(57)【要約】【課題】圧延により板ガラスを連続して製造する方法において、面を殆ど損なわずにガラスを生成でき、容易に制御可能であり、従来の圧延法の比較的短い冷却路を殆ど変えずに行える方法を提供する。【解決手段】少なくとも２つの成形ローラと液体ガラスシートの間に気体クッションを発生しながら成形ローラ間で液体ガラスシートを圧延して板ガラスを連続的に製造する方法であって、成形ローラの一方における気体クッションの気体圧を、該一方の成形ローラとガラスシートの間に、該成形ローラの軸に平行する線状の接触部が形成されるように調整して成る方法。【選択図】図２
2006028008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの成形ローラと液体ガラスシートの間に気体クッションを発生しながら成形ローラ間で液体ガラスシートを圧延して板ガラスを連続的に製造する方法であって、成形ローラの一方における気体クッションの気体圧を、該一方の成形ローラとガラスシートの間に、該成形ローラの軸に平行する線状の接触部が形成されるように調整して成る方法。
【請求項２】
前記一方の成形ローラにおける気体圧を、ガラスシートの走行方向における前記線状の接触部の幅が０．５〜３ｃｍとなるように調整して成る請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一方の成形ローラにおける気体圧を、前記線状の接触部の幅が１〜２ｃｍとなるように調整して成る請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記一方の成形ローラにおける該成形ローラとガラスシート間の気体圧を、該ローラの異なる箇所ごとに異にして調整し、前記線状の接触部が不連続になり、異なる部分ごとに異なる幅を有するようにして成る請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記成形ローラが有孔構造を有する多孔質開口有孔材料から成り、これ等の成形ローラとガラスシートの間の気体圧がこの有孔構造内の蒸発液体によって生ずるようにして成る請求項１に記載の方法。
【請求項６】
更に、前記多孔質開口有孔材料の有孔の数を選定及び／又は調整、及び／又は前記一方の成形ローラに供給される液体の流体圧を制御することにより、該一方の成形ローラとガラスシート間の気体圧を制御するようにして成る請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記一方の成形ローラが有孔構造を有する多孔質開口有孔材料から成り、前記気体圧が前記成形ローラの少なくとも一つに導かれる加圧気体により生ずるようにして成る請求項１に記載の方法。
【請求項８】
更に、前記多孔質開口有孔材料の有孔の数を選定及び／又は調整、及び／又は前記一方の成形ローラに供給される加圧気体の気体圧を制御することにより、該一方の成形ローラとガラスシート間の気体圧を制御するようにして成る請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板ガラスや窓ガラス等の平板ガラスを圧延により製造する方法であって、液状ガラスシートを少なくとも２つの多孔質の成形ローラ間の成形部で成形し、成形部から搬送ローラにより移送する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロートガラス法は、この方法で製造された板ガラスの表面品質が優れていることから、多種の板ガラス製造方法の中でも多用性が最も高い。だが、フロートガラス設備のための投資費が極めて高い上、生成される板ガラスの一方の側がフロート浴からの錫イオンで汚染されると云う不都合もあり、このことは多くの適用対象で厄介なものとなっている。
【０００３】
フロート法で達成可能なガラス品質は、前世紀の第１四半世紀に開発された延伸法では達成できなかった。更に、他の不都合に加えて、これ等の方法は保守上の問題を起こし易く、延伸室内のガラス組成及び温度誘導・制御の外乱に敏感である。
【０００４】
