JPS598629A - 熱処理ガラス板の製造法 - Google Patents

熱処理ガラス板の製造法

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JPS598629A
JPS598629A JP11624282A JP11624282A JPS598629A JP S598629 A JPS598629 A JP S598629A JP 11624282 A JP11624282 A JP 11624282A JP 11624282 A JP11624282 A JP 11624282A JP S598629 A JPS598629 A JP S598629A
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heat
stress
glass
treated
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Kazuya Oba
大庭 和哉
Masayuki Miwa
三輪 雅之
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04Tempering or quenching glass products using gas
    • C03B27/0413Stresses, e.g. patterns, values or formulae for flat or bent glass sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04Tempering or quenching glass products using gas
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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】 本発明は、ガラス板にクラックが入った時にもクランク
が自走しないとともに耐風圧強度が充分で、且つ熱割れ
しない高層ビルの窓用として最適々熱線吸収ガラスを製
造する方法に関するものである。
例えば、高層ビルにおいては、窓ガラス板の旧風圧向」
−を割るだめ、10・・−、) IJ フ、、 8度の
特厚のガラス板が使用されている。この様な特厚のガラ
ス板を使用すると、η1量が著るしく増大するという欠
点があるとともに、板厚の厚い熱線吸収ガラスや着色コ
ートガラス板を使用した場合には、特に熱割れの危険性
が高くなるという欠点がある。軽量化対策、熱割れ防正
対策のだめに風冷強化ガラス板を使用することも可能で
あるが、風冷強化ガラス板は破損時細かい多くの破片に
なるため、高層ビルに風冷強化ガラス板を使用すると破
損した時高層ビルの窓からガラス板の破片が降り落ちる
という危険があり好捷しくない。又強化ガラス板の一種
として表面圧縮応力か高く、且つ破片数密度の小さい化
学強化ガラス板もあるが、この化学強化ガラス板は傷が
ついた場合の強度低下が著るしいとともに強化処理]二
程に長時間を要するため実用には不適である。
先に、本出願人は、従来の強化ガラス板とは異なり、ガ
ラス板にクラックが入った時にもクラックが自走ぜず、
かつ而・1風圧強度が充分で熱割れしない高層ビルの窓
ガラス用あるいはスパンドレル用として最適な熱処理ガ
ラス、即ち板厚が5〜IDmmの熱処理ガラス板であっ
て、その熱処理ガラス板の中央引張応力σt が85に
9/ (、’m 2〜200にり/釧2の範囲にあり、
かつその表面の圧縮応力σCと中央引張応力σt との
比σC/at が15〜6.0の範囲にある断面応力分
布を持つ熱処理ガラス板を提案した。
本発明は、かかる熱処理ガラス板の工業的な製造方法を
提供することを目的として研究を重ねた結果得られたも
のであり、その吸口は、板厚5祁以上10祁未満のガラ
ス板を加熱炉内を通して600℃〜660℃に加熱した
後、このガラス板を加熱炉から取出して風冷する際に、
