CN113039165A - 玻璃物品的制造方法以及薄板玻璃的加热方法 - Google Patents

Abstract

玻璃物品的制造方法具有对由玻璃构成的加热对象物(G)进行加热的工序。进行加热的工序包括：利用配置在辐射红外线(W1)的辐射热源(12)与加热对象物(G)之间的转换部(14)对由辐射热源(12)辐射的红外线(W1)的光谱进行转换，使由转换部(14)辐射的红外线(W2)被加热对象物(G)吸收，由此对加热对象物(G)进行加热。转换部(14)具备：红外线吸收部(16)，其吸收由辐射热源(12)辐射的红外线(W1)并进行放热；以及红外线辐射部(15)，其由含有Si元素的物质构成，利用来自红外线吸收部(16)的热传导进行加热。转换部(14)中的与加热对象物(G)对置的表面的至少一部分包含红外线辐射部(15)的表面的至少一部分。

Description

玻璃物品的制造方法以及薄板玻璃的加热方法

技术领域

本发明涉及玻璃物品的制造方法以及薄板玻璃的加热方法。

背景技术

如专利文献1所公开，作为玻璃基板的加热方法，已知有使由卤素灯等辐射热源辐射的红外线被玻璃基板吸收来进行加热的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平6-260422号公报

发明内容

发明所要解决的技术课题

在红外区域中，玻璃的吸收波长的范围狭窄。因此，在使红外线被由玻璃构成的加热对象物吸收来进行加热的情况下，由辐射热源辐射的红外线大部分未被加热对象物吸收而透过。因此，不能将由辐射热源辐射的红外线有效地转换成加热对象物的热，为了将加热对象物加热到目标温度，所需要的消耗电力增大。

本发明的目的在于降低在对由玻璃构成的加热对象物进行加热时的消耗电力。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方式，玻璃物品的制造方法具有对由玻璃构成的加热对象物进行加热的工序，其中，上述进行加热的工序包括：利用配置在辐射红外线的辐射热源与上述加热对象物之间的转换部对由上述辐射热源辐射的红外线的光谱进行转换，使由上述转换部辐射的红外线被上述加热对象物吸收，由此对上述加热对象物进行加热，上述转换部具备：红外线吸收部，其吸收由上述辐射热源辐射的红外线并放热；以及红外线辐射部，其由含有Si元素的物质构成，利用来自上述红外线吸收部的热传导进行加热，上述转换部中的与上述加热对象物对置的表面的至少一部分包含上述红外线辐射部的表面的至少一部分。

在一些实施方式中，上述红外线吸收部可以由黑体构成。

在一些实施方式中，上述红外线辐射部可以由玻璃构成。

在一些实施方式中，上述加热对象物可以是厚度为0.3mm以下的薄板玻璃。

在一些实施方式中，上述玻璃物品可以是在上述薄板玻璃的表面形成有薄膜的带膜玻璃。上述进行加热的工序可以为了在上述薄板玻璃的表面通过CVD法或溅射法形成上述薄膜的过程中对上述薄板玻璃进行加热而实施。

在一些实施方式中，可以在上述转换部设有使由上述辐射热源辐射的红外线透过的透过部分。

在一些实施方式中，上述红外线辐射部可以与上述红外线吸收部相接。

根据本发明的其他方式，厚度为0.3mm以下的薄板玻璃的加热方法包括：利用配置在辐射红外线的辐射热源与上述薄板玻璃之间的转换部对由上述辐射热源辐射的红外线的光谱进行转换，使由上述转换部辐射的红外线被上述薄板玻璃吸收，由此对上述薄板玻璃进行加热，上述转换部具备：红外线吸收部，其吸收由上述辐射热源辐射的红外线并放热；以及红外线辐射部，其由含有Si元素的物质构成，利用来自上述红外线吸收部的热传导进行加热。

