JP6903489B2 - ガラス板を強化するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は厚さ４ｍｍ以下の薄い平面ガラス板をそのガラス板が強化後であってもその平面性を保持するように少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力に強化するための方法に関し、この方法はガラス板を強化温度に加熱すること、およびガラス板の両面に６ｋＰａ以上の噴射圧力および３０ｍｍ以下の噴射距離で冷却空気を噴射することによって急冷工程を行うことを含む。

また本発明は厚さ４ｍｍ以下の薄い平面ガラス板を少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力に強化するための装置に関し、この装置はガラス板を強化温度に加熱し、ガラス板用のコンベアトラックを含む炉と、ガラス板を冷却し、コンベアトラックおよびコンベアトラックの上下に設置され、冷却空気噴射開口部を有する冷却空気エンクロージャーを含む急冷ユニットとを含み、噴射開口部はそれを介した噴射の冷却効果が急冷ユニット内を移動するガラス板の全幅に亘ってガラス板の上下面に案内されるように配置され、噴射開口部はコンベアトラック上を移動するガラス板の面から３０ｍｍ以下の最も短い噴射距離および６ｋＰａ以上の噴射圧力を有する。

ガラス板が単独の方向または前後に回転する回転セラミックローラーの上で移動し、それらガラス板が下流に位置する空気噴射によって急冷が行われる急冷ユニットに強化温度でローラートラックに沿って進むガラス板用の強化炉が一般に知られており、現在使用されている。ローラートラックが装備された炉は、当業界では例えばローラハース炉と呼ばれている。通常の炉温は約７００℃であり、冷却に使用される空気の温度は屋外または工場施設内のホールの空気温度とほぼ同じである。冷却空気はファンまたはコンプレッサーによって供給される。エアーサポート技術に基づく炉および冷却ユニットでは、ガラス板は薄いエアーベッドによって支持されている間は浮いており、ガラスの側縁部の１つに沿ってコンベアトラックローラーまたは他の移送部材と接触するだけである。エアーサポート技術に基づいてガラス板を強化する機械は、ローラーが設置された強化機械より明らかに一般的でなく、知られていない。エアーサポート技術に基づいた炉は、当業界では例えばエアーサポート炉と呼ばれている。強化工程の目的は、ガラス板がどのように支持されるにか関係なく常に同じである。ガラス板の支持の慣例に関係なく、本発明によって解決される以下に説明する双安定性の問題は解決されていない。

厚さ４ｍｍのガラス板の場合の通常の強化温度、即ちガラスが炉から急冷ユニットへ進む際の温度は、６４０℃である。ガラス強化温度はガラスが厚くなるにつれて僅かに下げることができる。強化温度を上げることによって徐々に薄くなるガラスを強化し、急冷に必要とされる冷却能を減少させることができる。一方、厚さ４ｍｍのガラスで強化温度を６４０℃から６７０℃に単に高くすることは明らかに高い補強または強化度が確立される、即ちガラスの表面での圧縮応力が増加する。

強化工程に到達したガラスは真直度および光学的特性において良好である。そのガラスは典型的には１〜４ＭＰａのガラス表面圧縮応力を有する。強化工程の目的は、真直度および光学的特性の影響を可能な限り小さくしつつ、ガラス板の強度を充分に増加させることである。強度に加えて、強化されたガラスの別の望ましい品質は、割れたときの安全性である。非強化ガラスは大きな片に割れ、裂傷の危険を伴う。強化されたガラスは粉々に割れ、殆ど危険がない。

ガラスの表面での強化において確立される圧縮応力（強度または強化の度合い）は、ガラスにとって典型的な転移温度範囲（約６００→５００）を介してガラスが冷める際の厚さ方向のガラスの温度分布に依存する。この場合厚さ方向の温度分布はおおよそ放物形をなす。ガラスの表面と中央との厚さ方向の温度分布の温度差が少なくとも約１００°Ｃである場合、少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力である強化度がガラスに発生する。薄いガラスは上述温度差と同じ温度差を得るためにより多くの冷却効果を必要とする。例えば、厚さ３ｍｍのガラスを強化するには厚さ４ｍｍのガラスの強化よりガラス面積当たり約５倍の冷却ファンモーター容量を必要とする。例えば、厚さ４ｍｍのガラス板の場合の目的とする強化は約１００ＭＰａの表面圧縮応力であり、これによりガラスの厚さの中央は約４６ＭＰａの引張応力を有する。この種のガラス板は、いわば粉々に割れるのでガラスの安全性基準の要件を満たす。

