KR20230122049A - 유리 물품의 제조 방법 - Google Patents

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KR20230122049A
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무츠무 후카다
모토카즈 오가타
미나 마부치
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

오버플로우 다운드로우법에 의해, 성형체(3)의 홈부(8)로부터 넘쳐 나온 용융 유리(Gm)를 성형체(3)의 양측면(10)을 따라서 유하시킨 후, 성형체(3)의 하단부(3a)에서 융합시켜 유리 리본(Gr)을 성형하는 성형 공정을 구비하는 유리 물품의 제조 방법으로서, 성형체(3)는 이트륨 함유 산화물을 포함함과 아울러, 용융 유리(Gm)는 P2O5를 포함하고, 성형 공정에서는 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1)와 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T2)의 온도 차(T1-T2)를 100℃ 이하로 한다.

Description

유리 물품의 제조 방법
본 발명은 유리 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
유리판이나 유리 롤 등의 유리 물품의 제조 공정에서는, 예를 들면 오버플로우 다운드로우법에 의해, 성형체의 표면을 따라서 용융 유리를 유하시켜 유리 리본을 연속 성형한다. 성형된 유리 리본은 하류측으로 반송되면서 실온 부근까지 냉각된 후, 유리판을 얻기 위해서 소정 길이마다 절단되거나, 유리 롤을 얻기 위해서 롤 형상으로 권취된다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
일본 특허 공개 제2018-062433호 공보
상기 성형체에서는, 기계적 강도를 향상시키는 관점에서 성형체의 구성 성분에 이트륨 함유 산화물(예를 들면, 이트륨과 알루미늄의 복합 산화물인 Y3Al5O12)을 첨가하는 경우가 있다.
본원 발명자 등은 예의 연구를 거듭한 결과, 이트륨 함유 산화물을 포함하는 성형체를 이용하여 P2O5를 포함하는 유리 리본을 성형하면, 성형체에 포함되는 이트륨 함유 산화물로부터 산화이트륨이 용융 유리 중에 용출되는 등 해서 확산되고, 성형체의 하단부에 있어서 실투물이 발생한다고 하는 문제를 처음으로 지견하는 것에 이르렀다. 이와 같은 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물은 유리 리본 및/또는 유리 물품의 결함이 될 수 있기 때문에, 생산 효율이나 품질 향상의 관점에서도, 그 발생량을 저감시키는 것이 중요해진다.
또한, 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물은, 예를 들면 이트륨 함유 산화물로부터 용융 유리 중에 용출된 산화이트륨(Y2O3)과, 용융 유리의 P2O5가 반응해서 발생한다고 생각된다. 즉, 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물은, 예를 들면 산화이트륨과 P2O5를 포함하는 실투물(Y2O3-P2O5 결정)이라고 생각된다.
본 발명은 오버플로우 다운드로우법을 이용해서 유리 리본을 성형할 때에, 성형체에 포함되는 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 발생하는 것을 확실하게 저감하는 것을 과제로 한다.
(1) 상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 오버플로우 다운드로우법에 의해, 성형체의 홈부로부터 넘쳐 나온 용융 유리를 성형체의 양측면을 따라서 유하시킨 후, 성형체의 하단부에서 융합시켜 유리 리본을 성형하는 성형 공정을 구비하는 유리 물품의 제조 방법이며, 성형체는 이트륨 함유 산화물을 포함함과 아울러 용융 유리는 P2O5를 포함하고, 성형 공정에서는 홈부에 있어서의 용융 유리와 하단부에 있어서의 용융 유리의 온도 차를 100℃ 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 성형체에 포함되는 이트륨 함유 산화물로부터 산화이트륨이 용융 유리 중에 용출되어도, 성형체의 홈부와 그 하단부 사이에서 용융 유리의 온도 차가 작기 때문에, 성형체의 하단부에 있어서 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물(예를 들면, 산화이트륨과 P2O5를 포함하는 실투물)이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
(2) 상기 (1)의 구성에 있어서, 홈부에 있어서의 용융 유리의 온도는 1300℃ 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 용융 유리의 점도가 지나치게 낮아지는 것이 억제되기 때문에, 용융 유리로부터 유리 리본을 성형하기 쉬워진다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)의 구성에 있어서, 하단부에 있어서의 용융 유리의 온도는 1100℃ 이상인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 용융 유리의 점도가 지나치게 높아지는 것이 억제되기 때문에, 용융 유리로부터 유리 리본을 성형하기 쉬워진다.
