JPH0678181B2 - ガラス表面の処理方法 - Google Patents

ガラス表面の処理方法

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JPH0678181B2
JPH0678181B2 JP63271674A JP27167488A JPH0678181B2 JP H0678181 B2 JPH0678181 B2 JP H0678181B2 JP 63271674 A JP63271674 A JP 63271674A JP 27167488 A JP27167488 A JP 27167488A JP H0678181 B2 JPH0678181 B2 JP H0678181B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルカリ含有ガラス、特にソーダ石灰板ガラス
に合紙やけ、すなわち合紙中に吸着されている水分とガ
ラス表面の主にナトリウムが反応して当該接触部にナト
リウム分に富んだ霞状異物を生じたり、あるいは板ガラ
ス切断時の微細な切断ガラス屑(切り粉)が付着し、そ
のまま放置すると空気中の水分が介在しガラス表面のナ
トリウム分が反応して強固な付着異物を生じたり、板ガ
ラス搬送取扱時に板ガラス相互または板ガラスと他の部
材との接触傷、ロール傷等が生じたりする弊害を抑制す
るために、該板ガラス表面に、保護膜を形成する方法に
関する。
〔従来技術とその問題点〕
製造ラインで帯状に生産された板ガラスは一たん大サイ
ズに切断し、合紙を介して積層しストックする。次いで
加工ラインで、または各地に配した加工センター、カッ
ティングセンターに搬送しそこで所定規格サイズ、また
は使用者の希望するサイスに切断、シーミングし、更に
希望に応じ穿孔等の処理を施したうえで使用者に供す
る。あるいは板ガラスを直接使用者側、例えばガラス機
器メーカーに搬送し、そこで切断、シーミング、穿孔等
の最終加工が施される場合もある。
これら製造時あるいは製造後の搬送、取扱いに際して傷
を発生したり、切断時の切り粉を付着残留したり、スト
ック時に合紙に吸着された湿分がガラス表面のナトリウ
ム分と反応していわゆるやけを生じ易い。特に液晶その
他の電子材料用ガラス基板においては数μm程度の切り
粉の固着や、傷の発生、あるいはごく僅かに認められる
程度の合紙やけの発生が問題となるため洗浄、乾気中で
の保管、その他操作にきわめて慎重な取扱が要求され
る。
ガラス表面のナトリウム等アルカリ分を減少させること
については少なからず開示例がある。
すなわち特公昭42-22954号には、非ガス状のSO3をガス
化し、高温下でガラス表面のアルカリ分と反応させてそ
の際析出したアルカリ硫酸塩からなるブルームを水洗除
去することによりガラス表面を化学的耐久性に優れたも
のにすることが、また特公昭55-10551号には、ガラス壜
が徐冷窯に入る直前に酸化錫等の被膜を形成し、さらに
徐冷窯中で亜硫酸ガス等の脱アルカリ剤を作用させ、そ
の際外表面に析出したアルカリ硫酸塩のブルームを水洗
除去することにより滑性やすり傷抵抗を高めることが開
示されている。
さらに特開昭57-129845号にはガラス壜の外表面をアル
カリイオン交換により強化する一方で、内表面に亜硫酸
ガス等を接触させて該内表面を脱アルカリしたシリカに
富んだ層とし、化学的耐久性を高めることが開示されて
いる。
これら開示例は共通してガラス表層部のアルカリ分を減
少させることにより、化学的耐久性を高めるものである
が、これは勿論アルカリ分が主要因である合紙やけの発
生や切り粉の固着を抑制する重要な要素である。
ただしガラス中のアルカリイオンの移動は比較的容易に
行われるもので、ガラス内部の濃厚なアルカリイオンは
希薄な表層部へ平衡拡散し易い。さらにガラス表面に水
蒸気が存在すると、水蒸気の水素イオンとアルカリイオ
ンの相互拡散によりアルカリ分は表面に湧出してしま
う。すなわち、合紙やけの発生や切り粉の固着を防止す
るうえで不充分である。
本発明の目的はナトリウム含有ガラス表層部のナトリウ
ム分を減少させることは勿論のこと、当該ガラス表面に
効率的、有効的に所定厚みの保護膜を形成し、合紙や
け、切り粉の固着等を抑制し、あるいはさらに前記保護
