JP2017178693A - Glass substrate manufacturing method, and sheet glass manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板の製造方法、およびシートガラス製造装置に関する。 The present invention relates to a glass substrate manufacturing method and a sheet glass manufacturing apparatus.
熔融ガラスをシート状に成形する方法の1つとして、オーバーフローダウンドロー法が知られている。オーバーフローダウンドロー法では、成形体から熔融ガラスを溢れさせて成形体の両側の側面を流下させ、成形体の下端で合流することで得られるシートガラスの流れをつくる。シートガラスは、下方向に搬送されながら所望の温度プロファイルに従って徐冷され、所望のサイズに切断されることでガラス基板となる。成形および徐冷は、一般に、炉壁で囲まれた成型炉内で行われる。成型炉内の空間は、断熱性材料からなる仕切板によって上部空間と下部空間とに仕切られ、両空間の間での熱の移動が抑制されている。シートガラスは、上部空間で成形された後、下部空間に搬送されて徐冷が行われる(特許文献1)。 As one method for forming molten glass into a sheet, an overflow downdraw method is known. In the overflow down draw method, a molten glass is overflowed from the molded body, the side surfaces on both sides of the molded body are caused to flow down, and a flow of sheet glass is obtained by joining at the lower end of the molded body. The sheet glass is gradually cooled according to a desired temperature profile while being conveyed downward, and is cut into a desired size to become a glass substrate. Molding and slow cooling are generally performed in a molding furnace surrounded by a furnace wall. The space in the molding furnace is partitioned into an upper space and a lower space by a partition plate made of a heat insulating material, and heat transfer between both spaces is suppressed. After the sheet glass is formed in the upper space, it is conveyed to the lower space and gradually cooled (Patent Document 1).
ガラス基板は、ガラス基板の面内において板厚が均一であることが求められる。しかし、オーバーフローダウンドロー法を用いて作製したガラス基板に、板厚偏差が発生している場合がある。 The glass substrate is required to have a uniform thickness in the plane of the glass substrate. However, a thickness deviation may occur in a glass substrate manufactured using the overflow downdraw method.
本発明は、ガラス基板に板厚偏差が発生することを抑制できるガラス基板の製造方法およびシートガラス製造装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method and sheet glass manufacturing apparatus of a glass substrate which can suppress that plate | board thickness deviation generate | occur | produces in a glass substrate.
本発明は、下記(1)〜(6)を提供する。
(1)ガラス基板の製造方法であって、
成形炉内の上部空間で、オーバーフローダウンドロー法を用いてシートガラスの流れをつくる成形工程と、
前記シートガラスの流れ方向に、前記上部空間を含む第1の空間と仕切板で仕切られた第2の空間で、前記シートガラスを冷却する冷却工程と、を備え、
前記仕切板によって作られたスリットを通過させるよう前記シートガラスを搬送し、
前記スリットに接する前記仕切板の端部において、前記スリットを通過する気体の流れを抑制するために、前記仕切板と前記シートガラスとの間の雰囲気の温度が均一になるよう温度調整を行うことを特徴とするガラス基板の製造方法。
The present invention provides the following (1) to (6).
(1) A method for producing a glass substrate,
In the upper space in the molding furnace, a molding process that creates a flow of sheet glass using the overflow downdraw method,
A cooling step of cooling the sheet glass in a first space including the upper space and a second space partitioned by a partition plate in the flow direction of the sheet glass;
Conveying the sheet glass to pass through the slit made by the partition plate,
In order to suppress the flow of gas passing through the slit at the end of the partition plate in contact with the slit, temperature adjustment is performed so that the temperature of the atmosphere between the partition plate and the sheet glass is uniform. A method for producing a glass substrate, comprising:
(2)前記仕切板は、前記スリットに接する端部に、前記シートガラスの厚さ方向を向く第1の端部、および、前記シートガラスの厚さ方向と直交する幅方向を向く第2の端部を有し、
前記温度調整は、前記第1の端部または前記第2の端部において行われる、前記(1)に記載のガラス基板の製造方法。
(2) The partition plate has a first end portion facing the thickness direction of the sheet glass at an end portion in contact with the slit, and a second direction facing a width direction orthogonal to the thickness direction of the sheet glass. Has an end,
The said temperature adjustment is a manufacturing method of the glass substrate as described in said (1) performed in the said 1st edge part or the said 2nd edge part.
(3)前記スリットに接する前記仕切板の端部のうち、前記シートガラスの厚さ方向を向く第1の端部において、前記シートガラスの厚さ方向と直交する幅方向に沿った位置ごとに前記温度調整を行う、前記(1)または前記(2)に記載のガラス基板の製造方法。 (3) Of the end portions of the partition plate in contact with the slit, in the first end portion facing the thickness direction of the sheet glass, for each position along the width direction orthogonal to the thickness direction of the sheet glass. The method for producing a glass substrate according to (1) or (2), wherein the temperature adjustment is performed.
