KR20140098736A - 지지 롤, 지지 롤을 갖는 판 유리의 성형 장치, 및 지지 롤을 사용한 판 유리의 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

띠판 형상의 용융 유리 리본 G의 폭 방향(Y 방향)에 있어서의 수축의 억제에 사용되는 지지 롤(40)에 있어서, 용융 유리 리본 G와 접촉하는 회전 부재(50)를 선단부에 갖고, 회전 부재(50)가 내부에 냉매 유로를 갖고 있지 않고, 세라믹스로 형성된다.

Description

지지 롤, 지지 롤을 갖는 판 유리의 성형 장치, 및 지지 롤을 사용한 판 유리의 성형 방법{SUPPORT ROLL, MOLDING DEⅥCE FOR PLATE GLASS HAⅥNG SUPPORT ROLL, AND MOLDING METHOD FOR PLATE GLASS USING SUPPORT ROLL}
본 발명은, 지지 롤, 지지 롤을 갖는 판 유리의 성형 장치 및 지지 롤을 사용한 판 유리의 성형 방법에 관한 것이다.
판 유리의 성형 방법으로서 플로트법이 널리 사용되고 있다. 플로트법은 욕조 내에 수용되는 용융 금속(예를 들면, 용융 주석) 상에 도입된 용융 유리를 소정 방향으로 유동시켜, 띠판 형상의 용융 유리 리본으로 하는 방법이다. 용융 유리 리본은, 수평 방향으로 유동하는 과정에서 냉각된 후, 리프트 아웃 롤에 의해 용융 금속으로부터 인상되고, 서냉로 내에서 서냉되어 판 형상 유리로 된다. 판 형상 유리는 서냉로로부터 반출된 후, 절단기에 의해 소정의 치수 형상으로 절단되어 제품인 판 유리로 된다.
또한, 다른 성형 방법으로서 퓨전법도 알려져 있다. 퓨전법은, 홈통 형상 부재의 좌우 양측의 상부 테두리로부터 흘러 넘친 용융 유리를, 홈통 형상 부재의 좌우 양측면을 따라서 유하시키고, 좌우 양측면이 교차하는 하부 테두리에서 합침으로써, 띠판 형상의 용융 유리 리본으로 하는 방법이다. 용융 유리 리본은 연직 방향 하방으로 이동하면서 서냉되어 판 형상 유리로 된다. 판 형상 유리는 절단기에 의해 소정의 치수 형상으로 절단되어 제품인 판 유리로 된다.
그런데, 평형 두께보다 얇은 상태에 있는 용융 유리 리본은, 폭 방향으로 수축하려고 한다. 만약, 용융 유리 리본이 폭 방향으로 수축하면, 제품인 판 유리의 두께가 목표의 두께보다도 두꺼워져 버린다. 이 문제는 목표의 두께가 얇아질수록 현저하다.
따라서, 종래부터 용융 유리 리본의 폭 방향의 수축을 억제하기 위해서, 용융 유리 리본을 지지하는 지지 롤이 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 지지 롤은 용융 유리 리본의 폭 방향 양측에 복수쌍 배치되고, 용융 유리 리본에 대하여 폭 방향으로 장력을 가한다. 지지 롤은 용융 유리 리본의 표면과 접촉하는 회전 부재를 선단부에 갖는다. 회전 부재가 회전함으로써, 용융 유리 리본이 소정 방향으로 송출된다.
지지 롤의 회전 부재는, 강이나 내열 합금 등의 금속 재료로 원반 형상으로 형성되고, 회전 부재의 용융 유리 리본과 접촉하는 부분에는 크롬 도금층 등이 실시되는 경우도 있다. 회전 부재는, 용융 유리 리본을 지지하기 쉽도록, 용융 유리 리본과 접촉하는 외주부에 기어 형상의 요철을 갖고 있다.
일본 특허 공개 제2008-239370호 공보
그런데, 지지 롤의 회전 부재는 금속 재료로 형성되므로, 용융 유리 리본과의 접촉에 의해 과열되지 않도록, 내부에 냉매 유로를 갖는다. 냉매가 회전 부재의 내부를 흐르므로, 회전 부재의 근방에 있어서, 용융 유리 리본이 강하게 냉각된다. 그 때문에, 용융 유리 리본의 온도, 나아가서는, 용융 유리 리본의 두께가 불안정해지기 쉬워, 제품인 판 유리의 평탄성이 손상되는 경우가 있었다.
