(57)【要約】  包含物および脈理が実質的に減少したガラスを形成する方法は、撹拌器の直径、撹拌器の速度および近接距離を適切に選択することによって、撹拌操作において所定の撹拌効率を維持しながら、剪断力を減少させる工程を含む。撹拌装置（１００）は、入口（１０７）で流体ガラス（１０５）を受け取る撹拌容器（１０１）を含む。次いで、このガラスは、撹拌器（１０３）を持つ軸（１０４）の回転によって撹拌されて、出口（１０８）で供給されるガラス材料（１０６）の均質性が改善される。近接距離は、撹拌翼の縁と、撹拌容器の内壁（１０２）との間の距離である。コンピュータ・モニタ、携帯端末、および携帯電話に使用するための液晶ディスプレイなどのフラットパネル・ディスプレイに使用するためのガラスシートを形成するためにこのガラスを用いてもよい。ガラスシートは、ディスプレイにピクセルを形成するのに使用するためにその上に薄膜トランジスタ素子を有していてもよい。
2007521218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包含物および脈理が実質的に減少したガラスを形成する方法であって、
撹拌器の直径、撹拌器の速度および近接距離を適切に選択することによって、撹拌操作において所定の撹拌効率を維持しながら、所定のレベルの剪断速度を提供する工程を有してなる方法。
【請求項２】
ディスプレイに使用するためのガラスシートを製造する方法であって、
撹拌器の直径、撹拌器の速度および近接距離を適切に選択することによって、撹拌操作において所定の撹拌効率を維持しながら、所定のレベルの剪断速度を提供する工程を有してなる方法。
【請求項３】
前記剪断速度が約１５ｓ-1未満であることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記拡散効率が約１７５から約２５０の範囲内にあることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記近接距離が約５／８インチ（約１．５９ｃｍ）から約７／８インチ（約２．２２ｃｍ）までであり、撹拌チャンバが９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の直径を有することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスパネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ装置が様々な用途に使用されている。例えば、いくつかの例を挙げると、ノート型パソコン、フラットパネル・デスクトップ・モニタ、液晶テレビ、およびインターネット通信装置のためのアクティブ・マトリクス液晶ディスプレイ（ＡＬＭＣＤ）および薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）に、ガラス基板が使用されている。
【０００３】
多くのＬＣＤベースのディスプレイ装置において、ディスプレイ装置のガラス基板上にはたいてい特定の電子部品が製造されている。多くの場合、トランジスタは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスである。これらの用途において、半導体構造をディスプレイのガラス材料上に直接形成することが有益である。
【０００４】
それゆえ、多くのＬＣＤディスプレイはガラス基板を含み、その上にはトランジスタとＬＣ材料層がこの順に形成されている。トランジスタは、パターン・アレイに配列されており、所望の様式でＬＣ材料の分子の方向を合わせるように所望の電圧での切換えを提供するために、周辺回路により駆動される。このようにして、トランジスタは、ディスプレイの画素（ピクセル）を形成する。
【０００５】
これらのディスプレイ装置の多くについて、ガラス材料の均質性の要件が著しく増えてきた。この目的のために、これらのディスプレイ装置に用いられるガラス基板は、必須ではないが、包含物および表面異常がないことが有益である。これらの要件のために、製造プロセスに特定の要望が課せられる。
【０００６】
