JP5428858B2 - フロートガラスの製造方法及びフロートガラスの製造設備 - Google Patents
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Description
本発明のフロートガラスの製造方法は、溶融金属を収容した溶融金属浴槽の水平な浴面に溶融ガラスを連続的に供給してガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記浴面から引き上げ、複数の搬送ロールによって徐冷炉に搬送するフロートガラスの製造方法において、前記搬送ロールの表面に炭素含有ガスを熱分解させて炭素膜を形成した状態で、前記ガラスリボンを形成、引き上げ、搬送することを特徴とする。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部及びその近傍の表面に炭素膜を形成してもよく、この場合は、浴槽壁上端部およびその近傍に溶融金属やその酸化物が付着しにくくなり、浴槽壁上端部およびその近傍の表面から溶融金属やその酸化物がガラスリボンの下面に付着することがなく、これにより搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の再付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、炭素含有ガスを供給し熱分解させて炭素膜を形成することが好ましく、この場合には、ガラスリボンの製造中に炭素膜が摩耗または分解した場合でも炭素膜を新たに形成することができ、これにより、汚れや疵が無いガラスリボンを連続して製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、炭素含有ガスとしてアセチレンを選択することが好ましく、この場合には、緻密な炭素膜を容易に形成することができ、搬送ロールや浴槽壁上端部等に対する溶融金属またはその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備においては、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部およびその近傍の表面に炭素膜が形成されていてもよく、これにより浴槽壁上端部等に対する溶融金属やその酸化物の付着が防止されて、搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の再付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備において、炭素含有ガスを供給し熱分解させて炭素膜を形成する炭素膜形成装置が備えられることが好ましく、搬送ロール表面や浴槽壁上端部およびその近傍の表面に炭素膜を容易に形成することができる。これにより、これら部材への溶融金属やその酸化物の付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備において、搬送ロールの長手方向に沿って少なくとも1つのガス供給ノズルを配置することで、搬送ロールの搬送ロール表面の全面に炭素膜を形成することができる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備においては、炭素含有ガスとしてアセチレンを選択することが好ましく、この場合には、緻密な炭素膜を容易に形成可能となり、搬送ロールや浴槽壁上端部等に対する溶融金属またはその酸化物の付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、徐冷炉3の後段には、ガラスリボン6の表面を検査する図示略の欠点検出器と、冷却されたガラスリボン6を切断する図示略の切断機とが備えられている。
メタルバス1は、図1に示すように、溶融金属1aが満たされた溶融金属浴槽1cと、溶融金属浴槽1cの上部に設置された上部構造体1dとからなり、メタルバス1の内部が外部雰囲気とは極力遮断されるように構成されている。また、メタルバスイグジット部2は、リフトアウトロール2aを備えた下部ケーシングであるドロスボックス2Aと、上部ケーシングであるシーリングゲート2Bとから概略構成されている。
図1において、溶解清澄槽で溶融された溶融ガラス5を、溶解清澄槽から溶融金属浴槽1cの溶融金属1aの浴面1b上に連続的に供給する。溶融ガラス5を所望の厚みと幅のガラスリボン6に成形した後、リフトアウトロール2aの牽引力によって溶融金属浴槽1cの出口から引き出し、引き出されたガラスリボン6は、リフトアウトロール2aによってメタルバスイグジット部2内を搬送されて徐冷炉3に送られる。徐冷炉3に送られたガラスリボン6は、徐冷炉3内部を通過する際に徐々に冷却される。
また、リフトアウトロール2aのロール面2bは、例えば、石英、Fe等で形成されていることが好ましい。
