JP6616183B2 - Glass substrate manufacturing method and glass substrate manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置に関する。 The present invention relates to a glass substrate manufacturing method and a glass substrate manufacturing apparatus.
ガラス基板は、一般的に、ガラス原料から熔融ガラスを生成させた後、熔融ガラスをガラス基板へと成形する工程を経て製造される。上記の工程中には、熔融ガラスが内包する微小な気泡を除去する工程(以下、清澄ともいう)が含まれる。清澄は、清澄管の本体を加熱しながら、この清澄管本体に清澄剤を配合させた熔融ガラスを通過させ、清澄剤の酸化還元反応により熔融ガラス中の泡が取り除かれることで行われる。より具体的には、粗熔解した熔融ガラスの温度をさらに上げて清澄剤を機能させ泡を浮上脱泡させた後、温度を下げることにより、脱泡しきれずに残った比較的小さな泡は熔融ガラスに吸収させるようにしている。すなわち、清澄は、泡を浮上脱泡させる処理(以下、脱泡処理または脱泡工程ともいう)および小泡を熔融ガラスへ吸収させる処理(以下、吸収処理または吸収工程ともいう)を含む。 Generally, a glass substrate is produced through a process of forming molten glass from a glass raw material and then forming the molten glass into a glass substrate. The above process includes a process of removing minute bubbles contained in the molten glass (hereinafter also referred to as clarification). The clarification is performed by passing a molten glass containing a clarifier in the clarifier tube body while heating the clarifier tube body, and removing bubbles in the molten glass by an oxidation-reduction reaction of the clarifier. More specifically, after raising the temperature of the molten glass that has been melted and melted, the fining agent floats and defoamed, and then the temperature is lowered to melt the relatively small bubbles that remain without being defoamed. The glass is made to absorb. That is, clarification includes a process for floating and defoaming bubbles (hereinafter also referred to as a defoaming process or a defoaming process) and a process for absorbing small bubbles into molten glass (hereinafter also referred to as an absorption process or an absorbing process).
成形前の高温の熔融ガラスに接する部材の内壁は、その部材に接する熔融ガラスの温度、要求されるガラス基板の品質等に応じ、適切な材料により構成する必要がある。たとえば、上述の清澄管本体を構成する材料は、通常、白金族金属の単体又は合金が用いられていることが知られている(特許文献1)。白金族金属は、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性にも優れている。 The inner wall of the member in contact with the high-temperature molten glass before forming needs to be made of an appropriate material according to the temperature of the molten glass in contact with the member, the required quality of the glass substrate, and the like. For example, it is known that a material constituting the above-mentioned clarification tube main body is usually a simple substance or an alloy of a platinum group metal (Patent Document 1). Platinum group metals have a high melting point and are excellent in corrosion resistance against molten glass.
清澄工程においては、白金族金属の単体又は合金からなる清澄管に通電することによって清澄管が加熱されることで清澄管を通過する熔融ガラスが加熱される(通電加熱)。このとき、清澄管の中心付近を通過する熔融ガラスの温度は、清澄管の内壁の近傍の熔融ガラスの温度よりも低くなる。また、清澄管を通過する熔融ガラスの速度は、壁面抵抗があるために、管路の中心付近のほうが清澄管の内壁の近傍よりも速くなる。このため、清澄管の中心付近を通過する熔融ガラスが充分に加熱されないまま清澄管を通過してしまい、清澄が不充分となってしまうおそれがある。 In the clarification step, the molten glass passing through the clarification tube is heated by energizing the clarification tube made of a platinum group metal alone or an alloy to heat the clarification tube (electric heating). At this time, the temperature of the molten glass passing near the center of the clarification tube is lower than the temperature of the molten glass near the inner wall of the clarification tube. Further, the speed of the molten glass passing through the clarification tube is higher near the center of the pipe than near the inner wall of the clarification tube due to wall resistance. For this reason, the molten glass passing near the center of the clarification tube may pass through the clarification tube without being sufficiently heated, and the clarification may be insufficient.
一方、清澄管の中心付近の熔融ガラスの温度を上げるために、清澄管の加熱量を増やすと、清澄管を構成する白金族金属の単体又は合金の酸化による揮発が促進される。揮発した金族酸化物が清澄管の局所的に温度が低下した位置で還元されると、還元された白金族金属が清澄管の内壁面に付着する。内壁面に付着した白金族金属は脱泡工程中の熔融ガラス中に落下して混入し、ガラス基板に異物として混入するおそれがある。 On the other hand, when the heating amount of the clarification tube is increased in order to increase the temperature of the molten glass near the center of the clarification tube, volatilization due to oxidation of a simple substance or an alloy of a platinum group metal constituting the clarification tube is promoted. When the volatilized metal oxide is reduced at a position where the temperature of the clarification tube is locally lowered, the reduced platinum group metal adheres to the inner wall surface of the clarification tube. The platinum group metal adhering to the inner wall surface may drop into the molten glass during the defoaming process and enter the glass substrate as a foreign substance.
