KR20240016446A - 유리 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 유리는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 1~5%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%, MgO 0~4%, CaO 3~11%, SrO 0~4%, BaO 0~11%를 함유하고, 변형점이 715℃보다 높은 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 유리에 관한 것이고, 특히 유기 EL 디스플레이의 기판에 바람직한 유리에 관한 것이다.
유기 EL 디스플레이 등의 전자 디바이스는 박형이고 동영상 표시에 우수하고 소비 전력도 적은 점에서, 휴대전화의 디스플레이 등의 용도에 사용되고 있다.
유기 EL 디스플레이의 기판으로서, 유리판이 널리 사용되고 있다. 이 용도의 유리판에는, 주로 이하의 특성이 요구된다.
(1) 열처리 공정으로 성막된 반도체 물질 중에 알칼리 이온이 확산되는 사태를 방지하기 위해서, 알칼리 금속 산화물의 함유량이 적은 것,
(2) 유리판을 저렴화하기 위해서, 생산성이 우수한 것, 특히 내실투성이나 용융성이 우수한 것,
(3) p-Si·TFT의 제조 공정에 있어서, 열 수축을 저감시키기 위해서 변형점이 높은 것,
(4) 반송 공정에서의 자체 중량 휨을 경감시키기 위해서 비영률이 높은 것.
상기 (3)에 대해서 상술하면, p-Si·TFT의 제조 공정에는 400~600℃의 열처리 공정이 존재하고, 이 열처리 공정으로 유리판에 열 수축이라고 불리는 미소한 치수 변화가 생긴다. 열 수축이 크면, TFT의 화소 피치에 어긋남이 생겨 표시 불량의 원인이 된다. 유기 EL 디스플레이의 경우, 수ppm 정도의 치수 수축에도 표시 불량이 될 우려가 있어, 저열 수축의 유리판이 요구되고 있다. 또한, 유리판이 받는 열처리 온도가 높을수록 열 수축이 커진다.
유리판의 열 수축을 저감시키는 방법으로서, 유리판을 형성한 후 서냉점 부근에서 어닐링 처리를 행하는 방법이 있다. 그러나, 어닐링 처리는 장시간을 요하기 때문에, 유리판의 제조 비용이 상승해버린다.
다른 방법으로서, 유리판의 변형점을 높게 하는 방법이 있다. 변형점이 높을수록 p-Si·TFT의 제조 공정에서 열 수축이 생기기 어려워진다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 고변형점의 유리판이 개시되어 있다. 그러나, 변형점이 높으면 생산성이 저하하기 쉬워진다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 보아 이루어진 것이고, 그 기술적 과제는 생산성(특히, 내실투성)이 우수함과 아울러 비영률이 높고, 게다가 p-Si·TFT의 제조 공정으로 열 수축이 작은 유리를 창안하는 것이다.
본 발명자는 다양한 실험을 반복한 결과, 저알칼리 유리나 무알칼리 유리의 유리 조성과 변형점을 엄밀하게 규제함으로써, 상기 기술적 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 유리는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 1~5%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%, MgO 0~4%, CaO 3~11%, SrO 0~4%, BaO 0~11%를 함유하고, 변형점이 715℃보다 높은 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「Li2O+Na2O+K2O」란 Li2O, Na2O 및 K2O의 합량을 가리킨다. 「변형점」은 ASTM C336의 방법에 근거하여 측정한 값을 가리킨다.
제 2 로, 본 발명의 유리는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 1.5~4%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.1% 미만, MgO 0~3%, CaO 4~10%, SrO 1~4%, BaO 4~11%를 함유하는 것이 바람직하다.
제 3 으로, 본 발명의 유리는 질량%비로 SiO2/Al2O3이 2.5~3.1인 것이 바람직하다.
제 4 로, 본 발명의 유리는 질량%비로 CaO/BaO가 4.0 이하인 것이 바람직하다.
제 5 로, 본 발명의 유리는 추가로 SnO2를 0.001~1질량% 포함하는 것이 바람직하다.
