CN105612130A - 浮法玻璃制造装置及浮法玻璃制造方法 - Google Patents

浮法玻璃制造装置及浮法玻璃制造方法 Download PDF

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CN105612130A CN201480055542.7A CN201480055542A CN105612130A CN 105612130 A CN105612130 A CN 105612130A CN 201480055542 A CN201480055542 A CN 201480055542A CN 105612130 A CN105612130 A CN 105612130A
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郡司海
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Abstract

一种浮法玻璃制造装置，其中，该浮法玻璃制造装置包括：成形装置，其用于在浴槽内的熔融金属上成形板状的玻璃带；退火装置，其用于对上述玻璃带进行退火；以及连接装置，其用于连接上述成形装置和上述退火装置，上述连接装置包括：提升辊，其用于将上述玻璃带自上述熔融金属拉起并且向上述退火装置输送；冷却构件，其用于冷却上述浴槽的下游端部；以及绝热构件，其用于阻挡上述冷却构件对上述玻璃带的冷辐射。

Description

浮法玻璃制造装置及浮法玻璃制造方法
技术领域
本发明涉及浮法玻璃制造装置及浮法玻璃制造方法。
背景技术
浮法玻璃制造装置包括用于在浴槽内的熔融金属上成形板状的玻璃带的成形装置、和用于对玻璃带进行退火的退火装置(例如参照专利文献1)。玻璃带在两侧缘部之间具有平坦部。玻璃带的两侧缘部比玻璃带的平坦部厚，因此，在冷却后被切除。由此，获得板厚大致均匀的浮法玻璃。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-227831号公报
发明内容
发明要解决的问题
浮法玻璃制造装置包括用于连接成形装置和退火装置的连接装置。连接装置具有用于将玻璃带自熔融金属拉起并且送往退火装置的提升辊。
由于熔融金属存有热量，因此，玻璃带在与熔融金属相接触的过程中难以冷却，但是在与熔融金属分离时则容易冷却。玻璃带的平坦部比玻璃带的两侧缘部薄，因此，更容易冷却。因此，会产生在玻璃带的宽度方向上的温度不均匀。另外，该温度不均匀还会成为在玻璃带的流动方向上的温度不均匀的原因。
在连接装置中，玻璃带的温度为转变点附近的温度。通常，玻璃的线膨胀系数以玻璃的转变点为界较大程度地变化。以往，在连接装置中，玻璃带的温度不均匀较大，因此，玻璃带的变形较大，有时玻璃带会产生裂纹。
本发明即是鉴于上述课题而做成的，其主要目的在于提供一种能够防止玻璃带在连接装置中产生裂纹的浮法玻璃制造装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，根据本发明的一技术方案，提供一种浮法玻璃制造装置，其中，
该浮法玻璃制造装置包括：
成形装置，其用于在浴槽内的熔融金属上成形板状的玻璃带；
退火装置，其用于对上述玻璃带进行退火；以及
连接装置，其用于连接上述成形装置和上述退火装置，
上述连接装置包括：
提升辊，其用于将上述玻璃带自上述熔融金属拉起并且向上述退火装置输送；
冷却构件，其用于冷却上述浴槽的下游端部；以及
绝热构件，其用于阻挡上述冷却构件对上述玻璃带的冷辐射。
发明的效果
采用本发明，提供能够防止玻璃带在连接装置中产生裂纹的浮法玻璃制造装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的浮法玻璃制造装置的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。在各附图中，对相同或相对应的结构标注相同或相对应的附图标记并省略说明。在以下的说明中，表示数值范围的“～”意思是包含其前后的数值在内的范围。
