JP2022091351A - ガラスフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形ゾーンで成形したガラスリボンに徐冷ゾーンおよび冷却ゾーンを順次に通過させ、通過後のガラスリボンを帯状ガラスフィルムとして取得するに際し、ガラスリボンに発生した皺を消去すること。【解決手段】成形体３によりガラスリボン５を成形する成形ゾーンＺＮ１と、ガラスリボン５を下方に案内しつつ徐冷する徐冷ゾーンＺＮ２と、ガラスリボン５を下方に牽引しつつ冷却する冷却ゾーンＺＮ３とを用いて、冷却ゾーンＺＮ３を通過したガラスリボン５を帯状ガラスフィルム２として取得する工程を含むガラスフィルムの製造方法において、冷却ゾーンＺＮ３では、ガラスリボン５に生じた皺を消去するための皺取ローラー１２をガラスリボン５に接触させ、皺取ローラー１２は、その送り方向がガラスリボン５の搬送方向に対してガラスリボン５の幅方向外側に傾いていると共に、その周速度Ｖ２がガラスリボンの搬送速度Ｖ１よりも高速となるようにした。【選択図】図１

Description

本開示は、ガラスフィルムの製造方法に関する。

近年、急速に普及しているスマートフォンやタブレット型ＰＣ等のモバイル端末は、薄型・軽量であることが求められる。そのため、端末の構成部品であるガラス基板に対しては、薄板化への要請が高まっているのが現状である。このような要請に応えるべく、フィルム状にまで薄板化（例えば、厚みが２５０μｍ以下）されたガラス基板として、ガラスフィルムが製造されるに至っている。

ガラスフィルムの製造工程には、これの元となる帯状ガラスフィルムを取得する工程が含まれるのが通例である。例えば、特許文献１には、ダウンドロー法の一種であるオーバーフローダウンドロー法を利用して、帯状ガラスフィルムを取得する態様が開示されている。同態様では、成形ゾーンで成形したガラスリボンに徐冷ゾーンおよび冷却ゾーンを順次に通過させ、通過後のガラスリボンを帯状ガラスフィルムとして取得する。

同態様について詳述すると、まず成形ゾーンにおいて、楔状の断面形状を有する成形体により溶融ガラスから連続的にガラスリボンを成形する。成形直後のガラスリボンは、成形体の直下に配置したエッジローラー（冷却ローラー）を用いて幅方向における収縮を抑制する。次に徐冷ゾーンにおいて、成形ゾーンから降下するガラスリボンを上下複数段に配置したアニーラローラーにより下方に案内しつつ歪点以下の温度まで徐冷する。最後に冷却ゾーンにおいて、徐冷ゾーンを通過したガラスリボンを支持ローラーにより下方に牽引しつつ冷却する。このような過程を経ることで、冷却ゾーンを通過したガラスリボンが帯状ガラスフィルムとして得られる。

特開２０１８－６２４３０号公報

上記の態様においては、ガラスリボンの厚みが極めて薄く可撓性を有することから、搬送中のガラスリボンに皺が発生しやすいという難点がある。この皺に起因して、取得した帯状ガラスフィルムの搬送方向を転換させたり、或いは、帯状ガラスフィルムを幅方向に切断したりする際に、帯状ガラスフィルムが割れてしまう場合があった。

上述の事情に鑑みて解決すべき技術的課題は、成形ゾーンで成形したガラスリボンに徐冷ゾーンおよび冷却ゾーンを順次に通過させ、通過後のガラスリボンを帯状ガラスフィルムとして取得するに際し、ガラスリボンに発生した皺を消去することである。

上記の課題を解決するためのガラスフィルムの製造方法は、ダウンドロー法用の成形体により溶融ガラスからガラスリボンを成形する成形ゾーンと、成形ゾーンから降下するガラスリボンを下方に案内しつつ徐冷する徐冷ゾーンと、徐冷ゾーンを通過したガラスリボンを支持ローラーにより下方に牽引しつつ冷却する冷却ゾーンとを用いて、冷却ゾーンを通過したガラスリボンを帯状ガラスフィルムとして取得する工程を含む方法であって、冷却ゾーンでは、ガラスリボンに生じた皺を消去するための皺取ローラーをガラスリボンに接触させ、皺取ローラーは、その送り方向がガラスリボンの搬送方向に対してガラスリボンの幅方向外側に傾いていると共に、その周速度がガラスリボンの搬送速度よりも高速であることを特徴とする。

