JPH026341A - ガラスの接触強化用材料 - Google Patents

ガラスの接触強化用材料

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JPH026341A
JPH026341A JP63257397A JP25739788A JPH026341A JP H026341 A JPH026341 A JP H026341A JP 63257397 A JP63257397 A JP 63257397A JP 25739788 A JP25739788 A JP 25739788A JP H026341 A JPH026341 A JP H026341A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、場合によってその曲げ加工をも伴うガラス板
の強化(trempe)に関するものであり、特に接触
強化と呼ばれる強化方法に適用されるものである。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕特公昭
39−1029号公報は、機械的及び熱的緩衝材の役目
をもつ材料を接触強化装置の冷却板とガラスとの間に挿
入する技術を開示している。しかしながら、ここで提案
されている材料すなわちシリコーン又はグリースが浸み
込んだ織布、ガラス布は、ガラスと化学反応を起こす(
シリコーン)か又は脆性が高すぎ、そのため工業的利用
と相客れないことから、満足を与えてくれるものではな
い。同様にもう一つの緩衝材材料として例えば鉛製の柔
軟かつ薄い金属シートも提案されている。
ガラスの強化に対するかかる金属シートの熱特性の不適
合性以外に、複雑で展開不可能な形をもつ冷却板上にこ
の金属シートを正確に適用するのに考えられる困難さも
指摘することができる。
さらに、この先行の特公昭39−1029号公報におけ
る接触によるガラスの強化のため金属ワイヤーの房を用
いる試験は、これら金属ワイヤーの利用上の難しさ及び
ガラス表面に対する損傷のために反ばくの余地のないも
のではなかったということを言っておかなくてはならな
い。
本発明は、接触強化設備の冷却板とガラスとの間に挿入
されるべき材料を提案することにより、接触法によるガ
ラスの強化の問題点を解決することを目的としている。
提案されるこれらの材料は、以前に試験された材料のも
つ欠点をもっていないものであることが重要である。従
ってこれらの材料は、ガラス及び場合によってほどこさ
れるコーティング(特にエナメル)に対して化学的に不
活性でなくてはならず、ガラス及び/又はそのコーティ
ングを傷つけてはならず、またガラスの光学的性質を保
つ平面性を有していなければならない。またこれらは、
ガラスに与えられうる又はガラスがすでに持っている可
能性のある複雑で特に展開不可能な形状に合うようなす
ぐれた変形能力も有していなくてはならない。さらに、
このように製造された自動車用ガラスのようなガラスの
利用を可能にする強化ができるようにするため(原動機
付き車両の装備品及び部品の統一承認条件の採用及び承
認の相互認可に関する国際連合協定の規則第43号の遵
守)には、これらは適切な熱抵抗を有していなくてはな
らず、工業的に用いられるためには、これらは短時間で
約150℃から650℃までの多くの熱サイクル(およ
そ10秒のサイクルが数百回)を許容する耐久性とすぐ
れた機械的強度を有していなくてはならない。
〔課題を解決するための手段、実施例、及び作用効果] この目的で本発明は、接触による強化そして場合によっ
ては曲げ加工のための設備の冷却板とガラスとの間に挿
入するための多孔質材料を提案するものである。ここに
おいて、かかる材料は、1鵬から10a+mまでの厚み
のガラスについては約0.25x10−3〜l0X10
−’n(−2m2・K・W−’である熱抵抗を有してい
る。なお、熱抵抗というのは、材料の熱伝導率に対する
材料の厚みの比率である。
好ましい熱抵抗は、およそ0.25 X 10− ’〜
2.5×10−ゴボ、に、W−’である。
さらに限定的に言うと1.厚み約3〜4m!IIの接触
