JPWO2013157478A1 - ガラス板の製造装置および製造方法とフロートガラス製造用縁ロール装置 - Google Patents

ガラス板の製造装置および製造方法とフロートガラス製造用縁ロール装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、ストローと称される局所変形部を生じさせることなくフロート法によりガラスリボンを製造できる技術の提供を目的とする。本発明は、複数対のトップロールによりガラスリボンの両端部に外向きの引張力を作用させてガラスリボンを製造する際、トップロールとして、外周刃をガラスリボンの幅方向端部に押し付けつつ回転してガラスリボンに引張力を付加する複合バレルヘッドを用い、複合バレルヘッドの先端側の外周刃がガラスリボンの端部に印加する引張力を、複合バレルヘッドの後端側の外周刃がガラスリボンの端部に印加する引張力よりも大きくしてガラスリボンを拡げる方向に引張力を印加しつつガラスリボンを成形するガラス板の製造装置と製造方法に関する。

Description

本発明は、フロートバス法に従い薄型のガラス板を製造する装置と方法およびそれらに適用されるフロートガラス製造用縁ロール装置に関する。
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用ガラス基板は、近年において大型化および薄型化が進められている。
この種のガラス基板の製造方法の一例として、金属スズなどの溶融金属を貯留したフロートバスを用い、溶融金属の上に水平方向に溶融ガラスを薄く引き延ばして成形するフロート法が知られている。このフロート法によれば、溶融ガラスをフロートバスの溶融金属上に浮かせることで目的に応じた必要な厚みを確保し、この溶融ガラスを水平方向に引き出すことで帯状のガラスリボンを成形できる。このガラスリボンを必要な大きさに切断することで目的の大きさのガラス基板を得ることができる。
このフロート法に従い、上述のように大型化と薄型化が進められているガラス基板を製造するには、フロートバスの溶融金属上にガラスリボンの幅方向両端部を外側に引っ張るトップロール（Ｔ／Ｒ）と称される成形装置を設け、ガラスリボンをその幅方向両端側に引き延ばして薄型化する方法が採用されている。薄く引き延ばしたガラスリボンを徐冷後に必要な大きさに切断し、研磨および洗浄を行うことで目的のガラス基板を得ることができる。このフロート法に従い、大型かつ薄型のガラス基板が大量に生産されており、ガラス基板として厚さ０．７ｍｍ程度、長さと幅が数ｍに達する大型のガラス基板が生産されている。
また、最近に至り、携帯型情報端末機器が大量に製造されており、この携帯型情報端末機器に適用される液晶パネルの一例として、厚さ０．７ｍｍ程度のガラス基板を用いて液晶パネルを製造した後、ガラス基板の一面をウエットエッチングなどの手法により削り取って厚さ０．３ｍｍ程度に薄型化したガラス基板を備えた液晶パネルが提供されている。
図１０は、フロート法に用いられるフロートバスの一例を示し、このフロートバス１００は、内部に溶融スズなどの溶融金属１０１を備えた底部バス１０２が備えられ、この底部バス１０２の入口側に溶融炉のフォアハースから溶融ガラス１０３が流入される。溶融ガラス１０３は溶融金属１０１の上で複数のトップロール１０５によって目的の幅に引き延ばされ、徐々に冷却されて必要な幅と厚さのガラスリボン１０６が形成される。
この種のフロートバス１００に適用されているトップロール１０５の一例として、図１１に示すように円盤状に形成され、その外周に鋸刃状の外周刃１０５ａを２段に備えたバレルヘッド１０５Ａを備えたトップロールが知られている。（特許文献１参照）
図１１に示すバレルヘッド１０５Ａは、外周刃１０５ａ、１０５ａを溶融ガラス１０３のエッジ部１０３ａに食い込ませつつエッジ部１０３ａに外向きの引張力を作用させ、溶融ガラス１０３の幅を調整することによりガラスリボン１０６の幅と厚さを調整することができる。
日本国特開平１１−２３６２３１号公報
以上のような背景から、ガラス基板は益々薄型化される傾向にあり、最初から０．３ｍｍ程度の厚さのガラス基板を携帯型情報端末機器のパネル用ガラス基板として使用することも検討されている。また、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板においても、更なる薄型化が要望されている。
従来、フロートバス１００に流し込まれて拡げられた直後の溶融ガラス１０３は、高温で液状であるために、簡単に引っ張ることはできないが、溶融ガラス１０３はフロートバス１００の上流域から下流域に移動するにつれて徐冷され、徐々に粘性が高くなるので、粘性が高くなった溶融ガラス１０３をバレルヘッド１０５Ａにより引っ張り、拡げることができる。
しかし、引張力が作用された溶融ガラス１０３には縮まろうとする性質があるため、溶融ガラス１０３を薄くしようとすればするほど、より強い力でガラスを押さえ付け、強い引張力を作用させる必要がある。
その結果、バレルヘッド１０５Ａのエッジ部分が溶融ガラス１０３のエッジ部１０３ａに図１１に示す状態よりも更に深く突き刺さることとなり、溶融ガラス１０３をそのエッジ部近傍で大きく変形させてしまう問題がある。
図１２は、溶融ガラス１０３のエッジ部１０３ａに対し強い力で上からバレルヘッド１０５Ａを押し付けた状態を説明するための図である。
図１２（ａ）に示す溶融ガラス１０３のエッジ部１０３ａに対し図１２（ｂ）に示すようにバレルヘッド１０５Ａを強く押し付けると、エッジ部１０３ａがバレルヘッド１０５Ａの押しつけ力に比例して深く沈み込むようにＵ字形の袋状に変形する。仮に、この袋状態のまま変形したガラスが固まると、図１３に示すように断面Ｔ字形のストローと称される局所変形部１１０が生成する問題がある。
また、溶融ガラス１０３のエッジ部１０３ａに対し図１２（ｂ）に示すようにバレルヘッド１０５Ａを強く押し付けた場合、図１２（ｃ）に示すように断面がＳ字状に変形することがあり、この状態のままガラスが固まると、図１４に示すように変形部分が上方向の袋部分１１１ａと下方向の袋部分１１１ｂとに重なるように変形したストローと称される局所変形部１１１が生成される問題がある。このＳ字状の局所変形部１１１が生成された場合、図１２（ｃ）の矢印ａ、矢印ｂに示すように溶融金属がガラスの内部側に巻き込まれることがあり、その結果、後の徐冷工程においてガラスが割れる原因となる問題がある。例えば、金属スズとガラス板は熱膨張係数が異なるので、徐冷時の熱収縮に従い、金属スズを巻き込んだ部分のガラス板に応力が作用し、割れを引き起こすおそれがある。
前記局所変形部１１０、１１１を有したままガラスリボンを切断工程において切断すると、目的の大きさのガラス板に切り折りする場合において、目的の切断位置や方向と異なる位置や方向に割れを誘発するので、ガラス板の安定生産を阻害するおそれがある。前記局所変形部１１０、１１１が生成されるのは、薄いガラス板において顕著であり、特に上述の表示装置用ガラス基板のように厚さ１ｍｍ以下のガラス板をフロート法により製造する場合に顕在化する問題がある。
更に、溶融ガラス１０３に対し強い引張力を無理なく作用させるためには、バレルヘッド１０５Ａを溶融ガラス１０３のエッジ部１０３ａに沿って多数配列してより多くのバレルヘッド１０５Ａにより引張力を作用させることも有効と考えられる。また、バレルヘッド１０５Ａの設置間隔を広げるほど溶融ガラス１０３の平坦度が低下する。
しかし、バレルヘッド１０５Ａの回転軸は図１０に示すようにフロートバス１００の幅方向に対し溶融ガラス１０３の位置毎の粘度や固さなどに合わせて種々の角度をもって傾斜配置されているので、種々の角度で傾斜されているバレルヘッド１０５Ａどうしの間隔を密に近接配置することは難しい問題がある。
