CN102822105B - 玻璃板的制造方法以及玻璃板制造装置 - Google Patents
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Abstract
基于下拉法的玻璃板的制造方法包括:气压控制工序,在气压控制工序中,进行炉外部空间的气压控制,该炉外部空间形成在包括成型炉和退火炉的炉与覆盖所述炉的覆盖部之间;熔解工序,在熔解工序中,使玻璃原料熔解而形成熔融玻璃;供给工序,在供给工序中,将所述熔融玻璃供给至在所述成型炉的内部配置的成型体;成型工序,在成型工序中,在所述成型体中使熔融玻璃流下来成型玻璃板;退火工序,在退火工序中,在所述退火炉中一边使所述玻璃板向一个方向流动一边冷却所述玻璃板;以及切断工序,在切断工序中,将冷却后的所述玻璃板切断。在所述气压控制工序中进行气压控制,以使气压越是朝向所述炉外部空间内的所述玻璃板流动的方向的上游侧的位置就变得越高。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃板的制造方法以及玻璃板制造装置。
背景技术
以往,例如,作为液晶显示器等平板显示器用的玻璃板或防护玻璃用的玻璃板的成型方法的一种,采用下拉(downdraw)法。
作为使用下拉法来成型玻璃板的设备,存在例如如专利文献1(日本特开2009-196879号公报)所述那样在成型炉中具备下述部分的设备:通过使熔融玻璃从顶部溢出而在下方成型玻璃板的成型体;和用于对该玻璃板进行退火的退火炉、冷却室等。
发明内容
发明要解决的课题
近年,由于要求液晶显示器的精度较高,因此要求减小在液晶显示器中使用的玻璃板的内部变形。而且,液晶显示器存在日益大型化的趋势,使用的玻璃板也变得大型化。可是,存在玻璃板越是大型化则内部变形就变得越大这一问题。
而且,随着玻璃板的大型化,制造玻璃板的设备也变得大型化。例如,在使用下拉法制造玻璃板的情况下,也需要使用于对该玻璃板进行退火的退火炉或用于成型玻璃板的成型炉等炉随着玻璃板的大型化而大型化。
在此,如果使炉大型化,则可以想象,在专利文献1(日本特开2009-196879号公报)所述的设备中,例如,随着炉的大型化,会沿着炉的炉壁的外表面产生更大的上升气流。因此,炉壁的外表面的温度会变得不稳定,从而担心炉内的温度发生变动。而且,在玻璃板的表面附近的空气和比其靠外侧(接近炉壁的区域)的空气之间产生温度差,由此产生沿着玻璃板的表面上升的上升气流,从而担心炉内的温度发生变动。在此,变动表示温度从设定温度意外地发生变化。
可是,利用退火炉或冷却室对玻璃板进行退火的工序是用于防止在玻璃板中发生变形的重要工序。因此,优选能够抑制炉内的温度变动。
因此,本发明的课题在于提供一种通过抑制炉内的温度变动而能够维持玻璃板的质量、例如能够抑制玻璃板的内部变形增大的玻璃板的制造方法以及玻璃板制造装置。
用于解决问题的手段
本发明的玻璃板的制造方法是采用下拉法的玻璃板的制造方法。
该制造方法包括:气压控制工序,在该气压控制工序中,进行炉外部空间的气压控制,所述炉外部空间形成在包括成型炉和退火炉的炉与覆盖所述炉的覆盖部之间;熔解工序,在该熔解工序中,使玻璃原料熔解而形成熔融玻璃;供给工序,在该供给工序中,将所述熔融玻璃供给至在所述成型炉的内部配置的成型体;成型工序,在该成型工序中,在所述成型体中使熔融玻璃流下来成型玻璃板;退火工序,在该退火工序中,在所述退火炉中一边使所述玻璃板向一个方向流动一边冷却所述玻璃板;以及切断工序,在该切断工序中,将冷却后的所述玻璃板切断。
所述炉外部空间包括成型炉外部空间和退火炉外部空间,所述成型炉外部空间包括与所述成型炉的设置位置相对应的区域,所述退火炉外部空间包括与所述退火炉的设置位置相对应的区域,在所述气压控制工序中,进行所述气压控制,以至少使所述成型炉外部空间的气压变得比所述退火炉外部空间的气压高。
优选的是,在所述气压控制工序中进行气压控制,以使气压越是朝向所述炉外部空间内的所述玻璃板流动的方向的上游侧的位置就变得越高。
而且,优选的是,炉外部空间还包括位于上方空间的下方的下方空间,所述上方空间包括成型炉外部空间和退火炉外部空间,在气压控制工序中,进行气压控制以使下方空间的气压成为大气压以上的气压。
优选的是,所述成型炉外部空间的气压和所述退火炉外部空间的气压之差满足0<(所述成型炉外部空间的气压-所述退火炉外部空间的气压)<20[Pa]。
而且,优选的是,玻璃板的宽度方向的长度在2000mm以上。
而且,优选的是,玻璃板是液晶显示器用的玻璃板。
而且,优选的是,所述成型工序包括下述工序:使所述玻璃板的宽度方向的两端部比所述玻璃板的宽度方向的中央部更加急速冷却,使所述两端部的玻璃的粘度η满足logη=9~14.5。
而且,优选的是,在所述退火工序中,为了向所述玻璃板的流动方向作用拉伸应力,至少在从所述玻璃板的玻璃退火点加上150℃所得到的温度至所述玻璃板的玻璃应变点减去200℃所得到的温度为止的温度区域中,使所述玻璃板的宽度方向的中央部的冷却速度比所述玻璃板的宽度方向的两端部的冷却速度快,并且使所述玻璃板从所述玻璃板的宽度方向的中央部的温度比所述宽度方向的两端部高的状态向所述中央部的温度比所述两端部低的状态变化。
而且,优选的是,在所述退火工序中,进行下述的玻璃应变点上温度控制工序。
所述玻璃应变点上温度控制工序是在从所述成型体的下部至比玻璃应变点附近的温度区域低的温度区域内进行所述玻璃板的宽度方向的温度控制的工序,所述玻璃应变点上温度控制工序包括:使所述玻璃板的宽度方向的两端部比被所述两端部夹着的中央区域的温度低、并且使所述中央区域的温度变得均匀的工序;控制成使所述玻璃板的宽度方向的温度从所述中央部朝向所述两端部变低的工序;以及在玻璃应变点附近的温度区域内控制成使所述两端部和所述中央部之间的温度梯度消失的工序。
而且,优选的是,在进行所述玻璃板的宽度方向的温度控制的工序中,还进行玻璃应变点下温度控制工序。
所述玻璃应变点下温度控制工序包括:在所述玻璃板的玻璃应变点附近的温度区域中,使从所述玻璃板的宽度方向的两端部至所述玻璃板的宽度方向的中央部的温度变得均匀的工序;和使从所述两端部至所述中央部变得均匀的所述玻璃板的温度从所述两端部朝向所述中央部变低的工序。
优选的是,所述退火工序包括第1冷却工序、第2冷却工序以及第3冷却工序。
在所述第1冷却工序中,使所述玻璃板的宽度方向的中央部的温度以第1平均冷却速度冷却至所述玻璃板的玻璃退火点。
在所述第2冷却工序中,使所述中央部的温度以第2平均冷却速度从所述玻璃退火点冷却至玻璃应变点-50℃。
在所述第3冷却工序中,使所述中央部的温度以第3平均冷却速度从所述玻璃应变点-50℃冷却至所述玻璃应变点-200℃。
所述第1平均冷却速度在5.0℃/秒以上。
所述第1平均冷却速度比所述第3平均冷却速度快。
所述第3平均冷却速度比所述第2平均冷却速度快。
而且,优选的是,在所述玻璃板中,SrO和BaO的合计含有率不足8质量%,并且玻璃应变点在675℃以上,所述退火工序中的所述玻璃板的从玻璃退火点至(玻璃应变点-50℃)的温度的平均冷却速度为0.5~不到5.5℃/秒这一范围。
优选的是,在所述退火工序中,为了防止在与所述玻璃板的被辊夹持的部分在所述玻璃板的宽度方向内侧相邻的相邻区域发生塑性变形,在所述相邻区域的温度为所述玻璃板的玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域中,对所述玻璃板向所述玻璃板流动的方向作用拉伸张力,其中所述辊用于所述玻璃板的牵引。
而且,优选的是,在所述退火工序中,控制用于下拉所述玻璃板的辊的旋转,以使设置在比所述玻璃板的温度为玻璃退火点的温度区域靠所述玻璃板流动的方向的下游侧的辊的圆周速度为设置在玻璃板的温度为玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域的辊的圆周速度以上。
本发明的玻璃制造装置包括成型炉、退火炉以及控制部。成型炉利用下拉法来成型玻璃板。退火炉一边使在成型炉中成型出的玻璃板向一个方向流动一边冷却玻璃板。控制部进行在炉与覆盖该炉的覆盖部之间形成的炉外部空间的气压控制,所述炉包括成型炉和退火炉。控制部进行气压控制,以使气压越是朝向所述炉外部空间内的所述玻璃板流动的方向的上游侧的位置就变得越高。
而且,在玻璃板制造装置中,具备成型炉、退火炉以及控制部。成型炉利用下拉法来成型玻璃板。退火炉冷却在成型炉中成型出的玻璃板。控制部进行炉外部空间的气压控制。炉外部空间形成在炉与覆盖部之间。炉包括成型炉和退火炉。炉外部空间包括:成型炉外部空间,其包括与成型炉的设置位置相对应的区域;和退火炉外部空间,其包括与退火炉的设置位置相对应的区域。控制部进行气压控制,以使成型炉外部空间的气压变得比退火炉外部空间的气压高。
发明效果
在本发明中,通过抑制炉内的温度变动,能够维持玻璃板的质量。例如,能够抑制玻璃板的内部变形增大。
附图说明
图1是本实施方式的玻璃板的制造方法的一部分的流程图。
图2是主要示出玻璃板制造装置所包含的熔解装置的示意图。
图3是示出建筑物的内部的示意图。
图4是成型装置的概要的侧视示意图。
图5是控制装置的控制框图。
图6是示出用于表示炉外部空间的建筑物的内部空间的示意图。
图7是示出用于表示变形例1A的炉外部空间的建筑物的内部空间的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图,对使用本实施方式的玻璃板制造装置100来制造玻璃板的玻璃板制造方法进行说明。
而且,本说明书中的下述词语如以下这样规定。
玻璃退火点是指使玻璃的粘度η满足logη=13的温度。
