JPH0359017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はガラス板の熱処理に関する。本発明は
特に大型の窓に使用されるガラス板にして、適当
な破壊パタンを有し、窓が破損した時に支持され
たガラス板の周囲部分内に弧立部分が形成されな
いようになつていることが重要なガラス板の熱強
化に関する。前記の如き弧立部分はガラスが破砕
された時にガラスの主体部から脱落し、かつ前記
の如き窓を有する建造物のかたわらを通る人間に
危害を加えるおそれがあり、特に窓が超高層建築
の上層階に取付けられている場合は危険である。 ガラス板を普通のガラス加熱技術によりそのひ
ずみ点以上に加熱することによつて部分的焼戻し
が行われるように焼戻しまたは熱強化を行い、こ
れに続いてガラス板を制御された冷却速度で冷却
することによつて焼戻しに十分な温度を得んとす
る時、または前記ガラス板を自然冷却に続いて行
われる焼戻しに十分な温度に加熱することにより
熱処理を行わんとする時には、典型的な破壊パタ
ン、すなわちガラスが破砕された時にその主体部
から弧立した微片を有する破壊パタンが生じる。
この時形成される微片すなわち弧立部分の大きさ
はガラス内の焼戻し度合によつて決まる。一般的
に言つて大きな弧立部分は焼戻し度が比較的小さ
くなるように熱強化されたガラス板に関連し、か
つ該弧立部分の大きさは一般にガラス内の焼戻し
度が大となればなるほど小さくなる。 ガラス板が加熱に続く冷却よりなる熱処理を受
けた時には該ガラス板に焼戻しが起こることは周
知である。この焼戻しの度合はガラス板が加熱さ
れる温度と、この高温度からガラスのひずみ点以
下に冷却する時の冷却速度とによつて決まる。焼
戻しされたガラス板は引張応力を有するようにな
つたその縁と、内方部分を囲繞する表面部分とに
圧縮応力部分を発生させる。ガラスは圧縮に対し
ては非常に強く、かつ引張りに対しては非常に弱
いから、焼戻しされたガラスに加えられる機械的
または他の力がガラスの表面または縁における圧
縮応力を超えない限りはこの焼戻されたガラスの
破壊は起こらない。しかしながら焼戻されたガラ
ス板が破損すれば、比較的小さな微片を形成し、
これら微片は建造物に取付けた窓枠から容易に分
離する。窓下の舗道に落下する破片は通行人にと
つて非常に危険である。 ガラスを非制御的に焼戻した場合にはガラスに
ゆがみを発生せしめることがあり、これは該ガラ
スを取付ける時および取付けた後に機械的応力を
発生させる。加熱および（または）冷却を制御す
ることによつて部分的焼戻しが行われるように
し、これによつてゆがんだ窓の形成を最少限に止
め、したがつて窓枠に過大な応力を発生させるこ
となく取付けを行い得るようにすることが提案さ
れている。しかしながら場合によつては限られた
程度の焼戻しを行つた在来のある種の熱強化ガラ
ス板は破損し、かつこの時生じる破壊パタンは弧
立部分の形をなす少なくとも一つの大きな破片を
有し、該破片は取付け枠内に取付けた窓の残余の
部分から脱落する。 超高層建築に対する窓を製造する場合には相当
の破損が生じる。在来においてもガラス板を熱強
化し、ゆがみを最少限に止めると共に、取扱い時
および使用時において遭遇する厳しい条件下にお
いても破損が生じないようにすることが試みられ
ていた。しかしながら熱強化された窓は、その部
分に局部的に機械的な力または熱の力が加えられ
た時に生じる応力に起因して破壊パタンを発生さ
せる。ある条件下においては、前記破壊パタンは
ほとんど連続した破壊線を形成し、縁部分と係合
することによつて窓を支持する枠から内方に向つ
て単数または複数の分離部分を形成するようにな
る。前記枠内のガラスの大きな破片は場合によつ
ては窓から分離し、下方の歩道に落下する。 取付け枠から内方に向つて隔置された分離部分
を囲繞するように破壊線を発生させないすぐれた
破壊パタンを形成する試みが行われ、これは本発
明以前において成功しているが、この方法は熱強
化されたガラス板が焼戻されたガラスより応力の
低いパタンを有している時だけに限られる。低応
力パタンを形成するために提案された方法は、ガ
ラスの冷却を自然にまかせ、または制限された冷
却速度で冷却を行うようになる点まで、緩かな強
制冷却速度で冷却を行うものである。まだ確認は
されていないが、ある条件下においては前記の如
き自然冷却を行つたガラスも、ガラス板の残余の
部分から破断される傾向の大きな分離部分すなわ
ち弧立部分を囲繞する破壊線を含む破壊パタンを
発生させることがわかつた。加熱されたガラス板
の相対する表面に供給する低温空気の流量を減少
させれば、ガラス内の応力は減少するが、残留圧
縮応力の減少が不十分であるために、許容し得る
破壊パタンを有するガラス板の特性である小さな
残留圧縮応力と関連する頻繁な破壊を避け得ない
ようになる。 本発明の以前においては、均一な残留表面応力
と結合した大きな残留縁応力を有する窓にして、
破損の傾向が少なく、もし破損したとしても取付
け枠の中に保持されるようになつた窓が必要とさ
れていた。なお建造物に取付けた窓から大きな破
