JP2015189657A

JP2015189657A - ガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置

Info

Publication number: JP2015189657A
Application number: JP2014070651A
Authority: JP
Inventors: 知秀芝原; Tomohide Shibahara; 孝顕宇夫方; Takaaki Ubukata
Original assignee: Avanstrate Inc; Avanstrate Asia Pte Ltd
Current assignee: Avanstrate Inc; Avanstrate Asia Pte Ltd
Priority date: 2014-03-29
Filing date: 2014-03-29
Publication date: 2015-11-02

Abstract

【課題】成形装置に流す熔融ガラスの温度を制御することにより、脈理がなく、均一な板厚のガラス板を製造することができるガラス板の製造方法等を提供する。
【解決手段】成形装置１０４に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、熔融ガラスを、供給管１０５ｃを通して成形装置１０４に供給する供給工程と、成形装置１０４に熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、供給工程において、供給管１０５ｃを熔融ガラスの流れ方向に複数の区部に区分けし、区分ごとに供給管１０５ｃの底面を供給管の上面より加熱しながら、熔融ガラスの温度が流れ方向に向かって下がるように熔融ガラスを加熱する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置に関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイのガラス基板に用いられるガラス板では、ガラス表面に高い平坦度が要求される。近年では、ガラス表面の平坦度に対する要求品質がますます高まってきている。また、ＴＦＴ液晶ディスプレイ用のガラス板には高い熱的安定性が求められるため、このガラス板の製造にはそれを実現するように調合されたガラス原料が用いられる。このようなフラットパネルディスプレイの基板用ガラス板は、例えば、オーバーフローダウンドロー法によって製造される。オーバーフローダウンドロー法は、成形体（成形装置）に流し込まれて溢れ出た熔融ガラスが当該成形装置の各外表面をつたって流れ落ち、当該成形装置の底で合流したところを下方に延伸してリボン状のガラスに成形する方法である。成形装置に流すガラス原料は、通常は難溶性であるために、熔融ガラス中に脈理（周りの部分と成分が異なった部分）が発生しやすくなる。そして、熔融ガラス中に脈理が存在すると、成形装置で成形されるガラス板を引き下げる際に周りの部分と脈理との粘性の違いによってそれらの引き伸ばされ方が異なるために、ガラス表面の平坦度が悪化することになる。このような脈理の問題に対し、例えば、特許文献１には、ガラス原料として平均粒径が３０〜６０μｍのシリカ原料を使用することで、脈理の発生を抑える技術が開示されている。

特開２００４−６７４０８号公報

しかし、特許文献１に開示された技術を用いても、成形装置に流す熔融ガラスの温度が変化すると、脈理の原因となる異質な熔融ガラスが発生し、脈理を抑制できない場合があった。

そこで、本発明は、従来の問題点を解決するために、成形装置に流す熔融ガラスの温度を制御することにより、脈理がなく、均一な板厚のガラス板を製造することができるガラス板の製造方法及びガラス板の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、成形装置に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、供給管を通して前記成形装置に供給する供給工程と、
前記成形装置に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記供給管を前記熔融ガラスの流れ方向に複数の区部に区分けし、前記区分ごとに前記供給管の底面を前記供給管の上面より加熱しながら、前記熔融ガラスの温度が流れ方向に向かって下がるように前記熔融ガラスを加熱する、
ことを特徴とする。

前記供給工程において、前記複数に区分けされた区分における上流から下流への温度勾配を、前記熔融ガラスの流れ方向に向かって小さくする、ことが好ましい。

前記供給管の上面にある熔融ガラスの温度は、ＳｉＯ_２が析出する温度以上であり、
前記供給管の底面にある熔融ガラスの温度は、ＺｒＯ_２が析出する温度以上である、ことが好ましい。

前記供給管の周りを保温構造体で囲み、前記供給管の上面より下方に位置する面を前記供給管の上面より保温する、ことが好ましい。

本発明の他の態様は、成形装置に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを、前記熔解装置から前記成形装置に供給する供給管と、
前記成形装置に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、
前記供給管を前記熔融ガラスの流れ方向に複数の区部に区分けし、前記区分ごとに前記供給管の底面を前記供給管の上面より加熱しながら、前記熔融ガラスの温度が流れ方向に向かって下がるように前記熔融ガラスを加熱する加熱装置と、を備える、
ことを特徴とする。

