TWI388524B

TWI388524B - 融化玻璃用耐熱材料、玻璃物品製造裝置以及玻璃物品的製造方法

Info

Publication number: TWI388524B
Application number: TW095129862A
Authority: TW
Inventors: Yasuhisa Kada; Tatuya Takaya
Original assignee: Nippon Electric Glass Co
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2006-08-15
Publication date: 2013-03-11
Also published as: TW200708491A; KR20080036163A; WO2007020887A1

Description

融化玻璃用耐熱材料、玻璃物品製造裝置以及玻璃物品的製造方法

本發明是關於一種用以製造玻璃物品的裝置及構成此裝置的耐熱材料以及使用此裝置的玻璃物品的製造方法。

各種玻璃物品的製造技術是藉由突破許多困難的課題而發展起來。例如，以發展顯著的支持平板顯示器等各種資訊機器的主要部件之一的、以作為在圖像顯示面中使用的薄板玻璃及液晶背光而利用之細管玻璃為代表的各種玻璃物品製造技術，藉由業者致力於實現高成形尺寸精度、進而實現高均質性之課題，此技術已得到進一步提高。

妨礙玻璃物品均質度的原因有：熔融玻璃中的未熔解物或結晶沈澱物、條紋(threads、strings、streaks、cord)、擦傷(scratch)、結(knot)、盤痕(cord)、擦痕(striae)、貓抓狀擦傷(catscratch)、斑紋(ream)等種種，但熔融玻璃中的氣泡(seed、buble、blister)亦是一般所熟知的缺陷之一。熔融玻璃中的氣泡缺陷數量的增加，不僅使玻璃物品的品質下降，而且就使玻璃物品的製造效率下降方面而言亦並不好。

就上述觀點而言，為了減少熔融玻璃中的氣泡數量，迄今為止已研製有多項發明。特別是近年來受到關注的問題是：存在於熔融玻璃中成為玻璃物品缺陷之具有細微尺寸的氧氣泡。這是關注在含鉑玻璃製造裝置與熔融玻璃之界面中產生氧氣泡之問題，作為其對策，專利文獻1中記載有：熔融玻璃中產生含氧氣泡的產生原因，一般認為是因存在於熔融玻璃中的水的分解而生成的氫氣通過一種構成玻璃熔融裝置的鉑而散失到系統外，故造成殘留於熔融玻璃中的氧形成氣泡，其解決對策是減少玻璃中的β-OH。又，專利文獻2中研製的發明是，可藉由在鉑表面上形成不透過氫、氧的包膜而抑制氣泡產生。進而，專利文獻3中揭示的發明是，控制熔融容器外部的氫分壓。專利文獻4中研製的發明則是，可藉由將熔融容器製成雙重構造，而將內側容器內氣泡的產生減至最小。

【專利文獻1】日本專利特表2001-500098號公報

【專利文獻2】日本專利特表2004-523449號公報

【專利文獻3】日本專利特表2001-503008號公報

【專利文獻4】日本專利特開2003-95663號公報

但，為了減少熔融玻璃中所產生的細微氧氣泡，僅以先前研製的發明尚不充分。例如，若利用專利文獻1中使玻璃組成中含有氯以作為減少玻璃中的β-OH之方法，則有時在玻璃物品的再加熱處理中易產生氯，在利用如玻璃覆晶接合技術(chip-on-glass)的精密配線構造的玻璃基板等的用途時，會出現因所產生的氯而造成難以實現高性能之問題。又，於如專利文獻2在鉑表面形成包膜之情形時，由於玻璃製造條件所產生的熱衝擊或機械衝擊，而使得包膜易破損，即使在包膜上產生少許破損部位，亦有使熔融玻璃中產生致命性缺陷的危險。又，如專利文獻3中為了控制氫分壓而調整水蒸氣分壓，有時由於伴隨各步驟中的溫度差進行高溫環境下的分壓控制，而使得對長期持續地獲得步驟間平衡且同時使其穩定化的控制變得困難，因而難以長期保持穩定生產。又，如專利文獻4中的雙重構造的構成，即使可在熔融裝置的有限部分實現，但是在有可能產生氣泡的所有部位均採用相同構成，則有時亦存在構造上的限制而無法實現相對應的物件。

根據以上觀點，本發明者等確定本發明之課題在於提供一種可抑制熔融玻璃中妨礙其均質性的含氧氣泡且亦可提高熔融設備的耐久性的融化玻璃用耐熱材料、及使用此耐熱材料的玻璃物品製造裝置、進而提供可藉由此玻璃物品製造裝置而實現的玻璃物品製造方法。

即，本發明之融化玻璃用耐熱材料，是由在多成分系列氧化物玻璃的加熱製造裝置中所使用的含鉑材料所構成之融化玻璃用耐熱材料，其特徵在於，具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度在1.1 mm~50 mm範圍內。

