JP2014080316A - ガラス板の成形装置、ガラス板の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度低下による溶融ガラスの粘度の上昇を抑制し、ガラス板を安定して成形することができるガラス板の成形装置及びガラス板の成形方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るガラス板の成形装置は、スリット状の開口を有するスリットノズルと、スリットノズルの開口から流下する溶融ガラスを圧延してガラス板を成形する一対の圧延ローラーと、を備え、圧延ローラーの軸線進行方向から見た場合の一対の圧延ローラー間に滞留する溶融ガラスの幅が、開口の幅の２．５倍以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス板の成形装置及びガラス板の成形方法に関し、特に、板厚の薄いガラス板の成形装置及びガラス板の成形方法に関する。

ガラス板の成形方法として、従来からロールアウト法が知られている。ロールアウト法では、スリット状の開口、もしくはリップと呼ばれる堰から溶融ガラスを流下させ、前記開口または堰の直下に配置された一対の圧延ローラーで流下する溶融ガラスを圧延してガラス板を成形する。ロールアウト法では、通常、溶融ガラスを圧延ローラー間に滞留させ、溶融ガラスの液溜まりを形成するのが一般的である。液溜まりを形成することで溶融ガラスがレベリングされ均一に圧延ローラーに供給される。この結果、圧延ローラーのロール間から溶融ガラスが均一排出され、ガラス板の板厚が安定するためである。（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第４７８８９５１号公報 特表２００４−５２３４５２号公報

しかしながら、液溜まりを形成すると、溶融ガラスが圧延ローラーと接触する時間が長くなる。このため、溶融ガラスの熱エネルギーが圧延ローラーに奪われて、溶融ガラスの温度が低下し、溶融ガラスの粘度が高くなる問題がある。溶融ガラスの粘度が高くなると、溶融ガラスの変形能が低くなり、ガラスの成形に過剰な押しつけ力が必要となり成形されたガラス板にクラックが生じるなどの不具合が生じる。板厚の薄いガラス板、特に板厚が２ｍｍ以下のガラス板を成形する場合には、溶融ガラスを薄く形成するために、付与する圧力も高くなる。このため、板厚の薄いガラス板を成形する場合には、特に、クラックが生じやすくなる。

本発明は、温度低下による溶融ガラスの粘度の上昇を抑制し、ガラス板を安定して成形することができるガラス板の成形装置及びガラス板の成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係るガラス板の成形装置は、スリット状の開口を有するスリットノズルと、前記スリットノズルの開口から流下する溶融ガラスを圧延してガラス板を成形する一対の圧延ローラーと、を備え、前記圧延ローラーの軸線進行方向から見た場合の前記一対の圧延ローラー間に滞留する前記溶融ガラスの幅が、前記開口の幅の２．５倍以下であることを特徴とする。

本発明に係るガラス板の成形方法は、スリット状の開口から流下する溶融ガラスを一対の圧延ローラーで圧延してガラス板を成形するガラス板の成形方法であって、前記圧延ローラーの軸線進行方向から見た場合の前記一対の圧延ローラー間における前記溶融ガラスの幅が、前記開口の幅の２．５倍以下であることを特徴とする。

本発明によれば、スリットノズルの開口から流下する溶融ガラスを圧延してガラス板を成形する一対の圧延ローラー間における溶融ガラスの幅が、開口の幅の２．５倍以下であるので、温度低下による溶融ガラスの粘度の上昇を抑制し、ガラス板を安定して成形することができる。

第１の実施形態に係るガラス板の成形装置の俯瞰図である。 第１の実施形態に係るガラス板の成形装置の正面図である。 第１の実施形態に係るガラス板の成形装置の側面図である。 第１の実施形態に係るスリットノズルの開口形状である。 第２の実施形態に係るガラス板の成形装置の側面図である。

以下、図面を参照して、各実施形態に係るガラス板の成形方法について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るガラス板の成形装置１０の俯瞰図である。図２は、第１の実施形態に係るガラス板の成形装置１０の正面図である。図３は、第１の実施形態に係るガラス板の成形装置１０の側面図である。図４は、スリットノズルの開口形状である。以下、図１〜図４を参照してガラス板の成形装置１０の構成について説明する。

