CN102822103A - 玻璃板制造方法 - Google Patents

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CN102822103A CN2012800009749A CN201280000974A CN102822103A CN 102822103 A CN102822103 A CN 102822103A CN 2012800009749 A CN2012800009749 A CN 2012800009749A CN 201280000974 A CN201280000974 A CN 201280000974A CN 102822103 A CN102822103 A CN 102822103A
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Abstract

本发明提供一种可有效地减少条纹的玻璃板的制造方法。本发明使用如下的玻璃板的制造方法,其特征在于:其是包括藉由使熔融玻璃自第3输送管的一端向另一端流动,而将熔融玻璃供应给成形装置中的供给步骤的方法,并且于供给步骤中,于以平均30℃/m以下的速度将熔融玻璃的温度降低150℃以上后,使熔融玻璃通过温度高于与第3输送管的内侧相接的界面区域的熔融玻璃的第3输送管的部位而供应给成形装置中。

Description

玻璃板制造方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃板制造方法。
背景技术
对于液晶显示器或等离子显示器等平板显示器的玻璃基板中使用的玻璃板,要求玻璃表面具有较高的平坦度。近年来,对于玻璃表面的平坦度的需求品质日益提高。
这种平板显示器的基板用玻璃板多藉由溢流下拉法制造。溢流下拉法本身为公知的方法,且为例如如专利文献1(美国专利第3,338,696号说明书)中所记载,流入至成形体中并溢出的熔融玻璃沿着该成形体的各外表面流下,并将于该成形体的底部合流的部位向下方延伸而成形为带状的玻璃的方法。
但对于例如TFT(ThinFilmTransistor,薄膜电晶体)液晶显示器用的玻璃板要求较高的热稳定性,因此于该玻璃板的制造中可使用为了实现该目的而调配的玻璃原料。由于这种玻璃原料通常为难溶性,故而于熔融玻璃中容易产生条纹(与周围的部分成分不同的部分)。并且,若于熔融玻璃中存在条纹,则由于在将利用成形装置成形的玻璃带向下拉时,根据周围的部分与条纹的黏性的不同而导致拉伸方式会不同,故而玻璃表面的平坦度会恶化。
对于这种条纹的问题,例如专利文献2(日本专利特开2004-67408号公报)中提出有藉由使用平均粒径为30~60μm的二氧化矽原料而抑制条纹的产生的技术。
发明内容
发明所要解决的问题
但是,即便使用专利文献2中所揭示的技术,亦无法完全抑制条纹,仍然需要找出可有效地减少条纹的玻璃板的制造方法。
本发明鉴于上述情况,目的在于提供一种可有效地减少条纹的玻璃板的制造方法。
解决问题的手段
本发明的发明者对有效地减少条纹的方法进行努力研究,结果发现:
(i)为了抑制条纹,供应给成形装置中的熔融玻璃必须为均质,
(ii)为了使供应给成形装置中的熔融玻璃成为均质,所供给的熔融玻璃的整体温度必须均匀。
本发明是基于这种观点完成的,本发明的玻璃板的制造方法的特征在于:包括使熔融玻璃自输送管的一端向另一端流动,从而将熔融玻璃供应给成形装置中的供给步骤的方法,并且于供给步骤中,以平均30℃/m以下的速度将熔融玻璃的温度降低150℃以上后,使熔融玻璃通过温度高于与输送管的内侧相接的界面区域的熔融玻璃的输送管的部位而供应给成形装置中。
本发明的玻璃板的制造方法较佳为于供给步骤中,于以50℃/m以上的速度降低熔融玻璃的温度后,以低于50℃/m的速度降低熔融玻璃的温度,而使降低熔融玻璃的温度的速度成为平均30℃/m以下。
