板玻璃的制法的制作方法

專利名稱：板玻璃的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面缺陷和雜質(zhì)少，具有納米級(jí)表面平滑性的高品質(zhì)板狀玻璃的制法。
背景技術(shù)：
建筑用和車輛用的板狀玻璃在先進(jìn)國家?guī)缀醵际峭ㄟ^在錫浴上流出熔融狀態(tài)的玻璃，緩緩地成形為平板狀的錫浮法來生產(chǎn)。
在制造用于顯示器等表面不允許有錫等雜質(zhì)混入，要求高品質(zhì)、高平坦性的薄板時(shí)，采用所謂融合法的情況也很多，該融合法是從白金筒的兩側(cè)使熔融玻璃溢流，使之沿著白金導(dǎo)引件流下后，將來自兩側(cè)的玻璃結(jié)合成一張。
另外，對(duì)于帶網(wǎng)的玻璃等的情況，為了在中間夾入不銹鋼等的網(wǎng)，一邊用金屬輥施加壓力，一邊層壓成形來制造。
在基于錫浮法制造板玻璃時(shí)，因?yàn)槌尚问窃诟邷氐腻a浴內(nèi)進(jìn)行的，為了防止錫的氧化，在密閉空間內(nèi)需要保持在氫氣等還原性氣氛下，氫氣等的成本和安全對(duì)策成為問題。
另外，起因于因和錫的接觸而導(dǎo)致錫侵入到玻璃中或因侵入到錫浴空間的氧氣和錫反應(yīng)而生成氧化錫等原因的制品的表面缺陷，在要求高品質(zhì)的顯示器用途中特別成為問題。而且，為了使錫等保持高溫，特別是在小規(guī)模生產(chǎn)中，需要龐大的能源成本，二氧化碳排放等對(duì)環(huán)境問題的影響也不能忽視。
另外，對(duì)于錫浮法的情況，因?yàn)楦邷氐牟ＡШ蜔醾鲗?dǎo)性高的金屬錫直接接觸，玻璃和金屬錫之間的熱流束很大，玻璃直接受錫的溫度很大的影響，所以錫的溫度控制成為非常重要的技術(shù)課題。
另外，在該接觸傳熱下的成形中，因?yàn)椴ＡУ木植窟^度變形部分因來自錫的熱量供應(yīng)而保持和周圍同等的溫度，所以異常變形進(jìn)一步發(fā)展的可能性很大。為了避免這一點(diǎn)，需要利用玻璃的粘性流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平準(zhǔn)/均勻化，并通過精密的溫度調(diào)整而準(zhǔn)均衡地緩慢地進(jìn)行成形。
另外，有所謂的融合法，該融合法是使處于熔融狀態(tài)的玻璃從特殊的筒向筒的兩側(cè)溢流，使之沿著白金制的導(dǎo)引件的兩面流下，并使之在導(dǎo)引件的最下端匯合，成為一張玻璃帶后，施行下向拉延成形。該方法因?yàn)榘鍫畈Ａе破返谋砻嬖谥圃爝^程中只接觸空氣，所以沒有如上所述的表面缺陷的擔(dān)心，因此特別是作為顯示器用途等的高端制品而獲得高的評(píng)價(jià)。
但是，因?yàn)槭怯脤⒉Ａ虼怪毕路嚼涞姆椒ǔ尚危院土硗獾南孪蚶右粯?，最大荷重在白金?dǎo)引件的尖端部分的玻璃上，而用于減輕它的玻璃的溫度控制很復(fù)雜，另外不適于厚制品的生產(chǎn)。另外，每次改變制品的寬度或厚度等品種時(shí)，都需要更換白金制的筒，在所謂的作業(yè)變更上很費(fèi)工夫，昂貴的白金制的唇緣的成本也不容忽視。
而且，在基于金屬輥的壓延成形中，很難避免和金屬輥接觸的痕跡殘留而出現(xiàn)皺紋或凹凸?fàn)?，制品的品質(zhì)不能直接滿足作為平坦的板玻璃的用途。
最近，開發(fā)出了一種和如上所述現(xiàn)有制法不同的方法，即使水等介質(zhì)浸漬在多孔質(zhì)的支持體中，在其上流出熔融玻璃，連續(xù)地制造板狀的玻璃的方法，根據(jù)該方法，對(duì)如上所述現(xiàn)有方法的缺點(diǎn)進(jìn)行改良或消除的可能性給出了啟發(fā)(參照專利文獻(xiàn)1)。
另外，在其中提出了以下的建議必要且優(yōu)選的是以足夠的速度進(jìn)行成形和冷卻，一般來說，為了實(shí)現(xiàn)均勻的成形，優(yōu)選的是，在玻璃成形的最大溫度區(qū)域1300℃到700℃之間，以每分100℃以上，優(yōu)選的是200℃以上的速度進(jìn)行冷卻，并在其間施加和玻璃面平行的張力，成形為必要的厚度(參照專利文獻(xiàn)2)。
另外，在上述提案中，建議在玻璃的延伸成形中，在玻璃帶流動(dòng)的長軸方向施加張力的同時(shí)，在與之垂直的短軸方向也施加張力，提出了幾種方法(參照專利文獻(xiàn)3)。
