JP6127978B2 - 支持ロール、支持ロールを有する板ガラスの成形装置、および支持ロールを用いた板ガラスの成形方法 - Google Patents
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Description
本発明は、支持ロール、支持ロールを有する板ガラスの成形装置、および支持ロールを用いた板ガラスの成形方法に関する。
板ガラスの成形方法として、フロート法が広く用いられている。フロート法は、浴槽内に収容される溶融金属（例えば、溶融スズ）上に導入された溶融ガラスを所定方向に流動させ、帯板状の溶融ガラスリボンとする方法である。溶融ガラスリボンは、水平方向に流動する過程で冷却された後、リフトアウトロールによって溶融金属から引き上げられ、徐冷炉内で徐冷され板状ガラスとなる。板状ガラスは、徐冷炉から搬出された後、切断機によって所定の寸法形状に切断され製品である板ガラスとなる。
また、別の成形方法として、フュージョン法も知られている。フュージョン法は、樋状部材の左右両側の上縁から溢れ出した溶融ガラスを、樋状部材の左右両側面に沿って流下させ、左右両側面が交わる下縁で合わせることにより、帯板状の溶融ガラスリボンとする方法である。溶融ガラスリボンは、鉛直方向下方に移動しながら徐冷され板状ガラスとなる。板状ガラスは、切断機によって所定の寸法形状に切断され、製品である板ガラスとなる。
ところで、平衡厚さより薄い状態にある溶融ガラスリボンは、幅方向に収縮しようとする。仮に、溶融ガラスリボンが幅方向に収縮すると、製品である板ガラスの厚さが目標の厚さよりも厚くなってしまう。この問題は、目標の厚さが薄くなるほど顕著である。
そこで、従来から、溶融ガラスリボンの幅方向の収縮を抑制するため、溶融ガラスリボンを支持する支持ロールが用いられている（例えば、特許文献１参照）。支持ロールは、溶融ガラスリボンの幅方向両側に複数対配置され、溶融ガラスリボンに対し幅方向に張力を加える。支持ロールは、溶融ガラスリボンの表面と接触する回転部材を先端部に有する。回転部材が回転することによって、溶融ガラスリボンが所定方向に送り出される。
支持ロールの回転部材は、鋼や耐熱合金などの金属材料で円盤状に形成され、回転部材の溶融ガラスリボンと接触する部分には、クロムめっき層などが施される場合もある。回転部材は、溶融ガラスリボンを支持しやすいように、溶融ガラスリボンと接触する外周部に、歯車状の凹凸を有している。
ところで、支持ロールの回転部材は、金属材料で形成されるので、溶融ガラスリボンとの接触によって過熱されないように、内部に冷媒流路を有する。冷媒が回転部材の内部を流れるので、回転部材の近傍において、溶融ガラスリボンが強く冷却される。そのため、溶融ガラスリボンの温度、ひいては、溶融ガラスリボンの厚さが不安定になりやすく、製品である板ガラスの平坦性が損なわれることがあった。
また、回転部材の近傍において、溶融ガラスリボンが強く冷却され、硬くなるので、回転部材が溶融ガラスリボンに食い込み難く、溶融ガラスリボンを支持（グリップ）できないことがあった。特に、溶融ガラスリボンの移動方向下流側では、溶融ガラスリボンの温度が低いため、グリップ性が問題となりやすい。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、製品である板ガラスの平坦性、および、溶融ガラスリボンに対するグリップ性を向上可能な支持ロールを提供することを目的とする。
上記目的を解決するため、本発明の一観点によれば、帯板状の溶融ガラスリボンの幅方向における収縮の抑制に使用される支持ロールにおいて、前記溶融ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成され、前記回転部材のうち、少なくとも、前記溶融ガラスリボンと接触する部分が、窒化ケイ素質セラミックスで形成され、前記窒化ケイ素質セラミックスは、焼結体であって、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．１質量％以下、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が０．７質量％以下、およびチタン（Ｔｉ）の含有量が０．９質量％以下であることを特徴とする支持ロールが提供される。
