(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-06
(45)【発行日】2023-11-14
(54)【発明の名称】曲げられたガラス板またはガラスセラミック板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
C03B 23/025 20060101AFI20231107BHJP
C03B 32/02 20060101ALI20231107BHJP
C03C 10/12 20060101ALI20231107BHJP
F24C 15/04 20060101ALI20231107BHJP
F24C 15/10 20060101ALI20231107BHJP
【FI】
C03B23/025
C03B32/02
C03C10/12
F24C15/04
F24C15/10 B
(21)【出願番号】P 2020542803
(86)(22)【出願日】2019-02-07
(86)【国際出願番号】 EP2019053029
(87)【国際公開番号】W WO2019154922
(87)【国際公開日】2019-08-15
【審査請求日】2021-10-27
(31)【優先権主張番号】102018102932.2
(32)【優先日】2018-02-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】504299782
【氏名又は名称】ショット アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】SCHOTT AG
【住所又は居所原語表記】Hattenbergstr. 10, 55122 Mainz, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】マルクス フォルマー
(72)【発明者】
【氏名】フーバートゥス バーダー
(72)【発明者】
【氏名】グレゴール アーノルト
(72)【発明者】
【氏名】マヌエル ヴァロシェク
(72)【発明者】
【氏名】トーマス クラウス
(72)【発明者】
【氏名】フリードリヒ ゲオルク シュレーダー
(72)【発明者】
【氏名】オリヴァー ミュールケ
【審査官】末松 佳記
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2017/218652(WO,A1)
【文献】国際公開第01/007373(WO,A1)
【文献】特表2012-520225(JP,A)
【文献】特開2006-044997(JP,A)
【文献】特表2014-531395(JP,A)
【文献】特開2017-024935(JP,A)
【文献】特開2014-141356(JP,A)
【文献】特表2015-527955(JP,A)
【文献】特開2002-104835(JP,A)
【文献】登録実用新案第3195487(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C03B 23/02 - 23/037
C03B 32/00 - 32/02
C03C 10/02
F24C 15/00 - 15/36
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス板(1)の変形方法であって、少なくとも2ミリメートルの厚さを有するガラス板を準備し、前記ガラス板(1)の一方の縁部(12)から対向する縁部(13)まで延在する帯状部(8)を加熱して軟化させ、ここで、加熱され且つ軟化された帯状部(8)のところでガラス板を曲げて、加熱された帯状部のところで一回もしくは一軸に曲げられた曲げ部をもたらし、その帯状部に隣接する平面(5、7)は互いに傾いており、ここで、前記帯状部(8)は、ガラス板(1)上で、ガラス板(1)の長さ方向に対して横方向にガラス板(1)の加熱領域を広げながら動く一方で、前記平面(5、7)の互いの傾きを拡大して、曲げられた区間を、前記2つの平面(5、7)が互いに最高150°、有利には最高120°、特に好ましくは最高100°の角度をなすまで広げ、
前記ガラス板(1)を曲げる動きが、曲げ装置(21)を介して媒介され、且つ前記曲げ装置(21)の曲げる動きと、加熱装置によってもたらされる加熱ゾーン(190、200)のガラス板(1)に対する相対的な動きとの所定の連動に従って行われ、
前記ガラス板(1)を曲げる動きについて、以下の条件:
・ 曲げる動きが、ガラス板(1)を曲げる時間の半分より多くにわたって加速すること、
・ 曲げる動きが、曲げる際にガラス板(1)の動かされた部分が反る経路の半分より多くにわたって加速すること、
・ 加熱ゾーン(190、200)の動きが、曲げる動きよりも前の時点で開始し、且つ曲げる動きの停止よりも前の時点で終了すること、
の少なくとも1つが該当する、
前記方法。
【請求項2】
前記ガラス板(1)を固定する一方で、少なくとも1つの加熱装置(19、20)が曲げの間に前記ガラス板(1)上で導かれることを特徴とする、請求項
1に記載の方法。
【請求項3】
曲げる動きの加速が、最大速度が曲げる動きの時間間隔の平均速度よりも少なくとも1.5倍大きいというものであり、有利には、曲げる速度は前記平均速度の0.2~3倍の間で変化することを特徴とする、請求項
1に記載の方法。
【請求項4】
前記ガラス板(1)の平面(5、7)間の所定の角度について、曲げる速度が、曲げられた区間(3)の平均曲率半径に依存して調節され、その際、平均曲率半径が減少すると、より高い平均曲げ速度が選択されることを特徴とする、請求項
1から
3までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】
前記ガラス板(1)を、2つの互いに角度のついた台面を有する型(25)に入れて、前記ガラス板(1)をその平面(5、7)で前記台面(27、29)上に載置し、前記型と共にセラミック化炉を通じてみちびき、そこで前記ガラス板(1)のガラスがガラスセラミックへと変換されることによって、前記ガラス板からガラスセラミック板を製造する、請求項
1から
4までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項6】
ガラス板またはガラスセラミック板(1)、殊にストーブ用ののぞき窓としてのガラス板またはガラスセラミック板(1)を製造するための請求項
1から
5までのいずれか1項に記載の方法であって、前記ガラスセラミック板(1)は一回曲げられた区間(3)を有し、前記曲げられた区間(3)に2つの平面(5、7)が接続しており、前記平面(5、7)は、曲げられた区間(3)を介した互いの接続に基づき最高150°、有利には最高120°、特に好ましくは最高100°の角度をなし、ここで、曲げられた区間(3)において、曲げられた区間(3)の方位軸方向の表面に沿った曲率の変動が、前記ガラス板またはガラスセラミック板の厚さに相応する長さから、曲げられた区間(3)の弧長の4分の1までの長さの範囲において、最大0.005mm
-1の振幅を有する、前記方法。
【請求項7】
前記曲率の変動が、曲げられた区間(3)における2~30mmの長さの範囲において0.005mm
-1未満であることを特徴とする、請求項
6に記載の方法。
【請求項8】
前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)が少なくとも2ミリメートルの厚さを有することを特徴とする、請求項
6または
7に記載の方法。
【請求項9】
前記曲げられた区間(3)が凸状に反っている前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)の面(9)で測定して、前記曲げられた区間(3)が、0.0667mm
-1~0.01mm
-1の範囲の曲率に相応する15~100ミリメートルの範囲の平均曲率半径を有することを特徴とする、請求項
6から
8までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項10】
前記曲げられた区間(3)の曲率が、平面への移行部で0.0025mm
-1未満の値に低下することを特徴とする、請求項
6から
9までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項11】
前記曲げられた区間(3)が円筒状に曲げられていることを特徴とする、請求項
6から
10までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項12】
2つの曲げられた区間(3、4)を有し、その間に平面(6)があることを特徴とする、請求項
6から
11までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
以下の特徴:
・ 前記板のガラスが、ガラスの粘度が10
2.3dPa・sである際の温度T2.3の、ガラスの粘度が10
8dPa・sである際の温度T8に対する商T2.3/T8を有し、前記商は1.9未満であること、
・ 前記板のガラスが、商T2.3/T8を有し、前記商は1.75より大きいこと、
・ 前記板のガラスが、ガラスの粘度が10
2.3dPa・sである際の温度T2.3の、ガラスの粘度が10
9dPa・sである際の温度T9に対する商T2.3/T9を有し、前記商は1.9未満であること、
・ 前記板のガラスが、商T2.3/T9を有し、前記商は1.85より大きいこと
・ 粘度10
2.3dPa・sおよび10
13dPa・sでの温度T2.3およびT13の商T2.3/T13が、最大2.5の値であること、
