JP2016528145A - ガラスリボンを成形する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

成形本体２０９から離隔配置され、ギャップ２１１を画成する少なくとも１つの成形ロール２０７を備えたロール成形装置２０１。成形ロール２０７は、成形ロールの回転軸に沿って延びる長さを有する作業領域表面２１７を有する、作業領域部２１５、及び回転軸２１９に対し鋭角に延びる熱抵抗境界を備えている。別の実施例において、方法が、溶融ガラスのストリームをギャップに送り込んで成形厚を有するガラスリボンを成形するステップを有している。熱抵抗境界によって、溶融ガラス２０５による作業領域部２１５の加熱に応じ、作業領域表面２１７の長さにわたり、作業領域表面２１７が回転軸に対し半径方向に実質的に均一に膨張するのが容易になる。実施の形態は、作業領域部２１５の円錐台形端面、回転軸２１９を中心に放射状に離隔配置された複数のボア穴、又は成形ロール２０７内に画成された円錐台形溝４０７、４０９を含んでいる。

Description

関連技術との相互参照

本出願は、２０１３年７月２５日出願の米国仮特許出願第６１／８５８２９５号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであって、その内容に依拠し、参照により全内容を本明細書に援用するものである。

本開示は、広くはガラスリボンを成形する方法及び装置に関し、より詳細には、離隔配置され、ガラス成形ギャップを画成する少なくとも１つの成形ロールと成形本体とを用いて、ガラスリボンを成形する方法及び装置に関するものである。

通常、ロール式板ガラスは成形ロール対を用いて成形される。しかし、成形ロールを用いた従来のガラスロール成形装置によって製造されたガラスリボンは、一般に高精度の寸法の均一性（例えば、厚さの均一性が±０．０２５ｍｍ以内）を有しておらず、また厚さ２〜３ｍｍ未満の薄いガラスを製造することはできない。精確な厚さ制御不足の一因は、ガラスリボンに成形される溶融ガラスのストリームによって加熱される成形ロールの、不均一な半径方向の熱膨張である。

図１は、分かり易くするために必ずしも精確な縮尺ではない、従来の２つの成形ロール１０１、１０３の概略図である。図示のように、成形ロールが互いに離隔配置され、溶融ガラス１０７のストリームを受け取るためのガラス成形ギャップ１０５を画成している。成形ロール１０１、１０３は、溶融ガラス１０７のストリームからの加熱（たとえば約１０００℃以上）によって半径方向に不均一に膨張し得る。例えば、破線１０９ａ、１０９ｂで示すように、溶融ガラス１０７のストリームによる成形ロール１０１、１０３の加熱によって、各々の成形ロールの作業領域表面が、作業領域表面の長さにわたり、対応する回転軸から半径方向に不均一に膨張し得る。成形ロール１０１、１０３の中心部が対応する成形ロール１０１、１０３の端部より高い温度に上昇するため、この不均一な半径方向の膨張が生じる。この不均一な半径方向の膨張により、成形ロールによって成形されたガラスリボンが、結果としてガラスリボンの対向する端部と比較して相対的に薄い中心部を有することになる。

成形ロールの加熱時の半径方向の膨張によって厚さプロファイルが実質的に変化しない、ガラスリボンの成形に使用できる成形ロールの提供が望まれている。

以下は、詳細な説明に記載してある幾つかの例示的な態様の基本的な理解を提供するために、本開示の簡単な概要を述べるものである。

第１の態様において、ロール成形装置が、溶融ガラスのストリームを供給するガラス供給装置と、成形本体から離隔配置された少なくとも１つの成形ロールであって、成形本体と成形ロールとの間に溶融ガラスのストリームを受け取って成形厚を有するガラスリボンを成形する成形ギャップを画成する、少なくとも１つの成形ロールとを備えている。成形ロールは、溶融ガラスのストリームに係合する作業領域表面を有する、作業領域部を備えている。作業領域表面は成形ロールの回転軸に沿って延びる長さを有している。成形ロールは、成形ロールの回転軸に対し鋭角に延びる熱抵抗境界を更に有している。

第１の態様の１つの実施例において、熱抵抗境界は、作業領域部の温度が第１の温度から第２の温度に上昇したとき、作業領域表面が、作業領域表面の長さにわたり、回転軸から半径方向に実質的に均一に膨張するように構成されている。

第１の態様の別の実施例において、熱抵抗境界は、作業領域部の円錐台形端面を含んでいる。

第１の態様の更に別の実施例において、熱抵抗境界は、成形ロールの回転軸を中心に放射状に離隔配置された複数のボア穴を含んでいる。

第１の態様の更に別の実施例において、熱抵抗境界は、成形ロール内に画成された円錐台形溝を含んでいる。例えば、円錐台形溝は、溝内に配置された１つ又は複数の強度要素を備えることができる。

