JPS5843334B2 - ガラスの熱処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラスの熱処理、特に平らなガラス板又は彎曲
ガラス板等のガラス物品の熱的強化に関するものである
。

かかる熱的に強化したガラス板は単独で自動車窓ガラス
として、又は自動車の積層窓ガラス、車幅燈又は尾燈の
構成材として、或いは航空機及び鉄道機関車の窓ガラス
装置、船舶の舷窓又は建築用に用いることができる。

他のガラス物品例えばプレスガラス物品又は吹成ガラス
物品も、本発明方法により熱的に強化することができる
。

ガラス物品の最終引張強度は、ガラスを軟化点近辺の温
度に加熱し、次いでガラス表面を迅速に冷却して、ガラ
スの厚みを通って中心から表面に達する温度勾配を生起
する熱的強化方法により、増加することができる。

これ等の温度勾配はガラスがその歪点を通って冷却され
る為維持される。

このことはガラス板の表面層に圧縮応力を生じさせる一
方、ガラス板厚みの中央中心にこれを補償する引張応力
を生じさせる。

普通、この熱的強化方法はガラス板の両面に均一に指向
させた冷却空気を用いて行なう。

然し、空気流を用いて高度の強化を得ることは、特に厚
さ３間以下のガラス板を強化する場合困難である。

冷却空気の流量を増加してガラス板の強化の度合を増加
しようとする試みは、冷却空気の緩衝作用の為ガラス表
面の光学的性質を損じ易く、且つガラス板形状の変形を
生じ易い。

他の熱的強化方法においては、軟化点に近い温度のガラ
ス板を冷却液中で冷却する。

この方法によると大きな応力を生成することができるが
、冷却後ガラス板を清浄化しなければならない。

高温ガラス板を、実際には、自由に泡立つ砂等の固体粒
子の流動床中に浸漬するガラス板の熱強化方法も、クロ
ックスチールの英国特許第７４４３０５号に発表されて
いる。

かかる方法は従来工業的使用までには実用化されていな
い。

ガラスの熱的強化用にかかる流動床を操作しようとした
場合本発明者等が見出した主要な難問題は、流動床内で
処理中のガラス板の破損率が大きいことであった。

自由に泡立つ流動床内でガラス板を冷却するときの破損
は、ガラス板の先行端部が泡立ち状態即ち塊状的流動状
態の粒子の床に入るときの不均一冷却により、ガラス板
の先行端部に破壊的引張り応力が生起する為生ずると考
えられる。

破損によるガラス板の損失は、例えば厚さ２．３〜４．
Ｏｎ扉の薄いガラス板を高い応力値に強化しようと試み
る場合特に重大であり、例えば自動車窓ガラス等用に強
化ガラス板を工業的に製造する方法を許容できないもの
としている。

破損の問題は、厚さ例えば８間もの厚いガラス板を強化
しようとする場合にも、程度は少ないが工業的には未だ
重大な程度に生ずる。

塊状的流動状態の自由に泡立つ床は、その中に浸漬した
高温ガラス板を破損することも見出されている。

この損傷は自由泡立ち床内でガラスが受ける不規則力に
依る。

不規則力はガラス板の全体形状を変形させるとともに−
そう局部的表面損傷を生じ易く、厚さ２〜３關の薄いガ
ラス板の場合には特に前者の欠点が生じ易い。

形状変化の如き損傷は積層を困難とし、表面損傷はガラ
ス板を積層窓ガラスの構成材又は窓ガラスとして使用す
る場合光学的品質を許容できないものとする。

本発明は定常高層の均一に流動した粒子流動状態のガス
流動床の使用が、全く予期しなかったことには、その中
で冷却したガラス板に適当な応力を生成し、表面損傷又
は形状変化又は流動床内破損によるガラス板の損失を著
しく減少し、従って満足できる工業的収率が達成される
ことを見出した知見に基づく。

「定常高」とは流動層の高さがが定常的に一定にあるこ
とを意味する。

本発明においては、ガスで流動化され定常層高の均一に
流動した粒子流動状態にある粒子とガラスとを接触させ
て、ガラス表面と流動粒子表面との間の熱伝達を行なう
ガラスの熱処理方法を提供する。

本発明はさらに、ガラスをその歪点以上の温度に加熱し
、この高温ガラスをガスで流動化された粒子の床中に浸
漬する（粒子の流動床はこの浸漬前は、定常層高の均一
に流動した粒子流動状態にある）ことを包含するガラス
の熱処理方法を提供する。

本発明は特にガラス板の熱的強化方法に関し、ガラス板
を加熱し、次いでこの高温ガラス板を定常層高の均一に
流動した粒子流動床中に下降させるガラス板の熱的強化
方法を提供する。

粒子流動床を３０〜１５０℃の範囲の温度に維持すると
特に好適である。

この温度は粒子の流動特性と強化されたガラス板の所要
の応力水準とに応じて選定する。

本発明に用いる定常層高の均一に流動した粒子流動状態
の粒子流動床は、この床を通るガス流の速度と、床の膨
張した高さとに依って明確にすることができる。

定常層高の均一に流動した粒子流動状態は、流動化の開
始時の下限ガス速度即ち均一に分散して上方に流れるガ
ス中に粒子がちょうど懸持されるようになる速度と、流
動床頂部に自由表面を維持しながら流動床の最大の膨張
が起る上限ガス速度との間に存在する。

