JPH0710569A - フロート板ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】０．１〜１．５ｍｍのフロートガラスの製造方
法である。ガラスリボン１の中央部８１の厚み（単位：
ｍｍ）をＤとして、トップロール３０の痕跡の外側に位
置する耳部８０の厚みをＤ以上３以下、耳部の幅のガラ
スリボンの全幅に対する百分比（単位：％）を、１．０
≦Ｄ≦１．５のとき３以上、０．１≦Ｄ＜１．０のとき
（５−２Ｄ）以上にする。 【効果】反りとマイクロコルゲーションのきわめて少な
いガラスが製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフロート板ガラスの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】平衡厚みよりも薄いフロート板ガラスを
製造するには、例えば特公昭４４−２３８２８等に開示
されるように、ガラスリボンの両耳部に、トップロール
と呼ばれる、通常は耐熱合金で作られた、溝や歯が付い
た回転するロールを押圧し、ガラスリボンを進行方向と
直交する方向に張力を印加し、ガラスリボンが縮幅する
のを抑制しつつ進行方向にも引き伸ばす方法がとられて
いる。

【０００３】「ガラスの事典」（作花済夫編、朝倉書
店、２８１頁）には、フロート法による２〜３ｍｍ厚の
薄板の製造では、そのまま引き伸ばすと板厚とともに板
幅が著しく縮小してしまうので、いったん平衡板厚の部
分を作り、約８５０〜９５０℃の高温において、１〜数
機のトップロールで板の両端を上から押えて幅方向に引
っ張り、板幅の縮小を防ぎながら搬送ロールで水平方向
に引き伸ばして製板する、と記載されている。

【０００４】この方法によれば、板厚が２〜３ｍｍの範
囲であれば、さほど大きな技術的な制約もなく板ガラス
を製造することが可能であり、あるいはこれよりも薄い
ガラスであっても、例えば建築用窓ガラスに供するよう
に、光学的に高度な平坦性までは要求されない用途であ
れば、困難さは若干増加するものの、フロート法で製造
することは可能であったし、本出願人も０．５５ｍｍ以
上の一部の板厚範囲のものは、従来から市場に供給して
きた。

【０００５】ところで錫面に浮かぶガラスリボンを、ト
ップロールで幅方向に広げるように角度を付けつつ、進
行方向にも引き伸ばす方法をとれば、原理的には平衡厚
みよりも薄い、希望する任意の厚みの板ガラスを得られ
るはずである。

【０００６】しかしリボンが薄くなるにしたがい、徐冷
炉を出たあとの冷却されたリボンに強い反りが発生し
て、製品板の表面が、平面からさまざまな形状の曲面に
転じて、製品の要求品質に合致しなくなるばかりか、し
ばしば溶融金属浴の出口付近、徐冷炉内あるいはリボン
から製品寸法の板を切り出す工程で、リボンが割れてし
まう。これは工程の一時的な中断をもたらすことにつな
がりやすいが、ガラス製造工程で引き抜き素地量が予定
外に急変すると、さらに溶融過程での２次的な溶解不良
をもたらしやすく、リボンの引き抜き再開後も板中に泡
・砂利・脈理等が出現しやすくなり、生産性を大きく低
下させることがある。また、現実には製品板の厚みが薄
くなるにしたがい、微細なゆがみが強まる。

【０００７】板ガラスの表面の微細な凹凸は、それが存
在する部分で板の厚みが微妙に異なっている場合と、板
の厚みは実質的に一定であるにもかかわらず、板幅方向
に細かなピッチで波打っている場合とに大別される。実
際には両者が複合したものが観察されるが、本発明者ら
が研究した結果によれば、板が薄くなるほど、後者の機
構による細かな筋が支配的になってくることが判明し
た。