本发明的玻璃板的制造方法的特征在于:其是包括一面降低温度,一面使熔融玻璃自输送管的一端向另一端流动,而将熔融玻璃供应给与输送管的另一端连接的成形装置中的供给步骤的方法,并且于供给步骤中,减小输送管的剖面的中央部的熔融玻璃的温度与输送管的剖面的周边部的熔融玻璃的温度的温度差。
本发明的玻璃板的制造方法较佳为于供给步骤中,以平均30℃/m以下的速度将熔融玻璃的温度降低150℃以上,藉此减小输送管的剖面的中央部的熔融玻璃的温度与输送管的剖面的周边部的熔融玻璃的温度的温度差。
本发明的玻璃板的制造方法较佳为于供给步骤中,于降低熔融玻璃的温度后,使熔融玻璃通过温度高于与输送管的内侧相接的界面区域的熔融玻璃的输送管的部位而供应给成形装置中,藉此减小输送管的剖面的中央部的熔融玻璃的温度与输送管的剖面的周边部的熔融玻璃的温度的温度差。
发明效果
若使用本发明的玻璃板的制造方法,则可有效地减少条纹。
附图说明
图1为玻璃板制造方法的一系列步骤的流程图;
图2为玻璃板生产线;
图3为第3输送管;
图4为第3输送管中的熔融玻璃温度历程例1;
图5为第3输送管中的熔融玻璃温度历程例2;
图6为第3输送管的剖面方向的熔融玻璃温度分布。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式的玻璃板制造方法进行详细说明。
(1)玻璃板的制造方法的概要
(1-1)玻璃的原料
本发明的玻璃板的制造方法可应用于所有玻璃板的制造,尤其适合液晶显示装置或等离子显示装置等平板显示器用的玻璃基板、或者覆盖显示部的覆盖玻璃的制造。
为了依据本发明而制造玻璃板,首先按所需的玻璃组成调配玻璃原料。例如于制造平板显示器用的玻璃基板的情形时,较佳为以具有如下组成的方式调配原料。
(a)SiO2:50~70质量%、
(b)B2O3:5~18质量%、
(c)Al2O3:10~25质量%、
(d)MgO:0~10质量%、
(e)CaO:0~20质量%、
(f)SrO:0~20质量%、
(o)BaO:0~10质量%、
(p)RO:5~20质量%(其中,R是选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种)、
(q)R′2O:超过0.10质量%且为2.0质量%以下(其中,R′是选自Li、Na及K中的至少1种)、
(r)选自氧化锡、氧化铁及氧化铈等中的至少1种金属氧化物合计为0.05~1.5质量%。
再者,上述液晶基板用玻璃亦可为实质上不含RO的无碱玻璃。例如上述液晶基板用玻璃亦可以具有如下组成的方式调配原料。
(a′)SiO2:50~70质量%
(b′)B2O3:1~10质量%
(c′)Al2O3:0~25质量%
(d′)MgO:0~10质量%
(e′)CaO:0~20质量%
(f)SrO:0~20质量%
(o′)BaO:0~10质量%
(q′)K2O:0~2质量%
(r′)SnO2:0~1质量%
(s′)Fe2O3:0.01~0.045质量%
上述液晶基板用玻璃较佳为实质上不含砷及锑。即,即便包含这些物质,亦只是作为杂质而含有。具体而言,较佳为这些物质亦包含As2O3、及Sb2O3等氧化物,且含量为0.1质量%以下。
除上述成分以外,为了调节玻璃的各种物理性、熔融、澄清及成形的特性,本发明的玻璃亦可含有各种其他氧化物。作为这种其他氧化物的例,并不限定于以下,可列举:SnO2、TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、Y2O3及La2O3
上述(a)~(r)中的(p)中的RO的供给源可使用硝酸盐或碳酸盐。再者,为了提高熔融玻璃的氧化性,更理想为以适合于步骤的比率使用硝酸盐作为RO的供给源。
与将一定量的玻璃原料供应给熔解用的炉中并进行分批处理的方式不同,于本实施方式中制造的玻璃板是连续地制造。本发明的制造方法所应用的玻璃板为具有任何厚度及宽度的玻璃板均可。
(1-2)玻璃制造步骤的概要
