JP6954277B2 - 化学強化ガラス板の製造方法及び化学強化用ガラス板収容体 - Google Patents
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Description
本発明は、化学強化ガラス板の製造方法及びそれに用いる化学強化用ガラス板収容体に関する。
近年、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレットＰＣ等のディスプレイ装置が普及している。ディスプレイ装置の前面には、化学強化ガラス板がカバーガラスとして取り付けられており、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を保護する機能を果たしている。化学強化ガラス板は、Ｎａイオンを含むガラス板を、Ｋイオンを含む溶融塩に浸漬するなどして製造される。実際の製造においては、複数のガラス板を間隔をあけて載置可能な支持装置を用いてガラス板を溶融塩に浸漬することが従来からおこなわれている。
化学強化ガラス板の製造に利用可能な支持装置が記載された文献として、下記特許文献１を提示する。特許文献１には、ガラス板を熱処理加工する際に用いられる支持装置が示されている。この支持装置は、ガラス板の下端エッジを分離コームの溝に差し込んで支持するとともに、ガラス板の上端エッジを分離コームや分離ロッドで支持する構造となっている。
ところで、化学強化処理における塩浴処理は、ガラス板を、ガラス転移点以下の温度（例えば、４００℃〜５３０℃）の溶融塩に浸漬させてイオン交換させることで、ガラス板の表面に圧縮応力層を形成し、ガラス板の内部に引張応力層を形成する処理である。
このとき、上記特許文献１に記載された支持装置のように、ガラス板の下端エッジを溝に差し込んで支持した場合、塩浴処理中にガラス板の自重によって、ガラス板に低温クリープによる曲げや歪みなどの変形が生じてしまうことが不可避であった。特に、大型で薄いガラス板では、低温クリープによる変形が顕著に現れるため、品質及び歩留りが低下し、生産効率が低下してしまうという問題点があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラス板を高品質かつ高い歩留りで化学強化させて化学強化ガラス板の生産性を大幅に向上させることが可能な化学強化ガラス板の製造方法及び化学強化用ガラス板収容体を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の化学強化ガラス板の製造方法は、
ガラス板の第一の側縁を把持し、
把持した前記第一の側縁を上方にして前記ガラス板を吊り下げ、
前記ガラス板を吊り下げながら溶融塩中へ浸漬させて塩浴処理を行うことで化学強化することを特徴とする。
ガラス板の第一の側縁を把持し、
把持した前記第一の側縁を上方にして前記ガラス板を吊り下げ、
前記ガラス板を吊り下げながら溶融塩中へ浸漬させて塩浴処理を行うことで化学強化することを特徴とする。
この化学強化ガラス板の製造方法によれば、ガラス板を吊り下げながら溶融塩中へ浸漬させて塩浴処理を行うので、塩浴処理中におけるガラス板への自重による荷重の付与を抑制することができる。したがって、例えば、ガラス板を立て掛けて塩浴処理させる場合と比較し、塩浴処理中にガラス板に自重などの荷重が付与されることで生じる低温クリープによる変形を抑えることができる。これにより、大型で薄いガラス板を高品質かつ高い歩留りで化学強化することができ、化学強化ガラス板の生産性を大幅に向上させることができる。
また、本発明の化学強化用ガラス板収容体は、
上記の化学強化ガラス板の製造方法において用いられ、複数の前記ガラス板を収納したまま前記溶融塩中に投入される化学強化用ガラス板収容体であって、
複数の前記ガラス板が収容される枠体と、
該枠体の上部に設けられ、それぞれの前記ガラス板の前記第一の側縁を把持してガラス板同士の隙間をあけて吊り下げる第一の治具と、
を備えることを特徴とする。
上記の化学強化ガラス板の製造方法において用いられ、複数の前記ガラス板を収納したまま前記溶融塩中に投入される化学強化用ガラス板収容体であって、
複数の前記ガラス板が収容される枠体と、
該枠体の上部に設けられ、それぞれの前記ガラス板の前記第一の側縁を把持してガラス板同士の隙間をあけて吊り下げる第一の治具と、
を備えることを特徴とする。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、第一の治具にガラス板の第一の側縁を把持させて吊り下げた状態で溶融塩中に投入されることで、自重による荷重の付与を極力抑制しながら複数のガラス板に塩浴処理を行うことができる。これにより、低温クリープによる変形を抑えつつ大型で薄い複数のガラス板を化学強化することができる。
側縁とは、ガラス板を把持する領域である。側縁は、ガラス板の外周端部から３０ｍｍ以内の範囲であることが好ましく、外周端部から２０ｍｍ以内の範囲であることがさらに好ましく、外周端部から１５ｍｍ以内がことさらに好ましく、外周端部から１０ｍｍ以内が特に好ましい。
本発明の化学強化用ガラス板収容体において、前記枠体の下部に、吊り下げられたそれぞれの前記ガラス板の前記第一の側縁に対向する第二の側縁を把持する第二の治具が設けられていてもよい。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、上部の第一の治具で吊り下げられたガラス板の下方側の他側縁である第二の側縁を下部の第二の治具で把持することで、吊り下げられたガラス板同士の揺れによる接触を防止することができる。これにより、隣接するガラス板同士の接触による損傷なく塩浴処理を行って化学強化することができる。
吊り下げられたガラス板の下方側の他側縁である第二の側縁を把持する第二の治具は、ガラス板同士の揺れによる接触を防止できればよく、ガラス板の揺れを抑えることができる程度に把持できればよい。すなわち、第二の治具の把持力は、第一の治具の把持力よりも小さくてもよい。