本発明によれば、成形装置に流す熔融ガラスの温度を制御することにより、脈理がなく、均一な板厚のガラス板を製造することができる。

本実施形態のガラス板の製造方法の工程の一例を示す図である。本実施形態における熔解工程〜切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。成形装置に熔融ガラスを供給するガラス供給管の一例を示す図である。第３ガラス供給管を流れる熔融ガラスの温度変化の一例を示す図である。第３ガラス供給管の径方向における熔融ガラスの温度変化の一例を示す図である。

以下、本実施形態のガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置について説明する。図１は、本実施形態のガラス板の製造方法の工程の一例を示す図である。

（ガラス板の製造方法の全体概要）
ガラス板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）と、清澄工程（ＳＴ２）と、均質化工程（ＳＴ３）と、供給工程（ＳＴ４）と、成形工程（ＳＴ５）と、徐冷工程（ＳＴ６）と、切断工程（ＳＴ７）と、を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス板は、納入先の業者に搬送される。

熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解槽では、ガラス原料を、熔解槽に蓄えられた熔融ガラスの液面に投入し、加熱することにより熔融ガラスを作る。さらに、熔解槽の内側側壁の１つの底部に設けられた流出口から下流工程に向けて熔融ガラスを流す。
熔解槽の熔融ガラスの加熱は、熔融ガラス自身に電気が流れて自ら発熱し加熱する方法に加えて、バーナーによる火焔を補助的に与えてガラス原料を熔解することもできる。なお、ガラス原料には清澄剤が添加される。清澄剤として、ＳｎＯ_２、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３等が知られているが、特に制限されない。しかし、環境負荷低減の点から、清澄剤としてＳｎＯ_２（酸化錫）を用いることができる。

清澄工程（ＳＴ２）は、少なくとも清澄槽において行われる。清澄工程では、清澄槽内の熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれるＯ_２、ＣＯ_２あるいはＳＯ_２を含んだ泡が、清澄剤の還元反応により生じたＯ_２を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に泡は浮上して放出される。さらに、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中のＯ_２等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、熔融ガラスの温度を制御することにより行われる。なお、清澄工程は、減圧雰囲気の空間を清澄槽につくり、熔融ガラスに存在する泡を減圧雰囲気で成長させて脱泡させる減圧脱泡方式を用いることもできる。なお、清澄工程では、酸化錫を清澄剤として用いた清澄方法を用いる。

均質化工程（ＳＴ３）では、清澄槽から延びる配管を通って供給された攪拌槽内の熔融ガラスを、スターラを用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。
供給工程（ＳＴ４）では、攪拌槽から延びる配管を通して熔融ガラスが成形装置に供給される。

成形装置では、成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。成形工程（ＳＴ５）では、熔融ガラスをシートガラス（ガラス板）に成形し、シートガラスの流れを作る。成形は、オーバーフローダウンドロー法が用いられる。
徐冷工程（ＳＴ６）では、成形されて流れるシートガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。
切断工程（ＳＴ７）では、切断装置において、成形装置から供給されたシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス板を得る。切断されたガラス板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス板が作られる。この後、ガラス板の端面の研削、研磨が行われ、ガラス板の洗浄が行われ、さらに、気泡や脈理等の異常欠陥の有無が検査された後、検査合格品のガラス板が最終製品として梱包される。

図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行うガラス板の製造装置の一例を模式的に示す図である。当該装置１００は、図２に示すように、主に熔解槽１０１と、清澄槽１０２と、攪拌槽１０３と、成形装置１０４と、ガラス供給管１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、を有する。

ガラス板の原料は、まず熔解工程（ステップＳＴ１）において、熔解される。原料は、バケット、スクリューフィーダー等を用いて熔解槽１０１に投入され、熔解されて、熔融ガラスを形成する。熔融ガラスは、第１ガラス供給管１０５ａを通して次の清澄工程（ステップＳＴ２）が行われる清澄槽１０２へ送り込まれる。

次の清澄工程（ステップＳＴ２）では、熔融ガラスが清澄される。具体的には、清澄槽１０２において熔融ガラスが所定の温度まで加熱されると熔融ガラス中に含まれるガス成分は、気泡を形成し、あるいは、気化して熔融ガラスの外へ抜け出る。清澄された熔融ガラスは、第２ガラス供給管１０５ｂを通して次の工程である均質化工程（ステップＳＴ３）が行われる攪拌槽１０３へ送り込まれる。

