特許 6205429 ガラスリボンのビード部分の熱制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6205429

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】ガラスリボンのビード部分の熱制御

(51)【国際特許分類】

   C03B 17/06 20060101AFI20170914BHJP

   C03B 25/12 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   C03B17/06

   C03B25/12

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-544146(P2015-544146)

(86)(22)【出願日】2013年11月22日

(65)【公表番号】特表2016-501816(P2016-501816A)

(43)【公表日】2016年1月21日

(86)【国際出願番号】US2013071412

(87)【国際公開番号】WO2014082000

(87)【国際公開日】20140530

【審査請求日】2016年3月29日

(31)【優先権主張番号】61/729,805

(32)【優先日】2012年11月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】アニオレク，ケネス ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】バーデット，スティーヴン ロイ

(72)【発明者】

【氏名】ゴルヤティン，ウラディスラフ ユリエヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】ニクーリン，イリヤ アンドレイエヴィチ

【審査官】 吉川 潤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２２９０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２５９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０８８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５４−０４０５６６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２８９９６７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ １７／００ − １７／０６

Ｃ０３Ｂ ２５／１０ − ２５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層ガラスリボンを作製する装置において、
前記ガラスリボンが、
中心積層領域、
第１のエッジ、
第２のエッジ、
前記第１のエッジを始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第１のビード部分、
前記第２のエッジを始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第２のビード部分、
前記第１のエッジから離れた位置を始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第３のビード部分、
前記第２のエッジから離れた位置を始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第４のビード部分、
前記第１のビード部分と前記第３のビード部分との間に位置する、第１の随意的なビード窪み領域、および、
前記第２のビード部分と前記第４のビード部分との間に位置する、第２の随意的なビード窪み領域、
を含み、
前記第１のビード部分および前記第２のビード部分が、前記積層ガラスリボンの両エッジのコアガラスを含み、
前記第３のビード部分および前記第４のビード部分が、前記積層ガラスリボンのクラッドガラスを含み、
前記第１の随意的なビード窪み領域および前記第２の随意的なビード窪み領域が、前記コアガラスを含み、
前記装置が、前記第１、第２、第３、または第４のビード部分、およびその組合せ、および前記第１の随意的なビード窪み領域および前記第２の随意的なビード窪み領域、のうちの少なくとも１つ、の近くに流体を選択的に適用するように配向された流体源を備えた、積層延伸領域内におけるビード熱調整領域、
を含む、装置。

【請求項2】

積層ガラスリボンを作製する装置において、
前記ガラスリボンが、
中心積層領域、
第１のエッジ、
第２のエッジ、
前記第１のエッジを始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第１のビード部分、
前記第２のエッジを始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第２のビード部分、
前記第１のエッジから離れた位置を始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第３のビード部分、
前記第２のエッジから離れた位置を始点とし前記中心積層領域に向かって延在する、第４のビード部分、
前記第１のビード部分と前記第３のビード部分との間に位置する、第１の随意的なビード窪み領域、および、
前記第２のビード部分と前記第４のビード部分との間に位置する、第２の随意的なビード窪み領域、
を含み、
前記第１のビード部分および前記第２のビード部分が、前記積層ガラスリボンの両エッジのコアガラスを含み、
前記第３のビード部分および前記第４のビード部分が、前記積層ガラスリボンのクラッドガラスを含み、
前記第１の随意的なビード窪み領域および前記第２の随意的なビード窪み領域が、前記コアガラスを含み、
前記装置が、前記第１、第２、第３、または第４のビード部分のうちの少なくとも１つの近くに流体を選択的に適用するように配向された流体源を備えた、積層延伸領域内におけるビード熱調整領域を含み、
前記流体源が、前記第１および第２のビード部分と前記第３および第４のビード部分とに向けられた冷流体の供給源、および、前記第１および第２の随意的なビード窪みに向けられた加熱流体の供給源、を含む、装置。

【請求項3】

前記流体源が、前記積層延伸領域内の、粘弾性ゾーン、弾性ゾーン、またはこれらのゾーンの組合せに位置していることを特徴とする請求項１または２記載の装置。

【請求項4】

前記流体源が、冷却源を提供する第１のノズルと加熱源を提供する第２のノズルとを含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の装置。

【請求項5】

前記流体源が、前記ガラスリボンの長い断面軸に向かって直角に配向された、または、前記ガラスリボンの長い断面軸に対して鋭角に配向されかつ前記中心積層領域を避けて前記ガラスリボンのエッジに向かって突き出している、少なくとも１つの流体送出ノズルを含むことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の説明】

【0001】

本出願は、その全体を参照することによりその内容が本書に組み込まれる、２０１２年１１月２６日の米国特許出願第６１／７２９８０５号の優先権の利益を主張するものである。

【0002】

本書で述べられる任意の刊行物または特許文献の全開示が、参照することにより組み込まれる。

【技術分野】

【0003】

本開示は、一般に、フュージョンドロープロセスにおけるガラスリボンまたは積層ガラスリボンのビード部分の熱制御に関する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示は、フュージョンドロープロセスにおけるガラスリボンまたは積層ガラスリボンのビード部分の熱制御のための装置および方法を提供する。このビード部分の熱制御により、優れた応力特性を有するガラスシート製品または積層ガラスシート製品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】積層フュージョンリボン１００のビードのリボン厚または断面形状を、ページの平面に出入りする方向であるガラスが流れる方向から見た図