清澄管内の熔融ガラスの温度を均一にするために、熔融ガラスを撹拌する撹拌手段を清澄管内に設けることも考えられる。しかし、清澄管内で泡が浮上する気相空間に撹拌手段があると、泡に含まれていた酸素、CO2、SO2等の気体が気相空間から清澄管の外部へ排出される流れを妨げるおそれがある。気相空間の気体の流れが妨げられると、還元された白金族金属が清澄管の内壁面に付着し、脱泡工程中の熔融ガラス中に落下して混入し、ガラス基板に異物として混入するおそれがある。 In order to make the temperature of the molten glass in the clarification tube uniform, it is conceivable to provide a stirring means for stirring the molten glass in the clarification tube. However, if there is a stirring means in the gas phase space where bubbles rise in the clarification tube, the gas such as oxygen, CO 2 , SO 2 contained in the bubbles is discharged from the gas phase space to the outside of the clarification tube. May interfere. When the gas flow in the gas phase space is obstructed, the reduced platinum group metal adheres to the inner wall surface of the clarification tube, falls into the molten glass during the defoaming process, and enters the glass substrate as a foreign substance. There is a fear.
本発明は、気相空間の気体の流れを妨げることなく、清澄管内の熔融ガラスを均一に撹拌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。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the glass substrate which can stir the molten glass in a clarification tube uniformly, without preventing the flow of the gas of gaseous-phase space.
本発明の第一の態様は、ガラス基板の製造方法であって、
清澄管に、熔融ガラスを加熱しながら上流側から下流側へと流し、前記熔融ガラス中の気泡を、前記熔融ガラスの界面と前記清澄管の内壁とによって囲まれる気相空間に向けて放出させる清澄工程と、
前記熔融ガラスの界面が所定の位置となるように前記清澄管に流入する熔融ガラス及び前記清澄管から流出する熔融ガラスの流量を制御する界面位置制御工程と、を有し、
前記清澄管には、前記清澄管の内壁に所定の間隔を空けて設けられる前記熔融ガラスの流れを抑制する板部材と、前記熔融ガラスの界面の位置を計測する界面位置計測計と、が備えられ、
前記界面位置制御工程では、前記界面位置計測計が計測した前記熔融ガラスの界面の位置に基づいて、前記熔融ガラスの界面の高さが前記板部材の上端部に一致するように前記熔融ガラスの流量を制御する。
前記板部材は、前記清澄管の長手方向に対して傾斜して設けられる、ことが好ましい。
A first aspect of the present invention is a method for manufacturing a glass substrate,
The molten glass is heated from the upstream side to the downstream side while heating the molten glass, and the bubbles in the molten glass are discharged toward the gas phase space surrounded by the interface of the molten glass and the inner wall of the clarified tube. Clarification process,
An interface position control step for controlling the flow rate of the molten glass flowing into the clarified tube and the molten glass flowing out of the clarified tube so that the interface of the molten glass is at a predetermined position;
The clarification tube includes a plate member that suppresses the flow of the molten glass provided at a predetermined interval on the inner wall of the clarification tube, and an interface position measuring instrument that measures the position of the interface of the molten glass. And
In the interface position control step, based on the position of the interface of the molten glass measured by the interface position meter, the molten glass is adjusted so that the height of the interface of the molten glass coincides with the upper end of the plate member. Control the flow rate.
It is preferable that the plate member is provided to be inclined with respect to the longitudinal direction of the clarification tube.
前記界面位置制御工程では、前記清澄工程より上流の工程から前記清澄管に流入する前記熔融ガラスの流入量、及び/又は、前記清澄工程より下流の工程に前記清澄管から流出する前記熔融ガラスの流出量を調整することにより、前記熔融ガラスの界面の位置を制御する、ことが好ましい。 In the interface position control step, the inflow amount of the molten glass flowing into the clarification tube from a step upstream from the clarification step, and / or the molten glass flowing out from the clarification tube in a step downstream from the clarification step. It is preferable to control the position of the interface of the molten glass by adjusting the outflow amount.
前記清澄管には、前記清澄管の外壁面に前記清澄管の外方に突出し、前記気相空間と外気とを連通させる通気管が設けられ、
前記界面位置計測計は、前記通気管を通じて前記清澄管の外方から導かれ、前記熔融ガラスの界面の位置を計測する、ことが好ましい。
The clarification pipe is provided with a ventilation pipe that protrudes outward of the clarification pipe on the outer wall surface of the clarification pipe and communicates the gas phase space with the outside air,
The interface position meter is preferably guided from the outside of the clarification tube through the vent tube, and measures the position of the interface of the molten glass.
本発明の第二の態様は、ガラス基板の製造装置であって、
熔融ガラスを加熱しながら上流側から下流側へと流し、前記熔融ガラス中の気泡を、前記熔融ガラスの界面と内壁とによって囲まれる気相空間に向けて放出させる清澄工程が行われる清澄管を含み、
前記清澄管には、前記清澄管の内壁に所定の間隔を空けて設けられる前記熔融ガラスの流れを抑制する板部材と、前記熔融ガラスの界面の位置を計測する界面位置計測計と、が備えられ、
前記清澄管では、前記界面位置計測計が計測した前記熔融ガラスの界面の位置に基づいて、前記熔融ガラスの界面の高さが前記板部材の上端部に一致するように前記熔融ガラスの流量が制御される。
A second aspect of the present invention is a glass substrate manufacturing apparatus,
A clarification tube in which a clarification step is performed in which a molten glass is flowed from an upstream side to a downstream side while heating, and bubbles in the molten glass are discharged toward a gas phase space surrounded by an interface and an inner wall of the molten glass. Including
The clarification tube includes a plate member that suppresses the flow of the molten glass provided at a predetermined interval on the inner wall of the clarification tube, and an interface position measuring instrument that measures the position of the interface of the molten glass. And
In the clarification tube, based on the position of the interface of the molten glass measured by the interface position meter, the flow rate of the molten glass is adjusted so that the height of the interface of the molten glass coincides with the upper end of the plate member. Be controlled.
