JP6308215B2 - フロートガラス製造方法、およびフロートガラス製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、フロートガラス製造方法、およびフロートガラス製造装置に関する。

フロートガラス製造方法は、浴槽内の溶融金属（例えば溶融スズ）上に溶融ガラスを連続的に供給し、供給した溶融ガラスを溶融金属上で流動させて帯板状のガラスリボンに成形する（例えば、特許文献１参照）。浴槽の上方空間は、仕切り壁（所謂フロントリンテル）によって下流側のメイン空間と上流側のスパウト空間とに仕切られる。メイン空間は、スパウト空間よりも十分に大きく、溶融金属の酸化を防止するため、還元性ガスで満たされる。スパウト空間では、スパウトリップ上を流れる溶融ガラスをツイールで流量調整して浴槽内の溶融金属上に連続的に供給する。

特開２００７−１３１５２５号公報

薄いフロートガラスを製造する場合、溶融ガラスと接触する側のツイールとスパウトリップとの間の間隔が狭く、その間を通過する溶融ガラスの流量が少ない。そのため、溶融ガラスがスパウト空間に持ち込む熱が少なく、溶融ガラスがスパウト空間で冷え、溶融金属上での溶融ガラスの流動性が悪く、フロートガラスの板厚偏差が大きかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、フロートガラスの板厚偏差を低減できるフロートガラス製造方法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、
スパウトリップ上を流れる溶融ガラスをツイールで流量調整して浴槽内の溶融金属上に連続的に供給し、前記溶融ガラスを前記溶融金属上で流動させて所定の板厚のガラスリボンに成形するフロートガラス製造方法であって、
前記浴槽の上方空間は、仕切り壁により上流側のスパウト空間と下流側のメイン空間とに仕切られ、
前記スパウトリップの下方には、前記溶融金属上の溶融ガラスと接触するタイルが配設され、
前記タイルから下流に向けて斜めに延び、下流に向けて拡開し、前記溶融金属上の溶融ガラスと接触するリストリクタータイルが配設され、
前記スパウト空間のうち前記ツイールと前記仕切り壁と前記溶融ガラスとで形成される溶融ガラス流入空間に配設される加熱源が前記溶融ガラスを加熱し、
前記加熱源は、前記スパウトリップよりも下流側に配設され、前記溶融ガラスの幅方向と平行な発熱部を有し、
前記発熱部の長さは、前記スパウトリップの幅よりも長く、該発熱部の真下での前記溶融ガラスの幅よりも長い、フロートガラス製造方法が提供される。

本発明によれば、フロートガラスの板厚偏差を低減できるフロートガラス製造方法の提供が提供される。

本発明の一実施形態によるフロートガラス製造装置の要部を示す断面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図１の浴槽内の溶融ガラスの流れを示す平面図である。 図２の変形例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において、同一のまたは対応する構成には同一の又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フロートガラス製造装置の要部を示す断面図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。図３は、図１の浴槽内の溶融ガラスの流れを示す平面図である。

フロートガラス製造装置は、浴槽１０内の溶融金属４上に溶融ガラス２を連続的に供給し、供給した溶融ガラス２を溶融金属４上で流動させて帯板状のガラスリボンに成形する。フロートガラス製造装置は、浴槽１０、スパウトリップ１４、サイドジャム１６、１７、ツイール１８、タイル２２、リストリクタータイル２４、２５、仕切り壁２６、加熱源２７、およびタイル加熱源２９を有する。

浴槽１０は、溶融金属４を収容する。溶融金属４としては、例えば溶融スズが用いられる。溶融スズの他に、溶融スズ合金なども使用可能であり、溶融金属４は溶融ガラス２を浮かばせることができるものであればよい。

浴槽１０は、例えば図１に示すように、上方に開放された箱状の金属ケーシング１１と、金属ケーシング１１の側壁を溶融金属４から保護するサイド煉瓦１２、金属ケーシング１１の底壁を溶融金属４から保護するボトム煉瓦１３などで構成される。

