專利名稱：玻璃板的強(qiáng)化方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃板的強(qiáng)化方法及其裝置。
背景技術(shù)：
以往，已知將玻璃板加熱至軟化點(diǎn)附近的溫度，將被加熱至軟化點(diǎn)附近的玻璃板的表面迅速冷卻，從而提高玻璃板的強(qiáng)度。玻璃板通過增大厚度方向的中心部與玻璃板的表面之間的溫差，能在玻璃板的表面上產(chǎn)生更大的壓縮應(yīng)力。因此，為了提高玻璃板的強(qiáng)度或控制破損時(shí)的破片(碎片)，增大玻璃板的中心部與表面的溫差是有效的。另外，作為增大玻璃板的中心部與表面間的溫差的方法，在專利文獻(xiàn)I記載的發(fā)明中揭示了使用射頻能量來加熱玻璃板的方法。在專利文獻(xiàn)I中記載了這樣的方法和裝置利用以將玻璃板配置在當(dāng)中的方式成對設(shè)置的供給電極和從動(dòng)電極，在使用射頻能量來加熱玻璃板的同時(shí)，將玻璃板的表面冷卻來增大玻璃板的中心部與表面間的溫差，之后 進(jìn)行急冷來制造強(qiáng)化玻璃板?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利特表2006 - 500308號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題以往的玻璃板強(qiáng)化以高冷卻能力對加熱至更高溫度的玻璃板進(jìn)行急冷來進(jìn)行強(qiáng)化，使被強(qiáng)化后的玻璃板的強(qiáng)度等物性提高。但是，在提高玻璃板的溫度時(shí)，玻璃表面會(huì)產(chǎn)生損傷，或容易產(chǎn)生變形。另外，在將空氣等氣體用作冷卻介質(zhì)來提高冷卻能力時(shí)，需要提高冷卻介質(zhì)的壓力或風(fēng)量，存在因冷卻剛開始時(shí)的拉伸應(yīng)力而導(dǎo)致玻璃板容易開裂、裝置變得非常龐大這樣的問題。還有，提高了冷卻介質(zhì)的壓力或風(fēng)量的冷卻裝置還會(huì)產(chǎn)生噪聲變大等問題。上述專利文獻(xiàn)I記載的強(qiáng)化方法是這樣的方法在急冷前對玻璃板進(jìn)行內(nèi)部加熱來擴(kuò)大內(nèi)部溫度與表面溫度之差，之后進(jìn)行急冷來進(jìn)行強(qiáng)化，藉此，增大急冷中的玻璃板的玻璃板中心部與表面的溫差，進(jìn)行強(qiáng)化。在上述專利文獻(xiàn)I中，作為對急冷前的玻璃板的內(nèi)部進(jìn)行選擇性的加熱的方法，使用了基于射頻能量的介質(zhì)加熱(以下稱作“高頻加熱”)。另夕卜,還記載了這樣的內(nèi)容利用高頻加熱來加熱玻璃板內(nèi)部并冷卻表面,從而進(jìn)一步增大內(nèi)部溫度與表面溫度之差。但是，專利文獻(xiàn)I記載的強(qiáng)化方法在急冷前需要使玻璃板的內(nèi)部溫度與表面溫度產(chǎn)生差異的工序，與以往的由加熱工序和急冷工序構(gòu)成的強(qiáng)化方法相比，裝置變得復(fù)雜。另外，為使用高頻加熱來加熱玻璃板的內(nèi)部,也可考慮使電極靠近玻璃板來提高高頻加熱的效率。但是，若高頻加熱用的電極過于靠近玻璃板，則會(huì)在電極周邊產(chǎn)生放電。即，在對用于進(jìn)行高頻加熱的電極施加高頻電壓時(shí)，由于玻璃板自身也有電位，因此例如在參考文獻(xiàn)I的形態(tài)中會(huì)在與電位比電極間的電位低的點(diǎn)之間產(chǎn)生放電。因此，在專利文獻(xiàn)I記載的系統(tǒng)中，在用射頻能量來加熱玻璃板時(shí)，有可能會(huì)在用于噴射例如空氣的噴嘴與電極之間、玻璃板或搬運(yùn)玻璃板的輥與電極之間等部位產(chǎn)生放電。一旦放電產(chǎn)生，便無法進(jìn)行高頻加熱，因此，所能施加的高頻電壓的上限被限制在不會(huì)引起放電的值。其結(jié)果是，存在很難確保所需的加熱能力這樣的問題。本發(fā)明提供一種玻璃板的強(qiáng)化方法，其能使玻璃板的表面與中心部之間產(chǎn)生更大的溫差。另外，為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提供一種玻璃板的強(qiáng)化裝置，其能使用來自玻璃板內(nèi)部的發(fā)熱來更有效地控制到期望的溫度。解決技術(shù)問題用的技術(shù)方案
為解決上述問題，本發(fā)明提出了以下的方案。本發(fā)明的玻璃板的強(qiáng)化方法制造通過對表面溫度處于軟化點(diǎn)以下且退火點(diǎn)以上的玻璃板噴射冷卻介質(zhì)進(jìn)行急冷而得到強(qiáng)化的玻璃板，在玻璃板整體的溫度沒有達(dá)到應(yīng)變點(diǎn)以下的階段，一邊相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱，一邊進(jìn)行急冷。上述強(qiáng)化方法也可在將處于以下溫度范圍的玻璃板從加熱爐取出后到冷卻介質(zhì)的噴射開始為止的期間內(nèi)開始上述選擇性的加熱，在冷卻介質(zhì)的噴射開始后結(jié)束上述選擇性的加熱，上述溫度范圍是指處于軟化點(diǎn)以下，且在低于強(qiáng)化點(diǎn)的強(qiáng)化點(diǎn)附近以上。也可在上述冷卻介質(zhì)的噴射開始時(shí)刻或者之后開始上述選擇性的加熱。本發(fā)明的另一玻璃板的強(qiáng)化方法包括預(yù)先將玻璃板加熱至上述玻璃板的軟化點(diǎn)附近的溫度的加熱工序，對加熱后的上述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)來進(jìn)行急冷的急冷工序，和在上述加熱工序與上述急冷工序之間的急冷前工序，至少還包括在上述急冷工序中相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱副工序，將上述內(nèi)部加熱副工序的開始時(shí)刻設(shè)在上述急冷前工序的中途與上述急冷工序的中途之間，將上述內(nèi)部加熱副工序的結(jié)束時(shí)刻設(shè)在上述急冷工序的中途，藉此，形成當(dāng)上述急冷工序中上述玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，上述玻璃板的板厚方向表面的溫度處在退火點(diǎn)以下這一狀態(tài)。另外，在上述內(nèi)部加熱副工序中，內(nèi)部加熱副工序開始時(shí)玻璃板的上述玻璃板的板厚方向的中心部的溫度和表面的溫度并非必須上升，也可從開始時(shí)起便被維持或者下降。也可以是在上述玻璃板的板厚方向中心部的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，上述玻璃板的板厚方向的中心部的溫度與表面的溫度之差為100°c以上。也可以是在上述玻璃板的板厚方向中心部的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，上述玻璃板的板厚方向的表面的溫度為應(yīng)變點(diǎn)一 20°C以下。也可以是在上述內(nèi)部加熱副工序中，內(nèi)部加熱副工序開始時(shí)刻的玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度為該內(nèi)部加熱副工序中的玻璃板的最高溫度。