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技術 板ガラスの成形装置

出願人 日本電気硝子株式会社
発明者 西村幸司
出願日 2003年4月16日 (17年10ヶ月経過) 出願番号 2003-111074
公開日 2004年11月11日 (16年3ヶ月経過) 公開番号 2004-315287
状態 特許登録済
技術分野 液晶1(応用、原理) ガラスの成形
主要キーワード 始端領域 頂部稜線 中央領 材料変形 要求スペック センサー用基板 肉厚調整 両端領域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年11月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

部品点数を増やすことなく、長時間の使用によって成形体クリープ変形しても、肉厚の均一な板ガラス成形することが可能なオーバーフローダウンドロー方式の板ガラスの成形装置を提供する。

構成

ガラス供給溝1aの始端側Sには、溶融ガラス3を供給するための供給パイプ2が接続され、まず溶融ガラス3が始端側Sに供給され、終端側Eに向けて流れるようになっている。またガラス供給溝1aの底面1iは、溶融ガラス3の流れ方向の始端側Sで低く、終端側Eで高くなるように勾配が設けられている。さらにガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eは、中央領域では略直線状であるが、溶融ガラス3の流れ方向の始端領域1jと終端領域1kでは下方に曲がっている。

概要

背景

一般にオーバーフローダウンドロー方式ガラス板成形装置は、図2(A)(B)に示すように、上面が開口した樋形状をなすガラス供給溝1aを頂部に有し、このガラス供給溝1aの両端壁頂部を溢流堰1b、1bとし、かつ両側壁の外面1c、1c同士を下方に向けて相互に接近させて下端1dで終結させた成形体1を備えている。そして供給パイプ2により溶融ガラス3をガラス供給溝1aの一端から連続的に供給すると、ガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eから溢流し、さらに両側壁のガイド1f、1fに挟まれた外面1c、1c上を流下して下端1dで融合し、これを下方に引き延ばすことによって板ガラス4が成形される。こうして得られる板ガラス4は、その表面が溶融時の自由溶融表面に相当するため、高い平滑性を有し、また図2(c)に示すように、中央領域4aと両端部4b、4bとの厚みが略均一となる。

概要

部品点数を増やすことなく、長時間の使用によって成形体がクリープ変形しても、肉厚の均一な板ガラスを成形することが可能なオーバーフローダウンドロー方式の板ガラスの成形装置を提供する。ガラス供給溝1aの始端側Sには、溶融ガラス3を供給するための供給パイプ2が接続され、まず溶融ガラス3が始端側Sに供給され、終端側Eに向けて流れるようになっている。またガラス供給溝1aの底面1iは、溶融ガラス3の流れ方向の始端側Sで低く、終端側Eで高くなるように勾配が設けられている。さらにガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eは、中央領域では略直線状であるが、溶融ガラス3の流れ方向の始端領域1jと終端領域1kでは下方に曲がっている。

目的

本発明の目的は、部品点数を増やすことなく、長時間の使用によって成形体がクリープ変形しても、肉厚の均一な板ガラスを成形することが可能なオーバーフローダウンドロー方式の板ガラスの成形装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

上面が開口した樋形状をなすガラス供給溝を頂部に有し、このガラス供給溝の両端壁頂部を溢流堰とし、かつ両側壁の外面同士を下方に向けて相互に接近させて下端終結させた成形体を備え、溶融ガラスをガラス供給溝の一端から連続的に供給して両側壁頂部稜線から溢流させ、両側壁外面流下させて下端で融合させて板ガラス成形する板ガラスの成形装置において、上記ガラス供給溝の溢流堰は、両端壁頂部稜線が溶融ガラスの流れ方向の始端領域及び/又は終端領域で下方に曲がるように形成されてなることを特徴とする板ガラスの成形装置。

請求項2

両端壁頂部稜線の曲がった部分は、長さ20〜500mm、最大深さ1〜20mmであることを特徴とする請求項1記載の板ガラスの成形装置。

請求項3

成形体の長さが、1500mm以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の板ガラスの成形装置。

請求項4

板ガラスが、液晶ディスプレイ基板として使用されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の板ガラスの成形装置。

技術分野

0001

本発明は板ガラス成形装置に関し、特に液晶ディスプレイ基板として使用する板ガラスを成形するのに適したオーバーフローダウンドロー方式板ガラス成形装置に関するものである。

