JP5709032B2

JP5709032B2 - ガラスフィルムの製造方法

Info

Publication number: JP5709032B2
Application number: JP2010028524A
Authority: JP
Inventors: 雅博笘本; 英孝織田; 真一石橋; 高谷　辰弥; 辰弥高谷; 克利藤原
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: KR20120121877A; US20110197633A1; TW201132600A; CN102666411A; KR101825438B1; CN102666411B; WO2011099334A1; JP2011162408A; TWI532690B

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ、太陽電池、有機ＥＬ照明等に使用されるガラスフィルムの製造方法に関するものである。

省スペース化の観点から、近年では、ＣＲＴに替わり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等のフラットパネルディスプレイが普及してきている。これらのフラットパネルディスプレイには、さらなる薄型化が要求されており、特に有機ＥＬディスプレイには、折りたたみや巻き取ることによって持ち運びを容易にすると共に、平面だけではなく、曲面にも取り付け可能とすることが求められている。

また曲面に取り付けることを求められているのは、ディスプレイに限られるものではなく、例えば、自動車の車体表面や、建築物の屋根、柱、外壁など、曲面を有する物体の表面に太陽電池や有機ＥＬ照明を形成することも望まれている。
従ってフラットパネルディスプレイを始めとする各種ガラス基板には、曲面にも対応可能な高い可撓性を満足すべく更なる薄型化が要求されており、例えば特許文献１に開示されているように、ダウンドロー法によって２００μｍ以下の厚みのフィルム状をなす薄板ガラス、所謂ガラスフィルムが開発されるに至っている。

特開２００８−１３３１７４号公報

ところで、ダウンドロー法によってガラスフィルムを成形する場合、所定寸法のガラスフィルムを安定して製造することが難しい。すなわちガラスフィルムの場合、溶融ガラスの僅かな流量の変動によって厚みの変化や、偏肉が発生し、安定して高精度のガラスフィルムを成形することができないという問題がある。また成形したガラスフィルムを連続的に巻き取って梱包する場合、厚みのバラツキや偏肉が存在すると、巻き取り時や巻き取り後に、不必要な応力が加わり、破損の原因となることがある。

すなわち、例えば液晶ディスプレイ用ガラス基板の場合、一般的な厚みは０．７ｍｍであるが、厚みが１〜２００μｍのガラスフィルムをダウンドロー法で製造する場合には、厚みが０．７ｍｍの基板を製造する場合に比べて、溶融窯から流れ出す溶融ガラスの流量を大幅に減少させる必要がある。しかし一般に、溶融窯の調合条件や操業条件が変動し、溶融ガラスの液面レベルが上下すると、成形装置に流れる溶融ガラスの流量が変動しやすくなる。この溶融ガラスの流量の変動は、板ガラスの厚みや偏肉に影響しやすく、板ガラスの厚みが小さくなるほど、厚みの変動や偏肉の度合いが大きくなる。そのため溶融窯から成形装置に溶融ガラスを供給し、ダウンドロー法でガラスフィルムを成形する場合、成形装置に流れる溶融ガラスの流量の変動によって、厚みが変化したり、偏肉が大きくなりやすく、生産性を上げることが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、ガラスフィルムを成形する際、成形装置に流れる溶融ガラスの流量の変動を抑え、これによってガラスフィルムの厚みの変化や偏肉の発生を抑えることを技術的課題とする。

本発明者等は、上記技術的課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、溶融窯の溶融ガラスを複数の分岐流路に分配して流出させることによって、各分岐流路から成形装置に流れる溶融ガラスの流量の変動を抑え、ガラスフィルムを安定して製造することができることを見いだし、本発明を提案するに至った。

すなわち上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、溶融窯でガラスを溶融する溶融工程と、溶融窯の溶融ガラスを複数の分岐流路に供給する分配工程と、複数の分岐流路から流出した溶融ガラスを、各分岐流路にそれぞれ通じる複数の成形装置に供給し、ダウンドロー法で板状に成形する成形工程とを有し、前記複数の成形装置の一つ又は複数によって、厚み１〜２００μｍのガラスフィルムを成形することを特徴とするガラスフィルムの製造方法に存する。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、ガラスフィルムを成形する成形装置を除く成形装置によって、厚み２００μｍ超の板ガラスを成形することを特徴とする請求項１に記載のガラスフィルムの製造方法に存する。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、複数の分岐流路を流れる溶融ガラスに対してそれぞれ流通抵抗を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスフィルムの製造方法に存する。

