(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラス（１０４）が案内流から自由落下流に変化する搬送システム（１０２）と、
前記搬送システムから自由落下する前記溶融ガラスを受容し、前記溶融ガラスを圧延して板ガラス（１１０）を成形する２つの回転ロール（１０８ａ、１０８ｂ）を有する回転ロールの対（１０６）と、
前記板ガラスの２つの外縁部（１１８ａ、１１８ｂ）が前記板ガラスの中央部（１１６）と比べてより高温にさらされる横断温度勾配を有する温度管理環境（１２０）であって、前記温度管理環境は前記横断温度勾配を設けて前記板ガラスがほぼ一定の厚さを有するように前記板ガラスを延伸する、前記２つの回転ロールの下流に位置する温度管理環境（１２０）と、
を含むことを特徴とする、ガラス製造システム（１００、１００'、１００’’）。
【請求項２】
前記温度管理環境は、前記板ガラスの前記２つの外縁部が前記板ガラスの中央部と比べてより低温にさらされる別の横断温度勾配を有することを特徴とする、請求項１に記載のガラス製造システム。
【請求項３】
第１のエッジロールの対（１２２）と、
第２のエッジロールの対（１２４）であって、前記板ガラスの第１の端部（１２６ａ）は前記第１のエッジロールの対に関連する２つのエッジロール（１２８ａ、１２８ｂ）間で引き出され、前記板ガラスの対向する第２の端部（１２６ｂ）は前記第２のエッジロールの対に関連する２つのエッジロール（１３０ａ、１３０ｂ）間で引き出され、前記第１のエッジロールの対および前記第２のエッジロールの対は前記板ガラスの幅を実質的に維持する一方で前記板ガラスを延伸し、前記第１のエッジロールの対および前記第２のエッジロールの対は前記温度管理環境内に位置することを特徴とする、請求項１または２に記載のガラス製造システム。
【請求項４】
複数のエッジロールの対（１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ、１３８ａ、１３８ｂ）をさらに含み、前記複数のエッジロールの対は前記板ガラスの前記幅を実質的に維持する一方で前記板ガラスを延伸し、前記複数のエッジロールの対は前記温度管理環境内に位置することを特徴とする、請求項３に記載のガラス製造システム。
【請求項５】
前記回転ロールのうち少なくとも１つは、前記溶融ガラスが前記回転ロール間で圧延されると、次いで成形される前記板ガラスは、前記２つの外縁部と比べてより厚い中央部を有するような補償ロールであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス製造システム。
【請求項６】
前記板ガラスが前記温度管理環境に入る前に、前記板ガラスを受容して前記板ガラスをさらに圧延する２つの回転ロール（１１４ａ、１１４ｂ）を有する別の回転ロールの対（１１２）さらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス製造システム。
【請求項７】
それぞれの対の引張ロールは、前記板ガラスが前記温度管理環境を通過した後に前記板ガラスを受容して引き出す２つの引張ロール（１４２ａ、１４２ｂ）を有する少なくとも１つの対の引張ロール（１４０）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス製造システム。
【請求項８】
溶融ガラス（１０４）を提供するステップと、
板ガラスを成形するために２つの回転ロール（１０８ａ、１０８ｂ）間で前記溶融ガラスを圧延するステップと、
前記２つの回転ロールの下流において、前記板ガラスの２つの外縁部（１１８ａ、１１８ｂ）が前記板ガラスの中央部（１１６）と比べてより高温にさらされるような横断温度勾配を有する温度管理環境（１２０）内で前記板ガラスを加熱するステップであって、前記温度管理環境は前記横断温度勾配を設けて前記板ガラスがほぼ一定の厚さを有するように前記板ガラスを延伸するステップと、
を含むことを特徴とする、板ガラス（１１０）を製造するための方法。
【請求項９】
