JP2003010799A - ガラス物品の表面洗浄および欠陥拡大方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス物品、特に陰極線管用のパネルやファ
ンネルの材料であるガラスの表面に付着した汚染物質を
効率よく確実に洗浄除去すると同時に、ガラスと金属部
材との溶着部位の微小なクラック、ガラス中に混入した
石ブツ、ガラス表面の擦傷等のガラスの破損原因となる
欠陥を拡大させてその存在を目視で検出することができ
るガラス物品の表面洗浄および欠陥拡大方法を提供す
る。 【解決手段】 ガラス物品に粒子状のドライアイスを高
速で衝突させて、ガラス物品の表面に付着した汚染物質
を洗浄除去すると同時に、ガラス物品に存在する欠陥を
拡大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス物品の表面
に付着した汚染物質を洗浄除去しつつ、同時にガラス物
品に存在する破損に繋がる欠陥を拡大させる方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、陰極線管バルブは、図２に示す
ように、前方に位置して画像を表示する略矩形のパネル
１０と称されるガラスと、中間に位置して電子ビームの
通路となる漏斗状のファンネル２０と称されるガラス
と、後方に位置して電子銃を格納する管状のネック３０
と称されるガラスとから構成される。パネル１０は、画
面となるフェース部１０ａと、フェース部１０ａの周縁
に連なるスカート部１０ｂとを有し、ファンネル２０
は、パネル１０に対向する大径の開口端と、ネック３０
に対向する小径の開口端とを繋ぐボディ部２０ａを有す
る。これらパネル１０とファンネル２０とネック３０と
が、それぞれの端面で一体に接合されて陰極線管バルブ
が形成される。

【０００３】パネル１０やファンネル２０は、高温の溶
融ガラスをプレス成形装置で成形することにより製造さ
れる。その製造工程は、プレス成形装置の受け型に溶融
ガラスの塊（ゴブ）を供給し、受け型内部のゴブに向か
って上方から押し型を下降させ、ゴブを押圧して一定時
間保持した後、押し型を上昇させて所定形状のガラス物
品を得るというものである。

【０００４】このようにして得られたパネル１０には、
スカート部１０ｂの所定位置にシャドウマスクを支持固
定するための複数の金属部材（スタッドピン）１０ｃが
高周波加熱により溶着され、ファンネル２０には、ボデ
ィ部２０ａの所定位置に陽極端子となる金属部材（アノ
ードボタン）２０ｂがガス加熱により溶着される。

【０００５】所定位置に金属部材１０ｃ、２０ｂがそれ
ぞれ溶着されたパネル１０やファンネル２０には、陰極
線管の製造工程において膜形成が施される。パネル１０
には、電子銃から発射されたビームが集束され発光する
蛍光膜が内面に形成され、また、ファンネル２０には、
電子銃から発射されたビームにより発生する電荷を陰極
線管外に放出するための導電性膜が内面に形成される。

【０００６】パネル１０やファンネル２０の内面への膜
形成は、それぞれの内面に膜液を塗布することにより行
われるが、このとき、内面に汚染物質が付着している
と、膜液を均一に塗布することができず、膜に凹凸が生
じて内面に均一な膜を形成することができない。このよ
うに均一な膜形成が妨げられると、パネル１０ではフェ
ース部１０ａに画像を形成する画素に欠落を生じ、ファ
ンネル２０では導電特性が十分に発揮されないので、パ
ネル１０やファンネル２０のそれぞれの内面には著しく
高い清浄度が要求される

【０００７】パネル１０やファンネル２０の内面に付着
する汚染物質としては、成形工程や搬送工程で付着する
グリース等の有機物、あるいは表面や端面の研磨工程に
おいて飛散付着する研磨剤等があるが、これらの汚染物
質は、通常、目視あるいは検査装置を用いて存在を確認
し除去している。しかしながら、汚染物質が微小または
無色透明であるような場合は、このような検査によって
発見することが非常に困難となる。

【０００８】このため、従来、パネル１０やファンネル
２０は、水あるいは水に洗剤（界面活性剤、有機アルカ
リ洗剤等）、酸（フッ酸、硝酸、塩酸、硫酸、酸性フッ
化アンモニウム）、アルカリ（水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム）等を添加した洗浄液を用いて洗浄する、い
わゆるウェット洗浄が行われていた。