所謂、倍強度ガラス（heat strengthened glass）と言われるガラスの目的は、安全な割れ特性でも強化ガラスのような高い強度（約５０ＭＰａの表面圧縮応力で充分である）を達成することでもない。また所謂、超強化ガラスと言われるガラスの目的は、通常の強化ガラスより明らかに強度のある種類のガラスである。所謂、ＦＲＧガラス（耐熱ガラス）では、例えば表面圧縮応力は少なくとも１６０ＭＰａである。倍強化は急冷ユニットの空気噴射の冷却効果が強化に対して著しく減少すると成功する。超強化は急冷ユニットの空気噴射の冷却効果が強化に対して著しく増加すると成功する。それ以外には工程として倍強化および超強化は、強化と類似する。しかしながら、これらは互いに本発明によって解決される所謂、双安定性の問題が倍強度ガラスの場合には僅かまたは大した問題ではなく、炉温の調節によって容易に解消されるという点で異なるが、厚さが４ｍｍ以下の薄いガラスの強化および超強化において発生する双安定性の問題に対する適切な解決策は提示されていない。

ガラスがローラートラックに対して平坦な状態に重力によってプレスされるので、強化ラインの端部にある積み降ろしトラックのローラー上のガラス板の反りおよび双安定性を検出するのは困難である。ガラスは、例えばローラーに対してその側縁部を乗せて直立位置につり上げられる際に重力のガラス強化効果は消滅する。これによりガラスの側縁部の１つの真直度に関し視覚的に検査することを可能にする。ガラスは視覚的に真っ直ぐ（図８参照、ガラスｉ）または一方向に湾曲する。ガラスの曲率（全体的な平坦度）の標準的な測定方法および限界値がある。僅かな湾曲は問題ではない。ガラスが直立した状態にある間にガラスを曲げる場合、安定したガラス（図８参照、ガラスｉｉ）は曲げ力が消滅した後でも常に同じ形状を復元する。双安定ガラスは外部の力なしでは直立した状態では真っ直ぐにすることができない。双安定性ガラスを僅かに真っ直ぐに付勢する力をそれに加えると、双安定性ガラスはそれ自身で力を加え始めた際と同じ曲率で反対方向に突然曲がる。この自己発生的曲げは手で感じることができ、その結果生じる音も聞こえる。従って、双安定性ガラスは直立した状態で到達し得る少なくとも２つの任意の形状を有する（図８参照、ガラスｉｉｉ）。双安定性ガラスシートの形状は双安定性と同じ現象から生じる局所的な変形を含む場合もある。

反りと共に生じる上述の双安定性は、当業界では強化されたガラスの品質上の問題として一般に知られている。実際には強化された双安定ガラスシートは許容されない。一般に双安定性は、ガラスが比較的表面積が大きく（少なくとも０．５ｍ^２）、二次形状を有する場合に３〜４ｍｍの厚さのガラス（それより薄いガラスの強化はまれであるが、一般的になりつつある）の強化において発現する。双安定性を除去するために強化ラインのオペレーターは、通常、炉の加熱を調整する。この処理の成功は一般にたとえ成功に到達したとしても双安定性および／または関連する反りの結果としてまたは調整工程によって生じたいくつかの他の品質欠陥の結果としてガラスを数枚無駄にしてしまう。成功はオペレーターの技量および炉の性能に依存する。ガラスの厚さが３ｍｍから薄くなると、問題はより深刻になる。発明前の試験では、厚さ２ｍｍのガラスを強化する際、炉を調整することによって問題を排除することは最早不可能になり問題はより深刻になることが分かっている。また双安定性の問題は、ガラス板が大きくなり、ガラスがより二次的になり（即ち、ガラスの長さが幅に近づくにしたがって）およびガラスの強化度が増すにつれてより顕著になる。

特許文献１は、ガラス板の種々の領域および対向面に意図的に発生させた不均衡な応力を利用して曲げを行うことによって曲げられた強化ガラス板を製造するための方法および装置を開示している。初期の冷却セクションではガラス板の端部領域の上面だけが冷却され、これらの領域を一時的に上方に湾曲させている。実際の急冷セクションではガラス板の対向面に不均衡な圧縮応力を設け、これによりガラス板の所望の湾曲または曲げを行うためにガラス板の上下面は不均衡な冷却効果によって冷却される。従ってこの文献の目的は平面ガラス板の双安定性の問題を解消することではない。

