(57)【要約】  ガラス基板の製造方法は、白金または白金合金からなる外周壁が加熱される管に、熔融ガラスを流しながら清澄する清澄工程を含む。前記清澄工程は、前記熔融ガラス中の気泡を熔融ガラスの液面から前記管内の気相に向けて放出させる脱泡工程を含む。前記脱泡工程では、前記熔融ガラスを攪拌することにより、前記熔融ガラスの前記管の径方向に沿った温度分布を均一化させる。
2012132472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の製造方法であって、
白金または白金合金からなる外周壁が加熱される管に、熔融ガラスを流しながら清澄する清澄工程を含み、
前記清澄工程は、前記熔融ガラス中の気泡を熔融ガラスの液面から前記管内の気相に向けて放出させる脱泡工程を含み、
前記脱泡工程では、前記熔融ガラスを攪拌することにより、前記熔融ガラスの前記管の径方向に沿った温度分布を均一化させる、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記管内の前記熔融ガラスの入り口から、前記熔融ガラスの加熱により形成される最高温度近傍までの区間の少なくとも一部分で、前記熔融ガラスを攪拌する、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記管は、段階的にあるいは連続的に拡径した拡大管を含み、
前記脱泡工程は、前記拡大管で行われる、請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記熔融ガラスには、清澄剤として、ＳｎＯ2を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
前記製造されるガラス基板は、１０２．５［ｐｏｉｓｅ］の粘度に対応する温度が１５００℃以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項６】
前記脱泡工程において攪拌される前記熔融ガラスの粘度は、１２０〜４００［ｐｏｉｓｅ］である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項７】
前記管内の上方に気相の空間を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項８】
製造される前記ガラス基板は、無アルカリガラスあるいはアルカリ微量含有ガラスで構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項９】
前記熔融ガラスの攪拌は、前記管に固定された板部材によって構成された静的攪拌手段を用いて行われる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１０】
前記静的攪拌手段は、前記管内の熔融ガラスの流路断面を規制するように設けられた板部材である、請求項９に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１１】
前記静的攪拌手段は、前記管内の熔融ガラスの流路断面を規制するように、前記管内の流路方向の異なる位置に設けられた複数の板部材で構成され、隣接する板部材の組のうち少なくとも１つの組では、前記流路断面の規制する部分がお互いに異なっている、請求項１０に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１２】
前記熔融ガラスの攪拌は、動的攪拌手段を用いて行われる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１３】
前記清澄工程は、さらに、前記脱泡工程後、熔融ガラス中の気泡を前記熔融ガラスに吸収させる吸収工程を含み、
前記吸収工程では、前記熔融ガラスが攪拌される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板を製造するガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤという）に用いるガラス基板は、例えば、厚さが０．５〜０．７ｍｍで、サイズが３００×４００ｍｍ〜２８５０〜×３０５０ｍｍのものが主流である。【０００３】
ＦＰＤ用ガラス基板の製造方法として、オーバーフローダウンドロー法が知られている。オーバーフローダウンドロー法は、成形炉において、熔融ガラスの成形体の上部から溢れさせることにより板状ガラスに成形し、成形された板状ガラスを徐冷し、切断する。その後、切断された板状ガラスは、さらに、顧客の仕様に合わせて所定のサイズに切断され、洗浄、端面研磨などが行われ、出荷される。【０００４】
ＦＰＤ用ガラス基板のうち、特に液晶表示装置用ガラス基板は、その表面に半導体素子が形成されるため、アルカリ金属成分を全く含有しないか、または、含まれていても半導体素子等に影響を及ぼさない程度の微量であることが好ましい。
