(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されるガラスリボンにおいて、搬送方向上流を高温領域、搬送方向下流を低温領域とし、前記高温領域と低温領域との間に温度勾配を形成させる工程と、  温度勾配を有する前記ガラスリボンの軟化点以下の温度領域において、ガラスリボンの搬送方向と同方向の割断予定線上に予備亀裂を形成する工程と、
該予備亀裂を始点として、前記割断予定線上に割断線を搬送方向上流に向かって進行させる工程と、
を含むことを特徴とするガラスリボンの割断方法。
【請求項２】
前記割断線より搬送方向上流のガラスリボンは、ガラスリボンの軟化点温度以上となっている請求項１に記載のガラスリボンの割断方法。
【請求項３】
搬送されるガラスリボンにおいて、搬送方向上流を高温領域、搬送方向下流を低温領域とし、前記高温領域と低温領域との間に温度勾配を形成させる工程と、  温度勾配を有する前記ガラスリボンの軟化点以下の温度領域において、ガラスリボンの搬送方向と同方向の割断予定線上に予備亀裂を形成する工程と、
該予備亀裂を始点として、前記割断予定線上に割断線を搬送方向上流に向かって進行させる工程と、
前記ガラスリボンの軟化点以下、歪点以上の温度領域において、前記割断予定線上の所定の位置に局所的な加熱を加え、割断線の進行を停止させる工程と、
を含むことを特徴とするガラスリボンの割断方法。
【請求項４】
前記局所的な加熱が加えられる位置をガラスリボンの板幅方向に移動させることで、前記割断線の進行方向を該加熱の位置に追随させる請求項３に記載のガラスリボンの割断方法。
【請求項５】
前記予備亀裂を形成する工程が、温度勾配を有するガラスリボンの軟化点以下、歪点以上の温度領域において行われる請求項１、２、３または４に記載のガラスリボンの割断方法。
【請求項６】
前記割断方法は、ガラスリボンの両側の外縁部に沿って割断することにより、該外縁部をガラスリボンから分離することを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載のガラスリボンの割断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送されるガラスの高温領域においてガラスリボンを割断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板ガラスの製造または加工における、搬送されるガラスリボンの切断は、図１０に示されるように、ガラスリボン１が徐冷され歪点以下の温度領域になった後に、ガイドバー２８に配設される切断ホイール等のカッタ２６により切り線が入れられ、その後に該切り線の回りに曲げモーメントが加えられることで割断される方法がとられていた。なお、説明の便宜のため、ガラスリボン１の搬送方向下流から上流に向かって見た場合の左側部分のみを示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のガラスリボンの割断方法は、永年の工業的生産の経験の蓄積により確立された技術であり、技術の完成度も高い。しかし、残留応力が入った状態で搬送されて来るガラスリボン１を上記方法で割断しても、前記残留応力が完全に緩和されることはなく、割断されたガラス板にも残留応力は残っている。
【０００４】
このようなガラス板は、以下に示す不具合を生じる。１．前記残留応力により、板反りを生じる。２．割断時に切り線にしたがってガラス板が割断できない割断不良を生じる。３．割断後にガラス板に表面処理（たとえば、スパッタリング処理）を施す際に、加熱による板反りを生じる。
【０００５】
ガラスリボンに生じる前記残留応力は、フロート法によりガラスリボンを製造する場合には、ガラスリボン１の両側の外縁部（「耳部」と通称される）２の存在が要因の一つと考えられている。すなわち、ガラスリボン１の両側の外縁部２はガラスリボン１の他の部分に比べ板厚が大きく、熱容量も大きい。したがって、徐冷工程での板温度の降下もガラスリボン１の他の部分に比べ遅い。この徐冷工程での板温度の冷却速度の差により、ガラスリボン１の面内に応力が生じることとなる。