特許文献２はガラス板を熱強化するための方法および装置を開示している。所望の表面圧縮応力は２４〜６９ＭＰａであり、側部に要求される表面圧縮応力は中間部分で要求される表面圧縮応力より高くなる。この特許文献の目的は、側縁部を強化しつつ、ガラス板に亘る亀裂進展時間を長くすることである。従って、割れると、ガラス板は新しいガラス板に交換されるまで窓に留まる。このようなガラス板は強化ガラスのように殆ど危険のない、くず状に割れない。この特許文献の装置にはバッフルが設けられており、これらはノズルパイプヘッドとガラス板の間に配置され、それらの中間部分において冷却噴射がガラスに到達するのを妨げ、それらの穿孔された縁部部分においては冷却噴射をさせる。従って、その目的は倍強度ガラス板の縁部部分より中間部分に小さ表面圧縮応力を供することである。一方、平坦なガラス板の強化工程において、表面圧縮応力を均等に配分することが目的である。

双安定性はガラス板に存在する応力およびガラスの種々の部分での応力の違いの結果生じるものである。他の点において平坦なガラスシートの双安定性の発生に関する理論は当業界では一般に知られていない。本発明は新規な経験的な情報に基づいている。本発明の利点は実用試験において証明されている。

本発明の目的は薄く（４ｍｍ以下、特に３ｍｍ未満の厚さ）、大きい（０．５ｍ^２超、特に１ｍ^２超）強化および超強化ガラスシートを安定化させ、真っ直ぐにすることを可能にする方法および装置を提供することである。

本目的は厚さ４ｍｍ以下の薄い平面ガラス板をそのガラス板が強化後であってもその平面性を保持するように少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力に強化するための方法であって、この方法はガラス板を強化温度に加熱すること、およびガラス板の両面に６ｋＰａ以上の噴射圧力および３０ｍｍ以下の噴射距離で冷却空気を噴射することによって急冷工程を行うことを含む本発明の方法によって達成される。また本目的は厚さ４ｍｍ以下の薄い平面ガラス板を少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力に強化するための装置であって、ガラス板を強化温度に加熱し、ガラス板用のコンベアトラックを含む炉と、ガラス板を冷却し、コンベアトラックおよびコンベアトラックの上下に設置され、冷却空気噴射開口部を有する冷却空気エンクロージャーを含む急冷ユニットとを含み、噴射開口部はそれを介した噴射の冷却効果が急冷ユニット内を移動するガラス板の全幅に亘ってガラス板の上下面に案内されるように配置され、噴射開口部はコンベアトラック上を移動するガラス板の面から３０ｍｍ以下の最も短い噴射距離および６ｋＰａ以上の噴射圧力を有する本発明の装置によって達成される。本発明の好ましい実施態様は従属請求項に提示されている。

本発明を添付図面を参照してより詳しく説明する。

装置のセクションの略式平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った装置の長手方向断面図である。 装置の冷却空気エンクロージャーをその噴射開口部と共に示している。 ガラスの表面に対して垂直な方向から見た本発明の好ましい実施態様による装置用の冷却空気エンクロージャーをその噴射開口部と共に略式に示している。 図４の装置の変形例を示している。 長い噴射エンクロージャーのテーパー形状のサブ領域Ａを示している。 セクション６に分割されている冷却空気エンクロージャーを示しており、これらセクションにバルブ７が設けられている。 ガラス板の面の方向に見たガラスの形および双安定性を示している。 例えば図５に示したものと異なる急冷器用の２つのローラーおよび１つの部分的に下に位置する冷却空気エンクロージャーの断面を示し、この図は最も短い噴射距離Ｈを規定している。

