JP2002160931A - 板ガラスの熱処理用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板ガラスを多段積載して熱処理するために用
いる熱処理用冶具において、各板ガラスに反り変形をも
たらすことなく、各板ガラスへの加熱冷却が均等になる
ように熱処理が行われ、しかも、作業性に優れた板ガラ
スの熱処理用冶具を提供する。 【解決手段】 熱膨張係数が１５×１０^-7／℃以下の結
晶化ガラスからなり、板ガラスＧを載置するための矩形
の平坦面を有するセッター１と、熱膨張係数が１５×１
０^-7／℃以下の結晶化ガラスからなり、該セッター１を
多段積載するするためのスペーサ２とを備えてなる板ガ
ラスＧの熱処理用冶具において、該スペーサ２は長尺の
角柱状部材であって、その長手方向の上面および下面
が、上段のセッター１および下面のセッター１の各平行
辺の両縁端部に当接して配置され、また、その長手方向
の側面間に貫通する通気孔２ａが設けられていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板ガラスを多段積
載して熱処理するために用いる熱処理用治具に関する。
特に、大画面ディスプレイの基板材料として用いられる
大型の板ガラスに熱処理を施すに際して、多量の板ガラ
スを熱処理するのに好適な熱処理用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】平面ディスプレイの代表格として薄型大
画面のプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に注目が
集まっている。ＰＤＰには、前面と背面とにそれぞれ厚
さ３ｍｍ程度の平坦な大型の板ガラスが基板ガラスとし
て使用される。前面の基板ガラスには透明電極や絶縁層
の回路パターンが、背面の基板ガラスには電極の回路パ
ターンやセル用の隔壁（リブ）がそれぞれ形成されて基
板となり、この二枚の基板を封着してＰＤＰが完成す
る。基板ガラスへの回路パターンの形成や二枚の基板の
封着等は、基板ガラスの表面にガラスペーストやガラス
フリットを塗布して、これを焼成することにより行われ
るが、この工程で数回にわたり４５０〜６００℃の温度
域で熱処理が施される。この熱処理に際して基板ガラス
には熱収縮により寸法が変化し、このために回路パター
ンが所定の設計からずれたりするおそれがある。この回
路パターンのずれは、高精細の画面表示を不可能にする
原因となる。このようなところから、基板ガラスには、
熱収縮が小さく、しかもそれが均一であることが要求さ
れる。これに加えて、基板ガラスには高い平坦性が求め
られる。基板ガラスに反りやうねりがあると、二枚の基
板の間隔が一定にならず画像表示性能が低下するという
問題が発生するため、基板ガラスには全面にわたって数
百μｍ程度の平坦性が要求される。

【０００３】しかしながら、公知の工業的製法によって
成形された板ガラスは、熱収縮や平坦性の点で必ずしも
満足できるレベルにはなく、これを矯正するために、成
形後に板ガラスをセッターと称される耐熱材料からなる
平坦な板材の上に載置した状態で熱処理炉内に導入し、
歪点付近から徐冷点付近まで昇温し、一定時間保持した
後、徐冷するといった熱処理が施されている。この熱処
理により、板ガラスの寸法変化がピーク近くまで進行し
て熱収縮が均一に安定するとともに、板ガラスが軟化す
ることにより平坦性が改善される。

【０００４】上記の板ガラスの熱処理を効率よく行うに
は、一度にできるだけ多量の板ガラスを熱処理炉内に導
入する必要があり、板ガラスをセッターの上に載置し、
この状態でスペーサを介在させてセッターを棚状に積み
重ねる方法が知られている。

【０００５】具体的には、図６に示すように、例えば、
結晶化ガラスからなるセッター１の上に板ガラスＧを載
置し、この状態で複数のセッター１を、結晶化ガラスか
らなるロッド状のスペーサ２０を介在させて上下段に積
み重ねるが、この場合、下段のセッター１の上面の四隅
近傍にスペーサ２０の下端部を当接させ、さらに、スペ
ーサ２０の上端部に上段のセッター１の下面の四隅近傍
を当接させて、複数のセッター１を棚状に積み重ねてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような場合、上
下段の各セッター１のそれぞれの四隅近傍に上端部およ
び下端部を当接させたスペーサ２０によって上下段のセ
ッター１間に空隙が形成されるため、この空隙によって
熱処理炉内で雰囲気の自由な流通が実現される。しかし
ながら、上段のセッター１は、スペーサ２０の上端部に
よって四隅近傍が点支持されており、上段のセッター１
の自重と、その上に載置された板ガラスＧの荷重とによ
って、セッター１の中央部が撓んで平坦性を維持するこ
とができず、この状態で熱処理を施せば、軟化した板ガ
ラスＧはセッター１上面の形状に沿うために、当然のこ
とながら板ガラスＧに反り変形が生じる。特に、大型の
板ガラスＧを熱処理する場合には、セッター１中央部の
撓みが拡大されるので、板ガラスＧの反り変形は一層顕
著になるといった問題があった。

