JPWO2016104805A1 - ガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
溶融ガラスを成形体から流下させてガラス板を成形する成形工程と、
前記成形体の下方に配置される一対のローラによって、前記成形工程で成形された前記ガラス板を下方に搬送しながら、前記ガラス板の搬送方向に対して順次温度が下がるよう前記ガラス板の温度を制御するヒータによって、前記ガラス板を冷却する冷却工程と、を備え、
前記冷却工程では、
前記一対のローラは、熱による変形が抑制されるよう冷却されながら前記ガラス板を挟持し、
前記ヒータは、前記一対のローラにより冷却された前記ガラス板の領域の温度を、前記ガラス板の幅方向で均一になるよう制御する、ことを特徴とするガラス板の製造方法。
形態1において、
前記成形工程では、前記ガラス板の幅方向の両端と、前記両端に挟まれた前記両端における前記ガラス板の厚さより前記ガラス板の厚さが薄い幅方向中央領域と、を有するガラス板が成形され、
前記冷却工程では、
前記一対のローラは、前記幅方向中央領域と前記端との間の領域を挟持し、
前記ヒータは、前記ローラが挟持する前、前記幅方向中央領域の温度が均一になり、かつ、前記ローラが挟持する挟持領域の温度が前記幅方向中央領域の温度より高くなるよう、前記ガラス板の温度を制御する。
形態1又は2において、前記冷却工程では、前記ヒータは、前記ローラが前記ガラス板を挟持する前、前記挟持領域の温度分布が、前記両端に挟まれた、前記両端における前記ガラス板の厚さより前記ガラス板の厚さが薄い幅方向中央領域及び前記端に向かって低くなるよう前記ガラス板の温度を制御する。
形態1〜3のいずれか1つの形態において、
前記ヒータは、前記幅方向に複数に分割された分割ヒータを含み、
前記分割ヒータは、前記ローラが挟持する挟持領域に対応する幅方向の位置に設けられた挟持領域対応ヒータを含む。
形態4において、前記分割ヒータは、前記挟持領域対応ヒータの他に、前記ガラス板の幅方向の両端に挟まれた、前記両端における前記ガラス板の厚さより前記ガラス板の厚さが薄い幅方向中央領域に対応する幅方向の位置に設けられた中央領域対応ヒータを含み、
前記挟持領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離を、前記中央領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離に比べて遠くし、前記ローラが前記ガラス板を挟持する前、前記挟持領域の温度が前記幅方向中央領域の温度より高くなるように、前記挟持領域対応ヒータの出力を制御する。
形態5において、前記幅方向中央領域は、前記幅方向の中心を含む第1中央領域と、前記第1中央領域と前記挟持領域との間に位置する第2中央領域を有し、
前記中央領域対応ヒータは、前記第1中央領域に対応する幅方向の位置に設けられた第1中央領域対応ヒータと、前記第2中央領域に対応する幅方向の位置に設けられた第2中央領域対応ヒータと、を含み、
前記第2中央領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離を、前記第1中央領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離に比べて遠くし、前記ローラが前記ガラス板を挟持する前、前記第2中央領域の温度が前記第1中央領域の温度より部分的に高くなるように、前記第2中央領域対応ヒータの出力を制御する。
形態3において、前記挟持領域における前記温度分布の最高温度と前記幅方向中央領域の温度と間の温度差が、前記ガラス板の前記搬送方向の上流側から下流側に向かって徐々に小さくなる。
形態1〜7のいずれか1つの形態において、
前記ガラス板と前記ヒータとの間には、前記ガラス板の表面と対向するように均熱板が配置され、
前記ヒータの前記幅方向の熱分布を前記均熱板によりなだらかにすることにより、前記ガラス板の温度分布を制御する。
溶融ガラスを流下させてガラス板を成形する成形体と、
前記成形体の下方に配置され、前記ガラス板を下方に搬送する一対のローラと、
前記ガラス板の搬送方向に対して順次温度が下がるよう前記ガラス板の温度を制御するヒータと、を備え、
前記一対のローラは、熱による変形が抑制されるよう冷却されながら前記ガラス板を挟持し、
前記ヒータは、前記一対のローラにより冷却された前記ガラス板の領域の温度を、前記ガラス板の幅方向で均一になるよう制御する、ことを特徴とするガラス板の製造装置。