本發(fā)明的另一玻璃板的強(qiáng)化方法包括預(yù)先將玻璃板加熱至上述玻璃板的軟化點(diǎn)附近的溫度的加熱工序，對加熱后的上述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)來進(jìn)行急冷的急冷工序，和在上述加熱工序與上述急冷工序之間的急冷前工序，至少還包括在上述急冷工序中相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱副工序，當(dāng)將上述玻璃板的板厚方向的中心部的溫度記為x°C，將上述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面中任一面的溫度記為y°C，并且上述玻璃板的板厚方向的中心部的溫度為6200C以上且700°C以下時(shí)，形成以下狀態(tài)x和I具有滿足一次方程式y(tǒng) = ax + b (a和b為常數(shù))的關(guān)系，并且上述一次方程式中的常數(shù)a為O. 5以上且O. 65以下，上述一次方程式中的常數(shù)b為60以上且180以下。也可以是上述玻璃板由鈉鈣玻璃形成，在上述加熱工序中，對上述玻璃板施加高頻來對上述玻璃板進(jìn)行高頻加熱。也可以是上述玻璃板是含有金屬離子的玻璃板，在上述加熱工序中，使用短波紅外線來加熱上述玻璃板。本發(fā)明的玻璃板的強(qiáng)化裝置將加熱后的玻璃板冷卻來使玻璃板強(qiáng)化，上述強(qiáng)化裝 置具備對上述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)來將上述玻璃板急冷的急冷單元，相對于上述玻璃板的表面對急冷中的上述玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱單元，和搬運(yùn)上述玻璃板的搬運(yùn)單元，上述急冷單元至少具備具有前端設(shè)有開口的多個(gè)噴嘴，且上述開口配置成朝向上述兩側(cè)的表面的噴嘴部，和從上述噴嘴部的上述開口將上述冷卻介質(zhì)排出的排出單元，上述內(nèi)部加熱單元至少具備用于對上述玻璃板施加高頻電壓來加熱上述玻璃板的電極部，和用于對上述電極部施加高頻電壓的電源部，上述電極部與上述噴嘴部及上述搬運(yùn)單元電絕緣。也可以是至少上述噴嘴部由絕緣體形成，上述搬運(yùn)單元具有支承體，該支承體與上述玻璃板的表面的至少一部分接觸來支承上述玻璃板，且至少該支承體的與上述玻璃板接觸的部分由絕緣體構(gòu)成。 另外，也可以是，上述開口中的至少I個(gè)開口相對于上述多個(gè)開口中的其他開口在沿著上述搬運(yùn)方向的方向上間隔配置，從上述搬運(yùn)方向觀察上述多個(gè)開口時(shí)，相鄰的開口配置在彼此不重疊的位置。還有，也可以是上述電極中具有多個(gè)在與上述玻璃板的搬運(yùn)方向垂直的方向上設(shè)置的供電部，和與上述電源部連接并且與上述供電部中的每一個(gè)相連接的電極布線，上述電極布線以從上述電源部起至上述供電部為止的距離為大致等距離的方式形成。另外，也可以是配置得與上述電極部最接近的導(dǎo)體和上述電極部之間的距離長于上述電極間的距離。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的玻璃板的強(qiáng)化方法，能使玻璃板的表面與中心部之間產(chǎn)生更大的溫差。另外，根據(jù)本發(fā)明的玻璃板的強(qiáng)化裝置，能使用來自玻璃板自身的內(nèi)部的發(fā)熱更高效地加熱至期望的溫度。因此，根據(jù)本發(fā)明，能對以往很難進(jìn)行強(qiáng)化的板厚薄的玻璃板和熱傳導(dǎo)率高的玻璃板進(jìn)行強(qiáng)化。


圖I是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的玻璃板的強(qiáng)化裝置的沿玻璃板搬運(yùn)方向的截面的縱剖示意圖。
圖2(A)是圖I的A — A線的橫剖示意圖，圖2(B)是圖I的B — B線的橫剖示意圖。圖3是圖I的C — C線的縱剖示意圖。圖4是表示上述強(qiáng)化裝置的一部分的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5 (A)和圖5 (B)是表示上述強(qiáng)化裝置的使用時(shí)的動(dòng)作和冷卻介質(zhì)的流動(dòng)的示意圖。圖6 (A)、圖6 (B)、圖6 (C)和圖6⑶是用于說明在本發(fā)明的玻璃板的強(qiáng)化方法中玻璃板所產(chǎn)生的應(yīng)力的示意圖。圖7是用于說明本實(shí)施方式的玻璃板的強(qiáng)化方法的工序說明圖。
圖8是表示本發(fā)明其它實(shí)施方式的強(qiáng)化方法的工序說明圖。圖9是表示本發(fā)明其它實(shí)施方式的強(qiáng)化方法的工序說明圖。圖10是表示對玻璃板的強(qiáng)化而言最佳的溫度關(guān)系的曲線圖。圖11是表示模擬的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中，加熱是指對加熱對象物(玻璃板)施加能量而產(chǎn)生的所有發(fā)熱，其也包含由用于預(yù)先將玻璃板整體加熱至軟化點(diǎn)附近的加熱爐(余熱單元)、急冷前工序和急冷工序中的內(nèi)部加熱單元進(jìn)行的加熱。同時(shí)，本發(fā)明的加熱并非必須限定于使加熱對象物的表面或內(nèi)部的溫度上升。例如，也可包含在對被加熱至一定溫度的加熱對象物進(jìn)行冷卻的過程中施加能量時(shí)，溫度根據(jù)冷卻能力與施加能量所產(chǎn)生的發(fā)熱之間的平衡而上升或下降的情況。其結(jié)果是，加熱對象物的溫度下降被抑制而使溫度維持在大致同一溫度的情況、使溫度下降的速度變小的情況也認(rèn)為包含在加熱中。另外，本發(fā)明中，內(nèi)部加熱是指因加熱對象物自身發(fā)熱而產(chǎn)生的所有上述加熱，只要是來自加熱對象物的發(fā)熱，發(fā)熱的部位并不限定于其內(nèi)側(cè)，即使是來自其表面的發(fā)熱，也認(rèn)為包含在內(nèi)部加熱中。另外，在本發(fā)明中，相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱(以下也稱作內(nèi)部加熱)是指，以使玻璃板的厚度方向的中心部與玻璃板的表面之間產(chǎn)生溫差或者增大玻璃板的厚度方向的中心部與玻璃板的表面之間的溫差為目的，以使板厚方向中心部附近的溫度升高的方式，利用高頻或短波紅外線等內(nèi)部加熱單元等局部和/或高效率地對板厚方向中心部附近進(jìn)行加熱。例如，在使用基于高頻加熱的介質(zhì)加熱時(shí)，溫度越高，就能以越高的效率利用電磁波的能量來發(fā)熱。當(dāng)玻璃板中存在高溫的部分和與其相比溫度相對較低的部分時(shí)，通過該介質(zhì)加熱，高溫部分愈發(fā)發(fā)熱，高溫部與低溫部的溫差擴(kuò)大。因此，在對板厚方向中心部附近(以下有時(shí)也簡稱為內(nèi)部)與表面相比溫度相對較高的玻璃板進(jìn)行介質(zhì)加熱時(shí)，內(nèi)部與表面的溫差會(huì)擴(kuò)大。另外，在對內(nèi)部和表面處于大致相同狀態(tài)的玻璃板進(jìn)行介質(zhì)加熱時(shí)，玻璃板整體被相同地加熱，不構(gòu)成選擇性的加熱。因此，在本發(fā)明中，相對于表面對內(nèi)部進(jìn)行選擇性的加熱是指對處于內(nèi)部與表面相比溫度較高的狀態(tài)的玻璃板進(jìn)行介質(zhì)加熱。例如,在由鈉I丐玻璃形成的普通厚度(I 3. 5mm)的車用安全玻璃的情況下,急冷的持續(xù)時(shí)間通常為I分鐘至3分鐘左右。在該急冷中，作為本發(fā)明的高頻加熱的持續(xù)時(shí)間，考慮到裝置的生產(chǎn)率等，較為理想的是I 10秒左右，更為理想的是2 6秒。