JP2000203881A - 連続式焼成炉におけるガラス材の焼成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼成中のガラス材の前端部と後端部の温度差
が少量に抑制され、焼成後のガラス材の歪みや割れを防
止できる連続式焼成炉におけるガラス材の焼成方法を提
供する。 【解決手段】 連続式焼成炉１の炉体２内を炉長方向に
複数個のゾーン１１，１２，……に区画し、１ゾーンお
きに配置したガラス材Ｗを、所定の停止時間をおいて隣
接する前側のゾーン内へと順次間欠的に搬送し、ガラス
材が停止している停止ゾーンにおいては、ガラス材の加
熱冷却曲線の該停止ゾーン相当部分曲線Ｈ _１，Ｈ_３……
に従って炉温を制御するとともに、ガラス材が停止して
いない非停止ゾーンにおいては、前記停止時間の終了時
における隣接する後側のゾーンの炉温とほぼ等しくなる
ように炉温を制御する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続式焼成炉に
おいてたとえばプラズマディスプレイパネルのガラス基
板のようなガラス材を焼成する焼成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にプラズマディスプレイパネルの背
面基板、前面基板、およびこれら両基板の貼合体などの
製造工程においては、螢光層や隔壁、電極、周縁部封着
層などを形成するために、螢光体ペーストやガラスペー
ストなどの各種ペーストを塗布したガラス基板を焼成す
る必要があり、この焼成にはローラハース式などの連続
式焼成炉が用いられている。

【０００３】そして上記の焼成は、図６に示すように連
続式焼成炉４０の炉体４１内を炉長方向に複数個（この
例では１０個）のゾーン４２に区画し、マッフルにより
包囲され各ゾーンを貫通する搬送路４３内においてガラ
ス基板Ｗを一定の低速度で連続搬送するとともに、各ゾ
ーンにおいてはガラス基板Ｗに対する加熱、保温、冷却
の各処理に応じて、図中破線で示すように各ゾーン内を
常時一定の設定炉温に維持するよう炉温制御をおこなっ
て、図示しないヒータによる輻射加熱および冷却器によ
る輻射冷却によって、ガラス基板Ｗを加熱冷却曲線Ｈに
従って加熱冷却し、焼成をおこなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記の焼成法
においては、連続移動中のガラス基板が設定炉温の異な
る２つのゾーンにまたがった状態となったとき、ガラス
基板の前端部と後端部は、大きく異なる温度で加熱ある
いは冷却されることになり、ガラス面内には前側と後側
で温度差を生じ、このような温度差発生過程を繰返して
受けた焼成後のガラス基板は、歪みを発生して扇板状に
変形したり、内部応力により割れを発生したりするとい
う問題点を有するものであった。

【０００５】この発明は上記問題点を解決するもので、
焼成中のガラス材の前端部と後端部の温度差が少量に抑
制され、焼成後のガラス材の歪みや割れを防止できる連
続式焼成炉におけるガラス材の焼成方法を提供しようと
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の連続式焼成炉
におけるガラス材の焼成方法は、連続式焼成炉の炉体内
を炉長方向に複数個のゾーン（詳しくは温度制御ゾー
ン）に区画し、１ゾーンおきに配置したガラス材を、所
定の停止時間をおいて隣接する前側のゾーン内へと順次
間欠的に搬送し、ガラス材が停止している停止ゾーンに
おいては、ガラス材の加熱冷却曲線の該停止ゾーン相当
部分曲線に従って炉温を制御してガラス材を加熱または
冷却するとともに、ガラス材が停止していない非停止ゾ
ーンにおいては、前記停止時間の終了時における隣接す
る後側のゾーンの炉温とほぼ等しくなるように炉温を制
御することを特徴とする。

【０００７】この発明において「前」側とはガラス材の
搬送時進行方向側を称し、「後」側とはその反対側を称
するものとする。

【０００８】この発明において停止ゾーンにおけるガラ
ス材の加熱または冷却は、輻射伝熱によりおこなっても
よいが、請求項２記載の発明のように前記停止ゾーンに
おいてガラス材を対流伝熱により加熱または冷却する構
成とすれば、ガラス基板を炉温の昇降に追従させて迅速
に加熱あるいは冷却できるとともに、ガラス面各部での
温度差の少ない均一温度で加熱あるいは冷却でき、焼成
によるガラス基板の歪みや割れの発生をさらに確実に防
止できるので、好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図１〜図５によりこの発明の
実施の形態の一例を説明する。図中、１は連続式焼成炉
で、炉内搬送装置としてハースローラ２をそなえ、炉体
３内は炉長方向に第１ゾーン１１、第２ゾーン１２、…
…第１０ゾーン２０の１０個のゾーン（詳しくは温度制
御ゾーン）に区画されている。隣り合うゾーン間は、焼
成処理対象のガラス材であるガラス基板Ｗの搬送路４以
外の部分を隔壁５で仕切ってあり、各ゾーンに対応する
１０個の区画室６が形成してある。３ａは炉体３の入
口、７はこの入口に連設した装入室、７ａはこの装入室
の入口扉、３ｂは炉体３の出口、８はこの出口に連設し
た送出室、８ａはこの送出室の出口扉である。

