(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスの成形に用いられるガラス成形ロールであって、
所定の間隔をおいて互いの回転軸が平行となるように配置された１対の成形ロールから構成され、
前記成形ロールが、
ヤング率が５０ＧＰａ以上であり、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が１０〜１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にある低熱伝導性材料からなり、中心に長手方向に冷媒用流路を有する円柱状の中心部材と、
前記中心部材上に同心的に形成された、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が前記低熱伝導性材料の熱伝導率より大きく、１０Ｗ／ｍ・Ｋを超え４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲にある高熱伝導性材料からなり、内部に同心状にかつ長手方向に沿って加熱手段が配設された熱伝導層と、
前記熱伝導層上に同心的に形成された周面がガラス成形面とされた被覆層と、
を有することを特徴とするガラス成形ロール。
【請求項２】
前記溶融ガラスの軟化点温度領域が２５０〜７００℃である請求項１に記載のガラス成形ロール。
【請求項３】
前記溶融ガラスの粘度が０．０１〜１００ｄＰａ・ｓである請求項１または２記載のガラス成形ロール。
【請求項４】
前記溶融ガラスの軟化点温度領域において、前記高熱伝導性材料の熱伝導率が前記低熱伝導性材料の熱伝導率の１倍を超え１８倍以下の値である請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス成形ロール。
【請求項５】
前記熱伝導層の端部を覆い中央部で前記中心部材と接する、ヤング率が５０ＧＰａ以上の低熱伝導性材料からなる円盤状のフランジをさらに有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス成形ロール。
【請求項６】
さらに、両端部近傍に前記熱伝導層の表層部および前記被覆層を置き換えるかたちに配設された管状加熱手段を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス成形ロール。
【請求項７】
前記溶融ガラスがリン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスである請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス成形ロール。
【請求項８】
前記低熱伝導性材料が、ニッケルを主成分とする、鉄、クロム、コバルト、ニオブ、タングステン、モリブデンおよびマンガンから選ばれる金属との合金およびステンレス鋼から選ばれ、前記高熱伝導性材料が、鉄、低炭素鋼、高炭素鋳鉄、銅、銅を主成分とする合金、アルミニウムおよびアルミニウムを主成分とする合金から選ばれる請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス成形ロール。
【請求項９】
前記被覆層がＮｉ−Ｂ−Ｗ合金メッキ層である請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス成形ロール。
【請求項１０】
溶融ガラスを成形してガラス板を製造する方法において、
所定の間隔をおいて互いの回転軸が平行となるように配置された１対の成形ロールから構成され、
前記成形ロールが、
ヤング率が５０ＧＰａ以上であり、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が１０〜１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にある低熱伝導性材料からなり、中心に長手方向に冷媒用流路を有する円柱状の中心部材と、
前記中心部材上に同心的に形成された、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が前記低熱伝導性材料の熱伝導率より大きく、１０Ｗ／ｍ・Ｋを超え４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲にある高熱伝導性材料からなり、内部に同心状にかつ長手方向に沿って加熱手段が配設された熱伝導層と、
前記熱伝導層上に同心的に形成された周面がガラス成形面とされた被覆層と、
を有するガラス成形ロールを用いて前記溶融ガラスを成形することを特徴とするガラス板の製造方法。
【請求項１１】
前記溶融ガラスの軟化点温度領域が２５０〜７００℃である請求項１０に記載のガラス板の製造方法。
【請求項１２】
前記溶融ガラスの粘度が０．０１〜１００ｄＰａ・ｓである請求項１０または１１記載のガラス板の製造方法。
【請求項１３】
前記溶融ガラスがリン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスである請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス成形ロールおよびガラス板の製造方法に係り、詳しくは溶融ガラスのロールアウト成形に適用可能な、温度制御特性に優れるガラス成形ロールおよびガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フツリン酸ガラスやリン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスのような、温度と粘性の関係が急峻なガラス、すなわち、溶融状態から固化直前まで極めて低粘度である溶融ガラスを板状に成形する方法としては、キャスティング法とよばれる溶融したガラス素地を板状の固定テーブルまたはコンベアのような可動テーブルや鋳型上に流し出し、テーブルや鋳型からの冷却によりガラスを固化させながら徐冷帯に押し出す方法が従来から行われている。この方法では、押し出す際に冷却や膜厚調整の目的で、圧延ロールを使用することも広く行われている。【０００３】
しかしながら、上記キャスティング法では、溶融ガラスの供給量や成形温度、時間等の成形条件の制御が困難であり、また、ガラス素地表面を広範囲に大気に曝しながら成形が行われることから、揮発性の高い成分からなるガラス組成の場合、成形途中でガラス素地表面から有効成分が揮発して成分の不均一が生じ、これらに起因する脈理や歪の発生が問題であった。【０００４】
一方で各種可塑性材料のロール成形技術においてはさまざまな技術開発が行われており、例えば、特許文献１には、溶融ガラスの成形温度を圧延ロールの表面温度により制御する技術が記載されている。また、特許文献２には、溶融ガラスの供給量の変化に合わせてコンベアの速度を制御する技術が、特許文献３には、溶融ガラスの供給量を制御する技術が、特許文献４には、溶融ガラスが供給される鋳型の温度制御に関する技術がそれぞれ記載されている。しかしながら、これらの方法をそのまま低粘度の高揮発性ガラスのロール成形に適用させてみても上記脈理や歪の発生を十分に抑えられていないのが現状であった。【０００５】
