TWI462886B - Manufacture of glass plates - Google Patents

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TWI462886B
TWI462886B TW101111637A TW101111637A TWI462886B TW I462886 B TWI462886 B TW I462886B TW 101111637 A TW101111637 A TW 101111637A TW 101111637 A TW101111637 A TW 101111637A TW I462886 B TWI462886 B TW I462886B
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Tsugunobu Murakami
Noriyuki Hioki
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Description

玻璃板之製造方法
本發明係關於一種玻璃板之製造方法。
玻璃製造業者於製造過程中為形成於玻璃中之氣泡而煩惱。尤其是，液晶顯示裝置之玻璃基板用或覆蓋玻璃用之玻璃板，要求極少之氣泡含量。因此，為去除氣泡而澄清熔融玻璃。為提高澄清效果，通常使玻璃原料中含有澄清劑。澄清劑使用於高溫下於玻璃原料熔解而成為黏度較低之液體時發生分解並產生O2 、SO2 等氣體(泡)的氧化物。
於該氣體(泡)中玻璃中所含之氣體成分擴散而形成較大之泡進而浮起脫泡，進行澄清。已開發出用以進行此種澄清之各種方法。例如，於專利文獻1(日本專利特開2006-298657號公報)中，提出有為有效地進行熔融玻璃之澄清而於經真空吸引之減壓外殼內進行熔融玻璃之減壓脫泡的技術。
但，上述方法需要複雜且昂貴之設備。因此，依然要求簡便且有效地澄清熔融玻璃之方法。
本發明係鑒於上述課題而成者，提供一種可簡便且有效地澄清熔融玻璃之玻璃板之製造方法。
本發明之玻璃板之製造方法的特徵在於：其包括一面使 熔融玻璃於具有第1部分及位於該第1部分之下游之第2部分的包含耐火金屬之於長度方向延長之管狀的容器中流動，一面澄清該熔融玻璃之步驟，且該步驟包括於第1部分中使熔融玻璃成為第1溫度，於第2部分中使熔融玻璃成為低於第1溫度之第2溫度。
藉此，可於在第1部分中將熔融玻璃加熱至適於澄清之溫度後，於第2部分中使熔融玻璃之溫度下降至適於後續步驟之溫度。藉由於第2部分中降低熔融玻璃之溫度，而易於去除在第1部分中所產生之泡。因此，若使用本發明之玻璃板之製造方法，則可簡便且有效地澄清熔融玻璃。
又，較佳為，上述第2部分與上述第1部分鄰接，且於在熔融玻璃之流動之方向上將上述容器分為上游側部分及下游側部分之2部分時，上述第1部分為上游側部分，上述第2部分為下游側部分。
又，較佳為，於上述容器中，於熔融玻璃流動之方向之不同位置上設置3個供電端子，位於上述3個供電端子中位於上游側之相鄰的2個供電端子之間的區域為上述第1部分，位於上述3個供電端子中位於下游側之相鄰之2個供電端子之間的區域為上述第2部分。
較佳為，於上述第1部分中使與上述第2部分相比用於對上述容器進行通電加熱的電流更多地流通。
又，較佳為，於本發明之玻璃板之製造方法中，容器之上游端及下游端分別與不同之輸送管連接，且容器之最大內徑大於輸送管之最大內徑。
又，較佳為，於本發明之玻璃板之製造方法中，容器於內側具備作為與容器之長度方向大致垂直之壁之障礙壁。
又，較佳為，於本發明之玻璃板之製造方法中，耐火金屬為鉑或鉑合金。
