JP5186602B2 - ガラス板製造方法およびガラス板製造装置 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係るガラス板製造方法は、例えば図1に示すようなガラス板製造装置100によって実施される。このガラス板製造装置100は、溶融槽51、清澄槽52、成形装置1および成形装置1を取り囲む断熱構造体2を備えている。溶融槽51では、ガラス原料を融解させて溶融ガラス3を得る溶融工程が行われ、清澄槽52では、溶融ガラス3を清澄する清澄工程が行われる。成形装置1は、成形工程を行うものであり、オバーフローダウンドロー法により溶融ガラス3からガラスリボン4を形成する。断熱構造体2では、溶融ガラス3の表面、場合によっては溶融ガラス3および形成直後のガラスリボン4の表面からの揮発成分の揮発を促進させる揮発促進工程が行われる。また、ガラス板製造装置100は、成形装置1により形成されたガラスリボン4を下方へ引き下げるローラ対を含む引き下げ装置と、ガラスリボン4を冷却する冷却工程を行う冷却装置(図示せず)と、ガラスリボン4を所定長さで切断してガラス板を得る切断工程を行う切断装置(図示せず)とを備える。なお、図示はしないが、清澄槽52と成形装置1の間に、攪拌翼などによって溶融ガラス3を攪拌することで、ガラスの均質度を向上させる攪拌装置が配置されていてもよい。
SiO2:50〜70%(55〜65%,57〜64%,58〜62%)
Al2O3:5〜20%(10〜20%,12〜18%,15〜18%)
B2O3:0〜15%(5〜15%,6〜13%,7〜12%)
MgO:0〜10%(0.01〜5%以上,0.5〜4%,0.5〜2%)
CaO:0〜10%(1〜9%,3〜8%,4〜7%,4〜6%)
SrO:0〜10%(0.5〜9%,3〜8%,3〜7%,3〜6%)
BaO:0〜10%(0〜8%,0〜3%,0〜1%,0〜0.2%)
ZrO2:0〜10%(0〜5%,0〜4%,0〜1%,0〜0.1%)
SiO2:50〜70%(55〜65%,58〜62%)
Al2O3:10〜25%(15〜20%,15〜18%)
B2O3:5〜18%(8〜14%,10〜13%)
MgO:0〜10%(1〜5%,1〜2%)
CaO:0〜20%(1〜7%,4〜7%)
SrO:0〜20%(1〜10%,1〜3%)
BaO:0〜10%(0〜2%,0〜1%)
K2O:0〜2%(0.1〜2%,0.1〜0.5%)
SnO2:0〜1%(0.01〜0.5%,0.01〜0.3%)
ただし、上記の組成中のSnO2の含有率は、複数の価数を有するSnの成分を全てSnO2として扱って換算した値である。
SiO2:50〜70%(55〜65%,57〜64%,57〜62%)
Al2O3:5〜20%(9〜18%,12〜17%)
Na2O:6〜30%(7〜20%,8〜18%,10〜15%)
また、任意成分として、以下の成分を含んでいてもよい。
Li2O:0〜8%(0〜6%,0〜2%,0〜0.6%,0〜0.4%,0〜0.2%)
B2O3:0〜5%(0〜2%,0〜1%,0〜0.8%)
K2O:0〜10%(1〜6%,2〜5%,2〜4%)
MgO:0〜10%(1〜9%,2〜8%,3〜7%,4〜7%)
CaO:0〜20%(0.1〜10%,1〜5%,2〜4%,2〜3%)
ZrO2:0〜10%(0〜5%,0〜4%,0〜1%,0〜0.1%)
SiO2:50〜70%
Al2O3:5〜20%
Na2O:6〜20%
K2O:0〜10%
MgO:0〜10%
CaO:2%超〜20%
ZrO2:0〜4.8%
さらに、好ましくは、以下の条件を満たす。
・(SiO2含有量)−(Al2O3含有量)/2=46.5〜59%
・CaO/RO(ただし、RはMg、Ca、SrおよびBaの中から選ばれる少なくとも1種である。)の含有量比が0.3超
・SrO含有量とBaO含有量の和が10%未満
・(ZrO2+TiO2)/SiO2の含有量比が0〜0.07未満
・B2O3/R12O(ただし、R1はLi、NaおよびKの中から選ばれる少なくとも1種である。)の含有量比が0〜0.1未満
SiO2:58〜68%
Al2O3:8〜15%
Na2O:10〜20%
Li2O:0〜1%
K2O:1〜5%
