JP2012214349A - 薄板ガラス製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーフローダウンドロー法によって薄板ガラスを成形する際に、本流溶融ガラスから分離した分流溶融ガラスによって、成形される薄板ガラスに破損などの不具合が生じるのを確実に防止する。
【解決手段】オーバーフロー溝４から両側に溢れ出た溶融ガラスＧを略楔状の外側面部５に沿って流下させながら下端部５ｃで融合一体化させて薄板ガラスを成形する成形体本体２と、成形体本体２の幅方向両端部のそれぞれに外嵌され、成形体本体２の外側面部５に沿って流下する溶融ガラスＧの幅方向の広がりを規制する規制壁部３ｂを形成する一対の覆設部材３とを備えている。この一対の覆設部材３の各規制壁部３ｂには、成形体本体２の下端部５ｃを含む下部領域を下方から覆いながら幅方向中央部側に延出する延出部６が設けられており、この延出部６の先端が成形体本体２の外側面部５に沿って正常に流下する本流溶融ガラスＧａの流下エリアを指向している。
【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る薄板ガラス製造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）用のガラス基板に代表されるように、各種分野に利用される薄板ガラスには、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のが実情である。

そこで、この種の薄板ガラスの製造方法としては、平滑で欠陥のないガラス表面を実現可能なオーバーフローダウンドロー法が利用される場合がある。

この製造方法は、図５に示すように、成形体１の頂部のオーバーフロー溝４に溶融ガラスＧを流し込み、このオーバーフロー溝４から両側に溢れ出た溶融ガラスＧを略楔状の成形体１の外側面部５（垂直面部５ａと傾斜面部５ｂとを有する）に沿って流下させながら成形体１の下端部５ｃで融合一体化し、１枚の薄板ガラスを連続成形するというものである。この製造方法の特徴は、成形された薄板ガラスの表裏両表面が、成形過程において、成形体１の如何なる部位とも接触せずに成形されるので、非常に平面度がよく平滑で傷等の欠陥のない火造り面となる点にある。

詳細には、この製造方法に使用される成形体１は、例えば、その成形体本体２の外側面部５に沿って流下する溶融ガラスＧの幅方向の広がりを規制する規制壁部３ｂを有している（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。この場合、オーバーフロー溝４から溢れ出た溶融ガラスＧの幅方向両端部は、成形体本体２の外側面部５に達した段階で、規制壁部３ｂに沿うように下方に誘導される。この規制壁部３ｂは、図６に示すように、成形体本体２の幅方向両端部に、一対の覆設部材３（詳しくは嵌合凹部３ａ）を外嵌して形成されるのが一般的である。付言すれば、成形体本体２の幅方向両端部に外嵌された覆設部材３の端面が、規制壁部３ｂとなる。

特表２００８−５２６６７１号公報 特表２００８−５３９１５９号公報

しかしながら、成形体本体２に覆設部材３を外嵌した構造を有する成形体１の場合、図７に示すように、オーバーフロー溝４から溢れ出た溶融ガラスＧが、規制壁部３ｂに沿って下方に流下する過程で成形体本体２と覆設部材３の間に侵入することがある。これは、薄板ガラスを成形する過程で成形体本体２と覆設部材３が共に高温となって、両者２，３の間に熱膨張差に起因した隙間が必然的に生じてしまうためである。そして、成形体本体２と覆設部材３の間の隙間に例えば図７中のＢ方向から侵入した溶融ガラス（以下、分流溶融ガラスという）Ｇｘは、その隙間を通って成形体本体２の下端部５ｃにおいて規制壁部３ｂに沿いながら外部に流出する。