依據本發明之玻璃板之製造方法，可簡便且有效地澄清熔融玻璃。
以下，針對本發明之一實施形態，一面參照圖式一面進行說明。再者，以下之說明係關於本發明之一例者，本發明並不限定於該等。
(1)澄清槽
於本實施形態中，本發明之包含耐火金屬之於長度方向延長之管狀的容器係圖3及圖4中所示之澄清槽(澄清管)102。較佳為，澄清槽102具備用於加熱其中之熔融玻璃之裝置。例如，本實施形態之澄清槽102具備：管本體102a、及設置於管本體102a之兩端以及大致中間之合計3個供電端子(第1供電端子201a、第2供電端子201b、第3供電端子201c)。再者，較佳為，第1供電端子201a及第3供電端子201c配置於管本體102a之兩端，第2供電端子201b配置於第1供電端子201a與第3供電端子201c之大致中間之位置。藉此，可以由第1供電端子201a與第2供電端子201b所劃分之澄清槽102之前半部(第1部分)、及由第2供電端子201b與第3供電端子201c所劃分之後半部(第2部分)分別進 行其中之熔融玻璃之加熱控制。
即，上述第2部分與上述第1部分鄰接，於在熔融玻璃之流動方向上將澄清槽(澄清管)102分為上游側部分及下游側部分之2個部分時，第1部分為上游側部分，第2部分為下游側部分。
於澄清槽(澄清管)102中，於熔融玻璃流動之方向之不同位置上設置有3個供電端子(第1供電端子201a、第2供電端子201b、第3供電端子201c)，位於該3個供電端子中位於上游側之相鄰之2個供電端子之間的區域為第1部分，位於3個供電端子中位於下游側之相鄰之2個供電端子之間的區域為第2部分。
管本體102a較佳為圓筒狀之形狀。其厚度較佳為例如1 mm~1.5 mm。該管本體102a為包含耐火金屬，但較好包含鉑或鉑合金。管本體102a之最大內徑較佳為大於與澄清槽102之上游端連接之第1輸送管105a及與澄清槽102之下游端連接之第2輸送管105b，具體而言，較佳為大出20%以上，進而更佳為大出40%以上。例如，若第1輸送管105a及第2輸送管105b之內徑均為250 mm，則管本體102a之內徑較佳為約300 mm以上。藉此，可延長熔融玻璃於澄清槽102中之停留時間，而可促進熔融玻璃之澄清。
圖4中表示將澄清槽102之管本體102a於長度方向上進行切割而得之剖面圖。管本體102a較佳為於管本體102a之內側具有與管本體102a之長度方向大致垂直之壁，即如圖4及圖5中所示之障礙壁202。較佳為，具有複數之障礙壁 202。較佳為，障礙壁202以使管本體102a之垂直於長度方向之截面面積(熔融玻璃通過之通路於垂直於管本體102a之長度方向之剖面之面積)成為3分之1以上且3分之2以下之方式而設置於管本體102a內，更佳為以使該截面面積成為約2分之1之方式而設置。較佳為，障礙壁202包括：如圖5(a)、(b)中所繪般自管本體102a之內面之特定位置即第1位置至對向之管本體102a之內面包含管本體102a之直徑而延伸的第1型障礙壁202a；及自垂直於管本體102a之與長度方向垂直之剖面的方向觀察上述剖面時，於管本體102a之內徑之圓周上自與上述第1位置不同之第2位置及與該第2位置對向之內面兩者不包含管本體102a之直徑而突出的第2型障礙壁202b。並且，較佳為，該等2種類型之障礙壁202a、202b於管本體102a之內面於長度方向上交替地配置。又，較佳為，上述第2位置為如下位置：自垂直於管本體102a之與長度方向垂直之剖面的方向觀察上述剖面，由管本體102a之垂直於長度方向之剖面之圓周上的上述第1位置旋轉約90℃。即，較佳為，於管本體102a之長度方向，以管本體102a之垂直於長度方向之剖面上之障礙壁202的位置交替反轉之方式而設置障礙壁202。藉此，妨礙熔融玻璃於澄清槽102之中自上游向下游直線流動，而可使澄清槽102中之熔融玻璃之溫度或澄清效果均勻化，可進而促進熔融玻璃之澄清。
