JPS59232924A

JPS59232924A - ガラス板の作製方法

Info

Publication number: JPS59232924A
Application number: JP10736983A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-12-27
Also published as: JPH0339020B2

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】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２１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。

この発明は、薄板ガラス板の作製に関し、熔融ガラスを
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
素繊維を熔融ガラス清白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（２）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！Ｊｌｌ錐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、この熔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。

（３）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（シ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。

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。

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。

即ち溶融ガラス清白に面状の配向面を有する炭素繊維を
浸漬（ディップ）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熔融ガラス
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。

（４）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（，２ｎ＋＋ｎ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。

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。

（５）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１０
０〜１ｏｏｏ人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。

以下に図面に従って、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（２ｏ）に導入される。

溶融炉（２ｏ）は耐火レンガ（４）４ヒーター（６）、
熔融ガラス用容器（５）よりなっている。容器（５）に
は熔融ガラス（１５）が充填されている。ガラス用の原
材料は（２２）より連続的（６）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。厚さ制御用のアシアスク（３１）により、一対をな
す炭素繊維のｖＩ隙が決められる。このアシアスク（３
１）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（１Ｂ）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。

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）よりのしく
７）一ザ光（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った。

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）は熔融するガラス（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１０ｃｍ〜２ｍ例えば４０ｃｍとするのが製
造歩留り上好ましかった。

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〜（８）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１０〜３Ｘ１０’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ＣＢ）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　、５ｍ
ｍ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。

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＞（３〜１０１）を分散させた（９）ものである。この短繊維（２３）は約１０μφときわめ
て細く、肉眼でＷｉｗ！、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。

（Ｄ）は第２図＜　１３　＞、（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
なった。さらに第２図（Ｃ、）、（Ｄ　）において、短
繊維（５〜１０ＩＩＩＩＩｌ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ックス膜を薄＜　　（３０
０〜３０００人の平均厚さ）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。

また、炭素繊維が網状またはスダレ状に形成さく１０）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０．８＋ａＩ１１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。

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。

なお本発明では、引っ張る方向は上方に引き上（１１）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】

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。特許出願人（１２） ′５　　　　　　　　ネｕＢ累２（コ

Claims

【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熔融ガラスを付着・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レ状を有して
いることを特徴とするガラス（１）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。