发明效果

根据本发明，能够降低在对由玻璃构成的加热对象物进行加热时的消耗电力。

附图说明

图1是带膜玻璃的制造方法的说明图。

图2是加热装置的说明图。

图3是基于转换部的波长转换的说明图。

图4是变更例的转换部的截面图。

图5(a)是变更例的转换部的正面图，图5(b)是变更例的转换部的截面图。

图6(a)是变更例的转换部的正面图，图6(b)是变更例的转换部的截面图。

图7是示出转换部的透过部分的位置与加热对象物的温度分布的关系的说明图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施方式，玻璃物品的制造方法是制造在薄板玻璃的表面形成有薄膜的带膜玻璃的方法。带膜玻璃的制造方法包括：对薄板玻璃进行加热，并且使用CVD(化学气相沉积，Chemical Vapor Deposition)法或溅射法对加热后的玻璃基板进行成膜处理，在薄板玻璃的表面形成薄膜。作为上述薄膜，例如可以举出氧化铟锡膜、氟掺杂氧化锡膜、氧化锌膜、锑掺杂氧化锡膜等金属氧化物膜。

作为薄板玻璃，例如可以举出硅酸盐系玻璃、硼酸盐系玻璃、无碱玻璃、磷酸盐系玻璃、结晶化玻璃。在一些实施方式中，薄板玻璃优选为5～8μm波长的辐射率为90％以上的玻璃。硅酸盐系玻璃、无碱玻璃、结晶化玻璃中，5～8μm波长的辐射率为90％以上。在一些实施方式中，薄板玻璃的厚度为0.3mm以下、优选为0.2mm以下。薄板玻璃的厚度的下限值例如为3μm。

在图1所示的实施方式中，对于从第1玻璃辊R1连续送出的长条状的薄板玻璃G进行基于加热装置10的加热处理以及基于成膜装置20的成膜处理。并且，将通过成膜处理形成有薄膜的带膜玻璃Ga(玻璃物品)卷绕在第2玻璃辊R2上，由此进行回收。

加热装置10被配置在能够对位于加热范围A2的薄板玻璃G进行加热的位置，该加热范围A2按照在内侧包含利用成膜装置20形成薄膜的成膜范围A1的方式进行设定。在一些实施方式中，在成膜装置20的两侧配置2个加热装置10。在图1所示的实施方式中，在薄板玻璃G的行进方向，隔着成膜装置20在上游侧和下游侧配置加热装置10。

如图2所示，加热装置10具备：具有开口11a的外壳11；配置在外壳11内的辐射热源12；以及用于将由辐射热源12辐射出的红外线制成朝向开口11a的平行光束的聚光镜13。作为辐射热源12，可以使用利用辐射热对加热对象物进行加热的辐射热源，例如卤素灯、氙灯等。

在外壳11的开口11a处配置有对于由辐射热源12辐射的红外线的光谱进行转换的转换部14。转换部14具备由含有Si元素的物质(下文中称为“含Si物质”)构成的板状的红外线辐射部15。作为构成红外线辐射部15的含Si物质，可以举出玻璃、氮化硅、莫来石、硅酸铝、堇青石、锆石。作为玻璃，例如可以举出硅酸盐系玻璃、无碱玻璃、结晶化玻璃。

在一些实施方式中，构成红外线辐射部15的含Si物质优选为与作为加热对象物的薄板玻璃G具有相近的辐射特性(例如5～8μm波长的辐射率为90％以上)的物质，更优选为与薄板玻璃G具有相同的辐射特性的物质。构成红外线辐射部15的玻璃优选为热膨胀得到了抑制的玻璃(例如热膨胀系数为60以下的玻璃)。

红外线辐射部15具有：位于来自辐射热源12的红外线入射的一侧的第1表面15a；以及位于第1表面15a的相反侧，且与加热对象物(薄板玻璃G)对置的第2表面15b。被规定为第1表面15a与第2表面15b之间的距离的红外线辐射部15的厚度例如优选为5mm以下、更优选为2mm以下。

在红外线辐射部15的第1表面15a设有红外线吸收部16。在一些实施方式中，红外线吸收部16由黑体构成。在一些实施方式中，红外线吸收部16是通过将黑体涂料涂布在红外线辐射部15的第1表面15a而形成的膜状的部分，在第1表面15a的整个表面均匀地设置。红外线吸收部16的辐射率例如优选为90％以上、更优选为95％以上。构成红外线吸收部16的黑体涂料没有特别限定。作为一例，可以使用市售的黑体涂料(例如Japan Sensor株式会社制造JSC-3号)。红外线吸收部16可以由碳等黑色物质构成。