本发明的一实施方式的玻璃板的制造方法包括图1的流程图所示的一系列步骤,并使用图2所示的玻璃板生产线100。
首先于熔解步骤(步骤S101)中,将以成为上述组成的方式调配的玻璃的原料熔解。将原料投入至熔解槽101中,并加热至特定的温度。例如于为具有上述组成的平板显示器用的玻璃基板的情形时,特定的温度较佳为1550℃以上。经加热的原料熔解而形成熔融玻璃。使熔融玻璃通过第1输送管105a而输送至进行其后的澄清步骤(步骤S102)的澄清槽102中。
于其后的澄清步骤(步骤S102)中将熔融玻璃澄清。具体而言,若于澄清槽102中将熔融玻璃加热至特定的温度,则熔融玻璃中含有的气体成分会形成气泡,或者气化而排出至熔融玻璃的外部。例如于为具有上述组成的平板显示器用的玻璃基板的情形时,特定的温度较佳为1610℃~1700℃。使经澄清的熔融玻璃通过第2输送管105b而输送至进行其后的步骤的均质化步骤(步骤S103)的搅拌槽103中。
于其后的均质化步骤(步骤S103)中,使熔融玻璃均质化。具体而言,于搅拌槽103中,利用搅拌槽103所具备的搅拌翼(未图示)对熔融玻璃进行搅拌,藉此使其均质化。以成为特定的温度范围的方式,对输送至搅拌槽103中的熔融玻璃进行加热。例如于为具有上述组成的平板显示器用的玻璃基板的情形时,特定的温度范围较佳为1440℃~1500℃。将经均质化的熔融玻璃自搅拌槽103输送至第3输送管105c中。
于其后的供给步骤(步骤S104)中,以成为适合在第3输送管105c中成形的温度的方式使熔融玻璃降温,并输送至进行其后的成形步骤(步骤S105)的成形装置104中。例如于为具有上述组成的平板显示器用的玻璃基板的情形时,适合成形的温度较佳为约1200℃。
于其后的成形步骤(步骤S105)中,熔融玻璃成形为板状的玻璃。于本实施方式中,熔融玻璃是藉由溢流下拉法连续地成形为带状。将所成形的带状的玻璃切割,而制成玻璃板。
(2)供给步骤的详细情况
其次,对供给步骤进行详细说明。
供给步骤(步骤S104)是如上所述将熔融玻璃冷却至适合成形步骤(步骤S105)的温度的步骤。于供给步骤中,较佳为使熔融玻璃的温度至少降低150℃。例如于为具有上述组成的平板显示器用的玻璃基板的情形时,于均质化步骤(步骤S103)中,将1440℃~1500℃的熔融玻璃于供给步骤(步骤S104)中冷却至约1200℃。但是,为了保持熔融玻璃的均质性,较佳为一面以成为特定的冷却率的方式加以调整,一面进行熔融玻璃的冷却。因此,较佳为进行供给步骤的第3输送管105c可设法控制通过第3输送管105c中的熔融玻璃的温度。再者,第3输送管105c较佳为包含如可耐受与高温的熔融玻璃的接触的耐火金属,进而较佳为包含铂或铂合金。
如图3所示,于第3输送管105c的下游侧的外周安装有加热器201。加热器201与温度控制装置202连接。加热器201是藉由加热第3输送管105c的下游部,从而对在第3输送管105c的下游部流动的熔融玻璃进行加热。温度控制装置202是藉由控制加热器201的功率,从而控制在第3输送管105c的下游部流动的熔融玻璃的温度。
于熔融玻璃自第3输送管105c的上游端流动至下游端的期间,熔融玻璃的冷却率较佳为平均30℃/m以下。例如于1500℃的熔融玻璃自总长约10m的第3输送管105c的上游端流动至下游端的情形时,较佳为于此期间即便最大亦仅冷却300℃,而成为1200℃以上的熔融玻璃流出至成形装置104中。
熔融玻璃于在第3输送管105c中流动的过程中降温。若更详细地说明,则由于熔融玻璃在具有温度低于熔融玻璃的温度的第3输送管105c中流动,故而自熔融玻璃向第3输送管105c进行热传递。其结果为,熔融玻璃降温至第3输送管105c的温度附近。于该情形时,由于熔融玻璃距第3输送管105c的剖面方向的距离越近,越容易向第3输送管105c进行热传递,故而更接近第3输送管105c的温度。另一方面,由于熔融玻璃距第3输送管105c的剖面方向的距离越远,越难以向第3输送管105c进行热传递,故而容易与第3输送管105形成温度差。即,熔融玻璃距第3输送管105c的剖面方向的距离越远,越不易降温。