【０００７】また、スペーサ２０を介在させて複数のセ
ッター１を棚状に積み重ねる際、上下段のセッター１の
位置ずれを防止するために、スペーサ２０の上端部と下
端部とを、上下段の各セッターのそれぞれの四隅近傍に
設けられた所定位置に当接させる必要があり、セッター
１の積み重ね作業に手間取るといった問題もあった。

【０００８】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、板ガラスを多段積
載して熱処理するために用いる熱処理用治具において、
各板ガラスに反り変形をもたらすことなく、各板ガラス
への加熱冷却が均等になるように熱処理が行われ、しか
も、作業性に優れた板ガラスの熱処理用治具を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の板ガラスの熱処理用治具は、熱膨張係数
が１５×１０^-7／℃以下の結晶化ガラスからなり、板ガ
ラスを載置するための矩形の平坦面を有するセッター
と、熱膨張係数が１５×１０^-7／℃以下の結晶化ガラス
からなり、該セッターを多段積載するためのスペーサと
を備えてなる板ガラスの熱処理用治具において、該スペ
ーサは長尺の角柱状部材であって、その長手方向の上面
および下面が、上段のセッターおよび下段のセッターの
各平行辺の両縁端部に当接して配置され、また、その長
手方向の側面間を貫通する通気孔が設けられていること
を特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の板ガラスの熱処理用治具を構成するセ
ッターおよびスペーサは、いずれも熱膨張係数が１５×
１０^-7／℃以下の結晶化ガラスからなるので、熱処理炉
内で高温に曝されてもセッターおよびスペーサに熱変形
がほとんどなく、しかも、上下段のセッター間に介在す
るスペーサの長手方向の上面が、上段のセッターの下面
の平行辺の両縁端部に面当接して上段のセッターを支持
しているので、長時間、上段のセッターの平坦性を維持
させることができる。この結果、セッターの撓み変形が
抑制され、熱処理される板ガラスの反り変形を防止する
ことができる。

【００１１】また、上下段のセッター間に介在するスペ
ーサは、上段のセッターの下面と下段のセッターの上面
の各平行辺の両縁端部に当接して配置されるので、上下
段のセッター間に、長手方向および上下方向にそれぞれ
空隙を保持することができ、しかも、スペーサには、長
手方向の側面間を貫通する通気孔が設けられているの
で、上下段のセッターの幅方向にも空隙を保持すること
ができる。これらの空隙によって熱処理炉内の雰囲気が
自由に流通可能となるために、各板ガラスへの加熱冷却
がほぼ均等に行われる。

【００１２】また、スペーサは、上下段のセッターの各
平行辺の両縁端部に当接して配置するだけで足りるの
で、熱処理用治具の組立ておよび解体の作業を容易に行
うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の板ガラスの熱処
理用治具の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の板ガラスの熱処理用治具の
一実施例を示す斜視図であり、図２は、熱処理用治具の
構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）
は正面図である。図１および図２において、Ｇは熱処理
が施される板ガラス、１は板ガラスＧを載置するセッタ
ー、２はセッター１を多段に積み重ねるためのスペーサ
であり、それぞれ、板ガラスＧを載置したセッター１が
スペーサ２を介して三段に積み重ねられた状態を示して
いる。

【００１５】板ガラスＧは、歪点５９０℃、徐冷点６４
０℃で、長さ１０００ｍｍ、幅６００ｍｍ、厚さ３ｍｍ
の平坦な矩形のガラスである。セッター１は、熱膨張係
数が１５×１０^-7／℃以下の結晶化ガラス（日本電気硝
子株式会社製の商品名「ネオセラム」）からなり、長さ
１１００ｍｍ、幅７００ｍｍ、厚さ５ｍｍの平坦な矩形
の板材である。スペーサ２は、セッター１と同じく熱膨
張係数が１５×１０^-7／℃以下の結晶化ガラス（日本電
気硝子株式会社製の商品名「ネオセラム」）からなり、
長さ１０００ｍｍ、幅２５ｍｍ、高さ２４ｍｍの長尺の
角柱状部材であり、スペーサ２の長手方向には、その側
面間を貫通する長さ２００ｍｍ、幅２５ｍｍ、高さ８ｍ
ｍの通気孔２ａがほぼ等間隔に二箇所設けられている。

