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技術 ガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌装置

出願人 AvanStrate株式会社
発明者 村上次伸
出願日 2012年6月29日 (8年7ヶ月経過) 出願番号 2012-147994
公開日 2014年1月20日 (7年0ヶ月経過) 公開番号 2014-009136
状態 特許登録済
技術分野 ガラスの溶融、製造
主要キーワード 雰囲気温度差 白金部材 耐火断熱レンガ 撹拌チャンバ 攪拌層 気相空間 熔解装置 アルカリアルミノシリケートガラス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年1月20日)のものです。
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図面 (4)

課題

簡単な構成で、揮発した白金攪拌槽内での凝結を抑制し、攪拌装置の上方で凝結した白金等の揮発物撹拌装置内の熔融ガラス混入するのを防止できるガラス基板の製造方法を提供する。

解決手段

熔融ガラスの攪拌工程において、撹拌機107の回転シャフト108が貫通する耐火材料111より上方に位置する回転シャフトに、回転シャフトと攪拌槽103の蓋110及び耐火材料111との間に存在する間隙115をほぼ覆う大きさを有するフラップ117を設けた攪拌装置120を用いる。

概要

背景

ガラス基板は、一般的に、ガラス原料から熔融ガラスを生成させた後、熔融ガラスをガラス基板へと成形する工程を経て製造される。
上述のガラスの製造工程において、不均質な熔融ガラスは、ガラス基板等のガラス製品に生じる脈理の原因となる。したがって、このようなガラスの不均質性を改善するために、熔融ガラスを攪拌することが重要である。一般的に、熔融ガラスを攪拌するための攪拌装置は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋(カバー)と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備えている。攪拌機は、モータ等で回転するシャフトと、該シャフトの外周面溶接によって取り付けられる攪拌翼とを有している。シャフトは、上記蓋の一部を貫通している。かかる攪拌装置は、熔融ガラスが攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へと通過するときに、上述のシャフトに取り付けられた攪拌翼が熔融ガラスを攪拌混合する仕組みである。このように熔融ガラスを攪拌することにより、ガラス製品の脈理や縞等の欠陥を防止している。

ところで、高温の熔融ガラスから品位の高いガラス基板を量産するためには、ガラス基板の欠陥の要因となる異物等が、ガラス基板を製造するいずれの装置からも熔融ガラスへ混入しないよう考慮することが望まれる。このため、ガラス基板の製造過程において熔融ガラスに接する部材の内壁は、その部材に接する熔融ガラスの温度、要求されるガラス基板の品質等に応じ、適切な材料により構成する必要がある。たとえば、上述の攪拌装置を構成する攪拌槽、撹拌機等の材料は、通常白金または白金合金等の白金族金属が用いられている。

攪拌工程時に攪拌装置(攪拌槽)を加熱する温度は、成形するべきガラス基板の組成によって相違するが、1400℃を超える場合もある。
攪拌装置に上述の熔融ガラスを通過させて攪拌する際に、液位が上下するため、攪拌槽の蓋と熔融ガラスの液面との間に一定広さの気相空間を有するようにすることが必要である。

攪拌槽内の気相空間には酸素が含まれており、また、攪拌槽は高温で加熱されるため、気相空間に接する白金または白金合金が揮発する。気相空間は、攪拌装置外部の雰囲気よりも高温であるため、白金または白金合金の揮発物を含有した気体は、例えば攪拌機のシャフトと攪拌槽の蓋との間に存在する隙間等を通ってより温度が低い上方に流れていく傾向がある。

攪拌機のシャフトは、撹拌槽内の熔融ガラスの上部表面(液面)との距離が離れるにつれ温度が下がっていくため、攪拌槽の蓋や撹拌機のシャフトの温度がその揮発物の露点よりも低い場合、攪拌装置の雰囲気に含まれる白金等の揮発物が、上記蓋やシャフトの表面上に凝結することがある。
凝結した白金等の揮発物が、攪拌機のシャフトと攪拌槽の蓋との間に存在する隙間等から落下して、攪拌槽内の熔融ガラスに混入し、ガラス基板の品質の低下を招くおそれがあった。

上述した問題を解決するために、攪拌槽(撹拌容器)の蓋の開口画成表面を加熱し、蓋に凝縮する揮発物を減少させる方法が知られている(特許文献1)。また、上方より落下する粒子や異物を受ける受け部等を設ける方法が知られている(特許文献2、特許文献3)