また、ガラス基板中に泡が存在すると表示欠点の原因となるため、泡が存在するガラス基板は、ＦＰＤ用ガラス基板として用いることはできない。このため、泡がガラス基板に残存しないことが求められている。ガラス基板の製造において、熔融ガラスの泡を取り除くことを清澄といい、この清澄では、Ａｓ2Ｏ3などの清澄剤の酸化還元反応により、泡が取り除かれる。より具体的には、粗熔解した熔融ガラスの温度をさらに上げて、清澄剤を機能させ泡を浮上脱泡させ、その後、温度を下げることにより、脱泡しきれず残った小泡をガラス内に溶解吸収させる。清澄剤としては、Ａｓ2Ｏ3の他、近年の環境負荷の観点から、Ａｓ2Ｏ3に代わって、ＳｎＯ2やＦｅ2Ｏ3などが用いられている。上述したように、アルカリ金属成分を全く含有しないか、微量であるガラス基板の場合、ソーダライムガラスなどのアルカリ金属を多量に含有したガラス基板に比べて、高温粘性が高く、製造中の熔融ガラスから泡が抜けにくいため、より高い清澄効果が必要となる。【０００５】
一方、白金または白金合金で構成される管の清澄槽に電流を流すことにより清澄槽を加熱し（通電加熱）、この加熱された清澄槽に熔融ガラスを流通させることにより、熔融ガラスの温度を上昇させ、清澄を行う技術が知られている。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１１−５０２９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
白金または白金合金の管で構成された清澄槽を加熱して熔融ガラスの温度を上げるとき、溶融ガラスの温度が均一に加熱されない場合がある。例えば、図５に示すように、管を通過する熔融ガラスのうち、管路の中心付近を流れる熔融ガラスの流速は、壁面抵抗が大きい管の壁面近傍を流れる熔融ガラスの流速に比べて速いので、さらには、加熱する管の壁面から遠いので、管路の中心付近を流れる溶融ガラスは、管の壁面近傍を流れる熔融ガラスの温度に比べて低くなり、清澄に必要な温度まで上がりきらず、清澄が不十分となってしまうという問題がある。この問題は、白金または白金合金の管で構成された清澄槽に電流を流す場合に発生する問題でもある。
また、管の中心付近の温度を上げるために、白金あるいは白金合金からなる清澄槽の加熱量を増やすと、白金あるいは白金合金の揮発を促進してしまい、清澄槽の寿命を短くするという問題がある。特に、近年、環境負荷の観点から、Ａｓ2Ｏ3に代わって、ＳｎＯ2が清澄剤として用いられる場合、Ａｓ2Ｏ3よりも熔融ガラスを高温にするため、ますます白金あるいは白金合金の揮発が問題となっている。このため、白金あるいは白金合金で構成される管に対して過剰な加熱をすることは好ましくい状況にある。【０００８】
また、清澄槽では、泡が浮上しやすい粘度とすることにより脱泡が促進されるが、例えば液晶表示装置用ガラス基板などで好適に用いられる無アルカリガラスでは、高温粘性が高く、熔融ガラスの温度をアルカリガラスに比べて高温にする必要があるため、ますます白金あるいは白金合金の揮発が問題となる。このため、白金あるいは白金合金で構成される管に対して過剰な加熱をすることは好ましくない状況にある。【０００９】
そこで、本発明は、熔融ガラスの清澄において、従来に比べて、清澄槽の管を構成する白金あるいは白金合金の揮発を防止しつつ、熔融ガラスの清澄効果を高めることができるガラス基板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】
【００１０】
本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
白金または白金合金からなる外周壁が加熱される管に、熔融ガラスを流しながら清澄する清澄工程を含む。
前記清澄工程は、前記熔融ガラス中の気泡を熔融ガラスの液面から前記管内の気相に向けて放出させる脱泡工程を含む。
前記脱泡工程では、前記熔融ガラスを攪拌することにより、前記熔融ガラスの前記管の径方向に沿った温度分布を均一化させる。
【発明の効果】
【００１１】
上記形態のガラス基板の製造方法では、熔融ガラスの清澄において白金あるいは白金合金の揮発を防止しつつ、熔融ガラスの清澄効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のガラス基板の製造方法の工程図である。
【図２】図１に示す熔解工程〜切断工程を行う装置を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）は、図１に示す清澄工程を行う清澄槽を主に示す図であり、（ｂ）は、清澄槽の外周壁の温度を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、清澄槽に用いる板材を説明する図である。
【図５】従来の清澄槽における熔融ガラスの流速と温度を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）に示す板材と異なる形態の板材の例を示す図である。
【図７】図４（ａ）〜（ｃ）に示す板材で構成された攪拌手段と異なる形態の攪拌手段の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態のガラス板の製造方法について説明する。
【００１４】
（ガラス基板の製造方法の全体概要）
図１は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程図である。
ガラス板の製造方法は、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、徐冷工程（ＳＴ６）と、切断工程（ＳＴ７）と、を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス基板は、納入先の業者に搬送される。
