JP7300456B2 - 薄いガラスリボンの処理システムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１７年１０月３１日出願の米国仮特許出願第６２／５７９、５４３号、および、２０１８年１月１７日出願の米国仮特許出願第６２／６１８、２５９号の優先権の利益を主張し、それらの内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、ガラスリボン処理システムおよび方法に関する。特に、移動するガラスリボンから薄いガラスシートを製造する処理の一部として、ガラスリボンを扱うシステムおよび方法に関する。

ガラスシートの製造は、典型的には、溶融ガラス材料からガラスリボンを製造する工程と、次に、ガラスリボンを個々のガラスシートへと切断または分離する工程とを含む。ガラスリボンを製造する様々な技術が知られている。例えば、ダウンドロー処理（例えば、フュージョンドロー処理）を用いて、リボンを下方に、典型的には形成体から引き出す。他のガラス製作処理は、例えば、フロート、アップドロー、スロット式、および、フルコール式処理を含む。更に他の例において、ガラスリボンを、一時的にロール状で保存し、後で解いて、個々のガラスシートへと切断または分離する。

多数のエンドユーザによる利用例での要求を満たすために、より薄いガラスシート（例えば、約１ミリメートル（ｍｍ）以下）を製造する取り組みが続けられてきた。そこからガラスシートを形成するガラスリボンの厚さが薄くなるほど、反り（または、平坦度偏差）、および、他の問題（より薄いガラスリボンを提供する処理工程中に生じうる表面破損など）を生じ易くなる。反りは、ガラスリボンの幅または長さ方向の１つ以上で生じうる。ガラス形成処理中に、ガラスリボンは、最初に粘性状態で形成され、次に粘弾性状態まで冷却され、最終的に弾性状態まで冷却される。巻いた薄いガラス形成技術のいくつかでは、処理構成は、ガラスリボンを垂直向きから水平向きへ変える工程、次に、ガラスリボンを制御された冷却環境内で水平向きに搬送する工程を含む。ガラスリボンが薄く、粘性がまだ低い場合には、面内局所応力を非常に生じ易く、それは次に、面外変形（例えば、座屈）を生じうる。

例えば、典型的には、ガラスリボンを、一連の駆動されたローラの上で搬送することが行われる。実際には、ガラスリボンの表面と駆動されたローラの間には、駆動力および方向を与えるために、いくらかの摩擦がある。ローラは、本来、ガラスリボンの進行方向と完全に位置合わされないことがあり、更に、完全に一致した線速度を有さないことがありうる。その結果、進め方や引っ張り方が異なって、変形を生じうる応力を生じうる。局所変形は、局所張力または圧縮応力の結果生じうる。粘性が低い時に、いくらかの伸張を生じうることに追加で、引張応力は、局所滑りも生じて、潜在的に引っ掻き傷を生じうる。

被駆動ローラの代わりに、ガラスリボンの移動に空気ベアリングを用いることが考えられてきた。原理として、空気ベアリング面は、高温のガラスリボンと低温の器具表面が直に接触するのを防ぐ役割を果たしうる。厚いガラスリボンを移動する場合、利用可能な空気ベアリング搬送部装置は、被駆動ローラによる搬送に関するいくつかの問題に取り組みうる。しかしながら、利用可能な空気ベアリング搬送部装置を用いた場合、空気ベアリング装置の縁部で空気ベアリング効果が低下するという固有の制約があり、その結果、空気ベアリング搬送部装置の支持部と直に接触してしまう。直に接触して局所的に冷却されることは、薄いガラスリボンの場合に、ガラスリボンの熱質量が小さく接触点で生じた熱伝達が比較的大きいことを考慮すると顕著な問題であり、潜在的に、進行するガラスリボンに波状リボン縁部および他の起こりうる変形形状で現れる変動状態を生じうる。

上記変形は、その原因に関わらず、ガラスリボンが冷却された最終製品において、「固まった」ものになりうる。ガラスリボンが平坦なほど、所定の最終的厚さを実現するために、研削および／または研磨などによって除去する必要がある材料の量が削減される。例えば、（約２５０ｍｍ×６００ｍｍのシートサイズについて）１００マイクロメートル程度の平坦度が、いくつかの利用例で必要でありうる。

反りを最小にするために、ガラスリボンを、完全に粘性である領域の端部に近い位置でニップロールに通す処理が一般的に行われている。ニップロールは円筒状で、一定間隙で、または、一定の挟む力で設定されうる。典型的には、２つのニップロールの一方を駆動させ、他方はアイドル状態にして、望ましい力を加える。いずれの場合でも、ニップロールよってガラスリボンに加えられる機械的効果は、実質的に一方向であり（「スクイーズ」効果）、短い線または直線モードの接触を特長とする。いくつかのエンドユーザによる利用例では、ニップロールのみによって加えられた直線状の接触では、望ましいレベルの平坦度を実現ができない。