또한, 회전 부재의 근방에 있어서, 용융 유리 리본이 강하게 냉각되어 단단해지므로, 회전 부재가 용융 유리 리본에 파고들기 어려워, 용융 유리 리본을 지지(그립)할 수 없는 경우가 있었다. 특히, 용융 유리 리본의 이동 방향 하류측에서는 용융 유리 리본의 온도가 낮기 때문에, 그립성이 문제로 되기 쉽다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 제품인 판 유리의 평탄성 및 용융 유리 리본에 대한 그립성을 향상 가능한 지지 롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 일 관점에 의하면, 띠판 형상의 용융 유리 리본의 폭 방향에 있어서의 수축의 억제에 사용되는 지지 롤에 있어서, 상기 용융 유리 리본과 접촉하는 회전 부재를 선단부에 갖고, 상기 회전 부재가 내부에 냉매 유로를 갖고 있지 않고, 세라믹스로 형성되는 지지 롤이 제공된다.
본 발명에 의하면, 제품인 판 유리의 평탄성 및 용융 유리 리본에 대한 그립성을 향상 가능한 지지 롤을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 판 유리의 성형 장치를 도시하는 일부 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 지지 롤을 도시하는 정면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 일부 단면도이다.
도 5는 회전 부재의 변형예 (1)을 도시하는 정면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 단면도이다.
도 7은 회전 부재의 변형예 (2)를 도시하는 정면도이다.
도 8은 회전 부재의 변형예 (3)을 도시하는 정면도이다.
도 9는 회전 부재의 변형예 (4)를 도시하는 정면도이다.
도 10은 회전 부재의 변형예 (5)를 도시하는 정면도이다.
도 11은 예 1 내지 예 4에 있어서의, 용융 유리에 대한 소결체의 습윤성의 시간 변화를 도시하는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 도면에 있어서, 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 또는 대응하는 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
(판 유리의 성형 장치 및 성형 방법)
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 판 유리의 성형 장치를 도시하는 일부 단면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이다.
판 유리의 성형 장치(10)는 플로트 배스(20)를 갖는다. 플로트 배스(20)는 용융 금속(예를 들면, 용융 주석) S를 수용하는 욕조(22), 욕조(22)의 외주 상부 테두리를 따라서 설치되는 측벽(24) 및 측벽(24)에 연결되며, 욕조(22)의 상방을 덮는 천장(26) 등으로 구성된다. 천장(26)에는 욕조(22)와 천장(26) 사이에 형성되는 공간(28)에, 환원성 가스를 공급하는 가스 공급로(30)가 설치되어 있다. 또한, 가스 공급로(30)에는 가열원으로서의 히터(32)가 삽입 관통되어 있고, 히터(32)의 발열부(32a)가 욕조(22)의 상방에 배치되어 있다.
상기 성형 장치(10)를 사용한 성형 방법은, 용융 금속(예를 들면, 용융 주석) S 상에 도입된 용융 유리를 소정 방향으로 유동시킴으로써, 띠판 형상의 용융 유리 리본 G로 하는 방법이다. 용융 유리 리본 G는, 소정 방향(도 2 중 X 방향)으로 유동하는 과정에서 냉각된 후, 리프트 아웃 롤에 의해 용융 주석 S로부터 인상되고, 서냉로 내에서 서냉되어 판 형상 유리로 된다. 판 형상 유리는 서냉로로부터 반출된 후, 절단기에 의해 소정의 치수 형상으로 절단되어 제품인 판 유리로 된다.
플로트 배스(20) 내의 공간(28)은, 용융 주석 S의 산화를 방지하기 위해서, 가스 공급로(30)로부터 공급되는 환원성 가스로 채워져 있다. 환원성 가스는, 예를 들면 수소 가스를 1 내지 15체적％, 질소 가스를 85 내지 99체적％ 포함하고 있다. 플로트 배스(20) 내의 공간(28)은, 측벽(24)의 간극 등으로부터 대기가 혼입되는 것을 방지하기 위해서, 대기압보다도 높은 기압으로 설정되어 있다.
플로트 배스(20) 내의 온도 분포를 조절하기 위해서, 히터(32)는, 예를 들면 용융 유리 리본 G의 유동 방향(X 방향) 및 폭 방향(Y 방향)으로 간격을 두고 복수 설치되며, 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 히터(32)의 출력은, 용융 유리 리본 G의 유동 방향(X 방향) 상류측일수록, 용융 유리 리본 G의 온도가 높아지도록 제어된다. 또한, 히터(32)의 출력은 용융 유리 리본 G의 온도가 폭 방향(Y 방향)으로 균일해지도록 제어된다.
또한, 판 유리의 성형 장치(10)는, 플로트 배스(20) 내의 용융 유리 리본 G가 폭 방향으로 수축하는 것을 억제하기 위해서, 용융 유리 리본 G를 지지하는 지지 롤(40)을 갖는다. 지지 롤(40)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 용융 유리 리본 G의 폭 방향 양측에 복수쌍 배치되고, 용융 유리 리본 G에 대하여 폭 방향(도면 중 Y 방향)으로 장력을 가한다.
