TWI342869B - - Google Patents

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1342869 (1) 九、發明說明 [發明所屬之技術領域】 本發明，係關於一種黏度爲1 〇4泊的溫度（以下將此 溫度稱之爲成形溫度）比鈉耗砂酸玻璃更適於浮式成形高 品質的玻璃之浮式玻璃成形設備及浮式坡璃成形方法^ 【先前技術】 傳統上使用之建築物·汽車等的窗戶用玻璃、STN、 液晶面板的玻璃基板等，係廣泛地使用浮式玻璃成形溶融 狀態的鈉鈣矽酸玻璃所製造出。 浮式玻璃成形鈉鈣矽酸玻璃的方法是1 9 5 2年英國的 Pilkington公司的員工所發明，於1959年被工業化後，取 得世界各國的玻璃板製造廠商的證照。結果，利用浮式玻 璃成形所製造出鈉鈣矽酸玻璃板的設備（浮式玻璃成形） 的數量在1 9 9 6年的時候達到丨5 0座以上，現在，浮式玻 璃成形乃形成鈉鈣矽酸玻璃板的主要製造方法（請參照非 專利文獻1 )。 浮式玻璃成形設備，係一種巨大的溶融錫槽，該溶融 錫的上部空間（由屋頂覆蓋的空間）由屋頂磚層來分成上 方空間及下方空間後，貫穿設置在屋頂磚層的多數孔來設 置多數支的加熱器（通常稱之爲SiC製的加熱器）。這些 加熱器係在於配置在屋頂磚層的上方空間之例如導線銅排 經由鋁製的固定夾並利用電線來連接，利用突出到屋頂磚 層的下方空間的各支加熱器的發熱部的發熱來將溶融錫上 (2) (2)1342869 部的環境等加熱。 這種浮式玻璃成形設備的構造、基本尺寸、構W兀件 尺寸等的基本規格，係於前述證照發行處行發證照時’對 各家玻璃板製造商提出的規格書中已經訂定好其內容無法 變更，也就是說世界共用。 如此，將浮式玻璃成形設備的基本規格訂成世界共用 有下列因素。 換句話說，包含浮式槽的浮式玻璃成形設備的費用昂 貴，無法估計對於開始製造後發生問題時所帶來的停止生 產的損失。因此，一般來說不變更有希望可以確實順利製 造的規格，而利用調整設備的運轉條件等在可能的範圍內 來設法改善製造效率、製品的品質等。其結果，基本規格 不會被變更而形成世界共用》 但是，對於TFT液晶面板（TFT-LCD )的玻璃基板必 須使用比鈉鈣矽酸玻璃的成形溫度還要高溫之1 〇 〇 °C以上 的無鹼玻璃，這種玻璃基板用的玻璃板製造起初是使用熔 化法。但是，由於考慮玻璃基板的大尺寸化等的緣故，形 成適用性高的浮式玻璃成形方法的無鹸玻璃板的製造被採 用。 非專利文獻1 :山根正之等編集、「玻璃工學手冊」 初版、（株）朝倉書店、1999年7月5曰、p.358〜362。 【發明內容】 [發明所欲解決的課題] -6 - (3) (3)1342869 伸是，針對比鈉耗砂酸玻璃的成形溫度速要商溫之 ! 00 t以上的無鹼玻璃若使用在納釣敢酸玻璃用之已成熟 的浮式玻璃成形方法或使用浮式玻璃成形設備被來成形坡 璃板時會產生種種的問題。 其中之—，係如下所述的前述上方空間（以下，簡單 的稱之爲上方空間）的環境溫度會上昇。 在上方空間’係如上述一般’有例如導線銅排、電 線、固定夾等的電氣配線元件、及安裝固定夾的加熱器供 電部等。 這些電氣配線元件中溫度最高的是直接安裝在來自發 熱部的熱傳導等變成高溫的加熱器供電部之銘製固定夾。 