本方法においては、冷却ゾーンでガラスリボンに接触させる皺取ローラーについて、その送り方向がガラスリボンの搬送方向に対してガラスリボンの幅方向外側に傾いていると共に、その周速度がガラスリボンの搬送速度よりも高速になっている。この皺取ローラーとの接触に伴って、ガラスリボンに対して幅方向の引張力を有効に作用させることができるため、当該引張力によりガラスリボンに発生した皺を消去することが可能となる。

上記の方法では、ガラスリボンの搬送経路において、皺取ローラーを支持ローラーよりも上流側に配置することが好ましい。

このようにすれば、ガラスリボンの搬送経路における支持ローラーよりも上流側でガラスリボンに発生した皺を消去できる。このため、皺が支持ローラーに到達すること（皺が支持ローラーにより表裏両側から挟まれること）に起因して、ガラスリボンが割れてしまうような恐れを好適に排除することが可能となる。

上記の方法では、皺取ローラーとして、その周部がガラスリボンとの接触に伴って変形可能な柔軟性を有するローラーを用いると共に、一対の皺取ローラーを、ガラスリボンを厚み方向に挟んで表裏両側から接触させることが好ましい。

このようにすれば、皺取ローラーの周部が柔軟性を有するため、皺取ローラーとの接触によってガラスリボンが割れてしまうような恐れを好適に排除できる。さらに、一対の皺取ローラーによりガラスリボンを厚み方向に挟んでいるので、皺取ローラーの周部が柔軟性を有するにも関わらず、ガラスリボンに対して確実に幅方向の引張力を作用させることが可能となる。

上記の方法では、皺取ローラーとして、その周部にブラシ毛を備えたブラシローラーを用いることが好ましい。

このようにすれば、ブラシローラーの周部に備わったブラシ毛がガラスリボンとの接触に伴って撓み変形することになる。これにより、割れの原因となるような過大な負荷をガラスリボンに掛けることなく、幅方向の引張力を作用させることができる。

上記の方法では、皺取ローラーの周部を、ガラスリボンに対して摺動させることが好ましい。

このようにすれば、ガラスリボンの表面と皺取ローラーの周部とが滑ることから、ガラスリボンに対して幅方向の引張力を作用させるにあたり、ガラスリボンに過大な負荷が掛かることを防止する上で有利となる。

上記の方法では、支持ローラーの送り方向を、ガラスリボンの搬送方向と同一方向にすることが好ましい。

このようにすれば、ガラスリボンを牽引している支持ローラーの送り方向がガラスリボンの搬送方向と同一方向であるので、ガラスリボンの搬送方向に対する皺取ローラーの送り方向の傾きに由来して、ガラスリボンが幅方向にずれるような恐れを好適に排除できる。

上記の方法では、支持ローラーとして、ガラスリボンの幅方向の一端部と接触する第１ロールと、第１ロールとシャフトを介して連結されると共にガラスリボンの幅方向の他端部と接触する第２ロールと、を備えたローラーを用いることが好ましい。

このようにすれば、第１ロールおよび第２ロールの送り方向が確実にガラスリボンの搬送方向と同一方向になるため、上述したガラスリボンのずれを排除する効果を一層有効に得ることが可能となる。

上記の方法では、ガラスリボンが、その幅方向中央に存する有効部と、有効部を間に挟んで幅方向両端にそれぞれ存する非有効部とを有し、皺取ローラーをガラスリボンの非有効部に接触させることが好ましい。

このようにすれば、皺取ローラーがガラスリボンの非有効部に接触するので、皺取ローラーにより有効部が傷付いたり、汚染されたりするような事態の発生を防止できる。また、皺取ローラーによりガラスリボンの幅方向端部を引っ張ることになるため、ガラスリボンにおいて引張力が作用する領域を可及的に幅広にすることが可能となり、皺を消去する上で一層有利となる。