更具体而言,于第3输送管105c中流动的熔融玻璃的温度于第3输送管105c的内面最接近第3输送管105c本身的温度,且随着自该内面流向第3输送管105c中心,与第3输送管105c本身的温度的差增大。因此,随着自第3输送管105c的外周流向中心,熔融玻璃的温度与第3输送管105c的温度的差增大。若对此作图示,则成为如图6的左(a)的图。因此,熔融玻璃的温度于第3输送管105c的剖面方向容易变得不均匀。发明者发现将温度不均匀的熔融玻璃供应给成形装置104中,会妨碍均质的玻璃的形成。因此,较佳为将温度均匀的熔融玻璃供应给成形装置104中。并且,发明者进而发现藉由如下所述控制第3输送管105c的温度,可将温度均匀的熔融玻璃供应给成形装置104中。
更具体而言,利用加热器201,将第3输送管105c的下游侧的部位的温度加热至高于流至该部位并与第3输送管105c的内侧相接的熔融玻璃的温度。藉此,于第3输送管105c的下游侧,自第3输送管105c向熔融玻璃进行热传递。其结果为,使熔融玻璃升温至第3输送管105c的温度附近。于该情形时,熔融玻璃距第3输送管105c的距离越近,越容易自第3输送管105c进行热传递。另一方面,随着自第3输送管105c的剖面的周边部流向中央部,由于熔融玻璃距第3输送管105c的距离变远,故而难以自第3输送管105c进行热传递。即,随着自第3输送管105c的剖面的周边部流向中央部,熔融玻璃不易升温。
此处,流至第3输送管105c的下游侧的部位的熔融玻璃如图6的左(a)的图所示,随着自第3输送管105c的剖面的周边部流向中央部,温度升高,而于第3输送管105c的剖面方向上产生温度差。但是,如上所述,藉由于第3输送管105c的下游侧的部位形成随着自第3输送管105c的剖面的周边部流向中央部,熔融玻璃不易升温的状态,可将该温度差抵消。即,减小第3输送管105c的剖面的中央部的熔融玻璃的温度与第3输送管105c的剖面的周边部的熔融玻璃的温度的温度差。
因此,较佳为将于第3输送管105c中朝向成形装置104的下游端的部位加热至高于流至该部位的熔融玻璃的温度。具体而言,较佳为利用加热器201加热的第3输送管105c的下游部的温度高于其上游侧附近的第3输送管105c的温度。较佳为例如高1℃以上,进而高5℃以上,进而高10℃以上。由于若自第3输送管105c向成形装置104流出前,熔融玻璃通过较自身高温的第3输送管105c的部位,则该部位的第3输送管105c的热自第3输送管105c的内侧与熔融玻璃的界面向中心传递,故而如图6的右(b)的图所示,可减小第3输送管105c的剖面方向的熔融玻璃的温度差。于该情形时,第3输送管105c的长度方向的温度分布成为如图4的图所示。
更佳为于熔融玻璃流出至成形装置104中之前,尽量缓慢地加以冷却。亦可于第3输送管105c的上游,以高于30℃/m的速度加以冷却。即,于流入第3输送管105c中之后至流出为止的期间,冷却熔融玻璃的速度只要平均为30℃/m以下,则例如藉由控制第3输送管105c的周围的温度,于第3输送管105c的上游部,可以50℃/m以上的速度冷却熔融玻璃,其后,至到达利用加热器201加热的第3输送管105c的下游部为止,亦可以低于50℃/m的速度冷却熔融玻璃。于该情形时,第3输送管105c的长度方向的温度分布成为如图5的图所示。
(3)实施例
若如下所述实际使用本发明的玻璃板的制造方法,则可制造减少条纹的玻璃板。
