TWI592375B - Forming method of plate glass using backup roll - Google Patents

Description

使用支持輥之板玻璃之成形方法

本發明係關於一種支持輥、具有支持輥之板玻璃之成形裝置、及使用支持輥之板玻璃之成形方法。

作為板玻璃之成形方法，廣泛使用有浮式(float)法。浮式法係使導入至收容在浴槽內之熔融金屬(例如，熔融錫)上之熔融玻璃沿特定方向流動而製成帶板狀之熔融玻璃帶之方法。熔融玻璃帶於在沿水平方向流動之過程中冷卻後，藉由提昇輥(Lift-out roll)自熔融金屬中被提起，且於徐冷爐內徐冷，而成為板狀玻璃。板狀玻璃係於自徐冷爐中被搬出之後，藉由切割機切割成特定之尺寸形狀，而成為作為製品之板玻璃。

又，作為另一種成形方法，已知亦有熔合(fusion)法。熔合法係使自引水槽狀構件之左右兩側之上緣溢出之熔融玻璃沿引水槽狀構件之左右兩側面流下，且於作為左右兩側面之交線之下緣匯合，藉此製成帶板狀之熔融玻璃帶之方法。熔融玻璃帶一面向鉛垂方向下方移動一面徐冷，而成為板狀玻璃。板狀玻璃係藉由切割機被切割成特定之尺寸形狀，而成為作為製品之板玻璃。

然而，處在較平衡厚度薄之狀態下之熔融玻璃帶欲沿寬度方向收縮。若收縮過大，則作為製品之板玻璃之厚度會變得較目標之厚度厚。

因此，自先前以來，為了抑制熔融玻璃帶之寬度方向上 之收縮，而使用有支持熔融玻璃帶之支持輥(例如，參照專利文獻1)。支持輥係於熔融玻璃帶之寬度方向兩側配置複數對，且沿寬度方向對熔融玻璃帶施加張力。

支持輥於前端部具有與熔融玻璃帶之表面接觸之旋轉構件。旋轉構件為例如圓盤狀，且於外周具有齒輪狀之凹凸部。藉由凹凸部之凸部咬入至熔融玻璃帶中，而抑制熔融玻璃帶之收縮。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2008-239370號公報

先前之旋轉構件主要由不鏽鋼(日本工業標準(JIS，Japanese Industrial Standard)中表示為SUS之鋼材)或碳鋼(日本工業標準(JIS)中表示為SC之鋼材)構成，故而咬入至熔融玻璃帶中之凸部之前端易於變形，從而耐久性方面存在問題。

雖然旋轉構件之內部得以水冷，但於與玻璃接觸時接觸部之溫度會上升。就先前作為材料之碳鋼或不鏽鋼而言，高溫下之強度不足，存在稍許變動便會對凸部施予較大之應力之情形，或長期而言會因潛變或高溫疲勞而變形。若凸部產生變形則變為熔融玻璃帶之黏著起點，從而造成故障，或產生抓持力下降而無法穩定地成形板玻璃等問題。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種 耐久性優異之支持輥。

為了解決上述目的，本發明提供一種支持輥， 其係用於抑制帶板狀之熔融玻璃帶之寬度方向上之收縮者；且於前端部具有與上述熔融玻璃帶接觸之旋轉構件，上述旋轉構件包含本體部、及沿該本體部之外周而設置之複數個凸部，且上述旋轉構件中之至少上述凸部係由工具鋼形成。

根據本發明，可提供一種耐久性優異之支持輥。

以下，參照圖式，對本發明之一實施形態進行說明。於以下圖式中，對相同或對應之構成標註相同或對應之符號，而省略說明。

(板玻璃之成形裝置及成形方法)

圖1係表示本發明之一實施形態之板玻璃之成形裝置之局部剖面圖。圖2係沿圖1之II-II線之剖面圖。

板玻璃之成形裝置10具有金屬液槽(float bath)20。金屬液槽20包括：浴槽22，其收容熔融金屬(例如，熔融錫)S；側壁24，其係沿浴槽22之外周上緣而設置；及頂板26，其與側壁24連結，且覆蓋浴槽22之上方；等。於頂板26上，在形成於浴槽22與頂板26之間之空間28中設置有供給還原性氣體之氣體供給路徑30。又，於氣體供給路徑30 中插通有作為加熱源之加熱器32，且加熱器32之發熱部32a配置於浴槽22之上方。

