JP6861056B2 - ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置 - Google Patents
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Description
前記供給溝は、前記供給溝に供給される熔融ガラスが前記供給溝からオーバーフローする量が、前記供給溝の延在方向と、前記延在方向と直交する幅方向で均一になるような底面の形状を有し、
前記ガラス供給管から前記供給溝に供給する熔融ガラスの最大温度差が30℃以下であり、かつ、熔融ガラスの粘度が22000dPa・s以上38000dPa・s以下である熔融ガラスを前記供給溝に供給し、前記成形体の下端で前記熔融ガラスを合流させてシートガラスを成形する成形工程と、
前記成形工程で成形した前記シートガラスに局所的に発生する板厚偏差を抑制するようにシートガラスの幅方向の両端部を冷却する端部冷却工程と、を備える。
このとき、前記成形体の変形は、前記成形体の使用に伴って経時変化するクリープ変形であって、前記クリープ変形による前記成形体の所定位置の変位量に応じた張力を前記基準張力に加える、ことが好ましい。
また、前記変形が大きいほど、前記両端部の冷却を強める、ことが好ましい。
前記成形体は、最大温度差が30℃以下であり、かつ、粘度が22000dPa・s以上38000dPa・s以下である熔融ガラスの供給を受ける供給溝と、前記成形体の下端で前記熔融ガラスを合流させてシートガラスを成形するための壁面と、を有する。
前記供給溝は、前記供給溝に供給される熔融ガラスが前記供給溝からオーバーフローする量が、前記供給溝の延在方向と、前記延在方向と直交する幅方向で均一になるような底面の形状を有する。
前記製造装置は、さらに、前記成形体で成形した前記シートガラスに局所的に発生する板厚偏差を抑制するようにシートガラスの幅方向の両端部を冷却する端部冷却装置、を備える。
(ガラス基板の製造方法の全体概要)
図1は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。ガラス基板の製造方法は、熔解工程(ST1)、清澄工程(ST2)、均質化工程(ST3)、供給工程(ST4)、成形工程(ST5)、徐冷工程(ST6)、および、切断工程(ST7)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、梱包工程等を有してもよい。製造されたガラス基板は、必要に応じて梱包工程で積層され、納入先の業者に搬送される。
清澄工程(ST2)では、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酸素、CO2あるいはSO2を含んだ泡が発生する。この泡が熔融ガラス中に含まれる清澄剤(酸化スズ等)の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して放出される。その後、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酸素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、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。減圧脱泡方式は、清澄剤を用いない点で有効である。しかし、減圧脱泡方式は装置が複雑化及び大型化する。このため、清澄剤を用い、熔融ガラス温度を上昇させる清澄方法を採用することが好ましい。
供給工程(ST4)では、撹拌された熔融ガラスが成形装置に供給される。
成形工程(ST5)では、熔融ガラスをシートガラスに成形し、シートガラスの流れを作る。成形には、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、徐冷後のシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス基板を得る。切断されたガラス基板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作られる。
図2に示す熔解槽101には、図示されないバーナー等の加熱手段が設けられている。熔解槽には清澄剤が添加されたガラス原料が投入され、熔解工程(ST1)が行われる。熔解槽101で熔融した熔融ガラスは、移送管104を介して清澄管102に供給される。
清澄管102では、熔融ガラスMGの温度を調整して、清澄剤の酸化還元反応を利用して熔融ガラスの清澄工程(ST2)が行われる。具体的には、清澄管102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酸素、CO2あるいはSO2を含んだ泡が、清澄剤の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して気相空間に放出される。その後、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酸素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。清澄後の熔融ガラスは、移送管105を介して撹拌槽103に供給される。
