WO2007132590A1 - 溶融ガラスの泡除去方法および除去装置、並びにガラスの製造方法 - Google Patents

溶融ガラスの泡除去方法および除去装置、並びにガラスの製造方法 Download PDF

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WO2007132590A1
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laser beam
bubbles
floating
glass
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PCT/JP2007/055144
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Inventor
Mitsuru Watanabe
Yutaka Kuroiwa
Motoichi Iga
Setsuro Ito
Yasuji Fukasawa
Original Assignee
Asahi Glass Company, Limited
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/225—Refining
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Definitions

  • the present invention relates to a method for removing bubbles generated during glass melting, and more particularly to a method for removing floating bubbles on the surface of molten glass.
  • a glass substrate has been manufactured by melting a glass raw material at a high temperature, sufficiently stirring the molten glass, and then forming the molten glass into a flat plate shape and cooling, but when the raw material is melted, Many bubbles are generated in the molten glass.
  • Patent Document 1 JP 2004-91307 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-349335
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a method for efficiently removing bubbles remaining on the surface of a molten glass at the time of manufacturing a glass substrate, a bubble removing apparatus, and the bubble removing method.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a glass.
  • the present invention is a method for removing floating bubbles on the surface of a molten glass, characterized by irradiating the floating bubbles on the surface of the molten glass with at least one laser beam.
  • a method for removing bubbles from molten glass is provided.
  • the laser beam is irradiated to the molten glass surface at 45 ° or more. It is preferable.
  • the laser beam preferably has a wavelength of 3 to: L 1 m.
  • the irradiation area of the laser beam on the surface of the molten glass on the floating bubble is defined as lZe 2 (e is a natural logarithm) where the energy density distribution of the laser beam irradiation part in the floating bubble is maximum.
  • lZe 2 e is a natural logarithm
  • the average power density of the laser beam irradiating the floating bubble and the average power density of the laser beam defined by the Z irradiation area is 5 ⁇ 50, 000, OOOWZcm 2 is preferred.
  • the irradiation area of the floating bubble of the laser beam is equal to or less than a projected cross-sectional area of the floating bubble.
  • the repetition frequency of the laser beam is 0.1 Hz or more and that the laser beam is irradiated for at least 0.05 seconds or more.
  • the laser beam is accelerated with respect to floating bubbles on the surface of the molten glass.
  • the present invention includes a mechanism that irradiates at least one laser beam to floating bubbles on the surface of the molten glass at 45 ° or more with respect to the surface of the molten glass, and a laser beam relative to the floating bubbles of the molten glass.
  • a device for removing floating bubbles on the surface of a molten glass comprising a scanning mechanism.
  • the present invention is a glass characterized in that after the glass raw material is melted, floating bubbles remaining on the surface of the molten glass are removed by the molten glass bubble removing method, and then the molten glass is molded and solidified. A manufacturing method is provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a foam removal method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partial schematic perspective view illustrating the method for removing bubbles according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of the bubble removing method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a foam removing device according to the present invention.
  • the gas component contained in the bubbles present on the surface of the molten glass to be removed is not particularly limited, and the glass material constituting the molten glass is not particularly limited. Therefore, the method of the present invention is applicable to almost all glass materials.
  • the removal of bubbles in the present invention includes the reduction of bubbles.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for removing bubbles according to the present invention
  • FIG. 2 is a partial schematic perspective view illustrating a method for removing bubbles according to the present invention
  • FIG. It is a schematic diagram explaining the principle of the bubble removal method.
  • the bubble removing method of the present invention irradiates a floating bubble 3 on the surface of a molten glass 2 melted in a melting tank 1 with a laser beam 4 generated by a laser light source 8.
  • the laser beam 4 is generated by the laser light source 8, and the path is changed by the mirror 9 installed on the upper part of the laser beam introduction window 6, and passes through the lens 7 to form a desired cross section of the laser beam 4.
  • the bubbles on the surface of the molten glass 2 are irradiated through a laser beam introduction window 6 installed in the melting tank 1.
  • the laser light source 8 be installed in a place not affected by the temperature of the dissolution tank 1 or provided with a cooling device. It is also installed at the top of dissolution tank 1. Considering heat dissipation from the laser beam introduction window 6 and maintenance of the laser beam introduction window 6, the laser light source 8 does not irradiate the laser beam 4 as an output directly into the dissolution tank 1, and the laser beam introduction window 6 It is preferable to install it at a position where it can be irradiated through the mirror 9 installed on the top of the lens.