지지 롤(40)은 용융 유리 리본 G와 접촉하는 회전 부재(50)를 선단부에 갖는다. 회전 부재(50)는 용융 유리 리본 G의 상면에 파고 들어가거나 혹은 접촉함으로써, 용융 유리 리본 G가 폭 방향으로 수축하지 않도록, 용융 유리 리본 G의 폭 방향 단부를 지지한다. 회전 부재(50)가 회전함으로써, 용융 유리 리본 G가 소정 방향으로 송출된다.
(지지 롤)
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 지지 롤을 도시하는 정면도이다. 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 일부 단면도이다.
지지 롤(40)은, 주로, 회전 부재(50)와, 회전 부재(50)가 설치되는 설치 부재(60)와, 설치 부재(60)와 일체화된 축 부재(70)로 구성된다. 이하, 회전 부재(50), 설치 부재(60) 및 축 부재(70)의 구성에 대하여 설명하지만, 설명의 사정상, 축 부재(70), 설치 부재(60), 회전 부재(50)의 순으로 설명한다.
(축 부재)
축 부재(70)는 냉매 유로를 내부에 갖고, 냉매 유로를 흐르는 냉매에 의해 냉각되며, 강이나 내열 합금 등의 금속 재료로 형성되어도 된다. 축 부재(70)의 외주에는 도시하지 않은 단열재 등을 감아도 된다.
축 부재(70)는, 예를 들면 2중관이며, 내부관 및 외부관으로 구성된다. 내부관의 내측 공간과, 내부관의 외주면과 외부관의 내주면 사이에 형성되는 공간에 의해 냉매 유로가 구성된다.
냉매로서는 물 등의 액체 또는 공기 등의 기체가 사용된다. 냉매는, 예를 들면 내부관의 내측 공간을 통하여, 설치 부재(60)의 내측 공간에 공급된 후, 내부관의 외주면과 외부관의 내주면 사이에 형성되는 공간을 통하여, 외부로 배출된다. 외부로 배출된 냉매는 냉각기에 의해 냉각되고, 다시, 내부관의 내측 공간으로 환류되어도 된다. 또한, 냉매의 흐름 방향은 역방향이어도 된다.
축 부재(70)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 측벽(24)을 관통하고 있으며, 플로트 배스(20)의 외부에 있어서, 모터나 감속기 등으로 구성되는 구동 장치(34)에 접속되어 있다. 구동 장치(34)가 작동함으로써, 축 부재(70)의 중심 축선을 중심으로, 축 부재(70), 설치 부재(60) 및 회전 부재(50)가 일체적으로 회전한다.
(설치 부재)
설치 부재(60)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 축 부재(70)와 일체화되어 있고, 축 부재(70)의 냉매 유로와 연통하는 도시하지 않은 내측 공간을 내부에 갖고 있어도 된다. 내측 공간에는 냉매가 흐르므로, 설치 부재(60)는 강이나 내열 합금 등의 금속 재료로 형성되어도 된다. 설치 부재(60)에는 회전 부재(50)가 제거 가능하게 설치된다.
설치 부재(60)는, 축 부재(70)와 일체화되는 샤프트부(62)와, 샤프트부(62)의 선단부로부터 샤프트부(62)의 직경 방향 외측으로 돌출된 환상의 플랜지부(63)와, 샤프트부(62)의 선단부로부터 샤프트부(62)와 동축적으로 연장되는 로드부(64)를 일체적으로 갖는다.
샤프트부(62)는, 축 부재(70)와 서로 맞닿아, 예를 들면 용접에 의해 일체화되어 있다. 샤프트부(62)에는 축 부재(70)의 냉매 유로와 연통하는 도시하지 않은 냉매 유로가 형성되어도 된다.
플랜지부(63)는, 샤프트부(62)의 선단부(축 부재(70)와 반대측의 단부)로부터 샤프트부(62)의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 플랜지부(63)에는 축 부재(70)의 냉매 유로와 연통하는 도시하지 않은 냉매 유로가 형성되어도 된다.
로드부(64)는, 샤프트부(62)의 선단부로부터 샤프트부(62)와 동축적으로 연장되어 있다. 로드부(64)에는 축 부재(70)의 냉매 유로와 연통하는 도시하지 않은 냉매 유로가 형성되어도 된다. 로드부(64)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 회전 부재(50)를 관통하고 있으며, 선단부에 수나사부를 갖고 있다. 수나사부에 나사 고정되는 너트(41)와, 플랜지부(63)에 의해 회전 부재(50)의 축방향의 이동이 제한된다. 너트(41)를 수나사부로부터 제거함으로써, 회전 부재(50)의 제거가 가능하게 된다.