這種固定夾是越高溫越容易受損’造成不易對安裝該 固定夾的加熱器供電及無法充分地加熱的現象。當發生這 種損傷時，通常並非只有—個固定夾會造成’幾乎是同時 發生多數個，這種場合下事實上已經形成無法加熱而只好 被迫停止生產。 爲了防止這種因爲固定夾損傷所造成的停止生產，通 常要管理上方空氣環境的溫度T不使其超過300 °C。此 外，無法直接管理固定夾溫度的原因，係其不易測量，而 且加熱器的數量，換句話說固定夾的數量非常的多。 τ的管理上限溫度之3 00 °c，係從長年的使用浮式玻 璃成形方法在鈉鈣矽酸玻璃上的實績/經驗得來，在經過 長時間例如1 0年使用保證固定夾也不會損傷的溫度》 但是，假如利用浮式玻璃成形方法來成形比鈉鈣矽酸 -7 - (4) (4)1342869 玻璃的成形溫度還要高溫的玻璃（以下’稱之爲咼黏性玻 璃）時，其成形溫度比鈉鈣矽酸玻璃的成形溫度T還要 商。 在於τ値超過3 0 0 °c時’通常需要增加環境氣體（典 型的有氮氣與氫氣的混合氣體）的體積流量Vs(以下’ 爲V g )。此外，環境氣體係從設置在屋頂殼的上面等的 孔導入到上方空間，並冷卻電氣配線元件等後，穿過屋頂 磚層的孔來流入到下方空間防止溶融錫的氧化。 這種 V g量的增加，不僅對減低加熱器的加熱—增加 輸出補償被減低的加熱量^溫度再度上昇—Vg量的增加 等帶來惡性循環，而且會發生擴大玻璃利豐（纖維）上的 錫之缺點（頂斑粒）或者增加的情形。 近年來TFT-LCD用的玻璃基板尺寸越來越大，而且 又被強烈要求高品質化，上述的頂斑粒的增加會減低製造 效率’特別是減低前述大型玻璃基板的製造效率。 另外，用在同一基板的玻璃的特性也被高度地要求的 緣故’也開發了對應這種特性的玻璃，但是這種玻璃的成 形溫度變得比一般還要高。換句話說，比T還要高溫。 其結果，在於浮式成形TFT-LCD基板用的玻璃時， 被要求不造成Vg增加所產生的頂斑粒的產生或增加又要 將T抑制在3 0 0 °C以下。 本發明，係以提供一種解決這種課題的浮式玻瑀成形 設備及浮式玻璃成形方法爲目的。 (6) (6)1342869 此所開發出來的A N 1 〇 0 (旭硝子公司商品名。成形溫度 =1 2 6 8 °C )無驗玻璃則足以滿足對於即所述的玻璃特性具 有更高要求之特性。 不過，使用浮式玻璃成形 A N 6 3 5的浮式玻璃成形設 備來用到浮式玻璃成形A N 1 0 0時，發現加熱器的單位面 積的負載會太大，很難長期間的製造。 在此，將低減加熱器的同負載之前述屋頂磚層的下方 空間的加熱器之發熱部的直徑從原來的 20mm變更成 2 5mm時，雖然成功地在於頂斑粒（top speck )不會明顯 增加的範圍下增加V g來將T降低到3 2 0 °C，但是爲了使 用此一浮式玻璃成形設備進而長期間的確實製造AN100， 本發明提案人針對此一浮式玻璃成形設備進行各種的測 定，並根據該結果來建立了計算模式。第丨圖，係該計算 模式的說明圖。 此一計算模式’係屬於上方空間2 〇的熱進出模式。 吸熱’係來自下方空間2丨的熱移動Q|n。 散熱，係在於屋頂殼1 9中從連接上方空間2 〇的部份 (以下’稱爲壁面部份）放出到外界的放熱Q()ut|、及供 給到上方空間2 0的環境氣體的溫度上昇時所消耗的熱量 Q〇ut2’ 如此可以得到

