JP2017178731A - ガラス板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ガラス板の製造装置の耐用年数を延ばすとともに、高温耐久性を向上させるガラス板の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス板の製造方法は、ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、前記熔融ガラスから前記ガラス板を成形する成形工程と、を備える。前記供給工程を行う供給装置は、前記移送管を加熱する加熱部と、前記移送管の外側に備えられ、前記移送管の外側の領域を、前記移送管の長手方向に区分けする漏ガラス遮断板と、を有する。【選択図】図3

Description

本発明は、成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法に関する。
近年、フラットパネルディスプレイ(以下、FPDという)の分野では、表示画像の高精細化の進展に伴って、FPD用ガラス板に対する品質要求は益々厳しくなってきている。特に、画素のピッチズレの原因となるディスプレイパネル製造時に生じるガラス板の熱収縮を抑制するために、ガラス板を従来よりさらに高温で成形し、熔融ガラスがより高温になる傾向にある。
熔融ガラスが高温になると、例えば、白金又は白金合金で構成された移送管に通電用のフランジ電極を設けて移送管を通電加熱するが(特許文献1)、通電加熱に使用する電極をはじめ白金装置も高温になるため、装置の破損の問題がいっそう深刻となる。
ガラス板の製造装置の耐用年数を延ばすには、製造の高温条件下で破損が生じ易い部位について、耐久性を向上させる必要がある。
特開2009−298671号公報
ガラス板製造装置の耐用年数が延びるに伴い、高温の熔融ガラスを移送する際、白金又は白金合金からなる移送管等の壁を備える白金装置では、移送管の壁の破損などにより、移送管からの熔融ガラスの漏れが生じ易くなる。しかし、熔融ガラスが移送管から漏れ出た場合でも、漏れ出た熔融ガラスが進行する領域を最小限に留めることが好ましく、移送管内の熔融ガラスの目標温度を区分けして定めた複数の加熱ゾーンの他、装置の電気系などの領域に熔融ガラスが進入するのを阻止することが好ましい。
本発明は、白金装置の壁などの破損により熔融ガラスの漏れが発生した場合でも、漏れ出た熔融ガラスが進行する領域を最小限に留め、ガラス板製造装置の耐用年数の長い仕様に対応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。
本発明の一態様は、成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法である。当該製造方法は、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
前記熔融ガラスから前記ガラス板を成形する成形工程と、を備える。
前記供給工程を行う供給装置は、前記移送管を加熱する加熱部と、前記移送管の外側に備えられ、前記移送管の外側の領域を、前記移送管の長手方向に区分けする漏ガラス遮断板と、を有する。
前記移送管の外周は耐熱部で覆われ、
前記移送管は、前記耐熱部の外側に設けられる加熱部で加熱され、
前記漏ガラス遮断板の少なくとも2つは、前記移送管及び前記加熱部を含む領域である加熱ゾーンを挟むように、前記加熱ゾーンの前記長手方向の前後に設けられる、ことが好ましい。
前記移送管の外周には、耐熱レンガ、及び前記耐熱レンガと前記移送管の間を埋める充填材で構成された耐熱部が設けられ、
前記漏ガラス遮断板の少なくとも1つは、前記耐熱部を前記長手方向に区分けするように、前記移送管の外側に設けられる、ことが好ましい。
前記漏ガラス遮断板の少なくとも1つは、前記耐熱部の外側まで延びるように設けられる、ことが好ましい。
前記漏ガラス遮断板は、間隔をあけて複数設けられ、
前記熔融ガラスの前記長手方向の温度勾配に対応して前記間隔は決められて、前記漏ガラス遮断板が設けられる、ことが好ましい。
前記漏ガラス遮断板のすくなくとも2つは、前記移送管及び前記加熱部を含む領域空間の前記長手方向の前後に設けられ、前記供給装置の前記領域空間の外に空洞の外部空間を少なくとも1つ備える、頃が好ましい。
前記供給装置は、前記加熱ゾーンに加え、さらに、前記移送管の外周が耐熱部に覆われていない熱膨張許容領域を有し、
前記熱膨張許容領域は、前記移送管の管本体は、分断されて離間した第1管及び第2管と、前記第1管及び前記第2管の間に形成される、操業時の熱膨張を許容する熱膨張許容空間と、前記第1管の端部及び前記第2管の端部とを覆い、前記第1管及び前記第2管に対して前記長手向に移動自在な覆い部材と、を備え、
前記漏ガラス遮断板のすくなくとも1つは、前記耐熱部と前記熱膨張許容領域とを隔てる、ことが好ましい。
前記漏ガラス遮断板の少なくとも1の外周には、当該漏ガラス遮断板の冷却を行う冷却管が設けられる、ことが好ましい。
