JPH03187941A - 熱ガラスシート切断方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラスの切断に関し、特に切断ガラスシート
の希望の光学性を維持しながら、加熱されたガラス帯を
ほぼその徐冷点温度以上の温度で切断することに関する
。

〔従来の技術〕

平らな又は曲がったガラスの製造には、従来から二つの
明確に分けられた処理、即ち、第−処理及び第二処理を
必要とする。

第一処理は、例えばエツジその他による米国特許第３，
８４３，３４６号明細書に記載されているように、溶融
ガラスを錫浴の上に浮かべるか、又は例えばスリングラ
ラフによる米国特許第１，３３９，２２９号明細書に記
載されているように溶融ガラス浴からガラスシートを引
っ張ることにより、溶融ガラスからガラス帯を形成する
ことを含んでいる。ガラス帯を形成した後、典型的には
その帯を徐冷領域中へ運び、そこでその歪点より低い温
度へ制御しながら冷却する。冷却した後、その帯を個々
のガラスシートに切断し、次の第二処理にがける。

第二処理は多くの付加的ガラスシート処理手順のいずれ
を含んでいてもよい６例えば、ガラスシートを一層小さ
な一層取り扱い易いシートに切断してからそのガラスを
最終形状へ切断してもよい。

最終形状は机の上敷き、嵌め込み窓ガラス等の如き長方
形でもく、或は特別な嵌め込みガラス設計或は自動車窓
のように一層複雑な形をしていてもよい、第二の処理に
は、例えば、ガラスを輪郭をつけた形態に成形するのに
必要になるような加熱操作も含んでいることがある。成
形操作では、切断ガラスをその熱変形可能な温度、例え
ば、典型的なソーダ・石灰・シリカガラスの場合には約
６２１’Ｃ〜６７７℃（１１５０゜Ｆ〜１２５０°Ｆ）
へ再加熱する。

ガラスを冷間及び（又は）熱間処理した後、ガラスを熱
強化してもよい、室温のガラスの場合には、ガラスシー
トをその徐冷域より高い温度へ再加熱し、次にその徐冷
域を通って歪点温度より低い温度へ急冷し、ガラスに強
度を与える。湾曲ガラスの場合には、曲げ操作直後にガ
ラスの温度は一般に既に徐冷域より高いので、ガラスを
直ちに冷却して強化を与えることができる。

窓、鏡等の如き許容出来る光学的品質を有するガラス製
品を製造する現在のやり方では、第′−及び第二処理を
実施する必要がある。第−又は第二処理を変更するか、
又は二つの処理を一緒にして一つの処理にして成る工程
を省略できるならば、コストが大きく節約されるであろ
うことは明らかである０例えば、ガラスを未だ熱い内に
切断することは、切断ガラスシートの後の処理に必要な
再加熱の量を減少することになる。

隨産り五１１ ゲルサーブ（Ｇｅｌｓｔｈａｒｐ）による米国特許第１
．５砂０，０７７号明細書は、ガラス帯がまだ可塑状態
にある間にシートガラス操作でその帯を切断することを
教えている。ガラス帯がまだ可塑状態にある間にその帯
を切断するのに、移動装置に取り付けられ、帯の移動方
向を横切るような方向に移動できる切断刃車を用いる。

切断刃車に加えられる圧力はガラスを完全に通って切断
するのに充分であり、更に切断或は破断する必要は−な
い。

リッター　Ｊｒ、その他による米国特許第３．１２４，
４４４号明細書は、移動していくガラスの帯の端縁又は
広くなった部分を、ガラスが可塑状態にある間に連続的
に除去する方法を教えている。

一対の切断円盤が帯の縁の所に配置されており、帯がそ
の間を通ると、帯の縁がその帯の残りの部分から切断さ
れる。

カーツェその他による米国特許第３，４５４，２１９号
明細書は、切込みの入ったガラスシートを、二つの対に
なった支持体を用いて、切込み線の回りに均一な曲げモ
ーメントを与えることにより切断する方法を教えている
。