さらに、上記キャスティング法では、板厚は表面張力により一義的に決まるため、薄板化することが難しく、スキージや圧延ロールのような部材を用いて薄板化を試みても、スキージ通過後に表面張力でまた厚みが戻ってしまうため、厚さが均一な薄板の成形が困難であった。したがって、得られた板ガラスについて、板厚の不均一部分や不具合の発生した部分を機械研磨によって除去する必要があり製品歩留まりの点でも改善が必要とされた。【０００６】
一方、ソーダライムガラス等からなる高粘度の溶融ガラスを板状に生産性よく成形する方法の一つとして、従来から、二本の近接平行配置されたロールの間に溶融ガラスを供給し、該ロール間出口からのガラス素地を流下するロールアウト法（例えば、特許文献５、特許文献６、特許文献７を参照）が適用されている。【０００７】
このロールアウト法を、上記低粘度の溶融ガラスの板状成形における上記問題を改善するために利用することが考えられるが、上記高粘度の溶融ガラスにおける方法や装置を低粘度の溶融ガラスにそのまま適用しても、溶融ガラスのロールへの均一供給、ロールの適切な温度制御等が十分に行えず、得られる板ガラスは不均一なものになるため、現在のところ実用化にはいたっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１７１１２７号公報
【特許文献２】特開２００３−１９２３６１号公報
【特許文献３】特開２００６−１４３５６９号公報
【特許文献４】特開２００７−２６９５００号公報
【特許文献５】特開２０００−２０３８５３号公報
【特許文献６】特開平１０−２９７９２８号公報
【特許文献７】特開平１１−１３９８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、溶融ガラス、特に低粘度の溶融ガラスのロールアウト成形に適用可能な、温度制御特性に優れるガラス成形ロールおよびガラス板の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のガラス成形ロール（以下、「成形ロール」という）は、溶融ガラスの成形に用いられるガラス成形ロールであって、所定の間隔をおいて互いの回転軸が平行となるように配置された１対の成形ロールから構成され、前記成形ロールが、ヤング率が５０ＧＰａ以上であり、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が１０〜１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にある低熱伝導性材料からなり、中心に長手方向に冷媒用流路を有する円柱状の中心部材と、前記中心部材上に同心的に形成された、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が前記低熱伝導性材料の熱伝導率より大きく、１０Ｗ／ｍ・Ｋを超え４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲にある高熱伝導性材料からなり、内部に同心状にかつ長手方向に沿って加熱手段が配設された熱伝導層と、前記熱伝導層上に同心的に形成された周面がガラス成形面とされた被覆層と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の成形ロールが成形の対象とする溶融ガラスとして、具体的には、粘度が０．０１〜１００ｄＰａ・ｓの溶融ガラスが挙げられる。
本発明の成形ロールにおいては、前記溶融ガラスの軟化点温度領域において、前記高熱伝導性材料の熱伝導率が前記低熱伝導性材料の熱伝導率１倍を超え１８倍以下の値であることが好ましい。
本発明の成形ロールにおいては、前記熱伝導層の端部を覆い中央部で前記中心部材と接する、ヤング率が５０ＧＰａ以上の低熱伝導性材料からなる円盤状のフランジをさらに有することが好ましい。
本発明の成形ロールは、さらに、両端部近傍に前記熱伝導層の表層部および前記被覆層を置き換えるかたちに配設された管状加熱手段を備えてもよい。【００１２】
本発明の成形ロールは、前記溶融ガラスがフツリン酸ガラス、リン酸ガラス、またはホウ酸塩ガラスである場合に好適に使用できる。なお、これらのガラスにおいては軟化点温度領域は２５０〜７００℃である。
低熱伝導性材料としては、ニッケルを主成分とする、鉄、クロム、コバルト、ニオブ、タングステン、モリブデンおよびマンガンから選ばれる金属との合金およびステンレス鋼から選ばれる金属材料が好ましく、高熱伝導性材料としては、鉄、低炭素鋼、高炭素鋳鉄、銅、銅を主成分とする合金、アルミニウムおよびアルミニウムを主成分とする合金から選ばれる金属材料が好ましい。
【００１３】
さらに、リン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスの溶融ガラス、すなわち、該ガラスの軟化点温度領域が２５０〜７００℃のガラスを成形する際には、前記被覆層はＮｉ−Ｂ−Ｗ合金メッキ層であることが好ましい。【００１４】
また、本発明のガラス板の製造方法は、溶融ガラスを成形してガラス板を製造する方法において、所定の間隔をおいて互いの回転軸が平行となるように配置された１対の成形ロールから構成され、前記成形ロールが、ヤング率が５０ＧＰａ以上であり、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が１０〜１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にある低熱伝導性材料からなり、中心に長手方向に冷媒用流路を有する円柱状の中心部材と、前記中心部材上に同心的に形成された、前記溶融ガラスの軟化点温度領域における熱伝導率が前記低熱伝導性材料の熱伝導率より大きく、１０Ｗ／ｍ・Ｋを超え４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲にある高熱伝導性材料からなり、内部に同心状にかつ長手方向に沿って加熱手段が配設された熱伝導層と、前記熱伝導層上に同心的に形成された周面がガラス成形面とされた被覆層と、を有するガラス成形ロールを用いて前記溶融ガラスを成形することを特徴とする。
本発明の製造方法に用いる溶融ガラスとして、具体的には、粘度が０．０１〜１００ｄＰａ・ｓの溶融ガラスが挙げられる。
なお、本明細書において、溶融ガラスの軟化点温度領域とは、溶融ガラスの成形時における溶融状態から固化する直前までの温度領域をいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溶融ガラス、特に低粘度の溶融ガラスのロールアウト成形に適用可能な、温度制御特性に優れるガラス成形ロールおよびガラス板の製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】溶融ガラスをロールアウト成形法で成形する装置の一例の外観図である。