【００１５】
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、主に熔解装置２００と、成形装置３００と、切断装置４００と、を有する。熔解装置２００は、熔解槽２０１と、清澄槽２０２と、攪拌槽２０３と、ガラス供給管２０４，２０５，２０６と、を主に有する。なお、熔解槽２０１以降、成形装置３００までの各槽間を接続するガラス供給管２０４，２０５，２０６および清澄槽２０２と攪拌槽２０３は、白金あるいは白金ロジウム合金等の白金合金による金属管により構成されている。
【００１６】
熔解工程（ＳＴ１）では、例えばＳｎＯ2等の清澄剤が添加されて熔解槽２０１内に供給されたガラス原料を、図示されない火焔および電気ヒータで加熱して熔解することで溶融ガラスを得る。具体的には、図示されない原料投入装置を用いてガラス原料Ｍは溶融ガラスＧの液面に供給される。ガラス原料は、火炎で高温となった気相により加熱されて徐々に熔解し、溶融ガラスＭＧ中に溶ける。溶融ガラスＭＧは、電気ヒータによる通電加熱で昇温される。
清澄工程（ＳＴ２）は、少なくともガラス供給管２０４、清澄槽２０２およびガラス供給管２０５において行われる。清澄工程では、清澄槽２０２内の溶融ガラスＭＧが昇温されることにより、溶融ガラスＭＧ中に含まれるＯ2、ＣＯ2あるいはＳＯ2を含んだ泡が、例えばＳｎＯ2等の清澄剤の還元反応により生じたＯ2を吸収して成長し、溶融ガラスＭＧの液面に浮上して放出される（脱泡工程）。また、清澄工程では、脱泡後、溶融ガラスＭＧの温度を低下させることにより、例えばＳｎＯ2等の清澄剤の還元反応により得られたＳｎＯ等の清澄剤が酸化反応をすることにより、溶融ガラスＭＧに残存する泡中のＯ2等のガス成分が溶融ガラスＭＧ中に吸収されて、泡が消滅する（吸収工程）。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、溶融ガラスＭＧの温度を制御することにより行われる。溶融ガラスＭＧの温度は、ガラス供給管２０４に設けられた図示されないヒータ電極と、清澄槽２０２に設けられた後述するヒータ電極２０２ａ（図３参照）との間で電流を流し、さらに、ヒータ電極２０２ａと、ヒータ電極２０２ａに比べて溶融ガラスＭＧの下流側の清澄槽２０２に設けられたヒータ電極２０２ｂ（図３（ａ）参照）との間に電流を流すことにより、清澄槽２０２を加熱して溶融ガラスＭＧが昇温される。さらに、ヒータ電極２０２ｂと、ヒータ電極２０２ｂに比べて溶融ガラスＭＧの下流側の清澄槽２０２に設けられたヒータ電極２０２ｃ（図３参照）との間に電流を流すことにより、清澄槽２０２を加熱しながら溶融ガラスＭＧが降温される。この通電加熱は３つの領域の通電加熱による温度制御に限定されず、１つまたは２つの領域の通電加熱を行って、溶融ガラスＭＧの温度制御を行うこともできる。清澄槽２０２における清澄工程についての詳細は後述する。
【００１７】
均質化工程（ＳＴ３）では、ガラス供給管２０５を通って供給された攪拌槽２０３内の溶融ガラスＭＧを、スターラ２０３ａ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。攪拌槽２０３は、１つのスターラ２０３ａを用いて溶融ガラスＭＧを攪拌するが、２つ以上のスターラ２０３ａを用いて溶融ガラスＭＧを攪拌することもできる。
供給工程（ＳＴ４）では、ガラス供給管２０６を通して溶融ガラスＭＧが成形装置３００に供給される。
【００１８】
成形装置３００では、成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。
成形工程（ＳＴ５）では、溶融ガラスＭＧをシート状ガラスＧに成形し、シート状ガラスＧの流れを作る。本実施形態は、後述する成形体３１０を用いたオーバーフローダウンドロー法を用いる。徐冷工程（ＳＴ６）では、成形されて流れるシート状ガラスＧが所望の厚さになり、内部歪が生じないように冷却される。
切断工程（ＳＴ７）では、切断装置４００において、成形装置３００から供給されたシート状ガラスＧを所定の長さに切断することで、板状のガラス基板を得る。切断されたガラス基板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作製される。この後、ガラス基板の端面の研削、研磨およびガラス基板の洗浄が行われ、さらに、泡や脈理等の欠点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。
【００１９】
（清澄工程）
上述したように、清澄工程（ＳＴ２）の脱泡工程および吸収工程は、少なくともガラス供給管２０４、清澄槽２０２およびガラス供給管２０５において行われる。脱泡工程は、主に、供給管２０４および清澄槽２０２の前半で行われる。また、吸収工程は、主に清澄槽２０２の後半で行われる。なお、脱泡工程は、清澄槽２０２の後半で行われることもある。この場合吸収工程は、清澄槽２０２の後半あるいはそれ以降の供給管２０５で行われる。
【００２０】
以降、清澄工程を、脱泡工程から説明する。