したがって、本明細書において、ガラスリボンの処理システムおよび方法、例えば、ガラスリボンの面外変形の発生を削減するシステムおよび方法を開示する。

本開示のいくつかの実施形態は、ガラスリボン処理方法に関する。ガラスリボンは、搬送装置の上流側に供給される。引張力を、ガラスリボンに、搬送装置の下流側で加える。ガラスリボンを、第１および第２の支持装置で、搬送装置の上流側から下流側への進行経路に沿って支持する。これについて、各第１および第２の支持装置は、ガラスリボンと非回転の線型相互作用を確立する。いくつかの実施形態において、「線型相互作用」は、できるだけ小さい効果的接触面を有する装置によって、ガラスリボンが幅に亘って完全に支持されることを称するものである。ガラスリボンは、平面に類似しうるので、例えば、円筒状の支持装置は、ガラスリボンと線型相互作用または接触を生じると考えうる。ガラスリボンは、平面に類似しうるので、例えば、円筒状の支持装置は、ガラスリボンと線型相互作用または接触を生じうる。第１の支持装置は、第２の支持装置から、進行経路に沿って離間する。いくつかの実施形態において、第１および第２の支持装置の少なくとも１つとの間で、線型相互作用は、摺動相互作用を含む。他の実施形態において、第１および第２の支持装置の少なくとも１つとの間で、線型相互作用は、気体ベアリング相互作用を含む。いくつかの実施形態において、第１の支持装置は、第２の支持装置から、進行経路に沿って、５０ｍｍ以上の距離で離間し、ガラスリボンは、第１の支持装置と第２の支持装置の間で、搬送装置によって直接支持されない。

本開示の更に他の実施形態は、ガラスリボン処理システムに関する。システムは、ガラスリボンの進行経路を上流側から下流側への確立するように構成された搬送装置を含む。搬送装置は、引張装置、第１の支持装置、および、第２の支持装置を含む。引張装置は、引張力をガラスリボンに加えるように構成されて、下流側に近接して位置する。第１の支持装置は、進行経路について引張装置の上流側に位置する。第２の支持装置は、進行経路について第１の支持装置と引張装置の間に位置する。各第１および第２の支持装置は、ガラスリボンと非回転の線型相互作用を確立するように構成される。更に、第１の支持装置は、第２の支持装置から、進行経路に沿って離間したものである。いくつかの実施形態において、第１および第２の支持装置の少なくとも１つは、ガラスに対して低摩擦係数を有する接触面を含み、ガラスリボンと摺動接触を確立するように配列される。いくつかの実施形態において、「ガラスに対して低摩擦係数」は、予想進行速度で、視覚的に識別可能な表面の引っ掻き傷を生じることなく、ガラスリボンを支持する本体の能力に関する。本開示の原理によりガラスに対して低摩擦係数を有すると考えられるいくつかの材料は、グラファイト、窒化ホウ素、平滑な炭化ケイ素（Ｒａ＜１マイクロメートル）などを含むが、それらに限定されない。いくつかの実施形態において、第１および第２の支持装置の少なくとも１つは、気体ベアリング支持装置を含む。いくつかの実施形態において、システムは、更に、ガラスリボンを上流側に送出するように配列されたガラスリボン形成装置を含む。

更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、それは、部分的には、当業者には、その記載から容易に明らかであるか、または、詳細な記載、請求項、および、添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を行うことで分かるだろう。

ここまでの概略的記載と、次の詳細な記載の両方が、様々な実施形態を記載したものであり、請求した主題の本質および特徴を理解するための概観および枠組みを提供することを意図すると理解すべきである。添付の図面は、様々な実施形態の更なる理解のために含められ、本明細書に組み込まれ、一部を構成する。図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を示し、記載と共に、請求した主題の原理および動作を説明する役割を果たす。

本開示の原理によるガラスリボン処理システムを簡略に示す側面図であり、搬送装置を含む。 ガラスリボンを処理する図１のシステムの搬送装置の一部を簡略に示す上面図である。 本開示の原理による支持装置の側面図であり、図１のガラスリボンを処理する搬送装置と共に用いて有用である。 本開示の原理による支持装置の側面図であり、図１のガラスリボンを処理する搬送装置と共に用いて有用である。 本開示の原理による支持装置の側面図であり、図１のガラスリボンを処理する搬送装置と共に用いて有用である。 本開示の原理による支持装置を簡略に示す断面図であり、図１の搬送装置と共に用いて有用である。 図４Ａの支持装置を簡略に示す端面図である。 図４Ａの支持装置のセグメント４Ｃに沿った一部拡大図である。 ガラスリボンと相互作用する図４Ａの支持装置を簡略に示す断面図である。 図５Ａの配列を簡略に示す端面図である。

ここで、ガラスリボン処理システムおよび方法、特に、ガラスリボン、例えば、連続したガラスリボンから反りを除去するか、または、その平坦度を改良するシステムおよび方法の様々な実施形態を詳細に記載する。全図を通して、同じ、または、類似の部分を称するには、可能な限り同じ参照番号を用いている。

本開示のいくつかの態様は、ガラスリボンを扱うシステムおよび方法を提供し、それは、連続して搬送されるか、または、進行するガラスリボンを、冷却環境に曝して、望ましい平坦度への影響が最小になるように支持するものである。これを基に、図１に、本開示の原理に基づくシステム２０の一実施形態を概略的に示しており、それは、ガラスリボン２２の形成および処理で有用なものである。本明細書において、システム２０をガラスリボン処理に用いるものとして記載しているが、本開示のシステムおよび方法は、ポリマー（例えば、ｐｌｅｘｉ‐ｇｌａｓｓ（商標））、金属、または、他の基板材料など、他の種類の材料の処理にも用いうると理解すべきである。

システム２０は、ガラスリボン供給装置３０、および、搬送装置３２を含む。より詳細に以下に記載するように、ガラスリボン供給装置３０は、ガラスリボン２２を生成して搬送装置３２の上流側４０（総称）に送出するのに適した広範囲の様々な形態を想定しうる。搬送装置３２は、ガラスリボン２２を、上流側４０から下流側４２（総称）へ進行させる。ガラスリボン２２は搬送装置３２の環境内で冷却されて、したがって、上流側４０から下流側４２へと粘度が上昇する。