第１の態様の更に別の実施例において、成形ロールは、成形ロールを流体冷却するように構成された冷却流路を有している。

第１の態様の更に別の実施例において、ロール成形装置は、少なくとも1つのギャップリング対を更に備え、ギャップリング対によって成形ロールと成形本体とが離隔配置されて、ガラス成形ギャップが画成される。

第１の態様の更に別の実施例において、ギャップリング対は、成形ロールの作業領域部に取り付けられている。

第１の態様の更に別の実施例において、鋭角は約３０°〜約６０°である。

第１の態様は、単独、又は、前述の第１の態様の実施例の1つ若しくは任意の組合せと一緒に実施することができる。

第２の態様において、成形ロールが、溶融ガラスに係合する作業領域表面を有する、作業領域部を備えている。作業領域表面は、成形ロールの回転軸に沿って延びる長さを有している。成形ロールは、成形ロール内に画成され、成形ロールの回転軸に対し鋭角に延びる円錐台形溝を更に備えている。

第２の態様の1つの実施例において、円錐台形溝は、作業領域部の温度が第１の温度から第２の温度に上昇したとき、作業領域表面が、作業領域表面の長さにわたり、回転軸から半径方向に実質的に均一に膨張するように構成されている。

第２の態様の別の実施例において、成形ロールは、成形ロールを流体冷却するように構成された冷却流路を更に備えている。

第２の態様の更に別の実施例において、成形ロールは、作業領域部に取り付けられた少なくとも1つのギャップリングを更に備えている。

第２の態様の更に別の実施例において、鋭角は約３０°〜約６０°である。

第２の態様の別の実施例において、円錐台形溝は、成形ロールの半径の約５０％〜約８５％の範囲内の深さまで、作業領域表面内に延びている。

第２の態様は、単独、又は、前述の第２の態様の実施例の1つ若しくは任意の組合せと一緒に実施することができる。

第３の態様において、離隔配置され、間にガラス成形ギャップを画成する少なくとも１つの成形ロールと成形本体とを用いて、ガラスリボンを成形する方法が提供される。成形ロールは、成形ロールの回転軸に沿って延びる長さを有する作業領域表面を有する、作業領域部を備えている。成形ロールは、成形ロールの回転軸に対し鋭角に延びる熱抵抗境界を更に有している。本方法は、（Ｉ）溶融ガラスのストリームを供給するステップ、及び（ＩＩ）溶融ガラスのストリームをギャップに送り込んで、成形厚を有するガラスリボンを成形するステップを有している。熱抵抗境界によって、溶融ガラスによる作業領域部の加熱に応じ、作業領域表面の長さにわたり、作業領域表面が回転軸に対し半径方向に実質的に均一に膨張するのが容易になる。

第３の態様の1つの実施例において、ステップ（ＩＩ）の熱抵抗境界は、作業領域部の円錐台形端面として提供される。

第３の態様の別の実施例において、ステップ（ＩＩ）の熱抵抗境界は、成形ロールの回転軸を中心に放射状に離隔配置された複数のボア穴として提供される。

第３の態様の更に別の実施例において、ステップ（ＩＩ）の熱抵抗境界は、成形ロール内に画成された円錐台形溝として提供される。例えば、本方法は、円錐台形溝を、溝内に配置された複数の強度要素を用いて強化する、第１のステップを有することができる。

第３の態様の別の実施例において、本方法は成形ロールを流体で冷却するステップを更に有している。例えば、冷却するステップは、成形ロールの回転軸に沿って延びる冷却流路を通して流体を流すことを含むことができる。別の実施例において、冷却するステップは、成形ロールの内側中心部に対し流体を流し、溶融ガラスによる作業領域部の加熱に応じ、作業領域表面の長さにわたり、作業領域表面が実質的に均一に膨張するのを容易にすることを含むことができる。

第３の態様の別の実施例において、本方法は、作業領域部の外周縁部に熱を誘導し、溶融ガラスによる作業領域部の加熱に応じ、作業領域表面の長さにわたり、作業領域表面が実質的に均一に膨張することを容易にするステップを更に有することができる。

第３の態様の更に別の実施例において、鋭角は、約３０°〜約６０°である。

第３の態様は、単独、又は、前述の第３の態様の実施例の1つ若しくは任意の組合せと一緒に実施することができる。

添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって、これ等及び他の態様をより良く理解できる。

従来の２つの成形ロールの膨張を示す概略図 成形本体から離隔配置された成形ロールを有する例示的なロール成形装置の斜視図 図２の例示的なロール成形装置の端面図 図２の例示的なロール成形装置の４−４線断面図 別の例示的な成形ロールの斜視図 図５の成形ロールの６−６線断面図 更に別の例示的な成形ロールの側面図 図７の円錐台形面８−８に沿った断面図 更に別の例示的な成形ロールの斜視図 使用中の成形ロールを示す図９の１０−１０線断面図