(4)前記スリットと接する前記仕切板の端部の表面または内部空間に配置されたヒータを用いて前記温度調整を行う、前記(1)から前記(3)のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。 (4) The glass according to any one of (1) to (3), wherein the temperature adjustment is performed using a heater disposed on a surface of an end portion of the partition plate in contact with the slit or an internal space. A method for manufacturing a substrate.
(5)前記仕切板は、前記シートガラスの流れ方向に前記上部空間と隣接する下部空間を前記第2の空間として、前記第2の空間を、前記上部空間と一致する第1の空間と仕切る部材である、前記(1)から前記(4)のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。 (5) The partition plate partitions the second space from the first space that coincides with the upper space, with the lower space adjacent to the upper space in the flow direction of the sheet glass as the second space. The method for producing a glass substrate according to any one of (1) to (4), wherein the glass substrate is a member.
(6)成形炉内の上部空間で、オーバーフローダウンドロー法を用いてシートガラスの流れをつくる成形部と、
前記シートガラスの流れ方向に、前記上部空間を含む第1の空間と仕切板で仕切られた第2の空間で、前記シートガラスを冷却する冷却部と、を備え、
前記仕切板によって作られたスリットを通る搬送経路に沿って前記シートガラスを搬送し、
前記スリットに接する前記仕切板の端部には、前記スリットを通過する気体の流れを抑制するために、前記仕切板と前記シートガラスとの間の雰囲気の温度が均一になるよう温度調整を行う調整装置が設けられていることを特徴とするシートガラス製造装置。
(6) In the upper space in the molding furnace, a molding part that creates a flow of sheet glass using the overflow downdraw method;
A cooling unit that cools the sheet glass in a first space including the upper space and a second space partitioned by a partition plate in the flow direction of the sheet glass;
Conveying the sheet glass along a conveyance path passing through a slit made by the partition plate,
At the end of the partition plate in contact with the slit, temperature adjustment is performed so that the temperature of the atmosphere between the partition plate and the sheet glass is uniform in order to suppress the flow of gas passing through the slit. An apparatus for producing sheet glass, characterized in that an adjusting device is provided.
本発明によれば、オーバーフローダウンドロー法で作製されたガラス基板に板厚偏差が発生することを抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that plate | board thickness deviation generate | occur | produces in the glass substrate produced with the overflow downdraw method.
以下、本実施形態のガラス基板の製造方法、およびシートガラス製造装置について説明する。
(ガラス基板の製造方法の全体概要)
図1は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。ガラス基板の製造方法は、熔解工程(ST1)、清澄工程(ST2)、均質化工程(ST3)、供給工程(ST4)、成形工程(ST5)、徐冷工程(ST6)、および、切断工程(ST7)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、梱包工程等を有してもよい。製造されたガラス基板は、必要に応じて梱包工程で積層され、納入先の業者に搬送される。
Hereinafter, the manufacturing method of the glass substrate of this embodiment and a sheet glass manufacturing apparatus are demonstrated.
(Overall overview of glass substrate manufacturing method)
Drawing 1 is a figure showing an example of a process of a manufacturing method of a glass substrate of this embodiment. The glass substrate manufacturing method includes a melting step (ST1), a clarification step (ST2), a homogenization step (ST3), a supply step (ST4), a molding step (ST5), a slow cooling step (ST6), and a cutting step ( ST7) is mainly included. In addition, a grinding process, a polishing process, a cleaning process, an inspection process, a packing process, and the like may be included. The manufactured glass substrate is laminated in a packing process as necessary, and is transported to a supplier.
熔解工程(ST1)では、ガラス原料を加熱することにより熔融ガラスを作る。
清澄工程(ST2)では、熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれる酸素、CO2あるいはSO2を含んだ泡が発生する。この泡が熔融ガラス中に含まれる清澄剤(酸化スズ等)の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して放出される。その後、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。
In the melting step (ST1), molten glass is made by heating the glass raw material.
In the clarification step (ST2), the molten glass is heated to generate bubbles containing oxygen, CO 2 or SO 2 contained in the molten glass. This bubble grows by absorbing oxygen generated by the reduction reaction of the clarifying agent (tin oxide or the like) contained in the molten glass, and floats on the liquid surface of the molten glass and is released. Thereafter, in the clarification step, by reducing the temperature of the molten glass, the reducing substance obtained by the reduction reaction of the clarifier undergoes an oxidation reaction. Thereby, gas components, such as oxygen in the bubble which remain | survives in molten glass, are reabsorbed in molten glass, and a bubble lose | disappears.