膜の介在によりガラス相互の接触による傷等が発生する
のを防ぐことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は300℃以上、600℃以下の温度に維持した熱処理
炉内で、ナトリウム含有板ガラス全面を、硫酸酸性ガ
ス、塩酸酸性ガスまたは炭酸酸性ガスの1種以上を0.5v
ol%ないし約1vol%、および水蒸気を前記酸性ガスと等
量以上含有した雰囲気中に晒し、30分以上保持して保護
膜を形成し、該板ガラス使用に際する最終加工時に該保
護膜を除去するようにしたことからなる。
上記板ガラス使用に際する最終加工時に除去することと
は、板ガラスを使用者に供する直前において切断、シー
ミング、穿孔等の処理を施す際に保護膜を洗浄等により
除去すること、あるいは使用者側、例えばガラス機器メ
ーカーが該機器を組立てる前段階で切断、シーミング、
穿孔等の処理を施す際に保護膜を洗浄等により除去する
ことをいう。
本発明において硫酸酸性ガスとはSO2、SO3等のガスを、
塩酸酸性ガスとはHCl、Cl2等のガスを、炭酸酸性ガスと
はCO2、CO等のガスを含み、これらは単独または複数種
組合せて用いる(以下総称して酸性ガスという)。
これらのガスは300℃以上においてナトリウム含有ガラ
スと接触させると、ガラス表層のナトリウム分と反応
し、ガラス表面にNa2SO3、Na2SO4、NaCl、Na2CO3等の塩
(以下総称してナトリウム塩という)が析出し、さらに
時間経過とともにガラス内部のナトリウム分も拡散湧出
し、酸性ガスと反応してガラス表面に堆積しナトリウム
塩の膜を形成する。
これらナトリウム塩は生成後常温への冷却時は無水塩と
して安定しているが、空気中に湿分が存在すると徐々に
吸湿し、2水塩ないし多水塩に変化し、ガラス表面への
湿分の作用を防止するので耐水(湿)保護膜としてきわ
めて有効である。なお該保護膜はガラスの工場出荷時ま
たは使用時等においては水洗好ましくは温水洗浄により
容易に溶解除去できるものであり、従って使用前のカッ
ティング、シーミング、穿孔その他の最終加工時におい
て洗浄等により除去することを必須とする。
酸性ガスとガラスのナトリウム分との反応は300℃以上
において活発となるが、600℃、ガラス粘度にして約10
10ポイズを越えるとガラス中のシリカ分も反応に加担
し、除去不能な霞状膜を形成するので好ましくない。
酸性ガスは熱処理炉の空気等の通常雰囲気に0.5vol%以
上含有せしめることによりガラスのナトリウム分との反
応が著しくなり、さらに30分以上反応せしめることによ
り、厚み10μm以上のナトリウム塩の膜が形成される。
なお、酸性ガスは1vol%を超えて含有させてもよいが、
膜形成作用が著しく向上するわけではなく、むしろ熱処
理後のこれら有害ガスの除去排気の容易さを考慮すれば
1vol%以下とすべきである。
なお、ナトリウム塩の形成を促進させるものとして水蒸
気の併存が必要であり、雰囲気中に酸性ガスと等量以
上、ただしその飽和水蒸気量以下含有させることにより
急速に反応が進行する。
このメカニズムは充分解明していないが、例えば−Si−
O−Na+(ガラス)+1/2SO2(酸性ガス)+1/2H2O→−S
i−O−H+(ガラス)+1/2Na2SO3(ナトリウム塩)のよ
うにガラスのナトリウムと水素の置換反応が生じてナト
リウム塩の形成が促進されることが主要因と推察され
る。
水蒸気は熱処理後冷却時に残留すると前記ナトリウム塩
が吸湿してしまい、その吸湿性能が低下するので、熱処
理後段ないし冷却時においてはその熱処理炉への供給を
止め、乾風あるいは冷乾風を流入するようにする。
ナトリウム塩を形成するためには、別に熱処理炉を準備
してガラスを搬入し酸性ガスを吹込んでもよいが、ガラ
ス製造工程における徐冷炉がそのまま適用できる。
別の例として熱処理炉、例えば耐熱性貯留槽に、酸性ガ
スを吸着した粉粒状ゼオライトをスペーサーとして介在
させた板ガラスを積層保管し、300℃以上において所要
時間酸性ガスを放出させ、かつ水蒸気を適宜流入するこ
とにより板ガラス表面にナトリウム塩の膜を形成させて
もよいし、硫酸アンモニウムにおける亜硫酸ガスの如き
酸性ガスを発生し易い化合物粉をスペーサーとして用い