以下、例示的な実施の形態を示す添付図面を参照して、実施例について更に詳細に説明する。図面全体を通し、可能な限り、同一又は同様の部品には同じ参照番号を用いている。しかし、態様は多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施の形態に限定されると解釈されるべきではない。

本開示のロール成形装置は、その後ガラスシートに分離して様々な用途に使用できるガラスリボンの製造に有用であり得る。例えば、ガラスシートは液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤｓ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰｓ）等の製造に用いることができる。

図２〜４において、１つの例示的なロール成形装置２０１は、溶融ガラス２０５のストリームを供給するガラス供給装置２０３を備えることができる。図２に示すように、ガラス供給装置２０３はフィッシュテール型スロット供給部を含むことができるが、別の実施例では別のガラス供給装置を備えることができる。例えば、ガラス供給装置は、フュージョンダウンドロー装置、フュージョンアップドロー装置、リドロー装置、又は溶融ガラス２０５のストリームを供給することができる他のガラス供給装置を含むことができる。

図示のように、ロール成形装置２０１は、成形本体２０９から離隔配置された少なくとも１つの成形ロール２０７を備えている。成形ロール及び成形本体は様々な選択肢の耐火材料（例えば、セラミック、白金等）を含むことができる。成形ロール及び成形本体の製造に使用される材料は、成形ロール及び成形本体の構造的完全性を維持しながら、溶融ガラスをガラスリボンに成形することができる。更に、成形ロール及び成形本体は成形されたガラスリボンの主表面に接触するため、成形ロール及び成形本体は成形されたガラスリボンの主表面を損傷あるいは汚染しない材料から成る必要がある。例えば、成形本体は様々な金属合金（例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金）から成ることができる。

成形ロール２０７と成形本体２０９とによって、溶融ガラス２０５のストリームを受け取るガラス成形ギャップ２１１を成形ロール２０７と成形本体２０９との間に画成することができる。図２〜４に示すように、成形本体２０９は成形ロール２０７と同じでも異なっていてもよい成形ロールを含むことができる。図示していないが、別の実施例において、成形本体２０９を成形ロール２０７と同一又は同様ではない別の部材として提供することもできる。例えば、成形本体２０９は、成形ロール２０７と連携してガラス成形ギャップ２１１を画成することができる（回転可能又は回転不能な）部材を含むことができる。ガラスリボン２１３は、成形ロール２０７と成形本体２０９との間のガラス成形ギャップ２１１を溶融ガラス２０５のストリームが通過することにより、成形することができる。ガラスリボン２１３は、ガラス成形ギャップ２１１の幅Ｗ（図４参照）に対応する厚さＴ（図３参照）で成形することができる。

図２及び４に示すように、成形ロール２０７は、溶融ガラス２０５のストリームに係合する作業領域表面２１７を有する作業領域部２１５を備えている。作業領域表面２１７は円筒形状であってよいが、別の実施例において、作業領域表面は多角筒形状又は他の形状表面を含むことができる。更に、図示のように、作業領域表面２１７は成形ロール２０７の回転軸２１９に沿って延びる長さＬを有している。本開示の成形ロールは、成形ロールの回転軸に対し鋭角に延びる少なくとも１つの熱抵抗境界を更に有している。例えば、図示のように、少なくとも１つの熱抵抗境界は、成形ロールの回転軸に対し鋭角αに延びる第１の熱抵抗境界、及び成形ロールの回転軸に対し別の鋭角βに延びる第２の熱抵抗境界を含むことができる。図示のように、一部の実施の形態において、鋭角α、βは互いに同一かつ反対方向に向いていてよいが、別の実施例ではこれ等の鋭角は異なっていてよい。鋭角α、βは約３０°〜約６０°の範囲内の絶対値を有することができるが、別の実施例では別の鋭角を設けることができる。互いに反対の鋭角α、βを設定することによって、図４に示す台形の断面部分４０１を有する鳩尾形の外周部の生成に役立つ。

図４に示すように、第１及び第２の熱抵抗境界を成形ロールのそれぞれの端部４０３、４０５に設け、熱をより効果的に作業領域部２１５内に保持できるようにすることができる。事実、熱抵抗境界によって、作業領域部からの熱伝達に対し熱抵抗が相対的に高い場所が提供され、それによって作業領域部２１５から出て成形ロール２０７の端部４０３、４０５に至る熱伝達の抑制に役立つ。一方、熱抵抗境界の角度α、βによって、作業領域部２１５の望ましい熱分布特性を得ることができる。事実、熱抵抗境界を成形ロール２０７の回転軸に対して反対の鋭角α、βに設けることによって、溶融ガラス２０５のストリームからの熱が保持され、作業領域部２１５全体に適切に分布させられるように、図示の台形の断面部分４０１を有する鳩尾形の外周部を設けることができる。その結果得られた作業領域部２１５の熱分布によって、溶融ガラス２０５による作業領域部２１５に対する第１の温度から第２の温度への加熱に応じ、作業領域表面２１７の長さＬにわたり、作業領域表面２１７が回転軸２１９に対し半径方向に実質的に均一に膨張する、望ましい温度分布プロファイルが得られる。加熱中における作業領域表面２１７の実質的に均一な半径方向の膨張によって、成形ロール２０７の加熱及び冷却サイクルを通し、作業領域表面２１７が、作業領域表面２１７の長さＬにわたり、実質的に均一な半径を維持することができる。