均質化工程(ST3)では、スターラを用いて熔融ガラスを撹拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。均質化工程は、後述する撹拌槽において行われる。
供給工程(ST4)では、撹拌された熔融ガラスが成形装置に供給される。
In the homogenization step (ST3), the glass component is homogenized by stirring the molten glass using a stirrer. Thereby, the composition unevenness of the glass which is a cause of striae or the like can be reduced. A homogenization process is performed in the stirring tank mentioned later.
In the supplying step (ST4), the stirred molten glass is supplied to the molding apparatus.
成形工程(ST5)及び徐冷工程(ST6)は、成形装置で行われる。
成形工程(ST5)では、熔融ガラスをシートガラスに成形し、シートガラスの流れを作る。成形には、オーバーフローダウンドロー法が用いられる。
徐冷工程(ST6)では、成形されて流れるシートガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。
切断工程(ST7)では、徐冷後のシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス基板を得る。切断されたガラス基板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作られる。なお、切断工程(ST7)は、ガラス基板の製造方法において、必須の工程ではなく、この場合、シートガラスは、本実施形態で製造されるガラス基板とされる。そのようなガラス基板として、例えば、ロール状に巻き取られた長尺状のシートガラスが挙げられる。
The molding step (ST5) and the slow cooling step (ST6) are performed by a molding apparatus.
In the forming step (ST5), the molten glass is formed into a sheet glass to make a flow of the sheet glass. An overflow downdraw method is used for molding.
In the slow cooling step (ST6), the sheet glass that has been formed and flowed is cooled to a desired thickness, so that internal distortion does not occur and warpage does not occur.
In the cutting step (ST7), the sheet glass after slow cooling is cut into a predetermined length to obtain a plate-like glass substrate. The cut glass substrate is further cut into a predetermined size to produce a glass substrate having a target size. In addition, a cutting process (ST7) is not an indispensable process in the manufacturing method of a glass substrate, and sheet glass is made into the glass substrate manufactured by this embodiment in this case. As such a glass substrate, elongate sheet glass wound up by roll shape is mentioned, for example.
図2は、本実施形態における熔解工程(ST1)〜切断工程(ST7)を行うガラス基板の製造装置の概略図である。ガラス基板の製造装置は、図2に示すように、主に熔解装置100と、成形装置200と、切断装置300と、を有する。熔解装置100は、熔解槽101と、清澄管102と、撹拌槽103と、移送管104、105と、ガラス供給管106と、を有する。
図2に示す熔解槽101には、図示されないバーナー等の加熱手段が設けられている。熔解槽には清澄剤が添加されたガラス原料が投入され、熔解工程(ST1)が行われる。熔解槽101で熔融した熔融ガラスは、移送管104を介して清澄管102に供給される。
清澄管102では、熔融ガラスMGの温度を調整して、清澄剤の酸化還元反応を利用して熔融ガラスの清澄工程(ST2)が行われる。具体的には、清澄管102内の熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれる酸素、CO2あるいはSO2を含んだ泡が、清澄剤の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して気相空間に放出される。その後、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄後の熔融ガラスは、移送管105を介して撹拌槽103に供給される。
撹拌槽103では、撹拌子103aによって熔融ガラスが撹拌されて均質化工程(ST3)が行われる。撹拌槽103で均質化された熔融ガラスは、ガラス供給管106を介して成形装置200に供給される(供給工程ST4)。
成形装置200では、オーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスからシートガラスSGが成形され(成形工程ST5)、徐冷される(徐冷工程ST6)。
切断装置300では、シートガラスSGから切り出された板状のガラス基板が形成される(切断工程ST7)。