まず、図1および図2を参照して、ガラス基板の製造方法に含まれる複数の工程および複数の工程に用いられるガラス基板の製造装置100を説明する。ガラス基板の製造方法は、図1に示すように、主として、溶融工程S1と、清澄工程S2と、成形工程S3と、冷却工程S4と、切断工程S5とを含む。
まず、図3および図4に、成形装置40の概略構成を示す。図3は、成形装置40の断面図である。図4は、成形装置40の側面図である。
成形体41は、オーバーフローチャンバー20内に設けられる。成形体41は、溶融ガラスFGをオーバーフローさせることによって、溶融ガラスFGをシート状のガラス板へと成形する。このガラス板は、以降、シートガラスSGという。
仕切り部材50は、オーバーフローチャンバー20からフォーミングチャンバー30への熱の移動を遮断する部材である。仕切り部材50は、溶融ガラスFGの合流ポイントの近傍に配置されている。また、図3に示すように、仕切り部材50は、合流ポイントで合流した溶融ガラスFG(シートガラスSG)の厚み方向両側に配置される。仕切り部材50は、断熱材である。仕切り部材50は、溶融ガラスFGの合流ポイントの上側雰囲気および下側雰囲気を仕切ることにより、仕切り部材50の上側から下側への熱の移動を遮断する。
冷却ローラ51は、フォーミングチャンバー30内に設けられる。より具体的に、冷却ローラ51は、仕切り部材50の直下に配置されている。また、冷却ローラ51は、シートガラスSGの厚み方向両側、且つ、シートガラスSGの幅方向両側に配置される。シートガラスSGの厚み方向両側に配置された冷却ローラ51は対で動作する。すなわち、シートガラスSGの両側部(幅方向両端部)は、二対の冷却ローラ51,51,・・・によって挟み込まれる。
温度調整ユニット60は、オーバーフローチャンバー20内及びフォーミングチャンバー30内に設けられ、シートガラスSGを徐冷点近傍まで冷却するユニットである。温度調整ユニット60は、複数の冷却ユニット61〜65を有する。複数の冷却ユニット61〜65は、シートガラスSGの幅方向およびシートガラスSGの流れ方向に配置される。具体的に、複数の冷却ユニット61〜65には、中央領域冷却ユニット61〜63と、側部冷却ユニット64,65とが含まれる。中央領域冷却ユニット61〜63は、シートガラスSGの幅方向中央領域CAを空冷する。幅方向中央領域CAは以降、中央領域CAという。ここで、シートガラスSGの中央領域とは、シートガラスSGの幅方向中央部分であって、シートガラスSGの有効幅およびその近傍を含む領域である。言い換えると、シートガラスSGの中央領域は、シートガラスSGの両側部に挟まれた部分である。シートガラスSGの両側部は、両耳部ともいう。中央領域冷却ユニット61〜63は、シートガラスSGの中央領域CAの表面に対向する位置に、流れ方向に沿って配置される。中央領域冷却ユニット61〜63に含まれる各ユニットは、独立して制御可能である。また、側部冷却ユニット64,65は、シートガラスSGの側部を水冷する。側部冷却ユニット64,65は、シートガラスSGの側部の表面に対向する位置に、流れ方向に沿って配置される。側部冷却ユニット64,65に含まれる各ユニットは、独立して制御可能である。
引下げローラ(搬送ローラ)81a〜81gは、冷却チャンバー80内に設けられ、フォーミングチャンバー30内を通過したシートガラスSGを、シートガラスSGの流れ方向へ引き下げる。引下げローラ81a〜81gは、冷却チャンバー80の内部で、流れ方向に沿って所定の間隔を空けて配置される。引下げローラ81a〜81gは、シートガラスSGの厚み方向両側(図3参照)、および、シートガラスSGの幅方向両側(図4参照)に複数配置される。すなわち、引下げローラ81a〜81gは、シートガラスSGの幅方向の両側部、かつ、シートガラスSGの厚み方向の両側に接触しながらシートガラスSGを下方に引き下げる。