또한, 설치 부재(60)는, 플랜지부(63)의 선단측의 면에 고정되며, 로드부(64)의 중심 축선과 평행한 축부(67, 68)를 갖고 있다. 축부(67, 68)와, 로드부(64)에 의해 설치 부재(60)와 회전 부재(50)가 일체적으로 회전 가능하게 된다.
축부(67, 68)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 각각, 회전 부재(50)를 관통하고 있으며, 선단부에 수나사부를 갖고 있다. 수나사부에 나사 고정되는 너트(42, 43)와, 플랜지부(63)에 의해 회전 부재(50)의 축방향의 이동이 제한된다. 너트(42, 43)를 수나사부로부터 제거함으로써, 회전 부재(50)의 제거가 가능하게 된다.
(회전 부재)
회전 부재(50)는, 원반 형상이며, 회전 부재(50)의 중심 축선과 축 부재(70)의 중심 축선은 동일 직선 상에 있다. 회전 부재(50)는, 외주부(51)에서, 용융 유리 리본 G의 표면(본 실시 형태에서는 상면)과 접촉한다. 회전 부재(50)가 회전함으로써, 용융 유리 리본 G가 소정 방향으로 송출된다.
회전 부재(50)는, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 외주부(51)에 기어 형상의 요철(52)을 갖는다. 요철(52)에 의해, 회전 부재(50)가 용융 유리 리본 G에 파고 들어가기 쉬워진다. 요철(52)의 볼록부(52a)는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 끝이 가늘어지는 형상(예를 들면 사각추 형상)으로 형성되어도 된다. 기어 형상의 요철(52)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 회전 부재(50)의 외주부(51)에 일렬 형성되어 있지만, 복수열 형성되어도 된다.
회전 부재(50)는 내부에 냉매 유로를 갖고 있지 않고, 세라믹스로 형성된다. 세라믹스는, 종래의 강이나 내열 합금 등의 금속에 비해 고온 강도가 높으므로, 종래 필요하였던 냉매 유로가 불필요해진다. 따라서, 냉매가 회전 부재(50)의 내부를 흐르지 않으므로, 회전 부재(50)의 근방에 있어서, 용융 유리 리본 G가 강하게 냉각되기 어렵다. 그 결과, 용융 유리 리본 G의 온도, 나아가서는, 용융 유리 리본 G의 두께가 안정화되므로, 제품인 판 유리의 평탄성이 향상된다. 또한, 회전 부재(50)의 근방에 있어서, 용융 유리 리본 G가 강하게 냉각되기 어려워, 단단해지기 어려우므로, 회전 부재(50)가 용융 유리 리본 G에 파고 들어가기 쉬워, 회전 부재(50)의 용융 유리 리본 G에 대한 그립성이 향상된다. 이 효과는, 용융 유리 리본 G의 온도가 낮아지는, 유동 방향 하류측에 있어서 현저하다.
세라믹스로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탄화규소(SiC)질 세라믹스, 질화규소(Si3N4)질 세라믹스 등이 사용된다. 탄화규소나 질화규소는 용융 주석 S의 비말이나 용융 주석 S의 증기에 대한 내성이 높고, 또한, 고온 강도나 크리프 특성이 우수하다.
세라믹스의 종류는 제품인 판 유리(즉, 용융 유리 리본 G)의 종류 등에 따라서 선정된다. 예를 들면, 판 유리가 무알칼리 유리인 경우, 내열 충격성이 우수한 질화규소질 세라믹스가 적합하다. 무알칼리 유리인 경우, 플로트 배스(20) 내의 온도가 높은 경향이 있으므로, 내열 충격성이 높은 쪽이 조업 조작의 자유도가 높아지기 때문이다. 또한, 고온일수록, 용융 유리 리본 G나 용융 주석 S와의 반응성이 문제로 되기 쉽지만, 질화규소질 세라믹스는 반응성에 대해서도 낮은 경향이 있기 때문이다. 또한, 판 유리의 종류가 소다석회 유리인 경우, 질화규소질 세라믹스 외에, 탄화규소질 세라믹스나 알루미나계 세라믹스를 사용할 수 있다.
무알칼리 유리는 알칼리 금속 산화물(Na2O, K2O, Li2O)을 실질적으로 함유하지 않는 유리이다. 무알칼리 유리 중의 알칼리 금속 산화물의 함유량의 합량(Na2O+K2O+Li2O)은 예를 들면 0.1％ 이하이어도 된다.
무알칼리 유리는 예를 들면 산화물 기준의 질량 백분율 표시로 SiO2 : 50 내지 70％, 바람직하게는 50 내지 66％, Al2O3 : 10.5 내지 24％, B2O3 : 0 내지 12％, MgO : 0 내지 10％, 바람직하게는 0 내지 8％, CaO : 0 내지 14.5％, SrO : 0 내지 24％, BaO : 0 내지 13.5％, ZrO2 : 0 내지 5％를 함유하고, MgO+CaO+SrO+BaO : 8 내지 29.5％, 바람직하게는 9 내지 29.5％를 함유하는 것이다.