  • the mirror 9 is preferably a gold-coated mirror, but the power reduction of the laser beam 4 due to the reflection that is hardly affected by the heat radiation from the laser beam introduction window 6 can secure the power necessary for breaking the floating bubble 3. It is preferable to provide a mechanism that can be adjusted in accordance with the installation angle of the laser light source 8 and the installation angle of the irradiating unit 4 that are not specified as long as they are specified. Furthermore, it is preferable to provide an angle adjustment mechanism that can adjust the irradiation position to the floating bubble 3 at any position on the surface of the molten glass 2!
  • the lens 7 can form the laser beam 4 from the laser light source 8 into the desired laser beam 4 and a desired laser output can be obtained at the position of the floating bubble 3, its shape,
  • the material is not specified. Further, the configuration may be one or more according to the focal length.
  • the material of the laser beam introduction window 6 is preferably made of zinc selenide (ZnSe) which is not easily affected by radiant heat and is an infrared transmitting material. However, it is difficult to absorb a laser beam having a low pulse frequency. If the property is good, the material is not specified.
  • the laser beam introduction window 6 only needs to be able to irradiate the inside of the dissolution tank 1 with the laser beam 4 while maintaining the atmosphere of the dissolution tank 1, so that there is no problem even if the laser beam irradiation part is open due to the structure of the dissolution tank. It can be omitted.
  • the laser beam 4 is irradiated so that the angle A with respect to the surface of the molten glass 2 is 45 ° or more. If the irradiation angle A to the surface of the molten glass 2 is smaller than 45 °, the cross section of the laser beam 4 on the surface of the molten glass 2 becomes too large and the desired width may not be obtained. It is more preferable to irradiate at 55 ° or more.
  • the principle of bubble removal by the method of the present invention is considered as follows.
  • Fig. 3 (a) when the laser beam 4 is applied to the floating bubble 3 on the surface of the molten glass 2, the bubble wall of the floating bubble 3 absorbs the laser beam 4, and the floating bubble 3 partially A temperature rise is induced. Therefore, as shown in Fig. 3 (b), the glass surface, density and surface Fluctuations 10 such as tension occur locally.
  • Fig. 3 (c) the floating bubble 3 starts with the fluctuation 10 and the bubble break 11 occurs.
  • Floating bubbles 3 partially fluctuate 10 and breakage bubbles 11 are due to the fact that the molten glass 2 is above the melting temperature and is negligibly small relative to the surface area of the molten glass 2, so that when the glass 2 is molded or solidified Does not adversely affect molten glass 2
  • the laser beam 4 preferably has a wavelength of 3 to 11 microns. If the wavelength is shorter than 3 microns, the floating bubble 3 remaining on the surface of the molten glass 2 The bubble wall force of the molten glass 2 S The laser beam 4 is not absorbed, and the bubble wall of the floating bubble 3 may not be heated sufficiently. is there. If it is longer than 11 microns, it is difficult to obtain a laser device, which is not practical.
  • the irradiation area S 4 of the floating glass 3 on the surface of the molten glass 2 of the laser beam 4 is the portion where the energy density distribution of the cross section of the laser beam 4 in the floating bubble 3 is the maximum lZe 2
  • the average power density defined by the average power Z irradiation area of the irradiated part irradiated with the laser beam 4 is preferably 5 to 50, 000, OOOW / cm 2 .
  • the average power density does not reach 5 WZcm 2 , it is not preferable because sufficient fluctuation 10 cannot be given to the floating bubbles 3 and there is a possibility that bubbles cannot be broken.
  • the laser beam 4 is excessively absorbed in the molten glass 2 and volatilization from the molten glass 2 is induced, which is not preferable because it causes a glass composition unevenness.
  • the irradiation area S4 of the floating bubble 3 of the laser beam 4 is smaller than the projected cross-sectional area S3 of the floating bubble 3, ie, the projected area. If the irradiation area S4 of the laser beam 4 is larger than the projected cross section S3 of the floating bubble 3, it is difficult to induce local fluctuations on the bubble wall surface, and there is a possibility that bubbles cannot be broken.
  • the diameter D3 of the floating bubble 3 is preferably 50 mm or less. Since the floating foam 3 having a diameter D3 exceeding 50 mm breaks with the foam itself without using the foam removal method of the present invention, it is efficient to use it for the floating foam 3 having a diameter D3 of 50 mm or less.
