(57)【要約】  過度の破損を引き起こすおそれのある過度の一時的表面張力を生じることなくサイクルタイムを短縮するように、成形ガラスシートを急冷するための３段階の方法および装置。【選択図】  図１
2010511583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
急冷温度まで加熱された成形ガラスシートをクエンチ内の、前記成形ガラスシートを急冷するための上昇ガス流および下降ガス流を供給するように動作可能である下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドの間に移動させるステップと、
前記成形ガラスシートを急冷させるために、最初に、前記下部急冷ヘッドおよび前記上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流および下降ガス流を初期圧力で約０．５〜１．３秒間供給するステップと、
前記成形ガラスシートをさらに急冷させるために、次いで、前記下部急冷ヘッドおよび前記上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流圧力および下降ガス流圧力を、前記初期圧力より少なくとも２５％高い圧力で０．５〜４秒間増大するステップと、
周囲温度まで完全に冷却したときに最終的に強化成形ガラスシートをもたらすために、その後、前記初期圧力での急冷の冷却力より低い低減冷却力で上昇ガス流および下降ガス流を前記成形ガラスシートに供給するステップと、
を含む、成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項２】
初期の前記上昇ガス流および前記下降ガス流が従来の急冷圧力で供給され、かつ低減冷却力の前記上昇ガス流および前記下降ガス流が、最小となる従来の急冷圧力で前記クエンチによってもたらされる冷却力より低い冷却力で前記クエンチによってもたらされる、請求項１に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項３】
増大された圧力での急冷が前記初期圧力より少なくとも５０％高い圧力によってもたらされる、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項４】
増大された圧力での急冷が前記初期圧力より５０〜１００％高い圧力によってもたらされる、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項５】
最後に記載した上昇ガス流および下降ガス流が、前記初期圧力での急冷によってもたらされる冷却力の７５％以下であり、かつ最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の８０％以下である低減冷却力を有する、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項６】
最後に記載した上昇ガス流および下降ガス流が、前記初期圧力での急冷によってもたらされる冷却力の６０％以下であり、かつ最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の７０％以下である低減冷却力を有する、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項７】
最後に記載した上昇ガス流および下降ガス流が、前記初期圧力での急冷によってもたらされる冷却力の約５０％であり、かつ最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の約６０％である低減冷却力を有する、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項８】
増大された圧力での急冷が前記初期圧力より５０〜１００％高い圧力によってもたらされるとともに、最後に記載した上昇ガス流および下降ガス流が、前記初期圧力での急冷によってもたらされる冷却力の６０％以下であり、かつ最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の７０％以下である低減冷却力を有する、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項９】