次の均質化工程（ステップＳＴ３）では、熔融ガラスが均質化される。具体的には、熔融ガラスは、攪拌槽１０３において、攪拌槽１０３が備える攪拌翼（図示せず）により撹拌されることにより均質化される。攪拌槽１０３に送り込まれる熔融ガラスは、所定の温度範囲になるように加熱される。均質化された熔融ガラスは、攪拌槽１０３から第３ガラス供給管１０５ｃへ送り込まれる。

次の供給工程（ステップＳＴ４）では、熔融ガラスは、第３ガラス供給管１０５ｃにおいて成形するのに適した温度になるように冷却され、次の成形工程（ステップＳＴ５）が行われる成形装置１０４へ送り込まれる。供給工程（ステップＳＴ４）では、上流から下流に向かって、熔融ガラスを徐々に冷却するが、後述する電気加熱装置を用いて加熱も行っているため、熔融ガラスを成形するのに適した温度になるように加熱するとも記載する。

次の成形工程（ステップＳＴ５）、徐冷工程（ステップＳＴ６）では、熔融ガラスが板状のガラスに成形され、徐冷される。本実施形態では、熔融ガラスは、オーバーフローダウンドロー法により連続的にリボン状に成形される。次の切断工程（ステップＳＴ７）では、成形、徐冷されたリボン状のガラス（シートガラス）は、切断装置（図示せず）により所定のサイズに切断され、ガラス板となる。

次に、成形装置１０４に熔融ガラスを供給する供給工程について詳細に説明する。

供給工程（ステップＳ１０４）では、上述のとおり熔融ガラスを成形工程（ステップＳＴ５）に適する温度に冷却する工程である。供給工程（ステップＳＴ４）において、熔融ガラスの温度は、少なくとも１５０℃下げられることが好ましい。例えば、上記の組成を有するフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の場合、均質化工程（ステップＳ１０３）では、例えば、１４４０℃〜１５００℃の熔融ガラスが、供給工程（ステップＳ１０４）において、約１２００℃まで冷却される。しかし、熔融ガラスの均質性を保つために、熔融ガラスの冷却は、所定の冷却率になるように調整しながら行なうことが好ましい。そのため、供給工程が行われる第３ガラス供給管１０５ｃは、第３ガラス供給管１０５ｃの中を通る熔融ガラスの温度、粘性を細かく制御できるようになっていることが好ましい。なお、第３ガラス供給管１０５ｃは、高温である熔融ガラスとの接触に耐えられるような耐火金属からなることが好ましく、さらに好ましくは白金又は白金合金からなることが好ましい。

図３は、成形装置１０４に熔融ガラスを供給する第３ガラス供給管の一例を示す図である。本実施形態にかかる第３ガラス供給管１０５ｃには、同図に示すように、複数の給電端子２０１が備え付けられている。給電端子２０１は、フランジとフランジから引き出された電極とからなる。２つの隣り合う給電端子２０１は、１つの電気加熱装置２０２を構成する。隣り合う２つの電気加熱装置２０２は、１つの給電端子２０１を共有する。すなわち、ｎ＋１個の給電端子２０１は、ｎ個の電気加熱装置２０２を構成する。第３ガラス供給管１０５ｃは、ｎ＋１個の給電端子２０１により、上流端から下流端に向けて順に第１セクションＳＣ１、第２セクションＳＣ２、・・・、第ｎセクションＳＣｎというふうにｎ個のセクションに分けられる。例えば、９の給電端子２０１は、８個の電気加熱装置２０２を構成し、第３ガラス供給管１０５ｃを８個のセクション（区分）に分ける。そして、各電気加熱装置２０２は、各セクションの両端に設けられた２つの給電端子２０１から構成されるので、電気加熱装置２０２は、各セクションに１つ備えられていることになる。なお、電気加熱装置２０２は、少なくとも第３ガラス供給管１０５ｃの上流端と下流端に１つずつ、及び、当該両端の間に少なくとも１つ設けられていることが好ましい。すなわち、第３ガラス供給管１０５ｃは、少なくとも上流端と下流端、及び、当該両端の間の３つのセクションに分けられ、各セクションに１つずつ電気加熱装置２０２が設けられていることが好ましい。これにより、第３ガラス供給管１０５ｃの中を通る熔融ガラスの温度を細かく制御できる。

