JP2015187081A - Manufacturing method of glass plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a glass plate.
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ(以下、「FPD」という。)に用いるガラス基板には、厚さが例えば0.5〜0.7mmと薄いガラス板が用いられている。このFPD用ガラス基板は、例えば第1世代では300×400mmのサイズであるが、第10世代では2850×3050mmのサイズになっている。 As a glass substrate used for a flat panel display (hereinafter referred to as “FPD”) such as a liquid crystal display or a plasma display, a thin glass plate having a thickness of, for example, 0.5 to 0.7 mm is used. For example, the FPD glass substrate has a size of 300 × 400 mm in the first generation, but has a size of 2850 × 3050 mm in the tenth generation.
このような第8世代以降の大きなサイズのFPD用ガラス基板を製造するには、オーバーフローダウンドロー法が最もよく使用される。オーバーフローダウンドロー法は、成形炉において熔融ガラスを成形体の上部から溢れさせることにより成形体の下方において板状ガラスを成形する工程と、板状ガラスを徐冷炉において徐冷する工程とを含む。徐冷炉は、対になったローラ間に板状ガラスを引き込むことにより所望の厚さに引き伸ばした後、板状ガラスの内部歪や熱収縮を低減するように、板状ガラスを徐冷する。この後、板状ガラスは、所定の寸法に切断されてガラス板とされて他のガラス板上に積層されて保管される。あるいはガラス板は次工程に搬送される。 The overflow downdraw method is most often used to manufacture such a large glass substrate for FPD of the eighth generation or later. The overflow downdraw method includes a step of forming a sheet glass below the formed body by causing the molten glass to overflow from the upper part of the formed body in a forming furnace, and a step of gradually cooling the sheet glass in a slow cooling furnace. The slow cooling furnace draws the sheet glass between the pair of rollers and stretches the sheet glass to a desired thickness, and then slowly cools the sheet glass so as to reduce internal distortion and thermal shrinkage of the sheet glass. Thereafter, the plate-like glass is cut into a predetermined size to form a glass plate, which is laminated and stored on another glass plate. Or a glass plate is conveyed by the following process.
このような成形により製造されたガラス板は、半導体素子をガラス表面に形成する液晶ディスプレイのガラス基板に用いられるが、このガラス表面に形成する半導体素子の特性が、ガラス基板のガラス組成によって劣化しないように、アルカリ金属の成分を全く含有しないか、含有しても含有量が少ないガラス板が好適に用いられる。 The glass plate manufactured by such molding is used for a glass substrate of a liquid crystal display in which a semiconductor element is formed on the glass surface, but the characteristics of the semiconductor element formed on the glass surface are not deteriorated by the glass composition of the glass substrate. As described above, a glass plate containing no alkali metal component or containing a small amount of the alkali metal component is preferably used.
ところで、ガラス板中に泡が存在すると表示欠点の原因となるため、泡が存在するガラス板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板として好適ではない。このため、泡がガラス板に残存しないことが求められている。特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ELディスプレイ用ガラス基板では、泡に対する要求が厳しい。
しかしながら、半導体素子の特性の劣化を抑えるために、アルカリ金属の成分を含有しないか、含有しても含有量が少量であるガラス板は、ソーダライムガラスなどのアルカリ金属を多量に含有したガラス板に比べて高温粘性が高く、製造中の熔融ガラスから泡が抜けにくいといった問題がある。
環境負荷の低減の観点から、従来用いられていた毒性の高いAs2O3の使用を制限することが求められている。そこで近年は、As2O3に代えてAs2O3に比べて清澄機能が劣るSnO2やFe2O3が清澄剤として用いられている。SnO2やFe2O3は、ガラスの失透や着色の原因となるため、As2O3と同等の清澄機能を確保するために多量にガラスに添加するということはできない。このため、最終製品としてのガラス板に泡がより残存し易くなっている。
By the way, since a bubble will be a cause of a display defect if a bubble exists in a glass plate, the glass plate in which a bubble exists is not suitable as a glass substrate for flat panel displays. For this reason, it is calculated | required that a bubble does not remain | survive in a glass plate. In particular, the requirement for bubbles is severe in glass substrates for liquid crystal displays and glass substrates for organic EL displays.
However, in order to suppress the deterioration of the characteristics of the semiconductor element, a glass plate that does not contain an alkali metal component or that contains a small amount is a glass plate that contains a large amount of alkali metal such as soda lime glass. There is a problem that the high-temperature viscosity is higher than that of the glass, and bubbles are difficult to escape from the molten glass being produced.
From the viewpoint of reducing the environmental load, it is required to limit the use of highly toxic As 2 O 3 which has been conventionally used. In recent years the, SnO 2 and Fe 2 O 3 which refining capabilities compared to As 2 O 3 in place of As 2 O 3 is less is used as a fining agent. Since SnO 2 and Fe 2 O 3 cause devitrification and coloring of the glass, it cannot be added in a large amount to the glass in order to ensure the refining function equivalent to As 2 O 3 . For this reason, bubbles remain more easily on the glass plate as the final product.
これに対して、ガラス化反応が1300〜1500℃で生じる無アルカリガラスを、例えば、1650℃まで温度上昇させて脱泡させるガラス基板の製造方法において、脱泡効果を改善するために、熔融ガラスが有するβ―OH値を0.485/mm以上とする技術が提案されている(特許文献1)。 On the other hand, in order to improve the defoaming effect in the method of producing a glass substrate in which a non-alkali glass in which a vitrification reaction occurs at 1300 to 1500 ° C. is defoamed by raising the temperature to 1650 ° C. Has been proposed (Patent Document 1).
ここで、例えば、アルカリ金属の成分を含有しないか、含有しても含有量が少量であるガラス組成では、熔融ガラス中に溶解できるSO2の溶解度が小さいので、一旦SO2の泡が生じると、最終製品としてのガラス板に泡の欠点として残存し易くなる。
しかし、上記特許文献1に記載の技術では、清澄工程後のSO2泡の発生を十分に抑制することができないという問題があった。
Here, for example, in a glass composition that does not contain an alkali metal component or is contained in a small amount, the solubility of SO 2 that can be dissolved in the molten glass is small, so once SO 2 bubbles are generated It tends to remain as a defect of bubbles in the glass plate as the final product.
However, the technique described in
そこで、本発明は、ガラス板を製造する際に、ガラス板に残存する泡を効率よく低減することができるガラス板の製造方法を提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the manufacturing method of the glass plate which can reduce the bubble which remain | survives in a glass plate efficiently, when manufacturing a glass plate.
本発明の第1の様態は、ガラス板を製造するガラス板の製造方法である。当該方法は、
SnO2を清澄剤として含むガラス原料を、少なくとも通電加熱により熔解して熔融ガラスをつくる熔解工程と、
前記熔融ガラスの温度を1630℃以上に昇温させることにより前記熔融ガラス中に泡を生成させて脱泡を行う脱泡処理と、前記脱泡処理の後、前記熔融ガラスを1600℃から1500℃の温度範囲で2℃/分以上の降温速度で降温させることにより、前記熔融ガラス中の泡を前記熔融ガラスに吸収させる吸収処理と、を含む清澄工程と、
前記清澄工程後の前記熔融ガラスを板状ガラスに成形する成形工程と、を含む。
このとき、製造されたガラス板のSnO2の含有量は、0.01〜0.5質量%であることが好ましい。さらに、0.01〜0.5質量%のSnO2と0.01〜0.1質量%のFe2O3とを組み合わせて使用することが好ましい。
1st aspect of this invention is a manufacturing method of the glass plate which manufactures a glass plate. The method is
A melting step of melting a glass raw material containing SnO 2 as a fining agent by at least electric heating to produce a molten glass;
The temperature of the molten glass is raised to 1630 ° C. or more to generate bubbles in the molten glass and defoaming, and after the defoaming treatment, the molten glass is heated from 1600 ° C. to 1500 ° C. A clarification step including an absorption treatment in which the molten glass absorbs bubbles in the molten glass by lowering the temperature at a temperature decreasing rate of 2 ° C./min or more in a temperature range of
A molding step of molding the molten glass after the clarification step into a sheet glass.
In this case, the content of SnO 2 glass plates produced is preferably 0.01 to 0.5 wt%. Further, it is preferable to use a combination of 0.01 to 0.5 mass% of SnO 2 and 0.01 to 0.1 mass% of Fe 2 O 3.
本発明の第2の態様は、前記吸収処理において、前記熔融ガラスが1500℃以下である温度範囲における降温速度は、前記1600℃から1500℃の温度範囲における降温速度よりも速い、本発明の第1の様態のガラス板の製造方法である。
本発明の第3の態様は、前記熔融ガラスが1500℃以下である温度範囲において、前記熔融ガラスを流す白金あるいは白金合金管内で熔融ガラスの流量調整を行うことができ、前記吸収処理において、前記熔融ガラスが1500℃以下である温度範囲における降温速度は、前記1600℃から1500℃の温度範囲における降温速度よりも遅い、本発明の第1又は第2の様態のガラス板の製造方法である。
本発明の第4の態様は、前記成形工程は、オーバーフローダウンドロー法で前記熔融ガラスから板状ガラスを形成する、本発明の第1〜第3の様態のいずれかのガラス板の製造方法である。
本発明の第5の態様は、前記1630℃における前記熔融ガラスの粘度は、130〜350poiseである、本発明の第1〜第4の様態のいずれかのガラス板の製造方法である。
According to a second aspect of the present invention, in the absorption treatment, the temperature decrease rate in the temperature range where the molten glass is 1500 ° C. or less is faster than the temperature decrease rate in the temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. It is a manufacturing method of the glass plate of 1 aspect.
According to a third aspect of the present invention, in the temperature range where the molten glass is 1500 ° C. or less, the flow rate of the molten glass can be adjusted in a platinum or platinum alloy tube through which the molten glass flows. It is the manufacturing method of the glass plate of the 1st or 2nd aspect of this invention whose temperature-fall rate in the temperature range whose molten glass is 1500 degrees C or less is slower than the temperature-fall rate in the said 1600 degreeC to 1500 degreeC temperature range.
A fourth aspect of the present invention is the glass plate manufacturing method according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein the forming step forms a sheet glass from the molten glass by an overflow down draw method. is there.
A fifth aspect of the present invention is the method for producing a glass plate according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the molten glass at 1630 ° C. has a viscosity of 130 to 350 poise.
本発明の第6の態様は、前記清澄工程は、前記熔融ガラスを流す白金あるいは白金合金管内で行われ、
前記清澄工程における前記熔融ガラスの昇温は、前記白金あるいは白金合金管の長さ方向に延びる少なくとも2つの異なる領域に別々に流す電流を制御することにより行われる、本発明の第1〜第5の様態のいずれかのガラス板の製造方法である。
In a sixth aspect of the present invention, the clarification step is performed in platinum or a platinum alloy tube through which the molten glass flows.
The temperature rise of the molten glass in the refining step is performed by controlling currents that are separately supplied to at least two different regions extending in the length direction of the platinum or platinum alloy tube. The method for producing a glass plate according to any of the above aspects.
本発明の第7の態様は、前記ガラス板は、R’2Oの含有量が0〜2.0質量%である(R’2OはLi2O、Na2O及びK2Oのうち含有する成分の合計)、本発明の第1〜第6の様態のいずれかのガラス板の製造方法である。
本発明の第8の態様は、前記ガラス板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板に用いられる、本発明の第1〜第7の様態のいずれかのガラス板の製造方法である。
In a seventh aspect of the present invention, the glass plate has an R ′ 2 O content of 0 to 2.0% by mass (R ′ 2 O is Li 2 O, Na 2 O and K 2 O). The total of the components to be contained), and a method for producing a glass plate according to any one of the first to sixth aspects of the present invention.
The 8th aspect of this invention is a manufacturing method of the glass plate in any one of the 1st-7th aspect of this invention in which the said glass plate is used for the glass substrate for flat panel displays.
