラス60を窓ガラスとして自動車の車体に取り付けたとき、厚いガラス板12が車外寄りに配置されるので、車外からの衝撃に対する耐久性を向上できる。加えて、詳しくは後述するが、積層時に外周と平行な方向に圧縮応力が印加されたガラス板12を、車外寄りに配置することになるので、車外からの衝撃に対する耐久性を向上できる。また、3枚以上の複数枚のガラス板の場合においても、複数枚のガラス板のうちの厚いガラス板ほど車外寄りに配置されるので、同様の作用が得られる。
図5は、曲率半径が異なる2枚のガラス板を積層したときに、各ガラス板に印加される応力の作用方向を示す模式図である。図5において、積層後の状態を実線で示し、積層前の状態を2点鎖線で示す。
図5に示すように、曲率半径の大きいガラス板12は、積層後に、曲率半径が小さくなり、外周長が短くなるので、外周近傍において、外周と平行な方向に圧縮応力が作用する。従って、上記のように積層すると、積層時に外周と平行な方向に圧縮応力が印加されたガラス板12を、車外寄りに配置することになるので、車外からの衝撃に対する耐久性を向上できる。
第4の作用として、積層工程において、2枚のガラス板12、14は、曲げ成形時の位置が下側のガラス板14が合わせガラス60の凸曲面寄りに配置されるように並べて積層される。そのため、合わせガラス60を窓ガラスとして自動車の車体に取り付けたとき、詳しくは後述するが、成形工程での残留歪みによる最大平面引張応力の小さいガラス板ほど、車外寄りに配置されるので、車外からの衝撃に対する耐久性をさらに向上できる。また、3枚以上の複数枚のガラス板の場合においても、成形工程での残留歪みによる最大平面引張応力の小さいガラス板ほど車外寄りに配置されるので、同様の作用が得られる。
図6は、成形工程での残留歪みによる、各ガラス板の平面応力の分布を模式的に示すグラフである。縦軸は、各ガラス板12、14の外周近傍での、外周と平行な方向における平面応力である。一方、横軸は、各ガラス板12、14の外周からの距離である。図6において、厚いガラス板12の平面応力の分布を実線で示し、薄いガラス板14の平面応力の分布を2点鎖線で示す。
図6に示すように、各ガラス板12、14の周縁部において、平面引張応力が最大となるのは、徐冷ゾーン36において、各ガラス板12、14の周縁部が、リング型20の影響で、他の部分に比べて温度が高く、他の部分よりも遅れて冷えるためである。
また、図6に示すように、厚いガラス板12の最大平面引張応力(I)が、薄いガラス板14の最大平面引張応力(I)よりも小さいのは、図1に示すように、徐冷ゾーン36において、厚いガラス板12は薄いガラス板14よりもリング型20から遠く、リング型20の熱の影響を受け難いからである。従って、上記のように積層すると、成形工程での残留歪みによる最大平面引張応力の小さいガラス板ほど、車外寄りに配置されるので、車外からの衝撃に対する耐久性をさらに向上できる。
また、図6に示すように、厚いガラス板12の最大平面引張応力(I)が、薄いガラス板14の最大平面引張応力(I)よりも外周側で発生するのは、図1に示すように、徐冷ゾーン36において、厚いガラス板12は薄いガラス板14よりもリング型20から遠く、リング型20の熱の影響を受け難いからである。
上記積層時に生じる応力と、上記成形時に生じる応力とを合算すると、合わせガラス60において、隣り合う、板厚が異なる2枚のガラス板12、14のうち、厚いガラス板12は、薄いガラス板14よりも、外周近傍での外周と平行な方向における最大平面引張応力が小さくなっている。これによって、合わせガラス60を窓ガラスとして自動車の車体に取り付けたとき、外部からの衝撃に対する耐性を向上できる。
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、リング型20上に載置されたガラス板および合わせガラス60において、ガラス板の枚数は2枚であって、該2枚のガラス板の板厚が異なる。
これに対し、本実施形態では、リング型20上に載置されたガラス板および合わせガラスの構成が異なる。具体的には、リング型20上に載置されたガラス板および合わせガラスにおいて、ガラス板の枚数は3枚であって、2枚のガラス板は互いに板厚が異なり、残り1枚のガラス板は、上記2枚ガラス板のうちの厚いガラス板と同じ板厚である。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る、合わせガラスの製造方法における成形工程の説明図であって、一部断面図である。図8はこの合わせガラスの製造方法における積層工程の説明図である。図9は、第2の実施形態に係る、ガラス積層体の横断面図である。図10は、第2の実施形態に係る、合わせガラスの横断面図である。
