JP2013040099A - ガラス板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダウンドロー法によるガラス板の製造方法であって、成形されたシートガラスの冷却工程では、成形体の下部からガラス歪点の近傍の温度領域を下回るまでの温度領域において、シートガラスの幅Wの方向の温度制御を行う工程であって、シートガラスの幅Wの方向の端部L,CL,R,CRが端部L,CL,R,CRに挟まれた中央領域CAの温度より低く且つ中央領域CAの温度が均一になるようにする第1温度制御工程と、シートガラスの幅Wの方向の温度が中央部Cから端部L,CL,R,CRに向かって低くなるようにする第2温度制御工程と、ガラス歪点の近傍の温度領域においてシートガラスの幅Wの方向の端部L,CL,R,CRと中央部Cとの温度勾配がなくなるようにする第3温度制御工程とを含むガラス歪点上温度制御工程が行われる。
【選択図】図7
Description
図1は、本実施形態に係るガラス板の製造方法の一部のフローチャートである。
以下、図1を用いてガラス板の製造方法について説明する。
図2は、ガラス板の製造装置100に含まれる溶解装置200を主として示す模式図である。図3は、ガラス板の製造装置100に含まれる成形装置300の概略の正面図である。図4は、成形装置300の概略の側面図である。以下、ガラス板の製造装置100について説明する。
溶解装置200は、溶解工程ST1、清澄工程ST2、及び、均質化工程ST3を行うための装置である。
成形装置300は、成形工程ST4、及び、冷却工程ST5を行うための装置である。
成形体310は、成形工程ST4を行うための装置である。
図3や図4に示すように、雰囲気仕切り部材320は、成形体310の下部314の近傍に配置される板状の部材である。
冷却ローラ330は、雰囲気仕切り部材320の下方に配置されている。また、冷却ローラ330は、シートガラスSGの厚み方向の両側に、且つ、その幅方向の両端部分に対向するように配置されている。冷却ローラ330は、内部に通された空冷管により空冷されている。よって、シートガラスSGは、冷却ローラ330を通る際に、空冷された冷却ローラ330に接触するその厚み方向の両側部分且つその幅方向の両端部分(以下では、当該部分をシートガラスSGの耳部R,L(図4や図7を参照)という)が冷却される。これにより、当該耳部R,Lの粘度は、所定値(具体的には、109.0ポワズ)以上にされる。冷却ローラ330は、冷却ローラ駆動モータ390(図5を参照)による駆動力が伝達されることにより、シートガラスSGを下方に引っ張る役割も有する。
冷却ユニット340は、空冷式の冷却装置であり、冷却ローラ330及びその下方を通るシートガラスSGの雰囲気温度を冷却する。
引っ張りローラ350a〜350eは、冷却ローラ330の下方に、シートガラスSGの流れ方向に所定の間隔をもって配置される。また、引っ張りローラ350a〜350eは、それぞれ、シートガラスSGの厚み方向の両側に、且つ、シートガラスSGの幅方向の両端部分に対向するように配置される。そして、引っ張りローラ350a〜350eは、冷却ローラ330において耳部R,Lの粘度が所定値以上になったシートガラスSGの厚み方向の両側部分であってその幅方向の両端部分に接触しながら当該シートガラスSGを下方に引っ張る。なお、引っ張りローラ350a〜350eは、引っ張りローラ駆動モータ391(図5を参照)による駆動力が伝達されることにより駆動される。引っ張りローラ350a〜350eの周速度は、冷却ローラ330の周速度よりも大きい。引っ張りローラの周速度は、シートガラスSGの流れ方向の下流側に配置されるにつれて大きくなる。すなわち、複数の引っ張りローラ350a〜350eにおいては、引っ張りローラ350aの周速度が最も小さく、引っ張りローラ350eの周速度が最も大きい。
ヒータは、シートガラスSGの流れ方向に複数(ここでは、5つ)且つシートガラスSGの幅方向に複数(ここでは、5つ)配置される。ヒータ360a〜360eは、後述する制御装置500によって出力を制御されることで、引っ張りローラ350a〜350eによって下方に牽引されるシートガラスSGの近傍の雰囲気温度を制御する(具体的には、昇温する)温度制御装置として機能する。