图1是表示本发明的一实施方式的浮法玻璃制造装置的图。浮法玻璃制造装置包括成形装置10、退火装置20以及连接装置30。
成形装置10用于在浴槽11内的熔融金属M上成形板状的玻璃带G。玻璃带G在熔融金属M上流动的同时逐渐变硬。玻璃带G在浴槽11的下游区域自熔融金属M被拉起，并被送往退火装置20。成形装置10具有浴槽11、顶部15、加热器16以及管17等。
浴槽11用于容纳熔融金属M。熔融金属M是普通的金属为佳，例如是熔融锡或熔融锡合金为佳。浴槽11例如包括金属外壳12和砖层13。
金属外壳12用于抑制外部空气混入到浴槽11内。金属外壳12例如通过将多个金属板熔接而成。
砖层13用于覆盖金属外壳12的内表面。砖层13是将多个砖以箱形状组装而成的组装体为佳，在内部容纳熔融金属M。
顶部15配设于浴槽11的上方，覆盖浴槽11的上方空间。为了防止熔融金属M的氧化，自顶部15的贯通孔15a向浴槽11的上方空间供给还原性气体等。作为还原性气体例如使用氮气和氢气的混合气体。为了防止外部空气的混入，浴槽11的上方空间设定为高于大气压的正压。
加热器16贯穿顶部15的贯通孔15a，并自顶部15向下方突出，用于对玻璃带G等进行加热。加热器16是普通的加热器为佳，例如是SiC加热器为佳。
加热器16在玻璃带G的宽度方向(图1中的纸面垂直方向)、以及玻璃带G的流动方向(图1中的左右方向)上隔开间隔地配设有多个。
管17通过喷射氮气等非活性气体，从而在成形装置10的出口形成气流的膜。能够抑制还原性气体的流出。代替管17，还可以设置分隔板。分隔板配设于玻璃带G的上方，在分隔板与玻璃带G之间形成微小的间隙。
退火装置20用于对玻璃带G进行退火。退火装置20具有退火炉21、输送辊22等。输送辊22设定为以其中心线为中心自由旋转，其被马达等驱动而旋转，从而在退火炉21内水平输送玻璃带G。玻璃带G在被输送的同时被退火。在玻璃带G的两侧缘部之间具有平坦部。玻璃带G的两侧缘部比玻璃带G的平坦部厚，因此，在退火后被切除。由此，获得板厚大致均匀的浮法玻璃。
连接装置30连接成形装置10和退火装置20，用于限制与熔融金属M分离后的玻璃带G的温度下降。由于熔融金属M存有热量，因此，玻璃带G在与熔融金属M相接触的过程中难以冷却，但是与熔融金属M分离时则容易冷却。
连接装置30具有浮渣箱31、密封件32、提升辊33-1～33-3、帘(ドレープ)34-1～34-3、密封块35-1～35-3、冷却构件36、绝热构件37以及加热器38-1～38-8。
浮渣箱31配设于玻璃带G的下方，用于回收附着在玻璃带G的底面的熔融金属M的渣滓(称为浮渣)。浮渣箱31的内表面被绝热件41覆盖，限制从浮渣箱31向外部散热。
浮渣箱31连接浴槽11的下游端部11a和退火炉21的上游端部为佳。在浮渣箱31与退火炉21的上游端部之间形成有微小的间隙的情况下，该间隙由绝热件填埋为佳。
密封件32配设于玻璃带G的上方。密封件32的上表面被绝热件42覆盖，限制自密封件32向外部的散热。
密封件32连接顶部15的下游端部和退火炉21的上游端部为佳。在密封件32与退火炉21的上游端部之间形成有微小的间隙的情况下，该间隙由绝热件填埋为佳。
提升辊33-1～33-3将玻璃带G自熔融金属M拉起并且向退火装置20输送。提升辊33-1～33-3设定为以其中心线为中心自由旋转，其被马达等驱动而旋转。
帘34-1～34-3自密封件32垂下，用于阻挡玻璃带G的上方的气体的流动。由此，能够抑制来自成形装置10的氢气混入，能够抑制由氢气的燃烧而引起的温度变化。帘34-1～34-3设于提升辊33-1～33-3的上方。
