JP7251487B2 - フロートガラス製造装置及びフロートガラス製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、フロートガラス製造装置及びフロートガラス製造方法に関する。
フロートガラス製造装置は、溶融金属を収容するフロートバスと、溶融金属上で帯板状に成形されたガラスリボンが搬入される徐冷炉と、フロートバスと徐冷炉との間に設けられるドロスボックスとを備える。
ドロスボックス内には、ガラスリボンを搬送する複数のリフトアウトロールの上部にドレープが配置される。ドレープは、ドロスボックス及びフロートバス内の圧力が変動すること、並びに徐冷炉内の酸素がドロスボックス及びフロートバスに侵入することを防止する機能を果たす。
ドレープは、ガラスリボンの搬送方向の上流側の面が常にフロートバスからの雰囲気の圧力を受けている状態にある。そのため、ドレープは、時間の経過とともに、ガラスリボンの搬送方向の下流側の面が膨れて変形し、上記の機能を充分に果たせないことがあった。
そこで、ドレープが変形するのを防止するため、フレーム部とコルゲート鉄板部とを有し、ガラスリボンの搬送方向の下流側に補強手段を設けているドレープが提案されている（特許文献１参照）。
しかし、特許文献１の技術では、ドレープ（コルゲート鉄板部）の変形を充分に防止できないことがあった。
そこで、コルゲート鉄板部（本発明のシート部に対応）の材質変更を検討したところ、今度は、フレーム部とシート部との材質の熱膨張係数の差により、シート部がガラスリボンの幅方向に均一に膨張せず、シート部の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で不均一になる。そうすると、ドロスボックス及びフロートバス内の圧力が変動し、ガラスリボンの表面に欠点が生じてしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ドレープを構成するフレーム部とシート部との材質が異なっても、シート部の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で均一であり、かつ、シート部の変形を防止できるフロートガラス製造装置及びフロートガラス製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明のフロートガラス製造装置は、溶融金属を収容するフロートバスと、前記溶融金属上で帯板状に成形されたガラスリボンが搬入される徐冷炉と、前記フロートバスと前記徐冷炉との間に設けられるドロスボックスとを備えたフロートガラス製造装置であって、前記ドロスボックスは、前記ガラスリボンを搬送する複数のリフトアウトロールの上部にドレープを有し、前記ドレープは、シート部と、前記シート部の上部を挟持するフレーム部と、前記シート部及び前記フレーム部を締結するボルトとを有し、前記シート部は、前記フレーム部とは材質が異なり、前記ボルトが挿通される第１の貫通孔を有し、前記第１の貫通孔は、前記ドレープの長手方向が長辺である長孔であることを特徴とする。
また、本発明のフロートガラス製造方法は、フロートバスの溶融金属上で帯板状のガラスリボンを成形し、ドロスボックスに設けられたリフトアウトロールによって前記ガラスリボンを前記フロートバスから引き出し、徐冷炉で前記ガラスリボンを徐冷するフロートガラス製造方法であって、前記ドロスボックスは、前記ガラスリボンを搬送する複数のリフトアウトロールの上部にドレープを有し、前記ドレープは、シート部と、前記シート部の上部を挟持するフレーム部と、前記シート部及び前記フレーム部を締結するボルトとを有し、前記シート部は、前記フレーム部とは材質が異なり、前記ボルトが挿通される第１の貫通孔を有し、前記第１の貫通孔は、前記ドレープの長手方向が長辺である長孔であることを特徴とする。
本発明のフロートガラス製造装置及びフロートガラス製造方法によれば、ドレープを構成するフレーム部とシート部との材質が異なっても、シート部の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で均一であり、かつ、シート部の変形を防止できる。
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。各図面において、同一の又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。本明細書において、数値範囲を表す「～」はその前後の数値を含む範囲を意味する。なお、以下の説明において、「上流側」とはガラスリボンの搬送方向の上流側を指し、「下流側」とはガラスリボンの搬送方向の下流側を指す。
（フロートガラス製造装置）
図１を用いて本発明の一実施形態に係るフロートガラス製造装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るフロートガラス製造装置の一部断面図である。
図１を用いて本発明の一実施形態に係るフロートガラス製造装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るフロートガラス製造装置の一部断面図である。
