JP6607017B2 - ガラスリボンの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リドロー法を用いたガラスリボンの製造方法に関する。

従来より、非常に薄いフィルム状に成形されるガラスリボンを製造する方法として、下方へ繰り出されるシート状の母材ガラスを加熱しながら下方へ延伸することによりガラスリボンを成形する、リドロー法が知られている。

リドロー法によりガラスリボンを製造する際には、例えば特許文献１に開示されているように、シート状の母材ガラスをロール状に巻き取って母材ガラスロールを構成し、前記母材ガラスロールから引き出した母材ガラスを連続的に加熱工程へ供給することが行われている。特許文献１においては、母材ガラスの加熱工程への供給は、母材ガラスの両面を搬送ロールにより把持して、母材ガラスロールから母材ガラスを引き出すことにより行われている。
このように、特許文献１においては、母材ガラスをロール状に巻き取って母材ガラスロールとすることで、製造されるガラスリボンを長尺化することができ、生産性の向上を図ることが可能となっている。

国際公開ＷＯ２０１１／０１６３５２号公報

しかし、前述の特許文献１に記載される母材ガラスロールは、ロール径が１００ｍｍ〜１５００ｍｍの巻き取りロールに母材ガラスを巻き取ったものであり、巻き取りロールのロール径が大きいため、母材ガラスロールの重量が大きくなっていた。

ここで、ガラスリボンの製造工程の始動時において、搬送ロールにより母材ガラスロールから母材ガラスを引き出し始めると、停止状態の母材ガラスロールが母材ガラスの引き出し開始に伴って回転し始めるが、停止状態の母材ガラスロールは自身の慣性によって停止状態に留まろうとするため、搬送ロールと母材ガラスロールとの間の母材ガラスには引っ張り方向に比較的大きな張力がかかる。

このように、ガラスリボンの製造工程の始動時においては、引き出される母材ガラスに大きな張力がかかることとなるが、母材ガラスロールの重量が大きいと、引き出される母材ガラスにかかる張力が大きくなり過ぎて、前記母材ガラスにひびや割れが生じるおそれがある。

そこで、本発明においては、母材ガラスロールの重量が大きくなることがなく、ガラスリボンの製造工程の始動時においても、引き出される母材ガラスにかかる張力が抑制されて、母材ガラスにひびや割れが生じることを防止できる、ガラスリボンの製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するガラスリボンの製造方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、母材ガラスロールから繰り出されるシート状の母材ガラスを加熱しながら下方へ延伸することによりガラスリボンを成形する、リドロー法を用いたガラスリボンの製造方法であって、前記母材ガラスロールは、ロール径が１００ｍｍ未満であるロール部材に前記母材ガラスを巻き取ることにより構成される。

また、請求項２記載の如く、前記母材ガラスロールにおいては、前記ロール部材に巻き取られている前記母材ガラスに生じる曲げ応力が、１００ＭＰａ以下である。

また、請求項３記載の如く、前記母材ガラスは、厚み寸法が２６０μｍ以下である。

また、請求項４記載の如く、前記母材ガラスは、幅寸法が１０ｍｍ以上かつ５００ｍｍ以下であり、長さ寸法が１ｍ以上かつ５０００ｍ以下である。

本発明によれば、ガラスリボンの製造工程の始動時においても、搬送ロールと母材ガラスロールとの間の母材ガラスに過大な張力がかかることがなく、母材ガラスにひびや割れが生じることを防止できる。

ガラスリボンの製造装置示す側面図である。 ガラスリボンの製造装置示す正面図である。

次に、本発明に係るガラスリボンの製造方法を実施するための形態を、図１及び図２を用いて説明する。

本発明に係るガラスリボンの製造方法は、母材ガラスロールから繰り出されるシート状の母材ガラスを加熱しながら下方へ延伸することによりガラスリボンを成形する、リドロー法を用いたガラスリボンの製造方法であって、前記母材ガラスロールは、ロール径が１００ｍｍ未満であるロール部材に前記母材ガラスを巻き取ることにより構成されるものである。

図１及び図２には、本発明に係るガラスリボンの製造方法を実施するためのガラスリボンの製造装置１を示している。
ガラスリボンの製造装置１は、母材ガラスロール２と、搬送ロール３と、電気炉４と、延伸ロール６と、巻取ロール７とを備えている。

