JPS6221734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は一般にフロート法と言われている、ガ
ラスを溶融金属のプール上に支持しながら平らな
シートへ成形する平らなガラスを製造することに
関する。特に本発明は生成ガラスの変形を最小に
するように、溶融金属上に支持しながら圧力によ
つてガラスの大きさを定める方法に関する。 フロート形成法では、溶融ガラスは通常錫又は
その合金である溶融金属のプール上へ送り、然る
後ガラスの連続的リボン又はシートへ成形する。
重力と表面張力との釣合いで、溶融金属上の溶融
ガラスは外側へ広がつて約6.6mmの平衡厚にな
る。その平衡厚より薄い厚さのガラスを製造する
ために、ガラスリボンをまだ溶融金属上で粘稠な
状態にある間に延伸するための種々の装置を頼り
にしてきた。之等の装置は通常歯付ロールであり
機械的装置にリボンの余分の縁を嵌合させること
を普通含んでいる。ガラスリボンと之等の機械的
装置との間の接触は、リボンと溶融金属プールに
乱れを生じ、それが光学的歪みをガラスに与え
る。肉薄化装置によつて惹き起される乱れを除
き、それによつて生成するガラスの光学的品質を
改良するのが望ましい。 ガラスを肉薄にするために大気圧より高いガス
圧力を使用することは、米国特許第3241937号
〔ミカリク（Michalik）等〕、第3241938号（ミカ
リク）、第3241939号（ミカリク）、第3248197号
（ミカリクその他）、第3345149号（ミカリクその
他）、第3615315号（ミカリクその他）、第3749563
号〔ステインゲリン（Stingelin）〕、第3883338号
（ステインゲリン）、第3432283号〔ガレー
（Galey）〕に従来法として示唆されている。之等
の従来法の装置のどれでも、リボンの余分の領域
に沿つてではなく、ガラスリボンの中心部分に亘
つて高い圧力が維持される。之は、ガラスリボン
の上に配置されたガス加圧プリーナム
（plenum）で、逃げる加圧ガスが通る外周間隙を
定めるガラスリボン上に近く配置される縁を有す
るプリーナムを使用することを伴つている。逃げ
るガスの体積が大きいため、そのような装置は広
く行き亘つた商業的用途に望ましい程実際的では
ない。上述の特許の一つ第3432283号には、最初
に乗せた溶融ガラス塊の拡がりを速くするための
補助的圧力サイジング（sizing）室が示されてい
る。しかし、ガラス塊は最初は非常に厚いので、
続く圧力サイジング室がガラスシートに平衡厚よ
り薄い希望の厚さを与えるために必要である。そ
の特許のように圧力による大きさ調整（sizing）
室を大きくする代りに、溶融金属浴の大きさを最
小にし、大きさ調整工程に供給されなければなら
ない加圧ガスの体積を最小にするために、できる
だけ長さの短いガラスに大きさを定めるのが望ま
しいであろう。成形室中の雰囲気は溶融金属の酸
化を避けるため非酸化性のガスであるため、用い
られた体積を最小にすることが重要なコスト因子
である。更に、溶融金属上に乗せられた比較的厚
い最初のガラスから、そのガラスを圧力により大
きさを調整するには、希望より大きな大きさ調整
圧力室内での加圧を必要とする。大きさ調整圧力
室内の高い圧力は、従来の装置で圧力室壁とガラ
スとの間の外周開口を通るガスの逃げる速度を大
きくすることになり、それが今度はガス使用量を
大きくすることになり有害である。ガス全量の体
積が不当に大きくなると、かなりの量のエネルギ
ーをガス予熱に用いなければ、成形室の冷却が過
度になることもある。 米国特許第38418557号にはガラスリボンの両側
にガスを吹き付けることによるガラスの肉薄化法
が記載されている。しかしそのような方法は、表
面円滑性を与えるための溶融金属フロート浴の利
点を無駄にしている。 本発明では、溶融ガラスのリボンを最初から実
質的にその最終の幅で溶融金属浴上に乗せる。フ