使用上述成形裝置10之成形方法係藉由使導入至熔融金屬(例如，熔融錫)S上之熔融玻璃沿特定方向流動而製成帶板狀之熔融玻璃帶G之方法。熔融玻璃帶G於在沿特定方向(圖2中為X方向)流動之過程中冷卻後，藉由提昇輥自熔融錫S中被提起，並於徐冷爐內徐冷，而成為板狀玻璃。板狀玻璃於自徐冷爐中被搬出後，藉由切割機切割成特定之尺寸形狀，而成為作為製品之板玻璃。

為了防止熔融錫S之氧化，金屬液槽20內之空間28由自氣體供給路徑30供給之還原性氣體充滿。還原性氣體例如含有氫氣1~15體積%、氮氣85~99體積%。為了防止大氣自側壁24之間隙等混入，而將金屬液槽20內之空間28設定為高於大氣壓之氣壓。

為了調節金屬液槽20內之溫度分佈，加熱器32例如係於熔融玻璃帶G之流動方向(X方向)及寬度方向(Y方向)上隔開間隔而設置有複數個，且配置成矩陣狀。加熱器32之輸出係以越靠熔融玻璃帶G之流動方向(X方向)上游側則熔融玻璃帶G之溫度越高之方式進行控制。又，加熱器32之輸出係以使熔融玻璃帶G之溫度於寬度方向(Y方向)上變得均勻之方式進行控制。

又，板玻璃之成形裝置10為了抑制金屬液槽20內之熔融玻璃帶G於寬度方向上收縮而具有支持熔融玻璃帶G之支持輥40。如圖2所示，支持輥40於熔融玻璃帶G之寬度方向 兩側配置有複數對，且沿寬度方向(圖中為Y方向)對熔融玻璃帶G施加張力。

支持輥40於前端部具有與熔融玻璃帶G接觸之旋轉構件50。旋轉構件50咬入至熔融玻璃帶G之上表面中，且以不使熔融玻璃帶G於寬度方向上收縮之方式，支持熔融玻璃帶G之寬度方向端部。藉由旋轉構件50進行旋轉，而將熔融玻璃帶G沿特定方向送出。

(支持輥)

圖3係表示本發明之一實施形態之支持輥之前視圖。圖4係沿圖3之IV-IV線之剖面之局部放大圖。圖5係說明旋轉構件之凸部之圖，圖5(a)表示凸部之前端尖細狀部分之剖面，圖5(b)表示凸部之間距與高度。

支持輥40主要包括旋轉構件50、連結構件60、及軸構件70。

軸構件70於內部具有冷媒流路，藉由流經冷媒流路之冷媒而得以冷卻，且可由不鏽鋼(日本工業標準(JIS)中表示為SUS之鋼材)或碳鋼(日本工業標準(JIS)中表示為SC之鋼材)等金屬材料形成。亦可於軸構件70之外周捲繞隔熱材料等。

軸構件70例如為雙層管，包括內管及外管。由內管之內側空間、及形成於內管之外周面與外管之內周面之間之空間構成冷媒流路。

作為冷媒，可使用水等液體、或空氣等氣體。冷媒通過內管之內側空間，而供給至連結構件60及旋轉構件50之內 側空間，之後通過形成於內管之外周面與外管之內周面之間之空間，而向外部排出。排出至外部之冷媒亦可藉由冷卻器冷卻，而再次回流至內管之內側空間。再者，冷媒之流動方向亦可為反方向。

軸構件70係如圖1所示，貫通側壁24，且於金屬液槽20之外部與包括馬達或減速機等之驅動裝置34連接。藉由驅動裝置34作動，而使軸構件70、連結構件60、及旋轉構件50以軸構件70之中心軸線為中心一體地旋轉。

連結構件60係連結軸構件70與旋轉構件50之構件。連結構件60於內部具有與軸構件70之冷媒流路連通之內側空間。連結構件60例如為筒狀，且連結構件60之軸構件70側之端部之外徑及內徑分別與軸構件70之外管之外徑及內徑相同。連結構件60與軸構件70之外管對接，例如藉由焊接而同軸地連結。連結構件60較佳為易於與軸構件70焊接之材質，更佳為由相同材料形成。

