JP5735662B2 - ガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Description
酸化錫やモリブデンを用いた電極は、溶融ガラスと接触した先端の部分が浸食によって減耗し、経時的に短小化してしまう。浸食により電極の先端の位置が所定の位置よりも後退すると、溶解槽の壁により多くの電流が流れて、溶解槽の壁が浸食されるおそれがある。そのため、電極が浸食されてその先端の位置が所定の位置よりも後退したら、電極の先端が所定の位置になるように、電極を溶解槽の内側へ向けて押し込む必要がある(特許文献2)。
そこで、本発明は、操業中に溶解槽の電極が浸食された長さを正確に推定し、操業期間を延長することができるガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。
上記態様のガラス基板の製造方法は、前記浸食長さを、前記ガラス基板が製造された時間で除して、前記電極の浸食速度を求める工程を有してもよい。
また、上記態様のガラス基板の製造方法は、前記溶融ガラスを通電加熱する工程は、前記電極の冷却量を調節可能な冷却装置を用いて前記電極を冷却する工程を有し、前記電極を冷却する工程において、前記浸食速度と前記冷却量との相関を求め、その相関に基づいて、前記浸食速度を低下させるように、前記冷却量を調節してもよい。
ガラス基板の製造方法は、溶解工程(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。
清澄工程(ST2)は、清澄槽202において行われる。清澄槽202内の溶融ガラスMGが加熱されることにより、溶融ガラスMG中に含まれるO2等の気泡は、清澄剤の還元反応により生成される酸素を吸収して成長し、液面に浮上して放出される。あるいは、気泡中の酸素等のガス成分が、清澄剤の酸化反応のために溶融ガラス中に吸収されて、気泡が消滅する。
均質化工程(ST3)では、第1配管204を通って供給された攪拌槽203内の溶融ガラスMGがスターラを用いて攪拌されることにより、ガラス成分の均質化が行われる。
供給工程(ST4)では、第2配管205を通して溶融ガラスMGが成形装置300に供給される。
成形工程(ST5)では、溶融ガラスMGがシート状ガラスに成形され、シート状ガラスの流れが作られる。本実施形態では、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、成形されて流れるシート状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、熱収縮率が大きくならないように、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から供給されたシート状ガラスを所定の長さに切断することで、ガラス基板が得られる。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。この後、ガラス基板は、端面の研削および研磨がされ、洗浄が行われ、さらに気泡や脈理等の異常欠陥の有無が検査され、検査合格品のガラス基板が最終製品として梱包される。
溶解槽201は、耐火レンガである耐火物部材により構成された壁210を有する。溶解槽201は、壁210で囲まれた内部空間を有する。溶解槽201の内部空間は、上記空間に投入されたガラス原料が溶解してできた溶融ガラスMGを加熱しながら収容する液槽Bと、溶融ガラスMGの上層に形成され、ガラス原料が投入される、気相である上部空間Aとを有する。
上部空間Aの壁210には、燃料と酸素等を混合した燃焼ガスが燃焼して火炎を発するバーナー206が設けられる。バーナー206は火炎によって上部空間Aの耐火物部材を加熱して壁210を高温にする。ガラス原料は、高温になった壁210の輻射熱により、また、高温となった気相の雰囲気により加熱されて溶解する。
電極体208は、複数の長尺状の電極体要素208aを一方向に延びるように束ねた複合体であり、電極体要素208aの各々が溶融ガラスMGに通電する。本実施形態では、電極体208は、縦方向に4段、横方向に4列、合計16本の電極体要素208aで構成されている。電極体要素208aからなる複合体としての電極体208は、本実施形態のように、縦方向に4段、横方向に4列、合計16本の電極体要素208aで構成されることに限定されず、合計本数、縦方向の段数、横方向の列数は特に制限されない。例えば、電極体208は、1つの電極体要素208aで構成されてもよい。
従来は、電極体208の浸食長さLを求めるために、溶解槽201の操業を一時的に停止した際に残存した電極体208の長さL1を測定していた。具体的には、元の電極体の長さL0と残存した電極体208の長さL1との差から、実際に電極208が浸食された長さ(浸食長さ)Lを求め、その浸食長さLを操業日数で割ることで一日あたりの浸食長さ(L/日)を求めていた。そして、溶解槽208の操業を再開した後、上記のように求めた一日あたりの電極体208の浸食長さ(L/日)と操業日数とに基づいて、操業中の溶解槽201における電極体208の浸食長さLを推定していた。
