JP5310126B2 - 線状ガラス物品及びその製造方法並びに製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、線引き機によって加熱したガラスを下流側に引っ張り、線状ガラス物品を製造する技術の改良に関する。

周知のように、ガラス管や、ガラス棒などの線状ガラス物品は、加熱したガラスを線引き機によって挟持して下流側に引っ張って、線状に引き伸ばすことで成形される。そして、このようにして製造された線状ガラス物品は、他の線状ガラス物品や、他の金属部材などと接触した場合に、表面に傷が付いてしまうという問題がある。

そこで、上記の製造工程における線引き機の下流側において、有機系の界面活性剤を含有する溶液（石鹸水など）をガラスの表面に噴射して当該表面に界面活性剤の被膜を形成し、成形された線状ガラス物品の表面の滑り性を向上させる場合がある（例えば、特許文献１を参照）。これにより、線状ガラス物品が、他の線状ガラス物品などの他部材と接触した場合でも、両者の間での不当な擦れが生じる割合が低減し、傷の発生を抑制することが可能となる。

特開２００７−１９６２０９号公報

しかしながら、上述の方法では、線引き機と、ガラスとの間に生じる擦れなどによってガラスの表面に生じる傷を防止することはできない。すなわち、上述の方法では、線引き機の下流側で初めてガラスの表面に有機系の界面活性剤からなる被膜が形成されるため、線引き機によって生じるガラスの表面の傷を防止することはできない。そして、このような傷は、最終的に成形された線状ガラス物品の表面に傷として残存することになる。

そこで、当該傷の発生を抑制すべく、線引き機の上流側においても同様にガラスの表面に有機系の界面活性剤を含有する溶液を噴射することも考えられるが、この場合には次のような問題が生じる。すなわち、有機系の界面活性剤の耐熱温度は、線引き機の直上流のガラスの表面温度よりも低いのが通例であるため、線引き機の上流側で当該界面活性剤を含有する溶液を噴射したとしても、当該ガラスの表面に到達する前に消失したり、或いは界面活性剤としての機能が失われるなどの不具合が生じ、線引き機に到達する前にガラスの表面に適正な被膜を形成できないという問題が生じる。

以上の実情に鑑み、本発明は、加熱されたガラスを線引き機で引っ張る際に、そのガラスの表面と線引き機との間に生じる擦れ等によってガラスの表面に傷が付くという事態を確実に抑制することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る製造方法は、加熱したガラスを線引き機で下流側に引っ張って線状ガラス物品を製造する線状ガラス物品の製造方法において、前記線引き機の上流側の位置で、その位置における雰囲気温度およびガラスの表面温度以上の耐熱性を有する表面保護剤をガラスの表面に付着させることに特徴づけられる。

このような方法によれば、線引き機の上流側の位置で、その位置における雰囲気温度およびガラスの表面温度以上の耐熱性を有する表面保護剤がガラスの表面に付着するので、ガラスの表面に付着した表面保護剤が、熱によって消失したり、その保護機能を失ったりするということがない。したがって、加熱したガラスを線引き機で下流側に引っ張る際に、ガラスと線引き機の間に擦れなどが生じても、線引き機に至るまでにガラスの表面には適正に表面保護剤が付着しているので、その表面保護剤の保護機能によりガラスの表面に傷が付くという事態を確実に抑制することができる。

上記の方法において、前記表面保護剤を含有してなる溶液をガラスの表面に噴射して、ガラスの表面に前記表面保護剤を付着させてもよい。

このようにすれば、表面保護剤を含有する溶液は、ガラスが到達した段階でその液体成分が熱により消失或いは減少して、ガラスの表面に耐熱性を有する表面保護剤が残存することから、ガラスの表面に表面保護剤を効率よく付着させることが可能となる。

上記の方法において、前記表面保護剤が、無機物質からなることが好ましい。

このようにすれば、無機物質の特性に由来する高い耐熱性を表面保護剤に付与することが可能となるので、ガラスの表面に確実に表面保護剤を付着させることができる。

上記の方法において、前記線引き機の下流側の位置で、前記無機物質からなる表面保護剤が付着したガラスの表面に、その上から有機物質からなる表面保護剤を付着させることが好ましい。

すなわち、有機物質からなる表面保護剤であれば、ガラスの表面に緻密な保護膜を形成できるので、線状ガラス物品の表面に対して高い保護効果を享受することができる。したがって、上述のように無機物質からなる表面保護剤と、有機物質からなる表面保護剤とを併用することが好ましく、このようにすれば、成形された線状ガラス物品に事後的に傷が付くという事態をより確実に防止することが可能となる。