なお、第３ガラス供給管１０５ｃを分けるセクション（区分）数は、８に限定されず、３、５、１０等、任意である。多数のセクションに区切ることにより、第３ガラス供給管１０５ｃの中を通る熔融ガラスの温度を細かく制御できる。また、各セクションの長さは任意であり、例えば、各セクションを同一の長さにすることもでき、また、第１セクションＳＣ１が最も長く、下流のセクションに向かうにつれて、セクションの長さを徐々に短くすることもできる。熔融ガラスの温度を細かく制御したい位置によって、セクションの数、長さを任意に設定することができる。

各セクションにおいては、１つの電気加熱装置２０２を構成する２つの給電端子２０１間で当該セクションの耐火金属製の第３ガラス供給管１０５ｃ自体を通電し、第３ガラス供給管１０５ｃ自体をジュール熱により発熱させ、第３ガラス供給管１０５ｃの中の熔融ガラスを加熱する。各電気加熱装置２０２は、個別に電圧及び電流の強弱を制御可能となっていることが好ましい。すなわち、電気加熱装置２０２が設置されているセクションごとに第３ガラス供給管１０５ｃの温度、粘性を制御できるようになっていることが好ましい。これにより、第３ガラス供給管１０５ｃの中を通る熔融ガラスの温度、粘性を細かく制御できる。

また、各セクションにおいて、熔融ガラスの粘性、温度を測定する測定装置２０３（２０３ａ〜２０３ｈ）が設けられている。測定装置２０３は、例えば、細管に測定する試料を通し、流体が流れる時間（流量）と細管の両端の圧力差から粘度を測定する細管式粘度計、回転体が流体から受ける抵抗（粘性抵抗）を回転トルクなどから読み取ることにより粘度を測定する回転式粘度計、温度測定器等から構成され、第３ガラス供給管１０５ｃの中を通る熔融ガラスの粘性、温度を測定する。第３ガラス供給管１０５ｃの中を通る熔融ガラスの粘性、温度は、上流側の第１セクションと下流側の第ｎセクション（例えば、第８セクション）とでは異なる。また、同一セクションにおいても、管の径方向における、上面側（天井側）付近と底面側付近とでは、熔融ガラスの粘性、温度が異なる。この粘性、温度の違いがガラス板の脈理の原因となっている。より具体的には、熔融ガラスの粘性を上げていく、又は、熔融ガラスの温度を下げていく供給工程（ＳＴ４）においては、熔融ガラスの流速が遅いと、その部分での上流からの熔融ガラスの持ち込み顕熱が低下し、温度が下がる。温度が下がると熔融ガラスの粘性が上昇するため、さらに流速が下がる。この悪循環を防ぐには、第３ガラス供給管１０５ｃの中を通る熔融ガラスの粘性、温度を制御して、流速の遅いよどみ点をつくらないことが重要である。熔融ガラスの流速が低下した付近に、停留が発生すると、異質な熔融ガラスが生じ、この異質な熔融ガラスが成形装置１０４で成形するガラス板に入り込むと、スジ、脈理等が発生する原因となる。この脈理は、所定の幅においてガラス板の厚み（高さ）が変動した歪みの一種であり、ガラス板の搬送方向に筋状に連続的に発生する。例えば、ＳｉＯ_２は軽く、第３ガラス供給管１０５ｃの上面側（上部）に留まりやすく、ＺｒＯ_２は重く、第３ガラス供給管１０５ｃの底面側（下部）に留まりやすい。第３ガラス供給管１０５ｃ内において、熔融ガラス中にこれらのような成分の不均一性が生じ、脈理の原因となる。なお、ここで、上面側（上部）とは、第３ガラス供給管１０５ｃの径中心より上側の部分をいい、また、熔融ガラスの主成分より軽い成分が留まりやすい部分である。また、底面側（下部）とは、第３ガラス供給管１０５ｃの径中心より下側の部分をいい、また、熔融ガラスの主成分より重い成分が留まりやすい部分である。

上述したように、脈理を防止するために、熔融ガラスの温度、粘性を制御する。第３ガラス供給管１０５ｃ自体を通電し、第３ガラス供給管１０５ｃ自体をジュール熱により発熱させ、第３ガラス供給管１０５ｃの中の熔融ガラスを加熱することにより、熔融ガラスの温度、粘性を制御している。また、第３ガラス供給管１０５ｃにおいて、上流から下流に向かって、熔融ガラスの温度が徐々に下がるように、成形装置１０４に流す熔融ガラスの温度を制御している。供給工程（ＳＴ４）においては、第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスを放熱しつつ、加熱するため、熔融ガラスの温度が所定の冷却率になるように調整することが困難である。このため、第３ガラス供給管１０５ｃの各セクションにおいて、熔融ガラスの温度、粘性を厳密に制御している。電気加熱装置２０２は、測定装置２０３が測定した結果に基づいて、熔融ガラスの温度が後述する温度変化になるよう加熱量を制御する。