これらの背景に基づき、本発明者は、フロート法により溶融ガラスを成形して１ｍｍ以下の薄いガラスリボンを製造する技術について種々研究したところ、溶融ガラスの端縁部に張力を付加して薄いガラスリボンを成形する場合、張力を与える位置とそのために用いるトップロールのバレルヘッドについて、工夫することにより、ストローと称される局所変形部の発生を抑制できることを見出し、本願発明に到達した。
また、本発明はフロートバスに設けるバレルヘッドの設置間隔を従来よりも密に配置することができる技術の提供を目的とする。
本発明は、フロート法により薄いガラスリボンを成形する場合、局所変形部を生じさせることなくガラスリボンを製造することができ、ガラス板の安定生産に寄与するガラス板の製造方法と製造装置およびフロートガラス製造用縁ロール装置の提供を目的とする。
本発明は、溶融金属が蓄えられ、該溶融金属上に溶融ガラスの移動経路が形成され、該移動経路の上流域から下流域にかけて溶融ガラスを移動させてガラスリボンを成形するためのフロートバスと、このフロートバス内の移動経路の上流域から下流域にかけて移動経路の幅方向両側に配設された複数対のトップロールとを備え、前記トップロールが、溶融ガラスの移動経路の幅方向両側に個々に水平方向に延在された回転軸と、該回転軸の先端側に取り付けられ、前記移動経路に沿って上流域から下流域に搬送されるガラスリボンの幅方向端部に押し付けられつつ回転する複数列の外周刃を有する複合バレルヘッドを備え、前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃と複合バレルヘッドの後端側の外周刃が分離して独自に回転自在に設けられたガラス板の製造装置に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の回転数が後端側の外周刃の回転数よりも大きく設定されたガラス板の製造装置に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の径が後端側の外周刃の径よりも大きく形成された先に記載のガラス板の製造装置に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドが外周刃を備えた先端側バレルヘッドと外周刃を備えた後端側バレルヘッドの複合構造とされ、後端側バレルヘッドを取り付けた後端側回転軸が中空構造とされ、該後端側回転軸と後端側バレルヘッドを貫通するように先端側バレルヘッドの回転軸が延在された先のいずれかに記載のガラス板の製造装置に関する。
本発明は、前記ガラスリボンの粘度の対数値が５．２９〜６．３７ｄＰａ・ｓの領域を溶融ガラスの移動経路の中流域として、該中流域に前記複合バレルヘッドが配置された先のいずれかに記載のガラス板の製造装置に関する。
本発明は、前記フロートバスにより成形されるガラスリボンの厚さが１ｍｍ以下である先のいずれかに記載のガラス板の製造装置に関する。
本発明は、前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスが適用される先のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置に関する。
ＳｉＯ２：５０〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜２９．５％、ＺｒＯ２：０〜５％。
本発明は、前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスが適用される先のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置に関する。
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％、ＺｒＯ２：０〜５％。
本発明は、前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスが適用される先のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置。
ＳｉＯ２：５４〜７３％
Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％
Ｂ２Ｏ３：０〜５．５％
ＭｇＯ：０〜８％
ＣａＯ：０〜９％
ＳｒＯ：０〜１６％
ＢａＯ：０〜２．５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％
本発明は、溶融金属の上に設けた溶融ガラスの移動経路に沿って溶融ガラスを移動させつつ成形してガラスリボンを製造するガラス板の製造方法において、前記移動経路の上流域から下流域にかけて移動経路の幅方向両端側に配設した複数対のトップロールによりガラスリボンの両端部に外向きの引張力を作用させてガラスリボンを製造する際、前記トップロールは、前記移動経路に沿って上流域から下流域に搬送されるガラスリボンの幅方向端部を押圧しつつ外側に引っ張るバレルヘッドを備え、前記バレルヘッドは、複数列の外周刃を円筒状の外周壁に備え、これらの外周刃を前記ガラスリボンの幅方向端部に押し付けつつ回転してガラスリボンに引張力を付加する複合バレルヘッドであって、前記複合バレルヘッドは、その先端側の外周刃と、その後端側の外周刃とが個々に独立して回転自在に設けられており、その先端側の外周刃からガラスリボンに作用させる引張力を前記複合バレルヘッドの後端側の外周刃からガラスリボンに作用させる引張力よりも大きくして前記ガラスリボンを拡げる方向に引張力を印加しつつガラスリボンを成形するガラス板の製造方法に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドとして、その先端側の外周刃の回転数を、後端側の外周刃の回転数より大きくした複合バレルヘッドを用いてガラスリボンの端部に目的の引張力を作用させる先に記載のガラス板の製造方法に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドとして、その先端側の外周刃の径を、後端側の外周刃の径より大きくした複合バレルヘッドを用いてガラスリボンの端部に目的の引張力を作用させる先に記載のガラス板の製造方法に関する。
本発明は、前記ガラスリボンの粘度の対数が５．２９〜６．３７ｄＰａ・ｓの領域を溶融ガラスの移動経路の中流域として該中流域に前記複合バレルヘッドを設置する先のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法に関する。
本発明は、前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いる先のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法に関する。
ＳｉＯ２：５０〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜２９．５％、ＺｒＯ２：０〜５％。
本発明は、前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いる先のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法に関する。
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％、ＺｒＯ２：０〜５％。
本発明は、前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いる先のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法に関する。
ＳｉＯ２：５４〜７３％
Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％
Ｂ２Ｏ３：０〜５．５％
ＭｇＯ：０〜８％
ＣａＯ：０〜９％
ＳｒＯ：０〜１６％
