JP5129830B2 - ガラスリボンを延伸する装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融ガラスのガラスシートへの延伸に関し、特に、溶融ガラスが成形部本体を覆って流れ下流の器具を通って延伸されるときの溶融ガラスの質量流量制御に関する。

高品質のガラスシートを製造する１つの方法として、フュージョンダウンドロー法によるものがある。溶融ガラスが成形部本体の合流成形面を覆って流れ、合流成形面が交わる線上で溶融ガラスが融合し、ガラスリボンが生成される。成形部本体の下流に配置された延伸設備がリボンを下向きに牽引し、連続したリボンから個々のガラスシートが切断される。

ガラスリボンの寸法の安定性を維持することには、成形部本体を覆って流れている溶融ガラスの質量流量の配分と、溶融ガラスやリボンの温度制御との複雑な関係がかかわる。

一実施の形態において、ガラスシートを成形する装置は、樋と、底部で交わる合流成形面とを備えている成形部本体を含み、樋から溢れ出る溶融ガラスが、合流成形面を覆って流れかつ底部で結合してガラスリボンを成形する複数の溶融ガラス流を形成し、さらに成形部本体は水平面に対して傾けることが可能であることを特徴とする。この装置はさらに、成形部本体に連結され、ガラスリボンがその中を通って下降する第１内部空間を画成しかつ傾けることが可能な上部遷移部材と、上部遷移部材の下方に配置され、ガラスリボンがその中を通って下降する第２内部空間を画成する下部遷移部材とを含む。上部遷移部材および下部遷移部材は８ｃｍよりも小さい間隙で隔てられ、かつ間隙に近接しているガラスリボンの粘度が、約１０^7.3ポアズ以下であり、さらに好ましくは約１０^5.7ポアズよりも大きいものであるように、この間隙は配置される。上部および下部遷移部材間の間隙は約８ｃｍよりも小さいことが好ましく、さらに約３ｃｍよりも小さいことが好ましい。

成形部本体および上部遷移部材は、一体で傾くものでもよく、堅く連結されたものでもよい。

遷移部材の内部空間内に空気が漏れて遷移部材内の熱環境を乱すことを防ぐため、上部および下部遷移部材間に絶縁ブランケットが配置される。可撓性の密閉部材または薄膜を上部および下部遷移部材に連結させて間隙を被覆し、間隙を通る空気漏れをさらに防ぎ、また絶縁ブランケットを適所に保持する助けとしてもよい。

上部遷移部材の動きに加えて、下部遷移部材は水平面に対して垂直に可動なものでもよい。しかし、上部遷移部材および下部遷移部材は互いに独立して可動である。このため、互いに独立して、上部遷移部材を傾けたり下部遷移部材を垂直に平行移動させたりすることもできる。

別の実施の形態において、成形部本体の表面を覆って流れている溶融ガラスの質量流量の平衡を保つ方法が開示される。

成形部本体は、樋と、底部で交わる合流成形面とを備え、樋から溢れ出る溶融ガラスが、合流成形面を覆って流れかつ底部で結合してガラスリボンを成形する複数の溶融ガラス流を形成する。

この方法は、合流成形面を覆って流れている溶融ガラスの質量流量における変化に応じて成形部本体を水平面に対し傾ける工程と、成形部本体の下方に成形部本体に連結されて配置された上部遷移部材を水平面に対して傾ける工程、によって特徴づけられる。

ガラスリボンは、上部遷移部材によって画成される第１内部空間と、上部遷移部材の下方に配置された下部遷移部材によって画成される第２内部空間とを通って延伸される。上部遷移部材および下部遷移部材は８ｃｍよりも小さい間隙で隔てられ、かつ間隙に水平に近接しているガラスリボンの粘度が、約１０^7.3ポアズ以下であるように、この間隙は配置される。例えば、間隙に水平に近接しているガラスリボンの粘度が、約１０⁷ポアズ以下、約１０^6.5ポアズ以下、または約１０⁶ポアズ以下であるように、間隙を配置してもよい。

