JP2011144093A - 板状ガラスの製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状の板状ガラスにおける幅方向の端縁部を連続的に切断して有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割するに際して、切断前における帯状の板状ガラスの軌道に対する切断後の有効ガラス部の軌道及び端縁ガラス部の軌道を適切化する。
【解決手段】溶融ガラスＧｍを帯状の板状ガラスＧに成形する成形ゾーンＡ１と、その板状ガラスＧの有効ガラス部Ｇａに内部歪が生じないようにするアニールゾーンＢ１と、その板状ガラスＧを冷却する冷却ゾーンＣ１とを備え、冷却ゾーンＣ１を経た帯状の板状ガラスＧを送りながらその幅方向の端縁部を連続的に切断して有効ガラス部Ｇａと端縁ガラス部Ｇｂとに分割する構成において、切断前における帯状の板状ガラスＧの軌道の延長線を基準として、有効ガラス部Ｇａの軌道の変化度合いが、端縁ガラス部Ｇｂの軌道の変化度合いよりも大きくなるように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形後にアニール工程及び冷却工程を経た帯状の板状ガラスを、幅方向端縁部で連続的に切断して、有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割するようにした板状ガラスの製造方法及びその装置に関する。

周知のように、近年における映像表示装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）などに代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が主流となっている。これらのＦＰＤは、軽量化が推進されていることから、当該ＦＰＤに使用されるガラス基板は、薄板化の一途を辿っているのが現状である。

また、有機ＥＬは、ディスプレイのように微細な三原色をＴＦＴにより明滅させず、単色（例えば白色）のみで発光させてＬＣＤのバックライトや屋内照明の光源などの平面光源としても利用されつつある。そして、有機ＥＬの照明装置は、ガラス基板が可撓性を有すれば、自由に発光面を変形させることが可能であるから、この照明装置に使用されるガラス基板も、充分な可撓性確保の観点から大幅な薄板（ガラスフィルム）化が推進されている。

これらのＦＰＤや照明装置等に使用されるガラス基板を切断（または割断）する手法は、ガラス基板の表面または裏面に所定深さのスクライブを刻設するスクライブ工程と、この工程の実行後にスクライブを跨ぐように曲げモーメントを加えることによりガラス基板を分断するブレイク工程とから構成されるのが一般的である。

この種のガラス基板切断手法の改良例として、特許文献１によれば、熱間成形装置から垂直ゾーンを通って垂直下方に帯状の板状ガラスを引き抜き、その帯状の板状ガラスの進行方向（軌道）を折り曲げゾーンで変化させると共に、折り曲げゾーンから当該板状ガラスが水平に向けられる水平ゾーンに移動させて、当該板状ガラスの幅方向の端縁部をレーザービームを用いて連続的に切断することが開示されている。

また、同文献によれば、帯状の板状ガラスの切断後における端縁部（耳部を含むへり部）の進行方向を、水平ゾーンにて垂直下方に向かうように変化させて、下方端で幅方向に切断して廃棄処分にすると共に、切断後における帯状の板状ガラスの端縁部が切除されて残存した有効ガラス部は、進行方向を変化させることなくそのまま水平方向に送った後、所定長さに切断して製品たるガラス板を得ることが開示されている。

特開２０００−３３５９２８号公報

ところで、特許文献１に開示されたガラス板の製造方法は、水平ゾーンにて帯状の板状ガラスの端縁部を連続的に切断して分割した後、その端縁部の進行方向（軌道）を水平方向から垂直下方に変化させる一方、その残余部である有効ガラス部の進行方向を変化させることなく搬送するものであるため、オーバーフローダウンドロー法によりガラス板を成形した場合には、以下に示すような問題が生じる。

すなわち、オーバーフローダウンドロー法により成形された帯状の板状ガラスの端縁部は、一種のガラス厚み異常部であり、通常、有効ガラス部の厚みに対して端縁部の厚みが厚くなるため、その端縁部は、溶融ガラスから帯状の板状ガラスを成形する際における冷却時ひいては収縮時のスピード差により大きな内部応力を有する状態となっている。このように、ガラス厚みが異常に厚いために柔軟性が低く且つ内部応力を有する状態にある端縁部を切断して除去する際には、その端縁部の取り扱いに極めて大きな注意を払う必要がある。なお、フロート法により帯状の板状ガラスを成形した場合であっても、帯状の板状ガラスの端縁部は有効ガラス部よりも厚いため、端縁部を切断した後の処理を特許文献１に記載のように行う際には同様の注意を払う必要がある。