上述したディスプレイ装置に有用なガラス基板を提供するために、４つの特定の欠陥タイプを緩和することが有益である。すなわち、脈理、腐食が起因の白金、凝縮が起因の包含物および析出が起因の包含物が減少するかまたは実質的に排除されることが有用である。
【０００７】
脈理はガラス中の化学的な不均質性であり、筋の長さが延伸方向に平行な場合、ガラスシートの表面の筋から、ディスプレイ・ガラスにおいて目に見える欠陥として示される。シートの両面にあるこれらの筋は、光がシートを透過したときに、数ミリメートル離れた交互の長手方向の明帯と暗帯を生成し得るレンズ効果を生じる。これらの筋は、最終的なディスプレイにおいて色または縞模様も生じるかもしれない。
【０００８】
腐食が起因の白金包含物は、撹拌チャンバ壁および撹拌翼に加えられる剪断応力によって生じることが多い。これらの小さな包含物は、ガラス表面に小さな表面不連続点を形成し得る。この小さな表面不連続点には、ディスプレイのＴＦＴおよびカラー・フィルタ側に性能欠陥を生じる可能性がある。これらの欠陥は、ＴＦＴセルのカラー・フィルタ側に重大な影響を及ぼし得る。何故ならば、カラー・フィルタは、セルのＴＦＴ側におけるような別個の区域のプロセスというよりも全表面プロセスで製造されるからである。
【０００９】
凝縮が起因の包含物は、より冷たい表面で凝縮し、次いで、溶融ガラス中に落ち、固体または気体の欠陥を形成する、撹拌チャンバの頂部にある自由表面でのガラスの貴金属または化学成分の気化から生じることが多い。固体欠陥により、上述した製品において問題が生じる。気体欠陥は、表面を乱し得るが、それどころか、完成製品のピクセルにおける光学欠陥となり得る。
【００１０】
析出が起因の白金包含物は、ガラス流が実質的に層流である撹拌チャンバの下流の製造システム内で生じることが多い。製造プロセスからの白金（Ｐｔ）または他の元素は、ガラスと容器の界面で流動しているガラス中に拡散する。ガラス中に存在する元素（Ｐｔまたはロジウム（Ｒｈ））の量は、ガラスが容器と緊密に接触している温度と時間、およびガラス中の元素の溶解度と拡散率の関数である。これらの元素の下流における析出は、元素の濃度、元素の熱力学と動力学、および製造プロセスにより規定された時間−温度履歴に相互依存に関係にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、必要とされているのは、少なくとも上述した課題に対処した、ガラスパネルを製造する方法および装置である。例えば、ＬＣＤディスプレイ用ガラス基板の現在と将来の白金微小包含物の要件を満たすように、剪断応力を減少させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ある実施の形態によれば、包含物および脈理が実質的に減少したガラスを形成する方法は、撹拌器の直径、撹拌器の速度および近接距離(coupling distance)を適切に選択することによって、撹拌操作において所定の撹拌効率を維持しながら、剪断力を減少させる工程を含む。
【００１３】
本発明は、添付の図面と共に読んだときに、以下の詳細な説明からもっともよく理解される。様々な特徴は、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを強調しておく。実際に、寸法は、議論を明瞭にするために、任意に増加または減少されていてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の詳細な説明において、制限ではなく説明の目的で、本発明の完全な理解を与えるために、特定の詳細を開示した実施の形態を挙げる。しかしながら、本発明の開示の利益を受けた当業者には、本発明は、ここに開示された特定の詳細から離れた他の実施の形態で実施してもよいことが明らかであろう。さらに、よく知られたデバイス、方法および材料の説明は、本発明の説明を分かりにくくしないように省略されている。
【００１５】
