JPWO2017094727A1 - ガラス製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、1枚の防眩層付きガラス構造体を単独で使用する場合には気付かなかった防眩層のばらつきが、複数枚の防眩層付きガラス構造体を同時に使用する場合には顕著に現れ、製品品質を低下させるという問題が生じる。防眩層の形成プロセスの条件を高精度に一定にすることも考えられるが、そのための設備が必要となり、工程も煩雑になるため現実的ではない。
そこで本発明は、防眩層を有するガラスの防眩効果を、簡単に従来のものに比べて高精度に均一化できるガラス製造方法の提供を目的とする。
まず、防眩層が形成されたガラス構造体を製造するガラス製造方法の基本的工程を説明する。本ガラス製造方法により作製される防眩層付きのガラスは、その用途は特に限定されないが、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送機の部材、特に内装部材に使用でき、またモバイルパソコンや携帯電話、スマートホンなどのカバーガラスにも使用できる。例えば自動車のインストルメントパネル、ダッシュボード、センターコンソール、シフトノブ等の内装部品に好適に適用可能である。これにより、大きく、状況により複雑な形状が求められる用途の輸送機用内装部材であっても高い意匠性や高級感を付与できる。
図1はガラス製造方法の基本的工程を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、用意されたガラス素板(大板)から、外周形状を概略製品形状に加工したガラス基材を得る(寸法調整工程)。必要に応じて加工されたガラス基材を加熱軟化させて、曲げ成形してガラス成形体を得る(成形工程)。そして、ガラス基材又はガラス成形体の強度を高める強化処理を行い(強化処理工程)、必要に応じてガラス基材又はガラス成形体の表面に反射防止層を形成し(反射防止層形成工程)、更に必要に応じてガラス基材又はガラス成形体の最終表面に撥水撥油層を形成する(撥水撥油層形成工程)。
<ガラス素板>
本明細書における「ガラス素板」とは、ガラスの製造プロセスにより得られた平板状のガラスを意味する。平板状ガラスの製造方法としては、例えば、フロート法、プレス法、フュージョン法、ダウンドロー法、及びロールアウト法が挙げられる。本実施形態に用いるガラス製造方法としては、特に、大量生産に適したフロート法が好適である。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法及びダウンドロー法も好適である。これらの製造方法により得られ、徐冷された平板状のガラス部材が「ガラス素板」である。このガラス素板は、そのまま使用してもよいが、所望のサイズに後述の方法により切断して使用してもよい。また、研磨工程や面取工程を実施したガラス素板を使用してもよい。
防眩層の処理方法(以降、防眩処理とも記載)としては、防眩性を付与し得る凹凸形状を形成できる方法であれば特に限定されず、公知の方法を使用できる。防眩層の処理方法として例えば、ガラス素板の第1面及び第2面の少なくとも一方の少なくとも一部に化学的な方法、あるいは物理的な方法で表面処理を施し、所望の表面粗さの凹凸形状を形成する方法を使用できる。また、防眩層の処理方法として、ガラス素板の第1面及び第2面の少なくとも一方に防眩層用の塗布液を塗布あるいは噴霧して、ガラス素板上に防眩層を堆積させて、凹凸形状を付与してもよい。
金属粒子の材料としては、金属(Ag、Ru等)、合金(AgPd、RuAu等)等が挙げられる。
顔料系粒子としては、無機顔料(チタンブラック、カーボンブラック等)、有機顔料が挙げられる。
樹脂粒子の材料としては、アクリル樹脂、ポリスチレン、メラニン樹脂等が挙げられる。
粒子は、中実粒子でもよく、中空粒子でもよく、多孔質粒子等の穴あき粒子でもよい。
寸法調整加工工程とは、ガラス素板に次工程を実施するために必要なサイズに加工したガラス基材を得る工程である。寸法加工工程では最終製品に要するサイズより大きめに加工する。通常では、最終製品のサイズより1〜100mm程度大きく加工する。この大きめに付加するサイズは、2〜50mmが好ましく、3〜20mmがより好ましく、3〜10mmが更に好ましい。
ガラス基材又はガラス成形体(曲面形状へ成形後)に圧縮応力層を形成する代表的な強化処理方法としては、風冷強化法(物理強化法)、化学強化法が知られている。風冷強化法(物理強化法)は、軟化点付近まで加熱したガラス基材の主面を風冷などにより急速に冷却する手法である。また、化学強化法は、ガラス転移点以下の温度で、硝酸カリウム溶融塩にガラス基材を浸漬し、イオン交換する。これにより、ガラス基材の主面に存在するイオン半径が小さいアルカリ金属イオン(典型的にはLiイオン、Naイオン)を、イオン半径のより大きいアルカリイオン(典型的にはLiイオンに対してはNaイオン又はKイオンであり、Naイオンに対してはKイオンである。)に交換する手法である。一般的には硝酸カリウム溶融塩を用いるが、炭酸カリウムなどを混合した混合溶融塩でもよい。
なお、t(単位mm)はガラス基材の板厚である。