圧延法はキャスティング法とも呼ばれるが、板ガラス製造の最も古い方法の一つである。圧延法では、ガラス溶融体タンクから流れるガラスシートが２つの冷却された成形ローラ間で成形（寸法規正）され、次いで搬送ローラにより冷却オーブン内に移送される。これらの条件の下に、上部成形ローラ、所謂上側ローラの上流のガラス面に膨出部が形成される。この方法を実施するための装置は簡単だが、結果として得られるガラス面には多かれ少なかれ成形ローラの面の形状に応じた像又は跡ができると云う不都合がある。これは一般に面品質を損なうが、装飾ガラスの製造等においては望ましい場合もある。フロートガラスの導入の以前には、ミラー製造用の原ガラスが先ず圧延により、次いで両面を研削及び研磨して製造された。現在では、異形又は成形下側ローラで成形して作られる網入り又は外装ガラスや装飾ガラスが典型的な圧延ガラス製品である。
【０００５】
成形ローラの面温度は自由には選べない。面温度が高過ぎると、ガラスがローラに付着してしまう。だが、面温度が低過ぎると、ガラスが強く冷却され、成形ローラ間で破損する。一方、冷却が不十分であれば板が柔らか過ぎ、板ガラスの寸法安定性、特にその厚みにマイナスの効果をもたらす。従って、プラントの処理能力（板ガラス産出量）には、これ等の条件の下に実現される冷却能で決まる上限ができる。ローラの径を大きくすれば、処理能力を高めることができる。例えば、ローラの径が０．４ｍを上回るようにすると、ガラスシート厚み約３ｍｍで、板ガラス処理量約７ｍ／分を得ることができる。０．２ｍを下回るローラ径では、処理量はこの値の半分以下に落ちる。一般に、ガラス処理量を一定にしたガラスシート速度はガラスシートの厚みに反比例する。圧延ガラスの面品質を良くしようとする試みが反復されているが、これは圧延法に伴う装置コストが低いことに基づいている。回転するペースト状のガラス溶融塊をブローすることにより面品質の優れたガラス製品を得ることが知られている。この方法では、ガラスと、ペーストから水分が蒸発することで生成される成形体との間の気体膜上をガラス面が滑動するのである。
【０００６】
この原理は既にローラガラス製造に転用されている。即ち、例えばＪＰ２００１−１８０９４９Ａに記載されているように、蒸発液、即ち水が内部から作用する３つの多孔質ローラ対の間でガラスシートを成形することが知られている。ローラの動作温度で液体が蒸発し、蒸気が気孔を通して逸脱する。その場合、ガラスシートは、ローラの外側で生ずる蒸気クッションのため、ローラ材に接触することはなく、その面が損なわれることがない。
【０００７】
ＵＳ３１３７５５６Ａには、気体クッションが面に形成される多孔質ローラただ２つの間でガラスシートが成形されるようにした方法が記載されている。
【０００８】
ＷＯ２００４／０００７３８Ａ１には、同様にローラ対で処理するようにした類似の方法が記載されている。液体ガラスシートがＳ字状にローラに案内され、気体クッションがローラのガラスシートとの接触を阻止する。次いで、ガラスシートは搬送ベルトに案内され、その面上には気体クッションが同様に形成されてガラス面の搬送ベルトとの接触を阻止するようにする。
【０００９】
この方法によれば、面品質の良好な板ガラスが得られ、火造りガラスの面品質が得られる。だが、この方法における気体及び蒸気は金属又はセラミックのローラ材料と比べて熱伝導度が著しく低いと云う点で不都合である。その結果、ガラスシートは、通常金属材料から成るローラに接触するようにした場合と比較して、冷却が遅い。従って、気体クッションを数個のローラ対に作用させる（ＪＰ２００１−１８０９４９Ａ）又は搬送ベルトに気体クッションを設ける（ＷＯ２００４／０００７３８Ａ１）等、粘性の高いガラスを案内するためのより高価な手段が必要になる。また、冷却路を長く選ばなければならないが、これは必ずしも容易ではなく、既存の装置の随伴的再構築を伴い、いずれの場合にも、高いコストを伴う。就中、頻繁に生じるスリップは制御が必ずしも可能ではなく、設備の操業を損ない、そのため品質問題の惹起を回避できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は圧延により板ガラスを連続して製造する方法であって、面を殆ど損なわずにガラスを生成でき、容易に制御可能であり、従来の圧延法の比較的短い冷却路を殆ど変えずに行える方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、請求の範囲請求項１に記載の方法によって達成される。