【０００８】前者は主に溶融ガラスの組成の局部的な不
均一に起因し、ディストーションと呼んでいる。ディス
トーションは平衡厚みに近い板ではさほど目立たない
が、平衡厚みから平面的に薄く引き伸ばすほど、溶融ガ
ラスの異質組成に基づく粘度特性の差が拡大されて目立
ってくることは、容易に理解されよう。ディストーショ
ンに対する基本的な対策は、溶融ガラスの均質性の向上
を図ることで、これについては、溶融過程で溶融ガラス
を機械的に撹拌する等の、公知の諸対策がとられてい
る。ただし板厚が薄くなるほど一層の均質化対策が要求
されてくる。

【０００９】後者は主に、平衡厚みの高温のガラスリボ
ンから、板幅方向と進行方向に平面的にガラスを薄く引
き伸ばした過程で発生したものと考えられている。

【００１０】リボンの幅方向に対向する１対のトップロ
ールで引っ張られた直線上では外力に強制されて薄くな
ろうとし、隣接するトップロールの中間部をリボン幅方
向に結んだ直線上では、平衡厚みに戻ろうとする力と、
その両側が幅方向に引っ張られて薄くなることを補償す
るためにここに素地を供給して自らは薄くなろうとする
力とが合成され、さらに進行方向には、徐冷炉の搬送ロ
ールがリボンを引き伸ばそうとする力が作用する。これ
らが組み合わさって、溶融錫上に浮遊する粘性体には、
少なくとも平面的には、複雑かつ不均等な応力が発生し
ている。

【００１１】リボンの端部付近に、離散したほぼ点でし
か接触しないトップロールに代わって、リボン端部に沿
って連続線状に引っ張りの力を及ぼそうとする提案も見
られた（例えば特公昭４９−５２０６）が、最終的な成
功には至らなかった。この結果、素地の均質性が良くて
も、シワを発生させ得る。

【００１２】この機構で発生するガラスのシワを、本明
細書ではコルゲーション(corrugation) と呼ぶ。板の厚
みが１．５ｍｍ以下になると、コルゲーションのピッチ
は２５ｍｍ程度、山谷の深さは０．１〜０．３μｍ程度
の微細なものになるので、これを本明細書では、マイク
ロコルゲーション、と呼ぶことにする。

【００１３】フロート法で板の厚みが１．５〜３．０ｍ
ｍの範囲でディストーションを軽減させる工夫は、特公
昭５８−３７２５７に見られる。この板厚領域ではマイ
クロコルゲーションはほとんど問題にならないので、こ
こに引用した公報にも対応する記載がないが、６対（実
施例）のトップロールを用いてリボンを薄化させるに用
いる溶融金属浴の出口付近の錫深さを、それよりも上流
における錫深さよりも大きく保つことで、溶融金属浴槽
内の錫流れの乱流化を防止し、ガラス板を得る技術が開
示されている。

【００１４】特に製品になる部分の板の厚みが１．５ｍ
ｍよりも薄い場合には、光学的に平坦な板を製造するこ
とは、特にマイクロコルゲーションの生成によって、著
しく困難になる。仮に板の厚みでは希望のものが得られ
たとしても、液晶基板・太陽電池基板・フォトマスクブ
ランクス等の電子工学用途の品質要求に合格するもの
は、公知技術を用いる限りでは、従来得られなかった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、反りやマイ
クロコルゲーションのきわめて少ない厚み０．１〜１．
５ｍｍのフロート板ガラスの製造方法の提供を目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属浴上
に浮遊するガラスリボンの両耳部に複数対のトップロー
ルを押圧し、ガラスリボンの幅方向に張力を印加し、ガ
ラスリボンの縮幅を抑制しつつ薄い板ガラスを製造する
フロート板ガラスの製造方法において、冷却後のガラス
リボンの中央部の最低厚み（単位：ｍｍ）をＤとすると
き、冷却後、ガラスリボンのトップロールの痕跡の外側
に位置する耳部の最大厚み（単位：ｍｍ）をＤ以上３以
下、ガラスリボンの耳部の幅（片側）のガラスリボンの
全幅に対する百分比（単位：％）を、１．０≦Ｄ≦１．
５のとき３以上、０．１≦Ｄ＜１．０のとき（５−２
Ｄ）以上に保ち、Ｄが０．１以上１．５以下であるフロ
ート板ガラスの製造方法である。