また、導入ガスの供給量は、ロールのサイズ、ロールの回転速度、暴露するための開口部面積に合せて適宜設定すればよい。
溶融金属浴槽1cの浴槽壁上端部1eとは、図8に示すように、ガラスリボン6のテイクオフ部TOの下流にある浴槽壁1fの上端部である。なお、ガラスリボン6のテイクオフ部TOとは、溶融金属1aの浴面1bからガラスリボン6を連続的に引き上げる際にガラスリボン6が浴面1bから離れる位置を指す。このテイクオフ部TO近傍に位置する浴槽壁上端部1eは、ガラスリボン6の下側に隣接する部材であるが、溶融金属1aやその酸化物が付着しやすい部分である。浴槽壁上端部1eに付着した溶融金属1aやその酸化物が、ガラスリボン6の下面に再付着することによって溶融金属浴槽1cから持ち出され、リフトアウトロール2a等の搬送ロールの外周面に付着する場合がある。
また、浴槽壁上端部近傍とは、図8に示すように、ガラスリボン6のテイクオフ部TOの下流にある浴槽壁1eの側壁部1gであって、浴槽壁上端部1eを挟む側壁部1gである。この側壁部1gにも溶融金属1aやその酸化物が付着しやすい。
炭素膜31を形成することにより、溶融金属1aに対する浴槽壁上端部1eおよび/または側壁部1gの濡れ性を低減することが可能になり、溶融金属1aが付着しにくくなる。
これによりガラスリボン6、リフトアウトロール2aに対する溶融金属1aまたはその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボン6を製造できる。なお、浴槽壁上端部1eへの炭素膜31のコーティングに用いる炭素含有ガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、エタン、メタン、プロパン等を例示できる。
図9に示す炭素膜形成用の実験装置を用いて、リフトアウトロールのロールの構成材料である石英ガラス板(サンプル)105に炭素膜を形成し、形成された炭素膜について各種の評価を行った。
図9に示す実験装置について説明すると、この実験装置100は、管状の反応容器101の外周に加熱ヒータ102が配設された管型電気炉103を主体として構成されている。反応容器101の内部には、耐熱性材料からなるサンプル台104が設置され、このサンプル台104には炭素膜が形成される石英ガラス板105が設置されている。また、反応容器101には、炭素含有ガスを含む導入ガスを供給する石英ガラス製の供給管106が配設されている。供給管106の先端にあるガス供給ノズル106aは、石英ガラス板105の表面近傍に配置されており、炭素含有ガスを石英ガラス板105の表面の周囲に供給できるようになっている。更に、反応容器101には、水素を含む還元性ガスを供給する別の供給管107が配設されている。
上記の手順に従って、炭素含有ガスの種類、導入ガス中の炭素含有ガスの濃度、処理温度及び処理時間を下記表1の通りに設定して、実施例1〜13及び比較例1〜2のサンプルを得た。
得られたサンプルについて、石英ガラス板105の表面状態を光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。炭素膜が形成されたものについては、炭素膜の摩擦係数の測定を行うとともに、錫の濡れ性を評価した。結果を表2に示す。
石英ガラス板105上には重り205aが載せられており、ロール切片204との接触面積当たり100gの荷重が印加されている。更に、石英ガラス板105には白金ワイヤー206が取り付けられ、白金ワイヤー206は巻取器207に接続されており、ロール切片に対して石英ガラス板105を30mm/分の速度で摺動できるようになっている。また白金ワイヤー206には、荷重計208が組み込まれており、ロール切片に対する石英ガラス板105の摩擦力を計測可能になっている。更に、容器201には、水素と窒素との混合ガスを供給する供給管209が配設されている。
接触角が110°以上のものを「良好」と評価し、110°未満のものを「不十分」と評価した。結果を表2に示す。
一方、アセチレン(C2H2)を用いて炭素膜の形成を行った場合は、実施例1〜11に示すように、650℃〜700℃の範囲で熱分解が起こり、良好な炭素膜が形成された。一例として、実施例2のサンプルの表面状態を図11及び図12に示す。図11は、ガラスに炭素膜が付いた状態を肉眼で観察した写真で、光沢からガラス表面に均一な厚さの平滑な膜が生成しているのが判る。図12は、図11の炭素膜を電子顕微鏡で観察した写真で、表面は径10nm程度の炭素の微粒子(白い部分)が均一に隙間無く分布しており、この膜が非常に緻密で傷付きにくいことが判る。これにより実施例2のサンプルには、緻密で均質な炭素膜が形成されていることが明らかである。
また、プロパン(C3H8)、ベンゼン(C6H6)のようなアセチレン(C2H2)以外の炭素膜の形成を行った場合でも、実施例12および13に示すように、1000℃の程度の温度で熱分解が起こり、良好な炭素膜が形成された。