概要

簡単な構成で、揮発した白金の攪拌槽内での凝結を抑制し、攪拌装置の上方で凝結した白金等の揮発物が撹拌装置内の熔融ガラスに混入するのを防止できるガラス基板の製造方法を提供する。熔融ガラスの攪拌工程において、撹拌機107の回転シャフト108が貫通する耐火材料111より上方に位置する回転シャフトに、回転シャフトと攪拌槽103の蓋110及び耐火材料111との間に存在する間隙115をほぼ覆う大きさを有するフラップ117を設けた攪拌装置120を用いる。

目的

本発明は、上記従来の種々の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成で、揮発した白金の攪拌槽内での凝結を抑制し、なお且つ攪拌装置の上方で凝結した白金等の揮発物が撹拌装置内の熔融ガラスに混入するのを防止できるガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ガラス原料熔融して熔融ガラスを得る熔融工程と、該熔融工程で得られた前記熔融ガラスを攪拌装置にて攪拌する攪拌工程と、該攪拌工程で攪拌された前記熔融ガラスからガラス基板成形する成形工程と、を有するガラス基板の製造方法であって、前記攪拌装置は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備え、前記攪拌機は、鉛直方向に配置される回転シャフトと、該回転シャフトの側周面に取り付けられた攪拌翼とを有し、前記攪拌槽及び該撹拌槽の上部を覆う蓋の周囲は耐火材料で覆われ、該耐火材料の外側の雰囲気を加熱する加熱手段を有し、前記回転シャフトの上方は、前記蓋及びその上の耐火材料を貫通し、回転駆動手段に接続されており、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間には、間隙が設けられており、前記攪拌工程において、前記熔融ガラスは、前記熔融ガラスの液面と前記攪拌槽の上部を覆う蓋との間に気相空間が設けられて、前記攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へ導かれながら、前記撹拌機によって攪拌され、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて前記回転シャフトに白金異物として凝結付着し、前記回転シャフトが貫通する前記耐火材料より上方に位置する前記回転シャフトに、前記回転シャフトと前記蓋及び耐火材料との間に存在する間隙をほぼ覆う大きさを有するフラップを設け、前記攪拌装置の上方で発生した白金異物が前記攪拌槽内の熔融ガラスに混入するのを防止することを特徴とするガラス基板の製造方法。

請求項2

前記加熱手段が加熱する雰囲気は、さらに第2の耐火材料で覆われ、前記回転シャフトの上方は、さらに前記第2の耐火材料を貫通し、前記回転シャフトと、前記第2の耐火材料との間には、第2の間隙が設けられており、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間の間隙を通じて、温度が低い上方に流れ、さらに前記回転シャフトと、前記第2の耐火材料との間の第2の間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて、この間に前記回転シャフトに白金異物として凝結付着することを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の製造方法。

請求項3

ガラス原料を熔融して熔融ガラスを得る熔融部と、該熔融部で得られた前記熔融ガラスを攪拌する攪拌部と、該攪拌部で攪拌された前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形部と、を有するガラス基板の製造装置であって、前記攪拌部は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備え、前記攪拌機は、鉛直方向に配置される回転シャフトと、該回転シャフトの側周面に取り付けられた攪拌翼とを有し、前記攪拌槽及び該撹拌槽の上部を覆う蓋の周囲は耐火材料で覆われ、該耐火材料の外側の雰囲気を加熱する加熱手段を有し、前記回転シャフトの上方は、前記蓋及びその上の耐火材料を貫通し、回転駆動手段に接続されており、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間には、間隙が設けられており、前記攪拌機は、前記熔融ガラスの液面と前記攪拌槽の上部を覆う蓋との間に気相空間が設けられて、前記攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へ導かれる前記熔融ガラスを攪拌し、前記回転シャフトが貫通する前記耐火材料より上方に位置する前記回転シャフトに、前記回転シャフトと前記蓋及び耐火材料との間に存在する間隙をほぼ覆う大きさを有するフラップを設け、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて前記回転シャフトに白金異物として凝結付着し、該白金異物が前記攪拌槽内の熔融ガラスに混入するのを防止することを特徴とするガラス基板の製造装置。