フロートガラス製造装置１は、溶融金属Ｍを収容するフロートバス１０と、溶融金属Ｍ上で帯板状に成形されたガラスリボンＧが搬入される徐冷炉２０と、フロートバス１０と徐冷炉２０との間に設けられるドロスボックス３０とを備える。ドロスボックス３０は、ガラスリボンＧを搬送する複数のリフトアウトロール４の上部にドレープ６を有する。
所望の幅や厚みに成形されたガラスリボンＧは、リフトアウトロール４や搬送ロール２１の牽引力によって溶融金属Ｍの浴面１２から引き揚げられる。そして、ガラスリボンＧは、フロートバス１０の出口１３からドロスボックス３０内に搬入された後、リフトアウトロール４によって徐冷炉２０内に搬入され、搬送ロール２１によって搬送されながら徐冷される。その後、ガラスリボンＧは、徐冷炉２０外に搬出され、室温付近まで冷却された後、所定寸法に切断され、製品であるガラス板となる。
ガラス組成は、ガラス板の用途等に応じて適宜選定される。例えば、ガラス板の用途が液晶ディスプレイ用ガラス基板の場合、アルカリ金属が液晶ディスプレイの品質に悪影響を及ぼすので、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等のアルカリ金属酸化物を実質的に含有しない無アルカリガラスが用いられる。ここで、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないとは、アルカリ金属酸化物の含有量の合量が０．１質量％以下を意味する。
フロートバス１０内の上部空間は、溶融金属Ｍの酸化を防止するため、窒素及び水素を含む還元性混合ガスで満たされている。また、フロートバス１０内の上部空間は、外部からの空気の流入を防止するため、大気圧よりも高く設定されている。フロートバス１０内の還元性雰囲気は、フロートバス１０の出口１３からドロスボックス３０に向けて流出している。フロートバス１０の出口１３付近には、ガラスリボンＧを塑性変形可能な温度に調節するヒータ１８が設けられている。なお、溶融金属Ｍに用いられる金属は、例えば錫又は錫合金である。
徐冷炉２０は、下流側の出口が外部に開放されている。そのため、徐冷炉２０の内部は、酸素を含む雰囲気になっている。徐冷炉２０の内部は、ドロスボックス３０の内部を介して、フロートバス１０の内部と連通している。
徐冷炉２０内には、搬送ロール２１の他にヒータ２８等が設けられている。複数の搬送ロール２１は、それぞれ、モータ等の駆動装置によって回転駆動され、その駆動力によってガラスリボンＧを水平方向に搬送する。
ドロスボックス３０は、上部の外壁３１が断熱材３３で覆われ、下部の内壁３２が断熱材３４で覆われている。断熱材３３、３４を用いることで、ドロスボックス３０からの放熱を抑制し、ガラスリボンＧの温度分布を安定化させることができ、製品の反りを抑制することができる。
ドロスボックス３０内には、リフトアウトロール４の他に、接触部材５、ドレープ６、ヒータ８等が設けられている。複数のリフトアウトロール４は、それぞれ、モータ等の駆動装置によって回転駆動され、その駆動力によってガラスリボンＧを斜め上方に向けて搬送する。リフトアウトロールの数は、複数である限り、特に限定されない。
接触部材５は、リフトアウトロール４の下部に設けられる。複数の接触部材５は、それぞれ、対応するリフトアウトロール４の外周面に摺接して、ガラスリボンＧの下方を複数の空間３５～３８に仕切っている。
ドレープ６は、ガラスリボンＧの上方及びリフトアウトロール４の上部位置に設けられ、ガラスリボンＧの上方空間を遮蔽する。ドレープ６は、外壁３１によって吊持され、ガラスリボンＧの搬送方向に間隔を空けて複数設けられる。フロートバス１０の出口１３から流出した還元性雰囲気は、ドロスボックス３０内のガラスリボンＧの上方空間を通って、徐冷炉２０の入口２３（ドロスボックス３０の出口３９）に向けて流れている。
ドレープ６は、徐冷炉２０から酸素が侵入することを制限し、ドロスボックス３０内の酸素濃度の増加を規制する。これにより、還元性雰囲気に含まれる水素の燃焼が抑制され、水素の燃焼炎によるガラスリボンＧの温度変動や局部加熱を抑制することができる。ドレープ６は、ガラスリボンＧの搬送を妨げないように、ガラスリボンＧの上面からわずかに（例えば１ｃｍ）離間するように配置されている。
複数のヒータ８は、ガラスリボンＧの上下両側に離間して設けられ、それぞれ、ガラスリボンＧの搬送方向に複数列設けられている。各列のヒータ８は、ドレープ６同士の間や接触部材５同士の間に設けられている。各列のヒータ８は、ガラスリボンＧの幅方向の温度分布を均一にするため、ガラスリボンＧの幅方向に分割されていることが好ましい。ドロスボックス３０内の雰囲気温度は、ガラス組成によって異なるが、５５０℃以上に調節される。
なお、フロートガラス製造装置１は、ドレープ６の高さの管理、ドレープ６とガラスリボンＧとの隙間の管理、ガラスリボンＧの割れの検出等を実施するため、監視カメラを備えることが好ましい。監視カメラは、ドロスボックス３０の側壁部の外側に設けられ、該側壁部の窓からドロスボックス３０内のドレープ６及びガラスリボンＧを撮影する。そして、監視カメラが撮影した画像は、画像処理が施される。これにより、ガラスリボンＧの幅方向におけるドレープ６とガラスリボンＧとの隙間の距離を経時的に計測できる。