以上の方法において、前記無機物質としては、二酸化ケイ素（シリカ）又は窒化ホウ素が好適に利用することができる。そして、本願発明者等の鋭意研究の結果、無機物質として二酸化ケイ素（シリカ）又は窒化ホウ素を使用した場合に、線状ガラス物品の表面に特に高い滑り性を付与できることが確認されている。

一方、上記課題を解決するために創案された本発明に係る製造装置は、加熱したガラスを線引き機で下流側に引っ張って線状のガラス物品を成形する線状ガラス物品の製造装置において、前記線引き機の上流側の位置で、その位置における雰囲気温度およびガラスの表面温度以上の耐熱性を有する表面保護剤をガラスの表面に付着させる表面保護剤付着部を備えていることに特徴づけられる。

このような構成によれば、上記製造方法の基本的構成から得られる作用効果と実質的に同一の作用効果を享受することができる。

以上のように本発明によれば、前記線引き機の上流側の位置でその位置における雰囲気温度およびガラスの表面温度以上の耐熱性を有する表面保護剤が使用されるので、線引き機の上流側においてガラスの表面に表面保護剤を適正に付着させることができる。したがって、当該表面保護剤によりガラスの表面は保護されることになるので、ガラスの表面と線引き機との間に生じる擦れ等によってガラスの表面に傷が付くという事態を確実に抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る線状ガラス物品の製造装置の線引き機の周辺を示す側面図である。 図１の第一溶液噴射ノズルと、長尺ガラスとの位置関係を示す断面図である。 図１の線引き機の上流側における長尺ガラスの表面状態を示す断面図である。 図１の線引き機の下流側における長尺ガラスの表面状態を示す断面図である。 図１の第一溶液噴射ノズルと、長尺ガラスとの位置関係の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る線状ガラス物品の製造装置の要部を示す図である。同図に示すように、この製造装置１は、ダンナー法やダウンドロー法などの公知の手法で成形された管状の長尺ガラス２を下流側に引っ張って、線状に引き伸ばす線引き機３を備えている。この線引き機３は、長尺ガラス２を上下両側から挟持する一対の挟持部４を備えている。この実施形態では、挟持部４は、長尺ガラス２の表面に接触して当該長尺ガラス２を下流側に案内する無端ベルト５と、この無端ベルト５を回転駆動するローラ６とから構成されている。

線引き機３の上流側には、高耐熱性を有する第一表面保護剤を含有してなる第一溶液７を長尺ガラス２の表面に噴射する第一溶液噴射ノズル８が配置されている。この実施形態では、線引き機３の上流側の位置で、かつ、長尺ガラス２の表面温度が２００〜４００℃（好ましくは２５０〜３５０℃）となる範囲に第一溶液噴射ノズル８が配置されている。この第一溶液噴射ノズル８は、図２に示すように、長尺ガラス２を挟んで上下方向に対向するように２つ配置されている。各々の第一溶液噴射ノズル８からは、ミスト状に第一溶液７が噴射され、長尺ガラス２の表面を覆うように第一溶液７を付着させるようになっている。長尺ガラス２の表面に第一溶液７が付着すると、図３に示すように、第一溶液７の液体成分は、蒸発等して消失或いは減少し、耐熱性を有する第一表面保護剤の層９が、長尺ガラス２の表面を覆うように付着したまま残存する。すなわち、第一溶液噴射ノズル８が、第一表面保護剤付着部として機能するようになっている。ここで、長尺ガラス２の表面に対して上下２方向から第一溶液７を噴射するようにしたのは、線引き機３の挟持部４により挟持される長尺ガラス２の上下面に第一表面保護剤の層９を充填的に形成するためである。換言すれば、第一表面保護剤の層９は、必ずしも長尺ガラス２の全周を覆うように連続している必要はなく、線引き機３の挟持部４と非接触となる長尺ガラスの左右両側面において不連続であってもよい。勿論この場合でも、第一溶液７をミスト状に噴射しているので、長尺ガラス２の左右両側面にも第一表面保護剤の層９を形成することはできる。なお、この第一表面保護剤の層９の平均厚みは、０．０４〜１０μｍ程度である。

この第一表面保護剤は、界面活性剤として機能するようになっており、長尺ガラス２の表面の滑り性を向上させるようになっている。具体的には、当該第一表面保護剤は、第一溶液噴射ノズル８が配置される線引き機３の上流側の位置における雰囲気温度、およびその位置での長尺ガラス２の表面温度以上の耐熱性（例えば、２００〜４００℃）を有するもので、無機物質から構成される。そのため、上述のように線引き機３の上流側に形成される第一表面保護剤の層９は、無機物質の粒子の集合体として形成される。なお、通常は、雰囲気温度よりも長尺ガラス２の表面温度の方が高温となりやすいため、第一表面保護剤の耐熱性は、第一溶液噴射ノズル８が配置される線引き機３の上流側の位置における長尺ガラス２の表面温度以上であればよい。すなわち、第一表面保護剤の耐熱性は、長尺ガラス２の表面温度のみを基準として選定するようにしもよい。