但是，在上述提案所涉及的方法中，因?yàn)橛袕脑砩弦约案旧锨啡钡闹匾募夹g(shù)性觀點(diǎn)和要素，所以存在著在涉及整個(gè)制品的宏觀平坦度和厚度均勻性等方面達(dá)不到實(shí)用水平的重大問題。
而且，對(duì)于板玻璃的成形而言，從熔融窯到成形區(qū)的熔融玻璃的供給也是重要的工序，經(jīng)控制閥(トウイ一ル)等進(jìn)行了流量調(diào)節(jié)的熔融玻璃經(jīng)過噴出口等被供給到各種成形工序。此時(shí)，為了提高生產(chǎn)合格率和制品質(zhì)量，在噴出口部分的結(jié)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)4)和材質(zhì)(參照專利文獻(xiàn)5、專利文獻(xiàn)6、專利文獻(xiàn)7)等方面也下了一些工夫，提出了建議。
但是，上述提案主要是停留于作為錫浴法的前工序的局部性改良，不能期待作為也包括融合法以及水蒸氣薄膜法的缺陷和問題點(diǎn)的根本性的解決方法。
專利文獻(xiàn)1特開平9-295819號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002-47017號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開2001-247320號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開平7-33456號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開2003-146675號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開平6-345467號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開2003-300739號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的課題本發(fā)明的課題在于，提供一種能解決并改善以上述錫浴法和融合法為代表的下向拉延法以及金屬輥壓延法等現(xiàn)有公知技術(shù)的缺點(diǎn)和制約等進(jìn)行，簡便而大幅度地緩解能源、資源及環(huán)境問題，給出表面沒有缺陷的高品質(zhì)的板狀玻璃的技術(shù)，同時(shí)，明確利用蒸汽膜的方法中的從原理上以及根本上欠缺的重要的技術(shù)性觀點(diǎn)和要素，提供一種制造高品質(zhì)板玻璃的新的技術(shù)，該技術(shù)涉及更廣泛的利用氣體的板玻璃成形方法，制造出來的板玻璃具有納米量級(jí)的平滑性，同時(shí)宏觀厚度均勻性和平坦度等很優(yōu)異。
用于解決課題的方案本發(fā)明者根據(jù)上述問題和課題的認(rèn)識(shí)，經(jīng)過反復(fù)進(jìn)行各種研討，結(jié)果得出了以下的見解為了得到在涉及整個(gè)制品的宏觀平坦度和厚度均勻性等方面都足夠?qū)嵱玫乃降母咂焚|(zhì)的板玻璃，重要的是在用從支持部件產(chǎn)生的氣體對(duì)連續(xù)移動(dòng)的固化前的玻璃的至少下面進(jìn)行支持，特別是將具有適于用來成形的粘度的高溫的玻璃的兩面置于氣體環(huán)境中，用單側(cè)的氣體對(duì)玻璃進(jìn)行支持，并且控制玻璃上施加的重力的作用，一邊改變其位置，一邊反復(fù)地賦予局部性的玻璃的變位和變形，使之傳播到整個(gè)玻璃，從而使之伸展。
在此所說的變位，意思是玻璃被抬起來、放下去或流動(dòng)，而位置發(fā)生變化。
如此對(duì)玻璃上施加的重力的作用進(jìn)行控制，換言之，也可以稱為動(dòng)態(tài)重力控制。而且發(fā)現(xiàn)，利用該動(dòng)態(tài)重力控制和拉伸應(yīng)力進(jìn)行成形，對(duì)于解決課題非常重要。
該動(dòng)態(tài)重力控制是對(duì)用來成形的高溫的玻璃的整個(gè)面賦予局部性的基于重力的玻璃的變位和變形，時(shí)效性地改變該重力的大小和地點(diǎn)等來進(jìn)行控制。即，是基于以下的見解在一定的秩序下時(shí)刻使在用來成形的玻璃上局部性地施加的重力的大小變化，換言之，在對(duì)玻璃上施加的重力動(dòng)態(tài)地進(jìn)行控制的同時(shí)，賦予局部性地而且是時(shí)效性地變化的變位和變形至關(guān)重要。