図４は、第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスの温度変化の一例を示す図である。電気加熱装置２０２（２０２ａ〜２０２ｈ）は、給電端子２０１（２０１ａ〜２０１ｉ）に電流を流すことにより、第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスを加熱する。電気加熱装置２０２は、同図に示すように、第１セクションＳＣ１から第３セクションＳＣ３を流れる熔融ガラスの温度が、第４セクションＳＣ４から第６セクションＳＣ６を流れる熔融ガラスの温度より高くなるように、熔融ガラスの温度を制御し、さらに、第１セクションＳＣ１から第３セクションＳＣ３における熔融ガラスの上流から下流への温度勾配が、第４セクションＳＣ４から第６セクションＳＣ６における熔融ガラスの上流から下流への温度勾配より大きくなるように、熔融ガラスを冷却（加熱）する。また、電気加熱装置２０２は、第４セクションＳＣ４から第６セクションＳＣ６を流れる熔融ガラスの温度が、第７セクションＳＣ７から第８セクションＳＣ８を流れる熔融ガラスの温度より高くなるように、熔融ガラスの温度を制御し、さらに、第４セクションＳＣ４から第６セクションＳＣ６における熔融ガラスの上流から下流への温度勾配が、第８セクションＳＣ８から第９セクションＳＣ９における熔融ガラスの上流から下流への温度勾配より大きくなるように、熔融ガラスを加熱する。つまり、第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスにおいて、上流ほど温度が高く、下流に向かうほど温度が下がり、また、上流ほど温度変化が大きく、下流に向かうほど温度変化が小さくなる。上流ほど熔融ガラスの温度を高くして、熔融ガラスの粘性を下げて流速を速めることにより、熔融ガラス中の一部の成分が、第３ガラス供給管１０５ｃの上面側、底面側に留まりにくくなり、成分の不均一性によって発生する脈理を抑制することができる。また、第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスを、上流から下流まで停留することなく、成形装置１０４に供給できるため、成形装置１０４において、均一な板厚のガラス板を製造することができる。

また、電気加熱装置２０２は、上流ほど熔融ガラスの温度勾配が大きくなるように、熔融ガラスを加熱している。ここで、成形装置１０４においてガラス板を成形するためには、ガラス板を成形するのに適した粘性の熔融ガラスを、第３ガラス供給管１０５ｃから成形装置１０４に供給する必要がある。具体的には、第３ガラス供給管１０５ｃから成形装置１０４に供給される熔融ガラスの粘性を、５４５０Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは３３００Ｐａ・ｓから５４５０Ｐａ・ｓの範囲内となるよう制御する必要がある。このため、攪拌槽１０３から第３ガラス供給管１０５ｃに供給された熔融ガラスの温度を徐々に下げることにより、また、熔融ガラスの粘性を徐々に上げることにより、成形装置１０４に供給する温度、粘性を制御する。しかし、熔融ガラスの温度が急激に下がると、熔融ガラスの停留、よどみが発生する場合があり、脈理の発生原因となる。そこで、熔融ガラスの温度が高いうちに、熔融ガラスの温度勾配を大きくして、成形装置１０４に供給するのに適した温度に近づける。具体的には、第１セクションＳＣ１から第３セクションＳＣ３における熔融ガラスの温度勾配を、第４セクションＳＣ４から第６セクションＳＣ６における熔融ガラスの温度勾配より大きくなるように、また、第４セクションＳＣ４から第６セクションＳＣ６における熔融ガラスの温度勾配が、第８セクションＳＣ８から第９セクションＳＣ９における熔融ガラスの温度勾配より大きくなるように、熔融ガラスを冷却（加熱）する。上流側である第１セクションＳＣ１から第３セクションＳＣ３を流れる熔融ガラスの温度は、下流側である第４セクションＳＣ４から第８セクションＳＣ８を流れる熔融ガラスの温度より高いため、上流からの熔融ガラスの持ち込み顕熱量は大きい。これに対し、下流側の第７セクションＳＣ７から第８セクションＳＣ８の熔融ガラスの温度は、成形装置１０４に供給するのに適した温度に近づいているため、熔融ガラスの流速がすでに遅くなっており、その部分での上流からの熔融ガラスの持ち込み顕熱が低下し、熔融ガラスの温度が下がる。温度が下がると熔融ガラスの粘性が上昇するため、さらに流速が下がる、という悪循環が生じやすい。このため、熔融ガラスの温度が高い上流側において、下流側より温度勾配を大きくし、熔融ガラスの温度を、成形装置１０４に供給するのに適した温度に近づけつつ、熔融ガラスの停留、よどみの発生を抑制することができる。

