(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移点以上の温度にあるガラスを支持体上で板状に連続的に成形する方法であって、水を内部に包含しうる材質または構造からなる支持体中に水を導入する工程と、該支持体とガラスとをそれぞれ移動させるとともに、該支持体とガラス転移点以上の温度にあるガラスとを支持体から気化した水蒸気の薄層を介して相対的に摺動させる工程と、を含むことを特徴とするガラス板の成形方法。
【請求項２】
支持体とガラスとを相対的に摺動させながら、ガラスを一定方向に進行させる請求項１記載のガラス板の成形方法。
【請求項３】
支持体とガラスとを相対的に摺動させながら、支持体中に水を導入する請求項１または２記載のガラス板の成形方法。
【請求項４】
ガラスが支持体上にある位置と支持体上にない位置との間で、支持体を巡回移動させるとともに、ガラスが支持体上にない位置にあるときに支持体へ水を導入する請求項１または２記載のガラス板の成形方法。
【請求項５】
ガラスリボンの成形に使用する請求項１、２、３または４記載のガラス板の成形方法。
【請求項６】
ガラス板をガラス転移点以上に加熱して、所定の形状に再成形する請求項１、２、３または４記載のガラス板の成形方法。
【請求項７】
支持体とガラスとを相対的に摺動させながら、ガラスの進行方向および摺動面内でガラスの進行方向と垂直な方向のうちの少なくとも１つの方向に外力を加えて延展せしめる請求項１、２、３、４、５または６記載のガラス板の成形方法。
【請求項８】
ガラスと支持体とを断続的に相対的に摺動させる請求項１、２、３、４、５、６または７記載のガラス板の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規なガラス板の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在最も普及しているガラス板の製法は、所定原料を熔融窯の中で熔解した後に、ガラスの粘度が約１万ポイズとなる温度で、還元性雰囲気下に熔融した金属スズ浴上に導入し、機械的な外力を用いて縦横方向に延展・移動せしめ、ガラス転移点付近まで徐々に冷却し平滑な表面を有する平面状のガラスとする、いわゆるスズ浴フロート法である。この方法はそれまでのロールアウト法等に比べ、製品の平滑度が格段に向上するため、それまで必須であった磨きの工程を不要にした。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法にもいくつかの欠点や問題があり、改善が望まれている。すなわちスズ浴フロート法では、大量のスズを用いるので潤沢とはいえないスズ資源の枯渇が懸念されること、金属スズを酸化させないために水素ガスを用いて還元性の雰囲気に保つ必要があること、したがって使用可能な清澄剤が限られること、熱バランス等の問題から大型の設備にせざるを得ず設備投資が大きいこと、スズと接触した面からガラス内部にスズが浸透し製品の品質に影響すること、地震等の揺れに弱くまた地震後の生産回復に時間がかかること、ガラスの加熱保温に大量のエネルギーを費やすこと、等である。
【０００４】
これに対して、いわゆるフュージョン法等の製法も提案されているが、製品の表面平滑性、安定した生産性・品質の点で満足できるものではなかった。
また、支持体表面の細孔から空気等の気体を供給し、その上に熔融ガラスを展延してガラス板の成形を行う提案（特公昭５０−３６４４５）があるが、このように気体を直接連続的に供給するためには莫大な量の気体を必要とする。また、それを細孔中に通すためにきわめて高い圧力が必要とされ、安定した制御がきわめて困難である。したがってこの方法は現実的でない。
【０００５】
本発明の目的は、上記の従来のガラスの板の成形方法における種々の欠点を解消しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス転移点以上の温度にあるガラスを支持体上で板状に連続的に成形する方法であって、水を内部に包含しうる材質または構造からなる支持体中に水を導入する工程と、該支持体とガラスとをそれぞれ移動させるとともに、該支持体とガラス転移点以上の温度にあるガラスとを支持体から気化した水蒸気の薄層を介して相対的に摺動させる工程と、を含むことを特徴とするガラス板の成形方法を提供する。