マクダービッドその他による米国特許第３．７５４，８
８４号明細書は、ガラス帯を溶融ガラス材料から形成し
た後、ガラスの歪点に相当する温度へもって行き、この
温度にある間に切断する、ガラス切断方法及び装置を教
えている。

ド　Ｉ・−ルによる米国特許節３，７５６，４８２号明
細書は、切込みを入れた模様状ガラスから縁を除去する
方法を教えている。熱を切込み線に沿って適用し、その
切込み線をガラスの厚みの一部分を通って伝播させ、模
様状ガラスを最終的に切り出している。

エルンスベルガーその他による米国特許節３．８６５，
２９３号及び第３，８６５，２９４号明細書及びミチャ
リクによる米国特許節４，０５７，１８４号明細書には
、通常適用されている圧力より大きな圧力で大きな直径
の切込み刃車を用いて平坦ガラスの内部表面に亀裂を入
れることを教えている。その亀裂の回りに曲げモーメン
トを適用すると、その亀裂がガラス中に伝播する。

フレンチによる米国特許節３，８７５，７７６号明細書
は、ガラスの表面を急冷にかけ、その初期にガラスの内
部とガラス表面との間に実質的な温度差を生じさせ、急
冷した表面に沿って横断する切込み線を形成することに
より帯から直接ガラスシートを切出す方法を教えている
。

フレンチによる米国特許節３，９２８，０１３号明細書
は、徐冷点又はその近くにある熱いガラスを、ガラス表
面を横切って切込み用具を引き、その切込み線に連続的
に充分な量の液体を供給して、切込み用具によって形成
された細かな亀裂中にその液体を流すか又は吸い込ませ
ることにより切断する方法を教えている。液体は亀裂が
自然に隠れるのを防ぎ、亀裂を充分な時間持続させて、
その線に沿って曲げ応力を適用することによりその切込
み線に沿ってガラスを破断てきるようにする。

フレンチによる米国特許節３，９３４，９９５号明細書
は、ガラス表面を僅かな張力状態にするのに充分な調節
された中程度の急冷作用をガラス表面に与え、表面領域
の温度をガラス帯内の最高温度よりも約１０℃（５０°
Ｆ）以下の範囲の温度にし、急冷された部分を通って線
を切込み、次に切込み線に沿ってガラスを破断すること
により、ガラス帯から個々のガラスシートを切出す方法
を教えている。

ド　トールによる米国特許節４．４６６．５６２号明細
書は、ガラスの一つの主表面の下に内面切込み線を入れ
、その内面切込み線に一致させて他方の主表面上に開口
切込み線を入れることによりガラスを切断することを教
えている。切込み線の周りに曲げモーメントを適用し、
開口切込み線を内面切込み線の方へ伝播させてガラスを
切断し、滑らかな切断縁を与える。

〔本発明の要約〕

本発明は、熱いガラスをその徐冷点温度以上の温度で、
ガラスの光学的品質を維持しながら切断することを教示
する。ガラスを、この上昇させた温度で切断すると、後
のガラスの熱処理、例えば、曲げ及び（又は）強化のた
め付加的再加熱は最小限度でよい。