の少なくとも1つを特徴とする、請求項
6から
12までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
前記ガラスまたはガラスセラミックの組成について、以下の特徴:
・ 前記ガラスまたはガラスセラミックが、Li
2O 3~5質量パーセント、有利には3.6~3.9質量パーセント、並びにTiO
2 2~4質量パーセント、有利には2.3~3.3質量パーセント、およびZrO
2 0.8~2.2質量パーセント、殊に1.2~1.8質量パーセントを含有すること、
・ 前記組成が、質量パーセントで以下の成分:
Li
2O 3~5、
Al
2O
3 18~25、
SiO
2 55~75
を含有すること、
の少なくとも1つが該当することを特徴とする、請求項
6から
13までのいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
請求項
6から
14までのいずれか1項に記載の方法により得られるガラス板またはガラスセラミック板(1)を有する加熱ユニットのための扉(40)の製造方法であって、前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)が前記扉の開閉の際に、曲げられた区間(3)に沿って、殊にこの曲げられた区間(3)に平行に走る横縁部(14、15)のところで旋回されるように、前記扉(40)を旋回可能に加熱ユニットに固定するためのホルダ(44)を有する、前記方法。
【請求項16】
前記ホルダ(44)の旋回軸(50)から離れた前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)の横縁部(15)は、ホルダ(44)によって保持されていない、請求項
15に記載の方法。
【請求項17】
扉(40)を備えたストーブ(11)の製造方法であって、前記扉は請求項
6に記載の方法により得られるガラス板またはガラスセラミック板(1)を備えた窓ガラスを有し、前記窓ガラスはストーブ(11)の外枠(41)の縁部(42)の周りを囲み、前記縁部(42)は前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)の曲げられた区間(3)を通じてつなげられている、前記方法。
【請求項18】
ストーブまたはオーブンの板として、好ましくはストーブまたはオーブンの扉の板として、内張、殊に加熱ユニットの内張として、カバーの構成要素として、調理台または調理面、殊に飛散防止壁を搭載した調理台または調理面として、暖房または加熱器具の外装として、並びに一般に外装として、ファッサードの構成要素として、被覆設備の内張としての、請求項
6から
14までのいずれか1項に記載の方法により得られるガラス板またはガラスセラミック板(1)の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は一般に、少なくとも1つの曲げ部または反り部を備えているガラス板またはガラスセラミック板に関する。そのような板は、例えばストーブ用または家電製品用ののぞき窓として使用される。
【背景技術】
【0002】
ストーブ用ののぞき窓としてのガラスセラミック板の使用はよく知られている。ストーブ内の空間的な視野を向上するために、丸く曲げられた、または角度をつけて曲げられたストーブののぞき窓が長らく使用されてきた。丸く曲げられたストーブののぞき窓は、いわゆる重力降下によって製造できる。角度をつけて曲げられた板のためには、特殊なガス作動式の曲げ機がある。
【0003】
挙げられた両方の方法のための出発材料は、板状のいわゆる生ガラス板である。生ガラスはガラスセラミックの前駆体であり、セラミック化工程においてガラスセラミック板に変換される。前駆体ガラスからガラスセラミックへの変換を、変形工程と並行して、または変形後に個別の工程段階において行うことができる。重力降下の場合、変形と並行する変換が使用される。ここでは、変換に際して、ガラスを、そのガラスが変形のために十分に柔らかくなる温度にもたらすことを利用する。曲げ機を使用する場合は、曲げ段階を別途の工程段階として、セラミック化の前に行う。
【0004】
重力降下の変形工程は一般に、且つ大きな曲げ角について、特に独国特許発明第10102576号明細書(DE10102576B4)内で具体的に説明されている。この方法について特徴的なのは、ガラスを曲げ器具と一緒に、電気またはガスのいずれかで加熱されるチャンバー炉またはトンネル炉内で加熱することである。この方法の場合、ガラスの面全体が一様に加熱され且つ曲げられる。この方法は、例えば曲げられた部分が円筒からの区間であるべき場合に使用される。
【0005】
変形温度で出発ガラスは非常に迅速にガラスセラミックに変換され、且つその際、非常に柔らかい状態から非常に硬い状態へと非常に迅速に移行するので、特定の高い粘度からはもはや変形可能ではない。この理由から、ガラスセラミックの生ガラスの重力降下については、非常に限定された温度範囲/時間範囲しか使用できない。達成可能な粘度の限定には、一般に、達成可能な曲げ半径の限定が付随する。一般に、この方法でガラスの厚さが4mm~5mmで追加的な外力がなければ、200mm未満の半径は達成困難であると言える。この方法でより小さな半径に仕上げるのであれば、変形を外力によって支援しなければならない。
【0006】
そのような変形は独国特許出願公開第102009012018号明細書(DE10209012018A1)内に記載されている。この方法で、曲げ半径30mm~200mmが重力降下法において達成できる。しかしながら、この方法は、曲げ器具が比較的複雑であり且つ所望の半径の変更に関してあまり可変性がないという欠点を有する。
【0007】
上述の重力降下の代替的な方法は、ガスで稼働するバーナーを備えた曲げ機における変形である。ここでは、多量のエネルギーを迅速にもたらすことによって、変換前に生ガラスの軟化が達成される。そのような曲げ方法は、特許第4111408号公報(JP411408B2)および独国特許発明第10039027号明細書(DE10039027C1)から公知である。
【0008】
前記特許第4111408号公報は、原理的に既に米国特許第2176999号明細書(US2176999A)から公知であるような、ガスバーナーで稼働される曲げ機を特に記載している。その変形は、チャンバー炉またはトンネル炉内での予熱と、ガラス表面の両側からの2つのガスバーナーを用いた局所加熱と、および最後にまたトンネル炉またはチャンバー炉内で行われる緩和工程との3つの段階を含む。さらなる補助手段を用いなければ、そのような曲げ装置では、工程の間に、4mm厚の板について典型的には曲げ半径約7~10mmおよび曲げ角度90°が生じる。より厚いまたはより薄い板の場合、典型的な曲げ半径は相応して変化する。その半径はこの単純な方法ではさらなる補助手段なしでは非常に限定的にしか変更できない。それは温度、生ガラスの粘度、加熱形態、加熱時間および生ガラスの材料の厚さに依存する。温度を無限に高められず、それに伴い前駆体ガラスの粘度を任意に下げられず、且つガラスセラミック用の生ガラスの場合、この温度・時間のプロセスにおけるガラスセラミックへの変換による時間制限が生じるので、達成可能な曲げ半径は通常の方法では狭く限定される。
【0009】
独国特許発明第10039027号明細書によれば、生ガラスを炉内で予熱し、次いで炉内で片側からガスバーナーを用いて、変形できる程度に局所加熱することにより加熱される。この方法はいくつかの欠点を有し、それは高価な型を必要とし、遅く、なぜなら、常に曲げる部分だけを炉内で加熱し、変形し、そして緩和するからである。同様に、ガスバーナーを用いた片側の加熱も不利である。セラミック化の前に変形するために必要なエネルギー密度を達成することも、ガスバーナーを用いた片側の加熱で短い所用加熱時間を達成することも、困難であることが判明している。
【0010】
このために、前記特許第4111408号公報内に記載されるような方法では、角度をつけて変形された製品のために、ガラス板の両側に2つのラインバーナーを使用できる。仏国特許出願公開第2726350号明細書(FR2726350A1)には、必要な予備および後熱処理炉を含む、ガスバーナーを用いてガラスセラミックを曲げるこの方法が具体的に記載されている。
【0011】
国際公開第2013/184893号(WO2013/184893A1)は、電子機器用のハウジングを製造するために薄いガラス板を曲げるための方法を記載している。その際、ガラス板を曲げ装置と一緒に加熱して、次いでさらに軟化するまで帯状に加熱する。ガラス板にアームを設置し、そこに力を及ぼす。ガラス板は、軟化された帯状部で及ぼされた力によって曲げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】独国特許発明第10102576号明細書
【文献】独国特許出願公開第102009012018号明細書
【文献】特許第4111408号公報
【文献】独国特許発明第10039027号明細書
【文献】米国特許第2176999号明細書
【文献】仏国特許出願公開第2726350号明細書
【文献】国際公開第2013/184893号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
曲げられたガラス板を製造する際のさらなる一般的な問題は、変形の際の力の作用が、一般に表面の望ましくない起伏をもたらすことである。これは明らかに目に見えることがあり、なぜならそれは、ガラス表面上で屈折力を有し、透かして見た際に光学的なひずみがもたらされるからである。従って、本発明は、変形されたガラス板またはガラスセラミック板を通して透かして見た際の歪みが少ないことを達成するという課題に基づいている。また、大きな曲げ半径の場合にも高い形状精度がもたらされるべきである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
