JP2016135717A - 板ガラスの製造装置、及び板ガラスの製造方法、及びガラスリボン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は支持ロールの接触によるロール痕の数を減らすことを課題とする。
【解決手段】支持ロール配置例１では、ガラスリボンＧの流入側にセラミックス製支持ロール４０Ａが設けられ、ガラスリボンＧの流れ方向の下流側に金属製の支持ロール４０が設けられている。支持ロール４０−１、４０−２の下流に配置されたセラミックス製支持ロール４０Ａ−１、４０Ａ−２は、セラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２のロール痕１００、１１０が上流側に配置された支持ロール４０−１、４０−２のロール痕１０２、１１２と重なるように配置されている。
【選択図】図８

Description

本発明は板ガラスの製造装置、及び板ガラスの製造方法、及びガラスリボンに関する。

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。

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。収縮が過大であると、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。

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、アッパロールあるいはトップロールとも呼ばれており、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。回転部材は、例えば円盤状であって、外周に、歯車状の凹凸部を有する。凹凸部の凸部がガラスリボンに食い込むことにより、ガラスリボンの収縮が抑制される。

板ガラスの製造装置においては、複数の支持ロールがフロートバス内に挿入されており、各支持ロールによる張力がガラスリボンのエッジ領域（縁部）に作用させることによりガラスリボンを所定の厚さに成形している。また、各支持ロールは、金属により形成されており、高温（例えば、７００°Ｃ〜１０５０°Ｃ）に加熱されたガラスリボンに接触すると、歯車状の凹凸部が変形するおそれがある。そのため、支持ロールの軸の内部を２重構造にして冷却液の通路を形成しており、軸内部の通路に冷却液を供給して支持ロールを冷却している。

特開２０１１−２２５３８６号公報

板ガラスの製造装置においては、ガラスリボンのエッジ領域に支持ロールの凸部が食い込んだ接触痕が残り、さらには支持ロールが冷却されているため、ガラスリボンのエッジ領域の温度が低下してエッジ領域の接触痕の表面が硬くなっている。そのため、従来は、図１４に示されるように、複数の支持ロール４０−１〜４０−４の回転部材５０−１〜５０−４の各接触位置をずらすことで下流側の支持ロールが上流側の支持ロールによる接触痕１２０に接触しないように配置していた。また、ガラスリボンが搬送される下流の工程では、エッジ領域を削除して残りの平坦部分を製品として搬出している。

従来は、複数の支持ロールの接触位置を重ならないようにずらしていたため、ガラスリボンのエッジ領域が増えることで、製品として使用可能な領域（エッジ領域を除く領域）が狭くなって生産性及び歩留りが低下するという問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決する板ガラスの製造装置、及び板ガラスの製造方法、及びガラスリボンの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

本発明は、溶融ガラスをフロートバスの流入口からフロートバス内の溶融金属上に供給し、前記溶融金属上を流れるガラスリボンに前記フロートバスの両側に配置された複数の支持ロールの回転部材を接触させて前記ガラスリボンを横幅方向に広げて所定の厚さに成形する板ガラスの製造装置において、
少なくとも一つのセラミックス製支持ロールが前記ガラスリボンに接触する位置を、前記ガラスリボンの流れ方向の上流側に配置された他の支持ロールのうち少なくとも一つの支持ロールが前記ガラスリボンに接触する位置と重なるように配置することを特徴とする。

本発明によれば、溶融ガラスの表面に残るロール痕の幅を狭くすることが可能になり、製品化の過程で切断される不要部分が減少し、製品領域の面積を増やして生産性及び歩留りを高めることが可能になる。

本発明による板ガラスの製造装置の実施形態１の概略構成を上方からみた横断面図である。 本発明による板ガラスの製造装置の実施形態１における支持ロールの取付構造を示す一部縦断面図である。 支持ロールの回転部材を軸方向から見た図である。 回転部材の断面形状を示す縦断面図である。 本発明による板ガラスの製造装置の実施形態１におけるセラミックス製支持ロールの取付構造を示す一部縦断面図である。 セラミックス製回転部材を軸方向から見た正面図である。 セラミックス製回転部材の断面形状を示す縦断面図である。 複数の支持ロールの配置例１及びガラスリボンに形成されたロール痕を上方からみた図である。 従来のロール痕と配置例１のロール痕を比較するガラスリボンの縦断面図である。 支持ロールの別の配置例２及びガラスリボンに形成されたロール痕を上方からみた図である。 従来のロール痕と配置例２のロール痕を比較するガラスリボンの縦断面図である。 支持ロールの別の配置例３及びガラスリボンに形成されたロール痕を上方からみた図である。 従来のロール痕と配置例３のロール痕とを比較するガラスリボンの縦断面図である。 従来の支持ロールの配置例及びガラスリボンに形成されたロール痕を上方からみた図である。