スパウトリップ１４は、図１に示すように、浴槽１０内の溶融金属４上に溶融ガラス２を供給する供給路を形成する。サイドジャム１６、１７は、図２に示すように、スパウトリップ１４を挟んで設けられ、スパウトリップ１４上を流れる溶融ガラス２が左右（図２中、Ｙ方向）にこぼれるのを防止する。

スパウトリップ１４、およびサイドジャム１６、１７は、重量％でＺｒＯ_２が８５％以上９７％以下、残部がＳｉＯ_２を主体とするガラス質である熱溶融耐火物で構成されることが好ましい。熱溶融耐火物は、耐火物の原料を高温で溶融して再結晶させたものである。熱溶融耐火物のＺｒＯ_２は、おもにバデライト結晶として存在する。熱溶融耐火物の残部は、ＳｉＯ_２を主体とするガラス質であり、ＺｒＯ_２のバデライト結晶の粒界に存在し、熱溶融耐火物を緻密化する。このガラス質の部分には、ＳｉＯ_２以外にＡｌ_２Ｏ_３ 、Ｎａ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５などを微量含有することができる。この熱溶融耐火物は、耐熱性に優れており、溶融ガラス２との反応等による泡の発生を抑制でき、また、溶融ガラス２の流れ方向に生ずる微細な筋も抑制できる。溶融ガラス２のガラスが無アルカリガラス、特にホウ酸を含有する無アルカリガラスの場合効果的である。

ツイール１８は、スパウトリップ１４上を流れる溶融ガラス２の流量を調整する。ツイール１８は、スパウトリップ１４に対して上下に移動自在とされる。溶融ガラス２と接触する側のツイール１８とスパウトリップ１４との間隔が狭くなるほど、スパウトリップ１４上を流れる溶融ガラス２の流量が少ない。

ツイール１８は、耐火物で構成される。ツイール１８には、ツイール１８と溶融ガラス２との接触を防止する保護膜１９が形成されてよい。保護膜１９は、例えば白金または白金合金で形成される。

タイル２２は、スパウトリップ１４の下方に配設され、溶融金属４上の溶融ガラス２と接触する。タイル２２は、耐火物で構成され、例えば上記熱溶融耐火物で構成される。

リストリクタータイル２４、２５は、図３に示すように、タイル２２から下流に向けて斜めに延び、下流に向けて拡開する。各リストリクタータイル２４、２５は、溶融金属４上の溶融ガラス２と接触する。各リストリクタータイル２４、２５は、耐火物で構成され、例えば上記熱溶融耐火物で構成される。

スパウトリップ１４、サイドジャム１６、１７、タイル２２、およびリストリクタータイル２４、２５の全てが上記熱溶融耐火物で構成されてもよいが、これらのうち少なくとも１つが上記熱溶融耐火物で構成されればよい。

仕切り壁２６は、図１に示すように、浴槽１０の上方空間３０を上流側のスパウト空間３２と下流側のメイン空間３４とに仕切る。仕切り壁２６は、耐火物で構成される。

スパウト空間３２は、ツイール１８と仕切り壁２６と溶融ガラス２とで形成される溶融ガラス流入空間３２ａを含む。溶融ガラス流入空間３２ａは、ツイール１８と仕切り壁２６との間に形成され、溶融ガラス２よりも上方に形成される。

スパウト空間３２で溶融金属４上に供給された溶融ガラス２は、図３に示すように、下流方向に流れる本流４２と、タイル２２に向けて上流方向に逆流する支流４４とを形成する。支流４４は、スパウトリップ１４に接触した部分を含む。この支流４４は、タイル２２に向けて逆流した後、タイル２２に沿って左右に分かれて流れる。その後、支流４４は、左右のリストリクタータイル２４、２５に沿って下流方向に流れ、本流４２の幅方向端部に合流する。そのため、ガラスリボンの両側縁部に、煉瓦面に接触することによって発生した溶融ガラス中に含まれる組成的に異質な部分が集まる。ガラスリボンの両側縁部は、徐冷後に切除され、製品とならないので、品質の良いフロートガラスが得られる。

