TWI480250B - Manufacture of glass plates - Google Patents

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TWI480250B
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Tsugunobu Murakami
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Avanstrate Taiwan Inc
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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。
目前，作為液晶顯示裝置或電漿顯示裝置等平板顯示器之顯示部之零件，使用平面玻璃板。於液晶顯示裝置之情形時，玻璃板例如用作構成薄膜電晶體驅動液晶顯示裝置(TFT-LCD)之玻璃基板，除此以外亦用作覆蓋顯示部之覆蓋玻璃。
玻璃製造業者煩惱製造過程中於玻璃中所形成之氣泡。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，於玻璃之製造過程中，為了去除氣泡而於玻璃原料中添加氧化砷或氧化銻作為澄清劑。又，由於該等澄清劑對環境之影響令人擔憂，故作為不使用該等澄清劑之氣泡之去除方法，例如提出有如專利文獻1(日本專利特表2001-503008號公報)中所揭示之藉由控制環境中之氫分壓而抑制氣泡之形成的技術。
但是，玻璃中所形成之氣泡有多種多樣，有即便使用如上所述之先前之方法亦無法將氣泡充分去除之氣泡。因此，依然要求尋找有效抑制玻璃中所形成之氣泡之方法。
本發明係鑒於上述課題而成者，提供一種可有效抑制玻璃中之氣泡之玻璃板之製造方法。
本發明之發明者針對抑制玻璃中之氣泡之形成之方法，進行努力研究，結果發現：(i)尺寸為300 μm以下之氣泡較多於將新的未使用之鉑或鉑合金製之攪拌翼(亦稱為攪拌器)導入製造線中時形成，認為氣泡係於澄清步驟之後所產生；(ii)於玻璃中所形成之氣泡中有以O2 、N2 、SO2 、CO2 為成分者，尺寸為300 μm以下之氣泡主要係以CO2 為成分者；(iii)認為以CO2 為成分之氣泡係源自有機物者，且認為該有機物為油、樹脂或灰塵等攪拌翼之製造過程中所使用者之殘留物，或者源自外部之飛來物附著於攪拌翼之表面而成者。
因此，本發明之發明者認為只要去除鉑或鉑合金製之攪拌翼之與熔融玻璃接觸之表面的附著物，則可有效抑制氣泡之形成。
本發明係根據上述觀點而成者，本發明之玻璃板之製造方法之特徵在於：包括如下準備步驟：於使玻璃製造線正式運轉之前，對鉑或鉑合金製之攪拌翼進行熱處理，藉此去除攪拌翼之與熔融玻璃接觸之表面的附著物。
藉此，可有效抑制因該附著物而於玻璃中形成氣泡。
又，本發明之玻璃板之製造方法較佳為，準備步驟包括將攪拌翼浸於較正式運轉時高出30℃以上之溫度之熔融玻璃中。
又，本發明之玻璃板之製造方法較佳為，準備步驟包括將攪拌翼浸於黏度為120 Pa‧S以下之熔融玻璃中。
又，本發明之玻璃板之製造方法較佳為，準備步驟包括：將攪拌翼於偏離玻璃製造線之生產線外之狀態下，浸於加熱為較正式運轉時與攪拌翼之表面所接觸之熔融玻璃之溫度高出50℃以上的環境中。
依據本發明之玻璃板之製造方法，可有效抑制於玻璃中形成氣泡。
以下，參照隨附之圖式說明本發明之一實施形態。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)整體構成 (1-1)玻璃之原料
本發明之玻璃板之製造方法可應用於所有玻璃板之製造，尤其是較佳用於製造液晶顯示裝置或電漿顯示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。
於依據本發明製造玻璃板時，首先以成為所期望之玻璃組成之方式，調配玻璃原料。例如，於製造平板顯示器用之玻璃基板之情形時，較佳為以具有如下組成之方式調配原料。
(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%。
再者，上述之液晶基板用玻璃較佳為實質上不含砷及銻。即，即便含有該等物質，該等亦作為雜質，具體而言，該等物質亦包括As2 O3 、及Sb2 O3 等氧化物在內較佳為0.1質量%以下。