무알칼리 유리는, 왜곡점이 높아 용해성을 고려하는 경우에는 바람직하게는 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, SiO2 : 58 내지 66％, Al2O3 : 15 내지 22％, B2O3 : 5 내지 12％, MgO : 0 내지 8％, CaO : 0 내지 9％, SrO : 3 내지 12.5％, BaO : 0 내지 2％를 함유하고, MgO+CaO+SrO+BaO : 9 내지 18％를 함유하는 것이다.
무알칼리 유리는, 고왜곡점을 고려하는 경우에는 바람직하게는 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, SiO2 : 54 내지 73％, Al2O3 : 10.5 내지 22.5％, B2O3 : 0 내지 5.5％, MgO : 0 내지 10％, CaO : 0 내지 9％, SrO : 0 내지 16％, BaO : 0 내지 2.5％, MgO+CaO+SrO+BaO : 8 내지 26％를 함유하는 것이다.
판 유리의 종류가 무알칼리 유리인 경우, 회전 부재(50) 중 적어도 용융 유리 리본 G와 접촉하는 부분이 질화규소질 세라믹스이어도 되고, 회전 부재(50)의 전체가 질화규소질 세라믹스가 아니어도 된다. 예를 들면, 금속, 카본 또는 다른 세라믹스를 포함하는 기재 상에, 질화규소질 세라믹스의 층이 성막, 접합 또는 끼워 맞춤 등에 의해 형성되어 있어도 된다. 이와 같이, 회전 부재(50)의 부위마다 상이한 종류의 세라믹스가 사용되어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 부재(50)의 전체가 질화규소질 세라믹스로 형성되어 있다.
질화규소질 세라믹스는, 질화규소의 분말과, 소결 보조제의 분말을 포함하는 혼합 분말로 제작한 성형체를 소결한 소결체이어도 된다. 소결 방법으로서는, 상압 소결법, 가압 소결법(핫 프레스 소결, 가스압 소결을 포함함) 등이 있다. 소결 보조제로서는, 예를 들면 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 및 이트리아(Y2O3)로부터 선택되는 적어도 1종류가 사용된다.
질화규소질 세라믹스는, 알루미늄(Al)의 함유량이 0.1질량％ 이하, 바람직하게는 1질량％ 미만, 마그네슘(Mg)의 함유량이 0.7질량％ 이하, 바람직하게는 0.7질량％ 미만, 티타늄(Ti)의 함유량이 0.9질량％ 이하, 바람직하게는 0.9질량％ 미만인 것이 바람직하다. Al 함유량, Mg 함유량 및 Ti 함유량이 상기의 범위이면, 용융 유리 리본 G와 반응하기 어렵고, 또한, 용융 유리 리본 G가 부착되기 어려우므로, 양호한 내구성이 얻어진다. 또한, Al 함유량, Mg 함유량 및 Ti 함유량은, 각각, 0질량％이어도 된다.
질화규소질 세라믹스는, 지르코늄(Zr)의 함유량이 3.5질량％ 이하, 바람직하게는 3.5질량％ 미만, 이트륨(Y)의 함유량이 0.5질량％ 이상, 바람직하게는 0.5질량％ 초과, 10질량％ 이하, 바람직하게는 10질량％ 미만인 것이 바람직하다. Zr이나 Y는, Al이나 Mg, Ti에 비해, 용융 유리 리본 G와 상호 확산하기 어려운 성분이므로, 상기의 범위로 함유되어도 된다. 상기의 범위로 함유됨으로써, 질화규소 분말의 소결을 촉진할 수 있다. 또한, Zr은 임의 성분이며, Zr 함유량은 0질량％이어도 된다.
또한, 본 실시 형태의 질화규소질 세라믹스는, 상압 소결법 또는 가압 소결법에 의해 얻어지는 소결체인 것으로 하였지만, 반응 소결법에 의해 얻어지는 소결체이어도 된다. 반응 소결법은 금속 규소(Si)의 분말로 성형된 성형체를 질소 분위기 중에서 가열하는 방법이다. 반응 소결법은 소결 보조제를 사용하지 않으므로, 고순도의 소결체가 얻어져, 소결체의 용융 유리 리본 G에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
회전 부재(50)의 중심에는 원 구멍이 관통 형성되어 있다. 원 구멍에는 로드부(64)가 삽입 관통된다. 원 구멍의 내경은 로드부(64)의 외경보다도 크다.
또한, 회전 부재(50)에는 삽입 관통 구멍이 관통 형성되어 있다. 삽입 관통 구멍에는 축부(67, 68)가 삽입 관통된다. 각 삽입 관통 구멍의 내경은 대응하는 축부(67, 68)의 외경보다도 크다.