ロート浴の最初の領域を大気圧より高い圧力で維
持し、ガスが加圧フロート室の側壁にその長さ全
体に亘つて接触させる。ガラスリボンは大気圧よ
り高い圧力により加圧室中で平衡厚より薄くな
り、ガラスはそれが加圧室を出る時その壁から離
れる。加圧室より下流で、大きさの定められたガ
ラスリボンは、形状的に安定な状態に冷却される
迄横方向に収縮しないように抑制される。 従来の機械的肉薄化装置に比較して、本発明の
圧力によつて大きさを定める方法は、溶融ガラ
ス／溶融金属系に与える乱れ（ガラス歪みを起
す）が少ない。大きさ調整圧力室の側壁に接触さ
せてガラスを維持することにより、ガラスリボン
の側壁に沿つてガスが逃げなくなり、それによつ
てガスの使用が持続し、室内の圧力達成が早くな
る。更に、本発明ではガラスを溶融金属上に実質
的に幅一杯に計量して送るため、圧力室内での大
きさ調整の必要が少なく、従つて大きさの小さい
圧力室を用いることができる。比較的小さな圧力
室の使用及びガス使用量が少ないことにより、大
きな経剤的利点が得られる。 本発明の圧力による大きさ調整法を遂行するの
に好ましいやり方は、大きさ調整圧力室へ溶融ガ
ラスを、フロート法で慣習的に用いられている温
度よりも高い温度、即ち少なくとも1150℃（2100
〓）、好ましくは少なくとも1260℃（2300〓）で
送ることを必要としている。そのような高温に伴
われる低いガラス粘度で、圧力室中の大気圧より
高い圧力はガラス厚に迅速に影響を与え、短時間
で厚さの減少が得られ、従つて圧力室の長さを比
較的短くすることができる。粘度が低いことによ
り、溶融金属上へ溶融ガラスを送ることによつて
生ずる乱れを、全て迅速に流し去ることもでき
る。之等の温度は、従来の縁把持による肉薄化装
置が有効に働く温度よりも高い。 従来のガラス製造操作では、清澄室或は調整室
として知られている室は、溶融炉と成形室との間
に配置されており、少なくとも実質部分の機能は
ガラスが溶融温度から成形に適した温度へ冷却さ
せることにある。しかしガラスが本発明で行われ
るように従来の温度より高い温度で形成される時
には、清澄室／調整室の冷却機能は減少し、従つ
てその大きさを小さくすることができ、それによ
つて更に経済的にすることができる。 ガラスリボンを成形室のかなりの長さに沿つて
肉薄化に適した温度に維持しなければならない従
来の肉薄化法と違つて、本発明ではガラスリボン
は実質的に完全に肉薄化されて圧力室を出、次に
それを形状的に安定化するため、できるだけ迅速
に冷却してもよい。従つて全成形室の長さは従来
のフロート成形法の長さよりかなり短くてもよく
有利である。 比較的高い温度でガラスの大きさを調整する他
の態様として、大きさの定まつたガラスは、ガラ
スが従来のフロート成形工程に入る温度に匹敵す
る温度、例えば1040℃（1900〓）〜1150℃（2100
〓）で圧力室から出すことができる。そのような
高温及びそれに伴う薄化後の低ガラス粘度によつ
て薄化工程で生じることのある表面歪みを流し去
ることができる。 本発明の好ましい具体例の他の態様は、ガラス
を錫の上に計量して送ることである。従来のフロ
ート形成操作では、溶融ガラスは上が可動性トウ
イール（tweel）、下がしきい又はリツプで定めら
れた間隙を通つて成形室へ計量していれる。しか
し本発明の好ましい具体例では、しきいは成形室
の溶融金属の単なる囲いのために用いられてお
り、溶融ガラスの計量は溶融金属浴の一部の上に
横たわるトウイールによつて行われる。溶融ガラ
スを計量していれるこの好ましいやり方は、特に
高温成形の特徴と一緒になると重要である。なぜ
ならそのような高温では耐火性スロツトに対する
ガラスの動的腐食がひどくなるからである。 本発明の他の態様として、溶融金属のプール上
に浮いている溶融ガラスの層は、大気圧より高い
圧力による大きさ調整により最初或る程度薄くさ
れ、次に最終厚への薄化は横への延伸によつて完