請求項4

ガラス原料を熔融して得られた熔融ガラスを攪拌する攪拌工程に用いられる攪拌装置であって、前記攪拌装置は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備え、前記攪拌機は、鉛直方向に配置される回転シャフトと、該回転シャフトの側周面に取り付けられた攪拌翼とを有し、前記攪拌機は、前記熔融ガラスの液面と前記攪拌槽の上部を覆う蓋との間に気相空間が設けられて、前記攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へ導かれる前記熔融ガラスを攪拌し、前記攪拌槽及び該撹拌槽の上部を覆う蓋の周囲は耐火材料で覆われ、該耐火材料の外側の雰囲気を加熱する加熱手段を有し、前記回転シャフトの上方は、前記蓋及びその上の耐火材料を貫通し、回転駆動手段に接続されており、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間には、間隙が設けられており、前記回転シャフトが貫通する前記耐火材料より上方に位置する前記回転シャフトに、前記回転シャフトと前記蓋及び耐火材料との間に存在する間隙をほぼ覆う大きさを有するフラップを設け、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて前記回転シャフトに白金異物として凝結付着し、該白金異物が前記攪拌槽内の熔融ガラスに混入するのを防止することを特徴とする攪拌装置。

技術分野

0001

本発明は、ガラス原料熔融して生成させた熔融ガラス成形することによりガラス基板を製造するガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌装置に関する。

背景技術

0002

ガラス基板は、一般的に、ガラス原料から熔融ガラスを生成させた後、熔融ガラスをガラス基板へと成形する工程を経て製造される。
上述のガラスの製造工程において、不均質な熔融ガラスは、ガラス基板等のガラス製品に生じる脈理の原因となる。したがって、このようなガラスの不均質性を改善するために、熔融ガラスを攪拌することが重要である。一般的に、熔融ガラスを攪拌するための攪拌装置は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋(カバー)と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備えている。攪拌機は、モータ等で回転するシャフトと、該シャフトの外周面溶接によって取り付けられる攪拌翼とを有している。シャフトは、上記蓋の一部を貫通している。かかる攪拌装置は、熔融ガラスが攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へと通過するときに、上述のシャフトに取り付けられた攪拌翼が熔融ガラスを攪拌混合する仕組みである。このように熔融ガラスを攪拌することにより、ガラス製品の脈理や縞等の欠陥を防止している。

0003

ところで、高温の熔融ガラスから品位の高いガラス基板を量産するためには、ガラス基板の欠陥の要因となる異物等が、ガラス基板を製造するいずれの装置からも熔融ガラスへ混入しないよう考慮することが望まれる。このため、ガラス基板の製造過程において熔融ガラスに接する部材の内壁は、その部材に接する熔融ガラスの温度、要求されるガラス基板の品質等に応じ、適切な材料により構成する必要がある。たとえば、上述の攪拌装置を構成する攪拌槽、撹拌機等の材料は、通常白金または白金合金等の白金族金属が用いられている。

0004

攪拌工程時に攪拌装置(攪拌槽)を加熱する温度は、成形するべきガラス基板の組成によって相違するが、1400℃を超える場合もある。
攪拌装置に上述の熔融ガラスを通過させて攪拌する際に、液位が上下するため、攪拌槽の蓋と熔融ガラスの液面との間に一定広さの気相空間を有するようにすることが必要である。

0005

攪拌槽内の気相空間には酸素が含まれており、また、攪拌槽は高温で加熱されるため、気相空間に接する白金または白金合金が揮発する。気相空間は、攪拌装置外部の雰囲気よりも高温であるため、白金または白金合金の揮発物を含有した気体は、例えば攪拌機のシャフトと攪拌槽の蓋との間に存在する隙間等を通ってより温度が低い上方に流れていく傾向がある。

0006

攪拌機のシャフトは、撹拌槽内の熔融ガラスの上部表面(液面)との距離が離れるにつれ温度が下がっていくため、攪拌槽の蓋や撹拌機のシャフトの温度がその揮発物の露点よりも低い場合、攪拌装置の雰囲気に含まれる白金等の揮発物が、上記蓋やシャフトの表面上に凝結することがある。
凝結した白金等の揮発物が、攪拌機のシャフトと攪拌槽の蓋との間に存在する隙間等から落下して、攪拌槽内の熔融ガラスに混入し、ガラス基板の品質の低下を招くおそれがあった。

0007

上述した問題を解決するために、攪拌槽(撹拌容器)の蓋の開口画成表面を加熱し、蓋に凝縮する揮発物を減少させる方法が知られている(特許文献1)。また、上方より落下する粒子や異物を受ける受け部等を設ける方法が知られている(特許文献2、特許文献3)