  • the form of oscillation of the laser beam 4 is not particularly limited! Continuous oscillation light (CW light) or pulsed oscillation light, modulated light of continuous oscillation light (modulate continuous oscillation light with ONZOFF and change intensity periodically However, it is preferable to irradiate a laser beam of 0.1 Hz or higher for 0.05 seconds or longer. More preferably, irradiation is performed for 0.2 seconds or longer. In particular, a CO laser with the wavelength of 10.6 m being the most common is preferred in this wavelength region.
  • the laser beam 4 When the laser beam 4 is irradiated, the laser beam 4 is almost absorbed by the floating bubble 3, and the temperature of a part of the floating bubble 3 irradiated with the laser beam 4 can be locally increased.
  • the floating bubble 3 is broken even if the irradiation area S4 of the laser beam 4 is larger than the projected sectional area S3 of the floating bubble 3. Can be foamed.
  • the pulse width is preferably 600 msec or less.
  • the pulse width is more preferably 200 msec or less.
  • bubbles can be broken preferably by scanning the laser beam 4 relative to the floating bubbles 3 on the surface of the molten glass 2 at a speed of 20 OmmZ seconds or less.
  • the laser beam 4 of at least 0.1 Hz or more is irradiated for 0.05 seconds or more, the floating bubble 3 breaks. Therefore, when the laser beam 4 is pulse oscillation light, the laser beam 4 of 0.1 Hz or more is 0. 05 seconds or more It is preferable to use a pulse frequency and a scanning speed at which the floating bubble 3 is irradiated.
  • the irradiation area S4 of the laser beam 4 is the projected cross-sectional area of the floating bubble 3 Even if it is larger than S3, the floating bubble 3 can be broken.
  • the bubble removal method of the present invention can continuously remove the floating bubbles 3 on the surface of the molten glass 2 in a line in which the molten glass 2 is continuously supplied to produce the glass.
  • defoaming means such as adding a clarifying agent, spraying a defoaming agent to the foam layer, using a bubbler in the dissolution tank 1, depressurizing the clarifying tank, and using a stirrer at the outlet of the clarifying tank. V, more effective.
  • the foam removing method of the present invention is preferably used in the dissolution tank 1 under reduced pressure conditions.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of the bubble removing device according to the present invention.
  • the bubble removing apparatus of the present invention has a mechanism 13 for irradiating at least one laser beam 4 to the floating bubbles 3 on the surface of the molten glass 2 and relative to the floating bubbles 3 of the molten glass 2.
  • Laser beam 4 And a mechanism 12 for scanning.
  • the foam removing device of the present invention is used in a place where bubbles in the molten glass 2 are raised and gathered on the surface, such as an outlet of a clarification tank and a forming step, for example, an entrance of a glass plate forming bath in the float process.
  • the molten glass 2 flows in a narrow width by directing force downstream, such as the upper end portion of the downcomer of vacuum degassing. It should be noted that where the molten glass 2 flows wide downstream, it is preferable to attach a guide to the surface layer portion of the molten glass 2 to collect the floating bubbles 3 and to provide a plurality of laser beams 4.
  • a sensor 14 capable of automatically detecting floating bubbles 3 of molten glass 2 is used in combination.
  • An apparatus configuration, and an apparatus configuration in which the laser beam 4 is scanned in the width direction with respect to the width in which the molten glass 2 flows downstream are preferable.
  • the glass raw material is melted, the molten glass is passed through a melting tank under reduced pressure (210 mmHg (128 kPa)), then the molten glass is supplied to the glass plate forming process, and a glass substrate (trade name AN100, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
  • a glass substrate trade name AN100, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
  • the wavelength was 10.6 m).
  • bubbles were detected by a camera attached to the outside of the internal observation window through an internal observation window (not shown) attached to the dissolution tank.
  • a laser beam was applied to the floating bubbles on the surface of the molten glass so that the irradiated portion had a circular cross section.
  • the conditions at that time are shown below and in Table 1.
  • the irradiation angle A of the laser beam to the surface of the molten glass was 70 °.
  • Projection cross section of floating foam S3 (mm 2 )
  • Irradiation area for floating bubbles S4 (mm 2 )
  • Average power density of laser beam Q (W / cm 2 )
  • Example 12 As a result of the test, bubbles were emitted in 0.12 seconds in Example 12 after the laser beam irradiation, 0.1 seconds in Example 3, 0.13 seconds in Example 4, and 0.12 seconds in Example 5-6. Can be removed.
  • Example 7 12 seconds after irradiation with the laser beam, the floating bubbles were broken, and those that were reduced to 0.4 mm but did not break remained.
  • Comparative Example 1 was a conventional dissolution process, and the floating bubbles remained without breaking.
