TW201545998A

TW201545998A - 玻璃板之製造方法及玻璃板之製造裝置

Info

Publication number: TW201545998A
Application number: TW104113965A
Authority: TW
Inventors: Ryo Suzuki
Original assignee: Avanstrate Inc
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2015-12-16
Also published as: JPWO2015166972A1; CN105705465A; WO2015166972A1; TWI592373B; KR101798305B1; CN105705465B; KR20150140627A; JP5937759B2

Abstract

本發明提供一種可減少玻璃板之翹曲及應變之玻璃板之製造方法。本發明係一種利用下拉法之玻璃板之製造方法，其包括：成形步驟，其係將熔融玻璃成形為片狀之玻璃板；及緩冷步驟，其係於將成形步驟中所成形之玻璃板朝鉛垂方向下方搬送並且由爐壁所包圍之緩冷空間內，使用對緩冷空間內之溫度進行控制之複數個加熱器進行緩冷；於冷卻步驟中，使用上述加熱器所放出之放熱量，將玻璃板所保有之保有熱量與上述緩冷空間內之空間熱量一併求出，並基於保有熱量與玻璃板之應變之預定關係而求出玻璃板之應變，且藉由對加熱器熱量進行控制而修正玻璃板之保有熱量，從而抑制玻璃板之應變。

Description

玻璃板之製造方法及玻璃板之製造裝置

本發明係關於一種可減少玻璃板之翹曲及應變之玻璃板之製造方法及玻璃板之製造裝置。

以往，使用利用下拉法來製造玻璃板之方法。於下拉法中，使熔融玻璃流入至成形體之後，使該熔融玻璃自成形體之頂部溢流。所溢流之熔融玻璃沿著成形體之兩側面流下，並於成形體之下端部合流，藉此成為片狀之玻璃板。其後，玻璃板被輥朝下方拉伸，並被切斷成特定之長度。

然而，於朝下方被拉伸並被切斷成特定之長度之期間，玻璃板熱收縮，由此產生翹曲及應變(殘留應力)。此種翹曲及應變於將玻璃板用作例如液晶顯示器(LCD)基板時會導致顯示缺陷。

於專利文獻1中，記載有用以儘量使玻璃板之板厚均勻以減少翹曲及應變之玻璃板之製造方法。具體而言，記載有包括玻璃板之冷卻步驟之玻璃板之製造方法，該冷卻步驟進行玻璃應變點方面之溫度控制步驟，該溫度控制步驟包括：第一溫度控制步驟，其係使玻璃板之寬度方向之端部之溫度較夾在上述端部之間之中央區域之溫度低，且使上述中央區域之溫度變均勻；第二溫度控制步驟，其係使上述玻璃板之寬度方向之溫度自中央部朝向端部變低；及第3溫度控制步驟，其係於玻璃應變點附近之溫度區域中，使上述玻璃板之寬度方向之端部與中央部不存在溫度梯度。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2012/133843號

有如下情況：使用專利文獻1所記載之玻璃板之製造方法所獲得之玻璃板之翹曲及應變可較先前之方法減少，但所獲得之玻璃板之應變未形成為所需要那樣。因此，本發明者進行努力探討並推進研究，結果發現未如所需要般形成玻璃板之應變之原因在於，與玻璃板之應變存在相關關係之將玻璃板緩冷之緩冷空間內之溫度之控制精度不充分，且發現藉由對由控制緩冷空間之溫度之加熱器所產生之熱量進行控制，可減少玻璃板之翹曲及應變，從而完成了本發明。

本發明包含以下形態。

(形態1)

一種玻璃板之製造方法，其特徵在於：其係利用下拉法者，且包括：成形步驟，其係將熔融玻璃成形為片狀之玻璃板；及緩冷步驟，其係於將上述成形步驟中所成形之玻璃板朝鉛垂方向下方搬送並且由爐壁所包圍之緩冷空間中，使用對上述緩冷空間內之溫度進行控制之複數個加熱器進行緩冷；於上述冷卻步驟中，使用上述加熱器所放出之放熱量，將上述玻璃板所保有之保有熱量與上述緩冷空間內之空間熱量一併求出，並基於上述保有熱量與上述玻璃板之應變之預定關係，求出上述玻璃板之應變，且藉由控制上述加熱器熱量而修正上述玻璃板之保有熱量，從而抑制上述玻璃板之應變。

(形態2)

如形態1所記載之玻璃板之製造方法，其特徵在於：將上述緩冷空間於上述鉛垂方向分成複數個空間，並於各空間內使用複數個加熱器來控制空間內之溫度，且基於在上述各空間內分別求出上述玻璃板之應變所得之結果，對上述加熱器所放出之加熱器熱量進行控制。

(形態3)

如形態1或2所記載之玻璃板之製造方法，其特徵在於：上述玻璃板之應變係藉由熱流體分析模擬及黏彈性模型分析模擬而求出。

(形態4)

如形態3所記載之玻璃板之製造方法，其中上述緩冷空間於上述鉛垂方向被分成複數個空間，且於上述熱流體分析模擬中，將進入至上述複數個空間之各者時玻璃板之保有熱量設為玻璃板進入時之保有熱量，並藉由提供上述進入時之玻璃板之保有熱量及上述加熱器之上述放熱量，而求出上述玻璃板於上述複數個空間之各者中之上述玻璃板之保有熱量。