そして、ドレープ６の高さを調節してドレープ６とガラスリボンＧとの隙間の距離を一定に保つことで、該隙間を流れる還元性雰囲気の流量が一定になるため、ガラスリボンＧの品質を安定させることができる。
また、ドレープ６は、後述するように、シート部の変形を防止できるので、ドレープ６とガラスリボンＧとの隙間の距離を計測することにより、ガラスリボンＧの反りを定量的に評価できる。これにより、早期にドロスボックス３０内のヒータ８を調節できるようになるので、フロートガラスの反りが悪化することを抑制できる。
（ドレープ）
次に、図２～図４を用いてフロートガラス製造装置を構成するドレープについて説明する。
次に、図２～図４を用いてフロートガラス製造装置を構成するドレープについて説明する。
図２は、図１のドレープの概略構成図であり、（Ａ）は（Ｂ）及び（Ｃ）のＩ－Ｉ矢視断面図であり、（Ｂ）はドレープの正面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＩＩ－ＩＩ矢視断面図である。図３は、図１のドレープの概略構成図であり、（Ａ）は（Ｂ）及び（Ｃ）のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図であり、（Ｂ）はドレープの正面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＩＩ－ＩＩ矢視断面図である。ここで、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）は、ドレープを上流側から下流側に向けて見たときの正面図である。
図２（Ａ）に示すように、ドレープ６は、シート部６２と、シート部６２の上部を挟持するフレーム部６１と、シート部６２及びフレーム部６１を締結するボルト６３とを有する。ドレープ６は、ボルト６３を固定するナット６４をさらに有する。
シート部６２は、フレーム部６１とは材質が異なり、ボルト６３が挿通される第１の貫通孔６５（図２（Ｃ）参照）を有する。第１の貫通孔６５は、ドレープ６の長手方向が長辺である長孔である。
フレーム部６１は、ドロスボックスの上部の外壁３１（図１参照）によって吊持されるために、断面形状が逆Ｌ字状のフレーム材６１Ａ、６１Ｂを有する。フレーム材６１Ａはシート部６２の上流側面に配置され、フレーム材６１Ｂはシート部６２の下流側面に配置される。
フレーム材６１Ａ、６１Ｂの貫通孔は丸孔である。フレーム材６１Ｂの貫通孔はさらにねじ孔であってもよい。この場合、ナット６４がなくてもボルト６３を固定できる。これにより、ドレープ６を組み立てる作業が容易になる。なお、フレーム材６１Ａ、６１Ｂの貫通孔は、第１の貫通孔６５と同様に、長孔であってもよい。この場合、フレーム材６１Ｂとボルト６３とは、ナット６４や溶接等で固定される。
フレーム材６１Ａ、６１Ｂの材質は、耐熱性、加工性、強度等の観点から、ステンレス（ＪＩＳ Ｇ４３０４：２０１２に記載のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０等）が好ましい。また、フレーム材６１Ａ、６１Ｂの材質は、ステンレスに限定されず、上記の観点から、セラミック、カーボン材等の非金属材料であってもよい。なお、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０の熱膨張係数は、それぞれ１７．３×１０－６／Ｋ、９．９×１０－６／Ｋ、１０．４×１０－６／Ｋである。
フレーム材６１Ａ、６１Ｂの厚みは、２ｍｍ～１０ｍｍが好ましく、２ｍｍ～７ｍｍがより好ましく、２ｍｍ～４ｍｍがさらに好ましい。また、フレーム材６１Ａ、６１Ｂの高さは、７０ｍｍ～１１０ｍｍが好ましく、８０ｍｍ～１００ｍｍがより好ましい。
シート部６２は、図２（Ａ）の断面における形状が矩形状である。シート部６２の材質は、耐熱性、軽量化等の観点から、非金属材料が好ましい。非金属材料は、剛性、加工性等の観点から、セラミック又はカーボン材が好ましい。なお、シート部６２の材質は、フレーム部６１とは種類の異なるステンレスであってもよい。
セラミックとしては、セラミックファイバーを板状に成型したセラミックボード、ムライト材等が用いられる。
カーボン材は、ＣＩＰ材又はＣ／Ｃコンポジット材であることが好ましい。ここで、ＣＩＰ材とは、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ法）を用いて成形されたカーボン材のことである。また、Ｃ／Ｃコンポジット材とは、高強度炭素繊維で補強された炭素複合材料のことである。両部材とも、剛性、加工性等に優れている。特にＣ／Ｃコンポジット材は、強度、剛性に優れており、シート部の変形を防止するのに好適である。