ここで、第一表面保護剤に使用される無機物質としては、例えば、二酸化ケイ素（シリカ）又は窒化ホウ素などが挙げられる。また、第一溶液７には、水などの溶媒に少量の分散剤を含有させており、溶媒中で無機物質からなる第一表面保護剤が分散するようにしている。

そして、以上のような長尺ガラス２の表面を覆う第一表面保護剤の層９は、線引き機３の上流側で形成されるので、線引き機３の無端ベルト５と、長尺ガラス２とが接触する段階では、当該第一表面保護剤の層９によって長尺ガラス２の表面を保護することができる。付言すれば、当該表面保護剤の層９により長尺ガラス２の表面は、滑り性が向上しているので、線引き機３の無端ベルト５との間で不当な擦れが生じないようになっている。したがって、長尺ガラス２の表面に傷が付く割合を可及的に低減することが可能となる。

一方、線引き機３の下流側には、低耐熱性（例えば、２００℃以下の耐熱性）を有する第二表面保護剤を含有してなる第二溶液１０を長尺ガラス２の表面に噴射する第二溶液噴射ノズル１１が配置されている。この実施形態では、第二溶液噴射ノズル１１は、線引き機３の下流側で、かつ、長尺ガラス２の表面温度が１００〜２００℃（好ましくは１５０〜２００℃）となる範囲となる位置に配置されており、その位置で第一溶液噴射ノズル８と同様に長尺ガラス２を挟んで上下方向に対向するように２つ配置されている。各々の第二溶液噴射ノズル１１からは、ミスト状に第二溶液１０が噴射され、第一表面保護剤の層９の上から長尺ガラス２の表面を覆うように第二溶液１０が付着するようになっている。長尺ガラス２の表面を覆う第一表面保護剤の層９の表面に第二溶液１０が付着すると、図４に示すように、第二溶液１０の液体成分は、蒸発等により消失或いは減少し、第二表面保護剤の層１２が第一表面保護剤の層９の表面に残存するようになっている。すなわち、第二溶液噴射ノズル１１が、第二表面保護剤付着部として機能するようになっている。したがって、第二溶液噴射ノズル１１の下流側において、長尺ガラス２の表面は、第一表面保護剤の層９と、第二表面保護剤の層１２との２層によってコーディングされるようになっている。なお、第二表面保護剤の層１２の平均厚みは、０．０４〜１０μｍ程度である。

この第二表面保護剤は、界面活性剤として機能する有機物質から構成されている。そのため、第二表面保護剤から構成される層１２は、有機的な結合状態により形成されることになるので、無機物質である第一表面保護剤から構成される層９よりも緻密な膜状となり得る。その結果、第一の表面保護剤の層９のみで長尺ガラス２の表面を覆う場合よりも、成形された線状ガラス物品に事後的に傷が付くという事態をより確実に防止できる。

なお、第二表面保護剤として使用する有機物質としては、例えば、シリコーン、各種脂肪酸ソルビタン系、ステアリン酸ソルビタン系、オレイン酸ソルビタン系（ヤシ油脂肪酸ソルビタン、ステアリン酸ソルビタン、オキシエチレンヤシ油脂肪ソルビタン、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸オイオキシエチレンソルビタン他）などが挙げられる。

次に、以上のように構成された線状ガラス物品の製造装置１によって、線状ガラス物品（ガラス管）を製造する方法を簡単に説明する。

まず、溶融ガラスを公知のダンナー法や、ダウンドロー法などにより管状に成形し、図１に示すように、この管状となった長尺ガラス２を線引き機３で下流側に引き伸ばして、所期の線状ガラス物品と同径となる程度まで細線化する。

この際、線引き機３の上流側では、長尺ガラス２の表面に第一溶液噴射ノズル８から耐熱のある第一表面保護剤（無機物質）を含有してなる第一溶液７をミスト状に連続的に噴射する。これにより、図３に示すように、長尺ガラス２の表面には、高耐熱性を有する第一表面保護剤の層９が形成されるため、当該第一表面保護剤の層９の保護効果により線引き機３によって長尺ガラス２の表面に傷が付くという事態を確実に防止することが可能となる。

