CN103118994A - 玻璃板制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的玻璃板制造方法包含一边使熔融玻璃在澄清槽中流动一边对该熔融玻璃进行澄清的工序，所述澄清槽为由耐火金属构成的在长度方向上延长的管状容器、其具有第1部分和位于该第1部分的下游的第2部分。该工序包括在第1部分中使熔融玻璃为第1温度、在第2部分中使熔融玻璃为低于第1温度的第2温度。

Description

玻璃板制造方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃板的制造方法。
背景技术
玻璃制造业者对在制造过程中形成于玻璃中的气泡很是烦恼。尤其是液晶显示装置的玻璃基板用或覆盖玻璃用的玻璃板，要求极少的气泡含量。因此，为去除气泡而进行熔融玻璃的澄清。为了提高澄清效果，通常使玻璃原料中含有澄清剂。澄清剂使用在高温下于玻璃原料熔解而成为粘度较低的液体时发生分解并产生O2、SO2等气体(泡)的氧化物。在该气体(泡)中，玻璃中所含的气体成分扩散而形成较大的泡进而浮起脱泡，进行澄清。已开发出用以进行这种澄清的各种方法。例如，在专利文献1(日本特开2006-298657号公报)中，提出有为有效地进行熔融玻璃的澄清而在经真空吸引的减压外壳内进行熔融玻璃的减压脱泡的技术。
发明内容
发明要解决的问题
但是，上述方法需要复杂且昂贵的设备。因此，依然要求一种简便且有效地对熔融玻璃进行澄清的方法。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其提供一种可简便且有效地对熔融玻璃进行澄清的玻璃板制造方法。
用于解决问题的手段
本发明的玻璃板制造方法的特征在于：其包括一边使熔融玻璃在具有第1部分和位于该第1部分的下游的第2部分的管状容器中流动，一边对该熔融玻璃进行澄清的工序，所述管状容器由耐火金属构成并在长度方向上延长，并且该工序包括在第1部分中使熔融玻璃为第1温度、在第2部分中使熔融玻璃为低于第1温度的第2温度。
由此，能够在第1部分中将熔融玻璃加热至适于澄清的温度后，在第2部分中使熔融玻璃的温度下降至适于后续工序的温度。通过在第2部分中降低熔融玻璃的温度，可以容易去除在第1部分中所产生的泡。因此，只要使用本发明的玻璃板制造方法就能够简便且有效地对熔融玻璃进行澄清。
另外，优选的是，所述第2部分与所述第1部分邻接，并且在熔融玻璃的流动方向上将所述容器分为上游侧部分和下游侧部分这2个部分时，所述第1部分为上游侧部分，所述第2部分为下游侧部分。
另外，优选的是，在所述容器中，在熔融玻璃流动的方向的不同位置上设置有3个供电端子，所述3个供电端子中的位于上游侧的相邻的2个供电端子之间所存在的区域为所述第1部分，所述3个供电端子中的位于下游侧的相邻的2个供电端子之间所存在的区域为所述第2部分。
优选的是，在所述第1部分中流通比所述第2部分更多的用于对所述容器进行通电加热的电流。
另外，本发明的玻璃板制造方法优选的是，容器的上游端及下游端分别与不同的输送管连接，且容器的最大内径大于输送管的最大内径。
另外，本发明的玻璃板制造方法优选的是，容器在内侧具备障碍壁，该障碍壁为大致垂直于容器的长度方向的壁。
另外，本发明的玻璃板制造方法优选的是，耐火金属为铂或铂合金。
发明效果
根据本发明的玻璃板制造方法，可简便且有效地对熔融玻璃进行澄清。
附图说明
图1是本发明的实施方式的玻璃板制造工序的流程图。
图2是本发明的实施方式的玻璃板生产线。
图3是本发明的实施方式的澄清槽。
图4是本发明的实施方式的澄清槽在长度方向上的剖面图。
图5是本发明的实施方式的澄清槽在垂直于长度方向的方向上的剖面图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的一个实施方式进行说明。需要说明的是，以下的说明涉及本发明的一个示例，本发明并不受其限定。
(1)澄清槽
在本实施方式中，本发明的由耐火金属构成的在长度方向延长的管状容器是图3及图4中所示的澄清槽(澄清管)102。优选的是，澄清槽102具备用于加热其中的熔融玻璃的装置。例如，本实施方式的澄清槽102具备：管主体102a、设置于管主体102a的两端以及大致中间的合计3个供电端子(第1供电端子201a、第2供电端子201b、第3供电端子201c)。需要说明的是，优选的是，第1供电端子201a及第3供电端子201c配置于管主体102a的两端，第2供电端子201b配置在第1供电端子201a与第3供电端子201c的大致中间的位置。由此，可以利用由第1供电端子201a与第2供电端子201b所划分的澄清槽102的前半部(第1部分)、及由第2供电端子201b与第3供电端子201c所划分的后半部(第2部分)分别进行其中的熔融玻璃的加热控制。
