JP2012171836A - 板ガラス製造装置および板ガラス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーフローダウンドロー法で、金属で被覆した成形体の被覆金属が変形する事態や成形体が割れる事態を回避し、成形される板ガラスの表面精度を良好に維持する方法を提供する。
【解決手段】オーバーフローダウンドロー法に使用される板ガラス製造装置において、成形体１の表面のうち、オーバーフロー溝２の内面にのみ金属膜９を設けることにより、被覆金属が変形する事態や成形体が割れる事態を回避すると共に、成形される板ガラスの表面精度を良好に維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オーバーフローダウンドロー法により板ガラスを製造するための技術の改良に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板や、有機ＥＬ照明用のガラス基板に代表されるように、各種分野に利用される板ガラスには、表面欠陥やうねりに対して厳しい製品品位が要求される場合がある。

このような要求に応えるべく、平滑で欠陥のないガラス表面を得るために、オーバーフローダウンドロー法という製造方法が利用されている。

この製造方法は、成形体の頂部のオーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込み、このオーバーフロー溝から両側に溢れ出た溶融ガラスを成形体の頂部平面部を介して、成形体の略楔状をなす外側面部に沿って流下させながら前記成形体の下端部で融合一体化し、１枚の板ガラスを連続成形するというものである。

ところで、このオーバーフローダウンドロー法で使用される成形体は、アルミナ耐火物、ジルコニア耐火物等の耐火物で構成されている。この成形体上を溶融ガラスが流下すると、成形体成分が溶融ガラス中に溶出し、この溶出した成形体成分が晶出することにより、成形されるガラス板の品質が低下する場合があった。

このような問題に対して、成形体の溶融ガラスに接触する部位を、溶融ガラスに対して耐食性を有する金属で被覆することが考えられる。このように、成形体を耐食性金属で被覆することについては既にいくつかの提案がなされている。

例えば、特許文献１に開示されたオーバーフローダウンドロー法では、成形体の全表面を覆う白金または白金合金の金属板で被覆し、金属板における溶融ガラス接触部位を他の部位より板厚を厚くしている。この方法は、成形体の全表面を覆う白金または白金合金の金属板で被覆した場合に発生する次のような現象を抑制することを目的としている。すなわち、この現象は、溶融ガラスの熱で金属板が成形体より熱膨張することにより、金属板における溶融ガラス接触部位が成形体から離隔する方向へ変形するという現象である。

この方法では、次のような理由によって、この現象を抑制できるとしている。まず、金属板における溶融ガラス接触部位よりそれ以外の部位の方が、板厚が薄いので成形体から離隔する方向への変形を起こしやすい。従って、溶融ガラスの熱によって金属板の熱膨張が成形体表面に沿って生じた場合、溶融ガラス接触部位以外の部位で成形体から離隔する方向への変形が優先的に発生する。これによって溶融ガラス接触部位の成形体表面に沿った熱膨張が吸収され、溶融ガラス接触部位の成形体から離隔する方向への変形が抑制される。

また、例えば、特許文献２に開示されたオーバーフローダウンドロー法でも、成形体における溶融ガラスと接触する面に、溶射によって白金等の貴金属膜が形成される。

また、例えば、特許文献３に開示されたオーバーフローダウンドロー法では、成形体の下端部に白金または白金合金の金属板が配設されている。

特開平５−１３９７６６号公報 特開２００８−６９０２４号公報 特開２００３−８１６５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、金属板が成形体全体を被覆していることから理解できるように、金属板における溶融ガラス接触部位が成形体上で連続している。このため、溶融ガラスの熱によって金属板の溶融ガラス接触部位が成形体表面に沿って熱膨張した場合、溶融ガラス接触部位が連続している方向では、その膨張は吸収されずに溶融ガラス接触部位が成形体から離隔する方向への変形を起こしてしまう可能性がある。

一方、この方法では、溶融ガラスの熱で金属板が成形体より熱膨張した際に、成形体側に局所的あるいは全体的に応力が加わることによって、成形体に割れが発生する可能性もある。

また、特許文献２に開示された方法でも、特許文献１に開示された方法と同様に、溶融ガラスの熱で貴金属膜が成形体より熱膨張することによって、貴金属膜が成形体から離隔する方向へ変形したり、成形体に割れが発生したりする可能性がある。