ＢａＯ：０〜２．５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％
本発明は、溶融金属上に溶融ガラスを供給してガラスリボンを成形するフロートバスに設置され、ガラスリボンの幅方向端部に外側向きに引張力を作用させるフロートガラス製造用縁ロール装置であって、前記ガラスリボンの端部に接近離間自在に配置された回転軸と、該回転軸の先端部に取り付けられ、円筒状の外周壁に外周刃を複数列備えた複合バレルヘッドを備え、該複合バレルヘッドの外周壁に形成された複数列の外周刃は、この複合バレルヘッドをガラスリボンの表面に押圧して引張力を作用させる際にガラス表面に食い込む外周刃であり、前記複合バレルヘッドの先端側外周の外周刃と複合バレルヘッドの後端側外周の外周刃が分離して独自に回転自在に設けられたフロートガラス製造用縁ロール装置に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の回転数が後端側の外周刃の回転数よりも大きく形成された先に記載のフロートガラス製造用縁ロール装置に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の径が後端側の外周刃の径よりも大きく形成された先に記載のフロートガラス製造用縁ロール装置に関する。
本発明は、前記複合バレルヘッドが外周刃を備えた先端側バレルヘッドと外周刃を備えた後端側バレルヘッドの複合構造とされ、後端側バレルヘッドを取り付けた後端側回転軸が中空構造とされ、該後端側回転軸と後端側バレルヘッドを貫通するように先端側バレルヘッドの回転軸が延在された先のいずれかに記載のフロートガラス製造用縁ロール装置に関する。
本発明は、前記先端側バレルヘッドと後端側バレルヘッドがいずれもそれらの内部に冷媒流路を備えた中空構造とされ、前記先端側回転軸と後端側回転軸がいずれもそれらの内部に冷媒の往路と復路を備えた２重構造とされ、前記先端側回転軸の冷媒の往路と復路がこの先端側回転軸の先端部において前記先端側バレルヘッドの中空部に接続され、前記後端側回転軸の冷媒の往路と復路がこの後端側回転軸の先端部において前記後端側バレルヘッドの中空部に接続されている先のいずれかに記載のフロートガラス製造用縁ロール装置に関する。
本発明の製造方法と製造装置によれば、フロートバスの移動経路において複合バレルヘッドの先端側の外周刃と後端側の外周刃とで引張力を変え、複合バレルヘッドの先端側に後端側よりも強い引張力を印加できる複合バレルヘッドによりガラスリボンの端部に外向きの引張力を作用させることができ、この引張力を利用してガラスリボンを引き延ばし、薄く厚さの均一なガラスリボンを成形できる。
複合バレルヘッドの先端側をガラスリボンの端部に押し付けつつ回転させ、ガラスリボンの端部に外向きの引張力を作用させる際、先端側の周速が速く、後端側の周速が遅い場合、先端側ではガラスリボンの端部の厚さ方向に引張力が作用するが、後端側ではガラスリボンの端部の厚さ方向に圧縮力を作用させるので、複合バレルヘッドがガラスリボンの端部を押し付けて強い力を作用させて薄いガラスリボンを成形しようとした場合であっても、従来のバレルヘッドよりもストローと称される局所変形部を生じ難くすることができる。
この結果、局所変形部を生じていないガラスリボンを後工程において切断してガラス板を生産できるので、割れや欠けなどを生じることなく、目的の寸法のガラス板を得ることができる。
表示装置用ガラス基板などのように１ｍｍよりも薄い、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下、特に好ましくは０．１ｍｍ以下のガラス板を製造する場合、フロートバスの中流域のガラスリボンは特にストローと称される局所変形部を生じ易いが、この中流域の溶融ガラスに対し複合バレルヘッドを用い、引張力を作用させることで、ガラスリボンの端部側において厚さ方向への変形量を少なくでき、局所変形部を生じていない薄いガラスリボンを得ることができ、このガラスリボンを切断することにより、割れや欠けなどの無い、目的の寸法の１ｍｍ以下の薄いガラス板を得ることができる。
図１は、本発明に係る第一実施形態のガラス板の製造装置の全体構成を示す概略図である。 図２は、同製造装置に設けられているトップロールに適用される複合バレルヘッドの第１実施形態を示す構成図である。 図３は、同複合バレルヘッドの部分断面図である。 図４は、同製造装置に設けられている複合バレルヘッドの回転軸の部分を示す横断面図である。 図５は、同製造装置に供給される溶融ガラスの一例についてフロートバス長さ位置毎の粘度の状態を示すグラフである。 図６は、同製造装置に設けられる複合バレルヘッドの第２実施形態を示す断面図である。 図７は、同複合バレルヘッドに設けられる周速の異なるヘッド間の間隔により成形されるガラスリボンの幅（Ｇｒｏｓｓ幅）の関係を示すグラフである。 図８は、同複合バレルヘッドの設置個数と成形されるガラスリボンの板幅の関係を示すグラフである。 図９は、同複合バレルヘッドの角度と成形されるガラスリボンの板幅の関係を示すグラフである。 図１０は、従来のトップロールを供えたフロートバスの一例を示す平面略図である。 図１１は、従来のトップロールに設けられているバレルヘッドをガラスリボンの端部に押し込んだ状態の一例を示す断面図である。 図１２は、溶融ガラスの端部と従来のバレルヘッドの関係を示すもので、図１２（ａ）はガラスリボンの端部を示す断面図、図１２（ｂ）はガラスリボンの端部にバレルヘッドを押し込んだ状態の一例を示す断面図、図１２（ｃ）はガラスリボンの端部側に形成された断面Ｓ型の局所変形部（ストロー）の一例を示す断面図である。 図１３は、ガラスリボンの端部側に形成された断面Ｔ型の局所変形部の一例を示す断面図である。 図１４は、ガラスリボンの端部側に形成された断面Ｓ型の局所変形部の一例を示す断面図である。
「第一実施形態」
以下、添付図面を参照して本発明に係るガラス板の製造装置の第一実施形態について説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものではない。
図１は本発明に係るガラス板の製造装置の第一実施形態の概略構成を示すもので、本実施形態のガラス板の製造装置（フロートバス）１は、平面視略長方形状の耐火物炉からなる浴槽２と、この浴槽２の内部に収容されている金属スズなどの溶融金属３と、浴槽２の内部に複数配置されているトップロール１１を備えている。
浴槽２は、耐火物製の底部構造と側壁と上部構造からなるが、図１では底部構造のみを平面視した状態で描いている。浴槽２の上部構造側には、非酸化性ガスなどのガス供給管や温度調節器などの付属設備が設けられ、浴槽２の雰囲気を非酸化性ガス雰囲気に制御でき、溶融金属３の上の空間部分の温度を目的の温度に制御できるようになっている。
図１において浴槽２の左端部側には、前工程に設けられているガラス溶融炉のフォアハースから溶融金属３の上に溶融ガラスＧを供給するための入口部５が設けられている。浴槽２において入口部５を設けた側と反対側の端部には、出口部６が形成され、この出口部６の外側には搬送ロール７が複数配列され、徐冷ライン７Ａが形成されている。
浴槽２において入口部５から出口部６にかけて溶融金属３の上には、溶融ガラスＧを成形するための平面視長方形状の移動経路８が区画されている。
この移動経路８に沿って溶融金属３の上に入口部５から溶融ガラスＧが流入されると、溶融ガラスＧが必要な厚さと幅に拡げられて溶融状態のガラスリボン９とされた状態で徐々に冷却されて出口部６側に移動され、幅が均一化された帯状の最終形態としてのガラスリボン１０が形成され、このガラスリボン１０が出口部６から徐冷ライン７Ａ側に排出される。本実施形態において、浴槽２の平面形状が長方形状に形成されているので、浴槽２の内部において溶融金属３上に区画される移動経路８も長方形状にされているが、移動経路８の平面形状は長方形状に限らず、浴槽２の平面形状に合わせた任意の形状が可能である。