流動化ガス速度の上限は、最初の明瞭に認識できる気泡
例えば直径５間の気泡が流動床の穏やかな表面を破るの
が見られる速度を、僅かだけ越えることができる。

このガス速度で１個又は２個のかかる気泡を見ることが
できる。

これより大きなガス速度は流動床内の泡立ちを盛んにし
、かかる泡立ちの襲来時には流動床高さの部分的崩壊が
存在する。

定常層高の均一に流動した粒子流動状態のガス流動床中
でガラス板を冷却することにより、流動床に入るときガ
ラス板の先行端部中に生起するすべての一時的な引張応
力は、ガラス板を危険に曝しガラス板を破壊するほど苛
酷でないと信じられる。

また、流動床は殆んど気泡がない為、高温ガラスは冷却
中のガラス板の形状変化、破損又は表面損傷を生ずる不
規則力を受けない。

以前には、流動床とその中に浸漬した物品との間の大き
な熱伝達係数を得る為には、粒子の迅速で連続的な運動
が物品と流動床のバルク（ｂｕｌｋ）との間の熱伝達を
生じ得るような自由に泡立つ状態を維持することが望ま
しいと考えられていた。

このような粒子の迅速で連続的な運動は、粒子運動が少
い静かな流動床中では生じないと考えられていた。

然し今や本発明者等は全く予期しなかったことには、定
常層高の均一に流動した状態にあり選定した緒特性を有
する流動粒子の低温床と、高温ガラス物品との間に、大
きな熱伝達係数が得られることを見出した。

本発明者等は高温ガラス板を流動床内で冷却する場合、
高温ガラス表面に均一に流動する粒子の熱運動があり、
流動床のバルク内よりもガラス板表面の領域の方が流動
する粒子の運動及び渦流が迅速であり、この結果ガラス
表面から高速度で熱伝達が行なわれることを見出した。

ガラス表面近辺を通過することにより加熱された粒子は
、次にガラス板から迅速に離れ去り、流動床のバルク内
の流動空気に熱を奪われると考えられる。

本発明方法の好適な１例においては、流動化ガスが流動
床の入口の膜を通過するとき流動化ガス流に大きな圧力
降下を生じさせることによりガス流を制御して、流動床
の定常層高状態を維持する。

さらに本発明においては、粒子は密度０．３〜３、ｇ７
，９／ｉで平均粒径が５〜１２０μのものを包含するこ
とができ、０．０４５〜５．１６ｃｆｒＬ／秒好ましく
は０．１１〜１．６２Ｃｍ／秒の速度で流動床を均一に
流れる流動化ガスにより前述の定常層高に均一に流動化
できるような物質から粒子を選定する。

粒子の密度と平均粒径は倒れも、本発明方法に用いる定
常層高の均一に流動した状態の流動床を構成する粒子の
好適性を決定するのに重要である。

通常、常温常圧の周囲条件で流動床を操作する場合、流
動化空気により定常層高の均一に流動した状態に流動化
するのに適当な粒子は、粒子密度（、！？／ｉ）と平均
粒径（μ）との数学的積が約２２０以下のものである。

本発明方法により達成されるガラス板の強化度合は、流
動化した粒子とその中に浸漬した高温ガラス板との間の
熱伝達係数により左右される。

前述したように高温ガラス表面には熱運動が存在し、こ
の為高温ガラス表面から熱が迅速に伝達される。

然し粒子自体の性質も熱伝達係数の大きさに影響を及ぼ
す。

厚さ２．３〜１２間の平たいソーダーライム−シリカガ
ラスを熱的に強化する為、本発明方法はガラスを１６０
〜６８０℃の温度に加熱し、この加熱ガラスを最小流動
状態で０．０２〜０．３７ｄ／ｄ’ｃの単位容積当り熱
容量を有する前述の定常層高状態の流動床中に浸漬し、
流動床を１５０℃までの温度に維持して、２．２４Ｘ１
０’〜１１．７Ｘ１０’ｋｇ／ｒｒ？ （２２〜１１４
ＭＮ ／ｖ？）の平均中心引張応力をガラス中に生起さ
せることができる。

なお、本発明で用いるＭＮ／ｍ及びＫＮ／ｍは国際的に
公用されている国際単位系（Ｓ■単位系）による単位で
、ガラス業界では慣用の単位である為、以下この国際単
位系による値で表示する。

達成できる平均中心引張応力の最大大きさは、ガラスの
厚さと熱伝達係数によって異なる。

適当な物質を選定することにより、厚さ２朋のガラスの
場合には４０ＭＮ／ｍの中心引張応力を有する強化した
ガラス板を、厚さ３．０ ｍｍのガラスの場合には５０
ＭＮ／ｍ”の中心引張応力を有する強化したガラス板を
、厚さ１２間のガラスの場合には１０４ＭＮ／ｍの中心
引張応力を有する強化したガラス板を製造するのに十分
なほど、熱伝達係数を高くすることができる。

