JP2016135715A - 板ガラスの成形方法、および板ガラスの製造装置 - Google Patents

板ガラスの成形方法、および板ガラスの製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ガラスリボンの波状の変形が改善された板ガラスの成形方法を提供する。【解決手段】帯板状のガラスリボンＧの幅方向の収縮を抑制する工程を有する板ガラスの成形方法であって、前記ガラスリボンが１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域Ａで前記ガラスリボンＧを支持する支持ロール４０が設けられ、該支持ロール４０は、前記ガラスリボンＧと接触する回転部材５０を先端部に有し、該回転部材５０が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成されている。前記回転部材５０のうち少なくともガラスリボンと接触する部分が窒化ケイ素質セラミックスであり、Ａｌ：０．１質量％以下，Ｍｇ：０．７質量％以下，Ｔｉ：０．９質量％以下であり、Ｚｒ：３．５質量％以下、Ｙ：０．５〜１０質量％含有する焼結体の窒化ケイ素質セラミックスである。【選択図】図１

Description

本発明は、板ガラスの成形方法、および板ガラスの製造装置に関する。
板ガラスの成形方法として、フロート法が広く用いられている。フロート法は、浴槽内に収容される溶融金属（例えば、溶融スズ）上に導入された溶融ガラスを所定方向に流動させ、帯板状のガラスリボンとする方法である。ガラスリボンは、水平方向に流動する過程で徐々に冷却された後、リフトアウトロールによって溶融金属から引き上げられ、徐冷炉内で徐冷され板状ガラスとなる。板状ガラスは、徐冷炉から搬出された後、切断機によって所定の寸法形状に切断され製品である板ガラスとなる。
また、別の成形方法として、フュージョン法も知られている。フュージョン法は、樋状部材の左右両側の上縁から溢れ出した溶融ガラスを、樋状部材の左右両側面に沿って流下させ、左右両側面が交わる下縁で合わせることにより、帯板状のガラスリボンとする方法である。ガラスリボンは、鉛直方向下方に移動しながら徐冷され板状ガラスとなる。板状ガラスは、切断機によって所定の寸法形状に切断され、製品である板ガラスとなる。
ところで、平衡厚さより薄い状態にあるガラスリボンは、幅方向に収縮しようとする。仮に、ガラスリボンが幅方向に収縮すると、製品である板ガラスの厚さが目標の厚さよりも厚くなってしまう。この問題は、目標の厚さが薄くなるほど顕著である。
そこで、従来から、ガラスリボンの幅方向の収縮を抑制するため、ガラスリボンを支持する支持ロールが用いられている（例えば、特許文献１参照）。支持ロールは、ガラスリボンの幅方向両側に複数対配置され、ガラスリボンに対し幅方向に張力を加える。支持ロールは、ガラスリボンの表面と接触する回転部材を先端部に有する。回転部材が回転することによって、ガラスリボンが所定方向に送り出される。ガラスリボンは所定方向に移動しながら、徐々に冷却され固くなる。
支持ロールの回転部材は、鋼や耐熱合金などの金属材料で円盤状に形成され、回転部材のガラスリボンと接触する部分には、クロムめっき層などが施される場合もある。回転部材は、ガラスリボンを支持しやすいように、ガラスリボンと接触する外周部に、歯車状の凹凸を有している。
特開２０１１−２２５３８６号公報
支持ロールは、フロートバスの成形域（例えば、ガラスリボンが１０４．５ｄＰａ・ｓ〜１０７．５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）に設けられている。近年、板ガラス、特にディスプレイ基板用板ガラスは、高品質化が求められている。また、ディスプレイ基板用板ガラスは、薄板化（例えば厚さ０．５ｍｍ以下）も求められている。
従来の回転部材は、金属の熱変形を抑制するため、内部に冷媒流路を有していた。冷媒が回転部材の内部を流れるので、回転部材の近傍においてガラスリボンが強く冷却され固くなる。そのため、フロートバスの低温域（ガラスリボンが１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）でガラスリボンを回転部材でグリップすることが難しかった。そのため、ガラスリボンが幅方向に縮み、ガラスリボンに波状の変形が発生することがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ガラスリボンの波状の変形を改善できる、板ガラスの成形方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
帯板状のガラスリボンの幅方向の収縮を抑制する工程を有する、板ガラスの成形方法であって、
前記ガラスリボンが１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域で前記ガラスリボンを支持する支持ロールが設けられ、
該支持ロールは、前記ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、