前記の課題は、独立請求項の対象によって解決される。本発明の有利な態様は従属請求項に記載されている。
【0015】
従って、本発明は多様な用途のための、殊にストーブ用ののぞき窓としてのガラス板またはガラスセラミック板を提供し、ここで前記ガラス板またはガラスセラミック板は、少なくとも1つの一回曲げられた、もしくは一軸に曲げられた区間を有し、そこに2つの平面が接続しており、前記平面は前記の曲げられた区間を介した互いの接続に基づき最高150°、有利には最高120°、特に好ましくは最高100°の角度をなし、ここで、曲げられた区間においては、曲げられた区間の方位角方向での、もしくは曲げの軸に対して垂直な方向での、つまり一方の平面から曲げられた区間を介して他方の平面に向かう経路に沿った方向での、表面に沿った曲率の変動が、前記ガラス板またはガラスセラミック板の厚さに相応する長さから、曲げられた区間の弧長の4分の1までの長さの範囲において、最大0.005mm-1の振幅を有する。この長さの範囲における、および上記の境界値0.005mm-1を上回る曲率の変動は、透かして見る際の歪み、並びに面の視野角下での反射に関して、光学的に特に目立つことが判明している。その際、前記弧長は、ガラス板またはガラスセラミック板の厚さよりも有利には少なくとも2倍、特に好ましくは少なくとも4倍大きい。本開示に関してガラスセラミックは、結晶成分を含有するガラス状の材料とも理解される。ここで、「ガラス状」との文言は無機ガラスの成分に関する。従って、ガラス状の材料は、その組成において無機ガラスに相応する。
【0016】
他の実施態様によれば、最大0.005mm-1の前記変動は2~30mmの長さの範囲において抑えられている。曲げられた区間の弧長の4分の1を上回ると、および/または30ミリメートルを上回ると、あるべき推移からの曲率のずれは長い波の歪みとしてみなされることができ、その屈折力、ひいては透かして見る際に及ぼす影響はわずかである。
【0017】
前記方法は特に、少なくとも2ミリメートルの厚さを有するガラス板またはガラスセラミック板に適している。これはとりわけ、重力降下の上述の方法およびそれに関連する欠点に関し、曲率の測定のために表面を走査するために、当業者に公知のプローブを備えた三次元測定機を使用できる。
【0018】
ここで、ガラス板またはガラスセラミック板の表面上の測定区間での局所的な曲率κは、
【数1】
によって与えられる。
【0019】
ここで、fは測定区間の推移、もしくは測定区間の推移を記述する関数を示す。その一次導関数f’および二次導関数f’’は、この測定区間の推移の局所的な導関数である。曲率κは、表面の曲率半径Rの逆数を表し、つまりκ=R-1である。
【0020】
非常にわずかな曲率値しか有さない一枚板の区間は平面としてみなされる。殊に、本発明の1つの実施態様によれば、曲げられた区間の曲率は、平面への移行部で、0.0025mm-1未満の値に低下することが予定される。これは有利であり、なぜなら、前記板の平坦な部分の上では、わずかな曲率値も、例えば大面積の変形によって明らかに目につくようになるからである。たしかに、そのような変形では屈折による顕著な歪みはないのだが、その変形は板上で光の反射をゆがめ、このように可視となり得る。
【0021】
そのようなガラス板またはガラスセラミック板を本発明の方法によって製造でき、前記方法の際、一般に加熱および引く続く変形が、変形領域全体にわたって同時には実施されない。むしろ、加熱と変形とは、弧度に沿って時系列で連続的に実施される。
【0022】
本発明によるガラス板の変形方法、およびガラス板またはガラスセラミック板の製造方法は、少なくとも2ミリメートルの厚さを有するガラス板を準備し、ガラス板の一方の縁部から対向する縁部まで延在する帯状部を加熱して軟化させ、次に、加熱され且つ軟化された帯状部でガラス板を曲げることにより、加熱された帯状部で一回もしくは一軸に曲げられた曲げ部をもたらし、その帯状部に隣接する平面は互いに傾いており、ここで、前記帯状部は、ガラス板上で、ガラス板の長さ方向に対して横方向にガラス板の加熱領域を広げながら動く一方で、前記平面の傾きを互いに拡大して、曲げられた区間を、前記2つの平面が互いに最高150°、有利には最高120°、特に好ましくは最高100°の角度をなすまで広げることを備える。
【0023】
曲げられた区間について、15~100ミリメートルの範囲である平均曲率半径が好ましい。これらの値は、0.0667mm-1~0.01mm-1の範囲の平均曲率に相応する。これらの値は、ガラス板またはガラスセラミック板の、曲げられた区間の凸状に反っている面に該当する。
【0024】
前記の一回曲げられた、もしくは一軸に曲げられた区間は、円筒状に曲げられていることが特に好ましい。そのような円筒状の曲げ部は、本発明による方法によって容易に製造可能であり、前記板を保持するためのフレームの組み立ても容易にする。円筒状に曲げられた区間の場合、曲げられた区間に沿った曲率は理想的には一定であり、理想的に同じままである曲率半径に相応する。
【0025】
曲げられた区間に沿った曲率の変動を回避するために、曲げプロセスを経路制御して行う場合が非常に有効であることが判明している。これは、曲げるために必要とされる力とは関係なく、曲げる動きを所定の経路に沿って行うことを意味する。これは、力を制御する曲げとは対照的な技術である。例えば国際公開第2013/184893号(WO2013/184893A1)内に記載されるように、所定の力がかけられる場合、局所的または全体の曲げ角度、およびさらに曲げ半径は、少なくとも部分的にガラスの粘度、従ってまたその温度にも依存する。これに対し、所定の動きの出発の場合、局所的に挿入される曲率は必然的に予め決められている。ここでもまた、曲率における変動が生じることがあり、つまり、軟化された帯状部の位置およびその移動の位置が変動するかまたは正確に固定されていない場合である。しかし明らかに、そのような作用は遙かに小さい。及ぼされる力が原理的に限定されないか、または曲げ装置で及ぼされ得るモーメントの最大によってしか限定されないにもかかわらず、ガラス板の強制的な動きが高い破壊リスクを引き起こさないことも判明している。
【0026】
曲げる動きは曲げ装置を介して媒介され、且つ曲げ装置の曲げる動きと、加熱装置から生じる加熱ゾーンのガラス板に対する相対的な動きとの所定の連動に従って行われる。加熱ゾーンは、加熱装置が熱エネルギーをもたらすガラス板の表面領域である。静止している加熱装置の場合、加熱される帯状部の幅は加熱ゾーンとほぼ同じ幅である。その際、前記の連動を、時間に依存して所定のフローに従って行うこともできる。従って、1つの実施態様においては、加熱され且つ軟化された帯状部でガラス板を曲げることと、ガラス板上で長さ方向に対して横方向に加熱ゾーンを動かして、加熱され且つ軟化された帯状部を生成することとが、互いに連動、殊に強制的に連動していることがもたらされる。上記のとおり、この連動を、所定の動きと時間のフローに従って行うことができる。この動きと時間のフローは、ガラス板の動きの他に、前記ガラス板上の加熱ゾーンの動きも含むことがある。
【0027】
曲げられたガラス板またはガラスセラミック板を製造するための特別な方法を含む本発明を、添付の図面を用いて以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【
図1】
図1は、中立軸の曲げ半径を示す、曲げられたガラス板の概略図である。
【
図2】
図2は、本発明による方法を実施するための装置の模式図である。
【
図3】
図3は、変形プロセスの開始時の装置の側面図である。
【
図4】
図4は、変形プロセスの終了後の装置の側面図である。
【
図6】
図6は、板を曲げる際の表面およびガラス中央での温度分布の図である。
【
図7】
図7は、セラミック化のために型に入れられたガラス板である。
【
図8】
図8は、曲げ半径54mmを有する曲げられた区間に沿ったガラスセラミック板の曲率の推移である。
【
図9】
図9は、曲げ半径54mmを有する曲げられた区間に沿ったガラスセラミック板の曲率の推移である。
【
図10】
図10は、曲げ半径54mmを有する曲げられた区間に沿ったガラスセラミック板の曲率の推移である。
【
図11】
図11は、曲げ半径70mmを有するガラスセラミック板の曲率の推移である。
【
図12】
図12は、曲げ半径95mmを有するガラスセラミック板の曲率の推移である。
【
図13】
図13は、ガラス板またはガラスセラミック板を備えたストーブである。
【
図15】
図15は、加熱ユニットの扉のさらなる実施態様である。
【
図16】
図16は、2つの曲げられた区間を有するガラス板またはガラスセラミック板である。
【
図17】
図17は、曲げる動きおよび加熱ゾーンの動きの速度と時間との曲線である。
【
図18】
図18は、曲げる動きおよび加熱ゾーンの動きの速度と時間との曲線である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
ガラス表面の両側上に配置されているラインのガスバーナーを用いたガラスの曲げは公知である。ガラスセラミックの生ガラスを曲げるためにも、この方法は公知であり且つ試みられている。火炎施与幅(ラインのバーナーの場合は典型的には約10~20mmである)に依存して、変形されるべき領域の弧度がもたらされる。その際に生じる曲げ半径は、