玻璃应变点是指使玻璃的粘度η满足logη=14.5的温度。
玻璃应变点附近是指从(应变点+25℃)到(应变点-50℃)的温度范围。
玻璃的软化点是指使玻璃的粘度η满足logη=7.65的温度。
玻璃带的中央部是指玻璃带的宽度方向的宽度中的玻璃带的宽度方向的中心。
玻璃带的端部是指从玻璃带的宽度方向的边缘起100mm以内的范围。
(1)玻璃板的制造方法的概要
图1是本实施方式的玻璃板的制造方法的一部分的流程图。以下,利用图1对玻璃板的制造方法进行说明
如图1所示,玻璃板经过包括熔解工序ST1、澄清工序ST2、均质化工序ST3、供给工序ST4、成型工序ST5、退火工序ST6以及切断工序ST7的多种工序而被制造出来。下面,对这些工序进行说明。
在熔解工序ST1中,通过加热玻璃原料使其熔解来形成熔融玻璃。玻璃原料由SiO2、Al2O3等成分构成。
在澄清工序ST2中,使熔融玻璃澄清。具体来说,将熔融玻璃中所含有的气体成分从熔融玻璃中排出,或者将熔融玻璃中含有的气体成分吸收到熔融玻璃中。
在均质化工序ST3中,使熔融玻璃均质化。在该工序中,还对澄清完成后的熔融玻璃进行温度调整。
在供给工序ST4中,将熔融玻璃供给至用于对熔融玻璃进行成型的成型装置300(具体来说,是成型体310)(后述)。在该工序中,冷却熔融玻璃以达到适于开始玻璃板G的成型的温度。
在成型工序ST5中,将熔融玻璃成型为板状的玻璃板G。在本实施方式中,熔融玻璃通过溢流下拉法而成型为板状的玻璃板G。
在退火工序ST6中,冷却在成型工序ST5中成型出的板状玻璃板G。
在切断工序ST7中,将冷却后的玻璃板G每隔预定的长度进行切断。
另外,此后,每隔预定的长度进行了切断的玻璃板G1(参照图3等)被进一步切断,在进行了磨削和研磨、清洗、检查后成为玻璃板(仅表达为玻璃板而不附加标号意味着最终制造出的玻璃板),并且应用于液晶显示器或有机EL显示器等平板显示器等。
(2)玻璃板制造装置100的概要
图2是主要示出玻璃板制造装置100所包含的熔解装置200的示意图。图3是示出用于收纳或安装玻璃板制造装置100所包含的各种装置等的建筑物B的内部的示意图(而且,在图3中,利用概要的剖视示意图示出成型装置300和炉30等)。下面,对玻璃板制造装置100进行说明。
玻璃板制造装置100主要具有熔解装置200(参照图2)、成型装置300(参照图2或图3)以及切断装置400(参照图3)。熔解装置200、成型装置300以及切断装置400被配置在建筑物B(参照图3)内。
(2-1)熔解装置200的结构
熔解装置200是用于进行熔解工序ST1、澄清工序ST2、均质化工序ST3以及供给工序ST4的装置。
如图2所示,熔解装置200具有熔解槽201、澄清槽202、搅拌槽203、第一配管204以及第二配管205。
熔解槽201是用于熔解玻璃原料的槽。在熔解槽201中进行熔解工序ST1。
澄清槽202是用于从在熔解槽201中熔解了的熔融玻璃中除去气泡的槽。通过在澄清槽202中对从熔解槽201送入的熔融玻璃进一步加热,从而促进了熔融玻璃中的气泡的脱出。在澄清槽202中进行澄清工序ST2。
搅拌槽203具有:用于收纳熔融玻璃的容器;旋转轴;以及安装在该旋转轴上的多个搅拌叶片。作为容器、旋转轴以及搅拌叶片,例如可以应用铂等铂族元素或铂族元素合金制成的部件,但并不特别限定。通过驱动部(未图示)的驱动使旋转轴旋转,由此,安装于旋转轴的多个搅拌叶片搅拌熔融玻璃。在搅拌槽203中进行均质化工序ST3。
第1配管204和第2配管205是铂族元素(铂、铱、锇、钯、铑、钌等)或者铂族元素合金制成的配管。第1配管204是连接澄清槽202和搅拌槽203的配管。第2配管205是连接搅拌槽203和成型装置300的配管。
(2-2)成型装置300的结构
图4是成型装置300的概要侧视图。
成型装置300是用于进行成型工序ST5和退火工序ST6的装置。
成型装置300具有成型体310、气氛间隔部件320、冷却辊330、冷却单元340、送给辊350a~350h以及温度调整单元360a~360g(参照图4)。下面,对这些结构进行说明。
(2-2-1)成型体310
如图3所示,成型体310位于成型装置300中的上方部分,并且具有将从熔解装置200流过来的熔融玻璃成型为板状的玻璃(即,玻璃板G)的功能。成型体310的沿垂直方向剖开得到的截面形状具有楔形形状,并且成型体310由砖构成。
如图4所示,在成型体310上,且在熔融玻璃流动的流路方向的上游侧形成有供给口311。从熔解装置200流过来的熔融玻璃经由该供给口311被供给至成型体310(成型装置300)。
在成型体310上,沿成型体310的长度方向形成有向上方敞开的槽部312(参照图3)。槽部312形成为随着从熔融玻璃的流路方向的上游侧朝向下游侧而逐渐变浅。从成型体310的槽部312溢出并沿着成型体310的侧壁流下的熔融玻璃在下端部313汇合,由此得到玻璃板G。
(2-2-2)气氛间隔部件320
如图3或图4所示,气氛间隔部件320是在成型体310的下端部313附近配置的板状的部件。气氛间隔部件320在玻璃板G的厚度方向的两侧配置成大致水平,所述玻璃板G是熔融玻璃在成型体310的下端部313汇合并向作为铅直下方向的第1方向的下游侧流动而形成的。气氛间隔部件320作为绝热件起作用。即,气氛间隔部件320通过将其上下的空间热隔断,来抑制热量从气氛间隔部件320的上侧朝向下侧移动。通过抑制热量从气氛间隔部件320的上侧朝向下侧移动,能够在气氛间隔部件320的下侧容易地实现使成型的板状玻璃板G的宽度方向的两端部充分地急速冷却这一控制。由此,能够抑制玻璃板G在离开成型体310后沿宽度方向收缩,该玻璃板G是通过使从成型体310溢流出的熔融玻璃在成型体310的下端部313汇合而成型出的玻璃板G。
(2-2-3)冷却辊330
冷却辊330配置在气氛间隔部件320的下方。而且,冷却辊330配置于在成型体310的下端部313汇合并向第1方向的下游侧流动的玻璃板G的厚度方向的两侧、并且配置于所述玻璃板G的宽度方向的两端部(两侧部分)附近。冷却辊330通过与玻璃板G的宽度方向的两端部(两侧部分)接触来冷却该玻璃板G。更具体而言,冷却辊330通过将玻璃板G向第1方向的下游侧下拉,来成型所希望的厚度的玻璃板G,同时对所述玻璃板G进行冷却。在下面的说明中,将玻璃板G流动的方向作为第1方向。
在此,成型体310、气氛间隔部件320、冷却辊330被配置在建筑物B内的成型炉40覆盖。成型炉40具有形成有向下方敞开的空间的长方体形状。在成型炉40内进行成型工序ST5。
(2-2-4)冷却单元340
冷却单元340配置在成型炉40的下方。冷却单元340对通过冷却辊330并向第1方向的下游侧流动的玻璃板G进行冷却。利用其冷却效果能够减小玻璃板的翘曲。
(2-2-5)送给辊350a~350h
送给辊350a~350h在冷却辊330的下方沿第1方向隔开预定的间隔进行配置。而且,送给辊350a~350h分别配置在玻璃板G的厚度方向的两侧。送给辊350a~350h将玻璃板G向第1方向的下游侧牵引。
(2-2-6)温度调整单元360a~360g
温度调整单元360a~360g是用于对玻璃板G附近的气氛温度进行调节(具体来说,进行升温)的设备,其沿第1方向配置有多个、且沿玻璃板G的宽度方向配置有多个。
在此,送给辊350a~350h和温度调整单元360a~360g被退火炉50覆盖。退火炉50具有以沿第1方向延伸的方式形成有空间的大致长方体形状。
在退火炉50内,通过利用送给辊350a~350h将玻璃板G向第1方向的下游侧牵引,来执行对玻璃板G进行退火(从粘性区经粘弹性区往弹性区转变)的退火工序ST6。在退火工序ST6中,温度调整单元360a~360g调整玻璃板G附近的气氛温度,以抑制玻璃板的内部变形。
而且,在各个温度调整单元360a~360g的附近,沿着玻璃板G的宽度方向配置有作为用于检测玻璃板G附近的气氛温度的气氛温度检测构件的多个温度传感器。在此,将该多个温度传感器称作温度传感器单元380(参照图5)。
(2-3)切断装置400
在切断装置400中进行切断工序ST7。切断装置400是将在成型装置300中向第1方向的下游侧流下的板状玻璃板G从与向下游侧延伸的表面垂直的方向进行切断的装置。由此,板状玻璃板G成为具有预定长度的多个玻璃板G1。
(3)控制装置500
图5是控制装置500的控制框图。
首先,控制装置500由CPU、ROM、RAM、硬盘等构成,其作为用于对玻璃板制造装置100所包含的各种设备进行控制的控制部来起作用。
具体而言,如图5所示,控制装置500进行温度调整单元360a~360g的温度调整控制、和用于驱动冷却辊330、送给辊350a~350h、切断装置400等的第1驱动单元390(例如,马达)或第2驱动单元450(后述)的驱动控制等。而且,温度调整单元360a~360g的温度调整控制基于由温度传感器单元380检测出的玻璃板G的气氛温度来进行。
而且,控制装置500还控制建筑物B的内部空间的气压。对此,在后面进行叙述。而且,关于图5所记载的各种传感器,也在后面进行叙述。
(4)成型装置300中的玻璃板G的成型
下面,对在成型装置300中使玻璃板G成型的过程进行说明。
首先,从熔解装置200经由供给口311供给至成型体310的熔融玻璃流到成型体310的槽部312。接着,所述熔融玻璃在槽部312溢流出来。在槽部312溢流出来的熔融玻璃沿成型体310的两侧面向第1方向的下游侧流动,并且如图3所示那样在下端部313汇合。在下端部313汇合后的熔融玻璃向第1方向的下游侧流下。