前記クエンチが、（ａ）前記急冷ヘッド間に前記成形ガラスシートを受け取るために、最初に開放位置にあり、（ｂ）前記初期圧力および増大された圧力での急冷を実行するために、次いで閉鎖位置に移動して、（ｃ）次のサイクルに備えて前記成形ガラスシートの搬送を可能とするために、次いで前記開放位置に戻る、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１０】
低減冷却力を有する最後に記載した上昇ガス流および下降ガス流、少なくともある程度クエンチ内で提供される、請求項９に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１１】
前記初期圧力および増大された圧力での急冷の後、低減冷却力を有する最後に記載した上昇ガス流および下降ガス流が少なくともある程度提供されるアフタークーラに前記成形ガラスシートが移動させられる、請求項９に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１２】
最後に記載した上昇ガス流および下降ガス流が部分的に前記クエンチ内で提供され、かつ前記成形ガラスシートが次いで、低減冷却力を有するさらなる上昇ガス流および下降ガス流を提供するアフタークーラに移動する、請求項９に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１３】
前記成形ガラスシートが前記クエンチ内への移動のために急冷リング上に支持され、かつ前記下部急冷ヘッドと前記上部急冷ヘッドの間で前記初期圧力および増大された圧力での急冷中にも、前記成形ガラスシートが前記急冷リングによって支持される、請求項１または２に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１４】
前記成形ガラスシートが前記急冷リング上で前記クエンチから外へ移動させられる、請求項１３に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１５】
前記成形ガラスシートが、その後に前記クエンチから搬送するために、前記クエンチ内で前記急冷リングから離れるように上方に持ち上げられる、請求項１３に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１６】
前記上昇ガス流が、前記クエンチから外に移動させるための移送装置に対して前記成形ガラスシートを上方へ押し付ける、請求項１３に記載の成形ガラスシートを急冷するための方法。
【請求項１７】
上昇ガス流および下降ガス流を供給するように動作可能な下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドを有するクエンチを含む急冷システムと、
加熱された成形ガラスシートを急冷用の前記急冷ヘッド間に配置するための急冷リングと、
前記成形ガラスシートを急冷させるために、最初に、前記下部急冷ヘッドおよび前記上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流および下降ガス流を初期圧力で約０．５〜１．３秒間供給する前記クエンチを作動させるためのコントロールであって、
前記コントロールが、次いで、前記下部急冷ヘッドおよび前記上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流圧力および下降ガス流圧力を前記初期圧力より少なくとも２５％高い圧力に０．５〜４秒間増大させ、かつ
周囲温度まで完全に冷却したときに最終的に強化成形ガラスシートをもたらすために、その後、前記初期圧力での急冷の冷却力より低い低減冷却力で上昇ガス流および下降ガス流を前記成形ガラスシートに供給し続けるように前記急冷システムを作動させる前記コントロールと、
を備えた、ガラスシートを急冷するための装置。
【請求項１８】
前記コントロールが、従来の急冷圧力で初期の上昇ガス流および下降ガス流を提供するように前記クエンチを作動させ、かつ前記コントロールが、最小となる従来の急冷圧力で前記クエンチによってもたらされる冷却力より低い冷却力で前記低減冷却力での急冷をもたらすように前記クエンチを作動させる、請求項１７に記載のガラスシートを急冷するための装置。
【請求項１９】
前記クエンチが、前記成形ガラスシートが前記クエンチ内外に移送される開放位置と、前記初期圧力および増大された圧力での急冷が実行される閉鎖位置との間で移動可能である急冷ヘッドを含む、請求項１７または１８に記載のガラスシートを急冷するための装置。
【請求項２０】
前記急冷リングが前記加熱された成形ガラスシートを開放された前記クエンチ内に移送し、かつ前記初期圧力および増大された圧力での急冷中に前記成形ガラスシートを支持する、請求項１９に記載のガラスシートを急冷するための装置。
