CN114728829B - 玻璃物品的制造方法及玻璃物品 - Google Patents
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Abstract
本发明是具备成形工序的玻璃物品的制造方法,所述成形工序中,通过下拉法,沿着包含含钇氧化物的成形体(15)的表面使包含P2O5的第一熔融玻璃(Gm1)流下而成形玻璃带(G),其中,成形体(15)在其表面具有富Mg层(MR)作为抑制含钇氧化物的扩散的扩散抑制层。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃物品的制造方法及玻璃物品。
背景技术
在玻璃板、玻璃辊等玻璃物品的制造工序中,例如通过下拉法沿着成形体的表面使熔融玻璃流下而将玻璃带连续成形。对于经成形的玻璃带,一边搬送至下游侧一边冷却至室温附近后,为了得到玻璃板,每隔规定长度将其切断,或者,为了得到玻璃辊,将其卷取成辊状(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-062433号公报
发明内容
发明所要解决的课题
对于上述成形体而言,从使机械强度提高的观点出发,有时在成形体的构成成分中添加含钇氧化物(例如作为钇与铝的复合氧化物的Y3Al5Ol2)。
本申请发明人等反复进行了深入的研究,结果首次发现下述问题:若使用这样的包含含钇氧化物的成形体来成形包含P2O5(氧化磷)的玻璃带,则氧化钇(Y2O3)从作为成形体的添加物的含钇氧化物中溶出至熔融玻璃中等而进行扩散,产生失透物。源自这样的的含钇氧化物的失透物会成为玻璃带和/或玻璃物品的缺陷,因此,从提高生产效率和品质的观点出发,使其产生量降低变得很重要。需要说明的是,可认为源自含钇氧化物的失透物是扩散到熔融玻璃中的氧化钇与熔融玻璃中的P2O5进行反应而产生的。也就是说,可认为源自含钇氧化物的失透物是包含氧化钇和P2O5的失透物(Y2O3-P2O5晶体)。
本发明的课题在于,在使用下拉法成形玻璃带时,可靠地降低源自成形体中所含的含钇氧化物的失透物的产生。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题而创造出的本发明的特征在于,是具备成形工序的玻璃物品的制造方法,所述成形工序中,通过下拉法,沿着包含含钇氧化物的成形体的表面使包含P2O5的第一熔融玻璃流下而成形玻璃带,其中,成形体在成形体的表面具有抑制含钇氧化物的扩散的扩散抑制层。
由此,在成形体的表面形成抑制含钇氧化物的扩散的扩散抑制层,由此能够可靠地抑制成形体中所含的含钇氧化物扩散到第一熔融玻璃。其结果,成形体中所含的含钇氧化物与第一熔融玻璃中所含的P2O5的反应变得不易发生,能够可靠地降低源自含钇氧化物的失透物的产生。
上述构成中,扩散抑制层优选为包含镁的富Mg层。
由此,能够更可靠地抑制成形体中所含的含钇氧化物扩散到第一熔融玻璃。
上述构成中,扩散抑制层为富Mg层的情况下,优选成形体为氧化铝系成形体,富Mg层包含尖晶石作为主成分。
由此,氧化铝系成形体包含氧化铝,因此,通过与MgO的反应,变得容易在成形体的表面形成以尖晶石作为主成分的富Mg层。
上述构成中,扩散抑制层为富Mg层的情况下,优选第一熔融玻璃中MgO的含量为0.3~5.5质量%。具体而言,作为玻璃组成,优选第一熔融玻璃以质量%计包含SiO2 40~80%、Al2O3 5~30%、B2O3 0~15%、Na2O 1~25%、K2O 0~10%、MgO 0.3~5.5%、P2O5 0.5~10%、Li2O 0~10%。
由此,第一熔融玻璃在一定程度上包含MgO,因此,能够抑制镁离子从富Mg层扩散到第一熔融玻璃。也就是说,能够将富Mg层稳定地维持于成形体的表面。另外,第一熔融玻璃包含P2O5,容易产生源自含钇氧化物的失透物,因此,基于本发明的、可靠地降低源自含钇氧化物的失透物的产生的效果变得显著。
上述构成中,在扩散抑制层为富Mg层时,优选第一熔融玻璃中MgO的含量为0质量%以上且低于0.3质量%。具体而言,作为玻璃组成,优选第一熔融玻璃以质量%计包含SiO2 40~80%、Al2O3 5~30%、B2O3 0~15%、Na2O 1~25%、K2O 0~10%、MgO 0%以上且低于0.3%、P2O5 0.5~10%、Li2O 0~10%。