前記板ガラスの第１の端部（１２６ａ）を第１のエッジロールの対（１２２）に関連する２つのエッジロール（１２８ａ、１２８ｂ）間に引き出し、かつ前記板ガラスの対向する第２の端部（１２６ｂ）を第２のエッジロールの対（１２４）に関連する２つのエッジロール（１３０ａ、１３０ｂ）間に引き出すことによって前記板ガラスを延伸するステップをさらに含み、前記第１のエッジロールの対および前記第２のエッジロールの対は前記板ガラスの幅を実質的に維持する一方で前記板ガラスを延伸し、前記第１のエッジロールの対および前記第２のエッジロールの対は前記温度管理環境内に位置することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記回転ロールの少なくとも１つは、前記溶融ガラスが前記回転ロール間で圧延されると、次いで成形される前記板ガラスは前記２つの外縁部と比べてより厚い中央部を有するような補償ロールであることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記板ガラスが前記温度管理環境に入る前に、別の２つの回転ロール（１１４ａ、１１４ｂ）が前記板ガラスを受容して、前記板ガラスをさらに圧延する追加の圧延ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
引張ロールのそれぞれの対は、前記板ガラスが前記温度管理環境を通過した後に前記板ガラスを受容して引き出す２つの引張ロール（１４２ａ、１４２ｂ）を有する、少なくとも１つの対の引張ロール（１４０）を使用することにより前記板ガラスを引っ張るステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記板ガラスは、前記２つの回転ロールによって圧延された後および前記温度管理環境に入る前に、２〜５ミリメートルの厚さおよび１〜４ナノメートルＲａの粗度を有することを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記板ガラスは、前記温度管理環境を通過した後に、１００マイクロメートル未満の厚さおよび０．２５ナノメートルＲａの粗度を有することを特徴とする、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記板ガラスは、ガラスセラミックス板、ホウケイ酸ガラス板、ホワイトクラウンガラス板、または無アルカリガラス板であることを特徴とする、請求項８〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２００９年２月２３日に出願された欧州特許出願公開第０９  ３０５  １６８．８号の優先権の便益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、全般的にガラス製造の分野に関し、特に、ガラス製造システムおよび約２ミリメートル未満、より好ましくは約１００マイクロメートル未満の厚さを有する高品質の薄板ガラスを成形するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）モニタ、テレビ（ＴＶ）モニタ、携帯情報端末（ＰＤＡ）および他の手持ち式のデバイスなどのフラットディスプレイ用途の発展およびフラット有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイおよび照明技術の展望のため非常に高品質の板ガラスに対する需要が高まっている。特に、現在、可撓性もあり、かつ十分に薄い厚さ（例、概算で厚さ１５０マイクロメートル未満）を有する非常に高品質の板ガラスの需要が高まっている。
【０００４】
フュージョンドローまたはスロットドローを使用する既存のガラス製造システムおよび方法には、そのような厚さの薄い板ガラスを生成できるものがあるが、それらは製造コストが高いかまたは十分な表面品位にならないかのいずれかである。例えば、スロットドローを組み込んだ既存のガラス製造システムは厚さの薄い質の劣る板ガラスを生成し、製造コストも高い。対照的に、フュージョンドローを組み込んだ既存のガラス製造システムは厚さの薄い非常に良質の板ガラスを生成することができるが、それらは高い製造コストを有する。
【０００５】
加えて、フュージョンドローおよびスロットドローを組み込んだ既存のガラス製造システムは、容易に失透しないガラスの製造に限定される。特に、フュージョンドローおよびスロットドロー法では、フュージョンドロー法においてはアイソパイプ（ｉｓｏｐｉｐｅ）の根元、またはスロットドロー法においてはスロットの出口のような、溶融ガラスが静止体に接触する最終点において、例えば約５０，０００ポアズよりも高い、かなり高い粘度を有する溶融ガラスの搬送を必要とする。残念ながら、この粘度制限を満たさないガラスは多く、フュージョンドロー法またはスロットドロー法を利用する場合には、それらを薄板ガラスの製作に使用することはできない。したがって、高品質の薄板ガラスの製作に関連する上述の欠点および他の欠点に対処する需要がある。これらの需要および他の需要は、本発明のガラス製造システムおよび方法によって満たされる。