然しこれ等よりも大きな中心引張応力でさえも、本発明
の例中の成るものには示されている。

本発明はさらに、ガラスを加熱し、粒子の見掛密度が粒
子構成物質の実際密度より小さく浮揚性の有る粒子が定
常層高の均一に流動した粒子流動状態のガス流動床を構
成する非緊密な粒子構造の粒子流動床中に高温ガラスを
浸漬し、粒子構成物質及び流動床温度を流動床の熱伝達
係数が流動床中でガラスが冷却するときガラス中に所要
の強化応力を生成するのに十分であるように選択するこ
とを包含するガラスの熱的強化方法をも包含する。

非緊密構造の粒子の使用は、定常層高の均一に流動した
粒子流動状態に粒子を流動化させるときの困難を解消し
ながら、最小流動時にガラスに多大の強化応力を生成す
るのに十分に大きな単位容積当り熱容量を有する流動床
を与える物質を粒子として選定することを可能とする。

成る特定の非緊密化物質の粒子を有する流動床を用いて
ガラス中に生成する強化応力の量は、粒子密度の選定に
より制御することができる。

小密度及び特定寸法の粒子はガラス中に生成する強化応
力が少く、生成する強化応力の量は粒子密度の増大に伴
ない増大し、粒子が前述の定常層高の状態でなおも流動
化される寸法の粒子の最大密度まで増大する。

本発明はさらに、高温ガラス板を、平均粒径５〜１２０
μで見掛粒子密度が０．３〜２，３５ｇ／Ｃ１１ｔの粒
子により構成される前述の定常層高状態の流動床中に浸
漬し、最小流動時の流動床の単位容積当り熱容量を０．
０２〜０．３７ ｃａｔ／ｆｆ１℃とすることを包含す
るガラス板の熱的強化方法を提供する。

前述した範囲内の見掛粒子密度は、粒子内部の凹みを考
案して入れた粒子の実測密度であり、粒子自身の真密度
とは区別して考えなくてはならない。

見掛粒子密度に関連して平均粒径を選定することにより
、定常層高の均一に流動した流動床を構成する為の非緊
密化物質粒子の適当性を評価することができる。

見掛粒子密度ｆｌ／ｃｄと平均粒径（μ）との数学内積
の値が、約２２０以下であると特に好適である。

粒子は平均粒径６４μ見掛粒子密度２．２９／ｆｆｌの
多孔質γアルミナ粒子を用いることができ、この場合最
小流動時の流動床の単位容積当り熱容量は０．２１ ｍ
／ｃＩＩ１℃である。

他の例においては、粒子として平均粒径６０〜７０μ見
掛粒子密度１．２１〜１．２２ｇ／ｃ！の多孔質アルミ
ノシリケートを用いることができ、この場合最小流動時
の流動床の単位容積当り熱容量は０、１１〜Ｏ，１９ｃ
ａｌ／ｃｒ／ｌ’ｃである。

さらに、粒子として平均粒径５μ見掛粒子密度２．３Ｅ
ｌ／−の多孔質粉末ニッケルを用いることができ、この
場合最小流動時の流動床の単位容積当り熱容量は０．３
７ ｍ／ｃｒ／ｌ’ｃである。

本発明の他の例においては、粒子として平均ね径７７〜
１２０μ見掛粒子密度ｏ、３ｓｙ／ｉの中空ガラス球を
用いることができ、この場合最小流動時の流動床の単位
容積当り熱容量は０．０５〜０．０６ｍ／ｄｃである。

さらに他の例においては、粒子として平均粒径４８μ見
掛粒子密度０．３ｉ／−の中空カーボン球を用いること
ができ、この場合最小流動時の流動床の単位容積当り熱
容量は０．０２ ｃａｔ／ａ？ｔ ℃である。

さらに他の例においては、粒子として平均粒径２３〜５
４μ粒子密度３．９７ｇ／６１１の非多孔質粉末状αア
ルミナを用いることができ、この場合最小流動時の流動
床の単位容積当り熱容量は０，３２直／ｃｒｉ１℃であ
る。

本発明はまた、粒子が平均粒径５〜１２０μ粒子密度０
．３〜３．９７ｇ／ｄであり、流動床が定常層高の均一
に流動した粒子流動状態にあり最小流動時の流動床の単
位容積当り熱容量が０，０２〜０、３７ ｃａｔ／ｃｒ
１℃であるように粒子を選定してなり、高温ガラス板の
熱的強化用の急冷媒質として使用する流動床をも包含す
る。