此處，由在多成分系列氧化物玻璃的加熱製造裝置中使用的含鉑材料所構成之融化玻璃用耐熱材料中，所謂具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度是在1.1 mm~50 mm範圍內所表示的意義是，在將可表示為含有多個氧化物成分的玻璃組合物變為熔融玻璃狀態用之加熱製造裝置中所使用之含鉑材料中，直接與熔融玻璃接觸下與構成一形成界面的平面之含鉑材料的平面成垂直方向的厚度大於等於1.1 mm且小於等於50 mm。

此處，所謂含鉑材料，意指含有鉑(Pt)作為其成分的材料，即，鉑合金及鉑等金屬材料，進而意指分散有鉑之陶瓷材料，但並未限定鉑的含量。但，含有ppm程度(order)的作為雜質的鉑的材料不適用於本發明。

具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度在1.1 mm~50 mm範圍內的原因在於，若具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度小於1.1 mm，則有時易形成氧氣泡，故而不好。又，若含鉑材料的厚度小於1.1 mm，則對結構強度亦有影響，故而不好。就此觀點而言，與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度以厚為佳，較好的是大於等於1.2 mm，更好的是大於等於1.3 mm，更好的是大於等於1.4 mm，更好的是大於等於1.5 mm，更好的是大於等於1.6 mm，最好的是大於等於2.2 mm。另一方面，具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度越厚，則構築製造設備所需的費用就越高。就此觀點而言，具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度以儘量薄為佳，較好的是小於等於40 mm，更好的是小於等於30 mm，更好的是小於等於20 mm，更好的是小於等於10 mm。

與熔融玻璃接觸的面，意指液相狀態的熔融玻璃所沾濕的部位即直接接觸的部位，因熔融玻璃滲入某些部件等而間接接觸的部位並不符合本發明中所謂的接觸部位。又，由於熔融玻璃中的構成成分蒸發或揮發而造成含鉑材料表面呈沾濕狀者，亦不符合本發明中所謂的接觸部位。即，本發明中所謂與熔融玻璃接觸的面，是指浸漬於熔融玻璃的液相中而與之接觸且與熔融玻璃形成液固界面。

接著，若就與熔融玻璃直接接觸的含鉑材料的使用部位加以更具體例示，則有：作為收容熔融玻璃的耐熱材料製的容器，例如坩堝的內壁表面或底面部等、或者貯槽(tank)、熔融槽(室)、澄清槽(室)、攪拌槽(室)、工作槽(室)、坩堝(crucible)、罐(Pot)、喉部(throat)、上升管(riser)、進料器(feeder)、前爐(forehearth)、前池(fore bay)、排水口(drain)以及進料口(dog house)等或這些容器的特定部位，即，爐床(或鋪底面)、爐壁(或側壁(sidewall))、堰(或障壁(damwall))、門檻、管(pipe)以及槽溝(gutter)等的耐火材料；或者構成耐熱金屬材料製的玻璃物品製造裝置的玻璃熔融爐的主要含鉑材料；或者用以使熔融玻璃均質化的攪拌器(stirrer)、爐閘門(tweel)、針(needle)、門(gate)、擋板(damper)、摻合機(blender)、轉子(rotar)、管(tube)以及攪拌器(paddler)等由耐熱金屬材料構成再浸漬於熔融玻璃中具有中空構造之含鉑材料；以及輥子(roll)、槽(slott)、裂瓷磚(rip tile)、撇渣器(skimmer)、濕後瓷磚(wet back tile)、拉引棒(draw bar)、流出口(spout)、杯(cup)、孔口(orifice)、熔接管(fusion pipe)、襯套(bushing)以及噴嘴(nozzle、spinning hole)等構成對於熔融玻璃精密成形不可缺少的成形部件之耐火材料或耐熱材料；與熔融玻璃直接接觸的含鉑材料皆符合。

根據本發明者等的研究，關於熔融玻璃中氧氣泡的問題，是因將鉑板厚度變薄而受到關注。即，在玻璃製造裝置中使用鉑或鉑合金之情形時，導致設備費用增大，有時若製造搭載於液晶顯示裝置上的基板用平板玻璃則需要大量鉑，因此作為針對費用高漲的對策是使鉑裝置的厚度變薄。在實行此種削減設備費用的對策時，發現有玻璃物品的氣泡缺陷大幅增加之現象。接著，在玻璃製造裝置停止工作後調査鉑裝置，結果發現在鉑裝置與熔融玻璃的接觸界面或其附近存在許多氧氣泡。本發明者等在此方面進行了反覆研究，直至完成本發明。因此，在與上述熔融玻璃形成界面的各含鉑材料中，尤其好的情況是將本發明應用於一種搭載於液晶顯示裝置上的基板用平板玻璃製造時所需製造裝置中所使用的含鉑材料。