【発明の概要】
【発明を解決するための手段】
【０００６】
一態様において、本発明は、（ａ）溶融ガラスが案内流から自由落下流に変化する搬送システムと、（ｂ）搬送システムから自由落下する溶融ガラスを受容し、溶融ガラスを圧延して板ガラスを成形する２つの回転ロールを有する回転ロールの対と、（ｃ）板ガラスの２つの外縁部が板ガラスの中央部と比べてより高温にさらされる横断温度勾配を有する温度管理環境内で板ガラスを引き出すこととを含むガラス製造システムを提供する。温度管理環境は横断温度勾配を設けて板ガラスがほぼ一定の厚さを有するように板ガラスを延伸する。所望であれば、本方法ではまた、板ガラスの製造を支援するために、補償回転ロールの対、エッジロールの対のうち少なくとも１つを利用してもよい。
【０００７】
別の態様において、本発明は板ガラスを製造するための方法を提供し、方法は、（ａ）溶融ガラスを提供するステップと、（ｂ）板ガラスを成形するために２つの回転ロール間で溶融ガラスを圧延するステップと、（ｃ）板ガラスの２つの外縁部が板ガラスの中央部と比べてより高温にさらされるように横断温度勾配を有する温度管理環境内で板ガラスを加熱するステップと、（ｄ）板ガラスを温度管理環境内で引き出すストップと、を含む。温度管理環境は横断温度勾配を設けて板ガラスがほぼ一定の厚さを有するように板ガラスを延伸する。所望であれば、本方法ではまた、板ガラスの製造を支援するために、補償回転ロールの対、エッジロールの対のうち少なくとも１つを利用してもよい。
【０００８】
本発明のさらなる態様が、以下の発明を実施するための形態、図およびいずれかの特許請求の範囲において部分的に記述され、発明を実施するための形態より部分的に得られるか、または本発明の実施により習得されうる。上述の一般的な説明と、以下に述べる詳細な説明は共に具体例であって、例示のみを目的としており、開示されている本発明を限定するものではない。
【０００９】
本発明は添付の図面と併せて解釈される場合、以下の詳細な説明を参照することによってより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の実施形態による、垂直圧延構成を有する例示的なガラス製造システムの正面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態による、垂直圧延構成を有する例示的なガラス製造システムの側面図である。
【図２】本発明の実施形態による、図１に示されるガラス製造システム内で使用されうる例示的な補償回転ロールの対を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による、図２に示される補償回転ロールの対によって圧延された後の板ガラスの形状を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態による、図１に示されるガラス製造システム内の温度管理環境をどう使用して所望の粘度を有する板ガラスを生成するかを示すグラフである。
【図５】本発明の様々な実施形態による、４つの異なる実験用ガラス製造システムによって製作された板ガラスの最終厚さのプロファイルを示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態による、傾斜圧延構成を有する例示的なガラス製造システムの側面図である。
【図７】本発明の実施形態による、水平圧延構成を有する例示的なガラス製造システムの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、本発明の実施形態による例示的なガラス製造システム１００の正面図および側面図がそれぞれ示されている。例示的なガラス製造システム１００は、その中に、回転ロールの対１０６に供給される溶融ガラス１０４の自由落下流に変化する溶融ガラス１０４（図示せず）の案内流がある搬送システム１０２を含む。回転ロールの対１０６は、自由落下する溶融ガラス１０４を受容し、溶融ガラス１０４を圧延して板ガラス１１０を成形する２つの回転ロール１０８ａおよび１０８ｂを有する。一実施形態において、回転ロールの対１０６には、約１５０〜１０，０００ポアズの粘度を有する溶融ガラス１０４が供給される。約１５０〜１０，０００ポアズの粘度を有する溶融ガラス１０４の例には、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．から市販されているＤ００３５ガラス、Ｅｕｒｏｋｅｒａから市販されているＫｅｒａｂｌａｃｋガラスセラミック、米国特許第５，９６８，８５７号明細書（その内容は参照により本明細書中に組み込まれる）に記載されているスピネルガラスセラミックスの前駆体ガラスがある。２つの回転ロール１０８ａおよび１０８ｂは溶融ガラス１０４を圧延して、通常約２〜５ミリメートルの間の厚さを有する板ガラス１１０を成形することができ、表面粗さは４ナノメートルＲａと小さく、１ナノメートルＲａさえも達成することができる。