本発明は本発明方法により製造した熱的に処理したガラ
ス、特に熱的に強化したガラス板をも包含する。

本発明を次に図面につきさらに詳細に説明する。

第１図に線図的に断面として示す本発明装置において、
垂直な強化炉１は側壁２と屋根３とを具える。

側壁２と屋根３は通常の耐火物から製されている。

強化炉１の底部は開放され、基板５に設けた細長い開口
４により画成されている。

強化炉１は基板５の上に支持されている。

図示せぬ可動シャッターを既知方法で設け、細長い闘口
４の閉塞に用いる。

彎曲させて引続いて熱的に強化せんとするガラス板６は
、トング７により強化炉１内に懸持される。

トング７はガラス板６の上端縁部と係合し、トングのポ
イント間に把持されたガラス板の重量により常用様式で
閉合状態に保持される。

トング７は、図示せぬ従来のホイストから懸持されてい
るトング棒８から懸持されている。

ホイストは、強化炉から下方に延在する垂直案内レール
９上を走行する。

垂直案内レール９はトング棒８の昇降を案内する。

室１２内のガラス板６の通路の両側には一対の彎曲用ダ
イ１０．１１が配置されている。

室１２はダクＮ２ａからの熱ガス流により加熱される。

室１２及びダイ１０，１１の内部は、ガラス板６が室１
２に入るとき高温ガラス板６と同じ温度に維持されてい
る。

ダイ１０はラム１３に据付けられた固い雄型ダイであり
、高温ガラス板に与えんとする彎曲を規定する彎曲した
前面を有する。

ダイ１１はラム１６に据付けられた支え板１５に取付け
られた支柱１４により担持されたリングフレームの雌型
ダイである。

ダイフレーム１１の曲率は雄型ダイ１０の面の曲率と整
合する。

案内レール９は下方に向けて室１２の内部と彎曲用ダイ
の側を延在し、ガスで流動化される耐火性物質の粒子の
床１７の容器の方向へ向って延在する。

この流動床１７の中で高温彎曲ガラス板が急冷される。

流動床１７の容器は、交叉脚型式の昇降テーブル１９上
に据付けられた頂部開放の矩形タンク１８を具える。

昇降テーブル１９が上昇した位置にある場合、矩形タン
ク１８の頂端部は彎曲用ダイ１０．１１の直ぐ下方にあ
る。

第２図に詳細に示すような微細多孔質膜２０が、矩形タ
ンク１８の基部を横断して延在する。

膜２０の端部は矩形タンク１８のフランジ２１と充満室
２３（矩形タンク１８の基部を形成する）のフランジ２
２との間に固定されている。

これ等フランジ２１，２２と膜２０との端部とはボルト
２４で締着されている。

充満室２３にはガス送入ダクト２５が連結されていて、
ガス送入ダクト２５には流動化空気が制御された圧力で
供給されている。

多孔質膜２０は流動化空気が流動床の全基部に亘って均
一に流動床内に流入し、定常層高の均一に流動した粒子
流動状態に流動床を維゛持するように構成されている。

矩形状タンク１８中の耐火性物質粒子は、多孔質膜２０
により均一に分散される上向き方向空気流により、定常
層高の均一に流動した粒子流動状態に維持される。

流動床は殆んど気泡が存在しない定常層高状態にあり、
流動床には流動化されない領域は存在しない。

微細多孔質膜２０の好適な構造の１例は第２図に示され
、英国特許出願第２４１２４／７６号に記述されている
。

この多孔質膜２０は矩形状の分散した孔２７を具える鉄
板２６を有する。

鉄板２６の端縁部にはドリルでボルト２４の通路を穿っ
である。

鉄板２６の端縁部の下面と充満室２３のフランジ２２と
の間には、ガスケット２８が配置されている。

鉄板２６上には多数の強力な微細多孔質紙の層２９が積
重ねられている。

紙は例えば１５枚用いることかできる。

織成ワイヤメツシュ３０例えばステンレススチールメツ
シュを、紙の頂部に置いて多孔質膜が完成される。

ワイヤメツシュ３０と矩形状タンク１８のフランジ２１
との間には、上部ガスケット３１を配置する。

多孔質膜２０の近くにはカレット捕捉用のバスケットを
配置することができ、このバスケットは多孔質膜２０か
ら上方への流動空気の均一な流れを妨げないように設計
されている。

再び第１図において、案内レール９は下方に彎曲用ダイ
ヤ１０．１１の下方の位置まで延在し、矩形タンク１Ｂ
の上端部の領域で終了する。

矩形タンク１８の内部には固定フレーム３２を据付け、
固定フレーム３２の基部には折脚３３を設けて、トング
棒８がホイストにより彎曲用ダイを越えて下げられる場
合流動床内に下げられたガラス板の下端部を受止めるよ
うにする。

交叉脚型式の昇降テーブル１９が下降しトング７とトン
グ棒８が案内レール９の底部で最下方位置にある場合、
変曲し強化せんとする低温ガラスをトング１に係合させ
る。

次いでホイストがトング１により懸持されたガラス板を
、例えばソーダーライム−シリカガラスを強化する場合
８５０℃の温度に維持される強化炉１内に引上げる。

ガラス板６は迅速に軟化点近辺の温度、例えば６１０６
８０℃に加熱される。

ガラス板６が均一に所要の温度に達したとき、基板５の
細長い開口４を閉じている可動シャッターを開き、ホイ
ストにより高温ガラス板６を開いている彎曲用ダイ１０
．１１間の位置に下げる。

ラム１３．１６を操作してダイ１０．１１を閉合し、ガ
ラス板６を彎曲させる。

ガラス板６に所要の彎曲が与えられたとき、ダイ１０．
１１を開き、高温の彎曲ガラス板６を迅速に矩形状タン
ク１８内の流動床中に下げる。

流動床は、ガラス板６が強化炉１内で加熱されている間
に、交叉脚型昇降テーブル１９の操作により急冷位置ま
で上昇している。

流動床内で急冷して製造した熱的に強化したガラス板を
用いて高品質の積層ガラス製品を製造せんとする場合、
流動床内にガラス板を浸漬する直前にガラス板の表面を
予め空気で冷却すると光学的品質が改善される。

この予備的空気冷却は、矩形状タンク１８の上端部の直
ぐ上に、彎曲ガラス板が彎曲用ダイ１０．１１を去って
流動床に入るとき彎曲ガラス板の表面上に冷却空気を吹
付ける浅い空気吹付フレームを配置することにより達成
することができる。

