(57)【要約】【課題】フロート法による板ガラスの製造において、微小な膜厚斑の少ない板ガラスを得たい。    【解決手段】板厚０．１〜２ｍｍのフロート板ガラスの製造方法において、トップロールによりガラスリボンの幅を調整する位置より上流である、成形炉またはガラス原料溶融炉において、溶融されたガラス素地の表層部を炉内より流し出すことを特徴とする、フロート板ガラスの製造方法。ガラス素地の表層部を取り除くことによって、表面異物の少なく、成分の均質性が高い板ガラスを得ることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚０．１〜２ｍｍのフロート板ガラスの製造方法において、ガラス原料溶融炉もしくは溶融成形炉内のトップロールによりガラスリボンの幅を調整する位置より上流において、溶融されたガラス素地の表層部を炉内より炉外に流し出すことを特徴とする、フロート板ガラスの製造方法。
【請求項２】
ガラス素地の表層部を取り除くことによって、表面異物の少なく、成分の均質性が高い板ガラスを得ることを特徴とする、請求項１に記載のフロート板ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフロート板ガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロート板ガラスを製造するに当たり、溶融したガラス原料を溶融金属上に浮かせると、溶融ガラスの表面張力と重力との平衡により、自然に広がり安定した厚みになる。このときの厚みを平衡厚みと呼び、ガラスの組成と溶融温度によって決まる粘度によって異なるが、通常７ｍｍ程度である。溶融ガラスは一方向にリボン上に引き出されガラスリボンとなるが、所望の厚みが平衡厚みと異なる場合は、一般的にはガラスリボンの幅方向両端部に、トップロールと呼ばれる溝や歯が付いた回転するロールを押圧し、ガラスリボンを幅方向に押し縮めて厚くする、あるいは引き伸ばして薄くする方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ガラスリボンは溶融金属浴上に浮遊しているので、トップロールの押圧力及び方向と、ガラスリボンの量及び粘度を制御すれば、原理的には平衡厚みと異なる、任意の厚みの板ガラスを得られるはずである。
【０００４】
しかし、特に薄い板を得る場合は、全体的な厚みの制御が可能であっても、局所的に見ると製品板ガラス表面には微小な凹凸が存在する。この原因は板厚斑がそのまま凹凸になっている場合（いわゆる偏肉）と、板の厚みは一定であるが板全体が波打っている場合とが考えられるが、微小な凹凸の場合、前者が一般的である。この微小な凹凸はガラスリボンを幅方向にトップロールで薄く引き伸ばす過程で発生すると考えられる。
【０００５】
すなわち、ガラスリボンのトップロールで引っ張られた直線上の部分は薄くなろうとするが、その間では、平衡厚みに戻ろうとして厚くなろうとする。さらに、ガラスリボン自体は幅方向と直角方向に移動していくのに対し、トップロールは移動しないのであるから、トップロールによる引っ張られる場所はガラスリボンから見た場合、刻々と移っていく。つまり、ガラスリボンは時間とともに変化するこれら複雑な応力を受けており、これによって特に薄板の場合は微細なゆがみやそれを起因とする板厚斑が生ずるのはたやすく理解される。
【０００６】
このような板厚斑をなくそうとする試みは以前からなされており、例えばトップロールが離散した点でしか張力を与えないのがこの原因であるとし、トップロールに代わって、ガラスリボン端部に沿って連続的に張力を与えるとする提案も見られた（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、トップロールで張力を与えるガラスリボンの端部分はロール跡が付き製品にはならないが、この端部分の厚みを中央部０．１〜１．５ｍｍに対して３ｍｍ以下程度まで厚くし、かつ幅も大きく取ることで、応力ひずみを緩和させ、ガラス表面の凹凸を減少させるという提案も見られた（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