本発明のガラス板の製造方法によれば、白金等あるいは白金合金で構成された管の壁などの破損で熔融ガラスの漏れが生じた場合でも、熔融ガラスが進行する領域を最小限に留め、ガラス板製造装置の耐用年数を延ばすことのできるガラス板の製造方法を提供することができる。
本実施形態に係るガラス板の製造方法の一例のフローチャートである。 本実施形態に係るガラス板製造装置の一例を示す図である。 本実施形態に用いる供給装置の一例の概略断面図である。 本実施形態に用いる供給装置の主要部の構成の一例を示す斜視図である。 本実施形態に用いる供給装置の他の主要部の構成の一例を示す斜視図である。 本実施形態に用いる第3漏ガラス遮断板及び覆い部材を説明する図である。 本実施形態に用いる第3漏ガラス遮断板の外周に設けられた冷却官の一例を示す図である。 本実施形態に用いる供給装置の他の一例の概略断面図である。
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。本実施形態のガラス板の製造方法では、オーバーフローダウンドロー法を用いてガラス板が製造される。なお、本実施形態では、ガラス板の製造方法で用いる供給装置は、熔解工程と清澄工程の間の熔融ガラスの供給工程、清澄工程と均質化工程の間の熔融ガラスの供給工程、あるいは、均質化工程と成形工程の間の熔融ガラスの供給工程に用いることができる。
図1は、本実施形態に係るガラス板の製造方法の一例のフローチャートである。以下、図1を用いてガラス板の製造方法について説明する。
ガラス板は、図1に示すように、熔解工程ST1、清澄工程ST3、均質化工程ST5、成形工程ST7、及び第1〜3供給工程ST2、ST4、ST6を経て製造される。
熔解工程ST1では、ガラス原料を熔解する。ガラス原料は、SiO、Al等の組成からなる。熔解槽に投入されたガラス原料は、加熱されて熔解される。完全に熔解したガラス原料は、熔融ガラスとなり、次の工程である清澄工程ST3が行われる清澄槽へ流れ出る。
清澄工程ST3では、熔融ガラスを清澄する。具体的には、熔融ガラス中に含まれるガス成分を気泡として熔融ガラス外に放出する、又は、ガス成分を熔融ガラス中に溶解させる。清澄された熔融ガラスは、次の工程である均質化工程ST3が行われる攪拌槽へ流れ出る。
均質化工程ST5では、熔融ガラスを均質化する。具体的には、熔融ガラスを、攪拌することにより均質化する。なお、この工程では、清澄が済んだ熔融ガラスの温度調整を行う。均質化された熔融ガラスは、成形工程ST7の成形装置へ流れ出る。
成形工程ST7では、熔融ガラスをガラス板に成形する。成形されたガラス板は、切断装置を用いて切断されて一枚ずつのガラス板となる。成形方法としては、ダウンドロー法、フロート法、ロールアウト法等を用いることができる。なお、本実施形態では、ダウンドロー法のオーバーダウンドロー法を用いることが好ましい。切断されたガラス板は、その後、所定のサイズに切断され、端面の研削・研磨等の加工が行われて、洗浄、検査が行われる。
第1供給工程ST2、第2供給工程ST4、及び第3供給工程ST6は、供給先の各工程が要求する熔融ガラスの温度になるように、熔融ガラスを加熱しながら、熔融ガラスを流し搬送する工程である。例えば、熔融ガラスは、昇温するように、あるいは降温するように、熔融ガラスの加熱が制御される。熔融ガラスの加熱方式は、熔融ガラスが流れる後述する第1移送管105、第2移送管106、及び第3移送管107の管本体の通電することで発するジュール熱で熔融ガラスを加熱する直接加熱方式でもよいし、管本体とは別に設けられたヒータ等の加熱源を用いて第1移送管105、第2移送管106、及び第3移送管107を加熱することにより熔融ガラスを加熱する間接加熱方式でもよい。
図2は、本実施形態に係るガラス板製造装置100の一例を示す図である。
図2に示すように、ガラス板製造装置100は、熔解槽101と、清澄槽102と、攪拌槽103と、成形装置104と、第1移送管105と、第2移送管106と、第3移送管107と、を有する。
熔解槽101は、ガラス原料を熔解するための槽である。熔解槽101は、レンガ等の耐火物により構成されており、下部に液槽を有する。例えば、熔解槽101は、適宜壁面に配置されるバーナーによって加熱される。そして、壁面がバーナーによって加熱されることで輻射熱が発生し、当該輻射熱によってガラス原料が加熱されて熔解される。液槽には、ガラス原料を通電することによりジュール熱をガラス原料自体から発生させるための電気加熱装置が設けられている。液槽の壁面には、ガラス原料と接するように電気加熱装置の電極が設けられている。熔解槽101では、熔解工程ST1が行われる。なお、上記では、ガラス原料の加熱手段としてバーナーと電極とを有するものを例として挙げて説明したが、これに限られるものではなく、いずれかを有していればよい。また、ガラス原料の熔解方法は特にこれに限定されるものではなく、他の加熱手段を用いてガラス原料を熔解することも可能である。