まず、電極体208からガラス基板への酸化錫の溶出重量を求めるために、ガラス基板に含まれる酸化錫の重量と、ガラス原料からガラス基板に供給される酸化錫の重量とを求める。
ガラス基板に含まれる酸化錫の重量は、次の手順により求める。
まず、溶解槽201の操業中に、図1に示す切断工程ST7を経て得られたガラス基板を採取し、ガラス基板の組成分析を行うことにより、ガラス基板の組成中の酸化錫の含有率g(wt%)を求める。所定の期間Tに生産されたガラス基板の重量MGは既知であるので、以下の式(1)に示されるように、ガラス基板の組成中の酸化錫の含有率gから、所定の期間Tに生産されたガラス基板に含まれる酸化錫の重量Wが求められる。
W=g・MG …(1)
ガラス原料からガラス基板に供給される酸化錫の重量は、以下の手順により求める。
ガラス原料は、ガラス基板の組成の各成分の供給源である粉末状の物質が混合された原料粉末と、ガラス基板を破砕したカレットとを所定の比x:yで混合したものが用いられる。したがって、所定の期間Tにガラス原料からガラス基板に供給される酸化錫の重量Rは、以下の式(2)に示されるように、原料粉末から供給される酸化錫の重量Pと、カレットから供給される酸化錫の重量Qとの和である。
R=P+Q …(2)
P=(a−b)・Wb …(3)
Q=g・Wc …(4)
Wb=MG・x/(x+y) …(5)
Wc=MG・y/(x+y) …(6)
以上のように求めた、所定の期間Tに生産されたガラス基板に含まれる酸化錫の重量Wと、所定の期間Tにガラス原料からガラス基板に供給される酸化錫の重量Rとに基づき、以下の式(7)に示すように、電極体208からガラス基板への酸化錫の溶出重量Zを求める。
Z=W−R …(7)
次に、上記のように求めた電極体208からガラス基板への酸化錫の溶出重量Zに基づいて、電極体208の浸食長さLを求める。具体的には、以下の式(8)に示すように、溶出重量Zと、電極体208の断面積Aと、酸化錫の比重sgとに基づいて、電極体208の浸食長さLを求める。
L=Z/sg/A …(8)
SiO2:50〜70%、
Al2O3:0〜25%、
B2O3:1〜15%、
MgO:0〜10%、
CaO:0〜20%、
SrO:0〜20%、
BaO:0〜10%、
RO:5〜30%(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、ガラス基板が含有するものである)、
を含有する無アルカリガラスであることが、好ましい。
また、本発明のガラス基板の製造方法を適用する場合は、ガラス組成物が、上記各成分に加えて、質量%で表示して、SnO2:0.01〜1%(好ましくは0.01〜0.5%)、Fe2O3:0〜0.2%(好ましくは0.01〜0.08%)を含有し、環境負荷を考慮して、As2O3、Sb2O3およびPbOを実質的に含有しないようにガラス原料を調製してもよい。
上記のように求めた電極体208の浸食長さLが、予め定められた上限値に達したら、図4(b)に示す押圧構造220のウォームジャッキ223を操作することにより、電極体208が浸食された長さLだけ、電極体208を溶融ガラスMG方向に押し出す。
浸食長さLの上限値は、例えば、溶融ガラスMGを挟んで対向する電極体208,208間の電圧値、溶解槽201の壁210を構成する耐火レンガの浸食などを考慮して決定する。溶解槽201の内部空間はバーナー206が設けられた位置によって温度が異なるため、3対の電極体208で浸食された長さLが異なる場合がある。このため、各電極体208において、浸食長さLを推定してもよく、また、3対の電極体208の浸食長さLの平均値を、浸食長さLを推定してもよい。
本実施形態では、以下の式(9)に示すように、電極体208の浸食長さLと、ガラス基板が製造された所定の期間(時間)Tとに基づいて、電極体208の浸食速度Sを求める。
S=L/T …(9)
208 電極体(電極)
208b 後端面
210a 貫通孔
MG 溶融ガラス
Claims (3)
- 少なくとも一対の貫通孔に酸化錫からなる電極を設けた溶解槽に導入したガラス原料を溶解してガラス基板を製造する方法において、
前記ガラス基板に含まれる酸化錫の重量と、前記ガラス原料から前記ガラス基板に供給される酸化錫の重量との差に基づいて、前記電極から前記ガラス基板への酸化錫の溶出重量を求める工程と、
前記溶出重量に基づいて前記電極の浸食長さを求める工程と、
前記浸食長さに基づいて、前記電極を所定の位置まで溶融ガラス方向へ押し出す工程と、
を有することを特徴とするガラス基板の製造方法。 - 前記浸食長さと、前記ガラス基板が製造された時間とに基づいて、前記電極の浸食速度を求める工程を有する、
請求項1に記載のガラス基板の製造方法。 - 前記一対の電極により、前記ガラス原料が溶解されてできた溶融ガラスを通電加熱する工程を有し、
前記溶融ガラスを通電加熱する工程は、前記電極の冷却量を調節可能な冷却装置を用いて前記電極を冷却する工程を有し、
前記電極を冷却する工程において、
前記浸食速度と前記冷却量との相関を求め、その相関に基づいて、前記浸食速度を低下させるように、前記冷却量を調節する、
請求項2に記載のガラス基板の製造方法。
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