  • this example is in a melting tank under reduced pressure (210 mmHg), the same effect can be obtained by irradiating the bubble on the surface of the molten glass in the melting tank at normal pressure with a laser beam. can get.
  • the method of the present invention can be widely applied to glass plates in which defects due to bubbles in the glass are problematic.
  • it is suitable for glass substrates for flat panel displays such as liquid crystal displays, plasma displays, organic EL displays, and field emission displays.
  • the method of the present invention can be used in the steps of a glass production method such as a float method, a fusion method or a downdraw method. It should be noted that the entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of the Japanese Patent Application No. 2006-132406 filed on May 11, 2006 are cited herein, and the specification of the present invention is disclosed. As it is incorporated.

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Abstract

　ガラス基板製造時における、溶融ガラス表面に残存する泡が成形時に内部に巻き込まれ内部泡となる問題を解決し、品質のよいガラス基板を提供できるとともに、ガラス基板の生産性を向上させることのできる、溶融ガラス表面に残存する泡を効率よく除去する方法、泡除去装置および前記泡除去方法を用いたガラスの製造方法を提供することを目的とする。 　溶融ガラス表面の浮遊泡の除去方法であって、少なくとも１つのレーザ光線を溶融ガラス表面の浮遊泡に対し、所定の角度で照射する溶融ガラスの泡除去方法および泡除去装置を提供する。

Description

明 細 書
溶融ガラスの泡除去方法および除去装置、並びにガラスの製造方法 技術分野
[0001] 本発明は、ガラス溶解時に発生する泡の除去方法であって、特に溶融ガラス表面 にある浮遊泡の除去方法に関する。
背景技術
[0002] 従来より、ガラス基板はガラス原材料を高温で溶融し、溶融ガラスを十分に撹拌し た後、溶融ガラスを平板形状に成形し、冷却することにより製造されているが、原材料 の溶融時には溶融ガラス中に多数の気泡が発生する。
[0003] 従来、上記課題を解決するために、清澄剤の投入、溶融ガラスの攪拌またはバブリ ング (特開 2004— 91307号公報、特開平 11― 349335号公報参照）などによる泡 の浮上および溶融ガラス表面での破泡を促進し、泡の除去を行ってきた。しかしなが ら、これらの手法を用いても、ガラスの組成ムラや溶融ガラス表面で破泡せずに残存 する泡があり、特に清澄槽で残留した溶融ガラス表面の泡が成形時に内部に巻き込 まれ、ガラス基板内部において欠点となることがしばしば問題となっている。
[0004] 特許文献 1 :特開 2004— 91307号公報
特許文献 2：特開平 11― 349335号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ガラス基板製造時における 溶融ガラス表面に残存する泡を効率よく除去する方法、泡除去装置および前記泡除 去方法を用いたガラスの製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 前記目的を達成するために、本発明は、溶融ガラス表面の浮遊泡の除去方法であ つて、少なくとも 1つのレーザ光線を溶融ガラス表面の浮遊泡に対し照射することを特 徴とする溶融ガラスの泡除去方法を提供する。