本発明の第9の態様は、前記清澄工程と前記成形工程との間に、熔融ガラスの成分を均質に攪拌する攪拌工程を含み、前記熔解工程では、前記熔融ガラスの熔解開始時の温度に比べて高い温度で前記熔融ガラスが前記清澄工程に供給され、前記清澄工程では、前記脱泡処理後の温度に比べて低い温度で前記熔融ガラスが前記攪拌工程に供給され、前記成形工程では、前記熔融ガラスの粘度η(poise)に関してlogη=4.3〜5.7となる温度で前記熔融ガラスが供給されて、板状ガラスに成形される、本発明の第1〜第8の様態のいずれかのガラス板の製造方法である。 A ninth aspect of the present invention includes an agitation step of homogeneously stirring the components of the molten glass between the clarification step and the molding step, and in the melting step, the temperature at the start of melting of the molten glass is set. The molten glass is supplied to the clarification step at a temperature higher than that, and in the clarification step, the molten glass is supplied to the stirring step at a temperature lower than the temperature after the defoaming treatment. With respect to the viscosity η (poise) of the molten glass, the molten glass is supplied at a temperature of log η = 4.3 to 5.7, and is formed into a sheet glass, according to the first to eighth aspects of the present invention. It is a manufacturing method of any glass plate.
上記形態のガラス板の製造方法は、ガラス板に残存する泡を効率よく低減することができる。 The manufacturing method of the glass plate of the said form can reduce the foam which remain | survives in a glass plate efficiently.
以下、本実施形態のガラス板の製造方法について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the glass plate of this embodiment is demonstrated.
(ガラス板の製造方法の全体概要)
図1は、本実施形態のガラス板の製造方法の工程図である。
ガラス板の製造方法は、熔解工程(ST1)と、清澄工程(ST2)と、均質化工程(ST3)と、供給工程(ST4)と、成形工程(ST5)と、徐冷工程(ST6)と、切断工程(ST7)と、を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス板は、納入先の業者に搬送される。
(Overall overview of glass plate manufacturing method)
FIG. 1 is a process diagram of a method for producing a glass plate of the present embodiment.
The glass plate manufacturing method includes a melting step (ST1), a refining step (ST2), a homogenizing step (ST3), a supplying step (ST4), a forming step (ST5), and a slow cooling step (ST6). And a cutting step (ST7). In addition, a plurality of glass plates that have a grinding process, a polishing process, a cleaning process, an inspection process, a packing process, and the like and are stacked in the packing process are conveyed to a supplier.
図2は、熔解工程(ST1)〜切断工程(ST7)を行うガラス基板製造装置を模式的に示す図である。当該装置は、図2に示すように、主に熔解装置200と、成形装置300と、切断装置400と、を有する。熔解装置200は、熔解槽201と、清澄槽202と、攪拌槽203と、ガラス供給管204,205,206と、を主に有する。なお、ガラス供給管204,205は、後述するように熔融ガラスMGを流す管であるとともに清澄機能を有するので、実質的に清澄槽でもある。以降では、ガラス供給管204を第1清澄槽204、清澄槽202を第2清澄槽202、ガラス供給管205を第3清澄槽205という。なお、熔解槽201以降、成形装置300までの各槽間を接続する第1清澄槽204,第3清澄槽205,ガラス供給管206および第2清澄槽202と攪拌槽203の本体部分は、白金あるいは白金合金管により構成されている。第1清澄槽204および第3清澄槽205は円筒形状もしくは、樋形状を成している。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a glass substrate manufacturing apparatus that performs the melting step (ST1) to the cutting step (ST7). As shown in FIG. 2, the apparatus mainly includes a
熔解工程(ST1)では、SnO2が清澄剤として添加されて熔解槽201内に供給されたガラス原料、すなわちSnO2を清澄剤として含むガラス原料を、少なくとも電極を用いた通電加熱により熔解することで、熔融ガラスを得る。さらに、電極を用いた通電加熱の他に、図示されない火焔を用いてガラス原料を熔解して熔融ガラスMGを得てもよい。通電加熱と火炎を用いたガラス原料の熔解を行う場合、具体的には、図示されない原料投入装置を用いてガラス原料は熔融ガラスMGの液面に分散させて供給される。ガラス原料は、火炎で高温となった気相により加熱されて徐々に熔解し、熔融ガラスMG中に溶ける。熔融ガラスMGは、通電加熱により昇温される。なお、熔解工程、あるいは熔解工程と清澄工程の間において、熔融ガラス中で酸素ガスによるバブリングを行ってもよい。なお、バブリングは、熔解工程の初期において行わないことが好ましい。これは、熔解工程の初期(例えば、熔融ガラスが1540℃未満の温度)では、熔解槽201において熔融ガラスMGに通電加熱をするとき、熔解槽201を構成するレンガなどの部材の電気抵抗よりも、ガラスの電気抵抗の方が大きいため、レンガなどの部材に電流が流れ易くなり、電極を用いた熔融ガラスMGへの通電加熱が困難となるためである。
In the melting step (ST1), a glass raw material to which SnO 2 is added as a clarifier and supplied into the
清澄工程(ST2)は、少なくとも第1清澄槽204、第2清澄槽202および第3清澄槽205において行われる。清澄工程では、第1清澄槽204内の熔融ガラスMGが昇温されることにより、熔融ガラスMG中に含まれるO2、CO2あるいはSO2等のガス成分を含んだ泡が、清澄剤であるSnO2の還元反応により生じたO2を吸収して成長し、熔融ガラスMGの液面に浮上して放出される。また、清澄工程では、熔融ガラスMGの温度の低下による泡中のガス成分の内圧が低下することと、SnO2の還元反応により得られたSnOが熔融ガラスMGの温度の低下によって酸化反応をすることにより、熔融ガラスMGに残存する泡中のO2等のガス成分が熔融ガラスMG中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、熔融ガラスMGの温度を調整することにより行われる。熔融ガラスMGの温度の調整は、第1清澄槽204、第2清澄槽202、第3清澄槽205の温度を調整することにより、行われる。各清澄槽の温度の調整は、管そのものへ電気を流す直接通電加熱、或いは、第1清澄槽204、第2清澄槽202、第3清澄槽205の周りに配置したヒータを用いて各槽を加熱する間接加熱、さらに、空冷、水冷のクーラによる間接冷却、第1清澄槽204、第2清澄槽202、第3清澄槽205のへのエアー吹きつけ、また水噴霧等のいずれかの加熱、冷却方法、或いは、これらの方法の組み合わせによって行われる。また、図2では、清澄を行う槽が、第1清澄槽204、第2清澄槽202、第3清澄槽205の3つの部分に分かれているが、さらに細分化されても当然よい。
本実施形態の熔融ガラスMGの温度の調整では、上述した方法の一つである直接通電加熱が用いられる。具体的には、第2清澄槽202に熔融ガラスMGを供給する第1清澄槽204に設けられた図示されない金属製フランジと、第2清澄槽202に設けられた図示されない金属製フランジとの間で電流を流し(図3中の矢印)、さらに、第2清澄槽202に設けられた図示されない金属製フランジと、この金属フランジに対して熔融ガラスMGの下流側の第2清澄槽202に設けられた図示されない金属製フランジとの間に電流を流す(図3中の矢印)ことにより熔融ガラスMGの温度が調整される。本実施形態では、金属製フランジ間の1つ目の領域と、金属製フランジ間の2つ目の領域に、別々の一定の電流を流して第1清澄槽204と第2清澄槽202を通電加熱することにより、熔融ガラスMGの温度を調整するが、この通電加熱は2つの領域の通電加熱による温度調整に限定されず、1つの領域の通電加熱を行って、あるいは、3つ以上の領域で通電加熱を行って、熔融ガラスMGの温度調整を行うこともできる。
均質化工程(ST3)では、第3清澄槽205を通って供給された攪拌槽203内の熔融ガラスMGを、スターラ203aを用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。攪拌槽203は2つ以上設けられてもよい。
供給工程(ST4)では、ガラス供給管206を通して熔融ガラスが成形装置300に供給される。
The clarification step (ST2) is performed in at least the
In the adjustment of the temperature of the molten glass MG of the present embodiment, direct current heating, which is one of the methods described above, is used. Specifically, between a metal flange (not shown) provided in the
In the homogenization step (ST3), the glass component is homogenized by stirring the molten glass MG in the
In the supply step (ST4), molten glass is supplied to the forming
成形装置300では、成形工程(ST5)及び徐冷工程(ST6)が行われる。
成形工程(ST5)では、熔融ガラスMGを板状ガラスGに成形し、板状ガラスGの流れを作る。本実施形態では、後述する成形体310を用いたオーバーフローダウンドロー法を用いる。徐冷工程(ST6)では、成形されて流れる板状ガラスGが、内部歪が生じないように冷却される。
切断工程(ST7)では、切断装置400において、成形装置300から供給された板状ガラスGを所定の長さに切断することで、ガラス板を得る。切断されたガラス板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス板が作製される。この後、ガラスの端面の研削、研磨およびガラス板の洗浄が行われ、さらに、泡等の欠点の有無が検査された後、検査合格品のガラス板が最終製品として梱包される。
In the
In the forming step (ST5), the molten glass MG is formed into a sheet glass G, and a flow of the sheet glass G is created. In this embodiment, an overflow down draw method using a molded
In the cutting step (ST7), the
(清澄工程)
図3は、清澄工程を行う装置構成を主に示す図である。清澄工程は、脱泡工程と吸収工程とを含む。脱泡工程では、熔融ガラスMGを1630℃以上に昇温させて、清澄剤であるSnO2に酸素を放出させ、この酸素を熔融ガラスMGの既存の泡Bに取り込ませ、既存の泡Bの泡径を拡大させる。これにより、熔融ガラスMGの温度上昇に起因した泡B内のガス成分の内圧上昇による泡径の拡大と、熔融ガラスMGの温度上昇に起因した熔融ガラスMGの粘性の低下との相乗効果により、泡Bの浮上速度が高まり、脱泡が促進する。
吸収処理では、脱泡処理とは逆に熔融ガラスMGの温度を低下させることにより、熔融ガラスMG中の泡B内の酸素を再び熔融ガラスMGに吸収させることと、熔融ガラスMGの温度低下により泡B内のガス成分の内圧を低下させることとの相乗効果により、泡径を縮小させ、熔融ガラスMG中に泡Bを消滅させる。なお、吸収工程では、1600℃から1500℃の温度範囲を、2℃/分以上の降温速度で熔融ガラスMGを降温させる。
(Clarification process)
FIG. 3 is a diagram mainly showing a device configuration for performing the refining process. The clarification step includes a defoaming step and an absorption step. In the defoaming step, the temperature of the molten glass MG is raised to 1630 ° C. or higher, oxygen is released to SnO 2 as a refining agent, and this oxygen is taken into the existing bubbles B of the molten glass MG. Increase the bubble diameter. Thereby, due to the synergistic effect of the expansion of the bubble diameter due to the internal pressure increase of the gas component in the bubble B due to the temperature increase of the molten glass MG and the decrease in the viscosity of the molten glass MG due to the temperature increase of the molten glass MG, The rising speed of the bubble B is increased, and defoaming is promoted.
In the absorption treatment, by reducing the temperature of the molten glass MG contrary to the defoaming treatment, the oxygen in the bubbles B in the molten glass MG is absorbed by the molten glass MG again, and the temperature of the molten glass MG is decreased. Due to the synergistic effect of reducing the internal pressure of the gas component in the bubbles B, the bubble diameter is reduced and the bubbles B disappear in the molten glass MG. In the absorption step, the temperature of the molten glass MG is lowered in a temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. at a temperature lowering rate of 2 ° C./min or more.