熱抵抗境界は幅広い様々な代替構成が可能である。例えば、図４は第１の円錐台形溝４０７を含む第１の熱抵抗境界、及び第２の円錐台形溝４０９を含む第２の熱抵抗境界を示している。各々の円錐台形溝４０７、４０９は、成形ロール２０７の回転軸２１９に対しそれぞれ鋭角α、βに延びるように、成形ロール２０７内に画成することができる。円錐台形溝４０７、４０９は成形ロール２０７の周囲を完全に、部分的に、又は間欠的に延びることができる。例えば、図示のように、円錐台形溝４０７、４０９は、それぞれ成形ロール２０７の周囲を連続的かつ完全に延びている。一方又は両方の円錐台形溝を成形ロールの周囲を完全に延びる連続円錐台形溝として設けることにより、作業領域部の外部への熱伝導に対し、より有効な境界を設定することができる。別の方法として、一方又は両方の円錐台形溝を、成形ロール２０７の周囲に離隔配置された整列溝部分のように、不連続性を有するものとすることができる。不連続によって熱抵抗が低い点が生じ得るが、不連続によって、連続円錐台形溝では達成し得ない成形ロールの構造的完全性が得られる。

図４に更に示すように、円錐台形溝４０７、４０９は、作業領域表面２１７から深さ“ｄ”まで延びることができる。成形ロール２０７の構造的完全性を維持しながら、様々な深さの範囲を設定して十分な熱抵抗境界を提供することができる。例えば、図示のように、成形ロールは、成形ロール２０７の半径“Ｒ”の２倍の直径“Ｄ”を有することができる。円錐台形溝４０７、４０９の深さ“ｄ”は成形ロール２０７の半径“Ｒ”の約５０％〜約８５％の範囲とすることができるが、別の実施例では別の深さを提供することができる。

図２〜４に更に示すように、ロール成形装置２０１はギャップリング対２２１、２２３も備えることができ、このギャップリング対２２１、２２３によって成形ロール２０７と成形本体２０９とが互いに離隔配置され、ガラス成形ギャップ２１１が画成される。成形ロール２０７及び成形本体２０９の熱抵抗境界は、成形ロール及び成形本体の半径方向の膨張時に長さＬに沿って実質的に均一な幅Ｗを維持するように構成されるが、この半径方向の膨張時に、実質的に一定の幅Ｗが維持されるようにギャップリング２２１、２２３を構成することができる。図２〜４に示す実施例において、ギャップリング２２１、２２３が成形ロール２０７の作業領域部２１５に取り付けられ、作業領域表面２１７から距離Ｘだけ突出している。別の実施例において、ギャップリング２２１、２２３の一方又は両方を成形本体２０９の作業領域部２２５に取り付けることができ、作業領域部２２５の作業領域表面２２７から距離Ｘだけ突出させることができる。更に別の実施例において、図２において隠線でギャップリング２２２、２２４を更に示すように、成形ロール２０７及び成形本体２０９の両方が、それぞれ対応する作業領域表面２１７、２２７から距離Ｘ／２だけ突出したギャップリング対をそれぞれ有することができる。動作時、ギャップリングによって与えられる作業領域表面２１７、２２７間の合計間隔がＸになるように、それぞれのギャップリング２２１と２２２及び２２３と２２４とが互いに係合することができる。

従って、膨張時、ギャップリング対２２１、２２３によって、成形ロール２０７及び成形本体２０９の作業領域表面２１７、２２７が、距離Ｘに対応する一定の幅Ｗで確実に分離されたままの状態にすることができる。従って、作業領域表面２１７から所定の距離Ｘだけ突出するギャップリング対２２１、２２３を選択して、所定の距離Ｘに対応する実質的に均一な厚さＴを有するガラスリボン２１３を成形することができる。従って、ギャップリングを使用しなければ必要である、幅Ｗが成形ロールの膨張時にどのように変化し得るかの予測を行う必要なく、１ｍｍ以下の均一な厚さの薄いガラスリボンを容易に成形することができる。更に、ロール成形工程において、ギャップリング２２１、２２３の温度が上昇すると、ギャップリング２２１、２２３そのものが膨張し得るが、（１ｍｍ以下の薄いガラスシートを成形する場合のように）距離Ｘが小さい場合、距離Ｘの膨張はごく僅かである。その上、ギャップリング２２１、２２３を熱伝導率の低いセラミックコーティングで被覆したもの、又は熱膨張率の低い材料を含むものとすることにより、距離Ｘの膨張に与える熱の影響を抑制することができる。