向第1方向的下游侧流下的熔融玻璃由配置在厚度方向的两侧的冷却辊330夹着宽度方向的两端部向第1方向的下游侧下拉。此时,熔融玻璃成型为板状的玻璃板G,同时熔融玻璃被冷却。被冷却辊330下拉后的玻璃板G被送给辊350a~350h进一步向下方下拉,同时对所述玻璃板G进行退火。
而且,此后,被送给辊350a~350h下拉后的玻璃板G被切断装置400每隔预定的长度切断而成为多个玻璃板G1。
(5)建筑物B的内部空间的气压控制
图6是示出用于表示炉外部空间S的建筑物B的内部空间的示意图。
以往,作为使用下拉法来成型玻璃板的设备,存在例如如专利文献1(日本特开2009-196879号公报)所述那样具备下述部分的设备:通过使熔融玻璃从顶部溢出而在下方成型玻璃板的成型体;和用于对该玻璃板进行退火的退火炉、冷却室(用于进行与本实施方式的退火工序ST6相当的工序的部分)等。
在专利文献1(日本特开2009-196879号公报)所述的设备中,例如在下述情况下会担心炉内的温度发生变动:由于在玻璃板的表面附近的空气和比这靠外侧(接近炉壁的区域)的空气之间产生温度差,因此产生沿着玻璃板的表面上升的上升气流。例如,在专利文献1所述的设备中,无法充分抑制因产生沿着炉壁的外表面的上升气流而导致炉壁的外表面被冷却这一问题。即,由于炉壁的外表面被冷却,从而导致冷却了的炉壁的内表面附近的炉内气氛被冷却,由此,会产生炉内的气氛温度发生变动这一问题。可是,利用成型炉的用于成型玻璃板的工序是用于降低玻璃板的板厚偏差等的重要工序。而且,利用退火炉或冷却室的用于对玻璃板进行退火的工序是用于减小玻璃板的内部变形或翘曲等的重要工序。因此,优选能够抑制炉内的温度变动。
因此,在本实施方式中,在由炉30和覆盖炉30的建筑物B的内表面部10(相当于覆盖部)形成的炉外部空间S、即建筑物B的内部空间,进行炉30的外部空间的气压控制,所述炉30包含将成型体310等配置于内部的成型炉40、和将送给辊350a~350h等配置于内部的退火炉50。进行该气压控制的气压控制工序例如在进行均质化工序ST3的时候开始。即,气压控制工序在成型工序ST5和退火工序ST6之前进行。
(5-1)炉外部空间S
更具体而言,如图6所示,炉外部空间S是从建筑物B的内部空间除去下述空间后的空间(图6的斜线所示的空间):成型炉40的成型炉内部空间S5(由粗线和单点划线围成的空间);由配置在玻璃板G的厚度方向的两侧的冷却单元340夹着的空间S6;退火炉50的退火炉内部空间S8(由粗线和双点划线围成的空间);以及空间S7。
炉外部空间S由配置在建筑物B内的地板411、412、413分割为多个空间。即,地板411、412、413具有作为用于将炉外部空间S分割成多个空间的间隔部件的功能。
具体而言,炉外部空间S被地板411、412、413分割为成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4。
成型炉外部上方空间S1是炉外部空间S中被地板411和建筑物B的上部夹着的空间。地板411的高度位置配置在离成型体310的上部位置近、并且离炉40的上部近的位置。
成型炉外部下方空间S2是在比成型炉外部上方空间S1靠第1方向的下游侧的位置形成的空间。具体而言,成型炉外部下方空间S2是炉外部空间S中被地板411、地板412以及冷却单元340夹着的空间。而且,成型炉外部下方空间S2包含与成型炉40的设置位置相对应(具体而言,高度位置与成型炉40的设置位置相同)的区域、即成型炉对应区域A1。地板412的高度位置配置在接近冷却单元340的下部的位置。
退火炉外部空间S3是在比成型炉外部下方空间S2靠第1方向的下游侧的位置形成的空间。退火炉外部空间S3是炉外部空间S中被地板412和地板413夹着的空间。而且,退火炉外部空间S3包含与退火炉50的设置位置相对应(具体而言,高度位置与退火炉50的设置位置相同)的区域、即退火炉对应区域A2。地板413的高度位置配置在接近切断装置400的位置。
而且,退火炉外部空间S3是在高度与退火炉外部空间S3相等(即,与从地板412的下表面至地板413的上表面的距离相当)的炉内空间S8(图6的以横点线的蚀刻示出的空间)中流动的玻璃板G的气氛温度为例如800℃~110℃的空间,或者,退火炉外部空间S3是包含下述区域的空间:所述区域是在炉内空间S8中流动的玻璃板G从(退火点+5℃)成为(应变点-50℃)的区域。
退火炉下方空间S4是在退火炉外部空间S3的第1方向下游侧形成的空间。退火炉下方空间S4是炉外部空间S中被地板413和建筑物B的下部夹着的空间。在退火炉下方空间S4中,在成型装置300中向第1方向流动的玻璃板G被切断装置400每隔预定的长度切断。
在此,炉30(包含成型炉40和退火炉50)例如由耐火材料或绝热材料等构成。而且,能够在建筑物B中使用一般在建设建筑物时应用的公知的耐火物品等。而且,举出使用地板411、412、413作为间隔部件的例子进行了说明,对于该地板411、412、413,只要是一般在建设建筑物时应用的公知的地板,都能够应用。
(5-2)气压控制
在气压控制中,通过对炉外部空间S加压,使炉外部空间S的气压形成为越朝向第1方向的上游侧气压越高。具体而言,在气压控制中,通过独立控制被分隔为多个的空间(即,成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4)的气压,使各空间的气压值成为:成型炉外部上方空间S1>成型炉外部下方空间S2>退火炉外部空间S3>退火炉下方空间S4。
而且,为了进行该气压控制,在成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4的外侧(即,隔着建筑物B的壁部的外部空间)配置有用于对各个空间加压的送风机421、422、423、424。
而且,为了进行气压控制,将作为用于检测成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4的气压的检测构件的第1压力传感器431、第2压力传感器432、第3压力传感器433、第4压力传感器434(参照图5)配置在各自的空间内。
在气压控制中,通过检测成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4的气压,使炉外部空间S的气压形成为越朝向第1方向的上游侧气压越高。具体而言,通过检测成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4的气压,来控制用于驱动送风机421、422、423、424的第2驱动单元450(例如,马达)的动作(例如,在马达的情况下,为转速)。而且,将在此检测出的各空间S1、S2、S3、S4的气压数据作为数据存储在控制装置500内。
而且,在气压控制中,控制成使炉外部空间S中气压最低的退火炉下方空间S4的气压成为大气压以上的气压。而且,如果退火炉下方空间的气压在预定的压力以上,则容易产生流入炉内的空气流,从而担心对炉的内部温度产生影响。因此,在气压控制中,控制成使退火炉下方空间S4的气压在大气压以上且小于预定的压力。更具体而言,控制成使退火炉下方空间S4的气压在大气压以上且在炉内部空间的气压(炉内部空间的气压)以下。例如,优选使退火炉下方空间S4的气压为0<(退火炉下方空间S4的气压-大气压),更加优选使退火炉下方空间S4的气压为0<(退火炉下方空间S4的气压-大气压)<40[Pa],进一步优选使退火炉下方空间S4的气压为5[Pa]<(退火炉下方空间S4的气压-大气压)<40[Pa]。
而且,优选使退火炉外部空间S3与退火炉下方空间S4之间的气压差为0<(退火炉外部空间S3的气压-退火炉下方空间S4的气压),更加优选使退火炉外部空间S3与退火炉下方空间S4之间的气压差为0<(退火炉外部空间S3的气压-退火炉下方空间S4的气压)<20[Pa],进一步优选使退火炉外部空间S3与退火炉下方空间S4之间的气压差为1[Pa]<(退火炉外部空间S3的气压-退火炉下方空间S4的气压)<15[Pa],更加进一步优选使退火炉外部空间S3与退火炉下方空间S4之间的气压差为2[Pa]<(退火炉外部空间S3的气压-退火炉下方空间S4的气压)<15[Pa]。
而且,优选使成型炉外部下方空间S2与退火炉外部空间S3之间的气压差为0<(成型炉外部下方空间S2的气压-退火炉外部空间S3的气压),更加优选使成型炉外部下方空间S2与退火炉外部空间S3之间的气压差为0<(成型炉外部下方空间S2的气压-退火炉外部空间S3的气压)<20[Pa],进一步优选使成型炉外部下方空间S2与退火炉外部空间S3之间的气压差为1[Pa]<(成型炉外部下方空间S2的气压-退火炉外部空间S3的气压)<15[Pa],更加进一步优选使成型炉外部下方空间S2与退火炉外部空间S3之间的气压差为2[Pa]<(成型炉外部下方空间S2的气压-退火炉外部空间S3的气压)<15[Pa]。
而且,优选使成型炉外部上方空间S1与成型炉外部下方空间S2之间的气压差为0<(成型炉外部上方空间S1的气压-成型炉外部下方空间S2的气压),更加优选使成型炉外部上方空间S1与成型炉外部下方空间S2之间的气压差为0<(成型炉外部上方空间S1的气压-成型炉外部下方空间S2的气压)<30[Pa],进一步优选使成型炉外部上方空间S1与成型炉外部下方空间S2之间的气压差为1[Pa]<(成型炉外部上方空间S1的气压-成型炉外部下方空间S2的气压)<25[Pa],更加进一步优选使成型炉外部上方空间S1与成型炉外部下方空间S2之间的气压差为2[Pa]<(成型炉外部上方空间S1的气压-成型炉外部下方空间S2的气压)<15[Pa]。如果使退火炉外部空间S3与退火炉下方空间S4之间的气压差、成型炉外部下方空间S2与退火炉外部空间S3之间的气压差、以及成型炉外部上方空间S1与成型炉外部下方空间S2之间的气压差过大,则成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3的气压的绝对值会变得过大,空气会从炉外部空间S流入炉30内,从而可能产生炉30内的温度发生变动这一问题。而且,在炉外部空间S中会发生局部的气流集中或气流的流速局部地加快这一情况,从而可能导致炉外部空间S的气压稳定性降低,其结果是,也可能产生炉30内的温度发生变动这一问题。
