JP2012240882A

JP2012240882A - ガラス板製造方法

Info

Publication number: JP2012240882A
Application number: JP2011112241A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Tomita; 佑輔冨田
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】フロート法によって成形されるガラス板において、スズ化合物粒子に由来する欠陥密度を確実に低減する。
【解決手段】底部が溶融スズＭで満たされ且つ上部空間が還元性ガスで覆われたフロートバス２を用いて、フロート法によってガラス板の製造方法であって、フロートバス２の上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を濃度測定部８で測定し、その測定結果に基づいて、フロートバス２の上部空間への還元性ガスの供給量、フロートバス２の上部空間からの還元性ガスの排気量、及びフロートバス２の上部空間の温度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロート法によるガラス板の製造技術の改良に関する。

周知のように、例えばプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の基板に使用されるガラス板は、主としてフロートバスと称される設備からなる製造ラインを使用したフロート法により成形される。このバスは、溶融スズで満たされた底部と、還元性ガスで満たされた上部空間とを有する密閉構造の設備である。上部空間の還元性ガスは、溶融スズの酸化防止を目的とするもので、窒素と水素からなる。この窒素と水素からなる還元性ガスは、例えば、バスの上壁部から内部に供給され、バスの側壁部や出口から外部に排出される。

上記のフロート法の場合、成形されたガラス板の上面に、径が数十μｍの微小欠陥が生成されることがある。この欠陥密度［個／ｍ²］が大きくなると、ガラス板の品質不良を招くことになる。

この微小欠陥の生成原因は、バスの底部に満たされた溶融スズの表面から揮発するスズ化合物、例えば硫化スズ（ＳｎＳ）や酸化第１スズ（ＳｎＯ）が、バスの上壁部やガラス冷却に用いる冷却器等の付設物の表面に凝縮し、その凝縮物自体あるいはその凝縮物の還元により生成される金属粒子が、溶融スズ上に浮遊する帯状ガラスの上面に落下するためと考えられる。

そして、この微小欠陥を低減するためには、例えば、バスの上壁部より供給する還元性ガスの供給量（供給量の分布を含む）や、バスの側壁部や出口からの還元性ガスの排出量（排出量の分布を含む）を適切に制御し、バスの上部空間で還元性ガス中に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を低くすることが必要となる。

そこで、フロート法においては、成形された帯状ガラスの徐冷及び冷却が完了した後に、帯状ガラスの表面に存在するスズ化合物粒子に由来する欠陥をオンライン又はオフラインで検査し、検出された欠陥密度が規定の値よりも小さくなるように、還元性ガスのバス内部への供給量や、還元性ガスのバス外部への排出量を制御するのが通例とされている。

しかしながら、通常のフロート法の場合、バス内で帯状ガラスが成形されてから、その帯状ガラスの徐冷及び冷却が完了するまでには、数十分から１時間程度の比較的長い時間を要する。そのため、徐冷及び冷却が完了した後に帯状ガラスの上面の欠陥を検査し、その検査結果に基づいて還元性ガスの供給量や排出量を制御する場合には、検査結果と、バスの上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の実際の濃度変化との間に大きな時間のずれが生じ得る。そのため、バスの上部空間におけるスズ化合物粒子の濃度変化に適切に対応することが困難になる。

このような問題に対する対策として、例えば、特許文献１には、帯状ガラスを成形するバス内において、レーザーダイオードを用いて帯状ガラス表面上方のＨ₂Ｏ濃度を測定し、バス内に供給する窒素及び水素の流量分布を制御することが開示されている。

特表２００７−５０５０２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示の方法では、バスの上部空間におけるＨ₂Ｏ濃度を測定して、バス内に供給する窒素及び水素の流量分布を制御するようにしているが、バス内の温度や圧力条件が変化すれば、Ｈ₂Ｏの濃度とスズ化合物粒子の濃度との間に相関がなくなるおそれがある。したがって、Ｈ₂Ｏの濃度を制御指標とした場合には、スズ化合物粒子に起因する欠陥密度を確実に低減することが依然として困難である。