図1に示される変形されたガラス板の概略図を参照して、以下に従って計算できる:
R(NF)=(BM・180)/(π・W)。
【0030】
ここで、R(NF)は、中立軸の曲げ半径を示し、BMは変形された領域における中立線の弧度を示し、且つWは変形された領域の開口角を示す。
【0031】
エネルギー密度が加熱の幅、例えば火炎施与幅または照射幅にわたって一定であるとの仮定の下で、ここでは近似的に火炎施与幅は弧度と同等に扱うことができる。しかしながら、加熱時間、バーナーまたは加熱線の温度プロファイル、および加熱の出力次第で、熱伝導に起因してわずかなずれが生じることがある。
【0032】
従って、12mmの典型的な有効な加熱幅、90°の開口角、および4mmのガラス厚さの場合、中立軸の曲げ半径約7.6mmがもたらされるであろう。この場合、出力密度が80%を上回る板上の領域が有効な加熱幅とされる。この出力密度の領域において、ガラスはセラミック化が開始することなく変形可能になるために十分早く加熱される。本発明のさらなる態様によれば、加熱領域にわたって、もしくは加熱された帯状部8において、平均化された有効面積出力は少なくとも10W/cm2である。ここで、有効面積出力は、実際に単位時間当たりにガラス中に蓄積される熱エネルギーを示す。有利には、平均化された有効面積出力は、20W/cm2~1000W/cm2の範囲である。ガスバーナーの場合、有効面積出力は、レーザー、例えばCO2レーザーを使用する場合よりもむしろ高い。しかし、有利には上記で挙げられた両方の熱源で、20W/cm2~1000W/cm2の上記で挙げられた範囲の出力が提供される。ガスバーナーの場合、出力の損失および火炎施与範囲がぼやけることに起因して、面積出力はより高いが、有効面積出力は上記の範囲にすべきである。有効な加熱出力はさらに、ガラスの厚さ、曲げるラインの長さ、もしくは曲げられる区間の幅、加熱される帯状部の幅、および熱源の出力、例えばレーザーの出力に依存して選択できる。
【0033】
より大きな半径が必要な場合、変形されるべき領域が一様に、曲げられるために十分な温度にもたらされるために相応の幅広の熱源を使用することを試みることができる。ただし、この場合は制限があり、なぜなら非常に幅広のバーナーの場合は、内部の加熱領域からの排ガスを、外部領域を通じて出さなければならず、そのことが加熱領域における温度分布の不均一性をもたらし、ひいては曲げ領域における波の形成をもたらすからである。
【0034】
図2は、本発明による方法を実施するための構成を模式図で示す。ガラス板1はその一方の端部で、保持装置17によって固定される。保持装置17の好ましい実施態様は、ガラス板をその面9、10で吸着する真空テーブルを含む。示された例の場合、ガラス板1はその面10で保持装置17上に置かれ且つ固定されている。
【0035】
1つ以上の加熱装置を用いて、ガラス板1の縁部12から対向する縁部13まで延在する帯状の区間、もしくは帯状部8を、加熱装置19、20が熱エネルギーをもたらす加熱ゾーン190、200の領域において加熱して軟化させる。示される例の場合、2つの対向する加熱装置19、20が備えられているので、ガラス板1の両面9、10上の帯状部8を迅速に加熱することができる。
【0036】
ガラスが軟化する程度までガラス板1が加熱されると、そのガラス板1は、保持装置17によって固定された区間に対してガラス板1が曲げ装置21で動かされることによって、加熱され且つ軟化された帯状部8のところで曲げられる。曲げ装置21は、示される例において2つの把持部22を含む。このように、加熱された帯状部8のところで、一回もしくは一軸に曲げられた曲げ部が生じる。それによって、帯状部8に隣接する平面5、7は互いに傾く。好ましい実施態様によれば、曲げ装置21は少なくとも1つのロボットアームを含むことができる。
図2に示される把持部22もロボットアームに属する。示された例に限定されることなく、曲げ装置21は有利には、所定の経路で前記板を曲げる動きを実施できるようにガラス板に対する摩擦結合(kraftschluessige Verbindung)を作る。摩擦結合のために、示される例において把持部22または相応の装置を使用できる。
【0037】
示された例に限定されることなく、加熱装置の熱出力もしくは加熱ゾーン190、200内に入力される熱出力を異なって選択することもできる。これは、曲げ挙動を制御するために有利であり得る。例えば、凸状に曲げられた面の上での熱出力を、対向する凹状に曲げられた面の熱出力よりも高く選択することが有利であることがある。
【0038】
【0039】
このために、
図3に示すように、加熱装置19、20は予定されている変形領域16の初めから開始する。0~5秒の短い滞留時間の後、帯状部8は変形可能であるように十分に加熱される。遅くとも次に、加熱装置19、20は変形領域16の端部の方向に横断移動を開始する。これによって、加熱装置19、20を動かすことによって、加熱された帯状部8が前記板に沿って動かされるので、全体の加熱された領域は、少なくとも変形領域16を占めるまで広げられる。加熱装置19、20を動かす間、平面5、7の互いの傾きは、一方の平面が、加熱され且つ軟化された帯状部8を介して他の平面に対して曲げられることにより大きくなる。同時に、それに応じて、曲げられた区間も広がる。これは、2つの平面5、7が互いに有利には最高150°、殊に最高120°、特に好ましくは最高100°の角度αをなすまで続けられる。
【0040】
両方の平面または区間5、7の間で角度αをなす、完成した曲げられたガラス板1を
図5に示す。ガラス板1と、単数または複数の加熱装置19、20との間の相対的な動きが重要であることは当業者には明らかである。従って、加熱装置19、20を固定し、ガラス板1を動かすことも可能である。ただし、示されるようなフローは容易に実現することができ、なぜならこの場合、曲げる動きは、追加的に並進と連動される必要がないからである。従って一般に、本発明による方法の好ましいさらなる構成においては、ガラス板を固定する一方で、曲げの間に少なくとも1つの加熱装置19、20をガラス板1の上で導くことがもたらされる。
【0041】
加熱装置として、示されるとおり、レーザーを使用できる。本発明によれば、加熱および曲げは変形されるべき変形領域16に沿って連続的に行われるので、変形領域16全体を同時にガラスが軟化するまで加熱する必要はない。従って、本発明による方法の際に必要な熱出力も比較的少ない。このことにより、加熱装置としてのレーザーの使用が特に適切になる。帯状部8全体を加熱するために、レーザー光線を、例えばガルバノスキャナを用いてガラス上に導くことができる。レーザー光線は有利には、少なくとも10W/cm2、特に好ましくは20W/cm2~1000W/cm2の範囲の有効面積出力をもたらす。
【0042】
しかし、代替的または追加的に、加熱装置19、20としてバーナーを使用することも可能である。適したバーナーは、ガラスを帯状に加熱するために、一列に隣り合ったバーナーノズルまたはスリット状のノズルを有することができる。
【0043】
変形領域の始まりのところで変形を開始できるように、ガラス板1はこの位置で、厚さ全体にわたって変形のために十分に低い粘度を有する。その際、変形性は、ガラス中央におけるガラス厚さにわたる最も低い温度によって決定される。
【0044】
これを説明するために、
図6にシミュレーションからの図(a)~(f)を示す。そのシミュレーションは、加熱のためにガスバーナーを使用するという仮定の下で行われた。それらの図は、上面(曲線30)、下面(曲線32)およびガラス中央(曲線31)での経時的なガラスの温度を示す。経過時間はそれぞれ図中に示されている。シミュレーションは、10秒の開始時間で開始する(図(a))。図の横軸は、加熱装置の移動長を記述する(0mm=変形領域の始まり、90mm=変形領域の終了)。縦軸には温度がプロットされている。加熱プロセスの開始時に、ガラスプレートは一様に約600℃に予熱されている。2.5秒の加熱時間の後(図(b))、上面および下面はそれらの最高温度に到達している。ここで、加熱装置が変形領域に沿って横断移動を開始する。ご覧のとおり、この時点で平均温度は辛うじて700℃を上回っているに過ぎず、これは変形のためにまだ十分ではない。さらなる推移において、温度のピークは、変形されるべき領域上を横切って進む加熱装置と共に移動する。約5秒後、ガラス中央部は変形領域の始まりのところで900℃を超えている(図(c))。ここで、この位置での変形を開始できる。ここで、平均温度に依存して、変形は、距離をおいてバーナーの動きに続くことができる。従って、加熱され且つ軟化された帯状部8は、単数または複数の加熱装置に対して必ずしも直接的に対向しているわけではなく、移動方向に対してずれていてもよい。
【0045】
例えば
図5に示すような、本発明により変形されたガラス板1から、相応のガラスセラミック板を製造するために、本発明のさらなる態様においては、ガラス板1を、2つの互いに角度がつけられた台面50、70を有する型25に入れて、ガラス板1をその平面5、7で台面50、70上に載置し、型25と共にセラミック化炉を通じて導き、ここで、ガラス板1のガラスがガラスセラミックに変換される。ガラス板1が入れられたそのような型を
図7に示す。示されるとおり、型25は、型の複数の部材250、251、252から構成されていることができる。殊に、ガラス板の平面5、7および曲げられた区間3のそれぞれのための台としての型の別個の部材が備えられることができる。
【0046】