FIG. 2 is a schematic view of a glass substrate manufacturing apparatus that performs the melting step (ST1) to the cutting step (ST7) in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the glass substrate manufacturing apparatus mainly includes a
The
In the
In the stirring
In the forming
In the
次に、成形装置200の詳細な構成について説明する。
Next, a detailed configuration of the
(成形装置)
図3は成形装置200を示す概略図であり、図4は図3のIV−IV矢視断面図である。成形装置200は、本実施形態のシートガラス製造装置である。
(Molding equipment)
FIG. 3 is a schematic view showing the
成形装置200の炉壁203(成形炉)、仕切板260、261は、酸化被膜が形成されたSiC部材、耐火レンガ、耐火断熱レンガ、ファイバー系断熱材等の耐火物、及びステンレスなどの金属の組み合わせにより形成されている。仕切板260、261はいずれも、1対の板状部材である。図3、図4に示すように、成形装置200の内部空間は、仕切板260によって、成形室201(上部空間)と、成形室201の下部の徐冷室202(下部空間)とに区分けされている。成形室201では成形工程(ST5)が行われ、徐冷室202では徐冷工程(ST6)が行われる。仕切板261は、徐冷室202内を、鉛直方向に複数の空間に区分けするよう、複数の位置に配置されている。徐冷室202は、最も上段に位置する仕切板261によって、第1徐冷室202Aと、第2徐冷室202Bとに区分けされている。
仕切板260、261の少なくとも1つには、仕切板260とシートガラスSGとの間の雰囲気の温度調整を行う調整装置290(図5参照)が設けられている。調整装置290が設けられた仕切板より上方に位置する空間は第1の空間であり、調整装置290が設けられた仕切板より下方に位置する空間は第2の空間である。調整装置290の具体的な説明は後で行う。
The furnace wall 203 (molding furnace) and the
At least one of the
図4に示すように、成形室201および徐冷室202は、炉壁203によって外部空間と区画されている。
成形室201には、成形体210が設けられている。成形室201には、雰囲気及び成形体210、成形体210を流下する熔融ガラスMGを加熱するためのヒータ216が設けられている。
成形体210には、図2に示すガラス供給管106を通して熔解装置100から熔融ガラスが供給される。なお、ガラス供給管106は白金族金属等からなり、通電により加熱され、ガラス供給管106から成形体210に供給される熔融ガラスの温度・粘度を調整することができる。
As shown in FIG. 4, the
A
Molten glass is supplied from the
成形体210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、上端から下端に向かって幅が狭くなる鉛直断面楔形状を成している。成形体210の上部には、熔融ガラスMGを導く流路となる溝212が設けられている。溝212は、ガラス供給管106と接続され、ガラス供給管106を通して流れてくる熔融ガラスMGは、溝212を伝って流れる。溝212の深さは、熔融ガラスMGの流れの下流ほど浅くなっている。溝212を流れる熔融ガラスMGは溝212から溢れ出し、成形体210の両側の側壁を伝わって流下し、成形体210の下方端部213で合流し、融合して鉛直下方に流下する。これにより、成形装置200内で成形体210から鉛直下方に向かうシートガラスSGが作られる。シートガラスSGは、成形装置200内の搬送経路に沿って鉛直下方に搬送される。搬送経路上には後述するスリットが位置しており、シートガラスSGは、スリットを通過するよう搬送される。
なお、成形体210の下方端部213の直下におけるシートガラスSGの温度は、105.7〜107.5poiseの粘度に相当する温度であり、例えば1000〜1130℃である。
成形体210の長さ方向の両端部には、ガイド部材214、215が設けられている。ガイド部材214、215は、溝212から溢れ出す熔融ガラスが成形体210の両端の方向(図3の左右方向)に溢れ出すのを抑制する。ガイド部材214、215は、例えば白金族金属等からなる。
The formed
In addition, the temperature of the sheet glass SG just under the
成形室201内には、成形室201内を加熱するヒータ216が設けられている。成形室201内の温度は、ヒータ216により、成形体210から流下される熔融ガラスが充分に低粘度に保たれる所定の温度範囲内に調整されている。
A
仕切板260は、成形体210の下方端部213の下方近傍に設けられている。1対の仕切板260は、シートガラスSGの厚さ方向の両側(図4の左側および右側)に設けられており、シートガラスSGの厚さ方向に、シートガラスSGが通過する間隔を空けて配置され、スリットを形成している。スリットの間隔は、シートガラスSGの厚さよりも充分に大きく、例えば200mmである。仕切板260は、成形装置200の内部空間を仕切ることにより、仕切板260の上方の成形室201と下方の第1徐冷室202Aとの間の熱の移動を遮断する。
The
徐冷室202Aには、1対の冷却ローラ230と、冷却装置240が設けられている。
冷却ローラ230および冷却装置240は、仕切板260の下方に設けられている。
1対の冷却ローラ230は、図3、図4に示すように、シートガラスSGを厚さ方向の両側から挟持して下方に引っ張るように、シートガラスSGの厚さ方向の両側に設けられている。冷却ローラ230は、シートガラスSGの幅方向両端部を、約1014.5poise以上の粘度に相当する温度以下の温度に低下するように、冷却する。冷却ローラ230は中空であり、内部に冷却媒体(例えば空気等)が供給されることにより急冷されている。