除上述成分以外，為了調節玻璃之各種物理性、熔融、澄清、及成形之特性，本發明之玻璃可含有各種其他氧化物。作為如上所述之其他氧化物之例，可列舉如下者但不限定於該等：SnO2 、TiO2 、MnO、ZnO、Nb2 O5 、MoO3 、Ta2 O5 、WO3 、Y2 O3 、及La2 O3 。
上述(a)~(r)中之(p)之RO之供給源可使用硝酸鹽或碳酸鹽。再者，為了提高熔融玻璃之氧化性，更理想為以適合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地進行製造。本發明之製造方法中所應用之玻璃板亦可為具有任意厚度及寬度之玻璃板。
(1-2)玻璃製造步驟之概要
本發明之一實施形態之玻璃板之製造方法包括圖1之流程圖所示的一系列步驟，且使用圖2所示之玻璃板製造線100。
以成為上述組成之方式所調配之玻璃之原料係首先於熔解步驟(步驟S101)中熔解。原料係投入熔解槽101中，並加熱直至特定之溫度。於例如具有上述組成之平板顯示器用之玻璃基板之情形時，特定之溫度較佳為1550℃以上。經加熱之原料熔解而形成熔融玻璃。熔融玻璃係通過第1輸送管(transfer tube)105a而運送至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，澄清熔融玻璃。具體而言，若於澄清槽102中加熱熔融玻璃直至特定之溫度，則熔融玻璃中所含之氣體成分形成氣泡，或者汽化而排出於熔融玻璃之外。於例如具有上述組成之平板顯示器用之玻璃基板之情形時，特定之溫度較佳為1610℃以上。經澄清之熔融玻璃係通過第2輸送管105b，而運送至進行作為後續之步驟之均質化步驟(步驟S103)之攪拌槽103中。
於後續之均質化步驟(步驟S103)中，熔融玻璃均質化。圖3表示攪拌槽103。具體而言，熔融玻璃係藉由於攪拌槽103中，利用攪拌槽103所具備之下述攪拌翼103a進行攪拌 而均質化。運送至攪拌槽103中之熔融玻璃係加熱至特定之溫度範圍。於例如具有上述組成之平板顯示器用之玻璃基板之情形時，特定之溫度範圍較佳為1440℃(黏度約為121 Pa‧S)~1500℃(黏度約為60 Pa‧S)。經均質化之熔融玻璃係自攪拌槽103運送至第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中加熱至適合於成形之溫度，並運送至進行後續之成形步驟(步驟S105)之成形裝置104中。於例如具有上述組成之平板顯示器用的玻璃基板之情形時，適合於成形之溫度較佳為約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，熔融玻璃係利用溢流下拉法連續地成形為帶狀。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，例如為如美國專利第3,338,696號說明書中所記載之方法：流入成形體中而溢出之熔融玻璃沿著該成形體之各外表面溢流，並於在該成形體之底面合流之處向下方延伸而成形為帶狀之玻璃。
(1-3)攪拌槽及攪拌翼
圖3表示攪拌槽103。攪拌槽103係收容鉑或鉑合金製之熔融玻璃之容器，具備鉑或鉑合金製之攪拌翼103a。於鉑合金之情形時，較佳為使用例如具有鉑90質量%、銠10質量%之成分之鉑-銠合金。又，亦可使用將氧化鋯等金屬氧化物分散於鉑中而得之作為強化鉑之鉑-銠-鋯合金。攪拌翼103a具有旋轉軸、及安裝於該旋轉軸上之複數個翼。旋 轉軸係自容器之頂部垂直插入容器內。複數個翼係以旋轉軸為中心成放射狀安裝於旋轉軸上。旋轉軸係藉由馬達等驅動部而旋轉。若旋轉軸旋轉，則安裝於旋轉軸上之複數個翼攪拌熔融玻璃。
(2)準備步驟詳細情況
未使用之新裝置有可能於與熔融玻璃接觸之表面上附有附著物。認為附著物有於攪拌翼103a之製造過程或完成時附著於其表面之灰塵或樹脂、油等有機物等各種者，由於該等附著物通常對於玻璃成分成為雜質，故藉由清洗而極力將其去除。但是，本發明之發明者在調查玻璃中形成極微細之氣泡之原因的過程中，發現於以目視觀察為平滑之攪拌翼103a之表面存在非常微細之研磨痕或凹凸，於該研磨痕或凹凸中殘留有無法由通常之清洗而完全去除之附著物。尤其是，於附著物之中有機物很有可能成為玻璃中之氣泡形成之原因。即，認為有機物中所含之碳與氧結合而生成二氧化碳氣體，且該氣體被封閉於玻璃中而形成氣泡。因此，於將攪拌翼103a等新的未使用之裝置投入玻璃板製造線100中時，較佳為於進行去除該等附著物之準備步驟之後，使玻璃板製造線100正式運轉。準備步驟係如以下所說明，對攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸之表面進行熱處理，去除該表面之附著物。具體而言，較佳為進行後續之生產線外熱處理或生產線上熱處理中之任一者。又，亦可進行兩者之熱處理。
