JPH01500512A - ガラス構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガ　ラ　ス　構　造 本発明は、高品質のガラスの製造方法に関し、従来のガラスよりも得られる最終 製品の強度が高く、しかも強度の均一性（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ　）が大きい ものを得んとするものである。

■、従来技術の説明 従来、「テンパー処理」ガラスは、強度を要求される用途に使用されていた。長 年この用途には、「化学的テンパー処理」、「イオン交換処理」又は「化学的強 化処理」として各種知られた方法が使用されてきた。これらの方法は、ガラスの 表面を圧縮するとともに内部に引張り力を与える方法である。ガラスの「テンパ ー処理」は、金属のテンパー処理とは異なる。このテンパー処理とは、単に溶湯 からあるいは高温から急冷（実際には「クエンチ」）する工程からなり、外側の 皮をまず固化する（ガラスはほぼ無限の粘度を有する化学的な意味における液体 であり、固体ではない）。「化学的な」テンパー処理あるいは「イオン交換処理 」あるいは「化学的な強化処理」は、たとえば表面領域でナトリウムイオンを「 径の大きな」カリウムイオンに置換えることにより、同様な効果を得る。このこ とは、表面を一緒に圧搾してそこを圧縮することになる。ガラスビームが曲げら れると、引張り側では、まず残りの圧縮力が全て除去された後、引張り力が加え られる。各工程は、あたかも３０，０００ｐｓｉから４５、　０００　ｐｓｉの 張力（単に曲げのみに代えて）がかかっているごとく部分的に作用する。この方 法では、一部は、６０．０００　ｐｓｉにまで達するが、これは厚い部分だけで あり、信頼性、再現性がない。

ガラスの圧縮強度は通常問題がない。このことは第１に、圧縮応力下では、表面 に存在する傷やマイクロクラックが伝播しないという事実による。通常２５０． 　０００　ｐｓｉの圧縮強度が観察される。

従来の問題の一つは、統計的にみて信頼性がないということである。公知のガラ スの降伏点の分布は、高強度方向で長い尾を引摺っており、低い値ではカットオ フがあり、ゆがんでいる。したがって、張力の達成可能な値に関してのみ信頼性 を図ることができる。

本明細書では、「ガラス」という用語は、通常ガラスとして知られている材料に 限らず。セラミックスやガラス質材料やそれに使用される他の基材をも含まれる 。これは所定の材料（例えばゲルマニウム、及びシリコン）に適用することもで きる。

［発明の要旨コ 本発明は、上記従来技術の状態に鑑みてなされ、実施に適用されているものであ る。すなわち、本発明は、ガラスタイプの材料の特性を改良するいくつかの新し い方法を同時にあるいは順番に組合わせたものであり、これらは鏡、焦平面フィ ルムプレート、顕微鏡のスライド、可融性リンク、非鉄製品等のガラス製品を製 造するための新しい設備内で製造されるものである。公知の範囲で、これら各種 の設備の組合わせ及び方法は、新規な技術である。これらは、特殊なエツジを作 り（これは応力集中点を緩和するためのものである）、優れた表面を作り（これ はマイクロクラックを減少させるためにおこなう）、全ての表面とエツジに対し て部分エツチングを行ない（これは任意の穴、かき傷、溝及びマイクロクラック 内にある鋭いエツジを少なくして、丸いエツジやスカロップ（５ｅａｌ　１ｏｐ ｓ）として、あるいは小さいものについてはこれを除去する）、「テンパー処理 」シ（液体又はエアーによる急速クエンチ）外側表面を圧縮状態とし、そして化 学的テンパー処理あるいは強化（これはイオン交換により外側表面を圧縮状態と する）という工程を組合わせたものである。

多くのガラスは、引張り力を受けると、公知又は未知の原因により早期に破損す る。本発明は、より強く、よりフレキシブルな「ガラス」製品をつくることであ る。このことにより、張力下であるいはガラスビームの張力側で早期に破壊する のを防ぐ。また本発明は、所定サイズの特殊なミルを全く使用することなく、従 来のものより厚さの選択範囲を広くすることができ、またより薄い製品も得るこ とができる。

本発明の一度に製造する方法又は順を追って製造する方法により試験片を作り、 これを試験したところ、本発明の一実施例（すなわち丸く形成され、フェルトで エツジを研磨し、化学的な強化処理をおこなったガラス面）の試験で、６２、　 ０００　ｐｓｉを越える曲げ強度が得られた。平らな研磨されたエツジ上にシャ ープな角を部分的に形成した場合、曲げ試験で５４，０００　ｐｓｉであった。

これらの値は、従来技術で達成されたもののほぼ２倍である。本発明は、特に不 規則かつ早期に破損する原因となるこれら脆弱領域に作用するものであり、さら に従来期待されるよりも信頼性ある結果が一貫して得られる。すなわち、従来に 比べて、平均値に関する降伏強度の分布がよりノーマルなものとすることができ る。

実際、本発明の製品を使用すれば、テンパー処理しないガラス片でさえも１２０ ．０００　ｐｓｉに達し、はぼ１０．０００ｐｓ１の曲げ中でテンパー処理しな いガラスの通例の値を越える。ある特定の片は、テンパーや化学的な強化処理を おこなわなくても４００．０００　ｐｓｉの達する。

