特許 7197835 ガラス板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-20

(45)【発行日】2022-12-28

(54)【発明の名称】ガラス板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 25/12 20060101AFI20221221BHJP

   C03B 17/06 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

C03B25/12

C03B17/06

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019561055

(86)(22)【出願日】2018-12-14

(86)【国際出願番号】 JP2018046174

(87)【国際公開番号】W WO2019124271

(87)【国際公開日】2019-06-27

【審査請求日】2021-11-05

(31)【優先権主張番号】P 2017244008

(32)【優先日】2017-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】櫻林 達

(72)【発明者】

【氏名】梅村 博通

【審査官】有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１８５９７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１８６４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０９３５５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０５１０２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ２５／１２

Ｃ０３Ｂ １７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｂ_２Ｏ_３が３質量％以下のガラスとなるように調製されたガラスバッチを電気溶融炉で溶融する溶融工程、溶融ガラスを板状ガラスに成形する成形工程、板状ガラスを徐冷炉で徐冷する徐冷工程、徐冷した板状ガラスを所定寸法に切断することによって、β－ＯＨ値が０．２／ｍｍ未満で、熱収縮率が１５ｐｐｍ以下、歪点が７１０℃以上のガラス板を得る切断工程、を含み、前記ガラス板の熱収縮率を測定し、熱収縮率の目標値に対するばらつきが±１ｐｐｍ以下となるように徐冷工程における前記板状ガラスの冷却速度を調整することを特徴とするガラス板の製造方法。

【請求項2】

実質的にＢ_２Ｏ_３を含有しないことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。

【請求項3】

板状ガラスの冷却速度が、徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲で３００℃／分～１０００℃／分の平均冷却速度であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板の製造方法。

【請求項4】

成形工程が、ダウンドロー成形であり、徐冷炉の長さが３ｍ以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。

【請求項5】

ガラス板が、短辺１５００ｍｍ以上、長辺１８５０ｍｍ以上の寸法を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。

【請求項6】

ガラス板が、０．７ｍｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱収縮率が低いガラス板を安定して製造することができるガラス板の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般にガラス原料を溶融するガラス溶融炉としては、ガス燃焼を利用するガス燃焼炉が広く利用されている。

【0003】

ガス燃焼を利用するガラス溶融炉は、炉内で常時ガス燃焼を行っているため、溶融ガラスの水分濃度は、バーナー燃焼の排ガスの水分量に実質的に支配されており、比較的高い水準で維持される。その結果、製造されるガラスの水分量（β－ＯＨ値）が高くなり、歪点が低下し、ガラス板の熱的寸法安定性を示す熱収縮率が高くなる。低温ポリシリコンＴＦＴや有機ＥＬ等のディスプレイ用ガラス基板の場合、高温の熱処理が施され、熱的寸法安定性に劣るガラス板を使用すると、ディスプレイ装置の表示不良が発生しやすくなるため、特に熱収縮率が低く、熱収縮率のばらつきが小さいガラス板が要求されている。

【0004】

このような事情からガラス原料を調整することによって、ガラス板の熱収縮率のばらつきを低減することが提案されている（特許文献１、２を参照）。またダウンドロー成形装置の徐冷炉外部空間の気圧を、徐冷炉内部空間の気圧に対して低くすることによって、ガラス板の熱収縮率のばらつきを低減することが提案されている（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－８８３０６号公報

【文献】特表２０１７－５３０９２８号公報

【文献】特開２０１３－１２６９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１は、ガラス原料とカレットの混合比を制御してガラスのβ－ＯＨ値を調整し、また特許文献２は、ガラスバッチ材料を選択してガラスのβ－ＯＨ値を調整するものである。

【0007】

近年、表示画面の高精細化に伴い、低温ポリシリコンＴＦＴや有機ＥＬ等のディスプレイ用ガラス基板には、ますます熱収縮率を低くすることが要求され、具体的には、熱収縮率を１５ｐｐｍ以下にすることが要求されてきている。

【0008】

しかしながら特許文献１、２のように、ガラス原料とカレットの混合比を変更したり、ガラスバッチ材料を選択してガラスのβ－ＯＨ値を調整する方法では、ガラス板の熱収縮率が１５ｐｐｍ以下の極めて低いレベルでばらつきを調整することが困難である。つまりガラス板の熱収縮率の目標値が２０ｐｐｍ程度のレベルでは、ガラス原料やカレットの変更によりガラスのβ－ＯＨ値を調整することは可能であるが、ガラス板の熱収縮率を１５ｐｐｍ以下にするには、ガラス原料の水分量を極限近くまで低減させる必要がある。そのためガラスの溶融条件等の変動により、ガラス板の熱収縮率が１５ｐｐｍを超えたとしても、ガラス原料を変更することによって、ガラスのβ－ＯＨ値を更に低下させる対策は採りにくく、ガラス板の熱収縮率の低下を図ることは困難である。