本実施形態の合わせガラスの製造方法は、第1の実施形態と同様に、成形工程、積層工程、圧着工程などを有する。以下、各工程について図面を参照して説明するが、第1の実施形態と同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
本発明の一態様における成形工程は、図7に示すように、離型剤を介して重ねた複数枚のガラス板102、103、104(以下、ガラス板102、103、104を、ガラス板102〜104とも略す。)を、リング型20上に載置し、成形ゾーン34にて軟化点付近まで加熱することによって、自重で湾曲形状に曲げ成形する工程を少なくとも備える。この成形工程は、自重で予備成形したガラス板102〜104を、リング型20とプレス型(不図示)との間に挟んで加圧して成形する工程を更に有しても良い。
リング型20上に載置された複数枚のガラス板102〜104は、上下方向に並んでおり、隣り合うガラス板の間には離型剤が配される。離型剤は、複数枚のガラス板102〜104が直接接触せず、成形後に容易に分離できるように配される。
成形工程では、複数枚の平板状のガラス板102〜104を曲げ成形して、図7に示すように、下方に凸の形状の複数枚のガラス板112、113、114(以下、ガラス板112、113、114を、ガラス板112〜114とも略す。)を得る。得られた複数枚のガラス板112〜114は、徐冷ゾーン36にて十分に冷却された後、曲げ成形後の離型剤を除去するため、洗浄され、積層工程に供される。
積層工程は、図8に示すように、曲げ成形された複数枚のガラス板112〜114を、ガラス板同士の間に中間膜140を介在させて積層する工程である。このとき、隣り合うガラス板は、一方のガラス板の凸曲面と、他方のガラス板の凹曲面とが互いに向かい合うように配置される。
中間膜140は、ポリビニルブチラール(PVB)などの樹脂で構成され、隣り合うガラス板の間に設けられる。
積層工程によって、図9に示すように、ガラス積層体(未圧着体)150が得られる。ガラス積層体150は、板厚が異なる2枚のガラス板112、114を少なくとも含んでいる。
得られたガラス積層体150は、以下第1の実施形態と同様にオートクレーブを用いた圧着工程で圧着され、所定の湾曲形状を備える合わせガラス160を得る。
合わせガラスの製造方法は、上記の成形工程、積層工程、圧着工程の他、ガラス板の表面に機能材層108(図7参照)を形成する形成工程をさらに有して良い。形成工程で得られた機能材層108は、前述のように焼成され、機能材を含む機能膜118(図7参照)となる。
本実施形態では、成形工程において、図7に示すように、複数枚のガラス板102〜104のうちの少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なる。具体的には、複数枚のガラス板102〜104のうちの2枚のガラス板102、104の板厚が異なる。残りのガラス板103は、上記2枚のガラス板102、104のうちの厚いガラス板102と同じ板厚を有する。
成形工程において、前述と同様の理由で複数枚のガラス板102〜104は、板厚が薄いガラス板ほど下方に配置されるように、自重曲げ成形用の型であるリング型20上に載置される。具体的には、薄いガラス板104を、2枚の厚いガラス板102、103の下方に配置する。複数枚のガラス板102〜104のうち、最下層となるガラス板104は、リング型20に接触して支持されている。
その結果、曲げ成形される複数枚のガラス板112〜114が互いの変形を妨げないので、各ガラス板112〜114と離型剤との接触圧を軽減できる。よって、各ガラス板112〜114の対向する表面において、離型剤などによる凹凸が生じるのを制限できる。
また、本実施形態では、積層工程において、図8に示すように、複数枚のガラス板112〜114のうち、成形工程においてリング型20に接触して支持されたガラス板114は、該ガラス板114のリング型20との接触痕115(図1参照)が他のガラス板113で覆われるように、中間膜140を介して、他のガラス板113と積層される。