また、炭素膜が形成された実施例1〜13においては、摩擦係数が低く、錫に対する濡れ抑制も良好であった。
ガラス製造設備のメタルバスイグジット部に、図2〜5に示す炭素膜形成装置を設置して実機試験を行った。図2〜5に示すように、回転するリフトアウトロールの下側にガス供給ノズルを設置して、ロール表面に原料ガスが吹き出るようにして、原料ガスを噴出させた場合と噴出させない場合でのガラスリボンのスリップ傷の発生頻度などを比較した。
導入ガスは、窒素と混合してアセチレン濃度20%に調整した混合ガス(導入ガス)を用い、直径300mm、長さ4mのリフトアウトロールに対して、導入ガスの供給量を0.6m3/hとした。また、雰囲気温度(メタルバスイグジット部内の温度)を700℃とし、雰囲気ガスは水素と窒素との混合ガスとした。
その結果、噴出された導入ガスにより、リフトアウトロールのロール面は、炭素膜が生成され黒変し、成膜前に比べて、ガラスリボンのスリップ傷の発生頻度が約50%まで低下した。ガラスリボンに付着した炭素膜片によって欠点が発生することが懸念されたが、実際には大気雰囲気に晒された時点で炭素膜片が燃焼消滅し、欠点とはならなかった。
また、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部及びその近傍に炭素膜を形成させることにより、浴槽壁上端部およびその近傍に溶融金属やその酸化物が付着しにくくなり、浴槽壁上端部およびその近傍にから溶融金属やその酸化物がガラスリボンの下面に付着することがない。
したがって、搬送ロールに対して溶融金属やその酸化物の再付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
本出願は、2007年7月23日出願の日本特許出願2007−190708に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (8)
- 溶融金属を収容した溶融金属浴槽の水平な浴面に溶融ガラスを連続的に供給してガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記浴面から引き上げ、複数の搬送ロールによって徐冷炉に搬送するフロートガラスの製造方法において、
前記搬送ロールの表面に炭素含有ガスを熱分解させて炭素膜を形成した状態で、前記ガラスリボンを形成、引き上げ、搬送することを特徴とするフロートガラスの製造方法。 - 前記ガラスリボンが前記浴面から引き上げられて前記浴面から離れる部分より下流に位置する前記溶融金属浴槽の浴槽壁上端部および浴槽壁側壁部の表面に、炭素膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のフロートガラスの製造方法。
- 前記炭素含有ガスがアセチレンであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフロートガラスの製造方法。
- 溶融金属が収容され、前記溶融金属の水平な浴面に溶融ガラスが連続的に供給されてガラスリボンが形成される溶融金属浴槽と、前記ガラスリボンが徐冷される徐冷炉と、前記溶融金属浴槽から前記徐冷炉に前記ガラスリボンを搬送する搬送ロールと、が備えられたフロートガラスの製造設備において、
前記搬送ロールの表面に炭素含有ガスを熱分解させて炭素膜が形成されていることを特徴とするフロートガラスの製造設備。 - 前記ガラスリボンが前記浴面から引き上げられて前記浴面から離れる部分より下流に位置する前記溶融金属浴槽の浴槽壁上端部および浴槽壁側壁部の表面に、炭素膜が形成されていることを特徴とする請求項4に記載のフロートガラスの製造設備。
- 炭素含有ガスを供給し、熱分解させて前記炭素膜を形成する炭素膜形成装置が備えられていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のフロートガラスの製造設備。
- 炭素膜形成装置が、前記搬送ロールの長手方向に沿って前記搬送ロール表面に対向するように配置された少なくとも1つのガス供給ノズルと、前記ガス供給ノズルに前記炭素含有ガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給手段から前記ガス供給ノズルに前記炭素含有ガスを導くガス導入部と、から構成されることを特徴とする請求項6に記載のフロートガラスの製造設備。
- 前記炭素含有ガスがアセチレンであることを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項に記載のフロートガラスの製造設備。
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