本発明の装置は炉１と急冷ユニット２とを含み、これらは図１ではその順番にガラス板の移動方向において連続している。炉１にはそのコンベア部材と共に通常は水平なローラー５またはエアーサポートテーブルが設けられている。これらはガラス板用のコンベアトラックを構成している。加熱されるガラスシートＧは加熱サイクルの継続時間中一方向または前後に一定の速度で炉内で連続的に移動する。強化温度に加熱されると、ガラス板は炉１から急冷ユニット２へと移送速度Ｗで進み、これは炉１内でのガラスの移動速度より通常は速い。通常は移送速度は３００〜８００ｍｍ／ｓであり、少なくともガラスが上述の転移温度範囲以下に冷却されている限り一定のままである。例えば、厚さ３ｍｍのガラスの各部分は少なくとも約３秒間急冷に留まる必要がある。例えば６００ｍｍ／ｓの移送速度では、これは約１８００ｍｍ以上の長さを有する急冷ユニット２を必要とする。炉から急冷へのガラスの移送時間をできるだけ短くするために、炉１から第１冷却空気エンクロージャー３の下方までの距離を炉の端部絶縁部の厚さに３００ｍｍ、好ましくは２００ｍｍ以下を加えたものを超えないようにする。従って、少なくとも３００ｍｍ／ｓのガラス板の移動速度で炉から第１ノズルボックスの下方へのガラスの先行縁部の移送時間は１秒以下になる。４００ｍｍ／ｓの移動速度と２００ｍｍの移送距離で移送時間は０．５秒である。好ましくは移送速度は５００ｍｍ／ｓ超であり、炉の下流端部の外面から第１列のノズル開口部までのガラスの移動方向における距離は１５０ｍｍ未満である。これによりガラスは急冷の前に自然の対流および放射によって冷める時間をできるだけ短くする。

急冷ユニット２には図２に示すように一般的な水平ローラー５およびローラーの上方および下方に冷却空気エンクロージャー３が設けられている。炉１がエアーサポート面である場合、ローラー５またはエアーサポートテーブルはそのコンベア部材と共に、通常はガラスＧの移動方向に対して横切る水平方向に対して僅かに傾斜した位置にある急冷ユニット２内にある。冷却空気エンクロージャー３には噴射開口部４が設けられており、これら開口部から冷却空気がガラスＧの方へと噴射する。噴射開口部３の最も短い噴射距離（図９参照）はコンベアトラック上を移動するガラス板の面から３０ｍｍ以下であり、噴射圧力は少なくとも６ｋＰａ、好ましくは１０ｋＰａである。噴射圧力ｄｐは冷却空気エンクロージャーの内側の絶対圧力ｐ１と工場施設ホールの絶対圧力ｐ０間の差である。厚さ２．８ｍｍ未満のガラスでは噴射圧力は好ましくは２０ｋＰａ超であり、最も短い噴射距離は１５ｍｍ未満である。これにより達成されるのは薄いガラスの強化のための熱伝導係数であり、厚さ４ｍｍのガラスの場合、３５０Ｗ／（ｍ^２Ｋ）超であり、厚さ３ｍｍのガラスの場合、５００Ｗ／（ｍ^２Ｋ）超であり、厚さ２ｍｍのガラスの場合、７００Ｗ／（ｍ^２Ｋ）超である。噴射開口部４は通常は円形の穴であり、通常は図３に示すように連続した列に配置されている。噴射開口部の直径は、通常は８ｍｍ未満、好ましくは１〜６ｍｍである。噴射開口部４は他の形状にすることも可能であり、例えばスロット形状にすることも可能である。

図４は本発明の急冷ユニット２内に移動する途中のガラス板を示している。図４ではガラスの移動方向において第１冷却空気エンクロージャー３は、冷却能の点で弱くなっており、よって冷却効果の点でも弱くなっている幅Ｌ２を有するサブ領域（Ａ）を含む。その冷却能はサブ領域（Ａ）と等しい表面領域に亘るサブ領域（Ａ）の外側の冷却空気エンクロージャー３の冷却能と比較して弱くなるようになっている。冷却能をこのように弱めることは例えば、噴射開口部を閉じる、間隔を空けるまたは小さくすることによって行うことができる。ガラスの横方向（＝ガラスの移動方向に対して直交する水平方向）において、サブ領域（Ａ）は境界を有し、この境界では領域の残りに対して冷却能が急激に変化している。境界での急激な変化は、例えば領域（Ａ）の内側にその横縁部に沿って（＝ガラスの側部Ｇ１に隣接する縁部）サブ領域Ａの外側の噴射開口部より小さい噴射開口部４を加えることによってゆるめることができる。上述の境界での急激な変化は、ガラスの移動方向においてサブ領域（Ａ）の幅を狭くすることによって減少するが、これはガラスが速度Ｗで移動し、従って単独の列の噴射開口部４ではガラスを強化するには充分ではないからである。