該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成される、板ガラスの成形方法が提供される。
本発明の一態様によれば、ガラスリボンの波状の変形を改善できる、板ガラスの成形方法が提供できる。
本発明の一実施形態による板ガラスの成形装置を示す一部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による支持ロールを示す正面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った一部断面図である。 回転部材の変形例（１）を示す正面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 図６の回転部材の凸形状の寸法を示す図その１である。 図６の回転部材の凸形状の寸法を示す図その２である。 回転部材の変形例（２）を示す正面図である。 回転部材の変形例（３）を示す正面図である。 回転部材の変形例（４）を示す正面図である。 回転部材の変形例（５）を示す正面図である。 例１〜例４による窒化ケイ素質セラミックスの焼結体に対する溶融ガラスの濡れ性の時間変化を示すグラフである。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下の図面において、同一のまたは対応する構成には、同一のまたは対応する符号を付して、説明を省略する。
（板ガラスの成形装置および成形方法）
図１は、本発明の一実施形態による板ガラスの成形装置を示す一部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２において、フロートバス２０の成形域（ガラスリボンＧが１０４．５ｄＰａ・ｓ〜１０７．５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）をＡ、フロートバス２０の第１低温域（ガラスリボンＧが１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓ）をＢ、フロートバス２０の第２低温域（ガラスリボンＧが１０７．５ｄＰａ・ｓ超〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）をＢ´で示す。成形域Ａと第１低温域Ｂとは一部重なる。第２低温域Ｂ´は、第１低温域Ｂに含まれるが、成形域Ａとは重ならない。
板ガラスの成形装置１０は、フロートバス２０を有する。フロートバス２０は、溶融金属（例えば、溶融スズ）Ｓを収容する浴槽２２、浴槽２２の外周上縁に沿って設置される側壁２４、および側壁２４に連結され、浴槽２２の上方を覆う天井２６などで構成される。天井２６には、浴槽２２と天井２６との間に形成される空間２８に、還元性ガスを供給するガス供給路３０が設けられている。また、ガス供給路３０には、加熱源としてのヒータ３２が挿通されており、ヒータ３２の発熱部３２ａが溶融スズＳおよびガラスリボンＧ上方に配置されている。
上記成形装置１０を用いた成形方法は、溶融金属（例えば、溶融スズ）Ｓ上に導入された溶融ガラスを所定方向に流動させることにより、帯板状のガラスリボンＧとする方法である。ガラスリボンＧは、所定方向（図２中、Ｘ方向）に流動する過程で冷却された後、リフトアウトロールによって溶融スズＳから引き上げられ、徐冷炉内で徐冷され、板状ガラスとなる。板状ガラスは、徐冷炉から搬出された後、切断機によって所定の寸法形状に切断され、製品である板ガラスとなる。
フロートバス２０内の空間２８は、溶融スズＳの酸化を防止するため、ガス供給路３０から供給される還元性ガスで満たされている。還元性ガスは、例えば、水素ガスを１〜１５体積％、窒素ガスを８５〜９９体積％含んでいる。フロートバス２０内の空間２８は、側壁２４の隙間などから大気が混入するのを防止するため、大気圧よりも高い気圧に設定されている。
フロートバス２０内の温度分布を調節するため、ヒータ３２は、例えば、ガラスリボンＧの流動方向（Ｘ方向）および幅方向（Ｙ方向）に間隔をおいて複数設けられ、マトリックス状に配置されている。ヒータ３２の出力は、ガラスリボンＧの流動方向（Ｘ方向）上流側ほど、ガラスリボンＧの温度が高くなるように制御される。また、ヒータ３２の出力は、ガラスリボンＧの厚さが幅方向（Ｙ方向）に均一になるように制御される。
また、板ガラスの成形装置１０は、フロートバス２０内のガラスリボンＧが幅方向に収縮するのを抑制するため、ガラスリボンＧを支持する支持ロール４０を有する。支持ロール４０は、図２に示すように、ガラスリボンＧの幅方向両側に複数対配置され、ガラスリボンＧに対し幅方向（図中、Ｙ方向）に張力を加える。
支持ロール４０は、ガラスリボンＧと接触する回転部材５０を先端部に有する。回転部材５０は、ガラスリボンＧの上面に食い込むあるいは接触することにより、ガラスリボンＧが幅方向に収縮しないように、ガラスリボンＧの幅方向端部を支持する。回転部材５０が回転することによって、ガラスリボンＧが所定方向に送り出される。
（支持ロール）
