JP6665435B2 - ガラス物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス物品の製造方法に関する。

従来、ガラス物品の製造には、溶融ガラスを調製する溶融炉と、溶融ガラスからガラス物品を成形する成形部と、成形部の上流側に配置されるポットとを備えた製造装置が用いられている（特許文献１参照）。

特表２０１０−５００２７５号公報

図２に示すように、ガラス物品の製造方法に用いられるポット１１１は、溶融炉から導かれる溶融ガラスＭＧを流入する流入口１１２を有している。また、ポット１１１は、流入口１１２よりも下方において溶融ガラスＭＧを流出する流出口１１３を有している。ポット１１１内の溶融ガラスＭＧの液面高さや流動状態は、種々の状態に維持され得る。

例えば、図２に示されるように溶融ガラスＭＧの液面ＧＬの高さが流入口１１２の上端よりも上方で維持された場合、流入口１１２の上端より上方の領域に流れ混んだ溶融ガラスＭＧの一部が、長時間ポット１１１の上部に停滞する場合がある。このように停滞した溶融ガラス（以下、停滞ガラスＤＧと称する）は、ポット１１１内部を流動する溶融ガラスＭＧとは異質なガラスとなる場合がある。具体的には、停滞ガラスＤＧは、経時的に温度が低下し易くなるため、結晶化（失透）し易くなる。また、停滞ガラスＤＧは、長時間停滞している間に液面ＧＬからガラス中の成分が揮発し、流動する溶融ガラスＭＧとは異なる組成のガラスになり易くなる。

このようにして異質化した停滞ガラスＤＧが、ポット１１１の流出口１１３から流出する溶融ガラスＭＧに混入した場合、ガラス物品において異質化したガラスを要因とした欠陥を発生させるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融ガラスの異質化を抑えることのできるガラス物品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、溶融ガラスを調製する溶融炉と、前記溶融炉から供給される溶融ガラスを流入する流入口と前記流入口よりも下方において溶融ガラスを流出する流出口とを有するポットと、前記ポットから流出した前記溶融ガラスからガラス物品を成形する成形部と、を備える製造装置を用いるガラス物品の製造方法であって、前記ポット内の溶融ガラスの液面を、前記流入口の上端以下の高さに維持して前記ガラス物品を成形する。

この方法によれば、ポット内の溶融ガラスの上層部分が、流入口から流入される溶融ガラスによって押し流され易くなる。これにより、ポット内の溶融ガラスにおける上層部分が長時間停滞し難くなる。

上記ガラス物品の製造方法において、前記ポット内の溶融ガラスの液面を、前記流入口の下端よりも上方に維持して前記ガラス物品を成形することが好ましい。
この方法によれば、ポットの流出口から流出する溶融ガラスの圧力が安定し易い。

上記ガラス物品の製造方法において、前記ポット内の溶融ガラスの液面が上昇した場合、前記流入口から流入する溶融ガラスの温度を低下させることが好ましい。
この方法によれば、ポットの流入口から流入する溶融ガラスの温度を低下させることで、ポットの流入口から流入する溶融ガラスの粘度が高まる。これにより、ポットの流入口から流入する溶融ガラスの流量を容易に低下することができるため、ポット内の溶融ガラスの液面の上昇を容易に抑えることができる。

上記ガラス物品の製造方法において、前記ポット内の溶融ガラスの液面が上昇した場合、前記流出口から流出する溶融ガラスの温度を上昇させることが好ましい。
この方法によれば、ポットの流出口から流出する溶融ガラスの温度を上昇させることで、ポットの流出口から流出する溶融ガラスの粘度が低くなる。これにより、ポットの流出口から流出する溶融ガラスの流量を容易に高めることができるため、ポット内の溶融ガラスの液面の上昇を容易に抑えることができる。

上記ガラス物品の製造方法において、前記ポット内の溶融ガラスの温度ＭＴ℃は、溶融ガラスの液相温度をＬＴ℃とした場合、ＬＴ＋１００℃よりも高いことが好ましい。
この方法によれば、ポット内の溶融ガラスの失透を好適に抑えることができる。

上記ガラス物品の製造方法において、前記溶融ガラスは、無アルカリガラスであることが好ましい。
無アルカリガラスの溶融粘度は比較的高いため、特にポット内の溶融ガラスにおける上層部分が停滞し易い。こうした無アルカリガラスを用いたガラス物品の製造において、ポット内の溶融ガラスにおける上層部分の停滞を抑えることができる観点で、上記の製造方法は特に有利である。