冷却ローラ230はシートガラスSGの幅方向(図3の左右方向)に移動可能に設けられている。冷却ローラ230によるシートガラスSGの冷却位置を調整することで、シートガラスSGの幅を調整することができる。シートガラスSGの幅を調整することにより、成形体210から流下される熔融ガラスの幅(図3の左右方向の長さ)を調整することができる。
The
The cooling
As shown in FIGS. 3 and 4, the pair of cooling
The cooling
冷却装置240は、シートガラスSGの幅方向の中央部を、軟化点より高い温度から、徐冷点近傍まで冷却する。ここで、シートガラスSGの中央部とは、シートガラス成形後に切断される対象を除く領域であり、シートガラスSGの板厚が均一となるように製造される領域である。冷却装置240は、例えば上下方向に3段のユニットからなり、上段ユニットでシートガラスSGを軟化点近傍まで急冷し、中段ユニットおよび下段ユニットでシートガラスを緩やかに冷却することで、シートガラスSGを徐冷点近傍まで冷却する。冷却装置240は、シートガラスSGの幅方向の中央部を、約109.0poise以上の粘度に相当する温度以下の温度に低下するように、冷却する。
The
第2徐冷室202Bは、最も上段に設けられた仕切板261により第1徐冷室202Aと仕切られている。第2徐冷室202Bの内部空間は、鉛直方向に間隔を空けて設けられた仕切板261によって複数の区画Ca〜Cfに区分けされている。なお、本実施形態においては、第2徐冷室202B内が6つの区画Ca〜Cfに区分けされている例について説明するが、区画の数は任意である。仕切板261はいずれも、シートガラスSGの厚さ方向の両側(図4の左側および右側)に設けられており、シートガラスSGの厚さ方向に、シートガラスSGが通過する間隔を空けて配置され、スリットを形成している。
The second
第2徐冷室202Bの区画Ca〜Cfには、それぞれ搬送部材250と、温度調整装置251と、が設けられている。
第1徐冷室202A及び第2徐冷室202Bでは、上記冷却ローラ230、冷却装置240および温度調整装置251により、シートガラスSGが、予め設計された温度プロファイルに対応した温度分布を持つように、冷却する。徐冷室202で冷却されたシートガラスSGは、徐冷室202の下部に設けられた切断装置300によって切断される。
A
In the first
粘性領域では、例えば、シートガラスSGの幅方向の端部の温度が中央領域の温度より低く、且つ、中央領域の温度が均一になるような温度プロファイル(第1プロファイル)に設計される。これにより、幅方向の収縮を抑えつつ、シートガラスSGの板厚を均一にすることができる。
粘弾性領域では、例えば、シートガラスSGの温度が中央部から端部に向かって幅方向に漸減するような温度プロファイル(第2プロファイル)に設計される。
ガラス歪点の近傍の温度領域では、シートガラスSGの幅方向の端部の温度と中央部の温度とが略均一になるような温度プロファイルに設計される。
上記の設計された温度プロファイルに従うようにシートガラスSGの温度を管理することにより、シートガラスSGの反り及び歪(残留応力)を低減することができる。なお、シートガラスSGの中央領域は、板厚を均一にする対象の部分を含む領域であり、シートガラスSGの端部は、製造後に切断される対象の部分を含む領域である。
In the viscous region, for example, the temperature profile (first profile) is designed such that the temperature of the end in the width direction of the sheet glass SG is lower than the temperature of the central region and the temperature of the central region is uniform. Thereby, the plate | board thickness of the sheet glass SG can be made uniform, suppressing the shrinkage | contraction of the width direction.
In the viscoelastic region, for example, a temperature profile (second profile) is designed such that the temperature of the sheet glass SG gradually decreases in the width direction from the center toward the end.
In the temperature region in the vicinity of the glass strain point, the temperature profile is designed such that the temperature at the end in the width direction of the sheet glass SG and the temperature at the center are substantially uniform.
By managing the temperature of the sheet glass SG so as to follow the above-described designed temperature profile, the warp and distortion (residual stress) of the sheet glass SG can be reduced. In addition, the center area | region of the sheet glass SG is an area | region including the target part which makes plate | board thickness uniform, and the edge part of the sheet glass SG is an area | region including the target part cut | disconnected after manufacture.