在本發明之加熱製造裝置中，亦可藉由任何一種熱源來加熱玻璃料。例如可使用：LPG及氧等氣體燃料、將固體化石原料變成細粉末狀者、進而可使用液化燃料等。又，亦可使用電極等進行電加熱，亦可根據需要將這些多種方法併用。

又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，其特徵在於，除上述以外，具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度L，若熔融玻璃溫度T小於1458.5℃則依數1式求得，又，若熔融玻璃溫度T大於等於1458.5℃則依數2式求得，無論任何情況，L均依下述任一數學式求得。

[數1]L≧1.1(T<1458.5℃)

[數2]L≧0.012T-16.4(T≧1458.5℃)

本發明者等從與先前為了防止氧氣泡而進行的發明完全不同的視點出發，對成為熔融玻璃中的缺陷之氧氣泡特性進行了詳細研究，發現了可實現含鉑材料厚度L的條件，其可藉由對熔融玻璃溫度T加以規定而有效地抑制於規定溫度T下含鉑材料與熔融玻璃界面中的起泡，該溫度T是藉由熔解熔融玻璃中所包含的異物而實現熔融玻璃均質性所須之溫度。而且已確認可藉由如下設計及構成，而實現所期望之效果：對於在必須實現特定熔融玻璃溫度T之玻璃物品製造裝置的如上述特定部位中所使用的融化玻璃用耐熱材料之厚度，若熔融玻璃的溫度T小於1458.5℃，則設為以數1所表示的規定厚度L，若熔融玻璃的溫度T大於等於1458.5℃，則設為以數2所表示的規定厚度L。

若對以數1或數2所表示的熔融玻璃溫度T及含鉑材料的厚度L加以具體例示，則以如下之構成為佳：若熔融玻璃溫度T為1300℃則構成部件的厚度L為1.1 mm、1.6 mm、2.2 mm，若熔融玻璃溫度為1400℃則含鉑材料的厚度L為1.6 mm、2.2 mm，若熔融玻璃溫度T為1500℃則含鉑材料的厚度L為1.6 mm、2.2 mm、2.8 mm，若熔融玻璃溫度T為1600℃則含鉑材料的厚度L為2.8 mm、4.0 mm。

數1或數2之式，是經由對鉑為100wt%的板材進行評定而獲得，於含鉑材料的鉑含量減少之情形時，例如若為與鉑合金化之材料，則除鉑以外之材料必須選擇與熔融玻璃的接觸界面的起泡性亦較鉑為低之材料。又，對於與熔融玻璃的反應性及耐蝕性等性能而言亦必須充分考察。

又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，除上述以外，若含鉑材料的鉑含有率至少為10質量%，則即使在高溫狀態下亦具有針對熔融玻璃之充分耐蝕性，故而較好。

此處，所謂含鉑材料的鉑含有率至少為10質量%是表示，作為構成具有充分耐熱性的加熱裝置之含鉑材料，其含鉑材料中的鉑含有比例以質量百分比表示時為大於等於10%。

關於含鉑材料，根據所要求的強度或耐熱性，若大於等於10%則任何鉑含量均可，但是就使用部位及所須經費及耐久性等性能、降低與玻璃的反應性之觀點而言，以儘量設為高含有率為佳。就此觀點而言，含鉑材料的鉑含有率較好的情況是大於等於40%，更好的是大於等於50%，更好的是大於等於60%，更好的是大於等於70%，最好的是大於等於80%。

關於含鉑材料，除鉑以外的含有元素，若可實現長期耐熱性之元素，則無特別限定。其中，較好的是，自含鉑材料表面的溶離等結果不致於對玻璃物品產生不必要之著色者，例如，可使用Ir(銥)、Os(鋨)、Rh(銠)、Zr(鋯)、Ru(釕)、Pd(鈀)、Si(矽)、Y(釔)、Ce(鈰)、La(鑭)、Gd(釓)、Ta(鉭)、Ti(鈦)、Hf(鉿)、Al(鋁)、Sc(鈧)、 Ca(鈣)、Mg(鎂)或Ba(鋇)。

又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，除上述以外，含鉑材料若是適用於將熔融玻璃連續融化的加熱製造裝置中，則可大量生產長期地抑制氣泡產生數量之品質穩定之玻璃物品。

此處，所謂”含鉑材料適用於將熔融玻璃連續融化的加熱製造裝置”是表示，藉由利用罐爐(tank furnace)等玻璃熔融設備而非藉由只能間斷性生產的分批式加熱製造裝置來連續地製造玻璃物品時所使用的玻璃熔融設備的加熱製造裝置中所使用者。

