JPH0624994B2 - ガラス板の熱処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス板、特に板厚が１．５〜３．０mmの薄
いガラス板において強度アップを図るようにしたガラス
板の熱処理方法に関し、詳細には加熱されたガラス板を
室温にまで冷却する間においてガラス板端縁周辺部のみ
に適宜平面圧縮応力を付与する熱処理方法に係るもので
あり、建築用はもちろん自動車用あるいは家具用等幅広
く用いられ、特に合せガラス用として有用なものとなる
ようにすることができるものである。

〔従来の技術〕

最近、建築用として例えば高層ビルディングあるいは住
宅等、さらには自動車用として例えばフロントあるいは
サイド等の窓ガラスに、各種ガラス板が採用されつつあ
り、特に薄板ガラスを初め多機能を有するガラス板状体
が広く採用されてきている。

このような情勢のなかで、ガラス板、特に薄板ガラスに
おいて、ガラス素板あるいは加工時または加工後、さら
に運搬時、さらにまた例えば自動車窓への嵌め込み時
等、各工程でガラス板エッヂ部に受ける衝撃により破損
にまで及ぶこともあり、そのため取扱いには非常な注意
を必要とするものであり、また薄板化が進むにつれ、こ
とに薄板ガラスの合せ化も多くなる傾向を示し、それに
つれ薄板ガラス自身の強度アップをも必要となってきて
おり、このなかでガラス板の端縁周辺部において平面圧
縮応力を高めるようにして前記要求を達成しようとする
提案が種々なされている。

例えば、特公昭32-2684号公報には、屈曲しようとする
硝子の平板を所望の輪郭に成形切断することと、この成
形切断した硝子板を屈曲型の上に支持し、この硝子板を
その屈曲温度に在る間に屈曲させて該屈曲型の曲率に合
致させることと、この屈曲した該硝子板の焼なましを行
うに当ってこの焼なましの間に硝子板の冷却を制御して
その周縁部に圧縮帯を生じさせることとの各工程の結合
を特徴とする、周縁の破損に対し大きな抵抗力を有する
屈曲硝子板の製造方法が記載され、また、２枚のガラス
板をプラスチック中間膜により積層した合せガラスにお
いて、上記合せガラス板の周辺部のみに圧縮応力を形成
し強化することで、合せガラス板の取扱い時におけるガ
ラス板周辺部よりの破砕、亀裂、破損に対し構造上一層
の抵抗力を有するためのものであることが記載されてお
り、また特公昭63−17777号公報には、板厚1.5mm 乃至
2.5mm の２枚のガラス板を重ねて曲げ型に載置し、この
ガラス板を550 ℃〜650 ℃に加熱して２枚同時に成型す
る工程、重ね合わされたガラス板を少なくともその徐冷
域温度450 ℃〜550 ℃の間を90℃／分〜150 ℃／分の冷
却速度で冷却し、ガラス板の端部から1.5cm 以内に250k
g/cm²〜500 kg/cm²の平面圧縮応力を生ぜしめる工程、
周辺部に平面圧縮応力の与えられた上記２枚のガラス板
をその平面圧縮応力の形成された面をそれぞれ外側に
し、そのガラス板間にプラスチック中間膜を挟み合せガ
ラス組成体を用意する工程、この合せガラス組立体を熱
圧着し一体化する工程の各工程よりなる合せガラスの製
造法が記載されており、さらに特公昭55-31097号公報に
は、積層された２枚の合せガラス素板を炉体内を通して
湾曲加工、強化加工するガラス板の加工装置において、
炉体内の搬送口から搬出口に向って順次連続して500℃
〜750℃の加熱帯と、180 ℃〜400℃の急冷帯と、200℃
以下の冷却帯とを設けると共に、上記加熱帯と冷却帯の
間には断熱冷却ダンパーを設け、急冷帯には該急冷帯内
の温度範囲に保持するための冷却装置を設けてなり、積
層された２枚の合せガラス素板を加熱帯にいて湾曲加工
し、急冷帯において上記合せガラス素板の周辺部に平面
圧縮層を形成する様にしたガラス板の加工装置が記載さ
れ、徐冷温度450℃〜550℃の間を90℃/分〜150℃/分の
冷却速度で、２枚重ねて曲げ型に載置し２枚同時に上面
下面の周辺部を冷却することが記載されており、さらに
また実公昭63-21541号公報には、加熱炉から水平状態で
搬送されてきた板ガラス周縁を保持して、曲げ成形を行
うリングモールドの上端部を、傾斜面を有する尖部と
し、この尖部にステンレス鋼繊維からなる織布を被せる
ようにしたので、板ガラスの周縁に接触するリングモー
ルドの面積が小さくなり、成形時に生じる型跡等を可及
的に小さくでき、また金属織布の間を冷却空気が通過す
るので、リングモールドと板ガラスとの間に形成される
空間、特に板ガラス周縁部に形成される空間に冷却空気
が篭ることがなく急冷を有効に行なえ、板ガラス周縁部
の強化度を高めることができるという板ガラスの成形用
リングモールドが記載されている等が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の特公昭32-2684号公報に記載された方法
においては、ガラス板全体の冷却を制御するとともに、
型成形面を越してガラス板の全周縁部外側に突出しまた
該表面と接触しないようにすることによって、突出した
全周縁部が急冷されるようにしたものであり、型のレー
ルに接触した部分が前記全周縁部に比して高温となると
いうものであり、また特公昭６３−17777 号公報あるい
は特公昭55-31097号公報に記載されている方法において
は重ね合わされた二枚のガラス板の周辺部の上下方向あ
るいは横方向より空気を吹き付けるか、加熱炉から取出
し放冷する等の手段で行うものであり、これらはいずれ
もガラス板の周辺部例えばガラス板端縁部から15mm以内
を型とフリーにしておくことで行うもので、どちらかと
いえば不均一冷却となりやすくソリあるいは変形を安定
して充分に防ぐことにができるとは必ずしも言い難いも
のであり、ガラス板の中央域を充分徐冷されたような状
態にすることが必ずしもでき難いものでもある。さらに
実公昭63-21541号公報に記載のものはリングモールドの
上端と板ガラスとが密接すると、急冷装置においてノズ
ルから吹出す冷却空気がリングモールド内に篭もってし
まうため、ガラスの強度に重大な影響を与えるガラス板
周辺部の強化度が劣ることとなるのを防ごうとするもの
であって、前記ガラス板周辺部を他の部署と同等の強化
度と型跡を付けることがないものとしようとするもので
積極的にガラス板周辺部の強度をアップしようとするも
のではなく、単に該リングモールドを通常の屈曲・強化
方法を用いてもガラス板周辺部のみの強度アップは達成
でき難いものである等の問題があるものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなしたも
ので、特定温度にある平らなまたは曲げ加熱ガラス板を
強制的に特定温度に制御した受け取りリングフレームで
受け取り、徐冷または徐冷に近い冷却をすることによっ
てガラス板端縁周辺部を強度アップすることができ、ど
ちらかといえばガラス板中央域では通常的な冷却で生板
に近い強度を有するものにするガラス板の熱処理方法を
提供するものである。