先行技術

0008

特開2012−41264号公報
特開2002−253942号公報
特開2010−126432号公報

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、上記特許文献1に開示された蓋の開口画成表面を加熱する方法は、加熱手段(加熱素子)と、撹拌機のシャフトと攪拌槽の蓋との間の環状間隙内の温度を検出する手段(熱電対)と、該検出手段によって検出された温度を使用して加熱手段に供給される電流の大きさを制御し、開口画成表面の温度を調節する手段を必要とするので、装置構成が複雑になる。また、上記攪拌槽を加熱する方法として、上記攪拌槽を直接加熱する方法と、攪拌槽の周囲を耐火煉瓦で覆い、その耐火煉瓦外部の雰囲気(加熱空間)を高温状態に加熱する方法(以下「間接加熱法」と呼ぶ。)が知られているが、後者の間接加熱法の場合には、撹拌槽の蓋部も高温状態になっているため、蓋部に揮発物が凝縮することは少なく、上記特許文献1に開示された方法を適用する技術的意義は低い。

0010

また、上記特許文献2に開示された上方より落下する異物を受ける鍔部(受け部)を設ける方法は、攪拌槽の蓋と熔融ガラスの液面との間の気相空間に鍔部を設置しているため、必然的に気相空間を大きくする必要があるが、気相空間が大きいと、気相空間と接する白金部材面積が大きくなる。しかし、白金の揮発は気相空間と接する白金部材の面積が大きいほど促進されるので、鍔部を設置するために気相空間を大きくすることは、かえって白金の揮発を促進することになり、凝縮する揮発物量を増加させてしまう。また、上記鍔部は、撹拌槽内の熔融ガラスの上面に近い位置にあるため、鍔部で受けた異物が落下して熔融ガラスに混入しないようにするためには、鍔部に捕捉した異物を撹拌装置の外部に排出するための排出手段が必要となり、装置構成が複雑になるという問題もある。

0011

また、上記特許文献3に開示された上方より落下する粒子を受ける受け部は、その底部が熔融ガラスの上面と接触するように設置されているので、受け部を構成する材料の熔融による汚染が懸念される。さらに、受け部で受けた粒子(揮発物)が、撹拌チャンバの内壁との間の間隙から熔融ガラスに混入する可能性が高いという問題もある。

0012

本発明は、上記従来の種々の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成で、揮発した白金の攪拌槽内での凝結を抑制し、なお且つ攪拌装置の上方で凝結した白金等の揮発物が撹拌装置内の熔融ガラスに混入するのを防止できるガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0013

本発明者は、簡単な構成で、揮発した白金の攪拌槽内での凝結を抑制し、なお且つ攪拌装置の上方で凝結した白金等の揮発物が撹拌装置内の熔融ガラスに混入するのを防止できるように以下の構成の発明を想到するに至った。

0014

(構成1の発明)
ガラス原料を熔融して熔融ガラスを得る熔融工程と、該熔融工程で得られた前記熔融ガラスを攪拌装置にて攪拌する攪拌工程と、該攪拌工程で攪拌された前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程と、を有するガラス基板の製造方法であって、前記攪拌装置は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備え、前記攪拌機は、鉛直方向に配置される回転シャフトと、該回転シャフトの側周面に取り付けられた攪拌翼とを有し、前記攪拌槽及び該撹拌槽の上部を覆う蓋の周囲は耐火材料で覆われ、該耐火材料の外側の雰囲気を加熱する加熱手段を有し、前記回転シャフトの上方は、前記蓋及びその上の耐火材料を貫通し、回転駆動手段に接続されており、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間には、間隙が設けられており、前記攪拌工程において、前記熔融ガラスは、前記熔融ガラスの液面と前記攪拌槽の上部を覆う蓋との間に気相空間が設けられて、前記攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へ導かれながら、前記撹拌機によって攪拌され、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて前記回転シャフトに白金異物として凝結付着し、前記回転シャフトが貫通する前記耐火材料より上方に位置する前記回転シャフトに、前記回転シャフトと前記蓋及び耐火材料との間に存在する間隙をほぼ覆う大きさを有するフラップを設け、前記攪拌装置の上方で発生した白金異物が前記攪拌槽内の熔融ガラスに混入するのを防止することを特徴とするガラス基板の製造方法である。