【図2】積層フュージョンプロセスによる例示的な延伸横断（ＡＴＤ）リボン厚さプロファイルを示した図

【図3】種々の延伸下降（ＤＴＤ）位置での、例示的な延伸横断（ＡＴＤ）リボン温度プロファイルを示した図

【図4A】開示されるビード熱調整装置に対する２つの代替の構成を示した図

【図4B】開示されるビード熱調整装置に対する２つの代替の構成を示した図

【図5A】開示されるビード熱調整装置に対する２つの代替の構成を示した図

【図5B】開示されるビード熱調整装置に対する２つの代替の構成を示した図

【図6】開示されるビード熱調整装置の別の代替の構成を示した図

【図7】開示されるビード熱調整装置の別の代替の構成を示した図

【図8】図１と同様のガラスリボンの一部分の断面図であり、外側ビード１２０の位置に向けられた一対の対向する冷却または加熱ノズルを備えている流体源を含む構成を示した図

【図9】図１と同様のガラスリボンの一部分の断面図であり、外側ビード１２０の位置に鋭角に向けられた一対の冷却または加熱気体ノズル４１０を備えている流体源４０５を含む構成を示した図

【図10】代わりに、またはさらに、相対的に薄い随意的な窪み領域１１５を熱調整するが、近接する相対的に厚い内側ビード領域１１０および外側ビード領域１２０に与える影響を最小限に抑える別の構成例を示した図

【図11】リニアフュージョンドロー装置１１１０における例示的なアクセスポート（１１１１、１１１２）を示した図

【図12】積層フュージョンドローガラス製造装置と下方延伸領域の一部分を示した概略図

【図13】延伸プロセスによって成形される、代表的なガラスリボンと関連する領域とを示した概略図

【発明を実施するための形態】

【0006】

本開示の種々の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。種々の実施形態の参照は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明は本書に添付される請求項の範囲のみによって限定される。さらに、本明細書に明記される任意の例は、請求される発明の多くの考えられる実施形態のうちのいくつかを限定するものではなく、単に明記するものである。

【0007】

いくつかの実施形態において、「流体」は例えば、流動する、すなわちガラスリボンワークピースへと排出されるまでその供給源容器および送出装置の輪郭に従う傾向にある、液体または気体などの物体を称する。いくつかの実施形態において、「流体」は例えば、この流体が適切に向けられて排出されるとガラスリボンワークピースに対して選択的な照明または加熱を提供することができる放射加熱器など、光または熱の放射または供給源を称することもあり得る。

【0008】

本開示の種々の実施形態の説明において採用される、例えば組成物における成分の量、濃度、容積、処理温度、処理時間、収量、流量、圧力、および同様の値、およびその範囲、を修飾する「約」は、例えば、品物、組成物、合成物、濃縮物、または使用配合、を作製するために使用される典型的な測定手順および取扱手順を通じて、これらの手順における不用意なエラーを通じて、方法を実行するために使用される出発材料または成分の、製造、供給源、または純度における違いを通じて、および同様の考慮事項を通じて、生じ得る数量の変動を称する。

【0009】

実施形態における「実質的に成る」は、例えば、本開示の方法、組成、品物、機器、または装置を称し、かつ請求項に記載された構成要素またはステップと、これに加えて、本開示の組成物、品物、装置、または作製および使用方法の基本および新規の性質に著しい影響を与えない、変動可能に選択される、特定の反応物、添加物、成分、作用剤、条件、または類似の構造、材料、またはプロセスなどの、他の構成要素またはステップとを含み得る。本開示の構成要素またはステップの基本の性質に著しい影響を与え得る事柄、または本開示に望ましくない特性を与え得る事柄として、例えば、ガラスリボンのビード領域および窪み領域での温度の無制御または極めて低い制御、および同様の反対の性質またはステップが挙げられる。

【0010】

本書における単数形の使用は、他に規定がなければ、「少なくとも１つ」、すなわち１以上を意味する。

【0011】

通常の当業者が既知の略記を使用することがある（例えば、時間に対する「ｈ」または「ｈｒ」、グラムに対する「ｇ」または「ｇｍ」、室温に対する「ｒｔ」、および類似の略記）。

【0012】

構成要素、成分、添加物、および類似の要素に対して開示される特定の値および好適な値、さらにその範囲は、単に説明のためのものであり、他の定義された値または定義された範囲内の他の値を排除しない。本開示の配合、組成物、機器、装置、および方法は、本書で説明される任意の値を含み得、または本書で説明される値、特定の値、より具体的な値、および好適な値の、任意の組合せを含み得る。

【0013】

積層フュージョンドロー装置（ＬＦＤＭ）におけるガラスリボンの延伸横断厚さプロファイルは、典型的には不均一である。ガラスのビード（エッジ）ゾーンは、品質ゾーンすなわちガラスリボンまたは得られる切断ガラスシートまたはガラスロール製品の中央または中心領域よりも、例えば交互に厚く（少なくとも局所的に）薄く次いで厚くなり得る領域を含む。これにより、温度プロファイルはビード領域内において局所的な最大値および最小値を含むことになる。リボンの長さのほとんどで、ビードの厚い部分はリボンの中心に比べて相対的により高温である。リボンのエッジの温度が相対的に高く、かつ同時に温度勾配が生じることによって、リボンと最終的なガラス製品の両方に望ましくない応力および形状を生じさせ得る。リボンのエッジ領域でガラス温度を特に制御する能力によれば、ガラスまたは積層ガラスリボン（すなわち連続的な延伸材料）、ガラスロール、またはガラスシート（すなわち個々の切断または分離されたリボンの部分）の応力および形状の、より優れた制御が可能になる。ビード領域における熱調整は、例えば、冷却、加熱、またはこれら２つの組合せを含み得る。

【0014】

また積層フュージョンの特定の事例では、コアおよびクラッドを構成するガラス間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の差分が大きいことで、リボンが長くなるときにクラッドビード下のコアガラスに著しい引張応力が生じ得る。この引張応力は一時的な応力および残留応力と相互に作用して（これらが同じ平面に生じ得るため）、不安定な状態を引き起こす可能性があり、さらにシートの成形または分離の際に特に危険になって、クラックアウト、すなわちローラ下での軽度の破損や、限界（rubicon）、すなわち無制御の亀裂または破片形成を含めたより深刻な破損に潜在的につながる可能性がある。