以上により前述の第1〜第4の作用と同様の作用効果を得ることができる。これらの効果は、板厚が同じ2枚のガラス板112、113の順序に関係なく得られる。
以下に、例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
[例1]
例1では、平板状の2枚のガラス板(ソーダライムガラス)を用意した。この2枚のガラス板は、同じガラス組成であって、異なる板厚を有しており、厚いガラス板の板厚は2.0mmであり、薄いガラス板の板厚は1.1mmであった。
次いで、厚いガラス板の表面に、ガラスフリット、黒色の耐熱顔料、および有機ビヒクルを混ぜたインク(所謂黒色セラミックペースト)を塗布し、乾燥させて加飾材層(機能材層)を形成した。
次いで、加飾材層が厚いガラス板の上面に配置されるように、図1に示すリング型の上面に、板厚の薄いガラス板が下に、厚いガラス板が上になるように、板厚1.1mmのガラス板、および板厚2.0mmのガラス板をこの順で重ねて載せた。なお、2枚のガラス板を重ねる前に、2枚のガラス板の間に、セラミックス粉末を含む離型剤を散布した。
離型剤は、隣り合うガラス板を離間して、成形後に容易に分離できるようにする。離型剤としては、例えばガラス板と反応したり、高温(800℃以上)で溶融したりすることのないセラミックス粉末などが好適に用いられる。
次いで、2枚のガラス板を重ねて載せたリング型を、加熱炉の入口から予熱ゾーンを経て、成形ゾーンに搬送し、加熱し、軟化した2枚のガラス板を重力によってリング型に沿った形状に曲げると共に、加飾材層を脱バインダー、焼成して加飾膜(機能膜)を形成した。この状態では、薄いガラス板の凹曲面と、厚いガラス板の凸曲面とが互いに対向している。次いで、リング型を、成形ゾーンから徐冷ゾーンに移動させ、冷却した後、加熱炉の出口から搬出した。
その後、リング型の上面で、2枚のガラス板を十分に冷却した後、リング型から取り外し、洗浄によって離型剤を除去した。
続いて積層工程において中間膜を介して積層する際に、厚いガラス板が下に、薄いガラス板が上になるようにリング型上とは順序を入れ替えて厚いガラス板の凹曲面と、薄いガラス板の凸曲面とを互いに向かい合わせて、ポリビニルブチラール(PVB)からなる中間膜を介して、2枚のガラス板を積層し、ガラス積層体(未圧着体)とした。ガラス積層体は、オートクレーブ内で加熱、圧着され、所定の湾曲形状を備えた合わせガラスを得た。
[例2〜4]
例2〜4では、例1と同じ順序で、表1に示した板厚の2枚のガラス板を重ねてリング型に載せた。それ以外は例1と同様に合わせガラスを作成した。
[例5〜8]
例5〜8では、例1と異なる順序で、表1に示した板厚の2枚のガラス板を重ねてリング型に載せた。
先ず、表1に示したような板厚の組み合わせの平板状の2枚のガラス板(ソーダライムガラス)を用意した。これらの2枚のガラス板は、同じガラス組成であって、異なる板厚を有している。
次いで、例1とは異なり、薄いガラス板の表面に、例1と同様のガラスフリット、黒色の耐熱顔料、および有機ビヒクルを混ぜたインクを塗布し、乾燥させて加飾材層を形成した。
次いで、加飾材層が薄いガラス板の上面に配置されるように、リング型の上面に、板厚の薄いガラス板が上になるように、厚いガラス板、および板厚の薄いガラス板をこの順で重ねて載せて成形を行った。
なお、成形後のガラス板は、積層工程で中間膜を介して積層する際に厚いガラス板が下に、薄いガラス板が上になるように、リング型上と同じ順序で積層し、ガラス積層体(未圧着体)とした。ガラス積層体は、オートクレーブ内で加熱、圧着され、所定の湾曲形状を備えた合わせガラスを得た。前述以外の条件は例1と同様の条件で合わせガラスを作製した。
各例における、ガラス板の板厚、成形時のガラスの位置及び合わせガラスの評価結果を表1に示す。
なお、歪欠点は、製品出荷における透視による目視検査の基準により行い、製品不良の限度見本に照らして運転者に視認できる程度以上のものを歪欠点として、カウントした。なお、図11は歪欠点の評価範囲を示した図である。図に示すように合わせガラスの側辺近傍、つまり側辺の端部から100mmの範囲(右辺側A1、左辺側A2)の歪欠点について評価を行った結果である。
Figure 0005949763
例1〜4で得られた合わせガラスを目視で観察したところ、ガラス板と中間膜が十分圧着され、ガラスの歪みによる外観上の不具合は確認さなかった。また、リング型の接触跡の凹凸が合わせガラスの外側表面に露出しておらず、さらに、加飾膜はガラス板の中間膜との間に配置されていた。