(形態5)

如技術方案4所記載之玻璃板之製造方法，其中上述玻璃板於上述複數個空間流動時，上述熱流體分析模擬係於上述複數個空間之各者中進行，於上述複數個空間中之自上述玻璃板之流動方向上游側來看為第二段以後之空間，將於上游側鄰接之空間中上述玻璃板流出時之溫度分佈用作上述進入時之保有熱量。

(形態6)

一種玻璃板之製造裝置，其特徵在於：其係利用下拉法者，且包括成形裝置，該成形裝置具備：成形體，其將熔融玻璃成形為片狀之玻璃板；緩冷空間，其將於上述成形體中成形之玻璃板朝鉛垂方向下方搬送，並且由爐壁所包圍；及複數個加熱器，其等控制上述緩冷空間內之溫度，而將上述玻璃板緩冷；上述成形裝置具有：第一部分，其使用上述加熱器所放出之放熱量，將上述玻璃板所保有之保有熱量與上述緩冷空間內之空間熱量一併求出，並基於上述保有熱量與上述玻璃板之應變之預定關係，求出上述玻璃板之應變；及第二部分，其藉由控制上述加熱器熱量而修正上述玻璃板之保有熱量，從而抑制上述玻璃板之應變。

根據本發明，可藉由對由控制緩冷空間之溫度之加熱器所產生之熱量進行控制，而減少玻璃板之翹曲及應變。

41‧‧‧隔熱構件

42a‧‧‧成形區

42b~42f‧‧‧緩冷空間

100‧‧‧玻璃板之製造裝置

200‧‧‧熔解裝置

201‧‧‧熔解槽

202‧‧‧澄清槽

203‧‧‧攪拌槽

204‧‧‧第一配管

205‧‧‧第二配管

300‧‧‧成形裝置

310‧‧‧成形體

311‧‧‧供給口

312‧‧‧溝槽部

313‧‧‧成形體之下部

314‧‧‧成形體之下部

320‧‧‧氛圍間隔構件

330‧‧‧冷卻輥(輥)

340‧‧‧冷卻單元

350a~350e‧‧‧拉伸輥(輥)

360a~360e‧‧‧加熱器

361a~366a‧‧‧放熱部

380‧‧‧熱電偶單元

381‧‧‧主電源開關

390‧‧‧冷卻輥驅動馬達

391‧‧‧拉伸輥驅動馬達

392‧‧‧切斷裝置驅動馬達

400‧‧‧切斷裝置

410‧‧‧收容部

420‧‧‧緩冷區

500‧‧‧控制裝置

SG‧‧‧玻璃板

ST1~ST6‧‧‧步驟

圖1係本實施形態之玻璃板之製造方法之部分流程圖。

圖2係主要表示本實施形態之玻璃板之製造方法所使用之玻璃板之製造裝置所包含之熔解裝置之圖。

圖3係成形裝置之概略前視圖。

圖4係成形裝置之概略側視圖。

圖5係控制裝置之控制方塊圖。

圖6係成形裝置之概略前視圖之局部放大圖。

圖7係成形裝置之概略橫剖視圖。

圖8係圖7之A線上之剖視圖。

圖9係表示本實施形態中之緩冷空間之一段模型之圖。

圖10係表示普通之玻璃溫度與比熱之關係之圖。

圖11係表示玻璃板之應力緩和參數之圖。

圖12係表示玻璃板之結構馳豫參數之圖。

以下，一面參照圖式，一面對使用玻璃板之製造裝置來製造玻璃板之本實施形態之玻璃板之製造方法進行說明。

(1)玻璃板之製造方法之概要

圖1係本實施形態之玻璃板之製造方法之部分流程圖。

以下，使用圖1對玻璃板之製造方法進行說明。

如圖1所示，玻璃板係經過包含熔解步驟ST1、澄清步驟ST2、均質化步驟ST3、成形步驟ST4、冷卻步驟ST5、及切斷步驟ST6之各種步驟而進行製造。以下，對該等步驟進行說明。

於熔解步驟ST1中，對玻璃原料進行加熱而將其熔解。玻璃原料例如包含SiO₂、Al₂O₃等組成。熔解後之玻璃原料成為熔融玻璃。

於澄清步驟ST2中，將熔融玻璃澄清。具體而言，將熔融玻璃中所包含之氣體成分自熔融玻璃中釋放，或者將熔融玻璃中所包含之氣體成分吸收至熔融玻璃中。

於均質化步驟ST3中，將熔融玻璃均質化。再者，於該步驟中，對經澄清之熔融玻璃進行溫度調整。

於成形步驟ST4中，利用下拉法(例如，溢流下拉法)將熔融玻璃成形為片狀之玻璃板。

於冷卻步驟ST5中，進行成形步驟ST4中所成形之玻璃板之冷卻。於該冷卻步驟ST5中，玻璃板被冷卻至接近室溫之溫度。

於切斷步驟ST6中，將已被冷卻至接近室溫之溫度之玻璃板按每特定長度予以切斷而製作玻璃板。

再者，按每特定長度被切斷之玻璃板其後被進一步切斷，並進行研削/研磨、洗淨、檢查而成為玻璃板，從而用於液晶顯示器等平板顯示器。

(2)玻璃板之製造裝置100之概要

圖2係主要表示玻璃板之製造裝置100所包含之熔解裝置200之模式圖。圖3係玻璃板之製造裝置100所包含之成形裝置300之概略前視圖。圖4係成形裝置300之概略側視圖。以下，對玻璃板之製造裝置100進行說明。