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。

〔実施形態１〕
図１は、本発明による板ガラスの製造装置の実施形態１の概略構成を上方からみた横断面図である。図２は本発明による板ガラスの製造装置の実施形態１における支持ロールの取付構造を示す一部縦断面図である。

図１及び図２に示されるように、板ガラスの製造装置１０は、フロート法により板ガラスを製造する装置であり、溶融ガラスを溶融錫浴に導入してガラスリボンＧに成形した後、ガラスリボンＧの温度を徐々に下げる徐冷を行うように構成されている。

板ガラスの製造装置１０の上流側には、溶融ガラスを生成する溶融窯が設けられている。

板ガラスの製造装置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が溶融金属Ｓ、ガラスリボンＧの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、フロートバス２０の流入口から溶融金属（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、下流方向（図１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の温度が幅方向（Ｙ方向）に均一または分布をつけるように制御される。

また、フロートバス２０の内部は、上記のように溶融ガラスが供給される低粘性領域Ｌ１と、溶融金属Ｓ上を流動するガラスリボンＧを左右両側（横幅方向）に広げて所定の厚さに成形する成形領域Ｌ２と、ガラスリボンＧを徐冷する徐冷領域Ｌ３とを有する。各領域Ｌ１〜Ｌ３の天井２６には、複数のヒータ３２が配置されている。そして、各領域毎に各ヒータ３２による加熱量が制御されており、各領域Ｌ１〜Ｌ３を通過するガラスリボンＧの温度を調整することで、ガラスリボンＧの粘性を制御している。

供給領域Ｌ１に供給される溶融ガラスの温度は、例えば、１０５０°Ｃ〜１１５０°Ｃであるが、徐冷領域Ｌ３におけるガラスリボンＧの温度は、ソーダライムガラス（ソーダ石灰ガラス）の場合、例えば７３６°Ｃ、無アルカリガラスの場合、例えば９３７°Ｃに調整される。

また、成形領域Ｌ２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の横幅方向の収縮を抑制する複数の支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａを有する。各支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａは、図２、図５に示すように、ガラスリボンＧの幅方向両側から側壁２４を貫通してフロートバス２０内に挿入され、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。

成形領域Ｌ２は、ガラスリボンＧの粘度が、例えば１０^４．５〜１０^７．５ｄＰａ・ｓになる。成形領域Ｌ２におけるガラスリボンＧの温度は、例えば、ソーダライムガラスの場合は７４４°Ｃ〜９７６°Ｃであり、無アルカリガラスの場合は９４６°Ｃ〜１２０７°Ｃである。

支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａは、先端部にガラスリボンＧと接触する回転部材５０、セラミックス製回転部材５０Ａを有する。回転部材５０、セラミックス製回転部材５０Ａは、ガラスリボンＧの上面（縁部より内側の上面）との摩擦により、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。そして、回転部材５０、セラミックス製回転部材５０Ａ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４０の構成〕
図２に示されるように、支持ロール４０は、主に、回転部材５０と、連結部材６０と、軸部材７０とにより構成される。軸部材７０は、先端が浴槽２２の側壁２４を貫通してフロートバス２０内に挿入されており、基端が側壁２４の外側に配置された駆動装置３４に接続されている。

〔回転部材５０〕
回転部材５０は、図３に示すように、金属製円盤状であって、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。また、回転部材５０は、図１に示すように、外周にて、ガラスリボンＧの左右両側縁部（製品化の過程で切断される不要部分）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（Ｘ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の両側縁部に食い込みやすくなる。また、凹凸５２の凸部５２ａは、先端が先細形状であるので、ガラスリボンＧの表面に機械的に係合してＹ方向への張力を伝達することができると共に、Ｘ方向への駆動力も確実に伝達することができる。また、凹凸５２の凸部５２ａは、特に限定されないが、例えば図４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、回転部材５０の外周に一列形成されているが、複数列形成されてもよい。

