TWI387566B - 玻璃帶的製造裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

玻璃帶的製造裝置及其製造方法

本發明關於一種玻璃帶的製造裝置及其製造方法，詳細而言，關於一種利用所謂下拉法(down draw process)進行的玻璃帶的製造技術的改良，這種製造技術是使熔融玻璃自成形體流下而成形出玻璃帶。

眾所周知的是所謂下拉法，該方法中，在製造平板玻璃時，使熔融玻璃自成形體流下而成形出作為平板玻璃的原始板的玻璃帶，而作為上述方法的代表，可列舉溢流下拉(overflow down draw)法(熔融法(fusion method))、或流孔下拉(slot down draw)法。前者的溢流下拉法是如下方法：藉由使連續地供給至具有楔狀剖面的成形體的熔融玻璃自成形體的頂部沿著兩側面流下，使該熔融玻璃在成形體的下端部融合，形成為一張板狀的形態，使成為該形態的板狀玻璃帶自成形體的下端部流下，最終成形為已固化的玻璃帶。另一方面，後者的流孔下拉法是如下方法：使連續地供給至成形體的熔融玻璃自形成在成形體的下端部的長孔狀狹縫流下，形成為板狀形態，使成為該形態的板狀玻璃帶沿著搬送路徑流下後，最終成形為已固化的玻璃帶。再者，藉由將利用該等方法成形的玻璃帶分割為規定大小，從而自玻璃帶獲取平板玻璃。

並且，為了利用此種下拉法來成形高品質高品位的玻璃帶，近年來，採取了各種對策。例如，下述專利文獻1中揭示了如下內容：為了保護玻璃帶不會受到成形爐內產生的空氣對流的影響，在自成形體流下的玻璃帶的至少寬度方向中間部的正面背面的兩側，以與玻璃帶平行的方式，靠近地配設金屬製或耐火材料製遮斷板。

又，下述專利文獻2中提出，為了防止剛自成形體流下的玻璃帶在寬度方向上收縮，採用如下所述的對策。亦即，揭示了如下內容：利用拉伸滾筒，向下方拉抽自成形體流下的玻璃帶，並且，在成形體的正下方，利用離開玻璃帶而配設的冷卻器(Cooler)，冷卻玻璃帶的寬度方向兩端部，藉此，限制玻璃帶的寬度方向上的收縮。並且，作為上述冷卻器的具體例，揭示了以夾持玻璃帶的寬度方向兩端部的方式，在左右分別配設2個共計4個循環有冷媒(cooling medium)的板狀構件。再者，藉由離開玻璃帶而配設冷卻器，以使冷卻器保持不會產生熱變形的程度的充分低的溫度。

專利文獻1：日本專利特開平2－225326號公報專利文獻2：日本專利特開平5－124827號公報

然而，實際情況是，近年來，以液晶用顯示器為代表的平板顯示器用的玻璃基板、或電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金氧半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)等固態拍攝元件用的蓋板玻璃(cover glass)等中所利用的各種平板玻璃要求薄板化，隨此，藉由下拉法成形的玻璃帶也要求薄板化。並且，此種下拉法採取減少自成形體流下的熔融玻璃的流量、或者加快玻璃帶的流下速度等各種對策，藉此應對上述玻璃帶的薄板化要求。

然而，玻璃帶的板厚越薄，自成形體流下的玻璃帶越容易於玻璃帶的搬送路徑上產生搖動等，從而難以維持規定的姿勢。並且，當所流下的玻璃帶的姿勢不穩定時，可能會引起如下嚴重問題，即，最終成形的玻璃帶產生不當的形狀變化，無法獲得作為玻璃帶的實用性。尤其，當玻璃帶的板厚小於等於0.5 mm時，更顯著地出現玻璃帶姿勢的不穩定或由姿勢不穩定引起的形狀變形。