図１に示した実施形態など、いくつかの限定するものではない実施形態において、ガラスリボン供給装置３０は、溶融ガラス５０が形成体５２へと送られる溶融処理を組み入れたものである。形成体５２は、その上面に配置された開口溝５４、および、形成体５２の底部または根元部５８で収束する１対の収束形成面５６を含む。溶融ガラス５０は、開口溝５４に流れ込み、その壁部を越えて流れ、それにより、２つの個々の溶融ガラス流へと分かれて、収束形成面５６の上を流れる。分かれた溶融ガラス流が根元部５８に到達すると、再結合または融合して、根元部５８から下降する粘性溶融ガラスの単一のリボン（つまり、ガラスリボン２２）を形成する。様々なローラ６０が、粘性ガラスリボン２２に、リボンの縁部に沿って接触し、リボン２２を最初の下方向６２（垂直方向など）に引き出すのを助ける。本開示は、片側オーバーフロー処理、または、スロットドロー処理など、他の種類のダウンドローガラス製作処理にも等しく用いうるもので、それらの基本的処理は当業者に知られている。

いくつかの実施形態において、ガラスリボン供給装置３０は、更に、ガラスリボン２２を第１の方向６２から第２の方向６６へと再び方向付けて搬送装置３２に送るようにする再方向付け装置６４を含みうる。図１では、再方向付け装置６４を、ローラ６８によって表している。いくつかの実施形態において、ガラスリボン２２は、再方向付け装置６４によって約９０度の角度で向きを変えられて、第２の方向６６は、略水平になる（つまり、地面に対して真に水平から５度以内）。いくつかの実施形態において、再方向付け装置６４は、ガラスリボン２２に物理的に接触しないか（例えば、空気ベアリング）、または、ローラを用いた場合など接触が必要な場合には、接触をガラスリボン２２の縁部分に限定しうる。

上記のような９０度で向きを変える処理を含むか、または、含まないか、溶融処理を含むか、または、含まないなど、他のガラスリボン形成技術も用いうる。いずれの場合でも、溶融粘性ガラスリボン２２は、連続して搬送装置３２の上流側４０に供給される。

搬送装置３２は、引張装置７０、および、２つ以上の別々の離間した支持装置７２を含む。概して、引張装置７０は、下流側４２に、または、下流側４２に直ぐ近接して位置し、引張力をガラスリボン２２に与えて、ガラスリボン２２を、下記のように少なくとも部分的に支持装置７２によって画定された進行経路Ｔに沿って連続して搬送する。５つの支持装置７２を示しているが、それより多数か少数の（２を含む）任意の数の装置も等しく用いうる。したがって、搬送装置３２は、少なくとも、最上流側支持装置７２ａおよび最下流側支持装置７２ｂを含む。いくつかの限定するものではない実施形態において、搬送装置３２は、ガラス製造施設の床に設置されるように構成され、したがって、引張装置７０、支持装置７２、および、引張装置７０に隣接したローラ（または、他の移動装置）などの従来から知られた他の任意の構成要素の１つ以上を支持する枠部（不図示）を含みうる。

引張装置７０は、ガラスリボン２２を駆動または引っ張るのに適した様々な形状を想定しうるもので、いくつかの実施形態は、第１および第２のローラ９０、９２を含む従来のニップロール装置であるか、それを含みうる。ローラ９０、９２の一方または両方は、従来から知られた被駆動ローラでありうる。これらの構成および同様の構成を用いて、引張装置７０は、更に、ガラスリボン２２の搬送装置３２に沿った速度または進行速度を制御するようにプログラムされた制御部（不図示）、例えば、コンピュータのような装置、プログラマブルロジックコントローラなどを含みうる。他の引張装置の構成も用いうる。

支持装置７２は、下記のような様々な形状を想定しうるものであり、上流側４０と下流側４２の間の様々な位置に配置されて、進行経路Ｔに沿って、ガラスリボン２２と相互作用してガラスリボン２２を支持しうる。概して、各支持装置７２の構成および位置は、進行するガラスリボン２２を非回転（例えば、摺動）の線型相互作用で支持するように選択され、いくつかの限定するものではない実施形態では、各特定の支持装置７２と相互作用する位置でのガラスリボン２２の予想粘度および／または温度の関数として選択される（いくつかの実施形態では、上流側４０から下流側４２へ、ガラスリボン２２の温度は低下し、ガラスリボン２２の粘度は高まることが想起される）。いくつかの実施形態において、「線型相互作用」は、ガラスリボン２２が幅に亘って、むしろできるだけ小さい効果的相互作用または接触面を有する支持装置７２によって、完全に支持されることを称するものである。ガラスリボン２２は、平面に類似しうるので、例えば、円筒状の支持装置７２は、ガラスリボン２２と線型相互作用または接触を生じると考えうる。