MgO:2〜10%
「シリカリッチ層」とは、ガラス板の厚さ方向の中心のガラス組成中におけるSi原子含有量を基準値とし、この基準値に対するガラス組成中におけるSi原子含有量の比が1.05以上となる位置からガラス板の主面までの領域を示す。
圧縮応力層の深さは、50μm以下であることが好ましい。圧縮応力層の深さは、形成直後のガラスリボンの表面からの揮発を促進することにより深くすることが可能であるが、それにより、成形適正条件の逸脱、或いは、生産性の低下を生じるためである。圧縮応力層の深さは、より好ましくは45μm以下であり、さらに好ましくは40μm以下であり、特に好ましくは38μm以下である。なお、本明細書における圧縮層応力層深さとは、ガラス板の一方の主面に沿った部分に形成される圧縮応力層の深さを示している。つまり、ガラス板の両主面のそれぞれには、上記深さの圧縮応力層が形成される。
上述したように、ガラス板内部に形成された引張応力層は、ガラス板の厚さ方向の両側以外は、略一定の応力値を有する。ガラス板の厚さ方向における両側1/10ずつを除く引張応力層の中心部分4/5(以下、単に「引張中心領域」という。)における引張応力値の最大値と最小値の差(引張応力値偏差)は、0.2MPa以下であることが好ましく、0.15MPa以下(さらには、0.10MPa以下、0.05MPa以下、0.02MPa以下)であることがより好ましい。
本実施形態のガラス板製造方法で得られるガラス板の表面のビッカース硬度は、ガラス板内部のビッカース硬度よりも大きい。すなわち、本実施形態のガラス板製造方法で得られるガラス板は、表面のビッカース硬度が向上するため、クラック発生率が低下し、より傷がつきにくく、破損しがたいという効果を得ることができる。
本実施形態のガラス板製造方法で得られるガラス板の厚さは、1.5mm以下であることが好ましい。厚さが3mm以上では、ガラス板そのものの強度が大きくなり、表面近傍に形成された圧縮応力層が十分な効果を奏さないためである。ガラス板の厚さは、1.0mm以下(さらには、0.7mm以下、0.5mm以下、0.3mm以下)であることがより好ましい。ガラス板の厚さが薄いほど、本発明の効果が顕著となる。
本実施形態のガラス板製造方法は、大きいガラス板に好適である。これは、大きなガラス板ほど、撓み量が多く、取り扱いに起因する微細な傷によりガラス板が割れやすくなるが、ガラス板表面に圧縮応力層が形成されることによって、上記問題の発生を低減できるためである。このため、本実施形態のガラス板製造方法は、例えば、幅方向が1000mm以上、2000mm以上のガラス板の製造に好適である。
図2および図3は、第1実施形態のガラス板製造装置の一部である成形ユニット10Aを示す。この成形ユニット10Aは、断熱構造体2外から断熱構造体2内に導入した気体を断熱構造体2外に排出することにより揮発促進工程を行うためのものである。このように新鮮な空気を断熱構造体2内に導入することで、断熱構造体2内における気化した揮発成分の濃度を低下させることができ、これにより溶融ガラス3の表面からの揮発成分の揮発を促進させることができる。断熱構造体2内で揮発成分が飽和状態になると、それ以上の揮発成分の揮発は進行し難くなるためである。特に、本実施形態では、流下する溶融ガラス3の表面に沿って気体を上昇させる。
次に、図7を参照して、第2実施形態のガラス板製造装置の一部である成形ユニット10Eを説明する。なお、第1実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
本発明は、オーバーフローダウンドロー法だけでなく、例えばスロットダウンドロー法にも適用可能である。この場合は、形成直後のガラスリボン4の表面からの揮発成分の揮発を促進させる揮発促進工程が行われる。
SiO2:60.9%
Al2O3:16.9%
B2O3:11.6%
MgO:1.7%
CaO:5.1%
SrO:2.6%
BaO:0.7%
K2O:0.25%
SnO2:0.13%