如上所述,在第一熔融玻璃不包含MgO时或MgO的含量少时,若以富Mg层形成扩散抑制层,则富Mg层中所含的镁离子扩散到第一熔融玻璃。也就是说,第一熔融玻璃中,与成形体的富Mg层接触的部分的MgO含量增加,因此,能够在得到的玻璃物品的接合面的位置形成富MgO层。MgO为使机械强度提高的成分,因此,在玻璃物品的接合面的位置存在的富MgO层作为芯材发挥作用,能够减少玻璃物品的翘曲或挠曲。另外,伴随着MgO含量的增加,富MgO层的热膨胀系数增加,因此,在将经成形的玻璃带冷却的过程中,在玻璃带的表层产生压缩应力。因此,变得适合作为化学强化用玻璃。
上述构成中,在扩散抑制层为富Mg层时,优选还具备形成工序作为成形工序的前工序,所述形成工序中,通过使包含MgO的第二熔融玻璃沿着成形体的表面流下,从而在成形体的表面形成富Mg层。
由此,能够在成形体的表面充分形成富Mg层。
上述构成中,扩散抑制层可以为氧化铝层。
由此,能够更可靠地抑制成形体中所含的含钇氧化物扩散到熔融玻璃。
上述构成中,在扩散抑制层为氧化铝层时,第一熔融玻璃中,MgO的含量优选为0质量%以上且低于0.3质量%。
也就是说,在第一熔融玻璃不含MgO时或MgO的含量少时,若以富Mg层形成扩散抑制层,则富Mg层中所含的镁离子扩散到第一熔融玻璃,富Mg层有可能减少、消失或变质。因此,有时变得难以持续长时间地抑制成形体中所含的含钇氧化物扩散到第一熔融玻璃。与此相对,若以氧化铝层形成扩散抑制层,则能够避免这样的问题。
上述构成中,在扩散抑制层为氧化铝层时,作为玻璃组成,优选第一熔融玻璃以质量%计含有SiO2 40~80%、Al2O3 5~30%、B2O3 0~15%、Na2O 1~25%、K2O 0~10%、MgO0%以上且低于0.3%、P2O50.5~10%、Li2O 0~10%。
上述构成中,在扩散抑制层为氧化铝层时,优选成形体为氧化铝系成形体。
由此,氧化铝系成形体包含氧化铝,因此,变得容易在成形体的表面形成氧化铝层。
上述构成中,在扩散抑制层为氧化铝层时,还具备形成工序作为成形工序的前工序,所述形成工序中,在成形体的表面形成氧化铝层,优选形成工序包括:第一工序,通过使包含MgO的第二熔融玻璃沿着成形体的表面流下,从而在成形体的表面形成以尖晶石作为主成分的富Mg层;和第二工序,通过使实质上不含MgO的第三熔融玻璃沿着成形体的形成有富Mg层的表面流下,从而自富Mg层起形成氧化铝层。
由此,能够在成形体的表面充分形成氧化铝层。
在具备氧化铝层的形成工序时,优选形成工序中的第二熔融玻璃及第三熔融玻璃中的至少一个的温度高于成形工序中的第一熔融玻璃的温度。
由此,在形成工序的阶段中,氧化钇变得容易从成形体的表层部的含钇氧化物中溶出至熔融玻璃中,能够使成形体的表层部的含钇氧化物浓度减少。因此,富Mg层中所含的含钇氧化物减少,变得容易自富Mg层起形成包含高浓度的氧化铝的氧化铝层。
为了解决上述课题而创造的本发明的特征在于,是通过下拉法成形,在内部具有接合面的玻璃物品,其中,在接合面的位置具有MgO含量富有的富MgO层。
MgO是使机械强度提高的成分,因此,在玻璃物品的接合面的位置存在的富MgO层作为芯材发挥作用,能够减少玻璃物品的翘曲或挠曲。另外,富MgO层的热膨胀系数增加,因此,在将通过下拉法成形的玻璃带冷却的过程中,在玻璃带的表层产生压缩应力。因此,玻璃物品的表层成为压缩应力层,因此,适合作为化学强化用玻璃。
上述构成中,优选:玻璃物品包含铝硅酸盐玻璃,作为玻璃组成,所述铝硅酸盐玻璃以质量%计包含SiO2 40%~80%、Al2O3 5%~30%、B2O3 0%~15%、Na2O 1%~25%、K2O 0%~10%、MgO 0%以上且低于0.3%、P2O5 0.5~10%、Li2O 0%~10%,富MgO层的MgO含量R1、与玻璃物品的表层和富MgO层的中间层的MgO含量R2之比(R1/R2)为102.5~115%。
若如上所述地规定玻璃组成范围,则变得容易以高水平兼顾离子交换性能与耐失透性。另外,MgO含量为0%以上且低于0.3%,因此,成形体的富Mg层中所含的镁离子容易扩散到熔融玻璃,在接合面的位置形成的富MgO层中的MgO含量增加。因此,能够使玻璃物品的富MgO层的MgO含量R1与中间层的MgO含量R2之比(R1/R2)达到102.5~115%,富MgO层的机械强度进一步提高。其结果,能够进一步减少玻璃物品的翘曲或挠曲。
发明的效果
根据本发明,在使用下拉法成形玻璃带时,能够可靠地降低源自成形体中所含的含钇氧化物的失透物的产生。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所述的玻璃物品的制造装置的纵剖面图。
图2是将本发明的第一实施方式所述的玻璃物品的制造装置的成形体周边放大示出的纵剖面图。
