JP5883093B2 - ガラス基板の製造方法、熔融ガラス処理装置、およびガラス基板の製造装置 - Google Patents
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Description
上記白金または白金合金等の揮発物の凝集物に由来する微粒子の熔融ガラスへの混入の問題は、近年の高精細化に伴い、益々品質要求が厳しくなっている液晶ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ(FPD)用ガラス基板ではより大きくなる。
ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
前記気流は、前記気相空間内の圧力を調整することで形成される、形態1または2に記載のガラス基板の製造方法。
前記気流は、ガスを前記気相空間内に導入することで形成される、形態1、2、4のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記ガスの導入するガス量を変化させることによって前記気相空間内の圧力分布を調整する、形態5に記載のガラス基板の製造方法。
前記気相空間へガスを導入にするためのガス導入口の設けられる前記気相空間上の位置によって前記気流の向きを調整する、形態5または6に記載のガラス基板の製造方法。気流の向きは強制対流を発生させることで調整する。
前記気相空間へガスを導入されるとき前記ガスの導入の向きによって気流の向きを調整する、形態5〜7のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。気流の向きは強制対流を発生させることで調整する。
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入される、形態5〜8のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記ガスは、前記熔融ガラス及び前記白金族金属に不活性なガスである、形態5〜9に記載のガラス基板の製造方法。
前記気流は、前記気相空間と接続するように設けられた吸引装置によって前記気相空間内の圧力分布を調整することで形成される、形態1、2、4〜10のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記吸引装置の吸引圧を変化させることによって前記気相空間内の圧力分布の大きさを調整する、形態11に 記載のガラス基板の製造方法。圧力分布の大きさが変化することで、吸引装置に向かう気流の大きさが変化する。
前記気相空間内における前記吸引装置の吸引口の位置の変更によって前記気相空間内の圧力分布を調整する、形態11または12に記載のガラス基板の製造方法。
前記熔融ガラス処理装置では、前記熔融ガラスの清澄を行い、前記気相空間における前記熔融ガラスから放出されるガスのガス放出量あるいは前記気相空間内におけるガスを放出する放出領域を調整することにより前記気流を調整する、形態1、2、4のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。前記気流は、前記ガス放出量及び前記放出領域の少なくともいずれか一方を調整することにより気相空間内の圧力分布または圧力を調整し、この調整により調整される。
前記ガス放出量及び前記放出領域の少なくともいずれか一方の調整は、前記熔融ガラス処理装置における熔融ガラスの温度履歴の調整により行う、形態14に記載のガラス基板の製造方法。
前記熔融ガラスの温度履歴の調整は、前記熔融ガラスを加熱するために前記熔融ガラスに与える供給熱量の調整により行なう、形態15に記載のガラス基板の製造方法。
前記熔融ガラスは、前記熔融ガラス処理装置の通電加熱される管を流れ、
前記熔融ガラスの温度履歴の調整は、前記管を通電加熱するために前記管に流す電流の調整、または前記管の場所に応じた電流の調整により行う、形態15または16に記載のガラス基板の製造方法。
前記熔解工程における熔融ガラス温度と、前記処理工程における熔融ガラス温度と、の差を調整することにより、前記ガス放出量あるいは前記放出領域を調整する、形態14〜17のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
ガラス基板は、酸化錫を0.01〜0.3モル%含む、形態1、2、4〜18のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。前記ガス放出量は、酸化錫の含有量により調整される。