熔解槽２０１からガラス供給管２０４に供給される熔融ガラスＭＧは、ガラス供給管２０４および清澄槽２０２の前半では、ＳｎＯ2等の清澄剤の酸素の放出反応が促進されるように、かつ、清澄槽２０２の前半において泡が浮上しやすい粘度（好ましくは、１２０［ｐｏｉｓｅ］〜４００［ｐｏｉｓｅ］：１ｐｏｉｓｅ＝０．１Ｐａ・秒）となるように、清澄槽２０２に供給される前に加熱される。例えば、無アルカリガラスやアルカリを微量しか含まないアルカリ微量含有ガラス（高温粘性ガラス）、例えば１０2.5［ｐｏｉｓｅ］の粘度に相当する温度が１５００℃以上であるガラスの場合、例えば１５８０℃〜１６２０℃、より好ましくは１，６００℃〜１６２０℃でガラス供給管２０４に供給され、清澄槽２０２の入り口で例えば１６１０℃〜１６５０℃、より好ましくは１６３０℃〜１６５０℃となるように加熱される。さらに、清澄槽２０２において、後述するヒータ電極２０２ａと、ヒータ電極２０２ｂとの間に電流を流すことにより、清澄槽２０２を加熱して溶融ガラスＭＧが例えば１６７０℃〜１７１０℃、好ましくは１６９０℃〜１７１０℃まで昇温される。つまり、清澄槽２０２の温度を、清澄槽２０２を構成する金属管の白金あるいは白金合金の耐熱温度近傍まで上げる必要がある。
つまり、脱泡工程では、熔融ガラスＭＧを加熱するために、一定以上の長さの管が必要となる。また、清澄槽２０２の内径は、ガラス供給管２０４の内径よりも大きく、熔融ガラスＭＧの液面と管との間に気相空間を有するように構成される。このような構成にすることにより、ガラス供給管２０４で開始された脱泡が、清澄槽２０２で泡が浮上しやすい粘度となったときに急激に放出することができ、効果的な清澄効果を促進することができる。ここで、清澄槽２０２の管は、上述したように内径が大きいため、管の径方向の温度分布が不均一になり易い。なお、この問題は、内径が比較的小さなガラス供給管２０４では生じ難い。
【００２１】
次に、吸収工程を説明する。
吸収工程では、ヒータ電極２０２ｂと、ヒータ電極２０２ｃ（図３参照）との間に電流を流すことにより、清澄槽２０２を加熱しながら溶融ガラスＭＧが降温され、清澄剤としてＳｎＯ2を用いた場合、ＳｎＯ2の還元反応により得られたＳｎＯが酸化反応をすることにより、溶融ガラスＭＧに残存する泡中のＯ2等のガス成分が溶融ガラスＭＧ中に吸収されて、泡が消滅する。
【００２２】
（清澄槽）
図３（ａ）は、上述した清澄工程を主に行う清澄槽２０２の構成を具体的に示す図である。清澄槽２０２は、具体的には、ヒータ電極２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃと、金属管２０２ｄと、を有する。金属管２０２ｄは、白金または白金合金製の管となっている。金属管２０２ｄの管路を流路として、熔融ガラスＭＧは金属管２０２ｄの内部を流れる。ヒータ電極２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃは、金属管２０２ｄの外周壁面から金属管２０２ｄに電流を流し、金属管２０２ｄの抵抗によって生じるジュール熱を用いて金属管２０２ｄを加熱して熔融ガラスＭＧの温度を所定の温度に上げて熔融ガラスＭＧ中の清澄剤を用いて熔融ガラスＭＧの脱泡を行う。すなわち、金属管２０２ｄは、白金または白金合金の外周壁からなり、この外周壁が加熱される。
【００２３】
ヒータ電極２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃは、金属管２０２ｄの長手方向であるＸ方向の上流側から順番にヒータ電極２０２ａ、ヒータ電極２０２ｂ、ヒータ電極２０２ｃが順番に設けられ、ヒータ電極２０２ａ及びヒータ電極２０２ｃは、金属管２０２ｄの両端に位置する。ヒータ電極２０２ｂは、ヒータ電極２０２ａとヒータ電極２０２ｃとの間の略中間に位置する。すなわち、ヒータ電極２０２ａとヒータ電極２０２ｂとの間の領域が第１の加熱領域となり、ヒータ電極２０２ｂとヒータ電極２０２ｃとの間の領域が第２の加熱領域となる。
本実施形態では、３つのヒータ電極２０２ａ〜２０２ｃが設けられるが、２つのヒータ電極であってもよい。すなわち、金属管２０２ｄを加熱する領域は１つであってもよい。
【００２４】
さらに、金属管２０２ｄの内部では、熔融ガラスＭＧが金属管２０２ｄの流路断面全体を流れるわけでなく、上方に気相の空間が設けられる。熔融ガラスＭＧの脱泡すべき泡を、熔融ガラスＭＧの液表面で破泡させて泡中のガス成分を大気に放出させるために、金属管２０２ｄの上部には、金属管２０２ｄの気相からガス成分を大気に放出するための図示されないガス排気孔が設けられている。
【００２５】
金属管２０２ｄは、円筒状の形状であることが好ましい。金属管２０２ｄの厚さは、例えば１ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。金属管２０２ｄの内径は、ガラス供給管２０４，２０５の内径よりも大きく、ガラス供給管２０４，２０５の内径の３０％以上大きいことが好ましく、４０％以上大きいことがより好ましい。金属管２０２ｄの内径は、例えば３００ｍｍ以上である。金属管２０２ｄの内径を例えば３００ｍｍ以上の内径とすることにより、金属管２０２ｄ内を流れる熔融ガラスＭＧの流速が低下して熔融ガラスＭＧが金属管２０２ｄを滞在する時間を長くすることができ、熔融ガラスＭＧの清澄を効率よく行うことができる。
【００２６】