(旋轉構件)

旋轉構件50係如圖3所示，為圓盤狀，且旋轉構件50之中心軸線與軸構件70之中心軸線位於同一直線上。

旋轉構件50係如圖1所示，以外周與熔融玻璃帶G之表面(於本實施形態中為上表面)接觸。藉由旋轉構件50進行旋轉，而將熔融玻璃帶G沿特定方向送出。

旋轉構件50係如圖4所示，於內部具有作為冷媒流路之內側空間51。該內側空間51係經由形成於旋轉構件50之背面側之開口部而與連結構件60之內側空間連通。

旋轉構件50係如圖3所示，一體地具有圓盤狀之本體部53、及沿本體部53之外周而設置之複數個凸部54。複數之凸部54係於圓周方向上以等間隔進行設置。

各凸部54可為前端尖細狀(例如，四角錐狀)，以易於咬入至熔融玻璃帶G中。

若考慮對熔融玻璃帶G之抓持力，則凸部54之上述前端尖細狀部分相對於與軸構件70垂直之面之角度A或B(圖5(a))較佳為45°以下，更佳為30°以下，進而較佳為25°以下。又，若考慮上述前端尖細狀部分之強度，則角度A或B較佳為15°以上。

若考慮對熔融玻璃帶G之抓持力，則凸部54之上述前端尖細狀部分之前端部之寬度C(圖5(a))較佳為2 mm以下，更佳為1 mm以下，進而較佳為0.5 mm以下。上述前端部並不一定必需為直線狀，亦可呈曲線狀或複合形狀。

若考慮對熔融玻璃帶G之抓持力，則凸部54之間距D(圖5(b))較佳為6.5 mm以下，更佳為5.5 mm以下。又，若考慮上述前端尖細狀部分之強度或加工性，則間距D較佳為1.5 mm以上，更佳為2.5 mm以上。

若考慮對熔融玻璃帶G之抓持力，則凸部54之高度E(圖5(b))較佳為4 mm以上，更佳為5 mm以上。又，若考慮上述前端尖細狀部分之強度或加工性，則高度E較佳為8 mm以下，更佳為7 mm以下。

圖3所示之凸部54係於本體部53之外周形成有2行(參照圖4)，但亦可形成有3行以上，或亦可僅形成有1行。

於在下述800℃~1000℃之區域內使用本發明之支持輥之情形時，若考慮熔融玻璃帶G之冷卻防止，則凸部54較佳為形成有1~2行。

又，就旋轉構件50之半徑而言，若考慮連結構件60與熔融玻璃帶G之接觸防止或軸構件70之水平性，則較佳為100 mm以上，更佳為150 mm以上，進而較佳為180 mm以上，若考慮旋轉構件50與熔融玻璃帶G之位置調整或旋轉構件50之旋轉速度之微調整，則較佳為350 mm以下，更佳為300 mm以下，進而較佳為270 mm以下。

