JPWO2009014028A1 - フロートガラスの製造方法及びフロートガラスの製造設備 - Google Patents
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Abstract
本発明は、汚れや疵の発生を防止することが可能なフロートガラスの製造方法及びフロートガラスの製造設備を提供する。本発明は、溶融金属を収容した溶融金属浴槽の水平な浴面に溶融ガラスを連続的に供給してガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記浴面から引き上げ、複数の搬送ロールによって徐冷炉に搬送するフロートガラスの製造方法において、前記搬送ロールの表面に炭素膜を形成した状態で、前記ガラスリボンを形成、引き上げ、搬送することを特徴とするフロートガラスの製造方法に関する。
Description
本発明は、フロートガラスの製造方法及びフロートガラスの製造設備に関するものである。
フロートガラスの製造方法においては、まず、溶融金属を収容した浴槽の水平な浴面に溶融ガラスを連続的に供給してガラスリボンを形成し、次にガラスリボンを、溶融金属浴槽出口より引き上げて溶融金属浴槽外へ引き出す。このガラスリボンを浴槽の出口から引き上げる延伸力で目標の厚みに成形する。次いで、ガラスリボンを搬送ロール（リフトアウトロールともいう）によって搬送させて徐冷炉に搬入し、徐冷炉内を搬送させながら徐冷する。その後、ガラスリボンを所定の長さに切断することによって、板状のフロートガラスを製造する。
上記のフロートガラスの製造方法（以下、フロート法という）は、ガラスの一面を溶融金属の浴面によって形成するとともに、他面である自由面は溶融ガラスが溶融金属上に広がることによって形成されるので、ガラスの平坦性が極めて高くなり、また、大量生産にも適した方法である。従って、自動車用ガラス、建築用ガラス、プラズマディスプレイ用ガラス及び液晶ディスプレイ用ガラス等の板ガラス生産に適用されている。
ところで、フロート法においては、ガラスリボンを溶融金属の浴面から引き上げる際、溶融金属がガラスリボンの下面に付着して溶融金属浴槽から持ち出され、リフトアウトロールの外周面に付着する場合がある。付着した溶融金属は、リフトアウトロールの外周面において凸部となる酸化物を生成したり、あるいはリフトアウトロールの外周面を腐食して凹部や微細な傷を生じさせ、ガラスリボンに汚れや疵を発生させる虞れがある。
また、フロート法においては、溶融金属浴槽の溶融金属が、溶融金属浴面から引き上げられて前記浴面から離れる部分より下流に位置する浴槽壁上端部およびその近傍に付着しやすい。そして、この付着した溶融金属が、ガラスリボンの下面に再付着することによって溶融金属浴槽から持ち出され、リフトアウトロールの外周面に付着して、上記と同様に、凸部となる酸化物を生成したり、リフトアウトロールの外周面を腐食して凹部や微細な疵を生じさせ、ガラスリボンに汚れや疵を発生させる虞れがある。
このようなリフトアウトロールの外周面における酸化物の生成や外周面の腐食を防止するために、従来、特許文献１に記載されているようにロール胴部を石英で形成したリフトアウトロールが使用されている。ロール胴部を石英で形成することによって、溶融金属やその酸化物の付着がある程度抑制することが可能になっている。
上記のように、ロール胴部の表面が石英で構成されたリフトアウトロールでは、溶融金属やその酸化物の付着をある程度抑制することが可能であるが、完全に抑制されるものではない。特に、いわゆるフラットパネルディスプレイの基板に使用されるガラスを製造する際には、ごく僅かな汚れや疵の発生でもディスプレイの表示不良の原因になるので、ガラスリボンの汚れや疵の発生を極力防止する必要がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ガラスリボンにおける汚れや疵の発生を防止することが可能なフロートガラスの製造方法及びフロートガラスの製造設備を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のフロートガラスの製造方法は、溶融金属を収容した溶融金属浴槽の水平な浴面に溶融ガラスを連続的に供給してガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記浴面から引き上げ、複数の搬送ロールによって徐冷炉に搬送するフロートガラスの製造方法において、前記搬送ロールの表面に炭素膜を形成した状態で、前記ガラスリボンを形成、引き上げ、搬送することを特徴とする。
本発明のフロートガラスの製造方法は、溶融金属を収容した溶融金属浴槽の水平な浴面に溶融ガラスを連続的に供給してガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記浴面から引き上げ、複数の搬送ロールによって徐冷炉に搬送するフロートガラスの製造方法において、前記搬送ロールの表面に炭素膜を形成した状態で、前記ガラスリボンを形成、引き上げ、搬送することを特徴とする。
次に、本発明のフロートガラスの製造設備は、溶融金属が収容され、前記溶融金属の水平な浴面に溶融ガラスが連続的に供給されてガラスリボンが形成される溶融金属浴槽と、前記ガラスリボンが徐冷される徐冷炉と、前記溶融金属浴槽から前記徐冷炉に前記ガラスリボン搬送する搬送ロールと、が備えられたフロートガラスの製造設備において、前記搬送ロールの表面に炭素膜が形成されていることを特徴とする。