도 5는 회전 부재의 변형예 (1)을 도시하는 정면도이다. 도 6의 (a) 내지 (c)는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 단면도의 예이다.
도 5에 도시한 회전 부재(50A)의 외주면(56A)은, 예를 들면 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 전체 둘레에 걸쳐, 단면 형상이 직경 방향 외측으로 볼록한 만곡 형상이다. 회전 부재(50A)의 외주면(56A)은 축방향 중앙부가 축방향 양단부보다도 직경 방향 외측으로 돌출된다. 회전 부재(50A)는 외주면(56A)에 기어 형상의 요철을 갖지 않는다. 기어 형상의 요철이 없어도, 회전 부재(50A)는 용융 유리 리본 G에 파고 들어갈 수 있다. 회전 부재(50A)의 내부에 냉매가 흐르고 있지 않으므로, 회전 부재(50A)의 근방에 있어서, 용융 유리 리본 G가 강하게 냉각되지 않아, 단단해지기 어렵기 때문이다.
예를 들면 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 볼록한 만곡 형상의 곡률 반경 Ra는, 용융 유리 리본 G와의 그립력을 고려하면, R1㎜ 내지 R100㎜가 바람직하고, R3㎜ 내지 R50㎜가 보다 바람직하고, R5㎜ 내지 R30㎜가 더욱 바람직하고, R10㎜ 내지 R20㎜가 특히 바람직하다. 또한 상기 볼록한 만곡 형상에 있어서, 예를 들면 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 축방향 중앙부의 곡률 반경 Rb와 상기 축방향 양단부의 곡률 반경 Rc가 복합 R이어도 된다. 이때 곡률 반경 Rb, Rc 모두 R1㎜ 내지 R100㎜가 바람직하고, R3㎜ 내지 R50㎜가 보다 바람직하고, R5㎜ 내지 R30㎜이 더욱 바람직하고, R10㎜ 내지 R20㎜가 특히 바람직하다. 또한 상기 볼록한 만곡 형상에 있어서, 일부에 평탄부를 갖고 있어도 되지만, 평탄부를 갖고 있지 않은 쪽이 용융 유리 리본 G와의 그립력이 안정되므로 바람직하다.
또한 용융 유리 리본 G와의 그립력을 고려하면, 도 6의 (b)에 도시한 상기 볼록한 만곡 형상에 있어서의 회전 부재(50A)의 반경 방향의 폭 d는 0.5㎜ 이상이 바람직하고, 1㎜ 이상이 보다 바람직하고, 2㎜ 이상이 더욱 바람직하다. 마찬가지로, 상기 볼록한 만곡 형상에 있어서의 회전 부재(50A)의 반경 방향의 폭 d는 5㎜ 이하가 바람직하고, 4㎜ 이하가 보다 바람직하다.
또한 도 6의 (b)에 도시한 회전 부재(50A)의 반경 r은 설치 부재(60)와 용융 유리 리본 G의 접촉 방지나 축 부재(70)의 수평성을 고려하면, 100㎜ 이상이 바람직하고, 150㎜ 이상이 보다 바람직하고, 180㎜ 이상이 더욱 바람직하고, 회전 부재(50A)와 용융 유리 리본 G의 위치 조정이나 회전 부재(50A)의 회전 속도의 미세 조정을 고려하면 350㎜ 이하가 바람직하고, 300㎜ 이하가 보다 바람직하고, 270㎜ 이하가 더욱 바람직하다.
또한 회전 부재(50A)의 두께 w는, 용융 유리 리본 G와의 그립력을 고려하면, 5㎜ 이상이 바람직하고, 10㎜ 이상이 보다 바람직하고, 15㎜ 이상이 더욱 바람직하고, 용융 유리 리본 G의 평탄성 향상이나 불필요한 그립 폭의 확대 방지를 고려하면 60㎜ 이하가 바람직하고, 40㎜ 이하가 보다 바람직하고, 35㎜ 이하가 더욱 바람직하다.