清澄槽102は、熔融ガラスから泡を除去するための槽である。熔解槽101より送り込まれた熔融ガラスを、清澄槽102でさらに加熱することで、熔融ガラス中の気泡の脱泡が促進される。清澄槽102では、清澄工程ST3が行われる。より詳細には、清澄槽102における熔融ガラスの温度は、清澄剤がガス成分(例えば、酸化スズであれば酸素)を放出する温度以上であって、熔融ガラス中の既存の泡に上記ガス成分が拡散し既存の泡の泡径が拡大する温度に昇温される。また、熔融ガラス中の気泡が十分な浮上速度となる粘度(200〜800poise)を実現する温度以上に熔融ガラスは昇温される。これにより、熔融ガラス中の気泡は熔融ガラス内から外部に放出される。その後、熔融ガラスは降温され、熔融ガラス中に残存している気泡が清澄剤に吸収される。これにより、熔融ガラス中の泡を消滅させることができ清澄が行われる。なお、泡の消滅は、清澄槽102、第2移送管106及び攪拌槽103において行われてもよい。
攪拌槽103は、熔融ガラスを収容する容器と、回転軸と、当該回転軸に取り付けられた攪拌翼とを含む攪拌装置を有している。容器、回転軸、及び、攪拌翼としては、例えば、白金等の白金族元素又は白金族元素の合金製のものを用いることができるが、これに限られない。モータ等の駆動部(図示せず)の駆動によって回転軸が回転することによって、回転軸に取り付けられた攪拌翼が、熔融ガラスを攪拌する。攪拌槽103では、均質化工程ST5が行われる。
成形装置104は、上部に溝が形成され縦方向の断面が楔形形状をした成形体を備える。溝は、成形体の長手方向に沿って形成されている。成形体は、耐火物である。このほか、成形装置104は、成形体を溢れ出て成形体の下端で合流した熔融ガラスを下方に延伸するローラ、ガラスを徐々に冷却する冷却装置等を備える。成形装置104では、成形工程ST7が行われる。
第1移送管105、第2移送管106、及び第3移送管107は、白金族元素(白金、イリジウム、オスミウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等)又は白金族元素合金製の配管である。白金族元素又は白金族元素合金は、以降、白金等あるいは白金合金と簡略化していう。
第1移送管105は、熔解槽101と清澄槽102とを接続する配管である。第2移送管106は、清澄槽102と攪拌槽103とを接続する配管である。第3配管107は、攪拌槽103と成形装置104とを接続する配管である。第1移送管105、第2移送管106、及び第3移送管107は、後述する図3に示す構成の供給装置110に組み込まれている。
図3は、本実施形態に用いる供給装置110の一例の概略断面を示す図である。図3では、第2移送管106を組み込んだ供給装置110を示している。図4は、供給装置110の主要部の構成の一例を示す図である。図5は、供給装置110の他の主要部の構成の一例を示す図である。以下の説明では、上方、下方、上面あるいは下面等のように、「上」あるいは「下」を用いるが、「上」とは、供給装置110が設置される床面に対して法線方向であって床面119に対して鉛直上方(図3中のX方向)をいい、「下」は、鉛直下方をいう。
供給装置110は、第2移送管106と、樋状耐熱レンガ108と、板状耐熱レンガ110と、構造体112と、加熱素子114、116と、ハウジング118と、第1漏ガラス遮断板120と、第2漏ガラス遮断板122と、第3漏ガラス遮断板124と、を備える。
樋状耐熱レンガ108には、図4に示すように、断面がU字形状を成した溝108aが一方向に延在するように設けられている。溝108aには、第2移送管106が収容される。溝108aのサイズは、第2移送管106との間で大きな隙間ができない程度に設定されている。樋状耐熱レンガ108は、1600℃超の温度に対して耐熱性を有する素材で構成されている。溝108aと第2移送管106との間の隙間を埋めるためのキャスタブルセメント(充填材)が隙間に充填されている。なお、図4では、板状耐熱レンガ110の図示は省略されている。
板状耐熱レンガ110は、樋状耐熱レンガ108の溝108aの開口部を覆う蓋のように樋状耐熱レンガ108の上方に設けられる。板状部材110は、1600℃超の温度に対して耐熱性を有する素材で構成されている。樋状耐熱レンガ108、板状耐熱レンガ110、及びキャスタブルセメントは、第2移送管106の外周を覆う耐熱部を構成している。
構造体112は、1600℃超の温度に対して耐熱性を有する耐火レンガで組んだ構造であり、樋状耐熱レンガ108を下方から支持する基台として機能する。構造体112は、供給装置110を設置する床面上に設けられている。
