JPH03271134A - ガラス板 - 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】

［０００１］

【産業上の利用分野】

この発明は炭素繊維を含有するガラス板に関する。 ［０００２］ ［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来、
ガラス板の作製方法として、フロート法等が知られてい
る。これはスズ浴上にソーダガラスを溶融して浮かせ、
この溶融ガラスを圧延することにより厚板または薄板ガ
ラスを作製する。しかしこのフロート法は、表面をきわ
めて平坦にすることができるという特徴を有しながらも
、２ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下の薄板を作る為には
きわめて不適当であった。 ［０００３］ そのため２ｍｍ以下の薄板ガラス例えば０．５ｍｍにお
いては、ガラス材料を薄くして少なくするためにロール
圧延の工程が余分にかかり、製造価格が逆に上昇してし
まうという欠点を有していた。 ［０００４］ さらに強化ガラスを化学強化すると、形成されたガラス
板に対し、カリューム置換等の化学強化または３ｍｍ以
上の厚さのガラス板に対し、風冷強化等、新たな工程を
必要としていた。 ［０００５］ そのため、強化ガラスが一般ガラスよりも厚くなり、ま
た価格も高価になってしまうという欠点を有していた。 ［０００６］ 本発明はこれらの従来の方法とはまったく逆の思想に基
づくものであり、従来の方法の欠点を除去し、薄板ガラ
スを安価に製造する方法に関する。 ［０００７］ 本発明は従来の強化ガラスとは全く思想を異にしており
、２ｍｍ以下の厚さ、好ましくは０．５ｍｍ以下の厚さ
を有するガラス板であって、炭素繊維を含有しない公知
の基板ガラス板に比べて、機械破壊強度を２倍以上有せ
しめることを目的としている。 ［０００８］

【課題を解決するための手段】

この発明は、薄板ガラス板の作製に関し、溶融ガラスを
ロールで圧延することにより作製するのではなく、耐熱
性細線を芯として炭素繊維を用いて、この細線である炭
素繊維を溶融ガラス漕内より引き出すことにより、この
炭素繊維および炭素繊維間の間隙に溶融ガラスを付着せ
しめて、ガラス板とする方法に関する。 ［０００９］ 本発明はかくのごとく「引出し法」　（第１図において
は引き上げ法を示している）を用いることにより、薄板
ガラスを安価に作製することを目的としている。 ［００１０］ この発明は面状の炭素繊維を一定間隔離して一対にして
配向せしめ、その炭素繊維の面間に溶融ガラスを充填す
ることにより、作製されたガラス板の表面および裏面近
傍に炭素繊維を配向・埋めこませて、強化ガラスを作製
する方法に関する。 ［００１１］ かかる表面、裏表面の近傍（約５０μ以内）に炭素繊維
を面状に配向することにより、化学強化ガラスと同様の
機械強度を有するガラス板を作ることを目的としている
。 ［００１２］ 即ち溶融ガラス漕内に面状の配向面を有する炭素繊維を
浸漬（デイツプ）し、これを引き上げることにより、ガ
ラスの有する表面張力を利用して炭素繊維に溶融ガラス
を付着させ、固化させることにより、炭素繊維がうめこ
まれたガラス基板を作製せんとするものである。 ［００１３］ このため、本発明方法はガラス板は薄い厚さの方が作り
やすく、２ｍｍ以下例えば０．２ｍｍの厚さであっても
作製が可能という特徴を有する。 ［００１４］ さらに本発明方法においても、表面のまわりおよび厚さ
は引き上げのスピードおよび溶融ガラスの温度により制
御されるが、さらにその平滑度、厚さを一定に微制御す
るために、また引き上げられたガラスをロールで挟み、
修正することも可能である。このため、このロールに種
々のパターン（花模様等の刻印）を刻みこむことにより
、ガラス板に刻印を与えることも可能であるという他の
特長をも有する。 ［００１５］ また炭素繊維を一対の面状を有して配設して引き上げる
ことにより、この対を為す炭素繊維面間の距離を制御し
て１〜３ｍｍの厚さの比較的厚いガラス板を作ることも
可能である（勿論０．２〜１ｍｍの薄板をも可能である
が）。さらに本発明では量産性において、単に引き上げ
るのみのため従来方法に対してきめて優れたものであり
、安価なガラス製造方法といえる。 ［００１６］ 本発明は炭素繊維が１００〜１５００℃の高温であって
も、非酸化雰囲気においては酸化して気化し、また引張
強度が減少することがない特性を利用している。このた
め溶融炉は窒素またはアルゴンのごとき不活性気体とし
ている。勿論炭素繊維の表面にはシランとアンモニアと
の反応をプラズマ気相法、熱気相法により予め窒化珪素
膜を１００〜１００ＯＡの厚さにコーティングをして、
さらに酸化防止・耐熱性強化を行うことは有効である。 ［００１７］ 以下に図面に従って、その実施例を示す。 ［００１８］