なお、熔融ガラスの温度勾配を、各セクションで変えることもできる。例えば、第１セクションＳＣ１の温度勾配を−３０℃／ｍ、第２セクションＳＣ２の温度勾配を−２８℃／ｍ、第３セクションＳＣ３の温度勾配を−２６℃／ｍ、・・・、第８セクションＳＣ８の温度勾配を−１６℃／ｍというように、各セクションにおいて温度勾配を変更することもできる。また、第７セクションＳＣ７や第８セクションＳＣ８の温度勾配をプラス（例えば、５℃／ｍ）にすることもできる。各セクションにおいて温度勾配を変更することにより、熔融ガラスの停留を抑え、成分の不均一性によって発生する脈理を抑制することができる。

電気加熱装置２０２は、上述した温度制御、粘性制御に加えて、第３ガラス供給管１０５ｃの径方向における熔融ガラスの温度、粘性を制御する。図５は、第３ガラス供給管１０５ｃの径方向における熔融ガラスの温度変化の一例を示す図である。同図に示すように、電気加熱装置２０２は、第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスの温度を、上面側１０６ａより底面側１０６ｂにおいて、高くなるよう制御する。成形装置１０４が成形するガラス板に脈理が発生する原因の一つとして、攪拌槽１０３から供給される熔融ガラスに、撹拌不足等によって生じた異質な熔融ガラスが含まれる場合がある。この異質な熔融ガラスが、第３ガラス供給管１０５ｃの底面側１０６ｂに溜り、均質化されずに成形装置１０４に供給されると、脈理が発生する可能性がある。このため、電気加熱装置２０２は、第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスにおいて、底面側１０６ｂの温度を、上面側１０６ａの温度より高くなるように制御する。底面側１０６ｂに溜まる異質な熔融ガラスの温度を高めることにより、他の良質な熔融ガラスと混ざり、熔融ガラスが均質化することにより、脈理の発生を抑制することができる。上面側１０６ａの温度は、例えば、１１００℃〜１５００℃であり、底面側１０６ｂの温度のより低く、上面側１０６ａに留まりやすい、ＳｉＯ_２を熔解する温度、又は、ＳｉＯ_２結晶の晶出（析出）が開始する温度（熔融ガラスＭＧが失透する温度）以上である。また、底面側１０６ｂの温度は、例えば、１１００℃〜１５００℃であり、上面側１０６ａの温度のより低く、底面側１０６ｂに留まりやすい、ＺｒＯ_２を熔解する温度、又は、ＺｒＯ_２結晶の晶出（析出）が開始する温度（熔融ガラスＭＧが失透する温度）以上である。なお、底面側１０６ｂを上面側１０６ａより加熱する、高温にする方法は任意であり、例えば、給電端子２０１の底面側を流れる電流量を増加する方法、第３ガラス供給管１０５ｃの底面側１０６ｂの保温材を、上面側１０６ａより厚くする方法等が挙げられる。具体的には、第３ガラス供給管１０５ｃの周りを、耐火物材で構成された保温構造体で囲み、第３ガラス供給管１０５ｃの上面側１０６ａより下方に位置する、底面側１０６ｂ、側面側の面において、第３ガラス供給管１０５ｃの上面側１０６ａより、保温構造体を厚くする、断熱性の高い耐火物材を用いる。これにより、第３ガラス供給管１０５ｃの上面側１０６ａより下方に位置する面を、上面側１０６ａより保温することができる。