【図２】図１に示す成形装置において溶融ガラスが１対の成形ロール間を通過する状態を模式的に示す図である。
【図３Ａ】本発明の成形ロールの実施形態の一例の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す成形ロールの長手方向の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示す成形ロールのＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図４】図３に示す成形ロールにおける加熱手段の配置を示す図である。
【図５Ａ】本発明の成形ロールの実施形態の別の一例の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す成形ロールの長手方向の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示す成形ロールのＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお本発明は、下記説明に限定して解釈されない。
本発明の成形ロールは、溶融ガラスの成形を対象とするものであり、所定の間隔をおいて互いの回転軸が平行となるように配置された１対の成形ロールから構成され、前記成形ロールが、ヤング率が５０ＧＰａ以上の低熱伝導性材料からなり、中心に長手方向に冷媒用流路を有する円柱状の中心部材と、前記中心部材上に同心的に形成された高熱伝導性材料からなり、内部に同心状にかつ長手方向に沿って加熱手段が配設された熱伝導層と、前記熱伝導層上に同心的に形成された周面がガラス成形面とされた被覆層と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の成形ロールは、溶融ガラスを回転する１対の成形ロール間を通過させることで板状に成形する、いわゆるガラスのロールアウト成形法に用いられ、成形される溶融ガラスは、粘度が低粘度、特に０．０１〜１００ｄＰａ・ｓの低粘度の溶融ガラスの成形に好適であり、さらに粘度が０．１〜１００ｄＰａ・ｓの溶融ガラスの成形においてより高い効果が発揮される。
【００１９】
ここで、本発明の成形ロールを用いた成形加工は、上記の通り、溶融ガラスにおける温度と粘度の関係が急峻で、溶融状態から固化直前まで極めて低粘度である溶融ガラスの場合に好適である。ロールアウト成形法により、溶融ガラスを脈理や歪の発生を抑制しながら生産性よく成形するためには、溶融ガラスの供給に対して成形ロールの表面温度を適正に制御することが要求される。
本発明においては、成形ロールの構成を上記構成とすることで、溶融ガラスの供給に対して成形ロールの表面温度を適正に制御可能とし、ロールアウト成形法で溶融ガラス、特に低粘度の溶融ガラスを脈理や歪の発生を抑制しながら生産性よく成形することを可能とするものである。また、ロールアウト成形法によることで、用いる溶融ガラスが揮発性の高い成分からなるガラス組成の場合には、大気に曝される時間が短くなり揮発性成分の揮散による成分の不均一化を抑制することも可能となる。
【００２０】
以下、本発明の成形ロールについて、溶融ガラスをロールアウト成形法により成形する成形装置とともに具体的に説明する。
図１は、溶融ガラスをロールアウト成形法で成形する装置の一例の外観図である。図２は図１に示す成形装置において溶融ガラスが１対の成形ロール間を通過する状態を模式的に示す成形ロール長手方向に垂直な断面図である。なお、図２では成形ロール２の断面の詳細を省略している。図３Ａ〜図３Ｃは本発明の成形ロールの実施形態の一例を示す図であり、図５Ａ〜図５Ｃは本発明の成形ロールの実施形態の別の一例を示す図である。本発明の成形ロールは、例えば、図１に示される成形装置の成形ロールとして使用される。
【００２１】
成形装置１は、１対の成形ロール２と、これら１対の成形ロール２間に配置される１対の溶融ガラス堰止め部材（以下、「堰止め部材」）３とを有する。１対の堰止め部材３間上には、例えば粘度が０．０１〜１００ｄＰａ・ｓの溶融ガラスＧｍを流下するノズル５が設けられる。また、１対の成形ロール２の下部には、例えば、徐冷手段６、引出ロール７、切断手段８等がこの順に設けられる。
【００２２】
図１、図２に示す通り、本例においては外径の等しい１対の成形ロール２が、互いの回転軸Ｘが平行となるように水平に配置されるとともに、所望の厚さのガラスを得るために成形ロール２間に所定の幅の隙間Ｓを設けて配置されている。この１対の成形ロール２間の上部側の空間部に、長手方向に間隔Ｌをあけて１対の堰止め部材３が成形ロール２と摺接するように配置される。
【００２３】
溶融ガラスの成形に際して、上記１対の成形ロール２と１対の堰止め部材３で囲まれた空間領域（以下、この空間領域を「貯留部」という。）に、溶融ガラスＧｍが成形装置１外部の溶融窯よりノズル５を介して連続的に供給され貯留される。
【００２４】
成形ロール２については後述するが、溶融ガラスＧｍと接する１対の堰止め部材３は、供給される溶融ガラスＧｍに対して反応性がなく、耐熱性や離型性に優れるとともに、溶融ガラスＧｍの急冷による部分的な固化を抑制する観点から、熱伝導率が低い材料、好ましくは２５０〜７００℃における熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材料で構成されることが好ましい。このような材料として、例えば、ガラス繊維もしくはアラミド繊維等の補強材が複合化された無機系複合材料、セラミックス材料が好適に挙げられる。無機系複合材料としては、例えばガラス繊維やアラミド繊維等の補強材とセメントやケイ酸カルシウム等の無機質結合材とからなるものが挙げられる。無機系複合材料としては、市販品を使用でき、特に離型性の観点からロスナボード（日光化成株式会社製、商品名）が好適に用いられる。セラミックス材料としては、特に離型性の観点から窒化ホウ素が好適に用いられる。
【００２５】
ノズル５は、１対の堰止め部材３間上に配置され、特に成形ロール２の幅方向に溶融ガラスＧｍを均等に広げて貯留させる観点から、１対の堰止め部材３間の中央部上に配置されることが好ましい。継ぎ目のないガラス板Ｇｓを成形する場合、１つのノズル５のみを設けることが好ましいが、成形後に小片に切断する場合等、ガラス板Ｇｓに継ぎ目があっても構わない場合、１対の堰止め部材３間に均等な間隔を設けて複数のノズル５を設けても構わない。ノズル５の形状は、特に限定されず、例えば、単管状、スリット状等が挙げられる。例えば、単管状の場合、その内径は２〜１２ｍｍが好ましい。
【００２６】