玻璃板之製造裝置100主要具有熔解裝置200(參照圖2)、成形裝置300(參照圖3~圖4)、及切斷裝置400(未圖示)。

(2-1)熔解裝置200之構成

熔解裝置200係用以進行熔解步驟ST1、澄清步驟ST2、及均質化步驟ST3之裝置。

如圖2所示，熔解裝置200具有熔解槽201、澄清槽202、攪拌槽203、第一配管204、及第二配管205。

熔解槽201係用以將玻璃原料熔解之槽。於熔解槽201中，進行熔解步驟ST1。

澄清槽202係用以自熔解槽201中所熔解之熔融玻璃中去除氣泡之槽。澄清槽202將自熔解槽201送入之熔融玻璃進一步進行加熱，藉此促進熔融玻璃中之氣泡之消泡。於澄清槽202中，進行澄清步驟ST2。

攪拌槽203具有攪拌裝置，該攪拌裝置包含收容熔融玻璃之容器、旋轉軸、及安裝於該旋轉軸之攪拌葉片。作為容器、旋轉軸、及攪拌葉片，例如可使用鉑等鉑族元素或鉑族元素之合金製者，但並不限於此。藉由馬達等驅動部(未圖示)之驅動使旋轉軸旋轉，藉此，安裝於旋轉軸之攪拌葉片對熔融玻璃進行攪拌。於攪拌槽203中，進行均質化步驟ST3。

第一配管204及第二配管205係例如包含鉑族元素或鉑族元素之合金之配管。第一配管204係將澄清槽202與攪拌槽203連接之配管。第二配管205係將攪拌槽203與成形裝置300連接之配管。

(2-2)成形裝置300之構成

成形裝置300係用以進行成形步驟ST4、及冷卻步驟ST5之裝置。

如圖3及圖4所示，成形裝置300具有成形體310、氛圍間隔構件320、冷卻輥330、冷卻單元340、拉伸輥350a~350e、及加熱器360a~360e。以下，對該等之構成進行說明。

(2-2-1)成形體310

成形體310係用以進行成形步驟ST4之裝置。

如圖3所示，成形體310位於成形裝置300之上方部分，且具有如下功能，即，利用溢流下拉法將自熔解裝置200流來之熔融玻璃成形為片狀之玻璃板SG。成形體310於垂直方向切斷所得之截面形狀為楔形形狀，成形體3120例如由耐火磚構成。

如圖4所示，於成形體310，於自熔解裝置200流來之熔融玻璃之流路方向之上游側，形成有供給口311。又，如圖4所示，於成形體310，沿著其長度方向形成有朝上方開口之溝槽部312。溝槽部312係以隨著自熔融玻璃之流路方向之上游側朝向下游側而逐漸變淺之方式形成。

自熔解裝置200朝向成形裝置300流來之熔融玻璃經由供給口311流到成形體310之溝槽部312。

流到成形體310之溝槽部312之熔融玻璃於該溝槽部312之頂部溢流，沿著成形體310之兩側面313流下。繼而，沿著成形體310之兩側面313流下之熔融玻璃於成形體310之下部314合流而成為玻璃板SG。

(2-2-2)氛圍間隔構件320、隔熱構件41

如圖3及圖4所示，氛圍間隔構件320係配置於成形體310之下部 314附近之板狀之構件。

氛圍間隔構件320係大致水平地配置於自成形體310之下部314流下之玻璃板SG之厚度方向之兩側。氛圍間隔構件320作為隔熱材而發揮功能。即，氛圍間隔構件320藉由將其上下之空氣隔開而抑制熱自氛圍間隔構件320之上側移動至下側。如圖3及圖4所示，成形裝置300具有較氛圍間隔構件320更上方之空間即成形體收容部410、氛圍間隔構件320正下方之空間即成形區42a、及成形區42a下方之空間即緩冷區420。緩冷區420具有複數個緩冷空間42b、42c、…、42f。成形區42a、緩冷空間42b~42f依序自鉛垂方向上方朝向下方積層。藉由被爐壁所包圍而形成成形區42a、緩冷區420(緩冷空間42b~42f)，玻璃板SG於該成形區42a及緩冷區420(緩冷空間42b~42f)移動。