【０００９】しかしながら、上記従来のウエット洗浄に
は次のような問題があった。水洗浄では、洗浄能力が低
く、ガラス内面に付着した粘着性の汚染物質を除去し切
れない。また、洗浄能力を高めるために洗浄液を用いて
高圧水で洗浄した場合、洗浄液に混入している不溶性の
固形物によってガラス表面を損傷させる虞れがあった。

【００１０】汚染物質を短時間で確実に除去できる洗浄
方法としてフッ化水素酸水溶液や酸性フッ化アンモニウ
ム水溶液の洗浄液を用いて行う洗浄方法が知られている
が、これらの水溶液はいずれも毒性が強く、作業環境の
面で好ましいものではない。

【００１１】また、上記のフッ化水素酸水溶液や酸性フ
ッ化アンモニウム水溶液以外の洗浄液を用いた洗浄方法
では、汚染物質の除去には長時間を要するだけでなく、
洗浄を繰り返すうちに洗剤、酸、アルカリ等の濃度が変
動して洗浄能力が低下するために度々濃度調整をしなけ
ればならず、さらに、ガラスの表面から剥離した汚染物
質が洗浄液中に混入して再びガラスの表面に付着する、
いわゆる二次汚染の虞れがあるほか、洗浄作業後の洗浄
液の無害化処理を必要とする。

【００１２】内面に膜形成が施されたパネル１０とファ
ンネル２０とは、陰極線管の製造工程において、パネル
１０内部にはスタッドピン１０ｃによってシャドウマス
クが支持固定された後、パネル１０の端面とファンネル
２０の大径開口端面とが整合されてフリットガラスで熱
封着される。さらに、ファンネル２０の小径開口端面に
熱溶着されたネック３０の開口端面より電子銃が挿入さ
れた後、ネック３０の端面がガス溶着されて陰極線管バ
ルブとなる。この後、陰極線管バルブの内部を真空状態
にするために排気されるが、このとき、３５０℃〜４５
０℃の高温に保持された熱処理炉に導入される。この熱
処理工程で、パネル１０のスカート部１０ｂに溶着され
たスタッドピン１０ｃ、ファンネル２０のボディ部２０
ａに溶着されたアノードボタン２０ｂのそれぞれの溶着
部位にクラックがある場合、加熱によってクラックが進
行し増大して陰極線管バルブを破損に至らしめる。

【００１３】このようなガラスからなるパネル１０やフ
ァンネル２０と金属部材１０ｃ、２０ｂとの溶着部位に
あるクラックは、溶着部位の形状の複雑さから目視検査
に依存せざるを得ないが、このクラックが極めて微小で
ある場合、目視検査によっても発見が困難であるため、
陰極線管の製造工程において陰極線管バルブの破損とな
って現れることがあった。

【００１４】陰極線管バルブの破損は、上記のように、
ガラスからなるパネル１０やファンネル２０と金属部材
１０ｃ、２０ｂとの溶着部位の微小なクラックのほか
に、パネル１０やファンネル２０の材料であるガラス自
体の欠陥に起因して生じるものがある。パネル１０やフ
ァンネル２０は溶融ガラスをプレス成形して製造される
が、ガラス溶融炉内では、高温の溶融ガラスと接触する
耐火物は、表面が変質して浸食され、ついには微細片と
なって剥落し溶融ガラス中に異物（石ブツ）となって混
入する。この石ブツの中には、直径が数十μｍという極
微小のものが存在し、目視検査では発見不可能なものが
ある。ガラス中に混入した石ブツは、ガラスとは熱膨張
率が大きく異なり、このため、陰極線管の製造工程にお
いて熱処理が施される際に、ガラス中に石ブツが混入し
ていると、熱膨張差によってガラスとの界面からクラッ
クが発生し陰極線管バルブの破損を誘発することにな
る。さらに、同じく陰極線管バルブの破損誘発欠陥とし
て、溶融ガラスをプレス成形する際に、押し型の下降上
昇に伴って成形されたガラスの表面に生じる擦傷があ
る。このような擦傷も、熱処理時にクラックが発生し、
陰極線管バルブの破損原因として顕在化する。