例5及び例6で得られた合わせガラスを目視で観察したところ、成形時にガラス表面に残留した離型剤の凹凸などを原因とするガラスの歪欠点により、車両用ガラスとして利用した際に運転者に認識される程度の透視歪みが合わせガラスの側辺近傍に発生した。また、リング型の接触跡の凹凸が外部に露出していた。さらに、加飾膜が、合わせガラスの外部に露出した。
また、例7及び例8で得られた合わせガラスを目視で観察したところ、ガラス板と中間膜が十分圧着され、合わせガラスの側辺近傍におけるガラスの歪みによる外観上の不具合は確認さなかった。一方で、リング型の接触跡の凹凸が外部に露出していた。さらに、加飾膜が、合わせガラスの外部に露出した。
以上の結果から、例7、8からも示されるように、複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mmよりも厚く、且つ最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との差が0.5mm未満の合わせガラス用の素板を成形する際に、板厚の厚いガラス板が下になるように積層して成形した場合には、製造された合わせガラスの側辺近傍に歪欠点は生じない。つまり、本発明を用いる必要はない。しかしながら、この構成では、従来の合わせガラスに比べて軽量化の効果がほとんどない、または、極めて小さい。
例5、6からも示されるように、複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mm以下であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上の合わせガラス用の素板を成形する際に、板厚の厚いガラス板が下になるように積層して成形した場合には、製造された合わせガラスの側辺近傍に歪欠点が生じる。
これに対して、本発明の一態様における製造方法及びその製法を用いて製造した合わせガラスでは、合わせガラスの側辺近傍に歪欠点が生じることなく、十分に圧着された合わせガラスを得ることができた。また、このとき合わせガラスの外側表面に露出させない合わせガラスを得ることができるとともに、容易に加飾膜をガラス板の中間膜との間に配置することができた。
表2に、ガラス板を成形し、徐冷した後、中間膜と積層する前の薄いガラス板単独(1枚だけ)での評価結果を示す。例11〜18のサンプルは、例1〜8と同様に表2に示した板厚の2枚のガラス板を重ね、リング型上で成形し、積層工程に送る前の薄いガラス板のみをサンプルとして用いて評価を行った。
表2は、前述のように作成した薄いガラス板のみを検査台に設置して透視による目視検査を行い、前述のA1、A2領域の歪欠点のうち運転者に視認できる程度以上のものを歪欠点としてカウントした結果を示している。
表1に示した合わせガラスの歪欠点は、例1〜4のように成形時の薄いガラス板の位置、が下の場合、歪欠点を生じるガラス板の凹みが表面に露出し、背中合わせの位置にくるため凹レンズ効果により黒く見える。一方で、例5〜8のように成形時の薄いガラス板の位置が上の場合、歪欠点を生じるガラスの凹みが表面に露出せず、対向した位置にくるため凸レンズ効果により白く見える。
一方で、ガラス板を積層して合わせガラスにする前の薄いガラス板単独で透視による歪検査を行うと、上記の凹レンズ、凸レンズ効果が生じないため、本発明と従来例の歪欠点の見え方が白黒逆転することがないため、評価基準をより統一することが可能になる。
Figure 0005949763
例11〜14で得られた薄いガラス板を目視で観察したところ、側辺近傍のA1、A2領域にガラス板の歪みによる外観上の不具合は確認さなかった。
例15〜18で得られた合わせガラスを目視で観察したところ、成形時にガラス板表面に残留した離型剤の凹凸などを原因とするガラス板の歪欠点により、車両用ガラスとして利用した際に運転者に認識される程度の透視歪みが合わせガラスの側辺近傍のA1,A2領域内に発生した。
以上の結果から例11〜14で得られた薄いガラス板を用いて合わせガラスを製造しても、側辺近傍のA1,A2領域に歪欠点が発生する可能性は極めて低いと言える。