支持装置７２の１つ以上は、進行するガラスリボン２２と摺動相互作用を確立する静止した低摩擦体であるか、それを含む。その代わりに、または、追加で、支持装置７２の１つ以上は、気体をガラスリボン２２に向けるように動作しうる気体ベアリング装置であるか、それを含み、したがって、進行するガラスリボン２２を支持する気体膜または層を生成または形成する。いずれの構成を用いても、非回転支持ゾーンまたは領域１００が、各支持装置７２によって確立され、そこで、ガラスリボン２２が直接支持される。図１の簡略図で、各支持装置７２の支持ゾーン１００を破線で示して、支持ゾーン１００は、（例えば、支持装置７２が、ガラスリボン２２と直に物理的に接触した低摩擦体であるか、それを含む実施形態のように）物質体であるか、または、（例えば、支持装置７２が気体ベアリング装置であるか、それを含み、気体ベアリング装置を運転すると気体膜が存在する実施形態のように）気体膜でありうることを反映している。（ガラスリボン２２が引張装置７０によって引っ張られる時に）支持装置７２がまとまって確立した進行経路Ｔは、このように対応する支持ゾーン１００に相関するものであり、特定の１つの支持装置７２が気体ベアリング装置の場合には、その支持装置７２が気体流をガラスリボン２２に向けるように動作しない限りは、対応する支持ゾーン１００は物理的に存在しないと理解される。

別々に離間した支持装置７２の配列は、連続した支持装置７２の間のガラスリボン２２を直接支持しない搬送装置３２についてのものである。例えば、限定するものではない図１の例について、ガラスリボン２２は、最上流側支持装置７２ａの支持ゾーン１００と、進行経路Ｔに沿って上流側支持装置７２ａに続く第１の中間支持装置７２ｃの支持ゾーン１００の間では、搬送装置３２によって直に物理的に支持されない。換言すれば、各支持装置７２は、ガラスリボン２２に垂直力を加えて、ガラスリボン２２の質量を支持する。連続した支持装置７２の間で、搬送装置３２は、垂直力をガラスリボン２２に加えず、したがって、ガラスリボン２２は、連続した支持装置７２の間で、搬送装置３２に直接支持されない。以下に非常に詳細に記載するように、離間した配列は、各支持ゾーン１００で、ガラスリボン２２との線型相互作用を促進する。これに基づいて、図１に、搬送装置３２に沿ったガラスリボン２２の進行経路Ｔを、連続した別々の離間した支持装置７２の支持ゾーン１００の間の位置を含めて直線または平面で概略的に示している（例えば、ガラスリボン２２は、最上流側支持装置７２ａと引張装置７０の間で直線または平面である）。図１は、他の態様で進行するガラスリボン２２の場合も反映しているのが分かるだろう。支持装置７２が別々に離間した構成および配列であること、更に、ガラスリボン２２の向きが水平であることにより、引張装置７０によって引張力が加えられず（つまり、ガラスリボン２２は静止するか、または、移動せず）、更に、ガラスリボン２２が比較的低い粘度を有する状況下では、重力により、連続した支持装置７２の間で、ガラスリボン２２に垂下り部分が形成されうる（つまり、ガラスリボン２２がたるむか、伸張しうる）。通常の動作条件下で、引張装置７０によって加えられた引張力は、ガラスリボン２２に張力を生成し、次に、連続した支持装置７２の間でガラスリボン２２への重力の影響を削減する。

理論的には、本開示の方法、システムおよび装置を用いて、垂下り部分の発生をなくしうるが、通常（および予想）動作条件下で、僅かな垂下り部分が、連続した支持装置７２間のガラスリボン２２に形成されうるもので、容認しうる。２つの連続した支持装置７２の間の垂下り部分の大きさ、または、レベルは、ガラスリボン２２の粘度、引張力、および、連続した支持装置７２の間の間隔の関数である。いくつかの実施形態において、予想されるガラスリボンの粘度、および、引張力パラメータに基づいて、連続した支持装置７２の間の間隔を選択して、垂下り部分の大きさを２０ｍｍ未満にする。例えば、いくつかの実施形態において、連続した支持装置７２の間の（特に、連続した支持装置７２の各支持ゾーン１００の間の）間隔は、１００～５００ｍｍの範囲であり、但し、他の間隔のパラメータも想定している。この任意の間隔範囲は、例えば、上流側４０でのガラスリボン２２の予想粘度が１０^８ポアズ（１０^７Ｐａ・ｓ）未満で、引張装置７０が、ガラスリボン２２を１～２０メートル／分（ｍ／分）の範囲の速度で、更に任意で、１０～１５ｍ／分の速度で移動するように運転された場合に、適切でありうる。更に、搬送装置３２が３つ以上の支持装置７２を提供する実施形態では、支持装置７２の間の間隔は均一でなくてもよい。例えば、ガラスリボン２２の予想粘度が、下流側４２に向かって高くなる場合、連続した支持装置７２の支持ゾーン１００の間の間隔は、下流側方向に増加しうる（例えば、下流側４２の近くでの連続した支持装置７２の支持ゾーンの間の間隔は、上流側４０の近くでの連続した支持装置７２の間隔より大きくなりうる）。いずれの場合でも、いくつかの実施形態において、ガラスリボン２２との線型相互作用を更に促進させるには、連続した支持装置７２の支持ゾーン１００の間の進行経路Ｔに沿った間隔は、５０ｍｍ以上、任意で１００ｍｍ以上である。