當(dāng)高頻加熱的能量較低時(shí)，可以是比上述時(shí)間更長的時(shí)間。另外，在本發(fā)明中，玻璃板的板厚方向中心部附近是指進(jìn)行選擇性的加熱的部分。當(dāng)冷卻中的玻璃板的兩個(gè)主表面的溫度相同時(shí)，板厚方向的幾何學(xué)中心部分的溫度最高。當(dāng)兩個(gè)主表面的溫度不同時(shí)，作為溫度最高的部分，比板厚方向的幾何學(xué)中心更接近高溫側(cè)表面的部分的溫度最高。本發(fā)明中的板厚方向中心部附近是指在板厚方向上溫度最高的部分，如上所述，有時(shí)其與板厚方向的幾何學(xué)中心不同。另外，本發(fā)明中，急冷是指為了使用上述的主動(dòng)冷卻單元以至少在放冷以上的冷卻速度對預(yù)先被加熱至期望溫度的玻璃板進(jìn)行強(qiáng)化，而對玻璃板表面噴射冷卻介質(zhì)來迅速進(jìn)行冷卻。具體而言，是指對于被加熱的玻璃板的表面，使用例如基于鼓風(fēng)機(jī)或高壓氣體的氣冷、液冷、噴霧冷卻、接觸式冷卻等的主動(dòng)冷卻單元，將熱量從作為冷卻對象物的玻璃板的表面迅速除去。對于玻璃板的強(qiáng)化所需的冷卻能力，在由鈉鈣玻璃形成的普通厚度(I 3. 5mm)的玻璃板的情況下,通常使用具有300 500kcal/m2/hr/°C的冷卻能力的冷卻單 熱傳導(dǎo)率高的玻璃形成的玻璃板進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，有時(shí)需要更高的冷卻能力。另一方面，在本說明書中，將以比急冷低的冷卻速度對玻璃板進(jìn)行冷卻稱為放冷。例如是指將高溫的玻璃板置于溫度比玻璃板的溫度低的氣氛中時(shí)玻璃板的溫度逐漸下降的現(xiàn)象。具體而言，例如是指因玻璃板在沒有加熱單元的搬運(yùn)裝置上等搬運(yùn)、等待而引起的溫度下降等不可避免的被動(dòng)的溫度下降等。還有，在本發(fā)明中，放冷也指與上述急冷的情況同樣地利用對玻璃板表面進(jìn)行冷卻介質(zhì)的噴射等的主動(dòng)單元以比急冷慢的冷卻速度進(jìn)行冷卻。在利用主動(dòng)單元進(jìn)行放冷時(shí)，冷卻玻璃板的冷卻能力以比上述急冷低的冷卻能力進(jìn)行冷卻。另外，在本發(fā)明中，冷卻除了包含上述急冷和放冷之外，也包含以往的玻璃板強(qiáng)化方法中的公知的冷卻方法和冷卻單元。另外，如上所述，本發(fā)明的急冷單元能以放冷以上的速度將冷卻對象的熱量快速除去。另外，通過將急冷單元的冷卻能力調(diào)節(jié)到較小，還可將急冷單元作為用于進(jìn)行以比急冷慢的方式除去熱量的普通冷卻和退火的冷卻單元使用，即使是利用急冷單元進(jìn)行冷卻，也包含并非是急冷的情況。以下，對本發(fā)明一實(shí)施方式的玻璃板的強(qiáng)化裝置I和玻璃板的強(qiáng)化方法的細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。首先，參照圖I至圖5對本實(shí)施方式的玻璃板的強(qiáng)化裝置(以下簡稱為“強(qiáng)化裝置”)I進(jìn)行說明。圖I是表示強(qiáng)化裝置I的沿玻璃板搬運(yùn)方向的截面的縱剖示意圖。圖2(A)是圖I的A —A線的橫剖示意圖，圖2 (B)是圖I的B —B線的橫剖示意圖。圖3是圖I的C 一 C線的縱剖示意圖。圖4是表示強(qiáng)化裝置I的一部分的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5(A)和圖5(b)是表示強(qiáng)化裝置I的使用時(shí)的動(dòng)作和冷卻介質(zhì)的流動(dòng)的示意圖。為了便于說明，在圖I至圖5中規(guī)定彼此正交的X軸、Y軸和Z軸。X軸是與玻璃板G的搬運(yùn)方向平行的軸線，Y軸是與強(qiáng)化裝置I的寬度方向平行的軸線，Z軸是與所搬運(yùn)的玻璃板G的面垂直的軸線。
另外，在本發(fā)明中，玻璃板的內(nèi)部是指玻璃板板厚方向上的玻璃板的內(nèi)側(cè)整體，玻璃板的中心部是指包含玻璃板板厚方向上的中心在內(nèi)的具有一定厚度的區(qū)域。另外，此時(shí)的區(qū)域厚度是能通過后述的測定方法進(jìn)行測定的范圍。另外，在本發(fā)明中，軟化點(diǎn)是指玻璃板的log η的值為7. 60[Log Poise]的溫度，強(qiáng)化點(diǎn)是指玻璃板的log Π的值為9.4[Log Poise]的溫度，退火點(diǎn)是指玻璃板的log η的值為13. O [Log Poise]的溫度，應(yīng)變點(diǎn)是指玻璃板的Iogn的值為14. 5 [Log Poise]的溫度。另外，搬運(yùn)面是指由多個(gè)搬運(yùn)輥的上表面限定的面，其與搬運(yùn)輥和被搬運(yùn)的玻璃板G的下表面之間的接觸點(diǎn)的群所形成的面大致一致。 本實(shí)施方式的強(qiáng)化裝置I將加熱后的玻璃板G冷卻、強(qiáng)化。如圖I所示，強(qiáng)化裝置I具備搬運(yùn)玻璃板G的搬運(yùn)單元10、加熱玻璃板G的加熱單兀15、對被加熱的玻璃板G的板厚方向上的兩側(cè)的表面Ga噴射冷卻介質(zhì)來對玻璃板G進(jìn)行急冷的急冷單元40。搬運(yùn)單元10是朝預(yù)先設(shè)定好的搬運(yùn)方向(本實(shí)施方式中是X軸方向)搬運(yùn)玻璃板G的單元，其具有與玻璃板G的表面Ga的至少一部分接觸來支承玻璃板G的搬運(yùn)輥(支承體)13。如圖2 (B)所示，以中心軸線01與Y軸平行(包含大致平行，下同)的方式，在X軸方向上以一定間隔設(shè)置有多個(gè)搬運(yùn)輥13。如圖2(B)所示，搬運(yùn)輥13具有轉(zhuǎn)軸13a和以覆蓋轉(zhuǎn)軸13a外周的方式形成的表面部13b。作為轉(zhuǎn)軸13a的材料，可使用例如鋼、不銹鋼或鋁合金等。表面部13b由具有絕緣性的材料形成。能使用例如聚苯硫醚(PPS)樹脂或陶瓷等。藉此，搬運(yùn)輥13便與后述的電極部21電絕緣。搬運(yùn)輥13與未圖示的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)連接，通過以規(guī)定的速度旋轉(zhuǎn)來沿X軸方向搬運(yùn)玻璃板G。如圖I所示，加熱單元15具備加熱爐(預(yù)熱單元)16和高頻加熱單元20。加熱爐16具有將氣體或電等作為能源來加熱自身內(nèi)部的公知結(jié)構(gòu)，并對搬運(yùn)輥13所搬運(yùn)的玻璃板G進(jìn)行加熱。高頻加熱單元20是通過高頻加熱來加熱玻璃板G的單元，其具備電極部21和電源部35。電極部21配置在用于將玻璃板G從加熱爐16搬出的引出口附近，如圖3所示，電極部21具備配置在玻璃板G的板厚方向上的一個(gè)表面?zhèn)鹊墓┙o電極22、配置在玻璃板G的板厚方向上的另一個(gè)表面?zhèn)鹊膹膭?dòng)電極28。如圖3所示，供給電極22具有絕緣軸部23、電極支承部24和電極主體25。絕緣軸部23使用具有絕緣性的材料、例如氧化鋁形成為圓柱狀。絕緣軸部23插穿電極支承部24，以長軸方向與Y軸平行的方式保持電極。如圖4所示，電極支承部24用具有導(dǎo)電性的材料形成為空心圓筒狀。作為電極支承部24的材料，可使用銅或不銹鋼等。電極支承部24具有與電源部35的供電側(cè)連接的供電部24a。在電極支承部24的外表面上，在Y軸方向上空開規(guī)定的間隔配置有2處供電部24a，在將電極支承部24的長軸方向長度設(shè)為L時(shí)，供電部24a的位置設(shè)定在與電極支承部24的兩個(gè)端部離開L/4的中央側(cè)。電極主體25是板狀的導(dǎo)電性構(gòu)件，其具有被施加高頻電壓的電極面22a。如圖3所示，電極主體25以電極面22a與由搬運(yùn)輥13形成的玻璃板搬運(yùn)面相對的方式安裝在電極支承部24上。如圖I所示，供給電極22通過電極布線29而與電源部35連接。如圖3所示，電極布線29由安裝于供電部24a的分支布線29a和將分支布線與電極部35連接的供電電纜29b形成。