第1清澄槽204、第2清澄槽202及び第3清澄槽205は、上述した温度履歴を、熔融ガラスMGに与えることにより、熔融ガラスMGの脱泡と、泡Bの吸収を行う装置である。このため、第1清澄槽204、第2清澄槽202及び第3清澄槽205を目的の温度に加熱、冷却することができるような温度調節機能を有している。
第1清澄槽204、第2清澄槽202及び第3清澄槽205それぞれの温度調整は、各清澄槽そのものを通電する直接通電加熱、或いは、各槽周りに配置した図示されないヒータによる清澄槽の間接加熱、さらに、空冷、水冷のクーラによる間接冷却、各清澄槽へのエアー吹きつけ、水噴霧等のいずれか1つの方法を用いて、或いは、これらの方法の組み合わせを用いて行われる。
The
The temperature adjustment of each of the
図3にしたがって、より詳しく清澄を説明する。
熔解槽201で熔解され、ガラス原料の分解反応により生成した泡Bを多く含んだ液状の熔融ガラスMGが、第1清澄槽204に導入される。
第1清澄槽204では、第1清澄槽204の本体である白金あるいは白金合金管の加熱により熔融ガラスMGが1630℃以上まで加熱され、清澄剤の還元反応が促進されることにより、多量の酸素が熔融ガラスMGに放出される。熔融ガラスMG内の既存の泡Bは、熔融ガラスMGの温度上昇に起因した、泡B内のガス成分の圧力の上昇効果による泡径の拡大に、清澄剤の還元反応により放出された酸素が泡B内に拡散して入り込むことが重なって、この相乗効果により既存の泡Bの泡径が拡大する。なお、第1清澄槽204は、第2清澄槽202よりも管断面が小さく、かつ第2清澄槽202とは異なり上部開空間が気相の雰囲気空間を有していないため、言い換えると、第1清澄槽204では、熔融ガラスMGが第1清澄槽204の内側断面全体に充填されて流れるため、第2清澄槽202と比較して効率的に熔融ガラスMGの温度を上昇させることができる。つまり、第2清澄槽202内で熔融ガラスMGの温度を1630℃以上まで昇温するよりも、第1清澄槽204内で熔融ガラスMGの温度を1630℃以上まで昇温する方が、第2清澄槽202の加熱温度を低くできるので、第2清澄槽202を構成する白金合金の揮発や熔損を抑制するという観点から好ましい。
The clarification will be described in more detail with reference to FIG.
Liquid molten glass MG containing a large amount of bubbles B melted in
In the
続いて、この熔融ガラスMGが第2清澄槽202に導入される。
第2清澄槽202は、第1清澄槽204と異なり、第2清澄槽202内部の上部開空間が気相の雰囲気空間であり、熔融ガラスMG中の泡Bが熔融ガラスMGの液面に浮上して熔融ガラスMGの外に放出できるようになっている。
第2清澄槽202では、第2清澄槽202の本体である白金あるいは白金合金管の加熱により熔融ガラスMGは引き続き1630℃以上の高温に維持され、熔融ガラスMG中の泡Bは、第2清澄槽202の上方に向かって浮上して、熔融ガラスMGの液表面で破泡することにより熔融ガラスMGは脱泡される。特に、熔融ガラスMGが1630℃以上まで加熱されると(例えば1630〜1700℃になると)、SnO2は、還元反応を加速的に起こす。このとき、例えば、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用ガラス板を製造する場合、ガラスの粘度は、熔融ガラスMGの温度の上昇により、泡Bの浮上、脱泡に適した粘度(200〜800poise)になっている。
ここで、第2清澄槽202の上方の上部開空間で破泡、放出されたガス成分は、図示されない、ガス放出口より、第2清澄槽202外に放出される。第2清澄槽202において、泡Bの浮上、脱泡によって浮上速度の速い径の大きな泡Bが除去された熔融ガラスMGは、第3清澄槽205に導入される。
本実施形態では、例えば、図3に示すように、第2清澄槽202から第3清澄槽205においては本体を構成する白金あるいは白金合金管の長さ方向に延びる2つの異なる領域に別々に流す電流を制御することにより熔融ガラスMGの昇温が行われてもよい。また、清澄槽の本体を構成する白金あるいは白金合金管の長さ方向に延びる3つ以上の異なる領域に別々に流す電流を制御することにより熔融ガラスMGの昇温が行われてもよい。
このように、熔融ガラスMGの昇温が、清澄槽の異なる少なくとも2つの領域に別々に流す電流を制御することにより、行われることが、脱泡処理を効率よく行わせる点で好ましい。
Subsequently, the molten glass MG is introduced into the
Unlike the
In the
Here, the gas components broken and released in the upper open space above the
In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3, in the
As described above, it is preferable that the temperature rise of the molten glass MG is performed by controlling the currents separately supplied to at least two regions of the clarification tank in terms of efficiently performing the defoaming process.
第3清澄槽205では、第3清澄槽205の本体である白金あるいは白金合金管の冷却により、あるいは第3清澄槽205の加熱の程度を抑制することにより熔融ガラスMGは冷却される。この冷却により熔融ガラスMGの温度が下がるので、泡Bの浮上、脱泡は行われず、残存した小さな泡B内のガス成分の圧力は下がり、泡径は徐々に小さくなる。さらに、熔融ガラスMGの温度が1600℃以下になると、脱泡処理においてSnO2の還元反応で得られたSnOの一部は酸素を吸収して、SnO2に戻ろうとする。このため、泡B内のガス成分である酸素は、熔融ガラスMG中に再吸収され、泡Bはますます小さくなり、熔融ガラスMG中に吸収されて最終的に消失する。この時、熔融ガラスMGは、1600℃から1500℃の温度範囲で平均2℃/分以上、より好ましくは平均2.5℃/分以上の速度で冷却される。なお、第3清澄槽205は、第2清澄槽202よりも断面が小さいため、第2清澄槽202と比較して効率的に熔融ガラスMGを冷却させることができる。つまり、第2清澄槽202内で熔融ガラスMGの温度を冷却するよりも、第3清澄槽205内で熔融ガラスMGの温度を冷却する方が、降温速度を速くできる観点から好ましい。
In the
図3に示す例では、清澄工程を行う清澄槽は、第1清澄槽204、第2清澄槽202、及び第3清澄槽205の3つの部分に分かれているが、清澄槽はさらに細分化されても当然よい。清澄槽を細分化した方が、熔融ガラスMGの温度調整をより細かく行うことができる。特に、清澄槽を細分化することは、熔融ガラスMGの種類や熔解量を変更する場合、温度調整がし易い点で有利である。
また、上記説明では簡略化のために、第1清澄槽204では熔融ガラスMGが1630℃まで昇温され、第2清澄槽202では、熔融ガラスMGの泡Bの浮上、脱泡が行われ、第3清澄槽205では、熔融ガラスMGが熔融ガラスMGの降温により泡Bの吸収が行われるように、清澄槽毎に機能を分けて説明したが、清澄槽毎に機能が完全に分かれていなくてもよい。第2清澄槽202の長さ方向の途中までの部分が熔融ガラスMGを昇温させる構成としてもよく、第2清澄槽202の長さ方向の途中から第3清澄槽205の間を、熔融ガラスMGの降温を開始させる部分とするように構成することもできる。
本実施形態では、第1清澄槽204、第2清澄槽202、第3清澄槽205の表面温度、つまり熔融ガラスMGが接触しない清澄槽の外側の表面温度を測定して温度制御をすることにより溶融ガラスMGの昇温速度、降温速度を管理することができる。第1清澄槽204、第2清澄槽202及び第3清澄槽205の表面温度と、第1清澄槽204、第2清澄槽202及び第3清澄槽205の中を流れる熔融ガラスMGの平均温度(清澄槽内で温度分布を持つ熔融ガラスMGの温度の平均値)との関係を、コンピューターシミュレーションにより、清澄槽に供給する熔融ガラスMGの流速と温度の条件を用いて、予め算出することができる。このため、清澄槽の外側の測定された表面温度から、上記関係を用い昇温速度、降温速度を算出して昇温速度、降温速度を管理することができる。なお、熔融ガラスMGの流速は各装置の容積と、成形装置300に流入される単位時間当たりの熔融ガラスMGの量から算出することができる。また、熔融ガラスMGの温度は、ガラスの粘性と熱伝導度から算出することができる。
In the example shown in FIG. 3, the clarification tank that performs the clarification step is divided into three parts, a
Further, in the above description, for simplification, in the
In this embodiment, by controlling the temperature by measuring the surface temperature of the
このように、脱泡処理の後、熔融ガラスMGの温度を1600℃から1500℃の温度範囲を2℃/分以上の降温速度で降温させるのは、後述するように、最終製品であるガラス板内に残存する単位質量当たりの泡数を低減させるためである。ここでいう泡Bは、予め設定された泡の体積、例えば直径20μmの泡の体積と同等以上の体積を有する泡をいう。
なお、上記降温速度は、速いほどガラス板内に残存する泡数を低減できるが、この低減効果は上記降温速度の上昇に伴って小さくなっていく。上記降温速度は、3℃/分以上であることが好ましい。なお、上記降温速度の上限は特に設けられないが、ガラス板を工業的に製造する場合、以下の理由から、50℃/分が上限となる。
Thus, after the defoaming treatment, the temperature of the molten glass MG is lowered to a temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. at a temperature lowering rate of 2 ° C./min or more, as will be described later. This is to reduce the number of bubbles per unit mass remaining inside. The bubble B here refers to a bubble having a volume equal to or greater than a preset volume of the bubble, for example, a volume of a bubble having a diameter of 20 μm.
In addition, although the said temperature fall rate can shorten the number of bubbles which remain | survive in a glass plate, so that this reduction effect becomes small with the raise of the said temperature fall rate. The temperature lowering rate is preferably 3 ° C./min or more. In addition, although the upper limit of the said temperature fall rate is not specifically provided, when manufacturing a glass plate industrially, 50 degreeC / min becomes an upper limit for the following reasons.
すなわち、熔融ガラスMGの降温速度が速くなりすぎると熔融ガラスMGの泡B内の酸素が熔融ガラスMGへ再吸収される現象が阻害され、結果として、熔融ガラスMG中の泡Bそのものは減少しない可能性がある。また、ガラスの熱伝導度は高温でも20〜50W/(m・K)程度と小さいため、さらに、熔融ガラスMGの急激な冷却は特別な手段を取らない限り、第3清澄槽205の外側からしか冷却できないため、上記降温速度を速くした場合、第3清澄槽205の外表面近くの熔融ガラスMGのみが冷えてしまい、第3清澄槽205の中心部の熔融ガラスMGは高温のままに維持される。つまり、第3清澄槽205内において、熔融ガラスMGの外表面部分と中心部との間で温度差が大きくなってしまう。この場合、外表面部分の熔融ガラスMGの中から結晶が析出してしまうという問題が生じる。また、第3清澄槽205内において、熔融ガラスMGの外表面部分と中心部の間で熔融ガラスMGの温度差が大きくなった状態で熔融ガラスMGを攪拌すると、温度差の大きなガラスが混ざり合うので、泡Bが発生する他、ガラスの組成上、均質性を阻害し易くなる。また、熔融ガラスMGの降温速度を速くする為には、第3清澄槽205からの放熱を増やさなければならないので、第3清澄槽205の白金もしくは白金合金管の本体を支えるバックアップレンガ等の支持部材の厚さを薄くしなければならない。しかし、支持部材の厚さを薄くする分だけ、設備の強度が下がる。このため、ガラス板を工業的に製造する場合、熔融ガラスMGの降温速度をいたずらに速くすることは、上述したような問題を引き起こすのみであり、妥当とは言えない。
以上のことから、熔融ガラスMGの、1600℃から1500℃までの降温速度の上限は、50℃/分であることが好ましく、35℃/分であることがより好ましい。すなわち、本実施形態では、上記降温速度は、2℃/分〜50℃/分であることが好ましく、2.5℃/分〜50℃/分であることがより好ましく、3℃/分〜35℃/分であることがさらに好ましい。
That is, if the temperature drop rate of the molten glass MG becomes too fast, the phenomenon that oxygen in the bubbles B of the molten glass MG is reabsorbed by the molten glass MG is inhibited, and as a result, the bubbles B themselves in the molten glass MG do not decrease. there is a possibility. Moreover, since the thermal conductivity of the glass is as small as about 20 to 50 W / (m · K) even at high temperatures, the rapid cooling of the molten glass MG is performed from the outside of the
From the above, the upper limit of the cooling rate from 1600 ° C. to 1500 ° C. of the molten glass MG is preferably 50 ° C./min, and more preferably 35 ° C./min. That is, in the present embodiment, the temperature lowering rate is preferably 2 ° C./min to 50 ° C./min, more preferably 2.5 ° C./min to 50 ° C./min, and 3 ° C./min to More preferably, it is 35 ° C./min.