本発明の特徴は、強度及び再現性あるいは製品強度の一貫性において優れている ことにより、ガラス顕微鏡スライド、ガラス写真板、宇宙船、自動車、飛行機な どのガラス窓等異なったものを丈夫にし、曲げ可能にする。さらに、ガラス工学 部品については、電気的非導電性や非磁気特性が金属よりも優れていることから 、従来許容されなかった環境で使用できるようになった。例えば、可融性リンク 及びイオンエンジンダイナモメータ−のストラットに使用可能になる。

本発明の別のまた更に異なる形態、目的、利点、及び効果は、図面にもとずく以 下の説明に記載されている。先の説明及び次の詳細な説明は、代表例であり、説 明であるが、本発明を限定するものではない。添附図面は、本発明の一部の構成 を示し、本発明の一例を示し、説明文とともに一般的な用語で本発明の詳細な説 明するのに供せられる。

図面の簡単な説明 図面中： 第１図は、従来のガラスと本発明に基ずいて作られたガラスとの分布曲線をそれ ぞれ示すグラフである。

第１Ａ図は、詳細な立側面ダイヤグラムで、一部を破断し、発明によって具体化 された工程の一つを断面で示した図であ？ｊｌＢ図は、詳細な立側面ダイヤグラ ムで、第１八図中で示された機構を必要により組合わせて使用できる操作を示す 断面図である。

第２図は、詳細な立側面ダイヤグラムで、異なる径のローラーを有して第１Ａ図 と類似の作用をするものを示した一部断面図である。

第３図は、詳細な立側面ダイヤグラムで、第１Ａ図と類似の作用をし、テンパー 操業にすぐ続くものを示した一部断面図である。

第３Ａ図は、詳細な立側面ダイヤグラムで、所望の厚さにすでになっているシー ト材に適用される急速クエンチ作用を示す一部断面図である。

第４Ａ図は、「カットされたような」エツジ状態にあるガラスシートの一部を示 す車側面図である。

第４Ｂ図は、微細研磨エツジ操作を受けた後のガラスシートの一部を示す車側面 図である。

第４Ｃ図は、スーパー研磨エツジ操作を受けた後のガラスシートの一部を示す車 側面図である。

第５Ａは、エツジに適切な面取りを行なったガラスシートの一部を示す車側面図 である。

第５Ｂは、エツジに適切な丸みを形成したガラスシートの一部を示す車側面図で ある。

第５Ｃ図、第５Ｄ図及び第５Ｅ図は、エツジにそれぞれ実質的なアンダーカット 、穏やかなアンダカット、及び若干のアンダーカットを施したガラスシートの一 部を示す車側面図である。

第６図は、本発明方法の他の操作がまだ施されておらず、化学的強化処理又はイ オン交換が行われている説明図である。

第７図は、本発明の一例に関し、破壊強度とエツチングの深さとの関係を示すグ ラフである。

好適な具体例の説明 先に述べたように、従来技術の問題点の一つは、信頼性に満足できないというこ とである。すなわちランダムに選択したガラス材の降伏点は、多くの他の通常の 材料のように、正確に予測することはできない。この状況は第１図に示され、こ れによれば代表的なガラス材の分布曲線１０は、通常の又は理論的な分布曲線１ ２と重なる部分がある。明確に示されるように、曲線１０は、左側にゆがんでい る。別の言い方をすれば、低い強度側に傾いており、高い強度側には、長い尾を 引摺っている。注目すべきことは、ガラスがテンパー処理されあるいはテンパー 処理されなくとも同じ傾き状態が存在し、その違いは、予測されるようにテンパ ーガラスはテンパー処理されないガラスに比べて単に降伏点が高いことである。

本発明によれば、ガラスの強度を相当量増加させるだけでなく、処理されたガラ スの分布曲線を実質的に曲線１２に示された形状に近づける。本発明で作られた １インチ×１０インチの試料のガラス材、すなわち熱的テンパー処理、又は化学 的テンパー処理又は開示した方法でのエツチングだけの処理後におけるガラス材 は、３０Ｋｐｓｉから６５Ｋｐｓｉの範囲の降伏点分布を示し、１５．　７Ｋ　 ｐｓｉの標準偏差を示した。

無論、これらを２又は３工程組合わせたガラス材でもその特性が改善されること は理解されるであろう。

原材料の形では、厚いガラスは薄いガラスよりも均一性が高いため、その性質が 良好である。この品質は、いかなる表皮効果、すなわち不完全な表面の除去、に も依存しない。このことは、第１に製造過程での汚染による。このため、原材料 は本発明の目的のための所望最終製品よりも実質的に厚いものを選択して、適切 な方法でその厚さを減少するのがよい。

第１Ａ図に示すように、フロートガラスや他の平面状のストックのような原材料 ２０は、ローラ２２と２４との間で前に進み、駆動される。薄くされたガラスシ ート２６は、ローラ２２，２４から出て、適宜囲い部材２８内に入る。囲い部材 は入口３０を通って適宜ガス又は液体が満たされるようになっており、これらガ ス等を圧延操作後のガラス２６に接触させるのがよい。また原材料２０に対して ローラ２２，２４をインジェクタ一手段３２．３４により加熱又は冷却するのか 好ましい。ガラスシート２６は、続いて囲い部材２８内の比較的気密又は液密な 、ある程度密封した開口３６を通っていき、次の操作が行われる。