切断装置400では、切断工程ST6を行う。切断装置400は、成形装置300において流下するシートガラスSGを、その長手面に対して垂直な方向から切断する装置である。これにより、シート状のシートガラスSGは、所定の長さを有する複数の切断シートガラスSG1となる。切断装置400は、切断装置駆動モータ392(図5を参照)によって駆動される。
図5は、制御装置500の制御ブロック図である。
図6は、各温度プロファイル(後述する)におけるシートガラスSGの温度を示す表である。図7は、図6の表における温度プロファイルのグラフである。図8は、温度制御工程ST11〜ST14における冷却速度及び温度勾配を示す表である。
ガラス歪点上温度制御工程ST10aは、成形体310の下部314から、シートガラスSGの温度がガラス歪点の近傍の温度領域下回るまでの、シートガラスSGの温度の制御を行う工程であって、第1温度制御工程ST11と、第2温度制御工程ST12と、第3温度制御工程ST13とを有する。なお、ガラス歪点とは、一般的なガラスの歪点を言い、1014.5ポワズの粘度に相当する温度(例えば、661℃)である。ガラス歪点の近傍の温度領域とは、ガラス歪点とガラス徐冷点とを足して2で除した温度((ガラス歪点+ガラス徐冷点)/2)から、ガラス歪点から50℃を引いた温度(ガラス歪点―50℃)までの領域をいう。ガラス徐冷点とは、一般的なガラスの徐冷点を言い、1013ポワズの粘度に相当する温度(例えば、715℃)である。
第1温度制御工程ST11は、シートガラスSGの幅方向において最高の温度となる箇所(中央領域CA)の温度がガラス軟化点以上である場合に行われる。ガラス軟化点とは、一般的な、ガラスの軟化点を言い、107.6ポワズの粘度に相当する温度(例えば、950℃)である。
第1温度プロファイルTP11とは、図7に示すように、シートガラスSGの耳部R,Lの温度が中央領域CAの温度よりも低くなり、且つ、耳部R,Lによって挟まれる中央領域CAの幅方向の温度が均一になる温度プロファイルである。ここで、「中央領域CA幅方向の温度が均一になる」とは、中央領域CAにおける幅方向の温度差が―20℃から20℃までの範囲に入ることを意味する。なお、中央領域CAとは、右部CRと中央部Cと左部CLとから構成される領域である。具体的には、シートガラスSGの中央領域CAは、板厚を均一にする対象の部分を含む領域である。また、シートガラスSGの幅方向の端部である耳部R,Lは、製造後に切断される対象の部分を含む領域である。
第1温度制御工程ST11では、冷却ローラ330及び冷却ユニット340を制御することにより、温度プロファイルが第1温度プロファイルTP11となるようにしている。具体的には、冷却ローラ330によってシートガラスSGの耳部R,Lを冷却することにより、また、冷却ユニット340によってシートガラスSGの雰囲気温度を制御することにより、シートガラスSGの耳部R,Lの温度を中央領域CAの温度よりも所定温度(具体的には、200℃〜250℃)低くしている。そして、冷却ユニット340によってシートガラスSGの雰囲気温度を制御することにより、耳部R,Lの温度が中央領域CAの温度よりも所定温度低くなり、且つ、中央領域CAの幅方向の温度が均一になる温度プロファイルを維持している。これにより、シートガラスSGの中央領域CAの板厚を極力均一にできる。ここで、上述したように、冷却ユニット340は、幅方向に3つ配置されている。よって、シートガラスSGの耳部R,Lのそれぞれの温度と中央領域CAの温度とを独立して温度制御することができる。
第2温度制御工程ST12は、シートガラスSGの中央領域CAの温度がガラス軟化点を下回ってから、シートガラスSGの温度がガラス徐冷点の近傍の温度領域を通ってガラス歪点の近傍の温度領域に入るまでの間に行われる。ガラス徐冷点の近傍の温度領域とは、ガラス徐冷点に100℃を足した温度(ガラス徐冷点+100℃)から、ガラス歪点とガラス徐冷点とを足して2で除した温度((ガラス歪点+ガラス徐冷点)/2)より上の領域をいう。