詳述すると、端縁部のガラス厚みが厚く柔軟性が低いガラスにおいて、特許文献１に開示されているような端縁部の処理を行う場合、端縁部にかかる重力のみによる曲げを期待すると、その曲げ半径が非常に大きくなり、生産ラインとしての占有スペースを大きくせざるを得ず、レイアウト上のデメリットがある。一方、強制的に小さい曲げ半径とすることにより、端縁部の進行方向を大きく変えるためには、端縁部を下方に押し下げるための機構を設ける必要があり、設備の複雑化を招く。また、厚みのある端縁部に曲げを付与することは、端縁部の破損を惹起させる原因となり、端縁部の破損が切断起点に作用して、帯状の板状ガラス全体を破損に至らしめるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑み、帯状の板状ガラスにおける幅方向の端縁部を連続的に切断して有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割するに際して、切断前における帯状の板状ガラスの軌道に対する切断後の有効ガラス部の軌道及び端縁ガラス部の軌道を適切化して、切断起点からのクラックの進展を好適な状態にすることを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために創案された本発明は、溶融ガラスを帯状の板状ガラスに成形する成形工程と、該成形工程を経た帯状の板状ガラスの有効ガラス部に内部歪が生じないようにするアニール工程と、該アニール工程を経た帯状の板状ガラスを冷却する冷却工程と、該冷却工程を経た帯状の板状ガラスを送りながらその幅方向の端縁部を連続的に切断して有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割する切断工程とを備えた板状ガラスの製造方法において、前記切断工程では、切断前における前記帯状の板状ガラスの軌道の延長線を基準として、前記有効ガラス部の軌道の変化度合いを、前記端縁ガラス部の軌道の変化度合いよりも大きくしたことに特徴づけられる。ここで、上記の「軌道」とは、切断前の帯状の板状ガラス、有効ガラス部及び端縁ガラス部が、湾曲しつつ進行したり或いは直進したりする場合の状態を、それらのガラス面に沿い且つ進行方向と直交する方向から見た軌道を意味する。また、上記の「端縁ガラス部」は、端縁における耳部を含む部位である。

このような構成によれば、成形工程、アニール工程、及び冷却工程を経た帯状の板状ガラスに対して、切断工程で、幅方向の端縁部を連続的に切断することにより、中央部の有効ガラス部とその外方側の端縁ガラス部とに分割する場合に、帯状の板状ガラスの軌道に対する端縁ガラス部の軌道の変化度合いが、有効ガラス部の軌道の変化度合いよりも小さくなる。換言すれば、端縁ガラス部の折れ曲がり度合いが、有効ガラス部の折れ曲がり度合いよりも小さくなり、前者と後者との折れ曲がり度合いの関係が従来とは逆になる。これにより、成形工程、アニール工程、冷却工程、及び切断工程を実行した段階で、相対的に厚肉で柔軟性が低く且つ大きな内部応力を有する状態にある端縁ガラス部が、相対的に薄肉で柔軟性が高く且つ内部応力が小さい有効ガラス部に比して、切断の前後を通じて相対的に直進に近い状態で進行していくことになる。したがって、上記の有効ガラス部が切断の前後を通じて相対的に大きく進行方向を変えても、端縁ガラス部の進行方向が相対的に変化しないことに由来して、帯状の板状ガラスの切断起点（クラック底端部）に不当な応力集中や振動等が生じ難くなる。その結果、切断予定線を外れてクラックが進展する確率や、帯状の板状ガラス全体にクラックが広がって破損が生じる確率が低くなり、最終的に得られるガラス板製品の品質向上が期待できると共に、生産性の大幅な改善が図られる。

この場合、前記端縁ガラス部の軌道が、前記切断前における帯状の板状ガラスの軌道の延長線上と同一または略同一であることが好ましい。

このようにすれば、端縁ガラス部は切断の前後で直進または略直進移動することになるため、切断の前後を通じて端縁ガラス部が大きく折れ曲がることがなくなり、これにより帯状の板状ガラスの切断起点に不当な応力集中や振動等が生じる事態をより確実に回避し得る。

また、前記有効ガラス部の軌道と、前記端縁ガラス部の軌道との分岐開始位置が、切断起点から１０００ｍｍ以内の離隔寸法を隔てた位置に存在していることが好ましい。

すなわち、帯状の板状ガラスの切断後においては、有効ガラス部の軌道と端縁ガラス部の軌道とが相違することに起因して、両軌道が分岐することになる。その場合に、分岐開始位置が、切断起点から１０００ｍｍ以内（好ましくは５００ｍｍ以内）の離隔寸法を隔てた位置に存在していると、有効ガラス部と端縁ガラス部との両切断面が接触しながら送られる距離を適度に短くすることができる。これにより、両ガラス部の切断面が不当に長い距離に亘って接触することによる切断端面の損傷や微小クラックの発生等が抑止され、特に有効ガラス部の曲げに対する強度低下が回避され得る。

この場合において、前記切断起点から前記分岐開始位置までの離隔寸法の下限値が、１００ｍｍであることが好ましい。

すなわち、有効ガラス部の軌道と端縁ガラス部の軌道との分岐開始位置が切断起点に近づき過ぎると、熱応力フルボディ割断に本来的に必要な応力以外に、有効ガラス部あるいは端縁ガラス部の折れ曲がり等に起因する応力（引き裂き力）が切断起点に不当に作用して、切断起点からのクラックの正確な進展を阻害するおそれがある。そこで、切断起点から分岐開始位置までの離隔寸法を１００ｍｍ以上（好ましくは２００ｍｍ以上）としておけば、このような不具合が生じ難くなる。

以上の構成において、前記切断前における帯状の板状ガラスの軌道に沿う仮想延長線上での前記分岐開始位置からの離隔寸法が、前記有効ガラス部の板厚をＡとし、Ａ／ｔａｎ１°である位置を分岐基準位置とした場合に、前記分岐基準位置から前記有効ガラス部の軌道に至る接線と、前記分岐基準位置から前記端縁ガラス部の軌道に至る接線とのなす角度が１〜４５°であることが好ましい。