【００１０】各区画室６には、図２に示すように搬送路
４の上面部を覆う上板２１と、搬送路４の一方の側面部
に配置したセラミックフィルタから成るエアフィルタ２
２とを設け、このエアフィルタ２２の出口２２ｂ側から
搬送路４を横切って搬送路４の他方の側面部から上板２
１の上側を経てエアフィルタ２２の入口２２ａ側に至る
循環路２３を形成してある。２４は循環路２３内に炉内
雰囲気を循環させる循環ファンで、上板２１の上側を仕
切る炉長方向に延びる上部壁２５に設けた吸気口２６
に、その羽根車部を臨ませてある。

【００１１】また２７は炉内雰囲気加熱用のラジアント
チューブから成る加熱器、２８は炉内雰囲気冷却用の熱
交換器から成る冷却器である。なお後述の炉温制御パタ
ーンに示すように専ら保温のみをおこなう第５ゾーン１
５および第６ゾーン１６の区画室６においては、冷却器
２８の設置は省略してよい。一方３１はハースローラ２
により支承され炉内搬送される多段式のラックで、４段
に設けられたアーム３２上に、計８枚のガラス基板Ｗが
積載されている。このガラス基板Ｗは、基板ガラスの片
面に隔壁を形成したものの上に螢光体ペーストを塗布し
た、背面基板形成用のものである。

【００１２】次に上記構成の装置を用いた焼成方法を説
明する。この例では、図６に示す従来例の連続搬送によ
る焼成法との差異が明確となるように、図６におけるガ
ラス基板Ｗに対する加熱冷却曲線Ｈによる焼成と同処理
をおこなう場合について説明する。先ず多段積みしたガ
ラス基板Ｗは、ハースローラ２上に１ゾーンおきに配置
され、図４に示すように入口３ａから数えて奇数番目の
各ゾーンにガラス基板Ｗを所定時間（たとえば２０分
間）停止させたのち、短時間（たとえば２０秒）で隣接
する前側のゾーンへと各ガラス基板Ｗを一斉に搬送して
図５に示すように偶数番目の各ゾーンに停止させ、以下
同様にしてガラス基板Ｗを順次間欠的に前方へ搬送す
る。

【００１３】そしてこの間欠搬送されるガラス基板Ｗに
対して、該間欠搬送（停止ゾーンの切換え）に連動させ
て図４に示す炉温制御パターンによる炉温制御と、図５
に示す炉温制御パターンによる炉温制御を交互に切換え
て、ガラス基板の加熱（小熱量の加熱である「保温」を
含む）および冷却をおこなうことにより、以下のように
焼成をおこなう。なお図４および図５の各パターン（時
間−温度線図）において、実線はガラス基板温度を、破
線は炉温制御の設定温度を、一点鎖線は炉温を、それぞ
れ示すものであり、また図４に上記実線で非連続的に示
されるガラス基板温度は図６の加熱冷却曲線Ｈの奇数番
目のゾーン相当部分曲線と、同じく図５に上記実線で非
連続的に示されるガラス基板温度は図６の加熱冷却曲線
Ｈの偶数番目のゾーン相当部分曲線と、それぞれ同じで
あり、図４および図５のガラス基板温度を合成すると、
図６の加熱冷却曲線Ｈとなる。（なお厳密には、ガラス
基板Ｗの隣接ゾーンへの搬送時間が付加されることにな
るが、この搬送時間は前述のように停止時間に比べて極
めて小さくすることができるので、無視する。）