제 6 으로, 본 발명의 유리는 비영률, 즉 영률을 밀도로 나눈 값이 29.5㎬/g·㎝-3보다 큰 것이 바람직하다.
제 7 로, 본 발명의 유리는 고온 점도 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 1650℃ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 「고온 점도 102.5포와즈에 있어서의 온도」는 백금구 인상법으로 측정 가능하다.
제 8 로, 본 발명의 유리는 액상 온도가 1310℃보다 낮은 것이 바람직하다. 여기에서, 「액상 온도」는 표준체 30메쉬(500㎛)를 통과하고 50메쉬(300㎛)에 남는 유리 분말을 백금 보트에 넣은 후, 온도 구배로 중에 24시간 유지하여 결정을 석출하는 온도를 측정함으로써 산출 가능하다.
제 9 로, 본 발명의 유리는 액상 온도에 있어서의 점도가 104.2dPa·s 이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 「액상 온도에 있어서의 점도」는 백금구 인상법으로 측정 가능하다.
제 10 으로, 본 발명의 유리는 평판 형상이고, 판 두께방향의 중앙부에 오버플로우 합류면을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 오버플로우 다운드로우법으로 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
제 11 로, 본 발명의 유리는 유기 EL 디바이스에 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유리는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 1~5%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%, MgO 0~4%, CaO 3~11%, SrO 0~4%, BaO 0~11%를 함유하고, 변형점이 715℃보다 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유리는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 1~5%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%, MgO 0~4%, CaO 3~11%, SrO 0~4%, BaO 0~11%를 함유하는 것을 특징으로 한다. 상기한 바와 같이 각 성분의 함유량을 한정한 이유를 이하에 나타낸다. 또한, 각 성분의 함유량의 설명에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, % 표시는 질량%를 의미한다.
SiO2는 유리 골격을 형성함과 아울러, 변형점을 높이는 성분이다. SiO2의 함유량은 55~70%이고, 바람직하게는 58~64%, 특히 59~62%이다. SiO2의 함유량이 적으면, 변형점이나 내산성이 저하하기 쉬워지고, 또한 밀도가 높아지기 쉽다. 한편, SiO2의 함유량이 많으면, 고온 점도가 높아지고 용융성이 저하하기 쉬워지는 것에 추가해서, 유리 성분의 발란스가 무너지고 크리스토발라이트 등의 실투 결정이 석출되어 액상 온도가 높아지기 쉽다. 또한, HF에 의한 에칭 속도가 저하하기 쉬워진다.
Al2O3은 변형점을 향상시키는 성분이고, 또한 영률을 향상시키는 성분이다. Al2O3의 함유량은 15~25%이고, 바람직하게는 17~23%, 특히 18~22%이다. Al2O3의 함유량이 적으면, 변형점이나 비영률이 저하하기 쉬워진다. 한편, Al2O3의 함유량이 많으면, 멀라이트나 장석계의 실투 결정이 석출되어 액상 온도가 높아지기 쉽다.
질량%비 SiO2/Al2O3은 고변형점과 고내실투성을 양립하기 위해서 중요한 성분비율이다. 양 성분은 상기와 같이 변형점을 향상시키는 효과를 갖지만, SiO2의 양이 상대적으로 많아지면 크리스토발라이트 등의 실투 결정이 석출되기 쉬워진다. 한편, Al2O3의 양이 상대적으로 많아지면, 멀라이트나 아놀사이트 등의 알칼리 토류 알루미노실리케이트계의 실투 결정이 석출되기 쉬워진다. 따라서, 몰%비 SiO2/Al2O3은 바람직하게는 2.5~4, 2.6~3.5, 2.7~3.3, 특히 2.7~3.1이다.