図5〜図8を参照しながら、調整装置290について説明する。
以下、調整装置290が仕切板260に設けられている場合を例に説明するが、調整装置290は、仕切板260、261のうち少なくともいずれか1つに設けることができる。
The adjusting
Hereinafter, although the case where the adjusting
図5(a)は、従来の仕切板の端部を示す図である。また、図5(b)は、調整装置290が設けられた仕切板260の端部260aを示す図である。図5(a)および図5(b)には、1対の仕切板260によって形成されるスリットのうち、シートガラスSGと一方の側の仕切板260との間の隙間Sが示されている。
調整装置290は、スリットを通過する気体の流れを抑制するために、仕切板260とシートガラスSGとの間の雰囲気の温度が均一になるよう温度調整を行う装置である。上述のように、成形室201および徐冷室202Aではそれぞれ温度調整が行われるとともに、仕切板260により成形室201と徐冷室202Aの間で熱の移動が遮断されているため、成形室201と徐冷室202Aとの間には温度差が生じている。ここで、従来の成形装置では、徐冷室202Aでは、シートガラスSGによって暖められた空気がシートガラスSGの表面に沿って上昇するため、図5(a)に示されるように、スリットを通過する上昇気流Aが流れている。上昇気流Aは、成形室201内を循環するように流れ、そのうちの一部は、炉壁203を通過して成形室201の外側に排出されるが、殆どの部分は、隙間Sを通過して徐冷室202A内に流れ、スリットを通過する下降気流Bが流れている。下降気流Bは、図示されるように、シートガラスSGから、上昇気流Aが流れる位置よりもシートガラスSGの厚さ方向に離れた位置で流れていると考えられる。このように、上昇気流Aおよび下降気流Bがスリットを通過することに起因して、シートガラスSGの表面に厚さのムラが発生し、ガラス基板において板厚偏差が生じることがわかった。板厚偏差は、ガラス基板の面内における板厚の変動をいう。そして、スリットを通過する上昇気流Aおよび下降気流Bの流れは、スリット内の雰囲気の温度が均一になるよう温度調整されることで抑制されることがわかった。このため、本実施形態では、仕切板260の端部260aに調整装置290が設けられている。調整装置290は、図示される例において、スリット内の雰囲気を加熱するヒータである。以下、ヒータを例にして、調整装置290を説明する。本実施形態では、ヒータ290を用いてスリット内の雰囲気の温度が均一になるように加熱することで、成形室201と徐冷室202Aとの間に温度差が存在していても、スリットを通過する上昇気流Aおよび下降気流Bの流れが抑制される。スリット内の雰囲気の温度が均一であるとは、隙間S内の雰囲気温度がシートガラスSGの板厚方向にわたって均一であることをいい、例えば、隙間S内の雰囲気の最高温度と最低温度との温度差が100度以下であることをいう。上記した気流抑制効果は、均一な温度になるよう加熱されたスリット内の雰囲気が、成形室201と徐冷室202Aとの間での気体の移動を遮断するヒートシールとして機能することによって得られると考えられる。
Fig.5 (a) is a figure which shows the edge part of the conventional partition plate. FIG. 5B is a diagram showing an
The adjusting
ヒータ290には、例えば、通電されることで発熱する発熱体をセラミック材料中に有するセラミックヒータを用いることができる。セラミック材料は、例えば、ジルコニア、アルミナ等である。ヒータの形状は、図5(b)に示される例では、仕切板260の端部260aの端面において、シートガラスSGが延在する方向と平行な方向に延在する板状であるが、特に制限されない。例えば、一方向に延びる棒状あるいは管状の形状であってもよい。棒状あるいは管状のヒータは、仕切板260の端部260aにおいて、例えば、シートガラスSGの幅方向に沿って延びるよう配置される。これらのヒータは、例えば接着剤等を用いて、260の端部260aの表面に固定される。1枚の仕切板260に設けられるヒータ290の数は、制限されず、1個であってもよく、2個以上であってもよい。
As the
ヒータ290は、図5(b)に示されるように、スリットと接する仕切板260の端部260aの表面に設けられていてもよく、図6に示されるように、端部260aの内部空間260bに配置されていてもよい。図6は、調整装置290の配置態様の変形例を示す図であり、仕切板260の断面を示している。内部空間260bは、図6に示す例では、仕切板260の端部260aにおいてシートガラスSG側に開放されているが、仕切板260の内部で閉塞する空間であってもよい。内部空間260bは、例えば切削加工等によって仕切板260内に形成される。
As shown in FIG. 5B, the
スリット内の雰囲気は、ヒータを用いて温度が均一になるよう加熱される。具体的には、仕切板260の端部260aとシートガラスSGとの温度差が小さくなるよう、スリット内の雰囲気は加熱されることが好ましい。仕切板260の端部260aとシートガラスSGとの温度差は、0度になることが最も好ましいが、例えば、仕切板260の端部260aとシートガラスSGとの温度差は、100度以内、より好ましくは50度以内、さらに好ましくは30度以内となるよう調整される。
The atmosphere in the slit is heated using a heater so that the temperature becomes uniform. Specifically, the atmosphere in the slit is preferably heated so that the temperature difference between the