因此，在成形薄板狀玻璃帶方面，重要的是限制所述玻璃帶的姿勢不穩定，而且不會妨礙所成形的玻璃帶的表面品位，但就如上所述的觀點而言，實際情況為並未採取任何對策。亦即，如上述專利文獻1所揭示般，在以覆蓋玻璃帶的至少寬度方向中間部的方式配設遮斷板的情況下，當玻璃帶姿勢產生不穩定時，玻璃帶的寬度方向中間部與遮斷板接觸，因此，可能會在玻璃帶的寬度方向中間部的正面背面上產生損傷或附著異物。一般而言，通常情況是，將藉由下拉法成形的玻璃帶的寬度方向兩端部作為耳部切除，且自寬度方向中間部獲取作為產品的平板玻璃。尤其，當採用溢流下拉(overfliw downdraw)法時，不對平板玻璃的正面背面進行研磨即加以使用，因此，如上所述，在寬度方向中間部產生損傷或附著異物，此時，可能會引起如下嚴重問題，即，不僅引起所獲取的平板玻璃的產品價值降低，而且，無法獲得作為產品的實用性。

又，上述專利文獻2中揭示了，在玻璃帶的寬度方向兩端部，離開玻璃帶而配設板狀冷卻器，玻璃帶與冷卻器的離開距離是可使冷卻器保持為不會產生熱變形的程度的充分低的溫度的距離，因此，所流下的玻璃帶不會與冷卻器接觸。因此，未藉由上述冷卻器來限制玻璃帶姿勢的不穩定。又，如上述文獻中所揭示般，也考慮藉由利用沿著搬送方向空開間隔而配設的多個滾筒(拉伸滾筒)夾持玻璃帶，來限制玻璃帶姿勢的不穩定，但此時可能會引起如下嚴重問題，即，因滾筒夾持玻璃帶，故滾筒導致玻璃帶產生損傷或裂痕等破損。並且，夾持玻璃帶的滾筒與玻璃帶的寬度方向中間部接觸，因此，也會產生與上述專利文獻1相同的問題。

鑒於以上實情，本發明的技術性課題是，即使藉由下拉法來成形薄板狀玻璃帶時，亦確實限制成形時所產生的玻璃帶姿勢的不穩定，且不會妨礙自成形體流下的玻璃帶的寬度方向中間部的表面品位。

為了解決上述問題而開發的本發明的裝置是一種玻璃帶的製造裝置，將熔融玻璃供給至成形體，並且使熔融玻璃自該成形體流下，成形出板狀玻璃帶，上述玻璃帶的製造裝置的特徵在於：於所流下的玻璃帶的搬送路徑上配設導引單元，該導引單元在玻璃帶的厚度方向上具有尺寸大於玻璃帶寬度方向兩端部的板厚的間隙，且於該間隙的範圍內僅導引玻璃帶的寬度方向兩端部。

根據如上所述的製造裝置，一面在導引單元的間隙的範圍內導引玻璃帶的寬度方向兩端部，一面使上述玻璃帶通過上述間隙後順利地向下方流下，因此，可在上述間隙的範圍內，確實限制所流下的玻璃帶的姿勢的不穩定。並且，利用導引單元僅導引玻璃帶的寬度方向兩端部，因此’可在利用導引單元導引玻璃帶期間，使玻璃帶的寬度方向中間部維持非接觸狀態。因此，可確保用以獲取平板玻璃的玻璃帶的寬度方向中間部的表面品位良好，且不會由於導引單元而使玻璃帶的寬度方向中間部產生損傷或附著異物。

較佳的是，上述製造裝置中，上述導引單元架構成在上述間隙的範圍內限制玻璃帶的位移或彎曲。

如此，在導引單元的間隙的範圍內限制所流下的玻璃帶中產生的位移或彎曲，因此，可防止玻璃帶在不當地受到大位移或彎曲的影響的狀態下固化。因此，可製造實質上未彎曲的平坦性優良的玻璃帶。

較佳的是，上述製造裝置中，上述導引單元配設在對玻璃帶的寬度方向兩端部進行冷卻的冷卻單元的下方。

如此，可限制玻璃帶的下方部的姿勢的不穩定，因此，可抑制由於受到該下方部的姿勢不穩定的影響而使玻璃帶的上方部變形的情況，從而可進一步確實限制玻璃帶整體的姿勢的不穩定。