前記内壁の温度の最高温度は1400℃以上1750℃以下である、形態1、2、4〜19のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記内壁の温度の最低温度は1200℃以上1630℃以下である、形態1、2、4〜20のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記内壁の温度の最も高い部分と最も低い部分との間の温度差は、50℃以上300℃以下である、形態1、2、4〜21のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記熔融ガラス処理装置は、前記熔融ガラスの清澄を行い、前記清澄により生じる気体を、前記気相空間と大気とを接続した通気管を通して大気に排出する清澄槽であり、前記気流は、前記通気管に向かう流れである、形態1、2、4〜22のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記熔融ガラス処理装置は、前記熔融ガラスの清澄を行い、前記清澄により生じる気体を、前記気相空間と大気とを接続した通気管を通して大気に排出する清澄槽であり、
前記清澄槽は、前記清澄槽は、長尺状の清澄管を含み、
前記清澄管は、前記清澄管内を流れる前記熔融ガラスの流れ方向にそって温度分布が形成されている、形態1、2、4〜23のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記ガラス基板は、ディスプレイ用ガラス基板である、形態1、2、4〜24のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記気相空間内では、温度が高くなるほど圧力が低くなるように前記気相空間内の圧力を調整する、形態1、2、4〜25のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記熔融ガラス処理装置は、前記熔融ガラスの清澄を行い、前記清澄により生じる気体を、前記気相空間と大気とを接続した通気管を通して大気に排出する清澄槽であり、
前記清澄槽は、長尺状の清澄管を含み、前記清澄管には、前記清澄管の長手方向の一部分の位置の外周を囲むフランジが設けられ、前記ガスが、前記清澄管の前記フランジの設けられる部分から導入される、形態5〜10のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
前記フランジは、前記清澄管の長手方向の少なくとも2か所の位置の外周を囲むように少なくとも2つ設けられ、前記通気管は、前記長手方向の前記少なくとも2か所の間に少なくとも1つ設けられ、前記ガスは、前記少なくとも2か所から前記気相空間内に導入されて互いに対向する方向に向いて流れる気流をつくり、前記少なくとも1つの通気管から排出される、形態27に記載のガラス基板の製造方法。
ことが好ましい。
前記熔融ガラス処理装置は、前記熔融ガラス処理装置の通電により前記熔融ガラス処理装置が発熱することにより、前記熔融ガラスの温度を調整する構成である、形態1、2、4〜28のいずれか1つに記載のガラス基板の製造方法。
熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、熔融ガラス処理装置。
熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、熔融ガラス処理装置。
前記気流を形成するために前記気相空間内の圧力を調整する圧力調整装置を有する、形態30または31に記載の熔融ガラス処理装置。
前記気相空間内では、温度が高くなるほど圧力が低くなるよう前記気相空間内の圧力を調整する、形態30、31、33のいずれか1つに記載の熔融ガラス処理装置。
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解装置と、
形態30、31、33、34のいずれか1つに記載の熔融ガラス処理装置と、を備える、ことを特徴とするガラス基板の製造装置。
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解装置と、
形態30、31、33、34のいずれか1つに記載の熔融ガラス処理装置と、を備える、ことを特徴とするガラス基板の製造装置。
(形態37)
ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
(形態38)
ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
(形態39)
熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、熔融ガラス処理装置。
(形態40)
熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、熔融ガラス処理装置。
以降で説明する白金または白金合金等は、白金族金属であり、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、およびこれらの金属の合金を含む。
成形工程(ST4)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。成形は、オーバーフローダウンドロー法あるいはフロート法を用いることができる。後述する本実施形態では、オーバーフローダウンドロー法が用いられる例を挙げて説明する。
徐冷工程(ST5)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。
