JP4918770B2 - 板材処理装置及び板材製造方法 - Google Patents

Description

本発明は板材処理装置及び板材製造方法に関する。更に詳しくは、ガラス板、シリコン基板等の板材表面を、洗浄、改質等の目的で酸処理するのに適した板材処理装置、及びこの板材処理装置を用いた板材製造方法に関する。

従来、建築用窓ガラス及び輸送機用窓ガラス、並びに液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置等、種々のディスプレイ装置でガラス板が使用されている。このようなガラス板の洗浄、改質等の処理作業は、一般的にガラス板を水平の状態（横向きの状態）で、搬送ロールを備えるコンベア等によって搬送しながら行われている。（たとえば特許文献１参照）。
近年、生産性を向上させるために歩留まりをよくする目的で、複数のガラス板のもととなるマザーガラスのサイズが大型化する傾向がある。さらに、ガラス板を薄型化する傾向もある。

このように大型化、薄型化したガラス板を、前述したように水平の状態にして搬送しながら処理する場合、たわみを抑えながら搬送する必要がある。そのため、搬送ロールには、ガラスの重さを受けてもたわまない充分な強度が求められる。また、洗浄、改質等の目的に応じて使用される酸またはアルカリの処理液に対する耐性が求められる。
このような強度と酸またはアルカリの処理液に対する耐性とを兼ね備えた搬送ロールとして、鉄やステンレス鋼等の剛性を有する軸に、ポリ塩化ビニル樹脂やフッ素ゴム等、耐酸性素材の被覆層を設けたものが使用されていた。
特公平４−３７０１８号公報

しかしながら、剛性を有する軸は比重が大きい傾向がある。また、耐酸性素材の被覆層も内部の軸を保護するためにある程度の厚みが必要である。そのため、被覆層の重みも無視できない。すなわち、強度と酸またはアルカリの処理液に対する耐性とを兼ね備えた搬送ロールは、非常に重量の大きいものにならざるを得なかった。
さらに、このように重量の大きい搬送ロールを多数用いてガラス板を搬送し処理するためには、処理装置の筐体も大きい重量に耐えるだけの強度が必要であるため、筐体自身の重量も大きくせざるを得ない。
したがって、従来の板材の処理装置、特に薄くかつ大型の板材の処理が可能な処理装置は、高重量かつ高コストのものであった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、たわみを抑制できる強度と酸またはアルカリの処理液に対する耐性を有し、かつ軽量化された搬送手段を備えた板材処理装置を提供する。また、軽量化された搬送手段を用いて、処理対象の板材をたわませることなく処理することにより、高品質の板材を低コストで供給できる板材製造方法を提供する。

上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］水密構造の筐体と、水平姿勢の板材を前記筐体内で水平方向に搬送する搬送手段と、前記板材の表面に酸またはアルカリの処理液を供給する処理液供給手段とを備え、
前記搬送手段が、前記板材を載置して搬送するために搬送方向に沿って複数配列された下側搬送ロールを有し、
該各々の下側搬送ロールは、炭素繊維強化樹脂からなる複数の主軸と、該複数の主軸の各々に複数取り付けられたホイールを備え、該複数の主軸は、搬送方向と直行する幅方向の同一の直線に沿って配置され、かつ個別に軸支されており、
前記筐体の少なくとも内面がポリ塩化ビニル樹脂またはポリプロピレン樹脂からなることを特徴とする板材処理装置。

［２］前記各々の下側搬送ロールは、炭素繊維強化樹脂からなる２本の主軸と、該２本の主軸の各々に複数取り付けられたホイールを備え、該２本の主軸は、搬送方向と直行する幅方向の同一の直線に沿って配置され、かつ一方の主軸は前記筐体の幅方向における一方の内壁近傍と前記筐体の幅方向略中央部において軸支され、他方の主軸は前記筐体の幅方向における他方の内壁近傍と前記筐体の幅方向略中央部において軸支されている［１］に記載の板材処理装置。
［３］前記搬送手段が、さらに搬送方向に沿って複数配列された上側搬送ロールを有し、該上側搬送ロールと前記下側搬送ロールによって、前記板材を挟持して搬送する［１］または［２］に記載の板材処理装置。
［４］前記処理液が塩酸である［１］〜［３］の何れかに一項記載の板材処理装置。
［５］前記板材がガラス板である［１］〜［４］の何れか一項に記載の板材処理装置。
［６］［１］〜［５］の何れか一項に記載の板材処理装置を用いて板材を処理する工程を有することを特徴とする板材製造方法。

本発明の板材処理装置は、たわみを抑制できる強度と酸またはアルカリの処理液に対する耐性を有し、かつ軽量化された搬送手段を備えるので、装置全体も軽量かつ低コストである。
また、本発明の板材製造方法は、軽量化された搬送手段を用いて、処理対象の板材をたわませることなく板材を処理することにより、高品質の板材を低コストで供給できる。