(成形工程)
図4は、成形工程及び切断工程を行う装置構成を主に示す図である。成形装置300は、成形炉340と徐冷炉350を含む。
成形炉340および徐冷炉350は、耐火レンガ等の耐火物で構成された図示されない炉壁に囲まれて構成されている。成形炉340は、徐冷炉350に対して鉛直上方に設けられている。成形炉340及び徐冷炉350の炉壁で囲まれた炉内部空間に、成形体310と、雰囲気仕切り部材320と、冷却ローラ330と、搬送ローラ350a〜350dと、が設けられている。
成形体310は、図2に示すガラス供給管206を通して熔解装置200から流れてくる熔融ガラスMGを板状ガラスGに成形する。成形体310に供給されるときの熔融ガラスは、粘度η(poise)に関してlogη=4.3〜5.7となる温度となっている。この熔融ガラスMGの温度は、ガラスの種類によって異なるが、例えば液晶ディスプレイ用ガラスであれば、1200〜1300℃である。これにより、成形装置300内で、鉛直下方の板状ガラスGの流れが作られる。成形体310は、耐火レンガ等によって構成された細長い構造体であり、図4に示すように断面が楔形状を成している。成形体310の上部には、熔融ガラスを導く流路となる供給溝312が設けられている。供給溝312は、成形装置300に設けられた供給口においてガラス供給管206と接続され、ガラス供給管206を通して流れてくる熔融ガラスMGは、供給溝312を伝って流れる。
供給溝312から溢れ出た熔融ガラスは、成形体310の両側の側壁の垂直壁面および傾斜壁面を伝わって流下する。側壁を流れた熔融ガラスは、図4に示す成形体310の下方端部313で合流し、1つの板状ガラスGが成形される。
(Molding process)
FIG. 4 is a diagram mainly showing an apparatus configuration for performing the molding process and the cutting process. The
The forming
The molded
The molten glass overflowing from the
(ガラス組成)
本実施形態のガラス板の製造方法により製造されるガラス板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適に用いられる。例えば、Li2O、Na2O、及びK2Oのいずれの成分も実質的に含有されていないか、あるいは、Li2O、Na2O、及びK2Oのいずれか少なくとも1つの成分が含有されているとしても、Li2O、Na2O、及びK2Oの内含有する成分の合計含有量が、2質量%以下であるガラス組成を有することが、本実施形態の効果を効率よく発揮する点で好ましい。ガラス組成は、以下に示すものが好適に例示される。
(a)SiO2:50〜70質量%、
(b)B2O3:5〜18質量%、
(c)Al2O3:10〜25質量%、
(d)MgO:0〜10質量%、
(e)CaO:0〜20質量%、
(f)SrO:0〜20質量%、
(g)BaO:0〜10質量%、
(h)RO:5〜20質量%(ただしRはMg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種であり、ROは、MgO、CaO、SrOおよびBaOのうち含有する成分の合計)、
(i)R’2O:0.1質量%を超え2.0質量%以下(ただしR’はLi、NaおよびKから選ばれる少なくとも1種であり、R’2OはLi2O、Na2O及びK2Oのうち含有する成分の合計)、
(j)SnO2、Fe2O3および酸化セリウムなどから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物を合計で0.05〜1.5質量%。
なお、上記(i),(j)の組成は必須ではないが、(i),(j)の組成を含むことができる。上記のガラスには、As2O3およびPbOを実質的に含まず、SnO2が含まれている。なお、環境問題の観点からは、Sb2O3も実質的に含まないことが好ましい。
また、(i)のR’2Oの含有が0質量%であっても構わない。
(Glass composition)
The glass plate manufactured by the manufacturing method of the glass plate of this embodiment is used suitably for the glass substrate for flat panel displays. For example, any component of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O is not substantially contained, or at least one component of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O is present Even if it is contained, the total content of the components contained in Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O has a glass composition of 2% by mass or less, so that the effect of the present embodiment is efficient. It is preferable in that it performs well. The glass composition is preferably exemplified as follows.
(A) SiO 2 : 50 to 70% by mass,
(B) B 2 O 3 : 5 to 18% by mass,
(C) Al 2 O 3 : 10 to 25% by mass,
(D) MgO: 0 to 10% by mass,
(E) CaO: 0 to 20% by mass,
(F) SrO: 0 to 20% by mass,
(G) BaO: 0 to 10% by mass,
(H) RO: 5 to 20% by mass (wherein R is at least one selected from Mg, Ca, Sr and Ba, and RO is the total of components contained in MgO, CaO, SrO and BaO),
(I) R ′ 2 O: more than 0.1% by mass and 2.0% by mass or less (where R ′ is at least one selected from Li, Na and K, and R ′ 2 O is Li 2 O, Na 2 O and the sum of the components contained in K 2 O),
(J) SnO 2, Fe 2
The compositions (i) and (j) are not essential, but the compositions (i) and (j) can be included. The glass is substantially free of As 2 O 3 and PbO and contains SnO 2 . From the viewpoint of environmental problems, it is preferable that Sb 2 O 3 is not substantially contained.
Moreover, the content of R ′ 2 O in (i) may be 0% by mass.
上述した成分に加え、本実施形態のガラス板は、ガラスの様々な物理的特性、熔融、清澄、および成形の特性を調節するために、様々な他の酸化物を含有しても差し支えない。そのような他の酸化物の例としては、以下に限られないが、TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、Y2O3、およびLa2O3が挙げられる。
また、本実施形態においては、SnO2はガラスを失透しやすくする成分であるため、清澄性を高めつつ失透を起こさせないためには、その含有率が0.01〜0.5質量%であることが好ましく、0.05〜0.3質量%であることがより好ましく、0.1〜0.3質量%であることがさらに好ましい。Fe2O3は、ガラスの赤外線吸収を高める成分であり、Fe2O3を含有させることで脱泡を促進することができる。しかし、Fe2O3はガラスの透過率を低下させる成分である。そのため、Fe2O3の含有量が多すぎると、ディスプレイ用ガラス基板には不適となる。以上のことから、上記金属酸化物にFe2O3を含む場合、上記Fe2O3は、清澄性を高めつつガラスの透過率の低下を抑制する観点から、その含有量が0.01〜0.1質量%であることが好ましく、0.01〜0.08質量%であることがより好ましい。また、清澄性を高めて短時間で脱泡工程を完了させ、吸収工程におけるSO2泡の発生も抑制するという観点からは、0.01〜0.5質量%のSnO2と0.01〜0.1質量%のFe2O3とを組み合わせて使用することが好ましい。
In addition to the components described above, the glass plate of this embodiment may contain various other oxides to adjust various physical properties, melting, fining, and forming properties of the glass. Examples of such other oxides include, but are not limited to, TiO 2 , MnO, ZnO, Nb 2 O 5 , MoO 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , Y 2 O 3 , and La 2. O 3 is mentioned.
In the present embodiment, since SnO 2 is a component for devitrified glass, in order not to cause devitrification while improving the clarity, the content of 0.01 to 0.5 mass% It is preferable that it is 0.05-0.3 mass%, and it is more preferable that it is 0.1-0.3 mass%. Fe 2 O 3 is a component that enhances infrared absorption of glass, and defoaming can be promoted by including Fe 2 O 3 . However, Fe 2 O 3 is a component that lowers the transmittance of glass. Therefore, if the content of Fe 2 O 3 is too large, the unsuitable for a glass substrate for a display. From the above, when containing Fe 2 O 3 in the metal oxide, the Fe 2 O 3, from the viewpoint of suppressing the decrease in transmittance of the glass while improving the clarity, 0.01 is the amount The content is preferably 0.1% by mass, and more preferably 0.01 to 0.08% by mass. Further, from the viewpoint of improving the clarity and completing the defoaming process in a short time, and also suppressing the generation of SO 2 foam in the absorption process, 0.01 to 0.5% by mass of SnO 2 and 0.01 to It is preferable to use in combination with 0.1% by mass of Fe 2 O 3 .
また、上記(i)のR’2Oはガラスから溶出してTFTの特性を劣化させ、また、ガラスの熱膨張係数を大きくして熱処理時に基板を破損するおそれのある成分であることから、液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ELディスプレイ用ガラス基板として適用する場合には、実質的に含まないことが好ましい。しかし、ガラス中に上記成分を敢えて特定量含有させることによって、TFTの特性の劣化を招くことなしに、ガラスの熱膨張を一定範囲内に抑制しつつ、ガラスの塩基性度を高め、価数変動する金属の酸化を容易にして、清澄性を発揮させることが可能である。また、R’2Oはガラスの電気比抵抗を下げ、熔解性を向上させることができる。そこで、R’2Oの含有率は0〜2.0質量%であることが好ましく、0.1質量%を超え1.0質量%以下であることがより好ましく、0.2〜0.5質量%がさらに好ましい。なお、Li2O,Na2Oは含有させずに、上記成分中でも、最もガラスから溶出してTFTの特性を劣化を生じ難いK2Oを含有させることが好ましい。K2Oの含有率は、0〜2.0質量%であることが好ましく、0.1〜1.0質量%がより好ましく、0.2〜0.5質量%がさらに好ましい。
In addition, since R ′ 2 O of (i) is a component that may be eluted from the glass to deteriorate the characteristics of the TFT, and increase the thermal expansion coefficient of the glass to damage the substrate during the heat treatment. When applied as a glass substrate for a liquid crystal display or a glass substrate for an organic EL display, it is preferably substantially not contained. However, by deliberately containing the above-mentioned components in the glass, the basicity of the glass is increased while the thermal expansion of the glass is suppressed within a certain range without deteriorating the characteristics of the TFT, and the valence is increased. It is possible to facilitate the oxidation of the fluctuating metal and exhibit clarity. Further, R ′ 2 O can lower the electrical specific resistance of the glass and improve the meltability. Therefore, the content of R ′ 2 O is preferably 0 to 2.0% by mass, more preferably more than 0.1% by mass and 1.0% by mass or less, and more preferably 0.2 to 0.5%. More preferred is mass%. Incidentally,
本実施形態のガラス板が、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等に用いられるガラス基板として好適に用いられるような特性を得るためには、熔融ガラスMGの清澄温度における粘度が、アルカリを多量に含有したガラス板などに比較して高くなるので、脱泡処理において泡浮上速度が遅くなりやすい。特に、低温ポリシリコン・TFTに用いられるガラス基板は歪点が高いことが求められるため、さらに熔融ガラスMGの清澄温度における粘度が高くなる。このため、例えば、歪点が680℃以上、特に歪点が690℃以上のガラスを製造する場合には、脱泡処理において泡の浮上速度がさらに遅くなりやすい。本実施形態のガラス板が、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等に用いられるガラス基板である場合、例えば、1630℃における粘性が130〜350poiseであることが好ましい。また、ガラス基板を構成するガラスは、ガラス粘度が102.5dP・sのときのガラス温度が、1550℃〜1680℃であると本発明が好適となり、1570℃〜1680℃の範囲であると本発明の効果が顕著となり、1590℃〜1680℃の範囲であると本発明の効果がより顕著となる。 In order to obtain the characteristics such that the glass plate of the present embodiment is suitably used as a glass substrate used in a liquid crystal display, an organic EL display or the like, the viscosity at the refining temperature of the molten glass MG contains a large amount of alkali. Since it becomes high compared with a glass plate etc., a bubble floating speed tends to become slow in a defoaming process. In particular, since the glass substrate used for the low-temperature polysilicon / TFT is required to have a high strain point, the viscosity at the refining temperature of the molten glass MG is further increased. For this reason, for example, when producing a glass having a strain point of 680 ° C. or higher, particularly a strain point of 690 ° C. or higher, the bubble rising speed tends to be further slowed in the defoaming treatment. When the glass plate of this embodiment is a glass substrate used for a liquid crystal display, an organic EL display, etc., it is preferable that the viscosity in 1630 degreeC is 130-350 poise, for example. The glass constituting the glass substrate preferably has a glass temperature of 1550 ° C. to 1680 ° C. when the glass viscosity is 10 2.5 dP · s, and is in the range of 1570 ° C. to 1680 ° C. The effect of the present invention becomes remarkable, and the effect of the present invention becomes more remarkable when it is in the range of 1590 ° C to 1680 ° C.