【０００６】
このような応力の発生を防ぐ方法、または応力を後に緩和させる方法もあるが現実には容易ではない。前者の例として、徐冷ゾーンを長く設ける方法が挙げられるが、徐冷装置の設置面積および装置コストの点で問題である。後者の例として、ガラスリボン１を割断してガラス板とした後に、再度徐冷炉に入れ徐冷処理を行う方法が挙げられるが、新たな装置を必要とするうえ、処理コストが必要な点で問題である。
【０００７】
また、従来のガラス割断方法においては、割断に本来必要なガラス板の厚み方向に進行するメディアンクラックのほかに、ガラス板の表面に略平行に進行するラテラルクラックがガラス表層部に生じ、該ラテラルクラックが生じた表層部が切り線形成時または割断後に剥離しガラス微粉となるため、ガラス微粉の発生が避けられない。
【０００８】
このガラス微粉は、搬送ローラやガラス載置台等に付着してガラス表面に微細な傷を付ける原因となるほか、ガラス表面に付着したガラス微粉が洗浄時にガラス表面を傷つけたり、洗浄により除去できなかったガラス微粉が、ガラス板を重ねた際などにガラス板の表面に傷をつけたりする問題がある。
【０００９】
このように、上記従来のガラスリボンの割断方法は、ガラス板内の応力の残留、ガラス微粉の発生等の問題点があり、改善を求められている。
このような問題を解決する手段として、レーザー光等を利用する方法が特開平８−１７５８３７号公報、特開平８−２３１２３９号公報等に提案されている。上記方法では、ガラス微粉の発生を避けられる可能性はある。しかし、レーザー光発振器等の設備を必要とし、また、これらの設備をガラスリボンの高温領域に設置することは容易ではない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり、搬送されるガラスリボンにおいて、搬送方向上流を高温領域、搬送方向下流を低温領域とし、前記高温領域と低温領域との間に温度勾配を形成させる工程と、温度勾配を有する前記ガラスリボンの軟化点以下の温度領域において、ガラスリボンの搬送方向と同方向の割断予定線上に予備亀裂を形成する工程と、該予備亀裂を始点として、前記割断予定線上に割断線を搬送方向上流に向かって進行させる工程と、を含むことを特徴とするガラスリボンの割断方法を提供する。
上記割断方法を採ることで、ガラスリボンの割断時にガラス板の表面に略平行に進行するラテラルクラックがガラス表層部に生じず、ガラス微粉の発生がない。
【００１１】
また、本発明において、前記割断線より搬送方向上流のガラスリボンは、ガラスリボンを形成するガラスの軟化点（便宜的に「ガラスリボンの軟化点」と略称する）温度以上となっていることが好ましい。
ガラスリボンの軟化点温度以上では、ガラスリボンは粘弾性状態にあり、熱応力を生じないので、前記割断線の進行を停止させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において、搬送されるガラスリボンにおいて、搬送方向上流を高温領域、搬送方向下流を低温領域とし、前記高温領域と低温領域との間に温度勾配を形成させる工程と、温度勾配を有する前記ガラスリボンの軟化点以下の温度領域において、ガラスリボンの搬送方向と同方向の割断予定線上に予備亀裂を形成する工程と、該予備亀裂を始点として、前記割断予定線上に割断線を搬送方向上流に向かって進行させる工程と、前記ガラスリボンの軟化点以下、歪点以上の温度領域において、前記割断予定線上の所定の位置に局所的な加熱を加え、割断線の進行を停止させる工程と、を含むことが好ましい。
このような方法により、局所的な加熱ゾーンを設けることで、該ゾーンは周囲のガラスより圧縮応力を受け、前記割断線の進行を停止させることができる。
【００１３】
また、本発明において、前記局所的な加熱は、加熱される位置のガラス温度をその周囲のガラス温度と比較して５０℃以上高くする加熱であることが好ましい。
このような温度差を設けることで、該加熱ゾーンは周囲のガラスより確実に圧縮応力を受け、前記割断線の進行を確実に停止させることができる。
【００１４】