図３は、本発明の一実施形態による支持ロールを示す正面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った一部断面図である。
支持ロール４０は、主に、回転部材５０と、回転部材５０が取り付けられる取り付け部材６０と、取り付け部材６０と一体化された軸部材７０とで構成される。以下、回転部材５０、取り付け部材６０、および軸部材７０の構成について説明するが、説明の都合上、軸部材７０、取り付け部材６０、回転部材５０の順で説明する。
（軸部材）
軸部材７０は、冷媒流路を内部に有し、冷媒流路を流れる冷媒によって冷却され、鋼や耐熱合金などの金属材料で形成されてよい。軸部材７０の外周には、不図示の断熱材等を巻き付けてもよい。
軸部材７０は、例えば、２重管であって、内管および外管で構成される。内管の内側空間と、内管の外周面と外管の内周面との間に形成される空間とで冷媒流路が構成される。
冷媒としては、水などの液体、または、空気などの気体が用いられる。冷媒は、例えば、内管の内側空間を通り、取り付け部材６０の内側空間に供給された後、内管の外周面と外管の内周面との間に形成される空間を通り、外部に排出される。外部に排出された冷媒は、冷却器で冷却され、再び、内管の内側空間に還流されてもよい。なお、冷媒の流れ方向は逆方向であってもよい。
軸部材７０は、図１に示すように、側壁２４を貫通しており、フロートバス２０の外部において、モータや減速機などで構成される駆動装置３４に接続されている。駆動装置３４が作動することによって、軸部材７０の中心軸線を中心に、軸部材７０、取り付け部材６０、および回転部材５０が一体的に回転する。
（取り付け部材）
取り付け部材６０は、図４に示すように、軸部材７０と一体化されており、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の内側空間を内部に有してよい。内側空間には冷媒が流れるので、取り付け部材６０は鋼や耐熱合金などの金属材料で形成されてよい。取り付け部材６０には、回転部材５０が取り外し可能に取り付けられる。
取り付け部材６０は、軸部材７０と一体化されるシャフト部６２と、シャフト部６２の先端部から、シャフト部６２の径方向外方に突出する環状のフランジ部６３と、シャフト部６２の先端部から、シャフト部６２と同軸的に延びるロッド部６４とを一体的に有する。
シャフト部６２は、軸部材７０と突き合わされ、例えば溶接によって一体化されている。シャフト部６２には、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の冷媒流路が設けられてよい。
フランジ部６３は、シャフト部６２の先端部（軸部材７０と反対側の端部）から、シャフト部６２の径方向外方に突出している。フランジ部６３には、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の冷媒流路が設けられてよい。
ロッド部６４は、シャフト部６２の先端部から、シャフト部６２と同軸的に延びている。ロッド部６４には、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の冷媒流路が設けられてよい。ロッド部６４は、図４に示すように、回転部材５０を貫通しており、先端部に雄ネジ部を有している。雄ネジ部にネジ止めされるナット４１と、フランジ部６３とによって、回転部材５０の軸方向の移動が制限される。ナット４１を雄ネジ部から取り外すことにより、回転部材５０の取り外しが可能となる。
また、取り付け部材６０は、フランジ部６３の先端側の面に固定され、ロッド部６４の中心軸線と平行な軸部６７、６８を有している。軸部６７、６８と、ロッド部６４とによって取り付け部材６０と回転部材５０が一体的に回転可能となる。
軸部６７、６８は、図４に示すように、それぞれ、回転部材５０を貫通しており、先端部に雄ネジ部を有している。雄ネジ部にネジ止めされるナット４２、４３と、フランジ部６３とによって、回転部材５０の軸方向の移動が制限される。ナット４２、４３を雄ネジ部から取り外すことにより、回転部材５０の取り外しが可能となる。
（回転部材）
回転部材５０は、円盤状であって、回転部材５０の中心軸線と軸部材７０の中心軸線とは同一直線上にある。回転部材５０は、外周部５１にて、ガラスリボンＧの表面（本実施形態では、上面）と接触する。回転部材５０が回転することによって、ガラスリボンＧが所定方向に送り出される。
回転部材５０は、例えば図３に示すように、外周部５１に、歯車状の凹凸５２を有する。凹凸５２によって、回転部材５０がガラスリボンＧに食い込みやすくなる。凹凸５２の凸部５２ａの形状は、特に限定されないが、例えば図３に示すように、先細り状（例えば、四角錐状）に形成されてよい。歯車状の凹凸５２は、図４に示すように、回転部材５０の外周部５１の厚さ方向（図１のＹ方向）に一列形成されているが、複数列形成されてもよい。
回転部材５０は、内部に冷媒流路を有していない。尚、回転部材５０の貫通孔に挿通されるロッド部６４は回転部材５０とは別の部材であるので、ロッド部６４に形成される冷媒流路は回転部材５０の外部に形成される冷媒流路である。
