JP6137306B2 - 支持ロール、ガラス板の成形方法、ガラス板の製造方法、およびガラス板の製造装置 - Google Patents
支持ロール、ガラス板の成形方法、ガラス板の製造方法、およびガラス板の製造装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、支持ロール、ガラス板の成形方法、ガラス板の製造方法、およびガラス板の製造装置に関する。
ガラス板の成形方法は、溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形する工程を有する。平衡厚さよりも厚さの薄いガラスリボンは幅方向に縮もうとする。そこで、ガラスリボンの厚さを所望の厚さに保つため、ガラスリボンに対し幅方向に張力を加える支持ロールが用いられる（例えば特許文献１参照）。支持ロールは、対で用いられ、ガラスリボンの両側縁部を押さえる。複数対の支持ロールが、ガラスリボンの移動方向に沿って間隔をおいて配設される。支持ロールはガラスリボンと接触する回転部材を先端部に有し、回転部材が回転することによって、ガラスリボンが所定方向に送り出される。ガラスリボンは所定方向に移動しながら、徐々に冷却され固くなる。
従来の回転部材は、金属材料で形成されており、耐熱性が低かった。一方、セラミックスで形成される回転部材は温度勾配によって割れやすいという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、セラミックス製の回転部材の割れを抑制できる、支持ロールの提供を目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
帯板状のガラスリボンを支持する支持ロールであって、
前記ガラスリボンと接触する回転部材と、
内部に冷媒流路を有し、前記回転部材と共に回転する軸部材と、
前記冷媒流路から分岐する分岐路を有し、前記軸部材の外周から張り出す張出部材とを有し、
前記回転部材はセラミックスで形成され、
前記張出部材と前記回転部材との間に、前記回転部材よりも高い熱伝導率を有する伝熱部材が配設され、
前記張出部材と前記伝熱部材が接触し、前記伝熱部材と前記回転部材が接触する、支持ロールが提供される。
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前記張出部材と前記伝熱部材が接触し、前記伝熱部材と前記回転部材が接触する、支持ロールが提供される。
本発明の一態様によれば、セラミックス製の回転部材の割れを抑制できる、支持ロールが提供できる。
以下、本発明の実施形態について、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。
図１は、本発明の一実施形態によるガラス板の成形装置を示す一部断面図である。図２は、図１のガラス板の成形装置の下部構造を示す平面図である。
成形装置１０は、溶融ガラスを帯板状のガラスリボン１４に成形する。成形装置１０は、溶融金属（例えば溶融スズ）１６を収容する浴槽２０を備え、溶融金属１６上に連続的に供給される溶融ガラスを、溶融金属１６上で所定方向（図２中、Ｘ方向）に流動させて帯板状に成形する。ガラスリボン１４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金属から引き上げられ、徐冷炉内で徐冷され、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、製品であるガラス板となる。
成形装置１０は、溶融金属１６を収容する浴槽２０、浴槽２０の上方に設けられる天井２２、および浴槽２０と天井２２との間の隙間を塞ぐ側壁２４などを備える。天井２２にはガス供給路３２が設けられ、ガス供給路３２には、加熱源としてのヒータ３４が挿通される。
ガス供給路３２は、溶融金属１６の上方空間に還元性ガスを供給し、溶融金属１６の酸化を防止する。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％含む。
ヒータ３４は、ガラスリボン１４の移動方向および幅方向に間隔をおいて、溶融金属１６およびガラスリボン１４上方に複数設けられる。ヒータ３４の出力は、上流側から下流側に向かうほどガラスリボン１４の温度が低くなるように制御される。また、ヒータ３４の出力は、ガラスリボン１４の厚さが幅方向（Ｙ方向）に均一になるように制御される。
成形装置１０は、帯板状のガラスリボン１４の幅方向における収縮の抑制に用いられる支持ロール４０を有する。支持ロール４０は、対で用いられ、ガラスリボン１４の両側縁部を押さえる。複数対の支持ロール４０が、ガラスリボン１４の移動方向に沿って間隔をおいて配設される。支持ロール４０はガラスリボン１４と接触する回転部材４２を先端部に有し、回転部材４２が回転することによって、ガラスリボン１４が所定方向に送り出される。ガラスリボン１４は所定方向に移動しながら、徐々に冷却され固くなる。