また、本発明の別の一観点によれば、帯板状の溶融ガラスリボンの幅方向における収縮の抑制に使用される支持ロールにおいて、前記溶融ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、前記回転部材は、フロートバス内の前記溶融ガラスリボンと接触する部材であり、該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成される支持ロールが提供される。
また、本発明の別の一観点によれば、帯板状の溶融ガラスリボンの幅方向における収縮の抑制に使用される支持ロールにおいて、前記溶融ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、前記回転部材は、フロートバス内の前記溶融ガラスリボンと接触する部材であり、該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成される支持ロールが提供される。
本発明によれば、製品である板ガラスの平坦性、および、溶融ガラスリボンに対するグリップ性を向上可能な支持ロールを提供することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下の図面において、同一のまたは対応する構成には、同一のまたは対応する符号を付して、説明を省略する。
（板ガラスの成形装置および成形方法）
図１は、本発明の一実施形態による板ガラスの成形装置を示す一部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図１は、本発明の一実施形態による板ガラスの成形装置を示す一部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
板ガラスの成形装置１０は、フロートバス２０を有する。フロートバス２０は、溶融金属（例えば、溶融スズ）Ｓを収容する浴槽２２、浴槽２２の外周上縁に沿って設置される側壁２４、および側壁２４に連結され、浴槽２２の上方を覆う天井２６などで構成される。天井２６には、浴槽２２と天井２６との間に形成される空間２８に、還元性ガスを供給するガス供給路３０が設けられている。また、ガス供給路３０には、加熱源としてのヒータ３２が挿通されており、ヒータ３２の発熱部３２ａが浴槽２２の上方に配置されている。
上記成形装置１０を用いた成形方法は、溶融金属（例えば、溶融スズ）Ｓ上に導入された溶融ガラスを所定方向に流動させることにより、帯板状の溶融ガラスリボンＧとする方法である。溶融ガラスリボンＧは、所定方向（図２中、Ｘ方向）に流動する過程で冷却された後、リフトアウトロールによって溶融スズＳから引き上げられ、徐冷炉内で徐冷され、板状ガラスとなる。板状ガラスは、徐冷炉から搬出された後、切断機によって所定の寸法形状に切断され、製品である板ガラスとなる。
フロートバス２０内の空間２８は、溶融スズＳの酸化を防止するため、ガス供給路３０から供給される還元性ガスで満たされている。還元性ガスは、例えば、水素ガスを１〜１５体積％、窒素ガスを８５〜９９体積％含んでいる。フロートバス２０内の空間２８は、側壁２４の隙間などから大気が混入するのを防止するため、大気圧よりも高い気圧に設定されている。
フロートバス２０内の温度分布を調節するため、ヒータ３２は、例えば、溶融ガラスリボンＧの流動方向（Ｘ方向）および幅方向（Ｙ方向）に間隔をおいて複数設けられ、マトリックス状に配置されている。ヒータ３２の出力は、溶融ガラスリボンＧの流動方向（Ｘ方向）上流側ほど、溶融ガラスリボンＧの温度が高くなるように制御される。また、ヒータ３２の出力は、溶融ガラスリボンＧの温度が幅方向（Ｙ方向）に均一になるように制御される。
また、板ガラスの成形装置１０は、フロートバス２０内の溶融ガラスリボンＧが幅方向に収縮するのを抑制するため、溶融ガラスリボンＧを支持する支持ロール４０を有する。支持ロール４０は、図２に示すように、溶融ガラスリボンＧの幅方向両側に複数対配置され、溶融ガラスリボンＧに対し幅方向（図中、Ｙ方向）に張力を加える。
支持ロール４０は、溶融ガラスリボンＧと接触する回転部材５０を先端部に有する。回転部材５０は、溶融ガラスリボンＧの上面に食い込むあるいは接触することにより、溶融ガラスリボンＧが幅方向に収縮しないように、溶融ガラスリボンＧの幅方向端部を支持する。回転部材５０が回転することによって、溶融ガラスリボンＧが所定方向に送り出される。
