JP2016183054A - フロートガラス製造装置およびそれを用いたフロートガラス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】欠点の数を低減したフロートガラス製造装置の提供。【解決手段】溶融金属を収容する浴槽と、浴槽の上方に配設され入口壁から出口壁まで延びる天井と、前記溶融金属の液面の上を流動するガラスリボンの流動方向に沿って間隔を置いて設けられ、前記液面と前記入口壁との間を通過した前記ガラスリボンの幅方向端部を押さえ、かつ自身が回転する複数のトップロールと、前記天井、前記浴槽、前記入口壁及び前記出口壁で囲まれた成形空間を上流側の高温空間と下流側の低温空間とに仕切る仕切壁と、前記高温空間内のガスを前記成形空間の外部に排出する排気路とを備え、前記仕切壁は、前記入口壁よりも下流側に配設され、且つ、前記複数のトップロールのうち最も上流側のトップロールよりも上流に配設されたフロートガラス製造装置。【選択図】図２

Description

本発明は、フロートガラス製造装置およびそれを用いたフロートガラス製造方法に関する。

フロートガラス製造方法は、浴槽内の溶融金属（例えば溶融スズ）の液面の上においてガラスリボンを流動させて板状に成形する成形工程を有する（例えば、特許文献１参照）。浴槽と天井との間の成形空間は、溶融金属の酸化を抑制するため、還元性ガスで満たされる。成形空間は、溶融金属から蒸発したガスを僅かに含む。このガスは、溶融金属から蒸発した金属元素を、単体および化合物の少なくともいずれかの形態で含有する。化合物としては、金属酸化物、金属硫化物などが挙げられる。

特開昭５０−３４１４号公報

従来、溶融金属から蒸発したガスが冷えて液滴や粒子などの異物を形成し、その異物がガラスリボンの上面に落下し、多くの欠点が生じるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、欠点の数を低減したフロートガラス製造装置の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
溶融金属を収容する浴槽と、
前記浴槽の上流部の上方に位置する入口壁と、
前記浴槽の下流部の上方に位置する出口壁と、
前記浴槽の上方に配設され前記入口壁から前記出口壁まで延びる天井と、
前記溶融金属の液面の上を流動するガラスリボンの流動方向に沿って間隔を置いて設けられ、前記液面と前記入口壁との間を通過した前記ガラスリボンの幅方向端部を押さえ、かつ自身が回転する複数のトップロールと、
前記天井、前記浴槽、前記入口壁及び前記出口壁で囲まれた成形空間を上流側の高温空間と下流側の低温空間とに仕切る仕切壁と、
前記高温空間内のガスを前記成形空間の外部に排出する排気路とを備え、
前記仕切壁は、前記入口壁よりも下流側に配設され、且つ、前記複数のトップロールのうち最も上流側のトップロールよりも上流に配設されたフロートガラス製造装置が提供される。

本発明の一態様によれば、欠点の数を低減したフロートガラス製造方法が提供される。

本発明の一実施形態によるフロートガラス製造装置の成形装置を示す断面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図１のIII−III線に沿った断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、「幅方向」とは、成形工程におけるガラスリボンの流動方向と直交する方向を意味する。

図１は、本発明の一実施形態によるフロートガラス製造装置の成形装置を示す断面図である。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、図面を見やすくするため、ヒータおよび上部側壁の図示を省略する。図３は、図１のIII−III線に沿った断面図である。

フロートガラス製造装置は、成形装置１０を有する。成形装置１０は、浴槽２０内の溶融金属１１の液面の上においてガラスリボン１４を流動させて板状に成形する。ガラスリボン１４は、浴槽２０の下流域において溶融金属１１から引き上げられ、浴槽２０と出口壁２８との間に形成される出口から徐冷炉に送られる。徐冷炉内において徐冷されたガラスリボン１４を切断することによりフロートガラスが得られる。

成形装置１０は、例えば図１〜図３に示すように、浴槽２０、スパウトリップ２２、ツイール２３、リストリクタータイル２４、２５、入口壁２６、出口壁２８、天井３０、上部側壁３２、３３、給気路３４、ヒータ３６、トップロール４０、仕切壁４２、および排気路４４などを有する。

浴槽２０は、図１〜図３に示すように、溶融金属１１を収容する。溶融金属１１としては、例えば溶融スズまたは溶融スズ合金が使用可能であり、ガラスリボン１４を浮かばせることができるものであればよい。

スパウトリップ２２は、図１に示すように、溶融金属１１の液面の上に溶融ガラス１２を連続的に供給する。溶融ガラス１２は、スパウトリップ２２とツイール２３との間を通り、溶融金属１１の液面の上に供給され、ガラスリボン１４となる。