成される。ガラスは圧力によつて部分的に薄化さ
れるだけなので、圧力による大きさ調整の必要性
は軽くなり、従つて圧力室は経済的に小さくてよ
く、気圧及び容積の必要性も減少する。大きさが
調整される圧力室中の流体ガラス及び溶融金属の
乱れの程度が低いことにより、表面歪みが比較的
小さいリボンを生ずる。ガラスの歪み品質は後の
機械的薄化によつて低下せず、改良されることが
ある。なぜならそれは実質的に横方向（ガラスの
移動方向に対してそれを横切る方向）にのみ延伸
するように限定されているからである。フロート
ガラスの透過光歪みの主たる原因は長手方向に伸
びている波形及び厚さの変動である。横方向の延
伸はガラスリボンの幅を横切る場所的頻度を減少
させることによつて之等の欠陥の識別性を減少さ
せることができると考えられる。横方向へ延伸す
る態様は、本発明の主たる特徴の圧力による大き
さ調整装置と一緒に用いられるのが好ましいが、
他の圧力による大きさ調整装置と一緒にしてもよ
い。その組み合せによつて、薄く、高品質のフロ
ートガラスを製造するための特に小型の経済的な
系が与えられる。 第１図及び第２図に示した特に好ましい具体例
に関連して本発明を詳細に説明する。本発明は種
種の他の特別な形態をとつてもよいことは理解さ
るべきである。 第１図及び第２図において、清澄室或は調整室
１０には溶融ガラス１１の本体が入つている。し
きい部材１２は１３で全体的に示している成形室
と調整室或は清澄室１０とを分離している。しき
いは冷却用媒体を通すための導管を含んでいる。
従来のやり方のように、遮断トウイール１５が調
整室から成形室への溶融ガラスの流れを遮断する
ために設けられていてもよい。成形室中では、浴
又は溶融金属１６の浴又はプールが耐火性容器１
７の中に入つている。溶融金属は錫又は錫／銅合
金の如き錫合金である。冷却器１８は成形室の熱
い端の所の溶融金属を囲むのを助けている。溶融
金属の酸化は非酸化性雰囲気（例えば成形用ガ
ス）を成形室内に与えることによつて遅延させ
る。成形室の周りの気密なケース１９によつて成
形室内に非酸化性雰囲気を維持するのを助ける。 第２図に示す如く、好ましい具体例として、調
整室１０からの溶融ガラスは、計量用トウイール
２０によつて成形室１３へ計量して入れる。その
トウイールにはその寿命を長くするため冷却剤を
循環させるための導管２１がその下に配備されて
いてもよい。トウイール２０は容器１７中の溶融
金属の深い部分２２の上に横たわつており、トウ
イールの下端と下にある溶融金属との間の距離
は、溶融ガラスの予かじめ定められた成形室への
流量を確立するようにトウイールの上下の運動に
よつて調節することができる。溶融ガラスは成形
室の最初の領域の幅全体に送られ、成形室はガラ
スＧが側壁２６と２７と接触させて維持される圧
力室２５である。側壁に濡れの可能な材料を用い
（ほとんどがセラミツク耐火材料）、黒鉛のような
非濡れ性の材料は使用しないことにより、ガラス
を側壁に接触させて維持するのを助けることがで
きる。側壁に沿つたガラスの流動性は、図に示し
た棒型電気抵抗ヒーター２７の如き端部加熱用部
材によつて助けてもよい。ガラスを冷却し始める
ため、圧力成形室中に冷却器を備えてもよく、そ
の冷却はガラスリボンの中心部分へ向けるのが好
ましい。図示した装置では、冷却器は水又は他の
熱移動媒体を送るための導管２８からなり、各端
に絶縁材料からなる套管２９が配備されている。 大きさを調整する圧力室２５の下流端は上下に
調節できる出口シール３５によつて閉されてい
る。出口シール３５の下端はガラスリボンの上部
表面上に小さな距離（例えば数mm）をあけてい
る。出口シールの寿命を伸ばし、圧力室を出るガ
ラスを冷却するために、出口シール３５には冷却
用媒体を通すための導管３６が備えられている。
出口シールの下の間隙を除けば、大きさを調整す
る圧力室２５は本質的に気密であり、それによつ