セラミック化の際にガラスが柔らかくなるが、表面の曲率における変動は、セラミック化後でも保持されているか、またはセラミック化の際の材料の収縮によって増大すらされ得る。このことは殊に、曲げられた区間3に該当する。従って、曲げられた区間3の方位角方向での表面に沿った曲率の変動が、ガラス板またはガラスセラミック板の厚さに相応する長さから、曲げられた区間3の弧長の4分の1までの長さの範囲において、最大0.005mm-1の振幅を有するという本発明による特徴は、ガラス板にも、引き続きセラミック化されたガラスセラミック板にも該当する。
【0047】
このことを、
図8、9および10を用いて説明する。これらの図は、曲げられた区間3にわたるガラスセラミック板1の曲率の推移を示す。曲率を測定するために、ガラス板またはガラスセラミック板1の表面をプローブで走査する。その際、一方の平面5から曲げられた区間3を介して他方の平面7まで届く測定区間を動かされる。
図5に、そのような3つの測定区間35、36、37が記入されている。2つの測定区間35および37は、平行且つガラス板またはガラスセラミック板1の縁部の近くに走っており、その間のさらなる測定区間36はガラス板またはガラスセラミック板1の中央を走る。
図8は、測定区間35に沿った曲率の推移を示し、
図9は中央の測定区間36に沿った推移を示し、且つ
図10は、ガラス板またはガラスセラミック板1の対向する縁部での測定区間37に沿った推移を示す。各々の図は、「A」および「B」で示された2つのグラフを含む。「A」で示されるグラフは、各々、本発明によって曲げられ且つ引き続きセラミック化されたガラス板の曲率の値を表す。「B」で示されるグラフは国際公開第2010/102858号(WO2010/102858A1)によるガラスセラミック板であり、それは型に入れられ、その型の部材はセラミック化の開始時にガラスの軟化の際に折りたたまれたので、本発明によるガラス板またはガラス板の場合のように2つの平面と曲げられた区間とを有する相応の型が得られる。その変形およびセラミック化は、国際公開第2010/102858号内に記載される方法に相応する。横軸に測定区間の弧長をプロットする。
【0048】
測定されたガラスセラミック板は、曲げられた区間の曲げ半径52mmで製造された。ここで、曲げ半径は、既に
図1を用いて説明したとおり、板の中央もしくは中立軸に関する。
【0049】
全てのグラフは多かれ少なかれステップ状のプロファイルを示す。プローブが平面5、7を走査する領域において曲率は小さい。曲げられた区間3への移行部で、曲率はより高い値に跳ね上がる。全ての「A」のグラフは、曲率がわずかにしか変動しない値のままであることが共通している。その本質的に一定の曲率は、曲げられた区間3が円筒状に曲げられており、従って曲げ半径は曲げられた区間3において同じままであることを示す。
【0050】
平面5、7は本質的な曲率値を有さない。
図8~10からわかるとおり、曲げられた区間3への移行部の隣の平面における曲率は、一貫して0.0025mm
-1未満である。
【0051】
さらに、本発明により製造されたガラスセラミック板1の場合、その曲率値は3つ全てのグラフで0.015~0.020mm
-1である。従って、曲げられた区間(3)の方位角方向における表面に沿った、つまり測定区間35、36、37に沿った曲率の変動は、ガラス板またはガラスセラミック板の厚さに相応する長さから曲げられた区間(3)の弧長の4分の1までの長さの範囲内だけでなく、移行部を除いては、曲げられた区間の全体の長さにおいて0.005mm
-1未満である。これに対し、グラフ「B」は曲率の短い波の変動を有する。例えば
図8、9、10の全てのグラフ「B」は、弧長約325mmの際に明らかな変動を示す。殊に、長さの範囲2~30mmにおけるそのような変動(本発明によるガラスセラミック板の場合には存在しないかまたは0.0025mm
-1未満である)は、レンズ効果に起因して邪魔な作用をしかねない。
【0052】
0.0667mm
-1~0.01mm
-1の範囲の曲率を有する本発明の好ましい用途領域において約0.0175mm
-1の平均曲率が存在し、例えば
図8~
図10の例のように、ガラス板またはガラスセラミック板1の、曲げられた区間3が凹状に反っている面の上で測定される。
【0053】
曲率0.0175mm-1の場合の曲率半径は1/0.0175mm-1=57.1mmである。これは、外側の基準曲率半径54mmよりもいくぶん大きい。
【0054】
図11および
図12は、本発明によるガラスセラミック板の曲率の推移の2つのさらなる例を示す。それらの例は殊に、本発明が、曲げられた区間3の大きな曲げ半径のためにも適していることを示す。
図11のガラスセラミック板1は曲げ半径70mmを有し、
図12の例の板は、曲げ半径95mmを有する。明らかなように、変動は
図8~10の例の場合よりもさらに小さい。
図11のグラフにおいて、弧長約330mmの際に、短い周期を有する単独の明らかな変動があるが、これはガラス表面に存在するのではなく、表面の不純物によって引き起こされている。
図12における270mmでの変動も、測定技術的な人工物である。
【0055】
本発明についての用途分野は、扉、殊にストーブまたは一般的な加熱ユニットの扉のための、ガラス板またはガラスセラミック板の使用である。前記の扉は、本発明により角度をつけられた板で加熱ユニットの角部を形成できる。その板のための材料として、ガラスセラミックも、ガラス、例えばホウケイ酸ガラスも考慮される。
【0056】
図13は、明確化のために、扉40を備えたストーブ11の形態でのそのような加熱ユニットを示す。示されるとおり、ガラス板またはガラスセラミック板1は扉40の窓ガラスを構成し、その窓ガラスはストーブ11の外枠41の縁部42の周りを囲んでいる。ここで、縁部42は、曲げられた区間3を通じてつなげられている。
【0057】
本発明は、表面の短い波の曲率の変動での光源の屈折または反射に起因する歪みを回避することによる審美的な効果だけを有するのではない。一様な曲率の推移によって、特定の動的な負荷に際する高められた強度がもたらされる。これは、そのような扉を閉じる際に効果がある。扉40に衝撃が与えられると、特に曲げられた区間で動的に強く負荷がかかる。その負荷が生じるのは、曲げられた区間に対して平行に走る縁部の周りに扉が回転する際、その縁部につながる平面は旋回の動きで導かれる一方で、他の平面は接線方向の動きまたは少なくとも接線成分を有する動きを行うからである。扉がぶつかると、それによって、曲げられた区間において様々な方向の互いに当たるモーメントが生じる。扉が勢いよく閉められると、それによって、曲げられた区間においてガラス板またはガラスセラミック板1が破壊することがある。意外なことに、本発明による曲げられたガラス板またはガラスセラミック板は、そのような負荷に対してより高い耐性を有することが判明した。従って、一般に、示された例に限定されることなく、本発明は例えば
図14に示されるような加熱ユニットの扉40も提供する。本発明によるガラス板またはガラスセラミック板1を備えた扉40は、そのガラス板またはガラスセラミック板1が、扉の開閉の際に、曲げられた区間3に沿った、殊にこの曲げられた区間3に平行に走る横縁部14、15の1つのところで旋回されるように、器具(例えば
図13に示されるストーブ11)に扉40を旋回可能に固定するためのホルダ44を含む。殊に
図14に示されるとおり、旋回のためにヒンジ46を使用できる。
【0058】
好ましい実施態様において、ホルダ44は2つの枠縁48、49を含み、それらがガラス板またはガラスセラミック板1をその長手方向の縁部12、13のところで保持する。組み立ての単純さおよび魅力的なスリムな設計の理由から、ガラス板またはガラスセラミック板1の横縁部15が、
図14に示されるように、外側で露出しているか、もしくは保持されていない場合がさらに望ましい。図に示されているのとは異なり、ホルダ44の枠縁が横縁部15に沿って延在していてもよいが、その際、ガラス板またはガラスセラミック板1はこの枠縁に固定されていないか、または扉が周りを囲むフレームを含むが、前記板は周りを囲んで保持されてはいない。ただし、
図14に示される保持されていない横縁部15を有する器具の場合、上記で説明された問題が、曲げられた区間の扉40が閉じてぶつかる際に特に機械的に負荷がかかるという、より厳しい形で生じる。横縁部15に隣接する面は、ぶつかって急激に減速する際に、慣性力によって長手方向の縁部12、13に沿ったモーメントを及ぼし、これは曲げられた区間3で受けとめられなければならない。そのモーメントは、ヒンジ46によって定義される旋回軸50から遠い横縁部15のところでは、ホルダ44で部分的に吸収されないことによって増大される。従って、まさにそのような構成においても、ガラス板1を曲げるための本発明による方法、およびそれによって製造された、上記の高められた強さを有するガラス板またはガラスセラミック板は特別な利点をもたらす。
【0059】
従って一般に、特に
図14に示された例に限定されることなく、本発明のさらなる態様において、本発明によるガラス板またはガラスセラミック板1と、前記ガラス板またはガラスセラミック板1が旋回可能に保持されている扉40を旋回可能に固定するためのホルダ44とを備えた扉40であって、その際、ホルダ44の旋回軸50から遠いガラス板またはガラスセラミック板1の横縁部15はホルダ44によって保持されていない、前記扉40も提供される。
【0060】