根據(jù)該動(dòng)態(tài)重力控制，能夠帶來涉及用來成形時(shí)的整個(gè)玻璃的均勻的擴(kuò)張(伸展)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)厚度均勻性和平坦度的提高。
動(dòng)態(tài)重力控制特別是在要成形寬幅的板玻璃時(shí)，在玻璃處于充分的高溫，作為其粘性流體的特性處于近乎所謂牛頓流體的狀態(tài)下很重要，只有實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，才能夠彌補(bǔ)來自用來成形的高溫、低粘度的玻璃帶周邊的拉伸應(yīng)力的傳遞不足，從而在玻璃上能夠得到同樣的伸展。
另外，除了該動(dòng)態(tài)重力控制，在用來成形的玻璃的粘度、剛性足夠高，玻璃不產(chǎn)生變形的溫度區(qū)域之前，對(duì)玻璃連續(xù)地一直施加拉伸應(yīng)力進(jìn)行延伸成形，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高度的均勻性和平滑、平坦度很必要而且很重要。在此所說的連續(xù)地，意思是指不產(chǎn)生明顯的時(shí)間上、地點(diǎn)上的間斷和斷絕。例如，即使是對(duì)玻璃施加基于以5毫米左右的一定間隔埋入在治具中的銷釘?shù)木植啃缘睦鞈?yīng)力，只要它在本制造工序中常時(shí)進(jìn)行，就視同為連續(xù)地。
作為實(shí)現(xiàn)該動(dòng)態(tài)重力控制的方法，通過設(shè)置產(chǎn)生很多氣體的多個(gè)部件(以下稱為“動(dòng)態(tài)重力控制部件”)，可有效地達(dá)成，該多個(gè)部件在支持玻璃的支持板上空出間隔而配置。即，由支持板和動(dòng)態(tài)重力控制部件構(gòu)成玻璃的支持部件的方法很有效。
此時(shí)，并非使氣體介于其間而單純地使玻璃浮起或?qū)ΣＡнM(jìn)行支持這樣的意義，而重要的是由產(chǎn)生氣體的動(dòng)態(tài)重力控制部件對(duì)玻璃局部性地賦予基于重力的變位和變形。因而，動(dòng)態(tài)重力控制部件的尺寸、形狀、和設(shè)置位置等，需要根據(jù)制造的玻璃的材料的種類、形狀、用途等，設(shè)計(jì)成在玻璃上局部性地產(chǎn)生基于重力的最佳的變位和變形。因而，應(yīng)該理解到它是如后述的附圖所示可適宜地改變的東西，而不是固定的尺寸、形狀。
特別是該動(dòng)態(tài)重力控制部件可以是相對(duì)于玻璃的行進(jìn)方向以直角或一定的角度而設(shè)置，借助該產(chǎn)生氣體的動(dòng)態(tài)重力控制部件，就能夠?qū)ΣＡЬ植啃再x予基于重力的合適的變位和變形。而且，形成為對(duì)動(dòng)態(tài)重力控制部件從支持板的高度進(jìn)行可變調(diào)整的結(jié)構(gòu)也很有效。從而，就能夠?qū)ΣＡ鲜┘拥闹亓Φ拇笮?、變位和變形任意地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
動(dòng)態(tài)重力控制部件的高度優(yōu)選的是，相對(duì)于支持板的基準(zhǔn)面，一般具有1mm以上50mm以下的一定的高度。而且，合適的范圍可以因玻璃的厚度和相對(duì)于支持部件的水平面的角度等各種因素、條件來做到最佳化，但是對(duì)于不滿足該范圍的高度，難以期待重力的效果，反之在超過了該范圍的情況下，重力的影響作用就有可能過大，同時(shí)對(duì)凸部頂上附近的氣體產(chǎn)生帶來障礙。
另外，也可以并且有用的是將動(dòng)態(tài)重力控制部件以一定的間隔來設(shè)置，并使之相對(duì)于玻璃帶的流動(dòng)方向從中央部對(duì)稱或非對(duì)稱地帶有一定的角度。
通過使所述的棱紋狀的動(dòng)態(tài)重力控制部件以大于玻璃的速度在玻璃的流動(dòng)方向移動(dòng)，使得重力產(chǎn)生作用的位置逐次移動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)玻璃的伸展和均勻化。有時(shí)也可以并且有用的是使動(dòng)態(tài)重力控制部件相對(duì)于玻璃的移動(dòng)而逆行。