ヒータ82(82a〜82g)は、冷却チャンバー80の内部に設けられ、冷却チャンバー80の内部空間の温度を調整する。具体的に、ヒータ82a〜82gは、シートガラスSGの流れ方向およびシートガラスSGの幅方向に複数配置される。より具体的には、シートガラスSGの流れ方向には、7つのヒータが配置され、シートガラスの幅方向には7つのヒータが配置される。幅方向に配置される7つのヒータは、シートガラスSGの中央領域CAと、引下げローラ81a〜81gが挟持する挟持領域RAを含む、シートガラスSGの側部(耳部)とをそれぞれ熱処理する。ヒータ82a〜82gは、後述する制御装置500によって出力が制御される。これにより、冷却チャンバー80内部を通過するシートガラスSGの近傍の雰囲気温度が制御される。ヒータ82a〜82gによって冷却チャンバー80内の雰囲気温度が制御されることによって、シートガラスSGの温度制御が行われる。また、温度制御により、シートガラスSGは、粘性域から粘弾性域を経て弾性域へと推移する。このように、ヒータ82a〜82gの制御により、冷却チャンバー80では、シートガラスSGの温度が、徐冷点近傍の温度から室温近傍の温度まで冷却される。ここで、徐冷点は、粘度が1013poiseとなるときの温度であり、例えば、715.0℃である。
中央領域CAは、さらに、挟持領域RAと隣接せず、シートガラスSGの幅方向の中心を含む第1中央領域CA1と、挟持領域RAと隣接する第2中央領域CA2とに分かれている。第2中央領域CA2は、挟持領域RAに対してシートガラスSGの幅方向内側に位置する領域であり、挟持領域RAからシートガラスSGの幅方向内側に向かって、中央領域CAの20〜80%の幅を有する領域である。第1中央領域CA1は、第2中央領域CA2からシートガラスSGの幅方向内側の領域である。
なお、ヒータ82b〜82gにおけるシートガラスの幅方向に配置されるヒータは、分割ヒータ82a1〜82a7と同様の構成であるため、説明を省略する。
切断装置90は、冷却チャンバー80内で室温近傍の温度まで冷却されたシートガラスSGを、所定のサイズに切断する。切断装置90は、所定の時間間隔でシートガラスSGを切断する。これにより、シートガラスSGは、複数のガラス板PGになる。切断装置90は、切断装置駆動モータ392(図5を参照)によって駆動される。
制御装置500は、CPU、RAM、ROM、およびハードディスク等から構成されており、ガラス板の製造装置100に含まれる種々の機器の制御を行う。
本実施形態に係るガラス基板の製造方法では、冷却工程S4において、シートガラスSGの流れ方向および幅方向の温度管理を行っている。温度管理は、温度プロファイルTP1に基づいて行われる。温度プロファイルTP1とは、シートガラスSG近傍の雰囲気温度についての、シートガラスSGの幅方向に沿った温度分布である。言い換えると、温度プロファイルTP1は、目標の温度分布である。すなわち、温度管理は、温度プロファイルTP1を実現させるように行われる。温度管理は、上述した、引下げローラ81a〜81g、分割ヒータ82a1〜82a7を備えるヒータ82a〜82gを用いて行われる。
冷却工程S4は、成形工程S3を経て、冷却チャンバー80に搬送されたシートガラスSGを冷却する工程である。冷却工程S4では、温度プロファイルTP1に基づいて、シートガラスSGの温度管理が行われる。シートガラスSGは、従来の製造方法では、引下げローラ81a〜81gによって冷却されるため、図9に示すように、挟持領域RAの温度がシートガラスSGの第1中央領域CA1の温度より低くなっている。シートガラスSGの中央領域CAの板厚が0.4mm以下となるような薄いシートガラスSGでは、その温度は引下げローラ81a〜81gによる影響を受けやすく、シートガラスSGの挟持領域RAの温度は低下しやすい。挟持領域RAと挟持領域RAに隣接する第2中央領域CA2との間で温度差が生じると、反り、歪の原因となる。このため、シートガラスSGの挟持領域RAの温度低下が抑制されるように、冷却チャンバー80内において目標とする温度分布になるように、温度分布を制御する必要がある。以下、冷却工程S4で実行される温度プロファイルTP1を詳細に説明する。
温度プロファイルTP1は、冷却チャンバー80内において分割ヒータ82a1〜82a7によって実現される、シートガラスSGの近傍の雰囲気温度の温度分布である。この温度分布が、引下げローラ81a〜81gに挟持される直前のシートガラスSGの温度分布に反映されるので、温度プロファイルTP1は引下げローラ81a〜81gに挟持される直前のシートガラスSGの温度分布でもある。温度プロファイルTP1は、第1中央領域CA1の温度が均一であり、最外端部領域R,Lの末端の温度は、第1中央領域CA1の温度よりも低い。また、温度プロファイルTP2は、第1中央領域CA1,第2中央領域CA2及び挟持領域RAの温度が均一となる理想の温度プロファイルである。