本開示に係るガラスフィルムの製造方法によれば、成形ゾーンで成形したガラスリボンに徐冷ゾーンおよび冷却ゾーンを順次に通過させ、通過後のガラスリボンを帯状ガラスフィルムとして取得するに際し、ガラスリボンに発生した皺を消去することが可能である。

ガラスフィルムの製造方法を示す断面図である。 ガラスフィルムの製造方法を示す断面図である。 （ａ）はブラシローラーを示す正面図であり、（ｂ）はブラシローラーを示す側面図である。

以下、実施形態に係るガラスフィルムの製造方法について、添付の図面を参照して説明する。なお、実施形態の説明で参照する各図面に表示したＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は互いに直交する方向である。

本製造方法は、図１及び図２に示した製造装置１を用いて、ガラスフィルムの元となる帯状ガラスフィルム２を取得する工程を含んでいる。同工程は、成形ゾーンＺＮ１で実行する成形工程Ｐ１と、徐冷ゾーンＺＮ２で実行する徐冷工程Ｐ２と、冷却ゾーンＺＮ３で実行する冷却工程Ｐ３および皺取工程Ｐ４とを備えている。

成形工程Ｐ１は、ダウンドロー法用（ここではオーバーフローダウンドロー法用）の成形体３により溶融ガラス４から連続的にガラスリボン５を成形する工程である。成形体３は成形炉６内に収容されており、成形炉６には成形体３を加熱するための図示省略の加熱装置（例えばパネルヒーター）等が設置されている。

成形体３は、溶融ガラス４を流入させるための溝３ａと、溝３ａから両側方に溢れ出た溶融ガラス４をそれぞれ流下させるための一対の側面部３ｂ，３ｂと、各側面部３ｂに沿って流下した溶融ガラス４を融合（合流）させるための下端部３ｃとを有する。この成形体３により下端部３ｃで融合させた溶融ガラス４から連続的にガラスリボン５を成形する。

ガラスリボン５は、その幅方向（Ｘ方向）中央に存する有効部５ａと、有効部５ａを間に挟んで幅方向両端にそれぞれ存する非有効部５ｂとを有する。有効部５ａは、後に製品ガラスフィルムとなる部分を含む部位であり、非有効部５ｂは、製品とはならずに後に廃棄される部位である。ガラスリボン５の幅方向端部をなす非有効部５ｂのうち、ガラスリボン５の幅方向端縁（エッジ）にあたる部位には、他の部位と比較して厚肉となる耳部が形成される。

成形直後のガラスリボン５は、成形体３の直下に配置したエッジローラー７（冷却ローラー）を用いて幅方向における収縮を抑制する。

エッジローラー７は、ガラスリボン５を厚み方向（Ｚ方向）に挟んで一対が配置されている。一対のエッジローラー７，７の各々は、ガラスリボン５の幅方向に延びたシャフト７ａと、シャフト７ａを介して相互に連結された第１ロール７ｂおよび第２ロール７ｃとを備えている。両ロール７ｂ，７ｃは、耐熱材料で構成され、いずれもガラスリボン５の非有効部５ｂと接触する。これら一対のエッジローラー７，７の第１ロール７ｂ，７ｂ同士、及び、第２ロール７ｃ，７ｃ同士によりガラスリボン５を厚み方向に挟むことで、ガラスリボン５の幅方向における収縮を抑制しつつ下方に送る。

徐冷工程Ｐ２は、成形ゾーンＺＮ１から降下するガラスリボン５を下方に案内しつつ歪点以下の温度まで徐冷する工程である。徐冷工程Ｐ２の実行には、徐冷炉８と、上下複数段（図示例では上下５段）に配置されたアニーラローラー９とを用いる。

徐冷炉８は、成形炉６の下方に配置されている。徐冷炉８には、当該徐冷炉８内の雰囲気温度を調節するための図示省略の加熱装置（例えばパネルヒーター）等が設置されている。