較佳的是，上述製造裝置中，上述導引單元由導引滾筒構成，上述導引滾筒在隔著尺寸大於玻璃帶的板厚的間隙而相向配置於玻璃帶的寬度方向兩端部之各端部的狀態下旋轉。

如此，當導引滾筒與玻璃帶的寬度方向兩端部接觸來實際導引玻璃帶時，導引滾筒旋轉，因此，可順利地將玻璃帶導引至下方。因此，亦可較佳地抑制在藉由導引滾筒導引的玻璃帶的寬度方向兩端部產生損傷等破損的情況。再者，就如此而順利地導引玻璃帶的觀點而言，較佳的是，導引滾筒的轉速與玻璃帶的流下速度同步。

為了解決上述問題而開發的本發明的方法是一種玻璃帶的製造方法，是將熔融玻璃供給至成形體、並且使熔融玻璃自該成形體流下而成形出板狀玻璃帶的玻璃帶的製造方法，上述玻璃帶的製造方法的特徵在於：包括導引步驟，僅使所流下的玻璃帶的寬度方向兩端部通過間隙，並於該間隙的範圍內導引玻璃帶，上述間隙以尺寸大於玻璃帶的寬度方向兩端部的板厚的方式設置於導引單元。

根據如上所述的製造方法，可享有與所述第10頁第1行起所在的段落中所揭示的事項相同的作用效果。

較佳的是，上述製造方法中，於上述導引步驟中，在上述導引單元的間隙的範圍內限制玻璃帶的位移或彎曲。

根據如上所述的製造方法，可享有與所述第10頁第13行起所在的段落中所揭示的事項相同的作用效果。

較佳的是，上述製造方法中，在冷卻玻璃帶的寬度方向兩端部的步驟後進行上述導引步驟。

根據如上所述的製造方法，可享受到有與所述第10頁第19行起所在的段落[0015]中所揭示的事項相同的作用效果。

較佳的是，上述製造方法中，成形後的玻璃帶的寬度方向中間部的板厚小於等於0.5 mm，更佳的是小於等於0.2 mm。再者，所謂「成形後的玻璃帶」是指充分冷卻固化至即使向下方拉出厚度也不會減少的程度的狀態的玻璃帶。

亦即，根據以上的本發明的製造方法，可適當製造近年來所要求的極薄的平板玻璃，例如：CCD或CMOS等固態拍攝像元件用蓋板玻璃、或者液晶顯示器用玻璃基板等。

如上所述，根據本發明，即使流下的玻璃帶為薄板時，亦可一面在導引單元的間隙的範圍內導引玻璃帶的寬度方向兩端部，一面使上述玻璃帶通過上述間隙後順利地向下方流下。因此，如此，藉由導引玻璃帶的寬度方向兩端部，可在上述間隙的範圍內確實限制玻璃帶的姿勢的不穩定，並且，能夠確實防止由玻璃帶的姿勢的不穩定而引起的玻璃帶的形狀變形。而且，導引單元僅導引玻璃帶的寬度方向兩端部，因此，可使玻璃帶的寬度方向中間部維持非接觸狀態，從而不會由於導引單元而在玻璃帶的寬度方向中間部產生損傷或附著異物。因此，可一方面維持用以獲取平板玻璃的玻璃帶的寬度方向中間部的表面品位良好，一方面確實限制所流下的玻璃帶的姿勢的不穩定或由該姿勢不穩定引起的玻璃帶的形狀變形。換言之，可製造平坦性優良且寬度方向中央部的表面品位良好的薄板狀玻璃帶。

以下，參照隨附圖式說明本發明的實施形態。

圖1是以的示意方式表示本發明的一個實施形態的玻璃帶的製造裝置的內部狀態的概略縱剖面側視圖，圖2是以示意的方式表示上述製造裝置的內部狀態的概略縱剖面正視圖。如上述各圖所示，上述製造裝置1在由耐火煉磚製成的爐2的內部，自上方依次具備成形體3、冷卻單元4、再加熱單元5以及導引單元6。