片が下方舗道の上に落ちるのを避けるようになつ
た破壊パタンを有する窓を製造するための改良方
法も必要とされていた。一般的に言つてガラス板
は、これに大きな残留圧縮縁応力を与えることに
よつて該ガラス板の取扱いおよび取付け段階にお
ける熱破壊および縁損傷を受けにくくなる。しか
しながら大きな残留圧縮縁応力を有するように熱
処理を受けたガラス板はその全体にわたつて残留
表面圧縮応力の険しい勾配を有している。在来の
技術によつては、ガラス内に高い残留表面圧縮応
力を発生せしめ、しかもこの残留表面圧縮応力の
険しい勾配の発生を阻止することはできなかつ
た。 ガラス板を焼戻しに関連する高い温度から冷却
し、該ガラス板が熱強化装置の冷却個所を通る時
に、このガラス板の縁によつて囲繞される内方部
分に均一な残留表面圧縮応力を発生させるように
なつた方法が開示されている。しかしながら本発
明以前の技術は、ガラスの主表面全体にわたつ
て、連邦仕様書DD―Ｇ―1403Bに記載されてい
るような表面圧縮応力の最少基準に合致するよう
な表面圧縮応力を発生させることはできない。 Eckertの米国特許第2093040号には、ガラス板
を焼戻しする二段法にして、ガラス板を最初でき
るだけ速くガラスの焼なまし温度の近くまたはこ
れより幾分下の温度、すなわちこれ以下の温度で
は主に一次的応力が発生するような温度まで急冷
する方法が記載されている。この特許によれば以
後の冷却は緩かな速度で行われるが、この速度は
なお開放空気雰囲気内の自然冷却速度より大であ
る。 Crowleyの米国特許第2188401号にはガラス板
焼戻し装置にして、ノズルの上方組と下方組との
間に複数の回転自在シヤツタが挿置され、ガラス
板の全長が冷却段階の開始される同じ瞬間から、
ガラス板の他の部分と同様に冷却され、製造時に
おけるガラス板のゆがみまたは破損の生じる危険
を最少限に止めるようになつた装置が記載されて
いる。 Acloqueの米国特許第3251670号においては、
ガラス板の差別的焼戻し技術によつて、焼戻しノ
ズルの間に円板またはドーナツ形部材を挿置し、
ガラス板の一部分がその残りの部分より少なく焼
戻されるようになつている。加圧空気源と、差別
的焼戻しを行うべきガラス板の相対する主表面と
の間に、反らせ板または山形材の挿置された他の
特許にはBakerの米国特許第3363936号および
3396001号と、Newell他の米国特許第3364006号
とがある。 さらにBollandの米国特許第3304166号には、
焼戻しを行うべきガラス板の局部に対する高圧空
気噴射部材からの流量を減少させるためにスクリ
ンを使用し、それによつて差別的焼戻しが行われ
る時にガラス板の残余の部分より低い応力を発生
させるようになつた方法が記載されている。 Missonの米国特許第3847580号にはガラス板を
ガス炉床上に支持して焼戻しを行う２段冷却法が
記載されている。第１段階においてはガラスは支
持された状態で急冷され、その中央面の温度およ
びその表面温度が共にガラスのひずみ点以下の温
度に達するようにされる。第２段階においてはガ
ラスは支持され、かつ支持された表面の単位当り
比較的少ない冷却ガスの容積流量によつて冷却さ
れ、第１段階において最初に得られた焼戻し状態
を維持するようにされる。この２段焼戻しプロセ
スに対する全動力消費は、冷却時に高度の冷却状
態が維持される普通の焼戻しに対して必要とされ
る動力に比して少ない。 Thomas、FrankおよびClaassenの米国特許第
4236909号にはある技術によつて開発された改良
破壊パタンが記載されており、すなわちこの技術
においては焼戻しを行うに十分な高温度まで加熱
されたガラス板が、先ずその主表面からその厚さ
の中心に向つて、自然冷却によつて発生される温
度勾配より険しい温度勾配を発生させるに十分な
速度で強制的に冷却され、かつ前記ガラス板がそ
の厚さの中心においてひずみ点に達するように冷
却される前記強制冷却を中止し、この強制冷却の
直後に前記ガラス板を、その主表面が該主表面に
対して密接に隔置された連続支持壁に面し、かつ
前記縁表面が前記壁の間の空隙に面するように支
持することによつて、前記主表面におけるガラス
板の冷却速度を、該ガラス板の縁面の冷却速度よ
り小さくなるように遅延せしめ、それによつて該
ガラス板が、比較的大きな圧縮応力を発生する縁
部分内の全範囲にわたつて均一な表面圧縮応力を
発生させるようになつている。この技術は大きな
残留表面圧縮応力を得るために試みられたもので
ある。大きな表面圧縮応力において開発された破
壊パタンは、焼戻し度が低くなるように熱強化さ
れたガラス板に対し、前記技術によつて形成され
た低い残留表面圧縮応力において得られた安全係
数を得るには不十分である。 本発明は連邦仕様書DD―Ｇ―1403Bによつて
規定された表面および縁圧縮応力に対する要求を
満たす熱処理ガラス板の望ましい破壊パタンを得
るための方法および装置に関する。本技術は大き
さが60センチメートル（24インチ）から244セン
チメートル（５フイート）以上の範囲内にある窓