【００１４】すなわち先ず図４に示す炉温制御パターン
において、図示しない装入テーブル上から装入室７内に
装入され待機していたガラス基板Ｗを、入口３ａから最
初の第１ゾーン１１内へ搬送し停止させたら、該ゾーン
の区画室６内の加熱器２７により雰囲気を加熱して、炉
温を加熱冷却曲線Ｈの第１ゾーン相当部分曲線Ｈ_１に従
って設定温度曲線Ｑ_１に示すようにプログラム制御等に
より制御し、ガラス基板Ｗを加熱し昇温させる。この
間、ガラス基板の停止していない第２ゾーン１２におい
ては、第１ゾーン１１におけるガラス基板Ｗの停止終了
時に達する炉温ｔ _１とほぼ等しく（たとえば±１０℃）
なるように炉温を制御し、これによって第２ゾーン１２
の炉温Ｔ_２は、先行するガラス基板Ｗの前回の加熱によ
り達していた高温ｔ_２（図５参照）から上記設定炉温ｔ
_１まで降下して、第１ゾーン１１からのガラス基板の進
入にそなえる。

【００１５】またこれらと平行して、ガラス基板が停止
している第３，５，７，９の各ゾーンにおいても、上記
第１ゾーン１１と同様にして各停止ゾーン相当曲線
Ｈ_３，Ｈ _５，……に従って炉温を制御してガラス基板Ｗ
の加熱または冷却（第７，９ゾーン）をおこない、ガラ
ス基板の停止していない第４，６，８，１０の各ゾーン
においても、上記第２ゾーンと同様にして炉温を降温ま
たは昇温（第６，８，１０ゾーン）させる。

【００１６】ガラス基板Ｗの所定の停止時間（たとえば
２０分間）が経過したら、各ガラス基板Ｗを前側のゾー
ンへ移送し、図５に示す炉温制御パターンにより、第２
ゾーン１２においては炉温を加熱冷却曲線Ｈの第２ゾー
ン相当部分曲線Ｈ_２に従って制御してガラス基板Ｗを加
熱し昇温させ、ガラス基板通過後の第１ゾーン１１にお
いては、隣接する後側のゾーンに相当する装入室７の温
度（装入室７を用いない場合は入口３ａの外のガラス基
板待機位置の温度）ｔ_０とほぼ等しくなるように、炉温
を降温制御する。

【００１７】またこれらと平行して第４，６，８，１０
の各ゾーンにおいても、上記と同様にして各停止ゾーン
相当曲線Ｈ_４，Ｈ_６，……に従って炉温を制御してガラ
ス基板Ｗの加熱または冷却（第８，１０ゾーン）をおこ
ない、第３，５，７，９の各ゾーンにおいても、上記と
同様にして炉温を降温または昇温（第７，９ゾーン）さ
せる。

【００１８】再びガラス基板Ｗの所定の停止時間が経過
したら、各ガラス基板Ｗを再度前側のゾーンへ搬送し、
図４に示す炉温制御パターンにより各ゾーンの炉温の制
御をおこない、以下同様にしてガラス基板の間欠搬送と
炉温制御パターンの切換えをおこなう。これによって第
１ゾーン１１に装入されたガラス基板Ｗは、各ゾーン内
を順次間欠進行して、加熱冷却曲線Ｈ（図６参照）によ
る焼成処理を施され、炉体３の出口３ｂから送出室８を
経て、蛍光層が形成された背面基板焼成品として炉外へ
送出される。

【００１９】そして上記焼成工程において、停止ゾーン
において加熱あるいは冷却されたガラス基板Ｗが間欠搬
送により隣接する前側のゾーンに移送される際には、こ
れら両ゾーンの炉温は、前側の非停止ゾーンの前述の炉
温制御によって、ほぼ等しい炉温となっているので、ガ
ラス基板Ｗはその前端部と後端部が大きな温度差のある
雰囲気にさらされるということはなく、ガラス全面は常
にほぼ均一な温度の雰囲気中に保持された状態で加熱あ
るいは冷却がおこなわれる。これによって、従来の焼成
法においてガラス基板の前端部と後端部が大きな温度差
の雰囲気にさらされることにより生じていたガラス基板
の歪みや割れを、一掃することができるのである。

【００２０】またこの例においては、各ゾーンを構成す
る区画室６において、加熱器２７により加熱され、ある
いは冷却器２８により冷却された循環路２３内の雰囲気
を、循環ファン２４により循環させてエアフィルタ２２
により除塵後、ガラス基板Ｗ近傍部を強制流通させるこ
とにより、ガラス基板Ｗを対流伝熱により加熱あるいは
冷却するようにしたので、ガラス基板を炉温の昇降に追
従させて迅速に加熱あるいは冷却できるとともに、ガラ
ス面各部での温度差の少ない均一温度で加熱あるいは冷
却でき、焼成によるガラス基板の歪みや割れの発生をさ
らに確実に防止できるのである。