風冷の冷却能を時間とともに漸増させ、この冷却された
ガラス板の中央引張応力σtが85〜200 K47c
m2の範囲となり、かつその表面圧縮応力σCと中央引
張応力σtとの比σC/′σtが15〜30の範囲とな
る様に、更に好ましくは表面圧縮圧力が250−550
 Kg7′cm2となる様に制御することを特徴とする
熱処理ガラス板の製造法に関するものである。
ソーダ・ライムガラスよりなるガラス板を軟化点温度域
600℃〜700 ’C’4で加熱した後直ちに、この
ガラス板の両面に空気を吹き付けて急冷して強化した従
来の普通の強化ガラス板は、1000 Kg/an2〜
1500 Kg/′cm2の表面圧縮応力と、その断面
方向の中心部に表面圧縮応力の約Aの引張応力が発生し
、その断面応力分布は第1図に示した様になる。そして
この強化ガラス板が破壊した時は、ガラス板に発生した
クラックが自走°し、そして」二記中央引張応力の大き
さによって一義的に決まる破砕密度、例えば40〜20
0個/ 5 cm角をもって細かく割れてしまう。又、
半強化ガラス板は、300〜60 、0 Kg/′ty
n2の表面圧縮応力と250〜400Ky/cm2の中
央引張応力σt と1.5未満のσC/σtの比とを有
し、その断面応力分布は第2図に示した様になり、この
半強化ガラス板が破壊した場合には、細かい破片をもっ
て割れないものの、破壊時ガラス板に発生したクラック
は自走し、ガラス板の端部まで及んでし壕う。
又、化学強化ガラス板は、1000 Kg10r12〜
30 n 01cg/lフ112の表面圧縮応力と10
〜60に7/ cnr 2の中央引張応力とを有し、そ
の断面応力分布は、第3図に示した様になり、この化学
強化ガラス板が破壊した場合には風冷強化ガラス板とは
異なりクラックが自走することはないが而・1スクラツ
チ性に劣り実用上強化ガラス板とはいえない。
これに対し、本発明により製造される熱処理ガラス板は
、その中央引張応力が85〜200Kg/1yn2の間
に低くコントロールされ、かつその表面圧縮応力σCと
中央引張応力σt との比σC/σtが165〜30の
範囲にコントロールされて、表面圧縮応力も127〜6
00にり/cnz2の範囲、更に好ましくけ250〜3
50 Kg/CIn2に低く抑えられ第4図に示した様
な断面応力分布にされているので、この熱処理ガラス板
にクラックが入った時その破壊線が自走せず、細かい破
片をもって削れない。しかもこの熱処理ガラス板は板厚
5 mm以上10陥未満を有し、かつ127 Kg/′
tyrr2〜600 Kg/1yn2好ましくは250
= 350 K97.2の表面圧縮応力を持っているの
で耐風圧強度は、同一厚みの生板の約2倍以上で実用上
充分な強度であり、かつ熱割れすることもない。
例えば、板厚が6胴で中央引張応力σt が250 K
g/′cyu2、表面圧縮応力17Q が500Kp/
crn2(σC/′σt−2)の熱処理ガラス板は、中
央引張応力が高すぎるためにガラス板にクラックが入っ
た場合、クラックが自走するとともに破砕片が細かくな
って、第5図に示す様な破砕パターンとなり、破砕片が
窓から落下する危険性が高くなって好ましくない。又板
厚が8論で中央引張応力σt が300 Kg/′ty
n2、表面圧縮応力σcが580 Kg/rn12(即
ちac7′at= 1.93)のガラス板も上記例と同
様となり給6図の様になる。
一方、本発明により製造されるガラス板、例えば実施例
1〜5のブンブルの熱処理ガラス板の破砕パターンはそ
れぞγL第、7〜11図の様になり、ガラス板にクラッ
クが入った場合クラックの自走が抑えられ破壊線が倒木
もガラス板の一端から他端まで入ることがなく、窓から
のガラス板の破砕片が落下するのを防ぐことができる。
又、熱割れ防止及び風圧破壊防止に要求される表面圧縮
応力127 K17cm2以上、特に好ましくは250
 Kg/an2より高い表面圧縮応力を有しているので
、−熱割れする危険性が少く、又耐風圧強度も充分であ
る。
なお、ガラス板が割れる時、クラックの自走が抑えらn