(2-1)生產線上熱處理
生產線上熱處理係於將攪拌翼103a設置於玻璃板製造線100中之狀態下(生產線上)，對攪拌翼103a進行熱處理。具體而言，較佳為使較正式運轉時溫度更高之熔融玻璃流入攪拌槽103中並使攪拌翼103a旋轉，藉此使攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸之表面浸於該熔融玻璃中。熔融玻璃係藉由使玻璃板製造線100上之上述各裝置運轉而生成。即，以與正式運轉時相同之方式依據圖1所示之上述玻璃板之製造步驟，使玻璃之原料於熔解槽101中熔解而生成熔融玻璃，進而使該熔融玻璃依序流入第1輸送管105a、澄清槽102、第2輸送管105b以及攪拌槽103中。然而，如上所述與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度以高於正式運轉時為佳。較佳為熔融玻璃之溫度較正式運轉時與攪拌翼103a所接觸之溫度高出30℃左右以上。例如，若將正式運轉時與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度設為約1440℃，則較佳為較該溫度高出30℃以上，即，較佳為使1470℃以上之熔融玻璃流入攪拌槽103中。但是，若熔融玻璃之溫度過高，則有時縮短攪拌槽103及位於其下游之玻璃板製造線100上之其他裝置之壽命，故而較佳為與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度並未較正式運轉時之溫度高出100℃以上。
又，熔融玻璃之黏度以低於正式運轉時為佳，較佳為120 Pa‧S以下。熔融玻璃係隨著溫度變高而黏度變低。藉由使攪拌翼103a之表面浸於黏度較低即流動之熔融玻璃中，可使殘留於其表面之附著物浸於高溫下，藉由對其表 面擦塗熔融玻璃，亦可更確實地沖洗進入細小凹處之附著物，故而較佳。但是，若熔融玻璃之黏度過低，則對攪拌翼103a之表面之摩擦力過小，無法獲得擦落附著物之效果。熔融玻璃之黏度較佳為50 Pa‧S以上。
(2-2)生產線外熱處理
生產線外熱處理係於攪拌翼103a偏離玻璃板製造線100之狀態(生產線外)下，對攪拌翼103a進行熱處理。具體而言，較佳為將攪拌翼103a放入生產線外狀態之鉑或鉑合金等耐火金屬製之爐中，並對該爐內之環境加熱，使攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸之表面浸於高溫之環境中。爐內之環境之加熱較佳為藉由利用氣體燃燒器對環境加熱而進行。又，進而，較佳為藉由利用電源設備使該爐通電而進行加熱。環境之溫度較佳為較正式運轉時與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度高出50℃以上的溫度。例如，若正式運轉時與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度為1445℃，則較佳為較其高出50℃以上之溫度(例如，1500℃)。較佳為使攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸之表面浸於該高溫之環境下至少24小時。
再者，作為生產線外熱處理，對於上述攪拌翼103a之利用高溫之環境之熱處理並非必需於生產線外之爐中進行，亦可在設置於玻璃板製造線100上之狀態之攪拌槽103中進行。
(3)實施例 (3-1)生產線上熱處理之實施例