【０００７】
本発明においては、水が気化することによって、ガラスと支持体との界面に水蒸気が連続的に供給される。この水蒸気は、薄い層となってガラスと支持体の界面に存在する。界面の水蒸気層が水蒸気の連続的供給により更新されていくことによって、表面への不純物の混入もなく、表面平滑性の良好なガラス板が得られる。また、水は、支持体に液体で供給されるため、連続的な供給が容易であり、供給量も少量で済む。水の気化は、支持体の成形面で起きてもよく、支持体中の成形面近傍で起きてもよい。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態においては、ガラスが支持体上にある位置と支持体上にない位置との間で、支持体を巡回移動させるとともに、ガラスが支持体上にない位置にあるときに支持体へ水を導入する。
【０００９】
また、必要に応じて支持体とガラスとを相対的に摺動させながら、ガラスの進行方向および摺動面内でガラスの進行方向と垂直な方向のうち少なくとも１つの方向に外力を加えて延展せしめることにより、平滑な板状化を促進する。
さらに、必要に応じて、ガラスと支持体とを断続的に相対的に摺動させることもガラスの温度等の均一化のために有効である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態の一例を示す側断面図である。ガラス熔解炉１内で加熱された熔融ガラス２０を、温度を調節して成形に適した粘度にした後、出口孔２を経て斜板４上を流下させ、引き続き複数のロール１１の間を通過させてガラスリボン３に成形する。ロール１１は紙面垂直方向の軸を有する。そして、軸の回りに回転することによって、溶融ガラスを上下方向から加圧してガラスリボン３に成形する。
【００１１】
リボン状に成形されたガラスは、ガラス転移点以上の温度を保った状態で、ベルトコンベア１２上に移動する。ベルトコンベア１２のベルト２１の表面には平均孔径２５μｍの多孔質からなる親水性のカーボン板６（支持体）が一定の間隔をおいて複数配置されている。
【００１２】
ベルト２１は複数のロール１２ａの間に張設されており、ベルト２１はロール１２ａの回転によって駆動される。ベルト２１の進行速度はベルト上のカーボン板６とガラスリボン３とでそれぞれの移動速度が異なるように設定される。したがって、ガラスリボン３とカーボン板６とは相対的に運動（摺動）することになる。
【００１３】
カーボン板６の内部には、ガラスと摺動されていない位置において、供給装置１３から水が供給される。すなわち、水充填部１５とカーボン板６とに接するように配置された湿潤ロール１４が回転することにより、水充填部１５に充填された水がカーボン板６の内部に、湿潤ロール１４を通じて供給される。カーボン板６の内部に供給された水は、カーボン板６がガラスリボン３と摺動する際にガラスリボン３からの熱によって気化する。したがって、ガラスリボン３とカーボン板６の界面で水蒸気が連続的に発生する。こうして、ガラスリボン３とカーボン板６の界面に水蒸気の薄層９が形成される。
【００１４】
ガラスリボン３は、カーボン板６を表面に配置したベルトコンベア１２、１２の間を一定の方向に進行し、引き出されるまでの間に、水蒸気を介した圧力を上下から受けることにより、表面の平滑性が向上する。
【００１５】
融点が４０℃以下で、大気圧下における沸点が５０〜５００℃、特には３００℃以下であり、２００℃以上においても分解しない安定な不燃性の物質である水を用いる。
【００１６】
また、水蒸気は、ガラスの品質を損なうほどにはガラスと化学的に反応せず、また毒性が低く、使用される雰囲気の温度で安定な不燃性があるのでよい。
【００１７】
支持体としては、多孔質親水性カーボン板を用いたが、これに限定されない。すなわち、本発明に用いられる支持体は、少なくともガラスとの摺動面近傍においては、液体を内部に包含しうる材質または構造からなればよい。
【００１８】
例えば、内部に水を包含できるいわゆる多孔質構造を有するものが使用できる。ここでいう多孔質構造には、繊維状構造の隙間が実質的に孔になっているものも含まれる。多孔質体の表面は、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以下の孔径の微細な孔を有する。また、水と親和性の高い材質である方が好適である。