一方、成形体本体２の外側面部５に沿って正常に流下している溶融ガラス（以下、本流溶融ガラスという。）Ｇａは、図７中の矢印Ａに示すように、成形体本体２の下端部５ｃに向かうに連れて幅方向に徐々に収縮を来たし、成形体本体２の下方部において規制壁部３ｂから離反する。そのため、成形体本体２の下端部において、本流溶融ガラスＧａと分流溶融ガラスＧｘとが合流せず、分流溶融ガラスＧｘが成形体本体２の下端部５ｃから単独で筋状に流下する。その結果、分流溶融ガラスＧｘは、時間の経過と共に、成形体本体２の下端部５ｃの直下方位置で雫状の塊を形成し、ある程度の大きさになった時点で雫状ガラスＧｘ１として落下する。そして、このように雫状ガラスＧｘ１が落下すると、本流溶融ガラスＧａから成形される薄板ガラスの成形工程に種々の悪影響を及ぼす。すなわち、落下した雫状ガラスＧｘ１が落下途中で牽引ローラ等と衝突して破砕するとガラス粉が発生して、薄板ガラスが汚染されるおそれがある。また、落下した雫状ガラスＧｘ１が薄板ガラスに衝突するなどして薄板ガラスが破損するという重大なトラブルが生じるおそれもある。

本発明は、上記の実情に鑑み、オーバーフローダウンドロー法によって薄板ガラスを成形する際に、本流溶融ガラスから分離した分流溶融ガラスによって、成形される薄板ガラスに破損などの不具合が生じるという事態を確実に防止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は、頂部にオーバーフロー溝を有し、前記オーバーフロー溝から両側に溢れ出た溶融ガラスを略楔状の外側面部に沿って流下させながら下端部で融合一体化させて薄板ガラスを成形する成形体本体と、前記成形体本体の幅方向両端部のそれぞれに外嵌され、前記成形体本体の外側面部に沿って流下する溶融ガラスの幅方向の広がりを規制する規制壁部を形成する一対の覆設部材とを備えた成形体を有する薄板ガラス製造装置において、前記一対の覆設部材の各規制壁部に、前記成形体本体の下端部を含む下部領域を下方から覆いながら幅方向中央部側に延出する延出部を設けるとともに、前記延出部の先端部を前記成形体の外側面部に沿って正常に流下する本流溶融ガラスの流下エリアに指向させたことに特徴づけられる。

このような構成によれば、成形体本体の下端部を含む下部領域で、覆設部材と成形体本体との間の隙間に侵入した分流溶融ガラスを延出部によって幅方向中央側に誘導し、成形体本体の外側面部に沿って流下する本流溶融ガラスに合流させることができる。したがって、分流溶融ガラスが単独で成形体本体の下端部から流下することがなく、分流溶融ガラスに起因した雫状ガラスが形成されるという事態を確実に防止することができる。

上記の構成において、前記延出部が、前記成形体本体の下端部に移行するに連れて、幅方向端部から幅方向中央側に漸次接近するように延出していることが好ましい。

このようにすれば、本流溶融ガラスの幅方向の収縮に倣うように、延出部の形状が変化することになるので、延出部が本流溶融ガラスの流れに与える抵抗を小さくすることができる。

上記の構成において、前記延出部が、前記成形体本体の外側面部に沿った薄肉部材で構成され、その表面に本流溶融ガラスが乗り上げ可能であってもよい。

このようにすれば、本流溶融ガラスが、延出部に乗り上げることができるので、本流溶融ガラスの幅方向の収縮を最小限に抑えることができる。換言すれば、成形される薄板ガラスの幅方向寸法を維持することが可能となる。

この場合、前記延出部が、表面に凹凸を有することが好ましい。

このようにすれば、延出部の表面の凹凸により、本流溶融ガラスの幅方向の収縮をより確実に抑えることができる。なお、本流溶融ガラスと延出部の表面との間の濡れ性が良好である場合には、延出部の表面は平滑であってもよい。

上記の構成において、前記延出部が、その先端部で本流溶融ガラスの幅方向の広がりを規制可能な厚肉部材で構成されていてもよい。

このようにすれば、延出部の先端部が、本流溶融ガラスの幅方向の広がりを規制する規制壁部として機能する。そのため、延出部によって本流溶融ガラスの幅方向の広がりを規制しつつ、延出部の先端部から外部に流出する分流溶融ガラスを本流溶融ガラスに確実に合流させることが可能となる。なお、延出部は、その先端部に成形体本体の表面に対して略垂直に立設する鍔部を有する構成としてもよい。このようにすれば、仮に延出部を薄肉部材で構成した場合であっても、上述のように厚肉部材で構成した場合と同様の効果を得ることができる。