密封块35-1～35-3通过与提升辊33-1～33-3相接触而阻挡玻璃带G的下方的气体的流动，并且刮掉附着于提升辊33-1～33-3的浮渣。浮渣被回收在浮渣箱31中。密封块35-1～35-3例如由碳形成。
冷却构件36形成有制冷剂流路36a。制冷剂流路36a的制冷剂可以是气体、液体中的任一种。冷却构件36用于冷却浴槽11的下游端部11a。能够防止金属外壳12位于下游端部11a的部位熔融。
冷却构件36例如安装于浮渣箱31的内表面，在冷却构件36与浮渣箱31的内表面之间形成制冷剂流路36a为佳。冷却构件36隔着浮渣箱31冷却浴槽11的下游端部11a为佳。
绝热构件37自下游侧覆盖冷却构件36，阻挡冷却构件36对玻璃带G的冷辐射。冷辐射是指热量被吸收。自玻璃带G与熔融金属M分离的引出位置P1到玻璃带G与最上游的提升辊33-1相接触的接触位置P2之间的、玻璃带G的平坦部的温度下降缓慢。因而，在自引出位置P1到接触位置P2之间，能够降低由玻璃带G的平坦部与两侧缘部之间的厚度不同而引起的温度不均匀，能够一定程度地降低由温度不均匀所产生的玻璃带G的变形，能够防止玻璃带G的裂纹。
绝热构件37的热导系数例如为1.0W/mK以下，优选为0.4W/mK以下，更优选为0.05W/mK以下。另外，绝热件的厚度能够与设备相配合地适当设定，但优选为5mm～50mm。
为了防止因气体的流动而引起的热量的移动，绝热构件37具有微细的多孔结构为佳。例如，绝热构件37为微粒的集合体为佳，在微粒彼此之间形成有空隙为佳。由于因空气的对流而引起的热的移动被限制，另外，传热路径细长，因此，绝热性较好。作为微粒例如能够使用二氧化硅微粒，优选使用无定形二氧化硅微粒。绝热构件37具有挠性的耐热性的外层为佳，该外层保持微粒为佳。
各加热器38-1～38-8用于对玻璃带G进行加热。多个加热器38-1～38-8被独立控制为佳。
为了调整玻璃带G的宽度方向上的温度分布，各加热器38-1～38-8可以在玻璃带G的宽度方向上被分割为多个发热体。被分割而成的多个发热体被独立控制为佳。
多个加热器38-1～38-8中的至少一个加热器(本实施方式中为两个加热器38-1、38-2)配设于比最上游的提升辊33-1的中心线靠上游(图1中的左方)的位置为佳。
以往，在比最上游的提升辊33-1的中心线靠上游的位置未配设有加热器，但是，在本实施方式中配设有加热器38-1、38-2。由此，玻璃带G的自引出位置P1到接触位置P2之间的平坦部的温度下降更加缓慢。因而，能够进一步降低由温度不均匀所产生的玻璃带G的变形，还能够抑制褶皱、波纹、翘曲等的微细变形的发生。
加热器38-1与冷却构件36相同，配设于玻璃带G的下方。能够抑制冷却构件36的冷气与玻璃带G之间的接触。
加热器38-2与冷却构件36不同，配设于玻璃带G的上方。能够自上方对自下方被冷却构件36冷却的玻璃带G进行加热。
多个加热器38-1～38-8中的至少一个加热器(本实施方式中为两个加热器38-7、38-8)配设于比最下游的提升辊33-3的中心线靠下游(图1中的右方)的位置为佳。加热器38-7配设于玻璃带G的下方，加热器38-8配设于玻璃带G的上方。
以往，在比最下游的提升辊33-3的中心线靠下游的位置未配设有加热器，但是，在本实施方式中配设有加热器38-7、38-8。由此，能够限制玻璃带G在退火炉21的入口附近的急剧的温度下降，能够进一步抑制微细的变形的发生。
接着，再次参照图1说明使用了上述结构的浮法玻璃制造装置的浮法玻璃制造方法。
浮法玻璃制造方法具有在浴槽11内的熔融金属M上成形板状的玻璃带G的成形工序、和对玻璃带G进行退火的退火工序。玻璃带G在熔融金属M上流动的同时逐渐变硬。玻璃带G在浴槽11的下游区域自熔融金属M被拉起，并在提升辊33-1～33-3上向退火炉21输送。然后，玻璃带G在退火炉21内在输送辊22上被输送的同时被退火。玻璃带G在两侧缘部之间具有平坦部。玻璃带G的两侧缘部比玻璃带G的平坦部厚，因此，在退火后被切除。由此，获得板厚大致均匀的浮法玻璃。