すなわち、上記の両接線のなす角度が１°以上であれば、切断後に有効ガラス部と端縁ガラス部とが接触する距離を適切に短くできることから、両者特に有効ガラス部の切断面に欠陥が生じて強度低下を招く事態が抑止されると共に、両者の接触により発生する微小ガラス粉による有効ガラス部の汚染を効果的に防止することができる。また、上記の両接線のなす角度が４５°以下であれば、切断起点に余分な力が作用しなくなり、切断起点からのクラックの進展が切断予定線から外れないように的確にコントロールすることが可能となる。したがって、当該両接線のなす角度を、上記の数値範囲内としておけば、このような利点を有効に享受し得る。

更に、以上の構成において、前記切断工程では、前記切断前における帯状の板状ガラスの切断予定線上に初期亀裂を形成した後、該切断予定線に沿う局部加熱及びその加熱領域に対する冷却に伴って発生する応力により、前記初期亀裂を進展させて前記板状ガラスをフルボディ切断することが好ましい。

このようにすれば、切断前の帯状の板状ガラスに対する局部加熱による加熱領域とその加熱領域に対する冷却による冷却領域とを切断予定線に沿って走査していくに連れて、応力（熱応力）の発生領域も切断予定線に沿って移動し、これにより初期亀裂が切断予定線に沿って進展して、板状ガラスがフルボディ切断（フルカット）される。したがって、帯状の板状ガラスを有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割する作業が、切断予定線に沿って正確且つ容易に行われ得ることになる。

この場合において、前記局部加熱は、炭酸ガスレーザーにより行われることが好適である。

このように、板状ガラスの切断予定線に対する局部加熱手段として、炭酸ガスレーザーを使用すれば、ガラス（特に無アルカリガラス）がレーザーのエネルギーを効率良く吸収できるので、安定した状態で局部加熱を行うことができ、且つコストも低廉となる。なお、切断手法としては、スクライブを入れた後にブレイクする手法を採用することもできる。

更に、以上の構成において、前記成形工程と、アニール工程と、冷却工程とが、ダウンドロー法により実行されることが好ましい。

このようにすれば、成形工程からアニール工程及び冷却工程を経て送られる帯状の板状ガラスの進行方向が鉛直下方に向かうことになるので、この方向性を有効利用して切断作業やその他の作業を実行しつつ、既述の利点を享受することができる。なお、成形手法としては、フロート法が排除されるわけではない。また、ダウンドロー法の中でもオーバーフローダウンドロー法がより好適である。

この場合、前記冷却工程を実行する冷却ゾーンの鉛直下方に、前記切断工程を実行する切断ゾーンを配置することが好ましい。

このようにすれば、切断ゾーンが冷却ゾーンの鉛直下方に配置されることにより、帯状の板状ガラスを送りつつ有効ガラス部と端縁ガラス部とに切断して分割する作業の容易化が図られると共に、レイアウト面においても有利となる。

また、以上の構成において、前記帯状の板状ガラスを連続的に切断しながら、前記有効ガラス部を巻芯の廻りにロール状に巻き取る工程を含むようにしてもよい。

このようにすれば、帯状の板状ガラスが連続的に切断されつつ、切断後の有効ガラス部が巻芯の廻りにロール状に巻き取られることになるので、特に帯状の薄肉有効ガラス部の収納や梱包をコンパクトに且つ容易に行うことが可能となると共に、作業の連続性が確保されて、作業能率の向上が図られる。

更に、以上の構成において、前記有効ガラス部の厚みは、２００μｍ以下であれば好適である。

すなわち、有効ガラス部の厚みが２００μｍ以下であれば、巻芯の廻りにロール状に巻き取っていく作業を容易に行い得ることになり、収納や梱包を極めて円滑に行うことが可能となる。

以上の方法を使用すれば、対向する二辺が当該方法により切断されてなり且つ厚みが２００μｍ以下に製造されてなる板状ガラスを得ることができる。

この板状ガラス、即ちガラスフィルムは、その切断面の曲げ強度が高いことから、小さい曲率半径での曲げなどによる強い引張応力に耐えることができ、従来に比して広範囲に亘る分野で利用可能になると共に、取り扱い性に優れたものとなる。

また、以上の方法を使用すれば、対向する二辺が当該方法により切断されてなり且つ切断面の曲げ強度が２００ＭＰａ以上とされると共に厚みが２００μｍ以下に製造されてなる板状ガラスを得ることができる。

この板状ガラス、即ちガラスフィルムは、切断面の曲げ強度が２００ＭＰａ以上であることから、より小さい曲率半径での曲げなどによるより強い引張応力に確実に耐え得ることができると共に、２００ＭＰａ以上という高い値として曲げ強度が明確になることにより、この板状ガラスの取り扱いを適切な態様で具体化することができる。

更に、以上の方法を使用すれば、切断後の有効ガラス部が巻芯の廻りにロール状に巻き取られてなる板状ガラス巻回体を得ることができる。

この板状ガラス巻回体によれば、収納やハンドリングが容易化されると共に、輸送効率も向上する。なお、一の板状ガラス巻回体から帯状の板状ガラスを引き出しつつ他の巻芯の廻りにロール状に巻き取る手法（ロールｔｏロール）を実行しつつ、長手方向に延びる切断予定線に沿ってフルボディ切断する場合のプロセスが、円滑且つ容易に行い得ることになる。