(5’)炉30内的熔融玻璃或者玻璃板G的温度的管理
在成型炉40内,冷却辊330通过与由在成型体310的下端部313汇合的熔融玻璃形成的玻璃板G的宽度方向的两端部(两侧部分)接触,来冷却该玻璃板G。而且,冷却单元340对上述玻璃板G的宽度方向的两端部(两侧部分)进行冷却,所述冷却单元340设置在上述玻璃板G的宽度方向的两端部(两侧部分)附近,且温度比玻璃板G低。
此时,优选的是,使玻璃板G的宽度方向的两端部比玻璃板G的宽度方向的中央部更加急速冷却,并使玻璃的粘度η满足logη=9~14.5。利用冷却辊30来冷却玻璃板G的两端部,由此两端部的粘度升高,从而能够抑制玻璃板G的宽度方向的收缩。
而且,存在用于玻璃板G的玻璃的失透温度为例如1050℃~1250℃这样的高温的情况。在这种情况下,如果要采用本实施方式这样的下拉法(溢流下拉法)进行成型,则需要将熔融玻璃的温度保持得比失透温度高,以免发生失透。可是,如果提高熔融玻璃的温度,则存在熔融玻璃的粘度变低的倾向,因此无法充分进行玻璃板G的宽度方向的两端部的冷却。其结果是,熔融玻璃从成型体310离开后,容易产生沿宽度方向的收缩。考虑到这些问题,优选进行急速冷却以使玻璃板G的两端部的粘度η满足logη=9~14.5。
如上所述,在退火炉50内进行的退火工序中,基于由温度传感器单元380检测出的玻璃板G的气氛温度,通过控制装置550的指示来进行温度调整单元360a~360g的温度调整控制。
此时,优选的是,如下述这样控制玻璃板G的温度,以使拉伸应力作用于玻璃板G的中央部。
即,至少在从玻璃板G的退火点加上150℃所得到的温度至应变点减去200℃所得到的温度为止的温度区域内,使玻璃板G的宽度方向的中央部的冷却速度比宽度方向上的两端部的冷却速度快。而且,使玻璃板G从玻璃板G的宽度方向的中央部的温度比宽度方向的两端部高的状态变化为玻璃板G的宽度方向的中央部的温度比宽度方向的端部低的状态。利用这样的玻璃板G的温度变化,朝向玻璃板G流动的方向(第1方向)的下游侧作用拉伸张力。因此,对于玻璃板G,能够抑制玻璃板G在第1方向上的翘曲。
而且,优选的是,退火工序包括在从成型体310的下部至比玻璃板G的玻璃应变点附近的温度区域低的温度区域内进行玻璃板G的宽度方向的温度控制的以下工序。
即,优选在退火工序中包括玻璃应变点上温度控制工序,该玻璃应变点上温度控制工序包括:使玻璃板G的宽度方向的两端部比包含被该两端部夹着的中央部的中央区域的温度低、并且使该中央区域的温度变得均匀的工序;使玻璃板G的宽度方向的温度从中央部朝向两端部变低的工序;以及在玻璃板G的应变点附近的温度区域内消除玻璃板G的宽度方向的两端部与中央部之间的温度梯度的工序。
由此,由于拉伸应力在玻璃板G的中央部向第1方向进行作用,因此能够抑制玻璃板G的翘曲。而且,控制玻璃板G的温度分布,使得在玻璃板G的玻璃应变点附近的温度区域内玻璃板G的宽度方向的两端部与中央部之间的温度梯度消失,由此能够抑制玻璃板G的内部变形。
而且,在退火工序中能够包括下述工序:在玻璃板G的玻璃应变点附近的温度区域中进行温度控制,以使从玻璃板G的宽度方向的两端部至中央部的温度变得均匀的工序;以及对从玻璃板G的宽度方向的两端部至中央部变得均匀的玻璃板G的温度进行温度控制,以使所述玻璃板G的温度从两端部朝向中央部变低的工序。通过这样控制玻璃板G的温度,在玻璃板G的宽度方向的中央部的温度低于玻璃应变点附近的区域,第1方向的拉伸应力作用于玻璃板G的宽度方向的中央部。由此,能够抑制玻璃板G在第1方向上的翘曲。
而且,退火工序能够包括第1冷却工序、第2冷却工序以及第3冷却工序。
第1冷却工序是使玻璃板G的宽度方向的中央部的温度以第1平均冷却速度冷却至玻璃退火点的工序。
第2冷却工序是使玻璃板G的宽度方向的中央部的温度以第2平均冷却速度从玻璃退火点冷却至玻璃应变点-50℃的工序。
第3冷却工序是使玻璃板G的宽度方向的中央部的温度以第3平均冷却速度从玻璃应变点-50℃冷却至玻璃应变点-200℃的工序。
在这种情况下,优选的是,使第1平均冷却速度在5.0℃/秒以上,使第1平均冷却速度比第3平均冷却速度快,使第3平均冷却速度比第2平均冷却速度快。即,平均冷却速度按从高到低的顺序为第1平均冷却速度、第3平均冷却速度、第2平均冷却速度。玻璃板G在第1方向上的冷却速度会对制造出的玻璃板G的热收缩产生影响。可是,在退火工序中,通过设定上述冷却速度,能够提高玻璃板G的制造量,并且能够获得具有合适的热收缩率的玻璃板。
通过温度调整单元360a~360g的温度调整控制来进行以上那样的玻璃板G的温度控制。
而且,优选的是,对于制造出的玻璃板G,在SrO和BaO的合计含有率小于8质量%、且玻璃应变点在675℃以上的情况下,退火工序中的玻璃板G的从玻璃退火点至(玻璃应变点-50℃)的温度的平均冷却速度为0.5~不到5.5℃/秒这一范围。通过使SrO和Ba0的合计含有率小于8质量%,能够抑制作为最终产品的玻璃板G的重量和热膨胀系数。而且,玻璃应变点在675℃以上的玻璃能够减小热收缩率。在这种情况下,控制温度以使玻璃板G的从玻璃退火点至(玻璃应变点-50℃)的温度的平均冷却速度处于0.5~不到5.5℃/秒这一范围。利用该玻璃板G的温度控制,能够确保玻璃板G的生产率,并且能够充分减小热收缩率。在上述平均冷却速度小于0.5℃/秒的情况下,会导致制造设备巨大化,并且会使玻璃板G的生产率降低。另一方面,在上述平均冷却速度为5.5℃/秒以上的情况下,无法减小最终产品的玻璃板G的热收缩率。在如后述那样要求高精细度的、使用p-Si·TFT(多晶硅TFT(Thin FilmTransistor:薄膜晶体管))或氧化物半导体的平板显示器等中,要求热收缩率较小的玻璃板。对于用于这样的用途的玻璃板,在退火工序中使玻璃板G的从玻璃退火点至(玻璃应变点-50℃)的温度的平均冷却速度为0.5~不到5.5℃/秒这一范围是有效的。
(6)玻璃板的优选形态
下面对利用本实施方式的玻璃板制造装置和玻璃板制造方法制造出的玻璃板的优选形态进行说明。而且,并不限于下述形态。
(玻璃板的厚度)
将玻璃板的厚度假设为0.1mm~1.5mm。或者,作为平板显示器用的玻璃板,假设为0.01~1.0mm。并且,按照优选的顺序来说,更为优选的上限值依次为0.4mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm。而且,按照优选的顺序来说,更为优选的下限值依次为0.3mm、0.2mm、0.1mm。例如,对于平板显示器用的玻璃板来说,追求轻量化和薄板化。因此,玻璃板的厚度越薄越为优选。另一方面,玻璃板的厚度越薄则玻璃板的强度越会降低。例如,玻璃板的厚度越薄,则在显示器制造工序中越容易发生玻璃板的破损、或因挠曲所引起的工序内搬送时的不良情况。考虑到这些情况,平板显示器用的玻璃板的厚度优选为0.01~1.0mm,更优选为0.1~0.8mm,进而优选为0.2~0.8mm。在此,制造的玻璃板的厚度越薄,成型炉30和退火炉40内的玻璃板G的每单位面积的潜热就变得越小,从而越容易受到成型炉30内和退火炉40内的气氛温度的变动的影响。因此越容易产生内部变形、翘曲、玻璃板G的翻转。即,如果玻璃板G的厚度为0.01~0.5mm以下这一范围,则本发明的能够抑制成型炉30内和退火炉40内的气氛温度的变动的效果变得显著。如果玻璃板G的厚度为0.01~不到0.5mm这一范围,则本发明的效果变得更加显著,如果玻璃板G的厚度为0.01~0.4mm,则本发明的效果进一步变得显著。在此,翻转是指下述状态:玻璃板G在宽度方向上挠曲成弓形,从而在流动的玻璃板G的两侧的两个主表面上形成凹凸,该凹凸随时间变动而起伏。
(玻璃板的大小)
而且,玻璃板的大小假设为,宽度方向的长度为500mm-3500mm,长度方向的长度为500mm-3500mm。而且,如果玻璃板大型化,则需要使玻璃制造装置大型化。即,包含成型炉40和退火炉50的炉30也存在大型化的倾向,因此炉外部空间S变大。如果炉外部空间S变大,则在炉外部空间S中产生的上升气流也容易变大。即,玻璃板越大型化,炉壁的外表面温度越容易变得不稳定,炉内的温度发生变动的可能性变得越高。因此,在玻璃板的宽度方向的长度为2000mm以上的情况下,本发明的效果变得显著。而且,玻璃板的宽度方向的长度越是在250Omm以上、3000mm以上,则本发明的效果越是变得显著。
(玻璃板的种类)
而且,玻璃板的种类假设为硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、碱硅酸盐玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、碱铝锗酸盐玻璃。
(玻璃板的内部变形)
而且,对于板厚为0.5mm的玻璃板,假设玻璃板的内部变形的最大值(延迟(retardation)的最大值)为1.7nm以下(0~1.7nm)。优选的是,在1.5nm以下(0~1.5nm),更加优选的是,在1.0nm以下(0~1nm),进一步优选的是,在0.7nm以下(0~0.7nm)。而且,利用ユニオプト公司制的双折射测量装置测量了内部变形。在此,由于液晶显示器追求较高精度的组装,因此,能够降低玻璃板的平面变形的本实施方式的方法在制造作为液晶显示器用玻璃基板的玻璃板时特别适合。