ガラス板の成形装置１０は、溶融ガラスＧを流下させるスリットノズル１００と、スリットノズル１００から流下する溶融ガラスＧを圧延してガラス板Ｔに成形する一対の圧延ローラー２００とを備える。

（スリットノズル１００の構成）
初めに、スリットノズル１００の構成について説明する。
スリットノズル１００は、第１の中空パイプ１１０と、第２の中空パイプ１２０（第２の流路）と、スリット開口部１３０とを備える。第１の中空パイプ１１０は、垂直方向に延伸している。第１の中空パイプ１１０の上端１１０Ａは、図示しない溶融ガラスの供給機構（例えば、ガラスの溶融炉や撹拌槽）に接続されている。

第２の中空パイプ１２０は、中央部１２０Ａが第１の中空パイプ１１０の下端１１０Ｂと接続され、第１の中空パイプ１１０の下端１１０Ｂから左右下方向に向かって延伸する。第２の中空パイプ１２０は、第１の中空パイプ１１０の下端１１０Ｂと接続される中央部１２０Ａを中心として左右対称の形状をしている。

さらに、第２の中空パイプ１２０は、中央部１２０Ａから左右の端部１２０Ｂ，１２０Ｃへ向かうに従い径が細くなる先細りの形状となっている。第２の中空パイプ１２０の左右の端部１２０Ｂ，１２０Ｃには、中空パイプＰ１，Ｐ２が設けられている。

第２の中空パイプ１２０の左右の端部１２０Ｂ，１２０Ｃに設けられた中空パイプＰ１，Ｐ２には、通電用のバスバーＢ１，Ｂ２が接続される。該バスバーＢ１，Ｂ２には、通電用の金属配線（図示せず）が接続されており、バスバーＢ１，Ｂ２を介してスリットノズル１００に電気が流される。この通電により、電気抵抗に応じたジュール熱が発生して、スリットノズル１００が加熱される。

スリット開口部１３０は、第２の中空パイプ１２０の下側に設けられて下方に延伸し、図４に示すような幅Ｗ１のスリット状の開口１３０Ａを形成する。第１の中空パイプ１１０の上端１１０Ａから供給された溶融ガラスは、第１の中空パイプ１１０及び第２の中空パイプ１２０の内部を通り、スリット開口部１３０のスリット状の開口１３０Ａから流出して、板ガラスに成形される。なお、本実施形態における開口１３０Ａの幅Ｗ１とは、成形されるガラス板の板厚方向の開口の幅をいうものである。また、本発明における開口の幅Ｗ１は、図４に示すようにガラス板の幅方向に均一であってもよいし、不均一であってもよい。開口の幅Ｗ１がガラス板の幅方向に不均一の場合、開口の幅Ｗ１は、ガラス板の幅方向における開口の幅の平均値をいうものである。

なお、スリットノズル１００は、導電性でかつ耐熱性の材料で構成することが好ましい。このような材料として、例えば、白金（Ｐｔ）や白金合金（例えば、白金とロジウム（Ｒｈ）との合金））を使用することができる。

（圧延ローラー２００）
圧延ローラー２００は、対向して配置された一対のローラー２１０，２２０で構成される。圧延ローラー２００は、スリットノズル１００の直下に、長手方向がスリットノズル１００の長手方向に対して平行に配置される。圧延ローラー２００は、この一対のローラー２１０，２２０により、スリットノズル１００から流下する溶融ガラスＧを圧延してガラス板Ｔを成形する。

また、図３に示すように、スリットノズル１００の下端の位置Ｌ１は、ローラー２１０，２２０の上端間を結ぶ線Ｌ２よりも低い位置に配置されている。このため、スリットノズル１００は、下端の一部が、ローラー２１０とローラー２２０との間に入り込んだ形となっている。

スリットノズル１００と圧延ローラー２００との間が離れていると、スリットノズル１００と圧延ローラー２００まで流下する間に溶融ガラスＧの温度が低下し、粘度が高くなってしまう。この実施形態では、スリットノズル１００の下端の位置Ｌ１を、ローラー２１０，２２０の上端間を結ぶ線Ｌ２よりも低い位置に配置している。このため、スリットノズル１００から流下した溶融ガラスＧは、すぐに圧延ローラー２００上に供給され、圧延される。この結果、溶融ガラスＧは、ほとんど温度が低下することなく圧延ローラー２００により圧延されてガラス板Ｔに成形される。