（支持ロール）
図３は、本発明の一実施形態による支持ロールを示す正面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った一部断面図である。
図３は、本発明の一実施形態による支持ロールを示す正面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った一部断面図である。
支持ロール４０は、主に、回転部材５０と、回転部材５０が取り付けられる取り付け部材６０と、取り付け部材６０と一体化された軸部材７０とで構成される。以下、回転部材５０、取り付け部材６０、および軸部材７０の構成について説明するが、説明の都合上、軸部材７０、取り付け部材６０、回転部材５０の順で説明する。
（軸部材）
軸部材７０は、冷媒流路を内部に有し、冷媒流路を流れる冷媒によって冷却され、鋼や耐熱合金などの金属材料で形成されてよい。軸部材７０の外周には、不図示の断熱材等を巻き付けてもよい。
軸部材７０は、冷媒流路を内部に有し、冷媒流路を流れる冷媒によって冷却され、鋼や耐熱合金などの金属材料で形成されてよい。軸部材７０の外周には、不図示の断熱材等を巻き付けてもよい。
軸部材７０は、例えば、２重管であって、内管および外管で構成される。内管の内側空間と、内管の外周面と外管の内周面との間に形成される空間とで冷媒流路が構成される。
冷媒としては、水などの液体、または、空気などの気体が用いられる。冷媒は、例えば、内管の内側空間を通り、取り付け部材６０の内側空間に供給された後、内管の外周面と外管の内周面との間に形成される空間を通り、外部に排出される。外部に排出された冷媒は、冷却器で冷却され、再び、内管の内側空間に還流されてもよい。なお、冷媒の流れ方向は逆方向であってもよい。
軸部材７０は、図１に示すように、側壁２４を貫通しており、フロートバス２０の外部において、モータや減速機などで構成される駆動装置３４に接続されている。駆動装置３４が作動することによって、軸部材７０の中心軸線を中心に、軸部材７０、取り付け部材６０、および回転部材５０が一体的に回転する。
（取り付け部材）
取り付け部材６０は、図４に示すように、軸部材７０と一体化されており、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の内側空間を内部に有してよい。内側空間には冷媒が流れるので、取り付け部材６０は鋼や耐熱合金などの金属材料で形成されてよい。取り付け部材６０には、回転部材５０が取り外し可能に取り付けられる。
取り付け部材６０は、図４に示すように、軸部材７０と一体化されており、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の内側空間を内部に有してよい。内側空間には冷媒が流れるので、取り付け部材６０は鋼や耐熱合金などの金属材料で形成されてよい。取り付け部材６０には、回転部材５０が取り外し可能に取り付けられる。
取り付け部材６０は、軸部材７０と一体化されるシャフト部６２と、シャフト部６２の先端部から、シャフト部６２の径方向外方に突出する環状のフランジ部６３と、シャフト部６２の先端部から、シャフト部６２と同軸的に延びるロッド部６４とを一体的に有する。
シャフト部６２は、軸部材７０と突き合わされ、例えば溶接によって一体化されている。シャフト部６２には、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の冷媒流路が設けられてよい。
フランジ部６３は、シャフト部６２の先端部（軸部材７０と反対側の端部）から、シャフト部６２の径方向外方に突出している。フランジ部６３には、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の冷媒流路が設けられてよい。
ロッド部６４は、シャフト部６２の先端部から、シャフト部６２と同軸的に延びている。ロッド部６４には、軸部材７０の冷媒流路と連通する不図示の冷媒流路が設けられてよい。ロッド部６４は、図４に示すように、回転部材５０を貫通しており、先端部に雄ネジ部を有している。雄ネジ部にネジ止めされるナット４１と、フランジ部６３とによって、回転部材５０の軸方向の移動が制限される。ナット４１を雄ネジ部から取り外すことにより、回転部材５０の取り外しが可能となる。