また、特許文献３に開示された方法のように、成形体の下端部に成形体とは別体の金属板を配設した場合には、成形体の下端部は、溶融ガラスが融合一体化する部位であるため、成形される板ガラスの表面精度に悪影響を及ぼす恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑み、オーバーフローダウンドロー法で、成形体の成分の溶融ガラスへの溶出を抑制するために成形体を金属で被覆する場合に、被覆金属が変形する事態や成形体が割れる事態を回避すると共に、成形される板ガラスの表面精度を良好に維持することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る板ガラス製造装置は、頂部にオーバーフロー溝を有し、該オーバーフロー溝の両側に形成され、相互に下端で接続される一対の外側面部を有する成形体を備え、前記オーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込み、前記オーバーフロー溝から溢れ出た前記溶融ガラスを前記一対の外側面部に沿って流下させながら前記一対の外側面部の下端で融合一体化させ、板ガラスを成形する板ガラス製造装置において、前記成形体の表面のうち、前記オーバーフロー溝の内面にのみ金属から成る被覆部を設けたことに特徴づけられる。

成形体と溶融ガラスが接触している場合において、溶融ガラスへの成形体成分の溶出を考えた場合、両者の化学組成、両者の接触している時間の他に両者の温度が大きな影響を与える。溶融ガラスと成形体とが共に温度が高くなるに従って、両者の界面における物質移動が盛んになり、溶融ガラスへの成形体成分の溶出が多くなる。成形体の表面では、オーバーフロー溝における内面が、最初に溶融ガラスが接触する部位であるため、最も高温である。従って、この内面から成形体成分が溶融ガラスに溶出する可能性が高い。上記の装置では、この内面が金属から成る被覆部で被覆されるので、成形体成分の溶融ガラスへの溶出を効率的に抑制することができる。

一方、成形体におけるオーバーフロー溝の内面以外の表面は金属から成る被覆部に被覆されておらず、被覆部は成形体上の一部となり、その表面積は少ない。従って、溶融ガラスの熱により被覆部の金属と成形体とが表面に沿った方向に熱膨張する場合、その膨張する長さについて両者の差が限定される。このため、熱膨張に起因する被覆部の金属の成形体から離隔する方向への変形や成形体の割れを抑制することが可能である。

また、上記の装置では、成形体の外側面部の表面は金属から成る被覆部で被覆されていないため、この表面では、熱膨張に起因する金属の成形体から離隔する方向への変形や成形体の割れが発生しない。従って、この表面は、金属で被覆された場合に比較して、板ガラス成形時に表面精度が良好に維持される。この表面は、溶融ガラスが融合一体化する前に流下する部位なので、成形される板ガラスの表面精度も良好に維持することができる。

上記の装置において、前記被覆部が、前記オーバーフロー溝における内面の８０％以上の範囲に設けられていることが好ましい。

このようにすれば、成形体成分の溶融ガラスへの溶出を抑制する効果が十分に享受できる。

上記何れかの装置において、前記被覆部を通じた通電加熱が行われていないことが好ましい。このようにすれば、被覆部近傍の成形体表面において、成形体成分の溶融ガラスへの溶出を抑制し易くなる。

上記何れかの装置において、前記被覆部が、溶射により形成された金属膜であることが好ましい。

被覆部の金属は金属膜の形態であれば、成形体表面に直接形成でき、板状の形態のものを成形体表面に溶接等で固定する場合と比較して、容易に成形体表面を被覆することができる。また、金属膜は溶射によって形成すれば、成膜が速く、また、成形体に与える熱の影響が少ないので、成膜に起因する成形体の変形や歪みを抑制できる。溶射の種類は、特に限定されることはなく、例えばフレーム溶射、プラズマ溶射等である。

上記何れかの装置において、前記被覆部が、白金または白金合金で形成されていることが好ましい。

このようにすれば、溶融ガラスの温度が１０００℃を超える場合でも、被覆部の金属が溶解し難くなる。白金合金としては、例えば白金−ロジウム合金、白金−イリジウム合金等が挙げられる。

上記何れかの装置において、この金属膜の厚さが、５０〜１０００μｍであることが好ましい。

被覆部である金属膜の厚さが５０μｍ以上であれば、板ガラス成形時に発生する金属膜のはがれや割れを抑制することが可能である。被覆部である金属膜の厚さが１０００μｍ以下であれば、溶射時に金属膜側に発生する割れや剥離を抑制することが可能である。また、板ガラス成形時に、溶融ガラスの流れが金属膜に妨げられることによって板ガラスの表面精度が低下する事態を回避することが可能となる。