(4) 상기 (1)∼(3)의 구성에 있어서, 용융 유리는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 40∼70%, Al2O3 10∼30%, B2O3 0∼3%, Na2O 5∼25%, K2O 0∼5.5%, Li2O 0.1∼10%, MgO 0∼5.5%, P2O5 2∼10%를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 화학 강화용 유리에 적합한 알루미노 실리케이트 유리가 되고, 이온 교환 성능과 내실투성을 높은 레벨로 양립하기 쉬워진다.
(5) 상기 (1)∼(4)의 구성에 있어서, 용융 유리는 MgO를 0∼1질량% 포함하는 것이 바람직하다.
용융 유리의 MgO 함유량이 많으면, 성형체의 표면에 이트륨 함유 산화물로부터의 산화이트륨의 용출을 억제할 수 있는 Mg 리치층이 형성된다. Mg 리치층은, 예를 들면 성형체가 알루미나계 내화물인 경우에는 스피넬(MgAl2O4)을 주성분으로 하는 층이 된다. 이 때문에, 성형체의 이트륨 함유 산화물로부터 산화이트륨이 용융 유리 중에 용출되기 어려워진다. 이것에 대하여, 용융 유리의 MgO 함유량이 1질량% 이하이면, 성형체의 표면에 Mg 리치층이 형성되기 어렵다. 이 때문에, 성형체의 이트륨 함유 산화물로부터 산화이트륨이 용융 유리 중에 용출되기 쉬워진다. 따라서, 용융 유리의 MgO 함유량이 1질량% 이하인 경우에, 본 발명의 효과가 현저해진다.
(6) 상기 (1)∼(5)의 구성에 있어서, 성형체는 이트륨 함유 산화물을 1질량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 성형체의 이트륨 함유 산화물로부터 산화이트륨이 용융 유리 중에 용출되기 쉬워지기 때문에, 본 발명의 효과가 현저해진다.
본 발명에 의하면, 오버플로우 다운드로우법을 이용해서 유리 리본을 성형할 때에, 성형체에 포함되는 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 발생하는 것을 확실하게 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법을 실시하기 위한 제조 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법을 실시하기 위한 제조 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1의 성형체 주변을 나타내는 확대 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 있어서의 가열 시험을 설명하기 위한 종단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 의거해서 설명한다. 또한, 도면 중에 나타내는 XYZ로 이루어지는 직교 좌표계에 있어서, X방향 및 Y방향이 수평 방향이며, Z방향이 연직 방향이다. 또한, 성형되는 유리 리본(Gr)의 폭방향에 대응하는 방향을 폭방향(X), 성형되는 유리 리본(Gr)의 두께 방향에 대응하는 방향을 두께 방향(Y)이라고 부른다.
도 1∼도 3은 본 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법을 실현하기 위한 제조 장치(1)를 나타내는 도면이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 제조 장치(1)는 오버플로우 다운드로우법에 의해 유리 물품으로서의 유리판(G)을 제조하기 위한 장치이며, 상방으로부터 하방을 향해서 순서대로 성형로(2)와, 서냉로(4)와, 냉각실(5)과, 절단실(6)을 구비하고 있다. 성형로(2)와 서냉로(4) 사이, 서냉로(4)와 냉각실(5) 사이, 및 냉각실(5)과 절단실(6) 사이는 각각 유리 리본(Gr)이 통과하는 개구부(예를 들면, 슬릿)를 갖는 칸막이 부재(예를 들면, 건물의 바닥면)(F1, F2, F3)에 의해 칸막이되어 있다.
성형로(2)는 오버플로우 다운드로우법에 의해, 용융 유리(Gm)로부터 유리 리본(Gr)을 성형하기 위한 영역이다. 성형로(2) 내에는 용융 유리(Gm)로부터 유리 리본(Gr)을 성형하는 성형체(3)와, 성형체(3)로 성형된 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 양단부를 냉각하는 제 1 반송 롤러(7)가 배치되어 있다.