構造体112の床面119に近い下部には、空洞の空間112aが設けられ、空間112a内には、棒状の加熱素子114(加熱部)が設けられている。図3では、加熱素子114が、図3の紙面に垂直方向、すなわち、第2移送管106の長手方向に直交する方向に延びるように2つ設けられている。空間112aは、図3では示されないが、第2移送管106の長手方向に間隔をあけて複数設けられている。各空間112aのそれぞれには、少なくとも1つの加熱素子114が設けられている。加熱素子114は、加熱素子114を収容する空間112aの雰囲気を加熱し、さらに、構造体112及び樋状耐熱レンガ114、さらには、第2移送管106を加熱する。より具体的には、加熱素子114を用いた加熱に関しては、第2移送管106のうち、加熱素子114の位置に対応した長手方向の各部分を加熱する。これにより、第2移送管106を流れる熔融ガラスを加熱する。つまり、供給装置110の加熱素子114を配置した部分は、この部分に対応した第2移送管106の長手方向の位置における熔融ガラスの温度が予め設定された目標温度になるように、長手方向に沿って区切られた加熱ゾーンである。言い換えると、加熱ゾーン毎に、熔融ガラスの目標温度が設定されており、熔融ガラスの温度がこの目標温度になるように、加熱素子114が設けられている。このように、熔融ガラスは、樋状耐熱レンガ108の外側に設けられる加熱素子114により、第2移送管106を通して間接的に加熱される。したがって、熔融ガラスの温度が目標温度になるように、加熱ゾーン毎に加熱素子114による加熱の制御が行われる。
第2移送管106及び加熱素子114を含む領域である加熱ゾーンは、第2移送管106の長手方向に沿った熔融ガラスの温度勾配に対応し定められていることが好ましい。例えば、設定された温度勾配が緩やかであるほど、加熱ゾーンを多く設定して、熔融ガラス及び供給装置110の各部分からの熱放出を補うように、加熱素子114による加熱を長手方向に沿って細かく行うことが好ましい。
板状耐熱レンガ110の上方には、ハウジング118との間に空洞の上部空間118aが設けられている。上部空間118aには、棒状の加熱素子116が設けられている。図3では、加熱素子116が、図3の紙面に垂直方向、すなわち、第2移送管106の長手方向に直交する方向に延びるように設けられている。このように第2移送管106の上方からも加熱を行なうことで、第2移送管106を流れる熔融ガラスの温度を調整することができる。なお、上述した加熱ゾーン毎に、加熱素子116の加熱を制御することが好ましい。図3に示す例では、上部空間118aは板状耐熱レンガ110と接するように設けられるが、板状耐熱レンガ110の上層に、さらに耐火レンガ等を積層し、積層した耐火レンガの上方に、上部空間118aが設けられてもよい。
ハウジング118は、複数の耐火レンガを組んで、第2移送管106と、樋状耐熱レンガ108と、板状耐熱レンガ110と、構造体112と、加熱素子114、116を内部に収納するように設けられた筐体である。
第1漏ガラス遮断板120は、1600℃超の温度に対して耐熱性を有する素材で構成され、第2移送管106に固定された板である。第1漏ガラス遮断板120は、図4に示すように、第2移送管106の外周と接し、その外周を覆うように設けられている。第1漏ガラス遮断板120の外縁は、図4に示されるように、樋状耐熱レンガ108の側面及び下面、さらには板状耐熱レンガ110の上面を越えて突出している。すなわち、第1漏ガラス遮断板120の端は、上部空間118a及び構造体112と接している。したがって、第1漏ガラス遮断板120は、第1漏ガラス遮断板120によって長手方向に分断された樋状耐熱レンガ108と板状耐熱レンガ110によって長手方向の両側から挟まれている。
第2漏ガラス遮断板122は、1600℃超の温度に対して耐熱性を有する素材で構成され、第2移送管106に固定された板である。第2漏ガラス遮断板122は、図5に示すように、第2移送管106の下方の位置から下方に延びている。第2漏ガラス遮断板122は、第2移送管106と接して設けられてもよいし、第2移送管106に接しなくてもよい。第2漏ガラス遮断板122は、第2移送管106から見て側方(第2移送管106の長手方向と下方向とに直交する方向)に延びて、第2漏ガラス遮断板122の側方の外縁は、ハウジング118と接している。このような第2漏ガラス遮断板122が、加熱素子114を長手方向の両側から挟むように2つ設けられている。したがって、2つの第2漏ガラス遮断板122は、内部空間113を形成する。内部空間113には、加熱素子114が位置する。この内部空間113は、2つの第2漏ガラス遮断板122、構造体112、及びハウジング118によって囲まれている。なお、第2漏ガラス遮断板122は、樋状耐熱レンガ108の下面を超えて樋状耐熱レンガ108の下方にある床面119あるいは床面119上に敷いた平板状の耐熱部材まで延びている。
本実施形態では第2移送管106の長手方向に関して、第1漏ガラス遮断板120の、熔融ガラスの流れ方向の下流側に、2つの第2漏ガラス遮断板122が設けられることが好ましい。
本実施形態において、第1漏ガラス遮断板120を設けるのは、第2移送管106が破損して、第2移送管106を流れる熔融ガラスが樋状耐熱部108の溝108aに漏れ出して、溝108aと第2移送管106の間の隙間に充填されたキャスタブルセメントを熔融し、この熔融物が、漏れ出た熔融ガラスと一体となって溝108aを伝って、溝108aの長手方向の開口端に進行して開口端から流れ出る不具合を阻止するためである。