また、回転部材５０は、セラミックスで形成される。セラミックスは、従来の鋼や耐熱合金などの金属に比べて高温強度が高いので、従来必要であった冷媒流路が不要になる。よって、冷媒が回転部材５０の内部を流れないので、回転部材５０の近傍において、ガラスリボンＧが強く冷却され難い。その結果、ガラスリボンＧの温度、ひいては、ガラスリボンＧの厚さが安定化するので、製品である板ガラスの平坦性が向上する。また、回転部材５０の近傍において、ガラスリボンＧが強く冷却され難く、固くなり難いので、回転部材５０がガラスリボンＧに食い込み易く、回転部材５０のガラスリボンＧに対するグリップ性が向上する。従来グリップすることが困難であったフロートバス２０の第１低温域Ｂ（ガラスリボンＧが１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）でガラスリボンＧを回転部材５０がグリップでき、ガラスリボンＧの波状の変形の発生が低減できる。よって、板ガラスの平坦度が改善できる。
ここで、ガラスリボンＧの温度は、ガラスリボンＧの幅方向中央の温度で代表する。ガラスリボンＧの温度は、例えば放射温度計により測定する。ガラスの種類が無アルカリガラスの場合、１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲に相当する温度範囲は９３７℃〜１０００℃である。
ガラスリボンＧは、１０７．５ｄＰａ・ｓ超〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の第２低温域Ｂ´（無アルカリガラスの場合、９３７℃以上９４６℃未満の温度範囲の領域）で、支持ロール４０によって支持されることが好ましい。
尚、本実施形態のガラスリボンＧは、ガラスリボンＧの粘度が１０６．７ｄＰａ・ｓ未満の領域において、支持ロール４０で支持されるが、従来の支持ロールによって支持されてもよい。ガラスリボンＧの粘度が１０６．７ｄＰａ・ｓ未満の領域では、従来の回転部材でガラスリボンＧをグリップできる。
回転部材５０のセラミックスとしては、特に限定されないが、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）質セラミックス、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）質セラミックスなどが用いられる。炭化ケイ素や窒化ケイ素は、溶融スズＳの飛沫や溶融スズＳの蒸気に対する耐性が高く、また、高温強度やクリープ特性に優れている。
回転部材５０のセラミックスの種類は、製品である板ガラス（即ち、ガラスリボンＧ）の種類などに応じて選定される。例えば、板ガラスが無アルカリガラスの場合、耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素質セラミックスが好適である。無アルカリガラスの場合、フロートバス２０内の温度が高い傾向にあるので、耐熱衝撃性が高い方が操業操作の自由度が高くなるからである。さらに、高温であるほど、ガラスリボンＧや溶融スズＳとの反応性が問題となりやすいが、窒化ケイ素質セラミックスは反応性についても低い傾向にあるからである。また、板ガラスの種類がソーダライムガラスの場合、窒化ケイ素質セラミックスの他、炭化ケイ素質セラミックスやアルミナ系セラミックスを用いることができる。
製品である板ガラスは、特に限定されないが、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、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）用であってよい。近年、ＦＰＤの薄型化が進行しており、ＦＰＤ用の板ガラスの薄板化が進行している。特にディスプレイ基板用板ガラスの場合、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下、特に好ましくは０．１ｍｍ以下の板ガラスが要望されている。そのため、ガラスリボンＧの厚さが薄くなっており、ガラスリボンＧの幅方向の収縮力が強くなると共に、ガラスリボンＧの成形温度が高くなっている。本実施形態の支持ロール４０は、上述の如く、ガラスリボンＧが強く冷却され難いので、ＦＰＤ用の板ガラスの成形に適している。
製品である板ガラスの種類は、特に限定されない。板ガラスは、例えば、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ２：５０％〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：０．１％〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０％〜１２％、ＭｇＯ：０％〜１０％、ＣａＯ：０％〜１４．５％、ＳｒＯ：０％〜２４％、ＢａＯ：０％〜１３．５％、Ｎａ２Ｏ：０％〜２０％、Ｋ２Ｏ：０％〜２０％、ＺｒＯ２：０％〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５％〜２９．５％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：０％〜２０％を含有する。