動(dòng)態(tài)重力控制部件可以不和支持板接合而進(jìn)行獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，或者也可以和支持板接合或一體化地連動(dòng)，可以且優(yōu)選的是，根據(jù)用來成形的玻璃的種類、制造的制品形狀、成形的條件等而進(jìn)行適宜的選擇。如上所述，形成對(duì)動(dòng)態(tài)重力控制部件離支持板的高度進(jìn)行可變調(diào)整的構(gòu)造也很有效。
如此，支持部件可以使其自身相對(duì)于移動(dòng)的玻璃而靜止，或以和玻璃不同的速度在相同的方向移動(dòng)，或者在不同的方向移動(dòng)。
適于正常成形的玻璃的粘度為107泊以下，玻璃可變形的剛性為大約50GPA以下。在處于該粘度或剛性水平的溫度區(qū)域，在玻璃的移動(dòng)方向及與之垂直的方向連續(xù)地施加拉伸應(yīng)力，在提高平坦性、厚度均勻性方向也極為有效。
此時(shí)，在玻璃的移動(dòng)方向和與之垂直的方向連續(xù)地施加拉伸應(yīng)力特別重要，需要使拉伸應(yīng)力在位置上及時(shí)間上都連續(xù)地產(chǎn)生作用。
當(dāng)不能滿足這一點(diǎn)時(shí)，有可能導(dǎo)致因拉伸應(yīng)力不連續(xù)、不均勻的影響而在制品上產(chǎn)生厚度不勻或皺紋。而且，因?yàn)椴ＡУ恼扯群蛣傂蕴岣?，在超過了適于正常成形的范圍后，也存在彎曲變形或收縮變形的可能性，所以在該區(qū)域的對(duì)玻璃帶整體施加的拉伸應(yīng)力所起的作用很重要。
因此，適于玻璃的粘性和剛性的治具的設(shè)計(jì)、使用以及其應(yīng)力和工作條件等也和施加拉伸應(yīng)力的位置同樣地重要。
優(yōu)選的是使該治具從玻璃帶流動(dòng)的上游到下游，配合玻璃的粘度和剛性而適宜地配置。
而且，因?yàn)樵谑┘雍筒ＡУ牧鲃?dòng)垂直的方向的拉伸應(yīng)力時(shí)，玻璃總是在向下游方向移動(dòng)，所以優(yōu)選的是考慮這種因素來進(jìn)行設(shè)計(jì)，使治具的大小、形狀和施加應(yīng)力的方向等達(dá)到最佳化。另外優(yōu)選的是，在玻璃帶的流動(dòng)方向和與之垂直的方向施加的應(yīng)力成分比沒有顯著的差異。
另外，本發(fā)明也包含作為對(duì)象的使熔融玻璃在支持部件上流下的工序，該支持部件在玻璃的流動(dòng)方向向下傾斜。在用從支持板產(chǎn)生的氣體對(duì)連續(xù)移動(dòng)的低粘度的玻璃的至少下面進(jìn)行支持時(shí)，可以將產(chǎn)生氣體的一定尺寸、形狀的多個(gè)動(dòng)態(tài)重力控制部件空出間隔配置在該支持板上，控制玻璃上施加的重力的作用，一邊改變其位置，一邊反復(fù)賦予局部性的變位和變形，傳播到整個(gè)玻璃上而使之伸展，從而使玻璃的溫度分度和厚度分布達(dá)到極小化。
經(jīng)過該工序，將該玻璃移動(dòng)到成形區(qū)，從而就能夠形成高品質(zhì)的板玻璃。
作為相應(yīng)的工序，除了所謂的噴出唇緣以外，還有將處于熔融狀態(tài)的玻璃材料移動(dòng)或引導(dǎo)到成形區(qū)等一定的地點(diǎn)或方向的唇緣、導(dǎo)引件等板玻璃成形所必要的前工序。
在這樣工序中，為了在一定的寬度之中保持玻璃帶，或者將玻璃的流動(dòng)誘導(dǎo)到一定的方向，在唇緣的寬度方向的兩端設(shè)置由產(chǎn)生氣體的基材構(gòu)成的擋板也很有用。
借助該使動(dòng)態(tài)重力控制成為可能的基于氣體支持的前工序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)供給到成形區(qū)的玻璃帶的厚度和溫度的均勻性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的板玻璃。
而且，因?yàn)槿廴诓ＡЯ鲃?dòng)的傾斜角度在和動(dòng)態(tài)重力控制的關(guān)系中也有重要的作用，所以在設(shè)計(jì)中需要注意使熔融玻璃上施加的重力的作用和氣體的壓力、流動(dòng)等因素適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用。