ツイール２３は、溶融ガラス１２の流量を可変とするため、スパウトリップ２２に対して上下方向に移動自在とされる。スパウトリップ２２とツイール２３との間隔が大きいほど、溶融ガラス１２の流量が多い。

リストリクタータイル２４、２５は、図２に示すようにガラスリボン１４と接触し、ガラスリボン１４の幅を規制する。リストリクタータイル２４、２５は、下流に向けて拡開する。そのため、リストリクタータイル２４、２５の間において、ガラスリボン１４は下流に向けて流動しながら幅を広げる。リストリクタータイル２４、２５よりも下流側において、ガラスリボン１４は、浴槽２０の側壁と間隔をおいて流動し、浴槽２０の側壁同士の間において自由に幅を変えることができる。

入口壁２６は、図1に示すように浴槽２０の上流部の上方に位置する。例えば、入口壁２６は、スパウトリップ２２よりも下流側に配設され、リストリクタータイル２４、２５の上方に配設される。図２に示すように入口壁２６よりも上流側において、溶融金属１１の液面の全部がガラスリボン１４によって覆われる。一方、入口壁２６よりも下流側において、溶融金属１１の液面の大部分はガラスリボン１４によって覆われるが、溶融金属１１の液面の一部はガラスリボン１４によって覆われない。

出口壁２８は、図１に示すように浴槽２０の下流部の上方に位置する。

天井３０は、図１に示すように浴槽２０の上方に設けられ、入口壁２６から出口壁２８まで延びる。浴槽２０、天井３０、入口壁２６および出口壁２８で囲まれる成形空間５０は、溶融金属１１の液面のうちガラスリボン１４によって覆われない露出部分の酸化を抑制するため、還元性ガスで満たされてよい。外気の混入を低減するため、成形空間５０の気圧は大気圧よりも高くてよい。

上部側壁３２、３３は、図３に示すように浴槽２０の側壁と天井３０との間の隙間を塞ぎ、外気の混入を抑制する。上部側壁３２、３３は、入口壁２６から出口壁２８まで延びる。上部側壁３２、３３には、トップロール４０の回転軸を挿通させる貫通孔、および排気路４４の端部などが形成される。

ヒータ３６は図１に示すように天井３０の給気路３４に挿通され、ヒータ３６の発熱部は成形空間５０に配設される。ヒータ３６は、溶融金属１１およびガラスリボン１４を上方から加熱する。ヒータ３６は、ガラスリボン１４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る。下流側ほどガラスリボン１４の温度が低くなるように、ヒータ３６の出力が制御される。

トップロール４０は、図２に示すように、対で用いられ、ガラスリボン１４の幅方向端部を押さえ、ガラスリボン１４に対して幅方向に張力を加える。複数対のトップロール４０が、ガラスリボン１４の流動方向に沿って間隔をおいて配設される。

トップロール４０は、ガラスリボン１４と接触する回転部材を先端部に有する。回転部材が回転し、複数対のトップロール４０がガラスリボン１４に対して張力を加える間に、ガラスリボン１４は下流方向に流動しながら、徐々に冷却され固くなる。

トップロール４０は、熱による劣化を抑制するため、内部に冷媒流路を有してよい。冷媒流路を流れる水などの冷媒は、トップロール４０の熱を吸収し、外部に運ぶことにより、トップロール４０を冷却する。

仕切壁４２は、図１に示すように、成形空間５０を上流側の高温空間５１と下流側の低温空間５２とに仕切り、高温空間５１から低温空間５２へのガスの流出を制限する。仕切壁４２は、図３に示すように一方の上部側壁３２から他方の上部側壁３３まで延びてよく、成形空間５０を横切ってよい。

高温空間５１は、低温空間５２よりも高温になるため、浴槽２０内の溶融金属１１から蒸発したガスを大量に含む。このガスは、溶融金属１１から蒸発した金属元素を、単体および化合物の少なくともいずれかの形態で含有する。化合物としては、金属酸化物、金属硫化物などが挙げられる。以下、このガスを金属含有ガスと呼ぶ。

仕切壁４２は、高温空間５１から低温空間５２への金属含有ガスの流出を制限する。低温空間５２において金属含有ガスの冷却によって形成されうる液滴や粒子などの異物の数が低減できる。その結果、異物がガラスリボン１４の表面に落下することによって発生する欠点の数が低減できる。