冷却能が弱められたサブ領域Ａは、平坦にそして真っ直ぐにされる強化されたガラス板用にガラス板上下に存在する冷却空気エンクロージャー３において必要である。本発明の好ましい実施態様による装置では、冷却能が弱められたサブ領域（Ａ）ではガラス板の上方および下方の冷却空気エンクロージャー３は実質的に同一であり、ガラス板の移動方向に直交する方向においてガラス板の中央に対称に配置されている。サブ領域（Ａ）では冷却効果を完全にブロックすることもできるが、一貫性を持たせるために以下の説明ではサブ領域は冷却能または冷却効果の点で弱められた領域として説明する。本発明の好ましい実施態様による装置では冷却空気エンクロージャー３およびその冷却効果は、ガラスＧの移動方向においてサブ領域（Ａ）の後、図４に示すようにガラスＧの幅全体に亘って同一になる。

次に説明するのは図４の急冷へのガラスＧの移送である。冷却効果が弱められたサブ領域（Ａ）では所望の度合いの強化に充分な冷却能は存在しない、即ち急冷は生じない。従って、各単位長さのガラスの中間部分（Ｇ２）が、対応する、即ち単位長さの側部（Ｇ１）を有する同じＸ座標より期間ｔ＝Ｓ／Ｗ後に急冷に到達する。従って、冷却効果が弱められたサブ領域は側部（Ｇ１）に対してガラスの中間部分（Ｇ２）が急冷に到達するのを遅らせる。その結果、ガラスの側部（Ｇ１）はすぐに冷え、強化応力が中間部分（Ｇ２）においてより側部で早く発生する。

図５は冷却能の点でそしてそれにより冷却効果の点で弱められ、２つの連続する冷却空気エンクロージャー３に設定され、ガラスの移動方向において狭くなっているサブ領域（Ａ）を示している。これらの冷却空気エンクロージャー３は、ガラスの移動方向に見て急冷ユニット２の上流端にある。サブ領域（Ａ）は段階的または直線状またはそれらの中間として狭くなるようにしてもよい。冷却能の横方向に案内される分布はサブ領域の幅を変えることによること以外の方法で変えることもできる。そのような方法としては、ガラスの移動方向および／またはサブ領域（Ａ）の側縁部の方へ進む際に噴射開口部４の大きさ、密度または噴射方向を徐々に変えることが挙げられる。

図６はガラス板の移動方向にテーパー状に狭くなっており、急冷セクションを部分的にまたは完全に覆う長い噴射エンクロージャー３に収容されたサブ領域（Ａ）を示している。サブ領域（Ａ）は最初の部分のみ示されている急冷ユニットの長さの短区間に亘ってあるだけである。通常は、サブ領域（Ａ）は急冷ユニット２の開始箇所で最初の０〜６０ｃｍの距離に亘って位置し、そのガラスの移動方向の長さは少なくとも噴射開口部の直径に等しく、６０ｃｍを超えない。サブ領域（Ａ）のこの配置は図４および５の典型的な実施態様にも適用する。それでも図６の典型的な実施態様はそれらと側部部分と中間部分との間に明確な境界はないが、代わりに本発明は任意の部分の幅を選ぶことができる。図６は側部Ｇ１および中間部分Ｇ２の示唆される選択肢を波線で示している。このおよびまた他の部分の幅の選択肢は、側部の上面および底面の急冷がガラス板の中間部分の上面および底面の急冷より早く開始される、または急冷の早い段階でより効果的に行われるという本発明の特徴的特性を満たす。その結果、所望の強化温度に必要な圧縮応力が中間部分の両面より早く側部の両面に発生する。

図７の典型的な実施態様では第１噴射エンクロージャーはバルブ７が設けられているエンクロージャーセクション６に分割され、バルブ７は、エンクロージャーセクション６を介して噴射される冷却空気の量の調節に使用することができる。さらに不連続の入り口によって、エンクロージャーセクション６に冷却空気が供給され、その急冷ユニットの横方向の温度分布は、特に冷却能を弱めることがサブ領域（Ａ）において局所的な噴射の温度を上げることによって全体的または部分的に行われるように所望のものになる。ガラスの移動方向に直角な方向に連続的に設置されたエンクロージャーセクションは、短く、通常の実施態様では例えば５ｃｍである。