また、1枚の仕切板260に複数のヒータ290を設ける場合、例えば、図7に示されるように、仕切板260の端部260aのうち、シートガラスSGとシートガラスSGの厚さ方向に対向する部分(第1の端部)に、シートガラスSGの幅方向に沿って複数のヒータ290を配置することができる。図7は、ヒータ290の配置態様の別の変形例を示す図であって、シートガラスSGの流れ方向から見た図である。図7において、スリットの間隔は誇張して示されている。ヒータ290は、図示されるように幅方向に互いに接して配置されてもよく、互いに間隔をあけて配置されてもよい。このような配置態様のヒータ290を用いた温度調整は、シートガラスSGの幅方向に沿った位置ごとに行うことが好ましい。スリットを通過する気流のうち、上昇気流は、シートガラスSGの幅方向の温度分布と対応するように、シートガラスSGの幅方向に沿った流速の分布を有しており、例えば、シートガラスSGの幅方向領域のうち最も温度が高い領域において、上昇気流の流速は最も大きい。このため、複数のヒータを用いて、シートガラスSGの幅方向に沿った位置ごとに温度調整を行う。例えば、上昇気流の温度分布に応じて、上昇気流の流速の大きい位置と対応する位置にあるヒータの発熱量を大きくし、上昇気流の流速の小さい位置と対応する位置にあるヒータの発熱量を小さくする温度調整を行う。シートガラスSGの厚さのムラは、スリットを通過する気流のシートガラスSGの幅方向に沿った流速分布に起因して生じ、この結果、シートガラスSGの幅方向と対応するガラス基板の方向に板厚が変動しやすいことがわかった。このため、シートガラスSGの幅方向に沿った位置ごとに温度調整を行って、スリット内の雰囲気温度をシートガラスSGの幅方向にわたって均一にする。これにより、スリットを通過する気流をシートガラスSGの幅方向にわたって抑制でき、ガラス基板の幅方向における板厚偏差の発生を抑制することができる。なお、下降気流の流速分布に関しては、上昇気流ほどに、シートガラスSGの幅方向の温度分布との相関性はないと考えられるが、上昇気流の流速分布と合わせて下降気流の流速分布を考慮して、温度調整を行うことがより好ましい。
Moreover, when providing the
なお、仕切板260は、1対の板状部材に代えて、図8に示されるように、シートガラスSGの幅方向に閉塞したスリットが形成された1枚の部材で構成されてもよい。図8は、ヒータ290の配置態様の別の変形例を示す図であって、シートガラスSGの流れ方向から見た図である。図8において、スリットの間隔は誇張して示されている。この場合に、ヒータ290は、仕切板260の端部260aのうち、シートガラスSGの厚さ方向と直交する方向を向く端部(第2の端部)に設けられてもよい。この場合に、さらに、仕切板260の端部260aにおいて、シートガラスSGの厚さ方向を向く部分(第1の端部)に設けられてもよい。
In addition, instead of a pair of plate-like members, the
調整装置290は、ヒータに限定されず、冷却装置であってもよい。例えば、図7に示される例において、ヒータの代わりに冷却装置を設けるとともに、上昇気流の温度分布に応じて、上昇気流の流速の小さい位置と対応する位置にある冷却装置の冷却量を大きくし、上昇気流の流速の大きい位置と対応する位置にある冷却装置の冷却量を小さくするあるいは冷却を行わない温度調整を行う。このような温度調整を行った場合も、スリット内の雰囲気温度をシートガラスSGの幅方向にわたって均一にすることができる。
The adjusting
本実施形態によれば、スリットに接する仕切板の端部に設けた調整装置を用いて、仕切板とシートガラスとの間の雰囲気の温度が均一になるよう温度調整を行うことで、スリットを通過する気体の流れが抑制され、オーバーフローダウンドロー法で作製されたガラス基板に板厚偏差が発生することを抑制できる。 According to the present embodiment, by using the adjustment device provided at the end of the partition plate in contact with the slit, by adjusting the temperature so that the temperature of the atmosphere between the partition plate and the sheet glass is uniform, the slit is The flow of the passing gas is suppressed, and it is possible to suppress the occurrence of a plate thickness deviation in the glass substrate manufactured by the overflow downdraw method.
以上、本発明のガラス基板の製造方法およびシートガラス製造装置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。 The glass substrate manufacturing method and sheet glass manufacturing apparatus of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
本実施形態で製造されるガラス基板には、歪点や徐冷点が高く良好な寸法安定性を有する無アルカリのボロアルミノシリケートガラスあるいはアルカリ微量含有ガラスが用いられる。 For the glass substrate produced in the present embodiment, an alkali-free boroaluminosilicate glass or a glass containing a trace amount of alkali having a high strain point and slow cooling point and good dimensional stability is used.
本実施形態が適用されるガラス基板は、例えば以下の組成を含む無アルカリガラスからなる。
SiO2:56−65質量%
Al2O3:15−19質量%
B2O3:8−13質量%
MgO:1−3質量%
CaO:4−7質量%
SrO:1−4質量%
BaO:0−2質量%
Na2O:0−1質量%
K2O:0−1質量%
As2O3:0−1質量%
Sb2O3:0−1質量%
SnO2:0−1質量%
Fe2O3:0−1質量%
ZrO2:0−1質量%
The glass substrate to which this embodiment is applied is made of an alkali-free glass having the following composition, for example.