本発明のフロートガラスの製造方法によれば、搬送ロールの表面に炭素膜が形成されるので、搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。また、炭素膜は潤滑剤としても機能するため、搬送ロールとガラスリボンとの間に速度差が生じてガラスリボンが搬送ロールのロール面上で擦れた場合でも、ガラスリボンに疵をつけるおそれがない。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部及びその近傍の表面に炭素膜を形成してもよく、この場合は、浴槽壁上端部およびその近傍に溶融金属やその酸化物が付着しにくくなり、浴槽壁上端部およびその近傍の表面から溶融金属やその酸化物がガラスリボンの下面に付着することがなく、これにより搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の再付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、炭素含有ガスを供給し熱分解させて炭素膜を形成することが好ましく、この場合には、ガラスリボンの製造中に炭素膜が摩耗または分解した場合でも炭素膜を新たに形成することができ、これにより、汚れや疵が無いガラスリボンを連続して製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、炭素含有ガスとしてアセチレンを選択することが好ましく、この場合には、緻密な炭素膜を容易に形成することができ、搬送ロールや浴槽壁上端部等に対する溶融金属またはその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部及びその近傍の表面に炭素膜を形成してもよく、この場合は、浴槽壁上端部およびその近傍に溶融金属やその酸化物が付着しにくくなり、浴槽壁上端部およびその近傍の表面から溶融金属やその酸化物がガラスリボンの下面に付着することがなく、これにより搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の再付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、炭素含有ガスを供給し熱分解させて炭素膜を形成することが好ましく、この場合には、ガラスリボンの製造中に炭素膜が摩耗または分解した場合でも炭素膜を新たに形成することができ、これにより、汚れや疵が無いガラスリボンを連続して製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造方法においては、炭素含有ガスとしてアセチレンを選択することが好ましく、この場合には、緻密な炭素膜を容易に形成することができ、搬送ロールや浴槽壁上端部等に対する溶融金属またはその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
次に、本発明のフロートガラスの製造設備によれば、搬送ロールの表面に炭素膜が形成されているので、搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。また、炭素膜は潤滑剤としても機能するため、搬送ロールとガラスリボンとの間に速度差が生じてガラスリボンが搬送ロールのロール面上で擦れた場合でも、ガラスリボンに疵をつけるおそれがない。
また、本発明のフロートガラスの製造設備においては、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部およびその近傍の表面に炭素膜が形成されていてもよく、これにより浴槽壁上端部等に対する溶融金属やその酸化物の付着が防止されて、搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の再付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備において、炭素含有ガスを供給し熱分解させて炭素膜を形成する炭素膜形成装置が備えられることが好ましく、搬送ロール表面や浴槽壁上端部およびその近傍の表面に炭素膜を容易に形成することができる。これにより、これら部材への溶融金属やその酸化物の付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備において、搬送ロールの長手方向に沿って少なくとも１つのガス供給ノズルを配置することで、搬送ロールの搬送ロール表面の全面に炭素膜を形成することができる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備においては、炭素含有ガスとしてアセチレンを選択することが好ましく、この場合には、緻密な炭素膜を容易に形成可能となり、搬送ロールや浴槽壁上端部等に対する溶融金属またはその酸化物の付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備においては、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部およびその近傍の表面に炭素膜が形成されていてもよく、これにより浴槽壁上端部等に対する溶融金属やその酸化物の付着が防止されて、搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の再付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、本発明のフロートガラスの製造設備において、炭素含有ガスを供給し熱分解させて炭素膜を形成する炭素膜形成装置が備えられることが好ましく、搬送ロール表面や浴槽壁上端部およびその近傍の表面に炭素膜を容易に形成することができる。これにより、これら部材への溶融金属やその酸化物の付着が防止され、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
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１ａ…溶融金属、１ｂ…浴面、１ｃ…溶融金属浴槽、１ｅ…浴槽壁上端部、２ａ…リフトアウトロール（搬送ロール）、２ｂ…ロール面、３…徐冷炉、５…溶融ガラス、６…ガラスリボン、１１…炭素膜形成装置、１２…ガス供給部（ガス供給手段）、１４ｂ…ガス供給ノズル、３０…炭素膜、ＴＯ…テイクオフ部
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下の説明において参照する図面は、本実施形態のフロートガラスの製造設備及びフロートガラスの製造方法を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の製造設備の寸法関係とは異なる場合がある。