B2O3은 용융성과 내실투성을 향상시키는 성분이다. B2O3의 함유량은 1~5%이고, 바람직하게는 1.5~4%, 1.5초과~3%, 특히 2~3% 미만이다. B2O3의 함유량이 적으면, 용융성이 저하하기 쉬워지고 또한 액상 온도가 높아지기 쉽다. 또한, 내완충된 불화수소산성(내BHF성)이 저하하기 쉬워진다. 또한, B2O3의 함유량이 많으면, 변형점, 내산성, 비영률이 저하하기 쉬워진다. 또한, B2O3의 도입 원료로부터 수분이 유리 중에 혼입되기 쉬워져 β-OH값이 커지기 쉽다. 또한, 변형점을 가급적으로 향상시키고 싶은 경우 B2O3의 함유량은 1~3% 미만이 바람직하고, 또한 용융성을 가급적으로 향상시키고 싶은 경우 B2O3의 함유량은 3초과~5%가 바람직하다.
Li2O, Na2O 및 K2O는 용융성을 높임과 아울러 용융 유리의 전기 저항율을 저하시키는 성분이지만, Li2O, Na2O 및 K2O를 다량으로 함유시키면 알칼리 이온의 확산에 의해 반도체 물질의 오염을 야기할 우려가 생긴다. 따라서, Li2O+Na2O+K2O의 함유량은 0~0.5%이고, 바람직하게는 0.01~0.3%, 0.02~0.2%, 특히 0.03~0.1% 미만이다. 또한, Na2O의 함유량은 바람직하게는 0~0.3%, 0.01~0.3%, 0.02~0.2%, 특히 0.03~0.1% 미만이다.
MgO는 용융성이나 영률을 향상시키는 성분이다. MgO의 함유량은 0~4%이고, 바람직하게는 0~3%, 1~3%, 특히 2~3%이다. MgO의 함유량이 적으면 강성을 확보하기 어려워짐과 아울러, 용융성이 저하하기 쉬워진다. 한편, MgO의 함유량이 많으면 멀라이트나 크리스토발라이트의 실투 결정이 석출되기 쉬워짐과 아울러, 변형점이 현저하게 저하할 우려가 있다.
CaO는 변형점을 저하시키지 않고, 고온 점성을 내리고 용융성을 현저히 높이는 성분이다. 또한, CaO는 알칼리 토류 금속 산화물 중에서는 도입 원료가 비교적 저렴하기 때문에 원료 가격을 저렴화하는 성분이다. 또한, 영률을 향상시키는 성분이다. CaO의 함유량은 3~11%이고, 바람직하게는 4~10%, 5~10%, 특히 5~9%이다. CaO의 함유량이 적으면, 상기 효과를 누리기 어려워진다. 한편, CaO의 함유량이 많으면 유리가 실투하기 쉬워짐과 아울러, 밀도가 상승하기 쉬워진다.
SrO는 분상을 억제하고, 또한 내실투성을 향상시키는 성분이다. 또한, 변형점을 저하시키지 않고, 고온 점성을 내리고 용융성을 높이는 성분이다. 한편, SrO의 함유량이 많으면, 유리 성분의 발란스가 무너지고 장석계의 실투 결정이 석출되기 쉬워져, 오히려 내실투성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, SrO의 함유량은 0~4%이고, 바람직하게는 0~3%, 0~2.5%, 특히 0.5~2.5%이다.
BaO는 알칼리 토류 금속 산화물 중에서는 멀라이트계나 아놀사이트계의 실투 결정의 석출을 억제하는 효과가 높은 성분이다. BaO의 함유량은 바람직하게는 0~11%, 2~11%, 3~11%, 4~9%, 특히 5~8%이다. BaO의 함유량이 적으면, 멀라이트계나 아놀사이트계의 실투 결정이 석출되기 쉬워진다. 한편, BaO의 함유량이 많으면 Ba를 포함하는 실투 결정이 석출되기 쉬워짐과 아울러, 고온 점도가 너무 높아져 용융성이 저하하기 쉬워진다.
질량%비 CaO/BaO는 아놀사이트 결정의 석출 온도를 억제하기 위해서 중요한 성분 비율이다. 질량%비 CaO/BaO는 바람직하게는 4.0 이하, 3.5 이하, 3.0 이하, 2.5 이하, 특히 0.1~2.0이다.
