CN104829097A - 浮法玻璃制造装置和浮法玻璃制造方法 - Google Patents

浮法玻璃制造装置和浮法玻璃制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供浮法玻璃制造装置和浮法玻璃制造方法。该浮法玻璃制造装置具备在成形装置和所述退火装置之间调整所述玻璃带的温度的温度调整装置，其中，所述温度调整装置具有多个加热器组，该加热器组由在所述玻璃带的宽度方向上排列的多个加热器构成，以设置各所述加热器组的区域中的在所述玻璃带的宽度方向上排列的各个区为单位控制各所述加热器组的多个加热器，所述多个加热器组中的两个加热器组以在所述玻璃带的厚度方向上隔着所述玻璃带相对的方式配设，且在所述玻璃带的输送方向上配设在相同的位置，并且该两个加热器组使上侧的所述区彼此的交界和下侧的所述区彼此的交界至少在1处沿所述玻璃带的宽度方向错开地配设。

Description

浮法玻璃制造装置和浮法玻璃制造方法
技术领域
本发明涉及浮法玻璃制造装置和浮法玻璃制造方法。
背景技术
浮法玻璃制造装置具备用于在浴槽内的熔融金属上成形板状的玻璃带的成形装置、用于将玻璃带退火的退火装置、以及用于在成形装置和退火装置之间调整玻璃带的温度的温度调整装置(例如参照专利文献1)。
温度调整装置为了调整玻璃带的宽度方向上的温度分布而具有多个加热器组，该加热器组由在玻璃带的宽度方向上排列的多个加热器构成。以在玻璃带的宽度方向上排列的各个区为单位控制各加热器组。
专利文献1：日本特许第3217176号公报
发明内容
发明要解决的问题
在成形装置和退火装置之间，玻璃带的温度为转变点附近的温度。一般来说，玻璃的线膨胀系数以玻璃的转变点为界较大程度地变化。
在玻璃带的宽度方向上排列的区相互间的交界上没有加热器，玻璃带的宽度方向温度分布有时局部地下降，有时会产生无意的变形。作为无意的变形，例如能够列举出裂纹、褶皱、波纹、翘曲等。此外，由于玻璃带的宽度方向温度分布局部地下降，有时会在玻璃带中残留较大的残余应变(应力)。
本发明即是鉴于所述课题而完成的，其主要的目的在于提供一种能够抑制成形装置和退火装置之间的玻璃带的宽度方向上的温度分布局部下降的浮法玻璃制造装置。
用于解决问题的方案
为了解决所述课题，根据本发明的一个技术方案，
提供一种浮法玻璃制造装置，其具备：
成形装置，其用于在浴槽内的熔融金属上成形板状的玻璃带；
退火装置，其用于对所述玻璃带进行退火；以及
温度调整装置，其用于在所述成形装置和所述退火装置之间调整所述玻璃带的温度，其中，
所述温度调整装置具有多个加热器组，该加热器组由在所述玻璃带的宽度方向上排列的多个加热器构成，
以设置各所述加热器组的区域中的在所述玻璃带的宽度方向上排列的各个区为单位控制各所述加热器组的多个加热器，
所述多个加热器组中的两个加热器组以在所述玻璃带的厚度方向上隔着所述玻璃带相对的方式配设，且在所述玻璃带的输送方向上配设在相同的位置，并且该两个加热器组使上侧的所述区彼此的交界和下侧的所述区彼此的交界至少在1处沿所述玻璃带的宽度方向错开地配设。
发明的效果
采用本发明的一个技术方案，提供一种能够抑制成形装置和退火装置之间的玻璃带的宽度方向上的温度分布的局部下降的浮法玻璃制造装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的浮法玻璃制造装置的图。
图2是表示以在图1的玻璃带的厚度方向上隔着该玻璃带相对的方式配设的两个加热器组的位置关系的图。
图3是表示在图1的玻璃带的输送方向上空开间隔地配设的两个加热器组的位置关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。在各附图中，对相同或者对应的结构标注相同或者对应的附图标记并省略说明。在以下的说明中，表示数值范围的“～”是指包含其前后的数值的范围的意思。