本実施形態に使用される成形法としては、差圧成形法(例えば、真空成形法や圧空成形法等)、自重成形法、プレス成形法等から、成形後のガラス成形体の形状に応じて、所望の成形法が選択可能である。
仕上加工工程とは、ガラス基材を次工程に必要なサイズに調整することや、複数のガラス成形体が形成されたガラス基材からガラス成形体を切り出すことや、ガラス成形体を最終製品の規格寸法に調整する工程などをいい、主に切断加工及び研削面取加工を意味する。
切断加工では、例えばガラス基材を成形して得られたガラス成形体で余分となった耳を切断し、外観及び寸法を調整する。また、ガラス基材は、所望の形状に成形する際に、一般には高温下でプッシャーや金型などが当接する。そのため、ガラス成形体の表面に欠陥などが生じる。そこで、大きめのガラス基材で成形を行い、プッシャーなどを当接した部位を切断により除くことで、欠陥の少ないガラス成形体が得られる。
仕上加工工程後は、ガラス基材またはガラス成形体を液中で保管することが好ましく、液が水であることが好ましい。これによりガラスに研磨剤などが付着せず、ガラス表面に洗浄跡などが残るのを抑制できる。
印刷層は、用途に応じて種々の印刷方法、インキ(印刷材料)により形成されて良い。印刷方法としては、例えば、スプレー印刷、インクジェット印刷やスクリーン印刷が利用される。これらの方法により、面積の広いガラス基材でも良好に印刷できる。特に、スプレー印刷やインクジェット印刷では、屈曲部を有するガラス基材に印刷しやすく、印刷面の表面粗さを調整しやすい。一方、スクリーン印刷では、広いガラス基材に平均厚さが均一になるように所望の印刷パターンを形成しやすい。また、インキは、複数使用してよいが、印刷層の密着性の観点から同一のインキであることが好ましい。
機能層として反射防止層と撥水撥油層について説明する。
(反射防止層)
反射防止層とは反射率低減の効果をもたらし、光の映り込みによる眩しさを低減するほか、画像表示装置に使用した場合には、画像表示装置からの光の透過率を向上でき、画像表示装置の視認性を向上できる層のことである。
反射防止層の構成としては光の反射を抑制できる構成であれば特に限定されず、例えば、波長550nmでの屈折率が1.9以上の高屈折率層と、波長550nmでの屈折率が1.6以下の低屈折率層とを積層した構成にできる。
撥水撥油層とは表面への有機物、無機物の付着を抑制する膜、または、表面に有機物、無機物が付着した場合においても、ふき取り等のクリーニングにより付着物が容易に除去できる効果をもたらす層のことである。
撥水撥油層としては、例えば、撥水性や撥油性を有することで、防汚性を付与できるものであれば特に限定されないが、含フッ素有機ケイ素化合物を加水分解縮合反応させることで硬化させて得られる、含フッ素有機ケイ素化合物被膜からなることが好ましい。
<第1の製造工程>
図3は第1の製造工程の基本構成を示すフローチャートである。
第1の製造工程は、平板状のガラス構造体を製造する工程であり、図1に示す基本的工程から成形工程を除いた各工程中に、防眩層形成工程S11を加えている。すなわち、本工程においては、寸法調整工程S12の前に防眩層形成工程S11を実施する。つまり、防眩層形成工程S11では、ガラス基材に加工する前のガラス素板(大板)に防眩層を形成する。
図4は第2の製造工程の基本構成を示すフローチャートである。
第2の製造工程は、曲面形状を有するガラス構造体を製造する工程であり、図1に示す基本的工程中に防眩層形成工程S11を加えている。
成形工程S21において、金型上にガラス基材を載置して、プッシャーで強制的に曲げ加工を行うと、ガラス基材を成形して得られたガラス成形体の表面にプッシャーが当接した痕が残る。その場合でも、仕上加工工程S22を成形工程S21の後に実施することにより、成形工程S21で発生した痕を仕上加工工程で除去可能となる。また、成形工程S21によりガラス成形体の端面が変形しても、その変形による最終形状に影響が及ばない。これにより、ガラス成形体の表面性状を美観に優れた状態に維持できる。なお、説明は省略するが、仕上加工工程S22は、図4に示す第2の製造工程に限らず、図3に示す第1の製造工程に追加することも可能であり、寸法調整工程S12の後に実施するとよい。
この場合、平板状のガラス基材に対して仕上加工を施すため、加工工程が煩雑にならず、タクトタイムの短縮も図れる。
本変形例の機能層形成工程は、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15とをこの順で実施する。なお、機能層形成工程は、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15のうち、少なくともいずれかの工程のみ実施して、反射防止層、撥水撥油層のいずれかを形成する工程としてもよい。
本変形例の製造工程は、強化処理工程S13の後に、反射防止層形成工程S14と撥水撥油層形成工程S15とをこの順で実施するが、いずれか一方の工程のみ実施してもよい。この場合も第3変形例と同様の作用効果が得られる。
一例として示す図9は、第3変形例の寸法調整工程S12の後に印刷工程S31を加えた第6変形例を示すフローチャートである。