隔熱構件41係於緩冷區420中配置於下述冷卻輥330之下方且玻璃板SG之厚度方向兩側之板狀之隔熱材。隔熱構件41藉由將較氛圍間隔構件320更下方之空間隔開而形成成形區42a及緩冷空間42b~42f。例如，如圖4所示，隔熱構件41形成成形區42a及緩冷空間42b。又，隔熱構件41形成緩冷空間42b及緩冷空間42c。如此，藉由被爐壁及隔熱構件41所包圍而形成緩冷空間42b~42f。各隔熱構件41抑制上下空間之間之熱移動。例如，隔熱構件41抑制成形區42a與緩冷空間42b之間之熱移動，又，隔熱構件41抑制緩冷空間42b與緩冷空間42c之間之熱移動。

(2-2-3)冷卻輥330

冷卻輥330配置於氛圍間隔構件320之下方。又，冷卻輥330配置於玻璃板SG之厚度方向之兩側，且以與玻璃板SG之寬度方向之兩端部分對向之方式進行配置。冷卻輥330係利用於內部貫通之空氣冷卻管來進行空氣冷卻。由此，玻璃板SG於通過冷卻輥330時，與經空氣冷卻之冷卻輥330接觸之玻璃板SG之厚度方向之兩側部分且其寬度方向之兩端部分(以下，將該部分稱為玻璃板SG之耳部R、L)被冷卻。藉此，使該耳部R、L之黏度成為特定值(例如，10^9.0泊)以上。此處，耳部R、L係指相對於耳部R、L所夾著之玻璃板SG之寬度方向之中央區域(中央部)之板厚較厚，具有特定厚度之部分，上述中央區域(中央部)係可用作製品(玻璃基板)之厚度大致均勻之部分。冷卻輥330亦具有以下作用：藉由傳遞冷卻輥驅動馬達390(參照圖5)之驅動力，將玻璃板SG朝下方拉伸。藉由冷卻輥330，玻璃板SG被拉伸成特定之厚度。

(2-2-4)冷卻單元340

冷卻單元340例如為空氣冷卻式冷卻裝置，將冷卻輥330及於其下方通過之玻璃板SG之氛圍溫度進行冷卻。又，冷卻單元340於玻璃板SG之寬度方向配置有複數個(例如，3個)，且於其流動方向配置有複數個。具體而言，冷卻單元340以與玻璃板SG之耳部R、L之表面對向之方式逐一配置，且以與中央區域之表面對向之方式配置有1個。

(2-2-5)拉伸輥350a~350e

拉伸輥350a~350e係於冷卻輥330之下方，沿玻璃板SG之流動方向隔開特定間隔地進行配置。又，拉伸輥350a~350e分別配置於玻璃板SG之厚度方向之兩側，且以與玻璃板SG之寬度方向之兩端部分對向之方式配置於緩冷空間42b~42f內。而且，拉伸輥350a~350e一面與於冷卻輥330中耳部R、L之黏度達到特定值以上之玻璃板SG之厚度方向之兩側部分且其寬度方向之兩端部分接觸，一面將該玻璃板SG朝下方拉伸。再者，拉伸輥350a~350e藉由傳遞拉伸輥驅動馬達391(參照圖5)之驅動力而被驅動。拉伸輥350a~350e之周速度大於冷卻輥330之周速度。拉伸輥之周速度隨著配置於玻璃板SG之流動方向之下游側而變大。即，於複數個拉伸輥350a~350e中，拉伸輥350a之周速度最小，拉伸輥350e之周速度最大。

(2-2-6)加熱器(溫度控制單元)

如圖3所示，加熱器(溫度控制單元)360a~360e分別配置於冷卻單元340下方之成形區42a及緩冷空間42b~42f，對成形區42a及緩冷空間42b、42c、…之氛圍溫度進行控制。加熱器360a~360e作為以下之冷卻裝置發揮功能，即，藉由利用下述控制裝置500控制輸出，而對被拉伸輥350a~350e朝下方牽引之玻璃板SG附近之氛圍溫度進行控制(具體而言，使氛圍溫度上升)。又，如圖6及圖7所示，各加熱器360a~360e具有沿寬度方向配置複數個(例如，3個、6個等)之放熱部361a、362a、…、366a。放熱部361a~366a係將熱釋放至緩冷空間之放熱體。放熱部361a~366a係以嵌入爐壁且分別被賦予電力而放熱之方式構成。如圖6所示，放熱部361a~366a沿著玻璃板SG之寬度方向，於與玻璃板SG之兩側之面對向之位置排列成一行。圖6中示出了設置於緩冷空間42b之放熱部361a~366a，具有同樣之放熱部之加熱器360b~360e係以玻璃板SG附近之氛圍溫度沿玻璃板SG之寬度方向形成特定之溫度分佈(以下，稱為「溫度分佈」)之方式進行設置。如此一來，具有放熱部之各加熱器360a~360e對成形區42a及緩冷空間42b~42f之氛圍溫度進行控制。再者，各加熱器360a~360e之放熱部亦可設為如下構成，即，不僅相對於玻璃板SG之寬度方向配置有複數個，而且相對於玻璃板SG之流動方向亦配置有複數個。

此處，被拉伸輥350a~350e朝下方牽引之玻璃板SG之氛圍溫度由加熱器360a~360e(放熱部361a~366a)進行溫度控制(具體而言，藉由控制玻璃板SG之氛圍溫度而對玻璃板SG進行溫度控制)，藉此對玻璃板SG進行自黏性區域經過黏彈性區域推移至彈性區域之冷卻。