〔本発明の詳細な記述〕

本発明を記述するにあたり、ガラスの成る性質及び関連
ある温度について言及しておきたい。「徐冷点Ｊ及び「
歪点」は、ＡＳＴＭ　Ｃ３３６法により測定されたガラ
ス繊維の特定の伸び速度、又はＡＳＴＭ　Ｃ５９８法に
よって測定されたガラス棒の特定の中点偏向速度に相当
する温度として定義されている。徐冷点では、内部応力
が数分間の内に実質的に解消する。歪点では、内部応力
は数時間で実質的に解消される。徐冷点と歪点との間の
温度範囲は徐冷域と呼ばれる。ガラスの熱処理中、その
温度を徐冷域を通ってゆっくり低下させる（徐冷）又は
急速に低下させる（強化）。典型的なソーダ・石灰・シ
リカフロート法ガラスでは、徐冷点温度は一般に約５３
８℃〜５６０℃（１，０００゜Ｆ〜１，０４０”Ｆ）の
範囲内にあり、歪点温度は一般に約４９６℃〜５２１℃
（９２５”Ｆ〜９７０°Ｆ）の範囲内にあり、徐冷域は
約４９６℃〜５６０℃（９２５゜Ｆ〜１，０４０°Ｆ）
である。「フロートガラスの光学的品質」は、ガラスの
優勢な透過欠陥（ｇｌａｓｓ’　ｄｏｍｉｎａｎｔ　ｔ
ｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ　ｄｅｆｅｃｔｓ）の光学的ジオ
プターによって特徴ずけることができる。これらの欠陥
は、フロートガラスの場合表面不規則性の形で、一般に
約１．２７ｃｚ〜５．０８ｃ肩（０，５０ｉｎ〜２　ｉ
ｎ）の範囲の波長を有し、光学的ジオプターは約３５ミ
リジオプター以下位である。

ここで用いられる［切込み」とは、予め定められた路に
沿ってガラス表面上又は中に裂は目を生じさせることを
意味し、「開く」とは、ド　トールによる米国特許第３
，７５６，４８２号及び第４，４６６．５６２号明細書
に教示されているような機械的又は熱的手段により、ガ
ラスの厚みを通ってその裂は目を伝播させることを意味
する（それらの教示は参考のためここに入れである）、
ガラスの切断は、典型的にはガラスをその徐冷点温度よ
り低く、特に室温にある間に行われる。これらの温度で
の切断は、縁にガラスの欠けの如き欠陥を起こすことが
あり、それは縁の強度を低下させ、通風孔を生ずること
がある。これらの欠陥は、損傷を受けた切断縁の僅かな
部分を除くようにそれらのガラスの縁を密封又は研磨す
ることにより除去することができる。

ガラスが上昇させた温度にある時、特にその徐冷点温度
にある時、外力によってガラス中に惹き起こされた歪は
迅速に解消される。結局１．ガラスをほぼ徐冷点温度で
切込みを入れ、開いた特、ガラス中に内部応力を惹き起
こす縁に沿った欠陥は全て解消される。更に、この温度
でのガラスの流れは、切断縁に沿った欠陥を全て隠す傾
向がある。

ガラスをほぼその徐冷点温度で切断すると、切断するた
めにガラス温度を低下させる必要がなくなり、強化、徐
冷又はガラスシートの曲げの如き更に行われる熱処理の
ためにガラスを後で再加熱する必要が少なくなる。この
ことは、切断すべきガラスが直接シート又はフロート法
ガラス製造操作から、その徐冷点温度より高い温度で送
られてくる場合に特に有利である。

上昇させた温度でのガラスへの切込み線の入れ易さを試
験するため、実験室規模の試験を３１６℃〜７０４℃（
６００°Ｆ　〜１．３００”Ｆ　）の温度範囲で０．３
２ｃｚＸ１５．２４ｃｉＸ　２２．８６ｃｍ（１７８″
Ｘ６”Ｘ９″）のフロート法ガラス試料について行われ
た。　０．５６ｃｍ（７／３２″）の直径の１２０°の
切断角度を持つ炭化タングステン切断刃車を用い、手動
で切込み線を入れた。開きは、１ 余熱された標準の切断走行プライヤーを用いて行われた
。試験の結果は、全温度範囲に亙ってガラスに切込み線
を入れることができたことを示していた。切込み操作で
認められた一つの相違点は、熱いガラスの温度が上昇す
る程、大きな切込み力が必要であると言うことであった
。結果は、切込み刃車の下にガラスを支えることが重要
であることも示していた。ガラスの下、好ましくは切込
み線の下に一定の支持体を入れずに切込み線を入れると
、切込まれた表面に損傷及び（又は）変形を起こすこと
がある。約５９３℃（１，１００°Ｆ）からは、加熱さ
れたガラスシートの裏面には支持体の跡がつき始めたこ
とが観察された。約６７７℃（１，２５０＠Ｆ　）では
、切込み刃車の力は上の表面にくぼみを生じ始めた。