이와 같이, 회전 부재(50A)의 외주면(56A)은, 도 6의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 전체 둘레에 걸쳐, 단면 형상이 직경 방향 외측으로 볼록한 만곡 형상이며, 기어 형상의 요철이 없으므로, 파손되기 어려워, 성형이나 가공 비용이 저감된다. 또한 도 6의 (a) 내지 (c)와 같은 구조의 경우, 용융 유리 리본 G를 안정적으로 판 형상 유리로 성형할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 7 내지 도 10은 회전 부재의 변형예 (2) 내지 (5)를 도시하는 정면도이다. 변형예 (2) 내지 (5)에 있어서, 회전 부재(50B 내지 50E)에는, 회전 부재(50B 내지 50E)에 있어서의 온도 구배 등에 기인하는 응력을 완화하기 위해서, 절결(57B) 또는 관통 구멍(58C, 58D, 59E)이 형성되어 있다. 지금까지의 금속제의 회전 부재는, 전술한 바와 같이 내부에 냉각 유로를 갖고, 그 때문에 상기 절결이나 관통 구멍을 형성하는 것이 곤란하였다. 본 발명의 회전 부재는 냉각이 불필요하여, 냉각 유로를 형성할 필요는 없다. 또한 상기 절결이나 관통 구멍을 용이하게 임의로 형성할 수 있다. 회전 부재에 상기 절결이나 관통 구멍이 형성되어 있으면, 회전 부재의 상기 응력을 완화할 수 있고, 나아가서 회전 부재의 제작 시의 잔류 응력도 완화되어, 회전 부재의 왜곡이나 파손을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 7에 도시한 회전 부재(50B)에는, 로드부(64)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 원 구멍(53B) 및 축부(67, 68)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(54B, 55B) 외에, 원 구멍(53B)의 내주를 따라서, 간격을 두고, 복수의 원호 형상의 절결(57B)이 형성되어 있다.
도 8에 도시한 회전 부재(50C)에는, 로드부(64)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 원 구멍(53C) 및 축부(67, 68)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(54C, 55C) 외에, 직경 방향으로 긴 관통 구멍(58C)이 방사상으로 복수 형성되어 있다.
도 9에 도시한 회전 부재(50D)에는, 로드부(64)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 원 구멍(53D) 및 축부(67, 68)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(54D, 55D) 외에, 둘레 방향으로 긴 원호 형상의 관통 구멍(58D)이 복수 형성되어 있다.
도 10에 도시한 회전 부재(50E)에는 로드부(64)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 원 구멍(53E) 및 축부(67, 68)(도 4 참조)가 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(54E, 55E) 외에, 원 형상의 관통 구멍(59E)이 복수 형성되어 있다.
절결(57B), 관통 구멍(58C, 58D, 59E)의 치수 형상, 배치 위치는 예를 들면 유한 요소법 등의 응력 해석에 의해 구해진다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태 및 그 변형예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시 형태 및 그 변형예에 제한되는 일은 없다. 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상기의 실시 형태 및 그 변형예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
예를 들면, 본 실시 형태의 지지 롤(40)은, 플로트 배스(20) 내의 일부의 영역에서만 사용되어도 되고, 예를 들면 하류측의 지지 롤로서 사용되어도 된다. 하류측에서는, 온도가 낮아, 용융 유리 리본이 단단하므로, 그립성이 문제로 되기 쉽기 때문이다.
본 발명의 지지 롤(40)은, 용융 유리 리본 G의 성형성을 고려하면, 용융 유리 리본 G의 점도가 103 내지 1013[dPaㆍs]인 영역에서 사용하는 것이 바람직하다. 즉 상기 무알칼리 유리의 경우에는, 용융 유리 리본 G의 온도가 800 내지 1400℃인 영역에서 사용하는 것이 바람직하다. 종래는 용융 유리 리본 G의 점도가 106.5 내지 1013[dPaㆍs]인 영역 1, 즉 상기 무알칼리 유리의 경우에는, 용융 유리 리본 G의 온도가 800 내지 1000℃인 영역 1에서는 안정된 그립이 곤란하였지만, 본 발명의 지지 롤(40)은, 상기 영역 1이어도 안정된 그립이 가능하기 때문에, 적어도 상기 영역 1에서 사용하면 보다 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 지지 롤(40)은 플로트법에서 사용되지만, 다른 성형 방법에서 사용되어도 되고, 예를 들면 퓨전법에서 사용되어도 된다.
퓨전법의 경우, 지지 롤은 원기둥 형상 또는 원통 형상이며, 용융 유리 리본을 표측 및 이측으로부터 끼움 지지하도록 2개 1조로 사용되고, 2개의 지지 롤을 포함하는 지지 롤군이 용융 유리 리본의 폭 방향 양측에 복수쌍 배치된다.
또한, 퓨전법의 경우, 판 유리의 성형 장치는 용융 유리가 연속적으로 공급되는 홈통 형상 부재를 갖는다. 홈통 형상 부재의 좌우 양측의 상부 테두리로부터 흘러 넘친 용융 유리는, 홈통 형상 부재의 좌우 양측면을 따라서 유하하고, 좌우 양측면이 교차하는 하부 테두리에서 합류하여 일체화됨으로써, 용융 유리 리본으로 된다. 용융 유리 리본은, 복수쌍의 지지 롤군에 의해, 폭 방향으로 장력이 가해져 폭 방향의 수축이 억제되면서, 하방으로 송출된다.
실시예
이하에, 실시예 등에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
예 1 내지 예 4에서는, 용융 유리에 대한 소결체의 습윤성과, 소결체 중에 포함되는 불순물의 관계에 대하여 조사하였다.