吊り下げられたガラス板の下方側の他側縁である第二の側縁を把持する第二の治具は、ガラス板同士の揺れによる接触を防止できればよく、ガラス板の揺れを抑えることができる程度に把持できればよい。すなわち、第二の治具の把持力は、第一の治具の把持力よりも小さくてもよい。
本発明の化学強化用ガラス板収容体において、前記第一の治具は、互いに間隔をあけて前記ガラス板の前記第一の側縁に沿って複数設けられているものであってもよい。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、複数の第一の治具でガラス板の第一の側縁を把持することで、単数の第一の治具で把持するのに比べ、第一の治具に付与される外力を複数の第一の治具へ分散させることができ、第一の治具で把持することで付与される外力によるガラス板への影響を極力抑えることができる。
本発明の化学強化用ガラス板収容体において、前記第一の治具は、可撓性を有する支持部材を介して前記枠体に支持されているものであってもよい。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、枠体に対して可撓性を有する支持部材によって第一の治具が支持されているので、ガラス板の揺れ等に追従させて第一の治具が柔軟に変位することとなる。これにより、第一の治具での把持箇所でガラス板に付与される外力を極力抑えることができる。
本発明の化学強化用ガラス板収容体において、前記第一の治具は、前記ガラス板を挟んで把持する一対の挟持板と、該挟持板における前記ガラス板との対向面にそれぞれ設けられた緩衝材と、を備えるものであってもよい。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、第一の治具のガラス板を挟んで把持する挟持板が、緩衝材を備えているので、ガラス板を把持する際にガラス板に傷がつきづらくなる。特に、緩衝材として、ガラス板と同質のガラスクロスを用いれば、ガラス板と緩衝材との熱膨張率が略同等であるため、化学強化工程時の温度変動によるダメージを極力抑えることができる。
また、ガラスクロス以外の緩衝材としては、シリカクロス、セラミッククロス、石英ガラス、ガラスボード、ブランケットを用いることができる。
また、ガラスクロス以外の緩衝材としては、シリカクロス、セラミッククロス、石英ガラス、ガラスボード、ブランケットを用いることができる。
本発明の化学強化用ガラス板収容体において、前記第二の治具は、互いに間隔をあけて前記ガラス板の前記第二の側縁に沿って複数設けられているものであってもよい。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、複数の第二の治具でガラス板の第二の側縁を把持することで、単数の第二の治具で把持するのに比べ、第二の治具に付与される外力を複数の第二の治具に分散させることができ、第二の治具で把持することで付与される外力によるガラス板への影響を極力抑えることができる。
本発明の化学強化用ガラス板収容体において、前記第二の治具は、可撓性を有する支持部材を介して前記枠体に支持されているものであってもよい。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、枠体に対して可撓性を有する支持部材によって第二の治具が支持されているので、ガラス板の揺れ等に追従させて第二の治具が柔軟に変位することとなる。これにより、第二の治具での把持箇所でガラス板に付与される外力を極力抑えることができる。
本発明の化学強化用ガラス板収容体において、前記第二の治具は、前記ガラス板を挟んで把持する一対の挟持板と、該挟持板における前記ガラス板との対向面にそれぞれ設けられた緩衝材と、を備えるものであってもよい。
この構成の化学強化用ガラス板収容体によれば、第二の治具のガラス板を挟んで把持する挟持板が、緩衝材を備えているので、ガラス板を把持する際にガラス板に傷がつきづらくなる。特に、緩衝材として、ガラス板と同質のガラスクロスを用いれば、ガラス板と緩衝材との熱膨張率が略同等であるため、化学強化工程時の温度変動によるダメージを極力抑えることができる。
また、ガラスクロス以外の緩衝材としては、シリカクロス、セラミッククロス、石英ガラス、ガラスボード、ブランケットを用いることができる。
また、ガラスクロス以外の緩衝材としては、シリカクロス、セラミッククロス、石英ガラス、ガラスボード、ブランケットを用いることができる。
本発明によれば、ガラス板を高品質かつ高い歩留りで化学強化させて化学強化ガラス板の生産性を大幅に向上させることが可能な化学強化ガラス板の製造方法及び化学強化用ガラス板収容体を提供できる。
以下、本発明に係る化学強化ガラス板の製造方法及び化学強化用ガラス板収容体の一実施形態を、図面を参照して説明する。
まず、化学強化ガラス板の製造方法に用いる化学強化用ガラス板収容体について説明する。
図１は、本発明の化学強化ガラス板の製造方法に用いられる本実施形態に係る化学強化用ガラス板収容体の概略斜視図である。
図１は、本発明の化学強化ガラス板の製造方法に用いられる本実施形態に係る化学強化用ガラス板収容体の概略斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の化学強化用ガラス板収容体（以下、ガラス板収容体と呼ぶ）１は、直方体形状の箱型の枠体１１を備えており、この枠体１１の内側に複数枚のガラス板Ｇが収容される。
枠体１１は、矩形状の上フレーム１２と、同じく矩形状の下フレーム１４とを備えており、これらの上フレーム１２と下フレーム１４は、それぞれの四隅に配置された四本の側方枠材１６で連結されて上下に配置されている。そして、ガラス板収容体１の枠体１１の内部には、複数のガラス板Ｇが、長手方向が左右方向（図中矢印Ａ）に且つ短手方向が鉛直方向（図中矢印Ｂ）になるように前後方向（図中矢印Ｃ）に並べて収容される。
ガラス板収容体１に並べて収納されるガラス板Ｇの形状は特に制限されない。矩形状のガラス板Ｇであってもよいし、ガラス板Ｇのコーナー部がラウンド形状となっていてもよいし、三角形状などの多角形形状、楕円形状、円形状であってもよい。