すなわち、ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程後、熔融ガラスをシートガラスに成形する前に、熔融ガラスを処理するための熔融ガラス処理装置を通過させる。この処理装置は白金または白金合金等を含む金属製の管あるいは槽を含む。そのとき、熔融ガラスの処理装置は、熔融ガラスを有する液相と熔融ガラスの液面に対して液面の上方に位置する気相空間とを有し、気相空間の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された装置である。この熔融ガラスの処理装置の気相空間では、気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を気流が通らないように、または飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を気流が通るように、気流が形成される。好ましくは、気相空間と接する熔融ガラスの処理装置の内壁のうち温度が低い部分から内壁の温度が高い部分に向けて気流が形成される。このとき、ガスを気相空間内に導入して気流を形成することが好ましい。また、ガスとして不活性なガスを気相空間内に導入することにより、気相空間内で、白金または白金合金等の揮発を低減でき、これにより気相空間で揮発した白金または白金合金等の揮発物の凝集を抑制することもできる。この点は、後述する。
成形装置200は、成形体210を含み、清澄槽200、攪拌槽103で処理された熔融ガラスMGを、成形体210を用いたオーバーフローダウンドロー法により、成形してシートガラスSGとする。さらに、成形装置200において、板厚偏差、歪、及び反りがシートガラスSGに生じないように、シートガラスSGが徐冷される。
切断装置300は、徐冷したシートガラスSGを切断してガラス基板とする。
図3(a)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、脱泡処理と吸収処理とを含む。以下の説明では、清澄剤として酸化錫を用いた例で説明する。酸化錫は、従来一般的に用いられていた亜ヒ酸に比べて清澄機能は低いが、環境負荷が低い点で清澄剤として好適に用いることができる。しかし、酸化錫は、清澄機能が亜ヒ酸に比べて低いので、酸化錫を用いた場合、熔融ガラスMGの清澄工程時の熔融ガラスMGの温度を従来より高くしなければならない。この場合、例えば清澄工程における熔融ガラスの温度の最高温度は、例えば、1630℃〜1720℃であり、好ましくは、1670℃〜1710℃である。
ガス導入管の場合、気相空間へ導入するガス量を変化させることによって気相空間内の圧力分布を調整することができる。また、気相空間へガスを導入にするためのガス導入口の設けられる気相空間上の位置によって気流の向きを調整することができる。さらに、気相空間へガスが導入されるときのガスの導入の向きによって気流の向きを変更することもできる。気流の向きは、ガス導入により発生する圧力分布の状態又は強制対流により調整できる。
吸引装置の場合、吸引装置の吸引圧を変化させることによって気相空間内の圧力分布の大きさ(圧力分布中の圧力差)を調整することができる。また、気相空間内における吸引装置の吸引口の位置の変更によって気相空間内の圧力分布を調整することができる。 また、熔融ガラスの脱泡処理により熔融ガラスから放出されるガス(気体)のガス放出量及び気相空間内におけるガスを放出する放出領域の少なくとも一方を調整することにより、気相空間内の圧力分布または圧力を調整することもできる。また、ガス放出量及びガスの放出領域の少なくとも一方を調整することにより気流を調整することもできる。ガス放出量及び放出領域の少なくともいずれか一方を調整することにより気相空間内の圧力分布または圧力を調整し、この調整により気流を調整することができる。圧力分布または圧力の調整は、熔融ガラス処理装置である清澄槽102における熔融ガラスの温度履歴の調整により行うこともできる。熔融ガラスの温度履歴の調整は、後述するような熔融ガラスが流れる管、すなわち清澄管が熔融ガラスを加熱するために熔融ガラスに与える供給熱量、例えば、熔融ガラスが流れる管を通電加熱するために管へ流す電流の調整、または管の場所に応じた電流の調整等により行うことができる。あるいは、熔融ガラスの温度履歴の調整は、上記管周辺に設けられた断熱部材(例えば、耐火物レンガ)の調整による管からの放熱量の調整により行うことができる。断熱部材の調整としては、断熱部材の種類、厚さ等の変更が考えられる。なお、上記管に熔融ガラスが流入する前の熔融ガラスの温度を調整することにより、清澄による気相空間内のガス放出量及び気相空間内におけるガス放出領域を調整することが好ましい。これにより、気相空間内のガス放出量及び気相空間内におけるガス放出領域を、より有効に、かつより大きく調整することができる。熔融ガラスの温度が高いほど、清澄剤の還元反応は進み、かつ熔融ガラスの粘度が低下するので、ガス放出量は増加するほか、急激に熔融ガラスの温度が上昇した領域では、清澄剤の還元は活発になる。この結果、ガス放出量は増大する。すなわち、清澄工程前の熔融ガラスの温度と清澄工程時の熔融ガラスの温度の温度差を大きくするほどガス放出量を大きくすることができる。つまり、ガス放出量を調整するには、管に熔融ガラスが流入する前工程である熔解工程における熔融ガラス温度と、処理工程における管を流れる熔融ガラス温度との差を調整することが好ましい。例えば、熔解槽101における熔融ガラスの最高温度と清澄槽102における熔融ガラスの最高温度との差は、50℃以上あることが好ましく、50〜200℃であることがより好ましく、70℃〜150℃であることが好ましい。
