JP6691690B2 - 板ガラスの製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、オーバーフローダウンドロー法により板ガラスを製造するための技術の改良に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、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）用のガラス基板や、有機ＥＬ照明用のカバーガラスに代表されるように、各種分野に利用される板ガラスには、表面欠陥やうねりに対して厳しい製品品位が要求される場合がある。

そこで、この種の板ガラスの製造方法としては、平滑で欠陥のないガラス表面を得るために、オーバーフローダウンドロー法が多く利用されている。

オーバーフローダウンドロー法を体現する製造装置は、下端縁で収束する一対の逆斜面部を有する成形体を備え、逆斜面部のそれぞれに沿って流下する溶融ガラスを逆斜面部の下端縁で融合一体化して一枚の板ガラスを成形するというものである。そして、この種の製造装置は、種々の改良が提案されている。例えば特許文献１では、逆斜面部（成形体）の下端縁の少なくとも幅方向両端部において、逆斜面部の下端縁から突出片を垂下させることが開示されている。これにより、溶融ガラスが逆斜面部の下端縁と接触する前に重力の作用によって逆斜面部から剥離し、逆斜面部の下端縁と溶融ガラスの間に空間が形成されるのを抑制することを目的としている。なお、逆斜面部の下端縁と溶融ガラスの間に空間が形成されると、製造される板ガラス内に当該空間に起因する空気が巻き込まれて空洞部が形成されやすく、板ガラスを切断する際などに不具合が生じ得る。

国際公開第２０１４／０３０６４９号

ところで、図５に示すように、特許文献１では、成形体１０１は、逆斜面部１０２を流下する溶融ガラスｇの幅方向両端部ｇａを案内するガイド面１０３を備えている。ガイド面１０３は、上下方向に真っ直ぐ延びる平面で構成されている。突出片１０４は、逆斜面部１０２の下端縁１０２ａの直下方において、ガイド面１０３に直接連なっている。すなわち、溶融ガラスｇの幅方向両端部ｇａは、逆斜面１０２に沿って斜め下方に流下するときも突出片１０４に沿って真下に流下するときも、上下方向に真っ直ぐ延びる平面からなるガイド面１０３によって案内される。

しかしながら、溶融ガラスｇの幅方向両端部ｇａは、成形体１０１に沿って流下する過程で徐々に温度が低下して幅方向中央側に収縮しようとする。そのため、溶融ガラスｇの幅方向両端部ｇａが、逆斜面部１０２の下端縁１０２ａ近傍において、ガイド面１０３から剥離する場合がある。この場合、溶融ガラスｇで濡れているべきガイド面１０３などの貴金属部材が、溶融ガラスｇと非接触となって外部に露出した状態となる。このような貴金属部材の露出部は気体によって冷却されやすく、溶融ガラスｇの剥離部ｇｐ近傍において溶融ガラスｇが過剰冷却される原因となる。その結果、図６に拡大して示すように、溶融ガラスｇの剥離部ｇｐ近傍において、冷却固化された溶融ガラスｇが結晶化した失透物Ｄが形成されやすくなる。失透物Ｄは、時間の経過とともに成長し、溶融ガラスｇの流路を妨げる障害物となる。失透部Ｄが障害物となるまで成長すると、溶融ガラスｇの一部は、矢印Ｓのように失透物Ｄを伝って溶融ガラスｇの主たる流れから分離するとともに、突出片１０４から垂れ下がってガラス玉ｇｘを形成する。ガラス玉ｇｘは落下すると、製造装置を汚染したり製造された板ガラスを破損したりするなどの重大なトラブルを招く原因となる。