图1是表示本发明的一实施方式的浮法玻璃制造装置的图。如图1所示，浮法玻璃制造装置具备成形装置10、退火装置20以及温度调整装置30。
成形装置10用于在浴槽11内的熔融金属M上成形板状的玻璃带G。玻璃带G在熔融金属M上流动并且逐渐变硬。玻璃带G在浴槽11的下游区域中被自熔融金属M提起，并被朝向退火装置20输送。成形装置10具有浴槽11、顶盖15以及加热器16等。
浴槽11用于容纳熔融金属M。熔融金属M是通常的材料即可，例如也可以是熔融锡或者熔融锡合金。浴槽11例如由金属壳体12和砖层13构成。
金属壳体12用于抑制外部空气混入到浴槽11内。金属壳体12例如通过将多个金属板熔接而成。
砖层13用于覆盖金属壳体12的内表面。砖层13是将多个砖组装成箱形状而成的组装体即可，在其内部容纳熔融金属M。
顶盖15配设在浴槽11的上方，用于覆盖浴槽11的上方空间。为了防止熔融金属M氧化，从顶盖15的贯通孔15a向浴槽11的上方空间供给有还原性气体等。作为还原性气体，例如可以使用氮气和氢气的混合气体。为了防止外部空气混入，浴槽11的上方空间设为比大气压高的正压。
加热器16贯穿于顶盖15的贯通孔15a，自顶盖15向下方突出，用于加热玻璃带G等。加热器16是通常的设备即可，例如可以是SiC加热器。
加热器16在玻璃带G的宽度方向(图1中的纸面垂直方向)和玻璃带G的流动方向(图1中的左右方向)上空开间隔地配设有多个。
退火装置20用于将玻璃带G退火。退火装置20具有退火炉21和输送辊22等。输送辊22以其中心线为中心旋转自由，其利用马达等驱动而旋转，用于在退火炉21内水平地输送玻璃带G。玻璃带G被输送并且被退火。玻璃带G在两侧缘部之间具有平坦部。由于玻璃带G的两侧缘部比玻璃带G的平坦部厚，因此在退火之后被切除。由此，能够得到大致均匀的板厚的浮法玻璃。
温度调整装置30用于在成形装置10和退火装置20之间调整玻璃带G的温度。温度调整装置30限制自熔融金属M离开的玻璃带G的温度下降。由于熔融金属M积存着热，因此，玻璃带G在与熔融金属M接触的期间里难以冷却，但在自熔融金属M离开时易于冷却。在成形装置10和退火装置20之间，玻璃带G的各侧缘部附近的气氛和平坦部附近的气氛之间的温度差(绝对值)例如可以在20℃以下。
温度调整装置30具有浮渣箱(ドロスボックス)31、密封件32、提升辊33、帘(ドレープ)34、密封块35、加热器组51～54、温度传感器61～62以及控制装置70。
浮渣箱31配设在玻璃带G的下方，用于回收附着在玻璃带G的底面上的熔融金属M的渣滓(被称作浮渣)。浮渣箱31的内表面被绝热材料41覆盖，限制从浮渣箱31向外部散热。
密封件32配设在玻璃带G的上方。密封件32的上表面被绝热材料42覆盖，限制从密封件32向外部散热。
提升辊33用于将玻璃带G自熔融金属M提起，并将其朝向退火装置20输送。提升辊33以其中心线为中心旋转自由，其利用马达等驱动而旋转。
帘34自密封件32垂下，用于阻挡玻璃带G的上方的气体流动。由此，能够抑制氢气自成形装置10混入，能够抑制由氢气的燃烧引起的温度变动。帘34设置在提升辊33的上方。
密封块35通过与提升辊33接触而阻挡玻璃带G的下方的气体流动，并且刮掉附着于提升辊33的浮渣。浮渣被回收在浮渣箱31中。密封块35例如由碳形成。
加热器组51如图1所示用于从上方加热玻璃带G。加热器组51由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个加热器51a～51g(参照图2、图3)构成。设置加热器组51的区域由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个区Z11～Z17(参照图2、图3)构成。以各个区Z11～Z17为单位独立地控制多个加热器51a～51g。