切込み線の回りにモーメントを適用することにより切込
み線に沿ってガラスを開くのは、ガラスが切込み線の回
りで曲がり始める点である７０４℃（１，３００°Ｆ）
までの温度で達成された。更に、ガラスの粘度により約
６０７℃（１，１２５°Ｆ）のガラス温度で、２ 切込み線に沿ってガラスを開くやり方は、鋭いよく定め
られた縁を得るためには、ゆっくり適用される開きモー
メントから迅速に適用されるモーメントへ変化させなけ
ればならないことが見出された。試験中、切込み線はそ
の長さの一部分に沿って開いたが、次にその切込み線の
回りで曲がることが観察された。これは、切込み線の長
さに沿って熱的勾配があるためであると考えられ、この
場合、切込み線の前の部分は約６０７℃（１，２５０°
Ｆ）の温度であったのに対し、切込み線の後の部分は７
０４’Ｃ（１，３００°Ｆ）の温度であった。

４ｚｚのフロート法ガラスについて、５３７℃〜６２７
’ｃ（ｔ、ｏｏｏ゜Ｆ〜１．１６０°Ｆ）の狭い温度範
囲で更に試験が行われた。試験にはオフライン（ｏｆｆ
−ｌｉｎｅ）及びオンライン（ｏｎ−ｌｉｎｅ）試験の
両方が含まれていた。

オフライン試験は次のようにして行われた。ガラス板を
その徐冷点温度より高く加熱し、その板をスナップロー
ルの上に置く、そのロールには台の上に取り付けられた
コンベヤーロールが含まれており、そのロールは空気シ
リンダーにより上下することができた。切断ヘッドを駆
動してガラスに切込み線を入れた後、切込み線の近辺で
スナップロールによりガラスを持ち上げ、曲げモーメン
１へを起こさせ、ガラスを通ってその切込み線を伝播さ
せることにより、その切込み線に沿ってガラスを開いた
。最初の試験は、３．８１ｃ（１，２７ｃ（０，９５ｃ
＋＋及び０．４８ｃｙ（１１／２″、１７２　″、３７
８″及び３７１６　″）の直径を有する切断刃車を用い
て行われた。

１１７２″直径の刃車は３０４ステンレス鋼であり、１
２０゜の切断角度を持っていた。１７２　″、３／８”
及び３　／　１６　”刃車は炭化タングステンで、夫々
１５８．７°、１６０゛及び１６１°の切断角度を持っ
ていた。切込み速度は、１２．７〜２５．４ｃｚ／秒（
５〜１０ｉｎ／秒）の範囲であった。

３．８１ｃｚ（２ｆ／２”）直径の刃車は、１３．６ｋ
ｙ（３０１ｂ）ｔでの荷重で検出可能な切込み線を生じ
なかった。

１．２７ｃ＋ｙ及び０．９５ｃｚ（１／２″及び３７８
　″）直径の刃車では、切込みは達成されたが、同様な
大きな荷重条件の場合だけであった。これらの刃車によ
り生じた切込み線は断続的で、信頼性よく開くことはで
きなかった。信頼性のある切込み線は、１１／２“、１
／２″及び３７８″直径の刃車で、切込み中大きな荷重
が適用された場合に達成されたと考えられる。０．４３
ｃｓ＋（３／１６”）の直径の刃車による切込み線は、
約４．５〜１０ｋｇ（１０〜２２　ｌｂ）の範囲の荷重
で得られた。約４．５〜６．８ｋｇ（１０〜１５　ｌｂ
＞の範囲の荷重は、スナップロールによって容易に開く
ことができる信頼性のある連続的切込み線を生じた。約
６．８〜１０ｋｇ（１５〜２２１ｂ）の範囲の荷重は、
屡々スナップロールを用いなくても自然に開く切込み線
を生じた。この最初の試験は、５３８℃〜５６６℃（１
，ＯＯＯ’Ｆ　〜１，０５０”Ｆ）（７）範囲のガラス
温度で行われた。３７１６″′直径の刃車を用いた一層
確実な切込み線は、一つには大きな直径の刃車に比較し
て小さな直径の刃車に固有の、ガラスシーｊ・とり接触
点に荷重が一層よく集中することによるものと考えられ
る。