また、取り付け部材６０は、フランジ部６３の先端側の面に固定され、ロッド部６４の中心軸線と平行な軸部６７、６８を有している。軸部６７、６８と、ロッド部６４とによって取り付け部材６０と回転部材５０が一体的に回転可能となる。
軸部６７、６８は、図４に示すように、それぞれ、回転部材５０を貫通しており、先端部に雄ネジ部を有している。雄ネジ部にネジ止めされるナット４２、４３と、フランジ部６３とによって、回転部材５０の軸方向の移動が制限される。ナット４２、４３を雄ネジ部から取り外すことにより、回転部材５０の取り外しが可能となる。
（回転部材）
回転部材５０は、円盤状であって、回転部材５０の中心軸線と軸部材７０の中心軸線とは同一直線上にある。回転部材５０は、外周部５１にて、溶融ガラスリボンＧの表面（本実施形態では、上面）と接触する。回転部材５０が回転することによって、溶融ガラスリボンＧが所定方向に送り出される。
回転部材５０は、円盤状であって、回転部材５０の中心軸線と軸部材７０の中心軸線とは同一直線上にある。回転部材５０は、外周部５１にて、溶融ガラスリボンＧの表面（本実施形態では、上面）と接触する。回転部材５０が回転することによって、溶融ガラスリボンＧが所定方向に送り出される。
回転部材５０は、例えば図３に示すように、外周部５１に、歯車状の凹凸５２を有する。凹凸５２によって、回転部材５０が溶融ガラスリボンＧに食い込みやすくなる。凹凸５２の凸部５２ａは、特に限定されないが、例えば図３に示すように、先細り状（例えば、四角錐状）に形成されてよい。歯車状の凹凸５２は、図４に示すように、回転部材５０の外周部５１に一列形成されているが、複数列形成されてもよい。
回転部材５０は、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成される。セラミックスは、従来の鋼や耐熱合金などの金属に比べて高温強度が高いので、従来必要であった冷媒流路が不要になる。よって、冷媒が回転部材５０の内部を流れないので、回転部材５０の近傍において、溶融ガラスリボンＧが強く冷却され難い。その結果、溶融ガラスリボンＧの温度、ひいては、溶融ガラスリボンＧの厚さが安定化するので、製品である板ガラスの平坦性が向上する。また、回転部材５０の近傍において、溶融ガラスリボンＧが強く冷却され難く、硬くなり難いので、回転部材５０が溶融ガラスリボンＧに食い込み易く、回転部材５０の溶融ガラスリボンＧに対するグリップ性が向上する。この効果は、溶融ガラスリボンＧの温度が低くなる、流動方向下流側において顕著である。
セラミックスとしては、特に限定されないが、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）質セラミックス、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）質セラミックスなどが用いられる。炭化ケイ素や窒化ケイ素は、溶融スズＳの飛沫や溶融スズＳの蒸気に対する耐性が高く、また、高温強度やクリープ特性に優れている。
セラミックスの種類は、製品である板ガラス（即ち、溶融ガラスリボンＧ）の種類などに応じて選定される。例えば、板ガラスが無アルカリガラスの場合、耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素質セラミックスが好適である。無アルカリガラスの場合、フロートバス２０内の温度が高い傾向にあるので、耐熱衝撃性が高い方が操業操作の自由度が高くなるからである。さらに、高温であるほど、溶融ガラスリボンＧや溶融スズＳとの反応性が問題となりやすいが、窒化ケイ素質セラミックスは反応性についても低い傾向にあるからである。また、板ガラスの種類がソーダライムガラスの場合、窒化ケイ素質セラミックスの他、炭化ケイ素質セラミックスやアルミナ系セラミックスを用いることができる。
無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）を実質的に含有しないガラスである。無アルカリガラス中のアルカリ金属酸化物の含有量の合量（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）は、例えば０．１％以下であってよい。