加热器组52如图1所示配设于在玻璃带G的输送方向上与加热器组51相同的位置，用于从下方加热玻璃带G。加热器组52由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个加热器52a～52g(参照图2)构成。设置加热器组52的区域由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个区Z21～Z27(参照图2)构成。以各个区Z21～Z27为单位独立地控制多个加热器52a～52g。
加热器组53如图1所示在玻璃带G的输送方向上与加热器组51空开间隔地配设，用于从上方加热玻璃带G。加热器组53由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个加热器53a～53g(参照图3)构成。设置加热器组53的区域由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个区Z31～Z37(参照图3)构成。以各个区Z31～Z37为单位独立地控制多个加热器53a～53g。
加热器组54如图1所示配设于在玻璃带G的输送方向上与加热器组53相同的位置，用于从下方加热玻璃带G。加热器组54由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个加热器构成。设置加热器组54的区域由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个区构成。以各个区为单位独立地控制多个加热器。
另外，在本实施方式中，在多个加热器组之间区的数量相同，但也可以不同。例如在玻璃带G的输送方向上配设在相同位置的加热器组51和加热器组52之间区的数量也可以不同。此外，在玻璃带G的输送方向上空开间隔地配设的加热器组51和加热器组53之间区的数量也可以不同。
此外，在本实施方式中，在各加热器组中，区的数量与加热器的数量相同，但区的数量也可以比加热器的数量少。也可以在1个区中配设有多个加热器。
图2是表示以在图1的玻璃带的厚度方向上隔着该玻璃带相对的方式配设的两个加热器组的位置关系的图。在图2中，玻璃带的宽度方向是左右方向，玻璃带的厚度方向是上下方向，玻璃带的输送方向是与纸面垂直的方向。在图2中，虚线表示上侧的区彼此的交界的延长线。
如图2所示，多个加热器组51～54中的两个加热器组51、52以在玻璃带G的厚度方向上隔着该玻璃带相对的方式配设，且在玻璃带G的输送方向上配设在相同的位置。两个加热器组51、52使上侧的区Z11～Z17的交界和下侧的区Z21～Z27的交界至少在1处(在本实施方式中是全部位置)沿玻璃带G的宽度方向错开地配设。上侧的没有加热器的区域和下侧的没有加热器的区域至少在1处沿玻璃带G的宽度方向错开。因而，能够抑制玻璃带G的宽度方向温度分布的局部下降。其结果，能够抑制玻璃带G无意的变形。此外，能够减少玻璃带G的残余应变(应力)。独立地控制上侧的加热器组51和下侧的加热器组52则较佳。
同样，多个加热器组51～54中的剩余的两个加热器组53、54以在玻璃带G的厚度方向上隔着该玻璃带相对的方式配设，且在玻璃带G的输送方向上配设在相同的位置。两个加热器组53、54使上侧的区Z31～Z37的交界和下侧的区的交界至少在1处(在本实施方式中是全部位置)沿玻璃带G的宽度方向错开地配设则较佳。独立地控制上侧的加热器组53和下侧的加热器组54则较佳。
图3是表示在图1的玻璃带的输送方向上空开间隔地配设的两个加热器组的位置关系的图。在图3中，玻璃带的宽度方向是上下方向，玻璃带的输送方向是左右方向。在图3中，虚线表示输送方向上游侧的区彼此的交界的延长线。
如图3所示，多个加热器组51～54中的两个加热器组51、53配设在玻璃带G的上方，且在玻璃带G的输送方向上空开间隔地配设。两个加热器组51、53使输送方向上游侧的区Z11～Z17的交界和输送方向下游侧的区Z31～Z37的交界至少在1处(在本实施方式中是全部位置)沿玻璃带G的宽度方向错开地配设则较佳。输送方向上游侧的没有加热器的区域和输送方向下游侧的没有加热器的区域至少在1处沿玻璃带G的宽度方向错开。因而，能够抑制玻璃带G的宽度方向温度分布的局部下降。其结果，能够抑制玻璃带G无意的变形。此外，能够减少玻璃带G的残余应变。独立地控制输送方向上游侧的加热器组51和输送方向下游侧的加热器组53则较佳。能够调整玻璃带G的输送方向上的温度梯度。