[0007] 本発明においては、前記レーザ光線を溶融ガラス表面に対し 45° 以上で照射する ことが好ましい。
[0008] また本発明においては、前記レーザ光線は、波長が 3〜： L 1 mであることが好まし い。
[0009] また本発明にお 、ては、前記レーザ光線の溶融ガラス表面の浮遊泡における照射 面積を、前記浮遊泡における前記レーザ光線照射部のエネルギー密度分布が最大 の lZe2(eは自然対数の底。以下同様。）となる部分を繋いだ曲線で囲まれる部分と したとき、浮遊泡に照射されるレーザ光線照射部の平均パワー Z照射面積で定義さ れるレーザ光線の平均パワー密度が 5〜50, 000, OOOWZcm2であることが好まし い。
[0010] また本発明にお 、ては、前記レーザ光線の浮遊泡における前記照射面積が、前記 浮遊泡の投射断面積以下であることが好まし 、。
[0011] また本発明においては、前記レーザ光線の繰り返し周波数が 0. 1Hz以上であり、 かつ前記レーザ光線を少なくとも 0. 05秒以上照射することが好ま 、。
[0012] また本発明においては、前記レーザ光線を溶融ガラス表面の浮遊泡に対し、速さ 2
OOmmZ秒以下で相対的に走査することが好ましい。
[0013] 本発明は、少なくとも 1つのレーザ光線を溶融ガラスの表面の浮遊泡に溶融ガラス の表面に対し 45° 以上で照射する機構と、前記溶融ガラスの浮遊泡に対し相対的 にレーザ光線を走査させる機構と、を備えたことを特徴とする溶融ガラスの表面の浮 遊泡の除去装置を提供する。
[0014] 本発明は、ガラス原材料を溶融した際に溶融ガラス表面に残留する浮遊泡を前記 の溶融ガラスの泡除去方法で除去した後、溶融ガラスを成形し、固化することを特徴 とするガラスの製造方法を提供する。
[0015] また本発明においては、溶融ガラスを連続的に供給してガラス板を製造する工程 中で、溶融ガラス表面の浮遊泡除去を行うことが好ま 、。
発明の効果
[0016] 本発明によれば、溶融ガラスの表面に残存する泡に起因する欠点を除去できるの で、品質のよいガラス基板を提供できるとともに、ガラス基板の生産性を向上させるこ とがでさる。 図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明に係る泡除去方法を説明する概略断面図である。
[図 2]本発明に係る泡の除去方法を説明する部分概略斜視図である。
[図 3]本発明に係る泡除去方法の原理を説明図する模式図である。
[図 4]本発明に係る泡除去装置の概略説明図である。
符号の説明
[0018] 1 :溶解槽、 2 :溶融ガラス、 3 :浮遊泡、 4 :レーザ光線、 6 :レーザ光導入窓
7 :レンズ、 8 :レーザ光源、 9 :ミラー、 10 :揺らぎ、 11 :破泡、
12：レーザ光線を走査させる機構、 13：レーザ光線を照射する機構、
14 :センサ。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下添付図面に従って、本発明の溶融ガラス表面に残存する泡の除去方法およ び除去装置の好ま 、実施の形態につ!、て詳説する。
本発明において、除去する溶融ガラスの表面に存在する泡は、その内包されるガス 成分は特に限定されず、また、溶融ガラスを構成するガラス材料も特に限定されない 。したがって、本発明の方法はほとんど全てのガラス材料に適用可能である。なお、 本発明における泡の除去とは泡の縮小化をも含むものである。
[0020] 図 1は本発明に係る泡除去方法を説明する概略断面図であり、図 2は本発明に係 る泡の除去方法を説明する部分概略斜視図であり、図 3は本発明に係る泡除去方法 の原理を説明図する模式図である。図 1に示すように、本発明の泡除去方法は、溶 解槽 1内で溶融されている溶融ガラス 2の表面の浮遊泡 3にレーザ光源 8で発生させ たレーザ光線 4を照射する。
[0021] レーザ光線 4は、レーザ光源 8で発生させ、レーザ光導入窓 6の上部に設置された ミラー 9で経路を変更され、レンズ 7を通過して所望のレーザ光線 4の断面を形成させ て、溶解槽 1に設置されたレーザ光導入窓 6を介して溶融ガラス 2の表面の泡に照射 される。
[0022] 溶解槽 1は高温であるので、レーザ光源 8は溶解槽 1の温度の影響を受けない場所 に設置するか、冷却装置を備えることが好ましい。さらに溶解槽 1の上部に設置され たレーザ光導入窓 6からの放熱やレーザ光導入窓 6のメンテナンスを考慮して、レー ザ光源 8は、出力であるレーザ光線 4を直接溶解槽 1内に照射せず、レーザ光導入 窓 6の上部に設置されたミラー 9を介して照射できる位置に設置することが好ましい。