参考として、図１で、引張装置７０の動作によって決定されるようなガラスリボン２２の進行方向Ｄを確認できる。図２の簡略な上面図で、いくつかの支持装置７２に沿った、この同じ進行方向Ｄが確認できる。ガラスリボン２２は、進行方向Ｄに垂直のウェブ横断寸法１１０を有し、それは、反対側の側縁部１１２、１１４の間の距離として画定される。各支持装置７２は、対応する支持ゾーン１００が予想ウェブ横断寸法１１０より大きい主要寸法１１６を有するように構成され、各々、対応する支持ゾーン１００が側縁部１１２、１１４を越えて延伸するように配列される。上記のように、ガラスリボン２２は、各支持ゾーン１００で、搬送装置３２によって直接支持されて、連続した支持装置７２の支持ゾーン１００の間で、搬送装置３２によって直接支持されない。ガラスリボン２２の大きさ、粘度、および、進行速度、更に、各特定の支持装置７２の構成に応じて、ガラスリボン２２は、対応する支持ゾーン１００の利用可能な領域の全体と直接相互作用しなくてもよい。したがって、図２は、各支持装置７２についての作用領域１２０を示し、そこで、ガラスリボン２２は、対応する支持ゾーン１００によって直接支持される。図２に示したように、相互作用領域１２０の形状は、長さ１２２および幅１２４を有するものとして捉えることができ、対応する支持ゾーン１００の形状に似ている。いくつかの実施形態において、幅１２４は、長さ１２２に亘って、略均一（つまり、完全に均一な幅から５％以内）でありうる。いずれの場合でも、線型相互作用は、１つ以上、または、全ての相互作用領域１２０の長さを含み、対応する幅１２４の少なくとも１０倍であるか、または、少なくとも２０倍でありうる。いくつかの限定するものではない実施形態において、線型相互作用は、１つ以上、または、全ての支持装置７２を含み、それらは、結果的に得られる相互作用領域１２０の幅１２４が２０ｍｍ未満となるように構成されうる。１つ以上、または、全ての支持装置７２によって生成された相互作用領域１２０の細長い形状は、中心線１２６を画定するとも捉えうる（例えば、相互作用領域１２０が略均一な幅１２４を有する場合、対応する中心線１２６は、略平行で（つまり、完全に平行な配列から５度以内で）長さ１２２を有する）。いくつかの実施形態において、１つ以上、または、全ての支持装置７２は、対応する相互作用領域１２０の中心線１２６が、進行方向Ｄに略垂直（つまり、完全に垂直な配列から５度以内）となるように配列される。

図１に戻り、上記特徴を基に、いくつかの実施形態において、搬送装置３２を備えた１つ以上の支持装置７２は、ガラスに対して低摩擦係数を有する材料であるか、その材料を含み、進行経路Ｔに沿って、ガラスリボン２２と摺動接触を確立するように配列される。例えば、図３Ａは、本開示の１つ以上の支持装置７２（図１）として、または、それらの一部として有用な摺動接触支持装置１５０を示している。支持装置１５０は、接触面１５４を形成するか担持する本体１５２を含む。接触面１５４は、上記支持ゾーン１００（図１）として機能し、ガラスに対して低摩擦係数を有する材料で形成される。いくつかの実施形態において、「ガラスに対して低摩擦係数」は、予想進行速度で、視覚的に識別可能な表面の引っ掻き傷を生じることなく、ガラスリボン２２を接触面１５４で支持する本体１５２の能力に関係する。本開示の原理によりガラスに対して低摩擦係数を有すると考えられるいくつかの材料は、グラファイト、窒化ホウ素、平滑な炭化ケイ素（Ｒａ＜１マイクロメートル）などを含むが、それらに限定されない。いくつかの実施形態において、接触面１５４は、本体１５２によって一体に形成される（つまり、本体１５２は、選択された低摩擦係数材料で形成される）。他の実施形態において、本体１５２と接触面１５４は、異なる材料で形成され、選択された低摩擦係数材料は本体１５２に塗布されて、接触面１５４を生成する。例えば、グラファイトは、ガラスに対する摩擦挙動が非常に低く、比較的低価格で、更に、加工が容易である。いくつかの実施形態において、更に、図１を参照すると、例えば、進行経路Ｔに沿って接触面１５４と相互作用する領域でのガラスリボン２２の予想温度が摂氏約４５０度（℃）未満の場合、接触面１５４がグラファイト材料でありうる（および／または、本体１５２がグラファイト材料体でありうる）。いくつかの実施形態において、進行経路Ｔに沿って接触面１５４と相互作用する領域でのガラスリボン２２の予想粘度が５×１０^６～５×１０^７ポアズ（５×１０^５～５×１０^６Ｐａ・ｓ）の範囲の場合、接触面１５４は、焼結アルファ炭化ケイ素材料でありうる（および／または、本体１５２が焼結アルファ炭化ケイ素材料体でありうる）。

いずれの材料を正確には用いたかに関わらず、本体１５２は、図３Ａに反映して示したような直円柱形状で、接触面１５４の少なくとも一部が湾曲しうる（例えば、接触面１５４は、ガラスリボン２２に対して凸状の湾曲部を画定するか、組み込みうる）。他の形状も用いうる。例えば、本開示の１つ以上の支持装置７２（図１）として、または、それらの一部として有用な他の実施形態の摺動接触支持装置１６０を、図３Ｂに示している。支持装置１６０は、接触面１６４を形成または担持する本体１６２を含む。接触面１６４は、上記のように、支持ゾーン１００（図１）として機能し、上記のようなガラスに対して低摩擦係数を有する材料で形成される。接触面１６４は、本体１６２によって一体に形成されるか（つまり、本体１６２は、選択された低摩擦係数材料で形成されるか）、本体１６２に塗布される（つまり、本体１６２と接触面１６４が異なる材料で形成され、選択された低摩擦係数材料は本体１６２に塗布されて、接触面１６４を生成する）。いずれの場合でも、本体１６２の断面形状は、図示したような丸まった角部を有する正方形でありうるもので、接触面１６４の少なくとも一部が湾曲している。