即，上述第2部分与上述第1部分邻接，在熔融玻璃的流动方向上将澄清槽(澄清管)102分为上游侧部分和下游侧部分这2个部分时，第1部分为上游侧部分，第2部分为下游侧部分。
在澄清槽(澄清管)102中，于熔融玻璃流动的方向的不同位置上设置有3个供电端子(第1供电端子201a、第2供电端子201b、第3供电端子201c)，这3个供电端子中的位于上游侧的相邻的2个供电端子之间所存在的区域为第1部分、3个供电端子中位于下游侧的相邻的2个供电端子之间所存在的区域为第2部分。
管主体102a优选为圆筒状的形状。其厚度优选为例如1mm～1.5mm。该管主体102a由耐火金属构成，但优选由铂或铂合金构成。管主体102a的最大内径优选大于与澄清槽102的上游端连接的第1输送管105a及与澄清槽102的下游端连接的第2输送管105b，具体而言，优选为大出20%以上，更优选为大出40%以上。例如，若第1输送管105a及第2输送管105b的内径均为250mm，则管主体102a的内径可以为约300mm以上。由此，可延长熔融玻璃在澄清槽102中的停留时间，可促进熔融玻璃的澄清。
图4中示出了在长度方向上对澄清槽102的管主体102a进行切割而得的剖面图。管主体102a优选在管主体102a的内侧具备如图4及图5中所示的障碍壁202，该障碍壁202为大致垂直于管主体102a的长度方向的壁。优选具备2个以上障碍壁202。优选的是，障碍壁202按照管主体102a的垂直于长度方向的截面面积(熔融玻璃通过的通路在垂直于管主体102a的长度方向上的剖面的面积)为3分之1以上且3分之2以下的方式而设置于管主体102a内，更优选为按照该截面面积为约2分之1的方式进行设置。优选的是，如图5(a)、(b)所示，障碍壁202包括：第1型障碍壁202a，其自管主体102a的内面的规定位置、即第1位置至相对的管主体102a的内面包含管主体102a的直径而延伸；以及第2型障碍壁202b，其中，在垂直于管主体102a的与长度方向垂直的剖面的方向上观察所述剖面时，所述第2型障碍壁202b在管主体102a的内径的圆周上按照不包含管主体102a的直径的方式自与所述第1位置不同的第2位置及与该第2置相对的内面这两个面突出。并且，优选的是，这2种类型的障碍壁202a、202b在管主体102a的内面于长度方向上交替地配置。另外，优选的是，上述第2位置为如下位置：在垂直于管主体102a的与长度方向垂直的剖面的方向上对所述剖面进行观察，由管主体102a的垂直于长度方向上的剖面的圆周上的上述第1位置旋转约90℃。即，优选的是，在管主体102a的长度方向，按照管主体102a的垂直于长度方向的剖面上的障碍壁202的位置交替反转的方式来设置障碍壁202。由此，可妨碍熔融玻璃在澄清槽102之中自上游向下游直线性流动，可使澄清槽102中的熔融玻璃的温度或澄清效果均匀化，可进一步促进熔融玻璃的澄清。
管主体102a是通过利用第1供电端子201a、第2供电端子201b、及第3供电端子201c进行通电而发热的，并利用该焦耳热来加热管主体102a内的熔融玻璃。第1供电端子201a、第2供电端子201b、及第3供电端子201c由凸缘及自凸缘所引出的电极构成，电流在第1供电端子201a与第2供电端子201b之间及第2供电端子201b与第3供电端子201c之间流通。若通过澄清槽102中的熔融玻璃例如自图3的左侧流向右侧，则优选在第1供电端子201a与第2供电端子201b之间(第1部分)加热至适于熔融玻璃的澄清的温度(第1温度)。若熔融玻璃的温度变高，则粘度变低。若粘度低，则气泡易于自熔融玻璃中排出。另外，通过加热至适于澄清的温度而促进了玻璃原料中所含有的氧化物氧化还原反应的进行，从而容易释放氧离子，其与玻璃原料中所含的其它气体成分凝聚而生成气泡，容易从熔融玻璃中去除。在氧化物中存在促进该作用的物质，优选将这种氧化物作为澄清剂而添加于玻璃原料中。第1温度依赖于玻璃的种类或使用何种物质作为澄清剂。例如，在制造具有下述(2-1)的组成的平板显示器用玻璃基板的情况下，优选为1650℃～1700℃。由此，熔融玻璃中的气体成分形成气泡或汽化而容易从熔融玻璃中排出。另外，关于澄清剂，在规定温度以上释放所捕获的熔融玻璃中的气体成分，所释放的气体成分排出至熔融玻璃之外。例如，在使用氧化锡(SnO2)作为澄清剂的情况下，优选将熔融玻璃加热至1600℃以上，更优选加热至1650℃以上。通过如此进行操作，可以促进澄清剂的使熔融玻璃中的气体成分向熔融玻璃外释放的作用。