【0009】

また特許文献３は、ダウンドロー装置の徐冷炉内部の温度のばらつきを抑制することによって、ガラス板の幅方向での熱収縮率のばらつきを小さくするものであり、ガラスのβ－ＯＨ値の変動によって生じる生産時期の異なるガラス板間の熱収縮率のばらつきを抑制することは意図していない。またガラスのβ－ＯＨ値を低減して熱収縮率を１５ｐｐｍ以下にすることも想定されていない。

【0010】

本発明は、熱収縮率を１５ｐｐｍ以下にしながら、熱収縮率のばらつきを安定して抑えることが可能なガラス板の製造方法を提供することを技術的課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するために創案された本発明のガラス板の製造方法は、Ｂ_２Ｏ_３が３質量％以下のガラスとなるように調製されたガラスバッチを電気溶融炉で溶融する溶融工程、溶融ガラスを板状ガラスに成形する成形工程、板状ガラスを徐冷炉で徐冷する徐冷工程、徐冷した板状ガラスを所定寸法に切断することによって、β－ＯＨ値が０．２／ｍｍ未満で、熱収縮率が１５ｐｐｍ以下のガラス板を得る切断工程、を含み、前記ガラス板の熱収縮率を測定し、熱収縮率の目標値に対するばらつきに応じて徐冷工程における前記板状ガラスの冷却速度を調整することを特徴とする。ここでガラスバッチとは、ガラス原料と、ガラス物品を細かく破砕したカレットとの総称である。

【0012】

本発明の方法によれば、Ｂ_２Ｏ_３が３質量％以下のガラスとなるように調製されたガラスバッチを電気溶融炉で溶融するため、ガラスのβ－ＯＨ値が０．２／ｍｍ未満で、熱収縮率が１５ｐｐｍ以下のガラス板を得ることが容易となる。

【0013】

すなわちガラスのβ－ＯＨ値は、ガラス溶融炉に投入されるガラスバッチに含まれる水分の影響を受けやすく、特にホウ素源となるガラス原料は吸湿性があり、また結晶水を含むものもあるため、ガラス中に水分を持ち込みやすい。そのためガラス中のＢ_２Ｏ_３の含有量を少なくするほど、ガラスのβ－ＯＨ値が低くなり、ガラス板の熱収縮率の低下が図りやすくなる。さらに電気溶融炉を用いてガラスを溶融すると、溶融炉内におけるガス燃焼等に起因する雰囲気の水分量の上昇が抑えられるため、ガス燃焼炉に比べて溶融ガラス中の水分量を低減しやすい。そのため電気溶融炉で製造したガラスは、β－ＯＨ値が低くなり、熱収縮率の低いガラス板が得られやすくなる。以上の理由から、本発明においては、実質的にＢ_２Ｏ_３を含有しないことが好ましい。ここで実質的にＢ_２Ｏ_３を含有しないとは、意図的に原料としてＢ_２Ｏ_３を含有させないという意味であり、不純物からの混入を否定するものではない。具体的にはＢ_２Ｏ_３の含有量が０．１質量％以下であることを意味する。

【0014】

通常、ガラスバッチの水分量やガラスの溶融条件の変動に伴って、ガラスのβ－ＯＨ値は変動し、ガラス板の熱収縮率が変動するが、本発明では、ガラス板の熱収縮率を測定し、その目標値に対するばらつきに応じて徐冷工程における板状ガラスの冷却速度を調整する。具体的にはガラス板の熱収縮率の目標値に対するばらつきが大きい場合に徐冷工程の板状ガラスの徐冷速度を調整することによって、ガラス板の熱収縮率の目標値に対するばらつきを補正するようにする。これにより、熱収縮率のばらつきの小さいガラス板を安定して製造することが可能となる。ガラス板の熱収縮率の目標値のばらつきは、±１ｐｐｍ以下となるように冷却速度を調整することが好ましい。ここでガラス板の熱収縮率の目標値に対するばらつきが±１ｐｐｍ以下とは、例えばガラス板の熱収縮率の目標値が１０ｐｐｍの場合、熱収縮率が９ｐｐｍ～１１ｐｐｍの範囲内で維持されることを意味する。またガラス板の熱収縮率の測定は、生産する全てのガラス板に対して行う必要はなく、一部のガラス板を抜き取り検査で行えば良い。

【0015】

本発明においては、徐冷工程で板状ガラスを移動させながら徐々に冷却するが、その冷却速度は、徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲で３００℃／分～１０００℃／分の平均冷却速度であることが好ましい。ガラス板の熱収縮率は、板状ガラスを徐冷する時の冷却速度で変動する。すなわち早く冷却されたガラス板は、熱収縮率が高くなり、逆にゆっくり冷却されたガラス板は、熱収縮率が低くなる。したがってガラス板の熱収縮率を測定し、熱収縮率が目標値より大きい場合は、徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲の平均冷却速度が３００℃／分～１０００℃／分の範囲で低くなるように調整し、逆に目標値より小さい場合は、徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲の平均冷却速度が３００℃／分～１０００℃／分の範囲で高くなるように調整すれば良い。