【0015】

積層フュージョンドロー装置（ＬＦＤＭ）またはフュージョンドロー装置（ＦＤＭ）内部でのガラスリボンの延伸横断温度プロファイルは、例えば抵抗巻線および冷却バイオネット（cooling bayonet）などの熱伝達方法を用いて方向づけられ得る。この温度プロファイルの主な対象はリボンの中心近くの品質ゾーンの管理であり、例えば２０１２年１１月１６日に出願された、本出願人が所有し譲渡された同時係属の米国特許出願第１３／６７９，２６３号明細書を参照されたい。ただしこれらの熱伝達方法は、フュージョンシート延伸プロセスでビードの温度を変化させることを意図したものではない。延伸下部（ＢＯＤ）領域においてガラスリボンは、主に自由対流および放射を通じて自然に冷却させることができる。

【0016】

本出願人が所有し譲渡された米国特許第８，０３７，７１６号明細書では、リボンの各サイドのちょうどエッジの位置に相対的に厚い単一のビードを有するガラスリボンのエッジ領域で、温度を制御する方法に言及している。冷却が制御方法として書かれていた。’７１６特許では、ＣＴＥが整合していない異なるガラスを用いた積層フュージョンについては言及していない。ダブルビード、または、リボンエッジ熱制御方法としての能動加熱の使用あるいは能動加熱と冷却との組合せの使用については触れられなかった。

【0017】

他の種類のガラスの製造において冷却を採用している、他の機器が知られている。例えば米国特許出願公開第２００６／００１５６１９号明細書では、応力制御のために車両ガラス製品のエッジを冷却するように特別に設計された、冷却リングアセンブリに言及している。米国特許出願公開第２００５／０１６６６３９号明細書では、エッジの圧縮を増加させるために、外形金型上で支持されている間に、成形されたガラスシート対のエッジを冷却する装置に言及している。この米国特許出願公開第２００５／０１６６６３９号出願は、空気または他の気体で実施される冷却を用いた自動ガラス製造にも言及している。国際公開第２００６／０８３９０２号は、窓用ペインガラスのエッジを強化するために、冷気で冷却することにより周縁を急冷するものに言及している。米国特許第４，３７５，３７０号明細書は、牽引ロール間の「波打ち（scalloping）」を低減させるために、フラットガラスの製造にエッジ冷却を適用するものにさらに言及している。周縁冷却は、この冷却を用いて強度を増加させる、例えば米国特許出願公開第２００５／０１２２０２５号明細書のＣＲＴガラスの製造においても触れられていた。

【0018】

国際公開第２００７／０３７８７１号および米国特許出願公開第２００７／００６２２１９号明細書は、製造されるフラットガラスシートのエッジでのＳ字状の反りのレベルを低減するために、エッジ加熱を用いるものに言及している。このプロセスは、ガラス転移温度範囲（ＧＴＴＲ）付近のビードをエッジローラが局所的に冷却することになり、これが最終的なガラスシートにＳ字状の反りを生じさせる、フュージョンプロセスおよびフロートプロセスの両方を含む。これら２つの開示は、リボン形状制御またはビード冷却を含まない。国際公開第２００８／０３６２２７号は、フュージョンドロープロセスにおける設定ゾーンの温度プロファイルの操作を通じてフラットガラスシートの歪みを制御する手順に言及している。設定ゾーンは、粘性ゾーンから弾性ゾーンへとリボンが転移する領域である。本開示は、フュージョンドロー装置におけるリボンの歪みを制御する、特に積層フュージョンドローに特別に配慮した優れた方法を提供する。

【0019】

本開示は、積層ガラスリボンのビード部分の熱制御方法を提供する。この方法は、積層フュージョンドロー装置において、リボンのビードとして知られているエッジ付近のガラスの相対的に厚い部分および薄い部分の、内部の温度を変化させることができる。適切な熱制御が欠けていると、ガラスリボンに比較的大きい局所的な温度勾配が生じることがある。積層フュージョンガラスリボンでは、リボンのエッジ付近に交互に厚い‐薄い‐厚いガラス領域が存在し、これらの領域のいずれかまたは全てを特定の熱制御に使用することができる。この領域に温度勾配が存在していると、リボンの応力および形状が最適化されない可能性がある。温度勾配は必要に応じて、ビード温度を変化させることによって減少させるまたは増幅させることができ、これにより例えば、シートの罫書きおよび分離の改善、罫書き中のリボンの運動レベルの低下、および最終的なガラス製品の応力および形状の操作を含み得る、他の改善を実現させることができる。積層ガラスリボンのビード温度を変化させる方法は、例えばビードの領域、リボンの領域、および所望の厚さプロファイル次第で、加熱するもの、または冷却するもの、あるいは加熱および冷却の両方を行うものを含み得る。ビード温度は、目標とされる性質または利益次第で、例えばフュージョンドロー装置（ＦＤＭ）領域、延伸下部（ＢＯＤ）領域、または両領域における、外部加熱または冷却手段により変化させることができる。ビードの冷却が要求される場合、好適な方法として、冷却ガスナイフを提供するノズルなどの対流ガスジェット冷却、真空除去、またはこれらの組合せが挙げられる。ビードの加熱が要求される場合、好適な方法として、流体源が放射熱、加熱気体の熱伝達、またはその両方である場合が挙げられる。

【0020】

いくつかの実施形態において、熱制御のために積層ガラスリボンのビード温度を変化させる方法は、例えば、同時に、
積層リボンの両サイドまたは両エッジの、コアガラスを含む第１および第２のビード（すなわち外側ビード）を冷却するステップ、
積層リボンのクラッドガラスを含む第３および第４のビード部分（すなわち内側ビード）を冷却するステップ、および、
外側ビードと内側ビードとの間に位置するコアガラスを含む、第１および第２のビード窪みを加熱するステップ、
を含み得る。