図15は、扉40のそのような実施態様を、旋回式のホルダ44を有する縁部での断面で示す。この実施態様の場合、ホルダ44の構成要素として周りを囲むフレーム52が備えられる。ガラス板またはガラスセラミック板1は、ここでL字型に仕上げられた枠縁48、49を用いて、板とフレーム52との間に取り付けられた封止材54に対して押しつけられて保持される。枠縁48、49はガラス板またはガラスセラミック板1の上縁部および下縁部だけに走っているので、ここでもまた、ガラス板またはガラスセラミック板1の、ホルダ44の旋回軸50から遠い横縁部15はホルダ44によって保持されていない。
図15による配置は単に例示的なものである。ガラス板またはガラスセラミック板1をフレーム52に固定するために、多数の他の配置が可能である。同様に好ましい他の態様は、前記板がフレーム52の他の面の上で保持されて、曲げられた区間の凸状に反った面がフレーム52に面していることをもたらす。
【0061】
これまでに説明された実施態様の例では、単独の曲げられた区間3がもたらされた。しかし、ここでは、複雑な曲げ形状なしに、複数の曲げられた区間をもたらすことも可能である。そのような実施態様を
図16に示す。一般に、特に示された例に限定されることなく、本発明はこれについて、ガラス板またはガラスセラミック板1が、2つの曲げられた区間3、4を有し、その間に平面6を有する、さらなる態様をもたらす。
図16に示されたものとは異なり、曲げられた区間3、4が逆向きに曲げられていてもよい。
【0062】
曲げられた区間に沿った曲率における、上記で説明された少ない変動を達成するために、ガラス板1を曲げる際に強制的な動きが実施される。従って、変形のために必要な力を制御することなく、動きのフローが予め設定される。例えば、
図2に示された例の場合、一方または両方の加熱装置19、20が故障し、軟化された帯状部8が生成されなかった場合、及ぼされる力が制限されなければ、曲げプログラムのフローは前記板の破壊をもたらしかねない。このリスクは、所定の許容される曲げ力のみが及ぼされる、力制御の変形の際には存在しない。しかし、強制的な動きは、加熱された帯状部8におけるわずかな温度変動の際にも、所定の曲げ角度および曲げ半径が達成されることをもたらす。
【0063】
さらに、曲率の推移における変動を回避するためにも、セラミック化可能なガラスを処理するためにも、曲げる速度が一様ではなく、曲げプロセスの推移において上昇する場合が特に有利であることが判明している。これは、停止位置から開始し、ひいては始めに必然的に加速される動きの開始だけでなく、動きの大部分にも関する。従って、この実施態様のさらなる態様において、ガラス板1を曲げる動きについて以下の条件の少なくとも1つが該当することがもたらされる:
・ 曲げる動きは、ガラス板1を曲げる時間の半分より多くにわたって加速する、
・ 曲げる動きは、曲げる際にガラス板1の動かされた部分が進む経路の半分より多くにわたって加速する。
【0064】
さらに、上記で挙げられた利点から、曲げる動きおよび加熱ゾーンの動きが、時間をずらして行われる場合に有利であることが判明した。これについて、殊に、加熱ゾーンのもしくは両方の加熱ゾーン190、200の動きが、曲げる動きより前の時点で開始し、曲げる動きが停止する前の時点で終了する場合が殊に有利である。
【0065】
図17は、この実施態様の模式的な例を明確に示す。特に
図17は、曲げる速度および加熱ゾーン190、200の速度の、速度と時間との図を示す。ここで、曲線60は、曲げる動きの経路と時間との曲線であり、曲線62は加熱ゾーン190、200の動きの経路と時間との曲線である。その処理はまず、t
0の時点でガラスが帯状部8において少なくとも、上面および下面の表面で変形のために十分に加熱されるまで、静止している加熱ゾーン190、200で加熱することで開始する。ガラスの中央は変形温度になるためにより長い時間がかかり、且つここで曲げる動きが開始しないので、この時点ではまだ変形温度がそのガラス部分の厚さ全体にわたって存在する必要はない。
【0066】
次に、t1の時点で加熱ゾーン190、200の動きが開始する。その動きはガラス板1に対して相対的であり、従ってガラス板1に対する加熱装置19、20の動きによっても、逆に加熱装置19、20に対するガラス板1の動きによっても行うことができる。t1の時点での加熱ゾーン190、200の動きの開始後に時間をずらして、t2の時点で曲げる動きが開始する。経路と時間との曲線60で理解されるとおり、曲げる動きの速度は、曲げプロセスの大半の時間にわたって増加する。曲げる動きの終了前には既に、t3の時点で加熱ゾーン190、200の動きが停止している。その後、時間をずらして、t4の時点で曲げる動きも停止する。さらに曲線60から理解されるとおり、曲げる速度が低下されるブレーキ相がもたらされ得る。示される例においては、このブレーキ相はt3とt4の時点との間にあるが、そのことが必須なわけではない。そのようなブレーキ相は、曲げる動きが停止する際の振動を低減するためにとりわけ有利であり得る。そうでなければ、この振動は場合によっては曲げられた区間における曲率の変動を引き起こしかねない。曲げる速度は、曲げ装置で動かされるガラス板1の縁部の速度、または曲げられた区間に隣接する平面間の角度の角速度であってもよい。それらの速度は互いに依存しているので、加速する動きを用いてここで記載される推移は、各々の場合、測定される速度とは無関係に該当する。好ましい態様によれば、曲げる動きの加速は、最高速度が、曲げる動きの時間間隔における平均速度、もしくはガラス板1が曲げられる時間の間の平均速度よりも少なくとも1.5倍大きいというものである。殊に、曲げる動きは前記平均速度の0.2~3倍の間で変化し得る。
【0067】
実用的な例においては、加熱装置はt
0の時点で開始され、加熱ゾーン190、200内でガラス板が加熱される。次に、加熱プロセスの開始後約3.5秒で加熱装置19、20が動かされ、これは
図17におけるt
1の時点に相応する。加熱開始の8秒後に曲げプロセスが開始し、それは
図17におけるt
2の時点に相応する。従って、加熱装置19、20の動きと、曲げる動きの開始との間の時間のずれは4.5秒である。加熱装置19、20は約14秒の運転時間の後に停止し、オフにされる(t
3の時点)。その後、ガラス板1は1~2秒の間さらに、予定される最終的な角度まで、曲げプロセスが終了するt
4の時点までさらに曲げられる。
【0068】
意外なことに、曲げる速度を、所定の曲げ角度での曲げ半径もしくは平均曲率半径に依存して決定することが有利であることが判明した。特に、特定の曲げ角度、例えば90°について大きな曲げ半径の場合、全体的により低い曲げ速度が選択される。その際、加熱ゾーンの動く速度を、平均曲率半径とは無関係に選択することもできる。明確化のために、
図17に相応するが、平面間の角度が同じ(例えば90°)でより小さな曲げ半径での速度と時間との図を
図18に示す。この例において、曲げる動きについての速度と時間とのプロファイルは符号61で示されている。比較のために、
図17からの例の速度と時間とのプロファイル60も記入されている。加熱ゾーン19、20の動く速度は、
図17の例に対して変化しないままである(曲線62)。t
1とt
2の時点の間、並びにt
3とt
4の時点の間の間隔も同じままである。しかし、予定されるより小さな平均曲率半径に基づき、加熱ゾーン19、20の移動長がより短いので、t
1とt
3の時点の間の間隔もより短い。最終的な角度までの曲げが行われる、t
2とt
4との間の時間間隔は相応して短縮される。これは、その時間間隔内で、同じ所定の曲げ角度が製造されるように速度が高められることを伴う。従って、より小さな平均曲げ角度についての速度と時間とのプロファイル61の平均速度v2は、速度と時間とのプロファイル60の平均速度v2よりも大きい。従って、本発明のさらなる態様によれば、曲げる方法について、ガラス板1の平面間の所定の角度について曲げる速度は、曲げられた区間の平均曲率半径に依存して調節され、その際、平均曲率半径が減少すると、より高い平均曲げ速度が選択されることがもたらされる。
【0069】
ここで記載される強制的に導かれる曲げる動きの方法で曲げる際の曲率における小さな変動を達成するために、温度と粘度との推移に関するガラスの特別な特性も特に有利である。これは殊に、2ミリメートル以上の厚さを有する厚いガラス板に該当する。
【0070】
一般に、ガラス板のガラスもしくはその組成が、以下の特徴の少なくとも1つを満たすように選択される場合が特に好ましい。第1の特徴によれば、温度T2.3とT9との商T2.3/T9は2未満である。ここで、T2.3は、粘度が102.3dPa・sの値を有する際の摂氏度での温度を示す。相応してT9は、ガラスの粘度が109dPa・sである際の温度を示す。
【0071】
さらなる特徴によれば、ガラスの粘度が102.3dPa・sである際の温度T2.3の、ガラスの粘度が108dPa・sである際の温度T8に対する商T2.3/T8は1.9未満である。両方の大きさが、温度の上昇と共に急峻な粘度降下を有するガラスを特徴付ける。これらの急峻な粘度降下は、ここで記載される方法に関する多くの利点を有する。その急峻な粘度の推移によって、変形領域は加熱された領域に限定されたままである。これは、少なくとも2ミリメートルの厚さを有する、好ましく加工された厚いガラス板の場合により該当する。その相対的に短い変形領域は曲率における変動をもたらさず、なぜなら、局所的な変形および曲率は、とりわけ曲げ装置の動きによってもたらされるからである。
【0072】
前記の商T2.3/T9およびT2.3/T8は、たしかにガラスのパラメータであるが、相応してガラスから製造されたガラスセラミック物品にも関することができ、なぜなら、ガラスおよびそこから製造されたガラスセラミックは同じ組成を有するからである。
【0073】