すなわち、本発明は、所望形状のガラス基板を加熱炉内
で550 〜650 ℃に加熱し、平らな加熱ガラス板または該
加熱ガラス板を屈曲成形した曲げ加熱ガラス板を冷却し
て強度アップを図るガラス板の熱処理方法において、前
記平らなまたは曲げ加熱ガラス板の端縁周辺部を、該加
熱ガラス板の温度に比して150〜500℃低い温度を有する
ように、前記受け取りリングフレームにヒータを付設し
通電加熱することで制御した受け取りリングフレームで
受け取り、ついで50〜500℃に保持されているアニーリ
ング炉内で室温まで冷却するようにしたことを特徴とす
るガラス板の熱処理方法。ならびに前記ガラス板端縁周
辺部において、50〜500kg/cm²の平面圧縮応力を生ぜし
めるようにすることを特徴とする前述したガラス板の熱
処理方法を提供するものである。

ここで、前記平らなまたは曲げ加熱ガラス板の温度を55
0〜650℃としたのは、通常屈曲成形、例えば曲げ型に応
じた形状に自重を利用して曲げ成型をする際またはプレ
スによる曲げ成型をする際あるいは再徐冷を行う際等に
おいて必要な温度であり、好ましくは590〜630℃であっ
て、この温度をそのまま利用するためであり、ガラス板
としては特に板厚が1.5 〜3.0mm の薄いガラス板におい
て、ことにそのなかでも自動車用フロントガラスとして
用いる合せガラスの素板として有用である。