上述の態様のガラス板の製造方法によれば、気相空間の気体の流れを妨げることなく、清澄管内の熔融ガラスを均一に撹拌することができる。 According to the manufacturing method of the glass plate of the above-mentioned aspect, the molten glass in a clarification pipe | tube can be stirred uniformly, without preventing the gas flow of gaseous-phase space.
以下、本発明のガラス基板の製造方法について説明する。
(ガラス基板の製造方法の全体概要)
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。
Hereinafter, the manufacturing method of the glass substrate of this invention is demonstrated.
(Overall overview of glass substrate manufacturing method)
Drawing 1 is a figure showing an example of a process of a manufacturing method of a glass substrate of this embodiment. The glass substrate manufacturing method includes a melting step (ST1), a clarification step (ST2), a homogenization step (ST3), a supply step (ST4), a molding step (ST5), a slow cooling step (ST6), and a cutting step ( ST7) is mainly included. In addition, a grinding process, a polishing process, a cleaning process, an inspection process, a packing process, and the like may be included. The manufactured glass substrate is laminated in a packing process as necessary, and is transported to a supplier.
熔解工程(ST1)では、ガラス原料を加熱することにより熔融ガラスを作る。 In the melting step (ST1), molten glass is made by heating the glass raw material.
清澄工程(ST2)では、熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれる酸素、CO2あるいはSO2を含んだ泡が発生する。この泡が熔融ガラス中に含まれる清澄剤(酸化スズ等)の還元反応により生じた酸素を取り込んで(吸収して)成長し、熔融ガラスの液面に浮上して放出される。その後、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、熔融ガラスの温度を制御することにより行われる。 In the clarification step (ST2), when the molten glass is heated, bubbles containing oxygen, CO 2 or SO 2 contained in the molten glass are generated. The bubbles grow by taking in (absorbing) oxygen generated by the reduction reaction of the fining agent (tin oxide or the like) contained in the molten glass, and float on the liquid surface of the molten glass to be released. Thereafter, in the clarification step, by reducing the temperature of the molten glass, the reducing substance obtained by the reduction reaction of the clarifier undergoes an oxidation reaction. Thereby, gas components, such as oxygen in the bubble which remain | survives in molten glass, are reabsorbed in molten glass, and a bubble lose | disappears. The oxidation reaction and reduction reaction by the fining agent are performed by controlling the temperature of the molten glass.
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。 In addition, the clarification process can also use the reduced pressure defoaming system which grows the bubble which exists in molten glass in a reduced pressure atmosphere, and defoams. The vacuum degassing method is effective in that no clarifier is used. However, the vacuum degassing method makes the apparatus complicated and large. For this reason, it is preferable to employ | adopt the clarification method which raises molten glass temperature using a clarifier.
均質化工程(ST3)では、スターラを用いて熔融ガラスを撹拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。均質化工程は、後述する撹拌槽において行われる。 In the homogenization step (ST3), the glass component is homogenized by stirring the molten glass using a stirrer. Thereby, the composition unevenness of the glass which is a cause of striae or the like can be reduced. A homogenization process is performed in the stirring tank mentioned later.
供給工程(ST4)では、撹拌された熔融ガラスが成形装置に供給される。 In the supplying step (ST4), the stirred molten glass is supplied to the molding apparatus.
成形工程(ST5)及び徐冷工程(ST6)は、成形装置で行われる。 The molding step (ST5) and the slow cooling step (ST6) are performed by a molding apparatus.
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。 In the forming step (ST5), the molten glass is formed into a sheet glass to make a flow of the sheet glass. An overflow downdraw method is used for molding.
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。 In the slow cooling step (ST6), the sheet glass that has been formed and flowed is cooled to a desired thickness, so that internal distortion does not occur and warpage does not occur.
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。 In the cutting step (ST7), the sheet glass after slow cooling is cut into a predetermined length to obtain a plate-like glass substrate. The cut glass substrate is further cut into a predetermined size to produce a glass substrate having a target size.