本発明の板材処理装置の一実施形態に係るガラス板の酸洗浄装置について、図１を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の酸洗浄装置を、ガラス板Ｇの搬送方向（水平方向）に垂直な断面で切断した概略断面図である。
図１に示すように、本実施形態の酸洗浄装置は、主に、筐体１と、筐体１内の下方の図示左側において幅方向（ガラス板Ｇの搬送方向と直行する方向）に沿って設けられた下側搬送ロール２と、下側搬送ロール２の図示右側において下側搬送ロール２と同一直線上に設けられた下側搬送ロール３と、これら下側搬送ロール２、３の上側に設けられた上側搬送ロール４と、下側搬送ロール２、３の下方にあって酸処理液を上側に向けて噴出するノズル５、５・・・と、上側搬送ロール４の上側にあって酸処理液を下側に向けて噴出するノズル６、６・・・とで構成されている。

筐体１は、水密構造をとり、少なくとも内面が耐酸性樹脂で構成されている。筐体１に使用する耐酸性樹脂は、ポリ塩化ビニル樹脂、またはポリプロピレン樹脂である。これらの樹脂は、耐酸性に優れるだけでなく、溶接も可能である等加工性に優れ、かつ低価格であるので好ましい。
なお、筐体１の上部中央には、蛍光灯８が取りつけられ、内部を照明できるようになっている。また、筐体１の底面には、酸処理液の排出管９が取り付けられている。

下側搬送ロール２、３及び上側搬送ロール４は、図２に示すように、カーボンシャフト１１に複数のホイール部材１２、１２・・・と、末端部材１３、１３と、各ホイール部材１２及び末端部材１３に装着されたＯリング１４、１４・・・とを備えている。カーボンシャフト１１は、炭素繊維強化樹脂からなり、以下のヤング率Ｅと密度Ｄとを有している。
１．２×１０^５Ｎ／ｍｍ^２≦Ｅ≦１．５×１０^５Ｎ／ｍｍ^２
１．０ｇ／ｃｍ^３≦Ｄ≦２．０ｇ／ｃｍ^３
カーボンシャフト１１の直径は、１５〜５０ｍｍであることが好ましい。

ホイール部材１２は、円筒部１２ａと、円筒部１２ａの軸方向略中央から軸方向と垂直に放射状に延びる連結部１２ｂ、１２ｂ・・・と、連結部１２ｂ、１２ｂ・・・の先端をつなぐ環状部１２ｃとから構成されており、円筒部１２ａ内にカーボンシャフト１１を挿通するようにして、カーボンシャフト１１に取りつけられている。
円筒部１２ａの両端は隣り合うホイール部材１２の円筒部１２ａと嵌合する嵌合部１２ｄとされており、隣り合う円筒部１２ａ同士が連結することにより、全体として複数の円筒部１２ａ、１２ａ・・・が連続する筒状体を形成している。

末端部材１３は、略筒状で内側にカーボンシャフト１１を挿通するようにして、カーボンシャフト１１の両端側に取りつけられている。
末端部材１３のホイール部材１２側には嵌合部１３ａが形成されており、嵌合部１２ｄと嵌合することによりホイール部材１２と連結するようになっている。

ホイール部材１２及び末端部材１３は耐酸性樹脂とされている。これらの部材に使用する耐酸性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、耐酸性に優れるだけでなく、軽くかつ加工性に優れ、さらに低価格であるので好ましい。

各ホイール部材１２の環状部１２ｃ、及び末端部材１３の周囲には、Ｏリング１４、１４・・・が装着されている。Ｏリング１４は、耐酸性の弾性部材とされている。耐酸性の弾性部材としては、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。これらの弾性部材は、耐酸性に優れるだけでなく、ホイール部材１２の樹脂よりも摩擦係数が高く、確実に板材を搬送できるものが好ましい。

図１に示すように、下側搬送ロール２の一端側は、筐体１の左側壁１ａ近傍において支持レール２１に設けられた軸受け２１ａに軸支されている。また、下側搬送ロール２の他端側は、筐体１の略中央部において支持レール２２に設けられた軸受け２２ａに軸支されている。
同様に、下側搬送ロール３の一端側は、筐体１の右側壁１ｂ近傍において支持レール２３に設けられた軸受け２３ａに軸支されている。また、下側搬送ロール３の他端側は、筐体１の略中央部において支持レール２２に設けられた軸受け２２ｂに軸支されている。
また、上側搬送ロール４の一端側は、筐体１の左側壁１ａ近傍において支持レール２１に設けられた軸受け２１ｂに軸支されている。また、上側搬送ロール４の他端側は、筐体１の右側壁１ｂ近傍において支持レール２３に設けられた軸受け２３ｂに軸支されている。