旋轉構件50中之至少凸部54係由工具鋼形成，較佳為由熱作模具鋼(Hot Work Die Steel)形成。再者，於本實施形態中，本體部53亦由工具鋼形成。

此處，所謂「熱作模具鋼」係指JIS G4404中所記載之「SKD」中之「熱作模具用」之合金工具鋼。

作為工具鋼，並無特別限定，例如可使用日本工業標準(JIS)中表示為SKS、SKD、SKT、SKH之鋼材等。於工具鋼中，例如可使用SKS4、SKS41、SKS42、SKS43、SKS44、SKS1、SKS11、SKS2、SK21、SKS5、SKS51、SKS7、SKS8、SKS3、SKS31、SKS93、SKD1、SKD11、SKD12、SKD2、SKD4、SKD5、SKD6、SKD61、SKT1、SKT2、SKT3、SKT4、SKT5、SKT6、SKH2、SKH3、SKH4A、SKH4B、SKH40、SKH5、SKH51、SKH52、SKH53、SKH54、SKH55、SKH56、SKH57、SKH58、SKH59、SKH10等或由該等鋼種進行改良而成之各公司之 開發鋼。此種開發鋼以Fe為主成分，且較佳為C之含量為0.3質量%~2.5質量%，Si之含量為0~1.1質量%，Mn之含量為0~1.1質量%，Ni之含量為0~2.0質量%，Cr之含量為0~13.5質量%，Mo之含量為0~5.0質量%，V之含量為0~4.0質量%，W之含量為0~10.0質量%，Co之含量為0~10.0質量%。作為熱作模具鋼，並無特別限定，可使用SKD61或各公司之改良鋼材。此種熱作模具鋼以Fe為主成分，且較佳為C之含量為0.3質量%~0.5質量%，Si之含量為0.3質量%~1.20質量%，Mn之含量為0.4質量%~0.9質量%，Ni之含量為0~1.8質量%，Cr之含量為1.3質量%~5.50質量%，Mo之含量為0.4質量%~2.7質量%，V之含量為0.2質量%~1.7質量%。就加工性或成本之觀點而言，熱作模具鋼較佳為SKD61。SKD61係如下鋼材：以Fe為主成分，且如日本工業標準(JIS)中所規定般，C之含量為0.35質量%~0.42質量%，Si之含量為0.80質量%~1.20質量%，Mn之含量為0.25質量%~0.50質量%，P之含量為0~0.030質量%，S之含量為0~0.020質量%，Cr之含量為4.80質量%~5.50質量%，Mo之含量為1.00質量%~1.50質量%，V之含量為0.80質量%~1.15質量%，亦可進而包含無法避免地含有之雜質。有時SKD61亦於國際標準(ISO(International Standard Organized，國際標準化組織)4957：1999)中表示為X40CrMoV5-1。

工具鋼與SUS或SC等先前之材料相比，高溫強度較高，故而可抑制咬入至熔融玻璃帶G中之凸部54之變形，從而可提高旋轉構件50之耐久性。

又，由於工具鋼與SUS或SC等先前之材料相比，高溫強度較高，故而可使凸部54尖銳化，以使凸部54變得易於咬入至熔融玻璃帶G中。由於越靠金屬液槽20內之下游側則熔融玻璃帶G變得越冷且越硬，故而該效果越顯著，從而可於先前無法使用之溫度區域內使用支持輥40。

如圖4所示，旋轉構件50亦可於外表面之至少一部分具有耐蝕性優異之保護膜55。尤佳為具有包含氮化鉻或金屬鉻之保護膜55。由於氮化鉻及金屬鉻對於熔融錫S之飛沫或蒸氣之耐蝕性高於熱作模具鋼，故而可提高旋轉構件50之耐錫性。

保護膜55覆蓋凸部54之外表面，且覆蓋本體部53之外表面之一部分。

作為保護膜55之成膜方法，例如，有鍍敷法、蒸鍍法、濺鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、離子塗佈法、噴敷法等，根據凸部54之形狀等而適當選擇。例如，於使凸部54尖銳化之情形時，較佳為蒸鍍法、濺鍍法或離子塗佈法等乾式塗佈法。

旋轉構件50係藉由焊接等而與連結構件60一體化，從而作為1個零件供給。於設置成形裝置10之工廠中，若預先儲存有上述零件，則於凸部54產生變形時，藉由更換上述零件，而可修理支持輥40。該修理係將連結構件60與軸構件70之焊接部分切斷，於更換過上述零件後，將連結構件60與軸構件70之外管焊接起來而進行。於更換上述零件時，軸構件70可再利用而重複使用。

(支持輥之用途)

支持輥40並無特別限定，例如，可用於液晶顯示器(LCD，Liquid Crystal Display)或電漿顯示器(PDP，Plasma Display Panel)、有機EL(Electro Luminescence，電致發光)顯示器等平板顯示器(FPD，Flat Panel Display)用之板玻璃之成形中。

近年來，FPD之薄型化不斷發展，從而FPD用之板玻璃之薄板化不斷發展。因此，熔融玻璃帶G之厚度變薄，熔融玻璃帶G之寬度方向之收縮力增強，並且熔融玻璃帶G之成形溫度升高。