また、上記課題を解決するために創案された本発明に係る板ガラス製造方法は、頂部にオーバーフロー溝を有し、該オーバーフロー溝の両側に形成され、相互に下端で接続される一対の外側面部を有する成形体を備え、前記オーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込み、前記オーバーフロー溝から溢れ出た前記溶融ガラスを前記一対の外側面部に沿って流下させながら前記一対の外側面部の下端で融合一体化させ、板ガラスを成形する板ガラス製造方法において、前記成形体として、その表面のうち、前記オーバーフロー溝の内面にのみ金属から成る被覆部を設けたものを使用することに特徴づけられる。

この方法の構成は、上述の本発明に係る板ガラス製造装置のうち冒頭で述べた装置の構成と実質的に同一であるので、その作用効果は、当該装置について既に述べたものと実質的に同一である。

本発明によれば、オーバーフローダウンドロー法で、成形体の成分の溶融ガラスへの溶出を抑制するために成形体を金属で被覆する場合に、被覆金属が変形する事態や成形体が割れる事態を回避すると共に、成形される板ガラスの表面精度を良好に維持することができる。

本発明の実施形態に係る板ガラス製造装置の要部を示す図で、（Ａ）が概略正面図、（Ｂ）が（Ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。 本発明の他の例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る板ガラス製造装置の要部を示す概略正面図である。同図に示すように、この薄板ガラス製造装置は、オーバーフローダウンドロー法を実行するための成形体１を備えている。

成形体１は、同図に示すように、製造される薄板ガラスの幅方向に対応する方向に沿って長尺であり、頂部にその長手方向に沿って形成されたオーバーフロー溝２と、両上端開口縁から外側方へと延在する成形体１の頂部平面部３と、楔状に下方に向かって互いに漸次接近する一対の外側面部４とを主要な構成要素とする。成形体１の下端部は、ルート５と称され、成形体１における両側の外側面部４の下端が相互に接続することによって構成されている。成形体１は、溶融ガラスｇに対して耐食性を有する例えばアルミナ耐火物、ジルコニア耐火物等から形成される。

本実施形態の成形体１にはガイド６が設けられている。ガイド６は、白金またはその合金からなり、両外側面部４およびルート５の長手方向両端に配設される。ガイド６は、成形体１のオーバーフロー溝２から、頂部平面部３、両外側面部４およびルート５まで延在し、溶融ガラスｇの流下する幅を規定する作用を有している。

オーバーフロー溝２の長手方向一端側には、溶融ガラスｇを供給する供給パイプ７が連結されている。本実施形態では、オーバーフロー溝２は、流路床８を下端とする断面Ｖ字状である。オーバーフロー溝２の流路床８は、溶融ガラスｇの流れ方向の始端部側から終端部側に移行するに従って漸次高くなるように勾配が付けられている。

オーバーフロー溝２の内面は、溶射によって形成された被覆部としての金属膜９によって被覆される一方、頂部平面部３と外側面部４の表面は全て素地が露出されている。金属膜９に被膜されているのは、オーバーフロー溝２の内面の少なくとも一部であればよく、本実施形態では、オーバーフロー溝２の内面の８０％であるが、これ以上であってもよい。また、図１（Ｂ）に示すように、本実施形態では流路床８を含みオーバーフロー溝２の流路床８から上端に向かって連続して金属膜９で被覆されている。金属膜９の上端とオーバーフロー溝２の上端との間の距離は、オーバーフロー溝２の延在方向で一定である。また、この距離は、オーバーフロー溝２の一対の側面で同一である。本実施形態では、金属膜９の材質は白金であるが、白金合金でもよい。また、本実施形態では、成膜方法として、フレーム溶射を用いているが、例えばプラズマ溶射等の他の溶射を用いてもよい。また、金属膜９は、溶射以外の手法、例えば蒸着等で形成してもよい。なお、金属膜９は理解し易いように、実際より厚く図示されている。

金属膜９の厚さは例えば５０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜５００μｍであり、本実施形態では２５０μｍである。金属膜９の厚さが５０μｍ未満であると、板ガラス成形時に、金属膜９の剥離や割れ、あるいは溶融ガラスｇによる金属膜９の侵食が発生する可能性がある。金属膜９の厚さが１０００μｍを超えると、溶射時に金属膜９の側に割れや剥離が発生する可能性がある。また、金属膜９の厚さが１０００μｍを超えると、板ガラス成形時に、溶融ガラスｇが金属膜９によって流れを妨げられ、成形される板ガラスの表面精度に悪影響を与える。また、成形される板ガラスの表面精度を考慮すれば、金属膜９の厚さは板幅方向で均一であることが好ましい。