本発明において、複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であっても、成形工程において、板厚が薄いガラス板ほど下方に配置されるようにリング型に載置して曲げ成形を行うことにより、ガラス板の歪欠点の発生を低減でき見栄えの悪化を防止できる。さらに歪欠点の発生しやすい最も薄いガラス板の板厚が1.3mm以下ではさらにその効果は顕著になる。さらに歪欠点の発生しやすい最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.7mm以上ではさらにその効果は顕著になる。
また、本発明の一態様における合わせガラスにおいて、複数枚のガラス板の最も厚いガラス板を、車両取り付け時における車外側になるように積層することが好ましい。車両用窓として用いた際の小石などの飛来物に対する性能が高まるためである。このとき、最も車外側に積層されるガラス板の板厚は、1.8mm以上が好ましく、1.95mm以上がさらに好ましい。一方、2.1mm以上の場合、重量の増加の観点から好ましくない。
また、本発明の一態様における合わせガラスにおいて、複数枚のガラス板の最も薄いガラス板を、車両取り付け時における最も車外側になるように積層しないことが好ましい。このとき、最も薄いガラス板の板厚は、0.7mm以上が好ましく、1.0mm以上がさらに好ましい。薄ければ薄いほど軽量化には寄与するが、熱容量が小さくなるため、軟化点付近まで加熱して行う従来の曲げ成形の製造設備や条件での曲げ成形が困難になる。
なお、加飾膜などの機能膜が合わせガラスの外部に露出しないように、例1及び例2と同様に、厚いガラス板の表面にインクを塗布し、乾燥させて機能材層を形成することも可能であるが、この場合、機能材層を仮焼成した後、成形工程を実施する必要があり、工程数が増える。機能材層を仮焼成することなく、2枚のガラス板の間に挟んで成形工程を実施すると、成形工程後に、機能膜を介して、2枚のガラス板が結合してしまい、剥離できない。
本発明によれば、複数枚のガラス板のうちの2枚のガラス板の板厚が異なる場合にも、ガラス板と中間膜が十分圧着され、ガラス板の歪み、特に側辺近傍における歪み、を低減し見栄えの悪化を抑制できる、耐飛石性能などの諸物性を満足する合わせガラスの製造方法、および合わせガラスを提供することができる。特に、本発明は自動車用の合わせガラスの製造に有用である。
なお、2011年6月20日に出願された日本特許出願2011−136358号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
2 厚いガラス板
4 薄いガラス板
8 機能材層
12 曲げ成形された厚いガラス板
14 曲げ成形された薄いガラス板
15 リング型との接触痕
18 機能膜
40 中間膜
50 ガラス積層体(未圧着体)
60 合わせガラス

Claims (15)

  1. 複数枚のガラス板からなり、複数枚のガラス板のうちの少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なるガラス板を用いてなる合わせガラスの製造方法であって、当該合わせガラスの製造方法は、
    離型剤を介して重ねた複数枚のガラス板を、リング型に載置して軟化点付近まで加熱し、湾曲形状に曲げ成形する成形工程と、
    成形された前記ガラス板を、該ガラス板同士の間に中間膜を介在させて積層する積層工程と、
    積層した前記ガラス板と前記中間膜とを圧着して合わせガラスを形成する圧着工程とを有し、
    前記複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であり、
    前記成形工程において、
    前記最も薄いガラス板は、前記最も厚いガラス板に比べて、熱によって下方に垂れやすく、
    複数枚の前記ガラス板を、板厚が薄いガラス板ほど下方に配置されるように、前記リング型に載置して曲げ成形することを特徴とする、合わせガラスの製造方法。
  2. 前記複数枚のガラス板は、同じガラス組成を有する、請求項1に記載の合わせガラスの製造方法。
  3. ガラス板の板厚が異なる2枚のガラス板を用いてなる合わせガラスの製造方法であって、当該合わせガラスの製造方法は、
    離型剤を介して重ねた2枚のガラス板を、リング型に載置して軟化点付近まで加熱し、湾曲形状に曲げ成形する成形工程と、
    成形された前記ガラス板を、該ガラス板同士の間に中間膜を介在させて積層する積層工程と、
    積層した前記ガラス板と前記中間膜とを圧着して合わせガラスを形成する圧着工程とを有し、