図３は、本発明の一実施形態による支持ロールを示す断面図である。支持ロール４０は、回転部材４２、軸部材４４、張出部材としてのフランジ４６、伝熱部材４８、押付部材５０、第１弾性体５４、断熱部材６０、芯合わせ部材６４、第２弾性体６６等で構成される。
回転部材４２は、ガラスリボン１４に対するスリップを抑制するため、例えば図１に示すように、ガラスリボン１４と接触する歯車状の凹凸４３を外周に有してよい。歯車状の凹凸４３の凸部の形状は、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４３は、図１に示すように、回転部材４２の外周の厚さ方向（図１のＹ方向）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４２は、内部に冷媒流路を有していない。尚、回転部材４２の貫通孔に挿通される軸部材４４は回転部材４２とは別の部材であるので、軸部材４４に形成される冷媒流路４５は回転部材４２の外部に形成される冷媒流路である。
回転部材４２は、金属材料よりも耐熱性の高いセラミックスで形成される。回転部材４２の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、溶融金属１６の飛沫や溶融金属１６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。
回転部材４２のセラミックスの種類は、ガラスの種類などに応じて選定される。例えば、無アルカリガラスの場合、ガラスの成形温度が高いので、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。窒化ケイ素質セラミックスは、無アルカリガラスとの反応性が低い点でも優れている。一方、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が使用できる。
無アルカリガラスの場合、回転部材４２のうち、少なくとも、ガラスリボン１４と接触する部分が窒化ケイ素質セラミックスであればよく、回転部材４２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、窒化ケイ素質セラミックス以外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形成されてもよい。
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％未満でよい。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、回転部材４２とガラスリボン１４との反応性が低く、また、回転部材４２とガラスリボン１４とがくっつき難く、良好な耐久性が得られる。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％未満でよい。ＺｒやＹは、ＡｌやＭｇ、Ｔｉに比べて、ガラスリボン１４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。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。
尚、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、焼結体のガラスリボン１４に対する耐久性を向上できる。
製品であるガラス板は、特に限定されないが、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用であってよい。近年、ＦＰＤの薄型化が進行しており、ＦＰＤ用のガラス板の薄板化が進行している。特にディスプレイ基板用ガラス板の場合、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下、特に好ましくは０．１ｍｍ以下のガラス板が要望されている。そのため、ガラスリボン１４の厚さが薄くなっており、ガラスリボン１４の幅方向の収縮力が強くなると共に、ガラスリボン１４の成形温度が高くなっている。本実施形態の支持ロール４０は、詳しくは後述するが、回転部材４２と張出部材としてのフランジ４６との間に、回転部材４２よりも高い熱伝導率を有する伝熱部材４８が配設されているので、回転部材４２の割れを抑制でき、ＦＰＤ用のガラス板の成形に適している。
製品であるガラス板の種類は、特に限定されない。ガラス板の組成は、例えば、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ２：５０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：０．１〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、Ｎａ２Ｏ：０〜２０％、Ｋ２Ｏ：０〜２０％、ＺｒＯ２：０〜５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５〜２９．５％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：０〜２０％を含有する。