分支布線31是導(dǎo)電性的構(gòu)件，如圖4所示，其具有設(shè)于長軸方向中央的供給點(diǎn)31a和形成于長軸方向兩端的連接端子31b，各連接端子31b與電極支承部24的各供電部24a電連接。由于供給點(diǎn)31a與各連接端子31b間的距離相等，因此從電源部35到各供電部24a為止的電氣距離大致相等。從動(dòng)電極28的結(jié)構(gòu)與供給電極22大致相同，具有絕緣軸部23、電極支承部24和電極主體25。電極支承部24通過電極布線29而與電源部35的從動(dòng)側(cè)連接，也與未圖示的接地(接地單元)連接。為方便說明，以下說明中將從動(dòng)電極28的電極面稱作電極面28a。如圖3所示，從動(dòng)電極28的電極面28a配置于與供給電極22的電極面22a正對的位置，在電極面22a與28a之間對玻璃板G施加高頻電壓，對玻璃板G進(jìn)行高頻加熱。如圖I所示，設(shè)置有三個(gè)電源部35，其分別與各電極部21連接。因此，電極部21能分別獨(dú)立地調(diào)整電力。
在本實(shí)施方式中，電源部35對電極部21施加27. 12MHz的高頻電壓，但所施加的高頻電壓的頻率不限定于此。本發(fā)明中的高頻電壓的頻率可根據(jù)實(shí)際的電極電壓和所加熱的玻璃板的介電損耗等適當(dāng)確定，但較為理想的是IMHz 100MHz，更為理想的是10 50MHz。若是該范圍，則能用日本國內(nèi)根據(jù)法令能在工業(yè)上使用的頻率進(jìn)行實(shí)施，并且，與頻率高的電磁波相比，電磁波的屏蔽變得容易，設(shè)備的安全性提高，設(shè)計(jì)和維持變得容易且廉價(jià)。若高頻加熱的高頻電壓的頻率較低，則低電極內(nèi)的駐波波長變長，有利于均勻加熱，若高頻加熱的高頻電壓的頻率較高，則能以低電壓進(jìn)行加熱，放電變得困難。如圖I所示，急冷單元40配置在所搬運(yùn)的玻璃板G的板厚方向兩側(cè)，包括多個(gè)室單元(排出單元)43和多個(gè)噴嘴部50、60。本實(shí)施方式的急冷單元將空氣用作冷卻介質(zhì)。室單元43具有沿Y軸方向延伸的箱狀的上部室41和下部室42，并在X方向上空開規(guī)定間隔排列設(shè)置。上部室41具有噴嘴部50，該噴嘴部50從與上述搬運(yùn)面相對的下表面向搬運(yùn)面延伸設(shè)置。下部室42具有噴嘴部60，該噴嘴部60從與搬運(yùn)面相對的上表面向搬運(yùn)面延伸設(shè)置。上部室41和下部室42呈能利用未圖示的空氣排出單元將空氣儲(chǔ)備于內(nèi)部的容器形狀(參照圖3)。上述電極部21配置在上部室41與下部室42之間。另外，上述搬運(yùn)輥13配置在相鄰的下部室42之間。如圖2(A)和圖2(B)所示，噴嘴部50、60包括形成為筒狀的多個(gè)噴嘴51、61。安裝于上部室41的噴嘴部50具有8個(gè)噴嘴51，該噴嘴51的前端形成有朝向下側(cè)的開口 51a。安裝于下部室42的噴嘴部60具有8個(gè)噴嘴61，該噴嘴61的前端形成有朝向上側(cè)的開口61a。噴嘴部50、60的各噴嘴形成了在Y軸方向上等間隔地排列著4個(gè)噴嘴的兩列噴嘴列52,53和兩列噴嘴列62、63。另外，各噴嘴部的噴嘴的數(shù)量和噴嘴列的數(shù)量只是一例，只要適當(dāng)設(shè)定即可。噴嘴部50、60的多個(gè)開口 51a、61a配置于在從X軸方向觀察時(shí)相鄰噴嘴列的開口彼此不相重疊的位置。在設(shè)于噴嘴部50、60的噴嘴51、61中，至少供給電極22側(cè)的噴嘴51是用具有絕緣性的材質(zhì)形成的，噴嘴部50與電極部21電絕緣。作為絕緣性材料，能使用PPS樹脂或陶
PU -Tf* O在本實(shí)施方式中，噴嘴部50、60的各噴嘴51、61用絕緣性材料形成，噴嘴部50、60兩者均與電極部21絕緣。
如圖5(A)和圖5(B)所示，在上述結(jié)構(gòu)的急冷單元40中，從室單元43的噴嘴51、61的開口 51a、61a排出的作為冷卻介質(zhì)的空氣5對玻璃板G的兩側(cè)的表面Ga進(jìn)行噴射，以冷卻表面Ga。所噴射的空氣5 —邊從玻璃板G奪取熱量,一邊沿著表面Ga移動(dòng),并從排列設(shè)置的室單元43之間等部位排出。此時(shí)，如圖5(B)中局部放大表示的那樣，相鄰噴嘴列的開口 51a、61a配置成從X方向觀察時(shí)不相互重疊，因此，能防止從開口 51a(和61a)排出后與X軸平行地前進(jìn)的空氣5彼此碰撞而使流速下降或發(fā)生滯留，能提高冷卻效率。接著，參照圖6至圖8，對本實(shí)施方式的玻璃板的強(qiáng)化方法(以下簡稱為“強(qiáng)化方法”)進(jìn)行說明。另外，以下說明中的溫度條件等是使用鈉鈣玻璃(軟化點(diǎn)730°C、強(qiáng)化點(diǎn)657°C、退火點(diǎn)550°C、應(yīng)變點(diǎn)520°C、厚度2. 8mm)作為玻璃板G時(shí)的例子。圖6 (A)、圖6 (B)、圖6(C)和圖6(D)是表不在一般的玻璃板強(qiáng)化方法中玻璃板G所產(chǎn)生的應(yīng)力的縱剖示意圖。另外，圖7是用于說明本實(shí)施方式的強(qiáng)化方法的工序的工序說明圖。另外，在圖6中，朝向圖中央所示點(diǎn)劃線的箭頭表示壓縮應(yīng)力，反向的箭頭表示拉伸應(yīng)力，帶有X記號(hào)的虛線表示緩和了的應(yīng)力。首先，參照圖6 (A)至圖6 (D)對在本實(shí)施方式的強(qiáng)化方法中強(qiáng)化玻璃板的機(jī)制進(jìn)行說明。首先，均勻地加熱玻璃板G。這樣一來，玻璃板G便同樣地膨脹，因此，在玻璃板G的板厚方向(圖中的上下方向)上的兩側(cè)的表面Ga與玻璃板G的板厚方向上的中心部Gb之間不產(chǎn)生壓縮應(yīng)力或拉伸應(yīng)力(參照圖6(A))。接著，如圖6⑶所示，冷卻玻璃板G的表面Ga。此時(shí)，在玻璃板G的表面Ga的位置Pl處，表面Ga被冷卻而欲收縮，但中心部Gb因尚未被冷卻而不收縮，因此，因表面Ga與中心部Gb的膨脹率之差而在表面Ga上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。另一方面,對于玻璃板G的中心部Gb,由于在玻璃板G的中心部Gb的位置P2處表面Ga不膨脹，因此在中心部Gb產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。接著，若在如上所述那樣使玻璃板G的表面Ga與中心部Gb之間產(chǎn)生溫差的狀態(tài)下將玻璃板G維持在應(yīng)變點(diǎn)以上的溫度的狀態(tài)，則如圖6 (C)所示，在玻璃板G的表面Ga與中心部Gb之間存在溫差的狀態(tài)下產(chǎn)生的應(yīng)力得到緩和(應(yīng)力緩和)。最后，對應(yīng)力得到緩和的玻璃板G的板厚方向上的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)來進(jìn)行急冷、強(qiáng)化。被急冷至常溫的玻璃板G中，溫度較高的中心部Gb的收縮比表面Ga的收縮大，殘留下永久變形。