JP6281318B2

JP6281318B2 - ガラス板の製造方法及びガラス板の製造装置

Info

Publication number: JP6281318B2
Application number: JP2014038566A
Authority: JP
Inventors: 佑輔冨田
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: JP2015160790A

Description

本発明は、ガラス板の製造方法及びガラス板の製造装置に関する。

従来、フラットパネルディスプレイ、太陽電池等の種々の用途に、低コストなソーダライムシリカガラス板が使用されている。

ソーダライムシリカガラス板は、アルカリ金属を含む。このため、ソーダライムシリカガラス板は、表面からアルカリが溶出することに起因してヤケと呼ばれる白濁が生じるなどの問題を有する。

特許文献１には、ヤケが生じ難いソーダライムシリカガラス板を製造する方法として、溶融ガラスを冷却してガラス板を作製する際に、表面温度がガラス転移温度＋５０℃からガラス転移温度−１５０℃までの温度範囲において、ガラス板の表面にＳＯ_２ガス又はＳＯ_３ガスを接触させる方法が記載されている。

国際公開第２０１１／０６８２２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法によりガラス板を製造した場合であっても、ガラス板にヤケが生じやすい場合がある。

本発明の主な目的は、ヤケが生じにくいガラス板を製造する方法を提供することにある。

本発明に係るガラス板の製造方法は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ_２の含有量が６０質量％以下であるガラス板を製造する方法に関する。本発明に係るガラス板の製造方法では、溶融ガラスを板状に成形し、ガラス板を得る成形工程を行う。ガラス板を冷却する冷却工程を行う。冷却工程において、ガラス板のガラス転移温度＋５０℃以上の温度領域の少なくとも一部で、ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付ける。

本発明に係るガラス板の製造方法では、冷却工程において、（ガラス板のガラス転移温度＋１００℃）〜（ガラス板のガラス転移温度＋５０℃）の温度領域の少なくとも一部で、ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付けることが好ましい。

本発明に係るガラス板の製造方法では、冷却工程において、（ガラス板のガラス転移温度＋１００℃）〜（ガラス板のガラス転移温度＋５０℃）の温度領域の全域にわたって、ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付けることが好ましい。

本発明に係るガラス板の製造方法では、冷却工程における酸化硫黄ガスの単位面積あたりに対する吹き付け量が１０ｍＬ／ｍ^２以上であることが好ましい。

本発明に係るガラス板の製造方法では、ガラス板におけるＳｉＯ_２の含有量が５５質量％以下である場合は、冷却工程における酸化硫黄ガスの単位面積あたりに対する吹き付け量が１００ｍＬ／ｍ^２以上であることが好ましい。

本発明に係るガラス板の製造方法では、冷却工程における酸化硫黄ガスの単位面積あたりに対する吹き付け量が２００ｍＬ／ｍ^２以下であることが好ましい。この場合、ガラス基板に表面欠陥が発生することを抑制することができる。

本発明に係るガラス板の製造方法では、酸化硫黄ガスが、ＳＯ_２ガス及びＳＯ_３ガスの少なくとも一方であることが好ましい。

本発明に係るガラス板の製造方法では、成形工程において、溶融ガラスをフロート法により板状に成形してもよい。

本発明に係るガラス板の製造装置は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ_２の含有量が６０質量％以下であるガラス板を製造するための装置である。本発明に係るガラス板の製造装置は、冷却室と、酸化硫黄ガス吹付機構とを備える。冷却室は、溶融ガラスから成形されたガラス板を冷却する。酸化硫黄ガス吹付機構は、冷却室に配されており、ガラス板のガラス転移温度＋５０℃以上の温度領域の少なくとも一部において、ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付ける。

本発明によれば、ヤケが生じにくいガラス板を製造する方法を提供することができる。

本発明の一実施形態におけるガラス板の製造装置の模式的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

図１は、本実施形態におけるガラス板の製造装置１の模式的断面図である。製造装置１は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ_２の含有量が６０質量％以下であるガラス板を好適に製造し得る装置である。製造装置１は、ＳｉＯ_２の含有量が５５質量％以下であるガラス板も好適に製造し得る装置である。

アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ_２の含有量が６０質量％以下であるガラスとしては、例えば、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２を４５質量％〜６０質量％、Ｂ_２Ｏ_３を０質量％〜１５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を８質量％〜１８質量％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを１質量％〜４０質量％及びＮａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを１質量％〜３０質量％含むガラスなどが挙げられる。