然后，优选的是，在第2供电端子201b与第3供电端子201c之间(第2部分)，以低于第1温度的规定的温度(第2温度)的方式进行加热。在所述第1温度，熔融玻璃中的气体成分向熔融玻璃外的释放得以促进，但有时未完全排出至外部的极小的气泡残留于熔融玻璃中。在熔融玻璃的温度为特定温度时，澄清剂会吸收这样的残留于熔融玻璃中的气泡的气体成分。该特定温度低于澄清剂释放气体成分的温度，例如在使用氧化锡(SnO2)作为澄清剂的情况下，若熔融玻璃的温度低于约1600℃，则氧化锡(SnO2)会吸收熔融玻璃中的气体成分。因此，通过使熔融玻璃的温度下降至低于上述第1温度的第2温度，可促进澄清剂的吸收熔融玻璃中的气泡的气体成分的作用，有效地对玻璃进行澄清。
另外，将气体成分从熔融玻璃中排出后，有时气体成分会从外部溶入熔融玻璃中、或熔融玻璃中的气体成分在熔融玻璃中形成气泡，该现象也称为再沸。为防止该现象，优选使加热至所述第1温度的熔融玻璃的温度下降至低于第1温度。因此，在熔融玻璃的脱泡后的工序中，优选使熔融玻璃的温度下降至低于所述第1温度的温度。关于第2温度，例如在具有下述组成的平板显示器用玻璃基板的情况下，优选为1590℃～1640℃，并且在熔融玻璃自澄清槽102流出的出口处优选为约1590℃。因此，通过在位于澄清槽102的第1部分的下游的第2部分中使熔融玻璃的温度下降至低于上述第1温度的第2温度，可有效地对熔融玻璃进行澄清。另外，可在将澄清后的熔融玻璃送入进行后续工序的装置前，使熔融玻璃的温度下降至适于后续工序的温度，从而可有效地抑制玻璃中的气泡的形成。
为了进行这种熔融玻璃的温度控制，具体而言，优选的是，在第1部分中流通比第2部分更多的用于对澄清槽(澄清管)102进行通电加热的电流。
需要说明的是，第1供电端子201a、第2供电端子201b及第3供电端子201c由凸缘及自凸缘所引出的电极构成，因此在凸缘相对较大的情况下，有时凸缘作为散热片发挥作用而使熔融玻璃的温度局部性降低。在这种情况下，在第1部分中使熔融玻璃为第1温度意味着在第1部分的大致整体中使熔融玻璃为第1温度。第1部分的大致整体是指，以第1部分中的管主体102a的长度方向的中心为基准，第1部分的长度方向的长度的±40%的范围内的区域、更优选为±45%的范围内的区域。
关于第2部分，也与第1部分相同，在第2部分中使熔融玻璃成为第2温度意味着在第2部分的大致整体中使熔融玻璃成为第2温度。第2部分的大致整体是指，以第2部分中的管主体102a的长度方向的中心为基准，第2部分的长度方向的长度的±40%的范围内的区域、更优选为±45%的范围内的区域。
如此，即便熔融玻璃的温度为第1温度、第2温度的部分为第1部分的大致整体及第2部分的大致整体，也可获得与在第1部分整体中使熔融玻璃的温度为第1温度、在第2部分整体中使熔融玻璃的温度为第2温度的情况相同的效果。
(2)玻璃板的制造方法的概要
(2-1)玻璃的原料
本发明的玻璃板制造方法可适用于所有玻璃板的制造中，尤其是适于液晶显示装置或等离子体显示器装置等平板显示器用玻璃基板、或者覆盖显示部的覆盖玻璃的制造。
在根据本发明来制造玻璃板时，首先按照成为所需的玻璃组成的方式混合玻璃原料。例如，在制造平板显示器用玻璃基板的情况下，优选按照具有以下组成的方式混合原料。
(a)SiO2：50质量%～70质量%、
(b)B2O3：5质量%～18质量%、
(c)Al2O3：10质量%～25质量%、
(d)MgO：0质量%～10质量%、
(e)CaO：0质量%～20质量%、
(f)SrO：0质量%～20质量%、
(o)BaO：0质量%～10质量%、
(p)RO：5质量%～20质量%(其中，R为选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种)、