に取付けるガラス板に対して特に適している。 本発明によれば、破損した時に破砕したガラス
板を設置枠内に保持するような破壊パタンを有す
る熱強化ガラス板の製造方法であつて、加熱領域
を通して前記ガラス板を移動させることにより前
記ガラス板を十分な焼戻し温度に加熱し、前記ガ
ラス板にその移動方向に対して加熱し、前記ガラ
ス板にその移動方向に対して横方向に温度勾配を
発生させるために両横側部分を比較的低温にし中
間部分を比較的高温にするように両横側部分を強
制冷却すると共に両横側部分間の中間領域を両横
側部分より緩やかに冷却し、前記中間領域の温度
がひずみ点に達する前に、移動している前記ガラ
ス板の主表面全体に低温焼入れ媒体の流れを供給
することを特徴とする方法が提供される。 また、本発明によれば、炉と、該炉の出口端に
隣接して設けられた焼入れステーシヨンと、焼入
れ媒体を導くための通路の各側に設けられた第１
の焼入れ媒体装置と、該第１の焼入れ媒体装置と
前記通路の隣接側との間に設けられた反らせ板装
置と、焼入れ媒体を導くために前記第１の焼入れ
媒体装置の下流の通路の各側に設けられた第２の
焼入れ媒体装置と、前記炉及び前記焼入れステー
シヨンを通して通路に沿つてガラス板を動かす移
動装置とを備え、前記反らせ板装置は、前記通路
の中央部分にのみ面して中央部分に向かう焼入れ
媒体の流れを制限する無孔部分と、該無孔部分の
各横方向の端部を越えた所に設け前記通路の両横
側部分に面していてこの横側部分のみに向かつて
焼入れ媒体の流れを供給して前記第１の焼入れ媒
体装置の間を移動しているガラス板にその横方向
に温度勾配を発生させる孔部分とを有し、前記第
２の焼入れ媒体装置は該第２の焼入れ媒体装置間
にある通路に向けて焼入れ媒体を導くことを特徴
とするガラス板を熱強化する装置が提供される。 本発明の方法および装置によれば所要の破壊パ
タンを有するガラス板の得られることがわかつ
た。取付けたガラス板に亀裂が生じた時は、該亀
裂が望ましからざる破壊パタンに進展する前に取
替えることができる。在来においても破壊の危険
を最少限に止めるために、十分に大きな残留表面
圧縮応力を得んとする試みがなされたが、この時
の破壊パタンは単数または複数の弧立部分を非常
に速く進展せしめ、該破壊パタンがその望ましか
らざる特性を表わすようになる前に窓を取替える
時間的余裕がない。 本発明による時は同時に残留縁応力も著しく改
善され、取付けおよび輸送時においても縁破壊の
危険をあまりおそれることなくガラス板を取扱う
ことができる。本発明の方法および製造装置によ
つて得られたガラス板はなお高度の残留表面圧縮
応力を有し、破壊の危険を少なくすると共に、そ
の取付け枠内における窓の全体に対する残留表面
圧縮応力を十分均一にし、破壊パタンを許容し得
るものとなすことができる。 窓用ガラス板はその取付け中においても、取付
け後においても、熱または風の負荷を受けて表面
亀裂を発生し、これは破壊パタンに進展する危険
がある。在来技術によつて形成された窓において
は、これら亀裂の大部分は主体部から脱落する弧
立部分を発生させるような破壊線に進展するが、
本発明の装置を使用しかつその方法を実施するこ
とによつて製造したガラス板においては、前記連
邦仕様書に適合する窓が得られると共に、ガラス
板の中に許容し難い弧立特性を有するような破壊
パタンを発生させるおそれがなくなる。 本発明の利用は次に添付図面によつて説明する
好適な実施によりさらに理解し易くなる。 添付図面特に第１図において、ガラス板を熱強
化しかつ所要の残留圧縮応力パタンを発生させる
装置はトンネル状の炉２０よりなり、該炉は出口
孔２１と、端部対端部関係を有するように配置さ
れた焼入れ個所２２とを有している。横方向に延
びかつ縦方向に隔置されたコンベヤローラ２３よ
りなるローラコンベヤが設けられ、前記ローラは
炉２０および焼入れ個所２２の全長にわたつて位
置し、かつここを越えて取出し個所（図示せず）
に至る移動通路を画定し、ガラス板は取扱い温度
まで冷却された後、前記取出し個所において取出
される。 前記コンベヤローラはガラス板に対する、全体
が水平の移動通路を画定し、該移動通路は炉２０
に入るその上流体から、前記焼入れ個所を越えて
その下端流に延びている。炉２０は加熱エレメン
トを有し、該加熱エレメントは前記移動通路の上
下において該通路と相対するように配置されてい
る。前記炉を通るガラス板の移動速度は炉の長さ
と関連せしめられ、該ガラス板がその熱強化すな
わち焼入れに適する加熱温度で炉の出口に達し得
るようにされている。 焼入れ個所２２は上方ノズル箱２７および下方
ノズル箱２８を有している。各ノズル箱２７，２
８は横方向に延び、かつその隣りのものから縦方
向に隔置されている。各上方ノズル箱には上方ノ
ズル箱３０の複数の横方向列（二つの列だけが示
されているが、設計によつてこれ以上の列を設け
ることができる）が設けられ、該ノズルはコンベ
ヤローラ２３によつて画定されるガラスの運動通
路に対して下向きに延びている。追加下方ノズル
３２は下方ノズル箱２８から上向きに延びてい
る。 上方ノズル箱はガラス板の移動通路の上方を横