Ｃ／Ｃコンポジット材は、熱膨張係数が繊維に平行な方向で１．０×１０－６／Ｋ以下が好ましく、０．８×１０－６／Ｋ以下がより好ましく、０．６×１０－６／Ｋ以下がさらに好ましい。熱膨張係数が繊維に平行な方向で１．０×１０－６／Ｋ以下だと、フレーム部６１とシート部６２との材質の熱膨張係数の差が大きくなるため、シート部の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で均一であり、かつ、シート部の変形を防止できるという本発明の効果を充分に発揮できる。なお、熱膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）を用いて測定した。
カーボン材は、ドロスボックス内に侵入した酸素によって酸化されるのを防止するため、その外表面にコーティングを施すことが好ましい。コーティングの成分としては、炭化ケイ素やアルミ、リンを含む酸化物等が挙げられる。コーティングの厚みは、例えば１０μｍ～１ｍｍである。
非金属材料は、曲げ強度が９０ＭＰａ以上であることが好ましい。曲げ強度は、１２０ＭＰａ以上がより好ましく、１４０ＭＰａ以上がさらに好ましい。また、曲げ強度は、３００ＭＰａ以下が好ましく、２７０ＭＰａ以下がより好ましく、２５０ＭＰａ以下がさらに好ましい。なお、曲げ強度は、３点曲げ試験を用いて測定した。非金属材料がＣ／Ｃコンポジットである場合、ＪＩＳ Ｋ ７０７８のせん断試験（試験片：６０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み３ｍｍ）を用いて測定した。
曲げ強度が９０ＭＰａ以上だと、シート部６２が破損しにくく、シート部６２の変形をより良く防止できる。また、曲げ強度が３００ＭＰａ以下だと、仮にシート部６２が変形したとしても、ドレープ６を吊持する外壁３１（図１参照）が変形することを抑制できる。
非金属材料は、嵩密度が２ｇ／ｃｍ３以下、曲げ弾性率が２０～８０ＧＰａであることが好ましい。嵩密度は、１．８ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、１．６ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。曲げ弾性率は、３０ＧＰａ～７０ＧＰａがより好ましく、３５ＧＰａ～６５ＧＰａがさらに好ましい。なお、嵩密度は、アルキメデス法を用いて測定した。曲げ弾性率は、前述した曲げ強度と測定方法が同じである。
嵩密度が２ｇ／ｃｍ３以下だと、ドロスボックスの上部の外壁３１（図１参照）を補強する改造をしなくても、シート部６２の厚みを増やしてシート部６２の剛性を高めることができる。また、曲げ弾性率が２０ＧＰａ以上だと、シート部６２の変形をより良く防止できる。曲げ弾性率が８０ＧＰａ以下だと、仮にシート部６２が変形したとしても、シート部６２の復元力を抑制できるので、ドレープ６を吊持する外壁３１（図１参照）が変形することを抑制できる。
非金属材料は、シート部６２の破損防止、変形防止等の観点から、圧縮強度が９０ＭＰａ～３００ＭＰａであり、引張強度が９０～３００ＭＰａであることが好ましい。なお、非金属材料がＣ／Ｃコンポジットである場合、圧縮強度はＪＩＳ Ｋ ７０７６の面内圧縮試験、引張強度はモノフィラメント試験を用いて測定した。
非金属材料は、熱膨張係数が８×１０－６／Ｋ以下が好ましく、７×１０－６／Ｋ以下がより好ましく、６×１０－６／Ｋ以下がさらに好ましい。熱膨張係数が８×１０－６／Ｋ以下だと、フレーム部６１とシート部６２との材質の熱膨張係数の差が大きくなるため、前述した本発明の効果を発揮できる。なお、熱膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）を用いて測定した。
シート部６２の厚みは、０．８ｍｍ～１５ｍｍが好ましく、１ｍｍ～１０ｍｍがより好ましく、１ｍｍ～７ｍｍがさらに好ましく、１．５ｍｍ～４ｍｍが特に好ましい。また、シート部６２の高さは、２５０ｍｍ～５００ｍｍが好ましく、３００ｍｍ～４００ｍｍがより好ましい。
図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、上下に２個あるボルト６３は、ドレープ６の長手方向に間隔を空けて複数設けられる。なお、ボルト６３は、上下に３個以上あってもよい。
シート部６２は、３枚のシート材（図４参照）を有する。これは、ドレープ６の長手方向の長さが例えば５ｍ以上もあり、１枚のシート材でシート部６２を作製するのが困難なためである。シート部６２は、フロートバスからの雰囲気の圧力に耐えられるように、ドレープ６の長手方向に隣り合うシート材が接していることが好ましい。もっとも、シート部６２は、前記の圧力に耐えられるのであれば、隣り合うシート材の間に隙間が設けられてもよい。なお、シート材は、２枚又は４枚以上であってもよい。
このため、ドレープ６は、ドレープ６の長手方向にシート材を接合するための接合板６７と、シート部６２及び接合板６７を締結するボルト６８と、ボルト６８を固定するナット６９（図３（Ａ）参照）とをさらに有する。接合板６７は、シート部６２との熱膨張係数の差をなくすために、シート部６２と同じ材質であることが好ましい。
上下方向に一列に並ぶ３個のボルト６８は、ドレープ６の長手方向におけるシート材の端部又はその近傍に設けられる。なお、上下方向に一列に並ぶボルト６８の数は、２個又は４個以上あってもよい。