(熔融ガラスの温度履歴)
図5は、本実施形態における熔解工程から成形工程に至る温度履歴の一例を説明する図である。
本実施形態のガラス板の製造に用いるガラス原料は、目標とする化学組成となるように、種々の原料を秤量し、よく混ぜ合わせてガラス原料が作られる。その際、SnO2が清澄剤として所定量、ガラス原料に添加される。こうして作られるSnO2を含むガラス原料は、熔解槽201に投入されて少なくとも通電加熱により熔解されることで、熔融ガラスMGがつくられる。熔解槽201に投入されたガラス原料は、その成分の分解温度に達したところで分解し、ガラス化反応により、熔融ガラスMGとなる。熔融ガラスMGは熔解槽201を流れる間に、徐々に温度を上げながら、熔解槽201の底部近くから第1清澄槽204(ガラス供給管204)に進む。
このため、熔解槽201では、ガラス原料の投入された時点における温度T1から第1清澄槽204(ガラス供給管204)に進入する時点における温度T3まで、熔融ガラスMGの温度はなだらかに上昇する温度履歴を有する。なお、図5中、T1<T2<T3であるが、T2=T3あるいは、T2>T3であってもよく、少なくともT1<T3であればよい。なお、熔解工程直後の第1清澄槽204入り口における熔融ガラスの温度(T3)は、例えば1580℃であり、1560〜1620℃の範囲である。
(Temperature history of molten glass)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a temperature history from the melting process to the molding process in the present embodiment.
The glass raw material used for manufacture of the glass plate of this embodiment measures various raw materials so that it may become a target chemical composition, and mixes well, and a glass raw material is made. At that time, SnO 2 is added to the glass raw material in a predetermined amount as a fining agent. The glass raw material containing SnO 2 produced in this way is put into the
For this reason, in the
第1清澄槽204の図示されない金属製フランジと第2清澄槽202の図示されない金属製フランジとの間で一定の電流を流して第1清澄槽204の白金あるいは白金合金管を通電加熱することにより、さらに、第2清澄槽202の図示されない金属製フランジと第2清澄槽202の図示されない別の金属製フランジとの間で一定の電流を流して第2清澄槽202の白金あるいは白金合金を通電加熱することにより、第1清澄槽204に進入した熔融ガラスMGを、温度T3からSnO2が酸素を放出する温度T4(例えば1630℃以上であり、1630〜1700℃であることがより好ましく、1640〜1680℃であることがさらに好ましい)まで、急激に昇温し、さらに、第2清澄槽202に進入した熔融ガラスMGを、温度T4から温度T4と略同じ温度T5に維持する。つまり、温度T3<温度T4である。なお、温度T3〜温度T5における温度調節は、本実施形態では、各清澄槽を通電加熱する方式を用いるが、この方式には限定されない。例えば、各清澄槽周りに配置した図示されないヒータによる間接加熱を用いて上記温度調節が行われてもよい。
By passing a constant current between a metal flange (not shown) of the
このとき、熔融ガラスMGは1630℃以上に加熱されることにより、清澄剤であるSnO2の還元反応が促進される。これにより、多量の酸素が熔融ガラスMG中に放出される。熔融ガラスMG中の既存の泡Bは、熔融ガラスMGの温度上昇に起因した泡B内のガス成分の圧力の上昇効果による泡径の拡大に、上記清澄剤の還元反応により放出された酸素が泡B内に拡散して入ってくることが重なり、この相乗効果によって泡径が拡大する。
泡径の拡大した泡Bはストークスの法則に従って泡Bの浮上速度が速くなり、泡Bの浮上、破泡が促進される。
第2清澄槽202でも、熔融ガラスMGは引き続き、1630℃以上の高温に維持されるため、熔融ガラスMG中の泡Bは、熔融ガラスMGの液表面に浮上し、液表面で破泡することにより、熔融ガラスMGの脱泡が行われる。
At this time, the molten glass MG is heated to 1630 ° C. or more, whereby the reduction reaction of SnO 2 that is a fining agent is promoted. Thereby, a large amount of oxygen is released into the molten glass MG. In the existing bubble B in the molten glass MG, oxygen released by the reductive reaction of the clarifier is added to the expansion of the bubble diameter due to the effect of increasing the pressure of the gas component in the bubble B caused by the temperature increase of the molten glass MG. The diffusion of the bubbles into the bubbles B overlaps, and this synergistic effect increases the bubble diameter.
The bubble B having an enlarged bubble diameter has a faster rising speed of the bubble B according to Stokes' law, and the rising and breaking of the bubble B are promoted.
In the
脱泡処理は、図5中では、温度T3から熔融ガラスMGの温度が温度T4に上昇し、その後、温度T4と略同じ温度T5に維持される期間で行われる。図5中、T4とT5が略同じであるが、T4<T5であってもよいし、T4>T5であってもよい。
なお、熔融ガラスMGの温度が温度T4に達するのは、第1清澄槽204である例を挙げて説明したが、第2清澄槽202内であってもよい。
また、熔融ガラスMGが第1清澄槽204を流れるときの熔融ガラスの第1の最高温度は、第2清澄槽202内を流れるときの熔融ガラスMGの第2の最高温度と同等、あるいはそれより高いことが好ましい。これにより、熔融ガラスが第1清澄槽204から第2清澄槽202に移動するとき、熔融ガラスの温度は十分に高く、清澄剤の還元反応が生じる温度以上に維持されるので、第2清澄槽202は、熔融ガラスをさらに昇温するための加熱を要しない。このため、第2清澄槽202の加熱温度を従来よりも低く抑えることができる。したがって、白金あるいは白金合金で構成される第2清澄槽202から白金の揮発を抑制し、白金の揮発により清澄管内の内壁面に付着する白金結晶物などの異物が熔融ガラスMGに混入してできる欠陥、すなわち上記異物に起因する欠陥が少ないガラス板を製造することができる。熔融ガラスMGが第1清澄槽204を流れる途中で、熔融ガラスMGの温度は第1の最高温度に達することが好ましい。この場合、第1清澄槽204と第2清澄槽202との接続位置で熔融ガラスが第1の最高温度及び第2の最高温度に達する場合に比べて、第2清澄槽202の加熱温度は低くなるので、白金あるいは白金合金で構成される第2清澄槽202から白金の揮発をより容易に抑制することができる。
In FIG. 5, the defoaming process is performed during a period in which the temperature of the molten glass MG rises from the temperature T3 to the temperature T4 and is maintained at the temperature T5 that is substantially the same as the temperature T4. In FIG. 5, T4 and T5 are substantially the same, but T4 <T5 may be sufficient and T4> T5 may be sufficient.
In addition, although the temperature of the molten glass MG reached the temperature T4 has been described with reference to the example of the
The first highest temperature of the molten glass when the molten glass MG flows through the
次に、第2清澄槽202から第3清澄槽205に進んだ熔融ガラスMGは、残存する泡Bを吸収するため、温度T5から、温度T6(例えば、1600℃)を経て、温度T7(攪拌工程に適した温度であり、ガラス硝種と攪拌装置のタイプで異なるが、例えば、1500℃である。)まで、冷却される。
熔融ガラスMGの温度が低下することで、泡Bの浮上、脱泡が生じずに、熔融ガラスMGに残存した小泡中のガス成分の圧力も下がり、泡径はどんどん小さくなる。さらに熔融ガラスMGの温度が1600℃以下になると、SnO(SnO2の還元により得られたもの)の一部が酸素を吸収して、SnO2に戻ろうとする。このため、熔融ガラスMG中の残存する泡B内の酸素は、熔融ガラスMG中に再吸収され、小泡は一層小さくなる。この小泡は熔融ガラスMGに吸収されて、小泡は最終的に消滅する。
このSnOの酸化反応により泡B内のガス成分であるO2を吸収させる処理が、吸収処理であり、温度T5から温度T6を経て温度T7まで低下する期間に行われる。図5では、温度T5〜T6の降温速度が、温度T6〜T7の降温速度に比べて速いが、温度T5〜T6の降温速度が、温度T6〜T7の降温速度に比べて遅くてもよいし、同等であってもよい。少なくともこの吸収処理の間、熔融ガラスMGの温度が1600℃から1500℃の温度範囲を2℃/分以上の降温速度で降温されればよい。しかし、熔融ガラスMGがより高温状態にあるときの降温速度を大きくして、後述するSO2の拡散を早期に抑制して、泡B内に取り込まれるSO2を減少させる点で、温度T5〜T6の降温速度が、温度T6〜T7の降温速度に比べて速いことが好ましい。
また、温度T6〜T7の降温速度を温度T5〜T6の降温速度よりも遅くすることで、泡B内に取り込まれるSO2を減少させつつ、攪拌槽203に流入される熔融ガラスMGの第3清澄槽205(ガラス供給管205)内における、外側表面部分と中心部との間の温度差を小さくすることができる。
なお、ガラス板の生産性の向上と設備コスト削減の点から、吸収処理において、熔融ガラスMGが1500℃以下(具体的には、1500℃から成形工程に供給されるときの熔融ガラス温度までの範囲であり、例えば1500℃〜1300℃)である温度範囲における降温速度は、1600℃から1500℃の温度範囲における降温速度よりも速いことが好ましい。なお、このような熔融ガラスMGの温度制御を行う場合、成形工程に供給する熔融ガラスMGの量を調整する流量調整装置を設けることが好ましい。
また、泡B内に取り込まれるSO2を減少させつつ、成形工程に供給する熔融ガラスMGの量を、ガラス供給管206内の熔融ガラスMGの温度管理にて調整できる点で、吸収処理において、熔融ガラスMGが1500℃以下(具体的には、1500℃から成形工程に供給されるときの熔融ガラス温度までの範囲であり、例えば1500℃〜1300℃)である温度範囲における降温速度は、1600℃から1500℃の温度範囲における降温速度よりも遅いことが好ましい。これにより、ガラス供給管206を特別な形状に加工することや、ガラス供給管206以外に流量調整装置を設けることなしに、成形工程に流入される熔融ガラスMGの量は調整しやすくなる。また、成形工程に流入される熔融ガラスMGのガラス供給管206内における、外側表面部分と中心部との間の温度差を小さくすることができる。
Next, the molten glass MG that has advanced from the
As the temperature of the molten glass MG decreases, the bubbles B do not float and defoam, and the pressure of the gas components in the small bubbles remaining on the molten glass MG also decreases, and the bubble diameter becomes smaller. Further, when the temperature of the molten glass MG becomes 1600 ° C. or less, a part of SnO (obtained by reduction of SnO 2 ) absorbs oxygen and tries to return to SnO 2 . For this reason, the oxygen in the bubble B which remain | survives in the molten glass MG is reabsorbed in the molten glass MG, and a small bubble becomes still smaller. The small bubbles are absorbed by the molten glass MG, and the small bubbles eventually disappear.
The treatment for absorbing O 2 , which is a gas component in the bubbles B, by the oxidation reaction of SnO is an absorption treatment, and is performed during a period in which the temperature decreases from temperature T5 to temperature T7. In FIG. 5, the temperature decrease rate of the temperatures T5 to T6 is faster than the temperature decrease rate of the temperatures T6 to T7, but the temperature decrease rate of the temperatures T5 to T6 may be slower than the temperature decrease rate of the temperatures T6 to T7. , May be equivalent. At least during this absorption treatment, the temperature of the molten glass MG may be lowered in a temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. at a temperature lowering rate of 2 ° C./min or more. However, the temperature T5 is reduced in that the temperature drop rate when the molten glass MG is in a higher temperature state is increased, the diffusion of SO 2 described later is suppressed early, and the SO 2 taken into the bubbles B is reduced. It is preferable that the temperature decrease rate of T6 is faster than the temperature decrease rate of temperatures T6 to T7.