상기 성분 이외에도, 예를 들면 이하의 성분을 첨가해도 좋다.
ZnO는 용융성을 향상시키는 성분이지만, ZnO를 다량으로 함유시키면, 유리가 실투하기 쉬워지고 또한 변형점이 저하하기 쉬워진다. 따라서, ZnO의 함유량은 바람직하게는 0~5%, 0~3%, 0~0.5%, 특히 0~0.2%이다.
P2O5는 변형점을 향상시키는 성분이지만, P2O5를 다량으로 함유시키면 유리가 분상하기 쉬워진다. 따라서, P2O5의 함유량은 바람직하게는 0~1.5%, 0~1.2%, 특히 0~0.1% 미만이다.
TiO2는 고온 점성을 내리고 용융성을 높이는 성분임과 아울러, 내솔라리제이션성을 억제하는 성분이지만, TiO2를 다량으로 함유시키면 유리가 착색되어 투과율이 저하하기 쉬워진다. 따라서, TiO2의 함유량은 바람직하게는 0~5%, 0~3%, 0~1%, 특히 0~0.02%이다.
ZrO2, Y2O3, Nb2O5, La2O3에는 변형점, 영률 등을 향상시키는 작용이 있다. 그러나, 이들의 성분의 함유량이 많으면, 밀도가 증가하기 쉬워진다. 따라서, ZrO2, Y2O3, Nb2O5, La2O3의 함유량은 각각 0~5%, 0~3%, 0~1%, 0~0.1% 미만, 특히 0~0.05% 미만이 바람직하다. Y2O3과 La2O3의 합량은 0.1% 미만이 더욱 바람직하다.
Fe2O3은 용융 유리의 전기 저항율을 저하시키는 성분이다. Fe2O3의 함유량은 바람직하게는 0.001~0.1%, 0.005~0.05%, 특히 0.008~0.015%이다. Fe2O3의 함유량이 적으면, 상기의 효과를 누리기 어려워진다. 한편, Fe2O3의 함유량이 많으면, 유리판의 투과율이 저하하기 쉬워진다. 또한, 전기 용융을 행하는 경우, Fe2O3을 적극적으로 도입하는 쪽이 바람직하고, 그 경우 Fe2O3의 함유량은 0.005~0.03%, 0.008~0.025%, 특히 0.01~0.02%가 바람직하다.
SnO2는 고온 영역에서 양호한 청징 작용을 갖는 성분임과 아울러, 변형점을 향상시키는 성분이고 또한 고온 점성을 저하시키는 성분이다. SnO2의 함유량은 바람직하게는 0~1%, 0.001~1%, 0.01~0.5%, 특히 0.05~0.3%이다. SnO2의 함유량이 많으면, SnO2의 실투 결정이 석출되기 쉬워진다. 또한, SnO2의 함유량이 적으면, 상기 효과를 누리기 어려워진다.
유리 특성이 손상되지 않는 한, 청징제로서 F2, Cl2, SO3, C, 또는 Al, Si 등의 금속 분말을 5%까지 첨가할 수 있다. 또한, 청징제로서 CeO2 등도 1%까지 첨가할 수 있다.
As2O3과 Sb2O3은 청징제로서 유효하고, 본 발명의 유리는 이들 성분의 도입을 완전히 배제하는 것은 아니지만, 환경적 관점에서 이들 성분을 극력 사용하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 유리 중에 As2O3을 다량으로 함유시키면 내솔라리제이션성이 저하하는 경향이 있기 때문에, 그 함유량은 0.1% 이하가 바람직하고, 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 여기에서, 「실질적으로 As2O3을 함유하지 않는다」란 유리 조성 중의 As2O3의 함유량이 0.05% 미만인 경우를 가리킨다. 또한, Sb2O3의 함유량은 0.2% 이하, 특히 0.1% 이하가 바람직하고, 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 여기에서, 「실질적으로 Sb2O3을 함유하지 않는다」란 유리 조성 중의 Sb2O3의 함유량이 0.05% 미만인 경우를 가리킨다.