红外线辐射部15的第2表面15b露出到外部。因此，与转换部14的加热对象物对置的表面的至少一部分包含红外线辐射部15的第2表面15b的至少一部分。

接着对使用加热装置10的加热处理(加热工序)进行说明。

如图3所示，由加热装置10的辐射热源12辐射出的红外线W1利用聚光镜13制成平行光束并被转换部14的红外线吸收部16吸收。吸收了红外线W1的红外线吸收部16通过热辐射放热。红外线吸收部16放热时，与红外线吸收部16相接的红外线辐射部15通过热传导而被加热，从加热后的红外线辐射部15的第2表面15b辐射出基于构成红外线辐射部15的含Si物质的辐射特性的光谱的红外线W2。

因此，转换部14吸收由辐射热源12辐射的红外线W1，辐射出光谱不同的红外线W2。即，转换部14将由辐射热源12辐射的红外线W1的光谱转换成基于构成红外线辐射部15的含Si物质的辐射特性的光谱。

如图1和图3所示，薄板玻璃G在作为由加热装置10辐射红外线W2的范围的加热范围A2内吸收红外线W2。吸收了红外线W2的薄板玻璃G通过热辐射而进行放热，由此被加热至适于成膜处理的温度(例如500～600℃左右)。

具有基于含Si物质的辐射特性的光谱的红外线W2为被玻璃吸收的波长区域的比例大、未被玻璃吸收的波长区域的比例小的光谱的红外线。例如，相对于红外线W2的全部波长区域的辐射亮度，被玻璃吸收的波长区域的辐射亮度的比例为80％以上。因此，红外线W2的大部分没有透过薄板玻璃G而被薄板玻璃G所吸收。由此，能够将由加热装置10辐射的红外线W2有效地转换成薄板玻璃G的热。

如图1所示，对处于利用加热装置10加热的状态的薄板玻璃G，在成膜范围A1进行基于成膜装置20的成膜处理。作为成膜装置20，可以使用适用于利用CVD法或溅射法的成膜处理的常见成膜装置。

形成有薄膜的带膜玻璃Ga通过加热装置10的加热范围A2而到达不会由加热装置10入射红外线W2的位置，由此温度迅速降低。通过加热范围A2而降低了温度的带膜玻璃Ga被卷绕在第2玻璃辊R2上进行回收。

接着记载上述实施方式的效果。

(1)玻璃物品的制造方法具有对由玻璃构成的加热对象物(薄板玻璃G)进行加热的工序。进行加热的工序包括：利用配置在辐射红外线W1的辐射热源12和加热对象物之间的转换部14对由辐射热源12辐射的红外线W1的光谱进行转换，使由转换部14辐射的红外线W2被加热对象物吸收，由此对加热对象物进行加热。转换部14具备：红外线吸收部16，其吸收由辐射热源12辐射的红外线W1并放热；以及红外线辐射部15，其由含有Si元素的物质构成，利用来自红外线吸收部16的热传导进行加热。转换部14中的与加热对象物对置的表面的至少一部分包含红外线辐射部15的表面的至少一部分。

根据上述构成，由转换部14辐射出被玻璃吸收的波长区域的比例大、未被玻璃吸收的波长区域的比例小的光谱的红外线W2。因此，由玻璃构成的加热对象物能够在不会透过的情况下吸收由转换部14辐射的红外线W2的大部分。由此，能够将由转换部14辐射的红外线W2有效地转换成加热对象物的热，能够降低加热对象物的加热所需要的消耗电力。