首先,调配原料,以制造组成成为如下所示的玻璃:SiO2:60.9质量%、B2O3:11.6质量%、Al2O3:16.9质量%、MgO:1.7质量%、CaO:5.1质量%、SrO:2.6质量%、BaO:0.7质量%、K2O:0.25质量%、Fe2O3:0.15质量%、SnO2:0.13质量%。继而,将原料投入至熔解槽101内。使用包含图3所示的第3输送管105c的图2所示的玻璃板制造装置100、及上述本发明的本实施方式的玻璃板制造方法,将于熔解槽101内形成的熔融玻璃制成玻璃板。于供给步骤(步骤S104)中,在使熔融玻璃于平均内径约146mm、总长约8m的第3输送管中自上游端流动至下游端的近前为止的期间,将熔融玻璃的温度自1440℃降低至1200℃。即,熔融温度的冷却速度约为30℃/m。其后,于将熔融玻璃供应给成形装置104中之前,使其通过加热至1220℃的第3输送管105c的下游端的长度约300mm、内径约140mm的部位。于成形步骤(步骤S105)中,使用溢流下拉法将熔融玻璃制产生尺寸为1100mm×1300mm的玻璃板。
对将上述玻璃板分割成4部分的玻璃板取得40块样品,并测定认为因故产生条纹的玻璃板表面的表面粗糙度。该测定是使用东京精密公司制造的表面粗糙度测定机(Surfcom1400-D)而测定波峰高度。继而将由未实施本发明的先前的玻璃板制造装置制造的玻璃板的平均值作为标准值,比较所测定的波峰高度。其结果为,若将标准值设为1,则本发明的玻璃板的波峰高度平均成为0.8,平坦度得以提升,因此可确认藉由本发明使条纹减少。
(4)特征
于本发明的玻璃板的制造方法的上述实施方式中,于供给步骤(步骤S104)中,在熔融玻璃自第3输送管105c的入口流动至出口的期间,以平均30℃/m以下的速度将熔融玻璃的温度降低150℃以上(例如于为具有上述组成的平板显示器用的玻璃基板的情形时,约降低240℃~300℃)。其后,在将熔融玻璃供应给成形装置104中之前,使其通过较与第3输送管105c的内侧相接的界面区域的熔融玻璃的温度高温的第3输送管105c的部位,而使该部位的第3输送管105c的热自第3输送管105c的内侧与熔融玻璃的界面向中心传递,藉此减小第3输送管105c的剖面方向的熔融玻璃的温度差。藉此,缓慢地冷却熔融玻璃,且使供应给成形装置104中的熔融玻璃的温度整体变均匀,而可减少条纹。
在本发明的玻璃板的制造方法的上述实施方式,在供给步骤(步骤S104)中,于熔融玻璃自第3输送管105c的入口流动至出口的期间,将熔融玻璃的温度降低至供应给成形装置104中的熔融玻璃的温度。并且,利用加热器201,将第3输送管105c的下游侧的部位的温度加热至高于流至该部位且与第3输送管105c的内侧相接的熔融玻璃的温度,藉此自第3输送管105c向熔融玻璃进行热传递。随着于第3输送管105c中流动的熔融玻璃自第3输送管105c的剖面的周边部流向中央部,变得难以进行热传递。此处,流至第3输送管105c的下游侧的部位的熔融玻璃本来如图6的左(a)的图所示,随着自第3输送管105c的剖面的周边部流向中央部而温度升高,并于第3输送管105c的剖面方向产生温度差。但是,如上所述藉由于第3输送管105c的下游侧的部位形成随着自第3输送管105c的剖面的周边部流向中央部,熔融玻璃不易升温的状态,可抵消该温度差。即,减小第3输送管105c的剖面的中央部的熔融玻璃的温度与第3输送管105c的剖面的周边部的熔融玻璃的温度的温度差。藉此,供应给成形装置104中的熔融玻璃的温度整体变均匀,可减少条纹。
(5)变形例
上述实施方式的供给步骤亦可如下所述进行变形。
较佳为于适合成形的温度下将熔融玻璃供应给将熔融玻璃成形为玻璃带状的成形装置中。于为下述平板显示器用的玻璃基板的情形时,适合成形的温度较佳为1190℃~1220℃的范围,进而较佳为约1200℃。
该供给步骤是于输送管的图2所示的第3输送管105c内进行。熔融玻璃自图2的搅拌槽103流出而进入第3输送管105c中,并通过第3输送管105c内而流出至成形装置104中。于熔融玻璃通过第3输送管内的期间,较佳为将温度自上游端至下游端自1440℃~1500℃逐渐降低至1190℃~1220℃。