图3是表示形成在图2的成形体的表面所形成的扩散抑制层的工序的纵剖面图。
图4是通过本发明的第二实施方式所述的玻璃物品的制造方法制造的玻璃带及玻璃板的剖面图。
图5是将本发明的第三实施方式所述的玻璃物品的制造装置的成形体周边放大示出的纵剖面图。
图6是表示形成在图5的成形体的表面所形成的扩散抑制层的工序的纵剖面图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。图中,X方向为水平方向,Z方向为垂直方向。需要说明的是,通过对各实施方式中所对应的构成要素赋予相同的符号,从而有时省略重复的说明。各实施方式中,在仅说明构成的一部分时,对于该构成的其他部分,可适用先前说明的其他实施方式的构成。另外,不仅是在各实施方式的说明中明示的构成的组合,如果在组合中没有特别地产生障碍,那么即使没有明示也能够将多个实施方式的构成彼此部分地加以组合。
(第一实施方式)
如图1所示,第一实施方式所述的玻璃物品的制造装置是用于制造作为玻璃物品的玻璃板Gp的装置。本制造装置具备玻璃带G的处理装置1、切割装置2和检查装置3。
处理装置1具备:连续成形玻璃带G的成形区域11、对玻璃带G进行热处理(退火)的热处理区域12、将玻璃带G冷却至室温附近的冷却区域13、上下多段地设置于成形区域11、热处理区域12及冷却区域13各自的辊对14。
成形区域11及热处理区域12由利用壁部将玻璃带G的搬送路径的周围包围的炉构成,用于调整玻璃带G的温度的加热器等加热装置配置于炉内的适当位置。另一方面,对于冷却区域13而言,玻璃带G的搬送路径的周围无需被壁部包围,而是开放至常温的外部气氛,未配置加热器等加热装置。通过穿过热处理区域12及冷却区域13,从而对玻璃带G赋予所需的热历史。
成形区域11的内部空间配置有通过溢流下拉法由第一熔融玻璃Gm1成形为玻璃带G的成形体15。此处,第一熔融玻璃Gm1是指用于成形作为制品的玻璃带G的熔融玻璃。供给至成形体15的第一熔融玻璃Gm1从形成于成形体15的顶部15a的槽部(省略图示)溢出,该溢出的第一熔融玻璃Gm1沿着成形体15的呈现剖面楔状的两侧面15b在下端15c合流(融合一体化),由此,连续成形板状的玻璃带G。经成形的玻璃带G为纵姿势(优选为垂直姿势)。需要说明的是,玻璃带G及玻璃板Gp与第一熔融玻璃Gm1实质上为相同的玻璃组成。伴随着上述合流(融合一体化),在玻璃带G及玻璃板Gp的内部(例如厚度方向的中央部)形成接合面。
为了确保机械强度,成形体15包含含钇氧化物(例如作为钇与铝的复合氧化物的Y3Al5O12)。本实施方式中,成形体15为包含含钇氧化物的氧化铝系成形体。包含含钇氧化物的氧化铝系成形体中,优选:氧化铝的含量为90~98质量%,含钇氧化物的含量为2~10质量%。需要说明的是,成形体15可以为锆系成形体等。其中,在为锆系成形体的情况下,在使特定的强化玻璃组成的第一熔融玻璃Gm1流下时,源自成形体15的氧化锆混入到第一熔融玻璃Gm1中,有可能成为玻璃带G和/或玻璃板Gp的缺陷。因而,从防止这样的因氧化锆所致的缺陷的产生的观点出发,优选成形体15为氧化铝系成形体。
热处理区域12的内部空间朝向下方具有规定的温度梯度。纵姿势的玻璃带G以随着在热处理区域12的内部空间中朝向下方移动而温度变低的方式被热处理(退火)。通过该热处理,从而减少玻璃带G的内部应变。热处理区域12的内部空间的温度梯度可以通过例如设置于热处理区域12的壁部内表面的加热装置进行调整。
多个辊对14从表背两侧夹持着纵姿势的玻璃带G的宽度方向的两端部。在多个辊对14中,配置于最上段的辊对是在内部具备冷却机构的冷却辊14a。需要说明的是,在热处理区域12的内部空间等中,在多个辊对14中可以包含未夹持玻璃带G的宽度方向的两端部的辊对。也就是说,可以使辊对14的对置间隔大于玻璃带G的宽度方向的两端部的板厚,使玻璃带G穿过辊对14之间。
本实施方式中,利用处理装置1得到的玻璃带G的宽度方向的两端部包含由于成形过程的收缩等的影响而使板厚比宽度方向的中央部大的部分(以下也称为“耳部”)。
切割装置2具备划线形成装置21和折断装置22,并以在宽度方向上每隔规定的长度对从处理装置1下降过来的纵姿势的玻璃带G进行切割的方式构成。由此,由玻璃带G依次切出玻璃板Gp。
玻璃板Gp是用于采集1张或多张制品玻璃板的玻璃原板(母玻璃板)。玻璃板Gp的板厚例如为0.2mm~10mm,玻璃板Gp的尺寸例如为700mm×700mm~3000mm×3000mm。玻璃板GGp例如被用作显示器的基板或盖玻璃。需要说明的是,显示器的基板或盖玻璃并不限定于平板。