また、本実施形態において、加熱素子114を挟むように2つの第2漏ガラス遮断板122を設けるのは、第2移送管106が破損して、第2移送管106を流れる熔融ガラスが樋状耐熱部108の溝108aから溢れ出しても、2つの第2漏ガラス遮断板122で隔てられた内部空間113に進入することを阻止し、加熱素子114の損傷を抑止するためである。
このように、第1漏ガラス遮断板120及び第2漏ガラス遮断板122は、第2移送管106の外側の領域を、第2移送管106の長手方向に区分けすることで、漏れ出た熔融ガラスの進行及び漏れ出た熔融ガラスに由来する熔融物の進行を阻止するバリアとして機能する。したがって、本実施形態は、漏れ出た熔融ガラスが進行する領域を最小限に留め、供給装置110の耐用年数を延ばすことができる。
第3漏ガラス遮断板124は、1600℃超の温度に対して耐熱性を有する素材で構成された板であり、樋状耐熱レンガ108及び板状耐熱レンガ110の、熔融ガラスの流れ方向の上流側の端に、第2移送管106の外側の領域を隔てるように、第2移送管106に固定されて設けられている。具体的には、第3漏ガラス遮断板124は、第2移送管106の外側の領域にある樋状耐熱レンガ108及び板状耐熱レンガ110と、後述する熱膨張許容領域130(図5参照)と、を隔てるように設けられている。第3漏ガラス遮断板124は、第1漏ガラス遮断板120及び第2漏ガラス遮断板122と合わせて、第2移送管106の外側の領域を、第2移送管106の長手方向に区分けする耐熱板である。第3漏ガラス遮断板124は、ハウジング118の端から露出するよう、供給装置110の端に設けられている。第2移送管106は、図3に示すように、供給装置110の外側に延びている。
図6は、第3漏ガラス遮断板124及び覆い部材を説明する図である。
図6では、ハウジング118、構造体112、加熱素子114,116の図示は省略されている。供給装置110は、ハウジング118で囲まれた加熱ゾーンの他に、第2移送管106が樋状耐熱レンガ108及び板状耐熱レンガ110で覆われていない熱膨張許容領域130を有する。ここで、熱膨張許容領域130は、図6に示されるように、第2移送管106の管本体は分断されて離間した第1管106a及び第2管106bを備える。第1管106aと第2管106bとの間には空間が形成されている。この空間は、操業時の熱膨張を許容する熱膨張許容空間S1である。熱膨張許容空間S1は、第2移送管106が操業時に加熱を行なって高温になることにより生じる熱膨張により座屈して破損するのを防止するために設けられる。第1管106aの端及び第2管106bの端は、自由端となっているので熱膨張は拘束されない。
供給装置110の熱膨張許容領域130は、覆い部材132a,132bを備える。第1管106a及び第2管106bは熱膨張しても依然として熱膨張許容空間S1が存在するが、熱膨張許容空間S1が存在しても、熔融ガラスが第2管106bから第1管106aに熔融ガラスが流れるように、覆い部材132a,132bが設けられている。
覆い部材132a,132bは、熱膨張許容空間S1と第1管106aの端部及び第2管106bの端部とを覆い、第1管106a及び第2管106bに対して第2移送管106の長手向に移動自在に構成されていることが好ましい。覆い部材132a,132bが第1管106a及び第2管106bに対して移動自在に構成されるのは、第1管106a及び第2管106bが熱膨張しても、覆い部材132a,132bに歪みがかからないようにするためである。
覆い部材132a,132bは、第2移送管106と同様に、白金等あるいは白金合金製である。覆い部材132aは、第1管106a及び第2管106bの上部を覆い、覆い部材132bは、第1管106a及び第2管106bの下部を覆う。覆い部材132aは、覆い部213a及びフランジ部213b,213cを有し、覆い部材132bは、覆い部213d及びフランジ部213e,213fを有する。
押さえ部材134a,134bが、図6に示すように、上方及び下方から覆い部材132a,132bを第1管106a,106bの方向に向かって押さえるように設けられる。
覆い部213a,213dは、第1管106a、第2管106b、及び、熱膨張許容空間S1を覆う部分である。覆い部213a,213dは、第1管106a及び第2管106bを覆うことができるように、その長手方向の面に垂直に切断した断面形状が略半円の円弧を描く。フランジ部213b,213c,213e,213fは、覆い部213a,213dの両端部からそれぞれ径方向外側、水平方向(長手方向及び下方向に直交する方向)に延びる。なお、図6に示す例では、フランジ部213b,213c,213e,213fは、覆い部213aから水平方向に延びているが、水平方向に延びるものに限られない。