ここで、第1中央領域CA1の温度が均一であるとは、第1中央領域CA1の温度が、基準温度に対して所定の温度域に含まれることをいう。所定の温度域とは、基準温度±20℃の範囲である。基準温度は、第1中央領域CA1の幅方向の平均温度である。また、温度プロファイルTP1は、挟持領域RAの温度が、第1中央領域CA1の温度よりも高い。挟持領域RAの温度の最高温度と第1中央領域CA1の温度との温度差TDは、例えば、30℃〜150℃である。挟持領域RAの温度は、引下げローラ81a〜81gが接触することにより、温度が低下してしまう。このため、挟持領域RAの最高温度を第1中央領域CA1の温度より、30℃〜150℃高くすることにより、引下げローラ81a〜81gによる冷却を緩和して、温度プロファイルTP2に示すように、シートガラスSGにおける第1中央領域CA1,第2中央領域CA2及び挟持領域RAの温度を均一にすることができる。すなわち、一対の引下げローラ81a〜81gは、熱による変形が抑制されるよう冷却されながらシートガラスSGを挟持し、分割ヒータ82a1〜82a7は、引下げローラ81a〜81gにより冷却されたシートガラスSGの挟持領域RAの温度を、シートガラスSGの幅方向で均一になるよう制御する。挟持領域RAの温度は、分割ヒータ82a2,82a6から受けた熱を均熱板83が表面全体に拡散させるため、山なり状の緩やかな曲線を示す。挟持領域RAの温度を、第1中央領域CA1の温度より高くするのに伴って、挟持領域RAに隣接する第2中央領域CA2及び最外端部領域R,Lの温度も高くする。これは、引下げローラ81a〜81gによる冷却の影響は、挟持領域RAだけでなく、挟持領域RAに隣接する第2中央領域CA2及び最外端部領域R,Lにも及ぶためである。挟持領域RAだけでなく、挟持領域RAに隣接する第2中央領域CA2及び最外端部領域R,Lの一部を、第1中央領域CA1の温度より高くすることにより、挟持領域RAを含めた隣接領域についても、反り、歪を抑制することができる。
このように、一対の引下げローラ81a〜81gは、第1中央領域CA1と最外端部領域R,Lとの間の領域を挟持し、分割ヒータ82a1〜82a7は、第1中央領域CA1の温度が均一になり、かつ、挟持領域RAの温度が第1中央領域CA1の温度より高くなるよう、引下げローラ81a〜81gが挟持する前のシートガラスSGの温度を制御する。
また、挟持領域RAに隣接する第2中央領域CA2に対向する分割ヒータ82a3,82a5の位置を、分割ヒータ82a4の位置より距離D2だけ背面側にずらし、分割ヒータ82a3,82a5の出力を高める。距離D2は、距離D1よりも小さい。挟持領域RAに隣接する第2中央領域CA2においても、引下げローラ81による冷却の影響を受けるため、第2中央領域CA2の温度を高める。第2中央領域CA2は挟持領域RAより引下げローラ81による冷却の影響が小さいため、第2中央領域CA2の温度分布を挟持領域RAの温度分布よりなだらかな曲線にする必要がある。このため、分割ヒータ82a4の位置より、距離D2だけ背面側にずらし、分割ヒータ82a3,82a5の出力を高めることによって実現できる。すなわち、分割ヒータ(第2中央領域対応ヒータ)82a3,82a5のシートガラスSGからの距離を、分割ヒータ(第1中央領域対応ヒータ)82a4のシートガラスSGからの距離に比べて遠くし、引き下げローラ81a〜81gがシートガラスSGを挟持する前、図8に示す温度プロファイルTP1のように、第2中央領域CA2の温度が第1中央領域CA1の温度より部分的に高くなるように、分割ヒータ(第2中央領域対応ヒータ)82a3,82a5の出力を制御することが好ましい。
距離D1,D2が大きくなるほど、温度分布はなだらかな曲線になるため、距離D1<距離D2、分割ヒータ82a2,82a6の出力<分割ヒータ82a3,82a5の出力、とすることもできる。温度分布の幅方向の急激な変化を抑制し、挟持領域RAと第2中央領域CA2の反り、歪を制御することができる。
12 清澄装置
40 成形装置
41 成形体
51 冷却ローラ
60 温度調整ユニット
81a〜81g 引下げローラ
82a〜82g ヒータ
82a1〜82a7 分割ヒータ
90 切断装置
100 ガラス基板の製造装置
500 制御装置
Claims (9)
- 溶融ガラスを成形体から流下させてガラス板を成形する成形工程と、
前記成形体の下方に配置される一対のローラによって、前記成形工程で成形された前記ガラス板を下方に搬送しながら、前記ガラス板の搬送方向に対して順次温度が下がるよう前記ガラス板の温度を制御するヒータによって、前記ガラス板を冷却する冷却工程と、を備え、