本発明は、溶融ガラスの幅方向両端部がガイド面から剥離するのを防止しつつ、溶融ガラスを突出片まで確実に案内することを課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る板ガラスの製造装置は、下端縁で収束する一対の逆斜面部を有する成形体を備え、逆斜面部のそれぞれに沿って流下する溶融ガラスを逆斜面部の下端縁で融合一体化して一枚の板ガラスを成形する板ガラスの製造装置であって、成形体は、逆斜面部の幅方向両端部に設けられており、逆斜面部を流下する溶融ガラスの幅方向両端部を案内する第１のガイド面と、逆斜面部の下端縁の少なくとも幅方向両端部の所定の幅を有する領域から垂下された突出片と、第１のガイド面に連なる第１の部分、突出片に連なる第２の部分、および第１の部分と第２の部分の間で逆斜面部に連なる第３の部分を有し、溶融ガラスを第１のガイド面から突出片まで案内する第２のガイド面とを備え、第２のガイド面は、第１の部分が逆斜面部の下端縁よりも上方に位置し、第１の部分から第２の部分へと移行するに従って幅方向中央側に漸近することを特徴とする。

このような構成によれば、第１のガイド面と突出片との間に第２のガイド面が形成される。第２のガイド面は、第１のガイド面と連なる第１の部分が逆斜面部の下端縁よりも上方に位置しているので、溶融ガラスが幅方向に収縮しようとする位置で溶融ガラスの幅方向両端部と接触することができる。更に、第２のガイド面は、第１のガイド面と連なる第１の部分から突出片に連なる第２の部分へと移行するに従って幅方向中央側に漸近しているので、溶融ガラスが幅方向に収縮したとしても溶融ガラスの幅方向両端部と接触した状態を維持することができる。したがって、このような第２のガイド面を第１のガイド面と突出片との間に設けることで、溶融ガラスの幅方向両端部がガイド面から剥離するのを防止しつつ、溶融ガラスを突出片まで確実に案内することができる。ここで、第２のガイド面は、逆斜面部に連なる第３の部分も有しているため、逆斜面部を流下して第２のガイド面に至った溶融ガラスも第２のガイド面によって突出片まで誘導することができる。

上記の構成において、第２のガイド面は、凸曲面又は凹曲面で形成されていることが好ましい。このようにすれば、溶融ガラスの流れを阻害することなく、溶融ガラスを突出片まで円滑に案内することができる。

上記の構成において、第２のガイド面の第２の部分は、突出片の外側縁に連なっていてもよい。特に、突出片が鉛直面部を有する場合、第２のガイド面の第２の部分は、突出片の鉛直面部の外側縁の上端から下端に至るまでの領域に連なっていることが好ましい。更に、突出片が鉛直面部の下方に先鋭部を有する場合、先鋭部の外側縁は、下方に移行するに従って幅方向中央側に漸近するように傾斜していることが好ましい。このようにすれば、突出片のうち、溶融ガラスと接触せずに外部に露出する部分は非常に小さくなるので、突出片において溶融ガラスが過剰冷却されるのを防止することもできる。

上記の構成において、逆斜面部の下端縁を基準とした第１の部分の最大高さは、逆斜面部の下端縁を基準とした逆斜面部の全高の１／５以下であることが好ましい。すなわち、溶融ガラスの幅方向の収縮は逆斜面部の下端縁近傍で生じるため、上記の構成のように、第２のガイド面の第１の部分は逆斜面部の下端縁近傍に配置するのが好ましい。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る板ガラスの製造方法は、上記の構成を適宜備えた板ガラスの製造装置を用いて、オーバーフローダウンドロー法により溶融ガラスから板ガラスを製造することを特徴とする。

このような構成によれば、既に述べた対応する構成と同様の効果を享受できる。

以上のように本発明によれば、溶融ガラスの幅方向両端部がガイド面から剥離するのを防止しつつ、溶融ガラスを突出片まで確実に案内することができる。

本発明の一実施形態に係る板ガラスの製造装置の成形体周辺を示す部分的側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る板ガラスの製造装置のカバー部を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る板ガラスの製造装置の突出片を説明するための成形体の部分断面図である。 従来の板ガラスの製造装置の問題点を説明するための図である。 従来の板ガラスの製造装置の問題点を説明するための図である。

以下、本発明に係る一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る板ガラスの製造装置は、オーバーフローダウンドロー法を実行するための成形体１を備えている。