また、前記受け取りリングフレームの温度を加熱ガラス
板の温度より150〜500℃低い温度としたのは、150℃未
満の低い温度差であれば、ガラス板端縁周辺部における
平面圧縮応力がほとんど付与できず強度アップにつなが
らないものであり、500℃を超える高い温度差とする
と、ガラス板端縁周辺部における平面圧縮応力が大きく
なり過ぎ、例えば約600〜700kg/cm²等となってその内側
に生じる平面引張応力とのバランスあるいは中央域に及
ぼす影響を考えると好ましくなく、場合によってはガラ
ス板端縁周辺部においてソリ等の変形、さらにはハマカ
ケやクラック等キズにつながるものであって、最悪の場
合には破損を招くものであり、好ましくは200〜450 ℃
低い温度差である。

また受け取りリングフレームの温度調節は例えば受け取
りリングフレームの上面シーズヒータを付設してその上
を下記のカバーをするようにし、受け取りリングフレー
ムが徐冷部で待機中に給電端子をエアーシリンダー等に
より、フレームに固定した接続端子に接続しヒータに通
電加熱し、所定の温度に制御し、その後給電端子が外さ
れ、ガラス板を受け取るようになっているものである。

さらに受け取りリングフレームの少なくとも天端部には
通常SUS の金網がカバーされており、そのままかさらに
その上に断熱保温材としてカーボンクロス、ガラスクロ
ス等のカバーをして用いてもよいし、また断熱保温材だ
けでもよいものであり、さらにまた受け取りリングフレ
ームとのガラス板端縁周辺部の接触面は端縁から最大約
20mm程度であり、好ましくは10〜15mm程度である。

さらにアニーリング炉内の温度を50〜500 ℃としたの
は、受け取りリングフレームの加熱ならびに温度保持、
または前記加熱ガラス板を受け取りリングフレームで受
け取り後において徐冷または徐冷に近い条件とするため
に必要であり、好ましくは50〜480℃である。

さらにまた、前記平面圧縮応力が50〜500kg/cm²が好ま
しいとしたのは、50kg/cm²未満ではガラス板の強度アッ
プにはつながり難いものであり、500 kg/cm²を超えると
その内側における平面引張応力あるいは中央域に及ぼす
影響またはエッジ部の補強による強度アップという所期
の目的からみて必らずしも良好な傾向ではなく、ガラス
板全体としてのバランス上も必要がないためである。

なお、本発明においては、ガラス板端縁周辺部を受け取
りリングフレームで以て受け取るようにしたので、上部
端縁のコーナー部を別途用意した押え具を適宜用いるよ
うにすることもできて、よりガラス板の端縁周辺部にお
けるソリ等の変形がなく、所望形状への精度をさらに向
上せしめることができ、ことに三方曲げ等複雑な曲率を
要求されるものでも高精度のものとなり、例えば自動車
窓等に取り付けるに際しても歪み等発現することがなく
なり、作業性の向上、歩留アップをもたらすものとなる
ものであり、より好ましいものである。

〔作 用〕

上述したように本発明は、特定温度にある平らなまたは
曲げ加熱ガラス板の端縁周辺部を、この特定温度と特異
な温度範囲内で低く温度差をもたらすよう適宜ヒータを
もって強制的にコントロールした受け取りリングフレー
ムを用いて受け取り、徐冷または徐冷に近い状態で冷却
するようにしたことにより、風冷による冷却よりさらに
均一に確実で安定してソフトな急冷を行うことができ、
従来のように型枠における残存温度が冷却時に逆転して
ガラス板の型枠と接触しない部署より接触部署が高くな
ってしまうこともなくすることができて、前記端縁周辺
部の平面圧縮応力とその内側に発現する平面引張応力な
らびに中央域への影響を従来に比してよりバランスがと
れたものとすることができ、しかも場合によってはガラ
ス板の端縁のコーナー部またはその附近等を軽く自由自
在に押えるようにすることで、多少強制的にもソリ等の
変形を発現しないようにできるとともに、上下面から冷
却するようになって、例えば板厚が厚くなったとしてま
たは２枚のガラス板を同時に冷却する場合でも確実に対
応できて冷却が行え所期の平面圧縮応力を得ることがで
きてガラス板端縁周辺部の強度をアップすることができ
る等、本発明によって種々の強度を有するガラス板を、
ソリ等の変形を発現せず、より高精度な成型品とするこ
とができ、運搬や合せ加工等の各種工程中あるいは自動
車窓に取り付け時等の作業においても、取り扱いほとん
ど支障がなくなり、破損等の発生もほとんど皆無にでき
るようになるものであり、さらに場合によっては従来の
設備と作業状況のままで本発明の所期の目的を達成でき
ることとなるものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面に基づき詳細に説
明する。