さらに次に説明するのは必要に応じて全ての上述の実施態様に適用される本発明の好ましいまたは最適な実施例である。

冷却効果が弱められたサブ領域（Ａ）は、ガラスの幅に対して２０％以上の幅を有するが、それよりも大きくすることもでき、ガラス板の幅の好ましくは６０％超、より好ましくは９０％超にすることもできる。

急冷ユニット内を進むガラス板の中間部分（Ｇ２）の急冷は、ガラス板の両面で少なくとも直径２ｃｍ以下の噴射開口部によって側部（Ｇ１）の後方６０ｃｍ以下で開始される。好ましくはガラス板の中間部分（ＧＳ）で、移送速度Ｗが３００〜８００ｍｍ／ｓである場合、急冷は側部分（Ｇ１）の４〜３０ｃｍ後方でガラス板の両面で開始される。より一般的に言えばガラス板の中間部分（Ｇ２）の急冷はガラス板の両面で側部（Ｇ１）より０．０５〜１秒後遅れて始まる。

冷却能が弱まるようになっているサブ領域（Ａ）の下流でガラス板（Ｇ）の移動方向において、冷却装置およびそれによって得られる冷却効果はガラス板（Ｇ）の幅全体に亘って実質的に同一である。これは強化に必要とされる少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力がガラス板の表面領域全体に亘って可能な限り均一に配分されるようにするのに必要である。

冷却能および効果が弱められたサブ領域（Ａ）において、噴射開口部４の総表面積はサブ領域の外側の冷却空気エンクロージャーの同じ大きさの領域に含まれる噴射開口部の総表面積より小さくすることができる。開口部の総表面積は噴射開口部４の直径を小さくするおよび／または噴射開口部４の数を少なくするおよび／または一部の噴射開口部４を完全にまたは部分的に閉じることによって減少させることができる。

冷却能を弱めることは冷却能の点で弱められたサブ領域（Ａ）の噴射流の吐出圧力を減少させることによって完全にまたは部分的に行うことができる。サブ領域（Ａ）の冷却能を弱めることは噴射開口部４から吐出する噴射流の途中に配置されたバリアによって完全にまたは部分的に行うことができる。バリアが手動でまたは自動的に移動可能に設けられているのでこれは冷却能を弱める度合いを調節することが可能になる。同じことが噴射開口部を部分的にまたは完全に閉じるために使用される移動可能なダンパーなどの実行手段にも適用する。

また冷却能を弱めることはサブ領域（Ａ）の外側の噴射距離と比較してサブ領域（Ａ）の噴射開口部（４）とガラス（Ｇ）間の噴射距離を長くすることによって完全にまたは部分的に行うことが可能である。この構成はガラスと噴射流間の垂直距離を長くすることによっておよび／または噴射流の方向を変えることによってもたらされる。

冷却能が弱められたサブ領域（Ａ）の両側で急冷ユニット（２）の横方向にガラス板の側部（Ｇ１）に噴射することによって生じる熱伝導係数は、急冷ユニット（２）の残りの部分からガラスへの熱伝導係数と実質的に等しく、ガラス板の中間部分（Ｇ２）の冷却効果が弱められたサブ領域（Ａ）での噴射によって生じる熱伝導係数は平均でそれより少なくとも２０％低い。冷却能が弱められたサブ領域（Ａ）の外側では熱伝導係数は３５０Ｗ／（ｍ^２Ｋ）超であり、好ましくは５００Ｗ／（ｍ^２Ｋ）超である。

ガラス板の移動方向に直角な方向において、熱伝導が弱められたサブ領域（Ａ）がガラス板の中央で実質的に対称に位置すると有利である。熱伝導が弱められたサブ領域（Ａ）はガラス板の両面で実質的に同一であることが好ましい。これは平坦なガラス板の双安定性を達成するのに役立つ。

噴射開口部（４）によって生じる噴射の冷却能は、その結果としてガラス板の両面に永久的に少なくとも１００ＭＰａの大きさに実質的に等しい圧縮応力が残るようにする適合させるのが好ましい。

圧縮応力に不必要な違いが生じるのを避けるためにガラス（Ｇ）の横方向の冷却能および冷却効果が、冷却効果が弱められたサブ領域の境界で急激に変化しないようにするのが好ましく、代わりに冷却能および冷却効果が徐々に変化するようにする。このように徐々に変化させることは、例えば弱められたサブ領域（Ａ）の幅および／または冷却効果の分布をガラスの移動方向に変化させることによって促進させることが可能である。