母材ガラスロール２は、円筒形状に形成されたロール部材である巻芯ロール２１に、シート状の母材ガラスＧｂを巻き取ることにより構成されている。
母材ガラスＧｂは長尺のシート状に形成されており、例えば、その厚み寸法は２６０μｍ以下に形成され、その幅寸法は１０ｍｍ以上かつ５００ｍｍ以下に形成され、その長さ寸法は１ｍ以上かつ５０００ｍ以下に形成される。

母材ガラスＧｂは、フロート法、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、アップドロー法、及びロールアウト法等によって、溶融ガラスをシート状に成形することにより作製される。
また、母材ガラスＧｂとしては、延伸成形が可能であって、延伸成形を行う際の加熱により失透が生じないガラスであれば用いることができ、無アルカリガラス、ケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノ珪酸塩ガラス、及び結晶化ガラス等を用いることができる。

巻芯ロール２１は、母材ガラスロール２において母材ガラスＧｂを巻き取る際の芯材となるロール部材であり、軸心を中心として回転可能に支持されている。
巻芯ロール２１の軸心方向の長さ寸法は、母材ガラスＧｂの幅寸法以上の寸法に形成されており、巻芯ロール２１のロール径は、１００ｍｍ未満に設定されている。
本実施形態では、巻芯ロール２１は塩化ビニル製のロール部材にて構成されており、巻芯ロール２１のロール径は７０ｍｍに設定されている。

本実施形態の母材ガラスロール２においては、巻芯ロール２１に母材ガラスＧｂを直接捲回しているが、母材ガラスＧｂの片面又は両面に保護シートを重ねた状態で、母材ガラスＧｂを捲回することもできる。
これにより、捲回され積層状態となった母材ガラスＧｂと母材ガラスＧｂとの間に保護シートが介在することとなり、隣接する母材ガラスＧｂ・Ｇｂ同士が擦れて母材ガラスＧｂの表面に傷が発生することを防止することができる。前記保護シートとしては、例えばＰＥＴ等の樹脂シートや紙等を用いることができる。

搬送ロール３は、母材ガラスＧｂの搬送方向における加熱炉４よりも上流側に配置され、回転駆動されるロール部材であり、母材ガラスロール２から引き出された母材ガラスＧｂを下方の電気炉４側へ向けて一定速度で搬送するものである。搬送ロール３の軸心方向の長さ寸法は、母材ガラスＧｂの幅寸法以上の寸法に形成されている。

搬送ロール３は、外周面が高摩擦係数を有する面に形成された円筒状部材にて構成されており、例えば、円筒状のロール部材の外周面にウレタンゴムを貼設することにより構成することができる。また、搬送ロール３を全体的に円柱状のウレタンゴムにて形成することも可能である。前記ウレタンゴムは、他の種類のゴムにて構成することも可能であり、例えばウレタンゴムの代わりにニトリルゴムやシリコンゴム等を用いることもできる。
本実施形態の場合、搬送ロール３のロール径は、２００ｍｍに設定されている。

搬送ロール３の外周面には、母材ガラスロール２から引き出された母材ガラスＧｂが捲回されており、搬送ロール３を一定速度で回転駆動することにより、母材ガラスＧｂにおける搬送ロール３の外周面に接触している部分が電気炉４側へ一定速度で送り出されることとなる。
つまり、母材ガラスＧｂは、回転駆動される搬送ロール３の外周面と、当該外周面に接触している母材ガラスＧｂとの間の摩擦力により電気炉４側へ搬送される。

図１において、搬送ロール３は母材ガラスロール２の左上方に配置されており、母材ガラスＧｂは母材ガラスロール２から左斜め上方へ引き出されて搬送ロール３に捲回される。具体的には、搬送ロール３の軸中心は、母材ガラスロール２における巻芯ロール２１の軸中心よりも上方に位置しており、母材ガラスＧｂは、母材ガラスロール２の下端部から左斜め上方へ引き出されて、搬送ロール３の上部に捲回されている。これにより、母材ガラスロール２における母材ガラスＧｂが引き出される箇所の上下位置は、搬送ロール３における母材ガラスＧｂが捲回され始める箇所の上下位置よりも下方に位置することとなっている。
搬送ロール３に捲回された母材ガラスＧｂは下方の電気炉４側へ向かって送り出されている。

母材ガラスロール２から左斜め上方へ引き出されて搬送ロール３に捲回され、その後下方へ向かって送り出される母材ガラスＧｂは、搬送ロール３の周方向における右端点Ａと上端点Ｂとの間の箇所から、搬送ロール３の周方向における左端点Ｃまでの９０°を超える範囲において、搬送ロール３の外周面に接触している。