上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、ガラスフィルムをロール状に巻き取ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスフィルムの製造方法に存する。

上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、ダウンドロー法が、オーバーフローダウンドロー法、又はスロットダウンドロー法であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラス板の製造方法に存する。

上記請求項１記載の発明によれば、溶融窯でガラスを溶融する溶融工程と、溶融窯の溶融ガラスを複数の分岐流路に供給する分配工程と、複数の分岐流路から流出した溶融ガラスを、各分岐流路にそれぞれ通じる複数の成形装置に供給し、ダウンドロー法で板状に成形する成形工程とを有し、前記複数の成形装置の１つ又は複数によって、厚み１〜２００μｍのガラスフィルムを成形するため、溶融窯から複数の分配流路を通じて溶融ガラスが流れることになり、ガラスフィルムを成形する成形装置に送られる溶融ガラスの流量が安定する。

すなわち複数の分配流路を有するため溶融窯の大型化を図ることができ、溶融窯内の液面レベルの変動を抑制することができる。また、溶融窯の調合条件や操業条件により溶融ガラスの液面レベルが上下したとしても、溶融窯から複数の分配流路を通じて複数の成形装置に溶融ガラスを流し出すため、溶融ガラスの流量変動が、複数の分配流路によって緩和調整され、ガラスフィルムを成形する成形装置に流れる溶融ガラスの流量が安定し、ガラスフィルムの厚みの変動や偏肉の発生を抑えることができる。

請求項２記載の発明によれば、ガラスフィルムを成形する成形装置を除く成形装置によって、厚み２００μｍ超の板ガラスを成形するため、溶融窯の操業条件により溶融ガラスの液面レベルが上下しても、厚み２００μｍ超の板ガラスを成形する成形装置に流れる分岐流路によって、溶融窯から流出する溶融ガラスの流量の変動が緩和調整されやすくなるため、ガラスフィルムを成形する成形装置に流れる溶融ガラスの流量がより安定し、ガラスフィルムの厚みの変動や偏肉の発生を最小限に抑えることができる。ここで、ガラスフィルムは、その厚みが小さくなるほど、破損しやすくなり、また厚みが大きくなるほど、可撓性が低下し、ロール状に巻き取りにくくなるため、５〜１００μｍ、さらには１０〜１００μｍとするのが好ましい。また厚み２００μｍ超の板ガラスは、その厚みが大きくなるほど、溶融ガラスの流量変動を緩和調整する効果が大きくなるため、厚み０．４ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは０．６ｍｍ以上とするのが望ましい。

請求項３記載の発明によれば、複数の分岐流路を流れる溶融ガラスに対してそれぞれ流通抵抗を付与するため、溶融窯内の溶融ガラスが、成形装置に抵抗を受けることなく、即座に流れてしまうことを阻止することができる。流通抵抗を付与するためには、分岐流路を流れる溶融ガラスの流れ方向を変換しつつ、その流れを絞るための邪魔板を複数取り付ければ良い。

請求項４記載の発明によれば、ガラスフィルムをロール状に巻き取るため、ガラスフィルムの清浄性を確保しつつ、その破損を防止すると共に、保管時の省スペース化を図り、搬送時の取り扱い性を向上することが可能である。また請求項１記載の発明によれば、厚みの変動や偏肉の少ないガラスフィルムが安定して得られるため、これを連続的に巻き取る時や巻き取った後、不必要な応力が加わることがなく、ガラスフィルムの破損を防止することができる。

請求項５記載の発明によれば、ダウンドロー法が、オーバーフローダウンドロー法、又はスロットダウンドロー法であるため、厚み１〜２００μｍのガラスフィルムを効率良く成形することが可能である。特に表面品位に優れた板ガラスを得る場合には、スロットダウンドロー法よりも、オーバーフローダウンドロー法が適切である。尚、オーバーフローダウンドロー法とは、楔状の断面形状を有し、頂部に溝部が形成された耐火物の成形体に溶融ガラスを供給し、溶融ガラスを頂部の溝部の両側から溢れ出させると共に、その下端部で融合させることで板状のガラスリボンとし、このガラスリボンを鉛直方向に延伸成形してガラス板を製造するという方法である。またスロットダウンドロー法とは、長孔状（スロット状）の開口部を有する成形体に溶融ガラスを供給した後、成形体の開口部から溶融ガラスを引き出して板状のガラスリボンとし、このガラスリボンを鉛直方向に延伸成形してガラス板を製造するという方法である。

