JPH07108779B2

JPH07108779B2 - フロ−トガラスの製造法

Info

Publication number: JPH07108779B2
Application number: JP62208354A
Authority: JP
Inventors: 安雄佐藤; 恒洋斉藤; 利人上岡; 幸雄吉川; 正明吉川
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1987-08-24
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: DE3850921D1; CA1323984C; US4940479A; DE3850921T2; JPS6452625A; EP0304844A2; EP0304844A3; EP0304844B1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、フロートガラスの製造法に関するものであ
る。

［従来の技術］フロートガラスの製造法において溶融金属浴はリボンの
進行方向に沿って大別して３つの領域に分けることがで
きる。第１の領域は溶融金属浴の浴面上に溶融ガラスが
供給され、拡巾しながら平衡厚味のガラスリボンを形成
し、その表面を平坦化する領域即ち、ファイア・ポリッ
シング領域であり、通常、ソーダライムガラスでは1100
〜950℃の温度の領域である。第２の領域はガラスリボ
ンを目標厚味に成形する領域であり、とくに平衡厚以下
の厚味のガラスを形成する場合は、ガラスリボンの両縁
部にトップロールを係合させて巾方向の収縮を抑えなが
ら、同時に長手方向にけん引力を作用させてガラスリボ
ンを目標厚味まで成形する領域である。この領域はトッ
プロールがガラスリボンに対して係合可能で、且つ、け
ん引力によってガラスリボンの厚味を変化させるに必要
な十分な温度領域、即ち、ソーダライムガラスでは、通
常約950〜800℃の範囲内で、成形されている。第３の領
域は、成形された溶融ガラスリボンが溶融金属浴から引
出し可能で、且つ、ロール上で搬送可能な温度まで冷却
する領域である。この領域はソーダライムガラスでは約
800℃〜600℃の温度である。

このように温度分布を溶融金属浴の長手方向に形成する
際、従来技術においては、例えば特公昭41−18353号に
記載されているように浴の深さを変えたり、あるいは、
各領域の境界にバリヤを配置する方法によって対応して
きた。

しかしながら、浴の深さを変える方法においては作業性
の低下を防ぐため溶融金属浴の深さは、通常40mm以上必
要とされている。それ故浴の長手方向に温度分布を形成
しようとすると溶融金属浴の対流が強まり温度勾配を平
坦化する作用をするので、浴の長さを長くすることによ
り目標の温度分布を得る必要がある。

その結果、放散熱量が多くなると共に製造装置が大型化
するという問題点があった。

一方、溶融金属浴中にバリヤを設ける方法においては、
バリヤの上流と下流とで大きな温度差を生じ、バリヤに
沿って渦状の強い対流が発生する。この対流により溶融
金属浴中に温度変動が生じ、この温度変動はガラスリボ
ンに筋状の微小な凹凸即ちディストーションを形成する
という問題点があった。

また、バリヤがガラスリボンと接触するのを防ぐため、
その上端は浴面より20〜30mm低いレベルに設ける必要が
ある。それ故、溶融金属の顕熱の遮断効果が充分に得ら
れ難いという問題点があった。

更に、従来の方法においては、成形領域はそれを最も長
く必要とする厚味の薄いガラスリボンが生産できるよう
に浴の深さを決定、バリヤを固定している。それ故厚味
の厚いガラスリボンを生産する場合余分の成形領域を生
じ熱損失を増大するという問題点もある。

一方、取付位置を移動できる位置可変バリヤが提案され
ている。しかし、かかるバリヤは操作上の問題、浴槽の
巾方向の断面形状が同一でない位置に対しては適用でき
ないという問題点がある。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は従来技術が有していた前述の問題点を解消し、
溶融金属浴の流動を容易に抑制でき、ガラスリボンに生
成するデイストーションを大幅に減少しかつ浴槽の長さ
を短くでき熱損失を大巾に減少できるフロートガラスの
製造法の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は溶融ガラスを溶融金属浴の浴面に連続的に供給
してガラスリボンを形成するフロートガラスの製造法に
おいて、該溶融金属浴に直流磁界を印加して溶融金属浴
の流動を抑制すること及び該ガラスリボンを浴面に沿っ
て前進させつつ目標厚味のガラスリボンに形成し、目標
厚味に形成された該ガラスリボンを直流磁界の印加され
た該溶融金属浴の浴面上を前進させつつ冷却することを
特徴とするフロートガラスの製造法を提供するものであ
る。