成形体１は、製造される板ガラスの幅方向に対応する方向に長尺である。成形体１の頂部には、その幅方向に沿って形成されたオーバーフロー溝２が設けられている。成形体１の幅方向と直交する方向の両側には、一対の外側面部３が設けられている。オーバーフロー溝２から両側に溢れ出た溶融ガラスＧは、それぞれの外側面部３に沿って流下するようになっている。ここで、図１に示すＸＹＺからなる直交座標系において、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向である。更に、Ｘ方向が上記の幅方向であり、Ｙ方向が上記の幅方向と直交する方向である。なお、これらの関係は図２においても同様とする。

オーバーフロー溝２の幅方向の一端側には、図示しない供給パイプが接続されている。この供給パイプを通じて、オーバーフロー溝２内に溶融ガラスＧが供給される。溶融ガラスＧの供給方法はこれに限定されず、例えば、オーバーフロー溝２の両端側から溶融ガラスＧを供給するようにしてもよいし、オーバーフロー溝２の上方から溶融ガラスＧを供給するようにしてもよい。

一対の外側面部３のそれぞれは、鉛直面部４と、鉛直面部４の下方に連なる逆斜面部５とを備えている。鉛直面部４同士は、互いに一定の距離を保ったまま対向する平行な面である。逆斜面部５同士は、下方に向かうに連れて互いに接近するように傾斜しており、下端縁５ａで一つに収束する。下端縁５ａは、幅方向に延びる直線である。なお、鉛直面部４は、傾斜面や曲面などに形状を変更してもよいし、省略してもよい。

成形体１の幅方向両端部には、外側面部３、すなわち、鉛直面部４と逆斜面部５を流下する溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａを案内するガイド面６ａを有するガイド部６が設けられている。この実施形態では、ガイド面６ａは、鉛直面部４及び逆斜面部５に対して垂直であり、かつ、下方に真っ直ぐ延びる平面からなる。すなわち、ガイド面６ａは、Ｙ方向とＺ方向に沿う平面である。ガイド部６は、嵌合凹部６ｂを成形体１の幅方向端部に外側から嵌め込むことで成形体１に固定されている。なお、ガイド部６の固定方法はこれに限定されるものではない。例えば、ガイド部６は、逆斜面部５に溶接等により隙間なく固定されていたり、逆斜面部５と一体成形されていたりしてもよい。

図１〜図３に示すように、成形体１の幅方向両端部には、逆斜面部５の下端縁５ａの一部を下方から覆うように、カバー部７が設けられている。この実施形態では、カバー部７は、ガイド部６のガイド面６ａに溶接等により隙間なく固定されている。なお、カバー部７の固定方法はこれに限定されるものではない。例えば、カバー部７は逆斜面部５及び／又はガイド部６と一体成形されていてもよい。

カバー部７は、ガイド部６のガイド面６ａに沿った第１の薄肉部（例えば、０．５〜３ｍｍの厚み）８と、逆斜面部５に沿った第２の薄肉部（例えば、０．５〜３ｍｍの厚み）９と、逆斜面部５の下端縁５ａの所定の幅を有する領域に対応する位置で第２の薄肉部９から垂下された突出片１０とを備えている。

第１の薄肉部８の表面には、ガイド部６のガイド面６ａに案内された溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａが乗り上げるようになっている。すなわち、第１の薄肉部８の表面がガイド部６のガイド面６ａの一部として機能する。換言すれば、ガイド部６のガイド面６ａと第１の薄肉部８の表面が、逆斜面部５を流下する溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａを案内するガイド面（第１のガイド面）となる。なお、この実施形態では、第１の薄肉部８は、上下方向に長尺で、且つ、逆斜面部５の垂線方向で一定の高さを有する略矩形状の板材からなる（図２を参照）。