Cl은 저알칼리 유리의 용융을 촉진하는 효과가 있고, Cl을 첨가하면 용융 온도를 저온화할 수 있음과 아울러 청징제의 작용을 촉진시킬 수 있다. 또한, 용융 유리의 β-OH값을 저하시키는 효과를 갖는다. 그러나, Cl의 함유량이 너무 많으면, 변형점이 저하하기 쉬워진다. 따라서, Cl의 함유량은 바람직하게는 0.5% 이하, 특히 0.001~0.2%이다. 또한, Cl의 도입 원료로서, 염화스트론튬 등의 알칼리 토류 금속 산화물의 염화물, 또는 염화알루미늄 등의 원료를 사용할 수 있다.
본 발명의 유리는 이하의 유리 특성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 유리에 있어서, 변형점은 715℃ 초과이고, 바람직하게는 720℃ 이상, 730℃ 이상, 특히 740~850℃이다. 변형점이 낮으면, p-Si·TFT의 제조 공정에 있어서 유리판이 열 수축하기 쉬워진다.
밀도는 바람직하게는 2.65g/㎤ 이하, 2.60g/㎤ 이하, 특히 2.57g/㎤ 이하이다. 밀도가 높으면, 비영률이 높아져 유리가 자체 중량으로 휘어지기 쉬워진다.
30~380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수는 바람직하게는 33×10-7~43×10-7/℃, 특히 35×10-7~39×10-7/℃이다. 30~380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수가 상기 범위 이외가 되면, 주변 부재의 열팽창계수와 정합하지 않고, 주변 부재의 박리나 유리판의 휨이 발생하기 쉬워진다. 여기에서, 「30~380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수」는 딜라토미터로 측정한 값을 가리킨다.
HF에 의한 에칭 속도는 바람직하게는 0.8㎛/분 이상, 0.9㎛/분 이상, 특히 1㎛/분 이상이다. HF에 의한 에칭 속도가 낮으면, 슬리밍 공정으로 유리판을 박판화하기 어려워진다. 여기에서, 「HF의 에칭 속도」는 경면 연마한 유리 표면의 일부를 폴리이미드 테이프로 마스크한 후, 20℃의 5질량% HF 수용액으로 30분간의 조건으로 에칭을 했을 때의 에칭 깊이로부터 산출한 값을 가리킨다.
액상 온도는 바람직하게는 1310℃ 미만, 1280℃ 이하, 특히 1260℃ 이하이다. 액상 온도가 높으면, 오버플로우 다운드로우법 등으로의 성형시에 실투 결정이 발생하여 유리판의 생산성이 저하하기 쉬워진다.
액상 온도에 있어서의 점도는 바람직하게는 104.2dPa·s 이상, 104.4dPa·s 이상, 104.6dPa·s 이상, 104.8dPa·s 이상, 특히 104.5dPa·s 이상이다. 액상 온도에 있어서의 점도가 낮으면, 오버플로우 다운드로우법 등으로의 성형시에 실투 결정이 발생하여 유리판의 생산성이 저하하기 쉬워진다.
고온 점도 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 바람직하게는 1650℃ 이하, 1620℃ 이하, 1610℃ 이하, 특히 1600℃ 이하이다. 고온 점도 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 높아지면, 유리 용해가 곤란해져 유리판의 제조 비용이 상승한다.
비영률은 바람직하게는 29.5㎬/g·㎝-3 초과, 30㎬/g·㎝-3 이상, 30.5㎬/g·㎝-3 이상, 특히 31㎬/g·㎝-3 이상이다. 비영률이 높으면, 유리판이 자체 중량으로 휘어지기 쉬워진다.
본 발명의 유리에 있어서, β-OH값을 저하시키면 변형점을 높일 수 있다. β-OH값은 바람직하게는 0.30/㎜ 이하, 0.25/㎜ 이하, 0.20/㎜ 이하, 특히 0.15/㎜ 이하이다. β-OH값이 너무 크면, 변형점이 저하하기 쉬워진다. 또한, β-OH값이 너무 작으면, 용융성이 저하하기 쉬워진다. 따라서, β-OH값은 바람직하게는 0.01/㎜ 이상, 특히 0.05/㎜ 이상이다.