【請求項２１】
アフタークーラをさらに含み、前記低減冷却力での急冷の少なくとも一部のために前記急冷リングが前記成形ガラスシートを開放された前記クエンチから前記アフタークーラに移動させる、請求項２０に記載のガラスシートを急冷するための装置。
【請求項２２】
アフタークーラと、前記低減冷却力での急冷の少なくとも一部のために開放された前記クエンチから前記アフタークーラへの前記成形ガラスシートの移送をもたらすように前記成形ガラスシートを前記急冷リングから受け取る移送装置とをさらに含む、請求項２０に記載のガラスシートを急冷するための装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、成形ガラスシートを急冷するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形ガラスシートは従来、それらの機械的性質を向上するために急冷される。そのような成形ガラスシートは従来、車両のサイドおよびバックウィンドウのみならず、建築用途ならびに食品貯蔵およびディスプレイユニット等のような他の用途にも使用される。通常、成形および急冷は、ガラスシートに１００メガパスカル（１４，２５０ｐｓｉ）程度の表面圧縮をもたらす強化を達成するために実行されるが、急冷は熱強化を実行するためにも利用することができ、その場合表面圧縮は５０メガパスカル（７，２５０ｐｓｉ）程度より低い。
【０００３】
従来の成形および急冷システムは、ガラスシートを最初に成形ステーションで、次いで下流の急冷ステーションで、次々に循環して連続的に成形して急冷する。成形ガラスシートは、急冷ステーションにおける急冷よりも短時間で成形されて成形ステーションから搬送することができるため、システムのサイクルタイムの短縮は急冷の時間によって制限されるほどである。
【０００４】
強制対流は従来、ガラス表面とその中心との間の温度勾配を確立するために、ガラスシートの急冷を実行し、約６４５℃程度の強化温度から開始して周囲温度まで冷却するのに利用される。ガラスシートを完全に周囲温度まで冷却すると、ガラス表面は圧縮状態にあり、ガラス中心は緊張状態にある。表面圧縮は耐破損性を有するので、急冷されたガラスに機械的強度をもたらす。中心の張力および随伴する表面圧縮の程度はしばしば、ガラスの破損パターンによって、詳しくは多くの限られた領域内の破損数を数えることによって、通常は各完全破片を１、各部分片を１／２と数え、次いで加算して合計を出すことによって、測定される。大きい数字は高い耐破損性を示唆する。しかし表面応力が高すぎてガラスが過小な破片になることが無いようにすべきである。
【０００５】
ガラスシートの加熱に関連して、次の米国特許、すなわちＭｃＭａｓｔｅｒらの第３，８０６，３１２号、ＭｃＭａｓｔｅｒらの第３，９４７，２４２号、ＭｃＭａｓｔｅｒの第３，９９４，７１１号、ＭｃＭａｓｔｅｒの第４，４０４，０１１号、およびＭｃＭａｓｔｅｒの第４，５１２，４６０号を参照されたい。ガラスシートの成形に関連して、次の米国特許、すなわちＭｃＭａｓｔｅｒらの第４，２８２，０２６号、ＭｃＭａｓｔｅｒらの第４，４３７，８７１号、ＭｃＭａｓｔｅｒの第４，５７５，３９０号、Ｎｉｔｓｃｈｋｅらの第４，６６１，１４１号、Ｔｈｉｍｏｎｓらの第４，６６２，９２５号、ＭｃＭａｓｔｅｒらの第５，００４，４９１号、Ｋｕｓｔｅｒらの第５，３３０，５５０号、Ｋｏｒｍａｎｙｏｓらの第５，４７２，４７０号、Ｍｕｍｆｏｒｄらの第５，９００，０３４号、Ｍｕｍｆｏｒｄらの第５，９０６，６６８号、Ｎｉｔｓｃｈｋｅらの第５，９２５，１６２号、Ｎｉｔｓｃｈｋｅらの第６，０３２，４９１号、Ｍｕｍｆｏｒｄらの第６，１７３，５８７号、Ｎｉｔｓｃｈｋｅらの第６，４１８，７５４号、Ｎｉｔｓｃｈｋｅらの第６，７１８，７９８号、およびＮｉｔｓｃｈｋｅらの第６，７２９，１６０号を参照されたい。また、２００５年１０月３１日に出願されたＶｉｌｄらの米国特許出願第１１／２５５，５３１号も参照されたい。ガラスシートの急冷に関連して、次の米国特許、すなわちＭｃＭａｓｔｅｒの第３，９３６，２９１号、ＭｃＭａｓｔｅｒらの第４，４７０，８３８号、ＭｃＭａｓｔｅｒらの第４，５２５，１９３号、Ｂａｒｒの第４，９４６，４９１号、Ｓｈｅｔｔｅｒｌｙらの第５，３８５，７８６号、Ｄｕｃａｔらの第５，９１７，１０７号、およびＤｕｃａｔらの第６，０７９，０９４号を参照されたい。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、ガラスシート急冷処理時間を短縮する改善された方法を提供することである。