【００１５】本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、ガラス
物品、特に陰極線管用のパネルやファンネルの材料であ
るガラスの表面に付着した汚染物質を効率よく確実に洗
浄除去すると同時に、ガラスと金属部材との溶着部位の
微小なクラック、ガラス中に混入した石ブツ、ガラス表
面の擦傷等のガラスの破損原因となる欠陥を拡大させて
その存在を目視で検出することができるガラス物品の表
面洗浄および欠陥拡大方法を提供することにある。

【００１６】

【問題を解決するための手段】本発明のガラス物品の表
面洗浄および欠陥拡大方法は、ガラス物品に粒子状のド
ライアイスを高速で衝突させて、ガラス物品の表面に付
着した汚染物質を洗浄除去すると同時に、ガラス物品に
存在する欠陥を拡大させることを特徴とする。

【００１７】本発明のガラス物品の表面洗浄および欠陥
拡大方法は、粒子状のドライアイスをブラスト材として
用い、ガラスの表面に高速で衝突させることによってガ
ラスの表面に付着している汚染物質を剥離して除去し、
同時に、ガラスに熱溶着された金属部材の溶着部位にあ
る微小なクラックや、ガラス中に混入した石ブツ、ガラ
ス表面の擦傷等のガラスの破損原因となる欠陥を拡大す
る。

【００１８】粒子状のドライアイスは、微小な粒体であ
り、ガラス物品の表面に高速で衝突して物品の表面に付
着している汚染物質を掻き取ることにより洗浄作用を発
揮するとともに、ガラス物品の表面に衝突して瞬時に昇
華し、ガス化して汚染物質を飛散させる作用も発揮す
る。また、粒子状のドライアイスは、それ自体が低温で
あり、しかも、昇華するときに周囲から熱を奪い去るた
めに、ガラス物品の表面に衝突して洗浄作用を及ぼす際
に、ガラス物品を急冷却し、このとき、ガラスに熱溶着
された金属部材の溶着部位にある微小なクラック、ガラ
ス中に混入した石ブツ、ガラス表面に生じた擦傷が、熱
衝撃が加わることによって、クラックの進行による増大
や新たなクラックの発生となって、これらの欠陥を目視
可能な状態にし、その検出を容易にする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のガラス物品の表面洗浄お
よび欠陥拡大方法の実施の形態を説明する。図１は、本
発明のガラス物品の表面洗浄ならびに欠陥拡大方法を実
施するために用いる装置を示す構成図であって、粒子状
のドライアイスを製造するドライアイス製造手段と、ガ
ラス物品に向けて粒子状のドライアイスを噴射するドラ
イアイス噴射手段とを備えている。図１において、１は
液化炭酸ガスタンク、２はドライアイススノー製造器、
３は窒素ガスタンク、４はイオナイザ、５はエジェク
タ、６は噴射ノズルを示している。

【００２０】ドライアイス製造手段は、ドライアイスの
原料となる液化炭酸ガスを貯蔵する液化炭酸ガスタンク
１、液化炭酸ガスタンク１から送給されてくる液化炭酸
ガスを断熱膨張させて粒子状のドライアイスを製造する
ドライアイススノー製造器２とからなり、液化炭酸ガス
タンク１とドライアイススノー製造器２とは、開閉弁１
ｂと膨張弁１ｃとを備えた配管１ａを介して接続されて
いる。

【００２１】ドライアイス噴射手段は、粒子状のドライ
アイスを高速に加速するための圧縮窒素ガスを貯蔵する
窒素ガスタンク３が、流量調節弁３ｂを備えた配管３ａ
を介してドライアイススノー製造器２に接続され、さら
に、粒子状のドライアイスの高速移動に伴って発生する
静電気を除去するイオナイザ４を介して、粒子状のドラ
イアイスを搬送するエジェクタ５に接続され、その先端
に取付けられた噴射ノズル６に粒子状のドライアイスを
導くように構成されている。

【００２２】次に、上記のように構成された装置を用い
て、本発明のガラス物品の表面洗浄および欠陥検出方法
の一実施例を説明する。

【００２３】まず、ローラコンベア７の下に、先端を上
方に向けた８本の噴射ノズル６を、ローラコンベア７の
隣接するローラとローラとの間に、ローラの軸方向に平
行に配置する。