本実施の形態によれば、上部および下部遷移部材を独立して可動なものとすることもできる。このとき下部遷移部材を、水平面に対して垂直に平行移動させてもよく、しかしガラスリボンを延伸している間に傾かないものとしてもよい。場合によっては、間隙を３ｃｍ以下としてもよい。別の実施形態では、下部遷移部材を傾けることもできる。

限定することを全く意図していない、添付の図面を参照して与えられる以下の説明のための記述の中で、本発明はより容易に理解されるであろうし、その他の目的、特徴、詳細、および利点がより明瞭に明らかになるであろう。このような付加的な体系、方法、特徴、および利点の全ては、本説明の中に含まれ、本発明の範囲内であり、さらに添付の請求項によって保護されると意図されている。

フュージョンダウンドローガラスシート成形装置に用いられる例示的な成形部本体の斜視図および部分的断面を示す図 本発明の実施の形態によるシート成形装置の側面図 図２の装置の上部遷移部材を示す斜視図 図２の装置の下部遷移部材を示す斜視図 成形部本体が傾くことによって装置全体が傾き、溶融ガラスの流れを乱す可能性がある、単一遷移部材を備えているフュージョンダウンドロー装置の側面図 上部および下部遷移部材の一部の拡大断面図であり、遷移部材間に配置された２層の絶縁ブランケットを示している図 装置の下部分（例えば、牽引ローラおよび下部遷移部材）が傾かずに、マッフル、成形部本体、および上部遷移部材が傾いている状態の図２の装置を示す側面図

以下の詳細な説明では、説明のためであって限定するものではないが、本発明を十分理解することができるように、具体的詳細を開示する実施形態例について説明する。しかしながら、本開示に関して利益を有している当業者には明らかであろうが、本書に開示される具体的詳細から逸脱したその他の実施形態において本発明を実施することも可能である。さらに、既知の装置、方法、および材料に関する説明は、本発明の説明を不明瞭としないように省略されている可能性がある。最後に、適用できる限りにおいて、同様の参照符号を用いて同様の要素を参照する。

ここで用いられる「上方」および「下方」とは、他に定義されていなければ、地球表面に対する絶対的な用語として参照される。この用語は、同じ参照系の物体に対する相対的関係を意味することもある。すなわち、その真下の地面の１メートル上方に位置する第１の物体は地面の１メートル上方ということになり、この第１の物体の真上に位置する、地面の上方２メートルにある物体も地面の上方ということになるが、第１の物体はこの第２の物体の下方ということになる。

ガラスシート製造の１つの方法にフュージョンダウンドロープロセスによるものがあり、ガラスの流れが成形部本体を覆って流れる２つの溶融ガラス流に分離されるため、このように呼ばれている。この溶融ガラス流は、その後成形部本体の下で再合流すなわち融合し、ガラスシートを生成する。これについては、フュージョンダウンドローガラス製造プロセスに使用し得る例示的な成形部本体を示す図１からより明瞭に理解することができる。

図１は成形部本体１０を図示したものであり、この成形部本体は、側壁１４に囲まれたその上部に成形された溝すなわち樋１２と、合流成形面１６ａおよび１６ｂとを備え、合流成形面はこの成形部本体の全長に沿って延在している底部１８で交わっている。溶融ガラス２０は、樋１２に導入されると側壁１４から成形部本体の両側に溢れ出て、成形部本体を覆って下方に流れる２つに分かれた溶融ガラス流を生成する。この２つに分かれた溶融ガラス流は合流成形面１６ａおよび１６ｂを覆って流れ、合流成形面が合流することにより形成された直線状の底部１８で交わる。この溶融ガラス流は底部で再合流すなわち融合し、底部から下向きに流れる単一流を初期のガラスリボン２２として生成する。成形部本体の表面（例えば、合流成形面）とずっと接触していた溶融ガラスは生成されたリボンの内側部分に配置され、一方リボンの外面は成形面とこれまで接触していない。