另外，向唇緣等前工序供給熔融玻璃的供給口的形狀，其斷面為圓形、橢圓性、矩形等任何一種均可，另外，從裝有熔融玻璃的坩堝或窯的下部擠出的方式，和從上部或側(cè)面溢流的方式都可以適用。
如上所述，玻璃的成形的必要條件是用來成形的玻璃其周圍被置于氣體環(huán)境中，使用的氣體只要是在成形條件下不會(huì)對(duì)玻璃造成實(shí)質(zhì)性的損傷或負(fù)面影響的氣體就可以使用，鑒于容易獲取、操作的便利性和安全性，通常推薦空氣或水蒸氣。
在用水作為產(chǎn)生水蒸氣的原料時(shí)，因?yàn)樗畷?huì)因高溫玻璃的熱量而從支持板或動(dòng)態(tài)重力控制部件表面蒸發(fā)，所以為了避免或減輕水中含有的微量的無機(jī)物或無機(jī)離子積存、沉淀在表面附近，優(yōu)選的是，水的純度要高，特別優(yōu)選的是上述無機(jī)物和無機(jī)離子的含量盡可能地低。
任何一種氣體優(yōu)選的都是用以下的材料作為其產(chǎn)生支持部件由連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)或纖維結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，內(nèi)部具有必要的充分的微小空隙，并且難以因氣體或產(chǎn)生氣體的液體通過或吸附而帶來膨潤等尺寸變化。
從所述的觀點(diǎn)，適合使用金屬、陶瓷、碳、和耐熱性的樹脂等。
而且，為了防止支持玻璃的氣體的壓力過度或局部性地過大，可順利進(jìn)行氣體排出的槽或孔的存在至關(guān)重要而且不可缺少，在支持板或動(dòng)態(tài)重力控制部件上以適當(dāng)?shù)拇笮『头植荚O(shè)置所述的槽或孔很重要。
另外，在利用該技術(shù)成形玻璃時(shí)，被氣體支持的玻璃帶既可以是水平的，也可以是對(duì)水平具有一定角度的傾斜狀態(tài)，只要不垂直即可。另外，產(chǎn)生氣體的支持部件的移動(dòng)既可以是在和玻璃帶相同的方向，也可以是在相反方向。另外，在玻璃帶以足夠的速度移動(dòng)的狀態(tài)下成形時(shí)，支持部件也可以是不移動(dòng)的固定床?？傊诤筒ＡУ囊苿?dòng)速度之間，只要相對(duì)地有足夠的差異即可。
發(fā)明的效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠低廉地而且簡便地生產(chǎn)表面沒有缺陷和污點(diǎn)、表現(xiàn)出納米級(jí)的表面平滑性的平滑度和制品整體的平坦度優(yōu)異、實(shí)質(zhì)上不含錫等的高品質(zhì)的板玻璃。特別是能夠?qū)崿F(xiàn)在公知的蒸汽膜法中難以實(shí)現(xiàn)的涉及板玻璃制品整個(gè)幅寬的厚度分布的極小化，能夠消除波紋、暈斑等缺陷，能夠以多種多樣的尺寸和材質(zhì)通用性地生產(chǎn)用于顯示器等用途的所謂的高端制品。
另外，借助從成形的前工序起的一連貫的處理，能夠消除來自于前工序的缺陷以及玻璃流動(dòng)的不均勻、在壁面附近的玻璃的流動(dòng)不暢和溫度的不均勻，所以能夠以高的生產(chǎn)效率來制造高品質(zhì)板玻璃。
如從本工藝將空氣或水蒸氣等氣體作為玻璃的處理和支持介質(zhì)來使用所能推測的，和現(xiàn)有的工藝相比，本工藝不需要使用錫和氫氣等貴重資源。
另外，具有以下的效果基本上不需要處于熔融狀態(tài)的玻璃的熱量以外的來自外部的熱能供應(yīng)，為開放的系統(tǒng)，裝置簡便而且規(guī)模小，可節(jié)省設(shè)備投資，能夠以實(shí)質(zhì)上沒有二氧化碳和其他氣體排放的潔凈的操作和環(huán)境來實(shí)施。并且，能夠形成品種切替等簡便而迅速、材料浪費(fèi)少、可對(duì)應(yīng)從少量多品種到大量生產(chǎn)的大范圍的工藝，本發(fā)明提供一種可格外地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、省資源等，可持續(xù)發(fā)展不可缺少的板玻璃制造工藝。


圖1是使用基于動(dòng)態(tài)重力控制的氣體支持部件的板玻璃的成形剖視圖。
圖2是使用基于動(dòng)態(tài)重力控制的氣體支持部件的前工序正視圖。
圖3是使用基于動(dòng)態(tài)重力控制的氣體支持部件的成形平面局部圖。
