专利名称：浮法玻璃的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种浮法玻璃的制造方法。
背景技术：
在制造浮法玻璃时，当使熔化了的玻璃原料浮在熔融金属上时，利用熔融玻璃的 表面张力与重力的平衡能使熔融玻璃自然扩展而达到稳定厚度。将此时的厚度称作平衡厚 度，该平衡厚度根据由玻璃组成和熔化温度决定的粘度的不同而不同，但通常为7mm左右。 在带(ribbon)上沿着一个方向牵引熔融玻璃而形成为玻璃带(glass ribbon)，但在期望 厚度与平衡厚度不同的情况下，通常采用如下方法，即、利用被称作拉边辊(toproll)的具 有槽、齿的旋转的辊按压玻璃带的宽度方向两端部，沿宽度方向挤压玻璃带而使玻璃带变 厚、或者沿宽度方向拉伸玻璃带而使玻璃带变薄(例如参照专利文献1)。由于玻璃带浮游在熔融金属浴上，因此在控制拉边辊的按压力以及按压方向、玻 璃带的量以及粘度时，从原理上应该能够获得与平衡厚度不同的任意厚度的平板玻璃。但是，尤其在想要获得较薄的平板的情况下，即使能够控制玻璃带的整体厚度，但 从局部来看在产品平板玻璃仍存在微小的凹凸。一般认为导致出现该现象的原因是情况 ①板厚不均直接演变成凹凸(所谓的厚度不均)、以及情况②虽然平板的厚度恒定但平板 整体产生波纹；当在产品平板玻璃的表面上存在微小的凹凸的情况下，原因通常为前者。一 般认为是在利用拉边辊沿宽度方向拉薄玻璃带的过程中产生该微小凹凸的。即、玻璃带的被拉边辊拉拽的直线上的部分虽然有变薄的趋势，但在该期间内有 返回到平衡厚度的变厚趋势。此外，玻璃带本身沿与宽度方向正交的方向移动，而拉边辊是 不动的，所以自玻璃带侧观察，被拉边辊拉拽的位置总在改变。也就是说，玻璃带承受随时 间变化的上述复杂的应力，由此不难理解特别是在制造较薄的平板的情况下会产生微细的 变形、出现由该变形引发的板厚不均。从以前就一直尝试想要消除上述板厚不均，也提出了例如在了解了正是因为拉边 辊只在分散的点上施加张力的这一情况导致产生上述厚度不均的基础上，代替使用拉边辊 而采用沿玻璃带的端部连续施加张力的方法(例如参照专利文献2)。另外，还提出了如下方法，S卩、被拉边辊施加张力的玻璃带的端部分不会成为带有 辊痕的产品，通过使该端部分的厚度相对于中央部的0. 1 1. 5mm增加到3mm以下左右、且 也增加该端部分的宽度，能够缓和应力应变，减少玻璃表面的凹凸(例如参照专利文献3)。上述方法谋求解决因拉边辊强制拉伸较厚的玻璃带而产生的问题，作为其他方法，还提出了在成形炉内位于拉边辊上游的位置上自上方设置拦截部、从而通过拦截一部 分玻璃带而获得均勻且薄的玻璃带的方法(例如参照专利文献4、5)。该板厚不均只要减少到某种程度，在某些用途中并不会构成太大的问题。例如在 建筑用、车辆用的窗户玻璃等中，只要是用肉眼看不出透过玻璃的图像的变形的程度，就完 全没有问题。但是近年来，PDP基板、液晶基板、太阳能电池基板等电子光学用途对玻璃的 品质要求越发严格，越来越难使用公知技术获得符合该基准的产品。作为在玻璃表面上存在凹凸的缺陷的解决对策，虽然也公知对该玻璃带进行微研磨的技术，但是产品的制造成 本自然也会增加。考虑到上述这些情况，希望开发出一种能够获得没有微小的板厚不均的 平板玻璃的简易方法。 