図２（Ｃ）及び図３（Ｃ）に示すように、第１の貫通孔６５は、ボルト６３に対応する貫通孔であり、ドレープ６の長手方向に間隔を空けて複数設けられる。
ここで、ドレープ６は、フロートガラスの製造を開始する前に、室温から５５０℃以上に加熱される。また、フロートガラスの製造を開始してからドレープ６を交換する際に、新たに設置されるドレープ６は、室温から５５０℃以上に加熱される。
このため、ドレープを構成するフレーム部６１とシート部６２との材質が異なるのに、第１の貫通孔６５が丸孔だと、両材質の熱膨張係数の差により、シート部がボルト６３を介して第１の貫通孔に拘束される。そうすると、シート部がドレープ６の長手方向（ガラスリボンの幅方向）に均一に膨張せずに変形し、シート部の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で不均一になる。
そこで、第１の貫通孔６５は、ドレープ６の長手方向が長辺である長孔である。これにより、フレーム部６１とシート部６２との材質が異なっても、シート部６２は、ボルト６３を介して第１の貫通孔６５に拘束されず、ドレープ６の長手方向に移動可能である。そのため、シート部６２がドレープ６の長手方向（ガラスリボンの幅方向）に均一に変形せずに膨張し、シート部６２の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で均一になる。
長孔の形状は、シート部６２がボルト６３を介して第１の貫通孔６５に拘束されないとの観点から、矩形状、矩形の角をＣ面取りした形状、矩形の角をＲ面取りした形状（角丸矩形状）が好ましい。長孔の形状は、上記の観点から、矩形の角の一部をＣ面取りした形状、矩形の角の一部をＲ面取りした形状、矩形の角の一部をＣ面取りし、矩形の角の残りの全部又は一部をＲ面取りした形状であってもよい。なお、本実施形態の長孔の形状は、矩形の角をＲ面取りした形状（角丸矩形状）である。
長孔の長辺の長さは、ドレープ６の長手方向におけるフレーム部６１及びシート部６２の移動を確保するため、長孔の短辺の長さの１．５倍以上が好ましく、２倍以上がより好ましく、３倍以上がさらに好ましい。また、長孔の長辺の長さは、第１の貫通孔６５をドレープ６の長手方向に間隔を空けて密に配置できるように、長孔の短辺の長さの２０倍以下が好ましく、１８倍以下がより好ましく、１５倍以下がさらに好ましい。
一方で、ボルト６８に対応する貫通孔は丸孔である。これは、シート部６２と接合板６７とが同じ材質であることを前提とする。そのため、シート部６２と接合板６７との材質が異なる場合、前記貫通孔は、第１の貫通孔６５と同様に、長孔であることが好ましい。
なお、１枚のシート材でシート部６２を作製できる場合、ドレープは、前述した接合板６７、ボルト６８、ナット６９及びボルト６８に対応する貫通孔を有しない。
図４は、図２（Ｃ）及び図３（Ｃ）のシート部の全体図である。
シート部６２は、ボルト６３が挿通される第２の貫通孔６６をさらに有する。第２の貫通孔６６は、丸孔であり、ドレープ６の長手方向の中央に設けられる。これにより、シート部６２がボルト６３を介して第２の貫通孔６６に拘束され、フレーム部６１とシート部６２との材質の熱膨張係数の差により、シート部６２がドレープ６の長手方向（ガラスリボンの幅方向）の外側に向けて均一に変形せずに膨張する。そして、シート部６２の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向でより均一になる。
このため、第２の貫通孔６６の高さ方向の位置は、第１の貫通孔６５の位置と一致していることが好ましい。また、第２の貫通孔６６の位置は、ドレープ６の長手方向の中央に限定されず、その近傍であればよい。なお、第２の貫通孔６６は、上下に２個あるが、３個以上あってもよい。
（ドレープの変形例）
図５は、図２（Ａ）のドレープの変形例１を示す図である。
図５は、図２（Ａ）のドレープの変形例１を示す図である。
ドレープ６０は、前述したボルト６３とは形状が異なるボルト６３０を有する。ボルト６３０は、段付きボルトである。ボルト６３０は、フレーム材６１Ａ及びシート部６２に挿通される部分が、フレーム材６１Ｂに挿通される部分よりも太い。また、フレーム材６１Ａの貫通孔は単なる丸孔であるのに対し、フレーム材６１Ｂの貫通孔は丸孔であり、かつ、ねじ孔である。
そのため、ドレープ６０は、前述したドレープ６とは異なり、ナットがなくてもボルト６３０を固定できる。これにより、ドレープ６０を組み立てる作業が容易になる。
なお、フレーム材６１Ｂの貫通孔をねじ孔にしない場合は、フレーム材６１Ｂとボルト６３０とを溶接して固定してもよい。
図６は、図２（Ａ）のドレープの変形例２を示す図である。
ドレープ６００は、シート部６２の下方に耐熱繊維シート６０１及びシート支持部６０２を有する点で、前述したドレープ６とは相違する。
耐熱繊維シート６０１は、シート部６２の上流側の面に設けられたシート支持部６０２によって固定される。シート支持部６０２は、形状がアングル状である。耐熱繊維シート６０１は、シート部６２とシート支持部６０２との間に挟持され、ボルト等を用いて固定される。