ガラス板収容体１に並べて収納されるガラス板Ｇの形状は特に制限されない。矩形状のガラス板Ｇであってもよいし、ガラス板Ｇのコーナー部がラウンド形状となっていてもよいし、三角形状などの多角形形状、楕円形状、円形状であってもよい。
上フレーム１２は、長辺を構成する二本の枠材１２ａと短辺を構成する二本の枠材１２ｂとから構成されており、同様に、下フレーム１４は、長辺を構成する二本の枠材１４ａと短辺を構成する二本の枠材１４ｂとから構成されている。上フレーム１２の枠材１２ａ，１２ｂ、下フレーム１４の枠材１４ａ，１４ｂ及び側方枠材１６は、例えば、ＳＵＳ３０４製の断面Ｕ字形状のチャンネルまたは中空状の角パイプで構成されている。さらに、下フレーム１４の枠材１４ａ、１４ｂで囲まれた内部全面には、ＳＵＳ３０４製のエキスパンドメタル１４ｃが取り付けられており、ガラス板収容体１の内部に複数のガラス板Ｇを収容しても、搬送及び溶融塩への浸漬に対して十分耐え得るようになっている。
また、枠体１１には、上フレーム１２のうち前後方向に延びる２本の枠材１２ｂ上における前後方向中央部に吊具１８が設けられている。これらの吊具１８には、ガラス板収容体１を吊り上げる際に、例えばクレーン等のフック（図示略）が係止される。また、吊具１８は、左右方向に延びる２本の枠材１２ａと前後方向に延びる２本の枠材１２ｂとが接続される箇所に設けられていてもよい。
上フレーム１２には、ガラス板Ｇの並び方向である前後方向に延びるトップバー２１が複数（図では３本示されているが、３本に限定されるものではない。）設けられている。また、下フレーム１４には、ガラス板Ｇの並び方向である前後方向に延びるボトムバー２２が複数（図では２本示されているが、２本に限定されるものではない。）設けられている。トップバー２１は、枠体１１の長手方向である左右方向に等間隔に配置されており、２本が両端近傍に配置され、１本が中央部に配置されている。ボトムバー２２は、それぞれ左右方向におけるトップバー２０同士の間に配置されている。これにより、トップバー２１とボトムバー２２とは、左右方向に沿って交互に配置されている。
なお、図１においては、トップバー２１及びボトムバー２２が、枠体１１の短手方向に延在するように配置されているが、これに限らず、トップバー２１およびボトムバー２２は、枠体１１の長手方向に延在するように配置されていてもよい。この場合、複数のガラスＧが矢印Ａ方向に並べて収容される。また、トップバー２１及びボトムバー２２の間隔は、必ずしも等間隔でなくてもよい。
なお、図１においては、トップバー２１及びボトムバー２２が、枠体１１の短手方向に延在するように配置されているが、これに限らず、トップバー２１およびボトムバー２２は、枠体１１の長手方向に延在するように配置されていてもよい。この場合、複数のガラスＧが矢印Ａ方向に並べて収容される。また、トップバー２１及びボトムバー２２の間隔は、必ずしも等間隔でなくてもよい。
図２は、ガラス板が収容されたガラス板収容体を説明するガラス板収容体の図１におけるＤ矢視図である。
図２に示すように、枠体１１の上部には、複数の上部治具（第一の治具）３１が設けられている。これらの上部治具３１は、ガラス板Ｇの一側縁である第一の側縁Ｇ１を把持するものである。上部治具３１は、それぞれのトップバー２１に支持されており、これにより、上部治具３１は、互いに間隔をあけてガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１に沿って複数（本例では３つ）設けられている。そして、これらの上部治具３１によって、ガラス板Ｇは、その第一の側縁Ｇ１が、両端近傍と中央部とで把持されて吊り下げられる。各トップバー２１には、その長手方向に複数の上部治具３１が間隔をあけて配列されている。これにより、複数枚のガラス板Ｇは、上部治具３１によって並び方向である前後方向に隙間をあけて吊り下げられる。
図２に示すように、枠体１１の上部には、複数の上部治具（第一の治具）３１が設けられている。これらの上部治具３１は、ガラス板Ｇの一側縁である第一の側縁Ｇ１を把持するものである。上部治具３１は、それぞれのトップバー２１に支持されており、これにより、上部治具３１は、互いに間隔をあけてガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１に沿って複数（本例では３つ）設けられている。そして、これらの上部治具３１によって、ガラス板Ｇは、その第一の側縁Ｇ１が、両端近傍と中央部とで把持されて吊り下げられる。各トップバー２１には、その長手方向に複数の上部治具３１が間隔をあけて配列されている。これにより、複数枚のガラス板Ｇは、上部治具３１によって並び方向である前後方向に隙間をあけて吊り下げられる。
また、枠体１１の下部には、複数の下部治具（第二の治具）３２が設けられている。これらの下部治具３２は、ガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１に対向する他側縁である第二の側縁Ｇ２を把持するものである。下部治具３２は、それぞれのボトムバー２２に支持されており、これにより、下部治具３２は、互いに間隔をあけてガラス板Ｇの第二の側縁Ｇ２に沿って複数（本例では２つ）設けられている。そして、これらの下部治具３２によって、ガラス板Ｇは、その第二の側縁Ｇ２が、左右方向における上部治具３１での把持位置間で把持される。各ボトムバー２２には、その長手方向に複数の下部治具３２が間隔をあけて配列されている。これにより、複数枚のガラス板Ｇは、下部治具３２によって並び方向である前後方向に隙間をあけて把持される。
次に、上部治具３１及び下部治具３２の構造について説明する。なお、上部治具３１と下部治具３２とは、同一構造であるので、ここでは、上部治具３１の構成を説明し、下部治具３２については、その構成の説明を省略する。
図３は、ガラス板収容体に設けられた上部治具の一実施形態を示す正面図である。図４は、ガラス板収容体に設けられた上部治具の一実施形態を示す側面図である。