【００１９】
また、多孔質構造材料以外では、使用する水と親和性が高く、水により湿潤または膨潤して内部に充分な量の水を包含できる材質からなるものが使用できる。こうした材質は、充分な量の水を吸蔵し、かつ放出可能なものである。
【００２０】
支持体の基本となる材料として具体的には、例えば、セルロース、紙、木、竹等の天然物由来の高分子材料、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム等の合成高分子系材料、炭素系材料等が好適に使用できる。また、鉄、ステンレス鋼、白金等の金属材料、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物を主成分とするセラミックス材料等も使用できる。
なお、支持体の成形面は上記微細な孔や繊維状の凹凸以外は非常に平滑であってもよく、逆に一定の凹凸があってもよい。
【００２１】
本発明で用いられる支持体は、板状、ベルト状、ロール状等に加工され、またはこれら形状の基体上に設置され、連続的に形成される気体の薄層を介して、加熱されたガラスと摺動し、板状のガラスを成形する。
【００２２】
ロールを通すことなどにより、あらかじめ粗い成形を受けたガラスリボンは、粘度が１００ポイズを示す温度より低く、ガラス転移点以上の温度に保持されている間に、支持体表面の水が気化した薄層との接触下におかれ、平面の平滑性を高められたり、さらに肉厚調整のような微小変形を受ける。その間、気体層との接触（支持体との摺動）は連続的であってもよく、断続的であってもよい。ガラスと支持体と摺動を断続的とするための方法としては、図１のようにベルト上に一定間隔で複数の支持体を設けて空間的に断続的に摺動させる方法、および、支持体を周期的にガラスから離すように動かして時間的に断続的に摺動させる方法のいずれでも採用できる。また、工程の途中で必要に応じて再加熱もできる。
【００２３】
支持体とガラスと摺動において重要なことは、ガラスが気体層からの力と自らの表面張力によって所定の肉厚および平滑な面を形成できるような粘度を持ち、かつそれに充分な時間が確保されることである。
【００２４】
支持体は、ガラスに圧力を加える面を絶えず更新するために、ガラスに対して相対的に運動する。すなわち、支持体とガラスとは摺動状態にある。運動方向は、ガラスの移動方向に対して平行方向（逆向きを含む）でもよく、横断方向でもよい。これらは、上記の実施形態のごとく、ベルトコンベア上に支持体を配置してガラスの移動速度とは異なる速度でベルトコンベアを回転したり、ガラスの移動の横断方向に一定周期で往復移動させたりすることによって実現できる。
【００２５】
ガラスの厚みの調整は、種々の方法により行いうる。ガラスの重さと表面張力との平衡厚みに近いガラスを生産する場合には、ガラスリボンを移動するために加えられる引張応力により調整できる。一方、平衡厚みより充分薄いガラスを生産する場合には、別に力を加えて調整する必要がある。図１の例では、ガラスの両面から気体層を介して圧力を加えて成形している。圧力を加える方法はこれに限定されず、上方から気体を吹き付けるなどの方法でもよい。また、ガラス面と平行な張力を加えることによっても好適に肉厚の制御や平滑性の向上が達成される。
【００２６】
本発明では、支持体とガラスとを互いに摺動しながら、ガラスの進行方向および摺動面内でガラスの進行方向と垂直な方向のうちの少なくとも１つの方向に機械的な外力を加えて延展せしめることもできる。こうするとガラスの板状化を促進できる。
【００２７】
なお、熔融ガラスをあらかじめ、粗くリボン上に成形する際についても、本発明の水を導入した支持体を使用できる。すなわち、ガラスを熔解槽から垂直方向や斜め方向に引き下げまたは引き上げる途中において、本発明の水を導入した多孔質板や多孔質ローラー等の間を通過させることによってリボン状に成形できる。
【００２８】
例えば、図１の本実施形態において、成形用ロール１１も、カーボン板６と同様の多孔質親水性カーボンで形成して、比較的平滑な面のガラスリボンをあらかじめ得ることもできる。この場合は、図１に示したように、ロール１１の軸１７の内部または周囲に水を流しうる孔を設けるなどの方法で、その孔を通じて水を供給できる。