(2)在红外线吸收部16由黑体构成的情况下，红外线吸收部16能够更有效地吸收红外线W1。

(3)在红外线辐射部15由玻璃构成的情况下，能够将由转换部14辐射的红外线W2更有效地转换成加热对象物的热。

(4)加热对象物是厚度为0.3mm以下的薄板玻璃。

与更厚的玻璃相比，薄板玻璃的热容量小，因此容易受到外部温度的影响而冷却。因此，在将薄板玻璃保持加热至目标温度的状态的情况下，对薄板玻璃照射红外线并利用辐射热使薄板玻璃本身放热的方法是有效的。另一方面，在照射红外线对薄板玻璃进行加热的情况下，由于厚度薄，因而红外线的透过率增高，相对于消耗电力的加热效率变差。因此，将上述加热工序应用于薄板玻璃的加热的情况下，可更显著地得到加热对象物的加热所需要的消耗电力的降低效果。

(5)玻璃物品是在薄板玻璃G的表面形成有薄膜的带膜玻璃Ga。在玻璃物品的制造方法中，上述加热工序是为了在通过CVD法或溅射法而在薄板玻璃G的表面形成薄膜的过程中对薄板玻璃G进行加热而实施的。

在通过CVD法或溅射法形成薄膜的情况下，要求严格管理形成薄膜的成膜对象物的温度。在利用由转换部14转换后的红外线W2对加热对象物进行加热的上述工序能够以更短的时间进行加热至目标温度的加热对象物的加热以及从加热状态的降温，因此适合作为通过CVD法或溅射法形成薄膜时的加热方法。

(6)红外线辐射部15与红外线吸收部16相接。

根据上述构成，可有效地进行从红外线吸收部16向红外线辐射部15的热传导。由此，能够快速提高红外线辐射部15的第2表面15b(与转换部14的加热对象物对置的表面)的温度，提高响应性。

(7)红外线辐射部15的厚度为5mm以下。

根据上述构成，能够通过从红外线吸收部16的热传导快速提高红外线辐射部15的第2表面15b(转换部14的加热对象物侧的表面)的温度，提高响应性。

上述实施方式可以如下变更来实施。上述实施方式和下述变更例可以在技术上不矛盾的范围内相互组合来实施。

·可以在与转换部14的加热对象物对置的表面部分地设置由含Si物质以外的材质构成的部分。

·红外线吸收部16可以由黑体涂料以外的材料构成。作为构成红外线吸收部16的其他材料，例如可以举出黑体胶带、碳化硅等陶瓷。

·红外线辐射部15的形状并不限于板状，也可以为例如块状、透镜状等其他形状。这种情况下，由辐射热源12入射红外线W1的面(第1表面15a)以及朝向加热对象物辐射红外线W2的面(第2表面15b)也可以不是彼此相反朝向的面。

红外线辐射部15可以形成为膜状。例如，红外线吸收部16为由陶瓷构成的板状体，红外线辐射部15可以为由附着在该红外线吸收部16的表面的粉末状的玻璃构成的玻璃质的被膜。

·如图4所示，可以将热传导部17夹设在转换部14中的红外线辐射部15与红外线吸收部16之间。热传导部17例如由能够将红外线吸收部16的热向红外线辐射部15进行热传导的物质构成。

·在转换部14可以设有使由辐射热源12辐射的红外线W1透过的透过部分。例如，如图5(a)、图5(b)和图6(a)、图6(b)所示，在红外线辐射部15的第1表面15a上部分地设置未形成红外线吸收部16的部分。这种情况下，在红外线辐射部15，与未形成红外线吸收部16的部分相对应地产生可透过由辐射热源12入射的红外线W1的部分(透过部分18)。通过设置透过部分18，能够容易地控制加热时的加热对象物的温度分布。例如，能够将加热对象物整体更均匀地加热、或者能够部分地提高加热对象物的特定部位的温度。

图7的曲线图表示作为加热装置10的转换部14使用未设置透过部分18的转换部14(试验例1)、设有透过部分18的转换部14(试验例2和试验例3)中的任一者进行加热处理时的薄板玻璃G的温度分布。试验例1为在第1表面15a整体设有红外线吸收部16的转换部14。试验例2为在作为加热对象物的薄板玻璃G的中央部分所对应的部分设有多个不存在红外线吸收部16的部分的转换部14。试验例3为在作为加热对象物的薄板玻璃G的中央部分所对应的整个部分不存在红外线吸收部16的转换部14。