第２の薄肉部９の表面には、逆斜面部５に沿って流下する溶融ガラスＧが乗り上げるようになっている。すなわち、第２の薄肉部９の表面が成形体１の逆斜面部５の一部として機能する。第２の薄肉部９の下端縁９ａは、逆斜面部５の下端縁５ａと実質的に同一高さに位置することが好ましい。この実施形態では、第２の薄肉部９は、下方に移行するに従って幅方向中央側に漸近する斜辺９ｂを有する略三角形状の板材からなる。なお、逆斜面部５に沿って流下する溶融ガラスＧが第２の薄肉部９の表面に乗り上げ可能な程度に、第２の薄肉部９の下端縁９ａと逆斜面部５の下端縁５ａとの間に僅かな隙間を設けていても良い。このような隙間を設けておくことで、例えば、カバー部７や逆斜面部５が膨張または収縮等して変形した場合に、互いに干渉して破損することを防止できる。

突出片１０は、第２の薄肉部９の下端縁９ａと所定の幅を有する領域で接する板状の鉛直面部１１と、鉛直面部１１の下端縁１１ａに連なる先鋭部１２（図２の拡大図を参照）とを備えている。この実施形態では、先鋭部１２は、鉛直面部１１の下端縁１１ａのみならず、下端縁１１ａ、角縁１１ｂおよび内側縁１１ｃに対応する領域に連続的に設けられている。また、この実施形態では、鉛直面部１１の上端縁１１ｄ（突出片１０の上端縁）および先鋭部１２の下端縁１２ａ（突出片１０の下端縁）は、逆斜面部５の下端縁５ａと実質的に平行である。ここで、鉛直面部１１の厚みは、例えば０．５〜１０ｍｍである。鉛直面部１１の上端縁１１ｄの幅は、例えば１０〜１００ｍｍである。なお、先鋭部１２は省略してもよい。また、突出片１０は、逆斜面部５の下端縁５ａの幅方向両端部のみに設けられている場合に限定されるものではない。突出片１０は、例えば、逆斜面部５の下端縁５ａの幅方向の略全域に設けられていてもよい。

カバー部７は、溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａを第１の薄肉部８の表面（第１のガイド面）から突出片１０まで案内するガイド面（第２のガイド面）１３を更に備えている。ガイド面１３は、溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａの幅方向の収縮を防止するように溶融ガラスＧの流れを制御することを目的とした面ではなく、溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａの幅方向の収縮に倣うことを目的とした面である。

図３に示すように、ガイド面１３は、第１のガイド面としての第１の薄肉部８の表面に連なる第１の部分１３ａと、突出片１０に連なる第２の部分１３ｂと、第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂの間で、逆斜面部としての第２の薄肉部９の表面に連なる第３の部分１３ｃとを備えている。これにより、ガイド面１３は、第１の薄肉部８、第２の薄肉部９及び突出片１０に対して隙間なく連続している。更に、第２のガイド面１３は、第１の部分１３ａが第２の薄肉部９の下端縁９ａ（すなわち、逆斜面部５の下端縁５ａ）よりも上方に位置し、かつ、第１の部分１３ａから第２の部分１３ｂへと移行するに従って幅方向中央側に漸近している。ここで、第１の部材１３ａは第２の薄肉部９の下端縁９ａよりも上方に位置しているため、第１の部分１３ａは第２の部分１３ｂよりも高位に配置されることになる。この実施形態では、ガイド面１３は、凹曲面で形成されており、第１の薄肉部８、第２の薄肉部９及び突出片１０に対して滑らかに連続している。なお、ガイド面１３は、例えば、凸曲面や平面で形成されていてもよい。

ガイド面１３の第２の部分１３ｂは、第２の薄肉部９の下端縁９ａの直下方において、突出片１０の鉛直面部１１の外側縁１１ｅに連なっている。この実施形態では、ガイド面１３の第２の部分１３ｂは、鉛直面部１１の外側縁１１ｅの上端から下端に至るまでの全域に連なっている。また、この実施形態では、ガイド面１３の第２の部分１３ｂは、先鋭部１２には直接連なっておらず、先鋭部１２の外側縁１２ｂは、下方に移行するに従って幅方向中央側に漸近する斜辺で構成されている。すなわち、先鋭部１２の外側縁１２ｂの上端よりも下端が幅方向中央側に位置している。