β-OH값을 저하시키는 방법으로서, 이하의 방법을 들 수 있다. (1) 함수량이 낮은 원료를 선택한다. (2) 유리 중의 수분량을 감소시키는 성분(Cl, SO3 등)을 첨가한다. (3) 로 내 분위기 중의 수분량을 저하시킨다. (4) 용융 유리 중에서 N2 버블링을 행한다. (5) 소형 용융로를 채용한다. (6) 용융 유리의 유량을 빨리한다. (7) 전기 용융법을 채용한다.
여기에서, 「β-OH값」은 FT-IR을 사용하여 유리의 투과율을 측정하고, 하기의 식을 이용하여 구한 값을 가리킨다.
β-OH값 = (1/X)log(T1/T2)
X: 유리 두께(㎜)
T1: 참조 파장 3846cm-1에 있어서의 투과율(%)
T2: 수산기 흡수 파장 3600cm-1 부근에 있어서의 최소 투과율(%)
본 발명의 유리는 평판 형상이고, 판 두께방향의 중앙부에 오버플로우 합류면을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 오버플로우 다운드로우법으로 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 오버플로우 다운드로우법이란 설형의 내화물의 양측으로부터 용융 유리를 넘치게 해서, 넘친 용융 유리를 설형의 하단에 합류시키면서 하방으로 연신 성형하여 평판 형상으로 성형하는 방법이다. 오버플로우 다운드로우법에서는 유리판의 표면이 되어야 할 면은 내화물에 접촉하지 않고, 자유 표면의 상태로 성형된다. 이 때문에, 미연마로 표면 품위가 양호한 유리판을 염가로 제조할 수 있고, 대면적화나 박육화도 용이하다.
오버플로우 다운드로우법 이외에도, 예를 들면 스롯 다운드로우법, 리드로우법, 플로트법, 롤 아웃법으로 유리판을 성형하는 것도 가능하다.
본 발명의 유리에 있어서, 두께(평판 형상의 경우, 판 두께)는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1.0㎜ 이하, 0.7㎜ 이하, 0.5㎜ 이하, 특히 0.4㎜ 이하이다. 판 두께가 작을수록 유기 EL 디바이스를 경량화하기 쉬워진다. 또한, 두께는 유리 제조시의 유량이나 판 인장 속도 등으로 조정 가능하다.
본 발명의 유리를 공업적으로 제조하는 방법으로서는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 1~5%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%, MgO 0~4%, CaO 3~11%, SrO 0~4%, BaO 0~11%를 함유하고, 변형점이 715℃보다 높은 유리판의 제조 방법으로서, 조합된 유리 배치를 용융로에 투입하고, 가열 전극에 의한 통전 가열을 행함으로써 용융 유리를 얻는 용융 공정과, 얻어진 용융 유리를 오버플로우 다운드로우법에 의해 판 두께 0.1~0.7㎜의 평판 형상의 유리로 성형하는 성형 공정을 갖는 것이 바람직하다.
유리판의 제조 공정은 일반적으로 용융 공정, 청징 공정, 공급 공정, 교반 공정, 성형 공정을 포함한다. 용융 공정은 유리 원료를 조합한 유리 배치를 용융하여 용융 유리를 얻는 공정이다. 청징 공정은 용융 공정으로 얻어진 용융 유리를 청징제 등의 작용에 의해 청징하는 공정이다. 공급 공정은 각 공정간에 용융 유리를 이송하는 공정이다. 교반 공정은 용융 유리를 교반하여 균질화하는 공정이다. 성형 공정은 용융 유리를 평판 형상의 유리로 성형하는 공정이다. 또한, 필요에 따라서, 상기 이외의 공정, 예를 들면 용융 유리를 성형에 적합한 상태로 조절하는 상태 조절 공정을 교반 공정 후에 도입해도 좋다.
