JPH0339020B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は炭素繊維を含有するガラス板の作製
方法に関する。

この発明は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つて、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。

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。

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。

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。

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。

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
て不適当であつた。

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。

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、カリユ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。

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つてしまうという欠点
を有していた。

本発明はこれらの従来の方法とはまつたく逆の
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。

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。

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
あつても作製が可能という特徴を有する。

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。

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。

本発明は炭素繊維が100〜1500℃の高温であつ
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100〜1000Åの厚さにコーテイングを
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。

以下に図面に従つて、その実施例を示す。

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よりなつている。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。

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。

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２２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。

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
つた。

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。

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つた。

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。

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
しかつた。

第２図は本発明方法によつて作られたガラス板
の縦断面図である。

第２図Ａは引つ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の原糸または
これを10〜３×10³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。

第２図Ｂは、縦糸（Ｘ方向）の炭素繊維を７，
７に配向させ、その間隙８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
械強度がかかつても、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。

第２図Ｃは第２図Ａに加えて、炭素繊維のチツ
プ短繊維２９（３〜10mm）を分散させたものであ
る。この短繊維２３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つた。

Ｄは第２図Ｂ，Ｃを組み合わせたものである。

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つた。さらに第２図
Ｃ，Ｄにおいて、短繊維（５〜10mm長、約10μφ）
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ツク
ス膜を薄く（300〜3000Åの平均厚さ）コーテイ
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。

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。

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つたく異なるため、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つた。

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。

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
しいものであつた。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。

なお本発明では、引つ張る方向は上方に引き上
げた。しかし横方向に引つ張つても、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】

第１図は本発明方法を実施するためのガラス板
製造装置を示す。 第２図は本発明により作られたガラス板の縦断
面図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維を溶融状態にあるガラス内に浸漬し
   て、面状の配向面を有して前記炭素繊維を引き出
   すことにより、前記配向面に溶融ガラスを付着・
   固化せしめ、炭素繊維が埋めこまれたガラス基板
   を作製することを特徴とするガラス板の作製方
   法。 ２ 炭素繊維を溶融状態にあるガラス内に浸漬し
   て、前記炭素繊維を引き出すことにより、一対を
   有する面状の配向面を有する前記配向面に溶融ガ
   ラスを付着・固化せしめ、表面および裏表面近傍
   に炭素繊維が埋めこまれたガラス基板を作製する
   ことを特徴とするガラス板の作製方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、配向面状態を有する炭素繊維は網状またはス
   ダル状を有していることを特徴とするガラス板の
   作製方法。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、炭素繊維は窒素または不純物気体中に引き出
   すことを特徴とするガラス板の作製方法。