本発明における直流磁界とは、全波整流等のように脈動
する直流電流及び脈動しない直流電流により励起される
磁界並びに永久磁石により発生する磁界を意味する。

本発明は、溶融金属浴に直流磁界を印加し、溶融金属浴
が磁力線を横切って流動する際その流動が抑制される方
向にローレンツ力を受けるということ利用している。即
ち、溶融金属浴は温度勾配、ガラスリボンの移動その他
により流動しようとすると、直流磁界によりその流動が
抑制される。

溶融金属浴の流動を抑制するために必要な直流磁界の大
きさは、浴の深さが深い程大きく、浴の温度勾配が大き
い程大きい。例えば浴深さ40mm、浴の温度勾配100℃/m
の場合約0.03テスラでその効果を現し始め0.4〜0.6テス
ラで浴の流動を実質的に防ぐことができる。直流磁界の
印加手段としては、永久磁石、直流電磁石が例示され
る。この内直流電磁石は、磁界の強度が容易に調節でき
るので本発明において特に望ましい手段である。

かかる手段は、通常、溶融金属浴の下方又は上方のいず
れか一方に設けられる。その内、上記手段を浴の下方に
設けることは、ガラスリボンの温度を調節するためのヒ
ーター、クーラーを設置する際、ガラスリボンの上部に
充分なスペースがあり作業性に優れるので好ましい。

なお、上記手段を浴の上方、下方の双方に設けること又
は上記電磁石の代りに超伝導コイルを用いることにより
更に大きな直流磁界を浴に印加することができる。

以下図面に基いて説明する。第１図は本発明を実施する
装置の断面図で、第２図は第１図のAA断面図である。図
において１は溶融金属浴、３はガラスリボン、4,10,11
は直流電磁石である。溶融金属浴１を収容する浴槽２内
の上部空間にはガラスリボン３に近接して溶融金属浴の
流動を抑制する直流電磁石４が設けてある。この位置は
ガラスリボンが実質的に目標厚味に形成される領域に隣
接している。この電磁石は鉄心５に複数のコイル６が形
成され、外周面はキャスタブル等の断熱材７で覆われた
構造になっている。このコイル６は図面には省略されて
いるが銅のパイプで構成されパイプ内に冷却水を供給し
コイルの過熱を防いでいる。8,9はガラスリボンを冷却
するクーラーである。浴槽２の下方にはこの電磁石に対
向して別の直流電磁石10が設けてある。電磁石10は電磁
石４と同様鉄心５に水冷可能な複数のコイル６が形成さ
れ、その外周面が断熱材７で覆われている。11は浴槽の
出口近傍に設けられそこの溶融金属浴の流動を抑制する
ための直流電磁石である。この電磁石も上記電磁石4,10
と同様鉄心５に水冷可能な複数のコイル６が形成されて
いる。

12はリニアインダクションモーターであり下流に向って
進行する進行磁界を溶融金属浴に印加するようになって
いる。この進行磁界により、溶融金属浴に電流が発生
し、この発生した電流が進行磁界によりローレンツの力
を受ける。その結果、浴には進行磁界の方向と同一方向
に推力が発生し、図のように上流側の水平な第１の浴面
が下流側の水平な第２の浴面より低いレベルに形成され
る。