また、本発明において、前記局所的な加熱が加えられる位置をガラスリボンの板幅方向に移動させることで、前記割断線の進行方向を該加熱の位置に追随させることが好ましい。
このような方法を採用すれば、ガラスリボンの生産中に割断するガラスリボンの板幅の変更が容易にでき、品種に応じたガラスリボンの生産が容易となる。
【００１５】
また、本発明において、前記予備亀裂を形成する工程が、温度勾配を有するガラスリボンの軟化点以下、歪点以上の温度領域において行われることが好ましい。
この方法では、予備亀裂の形成が比較的に高温状態で行われるため、予備亀裂を形成させるカッタの材質の点で制約を受けるが、予備亀裂を形成する位置と、搬送方向の上流側の割断線の進行を停止させる位置との距離を短くでき、割断線の制御が容易になる。
【００１６】
また、本発明において、前記割断方法は、ガラスリボンの両側の外縁部に沿って割断することにより、該外縁部をガラスリボンから分離することが好ましい。
上記割断方法を採ることで、徐冷工程でガラスリボンの両側の外縁部とガラスリボンの他の部分との温度差が生じる前に、ガラスリボンの両側の外縁部の内側を割断することにより該外縁部がガラスリボンから分離され、冷却速度の差による応力の発生を防止できる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例を説明する。図９は、本発明が適用されるフロート窯装置１０の概略断面図である。ガラスリボン１は図中左側のフロートバス１２内で溶融錫１３の上で浮遊した状態からリフトアウトローラ１６に引き上げられ、搬送ローラ１８、１８…上に載せられ、徐冷ゾーン１４を経て炉外に搬送され、図示しない切断ゾーンを経て、図示しない採板機により採板される。
【００１８】
図１は、本発明の原理を説明する概念図である。なお、説明の便宜のため、ガラスリボン１の搬送方向下流から上流に向かって見た場合の左側部分のみを示す。図中の矢印は、ガラスリボン１の搬送方向を示す。ガラスリボン１の連続生産中に、ガラスリボン１の軟化点以下の温度領域において、搬送方向と同方向の割断予定線７上にカッタ２２により予備亀裂３が入れられる。
【００１９】
カッタ２２は単結晶ダイヤモンドまたは焼結ダイヤモンド等を用いた、先端を尖らせたカッタが使用できる。また、図３に示されるように、超硬合金製または焼結ダイヤモンド製の算盤玉形状のホイールチップを使用してもよい。図３において、ホイールチップが先端に軸支されたカッタ２２が矢印の方向に荷重されることで予備亀裂３が入れられる。
【００２０】
上記方法で所定の条件、たとえば、荷重、カッタ先端形状等を選択することで予備亀裂３を形成できるが、より亀裂深さの深い確実な予備亀裂とするために、図４に示すように行うことでもよい。同図において、ガラスリボン１の予備亀裂３の位置の反対側（下側）より押し上げバー２４を矢印の方向に押し上げ、先端のローラ２５でガラスリボン１の予備亀裂３側に引張り応力をかけることで予備亀裂３の深さを増す方法を採れる。また、機械的な力を加える方法ではなく、予備亀裂３の箇所に圧縮空気を吹きつけ局所的に急冷し、熱応力を発生させる方法で予備亀裂３の深さを増す方法を採ることもできる。
【００２１】
前記予備亀裂３が形成されることにより、フロート窯装置１０内において、搬送方向に形成されているガラスリボンの温度勾配による熱応力により、予備亀裂３を始点として、前記割断予定線上に割断線４が搬送方向の上流に向かって進行する。割断線４が搬送方向の上流に向かって進行する原理は図５により以下で説明する。なお、前記フロート窯装置１０内において、搬送方向に形成されているガラスリボンの温度勾配は、図２のグラフで一部が示される。同図では、ガラスリボンの搬送方向の上流から下流に向かって温度が低下している温度パターンが表わされている。
【００２２】
図５において、ガラスリボン１の上側が搬送方向の上流を示す。図５において、ガラスリボン１の搬送方向の上流側の温度Ｔ１が下流側の温度Ｔ２より高いので、上流側のガラスリボンは膨張しようとし、下流側のガラスリボンは収縮しようとする。その結果、上流側のガラスリボンには圧縮応力を生じ、下流側のガラスリボンには引張り応力を生じる。その結果、予備亀裂３の先端には引張り応力が生じ、割断線４が搬送方向の上流に向かって進行する。なお、図５中の矢印はガラスの膨張、収縮の方向を模式的に示したものである。また、５は割断線４の先端部を示す。