管本體102a係藉由利用第1供電端子201a、第2供電端子201b、及第3供電端子201c進行通電而發熱，並利用該焦 耳熱加熱管本體102a內之熔融玻璃。第1供電端子201a、第2供電端子201b、及第3供電端子201c包含凸緣及自凸緣所引出之電極，電流係於第1供電端子201a與第2供電端子201b之間及第2供電端子201b與第3供電端子201c之間流通。若在澄清槽102之中通過之熔融玻璃係例如自圖3之左側流動至右側，則較好於第1供電端子201a與第2供電端子201b之間(第1部分)加熱至適於熔融玻璃之澄清的溫度(第1溫度)。若熔融玻璃之溫度變高則黏度變低。若黏度較低則氣泡易於自熔融玻璃排出。又，藉由加熱至適於澄清之溫度，而促進玻璃原料中所含之氧化物氧化還原反應之進行，藉此易於釋放氧離子，且其與玻璃原料中所含之其他氣體成分凝聚而生成氣泡並易於自熔融玻璃去除。於氧化物中存在促進該作用者，較佳為將此種氧化物作為澄清劑而添加於玻璃原料中。第1溫度依賴於玻璃之種類或使用何物作為澄清劑而定。例如，於製造具有下述(2-1)之組成之平板顯示器用之玻璃基板的情形時，較佳為1650℃~1700℃。藉此，熔融玻璃中之氣體成分形成氣泡或汽化而易於自熔融玻璃中排出。又，關於澄清劑，於特定之溫度以上釋放所捕獲之熔融玻璃中之氣體成分，所釋放之氣體成分排出至熔融玻璃之外。例如，於使用氧化錫(SnO2 )作為澄清劑之情形時，較佳為將熔融玻璃加熱至1600℃以上，更佳為加熱至1650℃以上。藉由如此操作，而促進澄清劑之使熔融玻璃中之氣體成分向熔融玻璃外釋放之作用。
其後，較佳為，於第2供電端子201b與第3供電端子201c之間(第2部分)，以成為低於第1溫度之特定之溫度(第2溫度)的方式進行加熱。於上述第1溫度下促進熔融玻璃中之氣體成分之向熔融玻璃外釋放，但存在未完全排出至外部之極小之氣泡殘留於熔融玻璃中的情況。澄清劑於熔融玻璃之溫度成為特定之溫度時吸收上述般殘留於熔融玻璃中的氣體。該特定之溫度低於澄清劑釋放氣體成分之溫度，例如於使用氧化錫(SnO2 )作為澄清劑之情形時，若熔融玻璃之溫度低於約1600℃則氧化錫(SnO2 )吸收熔融玻璃中之氣體成分。因此，藉由使熔融玻璃之溫度下降至低於上述第1溫度之第2溫度，而可促進澄清劑之吸收熔融玻璃中之氣泡之氣體成分的作用，而有效地澄清玻璃。
又，於自熔融玻璃中排出氣體成分後，有時氣體成分自外部溶入於熔融玻璃中，或熔融玻璃中之氣體成分於熔融玻璃中形成氣泡，該現象亦稱為再沸。為防止該現象，較佳為使加熱至上述第1溫度之熔融玻璃之溫度下降為低於第1溫度。因此，於熔融玻璃之脫泡後之步驟中，較佳為使熔融玻璃之溫度下降至低於上述第1溫度之溫度。關於第2溫度，例如於具有下述組成之平板顯示器用之玻璃基板的情形時較佳為1590℃~1640℃，且較佳為於熔融玻璃自澄清槽102流出之出口處為約1590℃。因此，藉由於位於澄清槽102之第1部分之下游的第2部分中使熔融玻璃之溫度下降至低於上述第1溫度之第2溫度，而使熔融玻璃有效地澄清。又，可於將經澄清之熔融玻璃送入進行後續步 驟之裝置前使熔融玻璃之溫度下降至適於後續步驟的溫度，而可有效地抑制玻璃中之氣泡之形成。
為此種熔融玻璃之溫度控制，具體而言，較佳為，於第1部分中流通比與第2部分更多之用於對澄清槽(澄清管)102進行通電加熱的電流。