まず本実施形態のフロートガラスの製造設備（以下、製造設備という）について説明する。図１は、本実施形態のフロートガラスの製造設備を示す断面模式図であり、図２は、図１のフロートガラスの製造設備に備えられた炭素膜形成装置を示す斜視模式図である。
図１に示す製造設備は、ガラス原料を溶解し、清澄させる溶解清澄槽（図示略）の後段に設置されたメタルバス１と、メタルバス１の後段に設置されたメタルバスイグジット部２と、メタルバスイグジット部２の後段に設置された徐冷炉３とから概略構成されている。
また、徐冷炉３の後段には、ガラスリボン６の表面を検査する図示略の欠点検出器と、冷却されたガラスリボン６を切断する図示略の切断機とが備えられている。
メタルバス１は、図１に示すように、溶融金属１ａが満たされた溶融金属浴槽１ｃと、溶融金属浴槽１ｃの上部に設置された上部構造体１ｄとからなり、メタルバス１の内部が外部雰囲気とは極力遮断されるように構成されている。また、メタルバスイグジット部２は、リフトアウトロール２ａを備えた下部ケーシングであるドロスボックス２Ａと、上部ケーシングであるシーリングゲート２Ｂとから概略構成されている。
また、徐冷炉３の後段には、ガラスリボン６の表面を検査する図示略の欠点検出器と、冷却されたガラスリボン６を切断する図示略の切断機とが備えられている。
メタルバス１は、図１に示すように、溶融金属１ａが満たされた溶融金属浴槽１ｃと、溶融金属浴槽１ｃの上部に設置された上部構造体１ｄとからなり、メタルバス１の内部が外部雰囲気とは極力遮断されるように構成されている。また、メタルバスイグジット部２は、リフトアウトロール２ａを備えた下部ケーシングであるドロスボックス２Ａと、上部ケーシングであるシーリングゲート２Ｂとから概略構成されている。
溶融金属浴槽１ｃには、金属錫等からなる溶融金属１ａが満たされており、溶解清澄槽（図示略、以下同様）から溶融ガラス５がこの溶融金属１ａの浴面１ｂ上に連続的に供給されるように構成されている。また、上部構造体１ｄには図示略のパイプが備えられ、このパイプから水素及び窒素からなる還元性混合ガスが供給されて、メタルバス１内が常に大気圧以上の還元性雰囲気に保持されている。これにより、メタルバス１の内部が外部雰囲気とは極力遮断されるようになっている。メタルバス内の還元雰囲気は、ガラスリボン６が引き出されるメタルバス１の出口からドロスボックス２Ａ側にも流出するようになっている。
次に、ドロスボックス２Ａにはリフトアウトロール２ａ（搬送ロール）が備えられており、溶融金属浴槽１ｃから板状に成形されたガラスリボン６をリフトアウトロール２ａの牽引力によって引き出すように構成されている。リフトアウトロール２ａは、石英で形成されたロール胴部とロール胴部を支持するシャフトから概略構成されており、このロール胴部のロール面には炭素膜が形成されている。炭素膜は、後述する炭素膜形成装置によって、ガラスリボンの形成、引き上げ若しくは搬送中に、または生産開始前やこれらの合間に形成されるものである。この炭素膜によって、溶融金属１ａまたはその酸化物が、リフトアウトロール２ａに対して付着しにくくなっている。なお、リフトアウトロール２ａの本数に特に制限はなく、ガラスリボン６を徐冷炉に搬送できれば何本備えても良い。
また、各リフトアウトロール２ａの下部には、溶融金属浴槽１ｃと徐冷炉３との間の気流を遮断するために、グラファイト製のシールブロック２１が配置されている。各シールブロック２１は、その上面が各リフトアウトロール２ａのロール面と接するように台座２２の上に設置されている。
また、メタルバスイグジット部２には、図示略のヒータが設けられており、ガラスリボン６の温度を調整できるようになっている。更に、リフトアウトロール２ａの下方には、窒素等の不活性ガスを噴出させる図示略の配管が設置されている。この不活性ガスは４００〜６００℃に予熱した後に噴出することが好ましい。これは、不活性ガスによってガラスリボン６が局部的に冷却されるのを防ぐためである。
また、リフトアウトロール２ａの上方には、鋼材製のシーリングゲート２Ｂが設けられている。また、メタルバスイグジット部２の入口及び出口と、ガラスリボン６とリフトアウトロール２ａとの接点の上方とにそれぞれ、ステンレス製のドレープ２ｃが配置されている。各ドレープ２ｃは、シーリングゲート２Ｂから吊り下げられた状態でガラスリボン６と接触しない位置に設置されている。ドレープ２ｃを設けることによって、溶融金属浴槽１ｃ内の圧力低下ならびに溶融金属浴槽１ｃ内への酸素の侵入による溶融金属１ａの汚染が防止できるようになっている。
次に、徐冷炉３には、レヤーロール３ｂが備えられており、ドロスボックス２Ａから搬送されたガラスリボン６を、レヤーロール３ｂによって徐冷炉３内を搬送するように構成されている。
溶解清澄槽で溶融された溶融ガラス５は、溶解清澄槽から溶融金属浴槽１ｃの溶融金属１ａの浴面１ｂ上に連続的に供給され、溶融ガラス５を所望の厚みと幅のガラスリボン６に成形した後、リフトアウトロール２ａ（搬送ロール）の牽引力によって溶融金属浴槽１ｃの出口から引き出される。ガラスリボン６は、メタルバスイグジット部２を通過して徐冷炉３に搬送され、徐冷炉３内部を通過する際に徐々に冷却される。
次に図２に示すように、本実施形態の製造設備には、リフトアウトロール２ａに炭素膜を形成するための炭素膜形成装置１１が備えられている。炭素膜形成装置１１は、リフトアウトロール２ａのロール面（表面）の周囲に炭素含有ガスを供給し、炭素含有ガスを熱分解させてロール面に炭素膜を形成するものであって、ガス供給部１２（ガス供給手段）と、リフトアウトロール２ａの長手方向に沿ってロール面に対向するように配置された少なくとも１つのガス供給ノズルと、ガス供給部１２に接続されてガス供給ノズルに炭素含有ガスを導く少なくとも１つの導入部１３と、から構成されている。ガス供給ノズル及び導入部１３が複数の場合、各導入部１３は、ガス供給部１２から分岐して接続され、各リフトアウトロール２ａの回転軸に平行な方向（長手方向）に沿って延在している。なお、ガス供給ノズルは、リフトアウトロール２ａのロール面周囲に略均一に、炭素含有ガスを供給できればどのような形状でもよく、リフトアウトロール２ａと略同じ長さの一体のノズルでも良いし、噴出し口直径１ｍｍ〜３０ｍｍの個別のノズルが複数リフトアウトロール面に沿って配置されても良い。