図2は、本実施形態における熔解工程(ST1)〜切断工程(ST8)を行うガラス基板の製造装置の概略図である。ガラス基板の製造装置は、図2に示すように、主に熔解装置100と、成形装置200と、切断装置300と、を有する。熔解装置100は、熔解槽101と、清澄管120と、撹拌槽103と、移送管104、105と、ガラス供給管106と、を有する。
FIG. 2 is a schematic view of a glass substrate manufacturing apparatus that performs the melting step (ST1) to the cutting step (ST8) in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the glass substrate manufacturing apparatus mainly includes a
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。
The
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。具体的には、清澄管120内の熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれる酸素、CO2あるいはSO2を含んだ泡が、清澄剤の還元反応により生じた酸素を取り込んで(吸収して)成長し、熔融ガラスの液面に浮上して気相空間に放出される。その後、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄後の熔融ガラスは、移送管105を介して撹拌槽103に供給される。
In the
撹拌槽103では、撹拌子103aによって熔融ガラスが撹拌されて均質化工程(ST3)が行われる。撹拌槽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)。
In the stirring vessel 103, the molten glass is stirred by the stirring
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SGが成形され(成形工程ST5)、徐冷される(徐冷工程ST6)。
In the forming
切断装置300では、シートガラスSG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)。
(清澄管の構成)
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の構成を示す概略斜視図であり、図4は清澄管120の長手方向における鉛直断面図である。
In the
(Configuration of clarification tube)
Next, the configuration of the
図3、図4に示すように、清澄管120の長手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120a(図4参照)と接する壁には、排気管127が設けられている。また、界面位置計測計128が設けられ、界面位置計測計128のセンサー部が排気管127を通じて清澄管120内に導入され、熔融ガラスの界面位置が計測される。
As shown in FIGS. 3 and 4,
清澄管120の本体、電極121a、121bおよび排気管127は、白金族金属から構成されている。なお、本明細書において、「白金族金属」は、白金族元素からなる金属を意味し、単一の白金族元素からなる金属のみならず白金族元素の合金を含む用語として使用する。ここで、白金族元素とは、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)の6元素を指す。白金族金属は高価ではあるが、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性にも優れている。
The main body of the
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。
In the present embodiment, a case where the
電極121a、121bは、電源装置122に接続されている。電極121a、121bの間に電圧が印加されることにより、電極121a、121bの間の清澄管120に電流が流れて、清澄管120が通電加熱される。この通電加熱により、清澄管120の本体の最高温度が例えば、1600℃〜1750℃、より好ましくは1630℃〜1750℃となるように加熱され、移送管104から供給された熔融ガラスの最高温度は、脱泡に適した温度、例えば、1600℃〜1720℃、より好ましくは1620℃〜1720℃に加熱される。
The
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。
Further, by controlling the temperature of the molten glass by energization heating, the viscosity of the molten glass can be adjusted, and thereby the flow rate of the molten glass passing through the
また、電極121a、121bには、図示しない温度計測装置(熱電対等)が設けられていてもよい。温度計測装置は電極121a、121bの温度を計測し、計測した結果を、制御装置123に出力する。
The
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。
The
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。排気管127は気相空間120aの上部に設けられている。排気管127は、清澄管120における熔融ガラスの流れ方向の上流側端部と下流側端部の間の位置に設けられていることが好ましい。排気管127は、清澄管120の本体外壁面から外側に向かって煙突状に突出する形状であってもよい。排気管127は、気相空間120a(図4参照)と、清澄管120の外部空間とを連通している。排気管127から気相空間120a内の気体を排出することで、清澄管120内の熔融ガラスから放出される酸素を排出することができる。これにより、白金族金属が酸化されて揮発することを抑制し、揮発した白金族金属が還元されることによる白金族金属の析出量を低減することができる。
An
界面位置計測計128は、清澄管120内の熔融ガラスの界面位置を検知するセンサー部と、センサー部が検知した信号(データ)に基づいて界面位置を計測する計測部と、からなる。ここで、界面位置とは、清澄管120内における熔融ガラスが流れる液相領域と熔融ガラス中の気泡が放出される気相領域(気相空間)との境界領域であり、液相領域の最上位置、気相領域の最下位置である。界面位置計測計128のセンサー部は、排気管127を通じて清澄管120内に導入され、清澄管120内の熔融ガラスの界面位置を検知する。計測部は、センサー部に接続され、センサー部から送られた信号(データ)に基づいて、清澄管120内における熔融ガラスの界面位置を計測する。本実施形態では、界面位置計測計128より清澄管120内の熔融ガラスの界面位置を計測し、熔融ガラスの界面の高さが、後述する第2板部材125の上端部に一致するように熔融ガラスの流量を制御する。
The
本実施形態では、図4に示すように、清澄管120が略水平方向に延在するように配置されている。清澄管120の内部には、複数の板部材124、125、126からなる板部材群が設けられている。板部材群は、複数の第1板部材124からなる第1板部材群、複数の第2板部材125からなる第2板部材群、複数の第3板部材126からなる第3板部材群を含む。第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126は、清澄管120の本体と同様に、白金族金属から構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
複数の第1板部材124は、清澄管120の内壁の最下部および最上部と間隔を空けた第1の高さに設けられている。複数の第1板部材124は、清澄管120の長手方向に間隔を空けて配置される。第1板部材124は、清澄管120の中心付近を清澄管120の長手方向に流れる熔融ガラスの流れを妨げ、第1板部材124よりも上側と第1板部材124よりも下側に分岐させる。