支持レール２１、２２、２３は、何れも、ガラス板Ｇの搬送方向（紙面に垂直な方向）に延在している。そして、その延在する方向に沿って、下側搬送ロール２、３及び上側搬送ロール４が多数配列して取り付けられており、これら多数の下側搬送ロール２、３と上側搬送ロール４との間に、ガラス板Ｇを挟持するようになっている。
なお、図示を省略するが、支持レール２１、２２、２３は、何れも、筐体１の底面に取り付けられたブラケットにボルト止めすることにより、筐体１に固定されている。
支持レール２１、２２、２３には、耐酸性の材質、例えばポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等が用いられる。また、ブラケット、ボルト等の取付部材にも、耐酸性の材質が用いられる。例えば、ブラケットにはポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等が用いられる。また、ボルトにはポリ塩化ビニル、ポリエーテルエーテルケトン等が用いられる。

支持レール２１内には、図示しないモーターによって回転するラインシャフト３１ａがガラス板Ｇの搬送方向に沿って延在している。そして、各下側搬送ロール２の左側壁１ａ側にはスパイラルギア３２ａが取り付けられ、このスパイラルギア３２ａにラインシャフト３１ａの回転が伝達されることにより、各下側搬送ロール２が回転するようになっている。
同様に、支持レール２３内には、図示しないモーター（ラインシャフト３１ａと同じモーターを共用している。）によって回転するラインシャフト３１ｂがガラス板Ｇの搬送方向に沿って延在している。そして、各下側搬送ロール３の右側壁１ｂ側にはスパイラルギア３２ｂが取り付けられ、このスパイラルギア３２ｂにラインシャフト３１ｂの回転が伝達されることにより各下側搬送ロール３が、下側搬送ロール２と同期して回転するようになっている。
なお、支持レール２１、２３内には、ラインシャフト３１ａ、３１ｂを円滑に回転させるため、潤滑液３３が供給されている。本実施形態では、潤滑液３３として、塩酸が用いられている。

各下側搬送ロール３におけるスパイラルギア３２ｂよりさらに右側壁１ｂ側には、平ギア３４ａが取り付けられている。また、各上側搬送ロール４における対向する位置には、平ギア３４ｂが取り付けられている。これにより、各下側搬送ロール３の回転が、対向する上側搬送ロール４に伝達されるようになっている。
このように、下側搬送ロール２、３と上側搬送ロール４とに、図示しないモーターの回転が伝達されることにより、これらの間に挟持されたガラス板Ｇが搬送されるようになっている。
なお、ラインシャフト３１ａ、３１ｂ、スパイラルギア３２ａ、３２ｂ、平ギア３４ａ、３４ｂ等の動力伝達系には、耐酸性の材質が用いられる。例えば、ラインシャフト３１ａ、３１ｂにはジルコニウムやチタン（チタンは酸濃度が低い場合に限られる。）等が用いられる。スパイラルギア３２ａ、３２ｂ、平ギア３４ａ、３４ｂ等のギアには、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等が用いられる。

ノズル５、５・・・には、配管３６から、酸処理液として塩酸が供給されるようになっている。同様に、ノズル６、６・・・には、配管３７から、酸処理液として塩酸が供給されるようになっている。
これらノズル５、５・・・、ノズル６、６・・・、配管３６、３７は、ガラス板Ｇの搬送方向（紙面に垂直な方向）に沿って多数配列して設置されており、ガラス板Ｇの両面に略均等に酸処理液を噴出できるようになっている。
ノズル５、５・・・、ノズル６、６・・・、配管３６、３７には、耐酸性の材質、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等が用いられる。
噴出された酸処理液は、排出管９から排出された後、図示しない処理液タンクに戻り、繰り返し、ノズル５、５・・・、ノズル６、６・・・から噴出できるようになっている。

本実施形態の酸洗浄装置は、下側搬送ロール２、３及び上側搬送ロール４にカーボンシャフト１１を用いている。カーボンシャフトは自重に対して優れた強度を有しており、ガラス板Ｇの重さを受けてもたわまない充分な強度を有している。また、カーボンシャフトは非常に軽い素材である。また、それ自体耐酸性であるため、耐酸性素材の被覆層を設ける必要がない。そのため、従来の搬送ロールと比較すると極めて自重が小さい。

さらに、本実施形態の下側搬送ロール２、３及び上側搬送ロール４は、複数のホイール部材１２、１２と、末端部材１３、１３とを用いていることにより、より軽量化が図られている。すなわち、ホイール部材１２等で、ガラス板の搬送に必要な径を確保できるので、カーボンシャフト１１の径を太くする必要がない。しかも、複数のホイール部材１２、１２と、末端部材１３、１３とは、カーボンシャフト１１に要求されるような強度を要さないので、前記した軽量の材質で形成できる。

