JP5013651B2 - 非接触方式で炉内で平板ガラスをセラミック化するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台材の気体透過性支持面上で構成される気体ベッドで、高温平板ガラスを該支持面に気体を通して非接触方式で姿勢維持しセラミック化するための方法に関する。
本発明はまた、この方法を実施するための装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
当産業界で通常使用される従来のガラスセラミック化プロセスでは、通常、板状の未加工ガラス（ｇｒｅｅｎ ｇｌａｓｓ）体の形態でセラミック化されるガラスが固い台材（ｎｅｓｔ）上に載置される。このセラミック化プロセス時に、ガラス面を該台材との機械的接触によって傷つけうる温度と粘度になるため、「ピット」として公知の接着性斑点状プリントがガラスの下面にできる。セラミック化時、収縮プロセスから、支持ガラスと台材との間の相対運動も生じて、ガラス面に引っかき傷を発生させる。
未加工ガラス板が堅い台材と接触することにより生じるこれらの不具合は、フロートガラス製造からの原理を使用することが考えられる。しかし、この点では、セラミックプロセスは通常のフロートガラスのテンパープロセスとは、フロートガラス用のテンパー及び曲げ用の炉の場合の約５００℃〜７００℃のと違ってかなりの高温、通常、約９５０℃以下だが、特殊な場合，１２５０℃以下の温度も必要である点で異なり、さらに、数ケルビンの温度での温度の一様性を、ガラスセラミックの変形を防止するために確保する必要があることを注目する必要がある。
【０００３】
支持気体、通常、空気が透過性台材から流れ、この台材と未加工ガラス成形体との間に耐力空気ベッドを作る気体ベッド上に、セラミック化される未加工ガラス成形体を保持することで非接触状態でガラスをセラミック化することが公知である。固い台材と未加工ガラス体との間が直接接触しないため、前記不具合が発生することはない。
英国特許１，３８３，２０２号（気体べッド）は、未加工ガラス板を空気ベッドで非接触セラミック化するための対応装置を示している。しかし、この公知の装置は、加工が台材を介して入口空気供給でのみ、すなわち出口空気を使用せずに行われ、入口空気が孔開き板を介して供給されることから生じる種々の不具合を有する。典型的な孔では、比較的高い透過性が得られる。
【０００４】
ここでは、セラミック化される未加工ガラス板の中央部位で、気体速度が殆どゼロであり、いわば「静的」圧力が生じることを計算で示す。気体流は本質的に該ガラス板の縁端部近くでのみ作られる。該縁端部位の圧力とは違って、該ガラス板の中央部の静的圧力は、気体膜の厚さの破壊には無関係である。従って、ガラス板の平面度からあるいは特定の所望の形状からの幾何学的ずれに対して抵抗する回復モーメントが発生しない。同じ状況では、ガラス膜の厚さがパイロット圧力や他のプロセスパラメータの大きさに非常に敏感に依存することを意味している。これらのパラメータの分布が該ガラス板のゆがみを生じることがある。
【０００５】
米国特許第３，６０７，１９８号は、固い台材上方に作られる空気クッションに載せて高温ガラス板を非接触保持し、搬送するための装置を示している。ここでは、入口空気及び出口空気スリットを経由して搬送ルートに沿って交互に、静的及び動的気体圧力を備えたゾーンが作られ、各ゾーンはガラス板の全幅に延在している。ここでは気体分配が大きな間隔をもった狭い複数のスリットを介して行われるため、結果として局部的に非常に不均一な気体供給となり、これがまた、高い気体速度と低い気体速度のゾーンが交互するため、ガラスの均一な温度過程を困難にする。さらに、複雑な構造が使用され、これが材料の理由から約９５０℃の温度範囲での使用に適しておらず、セラミック化に必要となりうる約１２５０℃までの高温には確実に適していない。
【０００６】