ガス供給部１２は、炭素含有ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するものであって、炭素含有ガス源１２ａと不活性ガス供給源１２ｂとから構成されている。炭素含有ガス源１２ａから供給される炭素含有ガスとしては、例えば炭化水素が好ましく、その中でもアセチレンが特に好ましい。また、不活性ガス供給源１２ｂから供給される不活性ガスとしては、例えば窒素ガス等が好ましい。不活性ガスは、６００℃程度に加熱されていることが好ましい。また、この混合ガス（以下、導入ガスという）における炭素含有ガスの濃度は、例えば３０体積％以下が好ましい。更に、導入ガスの温度は、５００℃〜６００℃の範囲が好ましい。６００℃以下であるとガス供給部１２及び導入部１３内部において炭素含有ガスが分解しにくく、５００℃以上であるとコーティングされる部材を冷やして製造プロセスに影響を与えるおそれが少なくなる。
導入部１３は、図３に示すように、中空部１４ａを有する円筒状のノズル用外挿管１４（以下、外挿管１４という）と、外挿管１４の中空部１４ａに挿入された複数のガス供給用内挿管１５（以下、内挿管１５という）とから構成されている。図３においては、４本の内挿管１５が備えられており、各内挿管１５は、それぞれ異なる長さとされている。また、各内挿管１５の一端１５ａ側がガス供給部１２に接続されており、各内挿管の他端１５ｂ側にはガス供給口１５ｃが開口されている。また、外挿管１４には、その長手方向に沿って複数のガス供給ノズル１４ｂが設けられている。各ガス供給ノズル１４ｂは、各内挿管の他端１５ｂにあるガス供給口１５ｃの位置と対応する箇所に設けられている。
この構成によって、ガス供給部１２から導入部１３に供給された導入ガスは、導入部１３を構成する内挿管１５を流通してガス供給口１５ｃから放出され、放出された導入ガスはそれぞれ、近くにあるガス供給ノズル１４ｂを主に通過して外部に放出されるようになっている。なお、外挿管１４の先端部１４ｃは閉塞されており、これにより導入ガスが先端部１４ｃから漏出しないように構成されている。図３においては、一点鎖線によって導入ガスの流れを示している。
図４及び図５には、導入部１３の設置例を、断面模式図及びガラスリボン６の移動方向から見た模式図で示している。導入部１３を構成する外挿管１４は、例えば図４に示すように、リフトアウトロール２ａの下側であって、グラファイト製のシールブロック２１の内部に設置されている。シールブロック２１は上述したように、溶融金属浴槽１ｃと徐冷炉３との間の気流を遮断するために、リフトアウトロール２ａのロール面２ｂと接するように設置されるが、図４に示すように、このシールブロック２１の上面２１ａに溝部２１ｂを形成し、この溝部２１ｂに導入部１３をなす外挿管１４を挿入して設置するとよい。また、外挿管１４を設置する場合は、ガス供給ノズル１４ｂをロール面２ｂ側に向けて設置するとよい。更に、シールブロック２１による気流の遮断機能を有効に機能させるためには、シールブロック２１に設けた溝部２１ｂを塞ぐようにリフトアウトロール２ａを配置するとよい。溝部２１ｂを塞ぐようにリフトアウトロール２ａを配置するとともに、この溝部２１ｂに外挿管１４を設置することで、外挿管１４のガス供給ノズル１４ｂから放出された導入ガスが溝部２１ｂの外部に拡散し難くなり、シールブロック２１に設けた溝部２１ｂは、炭素含有ガスの反応室として機能する。
また、図５に示すように、導入部１３をリフトアウトロール２ａに設置する場合は、外挿管１４に設けたガス供給ノズル１４ｂが、リフトアウトロール２ａの回転軸方向に沿って等間隔に並ぶように配置するとよい。これにより、リフトアウトロール２ａのロール面２ｂのほぼ全面に渡って導入ガスが均等に供給されるので、炭素膜の成長速度がほぼ一定になる。なお、図４及び図５においては、リフトアウトロール２ａのロール面２ｂに炭素膜３０が形成された状態を図示している。
次に、図６には、導入部１３の別の設置例を断面模式図で示している。この別の設置例では、先の例とは異なり、シールブロック２１からやや離れた位置であってロール面２ｂと対向する位置に導入部１３を設置している。この場合は、外挿管１４に気流制御板１６を取り付けるとよい。気流制御板１６は、ガス供給ノズル１４ｂを挟むように一対で設置し、かつロール面２ｂ側に突出するように設置するとよい。気流制御板１６を設けることで、ロール面２ｂに導入ガスが接し易くなり、ロール面２ｂと外挿管１４との間から導入ガスが拡散して流出する量を減少させることができる。また、本例によれば、シールブロック２１とロール面２ｂが接触しているので、気流の遮断機能をより機能させることができる。
次に、図７には、導入部の他の設置例を断面模式図で示している。この他の設置例では、図４に示す例と同様に、シールブロック２１の上面２１ａに溝部２１ｃを形成し、この溝部２１ｃに導入部１３をなす外挿管１４を挿入するが、図４と異なる点は、溝部２１ｃの形成位置をロール面２ｂの接触位置Ｓからやや外れた位置に設置している点である。更に詳細に言うと、シールブロック２１とロール面２ｂとの接触位置Ｓからロール２ａの回転方向の進行側に片寄った位置に設置している。また、シールブロック２１の端部には突出部２１ｂが形成されており、この突出部２１ｂによって、ロール面２ｂとシールブロック２１との間隔が狭くなっている。これにより、外挿管１４のガス供給ノズル１４ｂから放出された導入ガスが溝部２１ｃの外部に拡散し難くなり、シールブロック２１に設けられた溝部２１ｃが、炭素含有ガスの反応室として機能する。また、本例によれば、シールブロック２１による気流の遮断機能をより機能させることができる。
次に、上記の製造設備を用いたフロートガラスの製造方法について説明する。
図１において、溶解清澄槽で溶融された溶融ガラス５を、溶解清澄槽から溶融金属浴槽１ｃの溶融金属１ａの浴面１ｂ上に連続的に供給する。溶融ガラス５を所望の厚みと幅のガラスリボン６に成形した後、リフトアウトロール２ａの牽引力によって溶融金属浴槽１ｃの出口から引き出し、引き出されたガラスリボン６は、リフトアウトロール２ａによってメタルバスイグジット部２内を搬送されて徐冷炉３に送られる。徐冷炉３に送られたガラスリボン６は、徐冷炉３内部を通過する際に徐々に冷却される。
