JP2016052966A - 成形用ロール、及び板ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板ガラスの品質を高めることの容易な成形用ロール、及び板ガラスの製造方法を提供する。【解決手段】板ガラスのロールアウト成形法に用いられる成形用ロール（例えば、第２成形用ロール１２）の外周面は、ローレット加工により形成された凹凸形状を有する。板ガラスの製造方法は、ローレット加工により形成された凹凸形状を外周面に有する成形用ロール（例えば、第２成形用ロール１２）を用いたロールアウト成形法により板ガラスを成形する成形工程を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、板ガラスのロールアウト成形法に用いられる成形用ロール、及び板ガラスの製造方法に関する。

板ガラスの成形法の一種として、一対の成形用ロールの間で溶融ガラスを圧延して板状に成形するロールアウト成形法が知られている。ロールアウト成形法に用いられる成形用ロールとしては、その外周面にコバルト系合金の皮膜を有するものが知られている（特許文献１参照）。

特開平０３−１３７０３３号公報

ロールアウト成形法で得られた板ガラスには、凹凸やうねりが生じることがある。例えば、このような凹凸やうねりは、圧延される溶融ガラスが成形用ロールに対して滑ることにより生じる場合がある。板ガラスに生じる凹凸やうねりは、板ガラスの品質向上の弊害となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、板ガラスの品質を高めることの容易な成形用ロール、及び板ガラスの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する成形用ロールは、板ガラスのロールアウト成形法に用いられる成形用ロールであって、前記成形用ロールの外周面は、ローレット加工により形成された凹凸形状を有する。

この構成によれば、ローレット加工により形成された凹凸形状によって成形用ロールの外周面と溶融ガラスとの接触面積が拡大される。これにより、溶融ガラスの熱が成形用ロールへ伝導し易くなるため、成形用ロールの外周面に接した溶融ガラスが冷却され易くなる。このように冷却されることで粘度が上昇した溶融ガラスが、成形用ロールの外周面の凹部分に入り込むことで、成形用ロールの外周面と溶融ガラスとの間における滑りが抑制される。すなわち、溶融ガラスは、成形用ロールの回転に追従し易くなることで、溶融ガラスが成形用ロール間から安定して送り出されるようになる。このため、板ガラスにおける凹凸やうねりが低減され易くなる。

上記成形用ロールにおいて、前記ローレット加工は、綾目ローレット加工であることが好ましい。
上記綾目ローレット加工における溝は、溶融ガラスの流れ方向に対して直交する方向に延在しないため、溶融ガラスを成形用ロールの周方向に巻き付けるような力が加わり難い。これにより、成形用ロールから溶融ガラス（ガラスリボン）が円滑に剥離し易くなる。

上記成形用ロールは、前記ロールアウト成形法で用いられる第１成形用ロールと前記第１成形用ロールの上方に配置される第２成形用ロールのうち、少なくとも第２成形用ロールとして用いられることが好ましい。

上記第２成形用ロールに接する溶融ガラスの温度は、第１成形用ロールに接する溶融ガラスの温度よりも高い傾向にある。このため、第２成形用ロールの外周面と溶融ガラスとの間で滑りが生じ易い。このような第２成形用ロールの外周面と溶融ガラスとの間における滑りを抑制する点で、上記成形用ロールの外周面の構成は有利である。

上記成形用ロールの外周面は、Ｎｉ系合金の皮膜により構成されていることが好ましい。
Ｎｉ系合金の皮膜は、溶融ガラスの濡れ性が良好であるため、成形用ロールの外周面と溶融ガラスとの間における滑りがさらに抑制される。これにより、板ガラスにおける凹凸やうねりがさらに低減され易くなる。

上記成形用ロールにおいて、前記Ｎｉ系合金の皮膜は、溶射皮膜であることが好ましい。
この構成によれば、Ｎｉ系合金の皮膜が剥離し難くなるため、成形用ロールの耐久性を高めることができる。

上記課題を解決する板ガラスの製造方法は、上記成形用ロールを用いたロールアウト成形法により板ガラスを成形する成形工程を備える。

本発明によれば、板ガラスの品質を高めることが容易となる。

実施形態におけるロールアウト成形法の概略図である。 成形用ロールの部分平面図である。 成形用ロールの外周面における凹凸形状を説明する説明図である。

以下、成形用ロール、及び板ガラスの製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１及び図２に示すように、板ガラスのロールアウト成形法は、第１成形用ロール１１と、この第１成形用ロール１１に対向して配置される第２成形用ロール１２との間で溶融ガラスＧ１を圧延することで、板ガラスを成形する方法である。詳述すると、第１成形用ロール１１と第２成形用ロール１２との間で溶融ガラスＧ１が圧延されることでガラスリボンＧ２が成形される。このガラスリボンＧ２が、図示を省略した徐冷炉（レヤー）により徐冷されることで、板ガラスが得られる。