上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、溶融ガラスを帯状の板状ガラスに成形する成形ゾーンと、該成形ゾーンを経た帯状の板状ガラスの有効ガラス部に内部歪が生じないようにするアニールゾーンと、該アニールゾーンを経た帯状の板状ガラスを冷却する冷却ゾーンとを備え、該冷却ゾーンを経た帯状の板状ガラスを送りながらその幅方向の端縁部を連続的に切断して有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割するように構成した板状ガラスの製造装置において、切断前における前記帯状の板状ガラスの軌道の延長線を基準として、前記有効ガラス部の軌道の変化度合いが、前記端縁ガラス部の軌道の変化度合いよりも大きくなるように設定したことに特徴づけられる。

この構成を備えた装置についての作用効果を含む説明事項は、この装置と実質的に構成要素が同一である上述の本発明に係る方法について説明した事項と本質的に同一である。

以上のように本発明によれば、成形工程、アニール工程、冷却工程、及び切断工程を実行した段階で、相対的に厚肉で柔軟性が低く且つ大きな内部応力を有する状態にある端縁ガラス部が、相対的に薄肉で柔軟性が高く且つ内部応力が小さい有効ガラス部に比して、切断の前後を通じて相対的に直進に近い状態で進行していくことになる。したがって、上記の有効ガラス部が切断の前後を通じて相対的に大きく進行方向を変えても、端縁ガラス部の進行方向が相対的に変化しないことに由来して、帯状の板状ガラスの切断起点に不当な応力集中や振動等が生じ難くなる。その結果、切断予定線を外れてクラックが進展する確率や、帯状の板状ガラス全体にクラックが広がって破損が生じる確率が低くなり、最終的に得られるガラス板製品の品質向上が期待できると共に、生産性の大幅な改善が図られる。

本発明の第１実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す概略正面図である。 本発明の第１実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す要部斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す要部斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す概略正面図である。 本発明の第３実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す概略正面図である。 板状ガラスの評価を行っている状態を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、ＦＰＤや有機ＥＬ照明装置或いは太陽電池に使用される厚みが２００μｍ以下の板状ガラスを対象とする。

図１は、本発明の第１実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す概略正面図である。同図に示すように、この製造装置１は、オーバーフローダウンドロー法を実施するものであって、成形炉２内に設けられた成形体３に溶融ガラスＧｍを供給すると共に、その溶融ガラスＧｍを成形体３から溢流させ且つ流下させつつ帯状の板状ガラスＧを製造するように構成されている。詳述すると、この製造装置１は、上方端に成形炉収納室Ｒ１を有し、この成形炉収納室Ｒ１内に、溶融ガラスＧｍを帯状の板状ガラスＧに成形する成形炉２と、該成形炉２の鉛直下方に連設されたアニール炉４とが収納されると共に、該アニール炉４の下端開口部は、成形炉収納室Ｒ１の鉛直下方に連設された冷却室Ｒ２の上端に配置され、且つ該冷却室Ｒ２の鉛直下方には切断室Ｒ３が連設されている。したがって、この製造装置１は、上方から順に、溶融ガラスＧｍを帯状の板状ガラスＧに成形する成形工程を実行するための成形ゾーンＡ１と、該成形ゾーンＡ１を経た帯状の板状ガラスＧの有効ガラス部に内部応力が生じないようにするアニール工程を実行するための徐冷ゾーンＢ１と、該徐冷ゾーンＢ１を経た帯状の板状ガラスＧを室温付近まで冷却する冷却ゾーンＣ１と、該冷却ゾーンＣ１を経た帯状の板状ガラスＧを幅方向の端縁部で切断して有効ガラス部Ｇａと端縁ガラス部Ｇｂとに分割する切断ゾーンＤ１とを備えている。

切断ゾーンＤ１においては、鉛直下方に連続的に送られる帯状の板状ガラスＧの幅方向の端縁部（両端縁部）に、表面側からレーザービームＬを横方向に照射して局部加熱を施す局部加熱手段５と、この局部加熱手段５により加熱された加熱領域Ｈに表面側から横方向に冷却水Ｗを噴射する冷却手段６とが配置されている。この実施形態では、局部加熱手段５として、炭酸ガスレーザーが使用されているが、電熱線や熱風噴射などの他の局部加熱を行い得る手段であってもよい。また、冷却手段６は、エアー圧等により冷却水Ｗを冷媒として噴射するものであるが、この冷媒は、冷却水以外の冷却液、またはエアーや不活性ガス等の気体、もしくは気体と液体とを混合したもの、さらにはドライアイスや氷などの固体と液体や気体の流体とを混合したもの等であってもよい。