手短に言えば、ここに記載した一例として、様々なディスプレイ製品に使用するためのガラスシートの製造に用いられる撹拌装置（撹拌器）の構造を説明する。撹拌器の構造は、撹拌効率および白金表面への剪断応力、並びに析出が起因の包含物を減少させるためのこの技術の拡張に対して説明する。さらに、実施の形態は、前述した剪断応力により形成された包含物を減少すると同時に、異なる粘度の別個のガラス材料により形成されたガラス・ディスプレイにおける脈理も減少させる。後者は、撹拌チャンバからの出力速度を増加させることによって対処される。この増加により、最終製品におけるこれらの化学物質の不均一性により生じる筋の周期が減少する。ある実施の形態において、距離は、撹拌翼と撹拌チャンバの壁との間で増加させられ（近接距離「Ｃ」と称される）、一方で、撹拌器の円軌道速度が増加させられる。これにより、得られた製品における白金包含物並びに脈理の発生が減少する。
【００１６】
図１は、ある実施の形態による撹拌装置１００を示している。撹拌装置１００は撹拌容器１０１を含み、この容器は入口１０７で流体ガラス１０５を受け入れる。次いで、このガラスは撹拌器１０３により撹拌されて、出口１０８で供給されるガラス材料１０６の均質性が改善される。したがって、ガラス材料１０５は下流方向に流動し、撹拌器１０３の軸１０４の周りの外周動作が、この実施の形態におけるガラス材料の不均質性を、実質的になくさないとしても、減少させる。
【００１７】
説明が続くに連れて明らかになるように、ガラス材料１０５への剪断応力が増加すると、ガラス材料１０６の不均質性が減少する。しかしながら、剪断応力が大きくなるほど、撹拌器１０３および撹拌チャンバ１０１からの材料がこれらの要素から強制的に除去され、それゆえガラス材料１０６中に導入される傾向が大きくなる。最終的に、そうなれば、材料中の欠陥により、ガラスパネルにおいて表面の不均一性および光学収差が現れる。したがって、実施の形態は、脈理と包含物の両方が、これらを最小にしなければならない現在と将来のガラス用途に使用するために許容レベルまで分散されるように、これらの現象に対処する。ここに記載した実施の形態によれば、最適な近接距離が実現され、不均質性を減少させる所望の撹拌およびガラス材料１０６の所望の吐出速度の両方をもたらす撹拌器１０３の回転速度が実現され、したがって、ガラス材料中に残る任意の不均質なまたは不連続の部分の間の距離が、得られたガラスシートにおいて脈理が実質的になくなり、同様に包含物が実質的になくなるほど十分に小さくなる。
【００１８】
ある実施の形態によれば、約５０μｍ以上の直径を持つＰｔ包含物が実質的になくなる。もちろん、実施の形態によれば、Ｐｔ包含物の閾値サイズは、５０μｍ未満に減少させられることが有益である。脈理は、脈理の明帯と暗帯との間の強度のコントラストである出力を有する計器により測定される。このタイプの測定では、実施の形態によるガラスの製造方法によって、約０．６７％未満のコントラスト尺度となる。
【００１９】
前述したように、得られたガラスシートにおける脈理の発生は、特に問題である。このために、脈理は、少なくとも、耐火性腐食生成物およびガラスの気化生成物から生じると考えられる。例えば、撹拌システムに入る不均質ガラス（例えば、ガラス１０５）は、高いアルミナ濃度、またはシリカ濃度、もしくはその両方を有するかもしれない。物理的モデルの研究から、撹拌プロセスが不均質ガラスの連続入力流を受け入れるときに、著しく減少した濃度レベルにもかかわらず、不均質性の別個の要素を含有する出力流が生成されることが明らかである。別個の要素の個々の幅とピッチは、撹拌器の速度と反比例する。すなわち、撹拌速度を増加させると、別個のガラスに与えられる得られる剪断応力によって不均質性を減少させることができる。
【００２０】
さらに、表面の筋の視認性は、それら筋の振幅とピッチに依存すると考えられる。以下に詳しく説明するように、筋の間のピッチが、撹拌チャンバ１０１からのガラス材料（例えば、ガラス材料１０６）の出力の速い速度のために減少するにつれ、筋の光学効果は、目的とする撹拌効率が実際に減少するように見えにくくなる（振幅が変わらなかったとしても）。これは、脈理の視認性への撹拌器の速度の影響を反映したものである。この性質によって、剪断応力をさらに減少させるために近接距離を増加させることが可能になる。
【００２１】
定量的に、撹拌の有効性Ｅは、以下のように近似できる。
【数１】