【0021】

フュージョンドロープロセスにおいてビード温度を制御する能力により、例えば、残留応力の形成、局所的な温度プロファイルの非線形性による任意の一時的な応力、を操作することができ、またコアガラスとクラッドガラスの間のＣＴＥ不整合により生じる積層応力を回避することができる。残留応力はある程度、設定ゾーン（すなわち、粘弾性ゾーン）の温度プロファイル次第であり、また一時的な応力は弾性ゾーンの温度次第である。これらの応力が組み合わさって全体の応力状態を与える。延伸の種々の位置でビード温度を変化させると、リボン全体における１以上の応力の制御を実現することができる。

【0022】

残留応力、一時的な応力、またはこの両方が操作されると、例えば、フュージョンドロー装置（ＦＤＭ）および延伸下部（ＢＯＤ）の両領域におけるリボン形状の変化、シートの罫書きおよび分離の改善（罫書きおよび分離は両方とも、罫書きに使用される移動アンビル装置機構（ＴＡＭ）付近のリボン形状に依存する）、罫書きおよび分離中のリボンの運動レベルの低下（これもＴＡＭ付近のリボンの形状に依存する）、および残留応力に依存する最終的なガラスシートの形状の制御、などの実用面での利益につながり得る。開示されるビード熱調整プロセスは、ビード付近で、例えば約１００００ｐｓｉ（６９ＭＰａ）以下の破壊限界を下回る一時的な応力を有する積層ガラスリボンを例えば提供することができる。

【0023】

ビードの適切な熱調整により残留圧縮または一時的な圧縮を加えることで、粘弾性ゾーンまたは弾性ゾーンのいずれか（例えば、ＢＯＤ）において積層応力を操作することにより、コアの引張応力を抑制しかつ潜在的なシートおよびビードの分離問題を最小限に抑えることができる。例えば、コアのみの厚さの約２．５倍の厚さを有する内側ビード付近のクラッドおよびコアガラスの組合せを含む、クラッドガラスおよびコアガラスとして、夫々コーニングのＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）およびＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）を検討する。クラッドビード（すなわち内側ビード）付近のガラスリボンの厚さ比率（コア厚さ／２クラッド厚さに等しい）は、例えば約２．５になり得る。３５０℃のＢＯＤ温度では、コアガラスの引張応力は例えば最大５０ＭＰａになり得、このレベルはガラスの破損とプロセスの不安定な状態とを引き起こすのに十分な高さである。内側ビードを、ＢＯＤ温度を超えてさらに５０℃局所的に加熱することにより、引張応力を約３０ＭＰｓだけ減少させることができ（数式：応力＝ヤング率×ＣＴＥ×差分Ｔ＝７０／ＧＰａ×９０／ｐｐｍ／℃×５０℃で見積もられる）、応力レベルを、約２０ＭＰａなどの管理可能なレベルまで下げることができる。ビードを含む積層シートを考慮すると、シートがリボンから分離または切断されて室温まで冷却される場合、クラッドビードでは非受動的な不良を引き起こす可能性がある１２０ＭＰａ以上の応力が見積もられる。これは、（例えば約１５０℃の局所加熱を要求する）一時的な熱応力で抑制するのは難しいであろうが、この一時的な熱応力は、本書で開示されたような粘弾性領域における開示されたビード熱調整プロセスによって、残留応力の操作を通じて管理することができる。

【0024】

いくつかの実施形態において、図１を参照すると、本開示は積層ガラスリボンワークピースを作製する装置を提供し、このガラスリボンは、
リボンのエッジに平行な、中心積層領域１０５、すなわち、幅の中央にある直線、
第１のエッジ１０１、
第２のエッジ１０２、
第１のエッジを始点とし中心積層領域１０５に向かって延在する、第１のビード部分１２０ａ、すなわち、コアビードまたは外側ビード、
第２のエッジを始点とし中心積層領域に向かって延在する、第２のビード部分１２０ｂ、すなわち、コアビードまたは外側ビード、
第１のエッジから離れた位置を始点とし中心積層領域１０５に向かって延在する、第３のビード部分１１０ａ、すなわち、クラッドビードまたは内側ビード、
第２のエッジから離れた位置を始点とし中心積層領域１０５に向かって延在する、第４のビード部分１１０ｂ、すなわち、クラッドビードまたは内側ビード、
第１のビード部分１２０ａと第３のビード部分１１０ａとの間に位置する、第１の随意的なビード窪み領域１１５ａ、および、
第２のビード部分１２０ｂと第４のビード部分１１０ｂとの間に位置する、第２の随意的なビード窪み領域１１５ｂ、
を含み、
第１のビード部分および第２のビード部分は、積層リボン１００の両エッジのコアガラスを含み、
第３のビード部分および第４のビード部分は、積層ガラスリボンのクラッドガラスを含み、
第１および第２の随意的なビード窪み領域は、コアガラスを含む。

【0025】

いくつかの実施形態において、この装置は、
積層延伸領域内においてビード熱調整領域を含んでもよく、このビード熱調整領域は、
積層ガラスリボンの第１、第２、第３、または第４のビード部分、およびその組合せ、および随意的にはビード窪み領域、のうちの少なくとも１つの近くに流体を選択的に適用するように配向された、例えばジェット、ノズル、または同様の指向機構または調整機構などの関連する導管、制御弁、および分注要素を有する、例えば加圧ガスなどの流体源を含む。

【0026】

いくつかの実施形態において、流体源は、積層延伸領域内の、粘弾性領域（設定ゾーンともいう）、弾性領域、またはこれらの組合せ、に位置していてもよい。

【0027】

いくつかの実施形態において、流体源は例えば、冷却源を提供する第１のノズルと加熱源を提供する第２のノズルでもよく、あるいは代わりに、加熱源を提供する第１のノズルと冷却源を提供する第２のノズルでもよい。