本実施形態の浴槽２において、入口部５と出口部６の間に移動経路８の幅方向両端側に沿って上流域から下流域に向けて所定の間隔で配列された複数のトップロール１１が配置されている。本実施形態において、入口部５から供給された溶融ガラスＧは上述の複数のトップロール１１により幅方向に引き延ばされて上述の溶融状態のガラスリボン９とされながら下流域に（出口部６側に）搬送され、所定幅の帯状のガラスリボン１０が最終的に得られる。
本実施形態の浴槽２において、移動経路８の幅方向両端側に各々、溶融ガラスＧの幅を拡張し始めるための位置から、１６基のトップロール１１が所定の間隔をあけて配列されている。これら１６基のトップロール１１には以下に便宜的にＡ０〜Ａ１５の符号を付して区別し、個々の配置について説明する。
これらトップロール１１のうち、初段のトップロール１１Ａ０と第１番目のトップロール１１Ａ１〜第４番目のトップロール１１Ａ４が、後に説明する基準バレルヘッド１８を備えたトップロール（縁ロール装置）とされ、第５番目のトップロール１１Ａ５〜第１０番目のトップロール１１Ａ１０が、後に説明する複合バレルヘッド３０を備えたトップロール（縁ロール装置）とされ、第１１番目のトップロール１１Ａ１１〜第１５番目のトップロール１１Ａ１５が、後に説明する基準バレルヘッド１８を備えたトップロール（縁ロール装置）とされている。
前記初段のトップロール１１Ａ１〜第４番目のトップロール１１Ａ４と、前記第１１番目のトップロール１１Ａ１１〜第１５番目のトップロール１１Ａ１５は、回転軸１７と、その先端部に一体化された図３に示す基準バレルヘッド１８とから構成されている。
前記回転軸１７を回転駆動する機構と回転軸１７を移動させる機構については、図１において略されているが、回転軸１７は浴槽２の側壁を貫通して浴槽２の外側にまで略水平に延出され、浴槽２の外側に回転駆動装置と移動装置が設けられている。回転軸１７の移動装置については、一例として浴槽２を設置した位置の外側に敷設したレール部材に沿って移動自在に設けられた移動台車にモーターなどの回転駆動装置が設けられた移動装置を適用できる。これらの回転駆動装置や移動装置は一般的なフロートバスに設けられているトップロールの駆動装置や移動装置と同等であり、回転軸１７は例えば回転駆動された状態で移動経路８の幅方向両端側において移動経路８の幅方向に移動自在に配置されている。図１においてはこれらの回転駆動装置や移動装置は略し、回転軸１７の先端側とそこに取り付けられているバレルヘッドの概略のみを示している。
前記基準バレルヘッド１８は、図３に示すように２列構造の外周刃１９を回転ドラム２０の外周壁２０ａに備えている。回転軸１７と回転ドラム２０はいずれも内部が中空構造とされ、回転軸１７の内部と回転ドラム２０の内部に形成されている中空部２０ｂが相互に連通されている。
回転軸１７の内部に冷却水の供給路１７ａを備えた供給管１７ｂが設けられ、供給管１７ｂと回転軸１７の内周壁との間の間隙に冷却水の戻り流路１７ｃが形成されている。これらの構成により、供給路１７ａから回転ドラム２０の中空部２０ｂに冷却水を供給し、戻り流路１７ｃを介して冷却水を回収することにより回転軸１７と回転ドラム２０をそれらの内部側から冷却できるように構成されている。なお、供給管１７ｂの供給路１７ａが冷却水（冷媒）の往路を構成し、冷却水が中空部２０ｂを介して戻り流路１７ｃに至るので、戻り流路１７ｃが冷却水（冷媒）の復路を構成する。なお、中空部２０ｂの断面形状は、水流が効率よく循環するように適宜変更してもよい。
基準バレルヘッド１８の外周刃１９は、薄型円筒状の回転ドラム２０の外周壁２０ａに沿って４角錐型の多数の刃先が２段（２列）になるように連続形成されている。これらの外周刃１９は各刃先を同一形状として同一のピッチで回転ドラム２０の周方向に形成されているので、回転ドラム２０を一周する一列の外周刃１９が全体で２列形成された２段構造とされている。本実施形態の回転ドラム２０において回転軸１７側に接続一体化されている側の端面壁２０ｃと、回転軸１７と離間した側の端面壁２０ｄは平板状に形成されている。端面壁２０ｃは、回転軸１７側に向かって先窄まり状に形成されていてもよい。
前記初段のトップロール１１Ａ０から、第４番目のトップロール１１Ａ４（即ちトップロール１１Ａ４は初段のトップロール１１Ａｏから数えると５番目）は、溶融金属３の上の移動経路８に入口部５から流入された溶融ガラスＧを徐冷して粘度が上がり始め溶融状態のガラスリボン９とされる上流域に対し設置されている。
前記構造の第５番目のトップロール１１Ａ５から、第１０番目のトップロール１１Ａ１０は、前記移動経路８の中流域、即ち、ガラスリボン９が上流域よりも粘度が高くなる領域に対し設置されている。
前記構造の第１１番目のトップロール１１Ａ１１から、第１５番目のトップロール１１Ａ１５は、前記移動経路８の下流域、即ち、ガラスリボン９の粘度が中流域より更に高くなる領域に対し設置されている。
第５番目のトップロール１１Ａ５〜第１０番目のトップロール１１Ａ１０は、図２に示す構造の複合バレルヘッド３０が設けられている。
図２に示す複合バレルヘッド３０は、先に説明した基準バレルヘッド１８を前後２段の複合構造とした例である。
図２に示すように複合バレルヘッド３０の先端側を基準バレルヘッド１８が構成する。即ち、回転軸１７の先端部に外周刃１９を備えた回転ドラム２０が取り付けられ、回転ドラム２０の内部を水冷できる構造とされている。複合バレルヘッド３０の後部側を構成する後端側バレルヘッド３３は、基準バレルヘッド１８と同等構造の外周刃１９を備えた回転ドラム３５が多重管構造の回転軸３６の先端部に取り付けられている。回転軸３６は、図４に示すように内管３６ａと外管３６ｂを具備した２重管構造とされているが、更に、内管３６ａの内部に基準バレルヘッド１８の回転軸１７が挿通された多重管構造とされている。
後端側バレルヘッド３３の回転ドラム３５は基準バレルヘッド１８と同じように中空構造とされているが、その端面壁２０ｄの中央部を回転軸１７が貫通している。
内管３６ａと外管３６ｂは２重管構造とされているが、図４に示すように内管３６ａと外管３６ｂを横断面視した場合に内管３６ａと外管３６ｂの間に形成される空間は内管３６ａと外管３６ｂの直径方向に延在する隔壁部材３７、３８により左右２つの流路３６ｃ、３６ｄに分割されている。内管３６ａと外管３６ｂとの間に形成された流路３６ｃ、３６ｄは内管３６ａと外管３６ｂの全長にわたり形成されていて、これらの流路３６ｃ、３６ｄは回転軸３６の先端側において回転ドラム３５の内部に連通されている。
内管３６ａと外管３６ｂの間の流路３６ｃ、３６ｄは、そのうち、一方が冷却水の往路として利用され、他方が冷却水の復路として利用される。図４では便宜的に左側の流路３６ｃを冷却水の供給側流路（往路）、流路３６ｄを冷却水の戻り側流路（復路）として記載している。
図２に示す構成の複合バレルヘッド３０は、その先端側の基準バレルヘッド１８とその後端側バレルヘッド３３を別々に目的の回転数で回転駆動できるように構成されている。即ち、基準バレルヘッド１８の回転軸１３が接続される図示略の回転駆動モータと後端側バレルヘッド３３の回転軸３６が接続される図示略の回転駆動モータとが個別に各ヘッドを回転駆動するようになっている。あるいは、必要に応じてギヤ装置を組み合わせて１つの回転駆動モータの回転数を分岐して異なる回転数を回転軸３６、１７に伝達できるように構成してもよい。
図２に示す複合バレルヘッド３０は、ガラスリボン９の幅方向端部９ａに上から押し付けて使用する。即ち、回転軸３６、１７をほぼ水平向きとしてガラスリボン９の上面にバレルヘッド１８、３３を押し付けつつ回転軸１７、３６を回転させ、ガラスリボン９の幅方向端部９ａに外側向きの引張力を作用させてガラスリボン９を引き延ばし成形するために使用する。