【０００７】
上記目的を実行するにあたって、本発明に従って成形ガラスシートを急冷するための方法は、急冷温度まで加熱された成形ガラスシートをクエンチ内の、成形ガラスシートを急冷するための上昇ガス流および下降ガス流を供給するように動作可能である下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドの間に移動させることによって実行される。成形ガラスシートを急冷させるために、最初に、下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流および下降ガス流が初期圧力で約０．５〜１．３秒間供給される。この初期圧力での急冷は、従来の急冷圧力を使用することができる。初期圧力での急冷後に、成形ガラスシートをさらに急冷させるために、次いで、下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流圧力および下降ガス流圧力を、初期圧力より少なくとも２５％高い圧力で０．５〜４秒間増大させる。周囲温度まで完全に冷却したときに最終的に強化成形ガラスシートをもたらすために、その後、初期圧力での急冷の冷却力より低い低減冷却力で上昇ガス流および下降ガス流が成形ガラスシートに供給される。従来の急冷圧力が最初に使用される場合、後の方の冷却は、最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力より低い低減冷却力で実行される。
【０００８】
増大された圧力での急冷は、初期急冷圧力より少なくとも５０％高い圧力によって、詳しくは初期急冷圧力より５０〜１００％高い圧力でもたらされるものと開示される。
【０００９】
最終的に示される急冷は低減冷却力を有し、それは初期圧力での急冷によってもたらされる冷却力の７５％以下であり、好ましくは初期圧力での急冷によってもたらされる冷却力の６０％以下であり、最も好ましくは約５０％である。
【００１０】
初期急冷が従来の急冷圧力で実行される場合、最終的に示される急冷は低減冷却力を有し、それは最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の８０％以下であることが好ましく、かつ最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の７０％以下であることがより好ましく、約６０％であることが最も好ましい。
【００１１】
したがって、増大された圧力での急冷は初期圧力での急冷より５０〜１００％高い圧力によってもたらされることが好ましく、最終的に示される急冷は低減冷却力を有し、それは初期圧力での急冷によってもたらされる冷却力の６０％以下であり、初期冷却が従来の急冷圧力による場合、最小となる従来の急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の７０％以下である。
【００１２】
当該方法の好ましい実施では、クエンチは、（ａ）急冷ヘッド間に成形ガラスシートを受け取るために、最初に開放位置にあり、（ｂ）初期圧力および増大された圧力での急冷を実行するために、次いで閉鎖位置に移動して、（ｃ）次のサイクルに備えて成形ガラスシートの搬送を可能とするために、次いで開放位置に戻る。
【００１３】
低減冷却力での急冷は、少なくともある程度クエンチ内で実行される。初期圧力および増大された圧力での急冷の後、低減冷却力での急冷を少なくともある程度実行するために、成形ガラスシートはアフタークーラに移動されるものと開示される。さらに詳しくは、低減冷却力での急冷は部分的にクエンチ内で実行されるものと開示され、次いで成形ガラスシートはアフタークーラに移動され、さらなる低減冷却力での急冷が実行される。
【００１４】
成形ガラスシートはクエンチ内への移動のために急冷リング上に支持され、かつ下部急冷ヘッドと上部急冷ヘッドの間で初期圧力および増大された圧力での急冷中にも、成形ガラスシートは急冷リング上に支持される。急冷方法の一実施では、成形ガラスシートは急冷リング上でクエンチから外へ移動させられる。該方法の別の実施では、成形ガラスシートは、その後にクエンチから搬送するために、クエンチ内で急冷リングから離れるように上方に持ち上げられる。後者の方法では、上昇ガス流が、クエンチから外に移動させるための移送装置に対して成形ガラスシートを上方へ押し付ける。
【００１５】
本発明の別の目的は、ガラスシートを急冷するための改善された装置を提供することである。
【００１６】