若考慮熔融玻璃帶G之成形性，則本發明之支持輥40較佳為於熔融玻璃帶G之黏度為10³[dPa．s]~10¹³[dPa．s]之區域內使用。即，於上述無鹼玻璃之情形時，較佳為於熔融玻璃帶G之溫度為800℃~1400℃之區域內使用。先前於熔融玻璃帶G之黏度為10^6.5[dPa．s]~10¹³[dPa．s]之區域1內、即於上述無鹼玻璃之情形時於熔融玻璃帶G之溫度為800℃~1000℃之區域1內，難以穩定地抓持，但本發明之支持輥40即便於上述區域1內亦可實現穩定之抓持，故而更佳為至少於上述區域1內使用。

本實施形態之支持輥40係如上所述般，咬入至熔融玻璃帶G中之凸部54之高溫強度較高，又，可實現凸部54之尖銳化，故而適用於FPD用之板玻璃之成形。

作為製品之板玻璃之種類並無特別限定，例如，可為無鹼玻璃。無鹼玻璃係實質上不含鹼金屬氧化物(Na₂O、 K₂O、Li₂O)之玻璃。無鹼玻璃中之鹼金屬氧化物之含量之合量(Na₂O+K₂O+Li₂O)可為例如0.1%以下。

例如，以氧化物基準之質量百分率表示，無鹼玻璃含有SiO₂：50~73%、較佳為50~66%，Al2O₃：10.5~24%，B₂O₃：0~12%，MgO：0~10%、較佳為0~8%，CaO：0~14.5%，SrO：0~24%，BaO：0~13.5%，ZrO₂：0~5%，且含有MgO+CaO+SrO+BaO：8~29.5%、較佳為9~29.5%。

無鹼玻璃於考慮高應變點及熔解性之情形時，以氧化物基準之質量百分率表示，較佳為含有SiO₂：58~66%、Al₂O₃：15~22%、B₂O₃：5~12%、MgO：0~8%、CaO：0~9%、SrO：3~12.5%、BaO：0~2%，且含有MgO+CaO+SrO+BaO：9~18%。

無鹼玻璃於考慮高應變點之情形時，以氧化物基準之質量百分率表示，較佳為含有SiO₂：54~73%、Al₂O₃：10.5~22.5%、B₂O₃：0~5.5%、MgO：0~10%、CaO：0~9%、SrO：0~16%、BaO：0~2.5%、及MgO+CaO+SrO+BaO：8~26%。

以上，對本發明之一實施形態及其變形例進行了說明，但本發明並不限制於上述實施形態及其變形例。只要不脫離本發明之範圍，則可對上述實施形態及其變形例添加各種變形及置換。

例如，本實施形態之支持輥40亦可僅於金屬液槽20內之一部分區域內使用，例如亦可作為下游側之支持輥而使 用。其原因在於：在下游側，因熔融玻璃帶變冷且變硬，故而抓持性易成為問題。

又，本實施形態之支持輥40係以浮式法使用，但亦可以其他成形方法使用，例如亦可以熔合法使用。

於熔合法之情形時，支持輥之旋轉構件為圓柱狀或圓筒狀，且以自表面側及背面側夾持熔融玻璃帶之方式以2個為1組而使用。包含2個支持輥之支持輥群係於熔融玻璃帶之寬度方向兩側配置複數對。

又，於熔合法之情形時，板玻璃之成形裝置具有連續地供給熔融玻璃之引水槽狀構件。自引水槽狀構件之左右兩側之上緣溢出之熔融玻璃沿引水槽狀構件之左右兩側面流下，並於左右兩側面相交之下緣合流，而一體化，藉此成為熔融玻璃帶。熔融玻璃帶係藉由複數對支持輥群，一面沿寬度方向對其施加張力而抑制寬度方向上之收縮，一面將其向下方送出。

又，本實施形態之旋轉構件50具有保護膜55，但亦可不具有保護膜55。

又，本實施形態之軸構件70之內管係配置於外管之內側，但亦可延伸至連結構件60之內側或旋轉構件50之內側。若延伸，則連結構件60之內側空間或旋轉構件50之內側空間51中之冷媒之流動得以整流，從而連結構件60或旋轉構件50之冷卻效率提高。