本発明のガラスフィルムの製造方法を実施するための溶融ガラス供給設備を示す一部破断概略斜視図である。第１の成形装置を示す縦断面図である。第２、３の成形装置を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

まず図１に基づいて、本発明の実施形態に係る溶融ガラス供給設備の全体構造を説明する。この溶融ガラス供給設備１は、溶融ガラスの供給源となる略矩形の１つの溶融窯２と、溶融窯２の流出口２ａに連通された分配室（分配部）３と、この分配室３の下流側端部に略等間隔おきに連通された複数本の分岐流路４とを有し、これらの分岐流路４の下流側端部はそれぞれ複数の成形装置５１〜５３に通じている。尚、分岐流路４を通じて成形装置５１〜５３に至る経路は、図例では３本であるが、２本であっても良く、或いは４本以上であっても良い。

溶融窯２は、底壁２１、側壁２２〜２５、及びその上方全域を覆うアーチ形の天井壁２６とを有し、これらの各壁は、高ジルコニア系の耐火物（耐火レンガ）で形成されると共に、左右両側の側壁２２、２３の上方から複数のバーナーの火炎Ｆが溶融ガラスの上部空間に向かって噴射されている。そして、これらのバーナーの火炎Ｆは、溶融窯２内に充満されている溶融ガラスを上方から加熱することにより、１５００〜１６５０℃の温度に維持している。

溶融窯２の下流側の側壁２４には、その左右方向中央部に流出口２ａが形成されており、この流出口２ａを上流端に有する幅狭の流出路６を介して溶融窯２と分配室３とが連通している。分配室３は、底壁３１、側壁３２〜３５、及びその上方全域を覆うアーチ形の天井壁（図示略）とを有し、これらの各壁は、高ジルコニア系の耐火物（耐火レンガ）で形成されている。分配室３内の溶融ガラスの温度は、１６００℃〜１７００℃に維持される。

分配室３は、溶融窯２よりも容積が小さく、左右方向に長尺とされると共に、上流側の側壁３４の左右方向中央部に流出路６の下流端が開口している。そして、この分配室３の前後左右方向の中央部には、左右方向に長尺な整流壁部３７が全ての側壁３２〜３５との相互間に流通空間を介在させて固設されている。

分配室３の下流側の側壁３５には、略等間隔おきに複数の小流出路７が形成され、各小流出路７の下流端には、複数の流通抵抗付与室（流通抵抗付与部）８が形成されている。これらの流通抵抗付与室８は、前後方向に長尺であって、分配室３よりも容積が小さい。そして、各流通抵抗付与室８は、流路を形成する包囲壁８１〜８５、及びその上方全域を覆う天井壁（図示略）を有し、これらの各壁は、高ジルコニア系の耐火物（耐火レンガ）で形成されている。各流通抵抗付与室８内の溶融ガラスの温度は、１５００℃〜１６５０℃に維持される。

各流通抵抗付与室８には、その内部を流れる溶融ガラスの流れ方向を変換しつつ、その流れを絞るための複数の邪魔板９が、前後方向にそれぞれ所定の間隔をおいて並列に取り付けられている。これらの邪魔板９は、各流通抵抗付与室８を流れる溶融ガラスに対して抵抗を付与するためのものであり、溶融ガラスが各成形装置５１〜５３に即座に流れてしまうことを阻止することができる。従って、各流通抵抗付与室８は、分配部３から各分岐流路４に溶融ガラスが分配供給される際の各供給圧力を調整する機能を有している。

以上のような構成を備えた溶融ガラス供給設備１によれば、溶融窯２から分配室３を介して複数の分岐流路４が成形装置５１〜５３側に連結されているため、溶融窯２内の溶融ガラスは、これらの各分岐流路４を通じて各成形装置５１〜５３に供給されることになる。すなわち溶融窯２でガラスを溶融する溶融工程と、溶融窯２の溶融ガラスを複数の分岐流路４に供給する分配工程と、複数の分岐流路４から流出した溶融ガラスを、各分岐流路４にそれぞれ通じる複数の成形装置５１〜５３に供給し、ダウンドロー法で板状に成形する成形工程とが実施される。