本開示の１つ以上の支持装置７２（図１）として、または、それらの一部として有用な他の実施形態の摺動接触支持装置１７０を、図３Ｃに示している。支持装置１７０は、接触面１７４を形成または担持する本体１７２を含む。接触面１７４は、上記のように、支持ゾーン１００（図１）として機能し、上記のような低摩擦係数材料で形成される。接触面１７４は、本体１７２によって一体に形成されるか（つまり、本体１７２は、選択された低摩擦係数材料で形成されるか）、本体１７２に塗布される（つまり、本体１７２と接触面１７４が異なる材料で形成され、選択された低摩擦係数材料は本体１７２に塗布されて、接触面１６４を生成する）。いずれの場合でも、本体１７２は、複雑な断面形状を有しうるもので、接触面１７４の少なくとも一部が湾曲している。特に、接触面１７４は、第２の側部１７８の反対側の第１の側部１７６を有する。支持装置１７０は、進行方向Ｄに移動する場合に、ガラスリボン２２が第１の側部１７６と接触または相互作用し、その後に第２の側部１７８が続くように配列される。接触面１７４の第１および第２の側部１７６、１７８の両方が湾曲しうるが、第１の側部１７６の曲率半径は、第２の側部１７８より小さく（または、「きつく」）、潜在的接触面積を最小にしている。関係する実施形態において、側部１７６、１７８の一方または両方が、９０度の角部を画定しうる。

正確な形状に関わらず、本開示の摺動接触支持装置（例えば、支持装置１５０（図３Ａ）、１６０（図３Ｂ）、１７０（図３Ｃ））についての本体は、ガラスリボン２２との線型相互作用に適した対応する接触面を提供するように構成されうる。例えば、本開示のいくつかの実施形態の摺動接触支持装置に関連する接触面の幅は、任意で、２～２５ｍｍの範囲でありうる。

図１に戻り、他の実施形態において、搬送装置３２を備えた１つ以上の支持装置７２は、気体ベアリング支持装置であるか、それを含む。参考として、厚いガラスリボンの移動に空気ベアリングが以前から考えられてきた。厚いガラスリボンを扱うのに用いられた従来の空気ベアリングを用いた場合には、空気ベアリング効果が低下または更に消えてしまう空気ベアリング装置の縁部で、固有の制約がある。この問題に取り組むには、（離散機械加工された開口を有するベアリングヘッドを用いる場合のように）空気流量を高めてガラスリボンを高い浮上高さに維持するか、または、（多孔性材料のベアリングヘッドを用いる場合のように）圧力を高めて低い浮上高さに維持するかのいずれかで動作するように具体的な設計修正が必要である。両方の場合で、ガラスリボンに対する熱の影響は大きく、望ましい冷却速度と適合しないことがありうる。更に、従来の空気ベアリング設計は、例えば、処理変化または順序によりガラスリボンがヘッドと接触するのを防ぐものではない。従来の空気ベアリング設計は、薄いガラスリボンを移動する時に、更に問題となりうる。ベアリングヘッドと直に接触することによって、この熱伝達モードによって生じる大きい熱伝達と比べて薄いガラスリボンの熱質量は小さいことを考慮すると、局所冷却を特に生じ易い。変形と熱伝達が、粘度の指数的温度依存性を通して組み合わさり、波形のリボン縁部として現れる変動状態を生じうる。考えられるメカニズムは、最初に接触した時に、粘度が突然高まり、続くガラスリボンが低温のヘッドに接触するのを、より難しくする。その結果、時の経過と共に非均一な冷却を生じ、ガラスリボンの実質的な変形につながりうる。

本開示のいくつかの実施形態は、上記問題の１つ以上に取り組む気体ベアリング支持装置を提供する。例えば、図４Ａおよび４Ｂは、本開示の１つ以上の支持装置７２（図１）として、または、それらの一部として有用な気体ベアリング支持装置を示している。気体ベアリング支持装置２００は、分布面２０４を画定し少なくとも１つの供給チャネル２０６を形成する気体ベアリングヘッド２０２を含む。複数の開口２０８（概して、図４Ａで称した）は、ヘッド２０２の厚さを通って形成され、分布面２０４および供給チャネル２０６へと開口する。この構成で、供給チャネル２０６の入口２１０に供給された加圧気体は、分布面２０４から気体膜として、ガラスリボン２２（図１）を線型相互作用で支持するのに十分なレベル（例えば、流量、圧力など）で分布する。

開口２０８は、様々な態様で形成または画定されうる。いくつかの実施形態において、開口２０８は、ヘッド２０２に機械加工される。他の実施形態において、ヘッド２０２の構成が開口２０８を生成しうる（例えば、３Ｄプリンティング）。更に他の実施形態において、ヘッド２０２、または、少なくとも分布面２０４を画定するヘッド２０２の部分は、多孔性材料を含みうる。多孔性材料は、グラファイト、セラミック、部分的に焼結された金属、耐高温金属酸化物、炭化ケイ素、および、気体が望ましい圧力（例えば、１×１０^５～３×１０^５パスカル（Ｐａ）の範囲の圧力）で流れうる他の同様の材料を含みうる。いくつかの実施形態において、更に、図４Ｃの拡大図に最も分かり易く示したように、開口２０８は、互いに非常に近接する（参考として、図４Ｃで、２つの開口２０８を通る気体流を矢印で示している）。例えば、いくつかの実施形態において、直ぐ隣接した開口２０８の間の間隔２１２は、５ｍｍ以下か、１～５ｍｍの範囲か、または、約２．５ｍｍである。他の寸法も想定している。開口２０８は、概して、分布面２０４からの気体の分布点を最大にするように画定、配列されて、結果的に得られる気体膜の効果が局所的でないようにする。いくつかの実施形態において、更に、図４Ｂに反映されているように、分布面２０４は、僅かに凸状の形状を有し、次に明らかにする理由から、僅かに凸状の気体ベアリングまたは膜の形成を促進する。