ローラ２２及び２４がガラスシート２６を前方向に駆動し、その厚さを減少して いる間に、把持機構３８は、ガラスシート２６を掴むように操作されており、こ れでローラ２２゜２４から引き抜くようにするのが好ましい。更に加えて、第２ 図に示すように、異なる径のローラ４０，４２を使用して（相対的なローラのサ イズは図面では誇張されている）、ガラスシートがカールするのを防ぐようにす るのがよい。またローラ２２，２４に荷重をかけず、把持機構３８でローラから のガラスシート２６を引き抜くようにしてもよい。またはローラ２２，２４を静 止状態に維持して、押出操作のようにしてガラスシートを引き抜くようにしても よい。

ここで述べた手順は、圧延操作を参照しておこなっているが、原材料２０が前に 圧延操作を受けていたかもしれないので、これが再圧延操作となるかもしれない 。ただしく例えばブリキ上に）［浮遊させたＪ　（ｆｌｏａｔｅｄ　）もの又は 特定の形状に注ぎ込まれたものは除く。

第３図に示すように、ローラ２２．２４から出てきたガラスシート２６は、火炎 で加熱され、次いで急速クエンチされて熱的なテンパー処理が行われる。この「 テンパリング」の程度は、クエンチの迅速性りよる。バリア４４は、火炎ジェッ ト４０を冷却ノズル４２から分離するのに使用できる。第３Ａ図は、このような 急速クエンチ作用が所望の厚さとなっている材料のシートに適用して、すでに作 られた部分に熱的な後テンパー処理を行なうことを示している。第３Ａ図中、２ ２ａ、２４ａ、２６ａ、４０ａ、４２ａ、及び４４ａは、第３図に示された２２ ，２４．２６，４０，４２．及び４４とそれぞれ一般的に均等物を示す。但し、 ガラス２６ａは、この段階で所望厚さとなっている点が異なる。

原材料２０の厚さを減少する工程は、圧延操作でなされることをすでに述べたが 、本発明では、この工程を他の適切な方法、例えば、グラインド研磨、又は化学 的な切削でおこなうこともできる。

ガラスシー）　２６’Ｏ厚さを減少した後、そして好適には、任意の熱的又は化 学的なテンパー操作をおこなう前に、第４Ａ図の４６Ａに示すように、ガラスを 別々の材に分割するのがよい。主シート２６からのガラス材４６Ａの分割は、切 削刃の使用、火炎での切断、表面の線を刻んでその線に沿って破断する方法など 任意の方法でおこなうことができる。この切断状態で、ガラス材４６Ａは、表面 粗度又は不規則性が４００　＋／−２００マイクロインチを示す。次いで微細に グラインダ研磨されて、第４Ｂ図の４６Ｂに示すように、表面の不規則性が１０ ０＋／−５０マイクロインチとなる。最後に第４Ｃ図に示すように、ガラス材４ ６Ｃのエツジは、紙、ピッチを飽和したフェルト、またはピッチラップを使って 研磨され、表面の不規則性が１．０＋／−１，Ｏ以下となるようにする。第４Ａ 図、第４Ｂ図、及び第４Ｃ図に示されたガラス材のエツジに関する操作と同じ操 作は、全ての他の広範囲の平面表面４８．５０に関しておこなうことができるが 、この場合、より大きな表面を研磨するために十分大きいサイズのピッチラップ を使用する。

ここに記載された手順は、ガラス中での破砕開始源を消去するのに供せられる。

すなわち、ガラスの表面がより平滑となれば、所定試料の強度がより向上する。

第４Ｂ図及び第４Ｃ図に示された工程の中間あるいは第４Ｃ図に示された工程の 後で、ガラス材のエツジや表面をエツチングするのが望ましい。このエツチング 手順は、「つや消し」手順ではないが、鋭い境界部分を「丸くする」のに供せら れ、マイクロクラックの底部を平滑にする。このようにして、エツチングでは、 グラインド研磨や研磨工程では、達しがたいクラックや割れ目に達する。このた め、このエツチングされた表面を、最終的な使用及び／又は最終的な研磨試料の 改良に供することができる。

別の成功率の高い仕方は、第５Ａ図乃至第５Ｅ図に示され、これはエツジ部分に 関する操作に係わる。例えば、第５Ａ図中、ガラス材５４は、面取りをおこなワ たエツジ５４を有するものとして示されている。第５Ｂ図に示された別の具体例 によれば、ガラス材５６は、丸いエツジ５８で形成されている。さらに別の具体 例は、第５Ｃ図に示され、アンダカットエッジ６２Ａを形成したガラス材６０Ａ が記載されている。

アンダカットエッジ６２Ａは、比較的小さな径の曲率を有している。ガラス材６ ０Ｂは、第５Ｄ図に示され、比較的中間の径の曲率のアンダカットエッジ６２Ｂ を有している。さらに別の具体例では、ガラス材６０Ｃは、第５Ｅ図に示され、 比較的大きな径の曲率のアンダカットエッジ６２Ｃを有している。これら各側で は、その目的は、得られるガラス製品の散乱特性に悪影響を及ぼさないで応力集 中を減少することである。