前記冷却工程では、
前記一対のローラは、熱による変形が抑制されるよう冷却されながら前記ガラス板を挟持し、
前記ヒータは、前記一対のローラにより冷却された前記ガラス板の領域の温度を、前記ガラス板の幅方向で均一になるよう制御する、ことを特徴とするガラス板の製造方法。 - 前記成形工程では、前記ガラス板の幅方向の両端と、前記両端に挟まれた、前記両端における前記ガラス板の厚さより前記ガラス板の厚さが薄い幅方向中央領域と、を有するガラス板が成形され、
前記冷却工程では、
前記一対のローラは、前記幅方向中央領域と前記端との間の領域を挟持し、
前記ヒータは、前記ローラが前記ガラス板を挟持する前、前記幅方向中央領域の温度が均一になり、かつ、前記ローラが挟持する挟持領域の温度が前記幅方向中央領域の温度より高くなるよう、前記ガラス板の温度を制御する、請求項1に記載のガラス板の製造方法。 - 前記冷却工程では、前記ヒータは、前記ローラが前記ガラス板を挟持する前、前記挟持領域の温度分布が、前記両端に挟まれた、前記両端における前記ガラス板の厚さより前記ガラス板の厚さが薄い幅方向中央領域及び前記端に向かって低くなるよう前記ガラス板の温度を制御する、請求項1または2に記載のガラス板の製造方法。
- 前記ヒータは、前記幅方向に複数に分割された分割ヒータを含み、
前記分割ヒータは、前記ローラが挟持する挟持領域に対応する幅方向の位置に設けられた挟持領域対応ヒータを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。 - 前記分割ヒータは、前記挟持領域対応ヒータの他に、前記ガラス板の幅方向の両端に挟まれた、前記両端における前記ガラス板の厚さより前記ガラス板の厚さが薄い幅方向中央領域に対応する幅方向の位置に設けられた中央領域対応ヒータを含み、
前記挟持領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離を、前記中央領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離に比べて遠くし、前記ローラが前記ガラス板を挟持する前、前記挟持領域の温度が前記幅方向中央領域の温度より高くなるように、前記挟持領域対応ヒータの出力を制御する、請求項4に記載のガラス板の製造方法。 - 前記幅方向中央領域は、前記幅方向の中心を含む第1中央領域と、前記第1中央領域と前記挟持領域との間に位置する第2中央領域を有し、
前記中央領域対応ヒータは、前記第1中央領域に対応する幅方向の位置に設けられた第1中央領域対応ヒータと、前記第2中央領域に対応する幅方向の位置に設けられた第2中央領域対応ヒータと、を含み、
前記第2中央領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離を、前記第1中央領域対応ヒータの前記ガラス板からの距離に比べて遠くし、前記ローラが前記ガラス板を挟持する前、前記第2中央領域の温度が前記第1中央領域の温度より部分的に高くなるように、前記第2中央領域対応ヒータの出力を制御する、請求項5に記載のガラス板の製造方法。 - 前記挟持領域における前記温度分布の最高温度と前記幅方向中央領域の温度と間の温度差が、前記ガラス板の前記搬送方向の上流側から下流側に向かって徐々に小さくなる、請求項3に記載のガラス板の製造方法。
- 前記ガラス板と前記ヒータとの間には、前記ガラス板の表面と対向するように均熱板が配置され、
前記ヒータの前記幅方向の熱分布を前記均熱板によりなだらかにすることにより、前記ガラス板の温度分布を制御する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。 - 溶融ガラスを流下させてガラス板を成形する成形体と、
前記成形体の下方に配置され、前記ガラス板を下方に搬送する一対のローラと、
前記ガラス板の搬送方向に対して順次温度が下がるよう前記ガラス板の温度を制御するヒータと、を備え、
前記一対のローラは、熱による変形が抑制されるよう冷却されながら前記ガラス板を挟持し、
前記ヒータは、前記一対のローラにより冷却された前記ガラス板の領域の温度を、前記ガラス板の幅方向で均一になるよう制御する、
ことを特徴とするガラス板の製造装置。
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