划线形成装置21是在设置于处理装置1的下方的、划线形成位置P1在玻璃带G的表背面中的一个面形成划线S的装置。在本实施方式中,划线形成装置21具备:在玻璃带G的表背面中的一侧沿着其宽度方向形成划线S的轮刀式切碎机23、和在与轮刀式切碎机23对应的位置支承玻璃带G的表背面中的另一侧的面的支承构件24(例如支承杆或支承辊)。
轮刀式切碎机23及支承构件24成为下述构成:追随着下降中的玻璃带G而下降且在玻璃带G的宽度方向的整个区域或一部分形成划线S。本实施方式中,在包括板厚相对较大的耳部的宽度方向的两端部也形成划线S。需要说明的是,划线S也可以通过激光的照射等形成。
折断装置22是在设置于划线形成位置P1的下方的、折断位置P2沿着划线S将玻璃带G折断而得到玻璃板Gp的装置。本实施方式中,折断装置22具备:自未形成有划线S的面侧抵接于划线S的形成区域的折断构件25、和在比折断位置P2靠下方的位置把持玻璃带G的下部区域的卡盘26。
折断构件25由板状体(平台)构成,所述板状体(平台)追随着下降中的玻璃带G下降,且具有与玻璃带G的宽度方向的整个区域或一部分接触的平面。折断构件25的接触面是在宽度方向上弯曲的曲面。
卡盘26在玻璃带G的宽度方向的两端部各自上沿着玻璃带G的长度方向隔着间隔而设置有多个。在宽度方向的各个端部所设置的多个卡盘26全部由同样的臂(未图示)保持。通过各个臂的动作,多个卡盘26追随着下降中的玻璃带G而下降,且以折断构件25为支点来进行用于使玻璃带G弯曲的动作。由此,对划线S及其附近赋予弯曲应力,沿着划线S在宽度方向上将玻璃带G折断。其结果,由玻璃带G切出玻璃板Gp。被切出的玻璃板Gp在从卡盘26被交接到其他的搬送装置27的卡盘28之后,在纵姿势的状态下沿着宽度方向(沿着玻璃板Gp的表面的左右方向)被搬送。需要说明的是,利用搬送装置27进行的玻璃板Gp的搬送方向不限定于宽度方向,可以设定为任意方向。卡盘26、28可以变为负压吸附等其他的保持形态。
检查装置3是用于检查有无缺陷的装置。缺陷例如包括源自含钇氧化物的失透物。需要说明的是,检查装置3除了源自含钇氧化物的失透物以外例如还可以测定玻璃板Gp的薄厚不均(板厚)、条纹(波筋)、缺陷的种类(例如泡、异物等)、位置(坐标)、大小等。
检查装置3将从玻璃带G切出的玻璃板Gp作为检查对象。本实施方式中,检查装置3具备:配置于玻璃板Gp的表背面的一面侧的固定位置的光源31、和配置于玻璃板Gp的表背面的另一面侧的固定位置的传感器32。光源31朝向玻璃板Gp照射光,传感器32接受被光源31照射而透过玻璃板Gp的光。检查装置3基于由传感器32接受的光的光量的变化来检测有无缺陷。
能够利用检查装置3的光源31及传感器32进行检查的区域为沿着Z方向的线状。基于光源31及传感器32的检查区域通过利用搬送装置27使玻璃板Gp移动,从而对玻璃板Gp的表背面各自遍布整面地进行扫描。由此,检查玻璃板Gp有无缺陷。
本实施方式中,第一熔融玻璃Gm1(玻璃带G)是包含MgO(氧化镁)和P2O5(氧化磷)的铝硅酸盐玻璃。具体而言,作为玻璃组成,优选第一熔融玻璃Gm1以质量%计包含SiO2 40~80%(更优选50~80%)、Al2O3 5~30%(更优选5~25%)、B2O3 0~15%、Na2O 1~25%(更优选1~20%)、K2O 0~10%、MgO 0.3~5.5%、P2O5 0.5~10%、Li2O 0~10%。若如上所述地规定玻璃组成范围,则在玻璃带G中,变得容易以高水平兼顾离子交换性能与耐失透性。因此,可得到适于便携电话、数码相机、PDA(便携终端)、触控面板显示器等的盖玻璃所使用的化学强化用玻璃板的玻璃带G。
MgO是使高温粘度降低而提高熔融性、成形性或提高应变点、杨氏模量的成分,在碱土金属氧化物中,是提高离子交换性能的效果大的成分。但是,若MgO的含量过多,则密度、热膨胀系数容易变高,另外,玻璃变得容易发生失透。因此,MgO的优选的上限范围为5.5%以下、5%以下、特别是4%以下。需要说明的是,在玻璃组成中导入MgO时,MgO的优选的下限范围为0.3%以上、0.5%以上、1%以上、特别是2%以上。
P2O5是在对玻璃进行化学强化时提高离子交换性能的成分,特别是使压缩应力层的应力深度变大的成分。另外,伴随着P2O5的含量增加,玻璃变得容易发生分相。P2O5的下限值优选为0.5%以上、更优选为2%以上、进一步更优选为4%以上。另一方面,P2O5的上限值优选为10%以下、更优选为9%以下、进一步更优选为8.5%以下。
