JPH02267131A - 板ガラスの強化方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、板ガラス、特に薄板ガラス、ことに１．５〜
３．５ｍｍ厚程度の板ガラスをより安定して効率的に風
冷強化する方法に関する。自動車用窓ガラスに採用し得
るような満足すべき強化度等が得られる薄板ガラスの強
化方法に関するものであり、さらに鉄道車輌用窓ガラス
をはじめ、建築用、家具用、一般産業用あるいは電子部
品用ガラス等にも広く採用し得るものである。

〔従来の技術〕

最近ことに自動車の軽量化に伴い、用いられる強化ガラ
スの薄板化が求められるなかで、割れた際、大小片や細
長片となり、運転者や同乗者に負傷を与える危険性があ
るため、安全面から例えば破壊開始点の付近の半径７　
、５ｃｍの円形区域および端縁の付近の３ｃｍ幅の帯域
を除き任意の５Ｘ５ａｌの区域内におけるガラス破片数
が６０〜４００個の範囲内であり、破片の面積が３ｃａ
ｌを越えず、細長い破片（シャープエツジという）も例
えば７５１以上の長さを越えるものが存在しない等の条
件を満たす必要があり、これらの性能を満足しなければ
、強化薄板ガラスを自動車用窓ガラスとして使用できな
いようになっている。

一方板厚が３．５ｍｍ以下の薄板ガラスにおいては、加
熱した薄板ガラスに風冷エアを吹付けて急冷するだけで
は、板厚が薄すぎるために、板厚方向の温度差を充分得
ることが困難であり、なかなか上述の条件を満す強化薄
板ガラスが製造し難いものであった。

従来、薄板ガラスの強化方法としては、ミストスプレー
法、浸漬法、固体接触法、イオン交換法あるいは結晶晶
出法等があって、それぞれ問題があるものであり、なか
でも風冷強化法では薄板化されれば増々困難であるとさ
れており、板厚が２．５〜３．５　ｍｍのガラス板に対
する風冷強化方法としては、例えばガラスシートの領域
の分布を最高速度で急冷すると同時に上記ガラスシート
の散在領域を最低速度で急冷することにより自動車の側
方または後方窓として使用する厚さ２．５〜３．５ｍｍ
のガラスシートを製造するに当り、厚さ２．５〜３．５
ｍｍのすべてのガラス厚さにおける最大値６２ＭＮ／　
ｒｒｒから厚さ２．５ｍｍのガラスにおける最小値５６
．５ＭＮ／　ｔｒｉまで、さらに厚さとは逆に変化して
厚さ３．５ｍｍのガラスにおける最小値５３ＭＮ／　ｒ
ｒｒまでの範囲の平均中心引張応力が上記ガラスシート
に生じ、かつ上記ガラスシートの平面内で作用する主応
力が等しくない区域の分布が上記ガラスシートに生成し
、上記区域のうち少なくとも若干の区域における主応力
差の最大値が８〜２５ＭＮ／　ｒｒｌの範囲となり、主
応力差が最大値を示す隣接区域における大部分の主応力
が種々の方向を示し、かかる隣接区域の中心間距離が１
５〜３０ｍｍの範囲となるように、上記最高急冷速度お
よびかかる最高速度で冷却される上記ガラスシートの領
域の大きさおよび間隔を調整するシートガラスの製造方
法（特開昭５２−１２１６２０号公報）が知られ、また
ガラスの少なくとも１表面にノズルで噴流を吹き付ける
ガラス強化方法において、ノズル出口で少な（とも音速
を許容する圧力で気体をノズルに供給し、かつ前記噴流
が該気体と噴霧状液体の混合からなる強化方法およびそ
の装置（特開昭６０−１０３０４３号公報）、さらに、
ガラスシートの両表面にノズルで気体を吹き付けてガラ
スシートを強化する方法において、気体の最大の圧力降
下がノズルの自由末端で起きるようにしたガラス強化方
法およびその装置（特開昭６０−１４５９２１号公報）
が知られ、さらにまた冷却エアの圧力を１．５〜８　ｋ
ｇ　／　ｃｍのゲージ圧から急激に０．０１〜０．２　
ｋｇ／−のゲージ圧に減じてエアチャンバーに送り込み
、該エアチャンバー内から前記冷却用ノズルの先端まで
の間を衝撃波管的に用いる薄板ガラスの強化方法（特開
昭６２−１５８１２８号公報）、ならびに前記に加えて
、ガラス物品の中央部より周辺部を逐次遅らせて冷却す
るガラス物品の熱処理法（特開昭６４−３０２９号公報
）が本出願人から提案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〕