同样，多个加热器组51～54中的剩余的两个加热器组52、54配设在玻璃带G的下方，且在玻璃带G的输送方向上空开间隔地配设。两个加热器组52、54使输送方向上游侧的区Z21～Z27的交界和输送方向下游侧的区的交界至少1处(在本实施方式中是全部位置)沿玻璃带G的宽度方向错开地配设则较佳。独立地控制输送方向上游侧的加热器组52和输送方向下游侧的加热器组54则较佳。能够调整玻璃带G的输送方向上的温度梯度。
另外，在本实施方式中，在玻璃带G的输送方向上空开间隔地配设的加热器组的数量是两个，但也可以是三个以上。在这种情况下，任意两个加热器组使输送方向上游侧的区彼此的交界和输送方向下游侧的区彼此的交界至少在1处沿玻璃带G的宽度方向错开地配设则较佳。也可以在任意两个加热器组之间存在另外的加热器组。
玻璃带G的平坦部和侧缘部间的交界Ga与各加热器组51～54的区彼此的交界之间的玻璃带G的宽度方向上的间隔例如为25mm以上，优选为50mm以上，更优选为100mm以上则较佳。由于能够控制玻璃带G的平坦部和侧缘部之间的交界Ga的温度，因此，能够减少由交界Ga处的厚度变化引起的残余应变。
温度传感器61、62(参照图1)由热电偶或者放射温度计等构成。温度传感器61、62用于测量玻璃带G周边的气氛温度或者玻璃带G自身的温度。由于在玻璃带G的厚度方向上几乎没有温度梯度，因此，温度传感器61、62也可以配设在玻璃带G的单侧(图1中的上侧)。在这种情况下，温度传感器的数量比区的数量少。另外，温度传感器也可以配设在玻璃带G的两侧。此外，温度传感器的数量既可以与区的数量相同，也可以比区的数量多。
控制装置70具有存储器等存储部和CPU，通过使CPU执行存储在存储部中的控制程序来控制各加热器组51～54。控制装置70以各个区为单位独立地控制各加热器组51～54。
例如，控制装置70根据温度传感器61、62的测量温度和设定温度控制各加热器则较佳。此时，控制装置70也可以根据多个温度传感器的测量位置和测量温度计算出预先决定好的部位的温度。控制装置70控制各加热器，使得测量温度或者计算温度与设定温度间的偏差为零则较佳。
另外，在本实施方式中，各加热器由控制装置70自动控制，但也可以手动控制。
接着，再次参照图1说明采用了所述结构的浮法玻璃制造装置的浮法玻璃制造方法。
浮法玻璃制造方法具有在浴槽11内的熔融金属M上成形板状的玻璃带G的成形工序和将玻璃带G退火的退火工序。玻璃带G在熔融金属M上流动并且逐渐变硬。玻璃带G在浴槽11的下游区域中被自熔融金属M提起，并在提升辊33上被朝向退火炉21输送。之后，玻璃带G在退火炉21内在输送辊22上被输送并且被退火。玻璃带G在两侧缘部之间具有平坦部。由于玻璃带G的两侧缘部比玻璃带G的平坦部厚，因此在退火之后被切除。由此，能够得到大致均匀的板厚的浮法玻璃。
玻璃带G的温度(℃)在成形装置10的出口例如为Tg+80～Tg，优选为Tg+50～Tg+15，更优选为Tg+30～Tg+15。在此，“Tg”是指玻璃的转变温度的意思。
此外，玻璃带G的温度(℃)在退火装置20的入口例如为Tg+30～Tg－50，优选为Tg+15～Tg－50，更优选为Tg+15～Tg－35。
在成形装置10和退火装置20之间，玻璃带G的温度是转变点附近的温度。一般来讲，玻璃的线膨胀系数以玻璃的转变点为界较大程度地变化。
浮法玻璃制造方法具有在成形装置10和退火装置20之间调整玻璃带G的温度的温度调整工序。在温度调整工序中，使用多个加热器组，该加热器组由在玻璃带G的宽度方向上排列的多个加热器构成。加热器组51～54的配置、控制、其效果如已经说明的那样。
所制造的浮法玻璃的板厚例如为0.7mm以下，优选为0.5mm以下，更优选为0.3mm以下。