なお、第３ガラス供給管１０５ｃの径方向における熔融ガラスの温度勾配を、各セクションで変更することもできる。例えば、第１セクションＳＣ１における上面側１０６ａから底面側１０６ｂへの温度勾配を１．０℃／ｍ、第２セクションＳＣ２における上面側１０６ａから底面側１０６ｂへの温度勾配を０．６℃／ｍ、第８セクションＳＣ８における面側１０６ａから底面側１０６ｂへの温度勾配を０℃／ｍとすることもできる。各セクションにおいて第３ガラス供給管１０５ｃの径方向における温度勾配を変更することにより、熔融ガラスを均質化することができる。また、管の径方向における熔融ガラスの温度勾配を、第１ガラス供給管１０５ａ、第２ガラス供給管１０５ｂ、清澄槽１０２において、実現することもできる。

第３ガラス供給管１０５ｃを流れる熔融ガラスの温度変化の冷却率は、第１セクションＳＣ１から第８セクションＳＣ８まで流れる間に平均３０℃／ｍ以下であることが好ましい。例えば、１５００℃の熔融ガラスが全長約１０ｍの第３ガラス供給管１０５ｃの上流端から下流端まで流れる場合、この間に最大でも３００℃だけ冷却されて、１２００℃以上の熔融ガラスとなって成形装置１０４へ流れ出ることが好ましい。また、熔融ガラスは、成形装置１０４に流れ出る直前では、できるだけ緩やかに冷却されたほうが、より好ましい。また、第３ガラス供給管１０５ｃの上流では、３０℃／ｍよりも速い割合で冷却しても構わない。すなわち、第３ガラス供給管１０５ｃに入ってから流れ出るまでの間に熔融ガラスが冷却される割合が、平均で３０℃／ｍ以下になるのであれば、熔融ガラスを、例えば５０℃／ｍ以上の割合で、速く冷却した後、それよりも緩やかな割合で冷却してもよい。

（ガラス板の特性、適用）
本実施形態のガラス板をフラットパネルディスプレイ用ガラス板に用いる場合、以下のガラス組成を有するようにガラス原料を混合するものが例示される。
ＳｉＯ_２：５０〜７０質量％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０〜２５質量％、
Ｂ_２Ｏ_３：1〜１５質量％、
ＭｇＯ：０〜１０質量％、
ＣａＯ：０〜２０質量％、
ＳｒＯ：０〜２０質量％、
ＢａＯ：０〜１０質量％、
ＲＯ：５〜３０質量％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの合量)、
を含有する無アルカリガラス。
なお、本実施形態では無アルカリガラスとしたが、ガラス板はアルカリ金属を微量含んだアルカリ微量含有ガラスであってもよい。アルカリ金属を含有させる場合、Ｒ’_２Ｏの合計が０．１０質量％以上０．５質量％以下、好ましくは０．２０質量％以上０．５質量％以下(ただし、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種であり、ガラス板が含有するものである)含むことが好ましい。勿論、Ｒ’_２Ｏの合計が０．１０質量％より低くてもよい。
また、本発明のガラス板の製造方法を適用する場合は、ガラス組成物が、上記各成分に加えて、ＳｎＯ_２：０．０１〜１質量％（好ましくは０．０１〜０．５質量％）、Ｆｅ_２Ｏ_３：０〜０．２質量％（好ましくは０．０１〜０．０８質量％）を含有し、環境負荷を考慮して、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＰｂＯを実質的に含有しないようにガラス原料を調製しても良い。

また、近年フラットパネルディスプレイの画面表示のさらなる高精細化を実現するために、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）・ＴＦＴではなく、ｐ−Ｓｉ(低温ポリシリコン)・ＴＦＴや酸化物半導体を用いたディスプレイが求められている。ここで、ｐ−Ｓｉ(低温ポリシリコン)ＴＦＴや酸化物半導体の形成工程では、ａ−Ｓｉ・ＴＦＴの形成工程よりも高温な熱処理工程が存在する。このため、ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴや酸化物半導体が形成されるガラス板には、熱収縮率が小さいことが求められている。熱収縮率を小さくするためには、歪点を高くすることが好ましいが、歪点が高いガラスは、上述したように液相温度が高く、液相粘度が低くなる傾向にある。すなわち、上記液相粘度は、成形工程における熔融ガラスの適正な粘度に近づく。このため、失透を抑制するためには、成形装置１０４に熔融ガラスを供給する第３ガラス供給管１０５ｃにおいて熔融ガラスの流れを停留させないことがより強く求められる。本実施形態では、熔融ガラスの流れが停留し難い。したがって、本発明のガラス板の製造方法は、例えば歪点が６５５℃以上のガラスを用いたガラス板にも適用できる。特に、ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴや酸化物半導体に好適な歪点が６５５℃以上、歪点が６８０℃以上、さらには、歪点が６９０℃以上のガラスを用いたガラス板にも、本発明のガラス板の製造方法は適用でき、失透は生じ難い。
また、液相粘度が６０００Ｐａ・ｓ以下のガラス、さらには、液相粘度が５０００Ｐａ・ｓ以下のガラス、特に、液相粘度が４５００Ｐａ・ｓ以下のガラスを用いたガラス板にも本発明のガラス板の製造法を適用でき、失透は生じ難い。