板ガラスは、例えば、無アルカリガラスで形成されてよい。無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）を実質的に含有しないガラスである。無アルカリガラス中のアルカリ金属酸化物の含有量の合量（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）は、例えば０．１％以下であってよい。
無アルカリガラスは、例えば、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５０〜７０％、好ましくは５０〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜１０％、好ましくは０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＺｒＯ２：０〜５％を含有し、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％、好ましくは９〜２９．５％を含有するものである。
無アルカリガラスは、歪点が高く溶解性を考慮する場合は好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５８〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１５〜２２％、Ｂ２Ｏ３：５〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：３〜１２．５％、ＢａＯ：０〜２％を含有し、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％を含有するものである。
無アルカリガラスは、高歪点を考慮する場合は好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５４〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、Ｂ２Ｏ３：０〜５．５％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜１６％、ＢａＯ：０〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％を含有するものである。
板ガラスの種類が無アルカリガラスの場合、回転部材５０のうち、少なくとも、ガラスリボンＧと接触する部分が、窒化ケイ素質セラミックスであってよく、回転部材５０の全体が窒化ケイ素質セラミックスでなくてもよい。例えば、金属、カーボンまたは他のセラミックスからなる基材上に、窒化ケイ素質セラミックスの層が成膜、接合または嵌合等によって形成されていてもよい。このように、回転部材５０の部位毎に、異なる種類のセラミックスが用いられてもよい。なお、本実施形態では、回転部材５０の全体が窒化ケイ素質セラミックスで形成されている。
窒化ケイ素質セラミックスは、窒化ケイ素の粉末と、焼結助剤の粉末とを含む混合粉末で作製した成形体を焼結した焼結体であってよい。焼結方法としては、常圧焼結法、加圧焼結法（ホットプレス焼結、ガス圧焼結を含む）などがある。焼結助剤としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、およびイットリア（Ｙ２Ｏ３）から選ばれる少なくとも１種類が用いられる。
窒化ケイ素質セラミックスは、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．１質量％以下、好ましくは１質量％未満、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が０．７質量％以下、好ましくは０．７質量％未満、チタン（Ｔｉ）の含有量が０．９質量％以下、好ましくは０．９質量％未満であることが好ましい。Ａｌ含有量、Ｍｇ含有量、およびＴｉ含有量が上記の範囲であると、ガラスリボンＧと反応し難く、また、ガラスリボンＧが付着し難いので、良好な耐久性が得られる。なお、Ａｌ含有量、Ｍｇ含有量、およびＴｉ含有量は、それぞれ、０質量％であってもよい。
窒化ケイ素質セラミックスは、ジルコニウム（Ｚｒ）の含有量が３．５質量％以下、好ましくは３．５質量％未満、イットリウム（Ｙ）の含有量が０．５質量％以上、好ましくは０．５質量％超、１０質量％以下、好ましくは１０質量％未満であることが好ましい。ＺｒやＹは、ＡｌやＭｇ、Ｔｉに比べて、ガラスリボンＧと相互拡散し難い成分であるので、上記の範囲で含有されてよい。上記の範囲で含有されることによって、窒化ケイ素粉末の焼結を促進することができる。なお、Ｚｒは任意成分であって、Ｚｒ含有量は０質量％であってもよい。
なお、本実施形態の窒化ケイ素質セラミックスは、常圧焼結法または加圧焼結法により得られる焼結体であるとしたが、反応焼結法により得られる焼結体であってもよい。反応焼結法は、金属ケイ素（Ｓｉ）の粉末で成形された成形体を窒素雰囲気中で加熱する方法である。反応焼結法は、焼結助剤を使用しないので、高純度の焼結体が得られ、焼結体のガラスリボンＧに対する耐久性を向上できる。