圖4是使用基于動(dòng)態(tài)重力控制的氣體支持部件的成形俯視局部圖。
具體實(shí)施例方式
下面，以通常的建筑用途等中使用的組成的鈉石灰硅酸鹽玻璃作為典型例來表示實(shí)施方式。
將由二氧化硅(70重量％)、氧化鋁(2重量％)、氧化鈉(13重量％)、氧化鈣(10重量％)、氧化鎂(4重量％)和另外的氧化鐵等少量成分構(gòu)成的鈉石灰硅酸鹽玻璃以充分的溫度和時(shí)間熔融至氣泡和組成的不均勻性實(shí)質(zhì)上不會(huì)成為問題的程度，成形為圖1所示的板玻璃。
在熔融爐1經(jīng)過熔融的玻璃2從吐出口3以1100～1300℃溫度范圍的一定溫度，并以用控制閥(トウイ一ル)4進(jìn)行了流量調(diào)節(jié)的一定流量作為玻璃熔料5供給到唇緣6。
唇緣6由氣體成分供給部7、從它被供給氣體成分的由多孔質(zhì)基材構(gòu)成的支持板8和多個(gè)動(dòng)態(tài)重力控制部件9構(gòu)成。玻璃熔料5由動(dòng)態(tài)重力控制部件9施行向?qū)挾确较虻臄U(kuò)張和減薄，逐漸地形成均勻厚度的平坦的玻璃帶。
唇緣在玻璃的流動(dòng)方向下方具有15°～30°左右的傾斜，根據(jù)上述溫度和玻璃的流量等來設(shè)定。另外，動(dòng)態(tài)重力控制部件的形狀、大小、和設(shè)置位置等的設(shè)計(jì)和安裝也與這些因素掛鉤。
因?yàn)楣┙o到唇緣的熔融玻璃材料在從唇緣產(chǎn)生的氣體上浮起而得到支持，所以在唇緣面上不會(huì)有任何附著而流下，另外，從唇緣下端供給到成形區(qū)的玻璃帶10的溫度和厚度除了兩端的極小部分以外，都成為實(shí)質(zhì)上均勻的狀態(tài)。
接下來，玻璃帶10以1000～1100℃的溫度范圍的一定溫度移動(dòng)到成形區(qū)的氣體產(chǎn)生支持部件11上，成形為平滑、平坦的板玻璃。氣體產(chǎn)生支持部件11由氣體成分供給部12、從它被供給氣體成分的氣體產(chǎn)生支持板13和多個(gè)動(dòng)態(tài)重力控制部件14構(gòu)成。
玻璃帶10和在唇緣中的一樣，借助動(dòng)態(tài)重力部件14的作用，進(jìn)行向?qū)挾确较虻木鶆虻臄U(kuò)張。同時(shí)，玻璃帶由下游的壓緊輪19和拉伸應(yīng)力施加治具15在玻璃帶的流動(dòng)方向及與之垂直的方向施加拉伸張力，在不斷減薄的同時(shí)，伴隨著玻璃的冷卻，慢慢地成形為平坦的玻璃板16。
結(jié)束了成形的玻璃板16接著在徐冷爐17內(nèi)由輥18、19進(jìn)行傳送，施行慢冷卻，注意不要產(chǎn)生應(yīng)力和翹曲。
在上述工序中使用的部件和裝置的放大圖為圖2、圖3和圖4。圖2是從正面看唇緣中的玻璃熔料的流動(dòng)和伴隨它的平幅的狀態(tài)的圖，從玻璃熔料供給口3供給來的玻璃熔料5由動(dòng)態(tài)重力控制部件9對(duì)重力的作用進(jìn)行控制，反復(fù)變位和變形，進(jìn)行玻璃的伸展。
即，因?yàn)樵趧?dòng)態(tài)重力控制部件9的前面成為一種形成淺渠的狀態(tài)，所以粘度低的玻璃在該淺渠處因重力的作用而產(chǎn)生向?qū)挾确较虻淖兾?，在超過動(dòng)態(tài)控制部件的頂部時(shí)，重力和表面張力也產(chǎn)生作用，使之接近一定厚度，所以在通過該處的期間，玻璃產(chǎn)生橫向的擴(kuò)展和厚度的平均化，通過它的反復(fù)，從而形成厚度分布小的寬的熔融玻璃帶。
而且，因?yàn)樵撘贿B串的過程總是在由氣體對(duì)玻璃進(jìn)行支持的狀態(tài)下進(jìn)行，玻璃主要只產(chǎn)生基于輻射散熱的溫度下降，所以不易產(chǎn)生溫度分度。
因?yàn)椴ＡУ臋M向擴(kuò)展和厚度的平均化的程度受玻璃的粘度和滯留時(shí)間等的關(guān)系左右，所以通過唇緣的傾斜度、動(dòng)態(tài)重力控制部件的形狀和尺寸、設(shè)置的角度、間隔和數(shù)量等的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)合適的厚度、厚度的極小化、和溫度分布等。也可以根據(jù)需要進(jìn)行用于控制溫度下降的保溫，以避免打亂輻射散熱狀態(tài)。