清澄槽２０２では、ヒータ電極２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃに電流を流すことにより、熔融ガラスＭＧの温度を図３（ｂ）に示すようなＸ方向に沿った分布にする。熔解槽２０１から送られる熔融ガラスＭＧは、ガラス供給管２０４で加熱されて徐々に昇温され、さらに、ヒータ電極２０２ａとヒータ電極２０２ｂとの間では、熔融ガラスＭＧの温度が最大となるように熔融ガラスＭＧは加熱され、ヒータ電極２０２ｂとヒータ電極２０２ｃとの間では、熔融ガラスＭＧの温度が徐々に低下するように熔融ガラスＭＧは加熱される。すなわち、ヒータ電極２０２ａとヒータ電極２０２ｂとの間の領域では、熔融ガラスＭＧに含まれる清澄剤、例えばＳｎＯ2（酸化錫）の還元作用により、例えばＳｎＯ2が酸素を放出するように、熔融ガラスＭＧは昇温される。一方、ヒータ電極２０２ｂとヒータ電極２０２ｃとの間の領域では、熔融ガラスＭＧに含まれる清澄剤、例えばＳｎＯ（ＳｎＯ2が還元された清澄剤）の酸化作用によりＳｎＯが酸素を吸収するように、熔融ガラスＭＧは降温される。さらに、熔融ガラスＭＧは、ガラス供給管２０５において、徐々に降温される。
【００２７】
図４（ａ）は、清澄槽２０２の金属管２０２ｄをＸ方向に切断した断面図である。金属管２０２ｄは、熔融ガラスＭＧの流路となる金属管２０２ｄの内壁面に、Ｘ方向に直交する壁となる板材２０２ｅ，２０２ｆが交互に複数設けられている。板材２０２ｅ，２０２ｆは、金属管２０２ｄ内に、金属管２０２ｄに固定された白金又は白金合金等の材質からなる部材によって構成された静的攪拌手段である。すなわち、板材２０２ｅ，２０２ｆは金属管２０２ｄ内を流れる熔融ガラスＭＧを攪拌することにより、熔融ガラスＭＧの管の径方向に沿った温度分布を均一化させる。ここで、熔融ガラスＭＧの径方向に沿った温度の均一化とは、温度分布における温度差が２０℃以内、より好ましくは１０℃以内であることを言い、さらに好ましくは、５℃以内であることをいう。
【００２８】
板材２０２ｅ，２００ｆは、金属管２０２ｄのＸ方向に垂直な断面積が金属管２０２ｄのＸ方向に垂直な断面積の３分の１以上３分の２以下になるように、すなわち、熔融ガラスＭＧの流れを規制するように設けられることが好ましい。熔融ガラスＭＧの流れを規制する板材２０２ｅ，２００ｆの断面積（遮断面積）が小さすぎると、攪拌効果が小さく、遮断面積が大きすぎると、熔融ガラスＭＧの流れを阻害する要素が大きくなりすぎる。好ましくは、上記遮断面積は金属管２０２ｄのＸ方向に垂直な断面積の２分の１程度である。板材２０２ｅは、図４（ｂ）に示すように、金属管２０２ｄの流路断面中心を含む中央領域を通り、金属管２０２ｄを水平方向（図４（ｂ）の左右方向）に横切るように設けられ、流路断面の上記中央領域にある熔融ガラスＭＧの流れを規制する一方、熔融ガラスＭＧが、流路の上部と下部を通過できるようになっている。一方、板材２０２ｆは、図４（ｃ）に示すように、板材２０２ｅの配置と異なり、金属管２０２ｄの流路断面中心を含む中央領域を挟んで、流路断面の上部と下部のそれぞれを水平方向（図４（ｃ）の左右方向）に横切るように設けられ、流路断面の上部と下部にある熔融ガラスＭＧの流れを規制する一方、熔融ガラスＭＧが、金属管２０２ｄの流路断面中心を含む中央領域を通過できるようになっている。すなわち、金属管２０２ｄの管路の熔融ガラスＭＧの流路断面を規制するように、管路の流路方向の異なる位置に設けられた複数の板材２０２ｅ，２０２ｆで構成される。隣接する板材２０２ｅ，２０２ｆの組において、流路断面の規制する部分がお互いに異なっている。なお、板材２０２ｆは、中央領域を挟んで、流路断面の上部と下部のそれぞれを水平方向（図４（ｃ）の左右方向）に横切るように設けられるが、板材２０２ｆを９０度、流路断面の面内で回転させた形状、すなわち、管路の流路断面中心を含む中央領域を挟んで、流路断面の左右の両側の部分のそれぞれを垂直方向（図４（ｃ）の上下方向）に横切るように設けられてもよい。この場合、板材２０２ｅとして図４（ｂ）に示す形状のものを用いることが好ましい。また、板材２０２ｆとして図４（ｃ）に示す形状のものを用いる一方、図４（ｂ）に示す板材２０２ｅを９０度、流路断面の面内で回転させた形状のものが設けられてもよい。
【００２９】
本実施形態では、板材２０２ｅ，２０２ｆの流路断面を規制する部分がお互いに異なっているが、流路断面を規制する部分が同じであってもよい。しかし、熔融ガラスＭＧを上流側から下流側に直線的に流れるのを防止し、熔融ガラスＭＧを上下方向に攪拌しながら流す点で、板材２０２ｅ，２０２ｆの流路断面を規制する部分がお互いに異なっていることが好ましい。また、本実施形態では、２つの板材２０２ｅ，２０２ｆを設けるが、１つの板材のみが設けられて、熔融ガラスＭＧの流路断面を規制するものであってもよい。
【００３０】
清澄槽２０２では、ガラス供給管２０４から供給された熔融ガラスＭＧを、白金または白金合金からなる外周壁が通電加熱される金属管２０２に流しながら脱泡する。この場合、加熱される金属管２０２ｄの壁付近を流れている熔融ガラスＭＧは、金属管２０２ｄの通電加熱にしたがって昇温し易いが、熔融ガラスＭＧのうち流路断面中心の部分は、加熱された金属壁２０２ｄから離れているため、昇温され難い。すなわち、金属管２０２ｄの径方向に沿って熔融ガラスＭＧの温度分布が生じやすい。このため、板材２０２ｅ，２０２ｆが設けられない従来の清澄槽では、流れる熔融ガラスの管の径方向に沿った温度分布は均一ではなくなる他、金属管の壁から遠い流路断面中心の部分の熔融ガラスの流速は、金属管の壁付近を流れる熔融ガラスの流速に比べて速い。したがって、流路断面中心を流れる熔融ガラスＭＧは加熱されないまま清澄槽を通り抜け易い。