方向に延び、かつ下方ノズル箱はガラス板の移動
通路の下方を横方向に延び、対応する上方ノズル
箱２７に相対している。ノズル箱には周知の態様
で、単数または複数の適当な加圧空気源（図示せ
ず）から圧力調整装置（図示せず）を通して加圧
空気の如き焼入れ媒体が供給される。 前述の装置はガラス板の熱処理を行うために設
計された普通のガラス板処理装置である。普通の
態様で使用する時には、一連のガラス板が炉２０
を通して搬送され、この時各ガラス板は焼戻しに
必要な温度まで加熱され、次に該ガラス板は上方
ノズル３０を通してガラス板の上方主表面に対し
て下向きに供給されかつ下方ノズル３２を通して
ガラス板の下方主表面に対して上向きに供給され
る低温空気によつて焼入れされる。上方ノズル３
０は対応する下方ノズル３２と整合し、かつ該下
方ノズル３２は隔置関係を有するように配置さ
れ、隣接するコンベヤローラ２３の隙間を通して
焼入れ媒体を導くようになつている。 本発明の１実施例によれば、上方反らせ板装置
４０は焼入れ個所の上流部分において、いくつか
の上方ノズル３０の孔に近接して、該上方ノズル
３０と、焼入れ個所を通る任意のガラス板の上方
主表面との中間に支持されている。なお本装置は
前記上方反らせ板装置４０の下方において、該装
置と整合するように焼入れ個所２２を横方向に延
びる下方反らせ板装置４２を設けることによつて
さらに変型することができる。各反らせ板装置４
０，４２は金属板よりなり、該金属板はガラス板
の移動通路の横中心部分に面する無孔部分４４
と、有孔側方部分にして、前記無孔中央部分４４
の各横方向端部を越えて横方向に延びる細長い溝
孔４６を有する有孔側方部分とよりなつている。 本装置はなお溝形断面を有する無孔ハウジング
４８を備え、該ハウジングは前記溝孔４６のある
部分を被覆し、かつ該溝孔４６の他の部分を露出
し、あるノズルからの空気の流動を阻止すると共
に、焼入れ個所２２の上流部分を通つて移動する
ガラス板の横側方部分に面する焼入れ個所２２の
上流部分内の前記ノズル列の他のあるノズルか
ら、ガラス板の通路に対して空気を自由に流動せ
しめ得るようになつている。前記無孔ハウジング
４８を動かすためにアクチユエータが設けられ、
すなわち前記各反らせ板装置に対してクランク５
０の如きアクチユエータが設けられている。しか
しながら上方反らせ板装置４０および下方反らせ
板装置４２の双方に対して、無孔ハウジング４８
のすべてを動かし得るようになつた単一のクラン
クすなわちアクチユエータ５０を設けることがで
きる。 反らせ板装置４０または４２の好適な実施例は
各反らせ板装置に対する細長い棒５２を供えたも
のとなすことができる。各棒５２は雄ねじを有
し、かつその各個に対する中央棒支持部材５６の
各横側に配置された、１対の雌ねじを有するスリ
ーブ部材５４を通つて延びかつこれと噛合してい
る。各棒５２はその端部の近くにおいて、各棒に
対して特有の端部支持ハウジング５８内に支持さ
れている。中央に配置された棒支持部材５６の各
側における棒５２の対称的部分は方向の反対な雄
ねじを有している。棒５２はクランク５０と共に
回転するように固定され、かつ雌ねじを有するス
リーブハウジング５４は前記溝形断面の無孔ハウ
ジング４８に固定され、前記細長い溝孔４６に近
接する水平面内において、水平横方向に延びる軌
道５９に沿つて、移動通路に対し横方向に摺動す
るようになつている。クランク５０（単数または
複数）が回転すれば、細長い溝孔４６に対する無
孔ハウジング４８の横方向位置が調節され、それ
によつて反らせ板装置４０または４２の無孔中央
部分の有効幅が制御される。調節は後述の如く処
理を受けるガラス板の幅にしたがつて行われる。 本発明に適合する典型的な装置は焼入れ個所２
２の長さに沿つて、中心から中心までの距離が
15.24センチメートル（６インチ）となるように
隔置された、直径が5.08センチメートル（２イン
チ）のローラを有している。20個の上方ノズル箱
２７および20個の下方ノズル箱２８は、それぞれ
対応する該ノズル箱の壁からほぼ10.16センチメ
ートル（４インチ）延びる、ノズルの二つの偏倚
列を有している。各列のノズルは各ノズル箱に対
する一つの列のノズルの中心が他の列のノズルの
中心と3.81センチメートル（1.5インチ）の間隔
で互い違いとなるように、装架されている。ノズ
ル箱はガラス板通路と平行にほぼ9.53センチメー
トル（3.75インチ）なる幅を有し、かつ上方およ
び下方ノズル箱の隣接する対は隣接するコンベヤ
ローラ２３の間隔の中央を通る垂直面内に位置し
ている。上方ノズル３０の下端はコンベヤローラ
２３によつて画定された支持水平面の上方ほぼ
10.16センチメートル（４インチ）のところにあ
る上方水平面に達し、かつ下方ノズル３２の上端
は前記上方水平面の下方ほぼ21.59センチメート
ル（8.5インチ）のところにある下方水平面に達
している。 典型的な装置においては、反らせ板装置４０，
４２の無孔中央部分４４は91.44センチメートル
（36インチ）の幅を有し、コンベヤローラ２３に
よつて画定されるガラス板シート通路の縦方向中