また、ガス放出量を増大するには、熔融ガラスの温度調整の他に、清澄剤、例えば酸化錫の含有量によって調整することができる。例えば、清澄剤が酸化錫である場合、その含有率は、0.01〜0.3モル%、好ましくは0.03〜0.2モル%であることが好ましい。清澄剤の含有量が多すぎると、熔融ガラスから揮発した清澄剤が清澄槽102の内壁等に凝集してしまう2次結晶問題が生じるので好ましくない。清澄剤の含有量が少ないと、清澄効果が小さく、泡数が増加する。
清澄管102aには、フランジ102e,102fを介して電極板102c,102dが設けられている。フランジ102eは、清澄管102aの一方の端部に設けられている。フランジ102fは、清澄管102aの長手方向の途中の位置に設けられている。勿論、フランジ102fも、清澄管102aの他方の端部に設けられてもよい。電極板102c,102dは、電力供給源である交流電源102gと接続され、所定の電圧が印加される。フランジ102e,102fは、導電性を有する金属で構成され、電極板102c、102dからの電流を、清澄管102aの周上に均一に分散するように流す。電極板102c,102dは、清澄管102aに電流を流して清澄管102aを通電加熱することにより、清澄管102aを流れる熔融ガラスMGの温度を例えば1630℃以上に昇温する。
清澄管202の気相空間で破泡して放出された気体は、通気管102bから清澄管102外の大気に放出される。
清澄管102a内を流れる熔融ガラスMGの温度は例えば1630℃以上に維持された後、清澄管102aの後半部分以降または後続するガラス供給管105以降において徐々に(段階的にあるいは連続的に)降温され、泡の吸収処理が行われる。吸収処理では、上述したように気泡が熔融ガラスMGの降温により熔融ガラスMG内に吸収され消滅する。
図3(a)では、一対の電極板102c,102dを設けた例が示されているが、例えば、清澄管102aの後半部分において降温する場合、電極板102c,102dの他に1対以上の電極板を設けてもよい。
図4は、清澄管102aの内壁の温度の清澄管102aの長手方向に沿った温度分布の一例を模式的に示す図である。このような温度は、熱電対等を清澄管102aの内壁あるいは内壁に近い気相空間に配置して計測することで取得することができる。清澄管102aの場合、フランジ102e,102fが設けられるフランジ対応部分で温度が周りの部分の温度に比べて低く、さらに言うと、最も低く、通気管102bに進むにつれて温度が徐々に高くなっている。しかし、通気管102bは、大気に近い領域に突出する管であるので、大気への熱の放射は避けられない。このため、通気管102bの設けられる部分では、温度が低下する。しかし、この部分の温度は、フランジ対応部分の温度よりも高い。清澄管102aでは、このような温度分布を有する。
このように、フランジ102e,102fが設けられるフランジ対応部分で、温度がその周りに比べて低くなっている。したがって、上記フランジ対応部分の周りで揮発した白金または白金合金等の揮発物が、低い温度の上記フランジ対応部分に触れると、揮発物の飽和蒸気圧の温度依存性に従って揮発物が凝集し易くなる。このため、上記フランジ102e,102fが設けられるフランジ対応部分の周りで揮発した白金または白金合金等の揮発物が、低い温度の上記フランジ対応部分に触れることがないように、フランジ対応部分から、上記フランジ対応部分よりも温度の高い部分に向かって不活性なガスによる気流を強制的に発生させる。すなわち、気相空間と接する清澄管102aの内壁のうち温度が低い部分から内壁の温度が高い部分に向けて、長尺状の清澄管102aの長手方向の気流が生じるように、熔融ガラス及び白金または白金合金等に不活性なガスを気相空間内に導入する。本実施形態では、上記フランジ102e,102fが設けられるフランジ対応部分に上述したようにガス導入口102j,102kが設けられている。
なお、図4に示すように、通気管102bの設けられる部分で温度が低下する場合、通気管102bの周りにヒータ等を設けて通気管102bを加熱することにより、通気管102bの内壁及び通気管102b近傍の清澄管102aの内壁に白金または白金合金等の揮発物が凝集しないようにすることができる。
本実施形態では、清澄管102aの長手方向に内壁の温度分布が生じるので、不活性なガスの導入によるつくる気流は、図3(b)に示すように、清澄管102aの長手方向に沿っている。しかし、上記気流は、清澄管102aの長手方向に沿うことには限定されず、気相空間と接する清澄管102aの内壁のうち温度が低い部分から内壁の温度が高い部分に向けて気流が生じればよい。