其結(jié)果是，圖6(B)所示的壓縮應(yīng)力與拉伸應(yīng)力間的關(guān)系如圖6(D)所示那樣逆轉(zhuǎn)，在玻璃板G的表面Ga殘留下壓縮應(yīng)力，在中心部Gb殘留下拉伸應(yīng)力，從而獲得在物理上被強(qiáng)化的強(qiáng)化玻璃板Gl。接著，對本實(shí)施方式的強(qiáng)化方法的各工序進(jìn)行說明。圖7是表示本強(qiáng)化方法的工序的工序說明圖，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示玻璃板G的溫度。另外，圖7 —并示出了玻璃板G的表面Ga和中心部Gb的溫度。如圖7所示，本強(qiáng)化方法包括加熱工序、急冷前工序、急冷工序、至少在上述急冷工序中相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱副工序。在圖7中，縱軸表示玻璃板的溫度，橫軸表示時(shí)間，兩條實(shí)線中，上側(cè)的實(shí)線表示 玻璃板的中心部溫度，下側(cè)的實(shí)線表示玻璃板的表面溫度。另外，時(shí)間h是開始加熱工序的時(shí)間。另外，時(shí)間h是開始急冷前工序的時(shí)間，時(shí)間t2是通過高頻等方式從玻璃板的內(nèi)部開始加熱的時(shí)間，時(shí)間t3是從玻璃板的內(nèi)部結(jié)束加熱的時(shí)間，時(shí)間t4是開始急冷工序的時(shí)間。在圖7所示的實(shí)施方式中，時(shí)間t3與時(shí)間t4大致同時(shí)，即內(nèi)部加熱副工序的開始時(shí)刻與急冷開始時(shí)刻大致同時(shí)。首先，在加熱工序中，將玻璃板G加熱至軟化點(diǎn)附近的溫度(規(guī)定的加熱爐引出口附近的溫度T5)。具體而言，使用加熱爐16，將玻璃板G加熱至比軟化點(diǎn)低且比退火點(diǎn)高的溫度。例如在鈉鈣玻璃的情況下，將玻璃板G加熱至650°C。在接下來的急冷工序中，對玻璃板G的板厚方向上的兩側(cè)的表面Ga噴射冷卻介質(zhì)來進(jìn)行冷卻。其結(jié)果是，在例如時(shí)間t2，玻璃板G的中心部Gb的溫度被冷卻至比規(guī)定的引出溫度T5低的溫度T3。同時(shí)，玻璃板G的表面Ga的溫度被冷卻至比玻璃板G的中心部Gb的溫度更低的溫度T2，在玻璃板G的表面Ga與中心部Gb之間產(chǎn)生溫差。接著，在時(shí)間t2與時(shí)間t3之間的內(nèi)部加熱副工序中，一邊如上所述那樣繼續(xù)進(jìn)行使用冷卻介質(zhì)的冷卻，一邊通過來自玻璃板G內(nèi)部的發(fā)熱將玻璃板G加熱。通過進(jìn)行內(nèi)部加熱副工序，時(shí)間t3的玻璃板G的表面Ga與中心部Gb間的溫差變得比開始內(nèi)部加熱副工序的時(shí)間t2的溫差大。藉此，在時(shí)間t2以后的至少一個(gè)時(shí)刻會(huì)在玻璃板G上產(chǎn)生用以往的強(qiáng)化方法幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的溫差。例如，在時(shí)間t3，還可形成玻璃板G的板厚方向上的中心部Gb的溫度T4為強(qiáng)化點(diǎn)附近，且使板厚方向上的表面Ga的溫度T1處在退火點(diǎn)以下的狀態(tài)。在此，示出了在時(shí)間〖3處玻璃板的中心部溫度與表面溫度的溫差達(dá)到最大的例子，但溫差達(dá)到最大的時(shí)刻不僅僅限于時(shí)間t3，也可根據(jù)冷卻能力、玻璃板的熱傳導(dǎo)率等在時(shí)間t3的前后適當(dāng)變化。另外，在內(nèi)部加熱副工序中玻璃板的中心部溫度可以上升，但即使只是維持中心部的溫度或者減小溫度下降速度，只要能獲得足夠的表面溫度的溫差，則也不會(huì)對本發(fā)明效果有任何負(fù)面影響。在時(shí)間t3以后，不伴隨來自內(nèi)部的加熱的急冷工序繼續(xù)進(jìn)行，在玻璃板整體被冷卻至常溫而得到強(qiáng)化后，本強(qiáng)化方法結(jié)束。作為內(nèi)部加熱副工序中的通過來自內(nèi)部的發(fā)熱來加熱玻璃板G的方法，可列舉例如高頻加熱或使用短波紅外線的加熱。其中，在高頻加熱的情況下，溫度高的玻璃板與溫度低的玻璃板相比介電損耗大，因此，具有發(fā)出的熱量更多的特性。因此，如急冷工序中的時(shí)間t2那樣，當(dāng)在玻璃板G的表面Ga與中心部Gb之間產(chǎn)生溫差，中心部Gb的溫度要比表面Ga的溫度高時(shí)，中心部Gb比表面Ga更容易被加熱，因此，具有能使表面Ga與中心部Gb之間產(chǎn)生更大的溫差這樣的優(yōu)點(diǎn)。另外，使用短波紅外線的加熱的細(xì)節(jié)將在后面說明。根據(jù)本實(shí)施方式的強(qiáng)化方法，通過在急冷工序中進(jìn)行內(nèi)部加熱副工序,能使玻璃板G的表面Ga與中心部Gb之間的溫差變得更大。藉此，能使經(jīng)應(yīng)力緩和而達(dá)到常溫的玻璃板的表面的壓縮應(yīng)力變得更大，因此，能制造出強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高的玻璃板。還有，能強(qiáng)化以往很難進(jìn)行強(qiáng)化的板厚薄的玻璃板和熱傳導(dǎo)率高的玻璃板。另外，此時(shí)作為車用的安全玻璃板可實(shí)現(xiàn)較好的破碎時(shí)的碎片。另外，在急冷前工序中玻璃板G被冷卻規(guī)定時(shí)間之后進(jìn)行內(nèi)部加熱副工序，因此，能降低加熱工序中的引出溫度。其結(jié)果是，引出時(shí)玻璃的粘性不會(huì)下降得過多，因此，能使玻璃板G的變形減少，使表面質(zhì)量提高。
另外，由于能使急冷工序的開始時(shí)刻推遲，因此能防止因玻璃板表面的冷卻所產(chǎn)生的初始拉伸應(yīng)力而引起的開裂。另外，根據(jù)上述本實(shí)施方式的強(qiáng)化裝置1，加熱單元15具備加熱爐16和高頻加熱單元20，因此，能良好地執(zhí)行本發(fā)明的強(qiáng)化方法中的加熱工序和內(nèi)部加熱副工序。另外，電極部21與噴嘴部50、60及搬運(yùn)單元10的搬運(yùn)輥13電絕緣，因此，在比一對電極面22a、28a間的距離更近的距離處導(dǎo)體不露出，可降低從電極部21放電的可能性。其結(jié)果是，為提高一對電極面22a、28a間的電場強(qiáng)度，能進(jìn)一步提高高頻電壓。藉此，能一邊防止放電，一邊使用來自內(nèi)部的發(fā)熱更有效地將玻璃板G加熱至期望的溫度。另外，噴嘴部50、60和搬運(yùn)輥13的表面部13b是由絕緣體形成的，因此，能將電極部21與噴嘴部50、60及搬運(yùn)輥13配置得更接近。其結(jié)果是，能進(jìn)一步提高加熱效率和冷卻效率來良好地執(zhí)行內(nèi)部加熱副工序。另外，在噴嘴部50、60中，噴嘴列52、53、62、63配置成使電極部21在X軸方向上位于它們之間，從搬運(yùn)方向(X軸方向)觀察噴嘴51、61的開口 51a、61a時(shí)相鄰的開口 51a、61a配置在不相互重疊的位置。因此，從噴嘴51、61的開口 51a、61a排出的空氣5不易相互干擾、碰撞而發(fā)生滯留，可快速排出。其結(jié)果是，能提高玻璃板G的表面Ga上的空氣5的流速，能快速冷卻玻璃板的表面。還有，電極布線29以從電源部35到各供電部24a為止的距離大致相等的方式將電源部35與各供電部24a連接，因此，能在電極主體25上均勻地施加電壓。因此，能減輕由電極面22a、28a限定的空間內(nèi)的電場強(qiáng)度的不均。