本実施形態の第２成形用ロール１２は、第１成形用ロール１１の上方に配置されている。ロールアウト成形法に用いられる第１成形用ロール１１及び第２成形用ロール１２のうち、第２成形用ロール１２の外周面は、ローレット加工により形成された凹凸形状を有している。

図３は、ローレット加工により形成された凹凸形状をＪＩＳ Ｂ０９５１：１９６２に準拠して説明する説明図である。図３に示すように、ローレット加工により形成された凹凸形状は、第２成形用ロール１２の直径が無限大となったと仮定した場合の溝の直角断面を用いて規定される。図３には、溝のピッチをピッチｔ、溝の深さを深さ２ｈ、溝の角度を角度θ（図３では９０°）で示している。

ローレット加工により形成される溝のピッチｔは、０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．８ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の範囲であり、さらに好ましくは１．０ｍｍ以上、１．３ｍｍ以下の範囲である。ローレット加工により形成される溝の深さ２ｈは、溝のピッチｔの１／４以上、３／４以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは１／３以上、１／２以下の範囲である。ローレット加工により形成される溝の角度θは、６０°以上、１２０°以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは８０°以上、１００°以下の範囲である。

ローレット加工の種類としては、ＪＩＳ Ｂ０９５１：１９６２に規定されるように、平目ローレット加工及び綾目ローレット加工が挙げられる。ローレット加工の種類は、綾目ローレット加工であることが好ましい。

図２に示すように、綾目ローレット加工により形成された凹凸形状は、互いに平行となるように延びる複数の第１傾斜溝１２ａと、第１傾斜溝１２ａと交差するとともに互いに平行となるように延びる複数の第２傾斜溝１２ｂとを有している。綾目ローレット加工の第１傾斜溝１２ａ及び第２傾斜溝１２ｂは、溶融ガラスＧ１の流れ方向ＭＤ（第２成形用ロール１２の軸方向と直交する方向）に対して傾斜するように延在している。

詳述すると、第１傾斜溝１２ａは、第２成形用ロール１２の平面視において軸線ＳＬに対して時計回りの角度αが鋭角となるように延在している。第１傾斜溝１２ａの角度αは、１５°以上、４５°以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは２０°以上、４０°以下の範囲であり、さらに好ましくは２５°以上、３５°以下の範囲である。第２傾斜溝１２ｂは、第２成形用ロール１２の平面視において軸線ＳＬに対して反時計回りの角度βが鋭角となるように延在している。第２傾斜溝１２ｂの角度βは、１５°以上、４５°以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは２０°以上、４０°以下の範囲であり、さらに好ましくは２５°以上、３５°以下の範囲である。第１傾斜溝１２ａの角度αと第２傾斜溝１２ｂの角度βは、同じ角度であってもよいし、互いに異なる角度であってもよい。

ローレット加工は、ローレット駒の外周面に形成された凹凸形状を被加工面に転写する常法にしたがって施される。ローレット加工の一例としては、溝のピッチｔ＝１．２５６ｍｍ（モジュールｍ＝０．４）、溝の深さ２ｈ＝ｔ／２、角度θ＝９０°、角度α＝３０°、及び角度β＝３０°に設定した綾目ローレット加工が挙げられる。

第２成形用ロール１２の外周面は、Ｎｉ系合金の皮膜により構成されていることが好ましい。こうしたＮｉ系合金の皮膜は、ローレット加工が施された外周面に対して設けられる。

Ｎｉ系合金は、Ｎｉを主成分とするものであり、例えば、ハステロイ（登録商標）が用いられる。Ｎｉ系合金の中でも、ハステロイ（登録商標）Ｃ２７６に相当するＮｉ系合金が好適である。ハステロイ（登録商標）Ｃ２７６は、例えば、質量％において、Ｃｒを１５％、Ｍｏを１６％、Ｗを４％、Ｆｅを５．５％、Ｍｎを１％、Ｃｏを２．５％含有し、残部としてＮｉを含有する。

Ｎｉ系合金の皮膜の厚さは、３０μｍ以上、３００μｍ以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは１００μｍ以上、２００μｍ以下の範囲である。
Ｎｉ系合金の皮膜は、例えば、めっき皮膜によって構成することも可能であるが、溶射皮膜であることがより好ましい。溶射方法は、特に限定されないが、例えば、ＨＶＯＦ溶射法（高速フレーム溶射法）を用いることができる。