複合バレルヘッド３０においては、先端側の基準バレルヘッド１８の外周刃１９の回転数を大きく設定し、後端側バレルヘッド３３の外周刃１９の回転数を小さく設定してガラスリボン９の幅方向端部９ａを上から押さえ付け、両者の回転数差により該幅方向端部９ａを外側に引っ張るように引張力を印加する。
この操作により複合バレルヘッド３０は、先端側の外周刃１９と後端側の外周刃１９の間に周速差を生じさせてガラスリボン９の幅方向端部９ａに対しその外側向きに引張力を効率的に作用させることができる。
なお、本実施形態の複合バレルヘッド３０は基準バレルヘッド１８を前後に２つ連結した基本構造としたが、外周刃１９は２段に限らず３段以上の多段構造であってもよい。
図２に示す複合バレルヘッド３０において、基準バレルヘッド１８の外周刃１９および後端側バレルヘッド３３の外周刃１９の速度、直径とガラスリボンＧに対する接触長さの関係について以下に説明する。
従来、図１０に示すようにトップロール１０５のバレルヘッド１０５Ａをフロートバス１００に複数設ける場合、トップロールを水平かつフロートバス１００の幅方向に傾斜させて配置している。
図１０に示すように複数のバレルヘッド１０５Ａを設ける場合において、フロートバス１の幅方向に角度を付けて傾斜配置しているのはガラスリボン９を外側に引っ張る場合に引張力を有効に作用させるためである。しかし、図１０に示すようにバレルヘッド１０５Ａに傾斜を付けて密に配置すると、フロートバス１の長さ方向に隣接する複数のトップロール１０５の回転軸どうしが干渉するため、フロートバス１の長さ方向にある程度間隔をあけなくてはトップロール１０５を密に配置できない問題がある。
この点において本願のように先端側の基準バレルヘッド１８と後端側バレルヘッド３３を備えた２段構造の複合バレルヘッド３０であるならば、以下に示す（１）式の関係が成立する。
tanθ＝ｋｘ（Ｕin−Ｕout）／ｄ／Ｕave×Ｌ …（１）式
（ただし、（１）式において、θ：フロートバス１の幅方向に対する複合バレルヘッド３０の傾斜角度、Ｕin：内側（先端側、基準）バレルヘッドの外周刃の回転速度、Ｕout：外側（後端側）バレルヘッドの外周刃の回転速度、Ｕave：内外のバレルヘッドの外周刃の平均速度、ｄ：内側バレルヘッドと外側バレルヘッドとの間隔、Ｌ：バレルヘッドの外周刃とガラスリボンの接触長さ、ｋ：係数）
前記（１）式の関係から、複合バレルヘッド３０の角度θをそれほど振らなくとも、Ｕin：内側（先端側、基準）バレルヘッドの外周刃の速度と、Ｕout外側（後端側）バレルヘッドの外周刃の回転速度との差をつけることで複合バレルヘッド３０の角度θを傾斜した場合と同じこととなる。尚、角度θは好ましくは５〜４５°、より好ましくは１０〜３０°である。
このことから、複合バレルヘッド３０の傾斜角度θを振らなくても内外バレルヘッドの間で外周刃１９に回転速度差を付けると済むこととなるので、複合バレルヘッド３０をフロートバス１の幅方向に対し、より平行に配置してもガラスリボン９に強い引張力を発生できることとなる。このことは、フロートバス１の長さ方向に隣接する複合バレルヘッド３０の間隔を従来より狭いピッチで配置できることを意味する。このため、複合バレルヘッド３０を従来より狭い間隔で配置できるため、このため、より高平坦かつ薄いガラスＧの製造が可能となる。
例えば、従来の傾斜させるタイプの基準バレルヘッド１８のみでガラスリボン１０を製造しようとした場合、隣接する基準バレルヘッド１８、１８間の間隔を８００ｍｍ程度するのが限界であったとして、複合バレルヘッド３０を設ける場合は、５００ｍｍ程度あるいはそれ以下の間隔まで密に配置できる。このように複合バレルヘッド３０を密に配置できることにより、成形中のガラスリボン１０のうねりを改善でき、平坦度の高いガラスリボンの生産に有利となる。
本実施形態のガラス製造装置（フロートバス）１を用いてガラスリボン１０を製造するためには、溶融金属３の上の移動経路８に入口部５から溶融ガラスＧを供給して広げ、複数設けた基準バレルヘッド１８と複合バレルヘッド３０を用いて溶融状態のガラスリボン９の幅方向両端部に対し外側に引張力を作用させ、ガラスリボン９の幅と厚さを調整して最終的に目的幅のガラスリボン１０を得ることができる。また、このガラスリボン１０を徐冷ライン７Ａの後工程の切断工程において目的の大きさに切断することによりガラス板を得ることができる。
本実施形態の製造装置１において、トップロール１１Ａ０〜トップロール１１Ａ４と、トップロール１１Ａ１１〜トップロール１１Ａ１５が、基準バレルヘッド１８を備えているので、２列構造の外周刃１９をガラスリボン９の幅方向端部側に押し付けつつ、これら各トップロールの基準バレルヘッド１８により、上流域と下流域のガラスリボン９の幅方向両端部に対しそれぞれ外側向きに必要な引張力を作用させることができる。
また、第５番目のトップロール１１Ａ５から第１０番目のトップロール１１Ａ１０が複合バレルヘッド３０を備えているので、中流域のガラスリボン９に対し、基準バレルヘッド１８よりも強い引張力を作用させてガラスリボン９を拡げることができる。
複合バレルヘッド３０によれば、周速の大きな基準バレルヘッド１８の外周刃１９と周速の小さな後端側バレルヘッド３３の外周刃１９を備え、両外周刃１９の周速差によりガラスリボン９の幅をより拡げる方向に強い引張力を作用させることができるので、より薄く、高い平坦度のガラスリボン１０を製造する際に有利となる。
なお、上流域のガラスリボン９は粘度が低く、元々強い引張力を加えることは難しいので基準バレルヘッド１８でよく、下流域のガラスリボン９は粘度が高く、硬い状態に近いので基準バレルヘッド１８で押し付けたとしても、その厚さ方向の変形量は少ない。この点に鑑み、中流域においてガラスリボン９に強い引張力を作用させてガラスリボン９を引き延ばすので、中流域において複合バレルヘッド３０を設けることが望ましいが、上流域の一部や下流域の一部に複合バレルヘッド３０を適宜設けてもよい。
なお、中流域において複合バレルヘッド３０を設ける個数について、本実施形態において特に規定する訳ではなく、目的とする最終厚さのガラスリボン１０に対し必要な個数を設けることができる。例えば、中流域の全数のバレルヘッドを複合バレルヘッド３０とする必要はなく、一部のバレルヘッドを複合バレルヘッド３０とし、残りのバレルヘッドを基準バレルヘッド１８としても良い。目的の厚さのガラスリボン１０を成形するためにストローと称される局所変形部を生じないように必要な数を設置すればよい。
また、上流域〜下流域の全域に設けるバレルヘッド１８、３０の全個数についても本実施形態の例に規制される訳ではなく、目的の厚さのガラスリボン１０を成形するために必要な数を設置すればよい。
この実施形態の複合バレルヘッド３０によれば、回転数の異なる外周刃１９、１９をガラスリボン９の端部に押し付ける操作により自然に溶融ガラスＧの幅を外側に拡げる方向に引張力を作用できるので、ガラスリボン９を薄く成形する場合に有利であり、薄いガラスリボン１０を製造できる。
トップロール１１Ａ１〜トップロール１１Ａ１５を用いて薄く引き延ばした溶融ガラスＧは移動経路８の上流域から下流域に移動するにつれて徐々に冷却されて硬さが上昇し、移動経路８の下流域では一定の幅と厚さのガラスリボン１０となって、出口部６に至り、後工程の徐冷ライン７Ａ側に搬送される。本実施形態のガラス板の製造装置１によれば、従来、ストローと称される局所変形部が形成されたまま徐冷ライン７Ａに搬送されていたガラスリボン１０に局所変形部を生成していないので、徐冷ライン７Ａにおいてガラスリボン１０が割れるおそれがない。
また、徐冷ライン７Ａの後工程には図示略の切断ラインが設置されているので、徐冷後のガラスリボン１０を必要な大きさに切り折りすることによって目的の大きさのガラス板を得ることができる。この切断ラインに送るガラスリボン１０に局所変形部を生成していないので、切り折りする切断の際に切断不良箇所を生じるおそれが無く、生産性の向上に寄与する。