所制造的浮法玻璃例如可用作显示器用的玻璃基板、显示器用的罩玻璃、窗玻璃。
在用作显示器用的玻璃基板的情况下，所制造的浮法玻璃是无碱玻璃则较佳。无碱玻璃是实质上不含有Na2O、K2O、Li2O等碱金属氧化物的玻璃。无碱玻璃的碱金属氧化物的含有量的总量为0.1质量％以下则较佳。
无碱玻璃例如用氧化物基准的质量％表示时含有SiO2：50％～73％、Al2O3：10.5％～24％、B2O3：0％～12％、MgO：0％～10％、CaO：0％～14.5％、SrO：0％～24％、BaO：0％～13.5％、MgO+CaO+SrO+BaO：8％～29.5％、ZrO2：0％～5％。
在使较高的应变点和较高的溶解性两者兼顾的情况下，无碱玻璃优选的是用氧化物基准的质量％表示时含有SiO2：58％～66％、Al2O3：15％～22％、B2O3：5％～12％、MgO：0％～8％、CaO：0％～9％、SrO：3％～12.5％、BaO：0％～2％、MgO+CaO+SrO+BaO：9％～18％。
在欲获得特别高的应变点的情况下，无碱玻璃优选的是用氧化物基准的质量％表示时含有SiO2：54％～73％、Al2O3：10.5％～22.5％、B2O3：0％～5.5％、MgO：0％～10％、CaO：0％～9％、SrO：0％～16％、BaO：0％～2.5％、MgO+CaO+SrO+BaO：8％～26％。
在用作显示器用的罩玻璃的情况下，所制造的浮法玻璃是化学强化用玻璃则较佳。对化学强化用玻璃进行化学强化处理而成的材料可用作罩玻璃。化学强化处理通过将玻璃表面所含有的碱离子中的、较小的离子半径的离子(例如Li离子、Na离子)置换为较大的离子半径的离子(例如K离子)而形成距玻璃表面预定深度的压缩应力层。
化学强化用玻璃例如用氧化物基准的摩尔％表示时含有SiO2：62％～68％、Al2O3：6％～12％、MgO：7％～13％、Na2O：9％～17％、K2O：0％～7％，自Na2O和K2O的合计含量减去Al2O3的含量而得到的差小于10％，在含有ZrO2的情况下，ZrO2的含量为0.8％以下。
其他化学强化用玻璃用氧化物基准的摩尔％表示时含有SiO2：65％～85％、Al2O3：3％～15％、Na2O：5％～15％、K2O：0％～小于2％、MgO：0％～15％、ZrO2：0％～1％，SiO2和Al2O3的合计含量SiO2+Al2O3为88％以下。
在用作窗玻璃的情况下，所制造的浮法玻璃是钠钙玻璃则较佳。钠钙玻璃例如用氧化物基准的质量％表示时含有SiO2：65％～75％、Al2O3：0％～3％、CaO：5％～15％、MgO：0％～15％、Na2O：10％～20％、K2O：0％～3％、Li2O：0％～5％、Fe2O3：0％～3％、TiO2：0％～5％、CeO2：0％～3％、BaO：0％～5％、SrO：0％～5％、B2O3：0％～5％、ZnO：0％～5％、ZrO2：0％～5％、SnO2：0％～3％、SO3：0％～0.5％。
以上，说明了浮法玻璃制造装置等的实施方式，但本发明并不限定于所述实施方式等，在本发明的主旨的范围内能够进行各种变形、改良。
本申请基于2014年2月12日申请的日本特许出愿2014－024351，其内容作为参照编入到本说明书中。
附图标记说明
10、成形装置；11、浴槽；12、金属壳体；13、砖层；20、退火装置；30、温度调整装置；31、浮渣箱；32、密封件；33、提升辊；51～54、加热器组；G、玻璃带；M、熔融金属。

Claims (13)

1.一种浮法玻璃制造装置，其具备：
成形装置，其用于在浴槽内的熔融金属上成形板状的玻璃带；
退火装置，其用于对所述玻璃带进行退火；以及
温度调整装置，其用于在所述成形装置和所述退火装置之间调整所述玻璃带的温度，其中，
所述温度调整装置具有多个加热器组，该加热器组由在所述玻璃带的宽度方向上排列的多个加热器构成，