製造装置１は、成形部１０を備えている。成形部１０は、溶融ガラス１２を板状に成形し、ガラス板１３を得る部分である。成形部１０は、どのような方法により溶融ガラス１２を板状に成形する部分であってもよい。成形部１０は、例えば、ダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法、フロート法等により溶融ガラス１２を板状に成形する部分であってもよい。本実施形態では、成形部１０が、フロート法により溶融ガラス１２を板状に成形するフロートバスを有する例について説明する。

成形部１０の後には、冷却室（徐冷室）１１が配されている。ガラス板１３は、冷却室１１において冷却（徐冷）される。具体的には、冷却室１１では、搬送方向Ｄに向かって温度が低くなるように温度勾配が設けられている。その冷却室１１をガラス板１３が搬送方向Ｄに沿って搬送されることにより、ガラス板１３が冷却される。

製造装置１では、まず、成形部１０に溶融ガラス１２が供給される。供給された溶融ガラス１２は、板状に成形され、ガラス板１３となる（成形工程）。ガラス板１３は冷却室１１において冷却される（冷却工程）。

冷却室１１には、ガラス板１３に対して、酸化硫黄ガスを吹き付ける酸化硫黄ガス吹付機構１５が設けられている。酸化硫黄ガス吹付機構１５は、ガラス板１３の少なくとも一方の主面に対して酸化硫黄ガスを吹き付ける。本実施形態では、酸化硫黄ガス吹付機構１５は、ガラス板１３の両方の主面に対して酸化硫黄ガスを吹き付ける。

酸化硫黄ガス吹付機構１５が吹き付ける酸化硫黄ガスは、例えば、ＳＯ_２ガス及びＳＯ_３ガスの少なくとも一方であることが好ましい。

酸化硫黄ガス吹付機構１５は、酸化硫黄ガスをガラス板１３に対して吹き付けることができるものであれば特に限定されない。酸化硫黄ガス吹付機構１５は、例えば、ガラス板１３の上方又は下方に配されており、ガラス板１３に向かって開口する貫通孔を有するパイプにより構成されていてもよい。そのパイプに酸化硫黄ガスが供給されることにより、ガラス板１３に対して酸化硫黄ガスが吹き付けられる。

本実施形態では、酸化硫黄ガス吹付機構１５は、搬送されるガラス板１３の温度が、ガラス板１３のガラス転移温度（Ｔｇ）＋５０℃以上の温度領域に属する部分の少なくとも一部に設けられている。このため、冷却工程においてガラス板１３のＴｇ＋５０℃以上の温度領域の少なくとも一部で、ガラス板１３に酸化硫黄ガスが吹き付けられる。具体的には、本実施形態では、酸化硫黄ガス吹付機構１５は、搬送されるガラス板１３の温度が、ガラス板１３のＴｇ＋１００℃〜Ｔｇ＋５０℃の温度領域に属する部分の少なくとも一部に設けられている。このため、冷却工程においてガラス板１３のＴｇ＋１００℃〜Ｔｇ＋５０℃の温度領域の少なくとも一部で、ガラス板１３に酸化硫黄ガスが吹き付けられる。より具体的には、本実施形態では、酸化硫黄ガス吹付機構１５は、搬送されるガラス板１３の温度が、ガラス板１３のＴｇ＋１００℃〜Ｔｇ＋５０℃の温度領域に属する部分の全体に設けられている。このため、冷却工程においてガラス板１３のＴｇ＋１００℃〜Ｔｇ＋５０℃の温度領域の全域で、ガラス板１３に酸化硫黄ガスが吹き付けられる。

このように、本実施形態では、冷却工程においてガラス板１３のＴｇ＋５０℃以上の温度領域の少なくとも一部で、ガラス板１３に酸化硫黄ガスが吹き付けられる。従って、アルカリ金属やアルカリ土類金属が表面から溶出しにくいガラス板１３を製造することができる。ガラス板１３は、表面からアルカリ金属やアルカリ土類金属が溶出しにくいガラス板であるため、ガラス板１３にはヤケが生じにくい。また、ガラス板１３の上に形成された電極や半導体層などが、ガラス板１３から溶出するアルカリ金属やアルカリ土類金属により変性したり、劣化したりしにくい。

アルカリ金属やアルカリ土類金属が表面からより溶出しにくいガラス板１３を製造する観点からは、酸化硫黄ガス吹付機構１５により冷却工程においてガラス板に対して吹き付けられる酸化硫黄ガスの単位面積あたりの吹き付け量は、１０ｍＬ／ｍ^２以上であることが好ましく、２５ｍＬ／ｍ^２以上であることがより好ましい。ガラス板１３におけるＳｉＯ_２の含有量が５５質量％以下である場合は、酸化硫黄ガス吹付機構１５により冷却工程においてガラス板に対して吹き付けられる酸化硫黄ガスの単位面積あたりの吹き付け量は、１００ｍＬ／ｍ^２以上であることがより好ましい。