一方、線引き機３の下流側においても、長尺ガラス２の表面に第二溶液噴射ノズル１１から第二表面保護剤（有機物質）を含有する第二溶液１０をミスト状に連続的に噴射して、図４に示すように、長尺ガラス２の表面に第一表面保護剤の層９の上から第二表面保護剤の層１２を形成する。これにより、長尺ガラス２の表面は、第一表面保護剤の層９および第二表面保護剤の層１２の２層により保護されるので、当該長尺ガラス２を所定長さに切断してなる線状ガラス物品の表面に事後的に傷が付くという事態をより確実に防止することが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、線引き機３の上流側と下流側に、溶液噴射ノズル８，１１をそれぞれ配置したが、必要に応じて、下流側の第二溶液噴射ノズル１１は省略することができる。すなわち、この場合には、最終製品となる線状ガラス物品の表面には、図３に示したように、無機物質からなる第一表面保護剤の層９のみが形成されることになる。

また、上記の実施形態では、図２に示したように、長尺ガラス２を挟んで上下方向に対向するように２つの第一溶液噴射ノズル８を配置して、２方向から第一溶液７を長尺ガラス２の表面に噴射する場合を説明したが、図５に示すように、長尺ガラス２の周囲を取り込むように４つの第一溶液噴射ノズル８を配置して、４方向から第一溶液７を長尺ガラス２の表面に噴射するようにしてもよい。このようにすれば、長尺ガラス２の表面に均一に第一表面保護剤を付着させることができるので、長尺ガラス２や、この長尺ガラス２を切断して得られる線状ガラス物品の表面全体を均一に保護することが可能となる。また、線引き機３の下流側に第二溶液噴射ノズル１１を配置する場合には、当該ノズル１１についても同様の配置態様としてもよい。

また、上記の実施形態では、長尺ガラス２の表面に向かって第一溶液７および第二溶液１１をミスト状に噴射して第一表面保護剤および第二表面保護剤を付着させる場合を説明したが、第一溶液７及び第二溶液１１のいずれか一方を発泡させて泡状にし、当該泡の中に長尺ガラス２を通過させて、該当する表面保護剤を付着させるようにしてもよい。また、表面保護剤を含有する溶液を貯溜しておき、その溶液中に長尺ガラス２を通過させて表面保護剤を付着させたり、長尺ガラス２の表面に耐熱ブラシ等により表面保護剤又は表面保護剤を含有する溶液を直接塗布して表面保護剤を付着させるようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、長尺ガラス２として管状のものを説明したが、中実の棒状のものであってもよく、この場合には、当該長尺ガラス２を切断して得られる線状ガラス部品も棒状となる。

１ 製造装置
２ 長尺ガラス
３ 線引き機
４ 挟持部
５ 無端ベルト
６ ローラ
７ 第一溶液
８ 第一溶液噴射ノズル（第一表面保護剤付着部）
９ 第一表面保護剤（無機系界面活性剤）の層
１０ 第二溶液
１１ 第二溶液噴射ノズル（第二表面保護剤付着部）
１２ 第二表面保護剤（有機系界面活性剤）の層

Claims (6)

1. 加熱したガラスを線引き機で下流側に引っ張って線状ガラス物品を製造する線状ガラス物品の製造方法において、
   前記線引き機の上流側の位置で、その位置における雰囲気温度およびガラスの表面温度以上の耐熱性を有する無機物質からなる表面保護剤をガラスの表面に付着させると共に、
   前記線引き機の下流側の位置で、前記無機物質からなる表面保護剤が付着したガラスの表面に、その上から有機物質からなる表面保護剤を付着させることを特徴とする線状ガラス物品の製造方法。
2. 前記表面保護剤を含有してなる溶液をガラスの表面に噴射して、ガラスの表面に前記表面保護剤を付着させる請求項１に記載の線状ガラス物品の製造方法。
3. 前記無機物質が、二酸化ケイ素又は窒化ホウ素である請求項１又は２に記載の線状ガラス物品の製造方法。
4. 加熱したガラスを線引き機で下流側に引っ張って線状のガラス物品を成形する線状ガラス物品の製造装置において、
   前記線引き機の上流側の位置で、その位置における雰囲気温度およびガラスの表面温度以上の耐熱性を有する無機物質からなる表面保護剤をガラスの表面に付着させる第一表面保護剤付着部と、
   前記線引き機の下流側の位置で、前記無機物質からなる表面保護剤が付着したガラスの表面に、その上から有機物質からなる表面保護剤を付着させる第二表面保護剤付着部とを備えていることを特徴とする線状ガラス物品の製造装置。
5. 前記第一表面保護剤付着部が、前記無機物質からなる表面保護剤を噴霧すると共に、
   前記第二表面保護剤付着部が、前記有機物質からなる表面保護剤を噴霧することを特徴とする請求項４に記載の線状ガラス物品の製造装置。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の線状ガラス物品の製造方法により製造された線状ガラス物品であって、
   無機物質からなる第一表面保護層と、前記第一表面保護層の上に形成された有機物質からなる第二表面保護層とを有することを特徴とする線状ガラス物品。

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