【実施例】

第１図は本発明に用いられた炭素繊維含浸ガラス板製造
用の炉の概要を示す。 図面において、炭素繊維（１）は外気と炉内とを遮断用
のロール（２）を経て、溶融炉（２０）に導入される。 溶融炉（２０）は耐火レンガ（４）、ヒーター（６）　
溶融ガラス用容器（５）よりなっている。容器（５）に
は溶融ガラス（１５）が充填されている。ガラス用の原
材料は（２２）より連続的に導入される。 ［００１９］ 炭素繊維はロール（１１）、　　（１３）を経て引き上
げられる。厚さ制御用のアジアスタ（３１）により、一
対をなす炭素繊維の間隙が決められる。このアジアスタ
（３１）の有無、およびその厚さによりガラス板内の炭
素繊維が２面、１面かが決められ、かつ２面においてそ
のガラス板の厚さが決められる。 ［０▽０▽２▽０１ すると、この炭素繊維（７）、　　（７）の間および表
面、裏面にガラス（８）が付着する。さらに除冷部（２
２）に位置している厚さ表面状態（パターン）制御用の
ロール（２１）を経て上方に持ち上げられる。 ［００２１］ 雰囲気を不活性気体とするため、窒素が（３）より供給
され（１８）より外部に放出される。（１８）の排気側
の不活性気体に脱酸素化を施し、再び　（３）にいたら
しめることは省エネルギー化に対して有効であった。 ［００２２］ ガラスに付着した炭化繊維は、引き上げ用ロール（１４
）、　　（１９）を経て上方に持ち上げられる。ガラス
板（２３）は発光器（ＹＡＧレーザ）（１６）よりのレ
ーザ光（１７）により、所定の形状に切断される。 ［００２３］ かくのごとくにして、炭素繊維の含浸、強化されたガラ
ス板作製が可能となった。 ［００２４］ この第１図は一対（２面）の炭素繊維（７）、　　（７
）を設けたが、１面のみとしてもよいことはいうまでも
ない。 ［００２５］ 炉（２０）は溶融するガラス（１５）が漕（５）に充填
され、またその漕（５）が耐火レンガ（４）に囲まれ、
ヒーター（６）により１１００〜１５００℃に加熱・保
持され、その温度範囲は例えば１２００℃±１０℃と精
度よくすることがきわめて重要である。引き上げ速度は
５〜５０ｍ／分まで可能であり、その巾は炉（２０）の
大きさにより５ｍ以内に制御可能である。一般には１０
ｃｍ〜２ｍ例えば４０ｃｍとするのが製造歩留り上好ま
しかった。 ［００２６］ 第２図は本発明方法によって作られたガラス板の縦断面
図である。第２図（Ａ）は引っ張る方向の炭素繊維（７
）（Ｙ方向という）とＸ方向の炭素繊維（２７）とによ
り網目状を有している。ガラス（８）は０．２〜１ｍｍ
例えば０．５ｍｍとして、図面において（３０）方向よ
り光を入射させる場合、炭素繊維は黒色であり、光を透
過しない。このため炭素繊維の占める領域（延べ面積）
は（３０）側よりみて全体の１％以下にすることが好ま
しい。このため炭素繊維は１０μφの原糸またこれを１
０〜３×１０３本より合わせた炭素繊維において、肉眼
で見えにくい１００μ以下の太さを用いると、高品質性
を有することができた。 ［００２７］ 第２図（Ｂ）は、縦糸（Ｘ方向）の炭素繊維を（７）　
、　　（７’　）に配向かせ、その間隙（２８）は例え
ば１．５ｍｍを有する場合である。もちろん（２８）を
０．０２〜２ｍｍ例えば０．３ｍｍとすることも可能で
ある。このような合わせ構造とすることにより、ガラス
板の一方より機械強度がかかっても、他方側の炭素繊維
の耐引張強度性がガラスの「割れ」を防ぐことができ、
結果として化学強化ガラスと同様の耐風圧性が大きいガ
ラス板を作ることができた。 ［００２８］ 第２図（Ｃ）は第２図（Ａ）に加えて、炭素繊維のチッ
プ短繊維（２９）（３〜１０ｍｍ）を分散させたもので
ある。この短繊維（２９）は約１０μφときわめて細く
、肉眼で確認出来ないため、これを埋めこませても何等
実用上支障がなく、この短繊維がガラス板の破損を防ぐ
ことができるようになった。 ［００２９］ （Ｄ）は第２図（３人（Ｃ）を組み合わせたものである
。 ［０▽０▽３▽０１ 以上の説明より明らかなごとく、本発明方法は従来に比
べて薄板ガラスの製造に特徴を有し、かつ機械強度が大
きい。このため０．２〜０．５ｍｍの曲げでも曲率半径
３ｍ以下を有せしめ得るセミハードなガラス板を作るこ
とを可能にし、軽量・強化ガラスの製造が初めて可能に
なった。さらに第２図（Ｃ）　　（Ｄ）において、短繊
維（５〜１０ｍｍ長、約１０１０μφ）を含浸させるこ
とにより、さらにこれらの繊維の表面に窒化珪素または
炭化珪素膜等のセラミックス膜を薄く（３００〜３００
０Ａの平均厚さ）コーティングすることにより、耐酸化
防止、耐熱性向上、ガラスとの密着性の向上を同時に図
ることができた。 ［００３１］ また、炭素繊維が網状またはスダレ状に形成されている
ため、衝撃強度に対しても強くなるという他の特徴を有
する。 ［００３２］