Li2O是离子交换成分,并且是使高温粘度降低而提高熔融性、成形性的成分。另外,是提高杨氏模量的成分。进而,在碱金属氧化物中,使压缩应力值增大的效果大。但是,若Li2O的含量过多,则液相粘度降低,玻璃变得容易发生失透。另外,热膨胀系数变得过高,耐热冲击性降低,或者变得难以匹配周边材料的热膨胀系数。此外,若低温粘性过于降低而变得容易引起应力松弛,则反而有时压缩应力值变小。由此,Li2O的优选的下限范围以质量%计为0%以上、0.1%以上、0.5%以上、1.0%以上、1.5%以上、2.0%以上、特别是2.5%以上,优选的上限范围为10%以下、8%以下、5%以下、4.5%以下、4.0%以下、特别是低于3.5%。
如图2所示,成形体15在其表面(例如顶部15a及侧面15b)具有包含镁的富Mg层MR。富Mg层MR作为抑制成形体15中所含的含钇氧化物的扩散的扩散抑制层来发挥作用。需要说明的是,扩散抑制层并不限定于富Mg层MR,只要是能够抑制成形体15中所含的含钇氧化物的扩散的层即可。
富Mg层MR是指镁的浓度高的层。富Mg层MR中的镁的含量优选为例如1质量%以上。
富Mg层MR优选包含尖晶石(MgAl2O4)作为主成分。如本实施方式所述,如果成形体15为氧化铝系成形体,则成形体15中包含氧化铝,因此,变得容易在成形体15的表面形成包含尖晶石的富Mg层MR。按照这样,在将富Mg层MR的主成分设为尖晶石的情况下,富Mg层MR中的Mg的含量的上限成为17质量%。因此,不限于将富Mg层MR的主成分设为尖晶石的情况,富Mg层MR中的Mg的含量优选设为17质量%以下。
富Mg层MR的厚度优选为100μm以下,更优选为20μm~100μm,最优选为50μm~100μm。
接下来,对第一实施方式所述的玻璃物品的制造方法进行说明。本制造方法是使用上述制造装置来制造作为玻璃物品的玻璃板Gp的方法。
如图1所示,本制造方法具备成形工序、热处理工序、冷却工序、切割工序和检查工序。
成形工序是在成形区域11成形玻璃带G的工序。
热处理工序是在热处理区域12对经历了成形工序的玻璃带G实施热处理的工序。
冷却工序是在冷却区域13对经历了热处理工序的玻璃带G进行冷却的工序。
切割工序是一边搬送经历了冷却工序的玻璃带G一边利用切割装置2在宽度方向上切割玻璃带G而得到玻璃板Gp的工序。
检查工序是利用检查装置3等检查玻璃板Gp中有无缺陷(包含源自含钇氧化物的失透物)的工序。
如图2所示,成形工序中,沿着包含含钇氧化物的成形体15的表面使第一熔融玻璃Gm1流下,由此连续成形玻璃带G。
在成形体15的表面形成有富Mg层MR,所述富Mg层MR作为抑制成形体15中所含的含钇氧化物的扩散的扩散抑制层。也就是说,在成形工序中,能够利用富Mg层MR可靠地抑制成形体15中所含的含钇氧化物扩散到第一熔融玻璃Gm1。其结果,自成形体15中所含的含钇氧化物扩散到第一熔融玻璃Gm1的氧化钇与第一熔融玻璃Gm1中所含的P2O5的反应变得不易发生,能够可靠地减少源自含钇氧化物的失透物(例如Y2O3-P2O5晶体)的产生。
本实施方式中,如上所述,第一熔融玻璃Gm1包含0.3质量%以上的MgO,因此,能够抑制镁离子自富Mg层MR扩散到第一熔融玻璃Gm1。也就是说,能够抑制因镁离子的扩散而导致富Mg层MR减少、消失或变质。因而,能够将富Mg层MR稳定地维持于成形体15的表面。需要说明的是,在第一熔融玻璃Gm1实质上不包含MgO的情况下,容易发生富Mg层MR的减少等,但是在至富Mg层MR消失为止的期间可以利用富Mg层MR抑制成形体15中所含的含钇氧化物扩散到第一熔融玻璃Gm1。也就是说,在第一熔融玻璃Gm1实质上不包含MgO的情况下,富Mg层MR也可以适用为扩散抑制层。
如图3所示,本制造方法还具备形成富Mg层MR的形成工序作为成形工序的前工序。
形成工序中,通过使包含MgO的第二熔融玻璃Gm2沿着成形体15的表面流下,从而形成富Mg层MR。
详细来说,若使包含MgO的第二熔融玻璃Gm2沿着成形体15的表面流下,则镁离子自第二熔融玻璃Gm2扩散到成形体15,在成形体15的表面形成有富Mg层MR。然后,若继续镁离子自第二熔融玻璃Gm2向成形体15的扩散,则富Mg层MR的厚度增加至规定的厚度。由此,在成形体15的表面充分形成富Mg层MR。在该过程中,成形体15的表面所含的含钇氧化物扩散到第二熔融玻璃Gm2,富Mg层MR的含钇氧化物的含量减少,例如成为0质量%以上且0.1质量%以下。
本实施方式中,成形体15为氧化铝系成形体,因此,在上述形成工序中,成形体15的氧化铝与第二熔融玻璃Gm2的MgO发生反应,形成以尖晶石(MgAl2O4)作为主成分的富Mg层MR。