なお、第１の実施形態に係るガラス板の成形装置１０では、圧延ローラー２００を通過したガラス板Ｔは鉛直方向に引き出される。この場合、スリットノズル１００の開口１３０Ａは、圧延ローラー２００を軸線進行方向から見た場合に、ローラー２１０，２２０とほぼ中心に位置（図３の線分Ｘ−Ｘの位置）するように配置されることが好ましい。これにより、スリットノズル１００から供給される溶融ガラスＧと、ローラー２１０，２２０との間に形成される溶融ガラスＧの液溜まりが均一となり、反りやガラス板表面のうねり等がない表面状態が均一なガラス板Ｔを成形することが可能となる。

また、スリットノズル１００から溶融ガラスＧを流出する場合、表面張力により流出された溶融ガラスＧはスリットノズル１００の長手方向に縮む傾向があり、溶融ガラスＧが長手方向に縮むと端部のガラスは板厚が大きく（厚く）なる。そのため、圧延ローラー２００に対し長手方向に均一な量の溶融ガラスＧを供給する観点から、スリットノズル１００と圧延ローラー２００とを前述の位置関係にすることでスリットノズル１００から圧延ローラー２００までの距離を極力短くし、溶融ガラスＧの縮みが生じる前に圧延ローラー２００に供給することが好ましい。

スリットノズル１００から流出した溶融ガラスＧは圧延ローラー２００に供給されるが、この際、圧延ローラー２００の軸線進行方向から見た場合のローラー２１０，２２０間に滞留する溶融ガラスＧの幅Ｗ２は、スリットノズル１００の開口１３０Ａの幅Ｗ１の２．５倍以下であることが好ましい。

圧延ローラーにて溶融ガラスＧをガラス板に成形する従来の方法においては、圧延ローラー間に意図的に溶融ガラスの液溜まりを形成することで、圧延ローラーに供給される溶融ガラスが圧延ローラーの長手方向に不均一であっても、圧延ローラー上の液溜まりを平坦にしている。しかしながら、圧延ローラー上の溶融ガラスの液溜まりは、滞留中に温度低下しガラスの粘性が高くなるため、特に板厚が２ｍｍ以下のガラス板を成形する場合、圧延ローラーを通過する途中でガラスにクラックが発生したり、十分にガラス板を薄く成形できないおそれがある。

これに対し、本実施形態では、圧延ローラー２００の軸線進行方向から見た場合のローラー２１０，２２０間に滞留する溶融ガラスＧの幅Ｗ２を、スリットノズル１００の開口１３０Ａの幅Ｗ１の２．５倍以下とすることで、圧延ローラー２００上の溶融ガラスＧの過剰冷却を回避し、圧延ローラー２００にて薄肉のガラス板Ｔを成形することを可能としている。

圧延ローラー２００の軸線進行方向から見た場合のローラー２１０，２２０間に滞留する溶融ガラスＧの幅Ｗ２が、スリットノズル１００の開口１３０Ａの幅Ｗ１の２．５倍を超えると、圧延ローラー２００上の溶融ガラスＧの液溜まりが大きくなり、圧延ローラー２００を通過する途中でガラスにクラックが発生する確率が高くなる。このため、ローラー２１０，２２０間に滞留する溶融ガラスＧの幅Ｗ２は、スリットノズル１００の開口１３０Ａの幅Ｗ１の２．０倍以下であることが好ましく、１．５倍以下であることがより好ましい。なお、溶融ガラスＧの温度低下を抑制する観点からは、ローラー２１０，２２０間に溶融ガラスＧが滞留しない、すなわち液溜りがないことがさらに好ましい。

圧延ローラー２００上に滞留する溶融ガラスＧの幅Ｗ２は、スリットノズル１００からの溶融ガラスＧの供給量、圧延ローラー２００上の溶融ガラスＧの温度、圧延ローラー２００のローラー２１０，２２０の表面温度や回転数、ローラー２０１，２２０間の幅等によって調整することが好ましい。