メイン空間３４は、スパウト空間３２よりも十分に大きい。メイン空間３４は、溶融金属４の酸化を防止するため、還元性ガスで満たされる。還元性ガスは、例えば窒素ガスと水素ガスとの混合ガスであってよく、窒素ガスを８５〜９８．５体積％、水素ガスを１．５〜１５体積％含んでいる。還元性ガスは、メイン空間３４の煉瓦の目地およびヒータ部の孔から供給される。

フロートガラス製造方法は、図１に示すように、スパウトリップ１４上を流れる溶融ガラス２をツイール１８で流量調整して浴槽１０内の溶融金属４上に連続的に供給し、溶融ガラス２を溶融金属４上で流動させ仕切り壁２６と溶融金属４との間を通過させる。メイン空間３４のうち溶融ガラス２の粘度換算で１０^４．５〜１０^７．５ｄＰａ・ｓに相当する範囲において、ガラスリボンは両側縁部をトップロールで押えられながら所定方向（図１中、Ｘ方向）に流動させられ所定の板厚に成形される。メイン空間３４において所定の板厚に成形されたガラスリボンは、メイン空間３４の下流域において溶融金属４から引き上げられた後、徐冷炉内で徐冷され、所定の寸法に切断される。このようにして、フロートガラスが得られる。

フロートガラスの用途は、特に限定されないが、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの曲面を有するパネルディスプレイの基板として用いられる。この場合、ガラスリボンの幅方向（図２中、Ｙ方向）の中央部における板厚は、０．３ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ以下がより好ましく、０．１ｍｍ以下が特に好ましい。なお、ガラスリボンの幅方向とは、ガラスリボンの流動する方向に対して直交する方向である。ガラスリボンの幅方向の中央部とは、ガラスリボンの幅方向の中心から該幅方向に２５％以内の範囲である。ガラスリボンの幅方向の中央部における板厚は、徐冷炉内で徐冷されたガラスリボンを室温まで冷却して測定される。

フロートガラスのガラスの種類としては、例えば無アルカリガラス、ソーダライムガラスなどが挙げられる。

ところで、板厚が薄いフロートガラスを製造する場合、溶融ガラス２と接触する側のツイール１８とスパウトリップ１４との間の間隔が狭く、その間を通過する溶融ガラス２の流量が少ない。そのため、溶融ガラス２がスパウト空間３２に持ち込む熱が少ない。

そこで、本実施形態は、スパウト空間３２のうち溶融ガラス流入空間３２ａに配設される加熱源２７で溶融ガラス２を加熱する。溶融金属４上に供給される前の溶融ガラス２の温度低下が抑制でき、溶融金属４上で溶融ガラス２が流動しやすい。よって、溶融金属４上で溶融ガラス２が平坦になりやすく、フロートガラスの板厚偏差が低減できる。

タイル加熱源２９は、支流４４の流動性を高め、支流４４の流れを安定化させるため、タイル２２を加熱する。タイル加熱源２９は、タイル２２を加熱することで、溶融金属４上の溶融ガラス２を加熱する。

タイル加熱源２９は、タイル２２周辺の溶融ガラス２を、ガラスの失透温度よりも１０〜５０℃高い温度に加熱してよい。タイル２２周辺での溶融ガラスの失透を防止することができる。

タイル加熱源２９は、電気ヒータで構成されてよく、例えばＳｉＣヒータで構成されてよい。ＳｉＣヒータの代わりに、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉ_３Ｎ_４などのセラミックに金属発熱体を埋設したセラミックヒータも使用可能である。