図１において、溶解清澄槽で溶融された溶融ガラス５を、溶解清澄槽から溶融金属浴槽１ｃの溶融金属１ａの浴面１ｂ上に連続的に供給する。溶融ガラス５を所望の厚みと幅のガラスリボン６に成形した後、リフトアウトロール２ａの牽引力によって溶融金属浴槽１ｃの出口から引き出し、引き出されたガラスリボン６は、リフトアウトロール２ａによってメタルバスイグジット部２内を搬送されて徐冷炉３に送られる。徐冷炉３に送られたガラスリボン６は、徐冷炉３内部を通過する際に徐々に冷却される。
このガラスリボン６の形成、引き上げ若しくは搬送といった一連の操作と同時に、またはこれらの操作の合間に、図２に示すガス供給部１２から、炭素含有ガスと不活性ガスからなる導入ガスを導入部１３に供給する。導入部１３に供給された導入ガスは、ガス供給用の内挿管１５を経由して、外挿管１４の各ガス供給ノズル１４ｂから、回転するリフトアウトロール２ａのロール面２ｂに向けて放出される。このとき、導入ガスに含まれる炭素含有ガスが、ロール面２ｂにおいて熱分解して、ロール面２ｂに緻密な炭素膜３０が形成される。また、導入ガスが供給される際には、リフトアウトロール２ａを回転させることが、ロール面２ｂの全面に炭素膜を均一な厚みで形成できるので好ましい。
フロートガラスの製造設備に備えられるリフトアウトロール２ａは、溶融金属浴槽１ｃ中の溶融金属１ａの酸化を防止するために水素ガスを含む還元雰囲気下に設置されている。また、リフトアウトロール２ａは、溶融金属浴槽１ｃから引き上げられたガラスリボン６が接するので、ガラスリボンの反りや割れを防止するために、６５０℃〜７００℃程度の高温雰囲気中に配置されている。このような還元性で高温の雰囲気中においては、炭素含有ガスとしてはアセチレンを用いることが、緻密な炭素膜３０を形成できる点から好ましい。アセチレンはロール表面２ｂにおいて還元分解されて炭素膜３０を形成する。
また、リフトアウトロール２ａのロール面２ｂは、例えば、石英、Ｆｅ等で形成されていることが好ましい。
また、リフトアウトロール２ａのロール面２ｂは、例えば、石英、Ｆｅ等で形成されていることが好ましい。
導入ガスにおける炭素含有ガス、好ましくはアセチレンガスの濃度は、４０体積％以下が好ましく、１０〜２０体積％の範囲がより好ましい。濃度が４０体積％以下であれば、均質な炭素膜が形成され、炭素の凝集体が形成されにくくなる。また、濃度が１０〜２０体積％の範囲であれば、アセチレンの供給量が十分なものとなり、炭素膜３０をより均一に形成することができる。
また、導入ガスの供給量は、ロールのサイズ、ロールの回転速度、暴露するための開口部面積に合せて適宜設定すればよい。
また、導入ガスの供給量は、ロールのサイズ、ロールの回転速度、暴露するための開口部面積に合せて適宜設定すればよい。
また、導入ガスの供給は、一定の時間を空けて間欠的に供給してもよいが、炭素膜３０の均質性を保つためには、常に連続して供給することが好ましい。ロール面２ｂに形成された炭素膜は、還元雰囲気中に設置されるので通常は酸化分解されないが、徐冷炉３側から微量の酸素がドロスボックス２Ａの内部に混入する場合があり、このような場合には、微量の酸素によって炭素膜３０が酸化分解され、炭素膜３０の膜厚が部分的に薄くなったり、炭素膜３０が部分的に消失する場合もある。また、ガラスリボン６はリフトアウトロール２ａとは僅かにスリップしながら搬送されているため炭素膜が磨耗することも避けがたい。従って、炭素膜３０の均質性を保つためには、原料ガスを常に連続して供給することが好ましい。
なお、炭素膜３０の厚みは特に制限されないが、好ましくは０．０１μｍ〜１０μｍの範囲である。炭素膜３０の厚みが０．０１μｍ以上であれば、溶融金属１ａまたはその酸化物の付着を確実に防止できるので好ましい。また、炭素膜３０の厚みが１０μｍ以下であれば、炭素膜３０が剥がれてガラスリボン６に付着するおそれがない。また、万一、ガラスリボン６に炭素膜３０の一部が付着した場合でも、ガラスリボン６が搬送される後段の徐冷炉３は大気雰囲気なので、炭素膜３０が大気雰囲気中の酸素によって酸化されて二酸化炭素となり、ガラスリボン６の表面から消失するので、ガラスの品質上、特に問題にならない。より好ましい炭素膜３０の厚みは０．１μｍ〜１μｍの範囲である。
以上説明したように、上記のフロートガラスの製造方法によれば、リフトアウトロール２ａのロール面２ｂに炭素膜３０を形成するので、Ｓｎ等の溶融金属１ａに対するリフトアウトトロール２ａの濡れ性を低減させることが可能になる。これにより、リフトアウトロール２ａに対する溶融金属１ａやその酸化物の付着を、炭素膜３０の形成によって防止することができ、また、炭素膜３０は潤滑剤としても機能するため、汚れや疵が無いガラスリボン６を製造できる。
本発明では、リフトアウトロール２ａに対する炭素膜３０の形成と同時に、ガラスリボン６の下側に隣接する部材である溶融金属浴槽１ｃの浴槽壁上端部１ｅおよび浴槽壁上端部近傍に炭素膜を形成してもよい。
図８に、図１のフロートガラスの製造設備に備えられた溶融金属浴槽１ｃの浴槽壁上端部１ｅを断面模式図で示す。
溶融金属浴槽１ｃの浴槽壁上端部１ｅとは、図８に示すように、ガラスリボン６のテイクオフ部ＴＯの下流にある浴槽壁１ｆの上端部である。なお、ガラスリボン６のテイクオフ部ＴＯとは、溶融金属１ａの浴面１ｂからガラスリボン６を連続的に引き上げる際にガラスリボン６が浴面１ｂから離れる位置を指す。このテイクオフ部ＴＯ近傍に位置する浴槽壁上端部１ｅは、ガラスリボン６の下側に隣接する部材であるが、溶融金属１ａやその酸化物が付着しやすい部分である。浴槽壁上端部１ｅに付着した溶融金属１ａやその酸化物が、ガラスリボン６の下面に再付着することによって溶融金属浴槽１ｃから持ち出され、リフトアウトロール２ａ等の搬送ロールの外周面に付着する場合がある。
また、浴槽壁上端部近傍とは、図８に示すように、ガラスリボン６のテイクオフ部ＴＯの下流にある浴槽壁１ｅの側壁部１ｇであって、浴槽壁上端部１ｅを挟む側壁部１ｇである。この側壁部１ｇにも溶融金属１ａやその酸化物が付着しやすい。