つまり、母材ガラスＧｂは、搬送ロール３の外周面の１／４周以上の広い範囲となる、搬送ロール３の周方向における右端点Ａと上端点Ｂとの間から左端点Ｃまでの範囲で、搬送ロール３の外周面に接触している。
このように、回転駆動される搬送ロール３の外周面に接触する母材ガラスＧｂの面積を大きくすることで、搬送ロール３の外周面と、当該外周面に接触している母材ガラスＧｂとの間に生じる摩擦力を大きくすることができ、母材ガラスＧｂを搬送方向下流側の電気炉４へ向けて一定速度で安定的に搬送することが可能となっている。
なお、本実施形態においては、母材ガラスロール２から左斜め上方へ引き出される母材ガラスＧｂの引き出し方向は、水平方向に対して４５°傾斜する方向に設定されている。

また、搬送ロール３により母材ガラスＧｂを一定速度で安定的に搬送するためには、搬送ロール３のロール径を１００ｍｍ以上に設定することが好ましい。
このように、搬送ロール３のロール径を１００ｍｍ以上に設定することで、搬送ロール３の外周面と母材ガラスＧｂとの接触面積を確保して、両者間に十分な大きさの摩擦力を生じさせることができ、母材ガラスＧｂを電気炉４へ向けて一定速度で安定的に搬送することが可能となる。

電気炉４は、搬送されてきた母材ガラスＧｂを延伸成形可能な温度、例えば母材ガラスＧｂの軟化点近傍の温度まで加熱することが可能な加熱炉である。
電気炉４は、上下方向に貫通する炉心管４１と、炉心管４１の外周部に配置される複数のヒータ４２・４２・・・を備えており、設置台５の上に設置されている。

搬送ロール３により下方へ搬送される母材ガラスＧｂは、電気炉４の上方から炉心管４１内に侵入し、炉心管４１内に侵入した母材ガラスＧｂは、炉心管４１の下端から炉外へ退出する。つまり、母材ガラスＧｂは、炉心管４１内を上方から下方へ向けて通過する。
ヒータ４２・４２・・・は、炉心管４１の外部において上下方向に並設されており、炉心管４１内を通過する母材ガラスＧｂを軟化点付近の温度にまで加熱する。
また、ヒータ４２・４２・・・は、炉心管４１における母材ガラスＧｂのガラス面と平行な一対の面の外側にそれぞれ配置されている。

電気炉４内を通過する母材ガラスＧｂには引っ張り方向に張力が付与されており、前記張力が付与された状態の母材ガラスＧｂが電気炉４により加熱されて軟化すると、付与された張力の大きさに応じて延伸され、ガラスリボンＧｒとなる。

延伸ロール６は、電気炉４の下方に配置され、回転駆動されるロール部材であって、電気炉４から出てくるガラスリボンＧｒを下方に引っ張り、搬送ロール３と延伸ロール６との間において搬送される母材ガラスＧｂ及びガラスリボンＧｒに対して引っ張り方向の張力を付与するためのロールである。延伸ロール６の軸心方向の長さ寸法は、ガラスリボンＧｒの幅寸法以上の寸法に形成されている。

延伸ロール６は、外周面が高摩擦係数を有する面に形成された円筒状部材にて構成されており、例えば、円筒状のロールの外周面にウレタンゴムを貼設することにより構成することができる。また、延伸ロール６を全体的に円柱状のウレタンゴムにて形成することも可能である。前記ウレタンゴムは、他の種類のゴムにて構成することも可能であり、例えばウレタンゴムの代わりにニトリルゴムやシリコンゴム等を用いることもできる。

延伸ロール６の外周面には、電気炉４から出てきたガラスリボンＧｒが捲回されており、延伸ロール６を一定速度で回転駆動することにより、ガラスリボンＧｒにおける搬送ロール３の外周面に接触している部分が下流側へ一定速度で送り出されることとなる。
つまり、ガラスリボンＧｒは、回転駆動される延伸ロール６の外周面と、当該外周面に接触しているガラスリボンＧｒとの間の摩擦力により下流側へ搬送される。
本実施形態では、延伸ロール６は、上方から搬送されてきたガラスリボンＧｒを水平方向へ搬送するように構成されており、ガラスリボンＧｒは、延伸ロール６の外周面の１／４周の範囲にて、延伸ロール６の外周面と接触している。