再者，由於第1供電端子201a、第2供電端子201b、及第3供電端子201c包含凸緣及自凸緣所引出之電極，故而於凸緣相對較大之情形時，存在凸緣作為散熱片發揮作用而使熔融玻璃之溫度局部降低的情況。於上述情形時，所謂於第1部分中使熔融玻璃成為第1溫度，意指於第1部分之大致整體中使熔融玻璃成為第1溫度。所謂第1部分之大致整體，係以第1部分中之管本體102a之長度方向之中心為基準，第1部分之長度方向之長度之±40%之範圍內的區域，更佳為±45%之範圍內之區域。
關於第2部分，亦與第1部分相同，所謂於第2部分中使熔融玻璃成為第2溫度，意指於第2部分之大致整體中使熔融玻璃成為第2溫度。所謂第2部分之大致整體，係以第2部分中之管本體102a之長度方向之中心為基準，第2部分之長度方向之長度之±40%之範圍內的區域，更佳為±45%之範圍內之區域。
如此，即便將熔融玻璃之溫度設為第1溫度、第2溫度之部分為第1部分之大致整體及第2部分之大致整體，亦可獲得與在第1部分整體中將熔融玻璃之溫度設為第1溫度、在第2部分整體中將熔融玻璃之溫度設為第2溫度之情形時相 同的效果。
(2)玻璃板之製造方法之概要
(2-1)玻璃之原料
本發明之玻璃板之製造方法可使用於所有玻璃板之製造中，尤其是適於液晶顯示裝置或電漿顯示器裝置等平板顯示器用之玻璃基板，或者覆蓋顯示部之覆蓋玻璃之製造。
於依照本發明製造玻璃板時，首先以成為所需之玻璃組成之方式混合玻璃原料。例如，於製造平板顯示器用之玻璃基板之情形時，較佳為以具有以下組成之方式混合原料。
(a)SiO2 ：50~70質量%、(b)B2 O3 ：5~18質量%、(c)Al2 O3 ：10~25質量%、(d)MgO：0~10質量%、(e)CaO：0~20質量%、(f)SrO：0~20質量%、(o)BaO：0~10質量%、(p)RO：5~20質量%(其中，R為選自Mg、Ca、Sr及Ba中之至少1種)、(q)R'2 O：超過0.10質量%且為2.0質量%以下(其中，R'為選自Li、Na、及K中之至少1種)、(r)選自氧化錫、氧化鐵、及氧化鈰等中之至少1種金屬氧化物合計為0.05~1.5質量%。
又，亦可以成為以下玻璃組成之方式混合玻璃之原料。
SiO2 ：50~70質量%、B2 O3 ：3~15質量%、Al2 O3 ：8~25質量%、MgO：0~10質量%、CaO：0~20質量%、SrO：0~20質量%、BaO：0~10質量%、RO：5~20質量%(其中，R為選自Mg、Ca、Sr及Ba中之至少1種)、R'2 O：超過0.10質量%且為2.0質量%以下(其中，R'為選自Li、Na、及K中之至少1種)、選自氧化錫、氧化鐵、及氧化鈰等中之至少1種金屬氧化物合計為0.05~1.5質量%。
又，於上述玻璃組成中，含有0.10質量%之R'2 O，但可含有未達0.10質量%之R'2 O，亦可實質上完全不含R'2 O。實質上完全不含R'2 O之玻璃稱為無鹼玻璃。
再者，上述平板顯示器用之玻璃基板較佳為實質上不含砷及銻。即，較佳為，即便含有該等物質其亦係作為雜質，具體而言，該等物質包括As2 O3 及Sb2 O3 等氧化物，且為0.1質量%以下。
除上述成分以外，本發明之玻璃中，為調節玻璃之各種物理、熔融、澄清、及成形之特性，亦可含有各種其他氧化物。作為上述其他氧化物之例，並不限於如下者，可列舉：SnO2 、TiO2 、MnO、ZnO、Nb2 O5 、MoO3 、Ta2 O5 、 WO3 、Y2 O3 、及La2 O3 。
上述玻璃組成中之RO之供給源可使用硝酸鹽或碳酸鹽。再者，於提高熔融玻璃之氧化性時，更理想為以適於步驟之比例使用硝酸鹽作為RO之供給源。