In addition, the third temperature of the molten glass MG that flows into the stirring
In addition, from the point of improvement of productivity of a glass plate and reduction of equipment costs, in the absorption process, the molten glass MG is 1500 ° C. or less (specifically, from 1500 ° C. to the molten glass temperature when supplied to the forming process). It is preferable that the temperature decrease rate in a temperature range that is a range, for example, 1500 ° C. to 1300 ° C. is faster than the temperature decrease rate in a temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. In addition, when performing temperature control of such molten glass MG, it is preferable to provide the flow volume adjustment apparatus which adjusts the quantity of molten glass MG supplied to a formation process.
In the absorption process, the amount of molten glass MG supplied to the molding process can be adjusted by controlling the temperature of the molten glass MG in the
上記吸収処理後、あるいは吸収処理の途中で、攪拌槽203に熔融ガラスMGは進入する。攪拌槽203は、熔融ガラスMG中の組成ムラを小さくして熔融ガラスMGを均質化する。なお、攪拌槽203において、上記吸収処理が継続して行われてもよい。この後、成形工程における成形に適した温度T8、例えば1200〜1300℃になるまで熔融ガラスMGは降温される。
After the absorption treatment or during the absorption treatment, the molten glass MG enters the stirring
上述したように、清澄工程と成形工程との間に、熔融ガラスMGの成分を均質に攪拌する攪拌工程を含む。清澄工程と成形工程との間にとは、撹拌工程が開始されるタイミングが、清澄工程が開始されるタイミングと成形工程が開始されるタイミングとの間にあることをいう。撹拌工程は、清澄工程の途中で開始されてもよく、清澄工程後に開始されてもよい。なお、図1において、清澄工程(ST2)および均質化工程(ST3)は、開始されるタイミングの早さの順に示される。熔解工程では、熔融ガラスMGの熔解開始時の温度T1に比べて高い温度T3で熔融ガラスMGが清澄工程に供給される。清澄工程では、温度T7に比べて低い温度で熔融ガラスMGが攪拌工程に供給される。攪拌工程では、粘度η(poise)に関してlogη=4.3〜5.7となる温度で熔融ガラスMGが成形工程に供給される。成形工程では、熔融ガラスMGの温度が、例えば、1200〜1300℃の状態で、熔融ガラスMGは板状ガラスに成形される。なお、ガラス板の液相粘度は、logη=4以上であることが好ましく、ガラス板の液相温度は、1050℃〜1270℃であることが好ましい。このような液相粘度及び液相温度とすることにより、成形方法としてオーバーフローダウンドロー法を適用することができる。 As above-mentioned, the stirring process which stirs uniformly the component of molten glass MG is included between a refining process and a formation process. Between the clarification step and the molding step means that the timing at which the stirring step is started is between the timing at which the clarification step is started and the timing at which the molding step is started. The stirring step may be started in the middle of the clarification step, or may be started after the clarification step. In FIG. 1, the clarification step (ST2) and the homogenization step (ST3) are shown in the order of the timing of starting. In the melting step, the molten glass MG is supplied to the clarification step at a temperature T3 that is higher than the temperature T1 at the start of melting the molten glass MG. In the clarification process, the molten glass MG is supplied to the stirring process at a temperature lower than the temperature T7. In the stirring step, molten glass MG is supplied to the forming step at a temperature at which log η = 4.3 to 5.7 with respect to the viscosity η (poise). In the forming step, the temperature of the molten glass MG is, for example, 1200 to 1300 ° C., and the molten glass MG is formed into a sheet glass. In addition, it is preferable that the liquid phase viscosity of a glass plate is log (eta) = 4 or more, and it is preferable that the liquid phase temperature of a glass plate is 1050 to 1270 degreeC. By setting such a liquid phase viscosity and a liquid phase temperature, an overflow down draw method can be applied as a molding method.
上述したように、脱泡処理後に行われる泡の吸収処理では、熔融ガラスMGが1600℃から1500℃の温度範囲で2℃/分以上の降温速度で降温される。これは以下説明する理由により行われる。
温度T3から温度T4に熔融ガラスMGを昇温して温度T5に至る期間、SnO2が酸素を放出して還元される温度である1600〜1630℃以上に熔融ガラスMGは昇温されるので、熔融ガラスMG内の泡Bに、SnO2が放出した酸素の取り込みが促進される他、高温になって熔融ガラスMG内に溶存するO2、CO2、SO2の拡散が促進されて、上記泡B内に熔融ガラスMG内に溶存するO2、CO2、SO2も取り込まれる。なお、熔融ガラスMG中へのガス成分の溶解度は、ガラス成分により変わるが、SO2の場合、アルカリ金属成分の含有量の多いガラスでは比較的溶解度が高いが、アルカリ金属成分を含まないか、含んでも少量である本実施形態のような液晶ディスプレイ用ガラス基板に用いるガラス板では熔融ガラスMG中に溶解できる溶解度は低い。液晶ディスプレイ用ガラス基板に用いるガラス板では、本来、ガラス原料として、人為的にはS(硫黄)成分を加えないが、原料中の不純物として、或いは、熔解槽201で用いる燃焼ガス(天然ガス、都市ガス、プロパンガス等)に、不純物として、微量に含まれている。このため、これらの不純物として含まれるS成分が、酸化されてSO2となり、熔融ガラスMGに含まれている泡B内に拡散して入り込む。SO2は再吸収されにくいので泡Bとして残る。この現象は、従来のAs2O3を清澄剤として使用していた時に比べ、非常に顕著に現れる。
SnO2を清澄剤として使用したガラス組成の場合、熔融ガラスMGの高温での保持時間が長くなるほど、熔融ガラスMG内の既存の泡B内へのSO2の拡散が促進する。これは、高温になってSO2の熔融ガラスMG中の拡散速度が速まり、泡B内へ進入し易くなったためであると考えられる。
なお、熔融ガラスMGの温度が1630℃以上の高温に保持される時間が長いと、熔融ガラスMGが還元されすぎてしまい、熔融ガラスMGの降温を行う際に、下記SO2泡が発生しやすくなる。他方、1630℃以上に保持する時間が短すぎると脱泡工程における脱泡が不十分になる。このため、熔融ガラスMGの温度を1630℃以上に保持する時間は、15分〜90分であることが好ましく、30分〜60分であることがより好ましい。
As described above, in the foam absorption process performed after the defoaming process, the molten glass MG is cooled at a temperature decreasing rate of 2 ° C./min or more in the temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. This is done for the reasons described below.
Since the temperature of the molten glass MG is increased from the temperature T3 to the temperature T4 and the temperature reaches the temperature T5, the molten glass MG is heated to 1600 to 1630 ° C. or higher, which is a temperature at which SnO 2 releases oxygen and is reduced. In addition to promoting the incorporation of oxygen released by SnO 2 into the bubbles B in the molten glass MG, the diffusion of O 2 , CO 2 and SO 2 dissolved in the molten glass MG at a high temperature is promoted. O 2 , CO 2 and SO 2 dissolved in the molten glass MG are also taken into the bubbles B. Although the solubility of the gas component in the molten glass MG varies depending on the glass component, in the case of SO 2 , the glass having a high content of the alkali metal component has a relatively high solubility, but does not contain an alkali metal component, The glass plate used for the glass substrate for a liquid crystal display as in the present embodiment, which is contained in a small amount, has a low solubility that can be dissolved in the molten glass MG. In a glass plate used for a glass substrate for a liquid crystal display, an S (sulfur) component is not added artificially as a glass raw material. However, a combustion gas (natural gas, used as an impurity in the raw material or in the
In the case of a glass composition using SnO 2 as a fining agent, the longer the holding time of the molten glass MG at a high temperature, the more the diffusion of SO 2 into the existing bubbles B in the molten glass MG is promoted. This is presumably because the diffusion rate of SO 2 in the molten glass MG increased as the temperature became high, and the bubble B easily entered.
If the temperature of the molten glass MG is kept at a high temperature of 1630 ° C. or higher, the molten glass MG is excessively reduced, and the following SO 2 bubbles are likely to be generated when the temperature of the molten glass MG is lowered. Become. On the other hand, if the time for maintaining the temperature at 1630 ° C. or higher is too short, defoaming in the defoaming step becomes insufficient. For this reason, it is preferable that the time which hold | maintains the temperature of molten glass MG at 1630 degreeC or more is 15 minutes-90 minutes, and it is more preferable that it is 30 minutes-60 minutes.
この後、温度T5から温度T7に熔融ガラスMGの降温を行うとき、SnO2の還元により得られたSnOが酸化反応により酸素を吸収して酸化しようとする。したがって、熔融ガラスMG内に残存する泡BにあるO2はSnOに吸収される。しかし、熔融ガラスMG中のSO2やCO2の、既存の泡B内への拡散は依然として維持される。このため、温度T5から温度T7の期間中における泡B内のガス成分は、温度T3から温度T5の期間中に比べてSO2,CO2の濃度が高い。特に、本実施形態で用いる熔融ガラスMGでは、アルカリ金属の含有量が少ない組成であるので、SO2の熔融ガラスMGにおける溶解度が小さい。このため、SO2がガスとして一旦泡Bに取り込まれると、このSO2は、吸収処理において熔融ガラスMG内に吸収されにくい。 Thereafter, when the temperature of the molten glass MG is lowered from the temperature T5 to the temperature T7, SnO obtained by the reduction of SnO 2 attempts to oxidize by absorbing oxygen through an oxidation reaction. Therefore, O 2 in the bubbles B remaining in the molten glass MG is absorbed by SnO. However, the diffusion of SO 2 and CO 2 in the molten glass MG into the existing bubbles B is still maintained. For this reason, the gas components in the bubbles B during the period from the temperature T5 to the temperature T7 have higher SO 2 and CO 2 concentrations than during the period from the temperature T3 to the temperature T5. In particular, the molten glass MG used in the present embodiment has a low alkali metal content, so that the solubility of SO 2 in the molten glass MG is small. Therefore, when the SO 2 is captured once bubbles B as a gas, the SO 2 is less likely to be absorbed in the molten glass MG in the absorption process.
以上、温度T5から温度T7の期間では、泡B内のO2はSnOの酸化反応によりSnOに吸収されるが、SO2,CO2の、既存の泡B内への拡散が依然として維持されるので、この期間を短期間にすることにより、SO2,CO2の、既存の泡B内への拡散を少なくし、泡Bの成長を抑制することができる。このため、温度T5から温度T7の吸収処理の期間中、熔融ガラスMGが1600℃から1500℃の温度範囲で2℃/分以上の降温速度で降温することにより、後述するようにガラス板中の泡数を抑制することができる。 As described above, in the period from the temperature T5 to the temperature T7, O 2 in the bubbles B is absorbed by SnO by the oxidation reaction of SnO, but diffusion of SO 2 and CO 2 into the existing bubbles B is still maintained. Therefore, by making this period short, the diffusion of SO 2 and CO 2 into the existing bubbles B can be reduced, and the growth of the bubbles B can be suppressed. For this reason, during the period of the absorption treatment from the temperature T5 to the temperature T7, the molten glass MG is cooled at a rate of temperature decrease of 2 ° C./min or more in the temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. The number of bubbles can be suppressed.
図6は、ガラス中の泡Bを再現した孔内に含有されるSO2の含有量の測定結果を示す図であり、ガラスの温度条件と温度維持時間に対するSO2の含有量の依存性を示す。図6中の黒丸の大きさが泡Bの大きさを示し、SO2の含有量を示す。
上記ガラスは、アルカリ金属の含有量が少ない上述した液晶用ディスプレイ用ガラス基板と同じガラス組成を有し、清澄剤としてSnO2を含有する。図6の測定結果は、具体的には以下のようなガラス組成を有する液晶用ディスプレイ用ガラス基板を用いた結果である。
SiO2:60質量%
Al2O3:19.5質量%
B2O3:10質量%
CaO:5.3質量%
SrO:5質量%
SnO2:0.2質量%
このガラス組成の熔融ガラスを板状に成形したガラス板に孔を人工的にあけ、孔をあけたガラス板を両側から酸素雰囲気中で、同種のガラス組成のガラス板で挟むことにより、O2が充填された孔を泡Bとして再現した。この孔を有するガラス板を、1200℃以上の温度と温度維持時間とを種々変えて熱処理し、孔内のSO2の含有量をガス分析により測定した。1200℃以上にガラス板を加熱するので、ガラス板は熔融状態となって、熔融ガラス内に残存する泡Bを再現することができる。
図6によると、略1500℃以上の温度でO2の充填された孔にSO2が含有されることがわかる。特に、高温になるほど、さらに温度維持時間が長くなるほど、SO2の含有量が増えることがわかる。これは、熔融状態となったガラス内に溶存するSO2の拡散が高温により促進され、孔に取り込まれることを意味する。
したがって、熔融ガラスMGは、脱泡処理後の吸収処理において、速やかに1500℃未満に降温されることが好ましく、本実施形態では、熔融ガラスMGは1600℃から1500℃の温度範囲で2℃/分以上の降温速度で降温される。
FIG. 6 is a diagram showing the measurement result of the content of SO 2 contained in the pores reproducing the bubbles B in the glass, and shows the dependence of the SO 2 content on the glass temperature condition and the temperature maintenance time. Show. The size of the black circle in FIG. 6 indicates the size of the bubble B, and the content of SO 2 .