強化すべきガラスについては、推奨される材料の熱抵抗
は約io−”から1.5X10M・K、W−’である。
ガラスと直接接触するこの材料は、少なくとも何本かが
金属製である細いワイヤーで構成されている。
これらの細いワイヤーは、織り込み、編み込み、交差又
は焼結された紐の形で配置されている。
有利には、接触強化のために一定厚みのワイヤーを一定
厚みの機械的緩衝材に連結する。
以下では本発明を添付の図面を参照してさらに詳細に説
明する。
第1図は、接触法とよばれる方法によるガラス板の強化
そして場合によっては曲げ加工のための設備の全体図を
示している。かかる設備には、基本的にガラスの転移温
度より高い温度すなわち約600〜650”Cで処理す
べきガラス+i vを加熱する炉1、強化及び場合によ
っては曲げ加工を行うため一つの工程においてガラス板
Vに対し自らを適用することができるような、また処理
済みのガラス板の排出及び処理すべき次のガラス板の取
込みを可能にするためもう一つの工程において互いに離
隔することができるような形で、互いに対して可動であ
り互いに向き合った2枚の冷却板3及び4を主として有
する、強化及び場合によっては同時に曲げ加工を行うス
テーション2、炉1から強化及び同時曲げ加工用ステー
ション2までガラス板を支持・搬送する手段6が含まれ
ている。有利には、強化及び同時曲げ加工用ステーショ
ン2には二次冷却ステーション7が続いており、ここで
は、冷却板3及び4との接触により応力が固定されたガ
ラス板の冷却が終了し、こうして急速に冷却板3及び4
を解放して他のガラス板の強化及び場合によっては曲げ
加工ができるようにする。
ガラス板の支持及び搬送手段6はローラーコンベヤ及び
/又はエアクツションコンベヤ、或いは図示されていな
いレールの上を移動できる上部負圧式輸送要素、或いは
また同等のその他の装置である。
冷却板3及び4は、熱緩衝材であると同時に機械的緩衝
材でもある材料5で被覆された、ガラス板へ適用される
べき面を有している。
有利には、これらの冷却板は、速い速度での使用に際し
て変形したり過熱したりしないように、例えばその内部
の水の循環その他の方法により冷却されている。
やはり有利には、熱及び特に、冷却板3及び4の表面と
冷却されたそれらの中心部との間に存在する大きな熱勾
配の効果の下での変形を避けるため、かかる冷却材は熱
に対する変形がほとんどない材料でできている。従って
特に、熱伝導率に対する線膨張率の比率が小さい例えば
グラファイトのようなものが適している。
冷却板3及び4を被覆する緩衝材5は、厚みがInnか
ら10柵のガラス板を強化する場合その熱抵抗すなわち
材料の厚みとその熱伝導率との比が約0.25X10−
3と2.5 Xl0−’n(、に、W−’との間である
ような多孔質の材料でできている、ガラスと直接接触す
る少なくとも一つの層8(第2図参照)から構成されて
いる。
このような材料は、ガラスと冷却板3及び4との間の熱
流束を減少させることができ、原動機付き車両の装備品
及び部品の統一承認条件の採択及び承認の相互認可に関
する国際連合協定の規則第43号を満たす強化を可能に
する。この規則によると、自動車のガラスは、それが衝
撃のため当該規則に規定されている場所の一つにおいて
割れた場合、5 cm X 5 cm以内の砕片の数が
40以上350(この数は厚み3.5 mm以下のガラ
スについては400とされる)以下であり、いかなる砕
片もガラス周辺の幅2cmの帯域内及び衝撃箇所を中心
として7.50半径内を除いて表面積が3ctMを超え
ず、長さ7.5 C111以上の細長い砕片が全く存在
しないといった強化の制約条件を満たしていなくてはな
らない。
提案されている熱抵抗の範囲内では、望ましい熱抵抗は
所望の強化の程度に応じて調整されうる。
この場合、熱抵抗はより細かい砕片化が望まれれば望ま
れるほど低くならなくてはならない。また、この熱抵抗
は強化すべきガラスの厚みに応じても調整されうる。こ
の場合熱抵抗は、同じ砕片化を保つためガラスの厚みが
小さくなるにつれて低くならなくてはならない。
接触強化を採用する際には、処理すべきガラスの厚みを