心線と交差する垂直面に対して対称的に配置され
ている。１対の細長い溝孔４６は各無孔中央部分
４４から各方向に、横方向に対称となるように延
び、各ノズル箱２７または２８から延びるノズル
３０または３２の列の対と整合するようになつて
いる。溝形の無孔ハウジング４８は相対する横方
向に移動し、装置の横側に向つて縦方向中心線に
最も近い端部から細長い溝孔４６の部分を遮蔽
し、それによつてハウジング４８が横方向外方に
移動した時に反らせ板装置４０，４２の無孔中央
部分４４の有効幅を増加せしめ、かつ前記ハウジ
ングが相互の方に横方向に移動した時に前記中央
部分４４の有効幅を減少させるようになつてい
る。この装置の実施例によれば、無孔中央部分４
４の有効幅を最小182.88センチメートル（36イン
チ）から、この最小値のほぼ２倍の最大値までの
間で調節することができる。今述べた特別の実施
例は次の条件に関する説明によつて明らかとなる
ように、ほぼ101.6センチメートル（40インチ）
からほぼ203.2センチメートル（80インチ）まで
の幅を有するガラス板を処理することができる。 作動条件 本発明の焼入れ装置は最初は、この装置の全長
に沿つて配置された任意のノズルと、ガラス主表
面との間に反らせ板装置を挿置しない状態で試用
した。しかしながらこのようにして処理されたガ
ラス板は取付け枠内に取付けられた縁部分から脱
落するガラスの弧立部分を有する破壊パタンを発
生させる。620℃から693℃（1160〓から1280〓）
までの温度に加熱された試験ガラスパネルは、焼
入れノズルを通る噴流空気を使用しない“自然”
冷却速度でこれを冷却した時に、前記取付け枠内
に支持されている縁部分から分離した部分よりな
る多くの破片が生じた。このプロセスに起因して
生じる典型的な許容し難い破壊パタンは第７図に
示されている。さらに自然冷却を行つたガラスの
試験パネルにはゆがみが生じた。このプロセスに
よつて生じる許容不能な破壊パタンは第７図に示
されている。 他の試験系列においては試験パネルを前述の群
の場合と同様に加熱したが、移動しつつあるガラ
ス板の側縁部分と相対するように一連の上方反ら
せ板と、一連の下方反らせ板とを配置した。主表
面がその全体にわたつて強制冷却を受ける焼入れ
個所の一部分の下流において、前記パネルはその
横方向中央部分だけが完全に追加強制冷却にさら
され、かつ側縁に沿つた冷却は阻止される。この
ようなパネルは処理が行われる時に破壊されて分
離した破片となり、窓として取付け得ないように
なる。 他の群の試験パネルは前記パネル群の場合と同
様に、先ず各パネルを加熱することによつて処理
され、続いてパネルの主表面全体と強制的に冷却
し、さらに上方および下方反らせ板に面する横方
向中央部分だけを冷却し、かつ主表面の側方部分
はその全体が追加強制冷却を受けるようにする。
続く試験パネルの冷却、取扱いおよび貯蔵中に起
こるガラスの破壊はこの群の中に現われる。 本発明の以前において許容し得る破壊パタンを
有するパネルを製造し得る装置の一つは米国特許
第4236909号に記載されており、この装置におい
てはガラスを強制冷却するノズルの間を通過した
ガラス板は次に、ガラスの中央部分の強制冷却を
阻止すると共に、移動しつつあるガラス板の側縁
の表面に沿つた、選択的な冷却を可能にする反ら
せ板の間に搬送される。しかしながらこの処理は
140キログラム／平方センチメートル（2000ポン
ド／平方インチ）程度の平均残留表面圧縮応力を
発生させるように制限されている。連邦仕様書
DD―Ｇ―1403Bが必要とする圧縮表面応力が大
なるために、この特許の動作を本発明の動作に適
合する方法に変換し、移動しつつあるガラス板の
側縁部分だけが、該ガラスシートの中間部分より
大なる冷却速度で強制的に冷却され、続いてこの
ガラス板の全体がその全表面にわたつて、その平
均表面応力が245キログラム／平方センチメート
ル（3500ポンド／平方インチ）以上、但し700キ
ログラム／平方センチメートル（10000ポンド／
平方インチ）を超えないように、かつ平均残留縁
圧縮応力が385キログラム／平方センチメートル
（5500ポンド／平方インチ）以下とならないよう
な速度で十分な時間にわたつて強制的に冷却され
るようになす必要がある。 許容し得る破壊パタンは、反らせ板装置が処理
ガラス板の中央部分をわずかに広く遮蔽し、かつ
上方ノズルの最後の11列および下方ノズルの最後
の10列にわたつて該ガラス板の側縁を越えて延び
るようになすことによつて得られる。しかしなが
らこのような装置を使用して許容し得る破壊パタ
ンを有するガラス板を製造するためには、ノズル
の端部がガラス板から5.1―6.4センチメートル
（２―２ 1/8インチ）離れて設けられているもの
とすれば、ガラス板の上方主表面に対して加えら
れる空気圧を水柱3.3ミリメートル（0.13インチ）
に制限し、かつ下方主表面に対して加えられる空
気圧を水柱8.9ミリメートル（0.35インチ）に制
限する必要がある。しかしながらこのようにして
発生せしめられるガラス板の残留表面圧縮応力は