The plurality of
複数の第2板部材125は、第1板部材124の高さ(第1の高さ)よりも高くかつ清澄管120の内壁の最上部と間隔を空けた第2の高さに設けられている。複数の第2板部材125は、清澄管120の長手方向に、複数の第1板部材124と間隔を空けて交互に配置される。第2板部材125は、清澄管120内の熔融ガラスの界面付近を清澄管120の長手方向に流れる熔融ガラスの流れを妨げ、熔融ガラスの流れを第2板部材125よりも下側(清澄管の中心付近)に向かわせる。複数の第2板部材125は、清澄管120の長手方向に対して傾斜して設けられる。複数の第2板部材125の傾斜角度A1は、例えば、20度から70度、より好ましくは30度から60度の範囲である。清澄管120に第2板部材125を設けると、第2板部材125にぶつかった熔融ガラスは流れが一時的に停滞し、異質ガラスが生じる可能性がある。しかしながら、せん断速度を高めることで、熔融ガラスはより引き伸ばされる(撹拌される)。せん断速度とは、流体速度の導関数であり、熔融ガラスのせん断速度を計算することによってその流動特性がわかる。せん断応速度が大きいほど、隣接する熔融ガラス間の流速差が大きく、攪拌効果が高く、熔融ガラスを均質化できる。一方、せん断速度が小さいほど、隣接する熔融ガラス間の流速差が小さく、攪拌効果が低い。このため、第2板部材125を設けることにより、せん断速度を高めつつ、清澄管120を流れる熔融ガラスのせん断速度のばらつきを改善することにより、攪拌効率を高める。また、熔融ガラス中にサイズの小さい不純物が存在すると、熔融ガラスの界面(表面)に浮び上がり、複数の第1板部材124によって攪拌されずに下流側に流れるため、この不純物がガラス品質に影響を及ぼすことがある。このため、所定の角度だけ傾斜させて複数の第2板部材125を設けることによりせん断速度を高め、複数の第2板部材125によって熔融ガラスを攪拌し、また、清澄管120に滞在する時間を長くして、脱泡処理を促進させることができる。第2板部材125の下端部では、第2板部材125にぶつかった熔融ガラスは、第2板部材125に沿って下方(清澄管120の底部方向)に流れ、渦流が発生する。この渦流によって熔融ガラスが攪拌される。第2板部材125の上端部では、第2板部材125にぶつかった熔融ガラスは、第2板部材125に沿って上方(熔融ガラスの界面方向)に流れる。熔融ガラスの界面の高さ位置と第2板部材125の上端部の位置とが一致するように熔融ガラスの流量が制御されているため、第1板部材124に沿って上方に流れた熔融ガラスは、第2板部材125によって攪拌される。熔融ガラスの界面の高さ位置と第2板部材125の上端部の位置とを一致させることにより、熔融ガラス及び熔融ガラス中の不純物は、第2板部材125の上端部の上方を流れることなく、第2板部材125により攪拌される。これにより、脱泡処理を促進させることができる。第2板部材125同士の間隔D1は、例えば、100mmから500m、より好ましくは200mmから400mmの範囲である。第2板部材125同士の間隔D1を広げすぎると、熔融ガラスが第2板部材125によって攪拌されずに上流側から下流側に流れてしまうため脱泡処理が促進されず、第2板部材125同士の間隔D1を狭めすぎると、第2板部材125によって熔融ガラスの流れが停滞してしまい、熔融ガラス中の不純物が熔融ガラスの界面(表面)に浮び上がり攪拌されず、この不純物がガラス品質に影響を及ぼしてしまう。このため、第2板部材125同士の間隔D1が所定の間隔になるように複数の第2板部材125を設けることにより、せん断速度を高めて熔融ガラスを攪拌することにより、脱泡処理を促進させることができる。
The plurality of
複数の第3板部材126は、第1板部材124の高さ(第1の高さ)よりも低い第3の高さに、清澄管120の内壁の最下部と間隔を空けずに設けられている。複数の第3板部材126は、清澄管120の長手方向に、複数の第1板部材124と間隔を空けて交互に配置される。第3板部材126は、清澄管120内の熔融ガラスの最下部を清澄管120の長手方向に流れる熔融ガラスの流れを妨げ、熔融ガラスの流れを第3板部材126よりも上側(清澄管の中心付近)に向かわせる。複数の第3板部材126は、清澄管120の長手方向に対して傾斜して設けられる。複数の第3板部材126の傾斜角度B1は、例えば、20度から70度、より好ましくは30度から60度の範囲である。また、第3板部材126同士の間隔は、例えば、100mmから500m、より好ましくは200mmから400mmの範囲である。
The plurality of
図5は、清澄管の長手方向における鉛直断面のシミュレーションにより得られたせん断速度を示した図であり、(a)は、第2板部材125を設けない場合のせん断速度を示す図であり、(b)は、熔融ガラスの界面の高さ位置と第2板部材125の上端部の位置とが一致し、第2板部材125と第3板部材126とを傾斜させて設けた場合のせん断速度を示す図である。図5(a)に示すように、第2板部材125を設けないと、第1板部材124が設けられた付近(清澄管120の中心部)では、せん断速度が高められて攪拌されているが、熔融ガラスの界面付近と清澄管120の底部付近とでは、せん断速度が異なり、熔融ガラスの攪拌ムラが生していた。また、熔融ガラスは、第1板部材124の上端部の上方である熔融ガラスの界面付近を流れ、熔融ガラスの流速は、他の領域と比べて速くなる。熔融ガラスは、第2板部材125によって攪拌されずに、上流側から下流側に流れるため、清澄管120に滞在する時間が短くなり、脱泡処理が促進しない。一方、図5(b)に示すように、熔融ガラスの界面の高さ位置と第2板部材125の上端部の位置とが一致すると、熔融ガラスは、第2板部材125によって攪拌され、せん断速度が高くなっていた。また、熔融ガラスの界面付近と清澄管120の底部付近とでせん断速度が一致し、清澄管120内において熔融ガラスを均一に攪拌していた。また、第2板部材125及び第3板部材126にぶつかった熔融ガラスは、第2板部材125の下端部側及び第3板部材126の上端部側に流れ、渦流となる。このため、熔融ガラスは、第2板部材125及び第3板部材126に攪拌されながら上流側から下流側に流れ、清澄管120に滞在する時間が長くなり、脱泡処理が促進される。
FIG. 5 is a diagram showing the shear rate obtained by simulation of the vertical cross section in the longitudinal direction of the clarification tube, (a) is a diagram showing the shear rate when the
このように、第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126が設けられることで、清澄管120内の熔融ガラスが清澄管120の長手方向に流れるのみでなく、熔融ガラスが上下方向にも移動するように変更されるため、清澄管120内で熔融ガラスが均一に撹拌され、熔融ガラスの温度を均一にすることができる。
Thus, by providing the
なお、図4に示すように、第2板部材125と第3板部材126とは、清澄管120の長手方向の同じ位置にあってもよい。すなわち、第2板部材125の下方に第3板部材126を設けてもよい。
As shown in FIG. 4, the
ここで、第1板部材124の位置において、第1板部材124の上側を流れる熔融ガラスの流量を前記第1板部材の上側の流路断面積で除した流速と、第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスの流量を第1板部材124の下側の流路断面積で除した流速とが等しくなるように、清澄管120を流れる熔融ガラスの流量および流速を制御することが好ましい。第1板部材124の上側を流れる熔融ガラスの流速と第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスの流速とを等しくすることで、清澄管120内で熔融ガラスを均一に撹拌することができる。
Here, at the position of the
第1板部材124の上側を流れる熔融ガラスの流速と第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスの流速は、清澄管120による加熱量により調整することができる。