図２は、図１の成形部本体１０を備えているフュージョンドロー装置３０を示している。フュージョンドロー装置３０は、成形部本体１０に加え、成形部本体１０を包含するマッフル３２、第１内部空間３６（図３）を画成する上部遷移部材３４、第２内部空間４０（図４）を画成する下部遷移部材３８、およびシートを下向きに延伸するための、牽引ローラ組４２によって表されるローラを含む（牽引ローラ組４２は、相対するローラ間にリボンを挟むようにリボンの両側に設けられた２ペアの牽引ローラ組を構成する）。マッフル３２、上部遷移部材３４、および下部遷移部材３８は、マッフルおよび遷移部本体の内部に配置された種々の加熱および冷却器具（図示なし）と結合して、ガラスリボン２２が成形部本体の底部１８から延伸され上部および下部遷移部材を通って下降するときに、ガラスリボン２２の周囲の熱環境を調節する働きをする。リボンの熱環境、特にガラスリボンが冷却されて粘弾性材料から弾性材料に遷移する温度範囲での熱環境を制御する能力により、非常に高品質の薄ガラスシートの製造が可能となる。この温度範囲は、高温熱応力の９０％が室温で保持されるものである。これは、冷却速度とガラスの粘弾性特性の影響を考慮して計算される。すなわち、冷却速度（例えば、延伸の速さ）が速いと、硬化領域は高温に、かつ小さくなる。

図２の実施形態によれば、マッフル３２、上部遷移部材３４、および成形部本体材１０は物理的に連結されているため、これらの要素は一体で動かすことができる。さらに、成形部本体１０を覆って流れている溶融ガラスの質量流量の平衡を保つように、マッフル３２、上部遷移部材３４、および成形部本体材１０を、成形部本体の全長に沿った位置の関数として、水平面４６に対して傾けることができる。例えば、ジャックスクリューを介して、連結されたマッフル・成形部本体・遷移部材組立の少なくとも一端を支持することにより傾けることができる。例えば、成形部本体を覆う溶融ガラスの質量流量における変化や乱れに応じて必要なときに成形部本体を傾け、この成形部本体の全長（一端から他端まで）に亘り流れている溶融ガラスを再分配して、ガラスリボン２２の一貫した厚さを保つことができる。

図５は、単一遷移部材５２、成形部本体１０、マッフル３２、および牽引ローラ４２を備えている仮定のフュージョンドロー装置５０を示している。ここで成形部本体１０、マッフル３２、牽引ローラ４２、および単一遷移部材５２は、フレーム（図示なし）を通して共に堅く連結されているため、成形部本体１０を傾けるためには全装置５０を傾けなければならない。図５の例のような傾いた状態では、垂直重力ｇと、牽引ローラ４２によって加えられる牽引力ｎの、２つの非平行な延伸力がガラスリボンに作用することになる。この２つの非平行な延伸力によって、溶融ガラスの流れが不安定になり、またリボンが水平にシフトする可能性もある。極端な事例では、このように水平にシフトすることによって単一遷移部材５２と接触する可能性もある。

図２の実施形態によると、リボンの流動力学を乱すことなく容易に成形部本体および上部遷移部材を傾けることを可能とするため、かつ遷移部筐体との接触を防ぐため、上部遷移部材３４および下部遷移部材３８を備えている装置３０に２つの遷移部筐体が提供される。上部遷移部材３４および下部遷移部材３８は、間隙δで互いに隔てられる。間隙δ内に加熱および／または冷却器具を配置することは困難であり、それでもなお上部遷移部材３４を傾けることを受容するために、間隙δはできる限り狭く形成される。このことから、上部および下部遷移部材の間（すなわち、間隙δ）の最大距離間隔は８ｃｍよりも小さいことが好ましいが、上部遷移部材の傾きの程度に依存して変化する可能性もある。例えば、上部遷移部材３４が基準位置（水平レベル）にあるとき、間隙δは３ｃｍ以下であることが好ましく、典型的には約２．５ｃｍである。