第１図は、曲げ加熱ガラス板を受け取る受け取りリング
フレームを示す拡大組立斜視図、第２図は第１図のＢ〜
Ｂ視において加熱ガラス板を載置した際の(a)が部分拡
大縦断面図、(b)がその部分拡大斜視図、第３図加熱・
曲げ工程の全体を示す平面図、第４図は第３図のＡ〜Ａ
視縦断面図を示すものである。

第３、４図に示す一連のガラス板の加熱・屈曲等の熱処
理装置は、ロールコンベア１を具備し、ガラス素板２を
搬送しつつ加熱する加熱炉３と、加熱ガラス板２′を屈
曲するために該加熱炉の終端に配設する成形炉６内に吸
着具４を設け、下方より熱風を吹き上げる図示されない
風管を配設して、雰囲気温度が570〜670 ℃の範囲であ
る成形部５と、該成形炉を挾んだ一方に曲げ型７を載置
する台車８を待機収容せしめるホット炉９と、その反対
側に成形炉６を挾んでシールチャンバー10を介してアニ
ーリング炉である補助炉11を配置するものである。

加熱炉３に続く成形炉６に密着するシールチャンバー10
内に、ワイヤで連結しシリンダーの作動で上下動するダ
ンパー12を設け、該チャンバーの空洞の底部に後述する
図示されない補助ロールを配設する。

このようにシールチャンバー10と接合する補助炉11は、
シールチャンバー10側とその反対側の両側面に削成し貫
通する開口部を有し、該補助炉内を200〜600 ℃の範囲
で特定温度に設定可能な高温部13と、300 ℃以下にセッ
トする低温部14とに区画する仕切りダンパー15を設け、
該ダンパーは該補助炉の天井の座に着座するシリンダー
の作動で上下動し、該補助炉内の天井および底面には図
示されない電力供給線で繋がれた電熱ヒーターを配置
し、さらに低温部14の天井にはダンパー付の複数の排気
管22を植設する。

補助炉11の下側には該補助炉の摺動手段として、レール
を敷設する架台がリニアベアリングを介して該補助炉を
支持し、該架台に着座する摺動用シリンダーのロッド
は、該補助炉の片端に固着するピースとナットで連結
し、摺動シリンダーの作動で補助炉11はレールに沿って
左右に移動する。

補助炉11の低・高温部一体な開口部は、図示されない架
構上に着座するシリンダーでワイヤを介して上下動する
ダンパー16とシールチャンバーで塞ぐが、残りの部分は
支柱に取りつけたコ字状の高温部用の保温カバー17もし
くは低温部用の保温カバー18で両開口部を塞ぐものであ
る。

ダンパー16の前方は、レールを敷設する架台を配設し、
該レールの上部にはフレーム21で組立て取り外し可能な
受け取りリングフレーム19を載置した受取台車20が、そ
の端部のロールと架台上に立設する軸台に軸止し回転自
在な補助ロールとを介して載置し、レールに沿って移動
するが、補助炉11内でのフレーム21の支持は前述したシ
ールチャンバー10内の図示されない補助ロールによって
支えられ、受け取りリングフレーム19が成形部５内まで
進入する。

レールに沿って移動する受取台車20の駆動は、例えばフ
レームのロール側端部と連結するチエーンで正逆に駆動
するモーターにより伝動し、該モーターは高熱から隔離
した位置に配するのが望ましい。

第１、２図は第３図に示している受け取りリングフレー
ム19部の全体ならびに要部を拡大した各図であって、着
脱自在になる給電端子31に接続できる接続端紙32をフレ
ーム21ならびにフレーム架台に固定して設け、ヒータ30
へ耐熱コード33で接続している前記フレーム21より支持
バーを介してリング基台28を設け、その上にボルト26で
高さ調整自在にナット27でリングフレーム25を固定し、
該リングフレーム25の天端を覆い包含するように、例え
ば先ずSUS の金網24、ついでその上にカーボンクロス等
の各種クロスまたはフエルト23を最外表としてカバー
し、そのなかにヒータ30を配設した構成の受け取りリン
グフレーム19を用い、曲げ加熱ガラス板２″の端縁周辺
部29が例えば20mm以下が重なるように接触載置させた状
態を部分拡大して示したものであり、この前後の曲げ加
熱ガラス板を受け取る前で載置してない時点での受け取
りリングフレームの全体をも拡大して示したものであ
る。