【発明の効果】

以上の説明より明らかなごとく、本発明は従来に比べて
その製造方法がまったく異なるため、その生産コストを
４０％も下げることができた。特に０．８ｍｍ以下の厚
さの薄板ガラスは、従来方法に比べて、８０％以上も製
造価格を下げることができ、圧延工程が余分に必要な肉
薄板ガラスの製造方法よりも、工業上その寄与大なるも
のであった。 ［００３３］ また第１図において、炉のヒーターは外熱式であるが、
内熱式としてさらに省エネルギー化に努めることは有効
である。 ［００３４］ また本発明の炭素繊維入のガラス板はたとえ破損しても
飛び散ることがなく、安全対策上も好ましいものであっ
た。加えて従来より公知の安全用の金属網入ガラスは網
を入れるのに余分な工程が必要であるが、本発明の引き
上げ方法では何等新たな工程を必要とせず、安全に作る
ことができるという他の特徴を有する。 ［００３５］ なお本発明では、引っ張る方向は上方に引き上げた。し
かし横方向に引っ張っても、また下方に引き下げる方法
を用いることも不可能ではない。　本発明方法では、ガ
ラス板を耐熱性絶縁物特に炭素繊維を芯に用いて、この
芯にガラスを付着させて作るという点にその新規性を有
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法を実施するためのガラス板製造装置を示す。

【図２】 本発明により作られたガラス板の縦断面図を示す。

【符号の説明】

７　　炭素繊維 ７゛　炭素繊維 ８　　ガラス ２３　ガラス板 ２８　間隙 ２９　短繊維 ３０　光の入射方向

【図２】 （〔） ＣＤ）

【書類名】 【提出日】 【あて先】

【事件の表示】

【出願臼】 【整理番号】 【発明の名称】 【補正をする者】 【事件との関係】 【識別番号】 【郵便番号】 【住所又は居所】 【氏名又は名称】 【代表者】

手続補正書 平底３年１月１１日 特許庁長官　殿　（特許庁審査官 平底２年１２月１５日提出の特許層 ＰＯＯ１７Ｂ２−０３ ガラス板 特許出願人 ０００１５３８７８ ４３ 神奈川県厚木市長谷３９８番地 株式会社　半導体エネルギー研究所 山崎　舞子 殿）

【補正により増加する請求項の数】

【手続補正　１】

【補正対象書類芯】 【補正対象項目名】 【補正方法】 【補正の内容】

【手続補正　２】

【補正対象書類芯】 【補正対象項目名】

［補正方法］

【補正の内容】

明細書 特許請求の範囲の欄 追加 明細書 段落番号００３０ 変更 ９９ ２５１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】面状の配向面を有する炭素繊維が、ガラス
   の内部であってガラスの表面近傍及び裏面近傍に前記そ
   れぞれの面に沿って配されており、かつ前記炭素繊維と
   前記表面及び裏面との間、及ひ両炭素繊維の間には炭素
   繊維の短繊維が複数、分散配置されていることを特徴と
   するガラス板。