先の工程を完了した後、ガラス材に熱的又は化学的なテンパー処理を行なうのが 好ましい。熱的なテンパー処理は、すでにここで議論しており、その手順は一般 に第３図に示されている。化学的なテンパー処理は、第６図に概略しており、こ こではガラス材６４、溶融塩浴６６に浸漬されたソーダー石灰ガラス又はボロシ リケートクラウンガラスの性質を有している。この方法によれば、カリウムイオ ンは、ナトリウムイオンに交換され、あるいは、ナトリウムイオンは、リチウム イオンに交換される。イオン交換の程度は、時間、温度、及び含まれるイオンの 関数である。この工程では、「スタッフィング」作用がなされ、この作用で大き なイオンは、通常小さなイオンで占められている空間内に入り込む。この工程は 、ガラスに予め応力を与えて、全ての外側表面を圧縮状態とする。引張り応力は 、多くの場合ガラスの破壊の原因であるが、この引張り応力がかかるまえに、圧 縮応力に打勝つ必要があるので、このことにより所定の効果を持たせ始めること ができる。

いずれにしても、ガラスの熱的なテンパー処理及び／又は化学的なテンパー処理 は、第１Ａ、ＩＢ、４Ａ乃至４Ｃ，及び５Ａ又は５Ｂ図に示される手順を遂行す ることにより、ガラスの強度をより劇的に改良することがわかる。

ある例では、最も近いテンパ一工程がなされた後に、再度スーパー研磨、及び／ 又はエツチング工程を加えるのが望ましい。このことは、テンパー処理によって 引起こされるねじれや寸法の不規則性を除去するのに供せられる。しかし、この ようなエツチング又は研磨は、テンパー操作での素晴らしい効果を打消さないよ うにするために、あまり深くおこなわないように注意する必要がある。

本発明の一般的な概念はここで説明した。開示された方法に対する特定の例及び これらの例で使用された手順は、以下これらは、一般的に放物面、双曲面、楕円 体等の形状をなし、望遠鏡、カメラ、各種環境（工業、商用、娯楽、軍隊、宇宙 、赤外線、船、陸上、海、空、及び空間車両）のセンサに使用される工学的反射 鏡に使用される。数年前に、大きく軽量の第１及び第２鏡は、金属で作られ始め た。これは一部には、その時期、ガラス材又は耐火材料にショックや振動に耐え うるちのがなく、これに対して金属は、軽量寸法でこれが可能であったからであ る。本発明は、ガラス及び耐火材料の伸びを軽量領域で可能として、金属鏡と競 合できるようにしたものである。耐火材又はガラス材は、研磨が容易で、金属よ りも優れており、この用途に大変好適である。

手順：この方法では、二つの異なるやり方がある。第１は、まず固体材料のブラ ンクを機械加工した所定の片をつくり、これにイオン交換又は化学的な硬化をお こなうものである。

さらにこの方法では、加工した（ｈｏｇｇｅｄ　ｏｕｔ）固体材料をエツチング する工程も含まれうる。このエツチングは、分離工程とすることもでき、あるい はイオン交換工程と組合わせることもできる。また、試験片の試験部分のエツジ に適用した研磨技術を機械加工又は化学的に粉砕した固体ブランクの全ての表面 に適用することができる。この段階で、これらの表面は、前になされた工程によ り、グラインド研磨したような状態である。すなわち、これらはラフに作られて いたものである。新しく示された技術によれば、ラフに作られた表面は、それが グラインド研磨又は化学的な粉砕による場合でも、不可避的なマイクロクラック 構造のものを表面に含んでいる。

従って、機械的又は化学的に除去されたベース（軽量第１鏡に使用される）のコ アの窪みにまで達するようにするために、フェルト及び紙の研磨ヘッドが使用さ れる。

本発明の技術に基づいて大きく、かつ軽量な第１又は第２鏡を作るための別の方 法は、小さく薄い所定片をフリット（ｆｒｉｔ）結合することによりなされる。

フリット結合は、別々のガラス片を一緒に結合するやり方として知られている。

操作片は結合片よりも高い融点を持っている。操作層を結合片（より低い融点で ある）の融点よりも若干高い温度に加熱することにより、「はんだ」が二つの操 作片の間に形成され、冷却されると結合構造となる。このような方法により、エ ツチングをすることなく軽量ガラス構造を形成することかできる。従来なされた ものと、本発明の下でなされたものとの間のフリット結合技術の違いは、全ての 小さくかつ薄く作られた片は、注意深く研磨され、丸みをつけられたエツジを有 し、そのことによりいかなる応力集中源をも形成するのを避けることである。つ いで全ての構造は、エツチングされ、及び／又は化学的に強化される。

これらコレクタ板は球面第１鏡に使用される。これらは大変低い倍率で、相当薄 い断面である。ここでは本発明は、薄いコレクターレンズに対応している。本発 明により解決した問題は、砂、ロック、ミクロないん石及びショックや振動によ る破壊を防ぐことである。以前はコレクタ板を厚くしなければならず、このこと は望遠鏡又はカメラの前面で片持ちぼり（重量中心の変更）の問題が発生し、重 量に関するる不利益を引起こしていた。さらに光の伝達量の損失をもたらしてい た。フード（Ｃｏｕｄｅ　）系にとっては、最適な位置である焦点の近くに焦点 中心があるのが好ましい。これらシステムに使用する備付は構造は、バラエティ −に富み、ビームの取扱いが容易なもの、及び／又は複数の目的用のビームに使 用するものなどがある。現在まで、重量と、てこの力の問題があるため、光学的 な設計上コレクター板を上記システムの焦点に近づけて置かなければならなかっ た。