Qouu ’係藉由外界溫度Ta、前述壁面部份的面積 A W、綜合傳達係數h e ’可以得到下列式子。 Q 〇uu =h〇Aw ( T-Ta ) -10 - (7) (7)1342869 hc，係由 Quuti、Ta及T的實測値與 Aw來決定。此 外，可以知道Q。u t I，係可以由 T a、A w、壁面部份的外面 溫度Tw、傳達係數hw得到Q QUtl=hwAw ( Tw-Ta )的關係 式。 Q。^，係藉由T、Ta、環境氣體的體積流量Vg、密度 P s、比熱Cg，可以得到下列式子。 Q〇Ut2 = vg p gcg ( T-Ta) Q, n，係由上方空間2 0的環境溫度T、下方空間2 1的 環境溫度Τ,、屋頂磚層1 6的面積A r、綜合傳達係數 h r、厚度t，可以得到

Qin = hT A τ ( Τ,-Τ) 將k當做係數做成h r =k/t的話，

Qin= ( k/t ) A r ( T,-T ) k，係由T,及T的實測値與Q,n與t與A r決定後，可 以求出 Qin 爲 QQutl與 Q〇ui2的和。即，藉由

Qin-QoutI+Qcut2 得到 (9) (9)1342869 第2圖，係表示使用製造前述AN 1 00時的實測値 (T 1 = 1 0 6 5 t , T a = 4 0 °C )所做成之t與T的關係。此外，黑 61點係表示製造A N I 〇 〇時的貫測値a 從第2圖，可以知道只要屋頂磚層丨6的厚度t做成 在3 2 0 m m以上的話上方空間2 0的環境溫度T可以在3 0 〇 °C以下，達到本發明的目的。 【實施方式】 以下，佐以附圖詳細地說明實施本發明的實施方式。 此外，本發明並不僅限於此。 第3圖，係槪念地表示本發明的浮式玻璃成形設備的 斷面（部份）圖形。浮式玻璃成形設備1 0 ’係擁有充滿溶 融錫1 1的基底部1 2，與覆蓋基底部1 2的屋頂1 4。 雖然在浮式玻瑀成形設備丨〇內的溶融錫1 1的寬度之 最大値，係受到浮式玻璃成形設備】0的大小左右’典型 的大致是從1至l〇m。 屋頂1 4 ’係擁有：從設置浮式玻璃成形設備】0的建築 物等的樑等之上部構造（未圖示）朝下垂吊的鋼製的屋頂 殼19;與在屋頂殼19的下方部份之內貼的保溫磚牆製的 側牆1 5 ;與乘載在基底部1 2的邊緣部之鋼製箱狀的側封 13° 屋頂1 4的空間，係利用屋頂磚層1 6來區隔成上方空 間2 0與下方空間2 1。 -13 - (12) (12)1342869 均一般而言爲Ο . 5 m m以上（1 m m會較佳）2 0 m m以下 (10mm會較佳），g的圓周方向的平均在0.5 mm以上 2 0 m m以下的部份爲孔i 7的深度（=t )之8 〇 %以上會較理 想，1 0 0 %會更佳。 回到第3圖，在於上方空間2〇從屋頂殻丨9的供給口 26朝箭頭方向供給環境氣體（與Η2混合氣體）後，藉 此抑制上方空間2 0的環境溫度τ的上昇。 Τ係如前所述’不要由於固定夾2 4的損傷導致設備 出問題爲第一條件來設定成具有實積的管理溫度換句話說 3 00 °C或者更低的溫度。接著，使用這種場合下的環境氣 體的流量’係特別是可以做成不帶來頂斑粒的增加。 此外’供給到上方空間2 0的環境氣體通過孔1 7與加 熱器1 8 (第5圖的非發熱部1 8 B )之間的間隙g等來流 入到下方空間2 1後，抑制溶融錫1 1的氧化^ 在於本發明的浮式玻璃成形方法中使用這種的浮式玻 璃成形設備1 〇後浮式玻璃成形成形溫度1 1 00 °c的玻璃。 換句話說，將由玻璃溶融窯等所溶融的玻璃從位置在 浮式玻璃成形設備1 0的一端（上流端）之習知的供料導 管注口（Spout-lip)(未圖示’位置在第3圖中的例如內 側）連續地注入到溶融錫的上面。連續地被注入到溶融錫 1 1的上方之溶融錫1 1，係利用習知的方法成形成所期望 的形狀之玻璃纖維2 7。玻璃纖維2 7 ’係利用鄰接位置在 浮式玻璃成形設備10的另一端（下流端）的取出滾筒 (上提滾筒）來連續地從浮式玻璃成形設備1 0抽出。此 -16 - (13) (13)I342869 外，可以以一天 2 0 0噸的速度連續地抽出玻璃纖維2 7 ° 由取出滾筒拈出的玻璃纖維則在退火爐（徐冷S )慢 慢冷卻後，切斷成所期望的尺寸後做成玻璃。 利用本發明的浮式玻璃成形方法，不僅不會擴大頂斑 粒的數量，此外，短期間也不會擴大發生非中止製造的事 態|形成可以提昇浮式玻璃成形高黏性的玻璃° 本發明，係不被限定在前述的實施方式，司以適當地 變形、改良等，且只要在不影響本發明的目的的範圍內’ 可以將前述的實施方式中所列舉之底部、屋頂 '屋頂磚 層、上方空間、下方空間、加熱器、環境氣體、溫度、抽 出量、浮式玻璃成形設備的元件材質、形狀、尺寸、方 式、數量、配置的數量、厚度等任意地改變。 此外，高黏性玻璃也不限定在 TFT-LCD基板用玻 璃，也可以用在電漿顯示面板基板用玻璃。 此外，本發明的浮式玻璃成形設備係不僅用在高黏性 玻璃也可以用在例如鈉鈣矽酸玻璃的浮式玻璃成形。 (實施例） 使用本發明的浮式玻璃成形設備（屋頂磚層厚度 t: 3 9 4 m m ;屋頂磚層的加熱器插入用孔的內面與加熱器間 的間隙之圓周方向平均g a v : 9 m m ) 來浮式玻璃成形 AN 1 0 〇。 環境氣體Vg ’係使用前述AN 6 3 5的浮式玻璃成形的 浮式玻璃成形設備（t: 2 9 2 m m ; g a v : 9 m m )來成形 a N 1 0 0 -17 - (15) 1342869 表。 第3圖，係槪念式地表示本發明的浮式玻璃成形設備 的斷面圖。 第4圖，係從側面看PBA的槪念圖。 第5圖，係表示屋頂磚層的孔與加熱器間的間隙之主 要部份放大斷面圖。