【００１２】
所望であれば、ガラス製造システム１００はそれぞれが、回転ロールの対１０６の下に位置する、さらに圧延してより精密に板ガラス１１０を成形する、回転ロール１１４ａおよび１１４ｂを備えた１つまたは複数のさらなる回転ロールの対１１２（一方が示されている）を有することができる。また、回転ロール１０８ａおよび１０８ｂの一方または両方（および所望であれば回転ロール１１４ａおよび１１４ｂの一方または両方）は、溶融ガラス１０４が回転ロール１０８ａと１０８ｂとの間で圧延されると、（および回転ロール１１４ａおよび１１４ｂが使用される場合）、次いで成形される板ガラス１１０は２つの外縁部１１８ａおよび１１８ｂと比べてより厚い中央部１１６を有するような補償回転ロールであってもよい。いくつかの例示的な補償回転ロールについての詳細な説明は実験用ガラス製造システム１００について述べる際に以下に提供される。最後に、回転ロール１０８ａおよび１０８ｂ（および使用される場合、回転ロール１１４ａおよび１１４ｂ）は、１つまたは複数の駆動制御モータ（図示せず）によって駆動されてもよい。駆動制御モータは、溶融ガラス１０４が圧延される速度、溶融ガラス１０４が圧延されるトルク、または板ガラス１１０を得るために溶融ガラス１０４を圧延する速度とトルク両方の組み合わせを制御するために使用することができる。
【００１３】
また、ガラス製造システム１００は、板ガラス１１０の２つの外縁部１１８ａおよび１１８ｂが板ガラス１１０の中央部１１６と比べてより高温にさらされる位置に横断温度勾配がある温度管理環境１２０も含む。温度管理環境１２０は横断温度勾配を設け、すべてではないとしてもほとんどの板ガラス１１０が好ましくは約２ミリメートル未満、より好ましくは約１００マイクロメートル未満のほぼ一定の厚さを有するように板ガラス１１０を引き出し、延伸する。本明細書中に記載されるほぼ一定の厚さとは、引き出された板ガラス１１０の上から下までの厚さに対する板ガラス１１０の幅全体の厚さである。一実施形態において、温度管理環境１２０は、工程の少なくとも一部を密閉すること、および（例えば）、（１）製造工程の外部からの冷却を制限する断熱、（２）板ガラス１１０の中央部１１６においてより低い温度を維持するための強制空冷などの能動的な冷却または水冷式デバイス等などの放射ヒートシンクおよび／または（３）加熱管等を巻いた物を介して印加され、板ガラス１１０を再加熱する、特に板ガラス１１０の外縁部１１８ａおよび１１８ｂを再加熱する、電気加熱などの能動的な加熱を使用することによって生成されうる。温度管理環境１２０の主要目的は圧延作業後に板ガラス１１０をわずかに再軟化させ、適度に低い力を使用して板ガラス１１０を引き出し、延伸することである。この再加熱される領域はむしろ小さくあるべきである、すなわち、長すぎる再加熱領域は板ガラス１１０の幅の損失が増加する結果になりうるため、回転ロールの対１０６および１１２の下ほどまで長くすべきではない。実際、温度管理環境１２０は、連続するいくつかの異なる領域を有することができ、１つまたは複数のこれらの領域内において、板ガラス１１０の２つの外縁部１１８ａおよび１１８ｂは板ガラス１１０の中央部１１６と比べてより低い温度にさらされてもよい。
【００１４】
ガラス製造システム１００は、所望であれば、板ガラス１１０の第１の端部１２６ａが第１のエッジロールの対１２２に関連する２つのエッジロール１２８ａと１２８ｂとの間に引き出され、板ガラスの対向する第２の端部１２６ｂが第２のエッジロールの対１２４に関連する２つのエッジロール１３０ａと１３０ｂとの間に引き出される、第１のエッジロールの対１２２および第２のエッジロールの対１２４を含むことができる。第１および第２のエッジロールの対１２２および１２４は、板ガラス１１０の幅を実質的に維持する一方で板ガラス１１０を延伸することができるような適切なガラス粘度を可能にする温度を維持する温度管理環境１２０内にある。示されるように、第１および第２のエッジロールの対１２２および１２４の下に位置して板ガラス１１０の幅を実質的に維持する一方でさらに板ガラス１１０を引き出し延伸する１つまたは複数のさらなるエッジロールの対１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ、１３８ａおよび１３８ｂを設けることもできる。