５３８℃〜６２７℃（１，ＯＯＯ”Ｆ　〜１，１８０’
Ｆ）ノ範囲の温度のガラスについて、１３４“の切断角
度を持つ０．４８ｃｉ（３／１６″）直径の炭化タング
ステン刃車を用いて付加的な熱間切込み線試験を行なっ
た。刃車荷重は約４．５〜１０ｋｇ（１０〜２２１ｂ）
の範囲であり、切込み線５ 速度は約５〜１０ｉｎ／秒であった。６０４℃（１，１
２０”Ｆ）までの切込み及び開きには殆ど差は認められ
なかった。切込み線は明らかな表面変形を起こすことな
く入れられ、スナップロールにより容易に開かれた。６
０４℃（１，１２０°Ｆ）より高＜６２７℃（１，１６
０°Ｆ）の最大試験温度ｔでの温度では、切断刃車と最
初に接触した点でガラス表面に幾らかの僅がな変形が起
きた。この衝撃点での変形は、温度が上昇するのにつれ
て一層明確になった。切込み線の残りの部分に沿った変
形はなかった。

スナップロールを用いて６０４℃（１，１２０°Ｆ）ま
では切込み線は信頼性よく開がれな。この温度より高い
ガラスは一層顕著に可塑性になり、開きモーメントが適
用される速度の影響を一層受は易がった。

６２１℃〜６２７℃（１，１５０°Ｆ　〜１，１６０’
Ｆ）（７）温度では最小の板変形で切込み線を満足に開
がせるのに、パルス状又は迅速に適用されるモーメント
が必要であることが観察された。これは、スナップロー
ルがガラス板を持ち上げる速度を増大することによって
達成された。

６ ３／１６″直径の刃車による切込み線が与えられたガラ
スの縁の品質は良好であった。殆どの場合、冷間切断に
匹敵する縁の品質が得られた。しかし、幾つかの場合に
６．８〜１０ｋｇ（１５〜２２　ｌｂ）の範囲の切断機
ヘッド荷重で縁の欠けが見られた。

オンライン試験は、エツジその他による米国特許第３，
８４３，３４６号明細書に記載されたものと同様なフロ
ート法ガラス成形操作（この教示は参考のためここに入
れである）の、浴から持ち上げられる区域と徐冷炉区域
との間で行われた。試験中に用いられた特定の切断装置
では、切断ブリッヂは最後の洛から持ち上げるロールの
直ぐ下流の点でフロート法ガラス帯の上に取り付けられ
ていた。

スナップロール装置は帯の下に、切断ブリッヂから約６
１ｃｍ（２ｆｔ）下流のガラス帯の流れに対し直角に取
り付けられていた。試験中に測定された帯の温度は、５
５２℃〜５６６℃（１，０２５゜Ｆ〜１，０５０°Ｆ）
の範囲であり、ガラスの厚さは約４１／２１ｍであった
。切込み刃車は、１３４°の切断角度を有する０、４０
ｃｍ（５／３２”）直径の炭化タングステン刃車であっ
た。

ガラス帯は約３８．１〜５０．８ｃｉ＋／秒（１５〜２
０ｉｎ／秒）の速度で切込み線が入れられた。

ガラス帯は、約３．９〜５　ｋｇ（８，５〜１１　ｌｂ
）の範囲の切断荷重で容易に切込み線が入れら、スナッ
プロールによって開かれた。オフライン試験の場合のよ
うに、幾つかの切込み線は自然に開いた。

１．２２〜１．８３ｍ（４〜６　ｆｔ）間隔テ入れられ
た切込ミ線は、スナップロールだけでは信頼性よく開く
ことはできなかった。なぜなら、スナップロールの持ち
上げ作用が切込み線に沿ってガラスを開くのに必要なモ
ーメントを生じなかったからである。