この装置において、清澄された溶融ガラスは連続的に溶
融金属浴の第１の水平な浴面に供給され、浴面上に拡が
りほぼ平衡厚味のガラスリボン３を形成すると共にその
表面はファィアポリッシュされる。この領域におけるガ
ラスの粘度η（ポイズ）は、log ηがほぼ3.1〜4.8の範
囲内である。次いでガラスリボンは第１の浴面から第２
の浴面へ前進しレヤの索引力により延伸されて実質的に
目標厚味に形成される。この浴面のレベル差はガラスリ
ボンの目標厚味すなわち製造するガラスの厚味が薄いほ
ど大きくすることが好ましい。具体的には厚味1.1mmの
ガラスを製造する場合レベル差は３〜4mmが好ましく厚
味3mmのガラスを製造する場合約2mmのレベル差が好まし
い。かかるレベル差は進行磁界の大きさが大きい程大き
くなり、具体的にはガラスリボンの進行方向に対して、
1mの長さの領域上に５×10^-3テスラの進行磁界を印加す
ることにより約2.8mmのレベル差が形成される。目標厚
味に形成される際ガラスリボンの粘度はlog ηがほぼ3.
1〜4.4にすることが好ましい。粘度が上記範囲より大き
いと厚味を薄くすることが難しくなり、上記範囲より小
さいと、ガラスリボンの冷却に長時間必要となり大きな
浴槽が必要となるのでいずれも好ましくない。

上記粘度においてはガラスリボンの巾は表面張力及びレ
ヤの索引力により縮小する。このリボン巾の縮小を防ぐ
ため、第２図の様にガラスリボンの巾維持部材13が設け
てある。この部材は溶融金属及びガラスに濡れない材料
例えばグラファイト、BNで構成される。この部材の上面
は内側に向って下方に傾斜し、溶融金属の浴面は第２図
のようにメニスカスを形成して、この面に接触する形状
になる。ガラスリボンの縁部は浴面の形状に沿った形状
になり、その結果ガラスリボンの巾の縮小が妨げられ
る。この部材はガラスリボンの厚味が実質的変化しない
粘度（log η）約6.5の位置まで設けることが好まし
い。

次いでガラスリボンは、直流電磁石4,10により直流磁界
が印加され実質的に流動が抑制された溶融金属浴の浴面
上を前進し、クーラー8,9により粘度（log η）が約6.5
まで急速に冷却される。この領域においては溶融金属浴
の流動が実質的に生じないので、浴内の熱の伝達は実質
的に伝導のみである。

従って急冷しても部分的に温度変動を生じる恐れはな
く、それに基づくディストーションがガラスリボンに生
ずることはない。また、リボンの進行方向に大きな温度
勾配を形成できる。

この場合、直流電磁石により印加される直流磁界は約0.
1〜0.6テスラであり、かかる大きさの磁界が印加できる
場合は、直流電磁石4,10のいずれか一方を取外すことが
できる。また、ガラスリボンの冷却速度が充分に得られ
る場合はクーラー8,9のいずれか一方又は両方を取外す
ことができる。なお、14はＷで構成された導電性部材で
あり、リニアインダクションモーター12による推力が浴
槽の側壁近傍で低下するのを防ぐ作用をする。

次いでガラスリボンは冷却されつつ前進し、直流電磁石
11の設けられた浴面上に到達する。この領域の溶融金属
浴は、該電磁石11によりその流動が抑制されている。こ
の場合、直流電磁石11により印加される磁界は約0.03〜
01テスラである。このときガラスリボンの粘度（log
η）は6.5〜14.5まで該浴面上を進行しつつ冷却され徐
冷される。

15はリニアインダクションモーターであり、溶融金属浴
に上流に向う推力を印加することにより、浴面より低い
レベルに設けた浴槽の出口から溶融金属がオーバーフロ
ーするのを防いる。

徐冷されたガラスリボンは、浴槽に接触することなく側
面より水平に引出される。

第３図は本発明を実施する別の装置の断面図であり、第
４図は第３図の平面図である。

図において、21は溶融金属浴、23,27は直流電磁石であ
る。

溶融金属浴21を収容する浴槽22の下方には直流電磁石23
が設けられている。この電磁石は鉄心24に複数のコイル
25を有する構造をしており溶融金属浴に対し0.03〜0.1
テスラ程度の直流磁界が印加できるようになっている。
電磁石23の下流にはバリヤ26が設けられ、その上端は、
浴面より約25mm低いレベルになっている。