ガラス板は、例えば、無アルカリガラスで形成されてよい。無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ等）を実質的に含有しないガラスである。無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物の含有量の合量が０．１質量％以下でよい。
無アルカリガラスは、例えば、酸化物基準の質量％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％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％（好ましくは９〜２９．５％）を含有する。
無アルカリガラスは、高い歪点と高い溶解性とを両立する場合、好ましくは、酸化物基準の質量％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％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％を含有する。
無アルカリガラスは、特に高い歪点を得たい場合、好ましくは、酸化物基準の質量％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。
軸部材４４は、図１に示すように、側壁２４を貫通しており、側壁２４の外側に配設される駆動装置３６と接続される。駆動装置３６は、モータや減速機などで構成され、軸部材４４の中心線を中心に軸部材４４を回転させる。軸部材４４は、回転部材４２の中央部に形成される貫通孔に挿通され、回転部材４２と共に回転する。
軸部材４４は、例えば金属材料で円筒状に形成されてよく、水などの冷媒が通る冷媒流路４５を内部に有する。冷媒は、流体であればよく、空気などでもよい。
フランジ４６は、軸部材４４と一体に形成されてよい。フランジ４６は、軸部材４４の途中で、軸部材４４の外周から回転部材４２の径方向に張り出す。フランジ４６の内周には軸部材４４の冷媒流路４５から分岐する分岐路４７が形成され、分岐路４７はフランジ４６の外周付近まで延びている。分岐路４７を通る冷媒によってフランジ４６が冷却される。
伝熱部材４８は、例えばリング状に形成される。伝熱部材４８の内径は軸部材４４の外径よりも大きく、伝熱部材４８は軸部材４４と接触しない。伝熱部材４８は、フランジ４６の回転部材４２側の側面に形成される位置決め溝４９によって位置決めされる。
伝熱部材４８は、フランジ４６と回転部材４２との間に設けられ、回転部材４２よりも高い熱伝導率を有し、ガラスリボン１４から伝わった回転部材４２の熱をフランジ４６に逃がす。回転部材４２の外周がガラスリボン１４とくっつかない程度の温度に保たれ、回転トルクが軽減できる。
ここで、伝熱部材４８の熱伝導率および回転部材４２の熱伝導率は、支持ロール４０の使用温度で測定する。支持ロール４０の使用温度において、伝熱部材４８の熱伝導率は好ましくは３０〜２００Ｗ／（ｍ・℃）である。
フランジ４６が伝熱部材４８を冷却し、伝熱部材４８が回転部材４２を側面から冷却するので、回転部材４２が内周から冷却される場合に比べて、回転部材４２の径方向における温度勾配が緩やかになり、回転部材４２の熱応力による破損が抑制できる。
伝熱部材４８は、回転部材４２よりも高い熱伝導率を有していればよく、例えば金属やカーボンなどで形成される。金属やカーボンはセラミックスよりも柔らかく、伝熱部材４８と回転部材４２とが密接しやすい。よって、接触熱抵抗が低く、伝熱効率が良い。耐熱性の観点からカーボンが特に好ましい。
伝熱部材４８がフランジ４６と同じ材料で形成される場合、伝熱部材４８とフランジ４６とは一体に形成されてもよい。
押付部材５０は、回転部材４２を伝熱部材４８に押し付け、伝熱部材４８と回転部材４２との接触熱抵抗を下げる。押付部材５０は、回転部材４２を基準として、伝熱部材４８とは反対側に配設される。
押付部材５０は、例えば押付部材本体５１および接触部５２で構成される。押付部材本体５１は例えば金属で形成され、押付部材本体５１の中央部に形成される貫通孔に軸部材４４が挿通される。接触部５２は、伝熱部材４８と同様にリング状に形成されてよい。接触部５２の外径は軸部材４４の内径よりも大きく、接触部５２は軸部材４４と接触せずに回転部材４２における伝熱部材４８の接触部分の反対側を集中的に押す。接触部５２は、金属やカーボンで形成される。耐熱性の観点からカーボンが特に好ましい。接触部５２は、押付部材本体５１の回転部材４２側の側面に形成される位置決め溝５３によって位置決めされる。接触部５２が押付部材本体５１と同じ材料で形成される場合、接触部５２と押付部材本体５１とは一体に形成されてもよい。
第１弾性体５４は、軸部材４４の軸方向に変位自在な押付部材５０を回転部材４２に向けて付勢する。第１弾性体５４は例えば皿バネで構成され、第１弾性体５４に形成される貫通孔に軸部材４４が挿通される。軸部材４４はネジ軸部４４ａを有し、ネジ軸部４４ａに螺合される第１ナット５８と回転部材４２との間に第１弾性体５４が自然状態よりも縮んだ状態で配設される。温度変化などで寸法変化が生じる場合に、押付部材５０によって回転部材４２が伝熱部材４８に常に押し付けられる。