【００１６】上記の如く構成された熱処理用治具を用い
た板ガラスＧの熱処理は、以下のようにして行われる。

【００１７】まず、セッター１の平坦な上面に、熱処理
が施される板ガラスＧを載置し、このセッター１の上面
の平行辺の両縁端部に、下面が当接するように二本のス
ペーサ２、２を配置する。次に、この二本のスペーサ
２、２の上面に、前記同様に板ガラスＧが上面に載置さ
れたセッター１の下面の平行辺の両縁端部を当接させて
積み重ねる。以下、これを繰り返し、板ガラスＧとセッ
ター１とを組合わせて三段に積み重ねる。このようにス
ペーサ２を介してセッター１が三段に積み重ねられた熱
処理用治具が搬送コンベア（図示省略）に載せられて熱
処理炉内（図示省略）に導入され、炉内で徐冷点付近ま
で加熱され、徐冷のために一定時間保持された後、炉外
に搬出される。熱処理が施されている間、上下段のセッ
ター１の各平行辺の両縁端部に当接するスペーサ２、２
の下面および上面によって上下段のセッター１間に、長
手方向と上下方向とにそれぞれ空隙が形成され、かつ、
スペーサ２、２に設けられた通気孔２ａ、２ａによっ
て、上下段のセッター１間に幅方向の空隙が形成され、
上下段のセッター１間の長手方向、上下方向および幅方
向にそれぞれ形成された空隙を炉内の雰囲気が自由に流
通するため、各板ガラスＧはほぼ均等に加熱冷却され
る。

【００１８】本発明の板ガラスの熱処理用治具を用いて
板ガラスＧに熱処理を施すに際し、熱処理前にセッター
１の撓み変形を測定し、次に、板ガラスＧを載置したセ
ッター１を三段に積み重ねた状態で熱処理を施した後
に、各板ガラスＧをセッター１から取り出してそれぞれ
の熱収縮量を測定し、熱収縮率を求めた。これらの結果
を以下に示す。

【００１９】セッター１の撓み変形の測定は、次の方法
によった。すなわち、図３に示すように、定盤の上に二
本のスペーサ２、２を平行に配置し、スペーサ２、２の
長手方向の上面と、セッター１の下面の平行辺の両縁端
部とを当接させた状態で、セッター１の上面に定規を長
手方向および幅方向から水平に当接させて、セッター１
の上面の撓みの底部から定規の当接部までのそれぞれの
距離をシックネスゲージで測定し、セッター１の撓み変
形を求めた。

【００２０】セッター１の撓み変形は、長手方向に０．
１ｍｍ、幅方向に０．２ｍｍであり、セッター１は良好
な平坦性を維持していることが認められた。

【００２１】また、板ガラスＧの熱収縮量の測定および
熱収縮率の算出は、次の方法によった。

【００２２】図４（ａ）に示す温度スケジュールに従っ
て板ガラスＧに熱処理を施した後、板ガラスＧを長さ１
５０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ３ｍｍの板片に切断した。
この板片の長手方向の両端部近傍に、図５（ａ）に示す
ように、長手方向と直角に基準線を記し、これを図５
（ｂ）に示すように、中央部で均等に分割して試料１０
ａと試料１０ｂとした。一方の試料１０ａに、図４
（ｂ）に示す温度スケジュールに従って熱処理を施した
後、図５（ｃ）に示すように、もう一方の試料１０ｂを
当接させて、試料１０ｂの基準線の位置のずれを測定し
て板ガラスＧの熱収縮量とし、この測定結果を基に、下
記の数式により板ガラスＧの熱収縮率を求めた。

【００２３】

【数１】

【００２４】上記の算式において、Ｌ₀は試料１０ｂに
設けた基準線間の距離、△Ｌ₁、△Ｌ ₂は、図４（ｂ）に
示す温度スケジュールに従って熱処理を施した試料１０
ａの熱処理後の基準線の位置の変化量を示す。

【００２５】三段に積み重ねた各セッター上の各板ガラ
スＧの熱収縮率は、上段が５５ｐｐｍ、中段が５０ｐｐ
ｍ、下段が６０ｐｐｍといずれも小さく、数値にほとん
どばらつきが見られなかった。