【００２９】
ガラスは支持体と摺動しつつ徐々にガラス転移点以下の温度まで冷却される。冷却は供給する蒸気膜形成剤、空気等の温度、量、ガラスとの相対的な移動の速さ、時間等によって制御しながら行いうる。また、冷却工程も連続的または断続的に行いうる。ついで徐冷窯等に入り、常温付近まで冷却されて製品となる。
【００３０】
支持体に蒸気膜形成剤を導入する方法について、種々のものが採用できる。１つの方法は、図１に示すように、支持体がガラスと摺動していない位置で支持体に供給する方法である。
【００３１】
この場合、支持体はガラスが支持体上にある位置と支持体上にない位置との間で、巡回移動する。連続的にガラス板を生産するためには、ガラス板の表面を規定する面が（これを成形面という）が実質的に、空間上で固定されていることが好ましい。本発明の場合は、成形面は、支持体とガラスとの間の摺動面として規定される。したがって、支持体の移動は、支持体とガラスとの間の摺動面の空間上の位置を実質的に固定しながら行われることが好ましい。
【００３２】
別な方法として、例えば支持体の裏側に水の導入路を通し、常圧または加圧下に水を通過させることによって、導入を行いうる。すなわち、支持体とガラスとを互いに摺動させながら、支持体中に水を導入する。その例を示すのが図２である。
【００３３】
図２に示す実施形態においては、ガラス熔解炉１内で加熱された熔融ガラス２０を出口孔２を経て斜板４上を流下させ、引き続きロール５の間を通過させて板状に成形する。リボン状に成形されたガラスリボン３はガラス転移点以上の温度を保った状態で平均孔径２５μｍの多孔質カーボン板６上に展延される。
【００３４】
カーボン板６にはその裏側に供給管７を有する水供給槽８が設置され、水充填部１５から連続的に水が多孔質板中に供給される。供給された水は多孔質板中を通過し、ガラスとの界面において水蒸気を発生して水蒸気の薄層９を形成する。カーボン板６および水供給槽８は駆動装置１０によりガラスの移動方向に対して垂直方向（水平面内）に往復移動する。
【００３５】
支持体中への水の供給は成形処理をする加熱ガラスの量、種類、厚み、幅、温度等の状態に加えて周囲の温度、湿度等の環境因子、その他種々の要因に対応して設定されることが肝要である。
【００３６】
なお、上記の全ての工程・条件設定を必要に応じてコンピュータ制御でき、また、そうすることが望ましい。例えば、製造されているガラスの温度、厚み、平滑度等を検知して、供給する液体の量、圧力、温度等によって発生する気体の量を制御し、支持体の運動速度、パターン、ガラスの移動速度等をもコンピュータ制御によって最適化することにより、品質の良い板ガラスを製造できる。
【００３７】
本発明は、現在工業的に汎用されているガラス板の代表的製法であるスズ浴フロート法に置き換わりうる技術を提供するものであり、住宅・建築・店舗用板ガラス、自動車などの車両用または船舶等用のガラス、デイスプレイ用ガラス、記録媒体用基板ガラス、装飾用ガラス、部分結晶化ガラス、その他の平面または曲面状板状ガラスの工業的な製造に採用できる。また、一旦得られた板状ガラスの再成形にも有用である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の成形方法は以下の効果を有する。
（１）資源枯渇の懸念されるスズを用いない。
（２）表面にスズの混入などのない高品質の板ガラスが得られる。
（３）小規模の設備設計ができ、設備投資が節減できるとともに、小規模生産から大規模生産まで多様な対応ができる。
（４）エネルギー消費が節減できる。
（５）還元性雰囲気を必要とせず、清澄剤として硫酸塩以外の物質が採用できる。
（６）ジョブチェンジがすばやく行え、多品種生産を行いやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す側断面図
【図２】本発明の他の実施の形態を示す側断面概念図
【符号の説明】
１：ガラス熔解炉
２：出口孔
３：ガラスリボン
４：斜板
５：ロール
６：カーボン板
７：水供給管
８：供給用水槽
９：水蒸気の薄層
１０：駆動装置
１１：ロール
１２：ベルトコンベア
１３：水供給装置
１４：湿潤ロール
【図１】
0003948044.tif 000002
【図２】
0003948044.tif 000003