【００１７】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装置の水平断面図、図２は図１のＫ
Ｋ断面の拡大図、図３はガラスリボンの断面図である。

【００１８】図１のように、溶融金属浴５上に供給され
た溶融ガラスは、その高温領域４２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６０、６１、６
２、徐冷炉ロール７１により、右の方向に進行し、温度
が９００℃付近の領域４３に到達する。この領域４３に
は、１０対のトップロール（図面では、一部のトップロ
ールが省略されている。）３０が設けてあり、対を形成
するトップロールの回転軸は、左に向かって拡開するよ
うに配されている。

【００１９】各トップロールは、図２のようにその歯部
がガラスリボンの耳部を押圧し、ガラスリボンに幅方向
の張力が印加され、ガラスリボンが縮幅するのを抑制し
ている。ガラスリボンは、この領域を通過する間に、引
き伸ばされ、その中央部を目的の厚みとする図３に示す
ような実質的に最終的な形状になる。このガラスリボン
の形状を、次のような特定の形状にすることが大切であ
る。

【００２０】すなわち、このガラスリボンの形状は、耳
部８０と、製品になる中央部８１とからなり、耳部８０
は、トップロールの痕跡のある部位８２と、その外側に
ありトップロールの痕跡のない部位８３とからなる。

【００２１】ガラスリボンの全幅（単位：ｍｍ）をＷと
し、中央部８１の幅をＡとし、トップロールの痕跡のあ
る部位８２の幅（単位：ｍｍ）をＢとし、トップロール
の痕跡のない部位８３の幅（単位：ｍｍ）をＣとする。
さらにガラスリボンの中央部８１における最低厚み（単
位：ｍｍ）をＤとし、トップロールの痕跡のない部位８
３の最大厚み（単位：ｍｍ）をＥとする。

【００２２】まず、耳部の厚みについては、このＥを、
Ｄ≦Ｅ≦３にする。ＥがＤ未満では、徐冷炉内でトップ
ロールの痕跡のない部位８３にクラックが発生し、ここ
からリボン全体が破損しやすくなり、安定した生産がで
きない。Ｅが３を超すと、反りとマイクロコルゲーショ
ンが強まる。特に好ましくは、Ｄ＋１．４≦Ｅ≦Ｄ＋
１．８となるように上記耳部を形成することである。

【００２３】次に、耳部の幅については（Ｂ＋Ｃ）／Ｗ
の百分比（単位：％）を、１．０≦Ｄ≦１．５のとき３
以上、０．１≦Ｄ＜１．０のとき（５−２Ｄ）以上にす
る。この百分比が上記の範囲より小さいと、ガラスリボ
ンが幅方向に動くことによる品質の悪化をもたらし、さ
らにはトップロールがガラスリボンから外れやすくな
り、安定した生産ができない。一方、この百分比が余り
大きくなると、採板できる良品部分が過小になるので、
この百分比を１５以下にすることが好ましい。

【００２４】さらに、冷却後の板の両耳に形成されたト
ップロールの痕跡のある部位８２の幅Ｂ（単位：ｍｍ）
については、Ｂ／Ｗの百分比（単位：％）が、例えば
１．５以下であると、特に厚みが１．５ｍｍ以下の薄い
リボンでは、冷たいトップロールの歯がリボン耳部の狭
い幅内を集中的に冷却しリボンの表面に食い込む結果、
最下流付近のトップロールがガラスリボンを突き破り安
定生産ができなくなり、あるいはリボン面内で好ましく
ない残留歪を発生させ、反りが強まってリボンが破損し
やすくなるので好ましくない。好ましいＢ／Ｗの百分比
（単位：％）は３〜１５の範囲である。

【００２５】ガラスリボンをかかる形状にする方法とし
ては、次のものがある。トップロールの痕跡のない部位
８３の厚みを厚くする方法としては、トップロールの押
圧を弱くする、ガラスリボンの進行速度を遅くする、領
域４３付近の温度を高くする、等がある。