就玻璃熔融設備而言，若是具備以任何構成均可加熱至700℃以上的加熱裝置、從而可連續性生成均質熔融玻璃，則可採用之。而且，對於連續性生成熔融玻璃的速度，亦無特別限定。

又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，除上述以外，含鉑材料若是適用於具有大於等於1升的熔融玻璃流動部之加熱製造裝置，則在對除氣泡以外的妨礙均質性之撞擊及紋理及結等亦進行加熱熔融時含鉑材料具有足夠的熔融玻璃的容置容積，且可使熔融玻璃成為更均質狀態，故而較好。

此處，所謂”含鉑材料適用於具有大於等於1升熔融玻璃滯留部的加熱裝置”是表示，使用本發明之含鉑材料且具有適當熱源的加熱製造裝置具有可實現一種使熔融玻璃流動的機能的大致為容器狀的構造，其使熔融玻璃流動的構造部的內容積為大於等於1×10³ cm³ 。

於熔融玻璃流動部體積超過1升之情形時，存在著於熔融玻璃流動部之一部分中形成如下部位的危險性，即，直到於熔融玻璃中形成細微尺寸的氣泡為止時的時間越充分，則存在著熔融玻璃的流速就相對越低的部位，以致造成熔融玻璃殘留於相同裝置內。此情況意味著隨著熔融玻璃中氣泡的形成速度與熔融玻璃流速之相對速度比的變化，則更易於形成氣泡。即，當熔融玻璃流動部大於1升時，雖可充分使熔融玻璃中的異物或結等完全熔解於熔融玻璃中，但另一方面為了實現有效抑制熔融玻璃中氣泡產生之目的而會有不利的情形存在。因此，對於具有適於上述條件的構造的加熱製造裝置而言，可藉由應用本發明而抑制氣泡產生且形成均質的品質，故而較好。

又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，除上述以外，若含鉑材料與熔融玻璃接觸的面的內面側之至少一部分表面被選自以玻璃、陶瓷、結晶化玻璃、混凝土、砂漿(mortar)及耐熱金屬所組成之族群中之一種或一種以上材料所支持，則對來自含鉑材料外部所施加的各種物理化學的負載而言，可藉由保護該含鉑材料而使含鉑材料長期持續支持處於高溫狀態下的熔融玻璃，因而較好。

此處，所謂含鉑材料之與熔融玻璃接觸的面的內面側的至少一部分表面被選自以玻璃、陶瓷、結晶化玻璃、混凝土、砂漿(mortar)及耐熱金屬所組成之族群中之一種或一種以上材料所支持，意指相對於與處於高溫狀態下的熔融玻璃直接接觸的表面而言，相當於其相反側的含鉑材料的內面的整個面積的一部分處於被其他部件抵接支持之狀態，而且上述其他部件意指玻璃、陶瓷、結晶化玻璃、混凝土、砂漿、以及耐熱金屬中之至少任一種材料。

抵接支持的各部件，不必一定為固體狀，但必須具有抑制高溫狀態下含鉑材料的經時性變形之作用。又，抵接支持部件不必為一個，亦可多個部件組合而成。又，較好的是，於高溫狀態下不易與含鉑材料產生反應的材料。

又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，於熔融玻璃中含有藉由氧化還原反應而吸收氧的砷(As)等澄清劑之情形時，亦具有抑制相應的含氧氣泡生成之效果，但是在不添加澄清劑的狀態或者澄清劑添加量明顯較少的狀態下製造熔融玻璃時應用本發明之情形時，可獲得特別佳的效果。

本發明之玻璃物品製造裝置的特徵在於，將上述融化玻璃用耐熱材料設置於選自以加熱製造裝置的爐床面、側壁面以及槽間連接用的構造物內表面所組成之族群中之一種或一種以上的面。

此處，所謂將上述融化玻璃用耐熱材料設置於選自以加熱製造裝置的爐床面、側壁面以及槽間連接用的構造物內表面所組成之族群中之一種或一種以上的面，表示採用如下構造：將具有與熔融玻璃接觸的面且含有鉑的含鉑材料的厚度在1.1 mm~50 mm範圍內的融化玻璃用耐熱材料設置於有熔融玻璃流動的加熱裝置的構造中，具體而言，即，槽的底面部、或者側面部、以及多個槽與槽之間的管或者槽溝等，使熔融玻璃自槽向槽移動，即，用以使熔融玻璃流動而設置的連接構造部的內表面部中的至少任一處。

本發明之玻璃物品製造裝置中，既可施加單個融化玻璃用耐熱材料，亦可藉由併用多個融化玻璃用耐熱材料而提昇其效果。又，亦可藉由與其他部件併用，而提昇融化玻璃用耐熱材料使用時的強度。