성형체(3)는 폭방향(X)을 따라서 장척의 내화물에 의해 형성되어 있다. 내화물로서는, 예를 들면 지르콘, 지르코니아, 알루미나, 마그네시아, 제노타임 등을 들 수 있다.
성형체(3)의 최상부에는 폭방향(X)을 따라서 형성된 홈부(오버플로우 홈)(8)가 형성되어 있다. 홈부(8)의 폭방향(X)의 일단측에는 공급 파이프(9)가 접속되어 있다. 이 공급 파이프(9)를 통해서 홈부(8) 내에 용융 유리(Gm)가 공급된다. 용융 유리(Gm)의 공급 방법은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 홈부(8)의 폭방향(X)의 양단측으로부터 용융 유리(Gm)를 공급하도록 해도 좋고, 홈부(8)의 상방으로부터 용융 유리(Gm)를 공급하도록 해도 좋다.
성형체(3)는 두께 방향(Y)에 있어서 대칭 형상을 이룬다. 성형체(3)의 두께 방향(Y)의 양측면(10)은 각각 연직 방향을 따른 평면상을 이루는 수직면부(11)와, 수직면부(11)의 하방으로 이어지고, 연직 방향에 대하여 경사진 평면상을 이루는 경사면부(12)를 구비하고 있다. 각 수직면부(11)는 서로 평행인 평면이다. 각 경사면부(12)는 하방을 향함에 따라서 두께 방향(Y)으로 서로 근접하도록 경사진 평면이다. 즉, 성형체(3)는 각 경사면부(12)가 형성됨으로써 폭방향(X)으로부터 본 경우에 하방을 향해서 끝이 가늘어지는 쐐기 형상을 이루고, 각 경사면부(12)가 교차하는 코너부가 성형체(3)의 하단부(3a)를 형성하고 있다. 또한, 수직면부(11)는 경사면이나 곡면 등으로 형상을 변경해도 좋고, 생략해도 좋다.
성형체(3)는 기계적 강도를 확보하기 위해서, 1질량% 이상의 이트륨 함유 산화물(예를 들면, 이트륨과 알루미늄의 복합 산화물인 Y3Al5O12)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 성형체(3)는 이트륨 함유 산화물을 포함하는 알루미나계 성형체이다. 알루미나계 성형체는 알루미나(Al2O3)의 함유량이 90∼98질량%이며, 이트륨 함유 산화물의 함유량이 2∼10질량%인 것이 바람직하다. 또한, 성형체(3)는 상술과 같이 지르콘계 성형체 등이어도 좋다. 단, 지르콘계 성형체인 경우, 특정의 강화 유리 조성의 용융 유리(Gm)를 유하시킨 경우에, 성형체(3)로부터 유래되는 지르코니아가 용융 유리(Gm) 중에 혼입하고, 유리 리본(Gr) 및/또는 유리판(G)의 결함(라인 형상 결함 등)이 될 우려가 있다. 따라서, 이와 같은 지르코니아에 의한 결함의 발생을 방지하는 관점에서는, 성형체(3)는 알루미나계 성형체인 것이 바람직하다.
제 1 반송 롤러(7)는 성형체(3)의 직하방에 있어서, 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 각 단부를 두께 방향(Y)으로 협지하는 롤러 쌍으로서 구성된다. 제 1 반송 롤러(7)는 외팔보 타입의 롤러이며, 성형 공정에 있어서 상시 내부 냉각된다. 제 1 반송 롤러(7)는 냉각 롤러나 에지 롤러라고도 칭해진다. 또한, 제 1 반송 롤러(7)는 상하 방향(Z)으로 복수단(예를 들면, 2단) 설치되어 있어도 좋다. 예를 들면, 상하 2단인 경우, 상단의 제 1 반송 롤러(7)를 구동 롤러로 하고, 하단의 제 1 반송 롤러(7)를 프리 롤러로 하는 것이 바람직하다.
서냉로(4)는 유리 리본(Gr)의 휨 및 내부 변형을 저감하기 위한 영역이다. 서냉로(4)의 내부 공간은 하방을 향해서 소정의 온도 구배를 갖고 있다. 서냉로(4)의 내부 공간의 온도 구배는, 예를 들면 서냉로(4)의 내벽에 배치된 히터 등의 가열 장치에 의해 조정할 수 있다.