利用未使用且新品之攪拌翼103a，依據圖1之流程圖所示之上述一系列玻璃板製造步驟，使圖2所示之上述玻璃板製造線100運轉而製造玻璃板。再者，玻璃原料係以所製造之玻璃板之組成成為如下所示之方式進行調配：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%。與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度與玻璃板製造線100之正式運轉時相同約為1445℃(黏度約為113 Pa‧S)。測量所製造之玻璃板中之氣泡之數量，首先確認尺寸為300 μm以下之氣泡之數量於1 kg之玻璃中約為0.24個。又，分析尺寸為300 μm以下之氣泡之成分，確認成分主要為CO2 。
繼而，使與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度較玻璃板製造線100之正式運轉時之約1445℃高出30℃以上，約為1484℃(黏度約為71 Pa‧S)。於持續該狀態3天之後，製造玻璃板，若測量所製造之玻璃板中所含之氣泡之數量，則尺寸為300 μm以下之氣泡之數量於1 kg之玻璃中約為0.16個。
(3-2)比較例
利用未使用且新品之攪拌翼103a，依據圖1之流程圖所示之上述一系列玻璃板製造步驟，使圖2所示之上述玻璃板製造線100運轉而製造玻璃板。再者，玻璃原料係以所製造之玻璃板之組成成為如下所示之方式進行調配： 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%。與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃之溫度與玻璃板製造線100之正式運轉時相同約為1445℃(黏度約為113 Pa。S)。若測量第1天所製造之玻璃板中之氣泡之數量，則尺寸為300 μm以下之氣泡之數量於1 kg之玻璃中約為0.24個。進而，使玻璃板之製造持續20天，若測量第21天所製造之玻璃板中之氣泡之數量，則尺寸為300 μm以下之氣泡之數量於1 kg之玻璃中約為0.35個。再者，分析尺寸為300 μm以下之氣泡之成分，結果成分主要為CO2 。
根據上述(3-1)及(3-2)之例可知，若使與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃的溫度高於玻璃板製造線100之正式運轉時的溫度，又，黏度低於正式運轉時，則有所製造之玻璃板中所含之300 μm以下的氣泡之數量減少之傾向。
(3-3)生產線外熱處理之實施例
使攪拌翼103a偏離製造玻璃板之玻璃板製造線100，上述玻璃板包含超過作為製品之容許範圍之數量之尺寸為300 μm以下的氣泡，並對該攪拌翼103a進行上述之生產線外熱處理。具體而言，將攪拌翼103a放入生產線外之鉑合金製之爐中，利用電源設備使爐通電，並且利用氧燃燒器對爐內之環境進行加熱。於爐內之環境之溫度約為1500℃之狀態下，將攪拌翼103a放入爐內24小時。其後，再次將 攪拌翼103a投入玻璃板製造線100中，使用與上述先前例相同之原料及玻璃板製造線100，並利用相同之方法連續製造玻璃板。流入玻璃板製造線100中之熔融玻璃之溫度及黏度與正式運轉時相同。即，與攪拌翼103a所接觸之熔融玻璃與正式運轉時相同，溫度約為1445℃，黏度約為113 Pa‧S。若測量所製造之玻璃板所含有之氣泡之數量，則1 kg之玻璃中之尺寸為300 μm以下之氣泡的個數於1 kg之玻璃中約為0.12個。
根據上述(3-2)及(3-3)之例可知，若使攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸的表面在較玻璃板製造線100之正式運轉時與該表面所接觸之熔融玻璃高出50度以上之溫度的環境下，浸至少24小時，其後製造玻璃板，則可減少玻璃板中所含之300 μm以下之氣泡之數量。
(4)特徵 (4-1)
本發明之玻璃板之製造方法之特徵在於：包括如下準備步驟：於使玻璃板製造線100正式運轉之前，對鉑或鉑合金製之攪拌翼103a進行熱處理，藉此去除攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸之表面之附著物。
於本發明之上述(3-1)及(3-3)之實施例中，於對鉑或鉑合金製之攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸的表面進行熱處理之後，製造玻璃板，藉此可有效抑制玻璃中所形成之氣泡。
(4-2)
又，本發明之玻璃板之製造方法較佳為，準備步驟包 括：使攪拌翼103a浸於較正式運轉時高出30℃左右以上之溫度之熔融玻璃中。