【００２４】ローラコンベア７の上に、開口を下に向け
てパネルＰを載置し、ローラコンベア７を作動させて、
パネルＰをローラコンベア７で前進移動させる。

【００２５】ローラコンベア７に載って前進移動してき
たパネルＰの先端部が、ローラコンベア７の下に配置さ
れた噴射ノズル６の位置に達すると、センサーが作動し
て、次のように粒子状のドライアイスの噴射が開始され
る。

【００２６】液化炭酸ガスタンク１から、配管１ａに付
設された開閉弁１ｂが開いてドライアイススノー製造器
２に液化炭酸ガスが供給され、さらに配管１ａに付設さ
れた膨張弁１ｃが開いて液化炭酸ガスが、ドライアイス
スノー製造器２で断熱膨張されて粒子状のドライアイス
が製造される。

【００２７】一方、窒素ガスタンク３から、配管３ａに
付設された流量調節弁３ｂが開いて圧縮された窒素ガス
が、ドライアイススノー製造器２に供給され、ドライア
イススノー製造器２で製造された粒子状のドライアイス
を高速に加速する。

【００２８】窒素ガスによって加速された粒子状のドラ
イアイスは、ドライアイススノー製造器２からイオナイ
ザ４を通過し、イオナイザ４で高速移動に伴って発生す
る静電気が除去された後、エジェクタ５に供給されて噴
射ノズル６に搬送され、噴射ノズル６の先端から上方に
向け噴射される。

【００２９】噴射ノズル６から噴射された粒子状のドラ
イアイスは、ローラコンベア７上に載置されたパネルＰ
の内面に高速で衝突し、瞬時に昇華する。

【００３０】パネルＰの内面に衝突した後、粒子状のド
ライアイスは昇華して炭酸ガスとなるが、この位置に局
所排気手段を設けて昇華した炭酸ガスを捕集するように
すれば、炭酸ガスの拡散が防止され、適正な作業環境を
維持することができる。

【００３１】また、粒子状のドライアイスによってパネ
ルＰの表面から剥離した汚染物質は、この位置に集塵手
段を設けて回収するようにすれば、汚染物質の拡散を防
止することができる。

【００３２】粒子状のドライアイスの噴射を受けつつ、
ローラコンベア７の上に載って前進移動するパネルＰの
後端部が、ローラコンベア７の下に配置された噴射ノズ
ル６の位置から離脱すると、センサーが作動して噴射ノ
ズル６からの粒子状のドライアイスの噴射が停止して、
パネルＰの内面の洗浄が完了する。

【００３３】内表面洗浄が完了したパネルＰは、ガラス
と金属部材との溶着部位の微小クラックや、ガラス中に
混入した石ブツ、ガラス表面の擦傷が、急冷却により、
クラックの進行や新たなクラックの発生の状態で拡大さ
れているため、次工程の検査工程において、これらのガ
ラスの破損誘発欠陥の存在を目視により検出することが
できる。

【００３４】本発明のガラス物品の表面洗浄および欠陥
拡大方法の効果を確認するために、内面に直径が約１．
０ｍｍの研磨材が強固に付着したパネル（試料Ａ）２０
枚、内面に直径が約１．０ｍｍの大きさのグリースを塗
布したパネル（試料Ｂ）２０枚、内側面のスタッドピン
の溶着部位に長さが約１．０ｍｍのクラックがあるパネ
ル（試料Ｃ）２０枚をそれぞれ用意した。同様に、内面
に直径が約１．０ｍｍの研磨材が強固に付着したファン
ネル（試料Ｄ）２０枚、ボディ部に直径が約０．１ｍｍ
の大きさの石ブツが混入したファンネル（試料Ｅ）２０
枚、ボディ部のアノードボタンの溶着部位に長さが約
１．０ｍｍのクラックがあるファンネル（試料Ｆ）２０
枚をそれぞれ用意した。