延伸ロール６によるガラスリボンＧｒの搬送速度は、搬送ロール３による母材ガラスＧｂの搬送速度よりも大きくなるように設定されており、この搬送速度の差により母材ガラスＧを延伸させるだけの張力を付与している。
このように、延伸ロール６が回転駆動され、母材ガラスＧｂ及びガラスリボンＧｒに引張り方向の張力が付与されることにより、電気炉４にて加熱された母材ガラスＧｂが延伸されてガラスリボンＧｒが生成する。
この場合、母材ガラスＧｂの延伸度合は前記搬送速度の差の大きさにより変化し、例えば前記搬送速度の差が大きくなると母材ガラスＧｂの延伸度合が高くなって、幅寸法及び厚さ寸法が小さなガラスリボンＧｒが製造されることとなる。

巻取ロール７は、延伸ロール６により搬送されるガラスリボンＧｒを巻き取るための円筒状のロール部材である。巻取ロール７は、ガラスリボンＧｒの幅寸法以上の寸法に形成されており、回転駆動可能に構成されている。回転駆動される巻取ロール７は、延伸ロール６により搬送されるガラスリボンＧｒが弛まない程度の速度でガラスリボンＧｒを巻き取る。
なお、巻取ロール７にガラスリボンＧｒを巻き取る際には、ガラスリボンＧｒの片面又は両面に保護シートを重ねた状態で、ガラスリボンＧｒを巻き取るように構成することが可能である。

以上のように構成されるガラスリボンの製造装置１においては、母材ガラスロール２から繰り出される母材ガラスＧｂを搬送ロール３により下方の電気炉４へ搬送し、搬送ロール３により搬送され、電気炉４にて加熱されて軟化した母材ガラスＧｂに対して延伸ロール６により引っ張り方向の張力を付与して、当該母材ガラスＧｂを延伸させることにより、ガラスリボンＧｒが製造される。

このようなガラスリボンの製造装置１を用いたガラスリボンの製造工程の始動時においては、搬送ロール３を回転駆動して、母材ガラスロール２から母材ガラスＧｂを引き出し始めると、停止状態の母材ガラスロール２が母材ガラスＧｂの引き出し開始に伴って回転し始めるが、停止状態の母材ガラスロール２は自身の慣性によって停止状態に留まろうとするため、搬送ロール３と母材ガラスロール２との間の母材ガラスＧｂには引っ張り方向に比較的大きな張力がかかる。
しかし、本実施形態における母材ガラスロール２の巻芯ロール２１は１００ｍｍ未満の小さなロール径に形成されているため、巻芯ロール２１に母材ガラスＧｂを巻き取って構成される母材ガラスロール２の重量は小さく抑えられており、ガラスリボンの製造工程の始動時においても、搬送ロール３と母材ガラスロール２との間の母材ガラスＧｂに過大な張力がかかることがなく、母材ガラスＧｂにひびや割れが生じることを防止できる。

ここで、母材ガラスＧｂを巻芯ロール２１に巻き取った場合、母材ガラスＧｂは巻芯ロール２１の外周面に沿って屈曲され、屈曲された母材ガラスＧｂには応力が生じることとなる。また、この屈曲された母材ガラスＧｂに生じる応力は、母材ガラスＧｂの曲率半径や厚み寸法によって変化し、例えば母材ガラスＧｂの曲率半径が小さくなるほど生じる応力が大きくなり、母材ガラスＧｂの厚み寸法が大きくなるほど生じる応力が大きくなる。
従って、巻芯ロール２１のロール径が小さくなると、巻き取られて屈曲する母材ガラスＧｂの曲率半径は小さくなり、母材ガラスＧｂに生じる応力も増大する。

本実施形態においては、巻芯ロール２１のロール径を１００ｍｍ未満の小さな寸法に設定しており、巻芯ロール２１に巻き取られた母材ガラスＧｂの曲率半径が小さくなるため、母材ガラスＧｂに生じる応力が大きくなり過ぎてひびや割れ等の破損が生じることを防止する観点からは、母材ガラスＧｂの厚み寸法を２６０μｍ以下に設定することが好ましい。
このように、母材ガラスＧｂの厚み寸法を２６０μｍ以下の小さな寸法に設定することにより、母材ガラスＧｂを巻芯ロール２１に巻き取った場合でも、母材ガラスＧｂに生じる応力が過大になることはなく、母材ガラスＧｂにひびや割れ等の破損が生じることを防止することが可能となる。