て大気圧より大きな圧力を加えることができるよ
うになつている。加圧ガスは導管３７を通して大
きさ調整圧力室へ導入してもよい。従来のフロー
ト成形操作のように、圧力室２５中の雰囲気は成
形室の残部と同様、窒素或は成形ガスの如き非酸
化性雰囲気であるのが好ましい。 溶融ガラスは次の関係式に従い、それが平衡厚
さに達する迄溶融金属上に広がる。 h₁ ²＝２ρ_ｔ（Ｓ_１＋Ｓ_２−Ｓ_３）／ρ_ｇｇ（ρ_ｔ
−ρ_ｇ） 式中、h₁＝平衡ガラス厚さ ρ_t＝溶融金属の密度 ρ_g＝溶融ガラスの密度 S₁＝雰囲気・ガラス表面張力（ダイン／
cm） S₂＝ガラス・金属表面張力 S₃＝雰囲気・金属表面張力 ｇ＝重力の加速度 従来の溶融銀上のソーダ／石灰／シリカ平坦ガ
ラスの場合、平衡厚さは約6.8mm（0.27インチ）
である。ガラス上の圧力の増大はガラスの密度を
増大する見掛け上の効果を有する。従つて上記式
に従つてガラスの見掛けの密度の増大は、一層小
さな平衡ガラス厚さをもたらす。減少したガラス
厚さは次の如く計算することができる。 h₂＝h₁−ｐ_２−ｐ_１／ρ_ｇｇ 式中、h₁＝平衡ガラス厚さ h₂＝減少したガラス厚さ p₁＝気圧 p₂＝大きさ調整圧力室中の圧力 ρ_g＝ガラスの密度 ｇ＝重力の加速度 上記式中の気圧p₁は実際には大きさ調整圧力域
の外の成形室内の露出溶融金属上の圧力であり、
成形室の外の自然の大気圧よりわずかに高くても
よい。大きさ調整圧力室内では溶融金属のどの部
分も加圧雰囲気に曝されてはいない。次の表に示
した例から分るように、小さな圧力差でガラス厚
さにかなりの減少を生ずる。

【表】 圧力による大きさ調整は、一つには溶融ガラス
を圧力成形室へ実質的に幅全部に亘つて計量して
入れるということにより、本発明では経済的に行
われる。「実質的に幅全部」ということは、大き
さ調整圧力室内のガラス流の幅が、成形室から取
り出される成形されたガラスリボンの最終厚さの
少なくとも90％であることを意味する。ガラスは
計量して入れる操作によつて実質的にその一杯の
幅まで広がつているので、大きさ調整圧力室内で
のガラス滞留時間は全くガラスリボンを薄くする
のに費やされるであろう。従つて大きさ調整圧力
室は比較的小型にすることができる。 本発明の好ましい具体例として、大きさ調整圧
力室の経済性及び小型化は、従来フロート成形で
用いられていた温度よりかなり高い温度で溶融ガ
ラスを大きさ調整圧力室へ送ることにより一層促
進される。従来のフロート法では、溶融ガラスは
典型的には約1090℃（2000〓）で溶融金属上へ供
給されるが、本発明の好ましい具体例では供給温
度は1150℃（2100〓）を超えており、最も好まし
くは1260℃（2300〓）より高い。もつと高い温度
を用いても有利であるが、普通の耐火性材料の耐
久性により温度は限定されるであろう。高い温度
は最終ガラス厚に影響を与えないが、高温に伴う
粘度の減少によつて、一層短い時間で最終厚さに
達することができる。従つて大きさ調整圧力室で
必要な滞留時間は少なくてよく、大きさ調整圧力
室の長さは短くすることができる。之等の温度は
普通のソーダ／石灰／シリカ平坦がラスに関して
いるが、他のガラス組成では異なつてくるであろ
う。大きさを調整するために異常に高い温度を使
用することは、圧力による大きさ調整がガラスリ
ボンの機械的嵌合を必要としないという事実によ
つて可能にされているのである。 ガラスＧのリボンを圧力室２５から引き出す
時、それは冷却域４１へ入り、そこでは圧力室の
圧力より低い圧力が維持されている。ガラスは域
４１へ入る時、側壁から離れる。減圧環境ではリ
ボンは幅が収縮する傾向をもち、ガラスの温度が
ガラスを可塑状態にしておくのに充分な高さのま
まになつている限り厚さが増大する。従つて端部
ロース部材４０の如き縁に適用される力によつ
て、ガラスが実質的に安定な状態へ冷却される
迄、リボンの幅を維持する必要がある。ガラスが
大きさ調整圧力室から出る時、縁維持装置によつ