第2温度プロファイルTP20とは、シートガラスSGの幅方向における温度が中央部Cから耳部R,Lに向かって低くなる温度プロファイルであり、上に凸の曲線を描く形状を有する。すなわち、第2温度制御工程ST12では、幅方向において、シートガラスSGの中央部Cの温度が最も高く、シートガラスSGの耳部R,Lの温度が最も低い。なお、第2温度プロファイルTP20では、温度が幅方向において中央部Cから耳部R,Lに向かって連続的に低くなる。
第2温度制御工程ST12では、一部のヒータ(ここでは、ヒータ360a及び360b)を制御することにより、温度プロファイルが第2温度プロファイルTP20となるようにしている。
第3温度制御工程ST13は、シートガラスSGの温度がガラス歪点の近傍の温度領域に入っている間に行われる。
第3温度プロファイルTP31とは、シートガラスSGの幅方向の温度(幅方向の耳部R,Lから中央部Cにかけての温度)が均一になる温度プロファイルである。別の言い方をすると、第3温度プロファイルTP31とは、シートガラスSGの幅方向において、温度の耳部R,Lと中央部Cとの温度勾配がなくなる温度プロファイルである。
第3温度制御工程ST13では、一部のヒータ(ここでは、360c)を制御することによって、温度プロファイルが第3温度プロファイルTP31となるようにしている。ここでは、冷却工程ST5における温度差絶対値が最も小さくなるようにヒータ360cを制御している。
歪点下方温度制御工程ST14は、シートガラスSGの温度が、ガラス歪点の近傍の温度領域を下回ってから、ガラス歪点から200℃を引いた温度までの間にあるときに行われる。
第4温度プロファイルTP40とは、シートガラスSGの幅方向における温度が耳部R,Lから中央部Cに向かって低くなる温度プロファイルであり、下に凸の曲線を描く形状を有する。すなわち、歪点下方温度制御工程ST14では、幅方向において、シートガラスSGの耳部R,Lの温度が最も高く、シートガラスSGの中央部Cの温度が最も低い。
歪点下方温度制御工程ST14では、一部のヒータ(360d及び360e)を制御することにより、温度プロファイルが第4温度プロファイルTP40となるようにしている。
以上のようなガラス板の製造方法を用いて、ガラス板を製造し、当該ガラス板の反りを測定した。このとき、反り値は、0.15mm以下であった。
ユニオプト製の複屈折率測定器ABR−10Aを使用して、ガラス板の複屈折率の大きさを測定した。このとき、最大複屈折量は、0.6nmであった。
ガラス板の有効領域において、キーエンス社製の変位計を使用して、幅方向に5mmの間隔で板厚偏差を測定した。このとき、ガラス板の板厚偏差は、10μm〜15μmであった。
(8−1)
本実施形態では、冷却工程ST5において、ガラス歪点上温度制御工程ST10aを行っている。ガラス歪点上温度制御工程ST10aは、第1温度制御工程ST11と、第2温度制御工程ST12と、第3温度制御工程ST13とを含む。
本実施形態では、歪点下方温度制御工程ST14においても、常にシートガラスSGの中央部Cに引っ張り応力が働くようにしている。また、第1温度制御工程ST11においても、冷却ローラ330によって速やかに当該耳部R,Lの粘度を所定値以上にすることで、シートガラスSGの中央部Cに引っ張り応力を働かせている。
本実施形態では、ガラス歪点の近傍の温度領域より低い温度領域において、シートガラスSGの幅方向の温度が耳部R,Lから中央部Cに向かって低くなるようにする歪点下方温度制御工程ST14が行われる。これにより、シートガラスSGの体積収縮量は、シートガラスSGの耳部R,Lから中央部Cに向かうにつれて大きくなる。そのため、シートガラスSGの中央部Cには、シートガラスSGの流れ方向および幅方向に引張り応力が働く。従って、引張り応力により、シートガラスSGの平坦度を維持しつつ冷却することができるので、シートガラスSGの反りを低減することができる。
以上、本実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上記実施形態では、シートガラスSGの耳部R,Lのそれぞれと中央領域CAとの雰囲気温度を制御するように、冷却ユニット340は、シートガラスSGの幅方向に3つ配置されているが、これに限られるものではなく、3つ以上であってもよい。
上記実施形態では、ヒータは、シートガラスSGの流れ方向に5つ配置されているが、シートガラスSGの流れ方向におけるヒータの数は、これに限られるものではない。