以设置各所述加热器组的区域中的在所述玻璃带的宽度方向上排列的各个区为单位控制各所述加热器组的多个加热器，
所述多个加热器组中的两个加热器组以在所述玻璃带的厚度方向上隔着所述玻璃带相对的方式配设，且在所述玻璃带的输送方向上配设在相同的位置，并且该两个加热器组使上侧的所述区彼此的交界和下侧的所述区彼此的交界至少在1处沿所述玻璃带的宽度方向错开地配设。
2.根据权利要求1所述的浮法玻璃制造装置，其中，
所述多个加热器组中的两个加热器组在所述玻璃带的输送方向上空开间隔地配设，并且该两个加热器组使输送方向上游侧的所述区彼此的交界和输送方向下游侧的所述区彼此的交界在至少1处沿所述玻璃带的宽度方向错开地配设。
3.根据权利要求2所述的浮法玻璃制造装置，其中，
所述多个加热器组中的两个加热器组被独立地控制。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的浮法玻璃制造装置，其中，
所述温度调整装置具有温度传感器和控制装置，该控制装置用于根据设定温度和该温度传感器的测量温度控制所述加热器。
5.一种浮法玻璃制造方法，其具有在成形装置和退火装置之间调整玻璃带的温度的温度调整工序，
在该温度调整工序中，使用多个加热器组，该加热器组由在所述玻璃带的宽度方向上排列的多个加热器构成，
以设置各所述加热器组的区域中的在所述玻璃带的宽度方向上排列的各个区为单位控制各所述加热器组的多个加热器，
所述多个加热器组中的两个加热器组以在所述玻璃带的厚度方向上隔着所述玻璃带相对的方式配设，且在所述玻璃带的输送方向上配设在相同的位置，并且该两个加热器组使上侧的所述区彼此的交界和下侧的所述区彼此的交界至少在1处沿所述玻璃带的宽度方向错开地配设。
6.根据权利要求5所述的浮法玻璃制造方法，其中，
所述多个加热器组中的两个加热器组在所述玻璃带的输送方向上空开间隔地配设，并且该两个加热器组使输送方向上游侧的所述区彼此的交界和输送方向下游侧的所述区彼此的交界在至少1处沿所述玻璃带的宽度方向错开地配设。
7.根据权利要求6所述的浮法玻璃制造方法，其中，
所述多个加热器组中的两个加热器组被独立地控制。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的浮法玻璃制造方法，其中，
在所述温度调整工序中，根据设定温度和温度传感器的测量温度自动控制所述加热器。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的浮法玻璃制造方法，其中，
制造的浮法玻璃是无碱玻璃。
10.根据权利要求9所述的浮法玻璃制造方法，其中，
所述无碱玻璃用氧化物基准的质量％表示时含有SiO2：50％～73％、Al2O3：10.5％～24％、B2O3：0％～12％、MgO：0％～10％、CaO：0％～14.5％、SrO：0％～24％、BaO：0％～13.5％、MgO+CaO+SrO+BaO：8％～29.5％、ZrO2：0％～5％。
11.根据权利要求5～8中任一项所述的浮法玻璃制造方法，其中，
制造的浮法玻璃是化学强化用玻璃。
12.根据权利要求11所述的浮法玻璃制造方法，其中，
所述化学强化用玻璃用氧化物基准的摩尔％表示时含有SiO2：62％～68％、Al2O3：6％～12％、MgO：7％～13％、Na2O：9％～17％、K2O：0％～7％，自Na2O和K2O的合计含量减去Al2O3的含量而得到的差小于10％，在含有ZrO2的情况下，ZrO2的含量为0.8％以下。
13.根据权利要求11所述的浮法玻璃制造方法，其中，
所述化学强化用玻璃用氧化物基准的摩尔％表示时含有SiO2：65％～85％、Al2O3：3％～15％、Na2O：5％～15％、K2O：大于等于0％且小于2％、MgO：0％～15％、ZrO2：0％～1％，SiO2和Al2O3的合计含量SiO2+Al2O3为88％以下。
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