これらの方法は、厚いガラスリボンをトップロールによって無理やり引き伸ばすことにより発生する問題を解決しようとするものであるが、その他の方法として、成形炉内でトップロールよりも上流において上方から堰を設け、ガラスリボンの一部を堰き止めることで均一に薄いガラスリボンを得ようとする提案も見られた（例えば特許文献４，５参照）。
【０００９】
この板厚斑は、ある程度まで減少させれば用途によってはそれほど問題とならない。例えば建築用や車両用の窓ガラス等においては、肉眼で透過像が歪んで見えない程度であれば、まったく問題がない。しかし近年、ＰＤＰ基板・液晶基板・太陽電池基板等の電子工学用途の品質要求はますます厳しくなっており、この基準に合格するものは、公知技術を用いて得るのは困難となってきている。ガラス表面に凹凸があるものとしてこれを微小研磨する技術も知られているが、製品としては当然コスト高となる。このような状況から、微小な板厚斑のない板ガラスを得ることの出来る簡易な方法が求められている。
【００１０】
また、板厚斑以外に電子工学用途では、厚み方向での均質性も強く求められている。これは、表面に多い異物の混入のみならず、ガラス成分が表面と内部で異ならないことが重要である。
【特許文献１】特公昭４４−２３８２８号公報
【特許文献２】特公昭４９−５２０６号公報
【特許文献３】特開平７−１０５６９号公報
【特許文献４】特公昭５４−３１０１２号公報
【特許文献５】特公昭５９−３９３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述した例えば特公昭４９−５２０６号公報に記載の情報は、問題となる板厚斑を減少させることはできるものの、電子工学用途等の品質要求を満たすほどに減少させられたとは言い難い。これは、ガラスリボンが下流に向かって移動していることから、張力は幅方向に平行ではなく進行方向に向かってわずかに傾いた方向にならざるを得ず、そのため、張力がガラスリボンを均等に引き伸ばすようには働かないからであると思われる（一般的なトップロールは、これを考慮してわずかに傾けている）。また、張力を加える連続線上の各点で異なる力を加えなくてはならず、実際には制御が困難である。さらにこのような連続に力を加える装置を導入した場合、ガラスリボンの浮遊状態を監視する窓が装置に塞がれて、監視に困難をきたす上、ガラスリボンの両端部付近の温度が低下して、徐冷炉内部でガラスリボンが破損しやすくなるという恐れが出てくる。
【００１２】
また、特開平７−１０５６９号公報に記載のものは、ガラスリボンの端部分の厚みを中央部以上、３ｍｍ以下程度まで厚くし、かつ幅も大きく取ることで、応力ひずみを緩和させ、微小凹凸を解決しようとするものであるが、この端部分は製品にならないのであるから、幅を大きくするほど製品として得られる部分は少なくなってしまう。すなわち、良品を得ようとするほど製品量が減少してしまうという問題がある。さらに、この端部分の厚みが中央部分と大きく異なると、当然熱容量に差が出来るために、徐冷炉内部でガラスリボンが破損しやすくなるばかりでなく、この部分付近の熱ひずみが新たな凹凸の原因となる恐れもある。さらに、この方法はひずみを緩和させるものであるから、先に述べた表面の微小凹凸のうち、ひずみを原因とする板ガラス全体の波うちには有効であるが、今回問題としている原料の偏りによる板厚斑（偏肉）には必ずしも有効ではないと考えられる。
【００１３】
さらに、特公昭５４−３１０１２号公報では、ガラスリボンを無理に堰き止めたことによる、薄板では比較的見られない大きなうねりが発生するという問題がある。図４(a)は同公報に記載の堰部分の拡大図であるが、堰４１によって、ガラスリボン１が堰き止められ、溶融金属３上に薄いリボンを得ようとするものである。ガラスリボンの流れは、下流からのトップロールの引っ張り応力や上流からの原料の投入量の微妙な変化などにより、複雑なものとなっており、堰の下流側のガラスリボンにうねりを起こさせる原因となる。
【００１４】
特公昭５９−３９３７７号公報に記載のものは、図４(b)に示したごとく、この下流の流れを清浄にするべく、下流にもう一つの堰４２を下側に設けたものである。しかし、この方法によりうねりを大幅に抑えることが出来たものの、満足するレベルまでに至ったとは言えない。
【００１５】
さらにまた、これらの方法で薄板を作ることが出来たとしても、最近強く求められている、厚み方向での均質性については解決できない。表面に多い異物の混入や、表面と内部での成分の違いは表面研磨することで解決できるが、コスト高になるうえに、薄いガラス板の研磨は困難である。