ノズル５から供給され貯留部に貯留された溶融ガラスＧｍは、１対の成形ロール２の回転に伴い成形ロール２間の隙間Ｓから下方に向かって、貯留部の幅、すなわち堰止め部材３間の間隔Ｌと同じ幅の板状に成形され、ガラス板Ｇｓとして連続的に押し出される。上記溶融ガラスの供給量は、成形して押し出されるガラスの量と同量となるように調整される。これにより、貯留部に貯留される溶融ガラスＧｍの量も一定となる。なお、ノズル５から供給される溶融ガラスＧｍに若干の供給変動があった場合においても貯留部がバッファーとなるため、ガラス板ＧＳの形状寸法は安定する。貯留部に供給された溶融ガラスＧｍは成形ロール２に接触することで温度を降下させながら成形ロール２の回転により隙間Ｓに達し適正な成形温度で成形ロール２間を通過し該ロール外へ押し出される。
【００２７】
なお、成形ロール２間の隙間Ｓの調整はエアーシリンダー等で行うため、ガラス板Ｇｓの厚さＴは、必ずしも成形ロール２間の隙間Ｓと同じ厚さにはならない。成形ロール２の回転速度が遅ければ、ガラス板Ｇｓの厚さＴは隙間Ｓよりも厚くなり、回転速度が速ければガラス板Ｇｓの厚さＴは隙間Ｓと同じ厚さとなる。好ましい回転速度は、ガラス板Ｇｓの厚さＴと隙間Ｓが同じ厚さになる回転速度である。
【００２８】
このような溶融ガラスのロールアウト成形においては、得られるガラス板の品質を良好なものとして維持するためには、溶融ガラスの温度を供給から成形まで管理することが必要である。この温度管理は上記貯留部における溶融ガラスＧｍの貯留量、上記１対の成形ロール２の回転速度およびその表面温度を制御することで行われる。すなわち、これらを適正に制御することで、脈理や歪の発生を抑制しながら溶融ガラス、特に低粘度の溶融ガラスからガラス板を生産性よく成形できる。なお、実際の成形では成形ロールの外径が各種ありうるので、以下の説明においては、回転速度に替えて周速度を用いる。
【００２９】
例えば、リン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスでは、上記溶融窯において通常６００〜１２００℃の溶融温度で溶融ガラスとされ、ノズル５から一定の供給量で連続的に成形装置１の貯留部に供給される。
【００３０】
ここで、上記１対の成形ロール２の外径が３０〜２００ｍｍであり、成形ロール２間の隙間Ｓが０．１〜２．０ｍｍである場合、溶融ガラスの貯留量は、貯留された溶融ガラスの空気との界面が１対の成形ロール２に接する線の間隔を貯留幅Ｗとすれば、その貯留幅Ｗが概ね２〜４０ｍｍの範囲となる量が好ましく、５〜１５ｍｍの範囲となる量がより好ましい。
【００３１】
この場合、成形ロール２の周速度は、３００〜２０００ｍｍ／分が好ましく、８００〜１５００ｍｍ／分がより好ましい。成形ロール２の表面温度は、２５０〜７００℃が好ましく、２８０〜４８０℃がより好ましい。なお、成形ロール２の表面温度は、図２に示すように貯留部と反対側の表面、具体的には成形ロール中心を通る鉛直方向の直線とのなす角度θが９０°、かつ成形ロール２の長手方向の中間部の位置で測定された温度をいう。
【００３２】
なお、例えば１対の成形ロール２の外径が１００ｍｍであり、成形ロール２間の隙間Ｓが１ｍｍであり、溶融ガラスＧｍの貯留量を貯留幅Ｗで示した際にＷが１０ｍｍである場合、成形ロール２の周速度を８００ｍｍ／分とすれば、溶融ガラスＧｍと成形ロール２との接触時間は１．６秒と算出される。また、同様に上記条件でＷが３０ｍｍである場合、成形ロール２の周速度を８００ｍｍ／分とすれば、溶融ガラスＧｍと成形ロール２との接触時間は２．９秒と算出される。この、接触時間において溶融ガラスＧｍは冷却され成形ロール２から押し出される際には固化してガラス板Ｇｓとなる。
【００３３】
本発明の成形ロールは、このような溶融ガラスの成形に用いられるものであり、上記機能を果たすために、上記本発明の構成を有する。本発明の成形ロールの構成を、図３Ａ〜図３Ｃに示される本発明の成形ロールの実施形態の一例としての成形ロール２Ａを用いて以下に説明する。図３Ａは本発明の成形ロール２Ａの平面図である。図３Ｂは成形ロールＡの長手方向の断面図であり、図３Ｃは成形ロール２Ａの図３ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【００３４】
図３Ａ〜図３Ｃに示される成形ロール２Ａは、ヤング率が５０ＧＰａ以上の低熱伝導性材料からなる円柱状の中心部材２１と、中心部材２１上に同心的に形成された高熱伝導性材料からなる熱伝導層２２と、熱伝導層２２上に同心的に形成された周面がガラス成形面とされた被覆層２３と、を有する。
【００３５】
さらに、成形ロール２Ａは、中心部材２１の内部を長手方向に冷媒が流通するための冷媒用流路２４を有するとともに、熱伝導層２２の内部に中心部材２１を中心として同心状にかつ長手方向に沿って加熱手段２５が配設されている。
【００３６】
図３Ａ〜図３Ｃに示される成形ロール２Ａにおいては、さらに上記熱伝導層２２の端部を覆い中央部で前記中心部材２１と接する、ヤング率が５０ＧＰａ以上の低熱伝導性材料からなる１対の円盤状のフランジ２６を有する。このフランジ２６は、本発明の成形ロールの必須構成要件ではないが、構成要件として含まれることが好ましい。
【００３７】
ここで、図１に示す成形装置１においては、１対の成形ロール２は互いに同じ大きさであるが、成形ロール２の外径については、１対の成形ロール２間で同じであっても、大きさの差異があってもよい。なお、１対の成形ロール２の外径が異なる場合であっても、周速度は互いに等速とする。周速度を等速にする方法としては、各成形ロール２に駆動装置を接続して独立に制御する方法、１つの駆動装置のみを用いてギヤ比の調整によって各成形ロール２の周速度を調整する方法が挙げられる。駆動装置としては、例えば無段階変速機構を備えるものや、サーボモータ等の可変モータが挙げられる。なお、本明細書において成形ロール２の外径とは、成形ロール２において上記溶融ガラスの貯留部が形成される部分の外径をいう。
【００３８】
成形ロール２Ａにおいて、駆動装置は、通常、中心部材２１の端部に接続され、中心部材２１の中心を長手方向に貫通する直線が回転軸Ｘとなり中心部材２１が回転することで成形ロール２Ａの全体が回転するものである。また、成形ロール２Ａの外径に関しては、小径とすることで、ガラス成形体の板厚を薄くできるが、成形ロール２Ａ内に内装される加熱手段２５や冷媒用流路２４が圧迫されないように、３０〜２００ｍｍの範囲が好ましく、さらに、５０〜１００ｍｍがより好ましい。
【００３９】
また、図１に示す成形装置１において、１対の成形ロール２の長さは、上記外径と同様に同じであっても異なってもよいが、少なくとも成形して得られるガラス板Ｇｓの幅に上記の１対の堰止め部材３の幅を加えた長さより長いことが必須である。効率よく温度制御するために、１対の成形ロール２の長さは、成形されるガラス板の幅より１〜２０ｍｍ長いことが好ましい。成形ロール２Ａのように、フランジ２６を有する場合には、フランジ２６を除く部分の長さが、成形される板状ガラスの幅より１〜２０ｍｍ長いことが好ましい。なお、本明細書において成形ロールの長さとは、成形ロールにおいて上記外径を有する部分の長さをいう。ここで、成形ロールがフランジを有する場合はフランジを除く部分の長さをいう。本発明の成形ロールにおいて、１対の成形ロールの外径および長さは、その表面温度制御の観点から同一であることが好ましい。