(玻璃板的特性:热收缩率)
对于在本实施方式中制造出的玻璃板,在550℃的温度气氛中放置了两小时时的热收缩率优选在110ppm以下,更加优选在80ppm以下,进一步优选在60ppm以下。特别是,在用于形成p-Si·TFT的玻璃板中,热收缩率优选在80ppm以下。而且,热收缩率根据热收缩量/初始长度×1O6(ppm)计算出来。作为热收缩率的测量方法,例示出以下的方法。1.使用金刚石笔在玻璃板的两端画出平行的划线。2.沿与划线垂直的方向将玻璃板切断为两半,对一个进行热处理(在上述情况下为550℃、2小时)。3.对照热处理后的玻璃板和另一个玻璃板,并测量划线的偏移量。
(玻璃板:翘曲)
在以下述方法测量玻璃板的翘曲的情况下,翘曲的最大值优选为从0至0.2mm的范围,并且优选的是0~0.15mm,更加优选的是0~0.1mm,进一步优选的是0~0.05mm,特别优选的是0~0.05mm。翘曲的测量为,1.首先,从玻璃板切出多张小板(各边大约为400mm的矩形板)。2.接着,对于各小板,分别在表面和背面测量角的四处位置和中央部的四处位置的翘曲(即,共计测量16处位置的翘曲)。例如,在测量8张小板的翘曲的情况下,可以获得16处×8张等于128处位置的翘曲的测量数据。3.确认在2中获得的测量数据中的最大值是否在上述范围内。而且,在本实施方式中,将在多个小板上测量到的翘曲的最大值作为玻璃板的翘曲。
(玻璃板的应用例)
而且,假设玻璃板在平板显示器(液晶显示器、有机EL显示器或者等离子显示器等)、太阳能电池用的面板、防护玻璃中使用。而且,近年,由于液晶显示器和有机EL显示器追求较高的精度,因此,能够降低用于液晶显示器和有机EL显示器的玻璃板的内部变形的本发明特别适合液晶显示器用的玻璃板和有机EL显示器用的玻璃板。特别是,在AV设备(便携终端等)中使用的平板显示器要求较高的精细度,因此,能够减小内部变形的本发明比较适合。而且,防护玻璃是例如为了保护AV设备(便携终端等)的显示画面或壳体而对玻璃板进行了化学或物理强化的强化玻璃。
而且,作为平板显示器(液晶显示器或等离子显示器等)用的玻璃基板,举例示出了以质量%显示包含以下成分的玻璃板。下述括号内的显示是各成分的优选含有率,越靠后半部分越是优选的数值。
SiO2:50~70%(55~65%、57~64%、58~62%),
Al2O3:5~25%(10~20%、12~18%、15~18%),
B2O3:0~15%(5~15%、6~13%、7~12%)。
此时,作为可选成分,也可以包含下述成分。
MgO:0~10%(下限为0.01%、下限为0.5%、上限为5%、上限为4%、上限为2%),
CaO:0~20%(下限为1%、下限为3%、下限为4%、上限为9%、上限为8%、上限为7%、上限为6%),
SrO:0~20%(下限为0.5%、下限为3%、上限为9%、上限为8%、上限为7%、上限为6%),
BaO:0~10%(上限为8%、上限为3%、上限为1%、上限为0.2%),
ZrO2:0~10%(0~5%、0~4%、0~1%、0~0.1%)。
而且,特别优选的是,含有SiO250~70%、B2O35~18%、Al2O310~25%、MgO0~10%、CaO 0~20%、SrO 0~20%、BaO 0~10%、RO 5~20%(其中,R为从Mg、Ca、Sr以及Ba中选择出的、玻璃板G所含有的所有的成分中的至少一种)。而且,R’2O(其中,R’是从Li、Na以及K中选择出的、玻璃板G所含有的所有的成分中的至少一种)不是必须的,也可以不含有。在这种情况下,成为实际上不含R’2O的无碱玻璃,从而能够降低R’2O从玻璃板流出而破坏TFT的可能性。另一方面,也能够含有超过0.10质量%且在2.0质量%以下的R’2O来形成微量含碱玻璃。在这种情况下,既能够将TFT特性的劣化和玻璃的热膨胀抑制在固定范围内,又能够提高玻璃的碱度,使价数变动的金属的氧化变得容易,从而提高澄清性。而且,由于能够降低玻璃的电阻率,因此,适合用于通过熔解槽201进行电熔融。
而且,更加优选的是,包含超过0.20%且在2.0%以下的R’2O (其中,R’是从Li、Na以及K中选择出来的至少一种)。而且,优选的是,共计包含澄清剂0.05~1.5%,并且实际上不包含As2O3、Sb2O3以及PbO。而且,进一步优选的是,玻璃中的氧化铁的含有量为0.01~0.2%。
通过将玻璃成分限定在上述那样的成分范围内,能够使玻璃板G成为满足液晶显示器或有机EL显示器等平板显示器用玻璃基板所要求的特性那样的玻璃板。更详细而言,能够实现满足玻璃应变点在650℃以上的玻璃板。而且,能够实现满足密度在2.6g/cm3以下的玻璃板。而且,能够实现杨氏弹性模量在70GPa以上的玻璃板。而且,能够实现失透温度在1250℃以下的玻璃板。由于能够实现失透温度在1250℃以下的玻璃板,因此能够采用溢流下拉法。但是,难以在失透温度小于1050℃的同时,满足平板显示器用玻璃基板所要求的上述特性,因此优选使失透温度为1050℃~1250℃。
而且,作为在实施了化学强化后应用于防护玻璃或太阳能电池用的玻璃板的玻璃板,举例示出了例如以质量%显示包含以下成分的玻璃板。
SiO2:50~70%(55~65%、57~64%、57~62%),
AI2O3:5~20%(9~18%、12~17%),
Na2O:6~30%(7~20%、8~18%、10~15%)。
此时,作为可选成分,也可以包含下述成分。
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%(下限为1%、下限为2%、上限为6%、上限为5%、上限为4%),
MgO:0~10%(下限为1%、下限为2%、下限为3%、下限为4%、上限为9%、上限为8%、上限为7%),
CaO:0~20%(下限为0.1%、下限为1%、下限为2%、上限为10%、上限为5%、上限为4%、上限为3%),
ZrO2:0~10%(0~5%、0~4%、0~1%、0~0.1%)。
特别是,作为进行化学强化的防护玻璃或太阳能电池用玻璃基板,优选含有
SiO2:50~70质量%,
Al2O3:5~20质量%,
Na2O:6~30质量%,
K2O:0~10质量%,
MgO:0~10质量%,
CaO:0~20质量%。
而且,近年来,为了实现平板显示器的装配的高精细化,要求采用p-Si(低温多晶硅)·TFT或氧化物半导体的平板显示器,而不是采用α-Si·TFT(Thin Film Transistor:薄膜晶体管)的平板显示器。在此,在采用p-Si·TFT或氧化物半导体的平板制造工序中,存在温度比采用α-Si·TFT的平板制造工序高的热处理工序。因此,对于形成p-Si·TFT或氧化物半导体的玻璃板,要求热收缩率较小。为了减小热收缩率,优选提高玻璃板的退火条件和玻璃的应变点。特别是,对于p-Si·TFT或氧化物半导体来说,玻璃应变点在675℃以上(玻璃应变点675℃~750℃)的玻璃板是优选的,玻璃应变点在680℃以上(玻璃应变点680℃~750℃)的玻璃板更加优选,玻璃应变点在690℃以上(应变点690℃~750℃)的玻璃板特别优选。
作为玻璃应变点在675℃以上的玻璃板的成分,举例示出了例如以质量%显示包含以下成分的玻璃板。
SiO2:52~78质量%,
Al2O3:3~25质量%,
B2O3:3~15质量%,
RO(其中,RO是在MgO、CaO、SrO以及BaO中玻璃板所含有的所有成分的总量):3~20质量%,
并且质量比(SiO2+Al2O3)/B2O3在7~20的范围内的玻璃板。
在这种情况下,SrO和BaO的合计含有率小于8质量%在轻量化和减小热膨胀系数这一点上是优选的。优选的是,SrO和BaO的合计含有率为0~7质量%,更加优选的是,为0~5质量%,进一步优选的是,0~3质量%,更进一步优选的是0~1质量%,特别是,在使玻璃板G的密度降低的情况下,优选实际上不含有SrO和Ba0。实际上不含有意味着有意不含有,不排除SrO和BaO作为杂质不可避免地混入的情况。
而且,为了使玻璃应变点进一步上升,优选使质量比(SiO2+Al2O3)/RO在7.5以上。而且,为了使玻璃应变点上升,优选使β-OH值为0.1~0.3[mm-1]。另一方面,为了在熔解时防止电流流到熔解槽201而不是熔融玻璃,使玻璃板含有0.01~0.8质量%的R2O(其中,R2O是在Li2O、Na2O以及K2O中玻璃板所含有的所有成分的总量)在降低玻璃的电阻率这一点上是优选的。或者,为了降低玻璃的电阻率,优选含有0.01~1质量%的Fe2O3。而且,为了使玻璃板在实现较高的玻璃应变点的同时防止失透温度上升,优选使CaO/RO在0.65以上。通过使失透温度在1250℃以下,能够应用溢流下拉法。而且,考虑到应用于移动通信终端那样的移动设备等,从轻量化的观点出发,优选SrO和BaO的合计含有量在0质量%以上且小于2质量%。
(各成分)
SiO2是形成玻璃板的玻璃骨架的成分,具有提高玻璃的化学耐久性和耐热性的效果。在SiO2的含有率过低的情况下,无法充分得到化学耐久性和耐热性的效果,而如果SiO2的含有率过高的话,容易引起玻璃失透,成型变得困难,并且粘性上升,玻璃的均质化变得困难。
Al2O3是形成玻璃骨架的成分,具有提高玻璃的耐热性的效果,换而言之,具有提高应变点的效果。而且,具有提高蚀刻速度的效果。在Al2O3的含有率过低的情况下,无法充分得到玻璃的效果。另一方面,如果Al2O3的含有率过高,则玻璃的粘性上升,熔解变得困难,并且,耐酸性降低。