耐熱繊維シート６０１の下端は、シート部６２の下端よりも下方に突出し、ガラスリボンの上面に接触している。これにより、徐冷炉内の酸素がドロスボックス及びフロートバスに侵入することを防止できる。そのため、溶融金属Ｍ（図１参照）に用いられる金属として錫又は錫合金を用いた場合、ガラスリボンの下面に付着した錫が酸素と反応して酸化錫（ドロス欠陥）になることを抑制できる。また、耐熱繊維シート６０１は、ガラスリボンの上面と接触することにより、ガラスリボンの上面に付着したトップスペックと呼ばれる錫系異物を除去することができる。
耐熱繊維シート６０１は、７５０℃以上の温度に耐えられる材質の繊維であることが好ましい。具体的には、カーボン繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、金属繊維等の無機繊維である。特にカーボン繊維は、硬度が低いのでガラスリボンを疵付けにくく、溶融錫をはじくのでトップスペックを除去しやすい。なお、耐熱繊維シート６０１は、異なる材質の無機繊維を２種以上含む繊維シートであってもよい。
繊維シートとしては、フェルト状シートや織布状シートが好ましい。具体的には、カーボン繊維のフェルト状シート（カーボンフェルト）やカーボン繊維の織布状シート（カーボンクロス）等を使用できる。
耐熱繊維シート６０１の厚みは、柔軟性、雰囲気遮断等の観点から、５ｍｍ～２０ｍｍが好ましい。
なお、耐熱繊維シート６０１及びシート支持部６０２は、図６とは異なり、シート部６２の下流側の面に設けられてもよい。
図７は、図２（Ａ）のドレープの変形例３を示す図であり、（Ａ）はフロートガラスの製造を開始する前の状態、（Ｂ）はフロートガラスを製造している時の状態を示す図である。
ドレープ７００は、シート部６２０が第１のシート部６２Ａ及び第２のシート部６２Ｂを有する点、並びに可動式接合板７０１をさらに有する点で、前述したドレープ６とは相違する。
図７（Ａ）に示すように、シート部６２０は、フレーム部６１と締結される第１のシート部６２Ａと、第１のシート部６２Ａの下方にある第２のシート部６２Ｂとを有する。第１のシート部６２Ａの下端は、第２のシート部６２Ｂの上端と接している。なお、第１のシート部６２Ａの下端は、第２のシート部６２Ｂの上端との間に隙間を形成してもよい。
シート部６２０は、第２のシート部６２Ｂを有することで、ガラスリボンの上面に接触するように、前述したシート部６２の下端よりも下方に突出している。これにより、徐冷炉内の酸素がドロスボックス及びフロートバスに侵入することを防止でき、ひいてはドロス欠陥の発生を抑制できる。もっとも、第２のシート部６２Ｂとガラスリボンの上面とを接触させると、ガラスリボンが割れてしまうおそれがある。
そこで、ドレープ７００は、ボルト等を用いて第１のシート部６２Ａ及び第２のシート部６２Ｂを接合する可動式接合板７０１をさらに有する。可動式接合板７０１としては、ヒンジ等が用いられる。可動式接合板７０１のヒンジ支点の高さ方向における位置は、第１のシート部６２Ａと第２のシート部６２Ｂとが接する部分と同じ位置にある。これにより、第２のシート部６２Ｂは、図７（Ｂ）に示すように、ガラスリボンの上面と接触すると、ヒンジ支点を中心として下流側に回転移動する。そのため、ガラスリボンに生じる応力が低減され、ガラスリボンが割れてしまうおそれを解消できる。なお、第１のシート部６２Ａの下端と、第２のシート部６２Ｂの上端との間に隙間が形成されている場合、ヒンジ支点の高さ方向における位置は、該隙間と同じ位置にある。
第２のシート部６２Ｂは、ガラスリボンに生じる応力を抑制するとの観点から、カーボン材であることが好ましく、ＣＩＰ材又はＣ／Ｃコンポジット材であることがより好ましい。
（フロートガラス製造方法）
次に、再度図１及び図２を参照の上、本発明の一実施形態に係るフロートガラス製造方法について説明する。
次に、再度図１及び図２を参照の上、本発明の一実施形態に係るフロートガラス製造方法について説明する。
フロートガラス製造方法は、溶解窯（不図示）に供給されるガラス原料を加熱して溶融ガラスを得た後、その溶融ガラスをフロートバス１０に流し込む。そして、図１に示すように、フロートバス１０の溶融金属Ｍ上で帯板状のガラスリボンＧを成形し、ドロスボックス３０に設けられたリフトアウトロール４によってガラスリボンＧをフロートバス１０から引き出し、徐冷炉２０でガラスリボンＧを徐冷する。
ドロスボックス３０は、ガラスリボンＧを搬送する複数のリフトアウトロール４の上部にドレープ６を有する。
図２（Ａ）に示すように、ドレープ６は、シート部６２と、シート部６２の上部を挟持するフレーム部６１と、シート部６２及びフレーム部６１を締結するボルト６３とを有する。シート部６２は、フレーム部６１とは材質が異なり、ボルト６３が挿通される第１の貫通孔６５（図２（Ｃ）参照）を有する。第１の貫通孔６５は、ドレープ６の長手方向が長辺である長孔である。