成形體3，剖面形狀呈楔狀且在頂部具有溢流槽3a，成形體3使供給至溢流槽3a的熔融玻璃Y自頂部溢出，並且使該溢出的熔融玻璃Y沿著成形體3的兩側面3b流下後，在成形體3的下端部3c融合，形成為板狀形態，將形成為該形態的熔融玻璃Y作為板狀玻璃帶G，沿著上下方向流下。

冷卻單元4在成形體3的正下方限制玻璃帶G的寬度方向上的熱收縮，且由冷卻滾筒(輥式拉邊器(edge roller))4a構成，上述冷卻滾筒4a以如下方式而配設，即，在藉由使熔融玻璃Y自成形體3的頂部沿著兩側面3b流下，並在成形體3的下端部3c融合，而形成為一張板狀後，立即夾持玻璃帶G。詳細而言，分別於玻璃帶G的寬度方向上的各端部配設一對共計4個上述冷卻滾筒4a，該冷卻滾筒4a一面僅夾持玻璃帶G的寬度方向兩端部，一面以與玻璃帶G的流下速度同步的轉速旋轉。

再加熱單元5對一面自成形體3流下一面暫時冷卻的玻璃帶G進行再加熱，使上述玻璃帶G軟化，且上述再加熱單元5由加熱器5a構成，該加熱器5a以隔著空間而相對的方式分別配設於玻璃帶G的正面背面上。詳細而言，如圖2所示，上述加熱器5a，長邊尺寸大於玻璃帶G的寬度方向尺寸，從而遍及玻璃帶G的整個寬度對玻璃帶G進行再加熱，以使上述玻璃帶G軟化。又，雖省略圖示，但上述加熱器5a的構成為如下，可沿著玻璃帶G的寬度方向被分割為多個，且能在寬度方向上個別地控制加熱溫度，以使玻璃帶G的軟化狀態於寬度方向上大致相同。再者，在本實施形態中，與所述的配設在成形體3的正下方的冷卻滾筒4a相同，亦可在加熱器5a的正下方配設作為冷卻單元的冷卻滾筒4b，該冷卻單元限制已藉由加熱器5a再加熱的玻璃帶G的寬度方向上的熱收縮。上述冷卻滾筒4b具備與上述冷卻滾筒4a相同的構成，一面夾持經再加熱的玻璃帶G的寬度方向兩端部，一面旋轉。

導引單元6在玻璃帶的厚度方向上具有尺寸大於玻璃帶的寬度方向的兩端部的板厚的間隙，且上述導引單元6一面於該間隙的範圍內限制玻璃帶的位移或彎曲，一面僅導引玻璃帶的寬度方向兩端部。詳細而言，上述導引單元6由導引滾筒6a構成，該導引滾筒6a在隔著尺寸大於玻璃帶G的寬度方向兩端部的板厚的間隙而相向配置於玻璃帶G的寬度方向兩端部之各端部的狀態下旋轉。並且，較佳的是，將與上述玻璃帶G的厚度方向相向的導引滾筒6a的相向間隔α設定為小於等於10 mm，尤佳的是設定為小於等於5 mm。再者，上述相向間隔α的下限值可依據玻璃帶G的寬度方向兩端部的板厚等加以適當調整，但較佳的是例如大於等於0.2 mm，尤佳的是大於等於1 mm。進而，於玻璃帶G的搬送方向上觀察時，在搬送路徑上的一處或多處(圖例中，在上下方向上的3處)配設著導引滾筒6a，該導引滾筒6a如上所述分別於玻璃帶G的寬度方向上的各端部配設有一對共計4個。又，各導引滾筒6a以與玻璃帶G的流下速度同步的轉速旋轉。再者，將導引滾筒6a配設於玻璃帶G的搬送方向上的多處時，亦可視需要使最下部的導引滾筒6a的相向間隔α變窄，從而將導引滾筒6a用作一面夾持玻璃帶G一面向下方拉抽玻璃帶G的拉伸滾筒。