又，本發明之玻璃物品製造裝置，除上述以外，若裝置內熔融玻璃的溫度處於700℃~2200℃，則可對應地形成如下之適當的黏度範圍，即，藉由使熔融玻璃的黏性成為充分低的黏性狀態而可使除氣泡以外的異物、結或紋理之類的缺陷亦成為均質化的黏度，以將熔融玻璃精密成形成特定形狀而製成玻璃物品時適當的黏度範圍；於此黏度範圍內，可確實地抑制熔融玻璃中產生、形成細微氣泡。

裝置內的熔融玻璃溫度為700℃~2200℃，這是根據以熱電偶或光學方法等測量熔融玻璃溫度而加以規定者。熔融玻璃的溫度大於2200℃的狀態下，雖可有效降低熔融玻璃的黏度，但易產生使加熱熔融玻璃用的裝置的附帶設備等的耐用時間縮短等等之缺點，故而不好。又，若將熔融玻璃的溫度設定為低於700℃之低溫，則在熔融玻璃成形時，亦有時會產生難於形成適當形狀等的使玻璃物品成形方面的問題，故而不好。

又，本發明之玻璃物品製造裝置，除上述以外，若將融化玻璃用耐熱材料設置於搭載有進行物理性攪拌操作的設備裝置之槽至成形裝置的步驟中，即，所謂川下過程所配設的步驟中，則於裝置壁上不會形成細微之含氧氣泡，從而在成形玻璃物品中混入細微氣泡的可能性減小，故而較好。

又，所謂上述細微之含氧氣泡，若具體加以例示，則於1500℃的熔融玻璃中的上浮速度亦小於2.5 cm/小時之具有尺寸的氣泡。

又，本發明之玻璃物品製造裝置，除上述以外，若為製造平板玻璃的裝置，則可進一步提高可用於各種用途的高品質平板玻璃的品質，故而較好。

此處，所謂製造平板玻璃的裝置，意指在熔融玻璃加熱裝置中加熱形成熔融玻璃，進而在均質化狀態下藉由驅動各種成形裝置而使具有各種尺寸的平板玻璃成形。作為成形裝置時，例如可使用：浮動成形裝置、溢流下引(overflow down draw)成形裝置、流孔下引(slot down draw)成形裝置、轉出(roll-out)成形裝置、reed low成形裝置等各種成形裝置。

又，本發明之玻璃物品製造裝置，除上述以外，若為製造平板顯示器用平板玻璃之裝置，則可製成一種可製造具高圖像品質之平板顯示器的平板玻璃，故而較好。

此處，就平板顯示器而言，無論採用何種顯示方式均可。即，例如可為：液晶顯示器(LCD，Liquid Crystal Display)、電漿顯示器(PDP：Plasma Display Panel)、無機或有機EL顯示器、場發射顯示器(FED：Field emission display：亦稱場效發射平面顯示器)或平面導通發射顯示器(SED，Surface Conduction Emitter Display，)、真空螢光顯示器(VFD：Vacuum Fluoresscent Display)、電致發光顯示器(ELD：Elctro Luminescent Display)、發光二極體顯示器(LED Display，Light Emitting Diode Display)、電變色顯示器(ECD：Elctro Cromic Display)、電泳顯示器(EPD：Electrophoretic Display)等。

又，本發明之玻璃物品製造裝置，除上述以外，若為製造液晶顯示裝置搭載用平板玻璃的裝置，則可製造搭載於小型顯示裝置至超越第6代之大型顯示裝置的各種尺寸的液晶顯示裝置上之、具高均質度品質之平板玻璃，故而較好。

若為液晶顯示裝置，則可不考慮其液晶元件的不同及圖像顯示方式的不同而採用本發明。例如，作為液晶時，無論向列型液晶(nematic liquid crystal)、層列型液晶(smectic liquid crystal)或膽固醇型液晶(cholesteric liquid crystal)等類別皆可利用本發明，關於圖像顯示方式，亦無論STN或TFT等各種方式的不同，均可採用。

搭載於液晶顯示裝置上之平板玻璃，以無鹼玻璃或者鹼含有率低的玻璃組合物為佳。例如玻璃組合物，其成份若以氧化物換算的質量百分比來表示，則以SiO₂ 40~85%、Al₂ O₃ 1~28%、RO 2~45%(RO=MgO+CaO+ZnO+SrO+BaO)等玻璃組成物為佳。

又，對於製造液晶顯示裝置搭載用平板玻璃的玻璃物品製造裝置，重要的是除了氣泡以外，尚須注意抑制熔融玻璃中鉑粒子的生成。即，重要的是，儘量減少因來自含鉑材料的鉑粒子的剝離、再結晶等而產生的熔融玻璃中的鉑粒子數量，採用如此設備構成更好。例如，若在玻璃物品製造裝置的易生成鉑粒子的部位，施加適當具有包覆鉑功能的陶瓷等的保護材料，則較好。