これにより、フレーム部６１とシート部６２との材質が異なっても、シート部６２は、ボルト６３を介して第１の貫通孔６５に拘束されず、ドレープ６の長手方向に移動可能である。そのため、シート部６２がドレープ６の長手方向（ガラスリボンの幅方向）に均一に変形せずに膨張し、シート部６２の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で均一になる。
製造されるフロートガラスは、例えばディスプレイ用のガラス基板、ディスプレイ用のカバーガラス、窓ガラスとして用いられる。
製造されるフロートガラスは、ディスプレイ用のガラス基板として用いられる場合、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない無アルカリガラスであることが好ましい。ここで、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないとは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの含有量の合量が０．１質量％以下であることを意味する。
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％～７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５％～２４％、Ｂ２Ｏ３：０％～１２％、ＭｇＯ：０％～１０％、ＣａＯ：０％～１４．５％、ＳｒＯ：０％～２４％、ＢａＯ：０％～１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８％～２９．５％、ＺｒＯ２：０％～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。
上記のガラス組成を有する無アルカリガラスは、いずれも窓ガラスに用いられるソーダライムガラスよりも歪点が１００℃以上高いため、ドロスボックス３０内の雰囲気温度が６５０℃以上であり、ガラス組成によっては７００℃以上に達することもある。そうすると、フレーム部６１及びシート部６２の熱膨張量が大きくなる。そのため、前述したフロートガラス製造方法は、フレーム部６１及びシート部６２の熱膨張量が大きくても、シート部６２の下端とガラスリボンとの隙間をガラスリボンの幅方向で均一にできるので、無アルカリガラスの製造に好適である。
製造されるフロートガラスの板厚は、カバーガラス用途で０．１ｍｍ～２．０ｍｍであり、ディスプレイ用ガラス基板用途で０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。
製造されるフロートガラスの基板サイズは、液晶ディスプレイ用ガラス基板用途で短辺２１００ｍｍ以上、長辺２４００ｍｍ以上が好ましく、短辺２８００ｍｍ以上、長辺３０００ｍｍ以上がより好ましく、短辺２９００ｍｍ以上、長辺３２００ｍｍ以上がさらに好ましい。
以上によれば、本発明のフロートガラス製造装置及びフロートガラス製造方法は、ドレープを構成するフレーム部とシート部との材質が異なっても、シート部の下端とガラスリボンとの隙間がガラスリボンの幅方向で均一であり、かつ、シート部の変形を防止できる。
これにより、徐冷炉内の酸素がドロスボックス及びフロートバスに侵入することを抑制でき、ひいてはドロス欠陥の発生を抑制できる。また、ドレープの変形が抑制されるので、ドレープの交換作業が不要となり、交換作業時の生産ロスを防止できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
製造されるフロートガラスの用途としては、建築用、車両用、フラットパネルディスプレイ用、カバーガラス用、又はその他の各種用途が挙げられる。
１ フロートガラス製造装置
１０ フロートバス
１２ 浴面
１３ 出口
１８ ヒータ
２０ 徐冷炉
２１ 搬送ロール
２３ 入口
２８ ヒータ
３０ ドロスボックス
３１ 外壁
３２ 内壁
３３、３４ 断熱材
３５～３８ 空間
３９ 出口
４ リフトアウトロール
５ 接触部材
６、６０、６００、７００ ドレープ
６１ フレーム部
６１Ａ、６１Ｂ フレーム材
６２、６２０ シート部
６２Ａ 第１のシート部
６２Ｂ 第２のシート部
６３、６３０ ボルト
６４ ナット
６５ 第１の貫通孔
６６ 第２の貫通孔
６７ 接合板
６８ ボルト
６９ ナット
６０１ 耐熱繊維シート
６０２ シート支持部
７０１ 可動式接合板
８ ヒータ
Ｇ ガラスリボン
Ｍ 溶融金属
１０ フロートバス
１２ 浴面
１３ 出口
１８ ヒータ
２０ 徐冷炉
２１ 搬送ロール
２３ 入口
２８ ヒータ
３０ ドロスボックス
３１ 外壁
３２ 内壁
３３、３４ 断熱材
３５～３８ 空間
３９ 出口
４ リフトアウトロール
５ 接触部材
６、６０、６００、７００ ドレープ
６１ フレーム部
６１Ａ、６１Ｂ フレーム材
６２、６２０ シート部
６２Ａ 第１のシート部
６２Ｂ 第２のシート部
６３、６３０ ボルト
６４ ナット
６５ 第１の貫通孔
６６ 第２の貫通孔
６７ 接合板
６８ ボルト
６９ ナット
６０１ 耐熱繊維シート
６０２ シート支持部
７０１ 可動式接合板
８ ヒータ
Ｇ ガラスリボン
Ｍ 溶融金属
Claims (15)