【主要元件符號說明】 1 〇…浮式玻璃成形設備 1 1…溶融錫 1 2…基底部 1 4…屋頂 1 6…屋頂磚層

1 7…孔 1 8…加熱器 20…上方空間 21…下方空間 -19 -

Claims (1)

1. (1) (1)1342869 十、申請專利範圍 第93 1 403 09號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國96 1.—種浮式玻璃成形設備，係擁有注'滿一落鍚两畜底 部與覆蓋該基底部的屋頂，並且屬於前述屋頂內的空間是 利用屋頂磚層來區隔成上方空間與下方空間，貫穿設置在 前述屋頂磚層的孔而設置加熱器的浮式玻璃成形設備，其 特徵爲：前述屋頂磚層的厚度爲3 20mm以上。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之浮式玻璃成形設備， 其中設置在前述屋頂磚層的孔之內面與位置在該孔的加熱 器間的間隙在圓周方向平均爲20mm以下。 3 .如申請專利範圍第1項或第2項所述之浮式玻璃成 形設備，其中對於位於前述加熱器的至少前述的下方空間 之發熱部，係將該加熱器外徑做成23mm至50mm。 4. 一種浮式玻璃成形方法，係屬於利用浮式法將黏度 爲1〇4泊之溫度在11〇〇°C以上的玻璃成形爲玻璃板之浮式 玻璃成形方法，其特徵爲： 由申請專利範圍第1項至第3項任一項所述之浮式玻 璃成形設備的一端連續地注入溶融狀態的前述玻璃到該溶 融錫的上方後，在溶融錫上將該玻璃成形成玻璃帶（glass ribbon )，且將該玻璃帶從該浮式玻璃成形設備的另一端 連續地抽出。 5. 如申請專利範圍第4項所述之浮式玻璃成形方法， (2)1342869 其中以一天產出1至200噸的速度來連續地抽出玻璃帶。

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