前述の特開昭５２４２１６２０号公報に記載された製造
方法では、板厚が２．５ｍｍ以下のガラス板を自動車の
側方または後方窓ガラスとして使用するに足りる強化度
が得られ難いものであるのみならず、シャープエツジの
発生等の問題が残るものであり、板厚が２．５〜３．５
ｍｍの範囲においでも、目標の強化度を得るため、最高
急冷速度およびかかる最高速度で冷却されるガラスシー
トの領域の大きさおよび間隔を調整する必要があり、さ
らに急冷用噴流に垂直揺動等を与える手段を必要とする
ものであり、種々の条件、装置を組合せることで複雑と
なり、場合によってはシャープエツジが発生しやすく、
破砕片の最大粒子数と最小粒子数との差が大きく、破砕
片の最大面積が３００＋＋ｎ２を越えやすいという傾向
等があるものである。一方特開昭６０−１０３０４３号
公報に記載された方法およびその装置では、気体噴流よ
りも大きい比熱を有する混合物をほぼ音速でぶつけて微
細化させ、その微細化された液体とエアとの混合物を吹
き付けることによりガラス表面から迅速に熱を除去しよ
うとするものであるが、結局前記混合物の２相噴流でな
げれば充分な強化度が得られず、空気噴流では目標の強
化が得られないものであり、しかも吹付手段として公知
のＬａｖａｌ　ノズルを採用して液体の小滴をきわめて
微細に霧化し、気体と霧化液体の混合物を衝撃波発生地
点とノズル出口の間で均一になる時間があるようにする
必要があるものであり、さらに２相混合物の音速の噴出
を許容するために、ノズルに少なくとも１０．９１バー
ル（約０．９３Ｋｇ／ｃｎＴ）のゲージ圧力で気体を供
給する必要があるものであり、設備上も精密仕上げを必
要として経費もかかり、場合によっては小滴の液体がガ
ラス面に接触して破壊を起すことがあるものである。さ
らに特開昭６０−１４５９２１号公報に記載の方法およ
びその装置では、ノズル先端を挟めてオリフィス状とす
るため、ノズルに少なくとも０．９バールのゲージ圧で
エアを供給する必要があり、エア圧力の変動がつたわり
やすく、薄板ガラスになるにつれて、変形しやすくなり
、エアノズルの配置をも変更する必要があるものであり
、さらにまた特開昭６２−１５８１２８号公報に記載の
方法では、設備玉磨ずしもまだまだ充分効率よく製造で
きるものであると言いきれるまでには至らないものであ
り、また、特開昭６４−３０２９号公報に記載の方法で
は、板厚が３〜５ｍｍのガラス物品を通常の強化ガラス
の強化度までにはいたらない程度の強化にたいして有用
な方法であって、薄板強化ガラスの通常程度の強化に対
しては設備上あるいは作業上等から必ずしも効率的なも
のとは言い難いものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述のかかる欠点に鑑みて成したものであっ
て、高圧の冷却エアを急激に開放しながらエアチャンバ
ーへ送りこんで冷却ノズルから噴流し、初期冷却能を高
める衝撃波エアに続いてブロア等によるエアを併用する
２段冷却を行うことによって自動車用窓ガラスにも採用
し得るような強化度となる薄板ガラスの強化方法を提供
するものである。