回転部材５０の中心には、円孔が貫通形成されている。円孔には、ロッド部６４が挿通される。円孔の内径は、ロッド部６４の外径よりも大きい。
また、回転部材５０には、挿通孔が貫通形成されている。挿通孔には、軸部６７、６８が挿通される。各挿通孔の内径は、対応する軸部６７、６８の外径よりも大きい。
図５は、回転部材の変形例（１）を示す正面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図の例である。図７は、図６の回転部材の凸形状の寸法を示す図その１である。図８は、図６の回転部材の凸形状の寸法を示す図その２である。
図５等に示す回転部材５０Ａは、図３等に示す回転部材５０に代えて用いられる。変形例（１）の回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、例えば図６に示すように、全周にわたって、断面形状が径方向外方に凸の湾曲状である。回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、軸方向中央部が軸方向両端部よりも径方向外方に突出する。回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、全周にわたって同じ断面形状を有する。回転部材５０Ａは外周面５６Ａに歯車状の凹凸を有さない。歯車状の凹凸がなくても、回転部材５０Ａは、ガラスリボンＧに食い込むことができる。回転部材５０Ａの内部に冷媒が流れていないので、回転部材５０Ａの近傍において、ガラスリボンＧが強く冷却されず、固くなり難いからである。
例えば図７に示すように、前記凸の湾曲状の曲率半径Ｒａは、ガラスリボンＧとのグリップ力を考慮すると、Ｒ１ｍｍ〜Ｒ１００ｍｍが好ましく、Ｒ３ｍｍ〜Ｒ５０ｍｍがより好ましく、Ｒ５ｍｍ〜Ｒ３０ｍｍがさらに好ましく、Ｒ１０ｍｍ〜Ｒ２０ｍｍが特に好ましい。また前記凸の湾曲状において、例えば図８に示すように、前記軸方向中央部の曲率半径Ｒｂと前記軸方向両端部の曲率半径Ｒｃとが複合Ｒであってもよい。このとき曲率半径Ｒｂ、ＲｃともＲ１ｍｍ〜Ｒ１００ｍｍが好ましく、Ｒ３ｍｍ〜Ｒ５０ｍｍがより好ましく、Ｒ５ｍｍ〜Ｒ３０ｍｍがさらに好ましく、Ｒ１０ｍｍ〜Ｒ２０ｍｍが特に好ましい。また前記凸の湾曲状において、一部に平坦部を有していてもよいが、平坦部を有していない方がガラスリボンＧとのグリップ力が安定するので好ましい。
またガラスリボンＧとのグリップ力を考慮すると、図７に示す前記凸の湾曲状における回転部材５０Ａの半径方向の幅ｄは、０．５ｍｍ以上が好ましく、１ｍｍ以上がより好ましく、２ｍｍ以上がさらに好ましい。同様に、前記凸の湾曲状における回転部材５０Ａの半径方向の幅ｄは、５ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましい。
また図７に示す回転部材５０Ａの半径ｒは、取り付け部材６０とガラスリボンＧとの接触防止や軸部材７０の水平性を考慮すると、１００ｍｍ以上が好ましく、１５０ｍｍ以上がより好ましく、１８０ｍｍ以上がさらに好ましく、回転部材５０ＡとガラスリボンＧとの位置調整や回転部材５０Ａの回転速度の微調整を考慮すると３５０ｍｍ以下が好ましく、３００ｍｍ以下がより好ましく、２７０ｍｍ以下がさらに好ましい。
また回転部材５０Ａの厚さｗは、ガラスリボンＧとのグリップ力を考慮すると、５ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましく、１５ｍｍ以上がさらに好ましく、３０ｍｍ以上が特に好ましく、ガラスリボンＧの平坦性向上や不要なグリップ幅の拡大防止を考慮すると１２０ｍｍ以下が好ましく、１００ｍｍ以下がより好ましく、８０ｍｍ以下がさらに好ましく、６０ｍｍ以下がよりさらに好ましく、４０ｍｍ以下が特に好ましい。
このように、回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、図６〜図８に示すように、全周にわたって、断面形状が径方向外方に凸の湾曲状であり、歯車状の凹凸がないので、破損し難く、成形や加工コストが低減される。また図６〜図８のような構造の場合、ガラスリボンＧを安定して板状ガラスに成形できるため好ましい。
尚、変形例（１）の回転部材５０の外周面５６Ａの断面形状は、径方向外方に凸の湾曲状であるが、平坦でもよく、この場合、回転部材は外周面と側面との間に断面形状が丸みを帯びた境界部を有してよい。これらの変形例において、回転部材の外周面に高さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍの突起を複数設けてもよいし、回転部材の外周面に深さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍの溝を複数設けてもよい。また、回転部材の外周面に突起と溝の両方を設けてもよい。突起の高さや溝の深さは、回転部材の外周面を基準面として計測される。突起の高さや溝の深さは、図７に示す半径ｒ、図７に示す曲率半径Ｒａ、および図８に示す曲率半径Ｒｂ、Ｒｃにくらべて小さい。