ギャップリング対２２１、２２３は成形ロール２０７及び／又は成形本体２０９と一体とすることも、成形ロール２０７及び／又は成形本体２０９に別に取り付けることもできる。加えて、前述のように、成形本体２０９に取り付けられ、成形ロール２０７の第１のギャップリング対２２１、２２３に接触する第２のギャップリング対（図示せず）が存在し得る。更に、ここに示した実施例は、成形ロール２０７の作業領域部２１５に取り付けられたギャップリング対２２１、２２３を示しているが、別の方法として、これ等を成形ロール２０７の端部４０３、４０５に取り付けることができる。しかし、作業領域部２１５は溶融ガラス２０５からの熱を保持し、従って端部４０３、４０５とは異なる（かつより速い）速度で膨張するため、ギャップリング２２１、２２３を作業領域部２１５、２２５に取り付けることによって長さＬに沿った幅Ｗのより良い制御が可能になる。換言すれば、ギャップリング２２１、２２３を端部４０３、４０５に取り付けることによって、端部４０３、４０５が一定の距離で離隔された状態になることが保証されるが、作業領域表面２１７、２２７が端部４０３、４０５とは異なる速度で膨張し得るため、作業領域表面２１７、２２７が一定の距離で離隔された状態になることを保証することはできない可能性がある。

図４に示すように、成形ロール２０７及び成形本体２０９の各々は同様（たとえば図示のような同一）の熱抵抗境界の構成を有することができる。事実、前述のように成形本体２０９は、成形ロール２０７と成形本体２０９とによって、図示のように実質的に同一の成形ロール対が形成されるように、成形ロール２０７と同一であってよい。成形ロール及び成形本体の一方又は両方が熱抵抗境界の別の構造を有することができる。例えば、成形ロール２０７及び／又は成形本体２０９の一方又は両方が、図５及び６に示す成形ロール５０１を含むことができる。成形ロール５０１は、溶融ガラス２０５のストリームに係合する作業領域表面５０５を有する作業領域部５０３を備えている。作業領域表面５０５は、成形ロール５０１の回転軸５０７に沿って延びる長さＬを有している。図６に示すように、成形ロール５０１は、第１の円錐台形端面６０１を含む第１の熱抵抗境界、及び第２の円錐台形端面６０３を含む第２の熱抵抗境界を有している。円錐台形端面６０１、６０３の各々は、成形ロール５０１の回転軸５０７に対してそれぞれ鋭角α、βに延びることができる。

図６に更に示すように、円錐台形端面６０１、６０３は作業領域表面５０５内に深さ“ｄ”まで延びることができる。成形ロール５０１の構造的完全性を維持しながら、様々な深さの範囲を設定して十分な熱抵抗境界を提供することができる。例えば、図示のように、成形ロールは、成形ロール５０１の半径“Ｒ”の２倍の直径“Ｄ”を有することができる。円錐台形端面６０１、６０３の深さ“ｄ”は成形ロール５０１の半径“Ｒ”の約５０％〜約８５％の範囲とすることができるが、別の実施例では別の深さが提供されてもよい。

図６に示すように、端面６０１、６０３は成形ロール５０１の端部６０５、６０７の対応する面に対向していない。従って、図５及び６の熱抵抗境界は、熱伝達に対し図２〜４の熱抵抗境界より高い熱抵抗を有することができる。図示してないが、成形ロール５０１は、成形ロール５０１の構造強度を強化するために、必要に応じ、回転軸５０７を中心に放射状に延び、端面６０１、６０３とそれぞれの端部６０５、６０７との間にまたがる複数の強化リブを含むことができる。

更に別の実施例において、成形ロール及び成形本体の一方又は両方が、図７及び８に示す成形ロール７０１を含むことができる。成形ロール７０１は、溶融ガラス２０５のストリームに係合する作業領域表面７０５を有する作業領域部７０３を備えている。作業領域表面７０５は、成形ロール７０１の回転軸７０７に沿って延びる長さＬを有している。成形ロール７０１は、第１の複数のボア穴７０９を含む第１の熱抵抗境界、及び第２の複数のボア穴７１１を含む第２の熱抵抗境界を備えている。各々のボア穴７１５の陰線７１３で示すように、ボア穴はボア穴軸８０１（図８参照）に沿って、円錐台形の断面８−８で示すように、成形ロール７０１の回転軸７０７に対しそれぞれ鋭角α、βに延びることができる。図８は、図７の対応する円錐台形の面８−８に沿った、成形ロール７０１の回転軸７０７を中心に放射状に離隔配置されたボア穴７１５の配列を示している。ボア穴７１５は互いに等間隔であってもそうでなくてもよい。更に、ボア穴７１５の数、深さ、及び寸法は図示の実施例と異なっていてもよい。これらの代替的な実施の形態において、各々のボア穴軸８０１がそれぞれ鋭角α、βに延びているため、熱抵抗境界も同様に成形ロール７０１の回転軸に対し鋭角に延びている。熱抵抗境界をそれぞれ複数のボア穴として設けることにより、成形ロールのかなりの部分を除去して熱抵抗境界を作製する他の設計と比較した場合、強化された構造的完全性が得られる。