酸化硫黄ガス吹付機構１５により冷却工程においてガラス板に対して吹き付けられる酸化硫黄ガスの単位面積あたりの吹き付け量は、２００ｍＬ／ｍ^２以下であることが好ましい。そうすることにより、ガラス板１３の表面に欠陥が生じることを抑制することができる。例えば、フロート法によりガラス板１３を成形する場合は、ドロスの発生を抑制することができる。

なお、酸化硫黄ガス吹付機構１５により冷却工程においてガラス板に対して吹き付けられる酸化硫黄ガスの単位面積あたりの吹き付け量は、｛（Ｌ／Ｖ）×Ｖｏｌ｝／（Ｗ×Ｌ）、すなわち、Ｖｏｌ／（Ｖ×Ｗ）で算出される。

但し、
Ｗ：ガラス板の幅（ｍ）
Ｖ：ガラス板の搬送速度（ｍ／秒）
Ｌ：酸化硫黄ガス吹付機構１５が設けられた領域の搬送方向Ｄに沿った長さ（ｍ）
Ｖｏｌ：酸化硫黄ガス吹付機構１５から単位時間当たりの放出された酸化硫黄ガスの体積（ｍＬ／秒）
である。

なお、酸化硫黄ガス吹付機構１５から吹き付けられるガスは、酸化硫黄ガスと他のガスとの混合ガスであってもよい。酸化硫黄ガス吹付機構１５から吹き付けられるガスは、例えば、チッ素ガスと酸化硫黄ガスとの混合ガスであってもよい。その場合は、Ｖｏｌは、酸化硫黄ガス吹付機構１５から単位時間当たりに放出されたガスの体積に対して酸化硫黄ガスの含有率を乗じた値となる。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実施例１）
製造装置１と実質的に同様の構成を有する製造装置を用いて、以下の条件で厚みが１．８ｍｍのガラス板を作製した。

ガラス板のガラス組成：ＳｉＯ_２：５３．７質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１２．４質量％、ＭｇＯ：０．２質量％、ＣａＯ：５．４質量％、ＳｒＯ：１２．５質量％、ＢａＯ：２．９質量％、Ｎａ_２Ｏ：６．２質量％、Ｋ_２Ｏ：３．４質量％、ＺｒＯ_２；３．１質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．１質量％、ＳＯ_３：０．１質量％
ガラス板のガラス転移温度（Ｔｇ）：６６０℃
酸化硫黄ガス吹付機構から放出するガス：チッ素ガスとＳＯ_２ガスとの混合ガス
酸化硫黄ガスの吹き付け期間：冷却工程において７６０℃〜７１０℃（ガラス板１３のＴｇ＋１００℃〜Ｔｇ＋５０℃）の温度領域の全域
酸化硫黄ガスの吹き付け量：１２２ｍＬ／ｍ^２
なお、ガラス板に対して吹き付けられる酸化硫黄ガスの単位面積あたりの吹き付け量は、上式Ｖｏｌ／（Ｖ×Ｗ）に基いて計算した。

（実施例２）
酸化硫黄ガスの吹き付け量を１３１ｍＬ／ｍ^２としたこと以外は、実施例１と同様にしてガラス板を作製した。

（実施例３）
酸化硫黄ガスの吹き付け量を１９２ｍＬ／ｍ^２としたこと以外は、実施例１と同様にしてガラス板を作製した。

（実施例４）
酸化硫黄ガスの吹き付け量を２０６ｍＬ／ｍ^２としたこと以外は、実施例１と同様にしてガラス板を作製した。

（実施例５）
酸化硫黄ガスの吹き付け量を４２３ｍＬ／ｍ^２としたこと以外は、実施例１と同様にしてガラス板を作製した。

（実施例６）
以下の条件としたこと以外は、実施例１と同様にしてガラス板を作製した。

ガラス板のガラス組成：ＳｉＯ_２：５８．３質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：９．０質量％、ＭｇＯ：２．０質量％、ＣａＯ：２．０質量％、ＳｒＯ：７．０質量％、ＢａＯ：９．０質量％、Ｎａ_２Ｏ：４．０質量％、Ｋ_２Ｏ：５．０質量％、ＺｒＯ_２；３．５質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．１質量％、ＳＯ_３：０．１質量％
ガラス板のガラス転移温度（Ｔｇ）：６４０℃
酸化硫黄ガスの吹き付け量：２２ｍＬ／ｍ^２
（比較例１）
以下の条件としたこと以外は、実施例１と同様にしてガラス板を作製した。