この場合、図２に示すように、帯状の板状ガラスＧには、幅方向の両端縁部に切断予定線７が存在（仮想的に存在）しており、局部加熱手段５のレーザー照射による加熱領域Ｈと、冷却手段６の冷却水噴射による冷却領域Ｃとについては、当該板状ガラスＧの連続的な下方への送りに伴って、加熱領域Ｈが冷却領域Ｃを先行しつつ当該板状ガラスＧの先端部側から切断予定線７上を走査していく。そして、当該板状ガラスＧの先端部における切断予定線７上には、図外の亀裂形成手段（クラック付与手段）によって初期亀裂８が形成されているので、上述の加熱領域Ｈと冷却領域Ｃとの走査時に発生する応力（熱応力）によって初期亀裂８が進展し、これにより切断予定線７上に表面から裏面に貫通する切断面が進展しつつ形成されていく。その結果、帯状の板状ガラスＧが、有効ガラス部Ｇａと、耳部Ｇｂ１を含む端縁ガラス部Ｇｂとに連続的に分断されていく。なお、同図によれば、初期亀裂８が、板状ガラスＧの表面における切断予定線７上の先端部に形成されているが、この初期亀裂８は、板状ガラスＧの表面先端部から端面に亘って形成されていてもよい。

以上のような態様で、帯状の板状ガラスＧが切断予定線７に沿って切断（フルボディ熱応力割断）された後は、図１に示すように、有効ガラス部Ｇａは進行方向を大きく変化させて送られていくのに対して、端縁ガラス部Ｇｂは進行方向を殆ど変化させることなく鉛直下方または略鉛直下方に向かって送られていく。すなわち、帯状の板状ガラスＧの切断後においては、切断前の軌道に対する有効ガラス部Ｇａの軌道の変化度合いが、端縁ガラス部Ｇｂのそれよりも大きくなる。

この場合、図３に示すように、有効ガラス部Ｇａの軌道と端縁ガラス部Ｇｂの軌道との分岐開始位置９は、切断起点１０から１００ｍｍ以上で且つ１０００ｍｍ以内の離隔寸法Ｌａを隔てた位置に存在している。そして、有効ガラス部Ｇａの厚みをＡとした場合に、切断前における帯状の板状ガラスＧの軌道に沿う仮想延長面上での分岐開始位置９からの離隔寸法Ｌｂが、Ａ／ｔａｎ１°である位置を分岐基準位置１１とすれば、分岐基準位置１１から有効ガラス部Ｇａの軌道への接線と、分岐基準位置１１から端縁ガラス部Ｇｂの軌道への接線とのなす角度αが、１〜４５°になるように設定されている。

このような態様で帯状の板状ガラスＧから分断された端縁ガラス部Ｇｂは、図１に示すように、鉛直下方に向かって切断室Ｒ３（切断ゾーンＤ１）を通過した後、幅方向に切断されて下方向ｘに落下して廃棄処分とされる。一方、同じく分断された有効ガラス部Ｇａは、変換ローラ１２によって滑らかに湾曲して横方向に送られた後、コンベア１３の搬送ベルト１４上に負圧等により吸着保持されて、切断室Ｒ３（切断ゾーンＤ１）から搬出されつつ矢印ａ方向に連続的に送られていく。この後においては、シート巻回体１５から引き出された有機樹脂シート等からなる帯状の保護シート１６が、有効ガラス部Ｇａの表面側に重ねられた状態で、巻取装置１７の巻芯１８の廻りにロール状に巻き取られていく。そして、そのロール外径が所定値となった時点で、有効ガラス部Ｇａが幅方向に切断される。この切断は、例えばカッターにより有効ガラス部Ｇａの幅方向にスクライブを入れて折割る（ブレイクする）ことにより行われる。また、別の切断手段により保護シート１６も同位置で幅方向に切断される。その結果、保護シート１６が有効ガラス部Ｇａの緩衝材としての役割をも果たしてなる最終製品たるロール状の板状ガラス巻回体が得られる。なお、ここでの最終製品は、ロール状の板状ガラス巻回体である必要はなく、後述するように矩形のガラス板を積層してなるガラス板積層体であってもよい。

以上の過程を経て板状ガラス巻回体あるいはガラス板積層体が製造される際には、成形ゾーンＡ１での成形工程、徐冷ゾーンＢ１でのアニール工程、及び冷却ゾーンＣ１での冷却工程を経た帯状の板状ガラスＧが、切断ゾーンＤ１での切断工程にて、幅方向の端縁部を連続的に切断されて、中央部の有効ガラス部Ｇａとその外方側の端縁ガラス部Ｇｂとに分断されて送られていく。その場合に、端縁ガラス部Ｇｂの折れ曲がり度合いは零もしくは略零であるのに対して、有効ガラス部Ｇａの折れ曲がり度合いが大きくなる。これにより、成形工程、アニール工程、冷却工程、及び切断工程を実行した段階で、相対的に厚肉で柔軟性が低く且つ大きな内部応力を有する状態にある端縁ガラス部Ｇｂが、相対的に薄肉で柔軟性が高く且つ内部応力が小さい有効ガラス部Ｇａに比して、切断の前後を通じて相対的に直進に近い状態で進行していくことになる。したがって、有効ガラス部Ｇａが切断の前後を通じて相対的に大きく進行方向を変えても、端縁ガラス部Ｇｂの進行方向が相対的に変化しないことに由来して、帯状の板状ガラスの切断起点１０に不当な応力集中や振動等が生じ難くなる。その結果、切断予定線７を外れてクラックが進展する確率や、帯状の板状ガラスＧ全体にクラックが広がって破損が生じる確率が低くなり、最終的に得られるガラス板製品の品質向上が図られると共に、生産性の大幅な改善が図られる。