前述の予備的表面冷却はガラス板６の表面を「支度する
（ｓｅｔ−ｕｐ） Ｊのに有効であり、これによりガラ
ス表面での流部粒子の熱運動に基因するものと考えられ
時々見出される表面の微小変動を解消することができる
。

然しこのような予備的表面冷却は普通、光学的に高品質
の積層ガラスの製造にガラスを用いる場合に用いられる
に過ぎない。

流動床は矩形状タンク１８の平たい長い壁に取付けた水
冷ジャケット３４により、また充満室２３に供給される
流動空気の温度を制御することにより、ガラス中に所要
の中心引張応力を生起させるのに適当な温度、例えば３
０〜１５０℃に維持される。

水冷ジャケット３４は高温ガラス板から流動床を通して
伝達される熱を吸収するヒートシンクとして作用する。

高温ガラス板の下方端部は流動した流動床の水平な定常
層高の表面に入るときその全長に亘って均一に冷却され
る為、破損につながるようなガラス板の下方端部の表面
の区域毎に異なる引張応力の生成の可能性は全くない。

ガラス板の下方端部は流動床内を下降中定常層高の均一
に流動した状態の流動粒子と常に接触し、下方端部のこ
の均一な処理は、高温ガラス表面が流動床に入ると直ち
に高温ガラス表面上に生成し得る粒子の上昇流にも拘わ
らず、ガラスの破損を著しく減少し、流動床内でガラス
片を処理する場合の難問題を解消する。

このことはガラス板の形状変化及び／又は表面品質の損
傷によるガラス板の損失の解消と相俟って、強化したガ
ラスの工業的に可能な収率を確実に著しく高める。

流動床の局部的熱運動は、おそらく液体の沸騰に類似し
、、た様式の迅速なガス膨張により、高温ガラス表面上
で生ずる。

この１司部的熱運動は、高温ガラス表面から流動床バル
クへの適当な熱伝達が確実に存在するようにし、例えば
０．００３〜０．０２ａｌｔ／ｃＩ１℃秒の流動床とガ
ラス板との間の熱伝達係数が得られるようにする。

熱伝達はガラスが歪点以下に冷却された後も十分に継続
し、ガラスが歪点を通って冷却するとき中心から表面へ
の温度勾配が確実に維持されるのに十分な厳重さをもっ
て継続し、その後ガラスがなおも流動床内に浸漬されて
いながらガラスの連続的冷却の間に強化応力が発生する
。

ガラス表面における流動粒子の熱運動は流動床のバルク
内に渦流を支度し、この渦流は、ガラス板を取囲む直近
領域の流動床の熱運動により、ガラス板から引出される
熱を流動床の遠い領域に確実に連続的に消散する。

ヒートシンクとして作用する水冷ジャケット３４は、流
動床のこれ等の遠い領域を低温に保持する。

ガラス板６はその降下の終りに固定フレーム３２の折回
３３と係合し、これによりトング８を解放する。

次いでガラス板６は流動床中で冷却される間固定フレー
ム３２上で静止する。

ガラス板は取扱いに十分な程度に冷却される迄流動床中
に留まる。

次いで矩形状タンク１Ｂは交叉脚型昇降テーブル１９の
下降により下げられて固定フレーム３２と支持されてい
る強化されたガラス板６を露呈する。

次いでガラス板を取出し、引続いて常温に冷却する。

流動床の定常層高の均一に流動した粒子流動状態は第３
図に示されている。

同図は後述の例２に示すγアルミナ粒子流動条件及びタ
ンク寸法を用い、８０℃の流動床温度を用いたときのタ
ンク１８内の触媒床高さに対する充満室圧力をプロット
したものである。

充満室２３の圧力が１５ＫＮ／ｍに達すると流動床の膨
張が始まる。

この場合流動床を通る流動化空気の速度は流動を開始す
るのに十分である。

即ち、この下限ガス速度でγアルミナ粒子は、上方に流
れる空気中にちょうど懸持されるようになる。

多孔質膜２０を通過時の圧力降下が充満室圧力の６０％
以上である第２図に示した種類の均一微細な多孔質膜２
０と大きな圧力降下とを使用する為、多孔質膜２０の上
面から上方に流れる流動化空気が均一に分散される。

多孔質膜２０を通過するときのこの大きな圧力降下は、
粒子の間を通って上方に流れるガスの速度の鋭敏な制御
を可能とし、これにより前述した最小流動状態と濃密相
流動が維持される流動床の最大膨張状態との間でγアル
ミナの定常層高の流動状態を制御することを可能とする
。

ガス速度のこのように鋭敏な制御は、充満室２３内の充
満圧力の制御により達成される。

充満室圧力が増大するとき、流動床の状態には急激又は
不連続な変化は起らない。

充満室圧力が約２５ＫＮ／７７１”に増加し流動床がタ
ンク１８内で約１０２確の高さに膨張するとき、第３図
に示すように泥流動床のむしろ定常層高の均一に流動し
た状態が持続する。

この充満室圧力で最初の明瞭に認識できる気泡例えば直
径約５間の気泡が定常層高状態の流動床の表面を破るの
を観測することができ、流動化空気のこの速度は最小泡
立ち速度として考えることができる。