更に別の実施例において、成形ロール及び成形本体の一方又は両方が、図９及び１０に示す成形ロール９０１を含んでいてもよい。成形ロール９０１は溶融ガラス２０５のストリームに係合する作業領域表面９０５を有する作業領域部９０３を備えている。作業領域表面９０５は、成形ロール９０１の回転軸９０７に沿って延びる長さＬを有している。成形ロール９０１は、第１の円錐台形溝９０９を含む第１の熱抵抗境界、及び第２の円錐台形溝９１１を含む第２の熱抵抗境界を備えている。各々の円錐台形溝９０９、９１１は、成形ロール９０１の回転軸９０７に対しそれぞれ前述の鋭角α、βに延びるように、成形ロール９０１内に画成することができる。図４に示す円錐台形溝４０７、４０９と同様に、円錐台形溝９０９、９１１は、成形ロール９０１の周囲を完全に、部分的に、又は間欠的に延びることができる。例えば、図示のように、円錐台形溝９０９、９１１は、それぞれ成形ロール９０１の周囲を完全に延びている。一方又は両方の円錐台形溝を、成形ロール９０１の周囲を完全に延びる円錐台形溝として設けることにより、作業領域部の外部への熱伝導に対し、より有効な境界を設定することができる。

別の方法として、必要に応じ、一方又は両方の円錐台形溝を不連続とし、連続円錐台形溝では達成し得ない成形ロールの構造的完全性を達成することができる。例えば、図１０に示すように、円錐台形溝９０９、９１１の各々は、成形ロール９０１を強化するために溝内に配置された、図示の溶接ポイント１００１、１００３等の複数の強度要素を有することができる。溶接ポイント１００１、１００３は作業領域部９０３を成形ロール９０１の端部９１３、９１５に取り付けることによって、成形ロール９０１に強度と剛性を付加する。溶接ポイント１００１、１００３は、成形ロール９０１の周囲を完全又は部分的に延びることができる。また、各溝内に複数の溶接点が存在することができる。更に、溶接ポイント１００１、１００３は、成形ロール９０１の表面により近くなるように半径方向に配置することも、成形ロール９０１の回転軸に近くなるように溝内により深く配置することもできる。

本開示の成形ロールは、任意の冷却流路も備えることができる。例えば、図１０に示すように、成形ロール９０１は、成形ロール９０１を流体冷却するように構成された任意の冷却流路１００７を備えている。一部の実施例において、冷却流路１００７は成形ロール９０１と同軸であってよく、作業領域部９０３にわたって延びている。図１０に更に示すように、円錐台形溝９０９、９１１は作業領域表面９０５内に深さ“ｄ”まで延びることができる。成形ロール９０３の構造的完全性を維持しながら、様々な深さの範囲を設定して十分な熱抵抗境界を提供することができる。例えば、図示のように、成形ロールは、成形ロール９０３の半径“Ｒ１”の２倍の直径“Ｄ”を有することができる。更に、冷却流路１００７は半径“Ｒ２”を有することができ、壁厚“ＷＴ”が作業領域表面９０５と冷却流路１００７の内壁面との間に形成される。円錐台形溝９０９、９１１の深さ“ｄ”は成形ロール９０３の壁厚“ＷＴ”の約５０％〜約８５％の範囲とすることができるが、別の実施例では別の深さが提供されてもよい。

この冷却流路１００７に冷却流体を供給し、冷却流体ストリーム１００９として分散して、ロール成形処理の間、成形ロール９０１を冷却し成形ロールの膨張を抑制することができる。冷却流体は水、圧縮空気、又は別の特定の冷却流体であってよい。図１０に示すように、導管１００５を冷却流路１００７の内部に設けて冷却流体を供給し、冷却流体ストリーム１００９を成形ロール９０１の内側中心部に誘導することができる。

ロール成形処理の間、成形ロール９０１の中心部が成形ロール９０１の外周部よりも多くの熱を受ける。従って、冷却流体を成形ロール９０１の中心部に誘導することによって、中心部が作業領域部９０３の外周部と実質的に同じ速度で膨張するように中心部の温度を制御することができる。従って、成形ロール９０１の内側中心部に対して流体ストリーム１００９を誘導することによって、作業領域表面９０５が、溶融ガラス２０５のストリームによる作業領域部９０３の加熱に応じ、作業領域表面９０５の長さＬにわたり、実質的に均一に膨張するのを容易にすることができる。