【0028】

いくつかの実施形態において、流体源は例えば、第１および第２のビードと、第３および第４のビードすなわち厚い内側ビードとに向けられた、例えば冷却気体または冷凍気体などの冷流体または真空の供給源、および、第１および第２の随意的なビード窪みに、すなわち外側ビードと内側ビードとの間のより薄い領域（１１５ａ、１１５ｂ）に向けられた、例えば加熱気体などの加熱流体の供給源、とすることができる。

【0029】

いくつかの実施形態において、この装置の作用は残留応力を変化させることができ、例えば得られる積層ガラスシートの応力を減少させることができる。

【0030】

いくつかの実施形態において、流体源は例えば、リボンの長い断面軸に向かって直角に配向された、または、リボンの長い断面軸に対して鋭角に配向されかつリボンの中心を避けてリボンのエッジに向かって突き出している、リボンの一方のサイドの単一のノズル、リボンの両サイドの一対のノズル、またはリボンの両サイドの複数のノズル対などの、少なくとも１つの気体ノズルでもよい。

【0031】

いくつかの実施形態において、流体源は例えば、リボンの長い断面軸に向かって直角に配向された、またはリボンの長い断面軸に対して鋭角に配向されかつリボンの中心積層領域を避けてリボンのエッジに向かって突き出している、あるいはこれらを組み合わせた、複数の気体ノズルでもよい。

【0032】

いくつかの実施形態において、流体源は例えば、冷却気体または真空、加熱気体、冷却液体、加熱液体、光ビームまたは放射加熱器などの放射源、またはこれらを組み合わせたものでもよい。

【0033】

いくつかの実施形態において、本開示は上述した積層フュージョン装置におけるビード熱調整方法を提供し、この方法は、
装置のビード熱調整領域において、
流体源からの第１の流体を、第１、第２、第３、および第４のビード部分、すなわちより厚い内側ビード、より厚い外側ビード、またはその両方、のうちの少なくとも１つへと向け、随意的には流体源からの第１の流体を第１および第２のビード部分へと向けるステップ、および、
同時に、第２の流体源からの第２の流体を、第１および第２の随意的なビード窪み部分、すなわち外側ビードと内側ビードとの間のより薄い断面領域（１１５）へと向けるステップ、
を含む。

【0034】

いくつかの実施形態においてビード熱調整は、厚さを「通じて平均化された」残留応力を有する積層ガラスシートを提供することができ、すなわちクラッドおよびコアは、−１，０００ｐｓｉ（−６．８９ＭＰａ）から約＋１，０００ｐｓｉ（＋６．８９ＭＰａ）までの、またはこれ未満の、残留とみなすことができる非常に大きい応力を有し得る（ここで１０００ｐｓｉ＝６．８９ＭＰａ）。多くのガラスシート製品において、リボンの品質エリアには、例えば約２５０ｐｓｉ（１．７２ＭＰａ）未満の厚さを通じて平均化された絶対応力が存在し得る。残留応力はガラスシート内に残る固有の応力であり、これに対し一時的な応力は過渡のものであって、ガラスシートが熱平衡に近づくと減少する。開示されるビード熱調整方法は、品質エリアにおける厚さを通じて平均化された残留応力が、例えば、中間の値および範囲を含めて、−１，０００ｐｓｉ（−６．８９ＭＰａ）から約＋１，０００ｐｓｉ（＋６．８９ＭＰａ）まで、−５００ｐｓｉ（−３．４５ＭＰａ）から約＋５００ｐｓｉ（＋３．４５ＭＰａ）まで、−２５０ｐｓｉ（−１．７２ＭＰａ）から約＋２５０ｐｓｉ（＋１．７２ＭＰａ）まで、−１００ｐｓｉ（−０．６８ＭＰａ）から約＋１００ｐｓｉ（＋０．６８ＭＰａ）まで、またはこれら未満の、積層ガラスリボンまたはシートを提供することができる。残留応力は好適には、例えば−５０ｐｓｉ（−０．３４ＭＰａ）から約＋５０ｐｓｉ（＋０．３４ＭＰａ）まで、またはこれ未満であり、より好適にはゼロに近いもの、またはゼロである。

【0035】

いくつかの実施形態において、第１および第２の随意的なビード窪み部分へと向けられた流体源は、例えば、各随意的なビード窪み部分における温度変化または温度勾配を局所化する、すなわち局所的に保つ、強制空気対流加熱器でもよい。

【0036】

いくつかの実施形態において温度変化または温度勾配は、中間の値および範囲を含めて、例えば５から約１５０℃、および好適には２５から約１００℃の温度変化または温度勾配の範囲内で最小限に抑えまたは維持され得る。いくつかの実施形態において流体は、例えば気体、真空、またはこれらを組み合わせたものでもよく、また気体は、例えば空気でもよいし、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム、または類似の気体または混合気体などの空気以外のものでもよい。ヘリウムは高い熱伝導率を有し、冷却を高めるには優れた選択である。

【0037】

いくつかの実施形態において気体は、水蒸気、液体水、非水液体、またはこれらの組合せ、のうちの少なくとも１つと組み合わせてもよいし、またはこれらのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

【0038】

いくつかの実施形態において、第１の流体は例えば、相対的に厚い第１、第２、第３、または第４のビード部分のうちの、少なくとも１つに向けられた冷却気体でもよく、また第２の流体は例えば、相対的に薄い随意的なビード窪み領域のうちの少なくとも１つに向けられた第２の加熱気体でもよい。