前記溶融状態のガラスリボン９の粘度について、一例として、図５に、一般的な無アルカリガラスの溶融ガラスが温度の低下とともに粘度が変化して硬くなり、ガラスリボンとなるまでの状態を示す。
図５に示す粘度の変化を示す状態において、ガラスリボン９の粘度（η）の常用対数が５．２９ｄＰａ・ｓ未満の領域を移動経路８の上流域、ガラスリボン９の粘度の常用対数が５．２９〜６．３７ｄＰａ・ｓの領域を移動経路８の中流域、ガラスリボン９の粘度の常用対数が６．３７ｄＰａ・ｓを超える領域を移動経路８の下流域と定義できる。なお、ガラスリボン９の粘度の対数が５．２９〜６．３７ｄＰａ・ｓ領域とは、ガラスリボン９の粘度（η）が１０５．２９〜１０６．３７ｄＰａ・ｓの領域に対応している。
よって、ガラスリボン９の粘度が１０５．２９〜１０６．３７ｄＰａ・ｓの中流域に第５番目のトップロール１１Ａ５〜第１０番目のトップロール１１Ａ１０を配置し、これらを前記複合バレルヘッド３０とすることが好ましい。これら第５番目のトップロール１１Ａ５〜第１０番目のトップロール１１Ａ１０を前記複合バレルヘッド３０とすることによりガラスリボン９に良好に引張力を作用させてガラスリボン１０をより薄く、高平坦にすることができる。
本実施形態のガラス製造装置１において製造しようとする溶融ガラスＧの組成は特に制約がない。
従って、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、混合アルカリ系ガラス、またはホウケイ酸ガラス、あるいは、その他のガラスのいずれであってもよい。また、製造されるガラス製品の用途は、フラットパネルディスプレイ用、建築用や車両用に限定されず、その他の各種用途が挙げられる。特に高品質が求められるフラットパネルディスプレイ用の無アルカリガラスが好ましい。
なお、溶融ガラスＧに好適なガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いることができる。
ＳｉＯ２：５０〜７３％好ましくは５０〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜２９．５％、ＺｒＯ２：０〜５％。
前記溶融ガラスＧに好適なガラスとして、歪点が高く溶解性を考慮する場合は、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いることができる。
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％、ＺｒＯ２：０〜５％。
前記溶融ガラスＧに好適なガラスとして、特に高歪点を考慮する場合は、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いることができる。
ＳｉＯ２：５４〜７３％、
Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、
Ｂ２Ｏ３：０〜５．５％、
ＭｇＯ：０〜８％、
ＣａＯ：０〜９％、
ＳｒＯ：０〜１６％、
ＢａＯ：０〜２．５％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％。
「第二実施形態」
図６は本発明に係るガラス板の製造装置に適用される複合バレルヘッドの第２実施形態を示すもので、この第２実施形態の複合バレルヘッド４０は、先の実施形態に設けられていた、基準バレルヘッドを前後２段型の複合構造とし、先端側のバレルヘッドの径と後端側のバレルヘッドの径の大きさを異ならせた例である。
図６に示すように複合バレルヘッド４０の先端側を基準バレルヘッド１８が構成する点については先の第２実施形態の構成と同等である。即ち、回転軸１７の先端部に外周刃１９を備えた回転ドラム２０が取り付けられ、回転ドラム２０の内部を水冷できる構造とされている。複合バレルヘッド４０の後部側を構成する後端側バレルヘッド４３は、基準バレルヘッド１８と同等構造であるが径の小さな回転ドラム４５と外周刃４９を備え、回転ドラム４５が多重管構造の回転軸３６の先端部に取り付けられている。回転軸３６の構造については先の実施形態の場合と同等である。
本実施形態の複合バレルヘッド４０はその先端側の基準バレルヘッド１８の外周刃１９の外径よりも後端側の後端側バレルヘッド４３の外周刃４９の外径が小さく形成されているので、ガラスリボン９の幅方向端部９ａに外向きの引張力を作用させる際、先に説明した引張力を作用させる場合と同様に引張力を作用させることができる。
即ち、複合バレルヘッド４０の構造により、先端側の外周刃１９と後端側の外周刃４９の円周長がそれぞれ異なるので、先に説明した場合と同様に先端側の外周刃１９が後端側の外周刃４９よりもガラスリボン９に対しより深く食い込むとともに、先端側の外周刃１９と後端側の外周刃４９との間に周速差を生じさせてガラスリボン９の幅方向端部９ａに対しその外側に向けて引張力を作用させることができる。
なお、複合バレルヘッド４０においては、先端側の外周刃１９と後端側の外周刃１９の周速を同じ値に設定した場合であっても、先端側の外周刃１９と後端側の外周刃１９の外径が異なるので両者の間に自然に周速差を生じ、目的の引張力を発生できる。また、先端側の外周刃１９の周速を速く設定し、後端側の外周刃１９の周速を遅く設定するならば、周速差をより大きくできるので、発生できる引張力をより大きくできる特徴がある。
図６に示す構造の複合バレルヘッド４０においても、先の第１実施形態の複合バレルヘッド４０と同様に周速差を利用して必要な方向に引張力を作用させ、ガラスリボン９の幅方向端部９ａに必要な引張力を付加しつつガラスリボン９の成形ができる。
複合バレルヘッド４０を配置することにより、径の大きな外周刃１９が径の地小さな外周刃４９よりもガラスリボン９に対しより深く食い込むとともに、外周刃１９と外周刃４９との間に周速差を生じさせてガラスリボン９の幅方向端部９ａに対しその外側に向けて強い引張力を作用させることができる。
図５に示す粘度特性の溶融ガラスを図１に示す１６基のバレルヘッドを設けた成形装置に適用し、幅約９０インチ（約２．２８ｍ）〜幅約１２０インチ（約３.０５ｍ）、厚さ０．３ｍｍのガラスリボンを製造した。
各トップロールの傾斜角度θについては、初段〜第４番目のトップロールの基準バレルヘッドについて０゜〜１５゜まで段階的に傾斜を付与し、第５番目〜第１０番目までのトップロールの複合バレルヘッドについて傾斜を無くして傾斜角度θを０゜とし、第１１番目〜第１３番目までのトップロールの基準バレルヘッドについて傾斜角度θを０゜とする傾斜角度条件とした。
比較のために、１６基のトップロールについて全て２段の基準バレルヘッドを用いてガラスリボンを生産する試験と１６基のトップロールについて中流域に配置する第５番目〜第１０番目までを図２に示す複合バレルヘッドを用い、その他のトップロールは基準バレルヘッドを用いてガラスリボンを生産する試験を行った。
また、複合バレルヘッドにおける先端側の基準バレルヘッドと後端側バレルヘッドの間隔によるガラスリボンに対する引張力の影響を調べた。
先端側の基準バレルヘッドと後端側バレルヘッドの間隔を７．５インチとした複合バレルヘッドと同間隔を１０インチとした複合バレルヘッドをそれぞれ用い、上述の５インチ間隔の複合バレルヘッドと同様に試験に供した。
以上の結果を図７に示す。図７は、独自のソルバーにより解析した、コンピュータシミュレーションの結果である。図７に示す結果から、１６基のトップロール全てに基準バレルヘッドを設けてガラスリボンを生産する場合より、中流域のトップロールに複合バレルヘッドを用いた場合の方がいずれの場合においても幅の広い、ガラスリボンを生産できることが判明した。
このことから、複合バレルヘッドの先端側のバレルヘッドと後端側バレルヘッドの回転数差を与え、ガラスリボンの端部を外側に引っ張る力を付加しつつ成形することでより広いガラスリボン９を製造できることが判明した。