溶融金属浴槽１ｃの浴槽壁上端部１ｅとは、図８に示すように、ガラスリボン６のテイクオフ部ＴＯの下流にある浴槽壁１ｆの上端部である。なお、ガラスリボン６のテイクオフ部ＴＯとは、溶融金属１ａの浴面１ｂからガラスリボン６を連続的に引き上げる際にガラスリボン６が浴面１ｂから離れる位置を指す。このテイクオフ部ＴＯ近傍に位置する浴槽壁上端部１ｅは、ガラスリボン６の下側に隣接する部材であるが、溶融金属１ａやその酸化物が付着しやすい部分である。浴槽壁上端部１ｅに付着した溶融金属１ａやその酸化物が、ガラスリボン６の下面に再付着することによって溶融金属浴槽１ｃから持ち出され、リフトアウトロール２ａ等の搬送ロールの外周面に付着する場合がある。
また、浴槽壁上端部近傍とは、図８に示すように、ガラスリボン６のテイクオフ部ＴＯの下流にある浴槽壁１ｅの側壁部１ｇであって、浴槽壁上端部１ｅを挟む側壁部１ｇである。この側壁部１ｇにも溶融金属１ａやその酸化物が付着しやすい。
そこで、上記のリフトアウトロール２ａの場合と同様に、浴槽壁上端部１ｅおよび／または側壁部１ｇの周囲に炭素膜形成装置のガス供給ノズル１１４ｂを配置し、このガス供給ノズル１１４ｂから炭素含有ガスを供給して、炭素膜３１を形成することが好ましい。
炭素膜３１を形成することにより、溶融金属１ａに対する浴槽壁上端部１ｅおよび／または側壁部１ｇの濡れ性を低減することが可能になり、溶融金属１ａが付着しにくくなる。
これによりガラスリボン６、リフトアウトロール２ａに対する溶融金属１ａまたはその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボン６を製造できる。なお、浴槽壁上端部１ｅへの炭素膜３１のコーティングに用いる炭素含有ガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、エタン、メタン、プロパン等を例示できる。
炭素膜３１を形成することにより、溶融金属１ａに対する浴槽壁上端部１ｅおよび／または側壁部１ｇの濡れ性を低減することが可能になり、溶融金属１ａが付着しにくくなる。
これによりガラスリボン６、リフトアウトロール２ａに対する溶融金属１ａまたはその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボン６を製造できる。なお、浴槽壁上端部１ｅへの炭素膜３１のコーティングに用いる炭素含有ガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、エタン、メタン、プロパン等を例示できる。
（実験１）
図９に示す炭素膜形成用の実験装置を用いて、リフトアウトロールのロールの構成材料である石英ガラス板（サンプル）１０５に炭素膜を形成し、形成された炭素膜について各種の評価を行った。
図９に示す実験装置について説明すると、この実験装置１００は、管状の反応容器１０１の外周に加熱ヒータ１０２が配設された管型電気炉１０３を主体として構成されている。反応容器１０１の内部には、耐熱性材料からなるサンプル台１０４が設置され、このサンプル台１０４には炭素膜が形成される石英ガラス板１０５が設置されている。また、反応容器１０１には、炭素含有ガスを含む導入ガスを供給する石英ガラス製の供給管１０６が配設されている。供給管１０６の先端にあるガス供給ノズル１０６ａは、石英ガラス板１０５の表面近傍に配置されており、炭素含有ガスを石英ガラス板１０５の表面の周囲に供給できるようになっている。更に、反応容器１０１には、水素を含む還元性ガスを供給する別の供給管１０７が配設されている。
図９に示す炭素膜形成用の実験装置を用いて、リフトアウトロールのロールの構成材料である石英ガラス板（サンプル）１０５に炭素膜を形成し、形成された炭素膜について各種の評価を行った。
図９に示す実験装置について説明すると、この実験装置１００は、管状の反応容器１０１の外周に加熱ヒータ１０２が配設された管型電気炉１０３を主体として構成されている。反応容器１０１の内部には、耐熱性材料からなるサンプル台１０４が設置され、このサンプル台１０４には炭素膜が形成される石英ガラス板１０５が設置されている。また、反応容器１０１には、炭素含有ガスを含む導入ガスを供給する石英ガラス製の供給管１０６が配設されている。供給管１０６の先端にあるガス供給ノズル１０６ａは、石英ガラス板１０５の表面近傍に配置されており、炭素含有ガスを石英ガラス板１０５の表面の周囲に供給できるようになっている。更に、反応容器１０１には、水素を含む還元性ガスを供給する別の供給管１０７が配設されている。
上記の実験装置を用いた炭素膜の形成方法について説明する。まず、反応容器１０１のサンプル台１０４に、石英ガラス板１０５を設置し、導入ガスが石英ガラス板１０５の表面に吹きかけられるようにガス供給ノズル１０６ａを配置する。次に、ガラス製造設備のメタルバスイグジット部と同様の雰囲気になるように、別の供給管１０７から水素と窒素の混合ガスからなる還元性ガスを反応容器１０１内に供給する。そして、加熱ヒータ１０２によって反応容器内を所定の処理温度まで昇温する。その後、ガス供給ノズル１０６ａより所定の濃度の導入ガス（所定の炭化水素と窒素との混合ガス）を導入し、所定の処理時間に渡って炭素膜の形成処理を行った後、導入ガスの導入を停止して残ガスを排出した後温度を下げる。
上記の手順に従って、炭素含有ガスの種類、導入ガス中の炭素含有ガスの濃度、処理温度及び処理時間を下記表１の通りに設定して、実施例１〜１３及び比較例１〜２のサンプルを得た。
得られたサンプルについて、石英ガラス板１０５の表面状態を光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。炭素膜が形成されたものについては、炭素膜の摩擦係数の測定を行うとともに、錫の濡れ性を評価した。結果を表２に示す。
上記の手順に従って、炭素含有ガスの種類、導入ガス中の炭素含有ガスの濃度、処理温度及び処理時間を下記表１の通りに設定して、実施例１〜１３及び比較例１〜２のサンプルを得た。
得られたサンプルについて、石英ガラス板１０５の表面状態を光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。炭素膜が形成されたものについては、炭素膜の摩擦係数の測定を行うとともに、錫の濡れ性を評価した。結果を表２に示す。