【００１６】
このように、最近の品質要求を満たすような、板厚斑がなく均質性の高い薄板ガラスを、簡易に得る方法は未だ開発されているとは言えない。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、板厚０．１〜２ｍｍのフロート板ガラスの製造方法において、トップロールによりガラスリボンの幅を調整する位置より上流である、成形炉またはガラス原料溶融炉において、溶融されたガラス素地の表層部を炉内より流し出すことを特徴とする、フロート板ガラスの製造方法である。
【００１８】
また、ガラス素地の表層部を取り除くことによって、表面異物の少なく、成分の均質性が高い板ガラスを得ることを特徴とする、上記のフロート板ガラスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、近年の、ＰＤＰ基板・液晶基板・太陽電池基板等の電子工学用途に求められるような、板厚斑の極めて少なく、異物がない、均質性の極めて高いフロート板ガラスが得られる。また、フロート法における実窯の操業条件ならびに製板条件を大幅に変更することなく、新規な設備も不要で品質や歩留を高めて、安定操業で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、フロート板ガラスの製造方法において、トップロールによりガラスリボンの幅を調整する位置より上流である、成形炉またはガラス原料溶融炉において、溶融されたガラス素地の表層部を炉内より流し出すことにより、板厚斑やソリの少ない、異物がなく均質性の高いフロート板ガラスを得るものである。
【００２１】
以下図面に基づいて説明する。図１は本発明を実施するためのフロートガラス製造装置の水平断面図である。
【００２２】
図１のように、ガラス原料は原料溶融炉４で溶融され、溶融原料投入口５より成形溶融炉１０内の溶融金属浴３上に供給され、成形溶融される。溶融されたガラスは、高温領域Ａで平衡厚みに近いガラスの溜りを作り、ガラスリボン１に形成される。このガラスリボン１は、リフトアウトロール２１、徐冷炉３０内の徐冷炉ロール３１により、右側の徐冷炉方向に進行し、Ａよりもやや低温である領域Ｂに移動する。この領域Ｂがトップロール２の存在する区間である。トップロールは、その数及び向き、ガラスリボンを押さえる圧力、スピードが変えられるようになっており、平衡厚みより薄い厚みのガラスリボンを得る場合には、ガラスリボンを引き伸ばすために、対を形成するトップロールの回転軸は、ガラスリボン１の進行方向にやや傾くように配置されている。
【００２３】
各トップロール２は、図２に示すように、その歯部２Ｂがガラスリボン１の端部を押圧し、ガラスリボン１に幅方向の張力を加え、ガラスリボン１の縮幅を抑制することでガラスリボン１厚を調整している。
【００２４】
このガラスリボン１は、この領域Ｂを通過する間にまず上流側のトップロールにより幅方向に引き伸ばされ、その後、下流側のトップロールによって中央部を目的の厚みとする形状にされつつ、ゆっくりと押し縮められ、成型される。
【００２５】
このトップロールの無理な引き伸ばしにより、ガラスに微小な凹凸が発生するのは前述したとおりである。
【００２６】
解決策として、そもそも無理な引き伸ばしが必要でない程度に原料を減らせば良いのではないか、という方法がすぐに考えられる。しかし、装置的な問題として、ある程度以上の原料量を投入しないと均一に溶融できないという困難がある。溶融炉を換えることも考えられるが、ガラスの厚みによって装置をいちいち換えるのは現実的ではない。
【００２７】
また、原料は同量のままで、このガラスリボン１の進行速度を上げることも考えられるが、ガラスリボンの進行速度はリフトアウトロール２１、徐冷炉３０内の徐冷炉ロール３１によるものであるから、進行速度を限度以上に上げることは、無理な引き伸ばしと同じ結果となる。また、進行速度を上げすぎると、徐冷炉に高温のままのガラスリボンが送られることになり、熱歪の原因となる。
【００２８】