本発明は、上記実情に鑑み、フロート法によって成形されるガラス板において、スズ化合物粒子に由来する欠陥密度を確実に低減することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、底部が溶融スズで満たされ且つ上部空間が還元性ガスで覆われたフロートバスを用いたフロート法によってガラス板を製造するガラス板製造方法であって、前記フロートバスの上部空間中に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を測定し、その測定結果に基づいて、前記フロートバスの上部空間への前記還元性ガスの供給量、前記フロートバスの上部空間からの前記還元性ガスの排気量、及び前記フロートバスの上部空間の温度のうち、少なくとも一つを制御することを特徴とすることに特徴づけられる。ここで、還元性ガスの供給量の制御には、供給量のフロートバス内での分布を制御する場合も含まれる。また、還元性ガスの排気量の制御には、排気量のフロートバス内での分布を制御する場合も含まれる。

このような方法によれば、フロートバスの上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を直接の制御指標として測定することになるので、フロートバス内の温度や圧力条件が変化しても、制御指標に狂いが生じるおそれがない。そのため、スズ化合物粒子に起因するガラス板表面の欠陥密度を正確に予測することができる。したがって、測定されたスズ化合物粒子の濃度を制御指標として、フロートバスの上部空間に供給する還元性ガスの供給量、フロートバスの上部空間から排気する還元性ガスの排気量、及びフロートバスの上部空間の温度からなるパラメータの全部又は一部を制御すれば、成形されるガラス板にスズ化合物粒子に起因する欠陥密度を予め規定された程度まで確実に低減することができる。

上記の方法において、前記スズ化合物粒子の濃度測定が、前記フロートバスの壁部に設けられた複数のガス排気部のうち、最下流に位置するものよりも下流側で行われることが好ましい。

スズ化合物粒子は、詳細には次のように３つのステップを経て発生する。すなわち、まず第１に、フロートバスの底部に貯溜された溶融スズと、フロートバス内に侵入した酸素又はガラスに含まれる硫酸塩が反応することにより、硫化スズ（ＳｎＳ）や酸化第１スズ（ＳｎＯ）が生成される。第２に、これら硫化スズや酸化第１スズなどのスズ化合物が蒸気となって溶融スズ表面より揮発する。そして、最後に、バスの上部空間に含まれるスズ化合物の飽和度（＝水蒸気分圧／飽和蒸気圧）が１を超える領域で、揮発したスズ化合物が凝縮することによって、スズ化合物粒子が発生する。

そして、フロートバスにおいては、飽和蒸気圧が高いフロートバス上流側領域において、硫化スズや酸化第１スズの蒸気をフロートバスの外部に排出するために、フロートバスの壁部に複数のガス排気部が設けられているのが通例である。そのため、比較的温度が高く、フロートバスの壁部にガス排気部が設けられているフロートバスの上流側領域では、スズ化合物の飽和度が１を超えることがなく、当該領域にはスズ化合物粒子は発生し難い。これに対し、フロートバスの壁部に設けられた複数のガス排気部のうち、最下流のものよりも下流側領域では、比較的温度が低く、ガス排気部も設けられていないので、スズ化合物の飽和度が１を超える領域が存在し、当該領域ではスズ化合物粒子が発生して問題となる。

したがって、上記の方法のように、スズ化合物粒子の濃度測定を、前記フロートバスの壁部に設けられた複数のガス排気部のうち、最下流に位置するものよりも下流側で行うようにすれば、スズ化合物粒子が発生し易い領域の測定結果が反映されることから、より正確且つ無駄のない還元ガスの供給量や排気量の制御を行うことが可能となる。

上記の方法において、前記スズ化合物粒子の濃度測定を、前記フロートバスの上部空間に存在するスズ化合物の水蒸気分圧が飽和蒸気圧を超える前記フロートバスの下流側領域で行うようにしてもよい。

このようにすれば、スズ化合物粒子の濃度測定を、前記フロートバスの壁部に設けられた複数のガス排気部のうち、最下流に位置するものよりも下流側で行う場合と同様に、スズ化合物粒子が発生し易い領域の測定結果が反映されることから、より正確且つ無駄のない還元ガスの供給量や排気量の制御を行うことが可能となる。

以上のように本発明によれば、フロートバスの上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を直接の制御指標として測定することになるので、フロート法によって成形されるガラス板において、スズ化合物粒子に由来する欠陥密度を確実に低減することができる。