すなわち、本発明は薄板ガラスの表面を一対のエアチャ
ンバーに配置した冷却用ノズルから冷却エアを吹き付け
て強化する薄板ガラスの強化方法において、先ず熱伝達
係数３００〜１０００Ｋｃａｌ／＋ｒｆ　Ｈｈ・℃の衝
撃波を発生しているエアを吹き付けた後、続いて熱伝達
係数１００〜３００Ｋｃａｌ／ｍ−ｈ・°Ｃのエアを吹
き付ける２段冷却を行うことを特徴とする板ガラスの強
化方法を提供するものである。

ここで、先ず熱伝達係数３００〜１０００Ｋｃａｌ／ｍ
２・ｈ・℃の衝撃波を発生しているエアを吹き付けるこ
ととしたのは、３００Ｋｃａ　ｌ／　ｒｄ・ｈ・℃％未
満では初期冷却能が足りないことにより高い強化度が得
られにくいためであり、１０００Ｋｃａｌ／　ｒｄ・ｈ
パＣを超えると設備上でも種々の問題が太き（発生する
こと、冷却中に割れが生じやすくなることならびに製品
を安定して製造することが難しくなること等のためであ
り、好ましくは４００〜６６０Ｋｃａｌ／　％・ｈ・℃
であり、また前記熱伝達係数を有する衝撃波を発生して
いるエアを得る手段としては、例えば冷却エアの圧力を
２〜８ｋｇ／ａｎ！のゲージ圧力から急激に０．０５〜
０．５ｋｇ／ｄ、好ましくは０．１〜０　、４　ｋｇ　
／　ｃｏｔのゲージ圧に減圧して、エアチャンバーから
冷却用ノズル先端までの間を衝撃波管的に用いて急冷却
するようにすることで容易に実施できるものである。

一 続いて熱伝達係数１００〜３００Ｋｃａｌ／ｍ２・ｈ・
℃のエアを吹き付けることとしたのは、前述の初期冷却
による板ガラス内の温度差を保持し、応力緩和を出来る
だけ防止するよう作用せしめるためであり、１００Ｋｃ
ａｌ／ｍ２・ｈ　・”Ｃ未満では、その効果が得られ難
＜　、３００Ｋｃａｌ／ｍ”　・ｈ　・”Ｃを超えると
クランクが発生する場合あるいは変形等光学的特性の低
下をもたらす場合もあり、さらに設備上も過大となり不
経済となるものである。

なお、前記熱伝達係数３００〜１０００Ｋｃａｌ／ｍ２
・ｈ・℃の衝撃波を発生しているエアをガラス板の中央
域または周辺部にそれぞれ限定しであるいは時間差をも
たせて吹き付けることで種々の強化パターンを得、目的
によって多様に実施できるものとなるものである。

さらにまた、本発明を実施するに際し、前段である加熱
処理時の条件によって、あるいは板ガラスの形状、板厚
、曲率等によっても、本発明の実施条件を必要に応じて
改変できることは言うまでもない。

〔作　用〕

前述したとおり、本発明の板ガラスの強化方法によって
、熱伝達係数３００〜１０００Ｋｃａｌ／ｍ”　・ｈ・
℃と特定した衝撃波を発生しているエアと熱伝達係数１
００〜３００Ｋｃａｌ／ｍ”　−ｈ　・”Ｃのエアとの
異なった特異のエアを巧みに組み合わせて２段階冷却と
するとにより、加熱した薄板ガラス表面に生じている熱
移動を抑制するような境膜を破壊すること、あるいは薄
めることによって熱の空気中への放散を促進し、初期の
奪熱効果を高らしめて冷却能を大幅に増加するものであ
り、しかも一端発現した中心部と表面部の温度差を保持
し、すなわち応力緩和の発生を出来るだけおさえること
となり、従来より優れた安定した品位の強化ガラス板と
なるものであり、薄板ガラス、特に１．５〜３．５ｍｍ
厚の板ガラスにおいても、破砕時のシャープエツジの発
生もほとんどなく、充分な強化度となり、自動車用窓ガ
ラスをはじめ車輛用窓ガラス、建築用窓、電子部品等の
広い分野でも使用され得るものとなるものであり、加え
て、強化する板ガラスのぶれあるいはゆれをほぼ解消し
て、板ガラスの変形量あるいは急冷時の破損数を激減す
ることができるものである。特に薄板ガラスにおいて薄
板化していく際、一般には板ガラスの板厚の２乗に近似
して、板ガラスが変形しやすくなるものであるが、上述
の種々の作用とともにそれが阻止できるというきわめて
大きい作用効果を奏するものである。さらに設備の過大
化を防止できより効率的な実施ができるものである。