0002

一般にオーバーフローダウンドロー方式のガラス板成形装置は、図2(A)(B)に示すように、上面が開口した樋形状をなすガラス供給溝1aを頂部に有し、このガラス供給溝1aの両端壁頂部を溢流堰1b、1bとし、かつ両側壁の外面1c、1c同士を下方に向けて相互に接近させて下端1dで終結させた成形体1を備えている。そして供給パイプ2により溶融ガラス3をガラス供給溝1aの一端から連続的に供給すると、ガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eから溢流し、さらに両側壁のガイド1f、1fに挟まれた外面1c、1c上を流下して下端1dで融合し、これを下方に引き延ばすことによって板ガラス4が成形される。こうして得られる板ガラス4は、その表面が溶融時の自由溶融表面に相当するため、高い平滑性を有し、また図2(c)に示すように、中央領域4aと両端部4b、4bとの厚みが略均一となる。

0003

この成形体1は、ガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eを全長に亘って略直線状とし、溶融ガラスが均等に溢流するように設計されている。ところが、この種の成形体1は、溶融ガラス3に対して耐食性のある耐火物から作製されるため重量が大きく、その両端が支持レンガ5で支持されるように設置され、かつ、生産時には高温条件下に曝されるため、長時間稼動している間に重力Fによって徐々に下方に撓んで変形するという現象が起こる。この変形はクリープ変形と呼ばれ、特に大面積板ガラス製品(例えば1000×1200mm)を得る目的で、有効幅の大きい板ガラス4を成形する場合には、成形体1を長く(例えば1500mm以上に)する必要があるため、クリープ変形が大きくなりやすい。

0004

図3(A)(B)は、長時間の稼働によってクリープ変形した成形体1を示すものであるが、このように成形体1がクリープ変形すると、ガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eも下方に撓んで、大きな曲線状となり、ここから溢れる溶融ガラス3の量は、成形体1の長さ方向の中央領域1gが多く、両端領域1h、1hでは少なくなる。その結果、図3(c)に示すように、成形される板ガラス4は、中央領域4aが厚く、両端部4b、4bが薄くなり、肉厚が不均一となる。

0005

ところで現在、液晶ディスプレイ基板に使用される板ガラスは、主に0.7mmの厚みを有しているが、厚みに対する要求スペックは非常に厳しく、0.7±0.01mmである。そのため、上記のように成形体1がクリープ変形した場合には、板ガラス4の肉厚が不均一となりやすいため、生産留まりが著しく低下する。

0006

そこで従来より、この種の板ガラスを成形する場合には、成形体1の下端1d付近で板ガラス4の両端領域1h、1hを加熱したり、冷却する方法が採られ、これによって板ガラス4の肉厚が均一となるように調整している。

0007

しかしながら、板ガラス4の肉厚調整は、このような加熱や冷却の調整では十分に制御できないというだけではなく、成形体1の両側壁の外面1c、1cを溶融ガラスが流下する際に、流れが不均一となり、その結果、板ガラス4の両端部4b、4bの肉厚が変動しやすい。極端な場合には、この両端部4b、4bで溶融ガラス同士が十分に融合されないまま成形され、その結果、板ガラス4に割れが頻発するという問題があった。

0008

このような事情から、成形体1の長さ方向に貫通孔を形成し、その貫通孔に支持部材を貫挿することによって、成形体1のクリープ変形を抑える板ガラスの成形装置が提案されている。(例えば特許文献1参照)

背景技術

0009

【特許文献1】
特開平11−246230号公報

0010

しかし特許文献1に開示されている板ガラスの成形装置は、部品点数が多く、成形体の構造が複雑となるため、材料コストが高く、また据え付け作業が煩雑になるという問題がある。

発明が解決しようとする課題

0011

本発明の目的は、部品点数を増やすことなく、長時間の使用によって成形体がクリープ変形しても、肉厚の均一な板ガラスを成形することが可能なオーバーフローダウンドロー方式の板ガラスの成形装置を提供することである。

0012

本発明の板ガラスの成形装置は、上面が開口した樋形状をなすガラス供給溝を頂部に有し、このガラス供給溝の両端壁頂部を溢流堰とし、かつ両側壁の外面同士を下方に向けて相互に接近させて下端で終結させた成形体を備え、溶融ガラスをガラス供給溝の一端から連続的に供給して両側壁頂部稜線から溢流させ、両側壁外面を流下させて下端で融合させて板ガラスを成形する板ガラスの成形装置において、上記ガラス供給溝の溢流堰は、両端壁頂部稜線が溶融ガラスの流れ方向の始端領域及び/又は終端領域で下方に曲がるように形成されてなることを特徴とする。