て破壊線(ヒビ)がガラスの一辺から他辺まで及ばない
様にされたものが窓からガラス板の破砕片が落下する危
険性が少なく好ましいが、ガラス板の一辺から他辺まで
及ぶ破壊線(ヒビ〕が一本程度あっても窓からの破砕片
の落下の危険性が実際上受ないので、この種の一本程度
の破壊線(ヒビ)の存在は、本発明によシ製造された熱
処理ガラスの破砕パターンとして許される。
次に、本発明の熱処理ガラス板の製法の具体例について
説明する。
第12図は、本発明の熱射」」!ガラス板を製造するだ
めに使用される一具体例の装置を示したものであシ、図
において、1はガラス板、2はローラーハース、3はガ
ラス板の搬送ロール、4はガラス板の加熱装ぽ、5は対
向して設けられた冷却吹口を示す。熱処理されるガラス
板1はローラーハース2内を搬送ロール2により水平に
搬送されながら、あるいは水平に摺動されながらガラス
板を熱処理するのに充分な温度1で、例えば600〜6
60℃まで加熱される。
そしてローラーハース1から取出されたガラス板1は、
上下に対向した冷却吹口5間に移動され、冷却能が時間
とともに漸増する様に空気を吹き付けて冷却し、ガラス
板の温度が100〜600℃まで低下した後冷却吹口5
から取出し、所定の応力値及び応力分布をもった熱処理
ガラス板製品をイける。
本発明においては、加熱されたガラス板を冷加能を漸増
させながら冷却する際、冷却能K(℃/秒)を114間
とともに下記(a)、(b)、(C)式で示される範囲
内において漸増させるのが好゛止しい。
0.1t7+、6≦に品0.6(0≦し≦167、K≧
0)・・・(a) 0.1t−1,6≦に≦10(16,7≦t≦41) 
  −−−(b)2.5  ≦ K ≦10 (t≧4
1)      ・・・(c)(単位、K:’C/秒、
t:秒) 一]二記にの範囲は、第16図の斜線で囲まれる領域P
1即ち、K = 0.6 t (o≦し≦167)とX
=+O(t≧16.7 )とK = O,i t −1
,6(15≦t≦41)とK = 2. s (t≧4
1)とに=00各線で囲まれる領域(各線上を含む。
但しに=Oの線上は除く)で示され、この領域P内で冷
却能Kを時間とともに漸増させるのが女子ましい。
特に、板厚が5 m以上55謔以下のガラス板の場合に
は、冷却能K(℃/秒〕を時間とともに下記(d、)、
(θ)、(f)式で示される範囲内において漸増させる
ことが好ましい。
0、32 t −1,7<: K ≦0.6 t (0
≦t <、 16.7、K≧O)・・・((1) 0、32 t −1,7≦に≦10(16,7≦t≦3
0 ) ”−(e)Z 9  ≦ K ≦ 10   
      (t≧30 )        ・・・(
f)(単位、K:℃/秒、t:秒) この範囲は第14図の斜線で囲1れる領域X、即ち、K
 = 0.6 t (0≦t≦16.7 )と、K≧1
0(t≧167)とK = 0.32 t −1,7(
5≦t≦30)と、K = 7.9 (t≧30)とに
−〇の各線で囲″!、′nる領域(各線上を含む。但し
、K=0の線上は除く)で示される。
又、板厚が5.5 mm以上7.5m以下のガラス板の
場合には、冷却能K(℃/秒〕を時間とともに下記(ロ
))、(h)、(1)式で示される範囲内において漸増
させることが特に好ましい。
0.2t−2≦に≦0.32 t−1,7(5≦t≦3
0、K≧0)・・・(ロ)) 0.32t−1,7≦に≦7.9(30≦t≦67) 
・・−(h)54≦に≦79   (t≧67)   
 ・−(i)(単位、K:℃/秒、t:秒) この範1囲は、卯714図の斜線で囲まれる領域Y、即
ちK = 062 t −1,7(s≦t≦30)と、
Kニア9(t≧30)と、K = 0.2 t −2(
10≦t≦37)とK = s、 4 (t≧37)と
に=Oの各線で四重れる領域(各線上を含む、但し、K
=0は線上は除く)で示される。
又、板厚が75調以上10論未満のガラス板の場合には
、冷却能K(℃/秒)を時間とともに下記<1>、(m
)、(n)式で示される範囲内において漸増させること