2007521218.tif 000003
【００２２】
ここで、ｋは比例定数であり、Ｂは撹拌器の翼の数であり、Ｄは翼の直径であり、Ｎは撹拌器の速度であり、τは剪断応力であり、Ｖは撹拌チャンバの容積であり、Ｑはチャンバ内のガラスの流量であり、μはガラスの粘度である。
【００２３】
式（１）は、τを減少させながらＥを維持すべき場合には、ＤおよびＶを増加させなければならないことを示している。実施の形態によれば、粘度が減少すると共に、撹拌器の直径が大きくなり、撹拌容積が大きくなると（すなわち、撹拌チャンバ１０１のサイズが増加する）、白金撹拌部品（撹拌チャンバおよび撹拌器）への剪断応力を約８０％減少させることによって、微小Ｐｔ包含物の形成が効果的に減少する。実施の形態によれば、剪断応力への撹拌器と撹拌チャンバとの間の近接「Ｃ」の作用を検討することによって、剪断応力をさらに減少させられる。
【００２４】
剪断応力は、以下のように表すことができる。
【数２】
2007521218.tif 000004
【００２５】
ここで、νはガラス材料の速度であり、Ｃは撹拌器１０３の翼と撹拌チャンバ１０１の内壁１０２との間の近接距離である。
【００２６】
式（２）を式（１）に代入すると、
【数３】
2007521218.tif 000005
【００２７】
ここで、ｋ’＝πｋである。
【００２８】
Ｅ，Ｂ，ＶおよびＱを一定に維持すると、Ｄ，ＮおよびＣの作用は、以下の式から評価できる。
【数４】
2007521218.tif 000006
【００２９】
目的は、式（４）の左側が最小の剪断応力のために一定に維持される条件を見つけることである。正規化された数を使用すると、式（４）の結果を図２の表に見ることができる。
【００３０】
撹拌器がガラスの最大の剪断応力を与える撹拌チャンバの区域は、撹拌器１０３の翼と撹拌チャンバの内壁１０２との間の最も接近した領域である。言い換えれば、剪断速度（２つの表面の間の流体の速度勾配）および剪断応力の両方は、撹拌チャンバの壁の隣りの近接区域において最大である。この区域は、従来技術において、近接区域と称されることが多い。撹拌器１０３の翼の縁と、内壁１０２との間の距離、すなわち近接距離「Ｃ」を増加させることによって、高い剪断の加えられたガラスの体積が、軸１０４の外径と翼の先端との間（「翼区域」）の剪断の低い体積に比例して増加する。ある実施の形態において、直径が９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の撹拌チャンバにおいて、近接距離が約５／８インチ（約１．５９ｃｍ）から約７／８インチ（約２．２２ｃｍ）の間であることが有益である。さらに、ある実施の形態（直径９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の撹拌チャンバ）によれば、これらの２つの近接距離に関する高剪断体積対低剪断体積の比は、それぞれ、０．３１５および０．３９６である。約０．７５インチ（約１．９ｃｍ）より大きい近接距離では、物理的モデルにおいて測定される撹拌効率は、相当減少する。
【００３１】
多数のガラス用途に関する撹拌器の物理的モデル化に基づく先の式（３）は、撹拌効率（Ｅ）が、撹拌速度（Ｎ）と正比例し、連結（Ｃ）の平方根と反比例することを予測していることに留意されたい。ＬＣＤシート以外のガラス撹拌用途に関する経験により、撹拌プロセスの拡大は、両方の場合で撹拌効率（Ｅ）が同じであれば、うまく行えることが示されている。すなわち、式（３）は、近接距離（Ｃ）が二倍になれば、Ｅが同じままであるように補正するために、例えば、速度（Ｎ）を４０％増加させる必要があることを予測している。
【００３２】