與將一定量之玻璃原料供給至熔解用之爐中而進行批次處理之方式不同，本實施形態中所製造之玻璃板係連續性地製造。本發明之製造方法所適用之玻璃板亦可為具有任何厚度及寬度之玻璃板。
(2-2)玻璃板製造之一系列步驟之概要
本發明之一實施形態之玻璃板之製造方法包括圖1之流程圖所示之一系列步驟，並使用圖2所示之玻璃板製造線100。
以成為上述組成之方式而混合之玻璃之原料係首先於熔解步驟(步驟S101)中熔解。將原料投入熔解槽101中，並加熱至特定之溫度。關於特定之溫度，例如於具有上述組成之平板顯示器用之玻璃基板的情形時，較佳為1550℃以上。經加熱之原料熔解而形成熔融玻璃。熔融玻璃通過第1輸送管105a而送入進行後續之澄清步驟(步驟S102)之澄清槽102中。
於後續之澄清步驟(步驟S102)中，熔融玻璃被澄清。具體而言，若於澄清槽102中將熔融玻璃加熱至特定之溫度，則熔融玻璃中所含之氣體成分形成氣泡或者汽化而向熔融玻璃之外排出。關於特定之溫度，已於上述「(1)澄清槽」中進行說明。經澄清之熔融玻璃通過第2輸送管105b 而送入進行後續步驟即均質化步驟(步驟S103)之攪拌槽103中。
於後續之均質化步驟(步驟S103)中，熔融玻璃被均質化。具體而言，熔融玻璃係於攪拌槽103中藉由利用攪拌槽103所具備之攪拌翼(未圖示)進行攪拌而均質化。送入攪拌槽103中之熔融玻璃係以成為特定之溫度範圍之方式進行加熱。關於特定之溫度範圍，例如於具有上述組成之平板顯示器用之玻璃基板的情形時，較佳為1440℃~1500℃。經均質化之熔融玻璃自攪拌槽103送入第3輸送管105c中。
於後續之供給步驟(步驟S104)中，熔融玻璃係於第3輸送管105c中以成為適於成形之溫度之方式進行加熱，並送入進行後續之成形步驟(步驟S105)之成形裝置104中。關於適於成形之溫度，例如於具有上述組成之平板顯示器用之玻璃基板的情形時，較佳為約1200℃。
於後續之成形步驟(步驟S105)中，熔融玻璃成形為板狀之玻璃。於本實施形態中，熔融玻璃係藉由溢流下拉法而連續地成形為帶狀。所成形之帶狀之玻璃經切割而成為玻璃板。溢流下拉法其本身為公知之方法，例如美國專利第3,338,696號說明書中所記載般，係流入成形體中而溢出之熔融玻璃沿該成形體之各外表面流下，並於在該成形體之底部合流後立刻向下方延伸而成形為帶狀之玻璃的方法。
(3)具體例
如下所述，若實際使用本發明之玻璃板之製造方法，則 可簡便且有效地澄清熔融玻璃。
首先，以製造具有如下組成之玻璃之方式混合原料：SiO2 ：60.9質量%、B2 O3 ：11.6質量%、Al2 O3 ：16.9質量%、MgO：1.7質量%、CaO：5.1質量%、SrO：2.6質量%、BaO：0.7質量%、K2 O：0.25質量%、Fe2 O3 ：0.15質量%、SnO2 ：0.13質量%。繼而，將原料投入熔解槽101內。將熔解槽101內所生成之熔融玻璃利用包括具有圖3、圖4、及圖5中所示之構成之澄清槽102的圖2中所示之玻璃板製造線100、及上述本發明之本實施形態之玻璃板製造方法，而製造玻璃板。管本體102a包含鉑與銠之合金，且第1供電端子201a設置於管本體102a之上游端，第3供電端子201c設置於管本體102a之下游端，第2供電端子201b設置於第1供電端子201a與第3供電端子201c之大致中間。最大內徑大出第1輸送管105a及第2輸送管105b之內徑約40%。於澄清槽102之內側，以如圖4及圖5中所示之配置設置有複數之障礙壁202。於澄清槽102中，於前半部之第1供電端子201a與第2供電端子201b之間，將熔融玻璃加熱至成為約1700℃，於後半部之第2供電端子201b與第3供電端子201c之間，降低熔融玻璃之溫度，以於即將向第2輸送管105b流出前成為約1590℃之方式進行控制。於成形步驟(步驟S105)中，使用溢流下拉法製造尺寸為1100 mm×1300 mm之玻璃板。