0013

【作用】
本発明における板ガラスの成形装置は、ガラス供給溝の溢流堰は、両側壁頂部稜線が、溶融ガラスの流れ方向の始端領域及び/又は終端領域で下方に曲がるように形成されてなるため、長時間の使用によって成形体がクリープ変形し、両側壁頂部稜線の中央領域が下方に撓んだ場合でも、大きな曲線状とはならず、そこから溢れる溶融ガラスの量は、成形体の中央領域と端部領域との間で大きな差は生じない。その結果、長さが1500mm以上、さらには1900mm以上の成形体を使用し、有効幅の大きい板ガラスを成形する場合でも、端部から中央領域に亘って均一な肉厚を有する板ガラスを成形することができる。

0014

また本発明の装置を使用すれば、板ガラスの両端部を加熱したり、冷却する必要がないため、端部の肉厚が変動したり、端部でガラスが融合されないという問題もなく、安定して板ガラスを成形することができる。

0015

両側壁頂部稜線の下方に曲がった部分の形状は、板ガラスの材質や寸法などに応じて適宜決定すれば良いが、長さ(稜線の曲がり始めから、ガイドまでの稜線の長さ)が20〜500mm(より好ましくは50〜150mm)で、最大深さ(真っ直ぐの稜線を引いたと仮定した時の最大高低差)が1〜20mm(より好ましくは1〜10mm)となるように規制するのが望ましい。すなわち曲がった部分が長すぎたり、深すぎると、成形体がクリープ変形する前後を通じて端部領域におけるガラス流量が多くなりすぎ、一方、曲がった部分が短すぎたり、浅すぎると、クリープ変形後に端部領域におけるガラス流量が、中央領域におけるガラス流量に比べて少なくなり、板ガラスの肉厚が不均一となりやすいからである。

0016

尚、クリープ変形に起因する成形体の両端領域と中央領域で溢流する溶融ガラスの量の差異は、特に溶融ガラスの流れ方向の始端領域と中央領域との間で大きいため、ガラス供給溝の両側壁頂部稜線は、少なくとも始端領域で下方に曲がっていることが望ましい。

0017

本発明で使用する成形体の材料としては、耐熱性に優れ、高強度を有する焼成耐火物不焼成耐火物不定形耐火物等が適当である。焼成耐火物としては、珪石耐火物、粘土質耐火物高アルミナ質耐火物炭化珪素質耐火物クロム質耐火物マグネシア質耐火物ドロマイト系耐火物、シリマナイト系耐火物、シアン化合物アルミナ質耐火物ムライト質耐火物ジルコニア質耐火物アランダム質耐火物等が使用できる。不焼成耐火物としては、黒鉛質煉瓦炭化珪素黒鉛質耐火物、高アルミナ耐火物等が使用できる。不定形耐火物としては、キャスタブル耐火物プラスチック耐火物耐火モルタル等が使用できる。また、これらの材料以外にも、溶融石英耐火物、各種ファイバーボード、不定形耐火物繊維材料を使用することができ、さらに白金白金合金等の耐熱貴金属類使用場所を選択して併用できる。

0018

また成形体は、高密度を有する材料から作製することが好ましい。すなわち成形体の密度が高いほど、構造的欠陥がなく、その結果として長期間に亘って高温下での使用に耐え得る成形体が得られるからである。よって成形体の密度は、好ましくは3.0g/cm3以上、より好ましくは3.4g/cm3以上である。さらに1500℃以上の高温下で成形体が使用される場合には、密度が3.6g/cm3以上であることが望ましく、より確実に安定した強度等を維持し続けるためには、3.8g/cm3以上であることが望ましい。ただし成形体の密度が大きくなりすぎると自重が大きくなりすぎ、成形体を支持するのが困難となるため、10g/cm3以下に規制するべきである。

課題を解決するための手段

0019

さらに成形体は、高ヤング率を有する材料から作製することが好ましい。ヤング率とは、材料の縦弾性係数、すなわち応力印加された方向に対して垂直方向材料変形度合いを表す係数であり、この値が大きい程、同じ大きさの応力が印加されても、それに呼応する材料の変形量は小さくなる。よって成形体のヤング率が高い程、成形体の変形が小さくなり、成形する板ガラスの肉厚の調整が行いやすくなる。よって成形体のヤング率は、好ましくは9.8×1010Pa以上、より好ましくは10.8×1010Pa以上である。