図１に示すように、逆斜面部５の下端縁５ａを基準とした場合、ガイド面１３の第１の部分１３ａの最大高さ（Ｚ方向の寸法）Ｈ２は、逆斜面部５の下端縁５ａから逆斜面部５の全高（Ｚ方向の寸法）Ｈ１の１／５（好ましくは１／６、さらに好ましくは１／７）以下である。すなわち、ガイド面１３の第１の部分１３ａは、逆斜面部５の上端部には設けられず、逆斜面部５の下端部（逆斜面部５の下端縁５ａの近傍）に設けられている。

成形体１、ガイド部６及びカバー部７は、耐熱性及び耐食性を有する金属、これらの合金、又はこれらの複合材料で形成される。具体的には、例えば、白金、白金合金、セラミック分散複合材料などによって形成される。

次に、以上のように構成された製造装置を用いた板ガラスの製造方法を説明する。

図１及び図２に示すように、オーバーフロー溝２から両側に溢れ出た溶融ガラスＧを両側の外側面部３に連続的に供給する。それぞれの外側面部３では、溶融ガラスＧを鉛直面部４の表面に沿って流下させた後、逆斜面部５の表面に沿って流下させる。そして、最終的に、両側の外側面部３を流下する溶融ガラスＧを逆斜面部５の下端縁５ａ及び先鋭部１２の下端縁１２ａで融合一体化させ、一枚の板ガラスを連続成形する。

この際、図３に示すように、ガイド面１３の第１の部分１３ａは逆斜面部５の下端縁５ａよりも上方に位置しているため、ガイド面１３は溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａの収縮が始まる位置で予め溶融ガラスＧと接触した状態となる。そのため、ガイド面１３の第１の部分１３ａは、第１の薄肉部８の表面と同様に溶融ガラスＧによって濡れた状態となる。そして、ガイド面１３は、溶融ガラスＧの幅方向の収縮に倣うように、第１の部分１３ａから第２の部分１３ｂに移行するに従って幅方向中央側に漸近しているため、溶融ガラスＧが幅方向に収縮しても、ガイド面１３と溶融ガラスＧの接触状態は維持される。そのため、第１の部分１３ａから第２の部分１３ｂに至るまでのガイド面１３のほぼ全域が溶融ガラスＧによって濡れた状態となる。したがって、溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａをガイド面１３から剥離させることなく、突出片１０まで確実に案内することができる。

また、ガイド面１３の第２の部分１３ｂは、突出片１０の鉛直面部１１の外側縁１１ｅの上端から下端に至るまでの全域に連なっているため、鉛直面部１１の大部分に溶融ガラスＧを接触させることができる。そして、ガイド面１３が直接連なっていない先鋭部１２の外側縁１２ｂは、下方に移行するに従って幅方向中央側に漸近する斜辺で構成されているため、鉛直面部１１から先鋭部１２に至る過程で、溶融ガラスＧの幅方向両端部Ｇａが更に幅方向に収縮したとしても、先鋭部１２の大部分が溶融ガラスＧと接触した状態を維持することができる。したがって、突出片１０のほぼ全域が溶融ガラスＧによって濡れた状態となり、突出片１０のうち、溶融ガラスＧと非接触となって外部に露出する部分の面積は可及的に小さくなる。その結果、突出片１０上での溶融ガラスＧの過剰冷却も確実に防止することができる。

よって、本実施形態に係る製造装置によれば、カバー部７上、すなわち成形体１の幅方向両端部の下方領域において、溶融ガラスＧが過剰冷却されて失透物（図５の符号Ｄを参照）が形成されるという事態は生じにくく、板ガラスの安定的な製造を継続することができる。

このように製造された板ガラスの製品部（幅方向両端部に形成される厚肉部を除く幅方向中央部）の厚みは、例えば１０〜１０００μｍとなる。また、その製品部の板幅は、例えば０．５〜４ｍとなる。

以上、本発明の実施形態に係る板ガラスの製造装置及び製造方法について説明したが、本発明の実施の形態はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を施すことが可能である。