図９〜図１２は、回転部材の変形例（２）〜（５）を示す正面図である。変形例（２）〜（５）において、回転部材５０Ｂ〜５０Ｅには、回転部材５０Ｂ〜５０Ｅにおける温度勾配等に起因する応力を緩和するため、切り欠き５７Ｂ、または貫通孔５８Ｃ、５８Ｄ、５９Ｅが形成されている。従来の金属製の回転部材は内部に冷却流路を有し、そのため前記切り欠きや貫通孔を設けることが困難であった。本変形例の回転部材は冷却が不要であり、冷却流路を設ける必要はない。さらに前記切り欠きや貫通孔を容易に任意に設けることができる。回転部材に前記切り欠きや貫通孔が設けられていると、回転部材の前記応力が緩和でき、さらには回転部材の製作時の残留応力も緩和され、回転部材のひずみや破損が防止できるため好ましい。
図９に示す回転部材５０Ｂは図３等に示す回転部材５０に代えて用いられる。変形例（２）の回転部材５０Ｂには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｂ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｂ、５５Ｂの他に、円孔５３Ｂの内周に沿って、間隔をおいて、複数の円弧状の切り欠き５７Ｂが形成されている。
図１０に示す回転部材５０Ｃは図３等に示す回転部材５０に代えて用いられる。変形例（３）の回転部材５０Ｃには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｃ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｃ、５５Ｃの他に、径方向に長い貫通孔５８Ｃが、放射状に、複数形成されている。
図１１に示す回転部材５０Ｄは図３等に示す回転部材５０に代えて用いられる。変形例（４）の回転部材５０Ｄには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｄ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｄ、５５Ｄの他に、周方向に長い円弧状の貫通孔５８Ｄが、複数形成されている。
図１２に示す回転部材５０Ｅは図３等に示す回転部材５０に代えて用いられる。変形例（５）の回転部材５０Ｅには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｅ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｅ、５５Ｅの他に、円状の貫通孔５９Ｅが、複数形成されている。
切り欠き５７Ｂ、貫通孔５８Ｃ、５８Ｄ、５９Ｅの寸法形状、配置位置は、例えば、有限要素法などの応力解析によって求められる。
例１〜例４では、溶融ガラスに対する焼結体の濡れ性と、焼結体中に含まれる不純物との関係について調べた。
評価用の試験片および試験板は、例毎に異なる窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）質セラミックスの焼結体を加工して作製した。
焼結体中の不純物の含有量は、焼結体から角状に切り出した試験片をグロー放電質量分析法で分析して測定した。測定の対象とした不純物は、焼結助剤として含まれるものであって、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）である。
溶融ガラスに対する焼結体の濡れ性は、高温濡れ性試験機（アルバック理工社製、ＷＥＴ１２００）により測定した。具体的には無アルカリガラス（旭硝子社製、ＡＮ１００）の角状ガラス片を厚さ１ｍｍに加工した試験板上に載置し、窒素雰囲気中、１１５０℃まで１０分で昇温し、１１５０℃で１０分間保持して溶融ガラスを生成した後、温度を１１５０℃から１０５０℃に９０秒で降下し１０５０℃で維持して、液滴の接触角を測定した。測定は、１０５０℃に降下した時点、およびその時点から２時間後、４時間後、６時間後、８時間後に行った。接触角が大きいほど、溶融ガラスが焼結体に濡れ難いことを意味するので、溶融ガラスと焼結体の反応性が低いことを示すことになる。また、接触角の時間変化が少ないほど、濡れ難さが持続しやすいことを意味する。
評価の結果を、表１および図１３に示す。図１３中、縦軸は接触角（°）、横軸は経過時間（ｈ：hours）を示す。尚、１００００質量ｐｐｍ＝１質量％である。
Figure 2016135715
 表１および図１３から明らかなように、Ａｌ含有量が０．１質量％以下、好ましくは０．１質量％未満、Ｍｇ含有量が０．７質量％以下、好ましくは０．７質量％未満、Ｔｉ含有量が０．９質量％以下、好ましくは０．９質量％未満、Ｚｒ含有量が３．５質量％以下、好ましくは３．５質量％未満、Ｙ含有量が０．５質量％以上、１０質量％以下、好ましくは０．５質量％超、１０質量％未満であれば、接触角の時間変化が少なく、８時間経過後の接触角が大きいので、良好な耐久性が得られることが分かる。