又，於放熱部361a~366a附近，配置有檢測玻璃板SG之各區域之氛圍溫度之熱電偶單元380(參照圖5~圖7)。熱電偶單元380對因放熱部361a~366a之放熱而變化之緩冷空間42b~42f之氛圍溫度進行測定。控制裝置500獲取熱電偶單元380所測得之氛圍溫度，並基於所獲取之氛圍溫度對來自加熱器360a~360e所具備之放熱部361a~366a之放熱量進行控制。於成形體310之下部314以下之區域即成形區42a及緩冷空間42b~42f，利用冷卻輥330、冷卻單元340、加熱器360a~360e(放熱部361a~366a)將玻璃板SG冷卻之步驟為冷卻步驟ST5。

(2-3)切斷裝置400

於切斷裝置400中，進行切斷步驟ST6。切斷裝置400係將於成形裝置300中流下之玻璃板SG自相對於該玻璃板SG之長度面垂直之方向切斷之裝置。藉此，片狀之玻璃板SG成為具有特定長度之複數個玻璃板SG。切斷裝置400係由切斷裝置驅動馬達392(參照圖5)所驅動。

(3)控制裝置500

圖5係控制裝置500之控制方塊圖。

控制裝置500包含CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、ROM(Read-Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random-Access Memory，隨機存取記憶體)、硬碟等，並作為對玻璃板之製造裝置100所包含之各種機器進行控制之控制部而發揮功能。

具體而言，玻璃板之製造裝置100或成形裝置300具備控制裝置500，如圖5所示，該控制裝置500接收玻璃板之製造裝置100所包含之各種感測器(例如，熱電偶單元380等)或開關(例如，主電源開關381等)等之信號、自作業人員經由輸入裝置(未圖示)等所輸入之輸入指示，而進行冷卻單元340、加熱器360a~360e(放熱部361a~366a)、對冷卻輥330之動作進行控制之冷卻輥驅動馬達390、對拉伸輥350a~350e之動作進行控制之拉伸輥驅動馬達391、對切斷裝置400之動作進行控制之切斷裝置驅動馬達392等的控制。

(4)冷卻步驟ST5中之溫度控制

冷卻步驟ST5包括控制裝置500藉由對冷卻輥330進行控制而控制玻璃板SG之溫度。進而，冷卻步驟ST5包括對玻璃板SG進行溫度控制之溫度控制步驟。具體而言，於溫度控制步驟中，對冷卻單元340、及加熱器360a~360e所具有之放熱部361a~366a進行控制而進行玻璃板SG之氛圍溫度之控制，藉此對玻璃板SG之溫度進行控制。

又，冷卻步驟ST5包括對放熱部361a~366a之放熱量進行控制之熱量控制步驟，使玻璃板SG之溫度於特定之高度位置(特定之緩冷空間)進入特定之溫度範圍，且使玻璃板SG之溫度於該玻璃板SG之寬度方向上具有特定之溫度分佈。即，玻璃板SG之溫度於該玻璃板SG之流動方向及寬度方向上得到控制。

對於上述熱量控制步驟，以放熱部361a~366a之動作為例於下文進行說明。於熱量控制步驟中，決定由放熱部361a~366a所產生之熱量。

於下文對決定由放熱部361a~366a所產生之熱量之順序進行說明。i)控制部500將放熱部361a~366a初始設定為特定之設定溫度，並於緩冷空間42b~42f(緩冷區420)內，使玻璃板SG附近之氛圍溫度於玻璃板SG之寬度方向形成特定之溫度分佈(temperature profile)。

ii)求出玻璃板SG所保有之保有熱量(玻璃板SG之溫度)、緩冷空間42b~42f(緩冷區420)內之氛圍溫度。

iii)基於上述ii)中所求出之玻璃板SG之溫度、緩冷空間42b~42f內之氛圍溫度，求出所形成之玻璃板SG之溫度分佈、應變分佈，並以減少所求出之應變之方式對由放熱部361a~366a所產生之熱量(設定溫度)進行控制。

於下文對為了對由放熱部361a~366a所產生之熱量(放熱部361a~366a之設定溫度)進行控制而求出玻璃板SG之溫度分佈之方法進行說明。該方法使用熱流體分析模擬及黏彈性分析模擬。

<熱流體分析模擬>

於熱流體分析模擬中，例如使用基於有限元素法之離散化模型進行熱流體分析。於熱流體分析中，提供放熱部361a~366a所產生之加熱器熱量，即提供放熱體361a~366a之設定溫度，並將緩冷空間42b~42f之氛圍之溫度分佈及玻璃板SG之溫度分佈設為未知數，而求出緩冷空間全域(緩冷區)中之玻璃板SG之保有熱量即溫度分佈。模擬係於以下條件下實施。