手順：コレクター板の最終製品は、光学的な均一性が要求され、例えばインデッ クス内の含有物（ｉｎｃｔｕｓｉｏｎ　）　、線、又は偏差による光学路中の偏 差が知られ、これらは予想し得なければならない。このことには、偏光、散乱等 が含まれる。

新しい教示によれば、このような板の製造は、所望のものより厚い材料の片から 始めなければならない。このことにより、より均一で、かつより害の少ないブラ ンクとして開始することができる。さらにイオン交換又は化学的強化処理の使用 は、適切な方法ではない。というのは、これら領域での異なる物質（ナトリウム イオンの代わりにカリウムイオン）を持つことから、コレクター板の境界層中で の困難性があることによる。従って、テンパー処理された製品は、より適切なも のであり、テンパー処理は、最終工程の前又は後におこなうことができる。現在 まで、テンパー処理は、部品が用意された後は通常行われていなかった。また現 在まで、多くのテンパー処理された製品は光学的な作用に供されていなかった。

しかし、本発明は、これらのいずれもを選択しても実用できることを示している 。マクストフ、ボウワーズ、又はプフエニングタイプのカタジオブテツイクシス テムでは、前もってテンパー処理した板は、形を形成した（　ｆ’　ｉｇｕｒｉ ｎｇ）後、エツチングしうる。またこれら適用例では、エツジは、好ましくは、 破壊に対する感受性を減少させるために、丸みを帯びさせ、研磨するのがよい。

これらエツチング方法は、いずれのやり方（適用前又は後のテンパー処理）でも 同じである。

（ａ）　熱的なテンパー処理可能なガラスを用意する。例えばその一つは、冷却 に関して熱膨張係数が温度に依存しない。代表的には、最小の厚さは、最終製品 寸法の数％大きい。

しかし先に述べたように、我々の用意するガラスは、同質性が大きなものを得る ためにかなり厚い。

（ｂ）　グラインド研磨によりエツジをつくり、部品を形成する。このようなグ ラインディングは、別のところで議論した多数の工程を順におこなうことにより なされ、８つの段階のグリッドを順に使用する。

（コ、）　ナンバー６０のような粗いグリッドを用いて大まかにグラインドし、 大まかな形状が得られるまでこれを行なう。このことによりガラスの厚さの数％ を残すだけとなる。

（２）　グリッド８０で大まかにグラインド研磨し、これをグリッド６０の傷の あとがすべて除去され最終製品の寸法に近づくまでおこなう。グラインディング の時間及び工程は、工程（１）の場合よりも相当長い。

（３）　ナンバー１２０のグリッドを使用してナンバー８０グリツドのグライン ディング傷の跡を全て除去し、より平滑になるまでこれを続ける。

（４）　続いて５以上のグリッドサイズを使用して、順に小さく落としていき、 最終的には、約８００エメリーのグリッドにまで落とす。いずれの場合、前のグ リッＩ・サイズグラインド研磨の傷は、除去され、次いでグラインド研磨は、先 のグラインド研磨工程で残っている粒子や残さが壊れて、洗浄されるまでおこな う。これらのグラインド研磨工程は、ガラスのエツジやコーナ一部分全てに対し ても同時又はこの工程の前に行われる。

（ｃ）　ピッチラップベースを使用して光学表面を研磨する。エツジやコーナー の場合には、ピッチラップは、紙又はフェルト内にしみ込ませることができる。

粗い研磨と形状形成とをおこなうために、セリウム酸化物やバーネサイト（ｂａ ｒｎｅｓｉｔｅ　）などの物質を用いて粗い研磨をおこなうことができる。そし て次いで傷や粗い研磨の跡をきれいにするために、ベンガラが使用される。

（ｄ）　部品を１０％アンモニウム　フルオライド／アンモニウム　ビフルオラ イド溶液で軽く研磨し、この研磨を残っている研摩傷を全て露出するまでおこな う（例えば２乃至２０マイクロインチ除去する）。

部品を再研磨し、これをアンモニウム　フルオライド／アンモニウム　ビフルオ ライドのエツチングにより示された露出傷を除去し、次いで短時間研磨を続ける 。

（ｆ）　再度（ｄ）のように軽くエツチングする。

（ｇ）　（ｅ）のようにベンガラで再度研磨する。

（ｈ）　（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）を繰り返して、表面に残存する傷跡を除去し 、又は、オングストロームレベルの最小値が例えば１乃至４オングストロームに 達するまで行なう。

（ｉ）　この時点で使用し、あるいは工程（ｊ）に行く。

（ｊ）　部品を熱的にテンパー処理する。これは、部品を軟化温度より低い安全 な温度に加熱し、ついで液体塩又は液体金属内でクエンチして、その部品の表面 が圧縮状態となる多面を持つ外部及び内部走査幅に関する平らな面又は従来の平 らな鏡は、よく研磨した金属でしばしば形成されている。

というのは、これらは、振動やショックや高い遠心力（例えば１０．００Ｏｒｐ ｍの回転速度はまれではない）を受けるためである。別の平らな走査鏡は、フリ ップフロップモードで高い振動を受ける。問題は、研磨又はダイヤモンドで削っ た金属製品の光学的な反射は、最良でもガラス研磨表面に匹敵する程度である。