たり、これら酸性ガスや酸性ガス発生性化合物を内包す
る例えば有機無機等の被膜によるバルーンの如きものを
スペーサーとし、加熱によるガス発生、ガス圧の増大に
よりその外殻を破壊し、ガス放出するようにしてもよ
い。
〔実施例〕
以下実施例に基づき本発明を説明する。
〔実施例I〕
第1図は熱処理炉1の正断面図であり、1000mm口、3mm
厚のソーダ石灰系板ガラス2をローラー3により搬入す
る。炉1内には抵抗加熱線4.4′を配設し予め所定温度
に加熱しておく。5はスチームパイプ、6、6′は酸性
ガスパイプで板ガラス2を搬入後、夫々所望量のガスを
炉内に導入する。7は排出パイプである。
第1表に示すような各種条件で板ガラスを処理した。そ
の後板ガラスを取出しガラスの単位表面積当たりのナト
リウム量を分析しナトリウム塩の膜厚を算定した。
さらに夫々500mm口に切断し、20試料を抽出して合紙を
挟み40℃、90%RHで72時間加湿槽内で保管し取出した
後、水洗し、その表面を観察して合紙やけが全く認めら
れないもの(A)、若干認められる試料があるが容易に
除去できたもの(B)、少なくとも一部試料において合
紙やけが顕著に認められ、除去不能なもの(C)にラン
ク区分した。
さらに切り粉の固着状況を鏡下観察し、単位面積(5
m2)当り手で払い落せない程度に固着した切り粉の数
(検出限界数μm)が2個以下のもの(A)、3〜20個
認められたもの(B)、20個を越えたもの(C)にラン
ク区分した。
なお、一部の試料については切断試料を加湿槽で処理す
ることなく一対のガラス試料を重ねて手操作で擦過し、
その後水洗しすり傷の発生状況を肉眼および鏡下観察
し、傷が全く認められなかったもの(A)、僅かに認め
られたもの(B)、傷が顕著なもの(C)にランク区分
した。これらの結果を第1表に示す。
実施例1〜3はいずれも本発明における条件の範囲内に
あり、良好な結果を示す。
比較例1、2は本発明における条件の範囲外のもの、比
較例3はナトリウム塩を形成した後水洗除去したもの、
比較例4は全く処理を施さないものでいずれも実施例に
比べ劣る。
〔実施例II〕
第2図側断面図に示すように板ガラスの連続製造工程に
おける徐冷炉1aに板ガラス2aを搬入し、炉端8より通常
の冷乾風を4m3/minで自然流入し、パイプ6aより酸性ガ
ス(SO2ガス)を20l/minで送入し、かつスチームパイプ
5aより水蒸気を20l/minで送入し、一方パイプ7aより徐
冷炉内で加熱された雰囲気4.04m3/minを強制排出し処理
する方式を採用した。なお排ガスは、溶融炉の排ガスと
ともに脱硫等の処理を施し放出する。
板ガラスは徐冷炉1a搬入時600℃、搬出時200℃であるが
600℃から300℃に降温する間の炉内滞留時間は30minで
ある。
搬出後ナトリウム塩(硫酸ソーダ)の膜厚を測定したと
ころ、16nmあり、実施例1同様合紙やけ、切り粉の固着
テストをしたところいずれもAランクに相当するもので
あった。
〔発明の効果〕 以上のように本発明によればガラス表面に容易かつ効率
的に保護膜であるナトリウム塩を形成でき、当該保護膜
は切り粉の付着や合紙やけ、すり傷等の抑制に優れた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】 第1図および第2図は本発明を実施するための装置に係
る正断面または側断面図である。 1、1a、1b……熱処理炉、2、2a、2b……板ガラス 5、5a……スチームパイプ 6、6′、6a……酸性ガスパイプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】300℃以上、600℃以下の温度に維持した熱
    処理炉内で、ナトリウム含有板ガラス全面を、硫酸酸性
    ガス、塩酸酸性ガスまたは炭酸酸性ガスの1種以上を0.
    5vol%ないし約1vol%、および水蒸気を前記酸性ガスと
    等量以上含有した雰囲気中に晒し、30分以上保持して保
    護膜を形成し、該板ガラス使用に際する最終加工時に該
    保護膜を除去するようにしたことを特徴とするガラス表
    面の処理方法。
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