又，本發明之玻璃物品製造裝置，除上述以外，若為製造固體攝像元件用平板玻璃的裝置，則由於可與具有電荷耦合裝置(CCD，Charge Coupled Device)、互補式金氧半導體(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)等各種機能的各種固體攝像元件相對應，故而較好。

為了製造固體攝像裝置用平板玻璃，本發明之玻璃物品製造裝置中，以進一步形成一種即使可產生α射線的鈾、釷或鐳等微量放射性元素達到ppb(parts per billion)的程度時亦難以溶出之構成為佳。

本發明之玻璃物品製造裝置，除上述平板玻璃以外，亦可適用於對需高溫加熱的構造材料的設置不可缺少之各種玻璃物品的製造裝置中。例如，可用作製造玻璃纖維的熔融爐、液晶背光或氙閃光燈(xenon flash lamp)等的光源用高精度筒狀玻璃管、光學零件的透鏡等，還可作為必須進行折射率或分散及透過率管理的各種光學玻璃、可用於建材或家電等多種用途的結晶化玻璃材料等玻璃物品製造用之玻璃物品製造裝置而使用。

本發明之玻璃物品的製造方法的特徵在於，使用上述玻璃物品製造裝置來製造玻璃物品。

此處，所謂使用上述玻璃物品製造裝置來製造玻璃物品是表示，藉由使用將融化玻璃用耐熱材料設置於選自以熔融玻璃流動的加熱裝置的爐床面、側壁面以及槽間連接用的構造物內表面所組成之族群中之一種或一種以上之面的玻璃物品製造裝置而製造玻璃物品，其中此融化玻璃用耐熱材料如前所述，是搭載於多成分系列氧化物玻璃的加熱製造裝置上之含鉑材料，且與熔融玻璃接觸的面的含鉑材料的厚度在1.1 mm~50 mm範圍內。

本發明之玻璃物品製造裝置，可與用以使熔融玻璃均質化的其他部件、及不同的方法或裝置併用。有意義的是，可藉由將本發明與其他方法適當組合而實現更佳之效果。例如，亦可與各種熔融玻璃的撹拌裝置、熔融玻璃的減壓裝置、熔融玻璃的起泡裝置等相組合而使用。

(1)如上所述，本發明之融化玻璃用耐熱材料，是由用於多成分系列氧化物玻璃的加熱製造裝置的含鉑材料所構成之融化玻璃用耐熱材料，具有與熔融玻璃接觸的面之含鉑材料的厚度在1.1 mm~50 mm範圍內，因此可抑制玻璃中含氧率高的氣泡的產生。

(2)另外，本發明之融化玻璃用耐熱材料，於熔融玻璃的溫度T小於1458.5℃之情形時，將含鉑材料的厚度下限值設定為1.1 mm，且於熔融玻璃的溫度T大於等於 1458.5℃之情形時，將含鉑材料的厚度下限值設定為(0.012 T-16.4)mm，因此含鉑材料的厚度在與熔融玻璃溫度之關係中成為適當的尺寸。

(3)又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，即使其中含鉑材料的鉑含有率至少為10質量%，亦藉由抑制界面上含氧率高的氣泡的產生且同時實現較高的高溫耐久性，而有助於維持長期穩定的生產。

(4)又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，若其特徵為含鉑材料適用於將融融玻璃連續融化用之加熱製造裝置中，則即使是將大量熔融玻璃連續加熱的裝置，亦可排除具有細微尺寸的含氧率高的氣泡的生成，因此於藉由使用此裝置而以高的生產速度來生產玻璃物品之情形時，可實現穩定的製造，故而較好。

(5)又，本發明之融化玻璃用耐熱材料，含鉑材料若與接觸於熔融玻璃的面相對之內面側的至少一部分表面被選自以玻璃、陶瓷、結晶化玻璃、混凝土、砂漿以及耐熱金屬所組成之族群中之材料所支持，則可成為根據使用含鉑材料時的溫度或環境氣體而被最適當的材料所支持之材料，因此可實現高耐久性。

(6)本發明之玻璃物品製造裝置，由於將上述任意之融化玻璃用耐熱材料設置於以熔融玻璃滯留之槽的爐床面、側壁面及槽間連接用的構造物內表面所組成之族群中之任一處，因此在熔融玻璃中易形成細微含氧率高的氣泡的含鉑材料的特定部位上，可有效地防止氣泡的形成。

(7)又，本發明之玻璃物品製造裝置，若裝置內的熔融玻璃溫度在700℃~2200℃內，則可藉由在易形成氣泡的溫度範圍內應用此裝置，而降低含氧率高的氣泡的形成比例，從而易於製成均質狀態的熔融玻璃。