【0016】

尚、本発明においては、生産性を向上するという観点から、徐冷工程において、徐冷点より高い温度範囲の平均冷却速度と、（徐冷点－１００℃）より低い温度範囲の平均冷却速度は、それぞれ徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲の平均冷却速度より大きくなるように設定すれば良く、具体的には、徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度域の平均冷却速度の１．１倍～２０倍、さらには１．５倍～１５倍となるように設定することが好ましい。

【0017】

本発明において、ガラス板の熱収縮率が１２ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下、９ｐｐｍ以下、８ｐｐｍ以下、７ｐｐｍ以下、６ｐｐｍ以下、特に５ｐｐｍ以下であることが好ましい。ただしガラス板の熱収縮率を０ｐｐｍにするには、生産性の著しい低下を伴うため、１ｐｐｍ以上、２ｐｐｍ以上、特に３ｐｐｍ以上であることが好ましい。またガラス板の熱収縮率の目標値に対するばらつきは±０．７ｐｐｍ以下、特に±０．５ｐｐｍ以下であることが好ましい。ガラス板の熱収縮率が高いと、低温ポリシリコンＴＦＴや有機ＥＬのディスプレイ装置の表示不良が発生しやすくなり、またガラス板の熱収縮率のばらつきが大きいと、ディスプレイ基板を安定して生産することができなくなる。

【0018】

本発明の成形方法は、特に制限されるものではないが、徐冷工程を長くできるという観点からはフロート法が好ましく、またガラス板の表面品位の向上を図ったり、その厚みを小さくしたりするという観点からは、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法が好ましい。オーバーフローダウンドロー法では、ガラス基板の表裏面となるべき面が成形体に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため未研磨で表面品位に優れた（表面粗さやうねりが小さい）ガラス板を安価に製造することができる。

【0019】

本発明において、ダウンドロー法を採用する場合、徐冷炉の長さ（高低差）は３ｍ以上であることが好ましい。徐冷工程は、ガラス板の歪を除去するための工程であるが、徐冷炉が長いほど、冷却速度を調整しやすく、ガラス板の熱収縮率を低くすることが容易となる。よって徐冷炉の長さは、５ｍ以上、６ｍ以上、７ｍ以上、８ｍ以上、９ｍ以上、特に１０ｍ以上であることが好ましい。

【0020】

本発明において、ガラス板の短辺は１５００ｍｍ以上、長辺は１８５０ｍｍ以上であることが好ましい。すなわちガラス板の寸法が大きくなるほど、一枚のガラス板から作製できるガラス基板が増加し、ガラス基板の生産効率が向上するが、ガラス板の熱収縮率がばらつきやすくなる。しかしながら本発明の方法によると、寸法の大きなガラス板を製造しても、ガラス板の熱収縮率のばらつきを確実に抑えることができ、低熱収縮ガラスを安定して生産することが可能となる。ガラス板の短辺は、１９５０ｍｍ以上、２２００ｍｍ以上、２８００ｍｍ以上、特に２９５０ｍｍ以上が好ましく、長辺は２２５０ｍｍ以上、２５００ｍｍ以上、３０００ｍｍ、特に３４００ｍｍ以上であることが好ましい。

【0021】

本発明において、ガラス板の厚みは０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、特に０．４ｍｍ以下であることが好ましい。これによりガラス板の軽量化を図ることができ、モバイル型ディスプレイ基板に好適となる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、熱収縮率を１５ｐｐｍ以下にしながら、熱収縮率のばらつきの小さいガラス板を安定して製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明のガラス板の製造方法に使用される設備を示す説明図である。

【図2】本発明のガラス板の製造方法に使用されるオーバーフローダウンドロー装置を示す説明図である。

【図3】ガラス板の熱収縮率を測定する方法を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明に係るガラス板の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0025】

図１は、本発明のガラス板の製造方法に使用される設備を示す説明図であり、上流側から順に電気溶融炉１と、清澄槽２と、均質化槽（撹拌槽）３と、ポット４と、成形体５とを備え、これらは各移送管６～９によって接続されている。

【0026】

電気溶融炉１には、ガラス原料やカレットを調合したガラスバッチを供給するための原料供給装置１ａが設けられている。原料供給装置１ａとしては、スクリューフィーダーや振動フィーダーが使用でき、電気溶融炉１のガラス液面上にガラスバッチが順次供給される。電気溶融炉１は、モリブデン、白金、錫等からなる電極１ｂを複数配設した構造を有するものであり、これらの電極１ｂの間に電気を印加することにより、溶融ガラスが通電され、そのジュール熱によりガラスが連続的に溶融される。尚、補助的にヒーターやバーナーによる輻射加熱を併用しても良いが、バーナー燃焼によって生じた水分が溶融ガラス中に取り込まれ、溶融ガラスの水分濃度を低下させ難くなるため、ガラスのβ－ＯＨ値を低下させる観点からは、バーナーを用いない完全電気溶融とすることが望ましい。