평가용 시험편 및 시험판은 예마다 상이한 질화규소(Si3N4)질 세라믹스의 소결체를 가공하여 제작하였다.
소결체 중의 불순물의 함유량은, 소결체로부터 각 형상으로 잘라낸 시험편을 글로우 방전 질량 분석법에 의해 분석하여 측정하였다. 측정 대상으로 한 불순물은 소결 보조제로서 포함되는 것이며, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y)이다.
용융 유리에 대한 소결체의 습윤성은 고온 습윤성 시험기(알박 리코사제, WET1200)에 의해 측정하였다. 구체적으로는 무알칼리 유리(아사히 글래스사제, AN100)의 각 형상 유리편을 두께 1㎜로 가공한 시험판 상에 적재하고, 질소 분위기 중, 1150℃까지 10분에 승온하고, 1150℃에서 10분간 유지하여 용융 유리를 생성한 후, 온도를 1150℃로부터 1050℃로 90초에 강하하여 1050℃로 유지하여, 액적의 접촉각을 측정하였다. 측정은, 1050℃로 강하한 시점 및 그 시점으로부터 2시간 후, 4시간 후, 6시간 후, 8시간 후에 행하였다. 접촉각이 클수록, 용융 유리가 소결체에 젖기 어려운 것을 의미하므로, 용융 유리와 소결체의 반응성이 낮은 것을 나타내게 된다. 또한, 접촉각의 시간 변화가 적을수록, 젖기 어려운 것이 지속되기 쉬운 것을 의미한다.
평가의 결과를 표 1 및 도 11에 도시한다. 도 11 중, 종축은 접촉각(°), 횡축은 경과 시간(h : hours)을 나타낸다. 또한, 10000질량ppm=1질량％이다.
Figure pct00001
표 1 및 도 11로부터 명백해지는 바와 같이, Al 함유량이 0.1질량％ 이하, 바람직하게는 0.1질량％ 미만, Mg 함유량이 0.7질량％ 이하, 바람직하게는 0.7질량％ 미만, Ti 함유량이 0.9질량％ 이하, 바람직하게는 0.9질량％ 미만, Zr 함유량이 3.5질량％ 이하, 바람직하게는 3.5질량％ 미만, Y 함유량이 0.5질량％ 이상, 10질량％ 이하, 바람직하게는 0.5질량％ 초과, 10질량％ 미만이면, 접촉각의 시간 변화가 적고, 8시간 경과 후의 접촉각이 크므로, 양호한 내구성이 얻어지는 것을 알 수 있다.
본 발명은 지지 롤, 지지 롤을 갖는 판 유리의 성형 장치 및 지지 롤을 사용한 판 유리의 성형 방법에 적합하다.
본 출원은 2011년 11월 17일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2011-251274에 기초하는 것이고, 그 출원을 우선권 주장하는 것이며, 그 출원의 모든 내용을 참조함으로써 포함하는 것이다.
10 : 판 유리의 성형 장치
20 : 플로트 배스
40 : 지지 롤
50 : 회전 부재
51 : 외주부
52 : 요철
56A : 외주면
G : 용융 유리 리본

Claims (9)

  1. 띠판 형상의 용융 유리 리본의 폭 방향에 있어서의 수축의 억제에 사용되는 지지 롤에 있어서,
    상기 용융 유리 리본과 접촉하는 회전 부재를 선단부에 갖고,
    상기 회전 부재가, 내부에 냉매 유로를 갖고 있지 않고, 세라믹스로 형성되는 지지 롤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 부재 중 적어도 상기 용융 유리 리본과 접촉하는 부분이 질화규소질 세라믹스로 형성되는 지지 롤.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질화규소질 세라믹스는 소결체이며, 알루미늄(Al)의 함유량이 0.1질량％ 이하, 마그네슘(Mg)의 함유량이 0.7질량％ 이하, 티타늄(Ti)의 함유량이 0.9질량％ 이하인 지지 롤.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 질화규소질 세라믹스는 지르코늄(Zr)의 함유량이 3.5질량％ 이하, 이트륨(Y)의 함유량이 0.5질량％ 이상, 10질량％ 이하인 지지 롤.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 부재의 외주면이, 전체 둘레에 걸쳐, 단면 형상이 직경 방향 외측으로 볼록한 만곡 형상으로 형성되어 있는 지지 롤.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 부재는 외주에 기어 형상의 요철을 갖는 지지 롤.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 부재는 플로트 배스 내의 용융 유리 리본과 접촉하는 부재인 지지 롤.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 지지 롤을 갖는 판 유리의 성형 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 지지 롤을 사용하여, 상기 용융 유리 리본의 폭 방향의 수축을 억제하는 공정을 갖는 판 유리의 성형 방법.
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