【００２６】ガラスリボンの耳部の幅を広くする方法と
しては、ガラスリボンの進行速度を遅くする、下流のト
ップロールを中央側に移動する、等がある。

【００２７】また、トップロールの数は、１０対以上３
０対以下、特には１５対以上３０対以下とするのが好ま
しい。その理由は次の通りである。

【００２８】トップロールが９対以下であると、隣接す
るトップロールの間では、ガラスリボンが収縮し、次の
トップロールでガラスリボンが拡幅するというようにト
ップロールのピッチに合わせてリボンが拡幅と縮幅を繰
り返す。その結果、マイクロコルゲーションが発生しや
すくなる。さらに、１対当りのトップロールに要求され
る幅方向の張力が過大になり、ガラスリボンを強く浴面
下に押し込むことになる。その結果、ガラスリボン上に
形成されたトップロールの痕跡の凹凸が大きくなり、中
央部の平坦性を損ね、マイクロコルゲーションよりはも
っと大きな数ｃｍピッチのうねりが生じやすくなる。

【００２９】一方、トップロールの数が３０対を超す
と、ガラスリボンの浮遊状態を監視する窓がトップロー
ルにより塞がれて、監視および作業性に困難をきたす。
さらに、ガラスリボンの耳部付近の温度が低下して、溶
融金属浴槽の出口付近および徐冷炉内部でガラスリボン
が破損しやすくなる。

【００３０】次いで、ガラスリボンは、クーラ５３、５
４により約６００℃に冷却され、溶融金属浴の浴面から
取り出され、リフトアウトロール６０、６１、６２上を
通って徐冷炉７０へ導入される。

【００３１】徐冷炉はリボンの搬送機構、例えば多数の
金属ロール７１、を内蔵するトンネル型の炉で、通常は
燃焼ガスまたは電気ヒータにより、出力が制御された熱
量を、炉内の必要位置に供給し、ガラスリボンを常温近
い温度域までゆっくり冷却する機能を有する。

【００３２】なお、ソーダライムガラスの場合、Ｄ（単
位：ｍｍ）が１．５ではＥ（単位：ｍｍ）が２．９〜
３．０程度、Ｄが１．０ではＥが２．４〜２．８、Ｄが
０．５５ではＥが１．９〜２．４、Ｄが０．３ではＥが
１．７〜２．１、Ｄが０．２ではＥが１．６〜２．０
が、各々良い結果をもたらした。また硼珪酸組成につい
ても、対応の取れる板厚のものでは全く同等の結果が得
られた。

【００３３】

【実施例】

［実施例１］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、長さ約５０ｍの溶
融金属浴に、溶融ガラスを導入して、溶融錫上にガラス
リボンを形成した。設計引き出し量は約４００トン／日
であるが、条件設定のためにリフトアウトロールと徐冷
炉ロールのリボン速度を変化させる間の槽窯温度条件の
変動を避けるため、溶融ガラスの一部を溶融金属浴の上
流からドレンアウトした。トップロールは、耐熱性耐腐
食性合金でできた回転歯を持つ公知の形状のもので、回
転軸の支持体の内部は水冷されている。

【００３４】ガラスリボンの成形にあたり、その進行速
度、トップロール３０の押圧力、トップロールの幅方向
の位置、領域４３付近のガラスリボンの温度を調整し、
ガラスリボンの断面形状を調整した。

【００３５】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あり、Ｓｉ
Ｏ₂ ７２％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ２％、ＣａＯ ８％、ＭｇＯ
４％、Ｎａ₂ Ｏ １３％、Ｋ₂ Ｏ １％で示される。

【００３６】冷却後のガラスリボンについて、中央部の
最低厚みＤ、ガラスリボンの幅Ｗ、耳部の痕跡のない部
位の最大厚みＥ、耳部の痕跡のない部位の幅Ｃ、耳部の
痕跡のある部位の幅Ｂを測定し、（Ｂ＋Ｃ）、（Ｂ＋
Ｃ）／Ｗ、（５−２Ｄ）の値を求めた。さらに、冷却後
のガラスリボンから切り出したサンプルについて、マイ
クロコルゲーション（ＭＣ）の程度を評価し、反りおよ
び割れについても評価した。これらの結果を、トップロ
ールの数とともに表１に示す。