(q)R'2O：超过0.10质量%且2.0质量%以下(其中，R'为选自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质量%～1.5质量%。
另外，也可以按照成为以下玻璃组成的方式混合玻璃的原料。
SiO2：50质量%～70质量%、
B2O3：3质量%～15质量%、
Al2O3：8质量%～25质量%、
MgO：0质量%～10质量%、
CaO：0质量%～20质量%、
SrO：0质量%～20质量%、
BaO：0质量%～10质量%、
RO：5质量%～20质量(其中，R为选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种)、
R'2O：超过0.10质量%且2.0质量%以下(其中，R'为选自Li、Na及K中的至少1种)、
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质量%～1.5质量%。
另外，在上述玻璃组成中，含有0.10质量%以上的R'2O，但也可含有小于0.10质量%的R'2O，实质上也可完全不含R'2O。实质上完全不含R'2O的玻璃称为无碱玻璃。
需要说明的是，上述平板显示器用玻璃基板优选实质上不含有砷及锑。即，优选的是，即便含有这些物质，也将其视作杂质，具体而言，这些物质包括As2O3及Sb2O3等氧化物，其含量为0.1质量%以下。
除上述成分之外，为调节玻璃的各种物理、熔融、澄清及成型的特性，本发明的玻璃也可含有各种其它氧化物。作为这样的其它氧化物的示例，并不限于以下示例，可以举出SnO2、TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、Y2O3及La2O3。
上述玻璃组成中的RO的供给源可使用硝酸盐或碳酸盐。需要说明的是，为了提高熔融玻璃的氧化性，期望以适于工序的比例使用硝酸盐作为RO的供给源。
与将一定量的玻璃原料供给至熔解用的炉中而进行分批处理的方式不同，由本实施方式所制造的玻璃板是连续性地制造。本发明的制造方法所适用的玻璃板可以为具有任何厚度及宽度的玻璃板。
(2-2)玻璃板制造的一系列工序的概要
本发明的一个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工序，并使用图2所示的玻璃板生产线100。
按照上述组成而混合的玻璃的原料首先在熔解工序(步骤S101)中熔解。将原料投入熔解槽101中，并加热至特定的温度。例如在具有上述组成的平板显示器用玻璃基板的情况下，特定的温度优选为1550℃以上。经加热的原料熔解而形成熔融玻璃。熔融玻璃通过第1输送管105a而送入进行后续的澄清工序(步骤S102)的澄清槽102中。
在后续的澄清工序(步骤S102)中，熔融玻璃被澄清。具体而言，若在澄清槽102中将熔融玻璃加热至特定的温度，则熔融玻璃中所含的气体成分形成气泡或者汽化而向熔融玻璃之外排出。关于特定的温度，已于所述“(1)澄清槽”中进行了说明。经澄清的熔融玻璃通过第2输送管105b而送入进行后续工序、即均质化工序(步骤S103)的搅拌槽103中。
在后续的均质化工序(步骤S103)中，熔融玻璃被均质化。具体而言，通过在搅拌槽103中利用搅拌槽103所具备的搅拌桨(未图示)进行搅拌，从而进行熔融玻璃的均质化。输送至搅拌槽103中的熔融玻璃按照特定的温度范围的方式进行加热。例如在具有上述组成的平板显示器用玻璃基板的情况下，特定的温度范围优选为1440℃～1500℃。经均质化的熔融玻璃自搅拌槽103送入第3输送管105c中。
在后续的供给工序(步骤S104)中，熔融玻璃在第3输送管105c中按照为适于成型的温度的方式进行加热，并输送至进行后续的成型工序(步骤S105)的成型装置104中。例如在具有上述组成的平板显示器用玻璃基板的情况下，适于成型的温度优选为约1200℃。
在后续的成型工序(步骤S105)中，熔融玻璃成型为板状的玻璃。在本实施方式中，熔融玻璃是通过溢流下拉法而连续地成型为带状。所成型的带状的玻璃经切割而成为玻璃板。溢流下拉法其本身为公知的方法，例如如美国专利第3,338,696号说明书中所记载的那样，是流入成型体中而溢出的熔融玻璃沿该成型体的各外表面流下，并在该成型体的底部合流后，向下方延伸而成型为带状的玻璃的方法。
(3)具体例
如下所述，实际使用本发明的玻璃板制造方法时，可简便且有效地对熔融玻璃进行澄清。
首先，混合原料以制造具有如下组成的玻璃：