が特に好ましい。
0、1 t −1,6≦に≦0.2t−2(10≦t≦
37、K≧0)・・・(イ) 0.1t−1,6≦に≦;5.4   (37≦t≦4
1)  ・−’ GIIl)2.5≦に≦54   (
t≧41)     lI■(n)この範、囲は、第1
4図の斜線で囲まれる領域z1即ち、K = 0.2 
t −2(10≦t≦37)と、K = s、 4 (
t≧37)と、K = 0.1 t −1、6(15≦
t≦41)と、K = 2.5 (t≧41)とに=0
0各線で囲まれる領域(各線上を含む。但し、1(−〇
の線」二は除く)で示される。
本発明においては、所定の表面圧縮応力、中央引張応力
及び断面応力分布を得るため、上記した600〜6/1
0℃までのガラス板の加熱、冷却能を漸増した冷却、更
に好ましくは上記(a)、(b)、(C)式で示される
範囲内での冷却能の漸増、及びこれら条件の組み合せが
重要である。
前述した本発明の熱処理ガラス板の製法は、ローラーハ
ースを利用したものであるが、この方法に限らず1.ガ
スハースを利用してガラス板を水平に搬送しながら加熱
し、ガスハースの出口から出だ直後、加熱ガラス板を熱
処理する方法、あるいはガラス板を63手により10下
けて搬送しながら加熱炉内で加熱し、この加熱炉の出口
から出だ直後、加熱ガラス板を熱処理する方法などによ
っても同様に製造することができる。
実施例 上記した装置を用いてソーダ・ライムガラス板を第1表
に示した条件で熱処理し、その熱処理されたガラス板の
中央引張応力σt、表面圧縮応力σC1σC/σt 、
 #F:風圧性を示す許容荷重(破壊確率17′100
0  以下)、熱割れ試験結果(熱割れするまでのガラ
ス板中央部と周辺部の□温度差)を同じく第1表に示し
た。又実施例1〜5の熱処理ノブラス板及び比較例1.
20熱処理ガラス板についてJ丁S R3206の6−
5に規定された破壊試験を行なった時の破砕パターンを
第5〜11図に示しだ。
本発明の方法により、中央引張応力σt が85〜20
0 Kg/′tyn2の範囲となり、かつその表面圧縮
応力σCと中央引張応力との比σC/′σtが1.5〜
3.0の範囲にある熱処理ガラス板が摺られる理由につ
いては次の様に考えられる。
通常一定の冷却条件でガラス板を強化する場合、ガラス
板断面方向の温度分布はある遷移状態を経過した後に定
常状態となる。そ]〜てこの時の昌度分布は放物線に代
表される2次曲&!Mで表わすことができる。この状態
で軟化したガラス板が固化すると、その温度分布に対応
した残留応力が発生し強化さ扛る。(第15図参照)本
発明の方法はこの軟化したガラス板が固化する時の温度
分布の制御に着目したものである3即ち、ガラス板断面
の温度分布は板厚が決まると冷却条件によシー義的に決
まるので、この冷却条件を制御して、ガラス板が固化す
る時の温度分布を2次曲@f Mより第16図の曲)−
Nの様な温度分布を与えることにより発生する強化応力
を制御するものである。かかる温度分布は冷却初期の遷
移状態をガラス板が固化する壕で」ζ1続させること、
即ぢ冷却の漸増によって得ることが可能であることが判
明したものである。
上記した本発明のガラス板の熱処理方法の条件の範、囲
外即ち第17図で示したS方向は、冷却能が高くなる方
向であり中央引張応力σt〉200 Kg7′am2と
なり割れたときクラックが自走するので好ましくなく、
又、同図で示したT方向は冷却能が不十分なだめ耐風圧
強度」二必要な表面圧縮応力σC≧125 Kq/cr
n2が得られないので好ましくない。
以上の様に、本発明によれば、面]風圧強度が実用上充
分で、かつ熱割れすることがなく更にクラックがガラス
板に入ってもクラックが自走せず、細かい破片に割れる
ことがない熱処理ガラスを提供することができる。この
ガラス板は割れても破片の一部あるいは全体が窓枠から
脱落する危険性が少なく、ビル、住宅等の建築用ガラス
板として有用である。%にガラス板の破片の落下の危険
性のないガラス板が要求さfLる中託層ビル用の悪用ガ