The glass has the same glass composition as the above-described glass substrate for a liquid crystal display with a low alkali metal content, and contains SnO 2 as a fining agent. The measurement result of FIG. 6 is a result using the glass substrate for liquid crystal displays which has the following glass compositions specifically ,.
SiO 2 : 60% by mass
Al 2 O 3 : 19.5% by mass
B 2 O 3 : 10% by mass
CaO: 5.3 mass%
SrO: 5% by mass
SnO 2 : 0.2% by mass
Artificially pierced the molten glass of the glass composition on a glass plate and formed in a plate-shape, in an oxygen atmosphere glass plate perforated from both sides by interposing a glass plate of the glass composition of the same type, O 2 The holes filled with were reproduced as bubbles B. The glass plate having the holes was heat-treated at various temperatures of 1200 ° C. or higher and the temperature maintaining time, and the SO 2 content in the holes was measured by gas analysis. Since the glass plate is heated to 1200 ° C. or higher, the glass plate is in a molten state, and the bubbles B remaining in the molten glass can be reproduced.
According to FIG. 6, it can be seen that SO 2 is contained in the pores filled with O 2 at a temperature of about 1500 ° C. or higher. In particular, it can be seen that the SO 2 content increases as the temperature increases and as the temperature maintenance time increases. This means that the diffusion of SO 2 dissolved in the molten glass is promoted by the high temperature and taken into the holes.
Therefore, it is preferable that the molten glass MG is quickly cooled to less than 1500 ° C. in the absorption treatment after the defoaming treatment. In this embodiment, the molten glass MG is 2 ° C./2° C. in the temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. The temperature is lowered at a rate of more than a minute.
図7は、図5に示す熔融ガラスMGの温度履歴を模擬した実験炉でガラス板を作製したときの発生する泡レベルと降温速度の関係を示す測定結果を示す図である。降温速度は、1600℃から1500℃の温度範囲における平均速度である。作製したガラス板は、アルカリ金属の含有量が少ない液晶用ディスプレイ用ガラス基板と同じガラス組成を有し、清澄剤としてSnO2が用いられた。具体的には、図6と同様のガラス組成を有する液晶用ディスプレイ用ガラス基板を用いた。
降温速度が2℃/分未満では、泡レベルが急激に上昇することがわかる。なお、泡レベルとは、降温速度を10℃/分としたときの単位ガラス質量当たりの泡数を基準として、泡数がどの程度悪化するかを表す。例えば泡レベル3.0は、降温速度を10℃/分としたときの泡数に対して3倍の泡数を意味する。
図7によると、泡レベルを低くするには、降温速度を2℃/分以上にすればよいことがわかる。
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result showing a relationship between a bubble level generated when a glass plate is produced in an experimental furnace simulating the temperature history of the molten glass MG shown in FIG. 5 and a cooling rate. The temperature decreasing rate is an average rate in a temperature range of 1600 ° C to 1500 ° C. The produced glass plate had the same glass composition as the glass substrate for liquid crystal displays with a low alkali metal content, and SnO 2 was used as a fining agent. Specifically, a glass substrate for a liquid crystal display having the same glass composition as in FIG. 6 was used.
It can be seen that the bubble level rises sharply when the cooling rate is less than 2 ° C./min. In addition, a bubble level represents how much the number of bubbles deteriorates on the basis of the number of bubbles per unit glass mass when the temperature decrease rate is 10 ° C./min. For example, a foam level of 3.0 means a number of bubbles that is three times the number of bubbles when the cooling rate is 10 ° C./min.
According to FIG. 7, it can be seen that the temperature lowering rate should be 2 ° C./min or higher in order to lower the bubble level.
(実施例)
図8は、ガラス板を製造する装置を用いてガラス板を製造したときのガラス板内に存在する泡数と降温速度の関係を示す測定結果を示す図である。熔解工程、清澄工程、攪拌工程を経た後、オーバーフローダウンドロー法によってガラス基板を製造した。このとき、熔融ガラスMGの温度履歴は、降温速度を除いて図5に示す履歴をとった。降温速度とは、1600℃から1500℃の温度範囲における平均速度である。
作製したガラス板は、アルカリ金属の含有量が少ない液晶用ディスプレイ用ガラス基板と同じガラス組成を有し、清澄剤としてSnO2が用いられた。具体的には、図6と同様のガラス組成を有する液晶用ディスプレイ用ガラス基板を用いた。図8で示す泡レベルとは、降温速度を8.4℃/分としたときの単位質量当たりの泡数を基準として、泡数がどの程度悪化するかを表す。例えば泡レベル5.0は、降温速度を8.4℃/分としたときの泡数に対して5倍の泡数が含有されていることを意味する。降温速度が7.9℃/分の泡レベルは1.1であり、降温速度が4.9℃/分の泡レベルは1.6であり、降温速度が4.2℃/分の泡レベルは1.8であり、降温速度が3.0℃/分の泡レベルは1.8であった。他方、降温速度が1.8℃/分の泡レベルは3.0であり、降温速度が0.5℃/分の泡レベルは83であり、降温速度を8.4℃/分としたときの泡数に対して3倍以上の泡が含まれていた。
図8によると、降温速度が2℃/分未満では、泡数が急激に上昇することがわかる。したがって、熔融ガラスMGを1600℃から1500℃の温度範囲で2℃/分以上、好ましくは2.5℃/分以上の降温速度で降温されると、泡数が低減することがわかる。図8より、例えば降温速度が3℃/分〜8℃/分において泡数を低減する点でより有効であることがわかる。
なお、SiO2:60質量%、Al2O3:19.5質量%、B2O3:10質量%、CaO:5.3質量%、SrO:5質量%、SnO2:0.15質量%、Fe2O3:0.05質量%を有するガラス板では泡数が全体的に少量減少したものの、ほぼ同様の結果が得られた。また、SiO2:61質量%、Al2O3:19.5質量%、B2O3:10質量%、CaO:9質量%、SnO2:0.3質量%、R2O(Rは、Li,Na,Kの中の、ガラス板に含有する全成分):0.2質量%を有するガラス板(歪点700℃)の製造においても、上記と同様の結果が得られた。
(Example)
FIG. 8 is a diagram showing measurement results showing the relationship between the number of bubbles present in the glass plate and the temperature lowering rate when the glass plate is manufactured using an apparatus for manufacturing the glass plate. After passing through the melting step, the clarification step, and the stirring step, a glass substrate was produced by the overflow down draw method. At this time, the temperature history of the molten glass MG took the history shown in FIG. The temperature decrease rate is an average rate in a temperature range of 1600 ° C to 1500 ° C.
The produced glass plate had the same glass composition as the glass substrate for liquid crystal displays with a low alkali metal content, and SnO 2 was used as a fining agent. Specifically, a glass substrate for a liquid crystal display having the same glass composition as in FIG. 6 was used. The bubble level shown in FIG. 8 represents how much the number of bubbles deteriorates on the basis of the number of bubbles per unit mass when the cooling rate is 8.4 ° C./min. For example, a bubble level of 5.0 means that the number of bubbles is 5 times the number of bubbles when the cooling rate is 8.4 ° C./min. The bubble level with a temperature drop rate of 7.9 ° C./min is 1.1, the bubble level with a temperature drop rate of 4.9 ° C./min is 1.6, and the bubble level with a temperature drop rate of 4.2 ° C./min Was 1.8, and the bubble level at a cooling rate of 3.0 ° C./min was 1.8. On the other hand, when the cooling rate is 1.8 ° C./min, the bubble level is 3.0, the cooling rate is 0.5 ° C./min, the bubble level is 83, and the cooling rate is 8.4 ° C./min. The number of bubbles was more than 3 times the number of bubbles.
According to FIG. 8, it can be seen that the number of bubbles rapidly increases when the temperature lowering rate is less than 2 ° C./min. Therefore, it can be seen that the number of bubbles is reduced when the temperature of the molten glass MG is lowered at a temperature lowering rate of 2 ° C./min or more, preferably 2.5 ° C./min or more in the temperature range of 1600 ° C. to 1500 ° C. From FIG. 8, it can be seen that, for example, the temperature drop rate is more effective in reducing the number of bubbles at 3 ° C./min to 8 ° C./min.
Incidentally, SiO 2: 60 wt%, Al 2 O 3: 19.5 wt%, B 2 O 3: 10 wt%, CaO: 5.3 wt%, SrO: 5 wt%, SnO 2: 0.15 mass %, Fe 2 O 3 : 0.05% by mass, although the number of bubbles was reduced by a small amount as a whole, almost the same result was obtained. Further, SiO 2: 61 wt%, Al 2 O 3: 19.5 wt%, B 2 O 3: 10 wt%, CaO: 9 mass%, SnO 2: 0.3 wt%, R 2 O (R is , Li, Na, K, all components contained in the glass plate): In the production of a glass plate (strain point 700 ° C.) having 0.2% by mass, the same result as above was obtained.
以上のように、本実施形態によれば熔融ガラス中のSO2泡数を低減できるので、攪拌工程における攪拌翼回転によって発生するキャビテーションの核となる泡も低減することができ、結果としてガラス板中の泡数を低減することができる。この効果は、ガラス組成としてBaOやSrOの含有量が少ないガラス基板の製造方法において、より顕著となる。
より詳細には、ガラス組成として含有されるMgO、CaO、SrO、BaOは、炭酸塩として原料に添加されることが多く、その分解温度は、MgOが最も低く、CaO、SrO、BaOの順に高くなる。つまり、分解温度が高いほど、CO2を放出しはじめる温度が高い。上記のことからも明らかなように、脱泡処理の後に熔融ガラスMGが降温すると、分解温度が高いものほど高い温度でCO2を吸収しはじめる。例えば、BaOは1300℃近でCO2の吸収がはじまる。
しかし、ガラス組成として比較的高い温度領域でCO2の吸収がはじまるBaOやSrOの含有量が少ないガラス基板の製造では、CO2の吸収が、熔融ガラスMGの温度が低下してから、つまり熔融ガラスMGの粘度が高くなってからはじまる。ここで、CO2は熔融ガラスMGの粘度が低い方が、熔融ガラスMG中に速く拡散する。そのため、熔融ガラスMGの粘度が高くなってから(温度が低くなってから)CO2の吸収が始まるガラス基板の製造方法では、CO2が泡とし熔融ガラスMG中に残存しやすくなる。
本実施形態のように熔融ガラス中に泡のガス成分として存在するSO2を低減できれば、上述のようにCO2が残存しやすいガラス板の製造であっても、キャビテーションの核となる泡の発生も抑制することができ、結果として最終製品としてのガラス板中の泡数を低減することができる。以上のことから、本実施形態は、BaOの含有量が0〜1.0質量%のガラス基板の製造に好適であり、BaOを実質的に含有しないガラス基板の製造方法にさらに好適である。また、本実施形態は、SrOの含有量が0〜3.0質量%のガラス基板の製造に好適であり、SrOを実質的に含有しないガラス基板の製造方法にさらに好適である。
As described above, according to the present embodiment, since the number of SO 2 bubbles in the molten glass can be reduced, the bubbles that are the core of cavitation generated by the rotation of the stirring blade in the stirring step can also be reduced. As a result, the glass plate The number of bubbles inside can be reduced. This effect becomes more prominent in the method for producing a glass substrate having a low BaO or SrO content as a glass composition.