以上のように、本実施形態に係るガラス板の成形装置及び成形方法によれば、溶融ガラスＧの温度が低下して粘度が高くなり、成形されるガラス板Ｔにクラックや反りが生じるなどの不具合を効果的に抑制することができる。板厚の薄いガラス板は、溶融ガラスを圧延ローラーで成形した後にクラックや反り等が発生し易いが、本実施形態に係るガラス板の成形装置及び成形方法を用いることで、クラックや反り等の発生を抑制できる。このため、板厚の薄いガラス板、特に板厚が０．５ｍｍ〜２ｍｍのガラス板を成形するのに好適に用いることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、圧延ローラー２００を通過したガラス板Ｔは鉛直方向に引き出される。しかしながら、ガラス板Ｔの引き出し方向は、鉛直方向に限られない。例えば、圧延ローラー２００を通過したガラス板Ｔが斜め下方に引き出される場合においても好適に用いることができる。

図５は、第２の実施形態に係るガラス板の成形装置２０の側面図である。以下、図５を参照して第２の実施形態に係るガラス板の成形装置２０の構成について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示す第２の実施形態に係るガラス板の成形装置２０と、図１〜図４を参照して説明した第１の実施形態に係るガラス板の成形装置１０との相違点は、圧延ローラー２００により成形されたガラス板Ｔの引き出される方向である。このため、第２の実施形態に係るガラス板の成形装置２０は、圧延ローラー２００により成形されたガラス板Ｔを一方のローラー２１０側に斜め下方に引き出すための搬送装置３００を備える。なお、本実施形態では、搬送装置３００は、ローラー３１０，３２０を備えているが、ガラス板Ｔを斜め下方に引き出すことができればよく、他の機構により搬送装置３００を構成してもよい。

スリットノズル１００と圧延ローラー２００との位置関係は、図５に示すように、スリットノズル１００の開口１３０Ａが、圧延ローラー２００を軸線進行方向から見た場合に、ローラー２１０，２２０とほぼ中心に位置（図５の線分Ｘ−Ｘの位置）から一方のローラー２１０側にオフセットして（偏って）配置されることが好ましい。

その理由は、スリットノズル１００から流下する溶融ガラスＧは、先にローラー２１０に接触しかつ成形後の接触時間もローラー２２０よりも長い。このため、ローラー２１０は、ローラー２２０よりも表面温度が高くなり、溶融ガラスＧはローラー２１０に選択的に巻き付き易くなる。

その一方、溶融ガラスＧは、ローラー２２０に対して常に離型し易くなる。つまり、溶融ガラスＧは、対向するローラー２１０，２２０の温度差が少ない（小さい）場合、溶融ガラスＧとローラー２１０，２２０の型離れ性に差異がなく、成形されたガラス板Ｔが振動する傾向がある。これに対し、この実施形態では、溶融ガラスＧは、ローラー２１０に常時接触しながら流下することで、対向するローラー２１０，２２０の温度差が大きくなる。このため、溶融ガラスＧはローラー２１０よりもローラー２２０から相対的に離れやすくなるため、前述のような振動を生じることがない。

この結果、溶融ガラスＧの流れが安定し、ローラー２１０，２２０及びガラスの面内温度分布も安定し、反りの少ないガラス板Ｔを成形することが可能となる。なお、各ローラー２１０，２２０の表面温度の差に起因し、成形されたガラス板Ｔの両面で数度から数十度の温度差が発生しソリが発生することがあるが、ガラス板Ｔに適切な張力を加えれば、ソリ量は実用上問題無いレベルに抑えることが可能である。

前述したスリットノズル１００と圧延ローラー２００との位置関係において、スリットノズル１００の開口１３０Ａから流下する溶融ガラスＧと一方のローラー２１０との間には溶融ガラスＧの液溜まりができないことが好ましい。一方でスリットノズル１００の開口１３０Ａから流下する溶融ガラスＧと他方のローラー２２０との間には溶融ガラスの少量の液溜まりができることが好ましい。