[0023] ミラー 9は金コートミラーが好ましいが、レーザ光導入窓 6からの放熱の影響を受け にくぐ反射によるレーザ光線 4のパワー低下が浮遊泡 3の破泡に必要なパワーを確 保できるものであれば特定されるものでなぐレーザ光源 8の設置角度と照射部 4の 設置角度に併せて調整できる機構を備えていることが好ましい。さらに、溶融ガラス 2 の表面の任意の位置の浮遊泡 3に照射位置を合わせられる角度調整機構を備えて 、ることが好まし!/、。
[0024] レンズ 7は、レーザ光源 8からのレーザ光線 4を、所望のレーザ光線 4に形成するこ とができ、かつ、所望のレーザ出力を浮遊泡 3の位置で得られれば、その形状、材質 は特定されない。また、その構成は焦点距離に合わせて 1枚でもよいし、複数枚でも よい。
[0025] レーザ光導入窓 6の材質は、放射熱による影響を受けにくぐかつ赤外線透過材料 であるセレン化亜鉛 (ZnSe)が好適であるが、低パルス周波数のレーザ光線を吸収 しにくぐ透視性がよければ材質を特定されるものでない。また、レーザ光導入窓 6は 溶解槽 1の雰囲気を保ちつつ、溶解槽 1の内部にレーザ光線 4を照射できればよい ので、溶解槽の構造上、レーザ光線照射部が開放されていても問題なければ省略す ることがでさる。
[0026] レーザ光線 4は、溶融ガラス 2の表面に対する角度 Aが 45° 以上となるように照射 される。溶融ガラス 2の表面に対する照射の角度 Aが 45° よりも小さいと溶融ガラス 2 の表面におけるレーザ光線 4の断面が大きくなりすぎて、所望の幅にできなくなる恐 れがあるので、角度 Aは 45° 以上であることが好ましぐ 55° 以上で照射することが より好まし 、。
[0027] 図 3に示すように、本発明の方法による泡除去の原理は次のように考えられる。図 3 の（a)に示すように、レーザ光線 4を溶融ガラス 2の表面の浮遊泡 3に照射すると、浮 遊泡 3の泡壁がレーザ光線 4を吸収し、浮遊泡 3は部分的に温度上昇が誘起される。 そのため図 3の (b)に示すように、浮遊泡 3の泡壁面にガラス温度、密度および表面 張力などの揺らぎ 10が局所的に生じる。図 3 (c)に示すように、浮遊泡 3はその揺らぎ 10を起点として破泡 11が起こる。浮遊泡 3の部分的な揺らぎ 10や破泡 11は、溶融 ガラス 2が溶融温度以上であり、また溶融ガラス 2の素地表面積に対して無視できる ほどに小さいため、ガラス 2の成形や固化の際にも溶融ガラス 2に悪影響を与えない
[0028] レーザ光線 4は、波長が 3ミクロン以上 11ミクロン以下であることが好ま 、。波長が 3ミクロンよりも短いと、溶融ガラス 2の表面に残存する浮遊泡 3の溶融ガラス 2の泡壁 力 Sレーザ光線 4を吸収せず、浮遊泡 3の泡壁面を十分に加熱できない恐れがある。ま た、 11ミクロンより長い場合、レーザ装置の入手が困難であり現実的でない。
[0029] 図 2に示すように、レーザ光線 4の溶融ガラス 2表面の浮遊泡 3における照射面積 S 4を、浮遊泡 3におけるレーザ光線 4の断面のエネルギー密度分布が最大の lZe2と なる部分を繋いだ曲線で囲まれる面としたとき、レーザ光線 4が照射される照射部の 平均パワー Z照射面積で定義される平均パワー密度が 5〜50, 000, OOOW/cm2 であることが好ましい。平均パワー密度が 5WZcm2に達しない場合、浮遊泡 3に十 分な揺らぎ 10を与えることができず、破泡させられない恐れがあるため好ましくない。 平均パワー密度が 50, 000, OOOWZcm2を超える場合、レーザ光線 4が溶融ガラス 2に過剰に吸収され、溶融ガラス 2からの揮散が誘起され、ガラスの組成ムラなどの原 因となり好ましくない。平均パワー密度は 10〜20, OOOWZcm2であることがより好ま しい。
[0030] レーザ光線 4の浮遊泡 3における照射面積 S4が、浮遊泡 3の投射断面積 S3すなわ ち投影面積よりも小となるようにレーザ光線 4を照射することが好ま 、。レーザ光線 4 の照射面積 S4が浮遊泡 3の投射断面積 S3より大きくなると、泡壁面に局所的な揺ら ぎを誘起することが困難となり、破泡できない恐れがあり好ましくない。
[0031] 浮遊泡 3の直径 D3は、 50mm以下であることが好ましい。直径 D3が 50mmを超え る浮遊泡 3は本発明の泡除去方法を用いなくとも泡自体で破泡するので、直径 D3が 50mm以下である浮遊泡 3に用いることが効率的である。