高温空間５１および低温空間５２には、それぞれの天井に形成される給気路３４を介して、成形装置１０の外部からガスが供給される。このガスは、溶融金属１１の液面の露出部分の酸化を制限するため、還元性ガスであってよい。還元性ガスは、例えば、水素ガスを１体積％〜１５体積％、窒素ガスを８５体積％〜９９体積％含む。還元性ガスは、ルーフケーシング３１および天井３０によって囲まれた予熱空間５３において予熱された後、給気路３４を介して高温空間５１および低温空間５２に供給されてよい。なお、予熱空間５３内のガスは、給気路３４を介してだけでなく、天井３０を形成するレンガの目地等を介しても成形空間５０内に流入する。

尚、本実施形態の高温空間５１および低温空間５２には、それぞれの天井に形成される給気路３４を介して同じ種類のガスが供給されるが、異なる種類のガスが供給されてもよい。

高温空間５１には、その天井に形成される給気路３４の他、ツイール２３と入口壁２６との間に形成されるスパウト空間２７を介して、成形装置１０の外部からガスが供給される。

スパウト空間２７には、上方および側方の少なくとも一方からガスが供給されてよい。このガスは、不活性ガス、還元性ガスのいずれでもよい。スパウト空間２７には排気路が接続されておらず、スパウト空間２７に供給されたガスの大部分は入口壁２６の下を通り、高温空間５１に供給される。

高温空間５１の側壁（つまり、上部側壁３２、３３）には、排気路４４が形成される。排気路４４は、高温空間５１のガスを成形装置１０の外部に排出する。排気路４４は、高温空間５１と成形装置１０の外部との気圧差を利用してガスを排出してもよいし、ポンプなどの吸引力を利用してガスを排出してもよい。尚、排気路４４は、高温空間５１の側壁だけでなく低温空間５２の側壁にも形成されてよい。

次に、図１〜図３を再度参照して、上記構成のフロートガラス装置を用いたフロートガラス製造方法について説明する。

フロートガラス製造方法は、浴槽２０内の溶融金属１１の液面の上においてガラスリボン１４を流動させて板状に成形する成形工程を有する。成形工程では、溶融金属１１の液面と入口壁２６との間を通過したガラスリボン１４の幅方向端部をトップロール４０によって押さえ、該トップロール４０が回転し、下流方向にガラスリボン１４が流動される。

ところで、図２に示すように、入口壁２６よりも上流側においては、溶融金属１１の液面の全部がガラスリボン１４で覆われるため、金属含有ガスの量が少ない。一方、入口壁２６よりも下流側においては、溶融金属１１の液面の一部がガラスリボン１４で覆われないため、金属含有ガスの量が多い。そこで、仕切壁４２は、入口壁２６よりも下流側に配設される。仕切壁４２よりも上流側の高温空間５１が、金属含有ガスを大量に捕獲できる。

また、トップロール４０付近においては、気流が不安定になりやすい。気流が不安定になる原因としては、例えば上部側壁３２におけるトップロール４０の回転軸が挿通される貫通孔からの冷たい外気の混入、および冷媒によって冷却されるトップロール４０とその周辺との温度差などが挙げられる。そこで、仕切壁４２は、ガラスリボン１４の流動方向に間隔をおいて並ぶ複数のトップロール４０のうち最も上流側に配設されるトップロール４０（以下、「最上流のトップロール４０」という）よりも上流側に配設される。仕切壁４２付近における気流が安定化し、高温空間５１に捕獲した金属含有ガスの低温空間５２への流出が抑制できる。

このように、仕切壁４２は、入口壁２６よりも下流側に配設され、且つ、最上流のトップロール４０よりも上流側に配設される。これにより、仕切壁４２よりも上流側の高温空間５１が金属含有ガスを大量に捕獲でき、且つ、高温空間５１に捕獲した金属含有ガスの低温空間５２への流出が抑制できる。