圧延ローラー２００で成形されたガラス板Ｔを斜め下方に引き出す場合、ガラス板Ｔは他方のローラー２２０に比べ、一方のローラー２１０に接触している時間が長くなる。そのため、溶融ガラスＧから各ローラー２１０，２２０へ伝達される熱量の差異を考えると、一方のローラー２１０は、溶融ガラスＧとの接触面積が大きいため、溶融ガラスＧから伝達される熱量が多い。各ローラー２１０，２２０の温度を近づけるために、一方のローラー２１０側には溶融ガラスＧの液溜まりを形成せず、他方のローラー２２０側に溶融ガラスＧの液溜まりを形成する。

これにより、溶融ガラスＧの液溜まりにより他方のローラー２２０が加熱されることで、２つのローラー２１０、２２０のロール表面温度差を反りやガラス板表面のうねり等が発生しない程度に抑える事が出来て、表面性状が平坦なガラス板Ｔを成形することが可能となる。

本実施形態に係るガラス板の成形装置２０及び成形方法によれば、溶融ガラスＧの温度が低下して粘度が高くなり、成形されるガラス板Ｔにクラックや反りが生じるなどの不具合を効果的に抑制することができる。このため、板厚の薄いガラス板、特に板厚が０．５ｍｍ〜２ｍｍのガラス板を成形するのに好適に用いることができる。その他の効果は、第１の実施形態に係るガラス板の成形装置１０及び成形方法と同じである。

本発明のガラス板の成形装置及び成形方法は、溶融ガラスの温度が低下して粘度が高くなり、成形されるガラス板Ｔにクラックが生じるなどの不具合を効果的に防止することができるので、特に板厚が２ｍｍ以下のガラス板を成形するのに好適である。

１０，２０…ガラス板の成形装置、１００…スリットノズル、１１０…中空パイプ、１１０Ａ…上端、１１０Ｂ…下端、１２０…中空パイプ、１２０Ａ…中央部、１２０Ｂ，１２０Ｃ…端部、１３０…スリット開口部、１３０Ａ…開口、２００…圧延ローラー、２１０，２２０…ローラー、３００…搬送装置、Ｂ１，Ｂ２…バスバー、Ｇ…溶融ガラス、Ｐ１，Ｐ２…中空パイプ、Ｔ…ガラス板。

Claims (8)

1. スリット状の開口を有するスリットノズルと、
   前記スリットノズルの開口から流下する溶融ガラスを圧延してガラス板を成形する一対の圧延ローラーと、
   を備え、
   前記圧延ローラーの軸線進行方向から見た場合の前記一対の圧延ローラー間に滞留する前記溶融ガラスの幅が、前記開口の幅の２．５倍以下であることを特徴とするガラス板の成形装置。
2. 前記スリットノズルの下端の位置が、前記一対の圧延ローラーの上端間を結ぶ線よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の成形装置。
3. 前記一対の圧延ローラーにより圧延された溶融ガラスを一方の前記圧延ローラー側に斜め下方に引きだす搬送装置をさらに備え、
   前記スリットノズルの開口は、前記一方の圧延ローラー側にオフセットして配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス板の成形装置。
4. 前記スリットノズルの開口から流下する溶融ガラスと前記一方の圧延ローラーとの間には前記溶融ガラスの液溜まりができないことを特徴とする請求項３に記載のガラス板の成形装置。
5. スリット状の開口から流下する溶融ガラスを一対の圧延ローラーで圧延してガラス板を成形するガラス板の成形方法であって、
   前記圧延ローラーの軸線進行方向から見た場合の前記一対の圧延ローラー間における前記溶融ガラスの幅が、前記開口の幅の２．５倍以下であることを特徴とするガラス板の成形方法。
6. 前記一対の圧延ローラーの上端間を結ぶ線よりも低い位置から前記溶融ガラスを流下させることを特徴とする請求項５に記載のガラス板の成形方法。
7. 前記一対の圧延ローラーで圧延したガラス板を一方の圧延ローラー側に斜め下方に引きだし、前記一方の圧延ローラーに寄った位置から前記溶融ガラスを流下させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のガラス板の成形方法。
8. 前記スリットノズルの開口から流下する溶融ガラスと前記一方の圧延ローラーとの間には前記溶融ガラスの液溜まりができないように前記溶融ガラスを圧延することを特徴とする請求項７に記載のガラス板の成形方法。

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