B2O3是降低玻璃的粘性、促进玻璃的熔解和澄清的成分。如果B2O3的含有率过低,则玻璃的耐酸性降低,玻璃的均质化变得困难。另一方面,如果B2O3的含有率过高,则应变点降低。
MgO和CaO是降低玻璃的粘性、促进玻璃的熔解和澄清的成分。而且,在碱土类金属中,Mg和Ca使玻璃的密度上升的比例较小,因此,为了使得到的玻璃轻量化并提高熔解性,Mg和Ca是有利的成分。不过,如果所述MgO和CaO的含有率过高,则玻璃的化学耐久性降低。
SrO和BaO是降低玻璃的粘性、促进玻璃的熔解和澄清的成分。而且,也是提高玻璃原料的氧化性、提高澄清性的成分。不过,如果SrO和BaO的含有率过高,则玻璃的密度上升,无法实现玻璃板的轻量化,并且玻璃的化学耐久性降低。
Li2O是降低玻璃的粘度、提高玻璃的熔解性和成型性的成分。而且,Li2O是使玻璃的杨氏弹性模量提高的成分。不过,如果Li2O的含有率过高,则玻璃容易失透,从而难以应用下拉法。而且,会导致应变点降低。
Na2O和K2O是降低玻璃的高温粘度、提高玻璃的熔融性和成型性的成分。而且,是改善玻璃的耐失透性的成分。在Na2O和K2O的含有率过低的情况下,玻璃的熔解性降低,熔解所需的成本升高。而且,玻璃容易发生失透,耐失透性也降低,因而难以应用使玻璃溢流的下拉法。另一方面,如果Na2O和K2O的含有率过高,也会产生由玻璃平衡的恶化所引起的耐失透性降低。
另外,Li2O、Na2O、K2O是有可能从玻璃中熔出而使TFT特性劣化、而且有可能增大玻璃的热膨胀系数而在热处理时使基板破损的成分,因此,在作为平板显示器用玻璃基板(例如,液晶显示器用玻璃基板、有机EL显示器用玻璃基板)进行应用的情况下,不希望含有大量的Li2O、Na2O、K2O,其总量应限制在2.0%以下,考虑到TFT的破损等,优选实际上不含有Li2O、Na2O、K2O。可是,通过使玻璃中还是含有特定量的上述成分,既能够将TFT特性的劣化和玻璃的热膨胀抑制在固定范围内,又能够提高玻璃的碱度,使价数变动的金属的氧化变得容易,从而能够发挥澄清性。因此,作为平板显示器用玻璃基板(例如,液晶显示器用玻璃基板、有机EL显示器用玻璃基板),优选的是,碱金属氧化物(在Li2O、Na2O以及K2O中玻璃板所含有的所有成分的总量)的含有率超过0.05质量%且在2.0质量%以下,更加优选的是,超过0.1质量%且在2.0质量%以下,进一步优选的是,超过0.1质量%且在1.0质量%以下。
ZrO2是提高玻璃的失透温度附近的粘性和应变点的成分。可是,如果ZrO2的含有率过高,则失透温度上升,耐失透性降低。
TiO2是使玻璃的高温粘度降低的成分。可是,如果TiO2的含有率过高,则耐失透性降低。并且,会使玻璃着色,不适合应用于电子设备的显示画面的防护玻璃等。而且,由于玻璃着色导致紫外线透过率降低,因此在进行使用了紫外线硬化树脂的处理的情况下,会产生无法使紫外线硬化树脂充分硬化的不良情况。
在玻璃板的玻璃中,作为使玻璃中的气泡脱出的成分,可以添加澄清剂。作为澄清剂,只要环境负荷较小、在玻璃的澄清性方面优异即可,并不特别限制,能够举出例如从氧化锡、氧化铁、氧化铈、氧化铽、氧化钼以及氧化钨这些金属氧化物中选择出的至少一种。在此,液晶显示器和有机EL显示器等平板显示器用玻璃基板对泡的要求特别严格。因此,作为澄清剂,在氧化锡、氧化铁、氧化铈、氧化铽、氧化钼以及氧化钨这些金属氧化物中优选至少含有澄清效果特别高的氧化锡。
另外,As2O3、Sb2O3以及PbO是在熔融玻璃中发生与价数变动相伴随的反应、具有澄清玻璃的效果的物质,但是由于As2O3、Sb2O3以及PbO是环境负荷较大的物质,因此在本实施方式的玻璃板10中,在玻璃中实质上并不含有As2O3、Sb2O3以及PbO。另外,在本说明书中,实质上不含有As2O3、Sb2O3以及PbO意味着不到0.01质量%,除了不纯物以外并不刻意含有。
(7)特征
(7-1)
在本实施方式中,进行由炉30以及覆盖炉30的建筑物B的内壁(相当于覆盖部)形成的炉外部空间S的气压控制,其中所述炉30包括成型炉40和退火炉50(气压控制工序)。具体而言,炉外部空间S被分割成多个空间(在本实施方式中,为四个空间S1、S2、S3、S4)。并且,在气压控制中,利用送风机421、422、423、424对炉外部空间S加压,使炉外部空间S的气压越是朝向第1方向的上游侧就变得越高。并且,在进行着炉外部空间S的气压控制的状态下,在成型炉40中成型玻璃板G(成型工序ST5),在退火炉50中对玻璃板G进行退火(退火工序ST6)。而且,气压控制由控制装置500执行。
在本实施方式中,首先,对炉外部空间S加压以使炉外部空间S的气压越朝向第1方向的上游侧就变得越高,由此,能够抑制炉30内部的空气泄漏至炉外部空间S。由此,抑制了沿玻璃板G的表面上升的上升气流的产生,从而能够抑制炉30内部的温度变动。而且,通过抑制沿玻璃板G的表面上升的上升气流的产生,也能够抑制玻璃板G的翻转。通过抑制炉30内的温度变动,或者通过抑制玻璃板G的翻转,能够高精度地实现玻璃板G的宽度方向和流动方向的温度曲线(temperature profile)。由此,能够减小玻璃板的翘曲、内部变形、热收缩。
在本实施方式中,首先,通过对炉外部空间S加压,能够抑制炉30内部的空气泄漏至炉外部空间S。由此,抑制了沿玻璃板G的表面上升的上升气流的产生,从而能够抑制炉30内部的温度变动。
在此,上升气流被认为不仅是沿玻璃板的表面上升的上升气流,其还沿炉的炉壁的外表面产生。可以设想,当产生沿着炉的炉壁的外表面的上升气流时,炉壁的外表面、进而内表面的温度会发生变动。并且,在这种情况下,担心还会引起炉内的温度变动。在这种情况下,担心对制造出的玻璃板的质量产生影响。
对于沿玻璃板的表面上升的上升气流,可以考虑下述情况:因烟囱效应而产生所述上升气流的情况;和因温度较高的区域的气体流向温度较低的区域所产生的对流而产生所述上升气流的情况。在此,由于难以从炉壁完全消除间隙,因此,上升气流因上述烟囱效应而产生。而且,上升气流容易在设置于炉内的辊等部件之间的间隙较大的区域产生。在此,在使用下拉法的情况下,玻璃板的中央部的成为产品的区域以不与部件接触的方式被成型和退火。即,部件不与玻璃板的中央部的成为产品的区域附近接触,部件间的间隙变大,容易产生上升气流。
在此,如果炉外部空间的气压与炉30内的气压相比变得过小,则空气容易从炉内部空间流出至炉外部空间。如果从炉30内部的空间流出的空气量增加,则由于烟囱效应而容易产生沿着玻璃板G的上升气流。
而且,由于上述上升气流不是规则地产生,因此沿着玻璃板G上升的上升气流的风量在玻璃板G的两侧的主表面上不均匀的情况较多。例如,在沿着玻璃板G的表侧的主表面(表面)的上升气流的风量比沿着玻璃板G的背侧的主表面(背面)的上升气流的风量多的情况下,玻璃板G的表面的冷却量变得比玻璃板G的背面多,玻璃板G的表面的收缩量也比玻璃板G的背面多。在这种情况下,会产生玻璃板G的背面侧成为凸部那样的弓形的挠曲。而且,如上所述,由于上升气流并不是稳定地产生,因此沿着玻璃板G的表面的上升气流的风量和沿着玻璃板G的背面的上升气流的风量随时间变化,从而使玻璃板G翻转。如果产生玻璃的翻转,则难以实现降低内部变形或翘曲那样的玻璃板G的温度曲线,其结果是,产生内部变形或翘曲。
另一方面,难以从建筑物的内壁完全消除间隙。因此,可以认为,在炉外部空间也会因烟囱效应而产生上升气流。而且,由于越靠近炉壁附近气氛温度就变得越高,因此越容易产生上升气流。而且,温度较高的区域的气体流向温度较低的区域,由此也会产生对流。这是因为,建筑物的内壁侧的气氛温度被认为比炉壁侧更低。即,沿着建筑物的内壁产生下降气流,并且沿着炉壁产生上升气流,由此产生较大的对流。
另一方面,在本实施方式中,通过对炉外部空间S加压以使炉外部空间S的气压越是朝向第1方向的上游侧就变得越高,能够抑制沿玻璃板G产生的上升气流,从而能够抑制炉30内部空间的温度变动。而且,在本实施方式中,通过使炉外部空间S的气压越朝向上游侧就变得越高,能够抑制在炉外部空间S中沿着炉30的炉壁的外表面上升的空气流。由此,能够使炉30的炉壁的外表面的温度尽可能稳定。因此,能够进一步抑制炉30内部的温度变动。
而且,优选使炉30内部空间的气压也是越朝向上游侧的位置就变得越高。由此,能够抑制位于炉30内部空间的下游侧的空气流入上游侧的位置,从而能够抑制沿着玻璃板G的上升气流的产生。在这样使炉30内部空间的气压越是靠上游侧的位置就越高的情况下,如果使炉外部空间S的气压固定,则越是靠炉30内部空间的上游侧的位置,炉30内部的空间与炉外部空间S的气压差就变得越大,空气就越容易从炉30内部的空间向炉外部空间S流出。即,如本实施方式这样,通过使炉外部空间S的气压越是朝向上游侧越高,则即使在进行气压控制以使炉30内部空间的气压也越朝向上游侧就变得越高的情况下,也能够抑制空气从炉30内部空间的上游侧(例如,空间S1或者空间S2)向炉外部空间S流出。
而且,在本实施方式中,在退火工序ST6中利用温度调整单元360a~360g对玻璃板G的气氛温度进行温度调整,来抑制玻璃板的内部变形。即,利用温度调整单元360a~360g间接进行玻璃板G的温度控制。
由于能够抑制炉30内部的温度变动,因此能够高精度地进行玻璃板G的温度控制。因此,能够实现抑制内部变形、翘曲、热收缩率这样的玻璃板的温度曲线,能够抑制玻璃板的内部变形、翘曲、热收缩率,从而能够提高玻璃板的质量。而且,能够尽可能稳定地获得这样的玻璃板。
而且,例如,调整炉外部空间S的气压,以使炉外部空间S的气压相对于炉30内部空间的相同高度位置的气压变低,由此,能够抑制空气通过微小的炉壁的间隙从炉外部空间S流入炉30内部的空间,因此,能够抑制炉30内部的温度变动。