圧力降下の大きい多孔質膜２０を使用する為、この最小
泡立ち速度が必ずしも流動床の最大膨張を生成するガス
速度ではなく、２７ＫＮ／ｍまでの充満室圧力の制御は
１０５ＣＩｒＬの最大流動床高さを生成したことを観測
することができ？、、２７ＫＮ／ｍまでの充満室圧力の
この増加が行なわれている間に−そう小さな気泡が流動
床表面を破壊することが観測されたが、小さなランダム
な気泡は高温ガラス板特に厚い高温ガラス板を急冷する
為の流動床能力に悪影響を及ぼすほど顕著ではなかった
。

充満室圧力が２７ＫＮ／ｒｒｉ’以上に増加すると、流
動床の持続的泡立ちが生じ、また流動床がその最大高さ
の１０５６ＩｒＬ以下の高さに崩壊する傾向が観測され
た。

この状態で流動床は高温ガラス板を強化するのに不適当
であった。

それ故、この例においては、高温ガラス板の強化に効果
的であった定常層高の均一に流動した状態のγアルミナ
の流動床は、第３図の曲線の充満室圧力が１５〜２７Ｋ
Ｎ／ｍの領域により示され、この領域で流動状態の鋭敏
な制御が可能であり、この制御の結果均一な強化応力が
ガラス内に生成した。

高温ガラスに関する流動床の有効熱伝達係数は、流動化
ガス普通空気の諸性質、流動床内のガス速度、耐火性物
質粒子の諸性質特に粒径範囲、平均ね径、粒子の密度、
及び粒子が凹みを有する場合には即ち若干の空隙又は中
空構造を有する場合には粒子の物質の密度により定めら
れる。

熱伝達係数はガラス板温度及び流動床温度によっても左
右される−８−この理由は、両者の温度に僅かな相違し
か無ければガラス表面では熱運動は殆んど無く、有効熱
伝達係数は比較的小さくなる為である。

熱伝達係数に影響を及ぼすその他の要因は、粒子の比熱
と粒子の平均熱容量である。

以下の各側において、粒子密度（ｇ／ｆｆ１）と平均粒
径（μ）との数学内積の値は２２０より小である。

この値は常温常圧の周囲条件で操作する場合、粒子の適
当性即ち定常層高の均一に流動した状態の流動粒子に粒
子が空気により流動化される能力を評価する為に用い得
る評価基準である。

第１〜２図に示す装置を用い、均一な静止した膨張した
流動床を用いて、厚さ２，３〜１２關のガラス板を強化
する若干の例を次に示す。

次の例１〜１１の各々において、ガラス板の端部は微細
なダイアモンドグリッドの研削砥石を用いて丸味を付け
て仕上げである。

例１ 耐火性物質の粒子は次記諸性質を有するγ型の多孔質ア
ルミナである。

４０℃に維持された流動床を用いた場合、当初ガラス温
度６１０〜６７０℃の厚さ２．３〜１２關のガラス板の
強化度合は次の通りであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０、０１
〜０．０１２ｃｔｔｔ／ｃｎｔ℃秒であった。

例２ 例１に記したと同様のγ型多孔質アルミナを用いた成る
特別な製造試験において、厚さ２．３ ｍｍの彎曲ガラ
ス板を強化した。

このガラス板を引続いて自動車用積層窓ガラスの一部材
として用いた。

γアルミナの性質は次の通りであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０．０１
−０．０１２ｍ／ｄ’ｃ秒であツタ。

例３ 本発明の池の製造試験においては、航空機の積層窓ガラ
スの横材部材用の厚さ３，４，６，８及び１０ｍｍのガ
ラス板を、次の条件でγアルミナの均一な静止した膨張
した流動床中で強化した。

例１及び２で用いたと同様のγ型の多孔質アルミナを用
いた。

ガラス中に生起した均一な中心引張応力は次の通りであ
った。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０．０１
〜０．０１２ｃａｔ／ｄ’ｃ秒であった。

例４ 耐火性物質粒子として、各粒子が１３重量％のアルミナ
と８６重量％のシリカとを含有する多孔質の粉末状アル
ミノシリケートを用いた。

この粉末状物質の性質は次の通りであった。

４０℃に維持された流動床を用いた場合、厚さ２．３〜
１０山のガラス板の強化度合は次の通りであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０．００
７〜０．００９ｄ／ｄ’ｃ秒であった。

例５ 他の型式の多孔質粉末状複合アルミノ珪酸塩物質を用い
た。

各粒子は多孔質であり、２９重量％のアルミナと６９重
量％のシリカとを含有していた。

この多孔質粉末は次の性質を有するものであった。

流動床温度を４０℃に維持し、当初ガラス温度を６１０
〜６７０℃に維持した場合、厚さ２．３〜１０皿のガラ
ス板の強化度合は次の通りであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０．００
７〜０．０ ｉｍ／ｉ’ｃ秒であった。

例６ 発電所ボイラーの燃料の炎を粉砕して得られる中空ガラ
ス球を含有するｒ）’１ｌｌｉｔｅＪ粉末を選択して、
次の性質を有するものを用いた。

この流動床中で熱的に強化されたガラス板中に生起した
強化の度合は、常法により測定した平均中心引張応力と
して示すことができ、４０℃に維持した流動床を用い６
１０〜６７０℃の当初温度のガラスを用いた場合４〜１
２關の厚さのガラス板について達成された結果は次の通
りであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０．００
３〜０．００４ｕ／ｃＩ１℃秒であった。