散乱の低い表面とするために、セラミックス、シリケート、ガラスのようなガラ ス質材料が優れている。

本発明は、ガラスが通常金属を使用しているいかなる用途にも使用できる点にお いて、このような鏡や走査鏡を強化する。

手順： 走査用又は光学系を覆うための平らな鏡の製造に用いられる手順は、実施例２の コレクター板と同様である。

現在まで、カメラや望遠鏡などの光学的設計では、平らなフィールドを持つ必要 があった。これは、分光写真板又は通常の写真板を支持するのに使用されるガラ スは、達成不可能な湾曲にさらされなければならないためである。代表的には、 ガラス板は、ｆ／比が４又は６又は８の大きなシュミットカメラ操作では、８０ インチの曲面を達成されていた。ｆ／比がｆ／１又はｆ／２で操作するために、 光学系は、フィールドを平らにする要素を含まなければならない。そしてそのこ とにより、写真又はイメージを受ける表面を平らに近づけることができる。この ことは、レンズが所望のスペクトル領域での吸収が大きく、フィールドを平らに するものであることを要求する。本発明は、大きな視野及び／又は大変小さな曲 率のいずれにおいても及び小さなｆ／ナンバー又はこれら全てを組合わせた場合 でも可能とする。

手順二この用途では、ガラスは透明である必要がなく、単に半透明であればよく 、フィルムは、分析機械内で見ることができればよい。理想的には、乳剤を支持 する板は、薄くなければならないが、本発明では、厚く強度の大きな板でもよい 、本発明は、板に大きな曲げ特性を付与するためである。これら板の表面は、十 分平滑として、乳剤をガラスに結合した時に不均一とならないようにする必要が ある。この乳剤は、下にあるマイクロ傷により引裂かれてガラス部分から除去さ れることがないようにすべきである。更に加えＣ１全てのエツジは、丸く研磨し 、平滑とすべきである。これによりマイクロクラックを消失するだけでなく、グ ラインド研磨成分の含有物を全て除去する。ガラスは、厚さを数千インチに下げ た大変薄い板に対して最良の結果がもたらされる。

（ａ）　フローティング処理供給機からのフロートガラスを用意する。

（ｂ）　更に薄くする必要があれば、適切な密閉Ｊフ境内で第１Ａ図に示された ように本発明により、フロートガラスを再圧延する。

（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合、板は通常この用途のために研磨なしでも十分 平らなものである。

（Ｃ）　研磨過程でフェルト又は紙を用いてグラインデインク及び研磨を行なう ことにより写真板にエツジをつける。

エツジが光学系中で現われないところで板を保持するので、コーナに丸みをつけ ることができる。実施例２（工程（ｂ）及び（Ｃ））で概略した工程を順におこ なうことにより、満足できるエツジが得られる。

（ｄ）　部品を４９６硝酸、６％フッ化水素酸溶液でエッチして、約０．０００ ，２００インチ両側及び全てのエツジから除去する。

（ｅ）　この時点で使用するか、あるいは工程（ｆ）に行く。これら表面及びエ ツジから各挿置をエツチングすることにより、この技術に基ずいて種々の部品が 作られる。除去量を０．０００，２００インチに近づけると、その強度に劇的な 改良がなされ、４インチ×４インチ、厚さ０．０３２インチの試料では５２５， ０００　ｐｓｉに達することが見出される。特殊なガラス組成及び厚さでは、最 大強度を得るための正確なエッチ厚さの値は、このわずかな値のあたりで変化す るであろう。またこの値の近くの各種エッチ深さ値での試みにより最適値が得ら れるであろう。

（ｆ）　部品をカリウム、又はシリコン塩よりも重い別のものに浸漬してイオン 交換をおこなう（所望の温度、時間及び浴組成は従来技術かられかる）。スキッ ピング工程（ｄ）後、工程（ｆ）によって直接得られる部品についても製造され 、試験された。４インチ×４インチ、厚さ０．０１フインチの試料では３２０， ０００〜４１５，０００　ｐｓｉの強度が得られた。

１〜３ミリメータ等の厚い板に対する最良の別の方法は、次のとおりである。

（ａ）　上記フロートガラスを得る。

（ｂ）　火炎カッティング又は切断後エツジ−ラウンド−エッチを行なってガラ スを丸いディスク状に切る。

（Ｃ）　ガラスをほぼ所望厚さに再圧延する。

（ｄ）　丸みを調べ、必要ならば調整して、再圧延量を設定する。

（ｅ）　所望により再圧延及びエッチを続け、必要な丸みを有する所望の最終厚 さを得る。

（ｆ）　最終再圧延操作中に加熱しかつ熱的なりエンチ処理をおこなう。

（ｇ）　最適量を決定した後、ガラスをエツチングしてエッチサイドからほぼ０ ．０００２０インチ除去する。

冷却されると、ガラス質材料中に小さなマイクロクラックがあるために、結合金 属（例えばエポキシ、ＲＴＶ、シリコーン）は、しばしばガラス質材料の片自身 を引張ることになる。このような冷却は、低温用又は宇宙用の用途内で容易に起 こる。一つの実験では、半導体の表面上に自由に置いたこのような結合材料の小 塊でさえも、急速冷却時（例えば２分間、５０℃／分の冷却速度）に小さなセグ メントを表面から引張った。本発明は、マイクロクラックや表面の不完全さを除 くものであるが、ガラス質材を低温用途で苛酷に使用でるようにするものである 。