撹拌槽103では、撹拌子103aによって熔融ガラスが撹拌されて均質化工程(ST3)が行われる。撹拌槽103で均質化された熔融ガラスは、ガラス供給管106を介して成形装置200に供給される(供給工程ST4)。
成形装置200では、オーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスからシートガラスSGが成形され(成形工程ST5)、徐冷される(徐冷工程ST6)。
切断装置300では、シートガラスSGから切り出された板状のガラス基板が形成される(切断工程ST7)。
次に、図3、図4を参照して、成形装置200が備える成形体1の構成について説明する。図3に、本実施形態の製造方法に使用できる成形体1の一例を、図4に、図3に示す成形体1を用いた本実施形態の製造方法における成形工程の一例を、それぞれ示す。成形体1は、熔融ガラスが供給される供給溝2が形成された上面3と、供給溝2の両側から溢れ出して上面3における供給溝2が延びる方向の両端部3a,3bの間から流れ落ちる熔融ガラスを誘導し、成形体1の下端4で融合させてシートガラスSGとする一対の壁面5(図3,4では一方の壁面のみが図示されている)と、壁面5の幅方向における双方の端部5a,5bの位置に形成された一対のガイド6a,6bとを備える。ガイド6a,6bは、それぞれ、端部5a,5bの位置で壁面5から突出するように互いに対向して形成されている。供給溝2から溢れ出た熔融ガラスは一対の壁面5のそれぞれを流下する。壁面5は、供給溝2から溢れ出た熔融ガラスが鉛直方向に流下する垂直壁面と、垂直壁面を流下した熔融ガラスを成形体1の下端4に導く、垂直壁面と接続した傾斜壁面と、を有する。壁面5を流下する熔融ガラスの一対の流れは成形体1の下端4で合流し、互いに合流する。このとき、ガイド6a,6bによって、壁面5に沿って流下する熔融ガラスの幅が規制され、例えば幅方向の厚さの均一性が高いシートガラスSGが連続して形成される。成形体1の下端4は、一対の壁面5同士(傾斜壁面同士)が接続した直線状の稜線を形成している。図3,4に示す符号2aは、供給溝2の底面2aであり、図3に示す符号7は、供給溝2に供給された熔融ガラスの液面7である。
このようなガラス供給管106による熔融ガラスの温度調整により、供給溝2に供給する熔融ガラスの最大温度差を、30℃以下にする。
また、熔融ガラスにおけるガイド近傍の部分の温度が液相温度よりも十分に高くなるようにすると、成形するシートガラスの幅が収縮してガラス基板としての製品幅が確保できない。また、成形体1を流下する熔融ガラス全体の温度を液相温度よりも十分に高温にすると成形体1のクリープ現象が生じ、このクリープ現象が顕著になると、製造するガラス基板の板厚の均一性が低下する。
なお、最大上面変位量Lの範囲が、L1以上Lm未満である場合、張力TをT1からTmに制御することにより、中央領域SGbの厚みが成形予定の厚みに近づいて、厚さが均一になるが、変位量LがLmを超えて変位した場合、張力Tを制御するだけでは、中央領域SGbの厚みを成形予定の厚みに近づけつつ、厚さを均一にすることが困難なため、判定部により成形体1の定期的な交換時期に到達したと判定される。
SiO2:55−80質量%
Al2O3:8−20質量%
B2O3:0−18質量%
RO 0〜17モル%(ROはMgO、CaO、SrO及びBaOの合量)、
R’2O 0〜2モル%(R’2OはLi2O、Na2O及びK2Oの合量)。
ROのうち、MgOが0〜10質量%、CaOが0〜10質量%、SrOが0〜10質量%、BaOが0〜10質量%であることが好ましい。
さらに、熔融ガラス中で価数変動する金属の酸化物(酸化スズ、酸化鉄)を合計で0.05〜1.5質量%含んでいることが好ましい。
AS2O3、Sb2O3、PbOを実質的に含まないことが好ましいが、これらを任意に含んでいてもよい。
また、ガラス中で価数変動する金属の酸化物(酸化スズ、酸化鉄)を合計で0.05〜1.5質量%含み、As2O3、Sb2O3及びPbOを実質的に含まないということは必須ではなく任意である。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、カバーガラス、磁気ディスク用ガラス、太陽電池用ガラス基板などにも適用することが可能である。