【００２３】
上記割断線４を搬送方向の上流に向かって進行させるゾーンの温度領域でのガラスの物理的特性は、破壊靭性値が常温における場合より低い。したがって、割断線４を進行させるのに常温における状態よりも有利に働く。また、上記温度領域では、ガラスの熱膨張係数が常温における場合より２〜３倍大きい。この特性も割断線４を進行させるのに常温における状態よりも有利に働く。すなわち、熱応力は、温度差と熱膨張係数に正比例し、温度差が同じであれば、熱膨張係数が大きいほど大きくなる。
【００２４】
搬送方向の上流に向かって進行した割断線４がガラスリボン１の軟化点温度領域に進行した場合、当該箇所のガラスリボン１は粘弾性状態にあり、上流側の温度と下流側の温度とで温度差があっても熱応力はガラスの粘弾性特性により緩和されてガラスリボン１には応力を生じない。したがって、割断線４を進行させる応力はなく、割断線４の進行は停止する。そして、以後、炉内の温度状態、ガラスリボン１の搬送速度等の製造条件の変動が生じないかぎり、割断線の先端部５の位置も装置内の一定位置から変動せず、定常状態が続く。
【００２５】
ここで、ガラスの軟化点および歪点について説明する。ガラスの軟化点とは、一般に定義されるように、直径０．５５〜０．７５ｍｍ、長さ２３５ｍｍのガラスファイバーを４〜６℃／ｍｉｎで加熱したとき、伸びが１ｍｍ／ｍｉｎになったときの温度をいい、粘度は約１０7.6ポイズである。ガラスの歪点とは、一般に定義されるように、直径０．６５ｍｍ、長さ４６０ｍｍのガラスファイバーに１ｋｇの荷重をかけ、４℃／ｍｉｎで冷却したとき、伸びが０．００４３ｍｍ／ｍｉｎになったときの温度をいい、粘度は約１０14.5ポイズである。
【００２６】
次に、本発明の他の実施例を説明する。図６は、本発明の他の実施例の原理を説明する概念図である。ガラスリボン１の装置内での搬送状態、予備亀裂３が形成される工程、温度勾配による熱応力を利用し予備亀裂３を始点として割断予定線７上に割断線４を進行させる工程は前記実施例と同様である。また、図中の符号も前記実施例と同一である。本図においても図１と同様、説明の便宜のため、ガラスリボン１の搬送方向下流から上流に向かって見た場合の左側部分のみを示す。
【００２７】
本実施例では、ガラスリボンの軟化点以下で、かつ歪点以上の温度領域において、割断予定線上に局所的な加熱を加え、割断線の進行を停止させる工程を採用する。図６において、ガラスリボン１の軟化点以下で、かつ歪点以上の温度領域において割断予定線７上でガラスリボン１の上方に局所ヒータ８を配置する。
【００２８】
局所ヒータ８の材質は、たとえば１２００℃までの加熱ができる炭化ケイ素製のヒータが使用できるが、これに限定されない。局所ヒータ８のサイズはガラスリボン１の局所的な加熱ができる大きさであればよいが、たとえば直径１００ｍｍの円形状のものが使用できる。局所ヒータ８の位置はガラスリボン１の上方または下方で、局所的な加熱ができる距離の位置であればよいが、たとえばガラスリボン１の上方１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の位置で使用できる。
【００２９】
局所ヒータ８によりガラスリボン１を局所的に加熱することで、ガラスリボン１が弾性領域にあっても割断線４の進行は停止する。その原理を図７の、割断線の進行の停止を説明する概念図により説明する。局所的な加熱による加熱位置９のガラスは膨張しようとするが、周囲のガラスが妨げとなって膨張が抑制される。これにより、加熱位置９には圧縮応力を生じることとなる。したがって、割断線４が加熱位置９まで進行して来ても圧縮応力により割断線４の進行は停止する。
【００３０】