根據具備如上所述的構成的製造裝置1，以如下所述的方式製造玻璃帶G。

首先，藉由冷卻滾筒4a，一面限制剛自成形體3的下端部3c流下的玻璃帶G的寬度方向上的收縮，一面使上述玻璃帶G向下方延伸，薄至某種程度的厚度(以下，稱為初始厚度)。亦即，藉由冷卻滾筒4a及爐2內的環境，冷卻玻璃帶G，使該玻璃帶G接近固化狀態，在達到上述初始厚度的階段，板厚未產生實質的變化。其次，藉由利用加熱器5a，對如此暫時冷卻而達到上述初始厚度的玻璃帶G進行再加熱，從而使該玻璃帶G軟化。如此，藉由對玻璃帶G進行再加熱，使已暫時冷卻的玻璃帶G再次向下方延伸，且使玻璃帶G的板厚比上述初始厚度更薄。具體而言，已藉由加熱器5a再加熱的玻璃帶G的寬度方向中間部的板厚，最終小於等於例如寬度方向中間部的初始厚度的1/2。

如此，分為成形體3的正下方與加熱器5a的正下方，來階段性地使玻璃帶的板厚變薄，因此，不會不當地使玻璃帶G的流下速度高速化而可較佳地使玻璃帶G的板厚變薄。再者，藉由上述加熱器5a進行再加熱是以玻璃帶G的軟化點或軟化點以上的溫度(例如1000~1300℃)，並遍及玻璃帶G的整個寬度而進行的，且在寬度方向上調整加熱溫度，以使寬度方向上的玻璃帶G的軟化狀態均勻。因此，藉由加熱器5a的再加熱，玻璃帶G的搬送方向上的位移量不易產生不均勻，因此，能確實使玻璃帶G的板厚變薄。

又，如上所述，藉由對玻璃帶G進行再加熱，可容易地製造板厚小於等於0.5 mm、進而板厚小於等於0.2 mm的玻璃帶G。如此，可較佳地將板厚極薄的玻璃帶G用作CCD或CMOS等固態拍攝元件用蓋板玻璃、或以液晶顯示器為代表的各種平板顯示器用玻璃基板。

進而，使藉由加熱器5a的再加熱而板厚變薄的玻璃帶G，通過隔著尺寸大於玻璃帶G的寬度方向兩端部的板厚的間隙而相向配置的導引滾筒6a間的間隙後，向下方導引。一般而言，玻璃帶G的板厚越薄，自成形體3的下端部3c流下的玻璃帶G越容易於玻璃帶的搬送路徑上搖動從而偏離規定的姿勢，但藉由使已冷卻的玻璃帶G的下方部通過導引滾筒6a的間隙，可一面在上述間隙的範圍內限制位移，一面進行導引。因此，可防止成形體3的正下方、或加熱器5a的正下方等的處於軟化狀態的玻璃帶G的一部分，在受到位移的影響而變形的狀態下固化，因此，亦可在導引滾筒6a的間隙的範圍內限制玻璃帶G的彎曲。因此，可製造平坦性優良的薄板狀玻璃帶G。再者，各導引滾筒6a以與玻璃帶G的流下速度同步的轉速旋轉，因此，即使當玻璃帶G與導引滾筒6a實際接觸而被導引時，亦可順利地將玻璃帶G導引至下方，因此，能夠確實降低於玻璃帶G的寬度方向兩端部產生損傷等破損的機會。

又，在自成形體3的下端部3c流下的玻璃帶G的搬送路徑上，冷卻滾筒4a、4b或導引滾筒6a僅與玻璃帶G的寬度方向兩端部接觸，不與寬度方向中間部接觸，因此，可使玻璃帶G的寬度方向中間部維持高表面品位。並且，通常情況是，當最終自已固化的玻璃帶G獲取平板玻璃時，將玻璃帶G的寬度方向兩端部作為耳部而切除，自玻璃帶G的寬度方向中間部獲取平板玻璃，因此，可製造具有高表面品位的薄板狀平板玻璃(例如板厚小於等於0.5 mm的平板玻璃)。又，藉由在成形體3的正下方以及加熱器5a的正下方配設作為冷卻單元的冷卻滾筒4a、4b，可限制玻璃帶G的寬度方向尺寸的縮小。因此，可一方面確保用以獲取平板玻璃的玻璃帶G的寬度方向中間部的寬度方向尺寸大，一方面實現使玻璃帶G的板厚變薄。