このような覆い部材132a,132bを設けることにより、熔融ガラスを第2管106bから第1管106aへ流すことができる。押さえ部材134a,134bにより、覆い部材132a,132bが第1管106a,106bを押さえるので、覆い部材132aのフランジ部213b,213cと覆い部材132bのフランジ部213e,213fとの間、及び、第1管106a及び第2管106bと、覆い部213a及び覆い部213bとの間には、隙間が生じ難いが、隙間が生じたとしても、これらの隙間は小さく、隙間に流れ込んだ熔融ガラスは冷却されることにより粘度が高くなって流動が停止し易い。このため、上記隙間から熔融ガラスは流出し難い。なお、フランジ部213b,213c,213e,213fは、粘度が高くなって流動が停止した熔融ガラスの熱を放出するための冷却フィンとしての役割を果たす。
第3漏ガラス遮断板124は、さらに覆い部材132a,132bと、第1管106aあるいは第2管106bとの間の隙間から、熔融ガラスが漏れ出たとしても、漏れ出た熔融ガラスが第1管106aを伝って、樋状耐熱レンガ108と第2移送管106との間の隙間等に進入することを阻止する役割を果たす。
なお、第2管106bは、熔融ガラスの流れ方向の上流側に位置する清澄槽102から延びる管である。清澄槽102の側の耐熱部の端面にも、第3漏ガラス遮断板124と同様の耐熱板が設けられることが、熔融ガラスが第2移送管106を伝って清澄槽102の側の耐熱部に進入することを阻止する点から好ましい。
以上説明した第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124には、第2移送管106から漏れ出た熔融ガラスの流れを阻止する点から、耐熱性及び耐侵食性を有する素材を用いることが好ましく、例えば、白金等あるいは白金合金からなる金属板、あるいはジルコニア系耐火物製板を用いることが好ましい。
第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124の少なくとも1つの外周には、この漏ガラス遮断板の冷却を行う冷却管が設けられていることが、第2移送管106から漏れ出た熔融ガラスの流れを阻止する点から好ましい。図7は、第3漏ガラス遮断板124の外周に設けられた冷却官136a〜136dの一例を示す図である。冷却管136a〜136dには、液体の冷媒を流してもよく、気体の冷媒を流してもよい。
冷却管136a〜136dを設けることにより、第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124の外周は効率よく冷却される。第2移送管106から漏れ出た熔融ガラスあるいはキャスタブルセメントの熔融物が第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124に進行して接し、さらに、第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124の外周を乗り越えようと流動するが、第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124の外周は冷却されているので、熔融ガラスあるいは熔融物を高粘度にして流動を停止させることができる。このように、冷却管136a〜136dを設けることは熔融ガラス及び熔融物の進行を阻止する点で好ましい。
なお、本実施形態では、供給装置100の加熱ゾーンと加熱ゾーンの間に外部空間140を少なくとも1つ備えることが好ましい。図8は、本実施形態に用いる供給装置の他の一例の概略断面図である。図8では、2つの加熱ゾーンの間に外部空間140を設ける例を示している。
図8に示すように、供給装置110は、加熱ゾーンIと加熱ゾーンIIを備える。
加熱ゾーンIは、ハウジング118と同様の構成のハウジング118a、加熱素子114,116と同様の構成の加熱素子114a,116a、構造体112と同様の構成の構造体112a,第1漏ガラス遮断板120,122と同様の構成の第1漏ガラス遮断板120a,122a、第3漏ガラス遮断板124と同様の構成の第3漏ガラス遮断板124aを備える。加熱ゾーンIIは、ハウジング118と同様の構成のハウジング118b、加熱素子114,116と同様の構成の加熱素子114b,116b、構造体112と同様の構成の構造体112b,第1漏ガラス遮断板120,122と同様の構成の第1漏ガラス遮断板120b,122b、第3漏ガラス遮断板124と同様の構成の第3漏ガラス遮断板124bを備える。これらの各部分の説明は省略する。
供給装置110では、樋状耐熱レンガ108及び板状耐熱レンガ110に覆われた第2移送管106は、第2移送管106の長手方向に沿って加熱ゾーンI、外部空間140、加熱ゾーンIIが設けられている。外部空間140では、第2移送管106は、樋状耐熱レンガ108及び板状耐熱レンガ110に覆われているが、ハウジング118a,118bの外部に位置する。このような構成により、熔融ガラスあるいは熔融物が外部空間130で樋状耐熱レンガ108から溢れ出たとしても、外部空間140でトラップされ、他の加熱ゾーンへの進行を阻止することができる。