【0039】

二重アイソパイプのフュージョン積層プロセスにおいて、リボンは、従来の単一アイソパイプのフュージョンドロープロセスでの１つのビードに対し、２つのビードを含んでいる。各エッジまたは端部に２つのビードを含む２ビードリボンが図１に示されている。リボンの中心の品質ゾーン１０５は最も幅広の部分であり（正確な縮尺ではない）、相対的に狭いが厚い内側ビード領域１１０、相対的に薄い随意的なビード間領域すなわち「ビード窪み」１１５ａ、１１５ｂ、および相対的に厚い外側ビード領域１２０ａ、１２０ｂに囲まれている。各領域の相対的な厚さおよび長さは正確な縮尺ではなく、理解のために誇張されたものである。相対的に厚い内側ビード領域の厚さは、相対的に厚い外側ビード領域に相当するものでもよいし、または外側ビード領域よりも薄くてもよく、あるいは外側ビード領域よりも厚くてもよい。

【0040】

内側ビード１１０および外側ビード１２０は、例えば、リボンの品質ゾーン１０５（販売可能なガラス）に比べて相対的に厚いガラスと、ビードに比べて相対的に薄くてもよくかつビード窪み領域１１５と称される、介在するガラスとによって特徴付けることができる。内側ビードおよび外側ビードは、積層ガラスのクラッド部分およびコア部分との関係を参照して、内側ビードをクラッドビード、外側ビードをコアビードとさらに称することがある。いくつかの実施形態において、ビード窪みは例えば、品質ゾーンの厚さと同じ厚さでもよいし、あるいは品質ゾーンの厚さよりも薄くてもよい。延伸横断(ＡＴＤ)方向において見られる厚さ変動の例が図２にグラフで示されている。図１に示したビード領域は、図２において同じ参照番号で示されている。

【0041】

ガラスの厚さの違いが存在している場合、積層ガラスは異なる領域に別々にエネルギーを伝達することができる。ガラスの厚さの変動は、例えば周囲への局所的対流および放射によって、これらの領域におけるリボン温度の変動につながり得る。より厚い領域はより多くの熱を保持し、近接する相対的に薄い領域よりも相対的に高温になる傾向がある。この影響は、図３に示されている種々の延伸下降位置でのコンピュータモデルシミュレーションによる延伸横断（ＡＴＤ）温度プロファイルにおいて見ることができ、ここでは外側ビード１２０に対応するリボンのちょうどエッジの位置で、局所的温度極大を示している。この温度極大特性の若干内側の局所的温度極小は、相対的に薄いビード窪み領域１１５に対応する。リボン延伸部の低い位置では、内側ビード１１０に対応する第２の温度極大も存在する。両方の極大は、局所的な対流効果および放射効果の抑制と、フュージョンドロー装置の上方部分において選択される特定のパワー設定とに起因して、フュージョンドロー装置においてより高く現れることはないであろう。プロファイルすなわち高度は、延伸部の高く上がった位置で（例えば、３００、３１０、３２０、および３３０）より高いリボン温度を有し、また延伸部の低く下がった位置で（例えば、３４０）より低い温度を有する。

【0042】

いくつかの実施形態では、ガラスリボンの相対的に厚いビード部分１１０および１２０を冷却して、相対的により平坦な温度プロファイルを提供することができる。いくつかの実施形態では、冷却を内側ビードだけに向けてもよいし、外側ビードだけに向けてもよいし、あるいは両方に向けてもよい。いくつかの実施形態において冷却は、ＦＤＭの上部から、ガラスシートがリボンから分離されるＢＯＤの下部へと、延伸部を下降して連続的に起こり得る。いくつかの実施形態において冷却は、ＦＤＭおよびＢＯＤの両方の、またはＦＤＭのみの、あるいはＢＯＤのみの、離散した位置で起こり得る。冷却の位置によって、影響される属性が決定され得る。例えば、ＦＤＭの高い位置（設定ゾーン付近）での冷却は、残留応力および近接する一時的な応力と、リボンおよび最終的なガラスシートの応力および形状とに影響し得、またＦＤＭの低い位置またはＢＯＤでの冷却は、大部分は一時的な応力に影響し、結果的に延伸部の低い位置でのリボン形状に影響し得る。しかしさらなる利点として、例えば、設定ゾーンでの運動の低減および応力の変化も挙げることができる。

【0043】

いくつかの実施形態において、厚い内側ビード領域と外側ビード領域との間の、存在する場合には窪みとなる相対的に薄い領域を加熱すると、相対的により平坦な温度プロファイルをもたらすことができる。熱制御のターゲット領域は、品質ゾーンに近くかつ品質ゾーンを含む可能性のある、内側ビードの若干内側であることもあり得る。いくつかの実施形態において加熱は、ＦＤＭの上部から、ガラスシートがリボンから分離される延伸部の下部（ＢＯＤ）へと、延伸部を下降して連続的に起こり得る。さらに、または代わりに、加熱は、ＦＤＭおよびＢＯＤの両方の、またはＦＤＭのみの、あるいはＢＯＤのみの、離散した位置で起こり得る。

【0044】

いくつかの実施形態において、冷却および加熱の好適な方法は、ターゲット領域内の温度変化または温度勾配を局所化するまたは最小限に抑えるように向けられたジェットを含む、強制気体または空気対流によるものである。影響を受けるエリアのサイズは、例えば、ジェットのオリフィスサイズの選択、ジェットとガラスとの間の距離、気体ジェットの流量、または気体ジェットでの気体の角分散によって操作され得る。気体ジェットのオリフィスは、例えば、エアナイフまたはエアカーテンなどにおいて円形または長方形でもよい。いくつかの実施形態において、加熱は例えば、平行放射プロセスにより実施することができる。

【0045】

本開示の実施形態のいくつかの例の図を、図４から１０に示す。本開示の他の実施形態は、例えば、様々なノズルの数の変更または置換え、種々の異なる延伸横断（ＡＴＤ）位置、種々の複数の延伸下降（ＤＴＤ）位置、種々のノズルに対する種々の異なる気体流量、放射加熱、および同様の改変および変形を含み得る。