米国特許第５，０７８，７７５号も、フロートガラスのテンパー処理において、交互の入口空気スリットと出口空気スリットを同様に有する固い台材上方に作られる空気クッションで平らなガラス板を非接触保持し、搬送するための装置を示している。詳細な点は変更があっても、この公知装置は台材に入口空気スリットと出口空気スリットを備えた基本的な上記米国特許第３，６０７，１９８号の概念によるものであり、そのため、セラミック化に関しては、その適用には同じような不具合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、気体ベッドによって平板ガラスのどの部分も台材との接触すること及び関連装置を使用することが、公知セラミック化方法に比べて、高度な滑らかさを有する平板ガラスセラミックを製造することができるように回避され、この搬送が所定温度分布で炉の通路を介して任意に行うことができる、平板ガラスの非接触姿勢維持と搬送のために初めに規定された方法を実施できるようにすることである。フロートガラスを空気ベッド上方でテンパー処理するための公知方法と装置と比較して、達成される目的は、これらの方法と装置が温度の一様性を達成しながら、９５０℃まで、及びそれより高温の温度範囲で構造的に単純な方法で実施することができるようにすることである。
【０００８】
台材の気体透過性支持面上に構成される気体ベッドでガラス製造時に非接触方式で気体を該支持面に通すことで高温平板ガラスを姿勢維持し、搬送するための初めに規定した方法から出発する方法の観点では、この目的は、シート的に気体を均一に供給するため、該気体を前記支持面の離間した平面多孔質及び／又は孔開きセグメントに加圧供給し、該気体を前記セグメント間の間隙内に運び去ることで達成される。
【０００９】
非接触方式で姿勢維持され搬送される前記平板ガラス用の支持面として炉に配置された気体透過性台材を有する方法を実施するための初めに規定された装置であって、前記台材は、前記平板ガラスと前記台材との間に気体ベッドを作るために前記気体透過性台材に通され、続いて再度運び去られる加圧下の気体の供給用の接続体を有する該装置から出発する装置の観点では、この目的は、本発明によれば、前記台材は、各々が気体入口面として多孔質及び／又は孔開き支持面を有する複数の離間したセグメントからなり、該セグメント間に気体を除去するための出口空気開口が具体化されることで達成される。
【００１０】
支持面の平面多孔質及び／又は孔開きセグメントから気体を流出することによって、放物線的で静的圧力ゾーンを持たない圧力分布で気体の膜が支持面と支持されたガラスとの間にできる。このセグメントの間隙を介して気体が容易に流出することができ、それによって平板ガラスの変形を起こす可能性のある気体滞留がガラスの中央部に生じない。
本発明の特徴の１つとして、気体として圧縮空気が使用される。この特徴により、適切な圧縮空気装置が市販されているため、単純な手段で非常に簡単にこの方法を実施することが可能になる。
高温平板ガラスを有利に非接触姿勢維持し、搬送することは、少なくとも支持されたガラスが、所謂上方冷却点に相当する≦１０^１３ｄＰａｓの粘度を少なくとも断続的に有する方法行程によって可能となる。また、所謂下方冷却点の場合、その粘度は≦１０^１４．５ｄＰａｓである。
【００１１】
所定の特性を有する平板ガラスを得るために、本発明の特徴の１つでは、ガラスの取り扱い時、規定された上昇及び／又は下降温度分布を通過する方法が実施される。
気体ベッド上のガラスをセラミック化する温度分布を通過することが有利である。このように、台材に対して非接触方式でガラスセラミック板を製造することが比較的単純な手段で可能であり、この板は下面に斑点ピット又は引っかき傷もない。
好ましい方法行程は、セラミック化時に、ガラスを気体ベッド上方に移動すれば得られる。その結果として炉の温度差を補償することができる。
この発明の１つの特徴としてセラミック化に必要な温度均一性を維持するために、予熱気体が使用される。
【００１２】
気体の適温化を、多孔質及び／又は孔開き支持セグメントにより少なくとも主に気体流入時に行い、それによりセラミック化に必要な温度均一性が広い範囲で達成される。
未加工ガラスの汚染が生じないように、本発明の他の特徴では、気体はスケールの付着しない材料を介してのみ供給される。
好ましい方法行程は、個々のセグメントの気体の圧力が互いに、時間によって変わるように独立して調節又は規制されれば得られる。例えばガラスの移動方向に沿った圧力勾配を作ることで、平板ガラスの非接触移動を達成することができる。
本発明の方法で、密閉ガラスリボンか個々のガラス板をセラミック化することができる。このガラスリボンか個々のガラス板の下面が滑らかであることは必須ではない。セラミック化されるガラスの下面と必要ならその上面が構造化、例えば突部形成がなされたものでも良い。また、特にその下面が装飾されたものでも良い。