另外，關(guān)于本實(shí)施方式的強(qiáng)化方法，在上述圖7的說明中是以在急冷工序中進(jìn)行內(nèi)部加熱副工序的方式進(jìn)行了說明，但也可理解為時(shí)間h與時(shí)間&之間是使用預(yù)備的冷卻單元等使被加熱后的玻璃板冷卻的急冷前工序，時(shí)間t2與時(shí)間t3之間是相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱工序，而時(shí)間t3以后則是在內(nèi)部加熱工序之后對上述玻璃板進(jìn)行急冷的急冷工序。即使是這樣理解，本發(fā)明的強(qiáng)化方法的作用效果也不會(huì)有任何變化。在圖7的方式中，示出了在內(nèi)部加熱工序中，在開始來自玻璃板內(nèi)部的加熱的同時(shí)利用急冷單元開始玻璃板的急冷的例子。但是，內(nèi)部加熱的開始時(shí)刻也可以是在急冷前工序的中途，還可以是在急冷開始之后。圖8是與圖7同樣的表示本強(qiáng)化方法的工序的工序說明圖，其表示內(nèi)部加熱的開始時(shí)刻處在急冷前工序的中途的情況。圖9也同樣是表示本強(qiáng)化方法的工序的工序說明圖，其表示內(nèi)部加熱的開始時(shí)刻處在急冷開始之后(即急冷工序的中途)的情況。另外，如圖8所示，在內(nèi)部加熱副工序的時(shí)間t2與時(shí)間t3之間，玻璃板的板厚方向上的中心部的溫度和表面的溫度并非必須上升，也可如圖8的T3(T4)那樣維持在大致相同的溫度。另外，也可在〖4之前的急冷前工序中開始內(nèi)部加熱副工序。還有，如圖9所示，如T4至T3那樣，內(nèi)部加熱副工序中的玻璃板的溫度、特別是玻璃板中心部的溫度也可逐漸下降。在本發(fā)明中，急冷工序是指從為進(jìn)行上述急冷而噴射冷卻介質(zhì)的時(shí)刻開始直到該冷卻介質(zhì)的噴射結(jié)束為止的工序。加熱工序是指將玻璃板加熱至能通過急冷來進(jìn)行強(qiáng)化的溫度的工序。急冷前工序是指從玻璃板的加熱工序結(jié)束時(shí)刻起直到噴射急冷工序中的冷卻介質(zhì)的時(shí)刻為止的階段。急冷前工序以后，玻璃板的表面溫度下降，在急冷前工序開始的時(shí)刻的玻璃板的 表面溫度是在這之后的工序(包含急冷工序)的最高溫度。在急冷前工序中，為維持玻璃板的溫度或者使玻璃板的溫度下降速度變慢，也可對玻璃板進(jìn)行加熱。但是，假定在急冷前工序中玻璃板的表面溫度不上升。也可對在急冷前工序中被加熱后的玻璃板實(shí)施彎曲成形等成形，但在這種情況下也假定玻璃板的表面溫度不上升。在離開加熱爐后的玻璃板再次被加熱而導(dǎo)致表面溫度上升的情況下，將進(jìn)行該再次加熱的工序視作本發(fā)明的加熱工序。例如，在對被加熱后的玻璃板進(jìn)行成形，之后將玻璃板再次加熱至強(qiáng)化所需的溫度的情況下，將該成形后對玻璃板進(jìn)行加熱的工序視作本發(fā)明的加熱工序。本發(fā)明的內(nèi)部加熱(工序)在從急冷前工序的中途到急冷工序的中途為止的期間開始，并在急冷工序的中途結(jié)束。急冷前工序的中途是指在玻璃板的內(nèi)部與表面之間產(chǎn)生溫差、能進(jìn)行選擇性的內(nèi)部加熱的時(shí)刻以后的時(shí)間。內(nèi)部加熱既可以與急冷同時(shí)開始，也可以在急冷開始之后開始。至少在急冷開始之后在玻璃板的內(nèi)部與表面之間產(chǎn)生溫差，能進(jìn)行選擇性的內(nèi)部加熱。在通常情況下，即使不實(shí)施主動(dòng)的放冷，也能通過急冷前工序的放冷而在急冷開始時(shí)刻進(jìn)行選擇性的內(nèi)部加熱。在這種情況下，如果可能，則也可在急冷開始時(shí)刻前開始內(nèi)部加熱。在急冷開始時(shí)刻玻璃板的內(nèi)部與表面之間沒有產(chǎn)生足夠的溫差時(shí)，較為理想的是在急冷前工序中進(jìn)行主動(dòng)的放冷。另外，在急冷前工序中進(jìn)行主動(dòng)的放冷時(shí)，如果可能，則也可在急冷開始時(shí)刻前開始內(nèi)部加熱。內(nèi)部加熱是在急冷工序中途的時(shí)刻結(jié)束的，這意味著在本發(fā)明中，內(nèi)部加熱與其開始時(shí)刻無關(guān)，至少在急冷中進(jìn)行。在不進(jìn)行內(nèi)部加熱的急冷中，玻璃板的表面溫度因剛開始時(shí)的表面溫度與冷卻介質(zhì)的溫度之差大而迅速下降，之后，隨著表面溫度下降，表面溫度與冷卻介質(zhì)的溫度之差變小，溫度下降的速度逐漸下降。另一方面，對于玻璃板的內(nèi)部溫度，由于從內(nèi)部朝表面的熱傳導(dǎo)率低，因此內(nèi)部溫度的溫度下降速度小，急冷剛開始時(shí)內(nèi)部溫度與表面溫度之差隨著時(shí)間的流逝而擴(kuò)大。但是，之后表面溫度的下降速度下降，該表面溫度的下降速度與因從內(nèi)部朝表面熱傳導(dǎo)而引起的內(nèi)部溫度的下降速度之差變小，表面溫度與內(nèi)部溫度之差隨著時(shí)間的流逝而逐漸縮小。表面溫度與內(nèi)部溫度之差達(dá)到最大的時(shí)刻是在急冷工序中，該差達(dá)到最大的時(shí)刻與玻璃的強(qiáng)化點(diǎn)、退火點(diǎn)、應(yīng)變點(diǎn)之間的關(guān)系成了玻璃板產(chǎn)生強(qiáng)化的主要原因。在急冷時(shí)進(jìn)行內(nèi)部加熱的本發(fā)明中，即使是在內(nèi)部加熱的進(jìn)行過程中，急冷中的玻璃板的表面溫度也下降。與不進(jìn)行內(nèi)部加熱的情況相比，即使在急冷中進(jìn)行內(nèi)部加熱的玻璃板的表面溫度的下降速度變慢，也不會(huì)出現(xiàn)表面溫度不變化或上升的情況。另一方面，如上所述，此時(shí)的內(nèi)部溫度與不進(jìn)行內(nèi)部加熱的情況相比溫度下降的速度下降，另外，在溫度被維持時(shí)和溫度上升時(shí)也是一樣的情況。即使內(nèi)部溫度的溫度下降速度下降，其下降速度與表面溫度的下降速度相比也較慢。因此，通過內(nèi)部加熱，急冷中玻璃板的表面溫度與內(nèi)部溫度之差的最大值與不進(jìn)行內(nèi)部加熱的情況相比變大。藉此，不用增大強(qiáng)化用的冷卻能力，也不用為強(qiáng)化而將玻璃板加熱至較高的溫度，就能有效地進(jìn)行強(qiáng)化。另外，能容易地進(jìn)行以往很難實(shí)施強(qiáng)化的薄玻璃板和由熱傳導(dǎo)率高的玻璃形成的玻璃板的強(qiáng)化。在內(nèi)部加熱副工序中，在一邊對玻璃板進(jìn)行冷卻一邊對玻璃板的內(nèi)部進(jìn)行選擇性的加熱時(shí)，內(nèi)部的溫度無論是上升、下降還是維持均可。在將通過冷卻而從內(nèi)部取出的單位時(shí)間內(nèi)的熱能設(shè)為一 Ec，將通過加熱而對內(nèi)部施加的單位時(shí)間內(nèi)的熱能設(shè)為+ Es時(shí)(假設(shè)不對表面部分施加熱能)，若(一 Ec+ Es)的值為負(fù)，則內(nèi)部的溫度下降(但溫度下降速度 比+ Es = O時(shí)要小)。若(一 Ec + Es)的值為0，則可維持內(nèi)部的溫度，若(一 Ec + Es)為正，則內(nèi)部的溫度上升。上述一 Ec是通過熱傳導(dǎo)從高溫的內(nèi)部取出至低溫的表面的熱能，內(nèi)部與表面的溫差越大，取出的熱能就越多。+ Es來源于通過電磁波施加的能量，即使電磁波能量一定，內(nèi)部溫度越高，吸收的能量就越多，因此+ Es的值變大，反之，在內(nèi)部溫度下降時(shí)，+ Es的值變小。這樣，-Ec和+ Es的值均隨內(nèi)部和表面的溫度變化而變化，因此(一 Ec + Es)的值通常不固定。