しかしながら、図３は、撹拌速度および近接の関数としてのＬＣＤガラスシートにおいて許容される脈理品質とするのに必要な撹拌効率を表すグラフである。曲線３０１は、ガラスシートにおける許容される脈理を実現するのに必要とされる撹拌効率を示している。ＬＣＤガラスについて、要求される撹拌効率は、脈理の要件を満たす全ての場合について同じではない。要求される撹拌効率は、近接と速度が増加するにつれ（直径が同じ撹拌チャンバについて）、実際に減少する。測定値により、表面の筋の間隔は、速度が増加するにつれて小さくなり、脈理がより見づらくなることが示される。近接が増加するにつれ、許容される脈理を達成するのに必要な速度が増加することが予測されるであろうが、必要な速度は、式（３）から予測されるほどは増加しない。それゆえ、撹拌器および撹拌チャンバの白金部品に加えられる剪断応力は、近接距離が測定のＣの値まで増加するにつれて、減少させることができる。実施の形態によれば、Ｃがその値、例として、約０．７５インチ（約１．９９ｃｍ）から約１．０インチ（約２．５４ｃｍ）の範囲の値を超えて増加したときに、撹拌はそれほど効果的でなくなり、脈理の要件を満たすために、より大きい撹拌効率および剪断応力を必要とする。それゆえ、実施の形態によって、白金部品への剪断応力が最小になる最適近接がある。実施の形態によれば、この最適近接は、ＬＣＤ用途のガラスパネルの製造について、約０．５インチ（約１．２７ｃｍ）から約０．７５インチ（約１．９９ｃｍ）の範囲にある。
【００３３】
上述した３つの動作基点を通って当てはめられた曲線３０１は、べき関数により近似できる。
【数５】
2007521218.tif 000007
【００３４】
この経験的な実例から、標的Ｅは定数ではないので、式（４）の左側は定数ではない。このことを考慮し、式（４）に式（５）を代入すると、以下の式が得られる。
【数６】
2007521218.tif 000008
【００３５】
式（６）から、図２の表を修正して、図４の表を得ることができる。図４の表から、近接距離を増加させることによって、許容される脈理の品質に維持したままにして、剪断応力を望ましく減少できることが明らかである。脈理の要件を満たすために、近接が増加するにつれ、剪断応力が増加するのが認識できる。実施の形態によれば、白金部品への剪断応力が最小になる最適近接がある。ある実施の形態において、許容される脈理の品質のための最小剪断応力を生じる最適な近接は、ここに記載した撹拌チャンバと撹拌器について、約０．３１２５インチ（約０．７９３８ｃｍ）から約０．７５インチ（約１．９９ｃｍ）の範囲にある。
【００３６】
約０．３１２５インチ（約０．７９３８ｃｍ）から約０．７５インチ（約１．９９ｃｍ）の範囲にある近接距離の上記限界は、それを超えると式（５）および（６）が当てはまらない近接距離であることも認識されよう。このため、式（５）および（６）は、実際の撹拌器と近接距離との経験に基づいている。物理的モデル化は、撹拌性能が、Ｃ＝０．７５インチ（約１．９９ｃｍ）とＣ＝１．２５インチ（約３．１８ｃｍ）の間で低下し始めることを示唆している。撹拌チャンバの直径が９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）である実施の形態において、０．７５インチ（約１．９９ｃｍ）の近接距離が最適に近いことに留意されたい。
【００３７】
白金表面への剪断応力を減少させる目的は、製品の不良をもたらす延伸ガラスシート内の白金腐食包含物を減少させることにある。近接距離を増加させることによってこの目的が達成されたという間接的な証拠が図５に示されている。このために、図５は、公知のプロセスから得られたガラスについてのパーセントで表された製品損失を示しており、各周期は製造周期である。周期１から５の最初の５組のデータは、９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の撹拌チャンバにおいて９．２５インチ（約２３．５ｃｍ）の撹拌器により製造されたガラスについての製品損失を示している。周期６から８の最後の３つの周期は、直径が８．３７５インチ（約２１．２７ｃｍ）の撹拌器、および内径が９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の撹拌チャンバ（Ｃ＝０．７５インチ（約１．９９ｃｍ））を用いた実施の形態である。仕上げ損失が、実施の形態にしたがって上述した連結パラメータを実施することによって、約４０％も減少したことが容易に分かる。
【００３８】