実施例のガラス板について、X線光電子分光装置(アルバックファイ社製Quantera SXM)を用いて、表面近傍の原子濃度を測定した。具体的には、スパッタリングによりガラス板の表面を種々の深さまで掘り下げ、各深さにおける原子濃度を測定した。測定元素としては、Siとともに、含有率が相対的に高い揮発成分であるAl、B、Ca、Sr、Baを指定し、測定元素中に占めるSiの比率を求めた。そのうち実施例1,2の結果は図8に示す通りであった。なお、揮発成分のうちでもKおよびSnの含有率は小さく、それらの量がSiの比率に与える影響は少ないと考えられるため、これらは測定元素に含めなかった。
Claims (9)
- ガラス原料を融解させて溶融ガラスを得る溶融工程と、
ダウンドロー法により、前記溶融ガラスからガラスリボンを形成する成形工程と、
前記溶融ガラスおよび前記ガラスリボンの少なくとも一方の表面からの揮発成分の揮発を促進させる揮発促進工程と、
前記ガラスリボンを冷却する徐冷工程と、
前記ガラスリボンを切断してガラス板を得る切断工程と、
を含み、
前記揮発促進工程では、前記溶融ガラスおよび前記ガラスリボンの少なくとも一方の表面に面する雰囲気における前記揮発成分の濃度を低下させることにより、前記溶融ガラスおよび前記ガラスリボンの少なくとも一方の表面からの揮発成分の揮発を促進させる、ガラス板製造方法。 - ガラス原料を融解させて溶融ガラスを得る溶融工程と、
ダウンドロー法により、前記溶融ガラスからガラスリボンを形成する成形工程と、
前記溶融ガラスおよび前記ガラスリボンの少なくとも一方の表面からの揮発成分の揮発を促進させる揮発促進工程と、
前記ガラスリボンを冷却する徐冷工程と、
前記ガラスリボンを切断してガラス板を得る切断工程と、
を含み、
前記成形工程は、断熱構造体内で成形装置を用いて行われ、
前記揮発促進工程では、前記断熱構造体外から前記断熱構造体内に導入した気体を、流下する前記溶融ガラスおよび/または引き下げられる前記ガラスリボンの表面に接触させた後に、前記断熱構造体外に排出することにより、前記溶融ガラスおよび前記ガラスリボンの少なくとも一方の表面からの揮発成分の揮発を促進させる、ガラス板製造方法。 - 前記気体を、流下する前記溶融ガラスおよび/または引き下げられる前記ガラスリボンの表面に沿って上昇させる、請求項2に記載のガラス板製造方法。
- 前記気体は、空気および/または不活性ガスである、請求項2に記載のガラス板製造方法。
- ガラス原料を融解させて溶融ガラスを得る溶融工程と、
ダウンドロー法により、前記溶融ガラスからガラスリボンを形成する成形工程と、
前記溶融ガラスおよび前記ガラスリボンの少なくとも一方の表面からの揮発成分の揮発を促進させる揮発促進工程と、
前記ガラスリボンを冷却する徐冷工程と、
前記ガラスリボンを切断してガラス板を得る切断工程と、
を含み、
前記成形工程は、断熱構造体内で成形装置を用いて行われ、
前記揮発促進工程では、前記断熱構造体内を減圧することにより、前記溶融ガラスおよび前記ガラスリボンの少なくとも一方の表面からの揮発成分の揮発を促進させる、ガラス板製造方法。 - 溶融ガラスを溝の両側からオーバーフローさせ、そのオーバーフローした溶融ガラス同士を壁面で誘導して融合させることによりガラスリボンを形成する成形装置と、
前記成形装置を取り囲むとともに前記成形装置によって形成された前記ガラスリボンを通過させるゲートを有する断熱構造体と、を備え、
前記断熱構造体には、前記溶融ガラスの表面からの揮発成分の揮発を促進させるために、前記断熱構造体外から前記断熱構造体内に導入され、前記成形装置の壁面上を流下する溶融ガラスに沿って上昇した気体を前記断熱構造体外に排出する排出口が設けられている、
ガラス板製造装置。 - 前記断熱構造体は、前記ゲートが設けられた底壁と、前記成形装置を挟んで前記底壁と対向する天井壁と、前記底壁と前記天井壁の周縁同士をつなぐ周壁とを有し、
前記排出口は、前記周壁の上部に設けられている、請求項6に記載のガラス板製造装置。 - 前記周壁の下部には、前記断熱構造体内に前記気体を導入する導入口が設けられている、請求項7に記載のガラス板製造装置。
- 前記気体は、空気および/または不活性ガスである、請求項6〜8のいずれか一項に記載のガラス板製造装置。
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