〔軸部材７０〕
図３は、本発明の一実施形態による駆動ロールを示す正面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の一部拡大図である。

図４に示されるように、軸部材７０は、冷媒流路を内部に有しており、冷媒流路を流れる冷媒によって冷却され、ステンレス鋼（日本工業規格（ＪＩＳ）でＳＵＳと表される鋼材）や炭素鋼（日本工業規格（ＪＩＳ）でＳＣと表される鋼材）などの金属材料で形成されてよい。軸部材７０の外周には、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、内管の内側空間を通り、連結部材６０および回転部材５０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。この冷媒の供給により支持ロール４０が冷却され、ガラスリボンＧとの接触による温度上昇が緩和される。

軸部材７０は、図２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、連結部材６０、および回転部材５０が一体的に回転する。

従って、回転部材５０は、回転しながら冷媒の供給により冷却され、ガラスリボンＧの表面（上面）に係合してＹ方向の張力を作用させることができる。その際、ガラスリボンＧの表面（上面）は、回転部材５０との接触により表面温度が低下し、粘性が高くなる。さらには、ガラスリボンＧの表面（上面）には、凸部５２ａが食い込んだあとの凹み（ロール痕）が間欠的に残ることになる。

連結部材６０は、軸部材７０と回転部材５０とを連結する部材である。連結部材６０は、軸部材７０の冷媒流路と連通する内側空間を内部に有している。連結部材６０は、例えば筒状であって、連結部材６０の軸部材７０側の端部の外径および内径が、それぞれ、軸部材７０の外管の外径および内径と同じである。連結部材６０は、軸部材７０の外管と突き合わされ、例えば溶接によって、同軸的に連結されている。連結部材６０は軸部材７０と溶接が容易な材質であることが好ましく、同一材料で形成されることがより好ましい。

〔連結部材６０〕
連結部材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、連結部材６０は鋼や耐熱合金などの金属材料で形成されてよい。連結部材６０には、回転部材５０が取り外し可能に取り付けられる。

連結部材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、連結部材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とによって連結部材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。

〔駆動装置３４〕
図２に示されるように、駆動装置３４は、軸部材７０を回転駆動する駆動モータを有する。駆動装置３４は、ガラスリボンＧの移動速度に応じた回転数に制御され、軸部材７０、連結部材６０を介して回転部材５０の回転駆動力をガラスリボンＧに伝達し、ガラスリボンＧの移動速度を制御する。

〔セラミックス製支持ロール４０Ａの構成〕
図５は本発明による板ガラスの製造装置の実施形態１におけるセラミックス製支持ロール４０Ａの取付構造を示す一部縦断面図である。図５に示されるように、セラミックス製支持ロール４０Ａは、主に、セラミックス製回転部材５０Ａと、連結部材６０Ａと、軸部材７０Ａとにより構成される。軸部材７０Ａは、先端が浴槽２２の側壁２４を貫通してフロートバス２０内に挿入されており、基端が側壁２４の外側に配置された駆動装置３４に接続されている。

〔セラミックス製回転部材５０Ａ〕
図６は、セラミックス製回転部材５０Ａを示す正面図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、図６のＶＩ−ＶＩ線に沿ったセラミックス製回転部材５０Ａの縦断面図の例である。

図６に示されるように、セラミックス製回転部材５０Ａは、前述した金属製の回転部材５０と同様に連結部材６０Ａを介して軸部材７０Ａに連結されている。セラミックスは、高い耐熱性（材質によるが溶融温度が約２０００°Ｃ〜３０００°Ｃ）を有する。そのため、セラミックス製回転部材５０Ａは、ガラスリボンＧの温度（例えば、１０５０°Ｃ〜１１５０°Ｃ）に耐える十分な耐熱性を有するため、連結部材６０Ａ及び軸部材７０Ａの内部に冷媒を流すための通路を設ける必要がない。よって、セラミックス製回転部材５０Ａは、ガラスリボンＧに接触した際、ガラス温度を下げず、高温を維持させることができ、または材質上、外周に凹凸を設けなくてもガラスリボンＧに対して摩擦力が得られる。