金属管２０２ｄの径方向に沿って熔融ガラスＭＧの温度分布が上記理由から生じると、温度分布の中で温度が最も低い部分の温度が、清澄剤が還元作用を発揮して酸素を放出する脱泡に適し、かつ、熔融ガラスＭＧが泡が浮上しやすい粘度を有する温度になるように金属管２０２の加熱温度を高く設定しなければならない。しかし、このような加熱温度を設定すると、金属管２０２ｄを構成する白金や白金合金等の金属成分の揮発が激しくなり、金属管２０２ｄの消耗が激しくなる。このため、本実施形態では、熔融ガラスＭＧの金属管２０２ｄの径方向の温度分布を均一に近づけるために（均一化させるために）、金属管２０２ｄの流路に、熔融ガラスＭＧを攪拌させる手段である板材２０２ｅ，２０２ｆが設けられる。これにより、従来に比べて、金属管２０２ｄを構成する白金あるいは白金合金の揮発を防止しつつ、熔融ガラスＭＧの清澄効果を高めることができる。
【００３１】
本実施形態の板材２０２ｅ，２０２ｆを用いた熔融ガラスＭＧの攪拌が、清澄槽２０２の金属管２０２ｄ内の熔融ガラスＭＧの入り口から、熔融ガラスＭＧの加熱により形成される最高温度（図３（ｂ）参照）近傍までの区間の少なくとも一部分で行われる。上記区間において熔融ガラスＭＧの脱泡工程が行われるので、この脱泡工程で、熔融ガラスＭＧの金属管２０２ｄの径方向に沿った温度分布を均一化させることにより金属管２０２ｄの余分な加熱を抑制でき、金属管２０２ｄを構成する白金あるいは白金合金の揮発を防止しつつ、熔融ガラスＭＧの清澄効果を高めることができる。ここで「最高温度近傍」の「近傍」とは、最高温度に対して例えば１０℃以内の範囲をいい、好ましくは、５℃以内の範囲をいう。したがって、上記区間とは、金属管２０２ｄ内の熔融ガラスＭＧの入り口から、熔融ガラスＭＧの加熱により形成される最高温度の位置を越えて温度が１０℃低下した、上記「近傍」の端までの区間をいう。
【００３２】
清澄槽２０２では、熔融ガラスＭＧを昇温して脱泡を行った後、熔融ガラスＭＧの温度をヒータ電極２０２ｂ，２０２ｃとの間の金属管２０２ｄを通電加熱することにより、清澄槽２０２の前半における熔融ガラスＭＧの温度に比べて低い、吸収工程に適した温度に下げる。ここで、清澄槽２０２の前半における熔融ガラスＭＧの温度とは、清澄剤の酸素の放出反応が促進され、かつ、熔融ガラスＭＧ中の泡が浮上しやすい粘度（好ましくは、１２０［ｐｏｉｓｅ］〜４００［ｐｏｉｓｅ］）となる温度をいい、この温度は、例えば、無アルカリガラスやアルカリを微量しか含まないアルカリ微量含有ガラス（高温粘性ガラス）、例えば１０2.5［ｐｏｉｓｅ］に相当する温度が１５００℃以上であるガラスにおいてＳｎＯ2を清澄剤として用いた場合、例えば１６１０℃〜１７１０℃の範囲内にある。吸収工程に適した温度は、上記アルカリガラスやアルカリ微量含有ガラスにおいてＳｎＯ2を清澄剤として用いた場合、１２００℃〜１６５０℃の範囲内にある。この結果生じる清澄槽２０２内の熔融ガラスＭＧの最高温度は、１６７０℃〜１７１０℃、あるいは１６９０℃〜１７１０℃にある。また、この場合、図３（ｂ）に示す最高温度の上限は、例えば１７００度〜１７１０度である。
このように、熔融ガラスＭＧに含まれる清澄剤に酸化作用を発揮させて、清澄剤に、熔融ガラスＭＧ中に残存した泡に含まれる酸素を吸収させて清澄を行わせる。このとき、溶融ガラスＭＧの温度は管の壁面の温度と比較して高いため、清澄槽２０２で攪拌が行われない場合には、管路の中心付近を流れる溶融ガラスＭＧは、管の壁面近傍を流れる熔融ガラスの温度に比べて高くなる。すなわち、吸収工程に適した温度まで下がりきらず、清澄が不十分となってしまうという問題がある。このとき、清澄槽２０２は、板材２０２ｅ，２０２ｆを熔融ガラスＭＧの攪拌手段として用いて、熔融ガラスＭＧを攪拌することができる。泡の吸収の際、熔融ガラスＭＧに上述した温度分布が存在すると、上述した理由により効率よく熔融ガラスＭＧに残存する泡を吸収することが難しくなる。このため、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、熔融ガラスＭＧの脱泡の際のみならず、泡の吸収の際にも、板材２０２ｅ，２０２ｆが熔融ガラスＭＧの攪拌手段として用いられる。熔融ガラスＭＧの脱泡の際に熔融ガラスを攪拌することにより、あるいは、熔融ガラスＭＧの脱泡の際に加えて泡の吸収の際に熔融ガラスを攪拌することにより、熔融ガラスを攪拌しない場合に比べて、管の壁面の温度を例え数℃〜１０数℃低くすることができる。すなわち、管の壁面の温度を例えば数℃〜１０数℃低くしても、熔融ガラスを攪拌しない場合の熔融ガラスの温度と同じ温度にすることができる。
本実施形態の清澄工程では、熔融ガラスＭＧの脱泡を行うときのみならず、泡の吸収を行うとき、板材２０２ｅ，２０２ｆが熔融ガラスＭＧの攪拌手段として用いられるが、少なくとも熔融ガラスＭＧを昇温させて脱泡を行う部分で、上記温度分布が均一化されるように熔融ガラスＭＧが攪拌されればよい。
【００３３】
本実施形態の脱泡が行われる金属管２０２ｄは、ガラス供給管２０４に対して段階的に拡大した拡大管であるが、連続的に拡径した拡大管であってもよい。少なくとも金属管２０２ｄは、ガラス供給管２０４に対して拡大した管であるので、金属管２０２ｄ内で、熔融ガラスＭＧの上方に気相空間が存在し、熔融ガラスＭＧに液面を持たせることができ、しかも、流路が広がるので、熔融ガラスＭＧの流速は低下して金属管２０２ｄ内の滞在時間は長くなる他、熔融ガラスＭＧの液面の面積が広がるので、脱泡を効率よく行うことができる。