ガラスリボン２２を支持する気体ベアリング支持装置２００の動作を、図５Ａおよび５Ｂに示している。明らかにする点として、図５Ａにおけるガラスリボン２２の進行方向は、紙面中に向かう方向である。加圧気体２２０（例えば、圧縮空気、圧縮窒素、それらの混合物など）がチャネル２０６に供給される。いくつかの実施形態において、供給された気体２２０は、（例えば、少なくとも１００℃の温度まで）加熱されうる。いずれの場合でも、開口２０８（図４Ｃ）は、気体２２０を、分布面２０４を通して、ガラスリボン２２に向けて、ガラスリボン２２と相互作用し、それを支持する気体膜２２２を形成する。いくつかの限定するものではない実施形態において、分布面２０４は、結果的に得られる気体膜２２２の有効形状が、図５Ｂに反映されているように、僅かに凸状になるように構成されうる。

図１に戻り、本開示のいくつかの方法は、ガラスリボン２２を、搬送装置３２の入口側４０に薄いガラスリボンとして供給する工程を含みうる。例えば、ガラスリボン２２は、ガラスリボン供給装置３０によって搬送装置３２に供給される時に、約１ｍｍ以下の厚さを有しうる。他の実施形態において、搬送装置３２に供給される時のガラスリボン２２は、約０．１ｍｍから約５ｍｍ、約０．１ｍｍから約４ｍｍ、約０．１ｍｍから約３ｍｍ、約０．１ｍｍから約２ｍｍ、および、約０．１ｍｍから約１ｍｍの範囲、並びに、全範囲、および、それらの間の部分範囲を示す。いくつかの関係する限定するものではない実施形態において、ガラスリボン２２は、約６０ｍｍから約１００ｍｍの幅を有しうる。いくつかの関連する限定するものではない実施形態において、ガラスリボン供給装置３０によって、搬送装置３２に供給される時のガラスリボン２２は、１０^８ポアズ（１０^７Ｐａ・ｓ）以下の粘度を有し、少なくとも２００℃の温度である。ガラスリボン２２は、引張装置７０へと通されて、引張装置７０は、引張力をガラスリボン２２に加えるように動作される。そのように加えられた引張力は、ガラスリボン２２を、少なくとも部分的には支持装置７２によって画定された進行経路Ｔに沿って搬送装置３２を通って進行させる。いくつかの実施形態において、ガラスリボン２２を、１～２０ｍ／分、または、１０～１５ｍ／分の範囲の速さまたは速度で進行させる。ガラスリボン２２は、入口側４０から出口側４２に横断する間に冷却される。進行経路Ｔに沿って進行する間に、ガラスリボン２２は支持装置７２と相互作用し、各支持装置７２はガラスリボン２２と非回転の線型相互作用を確立する。いくつかの実施形態において、ガラスリボン２２は、入口側４０から出口側４２に進行する時に、冷却され、粘度が高まる。

本開示のガラスリボン処理システム、搬送装置、および、方法は、従来の設計および技術と比べて顕著な改良を提供しうる。本開示のいくつかのシステム、装置および方法は、進行するガラスリボンとの非回転相互作用を含む。他の形態のローラを用いる従来のガラスリボン搬送部構成と比べて、本開示のシステム、装置、および、方法は、摩擦を最小にするか除去して、見た目の欠陥と考えられるか、および／または、機械的な強度を低下させうる傷を生じさせる表面引っ掻き傷の原因を最小にするか、なくして、更に、角度および／または速度の不一致を防いで、面外変形を生じさせうる面内圧縮応力の原因を取り除きうる。更に、本開示のシステム、搬送装置、および、方法によって提供される非回転の線型のガラスリボンの相互作用は、熱による傷跡を生じる虞を低下させうる。

本明細書に記載の実施形態に、請求した主題の範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形が可能である。したがって、本明細書は、本明細書に記載の様々な実施形態の変更例および変形例も、添付の請求項および等価物の範囲である限りは、網羅することを意図する。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ガラスリボン処理方法において、
ガラスリボンを搬送装置の上流側に供給する工程と、
引張力を、前記ガラスリボンに、前記搬送装置の下流側で加える工程と、
前記ガラスリボンを、第１および第２の支持装置で、前記搬送装置の前記上流側から前記下流側への進行経路に沿って支持する工程と
を含み、
各前記第１および第２の支持装置は、前記ガラスリボンと非回転の線型相互作用を確立するものであり、
更に、前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路に沿って離間したものである方法。

実施形態２
前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つとの間の前記線型相互作用は、摺動相互作用を含むものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態３
前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つとの間の前記線型相互作用は、気体ベアリング相互作用を含むものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態４
前記ガラスリボンの前記上流側での粘度は、１０^８ポアズ（１０^７Ｐａ・ｓ）未満である、実施形態１に記載の方法。

実施形態５
前記ガラスリボンの前記上流側での粘度は、前記下流側での粘度より低いものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態６
前記ガラスリボンは、前記第１支持装置と前記第２の支持装置の間で、前記搬送装置によって直接支持されないものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態７
前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路に沿って、５０ｍｍ以上の距離で離間したものである、実施形態６に記載の方法。