本実施形態の第１成形用ロール１１の外周面は、特に限定されないが、サンドブラスト加工が施されていることが好ましい。また、第１成形用ロール１１の外周面は、第２成形用ロール１２と同様にＮｉ系合金の皮膜により構成されることが好ましく、Ｎｉ系合金の溶射皮膜により構成されることがより好ましい。なお、Ｎｉ系合金の皮膜の下地となる第１成形用ロール１１の本体及び第２成形用ロール１２の本体は、Ｎｉ系合金以外の金属材料により構成されている。第１成形用ロール１１の本体とＮｉ系合金の皮膜との間、又は、第２成形用ロール１２の本体とＮｉ系合金の皮膜との間に、異なる金属層をさらに設けてもよい。

本実施形態のロールアウト成形法により成形される板ガラスの厚さは、特に限定されないが、例えば、厚さが５ｍｍ以上、３５ｍｍ以下の範囲の板ガラスを好適に得ることができる。

本実施形態の板ガラスの製造方法は、上述した第２成形用ロール１２を用いたロールアウト成形法により板ガラスを成形する成形工程を備えている。また、本実施形態の板ガラスの成形装置は、上述した第１成形用ロール１１と第２成形用ロール１２とを備えている。第１成形用ロール１１と第２成形用ロール１２は、図示しない駆動機構により回転駆動される。

次に、本実施形態のロールアウト成形法の主な作用を説明する。
ロールアウト成形法で用いられる第２成形用ロール１２の外周面は、ローレット加工により形成された凹凸形状を有する。この構成によれば、ローレット加工により形成された凹凸形状によって第２成形用ロール１２の外周面と溶融ガラスＧ１との接触面積が拡大される。これにより、溶融ガラスＧ１の熱が第２成形用ロール１２へ伝導し易くなるため、第２成形用ロール１２の外周面に接した溶融ガラスＧ１が冷却され易くなる。このように冷却されることで粘度が上昇した溶融ガラスＧ１が、第２成形用ロール１２の外周面の凹部分に入り込むことで、第２成形用ロール１２の外周面と溶融ガラスＧ１との間における滑りが抑制される。すなわち、溶融ガラスＧ１は、第２成形用ロール１２の回転に追従し易くなることで、溶融ガラスＧ１が第１成形用ロール１１と第２成形用ロール１２と間から安定して送り出されるようになる。このため、板ガラスにおける凹凸やうねりが低減され易くなる。

得られた板ガラスの主面の平滑性は、その主面を研磨する研磨工程によってさらに高めることができる。ここで、研磨前の板ガラスの主面における凹凸やうねりが比較的大きい場合であっても、板ガラスの主面の研磨における研削量を増大させることで、所望の平滑性を有する板ガラスを得ることができる。すなわち、新たに粗研磨工程を設けたり、研磨時間を延長したりすることで、所望の平滑性を有する板ガラスを得ることは可能である。ところが、この場合、研磨工程における設備の複雑化や効率の低下を招くことになる。

この点、研磨前の板ガラスの主面における凹凸やうねりを低減することにより、所望の平滑性を得るための研削量を削減することが可能である。つまり、研磨工程を簡略化しても所望の平滑性を有する板ガラスを得ることが可能となる点で、本実施形態の第２成形用ロール１２を用いたロールアウト成形法は有利である。また、板ガラスの用途等によっては、研磨工程を省略することも可能である。

なお、本実施形態のロールアウト成形法で成形する板ガラスは、無アルカリガラスであってもよいし、アルカリ成分を含むガラスであってもよい。板ガラスの用途としては、例えば、ディスプレイ用途、タッチパネル用途、光電変換パネル用途、電子デバイス用途、窓ガラス用途、建材用途、及び車両用途が挙げられる。ここで、例えば、建材用途に用いられる放射線遮蔽用ガラス（例えば、ＰｂＯを含むガラス）では、溶融粘度の温度依存性が比較的高く、成形用ロールの外周面との間における滑りが比較的発生し易い。こうした放射線遮蔽用ガラスのロールアウト成形法において、本実施形態の第２成形用ロール１２を用いたロールアウト成形法は特に有利である。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）板ガラスのロールアウト成形法に用いられる第２成形用ロール１２の外周面は、ローレット加工により形成された凹凸形状を有している。この構成によれば、板ガラスにおける凹凸やうねりが低減され易くなるため、板ガラスの品質を高めることが容易となる。

例えば、板ガラスの主面を研磨することで、その主面について所望の平滑性を得る場合、研磨における研削量を削減することが可能である。つまり、研磨工程を簡略化しても所望の平滑性を有する板ガラスを得ることが可能となるため、板ガラスの製造効率を改善することが可能である。