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%。接着，将原料投入熔解槽101内。使用包括具有图3、图4及图5中所示的构成的澄清槽102的图2中所示的玻璃板生产线100、及所述本发明的本实施方式的玻璃板制造方法，将熔解槽101内所生成的熔融玻璃制造成玻璃板。管主体102a由铂与銠的合金构成，且第1供电端子201a设置于管主体102a的上游端，第3供电端子201c设置于管主体102a的下游端，第2供电端子201b设置在第1供电端子201a与第3供电端子201c的大致中间处。最大内径大出第1输送管105a及第2输送管105b的内径约40%。在澄清槽102的内侧，以如图4及图5中所示的配置设置有2个以上障碍壁202。在澄清槽102中，于前半部的第1供电端子201a与第2供电端子201b之间，将熔融玻璃加热至1700℃为止，于后半部的第2供电端子201b与第3供电端子201c之间，降低熔融玻璃的温度以使在即将流向第2输送管105b之前控制为约1590℃。在成型工序(步骤S105)中，使用溢流下拉法制造尺寸为1100mm×1300mm的玻璃板。
在将所述玻璃板切割为4份而得到的玻璃板中选取40片样品，数出玻璃板所含有的气泡的个数。其结果为，每1kg玻璃的气泡的个数为0.04个。
可知，根据本发明的玻璃板制造方法，可以如上所述那样简便且有效地对熔融玻璃进行澄清。
(4)特征
在本发明的上述实施方式中，使用包括如下澄清工序(步骤S102)的玻璃板制造方法来制造玻璃板：所述澄清工序(步骤S102)中，一边使熔融玻璃在具有第1部分(前半部)及位于该第1部分的下游的第2部分(后半部)的由铂或铂合金构成的澄清槽102中流动，一边对该熔融玻璃进行澄清，并且，在澄清槽102的前半部将熔融玻璃加热至特定的温度(第1温度)、在后半部中使熔融玻璃为低于第1温度的第2温度。
由此，可加热至适于从熔融玻璃中去除气泡的温度，使熔融玻璃的粘度也为适于去除气泡的相对较低的粘度，并且可在其后从残留于熔融玻璃中的气泡中将气体成分吸收于澄清剂中而使气泡消失、或使温度下降至适于防止再沸的温度。另外，可在送入进行澄清工序(步骤S102)的后续工序的装置前，使熔融玻璃的温度下降至适于后续工序的温度。因此，只要使用本发明的玻璃板制造方法就能够简便且有效地对熔融玻璃进行澄清。
符号说明
100 玻璃板生产线
101 熔解槽
102 澄清槽(容器)
102a 管(澄清槽)主体
202(202a、202b) 障碍壁

Claims (7)

1.一种玻璃板的制造方法，其是包含一边使熔融玻璃在由耐火金属构成并在长度方向上延长的管状容器中流动一边对所述熔融玻璃进行澄清的工序的玻璃板的制造方法，所述管状容器具有第1部分和位于所述第1部分的下游的第2部分，该制造方法的特征在于，
所述工序包括：
在所述第1部分中使所述熔融玻璃为第1温度、
在所述第2部分中使所述熔融玻璃为低于所述第1温度的第2温度。
2.如权利要求1所述的玻璃板的制造方法，其中，
所述第2部分与所述第1部分邻接，
并且，在熔融玻璃的流动方向上将所述容器分为上游侧部分和下游侧部分这2个部分时，所述第1部分为上游侧部分，所述第2部分为下游侧部分。
3.如权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法，其中，
在所述容器中，在熔融玻璃流动的方向的不同位置上设置有3个供电端子，
所述3个供电端子中的位于上游侧的相邻的2个供电端子之间所存在的区域为所述第1部分，
所述3个供电端子中的位于下游侧的相邻的2个供电端子之间所存在的区域为所述第2部分。
4.如权利要求3所述的玻璃板的制造方法，其中，
在所述第1部分中流通比所述第2部分更多的用于对所述容器进行通电加热的电流。
5.如权利要求1～4任一项所述的玻璃板的制造方法，其特征在于，
所述容器的上游端和下游端分别与不同的输送管连接，
所述容器的最大内径大于所述输送管的最大内径。
6.如权利要求1～5任一项所述的玻璃板的制造方法，其特征在于，
所述容器在所述容器的内侧具备障碍壁，该障碍壁为大致垂直于所述容器的长度方向的壁。
7.如权利要求1～6任一项所述的玻璃板的制造方法，其特征在于，所述耐火金属为铂或铂合金。
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