【００１３】
本発明によって、３０μｍと１〜３ｍｍとの間のフロート高さを有する気体ベッドを作ることができ、これは平板がラスを非接触で姿勢維持し搬送するために十分である。その範囲は５０μｍと１〜３ｍｍとの間が好ましい。
本発明の装置の実施形態の１つでは、セグメントが取り扱われる平板ガラスの全幅にわたり延在するように装置が具体化される。従って、平板ガラスの均一な保持が可能である。
この装置の特に単純な実施形態は、出口空気開口がセグメント間のスリットとして具体化されれば得られる。
この装置の好ましい実施形態は、個々のセグメントが、ボックス形状を有するビームとして具体化され、該ビーム内部に気体供給が行われ、支持面を構成するその少なくとも１つの壁が多孔質及び／又は孔開きのものとして具体化されれば得られる。
【００１４】
このビームは種々の成形体で実現することができる。一つの実施形態は、該ビームをボックス状の多孔質セラミック体で形成すれば得られる。セラミック化に必要なセラミック体は市場に出回っており、非常な高温用として入手可能である。
支持面に沿った特に強力な流れを有するため、上記支持面を構成する壁を除いてセラミック体は、気体非透過性材料で被覆される。例えば、セラミック体は適当なコーティングを施すか、金属箔で被覆することができる。
本装置は、セグメントが、横方向炉壁の開口を通して低温領域に延在し、それによって圧縮空気をセグメントに熱応力無しに送り込めるようにすることで好適に具体化される。
特に有効なガスベッドは、気体が流出するセグメントの多孔質及び／又は孔開き支持面が、該台材の全体の面積の少なくとも３０％になれば得られる。
【００１５】
この装置の作動モードは、出口空気開口を通して除去される気体が再度気体源に戻る密閉気体循環がなされれば非常に有効である。
本発明の特徴の１つとして、ガラスの中心面に対して鏡面対称である台材のデザインが提供され、その結果として、ガラスの上面と下面を正確に同一の温度条件で保持することが可能である。
セグメントの圧力勾配に沿って平板ガラスを移動する可能性の他に、ガラスの前進運動を、ガラスに接触するローラーやスライダーなどの機械的装置で達成することができる。
接触により、そしてそれ自体の駆動機構を常時必要とするような機械的装置を避けるため、本発明の他の特徴では、本装置は、気体べッドを有する台材を、平板ガラスの移動方向に下向きに傾斜するように具体化している。その結果、平板ガラスはそれ自体のベッド上を重力により下の部位に摺動する。
以下、本発明を図に示した具体的実施形態によってさらに詳細に説明する。
【００１６】
【発明の実施形態】
概略図の図１は、本発明により具体化され、後に説明するビームシステムを備えた、セラミック化される未加工ガラス板３を保持するための台材２が支柱４によって配置されているセラミック化炉１を示す。適当な気体、好ましくは空気の分配用の支持管５を該台材２に連結し、これにより、未加工ガラス板の下面と台材３との間に問題となる機械的接触がなくなるように、未加工ガラス板２の下に気体ベッド、すなわち、空気クッションを作る。支柱４の配置によって決定される傾斜のため、未加工ガラス板３は、セラミック化プロセス時に、この紙面に垂直な未加工ガラス板を供給するローラー２ａのような機械的搬送装置の方に向かって矢印の方に自動的にスライドする。
【００１７】
図２及び図３は、本発明によって使用される未加工ガラス板３用の台材２を示し、特に図２はこれを平面図で示し、図３は断面図で示している。この台材２は、気体特に空気の供給管５を接続されていて、できる限り均質な空気流出シート方式を形成するようになった複数のセグメント２_１，２_２，……，２_ｎを含んでいる。該均質な空気流出シート方式は多孔質面又は小さな孔を有する面によって達成することができる。通常、スリットとして組み込まれるこれらの複数のセグメント間の間隙６_１，６_２，……，６_ｎは、図３の下向き矢印で表される排出空気を除去するために使用される。
図２に示すようにこれらのセグメントと間隙とは、側壁１ａが境となる炉の全幅に延在している。
図３で示された典型的な実施形態において、空気透過性セグメントは、各々、多孔質材料で形成されるか又は小さな複数の開口、すなわち孔を有するボックス状ビーム７の上境界７ａで予め決定される。図３で示すように、これらのセグメント、すなわちこれらのビームの上境界が比較的狭い空気透過性表面を形成する。
【００１８】