次に、中流域のトップロールに対し、複合バレルヘッドを設ける数（２重Ｔ／Ｒ台数）を０〜７対（７対の場合、左右合計で１４基使用）に個々に変更してガラスリボン９を生産した場合に得られる各ガラスリボンの板幅について試験した。なお、複合バレルヘッドを設置していない位置のトップロールは全て基準バレルヘッドを用いた。その結果を図８に示す。図８は、独自のソルバーにより解析した、コンピュータシミュレーションの結果である。
図８に示すように、用いる複合バレルヘッドの数を増やすほど、得られるガラスリボン９の板幅が増加できることが判明した。なお、２重Ｔ／Ｒの内外の周速比は、１６６％である。
次に、１６基のトップロールを用い、フロートバスにてガラスリボンを成形する際、全て１０インチの基準バレルヘッドを用い、初段〜第３番目のトップロールまで基準バレルヘッドの傾斜角度θを０〜１５゜まで段階的に傾斜を付与し、第４番目〜第８番目までのトップロールの基準バレルヘッドについて１２〜１５゜まで傾斜を付与し、第９番目〜第１３番目までのトップロールの基準バレルヘッドの傾斜角度θを段階的に少なくして第１４番目以降のトップロールのバレルヘッドについて傾斜角度θを０゜として成形した。
１６基のトップロールを全て基準バレルヘッドとしてガラスリボンを成形した場合、フロートバスの長さ方向に対してフロートバスの中心位置から成形中のガラスリボンの一側端縁の位置を中心からの規格化幅として図９に示す。図９は、独自のソルバーにより解析した、コンピュータシミュレーションの結果である。
図９のＡ１線が全てのトップロールのバレルヘッドに基準バレルヘッドを用いた場合に得られるガラスリボンの幅を示している。
これに対し全てのトップロールのバレルヘッドを基準バレルヘッドとして全ての基準バレルヘッドの傾斜角度θを０゜とすると、ガラスリボンの幅はＡ２線に示すように大幅に狭くなった。なお、図９におけるオール・ゼロ度は、全Ｔ／Ｒの角度が０度を意味する。
これらに対し、第５番目のトップロール〜第１０番目のトップロールを図２に示す２重の複合バレルヘッド（外側（後端側）バレルヘッドの回転数に対して内側（先端側）バレルヘッドの回転数を１４０％に設定）に置き換えてガラスリボンを成形した結果を図９のＡ３線で示す。
また、前記Ａ３線の条件に対して、初段〜第３番目のトップロールの傾斜角度θを前記Ａ１線のトップロールの傾斜角度に設定してガラスリボンを成形した結果を図９のＡ４線で示す。
また、前記Ａ４線の条件に対して、第４番目のトップロール以降の傾斜角度θを前記Ａ１線のトップロールの傾斜角度の５０％に設定して（但し傾斜角度０°のトップロールを除く）ガラスリボンを成形した結果を図９のＡ５線で示す。
また、前記Ａ４線の条件に対して、第４番目のトップロール以降の傾斜角度θを前記Ａ１線のトップロールの傾斜角度の７０％に設定して（但し傾斜角度０°のトップロールを除く）ガラスリボンを成形した結果を図９のＡ６線で示す。
図９に示す結果から、２重の複合バレルヘッド（外側バレルヘッドの回転数に対して内側バレルヘッドの回転数を１４０％に設定）を備えたトップロールを用いることで傾斜角度θを基準バレルヘッドの傾斜角度θの５０％〜７０％の範囲に小さくしても、Ａ１線と同程度の幅のガラスリボンを成形できることが判明した。
この試験結果から、フロートバスに１６基設けた基準バレルヘッドの一部を４重〜５重の複合バレルヘッドに交換することで、傾斜角度θを５０％〜７０％に削減しても同等の幅のガラスリボンを製造できることが判明した。なお、バレルヘッドの傾斜角度θを小さくできることは、隣接するトップロール間の干渉を少なくできることを意味するので、隣接するトップロールの間隔を狭くできることも意味する。隣接するトップロールを密に配置するならば、平坦性の優れたガラスリボンを成形できる効果を奏する。
本出願は、２０１２年４月１７日出願の日本特許出願２０１２−０９３８８４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。
本発明の技術は、表示装置用ガラス、光学用ガラス、医療用ガラス、建築用ガラス、車両用ガラス、その他一般のガラス製品に用いられるガラス板を製造する装置と方法に広く適用できる。
Ｇ…溶融ガラス、１…製造装置（フロートバス）、２…浴槽、３…溶融金属、５…入口部、６…出口部、７…搬送ロール、７Ａ…徐冷ライン、８…移動経路、９…ガラスリボン、１０…ガラスリボン、１１…トップロール、１１Ａ０〜１１Ａ１５…トップロール（縁ロール装置）、１３…回転軸、１３ａ…供給路（往路）、１３ｂ…供給管、１３ｃ…戻り流路（復路）、１４…複合バレルヘッド、１６…回転ドラム、１６ｂ…中空部、１６ｅ…植設ボルト、１６ｈ…保護カバー、１７…回転軸、１７ａ…供給路（往路）、１７ｂ…供給管、１７ｃ…戻り流路（復路）、１８…基準バレルヘッド、２０…回転ドラム、２０ｂ…中空部、２０ｈ…保護カバー、２０ｅ…植設ボルト、３０、４０…複合バレルヘッド、３６…回転軸、３６ａ…内管、３６ｂ…外管、３６ｃ、３６ｄ…流路。

Claims (21)

  1. 溶融金属が蓄えられ、該溶融金属上に溶融ガラスの移動経路が形成され、該移動経路の上流域から下流域にかけて溶融ガラスを移動させてガラスリボンを成形するためのフロートバスと、このフロートバス内の移動経路の上流域から下流域にかけて移動経路の幅方向両側に配設された複数対のトップロールとを備え、
    前記トップロールが、溶融ガラスの移動経路の幅方向両側に個々に水平方向に延在された回転軸と、該回転軸の先端側に取り付けられ、前記移動経路に沿って上流域から下流域に搬送されるガラスリボンの幅方向端部に押し付けられつつ回転する複数列の外周刃を有する複合バレルヘッドを備え、
    前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃と複合バレルヘッドの後端側の外周刃が分離して独自に回転自在に設けられたガラス板の製造装置。
  2. 前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の回転数が後端側の外周刃の回転数よりも大きく設定された請求項１に記載のガラス板の製造装置。
  3. 前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の径が後端側の外周刃の径よりも大きく形成された請求項１に記載のガラス板の製造装置。
  4. 前記複合バレルヘッドが外周刃を備えた先端側バレルヘッドと外周刃を備えた後端側バレルヘッドの複合構造とされ、後端側バレルヘッドを取り付けた後端側回転軸が中空構造とされ、該後端側回転軸と後端側バレルヘッドを貫通するように先端側バレルヘッドの回転軸が延在された請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置。
  5. 前記ガラスリボンの粘度の対数値が５．２９〜６．３７ｄＰａ・ｓの領域を溶融ガラスの移動経路の中流域として、該中流域に前記複合バレルヘッドが配置された請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置。
  6. 前記フロートバスにより成形されるガラスリボンの厚さが１ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置。
  7. 前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスが適用される請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置：
    ＳｉＯ２：５０〜７３％、
    Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、
    Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、
    ＭｇＯ：０〜８％、
    ＣａＯ：０〜１４．５％、