実施の形態の剪断応力は、撹拌システムの拡張により粘度を約２／３および約１／４だけ低下させることにより約３／４減少させられることに留意されたい。粘度は、撹拌器内のガラス材料の温度を上昇させることに減少させてもよい。ある実施の形態において、このことは、ガラスの温度を約８０℃上昇させることにより、すなわち、ガラスの粘度が約３０００ポアズ（グラム・ｃｍ-1・秒-1）である１４００℃から、ガラスの粘度が約１０００ポアズである１４８０℃まで上昇させることにより実現される。これは、粘度の２／３の減少に相当する。
【００３９】
この温度の実質的な上昇により、撹拌チャンバと撹拌器の貴金属部品の強度が減少し、酸化のために白金部品の揮発性が増加するかもしれないことに留意されたい。このため、白金合金部品の連続酸化およびより冷たい表面上の白金酸化物の凝縮により、白金粒子の供給源が生じ、これが、ガラス中に入り込み、欠陥を生じることがある。この現象を減少させるためには、温度を低下させる必要がある。さらに、撹拌チャンバ内の温度の低下により、撹拌チャンバに進入するガラスの温度が減少し、これにより、撹拌チャンバおよび撹拌器からの白金がガラス中に溶解する機会が減少する。このことにより、最終的に、溶液からの白金欠陥の析出の可能性が減少する。
【００４０】
説明の実施の形態によれば、近接距離を増加させて剪断応力を低下させ、次いで、温度を低下させて剪断応力を元のレベルに戻すことによって、剪断応力を増加させずに温度の減少を達成することができる。近接の剪断応力への作用が、図４の表に示されており、図６のグラフに見ることができる。このグラフは、実施の形態による剪断応力対撹拌効率を示している。
【００４１】
曲線６０１は、公知の比較的高い粘度の撹拌器に関する剪断応力と撹拌効率との関係を表している。（このプロットに示された全ての剪断応力は、比較のために、１０００ポアズで示されていることに留意されたい。）曲線６０１を曲線６０３につなぐ線６０２は、一定の近接Ｃの線である。０．３１２５インチ（約０．７９３８ｃｍ）の近接で、直径が５．２５インチ（約１３．３ｃｍ）から９．２５インチ（約２３．５ｃｍ）に及ぶ他の撹拌器に関する動作線はこの線に位置し、それゆえ、このことは、撹拌器の直径を増加させることの剪断応力への効果を示している。小さな（５．８７５インチ（約１４．９ｃｍ）の直径）の条件から、大きな撹拌システム（約９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の直径）へとこの線に従うと、１０００ポアズで約０．３８ｐｓｉ（約２．６ｋＰａ）から約０．２７ｐｓｉ（約１．９ｋＰａ）へと剪断応力が減少する。これは、約３０％の剪断の著しい減少である。
【００４２】
線６０３（Ｃ＝０．３１２５インチ（約０．７９３８ｃｍ））と線６０５（Ｃ＝０．７５インチ（約１．９ｃｍ））との間の結合線６０４は、約０．３１２５インチ（約０．７９３８ｃｍ）から約０．７５インチ（約１．９ｃｍ）へと近接が変化するにつれての要求される撹拌効率の動作線を示している。これは、ある実施の形態において、近接距離を増加させることによって、剪断応力を約５０％（約０．１４ｐｓｉ（約９７０Ｐａ）まで）減少させられることを示している。式（１）からの撹拌効率（Ｅ）の定義に基づいて、許容される脈理と包含物を実現するための撹拌効率の説明範囲は、０．３１２５インチ（約０．７９３８ｃｍ）から０．７５インチ（約１．９ｃｍ）の範囲に亘り、約１７５から約２５０である。例えば、内径が９．８７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の撹拌チャンバ、２つ異なる撹拌器の直径、９．２５インチ（約２３．５ｃｍ）（約０．３１２５インチ（約０．７９３８ｃｍ）の近接）および８．３７５インチ（約２５．０８ｃｍ）（０．７５インチ（約１．９ｃｍ）の近接）が実施の形態において実施される。直径が９．２５インチ（約２３．５ｃｍ）の撹拌器に関する要求される撹拌効率（Ｅ）は約２５０である。直径が８．３７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の撹拌器に関する要求される撹拌効率（Ｅ）は約１７５である。同じ１０００ポアズの粘度について、直径が９．２５インチ（約２３．５ｃｍ）の撹拌器に関する剪断応力は０．２７０ｐｓｉ（約１．９ｋＰａ）であった。より小さな８．３７５インチ（約２５．０８ｃｍ）の撹拌器に関する剪断応力は０．１３６ｐｓｉ（約９３８Ｐａ）であった。これらのパラメータを用いると、実施の形態の撹拌器により、ＬＣＤディスプレイを含む多くの用途に許容される脈理となる。