図１０に示すように、冷却流路を通して冷却流体を流すことに加え、又は流すことに代え、熱Ｈを作業領域部９０３の外周縁部に誘導して、作業領域表面９０５が、溶融ガラスによる作業領域部９０３の加熱に応じ、作業領域表面９０５の長さＬにわたり、実質的に均一に膨張するのを容易にすることができる。熱を作業領域部９０３の外周縁部に誘導することによって、外周部が作業領域部９０３の中心部と実質的に同じ速度で膨張するように、外周部の温度を制御することができる。

ガラスリボン２１３を成形する方法について説明するが、本開示の例示的な成形ロール／成形本体の構成の何れにも適用することができる。本方法は、離隔配置され、間にガラス成形ギャップを画成する少なくとも１つの成形ロール及び成形本体を用いて実施することができる。前述のように、成形本体は様々な構成を採ることができ、成形ロールと同様又は同じであってもよい。例えば、図２及び４に示すように、成形ロール２０７及び成形本体２０９は、それぞれ対応する成形ロール２０７及び成形本体２０９の回転軸２１９に沿って延びる長さＬを有する作業領域表面２１７、２２７を有する、作業領域部２１５、２２５を備えたものとされる。前述のように、成形ロール及び成形本体は、それぞれの回転軸（例えば、回転軸２１９）対してそれぞれ鋭角α、βに延びる、成形ロール２０７内に画成された円錐台形溝４０７、４０９を含む熱抵抗境界を各々備えていてもよい。本方法は鋭角α、βを約３０°〜約６０°の範囲内とすることができるが、別の実施例では別の鋭角が用いられてもよい。

前述のように、別の実施例において、熱抵抗境界の別の構成を用いることができる。例えば、図５及び６は、作業領域部５０３の円錐台形端面６０１、６０３を含む熱抵抗境界を示している。図７及び８は、熱抵抗境界が成形ロールの回転軸７０７を中心に放射状に離隔配置された複数のボア穴７０９、７１１を含む、別の実施例を示している。図９及び１０に示すように、別の実施例では、溝内に配置された複数の強度要素（例えば、溶接ポイント１００１、１００３）を有する円錐台形溝９０９、９１１として、熱抵抗境界が提供される。

図２及び３において、本方法は、溶融ガラス２０５のストリームを供給するステップ、及び溶融ガラスのストリームをギャップ２１１に送り込んで成形厚Ｔを有するガラスリボン２１３を成形するステップを更に有することができる。本開示の各々の実施例の熱抵抗境界によって、溶融ガラスによる作業領域部の加熱に応じ、作業領域表面の長さにわたり、回転軸に対し作業領域表面が半径方向に実質的に均一に膨張するのが容易になる。1つの実施例において、本方法は成形ロールを流体で冷却するステップを更に有することができる。例えば、図１０に示すように、本方法は成形ロール９０１の回転軸９０７に沿って延びる冷却流路１００７を通して流体を流すことを含むことができる。更に図示するように、本方法は、例えば冷却流体ストリーム１００９によるなどして、成形ロールの内側中心部に流体を流すことによって冷却するステップを有することができる。成形ロールの内側中心部に対して流体を流すことによって、溶融ガラス２０５による作業領域部９０３の加熱に応じ、作業領域表面９０５の長さＬにわたり、作業域面９０５が実質的に均一に膨張するのが容易になる。

更に、図１０において“Ｈ”で模式的に示すように、本方法は作業領域部９０３の外周縁部を加熱して、溶融ガラス２０５による作業領域部９０３の加熱に応じ、作業領域表面９０５の長さＬにわたり、作業領域表面９０５が実質的に均一に膨張するのを容易にするステップを有することもできる。

特許請求した本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、様々な改良及び変形が可能であることは当業者にとって明白であろう。

２０１ ロール成形装置
２０３ ガラス供給装置
２０５ 溶融ガラス
２０７、５０１、７０１、９０１ 成形ロール
２０９ 成形本体
２１１ ガラス成形ギャップ
２１３ ガラスリボン
２１５、５０３、７０３、９０３ 作業領域部
２１７、５０５、７０５、９０５ 作業領域表面
２１９、５０７、７０７、９０７ 回転軸
２２１、２２２、２２３、２２４ ギャップリング
４０７、４０９、９０９、９１１ 円錐台形溝
６０１、６０３ 円錐台形端面
７０９、７１１ 複数のボア穴
７１５ 各ボア穴
１００１、１００３ 溶接ポイント
１００７ 冷却流路

Claims (10)