【００３７】なお、反りについては、３００ｍｍ角に切
り出した矩形の試料板を定盤上に静置し、定盤と試料下
面に生じる隙間を隙間ゲージを差し込むことにより測定
した。測定は、試料板の４辺について行ない、次いで、
試料板を反転し、同様の測定を行ない、その最大値を試
料板の反りとした。この反りを、次のようにランク分け
して評価した。

【００３８】板厚１．５〜０．５５ｍｍでは ○：反りが０．１ｍｍ以下 △：反りが０．１ｍｍを超え０．２ｍｍ以下 ×：反りが０．２ｍｍ以上 板厚０．５５〜０．２ｍｍでは ○：反りが０．２ｍｍ以下 △：反りが０．２ｍｍを超え０．４ｍｍ以下 ×：反りが０．４ｍｍ以上

【００３９】また、マイクロコルゲーションについて
は、反りに比べてサンプル表面のきわめて微細な凹凸を
測定するので、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２（表面荒
らさの定義と表示）で規定される方法により、触針式の
表面粗さ計サーフコムにて、測定長２００ｍｍで０．８
ｍｍ以上２５ｍｍ以下のバンドパスフィルタを用いたと
きの最大粗さＲ_max （μｍ）を測定した。このＲ_max
を、次のようにランク分けして評価した。

【００４０】板厚１．５〜０．５５ｍｍでは ○：Ｒ_max が０．３μｍ以下 △：Ｒ_max が０．３μｍを超え０．６５μｍ以下 ×：Ｒ_max が０．６５μｍ以上 板厚０．５５〜０．２ｍｍでは ○：Ｒ_max が０．４μｍ以下 △：Ｒ_max が０．４μｍを超え０．６５μｍ以下 ×：Ｒ_max が０．６５μｍ以上

【００４１】また、割れについては、溶融部やスパウト
周辺からリボンに砂利・失透が流出すると、それを起点
に発生しやすいが、これらの外部的な影響のない状態で
比較して、次のようにランク分けして評価した。なお、
反りが強いガラスリボンは、成型後に切断場に到達する
以前に割れやすくなるので、ランク分けは定性的評価に
とどめた。 ○ 割れが発生しなかった △ 徐冷炉以降で割れた × 溶融金属浴出口付近で割れた

【００４２】［比較例１］ガラスリボンの断面形状が、
実施例１と異なることを除き、実施例１と同様にしてフ
ロート板ガラスを製造し、実施例１と同様の測定を行な
った。その結果を表２に示す。

【００４３】［実施例２］冷却後のリボンの全幅が約３
ｍになるように構築された、長さ約２０ｍの、実施例１
よりは小型のメタル溶融金属浴に、スパウトから溶融ガ
ラスを導入して、錫上にガラスリボンを形成した。設計
引き出し素地量は約３０トン／日の溶解および成型設備
であるが、槽窯温度条件の変動を避けるため、溶解素地
量の一部を溶融金属浴入口以前に槽窯からドレンアウト
した。ガラスリボンの成形にあたっては、実施例１と同
様にしてガラスリボンの断面形状を調整した。

【００４４】ガラス組成は、液晶基板に用いられる耐水
性の優れた硼珪酸ガラスであり、組成は、ＳｉＯ₂ ７２
％、Ｂ₂ Ｏ₃ ９．５％、ＢａＯ ４％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ５
％、ＣａＯ ０．４％、ＺｎＯ ３％、Ｎａ₂ Ｏ ６
％、Ｋ₂ Ｏ ０．５％で示される。冷却後のリボンから
切り出した板ガラスのサンプルについて、実施例１と同
じ方法で評価した結果を表３に示す。

【００４５】［比較例２］ガラスリボンの断面形状が、
実施例２と異なることを除き、実施例２と同様にしてフ
ロート板ガラスを製造し、実施例２と同様の測定を行な
った。その結果を表４に示す。