加熱位置９に生じる圧縮応力は、加熱位置９のガラス温度と周囲のガラス温度との差が大きければ比例して大きくなるが、加熱位置９のガラスが粘弾性領域に達するほどにまで高くする必要はない。温度差として５０℃以上あれば充分な圧縮応力を生じ割断線４の進行は停止する。なお、同図において、割断線の先端部に引張り応力が発生している状態は図５における場合と同様である。また、図中の矢印は、図５における場合と同様に、ガラスの膨張、収縮の方向を模式的に示したものである。
【００３１】
次に、本発明のさらに他の実施例を説明する。図８は、本発明のさらに他の実施例の原理を説明する概念図である。ガラスリボン１の炉内での搬送状態、予備亀裂３が形成される工程、温度勾配による熱応力を利用し予備亀裂３を始点として割断予定線７上に割断線４を進行させる工程、ガラスリボン１の軟化点以下で、かつ歪点以上の温度領域において割断予定線７上の所定の位置に局所的な加熱を加え、割断線の進行を停止させる工程を採用するのは前記実施例と同様である。また、図中の符号も前記実施例と同一である。本図においても図１、図６と同様、説明の便宜のため、ガラスリボン１の搬送方向下流から上流に向かって見た場合の左側部分のみを示す。
【００３２】
本実施例において、割断予定線７上に配された局所ヒータ８をガラスリボン１の搬送方向に対して直角方向（図中矢印で示す）、すなわち、ガラスリボン１の板幅方向に移動させる。これにより、割断線４の進行方向が当初の割断予定線７から外れ、加熱位置９の方向に追随していく（図中矢印で方向を示す）。すなわち、一定速度以下で局所ヒータ８をゆっくり移動させることにより、割断線４はガラスリボン１面内の圧縮応力の大きい箇所へ移動していく。
【００３３】
ガラスリボン１の板幅方向への、局所ヒータ８の移動速度は、ガラスリボン１の搬送速度と比較して低速であれば割断線４は加熱位置に追随できる。たとえば、ガラスリボン１の搬送速度が０．２ｍ／分の場合、局所ヒータ８の移動速度が同速度（０．２ｍ／分）であれば割断線４は加熱位置に追随する。
【００３４】
上記方法は、ガラスリボンの生産中に、割断するガラスリボンの板幅を変更し、品種に応じたガラスリボンの生産をする場合に利用できるが、それ以外にも、たとえば、割断線４の進行方向が予定した割断予定線７上から外れた場合に、割断予定線７上に戻す目的でも使用できる。
【００３５】
本実施例においては、一例としてフロート法によるガラス板の製造設備への適用について説明したが、これに限定されず、ダウンドロー式ガラス板の製造設備、フュージョン法によるガラス板の製造設備、リドロー法によるガラス板の製造設備等、各種設備に適用ができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明により、残留応力の入っていないガラスリボンが得られ、該ガラスリボンから切り出したガラス板にも残留応力は入っておらず、ガラス板の反りも少なく維持できる。
また、割断時にガラス微粉の発生がないので、これに起因するガラスキズの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の原理を説明する概念図。
【図２】ガラスリボンの搬送方向における温度を示すグラフ。
【図３】カッタにより予備亀裂を入れる工程を示す概念図。
【図４】押し上げバーにより予備亀裂を拡げる工程を示す概念図。
【図５】割断線の進行を説明する概念図。
【図６】本発明の他の実施例の原理を説明する概念図。
【図７】割断線の進行の停止を説明する概念図。
【図８】割断線の進行方向を加熱の位置に追随させる工程を説明する概念図。
【図９】本発明に適用されるフロート窯装置の概略断面図。
【図１０】従来のガラスリボンの割断方法を説明する概略図。
【符号の説明】
１：ガラスリボン
２：外縁部
３：予備亀裂
４：割断線
５：割断線の先端部
７：割断予定線
８：局所ヒータ
９：加熱位置
１０：フロート窯装置
１２：フロートバス
１３：溶融錫
１４：徐冷ゾーン
１６：リフトアップローラ
１８：搬送ローラ
２２：カッタ
２４：押し上げバー
２５：ローラ
２６：カッタ
２８：ガイドバー
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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