絶縁ブランケット５４（図６の、上部および下部遷移部材３４、３８を拡大して示す断面詳細に２層で示されている）を、上部遷移部材３４および下部遷移部材３８間の間隙δに配置してもよい。これは、外気が間隙を通って漏れると遷移部本体内の熱環境を乱す可能性があるため、それを防ぐためのものである。絶縁ブランケットは、上部および下部遷移部本体間の動きを受容でき、一方で間隙δを通る空気の流れを防ぎ続ける、可撓性の、好ましくは圧縮性のバリアを上部および下部遷移部材間に形成する。絶縁ブランケット５４は、例えば無機繊維材料の１以上の層を含んでもよく、ユニフラックスコーポレーション（Unifrax Corporation）からFiberfrax（登録商標）、Durablanket（登録商標）の商標名で販売されているものなどが挙げられる。しかしながら、上述の厳しいプロセスに十分に耐え得る可撓性および圧縮性を有している任意の高耐熱絶縁材料を用いることもできる。上部遷移部材と下部遷移部材に任意の可撓性密閉部材５６を連結し、間隙δを覆うバリアをさらに形成して、間隙を通る空気の流れと熱損失を防ぐようにしてもよい。図２および７は、図の他の部分を塞がないように、絶縁ブランケット５４と密閉部材５６の一部を備えずに示されている。例えば、実際には、密閉部材５６を上部および下部遷移部材３４、３８の全周囲の周りに間隙δを覆って延在させてもよい。

いくつかの実施形態では、下部遷移部材３８は垂直に動かすことができるが、上部遷移部本体のように傾けられるようには構成されていない。また、牽引ローラ４２も垂直に動かせることが好ましく、支持フレーム（図示なし）で連結されているときには下部遷移部材３８と一体で動かせることがより好ましい。例えば、場合によっては、上部遷移部材３４に加えられた傾きを受容するように、下部遷移部材３８および牽引ローラ４２の位置を垂直に調整してもよい。

他の実施形態では、下部遷移部材を上部遷移部材から独立させて傾けることができる（すなわち、上部および下部遷移部材の両方を単独で傾けることができる）。これは、違った種類の操作が行われる場合に望ましい可能性がある。例えば、上部および下部遷移部材が最初は一体となって傾くように、上部および下部遷移部材をジャックスクリューなどにより接続してもよい。最初に一旦傾けられると、下部遷移部が再び垂直となるように（すなわち、間隙δに近接している下部遷移部材の上部エッジが水平面に戻るように）ジャックスクリューを一時的に解除して下部遷移部を傾ける（再び水平にする）。この上部および下部遷移部材は、その後新たな配置で再び接続してもよい。

ガラスリボンが硬化領域を通って下降するときのガラスリボンに対する任意の乱れを最小限に抑えるため、間隙に水平に近接しているガラスリボンの粘度が粘度Ｖ_max約１０^7.3ポアズ以下となる位置に間隙δが配置されるように、上部遷移部材３４の長さは設定される。例えば、間隙に水平に近接しているガラスリボンの粘度がＶ_max約１０⁷ポアズ以下、またはＶ_max約１０^6.5ポアズ以下、あるいはＶ_max約１０⁶ポアズ以下となるように間隙を配置してもよい。間隙δは、さらに、この間隙に水平に近接しているガラスリボンの粘度が粘度（Ｖ_min）約１０^5.7ポアズ以上である位置に配置することが好ましい。このため、例えば、リボン粘度がＶ_minとＶ_maxの間、例えば１０^7.3ポアズと１０^5.7ポアズの間、１０⁷ポアズと１０^5.7ポアズの間、１０^6.5ポアズと１０^5.7ポアズの間、または１０⁶ポアズと１０^5.7ポアズの間であるリボンの位置に水平に近接するように、間隙を配置してもよい。