今日の要求にこたえるには不十分であり、したが
つて作動条件を本発明に適合するように変換する
必要がある。 本発明による装置を作動する場合には、熱強化
すべきガラス板は移動通路に沿つて15センチメー
トル（６インチ）なる最小間隔でコンベヤに送給
される。焼入れ個所２２の上流における無孔ハウ
ジング４８は上方反らせ板装置４０の、調節自在
無孔中央部分４４の幅と整合する横方向位置に調
節され、かつ下方反らせ板装置４２の、焼入れが
行われつつあるガラス板の幅に対する横方向位置
に調節され、細長い溝孔４６が焼入れ個所２２を
通して搬送されつつあるガラス板の側縁のわずか
内方の横方向位置に対して遮蔽されるようにな
る。使用する上方および下方反らせ板装置の数は
必要に応じて調整するこができ、一般には処理す
べきガラス板の、移動通路の方向に測つた長さが
大であれば多くされ、この長さが小であれば少な
くされる。一般には移動通路の方向に測つたガラ
ス板の長さが101.6センチメートル（40インチ）
なる場合は３対の相対する上方および下方反らせ
板装置が使用され、ガラス板の長さが183センチ
メートル（72インチ）の場合は５対のそらせ板装
置が使用される。 20個の上方ノズル箱２７および20個の相対する
ノズル箱２８を備えた本発明の特定実施例におい
ては、普通３―５個の上方ノズル箱および３―５
個の相対する下方ノズル箱がそれぞれ上方反らせ
板装置４０および下方反らせ板装置４２を有して
いる。上流に配置された上方ノズル箱２７および
下方ノズル箱２８の相対する対は低温焼入れ媒体
の加圧供給源から切離され、焼入れを行うに十分
な高さの温度で炉２０の出口に達したガラス板が
このトンネル状の炉２０から出てノズルの列、す
なわち中央に配置されたノズルが遮蔽されかつ側
方ノズルが露出されているノズル列間の位置に達
するまでの１―３秒間は自然に冷却されるように
なつている。 ガラス板は、適当に幅の調節された３―５対の
上方および下方反らせ板装置を含む焼入れ個所の
部分を４―７秒の時間で横切る。この時間中に低
温の焼入れ媒体はガラス板の相対する側縁部分を
強制的に冷却し、この時反らせ板装置の間を移動
するガラス板の中央部分はより緩かに冷却され
る。ガラス板は、反らせ板装置４０，４２を備え
た焼入れ個所２２の上流部分の端部に達するまで
は冷却されるが、まだガラスのひずみ点以上の温
度にあり、さらに冷却を行うことによつて永久応
力を発生させることができる。この点においてガ
ラスには低温の側縁部分と、低温の先導縁部分お
よび追従縁部分とが発生しはじめる。ガラスはさ
らに反らせ板装置の設けられていない追加上方お
よび下方ノズル箱の間を移動し、この移動しつつ
あるガラス板の冷却がその上方および下方主表面
の全体に対して行われるようになる。加圧された
低温焼入れ媒体の供給される、上方および下方そ
らせ板装置を備えたこれらノズル箱以上のノズル
箱の数はガラス板に与えるべき所要の残留表面圧
縮応力および縁圧縮応力によつて決まる。 周知の如くガラス板が相対する冷却媒体の間を
搬送される時にはゆがみが発生する。これは特に
ガラス板を、その下方主表面が１連の回転コンベ
ヤローラの上を搬送され、かつその上方主表面が
空気にさらされるような状態で搬送される時に起
こる。このガラス板のゆがみを少なくするために
は、上表面および下表面に対する焼入れ媒体の比
流量を制御するのが普通である。本発明はその基
本的な原理と、相対する主表面に対する焼入れ媒
体の全流量の差、すなわちガラス板のゆがみを調
整するための他の助変数を制御する新規な技術と
を組合わせる補助的な特色を有している。本発明
の焼入れ装置を作動する時には、同じ数または異
なる数の上方および下方ノズル箱を使用し、移動
しつつあるガラス板の相対する主表面に向つて焼
入れ媒体を供給し、特に上方および下方主表面に
対し供給される空気の圧力が異なる時に、ガラス
板のゆがみを制御するようになすことができる。 試験の手順 残留縁圧縮応力の測定は、普通の態様で石英楔
を使用し、熱強化した各グラス板の各側部の中心
において縁面に対して垂直に行つた。残留表面圧
縮応力の測定は、各ガラス板の主表面上の９個所
において相互に垂直な方向において行つた。一つ
の試験位置はガラス板の幾何学的中心であり、四
つの試験位置は各ガラス板の幾何学的中心と各隅
部との間の中点にあり、さらに四つの試験位置は
各側縁の中点から内方に向つてほぼ1.27センチメ
ートル（１／２インチ）から3.81センチメートル
（１ 1/2インチ）までのところに位置している。
試験ガラス板の相対する側縁と平行な方向におけ
る試験ガラス板の残留表面圧縮応力を測定するに
は、昭和40年10月刊、ISA報告書第４巻第９号に
記載されている差動表面屈折計が使用される。第
５図、６図および７図は応力測定位置における残
留圧縮応力の値を示す。これらの図において数字
は残留圧縮応力を平方インチ当りのポンドで表わ
し、Ｓは表面圧縮応力を表わし、かつＥは縁圧縮
応力を表わす。 使用時における実際の表面状態をシユミレート
するために、試験すべき各ガラス板の幾何学的中
心の温度を縁より高いほぼ33℃（60〓）まで加熱