酸化硫黄ガスの吹き付け期間：冷却工程において７１０℃未満〜５６０℃（ガラス板１３のＴｇ＋５０℃未満〜Ｔｇ−１００℃）の温度領域の全域
酸化硫黄ガスの吹き付け量：３９２ｍＬ／ｍ^２
（比較例２）
酸化硫黄ガスの吹き付け量を４３１ｍＬ／ｍ^２としたこと以外は、比較例１と同様にしてガラス板を作製した。

（比較例３）
酸化硫黄ガスの吹き付け量を６１０ｍＬ／ｍ^２としたこと以外は、比較例１と同様にしてガラス板を作製した。

（ヤケ（曇り）の評価）
実施例１〜６及び比較例１〜３のそれぞれにおいて作製したガラス板を、１０質量％のシュウ酸水溶液に１分間浸漬した後に、ガラス板の表面にヤケ（曇り）が発生しているか否かを目視により確認した。結果を表１に示す。

（表面欠陥の評価）
実施例１〜６及び比較例１〜３のそれぞれにおいて作製したガラス板の１０００ｍｍ×１０００ｍｍの領域に存在する単位面積あたりの５００μｍ以上の欠陥の数を、光学顕微鏡を用いてカウントした。結果を、表１に示す。

表１に示される結果から、ガラス板のＴｇ＋５０℃以上の温度領域の少なくとも一部において酸化硫黄ガスをガラス板に吹き付けることにより、ヤケ（曇り）が生じにくいガラス板を製造できることが分かる。酸化硫黄ガス吹付機構により冷却工程においてガラス板に対して吹き付けられる酸化硫黄ガスの単位面積あたりの吹き付け量を、２００ｍＬ／ｍ^２以下とすることにより表面欠陥の発生を抑制できることが分かる。

１製造装置
１０成形部
１１冷却室
１２溶融ガラス
１３ガラス板
１５酸化硫黄ガス吹付機構

Claims

アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ_２の含有量が６０質量％以下であるガラス板を製造する方法であって、
溶融ガラスを板状に成形し、ガラス板を得る成形工程と、
前記ガラス板を冷却する冷却工程と、
を備え、
前記冷却工程において、（前記ガラス板のガラス転移温度＋１００℃）〜（前記ガラス板のガラス転移温度＋５０℃）の温度領域の全域にわたって、前記ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付ける、ガラス板の製造方法。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ _２の含有量が５５質量％以下であるガラス板を製造する方法であって、
溶融ガラスを板状に成形し、ガラス板を得る成形工程と、
前記ガラス板を冷却する冷却工程と、
を備え、
前記冷却工程において、前記ガラス板のガラス転移温度＋５０℃以上の温度領域の少なくとも一部で、前記ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付け、
前記冷却工程における酸化硫黄ガスの単位面積あたりに対する吹き付け量が１００ｍＬ／ｍ ^２以上である、ガラス板の製造方法。
前記冷却工程において、（前記ガラス板のガラス転移温度＋１００℃）〜（前記ガラス板のガラス転移温度＋５０℃）の温度領域の少なくとも一部で、前記ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付ける、請求項２に記載のガラス板の製造方法。
前記冷却工程において、（前記ガラス板のガラス転移温度＋１００℃）〜（前記ガラス板のガラス転移温度＋５０℃）の温度領域の全域にわたって、前記ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付ける、請求項３に記載のガラス板の製造方法。
前記冷却工程における酸化硫黄ガスの単位面積あたりに対する吹き付け量が２００ｍＬ／ｍ^２以下である、請求項２〜４のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
前記酸化硫黄ガスが、ＳＯ_２ガス及びＳＯ_３ガスの少なくとも一方である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
前記成形工程において、前記溶融ガラスをフロート法により板状に成形する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ_２の含有量が６０質量％以下であるガラス板を製造するための装置であって、
溶融ガラスから成形されたガラス板を冷却する冷却室と、
前記冷却室に配されており、（前記ガラス板のガラス転移温度＋１００℃）〜（前記ガラス板のガラス転移温度＋５０℃）の温度領域の全域において、前記ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付ける酸化硫黄ガス吹付機構と、
を備える、ガラス板の製造装置。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの少なくとも一方を含み、ＳｉＯ _２の含有量が５５質量％以下であるガラス板を製造するための装置であって、
溶融ガラスから成形されたガラス板を冷却する冷却室と、
前記冷却室に配されており、前記ガラス板のガラス転移温度＋５０℃以上の温度領域の少なくとも一部において、酸化硫黄ガスの単位面積あたりに対する吹き付け量が１００ｍＬ／ｍ ^２以上となるように前記ガラス板に酸化硫黄ガスを吹き付ける酸化硫黄ガス吹付機構と、
を備える、ガラス板の製造装置。