The flow rate of the molten glass flowing above the
例えば、清澄管120の加熱量を増加させることで、清澄管120の内壁に近い、第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスの温度を上昇させ、粘性を低下させることで、第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスの流速を上げることができる。一方、清澄管120の加熱量を減少させることで、清澄管120の内壁に近い、第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスの温度を低下させ、粘性を上昇させることで、第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスの流速を下げることができる。
For example, by increasing the heating amount of the
なお、第1板部材124の上側を流れる熔融ガラスは、清澄管120の内壁から遠いため、清澄管120の加熱量の変化による温度の変化量は、第1板部材124の下側を流れる熔融ガラスよりも小さい。
Since the molten glass flowing on the upper side of the
本実施形態においては、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さが、第2板部材125の上端部の最も高い位置と一致するように、熔融ガラスの流量および流速を制御する。すなわち、第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126のいずれもが熔融ガラス内にあり、気相空間120aに第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126がないように、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを調整する。
In the present embodiment, the flow rate and flow rate of the molten glass are controlled so that the height of the interface of the molten glass MG in the
熔融ガラスMGの界面の高さを変更するには、移送管104、105を流れる熔融ガラスの流量を変更すればよい。清澄工程より上流の工程である熔解工程から清澄工程に流入する、つまり、前記清澄管に流入する熔融ガラスの流入量、及び/又は、清澄工程から清澄工程より下流の工程である均質化工程、供給工程、成形工程に流出する、つまり、清澄管から流出する熔融ガラスの流出量を調整することにより、熔融ガラスの界面の位置を制御する。例えば、移送管104から清澄管120へ流入する熔融ガラスの流量を、移送管105により清澄管120から流出する熔融ガラスの流量よりも大きくすることで、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを上げることができる。移送管104、105における熔融ガラスの流量を制御するには、移送管104、105を流れる熔融ガラスの温度を変化させ、熔融ガラスの粘性を調整すればよい。例えば、熔融ガラスの温度を上昇させ、熔融ガラスの粘性を下げることで、熔融ガラスの流量および流速を上昇させることができる。一方、熔融ガラスの温度を下降させ、熔融ガラスの粘性を上げることで、熔融ガラスの流量および流速を低下させることができる。
In order to change the height of the interface of the molten glass MG, the flow rate of the molten glass flowing through the
清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを上げるためには、熔解槽101にガラス原料を投入する投入時間間隔を短くする、より具体的には、投入時間間隔を3分から2分、1分にする。また、1回のガラス原料の投入量を増やす、より具体的には、1回の投入量を100kgから200kg、300kgにする。これにより、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを上げることができる。一方、移送管104から清澄管120へ流入する熔融ガラスの流量を、移送管105により清澄管120から流出する熔融ガラスの流量よりも小さくすることで、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを下げることができる。清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを下げるためには、熔解槽101にガラス原料を投入する投入時間間隔を長くする、より具体的には、投入時間間隔を3分から4分、5分にする。また、1回のガラス原料の投入量を減らす、より具体的には、1回の投入量を100kgから80kg、50kgにする。これにより、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを下げることができる。ガラス原料の投入時間間隔、投入量は、熔解槽101においてガラス原料を熔解できる範囲において、任意に変更することができる。
In order to increase the height of the interface of the molten glass MG in the
また、清澄管120から流出する熔融ガラスの流量よりも小さくすることで、熔融ガラスMGの界面の高さを上げることができる。清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを上げるためには、清澄管120の下流に位置するガラス供給管106を流れる熔融ガラスの温度を下げる、より具体的には、熔融ガラスの温度を1000℃から980℃、950℃にする。ガラス供給管106を流れる熔融ガラスの流量を抑制することにより、清澄管120から流出する熔融ガラスの流量が抑制されるため、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを上げることができる。一方、清澄管120から流出する熔融ガラスの流量よりも大きくすることで、熔融ガラスMGの界面の高さを下げることができる。清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを下げるためには、清澄管120の下流に位置するガラス供給管106を流れる熔融ガラスの温度を上げる、より具体的には、熔融ガラスの温度を1000℃から1020℃、1050℃にする。ガラス供給管106を流れる熔融ガラスの流量を増やすことにより、清澄管120から流出する熔融ガラスの流量が増えるため、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを下げることができる。ガラス供給管106における熔融ガラスの温度、熔融ガラスの温度を変更する位置は、成形装置200においてシートガラスSGを成形できる範囲において、任意に変更することができる。
Moreover, the height of the interface of molten glass MG can be raised by making it smaller than the flow volume of the molten glass which flows out from the
このように、清澄管120内における熔融ガラスMGの界面の高さを調整することで、気相空間120a内に第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126が露出することを防ぐことができるため、第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126は、気相空間120aに放出された酸素、CO2、SO2等の気体が排気管127に向かう流れを妨げることがない。
Thus, the
また、第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126が気相空間120a内に放出された酸素、CO2、SO2等の気体に接触することを防ぐことで、第1板部材124、第2板部材125、第3板部材126を構成する白金族金属が酸化されることで揮発されることを防ぐことができる。