考慮に入れて提案されている熱抵抗の範囲内に含まれて
はいるものの比較的低い又は逆に比較的高い熱抵抗を有
する材料を採用することにより、必要とあらば国際連合
の規則第43号を満たさない高い強化レベル(規則第4
3号により要求されているものより細かい砕片化)又は
逆に低い強化レベル(規則第43号により要求されてい
るものよりも大きい砕片化)のガラス板を得ることもで
きる。このようなガラス板は自動車用の強化−枚ガラス
としては使用できないが、例えば建物内又は自動車、飛
行機その他用の合わせガラスの構成要素の一つとして使
用することができる。
適切な熱抵抗は、例えば、ワイヤーの秩序立った又は無
秩序な集成体から構成されたもののような多孔質材料か
ら得ることができる。ワイヤーはさまざまな性質のもの
が考えられるが(炭素、金属・・・)ガラスと冷却材3
及び4との間に挿入されたこの緩衝材の長い寿命を確保
するために、ワイヤーのうち少なくとも何本かは金属製
である。
望ましい熱抵抗を与えうる量の空気を内部に保存する能
力と同時にガラスに傷を生じさせる危険性のない表面の
平面性を緩衝材に与えるため、使用されるワイヤー特に
金属ワイヤーは、小さい直径、それもできるだけ小さい
直径、すなわちいずれにせよ501未満、できれば15
μm未満の直径のものである。
ワイヤーの細さ、すなわち材料の多孔性により、上述の
材料は蓄熱を避け、かつ、金属ワイヤー固有の熱伝導率
にもかかわらず総体的に断熱性をもつものであることが
可能である。
ワイヤーの全て又は一部分が金属ワイヤーで構成されて
いることから、これらの材料は、考慮中の応用分野が必
要とする機械的強度及び耐久性を得ることができる。こ
れらのワイヤーは紐状にまとめられ、次いでその全て又
は少なくとも一部分を組み込み、編み込み、交差又は焼
結して、所望する材料を構成する。別の実施態様による
と、ワイヤーは予め紐状にまとめられずに直接焼結、織
り込み、繁み込み、又は交差される。上述の集成体はさ
らに材料の多孔性を増大させ、さらに変形してさまざま
な形の冷却板に適合するという材料の能力を高める。
上に規定されている熱抵抗をもつ材料のさまざまな例が
、ガラス板の強化及び場合によってはその同時曲げ加工
を行うためにテストされ合格している。なおここで、同
時に曲げ加工を行う場合には、冷却板はガラス仮に対し
て望まれる形をしている。
化ロー 炭素繊維の織組の織物を、直径12〜14μ0のワイヤ
ーから作った。この織物の厚みは0.1 +nm、熱抵
抗は10−’rr?、に、W−’であった。
これを国際連合規則第43号を満たす3〜4 n++n
のガラス板の強化及び同時曲げ加工用に使用した。
織物の熱特性は充分なものであったが、その機械的特性
は工業的使用を可能にするものではなかった。
五I 焼結された、直径12〜14Inaのステンレス鋼繊維
から構成される厚み0.14mmの織物は、熱抵抗1o
−3■τ、に、W伺であった。
これは、国際連合規則第43号を満たす厚み3備がガラ
ス板の強化及び同時曲げ加工についてテストされ合格し
た。
直径12〜L4tnaのステンレス鋼ワイヤーの織組が
ら得られた厚み0.14numの織物は、熱抵抗10−
’rrf。
K、W−’であった。
これは、国際連合規則第43号を満たす厚み31nll
+のガラス板の強化及び同時曲げ加工についてテストさ
れ合格した。
■土 2種類のステンレス鋼ワイヤーを含む紐から得られた織
物は、熱抵抗が1.5 X 10−3〜10・K、W−
1であった。
これは、国際連合規則第43号を満たす厚み4−のガラ
ス板の強化及び同時曲げ加工についてテストされ合格し
た。
炎上 インコネルワイヤーから得られた厚み0.42mmの織
物は、熱抵抗2. I Xl0−3ボ・K、W−1であ
った。
これは、厚み3[[1ffl又は4I11fflのガラ
ス板の強化及び同時曲げ加工についてテストされ合格し
た。得られた強化の程度は、砕片化があまりにも低いた
め、規則第43号を満たさない。過度に低い強化レベル
を存する厚み3〜4 mmのこれらのガラスは、自動車
で一枚ガラスとして用いることができない。
自動車で用いるためには、これを合わせガラスに統合し