〔実施例〕

次に本発明を実施例および比較例により更に具体的に説
明する。

大隻■ 通常の冷却ノズルを配置したエアチャンバーとコンプレ
ッサーおよびブロアーとを配管で接続し、前記エアチャ
ンバー前の配管に開放ならびに圧力調節用機構を設けた
設備を用いて、６７０〜７００℃の温度に加熱した５０
０　Ｘ　３００ｍｍの板ガラスを、板厚２．９．２．３
．１．５ｍｍ等と変更し、元圧を２．７．８ｋｇ／ｃｉ
等に、エアチャンバー内圧力を０．０５．０．３．０．
５　ｋｇ／ｃａｔ等に設定した衝撃波を発生しているエ
アによって熱伝達係数３００〜１０００Ｋｃａｌ／ｍ”
・ｈ　・℃の範囲で冷却強化処理を約１〜３秒間だけ実
施した後、続いてブロアによるエアあるいはブロアとコ
ンプレッサーによる混合エアによって熱伝達係数１００
〜３００Ｋｃａｌ／ｍ２・ｈ　・℃の範囲で冷却強化処
理を約１０〜２０秒間実施した。

第１表中の実施例１〜５はその一例を示すものである。

比較例 本発明と比較のため、従来備えているブロワ−等からな
る強化処理装置を用いて風冷強化処理した場合、コンプ
レッサーを備えているが、衝撃波のほとんど発生しない
場合を、前記板ガラスを用いて実施した。

第１表中の比較例１〜４はその一例を示すものである。

第１表中の板ガラスの強化度は板ガラスを欧州規格（Ｅ
ＣＥ　Ｒ４３）に記載している強化板ガラスの破砕試験
の破砕始点（衝撃点）１．２．３における２、３におい
て破砕した際の破砕数で表わし、またシャープエツジ数
は破砕片の長さが７５ｍｍ以上、長さと幅の比が４以上
のものとした。

なお表中の破砕数とシャープエツジ数は板ガラスの周辺
から２０ｍｍおよび衝撃点から半径７５ｍｍ以内を除い
た任意の位置における個数である。

〔発明の効果〕

以上前述したことから明らかな如く本発明によれば、ブ
ロワ−を用いて風冷強化処理した場合あるいは本発明の
範囲外での実施では、薄板ガラスが、強化ガラスとして
特に自動車窓ガラス等に採用しがたいものしか得られな
いものであるが、本発明によれば薄板ガラス、特に３．
５ｍｍ厚以下、ことに１．５〜３．５＋ｎｎ＋厚の板ガ
ラスを極めて簡易な手段により、板の変形等の発生を阻
止し得ると共に破損等も激減して安定した品質の薄板強
化ガラス製品が効率よく得られるという効果を奏するも
のである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 歪点以上に加熱した板ガラスの表面を一対のエアチャン
   バーに配置した冷却用ノズルから冷却エアを吹き付けて
   強化する板ガラスの強化方法において、先ず熱伝達係数
   ３００〜１０００Ｋｃａｌ／ｍ＾２・ｈ・℃の衝撃波を
   発生しているエアを吹き付けた後、続いて熱伝達係数１
   ００〜３００Ｋｃａｌ／ｍ＾２・ｈ・℃のエアを吹き付
   ける２段冷却を行うことを特徴とする板ガラスの強化方
   法。