Further, the
また、熔融ガラスの流量を一時的に増やし、清澄管120内の熔融ガラスMGの界面の高さを第2板部材125の上端部より高くすることにより、熔融ガラス中に存在する小さい不純物を除去することもできる。熔融ガラスMGの界面の高さと第2板部材125の上端部とが一致するように、熔融ガラスMGの量を制御し続けると、小さい不純物の場合、不純物は熔融ガラスの界面(表面)に浮び上がり第2板部材125付近に徐々に溜り、第2板部材125によっても攪拌されずに下流側に流れることがあり、この不純物がガラス品質に影響を及ぼすことがある。このため、熔融ガラスの流量を一時的に増やすことにより、第2板部材125付近に溜まった不純物を下流に押し流す。一定量溜まった不純物は、熔融ガラスMGの界面付近を流れ続けるため、均質化工程(ST3)が行われる撹拌槽103において除去することにより、効率的に不純物を除去することができる。
In addition, by temporarily increasing the flow rate of the molten glass and making the height of the interface of the molten glass MG in the
以上、本発明のガラス基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。 As mentioned above, although the manufacturing method of the glass substrate of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of this invention, you may make various improvement and a change. Of course.
本実施形態のガラス基板の製造方法によって製造されるガラス基板には、歪点や徐冷点が高く良好な寸法安定性を有する無アルカリのボロアルミノシリケートガラスあるいはアルカリ微量含有ガラスが用いられる。 For the glass substrate produced by the method for producing a glass substrate of the present embodiment, an alkali-free boroaluminosilicate glass having a high strain point and a slow cooling point and good dimensional stability or a glass containing a trace amount of alkali is used.
本実施形態が適用されるガラス基板は、例えば以下の組成を含む無アルカリガラスからなる。
SiO2:56−65質量%
Al2O3:15−19質量%
B2O3:8−13質量%
MgO:1−3質量%
CaO:4−7質量%
SrO:1−4質量%
BaO:0−2質量%
Na2O:0−1質量%
K2O:0−1質量%
As2O3:0−1質量%
Sb2O3:0−1質量%
SnO2:0−1質量%
Fe2O3:0−1質量%
ZrO2:0−1質量%
本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を含むディスプレイ用ガラス基板に好適である。IGZO(インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素)等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板及びLTPS(低温度ポリシリコン)半導体を使用したLTPSディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、本実施形態で製造されるガラス基板は、アルカリ金属酸化物の含有量が極めて少ないことが求められる液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、有機ELディスプレイ用ガラス基板にも好適である。言い換えると、本実施形態のガラス基板の製造方法は、ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適であり、特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適である。その他、携帯端末機器などのディスプレイや筐体用のカバーガラス、タッチパネル板、太陽電池のガラス基板やカバーガラスとしても用いることができる。特に、ポリシリコンTFTを用いた液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。
The glass substrate to which this embodiment is applied is made of an alkali-free glass having the following composition, for example.
SiO 2: 56-65% by weight
Al 2 O 3 : 15-19% by mass
B 2 O 3: 8-13 wt%
MgO: 1-3% by mass
CaO: 4-7% by mass
SrO: 1-4% by mass
BaO: 0-2 mass%
Na 2 O: 0-1% by mass
K 2 O: 0-1 wt%
As 2 O 3 : 0-1% by mass
Sb 2 O 3: 0-1 wt%
SnO 2 : 0-1% by mass
Fe 2 O 3 : 0-1% by mass
ZrO 2 : 0-1% by mass
The glass substrate manufactured by this embodiment is suitable for the glass substrate for a display containing the glass substrate for flat panel displays. It is suitable for an oxide semiconductor display glass substrate using an oxide semiconductor such as IGZO (indium, gallium, zinc, oxygen) and an LTPS display glass substrate using an LTPS (low temperature polysilicon) semiconductor. Moreover, the glass substrate manufactured by this embodiment is suitable for the glass substrate for liquid crystal displays by which it is calculated | required that content of an alkali metal oxide is very small. Moreover, it is suitable also for the glass substrate for organic EL displays. In other words, the manufacturing method of the glass substrate of this embodiment is suitable for manufacture of the glass substrate for displays, and is especially suitable for manufacture of the glass substrate for liquid crystal displays. In addition, it can be used as a display for a portable terminal device, a cover glass for a casing, a touch panel plate, a glass substrate of a solar cell, or a cover glass. Particularly, it is suitable for a glass substrate for a liquid crystal display using a polysilicon TFT.