ガラスの上方への動きを制限し、スナップ中付加的曲げ
モーメントを適用して切込み線を開くため、スナップロ
ールから約２０．３２ｃｍ（８ｉｎ）上流のガラス帯の
縁の上に短い抑制棒を取り付けた。

切断縁の品質は、オフライン試験で得られたものに匹敵
していた。

試験は、平板ガラスを徐冷点温度まで及びそれを越える
温度で表面切り込み及び開き操作によって切断すること
ができ、然も、線品質を低い温度でガラスを切断した時
の品質に匹敵したものにすることができることを証明し
ている。結局、加熱されたガラスシート、特に平板ガラ
ス形成操作から直接送られてきたガラスシートを、未だ
上昇した温度に成る間に、上昇したガラス温度を必要と
する更に別の処理域へ送る直前に成る大きさ及び形に切
断することができ、然も、その切断中及び後の取り扱い
中、光学的品質を維持しながらガラスへの付加的加熱を
最小することができることは当業者に認められるであろ
う。

ガラスの厚みを通って切込み線を伝播するのに他の方法
を用いてもよいことは当業者に明らかであろう。例えば
、切込み線を冷却して、米国特許第３，７５４，８８４
号明細書に記載されているような温度勾配を確立させる
ことができる（その教示は参考のためここに入れである
）。しかし、縁に沿ってガラス温度を低下させることは
、内部応力を解消し、縁の欠陥を隠す能力を低下させる
ことに注意すべきである。

本明細書に記載された発明の形態は、その態様９ の−例を示しているだけである。特許請求の範囲に規定
された本発明の教示から離れることなく種々の変化を行
えることは理解六れるべきである６０

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）希望の切断線に沿ってガラスシートを切断する方
   法において、 前記切断線に沿った前記ガラスシートの一部分を少なく
   ともほぼその徐冷点温度に維持し、同時に、前記希望の
   切断線に沿って前記ガラスシートの表面に切込みを入れ
   、そして前記切込みをガラスシートの厚みを通して開く
   、 ことからなるガラスシート切断方法。
2. （２）加熱工程が、約１，０００゜Ｆ〜１，３００゜Ｆ
   の温度にガラス部分を加熱することを含む請求項１に記
   載の方法。
3. （３）加熱工程が、約１，０００゜Ｆ〜１，１６０゜Ｆ
   の温度にガラス部分を加熱することを含む請求項２に記
   載の方法。
4. （４）開く工程が切断線に沿ってガラスにモーメントを
   適用することを含む請求項３に記載の方法。
5. （５）切込み及び開く工程の前に全ガラスシートをほぼ
   その徐冷点温度に加熱する工程を更に含み、徐冷点温度
   維持工程が前記切込み及び側く工程中前記全ガラスシー
   トを前記徐冷点温度に維持することを含む請求項４に記
   載の方法。
6. （６）ガラスシートが進行する連続的ガラス帯であり、
   徐冷点温度維持工程が前記ガラス帯の温度をほぼその徐
   冷点温度の温度に切込み及び開く工程中維持することを
   含む請求項４に記載の方法。
7. （７）切断中ガラスの光学的性質を維持する工程を更に
   含む請求項６に記載の方法。
8. （８）開く工程が切断線に沿ってガラスにモーメントを
   適用することを含む請求項１に記載の方法。
9. （９）切込み及び開く工程の前に全ガラスシートをほぼ
   その徐冷点温度に加熱する工程を更に含み、徐冷点温度
   維持工程が前記切込み及び開く工程中前記全ガラスシー
   トを前記徐冷点温度に維持することを含む請求項１に記
   載の方法。
10. （１０）ガラスシートが進行する連続的ガラス帯であり
    、加熱工程が前記ガラス帯の温度をほぼその徐冷点温度
    の温度に切込み及び開く工程中維持することを含む請求
    項１に記載の方法。
11. （１１）切断中ガラスの光学的性質を維持する工程を更
    に含む請求項１に記載の方法。