上述の実施の形態、特に任意の「好ましい」実施の形態は、単に実現の可能性がある例であり、単に本発明の原理を明瞭に理解するために説明されたものであることを強調しておきたい。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上述の実施形態に対する多くの変形および改変が作製される可能性がある。例えば、本書で説明した実施形態例は、有機発光ダイオードディスプレイデバイスに関するものであるが、これ以外の実施の形態が本発明の範囲内で考えられる。このような全ての改変および変形は、本開示および本発明の範囲内において本書に含まれており、以下の請求項によって保護されると意図されている。

１０ 成形部本体
１２ 樋
１６ａ、１６ｂ 合流成形面
１８ 底部
２０ 溶融ガラス
２２ ガラスリボン
３０ フュージョンドロー装置
３４ 上部遷移部材
３８ 下部遷移部材
４２ 牽引ローラ
４６ 水平面
５６ 密閉部材

Claims (10)

1. 樋（１２）と、底部（１８）で交わる合流成形面（１６ａ、１６ｂ）とを備え、それにより、前記樋から溢れ出る溶融ガラス（２０）が、前記合流成形面を覆って流れかつ前記底部で結合してガラスリボン（２２）を成形する複数の溶融ガラス流を形成するように構成された成形部本体（１０）を含む、ガラスシートを成形する装置であって、前記成形部本体は水平面に対して傾けることが可能であり、かつ、
   前記成形部本体に連結され、前記ガラスリボンがその中を通って下降する第１内部空間（３６）を画成し、かつ傾けることが可能な上部遷移部材（３４）、
   前記上部遷移部材の下方に配置され、前記ガラスリボンがその中を通って下降する第２内部空間（４０）を画成する下部遷移部材（３８）、
   によって特徴づけられ、さらに、
   前記上部遷移部材および前記下部遷移部材が８ｃｍよりも小さい間隙δで隔てられ、かつ該間隙に近接している前記ガラスリボンの粘度が１０^7.3ポアズ以下であるように、該間隙が配置されることを特徴とする装置。
2. 前記間隙δが３ｃｍよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記成形部本体および前記上部遷移部材が一体となって傾けられることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
4. 前記上部および下部遷移部材に連結され、かつ前記間隙δを被覆する、可撓性密閉部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１から３いずれか記載の装置。
5. 前記下部遷移部材が前記水平面に対して垂直に可動であることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 前記上部遷移部材および下部遷移部材が独立して可動であることを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 成形部本体の表面を覆って流れている溶融ガラスの質量流量の平衡を保つ方法であって、前記成形部本体が、樋と、底部で交わる合流成形面とを備え、それにより、前記樋から溢れ出る溶融ガラスが、前記合流成形面を覆って流れかつ前記底部で結合してガラスリボンを成形する複数の溶融ガラス流を形成するように構成されている方法において、
   前記合流成形面を覆って流れている前記溶融ガラスの質量流量における変化に応じて成形部本体を水平面に対し傾ける工程、
   前記成形部本体の下方に該成形部本体に連結されて配置された上部遷移部材を前記水平面に対して傾ける工程、
   前記ガラスリボンを、前記上部遷移部材によって画成される第１内部空間に通して延伸する工程、
   前記ガラスリボンを、前記上部遷移部材の下方に配置された下部遷移部材によって画成される第２内部空間に通して延伸する工程、
   によって特徴づけられ、さらに、
   前記上部遷移部材および前記下部遷移部材が８ｃｍよりも小さい間隙δで隔てられ、かつ該間隙に近接している前記ガラスリボンの粘度が、１０^5.7ポアズよりも大きく約１０^7.3ポアズ以下であるように、該間隙が配置されることを特徴とする方法。
8. 前記上部および下部遷移部材が独立して可動であることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記下部遷移部材が前記水平面に対して垂直に平行移動することを特徴とする請求項７または８記載の方法。
10. 前記下部遷移部材が、前記ガラスリボンを延伸している間、垂直に保持されていることを特徴とする請求項９記載の方法。

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