本実施形態として、第2移送管106を含む供給装置110を例に挙げて説明したが、冷却装置110は、第1移送管105及び第3移送管107にも適用できる。この場合、図3に示す形態は、加熱素子114,116を用いて熔融ガラスを加熱する間接加熱方式であるが、加熱素子114,116の代わりに、管本体を通電して熔融ガラスを加熱する通電加熱方式を用いることができる。この場合、移送管の外周には、移送管を通電するためのフランジ状の電極板が設けられる。しかし、第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124は、電極板と別体であり、電源と接続されない。したがって、第1〜3漏ガラス遮断板120,122,124は、電気伝導率の低い素材、例えば白金等あるいは白金合金に比べて熱伝導率の低い素材を用いることができる。
図3に示す実施形態では、第2移送管106に固定されている第1漏ガラス遮断板120は、第2移送管106の長手方向の両側から樋状耐熱レンガ108及び板状耐熱レンガ110に挟まれている。このため、第2移送管106と樋状耐熱レンガ108及び板状耐熱レンガ110との間の熱膨張率の違いによって、第1漏ガラス遮断板120によって動きが拘束された第2移送管106は、操業時の加熱によって歪みを受け易く、第2移送管106が破損する虞がある。このため、第2移送管106の長手方向の、第1漏ガラス遮断板120が設けられる位置を含む近傍では、第2移送管106の変形を許容するために、襞形状(波形状)を成していることが好ましい。
本実施形態に適用されるガラスの種類は、特に限定されないが、ボロシリケイトガラス、アルミノシリケイトガラス、アルミノボロシリケイトガラス、ソーダライムガラス、アルカリシリケイトガラス、アルカリアルミノシリケイトガラス、アルカリアルミノゲルマネイトガラスであってもよい。
また、本実施形態で製造されるガラス板の用途は特に限定されないが、FPD用のガラス板、太陽電池用のパネル、カバーガラスに使用されるものでもよい。なお、カバーガラスとは、例えば、AV機器(携帯端末等)の表示画面や筐体を保護するために、ガラス板を化学的あるいは物理的に強化した強化ガラスである。
また、FPD用のガラス板としては、ガラス板が質量%表示で、以下の成分を含むものが例示される。下記括弧内の表示は各成分の好ましい含有率であり、後半ほど好ましい。
SiO:50〜70%(55〜65%,57〜64%、58〜62%)、
Al:5〜25%(10〜20%,12〜18%,15〜18%)、
:0〜15%(5〜15%,6〜13%,7〜12%)。
このとき、任意成分として、下記の組成を含んでもよい。
MgO:0〜10%(下限は0.01%、下限は0.5%、上限は5%、上限は4%、上限は2%)、
CaO:0〜20%(下限は1%、下限は3%、下限は4%、上限は9%、上限は8%、上限は7%、上限は6%)、
SrO:0〜20%(下限は0.5%、下限は3%、上限は9%、上限は8%、上限は7%、上限は6%)、
BaO:0〜10%(上限は8%、上限は3%、上限は1%、上限は0.2%)、
ZrO:0〜10%(0〜5%,0〜4%,0〜1%,0〜0.1%)。
また、特に、ガラス板は、以下質量%表示で、
SiO:50〜70%、
:5〜18%、
Al:10〜25%、
MgO:0〜10%、
CaO:0〜20%、
SrO:0〜20%、
BaO:0〜10%、
RO:5〜20%(但し、RはMg、Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも1種である)、
を含有することが好ましい。さらに、
R’O:0.2%を超え2.0%以下(但し、R’はLi、Na及びKから選ばれるガラス板に含有される成分であって、少なくとも1種である)、を含むことが好ましい。
このときのガラス組成のガラスは、アルカリ微量含有ガラスといい、このガラス組成のガラス板をアルカリ微量含有ガラス板という。アルカリ微量含有ガラスは、R’Oの含有率が0%を超え2.0%以下であればよい。本実施形態においてR’Oの含有率が0%を超え2.0%以下のアルカリ微量含有ガラスが用いられ得るが、好ましくは0.2%を超え2.0%以下である。また、R’Oが実質0.0%であってもよい。このときのガラス組成のガラスを無アルカリガラスといい、このガラス組成のガラス板を無アルカリガラス板という。
また、清澄剤を合計で0.05〜1.5%含み、As及びPbOを実質的に含まないことが好ましい。また、ガラス中の酸化鉄の含有量が0.01〜0.2%であることがさらに好ましい。
また、ガラス板は、以下質量%表示で、
SiO:50〜70%、
:0〜15%、
Al:5〜25%、
MgO:0〜10%、
CaO:0〜20%、
SrO:0〜20%、
BaO:0〜10%、
RO:5〜20% (但し、RはMg、Ca、Sr及びBaから選ばれる前記ガラス板に含有される成分であり、少なくとも1種である)、
を含有することが好ましい。
さらに、製造されるガラス板が、TFT(Thin Film Transistor)を使用したFPDに用いるガラス板の場合、TFTの破壊を抑制する観点から、本実施形態で製造されるガラス板は無アルカリガラス板であることが好ましい。他方、ガラスの熔解性を無アルカリガラスに比べて向上させるために、本実施形態で製造されるガラス板はあえてアルカリ成分を微量含有させるアルカリ微量含有ガラス板であってもよい。ガラス板からアルカリ金属酸化物が溶出した場合、TFTを破壊するおそれがあることから、無アルカリガラス板あるいはアルカリ微量含有ガラス板がTFTを使用するFPD用に好適に用いられる。