【００３４】
（ガラス組成）
本実施形態のガラス基板の製造方法により製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適に用いられる。例えば、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのいずれの成分も含有されていないか、あるいは、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのいずれか少なくとも１つの成分が含有されているとしても、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫの内含有する成分の合計量が、０．５質量％以下であるガラス組成を有することが、本実施形態の効果を効率よく発揮する点で好ましい。ガラス組成は、以下に示すものが好適に例示される。
【００３５】
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％、
Ｂ２Ｏ３：５〜１８％、
Ａｌ２Ｏ３：０〜２５％、
ＭｇＯ：０〜１０％、
ＣａＯ：０〜２０％、
ＳｒＯ：０〜２０％、
ＢａＯ：０〜１０％、
ＲＯ：５〜２０％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種であり、ガラス板が含有するものである)、
を含有する無アルカリガラスであることが好ましい。
【００３６】
また、ガラス基板のガラスは、以下のガラス組成を挙げることができる
ＳｉＯ２：５０〜７０％、
Ｂ２Ｏ３：１〜１０％、
Ａｌ２Ｏ３：０〜２５％、
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も、同様に好ましい。
【００３７】
また、ガラス基板のガラスは、以下のガラス組成を挙げることができる
ＳｉＯ２：５０〜７０％、
Ｂ２Ｏ３：３〜１５％、
Ａｌ２Ｏ３：８〜２５％、
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も、同様に好ましい。
【００３８】
なお、本実施形態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む（アルカリ金像の合計含有率が０質量％より大きい）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質量％以上０．５質量％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。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、ガラス中の酸化鉄の含有量が、Ｆｅ２Ｏ３に換算して０．０１〜０．２質量％であることが好ましく、０．０１〜０．１５質量％であることがより好ましく、０．０１〜０．１０質量％であることがさらに好ましい。また、清澄剤としてＳｎＯ2が添加される場合、ＳｎＯ2の含有量が０．０１〜０．５質量％であることがさらに好ましい。また、本実施形態においては、ＳｎＯ2はガラスを失透しやすくする成分であるため、清澄性を高めつつ失透を起こさせないためには、その含有率が０．０１〜０．５質量％であることが好ましく、０．０５〜０．４質量％であることがより好ましく、０．１〜０．３質量％であることがさらに好ましい。また、Ａｓ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ3，ＰｂＯを実質的に含まないことが好ましい。
【００３９】
上述した成分に加え、本実施形態のガラス基板は、ガラスの様々な物理的、溶融、清澄、および成形の特性を調節するために、様々な他の酸化物を含有しても差し支えない。そのような他の酸化物の例としては、以下に限られないが、ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、ＭｏＯ3、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、Ｙ2Ｏ3、およびＬａ2Ｏ3が挙げられる。
【００４０】
本実施形態の製造方法では、熔融ガラスＭＧを攪拌することにより、金属管２０２ｄの径方向に沿った熔融ガラスＭＧの温度分布を均一化させる。このため、ガラス組成によって熔解性が低く、熔融ガラスの粘性が高い熔融ガラスを用いる場合であっても、熔融ガラスの粘度を脱泡に適した程度に熔融ガラスを加熱するだけでよく、従来のように、金属管の中心近傍を流れる熔融ガラスの温度を高くするために熔融ガラスをより一層加熱する必要がない。したがって、白金あるいは白金合金で構成された金属管２０２ｄの揮発を抑制しつつ、清澄工程を効果的に行うことができる。
すなわち、１０２．５［ｐｏｉｓｅ］に対応する温度が１５００℃以上（例えば１５００℃以上１６５０℃以下）である粘性の高いガラスであっても、本実施形態の製造方法では、好適にガラス基板を構成するガラスとして用いることができ、白金あるいは白金合金で構成された金属管２０２ｄの揮発を抑制しつつ、清澄工程を効果的に行うことができる。