さらに、これらの方法では、表面の異物やガラス成分の不均質性の解決にはならないということも注意すべきである。表面の異物は主に原料溶融炉における、炉の天井からの落下物であり、原料から蒸発して天井で固化したものである。溶融炉上流では再び溶融されるが、下流では溶融できずにそのまま残ってしまう。不均質性の主な原因は、原料の蒸気圧の差によるもので、一般的なホウケイ酸ガラスにおいては、蒸発しやすいホウ素が表面に多く含まれる傾向がある。
【００２９】
そこで、薄板ガラスの微小な凹凸を防ぎ、かつ表面の異物や不均質性の問題を同時に解決するものとして、溶融ガラス素地の表面部をガラス成形部より上流で取り除いてしまうというのが、本発明である。つまり、溶融されているガラスを、炉から横に上層部のみ流し出すものである。
【００３０】
図３は、原料溶融炉の最下流の横部よりガラス素地の一部を流し出していることを示す図である。流し出し口７の高さ及び原料量を調整することで、一定量を流しだすことが可能である。
【００３１】
また、ガラス素地を流し出す場所は、ガラスリボン１成形部より上流ならどこでも構わないが、成形溶融炉内では粘度が高すぎて流し出しが難しくなると共にガラスリボン１の成形に悪影響を起こす流れを作る恐れがあり、また原料溶融炉の上流ではそれ以後に異物混入や不均質化が起こる可能性があるため、原料溶融炉最下流がもっとも望ましい。
【００３２】
なお、取り出したガラス素地は原料として再び使用できるので、原料が無駄になることはない。異物や不均質部は、原料溶融炉上流の高温部で完全に溶解されるので問題ない。むしろ、一度溶解して原料成分が溶け合っているため、溶解しやすいという利点がある。
【実施例１】
【００３３】
以下、実施例により説明する。
【００３４】
図１の装置のような、冷却後のリボンの全幅が約４ｍになるように構築された、フロートガラス製造装置により、薄板ガラスを製造した。ガラス組成は、建築用窓用および一部液晶基板に用いられる汎用のソーダライム組成で、重量％で表して、ＳｉＯ2 ７１％、Ａｌ2Ｏ3 ２％、ＣａＯ ９％、ＭｇＯ ４％、Ｎａ2Ｏ １３％、Ｋ2Ｏ １％で示されるものである。
【００３５】
まず、既存の方法で２．０〜２．５ｍｍ厚のガラス板を作る条件として、ガラス原料投入量２５００００ｋｇ／日、原料溶融温度１１２０℃、成形溶融炉投入温度１０００℃、成形溶融炉出口温度６００℃、リフトアウトロールスピード１１．９ｍ／ｍｉｎを設定し、通常のガラス板が得られることを確認した。
【００３６】
その後、原料溶融炉最下流のガラス素地流し口より、１０００００ｋｇ／日のガラス素地をガラス素地表面より流し出した。
【００３７】
ガラス素地が減ることに伴う成形炉内の温度低下による炉内温度の調整、ガラスリボンの厚みの変化によるトップロールの調整などが必要であったが、特にトップロールのガラスリボンへの圧力を変えることなく、ガラスリボンを自然に広げることが可能であり、０．７ｍｍ厚の薄板を２．０〜２．５ｍｍ厚の場合と同面積量得ることが出来た。
【００３８】
得られた薄板ガラスは、微小な凹凸やうねりのないもので、電子基板などへの応用に関しても問題ないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、建築用窓ガラスや自動車用窓ガラス等の従来用いられてきた板ガラス分野はもちろんであるが、特にＰＤＰ基板・液晶基板・太陽電池基板等の表面の平滑性及び均質性が重視される電子材料分野に特に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を実施するための装置の水平断面図である。
【図２】トップロールの拡大断面図である。
【図３】本発明において、ガラス素地を流し出している状態を示している図である。
【図４】既存の、ガラスリボンの厚み調整手段を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：ガラスリボン
２：トップロール
２Ｂ：トップロール歯部
３：溶融金属
４：ガラス原料溶融炉
７：ガラス原料素地流し出し口
５：溶融ガラス原料投入口
１０：成形溶融炉
２１：リフトアウトロール
３０：徐冷炉
３１：徐冷炉ロール
４１：ガラスリボン堰
４２：溶融金属堰
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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