【0027】

電極１ｂとしては、モリブデン電極を使用することが好ましい。モリブデン電極は、配置場所や電極形状の自由度が高いため、電気を通し難い無アルカリガラスであっても、最適な電極配置、電極形状を採用することができ、通電加熱が容易になる。電極１ｂの形状は、ロッド形状であることが好ましい。ロッド形状であれば、電気溶融炉１の側壁面や底壁面の任意の位置に所望の電極間距離を保って所望の数の電極１ｂを配設することが可能である。電極１ｂの配設は、電気溶融炉１の壁面（側壁面、底壁面等）、特に底壁面に電極間距離を短くして複数対配設することが望ましい。

【0028】

原料供給装置１ａから電気溶融炉１のガラス液面上に供給されたガラスバッチは、ジュール熱によって溶解され、溶融ガラスとなる。ガラスバッチ中に塩化物が含まれている場合、塩化物が分解、揮発することによってガラス中の水分を雰囲気中に持ち去り、ガラスのβ－ＯＨ値を低減する。またガラスバッチ中に含まれる錫化合物等の多価酸化物は、溶融ガラス中に溶解し、清澄剤として作用する。例えば錫成分は、昇温過程で酸素泡を放出する。放出された酸素泡は、溶融ガラスＭＧ中に含まれる泡を拡大、浮上させてガラスから除去する。また錫成分は、降温過程では酸素泡を吸収することでガラス中に残存する泡を消滅させる。

【0029】

電気溶融炉１に供給するガラスバッチは、ガラス原料の調合物を使用すれば良いが、ガラス原料に加えてカレットを使用しても良い。カレットを使用する場合、ガラス原料とカレットを調合したガラスバッチの総量に対するカレットの使用割合が多いほど、ガラスの溶融性が向上するため、１質量％以上、５質量％以上、１０質量％以上、特に２０質量％以上であることが好ましい。カレットの使用割合の上限に制約はないが、５０質量％以下、４５質量％以下、特に４０質量％以下であることが好ましい。

【0030】

ガラス原料やカレットは、できるだけ水分含有量が少ないものを使用する。また、これらを保管中に大気中の水分を吸収することがあるため、個々のガラス原料を秤量、供給するための原料サイロや、調製されたガラスバッチを溶融炉に供給するための炉前サイロ（図示省略）等の内部に乾燥空気を供給することが好ましい。

【0031】

本発明においては、ガラスバッチの水分量を極力低下させると共に、電気溶融炉１でガラスを溶融することによって、β－ＯＨ値が０．２／ｍｍ未満のガラスを製造することが可能となる。ガラスのβ－ＯＨ値が低下するほど、ガラスの歪点が高くなり、熱収縮率が低くなるため、β－ＯＨ値は、０．１５／ｍｍ以下、０．１／ｍｍ以下、０．０７／ｍｍ以下、特に０．０５／ｍｍ以下であることが好ましい。

【0032】

電気溶融炉１で溶融されたガラスは、次に移送管６を介して清澄槽２に送られる。溶融ガラスは、清澄槽２で、清澄剤などの働きによって清澄（泡抜き）される。尚、清澄槽２は、必ずしも設ける必要はなく、ガラスの清澄工程は、電気溶融炉１の下流側で行うことも可能である。

【0033】

こうして清澄された溶融ガラスは、移送管７を介して均質化槽３に送られる。溶融ガラスは、均質化槽３で、撹拌翼３ａにより撹拌され、均質化される。

【0034】

こうして均質化された溶融ガラスは、移送管８を介してポット４に送られる。溶融ガラスは、ポット４内で成形に適した状態（粘度等）に調整される。

【0035】

ポット４内の溶融ガラスは、移送管９を介して成形体５に送られる。本実施形態の成形体５は、オーバーフローダウンドロー法によって溶融ガラスＧｍを板状に成形し、ガラス板を製造するものである。

【0036】

成形体５は、断面形状が略楔形状の耐火物から作製され、成形体５の上部にオーバーフロー溝（図示省略）が形成されている。移送管９によって溶融ガラスＧｍをオーバーフロー溝に供給した後、溶融ガラスＧｍをオーバーフロー溝から溢れ出させて、成形体５の両側の側壁面に沿って流下させる。そして、その流下させた溶融ガラスＧｍを側壁面の下頂部で融合させ、下方に延伸することにより板状ガラスに成形する。