また、セラミックス製回転部材５０Ａの外周面に高さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の突起を複数設けても良いし、回転部材１２０の外周面に深さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の溝を複数設けてもよい。また、回転部材１２０の外周面に突起と溝とを両方設けても良い。突起の高さや溝の深さは、回転部材１２０の外周面を基準として計測される。突起の高さや溝の深さは、図７（ａ）に示す半径ｒ、図７（ｂ）に示す曲率半径Ｒａ、及び図７（ｃ）に示すＲｂ、Ｒｃに比べて小さい。このように、外周面に小さな突起、溝を設けることでガラスリボンＧの表面に摩擦力が生じる。

セラミックス製回転部材５０Ａは、外周面５６Ａが、例えば図７（ａ）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。セラミックス製回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、所定の曲率半径を有する曲面に形成されており、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。

そのため、セラミックス製回転部材５０Ａは、外周面５６ＡがガラスリボンＧの左右両側縁部（製品化の過程で切断されるエッジロス部分）の表面に接触すると、ガラスリボンＧの粘性による摩擦力が発生して回転駆動力を伝達することができる。この摩擦力は、セラミックス製回転部材５０Ａの内部に冷媒が流れていないので、セラミックス製回転部材５０Ａの近傍において、ガラスリボンＧが強く冷却されず、高温状態を維持して高い粘性により得られるからである。

また、外周面５６Ａが幅広形状であるため、ガラスリボンＧの表面に接触した際、外周面５６Ａの曲面に応じた緩やかな凹み（ロール痕）がガラスリボンＧの表面に残される。

例えば図７（ｂ）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７（ｃ）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（ｂ）に示す前記凸の湾曲状におけるセラミックス製回転部材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セラミックス製回転部材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（ｂ）に示すセラミックス製回転部材５０Ａの半径ｒは、連結部材７４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、セラミックス製回転部材５０ＡとガラスリボンＧとの位置調整やセラミックス製回転部材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。

またセラミックス製回転部材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、セラミックス製回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、図７（ａ）〜（ｃ）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７（ａ）〜（ｃ）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。

セラミックス製回転部材５０Ａは、前述したように、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。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、冷媒がセラミックス製回転部材５０Ａの内部を流れないので、セラミックス製回転部材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、セラミックス製回転部材５０Ａの近傍において、ガラスリボンＧが強く冷却され難く、硬くなり難いので、セラミックス製回転部材５０Ａの外周面５６Ａが接触するガラスリボンＧとの密着性向上による摩擦力で、セラミックス製回転部材５０ＡのガラスリボンＧに対するグリップ性が向上する。この冷却無しによる効果は、ガラスリボンＧの温度が低くなる、流動方向下流側において顕著である。

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（Ｓｉ_３Ｎ_４）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。

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。

本発明に用いられる板ガラスは、例えば、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ_２を５０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を０．１〜２４％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜１２％、ＭｇＯを０〜１０％、ＣａＯを０〜１４．５％、ＳｒＯを０〜２４％、ＢａＯを０〜１３．５％、Ｎａ_２Ｏを０〜２０％、Ｋ_２Ｏを０〜２０％、ＺｒＯ_２を０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを５〜２９．５％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを０〜２０％を含有するものである。

無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物（Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ）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（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）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、ＳｉＯ_２：５０〜７０％、好ましくは５０〜６６％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０．５〜２４％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜１０％、好ましくは０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＺｒＯ_２：０〜５％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、ＳｉＯ_２：５８〜６６％、Ａｌ_２Ｏ_３：１５〜２２％、Ｂ_２Ｏ_３：５〜１２％、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、ＳｉＯ_２：５４〜７３％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０．５〜２２．５％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜５．５％、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、セラミックス製回転部材５０Ａ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、セラミックス製回転部材５０Ａ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、セラミックス製回転部材５０Ａ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、セラミックス製回転部材５０Ａ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（Ａｌ_２Ｏ_３）、マグネシア（ＭｇＯ）、チタニア（ＴｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、およびイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）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。

セラミックス製回転部材５０Ａの中心には、円孔５２Ａが貫通形成されている。円孔５２Ａには、ロッド部６４が挿通される。円孔５２Ａの内径は、ロッド部６４の外径よりも大きい。

また、セラミックス製回転部材５０Ａには、一対の挿通孔５４Ａが貫通形成されている。各挿通孔５４Ａには、軸部６７、６８が挿通される。各挿通孔５４Ａの内径は、対応する軸部６７、６８の外径よりも大きい。