上記の構成において、前記延出部が、耐熱性及び耐食性を有する金属、これらの合金、又はこれらの複合材料で形成されていてもよい。

このようにすれば、延出部の機械的な変形や、化学的な侵食による破損を低減することができるため、分流溶融ガラスを本流溶融ガラスに安定的に合流させることができる。

上記の構成において、前記延出部の幅方向への最大延出量が、１０〜２００ｍｍであることが好ましい。

すなわち、１０ｍｍ未満であると、延出部による幅方向中央側への誘導距離が短くなりすぎて、分流溶融ガラスを本流溶融ガラスに合流させることが困難になるおそれがある。一方、２００ｍｍを越えると、本流溶融ガラスの流れから受ける抵抗が大きくなりすぎて、延出部が変形を来たすおそれがある。したがって、これらの問題を回避すべく、延出部の幅方向への最大延出量は、上記数値範囲であることが好ましい。

上記の構成において、前記延出部の高さ方向の延出開始位置が、前記成形体本体の下端部から前記成形体本体の外側面部に沿って上方に３０ｍｍ以上離反していることが好ましい。

このようにすれば、本流溶融ガラスの幅方向の収縮開始位置に、延出部を確実に位置させることができる。

以上のように本発明によれば、成形体本体の下端部を含む下部領域で、覆設部材と成形体本体との間の隙間に侵入した分流溶融ガラスを延出部によって幅方向中央側に誘導し、成形体本体の外側面部に沿って流下する本流溶融ガラスに合流させることができる。したがって、分流溶融ガラスが単独で成形体本体の下端部から流下して、雫状ガラスが形成されるという事態を確実に防止することが可能となる。よって、本流溶融ガラスから分離した分流溶融ガラスによって、成形される薄板ガラスに破損などの不具合が生じるのを確実に防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る薄板ガラス製造装置の成形体近傍を示す正面図である。 図１の延出部を拡大して示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る薄板ガラス製造装置の成形体近傍を示す正面図である。 図３の延出部を拡大して示す斜視図である。 従来の薄板ガラス製造装置の成形体近傍を示す斜視図である。 従来の成形体の部品分解配列斜視図である。 従来の薄板ガラス製造装置の問題点を説明するための図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る薄板ガラス製造装置の要部を示す正面図である。なお、従来技術で説明した構成に対応する構成については同一符号を付して説明する。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、成形体本体２と、成形体本体２の幅方向両端部にそれぞれ外嵌された一対の覆設部材３とを備えている。

成形体本体２は、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４と、略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５とを有する。

この成形体本体２の頂部に形成されたオーバーフロー溝４には、溶融ガラスＧが流し込まれ、両側に溢れ出た溶融ガラスＧのうち、本流溶融ガラスＧａが、成形体本体２の略楔状をなす両外側面部５に沿って流下する。成形体本体２の両外側面部５に沿って流下する本流溶融ガラスＧａは、成形体本体２の下端部のルートと称される部分で融合一体化され、本流溶融ガラスＧａから一枚の薄板ガラスが連続的に成形される。なお、融合一体化された本流溶融ガラスＧａの幅方向両端部は、成形体１の下方で牽引ローラ（図示しない）等によって表裏両側から挟持されながら下方へと送られる。

成形体本体２の外側面部５は、垂直面部５ａと、傾斜面部５ｂとを上下に連接して構成されており、傾斜面部５ｂの交点が、上述のルートと称される成形体本体２の下端部５ｃを構成する。

一方、覆設部材３は、成形体本体２の幅方向両端部に外嵌される嵌合凹部３ａを有している（詳細には、図５を参照）。そして、覆設部材３は、その嵌合凹部３ａを成形体本体２に嵌合させた状態で、成形体本体２の幅方向両端部を覆うと共に、成形体本体２の外側面部５に沿って流下する溶融ガラスＧの幅方向の広がりを規制する規制壁部３ｂを形成する。なお、規制壁部３ｂは、例えば１〜１０ｍｍの厚みを呈する。