高ジルコニア系耐火物を使用した熔解槽により、下記の組成を有するように調合したガラス原料を電気熔解し、熔融ガラスを形成した。次に、形成した熔融ガラスを白金合金製の清澄管にて清澄した後、攪拌槽にて攪拌した。続いて、熔融ガラスを、成形装置200(成形体1)に供給し、オーバーフローダウンドロー法によりシートガラスを成形した。シートガラスの端部を、当該端部の粘度が1012.5dPa・sになるよう冷却ローラ8で冷却して成形したシートガラスを徐冷した後、切断して、厚さ0.4mm、サイズ2200mm×2500mmのフラットパネルディスプレイ用ガラス基板を得た。なお、当該ガラス組成物の液相粘度は50000dPa・sであり、歪点は715℃であった。
SiO2:61.5質量%、
Al2O3:20質量%、
B2O3:8.4質量%、
CaO:10質量%、
SnO2:0.1質量%。
101 熔解槽
102 清澄管
103 撹拌槽
103a 撹拌子
104,105 移送管
106 ガラス供給管
200 成形装置
300 切断装置
MG 熔融ガラス
SG シートガラス
SGa (シートガラスの)端部
1 成形体
2 供給溝
3 上面
3a,3b (上面の)端部
4 下端
5 壁面
6a,6b ガイド
7 液面
8 冷却ローラ
Claims (6)
- 熔融ガラスをガラス供給管から供給溝を有する成形体に供給し、前記成形体を用いてオーバーフローダウンドロー法によりシートガラスを成形するガラス基板の製造方法であって、
前記供給溝は、前記供給溝に供給される熔融ガラスが前記供給溝からオーバーフローする量が、前記供給溝の延在方向と、前記延在方向と直交する幅方向で均一になるような底面の形状を有し、
前記ガラス供給管から前記供給溝に供給する熔融ガラスの最大温度差が30℃以下であり、かつ、熔融ガラスの粘度が22000dPa・s以上38000dPa・s以下である熔融ガラスを前記供給溝に供給し、前記成形体の下端で前記熔融ガラスを合流させてシートガラスを成形する成形工程と、
前記成形工程で成形した前記シートガラスに局所的に発生する板厚偏差を抑制するようにシートガラスの幅方向の両端部を冷却する端部冷却工程と、を備え、前記端部冷却工程では、前記シートガラスの幅方向に前記成形体が変形していないときにかける、前記シートガラスの断面形状が目標形状になる張力を基準張力とし、前記成形体が変形していないときは、前記シートガラスの幅方向の両端部を冷却することにより前記基準張力になるよう制御し、前記成形体が変形しているときは、前記成形体の変形に応じて前記基準張力に加えた張力を前記シートガラスにかける、
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 - 前記成形体の変形は、前記成形体の使用に伴って経時変化するクリープ変形であって、前記クリープ変形による前記成形体の所定位置の変位量に応じた張力を前記基準張力に加える、請求項1に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記変形が大きいほど、前記両端部の冷却を強める、請求項1又は2に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記板厚偏差は10μm以下である、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。 - 前記成形工程において、前記成形体を流下する熔融ガラスの温度が前記熔融ガラスの液相温度よりも10℃〜150℃高くなるように、前記熔融ガラスを加熱する、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。 - 熔融ガラスをガラス供給管から供給溝を有する成形体に供給し、前記成形体を用いてオーバーフローダウンドロー法によりシートガラスを成形するガラス基板の製造装置であって、
前記成形体は、最大温度差が30℃以下であり、かつ、粘度が22000dPa・s以上38000dPa・s以下である熔融ガラスの供給を受ける供給溝と、前記成形体の下端で前記熔融ガラスを合流させてシートガラスを成形するための壁面と、を有し、
前記供給溝は、前記供給溝に供給される熔融ガラスが前記供給溝からオーバーフローする量が、前記供給溝の延在方向と、前記延在方向と直交する幅方向で均一になるような底面の形状を有し、
さらに、前記成形体で成形した前記シートガラスに局所的に発生する板厚偏差を抑制するようにシートガラスの幅方向の両端部を冷却する端部冷却装置、を備え、前記端部冷却装置は、前記シートガラスの幅方向に前記成形体が変形していないときにかける、前記シートガラスの断面形状が目標形状になる張力を基準張力とし、前記成形体が変形していないときは、前記シートガラスの幅方向の両端部を冷却することにより前記基準張力になるよう制御し、前記成形体が変形しているときは、前記成形体の変形に応じて前記基準張力に加えた張力を前記シートガラスにかけるものである、
ことを特徴とするガラス基板の製造装置。
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