【００４３】
近接の増加による利点は、より低いシステム温度での白金腐食包含物について０．２７ｐｓｉ（約１．９ｋＰａ）の剪断応力が許容される場合、温度を減少させるために用いても差し支えない。図７は、温度に対する、撹拌容器の内壁への剪断応力を示すグラフである。このグラフは、実施の形態による撹拌器（Ｃ＝０．７５インチ（約１．９９ｃｍ））の動作特徴を示している。グラフ上の点７０１は、特に１４８０℃および１６ｒｐｍで動作している、別の実施の形態の撹拌器に関する実証された動作条件を示している。別の撹拌器に関して、一定の撹拌効率７０２（Ｅ＝１８０）の線を剪断応力７０３（０．２７ｐｓｉ（約１．９ｋＰａ））に従わせると、他の撹拌器によりうまく達成されたものよりも高く剪断応力を増加させずに、１４８０℃から約１４３０℃まで温度を減少させることができる。これは、物理的腐食からよりも、溶液／析出反応からより多くの包含物が由来する場合に望ましいであろう。白金部品の腐食抵抗が、増加した剪断応力の白金部品への影響よりも、温度の低下により、一層速く増加する可能性もあるであろう。
【実施例】
【００４４】
実施の形態にしたがって、剪断応力の関数としての最適な撹拌効率を与えた、撹拌器の翼と撹拌チャンバの壁との間の近接距離を決定するために、一連のモデル化実験を行った。５／１６インチ（約０．７９３ｃｍ）、１／２インチ（約１．７２ｃｍ）、９／１６インチ（約１．４３ｃｍ）、５／８インチ（約１．５９ｃｍ）、１１／１６インチ（約１．７５ｃｍ）、３／４インチ（約１．９１ｃｍ）および７／８インチ（約２．２２ｃｍ）の近接距離を与えるようなサイズの翼を持つ撹拌器を構成した。一般に、９ｒｐｍから２５ｒｐｍの回転速度の範囲に亘り撹拌器を試験した。これにより、約５ｓ-1から約２０ｓ-1の、翼と内壁との間の範囲の剪断速度が生じる。説明目的で、１０００ポアズの粘度での約１５ｓ-1を超える剪断速度により、許容できないＰｔ腐食が生じ、それゆえ、得られた製品に包含物が生じる。
【００４５】
撹拌器の有効性は、空間的および時間的の両方で投入した染料を分散させる撹拌器の能力の分析により評価した。生産されている撹拌チャンバに幾何学的に近似した透明なプラスチック・チャンバを用いた。ガラスは、熱い撹拌チャンバ内のガラス製造との運動類似を提供するために、粘度、密度および流量でポリイソブチレンオイルによりシミュレーションした。比較的小容積の染められたオイル（透明な基質オイルの粘度の約２５倍の粘度）を撹拌チャンバ中に投入し、撹拌チャンバ中を流動させ、回転している翼を通し、チャンバから排出させた。このモデルは、混合オイル流の観察と画像化の歪みを無くすための正方形の透明パイプを含む公知の設備の使用を含む。
【００４６】
排出されている染められた（マゼンタ−レッド）オイルの線走査イメージ（図示せず）を得た。デジタル・ビデオは、参照平面での位置と時間の関数としての撹拌されたガラスの容積における染料の分布を示している。これらのイメージを、緑のフィルタをかけ、処理して、コントラストを最大にした。染料の正面のほぼ放物線の形状は、十分に展開されたパイプ流の特徴である。オイルの空間的均質性を、イメージの強度コントラストから評価する。すなわち、低いコントラストは良好な混合を示し、高いコントラストは不十分な混合を示す。これが、それぞれ、図８ａおよび８ｂに示されている。
【００４７】
均質性の上述した尺度は、図９に示された、ビットマップ化された強度データの数字的問合せにより定量化できる。この図は、強度対ピクセル距離のグラフである。コントラストは、イメージにおける強度の空間的変動の関数としてとられ、分散は、染料のパルスの特徴的な対数標準ピークと減衰の関数としてとられる。分散および均質性の数は組み合わされて、この研究において実験した撹拌器について約０から約４０００の目盛りでの、撹拌器有効性の総指数（ＳＥＩ）を与え、大きい数が優れた撹拌を示す。図１０は、撹拌器の有効性指数対剪断速度を示すグラフである。この尺度は、撹拌効率Ｅとは全く異なるが、Ｅと同様に挙動すると考えられる。一般に、Ｅは、ガラスおよび親ガラス自体における不均質性の間の界面表面積の撹拌の前後の比である。