【００４０】
中心部材２１は、上記の通り外部の駆動手段と連結されている。中心部材２１が回転することで成形ロール全体が回転する機構を有することから、中心部材２１を構成する材料としては、剛性や靱性が高い材料が用いられる。具体的には、ヤング率が５０ＧＰａ以上の材料からなる。好ましくは、ヤング率は１００ＧＰａ以上であり、特に好ましくは２００ＧＰａ以上である。また、中心部材２１は、以下の理由から熱伝導性の低い材料により構成される。
【００４１】
この低熱伝導性の材料については、用いる溶融ガラスの固化温度領域において、以下の熱伝導層２２を構成する高熱伝導性材料の熱伝導率が、この中心部材２１を構成する低熱伝導性材料の熱伝導率の２〜１８倍の値となるように選択することが好ましい。
このように成形ロール２Ａの中心部を外周部より高断熱性の材料で構成することで、溶融ガラスの脱熱量を抑えることができるため、中心部材２１の内側に配置される冷媒用流路２４の径を小さく、ロール断面積を大きくできる。これにより、ロール剛性の向上と温度制御用の加熱手段２５の内装空間を担保できる。また、溶融ガラス、特に低粘度の溶融ガラス、例えばリン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスおよびフツリン酸ガラス等のロールアウト時の脱熱量を最適な表面温度付近に維持できるため、加熱手段２５が負担することになるエネルギー付与量を最小にでき、成形ロール２Ａにおける表面温度の温度制御性能を高めることが可能となる。
【００４２】
例えば、上記溶融ガラスとしてリン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスを用いた場合には、該ガラスの軟化点温度領域は２５０〜７００℃であり、低熱伝導性材料としてはこの温度領域において、熱伝導率が１０〜１００Ｗ／ｍ・Ｋである材料が好ましく、１５〜４０Ｗ／ｍ・Ｋである材料がより好ましい。
このような材料として、ステンレス鋼のような鉄系の鋼種や、ニッケルを主成分とする合金、具体的には、鉄、クロム、コバルト、ニオブ、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属から選ばれる金属とニッケルとの合金等の耐熱耐食金属が好適である。また、ステンレス鋼として、具体的には、ＳＵＳ３１０Ｓ（１５〜２５Ｗ／ｍ・Ｋ）、ＳＵＳ３０４（１５〜２５Ｗ／Ｍ・Ｋ）等が、ニッケルを主成分とする合金として、具体的には、インコネル６００（１５〜２５Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる。なお、各材料の後の括弧内に示す熱伝導率は、リン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスの固化温度領域２５０〜７００℃における熱伝導率である。
【００４３】
中心部材２１の外径としては、成形ロール２Ａの外径の１／１０〜６／１０のサイズであることが好ましく、２／１０〜５／１０がより好ましい。中心部材２１は、以下に説明する冷媒用流路２４を設けるために外径は２０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４４】
冷媒用流路２４は中心部材２１を貫通するように形成されてもよいが、図３Ｂに示すように一方の端が開口し他方の端が閉塞した円筒状に成形された中心部材２１の内側に両端が開口した内管２７をさらに有する構成とすることで、以下のような冷媒用流路２４を形成して冷媒を流通させてもよい。
【００４５】
すなわち、内管２７の内壁で形成される冷媒用流路２４に、中心部材２１の開口端側の内管２７開口端から冷媒を供給し、中心部材２１の閉塞端側の内管２７開口端に達した冷媒が中心部材２１の閉塞端で折り返して内管２７の外壁と中心部材２１の内壁からなる冷媒用流路２４を通過して供給側と同じ端から外部に排出される構造としてもよい。排出された冷媒は成形ロール２Ａの外部で熱交換され、成形ロール２Ａに再度供給されるという循環を繰り返す。
【００４６】
冷媒の種類としては、合成油や水等が挙げられるが、安全性や耐環境性の観点から水が好ましい。冷媒の流量は、成形ロール２Ａの大きさ、設定される表面温度等により調整される。冷媒用流路２４は、冷媒流量の可変範囲が広く取れる設計とすることが好ましい。ここで、中心部材２１は上記冷媒用流路２４を有することで中空状の構成となるが、強度保持の観点から、中心部材２１の壁厚は２ｍｍ以上となるように設計することが好ましい。
【００４７】
成形ロール２Ａが有する中心部材２１上に同心的に形成された熱伝導層２２は、上記の通り高熱伝導性材料からなる。高熱伝導性材料としては、上記の通り用いる溶融ガラスの固化温度領域において、この熱伝導層２２を構成する高熱伝導性材料の熱伝導率が、上記中心部材２１を構成する低熱伝導性材料の熱伝導率の１倍を超え１８倍以下の値となるように選択することが好ましい。例えば、上記溶融ガラスとしてリン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスを用いた場合には、該ガラスの軟化点温度領域は、ガラス成形中のロール表面温度２５０〜７００℃に相当し、高熱伝導性材料としてはこの温度領域において、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋを超え４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である材料が好ましく、４０〜３８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である材料がより好ましい。
【００４８】
この高熱伝導性材料は、成形ロール２Ａの貯留部の中央部分にノズル５から集中的に供給された溶融ガラスＧｍの持込潜熱を成形ロール２Ａの長手方向に分散させることが要求されているために熱伝導層２２に使用されるものである。高熱伝導性材料が上記下限値より低い熱伝導率である場合には、成形ロール２Ａの中央部の局部過熱により、中央部のみが高温化しガラス焼き付きを起こすことがある。
【００４９】
このような高熱伝導性材としては、鉄（２５〜５５Ｗ／ｍ・Ｋ）もしくはそれに準じた低炭素鋼（２５〜４５Ｗ／ｍ・Ｋ）、高炭素鋳鉄（２０〜５５Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅（３４０〜３８０Ｗ／ｍ・Ｋ）もしくは、クロム、ジルコニア、アルミナ等により強化された銅合金（２８０〜３２０Ｗ／ｍ・Ｋとなるように組成を調整した合金）、アルミニウム（２２０〜２４０Ｗ／ｍ・Ｋ）もしくは、銅、亜鉛、マグネシウム、ベリリウム等により強化されたアルミニウム合金（１００〜２００Ｗ／ｍ・Ｋとなるように組成を調整した合金）等が好適である。これらの中でも、銅または、クロム、ジルコニア、アルミナ等により強化された銅合金がより好ましい。なお、各材料の後の括弧内に示す熱伝導率は、リン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスの軟化点温度領域２５０〜７００℃における熱伝導率である。