直前に示した目的を実行するにあたって、本発明に従ってガラスシートを急冷するための装置は、従来の急冷圧力とすることのできる上昇ガス流および下降ガス流を供給するように動作可能な下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドを有するクエンチを含む急冷システムを含む。この装置の急冷リングは、加熱された成形ガラスシートを急冷用の急冷ヘッド間に配置させる。この装置のコントロールは、成形ガラスシートを急冷させるために、最初に、下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流および下降ガス流を約０．５〜１．３秒間供給するクエンチを作動させる。コントロールは、次いで、下部急冷ヘッドおよび上部急冷ヘッドを介して上昇ガス流圧力および下降ガス流圧力を初期圧力より少なくとも２５％高い圧力に０．５〜４秒間増大させるようにクエンチを作動させる。コントロールは、その後、周囲温度まで完全に冷却したときに最終的に強化成形ガラスシートをもたらすために、その後、初期圧力での急冷の冷却力より低い低減冷却力で上昇ガス流および下降ガス流を成形ガラスシートに供給し続けるように急冷システムを作動させる。初期急冷が従来の急冷圧力で行なわれる場合、最後に示した冷却は、最小となる従来の急冷圧力でクエンチの冷却力より低い冷却力を有する。
【００１７】
この装置のクエンチは、成形ガラスシートがクエンチ内外に移送される開放位置と、初期圧力および増大された圧力での急冷が実行される閉鎖位置との間で移動可能である急冷ヘッドを含む。この装置の急冷リングは、加熱された成形ガラスシートを開放されたクエンチ内に移送し、かつ初期圧力および増大された圧力での急冷中に成形ガラスシートを支持する。この装置はまたアフタークーラをも含み、一実施形態では急冷リングは、低減冷却力での急冷の少なくとも一部のために成形ガラスシートを開放されたクエンチからアフタークーラに移動する。別の実施形態の移送装置は、開放されたクエンチからアフタークーラへの成形ガラスシートの移送をもたらすように成形ガラスシートを急冷リングから受け取る。
【００１８】
本発明の目的、特徴、および利点は、添付の図面に関連して考慮したときに、好ましい実施形態の以下の詳細な説明から容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の成形ガラスシートの急冷方法を提供するために本発明に従って構成された装置の一実施形態の略立面図である。
【図２】本発明の成形ガラスシート急冷方法を変更した形で実行するための装置の別の実施形態を示す、図１と同様の部分略図である。
【図３】本発明に係る中間増大急冷および最終低減急冷を含む場合の急冷圧力対時間を示すグラフである。
【図４】本発明に係る増大中間急冷および最終低減急冷を含まず従来の方法で実行した場合の急冷圧力対時間を示すグラフである。
【図５】仮想線で示した従来の急冷と比較して、本発明に従って急冷したガラスシートの表面張力対時間を実線表現で示すグラフである。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００２０】
図１を参照すると、ガラスシート成形および急冷システムは概して１０で示され、ガラスシートを成形および急冷温度まで加熱するための部分的に示された炉１２と、ガラスシートを次々と循環的に成形するための曲げ加工装置１６を含む曲げ加工ステーション１４と、１８によって集合的に示される急冷システムとを含む。急冷システム１８は、以下でさらに詳述するように本発明の急冷方法を実行するために本発明に従って構成されるクエンチ２０を含み、急冷システムはまた、下述の通り成形ガラスシートの強制対流冷却を続けるためのアフタークーラ２４を有する出口冷却ステーション２２をも含む。中央コントロール２６は、それぞれ炉１２および曲げ加工ステーション１４への制御接続２８および３０を含む。クエンチ２０ならびに曲げ加工ステーション１４、クエンチ２０、および冷却ステーション２２の間で移動する急冷リング３８のためのアクチュエータ３６への制御接続３２および３４、ならびに冷却ステーション２２のアフタークーラ２４を作動させる制御接続４０を含む。急冷システム１８は、４２によって集合的に示された、搬送用のガラスシートを連続的に成形しかつ急冷する際にシステムの全体的サイクルタイムを短縮するために、クエンチにおいて必要とされる時間を短縮するように急冷を行うための装置を含む。
【００２１】
成形ガラスシートを急冷するための本発明の急冷装置４２および方法について、本発明の全ての態様の理解を促進するために総合的に説明する。