【0037】

尚、オーバーフローダウンドロー法で用いる成形体５の構造や材質は、所望の寸法や表面精度を実現できるものであれば特に限定されない。また各移送管６～９は、例えば白金又は白金合金からなる円筒管で構成されており、溶融ガラスＧｍを横方向に移送する。各移送管６～９は、必要に応じて通電加熱される。

【0038】

図２は、本発明ガラス板の製造方法に使用されるオーバーフローダウンドロー装置１０を示す説明図である。上述の通り、成形体５の上部にはオーバーフロー溝が形成され、成形体５の直下には、エッジローラ１１が設けられ、徐冷炉１２内には、複数のヒーター１３と引っ張りローラ１４が設けられている。これらのエッジローラ１１や引っ張りローラ１４が、板状ガラスＧｒの両端部を把持して回転することによって、板状ガラスＧｒを所定の厚みに延伸しながら冷却するようになっている。また徐冷炉１２内のヒーター１３は、内壁の高さ方向と幅方向に複数取り付けられ、徐冷炉１２内の雰囲気温度を区画毎に制御することが可能であり、下流側に配置されているヒーター１３ほど低い温度に設定されている。つまり上流側から下流側に向かって、ヒーター１３の設定温度を徐々に低くすることにより、徐冷炉１２の高さ方向に温度勾配が形成され、板状ガラスＧｒの冷却速度を調整できるようになっている。またヒーター１３は、徐冷炉１２の幅方向にも温度勾配を形成することができ、例えば板状ガラスの中央部に位置するヒーターの設定温度を、板状ガラスの両端部に位置するヒーター１３の設定温度より低くすることができる。

【0039】

各引っ張りローラ１４は、回転速度を適宜調整することが可能であり、板状ガラスＧｒを下方へ延伸成形する際に、力を印加する方法は特に限定されない。例えば、両端部近傍に、板状ガラスＧｒに接触する耐熱性ロールを有する引っ張りローラを用いて延伸する方法や、複数の対に分離し、板状ガラスＧｒの端部に接触する耐熱性ロールを有する引っ張りローラで延伸する方法が採用できる。

【0040】

本発明においては、ガラス板の熱収縮率を測定し、熱収縮率の目標値に対するばらつきが大きくなった際、徐冷炉１２内の各ヒーター１３の温度や、引っ張りローラ１４の回転速度を調節することにより、板状ガラスＧｒの冷却速度を適切に調整すれば良い。尚、徐冷炉１２内の雰囲気温度は、上昇気流により乱れやすくなるため、できるだけ上昇気流が少なくなるように炉内外の気圧を調整したり、上昇気流が炉内に侵入するのを抑制する機構を設けることが望ましい。

【0041】

こうして徐冷された板状ガラスＧｒは、冷却室１５内で冷却される。冷却室１５には、ヒーターが設けられておらず、板状ガラスＧｒは、冷却室１６内で自然冷却される。冷却室１５の長さ（高低差）は、例えば２～１０ｍ程度に設定すれば良い。

【0042】

冷却室１５での冷却工程を経た後、板状ガラスＧｒは、切断室１６内の切断装置１６ａにより所定寸法に切断されてガラス板Ｇｓとなる。尚、切断装置１６ａは、例えば、スクライブ機構と折り割り機構を有するものが適している。

【0043】

本発明においては、ガラス板が、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０～７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １０～２５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～３％、ＭｇＯ ０～１０％、ＣａＯ ０～１５％、ＳｒＯ ０～１０％、ＢａＯ ０～１５％、ＺｎＯ ０～５％、ＺｒＯ_２ ０～５％、ＴｉＯ_２ ０～５％、Ｐ_２Ｏ_５ ０～１０％、ＳｎＯ_２ ０～０．５％からなり、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しない無アルカリガラス板であることが好ましい。上記のように各成分の含有量を規制した理由を以下に説明する。尚、以下の各成分の％表示は、特に断りのない限り、質量％を指す。

【0044】

ＳｉＯ_２は、ガラスの骨格を形成する成分である。ＳｉＯ_２の含有量は、５０％以上、５５％以上、５８％以上、特に６０％以上であることが好ましい。また７０％以下、６６％以下、６４％以下、６３％以下、特に６２％以下であることが好ましい。ＳｉＯ_２の含有量が少なくなると、密度が高くなりすぎると共に、耐酸性が低下しやすくなる。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多くなると、高温粘度が高くなり、溶融性が低下しやすくなると共に、クリストバライト等の失透結晶が析出しやすくなって液相温度が上昇しやすくなる。

【0045】

Ａｌ_２Ｏ_３も、ガラスの骨格を形成する成分であり、また歪点やヤング率を高めると共に、分相を抑制する成分である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、１０％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、１５％以上、１６％以上、１７％以上、１８％以上、特に１９％以上であることが好ましい。また２５％以下、２４％以下、２３％以下、２２％以下、特に２０％以下であることが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少なくなると、歪点、ヤング率が低下しやすくなると共に、ガラスが分相しやすくなる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多くなると、ムライトやアノーサイト等の失透結晶が析出しやすくなって液相温度が上昇しやすくなる。