本発明によれば、溶融ガラスの異質化を抑えることができる。

実施形態におけるガラス物品の製造方法を説明する断面図である。 従来のガラス物品の製造方法を説明する断面図である。

以下、ガラス物品の製造方法の実施形態について図１を参照して説明する。
図１に示すように、ガラス物品の製造方法に用いられる製造装置は、溶融ガラスＭＧを調製する溶融炉と、ポット１１と、ポット１１から流出した溶融ガラスＭＧからガラス物品を成形する成形部とを備えている。

ポット１１は、溶融炉から供給される溶融ガラスＭＧを流入する流入口１２と、流入口１２よりも下方において溶融ガラスＭＧを流出する流出口１３とを有している。こうしたポット１１は、例えば、ポット１１よりも下流側の溶融ガラスＭＧの圧力（流量）を安定化させたり、溶融炉から供給される溶融ガラスＭＧの流れる方向を垂直方向に変換したりするために設けられている。

ポット１１は、筒状の上部壁１１ａと、上部壁１１ａから下方に延在するとともに下方に向かうにつれて縮径する筒状の中間壁１１ｂと、中間壁１１ｂからさらに下方に延在する筒状の下部壁１１ｃとを備えている。

ポット１１の流入口１２は、ポット１１の側壁（上部壁１１ａ）に形成されている。ポット１１の流入口１２には、溶融炉から溶融ガラスＭＧが供給される第１流路１４が接続されている。ポット１１の流出口１３は、ポット１１の下端（下部壁１１ｃの下端）に形成されている。ポット１１の流出口１３は、成形部に溶融ガラスＭＧを供給する第２流路１５に溶融ガラスＭＧを流下するように配置されている。こうしたポット１１及びその周辺の流路は、白金又は白金合金から構成されている。

ガラス物品の製造方法は、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さ、好ましくは上端１２ａよりも下方に維持してガラス物品を成形する。ガラス物品の製造方法は、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の下端１２ｂよりも上方に維持してガラス物品を成形することが好ましい。ガラス物品の製造方法は、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａと下端１２ｂとの高低差を高低差Ｈとした場合、高低差Ｈ／２の位置よりも上方に維持してガラス物品を成形することがより好ましい。

ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬは、ポット１１よりも上流側における溶融ガラスＭＧの粘度及び圧力の少なくとも一方を調整することで変更することができる。ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬが上昇した場合、ポット１１の流入口１２から流入する溶融ガラスＭＧの温度を低下させることが好ましい。ポット１１の流入口１２から流入する溶融ガラスＭＧの温度は、例えば、ポット１１の流入口１２よりも上流側に配置されている保温材（例えば、耐火レンガ、耐火繊維マット等）を削減することで低下させることができる。また、ポット１１の流入口１２から流入する溶融ガラスＭＧの温度は、例えば、ポット１１の流入口１２よりも上流側において溶融ガラスＭＧに加える熱量（例えば、流路の直接通電加熱における電力量）を低下させることで低下させることができる。

また、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬが上昇した場合、ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの温度を上昇させることが好ましい。ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの温度は、例えば、ポット１１の周囲に配置されている保温材を増やすことで上昇させることができる。また、ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの温度は、例えば、ポット１１内の溶融ガラスＭＧに加える熱量（例えば、ポット１１の直接通電加熱における電力量）を増大させることで上昇させることができる。

ポット１１内の溶融ガラスＭＧの温度ＭＴ℃は、溶融ガラスＭＧの液相温度をＬＴ℃とした場合、ＬＴ＋１００℃よりも高いことが好ましい。溶融ガラスＭＧの液相温度ＬＴ℃は、溶融体と結晶の初相の間の平衡温度であり、液相温度ＬＴ℃以上では、理論上、結晶が存在しない。液相温度ＬＴ℃は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れた後、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定することにより求めることができる。ポット１１内の溶融ガラスＭＧの温度ＭＴ℃は、赤外放射温度計を用いて測定することができる。

製造装置の成形部は、ガラス物品の種類に応じた成形方法に基づき選択することができる。成形方法としては、例えば、ロールアウト法、アップドロー法、フロート法、及びダウンドロー法（スロットダウンドロー法又はオーバーフローダウンドロー法）が挙げられる。

ガラス物品としては、特に限定されず、例えば、板ガラス、及び管ガラスが挙げられる。本実施形態のガラス物品の製造方法は、例えば、板ガラスの製造方法として好適である。ガラス物品の用途としては、例えば、ディスプレイ用途、タッチパネル用途、光電変換パネル用途、電子デバイス用途、窓ガラス用途、建材用途、及び車両用途が挙げられる。