また、セラミックス製支持ロール４０Ａは、セラミックス製回転部材５０ＡがガラスリボンＧに接触した際、冷却を行う金属製の支持ロール４０と比較してガラスリボンＧの接触部の温度を下げない。

〔複数の支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａの配置例１〕
図８は複数の支持ロールの配置例１及びガラスリボンに形成されたロール痕を上方からみた図である。尚、図８においては、フロートバス２０に設けられた複数の支持ロール４０、複数のセラミックス製支持ロール４０Ａの一部を示しており、実際には、もっと多くの支持ロールが配置されている。また、説明の便宜上、ガラスリボンＧのエッジ（縁部）が流れ方向（Ｘ方向）に直線的に示しているが、実際のガラスリボンＧは横幅方向（Ｙ方向）に収縮するため、図１に示すように曲線的に変化する。

図８に示されるように、支持ロール配置例１では、上記複数の支持ロール４０と複数のセラミックス製支持ロール４０Ａとが配置された場合を示している。この配置例１の場合、フロートバス２０において、ガラスリボンＧの流入側（上流側）に支持ロール４０が設けられている。そして、ガラスリボンＧの流れ方向（Ｘ方向）の下流側にセラミックス製支持ロール４０Ａが設けられている。

支持ロール４０−２の回転部材５０−２と支持ロール４０−１の回転部材５０−１とは、Ｙ方向の異なる位置でガラスリボンＧの表面に接触する。そのため、ガラスリボンＧには、２本のロール痕（凹凸）１００、１１０が形成される。

各支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａの位置は、少なくとも一つの支持ロールがガラスリボンＧに接触する位置を、ガラスリボンＧの流れ方向の上流側に配置された他の支持ロールのうち少なくとも一つの支持ロールがガラスリボンＧに接触する位置と重なるように設定してある。

具体的には、支持ロール４０−１、４０−２の下流に配置されたセラミックス製支持ロール４０Ａ−１、４０Ａ−２は、セラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２の接触によるロール痕１００、１１０がロール痕の凹み１０２、１１２と一致するように配置されている。すなわち、下流に配置されたセラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２は、支持ロール４０−１、４０−２によるロール痕の凹み１０２、１１２と重なる位置でガラスリボンＧに接触するように配置されている。

また、セラミックス製支持ロール４０Ａ−１、４０Ａ−２のセラミックス製回転部材５０Ａは、ガラス表面との接触幅が支持ロール４０−１、４０−２よりも広く、また材質上、ガラスリボンＧの接触面との摩擦が得られる。

図９は従来のロール痕と配置例１のロール痕を比較するガラスリボンの縦断面図である。図９（ａ）は、エッジ領域（不要領域）Ｂ２に形成されるロール痕領域Ｂ３に多数のロール痕１２０が形成された従来の場合（図１４に示すように各支持ロール４０−１〜４０−４の回転部材５０−１〜５０−４の各接触位置をＹ方向にずらした場合）を示している。ロール痕領域Ｂ３には、支持ロール４０の数と同数の複数のロール痕１２０が形成される。そのため、製品化の過程で削除されるエッジ領域Ｂ２が幅広となり、製品領域Ｂ１の横幅が狭くなっている。尚、従来の場合、支持ロール４０のロール痕領域Ｂ３に残される複数のロール痕１２０は、回転部材５０の凸部５２ａによるものであり、鋭角な凹みからなる。

図９（ｂ）は、図８に示す配置例１により形成された一対のロール痕１００、１１０を示す。すなわち、エッジ領域Ｂ２ａのロール痕領域Ｂ３ａには、ロール痕１０２，１１２の上に重なるようにロール痕１０２、１１２の凹部をまたいでロール痕１００、１１０が形成されるため、図９（ａ）に示す従来の場合よりもロール痕領域Ｂ３ａの幅が狭くなる。従って、配置例１により成形されたガラスリボンＧの製品領域Ｂ１ａが従来の製品領域Ｂ１と比較して幅広となり、生産性及び歩留まりを高めることが可能になる。

尚、セラミックス製支持ロール４０Ａ−１、４０Ａ−２によるロール痕１００、１１０は、セラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２の外周面５６Ａの外周形状に応じたものであり、上流側支持ロールによるロール痕１０２、１１２よりも幅広である。