另外，在电子工学用途中，除了不能存在板厚不均之外还严格要求玻璃带沿厚度 方向具有均质性。这不仅要求在表面不能混入很多的夹杂物，而且重要的是表面与内部的 玻璃成分必须一致。 专利文献1 日本特公昭44-23828号公报专利文献2 日本特公昭49-52 06号公报专利文献3 日本特开平7-10569号公报专利文献4 日本特公昭54-31012号公报专利文献5 日本特公昭59-39377号公报上述的例如日本特公昭49-5206号公报所述的信息虽然能够减少构成问题的板 厚不均，但很难说其能将板厚不均减少到能够满足电子工学用途等的品质要求的程度。这 是因为，由于玻璃带向下游移动，所以只能沿朝向前进方向稍微倾斜的方向施加张力而非 沿与宽度方向平行的方向施加张力，因此所施加的张力不能均勻拉伸玻璃带(通常的拉边 辊会根据该情况而稍微倾斜设置)。另外，必须在施加张力的连续的线上的各点施加不同的 力，所以实际上很难控制。此外，在导入了上述连续施加力的装置的情况下，用于监视玻璃 带的浮游状态的窗被装置挡上，从而很难进行监视，而且还有可能因为玻璃带的两端部附 近的温度下降而使玻璃带容易在退火炉的内部损坏。另外，日本特开平7-10569号公报所述的方法想要通过增加玻璃带的端部分的厚 度使其为大于等于中央部的厚度 3mm以下左右，且增加该端部分的宽度而谋求缓和应力 应变、减少玻璃表面的微小凹凸，但由于该端部分不会成为产品，所以越增加宽度则获得的 产品部分越少。即、存在越想要获得合格品、获得的产品量越少的这一问题。此外，在该端部 分的厚度与中央部分的厚度存在很大不同时，当然会在热容量方面存在差距，所以不仅容 易使玻璃带在退火炉的内部损坏，而且该部分附近的热应变还有可能导致产生新的凹凸。 此外，该方法是用于缓和应变的方法，因此虽然能够有效减少上述表面的微小凹凸中的由 应变导致产生的平板玻璃整体上的波纹，但未必能够有效解决本次问题即由原料的不均导 致产生的板厚不均(厚度不均)。此外，在日本特公昭54-31012号公报中，存在由于强制拦截玻璃带而导致在薄板 上产生比较不容易看到的较大程度的起伏的这一问题。图4A是该公报所述的拦截部分的 放大图，表示的是想要利用拦截部41拦截玻璃带1而在熔融金属3上形成较薄的带。根据 来自下游的拉边辊的拉拽应力、来自上游的原料投入量的微妙变化等而使玻璃带的液流复 杂变化，从而导致在拦截部下游侧的玻璃带上出现起伏。日本特公昭59-39377号公报所述的方法如图4B所示，为了净化该下游的玻璃液 流而在下游的下侧加设1个拦截部42。但是，采用该方法虽然能够大幅抑制起伏，但并不能 达到令人满意的程度。此外，即使采用上述方法能够制得薄板，但仍然不能解决最近严格要求的沿厚度 方向具有均质性的这一问题。针对表面混入很多夹杂物、表面与内部的玻璃成分不同，可以 通过进行表面研磨来解决，但这会增加制造成本，而且很难对较薄的玻璃板进行研磨。
这样，可以说还没有开发出一种能够简易地获得满足最近的品质要求那样的、没 有板厚不均且具有较高的均质性的薄板玻璃的方法。
发明内容
本发明的技术方案之一是如下的制造方法在板厚为0. 1 2mm的浮法玻璃的制 造方法中 ，在成形炉或玻璃原料熔化炉中，在比利用拉边辊调整玻璃带宽度的区域靠上游 的区域，使熔化了的玻璃坯料的表层部分自炉内流出。