また、仕切壁４２は、図２に示すように、ガラスリボン１４の流動方向において、ガラスリボン１４の粘度が１０^４．９ｄＰａ・ｓ〜１０^５．６ｄＰａ・ｓの範囲Ｚに配設されてよい。上記範囲Ｚに仕切壁４２が配設されれば、最上流のトップロール４０から上流側に十分離れた位置に仕切壁４２が配設されるため、仕切壁４２付近における気流が安定化しやすい。特にフロートガラスの板厚が２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．７ｍｍ以下の場合に気流が安定化できる点で有効である。フロートガラスの板厚が薄くなればなるほど、ガラスリボン１４を薄く引き延すべく、使用されるトップロール４０の数が多くなる。このような場合において上記範囲Ｚに仕切壁４２が配設されれば、最上流のトップロール４０から上流側に十分離れた位置に仕切壁４２が配設されるため、仕切壁４２付近における気流が安定化しやすい。また、上記範囲Ｚに仕切壁４２が配設されれば、仕切壁４２が入口壁２６から下流側に十分離れた位置に配設されるため、上流側の高温空間５１が金属含有ガスを大量に捕獲できる。仕切壁４２は、ガラスリボン１４の流動方向において、ガラスリボン１４の粘度が１０^４．９ｄＰａ・ｓ〜１０^５．５ｄＰａ・ｓの範囲に配設されることが好ましく、ガラスリボン１４の粘度が１０^５．０ｄＰａ・ｓ〜１０^５．４ｄＰａ・ｓの範囲に配設されることがより好ましい。

仕切壁４２と入口壁２６との間において、溶融金属１１の液面のうちガラスリボン１４によって覆われない露出部分の割合が１０％〜４０％であってよい。露出部分の割合が１０％以上であれば、仕切壁４２と入口壁２６との間に形成される高温空間５１が金属含有ガスを十分に捕獲できる。また、露出部分の割合が４０％以下であれば、金属含有ガスによるヒータ３６の劣化が抑制できる。仕切壁４２と入口壁２６との間において、溶融金属１１の液面に占める露出部分の割合は、好ましくは１０％〜３５％であり、より好ましくは１０％〜２０％である。

また、仕切壁４２は、図１に示すように入口壁２６の上流端と仕切壁４２の上流端との間の水平方向距離（Ｘ方向距離）Ｌ１が入口壁２６の上流端と出口壁２８の上流端との間のＸ方向距離Ｌ２の５％〜２０％となる位置に配設されてよい。距離Ｌ１が距離Ｌ２の５％以上であれば、仕切壁４２と入口壁２６との間に形成される高温空間５１が金属含有ガスを十分に捕獲できる。また、距離Ｌ１が距離Ｌ２の２０％以下であれば、最上流のトップロール４０から上流側に十分離れた位置に仕切壁４２が配設できる。距離Ｌ１は、好ましくは距離Ｌ２の５％〜１５％であり、より好ましくは距離Ｌ２の５％〜１０％である。

仕切壁４２は、天井３０から下方に突出する。溶融金属１１の液面の露出部分を基準として、仕切壁４２の下端の高さＨ１（図３参照）は、例えば天井３０の下面の高さＨ２（図１参照）の１０％〜４０％である。仕切壁４２の下端の高さＨ１が天井３０の下面の高さＨ２の１０％以上であれば、成形空間５０の最上流から、仕切壁４２よりも下流のガラスリボンを監視することが可能である。また、仕切壁４２の下端の高さＨ１が天井３０の下面の高さＨ２の４０％以下であれば、高温空間５１内に金属含有ガスを留めることができ、高温空間５１から低温空間５２への金属含有ガスの流出が低減できる。仕切壁４２の下端の高さＨ１は、好ましくは天井３０の下面の高さＨ２の１０％〜３５％であり、より好ましくは天井３０の下面の高さＨ２の１０％〜２０％である。

仕切壁４２は、高さＨ１を可変とするため、天井３０に対して上下方向に移動可能であってよい。例えば、図１および図３に示すように、仕切壁４２には連結ロッド４６が連結され、ルーフケーシング３１にはナット４７が回転自在に保持される。ナット４７を回転させると、ナット４７と螺合する連結ロッド４６が上下方向に移動し、その結果、仕切壁４２が上下方向に移動する。

高温空間５１において、成形装置１０の外部へのガスの排出量Ｑｏｕｔは、好ましくは成形装置１０の外部からのガスの供給量Ｑｉｎの１００％以上であり、より好ましくは供給量Ｑｉｎの１７０％以上、さらに好ましくは供給量の２３０％以上である。

ここで、Ｑｉｎは、高温空間５１に上方、側方、および上流の少なくともいずれかから（本実施形態では上方および上流から）供給されるガスのノルマル流量（Ｎｍ^３／ｈｒ）を意味する。下流からのガスの供給量はＱｉｎに含めない。上流（つまり、スパウト空間２７）からのガスの供給量をＱｉｎに含めるのは、成形装置１０の外部からスパウト空間２７に供給されたガスの大部分はそのまま高温空間５１に供給されるためである。尚、高温空間５１に側方からガスが供給される場合、上部側壁３２、３３に給気路が設けられてよい。