如上所述，在本發(fā)明的強(qiáng)化方法中，包含在對被加熱至玻璃的軟化點(diǎn)附近的溫度的玻璃板進(jìn)行冷卻的過程中，通過施加能量來抑制溫度下降、從而維持內(nèi)部溫度或者減小內(nèi)部溫度的溫度下降速度的形態(tài)。在這樣的玻璃板的中心部溫度不上升的形態(tài)下，能與上述實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)使玻璃板的表面與中心部之間產(chǎn)生更大的溫差這一本發(fā)明的效果。另外，在加熱單元使用上述高頻加熱時(shí)，根據(jù)中心部Gb比表面Ga更容易被加熱這一特性，也能同樣地獲得在內(nèi)部加熱副工序中溫度高的部位被以更高的效率加熱、進(jìn)而使玻璃板厚方向上的溫差變大這一效果。另外，在本發(fā)明的急冷前工序中，既可以使用預(yù)備的冷卻單元等來主動(dòng)地冷卻玻璃板，也可以包含設(shè)置放冷時(shí)間等被動(dòng)且有意的冷卻。還有，也可利用搬運(yùn)中等產(chǎn)生的不可避免的被動(dòng)的溫度下降。在本發(fā)明的強(qiáng)化方法中，當(dāng)玻璃板的板厚方向中心部的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，若玻璃板的板厚方向上的中心部的溫度與表面的溫度之差在100 V以上、更理想的是在150°C以上，或者玻璃板的板厚方向上的表面的溫度在應(yīng)變點(diǎn)一 20°C以下，則能產(chǎn)生更大的溫差，能對板厚更薄的玻璃板和熱傳導(dǎo)率更高的玻璃板進(jìn)行強(qiáng)化。另外，即使上述溫差在IOO0C以下，也可通過與其它強(qiáng)化方法組合來獲得期望的效果。較為理想的是，開始高頻介質(zhì)加熱時(shí)玻璃板的中心部溫度在強(qiáng)化點(diǎn)附近。強(qiáng)化點(diǎn)附近是指，較為理想的是玻璃板的log η的值為9. 4± I. 2 [Log Poise]的溫度，更為理想的是log η的值為9.4±0.8[Log Poise]。在log η的值小于上述范圍時(shí)，玻璃變得柔軟而很難保持形狀或會(huì)殘留有變形。在log η的值較大時(shí)玻璃變硬，容易因初始冷卻的臨時(shí)變形而開裂，或是使強(qiáng)化玻璃中的殘留應(yīng)力變小。以下，對本發(fā)明的強(qiáng)化方法中玻璃板的表面溫度與中心部溫度間的最佳關(guān)系進(jìn)行說明。圖10是表示對玻璃板的強(qiáng)化而言最佳的溫度關(guān)系的曲線圖。如圖10所示，在本實(shí)施方式的強(qiáng)化方法中，較為理想的是玻璃板的表面與中心部的溫差達(dá)到最大時(shí)的溫度滿足一次方程式y(tǒng) = ax + b(x是中心部的溫度，y是表面的溫度，a、b是常數(shù))。上述常數(shù)a的值較為理想的是為O. 5 O. 65，更為理想的是在O. 5附近。另外，上 述常數(shù)b的值較為理想的是為60 180。另外，關(guān)于強(qiáng)化玻璃板時(shí)的溫度，例如，如圖10所示，中心部的溫度更為理想的是處在最小值TC至最大值TD之間。在這種情況下，最好是表示玻璃板的中心部溫度和表面溫度的組合的點(diǎn)Pb落在由點(diǎn)PE、PF、PG、PH包圍的區(qū)域A2內(nèi)。較為理想的是，此時(shí)的TC為620°C以上，TD為700°C以下，此外，更為理想的是，確定PG的表面溫度TB為490°C以下。如上所述，能求解出本發(fā)明的急冷工序中所需的玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度和表面的溫度的組合條件和溫差。例如，在汽車等使用的車用安全玻璃所使用的鈉鈣玻璃中，玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)的玻璃板的表面溫度較為理想的是在退火點(diǎn)以下，更為理想的是在490°C以下。由于為驗(yàn)證本發(fā)明的強(qiáng)化方法的妥當(dāng)性而進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，因此接著對其細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。本模擬對板厚為2. O 2. 8mm的玻璃板實(shí)施一般的風(fēng)冷處理，并在玻璃板達(dá)到規(guī)定的表面溫度和中心溫度時(shí)同時(shí)使用高頻加熱來進(jìn)行加熱，并以至少表面溫度在軟化點(diǎn)以下且中心部的溫度在強(qiáng)化點(diǎn)附近的條件進(jìn)行加熱。對于模擬的條件，從加熱爐取出玻璃板后到高頻加熱開始為止的時(shí)間在例I 3中分別為3. 4秒、4. 6秒、5. 3秒，到急冷開始為止的時(shí)間均為2秒。另外，高頻加熱的施加時(shí)間為2秒，急冷時(shí)間為98秒。此時(shí)的結(jié)果示于表I。[表 I]
玻璃板厚度冷卻能力Φ心甘(5溫度表面溫度強(qiáng)化度
__kca[/m2/hr/pC °C____
^ 2mmSOO651 — 495強(qiáng)化通過—
^ 2.5mm400 — 680 — 515強(qiáng)化通過—
~~W3 2.8mm350660490強(qiáng)化通過另一方面，上述強(qiáng)化玻璃制造的模擬方式根據(jù)的是Narayanaswamy (Narayanaswamy O. S.,《美國陶瓷學(xué)會(huì)雜志》(Journal ofthe AmericanCeramics Society), Vol. 61 No. 3 — 4 (1978) 146 — 152.)提出的模擬技術(shù)。如圖 11 所示，Narayanaswamy提出的玻璃板強(qiáng)化模擬是這樣的一種方式將玻璃板的板厚、初始溫度、冷卻的強(qiáng)度、玻璃板的熱物性值和粘彈性物性值作為輸入條件(步驟SI)，計(jì)算冷卻中的玻璃板的板厚方向上的溫度分布和熱粘彈性應(yīng)力分布的時(shí)間變化(步驟S2、S3)，最終求解出玻璃板固化后獲得的強(qiáng)化玻璃板的板厚方向殘留應(yīng)力分布(步驟S4、S5)。另外，本實(shí)施例中，在步驟S2中,在考慮高頻加熱的影響的基礎(chǔ)上,根據(jù)Narayanaswamy的方式由下述溫度計(jì)算式來計(jì)算板厚方向上的玻璃板的溫度分布。計(jì)算方法使用差分法。另外，計(jì)算區(qū)域是I維空間。[溫度計(jì)算式][數(shù)學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種玻璃板的強(qiáng)化方法，其為制造通過對表面溫度處于軟化點(diǎn)以下且退火點(diǎn)以上的玻璃板噴射冷卻介質(zhì)進(jìn)行急冷而得到強(qiáng)化的玻璃板的方法，其特征在于， 在玻璃板整體的溫度還沒有達(dá)到應(yīng)變點(diǎn)以下的階段，一邊相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱，一邊進(jìn)行急冷。
2.如權(quán)利要求I所述的玻璃板的強(qiáng)化方法，其特征在于，在將以下溫度范圍的玻璃板從加熱爐取出后到冷卻介質(zhì)的噴射開始為止的期間內(nèi)開始所述選擇性的加熱，在冷卻介質(zhì)的噴射開始后結(jié)束所述選擇性的加熱，所述溫度范圍是指處于軟化點(diǎn)以下，且在低于強(qiáng)化點(diǎn)的強(qiáng)化點(diǎn)附近以上。
3.如權(quán)利要求I所述的玻璃板的強(qiáng)化方法，其特征在于，在開始噴射冷卻介質(zhì)的時(shí)刻或者之后開始所述選擇性的加熱。