實施例

以下，藉由實施例等對本發明具體地進行說明，但本發 明並非由該等例子限定。

於實施例1中，使圖3及圖4所示之支持輥與金屬液槽內之熔融玻璃帶接觸，而調查咬入至熔融玻璃帶中之凸部之變形之有無。

作為支持輥之旋轉構件，使用本體部及凸部係由SKD61(日立金屬公司製造，DAC)所構成者，。SKD61之強度係使用洛氏硬度(Rockwell hardness)(HRC)為30~40者。藉由乾式塗佈法，於表面成膜有氮化鉻之保護膜。

凸部之變形之有無係於使熔融玻璃帶與旋轉構件連續地接觸100天之後，藉由肉眼而確認。其結果，於實施例1中，未發現凸部之變形。

另一方面，於比較例1中，在如下條件下進行試驗：除旋轉構件之本體部及凸部係由S25C代替SKD61而構成以外，其他方面與實施例1相同。

試驗之結果，於比較例1中，凸部之前端彎曲，發現有凸部之變形。

藉此，確認根據實施例1，可提供耐久性優異之支持輥。

產業上之可利用性

本發明對於支持輥、具有支持輥之板玻璃之成形裝置、及使用支持輥之板玻璃之成形方法而言較佳。

本申請案係基於2011年11月17日向日本專利廳提出申請之日本專利特願2011-251275者，且係對該申請案主張優先權者，藉由參照該申請案之全部內容而將其包含。

10‧‧‧板玻璃之成形裝置

20‧‧‧金屬液槽

22‧‧‧浴槽

24‧‧‧側壁

26‧‧‧頂板

28‧‧‧空間

30‧‧‧氣體供給路徑

32‧‧‧加熱器

32a‧‧‧發熱部

34‧‧‧驅動裝置

40‧‧‧支持輥

50‧‧‧旋轉構件

53‧‧‧本體部

54‧‧‧凸部

55‧‧‧保護膜

60‧‧‧連結構件

70‧‧‧軸構件

G‧‧‧熔融玻璃帶

S‧‧‧熔融金屬(熔融錫)

Y‧‧‧方向

圖1係表示本發明之一實施形態之板玻璃之成形裝置之局部剖面圖。

圖2係沿圖1之II-II線之剖面圖。

圖3係表示本發明之一實施形態之支持輥之前視圖。

圖4係沿圖3之IV-IV線之剖面之局部放大圖。

圖5(a)、(b)係說明旋轉構件之凸部之圖。

10‧‧‧板玻璃之成形裝置

20‧‧‧金屬液槽

22‧‧‧浴槽

24‧‧‧側壁

26‧‧‧頂板

28‧‧‧空間

30‧‧‧氣體供給路徑

32‧‧‧加熱器

32a‧‧‧發熱部

34‧‧‧驅動裝置

40‧‧‧支持輥

50‧‧‧旋轉構件

60‧‧‧連結構件

70‧‧‧軸構件

G‧‧‧熔融玻璃帶

S‧‧‧熔融金屬(熔融錫)

Y‧‧‧方向

Claims (6)

1. 一種板玻璃之成形方法，其係包含使用支持輥抑制帶板狀之熔融玻璃帶之寬度方向上之收縮之步驟；且該成形方法之特徵在於，上述支持輥於前端部具有與上述熔融玻璃帶接觸之旋轉構件，上述旋轉構件包含本體部、及沿該本體部之外周而設置之複數個凸部，上述旋轉構件中之至少上述凸部係由工具鋼形成，上述凸部之前端尖細狀部分之前端部之寬度為2mm以下，且於上述熔融玻璃帶之黏度為10^6.5dPa．s~10¹³dPa．s之區域使用上述支持輥。
2. 如請求項1之板玻璃之成形方法，其中上述工具鋼為熱作模具鋼。
3. 如請求項2之板玻璃之成形方法，其中上述熱作模具鋼為SKD61。
4. 如請求項1至3中任一項之板玻璃之成形方法，其中上述旋轉構件於外表面之至少一部分具有包含氮化鉻或金屬鉻之保護膜。
5. 如請求項1至3中任一項之板玻璃之成形方法，其中上述旋轉構件為圓盤狀，且係與金屬液槽內之熔融玻璃帶接觸之構件。
6. 如請求項1至3中任一項之板玻璃之成形方法，其中上述板玻璃為平板顯示器用之板玻璃。