〔支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａの配置例２〕
図１０は支持ロールの別の配置例２及びガラスリボンに形成されたロール痕を上方からみた図である。尚、図１０においては、フロートバス２０に設けられた複数の支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａの一部を示している。また、説明の便宜上、ガラスリボンＧのエッジ（縁部）が流れ方向（Ｘ方向）に直線的に示しているが、実際のガラスリボンＧは横幅方向（Ｙ方向）に収縮するため、図１に示すように曲線的に変化する。

図１０に示されるように、支持ロール配置例２では、上流側に支持ロール４０が配置され、下流側にセラミックス製支持ロール４０Ａが配置された場合を示している。この配置例２の場合、フロートバス２０において、ガラスリボンＧの流入側（上流側）にセラミックス製支持ロール４０Ａが複数設けられている。そして、ガラスリボンＧの流れ方向（Ｘ方向）の下流側に支持ロール４０が設けられている。

支持ロール４０とセラミックス製支持ロール４０Ａ−１、４０Ａ−２の回転部材５０、セラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２が同一のガラスリボンＧの表面に接触する。すなわち、下流側のセラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２は、上流側の回転部材５０によるロール痕の凹み１３２の上を重なる位置でガラスリボンＧに接触する。そのため、ガラスリボンＧには、１本のロール痕１３０とロール痕の凹み１３２とが一致して形成される。

回転部材５０、セラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２の位置は、少なくとも一つの支持ロールがガラスリボンＧに接触する位置を、ガラスリボンＧの流れ方向の上流側に配置された他の支持ロールのうち少なくとも一つの支持ロールがガラスリボンＧに接触する位置と重なるように設定してある。

図１１は従来のロール痕と配置例２のロール痕を比較するガラスリボンの縦断面図である。図１１（ａ）は、エッジ領域（不要領域）Ｂ２に形成されるロール痕領域Ｂ３に多数のロール痕１２０が形成された従来の場合（図１４に示すように各支持ロール４０−１〜４０−４の回転部材５０−１〜５０−４の各接触位置をＹ方向にずらした場合）を示している。

図１１（ｂ）は、図１０に示す配置例２により形成されたロール痕１３０を示す。すなわち、エッジ領域Ｂ２ａのロール痕領域Ｂ３ａには、ロール痕１３０の上に重なるようにロール痕１３２の凹部をまたいでロール痕１３０が形成されるため、図１１（ａ）に示す従来の場合よりもロール痕領域Ｂ３ａの幅が狭くなる。従って、配置例２により成形されたガラスリボンＧの製品領域Ｂ１ａが従来の製品領域Ｂ１と比較して幅広となり、生産性及び歩留まりを高めることが可能になる。

〔セラミックス製支持ロール４０Ａの配置例３〕
図１２は支持ロールの別の配置例３及びガラスリボンに形成されたロール痕を上方からみた図である。図１２に示されるように、支持ロール配置例３では、複数のセラミックス製支持ロール４０Ａが連続して配置された場合を示している。この配置例３の場合、フロートバス２０において、ガラスリボンＧの流入側（上流側）から下流側にセラミックス製支持ロール４０Ａのみが連続して配置されている。

上流側からセラミックス製支持ロール４０Ａ−１とセラミックス製支持ロール４０Ａ−２、及びセラミックス製支持ロール４０Ａ−３は、それぞれセラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２、５０Ａ−３がガラスリボンＧに対して同一の接触位置となるように設定されている。すなわち、下流側のセラミックス製回転部材５０Ａ−２、５０Ａ−３は、上流側のセラミックス製回転部材５０Ａ−１のロール痕１４０と重なる位置でガラスリボンＧに接触する。そのため、ガラスリボンＧには、１本のロール痕１４０が形成される。

尚、セラミックス製回転部材５０Ａ−１、５０Ａ−２、５０Ａ−３の位置は、少なくとも一つの支持ロールがガラスリボンＧに接触する位置を、ガラスリボンＧの流れ方向の上流側に配置された他の支持ロールのうち少なくとも一つの支持ロールがガラスリボンＧに接触する位置と重なるように配置してある。

図１３は従来のロール痕と配置例３のロール痕を比較するガラスリボンの縦断面図である。図１３（ａ）は、エッジ領域（不要領域）Ｂ２に形成されるロール痕領域Ｂ３に多数のロール痕１２０が形成された従来の場合（図１４に示すように各支持ロール４０−１〜４０−４の回転部材５０−１〜５０−４の各接触位置をＹ方向にずらした場合）を示している。