用于形成富Mg层MR的第二熔融玻璃Gm2优选为与在成形成为制品的玻璃带G时所使用的第一熔融玻璃Gm1相同或近似的玻璃组成。或者,第二熔融玻璃Gm2优选为实质上不含P2O5的玻璃(例如P2O5的含量低于0.1质量%的玻璃),例如优选为在实质上不含P2O5的情况下包含MgO的无碱玻璃。在这种情况下,即使在形成工序中一边使第二熔融玻璃Gm2沿着成形体15的表面流下一边成形玻璃带,在得到的玻璃带中也不产生源自含钇氧化物的失透物。因此,能够由得到的玻璃带稳定地采集显示器用玻璃基板。
从促进富Mg层MR的形成的观点出发,第二熔融玻璃Gm2中的MgO含量优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上。在第一熔融玻璃Gm1与第二熔融玻璃Gm2的玻璃组成不同的情况下,在形成富Mg层MR后,进行坯料替换工序:使供给至成形体15的熔融玻璃从第二熔融玻璃Gm2缓缓地变化为第一熔融玻璃Gm1。成形工序在坯料替换工序完成后开始。
需要说明的是,富Mg层MR的形成方法不限定于此。例如可以通过溅射成膜形成富Mg层MR。
(第二实施方式)
接下来,对第二实施方式所述的玻璃物品的制造方法进行说明。第二实施方式的制造方法是使用上述第一实施方式的制造装置来制造作为玻璃物品的玻璃板Gp的方法,但是在使镁离子从富Mg层MR扩散至第一熔融玻璃Gm1的点上不同。
本实施方式的第一熔融玻璃Gm1优选为MgO的含量为0质量%以上且低于0.3质量%,包含P2O5的铝硅酸盐玻璃。具体而言,作为玻璃组成,优选第一熔融玻璃Gm1以质量%计包含SiO2 40~80%(更优选为50~80%)、Al2O3 5~30%(更优选为5~25%)、B2O3 0~15%、Na2O 1~25%(更优选为1~25%)、K2O 0~10%、MgO 0%以上且低于0.3%、P2O5 0.5~10%、Li2O 0~10%。
也就是说,在第一熔融玻璃Gm1不含MgO的情况下或MgO的含量少的情况下,镁离子从富Mg层MR扩散至第一熔融玻璃Gm1。与此相伴,在沿着成形体15的侧面15b流下的带状第一熔融玻璃Gm1中,在与成形体15的侧面15b(富Mg层MR)接触的部分变得富含MgO(MgO富集)。因此,如图4所示,在得到的玻璃物品(例如玻璃带G及玻璃板Gp)的接合面4的位置形成富MgO层5。MgO为使机械强度提高的成分,因此,在玻璃带G及玻璃板Gp中存在的富MgO层5作为芯材发挥作用,能够减少玻璃带G及玻璃板Gp的翘曲或挠曲。另外,伴随着MgO的富集,富MgO层5的热膨胀系数增加,因此,在将经成形的玻璃带G冷却的过程中,在玻璃带G的表层产生压缩应力。因此,玻璃带G及玻璃板Gp的表层6成为压缩应力层,因此,适合作为化学强化用玻璃。
这样的富MgO层5的厚度例如为10~50μm。在进一步减少翘曲或挠曲的观点上,富MgO层5的MgO含量R1与中间层7的MgO含量R2之比(R1/R2)优选为102.5~115%,所述中间层7是玻璃带G及玻璃板Gp的表层6与富MgO层5的中间层。此处,富MgO层5的MgO含量R1设为在接合面4中的MgO含量R1,利用EPMA进行测定。玻璃带G及玻璃板Gp的表层6与富MgO层5的中间层7的MgO含量R2设为中间层7的厚度方向的中央位置的MgO含量R2,利用EPMA进行测定。需要说明的是,玻璃带G及玻璃板Gp的中间层7是指组成一样的恒定部。玻璃带G及玻璃板Gp的表层6是指位于表层的非恒定部,例如是指从表面至深度为10~200μm的部分,相当于化学强化层等。
(第三实施方式)
如图5所示,第三实施方式中,作为抑制成形体15中所含的含钇氧化物的扩散的扩散抑制层,例示出在成形体15的表面(例如,顶部15a及侧面15b)形成氧化铝层AR的情况。
氧化铝层AR的厚度优选为100μm以下,更优选为20μm~100μm,最优选为50μm~100μm。需要说明的是,对于氧化铝层AR而言,在其厚度方向上,氧化铝的含量(或纯度)可以发生变化。在这种情况下,优选与第一熔融玻璃Gm1相接的一侧的氧化铝的含量(或纯度)高于与成形体15的表面相接的一侧的氧化铝的含量(或纯度)。
只要在成形体15的表面形成氧化铝层AR,就能够在成形工序中利用氧化铝层AR可靠地抑制成形体15中所含的含钇氧化物扩散至第一熔融玻璃Gm1。其结果,从成形体15中所含的含钇氧化物扩散至第一熔融玻璃Gm1的氧化钇与第一熔融玻璃Gm1中所含的P2O5的反应变得不易发生,能够可靠地减少源自含钇氧化物的失透物的产生。