【００１２】
上記の目的、及び以下の記載からより明確になる他の目的は、少なくとも２つの成形ローラと液体ガラスシートの間に気体クッションを発生しながら成形ローラ間で液体ガラスシートを圧延して板ガラスを連続的に製造する方法において、達成される。
【００１３】
本発明によれば、成形ローラの一方における気体クッションの気体圧を、該一方の成形ローラとガラスシートの間に、該成形ローラの軸に平行する線状の接触部が形成されるように調整する。
【００１４】
本発明による方法では、ガラスストランドを２つの成形ローラ間で寸法規正する。一方の成形ロールで、そのロールとガラスシート間の接触は、そのローラとガラスシート間で気体クッションを発生することにより回避される。他方の成形ロールでは、この成形ロールとガラスシート間の気体圧が調整されて、この成形ロールとガラスシート間にロール軸に平行な線状の接触部が形成されるようにする。
【００１５】
だが、両成形ローラとガラスシート間の直接接触をできるだけ無くし、線状の接触部のみが存在するようにすることが極めて重要である。ガラスシートと成形ローラ間のこのような直接接触により、ガラスシートの実質的に滑りの無い搬送及び冷却が保証される。
【００１６】
線状接触部の幅は、ガラスシートの滑りの無い搬送のための力が成形ローラからガラスシートに伝達されるように定められるべきである。一般にこれは、線状接触部の幅を０．５〜３ｃｍとすると上手くいく。この必須幅は就中、ガラスシート粘性と速度（ｍ／ｍｉｎ）に依存する。速度が速ければ速いほど、粘性が低ければ低いほど、接触部は広くなり、ガラス粘性が高ければ高いほど、延伸速度が低ければ低いほど、一定の蒸気発生率で、必要接触部は小さくなる。接触部の幅はローラの冷却効率に影響を及ぼす。接触部が広ければ広いほど、ガラスシートの冷却はより良好になる。
【００１７】
ガラスシートに接触するローラに、例えば溝、こぶ、ビーズ、膨出部又は他のプラスティック構造等の表面構造が設けられる場合、接触部はシートの搬送方向においてガラスシート上にこの表面構造の完全、且つ明確な形成が可能な程度まで広くなければならない。面構造の設けられる側のガラスの面品質が格別な価値を有しないとき、気体圧が無い、又は極めて小さい状態でも本方法は行え、接触部の幅は従来のローラのものに対応する。この場合は、気体クッションの無い従来のローラを用い得るが、気体圧のあるローラを用いると、ローラが蒸発水量のため、より低温になり、それに連結する冷却路をかなり短縮できると云う利点がある。
【００１８】
線状接触部の幅は、成形ローラとガラスシート間の気体圧を制御することで周知の仕方で制御される。気体圧は、一方の成形ローラでは、ガラスシートと成形ローラとが全く接触せず、この側のガラスシートがこの側で火造り面（ｆｉｒｅ−ｐｏｌｉｓｈｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ）を有する程度まで高く選ばれる。他方の成形ローラでは、所望の幅の線状接触部が形成されるように気体圧が制御される。
【００１９】
両ローラへの気体供給は通常の通り、成形ローラの内部から行われる。この目的のためには、内部に加圧気体（空気、窒素、蒸気）又は揮発性液体、特に蒸留水が所定の生成条件の下で導通される。
【００２０】
水は水蒸気がガラスと反応せず、且つ有毒でないことから、気体圧を生成するための最も経済的な手段である。
【００２１】
気体圧はローラ材の孔径と、水蒸気がローラの内部で水の蒸発で供給される場合、供給水の蒸気圧とで実質的に制御される。ローラへの水の供給速度は、水が多孔質ローラ構造内で蒸発し、液体水がローラの外面に達しないように制御され、且つ大きさが決定されるべきである。
【００２２】
両ローラは蒸発水を用いるとき水の蒸発によって、概して十分に冷却される。これに対して、空気等の加圧気体を用いる場合、気体の熱量は小さく、効果的冷却には十分でないため、例えば冷却コイル又はダクト等の付加的冷却手段がローラ内部に設けなければならない。
【００２３】