また、清澄管102aの内壁の最低温度と最高温度の温度差が大きいと、白金または白金合金等の飽和蒸気圧の差が大きくなり、凝集が発生しやすくなる。内壁のうち、最も温度の高い部分の最高温度と最も温度の低い部分の最低温度の温度差は、50℃以上300℃以下であるとき、本実施形態における白金または白金合金等の揮発物の凝集を抑制する効果が大きくなる。上記温度差が50℃未満である場合、白金または白金合金等の揮発物の凝集の程度は小さく、凝集の問題は生じにくい。上記温度差が150℃以上、さらには250℃以上であると、揮発物の凝集の抑制の効果は顕著に大きくなる。
また、本実施形態の気相空間内では、温度が高くなるほど圧力が低くなるよう、あるいは圧力が低くなるほど温度が高くなるよう、気相空間内の圧力を調整(制御)することが、揮発物の凝集の抑制する点から好ましい。
このようなガラス基板として、以下のガラス組成のガラス基板が例示される。したがって、以下のガラス組成をガラス基板が有するようにガラス原料は用いられる。SiO2:55〜75モル%、
Al2O3:5〜20モル%、
B2O3:0〜15モル%、
RO:5〜20モル%
(RはMg、Ca、Sr及びBaのうち、ガラス基板に含まれる全元素)、
R’2O:0〜0.8モル%(R’はLi、K、及びNaのうち、ガラス基板に含まれる全元素)。
上記ガラスは、高温粘性が高いガラスの一例である。このようなガラスにおいて、清澄管102aにおいて適正な熔融ガラスの粘度で脱泡を行うために熔融ガラスを高温に加熱する。このため、清澄管102aの内壁から揮発物は多量に揮発し、揮発物の凝集が問題となる。このような場合、白金または白金合金等の揮発物の凝集を抑制する本実施形態の効果は顕著となる。
このとき、SiO2、Al2O3、B2O3、及びRO(Rは、Mg、Ca、Sr及びBaのうち前記ガラス基板に含有される全元素)の少なくともいずれかを含み、モル比((2×SiO2)+Al2O3)/((2×B2O3)+RO)は4.0以上であってもよい。すなわち、モル比((2×SiO2)+Al2O3)/((2×B2O3)+RO)は4.0以上であるガラスは、高温粘性が特に高いガラスの一例である。そのため、白金または白金合金等の揮発物の凝集を抑制する本実施形態の効果はより顕著となる。また、アルカリ金属酸化物の含有量が少ないほどガラス粘度は高くなる傾向にあるので、アルカリ金属酸化物の合量であるR’2Oが0〜0.8モル%であるガラスは特に粘性が高い。粘度が高いガラスを十分に清澄させるためには清澄槽温度(白金または白金合金)の温度を高くする必要があるが、このような粘度の高いガラスを製造する場合であっても、本実施形態を適用することで白金または白金合金等の揮発物の凝集を抑制する効果が得られる。
熔融ガラスの温度が高くなる傾向にあるため、本実施形態の効果が顕著となる。
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。
(1)本実施形態では、気相空間には、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないような気流が形成される。これにより、気相空間内における白金又は白金合金の凝集が抑制される。また、気相空間内の温度の低い領域から高い領域に向かって気流をつくることで、より白金又は白金合金の凝集を抑制することができる。当該気流は、気相空間内の圧力を調整(制御)する圧力調整(制御)装置を含む気流形成装置を用いて形成することが好ましい。
圧力調整装置としては、気相空間内にガスを導入するガス導入管、気相空間を吸引する吸引装置、又はその組み合わせを用いることが好ましい。
気相空間の圧力は、気相空間の温度が高い領域ほど低くなるように調整(制御)されることが好ましい。これにより、気相空間内の温度の低い領域から高い領域に向かって気流をつくることができる。
本実施形態では、清澄管102aのうち揮発物が凝集し易い内壁の温度が低い部分から不活性ガスを導入するので、揮発物が凝集し易い場所から揮発物を速やかに流す気流をつくるとともに、酸素分圧を低くする。したがって、揮発物の飽和蒸気圧の分圧依存性に従って、揮発物の凝集は抑制される。
清澄槽102は、清澄管102aの通電加熱により清澄管102aが発熱することにより、熔融ガラスの温度を調整する。これにより、熔融ガラスの清澄を素早く行うことができる。しかし、清澄管102aを通電加熱するので、清澄管102aの内壁の温度は、極めて高くなる。このため、白金または白金合金等の揮発は極めて激しい。このような場合であっても、本実施形態の清澄槽102は、気相空間内に上述したような気流をつくるので、清澄管102a内で揮発物の凝集を抑制することができる。
清澄槽102の清澄管102aには、清澄管102aの長手方向の一部分の位置の外周を囲むフランジ102,102fが設けられ、フランジ102e,102fから清澄槽102の清澄管102aに電流を流して清澄管102aを発熱させることにより、熔融ガラスの温度を調整する電力供給源を有するので、清澄管102aの周上において清澄管102aは比較的均一な発熱をし、熔融ガラスの温度にムラを生じさせない。このため、熔融ガラスの清澄を効率よく行わせることができる。