無アルカリガラスは、例えば、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５０〜７０％、好ましくは５０〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜１０％、好ましくは０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＺｒＯ２：０〜５％を含有し、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％、好ましくは９〜２９．５％を含有するものである。
無アルカリガラスは、歪点が高く溶解性を考慮する場合は好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５８〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１５〜２２％、Ｂ２Ｏ３：５〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：３〜１２．５％、ＢａＯ：０〜２％を含有し、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％を含有するものである。
無アルカリガラスは、高歪点を考慮する場合は好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５４〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、Ｂ２Ｏ３：０〜５．５％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜１６％、ＢａＯ：０〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％を含有するものである。
板ガラスの種類が無アルカリガラスの場合、回転部材５０のうち、少なくとも、溶融ガラスリボンＧと接触する部分が、窒化ケイ素質セラミックスであってよく、回転部材５０の全体が窒化ケイ素質セラミックスでなくてもよい。例えば、金属、カーボンまたは他のセラミックスからなる基材上に、窒化ケイ素質セラミックスの層が成膜、接合または嵌合等によって形成されていてもよい。このように、回転部材５０の部位毎に、異なる種類のセラミックスが用いられてもよい。なお、本実施形態では、回転部材５０の全体が窒化ケイ素質セラミックスで形成されている。
窒化ケイ素質セラミックスは、窒化ケイ素の粉末と、焼結助剤の粉末とを含む混合粉末で作製した成形体を焼結した焼結体であってよい。焼結方法としては、常圧焼結法、加圧焼結法（ホットプレス焼結、ガス圧焼結を含む）などがある。焼結助剤としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、およびイットリア（Ｙ２Ｏ３）から選ばれる少なくとも１種類が用いられる。
窒化ケイ素質セラミックスは、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．１質量％以下、好ましくは１質量％未満、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が０．７質量％以下、好ましくは０．７質量％未満、チタン（Ｔｉ）の含有量が０．９質量％以下、好ましくは０．９質量％未満であることが好ましい。Ａｌ含有量、Ｍｇ含有量、およびＴｉ含有量が上記の範囲であると、溶融ガラスリボンＧと反応し難く、また、溶融ガラスリボンＧが付着し難いので、良好な耐久性が得られる。なお、Ａｌ含有量、Ｍｇ含有量、およびＴｉ含有量は、それぞれ、０質量％であってもよい。
窒化ケイ素質セラミックスは、ジルコニウム（Ｚｒ）の含有量が３．５質量％以下、好ましくは３．５質量％未満、イットリウム（Ｙ）の含有量が０．５質量％以上、好ましくは０．５質量％超、１０質量％以下、好ましくは１０質量％未満であることが好ましい。ＺｒやＹは、ＡｌやＭｇ、Ｔｉに比べて、溶融ガラスリボンＧと相互拡散し難い成分であるので、上記の範囲で含有されてよい。上記の範囲で含有されることによって、窒化ケイ素粉末の焼結を促進することができる。なお、Ｚｒは任意成分であって、Ｚｒ含有量は０質量％であってもよい。
なお、本実施形態の窒化ケイ素質セラミックスは、常圧焼結法または加圧焼結法により得られる焼結体であるとしたが、反応焼結法により得られる焼結体であってもよい。反応焼結法は、金属ケイ素（Ｓｉ）の粉末で成形された成形体を窒素雰囲気中で加熱する方法である。反応焼結法は、焼結助剤を使用しないので、高純度の焼結体が得られ、焼結体の溶融ガラスリボンＧに対する耐久性を向上できる。