ただし、前記の商が小さすぎる、つまりガラスが非常に短いと、変形領域における広い粘度範囲がもたらされ得るか、またはガラスが局所的に非常に柔らかくなり得る。従って、下限も有利である。商T2.3/T9は有利には1.85よりも大きい。従って、さらなる態様においてこの商は1.85~2の範囲である。商T2.3/T8は有利には1.75よりも大きい。従って、さらに1つの実施態様によれば、その商は1.75~1.9の範囲である。
【0074】
粘度102.3dPa・s、もしくは1013dPa・sの際の温度T2.3およびT13の商T2.3/T13も関連し、且つ粘度の推移についての尺度である。これは1つの実施態様によれば最大2.5、殊に2.2~2.5の範囲の値である。
【0075】
後述の表に、5つのセラミック化可能なガラスの群について上記で挙げられた商の最小値および最大値、並びに温度T2.3、T8、T9およびT13の最大値および最小値を示す:
【表1】
【0076】
ガラスの粘度の推移は、Vogel-Fulcher-Tammannモデルによって、もしくはこのモデルによる曲線によっても記述できる。このモデルによれば、粘度の推移は定数A、BおよびT
0を有する式
【数2】
によって記載できる。1つの実施態様によれば、前記式の定数について、以下の条件の少なくとも1つ、有利には全てが該当する:
・ Aは-2.95~-3.45の範囲の値である、
・ Bは7700~8700℃の範囲である、
・ T
0は100℃~250℃の範囲、有利には200℃~250℃の範囲である。
【0077】
1つの実施態様によれば、ガラスセラミック板を製造するためのガラス、従ってそこから製造されたガラスセラミック自体も、成分Li2Oを3~5質量パーセント、有利には3.6~3.9質量パーセントで、並びに核形成剤としてTiO2およびZrO2の1つの酸化物または有利には両方の酸化物を含有する。これらは組成物中で、TiO2の含有率2~4質量パーセント、有利には2.3~3.3質量パーセントおよびZrO2の含有率0.8~2.2質量パーセント、殊に1.2~1.8質量パーセントでもたらされることができる。さらなる実施態様によれば、ガラスまたはそこから製造されたガラスセラミックは以下の成分を質量%で備えている:
Li2O 3~5、
Al2O3 18~25、
SiO2 55~75。
【0078】
それに加えて、ガラスセラミックのために、核形成剤として有利には上記で示したとおりTiO2および/またはZrO2が上記で挙げられた量で入る。
【0079】
これらの成分を有する生ガラスは殊に、上記で示された有利な粘度特性も有することができる。一般に、セラミック化可能なガラスもしくは生ガラスでは、粘度の推移が急峻である場合、つまり、商T2.3/T8およびT2.3/T9が大きすぎない場合が有利である。このことは、迅速な曲げプロセスを可能にし、従って曲げる際の早まった核形成を低減する。
【0080】
この開示による方法は、ガラスセラミックを製造するためのガラス、もしくは一般にガラス状材料の加工には限定されず、むしろ一般的にガラスを曲げられたガラス板に成型することができる。好ましいガラスの種類は上記で既に挙げられたLASガラスの他、ホウケイ酸ガラスおよびアルミノシリケートガラスである。1つの実施態様によれば、適したホウケイ酸ガラスは以下の成分を質量%で有する組成を有することができる:
【表2】
【0081】
さらなる実施態様によれば、ガラス板のガラスはアルカリ・アルミノシリケートガラスである。これは殊に以下の成分を質量%で有する組成を有することができる。
【0082】
【0083】
本発明が図に示された実施態様の例に限定されないことは当業者には明らかである。むしろ、特許請求の範囲で様々な変化形がもたらされる。例えば
図14に示されたホルダは単に例示的なものである。とりわけ、長手方向の縁部12、13に沿った枠縁を有さず、フレームなしで仕上げられて且つ板1に固定されたヒンジだけを含むホルダを備えることも考えられる。前記ガラス板またはガラスセラミック板はさらに、加熱ユニットのために意図されていない扉またはのぞき窓において使用することもできる。一般に、本発明によるガラス板またはガラスセラミック板はストーブまたはオーブンの板として、好ましくはストーブまたはオーブンの扉の板としてだけでなく、内張、殊に加熱ユニットの内張として、カバーの構成要素として、調理台または調理面、殊に飛散防止壁を搭載した調理台または調理面として、暖房または加熱器具の外装として、並びに一般に外装として、並びにファッサードの構成要素としても使用できる。なおもさらなる用途は、被覆設備の内張である。ここでは、有利なことに、被覆チャンバーの角部での突き合わせの裏張り(Stoss-auf-Stoss-Verbau)が回避できる。
[本発明の実施態様]
[実施態様1]
ガラス板またはガラスセラミック板(1)、殊にストーブ用ののぞき窓としてのガラス板またはガラスセラミック板(1)であって、前記ガラスセラミック板(1)は一回曲げられた区間(3)を有し、前記曲げられた区間(3)に2つの平面(5、7)が接続しており、前記平面(5、7)は、曲げられた区間(3)を介した互いの接続に基づき最高150°、有利には最高120°、特に好ましくは最高100°の角度をなし、ここで、曲げられた区間(3)において、曲げられた区間(3)の方位軸方向の表面に沿った曲率の変動が、前記ガラス板またはガラスセラミック板の厚さに相応する長さから、曲げられた区間(3)の弧長の4分の1までの長さの範囲において、最大0.005mm
-1
の振幅を有する、前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様2]
前記曲率の変動が、曲げられた区間(3)における2~30mmの長さの範囲において0.005mm
-1
未満であることを特徴とする、実施態様1に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様3]
前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)が少なくとも2ミリメートルの厚さを有することを特徴とする、実施態様1または2に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様4]
前記曲げられた区間(3)が凸状に反っている前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)の面(9)で測定して、前記曲げられた区間(3)が、0.0667mm
-1
~0.01mm
-1
の範囲の曲率に相応する15~100ミリメートルの範囲の平均曲率半径を有することを特徴とする、実施態様1から3までのいずれか1項に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様5]
前記曲げられた区間(3)の曲率が、平面への移行部で0.0025mm
-1
未満の値に低下することを特徴とする、実施態様1から4までのいずれか1項に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様6]
前記曲げられた区間(3)が円筒状に曲げられていることを特徴とする、実施態様1から5までのいずれか1項に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様7]
2つの曲げられた区間(3、4)を有し、その間に平面(6)があることを特徴とする、実施態様1から6までのいずれか1項に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様8]
以下の特徴:
・ 前記板のガラスが、ガラスの粘度が10
2.3
dPa・sである際の温度T2.3の、ガラスの粘度が10
8
dPa・sである際の温度T8に対する商T2.3/T8を有し、前記商は1.9未満であること、
・ 前記板のガラスが、商T2.3/T8を有し、前記商は1.75より大きいこと、
・ 前記板のガラスが、ガラスの粘度が10
2.3
dPa・sである際の温度T2.3の、ガラスの粘度が10
9
dPa・sである際の温度T9に対する商T2.3/T9を有し、前記商は1.9未満であること、
・ 前記板のガラスが、商T2.3/T9を有し、前記商は1.85より大きいこと
・ 粘度10
2.3
dPa・sおよび10
13
dPa・sでの温度T2.3およびT13の商T2.3/T13が、最大2.5の値であること、
の少なくとも1つを特徴とする、実施態様1から7までのいずれか1項に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様9]
前記ガラスまたはガラスセラミックの組成について、以下の特徴:
・ 前記ガラスまたはガラスセラミックが、Li
2
O 3~5質量パーセント、有利には3.6~3.9質量パーセント、並びにTiO
2
2~4質量パーセント、有利には2.3~3.3質量パーセント、およびZrO
2
0.8~2.2質量パーセント、殊に1.2~1.8質量パーセントを含有すること、
・ 前記組成が、質量パーセントで以下の成分:
Li
2
O 3~5、
Al
2
O
3
18~25、
SiO
2
55~75
を含有すること、
の少なくとも1つが該当することを特徴とする、実施態様1から8までのいずれか1項に記載のガラス板またはガラスセラミック板(1)。
[実施態様10]