[0032] レーザ光線 4は、発振形態も特に限定されな!ヽ。連続発振光 (CW光)またはパルス 発振光、連続発振光の変調光 (連続発振光を ONZOFFで変調し周期的に強度変 化を与える）のいずれであってもよいが、 0. 1Hz以上のレーザ光線を 0. 05秒以上 照射することが好ましい。より好ましくは 0. 2秒以上照射することである。特には、発 振波長 10. 6 mの光線が最も一般的である COレーザが好ましぐこの波長領域の
2
レーザ光線 4を照射した場合、浮遊泡 3にレーザ光線 4がほとんど吸収されて、レー ザ光線 4を照射した浮遊泡 3の一部分の温度を局所的に上昇させることができる。ま た、 0. 1Hz以上の連続波のレーザ光線を 0. 05秒以上照射することにより、レーザ 光線 4の照射面積 S4が浮遊泡 3の投射断面積 S3より大きくても、浮遊泡 3を破泡さ せることができる。
[0033] レーザ光線 4がパルス発振光である場合、パルス幅は 600msec以下であることが 好ましい。パルス幅が短いとより局所的な強い揺らぎを浮遊泡 3に与えられるので、パ ルス幅は 200msec以下であることがより好ましい。
[0034] 本発明の方法では、レーザ光線 4を溶融ガラス 2の表面の浮遊泡 3に対し、速さ 20 OmmZ秒以下で相対的に走査することにより好ましく破泡できる。少なくとも 0. 1Hz 以上のレーザ光線 4を 0. 05秒以上照射することにより浮遊泡 3が破泡するので、レ 一ザ光線 4がパルス発振光である場合、 0. 1Hz以上のレーザ光線 4が 0. 05秒以上 浮遊泡 3に照射がなされるパルス周波数とスキャン速度を用いることが好ましい。また 、 0. 1Hz以上のレーザ光線 4が 0. 05秒以上浮遊泡 3に照射がなされるパルス周波 数とスキャン速度を用いることにより、レーザ光線 4の照射面積 S4が浮遊泡 3の投射 断面積 S3より大きくても、浮遊泡 3を破泡させることができる。
[0035] また、本発明の泡除去方法は、溶融ガラス 2を連続的に供給してガラスを製造する ライン中で、連続的に溶融ガラス 2の表面の浮遊泡 3を除去することができる。その際 、清澄剤の投入、消泡剤の泡層への散布、溶解槽 1でのバブラ一の使用、清澄槽の 減圧、清澄槽出口でのスターラーの使用等他の脱泡手段と併用するとより効果が高 V、。本発明の泡除去方法は減圧条件下の溶解槽 1にお 、て用いられることが好まし い。
[0036] 図 4は、本発明に係る泡除去装置の概略説明図である。図 4に示すように、本発明 の泡除去装置は、少なくとも 1つのレーザ光線 4を溶融ガラス 2の表面の浮遊泡 3に 対し照射する機構 13と、前記溶融ガラス 2の浮遊泡 3に対し相対的にレーザ光線 4を 走査させる機構 12とを備えている。本発明の泡除去装置は、清澄槽の出口および成 形工程、例えばフロート法におけるガラス板成形用のバスの入り口等、溶融ガラス 2 中の泡が上昇して、表面に集まっている場所に用いることが好ましぐ減圧脱泡の下 降管の上端部等のように溶融ガラス 2が下流に向力つて狭い幅で流れるところが特に 好ましい。なお、溶融ガラス 2が下流に流れる幅が広いところでは、溶融ガラス 2の表 層部にガイドをつけて浮遊泡 3を集めること、およびレーザ光線 4を複数備えることが 好ましい。
[0037] また、溶融ガラス 2を連続的に供給してガラスを製造するライン中で本泡除去装置 を使用する場合、溶融ガラス 2の浮遊泡 3を自動的に検知できるセンサ 14を併用し、 このセンサ 14の情報を基にレーザ光線 4を照射する装置構成、溶融ガラス 2が下流 に流れる幅に対して複数のレーザ光線 4を溶融ガラス 2の幅方向にカーテン状に設 置して照射する装置構成、また、溶融ガラス 2が下流に流れる幅に対してレーザ光線 4を前記幅方向にスキャニングして照射する装置構成が好ま 、。
実施例
[0038] 以下、実施例により本発明をさらに詳説する。
ガラス原材料を溶融し、溶融ガラスを減圧条件下（210mmHg (128kPa) )の溶解 槽内に通し、次いで溶融ガラスをガラス板成形工程へ供給して、ガラス基板 (商品名 AN100、旭硝子株式会社製)を製造する工程において、図 4に示す泡除去装置を 使用して、上記溶解槽内の溶融ガラス表面の浮遊泡に対し炭酸ガス (CO )レーザ（
2 波長は 10. 6 m)でレーザ光線を照射した。なお、本実施例において、泡の検知は 溶解槽に取り付けられた内部観察用窓（図示せず)を通して、内部観察用窓の外部 に取り付けられたカメラにより行った。照射にあたっては、レーザ光線を前記溶融ガラ ス表面の浮遊泡に対し照射部が円形状断面となるように照射した。そのときの条件を 以下および表 1に示す。なお、レーザ光線の溶融ガラスの表面に対する照射角度 A は 70° とした。
浮遊泡の直径 (投射断面における直径）： B (mm)