1.模型

將於玻璃板SG之流動方向將緩冷區420分隔成之複數段中之一段緩冷空間42b作為網格模型而離散化，並使用熱流體分析求出第一段緩冷空間42b中之玻璃板SG之溫度分佈。此時進入至緩冷空間42b之玻璃板SG之溫度分佈被預先規定。而且，將第一段緩冷空間42b中之玻璃板SG之溫度分佈中之從緩冷空間42b流出時寬度方向之溫度分佈規定為進入至第二段緩冷空間42c之玻璃板SG之溫度分佈。如此，使用進入至各段緩冷空間時之玻璃板SG之溫度分佈而求出各緩冷空間內之玻璃板之溫度分佈。如此對緩冷空間全域中之玻璃板SG之溫度分佈進行模擬。

圖9表示自玻璃板SG之流動方向來看為第一段緩冷空間42b之模型。提供進入至緩冷空間42b時之玻璃板SG之保有熱量、加熱器360a(放熱部361a~366a)之加熱器熱量(設定溫度)，而將第一段緩冷空間42b內之玻璃板SG之溫度分佈與緩冷空間42b內之氛圍溫度一併求出。而且，於較第一段更下游側之第二段以後之緩冷空間中，與第一段同樣地求出玻璃板SG之溫度分佈，並將所求出之複數個玻璃板SG之溫度分佈連在一起，藉此求出緩冷空間42b~42f整體(緩冷區420)之玻璃板SG之溫度分佈。

考慮(1)進入至緩冷空間42b時玻璃板SG之保有熱量、(2)加熱器360a(放熱部361a~366a)之加熱器熱量(設定溫度)、(3)緩冷空間42b內之氛圍溫度之影響，對第一段緩冷空間42b內之玻璃板SG之溫度分佈進行分析。對於上述(1)~(3)，如下所述般進行說明。

(1)進入至緩冷空間42b時玻璃板SG之保有熱量

玻璃板SG之保有熱量(溫度分佈)係使用設置於玻璃板SG進入緩冷空間42b之位置(緩冷空間42b之上游側)之溫度感測器(未圖示)進行測定。由於自成形體310流出之熔融玻璃之量固定，故而玻璃板SG之流量(搬送速度)固定，根據所測得之溫度(溫度分佈)可求出進入至緩冷空間42b時玻璃板SG之保有熱量。又，亦可根據玻璃板SG之流量、流入至成形體310之熔融玻璃之溫度，求出進入至緩冷空間42b時玻璃板SG之保有熱量(溫度分佈)。

(2)加熱器360a(放熱部361a~366a)之放熱量(設定溫度)

各放熱部361a~366a之放熱量根據控制裝置500所設定之設定溫度而變化。基於設定溫度之各放熱部361a~366a所放出之加熱器熱量係根據與電源裝置並設之放熱部361a~366a之電力計(未圖示)之測定結果求出。因此，於對放熱部361a~366a之放熱量進行控制之情形時，對賦予至各放熱部361a~366a之電力進行控制。此處，將對緩冷空間42b之加熱器360a所具有之放熱部361a~366a所初始設定之設定溫度設為例如700℃。放熱體361a~366a之放熱量可均相同，亦可對放熱量賦予分佈。又，所初始設定之溫度700℃係例示，因此放熱部361a~366a之溫度亦可作為未知量而以計算結果之形式獲取。亦可將玻璃板SG之流入溫度設為例如700℃而進行計算，並以實測溫度與計算結果之溫度達到良好之一致之方式設定玻璃板SG之流入溫度。對所溫度設定之放熱部361a~366a之平均電流(A)．電壓(V)．功率因數實際地進行測定，由此求出放熱量(W)，並換算為放熱密度(W/m³)以作為計算條件。溫度係以計算結果(解)之形式獲得，因此可藉由將計算結果與設定溫度進行比較，並以達到良好之一致之方式反覆修改條件而求出。

(3)緩冷空間42b內之氛圍溫度

根據玻璃板SG所保有之保有熱量、及放熱部361a~366a之加熱器熱量，緩冷空間42b內之氛圍溫度發生變化。緩冷空間42b內之氛圍溫度係藉由將緩冷空間42b之氛圍假定為非壓縮性之理想氣體，而將由浮力引起之自然對流及該自然對流所引起之熱傳遞包含於與玻璃板SG之熱傳遞相同之熱流體分析模型中而耦合地求解。再者，於本實施形態中，將緩冷空間42b內之氛圍溫度作為熱流體分析中之未知數而求解，亦可取而代之，藉由熱電偶單元380對緩冷空間42b內之氛圍溫度進行測定，求出緩冷空間42b內所保持之熱量(緩冷空間42b內之氛圍溫度)，並將該熱量作為熱流體分析中之緩冷空間42b內之氛圍溫度而提供，從而算出玻璃板SG之溫度分佈。