ラス板として本発明の方法により製遁された熱処理ガラ
ス板は最適である。
中でも熱割11、の危険性の高い窓用、あるいはスパン
ドレル用に使用される熱線吸収カラス板、着色コートガ
ラス板、熱線反射ガラス板等のガラス板に対し、本発明
により製造されだ熱処理ガラス板は好適である。
又、本発明によシ製造されたガラス板けit風圧強度及
び熱割れ強度が向上され、又クラック自走防止がなさr
l、でいるので、例えば、従来10mm厚のガラス板が
使用されていた中高層用の窓ガラス板を本発明によシ製
造さnた6論厚の熱処理ガラス板に置き換えることがで
き、ガラス板のInk化を計ることができる。
上記実施例及び比較例におけるガラス板の表面圧縮応力
は東芝風冷強化硝子表面応力泪FSM−30によシ測定
し、又中央引張応力は次の様に測定したものである。
・中央引張応力の測定 第18図の様にガラス板サンプル11を水平に保持し、
端面に垂直にHe−Nθレーザ12を光源に偏光子16
、レンズ14、絞り15を通しだ直線偏光Aを入射する
。ガラス板11而に平行および垂直な方向を各々7%”
とし、入射方向をXとする。
入射光の振動方向は7−Z面で各軸に対し、45°の角
度になるようにする。
ガラス板11の端面から入射された直線偏光Aは、ガラ
スに内在するy−2平面の主応力差によって、位相差を
生じ、第19図の様にy−2軸と45’の角度に軸を持
つ楕円→円→楕円→直線(入射光と直交)→楕円→円→
楕円→直線と偏光が変わり、位相差360°で元の入射
光と振動方向が同じ直線偏向に戻る。
この偏光はガラスの中で散乱され光軸と直角をなす7−
Z平面内のy、z軸と45°の方向から観察すると、第
20図のB又第20図の様に1波長ごとのドツト状に見
える。
フロート・ガラス板の散乱は非常に小さいため、観察し
ようとする散乱光は微弱である。このため、マイクロ・
チャンネル・イメージ・インテンンファイヤーを内蔵し
た暗視装置を使い、高感度テレビ・カメラ16を通して
モニタテレビ17上に散乱光のドツト・パターンな映し
出す。ポジンヨン・アナライザー18と糾み合わせて実
時間で長さを読みとる。
このドツト1つが360° (1波長)の位相差に対応
するので、この実長さを測定することにより光弾性定数
2使い、主応力差を知ることができる。
ここで求めた主応力差△σより中央引張応力σy を下
式により求める。
主応力差 △σ λ    1 △ σ 二 σy −σ2− σy −−・ −clλ σy :応力の平面方向の成分、即ち中央引張応力 σ2 :応力の厚み方向の成分(σ2キ0)λ :レー
ザ光波長(632,8mp−T(e−Nθレーザ) tλ :360°の位相差に対応する光路差(m) C:光弾性定数 2.65 m ll /′c1n/′
KQ7’、、2(フロート板) なお、本発明により製造される中央引張応力σtが85
〜2001(g/釧2、表面圧縮応力σCが127〜6
00Kg/crn2、更に好丑しくは250〜350 
Kg/′tyn2の熱処理ガラス板の」二記各応力値と
は、第(1図の様に熱処理ガラス板の周辺部の4点Pと
中°央部の1点Qの5点における測定値を平均したもの
を示したものであり、イ均値として捕えたものである。
【図面の簡単な説明】
第1〜第6図は、従来の強化ガラス板の厚さ方向の断面
の応力分布図、第4図は本発明により製造された熱処理
ガラス板の厚さ方向の断面の応力分布図、第5.6図は
比較例に係るガラス板の破砕パターン図、第7〜11図
は本発明により製造された熱処理ガラス板の破砕パター
ン図、第12図は本発明を実施するだめの装置の一具体
例に係る概略図、第13〜14図は本発明方法の冷却a
目特性図、第15〜17図は本発明の方法の概念を説明
するだめの説明図、第18図はガラス板の中央引張応力
を測定するだめの装置の概略図、第19〜21図はガラ
ス板の中央引張応力の測定原理を示すだめの説明図、第
22図は応力の測定点を示す説明図である。 1:熱処理されるガラス板、2:ローラーノーース、6