然而，在自玻璃带G与熔融金属M分离的引出位置P1到玻璃带G与最上游的提升辊33-1相接触的接触位置P2之间，可能产生由玻璃带G的平坦部与两侧缘部之间的厚度不同而产生的温度不均匀。玻璃带G自引出位置P1到接触位置P2之间的部分的温度为玻璃的转变点附近的温度。通常，玻璃的线膨胀系数以玻璃的转变点为界较大程度地变化。
关于由玻璃带G的平坦部与两侧缘部之间的厚度不同而产生的温度不均匀，由于绝热构件37阻挡冷却构件36对玻璃带G的冷辐射，因此，玻璃带G的自引出位置P1到接触位置P2之间的平坦部的温度下降缓慢。因而，能够降低由玻璃带G的平坦部与两侧缘部之间的厚度的不同所产生的温度不均匀，能够一定程度地降低由温度不均匀所产生的玻璃带G的变形，能够防止玻璃带G的裂纹。
另外，由于在比最上游的提升辊33-1的中心线靠上游的位置至少设有一个(本实施方式中为两个)加热器38-1、38-2，因此，玻璃带G的自引出位置P1到接触位置P2之间的平坦部的温度下降更加缓慢。由此，能够进一步降低由温度不均匀所产生的玻璃带G的变形，还能够抑制微细的变形的产生。
在引出位置P1，玻璃带G的平坦部的粘度例如为1010 . 7dPa·s～1012 . 3dPa·s。得到以下两方面：能够将玻璃带G自熔融金属M拉起的程度的硬度、和玻璃带G不会因自熔融金属M拉起而产生裂纹的程度的柔软度。玻璃带G的平坦部的粘度由玻璃带G的宽度方向中央的粘度代表。
在所制造的浮法玻璃的种类为无碱玻璃的情况下，引出位置P1的玻璃带G的平坦部的粘度优选为1011 . 3dPa·s～1012 . 3dPa·s。与该粘度范围相当的无碱玻璃的温度范围例如为740℃～770℃。
另外，在所制造的浮法玻璃的种类为钠钙玻璃的情况下，引出位置P1的玻璃带G的平坦部的粘度优选为1010 . 7dPa·s～1011 . 8dPa·s。与该粘度范围相当的钠钙玻璃的温度范围例如为590℃～620℃。
玻璃带G的自引出位置P1到接触位置P2之间的平坦部的温度变化幅度例如为40℃以下，优选为20℃以下，更优选为10℃以下。上述温度变化幅度可以是零。若上述温度变化幅度为40℃以下，则能够防止玻璃带G产生裂纹。若上述温度变化幅度为30℃以下，则几乎不会产生微细的变形。
玻璃带G的平坦部的温度自引出位置P1到接触位置P2逐渐降低为佳。
以往，玻璃带G的平坦部的温度存在有在接触位置P2过低而自接触位置P2向下游升高的倾向，但是，在本实施方式中，玻璃带G的平坦部的温度可以自接触位置P2到退火炉21的入口逐渐降低。这是因为，根据本实施方式，玻璃带G的自引出位置P1到接触位置P2之间的平坦部的温度变化幅度较小，在接触位置P2，玻璃带G的平坦部的温度较高。
所制造的浮法玻璃的板厚例如为0.8mm以下。该情况下，玻璃带G的平坦部的厚度为0.8mm以下。另一方面，通用的浮法玻璃的板厚为2mm～6mm左右，该情况下，玻璃带的平坦部的厚度为2mm～6mm左右。
相比于平坦部的厚度在2mm～6mm左右的玻璃带，平坦部的厚度为0.8mm以下的玻璃带G的热容量较小。因而，以往，玻璃带G自成形装置10带入连接装置30的显热(热量)较少，玻璃带G较容易冷却。因此，平坦部的厚度为0.8mm以下的浮法玻璃能够显著地获得抑制玻璃带G的自引出位置P1到接触位置P2之间的平坦部的温度下降的效果。即，能够抑制由玻璃带G的平坦部与两侧缘部之间的厚度不同所产生的温度不均匀。所制造的浮法玻璃的板厚越薄则上述效果越显著，该板厚更优选为0.6mm以下，进一步优选为0.3mm以下。
所制造的浮法玻璃例如能够被用作显示器用的玻璃基板、显示器用的护罩玻璃、窗玻璃。
在所制造的浮法玻璃被用作显示器用的玻璃基板的情况下，无碱玻璃为佳。无碱玻璃为实质上不含Na2O、K2O、Li2O等碱金属氧化物的玻璃。无碱玻璃的碱金属氧化物的含量的总量为0.1质量％以下为佳。
