JPH0451503B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】 この発明は炭素繊維を含
有するガラス板に関する。

【0002】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
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、この溶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
て不適当であつた。

【0003】 そのため２mm以下の薄板ガラス例えば
0.5mmにおいては、ガラス材料を薄くして少なく
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。

【0004】 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、カリユーム置換等の
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。

【0005】 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つてしまうと
いう欠点を有していた。

【0006】 本発明はこれらの従来の方法とはまつ
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。

【0007】 本発明は従来の強化ガラスとは全く思
想を異にしており、２mm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つて、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。

【0008】

【課題を解決するための手段】 この発明は、強
化ガラス板の作製に関し、溶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
る炭素繊維を溶融ガラス漕内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。

【0009】 本発明はかくのごとく「引出し法」
（第１図に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。

【0010】 この発明銭面状の炭素繊維を一定間隔
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。

【0011】 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。

【0012】 即ち溶融ガラス漕内に面状の配向面を
有する炭素繊維を浸漬（デイツプ）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溶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。

【0013】 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く、２mm以下例えば0.2mm
の厚さであつても作製が可能という特徴を有す
る。

【0014】 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。

【0015】 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。

【0016】 本発明は炭素繊維が100〜1500℃の高
温であつても、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
100〜1000Åの厚さにコーテイングをして、さら
に酸化防止・耐熱性強化を行うことは有効であ
る。

【0017】 以下に図面に従つて、その実施例を示
す。

【0018】

【実施例】 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２０に導入され
る。溶融炉２０は耐火レンガ４、ヒーター６、溶
融ガラス用容器５よりなつている。容器５には溶
融ガラス１５が充填されている。ガラス用の原材
料は２２より連続的に導入される。

【0019】 炭素繊維はロール１１，１３を経て引
き上げられる。厚さ制御用のアジアスタ３１によ
り、一対をなす炭素繊維の間隙が決められる。こ
のアジアスタ３１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。

【0020】 すると、この炭素繊維７，７の間およ
び表面、裏面ガラス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。

【0021】 雰囲気を不活性気体とするため、窒素
が３より供給され１８より外部に放出される。１
８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
有効であつた。

【0022】 ガラスに付着した炭素繊維は、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
よりのレーザ光１７により、所定の形状に切断さ
れる。

【0023】 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つた。

【0024】 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。

【0025】 炉２０は溶融するガラス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２
０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
り上好ましかつた。

【0026】 第２図は本発明方法によつて作られた
ガラス板の縦断面図である。第２図Ａは引つ張る
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0.2〜１mm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の原糸またはこれを10〜３×10³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。

【0027】 第２図Ｂは、縦糸（Ｘ方向）の炭素繊
維７，７′に配向させ、その間隙２８は例えば1.5
mmを有する場合である。もちろん２８を0.02〜２
mm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つても、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。

【0028】 第２図Ｃは第２図Ａに加えて、炭素繊
維のチツプ短繊維２９（３〜10mm）を分散させた
ものである。この短繊維２９は約10μφときわめ
て細く、肉眼で確認出来ないため、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つた。

【0029】 Ｄは第２図Ｂ，Ｃを組み合わせたもの
である。

【0030】 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硝子の製造に特徴を有
し、かつ機械的強度が大きい。このため0.2〜0.6
mm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つた。さ
らに図２Ｃ，Ｄにおいて、短繊維（５〜10mm長、
約10μmφ）を浸透させることにより、さらにこ
れらの繊維の表面に窒化珪素または炭化珪素等の
セラミツクス膜を薄く（300〜3000Åの平均厚さ）
コーテイ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。

【0031】 また、炭素繊維が網状またはスダレ状
に形成されているため、衝撃強度に対しても強く
なるという他の特徴を有する。

【0032】

【発明の効果】 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つた
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0.8mm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
ものであつた。

【0033】 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。

【0034】 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つた。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。

【0035】 なお本発明では、引つ張る方向は上方
に引き上げた。しかし横方向に引つ張つても、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】

【図１】本発明方法を実施するためのガラス板製
造装置を示す。

【図２】本発明により作られたガラス板の縦断面
図を示す。

【符号の説明】

７…炭素繊維 ７′…炭素繊維 ８…ガラス ２３…ガラス板 ２８…間隙 ２９…短繊維 ３０…光の入射方向。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状の配向面を有する炭素繊維
   が、硝子の内部であつてガラスの表面近傍及び裏
   面近傍に前記それぞれの面に沿つて配されている
   ことを特徴とするガラス板。
2. 【請求項２】 請求項１において、炭素繊維が金
   網状またはスダレ状に形成されていることを特徴
   とするガラス板。
3. 【請求項３】 請求項１において、炭素繊維は
   10μmφの原糸、またはこの原糸を10〜３×10³本
   より合わせたものであることを特徴とするガラス
   板。