手順： ゲルマニウム及びシリコン及び他の半導体材料のだめの方法　Ｉ （ａ）　ブランクを取り、上述したグラインディングと研磨を順に行なって、表 面をできるだけ平滑にする。

（ｂ）　上記コーナを丸くし、第５図で応力を緩和する。

（ｃ）　材料を所定量除去できる浴を使用して、エツチングを十分行ない、全て のマイクロクラックを除去し、さらにクラッキングが生じないようにする。

（ｄ）　試験された手順にもとづいて試料を作る。

ガラス質材のための方法　■ （ａ）　再圧延できるガラスブランクをフロートし、適当な厚さとする。

（ｂ）　上記のようにグラインドし、研磨する。

（Ｃ）　エツチングして、各サイド及びエツジを０．０００２インチ除去する。

（ｄ）　及び／又は、部品をイオン交換する。

多くの場合、予めこれら窓をかなり厚くして、圧力の下で操作されるようにして いる。例えば、深い海の用途、金星探査（高い濃度の雰囲気）で操作される。窓 は、しばしばモノコック形状として、建物又は構造の強度の一部に寄与するよう にしている。本発明は、このような目的に対しててより厳しい成分を提供するこ とにより、厚さや応力の許容量を緩めるものである。これら窓は、表面に衝突す るダストや砂を受けるが、堅く、構造的に健全な表面を有しているので、本発明 によりこれらの用途は恩恵を受ける。

手順： （ａ）　熱的なテンパー処理又はイオン交）可能な製造物からガラスを得る。

（ｂ）　部品を作る。

（Ｃ）　熱的にテンパー可能であるならば、エツチング前にテンパーされ、又は その後テンパーされる。

（ｄ）　イオン交換可能であるならば、まず部品をエツチングし、次いでそれを イオン交換する。

（ｅ）　いずれの場合も、エツチング単独でも（テンパー処理しなくても）満足 できる。

換言すれば、熱的にテンパー処理するために、それをテンパー処理し次いでエツ チング処理し、又はエツチングした後テンパー処理する。しかしイオン交換した ガラスでは、それをエツチングし次いでテンパー処理する。あるいは、いずれの 場合においても、部品を単にエツチングするだけとする。

実施例　７　可融性（ｆ’ｕｓｉｂｌｅ　）リンク可融性リンクは、予想され又 は選択された応力又は歪みレベルで破壊が生じる構造物中での溶融点又は特定の 破壊点である。従来は、木又は金属が使用され、破壊点の前に降伏点があるため 問題があった。このような材料は、延性があり、最終的に破壊する前に引張りが 生じる（タフィ−のように）。

従って、これらは、突然破壊するような特定点を有していない。しかし、ガラス は、実質的に降伏点がなく、降伏した時に破壊する。しかし従来は、ガラス及び ガラス質材の破壊点は、その幅が極めて大きく、しばしば１０倍も変動する（例 えば６，０００ｐｓｉから６０．　０００　ｐｓｌの範囲）。本発明は、５乃至 １０％の範囲内で特定の再現可能な破壊値を保障する。このことは、軍需品、爆 発性ボルト、レリーズ及び他応力と必要とする精度のレベルに応じて、これらは 二つの方法で作ることができる。ガラス写真板（上記実施例４）として使用する 場合、強度が僅かで、破壊レベルに信頼性があるものである。コレクター板（上 記実施例２）として製造される場合、破壊限度がより正確であり、破壊レベルが 一般により高い。この特別な強度及び高い正確さは、実施例２のように研磨され 、また上記実施例４のように圧延し又はフロートされた表面を許容することに対 抗することによるものである。

実施例　８　電気的又は強磁性の効果が金属を実質的に使用できない状態での用 途 ある構造支持体では、電気的、電磁気的及び強磁的干渉がある環境下にある。高 張カワイヤ用の絶縁材、ラウドスピーカ内のボイスコイル、エアコアの変圧器、 可変コンデンサー、イオンエンジンを臨界的な湿気条件で支持するストラットは 、全て電気的及び強磁的な影響を受ける。本発明は、これらの用途のために高い 強度弾性材料を提供して設計荷重で破壊しないような信頼性のあるものとするこ とができる。

手順；これらの材は、可融性材と同様二つの方法により製造することができる。

実施例２の方法及び実施例４方法を使用するかは、用途による。

実施例　９　ホログラフ板 ホログラフィの分野で最近多くの進展がなされている。これには、フィルムを支 持する大きなガラス製の薄いディスクを製造Ｉ−て、ホログラフパターンを与え るものも含まれる。

これらは、以前は、ガラスの破壊が、予期できない破壊モードであり、かつ応力 レベルであるため、かなり厚く重くなければならなかった。本発明では、ホログ ラフ板を最少限薄くすることができる。というのは、ホログラフ板の基本的な目 的は、大変重い鏡やレンズをガラス支持体に載せたフィルム内の型取り類似物に 置き代えることである。本発明は、レンズや鏡のホログラフィ−的置換の原理を 、従来達成することができないレベルでおこなうことができる。