서냉로(4) 내에는 제 2 반송 롤러(13)가 배치되어 있다. 제 2 반송 롤러(13)는 어닐러 롤러라고도 칭해진다. 제 2 반송 롤러(13)는 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 각 단부를 두께 방향(Y)으로 협지하는 롤러 쌍으로서 구성된다. 제 2 반송 롤러(13)는 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 전역에 걸치도록 배치된 양팔보 타입의 롤러여도 좋지만, 본 실시형태에서는 외팔보 타입의 롤러이다. 제 2 반송 롤러(13)는 상하 방향(Z)으로 복수단 설치되어 있다.
냉각실(5)은 유리 리본(Gr)을 실온 부근까지 냉각하기 위한 영역이다. 냉각실(5)은 상온의 외부 분위기에 개방되어 있어, 히터 등의 가열 장치는 배치되어 있지 않다.
냉각실(5) 내에는 제 3 반송 롤러(14)가 배치되어 있다. 제 3 반송 롤러(14)는 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 각 단부를 두께 방향(Y)으로 협지하는 롤러 쌍으로서 구성된다. 제 3 반송 롤러(14)는 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 전역에 걸치도록 배치된 양팔보 타입의 롤러여도 좋지만, 본 실시형태에서는 외팔보 타입의 롤러이다. 제 3 반송 롤러(14)는 상하 방향(Z)으로 복수단 설치되어 있다.
여기서, 제 2 반송 롤러(13) 및/또는 제 3 반송 롤러(14) 중에, 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 양단부를 협지하지 않는 것이 포함되어 있어도 좋다. 즉, 제 2 반송 롤러(13) 및/또는 제 3 반송 롤러(14)를 구성하는 롤러 쌍의 대향 간격을 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 양단부의 두께보다도 크게 하고, 롤러 쌍의 사이를 유리 리본(Gr)이 통과하도록 해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 제조 장치(1)에서 얻어진 유리 리본(Gr)의 폭방향(X)의 양단부는 성형 과정의 수축 등의 영향에 의해, 폭방향(X)의 중앙부와 비교해서 두께가 큰 에지부를 포함한다.
절단실(6)은 유리 리본(Gr)을 소정의 크기로 절단하고, 유리 물품으로서의 유리판(G)을 얻기 위한 영역이다. 절단실(6) 내에는 유리 리본(Gr)을 절단하는 절단 장치(도시 생략)가 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 절단 장치에 의한 유리 리본(Gr)의 절단 방법은 유리 리본(Gr)에 스크라이브선을 형성한 후에, 스크라이브선을 따라서 구부려 브레이킹하는 스크라이브 절단이지만, 이것에 한정되지 않는다. 절단 장치의 절단 방법은, 예를 들면 레이저 할단이나 레이저 용단 등이어도 좋다.
유리판(G)은 1장 또는 복수장의 제품 유리판이 채취되는 유리 원판(머더 유리판)이다. 제품 유리판의 두께는, 예를 들면 0.05㎜∼10㎜이며, 제품 유리판의 사이즈는, 예를 들면 700㎜×700㎜∼3500㎜×3500㎜이다. 제품 유리판은, 예를 들면 디스플레이의 기판이나 커버 유리로서 이용된다. 또한, 디스플레이의 기판이나 커버 유리는 플랫 패널에 한정되지 않고, 곡면 패널, 폴더블 패널이어도 좋다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제조 장치(1)는 성형로(2)의 외부에 성형체(3)의 측부 상부를 가열하는 제 1 측부 히터(15)와, 성형체(3)의 측부 하부를 가열하는 제 2 측부 히터(16)와, 성형체(3)의 최상부를 가열하는 천장 히터(17)를 더 구비하고 있다. 제 1 측부 히터(15)는 성형로(2)의 측벽부(2a)의 상부 외벽에 배치되어 있다. 제 2 측부 히터(16)는 성형로(2)의 측벽부(2a)의 하부 외벽에 배치되어 있다. 천장 히터(17)는 성형로(2)의 천장부(2b)의 외벽에 배치되어 있다.