バリヤ26の上方には第２の直流電磁石27が設けられ、そ
の下面にはクーラー28が設けられている。電磁石27は電
磁石23と同様に鉄心と複数のコイルとを有し、浴に対し
0.1〜0.6テスラ程度の磁界を印加できる。この装置にお
いて、清澄された溶融ガラスは溶融金属浴に連続的に供
給されガラスリボンを形成する。次いで、ガラスリボン
は、その縁部に設けた複数の水冷されたトップロール29
に係合し、外方向及び上流方向の力を受け前進しつつ目
標板厚に形成される。溶融金属浴にはバリヤ26をはさん
でそれぞれ同方向の渦状の対流が生じている。即ち、バ
リヤの上流側では、下流側の冷却の影響を受けてバリヤ
に沿って上から下に向けて流れ、また下流側では、上流
側の加熱の影響を受けて、バリヤに沿って下から飢へ向
けて流れる強い渦が生じている。バリヤの上端面の浴
は、方面付近では上流から下流に、また、バリヤ上端面
付近では、下流から上流に向って流れている。これに対
し、直流電磁石27により矢印の如き磁力線が発生し、バ
リヤ26に沿って上昇または下降する溶融金属浴の流れは
この磁力線を横切ることになるので、抑止力を受ける。

この磁界の大きさは0.03テスラ程度で充分に効果を有す
る。

以上説明した装置においては直流磁界を印加するため直
流電磁石を使用しているが、これを永久磁石と交換して
もよい。

摩等、平衡厚味より薄い厚味のガラスについて説明して
来たが、平衡厚味又はそれより厚いガラスの製造に於い
ても本発明の当然適用される。

なお、その場合第１図の装置においては、リニアインダ
クションモーター12に印加する電極を切換え、上流に向
う進行磁界を印加し、第１の水性は浴面を第２の水平な
浴面より高いレベルに設けることにより達成される。

［作用］溶融金属中に静磁場Ｂがあり、溶融金属が速度ｕで流れ
るとき、誘導される電界Ｅとの間にはＥ＝ｕ×Ｂの関係
がある。溶融金属の導電率をσとすると、この時流れる
電流密度Ｊはオームの法則によりＪ＝σＥと表される。
Ｊは磁場の作用をうけ、Ｆ＝Ｊ×Ｂなる電磁力を発生す
る。電磁力Ｆはｕと逆方向に作用し、結局溶融金属の運
動が抑えられることは、よく知られている。

一方、板ガラスを成形するフロートバス内ではマクロ的
な流れとしては高温側から低温側へ対流が生じており、
また、溶融金属は粘性が少いため、流れは乱流状態であ
る。浴内の対流は上部が高温で底部が低温側になってい
るが流れが乱流のため、ミクロ的には上下に複雑に混合
しながらマクロ的には上述したような循環流を形成して
いる。すなわち、乱流によるミクロ的な流れの混合が温
度変動を生じる原因であり、デイストーションの主要因
のひとつとも考えられている。溶融金属浴の流れに磁場
を作用すると、電磁誘導作用により等価的に溶融金属の
粘性を高める作用がある。

磁界による等価的な動粘性率ν_ｅは σ：溶融金属の導電率 H:スズ深さ B:磁束密度 ρ：溶融金属の密度で表わされる。

この効果により上述した対流のミクロな温度変動と同時
にマクロな対流も抑制される。

原理的には磁界の効果は磁場の方向に直交する溶融金属
の流れを抑制する効果があるのみである。フロートバス
のように浅く、長い浴では重力方向に対して垂直、即ち
水平方向の対流が支配的である。したがって、有効な磁
場の方向としては鉛直方向の成分であることは言うまで
もない。ところが、浴全体の対流を抑える作用は、必ず
しも鉛直方向の磁界だけではなく、水平方向の磁場の成
分も十分効果がある。すなわち、第３図のように、コイ
ルを複数個並べて配置した場合には、コイルピッチに対
応して、鉛直成分磁界の強い部分が現われこの部分では
水平方向の対流が強く抑えられる。したがって、対流は
コイルピッチに分断され、単なるバリヤ効果であれば、
鉛直方向磁界の弱い部分で循環する渦状の小さな対流が
発生すると考えられる。しかしながら、磁束の連続性か
ら鉛直方向の磁場の弱い部分では、水平方向の磁場が強
くなっておりこの部分では逆に重力方向の対流を抑える
作用がある。したがって、鉛直方向の磁場の弱い部分で
も、渦状の対流は生じない。すなわち、磁場の方向に無
関係に全体として磁界が作用していれば対流が全ての方
向に抑制されることがわかる。