【0046】

Ｂ_２Ｏ_３は、溶融性を高めると共に、耐失透性を高める成分であるが、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多くなると、ガラス原料からの水分の持ち込みが多くなると共に、歪点やヤング率が低下しやすくなる。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、３％以下、３％未満、２．５％以下、２％以下、１．９％以下、１．６％以下、１．５％以下、１％以下、０．８％以下、０．５％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。ただし、ガラスの溶融性の向上を優先させる場合には、Ｂ_２Ｏ_３を０．１％以上、０．２％以上、さらには０．３％以上含有させることが好ましい。

【0047】

ＭｇＯは、高温粘性を下げて溶融性を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、ヤング率を顕著に高める成分である。ＭｇＯの含有量は、１０％以下、９％以下、８％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３．５％以下、特に３％以下であることが好ましい。また１％以上、１．５％以上、特に２％以上であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が少なくなると、溶融性やヤング率が低下しやすくなる。一方、ＭｇＯの含有量が多くなると、耐失透性や歪点が低下しやすくなる。

【0048】

ＣａＯは、歪点を低下させずに、高温粘性を下げて溶融性を顕著に高める成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、原料コストを低廉価する成分である。ＣａＯの含有量は、１５％以下、１２％以下、１１％以下、８％以下、６％以下、特に５％以下であることが好ましい。また１％以上、２％以上、３％以上、特に４％以上であることが好ましい。ＣａＯの含有量が少なくなると、上記効果を享受し難くなる。一方、ＣａＯの含有量が多くなりすぎると、ガラスが失透しやすくなると共に、熱膨張係数が高くなりやすい。

【0049】

ＳｒＯは、ガラスの分相を抑制し、耐失透性を高める成分である。さらに歪点を低下させずに高温粘性を下げて溶融性を高めると共に、液相温度の上昇を抑制する成分である。ＳｒＯの含有量は、１０％以下、７％以下、５％以下、３．５％以下、特に３％以下であることが好ましい。また０．１％以上、０．２％以上、０．３％以上、０．５％以上、１．０％以上、特に１．５％以上であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が少なくなると、上記効果を享受し難くなる。一方、ＳｒＯの含有量が多くなると、ストロンチウムシリケート系の失透結晶が析出しやすくなって耐失透性が低下しやすくなる。

【0050】

ＢａＯは、耐失透性を顕著に高める成分である。ＢａＯの含有量は、１５％以下、１４％以下、１３％以下、１２％以下、１１％以下、１０．５％以下、１０％以下、９．５％以下、特に９％以下であることが好ましい。また１％以上、３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、特に８％以上であることが好ましい。ＢａＯの含有量が少なくなると、上記効果を享受し難くなる。一方、ＢａＯの含有量が多くなると、密度が高くなりすぎると共に、溶融性が低下しやすくなる。またＢａＯを含む失透結晶が析出しやすくなって液相温度が上昇しやすくなる。

【0051】

ＺｎＯは、溶融性を高める成分である。しかしＺｎＯの含有量が多くなると、ガラスが失透しやすくなると共に歪点が低下しやすくなる。ＺｎＯの含有量は０～５％、０～４％、０～３％、０～２％、０～１％、特に０～０．５％であることが好ましい。

【0052】

ＺｒＯ_２は、化学的耐久性を高める成分であるが、ＺｒＯ_２の含有量が多くなると、ＺｒＳｉＯ_４の失透ブツが発生しやすくなる。ＺｒＯ_２の含有量は、０～５％、０～４％、０～３％、０．１～２％、特に０．１～０．５％であることが好ましい。

【0053】

ＴｉＯ_２は、高温粘性を下げて溶融性を高めると共に、ソラリゼーションを抑制する成分であるが、ＴｉＯ_２の含有量が多くなると、ガラスが着色して透過率が低下しやすくなる。ＴｉＯ_２の含有量は、０～５％、０～４％、０～３％、０～２％、特に０～０．１％であることが好ましい。

【0054】

Ｐ_２Ｏ_５は、歪点を高めると共に、アノーサイト等のアルカリ土類アルミノシリケート系の失透結晶の析出を抑制する成分である。ただしＰ_２Ｏ_５を多量に含有させると、ガラスが分相しやすくなる。Ｐ_２Ｏ_５の多量量は、好ましくは、０～１０％、０～９％、０～８％、０～７％、０～６％、特に０～５％である。