【0046】

図４Ａおよび４Ｂは夫々、あるビード熱調整装置の２つの変形を示している。図４Ａは、外側ビード１２０に向けられた３つの個別のノズル４１０を含む。図４Ｂは、内側ビード１１０に向けられた３つの個別のノズル４１０を含む。供給される気体などの流体４０５の温度は、局所ビード温度よりも高温でもよいし、あるいは低温でもよい。延伸方向は矢印４００によって示されている。ガラスリボンの右側または右半分の、熱制御装置に関連する一部分のみが図４から１０に示されている。

【0047】

図５Ａおよび５Ｂは、あるビード熱調整装置の２つの変形を示している。図５Ａのビード熱調整装置は、流体源４０５が供給されるリボンエッジ領域（１つのエッジが図示されている）に位置付けられた、合わせて６つのノズル４１０を有し、このとき共通の気体マニホールドを使用して３つの個別のノズルは外側ビード１２０に向けられかつ３つのノズルは内側ビード１１０に向けられる。図５Ｂのビード熱調整装置は、ガラスの厚さが相対的に薄いビード窪み領域１１５に向けられた、３つの個別のノズルを含む。相対的に薄いガラスビード窪み領域は、例えば、中間の値および範囲を含め、約０．２５ｍｍから１ｍｍ、約０．３ｍｍから０．８ｍｍになり得る。相対的に厚いガラスビード領域は、例えば、中間の値および範囲を含め、約１．０ｍｍから３．０ｍｍ、および約１．３ｍｍから１．５ｍｍになり得る。

【0048】

供給される気体４０５の温度は、局所ビード温度よりも高温でもよいし、あるいは低温でもよい。延伸方向４００および他の特徴は、図４Ａおよび４Ｂに示したものと同様である。ガラスリボンの片側または半分の、熱制御装置に関連する一部分のみが図示されている。気体、液体で飽和した気体、または液体などの流体は、局所ガラス温度よりも高温でもよいし、あるいは低温でもよい。図４および５の夫々におけるノズルの数は、２から約１０ノズルなど、２以上でもよい。

【0049】

いくつかの実施形態において、代替のビード熱調整装置が図６に示されている。この代替の構成は、内側および外側ビードと随意的なビード窪み領域の同時調整を実現する。任意の組合せの、別々に送出、加熱、または冷却された、気体などの流体（例えば、４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ）を使用することができる。好適な実施形態は、例えば、冷却気体を提供しかつ厚いビード（１１０、１２０）に向けられる、１以上のノズルを含む、第１の気体源と、相対的に薄いビード窪み領域１１５に向けられた加熱気体を提供する、１以上のノズルを含む、第２の気体源を使用するものを含み得る。ガラスリボンの片側または半分の、熱制御装置に関連する一部分のみが図示されている。いくつかの実施形態において好適な熱制御方法は、粘弾性ゾーンにおいて、厚いビード部分を冷却しかつ薄い部分を加熱するステップを含む。いくつかの実施形態において、弾性ゾーン例えば延伸下部における好適な熱制御方法は、クラッドとコアとの間のＣＴＥの差が著しい場合に内側ビード部分を加熱するステップを含む。延伸下部においてクラッドビードを加熱すると、コアにおける積層の引張応力を相殺することができる一時的な圧縮応力を生みだすことができる。クラッドガラスのＣＴＥよりも高いＣＴＥを有するコアガラスを含む積層フュージョンの特定の事例において、好適な実施形態は、加熱気体を内側ビードに向けて、ＣＴＥの差分に起因してコア内に生じる引張応力を相殺することができる。

【0050】

図７は図４の代替の構成を示したものである。ここでは、ガス「ナイフ」７００などの加熱または冷却流体の形式で、調整気体４０５マニホールドなどの第１の流体の連続供給を外側ビード領域１２０に向けることで、「ナイフ」領域７００全体に沿って均一な気体の流れを送出することができる。いくつかの実施形態においてナイフは、随意的なビード窪み領域１１５を含めたビード領域（１１０、１２０）のいずれかまたは全てに向けることができる。ガラスリボンの右側または半分の、熱制御装置に関連する一部分のみが図示されている。

【0051】

図８は、積層ガラスリボンの一部分の断面を示したものであり、外側ビード１２０に向けられた一対の対向する冷却または加熱用気体ノズル４１０を含む、流体源４０５を備えた構成を示している。これらの気体ノズル（例えば、ジェット）は、リボンに直角に配向されている。

【0052】

図９は、図８と同様外側ビード１２０に向けられるが、ガラスリボン１００の相対的に薄い近接する随意的な窪み領域１１５への熱的影響を最小限に抑えるために、直角に突き出す代わりにリボンから離れた位置から鋭角に突き出して向けられた、冷却または加熱用気体ノズル４１０などの流体源４０５を備えた別の構成の一部分を、ガラスリボンまたは積層ガラスリボンの断面と共に示している。ノズルの対が中心積層領域を避けて鋭角で配向され、相対的に薄い近接する随意的な窪みガラス領域１１５への熱的影響を最小限に抑える。ガラスリボンの右側または半分の、熱制御装置に関連する一部分のみが図示されている。

【0053】

図１０は、代わりに、またはさらに、相対的に薄い随意的なビード窪み領域１１５の熱調整を行うが、近接する相対的に厚い内側ビード領域１１０および外側ビード領域１２０への影響を最小限に抑える別の構成例を示している。例えば真空源１０１５に連通している吸引ノズル１０１０を、例えば薄い窪み領域１１５の近くかつビード領域間に位置付けて窪み処理ノズル４１０に近づけ、調整気体を、この調整気体が所望の領域に影響を与えた後に取り除いてもよい。この構成を、代わりに、またはさらに、ビードのいずれにも適用することができる。この実施形態を、代わりに、またはさらに、隣接するビードのいずれの調整にも適用することができる。ガラスリボンの右側または半分の、熱制御装置に関連する一部分のみが図示されている。