ガラス物品としては、例えば、ソーダガラス、ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリ含有ガラス、及び無アルカリガラス（例えば、液相温度が１０５０℃以上の無アルカリガラス）が挙げられる。ガラス物品は、特に、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２：５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３：５〜２５％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜２０％、ＭｇＯ：０〜１５％、ＣａＯ：１〜１５％、ＳｒＯ：０〜１５％、ＢａＯ：０〜１５％、ＳｎＯ_２：０〜１％を含有し、アルカリ金属酸化物（Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、及びＬｉ_２Ｏ）の含有量が合計量で０．５質量％未満であるディスプレイ用ガラスであることが好ましい。溶融炉には、上記組成のガラス物品が得られるよう計量及び混合したガラス原料が投入される。ガラス原料には、必要に応じて清澄剤等を含有させることができる。

なお、製造装置には、上述した溶融炉からポット１１までの間に任意の工程設備を設けてもよい。例えば、溶融炉よりも下流側に、清澄等を目的とした溶融炉や清澄室をさらに設けることもできる。また、製造装置には、上述したポット１１以外に、溶融ガラスＭＧの液面ＧＬについて任意のポットをさらに設けることもできる。但し、製造装置が複数のポットを備える場合、少なくとも成形部に最も近い最後段のポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さに維持してガラス物品を成形することが好ましい。また、ポット１１から成形部までの間においても上述のような任意の工程設備を設けてもよい。

次に、ガラス物品の製造方法の主な作用を説明する。
ガラス物品の製造方法では、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さに維持してガラス物品を成形する。この方法によれば、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの上層部分は、図１に矢印で示すように、ポット１１の流入口１２から流入される溶融ガラスＭＧにより押し流され易くなる。これにより、ポット１１内の溶融ガラスＭＧにおける上層部分が停滞し難くなる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような作用効果が発揮される。
（１）ガラス物品の製造方法では、溶融ガラスＭＧを調製する溶融炉と、ポット１１と、ポット１１から流出した溶融ガラスＭＧからガラス物品を成形する成形部とを備える製造装置が用いられる。ポット１１は、溶融炉から供給される溶融ガラスＭＧを流入する流入口１２と流入口１２よりも下方において溶融ガラスＭＧを流出する流出口１３とを有している。ガラス物品の製造方法では、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さに維持してガラス物品を成形している。この方法によれば、上記作用が得られるため、例えば、ポット１１内の溶融ガラスＭＧにおける上層部分の経時的な温度低下が抑えられる。これにより、溶融ガラスＭＧの失透を抑えることができる。また、溶融ガラスＭＧの液面ＧＬから溶融ガラスＭＧの中の成分の揮発を抑えることもできる。このようにポット１１内において溶融ガラスＭＧの異質化を抑えることができる。これにより、ガラス物品において、溶融ガラスＭＧの異質化を要因とした欠陥の発生を抑えることができるため、ガラス物品の生産性を高めることが可能となる。

（２）ガラス物品の製造方法では、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の下端１２ｂよりも上方に維持してガラス物品を成形することが好ましく、ポット１１の流入口１２の上端１２ａと下端１２ｂとの高低差を高低差Ｈとした場合、高低差Ｈ／２の位置よりも上方に維持してガラス物品を成形することがより好ましい。この方法によれば、ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの圧力が安定し易い。これにより、成形部において、ガラス物品が安定して成形され易くなる。

（３）ガラス物品の製造方法では、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬが上昇した場合、ポット１１の流入口１２から流入する溶融ガラスＭＧの温度を低下させることが好ましい。この方法によれば、ポット１１の流入口１２から流入する溶融ガラスＭＧの温度を低下させることで、ポット１１の流入口１２から流入する溶融ガラスＭＧの粘度が高まる。これにより、ポット１１の流入口１２から流入する溶融ガラスＭＧの流量を容易に低下することができるため、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬの上昇を容易に抑えることができる。従って、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さに容易に維持することができるため、上述した溶融ガラスＭＧの異質化を容易に抑えることができる。

（４）ガラス物品の製造方法では、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬが上昇した場合、ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの温度を上昇させることが好ましい。この方法によれば、ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの温度を上昇させることで、ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの粘度が低くなる。これにより、ポット１１の流出口１３から流出する溶融ガラスＭＧの流量を容易に高めることができるため、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬの上昇を容易に抑えることができる。従って、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さに容易に維持することができるため、上述した溶融ガラスＭＧの異質化を容易に抑えることができる。

（５）ガラス物品の製造方法において、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの温度ＭＴ℃は、溶融ガラスＭＧの液相温度をＬＴ℃とした場合、ＬＴ＋１００℃よりも高いことが好ましい。この方法によれば、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの失透を好適に抑えることができる。これにより、ガラス物品において、溶融ガラスＭＧの失透を要因とした欠陥の発生をさらに抑えることができるため、ガラス物品の生産性をさらに高めることが可能となる。