於本發明之上述(3-1)之實施例中，於將鉑或鉑合金製之攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸的表面浸於較在玻璃板製造線100之正式運轉時與該表面所接觸之熔融玻璃的溫度1445℃高出30℃以上的1484℃之熔融玻璃中，其後製造玻璃板，藉此，可有效抑制於玻璃中形成氣泡。
(4-3)
又，本發明之玻璃板之製造方法較佳為，準備步驟包括：使攪拌翼103a浸於黏度為120 Pa‧S以下之熔融玻璃中。
於本發明之上述(3-1)之實施例中，於使鉑或鉑合金製之攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸的表面浸於黏度約為71 Pa‧S之熔融玻璃中之後，製造玻璃板，藉此可有效抑制於玻璃中形成氣泡。
(4-4)
又，本發明之玻璃板之製造方法較佳為，準備步驟包括：使攪拌翼103a於偏離玻璃板製造線100之生產線外之狀態下，浸於加熱為較正式運轉時與攪拌翼103a之表面所接觸之熔融玻璃之溫度高出50℃以上的環境下。
於本發明之上述(3-3)之實施例中，於使鉑或鉑合金製之攪拌翼103a之與熔融玻璃接觸之表面浸於較在玻璃板製造線100之正式運轉時與該表面所接觸之熔融玻璃之溫度1445℃高出50℃以上的1500℃之環境，其後製造玻璃，藉 此可有效抑制於玻璃中形成氣泡。
(5)變形例 (5-1)變形例A
上述實施形態調配較佳用於製造平板顯示器用之玻璃基板之原料，並使用本發明之玻璃板製造方法來製造玻璃板。但是，於其他實施形態中，亦可將本發明之玻璃板製造方法用於例如製造覆蓋玻璃用之玻璃板中。於該情形時，較佳為以具有以Na2 O、K2 O或者Li2 O為代表之鹼金屬氧化物之濃度之合計大於2.0質量%之組成的方式，調配玻璃原料。
於製造具有如上所述之組成之玻璃板之情形時，於玻璃板製造線100正式運轉時，與攪拌翼103a之表面所接觸熔融玻璃之溫度較佳為約1350℃(黏度約為74 Pa‧S)。因此，為了有效抑制氣泡之形成，較佳為於將攪拌翼103a之表面浸於較該溫度高出30℃以上之溫度(例如，1380℃或其以上)之熔融玻璃的上述生產線上熱處理，或於將攪拌翼103a之表面浸於較該溫度高出50℃以上之溫度(例如，1400℃或其以上)之環境的上述生產線外熱處理，或者於進行該等兩者之後，製造玻璃板。再者，於具有本變形例之如上所述之組成之玻璃的情形時，於1380℃下黏度成為約56 Pa‧S。
以上，以抑制因攪拌翼103a之表面之附著物所引起之氣泡之形成的玻璃板之製造為例，詳細說明本發明，但本發明之應用並不限定於此。本發明例如亦可用於如下玻璃板 之製造：抑制由於第1輸送管105a、第2輸送管105b、第3輸送管105c、澄清管102、成形裝置104等及其他玻璃製造用裝置之與熔融玻璃接觸之表面的附著物所引起之氣泡之形成。
100‧‧‧玻璃板製造線
101‧‧‧熔解槽
102‧‧‧澄清槽
103‧‧‧攪拌槽
103a‧‧‧攪拌翼
104‧‧‧成形裝置
圖1係本發明之實施形態之玻璃板之製造方法的流程圖。
圖2係本發明之實施形態之玻璃板製造線之概略圖。
圖3係本發明之實施形態之攪拌槽之圖。
 [先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2001-503008號公報
103‧‧‧攪拌槽
103a‧‧‧攪拌翼

Claims (5)

  1. 一種玻璃板之製造方法，其特徵在於：包括如下準備步驟：於使玻璃製造線正式運轉之前，對鉑或鉑合金製之攪拌翼進行熱處理，藉此去除上述攪拌翼之與熔融玻璃接觸之表面之附著物。
  2. 如請求項1之玻璃板之製造方法，其中上述準備步驟包括將上述攪拌翼浸於較正式運轉時高出30℃以上之溫度之上述熔融玻璃中。
  3. 如請求項1之玻璃板之製造方法，其中上述準備步驟包括將上述攪拌翼浸於黏度為120Pa‧S以下之熔融玻璃中。
  4. 如請求項2之玻璃板之製造方法，其中上述準備步驟包括將上述攪拌翼浸於黏度為120Pa‧S以下之熔融玻璃中。
  5. 如請求項1至4中任一項之玻璃板之製造方法，其中上述準備步驟包括：將上述攪拌翼於偏離上述玻璃製造線之生產線外之狀態下，浸於加熱為較正式運轉時與上述攪拌翼之表面所接觸之上述熔融玻璃之溫度高出50℃以上的環境中。
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