2.物性值

關於構成玻璃板SG及緩冷空間42b之材料之物性值如下所述。

A.玻璃板SG

i)密度：2500[kg/m³]。

ii)熱導率：1.1278[W/mK]。

iii)比熱：如圖10所示。

B.拉伸輥350a~350e(不鏽鋼SUS304)

ii)熱導率：16.0[W/mK](27℃)、25.7[W/mK](727℃)。

C.氛圍間隔構件320、隔熱構件41、爐壁(隔熱材)

i)熱導率：0.04~0.3[W/mK]。

3.計算條件

由於為穩態計算(時間不變化之體系之計算)，故而使用熱流體分析之算法。流動設為穩定，使用SIMPLE算法，將流體之流動、對流熱傳遞、輻射傳熱三者進行耦合，並使用單一之求解程式求解。對於求解程式，可使用市售之軟體，可使用公知之通用熱流體分析軟體。此處，於熱流體分析中，於計算上將玻璃板SG作為流體來處理，由於玻璃板SG之移動速度與搬送速度一致且已知，故而使玻璃板SG區域整體之流速固定而進行計算。又，空氣係假定為非壓縮性之理想氣體，且將自然對流所引起之熱傳遞包含於計算中。

藉由將以上條件及物性值輸入至通用熱流體分析軟體而進行分析，可求出第一段緩冷空間42b內之玻璃板SG之溫度分佈。

其次，求出第二段以後之緩冷空間42c~42f內之玻璃板SG之溫度分佈。關於第二段以後之緩冷空間42c~42f，亦與緩冷空間42b同樣地製作離散化之網格模型。具體而言，於網格模型中，流入至緩冷空間42c~42f之玻璃板SG之保有熱量係使用作為熱流體分析之結果所求出之自上一段緩冷空間流出時之玻璃板SG之保有熱量(溫度分佈)。即，例如，對於進入至第二段緩冷空間42c之玻璃板SG之保有熱量，使用作為熱流體分析之結果所求出之於第一段緩冷空間42b內已求出溫度(溫度分佈)之玻璃板SG自第一段緩冷空間42b流出時玻璃板SG之保有熱量。

又，將設置於第二段緩冷空間42c之放熱部361a~366a之設定溫度設為較上一段低5℃~30℃之溫度，較佳為設為低15℃之溫度，朝向流動方向每推進一段，將設定溫度設為以5℃~30℃之範圍降低之溫度，較佳為設為每次降低15℃之溫度。

用以藉由熱流體分析來求出第二段以後之緩冷空間42c~42f內之玻璃板SG全域之溫度分佈的條件與第一段緩冷空間42b內之玻璃板SG之溫度分佈所使用的條件及物性值相同，因此省略說明。

如此，於熱流體分析模擬中，將進入至複數個緩冷空間之各者時之玻璃板之保有熱量設為玻璃板進入時之保有熱量，提供進入時玻璃板之保有熱量及加熱器之放熱量，藉此可求出玻璃板於複數個冷卻空間之各者中之玻璃板之保有熱量。此時，熱流體分析模擬係於複數個冷卻空間之各者中進行，且於複數個冷卻空間中之自玻璃板之流動方向之上游側來看為第二段以後之冷卻空間中，可將玻璃板自於上游側鄰接之冷卻空間流出時之溫度分佈用作進入時之保有熱量。

如此一來，藉由熱流體分析獲得每一段緩冷空間內之玻璃板SG之溫度分佈，且藉由將每一段緩冷空間內之玻璃板SG之溫度分佈複數個地連在一起，可獲得複數段緩冷空間42c~42f全域(緩冷區420)中之玻璃板SG之溫度分佈。

<黏彈性分析模擬>

使用藉由上述熱流體分析所獲得之緩冷空間42b~42f全域(緩冷區420)中之玻璃板SG之保有熱量(溫度分佈)，藉由黏彈性模型分析求出玻璃板SG之應變分佈。

具體而言，將藉由上述熱流體分析所獲得之緩冷空間42b~42f全域中之玻璃板SG之溫度分佈、上述玻璃板SG之物性值及玻璃板SG之應力緩和參數及結構馳豫參數輸入至公知之分析軟體而進行分析，藉此進行黏彈性模型分析，求出玻璃板之應變分佈。具體而言，考慮應力緩和參數、結構馳豫參數而求出應變分佈。於緩冷空間42b~42f中，有時於玻璃板SG之溫度於寬度方向上不均勻之狀態下進行冷卻，因收縮差而不斷地產生熱應力，而且應力不斷地緩和。因此，為了評價殘留於玻璃板SG之殘留應力，不僅需要進行基於收縮之熱應力計算，而且需要考慮應力隨時間減小之應力緩和。因此，藉由使用結構分析軟體之黏彈性模型來考慮應力緩和。又，為了求出結構馳豫參數，亦可考慮因結構弛豫引起之收縮。玻璃板SG之收縮有因熱膨脹引起之體積隨著溫度降低而縮小之收縮(thermal expansion)、作為因結構弛豫引起之收縮之熱收縮(compaction)。由於將玻璃板SG於高溫下長時間放置時體積會縮小，故而將其設為結構馳豫參數。藉由用以推定結構馳豫參數之離線實驗，循環次數係以符合複數次熱處理之收縮結果之方式來調準結構馳豫參數。

根據黏彈性分析之結果，玻璃板之溫度分佈與玻璃板之應變具有相關關係，因此可預先求出該相關關係，並基於該相關關係，根據玻璃板SG之溫度(溫度分佈)求出玻璃板SG之應變分佈。玻璃板SG之上述應力緩和參數及上述結構馳豫參數係如藉由實驗中之測定而分別示於圖11及圖12般。