図１３（ｂ）は、図１２に示す配置例３により形成されたロール痕１４０を示す。すなわち、エッジ領域Ｂ２ａのロール痕領域Ｂ３ａには、１本のロール痕１４０が形成されるため、図１３（ａ）に示す従来の場合よりもロール痕領域Ｂ３ａの幅が狭くなる。従って、配置例３により成形されたガラスリボンＧの製品領域Ｂ１ａが従来の製品領域Ｂ１と比較して幅広となり、生産性及び歩留まりを高めることが可能になる。

上記配置例１〜３は、支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａの配置の一例を示しているが、これ以外の配置例を採用しても良い。

また、支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａの回転部材５０、セラミックス製回転部材５０Ａによるガラスリボンに対する張力の作用方向は、水平方向（Ｙ方向）でも良いし、あるいは水平方向に対して所定角度傾斜した斜め上方向でも良い。

また、上記セラミックス製回転部材５０Ａの外周面５６Ａの形状は、図７に示すものに限らず、緩やかな曲面を有する形状であれば、他の形状としても良い。

また、各支持ロール４０、セラミックス製支持ロール４０Ａによるロール痕は、１００％一致しなくても一部が重なり合うように配置しても良い。

また、金属製の支持ロール４０としては、凸部５２ａが一列に突出する構成のものでも良いし、あるいは、凸部５２ａが複数列に突出する構成のものでも良い。

１０ 板ガラスの成形装置
２０ フロートバス
２２ 浴槽
２４ 側壁
２６ 天井
２８ 空間
２９ 出口
３０ ガス供給路
３２ ヒータ
３４ 駆動装置
４０、４０−１、４０−２、 支持ロール
４０Ａ、４０Ａ−１、４０Ａ−２、４０Ａ−３ セラミックス製支持ロール
５０、５０−１、５０−２ 回転部材
５０Ａ、５０Ａ−１、５０Ａ−２、５０Ａ−３ セラミックス製回転部材
５２ 凹凸
５２ａ 凸部
５６Ａ 外周面
６０、６０Ａ 連結部材
７０、７０−１、７０−２、７０Ａ、７０Ａ−１、７０Ａ−２ 軸部材
１００、１１０、１２０、１３０、１４０ ロール痕
１３２ ロール痕
Ｇ ガラスリボン

Claims (5)

1. 溶融ガラスをフロートバスの流入口からフロートバス内の溶融金属上に供給し、前記溶融金属上を流れるガラスリボンに前記フロートバスの両側に配置された複数の支持ロールの回転部材を接触させて前記ガラスリボンを横幅方向に広げて所定の厚さに成形する板ガラスの製造装置において、
   少なくとも一つのセラミックス製支持ロールが前記ガラスリボンに接触する位置を、前記ガラスリボンの流れ方向の上流側に配置された他の支持ロールのうち少なくとも一つの支持ロールが前記ガラスリボンに接触する位置と重なるように配置することを特徴とする板ガラスの製造装置。
2. 前記セラミックス製支持ロールは、前記ガラスリボンに接触する回転部材がセラミックスにより形成され、前記回転部材の外周面の厚さが５ｍｍ〜１２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の板ガラスの製造装置。
3. 溶融ガラスをフロートバスの流入口からフロートバス内の溶融金属上に供給し、前記溶融金属上を流れるガラスリボンに前記フロートバスの両側に配置された複数の支持ロールの回転部材を接触させて前記ガラスリボンを横幅方向に広げて所定の厚さに成形する板ガラスの製造方法において、
   少なくとも一つのセラミックス製支持ロールが前記ガラスリボンに接触する位置を、前記ガラスリボンの流れ方向の上流側に配置された他の支持ロールのうち少なくとも一つの支持ロールが前記ガラスリボンに接触する位置と重なるように配置する工程を有することを特徴とする板ガラスの製造方法。
4. 前記セラミックス製支持ロールは、前記ガラスリボンに接触する回転部材がセラミックスにより形成され、前記回転部材の外周面の厚さが５ｍｍ〜１２０ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の板ガラスの製造方法。
5. 請求項３または４に記載の板ガラスの製造方法により成形されたガラスリボン。

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