炭素膜の摩擦係数の測定は、図１０に示す評価装置を用いて行った。図１０に示す評価装置について説明すると、この評価装置２００は、管状の容器２０１の外周に加熱ヒータ２０２が配設された管型電気炉２０３を主体として構成されている。容器２０１の内部には、ステンレス製の一対のロール切片２０４が設置され、一方のロール切片２０４には位置計測用のルビー針２０４ａが埋め込まれている。これらのロール切片２０４上には、上記の実験装置によって処理された石英ガラス板１０５が被処理面を下にして設置されている。
石英ガラス板１０５上には重り２０５ａが載せられており、ロール切片２０４との接触面積当たり１００ｇの荷重が印加されている。更に、石英ガラス板１０５には白金ワイヤー２０６が取り付けられ、白金ワイヤー２０６は巻取器２０７に接続されており、ロール切片に対して石英ガラス板１０５を３０ｍｍ／分の速度で摺動できるようになっている。また白金ワイヤー２０６には、荷重計２０８が組み込まれており、ロール切片に対する石英ガラス板１０５の摩擦力を計測可能になっている。更に、容器２０１には、水素と窒素との混合ガスを供給する供給管２０９が配設されている。
石英ガラス板１０５上には重り２０５ａが載せられており、ロール切片２０４との接触面積当たり１００ｇの荷重が印加されている。更に、石英ガラス板１０５には白金ワイヤー２０６が取り付けられ、白金ワイヤー２０６は巻取器２０７に接続されており、ロール切片に対して石英ガラス板１０５を３０ｍｍ／分の速度で摺動できるようになっている。また白金ワイヤー２０６には、荷重計２０８が組み込まれており、ロール切片に対する石英ガラス板１０５の摩擦力を計測可能になっている。更に、容器２０１には、水素と窒素との混合ガスを供給する供給管２０９が配設されている。
そして、容器２０１内の雰囲気を、ガラス製造設備のメタルバスイグジット部と同様の雰囲気になるように、供給管２０９から水素と窒素の混合ガスを供給し、加熱ヒータ２０２によって容器２０１内を５００℃まで昇温した状態で、巻取器を作動させて摩擦力の評価を行った。計測された摩擦力から、摩擦係数を求めた。結果を表２に示す。
また、錫の濡れ性については、高温での金属の濡れ性を評価する装置（アルバック株式会社製のＷＥＴ１２００）を用いて実施した。同装置の加熱ステージ上に上記の実験装置によって処理された石英ガラス板１０５を被処理面を上にして設置し、石英ガラス板１０５に開けた小さな孔より、溶けた錫を噴出させ、溶融状態の錫のその接触角を測定した。
接触角が１１０°以上のものを「良好」と評価し、１１０°未満のものを「不十分」と評価した。結果を表２に示す。
接触角が１１０°以上のものを「良好」と評価し、１１０°未満のものを「不十分」と評価した。結果を表２に示す。
表１及び表２に示すように、比較例１には熱処理の場合を示し、比較例２には未処理の場合を示すが、これら比較例１及び２では炭素膜が無いため、摩擦係数も高く、錫に対してすぐに濡れてしまった。
一方、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）を用いて炭素膜の形成を行った場合は、実施例１〜１１に示すように、６５０℃〜７００℃の範囲で熱分解が起こり、良好な炭素膜が形成された。一例として、実施例２のサンプルの表面状態を図１１及び図１２に示す。図１１は、ガラスに炭素膜が付いた状態を肉眼で観察した写真で、光沢からガラス表面に均一な厚さの平滑な膜が生成しているのが判る。図１２は、図１１の炭素膜を電子顕微鏡で観察した写真で、表面は径１０ｎｍ程度の炭素の微粒子（白い部分）が均一に隙間無く分布しており、この膜が非常に緻密で傷付きにくいことが判る。これにより実施例２のサンプルには、緻密で均質な炭素膜が形成されていることが明らかである。
また、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）のようなアセチレン（Ｃ２Ｈ２）以外の炭素膜の形成を行った場合でも、実施例１２および１３に示すように、１０００℃の程度の温度で熱分解が起こり、良好な炭素膜が形成された。
また、炭素膜が形成された実施例１〜１３においては、摩擦係数が低く、錫に対する濡れ抑制も良好であった。
一方、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）を用いて炭素膜の形成を行った場合は、実施例１〜１１に示すように、６５０℃〜７００℃の範囲で熱分解が起こり、良好な炭素膜が形成された。一例として、実施例２のサンプルの表面状態を図１１及び図１２に示す。図１１は、ガラスに炭素膜が付いた状態を肉眼で観察した写真で、光沢からガラス表面に均一な厚さの平滑な膜が生成しているのが判る。図１２は、図１１の炭素膜を電子顕微鏡で観察した写真で、表面は径１０ｎｍ程度の炭素の微粒子（白い部分）が均一に隙間無く分布しており、この膜が非常に緻密で傷付きにくいことが判る。これにより実施例２のサンプルには、緻密で均質な炭素膜が形成されていることが明らかである。
また、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）のようなアセチレン（Ｃ２Ｈ２）以外の炭素膜の形成を行った場合でも、実施例１２および１３に示すように、１０００℃の程度の温度で熱分解が起こり、良好な炭素膜が形成された。
また、炭素膜が形成された実施例１〜１３においては、摩擦係数が低く、錫に対する濡れ抑制も良好であった。
（実験２）
ガラス製造設備のメタルバスイグジット部に、図２〜５に示す炭素膜形成装置を設置して実機試験を行った。図２〜５に示すように、回転するリフトアウトロールの下側にガス供給ノズルを設置して、ロール表面に原料ガスが吹き出るようにして、原料ガスを噴出させた場合と噴出させない場合でのガラスリボンのスリップ傷の発生頻度などを比較した。
導入ガスは、窒素と混合してアセチレン濃度２０％に調整した混合ガス（導入ガス）を用い、直径３００ｍｍ、長さ４ｍのリフトアウトロールに対して、導入ガスの供給量を０．６ｍ３／ｈとした。また、雰囲気温度（メタルバスイグジット部内の温度）を７００℃とし、雰囲気ガスは水素と窒素との混合ガスとした。