【００４６】［実施例３］実施例２で用いたと同じ溶融
金属浴で、アルカリ成分をさらに減じた液晶基板用の硼
珪酸組成を用いてテストした。用いた組成は、ＳｉＯ₂
６２％、Ｂ₂ Ｏ₃４．５％、ＺｎＯ ６％、Ａｌ₂ Ｏ₃
１５％、ＣａＯ ４％、ＭｇＯ ７％、Ｎａ₂ Ｏ １．
５％で示される。ガラスリボンの成形にあたっては、実
施例１と同様にしてガラスリボンの断面形状を調整し
た。冷却後のリボンから切り出した板ガラスのサンプル
について、実施例１と同じ方法で評価した結果を表５に
示す。

【００４７】［比較例３］ガラスリボンの断面形状が、
実施例３と異なることを除き、実施例３と同様にしてフ
ロート板ガラスを製造し、実施例３と同様の測定を行な
った。その結果を表６に示す。

【００４８】［実施例４］実施例２で用いたと同じ溶融
金属浴で、アルカリ成分を実質的に含有しない、液晶基
板および薄膜トランジスタ用の硼珪酸組成を用いてテス
トした。用いた組成は、ＳｉＯ₂ ５３％、Ｂ₂ Ｏ₃ １１
％、ＢａＯ １４％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １１％、ＣａＯ ３
％、ＭｇＯ ２％、ＳｒＯ ６％、Ｎａ₂ Ｏ＜０．１％
で示される。ガラスリボンの成形にあたっては、実施例
１と同様にしてガラスリボンの断面形状を調整した。冷
却後のリボンから切り出した板ガラスのサンプルについ
て、実施例１と同じ方法で評価した結果を表７に示す。

【００４９】［比較例４］ガラスリボンの断面形状が、
実施例４と異なることを除き、実施例４と同様にしてフ
ロート板ガラスを製造し、実施例４と同様の測定を行な
った。その結果を表８に示す。

【００５０】いずれの実施例からも明らかなように、反
りとマイクロコルゲーションのきわめて少ないフロート
板ガラスが製造される。

【００５１】

【表１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【表４】

【００５３】

【表５】

【表６】

【００５４】

【表７】

【表８】

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、反りとマイクロコルゲ
ーションのきわめて少ないフロート板ガラスが製造され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための装置の水平断面図

【図２】図１のＫＫ断面図

【図３】ガラスリボンの断面図

【符号の説明】

１：ガラスリボン ５：溶融金属浴 ３０：トップロール ８１：ガラスリボンの中央部 ８０：ガラスリボンの耳部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融金属浴上に浮遊するガラスリボンの両
   耳部に複数対のトップロールを押圧し、ガラスリボンの
   幅方向に張力を印加し、ガラスリボンの縮幅を抑制しつ
   つ薄い板ガラスを製造するフロート板ガラスの製造方法
   において、冷却後のガラスリボンの中央部の最低厚み
   （単位：ｍｍ）をＤとするとき、冷却後、ガラスリボン
   のトップロールの痕跡の外側に位置する耳部の最大厚み
   （単位：ｍｍ）をＤ以上３以下、ガラスリボンの耳部の
   幅（片側）のガラスリボンの全幅に対する百分比（単
   位：％）を、１．０≦Ｄ≦１．５のとき３以上、０．１
   ≦Ｄ＜１．０のとき（５−２Ｄ）以上に保ち、Ｄが０．
   １以上１．５以下であるフロート板ガラスの製造方法。
2. 【請求項２】１０対以上３０対以下のトップロールによ
   りガラスリボンに張力を印加する請求項１記載のフロー
   ト板ガラスの製造方法。
3. 【請求項３】１５対以上３０対以下のトップロールによ
   りガラスリボンに張力を印加する請求項２記載のフロー
   ト板ガラスの製造方法。
4. 【請求項４】トップロールの痕跡のない耳部の最大厚み
   （単位：ｍｍ）をＥとするとき、Ｄ＋１．４≦Ｅ≦Ｄ＋
   １．８となるようにする請求項１〜３のいずれか１項に
   記載のフロート板ガラスの製造方法。