実施形態８
前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路に沿って、１００～５００ｍｍの範囲の距離で離間したものである、実施形態６に記載の方法。

実施形態９
前記線型相互作用の線は、前記進行経路に沿った前記ガラスリボンの進行方向に略垂直である、実施形態１に記載の方法。

実施形態１０
前記引張力を加える工程は、前記ガラスリボンを、１～２０ｍ／分の範囲の進行速度で搬送する工程を含むものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態１１
前記ガラスリボンを供給する工程は、該ガラスリボンを、垂直方向に前記上流側に向ける工程を含むものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態１２
前記ガラスリボンを供給する工程は、更に、該ガラスリボンを、前記垂直方向から水平方向に前記上流側で向きを変える工程を含むものである、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１３
ガラスリボン処理システムにおいて、
ガラスリボンの進行経路を上流側から下流側への確立するように構成された搬送装置を、
含み、
前記搬送装置は、
引張力を前記ガラスリボンに加えるように構成されて、前記下流側に近接して位置する引張装置と、
前記進行経路について前記引張装置の上流側に位置する第１の支持装置と、
前記進行経路について前記第１の支持装置と前記引張装置の間に位置する第２の支持装置と
を含むものであり、
各前記第１および第２の支持装置は、前記ガラスリボンと非回転の線型相互作用を確立するように構成され、
更に、前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路の方向に離間したものであるシステム。

実施形態１４
前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つは、ガラスに対して低摩擦係数を有する接触面を含み、前記ガラスリボンと摺動接触を確立するように配列されたものである、実施形態１３に記載のシステム。

実施形態１５
前記接触面は、焼結されたアルファ炭化ケイ素を含むものである、実施形態１４に記載のシステム。

実施形態１６
前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つは、気体ベアリング支持装置を含むものである、実施形態１３に記載のシステム。

実施形態１７
前記搬送装置は、前記進行経路について前記第１の支持装置と前記第２の支持装置の間に支持装置がないことを特徴とするものである、実施形態１３に記載のシステム。

実施形態１８
前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路の方向に、５０ｍｍ以上の距離で離間したものである、実施形態１７に記載のシステム。

実施形態１９
前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路の方向に、１００～５００ｍｍの範囲の距離で離間したものである、実施形態１７に記載のシステム。

実施形態２０
前記ガラスリボンを前記上流側に送出するように配列されたガラスリボン形成装置を、
更に含む、実施形態１３に記載のシステム。

２２ ガラスリボン
３２ 搬送装置
６４ 再方向付け装置
６８、９０、９２ ローラ
７２、１５０、１６０、１７０、２００ 支持装置

Claims (12)

1. ガラスリボン処理方法において、
   ガラスリボンを搬送装置の上流側に供給する工程と、
   引張力を、前記ガラスリボンに、前記搬送装置の下流側で加える工程と、
   前記ガラスリボンを、第１および第２の支持装置で、前記搬送装置の前記上流側から前記下流側への進行経路に沿って支持する工程と
   を含み、
   各前記第１および第２の支持装置は、前記ガラスリボンと非回転の線型相互作用を確立するものであり、
   更に、前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路に沿って離間したものであり、
   前記線型相互作用の線は、前記進行経路に沿った前記ガラスリボンの進行方向に略垂直であり、
   前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つとの間の前記線型相互作用は、摺動相互作用を含むものである、方法。
2. 前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つとの間の前記線型相互作用は、気体ベアリング相互作用を含むものである、請求項１に記載の方法。
3. 前記ガラスリボンの前記上流側での粘度は、１０^８ポアズ（１０^７Ｐａ・ｓ）未満である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ガラスリボンは、前記第１支持装置と前記第２の支持装置の間で、前記搬送装置によって直接支持されないものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路に沿って、１００～５００ｍｍの範囲の距離で離間したものである、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記引張力を加える工程は、前記ガラスリボンを、１～２０ｍ／分の範囲の進行速度で搬送する工程を含むものである、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記ガラスリボンを供給する工程は、該ガラスリボンを、垂直方向に前記上流側に向ける工程を含むものである、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ガラスリボンを供給する工程は、更に、該ガラスリボンを、前記垂直方向から水平方向に前記上流側で向きを変える工程を含むものである、請求項７に記載の方法。
9. ガラスリボン処理システムにおいて、
   ガラスリボンの進行経路を上流側から下流側への確立するように構成された搬送装置を、
   含み、
   前記搬送装置は、
   引張力を前記ガラスリボンに加えるように構成されて、前記下流側に近接して位置する引張装置と、
   前記進行経路について前記引張装置の上流側に位置する第１の支持装置と、
   前記進行経路について前記第１の支持装置と前記引張装置の間に位置する第２の支持装置と
   を含むものであり、
   各前記第１および第２の支持装置は、前記ガラスリボンと非回転の線型相互作用を確立するように構成され、
   更に、前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路の方向に離間したものであり、
   前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つは、ガラスに対して低摩擦係数を有する接触面を含み、前記ガラスリボンと摺動接触を確立するように配列されたものであるシステム。
10. 前記接触面は、焼結されたアルファ炭化ケイ素を含むものである、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１および第２の支持装置の少なくとも１つは、気体ベアリング支持装置を含むものである、請求項９に記載のシステム。
12. 前記第１の支持装置は、前記第２の支持装置から、前記進行経路の方向に、１００～５００ｍｍの範囲の距離で離間したものである、請求項９から１１のいずれか１項に記載のシステム。
    

Images