上下複数段の各段において、アニーラローラー９は、ガラスリボン５を厚み方向に挟んで一対が配置されている。一対のアニーラローラー９，９の各々は、ガラスリボン５の幅方向に延びたシャフト９ａと、シャフト９ａを介して相互に連結された第１ロール９ｂおよび第２ロール９ｃとを備えている。両ロール９ｂ，９ｃは、一例としてセラミックで構成され、いずれもガラスリボン５の非有効部５ｂと接触が可能である。これら一対のアニーラローラー９，９の第１ロール９ｂ，９ｂ同士、及び、第２ロール９ｃ，９ｃ同士によりガラスリボン５を下方に案内する。

ここで、第１ロール９ｂ，９ｂ同士、及び、第２ロール９ｃ，９ｃ同士は、ガラスリボン５を厚み方向に挟んでいる場合もあれば、挟むことなくガラスリボン５の厚み方向に沿った揺動を規制しているだけの場合もある。

冷却工程Ｐ３は、徐冷ゾーンＺＮ２を通過したガラスリボン５を支持ローラー１０により下方に牽引しつつ冷却する工程である。支持ローラー１０は、徐冷炉８の下方に配置された冷却室１１に配置されている。

支持ローラー１０は、ガラスリボン５を厚み方向に挟んで一対が配置されている。一対の支持ローラー１０，１０の各々は、ガラスリボン５の幅方向に延びたシャフト１０ａと、シャフト１０ａを介して相互に連結された第１ロール１０ｂおよび第２ロール１０ｃとを備えている。両ロール１０ｂ，１０ｃは、一例としてゴムで構成され、いずれもガラスリボン５の非有効部５ｂと接触する。これら一対の支持ローラー１０，１０の第１ロール１０ｂ，１０ｂ同士、及び、第２ロール１０ｃ，１０ｃ同士によりガラスリボン５を厚み方向に挟んで牽引することで、ガラスリボン５の搬送速度Ｖ１（板引き速度）が決定される。搬送に伴って冷却ゾーンＺＮ３を通過したガラスリボン５は、帯状ガラスフィルム２として取得される。

皺取工程Ｐ４は、ガラスリボン５に生じた皺を消去するための工程である。皺取工程Ｐ４においては、ガラスリボン５に皺取ローラー１２を接触させ、これに伴ってガラスリボン５に対して幅方向の引張力を作用させることで皺を消去する。

ここで、ガラスリボン５の厚みが薄いほど、当該ガラスリボン５に皺が生じやすくなる。そのため、本製造方法は、ガラスリボン５の厚み（有効部５ａの厚み）が２５０μｍ以下の場合に適用することが好ましく、１００μｍ以下の場合に適用することが更に好ましく、７０μｍ以下の場合に適用することが最も好ましい。一方、ガラスリボン５の厚みは、安定的にガラスリボン５を製造するために、１０μｍ以上であることが好ましい。

皺取ローラー１２は、ガラスリボン５の搬送経路において、アニーラローラー９よりも下流側で且つ支持ローラー１０よりも上流側に配置されている。さらに、皺取ローラー１２は、ガラスリボン５の幅方向中心線を基準として対称な配置となるように、ガラスリボン５の幅方向の一端側および他端側の双方に配置されている。一端側および他端側の各々において、皺取ローラー１２はガラスリボン５を厚み方向に挟んで対となっており、一対の皺取ローラー１２，１２がガラスリボン５の非有効部５ｂに対して表裏両側から接触する。詳細には、皺取ローラー１２は、非有効部５ｂのうちの耳部よりも幅方向内側となる箇所に接触する。なお、皺取ローラー１２は、図１に両端矢印で示すように軸方向に移動させることが可能である。これにより、皺取ローラー１２の配置（ロール部の配置）について、支持ローラー１０の第１ロール１０ｂおよび第２ロール１０ｃよりも幅方向の内側、外側、同位置と変更することが可能である。

皺取ローラー１２は、その軸線がガラスリボン５の幅方向（水平方向）に対して傾いている。これにより、皺取ローラー１２は、その送り方向がガラスリボン５の搬送方向（Ｙ方向）に対してガラスリボン５の幅方向外側に傾いている。一方、皺取ローラー１２と同じく冷却ゾーンＺＮ３に配置された支持ローラー１０は、その送り方向がガラスリボン５の搬送方向と同一方向となっている。ここで、ガラスリボン５の搬送方向に対する皺取ローラー１２の送り方向の傾き（ガラスリボン５を平面視した場合における傾き）は、ガラスリボン５に過大な引張力が作用することを防止するため、１０°以下とすることが好ましく、５°以下とすることが更に好ましい。一方、ガラスリボン５の搬送方向に対する皺取ローラー１２の送り方向の傾きは、良好な皺取り性能を維持するために、１°以上とすることが好ましい。