回転部材５０の中心には、円孔が貫通形成されている。円孔には、ロッド部６４が挿通される。円孔の内径は、ロッド部６４の外径よりも大きい。
また、回転部材５０には、挿通孔が貫通形成されている。挿通孔には、軸部６７、６８が挿通される。各挿通孔の内径は、対応する軸部６７、６８の外径よりも大きい。
図５は、回転部材の変形例（１）を示す正面図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図の例である。
図５に示す回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、例えば図６（ａ）に示すように、全周にわたって、断面形状が径方向外方に凸の湾曲状である。回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、軸方向中央部が軸方向両端部よりも径方向外方に突出する。回転部材５０Ａは外周面５６Ａに歯車状の凹凸を有さない。歯車状の凹凸がなくても、回転部材５０Ａは、溶融ガラスリボンＧに食い込むことができる。回転部材５０Ａの内部に冷媒が流れていないので、回転部材５０Ａの近傍において、溶融ガラスリボンＧが強く冷却されず、硬くなり難いからである。
例えば図６（ｂ）に示すように、前記凸の湾曲状の曲率半径Ｒａは、溶融ガラスリボンＧとのグリップ力を考慮すると、Ｒ１ｍｍ〜Ｒ１００ｍｍが好ましく、Ｒ３ｍｍ〜Ｒ５０ｍｍがより好ましく、Ｒ５ｍｍ〜Ｒ３０ｍｍがさらに好ましく、Ｒ１０ｍｍ〜Ｒ２０ｍｍが特に好ましい。また前記凸の湾曲状において、例えば図６（ｃ）に示すように、前記軸方向中央部の曲率半径Ｒｂと前記軸方向両端部の曲率半径Ｒｃとが複合Ｒであってもよい。このとき曲率半径Ｒｂ、ＲｃともＲ１ｍｍ〜Ｒ１００ｍｍが好ましく、Ｒ３ｍｍ〜Ｒ５０ｍｍがより好ましく、Ｒ５ｍｍ〜Ｒ３０ｍｍがさらに好ましく、Ｒ１０ｍｍ〜Ｒ２０ｍｍが特に好ましい。また前記凸の湾曲状において、一部に平坦部を有していてもよいが、平坦部を有していない方が溶融ガラスリボンＧとのグリップ力が安定するので好ましい。
また溶融ガラスリボンＧとのグリップ力を考慮すると、図６（ｂ）に示す前記凸の湾曲状における回転部材５０Ａの半径方向の幅ｄは、０．５ｍｍ以上が好ましく、１ｍｍ以上がより好ましく、２ｍｍ以上がさらに好ましい。同様に、前記凸の湾曲状における回転部材５０Ａの半径方向の幅ｄは、５ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましい。
また図６（ｂ）に示す回転部材５０Ａの半径ｒは、取り付け部材６０と溶融ガラスリボンＧとの接触防止や軸部材７０の水平性を考慮すると、１００ｍｍ以上が好ましく、１５０ｍｍ以上がより好ましく、１８０ｍｍ以上がさらに好ましく、回転部材５０Ａと溶融ガラスリボンＧとの位置調整や回転部材５０Ａの回転速度の微調整を考慮すると３５０ｍｍ以下が好ましく、３００ｍｍ以下がより好ましく、２７０ｍｍ以下がさらに好ましい。
また回転部材５０Ａの厚さｗは、溶融ガラスリボンＧとのグリップ力を考慮すると、５ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましく、１５ｍｍ以上がさらに好ましく、溶融ガラスリボンＧの平坦性向上や不要なグリップ幅の拡大防止を考慮すると６０ｍｍ以下が好ましく、４０ｍｍ以下がより好ましく、３５ｍｍ以下がさらに好ましい。
このように、回転部材５０Ａの外周面５６Ａは、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、全周にわたって、断面形状が径方向外方に凸の湾曲状であり、歯車状の凹凸がないので、破損し難く、成形や加工コストが低減される。また図６（ａ）〜（ｃ）のような構造の場合、溶融ガラスリボンＧを安定して板状ガラスに成形できるため好ましい。
図７〜図１０は、回転部材の変形例（２）〜（５）を示す正面図である。変形例（２）〜（５）において、回転部材５０Ｂ〜５０Ｅには、回転部材５０Ｂ〜５０Ｅにおける温度勾配等に起因する応力を緩和するため、切り欠き５７Ｂ、または貫通孔５８Ｃ、５８Ｄ、５９Ｅが形成されている。これまでの金属製の回転部材は、前述のように内部に冷却流路を有し、そのため前記切り欠きや貫通孔を設けることが困難であった。本発明の回転部材は冷却が不要であり、冷却流路を設ける必要はない。さらに前記切り欠きや貫通孔を容易に任意に設けることができる。回転部材に前記切り欠きや貫通孔が設けられていると、回転部材の前記応力が緩和でき、さらには回転部材の製作時の残留応力も緩和され、回転部材のひずみや破損が防止できるため好ましい。