또한, 제조 장치(1)는 성형로(2)의 외부에, 제 1 측부 히터(15)에 대응하는 위치의 측벽부(2a)의 온도를 측정하는 제 1 측부 온도계(18)와, 제 2 측부 히터(16)에 대응하는 위치의 측벽부(2a)의 온도를 측정하는 제 2 측부 온도계(19)와, 천장 히터(17)에 대응하는 위치의 천장부(2b)의 온도를 측정하는 천장 온도계(20)를 더 구비하고 있다. 또한, 히터(15, 16, 17)는 폭방향(X)으로 복수로 분할되어, 복수의 부분 히터에 의해 구성되어도 좋다. 이 경우, 온도계(18, 19, 20)는 부분 히터마다 설치해도 좋다.
이어서, 본 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법을 설명한다.
도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이, 본 제조 방법은 성형 공정과, 서냉 공정과, 절단 공정을 포함한다. 이들 각 공정은 상기 제조 장치(1)를 이용해서 행한다.
성형 공정에서는, 성형로(2)에 있어서 성형체(3)의 홈부(8)에 용융 유리(Gm)를 공급하고, 홈부(8)로부터 양측으로 넘쳐 나온 용융 유리(Gm)를, 각각의 수직면부(11) 및 경사면부(12)를 따라서 유하시켜 하단부(3a)에서 다시 합류시킨다. 이것에 의해, 용융 유리(Gm)로부터 띠 형상의 유리 리본(Gr)을 연속 성형한다.
용융 유리(Gm)는 P2O5를 포함하는 알루미노 실리케이트 유리이다. 상세하게는, 용융 유리(Gm)는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 40∼70%, Al2O3 10∼30%, B2O3 0∼3%, Na2O 5∼25%, K2O 0∼5.5%, Li2O 0.1∼10%, MgO 0∼5.5%, P2O5 2∼10%를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 유리 조성 범위를 규제하면, 유리 리본(Gr)에 있어서 이온 교환 성능과 내실투성을 높은 레벨로 양립하기 쉬워진다. 이 때문에, 휴대 전화, 디지털 카메라, PDA(휴대 단말), 터치 패널 디스플레이 등의 커버 유리에 이용되는 화학 강화용 유리판에 적합한 유리 리본(Gr)(유리판(G))이 얻어진다.
MgO는 고온 점도를 저하시켜, 용융성이나 성형성을 높이거나, 변형점이나 영률을 높이는 성분이며, 알칼리 토류 금속 산화물 중에서는, 이온 교환 성능을 높이는 효과가 큰 성분이다. 그러나, MgO의 함유량이 지나치게 많으면, 밀도나 열팽창계수가 높아지기 쉽고, 또한 유리가 실투하기 쉬워진다. 따라서, MgO의 적합한 상한 범위는 5.5질량% 이하, 4질량% 이하이다. 여기서, MgO의 함유량이 0∼1질량%인 경우에는 이트륨 함유 산화물의 확산 억제층으로서 기능하는 Mg 리치층이 성형체(3)의 표면에 형성되기 어려워지기 때문에, 후술하는 용융 유리(Gm)의 온도 관리가 특히 중요해진다.
P2O5는 유리를 화학 강화하는 경우에, 이온 교환 성능을 높이는 성분이며, 특히 압축 응력층의 응력 깊이를 크게 하는 성분이다. 또한, P2O5의 함유량이 증가함에 따라서, 유리가 분상하기 쉬워진다. P2O5의 하한값은 바람직하게는 2질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 4질량% 이상이다. 한편, P2O5의 상한값은 바람직하게는 10질량% 이하, 보다 바람직하게는 9.5질량% 이하, 또한 보다 바람직하게는 9질량% 이하이다.
Li2O는 이온 교환 성분이고, 또한 고온 점도를 저하시켜, 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 영률을 높이는 성분이다. 또한, Li2O는 이온 교환 처리 시에 용출되어, 이온 교환 용액을 열화시키는 성분이기도 하다. 따라서, Li2O의 적합한 하한 범위는 질량%로, 0.1% 이상, 0.5% 이상, 1.0% 이상, 1.5% 이상, 2.0% 이상, 특히 2.5% 이상이며, 적합한 상한 범위는 10% 이하, 8% 이하, 5% 이하, 4.5% 이하, 4.0% 이하, 특히 3.5% 미만이다.