More specifically, MgO, CaO, SrO, and BaO contained as a glass composition are often added to the raw material as carbonates, and the decomposition temperature is lowest for MgO and higher in the order of CaO, SrO, and BaO. Become. That is, the higher the decomposition temperature, the higher the temperature at which CO 2 begins to be released. As apparent from the above, when the molten glass MG falls after the defoaming treatment, the higher the decomposition temperature, the higher the CO 2 begins to be absorbed. For example, BaO begins to absorb CO 2 near 1300 ° C.
However, in the production of a glass substrate with a low BaO or SrO content in which CO 2 absorption begins in a relatively high temperature range as a glass composition, CO 2 absorption occurs after the temperature of the molten glass MG decreases, that is, melted. It begins after the viscosity of glass MG is increased. Here, CO 2 diffuses faster in the molten glass MG when the viscosity of the molten glass MG is lower. Therefore, in the method for producing a glass substrate in which absorption of CO 2 starts after the viscosity of the molten glass MG increases (after the temperature decreases), CO 2 tends to remain in the molten glass MG as bubbles.
If SO 2 existing as a gas component of bubbles in the molten glass can be reduced as in this embodiment, generation of bubbles serving as the core of cavitation is produced even in the production of a glass plate in which CO 2 tends to remain as described above. As a result, the number of bubbles in the glass plate as the final product can be reduced. From the above, this embodiment is suitable for the production of a glass substrate having a BaO content of 0 to 1.0% by mass, and is further suitable for a method for producing a glass substrate that does not substantially contain BaO. In addition, this embodiment is suitable for producing a glass substrate having a SrO content of 0 to 3.0% by mass, and is further suitable for a method for producing a glass substrate that does not substantially contain SrO.
以上、本発明のガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 As mentioned above, although the manufacturing method of the glass substrate of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of this invention, you may make various improvement and a change. Of course.
200 熔解装置
201 熔解槽
202 清澄槽(第2清澄槽)
203 攪拌槽
203a スターラ
204 ガラス供給管(第1清澄槽)
205 ガラス供給管(第3清澄槽)
206 ガラス供給管
300 成形装置
310 成形体
312 供給溝
313 下方端部
320 雰囲気仕切り部材
330 冷却ローラ
350a〜350d 搬送ローラ
340 成形炉
350 徐冷炉
400 切断装置
200
203
205 Glass supply pipe (third clarification tank)
206
本発明の1つの態様は、ガラス板を製造するガラス板の製造方法である。当該方法は、清澄剤を含む熔融ガラスをつくる熔解工程と、前記熔融ガラスを昇温して前記清澄剤の還元反応により前記熔融ガラスに対して脱泡を行なう脱泡処理と、前記脱泡処理の後、前記熔融ガラスを降温して、前記清澄剤の酸化反応により前記熔融ガラスが含む泡の吸収を行なう吸収処理と、を含む清澄工程と、を含む。
前記吸収処理では、前記熔融ガラスに含まれる炭素あるいは硫黄成分の酸化ガスの拡散により、前記熔融ガラスの泡に前記酸化ガスが取り込まれることを抑制するように、前記熔融ガラスの降温速度を調整する。
One aspect of the present invention is a glass plate manufacturing method for manufacturing a glass plate. The method includes a melting step for producing a molten glass containing a fining agent, a defoaming treatment for raising the temperature of the molten glass and defoaming the molten glass by a reduction reaction of the fining agent, and the defoaming treatment. And a clarification step including an absorption treatment for lowering the temperature of the molten glass and absorbing bubbles contained in the molten glass by an oxidation reaction of the clarifier.
In the absorption treatment, the temperature drop rate of the molten glass is adjusted so as to prevent the oxidizing gas from being taken into the bubbles of the molten glass due to the diffusion of the oxidizing gas of carbon or sulfur component contained in the molten glass. .
その際、前記熔融ガラスの降温速度は、少なくとも前記熔融ガラスに含まれる炭素あるいは硫黄成分の酸化ガスの拡散により、前記熔融ガラスが含む泡に前記酸化ガスが取り込まれる現象が生じる温度領域において調整される、ことが好ましい。 At that time, the temperature drop rate of the molten glass is adjusted at least in a temperature range in which the oxidizing gas is taken into the bubbles contained in the molten glass due to diffusion of the oxidizing gas of carbon or sulfur component contained in the molten glass. It is preferable that
前記清澄工程は、少なくとも清澄槽と、前記清澄槽の、前記熔融ガラスの流れ方向の下流側の端と接続されたガラス供給管と、において行われ、前記ガラス供給管において、前記酸化ガスの拡散により、前記熔融ガラスの泡に前記酸化ガスが取り込まれることを抑制するように、前記熔融ガラスの降温速度を調整する、ことが好ましい。 The clarification step is performed in at least a clarification tank and a glass supply pipe connected to a downstream end of the clarification tank in the flow direction of the molten glass, and diffusion of the oxidizing gas in the glass supply pipe Thus, it is preferable to adjust the temperature drop rate of the molten glass so as to prevent the oxidizing gas from being taken into the bubbles of the molten glass.
また、前記清澄工程は、白金管あるいは白金合金管で行われ、前記熔融ガラスの温度は、前記白金管あるいは前記白金合金管の直接通電加熱により調整される、ことが好ましい。Moreover, it is preferable that the said clarification process is performed with a platinum tube or a platinum alloy tube, and the temperature of the said molten glass is adjusted by the direct current heating of the said platinum tube or the said platinum alloy tube.
前記吸収処理の開始時を含む初期段階の前記熔融ガラスの平均降温速度は、前記初期段階以降終了時までの前記熔融ガラスの平均降温速度に比べて速い、ことが好ましい。
前記吸収処理の後、前記熔融ガラスのガラス成分の均質化を開始する、ことが好ましい。
前記清澄剤は、酸化スズ及び酸化鉄の少なくとも一方を含む、ことが好ましい。
前記ガラス板は、R’2Oの含有量が0〜2.0質量%である(R’2OはLi2O、Na2O及びK2Oのうち含有する成分の合計)、ことが好ましい。
前記熔融ガラス中の前記硫黄成分は、ガラス原料に由来の成分である、ことが好ましい。
前記熔解工程は、燃焼ガスの火炎による加熱を用いて行なわれ、前記燃焼ガスは硫黄成分を含む、ことが好ましい。
前記ガラス板は、液晶ディスプレイ用ガラス基板又は有機ELディスプレイ用ガラス基板である、ことが好ましい。
前記ガラス板の歪点は、680℃以上である、ことが好ましい。
The average temperature drop rate of the molten glass at the initial stage including the start of the absorption treatment is preferably higher than the average temperature drop rate of the molten glass from the initial stage to the end.
It is preferable to start homogenization of the glass component of the molten glass after the absorption treatment.
The fining agent preferably contains at least one of tin oxide and iron oxide.
The glass plate has a content of R ′ 2 O of 0 to 2.0% by mass (R ′ 2 O is a total of components contained in Li 2 O, Na 2 O and K 2 O). preferable.
It is preferable that the sulfur component in the molten glass is a component derived from a glass raw material.
It is preferable that the melting step is performed using heating of a combustion gas by a flame, and the combustion gas contains a sulfur component.
The glass plate is preferably a glass substrate for liquid crystal display or a glass substrate for organic EL display.
The strain point of the glass plate is preferably 680 ° C. or higher.
上述した好ましい各形態を含む前記ガラス板の製造方法において、前記熔融ガラスの降温速度は、前記熔融ガラスの温度が1500℃以上の温度範囲で調整する、ことが好ましい。また、前記熔解工程では、通電加熱と火炎を用いたガラス原料の熔解を行うことが好ましい。前記熔解工程の直後に清澄工程が行われる第1清澄槽の入り口における前記熔融ガラスの温度は、1560〜1620℃の範囲であることが好ましい。また、前記清澄工程が行われる第1清澄槽に進入した前記熔融ガラスを、1640〜1680℃まで昇温する、ことが好ましい。また、前記ガラス板は、MgO、CaO、SrO、及びBaOの少なくとも1つを含み、前記MgO、CaO、SrO、及びBaOの少なくとも1つは、炭酸塩としてガラス原料に添加されることが好ましい。また、前記ガラス板におけるSrOの含有量は、0〜3.0質量%であることが好ましい。 In the manufacturing method of the said glass plate containing each preferable form mentioned above, it is preferable that the temperature fall rate of the said molten glass adjusts the temperature of the said molten glass in the temperature range of 1500 degreeC or more. Moreover, it is preferable to melt | dissolve the glass raw material using an electrical heating and a flame in the said melting process. The temperature of the molten glass at the entrance of the first clarification tank where the clarification process is performed immediately after the melting process is preferably in the range of 1560 to 1620 ° C. Moreover, it is preferable to heat up the said molten glass which entered the 1st clarification tank in which the said clarification process is performed to 1640-1680 degreeC. The glass plate preferably includes at least one of MgO, CaO, SrO, and BaO, and at least one of the MgO, CaO, SrO, and BaO is preferably added to the glass raw material as a carbonate. Moreover, it is preferable that content of SrO in the said glass plate is 0-3.0 mass%.
Claims (8)
SnO2を清澄剤として含むガラス原料を、少なくとも通電加熱により熔解して熔融ガラスをつくる熔解工程と、
前記熔融ガラスの温度を1630℃以上に昇温させることにより前記熔融ガラス中に泡を生成させて脱泡を行う脱泡処理と、前記脱泡処理の後、前記熔融ガラスを1600℃から1500℃の温度範囲で2℃/分以上の降温速度で降温させることにより、前記熔融ガラス中の泡を前記熔融ガラスに吸収させる吸収処理と、を含む清澄工程と、
前記清澄工程後の前記熔融ガラスを板状ガラスに成形する成形工程と、を含むことを特徴とするガラス板の製造方法。 A glass plate manufacturing method for manufacturing a glass plate,
A melting step of melting a glass raw material containing SnO 2 as a fining agent by at least electric heating to produce a molten glass;
The temperature of the molten glass is raised to 1630 ° C. or more to generate bubbles in the molten glass and defoaming, and after the defoaming treatment, the molten glass is heated from 1600 ° C. to 1500 ° C. A clarification step including an absorption treatment in which the molten glass absorbs bubbles in the molten glass by lowering the temperature at a temperature decreasing rate of 2 ° C./min or more in a temperature range of
And a forming step of forming the molten glass after the refining step into a plate-like glass.
前記清澄工程における前記熔融ガラスの昇温は、前記白金あるいは白金合金管の長さ方向に延びる少なくとも2つの異なる領域に別々に流す電流を制御することにより行われる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。 The clarification step is performed in a platinum or platinum alloy tube through which the molten glass flows.
The temperature rise of the molten glass in the clarification step is performed by controlling currents separately supplied to at least two different regions extending in the length direction of the platinum or platinum alloy tube. The manufacturing method of the glass plate of Claim 1.
前記熔解工程では、前記熔融ガラスの熔解開始時の温度に比べて高い温度で前記熔融ガラスが前記清澄工程に供給され、
前記清澄工程では、前記脱泡処理後の温度に比べて低い温度で前記熔融ガラスが前記撹拌工程に供給され、
前記成形工程では、前記熔融ガラスの粘度η(poise)に関してlogη=4.3〜5.7となる温度で前記熔融ガラスが供給されて、板状ガラスに成形される、請求項1〜7のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。 Between the clarification step and the forming step, including a stirring step of stirring the components of the molten glass homogeneously,
In the melting step, the molten glass is supplied to the clarification step at a temperature higher than the temperature at the start of melting of the molten glass,
In the clarification step, the molten glass is supplied to the stirring step at a temperature lower than the temperature after the defoaming treatment,
In the forming step, the molten glass is supplied at a temperature of log η = 4.3 to 5.7 with respect to the viscosity η (poise) of the molten glass, and is formed into a sheet glass. The manufacturing method of the glass plate of any one.
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