再者，本發明並不限定於上述實施形態，可作各種變形。例如，在上述實施形態中說明了在玻璃帶的搬送路徑上的一處配設再加熱單元，但亦可視需要，在自配設在成形體的正下方的冷卻單元至導引單元為止的玻璃帶的搬送路徑上，在上下方向上空開間隔而配設多個再加熱單元。

又，上述實施形態中，說明了藉由再加熱單元使玻璃帶的板厚變薄的方法，但若可藉由例如減少自成形體流下的熔融玻璃的流量、或加快玻璃帶的流下速度，來使玻璃帶的板厚充分變薄，亦可不採用再加熱單元。

又，上述實施形態中說明了由導引滾筒構成導引單元，但導引單元亦可是例如導引玻璃帶寬度方向兩端部的部分由玻璃帶的搬送方向上較長的板狀構件構成。

又，上述實施形態將本發明適用於利用溢流下拉法成形的玻璃帶，但除此以外，亦可同樣地將本發明適用於例如利用流孔下拉法成形的玻璃帶。

1．．．製造裝置

2．．．爐

3．．．成形體

3a．．．溢流槽

3b．．．側面

3c．．．下端部

4．．．冷卻單元

4a、4b．．．冷卻滾筒

5．．．再加熱單元

5a．．．加熱器

6．．．導引單元

6a．．．導引滾筒

Y．．．熔融玻璃

G．．．玻璃帶

α．．．相向間隔

圖1是表示本發明實施形態的玻璃帶的製造裝置的概略縱剖面側視圖。

圖2是上述製造裝置的概略縱剖面前視圖。

1．．．製造裝置

2．．．爐

3．．．成形體

3a．．．溢流槽

3b．．．側面

3c．．．下端部

4．．．冷卻單元

4a、4b．．．冷卻滾筒

5．．．再加熱單元

5a．．．加熱器

6．．．導引單元

6a．．．導引滾筒

Y．．．熔融玻璃

G．．．玻璃帶

α．．．相向間隔

Claims (8)

1. 一種玻璃帶的製造裝置，將熔融玻璃供給至成形體，並且使熔融玻璃自該成形體流下，成形出板狀玻璃帶，上述玻璃帶的製造裝置的特徵在於：於所流下的玻璃帶的搬送路徑上配設導引單元，該導引單元在玻璃帶的厚度方向上具有尺寸大於玻璃帶寬度方向兩端部的板厚的間隙，且於該間隙的範圍內僅導引玻璃帶的寬度方向兩端部。
2. 如申請專利範圍第1項所述的玻璃帶的製造裝置，其中上述導引單元架構成在上述間隙的範圍內限制玻璃帶的位移或彎曲。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的玻璃帶的製造裝置，其中上述導引單元配設在對玻璃帶的寬度方向兩端部進行冷卻的冷卻單元的下方。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的玻璃帶的製造裝置，其中上述導引單元由導引滾筒構成，上述導引滾筒在隔著尺寸大於玻璃帶板厚的間隙而相向配置於玻璃帶的寬度方向兩端部之各端部的狀態下旋轉。
5. 一種玻璃帶的製造方法，將熔融玻璃供給至成形體，並且使熔融玻璃自該成形體流下，成形出板狀玻璃帶，上述玻璃帶的製造方法的特徵在於：包括導引步驟，僅使所流下的玻璃帶的寬度方向兩端部通過間隙，並於該間隙的範圍內僅導引上述玻璃帶的寬度方向兩端部，上述間隙以尺寸大於玻璃帶的寬度方向兩端部的板厚的方式設置於導引單元。
6. 如申請專利範圍第5項所述的玻璃帶的製造方法，其中於上述導引步驟中，在上述導引單元的間隙的範圍內限制玻璃帶的位移或彎曲。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的玻璃帶的製造方法，其中上述導引步驟是在冷卻玻璃帶的寬度方向兩端部的步驟後進行。
8. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的玻璃帶的製造方法，其中成形後的玻璃帶的寬度方向中間部的板厚小於等於0.5 mm。