(8)又，本發明之玻璃物品製造裝置，若為製造平板玻璃的裝置，則在含氧率高的氣泡難以混入的環境中製造用於各種用途的平板玻璃會變得容易，故而較好。

(9)又，本發明之玻璃物品製造裝置，若為製造平板顯示器用平板玻璃的裝置，則即使用於需要具有各種尺寸的平板玻璃之用途，亦可不考慮平板玻璃尺寸，而大量穩定地生產具有高均質性之平板玻璃。

(10)另外，本發明之玻璃物品製造裝置，若為製造液晶顯示裝置搭載用平板玻璃的裝置，則可將含氧率高的細微氣泡不存在的大面積薄板玻璃連續成形，因此可在具有顧客滿意的均質度之狀態下製造一種具有搭載於大屏幕顯示器上所要求的大面積尺寸之平板玻璃。

(11)又，本發明之玻璃物品製造裝置若為製造固體攝像元件用平板玻璃的裝置，則可製造出構成一種具有高像素影像感測器中所不可缺少的具有高的均質性之平板玻璃。

(12)本發明之玻璃物品的製造方法，由於是使用上述玻璃物品製造裝置來製造玻璃物品的方法，故而可將於熔融步驟中所產生的含氧率高的氣泡數量抑制為最小限度。

以下根據實施例，就本發明之融化玻璃用耐熱材料及使用此耐熱材料的玻璃物品製造裝置，進而就使用玻璃物品製造裝置的玻璃物品之製造方法加以具體說明。

[實施例1]

首先，以下就研製本發明時發明者等進行的對試驗階段水平(level)的評價內容加以說明。

藉由預先熔融，將玻璃中的β-OH量為518 ppm的無鹼玻璃(以氧化物換算的質量百分比來表示之玻璃組成為SiO₂ 59 wt%、Al₂ O₃ 17 wt%、B₂ O₃ 10 wt%、MO(M=Ca、Mg、Ba、Sr、Zn)14 wt%)均質化，且使厚度為0.7 mm之相當於透光面的兩面成為鏡面狀態之薄板玻璃狀。為了搭載於液晶顯示裝置上而將此玻璃製成薄板玻璃，但此玻璃仍須切割成50×50×0.7 mm的矩形薄片狀，再用純水清洗，於間接乾燥爐內在150℃、10小時的條件下準備進行乾燥。接著，將22張此平板玻璃試料積層於預先準備好的具有特定的各厚度且具有鉑100wt%組成的鉑坩堝(底面直徑40 mm，上端直徑55 mm，高20 mm)之上緣端，於此狀態下靜置於箱型加熱電阻爐內。使用此加熱電阻爐的加熱程序，以10℃/分升溫至1200℃後，投入特定試驗溫度的其他箱形試驗爐內靜置30分鐘，其後將鉑坩堝自試驗爐中取出，冷卻至室溫以作為觀察用試料。藉由不流動的熔融玻璃保持一定時間的狀態下進行觀察，以進行苛刻狀況下的評價。接著，對於此觀察用試料而言，對在坩堝底部的玻璃與鉑的界面部生成的含氧氣泡是否存在及其狀態進行觀察及調查。使用肉眼及20倍的實體顯微鏡來進行調査。又，由於可較容易地將平板玻璃在軟化變形時的殘留且混入有氣泡等由於與本發明無關的原因而生成的具有明確大小、形狀、以及產生部位的氣泡排除在調査對象之外，因而可進行一種具有再現性的評價。

將依上述順序對各種鉑坩堝的厚壁、加熱保持溫度進行調査的結果歸納於表1。於表1中，以○來表示的是在玻璃與鉑的界面部未觀察有起泡者，以×來表示的是在界面部觀察有起泡者。其中，關於試驗的性質上、產生於被積層的玻璃板間的混入氣泡已由觀察對象中排除。對於混入氣泡，由於其氣泡大小是與鉑界面中所產生氣泡大小有所不同，因而可藉由觀察氣泡外觀而高精度地排除之。

如表1所表明，於保持溫度為1300℃、1400℃之情形時，若鉑的厚度大於等於0.4 mm，即1.1 mm、1.6 mm、2.2 mm，則未觀察到含氧氣泡的起泡現象。另一方面，就於例如1600℃下厚度為0.4 mm時加以調査的界面部而言，可確認有許多含氧氣泡產生。然而，若於1500℃下厚度大於等於1.6 mm，即1.6 mm、2.2 mm時，則不產生起泡。又，於1300℃、1400℃下所使用的厚度為0.4 mm的鉑，由於作為構造材料時較為脆弱，因而可預想在實際使用時強度較弱而難以使用。

根據如上述一系列的調査，本發明者等在含鉑材料與熔融玻璃溫度方面，已確認存在著如數1及數2所表示的關係，且發現根據此關係，藉由以規定厚度的構造材料來構成玻璃物品製造裝置的需要規定溫度的部位，而獲得不混入氧氣泡的玻璃物品。

