JP5976863B2 - ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 - Google Patents
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Description
熔融ガラスを処理する際に、
内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなる処理装置の内部に、熔融ガラスを、熔融ガラスの液面の上部に気相空間が形成されるように供給し、
前記気相空間内の気体を前記気相空間と前記処理装置の外部空間とを接続する排気口より吸引することで、前記気相空間に白金族金属に対して不活性なガスを流入させ、
前記排気口より吸引される気体中の酸素濃度を計測し、
前記酸素濃度が5.0%以下の範囲となるように、前記白金族金属に対して不活性なガスの流入量を調節することを特徴とする。
前記清澄処理装置での前記熔融ガラスの最高温度は、1600〜1720℃であることが好ましい。
内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなり、内部に熔融ガラスが供給されるとともに前記熔融ガラスの液面の上部に気相空間が形成される清澄処理装置と、
前記気相空間に酸素以外のガスを供給するガス供給装置と、
前記気相空間と前記清澄処理装置の外部空間とを接続する排気口と、
前記気相空間内の気体を前記排気口より吸引することで、前記気相空間に酸素以外のガスを流入させる吸引装置と、
前記排気口より吸引される気体中の酸素濃度を計測する酸素濃度計と、
前記酸素濃度計の計測結果に応じて、前記酸素濃度が所定の範囲となるように、前記排気口からの吸引圧力を調節する制御装置と、を備えることを特徴とする。
なお、本発明の「処理装置」には、熔解槽、清澄管、攪拌槽や成形装置、および、これらの間で熔融ガラスを移送する移送管、これらの装置にガラスを供給する供給管を含む。処理装置における「処理」には、ガラスの熔解処理、熔融ガラスの清澄処理、攪拌処理、成形処理、および、熔融ガラスの移送処理、供給処理が含まれる。
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。
なお、熔融ガラスは、清澄剤を含有する。清澄剤として、酸化スズ、亜ヒ酸、アンチモン等が知られているが、特に制限されない。しかし、環境負荷低減の点から、清澄剤として酸化スズを用いることが好ましい。
なお、清澄工程は、熔融ガラスに存在する泡を減圧雰囲気で成長させて脱泡させる減圧脱泡方式を用いることもできる。減圧脱泡方式は、清澄剤を用いない点で有効である。しかし、減圧脱泡方式は装置が複雑化及び大型化する。このため、清澄剤を用い、熔融ガラス温度を上昇させる清澄方法を採用することが好ましい。
供給工程(ST4)では、攪拌された熔融ガラスが成形装置に供給される。
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。
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120に供給される。
清澄管120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。清澄後の熔融ガラスは、移送管105を介して攪拌槽に供給される。
攪拌槽103では、スターラ103aによって熔融ガラスが攪拌されて均質化工程(ST3)が行われる。攪拌槽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)。
次に、図3、図4を参照して、清澄管120の構成について説明する。図3は、実施の形態の清澄管120の構成を示す概略図であり、図4は清澄管120の長手方向における鉛直断面図である。
図3、図4に示すように、清澄管120の長さ方向の両端の外周面には、電極121a、121bが設けられており、清澄管120の気相空間と接する壁には、排気管127が設けられている。
なお、本実施例では、清澄管120が白金族金属から構成されている場合を具体例として説明するが、清澄管120の一部が、耐火物や他の金属などから構成されていてもよい。
また、通電加熱によって熔融ガラスの温度を制御することで、熔融ガラスの粘度を調節し、これにより清澄管120を通過する熔融ガラスの流速を調節することができる。
制御装置123は電源装置122が清澄管120に通電させる電流量を制御し、これにより清澄管120を通過する熔融ガラスの温度および流速を制御する。制御装置123は、CPU、メモリ等を含むコンピュータである。
パージガス供給管124aはパージガス供給装置125aと接続され、パージガス供給装置125aからパージガス供給管124aを介して清澄管120内の気相空間120aに、熔融ガラスの上流側からパージガスが供給される。同様に、パージガス供給管124bはパージガス供給装置125bと接続され、パージガス供給装置125bからパージガス供給管124bを介して清澄管120内の気相空間120aに、熔融ガラスの下流側からパージガスが供給される。
パージガス供給管124a、124bの内径を調節することで、パージガス供給管124a、124bから供給されるパージガスの量を調節することができる。