上面が気体透過性であるこれらのビーム７_１，７_２，……，７_ｎの内部では、空気のような適当な気体の過圧が、各ビームの内部を適当な圧力源に接続することで作られる。気体を、他の壁に気密被覆８を設けることによって補強される上ボックス壁７ａから流出することによって、気体膜がビームの上面７ａと支持ガラスとの間に発生する。多孔質材料を使用すると、圧力分布は、図４に示すように放物線状であり、静的圧力ゾーンを持たない。気体は、ガラスの中央部で停滞しないように、ビーム７_１，７_２，……，７_ｎ間の間隙６_１，６_２，……，６_ｎに流出することができる。
多くの利点が本発明で達成される。
先ず、均一な、平面気体分配が静的圧力のゾーンを作らずに可能となる。これは、未加工ガラス板の層厚さを安定させるためと、温度行程を一様にするための双方に有利である。多孔質の気体出口面の場合、気体温度は、多孔質構造の熱交換効果の結果としてさらに均一になる。
【００１９】
さらに、セグメント間の間隙を通して、支持板の内部領域でも気体の除去が保証される。その結果としてアーチ形成や、静的圧力のゾーンの発生が回避される。
少なくとも上面が孔開きか多孔質であり、離間してセグメントとして間隙を構成する複数のビームを使用する好ましい実施形態は、特に９５０℃までとそれ以上の必要な温度を考慮して非常に単純な構造の利点を有している。これの本質的な点は、多孔質ビーム、例えば耐熱性セラミックスのビームは市販されており、ビームを図２に示したように炉の高温領域から外すと、残りの構造体は低温だけに曝され、それに対応してより簡単に具体化されることになる。
図５では、ビーム状に構成される多孔質材料の台材２’を有する本発明の第２実施形態が示されている。該台材の管状構造体により、多孔質セグメント２’_１，２’_２，２’_３，２’_４，２’_５，……２’_ｎと出口空気開口６’_１，６’_２，６’_３，６’_４，６’_５，……６’_ｎが予め決められる。荷重を支持するための入口空気、すなわち気体はセグメントを流れ、同時にその気体は出口空気開口を介して搬出される。
この好ましい材料の典型的な実施形態では、多孔度が約１５％である。
別の孔開き開口の直径は０．５〜１ｍｍのオーダーである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 台材が、該台材で作られる気体ベッドを介して非接触方式で保持される平板ガラス面用に設置される炉室の概略長手方向断面図である。
【図２】 複数の離間した、各々が気体出口面として多孔質及び／又は孔開き支持面を有し、該支持面間には気体を除去するための出口開口が形成される個々のセグメントからなる台材の第１実施形態の概略平面図である。
【図３】 上面の支持面が気密被覆を有する以外、ボックス状孔開きセラミック体による個々のセグメントのデザインを示す概略部分断面図である。
【図４】 セグメントの長手方向の圧力分布を示すグラフである。
【図５】 ビーム形態に分かれた台材を備えた第２実施形態である。

Claims (20)

1. 台材の気体透過性支持面上に構成される気体ベッド上を、気体を該支持面に通すことでガラスのセラミック化製造時に非接触方式で高温平板ガラスを姿勢維持し、搬送するための方法において、シート的に気体を均一に供給するため、該気体を前記支持面の離間した平面多孔質及び／又は孔開きセグメントに加圧供給し、該気体を前記セグメント間の間隙内に運び去ること、セラミック化の間、ガラスは気体ベッド上を移動され、ガラスの取り扱い時、ガラスは上昇及び／又は下降温度カーブを通過するようにされたことを特徴とする方法。
2. 前記気体として圧縮空気を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも支持されたガラスが、断続的に上方冷却点に相当する≦１０^１３ｄＰａｓあるいは下方冷却点に相当する≦１０^１４．５ｄＰａｓの粘度を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記ガラスは少なくともその下面に突起群及び／又は装飾などの表面構造を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ガラスの温度カーブの通過は気体ベッド上でガラスがセラミック化されるためであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. セラミック化に必要な温度均一性を維持するために、予熱気体を使用することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の方法。