1. ロール成形装置であって、
   溶融ガラスのストリームを供給するガラス供給装置と、
   成形本体から離隔配置された少なくとも１つの成形ロールであって、前記成形本体と該成形ロールとの間に前記溶融ガラスのストリームを受け取って成形厚を有するガラスリボンを成形する成形ギャップを画成する、少なくとも１つの成形ロールと、
   を備え、
   前記成形ロールが、該成形ロールの回転軸に沿って延びる長さを有する作業領域表面であって、前記溶融ガラスのストリームに係合する作業領域表面を有する、作業領域部を備え、
   前記成形ロールが、該成形ロールの前記回転軸に対し鋭角に延びる熱抵抗境界を有していることを特徴とする装置。
2. ａ．前記熱抵抗境界が、前記作業領域部の温度が第１の温度から第２の温度に上昇したとき、前記作業領域表面が、該作業領域表面の前記長さにわたり、前記回転軸から半径方向に実質的に均一に膨張するように構成され、及び／又は
   ｂ．前記熱抵抗境界が、前記作業領域部の円錐台形端面を含み、該熱抵抗境界が、必要に応じ、前記成形ロールの前記回転軸を中心に放射状に離隔配置された複数のボア穴を含み、及び／又は
   ｃ．前記熱抵抗境界が、前記成形ロール内に画成された円錐台形溝を含み、該円錐台形溝が、必要に応じ、該溝内に配置された１つ又は複数の強度要素を備え、及び／又は
   ｄ．前記成形ロールが、該成形ロールを流体冷却するように構成された冷却流路を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 少なくとも1つのギャップリング対を更に備え、該ギャップリング対によって、前記成形ロールと前記成形本体とが離隔配置されて前記ガラス成形ギャップが画成され、前記ギャップリング対が、必要に応じ、前記成形ロールの作業領域部に取り付けられている、及び／又は
   前記鋭角が約３０°〜約６０°であることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 成形ロールであって、
   前記成形ロールの回転軸に沿って延びる長さを有する作業領域表面であって、溶融ガラスのストリームに係合する作業領域表面を有する、作業領域部と、
   前記成形ロール内に画成され、該成形ロールの前記回転軸に対し鋭角に延びる円錐台形溝と、
   を備えたことを特徴とする成形ロール。
5. 前記円錐台形溝が、前記作業領域部の温度が第１の温度から第２の温度に上昇したとき、前記作業領域表面が、該作業領域表面の長さにわたり、前記回転軸から半径方向に実質的に均一に膨張するように構成されて成ることを特徴とする請求項４記載の成形ロール。
6. ａ．前記成形ロールを流体冷却するように構成された冷却流路を更に備える、及び／又は
   ｂ．前記作業領域部に取り付けられた少なくとも１つのギャップリングを更に備える、及び／又は
   前記鋭角が、必要に応じ、約３０°〜約６０°であることを特徴とする請求項４又は５記載の成形ロール。
7. 前記円錐台形溝が、前記成形ロールの半径の約５０％〜約８５％の範囲内の深さまで、前記作業領域表面内に延びていることを特徴とする請求項４から６いずれか１項記載の成形ロール。
8. 離隔配置され、間にガラス成形ギャップを画成する少なくとも１つの成形ロールと成形本体とを用いて、ガラスリボンを成形する方法であって、前記成形ロールが、該成形ロールの回転軸に沿って延びる長さを有する作業領域表面を有する、作業領域部を備え、前記成形ロールが、該成形ロールの前記回転軸に対し鋭角に延びる熱抵抗境界を有する方法において、
   （Ｉ）溶融ガラスのストリームを供給するステップ、及び
   （ＩＩ）前記溶融ガラスのストリームを前記ギャップに送り込んで成形厚を有するガラスリボンを成形するステップを有し、前記熱抵抗境界によって、前記溶融ガラスによる前記作業領域部の加熱に応じ、該作業領域表面の前記長さにわたり、前記作業領域表面が前記回転軸に対し半径方向に実質的に均一に膨張するのが容易になることを特徴とする方法。
9. 前記ステップ（ＩＩ）の熱抵抗境界が、
   ａ．前記作業領域部の円錐台形端面、又は前記成形ロールの前記回転軸を中心に放射状に離隔配置された複数のボア穴として、及び／又は
   ｂ．前記成形ロール内に画成された円錐台形溝として、
   提供されることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. ａ．前記円錐台形溝を、該溝内に配置された複数の強度要素によって強化するステップ、及び／又は
    ｂ．前記成形ロールを流体で冷却するステップ、及び／又は
    ｃ．前記成形ロールの前記回転軸に沿って延びる冷却流路を通して流体を流すことを含む、冷却するステップ、及び／又は
    ｄ．前記作業領域部の外周縁部に熱を誘導し、前記溶融ガラスによる前記作業領域部の加熱に応じ、該作業領域表面の前記長さにわたり、前記作業領域表面が実質的に均一に膨張するのを容易にするステップ、
    を更に有し、
    ｃ．に関し、前記冷却するステップが、必要に応じ、前記成形ロールの内側中心部に対し流体を流し、前記溶融ガラスによる前記作業領域部の加熱に応じ、該作業領域表面の前記長さにわたり、前記作業領域表面が実質的に均一に膨張するのを容易にすることを含み、及び／又は
    前記鋭角が、必要に応じ、約３０°〜約６０°であることを特徴とする請求項８又は９記載の方法。

Images