また、粘性の高いガラスでなくても、近年、環境負荷の観点から、Ａｓ2Ｏ3に代わって、ＳｎＯ2が清澄剤として用いられる場合、Ａｓ2Ｏ3が清澄剤として用いられる場合よりも熔融ガラスを高温にするため、ますます白金あるいは白金合金の揮発が問題となっている。しかし、本実施形態の製造方法では、従来のように、金属管の中心近傍を流れる熔融ガラスの温度を高くするために熔融ガラスをより一層加熱する必要がない。したがって、白金あるいは白金合金で構成された金属管２０２ｄの揮発を抑制しつつ、清澄工程を効果的に行うことができる。
【００４１】
（変形例）
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、金属管２０２ｄ内に設けられた板材２０２ｅ，２０２ｆを交互に複数配置するが、板材２０２ｅ，２０２ｆを１組配置してもよい。
また、図６（ａ）に示すように、金属管２０２ｄの壁から管路の内側に向かって延びるが、延びる高さが異なる板材２０２ｅ，２０２ｆを金属管２０２ｄに交互に設けてもよい。すなわち、隣接する板材２０２ｅ，２０２ｆの高さが異なるので、板材２０２ｅ，２０２ｆの組の、流路断面を規制する部分がお互いに異なっている。この場合、板材２０２ｅ，２０２ｆによる攪拌によって、熔融ガラスＭＧは、図中に示す破線のように波打って流れる。すなわち、図６（ａ）に示す板材２０２ｅ，２０２ｆは、熔融ガラスＭＧを攪拌させる攪拌手段として用いられる。
さらに、本実施形態の図４（ａ），（ｂ）に示す板材２０２ｅ，２０２ｆの代わりに、図６（ｂ）に示すように、円形状または半円形状の複数の孔が開いた板材２０２ｅと、この孔と配置が異なる孔を設けた板材２０２ｆを、金属管２０２ｄに交互に設けてもよい。
また、本実施形態の図４（ａ），（ｂ）に示す板材２０２ｅ，２０２ｆの代わりに、図６（ｃ）に示すように、一方向に複数のスリット孔が開いた板材２０２ｅと、このスリット孔の向きが異なるスリット孔を設けた板材２０２ｆとを、金属管２０２ｄに交互に設けてもよい。図６（ｂ）、（ｃ）の場合においても、板材２０２ｅ，２０２ｆの組の、流路断面を規制する部分がお互いに異なっている。このため、熔融ガラスＭＧは、板材２０２ｅ，２０２ｆによって効率よく攪拌される。
【００４２】
さらに、本実施形態のように板材２０２ｅ，２０２ｆを熔融ガラスＭＧの攪拌のための手段（静的攪拌手段）として用いる代わりに、図７に示すように、回転軸２０２ｇに羽根２０２ｈを設け、回転軸２０２ｇを回転させる攪拌機２０２ｉを動的攪拌手段として金属管２０２ｄに設けることにより、熔融ガラスＭＧを攪拌させてもよい。
【００４３】
以上、本発明のガラス基板の製造方法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。
【符号の説明】
【００４４】
２００  熔解装置
２０１  熔解槽
２０２  清澄槽
２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ  ヒータ電極
２０２ｄ  金属管
２０２ｅ，２０２ｆ  板材
２０２ｇ  回転軸
２０２ｈ  羽根
２０２ｉ  攪拌機
２０３  攪拌槽
２０３ａ  スターラ
２０４，２０５，２０６  ガラス供給管
３００  成形装置
３１０  成形体
４００  切断装置
【図１】
2012132472.tif 000003
【図２】
2012132472.tif 000004
【図３】
2012132472.tif 000005
【図４】
2012132472.tif 000006
【図５】
2012132472.tif 000007
【図６】
2012132472.tif 000008
【図７】
2012132472.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月10日(2013.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ガラス基板の製造方法であって、
白金または白金合金からなる外周壁が加熱される管に、熔融ガラスを流しながら清澄する清澄工程を含み、
前記清澄工程は、前記熔融ガラス中の気泡を熔融ガラスの液面から前記管内の気相に向けて放出させる脱泡工程を含み、
前記脱泡工程では、前記熔融ガラスを攪拌することにより、前記管の流路断面の中央領域にある熔融ガラスの流れを抑制し、前記熔融ガラスの前記管の径方向に沿った温度分布を均一化させる、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記管は、前記管より上流側に設けられる上流管より拡径した拡大管であり、
前記脱泡工程は、前記拡大管で行われる、請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
白金または白金合金からなる外周壁が加熱される管に、熔融ガラスを流しながら清澄する清澄工程を含む。
前記清澄工程は、前記熔融ガラス中の気泡を熔融ガラスの液面から前記管内の気相に向けて放出させる脱泡工程を含む。
前記脱泡工程では、前記熔融ガラスを攪拌することにより、前記管の流路断面の中央領域にある熔融ガラスの流れを抑制し、前記熔融ガラスの前記管の径方向に沿った温度分布を均一化させる、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【国際調査報告】
2012132472.tif 000010
2012132472.tif 000011
2012132472.tif 000012
2012132472.tif 000013
2012132472.tif 000014