タイル加熱源２９は、例えば、タイル２２上に載置される。尚、タイル加熱源２９は、タイル２２の内部に埋設されてもよい。

タイル加熱源２９が設けられていると、支流４４の流れが安定化されるため、支流４４が本流４２と合流された際に、溶融ガラスの流れが安定化する。

加熱源２７は、スパウト空間３２（詳細には溶融ガラス流入空間３２ａ）を加熱し、スパウト空間３２の温度を所定の温度範囲内に保ち、スパウト空間３２での溶融ガラス２の温度を所定の温度範囲内に保つ。スパウト空間３２での溶融ガラス２の温度範囲は、溶融ガラス２の粘度換算で例えば１０^３．８〜１０^４．６５ｄＰａ・ｓに相当する範囲であり、好ましくは溶融ガラス２の粘度換算で１０^４．１〜１０^４．３ｄＰａ・ｓに相当する範囲である。

加熱源２７は、電気ヒータで構成されてよく、例えばＳｉＣヒータで構成されてよい。ＳｉＣヒータの代わりに、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉ_３Ｎ_４などのセラミックに金属発熱体を埋設したセラミックヒータも使用可能である。

加熱源２７は、好ましくは、スパウトリップ１４よりも下流側に配設される。スパウトリップ１４上を流れる溶融ガラス２だけでなく、溶融金属４上で流動する溶融ガラス２を加熱源２７が加熱できる。

加熱源２７は、溶融ガラス２の幅方向（図２中、Ｙ方向）に平行な発熱部２８を有する。発熱部２８の長手方向、溶融ガラス２の幅方向、およびスパウトリップ１４の幅方向は互いに平行とされる。

スパウトリップ１４から溶融金属４上に供給された溶融ガラス２は幅を広げる。溶融金属４上の溶融ガラス２の幅は、スパウトリップ１４の幅よりも広い。

そこで、本実施形態では、発熱部２８の長さＬがスパウトリップ１４の幅Ｗよりも長い。溶融金属４上の溶融ガラス２が効率良く加熱できる。

発熱部２８の長さＬは、好ましくは、該発熱部２８の真下での溶融ガラス２の幅（図２中、Ｙ方向）よりも長い。溶融ガラス２と接触して溶融ガラス２の熱を奪うリストリクタータイル２４、２５間において、溶融ガラス２の流動性のバランスが調整できる。つまり、一方のリストリクタータイル２４付近と、他方のリストリクタータイル２５付近とで、溶融ガラス２の流動性が同程度に調整できる。その結果、リストリクタータイル２４、２５よりも下流側において、ガラスリボンが幅方向（図２中、Ｙ方向）に揺動することが抑制でき、ガラスリボンの厚さムラが低減できる。

発熱部２８は、下方を通過する溶融ガラス２を幅方向全体にわたって加熱するため、上面視で溶融ガラス２を幅方向に貫いてよい。

加熱源２７は、発熱する発熱部２８の他に、発熱部２８に給電する給電部を有してよい。

図４は、図２の変形例を示す断面図である。本変形例の加熱源の発熱部は、図２に示す加熱源２７の発熱部２８と異なり、複数の発熱体で構成される点で相違する。以下、相違点を中心に説明する。

加熱源１２７の発熱部１２８は、溶融ガラス２の幅方向と平行な方向に複数の発熱体１２８Ａ〜１２８Ｅに分割される。複数の発熱体１２８Ａ〜１２８Ｅは、間隔をおいて並び、独立に通電される。スパウトリップ１４上を流れる溶融ガラス２の幅方向の温度分布が調整でき、溶融ガラス２の幅方向における厚さムラが低減できる。

尚、本変形例の加熱源１２７の発熱部１２８は、溶融ガラス２の幅方向（図４中、Ｙ方向）に平行であるが、平行でなくてもよく、例えば斜めでもよい。

以上、フロートガラス製造方法およびフロートガラス製造装置の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変形、改良が可能である。

本出願は、２０１３年６月２０日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−１２９５４６号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３−１２９５４６号の全内容を本出願に援用する。

２ 溶融ガラス
４ 溶融金属
１０ 浴槽
１４ スパウトリップ
１６、１７ サイドジャム
１８ ツイール
２２ タイル
２４、２５ リストリクタータイル
２６ 仕切り壁
２７ 加熱源
２８ 発熱部
２９ タイル加熱源
３０ 浴槽の上方空間
３２ スパウト空間
３２ａ 溶融ガラス流入空間
３４ メイン空間