て嵌合するのに適した温度、典型的には約1040℃
（1900〓）より低い温度になつているであろう。
このようにガラスは大きさ調整圧力室を通過する
際、かなり冷却させてもよく、下流域４１へ行く
際に、肉薄化がその点で完了するので実際的にで
きるだけ迅速に更に冷却してもよい。冷却の促進
は冷却器４２で与えられてもよく、それら冷却器
４２には任意的に室４１の側壁に隣接して絶縁套
管４３がとりつけてあつてもよい。ガラスリボン
をフロート室のかなりの長さに亘つて肉薄化に適
した温度例えば約815℃（1500〓）より高い温度
に維持しなければならない従来のフロート薄化法
に比較して、本発明では圧力室から出るガラスリ
ボンを迅速に冷却する能力によつて、有利に短い
成形室を与える結果になつている。 成形室の出口端では持ち上げロール５０の如き
普通の手段を、形状的に安定なガラスリボンＧを
出口開口５２の所でリツプ５１の上の溶融金属か
ら上げるために配備してもよい。 第３図の具体例において、成形装置は上記第１
図の具体例と実質的に同様であり、同じ番号は同
じような部材を指しているが、下流室４１′の側
壁はリボンの横への延伸を許容できるように外側
へ傾斜している。本発明のこの態様では、リボン
の幅はロール４０′によつて維持されるのみなら
ず大きくされる。ロールはリボンに横方向の力成
分を与えるように外側へ傾いている。その点では
長手方向の延伸を避けるように、実質的な長手方
向の加速度をリボンにかけないのが好ましい。 平坦ガラスの光学的歪みの主たる原因は、長手
方向に伸びる表面不規則性である。光学的測定装
置をリボンを横に横切つて操作させると、この歪
みの光学的力は次の関係式に従つて表面の不規則
性の場所的頻度に強く依存していることが判る。 ｐ＝khf² ここでｐは光学的力、ｋは定数、ｈは表面欠陥
の振幅の高さ、ｆは歪模様の場所的頻度である。
リボンを広くすると、リボンに存在する長手方向
の表面欠陥の頻度は減少し、そのことが今度は歪
の光学的力に有利な二次的力効果を与えることが
判明している。変動の頻度は次の如くリボンの幅
の変化に比例している。 f₂＝f₁XW₁／W₂ ここでf₁は横方向延伸（transverse
attenuation）域に入る光学的歪み頻度、f₂は横方
向延伸域を出る光学的歪み頻度、W₁は横方向延
伸域に入るリボン幅、W₂は横方向延伸域を出る
リボン幅である。第二の光学的力関係式によれ
ば、リボン幅の小さな変化がガラスの光学的品質
に大きな利点を与えることができる。従つて圧力
室を出る幅の少なくとも1.05倍、好ましくはその
幅の少なくとも1.1倍の最終幅へリボンを広げる
ことにより改良が得られる。ガラスが大きさ調整
圧力室から出る時、それは縁維持装置によつて嵌
合するのに適した温度、典型的には約1040℃
（1900〓）より高い温度にあるのがよい。従つて
ガラスは大きさ調整圧力室を通過する際、かなり
冷却してもよく、延伸域４１′へ入る時には更に
冷却されていてもよい。域４１′内の冷却器４
２′によつてその冷却を助けてもよい。 横方向延伸に続き、ガラスは冷却器４２′の助
けをかりて或はそれを用いずに、リボンが形状的
に安定になり、溶融金属プールからもち上げるこ
とができる温度（例えば600℃、1100〓）へ冷却
させる。 本発明の一つの変形とし、ガラスが厚さを減少
させながら幅をわずかに増大できるように、互に
離れていくように側壁を傾斜させた大きさ調整圧
力室を用いることも考えられている。そのような
具体例では、大きさ調整圧力室中でリボンを広げ
ることは全薄化の小部分しか占めていないので、
ガラスを大きさ調整圧力室へ実質的に全幅で計量
して入れるという原則からは外れていないと考え
られるであろう。 当業者には分るように、他の変更を、本願特許
請求の範囲に記載した発明の範囲を離れることな
く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフロートガラス成形操作の一