无碱玻璃例如以氧化物标准的质量％表示含有：SiO2：50％～73％、Al2O3：10.5％～24％、B2O3：0％～12％、MgO：0％～10％、CaO：0％～14.5％、SrO：0％～24％、BaO：0％～13.5％、MgO+CaO+SrO+BaO：8％～29.5％、ZrO2：0％～5％。
在兼顾较高的应变点和较高的溶解性的情况下，优选的是，无碱玻璃以氧化物标准的质量％表示含有：SiO2：58％～66％、Al2O3：15％～22％、B2O3：5％～12％、MgO：0％～8％、CaO：0％～9％、SrO：3％～12.5％、BaO：0％～2％、MgO+CaO+SrO+BaO：9％～18％。
在欲获得特别高的应变点的情况下，优选的是，无碱玻璃以氧化物标准的质量％表示含有：SiO2：54％～73％、Al2O3：10.5％～22.5％、B2O3：0％～5.5％、MgO：0％～10％、CaO：0％～9％、SrO：0％～16％、BaO：0％～2.5％、MgO+CaO+SrO+BaO：8％～26％。
在被用作显示器用的护罩玻璃的情况下，所制造的浮法玻璃是化学强化用玻璃为佳。对化学强化用玻璃进行化学强化处理而成的玻璃被用作护罩玻璃。化学强化处理通过将玻璃表面所包含的碱离子之中的离子半径较小的离子(例如Li离子、Na离子)替换为离子半径较大的离子(例如K离子)而自玻璃表面形成预定的深度的压缩应力层。
化学强化用玻璃例如以氧化物标准的摩尔％表示含有：SiO2：62％～68％、Al2O3：6％～12％、MgO：7％～13％、Na2O：9％～17％、K2O：0％～7％，从Na2O和K2O的合计含量中减去Al2O3的含量后的差小于10％，在含有ZrO2的情况下，ZrO2的含量为0.8％以下。
其他的化学强化用玻璃以氧化物标准的摩尔％表示含有：SiO2：65％～85％、Al2O3：3％～15％、Na2O：5％～15％、K2O：0％～不足2％、MgO：0％～15％、ZrO2：0％～1％，SiO2和Al2O3的合计含量SiO2+Al2O3为88％以下。
在被用作窗玻璃的情况下，所制造的浮法玻璃是钠钙玻璃为佳。钠钙玻璃例如以氧化物标准的质量％表示含有：SiO2：65％～75％、Al2O3：0％～3％、CaO：5％～15％、MgO：0％～15％、Na2O：10％～20％、K2O：0％～3％、Li2O：0％～5％、Fe2O3：0％～3％、TiO2：0％～5％、CeO2：0％～3％、BaO：0％～5％、SrO：0％～5％、B2O3：0％～5％、ZnO：0％～5％、ZrO2：0％～5％、SnO2：0％～3％、SO3：0％～0.5％。
实施例
实施例1
在实施例1中，使用图1所示的浮法玻璃制造装置制造了浮法玻璃。连接装置具有用于阻挡冷却构件的冷辐射的绝热构件、和配设于比最上游的提升辊的中心线靠上游的位置的加热器。浮法玻璃的板厚设定为0.2mm，浮法玻璃的种类采用了无碱玻璃。该无碱玻璃使用了旭销子制的AN100。
实施例2
在实施例2中，将连接装置所具有的多个加热器之中的配设于比最上游的提升辊的中心线靠上游的位置的加热器的输出降低到实施例1的50％，除此之外，按照与实施例1相同的方式制造了浮法玻璃。
实施例3
在实施例3中，将连接装置所具有的多个加热器之中的配设于比最上游的提升辊的中心线靠上游的位置的加热器的输出设定为实施例1的0％，除此之外，按照与实施例1相同的方式制造了浮法玻璃。
评价
在表1中表示浮法玻璃的评价结果。在表1中，“A”表示玻璃带上未产生裂纹，也不存在褶皱等微细的变形的情况，“B”表示玻璃带上未产生裂纹，但是存在有微细的变形的情况。通过目视确认了玻璃带的裂纹以及微细的变形的有无。表1中还表示了利用放射温度计测量了玻璃带宽度方向中央的温度而得到的结果。在表1中，“T1”表示引出位置P1的玻璃带宽度方向中央的温度，“T2”表示与最上游的提升辊之间的接触位置P2的玻璃带宽度方向中央的温度。另外，玻璃带G的平坦部内的温度差相比于平坦部与两侧缘部之间的温度差(温度不均匀)较小，因此，玻璃带G的平坦部的温度由玻璃带宽度方向中央的温度代表。