根據以上情況，可使用熱流體分析及黏彈性模型分析而求出玻璃板SG之應變分佈。

利用上述方法而求出之玻璃板SG之應變分佈係根據將放熱部361a~366a之設定溫度設為700℃之初始狀態之放熱量求出，藉由使放熱部361a~366a之設定溫度發生變化，玻璃板SG之應變分佈亦發生變化。由於藉由使用熱流體分析及黏彈性模型分析來求出放熱部361a~366a之設定溫度之變化與玻璃板SG之應變變化的關係，因此可藉由以抑制玻璃板SG之應變分佈之方式控制放熱部361a~366a之設定溫度，以此來減少玻璃板SG之翹曲及應變。

再者，亦可將應變測定裝置(應變測定感測器)設置於緩冷空間42b~42f而對玻璃板SG之翹曲及應變、溫度分佈進行測定。應變測定及溫度測定(熱電偶)係不同測定，但亦可於相同場所對兩者進行測定。

又，玻璃板SG之保有熱量(溫度分佈)亦可因被拉伸輥350a~350e夾住而發生變化。此時，利用熱電偶單元380、或利用拉伸輥350a~350e所具備之熱量偵測感測器對拉伸輥350a~350e所具備之保有熱量(溫度分佈)進行測定。藉由使用拉伸輥350a~350e之保有熱量及玻璃板SG之保有熱量兩者來進行模擬，亦可獲得玻璃板SG之翹曲及應變。

具體而言，於進行上述熱流體分析模擬時，亦可對各緩冷空間之模型加上拉伸輥350a~350e之網格模型，根據上述測定結果來確定拉伸輥350a~350e之網格模型之保有熱量，並藉由對放熱部賦予設定溫度而求解緩冷空間之氛圍溫度及玻璃板SG之溫度分佈。藉此，可更準確地求出玻璃板SG之溫度分佈。

以上，對本發明之玻璃板之製造方法及玻璃板之製造裝置進行了詳細說明，當然，本發明並不限定於上述實施形態，亦可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種改良或變更。

42b‧‧‧緩冷空間

361a~366a‧‧‧放熱部

SG‧‧‧玻璃板

Claims

一種玻璃板之製造方法，其特徵在於：其係利用下拉法者，且包括：成形步驟，其係將熔融玻璃成形為片狀之玻璃板；及緩冷步驟，其係於將上述成形步驟中所成形之玻璃板朝鉛垂方向下方搬送並且由爐壁所包圍之緩冷空間中，使用對上述緩冷空間內之溫度進行控制之複數個加熱器進行緩冷；於上述冷卻步驟中，使用上述加熱器所放出之放熱量，將上述玻璃板所保有之保有熱量與上述緩冷空間內之空間熱量一併求出，並基於上述保有熱量與上述玻璃板之應變之預定關係而求出上述玻璃板之應變，且藉由對上述加熱器熱量進行控制而修正上述玻璃板之保有熱量，從而抑制上述玻璃板之應變。
如請求項1之玻璃板之製造方法，其中將上述緩冷空間於上述鉛垂方向上分成複數個空間，並於各空間內使用複數個加熱器對空間內之溫度進行控制，且基於在上述各空間內分別求出上述玻璃板之應變所得之結果，對上述加熱器所放出之加熱器熱量進行控制。
如請求項1或2之玻璃板之製造方法，其中上述玻璃板之應變係藉由熱流體分析模擬及黏彈性模型分析模擬而求出。
如請求項3之玻璃板之製造方法，其中上述緩冷空間於上述鉛垂方向上被分成複數個空間，且於上述熱流體分析模擬中，將進入至上述複數個空間之各者時玻璃板之保有熱量設為玻璃板進入時之保有熱量，並藉由提供上述進入時之玻璃板之保有熱量及上述加熱器之上述放熱量，而求出上述玻璃板於上述複數個空間之各者中之上述玻璃板之保有熱量。
如請求項4之玻璃板之製造方法，其中上述玻璃板於上述複數個空間流動時，上述熱流體分析模擬係於上述複數個空間之各者中進行，且於上述複數個空間中之自上述玻璃板之流動方向之上游側來看為第二段以後之空間，將於上游側鄰接之空間中上述玻璃板流出時之溫度分佈用作上述進入時之保有熱量。
一種玻璃板之製造裝置，其特徵在於：其係利用下拉法者，且包括成形裝置，該成形裝置具備：成形體，其將熔融玻璃成形為片狀之玻璃板；緩冷空間，其將上述成形體中所成形之玻璃板朝鉛垂方向下方搬送，並且由爐壁所包圍；及複數個加熱器，其等對上述緩冷空間內之溫度進行控制，而將上述玻璃板緩冷；上述成形裝置具有：第一部分，其使用上述加熱器所放出之放熱量，將上述玻璃板所保有之保有熱量與上述緩冷空間內之空間熱量一併求出，並基於上述保有熱量與上述玻璃板之應變之預定關係，求出上述玻璃板之應變；及第二部分，其藉由對上述加熱器熱量進行控制而修正上述玻璃板之保有熱量，從而抑制上述玻璃板之應變。