図３及び図４に示すように、上部治具３１は、治具本体４１と、挟持板４２と、締結ボルト４３とを有している。治具本体４１は、互いに対向する一対の側板部４５と、これらの側板部４５の一側縁を繋ぐ固定板部４６とを有するコ字状に形成されている。それぞれの側板部４５には、少なくとも一つのネジ孔４５ａが形成されており、これらのネジ孔４５ａには、側板部４５の外側から少なくとも一つの締結ボルト４３がねじ込まれている。挟持板４２は、治具本体４１における両側板部４５の間に、それぞれの挟持板４２が互いに対向するように配置されている。一対の挟持板４２は、挟持板４２の互いに対向する対向面５１ａに、緩衝材６１が設けられている。この緩衝材６１は、耐熱性とともに、柔軟性や弾性を有する材料からなるもので、例えば、ガラス繊維、特に、ガラス板Ｇと同質のガラス繊維から作った織布からなるガラスクロスを用いるのが好ましい。
図３及び図４に示すように、上部治具３１は、治具本体４１と、挟持板４２と、締結ボルト４３とを有している。治具本体４１は、互いに対向する一対の側板部４５と、これらの側板部４５の一側縁を繋ぐ固定板部４６とを有するコ字状に形成されている。それぞれの側板部４５には、少なくとも一つのネジ孔４５ａが形成されており、これらのネジ孔４５ａには、側板部４５の外側から少なくとも一つの締結ボルト４３がねじ込まれている。挟持板４２は、治具本体４１における両側板部４５の間に、それぞれの挟持板４２が互いに対向するように配置されている。一対の挟持板４２は、挟持板４２の互いに対向する対向面５１ａに、緩衝材６１が設けられている。この緩衝材６１は、耐熱性とともに、柔軟性や弾性を有する材料からなるもので、例えば、ガラス繊維、特に、ガラス板Ｇと同質のガラス繊維から作った織布からなるガラスクロスを用いるのが好ましい。
互いに対向する挟持板４２の間にガラス板Ｇを配置した状態で少なくとも一つの締結ボルト４３をねじ込むことで、緩衝材６１を介してガラス板Ｇを挟持板４２によって挟持して把持する。
また、図５は、ガラス板収容体に設けられた上部治具の他の実施形態を示す正面図である。図６は、ガラス板収容体に設けられた上部治具の他の実施形態を示す側面図である。
図５及び図６に示すように、上部治具３１は、治具本体４１と、挟持板４２と、締結ボルト４３とを有している。治具本体４１は、互いに対向する一対の側板部４５と、これらの側板部４５の一側縁を繋ぐ固定板部４６とを有するコ字状に形成されている。互いに対向する一対の側板部４５の片側には、少なくとも一つ（図５、６においては二つ）のネジ孔４５ａが形成されており、これらのネジ孔４５ａには、側板部４５の外側から少なくとも一つの締結ボルト４３がねじ込まれている。挟持板４２は、治具本体４１における両側板部４５の間に配置されている。挟持板４２の締結ボルト４３が接触する面とは反対側の面５１ａと、挟持板４２に対向する側板部４５の面５１ｂと、固定板部４６の下部面に、ガラス板Ｇを囲むように緩衝材６１が設けられている。
この緩衝材６１は、耐熱性とともに、柔軟性や弾性を有する材料からなるもので、例えば、ガラス繊維、特に、ガラス板Ｇと同質のガラス繊維から作った織布からなるガラスクロスを用いるのが好ましい。緩衝材６１は、挟持板４２に固着されていてもよく、また、挟持板４２と別体に設けたものであってもよい。
図５及び図６に示すように、上部治具３１は、治具本体４１と、挟持板４２と、締結ボルト４３とを有している。治具本体４１は、互いに対向する一対の側板部４５と、これらの側板部４５の一側縁を繋ぐ固定板部４６とを有するコ字状に形成されている。互いに対向する一対の側板部４５の片側には、少なくとも一つ（図５、６においては二つ）のネジ孔４５ａが形成されており、これらのネジ孔４５ａには、側板部４５の外側から少なくとも一つの締結ボルト４３がねじ込まれている。挟持板４２は、治具本体４１における両側板部４５の間に配置されている。挟持板４２の締結ボルト４３が接触する面とは反対側の面５１ａと、挟持板４２に対向する側板部４５の面５１ｂと、固定板部４６の下部面に、ガラス板Ｇを囲むように緩衝材６１が設けられている。
この緩衝材６１は、耐熱性とともに、柔軟性や弾性を有する材料からなるもので、例えば、ガラス繊維、特に、ガラス板Ｇと同質のガラス繊維から作った織布からなるガラスクロスを用いるのが好ましい。緩衝材６１は、挟持板４２に固着されていてもよく、また、挟持板４２と別体に設けたものであってもよい。
挟持板４２と側板部４５の間にガラス板Ｇを配置した状態で少なくとも一つの締結ボルト４３をねじ込むことで、緩衝材６１を介してガラス板Ｇを挟持板４２と側板部４５によって挟持して把持する。
治具本体４１には、正面から見て固定板部４６の中央部に、係止部４６ａが設けられており、この係止部４６ａには、支持部材６５が係止されている。支持部材６５は、可撓性及び耐熱性を有する材料からなる線材であり、この線材からなる支持部材６５は、係止部４６ａに緊結されている。この支持部材６５は、枠体１１の上フレーム１２に固定されたトップバー２１に巻回されて固定される。これにより、上部治具３１は、可撓性を有する支持部材６５を介して枠体１１の上フレーム１２に固定されたトップバー２１に支持される。
なお、下部治具３２では、係止部４６ａに係止させた支持部材６５を、枠体１１の下フレーム１４に固定されたボトムバー２２に巻回して固定する。これにより、下部治具３２は、可撓性を有する支持部材６５を介して枠体１１の下フレーム１４に固定されたボトムバー２２に支持される。上部治具３１及び下部治具３２の幅寸法は、２０ｍｍ〜６０ｍｍ程度とするのが望ましい。
治具本体４１の固定方法はこれに限定されるものではなく、線材による支持部材６５に替えて、固定板部４６の中央部や、係止部４６ａに係止される支持部材６５の端部にフックを備えるようにして、トップバー２１に掛止してもよい。
治具本体４１の固定方法はこれに限定されるものではなく、線材による支持部材６５に替えて、固定板部４６の中央部や、係止部４６ａに係止される支持部材６５の端部にフックを備えるようにして、トップバー２１に掛止してもよい。