手順； ホログラフィ−板は、ホログラフィ−処理が要求され、ホログラフィ−板として 作られた場合、多くの液体（例えば漂白剤、ハイポ、水、酢酸）にさらされる。

そしてこれらは、表面の破損の原因となる。特に一つの表面に密接に接触して「 湿気」を保持する厚い乳剤層では顕著である。このような板は、単にフローティ ング、圧延後あるいは研磨及び形状形成後に表面をエツチングすることにより、 その表面特性を実質的に改良することができる。

無論、これらをイオン交換又は圧延及びテンパー処理、あるいはテンパー処理又 はイオン交換後又は前にエツチングしてもよい。

フローティングガラスから始めて、上記グラインド研磨と研磨とを順におこなう ことにより、これにエツジを形成する。

ついで各サイド及び全てのエツジから０．０００２インチの深さにエツチングし 、さらに同様にイオン交換する。高い品質のホログラフ板は、同様の方法で作ら れるが、ガラスをフローティングした後は、エツチングする前に、より低い正確 な値に再圧延するか又は、順にグラインディングと研磨とを行なうことができる 。そして更に、それをイオン交換する代わりに熱的なテンパー処理を行なうこと かれできる。このような方法で得られたホログラフィ−板は、通常構造支持体に 結合され、真空チャックによりそれに対抗して保持されている。支持体が従来と 同様に形状生成工程により、その曲面が矯正生成される場合、支持体は、同じ熱 特性を有する通常ガラスの厚いピースとすることができる。本発明は、従って、 予備形成された支持体に結合される研磨シートを作ることができる。この研磨シ ートは、それ自身の大きく厚いガラスに対してより優れた特性を持つであろう。

この構造シートを厚い基板に結合する後者の用途は、無論反射タイプのホログラ ムに適用することができ、そこでは、上記薄い板を作る手順は、同様に伝送ホロ グラムに適用することができる。

本発明を特定の具体例を参照して詳細に説明したが、当業者であるならば、請求 の範囲の範囲によってのみ限定された発明の精神から逸脱することなく、各種変 更、修正をおこなえ得ることは明らかである。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）所望最終製品よりも厚い原材料のブランクを用意し、このブランクの厚さ を減少する工程と、ガラス材上にエッジを形成して最終製品の範囲を決める工程 と、 全てのエッジとガラス材の表面を研磨して、最終製品の全体にわたる表面の不規 則性が表面距離１インチ当り＋／−１０マイクロインチ以下とし、粗度は０．２ マイクロインチｒｍｓ以下とする工程とを具備した高品質ガラス材の製造方法。 （２）原材料の厚さを減少する工程は、圧延によりおこなわれる請求の範囲第１ 項記載の方法。 （３）原材料の厚さを減少する工程は、グラインド研磨によりおこなわれる請求 の範囲第１項記載の方法。 （４）原材料の厚さを減少する工程は、化学的な粉砕によりおこなわれる請求の 範囲第１項記載の方法。 （５）ガラス材中間製品上に所定形状のエッジを形成する工程と、エッジを形成 し、エッジと表面を研磨する工程とを含んでいる請求の範囲第１項記載の方法。 （６）ガラス材は、所定形状のエッジを形成する工程により、面取りしたエッジ を示す請求の範囲第５項記載の方法。 （７）ガラス材は、所定形状のエッジを形成する工程により、丸いエッジを示す 請求の範囲第５項記載の方法。 （８）ガラス材は、所定形状のエッジを形成する工程により、アンダーカットの エッジを示す請求の範囲第５項記載の方法。 （９）ガラス材中間製品のエッジと表面をエッチングする工程と、原材料のブラ ンクの厚さを減少し、ガラス材のエッジと表面を研磨する工程とを含んでいる請 求の範囲第１項記載の方法。 （１０）ガラス材のエッジ及び表面を研磨する工程の後にガラスをテンパー処理 する工程を含んでいる請求の範囲第１項記載の方法。 （１１）テンパー工程は、ガラス材を高温に加熱する工程と、ついでガラス材を 急冷する工程とを含む請求の範囲第１０項記載の方法。 （１２）テンパー工程は、化学的にガラス材を強化する工程を含んでいる請求の 範囲第１０項記載の方法。 （１３）テンパーする工程は、ガラス材を高温に加熱し、ガラス材を急冷し、そ してガラス材を化学的に強化する連続的な工程を含んでいる請求の範囲第１０項 記載の方法。 （１４）ガラス材のエッジと表面を再度研磨して、最終製品の全体にわたる表面 の不規則性が表面距離１インチ当り＋／−１０マイクロインチ以下とし、粗度は ０．２マイクロインチｒｍｓ以下とするようにした請求の範囲第１０項記載の方 法。 （１５）ガラス材の厚さを減少する工程の後にガラス材をテンパーする工程を含 んでいる請求の範囲第１項記載の方法。 （１６）ガラス材のエッジ及び表面を研磨する工程の後にガラス材のエッジ及び 表面をエッチングする工程を含んでいる請求の範囲第１項記載の方法。 （１７）エッチング及び研磨する工程は、順次及び交互に行われ、このことによ り表面粗度が０．１未満となるようにし、かつガラス材内に表面下の破損や包有 物が存在しないようにした請求の範囲第１６項記載の方法。 （１８）降伏点の分布が実質的に正常な分布で一般的に３０ｐｓｉから６５Ｋｐ ｓｉで、標準偏差が１５．７Ｋｐｓｉを示す請求の範囲第１項記載の方法で製造 されたガラス材。