なくてはならない。
この同じ織物は、規則第43号の条件の下で厚み6In
ffl又は8Mのガラス板を強化することができる。強
化に際してガラスへの冷却板の圧力を変え、こうして織
物を多少の差こそあれ押しつぶすことにより、厚み61
III11又は8In11のガラスについて同じ砕片化
を得ることができる。なお織物の押しつぶしは、より厚
みの少ないガラスを同程度に強化するだめにはより小さ
い規模のものでなくてはならない。
班旦 直径0.04mmの青銅の単一ワイヤーから織り上げら
れた厚み0.08mmの織物は、熱抵抗0.25 X 
10− ’ポ・K、W−’であった。
これは、規則第43号を満たす厚み1.6 mmのガラ
ス板の強化及び同時曲げ加工についてテストされ合格し
た。同様に厚み3〜41u11のガラス板に、「超強化
」すなわち規則第43号に規定されているもの以上の砕
片化を伴う強化を行うことも可能である。
直径0.04m5のステンレス鋼の単一ワイヤーがら織
り上げられた厚み0.O8nmの織物は、熱抵抗0.2
5X10−3ボ、に、W−’であった。
これは、規則第43号を満たす厚み1.6順のガラスの
強化ついてテストされ合格した。
厚み3ai〜4mmのガラス板の「超強化」を行った。
l ステンレス鋼ワイヤーの紐を織り上げて得られた厚み0
.45閣の織物は、熱抵抗2. I X 10−’r+
で・K・W −1であった。
これは、厚み6M、3H1,lQm+++のガラスを規
則第43号に従って強化した。また、厚み3〜4鵜のガ
ラス板を強化した(規則第43号に規定されているもの
以下の砕片化を伴う強化)。
例の中ですでに言及されているように、強化の際に前述
の織物を押しつぶす別態様によって同し織物から異なる
熱抵抗を得ることができる。こうして、材料を変えるこ
となく強化を変えることができる。
冷却板上の他のいずれの箇所に配置された織物とも異な
る熱特性をもつ織物を一部分の必要な箇所に配置するこ
とにより、ガラス板の総体的強化レベルの局所的変更を
得ることもできる。
例1を除く上記の引金てにおいて、織物の寿命は工業的
使用に問題がないようなものである。また、金属製のも
のとカーボン製のものという2種類の紐又はワイヤーか
ら作られた織物も、満足を与えてくれるものである。
有利には、接触による強化そして場合によっては曲げ加
工に応用するため、0.25X10−’n(、に、W−
’から2.5X10−3〜10・K、W−’までの熱抵
抗をもつ材料の層は、基本的に機械的緩衝材の役目を果
たす他の材料の下19(第2図参照)に結びつけられて
いる。
実際、層8の材料に対して課せられているワイヤーの細
さ、平面性の制約条件ならびに熱抵抗の制約条件のため
、機械的緩衝材の役目はこの層8により完全にかつ最適
な形で満たされてはいないことが多い。
このような理由から、補足的なもう一つの下層を備える
ことが望ましい。
第2図を見ればわかるように、冷却板3及び4は、強化
及び場合によっては曲げ加工すべきガラス板と接触する
その表面上に被覆5をほどこされている。この被覆5は
、有利には、前述のような熱緩衝材の役目を主に果たし
ている層8と以下に記述する機械的緩衝材の役目を果た
す下層9から構成されている。
こうして緩衝材5を形成するよう一般に二つの重なり合
った層を有するため、これらの層の各々について一方で
は機械的緩衝材、もう一方では熱緩衝材の役割を最適な
形で果たすことのできる材料を選ぶことが一層たやすく
なる。
基本的に機械的緩衝材の役目を果たす下層9の材料は、
冷却板3及び4の機械加工及び調整の不完全さを補償す
るのに充分な弾性及び圧縮性をもっていなくてはならな
い。ガラスが不時に破1員する場合には、この材料に傷
がついてその後に強化されるガラス板の光学的性質に対
して有害な影響を与えることになるため、この弾性には
過度の柔らかさが伴っていてはならない。当然のことな
がら、この材料は熱に対する耐性、ガラスに対する化学
的不活性及び変形可能性といった能力も存している。
従って、受ける圧力0.1〜10バールに対し厚みの変
化が0.01〜0.5mmである材料が適している。
冷却板の加工許容誤差が約0.05〜0.1鵬であり調