次に、上記構成の化学強化用ガラス板収容体１を用いた一実施形態に係る化学強化ガラス板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る化学強化ガラス板の製造方法は、特に限定されるものではないが、サイズが大きく薄いガラス板（例えば、サイズ：２４２１ｍｍ〜１２００ｍｍ×１５００ｍｍ〜１０００ｍｍ、厚さ：０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ）を化学強化するのに有用である。
（治具取付工程）
まず、処理対象のガラス板Ｇに対して、その一側縁である第一の側縁Ｇ１に上部治具３１を装着する。具体的には、それぞれの挟持板４２の挟持板部５１の間にガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１を配置して締結ボルト４３をねじ込む。これにより、ガラス板Ｇを挟持板部５１によって両側から挟んで把持させる。上部治具３１は、ガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１における両端近傍及び中央部に装着する。
まず、処理対象のガラス板Ｇに対して、その一側縁である第一の側縁Ｇ１に上部治具３１を装着する。具体的には、それぞれの挟持板４２の挟持板部５１の間にガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１を配置して締結ボルト４３をねじ込む。これにより、ガラス板Ｇを挟持板部５１によって両側から挟んで把持させる。上部治具３１は、ガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１における両端近傍及び中央部に装着する。
次に、ガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１と対向する他側縁である第二の側縁Ｇ２に下部治具３２を装着する。具体的には、それぞれの挟持板４２の挟持板部５１の間にガラス板Ｇの第二の側縁Ｇ２を配置して締結ボルト４３をねじ込む。これにより、ガラス板Ｇを挟持板部５１によって両側から挟んで把持させる。下部治具３２は、ガラス板Ｇの第二の側縁Ｇ２における上部治具３１の間に装着する。なお、下部治具３２をガラス板Ｇに装着した後に、上部治具３１をガラス板Ｇに装着しても良い。
（吊り下げ工程）
次に、ガラス板Ｇを、上部治具３１が装着された第一の側縁Ｇ１が上方となり、下部治具３２が装着された第二の側縁Ｇ２が下方となるように、鉛直に配置させて枠体１１の内部に収容させる。
次に、ガラス板Ｇを、上部治具３１が装着された第一の側縁Ｇ１が上方となり、下部治具３２が装着された第二の側縁Ｇ２が下方となるように、鉛直に配置させて枠体１１の内部に収容させる。
そして、例えば、支持部材６５を係止部４６ａ内に挿通させ、トップバー２１に巻回した後に、緊結することで、上部治具３１を支持部材６５によって上フレーム１２のトップバー２１に支持させる。これにより、枠体１１の内部において、ガラス板Ｇを、その一側縁である第一の側縁Ｇ１を上にした状態で吊り下げる。このとき、上部治具３１は、締結ボルト４３をねじ込むことで、ガラス板Ｇを挟持板部５１によって両側から挟んで把持している。したがって、各締結ボルト４３のねじ込み量を調整してガラス板Ｇの把持位置を上部治具３１における前後方向（図４における左右方向）の中央位置とすれば、ガラス板Ｇの把持位置が支持部材６５による吊り下げ位置と鉛直方向に略一致される。このようにすると、吊り下げられたガラス板Ｇにおける上部治具３１での把持箇所への曲げモーメントの作用を極力抑えることができる。
さらに、下部治具３２を支持部材６５によって下フレーム１４のボトムバー２２に支持させる。これにより、枠体１１の内部で吊り下げたガラス板Ｇの他側縁である第二の側縁Ｇ２を枠体１１に保持させる。なお、ガラス板Ｇを吊り下げた後に、ガラス板Ｇの第二の側縁Ｇ２に下部治具３２を装着し、この下部治具３２をボトムバー２２に支持させても良い。
そして、処理対象の全てのガラス板Ｇについて、第一の側縁Ｇ１を上にした状態で枠体１１内において吊り下げ、下方の第二の側縁Ｇ２を枠体１１に保持させる。
このようにすると、各ガラス板Ｇは、枠体１１内で吊り下げられ、しかも、互いに隙間をあけた状態で、枠体１１内に収容される。
（化学強化工程）
ガラス板収容体１に収容したガラス板Ｇに対して、化学強化のための各種の処理を施す。
ガラス板収容体１に収容したガラス板Ｇに対して、化学強化のための各種の処理を施す。
この化学強化工程では、まず、ガラス板収容体１を予熱炉に投入して加熱処理を施す（加熱処理）。予熱炉では、ガラス板Ｇを、時間をかけて加熱し、徐々に温度を高める。
続いて、ガラス板収容体１の吊具１８にフックを係止させてクレーンで持ち上げ、溶融塩が貯留された溶融塩貯留槽内にガラス板収容体１を投入し、ガラス板Ｇをガラス板収容体１内において吊り下げた状態で溶融塩に浸漬させる（塩浴処理）。
この塩浴処理は、ガラス転移点以下の温度でイオン交換によりガラス表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的にはＬｉイオン、Ｎａイオン）をイオン半径のより大きなアルカリイオン（典型的にはＫイオン）に交換することで、ガラス表面に圧縮応力層を、ガラス内部に引張応力層を、各々形成する処理である。
塩浴処理後、溶融塩貯留槽からガラス板収容体１を引き揚げて徐冷炉に投入してガラス板Ｇを徐冷する（徐冷処理）。徐冷処理は、例えば、電気ヒータにより、その出力が制御された熱量を徐冷炉内の必要位置に供給して徐冷炉内を搬送されるガラス板Ｇを常温に近い温度域までゆっくり冷却する。このようにすることにより、ガラス板Ｇに反りや割れが発生するのを抑制することができる。
次に、ガラス板収容体１を洗浄槽に入れ、ガラス板Ｇを洗浄し、最後にシャワーにより、ガラス板Ｇの表面についた洗浄液を洗い流す（洗浄処理）。
上記工程により、ガラス板Ｇは、化学強化された化学強化ガラス板とされる。
ところで、化学強化工程の塩浴処理では、ガラス転移点以下の温度（例えば、４００℃〜５３０℃）の溶融塩に浸漬されているガラス板Ｇに自重などの荷重が集中して作用すると、ガラス板Ｇに低温クリープによる曲げや歪みなどの変形が生じるおそれがある。