[實施例2]

其次，關於作為本發明之融化玻璃用耐熱材料的含鉑材料，將適用於玻璃物品製造裝置之事例表示如下。

圖1是適用於本發明的玻璃物品製造裝置的說明圖。圖1(A)是沿長度方向的剖面圖，圖1(B)是表示圖1(A)的X-X剖面的剖面圖。此大型玻璃熔融裝置成為一種進而與成形部相連接且將熔融玻璃在成形部成形之構成，但此處僅對用以說明本發明的主要部位作部分舉例說明。

上述玻璃物品製造裝置10是一種藉由喉部50而將玻璃熔融槽20與玻璃澄清槽30相連接之構造。而且，玻璃澄清槽30成為一種與進料器40相連接之構造。此進料器40在構造上設置成使含鉑耐熱合金材料F的表面與熔融玻璃G直接接觸，含鉑耐熱合金材料F以質量百分比來表示時具有鉑90%-銠10%之組成。此含鉑材料F的厚度，側壁面厚度為1.1 mm，爐床面厚度為1.3 mm(參照圖1(B))。而且，為了實現絕熱機能以及充分的構造強度，於此含鉑的耐熱合金製的含鉑材料F的外側設置有陶瓷阻隔(block)材料R，以陶瓷阻隔材料R的支柱來支持該含鉑材料F。

其次，就使用上述玻璃物品製造裝置10來製造以氧化物換算的重量百分比表示為SiO₂ 59 wt%、Al₂ O₃ 16 wt%、B₂ O₃ 9 wt%、MO(M=Ca、Mg、Ba、Sr、Zn)16 wt%之無鹼玻璃物品(用作液晶顯示裝置搭載的圖像顯示部平板玻璃或固體攝像裝置的防護玻璃罩等的薄板玻璃)的程序來加以說明。

預先秤量多種玻璃原料，進而添加僅相當於10 wt%的碎玻璃且予以混合，然後以原料進料機(螺旋加料機)22，自設置於玻璃熔融槽20上的吹射機21中使已調整好的玻璃原料M連續投入玻璃熔融槽20內。被投入的玻璃原料M於玻璃熔融槽20內藉由以燃燒器23及電極24作為熱源來進行加熱而產生高溫化學反應，一方面產生二氧化碳氣體或氧氣、水蒸氣等各種氣體，一方面成為熔融狀態，使反應進一步進行從而轉變為熔融玻璃狀態。如此生成的熔融玻璃G，於藉由起泡作用B而進行均質化操作之後，經喉部50流入玻璃澄清槽30。熔融玻璃G於具有大約30升的內容積的玻璃澄清槽30內使細微殘留氣泡澄清形成均質狀態後，經均質化的熔融玻璃G作為本發明之融化玻璃用耐熱材料，流入於側壁、爐床上分別設置有含鉑材料 F的進料器40中。於熔融玻璃G的溫度達1300℃~1400℃的進料器40中未設置有本發明之融化玻璃用耐熱材料之情形時，因生成於熔融玻璃G及含鉑材料F的界面中之微細含氧氣泡流入位於進料器40前端側的成形部(省略圖示)而造成起泡不良，但是可藉由應用本發明，而抑制在如此熔融玻璃G與含鉑材料F的界面中所生成的細微含氧氣泡的產生。

而且，因熔融玻璃的溫度T如上所述小於1458.5℃，而以1.1 mm作為下限值而將含鉑材料F的厚度設為大於等於1.1 mm，藉此獲得確實地抑制上述氣泡產生之效果。又，與上述情形不同，於將含鉑材料F用於熔融玻璃溫度T大於等於1458.5℃的部位(例如澄清槽30的側壁面部)之情形時，可藉由將含鉑材料F的厚度設定為大於等於(0.012 T-16.4)mm，而使抑制上述氣泡產生的效果確實化。

如上所述，可藉由使用一種適用於本發明之融化玻璃用耐熱材料的玻璃物品製造裝置，而在不混入成為玻璃物品中的問題的細微含氧氣泡的情況下，獲得均質的玻璃物品。

10‧‧‧玻璃物品製造裝置

20‧‧‧玻璃熔融槽

21‧‧‧吹射機

22‧‧‧原料加料機

23‧‧‧燃燒器

24‧‧‧電極

30‧‧‧玻璃澄清槽

40‧‧‧進料器

50‧‧‧喉部

B‧‧‧起泡

M‧‧‧玻璃原料

G‧‧‧熔融玻璃

R‧‧‧耐火材料

F‧‧‧含鉑材料

圖1是本發明之玻璃物品製造裝置的部分剖面圖，圖1(A)是長度方向剖面圖，圖1(B)是表示圖1(A)的X-X剖面的主要部位剖面圖。