特别是,在炉内空间S8(参照图6)中,由于玻璃板G通过从玻璃退火点至玻璃应变点的温度区域和从玻璃应变点至玻璃应变点以下的温度区域,因此炉内空间S8中的玻璃板的温度曲线会对玻璃板G的内部变形、翘曲、热收缩率产生较大的影响。因此,不希望冷却的空气从温度比炉30内部的空间低的炉外部空间S流入炉30内部的空间。在这一点上,能够抑制空气从炉外部空间S流入炉30内部空间的本实施方式是优选的。特别是,对于将p-Si·TFT形成于玻璃基板这样的平板显示器用玻璃基板,希望降低热收缩,并抑制热收缩的偏差,因此,利用本实施方式制造的热收缩率较小并且也能够抑制热收缩率的偏差的玻璃板能够恰当地应用于上述平板显示器用玻璃基板。
(7-2)
在本实施方式中,在炉外部空间S中配置有地板411、412、413,该地板411、412、413作为用于将所述炉外部空间S分割成多个空间(在本实施方式中,为四个空间S1、S2、S3、S4)的间隔部件而起作用。
在此,利用地板411、412、413很容易将炉外部空间S分割成多个空间。即,容易进行气压控制。
(7-3)
在本实施方式中,炉外部空间S被分割成成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4。由此,与炉外部空间S相比,成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4中的第1方向的温度差变小。因此,即使产生沿炉30的外壁上升的空气流,也能够缩小沿炉30的炉壁的外表面上升的空气流的范围(即,能够将该空气流限制在各空间S1~S4内)。即,由于将炉外部空间S的气压分割成多个空间并使其越朝向上游侧就变得越高,因此,能够抑制跨越多个空间上升这样的(例如,跨越空间S1~S4中的至少两个以上的空间这样的)较大的空气流的产生。由此,使炉30的炉壁的外表面的温度更加稳定。因此,能够降低对炉30的内部温度的影响,从而能够使炉30的内部温度更加稳定。由于能够使炉30的内部温度尽可能地稳定,因此能够高精度地进行玻璃板G的温度控制。因此,能够抑制玻璃板的内部变形,从而能够提高玻璃板的质量。
(7-4)
在本实施方式中,退火炉外部空间S3是在高度与退火炉外部空间S3相等(即,与从地板412的下表面至地板413的上表面的距离相当)的炉内空间S8中流动的玻璃板G的气氛温度为800℃~110℃的空间,或者,退火炉外部空间S3是包含下述区域的空间:所述区域是在炉内空间S8中流动的玻璃板G从(退火点+5℃)成为(应变点-50℃)的区域。即,在炉内空间S8中进行作为与玻璃板的质量相关的重要工序的退火工序ST6。因此,优选使退火炉外部空间S3的温度比其它空间S1、S2、S4更加稳定。
在本实施方式中,如上所述,在作为高度与进行退火工序ST6的炉内空间S8相同的外部空间的退火炉外部空间S3中,能够使退火炉50的炉壁的外表面温度尽可能稳定。因此,能够抑制炉内空间S8的温度变动。因此,能够提高玻璃板的质量。
(7-5)
在本实施方式的气压控制中,在炉外部空间S中使气压最低的退火炉下方空间S4的气压成为大气压以上的气压。由此,位于建筑物B外侧的空气难以流入建筑物B内。因此,不容易受到炉外部空间S外部的空气的影响。因此,能够维持玻璃板的质量。
(8)变形例
以上,基于附图对本实施方式进行了说明,但具体结构并不限于上述的实施方式,能够在不脱离本发明要点的范围内进行变更。
(8-1)变形例1A
图7是示出用于表示本变形例1A的炉外部空间S的建筑物B的内部空间的示意图。
在上述实施方式中,对下述内容进行了说明:将炉外部空间S分割成成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4,在这四个空间中控制成使气压越朝向上游侧就变得越高。
可是,并不限于此,也可以将炉外部空间S分割成成型炉外部空间S10、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4这三个空间,其中所述成型炉外部空间S10包括成型炉外部上方空间S1和成型炉外部下方空间S2。在这种情况下也能起到与上述相同的效果。
而且,也可以是:将炉外部空间S分割成位于上方的上方空间、和位于上方空间的第1方向下游侧(下方)的下方空间,并且仅在上方空间中进行气压控制以使气压越朝向上游侧就变得越高。
而且,此时,也可以将上方空间分割成成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2以及退火炉外部空间S3这三个空间,也可以将上方空间分割成成型炉外部空间S10和退火炉外部空间S3这两个空间,其中所述成型炉外部空间S10包括成型炉外部上方空间S1和成型炉外部下方空间S2。
而且,在这种情况下,将退火炉外部空间S3和退火炉下方空间S4控制成相同的气压。
在此,成型炉的炉壁和退火炉的炉壁之间的温度差特别大。因此,在成型炉外部空间或成型炉外部下方空间、成型炉内部空间以及退火炉内部空间内容易产生更大的上升气流。另一方面,为了提高玻璃板的质量,优选的是,成型炉内部空间和退火炉内部空间中的温度变动较小。
因此,也可以仅在作为特别容易产生上升气流、且对于维持玻璃板的质量很重要的空间的成型炉外部空间S10(或者,成型炉外部下方空间S2)和退火炉外部空间S3中进行气压控制。具体而言,进行气压控制以使成型炉外部空间S10的气压变得比退火炉外部空间S3的气压高,或者,进行气压控制以使成型炉外部下方空间S2的气压变得比退火炉外部空间S3的气压高。
由此,在这些空间中,能够抑制上升气流的产生,也能够有效地维持玻璃板的质量。
而且,通过抑制成型炉40内的温度变动,能够抑制板厚的偏差等。而且,在退火炉50中,通过在玻璃板的温度为退火点以上的区域中抑制炉内气氛的温度变动,能够抑制玻璃板的变形。而且,在退火炉50中,通过在玻璃板的温度处于退火点~应变点附近的区域中抑制炉内气氛的温度变动,能够抑制发生玻璃板的内部变形。而且,在退火炉50中,通过抑制在玻璃板的温度为应变点以下的区域中的炉内气氛的温度变动,能够防止玻璃板的翘曲等。
(8-2)变形例1B
在上述实施方式中,配置有作为间隔部件起作用的三个地板411、412、413,但并不限于此。
在上述实施方式中,通过配置物理性的间隔部件,容易形成多个空间,从而容易进行气压控制,但只要进行气压控制以使气压越是朝向第1方向的上游侧就变得越高,则能起到与上述相同的效果。
而且,即使在配置有地板的情况下,也存在下述情况:例如在由地板分割出的多个空间之间存在将空间彼此连通的间隙。具体而言,为了使炉30能够移动,多数情况下炉30和地板并不连接,在这种情况下,在由地板分割出的多个空间之间存在将空间彼此连通的间隙。因此,在没有应用本实施方式的情况下,空气经由该间隙从下游侧的空间朝向上游侧的空间流出,产生沿着炉30的外壁的上升气流。
可是,即使在这种情况下,也能够起到与上述相同的效果。即,在本实施方式中,由于控制成使气压越是朝向第1方向的上游侧就变得越高,因此能够抑制从第1方向的下游侧的空间向上游侧的空间流动的空气流。因此,能够使炉30的炉壁的外表面的温度更加稳定,从而能够抑制炉30内部的温度变动。
(8-3)变形例1C
在上述实施方式中,对将炉外部空间S分割成四个空间S1、S2、S3、S4的情况进行了说明。可是,炉外部空间S的分割数量并不限于此,只要分割成多个空间即可。而且,越是对炉外部空间S进行分割,就越能够减小沿着炉30的炉壁的外表面上升的空气流,因此,能够进一步抑制炉30内部的温度变动。
(8-4)变形例1D
除上述实施方式以外,也可以将退火炉外部空间S3分割成多个,并进行气压控制以使气压越是朝向上游侧就变得越高。由此,能够更加有效地抑制玻璃板的内部变形的发生和玻璃板的变形。而且,此时,也不一定需要利用地板等对该空间进行物理分割。
(8-5)变形例1E
在上述实施方式中,对下述情况进行了说明:为了进行上述的气压控制,在成型炉外部上方空间S1、成型炉外部下方空间S2、退火炉外部空间S3以及退火炉下方空间S4的外侧配置有用于对各个空间加压的送风机421、422、423、424。可是,进行气压控制的方法并不限于进行送风,也能够应用将送风和排风组合起来进行的方法、或者利用挡板等来调整压力差的方法等。
(8-6)变形例1F
在上述实施方式中,对炉外部空间S进行加压。可是,未必需要使炉外部空间S的气压比炉30的内部空间的气压高。例如,只要减小炉30的内部空间和炉外部空间S之间的气压差,就能够减少从炉30的内部空间泄漏出的空气量,从而能够抑制沿玻璃板G产生的上升气流。
(8-7)变形例1G
在上述实施方式中,对利用溢流下拉法成型玻璃板G的情况进行了说明,但并不限于此,只要是下拉法即可。
(8-9)变形例1H
在本变形例中,在退火工序中,为了防止在与玻璃板G的被送给辊350a~350h夹持的部分在宽度方向内侧相邻的相邻区域发生塑性变形,在该相邻区域的温度为玻璃板G的玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域中对玻璃板G向第1方向作用拉伸张力。
而且,利用控制装置500来控制用于下拉玻璃板G的送给辊350a~350h的旋转,以使设置于玻璃板G流动的第1方向的下游侧的辊的圆周速度为设置在玻璃板G流动的方向的上游侧的辊的圆周速度以上。由此,能够对玻璃板G总是朝向第1方向的下游侧施加拉伸张力来防止玻璃板G的翘曲。而且,由此,能够在上述相邻区域的温度为玻璃板G的玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域中对玻璃板G向第1方向作用拉伸张力。