【００２６】上記の熱処理に際して、熱処理前に、板ガ
ラスＧを載置した下段のセッター１の平行辺の両縁端部
の上面に当接するようにスペーサ２、２を配置し、その
上に上段のセッター１を積み重ねるだけで熱処理用治具
を容易に組立てることができ、また、熱処理後に、板ガ
ラスＧを載置した上段のセッター１を降ろし、下段のセ
ッター１の上面に配置したスペーサ２、２を取り除くだ
けで熱処理用治具の組立てを容易に解くことできるの
で、熱処理の前後における作業が短時間で完了した。

【００２７】比較例として、図５に示すように、上下段
のセッター１の四隅近傍にロッド状のスペーサ２’を介
在させてセッター１を三段に積み重ねた従来の熱処理用
治具を用いて板ガラスＧに熱処理を施す場合を示す。熱
処理に先だって、セッター１の上面に板ガラスＧを載置
し、セッター１の下面の四隅近傍をロッド状のスペーサ
２’の上端部で支持した状態でセッター１の撓み変形を
測定したところ、セッター１には、長手方向に最大１．
２ｍｍ、幅方向に最大０．２ｍｍの撓み変形が認められ
た。

【００２８】次に、板ガラスＧを載置したセッター１
を、ロッド状のスペーサ２’を介して三段に積み重ねた
状態で熱処理を施した後に、各板ガラスＧをセッター１
から取り出してそれそれの熱収縮量を測定し、熱収縮率
を算出した。

【００２９】上段、中段、下段の各板ガラスＧの熱収縮
率は５０〜７０ｐｐｍの範囲にあり、本発明の熱処理用
治具を用いた場合と比べてほとんど差異はなかったが、
スペーサ２’を介在させてセッター１を積み重ねる際、
上下段のセッター１の位置ずれを防止するために、スペ
ーサ２’の上端部と下端部とを、上下段のセッター１の
それぞれの四隅近傍に設けられた所定位置に一致させる
必要があり、熱処理用治具の組立てに手間取った。

【００３０】なお、本発明の板ガラスの熱処理用治具の
実施例において、セッターを多段に積み重ねるための長
尺の角柱状部材のスペーサに、長手方向の側面間に貫通
する通気孔をほぼ等間隔に二箇所設けているが、この通
気孔は、長尺の角柱状部材に穿孔するか、あるいは、一
定の間隔を空けて複数の短尺の角柱状部材を配置し、そ
の上下から複数の長尺の角柱状部材で挟み込むか、さら
にこれらを貼り合わせて一体化することにより形成する
ことができる。また、長尺の角柱状部材を櫛歯状に切り
込んで形成することも可能である。通気孔は、セッター
の幅方向に空隙の形成を可能にするものであればよく、
その形状および個数は限定されるものではない。

【００３１】

【発明の効果】本発明の板ガラスの熱処理用治具によれ
ば、板ガラスを載置したセッターをスペーサを介して多
段に積載して熱処理を施すに際して、セッターの撓みが
抑制されるので板ガラスの反り変形の原因とならず、上
下段のセッター間に、長手方向、上下方向および幅方向
にそれぞれ適当な空隙が形成され、この空隙を炉内雰囲
気が自由に流通するので板ガラスの加熱冷却が均等に行
われ、しかも、スペーサをセッター上面の平行辺の両縁
端部に当接配置するだけでセッターの積み重ねができる
ので効率よく熱処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の板ガラスの熱処理用治具を用いて板ガ
ラスを三段に積み重ねた状態を示す斜視図である。

【図２】本発明の板ガラスの熱処理用治具の構成を示す
説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は正面図である。

【図３】セッターの撓み変形の測定方法の説明図であ
る。

【図４】板ガラスの熱処理の時間と温度との関係を説明
する温度スケジュールである。

【図５】熱処理が施された板ガラスの熱収縮量の測定方
法の説明図である。

【図６】従来の熱処理用治具を用いて板ガラスを三段に
積み重ねた状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ セッター ２ スペーサ Ｇ 板ガラス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱膨張係数が１５×１０^-7／℃以下の結
   晶化ガラスからなり、板ガラスを載置するための矩形の
   平坦面を有するセッターと、熱膨張係数が１５×１０^-7
   ／℃以下の結晶化ガラスからなり、該セッターを多段積
   載するためのスペーサとを備えてなる板ガラスの熱処理
   用治具において、該スペーサは長尺の角柱状部材であっ
   て、その長手方向の上面および下面が上段のセッターお
   よび下段のセッターの各平行辺の両縁端部に当接して配
   置され、また、その長手方向の側面間に貫通する通気孔
   が設けられていることを特徴とする板ガラスの熱処理用
   治具。