本発明の実施形態に係るガラス板製造装置の主要部を示す概略平面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図の変形例である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るガラス板製造装置の主要部を示す概略平面図である。このガラス板製造装置１は、底部が溶融スズＭで満たされた且つ上部空間が還元性の雰囲気ガス（例えば、窒素と水素の混合ガス）で覆われたフロートバス２を有する。バス２の上流側端部（同図の左側端部）には、溶融窯からの溶融ガラスＧを流し込ませるための入口３が形成されると共に、バス２の下流側端部（同図の右側端部）には、溶融ガラスＧを帯状ガラス流とした後に冷却固化させて板状ガラスＧ１として搬出させるための出口４が形成されている。また、この実施形態では、バス２は、上流側から順に、流路が漸次拡大する拡大部２ａと、流路が相対的に幅広となる幅広部２ｂと、流路が漸次縮小する縮小部２ｃと、流路が相対的に幅狭となる幅狭部２ｄとを備えている。

バス２の両側壁部２ｘには、バス２の上部空間の雰囲気ガスの排出量を調整するために、複数のガス排気部５が設けられている。一方、図２に示すように、バス２の上壁部２ｙには、バス２の上部空間に還元性ガスを供給するために、複数のガス供給部６が設けられている。そして、これらガス排気部５による雰囲気ガスの排出量と、ガス供給部６による還元性ガスの供給量を調整することで、バス２の上部空間の雰囲気ガラスの圧力値が制御されるようになっている。

この実施形態では、ガス排気部５は、幅広部２ｂを含むバス２の上流側領域にのみ設けられている。これは、バス２の下流側領域（例えば、縮小部２ｃと幅狭部２ｄ）では、ガス排気部５を設けなくても、バス２の上部空間の雰囲気ガスをバス２の出口４から排出することができるためである。

なお、図２には、図１において省略しているトップロール７を図示している。このトップロール７は、帯状ガラス流の幅方向への収縮を防止するために、バス２の内部で帯状ガラス流の幅方向両端部の上面に接触しながら回転する。

そして、特徴的構成として、図１に示すように、最下流に配置されたガス排気部５よりも下流側領域（図示例ではバス２の幅狭部２ｄ）に、バス２の上部空間に浮遊するスズ化合物粒子（例えば、硫化スズ（ＳｎＳ）や、酸化第１スズ（ＳｎＯ））の濃度を測定する濃度測定部８が設けられている。詳細には、この濃度測定部８は、図３に示すように、バス２の一方側の側壁部２ｘに設けられた投受光器８ａと、バス２の他方側の側壁部２ｘに設けられた反射器８ｂとを備えた透過型濃度測定計からなる。そして、投受光器８ａからバス２を全幅に亘って横断するように投光された光（例えば、可視領域の波長（６５０ｎｍなど）を有するレーザなど）を反射器８ｂで投受光器８ａ側に反射させ、このときに投受光器８ａで受光される光に基づいて、バス２の上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度が測定される。このとき、スズ化合物粒子の濃度は、光の光路に対応してバス２の全幅の状態が反映される。具体的には、濃度測定部８としては、例えば、ＳＩＣＫ社製のダストハンターＴシリーズを使用することができる。なお、図示例では、投受光器８ａ及び反射器８ｂをバス２の外部に配置した状態で、バス２の側壁部２ｘの貫通孔９に設けられた透明窓１０を介して光をバス２の内部との間で往来させるようにしているが、透明窓１０を省略して貫通孔９のみとしてもよい。

次に、上記の構成を備えたガラス板製造装置１を使用してガラス板を製造する方法について説明する。

バス２の上流側端部の入口３からバス２内に流し込まれた溶融ガラスＧは、溶融スズＭ上を下流側に流動して帯状ガラス流となった後、冷却固化されていき、バス２の下流側端部の出口４から板状ガラスＧ１として搬送されていく。このように、溶融ガラスＧがバス２内に流し込まれてから、板状ガラスＧ１としてバス２外に搬出されるまでの間において、バス２の幅狭部２ｄで濃度測定部８によって、バス２の上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度が測定される。そして、この濃度測定結果に基づいて、ガス供給部６からの還元性ガスの供給量、ガス排気部５及びバス２の出口４からの還元性ガスの排気量、バス２の上部空間の温度が制御される。なお、濃度測定結果に基づいて、還元性ガスの供給量、還元性ガスの排気量、バス２の上部空間の温度のうち、任意の１又は２つのパラメータのみを制御するようにしてもよい。