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。 Moreover, the glass substrate manufactured by this embodiment is applicable also to a cover glass, the glass for magnetic discs, the glass substrate for solar cells, etc.
100 熔解装置
101 熔解槽
102 清澄管
103 撹拌槽
103a 撹拌子
104、105 移送管
106 ガラス供給管
120 清澄管
120a 気相空間
121a、121b 電極
122 電源装置
123 制御装置
124 第1板部材
125 第2板部材
126 第3板部材
127 排気管
128 界面位置計測計
200 成形装置
300 切断装置
MG 熔融ガラス
SG シートガラス
DESCRIPTION OF
Claims (5)
清澄管に、熔融ガラスを加熱しながら上流側から下流側へと流し、前記熔融ガラス中の気泡を、前記熔融ガラスの界面と前記清澄管の内壁とによって囲まれる気相空間に向けて放出させる清澄工程と、
前記熔融ガラスの界面が所定の位置となるように前記清澄管に流入する熔融ガラス及び前記清澄管から流出する熔融ガラスの流量を制御する界面位置制御工程と、を有し、
前記清澄管には、前記清澄管の内壁に所定の間隔を空けて設けられる前記熔融ガラスの流れを抑制する板部材と、前記熔融ガラスの界面の位置を計測する界面位置計測計と、が備えられ、
前記界面位置制御工程では、前記界面位置計測計が計測した前記熔融ガラスの界面の位置に基づいて、前記熔融ガラスの界面の高さが前記板部材の上端部に一致するように前記熔融ガラスの流量を制御する、
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 A method of manufacturing a glass substrate,
The molten glass is heated from the upstream side to the downstream side while heating the molten glass, and the bubbles in the molten glass are discharged toward the gas phase space surrounded by the interface of the molten glass and the inner wall of the clarified tube. Clarification process,
An interface position control step for controlling the flow rate of the molten glass flowing into the clarified tube and the molten glass flowing out of the clarified tube so that the interface of the molten glass is at a predetermined position;
The clarification tube includes a plate member that suppresses the flow of the molten glass provided at a predetermined interval on the inner wall of the clarification tube, and an interface position measuring instrument that measures the position of the interface of the molten glass. And
In the interface position control step, based on the position of the interface of the molten glass measured by the interface position meter, the molten glass is adjusted so that the height of the interface of the molten glass coincides with the upper end of the plate member. Control the flow rate,
A method for producing a glass substrate, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の製造方法。 The plate member is provided to be inclined with respect to the longitudinal direction of the clarification tube.
The method for producing a glass substrate according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス基板の製造方法。 In the interface position control step, the inflow amount of the molten glass flowing into the clarification tube from a step upstream from the clarification step, and / or the molten glass flowing out from the clarification tube in a step downstream from the clarification step. By adjusting the outflow amount, the position of the interface of the molten glass is controlled,
The manufacturing method of the glass substrate of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記界面位置計測計は、前記通気管を通じて前記清澄管の外方から導かれ、前記熔融ガラスの界面の位置を計測する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。 The clarification pipe is provided with a ventilation pipe that protrudes outward of the clarification pipe on the outer wall surface of the clarification pipe and communicates the gas phase space with the outside air,
The interface position meter is guided from the outside of the clarification tube through the vent tube, and measures the position of the interface of the molten glass.
The manufacturing method of the glass substrate as described in any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
熔融ガラスを加熱しながら上流側から下流側へと流し、前記熔融ガラス中の気泡を、前記熔融ガラスの界面と内壁とによって囲まれる気相空間に向けて放出させる清澄工程が行われる清澄管を含み、
前記清澄管には、前記清澄管の内壁に所定の間隔を空けて設けられる前記熔融ガラスの流れを抑制する板部材と、前記熔融ガラスの界面の位置を計測する界面位置計測計と、が備えられ、
前記清澄管では、前記界面位置計測計が計測した前記熔融ガラスの界面の位置に基づいて、前記熔融ガラスの界面の高さが前記板部材の上端部に一致するように前記熔融ガラスの流量が制御される、
ことを特徴とするガラス基板の製造装置。 An apparatus for manufacturing a glass substrate,
A clarification tube in which a clarification step is performed in which a molten glass is flowed from an upstream side to a downstream side while heating, and bubbles in the molten glass are discharged toward a gas phase space surrounded by an interface and an inner wall of the molten glass. Including
The clarification tube includes a plate member that suppresses the flow of the molten glass provided at a predetermined interval on the inner wall of the clarification tube, and an interface position measuring instrument that measures the position of the interface of the molten glass. And
In the clarification tube, based on the position of the interface of the molten glass measured by the interface position meter, the flow rate of the molten glass is adjusted so that the height of the interface of the molten glass coincides with the upper end of the plate member. Controlled,
An apparatus for producing a glass substrate.
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