節の不確実さが0.05〜0.10numであるような
一般的な場合においては、できれば材料としては0.1
〜10バールの圧力に対し厚みの変化が0.05mn+
から0.2mまでである材料が適切である。換言すると
、ヤング率がQ、 l MPaから100MPaまでの
材料が適当であり、さらにはヤング率が0.5MPaか
ら2QMPaまでの材料が一般的場合を満たすのに適切
であることが多い。
一方、この下層は基本的に熱緩衝材の役目を果たす材料
すなわち層8の材料の熱特性の発揮を妨げてはならない
。特にこの下層は、冷却板からくる熱流束に相対する補
足的な実質的熱抵抗を構成するものであってはならない
このように、下層9は、強化すべきガラス板ならびに冷
却板3及び4に対し垂直な方向に大きな熱伝導率をもっ
ていなくてはならない。この熱伝導率は少なくとも約2
W・−1・℃−1、できれば4W −m −’・“c−
1以上であり、熱緩衝材の役割を果たす材料8の熱抵抗
よりも著しく低い熱抵抗(少なくとも2分の1、できれ
ば10分の1)が得られなくてはならない。
有利には、長手方向の熱伝導率すなわち冷却板に対し接
線方向における熱伝導率は、ガラスから受は取った熱量
の放出を可能にするよう大きなものである。
こうして、Carbone Lorraine社が”P
APYEX”の呼称で販売している材料が適している。
この材料は、エキスパンドグラファイトから成形され、
シート状で販売されており、シートの平面内すなわち冷
却板に対し接線方向における伝導率が大きい、すなわち
垂直方向におけるものより少なくとも10倍大きいよう
な異方性構造をもつ。
このようにこれらの伝導率は、テストされた試料につい
てそれぞれ4 W −m ” ’ −”C−’及び16
0W−m℃ −1である。この材料は、0.2〜4In
I11、好ましくは0.5〜2.5 mmの厚みで用い
られる。
層8及び層9は、単に冷却板3及び4上に並置して固定
することもできるが、エアポケットを完全に避けるよう
接着しておいても有利である。
局所的に少なくとも一つの強化レベルの異なる帯域を有
する強化ガラスも、表面の残りの部分と異なる特性を少
なくとも一つの帯域に局所的に有する下層を備えること
により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、接触法と呼ばれる方法によりガラス板の強化
及び場合によっては曲げ加工を行うための設備の概略図
である。 第2図は、接触法による強化設備の冷却板とガラスとの
間に挿入される緩衝材の構造図である。 1・・・炉、 2・・・強化・曲げ加工用ステーション、3.4・・・
冷却板、  5・・・緩衝材、6・・・ガラスシートの
支持・搬送手段、7・・・二次冷却ステーション、 8・・・多孔質材料層、 9・・・下層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、約0.25×10^−^3m^2・K・W^−^1
    と10^−^2m^2・K・W^−^1との間の熱抵抗
    を有することを特徴とする、厚み1〜10mmの、強化
    そして場合によっては曲げ加工すべきガラス板と、接触
    による強化そして場合によっては同時の曲げ加工のため
    の設備の冷却板との間に挿入するための材料。 2、金属製のものを少なくとも何本か含む細いワイヤー
    が含まれていることを特徴とする、請求項1記載の材料
    。 3、前記ワイヤーの直径が50μm未満、好ましくは1
    5μm未満であることを特徴とする、請求項1又は2記
    載の材料。 4、ワイヤーのうちの少なくとも何本かは金属製で直径
    が50μm未満、好ましくは15μm未満である細いワ
    イヤーで構成されていることを特徴とする、厚み1〜1
    0mmの、強化そして場合によっては曲げ加工すべきガ
    ラス板と、接触による強化そして場合によっては同時の
    曲げ加工のための設備の冷却板との間に挿入するための
    材料。 5、約0.25×10^−^3m^2・K・W^−^1
    から10^−^2m^2・K・W^−^1までの熱抵抗