しかし、本実施形態に係る化学強化ガラス板の製造方法によれば、ガラス板Ｇを吊り下げながら溶融塩中へ浸漬させて塩浴処理を行うので、塩浴処理中におけるガラス板Ｇへの自重による荷重の付与を抑制することができる。したがって、例えば、ガラス板Ｇを立て掛けて塩浴処理させる場合と比較し、塩浴処理中にガラス板Ｇの下端に自重などの荷重が集中して付与されることで生じる低温クリープによる変形を抑えることができる。これにより、大型で薄いガラス板Ｇを高品質かつ高い歩留りで化学強化することができ、化学強化ガラス板の生産性を大幅に向上させることができる。
そして、本実施形態に係る化学強化ガラス板の製造方法において用いられる化学強化用ガラス板収容体１によれば、上部治具３１にガラス板Ｇの一側縁である第一の側縁Ｇ１を把持させて吊り下げた状態で溶融塩中に投入されることで、自重による荷重の付与を極力抑制しながら複数のガラス板Ｇに塩浴処理を行うことができる。これにより、低温クリープによる変形を抑えつつ大型で薄い複数のガラス板Ｇを化学強化することができる。
また、上部治具３１で吊り下げられたガラス板Ｇの下方側の他側縁である第二の側縁Ｇ２を下部治具３２で把持することで、化学強化工程における吊り下げられたガラス板Ｇの動きを抑制することで、ガラス板Ｇ同士の揺れによる接触を防止し、さらに、ガラス板Ｇの局所変形も防止することができる。これにより、隣接するガラス板Ｇ同士の接触による損傷や局所変形なく塩浴処理を行って化学強化することができる。
しかも、複数の上部治具３１でガラス板Ｇの上方側の第一の側縁Ｇ１を把持し、複数の下部治具３２でガラス板Ｇの下方側の第二の側縁Ｇ２を把持することで、上部治具３１及び下部治具３２で把持する際に付与される外力を分散させることができる。これにより、上部治具３１及び下部治具３２で把持することで付与される外力によるガラス板Ｇへの影響を極力抑えることができる。
また、枠体１１に対して可撓性を有する支持部材６５によって上部治具３１及び下部治具３２が支持されているので、ガラス板Ｇの揺れ等に追従させて上部治具３１及び下部治具３２が柔軟に変位することとなる。これにより、上部治具３１及び下部治具３２での把持箇所で、ガラス板Ｇに付与されるガラス板収容体の揺れ等に起因する外力を抑えることができる。さらに、化学強化工程中にガラス板の自重によって、ガラス板に低温クリープによる曲げや歪みなどの変形が生ずることを抑えることができる。
さらに、上部治具３１及び下部治具３２のガラス板Ｇを挟んで把持する挟持板４２が、緩衝材６１を備えているので、ガラス板Ｇを把持する際にガラス板Ｇに傷がつきづらくなる。特に、緩衝材６１として、ガラス板Ｇと同質のガラスクロス（ガラス繊維）を用いれば、ガラス板と緩衝材との熱膨張率が略同等であるため、化学強化工程時の温度変動によるダメージ（ガラス板Ｇの割れやガラス板Ｇ表面の傷発生）を極力抑えることができる。
なお、上記実施形態では、複数の上部治具３１でガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１を把持して吊り下げたが、一つの長尺の上部治具３１によってガラス板Ｇの第一の側縁Ｇ１を略全長にわたって把持して吊り下げても良い。同様に、複数の下部治具３２に代えて、一つの長尺の下部治具３２によってガラス板Ｇの第二の側縁Ｇ２を略全長にわたって把持しても良い。
また、上記実施形態では、上部治具３１で吊り下げたガラス板Ｇの下方側の第二の側縁Ｇ２を下部治具３２で把持したが、塩浴処理中にガラス板Ｇ同士が揺れて接触することがなければ、下部治具３２は、必ずしも設けなくても良い。例えば、ガラス板Ｇ同士が揺れて接触しないように、ガラス板Ｇ同士の間に介在する仕切り壁がボトムバー２２から起立してもよい。
Ｇ６サイズ（１８００ｍｍ×１５００ｍｍ）で厚さ０．３ｍｍのガラス板を各種の支持方法によって支持して化学強化し、化学強化後の仕上がりの評価を行った。なお、ガラス板は、溶融させたガラスを溶融錫上に流して平滑なガラス板とするフロート法によって製造し、フロート成形時における溶融錫側を下面側とし、フロート成形時における溶融錫と反対側を上面側とする。
（１）支持方法
（１．１）比較例１
第一の側縁（一側縁）を上方にして第二の側縁（他側縁）を下方にしたガラス板を等間隔に配置した３本のボトムバーに架け渡すように載せ、ガラス板が倒れないように、上方の第一の側縁及び両端縁を保持させた。
（１．２）実施例１
幅寸法６０ｍｍの上部治具でガラス板の第一の側縁における両端近傍及び中央部を把持して吊り下げ、幅寸法６０ｍｍの下部治具でガラス板の第二の側縁における上部治具での把持位置の間を把持した。
（１．３）実施例２
幅寸法４０ｍｍの上部治具でガラス板の第一の側縁における両端近傍及び中央部を把持して吊り下げ、幅寸法４０ｍｍの下部治具でガラス板の第二の側縁における上部治具での把持位置の間を把持した。
（１．１）比較例１
第一の側縁（一側縁）を上方にして第二の側縁（他側縁）を下方にしたガラス板を等間隔に配置した３本のボトムバーに架け渡すように載せ、ガラス板が倒れないように、上方の第一の側縁及び両端縁を保持させた。
（１．２）実施例１
幅寸法６０ｍｍの上部治具でガラス板の第一の側縁における両端近傍及び中央部を把持して吊り下げ、幅寸法６０ｍｍの下部治具でガラス板の第二の側縁における上部治具での把持位置の間を把持した。
（１．３）実施例２
幅寸法４０ｍｍの上部治具でガラス板の第一の側縁における両端近傍及び中央部を把持して吊り下げ、幅寸法４０ｍｍの下部治具でガラス板の第二の側縁における上部治具での把持位置の間を把持した。
（２）化学強化処理
硝酸カリウム（ＫＮＯ３）を主成分とする４００℃の溶融塩に４時間浸漬させることで化学強化を行った。
硝酸カリウム（ＫＮＯ３）を主成分とする４００℃の溶融塩に４時間浸漬させることで化学強化を行った。
（３）評価項目
（３．１）歪み
化学強化後のガラス板を定盤上に載せ、ガラス板の外観における歪み等の変形の有無を確認して評価した。
（３．２）下面側反り