更に、本実施形態の特徴的な構成として、覆設部材３の規制壁部３ｂには、成形体本体２の下端部５ｃを含む下部領域を下方から覆いながら幅方向中央部側に延出する延出部６が設けられている。そして、この延出部６の先端部を、成形体本体２の外側面部５に沿って正常に流下する本流溶融ガラスＧａ（図中の矢印Ａで示す流れ）の流下エリアに指向させている。そのため、延出部６の先端部が、本流溶融ガラスＧａの流下エリアと重複している。この延出部６の本流溶融ガラスＧａの流下エリアとの重複部分は、少なくとも成形体本体２の下端部５ｃにおいて形成されていればよい。

詳細には、図２に示すように、この実施形態では、延出部６は、成形体本体２の外側面部５に沿った薄肉部材（覆設部材３の規制壁部３ｂよりも薄い範囲で、例えば０．５〜３ｍｍの厚み）で構成されると共に、成形体本体２の下端部に移行するに連れて、幅方向端部から幅方向中央側に漸次接近するように延出している。換言すれば、延出部６の先端部の下方側がその上方側よりも幅方向中央側に位置するように、延出部６の先端部が傾斜している。そのため、延出部６の表面に、本流溶融ガラスＧａが乗り上げるようになっている。すなわち、延出部６の表面の一部が、本流溶融ガラスＧａの流下エリアの一部を構成している。

このように覆設部材３に延出部６を設ければ、成形体本体２の下端部５ｃを含む下部領域において、覆設部材３と成形体本体２との熱膨張差に起因して両者２，３の間に形成された隙間に図中の矢印Ｂ方向から侵入した分流溶融ガラスＧｘを延出部６によって幅方向中央側に誘導し、本流溶融ガラスＧａに確実に合流させることができる。したがって、分流溶融ガラスＧｘが単独で成形体本体２の下端部から流下することがなく、分流溶融ガラスＧｘに起因した雫状ガラス（図７を参照）が形成されるという事態を確実に防止することができる。よって、本流溶融ガラスＧａから分離した分流溶融ガラスＧｘによって、成形される薄板ガラスが汚染されたり、破損するという致命的な問題が生じるという事態を確実に防止し、安定した薄板ガラスの製造を維持することができる。

ここで、本流溶融ガラスＧａが乗り上げる延出部６の表面は、凹凸を有していることが好ましい。具体的には、延出部６の表面は、例えば、直径１〜２ｍｍで、深さ若しくは突出高さ１〜２ｍｍの凹部若しくは凸部が２〜３ｍｍの間隔で点在するような表面状態であることが好ましい。このようにすれば、本流溶融ガラスＧａと延出部６との間の密着性が向上するため、本流溶融ガラスＧａの幅方向の収縮を抑えることができる。そのため、本流溶融ガラスＧａの幅方向寸法を幅広に維持することが可能となる。

また、延出部６は、耐熱性及び耐食性を有する金属、これらの合金、又はこれらの複合材料で形成される。具体的には、例えば、白金、白金合金、セラミック分散複合材料などによって形成される。

更に、延出部６の幅方向の最大寸法Ｌ１は、１０〜２００ｍｍであることが好ましく、２０〜１８０ｍｍであることがより好ましく、３０〜１６０ｍｍであることが最も好ましい。また、延出部６の高さ方向の最大寸法Ｌ２は、３０ｍｍ以上であることが好ましく、３０ｍｍ以上４００ｍｍ以下であることがより好ましく、３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが最も好ましい。ただし、Ｌ１≦Ｌ２とする。

次に、以上のように構成された薄板ガラス製造装置によって、薄板ガラスを製造する方法について説明する。

図１に示すように、まず、図示しない供給パイプからオーバーフロー溝４の内部に溶融ガラスＧを供給し、オーバーフロー溝４から成形体本体２の両側に溶融ガラスＧを溢れ出させる。この成形体本体２の両側に溢れ出た溶融ガラスＧのうち、本流溶融ガラスＧａは、覆設部材３の規制壁部３ｂによって幅方向の広がりを規制されながら、両外側面部５に沿って流下して、成形体本体２の下端部で融合一体化される。この際、本流溶融ガラスＧａから分離して、成形体本体２と覆設部材３との間の隙間に侵入する分流溶融ガラスＧｘが生じるが、この分流溶融ガラスＧｘは、成形体本体２の下端部を含む下部領域（図示例では、成形体本体２の下端部）において、延出部６によって下方から受け止められると共に、延出部６に沿って幅方向中央側へと誘導されて本流溶融ガラスＧａと合流する。したがって、本流溶融ガラスＧａと分流溶融ガラスＧｘとが成形体本体２の下端部において再び合流した後、成形体本体２の下端部の下方で延伸されながら冷却され、薄板ガラスが連続的に成形される。