皺取ローラー１２は、図示省略の駆動源（例えばモーター）と接続された駆動ローラーである。皺取ローラー１２の周速度Ｖ２は、ガラスリボン５の搬送速度Ｖ１よりも高速となっている。ここで、皺取ローラー１２の周速度Ｖ２は、ガラスリボン５に生じた皺を効果的に消去するため、ガラスリボン５の搬送速度Ｖ１を基準として、１．０１倍～１．５倍の速度とすることが好ましく、１．０５倍～１．３倍の速度とすることが更に好ましい。

図３に示すように、皺取ローラー１２としては、ロール部がブラシでなるブラシローラー１３を用いている。ブラシローラー１３の周部は、周方向に沿って配列された複数の毛束１３ａで構成されており、各毛束１３ａは多数のブラシ毛１３ａａを含んでいる。毛束１３ａ（ブラシ毛１３ａａ）は柔軟性を有しており、ガラスリボン５との接触に伴って撓み変形が可能となっている。これにより、ブラシローラー１３がガラスリボン５と接触した際には、毛束１３ａ（ブラシ毛１３ａａ）が撓み変形しつつ、ガラスリボン５の表面に対して摺動する。なお、ガラスリボン５の表面に対しては、ブラシローラー１３の全体のうち、毛束１３ａ（ブラシ毛１３ａａ）のみが接触する。

ここで、皺取ローラー１２（ブラシローラー１３）の周部は、融点が１８０℃以上となるような耐熱性を有する材質で構成することが好ましい。本実施形態においては、ブラシ毛１３ａａとして融点が２６５℃の６６ナイロンで構成された毛を用いている。

冷却工程Ｐ３および皺取工程Ｐ４を経て取得した帯状ガラスフィルム２に対しては、当該帯状ガラスフィルム２を幅方向に切断する切断工程や、帯状ガラスフィルム２の搬送方向を上下方向から水平方向に転換させる転換工程等を実行する。その後、種々の工程（洗浄工程や検査工程等）を実行することで、帯状ガラスフィルム２から製品ガラスフィルムを製造する。

以上に説明したガラスフィルムの製造方法では、冷却ゾーンＺＮ３でガラスリボン５に接触させる皺取ローラー１２について、その送り方向がガラスリボン５の搬送方向に対してガラスリボン５の幅方向外側に傾いていると共に、その周速度Ｖ２がガラスリボン５の搬送速度Ｖ１よりも高速になっている。これにより、皺取ローラー１２との接触に伴って、ガラスリボン５に対して幅方向の引張力を有効に作用させることができ、当該引張力によりガラスリボン５に発生した皺を消去することが可能となる。

ここで、上記の実施形態に対しては、以下のような変形例を適用することも可能である。上記の実施形態では、冷却ゾーンＺＮ３内において、皺取ローラー１２を支持ローラー１０よりもガラスリボン５の搬送経路の上流側に配置しているが、必ずしもこの限りではなく、皺取ローラー１２を支持ローラー１０よりも下流側に配置してもよい。

また、上記の実施形態では、ブラシローラー１３の周部に備わったブラシ毛１３ａａが６６ナイロンで構成されているが、勿論この限りではなく、６６ナイロン以外の材質（例えば、ポリフェニレンサルファイド、メタ系アラミド繊維等）で構成されていてもよい。さらに、皺取ローラー１２としては、ブラシローラー１３に限らず、その周部がガラスリボン５との接触に伴って変形可能な柔軟性を有するローラーを用いることが可能である。そのため、例えば、周部が樹脂、ゴム、ガラスクロス、カーボンクロス、スポンジ等で構成されたローラーを、皺取ローラー１２として用いてもよい。