【００２２】
炉１２および曲げ加工ステーション１４は、いずれかの従来の方法で構成することができるが、２００５年１０月３１日に出願され、本発明の譲受人に譲渡され、その内容全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｖｉｌｄらの米国特許出願第１１／２５５，５３１号の開示に従って構成することが好ましい。その下流端に、曲げ加工ステーション１４は、ガラスシートの冷却に備えて成形ガラスシートＧを受け取るために、急冷リング３８が接続４６を介してアクチュエータ３６によって曲げ加工ステーション内に移動することができるように開閉するドア４４を含む。急冷システム１８のクエンチ２０は、急冷されるガラスシートの一般的形状を有しかつ仮想線で部分的に示される開放位置と実線で示される閉鎖位置との間で移動可能である、下部急冷ヘッド４８および上部急冷ヘッド５０を含む。曲げ加工ステーション１４からクエンチ２０への急冷リング３８の移動中に、クエンチの下部急冷ヘッド４８および上部急冷ヘッド５０は開放位置にあり、次いで急冷を開始するために閉鎖される。下部急冷ヘッド４８および上部急冷ヘッド５０は次いでそれぞれ、以下でさらに詳述するように急冷を実行する上昇ガス流５２および下降ガス流５４を提供する。その後、クエンチ２０はその開放位置に移動し、アクチュエータ３６は、急冷リング３８を冷却ステーション２２のアフタークーラ２４内の下部冷却ヘッド５６および上部冷却ヘッド５８の間に移動させる。これらのヘッドは、以下でさらに詳述するように、上昇冷却ガス流６０および下降冷却ガス流６２をクエンチ２０内での事前冷却より低い冷却力をもたらす圧力で供給する。上昇ガス流６０の圧力はその後増大されて、ホイール６８の周りに延びる搬送ループ６６を有するコンベアとして示される移送装置６４までガラスシートを急冷リング３８から上方に持ち上げる。ホイール６８の少なくとも１つは、さらなる冷却および搬送のためにガラスシートが右方向に移動するように、搬送ループの下流部を矢印７０で示す方向に移動させるべく回転駆動される。ガラスシートがアフタークーラ２４で急冷リング３８から上方に持ち上げられた後、次のサイクルの開始に備えて、別の成形ガラスシートを受け取り、準備中のクエンチ２０内まで右方向へ引き続き戻るために、アクチュエータ３６は、開放しているクエンチ２０を介して曲げ加工ステーション１４の曲げ加工装置１６に急冷リング３８を戻す。
【００２３】
急冷システム１８で急冷が行なわれる方法の説明を完了する前に、前述の実施形態と同様にクエンチ２０および冷却ステーション２２を含む装置４２’の別の実施形態を示す図２について言及する。しかし、この実施形態では、移送装置７２は、システムの残部との協調を達成するように、中央システムコントロール（この図には示さず）への接続７８の制御下でアクチュエータ７６によって移動するエクストラクタ７４を含む。クエンチ２０の下部急冷ヘッド４８および上部急冷ヘッド５０が図２に実線で示すそれらの開放位置に移動した後、上昇ガス流５２および下降ガス流５４の圧力は、ガラスシートを急冷リング３８から移送装置７２のエクストラクタ７４まで上方に持ち上げるように変更される。アクチュエータ７６は次いで、エクストラクタ７４およびガラスシートを右方向にアフタークーラ２４の下部冷却ヘッド５６および上部冷却ヘッド５８の間まで移動させる。そのときの該ヘッドの上昇ガス流６０および下降ガス流６２は、追加冷却が行なわれるので、最初にガラスシートを上向きにエクストラクタに押し付けた状態に維持する圧力である。上昇ガス流６０および下降ガス流６２の圧力は次いで、ガラスシートがエクストラクタ７４から、ホイール８４上に延びる搬送ループ８２の上流部の下部コンベア８０上に下方に解放されるように変更される。ホイール８４の少なくとも１つは、ガラスシートを搬送のために矢印８６によって示される通り右向きに移動させるように回転駆動される。クエンチ２０でガラスシートを上方に持ち上げた後、次のサイクルを開始すべく、準備中である別の成形ガラスシートを受け取り、引き続きクエンチ２０に戻るために、急冷リング３８はそのアクチュエータ３６によって左方向に曲げ加工ステーションの曲げ加工装置まで戻る。
【００２４】