성형 공정에서는, 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1)와, 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T2)의 온도 차(T1-T2)를 100℃ 이하로 제어하고 있다. 온도 차(T1-T2)는 바람직하게는 90℃ 이하, 80℃ 이하, 특히 70℃ 이하이다. 이와 같이 하면, 성형체(3)에 포함되는 이트륨 함유 산화물로부터 산화이트륨이 용융 유리(Gm) 중에 용출되어도, 용융 유리(Gm)의 온도 차(T1-T2)가 작기 때문에, 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물(예를 들면, Y2O3-P2O5 결정)이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물을 원인으로 하는 결함이 유리 리본(Gr)이나 유리판(G)에 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 생산 효율 및 품질의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 용융 유리(Gm)의 온도 차(T1-T2)의 하한은, 예를 들면 0℃ 이상으로 할 수 있다.
성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1)는 바람직하게는 1300℃ 이하, 1250℃ 이하, 특히 1220℃ 이하이다. 이와 같이 하면, 용융 유리(Gm)의 점도가 지나치게 낮아지는 것이 억제되기 때문에, 용융 유리(Gm)로부터 유리 리본(Gr)을 성형하기 쉬워진다. 또한, 온도(T1)가 1220℃ 이하인 경우, 성형체(3)의 이트륨 함유 산화물로부터의 산화이트륨의 용출량 자체를 대폭으로 저감할 수 있기 때문에, 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T2)는 바람직하게는 1130℃ 이상, 1150℃ 이상, 특히 1180℃ 이상이다. 이와 같이 하면, 용융 유리(Gm)의 점도가 지나치게 높아지는 것이 억제되기 때문에, 용융 유리(Gm)로부터 유리 리본(Gr)을 성형하기 쉬워진다. 또한, 온도(T2)가 상대적으로 높아지기 때문에, 온도 차(T1-T2)를 100℃ 이하로 제어하기 쉬워진다.
성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1), 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T2), 및 온도 차(T1-T2)는, 예를 들면 히터(15∼17)에 의해 조정할 수 있다. 또한, 온도(T1, T2)는 예를 들면, 방사 온도계에 의해 측정하거나, 온도계(18∼20)로 측정되는 성형로(2)의 노벽 온도로부터 추정할 수 있다.
용융 유리(Gm)가 성형체(3)의 홈부(8)를 월류하고 나서 성형체(3)의 하단부(3a)를 통과할 때까지 요하는 시간은, 예를 들면 10∼600초이며, 60∼300초인 것이 보다 바람직하다.
서냉 공정에서는, 서냉로(4)에 있어서 성형 공정에서 성형된 유리 리본(Gr)을 서냉한다.
냉각 공정에서는, 냉각실(5)에 있어서 서냉 공정에서 서냉된 유리 리본(Gr)을 실온 부근까지 냉각한다.
절단 공정에서는, 절단실(6)에 있어서 냉각 공정에서 냉각된 유리 리본(Gr)을 절단하여 유리판(G)을 얻는다. 절단 공정은 유리 리본(Gr)을 소정 길이마다 폭방향(X)으로 절단해서 유리판(G)을 얻는 제 1 절단 공정과, 유리판(G)의 폭방향(X)의 양단부의 에지부를 절단해서 제거하는 제 2 절단 공정을 포함한다.
또한, 절단 공정의 후공정은 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 절단에 의해 유리판(G)으로부터 소망의 치수의 유리판을 잘라내는 잘라냄 공정, 끝면 가공 공정, 세정 공정, 검사 공정, 포장 공정, 화학 강화 공정 등을 포함하고 있어도 좋다. 검사 공정에서는, 유리판(G)에 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 포함되어 있는지의 여부를 검사하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 장치 및 그 제조 방법에 대해서 설명했지만, 본 발명의 실시형태는 이것에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경을 실시하는 것이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 유리 물품이 유리판(G)인 경우를 설명했지만, 유리 물품은, 예를 들면 유리 리본(Gr)을 롤 형상으로 권취한 유리 롤 등이어도 좋다.
상기 실시형태에서는, 용융 유리(Gm)가 알루미노 실리케이트 유리인 경우를 예시했지만, 용융 유리(Gm)는 알루미노 실리케이트 유리 이외의 P2O5를 포함하는 유리여도 좋다.