ローラの一部を形成するのに用いられる開口気孔材料は、好ましくは焼結金属又は多孔性セラミックである。蒸発のラピディティと熱交換の強度は、開口気孔材料の特性を用いて、或る程度まで調整することができる。熱拡散数ａ＝λ／ｃγが低く、気孔率が高い（例えば、約３０〜４０％）と、蒸気又はガスの形成が容易になり、ガラスと開口気孔材料間の熱移動密度が低くなる（例えば、約１０〜２０ｘ１０３Ｗ／ｍ２）一方、熱拡散数が高く（例えば、焼結金属として青銅の場合）、気孔率が低い（例えば、５〜１０％の範囲）と、蒸発が遅れ、熱交換が増大する（熱移動密度が例えば、約５０〜１００ｘ１０３・Ｗ／ｍ２の範囲で得られる）。その結果、蒸発が遅れ、熱交換が増大し、それに伴いとりわけ高圧（例えば、０．５ＭＰａ以上）を用いざるを得なくなる。
【００２４】
適宜のセラミック材料には、金属酸化物、金属炭化物及び金属窒化物が含まれ、例えば酸化アルミ、酸化ジルコニウム、炭化珪素又は窒化珪素又はその混合物や化合物、例えば二硝酸シリコン・アルミ塩（Sialon）である。また、ガラス状炭素も適宜である。
【００２５】
金属としては就中、プラチナ、ステンレススチール、クロム合金や他の熱的高負荷性合金が用いられる。開口気孔率約５〜３０％、孔径０．５〜５０μｍのクロムニッケル鋼は適宜の金属の具体例である。
【００２６】
両ローラは内側を粗有孔構造とし、ガラスに面する側を小有気孔構造として非対称に構成することができる。この場合、小有孔構造の孔径は個々の用途に応じて０．５〜１０μｍ（ｄ５０値）の範囲であり、一方孔径２〜１００μｍの粗有孔構造は機械的安定性を与える。そのような非対称構造の一例では、全体が小有孔構造から成るローラのものより流動抵抗が低く、これが運転費を低下させ、小有孔部を、それを支持する粗有孔支持部より高価な材料で構成できると云う利点がある。また、小有孔部はガラスに接触する際に生ずる表面欠陥が当然少ない。０．５〜１０μｍ（ｄ５０値）の孔径が少なくとも、ガラスシートに接触するローラに付いてはより好ましい。
【００２７】
また、ガラスシートの軸方向に接触するローラの気孔率を変えて、ローラ全幅に亘る不連続な線状接触部が形成されるようにしても良い。ローラの縁部のみに低圧を用いると、ローラとガラスシート間の接触はガラスシートの縁部で生じ、一方両縁部間のガラスシート部はローラに接触せず、面品質が良くなる。接触部の幅を、シート搬送に要する力がなおローラからガラスシートに伝達されるように選ぶと、面品質が特に高い特殊板ガラスが得られる。一般に、この目的のためには、線状接触部が使用可能なローラ幅の約２〜５％に相当するようにすれば十分である。
【００２８】
本発明の目的、特徴及び利点を以下、その好適な実施態様に付き、添付図面を参照して詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１に示すように、堰４を越えてメルト浴から出たガラスシートは機械背板５上を走行し、上部成形ロール３と下部成形ロール２間の間隙に入る。ガラスシート１は、互いに反対方向に回転するローラ２と３の間の間隙で寸法規正され、次いで搬送ローラ７により冷却オーブン内に移送される。上部ローラ３の軸は中空であり、水が流れている。上部成形ローラ３の回転体は、図２に点々で示されているように多孔質金属から成る。上部ローラ３の金属は耐熱性が十分高く、好ましくはInconel（登録商標）又はHastelloy（登録商標）である。中空回転軸８を通して導通される水は一部多孔質ローラ体に入り、ローラ体内で蒸発する。中空回転軸を通して導通される水の圧力が適宜制御されるため、多孔質ローラ体内の水は蒸発する。ローラへの水供給速度をローラ材の多孔性構造（孔径分布、気孔容積の浸透性）と延伸速度に応じて調整することによって、多孔性構造への供給水がローラ材内で完全に蒸発するようにする、即ち液体水と気体水の界面が多孔質材の内径と外径間に位置するようにすることが重要である。
【００３０】
ローラ体を通る矢印で示されているように、水は、焼結金属から成る、中空状上部成形ローラ３の多孔性構造に入り、上部ローラ３の外側又は外面から蒸気となって逸脱する。これによって、ガラスシート１と上部ローラ３の間に気体クッション１０が所定圧力を有して形成され、上部ローラ３の母材とガラスシートとが、形成膨出部９の近傍でさえ、直接接触しないようにする。このようにして、ガラスシートは火造り研磨面を有するようになる。下部成形ローラ２は上部ローラと同様に構成される。また、下部成形ローラ２の場合には、水はローラの内部に、次いでローラ体の多孔質金属内に入り、ローラ内部のそこで蒸発し、下部成形ローラ２の外側に気体クッションが形成されるようにする。