上記の装置を使用した板ガラスの製造方法を以下に説明する。

まず、ガラス溶融窯（図示省略）で例えば無アルカリガラス（例えば、日本電気硝子株式会社製ＯＡ−１０Ｇ）等のガラスの原料を溶融する。次に、この溶融ガラスｇを、供給パイプ７を介して、成形体１のオーバーフロー溝２に流し込む。

溶融ガラスｇがオーバーフロー溝２に、所定量流し込まれると、溶融ガラスｇはオーバーフロー溝２から、その両側の頂部平面部３を介して、両外側面部４に沿って流下する。

この溶融ガラスｇは、成形体１のルート５で融合一体化される。この一体化された溶融ガラスｇが、下方に配設されたローラ等の牽引手段（図示省略）により引き伸ばされると共に冷却されることによって、板ガラスが連続的に成形される。

上述のように構成された本実施形態の板ガラス製造装置では、以下のような効果が享受できる。

成形体成分が溶融ガラスｇに溶出する可能性が高いオーバーフロー溝２の内面が白金の金属膜９で被覆されるので、成形体成分の溶融ガラスｇへの溶出を効率的に抑制することができる。一方、成形体１の頂部平面部３と外側面部４の表面は金属膜９に被覆されておらず、金属膜９が被覆する部位は成形体１上の一部となり、その表面積は少ない。従って、溶融ガラスｇの熱により金属膜９と成形体１とが表面に沿った方向に熱膨張する場合、その膨張する長さについて両者の差が限定される。このため、熱膨張に起因する金属膜９の成形体１から離隔する方向への変形や成形体１の割れを抑制することが可能である。

また、成形体１の外側面部４の表面は金属膜９に被覆されていないため、この表面では、溶融ガラスｇの熱により、金属膜９が熱膨張して成形体１から離隔するような変形や、金属膜９が成形体１より熱膨張することに起因する成形体１の割れが発生しない。従って、この表面が金属膜９に被覆された場合と比較して、板ガラス成形時に、この表面の表面精度が良好に維持される。この表面は、溶融ガラスｇが融合一体化する前に流下する部位なので、成形される板ガラスの表面精度も良好に維持することができる。

なお、上記実施形態では、成形体１の外側面部４のそれぞれが単一の平面であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、外側面部４のそれぞれが、垂直面部４ａと、傾斜面部４ｂとを上下に連接して構成されていてもよい。すなわち、外側面部４の少なくとも下側部分が、下方に向かって相互に漸次接近し、その下端が相互に接続することによって成形体１のルート５を構成すればよい。

また、上記実施形態では、オーバーフロー溝２は、断面がＶ字状であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、断面が矩形状であってもよいし、Ｕ字状であってもよい。

また、上記実施形態では、オーバーフロー溝２の内面は、溶射によって形成された金属膜９によって被覆されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、金属膜９は、溶射以外の手法によって形成されてもよい。また、オーバーフロー溝２の内面は、金属膜９ではなく、金属板等の金属部材によって被覆されてもよい。

本発明は以上の説明に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。

１ 成形体
２ オーバーフロー溝
３ 頂部平面部
４ 外側面部
５ ルート
９ 金属膜（被覆部）
ｇ 溶融ガラス

Claims (6)

1. 頂部にオーバーフロー溝を有し、該オーバーフロー溝の両側に形成され、相互に下端で接続される一対の外側面部を有する成形体を備え、前記オーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込み、前記オーバーフロー溝から溢れ出た前記溶融ガラスを前記一対の外側面部に沿って流下させながら前記一対の外側面部の下端で融合一体化させ、板ガラスを成形する板ガラス製造装置において、
   前記成形体の表面のうち、前記オーバーフロー溝の内面にのみ金属から成る被覆部を設けたことを特徴とする板ガラス製造装置。
2. 前記被覆部が、前記オーバーフロー溝における内面の８０％以上の範囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の板ガラス製造装置。
3. 前記被覆部が、溶射により形成された金属膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の板ガラス製造装置。
4. 前記被覆部が、白金または白金合金で形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の板ガラス製造装置。
5. 前記被覆部の厚さが、５０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の板ガラス製造装置。
6. 頂部にオーバーフロー溝を有し、該オーバーフロー溝の両側に形成され、相互に下端で接続される一対の外側面部を有する成形体を備え、前記オーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込み、前記オーバーフロー溝から溢れ出た前記溶融ガラスを前記一対の外側面部に沿って流下させながら前記一対の外側面部の下端で融合一体化させ、板ガラスを成形する板ガラス製造方法において、
   前記成形体として、その表面のうち、前記オーバーフロー溝の内面にのみ金属から成る被覆部を設けたものを使用することを特徴とする板ガラス製造方法。

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