101 熔解槽
101d スクリューフィーダ
102 清澄槽
102a 清澄管
102b 通気管
102c,102d 電極板
102e,102f フランジ
102g 交流電源
102h,102i ガス導入管
102j,102k ガス導入口
103 攪拌槽
103a スターラ
104,105,106 ガラス供給管
200 成形装置
210 成形体
300 切断装置
Claims (17)
- ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 - ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 - 前記気流は、前記気相空間内の圧力を調整することで形成される、請求項1または2に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記気流は、ガスを前記気相空間内に導入することで形成される、請求項1から3のいずれか1項に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入される、請求項4に記載のガラス基板の製造方法。
- ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 - ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスを有する液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラス処理装置において前記熔融ガラスを処理する処理工程と、を有し、
前記熔融ガラス処理装置の前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 - 前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流である、請求項6または7に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記気流は、前記気相空間と接続するように設けられた吸引装置によって前記気相空間内の圧力分布を調整することで形成される、請求項1〜8のいずれか1項に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記内壁の温度の最も高い部分と最も低い部分との間の温度差は、50℃以上300℃以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記熔融ガラス処理装置は、前記熔融ガラスの清澄を行い、前記清澄により生じる気体を、前記気相空間と大気とを接続した通気管を通して大気に排出する清澄槽であり、前記気流は、前記通気管に向かう流れである、請求項1〜10のいずれか1項に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記ガラス基板は、ディスプレイ用ガラス基板である、請求項1〜11のいずれか1項に記載のガラス基板の製造方法。
- 熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、熔融ガラス処理装置。 - 熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、気流が形成され、
前記気流は、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁の温度が低い部分から高い部分に向けて流れる気流であり、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、熔融ガラス処理装置。 - 熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度以上の温度の領域を通るように形成される、熔融ガラス処理装置。 - 熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置であって、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された内壁と、
熔融ガラスを有する液相空間と、
前記熔融ガラスの液面と前記内壁とから形成される気相空間と、を有し、
前記気相空間には、ガスを前記気相空間内に導入することで気流が形成され、
前記ガスは、前記気相空間と接する前記熔融ガラス処理装置の内壁のうち、周りの温度に比べて温度が低い部分から前記気相空間に導入され、
前記気流は、前記気相空間中に含まれる白金族金属が飽和蒸気圧となる温度を下回る領域を通らないように形成される、熔融ガラス処理装置。 - ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解装置と、
請求項13から16のいずれか1項に記載の熔融ガラス処理装置と、を備える、ことを特徴とするガラス基板の製造装置。
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