各成形装置５１〜５３は、いずれもオーバーフローダウンドロー法によって溶融ガラスを板状（ガラスリボン）に成形するものであって、第１の成形装置５１は、厚み１〜２００μｍのガラスフィルムを成形する装置であり、第２、第３の成形装置５２、５３は、いずれも厚み０．７ｍｍの板ガラスを成形する装置である。

図２に示すように、第１の成形装置５１は、上流側から順に、成形ゾーン１００、徐冷ゾーン（アニーラー）１０１、冷却ゾーン１０２、及び加工ゾーン１０３を備えている。

成形ゾーン１００には、楔状の断面形状を有し、頂部に溝部が形成された耐火物製の成形体１１０が配置されており、この成形体１１０に供給される溶融ガラスを、頂部の溝部両側から溢れ出させると共に、その下端部で融合させて板ガラス（ガラスリボン）とした後、それを下方に引っ張ることで、溶融ガラスからガラスフィルム１１１を成形するようになっている。ガラスフィルムの厚みは、溶融ガラスの流量と、下方への引っ張り速度によって適宜調整される。

徐冷ゾーン１０１では、ガラスフィルム１１１を温度調整用ヒーター（図示省略）で徐冷しながら、その残留歪を除去（アニール処理）するようになっており、冷却ゾーン１０２では、徐冷されたガラスフィルム１１１を十分に冷却するようになっている。徐冷ゾーン１０１と冷却ゾーン１０２には、ガラスフィルム１１１を下方に引っ張る複数の引っ張りローラ（アニールローラ）１１２が配置されている。

加工ゾーン１０３には、ガラスフィルム１１１の幅方向両端部（冷却ローラの接触により中央部に比べて相対的に肉厚となる耳部）を搬送方向に沿って切断（Ｙ切断）する耳部切断手段１１３が配置されている。この耳部切断手段１１３は、ダイヤモンドカッターを利用してスクライブラインを形成すると共に、ガラスフィルム１１１の幅方向両端部を幅方向外側に引っ張ることで、幅方向両端部（耳部）をスクライブラインに沿って切断除去するものであっても良いが、端面の強度向上を図る観点からは、レーザー割断によりガラスフィルム１１１の耳部を切断除去することが好ましい。

また加工ゾーン１０３には、巻き取りローラとして機能する巻芯１１４が配置されており、この巻芯１１４に幅方向両端部（耳部）が切断されたガラスフィルム１１１が巻き取られる。この際、保護シートロール１１５から順次保護シート１１６が供給され、ガラスフィルム１１１の外面側に保護シート１１６が重ねられた状態で巻芯１１４に巻き取られる。詳細には、保護シートロール１１５から保護シート１１６を引き出し、ガラスフィルム１１１の外面側に保護シート１１６を重ね、巻芯１１４の表面に沿わせるように、ガラスフィルム１１１と保護シート１１６をロール状に巻き取る。そして、所定のロール外径までガラスフィルム１１１を巻き取った後、切断手段（図示略）でガラスフィルム１１１のみを幅方向に切断（Ｘ切断）する。その後、その切断したガラスフィルム１１１を最後まで巻き取ると共に、保護シート１１６のみをさらに１周以上巻き取り、保護シート１１６を切断する。このような一連の動作によりガラスロールの製造が完了する。

また図３に示すように、第２、第３の成形装置５２、５３は、第１の成形装置５１と同様の成形ゾーン１００、徐冷ゾーン１０１、冷却ゾーン１０２を備えている。第２、第３の成形装置５２、５３の加工ゾーン１０４には、成形、徐冷された板ガラス（ガラスリボン）１２０を幅方向に切断（Ｘ切断）する切断手段１２１が配置されている。この切断手段１２１は、ガラスリボン１２０の幅方向にスクライブ線を入れた後、折り割る機能を有している。こうして折り割られた板ガラス１２２は、その耳部を切断除去された後、梱包される。