4.一種玻璃板的強(qiáng)化方法， 包括 將所述玻璃板預(yù)先加熱到接近玻璃板的軟化點(diǎn)的溫度為止的加熱工序， 對加熱后的所述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)進(jìn)行急冷的急冷工序，和 在所述加熱工序與所述急冷工序之間的急冷前工序； 至少還包括在所述急冷工序中相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱副工序； 通過將所述內(nèi)部加熱副工序的開始時(shí)刻設(shè)在自所述急冷前工序的中途到所述急冷工序的中途為止的期間，并將所述內(nèi)部加熱副工序的結(jié)束時(shí)刻設(shè)在所述急冷工序的中途，從而在所述急冷工序中產(chǎn)生當(dāng)所述玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，所述玻璃板的板厚方向的表面的溫度處于退火點(diǎn)以下這一狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的玻璃板的強(qiáng)化方法，其特征在于，所述玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，所述玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度與所述玻璃板的表面的溫度的差為100°C以上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的玻璃板的強(qiáng)化方法，其特征在于，所述玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，所述玻璃板的板厚方向的表面的溫度為應(yīng)變點(diǎn)-20°C以下。
7.如權(quán)利要求4 6中任一項(xiàng)所述的玻璃板的強(qiáng)化方法，其特征在于，在所述內(nèi)部加熱副工序中，內(nèi)部加熱副工序開始時(shí)刻的玻璃板的板厚方向中心部附近的溫度是該內(nèi)部加熱副工序中的玻璃板的最高溫度。
8.—種玻璃板的強(qiáng)化方法， 包括 將所述玻璃板預(yù)先加熱到接近玻璃板的軟化點(diǎn)的溫度為止的加熱工序， 對加熱后的所述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)進(jìn)行急冷的急冷工序，和 在所述加熱工序與所述急冷工序之間的急冷前工序； 至少還包括在所述急冷工序中相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱副工序；在所述急冷前工序以后， 當(dāng)將所述玻璃板的板厚方向的中心部的溫度記為x°C，將所述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面中任一面的溫度記為y°C，并且所述玻璃板的板厚方向的中心部的溫度為620°C以上且700°C以下時(shí)， 形成下述狀態(tài)x和I具有滿足一次方程式y(tǒng) = ax + b的關(guān)系，其中a及b為常數(shù)，并且所述一次方程式中的常數(shù)a為O. 5以上且O. 65以下，所述一次方程式中的常數(shù)b為60以上且180以下。
9.如權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的玻璃板的強(qiáng)化方法，其特征在于， 所述玻璃板由鈉鈣玻璃構(gòu)成， 在所述內(nèi)部加熱副工序中，對所述玻璃板施加高頻來對所述玻璃板進(jìn)行高頻加熱。
10.如權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的玻璃板的強(qiáng)化方法，其特征在于，所述玻璃板為含有金屬離子的玻璃板，在所述內(nèi)部加熱副工序中，使用短波長紅外線對所述玻璃板進(jìn)行加熱。
11.一種玻璃板的強(qiáng)化裝置，其為將加熱后的玻璃板冷卻來使玻璃板強(qiáng)化的玻璃板的強(qiáng)化裝置，其特征在于， 所述強(qiáng)化裝置具備 對所述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)來將所述玻璃板急冷的急冷單元， 相對于所述玻璃板的表面對急冷過程中的所述玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱單元，和搬運(yùn)所述玻璃板的搬運(yùn)單元； 所述急冷單元至少具備 具有前端設(shè)有開口的多個(gè)噴嘴，且所述開口被配置成朝向所述兩側(cè)的表面的噴嘴部，和 從所述噴嘴部的所述開口將所述冷卻介質(zhì)排出的排出單元； 所述內(nèi)部加熱單元至少具備 用于對所述玻璃板施加高頻電壓來加熱所述玻璃板的電極部，和 用于對所述電極部施加高頻電壓的電源部； 所述電極部與所述噴嘴部及所述搬運(yùn)單元電絕緣。
12.如權(quán)利要求11所述的玻璃板的強(qiáng)化裝置，其特征在于， 至少所述噴嘴部由絕緣體形成， 所述搬運(yùn)單元具有支承體，該支承體與所述玻璃板的表面的至少一部分接觸來支承所述玻璃板，且至少該支承體的與所述玻璃板接觸的部分由絕緣體構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求11或12所述的玻璃板的強(qiáng)化裝置，其特征在于， 所述噴嘴部的多個(gè)開口中的至少I個(gè)開口相對于所述多個(gè)開口中的其他開口在沿著所述搬運(yùn)方向的方向上間隔配置， 從所述搬運(yùn)方向觀察所述多個(gè)開口時(shí)，相鄰的開口配置在彼此不重疊的位置。
14.如權(quán)利要求11 13中任一項(xiàng)所述的玻璃板的強(qiáng)化裝置，其特征在于， 所述電極中具有多個(gè)在與所述玻璃板的搬運(yùn)方向垂直的方向上設(shè)置的供電部，和 與所述電源部連接并且與所述供電部中的每一個(gè)相連接的電極布線； 所述電極布線以從所述電源部起至所述供電部為止的距離為大致等距離的方式形成。
15.如權(quán)利要求11 14中任一項(xiàng)所述的玻璃板的強(qiáng)化裝置，其特征在于，配置得與所述電極部最接近的導(dǎo)體和所述電極部之間的距離長于所述電極間的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種玻璃板的強(qiáng)化方法，其可使玻璃板的表面與中心部之間產(chǎn)生更大的溫差。本發(fā)明的玻璃板的強(qiáng)化方法包括將玻璃板加熱至上述玻璃板的軟化點(diǎn)附近的溫度的加熱工序，對加熱后的上述玻璃板的板厚方向的兩側(cè)的表面噴射冷卻介質(zhì)來進(jìn)行冷卻的急冷工序，和在加熱工序與急冷工序之間的急冷前工序，至少還包括在上述急冷工序中相對于玻璃板的表面對玻璃板的板厚方向中心部附近進(jìn)行選擇性的加熱的內(nèi)部加熱副工序，形成當(dāng)上述玻璃板的板厚方向中心部的溫度處在強(qiáng)化點(diǎn)附近時(shí)，上述玻璃板的板厚方向表面的溫度處在退火點(diǎn)以下這一狀態(tài)。
文檔編號(hào)C03B27/044GK102834362SQ20118001762
公開日2012年12月19日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者齋藤勛, 堀順士, 宮崎清太, 諏訪智裕, 加藤保真, 吉田聰, 依田和成 申請人:旭硝子株式會(huì)社