化学強化後のガラス板の下面側における仮想平面に対する反りの最大値をゲージで測定して評価した。
（３．３）上面側反り
化学強化後のガラス板の上面側における仮想平面に対する反りの最大値をゲージで測定して評価した。
（３．４）小片反り
化学強化後のガラス板を切断して小片（１５６ｍｍ×７７ｍｍ）に加工し、その小片における反りの最大値及び反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合を測定して評価した。
（３．１）歪み
化学強化後のガラス板を定盤上に載せ、ガラス板の外観における歪み等の変形の有無を確認して評価した。
（３．２）下面側反り
化学強化後のガラス板の下面側における仮想平面に対する反りの最大値をゲージで測定して評価した。
（３．３）上面側反り
化学強化後のガラス板の上面側における仮想平面に対する反りの最大値をゲージで測定して評価した。
（３．４）小片反り
化学強化後のガラス板を切断して小片（１５６ｍｍ×７７ｍｍ）に加工し、その小片における反りの最大値及び反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合を測定して評価した。
（４）評価結果
各評価における合否を表１に示す。
各評価における合否を表１に示す。
各評価項目の結果は以下のようになった。
（４．１）歪みの評価結果
（４．１．１）比較例１
面全体における歪みや窪みがあり、外観から面品質が良くないことが確認された。その結果、歪みの評価は不合格（×）であった。
（４．１．２）実施例１
上部治具での把持部分に僅かな反りが生じたが、面全体における歪みはほとんどなく、面品質が非常に良好であることが確認できた。その結果、歪みの評価は合格（○）であった。
（４．１．３）実施例２
実施例１と同様に、上部治具での把持部分に僅かな反りが生じたが、面全体における歪みはほとんどなく、面品質が非常に良好であることが確認できた。その結果、歪みの評価は合格（○）であった。
（４．２）下面側反りの評価結果
（４．２．１）比較例１
ボトムバーとの接触箇所に大きな反りが生じ、反りの最大値は１．３５ｍｍとなった。その結果、下面側反りの評価は不合格（×）であった。
（４．２．２）実施例１
大きな反りはなく、反りの最大値は０．７５ｍｍに抑えられていた。その結果、下面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．２．３）実施例２
実施例１と同様に、大きな反りはなく、反りの最大値は０．５５ｍｍとさらに抑えられていた。その結果、下面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．３）上面側反りの評価結果
（４．３．１）比較例１
大きな反りはなく、反りの最大値は０．３７ｍｍであった。その結果、上面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．３．２）実施例１
反りの最大値は０．４５ｍｍとなり、許容範囲内の反りであるため、上面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．３．３）実施例２
大きな反りはなく、反りの最大値は０．１５ｍｍに抑えられていた。その結果、上面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．４）小片反りの評価結果
（４．４．１）比較例１
小片の反りの最大値は０．６５ｍｍと大きくなり、反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合は７７．８％と少なかった。その結果、小片反りの評価は不合格（×）であった。
（４．４．２）実施例１
小片の反りの最大値は０．３５ｍｍに抑えられ、反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合は９０．１％と大きな割合であった。その結果、小片反りの評価は合格（○）であった。
（４．４．３）実施例２
小片の反りの最大値は０．２０ｍｍに抑えられ、反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合は１００％であった。その結果、小片反りの評価は合格（○）であった。
（４．１）歪みの評価結果
（４．１．１）比較例１
面全体における歪みや窪みがあり、外観から面品質が良くないことが確認された。その結果、歪みの評価は不合格（×）であった。
（４．１．２）実施例１
上部治具での把持部分に僅かな反りが生じたが、面全体における歪みはほとんどなく、面品質が非常に良好であることが確認できた。その結果、歪みの評価は合格（○）であった。
（４．１．３）実施例２
実施例１と同様に、上部治具での把持部分に僅かな反りが生じたが、面全体における歪みはほとんどなく、面品質が非常に良好であることが確認できた。その結果、歪みの評価は合格（○）であった。
（４．２）下面側反りの評価結果
（４．２．１）比較例１
ボトムバーとの接触箇所に大きな反りが生じ、反りの最大値は１．３５ｍｍとなった。その結果、下面側反りの評価は不合格（×）であった。
（４．２．２）実施例１
大きな反りはなく、反りの最大値は０．７５ｍｍに抑えられていた。その結果、下面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．２．３）実施例２
実施例１と同様に、大きな反りはなく、反りの最大値は０．５５ｍｍとさらに抑えられていた。その結果、下面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．３）上面側反りの評価結果
（４．３．１）比較例１
大きな反りはなく、反りの最大値は０．３７ｍｍであった。その結果、上面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．３．２）実施例１
反りの最大値は０．４５ｍｍとなり、許容範囲内の反りであるため、上面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．３．３）実施例２