特别是,使设置在比玻璃板G的温度为玻璃退火点的位置靠下游侧的送给辊的圆周速度大于设置在玻璃板G的温度为玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域的送给辊的圆周速度,这对于抑制玻璃板G的塑性变形更加有效。而且,特别是,使设置在比上述相邻区域的温度为玻璃退火点的位置靠下游侧的送给辊的圆周速度大于设置在上述相邻区域的温度为玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域的送给辊的圆周速度,这对于抑制上述相邻区域的塑性变形更加有效。
实施例
以下,对本发明的实施例进行说明。
将玻璃原料熔解而形成熔融玻璃,在进行了澄清、搅拌之后,将熔融玻璃供给至成型装置,并利用溢流下拉法形成了玻璃板G。然后,切断玻璃板G,制造出长度方向为1100mm、宽度方向为1300mm、厚度为0.5mm的玻璃板。此时,如下表1所示那样将炉外部空间S的气压控制成越是朝向上游侧就变得越高。而且,熔融玻璃中含有的各成分的含有率如下。
SiO260%
Al2O319.5%
B2O310%
CaO 5%
SrO 5%
SnO20.5%
此时,在实施例1~5中制造出的玻璃板的最大变形(延迟的最大值)在1.6nm以下。而且,玻璃板的翘曲在0.18mm以下。特别是,在实施例2~4中制造出的玻璃板的最大变形(延迟的最大值)在1.0nm以下。而且,玻璃板的翘曲在0.15mm以下。
另一方面,作为比较例1,在不进行气压控制的情况下制造出了同样尺寸的玻璃板。此时的熔融玻璃的各成分的含有率与上述相同。此时,制造出的玻璃板的最大变形(延迟的最大值)为1.8nm。而且,玻璃板的翘曲超过了0.2mm。而且,作为比较例2,除了炉外部空间S的气压恒定这一点外,以与实施例相同的方法制造了玻璃板。此时,制造出的玻璃板的最大变形(延迟的最大值)为1.8nm。而且,玻璃板的翘曲超过了0.2mm。
P1:成型炉外部上方空间S1的气压[Pa]
P2:成型炉外部下方空间S2的气压[Pa]
P3:退火炉外部空间S3的气压[Pa]
P4:退火炉下方空间S4的气压[Pa]
【表1】
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 比较例1 | 比较例2 | |
P1-大气压[Pa] | 6.5 | 11 | 20 | 50 | 100 | 未控制 | 0 |
P2-大气压[Pa] | 6 | 9 | 17 | 27 | 60 | 未控制 | 0 |
P3-大气压[Pa] | 5.5 | 7 | 10 | 20 | 50 | 未控制 | 0 |
P4-大气压[Pa] | 5 | 5 | 8 | 15 | 40 | 未控制 | 0 |
最大变形(nm) | 1.5 | 1.0以下 | 1.0以下 | 1.0以下 | 1.6 | 1.8 | 1.8 |
翘曲(mm) | 0.16 | 0.15以下 | 0.15以下 | 0.15以下 | 0.18 | 超过0.2 | 超过0.2 |
因此,本发明对于玻璃板的质量的提高是有用的。
产业上的可利用性
本发明能够在使用下拉法制造玻璃板的玻璃板制造方法和制造装置中进行各种应用。
标号说明
10:建筑物的内表面部(覆盖部);
30:炉;
40:成型炉;
50:退火炉;
110:制造出的玻璃板;
411、412、413:地板(间隔部件);
500:控制装置(控制部);
B:建筑物;
G:成型的玻璃板;
S:炉外部空间;
S1:成型炉外部上方空间(成型炉外部空间);
S2:成型炉外部下方空间(成型炉外部空间);
S3:退火炉外部空间;
S4:退火炉下方空间(下方空间)。
Claims (13)
1.一种玻璃板的制造方法,其为采用下拉法的玻璃板的制造方法,
所述玻璃板的制造方法包括:
气压控制工序,在该气压控制工序中,进行炉外部空间的气压控制,所述炉外部空间形成在包括成型炉和退火炉的炉与覆盖所述炉的覆盖部之间;
熔解工序,在该熔解工序中,使玻璃原料熔解而形成熔融玻璃;
供给工序,在该供给工序中,将所述熔融玻璃供给至在所述成型炉的内部配置的成型体;
成型工序,在该成型工序中,在所述成型体中使熔融玻璃流下来成型玻璃板;
退火工序,在该退火工序中,在所述退火炉中一边使所述玻璃板向一个方向流动一边冷却所述玻璃板;以及
切断工序,在该切断工序中,将冷却后的所述玻璃板切断,
所述炉外部空间包括成型炉外部空间和退火炉外部空间,所述成型炉外部空间包括与所述成型炉的设置位置相对应的区域,所述退火炉外部空间包括与所述退火炉的设置位置相对应的区域,
为了使得所述炉的炉壁外表面温度稳定,在所述气压控制工序中,进行所述气压控制,以使所述成型炉外部空间的气压变得比所述退火炉外部空间的气压高。
2.根据权利要求1所述的玻璃板的制造方法,其中,
在所述气压控制工序中进行气压控制,以使气压越是朝向所述炉外部空间内的所述玻璃板流动的方向的上游侧的位置就变得越高。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
所述炉外部空间还包括位于上方空间的下方的下方空间,所述上方空间包括所述成型炉外部空间和所述退火炉外部空间,
在所述气压控制工序中,进行所述气压控制以使所述下方空间的气压成为大气压以上的气压。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
所述成型炉外部空间的气压和所述退火炉外部空间的气压之差满足下述式子(1),
0<(成型炉外部空间的气压-退火炉外部空间的气压)<20Pa…(1)。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
所述玻璃板的宽度方向的长度在2000mm以上。
6.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
所述玻璃板是平板显示器用的玻璃板。
7.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
所述成型工序包括下述工序:使所述玻璃板的宽度方向的两端部比玻璃板的宽度方向的中央部更加急速冷却,使所述两端部的玻璃的粘度η满足logη=9~14.5。
8.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
在所述退火工序中,
为了使拉伸应力向所述玻璃板的流动方向作用于所述玻璃板的宽度方向的中央部,
至少在从所述玻璃板的玻璃退火点加上150℃所得到的温度至所述玻璃板的玻璃应变点减去200℃所得到的温度为止的温度区域中,
使所述玻璃板的宽度方向的中央部的冷却速度比所述两端部的冷却速度快,
并且使所述玻璃板从所述玻璃板的宽度方向的中央部的温度比所述两端部高的状态向所述中央部的温度比所述两端部低的状态变化。
9.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
所述退火工序包括:
第1冷却工序,在所述第1冷却工序中,使所述玻璃板的宽度方向的中央部的温度以第1平均冷却速度冷却至所述玻璃板的玻璃退火点;
第2冷却工序,在所述第2冷却工序中,使所述中央部的温度以第2平均冷却速度从所述玻璃退火点冷却至玻璃应变点-50℃;以及
第3冷却工序,在所述第3冷却工序中,使所述中央部的温度以第3平均冷却速度从所述玻璃应变点-50℃冷却至所述玻璃应变点-200℃,
所述第1平均冷却速度在5.0℃/秒以上,
所述第1平均冷却速度比所述第3平均冷却速度快,
所述第3平均冷却速度比所述第2平均冷却速度快。
10.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
在所述玻璃板中,SrO和BaO的合计含有率不足8质量%,并且玻璃应变点在675℃以上,
所述退火工序中的所述玻璃板的从玻璃退火点至玻璃应变点-50℃的温度的平均冷却速度为0.5~不到5.5℃/秒这一范围。
11.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
在所述退火工序中,为了防止在与所述玻璃板的被辊夹持的部分在所述玻璃板的宽度方向内侧相邻的相邻区域发生塑性变形,在所述相邻区域的温度为所述玻璃板的玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域中,对所述玻璃板向所述玻璃板流动的方向作用拉伸张力,其中所述辊用于所述玻璃板的牵引。
12.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
在所述退火工序中,控制用于下拉所述玻璃板的辊的旋转,以使设置在比所述玻璃板的温度为玻璃退火点的温度区域靠所述玻璃板流动的方向的下游侧的辊的圆周速度为设置在玻璃板的温度为玻璃化转变点以上且玻璃软化点以下的温度区域的辊的圆周速度以上。
13.一种玻璃板制造装置,
所述玻璃板制造装置包括:
成型炉,其利用下拉法成型玻璃板;
退火炉,其一边使在所述成型炉中成型出的所述玻璃板向一个方向流动一边冷却所述玻璃板;以及
控制部,其进行在炉和覆盖所述炉的覆盖部之间形成的炉外部空间的气压控制,所述炉包括所述成型炉和所述退火炉,
为了使得所述炉的炉壁外表面温度稳定,所述控制部进行气压控制,以使气压越是朝向所述炉外部空间内的所述玻璃板流动的方向的上游侧的位置就变得越高。
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