アルカリ微量含有ガラス板の場合、アルカリ金属酸化物R’2Oは、質量%表示で0.05%を超え2.0%以下、より好ましくはR’2Oは0.1%を超え1.0%以下(但し、R’は、Li、Na及びKから選ばれるガラス板に含有される成分であり、少なくとも1種である)を含むことが好ましい。また、清澄剤を合計で0.05%〜1.5%含み(質量%表示)、AS23及びPbOを実質的に含まないことが好ましい。また、ガラス組成中の酸化鉄の含有量は質量%表示で0.01%〜0.2%であることがさらに好ましい。
なお、近年FPDは軽量化が求められているため、FPD用ガラス板の場合、SrO+BaOが質量%表示で0〜10%であることが好ましい。また、軽量化の観点に加え、環境負荷を考慮するとBaOは質量%表示で0〜2%であることがさらに好ましい。
以上、本発明のガラス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。
101 熔解槽
102 清澄槽
103 攪拌槽
104 成形装置
105 第1移送管
106 第2移送管
106a 第1管
106b 第2管
107 第3移送管
108 樋状耐熱レンガ
108a 溝
110 板状耐熱レンガ
112 構造体
113 内部空間
114,116 加熱素子
118 ハウジング
118a 上部空間
119 床面
120 第1漏ガラス遮断板
122 第2漏ガラス遮断板
124 第3漏ガラス遮断板
130 熱膨張許容領域
132a,132b 覆い部材
134a,134b 押さえ部材
136a〜136d 冷却管
140 外部空間
213a,213d 覆い部
213b,213c,213e,213f フランジ部

Claims (8)

  1. 成形体に熔融ガラスを流してガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
    ガラス原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
    前記熔融ガラスを、移送管を通して前記成形体に供給する供給工程と、
    前記熔融ガラスから前記ガラス板を成形する成形工程と、を備え、
    前記供給工程を行う供給装置は、前記移送管を加熱する加熱部と、前記移送管の外側に備えられ、前記移送管の外側の領域を、前記移送管の長手方向に区分けする漏ガラス遮断板と、を有することを特徴とする、ガラス板の製造方法。
  2. 前記移送管の外周は耐熱部で覆われ、
    前記移送管は、前記耐熱部の外側に設けられる加熱部で加熱され、
    前記漏ガラス遮断板の少なくとも2つは、前記移送管及び前記加熱部を含む領域である加熱ゾーンを挟むように、前記加熱ゾーンの前記長手方向の前後に設けられる、請求項1に記載のガラス板の製造方法。
  3. 前記移送管の外周には、耐熱レンガ、及び前記耐熱レンガと前記移送管の間を埋める充填材で構成された耐熱部が設けられ、
    前記漏ガラス遮断板の少なくとも1つは、前記耐熱部を前記長手方向に区分けするように、前記移送管の外側に設けられる、請求項1または2に記載のガラス板の製造方法。
  4. 前記漏ガラス遮断板の少なくとも1つは、前記耐熱部の外側まで延びるように設けられる、請求項2又は3に記載のガラス板の製造方法。
  5. 前記漏ガラス遮断板は、間隔をあけて複数設けられ、
    前記熔融ガラスの前記長手方向の温度勾配に対応して前記間隔は決められて、前記漏ガラス遮断板が設けられる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
  6. 前記漏ガラス遮断板のすくなくとも2つは、前記移送管及び前記加熱部を含む領域空間の前記長手方向の前後に設けられ、前記供給装置の前記領域空間の外に空洞の外部空間を少なくとも1つ備える、請求項2〜5のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
  7. 前記供給装置は、前記加熱ゾーンに加え、さらに、前記移送管の外周が耐熱部に覆われていない熱膨張許容領域を有し、
    前記熱膨張許容領域は、前記移送管の管本体は、分断されて離間した第1管及び第2管と、前記第1管及び前記第2管の間に形成される、操業時の熱膨張を許容する熱膨張許容空間と、前記第1管の端部及び前記第2管の端部とを覆い、前記第1管及び前記第2管に対して前記長手向に移動自在な覆い部材と、を備え、
    前記漏ガラス遮断板のすくなくとも1つは、前記耐熱部と前記熱膨張許容領域とを隔てる、請求項2に記載のガラス板の製造方法。
  8. 前記漏ガラス遮断板の少なくとも1の外周には、当該漏ガラス遮断板の冷却を行う冷却管が設けられる、請求項7に記載のガラス板の製造方法。
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