於將上述玻璃板切割為4份而得之玻璃板中抽樣40片，計算玻璃板所含有之氣泡之個數。其結果為，每1 kg玻璃 之氣泡之個數為0.04個。
可知，依據本發明之玻璃板之製造方法，可以上述方式簡便且有效地澄清熔融玻璃。
(4)特徵
於本發明之上述實施形態中，使用包括如下澄清步驟(步驟S102)之玻璃板之製造方法製造玻璃板：一面使熔融玻璃於具有第1部分(前半部)及位於該第1部分之下游之第2部分(後半部)的包含鉑或鉑合金之澄清槽102中流動，一面澄清該熔融玻璃，並於澄清槽102之前半部將熔融玻璃加熱至特定之溫度(第1溫度)，於後半部中使熔融玻璃成為低於第1溫度之第2溫度。
藉此，可加熱至適於自熔融玻璃去除氣泡之溫度，使熔融玻璃之黏度亦成為適於去除氣泡之相對較低之黏度，並且可於其後自殘留於熔融玻璃中之氣泡中將氣體成分吸收於澄清劑中而使氣泡消失，或使溫度下降至適於防止再沸之溫度。又，可於送入進行澄清步驟(步驟S102)之後續步驟之裝置前，使熔融玻璃之溫度下降至適於後續步驟之溫度。因此，若使用本發明之玻璃板之製造方法，則可簡便且有效地澄清熔融玻璃。
100‧‧‧玻璃板製造線
101‧‧‧熔解槽
102‧‧‧澄清槽(容器)
102a‧‧‧管(澄清槽)本體
202(202a、202b)‧‧‧障礙壁
圖1係本發明之實施形態之玻璃板製造步驟的流程圖。
圖2係本發明之實施形態之玻璃板製造線。
圖3係本發明之實施形態之澄清槽。
圖4係本發明之實施形態之澄清槽於長度方向上之剖面 圖。
圖5(a)、5(b)係本發明之實施形態之澄清槽於垂直於長度方向之方向上的剖面圖。
102‧‧‧澄清槽(澄清管)
102a‧‧‧管本體
105a‧‧‧第1輸送管
105b‧‧‧第2輸送管
202(202a、202b)‧‧‧障礙壁

Claims (7)

  1. 一種玻璃板之製造方法，其特徵在於：其係包括一面使熔融玻璃於具有第1部分及位於上述第1部分之下游之第2部分的包含耐火金屬之於長度方向延長之管狀的容器中流動，一面澄清上述熔融玻璃之步驟者，且上述步驟包括於上述第1部分中使上述熔融玻璃成為第1溫度，於上述第2部分中使上述熔融玻璃成為低於上述第1溫度之第2溫度。
  2. 如請求項1之玻璃板之製造方法，其中上述第2部分與上述第1部分鄰接，且於在熔融玻璃之流動方向上將上述容器分為上游側部分及下游側部分之2部分時，上述第1部分為上游側部分，上述第2部分為下游側部分。
  3. 如請求項1或2之玻璃板之製造方法，其中於上述容器中，於熔融玻璃流動之方向之不同位置上設置3個供電端子，位於上述3個供電端子中位於上游側之相鄰之2個供電端子之間的區域為上述第1部分，位於上述3個供電端子中位於下游側之相鄰之2個供電端子之間的區域為上述第2部分。
  4. 如請求項3之玻璃板之製造方法，其中於上述第1部分中流通比上述第2部分更多之用於對上述容器進行通電加熱的電流。
  5. 如請求項1或2之玻璃板之製造方法，其中上述容器之上游端及下游端分別與不同之輸送管連接，上述容器之最大內徑大於上述輸送管之最大內徑。
  6. 如請求項1或2之玻璃板之製造方法，其中上述容器於上述容器之內側具有作為與上述容器之長度方向大致垂直之壁的障礙壁。
  7. 如請求項1或2之玻璃板之製造方法，其中上述耐火金屬為鉑或鉑合金。
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