图1是用于实施本发明的装置的水平剖视图。图2是拉边辊的放大剖视图。图3是表示在本发明中正在使玻璃坯料流出的状态的图。图4A是说明现有的玻璃带的厚度调整部件的图。图4B是说明现有的玻璃带的厚度调整部件的图。
具体实施例方式本发明提供一种浮法玻璃的制造方法，该方法在成形炉或玻璃原料熔化炉中，在 比利用拉边辊调整玻璃带宽度的区域靠上游区域使熔化的玻璃坯料的表层部分自炉内流 出，从而获得板厚不均较少、翘曲较少、没有夹杂物且均质性较高的浮法玻璃。下面根据
本发明。图1是用于实施本发明的浮法玻璃制造装置的水平剖 视图。如图1所示，玻璃原料在原料熔化炉4中被熔化，然后自熔融原料投入口 5被供给 到熔化成形炉10内的熔融金属浴3的上方而熔化成形。被熔化了的玻璃在高温区域A中 达到接近平衡厚度的玻璃的堆积体从而形成为玻璃带1。利用提升辊21、退火炉30内的退 火炉辊31使该玻璃带1向右侧的退火炉方向前进，移动到温度比A稍低的区域B中。该区 域B是设有拉边辊2的区间。拉边辊的数量以及朝向、按压玻璃带的压力、速度均可改变， 在想要获得比平衡厚度薄的玻璃带的情况下，为了拉伸玻璃带，沿玻璃带1的前进方向稍 微倾斜地配置成对拉边辊的旋转轴。如图2所示，各拉边辊2的齿部2B按压玻璃带1的端部从而对玻璃带1施加宽度 方向的张力，从而抑制玻璃带1的宽度变窄，由此调整玻璃带1的厚度。在该玻璃带1通过该区域B的期间内，首先利用上游侧的拉边辊沿宽度方向拉伸 该玻璃带1，之后利用下游侧的拉边辊将玻璃带1形成为使中央部达到目标厚度的形状，并 且慢慢地对该玻璃带1挤压成形。如上所述，该拉边辊的强制拉伸会使玻璃产生微小的凹凸。作为解决上述问题的对策，能够马上想到也许可以将原料减少到根本不用进行强 制拉伸的程度。但是，作为装置方面的问题，存在若不投入一定程度以上的原料量是不能均 勻熔化的这一困难。虽然也可以更换熔化炉，但现实并不允许根据玻璃厚度的不同而每次
更换装置。另外，也可以考虑保持原料的原始量不变而提高该玻璃带1的前进速度，但由于玻璃带的前进速度由提升辊21、退火炉30内的退火炉辊31决定，因此将前进速度提高到极 限以上的这一操作会导致产生与强制拉伸同样的后果。另外，在前进速度过高时，被输送到 退火炉中的是仍处于高温状态的玻璃带，从而导致发生热应变。此外，还应该注意到采用上述方法并不能解决玻璃表面的夹杂物、玻璃成分的非 均质性。玻璃表面的夹杂物主要来自原料熔化炉中的炉顶部的落下物，是自原料中蒸发而 在顶部固化形成的物质。该物质在熔化炉的上游能被再次熔化，但在下游不 能被熔化，由此 残留在玻璃带中。非均质性主要由原料的蒸汽压差导致产生，在通常的硼硅酸盐玻璃中，可 能在玻璃表面含有很多容易蒸发的硼。因此，为了防止薄板玻璃存在微小凹凸、并同时解决表面上的夹杂物、非均质性的 问题，本发明采用了在比玻璃成形部靠上游的区域去除熔融玻璃坯料的表面部分的方法。 艮口、只让熔化的玻璃的上层部分自炉内流到旁边。图3是表示正使一部分玻璃坯料自原料熔化炉的最下游区域的侧部流出的图。通 过调整流出口 7的高度以及玻璃坯料的原料量，能够使玻璃坯料以恒定量流出。