【００５０】
熱伝導層２２の層厚、すなわち熱伝導層２２の（外径−内径）／２は、上記観点から、また以下の加熱手段を内蔵する点から１０〜８０ｍｍであることが好ましく、２０〜５０ｍｍであることがより好ましい。
【００５１】
熱伝導層２２内に中心部材２１を中心として同心状にかつ長手方向に沿って配設される加熱手段２５としては、例えば小型燃焼バーナー、熱媒体、カートリッジヒータ等が挙げられる。これらのうちでも、温度制御性に優れ、取扱いが容易なカートリッジヒータが好ましい。カートリッジヒータ２５は本体が熱伝導層２２内に上記のように配設されるように、例えば、フランジ２６に取り付けられ、配線２８により成形ロール２Ａ外部の電源、好ましくは出力調整が可能な電源と接続される。
【００５２】
このカートリッジヒータ２５の同心状の配置は、例えば、図４に示すように、成形ロール２Ａの熱伝導層２２内にカートリッジヒータ２５中心部を頂点の一つとした仮想的な正三角形を描いたとき、正三角形の他の２頂点が成形ロールの外周上にあり、隣の正三角形の外周上の頂点との間に隙間ができないような配置とすることが好ましい。このような配置とすることで、カートリッジヒータ２５の局所加熱の影響が、成形ロール２Ａの表面に温度分布をもたらすことを防ぐことができる。
【００５３】
なお、上記正三角形のかわりに４０°〜８０°の頂角を有する二等辺三角形を、その頂角を有する頂点が、カートリッジヒータ２５の中心部に位置するように配置した場合に、これらの二等辺三角形の他の２頂点が成形ロールの外周上にあり、隣の二等辺三角形の外周上の頂点との間に隙間ができないような配置となるように、カートリッジヒータ２５を同心状に配置してもよい。なお、上記二等辺三角形は頂角が５０°〜７０°がより好ましく、頂角が６０°の正三角形が最も好ましい。
【００５４】
ここで、成形ロール２Ａの表面温度は、用いるガラスの種類、成形ロールの大きさ、成形ロール間の間隔、溶融ガラスの貯留量、成形ロールの周速度等により適宜設定される。本発明の成形ロールにおいては、温度調整のための上記構成を有することで、設定される表面温度を良好に制御できる。
【００５５】
上記の通り成形ロール２Ａは、さらに熱伝導層２２上に同心的に形成され周面がガラス成形面となる被覆層２３を有する。被覆層２３は、溶融ガラスＧｍとの離型性がよく、溶融ガラスＧｍの成分と反応しない材料で形成される。また、溶融ガラスＧｍと直接接触するため耐熱性が要求される。材料としては、各種耐熱性メッキ層、例えばＮｉ−Ｂ−Ｗ合金メッキ層、ハードクロムメッキ層、溶射層、例えばＣｒ３Ｃ２溶射層、Ｙ−Ｚｒ溶射層、クロム・銅合金層、ＳＵＳ４２０Ｊ２層、鉄層等が挙げられる。これらのなかでも、離型性の観点から、Ｎｉ−Ｂ−Ｗ合金メッキ層、ハードクロムメッキ層、ＳＵＳ４２０Ｊ２層等が好ましく、さらに離型性、耐熱性、溶融ガラスＧｍと反応しない等の特性が良好なＮｉ−Ｂ−Ｗ合金メッキ層がより好ましく用いられる。
【００５６】
なお、被覆層２３層の表面は、離型性を得るためにサンドブラスト加工、エッチング加工等による表面粗さを調整する処理が施されていてもよい。被覆層２３層の厚さとしては、上記機能を果たすことができれば特に制限されないが、０．００１〜１．０ｍｍが好ましく、０．０１〜０．０５ｍｍがより好ましい。
【００５７】
成形ロール２Ａが有する熱伝導層２２の端部を覆い中央部で上記中心部材２１と接する１対の円盤状のフランジ２６については、その構成材料としてヤング率が５０ＧＰａ以上の低熱伝導性材料が用いられる。具体的には、フランジ２６の構成材料に求められる特性は、中心部材２１の材質と同様である。すなわち、フランジ２６には断熱性があり、剛性や靱性が高い材料が用いられる。フランジ２６がこのような材質で構成されることで、成形ロール２Ａにおける表面温度の温度制御性能が高められるとともに、成形ロール２Ａの機械的強度も十分なものとなる。なお、フランジ２６の構成材料として、具体的には、上記中心部材２１の構成材料として例示した材料が、好ましい態様を含めて全てそのまま適用できる。フランジ２６の厚さは、成形ロール２Ａの大きさにもよるが、２〜３０ｍｍが好ましく、５〜２０ｍｍがより好ましい。
【００５８】
このように、フランジ２６と中心部材２１を同一の材料で構成することが可能であることから、設計によっては上記１対のフランジ２６の片方また両方が中心部材２１と一体成形されていてもよい。図３Ａ〜図３Ｃに示す成形ロールにおいては、フランジ２６の片方が中心部材２１と一体成形されたものを用いている。この例においては、中心部材２１における冷媒用流路２４が閉塞した側がフランジ２６と一体成形されており、さらにフランジ２６に加熱手段であるカートリッジヒータ２５が取り付けられている。この一体成形により、成形ロール２Ａの機械的強度を高めることが可能である。
【００５９】
ここで、この一体成形されたフランジ２６付き中心部材２１を成形ロール２Ａから着脱可能に設計することもでき、それにより中心部材２１と熱伝導層２２の組合せの変更が容易となる。さらに、カートリッジヒータ２５の出力変更や加熱手段の種類を変更することも容易となる。なお、フランジ２６と中心部材２１を一体成形しない場合であっても、中心部材２１を着脱可能に設計することもでき、その場合にも上記同様の効果が得られるものである。
以上、成形ロール２Ａの構造について１個の単位で具体的に説明したが、１対を構成する一方についての説明が他方にも適用されるものであり、これら構成も１対で同じ構成とすることが好ましい。
【００６０】
ここで、ノズルの形状、本数等の溶融ガラスの供給方法にもよるが、通常、溶融ガラスの供給を貯留部全体に亘って均等に行わない限りは、貯留部における溶融ガラスＧｍは貯留部の位置により温度差が発生する。例えば、図１に示すように１本のノズル５から貯留部の中央部に溶融ガラスＧｍを供給する場合には、成形ロール２の軸方向に大きな温度分布が生じることになる。具体的には、貯留部における溶融ガラスＧｍの温度はその中央部において供給時の温度と同等に高く、堰止め部材３との界面に向かって徐々に低くなる傾向がある。
【００６１】
このような成形ロールの軸方向における溶融ガラスの温度分布を均一化する観点から、溶融ガラスの温度差に対応して成形ロールの表面温度を制御するために、成形ロールが有する冷媒用流路や加熱手段は、特にノズルの直下部分、すなわち溶融ガラスＧｍが最初に流下される部分を効果的に冷却するものが好ましい。このような成形ロールとしては、例えば、図３Ａ〜図３Ｂに示す成形ロール２Ａにおいて上記部分の冷媒用流路２４の径を大きくすることで中間層２２の肉厚を薄くし、この部分の冷却能力を調整したものや、加熱手段２５として軸方向に出力分布が可変なカートリッジヒータを有するもの、さらには、成形ロールの端部近傍の表層部を管状加熱手段に置き換えたもの等、軸方向に偏差をもった温度制御が可能な成形ロールが挙げられる。