その結果、噴出された導入ガスにより、リフトアウトロールのロール面は、炭素膜が生成され黒変し、成膜前に比べて、ガラスリボンのスリップ傷の発生頻度が約５０％まで低下した。ガラスリボンに付着した炭素膜片によって欠点が発生することが懸念されたが、実際には大気雰囲気に晒された時点で炭素膜片が燃焼消滅し、欠点とはならなかった。
ガラス製造設備のメタルバスイグジット部に、図２〜５に示す炭素膜形成装置を設置して実機試験を行った。図２〜５に示すように、回転するリフトアウトロールの下側にガス供給ノズルを設置して、ロール表面に原料ガスが吹き出るようにして、原料ガスを噴出させた場合と噴出させない場合でのガラスリボンのスリップ傷の発生頻度などを比較した。
導入ガスは、窒素と混合してアセチレン濃度２０％に調整した混合ガス（導入ガス）を用い、直径３００ｍｍ、長さ４ｍのリフトアウトロールに対して、導入ガスの供給量を０．６ｍ３／ｈとした。また、雰囲気温度（メタルバスイグジット部内の温度）を７００℃とし、雰囲気ガスは水素と窒素との混合ガスとした。
その結果、噴出された導入ガスにより、リフトアウトロールのロール面は、炭素膜が生成され黒変し、成膜前に比べて、ガラスリボンのスリップ傷の発生頻度が約５０％まで低下した。ガラスリボンに付着した炭素膜片によって欠点が発生することが懸念されたが、実際には大気雰囲気に晒された時点で炭素膜片が燃焼消滅し、欠点とはならなかった。
以上のように、搬送ロールの表面に炭素膜が形成させることにより、搬送ロールに対する溶融金属やその酸化物の付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。また、炭素膜は潤滑剤としても機能するため、搬送ロールとガラスリボンとの間に速度差が生じてガラスリボンが搬送ロールのロール面上で擦れた場合でも、ガラスリボンに疵をつけるおそれがない。さらに導入ガスを連続または間欠して搬送ロールの周辺に噴出させ、磨耗等によって減少した炭素膜を補強することにより、長期間汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部及びその近傍に炭素膜を形成させることにより、浴槽壁上端部およびその近傍に溶融金属やその酸化物が付着しにくくなり、浴槽壁上端部およびその近傍にから溶融金属やその酸化物がガラスリボンの下面に付着することがない。
したがって、搬送ロールに対して溶融金属やその酸化物の再付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
また、溶融金属浴槽の浴槽壁上端部及びその近傍に炭素膜を形成させることにより、浴槽壁上端部およびその近傍に溶融金属やその酸化物が付着しにくくなり、浴槽壁上端部およびその近傍にから溶融金属やその酸化物がガラスリボンの下面に付着することがない。
したがって、搬送ロールに対して溶融金属やその酸化物の再付着を防止することができ、汚れや疵が無いガラスリボンを製造できる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2007年7月23日出願の日本特許出願2007−190708に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、2007年7月23日出願の日本特許出願2007−190708に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (9)
- 溶融金属を収容した溶融金属浴槽の水平な浴面に溶融ガラスを連続的に供給してガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記浴面から引き上げ、複数の搬送ロールによって徐冷炉に搬送するフロートガラスの製造方法において、
前記搬送ロールの表面に炭素膜を形成した状態で、前記ガラスリボンを形成、引き上げ、搬送することを特徴とするフロートガラスの製造方法。 - 前記ガラスリボンが前記浴面から引き上げられて前記浴面から離れる部分より下流に位置する前記溶融金属浴槽の浴槽壁上端部および前記浴槽壁上端部近傍の表面に、炭素膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフロートガラスの製造方法。
- 前記炭素膜が、炭素含有ガスを熱分解させて形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフロートガラスの製造方法。
- 前記炭素含有ガスがアセチレンであることを特徴とする請求項３に記載のフロートガラスの製造方法。
- 溶融金属が収容され、前記溶融金属の水平な浴面に溶融ガラスが連続的に供給されてガラスリボンが形成される溶融金属浴槽と、前記ガラスリボンが徐冷される徐冷炉と、前記溶融金属浴槽から前記徐冷炉に前記ガラスリボン搬送する搬送ロールと、が備えられたフロートガラスの製造設備において、
前記搬送ロールの表面に炭素膜が形成されていることを特徴とするフロートガラスの製造設備。 - 前記前記浴面から離れる部分より下流に位置する前記溶融金属浴槽の浴槽壁上端部および前記浴槽壁上端部近傍の表面に、炭素膜が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のフロートガラスの製造設備。
- 炭素含有ガスを供給し、熱分解させて前記炭素膜を形成する炭素膜形成装置が備えられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のフロートガラスの製造設備。
- 炭素膜形成装置が、前記搬送ロールの長手方向に沿って前記搬送ロール表面に対向するように配置された少なくとも１つのガス供給ノズルと、前記ガス供給ノズルに前記炭素含有ガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給手段から前記ガス供給ノズルに前記炭素含有ガスを導くガス導入部と、から構成されることを特徴とする請求項７に記載のフロートガラスの製造設備。
- 前記炭素含有ガスがアセチレンであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のフロートガラスの製造設備。
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