尚、本実施形態の第１弾性体５４は皿バネで構成されるが、コイルバネで構成されてもよく、第１弾性体５４の構成は特に限定されない。また、第１弾性体５４はなくてもよく、この場合、第１ナット５８を締めることで、第１ナット５８が押付部材５０を押し、押付部材５０が回転部材４２を伝熱部材４８に押し付ける。
断熱部材６０は、例えば筒状に形成される。断熱部材６０は、加工性やコストの観点から、周方向に複数の分割体（例えば２つの半割体）に分割されてもよい。
断熱部材６０は、回転部材４２の内周と軸部材４４の外周との間に配設され、回転部材４２よりも低い熱伝導率を有し、回転部材４２の熱が軸部材４４に逃げるのを抑制する。回転部材４２の径方向における温度勾配がより緩やかになり、回転部材４２の熱応力による破損が抑制できる。
ここで、断熱部材６０の熱伝導率および回転部材４２の熱伝導率は、支持ロール４０の使用温度で測定する。支持ロール４０の使用温度において、断熱部材６０の熱伝導率は好ましくは０．０１〜３０Ｗ／（ｍ・℃）である。
断熱部材６０の材料は、回転部材４２の材料よりも熱伝導率の低いものであれば特に限定されないが、例えばスレートなどが用いられる。スレートは、例えば粘板岩等の岩石からなる天然スレート、セメントに繊維素材を混入させた人造スレートのいずれでもよい。
断熱部材６０の外周面は、回転部材４２の内周面と接触する接触面であって、回転部材４２の中心線に沿ってフランジ４６に向かうほど直径が小さくなるテーパ形状である。同様に、回転部材４２の内周面は、断熱部材６０の外周面と接触する接触面であって、回転部材４２の中心線に沿ってフランジ４６に向かうほど直径が小さくなるテーパ形状である。互いに接触する断熱部材６０および回転部材４２のうちの少なくともいずれか一方の接触面がテーパ形状であれば、断熱部材６０と回転部材４２との間のがたつきが低減できる。尚、テーパの向きは逆向きでもよく、各接触面は、回転部材４２の中心線に沿ってフランジ４６に向かうほど直径が大きくなるテーパ形状でもよい。
芯合わせ部材６４は、断熱部材６０の中心線と軸部材４４の中心線とを合わせるものであり、例えば筒状に形成され、断熱部材６０の内周と軸部材４４の外周との間に配設される。芯合わせ部材６４は軸部材４４と同様に金属で形成されてよい。芯合わせ部材６４と軸部材４４との熱膨張差が小さいので、芯合わせ部材６４と軸部材４４とのクリアランスが狭く設定でき、芯合わせ部材６４と軸部材４４とのがたつきが低減できる。
芯合わせ部材６４は、断熱部材６０が周方向に複数の分割体に分割される場合に、複数の分割体の位置を合わせる役割を果たす。
芯合わせ部材６４の外周面は、断熱部材６０の内周面と接触する接触面であって、回転部材４２の中心線に沿ってフランジ４６に向かうほど直径が小さくなるテーパ形状である。同様に、断熱部材６０の内周面は、芯合わせ部材６４の外周面と接触する接触面であって、回転部材４２の中心線に沿ってフランジ４６に向かうほど直径が小さくなるテーパ形状である。互いに接触する芯合わせ部材６４および断熱部材６０のうちの少なくともいずれか一方の接触面がテーパ形状であれば、芯合わせ部材６４と断熱部材６０とのがたつきが低減できる。尚、テーパの向きは逆向きでもよく、各接触面は、回転部材４２の中心線に沿ってフランジ４６に向かうほど直径が大きくなるテーパ形状でもよい。
尚、本実施形態では、断熱部材６０の内周と軸部材４４の外周との間に芯合わせ部材６４が配設されるが、芯合わせ部材６４がなくてもよく、断熱部材６０の内周と軸部材４４の外周との間に僅かなクリアランスがあってもよい。
第２弾性体６６は、軸部材４４の軸方向に変位自在な芯合わせ部材６４を介して、軸部材４４の軸方向に変位自在な断熱部材６０をフランジ４６に向けて付勢する。第２弾性体６６は例えば皿バネで構成され、第２弾性体６６に形成される貫通孔に軸部材４４が挿通される。軸部材４４のネジ軸部４４ａに螺合される第２ナット６８と、芯合わせ部材６４との間に第２弾性体６６が自然状態よりも縮んだ状態で配設される。温度変化などで寸法変化が生じる場合に、芯合わせ部材６４と断熱部材６０との離間が防止でき、また、断熱部材６０と回転部材４２との離間が防止できる。
尚、本実施形態の第２弾性体６６は皿バネで構成されるが、コイルバネで構成されてもよく、第２弾性体６６の構成は特に限定されない。芯合わせ部材６４がない場合、第２弾性体６６は断熱部材６０と接触し、断熱部材６０をフランジ４６に向けて付勢する。また、第２弾性体６６はなくてもよく、この場合、第２ナット６８を締めることで、芯合わせ部材６４と断熱部材６０とが密接し、断熱部材６０と回転部材４２とが密接する。