例えば厚さ２．１ｍｍのガラスにおいて、噴射によって得られる熱伝導係数が１０００Ｗ（ｍ^２Ｋ）であり、噴射空気温度が３０℃であり、ガラス強化温度が６９０℃であり、ガラスの移動速度がＷ＝６００ｍｍ／ｓであり、急冷が側部の後方７．２ｃｍの中間部分で始まると、ガラスの急冷がガラスの中間部分で始まるまでに側部のガラス面が８８℃（６０２℃の温度まで）、ガラスの厚さ全体が平均で２３℃（６６７℃の平均温度まで）冷える。

ガラスの前面領域が正確に一貫して（即ち、同じ速度で、同時にそして厚さ方向に一貫した温度分布で）上述の転移温度範囲で冷えて、従ってガラスの表面の方向に応力差が生じなければ、本発明はおそらく必要ないであろう。この場合強化応力は正確に同時にガラスの表面領域全体に亘って発生する。実際にはこのように同時に発生することはない。本発明ではガラスは実践的ないくつかの実験に従い、双安定性の排除の観点から正しい順序で強化応力に晒される。

本開示において、急冷ユニットまたはガラス板の長さ方向は、ガラス板の移動に対して平行な方向である。急冷ユニットの開始はガラスが最初に到達する急冷ユニットの一部である。ガラス板または急冷ユニットの横方向はガラス板の移動方向に直角な水平方向である。上記においてガラス板の中間部分は、ガラス板の移動と同方向のガラス板の中央セクションを意味し、側部はガラス板の移動と同方向の側縁部の一部を意味する。強化に必要とされる冷却能（単位、Ｗ／ｍ^２）はガラス板の厚さおよびそれに必要とされる強化度によって大きく変わる。従って、本発明は急冷ユニットの種々の部分の相対的な冷却能を調べることを含む。従って、問題は絶対冷却能ではなく相対的な冷却能に関わるので、ガラス板の種々の部分の冷却効果について言及することに関連する。従って、冷却能について述べる場合、それは実際には冷却効率および冷却効果を同時に意味する。熱伝導係数はガラスと空気の温度差で冷却能を除すことによって得られる。

英国特許第１０７１５５５号 米国特許第４，４００，１９４号

Claims (15)