成形装置300は、複数の引っ張りローラ350a〜350eのそれぞれの間に配置される複数の断熱部材を有していてもよい。複数の断熱部材は、シートガラスSGの厚み方向の両側に配置される。
上記第3温度制御工程ST13では、シートガラスSGの温度がガラス歪点の近傍の温度領域に入っている間に、シートガラスSGの幅方向の温度が常に均一になるように温度制御していると説明した。
上記実施形態では、シートガラスSGの幅方向における温度制御を、シートガラスSGの幅方向に配置される複数のヒータによって行うと説明したが、これに限られるものではない。例えば、冷却器等を併用してもよい。
上記実施形態では、第2温度制御工程ST12において、シートガラスSGの幅方向の温度が中央部から端部に向かって低くなるように温度勾配が形成される。しかし、第2温度制御工程ST12において、シートガラスSGの幅方向の温度勾配が、シートガラスSGの流れ方向に向かうに従って漸減することが好ましい。
上記実施形態の歪点下方温度制御工程ST14では、ガラス歪点の近傍の温度領域より低い温度領域において、シートガラスSGの幅方向の温度が耳部R,Lから中央部Cに向かって低くなるように温度勾配が形成される。しかし、歪点下方温度制御工程ST14において、ガラス歪点の近傍の温度領域より低い温度領域において、シートガラスSGの温度が耳部R,Lから中央部Cに向かって漸減するように温度勾配が形成されることが好ましい。
310 成形体
313 成形体の下部
330 冷却ローラ(ローラ)
350a〜350e 引っ張りローラ(ローラ)
C シートガラスの中央部
R,L シートガラスの耳部(幅方向の端部)
SG シートガラス
ST4 成形工程
ST5 冷却工程
ST10a ガラス歪点上温度制御工程
ST11 第1温度制御工程
ST12 第2温度制御工程
ST13 第3温度制御工程
Claims (6)
- ダウンドロー法によるガラス板の製造方法であって、
溶融ガラスを成形体の両側面に沿って流下させ前記成形体の下部で合流させることによりシートガラスを成形する成形工程と、
前記シートガラスをローラによって下方に引っ張りながら冷却する冷却工程と、
を備え、
前記冷却工程では、
前記成形体の下部からガラス歪点の近傍の温度領域を下回るまでの温度領域において前記シートガラスの幅方向の温度制御を行う工程であって、
前記シートガラスの幅方向の端部が前記端部に挟まれた中央領域の温度より低く、且つ、前記中央領域の温度が均一になるようにする第1温度制御工程と、前記シートガラスの幅方向の温度が中央部から端部に向かって低くなるようにする第2温度制御工程と、ガラス歪点の近傍の温度領域において、前記シートガラスの幅方向の端部と中央部との温度勾配がなくなるようにする第3温度制御工程とを含む、ガラス歪点上温度制御工程、が行われる、
ガラス板の製造方法。 - 前記第1温度制御工程は、前記シートガラスの中央部の温度がガラス軟化点以上である場合に行われ、
前記第2温度制御工程及び前記第3温度制御工程は、前記シートガラスの中央部の温度が前記ガラス軟化点より低い場合に行われる、
請求項1に記載のガラス板の製造方法。 - 前記第3温度制御工程では、前記冷却工程における前記シートガラスの幅方向の端部と中央部との温度差が、最も小さくなるようにする、
請求項1又は2に記載のガラス板の製造方法。 - 前記温度勾配がなくなるとは、前記シートガラスの幅方向において中央部の温度から端部の温度を引いた値が、−20℃から20℃までの範囲に入ることである、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。 - 前記冷却工程では、前記ガラス歪点の近傍の温度領域より低い温度領域において、前記シートガラスの幅方向の温度が端部から中央部に向かって低くなるようにする第4温度制御工程がさらに行われる、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。 - 前記第4温度制御工程では、前記シートガラスの幅方向の端部と中央部との温度勾配を、前記シートガラスの流れ方向に向かって増加させる、
請求項5に記載のガラス板の製造方法。
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