このような方法によれば、バス２の上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を還元性ガスの供給量の直接の制御指標として測定することになるので、バス２内の温度や圧力条件が変化しても、制御指標に狂いが生じるおそれがない。そのため、スズ化合物粒子に起因するガラス板表面の欠陥密度を正確に予測することができる。したがって、測定されたスズ化合物粒子の濃度を制御指標として、バス２の上部空間に供給する還元性ガスの供給量を制御すれば、成形されるガラス板にスズ化合物粒子に起因する欠陥密度を予め規定された程度まで確実に低減することが可能となる。

この際、濃度測定部８は、最下流のガス排気部５よりも下流側に配置されているので、スズ化合物粒子が発生し易い領域の測定結果が反映されるため、より正確且つ無駄のない還元ガスの供給量の制御を行うことが可能となる。付言すれば、比較的温度が高く、バス２の側壁部２ｘにガス排気部５が設けられているバス２の上流側領域では、溶融スズＭから揮発したスズ化合物の飽和度が１を超えることがなく、当該領域にはスズ化合物粒子は発生し難い。これに対し、バス２の側壁部２ｘに設けられた最下流のガス排気部５よりも下流側領域では、バス２の上部空間の温度が比較的低く、ガス排気部５も設けられていないので、スズ化合物の飽和度が１を超える領域が存在し、当該領域ではスズ化合物粒子が発生し易い。したがって、スズ化合物粒子の濃度測定を最下流のガス排気部５よりも下流側で行うようにすれば、上述のように、スズ化合物粒子が発生し易い領域の測定結果を反映させることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、濃度測定部８として、透過型濃度計の一例を説明したが、バス２の一方側の側壁部２ｘに投光器を設けると共に、バス２の他方側の側壁部２ｘに受光器を設け、その投光器から投光された光をバス２の上部空間を横断させ、このときに受光器で受光される光に基づいて、バス２の上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を測定するタイプの透過型濃度計を用いてもよい。また、濃度測定部８として、バス２の一方側の側壁部２ｘに投受光器を設け、その投受光器から投光された光をバス２の上部空間で散乱させ、このときに投受光器で受光される光（散乱光）に基づいて、バス２の上部空間に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を測定する散乱型濃度計を用いてもよい。

更に、図４に示すように、バス２の上部空間の雰囲気ガスを外部に導出する導出部１１を設け、この導出部１１によって導出される雰囲気ガスに含まれるスズ化合物粒子の濃度を、ダストモニタ１２によって測定するようにしてもよい。なお、ダストモニタ１２としては、摩擦静電気により雰囲気ガスに含まれるスズ化合物粒子の濃度を測定するものを使用することができる（例えば、横河電機製のダストモニタＤＴ４５０Ｇ）。

１ガラス板製造装置
２フロートバス
２ａ拡大部
２ｂ幅広部
２ｃ縮小部
２ｄ幅狭部
２ｘ側壁部
２ｙ上壁部
３入口
４出口
５ガス排気部
６ガス供給部
７トップロール
８濃度測定部
８ａ投受光器
８ｂ反射器
９貫通孔
１０透明窓
１１導出部
１２ダストモニタ
Ｇ溶融ガラス
Ｇ１板状ガラス
Ｍ溶融スズ

Claims

底部が溶融スズで満たされ且つ上部空間が還元性ガスで覆われたフロートバスを用いたフロート法によってガラス板を製造するガラス板製造方法であって、
前記フロートバスの上部空間中に浮遊するスズ化合物粒子の濃度を測定し、
その測定結果に基づいて、前記フロートバスの上部空間への前記還元性ガスの供給量、前記フロートバスの上部空間からの前記還元性ガスの排気量、及び前記フロートバスの上部空間の温度のうち、少なくとも一つを制御することを特徴とするガラス板製造方法。
前記スズ化合物粒子の濃度測定が、前記フロートバスの壁部に設けられた複数のガス排気部のうち、最下流に位置するものよりも下流側で行われることを特徴とする請求項１に記載のガラス板製造方法。
前記スズ化合物粒子の濃度測定が、前記フロートバスの上部空間に含まれるスズ化合物の水蒸気分圧が飽和蒸気圧を超える前記フロートバスの下流側領域で行われることを特徴とする請求項１に記載のガラス板製造方法。