ガラス板(1)の変形方法であって、少なくとも2ミリメートルの厚さを有するガラス板を準備し、前記ガラス板(1)の一方の縁部(12)から対向する縁部(13)まで延在する帯状部(8)を加熱して軟化させ、ここで、加熱され且つ軟化された帯状部(8)のところでガラス板を曲げて、加熱された帯状部のところで一回もしくは一軸に曲げられた曲げ部をもたらし、その帯状部に隣接する平面(5、7)は互いに傾いており、ここで、前記帯状部(8)は、ガラス板(1)上で、ガラス板(1)の長さ方向に対して横方向にガラス板(1)の加熱領域を広げながら動く一方で、前記平面(5、7)の互いの傾きを拡大して、曲げられた区間を、前記2つの平面(5、7)が互いに最高150°、有利には最高120°、特に好ましくは最高100°の角度をなすまで広げ、
前記ガラス板(1)を曲げる動きが、曲げ装置(21)を介して媒介され、且つ前記曲げ装置(21)の曲げる動きと、加熱装置によってもたらされる加熱ゾーン(190、200)のガラス板(1)に対する相対的な動きとの所定の連動に従って行われ、
前記ガラス板(1)を曲げる動きについて、以下の条件:
・ 曲げる動きが、ガラス板(1)を曲げる時間の半分より多くにわたって加速すること、
・ 曲げる動きが、曲げる際にガラス板(1)の動かされた部分が反る経路の半分より多くにわたって加速すること、
・ 加熱ゾーン(190、200)の動きが、曲げる動きよりも前の時点で開始し、且つ曲げる動きの停止よりも前の時点で終了すること、
の少なくとも1つが該当する、
前記方法。
[実施態様11]
前記ガラス板(1)を固定する一方で、少なくとも1つの加熱装置(19、20)が曲げの間に前記ガラス板(1)上で導かれることを特徴とする、実施態様10に記載の方法。
[実施態様12]
曲げる動きの加速が、最大速度が曲げる動きの時間間隔の平均速度よりも少なくとも1.5倍大きいというものであり、有利には、曲げる速度は前記平均速度の0.2~3倍の間で変化することを特徴とする、実施態様10に記載の方法。
[実施態様13]
前記ガラス板(1)の平面(5、7)間の所定の角度について、曲げる速度が、曲げられた区間(3)の平均曲率半径に依存して調節され、その際、平均曲率半径が減少すると、より高い平均曲げ速度が選択されることを特徴とする、実施態様10から12までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様14]
前記ガラス板(1)を、2つの互いに角度のついた台面を有する型(25)に入れて、前記ガラス板(1)をその平面(5、7)で前記台面(27、29)上に載置し、前記型と共にセラミック化炉を通じてみちびき、そこで前記ガラス板(1)のガラスがガラスセラミックへと変換されることによって、前記ガラス板からガラスセラミック板を製造する、実施態様10から13までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様15]
ガラス板またはガラスセラミック板(1)、殊にストーブ用ののぞき窓としてのガラス板またはガラスセラミック板(1)を製造するための実施態様10から14までのいずれか1項に記載の方法であって、前記ガラスセラミック板(1)は一回曲げられた区間(3)を有し、前記曲げられた区間(3)に2つの平面(5、7)が接続しており、前記平面(5、7)は、曲げられた区間(3)を介した互いの接続に基づき最高150°、有利には最高120°、特に好ましくは最高100°の角度をなし、ここで、曲げられた区間(3)において、曲げられた区間(3)の方位軸方向の表面に沿った曲率の変動が、前記ガラス板またはガラスセラミック板の厚さに相応する長さから、曲げられた区間(3)の弧長の4分の1までの長さの範囲において、最大0.005mm
-1
の振幅を有する、前記方法。
[実施態様16]
前記曲率の変動が、曲げられた区間(3)における2~30mmの長さの範囲において0.005mm
-1
未満であることを特徴とする、実施態様15に記載の方法。
[実施態様17]
前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)が少なくとも2ミリメートルの厚さを有することを特徴とする、実施態様15または16に記載の方法。
[実施態様18]
前記曲げられた区間(3)が凸状に反っている前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)の面(9)で測定して、前記曲げられた区間(3)が、0.0667mm
-1
~0.01mm
-1
の範囲の曲率に相応する15~100ミリメートルの範囲の平均曲率半径を有することを特徴とする、実施態様15から17までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様19]
前記曲げられた区間(3)の曲率が、平面への移行部で0.0025mm
-1
未満の値に低下することを特徴とする、実施態様15から18までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様20]
前記曲げられた区間(3)が円筒状に曲げられていることを特徴とする、実施態様15から19までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様21]
2つの曲げられた区間(3、4)を有し、その間に平面(6)があることを特徴とする、実施態様15から20までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様22]
以下の特徴:
・ 前記板のガラスが、ガラスの粘度が10
2.3
dPa・sである際の温度T2.3の、ガラスの粘度が10
8
dPa・sである際の温度T8に対する商T2.3/T8を有し、前記商は1.9未満であること、
・ 前記板のガラスが、商T2.3/T8を有し、前記商は1.75より大きいこと、
・ 前記板のガラスが、ガラスの粘度が10
2.3
dPa・sである際の温度T2.3の、ガラスの粘度が10
9
dPa・sである際の温度T9に対する商T2.3/T9を有し、前記商は1.9未満であること、
・ 前記板のガラスが、商T2.3/T9を有し、前記商は1.85より大きいこと
・ 粘度10
2.3
dPa・sおよび10
13
dPa・sでの温度T2.3およびT13の商T2.3/T13が、最大2.5の値であること、
の少なくとも1つを特徴とする、実施態様15から21までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様23]
前記ガラスまたはガラスセラミックの組成について、以下の特徴:
・ 前記ガラスまたはガラスセラミックが、Li
2
O 3~5質量パーセント、有利には3.6~3.9質量パーセント、並びにTiO
2
2~4質量パーセント、有利には2.3~3.3質量パーセント、およびZrO
2
0.8~2.2質量パーセント、殊に1.2~1.8質量パーセントを含有すること、
・ 前記組成が、質量パーセントで以下の成分:
Li
2
O 3~5、
Al
2
O
3
18~25、
SiO
2
55~75
を含有すること、
の少なくとも1つが該当することを特徴とする、実施態様15から22までのいずれか1項に記載の方法。
[実施態様24]
実施態様15から23までのいずれか1項に記載の方法により得られるガラス板またはガラスセラミック板(1)を有する加熱ユニットのための扉(40)の製造方法であって、前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)が前記扉の開閉の際に、曲げられた区間(3)に沿って、殊にこの曲げられた区間(3)に平行に走る横縁部(14、15)のところで旋回されるように、前記扉(40)を旋回可能に加熱ユニットに固定するためのホルダ(44)を有する、前記方法。
[実施態様25]
前記ホルダ(44)の旋回軸(50)から離れた前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)の横縁部(15)は、ホルダ(44)によって保持されていない、実施態様24に記載の方法。
[実施態様26]
扉(40)を備えたストーブ(11)の製造方法であって、前記扉は実施態様15に記載の方法により得られるガラス板またはガラスセラミック板(1)を備えた窓ガラスを有し、前記窓ガラスはストーブ(11)の外枠(41)の縁部(42)の周りを囲み、前記縁部(42)は前記ガラス板またはガラスセラミック板(1)の曲げられた区間(3)を通じてつなげられている、前記方法。
[実施態様27]
ストーブまたはオーブンの板として、好ましくはストーブまたはオーブンの扉の板として、内張、殊に加熱ユニットの内張として、カバーの構成要素として、調理台または調理面、殊に飛散防止壁を搭載した調理台または調理面として、暖房または加熱器具の外装として、並びに一般に外装として、ファッサードの構成要素として、被覆設備の内張としての、実施態様15から23までのいずれか1項に記載の方法により得られるガラス板またはガラスセラミック板(1)の使用。
【符号の説明】
【0084】
1 ガラス板またはガラスセラミック板
3、4 曲げられた区間
5、6、7 平面
8 加熱された帯状部
9、10 1の面
11 ストーブ
12、13 1の縁部
14、15 1の横縁部
16 変形領域
17 保持装置
19、20 加熱装置
21 曲げ装置
22 把持部
25 型
27、29 25の台面
30 上面のガラス温度
31 中央のガラス温度
32 下面のガラス温度
35、36、37 測定区間
40 扉
41 11の外枠
42 41の縁
44 ホルダ
46 ヒンジ
48、49 枠縁
50 旋回軸
52 フレーム
54 封止材
60、61 曲げる動きの速度と時間との曲線
62 190、200の動きの速度と時間との曲線
190、200 加熱ゾーン
250、251、252 型の部材