例７ 次の性質を有する他等級のＦｉｌｌｉｔｅを用いた。

当初温度６３０℃のガラスを用い、流動床温度を約４０
℃に維持した場合、厚さ６〜ｌＱｍｉのガラス板中に生
起した応力は次の通りであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０．００
５〜０．００６ｃａｉ／ｃｒｌ’ｃであった。

例８ 耐火性物質粒子として、次の性質を有するｒＣａｒｂｏ
ｓｐｈｅｒｅｓＪとして知られる種類の中空カーボン球
を用いた。

約４０℃に維持したこの流動床中で急冷されたガラス板
の強化度合は次の通りであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０、００
３５〜０．０４ａ１ｔ／ｆｆｌ’ｃ秒であった。

例９ 耐火性物質粒子として非多孔質粉末状αアルミナを用い
た。

平均粒径が異なる多数のαアルミナを用いた。

これ等のαアルミナは倒れも次の共通性質を有した。

αアルミナは異なる粒径等級のものを利用することがで
き、４種類の流動床を次のようにして構成した。

夫々４０℃に維持したこれ等の流動床中で、厚さ２．３
〜１２朋のガラス板を冷却した。

ガラス板の当初温度は６１０〜６７０℃であり、ガラス
板の強化の度合は平均中心引張応力で表して４２〜１０
４ＭＮ／ｍであった。

流動床とガラス板との間の有効熱伝達係数は、０．００
６２〜０．００８６ａ１ｔ／ｃＩ１℃秒の範囲にあった
。

例１０ １−Ｂａｌｌｏｔｉｎｉ Ｊ として知られる小さな
固体ガラス球の床を流動化した。

この流動床の性質は次の通りであった。

厚さ２．３〜１０間のガラス板を６３０〜６７０℃の当
初温度に加熱し、約４０℃のこの流動床中で急冷した。

ガラス板の強化の度合は次の通りであった。

流動床とガラス板との間の平均有効熱伝達係数は０．０
１１ｍ／ｃＩＩＬ秒であった。

泡立ち状態の流動床を用いる場合に比べて、本発明によ
り定常層高の均一に流動した状態にガスで流動化された
粒子流動床を用いる場合に得られる非破損及び非変形ガ
ラス板の高い収率を説明する為、３０１Ｘ３０ｍの寸法
で厚さが２．６及び１２間の多数の同様なガラス板を処
理した。

これ等のガラス板の端部は、結合したシリコンカーバイ
ドの研削砥石を用いて面取り仕上げされていた。

この仕上げは、ダイアモンドグリッドの研削砥石を用い
て仕上げた例１〜１０のガラス板の端部よりも粗い仕上
げを与えた。

本発明はこのように粗く安価な端部仕上げの場合にも、
高い収率を得ることができた。

各ガラス板を後述の第２２表に示す温度に加熱し、次い
で例１に記したγ型の多孔質アルミナの流動床中に浸漬
した。

これ等の収率試験の目的上、例１に記した如き定常層高
の状態の流動床中に若干の高温バラス板を浸漬した。

次いで流動化ガスの速度を流動床の最大膨張を生じさせ
る値以上に増大させることにより、泡立ち状態の流動床
を生成し、同数の高温ガラス板をこの泡立流動床中に浸
漬した。

寸法的に許容できる未破損のガラス板の収率は、全処理
ガラス板数の％として表して次の通りであった。

前述の踏倒では３０ｃＩｆＬ×３０ｃＩｒＬの正方形ガ
ラス板を用いたが、泡立ち流動床内で自動車用窓ガラス
寸法の如き大きなガラス板を処理すると、破損及び変形
に関し−だんと収率が低くなる。

これと対照的に、かかる大きなガラス板を定常層高の流
動床で処理すると、前述の踏倒と少くとも同等以上に良
好な収率が得られる。

ガラス中に生起した応力の値は流動床温度の増大に伴な
い低下し、約３００℃以上の極限値の場合にはガラス中
の応力はガラスが強化されるというよりも徐冷されると
いう程度のものとなる。

矩形状タンク１８の側壁上には加熱部材及び／又は冷却
部材を設けて流動床温度を制御することができる。

前述のすべての例において、ガラス板は航空機の窓ガラ
スパネル、自動車窓ガラス、船舶の舷窓及び建築用パネ
ル等の製造に用いられる如き市販のソーダーライム−シ
リカガラスであった。

他の組成のガラスも同様にして本発明方法を用いて強化
又は徐冷することができる。

また、ガラス板以外の物品、例えばプレスしたガラス物
品例えば絶縁材又はレンズ素地或いは吹成ガラス物品も
、本発明方法により強化又は徐冷することかできる。

本発明による流動床はガラスのその他の熱処理、例えば
さらに処理する前の段階の比較的低温のガラス物品の加
熱に使用することができ、流動床中に浸漬されたガラス
への流動化物質からの熱伝達は、ガラスが不規則力によ
り損傷を受は易い温度に加熱された場合でさえも、ガラ
スに損傷を与えることなく容易となる。