大きな反りはなく、反りの最大値は０．１５ｍｍに抑えられていた。その結果、上面側反りの評価は合格（○）であった。
（４．４）小片反りの評価結果
（４．４．１）比較例１
小片の反りの最大値は０．６５ｍｍと大きくなり、反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合は７７．８％と少なかった。その結果、小片反りの評価は不合格（×）であった。
（４．４．２）実施例１
小片の反りの最大値は０．３５ｍｍに抑えられ、反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合は９０．１％と大きな割合であった。その結果、小片反りの評価は合格（○）であった。
（４．４．３）実施例２
小片の反りの最大値は０．２０ｍｍに抑えられ、反りが０．３ｍｍ以下の領域の割合は１００％であった。その結果、小片反りの評価は合格（○）であった。
（５）結論
上記の評価結果から、比較例１の支持方法によって化学強化する場合、塩浴処理中にガラス板の第二の側縁（下側縁）に自重などの荷重が集中して作用し、ガラス板に低温クリープによる変形が生じたと考えられる。これに対して、実施例１，２の支持方法によって化学強化する場合、塩浴処理中において、吊り下げたガラス板には自重などの荷重の集中的な付与が抑制されるため、低温クリープによる変形が抑えられたと考えられる。
上記の評価結果から、比較例１の支持方法によって化学強化する場合、塩浴処理中にガラス板の第二の側縁（下側縁）に自重などの荷重が集中して作用し、ガラス板に低温クリープによる変形が生じたと考えられる。これに対して、実施例１，２の支持方法によって化学強化する場合、塩浴処理中において、吊り下げたガラス板には自重などの荷重の集中的な付与が抑制されるため、低温クリープによる変形が抑えられたと考えられる。
このことから、大型で薄いガラス板を高品質かつ高い歩留りで化学強化するには、ガラス板を吊り下げた状態で塩浴処理を行う本発明に係る製造方法が有効であり、この製造方法によれば、化学強化ガラス板の生産性を大幅に向上させることができることがわかった。
また、実施例１と実施例２の評価結果から、塩浴処理中にガラス板を吊り下げる上部治具及び下部治具としては、幅寸法が小さい方がより変形を抑えられることがわかった。ただし、上部治具及び下部治具の幅寸法が小さ過ぎると、把持力が集中してガラス板に付与され、ガラス板Ｇが破損したり、かえって変形が増加したりするおそれがある。このことから、上部治具及び下部治具の幅寸法は、２０ｍｍ〜６０ｍｍ程度とするのが好ましい。
以上、本発明の化学強化ガラス板の製造方法及び化学強化用ガラス板収容体について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
本出願は、２０１６年５月３０日出願の日本特許出願２０１６−１０７４９４に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１：化学強化用ガラス板収容体
１１：枠体
３１：上部治具（第一の治具）
３２：下部治具（第二の治具）
４２：挟持板
６１：緩衝材
６５：支持部材
Ｇ：ガラス板
Ｇ１：第一の側縁
Ｇ２：第二の側縁
１１：枠体
３１：上部治具（第一の治具）
３２：下部治具（第二の治具）
４２：挟持板
６１：緩衝材
６５：支持部材
Ｇ：ガラス板
Ｇ１：第一の側縁
Ｇ２：第二の側縁
Claims (7)
- 化学強化ガラス板の製造方法において用いられ、複数のガラス板を収納したまま溶融塩中に投入される化学強化用ガラス板収容体であって、
複数のガラス板が収容される枠体と、
該枠体の上部に設けられ、それぞれの前記ガラス板の第一の側縁を把持して互いに隙間をあけて吊り下げる第一の治具と、
前記枠体の下部に、吊り下げられたそれぞれの前記ガラス板の前記第一の側縁に対向する第二の側縁を把持する第二の治具と、
を備え、
前記第二の治具は、互いに間隔をあけて前記ガラス板の前記第二の側縁に沿って複数設けられている、
ことを特徴とする化学強化用ガラス板収容体。 - 前記第一の治具は、互いに間隔をあけて前記ガラス板の前記第一の側縁に沿って複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の化学強化用ガラス板収容体。 - 前記第一の治具は、可撓性を有する支持部材を介して前記枠体に支持されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化学強化用ガラス板収容体。 - 前記第一の治具は、
前記ガラス板を挟んで把持する一対の挟持板と、
該挟持板における前記ガラス板との対向面にそれぞれ設けられた緩衝材と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の化学強化用ガラス板収容体。 - 前記第二の治具は、可撓性を有する支持部材を介して前記枠体に支持されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の化学強化用ガラス板収容体。 - 前記第二の治具は、
前記ガラス板を挟んで把持する一対の挟持板と、
該挟持板における前記ガラス板との対向面にそれぞれ設けられた緩衝材と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の化学強化用ガラス板収容体。 - 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の化学強化用ガラス板収容体を用いて、前記ガラス板の前記第一の側縁を前記第一の治具により把持するとともに、前記第二の側縁を前記第二の治具により把持し、
把持した前記第一の側縁を上方にして前記ガラス板を吊り下げ、
前記ガラス板を吊り下げながら溶融塩中へ浸漬させて塩浴処理を行うことで化学強化する
ことを特徴とする化学強化ガラス板の製造方法。
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