印刷工程は、寸法調整工程S12の後のいずれかのタイミングで実施することが好ましい。寸法調整工程の前に印刷工程を実施すると、ガラス素板を切断する際に、形成された印刷層に割れや剥離が生じ、印刷層の欠落部が生じることがある。そこで、寸法調整工程S12の後の任意のタイミングで印刷工程を実施することで、印刷層に欠落部を生じさせることなく、印刷層を所望の形状(パターン)に維持できる。
(1) ガラス素板に防眩層を形成する防眩層形成工程と、前記防眩層が形成された前記ガラス素板を切断したガラス基材を得る寸法調整工程と、得られた前記ガラス基材を強化する強化処理工程と、を有することを特徴とするガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、ガラス素板に均質な防眩層を形成でき、防眩層形成後にガラス基材を切断して、強化することで、各ガラス基材の防眩層の品質のばらつきを軽減できる。これにより、防眩層を有するガラスの防眩効果を、従来のものに比べて高精度に均一化できる。
このガラス製造方法によれば、強化処理されたガラス基材が成形工程の加熱によって鈍ることがない。
このガラス製造方法によれば、ガラス基材の強化処理された層が仕上加工によって除去されることがない。
前記仕上加工工程は、前記成形工程後に実施する(3)に記載のガラス製造方法。
このガラス製造方法によれば、ガラス基材の表面性状を美観に優れた状態に維持できる。
このガラス製造方法によれば、タクトタイムの長い成形工程を一度実施して、多数の最終製品の形状を含むガラス成形体を得られるため、量産しやすく高効率化を図れる。
(6)および(7)のガラス製造方法によれば、端面の欠けなどを除去できた美観に優れたガラス基材を高効率に得られる。また、端面に生じる微細なクラックなども除去でき、次工程での割れや欠けを抑制できる。
このガラス製造方法によれば、強化処理が妨げられることや、ガラスに反りが生じることを防止できる。また、反射防止層や撥水撥油層の分解が防止できる。
このガラス製造方法によれば、印刷層に欠落部を生じさせることなく、印刷層を所望の形状(パターン)に維持できる。
このガラス製造方法によれば、強化処理が妨げられることや、ガラスに反りが生じることを防止できる。また、印刷層が分解されることを防止できる。
このガラス製造方法によれば、添加物の調整により屈折率制御が容易となる。また、ヘイズ値、ギラツキ等を所望の特性に制御しやすくなる。
このガラス製造方法によれば、高面積のガラス素板に均一な防眩層を形成でき、外観の揃ったガラス基材やガラス成形体を効率的に得られる。
このガラス製造方法によれば、一度に大量生産することが容易となる。
13 防眩層
15 反射防止層
17 撥水撥油層
19 印刷層
Claims (13)
- ガラス素板に防眩層を形成する防眩層形成工程と、前記防眩層が形成された前記ガラス素板を切断したガラス基材を得る寸法調整工程と、得られた前記ガラス基材を強化する強化処理工程と、を有することを特徴とするガラス製造方法。
- 前記寸法調整工程後の前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を変形させる成形工程を有する請求項1に記載のガラス製造方法。
- 前記寸法調整工程後の前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を最終製品の形状に加工する仕上加工工程を有する請求項1又は請求項2に記載のガラス製造方法。
- 前記寸法調整工程後の前記強化処理工程前に、前記ガラス基材を変形させる成形工程を有し、
前記仕上加工工程は、前記成形工程後に実施する請求項3に記載のガラス製造方法。 - 前記成形工程において、一枚の前記ガラス基材に複数のガラス成形体を形成する請求項4に記載のガラス製造方法。
- 前記仕上加工工程において、一枚の前記ガラス基材に形成された複数の前記最終製品の形状を含むガラス成形体を切り出す請求項5に記載のガラス製造方法。
- 前記仕上加工工程において、切り出された前記ガラス成形体の面取を行う請求項6に記載のガラス製造方法。
- 前記強化処理工程後に、反射防止層、撥水撥油層の少なくともいずれかを形成する機能層形成工程を有する請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
- 前記寸法調整工程後に、印刷層を形成する印刷工程を有する請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
- 前記印刷工程は、前記強化処理工程後に実施する請求項9に記載のガラス製造方法。
- 前記防眩層は、成膜により形成される請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
- 前記成膜は、スプレー法により形成される請求項11に記載のガラス製造方法。
- 前記防眩層は、エッチングにより形成される請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
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