上記ガラス板の熱処理装置を用いた際の実施例につい
て、その条件ならびにその結果を具体例として表１に例
示する。

すなわち、実施例では、板厚が約２mmの所望形状に切断
したガラス素板を上記加熱炉で610〜620 ℃に加熱し、
上記成形炉で屈曲成型し、室温またはアニーリング用補
助炉で適宜加熱されたSUS 金網あるいはカーボンクロス
等を被覆カバーしてなる受け取りリングフレームで受け
取り、受け取りリングフレームを加熱した温度に保持さ
れている補助炉でアニーリングを行い、例えば300〜200
℃程度まで降温させた時点で補助炉外に搬送し、放冷
し所要温度まで冷却するものであり、この得られた曲げ
ガラス板の端縁周辺部の全周について12〜18 点を決め
て、例えば東芝製精密歪計（SVP-30- II）を用いて測定
し、この測定結果を平均し、平均した平面圧縮応力によ
ってガラス板の強度アップの程度を示したものである。

この実施例の結果からも明らかなように平面圧縮応力が
増加し、周辺部を強度アップが達成されていることを示
し、周辺部のうねりやソリ等の変形もなく、全体の曲率
も高精度で、受け取りリングフレームと接触したガラス
板端縁周辺部の表面も特に異常はなく平滑なものであっ
た。

比較例については、本発明の範囲外の条件におけるもの
で、クラックを発生したり、クラックが発生しなくても
ソリや変形を伴うこととなるものであったり、またガラ
ス板端縁周辺部の平面圧縮応力がほとんど変化なく強度
アップが図られたとは言い難いものである等であった。

なお、加熱炉、成形炉あるいは補助炉等については例示
した上記の熱処理装置にかぎらないことは言うまでもな
いことである。

［発明の効果］ 本発明は、加熱ガラス板の端縁周辺部をヒータで温度コ
ントロールした受け取りリングフレームでもって直接受
け取るようにして必要最小限に効率よく急冷することが
できて、ガラス板の端縁周辺部に平面圧縮応力を制御し
て付与できることとなってガラス板の強度が充分あるも
のとなり、ソリ等の変形もなく高精度の成型をもたら
し、合せガラスの加工や運搬時などの取り扱い等の作業
性も向上し、窓などに取り付ける際も含め歩留と作業効
率がよくなり、自動車用窓ガラス等として用いた際にそ
の軽量化と安全性をも高めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示し、第１図は本発明で用
いる受け取りリングフレームを示す組立斜視図、第２図
は第１図で示す受け取りリングフレームに曲げ加熱ガラ
ス板を受け取った際の(a)が部分拡大縦断面図、(b)がそ
の一部を示す部分拡大斜視図、第３図は加熱・曲げ工程
の全体を示す平面図、第４図は第３図のＡ〜Ａ視縦断面
図を示すものである。 ２′……加熱ガラス板、２″……曲げ加熱ガラス板 ３……加熱炉、11……補助炉、13……高温部 14……低温部、19……受け取りリングフレーム 23……断熱保温材、24……SUS 金網 25……リングフレーム、29……端縁周辺部 30……ヒータ、31……給電端子、32……接続端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望形状のガラス基板を加熱炉内で550 〜
   650 ℃に加熱し、平らな加熱ガラス板または該加熱ガラ
   ス板を屈曲成形した曲げ加熱ガラス板を冷却して強度ア
   ップを図るガラス板の熱処理方法において、前記平らな
   または曲げ加熱ガラス板の端縁周辺部を、該加熱ガラス
   板の温度に比して150 〜500 ℃低い温度を有するよう
   に、前記受け取りリングフレームにヒータを付設し制御
   される受け取りリングフレームで受け取り、ついで50〜
   500 ℃に保持されているアニーリング炉内で室温まで冷
   却するようにしたことを特徴とするガラス板の熱処理方
   法。
2. 【請求項２】前記ガラス板端縁周辺部において、50〜50
   0kg/cm²の平面圧縮応力を生ぜしめるようにすることを
   特徴とする請求項１記載のガラス板の熱処理方法。