また、上記の実施形態では、一対の皺取ローラー１２，１２が１段のみ使用されているが、この形態に限定されず、一対の皺取ローラー１２，１２は、上下に複数段に設けられても良い。

また、上記の実施形態では、エッジローラー７として、第１ロール７ｂと第２ロール７ｃとが、１本のシャフト７ａに取り付けられていたが、この形態に限定されず、第１ロール７ｂと第２ロール７ｃとが、夫々個別にシャフト７ａを備えていても良い。

また、上記の実施形態では、アニーラローラー９として、第１ロール９ｂと第２ロール９ｃとが、１本のシャフト９ａに取り付けられていたが、この形態に限定されず、第１ロール９ｂと第２ロール９ｃとが、夫々個別にシャフト９ａを備えていても良い。

また、上記の実施形態では、支持ローラー１０として、第１ロール１０ｂと第２ロール１０ｃとが、１本のシャフト１０ａに取り付けられていたが、この形態に限定されず、第１ロール１０ｂと第２ロール１０ｃとが、夫々個別にシャフト１０ａを備えていても良い。

２ 帯状ガラスフィルム
３ 成形体
４ 溶融ガラス
５ ガラスリボン
５ａ 有効部
５ｂ 非有効部
１０ 支持ローラー
１０ａ シャフト
１０ｂ 第１ロール
１０ｃ 第２ロール
１２ 皺取ローラー
１３ ブラシローラー
１３ａａ ブラシ毛
Ｖ１ ガラスリボンの搬送速度
Ｖ２ 皺取ローラーの周速度
ＺＮ１ 成形ゾーン
ＺＮ２ 徐冷ゾーン
ＺＮ３ 冷却ゾーン

Claims (8)

1. ダウンドロー法用の成形体により溶融ガラスからガラスリボンを成形する成形ゾーンと、前記成形ゾーンから降下する前記ガラスリボンを下方に案内しつつ徐冷する徐冷ゾーンと、前記徐冷ゾーンを通過した前記ガラスリボンを支持ローラーにより下方に牽引しつつ冷却する冷却ゾーンとを用いて、
   前記冷却ゾーンを通過した前記ガラスリボンを帯状ガラスフィルムとして取得する工程を含むガラスフィルムの製造方法であって、
   前記冷却ゾーンでは、前記ガラスリボンに生じた皺を消去するための皺取ローラーを前記ガラスリボンに接触させ、
   前記皺取ローラーは、その送り方向が前記ガラスリボンの搬送方向に対して前記ガラスリボンの幅方向外側に傾いていると共に、その周速度が前記ガラスリボンの搬送速度よりも高速であることを特徴とするガラスフィルムの製造方法。
2. 前記ガラスリボンの搬送経路において、前記皺取ローラーを前記支持ローラーよりも上流側に配置することを特徴とする請求項１に記載のガラスフィルムの製造方法。
3. 前記皺取ローラーとして、その周部が前記ガラスリボンとの接触に伴って変形可能な柔軟性を有するローラーを用いると共に、
   一対の前記皺取ローラーを、前記ガラスリボンを厚み方向に挟んで表裏両側から接触させることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスフィルムの製造方法。
4. 前記皺取ローラーとして、その周部にブラシ毛を備えたブラシローラーを用いることを特徴とする請求項３に記載のガラスフィルムの製造方法。
5. 前記皺取ローラーの周部を、前記ガラスリボンに対して摺動させることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のガラスフィルムの製造方法。
6. 前記支持ローラーの送り方向を、前記ガラスリボンの搬送方向と同一方向にすることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のガラスフィルムの製造方法。
7. 前記支持ローラーとして、前記ガラスリボンの幅方向の一端部と接触する第１ロールと、前記第１ロールとシャフトを介して連結されると共に前記ガラスリボンの幅方向の他端部と接触する第２ロールと、を備えたローラーを用いることを特徴とする請求項６に記載のガラスフィルムの製造方法。
8. 前記ガラスリボンが、その幅方向中央に存する有効部と、前記有効部を間に挟んで幅方向両端にそれぞれ存する非有効部とを有し、
   前記皺取ローラーを前記ガラスリボンの前記非有効部に接触させることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のガラスフィルムの製造方法。

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