［実施例］ 25mm深さの溶融スズ浴に対し高温側を低温側に対し、1m
当り100℃の温度差を形成し、コイルピッチ約75mmの直
流電磁石により磁界を浴に印加した。約0.03テスラの磁
界を印加したところ、最大約６℃の温度変動が0.2℃以
下に減少した。このときの溶融スズの顕熱の遮断効果は
約40％であった。

また、約0.1テスラの磁界を印加したところ、温度振動
はほとんど実測できずまた溶融スズの顕熱の遮断効果は
約90％以上で、熱伝導による伝熱にほぼ等しい状態に達
していることがわかった。

なお、顕熱の遮断効果は高温側の加熱処理（電気ヒータ
ー）の電力消費量の減少量により測定した。

［発明の効果］本発明によれば、溶融金属浴の流動が抑制されるため、
部分的な温度変動によりガラスリボンに生ずるディスト
ーションが大巾に減少する。また、浴の流動による熱の
伝達が減少するためガラスリボンの進行方向に大きな温
度勾配が形成できその分浴槽を小さくできる。その結果
装置が小型化でき、浴槽からの熱損失を小さくできる。

特に、リニアインダクションモーターにより、上流側の
水平な第１の浴面と、下流側の水平な第２の浴面とにレ
ベル差を形成し、該レベル差を用いて実質的に目標厚味
（平衡厚味より薄い厚味）のガラスリボンを形成する方
法においては、トップロールが実質的に不要になるので
リボン縁部まで製品化することができ歩留が大巾に向上
する。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明を実施する装置の断面図である。第２図は第１図のAA断面図である。第３図は本発明を実施する別の装置の断面図である。第４図は第３図の平面図である。 1,21……溶融金属浴、３……ガラスリボン、 4,10,11,23,27……直流電磁石、 12,15……リニアインダクションモーター。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融ガラスを溶融金属浴の浴面に連続的に
供給してガラスリボンを形成するフロートガラスの製造
法において、該溶融金属浴に直流磁界を印加して溶融金
属浴の流動を抑制すること及び該ガラスリボンを浴面に
沿って前進させつつ目標厚味のガラスリボンに形成し、
目標厚味に形成された該ガラスリボンを直流磁界の印加
された該溶融金属浴の浴面上を前進させつつ冷却するこ
とを特徴とするフロートガラスの製造法。
【請求項２】前記直流磁界は0.03テスラ〜0.6テスラの
大きさである特許請求の範囲第１項記載の製造法。
【請求項３】前記直流磁界は、直流電磁石により印加さ
れる特許請求の範囲第１項記載の製造法。
【請求項４】前記溶融金属浴の浴面において上流側の水
平な第１の浴面と下流側の水平な第２の浴面とにレベル
差を形成し、ガラスリボンを第１の浴面と第２の浴面と
の間において実質的に目標厚味に形成する特許請求の範
囲第１項記載の製造法。
【請求項５】前記第１の浴面と第２の浴面とのレベル差
はリニアインダクションモーターにより形成される特許
請求の範囲第４項記載の製造法。
【請求項６】前記ガラスリボンは、ポイズで表した粘性
の常用対数値（以下log ηという）が3.1〜4.8の範囲に
ある間に前記第１の浴面から第２の浴面へ前進させられ
る特許請求の範囲第４項記載の製造法。
【請求項７】前記直流磁界は、下流側の溶融金属浴に対
し印加される特許請求の範囲第４項記載の製造法。