【００６２】
図１に示すような成形装置１に用いる場合に、成形ロールの軸方向における溶融ガラスの温度分布を均一化する機能が高い観点から、軸方向に偏差をもった温度制御が可能な成形ロールとして、成形ロールの端部近傍の表層部を管状加熱手段に置き換えたものが好ましい。本発明の成形ロールにおいて、成形ロールの端部近傍の表層部を管状加熱手段に置き換えた構成の成形ロールの例を、成形ロール２Ｂとして図５Ａ〜図５Ｃに示す。図５Ａは成形ロール２Ｂの平面図である。図５Ｂは成形ロール２Ｂの長手方向の断面図であり、図５Ｃは成形ロール２Ｂの図５ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【００６３】
成形ロール２Ｂは、図３Ａ〜図３Ｃに示す成形ロール２Ａにおいて、その両側の端部近傍の熱伝導層２２の表層部および被覆層２３を置き換えるかたちに管状加熱手段３０を有する以外は、成形ロール２Ａと同じ構成である。管状加熱手段３０は、その外側の端面がフランジ２６の内側の面に接するように配置され、その内側の端面が、例えば、図１に示す成形装置１に用いた際に、堰止め部材３の内側の面と外側の面の間に位置するように配設される。また、成形ロール２Ｂにおいて、管状加熱手段３０は、管状加熱手段３０の配設された部分と配設されていない部分の表面すなわち外周面に段差がないように配設されている。管状加熱手段３０の配設された部分と配設されていない部分に段差があってもよいが、例えば、図１に示す成形装置１に用いた際に、堰止め部材３の配設や、１対のロール間の所定の間隔の保持に支障のない範囲とする。
【００６４】
本発明の成形ロールにおいて、成形ロール２Ｂのように、その端部近傍に管状加熱手段を設ける場合の、管状加熱手段が配設される位置は、上記位置が好ましいが上記位置に限定されない。管状加熱手段の大きさや表面状態にもよるが、成形ロールの表面温度を軸方向に偏差をもって制御するように調整できるのであれば、必要に応じて、例えば、図１に示す成形装置１に用いた際に、管状加熱手段の内側の端面が堰止め部材３の内側の面よりも内側に位置してもよく、堰止め部材３の外側の面のより外側に位置していてもよい。なお、本明細書において、成形ロールの端部近傍とは、成形ロールの端部から内側に成形ロールの長さの１／４の位置までをいう。なお、成形ロールがフランジを有する場合には、成形ロールの端部はフランジの外側端部となる。さらに、端部近傍に設けるとは、必ずしも端部まで設けることを意味しない。必要に応じて成形ロールの端部から内側に成形ロールの長さの１／４の位置までの領域内に、全幅が収まるように設けることをいう。
【００６５】
成形ロール２Ｂにおいて、管状加熱手段３０の厚みは、成形ロール２Ｂの外径や、中心部材２１、加熱手段２５のサイズや配置、あるいは管状加熱手段３０自身の構成により適宜適正な範囲に設計される。また、管状加熱手段３０の内側の端面から外側の端面までの距離で示される、管状加熱手段３０の幅は、成形ロール２Ｂの長さやフランジ２６の幅、図１に示す成形装置１に用いた際には、堰止め部材３の配設位置等を勘案して適宜適正な範囲に設計される。
【００６６】
成形ロール２Ｂにおいて、管状加熱手段３０は加熱手段本体３０ａと加熱手段本体３０ａの外周面上に同心的に形成された加熱手段被覆層３０ｂからなる。加熱手段被覆層３０ｂは、図３Ａ〜図３Ｃに示す成形ロール２Ａにおける被覆層２３と好ましい態様を含めて同様とできる。加熱手段本体３０ａは、例えば、外周面に沿って発熱線が巻き付けられた内側リング部材と、内側リング部材の外周面の全面を発熱線ごと覆う形に同心的に配設された外側リング部材で構成される。この構成において発熱線の両端は外部電源、好ましくは出力調整が可能な電源に通じる配線に接続される。管状加熱手段３０の出力は、加熱手段本体３０ａにおける発熱線の巻き線密度により調整でき、管状加熱手段３０の幅方向、すなわち成形ロールの軸方向に出力分布を設けたい場合には、発熱線の巻き線密度を幅方向に調整すればよい。
【００６７】
上記内側リング部材の内径は、加熱手段本体３０ａの内径と一致し、外側リング部材の外径は加熱手段本体３０ａの外径と一致する。また、外側リング部材および内側リング部材の厚みは、加熱手段本体３０ａの厚みの範囲で、例えば発熱線の太さや巻き線密度等に応じて適宜調整される。このような加熱手段本体３０ａにおいて、内側リング部材および外側リング部材は、例えば、熱膨張係数の違いから発生する歪み低減の観点から熱伝導層を構成する材料と同様な材料で構成することが好ましい。
【００６８】
以上、成形ロール２Ｂの構造について１個の単位で具体的に説明したが、１対を構成する一方についての説明が他方にも適用されるものであり、これら構成も１対で同じ構成とすることが好ましい。
【００６９】
図１に示す成形装置１においては、成形ロール２から押し出されたガラス板Ｇｓは、徐冷手段６による徐冷域を経て引出ロール７を通過した後、切断手段８により切断される。
徐冷手段６は、ガラス板Ｇｓの急激な冷却によりクラックが発生することを抑制するために設けられ、例えばガラス板Ｇｓの両主面を覆うように、その進行方向に沿って設けられる。徐冷手段６は、成形ロール２の下端部から鉛直方向に０〜３００ｍｍの位置から下方に２００〜２００００ｍｍ程度の範囲で設けられることが好ましい。また、徐々に温度が低下するように設定されることが好ましく、入口側、すなわち成形ロール２側における温度は２００〜５００℃、また出口側における温度は２５〜４００℃が好ましい。このような範囲かつ温度勾配とすることで、クラック等の発生を効果的に抑制できる。
【００７０】
引出ロール７は、徐冷手段６の下部に配置され、徐冷手段６から排出されたガラス板Ｇｓを両主面側から挟持しつつ、下部方向に引っ張るように回転する。このような引出ロール７を設けることで、より平板状に近いガラス板Ｇｓを得ることができる。引出ロール７としては、ガラス板Ｇｓが滑らないようにかつ、傷つけないように確実に挟持できるものが好ましく、例えば、ステンレス鋼等からなる芯材の表面を耐熱性繊維のフェルトからなる中間被覆層で被覆するとともに、この中間被覆層をシリカクロスからなる表面保護層で被覆したものが挙げられる。
【００７１】
中間被覆層としては、例えば、炭素繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、アラミド繊維等からなるフェルトが好適に用いられる。表面保護層としては、例えばシリカ繊維からなる織布を耐熱処理剤等でコーティングしたものが好適に用いられる。このようなものによれば、ガラス板Ｇｓの滑りを抑制して確実に挟持できる。引出ロール７の大きさは、必ずしも限定されないが、例えば芯材の直径は３０〜１００ｍｍ、中間被覆層の厚さは２〜２０ｍｍ、表面保護層の厚さは１〜５ｍｍである。