一方、Ｑｏｕｔは、高温空間５１から上方および側方の少なくともいずれかに（本実施形態では側方に）排出されるガスのノルマル流量（Ｎｍ^３／ｈｒ）を意味する。下流および上流へのガスの排出量はＱｏｕｔに含めない。尚、上流（つまり、スパウト空間２７）へのガスの排出量は微量である。スパウト空間２７には排気路が接続されないためである。尚、高温空間５１から上方にガスが排出される場合、天井３０に排気路が設けられてよい。

排出量が供給量と同等であれば、高温空間５１と低温空間５２との間のガスの出入りがほとんどなく、高温空間５１から低温空間５２への金属含有ガスの流出がほとんどない。

また、排出量が供給量よりも多ければ、低温空間５２から高温空間５１にガスが供給される。よって、低温空間５２から高温空間５１に向かう気流が形成され、この気流が高温空間５１から低温空間５２への金属含有ガスの流出を抑制できる。

製造されるフロートガラスは、例えば無アルカリガラスであってよい。無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物（Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ等）を実質的に含有しないガラスである。無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物の含有量の合量が０．１質量％以下でよい。

無アルカリガラスは、例えば、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ_２：５０％〜７３％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０．５％〜２４％、Ｂ_２Ｏ_３：０％〜１２％、ＭｇＯ：０％〜８％、ＣａＯ：０％〜１４．５％、ＳｒＯ：０％〜２４％、ＢａＯ：０％〜１３．５％、ＺｒＯ_２：０％〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８％〜２９．５％を含有する。

無アルカリガラスは、高い歪点と高い溶解性とを両立する場合、好ましくは、酸化物基準の質量％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％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９％〜１８％を含有する。

無アルカリガラスは、特に高い歪点を得たい場合、好ましくは、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ_２：５４％〜７３％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０．５％〜２２．５％、Ｂ_２Ｏ_３：０％〜５．５％、ＭｇＯ：０％〜８％、ＣａＯ：０％〜９％、ＳｒＯ：０％〜１６％、ＢａＯ：０％〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８％〜２６％を含有する。

これらの無アルカリガラスの成形温度は、一般的なソーダライムガラスの成形温度よりも１００℃以上高い。そのため、溶融金属１１から蒸発する金属含有ガスの量が多く、仕切壁４２が高温空間５１から低温空間５２への金属含有ガスの流出を抑制する意義が大きい。

以上、フロートガラス製造方法およびフロートガラス製造装置の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

１０ 成形装置
１１ 溶融金属
１２ 溶融ガラス
１４ ガラスリボン
２０ 浴槽
２２ スパウトリップ
２６ 入口壁
３０ 天井
４０ トップロール
４２ 仕切壁
５０ 成形空間
５１ 高温空間
５２ 低温空間

Claims (6)

1. 溶融金属を収容する浴槽と、
   前記浴槽の上流部の上方に位置する入口壁と、
   前記浴槽の下流部の上方に位置する出口壁と、
   前記浴槽の上方に配設され前記入口壁から前記出口壁まで延びる天井と、
   前記溶融金属の液面の上を流動するガラスリボンの流動方向に沿って間隔を置いて設けられ、前記液面と前記入口壁との間を通過した前記ガラスリボンの幅方向端部を押さえ、かつ自身が回転する複数のトップロールと、
   前記天井、前記浴槽、前記入口壁及び前記出口壁で囲まれた成形空間を上流側の高温空間と下流側の低温空間とに仕切る仕切壁と、
   前記高温空間内のガスを前記成形空間の外部に排出する排気路とを備え、
   前記仕切壁は、前記入口壁よりも下流側に配設され、且つ、前記複数のトップロールのうち最も上流側のトップロールよりも上流に配設されたフロートガラス製造装置。
2. 前記仕切壁は、前記ガラスリボンの流動方向において、前記ガラスリボンの粘度が１０^４．９ｄＰａ・ｓ〜１０^５．６ｄＰａ・ｓの範囲に配設される、請求項１に記載のフロートガラス製造装置。
3. 前記仕切壁と前記入口壁との間において、前記溶融金属の液面のうち前記ガラスリボンによって覆われない露出部分の割合が１０％〜４０％である、請求項１または２に記載のフロートガラス製造装置。
4. 前記仕切壁は、前記天井から下方に突出し、
   前記溶融金属の液面の露出部分を基準として、前記仕切壁の下端の高さが前記天井の下面の高さの１０％〜４０％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
5. 製造されるフロートガラスは無アルカリガラスである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置を用い、
   前記高温空間内のガスを、前記排気路を介して前記成形空間の外部に排出することを特徴とするフロートガラス製造方法。

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