【００１５】
動作時、エッジロールの対１２２、１２４、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ、１３８ａおよび１３８ｂは、板ガラス１１０に、例えばそれが１０７ポアズを下回りなお成形可能な状態にあるうちに接触し、別の場合においては使用可能な部分または良質な領域として知られている板ガラス１１０の中央部１１６への接触を回避する。エッジロールの対１２２、１２４、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ、１３８ａおよび１３８ｂは、板ガラス１１０を対応するエッジロールの線形速度に局所的に従わせ、通常、例えば、局所的に薄くなることまたはエッジロールの表面上に機械加工された何らかのパターンを刻印することなどのある種の板ガラス１１０の変形を引き起こす原因となるが、板ガラス１１０の幅は実質的に維持する。最後に、１つまたは複数のエッジロールの対１２２、１２４、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ、１３８ａおよび１３８ｂは、１つまたは複数の駆動制御モータ（図示せず）によって駆動されてもよい。駆動制御モータは、板ガラス１１０が引き出される速度、板ガラス１１０が引き出されるトルク、または板ガラス１１０が引き出される速度とトルク両方の組み合わせを制御するために使用されうる。
【００１６】
所望であれば、ガラス製造システム１００はまた、各引張ロールの対が板ガラス１１０を受容し、さらに引き出し延伸し、少なくともその中央部１１６（使用可能な部分）において所望の厚さを得る手助けをする２つの引張ロール１４２ａおよび１４２ｂを有する１つまたは複数の引張ロールの対１４０（１つが示される）も含むことができる。引張ロールの対１４０は板ガラス１１０を温度管理環境１２０から受容し、使用する場合は、最も下のエッジロールの対１３８ａおよび１３８ｂ（例えば）を使用する。引張ロールの対１４０は温度管理環境１２０と比べてより低い温度で動作し、その主な機能は板ガラス１１０を加速させることである。この点において、板ガラス１１０は温度によっては１０１３ポアズの粘度を有しうる。この実施形態において、２つの引張ロール１４２ａおよび１４２ｂは板ガラス１１０の幅全体にわたるが、その中に形成されるアンダカット１４４ａおよび１４４ｂを有するため、板ガラス１１０は２つの外縁部１２６ａおよび１２６ｂの近傍のみに接する。別の実施形態において、引張ロールの対１４０は、２つのロールが一方の外縁部１２６ａをつかみ、別の２つのロールが他方の外縁部１２６ｂをつかむ４つのロールを有しうる。最後に、引張ロールの対１４０と関連する１つまたは複数の引張ロール１４２ａおよび１４２ｂは、１つまたは複数の駆動制御モータ（図示せず）によって駆動されてもよい。駆動制御モータは、板ガラス１１０が引き出される速度、板ガラス１１０が引き出されるトルク、または板ガラス１１０が引き出される速度とトルク両方の組み合わせを制御するために使用されうる。
【００１７】
上記の観点から、本発明の別の実施形態は、
溶融ガラス（１０４）が案内流から自由落下流へと変化する搬送システム（１０２）と、
溶融ガラスの自由落下流を受容し、溶融ガラスを圧延して板ガラス（１１０）を成形する２つの回転ロール（１０８ａ、１０８ｂ）を有する回転ロールの対（１０６）であって、２つの回転ロールに受容される際、溶融ガラスは１５０〜１０，０００ポアズの範囲の粘度を有し、板ガラスは２つの回転ロールによって引き出された後に約２〜５ミリメートルの厚さおよび約１〜４ナノメートルＲａの間の粗度を有する、回転ロールの対（１０６）と、
板ガラスの２つの外縁部（１１８ａ、１１８ｂ）が板ガラスの中央部（１１６）と比べてより高温にさらされる横断温度勾配を有する温度管理環境（１２０）であって、温度管理環境は横断温度勾配を設けて板ガラスがほぼ一定の厚さを有するように板ガラスを延伸する、温度管理環境（１２０）と、