0015

(構成2)
前記加熱手段が加熱する雰囲気は、さらに第2の耐火材料で覆われ、前記回転シャフトの上方は、さらに前記第2の耐火材料を貫通し、前記回転シャフトと、前記第2の耐火材料との間には、第2の間隙が設けられており、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間の間隙を通じて、温度が低い上方に流れ、さらに前記回転シャフトと、前記第2の耐火材料との間の第2の間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて、この間に前記回転シャフトに白金異物として凝結付着することを特徴とする構成1に記載のガラス基板の製造方法である。

0016

(構成3)
ガラス原料を熔融して熔融ガラスを得る熔融部と、該熔融部で得られた前記熔融ガラスを攪拌する攪拌部と、該攪拌部で攪拌された前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形部と、を有するガラス基板の製造装置であって、前記攪拌部は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備え、前記攪拌機は、鉛直方向に配置される回転シャフトと、該回転シャフトの側周面に取り付けられた攪拌翼とを有し、前記攪拌槽及び該撹拌槽の上部を覆う蓋の周囲は耐火材料で覆われ、該耐火材料の外側の雰囲気を加熱する加熱手段を有し、前記回転シャフトの上方は、前記蓋及びその上の耐火材料を貫通し、回転駆動手段に接続されており、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間には、間隙が設けられており、前記攪拌機は、前記熔融ガラスの液面と前記攪拌槽の上部を覆う蓋との間に気相空間が設けられて、前記攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へ導かれる前記熔融ガラスを攪拌し、前記回転シャフトが貫通する前記耐火材料より上方に位置する前記回転シャフトに、前記回転シャフトと前記蓋及び耐火材料との間に存在する間隙をほぼ覆う大きさを有するフラップを設け、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて前記回転シャフトに白金異物として凝結付着し、該白金異物が前記攪拌槽内の熔融ガラスに混入するのを防止することを特徴とするガラス基板の製造装置である。

0017

(構成4)
ガラス原料を熔融して得られた熔融ガラスを攪拌する攪拌工程に用いられる攪拌装置であって、前記攪拌装置は、攪拌槽と、該攪拌槽の上部を覆う蓋と、該攪拌槽の内部に配置される攪拌機とを備え、前記攪拌機は、鉛直方向に配置される回転シャフトと、該回転シャフトの側周面に取り付けられた攪拌翼とを有し、前記攪拌機は、前記熔融ガラスの液面と前記攪拌槽の上部を覆う蓋との間に気相空間が設けられて、前記攪拌槽の内部を上方から下方へ、または、下方から上方へ導かれる前記熔融ガラスを攪拌し、前記攪拌槽及び該撹拌槽の上部を覆う蓋の周囲は耐火材料で覆われ、該耐火材料の外側の雰囲気を加熱する加熱手段を有し、前記回転シャフトの上方は、前記蓋及びその上の耐火材料を貫通し、回転駆動手段に接続されており、前記回転シャフトと、前記蓋およびその上の耐火材料との間には、間隙が設けられており、前記回転シャフトが貫通する前記耐火材料より上方に位置する前記回転シャフトに、前記回転シャフトと前記蓋及び耐火材料との間に存在する間隙をほぼ覆う大きさを有するフラップを設け、前記気相空間において揮発した白金揮発物を含む気体が、前記間隙を通じて、より温度が低い上方に流れて前記回転シャフトに白金異物として凝結付着し、該白金異物が前記攪拌槽内の熔融ガラスに混入するのを防止することを特徴とする攪拌装置である。

発明の効果

0018

本発明によれば、熔融工程で得られた熔融ガラスを攪拌装置にて攪拌する攪拌工程において、間接加熱法を適用するとともに、回転シャフトが貫通する耐火材料より上方に位置する回転シャフトに、回転シャフトと蓋及び耐火材料との間に存在する間隙をほぼ覆う大きさを有するフラップを設けることにより、簡単な構成で、揮発した白金の攪拌槽内での凝結を抑制し、なお且つ攪拌装置の上方で凝結した白金等の揮発物が撹拌装置内の熔融ガラスに混入するのを防止できるガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明のガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。
本発明における熔解工程乃至切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。
本発明における攪拌装置の一実施の形態を示す縦断面図である。

実施例

0020

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(ガラス基板の製造方法の全体概要
図1は、本発明の実施形態であるガラス基板の製造方法のフローを示す図である。
ガラス基板の製造方法は、熔解工程(ST1)と、清澄工程(ST2)と、均質化工程(ST3)と、供給工程(ST4)と、成形工程(ST5)と、冷却工程(ST6)と、切断工程(ST7)と、を主に有する。また、ガラス基板の製造方法は、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等の他の工程を有する。梱包工程で積層された複数のガラス板は、納入先業者(顧客)に搬送される。