【００７２】
切断手段８は、長尺なガラス板Ｇｓを切断して短尺なものとするために設けられる。切断手段８としては、例えば、冷却後にダイヤモンドカッターやレーザーカッターを用いて切断するものが挙げられる。また、冷却途中でダイヤモンド刃により切り込みを入れた後、送風による冷却等により歪を発生させて切断してもよい。
【００７３】
本発明のガラス板の製造方法は、溶融ガラスをガラス板に成形する方法であって、所定の間隔をおいて互いの回転軸が平行となるように配置された１対の成形ロールから構成され、前記成形ロールが、ヤング率が５０ＧＰａ以上の低熱伝導性材料からなり、中心に長手方向に冷媒用流路を有する円柱状の中心部材と、前記中心部材上に同心的に形成された高熱伝導性材料からなり、内部に同心状にかつ長手方向に沿って加熱手段が配設された熱伝導層と、前記熱伝導層上に同心的に形成された周面がガラス成形面とされた被覆層と、を有するガラス成形ロールを用いることを特徴とする。
【００７４】
本発明のガラス板の製造方法は、粘度が０．０１〜１００ｄＰａ・ｓの低粘度の溶融ガラスの成形に好適に用いられ、さらに粘度が０．１〜１００ｄＰａ・ｓの溶融ガラスの成形においてより効果的に用いられる。また、特に、溶融ガラスにおける温度と粘度の関係が急峻で、溶融状態から固化直前まで極めて低粘度であるガラス、例えば、リン酸ガラス、ホウ酸塩ガラスまたはフツリン酸ガラスの場合に好適に用いられる。
本発明のガラス板の製造方法においては、ガラス成形ロールとして具体的には、上記本発明のガラス成形ロールが用いられる。本発明の製造方法に用いるガラス成形ロールの好ましい態様については上記説明した通りである。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例を参照して具体的に説明する。
（実施例１）
成形装置１として、図１に示すものを用意した。なお、成形ロール２は図３Ａ〜図３Ｃに示す成形ロール２Ａで構成した。
１対の成形ロール２Ａは、外径１００ｍｍ、長さ２００ｍｍであり、ヤング率２１０ＧＰａのＳＵＳ３０４（以下の成形ロール表面温度２８０℃における熱伝導率が１８Ｗ／ｍ・Ｋ）製の中心部材２１の内径は１８ｍｍ、外径は４０ｍｍであり、ヤング率８０ＧＰａのクロム銅（以下の成形ロール表面温度２８０℃における熱伝導率が２８０Ｗ／ｍ・Ｋ）製の熱伝導層２２の層厚は３０ｍｍであり、被覆層２３としてのＮｉ−Ｂ−Ｗ合金メッキ層の層厚は０．０１５ｍｍであった。【００７６】
中心部材２１の一方の端は閉塞、他方の端は開口しており、開口した端から中心部材２１の内部中央部に内径６ｍｍ、外径１０ｍｍ、長さ６００ｍｍ（うち２００ｍｍがフランジを含むロール胴体部）の内管２７が配設され、冷媒として水が流通する冷媒用流路２４が形成されている。また、熱伝導層２２の端部を覆い中央部で上記中心部材２１と接する１対の円盤状の厚さ２０ｍｍのフランジ２６が配設されているが、中心部材２１の閉塞した側のフランジ２６は、中心部材２１と一体成形されている。なお、フランジ２６の材質は、上記中心部材２１と同様の材質とした。【００７７】
なお、以下のガラス成形時においては、冷却用の水を入口部水温２０℃で８Ｌ／分の流速で循環させた。また、熱伝導層２２は、内部に中心部材２１を中心として同心状にかつ長手方向に沿って出力７００Ｗ／２００ｍｍのカートリッジヒータ２５の１２本をフランジ２６に取り付けることで配設した。なお、この際、カートリッジヒータ２５は、その中心部を基点とした仮想的な正三角形を描いたとき、隣の正三角形との間に隙間ができないように配置した。また、カートリッジヒータ２５の成形ロール２Ａの表面からの距離は、１０ｍｍであった。
これにより、成形ロール２Ａの表面温度を２８０℃に調整した。また、１対の成形ロール２は、１ｍｍの間隔を設けて平行に配置し、周速度は１０００ｍｍ／分とした。【００７８】
１対の堰止め部材３は、成形ロール２Ａの幅方向に１８０ｍｍの間隔を設けて配置し、図１に示すような略逆三角形状のものとした。各堰止め部材３は、ファイバー系断熱ボードＭＤ１６（ニチアス株式会社製、商品名）を加工して製造した。各堰止め部材３の形状は、より具体的には、厚さを１０ｍｍ、逆三角形状の底辺から頂点までの高さを４０ｍｍとし、上記1対の成形ロール２Ａと摺接するような形状とした。ここで略逆三角形状とは下側に鋭角となっている形状で、両側の成形ロールの曲率に沿った円弧状の２辺をもつ形を指す。【００７９】
徐冷機構６は、成形ロール２Ａの下端部から鉛直方向に１００ｍｍから８００ｍｍまで設け、入口側温度を５００℃、出口側温度を２００℃とした。引出ロール７は、ステンレス鋼等からなる直径８０ｍｍの芯材の表面に、ＰＢＯ繊維のフェルトからなる厚さ１０ｍｍの中間被覆層、およびシリカクロスからなる厚さ２ｍｍの表面保護層を被覆した。【００８０】
そして、粘度が１０ｄＰａ・ｓの溶融ガラスＧｍとして９００℃程度に加熱したフツリン酸ガラスを内径が５ｍｍの単管状のノズル５から３０ｋｇ／Ｈｒの割合で流下させた。その結果、溶融ガラスＧｍは、幅方向に広がって１対の堰止め部材３間に貯留されるとともに、１対の成形ロール２Ａを通過して成形された。成形されたガラス板Ｇｓは、幅方向に連続するとともに、揮発損失に起因する脈理や歪の発生も抑制されることが認められた。なお、成形時の溶融ガラスＧｍの貯留巾は、７ｍｍ程度であり、得られたガラス板Ｇｓの幅は１８０ｍｍ、板厚は１ｍｍ、幅方向の板厚偏差は０．１ｍｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のガラス成形ロールは、溶融ガラス、特に低粘度の溶融ガラス、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子における被写体光の高空間周波数成分を制限して疑似信号の発生に伴う被写体による光とは異なる色光成分を除去する光学的ローパスフィルタ用のガラス板の製造に好適に用いられる。また、ビデオカメラやデジタルカメラのカラーフィルター、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）における接合用基板ガラスの製造に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８２】
１…成形装置、２、２Ａ、２Ｂ…成形ロール、３…堰止め部材、５…ノズル、６…徐冷手段、７…引出ロール、８…切断手段、２１…中心部材、２２…熱伝導層、２３…被覆層、２４…冷媒用流路、２５…加熱手段、２６…フランジ、２７…内管、３０…管状加熱手段、３０ａ…加熱手段本体、３０ｂ…加熱手段被覆層、Ｇｍ…溶融ガラス、Ｇｓ…ガラス板、Ｘ…回転軸、Ｓ…隙間、Ｔ…ガラス板厚。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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