パージガス供給装置125a、125bは制御装置123により制御され、パージガスの供給量、供給圧力が調整される。
排気管127には、酸素濃度計128が設けられている。酸素濃度計128は排気管127から吸引される気体の酸素濃度を計測し、その計測信号を制御装置123に出力する。なお、気相空間120aにパージガスを供給しない場合、排気管127から吸引される気体中の酸素分圧を計測してもよい。
また、より白金族の揮発・析出を抑制するために、酸素濃度が3.0%以下の範囲となるように、パージガスの供給量を調節することが好ましい。高解像度ディスプレイの製造に用いられるガラス基板では、太さ(径)1μm未満の僅かな欠陥も許されないが、酸素濃度を3.0%以下とすることで、太さ(径)1μm未満の針状の白金欠陥の発生を防止することができる。
以上のことから、酸素濃度が0.1%以上3.0%以下の範囲となるように、パージガスの供給量を調節することが好ましく、酸素濃度が1%以上3.0%以下の範囲となるように、パージガスの供給量を調節することがより好ましい。
熔融ガラスの冷却を防ぐため、パージガス供給装置125a、125bから供給されるパージガスを気相空間120aに流入させる前に予熱することが好ましい。パージガスの予熱温度は、例えば、500℃以上に予熱することが好ましい。
101 熔解槽
103 攪拌槽
104、105 移送管
106 ガラス供給管
120 清澄槽
121a、121b 電極
122 電源装置
123 制御装置
124a、124b パージガス供給管
125a、125b パージガス供給装置
127 排気管
128 酸素濃度計
129 吸引装置
200 成形装置
300 切断装置
Claims (9)
- 熔融ガラスを処理する処理装置を用いて熔融ガラスを処理するガラス基板の製造方法であって、
清澄剤の酸化還元反応により熔融ガラスを処理する際に、
内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなる処理装置の内部に、熔融ガラスを、熔融ガラスの液面の上部に気相空間が形成されるように供給し、
前記気相空間内の気体を前記気相空間と前記処理装置の外部空間とを接続する排気口より吸引することで、前記気相空間に白金族金属に対して不活性なガスを流入させ、
前記排気口より吸引される気体中の酸素濃度を計測し、
前記酸素濃度が5.0%以下の範囲となるように、前記白金族金属に対して不活性なガスの前記気相空間への流入量を調節する、ガラス基板の製造方法。 - 前記酸素濃度が5.0%以下の範囲となるように、前記排気口からの吸引圧力を調整する、請求項1に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記酸素濃度が0.1%以上3.0%以下の範囲となるように、前記白金族金属に対して不活性なガスの供給量を調節する、請求項2に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記処理装置に前記熔融ガラスの上流側および下流側より前記気相空間に白金族金属に対して不活性なガスを供給する、請求項2又は3に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記熔融ガラスの上流側から供給される前記白金族金属に対して不活性なガスを、前記熔融ガラスの下流側から供給される前記白金族金属に対して不活性なガスよりも多くする、請求項4に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記白金族金属に対して不活性なガスを、前記気相空間に流入させる前に予熱する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記白金族金属に対して不活性なガスを、前記気相空間に流入させる前に500℃以上に予熱する、請求項6に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記処理装置は、前記熔融ガラスを清澄する清澄処理装置であり、
前記清澄処理装置での前記熔融ガラスの最高温度は、1600〜1720℃である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。 - 清澄剤の酸化還元反応により熔融ガラスを清澄処理する清澄処理装置を用いて熔融ガラスを処理するガラス基板の製造装置であって、
内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなり、内部に熔融ガラスが供給されるとともに前記熔融ガラスの液面の上部に気相空間が形成される清澄処理装置と、
前記気相空間に酸素以外のガスを供給するガス供給装置と、
前記気相空間と前記清澄処理装置の外部空間とを接続する排気口と、
前記気相空間内の気体を前記排気口より吸引することで、前記気相空間に酸素以外のガスを流入させる吸引装置と、
前記排気口より吸引される気体中の酸素濃度を計測する酸素濃度計と、
前記酸素濃度計の計測結果に応じて、前記酸素濃度が所定の範囲となるように、前記排気口からの吸引圧力を調節する制御装置と、を備える、ガラス基板の製造装置。
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