また、有効ガラス部Ｇａの軌道と、端縁ガラス部Ｇｂの軌道との分岐開始位置９が、切断起点１０から１０００ｍｍ以内の離隔寸法Ｌａを隔てた位置に存在していることから、有効ガラス部Ｇａと端縁ガラス部Ｇｂとの両切断面が互いに接触する可能性が高い距離を適度に短くすることができ、これにより両ガラス部Ｇａ、Ｇｂの切断面が不当に長い距離に亘って接触することによる切断面の損傷や微小クラックの発生等が抑止され、特に有効ガラス部Ｇａの曲げに対する強度低下が回避され得る。しかも、切断起点１０から分岐開始位置９までの離隔寸法Ｌａは、１００ｍｍ以上とされている。これは、有効ガラス部Ｇａの軌道と端縁ガラス部Ｇｂの軌道との分岐開始位置９が切断起点１０に近づき過ぎると、熱応力フルボディ割断に本来的に必要な応力以外に、有効ガラス部Ｇａあるいは端縁ガラス部Ｇｂの折れ曲がり等に起因する応力（引き裂き力）が切断起点１０に不当に作用し、切断起点１０からのクラックの正確な進展を阻害するおそれが生じるからであり、上記の離隔寸法Ｌａを１００ｍｍ以上としておけば、このような不具合が生じ難くなる。

更に、切断前における帯状の板状ガラスＧの軌道に沿う仮想延長面上での分岐開始位置９からの離隔寸法Ｌｂが、Ａ／ｔａｎ１°である位置を分岐基準位置１１として、分岐基準位置１１から有効ガラス部Ｇａの軌道に至る接線と、分岐基準位置１１から端縁ガラス部Ｇｂの軌道に至る接線とのなす角度αが１°以上とされている。これにより、切断後に有効ガラス部Ｇａと端縁ガラス部Ｇｂとが接触する距離を適切に短くすることができ、特に有効ガラス部Ｇａの切断面に欠陥が生じて強度低下を招く事態が抑止されると共に、それらの接触により発生する微小ガラス粉による有効ガラス部Ｇａの汚染を有効に防止することができる。また、上記の両接線のなす角度αが４５°以下とされていることにより、切断起点１０に余分な力が作用しなくなり、切断起点１０からのクラックの進展が切断予定線７から外れないように的確にコントロールすることが可能となる。

また、以上の方法を使用すれば、対向する二辺が切断（フルボディ熱応力割断）されてなり且つ切断面の曲げ強度が２００ＭＰａ以上とされると共に厚みが２００μｍ以下に製造されてなる板状ガラスを得ることができる。このような板状ガラスは、切断面の曲げ強度が２００ＭＰａ以上であることから、より小さい曲率半径での曲げや、より強い引っ張りに確実に耐え得ることができると共に、２００ＭＰａ以上という高い値として曲げ強度が明確になり、この板状ガラスの取り扱いを適切な態様で具体化することができる。更に、以上の方法を使用して得られる板状ガラス巻回体であれば、収納やハンドリングが容易化されると共に、輸送効率も向上する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す要部斜視図である。同図に示すように、この第２実施形態に係る製造装置１が上述の第１実施形態に係る製造装置１と相違するところは、冷却ゾーンＣ１を通過した帯状の板状ガラスＧが、変換ローラ１２によって滑らかに湾曲して横方向に送られた後、先端側が下降傾斜するコンベア１３の搬送ベルト１４上に負圧等によって吸着保持された状態で、局部加熱手段５による局部加熱と冷却手段６による冷却とに基づく切断（フルボディ熱応力割断）が行われる点と、切断後の有効ガラス部Ｇａはコンベア１３の搬送ベルト１４上から離反させて複数の搬送ローラ１９により横方向（水平方向）に送るのに対して、端縁ガラス部Ｇｂは当該搬送ベルト１４によって下方傾斜方向に送るようにした点とである。その他の構成及び作用効果や補足的説明事項は、上述の第１実施形態と同一であるので、図４において、共通の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