    を有していることを特徴とする、請求項4記載の材料。 6、前記ワイヤーが組み込み、織り込み、編み込み、焼
    結、交差されているか、又は、それ自体組み込み、編み
    込み、交差又は焼結された紐に配置されていることを特
    徴とする、請求項2から5までのいずれか一つに記載の
    材料。 7、前記金属ワイヤーと組み合わせられたワイヤーが炭
    素でできていることを特徴とする、請求項2から6まで
    のいずれか一つに記載の材料。 8、約0.25×10^−^3〜10^−^2m^2・
    K・W^−^1の熱抵抗を有することを特徴とする、請
    求項1から7までのいずれか一つに記載の材料。 9、前記ガラス板に対する冷却板の適用圧力を調整する
    ことによりその熱抵抗が接触強化中に望ましい値までも
    っていかれることを特徴とする、請求項8記載の材料。 10、前記接触による強化そして場合によっては曲げ加
    工のための設備内に挿入されうるように、0.1MPa
    から100MPa、好ましくは0.5MPaから20M
    Paまでのヤング率をもつ機械的緩衝材の下層と結びつ
    けられていることを特徴とする、請求項1から9までの
    いずれか一つに記載の材料。 11、前記下層が冷却板に対し垂直な方向において少な
    くとも2W・m^−^1・℃^−^1、好ましくは約4
    W・m^−^1・℃^−^1の高い熱伝導率、換言する
    と請求項1から8までに記載の材料のものよりもかなり
    低い熱抵抗を有することを特徴とする、請求項10記載
    の材料。 12、前記結びつけられている下層が、前記冷却板の接
    線方向において高い熱伝導率、とくに他の方向における
    熱伝導率より少なくとも10倍高い熱伝導率を示す特性
    を与える異方性構造を有していることを特徴とする、請
    求項10又は11記載の材料。 13、前記下層がエキスパンドグラファイトでできてい
    ること、ならびにこの下層が0.2〜4mm、好ましく
    は0.5〜2.5mmの厚みで用いられることを特徴と
    する、請求項10から12までのいずれか一つに記載の
    材料。 14、熱伝導率に対する線膨張率の比の値が小さい材料
    、特にグラファイトでできた冷却板に結びつけられてい
    ることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか
    一つに記載の材料。 15、0.1MPaから100MPaまで、好ましくは
    0.5MPaから20MPaのヤング率を有することを
    特徴とする、接触による強化及び場合によっては曲げ加
    工のための設備において基本的に機械的な緩衝材として
    役立つ中間層。 16、前記設備の冷却板に対し垂直な方向において少な
    くとも2W・^−^1・℃^−^1、好ましくは約4W
    ・m^−^1・℃^−^1の高い熱伝導率を有すること
    を特徴とする、請求項15記載の層。 17、前記設備の冷却板に対し接線方向において高い熱
    伝導率、とくにその他の方向における熱伝導率より少な
    くとも10倍高い熱伝導率を示す特性を与える異方性構
    造を有していることを特徴とする、請求項15又は16
    記載の層。 18、エキスパンドグラファイトでできていること、な
    らびに0.2〜4mm、好ましくは0.5〜2.5mm
    の厚みで用いられることを特徴とする、請求項15から
    17までのいずれか一つに記載の層。 19、原動機付き車両の装備品及び部品の統一承認条件
    の採択及び承認の相互認可に関する国際連合協定の規則
    第43号を満たし、請求項1から14までのいずれか一
    つに記載の材料を使用して製造された強化ガラス。 20、他の部分と異なる強化レベルの帯域を少なくとも
    一つ有することを特徴とする、請求項19記載のガラス
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