【0055】

ＳｎＯ_２は、高温域で良好な清澄作用を有し、歪点を高めると共に高温粘性を低下させる成分である。またモリブデン電極を使用した電気溶融炉の場合、電極を浸食しないという利点がある。ＳｎＯ_２の含有量は、０～０．５％、０．００１～０．５％、０．００１～０．４５％、０．００１～０．４％、０．０１～０．３５％、０．１～０．３％、特に０．１５～０．３％であることが好ましい。ＳｎＯ_２の含有量が多くなると、ＳｎＯ_２の失透結晶が析出しやすくなり、またＺｒＯ_２の失透結晶の析出を促進しやすくなる。ＳｎＯ_２の含有量が０．００１％より少ないと、上記効果を享受し難くなる。

【0056】

本発明においては、上記した成分以外にも、Ｃｌ、Ｆ、ＳＯ_３、Ｃ、ＣｅＯ_２或いはＡｌ、Ｓｉ等の金属粉末を合量で３％まで含有させることができる。Ａｓ_２Ｏ_３やＳｂ_２Ｏ_３は、環境や電極の浸食防止の観点から実質的に含有しないことが望ましい。

【0057】

本発明において実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないとは、原料から意図的にＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏを含有させないという意味であり、具体的にはアルカリ金属酸化物の含有量が０．２％以下であることを意味する。

【0058】

本発明の方法によって得られる無アルカリガラスは、歪点が７１０℃以上、７２０℃以上、７３０℃以上、７４０℃、特に７５０℃以上であることが好ましい。ただし歪点を高めようとするほど、溶融時や成形時の温度が高くなり、ガラス板の製造コストが高騰するため、歪点は８００℃以下とすることが好ましい。

【0059】

本発明の方法によって得られる無アルカリガラスは、１０^４ｄＰａ・ｓに相当する温度が、１３８０℃以下、１３７０℃以下、特に１３６０℃以下であることが好ましい。１０^４ｄＰａ・ｓに相当する温度が高くなると、成形時の温度が高くなりすぎて、製造歩留まりが低下しやすくなる。

【0060】

本発明の方法によって得られる無アルカリガラスは、１０^２．５ｄＰａ・ｓに相当する温度が１６７０℃以下、１６６０℃以下、特に１６５０℃以下であることが好ましい。１０^２．５ｄＰａ・ｓに相当する温度が高くなると、ガラスが溶融し難くなり、泡等の欠陥が増加したり、製造歩留まりが低下しやすくなる。

【0061】

本発明の方法によって得られる無アルカリガラスは、徐冷点が、７５０℃以上、７８０℃以上、８００℃以上、８１０℃以上、特に８２０℃以上であることが好ましい。

【0062】

本発明の方法によって得られる無アルカリガラスは、液相温度が１２５０℃未満、１２４０℃未満、１２３０℃未満、特に１２２０℃未満であることが好ましい。このようにすれば、ガラス製造時に失透結晶が発生し難くなる。またオーバーフローダウンドロー法で成形しやすくなるため、ガラス板の表面品位を向上すると共に、製造歩留まりの低下を抑えることができる。ここで近年のガラス基板の大型化やディスプレイの高精細化の観点から、表面欠陥となり得る失透物を極力抑えるためにも、耐失透性を高める意義は非常に大きい。

【0063】

本発明の方法によって得られる無アルカリガラスは、液相温度における粘度が１０^４．９ｄＰａ・ｓ以上、１０^５．１ｄＰａ・ｓ以上、１０^５．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０^５．３ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。このようにすれば、成形時に失透が生じ難くなるため、オーバーフローダウンドロー法でガラス板を成形しやすくなり、ガラス板の表面品位を高めることができる。尚、液相温度における粘度は、成形性の指標であり、液相温度における粘度が高い程、成形性が向上する。

【実施例】

【0064】

（実施例１）
表１、２は、本発明に使用できる実施例（試料Ｎｏ.１～９）のガラスを示すものである。

【0065】

【表1】

【0066】

【表2】

【0067】

表１、２のガラス試料は、次にようにして作製した。まず表中の組成となるようにガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れた後、１６００～１６５０℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶融にあたっては、白金スターラーを用いて撹拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して板状に成形した後、徐冷点付近の温度で３０分間徐冷した。こうして得られた各試料について、密度、ヤング率、歪点、徐冷点、１０^４ｄＰａ・ｓに相当する温度、１０^２．５ｄＰａ・ｓに相当する温度、液相温度ＴＬ、液相温度における粘度Ｌｏｇ_１０ηＴＬを測定した。

【0068】

尚、密度は、周知のアルキメデス法で測定した。

【0069】

ヤング率は、曲げ共振法により測定した。

【0070】

歪点、徐冷点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６の方法で測定した。

【0071】

高温粘度１０^４ｄＰａ・ｓ、１０^２．５ｄＰａ・ｓに相当する温度は、白金球引き上げ法で測定した。

【0072】

液相温度ＴＬは、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに投入し、１１００℃から１３５０℃に設定された温度勾配炉中に２４時間保持した後、白金ボートを取り出し、ガラス中に失透（結晶異物）が認められた温度を測定した。