本实施方式所述的玻璃物品的制造方法还具备在成形体15的表面形成氧化铝层AR的形成工序作为成形工序的前工序。
如在第一实施方式中所说明的那样,形成工序包括:通过使包含MgO的第二熔融玻璃Gm2沿着成形体15的表面流下,从而在成形体15的表面形成以尖晶石作为主成分的富Mg层MR的第一工序(参照图3);和通过使实质上不含MgO的第三熔融玻璃Gm3沿着成形体15的形成有富Mg层MR的表面流下,从而自富Mg层MR起形成氧化铝层AR的第二工序(参照图6)。
如图6所示,在第二工序中,通过使实质上不含MgO的(例如MgO的含量为0质量%以上且低于0.3质量%)第三熔融玻璃Gm3沿着成形体15的形成有富Mg层MR的表面流下,从而镁离子从以尖晶石作为主成分的富Mg层MR扩散至第三熔融玻璃Gm3,富Mg层MR中所含的镁失去。其结果,在成形体15的表面形成的以尖晶石作为主成分的富Mg层MR变化为氧化铝层AR。由此,在成形体15的表面形成氧化铝层AR。如前所述,富Mg层MR的含钇氧化物的含量减少,因此,氧化铝层AR的氧化铝的含量多于氧化铝成形体的氧化铝的含量。也就是说,氧化铝层AR以高浓度的氧化铝构成。
在扩散抑制层为氧化铝层AR的情况下,第一熔融玻璃Gm1优选为MgO的含量为0质量%以上且低于0.3质量%,包含P2O5的铝硅酸盐玻璃。具体而言,作为玻璃组成,优选第一熔融玻璃Gm1以质量%计包含SiO2 40~80%(更优选为50~80%)、Al2O3 5~30%(更优选5~25%)、B2O3 0~15%、Na2O 1~25%(更优选为1~25%)、K2O 0~10%、MgO 0%以上且低于0.3%、P2O5 0.5~10%、Li2O 0~10%。
也就是说,在第一熔融玻璃Gm1不含MgO的情况下或MgO的含量少的情况下,镁离子不会从第一熔融玻璃Gm1扩散至氧化铝层AR。因此,能够在成形体15的表面稳定地维持氧化铝层AR。需要说明的是,在第一熔融玻璃Gm1包含一定程度的MgO的情况下,镁离子从第一熔融玻璃Gm1扩散至氧化铝层AR,氧化铝层AR再度变化为以尖晶石作为主成分的富Mg层MR。换言之,至变化为富Mg层MR为止的期间,可以利用氧化铝层AR抑制成形体15中所含的含钇氧化物扩散至第一熔融玻璃Gm1。也就是说,氧化铝层AR在第一熔融玻璃Gm1包含MgO的情况下也可适合用作扩散抑制层。
用于形成氧化铝层AR的第三熔融玻璃Gm3优选为与在成形成为制品的玻璃带G时所使用的第一熔融玻璃Gm1相同或近似的玻璃组成。第三熔融玻璃Gm3可以是实质上不含P2O5的玻璃(例如P2O5的含量低于0.1质量%的玻璃)。在第一熔融玻璃Gm1与第三熔融玻璃Gm3的玻璃组成不同的情况下,在形成氧化铝层AR后,进行坯料替换工序:使供给至成形体15的熔融玻璃从第三熔融玻璃Gm3缓缓地变化为第一熔融玻璃Gm1。成形工序在坯料替换工序完成后开始。
此处,在上述氧化铝层AR的形成工序中,优选将第二熔融玻璃Gm2及第三熔融玻璃Gm3中至少一个的温度设定为高于成形工序中的第一熔融玻璃Gm1的温度(操作温度)。由此,在形成工序的阶段中,氧化钇容易从成形体15的表层部的含钇氧化物溶出至第二熔融玻璃Gm2和/或第三熔融玻璃Gm3中,能够减少成形体15的表层部的含钇氧化物浓度。因此,富Mg层MR中所含的含钇氧化物减少,变得容易自富Mg层MR起形成包含高浓度的氧化铝的氧化铝层AR。
在此,实验确认到:对于成形体15的表层部的含钇氧化物在熔融玻璃中以氧化钇的形式大致完全移动完为止的时间而言,与熔融玻璃的温度低于1250℃的情况相比,在熔融玻璃的温度为1250℃以上的情况下显著地变短。因而,在形成工序中以高温保持熔融玻璃的温度优选为1250℃以上,其保持时间优选为72小时以上。但是,若过于提高熔融玻璃的温度,则成形体15有可能发生蠕变,因此,在形成工序中以高温保持熔融玻璃的温度优选设为1300℃以下。
需要说明的是,氧化铝层AR的形成方法不限定于此。
虽然针对本发明的实施方式所述的玻璃物品的制造装置及其制造方法进行了说明,但本发明的实施方式并不限定于此,在不脱离本发明的主旨的范围内可以实施各种变化。
上述实施方式中,利用划线割断将玻璃带G切断,也可以通过激光割断或激光熔断等其他方法切断。
上述实施方式中,在使用了检查装置3的检查工序之前,还可以设置将玻璃板Gp的耳部切断的切断工序。
上述实施方式中,对玻璃物品为玻璃板Gp的情况进行了说明,玻璃物品例如也可以是将玻璃带G卷取成辊状的玻璃辊等。
上述实施方式中,玻璃物品的制造方法还可以具备对玻璃板Gp(化学强化用玻璃板)进行化学强化的强化工序。