0020

以下、本発明を詳細に説明する。

0021

図1は、本発明の実施例を示す説明図である。成形体1は、溶融ガラス3に対して耐蝕性のあるジルコン質耐火物(密度4.0g/cm3、ヤング率14.2×1010Pa)から形成され、一様な溝幅で上面が開口した断面V字形樋形状のガラス供給溝1aを頂部に持ち、このガラス供給溝1aの両側壁頂部を溢流堰1b、1bとし、かつ両側壁の外面1c、1cを下方に向けて相互に接近させて下端1dで終結させた形状を有している。この成形体1の大きさは、長さ2500mm、高さ700mm、幅250mmであり、その両端が支持レンガ5で支持されるように設置されている。

0022

上記ガラス供給溝1aの始端側Sには、溶融ガラス3を供給するための供給パイプ2が接続され、まず溶融ガラス3が始端側Sに供給され、終端側Eに向けて流れるようになっている。またガラス供給溝1aの底面1iは、溶融ガラス3の流れ方向の始端側Sで低く、終端側Eで高くなるように勾配が設けられている。さらにガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eは、中央領域では略直線状であるが、溶融ガラス3の流れ方向の始端領域1jと終端領域1kでは下方に曲がっている。

0023

また成形体1の側壁面1c、1cが交わる下端1dは、側壁面1c、1cを流下した各々の溶融ガラス3が泡等を介在させることなく融合して1枚の板ガラス4になるようにった形状にされている。ガイド1f、1fは、白金またはその合金からなり、成形体1のガラス供給溝1a、側壁面1c、1c及び下端1dの各々の両端部に配置され、溶融ガラス3の流下する幅を規定する作用を有している。

0024

次に、上記の装置を使用して板ガラスを成形する方法の一例を説明する。

0025

まず、ガラス溶融窯(図示省略)で無アルカリガラス日本電気硝子社製OA−10)を溶融し、この溶融ガラス3を供給パイプ2から成形体1のガラス供給溝1aに供給して、始端側Sから終端側Eに向けて流し、ガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eから溶融ガラス3を溢れさせた。ガラス供給溝1aの両側壁頂部稜線1e、1eの始端領域1jと終端領域1kにおいて下方に曲がった部分の形状は、いずれも長さ100mm、最大深さ2mmで、その稜線が直線状に傾斜するように設計した。尚、この曲がった部分の稜線は、必ずしも直線状である必要はなく、曲線状であっても良い。

発明を実施するための最良の形態

0026

上記成形体1がクリープ変形していない時、成形体1の両側壁の外面1c、1c上を流れる溶融ガラス3は、その中央領域で略均一な厚さとなり、両端領域では中央領域より若干厚くなった。この溶融ガラス3を、成形体1の両側壁の外面1c、1c上を流下させ、成形体1の下端1dで各溶融ガラス3を融合させ、下方に設けたローラー対等の牽引手段(図示省略)により引き延ばすことによって板ガラス4を成形した。その後、長時間の使用によって成形体1がクリープ変形したが、成形体1の両側壁の外面1c、1c上を流れる溶融ガラス3は、その端部が中央領域と同じか多少薄い程度であり、中央領域ではその中央部分が若干厚くなったが、成形された板ガラス4は、全工程を通して、肉厚が0.7mm±0.01mm、有効幅が2000mm程度であり、液晶ディスプレイ基板として好適であった。

図面の簡単な説明

0027

以上のように、本発明の板ガラスの成形装置は、成形体のクリープ変形が進行しても、長期にわたって肉厚分布のよい板ガラスを製造することが可能である。そのため高い表面精度と均一な厚みが要求される液晶ディスプレイ基板を始めとして、PDP、FED等のフラットディスプレイに使用される板ガラス、CCD、CMOS等の固体撮像素子レーザーダイオード窓ガラスとして使用される板ガラス、ハードディスク等の磁気ディスク光ディスク等の板ガラス、センサー用基板ガラス、薄膜太陽電池用基板ガラス等として好適である。

図1
本発明に係る板ガラスの成形装置を示す説明図であって、(A)は正面図、(B)はX−X断面図、(C)はY−Y断面図である。
図2
従来の板ガラスの成形装置(クリープ変形前)の説明図であって、(A)は正面図、(B)はX−X断面図、(C)はY−Y断面図である。
図3
従来の板ガラスの成形装置(クリープ変形後)の説明図であって、(A)は正面図、(B)はX−X断面図、(C)はY−Y断面図である。
【符号の説明】
1 成形体
1aガラス供給溝
1b溢流堰
1c 両側壁の外面
1d下端
1e 両側壁頂部稜線
1j始端領域
1k終端領域
2供給パイプ
3溶融ガラス
4 板ガラス
4a 板ガラスの中央領域
4b 板ガラスの端部
5 支持レンガ
S ガラス供給溝の始端部
E ガラス供給溝の終端部
F 重力

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