Claims (9)

1. スパウトリップ上を流れる溶融ガラスをツイールで流量調整して浴槽内の溶融金属上に連続的に供給し、前記溶融ガラスを前記溶融金属上で流動させて所定の板厚のガラスリボンに成形するフロートガラス製造方法であって、
   前記浴槽の上方空間は、仕切り壁により上流側のスパウト空間と下流側のメイン空間とに仕切られ、
   前記スパウトリップの下方には、前記溶融金属上の溶融ガラスと接触するタイルが配設され、
   前記タイルから下流に向けて斜めに延び、下流に向けて拡開し、前記溶融金属上の溶融ガラスと接触するリストリクタータイルが配設され、
   前記スパウト空間のうち前記ツイールと前記仕切り壁と前記溶融ガラスとで形成される溶融ガラス流入空間に配設される加熱源が前記溶融ガラスを加熱し、
   前記加熱源は、前記スパウトリップよりも下流側に配設され、前記溶融ガラスの幅方向と平行な発熱部を有し、
   前記発熱部の長さは、前記スパウトリップの幅よりも長く、該発熱部の真下での前記溶融ガラスの幅よりも長い、フロートガラス製造方法。
2. 前記加熱源の発熱部は、前記溶融ガラスの幅方向と平行な方向に複数の発熱体に分割され、
   該複数の発熱体が間隔をおいて並ぶ、請求項１に記載のフロートガラス製造方法。
3. 前記タイルをタイル加熱源で加熱する、請求項１または２に記載のフロートガラス製造方法。
4. 前記板厚は、前記ガラスリボンの幅方向の中央部において、０．３ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載のフロートガラス製造方法。
5. 前記スパウトリップ、前記スパウトリップを挟むサイドジャム、前記タイル、および前記リストリクタータイルのうち少なくとも１つは、重量％でＺｒＯ_２が８５％以上９７％以下、残部がＳｉＯ_２を主体とするガラス質である熱溶融耐火物で構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフロートガラス製造方法。
6. 溶融金属を収容する浴槽と、
   該浴槽内の溶融金属上に溶融ガラスを供給する供給路を形成するスパウトリップと、
   該スパウトリップ上を流れる溶融ガラスの流量を調整するツイールと、
   前記浴槽の上方空間を上流側のスパウト空間と下流側のメイン空間とに仕切る仕切り壁と、
   前記スパウトリップの下方に配設され、前記溶融金属上の溶融ガラスと接触するタイルと、
   前記タイルから下流に向けて斜めに延び、下流に向けて拡開し、前記溶融金属上の溶融ガラスと接触するリストリクタータイルと、
   前記スパウト空間のうち前記ツイールと前記仕切り壁と前記溶融ガラスとで形成される溶融ガラス流入空間に配設される加熱源とを有し、
   前記加熱源は、前記スパウトリップよりも下流側に配設され、前記溶融ガラスの幅方向と平行な発熱部を有し、
   前記発熱部の長さは、前記スパウトリップの幅よりも長く、該発熱部の真下での前記溶融ガラスの幅よりも長く、
   前記スパウトリップから供給された前記溶融ガラスを前記溶融金属上で流動させて所定の板厚のガラスリボンに成形する、フロートガラス製造装置。
7. 前記加熱源の発熱部は、前記溶融ガラスの幅方向と平行な方向に複数の発熱体に分割され、
   該複数の発熱体が間隔をおいて並ぶ、請求項６に記載のフロートガラス製造装置。
8. 前記タイルを加熱するタイル加熱源を有する、請求項６または７に記載のフロートガラス製造装置。
9. 前記スパウトリップ、前記スパウトリップを挟むサイドジャム、前記タイル、および前記リストリクタータイルのうち少なくとも１つは、重量％でＺｒＯ_２が８５％以上９７％以下、残部がＳｉＯ_２を主体とするガラス質である熱溶融耐火物で構成される、請求項６〜８のいずれか一項に記載のフロートガラス製造装置。

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