如图7的曲线图所示，在使用试验例1的转换部14的情况下，薄板玻璃G中，中央部分的温度比两侧的缘部高。与之相对，在使用试验例2和试验例3的转换部14的情况下，与不存在红外线吸收部16的部分(透过部分18)相对应地，在薄板玻璃G的中央部分产生温度相对低的部分。通过像这样设置透过部分18，能够对加热对象物的每个部分的温度进行控制，通过调整透过部分18的位置，能够对加热对象物整体更均匀地进行加热、或者能够相对地提高或降低加热对象物的特定部分的温度。

·在转换部14可以设有将由辐射热源12辐射的红外线W1转换成第1图案的光谱的红外线W2的第1转换部分、以及转换成与第1图案不同的光谱的红外线W2的第2转换部分。例如，在红外线辐射部15的一部分设置由辐射特性不同的第2含Si物质构成的部分，由第2含Si物质辐射基于该物质的辐射特性的第2图案的光谱的红外线。换言之，红外线辐射部15可以包含辐射出相互不同的图案的光谱的红外线的至少2种含Si物质。

在设置具备第1转换部分和第2转换部分的转换部14的情况下，也与设置透过部分18的情况同样地能够容易地控制加热时的加热对象物的温度分布。另外，也可以设置多个第2转换部分。这种情况下，由各第2转换部分辐射的红外线的光谱可以全部相同、也可以不同。

·加热装置10与加热对象物之间的区域的气氛没有特别限定。但是，在一些实施方式中，加热装置10与加热对象物之间的区域的气氛有时优选水蒸气量为2g/m³以下(例如真空)。使上述区域为水蒸气量少的气氛的情况下，能够抑制由加热装置10的转换部14辐射的红外线W2被上述区域中包含的水蒸气吸收而使到达加热对象物的红外线W2减弱的情况。由此，能够使由转换部14辐射的红外线W2被加热对象物有效地吸收、有效地转换成加热对象物的热。其结果，可进一步提高加热对象物的加热所需要的消耗电力的降低效果。

·加热装置10的配置没有特别限定。在一些实施方式中，有时优选按照红外线辐射部15的加热对象物侧的表面与加热对象物的距离为2～20mm的方式进行配置。通过将上述距离设定为2mm以上，能够抑制在移动加热对象物时加热对象物与加热装置10接触的情况。通过将上述距离设定为20mm以下，即使在加热装置10与加热对象物之间的区域存在可吸收由转换部14辐射的红外线W2的物质(例如水蒸气)，也能够抑制在通过上述区域时红外线W2显著衰减而难以提高加热对象物的温度的情况。

·在带膜玻璃的制造方法中，也可以在厚度大于0.3mm的玻璃部件(加热对象物)上形成薄膜。

·使用加热装置10的加热处理(加热工序)的目的并不限于利用CVD法或溅射法进行成膜时对成膜对象物进行加热，也可用于在各种目的下对于由玻璃构成的加热对象物进行加热。

下面记载能够由上述实施方式和变更例掌握的技术思想。

(i)上述玻璃物品的制造方法，其中，在上述转换部设有将由上述辐射热源辐射的红外线转换成第1图案的光谱的红外线的第1转换部分、以及转换成与上述第1图案不同的第2图案的光谱的红外线的第2转换部分，上述转换部的与上述加热对象物对置的表面具有上述第1转换部分的表面以及上述第2转换部分的表面。

实施例

下面举出实施例和比较例更具体地说明上述实施方式。但是，本发明并不被这些实施例所限定。

(实施例1)

如图3所示，在辐射红外线W1的辐射热源12与薄板玻璃G之间配置对由辐射热源12辐射的红外线W1的光谱进行转换的转换部14，进行通过使由转换部14辐射的红外线W2被薄板玻璃G吸收而对薄板玻璃G进行加热的加热试验。并且测定截至将薄板玻璃G加热至600℃为止辐射热源12所消耗的电力。将其结果示于表1。

作为转换部14，如图3所示，使用在板状的红外线辐射部15的与辐射热源12对置的整个表面(第1表面15a)上设有涂布黑体涂料而成的红外线吸收部16的转换部。加热试验中使用的各部件的详细内容如下所述。