0021

図2は、熔解工程(ST1)〜切断工程(ST7)を行う装置を模式的に示す図である。当該装置は、図2に示すように、熔解装置100と、成形装置200と、切断装置300とを主に有する。熔解装置100は、熔解槽101と、清澄槽102と、攪拌槽103と、第1配管104と、第2配管105と、第3配管106とを有する。上記攪拌槽103を含む攪拌装置については後述する。

0022

熔解工程(ST1)では、熔解槽101内に供給されたガラス原料を、図示されない火焔及び電気ヒータで加熱して熔解することで熔融ガラスMGを得る。清澄工程(ST2)は、清澄槽102において行われ、熔解槽101から第1配管104を通って供給された清澄槽102内の熔融ガラスMGを加熱することにより、熔融ガラスMG中に含まれる酸素やSO2の気泡が、清澄剤酸化還元反応により放出されたO2に吸収されて成長し液面に浮上して放出される、あるいは、気泡中のガス成分が熔融ガラスMG中に吸収されて、気泡が消滅する。

0023

均質化工程(ST3)では、清澄槽102から第2配管105を通って供給された攪拌槽103内の熔融ガラスMGを、攪拌機107を用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。
供給工程(ST4)では、熔融ガラスMGが、攪拌槽103から第3配管106を通って成形装置200に供給される。

0024

成形装置200では、成形工程(ST5)及び冷却工程(ST6)が行われる。
成形工程(ST5)では、熔融ガラスMGをシートガラスSGに成形し、シートガラスSGの流れを作る。例えば成形体210を用いたオーバーフローダウンドロー法を用いる。この場合、シートガラスSGの流れ方向は、鉛直下方となる。冷却工程(ST6)では、成形されて流れるシートガラスSGが所望の厚さになり、冷却に起因する反り及び歪が生じないように冷却される。

0025

切断工程(ST7)では、切断装置300において、成形装置200から供給されたシートガラスSGが所定の長さに切断されることで、板状のガラス基板を得る。
この後、ガラス基板の端面の研削・研磨が行われた後、ガラス基板の洗浄が行われ、さらに、気泡や脈理等の異常欠陥の有無が検査された後、検査合格品のガラス基板が最終製品として梱包される。

0026

本実施形態において製造されるガラス基板は、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板有機ELディスプレイ用ガラス基板、カバーガラスに好適に用いられる。また、このガラス基板は、その他、携帯端末機器などのディスプレイ筐体用のカバーガラス、タッチパネル板、太陽電池のガラス基板やカバーガラスとしても用いることができる。特に、ポリシリコンTFTを用いた液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。

0027

また、ガラス基板の厚さは、例えば0.1mm〜1.5mmである。好ましくは0.1〜1.2mm、より好ましくは0.3〜1.0mm、さらにより好ましくは0.3〜0.8mm、特に好ましくは0.3〜0.5mmである。
さらに、ガラス基板の幅方向の長さは、例えば500mm〜3500mmであり、1000mm〜3500mmであることが好ましく、2000mm〜3500mmであることがより好ましい。一方、ガラス基板の縦方向の長さも、例えば500mm〜3500mmであり、1000mm〜3500mmであることが好ましく、2000mm〜3500mmであることがより好ましい。

0028

(ガラス基板の組成)
ガラス基板に用いるガラスは、例えば、ボロシリケートガラスアルミノシリケートガラスアルミノボロシリケートガラス、ソーダライムガラスアルカリシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラスアルカリアルミノゲルマネイトガラスなどを適用することができる。なお、本発明に適用できるガラスは上記に限定されるものではない。

0029

ガラス基板のガラス組成は例えば以下のものを挙げることができる。以下示す組成の含有率表示は、質量%である。
SiO2:50〜70%、
Al2O3:0〜25%、
B2O3:1〜15%、
MgO:0〜10%、
CaO:0〜20%、
SrO:0〜20%、
BaO:0〜10%、
RO:5〜30%(ただし、RはMg、Ca、Sr及びBaの合量)、
を含有する無アルカリガラスであることが、好ましい。