（１）第１のエッジロールの対（１２２）および第２のエッジロールの対（１２４）であって、第１のエッジロールの対と第２のエッジロールの対との両方とも温度管理環境内に配置され、板ガラスの第１の端部（１２６ａ）は第１のエッジロールの対に関連する２つのエッジロール（１２８ａ、１２８ｂ）間に引き出され、板ガラスの対向する第２の端部（１２６ｂ）は第２のエッジロールの対に関連する２つのエッジロール（１３０ａ、１３０ｂ）間に引き出され、それによって、第１のエッジロールの対および第２のエッジロールの対は板ガラスの幅を実質的に維持しながら、板ガラスを温度管理環境内で引き出し延伸するものである第１のエッジロールの対（１２２）および第２のエッジロールの対（１２４）、または（２）板ガラスを受容し、板ガラスを温度管理環境内で引き出し延伸する、温度管理環境の下に位置する引張ロールの対であって、温度管理環境により提供される横断温度勾配により、板ガラスが実質的に一定の厚さを有するように板ガラスが延伸されるものである引張ロールの対：の少なくとも一方と、
を備える、ガラス製造システム（１００、１００'、１００’’）を含む。
【００１８】
そのような実施形態において、例えば、回転ロールの少なくとも１つを、溶融ガラスが回転ロール間で圧延されると、次いで成形される板ガラスは２つの外縁部と比べてより厚い中央部を有するような補償ロールとすることができる。
【００１９】
そのような実施形態は、それぞれの対の引張ロールが、板ガラスが温度管理環境を通過した後に板ガラスを受容して引き出す２つの引張ロール（１４２ａ、１４２ｂ）を有する少なくとも１つの対の引張ロール（１４０）をまたさらに含んでもよい。
【００２０】
回転ロールの対１０６および１１２（場合によっては任意の補償回転ロールの対１０６および１１２）と、温度管理環境１２０と、場合によっては任意のエッジロールの対１２２、１２４、１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ、１３８ａおよび１３８ｂと、任意の引張ロールの対１４０を利用するガラス製造システム１００は、約２ミリメートル未満の厚さおよび約４ナノメートルＲａ未満の粗度、より好ましくは約１００マイクロメートル未満の厚さおよび約０．２５ナノメートルＲａの粗度を有する板ガラス１１０を製造することができる。加えて、ガラス製造システム１００は板ガラス１１０の中央部１１６内がほぼ一定の厚さとなるような非常に良好な厚さ制御を有することができる。圧延後に板ガラス１１０を延伸することで、板ガラス１１０の中央部１１６がほぼ一定の厚さを有する板ガラス１１０になるとは限らないことに留意されたい。以下に記載される実験において、どのタイプのプロセスバリアントおよびパラメータを使用すると、ガラス製造システム１００に、所望の厚さ分布を有するその中央部１１６を少なくとも有する板ガラス１１０を製造させることができるかを説明する。
【００２１】
これらの実験においてガラス製造システム１００は、表１に示すように４つの異なる構成を有していた。
【表１】
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【００２２】
注１：ケースＡに関連する実験用ガラス製造システムは本発明の特徴、すなわち補償回転ロール、熱環境勾配またはエッジロールのいずれも含まない。
【００２３】
注２：圧延後に引き出しが適用される場合、板ガラス１１０の幅の損失が不可避的に発生する。エッジロールがなく、引き出し力が圧延工程のかなり下流に位置する引張ロール（例えば）によって印加されるケースと比較すると、エッジロールは、この幅の損失を制限することができる。
【００２４】
ケースＡおよびＢに関連する実験用ガラス製造システム１００では、回転ロール１０８ａおよび１０８ｂの両方が１７．５センチメートルの径を有する、１つのモータ駆動の一定回転ロールの対１０６が使用された。対照的に、ケースＣおよびＤに関連する実験用ガラス製造システム１００では、溶融ガラス１０４が補償ロール１０８ａとフラットロール１０８ｂ間で圧延されると、次いで成形される板ガラス１１０は２つの外縁部１１８ａおよび１１８ｂと比べてより厚い中央部１１６を有するように、一方の回転ロール１０８ａが補償ロールおよび他方の回転ロール１０８ｂがフラットロールである１つのモータ駆動の補償回転ロールの対１０６が使用された。図２は、一方のフラットロール１０８ｂおよび他方の補償ロール１０８ａを有する例示的な補償回転ロールの対１０６を示し、補償ロール１０８ａは、相対的に小さく、端部２０４ａおよび２０４ｂの方へ行くにつれてサイズが徐々に増加する径を有する中央部２０２を有する。図３は、補償回転ロールの対１０６によって圧延された後ではあるが引き出される前の板ガラス１１０の形状を示すグラフであり、ｘ軸は板ガラス１１０の中心線（メートル）からの距離を示し、ｙ軸は板ガラス１１０の圧延後の厚さ（メートル）を示す。一方、補償回転ロールの対１０６は、両ロールが、相対的に小さく、端部２０４ａおよび２０４ｂの方へ移動するにつれてサイズが徐々に増加する径を有する中央部２０２を有する２つの補償回転ロール１０８ａおよび１０８ｂを有していてもよい。