실시예
이하, 본 발명에 의한 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 2 및 비교예의 대비 시험의 시험체(101)로서, 용융 유리(102)를 내화물(103) 상에 배치하고, 양자(102, 103)를 서로 접촉시킨 것을 준비했다. 용융 유리(101)는 용융 유리(Gm)와 동 재료의 P2O5(8.7질량%) 및 MgO(0.1질량%)를 포함하는 알루미노 실리케이트 유리이며, 내화물(103)은 성형체와 동 재료의 이트륨 함유 산화물(3질량%)을 포함하는 봉 형상의 알루미나계 내화물이다. 즉, 용융 유리(102)와 내화물(103)의 접촉부에 의해, 성형체(3)의 표면을 유하하는 용융 유리(Gm)와 성형체(3)의 접촉부를 재현하고 있다. 또한, 시험체(101)의 구성은 실시예 1, 2 및 비교예에서 공통된다.
실시예 1, 2 및 비교예의 각 시험체(101)를, 히터(104a)를 갖는 전기로(104) 내에서 가열하는 가열 시험을 행했다. 가열 시험에서는, 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 상대적으로 고온의 제 1 온도에서 시험체(101)를 가열한 후에, 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 상대적으로 저온의 제 2 온도에서 시험체(101)를 가열했다. 또한, 이하에 나타내는 각 온도는 전기로(104)의 분위기 온도이지만, 용융 유리(102)의 온도도 같은 온도로 간주할 수 있다.
(1) 실시예 1
실시예 1에서는, 전기로(104) 내에 있어서 시험체(101)를 1250℃에서 72시간 가열한 후에, 1180℃에서 48시간 가열했다. 1250℃는 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 제 1 온도이며, 1180℃는 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 제 2 온도이다. 즉, 실시예 1에서는 온도 차(T1-T2)는 제 1 온도로부터 제 2 온도를 감한 70℃이다. 또한, 제 1 온도(1250℃)의 가열 시간을 제 2 온도(1180℃)의 가열 시간보다도 길게 한 이유는 내화물(성형체)(103)의 이트륨 함유 산화물로부터 산화이트륨이 용출되는 시간을 충분히 확보하기 위해서이다. 실시예 2 및 비교예에 있어서도, 마찬가지의 이유에 의해 제 1 온도의 가열 시간을 제 2 온도의 가열 시간보다도 길게 하고 있다.
(2) 실시예 2
실시예 2에서는, 전기로(104) 내에 있어서 시험체(101)를 1220℃에서 72시간 가열한 후에, 1150℃에서 48시간 가열했다. 1220℃는 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 제 1 온도이며, 1150℃는 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 제 2 온도이다. 즉, 실시예 2에서는 온도 차(T1-T2)는 70℃이다.
(3) 비교예
비교예에서는, 전기로(104) 내에 있어서 시험체(101)를 1250℃에서 72시간 가열한 후에, 1120℃에서 48시간 가열했다. 1250℃는 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 제 1 온도이며, 1120℃는 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 재현한 제 2 온도이다. 즉, 비교예에서는 온도 차(T1-T2)는 130℃이다.
그리고, 이상의 가열 시험을 거친 각 용융 유리(102)를 실온까지 냉각한 후에, 냉각해서 얻어진 각 유리 중의 물질을 SEM 화상에서 확인하고, 그 후 발견된 물질에 대해서 EPMA에 의해 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물(Y2O3-P2O5 결정)인지의 여부를 확인했다. 그 결과, 온도 차(T1-T2)가 100℃ 이하인 실시예 1 및 실시예 2에서는, 용융 유리(102)를 냉각한 유리 중에 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물은 확인되지 않았다. 한편, 온도 차(T1-T2)가 100℃ 초과인 비교예에서는, 용융 유리(102)를 냉각한 유리 중에 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 확인되었다.
실시예 1의 시험 결과에 의거해서, 성형 공정에서 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 1220℃로 함과 아울러, 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 1150℃로 해서 유리 리본(Gr)을 성형했다. 그 때, 용융 유리(Gm)가 성형체(3)의 홈부(8)를 월류하고 나서 성형체(3)의 하단부(3a)를 통과할 때까지 요하는 시간은 약 300초로 했다. 그 결과, 얻어진 유리판(G)에 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 확인되지 않았다.