0030

なお、上記のガラス組成例では無アルカリガラスとしたが、ガラス基板はアルカリ金属を微量含んだアルカリ微量含有ガラスであってもよい。アルカリ金属を含有させる場合、R'2Oの合計が0.10%以上0.5%以下、好ましくは0.20%以上0.5%以下 (ただし、R'はLi、Na及びKから選ばれる少なくとも1種であり、ガラス基板Gが含有するものである)含むことが好ましい。勿論、R’2Oの合計が0.10%未満であってもよい。また、ガラスの熔解を容易にするために、比抵抗を低下させるという観点から、ガラス中の酸化鉄含有量が0.01〜0.2%(好ましくは0.01〜0.08%)であることがさらに好ましい。また、清澄剤として添加される酸化錫の含有量が0.01〜1%(好ましくは0.01〜0.5%)であることがさらに好ましい。

0031

(本発明の実施の形態の説明)
本発明は、ガラス原料を熔融して熔融ガラスを得る熔融工程(上述の熔解工程)と、該熔融工程で得られた前記熔融ガラスを攪拌装置にて攪拌する攪拌工程(上述の均質化工程)と、該攪拌工程で攪拌された前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程と、を有するガラス基板の製造方法である。

0032

図3は、本発明における攪拌装置の一実施の形態を示す縦断面図である。
上記攪拌装置120は、攪拌槽103と、該攪拌槽103の上部を覆う蓋110と、該攪拌槽103の内部に配置された攪拌機107とを備える。前記攪拌機107は、鉛直方向に配置される回転シャフト108と、該回転シャフト108の下方の側周面に取り付けられた攪拌翼109とを有する。前述したように、前記攪拌槽103には、第2配管105及び第3配管106が接続されており、清澄槽102から第2配管105を通って攪拌槽103内に供給された熔融ガラスMGは、攪拌機107を用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化が行われ、均質化された熔融ガラスMGは、攪拌槽103から第3配管106を通って成形装置200に供給される。
なお、前述の図2では、上記攪拌槽103と攪拌機107のみが図示されているが、詳細な構成は図3に示すとおりである。

0033

前記攪拌槽103及び該撹拌槽103の上部を覆う蓋110の周囲は第1の耐火材料111で覆われている。そして、該第1の耐火材料111の外側の雰囲気(加熱空間112)を加熱する加熱手段(図示してない)を有している。つまり、本発明では、前記攪拌槽103を加熱する方法として間接加熱法を採用している。前記加熱手段が加熱する加熱空間112は、さらに第2の耐火材料113で覆われている。上記第1の耐火材料111および第2の耐火材料113は、耐火レンガ耐火断熱レンガ、あるいはファイバー系断熱材等の耐火物である。

0034

また、前記回転シャフト108の上方は、前記蓋110及びその上の第1の耐火材料111を貫通し、さらに前記第2の耐火材料113を貫通し、回転駆動手段(図示していない)に接続されている。なお、前記回転シャフト108と、前記蓋110およびその上の第1の耐火材料111との間には、第1の間隙115が設けられており、また前記回転シャフト108と、前記第2の耐火材料113との間には、第2の間隙116が設けられている。

0035

そして、前記回転シャフト108が貫通する前記第1の耐火材料111より上方に位置する前記回転シャフト108に、前記回転シャフト108と前記蓋110及び第1の耐火材料111との間に存在する第1の間隙115をほぼ覆う大きさを有するフラップ117を設けている。本実施の形態においては、前記第1の耐火材料111より上方の加熱空間112に位置する前記回転シャフト108に上記フラップ117を設けている。
なお、上記の攪拌装置120を構成する攪拌槽103、撹拌機107(回転シャフト108、攪拌翼109)等の材料は、白金または白金合金等の白金族金属が用いられるが、上記フラップ117についても、同様の白金族金属を用いるのが好適である。

0036

上述の攪拌装置120を用いる攪拌工程において、前記清澄槽102から第2配管105を通って攪拌槽103内に供給された熔融ガラスMGは、前記攪拌槽103の内部を上方から下方へ導かれながら、前記撹拌機107によって攪拌され、ガラス成分が均質化された熔融ガラスMGは、攪拌槽103から第3配管106を通って成形装置200に供給される。なお、上記攪拌装置120に熔融ガラスMGを通過させて攪拌する際に、液面の位置が多少は上下するため、攪拌槽103の上部を覆う蓋110と熔融ガラスMGの液面との間に一定広さの気相空間114を有するように攪拌槽103と配管105との位置関係が調節される。また、本実施の形態では、攪拌槽103内に供給された熔融ガラスMGは、攪拌槽103の内部を上方から下方へ導かれるように構成されているが、これに限らず、攪拌槽103の内部を下方から上方へ導かれるように構成されてもよい。