し、試験プログラムを行う時に、建物に使用され
る窓に対して予期される激しい状態に類似する熱
勾配が得られるようにした。多くの試験を行つた
結果、ガラス板の実際の破壊が起こる前に、後述
の如き態様で金属ポンチの使用により人工的に破
壊を起こし得ることがわかつた。 実施例 ローラ火床炉および前記実施例のように配置し
た焼入れ個所を使用して７枚のガラス板を焼入れ
に十分な温度まで加熱した。厚さが公称６ミリメ
ートル（225ミル）のガラス板を、炉の出口にお
いて666―677℃（1230―1250〓）なる温度を有す
るように加熱した。幅が174センチメートル（68
３／８インチ）、長さが102センチメートル（40 1/4
インチ）または183センチメートル（72インチ）
のガラス板を、20個の上方ノズル箱および20個の
下方ノズル箱を有する装置によつて処理した。 処理した各ガラス板に対し、前述の如き９個所
において18回の残留表面圧縮応力測定を行い、か
つ該測定値を平均して平均残留圧縮応力値を求め
た。なお前述の４個所において四つの残留縁圧縮
応力の読みを行い、これら四つの読みの平均値を
計算し、平均残留縁圧縮応力を記録した。これら
平均残留圧縮応力値を連邦仕様書と比較した。表
は焼入れ個所の構成を示し、水柱で表わしたノ
ズル箱内の圧力と、作業中に発生した平均の表面
および縁圧縮応力とを含んでいる。得られた結果
は英国単位で表示されている。その理由は連邦仕
様書も英国単位を採用しているからである。

【表】

【表】 表の結果に示される如く、寸法のガラス板
の中にすぐれた破壊パタンと大きな残留表面圧縮
応力との組合わせを得るにはある困難が伴う。し
たがつて装置の制御態様を変型し、表に列挙し
たような変更を行うことによつてすぐれた残留表
面圧縮応力と、許容し得る破壊パタンとの組合せ
に対して満足すべき結果が得られた。次に列挙す
る追加データは応力パタンが連邦仕様書に適合
し、かつ前述のばね負荷センタポンチ破壊試験を
行つた時に、適当な破壊パタンを表わすようなガ
ラス板の所量生産量を大量生産方式によつて得ん
とする場合に行つた調節例である。

【表】 実施例 表において報告されたデータを得るために使
用した装置を表に示される如く変型し、ガラス
板を熱強化するためのすぐれた技術を開発した。
寸法の、被覆したガラス板および被覆しないガ
ラス板に対する種々の処理およびこれによつて得
られた結果は表に記載された通りである。 表は処理時におけるガラス板の方位が表に
報告されている実験と匹敵するものであるにもか
かわらず、寸法のガラス板に対して得られる破
壊パタンを改良し得るように装置を調節したこと
を表わす。表の不良破壊パタンに対して報告さ
れている最小応力パタンより大なる残留圧縮応力
によつてすぐれた破壊パタンが得られていること
に注目すべきである。異なる寸法のガラス板に対
して助変数を設定すれば、本発明によつて変型し
た装置は大量生産を行う場合に好適に作動する。 列をなして移動するガラス板の先導縁および追
従縁に生じる平均残留縁圧縮応力は、もし該ガラ
ス板が相互に十分な間隔を有し、一つのガラス板
から放射される熱が次のガラス板の先導縁または
追従縁の冷却を妨げないようになつておれば、前
記連邦仕様書の要求にしたがうものとなすことが
できる。一連の隣接ガラス板の適当な最少距離は
ほぼ15センチメートル（６インチ）である。 以上に図示説明した装置は本発明の好適な実施
例とその変型である。処理せんとするガラス板が
ひずみ点以上の温度にある時に低温焼入れ媒体を
作用せしめることによつて該ガラス板の全体を強
制的に冷却するようになる前に、ガラス板の主要
部分を両側縁部分、好ましくは、両側縁部分及び
先導縁部分と追従縁部分、より緩かにかつ均一に
冷却するようになつておれば、本発明の装置は特
許請求の範囲を離れることなく種々の変型を行い
得るものと解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて変型した焼入れ装置の
線図的縦側面図；第２図は第１図に示された装置
の変型にしたがつて部分的に被覆されたノズル箱
の下方の組の１部分を含む区画２―２の１部分を
上方から見た透視図；第３図は第１図の線３―３
に沿つて取られた横断面図；第４図は第３図の線
４―４に沿つて取られた平面図；第５図は熱強化
処理を受ける時に、上向き矢印の方向に移動せし
められる熱強化ガラス板の平面図で、９個の測定
個所でガラス板の側縁と平行に、かつ相互に垂直
な方向に取られた残留表面圧縮応力の読みと、そ
の四隅に沿つた中点における残留縁圧縮応力の読
みと、ガラス板がその幾何学的中心とその周囲と
の間で異なる加熱を受け、かつ建物に対するはめ
込み状態をシミユレートするようにその縁の全体
において枠内に装着された後、これをポンチによ
つて打撃した時に形成された許容破壊パタンを示
す図；第６図は同様に処理された他のガラス板
の、第５図と同様な図；第７図は第５図および第
６図と同様な図であるが、本発明と異なる態様で
処理され、許容し得ない破壊パタンおよび残留応