1. ガラス板を強化温度に加熱することと、６ｋＰａ以上の噴射圧力および３０ｍｍ以下のガラス板の両面までの噴射距離（Ｈ）で冷却空気を噴射することによって急冷工程を行うこととを含み、強化の後であってもガラス板が平面性を保持するように厚さ４ｍｍ以下の薄い平面ガラス板を少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力に強化するための方法において、強化されたガラス板の双安定性を排除または減少させるためにガラス板の両側部（Ｇ１）の上面および下面の急冷がガラス板の中間部分（Ｇ２）の上面および下面の急冷より早くまたは効果的に開始され、これにより両側部は、中間部分より前に、少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力の強化度を発生するガラスの厚さ方向の温度分布が与えられることを特徴とする方法。
2. ガラス板が炉から急冷へと少なくとも３００ｍｍ/sの速度で移送され、移送時間は１秒以下であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 急冷ユニット内を進むガラス板に含まれ、幅がガラス板の幅の少なくとも５０％である中間部分で急冷がガラス板の両面で側部より少なくとも０．０５秒〜１秒後に開始されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 厚さ４ｍｍ以下の薄い平面ガラス板を少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力に強化するための装置であってガラス板を強化温度に加熱し、ガラス板用のコンベアトラックを含む炉（１）と、ガラス板を冷却し、コンベアトラックおよびコンベアトラックの上下に設置され、冷却空気噴射開口部（４）を有する冷却空気エンクロージャー（３）を含む急冷ユニット（２）とを含み、噴射開口部はそれを介した噴射の冷却効果が急冷ユニット内を移動するガラス板（Ｇ）の全幅に亘ってガラス板（Ｇ）の上下面に案内されるように配置され、噴射開口部（４）はコンベアトラック上を移動するガラス板の面から３０ｍｍ以下の最も短い噴射距離（Ｈ）および６ｋＰａ以上の噴射圧力を有する装置において、強化されたガラス板の双安定性を排除または減少させるためにコンベアトラックの上の少なくとも第１の冷却空気エンクロージャー（３）は冷却効果が弱められたまたはブロックされたサブ領域（Ａ）を含み、コンベアトラックの下の少なくとも第１冷却空気エンクロージャー（３）は冷却効果が弱められたまたはブロックされたサブ領域（Ａ）を含み、これらサブ領域（Ａ）は、サブ領域（Ａ）と等しい冷却空気エンクロージャーの表面領域に亘るサブ領域（Ａ）の外側の冷却空気エンクロージャー（３）の冷却効果と比較して弱められたまたはブロックされた冷却効果を有し、サブ領域（Ａ）は、移動するガラス板（Ｇ）の中間部分（Ｇ２）の上方および下方に位置し、これによりガラス板の両側部（Ｇ１）の上面および下面の急冷がガラス板の中間部分（Ｇ２）の上面および底面の急冷より早くまたは効果的に始まり、その結果として両側部（Ｇ１）は、中間部分（Ｇ２）より前に、少なくとも１００ＭＰａの表面圧縮応力の強化度を発生するガラスの厚さ方向の温度分布が与えられることを特徴とする装置。
5. 炉（１）から第１冷却空気エンクロージャー（３）の下方への距離は、炉の端部絶縁部の厚さプラス３００ｍｍを超えず、ガラス板の移動速度は少なくとも３００ｍｍ/sであり、従ってガラスの先行縁部の炉から第１ノズルボックス下方への移送時間は１秒以下であることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 冷却効果が弱められたサブ領域（Ａ）は急冷ユニット（２）が始まる部分で最初の０〜６０ｃｍの距離に亘って位置し、サブ領域（Ａ）のガラスの移動方向の長さは噴射開口部の直径以上であり６０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項４または５記載の装置。
7. 急冷ユニット内を進むガラス板に含まれ、幅がガラス板の幅の少なくとも５０％である中間部分で急冷がガラス板の両面で側部の後少なくとも４ｃｍ〜３０ｃｍで開始されることを特徴とする請求項４または５記載の装置。
8. 冷却効果が弱められたサブ領域（Ａ）の下流のガラス板（Ｇ）の移動方向において、冷却構成およびそれによって発生する冷却効果はガラス板（Ｇ）の幅全体に亘って実質的に同一であることを特徴とする請求項４乃至７いずれか１項記載の装置。
9. 冷却効果が弱められたサブ領域（Ａ）において、噴射開口部（４）の総表面積は、サブ領域の外側の冷却空気エンクロージャーの同じような大きさの領域に含まれる噴射開口部の総表面積より小さく、その表面積は、噴射開口部（４）の直径を小さくするおよび／または噴射開口部（４）の数を少なくするおよび／または一部の噴射開口部（４）を完全にまたは部分的に塞ぐことによって小さくされていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
10. サブ領域（Ａ）の冷却効果は噴射開口部（４）から吐出する噴射流の途中に設置されたバリア手段によって完全にまたは部分的に弱められるまたはブロックされることを特徴とする請求項４記載の装置。
11. 冷却効果はサブ領域（Ａ）の外側の噴射距離と比較してサブ領域（Ａ）の噴射開口部（４）とガラス（Ｇ）間の噴射距離を長くすることによって完全にまたは部分的に弱められることを特徴とする請求項４記載の装置。
12. ガラス板の中間部分（Ｇ２）の幅（Ｌ２）は少なくとも５ｃｍであり、ガラス板の側部（Ｇ１）の幅（Ｌ１）は少なくとも５ｃｍであり、冷却効果が弱められたサブ領域（Ａ）の幅はガラスの幅の少なくとも２０％であることを特徴とする請求項４記載の装置。
13. サブ領域（Ａ）の両側部で急冷ユニット（２）の横方向にガラス板の側部（Ｇ１）に噴射することによって発生する熱伝導係数は、急冷ユニット（２）の残りの部分によってガラスに発生する熱伝導係数と実質的に等しく、ガラス板の中間部分（Ｇ２）にサブ領域（Ａ）で噴射することによって発生する熱伝導係数は、それより平均で少なくとも２０％低いことを特徴とする請求項４記載の装置。
14. ガラス板の移動方向に直交する方向にサブ領域（Ａ）はガラス板の中央に実質的に対称に位置し、サブ領域（Ａ）はガラス板の両面で実質的に一致していることを特徴とする請求項４記載の装置。
15. ガラス（Ｇ）の横方向の冷却効果はサブ領域（Ａ）の境界で急に変化せず、冷却効果は徐々に変化する種類のものになっていることを特徴とする請求項４記載の装置。
    

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