歪点が６５５℃以上あるいは液相粘度が４５００Ｐａ・ｓ以下のガラスをガラス板に用いる場合、ガラス組成としては、例えば、ガラス板が質量％表示で、以下の成分を含むものが例示される。
ＳｉＯ_２：５２〜７８質量％、
Ａｌ_２Ｏ_３：３〜２５質量％、
Ｂ_２Ｏ_３：３〜１５質量％、
ＲＯ(但し、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる、ガラス板が含有する全ての成分であって、少なくとも１種である)３〜２０質量％、を含み、
質量比(ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３)／Ｂ_２Ｏ_３は７〜２０の範囲にある無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスであることが、好ましい。
さらに、歪点をより上昇するために、質量比(ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３)/ＲＯは７．５以上であることが好ましい。さらに、歪点を上昇させるために、β−ＯＨ値を０．１〜０．３ｍｍ^−１とすることが好ましい。さらに、高い歪点を実現しつつ液相粘度の低下を防止するためにＣａＯ／ＲＯは０．６５以上とすることが好ましい。環境負荷を考慮して、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＰｂＯを実質的に含有しないようにガラス原料を調製してもよい。

さらに、上述した成分に加え、本実施形態のガラス板に用いるガラスは、ガラスの様々な物理的、熔融、清澄、および、成形の特性を調節するために、様々な他の酸化物を含有しても差し支えない。そのような他の酸化物の例としては、以下に限られないが、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、および、Ｌａ_２Ｏ_３が挙げられる。ここで、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用ガラス板は、泡に対する要求が特に厳しいので、上記酸化物の中では清澄効果が大きいＳｎＯ_２を少なくとも含有することが好ましい。

上記ＲＯの供給源には、硝酸塩や炭酸塩を用いることができる。なお、熔融ガラスの酸化性を高めるには、ＲＯの供給源として硝酸塩を工程に適した割合で用いることがより望ましい。

以上、本発明のガラス板の製造方法、ガラス板の製造装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１００ガラス板製造装置
１０１熔解槽
１０２清澄槽
１０３攪拌槽
１０４成形装置
１０５ａ〜１０５ｃガラス供給管
２０１（２０１ａ〜２０１ｉ）給電端子
２０２（２０２ａ〜２０２ｈ）電気加熱装置（加熱装置）
２０３（２０３ａ〜２０３ｈ）測定装置

Claims

成形装置に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、供給管を通して前記成形装置に供給する供給工程と、
前記成形装置に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備え、
前記供給工程において、前記供給管を前記熔融ガラスの流れ方向に複数の区部に区分けし、前記区分ごとに前記供給管の底面を前記供給管の上面より加熱しながら、前記熔融ガラスの温度が流れ方向に向かって下がるように前記熔融ガラスを加熱する、
ことを特徴とするガラス板の製造方法。
前記供給工程において、前記複数に区分けされた区分における上流から下流への温度勾配を、前記熔融ガラスの流れ方向に向かって小さくする、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
前記供給管の上面にある熔融ガラスの温度は、ＳｉＯ_２が析出する温度以上であり、
前記供給管の底面にある熔融ガラスの温度は、ＺｒＯ_２が析出する温度以上である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板の製造方法。
前記供給管の周りを保温構造体で囲み、前記供給管の上面より下方に位置する面を前記供給管の上面より保温する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
成形装置に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解装置と、
前記熔融ガラスを、前記熔解装置から前記成形装置に供給する供給管と、
前記成形装置に前記熔融ガラスを流しつつダウンドロー法により前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、
前記供給管を前記熔融ガラスの流れ方向に複数の区部に区分けし、前記区分ごとに前記供給管の底面を前記供給管の上面より加熱しながら、前記熔融ガラスの温度が流れ方向に向かって下がるように前記熔融ガラスを加熱する加熱装置と、を備える、
ことを特徴とするガラス板の製造装置。