力分布を表わすようになつたガラス板を示す図。 ２０…炉、２２…焼入れ個所、２３…コンベヤ
ローラ、２７…上方ノズル箱、２８…下方ノズル
箱、３０，３２…ノズル、４０，４２…反らせ板
装置、４４…無孔部分、４６…溝孔、４８…無孔
ハウジング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 破損した時に破砕したガラス板を設置枠内に
   保持するような破壊パタンを有する熱強化ガラス
   板の製造方法であつて、 加熱領域を通して前記ガラス板を移動させるこ
   とにより前記ガラス板を十分な焼戻し温度に加熱
   し、 前記ガラス板にその移動方向に対して横方向に
   温度勾配を発生させるために両横側部分を比較的
   低温にし中間部分を比較的高温にするように両横
   側部分を強制冷却すると共に両横側部分間の中間
   領域を両横側部分より緩やかに冷却し、 前記中間領域の温度がひずみ点に達する前に、
   移動している前記ガラス板の主表面全体に低温焼
   入れ媒体の流れを供給することを特徴とする方
   法。 ２ 前記ガラス板が前記加熱領域から前記ガラス
   板の横側部分だけが前記焼入れ媒体の流れにさら
   される場所に移動する時にほぼ１〜３秒にわたつ
   て自然に冷却されるようになつている特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記ガラス板を実質的に水平な通路内で移動
   すると共に、ガラス板の上下主表面に向かつて焼
   入れ媒体を供給する相対する上方及び下方のノズ
   ル配列体の間を移動させてガラス板を実質的に水
   平な面内に支持し、前記上方及び下方ノズルのあ
   るものとガラス板の中間領域との間に反らせ板装
   置を挿入し、冷却の初期段階において、前記中間
   領域に対して前記横側縁部分を強制的に冷却し、
   そしてガラス板がガラスのひずみ点より高い温度
   からひずみ点以下に冷却されるまで、前記上方及
   び下方主表面の全幅に面する被覆されていない上
   方及び下方ノズルから焼入れ媒体を供給する特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ 前記ガラス板の相対する主表面がそれぞれ相
   互に調節された流量で同数の焼入れ媒体の流れに
   さらされてガラス板のゆがみを最小にする特許請
   求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 移動しつつある前記ガラス板の相対する主表
   面が、焼入れ媒体の異なる数の流れにさらされ、
   前記相対する主表面に供給される流れの数の差
   が、相対する主表面に対する焼入れ媒体の流量と
   調整されてガラス板のゆがみを最小にする特許請
   求の範囲第３項に記載の方法。 ６ 炉と、 該炉の出口端に隣接して設けられた焼入れステ
   ーシヨンと、 焼入れ媒体を導くための通路の各側に設けられ
   た第１の焼入れ媒体装置と、 該第１の焼入れ媒体装置と前記通路の隣接側と
   の間に設けられた反らせ板装置と、 焼入れ媒体を導くために前記第１の焼入れ媒体
   装置の下流の通路の各側に設けられた第２の焼入
   れ媒体装置と、 前記炉及び前記焼入れステーシヨンを通して通
   路に沿つてガラス板を動かす移動装置とを備え、 前記反らせ板装置は、 前記通路の中央部分にのみ面して中央部分に向
   かう焼入れ媒体の流れを制限する無孔部分と、 該無孔部分の各横方向の端部を越えた所に設け
   前記通路の両横側部分に面していてこの横側部分
   のみに向かつて焼入れ媒体の流れを供給して前記
   第１の焼入れ媒体装置の間を移動しているガラス
   板にその横方向に温度勾配を発生させる孔部分と
   を有し、 前記第２の焼入れ媒体装置は該第２の焼入れ媒
   体装置間にある通路に向けて焼入れ媒体を導くこ
   とを特徴とするガラス板を熱強化する装置。 ７ 前記移動装置はガラス板をほぼ水平な通路に
   沿つて移動させる特許請求の範囲第６項に記載の
   装置。 ８ 前記第１の装置は上方及び下方ノズル配列体
   を含む特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ９ 前記孔は細長い溝孔であり、前記反らせ板装
   置は、 反らせ部材と、 前記細長い溝孔の選択された部分を覆うように
   溝孔領域を減少するように選択的に動かされて前
   記通路に向かう焼入れ媒体の流れを制限する移動
   装置とを有する特許請求の範囲第８項に記載の装
   置。 １０ 前記移動手段は前記反らせ部材を、前記無
   孔部分の上の第１の位置から前記移動通路に対し
   て横方向の通路に沿つて前記溝孔の上の複数の選
   択位置のうちの一つの位置まで、移動させる特許
   請求の範囲第９項に記載の装置。 １１ 前記反らせ部材は無孔ハウジングを含む特
   許請求の範囲第１０項に記載の装置。 １２ 前記無孔ハウジングは一対あつて互いに相
   対移動する特許請求の範囲第１１項に記載の装
   置。