【００２５】
ケースＡに関連する実験用ガラス製造システム１００では温度管理環境１２０を利用しなかった。対照的に、ケースＢ〜Ｄに関連する実験用ガラス製造システム１００では板ガラス１１０の２つの外縁部１１８ａおよび１１８ｂが板ガラス１１０の中央部１１６と比べてより高温にさらされる横断温度勾配がある温度管理環境１２０を利用した。特に、温度管理環境１２０は図４のグラフに示す粘度曲線４０２および４０４に対応する板ガラス１１０の中央部１１６の温度を生成するよう製作された。このグラフにおいて、ｘ軸は回転ロールの対１０６からの距離（メートル）を示し、曲線４０２に関連するｙ１軸（左側）はガラス粘度（ポアズ）を示し、曲線４０４に関連するｙ２軸（右側）は対数（粘度）を示す。温度管理環境１２０は、回転ロールの対１０６の下の製造工程の一部を密閉し、電気ヒータを使用して板ガラス１１０の外縁部１１８ａおよび１１８ｂを加熱し、制御された熱損失を使用して板ガラス１１０の中央部１１６においてより低い温度を維持することによって製作された。
【００２６】
ケースＡ〜Ｃに関連する実験用ガラス製造システム１００ではエッジロールを利用しなかった。対照的に、ケースＤに関連する実験用ガラス製造システム１００では、板ガラス１１０の第１の端部１２６ａが、第１のエッジロールの対１２２に関連する２つのエッジロール１２８ａと１２８ｂとの間に引き出され、板ガラス１１０の対向する第２の端部１２６ｂが、第２のエッジロールの対１２４に関連する２つのエッジロール１３０ａおよび１３０ｂ間に引き出される、板ガラス１１０のそれぞれの側にある一組のエッジロールの対１２２および１２４を利用した。それぞれのエッジロール１２８ａ、１２８ｂ、１３０ａおよび１３０ｂは２インチ（５．０８センチメートル）の径を有し、それぞれは板ガラス１１０の第１または第２の端部１２６ａおよび１２６ｂのいずれかに３センチメートル幅で接触した。この構成において、エッジロール１２８ａ、１２８ｂ、１３０ａおよび１３０ｂが回転ロールの対１０６の０．５メートル下および温度管理環境１２０内に配置された。最後に、ケースＡ〜Ｄに関連する実験用ガラス製造システム１００では、回転ロールの対１０６の１．５〜２メートル下に配置される１つの引張ロールの対１４０を利用した。引張ロールの対１４０は、１００ミリメートルの外径を有し、板ガラス１１０の幅全体に及ぶ２つの引張ロール１４２ａおよび１４２ｂを有していたが、それらはアンダカット１４４ａおよび１４４ｂを有していたため、板ガラス１１０は２つの外縁部１２６ａおよび１２６ｂの近傍でのみ接していた。
【００２７】
ケースＡ〜Ｄのすべてにおいて、実験用ガラス製造システム１００では、以下の組成を有するガラスセラミック前駆体が使用された。６８．２５重量％のＳｉＯ２、１９．２重量％のＡｌ２Ｏ３、３．５重量％のＬｉ２Ｏ、１．２重量％のＭｇＯ、１．６重量％のＺｎＯ、０．８重量％のＢａＯ、２．６重量％のＴｉＯ２、１．７重量％のＺｒＯ２、０．６重量％のＡｓ３Ｏ４、０．３５重量％のＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ、および０．２重量％のＶ２Ｏ５。もちろん、ガラス製造システム１００は、ガラス状態（例、ガラスまたはガラスセラミック前駆体）の様々な材料を使用して、例えば、ガラスセラミックス板、ホウケイ酸ガラス板（例、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス）、ホワイトクラウンガラス板または無アルカリガラス板を含む多くの様々なタイプの板ガラス１１０を製造することができる。実験用ガラス製造システム１００は、約６０トン／日の処理量および１．５メートルの広い板ガラス１１０の製造のために約９０ポンド（４１キログラム）／時／インチ（２．５４センチメートル）の流れ密度を有した。実験用ガラス製造システム１００は約３．７５メートル／分の圧延速度を有し、厚さ３ミリメートルの板ガラス１１０が圧延された。また、実験用ガラス製造システム１００は、リドロー比３を有し、最終板ガラス１１０の出口速度は上流板ガラス１１０の圧延速度と比べて３倍速かった。次にこれらの実験の結果が図５について記載される。