0037

このような攪拌工程において、上記のとおり、熔融ガラスMGを通過させて攪拌する際に、液位が上下するため、攪拌槽103の蓋110と熔融ガラスMGの液面との間に一定広さの気相空間114を有しているが、この気相空間114には酸素が含まれており、また、攪拌槽103は高温で加熱されるため、気相空間114に接する白金または白金合金等(攪拌槽103および攪拌機107の材料)が揮発する。気相空間114において揮発した白金揮発物を含む気体は、攪拌機107の回転シャフト108と攪拌槽103の蓋110との間に存在する間隙115を通って上方に流れていく。

0038

本実施の形態では、前記攪拌槽103及び該撹拌槽103の蓋110の周囲を覆う第1の耐火材料111の外側の雰囲気(加熱空間112)を加熱する間接加熱法を採用しているため、気相空間114内において雰囲気温度差は殆ど生じない。それゆえ、気相空間114と接する攪拌槽103の蓋110の下面や、攪拌槽103の内壁等に白金揮発物が凝結付着することはない。また、白金等の揮発は、気相空間114と白金部材との接触面積が大きくなるほど促進されるが、本実施の形態では、攪拌槽103内の熔融ガラスMGの液面の上下に不都合がない程度の気相空間を設ければよいので、気相空間114を必要最小限に小さくすることができ、白金等の揮発自体を少なくすることが可能である。

0039

上記間隙115を通って上方の加熱空間112内に流入した白金揮発物を含む気体は、さらに回転シャフト108と第2の耐火材料113との間に存在する間隙116を通って上方に流れていく。上述のように、加熱空間112を加熱しているため、この加熱空間112内において雰囲気温度の低下はなく、白金揮発物の凝縮等は生じ難いが、白金揮発物を含む気体が、上記間隙116を通って上方に流れていく過程において、雰囲気温度が下がり、例えばその温度が低下する位置における撹拌機107の回転シャフト108や上記間隙116の内壁の温度がその揮発物の露点よりも低い場合、雰囲気に含まれる白金等の揮発物が、上記回転シャフト108や上記間隙116の内壁の表面上に凝結付着する。白金の蒸気圧飽和蒸気圧を超える温度になると析出する。
ここで、具体例を挙げる。上記攪拌工程において、例えば上記加熱空間112の雰囲気温度を1250℃〜1480℃位に加熱した場合、このときの攪拌層103内の熔融ガラスMGのガラス温度は、1400℃〜1500℃位である。このとき、図3の攪拌装置における間隙116の上部出口近傍の回転シャフト108表面に白金揮発物が凝結付着していることが確認できた。
このようにして上記回転シャフト108や上記間隙116の内壁の表面上に凝結付着した白金等の揮発物は、上記間隙116等から上記加熱空間112内に落下することがある。

0040

本実施の形態においては、前記のとおり、前記第1の耐火材料111より上方の加熱空間112に位置する前記回転シャフト108に、前記回転シャフト108と前記蓋110及び第1の耐火材料111との間に存在する第1の間隙115をほぼ覆う大きさを有するフラップ117を設けているため、凝結した白金揮発物が上記間隙116等から上記加熱空間112内に落下しても上記フラップ117上に落下する。従って、この白金揮発物が、さらに回転シャフト108と第1の耐火材料111及び攪拌槽103の蓋110との間に存在する間隙115から落下して、攪拌槽103内の熔融ガラスMGに混入する不具合を防止することができる。

0041

以上説明したとおり、本発明の実施の形態によれば、熔融ガラスを攪拌装置にて攪拌する攪拌工程において、揮発した白金等の攪拌槽内での凝結を抑制できるとともに、攪拌装置の上方で凝結した白金等の揮発物が撹拌装置内の熔融ガラスに混入するのを防止することができ、しかも簡単な構成でこれらの効果を奏することが可能である。

0042

以上、本発明のガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

0043

100熔解装置
101熔解槽
102清澄槽
103攪拌槽
104 第1配管
105 第2配管
106 第3配管
107攪拌機
108回転シャフト
109攪拌翼
110 蓋
111 第1の耐火材料
112加熱空間
113 第2の耐火材料
114気相空間
115,116間隙
117フラップ
120攪拌装置
200成形装置
210成形体
300 切断装置

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