【0054】

図１１は、ビード熱調整装置および方法のフュージョンドロー装置（ＦＤＭ）における実装を示している。フュージョンドロー装置（ＦＤＭ）の牽引装置１１１０におけるビード熱調整方法の１つの実装が図１１に示されており、これは、１以上の熱調整管４０５の導入を可能にする、すなわち冷却、加熱、真空、またはこれらを組み合わせたものを可能にする、アクセスポート（１１１１、１１１２）を備えている。いくつかの実施形態では標準的なＦＤＭ牽引装置の鉄骨設計を変更して、その端壁および側壁内に、ビード調整にとって十分に大きくかつ望ましい位置に置かれた機械加工されたスロットを備えてもよい。

【0055】

図１２は背景として、従来技術のダブルフュージョン装置およびプロセスの例示的な側面図を示し、ここでは上方アイソパイプ１１１３からのクラッドガラス流１１２０が、下方アイソパイプ１１３０からのコアガラス流１１４０上へと間隙１１５０を渡って流れている。図１２はさらに、要望に応じて変化させることができる、クラッドのダムからダムまでの寸法１１６０、コア流またはコアガラスシートの幅寸法の一貫性の維持または弱化の防止が可能な、随意的なエッジロールまたはエッジローラ対（ＥＲ）１１７０、および、積層厚さの一貫性を維持し、さらに積層プロセスの速さを調整することができる、随意的な牽引ロールまたは牽引ローラ対（ＰＲ）１１８０すなわち引っ張りローラ、を示している。

【0056】

ＬＣＤガラス、特にコーニング社のコードＥａｇｌｅ（登録商標）２０００ＬＣＤガラスでの代表的な値として、ガラス転移温度域（ＧＴＴＲ）の上限は典型的には約８５０℃以下であり、ＧＴＴＲの下限は典型的には約６５０℃以上であり、例えばＧＴＴＲの下限は約７００℃以上でもよい。エッジローラはＧＴＴＲを超える位置でリボンに接触してもよく、一方図示の牽引ロールはＧＴＴＲ内で位置付けられている。牽引ロールは、所望であればＧＴＴＲを下回る位置に位置付けることも可能である（本出願人が所有するAniolek他へのコーニング米国特許第８，０３７，７１６号明細書参照）。エッジローラの温度はガラスの温度未満でもよく、例えばエッジローラを水または空気で冷却してもよい。このより低い温度の結果、エッジローラは局所的にガラスの温度を低下させる。この冷却がリボンの弱化を低減し、すなわち局所的な冷却が、（例えば牽引ロールの動作を通じて）延伸中に起こるリボン幅の減少を、制御する助けとなる。牽引ロールもまた、これが接触するガラスよりも一般に低温であるが、牽引ロールは延伸部のさらに下方に位置しているため、温度差はエッジローラの位置よりも小さくなり得る。

【0057】

図１２にさらに示されているように、この装置はフュージョンプロセスで使用することができ、あるいは積層フュージョンドローのために変形でき、またこの装置を、ガラスが曝される気温が制御されるフュージョンドロー装置（ＦＤＭ）の第１のセクションと、ガラスが周囲温度に曝される第２の延伸下部（ＢＯＤ）セクションとに分割することができる。ＢＯＤは、個々のシートをリボンから罫書きラインに沿って分離させることができるセクションを含む。

【0058】

図１３は、リボン１５の説明に使用される代表的な命名を示すものである。フュージョンドローにおいて、リボンは、外側エッジ１９ａ、１９ｂ、中心線１７、および、エッジ１９ａおよび１９ｂから中心線に向かって内側に延在するビード部分２１ａ、２１ｂを含み得る。ビード部分の最も厚い部分はライン２３ａおよび２３ｂに沿って生じ得、またビード部分の内側限界はライン２５ａおよび２５ｂに沿うとみなされる。このとき最終的なリボンの厚さは最初に１．０５×ｔ_center超に増大し、ここでｔ_centerは中心線に沿ったリボンの最終的な厚さである。厚さ１．０５×ｔ_centerは、高品質または高品質に近い厚さであると考えられることに留意されたい。さらに、国際公開第２００７／０１４０６６号で論じられているように、最終的な厚さはＧＴＴＲを超える、延伸部内の高い位置で生じることも留意されたい。その後厚さは、ガラスが冷えるにつれて熱膨張係数（ＣＴＥ）に基づいて若干減少する。しかしながら本開示では、このＣＴＥに基づいた縮小は１０分の数パーセント未満であるため無視され得る。図示のビード部分２１ａおよび２１ｂは対称であるが、実際のビード部分は異なる幅を有していてもよく、またその最も厚い部分の位置は２つのビードで異なっていてもよく、例えばいずれの最も厚い部分もビード部分の中心である必要はない。より一般的には、図１２および１３は正確な縮尺ではなく、相対的なサイズを示すことを意図したものではないことに留意されたい。積層フュージョンドローでは、リボンはさらに、図１の断面図に示されているように、内側ビード部分と、随意的な第１のビード窪みおよび随意的な第２のビード窪みとを有し得る。

【0059】

本開示を種々の特定の実施形態および技術を参照して説明した。しかしながら、本開示の範囲内で、多くの変形および改変が考えられることを理解されたい。

【符号の説明】

【0060】

１００ 積層ガラスリボン
１０１ 第１のエッジ
１０２ 第２のエッジ
１０５ 中心積層領域
１１０ 内側ビード
１１０ａ 第３のビード部分
１１０ｂ 第４のビード部分
１１５ ビード窪み領域
１１５ａ 第１の随意的なビード窪み領域
１１５ｂ 第２の随意的なビード窪み領域
１２０ 外側ビード
１２０ａ 第１のビード部分
１２０ｂ 第２のビード部分
４０５ 流体源
４１０ ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】