（２）第２成形用ロール１２のローレット加工は、綾目ローレット加工であることが好ましい。第２成形用ロール１２が綾目ローレット加工されている場合、その綾目ローレット加工における第１傾斜溝１２ａと第２傾斜溝１２ｂは、溶融ガラスＧ１の流れ方向ＭＤに対して直交する方向に延在しないため、溶融ガラスＧ１を第２成形用ロール１２の周方向に巻き付けるような力が加わり難い。これにより、第２成形用ロール１２から溶融ガラスＧ１（ガラスリボンＧ２）が円滑に剥離し易くなる。したがって、板ガラスをより安定して成形することができる。

（３）第２成形用ロール１２に接する溶融ガラスＧ１の温度は、第１成形用ロール１１に接する溶融ガラスＧ１の温度よりも高い傾向にある。特に、第２成形用ロール１２の上流側で上方からバーナー等の加熱器で溶融ガラスＧ１を加熱している場合には、第２成形用ロール１２に接する溶融ガラスＧ１の温度が高まり易くなるため、第２成形用ロール１２の外周面と溶融ガラスＧ１との間で滑りが発生し易い条件となる。このような第２成形用ロール１２の外周面と溶融ガラスＧ１との間における滑りを抑制する点で、本実施形態の第２成形用ロール１２の外周面の構成は有利である。

（４）第２成形用ロール１２の外周面は、Ｎｉ系合金の皮膜により構成されていることが好ましい。この構成によれば、Ｎｉ系合金の皮膜は、溶融ガラスＧ１の濡れ性が良好であるため、第２成形用ロール１２の外周面と溶融ガラスＧ１との間における滑りがさらに抑制される。これにより、板ガラスにおける凹凸やうねりがさらに低減され易くなる。したがって、板ガラスの品質を高めることがさらに容易となる。

（５）第２成形用ロール１２の外周面を構成するＮｉ系合金の皮膜は、溶射皮膜であることが好ましい。この場合、Ｎｉ系合金の皮膜が剥離し難くなるため、第２成形用ロール１２の耐久性を高めることができる。

（６）板ガラスの製造方法は、外周面がローレット加工により形成された凹凸形状を有する第２成形用ロール１２を用いたロールアウト成形法により板ガラスを成形する成形工程を備えている。この方法によれば、上記（１）で述べた効果が得られる。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・前記第２成形用ロール１２における外周面の構成は、第１成形用ロール１１の外周面にも適用することもできる。なお、前記第２成形用ロール１２における外周面の構成は、第１成形用ロール１１のみに適用されてもよい。

・前記第２成形用ロール１２は、第１成形用ロール１１の上方に配置されているが、第１成形用ロール１１の水平方向に対向して配置されてもよい。
・前記第２成形用ロール１２における外周面の構成は、少なくとも溶融ガラスＧ１と接触する面に適用されていればよく、溶融ガラスＧ１と接触しない外周面の構成については特に限定されない。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）第１成形用ロールと前記第１成形用ロールに対向して配置される第２成形用ロールとを用いたロールアウト成形法により板ガラスを成形する成形工程と、前記ロールアウト成形法で得られた板ガラスの主面を研磨する研磨工程とを備える板ガラスの製造方法であって、前記第１成形用ロール及び前記第２成形用ロールの少なくとも一方は、ローレット加工により形成された凹凸形状を外周面に有する板ガラスの製造方法。

（ロ）板ガラスのロールアウト成形法に用いられる板ガラスの成形装置であって、第１成形用ロールと、前記第１成形用ロールに対向して配置される第２成形用ロールとを備え、前記第１成形用ロールと前記第２成形用ロールとの少なくとも一方は、ローレット加工により形成された凹凸形状を外周面に有する板ガラスの成形装置。

１１…第１成形用ロール、１２…第２成形用ロール。

Claims (6)

1. 板ガラスのロールアウト成形法に用いられる成形用ロールであって、
   前記成形用ロールの外周面は、ローレット加工により形成された凹凸形状を有することを特徴とする成形用ロール。
2. 前記ローレット加工は、綾目ローレット加工であることを特徴とする請求項１に記載の成形用ロール。
3. 前記成形用ロールは、前記ロールアウト成形法で用いられる第１成形用ロールと前記第１成形用ロールの上方に配置される第２成形用ロールのうち、少なくとも第２成形用ロールとして用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形用ロール。
4. 前記成形用ロールの外周面は、Ｎｉ系合金の皮膜により構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成形用ロール。
5. 前記Ｎｉ系合金の皮膜は、溶射皮膜であることを特徴とする請求項４に記載の成形用ロール。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成形用ロールを用いたロールアウト成形法により板ガラスを成形する成形工程を備えることを特徴とする板ガラスの製造方法。