【００４８】
例えば、池の中のゴルフボールに関する界面表面積は、水と接触したボールの表面、すなわち、ボールの外面である。しかしながら、ボールを小片に切断し、水中に投げ戻したら、ボールと水との間の界面面積は、全粒子の表面積の合計となるであろう。これは、元のボールの表面積よりもずっと大きい。それゆえ、ボールを切り刻む前に対するボールを切り刻んだ後の界面の比は、大きな数であり、ボールがどれくらい細かく切り刻まれたかを示す。先の式の基礎は、撹拌の前後の界面表面積の比の理論的導出である。これは、興味深い概念であるが、容易には測定できない。図７の実施の形態において、撹拌の有効性の異なる尺度が用いられる。これは、撹拌チャンバを出るトレーサの別個の要素（入れ子状に重なった放物線）を見て、線の強度と間隔を測定することに基づく。
【００４９】
図１０から分かるように、撹拌の有効性は、近接距離を５／１６インチ（約０．７９３ｃｍ）から５／８インチ（約１．５９ｃｍ）へと増加させることにより増加し、次いで、より大きな翼と壁との間の間隔で再度低下する。特に、撹拌有効性指数は、曲線１００１，１００２，１００３の近接距離と共に増加し、曲線１００４，１００５および１００６の近接距離と共に減少する。このことは、この部類の撹拌器について、近接距離、翼の表面積および回転速度の間の最適バランスが存在し、製造におけるこれらのパラメータの最適化により、脈理の取込みを減少させ、撹拌器の腐食からの白金包含物を減少させられることが示された。
【００５０】
図１０のピークＳＥＩは、できるだけ高く、最低の可能な剪断速度または剪断応力で生じることが望ましい。しかしながら、ある程度は、折り合いすなわち妥協をしなければならないともある。例えば、曲線１００５（０．７５インチ（約１．９９ｃｍ）の近接）は、図１０の実施の形態の曲線で２番目に高いＳＥＩピークを有する。しかしながら、このピークは、比較的高い剪断速度で生じる。曲線１００３ではさらに高いＳＥＩピークがより低い剪断速度（または剪断応力）で得られる。これは、５／８インチ（約１．５９ｃｍ）の近接の撹拌器に関する、ＳＥＩ対剪断速度である。曲線１００４は、曲線１００３と１００５のピークよりも低いピーク、および曲線１００３と１００５のピークでの剪断速度の間にある剪断速度を有する。それゆえ、どの近接が、それゆえ、どの要素が、最適なＳＥＩおよび最小の剪断速度を提供するかを決定するために、図１０に関して説明したようなモデルを提供することが有用であろう。
【００５１】
実施の形態は、論じながら詳細に説明してきたが、本発明の開示の恩恵を受けた当業者には、本発明の改変が明白であるのが明らかである。そのような改変および変形は、添付の特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ある実施の形態による撹拌チャンバと撹拌器の断面図
【図２】ある実施の形態による一定の撹拌効率の条件を示す表
【図３】ある実施の形態による速度の関数としての要求される撹拌効率のグラフ
【図４】ある実施の形態による一定の撹拌効率の条件を示す表
【図５】ある実施の形態による製品損失対期間のグラフ
【図６】ある実施の形態による剪断応力対撹拌効率を示すグラフ
【図７】ある実施の形態による撹拌容器の内壁への剪断応力対温度のグラフ
【図８】ある実施の形態によるガラスの改善混合、および公知の方法によるガラスの不十分な混合によるガラス材料における染料の画像
【図９】ある実施の形態による強度対ピクセル距離を示すグラフ
【図１０】ある実施の形態による撹拌効率指数対剪断速度のグラフ
【符号の説明】
【００５３】
１００    撹拌装置
１０１    撹拌容器
１０３    撹拌器
１０４    軸
１０５，１０６    ガラス材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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