本実施形態の酸洗浄装置では、下側搬送ロール２、３及び上側搬送ロール４の自重が小さいことにより、たわみをより効果的に抑制できる。また、筐体１も、重厚なものとせず、軽量かつ低コストに構成することができる。

また、カーボンシャフトは、真直度に優れたものが得にくいが、本実施形態では、下側搬送ロールを幅方向に２分して、下側搬送ロール２、３としている。そのため、真直度が多少劣っていても、その影響を緩和することができる。
また、下側搬送ロール２、３は、各々別個に軸支されているので、幅方向に単一の下側搬送ロールを設けた場合より、さらに、たわみにくくなっている。

本実施形態のガラス板製造方法は、酸洗浄工程を有する。
本実施形態のガラス板製造方法の酸洗浄工程では、本実施形態のガラス板の酸洗浄装置を用いてガラス板を処理する。具体的には、ノズル５、５・・・、ノズル６、６・・・から酸処理液を噴出しつつガラス板を搬送する。これにより、ガラス板製造における酸洗浄工程を、流れ作業で効率的に行うことができる。

なお、本実施形態の酸洗浄装置では、下側搬送ロールと上側搬送ロールを共に供える構成としたが、本発明の板材処理装置は、上側搬送ロールがなくてもよい。また、上側搬送ロールと下側搬送ロールの一方または双方を適宜ブラシロールに変更してもよい。
また、本実施形態では、処理液供給手段としてガラス板Ｇに向けて酸処理液を上下から噴出するノズル５、６を用いたが、ノズル５（または６）を省略して、ガラス板Ｇの上面（または下面）のみ処理する構成としてもよい。また、ノズルに代えて、筐体１内にガラス板Ｇが浸かる水位まで酸処理液を供給する供給管を設けてもよい。

さらに、本実施形態では、ガラス板の酸洗浄装置とこれを用いたガラス板の製造方法を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、シリコン基板等の種々の板材を種々の酸またはアルカリの処理液で処理する装置及び方法に本発明を適用することができる。

本実施形態に係る酸洗浄装置の概略断面図である。 本実施形態に係る酸洗浄装置の搬送ロールの一部分解斜視図である。

符号の説明

１…筐体、２、３…下側搬送ロール、４…上側搬送ロール、５、６…ノズル、
８…蛍光灯、９…排出管、
１１…カーボンシャフト、１２…ホイール部材、１３…末端部材、１４…Ｏリング、
２１、２２、２３…支持レール、３１ａ、３１ｂ…ラインシャフト、
３２ａ、３２ｂ…スパイラルギア、３３…潤滑液、３４ａ、３４ｂ…平ギア、
３６、３７…配管、Ｇ…ガラス板

Claims (6)

1. 水密構造の筐体と、水平姿勢の板材を前記筐体内で水平方向に搬送する搬送手段と、前記板材の表面に酸またはアルカリの処理液を供給する処理液供給手段とを備え、
   前記搬送手段が、前記板材を載置して搬送するために搬送方向に沿って複数配列された下側搬送ロールを有し、
   該各々の下側搬送ロールは、炭素繊維強化樹脂からなる複数の主軸と、該複数の主軸の各々に複数取り付けられたホイールを備え、該複数の主軸は、搬送方向と直行する幅方向の同一の直線に沿って配置され、かつ個別に軸支されており、
   前記筐体の少なくとも内面がポリ塩化ビニル樹脂またはポリプロピレン樹脂からなることを特徴とする板材処理装置。
2. 前記各々の下側搬送ロールは、炭素繊維強化樹脂からなる２本の主軸と、該２本の主軸の各々に複数取り付けられたホイールを備え、該２本の主軸は、搬送方向と直行する幅方向の同一の直線に沿って配置され、かつ一方の主軸は前記筐体の幅方向における一方の内壁近傍と前記筐体の幅方向略中央部において軸支され、他方の主軸は前記筐体の幅方向における他方の内壁近傍と前記筐体の幅方向略中央部において軸支されている請求項１に記載の板材処理装置。
3. 前記搬送手段が、さらに搬送方向に沿って複数配列された上側搬送ロールを有し、該上側搬送ロールと前記下側搬送ロールによって、前記板材を挟持して搬送する請求項１または２に記載の板材処理装置。
4. 前記処理液が塩酸である請求項１〜３の何れか一項に記載の板材処理装置。
5. 前記板材がガラス板である請求項１〜４の何れか一項に記載の板材処理装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の板材処理装置を用いて板材を処理する工程を有することを特徴とする板材製造方法。

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