本発明で使用される溶融ガラスは、板ガラスの使用目的に応じて、組成や特性が選択されるが、例えば液晶ディスプレイ用ガラス基板を得ようとする場合には、１０００ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１３５０℃以上、好ましくは１４２０℃以上、歪点が、６００℃以上、好ましくは６３０℃以上の無アルカリガラスが好ましい。また、オーバーフローダウンドロー法で板ガラスを成形する場合、ガラスの液相粘度が低いと、ガラスが失透しやすいため、ガラスの液相粘度は、１０万ｄＰａ・ｓ以上、好ましくは３０万ｄＰａ・ｓ以上、より好ましくは５０万ｄＰａ・ｓ以上、最も好ましくは６０万ｄＰａ・ｓ以上である。

さらにガラスの組成としては、例えば質量％で、ＳｉＯ_２４０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３６〜２５％、Ｂ_２Ｏ_３５〜２０％、ＭｇＯ０〜１０％、ＣａＯ０〜１５％、ＢａＯ０〜３０％、ＳｒＯ０〜１０％、ＺｎＯ０〜１０％、アルカリ金属酸化物０．１％以下、清澄剤０〜５％が好ましく、さらにＳｉＯ_２５５〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３１０〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３５〜１５％、ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜１０％、ＢａＯ０〜１５％、ＳｒＯ０〜１０％、ＺｎＯ０〜５％、アルカリ金属酸化物０．１％以下、清澄剤０〜３％がより好ましい。

尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、オーバーフローダウンドロー法によるガラスフィルムの製造に本発明を適用した場合を説明したが、これ以外にも、スロットダウンドロー法によるガラスフィルムの製造にも同様にして本発明を適用することができる。

また上記実施形態では、ガラスフィルムの外面側に保護シートが重ねられた状態で巻芯に巻き取る場合を説明したが、ガラスフィルムの内面側に保護シートが重ねられた状態で巻き取ることもできる。

本発明のガラス板の製造方法は、液晶ディスプレイ用ガラス板を始めとして、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ等のエレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等といった各種フラットパネルディスプレイ、太陽電池、有機ＥＬ照明等に使用されるガラスフィルムの製造に使用することができる。

１溶融ガラス供給設備
２溶融窯
３分配室
４分岐流路
５１、５２、５３成形装置
６流出路
７小流出路
８流通抵抗付与室
９邪魔板
１００成形ゾ−ン
１０１徐冷ゾーン
１０２冷却ゾーン
１０３、１０４加工ゾーン
１１１ガラスフィルム
１１２引っ張りローラ
１１３耳部切断手段
１１４巻芯
１１５保護シートロール
１１６保護シート
１２０板ガラス（ガラスリボン）
１２１切断手段
１２２板ガラス

Claims

溶融窯でガラスを溶融する溶融工程と、前記溶融窯の溶融ガラスを複数の分岐流路に供給する分配工程と、前記複数の分岐流路から流出した溶融ガラスを、各分岐流路にそれぞれ通じる複数の成形装置に供給し、ダウンドロー法で板状に成形する成形工程とを有し、
前記複数の成形装置は、少なくとも第１の成形装置と第２の成形装置を有し、
前記第１の成形装置は、厚み１〜２００μｍのガラスフィルムを成形し、
前記第２の成形装置は、厚み０．４ｍｍ以上の板ガラスを成形すると共に、前記第１の成形装置に流れる溶融ガラスの流量を安定化させることを特徴とするガラスフィルムの製造方法。
前記第１の成形装置は、前記ガラスフィルムの成形後に、前記ガラスフィルムの搬送方向を下方から水平方向に変更することを特徴とする請求項１に記載のガラスフィルムの製造方法。
前記第１の成形装置は、前記ガラスフィルムを成形した後に、前記ガラスフィルムの幅方向両端部を搬送方向に沿って切断し、その後に前記ガラスフィルムを幅方向に切断し、
前記第２の成形装置は、前記板ガラスを成形した後に、前記板ガラスを幅方向に切断し、その後に前記板ガラスの幅方向両端部を切断することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスフィルムの製造方法。
前記第１の成形装置は、前記ガラスフィルムの幅方向両端部の切断後に前記ガラスフィルムをロール状に巻き取り、所定のロール外径まで前記ガラスフィルムを巻き取った後に、前記ガラスフィルムを幅方向に切断することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスフィルムの製造方法。