図７に示す回転部材５０Ｂには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｂ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｂ、５５Ｂの他に、円孔５３Ｂの内周に沿って、間隔をおいて、複数の円弧状の切り欠き５７Ｂが形成されている。
図８に示す回転部材５０Ｃには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｃ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｃ、５５Ｃの他に、径方向に長い貫通孔５８Ｃが、放射状に、複数形成されている。
図９に示す回転部材５０Ｄには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｄ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｄ、５５Ｄの他に、周方向に長い円弧状の貫通孔５８Ｄが、複数形成されている。
図１０に示す回転部材５０Ｅには、ロッド部６４（図４参照）が挿通される円孔５３Ｅ、および、軸部６７、６８（図４参照）が挿通される挿通孔５４Ｅ、５５Ｅの他に、円状の貫通孔５９Ｅが、複数形成されている。
切り欠き５７Ｂ、貫通孔５８Ｃ、５８Ｄ、５９Ｅの寸法形状、配置位置は、例えば、有限要素法などの応力解析によって求められる。
以上、本発明の一実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記の実施形態およびその変形例に制限されることはない。本発明の範囲を逸脱することなく、上記の実施形態およびその変形例に種々の変形および置換を加えることができる。
例えば、本実施形態の支持ロール４０は、フロートバス２０内の一部の領域でのみ使用されてもよく、例えば下流側の支持ロールとして使用されてもよい。下流側では、温度が低く、溶融ガラスリボンが硬いので、グリップ性が問題となりやすいからである。
本発明の支持ロール４０は、溶融ガラスリボンＧの成形性を考慮すると、溶融ガラスリボンＧの粘度が１０３〜１０１３［ｄＰａ・ｓ］の領域で用いることが好ましい。すなわち前記無アルカリガラスの場合は、溶融ガラスリボンＧの温度が８００〜１４００℃の領域で用いることが好ましい。従来は溶融ガラスリボンＧの粘度が１０６．５〜１０１３［ｄＰａ・ｓ］の領域１、すなわち前記無アルカリガラスの場合は、溶融ガラスリボンＧの温度が８００〜１０００℃の領域１では安定したグリップが困難であったが、本発明の支持ロール４０は、前記領域１であっても安定したグリップが可能なため、少なくとも前記領域１で用いるとより好ましい。
また、本実施形態の支持ロール４０は、フロート法で用いられるが、他の成形方法で用いられてもよく、例えばフュージョン法で用いられてもよい。
フュージョン法の場合、支持ロールは、円柱状または円筒状であって、溶融ガラスリボンを表側および裏側から挟持するように２つ１組で用いられ、２つの支持ロールからなる支持ロール群が溶融ガラスリボンの幅方向両側に複数対配置される。
また、フュージョン法の場合、板ガラスの成形装置は、溶融ガラスが連続的に供給される樋状部材を有する。樋状部材の左右両側の上縁から溢れ出した溶融ガラスは、樋状部材の左右両側面に沿って流下し、左右両側面が交わる下縁で合流し、一体化することにより、溶融ガラスリボンとなる。溶融ガラスリボンは、複数対の支持ロール群によって、幅方向に張力が加えられ、幅方向の収縮を抑えられながら、下方に送り出される。
以下に、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
例１〜例４では、溶融ガラスに対する焼結体の濡れ性と、焼結体中に含まれる不純物との関係について調べた。
評価用の試験片および試験板は、例毎に異なる窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）質セラミックスの焼結体を加工して作製した。