図５は、本発明の第３実施形態に係る板状ガラスの製造装置及びその製造方法の実施状況を示す要部斜視図である。同図に示すように、この第３実施形態に係る切断装置１が上述の第２実施形態に係る製造装置１と相違するところは、冷却ゾーンＣ１を通過してコンベア１３の搬送ベルト１４上に吸着保持された帯状の板状ガラスＧに、超硬合金等でなるホイールチップ２０を押し付けて連続的にスクライブを刻設し、ブレイカー２１により折割り（ブレイク）を行うようにした点と、搬送ベルト１４上から離反して送られる有効ガラス部Ｇａの先端部を切断装置（幅方向にスクライブを刻設するホイールチップ２２及びブレイクを行うブレイカー２３）により所定長さの板ガラスＧｚに切断し、この板ガラスＧｚを平置き姿勢で積層して、板ガラス積層体を作製するようにした点である。その他の構成及び作用効果や補足的説明事項は、上述の第２実施形態（ひいては第１実施形態）と同一であるので、図５において、共通の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本発明の［実施例１］では、板状ガラスの全幅が１４００ｍｍ、有効ガラス部の幅が９００ｍｍ、有効ガラス部の板厚が１００μｍであり、且つ３０〜３８０℃での熱膨脹係数が３８×１０^-7／℃の帯状の無アルカリガラス板を、図１に示す態様で、１２ｍ／分の送り速度で鉛直下方に向かって送った。そして、帯状の無アルカリガラス板が鉛直下方向きにある時に、その側方に配置した局部加熱手段と冷却手段とによって両端縁部の切断を行った。この切断に際しては、帯状の無アルカリガラス板の切断予定線上に初期亀裂を入れた後、局部加熱手段として炭酸ガスレーザーを使用して、出力１００ｗにて、長さが２０ｍｍで幅が３ｍｍの楕円形のレーザースポットを、切断予定線上に照射し、続いて、冷却手段として、空気と水とを混合した冷媒を、切断予定線上に吹き付けながら、連続的にフルボディ切断した。切断中においては、切断起点から鉛直下方に０．１ｍｍ／ｔａｎ１°すなわち５．９ｍｍだけ離隔した位置を分岐基準位置として、この分岐基準位置から有効ガラス部に対する接線と端縁ガラス部に対する接線とのなす角度が１°になるように調整した。その結果、帯状の無アルカリガラス板は、破損することなく、横方向に曲率半径５００ｍｍで進行方向を変更し、然る後、厚み２０μｍのＰＥＴフィルムを介して直径１００ｍｍのアクリル製ロールコア（巻芯）に巻き取ることにより、板状ガラス巻回体を得た。以上の方法を実施した結果、長さ５００ｍの板状巻回体を１０００個作製する間に、端縁部の切断工程にて破損は生じなかった。また、暗室中で２０万ルクスの光源にて目視検査を行ったが、ガラス粉の発生は認められなかった。更に、ここで得られた板状ガラス巻回体から、幅２０ｍｍの帯状の板状ガラスのサンプルＳａを５０本採取し、図１０に示すように、これらのサンプルＳａを順次、二枚の板状体２４で挟み且つＵ字状に５０ｍｍ／分の速度で長手方向に曲げが生じるように押し曲げていく二点曲げにより強度を評価した。この評価は、押し曲げにより破壊したときの二枚の板状体２４の間隔に基づいて破壊強度を算出することによって行った。その結果、当該破壊強度は、最低値が２００ＭＰａ、平均値が５００ＭＰａという極めて良好な結果を得た。

本発明の［実施例２］では、板状ガラスの全幅が１４００ｍｍ、有効ガラス部の幅が９００ｍｍ、有効ガラス部の板厚が２００μｍであり、且つ３０〜３８０℃での熱膨脹係数が３８×１０^-7／℃の帯状の無アルカリガラス板を、図４に示す態様で、９ｍ／分の送り速度で鉛直下方に向かって送った。そして、冷却工程の後、帯状の無アルカリガラス板を１５００ｍｍの曲率半径にて折り曲げて進行方向を変更し、水平面に対する先端側下降傾斜角度を４５°に調整した。このような状態で、帯状の無アルカリガラス板の上方に配置した局部加熱手段と冷却手段とによって両端縁部の切断を行った。この切断に際しては、帯状の無アルカリガラス板の切断予定線上に初期亀裂を入れた後、局部加熱手段として炭酸ガスレーザーを使用して、出力５０ｗにて、楕円形のレーザースポットを、切断予定線上に照射し、続いて、冷却手段として、空気と水とを混合した冷媒を、切断予定線上に吹き付けながら、連続的にフルボディ切断した。切断中においては、切断起点から斜め下方に２０ｍｍだけ離隔した位置を分岐基準位置として、この分岐基準位置から有効ガラス部に対する接線と端縁ガラス部に対する接線とのなす角度が４５°になるように調整した。切断後においては、端縁ガラス部を水平面と４５°の角度を維持したまま直進するように搬送ベルトで送った後に廃棄処分とした。一方、有効ガラス部は、厚み２０μｍのＰＥＴフィルムを介して直径１００ｍｍのアクリル製ロールコア（巻芯）に巻き取って、板状ガラス巻回体を作製した。以上の方法を実施した結果、長さ５００ｍの板状ガラス巻回体を１０００個作製する間に、端縁部の切断工程にて破損は生じなかった。

本発明の［実施例３］では、板状ガラスの全幅が１４００ｍｍ、有効ガラス部の幅が９００ｍｍ、有効ガラス部の板厚が３００μｍであり、且つ３０〜３８０℃での熱膨脹係数が３８×１０^-7／℃の帯状の無アルカリガラス板を、図５に示す態様で、４ｍ／分の送り速度で鉛直下方に向かって送った。そして、冷却工程の後、帯状の無アルカリガラス板を２０００ｍｍの曲率半径にて折り曲げて進行方向を変更し、水平面に対する先端側下降傾斜角度を４５°に調整した。このような状態で、帯状の無アルカリガラス板の端縁部上方に配置した刃先角度９０°の超硬合金製のホイールチップにより２Ｎの押圧力で連続的にスクライブを刻設した後、ブレイクした。切断中においては、切断起点から斜め下方に０．３ｍｍ／ｔａｎ１°すなわち１７．６ｍｍだけ離隔した位置を分岐基準位置として、この分岐基準位置から有効ガラス部に対する接線と端縁ガラス部に対する接線とのなす角度が１０°になるように調整した。切断後においては、端縁ガラス部を水平面と４５°の角度を維持したまま直進するように搬送ベルトで送った後に廃棄処分とした。一方、有効ガラス部は、長手方向に６００ｍｍの間隔でホイールチップにてスクライブを刻設した後にブレイクし、９００×６００ｍｍの製品たるガラス板を採取した。その結果、このガラス板を５０００枚製造する間に、端縁部の切断工程にて破損は生じなかった。