以上、板ガラスの製造方法および板ガラスの製造装置の実施形態等を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲に記載された趣旨の範囲で変形や改良が可能である。
例えば、上記実施形態の支持ロール４０は、フロート法で用いられるが、他の成形方法で用いられてもよく、例えばフュージョン法で用いられてもよい。
フュージョン法の場合、支持ロールは、円柱状または円筒状であって、ガラスリボンを表側および裏側から挟持するように２つ１組で用いられ、２つの支持ロールからなる支持ロール群がガラスリボンの幅方向両側に複数対配置される。
また、フュージョン法の場合、板ガラスの成形装置は、溶融ガラスが連続的に供給される樋状部材を有する。樋状部材の左右両側の上縁から溢れ出した溶融ガラスは、樋状部材の左右両側面に沿って流下し、左右両側面が交わる下縁で合流し、一体化することにより、ガラスリボンとなる。ガラスリボンは、複数対の支持ロール群によって支持されながら、下方に送り出される。
１０ 板ガラスの成形装置
２０ フロートバス
４０ 支持ロール
５０ 回転部材
５１ 外周部
５２ 凹凸
５６Ａ 外周面
Ｇ ガラスリボン

Claims (12)

  1. 帯板状のガラスリボンの幅方向の収縮を抑制する工程を有する、板ガラスの成形方法であって、
    前記ガラスリボンが１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域で前記ガラスリボンを支持する支持ロールが設けられ、
    該支持ロールは、前記ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、
    該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成される、板ガラスの成形方法。
  2. 前記回転部材のうち少なくとも前記ガラスリボンと接触する部分が、窒化ケイ素質セラミックスで形成される、請求項１に記載の板ガラスの成形方法。
  3. 前記窒化ケイ素質セラミックスは、焼結体であって、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．１質量％以下、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が０．７質量％以下、チタン（Ｔｉ）の含有量が０．９質量％以下である、請求項２に記載の板ガラスの成形方法。
  4. 前記窒化ケイ素質セラミックスは、ジルコニウム（Ｚｒ）の含有量が３．５質量％以下、イットリウム（Ｙ）の含有量が０．５質量％以上、１０質量％以下である、請求項３に記載の板ガラスの成形方法。
  5. 前記回転部材の外周面が、全周にわたって、断面形状が径方向外方に凸の湾曲状に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の板ガラスの成形方法。
  6. 前記回転部材は、外周に、歯車状の凹凸を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の板ガラスの成形方法。
  7. 帯板状のガラスリボンが１０６．７ｄＰａ・ｓ〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域で前記ガラスリボンを支持する支持ロールを備え、
    該支持ロールは、前記ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、
    該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成される、板ガラスの成形装置。
  8. 前記回転部材のうち少なくとも前記ガラスリボンと接触する部分が、窒化ケイ素質セラミックスで形成される、請求項７に記載の板ガラスの成形装置。
  9. 前記窒化ケイ素質セラミックスは、焼結体であって、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．１質量％以下、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が０．７質量％以下、チタン（Ｔｉ）の含有量が０．９質量％以下である、請求項８に記載の板ガラスの成形装置。
  10. 前記窒化ケイ素質セラミックスは、ジルコニウム（Ｚｒ）の含有量が３．５質量％以下、イットリウム（Ｙ）の含有量が０．５質量％以上、１０質量％以下である、請求項９に記載の板ガラスの成形装置。
  11. 前記回転部材の外周面が、全周にわたって、断面形状が径方向外方に凸の湾曲状に形成されている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の板ガラスの成形装置。
  12. 前記回転部材は、外周に、歯車状の凹凸を有する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の板ガラスの成形装置。
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