    ＳｒＯ：０〜２４％、
    ＢａＯ：０〜１３．５％、
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜２９．５％、及び
    ＺｒＯ２：０〜５％。
  8. 前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスが適用される請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置：
    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％、及び
    ＺｒＯ２：０〜５％。
  9. 前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスが適用される請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス板の製造装置：
    ＳｉＯ２：５４〜７３％、
    Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、
    Ｂ２Ｏ３：０〜５．５％、
    ＭｇＯ：０〜８％、
    ＣａＯ：０〜９％、
    ＳｒＯ：０〜１６％、
    ＢａＯ：０〜２．５％、及び
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％。
  10. 溶融金属の上に設けた溶融ガラスの移動経路に沿って溶融ガラスを移動させつつ成形してガラスリボンを製造するガラス板の製造方法において、
    前記移動経路の上流域から下流域にかけて移動経路の幅方向両端側に配設した複数対のトップロールによりガラスリボンの両端部に外向きの引張力を作用させてガラスリボンを製造する際、
    前記トップロールは、前記移動経路に沿って上流域から下流域に搬送されるガラスリボンの幅方向端部を押圧しつつ外側に引っ張るバレルヘッドを備え、
    前記バレルヘッドは、複数列の外周刃を円筒状の外周壁に備え、これらの外周刃を前記ガラスリボンの幅方向端部に押し付けつつ回転してガラスリボンに引張力を付加する複合バレルヘッドであって、前記複合バレルヘッドは、その先端側の外周刃と、その後端側の外周刃とが個々に独立して回転自在に設けられており、
    その先端側の外周刃からガラスリボンに作用させる引張力を前記複合バレルヘッドの後端側の外周刃からガラスリボンに作用させる引張力よりも大きくして前記ガラスリボンを拡げる方向に引張力を印加しつつガラスリボンを成形するガラス板の製造方法。
  11. 前記複合バレルヘッドが、その先端側の外周刃の回転数をその後端側の外周刃の回転数よりも大きくしてガラスリボンの端部に目的の引張力を作用させる請求項１０に記載のガラス板の製造方法。
  12. 前記複合バレルヘッドが、その先端側の外周刃の径を、後端側の外周刃の径より大きくした複合バレルヘッドを用いてガラスリボンの端部に目的の引張力を作用させる請求項１０に記載のガラス板の製造方法。
  13. 前記ガラスリボンの粘度の対数が５．２９〜６．３７ｄＰａ・ｓの領域を溶融ガラスの移動経路の中流域として、該中流域に前記複合バレルヘッドを設置する請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
  14. 前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いる請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法：
    ＳｉＯ２：５０〜７３％、
    Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、
    Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、
    ＭｇＯ：０〜８％、
    ＣａＯ：０〜１４．５％、
    ＳｒＯ：０〜２４％、
    ＢａＯ：０〜１３．５％、
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜２９．５％、及び
    ＺｒＯ２：０〜５％。
  15. 前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いる請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法：
    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％、及び
    ＺｒＯ２：０〜５％。
  16. 前記溶融ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示において、以下の組成を有する無アルカリガラスを用いる請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法：
    ＳｉＯ２：５４〜７３％、
    Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、
    Ｂ２Ｏ３：０〜５．５％、
    ＭｇＯ：０〜８％、
    ＣａＯ：０〜９％、
    ＳｒＯ：０〜１６％、
    ＢａＯ：０〜２．５％、及び
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％。
  17. 溶融金属上に溶融ガラスを供給してガラスリボンを成形するフロートバスに設置され、ガラスリボンの幅方向端部に外側向きに引張力を作用させるフロートガラス製造用縁ロール装置であって、
    前記ガラスリボンの端部に接近離間自在に配置された回転軸と、該回転軸の先端部に取り付けられ、円筒状の外周壁に外周刃を複数列備えた複合バレルヘッドを備え、
    該複合バレルヘッドの外周壁に形成された複数列の外周刃は、この複合バレルヘッドをガラスリボンの表面に押圧して引張力を作用させる際にガラス表面に食い込む外周刃であり、
    前記複合バレルヘッドの先端側外周の外周刃と複合バレルヘッドの後端側外周の外周刃が分離して独自に回転自在に設けられたフロートガラス製造用縁ロール装置。
  18. 前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の回転数が後端側の外周刃の回転数よりも大きく設定された請求項１７に記載のフロートガラス製造用縁ロール装置。
  19. 前記複合バレルヘッドの先端側の外周刃の径が後端側の外周刃の径よりも大きく形成された請求項１７に記載のフロートガラス製造用縁ロール装置。
  20. 前記複合バレルヘッドが外周刃を備えた先端側バレルヘッドと外周刃を備えた後端側バレルヘッドの複合構造とされ、後端側バレルヘッドを取り付けた後端側回転軸が中空構造とされ、該後端側回転軸と後端側バレルヘッドを貫通するように先端側バレルヘッドの回転軸が延在された請求項１７〜１９の何れか一項に記載のフロートガラス製造用縁ロール装置。
  21. 前記先端側バレルヘッドと後端側バレルヘッドがいずれもそれらの内部に冷媒流路を備えた中空構造とされ、前記先端側回転軸と後端側回転軸がいずれもそれらの内部に冷媒の往路と復路を備えた２重構造とされ、前記先端側回転軸の冷媒の往路と復路がこの先端側回転軸の先端部において前記先端側バレルヘッドの中空部に接続され、前記後端側回転軸の冷媒の往路と復路がこの後端側回転軸の先端部において前記後端側バレルヘッドの中空部に接続されている請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のフロートガラス製造用縁ロール装置。
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