【００３５】本発明の実施例として、パネル試料Ａ、試
料Ｂ、試料Ｃ各１０枚を、スカート部の開口端面を下向
きにしてローラコンベアに載置し、ローラコンベア上を
２５０ｍｍ／秒の速度で前進移動させ、８本の噴射ノズ
ルからパネル試料の内面に向けて粒子状のドライアイス
を噴射させた。さらに、ファンネル試料Ｄ、試料Ｅ、試
料Ｆ各１０枚を、大径の開口端面を下向きにしてローラ
コンベア上に載置し、ローラコンベア上を３００ｍｍ／
秒の速度で前進させ、８本の噴射ノズルからファンネル
試料の内面に向けて粒子状のドライアイスを噴射させ
た。

【００３６】上記の実施例において、粒子状のドライア
イスを生成させる液化炭酸ガスの流量は０．３ｋｇ／
分、ガス圧は６ＭＰａ、粒子状のドライアイスを加速さ
せるための窒素ガスの流量は３００ｌ／分、ガス圧は１
ＭＰａであり、粒子状のドライアイスを噴射させる噴射
ノズルには内径１０ｍｍのＳＵＳ材を用い、噴射ノズル
からのガス流速を６００ｍ／秒とした。

【００３７】比較例として、パネル試料Ａ、試料Ｂ、試
料Ｃ各１０枚を、ローラコンベア上に載置して前進移動
させ、８本の噴射ノズルからパネル試料の内面に向けて
脱イオン水を噴射させた。さらに、ファンネル試料Ｄ、
試料Ｅ、試料Ｆ各１０枚を、ローラコンベア上に載置し
て前進移動させ、８本の噴射ノズルからファンネル試料
の内面に向けて脱イオン水を噴射させた。

【００３８】上記の比較例において、脱イオン水の流量
は１２ｌ／分、噴射ノズルからの流水の速度は０．３ｍ
／秒であった。

【００３９】表１に本発明の実施例と比較例のそれぞれ
の表面洗浄の結果を示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１中、分母は使用した試料の個数であ
り、分子は汚染物資が除去された試料の個数である。

【００４２】表２に本発明の実施例と比較例のそれぞれ
の欠陥拡大の結果を示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】表２中、分母は使用した試料の個数であ
り、分子は欠陥の拡大が認められた試料の個数である。

【００４５】表１および表２に示す通り、本発明のガラ
ス物品の表面洗浄および欠陥拡大方法の実施例では、ガ
ラス部品の表面に付着した研磨材やグリース等の汚染物
質の洗浄除去が完全に行われ、かつ、ガラスと金属部材
との溶着部位の微小なクラック、ガラス中に混入した石
ブツ、ガラス表面の擦傷等の破損誘発欠陥が拡大されて
いる。これに対して、比較例、すなわち、従来の洗浄方
法では、汚染物質の洗浄除去の効果が薄く、破損誘発欠
陥が拡大された事実は見られない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガラス物品の表面に付着した汚染物質を確実に洗浄除去
することができるだけでなく、脆弱というガラスの特性
を活かし、ガラス物品に存在する破損誘発欠陥を拡大さ
せて目視可能な状態で検出することができる。加えて、
洗浄に用いるドライアイスは常温下で容易に昇華し、ガ
スとなって拡散するため水処理が不要になり、排出物を
大幅に削減することができる。さらに、洗浄工程での設
備の腐蝕、電気系統の故障がなくなり、作業効率の改善
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガラス物品の表面洗浄方法および欠陥
拡大方法を実施するための装置の構成図である。

【図２】陰極線管用ガラスの構成図である。

【符号の説明】

１ 液化炭酸ガスタンク ２ ドライアイススノー製造器 ３ 窒素ガスタンク ４ イオナイザ ５ エジェクタ ６ 噴射ノズル ７ ローラコンベア １０ パネル １０ａ フェース部 １０ｂ スカート部 １０ｃ スタッドピン ２０ ファンネル ２０ａ ボディ部 ２０ｂ アノードボタン ３０ ネック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス物品に粒子状のドライアイスを高
   速で衝突させて、該ガラス物品の表面に付着した汚染物
   質を洗浄除去すると同時に、前記ガラス物品に存在する
   破損に繋がる欠陥を拡大させることを特徴とするガラス
   物品の表面洗浄および欠陥拡大方法。
2. 【請求項２】 前記ガラス物品が、陰極線管用のパネル
   ガラスまたはファンネルガラスであることを特徴とする
   ガラス物品の表面洗浄および欠陥拡大方法。