上述实施方式中,例示出第一熔融玻璃Gm1为铝硅酸盐玻璃的情况,但是第一熔融玻璃Gm1并不限定于此。
附图标记说明
1 处理装置
2 切割装置
3 检查装置
11 成形区域
12 热处理区域
13 冷却区域
14a 辊对(冷却辊)
15 成形体
21 划线形成装置
22 折断装置
23 轮刀式切碎机
24 支承构件
25 折断构件
27 搬送装置
G 玻璃带
Gm1 第一熔融玻璃
Gp 玻璃板
MR 富Mg层
AR 氧化铝层
Claims (13)
1.一种玻璃物品的制造方法,其特征在于,是具备成形工序的玻璃物品的制造方法,所述成形工序中,通过下拉法,沿着以2质量%~10质量%包含含钇氧化物的成形体的表面使包含P2O5的第一熔融玻璃流下而成形玻璃带,其中,
所述成形体在所述成形体的表面具有抑制含钇氧化物的扩散的扩散抑制层,
所述扩散抑制层为包含镁的富Mg层。
2.根据权利要求1所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述成形体为氧化铝系成形体,
所述富Mg层包含尖晶石作为主成分。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述第一熔融玻璃中,MgO的含量为0.3质量%~5.5质量%。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃物品的制造方法,其中,作为玻璃组成,所述第一熔融玻璃以质量%计包含SiO2 40%~80%、Al2O35%~30%、B2O3 0%~15%、Na2O 1%~25%、K2O 0%~10%、MgO0.3%~5.5%、P2O5 0.5%~10%、Li2O 0%~10%。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述第一熔融玻璃中,MgO的含量为0质量%以上且低于0.3质量%。
6.根据权利要求5所述的玻璃物品的制造方法,其中,作为玻璃组成,所述第一熔融玻璃以质量%计包含SiO2 40%~80%、Al2O3 5%~30%、B2O3 0%~15%、Na2O 1%~25%、K2O 0%~10%、MgO 0%以上且低于0.3%、P2O5 0.5%~10%、Li2O 0%~10%。
7.根据权利要求1或2所述的玻璃物品的制造方法,其中,还具备形成工序作为所述成形工序的前工序,所述形成工序中,通过使包含MgO的第二熔融玻璃沿着所述成形体的表面流下,从而在所述成形体的表面形成所述富Mg层。
8.一种玻璃物品的制造方法,其特征在于,是具备成形工序的玻璃物品的制造方法,所述成形工序中,通过下拉法,沿着以2质量%~10质量%包含含钇氧化物的成形体的表面使包含P2O5的第一熔融玻璃流下而成形玻璃带,其中,
所述成形体在所述成形体的表面具有抑制含钇氧化物的扩散的扩散抑制层,
所述扩散抑制层为氧化铝层。
9.根据权利要求8所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述第一熔融玻璃中,MgO的含量为0质量%以上且低于0.3质量%。
10.根据权利要求8或9所述的玻璃物品的制造方法,其中,作为玻璃组成,所述第一熔融玻璃以质量%计包含SiO2 40%~80%、Al2O35%~30%、B2O3 0%~15%、Na2O 1%~25%、K2O 0%~10%、MgO 0%以上且低于0.3%、P2O5 0.5%~10%、Li2O 0%~10%。
11.根据权利要求8或9所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述成形体为氧化铝系成形体。
12.根据权利要求8或9所述的玻璃物品的制造方法,其中,还具备在所述成形体的表面形成所述氧化铝层的形成工序作为所述成形工序的前工序,
所述形成工序包括:第一工序,通过使包含MgO的第二熔融玻璃沿着所述成形体的表面流下,从而在所述成形体的表面形成以尖晶石作为主成分的富Mg层;和第二工序,通过使实质上不含MgO的第三熔融玻璃沿着所述成形体的形成有所述富Mg层的表面流下,从而自所述富Mg层起形成所述氧化铝层。
13.根据权利要求12所述的玻璃物品的制造方法,其中,所述形成工序中的所述第二熔融玻璃及所述第三熔融玻璃中的至少一个的温度高于所述成形工序中的所述第一熔融玻璃的温度。
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