    前記2枚のガラス板のうち薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記2枚のガラス板のうち薄いガラス板の板厚と厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であり、
    前記成形工程において、前記2枚のガラス板を、板厚が薄いガラス板を下方に配置されるように、前記リング型に載置して曲げ成形することを特徴とする、請求項1または2に記載の合わせガラスの製造方法。
  4. 前記積層工程において、複数枚のガラス板のうち、前記成形工程において前記リング型に接触して支持されたガラス板は、該ガラス板の前記リング型との接触痕が他のガラス板で覆われるように、前記中間膜を介して、前記他のガラス板と積層される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の合わせガラスの製造方法。
  5. 前記成形工程において、複数枚のガラス板のうちの最上層のガラス板の上面に機能膜を形成し、
    前記積層工程において、前記機能膜を2枚のガラス板の間に配して、積層を行う、請求項1〜のいずれか1項に記載の合わせガラスの製造方法。
  6. 前記積層工程において、複数枚のガラス板のうちの少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なり、複数枚のガラス板を、板厚が厚いガラス板ほど、前記合わせガラスの凸曲面寄りに配置する、請求項1〜のいずれか1項に記載の合わせガラスの製造方法。
  7. 前記積層工程において、複数枚のガラス板を、曲げ成形時の位置が側のガラス板ほど、前記合わせガラスの凸曲面寄りに配置されるように積層する、請求項1〜のいずれか1項に記載の合わせガラスの製造方法。
  8. 前記複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が、0.7mm以上、1.6mm未満である、請求項1〜のいずれか1項に記載の合わせガラスの製造方法。
  9. 複数枚のガラス板と、前記複数枚のガラス板の間に設けられる中間膜とを有する、所定の湾曲形状の合わせガラスであって、
    当該合わせガラスを構成する複数枚の前記ガラス板のうちの少なくとも2枚のガラス板の板厚が異なり、
    前記複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記複数枚のガラス板の、最も薄いガラス板の板厚と最も厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であり、
    前記複数枚のガラス板は、板厚が厚いガラス板ほど、前記合わせガラスの凸曲面寄りに配置されるように並んでおり、隣り合う板厚が異なる2枚のガラス板のうち、厚いガラス板は、薄いガラス板よりも、外周近傍での外周と平行な方向における最大平面引張応力が小さいことを特徴とする、合わせガラス。
  10. 2枚のガラス板と、前記2枚のガラス板の間に設けられる中間膜とを有する、所定の湾曲形状の合わせガラスであって、
    当該合わせガラスを構成する2枚のガラス板の板厚は異なり、
    前記2枚のガラス板のうち薄いガラス板の板厚が1.6mm未満であって、且つ、前記2枚のガラス板のうち薄いガラス板の板厚と厚いガラス板の板厚との板厚差が0.5mm以上であることを特徴とする、請求項に記載の合わせガラス。
  11. 前記複数枚のガラス板のうち、前記最も薄いガラス板は、リング型との接触痕が他のガラス板で覆われるように、前記中間膜を介して、前記他のガラス板と積層されている、請求項または10に記載の合わせガラス。
  12. 前記合わせガラスは周縁部に機能性膜を備え、前記接触痕が前記機能性膜によって隠ぺいされる請求項11に記載の合わせガラス。
  13. 前記複数枚のガラス板は、同じガラス組成を有する、請求項9〜12のいずれか1項に記載の合わせガラス。
  14. 前記厚いガラス板の最大平面引張応力が、前記薄いガラス板の最大平面引張応力よりも、外周側で発生する、〜13のいずれか1項に記載の合わせガラス。
  15. 前記複数枚のガラス板の最も薄いガラス板の板厚が、0.7mm以上、1.6mm未満である、請求項〜14のいずれか1項に記載の合わせガラス。
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