종래의 저알칼리 유리를 공업적으로 제조하는 경우, 일반적으로 버너의 연소 불꽃에 의한 가열에 의해 용융되고 있었다. 버너는, 통상 용융 가마의 상방에 배치되어 있고, 연료로서 화석 연료, 구체적으로는 중유 등의 액체 연료나 LPG 등의 기체 연료 등이 사용되고 있다. 연소 불꽃은 화석 연료와 산소 가스와 혼합함으로써 얻을 수 있다. 그러나, 이 방법에서는 용융시에 용융 유리 중에 많은 수분이 혼입되기 때문에 β-OH값이 상승하기 쉬워진다. 따라서, 본 발명의 유리를 제조함에 따라, 가열 전극에 의한 통전 가열을 행하는 것이 바람직하고, 버너의 연소 불꽃에 의한 가열을 행하지 않고 가열 전극에 의한 통전 가열만으로 용융하는 것이 더욱 바람직하다. 이것에 의해, 용융시에 용융 유리 중에 수분이 혼입하기 어려워지기 때문에, β-OH값을 0.40/㎜ 이하, 0.30/㎜ 이하, 0.20/㎜ 이하, 특히 0.15/㎜ 이하로 규제하기 쉬워진다. 또한, 가열 전극에 의한 통전 가열을 행하면, 용융 유리를 얻기 위한 질량당 에너지량이 저하함과 아울러, 용융 휘발물이 적어지기 때문에 환경 부하를 저감시킬 수 있다.
가열 전극에 의한 통전 가열은 용융 가마 내의 용융 유리에 접촉하도록 용융 가마의 저부 또는 측부에 설치된 가열 전극에 교류 전압을 인가함으로써 행하는 것이 바람직하다. 가열 전극에 사용하는 재료는 내열성과 용융 유리에 대한 내식성을 구비하는 것이 바람직하고, 예를 들면 산화주석, 몰리브덴, 백금, 로듐 등이 사용 가능하고, 특히 몰리브덴이 바람직하다.
본 발명의 유리는 알칼리 금속 산화물의 함유량이 소량이기 때문에, 고알칼리 함유 유리와 비교해서 전기 저항율이 높다. 따라서, 가열 전극에 의한 통전 가열을 저알칼리 유리에 적용하는 경우, 용융 유리뿐만 아니라 용융 가마를 구성하는 내화물에도 전류가 흘러 용융 가마를 구성하는 내화물이 조기에 손상될 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해서, 로 내 내화물로서 전기 저항율이 높은 지르코니아계 내화물, 특히 지르코니아 전기 주조 벽돌을 사용하는 것이 바람직하고, 또한 용융 유리(유리 조성) 중에 전기 저항율을 저하시키는 성분(Li2O, Na2O, K2O, Fe2O3 등)을 소량 도입하는 것이 바람직하고, 특히 Li2O, Na2O, K2O 등을 소량 도입하는 것이 바람직하다. 또한, Fe2O3의 함유량은 0.005~0.03질량%, 0.008~0.025질량%, 특히 0.01~0.02질량%가 바람직하다. 또한, 지르코니아계 내화물 중의 ZrO2의 함유량은 바람직하게는 85질량% 이상, 특히 90질량% 이상이다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 근거하여 설명한다.
표 1, 2는 본 발명의 실시예(시료 No.1~32)를 나타내고 있다. 또한, 표 중에서 「N.A.」는 미측정인 것을 의미한다. 또한, 표 중에서는 각 시료의 Fe2O3의 함유량이 명시되어 있지 않지만, 각 시료는 유리 조성 중에, 미량 성분으로서 Fe2O3을 0.001~0.008질량% 포함하고 있다. 또한, 표 중에서는 각 시료의 β-OH값이 명시되어 있지 않지만, 각 시료의 β-OH값은 0.05~0.15/㎜이었다.