また、巻芯ロール２１のロール径があまりに小さくなり過ぎると、母材ガラスＧｂに生じる応力が過大となって、母材ガラスＧｂに破損が生じるおそれが出てくることから、母材ガラスＧｂに破損が生じることを防止するためには、巻芯ロール２１のロール径を５０ｍｍ以上に設定することが好ましい。

また、母材ガラスＧｂに破損が生じることを確実に防止するといった観点からは、母材ガラスＧｂを巻き取る巻芯ロール２１のロール径を、巻き取った母材ガラスＧｂに生じる曲げ応力の大きさが１００ＭＰａ以下となるような値に設定することが好ましい。
このように、巻芯ロール２１に巻き取った母材ガラスＧｂに生じる曲げ応力の大きさが１００ＭＰａ以下となるように構成することで、母材ガラスＧｂに破損が生じることを確実に防止することが可能となる。
なお、巻き取った母材ガラスＧｂに生じる曲げ応力は、σ＝Ｅ×（ｔ／２）／Ｒにより求めることができる。σ（ＭＰａ）は巻き取った母材ガラスＧｂに生じる曲げ応力、ｔ（ｍｍ）は母材ガラスＧｂの厚み、Ｒ（ｍｍ）は巻芯ロール２１の半径である。

また、本実施形態においては、母材ガラスＧｂを、長さ寸法が１ｍ以上となるように形成しているため、ガラスリボンＧｒを連続して製造することができ、ガラスリボンＧｒの生産効率を向上することが可能となっている。
さらに、本実施形態においては、母材ガラスＧｂを、長さ寸法が５０００ｍ以下となるように形成しているため、母材ガラスＧｂを巻き取って構成した母材ガラスロール２の重量を小さく抑えることができ、ガラスリボンの製造工程の始動時において、搬送ロール３と母材ガラスロール２との間の母材ガラスＧｂに過大な張力がかかって母材ガラスＧｂにひびや割れが生じることを防止できる。

また、本実施形態においては、母材ガラスＧｂを、幅寸法が１０ｍｍ以上となるように形成しているため、電気炉４にて加熱されて軟化した母材ガラスＧｂに引っ張り方向の張力を付加して延伸させる場合等、母材ガラスＧｂに引っ張り方向の張力がかかった場合でもひびや割れが生じて破損することを抑制することが可能となっている。

さらに、本実施形態においては、母材ガラスＧｂを、幅寸法が５００ｍｍ以下となるように形成しているため、巻芯ロール２１に母材ガラスＧｂを巻き取って構成される母材ガラスロール２の重量を小さく抑えることが可能となっている。これにより、ガラスリボンの製造工程の始動時においても、搬送ロール３と母材ガラスロール２との間の母材ガラスＧｂに過大な張力がかかることがなく、母材ガラスＧｂにひびや割れが生じることを防止できる。

１ ガラスリボンの製造装置
２ 母材ガラスロール
３ 搬送ロール
４ 電気炉
５ 設置台
６ 延伸ロール
７ 巻取ロール
２１ 巻芯ロール
Ｇｂ 母材ガラス
Ｇｒ ガラスリボン

Claims (4)

1. 母材ガラスロールから繰り出されるシート状の母材ガラスを加熱しながら下方へ延伸することによりガラスリボンを成形する、リドロー法を用いたガラスリボンの製造方法であって、
   前記母材ガラスロールは、ロール径が１００ｍｍ未満であるロール部材に前記母材ガラスを巻き取ることにより構成され、
   母材ガラスの搬送方向における加熱炉よりも上流側に配置され、前記母材ガラスロールから引き出された前記母材ガラスが捲回された搬送ロールを回転駆動することにより、前記母材ガラスを搬送し、
   前記母材ガラスは、前記搬送ロールの外周面の１／４周以上の範囲で前記搬送ロールの外周面に接触している、
   ことを特徴とするガラスリボンの製造方法。
2. 前記搬送ロールの軸中心は、前記母材ガラスロールの軸中心よりも上方に位置しており、
   前記母材ガラスは、前記母材ガラスロールの下端部から左斜め上方へ引き出されて、前記搬送ロールの上部に捲回された後、下方へ向かって送り出される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガラスリボンの製造方法。
3. 前記搬送ロールは、外周面にゴムを備えた１００ｍｍ以上のロール径を有する円筒状に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラスリボンの製造方法。
4. 前記加熱炉から搬出されるガラスリボンを、前記加熱炉の下方に配置された延伸ロールに捲回し、
   前記延伸ロールを回転駆動することにより、上方から搬送されてきた前記ガラスリボンを水平方向へ搬送する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のガラスリボンの製造方法。

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