SiO 2: 56-65% by weight
Al 2 O 3 : 15-19% by mass
B 2 O 3: 8-13 wt%
MgO: 1-3% by mass
CaO: 4-7% by mass
SrO: 1-4% by mass
BaO: 0-2 mass%
Na 2 O: 0-1% by mass
K 2 O: 0-1 wt%
As 2 O 3 : 0-1% by mass
Sb 2 O 3: 0-1 wt%
SnO 2 : 0-1% by mass
Fe 2 O 3 : 0-1% by mass
ZrO 2 : 0-1% by mass
本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を含むディスプレイ用ガラス基板に好適である。IGZO(インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素)等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板及びLTPS(低温度ポリシリコン)半導体を使用したLTPSディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、本実施形態で製造されるガラス基板は、アルカリ金属酸化物の含有量が極めて少ないことが求められる液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、有機ELディスプレイ用ガラス基板にも好適である。言い換えると、本実施形態のガラス基板の製造方法およびシートガラス製造装置は、ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適であり、特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適である。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、カバーガラス、磁気ディスク用ガラス、太陽電池用ガラス基板などにも適用することが可能である。
The glass substrate manufactured by this embodiment is suitable for the glass substrate for a display containing the glass substrate for flat panel displays. It is suitable for an oxide semiconductor display glass substrate using an oxide semiconductor such as IGZO (indium, gallium, zinc, oxygen) and an LTPS display glass substrate using an LTPS (low temperature polysilicon) semiconductor. Moreover, the glass substrate manufactured by this embodiment is suitable for the glass substrate for liquid crystal displays by which it is calculated | required that content of an alkali metal oxide is very small. Moreover, it is suitable also for the glass substrate for organic EL displays. In other words, the glass substrate manufacturing method and sheet glass manufacturing apparatus of the present embodiment are suitable for manufacturing a glass substrate for display, and particularly suitable for manufacturing a glass substrate for liquid crystal display.
Moreover, the glass substrate manufactured by this embodiment is applicable also to a cover glass, the glass for magnetic discs, the glass substrate for solar cells, etc.
200 成形装置(シートガラス製造装置)
201 成型室(上部空間)
202 徐冷室(下部区間)
203、204 炉壁
260,261 仕切板
290 調整装置
200 Forming device (sheet glass manufacturing device)
201 Molding room (upper space)
202 Slow cooling room (lower section)
203, 204
Claims (6)
成形炉内の上部空間で、オーバーフローダウンドロー法を用いてシートガラスの流れをつくる成形工程と、
前記シートガラスの流れ方向に、前記上部空間を含む第1の空間と仕切板で仕切られた第2の空間で、前記シートガラスを冷却する冷却工程と、を備え、
前記仕切板によって作られたスリットを通過させるよう前記シートガラスを搬送し、
前記スリットに接する前記仕切板の端部において、前記スリットを通過する気体の流れを抑制するために、前記仕切板と前記シートガラスとの間の雰囲気の温度が均一になるよう温度調整を行うことを特徴とするガラス基板の製造方法。 A method of manufacturing a glass substrate,
In the upper space in the molding furnace, a molding process that creates a flow of sheet glass using the overflow downdraw method,
A cooling step of cooling the sheet glass in a first space including the upper space and a second space partitioned by a partition plate in the flow direction of the sheet glass;
Conveying the sheet glass to pass through the slit made by the partition plate,
In order to suppress the flow of gas passing through the slit at the end of the partition plate in contact with the slit, temperature adjustment is performed so that the temperature of the atmosphere between the partition plate and the sheet glass is uniform. A method for producing a glass substrate, comprising:
前記温度調整は、前記第1の端部または前記第2の端部において行われる、請求項1に記載のガラス基板の製造方法。 The partition plate has a first end facing the thickness direction of the sheet glass and an end facing the width direction orthogonal to the thickness direction of the sheet glass at an end contacting the slit. Have
The said temperature adjustment is a manufacturing method of the glass substrate of Claim 1 performed in the said 1st edge part or the said 2nd edge part.
前記シートガラスの流れ方向に、前記上部空間を含む第1の空間と仕切板で仕切られた第2の空間で、前記シートガラスを冷却する冷却部と、を備え、
前記仕切板によって作られたスリットを通る搬送経路に沿って前記シートガラスを搬送し、
前記スリットに接する前記仕切板の端部には、前記スリットを通過する気体の流れを抑制するために、前記仕切板と前記シートガラスとの間の雰囲気の温度が均一になるよう温度調整を行う調整装置が設けられていることを特徴とするシートガラス製造装置。 In the upper space in the molding furnace, a molding part that creates a flow of sheet glass using the overflow downdraw method,
A cooling unit that cools the sheet glass in a first space including the upper space and a second space partitioned by a partition plate in the flow direction of the sheet glass;
Conveying the sheet glass along a conveyance path passing through a slit made by the partition plate,
At the end of the partition plate in contact with the slit, temperature adjustment is performed so that the temperature of the atmosphere between the partition plate and the sheet glass is uniform in order to suppress the flow of gas passing through the slit. An apparatus for producing sheet glass, characterized in that an adjusting device is provided.
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