本実施形態の支持ロール４０は、ガラスリボン１４の成形性を考慮すると、成形装置１０の成形域（ガラスリボン１４が１０４．５〜１０７．５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）および第１低温域（ガラスリボン１４が１０６．７〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）で用いることが好ましく、成形域（ガラスリボン１４が１０４．５〜１０７．５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）および第２低温域（ガラスリボン１４が１０７．５超〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲の領域）で用いることがさらに好ましい。無アルカリガラスの場合、ガラスリボン１４が１０４．５〜１０７．５ｄＰａ・ｓの粘度範囲は、ガラスリボン１４が９４６〜１２００℃の温度範囲に相当し、ガラスリボン１４が１０６．７〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲は、ガラスリボン１４が９３７〜１０００℃の温度範囲に相当し、ガラスリボン１４が１０７．５超〜１０７．６５ｄＰａ・ｓの粘度範囲は、ガラスリボン１４が９３７℃以上９４６℃未満の温度範囲に相当する。
尚、支持ロール４０は、一般的な構成の支持ロールと組み合わせて用いられてもよく、成形域、第１低温域、第２低温域などの一部で用いられてもよい。
例１〜４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４に示す。図４中、縦軸は接触角（°）、横軸は経過時間（ｈ：hours）を示す。尚、１００００質量ｐｐｍは１質量％である。
以上、支持ロール、ガラス板の製造方法およびガラス板の製造装置の実施形態等を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲に記載された趣旨の範囲で変形や改良が可能である。
例えば、上記実施形態の支持ロール４０は、溶融金属１６上でガラスリボン１４を成形する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。
上記実施形態の回転部材４２は、外周に歯車状の凹凸を有するが、外周に歯車状の凹凸を有さなくてもよい。回転部材の内部に冷媒が流れていないので、回転部材の近傍において、ガラスリボンが強く冷却されず、固くなり難い。従って、歯車状の凹凸がなくても、回転部材がガラスリボンを押さえやすく、ガラスリボンの幅方向の収縮を抑制できる。
図５は、変形例による回転部材を示す断面図である。図６は、図５の回転部材の凸形状の寸法を示す図その１である。図７は、図５の回転部材の凸形状の寸法を示す図その２である。
図５に示す回転部材２４２は、図３に示す回転部材４２に代えて用いられる。回転部材２４２の外周面は、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、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２４２の外周面は、全周にわたって同じ断面形状を有する。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。
例えば、図６に示すように、前記凸の湾曲状の曲率半径Ｒａは、ガラスリボン１４とのグリップ力を考慮すると、Ｒ１〜Ｒ１００ｍｍが好ましく、Ｒ３〜Ｒ５０ｍｍがより好ましく、Ｒ５〜Ｒ３０ｍｍがさらに好ましく、Ｒ１０〜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７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Ｒ１〜Ｒ１００ｍｍが好ましく、Ｒ３〜Ｒ５０ｍｍがより好ましく、Ｒ５〜Ｒ３０ｍｍがさらに好ましく、Ｒ１０〜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ガラスリボン１４とのグリップ力が安定するので好ましい。
ガラスリボン１４とのグリップ力を考慮すると、図６に示す前記凸の湾曲状における回転部材２４２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２４２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。
図６に示す回転部材２４２の半径ｒは、フランジ４６とガラスリボン１４との接触防止や軸部材４４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２４２とガラスリボン１４との位置調整や回転部材２４２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。
回転部材２４２の厚さｗは、ガラスリボン１４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、３０ｍｍ以上が特に好ましく、ガラスリボン１４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１２０ｍｍ以下が好ましく、１００ｍｍ以下がより好ましく、８０ｍｍ以下がさらに好ましく、６０ｍｍ以下がよりさらに好ましく、４０ｍｍ以下が特に好ましい。