具体例の上部を取つた概略的平面図である。第２
図は第１図の２―２の線に沿つてとつた第１図の
フロートガラス成形操作の長手方向の断面図であ
る。第３図は、圧力による大きさ調整の次に横方
向への延伸が行われる本発明の補助的特徴に従う
第１図の変形を概略的に示す平面図である。 １０…清澄室、１３…成形室、１５…トウイー
ル、２５…圧力室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属プール上へ溶融ガラスの流れを送
   り、溶融ガラスの流れが溶融金属上に浮遊する間
   に、圧力室内で、そのガラスに大気圧より大きな
   圧力を加えて、ガラスの厚さを平衡厚さより薄い
   厚さに低下させ、大気圧より大きな圧力をガラス
   に加えている間じゆう、その圧力室の側壁にガラ
   スを接触させておき、そして圧力室から平衡厚さ
   より薄いガラスリボンを取り出すことを特徴とす
   るフロートガラスの製造方法。 ２ 溶融ガラスを、圧力室から取出されるガラス
   の幅と実質的に等しい幅で溶融金属プール上に送
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 溶融金属上に送られる溶融ガラスが、少くと
   も1150℃の温度である特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ４ 溶融金属上に送られる溶融ガラスが少くとも
   1260℃の温度である特許請求の範囲第３項に記載
   の方法。 ５ ガラスの肉薄化が、ガラス温度が1040℃より
   低く低下する前に実質的に完了する特許請求の範
   囲第３項に記載の方法。 ６ 圧力室へ送られる溶融ガラス流が圧力室へ入
   る前に溶融金属によつて支持されている特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 ７ 溶融金属の流れを、上側が水平に長い耐火性
   部材によつて定められ、下側が溶融金属のプール
   で定められた開口を通して圧力室へ計量して入れ
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ 溶融金属プール上へ溶融ガラスの流れを送
   り、溶融ガラスの流れが溶融金属上に浮遊する間
   に、圧力室内で、そのガラスに大気圧より大きな
   圧力を加えて、ガラスの厚さを平衡厚さより薄い
   厚さに低下させ、大気圧より大きな圧力をガラス
   に加えている間じゆう、その圧力室の側壁にガラ
   スを接触させておき、そして圧力室から平衡厚さ
   より薄いガラスリボンを取り出し、取り出したガ
   ラスリボンを横方向に収縮しないよう圧力室から
   取り出されるガラスリボンの端部に機械的圧力を
   加えて、抑制することを特徴とするフロートガラ
   スの製造方法。 ９ リボンの幅が圧力室を出た後に増加する特許
   請求の範囲第８項に記載の方法。 １０ 溶融金属のプールを保持するのに用いられ
   る成形室からなり、然もその成形室は溶融金属の
   高さより上に垂直に伸びるシール壁によつて互に
   分離された圧力室と冷却室を有し、該冷却室の少
   なくとも一部は圧力室の最大幅より大きな幅を有
   し、更に溶融ガラス源と圧力室との間に圧力室へ
   溶融ガラスを入れるのに用いられる入口開口で、
   圧力室の幅と実質的に同じ位の幅をもつ入口開口
   と、圧力室で冷却室より大きな圧力を加えるため
   の手段と、冷却室で、圧力室から来たガラスリボ
   ンの端部に嵌合し、ガラスリボンの横方向の収縮
   を抑制するための手段と、ガラスリボンを溶融金
   属のプールから取り出す時に通る冷却室中の出口
   開口とを有する成形室を特徴とする平衡厚より薄
   いフロートガラスを製造するための装置。