浮遊泡における照射部直径 ： C (mm)
浮遊泡の投射断面積 ： S3 (mm2) 浮遊泡における照射面積 : S4 (mm2)
レーザ光線発振形態 ：タイプ 1 パルス発振光
(以下、発振形態とも!、う） （繰り し周波数 1Ηζ、パルス幅 200msec)
：タイプ 2 擬似連続発振光 (CW光) レーザ光線平均パワー ： P (W)
レーザ光線の平均パワー密度 ： Q (W/cm2)
レーザ光線相対走査速度
[0039] [表 1]
Figure imgf000010_0001
[0040] テストの結果、レーザ光線照射後実施例 1 2では 0. 16秒、実施例 3では 0. 1秒、 実施例 4では 0. 13秒、実施例 5 6では 0. 12秒で泡を除去できた。実施例 7では、 レーザ光線照射後 12秒で浮遊泡は破泡したものと、 0.4mmまで縮小されたが破泡 しないものが残存した。これに対して、比較例 1は従来通りの溶解工程であり、浮遊 泡は破泡せず残存した。なお、本実施例は減圧条件下（210mmHg)の溶解槽にお けるものであるが、常圧の溶解槽内の溶融ガラス表面の浮遊泡に対し、レーザ光線 を照射しても同様の効果が得られる。
産業上の利用可能性
[0041] 本発明の方法は、ガラス内部の泡に起因する欠点が問題とされるようなガラス板に 広く適用することができる。中でも、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機 EL ディスプレイ、フィールドェミッションディスプレイと 、つたフラットパネルディスプレイ用 ガラス基板に好適である。
[0042] また、本発明の方法は、フロート法、フュージョン法またはダウンドロー法などのガラ ス製造方法の工程中で用いることができる。 なお、 2006年 5月 11曰に出願された曰本特許出願 2006— 132406号の明細書 、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[1] 溶融ガラス表面の浮遊泡の除去方法であって、少なくとも 1つのレーザ光線を溶融 ガラス表面の浮遊泡に対し照射することを特徴とする溶融ガラスの泡除去方法。
[2] 前記レーザ光線を溶融ガラス表面に対し 45° 以上で照射することを特徴とする請 求項 1に記載の溶融ガラスの泡除去方法。
[3] 前記レーザ光線は、波長が 3〜： L 1 mであることを特徴とする請求項 1または 2に 記載の溶融ガラスの泡除去方法。
[4] 前記レーザ光線の溶融ガラス表面の浮遊泡における照射面積を、前記浮遊泡に おける前記レーザ光線照射部のエネルギー密度分布が最大の lZe2 (eは自然対数 の底）となる部分を繋いだ曲線で囲まれる部分としたとき、浮遊泡に照射されるレーザ 一光線照射部の平均パワー Z照射面積で定義されるレーザ光線の平均パワー密度 力 〜 50, 000, 000W/cm2であることを特徴とする請求項 1〜3のいずれ力 1項に 記載の溶融ガラスの泡除去方法。
[5] 前記レーザ光線の浮遊泡における前記照射面積が、前記浮遊泡の投射断面積以 下であることを特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の溶融ガラスの泡除去 方法。
[6] 前記レーザ光線の繰り返し周波数が 0. 1Hz以上であり、かつ前記レーザ光線を少 なくとも 0. 05秒以上照射することを特徴とする請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の 溶融ガラスの泡除去方法。
[7] 前記レーザ光線を溶融ガラス表面の浮遊泡に対し、速さ 200mmZ秒以下で相対 的に走査することを特徴とする請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の溶融ガラスの泡 除去方法。
[8] 溶融ガラスの表面の浮遊泡の除去装置であって、少なくとも 1つのレーザ光線を溶 融ガラスの表面の浮遊泡に溶融ガラスの表面に対し 45° 以上で照射する機構と、前 記溶融ガラスの浮遊泡に対し相対的にレーザ光線を走査させる機構とを備えたこと を特徴とする溶融ガラスの泡除去装置。
[9] ガラス原材料を溶融した際に溶融ガラス表面に残留する浮遊泡を請求項 1〜7のい ずれ力 1項に記載の溶融ガラスの泡除去方法で除去した後、溶融ガラスを成形、固 化することを特徴とするガラスの製造方法。
溶融ガラスを連続的に供給してガラス板を製造する工程中で、溶融ガラス表面の浮 遊泡除去を行うことを特徴とする請求項 9に記載のガラスの製造方法。
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