前述の通り、強制対流は従来、ガラス表面とその中心との間の温度勾配を確立するために、約６４５℃の強化温度から開始して周囲温度まで冷却するガラスシートの急冷を実行するのに利用される。実際のところ、周囲温度でのガラスは固体と全く同様に振舞うが、ガラスは結晶構造を持たない非晶質であるので、実際は高粘性液体である。初期急冷時に外側ガラス表面は冷却され、一時的に約１秒間またはそれ以上張力が掛かる。この張力が生じるのは、最初にガラスの外面が、よりゆっくりと冷却されることによって収縮が小さいガラス中心より速く冷却されるので、ガラスの外面の収縮が大きい結果である。ガラスの表面張力はその後、より低温のガラス表面とより高温のガラス中心との間の熱勾配が増大を停止し、かつガラス内の流動のため応力が部分的に緩和するため、低減される。ガラスが通常約５２０℃（９６４°Ｆ）である「ひずみ点」と呼ばれる温度まで冷却した後、ガラスは粘性が高くなり、それがより高温であったときほど速く移動しなくなるので、内層と外層との間の相対的流動が抑制され、層間の熱収縮差によって生じる応力は、ガラス内の流動による時間ではそれ以上緩和することができない。ひずみ点温度を越えて冷却するときにガラスの中心は表面より高温である。したがって、ガラスシート全体が周囲温度に達すると、中心は表面より大きい温度差だけ冷却し、かつより大きく収縮したので、中心は緊張状態になり、したがって表面を圧縮させる。前述の通り、表面圧縮は耐破損性を有するので、急冷ガラスの機械的強度を高める。
【００２５】
図３は、本発明に従って急冷を実行するのに利用される急冷圧力対時間を示すグラフであり、以前は急冷がずっと長い高圧急冷時間を必要とし、それがシステム全体のサイクルタイムを増大させることを示す、図４に示す先行技術のグラフと比較可能である。示される圧力はガラスの厚さ、クエンチの構成、および所望の圧縮表面張力によって変化するので、示された特定の値は単なる説明を目的としたものであることを理解されたい。図４に示す通り、従来の急冷は、厚さ３．８ｍｍのガラスに対し許容可能な破損パターンをもたらす急冷を実行するために、８秒間程度の約２５インチ（６３．５ｃｍ）の水柱の一定急冷圧対時間を使用する。前述の通り、破損パターンまたはより正確には破損したガラス表面の特定の領域内の小片数の計数は、ガラスの中心張力および随伴する表面圧縮の度合いを決定する標準的な方法である。完全な８秒間程度はクエンチ２０内で実行しなければならないので、曲げ加工ステーションと急冷ステーションとの間、または曲げ加工ステーション、急冷ステーション、および冷却ステーション間の急冷リングの移動時間を加えると、約１３秒程度またはそれ以上のサイクルタイムが必要となる。図３に関連して下述する通り、本発明は依然として同等の破損パターンを達成しながら、時間の短縮を可能にする。
【００２６】
ガラスシート強化のより完全な説明は、本発明およびそれがサイクルタイムを短縮する仕方を理解するのに役立つ。上述の通り、急冷の度合いは結果的に生じる破損パターンによって測定される。一般的に急冷は、耐破損性をもたらすガラスの強度および応力を確実にするために、認められた規格を破損パターンが満たすように制御される。１つの広く認められた規格は、ＥＣＥ  Ｒ４３と識別される欧州規格である。これは破損時に破損したガラスの表面の任意に位置する１辺が５ｃｍの正方形の領域に、４０以上の最小小片数および４００以下の最大小片数がなければならないと規定している。この小片数は、正方形内に完全に入る各小片を１、正方形内に部分的に入る各小片を２分の１として計数し、次いで加算して総和を出すことによってもたらされる。破損の中心の位置は小片数に影響を及ぼし得るので、強化成形ガラスシートは通常２箇所以上で破損することによって試験される。
【００２７】
成形ガラスシートに許容可能な、すなわち認められた破損パターンの規格の強化レベルをもたらすための急冷力の度合いは、ガラスの厚さおよび初期急冷時の温度、所与の面積に対する急冷ノズル開口数、ノズル開口の相互の間隔、ノズル開口の大きさ、隣接ガラス表面に対するノズル開口出口の近接性、ガラス表面に衝突するときの急冷ジェットの入射角、ノズルジェットの圧力、ノズルジェット流の速度、ならびに急冷の時間の長さ等をはじめとする多くの要素に依存する。所与のクエンチおよび急冷される成形ガラスシートに対し、認められた破損パターン規格を満たすために要求される効果をもたらす圧力の範囲がある。したがってこの範囲は規格を満たすための最小および最大圧力を有し、通常、上昇流圧力は下降流圧力よりわずかに低いので、急冷される成形ガラスシートはガラス周縁を支持する急冷リングにとどまる。本願を目的として、「従来の急冷圧力」とは、「従来の」一定圧力法で特定のクエンチから特定の急冷温度に加熱された特定の成形ガラスシートに１０秒間適用された場合、最終的に完全に冷却した後、破損したときに欧州規格ＥＣＥ  Ｒ４３を満たす最大および最小小片数の破損パターンをもたらす強化ガラスシートを生じる圧力範囲の任意の圧力である。上述の通り、上昇および下降両方とも従来の急冷圧力は、適用される規格を満たす強化成形ガラスシートを生じる急冷を行う最小圧力および最大圧力の両方を有する。