우선, 표 중의 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합한 유리 배치를 백금 도가니에 넣고, 1600~1650℃에서 24시간 용융했다. 유리 배치의 용해에 있어서는 백금 스터러를 사용하여 교반하고 균질화를 행했다. 이어서, 용융 유리를 카본판 상에 흘려보내 판 형상으로 형성한 후, 서냉점 부근의 온도에서 30분간 서냉했다. 얻어진 각 시료에 대해서, 30~380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수(α), 밀도(Density), β-OH값, HF의 에칭 속도(HF etching rate), 변형점(Ps), 서냉점(Ta), 연화점(Ts), 고온 점도 104.5dPa·s에 있어서의 온도, 고온 점도 104.0dPa·s에 있어서의 온도, 고온 점도 103.0dPa·s에 있어서의 온도, 고온 점도 102.5dPa·s에 있어서의 온도, 액상 온도(TL), 및 액상 점도(logη at TL), 영률(Young's modulus) 및 비영률(Specific modulus)을 평가했다.
30~380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수(α)는 딜라토미터로 측정한 값이다.
밀도는 주지의 아르키메데스법에 의해 측정한 값이다.
β-OH값은 상기의 방법에 의해 측정한 값이다.
HF의 에칭 속도는 경면 연마한 유리 표면의 일부를 폴리이미드 테이프로 마스크한 후, 20℃의 5질량% HF 수용액으로 30분간의 조건으로 에칭을 했을 때의 에칭 깊이로부터 산출한 값이다.
변형점(Ps), 서냉점(Ta), 연화점(Ts)은 ASTM C336 및 C338의 방법에 근거하여 측정한 값이다.
고온 점도 104.5dPa·s, 104.0dPa·s, 103.0dPa·s 및 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 백금구 인상법으로 측정한 값이다.
액상 온도(TL)는 표준체 30메쉬(체 눈크기 500㎛)를 통과하고 50메쉬(체 눈크기 300㎛)에 남는 유리 분말을 백금 보트에 넣고, 온도 구배로 중에 24시간 유지하여 결정(초기 모양)이 석출되는 온도를 측정한 값이다.
액상 점도(log10ηTL)는 액상 온도(TL)에 있어서의 유리의 점도를 백금구 인상법으로 측정한 값이다.
영률은 주지의 공진법을 이용하여 측정한 값이다. 비영률은 영률을 밀도로 나눈 값이다.
표 1, 2로부터 명백한 바와 같이, 시료 No. 1~32는 알칼리 금속 산화물의 함유량이 적고, 변형점이 725℃ 이상, 고온 점도 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 1640℃ 이하, 액상 온도가 1302℃ 이하, 액상 온도에 있어서의 점도가 104.32dPa·s 이상, 비영률이 30.4㎬/g·㎝-3 이상이었다. 따라서, 시료 No. 1~32는 유기 EL 디스플레이의 기판으로서 바람직하게 사용 가능하다고 생각된다.
Claims (11)
- 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 2.6~5%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%, MgO 0~4%, CaO 3~11%, SrO 0~4%, BaO 0~11%를 함유하고, 질량%비로 SiO2/Al2O3이 2.5~3.3이고, 변형점이 715℃보다 높은 것을 특징으로 하는 유리.
- 제 1 항에 있어서,
유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 55~70%, Al2O3 15~25%, B2O3 2.6~4%, Li2O+Na2O+K2O 0~0.1% 미만, MgO 0~3%, CaO 4~10%, SrO 1~4%, BaO 4~11%를 함유하는 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
질량%비로 SiO2/Al2O3이 2.5~3.1인 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
질량%비로 CaO/BaO가 4.0 이하인 것을 특징으로하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
추가로 SnO2를 0.001~1질량% 포함하는 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
비영률이 29.5㎬/g·㎝-3보다 큰 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
고온 점도 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 1650℃ 이하인 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
액상 온도가 1310℃보다 낮은 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
액상 온도에 있어서의 점도가 104.2dPa·s 이상인 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
평판 형상이고, 판 두께방향의 중앙부에 오버플로우 합류면을 갖는 것을 특징으로 하는 유리. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
유기 EL 디바이스에 사용하는 것을 특징으로 하는 유리.
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