7. 前記気体の適温化を、多孔質及び／又は孔開き支持セグメントにより少なくとも主に気体流入時に行い、それによりセラミック化に必要な温度均一性が達成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 個々のセグメント内の気体の圧力は互いに、時間的に可変に独立して調節又は規制されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 圧力勾配はガラスの移動方向に作られることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 非接触方式で姿勢維持され搬送される平板ガラス（３）用の支持面として炉（１）に配置された気体透過性台材（２）を有する請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置であって、前記台材は、前記平板ガラスと前記台材との間に気体ベッドを作るために前記気体透過性台材に通され、続いて再度運び去られる加圧下の気体の供給用の接続体（５）を有する該装置において、前記台材は、各々が気体入口面として多孔質及び／又は孔開き支持面（７ａ）を有する複数の離間したセグメント（２_１，２_２，……，２_ｎ）からなり、該セグメント間に気体を除去するための出口空気開口（６_１，６_２，……，６_ｎ）が構成されており、該セグメントは炉壁（１ａ）の開口を通って低温領域に延在していることを特徴とする装置。
11. 前記セグメントは取り扱われる平板ガラスの全幅にわたり延在することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記セグメントは個別の成形体（７）で形成されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の装置。
13. 前記出口空気開口（６_１，６_２，……，６_ｎ）は、前記離間した個別のセグメント間のスリットとして構成されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記個々のセグメント（２_１，２_２，……，２_ｎ）は、ボックス形状を有する横材（７_１，７_２，……，７_ｎ）として構成され、該横材内部に気体供給が行われ、前記支持面を構成するその少なくとも１つの壁（７ａ）が多孔質及び／又は孔開きのものとして構成されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の装置。
15. 前記ビーム（７_１，７_２，……，７_ｎ）はボックス状の多孔質セラミック体で形成されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記支持面を構成する壁（７ａ）を除いて前記セラミック体は、気体非透過性材料（８）で被覆されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 気体が流出する前記セグメントの多孔質及び／又は孔開き支持面（７ａ）は、前記台材（２）の全体の面積の少なくとも３０％になることを特徴とする請求項１０ないし請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記出口空気開口（６_１，６_２，……，６_ｎ）を通して除去される気体が再度気体源として戻る密閉気体循環系が設けられることを特徴とする請求項１０ないし請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
19. ガラスの中心面に対して鏡面対称である前記台材（２）の構成を特徴とする請求項１０ないし請求項１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記台材（２）は前記平板ガラスの移動方向に垂直に、斜め下向きに傾斜しており、そしてその低い位置で搬送装置（２ａ）を有することを特徴とする請求項１０ないし請求項１９のいずれか１項に記載の装置。

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