焼結体中の不純物の含有量は、焼結体から角状に切り出した試験片をグロー放電質量分析法で分析して測定した。測定の対象とした不純物は、焼結助剤として含まれるものであって、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）である。
溶融ガラスに対する焼結体の濡れ性は、高温濡れ性試験機（アルバック理工社製、ＷＥＴ１２００）により測定した。具体的には無アルカリガラス（旭硝子社製、ＡＮ１００）の角状ガラス片を厚さ１ｍｍに加工した試験板上に載置し、窒素雰囲気中、１１５０℃まで１０分で昇温し、１１５０℃で１０分間保持して溶融ガラスを生成した後、温度を１１５０℃から１０５０℃に９０秒で降下し１０５０℃で維持して、液滴の接触角を測定した。測定は、１０５０℃に降下した時点、およびその時点から２時間後、４時間後、６時間後、８時間後に行った。接触角が大きいほど、溶融ガラスが焼結体に濡れ難いことを意味するので、溶融ガラスと焼結体の反応性が低いことを示すことになる。また、接触角の時間変化が少ないほど、濡れ難さが持続しやすいことを意味する。
評価の結果を、表１および図１１に示す。図１１中、縦軸は接触角（°）、横軸は経過時間（ｈ：hours）を示す。尚、１００００質量ｐｐｍ＝１質量％である。
本発明は、支持ロール、支持ロールを有する板ガラスの成形装置、および支持ロールを用いた板ガラスの成形方法に好適である。
本出願は、２０１１年１１月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−２５１２７４に基づくものであり、その出願を優先権主張するものであり、その出願の全ての内容を参照することにより包含するものである。
１０ 板ガラスの成形装置
２０ フロートバス
４０ 支持ロール
５０ 回転部材
５１ 外周部
５２ 凹凸
５６Ａ 外周面
Ｇ 溶融ガラスリボン
２０ フロートバス
４０ 支持ロール
５０ 回転部材
５１ 外周部
５２ 凹凸
５６Ａ 外周面
Ｇ 溶融ガラスリボン
Claims (8)
- 帯板状の溶融ガラスリボンの幅方向における収縮の抑制に使用される支持ロールにおいて、
前記溶融ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、
該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成され、
前記回転部材のうち、少なくとも、前記溶融ガラスリボンと接触する部分が、窒化ケイ素質セラミックスで形成され、
前記窒化ケイ素質セラミックスは、焼結体であって、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．１質量％以下、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が０．７質量％以下、およびチタン（Ｔｉ）の含有量が０．９質量％以下であることを特徴とする支持ロール。 - 前記窒化ケイ素質セラミックスは、ジルコニウム（Ｚｒ）の含有量が３．５質量％以下、イットリウム（Ｙ）の含有量が０．５質量％以上、１０質量％以下である請求項１に記載の支持ロール。
- 前記回転部材の外周面が、全周にわたって、断面形状が径方向外方に凸の湾曲状に形成されている請求項１または２に記載の支持ロール。
- 前記回転部材は、外周に、歯車状の凹凸を有する請求項１または２に記載の支持ロール。
- 前記回転部材は、フロートバス内の前記溶融ガラスリボンと接触する部材である請求項１〜４のいずれか一項に記載の支持ロール。
- 帯板状の溶融ガラスリボンの幅方向における収縮の抑制に使用される支持ロールにおいて、
前記溶融ガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、
前記回転部材は、フロートバス内の前記溶融ガラスリボンと接触する部材であり、
該回転部材が、内部に冷媒流路を有しておらず、セラミックスで形成される支持ロール。 - 請求項１〜６のいずれか一項に記載の支持ロールを有する板ガラスの成形装置。
- 請求項１〜６のいずれか一項に記載の支持ロールを用いて、前記溶融ガラスリボンの幅方向の収縮を抑制する工程を有する板ガラスの成形方法。
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