另外，在唇緣的寬度方向兩側(cè)設(shè)有用于將玻璃收納在一定寬度內(nèi)的同樣由氣體產(chǎn)生部件構(gòu)成的壁22，但是即使玻璃與之接觸，同樣地輻射散熱支配的狀態(tài)也不會(huì)變化，不會(huì)象以往的白金制唇緣的情況那樣，兩側(cè)的玻璃的流動(dòng)不暢，或者造成基于接觸傳熱的溫度下降。
而且，適宜地設(shè)置了氣體排出用的槽20和孔21，設(shè)計(jì)成氣體可通過它們放出到支持部件的背后。
圖3是將從唇緣供給的玻璃帶成形為均勻厚度的平坦的板玻璃部分的俯視圖，圖4表示動(dòng)態(tài)重力部件的設(shè)置狀態(tài)。
玻璃帶10在因基于設(shè)置在支持板13上的動(dòng)態(tài)重力控制部件14的重力的作用而反復(fù)產(chǎn)生變位和變形的同時(shí)，隨著玻璃帶的移動(dòng)，由動(dòng)態(tài)重力控制部件14在寬度方向傳播該重力的影響，進(jìn)行向?qū)挾确较虻牟ＡУ纳煺?。同時(shí)，由表面裝了銷釘?shù)鹊睦鞈?yīng)力施加治具15和下游的傳送輥等在與玻璃的流動(dòng)方向垂直的方向和平行的方向?qū)ΣＡ┘永鞈?yīng)力，進(jìn)行玻璃帶的減薄和平坦化。
而且，隨著玻璃的粘度和剛性逐漸提高，玻璃變成只被動(dòng)態(tài)重力控制部件的頂部支持的狀態(tài)，成為不易產(chǎn)生熱應(yīng)力的狀態(tài)，因其與張力的平衡而促進(jìn)平坦化。
如圖4所示，在氣體產(chǎn)生支持部件上適宜地設(shè)有氣體排出用的槽23和孔24，設(shè)計(jì)成從支持板13和動(dòng)態(tài)重力控制部件14噴出的氣體的壓力不會(huì)過度。
本實(shí)施方式中的氣體成分可以是空氣，也可以是因玻璃的熱量而容易氣化的類似水的物體。
在為空氣的情況下，為了使玻璃浮起，必要而充分的空氣量和壓力的控制很重要，使用采取了該措施的氣體成分供給部、支持板和動(dòng)態(tài)重力控制部件。在氣體為水蒸氣的情況下，使用具有借助玻璃的熱量足以將水作為水蒸氣送出的功能的親水性多孔質(zhì)碳和陶瓷等部件。
以上說明的實(shí)施方式不過是各種實(shí)施方式中的少數(shù)事例，并不限定本發(fā)明的對(duì)象范圍。除此以外，可以是以下種種方式移動(dòng)式的唇緣；或者一旦在筒上的熔融玻璃坑積存后流出到唇緣等的方法；使氣體產(chǎn)生支持部件以和玻璃不同的速度在相同的方向移動(dòng)的情況；只使氣體產(chǎn)生支持板移動(dòng)的情況；將動(dòng)態(tài)重力控制部件安裝在使之具有從支持部件的中央左右交互地稍微進(jìn)行了錯(cuò)位的中心的位置的情況；將氣體產(chǎn)生支持部件和動(dòng)態(tài)重力控制部件與玻璃帶相反向傳送的情況；使氣體產(chǎn)生支持部件和動(dòng)態(tài)重力控制部件獨(dú)立移動(dòng)的情況等，各種方式都有用。
另外，有時(shí)也可以將本技術(shù)和另外的板玻璃的制法組合起來使用，并且很有用。例如，在基于本技術(shù)成形到一定厚度的板狀玻璃上進(jìn)一步施加延伸應(yīng)力，施行多級(jí)拉伸而實(shí)現(xiàn)薄板化，也屬于本發(fā)明的范圍。
而且，適應(yīng)玻璃的組成范圍不限于鈉石灰硅酸鹽玻璃，可適用于硼碳酸鹽玻璃、顯示用的所謂無堿玻璃、提高了耐酸性和耐脆性的玻璃、各種有色玻璃、部分結(jié)晶化的玻璃等各種玻璃組成。此時(shí)，可根據(jù)與該組成相應(yīng)的玻璃的物理性質(zhì)，在本技術(shù)的基本必要條件的范圍內(nèi)選擇設(shè)定動(dòng)態(tài)重力控制和拉伸應(yīng)力的施加等條件及成形的溫度、程度、速度等。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，因?yàn)楸景l(fā)明具有能夠低廉而且簡便地生產(chǎn)表面沒有缺陷和污點(diǎn)，表現(xiàn)納米級(jí)表面平滑性的平滑度和制品整體的平坦度優(yōu)異，實(shí)質(zhì)上不含錫等的高品質(zhì)的板玻璃，另外也消除了設(shè)備和工序管理上的繁雜性，使得適于顯示器等用途的高品質(zhì)的板狀玻璃的供應(yīng)變得低廉而容易的效果，所以可期待在信息方面等尖端產(chǎn)業(yè)上有突出的效果。