表1
T1(℃) T2(℃) T1-T2(℃) 评价
实施例1 755 730 25 A
实施例2 755 725 30 A
实施例3 755 715 40 B
如表1所明确的那样，在实施例1～实施例3中，由于连接装置具有用于阻挡冷却构件的冷辐射的绝热构件，因此，自引出位置P1到接触位置P2之间的、玻璃带宽度方向中央的温度变化幅度为40℃以下。其结果，玻璃带上未产生裂纹。另外，在实施例1和实施例2中，由于连接装置在比最上游的提升辊的中心线靠上游的位置具有加热器，因此，上述温度变化幅度为30℃以下。其结果，玻璃带上未产生裂纹，且不存在褶皱等微细的变形。
另外，在采用除了未使用绝热构件以外与实施例3相同的条件成形浮法玻璃的情况下，在引出位置P1到接触位置P2之间，玻璃带产生裂纹的可能性非常高，以这样的条件难以制造玻璃带。
以上，说明了浮法玻璃制造装置及浮法玻璃制造方法的实施方式等，但本发明并不限定于上述实施方式等，在权利要求书所述的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、改进。
例如，上述实施方式的绝热构件37与冷却构件36相接触，但是，也可以在绝热构件37与冷却构件36之间形成间隙。
本申请基于2013年12月18日向日本特许厅申请的日本特愿2013-260798号主张优先权，日本特愿2013-260798号的全部内容引用到本说明书中。
附图标记说明
10、成形装置；11、浴槽；11a、下游端部；12、金属外壳；13、砖层；20、退火装置；30、连接装置；31、浮渣箱；32、密封件；33-1～33-3、提升辊；36、冷却构件；37、绝热构件；38-1～38-8、加热器；G、玻璃带；M、熔融金属。

Claims (7)

1.一种浮法玻璃制造装置，其中，
该浮法玻璃制造装置包括：
成形装置，其用于在浴槽内的熔融金属上成形板状的玻璃带；
退火装置，其用于对上述玻璃带进行退火；以及
连接装置，其用于连接上述成形装置和上述退火装置，
上述连接装置包括：
提升辊，其用于将上述玻璃带自上述熔融金属拉起并且向上述退火装置输送；
冷却构件，其用于冷却上述浴槽的下游端部；以及
绝热构件，其用于阻挡上述冷却构件对上述玻璃带的冷辐射。
2.根据权利要求1所述的浮法玻璃制造装置，其中，
上述连接装置具有用于对上述玻璃带进行加热的加热器，
该加热器中的至少一个加热器配设于比最上游的提升辊的中心线靠上游的位置。
3.一种浮法玻璃制造方法，其中，
该浮法玻璃制造方法使用权利要求1或2所述的浮法玻璃制造装置制造浮法玻璃。
4.根据权利要求3所述的浮法玻璃制造方法，其中，
在上述玻璃带与上述熔融金属分离的引出位置，上述玻璃带的宽度方向中央的粘度为1010 . 7dPa·s～1012 . 3dPa·s。
5.根据权利要求3或4所述的浮法玻璃制造方法，其中，
自上述玻璃带与上述熔融金属分离的引出位置到上述玻璃带与最上游的提升辊相接触的接触位置之间的、上述玻璃带的宽度方向中央的温度变化幅度为40℃以下。
6.根据权利要求3或4所述的浮法玻璃制造方法，其中，
自上述玻璃带与上述熔融金属分离的引出位置到上述玻璃带与最上游的提升辊相接触的接触位置之间的、上述玻璃带的宽度方向中央的温度变化幅度为30℃以下。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的浮法玻璃制造方法，其中，
所制造的浮法玻璃的板厚为0.8mm以下。
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