本発明は英国特許出願第３４７０３／７３号（英国特許
明細書第１４４２３１６号）に記載されているような、
略々垂直状態に支持されながら加熱され彎曲され、水平
通路に沿って前進させられるガラス波の熱的強化にも用
いることができる。

同出願に記載した装置においては、彎曲用ダイは加熱室
内に入れられ、加熱室は傾斜した状態から、彎曲用ダイ
の間の彎曲ガラス板が垂直となり、前述した種類の静止
した流動床中に垂直に下げられ得る状態まで傾けられる
。

本発明を用いる他の方法においては、ガラスを予備的彎
曲温度に加熱するのに十分な高温の流動床中にガラス板
を浸漬することにより、ガラス板を加熱することができ
る。

高温の流動床から取出した後ガラス板を彎曲し、次いで
゛彎曲したガラス板を前述した定常層高の均一に流動し
た状態の流動粒子中に浸漬して強化する。

ガラス板は加熱彎曲と強化の全期間に亘って同一セット
のトングにより搬送することができ、トングは調節自在
に据付けられている為、トングは彎曲板ガラスの彎曲形
状に追随して運動する。

他の構成例においては、英国特許明細書第１４４２３１
６号に記載されている様式で、各ガラス板を調節不能の
トングから懸持して加熱し、彎曲処理中下端部支持体迄
移送し、彎曲ガラス板をガラスの彎曲形状に応じて配置
される第２セツトのトングと係合させ、定常層高の流動
床内に降下させて急冷する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いる装置の１例を線図的
に示す断面図、第２図はその１部分を詳細に示す断面図
、第３図は本発明の実施に用いる静止した流動床の１特
性を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス板を歪点以上の温度に加熱し次でで粒径２０
   ０μ未満で密度ｃｌ／ｄ未満の物質粒子をガスで流動化
   した流動床中に下降させるガラス板の熱的強化方法にお
   いて、粒子密度９／ｃｄと平均粒径μとの数学的績の値
   が２２０以下であるように物質粒子を選定し、流動化ガ
   スの供給を高圧力下性膜により制御して流動床内に０．
   １１〜１．６２ｃｒｎ／秒の速度で上昇する均一な流動
   化ガスの上向き流を生成して流動床が初期流動と最大膨
   張との間の均一に流動した粒子流動状態にあり且つ水平
   方向に定常層高の表面を有するようにし、前記定常層高
   の流動床表面を通して高温ガラス板を先端から流動床内
   に入れることを特徴とするガラス板の熱的強化方法。 ２、特許請求の範囲１記載の方法において、流動床を３
   ０〜１５０℃の温度に維持すること。 ３ 特許請求の範囲１又は２記載の方法において、物質
   粒子が密度０．３〜３．９１／ｃｒｌで平均粒径５〜１
   ２０μの粒子であること。 ４ 特許請求の範囲３記載の方法において、厚さ２．１
   〜１２ｍｍのソーダーライム−シリカガラス板を６１０
   〜６８０℃に加熱し、次いで最小流動状態時に０．０２
   〜０．２７ａ１ｔ／ｃＩ／１℃の単位容積当り熱容量を
   有する定常層高状態の流動床内に浸漬し、流動床を１５
   ０℃以下の温度に維持してガラス中に２．２４Ｘ１０’
   〜１１．７ Ｘ １０’ ｋｇ／ ｍ（２２〜１１５
   ＭＮ ／ ｒｒ？ ）の平均中心引張応力を生じさせる
   こと。 ５ 特許請求の範囲４記載の方法において、流動床を見
   掛粒子密度０．３〜２．３５ｇ／−平均粒径５〜１２０
   μの粒子により構成し、最小流動時の流動床の単位容積
   当り熱容量が０．０２〜０．３７：メが℃であること。 ６ 特許請求の範囲５記載の方法において、粒子として
   見掛粒子密度２．ｚ／ｌ／ｃｒ！平均粒径６４μの多孔
   質のγ−アルミナ粒子を用い、最小流動時の流動床の単
   位容積当り熱容量が０．２１ ｃａｔ／ｃｒｉｔ℃であ
   ること。 ７ 特許請求の範囲５記載の方法において、粒子として
   見掛粒子密度１．２１〜１．２２，９／−平均粒径６０
   〜７５μの多孔質アルミノシリケート物質を用い、最小
   流動時の流動床の単位容積当り熱容量が０．１１〜０．
   １９ｒＩｌｔ／ｉ’ｃテあること。 ８ 特許請求の範囲５記載の方法において、粒子として
   見掛粒子密度０．３１／ｄ平均粒径７７〜１２０μのガ
   ラス球を用い、最小流動時の流動床の単位容積当り熱容
   量が０．０５〜０．０６ ｍ／ｉ’ｃであること。 ９ 特許請求の範囲５記載の方法において、粒子として
   見掛粒子密度０．３．！９／ｄ９／ｄ平均８μの中空カ
   ーボン球を用い、最小流動時の流動床の単位容積当り熱
   容量が０．０２ ｔ’ｔｌｌ、１ｃＩｌ’Ｃであること
   。 １０特許請求の範囲４記載の方法において、粒子として
   粒子密度３．９７ｇ／−平均粒径２３〜２９μの非多孔
   質α−アルミナ粉末を用い、最小流動時の流動床の単位
   容積当り熱容量が０．３２ｍ／ｉ℃であること。