另外，供玻璃坯料流出的位置只要是比玻璃带1的成形部靠上游的区域，则可以 是任意位置，但是在熔化成形炉的内部，坯料的粘度过高不易流出、并且有可能形成不利于 玻璃带1成形的坯料流，另外如果将流出口设在原料熔化炉的上游，则可能会在坯料流出 之后混入夹杂物、变得不均勻，因此优选将流出口设在原料熔化炉的最下游的位置。另外，由于流出的玻璃坯料能够作为原料再次使用，所以不会造成原料的浪费。夹 杂物、不均勻部在原料熔化炉的上游的高温部被完全熔解，因此不会构成问题。原料成分被 熔化了一次反而彼此融合，因此具有易于熔解的优点。实施例1下面，使用实施例说明本发明。使用像图1的装置那样的能够使冷却后的带的全宽达到大约4m地构筑的浮法玻 璃制造装置来制造薄板玻璃。玻璃组成是建筑用窗用以及一部分液晶基板所采用的通用 的钠钙(sodalime)组成，以重量％表示为:71 %的Si02、2%的Al203、9%的Ca0、4%的MgO、 13%的 Na20、l%&K20。首先，采用现有方法中制造厚度为2. 0 2. 5mm的玻璃板的条件，将玻璃原料投入 量设为250000kg/日、将原料熔化温度设为1120°C、将熔化成形炉的投入温度设为1000°C、 将熔化成形炉的出口温度设为600°C、将提升辊的速度设为11.9m/min，获得了通常的玻璃板。然后，自原料熔化炉的最下游的玻璃坯料出口使流量为100000kg/日的玻璃坯料 从玻璃坯料的表面流出。因成形炉内的温度随着玻璃坯料的减少而下降由此需要调整炉内温度、因玻璃 带的厚度发生变化而需要调整拉边辊，虽然必须进行上述操作，但不用特别改变拉边辊对 玻璃带施加的压力就能使玻璃带自然扩展，且能够使厚度为0. 7mm的薄板具有与厚度为 2. 0 2. 5mm的玻璃板相同大小的面积量。所获得的薄板玻璃没有微小的凹凸、起伏，能够没有问题地应用在电子基板等用 途中。发明的效果
采用本发明，能够获得在近年来的PDP基板、液晶基板、太阳能电池基板等电子工 学用途中所要求的那样的板厚不均极少、没有夹杂物、均质性极高的浮法玻璃。另外，不用 大幅改变浮法中的在实际的窑中的操作条件以及制板条件、也不用开发新的设备就能提高 品质、合格率，从而能够以稳定的操作制造浮法玻璃。工业实用件 自不必说本发明能够用在建筑用窗玻璃、汽车用窗玻璃等以往一直能应用的平板玻璃领域中，而且尤其能够用在PDP基板、液晶基板、太阳能电池基板等重视表面平滑性以 及均质性的电子材料领域中。
权利要求
一种浮法玻璃的制造方法，其用于制造板厚为0.1～2mm的浮法玻璃，其中，在玻璃原料熔化炉或熔化成形炉中，在比利用拉边辊调整玻璃带宽度的区域靠上游的区域，使熔化的玻璃坯料的表层部分自炉内流到炉外。
2.根据权利要求1所述的浮法玻璃的制造方法，其中，通过去除玻璃坯料的表层部分获得表面夹杂物少、玻璃成分的均质性高的平板玻璃。
全文摘要
本发明提供一种浮法玻璃的制造方法。在板厚为0.1～2mm的浮法玻璃的制造方法中，在成形炉或玻璃原料熔化炉中在比利用拉边辊调整玻璃带宽度的区域靠上游的区域，使熔化了的玻璃坯料的表层部分自炉内流出。
文档编号C03B18/16GK101842324SQ20088011419
公开日2010年9月22日 申请日期2008年10月27日 优先权日2007年11月1日
发明者仲彰, 古川正治, 岸本岸二郎, 藤井健治 申请人:中央硝子株式会社