:搬送ロール、4ニガラス板の加熱装置、5:冷却吹口 才5閲       76顯 才、)¥、r        7F3)M。 才//」 才/2関 、722 )* 手続有口重書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和57年特許願第116242号 2、発明の名称 熱処理カラス板の製造法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所、東京都千代rf1区丸の内二丁目1番2号氏名 
(OO4)旭硝子株式会社 昭和57年10月26日 (発送日) 6、補正により増加する発明の数   なし7、補正の
対象   明細書の「発明の詳細な説明」の欄8、補正
の内容   明細書第16頁の表を別紙の通り補正する
。 (内容に変更なし) 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (+l  板厚5m++以上10祁未満のガラス板を加
    熱炉内を通してるOO℃〜660℃に加熱した後、この
    ガラス板を加熱炉から取出して風冷する際に、風冷の冷
    却能を時間とともに漸増させ、この冷却されたガラス板
    の中央引張応力σtが85〜200Kg/c1n2の範
    囲となり、かつその表面圧縮応力σCと中央引張応力σ
    t との比σQ/σtが1,5〜6.0の範囲となる様
    に制御することを特徴とする熱処理ガラス板の製造法。 (2)  冷却能X(℃、/秒)を時間とともに下記(
    a)、(1))、(C)式で示される範囲内において漸
    増させることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    熱処理ガラス板の製造法。 0.1t−1,6≦に≦0.6 t (0≦t≦16.
    7.に≧0)・・・(a) 0、1 t −1,6≦に≦10(L6.7≦t≦41
    )・・−(1))2.5 ≦に≦ 10    (し≧
    41 )    ・・・(C)(単位、K : ℃/秒
    、t:秒) (3)  板厚が511+111以上55論以下のガラ
    ス板の場合には、冷却能K(℃/秒)を時間とともに下
    記(d)、(θ)、(f)式で示される範囲内において
    漸増させることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の熱処理ガラス板の製造法。 0、32 t −1,7≦に≦0.6 t (0≦t≦
    16.7、K2O)・・・(d) 0、32 t−1,7≦に≦10(16,7≦t≦30
    )@Φ・(0)Z9≦に≦10   (t≧30)  
     −−−(f)(即位、K : ℃/′秒、t:秒) (4)板厚が5.5 ++Im以上Z5胡以下のガラス
    板の場合には、冷却能K(℃/秒)を時間とともに下記
    (ロ))、01)、(1)式で示される範囲内において
    漸増させることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の熱処理ガラス板の製造法。 0.2t−2≦に≦O,,32t−1,7(5≦t≦3
    0、K2O)  ・・・←) 0、32 t−1,7≦に≦7.9(30≦t≦37 
    )  ・e−(h)54 ≦に≦Z 9     (t
     ≧37 )    @&@(1)(111位、K:℃
    /′秒、t:秒) (5)  板厚が75節以−J−10ynm未滴0ガラ
    ス板の場合には、冷却能K(℃/秒)全時間とともに下
    記C1)、(m)、(n)式で示される範囲内において
    漸増させることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の熱処理ガラス板の製造法。 25≦に≦54   (t≧41)  a・・(n)(
    単位、K:℃/秒、t:秒)
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