실시예 2의 시험 결과에 의거해서, 성형 공정에서 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 1250℃로 함과 아울러, 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 1180℃로 해서 유리 리본(Gr)을 성형했다. 그 때, 용융 유리(Gm)가 성형체(3)의 홈부(8)를 월류하고 나서 성형체(3)의 하단부(3a)를 통과할 때까지 요하는 시간은 약 300초로 했다. 그 결과, 얻어진 유리판(G)에 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 확인되지 않았다.
비교예의 시험 결과에 의거해서, 성형 공정에서 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 1250℃로 함과 아울러, 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도를 1120℃로 해서 유리 리본(Gr)을 성형했다. 그 때, 용융 유리(Gm)가 성형체(3)의 홈부(8)를 월류하고 나서 성형체(3)의 하단부(3a)를 통과할 때까지 요하는 시간은 약 300초로 했다. 그 결과, 얻어진 유리판(G)의 일부에 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 확인되었다.
이상으로부터, 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1)와, 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T2)의 온도 차(T1-T2)를 100℃ 이하로 제어하면, 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물을 억제할 수 있는 것을 인식할 수 있다.
또한, 비교예에서는 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1)를 1250℃로 해서 얻어진 유리판(G)의 일부에 이트륨 함유 산화물로부터 유래되는 실투물이 발생했다. 이 비교예와 마찬가지로, 실시예 2는 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1)를 1250℃로 하고 있으므로, 실시예 2의 용융 유리(Gm)에는 비교예와 같은 정도의 산화이트륨이 용출되어 있다고 추측된다. 실시예 2에서는, 비교예보다도 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T2)를 1180℃로 높게 해서 온도 차(T1-T2)를 작게 함으로써 산화이트륨의 실투를 방지할 수 있었다고 추측된다.
또한, 실시예 1에서는 비교예 및 실시예 2보다도, 성형체(3)의 홈부(8)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T1)를 저하시켜 1220℃로 했으므로, 용융 유리(Gm)로의 산화이트륨의 용출이 저감되고 있다고 추측되고 있다. 이 때문에, 실시예 1에서는 실시예 2보다도 성형체(3)의 하단부(3a)에 있어서의 용융 유리(Gm)의 온도(T2)를 저하시켜 1150℃로 해도, 온도 차(T1-T2)를 유지하면 산화이트륨의 실투를 방지할 수 있었다고 추측된다.
1: 유리 물품의 제조 장치 2: 성형로
3: 성형체 3a: 하단부
4: 서냉로 5: 냉각실
6: 절단실 7: 제 1 반송 롤러
8: 홈부 9: 공급 파이프
13: 제 2 반송 롤러 14: 제 3 반송 롤러
15: 제 1 측부 히터 16: 제 2 측부 히터
17: 천장 히터 18: 제 1 측부 온도계
19: 제 2 측부 온도계 20: 천장 온도계
G: 유리판 Gm: 용융 유리
Gr: 유리 리본

Claims (6)

  1. 오버플로우 다운드로우법에 의해, 성형체의 홈부로부터 넘쳐 나온 용융 유리를 상기 성형체의 양측면을 따라서 유하시킨 후, 상기 성형체의 하단부에서 융합시켜 유리 리본을 성형하는 성형 공정을 구비하는 유리 물품의 제조 방법으로서,
    상기 성형체는 이트륨 함유 산화물을 포함함과 아울러, 상기 용융 유리는 P2O5를 포함하고,
    상기 성형 공정에서는, 상기 홈부에 있어서의 상기 용융 유리와 상기 하단부에 있어서의 상기 용융 유리의 온도 차를 100℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부에 있어서의 상기 용융 유리의 온도는 1300℃ 이하인 유리 물품의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하단부에 있어서의 상기 용융 유리의 온도는 1100℃ 이상인 유리 물품의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 유리는 유리 조성으로서, 질량%로 SiO2 40∼70%, Al2O3 10∼30%, B2O3 0∼3%, Na2O 5∼25%, K2O 0∼5.5%, Li2O 0.1∼10%, MgO 0∼5.5%, P2O5 2∼10%를 포함하는 유리 물품의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 유리는 MgO를 0∼1질량% 포함하는 유리 물품의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형체는 이트륨 함유 산화물을 1질량% 이상 포함하는 유리 물품의 제조 방법.
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