【００２８】
図５を参照すると、本発明の異なる実施形態によるケースＡ〜Ｄに基づく実験用ガラス製造システム１００によって製造される板ガラス１１０の最終厚さプロファイルを示すグラフがある。このグラフにおいて、ｘ軸は板ガラス１１０の中心線からの距離（メートル）を示し、ｙ軸は局所厚さ（メートル）を示し、ケースＡ〜Ｄそれぞれは線５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃおよび５０２ｄに対応する。示されるように、本発明の特徴、すなわち補償回転ロール、熱環境勾配またはエッジロールのいずれもが使用されない場合、結果は、製造される板ガラス１１０は厚さの均一性および幅が保持される程度（曲線５０２ａを参照のこと）という点において満足のいかないものとなる。また、本発明の特徴の少なくとも１つを使用して望ましい板ガラス１１０（曲線５０２ｂ、５０２ｃおよび５０２ｄを参照のこと）を製造すべきであることがわかる。実際、ガラス製造システム１００は、望ましい板ガラス１１０を製造するために本発明の特徴のうちの１つ、２つまたは３つをどのような組み合わせで使用してもよい。特に、これらの実験は以下の特徴の効果を例示した。
【００２９】
・  初めに不均一な厚さの板ガラス１１０を圧延するために回転ロール１０６のうち１つを形成する。
【００３０】
・  板ガラス１１０が中央部１１６と比べて１００℃高い環境にさらされる側部１１８ａおよび１１８ｂを有する横断温度勾配を適用する。
【００３１】
・  板ガラス１１０の側部１２６ａおよび１２６ｂのそれぞれに一組のエッジロール１２２および１２４を当てる。エッジロール１２２および１２４は回転ロール１０６の出口から０．５メートル離して配置される。
【００３２】
前述のことから、各タイプの変形、すなわち補償回転ロール、熱環境勾配またはエッジロールは板ガラス１１０の厚さプロファイルに影響を与えることが明確であると思われる。本発明を用いることで、板ガラス１１０の幅の大部分でほぼ一定の厚さを有する板ガラス１１０を幅広い範囲のドロー比で製造することが可能であることがすぐに認識されるであろう。加えて、本発明が以下の特性のうち１つまたは複数を有する高品質のガラスの薄板を提供するための方法を提供することができるということはすぐに認識されるであろう。
【００３３】
・  高い処理量（１トン／時／メートル幅を達成可）。
【００３４】
・  低コスト。
【００３５】
・  １ミリメートル未満、およびさらには１００マイクロメートル未満のガラス厚さ性能。
【００３６】
・  ５０００ポアズまで、任意選択により、２００ポアズまでの液相粘度のガラスの受容。
【００３７】
・  ０．２５ナノメートルＲａの範囲を達成する表面品位。
【００３８】
・  非常に高歪点のガラス材料の成形。
【００３９】
・  無アルカリガラス組成物に適用可。
【００４０】
図１〜５に対して上に記載された本発明の実施形態による例示的なガラス製造システム１００では、垂直圧延形態を使用して板ガラス１１０を製造した。一方、本発明は、図６に示すように、板ガラス１１０を製造する際にガラス製造システム１００'が傾斜圧延形態を有する実施形態を有することができる。さらに別の代案において、本発明は、図７に示すように、板ガラス１１０を製造する際にガラス製造システム１００’’が水平圧延形態を有する実施形態を有することができる。例示的なガラス製造システム１００および１００'は１つの回転ロールの対１０６のみを備えて示されているが、それらはあらゆる数の回転ロールの対を有することができる。
【００４１】
本発明のいくつかの態様が添付の図面に示され、かつ前述の発明を実施するための形態に記載されたが、本発明は開示された実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲に記載および定義される本発明の精神から逸脱することなく多くの修正、変形および交換が可能であることが理解される。本明細書において使用される、「本発明」または「発明」への言及は、例示的な実施形態に関するものであり、添付の特許請求の範囲に包含されるそれぞれの実施形態に関するものとは限らないことにも留意されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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