上記の実施形態では、突出片１０が、鉛直面部１１の下方に先鋭部１２を有し、溶融ガラスＧの一部を鉛直面部１１で案内した後に、先鋭部１２で案内する場合を説明したが、突出片１０は、鉛直面部１１で溶融ガラスＧを案内する形態に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、第２の薄肉部９の表面と先鋭部１２の表面が同一の傾斜平面で連続するように、鉛直面部１１に肉盛り部１４を形成してもよい。この場合、溶融ガラスＧの一部は、第２の薄肉部９、肉盛り部１４および先鋭部１２からなる単一の傾斜平面によって案内される。なお、肉盛り部１４は、例えば、白金又は白金合金を溶接した後、その溶接部を研磨することによって傾斜平面を有する形状に成形される。

１ 成形体
２ オーバーフロー溝
３ 外側面部
４ 鉛直面部
５ 逆斜面部
５ａ 下端縁
６ ガイド部
６ａ ガイド面（第１のガイド面）
６ｂ 嵌合凹部
７ カバー部
８ 第１の薄肉部（第１のガイド面）
９ 第２の薄肉部（逆斜面部）
１０ 突出片
１１ 鉛直面部
１１ｄ 上端縁（突出片の上端縁）
１１ｅ 外側縁
１２ 先鋭部
１２ａ 下端縁（突出片の下端縁）
１２ｂ 外側縁
１３ ガイド面（第２のガイド面）
１３ａ 第１の部分
１３ｂ 第２の部分
１３ｃ 第３の部分
１４ 肉盛り部
Ｇ 溶融ガラス
Ｇａ 幅方向両端部
Ｈ１ 逆斜面部の下端縁を基準とした逆斜面部の全高
Ｈ２ 逆斜面部の下端縁を基準とした第１の部分の最大高さ

Claims (7)

1. 下端縁で収束する一対の逆斜面部を有する成形体を備え、前記逆斜面部のそれぞれに沿って流下する溶融ガラスを前記逆斜面部の下端縁で融合一体化して一枚の板ガラスを成形する板ガラスの製造装置であって、
   前記成形体は、
   前記逆斜面部の幅方向両端部に設けられており、前記逆斜面部を流下する溶融ガラスの幅方向両端部を案内する第１のガイド面と、
   前記逆斜面部の下端縁の少なくとも幅方向両端部の所定の幅を有する領域から垂下された突出片と、
   前記第１のガイド面に連なる第１の部分、前記突出片に連なる第２の部分、および前記第１の部分と前記第２の部分の間で前記逆斜面部に連なる第３の部分を有し、溶融ガラスの幅方向両端部を前記第１のガイド面から前記突出片まで案内する第２のガイド面とを備え、
   前記第２のガイド面は、前記第１の部分が前記逆斜面部の下端縁よりも上方に位置し、前記溶融ガラスの幅方向の収縮に倣うように、前記第１の部分から前記第２の部分へと移行するに従って幅方向中央側に漸近することを特徴とする板ガラスの製造装置。
2. 前記第２のガイド面は、凸曲面又は凹曲面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の板ガラスの製造装置。
3. 前記第２のガイド面の前記第２の部分は、前記突出片の外側縁に連なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の板ガラスの製造装置。
4. 前記突出片は、鉛直面部を有し、
   前記第２のガイド面の前記第２の部分は、前記突出片の前記鉛直面部の外側縁の上端から下端に至るまでの領域に連なっていることを特徴とする請求項３に記載の板ガラスの製造装置。
5. 前記突出片は、前記鉛直面部の下方に先鋭部を有し、
   前記先鋭部の外側縁は、下方に移行するに従って幅方向中央側に漸近するように傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の板ガラスの製造装置。
6. 前記逆斜面部の下端縁を基準とした前記第１の部分の最大高さは、前記逆斜面部の下端縁を基準とした逆斜面部の全高の１／５以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の板ガラスの製造装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の板ガラスの製造装置を用いて、オーバーフローダウンドロー法により溶融ガラスから板ガラスを製造することを特徴とする板ガラスの製造方法。

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