（６）ガラス物品の製造方法において、溶融ガラスＭＧは、無アルカリガラスであることが好ましい。無アルカリガラスの溶融粘度は比較的高いため、特にポット１１内の溶融ガラスＭＧにおける上層部分が停滞し易い。こうした無アルカリガラスを用いたガラス物品の製造において、ポット１１内における溶融ガラスＭＧにおける上層部分の停滞を抑えることができる観点で、上記の製造方法は特に有利である。従って、無アルカリガラス製のガラス物品の生産性を高めることが可能となる。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更してもよい。
・前記ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、物理的に下方に押圧することで、ポット１１の上端１２ａ以下の高さに維持することもできる。こうした押圧には、例えば、気体の圧力、又は溶融ガラスＭＧの液面ＧＬに接触可能な押圧部材を用いることができる。

・前記ポット１１は、ポット１１内の溶融ガラスＭＧを撹拌する撹拌装置を備えていてもよい。この場合であっても、ポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さに維持してガラス物品を成形することで、ポット１１内の溶融ガラスＭＧにおける上層部分が停滞し難くなるため、ポット１１内で溶融ガラスＭＧが長時間加熱され難くなる。これにより、溶融ガラスＭＧの異質化を抑えることができる。なお、強制的な撹拌機構を備えないポット１１内では、溶融ガラスＭＧの液面ＧＬがポット１１の流入口１２の上端１２ａよりも上方まで上昇すると、特に溶融ガラスＭＧが停滞し易い。このため、そうしたポット１１内の溶融ガラスＭＧの液面ＧＬを、ポット１１の流入口１２の上端１２ａ以下の高さに維持してガラス物品を成形することは特に有利となる。

・前記ポット１１の流出口１３の位置は、ポット１１の流入口１２よりも下方の位置であれば、特に限定されない。例えば、下部壁１１ｃの側面や、下部壁１１ｃを省略したポット１１において中間壁１１ｂの下端に流出口１３を形成してもよい。

・上述したガラス物品の組成は一例であり、例えば、アルカリ金属酸化物を含有する化学強化用ガラスであってもよい。具体的には、質量％で、ＳｉＯ_２：５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３：５〜２５％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ：１〜２０％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０％を含有するようにガラス原料を調合して溶融炉に投入し、ガラス物品を製造してもよい。

１１…ポット、１２…流入口、１２ａ…上端、１２ｂ…下端、１３…流出口、ＭＧ…溶融ガラス、ＧＬ…液面。

Claims (6)

1. 溶融ガラスを調製する溶融炉と、
   前記溶融炉から供給される溶融ガラスを清澄する清澄室と、
   前記清澄室から供給される溶融ガラスを撹拌するための撹拌機構を有する第一ポットと、
   前記第一ポットから供給される溶融ガラスを流入する流入口と前記流入口よりも下方において溶融ガラスを流出する流出口とを有する第二ポットと、
   前記第二ポットから流出した前記溶融ガラスからダウンドロー法によって板ガラスを成形する成形部と、
   を備える製造装置を用いるガラス物品の製造方法であって、
   前記ガラス物品は、ディスプレイ用の板ガラスであり、
   前記成形部に前記溶融ガラスを供給する流路に前記溶融ガラスを流出させるように配置される、撹拌機構を備えない前記第二ポットとして、
   前記流入口が形成される筒状の上部壁と、前記上部壁から下方に延在するとともに下方に向かうにつれて縮径する筒状の中間壁と、前記中間壁からさらに下方に延在するとともに前記流出口が形成される筒状の下部壁とを備えるポットを用い、
   当該第二ポット内の溶融ガラスの液面を、前記流入口の上端以下の高さに維持して前記ガラス物品を成形することを特徴とするガラス物品の製造方法。
2. 前記第二ポット内の溶融ガラスの液面を、前記流入口の下端よりも上方に維持して前記ガラス物品を成形することを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
3. 前記第二ポット内の溶融ガラスの液面が上昇した場合、前記流入口から流入する溶融ガラスの温度を低下させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラス物品の製造方法。
4. 前記第二ポット内の溶融ガラスの液面が上昇した場合、前記流出口から流出する溶融ガラスの温度を上昇させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
5. 前記第二ポット内の溶融ガラスの温度ＭＴ℃は、溶融ガラスの液相温度をＬＴ℃とした場合、ＬＴ＋１００℃よりも高いことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
6. 前記溶融ガラスは、無アルカリガラスであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。