【００２８】
急冷中の冷却力は、上述の通り１組の急冷要素によってもたらされる、ガラスと急冷用ガスとの間の温度差１度に対し生じる面積当たりの熱流量の尺度である。他の全ての要素が同一のままである場合、急冷圧力が増すにつれて冷却力は高まり、ノズルからガラスまでの間隔が増大するにつれて冷却力は低下する。
【００２９】
さらに詳しくは、冷却力とは、次式によって支配される急冷要素の対流熱伝達係数である。
ΔＱ／Δｔ＝（ｈ）（Ａ）（ΔＴ）
ここで、熱流量ΔＱ／Δｔは、（熱伝達係数ｈ）×（熱流が測定された面積Ａ）×（ガラスと急冷ジェットのガスとの間の温度差ΔＴ）に等しい。
【００３０】
熱流量が１秒当たりのカロリー単位、面積が平方センチメートル単位、温度差が℃単位である場合、熱伝達係数はカロリー／（秒・ｃｍ２・℃）単位で測定される。
【００３１】
図１に示すように、本発明は、約０．５〜１．３秒間従来の圧力に即座に増大され、かつ図５に示すように一時的なガラスシートの表面張力を約１４〜２０メガパスカルの範囲に維持するガラスシートの急冷を提供する。該範囲より下では急冷が不充分になり、該範囲より上では急冷中にガラス破壊が発生しやすくなる。次いで、図５に示す箇所８８におけるように最大となる一時的なガラス表面張力がその後減少する前に、クエンチ２０における上昇および下降ガス流圧力は、関連する下部および上部急冷ヘッドを介して初期圧力から少なくとも２５％増大する。さらに詳しくは、図３に示すように、増大圧力急冷は、初期圧力より５０％以上高い圧力で、最も好ましくは初期圧力より５０〜１００％高い圧力範囲で、０．５秒〜４秒間実行される。その後、成形ガラスシートへの上昇および下降ガス流は、図３に示すように初期圧力より低い冷却力をもたらす圧力で続行される。前述の通り、この低減冷却は当初クエンチ２０内で行なわれ、その後冷却ステーション２２のアフタークーラ２４内で行なわれる。さらに詳しくは、この低減急冷は、初期圧力急冷の冷却力の７５％未満、好ましくは初期圧力急冷の冷却力の６０％未満、最も好ましくは初期圧力急冷によってもたらされる冷却力の約５０％の低減冷却力をもたらす上昇および下降ガス流により実行される。従来の初期急冷圧力、すなわち約１０秒間続けられたときに欧州規格ＥＣＥ  Ｒ４３を満たす小片数を有する破損パターンを有するガラスを生じる圧力を使用する場合、低減冷却力の急冷は、従来の最小急冷圧力の急冷によってもたらされる冷却力より低い。さらに詳しくは、低減冷却は従来の最小急冷圧力でクエンチによってもたらされる冷却力の８０％未満、好ましくは７０％未満、最も好ましくは約６０％である。
【００３２】
本発明の実際の実施では、厚さ３．８ｍｍのフルサイズの自動車の後部窓を２つの条件下で、詳しくは従来の処理および本発明の３段急冷により、実際の製造炉およびクエンチで処理した。
【００３３】
従来の処理については、急冷の開始時のガラス温度は６４３℃であり、図４にある通り、急冷圧力は２５インチ／Ｈ２Ｏ、急冷時間は８．０秒であった。破損パターンは運転手側の下隅の破損点から５×５ｃｍ平方当たり１９６個の中心小片数を生じた。この従来の急冷時間を４．５秒に短縮したときに、小片数は３９個であった。
【００３４】
本発明の３段急冷については、急冷の開始時のガラス温度は６４３℃であり、０．７秒間２５インチ／Ｈ２Ｏで開始した急冷圧力は、図３にある通り、次いで３．８秒間４０インチ／Ｈ２Ｏに増大し、次いで３．５秒間６インチ／Ｈ２Ｏに低下した。破損パターンは、運転手側の下隅のブレーク点から５×５ｃｍ平方当たり２２７個の中心小片数を生じた。このように、高圧急冷で必要になる時間は、８．０秒から４．５秒に低下した。
【００３５】
上述した３段階の急冷によるガラスの急冷は、初期の過度の一時的な表面張力を防止し、処理のサイクルタイムを短縮する。
【００３６】
本発明の好ましい形態について図示しかつ説明したが、これらの形態は本発明の全ての可能な構造を示しかつ説明することを意図したものではない。むしろ、本明細書で使用した用語は限定ではなく、説明の用語であり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変形を施すことができることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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