１ 製造装置
２ 成形炉
４ アニール炉
５ 局部加熱手段
６ 冷却手段
７ 切断予定線
８ 初期亀裂
９ 分岐開始位置
１０ 切断起点
１１ 分岐基準位置
１７ 巻取装置
１８ 巻芯
Ａ１ 成形ゾーン
Ｂ１ 徐冷ゾーン
Ｃ１ 冷却ゾーン
Ｄ１ 切断ゾーン
Ｇ 帯状の板状ガラス
Ｇａ 有効ガラス部
Ｇｂ 端縁ガラス部
Ｇｂ１ 耳部
Ｈ 加熱領域
Ｆ 冷却領域

Claims (15)

1. 溶融ガラスを帯状の板状ガラスに成形する成形工程と、該成形工程を経た帯状の板状ガラスの有効ガラス部に内部歪が生じないようにするアニール工程と、該アニール工程を経た帯状の板状ガラスを冷却する冷却工程と、該冷却工程を経た帯状の板状ガラスを送りながらその幅方向の端縁部を連続的に切断して有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割する切断工程とを備えた板状ガラスの製造方法において、
   前記切断工程では、切断前における前記帯状の板状ガラスの軌道の延長線を基準として、前記有効ガラス部の軌道の変化度合いを、前記端縁ガラス部の軌道の変化度合いよりも大きくしたことを特徴とする板状ガラスの製造方法。
2. 前記端縁ガラス部の軌道が、前記切断前における帯状の板状ガラスの軌道の延長線上と同一または略同一であることを特徴とする請求項１に記載の板状ガラスの製造方法。
3. 前記有効ガラス部の軌道と、前記端縁ガラス部の軌道との分岐開始位置が、切断起点から１０００ｍｍ以内の離隔寸法を隔てた位置に存在していることを特徴とする請求項１または２に記載の板状ガラスの製造方法。
4. 前記切断起点から前記分岐開始位置までの離隔寸法の下限値が、１００ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の板状ガラスの製造方法。
5. 前記有効ガラス部の板厚をＡとして、前記切断前における帯状の板状ガラスの軌道に沿う仮想延長面上での前記分岐開始位置からの離隔寸法が、Ａ／ｔａｎ１°である位置を分岐基準位置とした場合に、前記分岐基準位置から前記有効ガラス部の軌道に至る接線と、前記分岐基準位置から前記端縁ガラス部の軌道に至る接線とのなす角度が１〜４５°であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の板状ガラスの製造方法。
6. 前記切断工程では、前記切断前における帯状の板状ガラスの切断予定線上に初期亀裂を形成した後、該切断予定線に沿う局部加熱及びその加熱領域に対する冷却に伴って発生する応力により、前記初期亀裂を進展させて前記板状ガラスをフルボディ切断することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の板状ガラスの製造方法。
7. 前記局部加熱が、炭酸ガスレーザーにより行われることを特徴とする請求項６に記載の板状ガラスの製造方法。
8. 前記成形工程と、アニール工程と、冷却工程とが、ダウンドロー法により実行されることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の板状ガラスの製造方法。
9. 前記切断工程を実行する切断ゾーンが、前記冷却工程を実行する冷却ゾーンの鉛直下方に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の板状ガラスの製造方法。
10. 前記帯状の板状ガラスを連続的に切断しながら、前記有効ガラス部を巻芯の廻りにロール状に巻き取る工程を含むことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の板状ガラスの製造方法。
11. 前記有効ガラス部の厚みが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の板状ガラスの製造方法。
12. 請求項１〜１１の何れかに記載の方法により対向する二辺が切断され且つ厚みが２００μｍ以下に製造されてなることを特徴とする板状ガラス。
13. 請求項１〜１１の何れかに記載の方法により対向する二辺が切断され且つ切断面の曲げ強度が２００ＭＰａ以上とされると共に厚みが２００μｍ以下に製造されてなることを特徴とする板状ガラス。
14. 請求項１０に記載の方法により前記有効ガラス部が巻芯の廻りにロール状に巻き取られていることを特徴とする板状ガラス巻回体。
15. 溶融ガラスを帯状の板状ガラスに成形する成形ゾーンと、該成形ゾーンを経た帯状の板状ガラスの有効ガラス部に内部歪が生じないようにするアニールゾーンと、該アニールゾーンを経た帯状の板状ガラスを冷却する冷却ゾーンとを備え、該冷却ゾーンを経た帯状の板状ガラスを送りながらその幅方向の端縁部を連続的に切断して有効ガラス部と端縁ガラス部とに分割するように構成した板状ガラスの製造装置において、
    切断前における前記帯状の板状ガラスの軌道の延長線を基準として、前記有効ガラス部の軌道の変化度合いが、前記端縁ガラス部の軌道の変化度合いよりも大きくなるように設定したことを特徴とする板状ガラスの製造装置。

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