- 溶融金属を収容するフロートバスと、前記溶融金属上で帯板状に成形されたガラスリボンが搬入される徐冷炉と、前記フロートバスと前記徐冷炉との間に設けられるドロスボックスとを備えたフロートガラス製造装置であって、
前記ドロスボックスは、前記ガラスリボンを搬送する複数のリフトアウトロールの上部にドレープを有し、
前記ドレープは、シート部と、前記シート部の上部を挟持するフレーム部と、前記シート部及び前記フレーム部を締結するボルトとを有し、
前記シート部は、前記フレーム部とは材質が異なり、前記ボルトが挿通される第１の貫通孔を有し、
前記第１の貫通孔は、前記ドレープの長手方向が長辺である長孔であることを特徴とするフロートガラス製造装置。 - 前記シート部は、前記ボルトが挿通される第２の貫通孔をさらに有し、
前記第１の貫通孔は、前記ドレープの長手方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記第２の貫通孔は、丸孔であり、前記ドレープの長手方向の中央に設けられる、請求項１に記載のフロートガラス製造装置。 - 前記ボルトは、段付きボルトである、請求項１又は２に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記シート部の材質は、非金属材料である、請求項１～３のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記非金属材料は、セラミックである、請求項４に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記非金属材料は、カーボン材である、請求項４に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記カーボン材は、ＣＩＰ材又はＣ／Ｃコンポジット材である、請求項６に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記カーボン材は、外表面にコーティングが施され、
前記コーティングの成分は、炭化ケイ素、又はアルミ及びリンを含む酸化物である、請求項６又は７に記載のフロートガラス製造装置。 - 前記非金属材料は、曲げ強度が９０ＭＰａ以上である、請求項４～８のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記非金属材料は、嵩密度が２ｇ／ｃｍ３以下、曲げ弾性率が２０ＧＰａ～８０ＧＰａである、請求項４～９のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記シート部は、０．８ｍｍ～１５ｍｍの厚みを有している、請求項１～１０のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
- 前記ドレープは、前記シート部の下方に耐熱繊維シート及びシート支持部をさらに有し、
前記耐熱繊維シートは、前記シート部と、前記シート部の側面に設けられた前記シート支持部との間に挟持され、
前記耐熱繊維シートの下端は、前記シート部の下端よりも下方に突出し、前記ガラスリボンの上面に接触している、請求項１～１１のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。 - 前記シート部は、前記フレーム部と締結される第１のシート部と、前記第１のシート部の下方にある第２のシート部とを有し、
前記ドレープは、前記第１のシート部及び前記第２のシート部を接合する可動式接合板をさらに有し、
前記第２のシート部は、前記ガラスリボンの上面に接触している、請求項１～１１のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。 - 前記ドロスボックスの側壁部の外側に設けられ、該側壁部の窓から前記ドロスボックス内の前記ドレープ及び前記ガラスリボンを撮影する監視カメラをさらに備え、
前記監視カメラが撮影した画像は、画像処理が施され、
前記画像処理によって前記ガラスリボンの幅方向における前記ドレープと前記ガラスリボンとの隙間の距離に計測する、請求項１～１３のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。 - フロートバスの溶融金属上で帯板状のガラスリボンを成形し、ドロスボックスに設けられたリフトアウトロールによって前記ガラスリボンを前記フロートバスから引き出し、徐冷炉で前記ガラスリボンを徐冷するフロートガラス製造方法であって、
前記ドロスボックスは、前記ガラスリボンを搬送する複数のリフトアウトロールの上部にドレープを有し、
前記ドレープは、シート部と、前記シート部の上部を挟持するフレーム部と、前記シート部及び前記フレーム部を締結するボルトとを有し、
前記シート部は、前記フレーム部とは材質が異なり、前記ボルトが挿通される第１の貫通孔を有し、
前記第１の貫通孔は、前記ドレープの長手方向が長辺である長孔であることを特徴とするフロートガラス製造方法。
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