图3是表示第3输送管105c的一例。为了如上所述控制熔融玻璃的温度,于第3输送管105c下游侧的外周安装有加热器201。加热器201是藉由加热第3输送管105c的下游部,而对在第3输送管105c的下游部流动的熔融玻璃进行加热。与加热器201连接的温度控制装置202是藉由控制加热器201的功率,而控制于第3输送管105c的下游部流动的熔融玻璃的温度。再者,第3输送管105c较佳为包含如可耐受与高温的熔融玻璃的接触的耐火金属,进而较佳为包含铂或铂合金。
随着自第3输送管105c的上游侧流动至下游侧,熔融玻璃的温度自1440℃~1500℃逐渐降温至1190℃~1220℃。又,在使熔融玻璃流出至成形装置104中的第3输送管105c的下游侧,利用加热器201使第3输送管105c的温度暂时升高。利用加热器201加热的第3输送管105c的下游部的温度高于其上游侧附近的第3输送管105c的温度,具体而言,较佳为高1℃以上,进而较佳为高5℃以上,或者进而较佳为高10℃以上。再者,所谓下游侧,与第3输送管105c的总长的一半相比,为下游的一半,且为包含下游端的尽可能接近第3输送管105c的下游端的部分。
较佳为花费特定时间,使熔融玻璃通过该下游侧的利用加热器201加热的部分。特定时间适宜为对应于暂时上升的第3输送管105c的温度,对与其接触的熔融玻璃的温度上升而言充分的时间,例如较佳为1分钟以上,进而较佳为2分钟以上。若如此控制第3输送管105c的温度,则可自第3输送管105c的内壁至第3输送管105c的剖面中心,将热量充分地向熔融玻璃传递,且可进一步使熔融玻璃的温度尽可能地均匀。
符号说明
100玻璃板制造装置
101熔解槽
102澄清槽
103搅拌槽
104成形装置
105c第3输送管(输送管)
201加热器
202温度控制装置板
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第3,338,696号说明书
专利文献2:日本专利特开2004-67408号公报

Claims (5)

1.一种玻璃板的制造方法,其特征在于:包括使熔融玻璃自输送管(105c)的一端向另一端流动,从而将上述熔融玻璃供应给成形装置(104)中的供给步骤,并且
在上述供给步骤中,
于以平均30℃/m以下的速度将上述熔融玻璃的温度降低150℃以上后,
使上述熔融玻璃通过温度高于与上述输送管(105c)的内侧相接的界面区域的上述熔融玻璃的上述输送管(105c)的部位,从而供应给上述成形装置(104)中。
2.根据权利要求1所述的玻璃板的制造方法,其中
在上述供给步骤中,
于以50℃/m以上的速度降低上述熔融玻璃的温度后,
以低于50℃/m的速度降低上述熔融玻璃的温度,
从而使降低上述熔融玻璃的温度的速度成为平均30℃/m以下。
3.一种玻璃板的制造方法,其特征在于:包括一面降低温度,一面使熔融玻璃自输送管(105c)的一端向另一端流动,从而将上述熔融玻璃供应给与上述输送管(105c)的上述另一端连接的成形装置(104)中的供给步骤的方法,并且
在上述供给步骤中,
减小上述输送管(105c)的剖面的中央部的上述熔融玻璃的温度与上述输送管(105c)的剖面的周边部的上述熔融玻璃的温度的温度差。
4.根据权利要求3所述的玻璃板的制造方法,其中
在上述供给步骤中,
以平均30℃/m以下的速度将上述熔融玻璃的温度降低150℃以上,藉此减小上述输送管(105c)的剖面的中央部的上述熔融玻璃的温度与上述输送管(105c)的剖面的周边部的上述熔融玻璃的温度的温度差。
5.根据权利要求3或4所述的玻璃板的制造方法,其中
在上述供给步骤中,
于降低上述熔融玻璃的温度后,使上述熔融玻璃通过温度高于与上述输送管(105c)的内侧相接的界面区域的上述熔融玻璃的上述输送管(105c)的部位,从而供应给上述成形装置(104)中,藉此减小上述输送管(105c)的剖面的中央部的上述熔融玻璃的温度与上述输送管(105c)的剖面的周边部的上述熔融玻璃的温度的温度差。
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