另外，不使用錫和氫氣等貴重資源，不需要熔融玻璃的熱量以外的熱能供應(yīng)，裝置簡便而且規(guī)模小，也能夠節(jié)減設(shè)備投資，能夠以實(shí)質(zhì)上沒有二氧化碳和其他氣體排放的潔凈的操作和環(huán)境來實(shí)施，而且能夠簡便并迅速地進(jìn)行品種的切替等，能夠提供從少量多品種到大量生產(chǎn)的廣范圍的工藝。
權(quán)利要求
1.一種板玻璃的制法，將玻璃連續(xù)地成形為板狀，其特征在于，用從支持部件產(chǎn)生的氣體對(duì)連續(xù)移動(dòng)的固化前的玻璃的至少下面進(jìn)行支持，并且控制施加在玻璃上的重力的作用，一邊改變其位置，一邊反復(fù)地對(duì)玻璃賦予局部性的變位和變形，使之在整個(gè)玻璃上傳播、伸展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板玻璃的制法，其特征在于，支持部件由產(chǎn)生很多氣體的支持板和在該支持板上空出間隔而配置的產(chǎn)生氣體的多個(gè)部件構(gòu)成，該部件相對(duì)于玻璃的行進(jìn)方向以直角或一定的角度而設(shè)置，由該產(chǎn)生氣體的部件對(duì)玻璃局部性地賦予基于重力的變位和變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的板玻璃的制法，其特征在于，對(duì)產(chǎn)生氣體的部件離支持板的高度進(jìn)行可變調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任何一項(xiàng)所述的板玻璃的制法，其特征在于，使支持部件相對(duì)于移動(dòng)的玻璃靜止，或以和玻璃不同的速度在相同的方向移動(dòng)，或者在不同的方向移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任何一項(xiàng)所述的板玻璃的制法，其特征在于，在玻璃的粘度顯示為107泊以下或楊氏模數(shù)顯示為50Gpa以下的溫度區(qū)域，在玻璃的移動(dòng)方向及與之垂直的方向施加拉伸應(yīng)力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任何一項(xiàng)所述的板玻璃的制法，其特征在于，包含使熔融玻璃在支持部件上流下的工序，該支持部件在玻璃的流動(dòng)方向向下傾斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6所述的板玻璃的連續(xù)性制法，其特征在于，在支持部件上具有用于使從該支持部件噴出的氣體排出到系統(tǒng)外的槽和/或孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7所述的板玻璃的制法，其特征在于，支持部件由浸漬水的多孔結(jié)構(gòu)或纖維結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成。
全文摘要
一種板玻璃的制法，將玻璃連續(xù)地成形為板狀，其特征在于，用從支持部件產(chǎn)生的氣體對(duì)連續(xù)移動(dòng)的固化前的玻璃的至少下面進(jìn)行支持，并且控制施加在玻璃上的重力的作用，一邊改變其位置，一邊反復(fù)地對(duì)玻璃賦予局部性的變位和變形，使之在整個(gè)玻璃上傳播、伸展。提供一種解決并改善現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和制約等，能簡便而大幅度地緩解能源、資源及環(huán)境問題，獲得表面沒有缺陷的高品質(zhì)的板狀玻璃的技術(shù)，并且明確利用蒸汽膜的方法中的從原理上以及根本上欠缺的重要的技術(shù)性觀點(diǎn)和要素，提供一種制造高品質(zhì)板玻璃的新的技術(shù)，該技術(shù)涉及更廣泛的利用氣體的板玻璃成形方法，制造出來的板玻璃具有微觀的平滑性，并且宏觀厚度均勻性和平坦度等很優(yōu)異。
文檔編號(hào)C03B17/06GK101080367SQ20058004354
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者小島弦 申請人:獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所