図８は、別の変形例による回転部材を示す断面図である。図８に示す回転部材３４２は、図３に示す回転部材４２に代えて用いられる。回転部材３４２の外周面の断面形状は平坦であり、回転部材３４２は外周面と側面との間に断面形状が丸みを帯びた境界部を有する。境界部は面取りなどによって形成される。
図５に示す変形例や図８に示す変形例において、回転部材の外周面に高さ０．１〜１０ｍｍの突起を複数設けてもよいし、回転部材の外周面に深さ０．１〜１０ｍｍの溝を複数設けてもよい。また、回転部材の外周面に突起と溝の両方を設けてもよい。突起の高さや溝の深さは、回転部材の外周面を基準面として計測される。突起の高さや溝の深さは、図６に示す半径ｒ、図６に示す曲率半径Ｒａ、および図７に示す曲率半径Ｒｂ、Ｒｃにくらべて小さい。
本出願は、２０１３年５月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−１０４３７８号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３−１０４３７８号の全内容を本出願に援用する。
１０ 成形装置
４０ 支持ロール
４２ 回転部材
４３ 凹凸
４４ 軸部材
４６ フランジ（張出部材）
４８ 伝熱部材
５０ 押付部材
５１ 押付部材本体
５２ 接触部
５４ 第１弾性体
６０ 断熱部材
６４ 芯合わせ部材
６６ 第２弾性体
４０ 支持ロール
４２ 回転部材
４３ 凹凸
４４ 軸部材
４６ フランジ（張出部材）
４８ 伝熱部材
５０ 押付部材
５１ 押付部材本体
５２ 接触部
５４ 第１弾性体
６０ 断熱部材
６４ 芯合わせ部材
６６ 第２弾性体
Claims (15)
- 帯板状のガラスリボンを支持する支持ロールであって、
前記ガラスリボンと接触する回転部材と、
内部に冷媒流路を有し、前記回転部材と共に回転する軸部材と、
前記冷媒流路から分岐する分岐路を有し、前記軸部材の外周から張り出す張出部材とを有し、
前記回転部材はセラミックスで形成され、
前記張出部材と前記回転部材との間に、前記回転部材よりも高い熱伝導率を有する伝熱部材が配設され、
前記張出部材と前記伝熱部材が接触し、前記伝熱部材と前記回転部材が接触する、支持ロール。 - 前記回転部材を前記伝熱部材に押し付ける押付部材を有する、請求項１に記載の支持ロール。
- 前記軸部材の軸方向に変位自在な前記押付部材を前記回転部材に向けて付勢する第１弾性体を有する、請求項２に記載の支持ロール。
- 前記軸部材は、前記回転部材に形成される貫通孔に挿通され、
前記回転部材の内周と前記軸部材の外周との間に、前記回転部材よりも低い熱伝導率を有する断熱部材が配設される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の支持ロール。 - 前記回転部材における前記断熱部材との接触面がテーパ形状である、請求項４に記載の支持ロール。
- 前記断熱部材における前記回転部材との接触面がテーパ形状である、請求項４または５に記載の支持ロール。
- 前記軸部材の軸方向に変位自在な前記断熱部材を前記張出部材に向けて付勢する第２弾性体を有する、請求項５または６に記載の支持ロール。
- 前記回転部材のうち少なくとも前記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る、請求項１〜７のいずれか一項に記載の支持ロール。
- 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、チタン（Ｔｉ）の含有量が０．９質量％以下である、請求項８に記載の支持ロール。
- 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９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１〜１０のいずれか一項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１〜１０のいずれか一項に記載の支持ロール。
- 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の支持ロールを用いて、帯板状のガラスリボンを支持する工程を有する、ガラス板の成形方法。
- 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の支持ロールを用いて、帯板状のガラスリボンを支持する工程を有し、その後、前記ガラスリボンを徐冷し、切断する工程を有する、ガラス板の製造方法。
- 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の支持ロールを有する、ガラス板の成形装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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