薄板玻璃：长50mm×宽300mm×厚50μm的无碱玻璃

辐射热源：卤素灯

红外线辐射部：长50mm×宽350mm×厚1.5mm的结晶化玻璃

红外线吸收部：黑体涂料(Japan Sensor株式会社制造JSC-3号)

(比较例1)

代替实施例1的转换部14，使用在板状的红外线辐射部15的与辐射热源12对置的表面(第1表面15a)、以及与加热对象物对置的表面(第2表面15b)的两面的整个面上设有涂布黑体涂料而成的红外线吸收部16的转换部。除了上述这一点以外，与实施例1同样地进行加热试验，测定截至将薄板玻璃G加热至600℃为止辐射热源12所消耗的电力。将其结果示于表1。

(比较例2)

代替实施例1的转换部14，使用未设有红外线吸收部16的板状的红外线辐射部15。除了上述这一点以外，与实施例1同样地进行加热试验，测定截至将薄板玻璃G加热至600℃为止辐射热源12所消耗的电力。将其结果示于表1。

[表1]

如表1所示，与比较例1和比较例2相比，在实施例1中，将薄板玻璃G加热至目标温度所用的消耗电力降低。在比较例2的加热试验中，在消耗电力超过了4000W时薄板玻璃G的温度仍未达到600℃，因此在此时停止加热试验。由这些结果可知，在利用辐射热源对由玻璃构成的加热对象物进行加热的情况下，通过在辐射热源与加热对象物之间配置特定结构的转换部，从而能够降低消耗电力。

G…薄板玻璃、Ga…带膜玻璃、W1,W2…红外线、10…加热装置、11…外壳、12…辐射热源、13…聚光镜、14…转换部、15…红外线辐射部、15a…第1表面、15b…第2表面、16…红外线吸收部、17…热传导部、18…透过部分、20…成膜装置。

Claims (8)

1.一种玻璃物品的制造方法，其是具有对由玻璃构成的加热对象物进行加热的工序的玻璃物品的制造方法，其特征在于，

所述进行加热的工序包括：

利用配置在辐射红外线的辐射热源与所述加热对象物之间的转换部对由所述辐射热源辐射的红外线的光谱进行转换，使由所述转换部辐射的红外线被所述加热对象物吸收，由此对所述加热对象物进行加热，

所述转换部具备：

红外线吸收部，其吸收由所述辐射热源辐射的红外线并放热；以及

红外线辐射部，其由含有Si元素的物质构成，利用来自所述红外线吸收部的热传导进行加热，

所述转换部中的与所述加热对象物对置的表面的至少一部分包含所述红外线辐射部的表面的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的玻璃物品的制造方法，其中，所述红外线吸收部由黑体构成。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的玻璃物品的制造方法，其中，所述红外线辐射部由玻璃构成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的玻璃物品的制造方法，其中，所述加热对象物是厚度为0.3mm以下的薄板玻璃。

5.根据权利要求4所述的玻璃物品的制造方法，其中，所述玻璃物品是在所述薄板玻璃的表面形成有薄膜的带膜玻璃，

所述进行加热的工序是为了在所述薄板玻璃的表面通过CVD法或溅射法形成所述薄膜的过程中对所述薄板玻璃进行加热而实施的。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的玻璃物品的制造方法，其中，所述红外线辐射部与所述红外线吸收部相接。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的玻璃物品的制造方法，其中，在所述转换部设有使由所述辐射热源辐射的红外线透过的透过部分。

8.一种薄板玻璃的加热方法，其是厚度为0.3mm以下的薄板玻璃的加热方法，其特征在于，

该加热方法包括：

利用配置在辐射红外线的辐射热源与所述薄板玻璃之间的转换部对由所述辐射热源辐射的红外线的光谱进行转换，使由所述转换部辐射的红外线被所述薄板玻璃吸收，由此对所述薄板玻璃进行加热，

所述转换部具备：

红外线吸收部，其吸收由所述辐射热源辐射的红外线并放热；以及

红外线辐射部，其由含有Si元素的物质构成，利用来自所述红外线吸收部的热传导进行加热。

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