【００２１】この発明は上記の例および後記の実施例に
限定されるものではなく、たとえば加熱冷却曲線Ｈは、
加熱工程の途中で所定時間の保温をおこなうなど、上記
以外のパターンのものであってもよく、また停止ゾーン
におけるガラス材の加熱および冷却は、輻射伝熱により
おこなってもよい。

【００２２】またこの発明は、上記の背面基板用のガラ
ス基板の他に、前面基板用のガラス基板や背面および前
面基板の貼合体など、プラズマディスプレイパネルに用
いられる各種ガラス基板の焼成に広く適用できるととも
に、２枚のガラス板を小間隙をおいて貼合せた複層ガラ
スの製造工程において、ガラスペーストを用いてガラス
板周縁部封着層を形成するためのガラス板の焼成にも適
用できるものである。

【００２３】

【実施例】次に実施例によってこの発明をさらに具体的
に説明する。 実施例 前記構成の連続式焼成炉１（但し炉長＝１５ｍ）を用
い、巾６００mm，長さ１０００mm，板厚３mmの基板ガラ
スの片面に常法により隔壁を形成したものにスクリーン
印刷により螢光体ペーストを塗布して成るガラス基板Ｗ
に対して、装入時基板温度＝３０℃、焼成（保温）温度
＝６００℃、送出時基板温度＝５０℃、加熱時間＝８０
分、保温時間＝４０分、冷却時間＝８０分、各ゾーン中
の停止時間＝２０分の条件で、図４および図５に示す炉
温制御パターンに基づいて焼成をおこなった。

【００２４】上記焼成中のガラス基板Ｗのガラス面内温
度差は、図６に示す従来の連続搬送による場合は±５０
℃であったのに対し、本実施例では±１０℃に改善さ
れ、得られた焼成品の歪みは小さく、扇板状の変形は見
られず、また内部応力によるガラスの割れも発生せず、
プラズマディスプレイパネル形成時における画像の歪み
の少ない良好な背面基板が得られた。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
停止ゾーンにおいて加熱あるいは冷却されたガラス材が
間欠搬送により隣接する前側のゾーンに移送される際に
は、これら両ゾーンの炉温は、前側の非停止ゾーンの炉
温制御によって、ほぼ等しい炉温となっているので、ガ
ラス材はその前端部と後端部が大きな温度差のある雰囲
気にさらされるということはなく、ガラス全面は常にほ
ぼ均一な温度の雰囲気中に保持された状態で加熱あるい
は冷却がおこなわれるため、焼成中のガラス材の前端部
と後端部の温度差が少量に抑制され、焼成後のガラス材
の歪みや割れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例を示す連続式焼成
炉の装入口側部分の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図１の焼成炉における２つの炉温制御パターン
のうちの一方のパターンを焼成炉略示縦断面図に対応さ
せて示す線図である。

【図５】図１の焼成炉における２つの炉温制御パターン
のうちの他方のパターンを焼成炉略示縦断面図に対応さ
せて示す線図である。

【図６】従来の焼成方法における炉温制御パターンを焼
成炉略示縦断面図に対応させて示す線図である。

【符号の説明】

１…連続式焼成炉、３…炉体、４…搬送路、１１…第１
ゾーン、１２…第２ゾーン、１３…第３ゾーン、１４…
第４ゾーン、１５…第５ゾーン、１６…第６ゾーン、１
７…第７ゾーン、１８…第８ゾーン、１９…第９ゾー
ン、２０…第１０ゾーン、２３…循環路、２４…循環フ
ァン、２７…加熱器、２８…冷却器、３１…ラック、Ｗ
…ガラス基板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続式焼成炉の炉体内を炉長方向に複数
   個のゾーンに区画し、１ゾーンおきに配置したガラス材
   を、所定の停止時間をおいて隣接する前側のゾーン内へ
   と順次間欠的に搬送し、ガラス材が停止している停止ゾ
   ーンにおいては、ガラス材の加熱冷却曲線の該停止ゾー
   ン相当部分曲線に従って炉温を制御してガラス材を加熱
   または冷却するとともに、ガラス材が停止していない非
   停止ゾーンにおいては、前記停止時間の終了時における
   隣接する後側のゾーンの炉温とほぼ等しくなるように炉
   温を制御することを特徴とする連続式焼成炉におけるガ
   ラス材の焼成方法。
2. 【請求項２】 前記停止ゾーンにおいてガラス材を対流
   伝熱により加熱または冷却する請求項１記載の連続式焼
   成炉におけるガラス材の焼成方法。