気体クッションの圧力は一般に、約２ｃｍの接触部１１がローラの回転軸に平行に形成される程度と、十分に小さい。この気体クッションの圧力は、下部ローラ２の内部に導通される水の圧力を上部ローラ３に対するそれと比較して低減することにより、より小さくすることができる。図に示す実施例では、この生成される圧力は一般に、より微細な点々で図２に示されているように、有孔率を微細に（孔径を小さく）すればするほど、小さくなる。ガラスは下部ローラ２とガラスシートとの直接接触による接触位置で十分に強く冷却されるので、寸法安定である。だが、同時に、非多孔性金属から成るローラと違って、生成される気体クッションにより接触部が小さく保たれるので、ガラスに形成されるローラの面欠陥がより小さい。起こり得るガラス欠陥の数は、接触面の幅の増大と共に必然的に増大するからである。下部ローラ２の浸透性を低くすると、プロセスの制御がより容易になるのでより好ましい。浸透性を高くすると、多孔性材料内の蒸気と液体間の界面を維持するのが困難、或いは不可能になる。
【００３１】
本発明で得られる利点は就中、得られるガラスシートの一方の側の面は火造り面となり、他方の側の面は面品質が従来の完全金属ローラで得られる品質より確実に良くなることである。また、この他方の側の面は構造化された面とすることができる。更に、ローラ面とガラスシートの間のこの存在するが小さい接触部のため、ローラとガラスシートの間で滑りが生ずることがない。同時に、この直接接触により。ガラスシートの冷却は冷却路を短くした侭、行うことができる。
【００３２】
具体例
温度約１４００℃のガラス溶融体タンクから来るガラス流を、４ｒｐｍで回転する、径１６０ｍｍの２つの成形ローラ間で圧延した。これ等ローラ間の間隔は４ｍｍであった。上部成形ローラは、厚み４５ｍｍ、気孔率５０％、水浸透率１ｘ１０―１３ｍ２の多孔質円筒状ジャケットを有する中空円筒体から成る。上部成形ローラに圧力２５０ｋＰａの蒸留水を作用させた。下部成形ローラも同様に構成した。動作において、両ローラ面の温度は約４００℃〜４５０℃であった。０．１ｍｍ以下の気体クッションが、上部成形ローラの気孔で蒸発した蒸気により上部ローラとガラスシートの間に形成された。下部成形ローラ内の圧力を、下部成形ローラとガラスシート間に５〜３０ｍｍの接触部が結果として生ずるように調整した。その結果としてガラスシートの上面の面品質は火造りガラスシートのそれに相当し、下部ローラに接触するガラスシートの側の品質は従来法で生成された品質より顕著に良好であった。この気体クッションによる上部成形ローラを通した熱伝達は直接接触による場合より少なかったが、後段階の冷却路の長さは増大を要しなかった。
【００３３】
引用によりここに、２００４年７月１７日提出の独逸国特許出願第１０２００４０３４６９４．１−４５における開示を挿入する。この独逸国特許出願は以上記載され、冒頭に請求の発明を記載しており、特許法第４３条の下に本出願の優先権主張の基礎をなしている。
【００３４】
以上、圧延による板ガラス連続製造方法に具現されるものとして本発明を説明し、記載したが、本発明はその精神をいかようにも逸脱することなく種々の修正及び変更が可能であるから。図示の詳細に限定されるべきものではない。
更なる検討が無くとも、以上の記載は本発明の要旨を、他者が現在の知識を適用することにより、従来技術の観点から見て本発明の一般的又は特定の側面の本質的特徴と公正に云える特徴を省略することなく、種々の応用に直ちに適合できる程度まで十分に明らかにするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による板ガラス連続製造方法を実施するための圧延設備を示す概略的断面図である。
【図２】本発明方法を実施するための圧延設備における一対の成形ローラを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１   ガラスシート
２   下部成形ローラ
３   上部成形ローラ
４   堰
５   機械背板
７   搬送ローラ
８   中空回転軸
９   バルジ
１０ 気体クッション
１１ 接触部
【図１】
2006028008.tif 000003
【図２】
2006028008.tif 000004