図３は、本発明の第２実施形態に係る薄板ガラス製造装置の要部を示す正面図である。この第２実施形態に係る薄板ガラス製造装置が、第１実施形態に係る薄板ガラス製造装置と相違するところは、覆設部材３に設けられた延出部６の構造にある。

すなわち、延出部６が、その先端縁６ａで本流溶融ガラスＧａの幅方向の広がりを規制可能な厚肉部材で構成されている点が相違する。このようにすれば、延出部６の先端部６ａが、本流溶融ガラスＧａの幅方向の広がりを規制する規制壁部として機能する。そのため、延出部６によって本流溶融ガラスＧａの幅方向の広がりを規制しつつ、延出部６の先端から外部に流出する分流溶融ガラスＧｘを本流溶融ガラスＧａに確実に合流させることが可能となる。

延出部６の幅方向の最大寸法Ｌ１や、延出部６の高さ方向の最大寸法Ｌ２の好ましい範囲は、上記の第１実施形態と同様とする。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、延出部６によって成形体本体５の外側面部５の傾斜面部５ｂを覆う場合を図示して説明したが、延出部６は外側面部５の傾斜面５ｂから垂直面部５ａまでを連続的に覆っていてもよい。

１ 成形体
２ 成形体本体
３ 覆設部材
３ａ 嵌合凹部
３ｂ 規制壁部
４ オーバーフロー溝
５ 外側面部
５ａ 垂直面部
５ｂ 傾斜面部
５ｃ 下端部
６ 延出部
Ｇ 溶融ガラス
Ｇａ 本流溶融ガラス
Ｇｘ 分流溶融ガラス

Claims (8)

1. 頂部にオーバーフロー溝を有し、前記オーバーフロー溝から両側に溢れ出た溶融ガラスを略楔状の外側面部に沿って流下させながら下端部で融合一体化させて薄板ガラスを成形する成形体本体と、前記成形体本体の幅方向両端部のそれぞれに外嵌され、前記成形体本体の外側面部に沿って流下する溶融ガラスの幅方向の広がりを規制する規制壁部を形成する一対の覆設部材とを備えた成形体を有する薄板ガラス製造装置において、
   前記一対の覆設部材の各規制壁部に、前記成形体本体の下端部を含む下部領域を下方から覆いながら幅方向中央部側に延出する延出部を設けるとともに、前記延出部の先端部を前記成形体本体の外側面部に沿って正常に流下する本流溶融ガラスの流下エリアに指向させたことを特徴とする薄板ガラス製造装置。
2. 前記延出部が、前記成形体本体の下端部に移行するに連れて、幅方向端部から幅方向中央側に漸次接近するように延出していることを特徴とする請求項２に記載の薄板ガラス製造装置。
3. 前記延出部が、前記成形体本体の外側面部に沿った薄肉部材で構成され、その表面に本流溶融ガラスが乗り上げ可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄板ガラス製造装置。
4. 前記延出部が、表面に凹凸を有することを特徴とする請求項３に記載の薄板ガラス製造装置。
5. 前記延出部が、その先端部で本流溶融ガラスの幅方向の広がりを規制可能な厚肉部材で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄板ガラス製造装置。
6. 前記延出部が、耐熱性及び耐食性を有する金属、これらの合金、又はこれらの複合材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄板ガラス製造装置。
7. 前記延出部の幅方向の最大延出量が、２０〜１８０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄板ガラス製造装置。
8. 前記延出部の高さ方向の延出開始位置が、前記成形体本体の下端部から前記成形体本体の外側面部に沿って上方に３０ｍｍ以上離反していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄板ガラス製造装置。

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