【0073】

液相温度における粘度Ｌｏｇ_１０ηＴＬは、白金球引き上げ法で液相温度におけるガラスの粘度を測定した

【0074】

表から明らかなように、Ｎｏ.１～９の各試料は、歪点が７３５℃以上、徐冷点が７８５℃以上であるため、熱収縮率の低下を図りやすいガラスである。また液相温度が１２３０℃以下、液相温度における粘度が１０^４．９ｄＰａ・ｓ以上であるため、成形時に失透が生じ難い。特にＮｏ．１、２、６～９の各試料は、液相温度における粘度が１０^５．２ｄＰａ・ｓ以上であるため、オーバーフローダウンドロー法により成形することが容易である。

【0075】

（実施例２）
表１の試料Ｎｏ．６のガラスとなるようにガラスバッチを調製した。次いで、このガラスバッチを電気溶融炉に投入し、１６５０℃で溶融した後、清澄槽、均質化槽内で溶融ガラスを清澄均質化した後、ポット内で成形に適した粘度に調整した。次いで溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー装置により板状に成形し、徐冷炉で徐冷した。その後、板状ガラスを切断することにより、１５００×１８５０×０．７ｍｍの寸法を有するガラス板を作製した。

【0076】

このオーバーフローダウンドロー装置の徐冷炉の長さは５ｍとし、徐冷炉の内壁に配置された複数のヒーターの温度を適切に調整しながら、板状ガラスの板引き速度を３５０ｃｍ／分とすることにより、徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲での平均冷却速度を３８５℃／分に設定した。こうして得られたガラス板は、β－ＯＨ値が０．１／ｍｍであり、熱収縮率が１０ｐｐｍであった。

【0077】

次に、ガラスの溶融条件（温度、時間等）を変化させ、板引き速度や平均冷却速度は変化させずにガラス板を作製したところ、β－ＯＨ値が０．１８／ｍｍで、熱収縮率が１１ｐｐｍ超となったが、板引き速度を２５０ｃｍ／分、徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲での平均冷却速度を２７５℃／分に変更することによって、熱収縮率を１０ｐｐｍに戻すことができた。

【0078】

尚、本発明における板引き速度とは、連続的に成形される板状ガラスの板幅方向中央部が徐冷領域を通過する速度を指し、本実施例においては、板幅方向中央部の徐冷領域の中間点（徐冷点－５０℃に相当する温度に相当する位置）に測定用ローラを当接させて測定した。また平均冷却速度とは、板状ガラスが徐冷点から（徐冷点－１００℃）の温度範囲に相当する区域（徐冷領域）を通過する時間を算出し、中央部又は端部の徐冷領域内の温度差を、通過時間で除することにより算出した速度を指す。

【0079】

またガラスのβ－ＯＨ値は、ＦＴ－ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、下記の式を用いて求めた。
β－ＯＨ値 ＝ （１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ１／Ｔ２）
Ｘ：ガラス肉厚（ｍｍ）
Ｔ１：参照波長３８４６ｃｍ^－１における透過率（％）
Ｔ２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ^－１付近における最小透過率（％）

【0080】

またガラス板の熱収縮率は、次の方法で測定した。まず図３（ａ）に示すように、ガラス板の試料として１６０ｍｍ×３０ｍｍの短冊状試料Ｇを準備した。この短冊状試料Ｇの長辺方向の両端部のそれぞれに、＃１０００の耐水研磨紙を用いて、端縁から２０～４０ｍｍ離れた位置でマーキングＭを形成した。その後、図３（ｂ）に示すように、マーキングＭを形成した短冊状試料ＧをマーキングＭと直交方向に沿って２つに折り割って、試料片Ｇａ、Ｇｂを作製した。そして、一方の試料片Ｇｂのみを、常温から５００℃まで５℃／分で昇温させ、５００℃で１時間保持した後に、５℃／分で降温させる熱処理を行った。上記熱処理後、図３（ｃ）に示すように、熱処理を行っていない試料片Ｇａと、熱処理を行った試料片Ｇｂを並列に配列した状態で、２つの試料片Ｇａ、ＧｂのマーキングＭの位置すれ量（△Ｌ１、△Ｌ２）をレーザー顕微鏡によって読み取り、下記の式により熱収縮率を算出した。尚、式中のｌ_０は、初期のマーキングＭ間の距離である。
熱収縮率（ｐｐｍ） ＝ [｛△Ｌｌ（μｍ）+△Ｌ２（μｍ）｝×１０^３]／ｌ_０（ｍｍ）

【0081】

上記実施例２の結果から、ガラス板の熱収縮率が１５ｐｐｍ以下で、熱収縮率の目標値に対するばらつきが大きくなった場合でも、徐冷工程の板状ガラスの冷却速度を調整することによって、ガラスのβ－ＯＨ値を調整することなくガラス板の熱収縮率を補正できることが理解できる。

【符号の説明】

【0082】

１ 電気溶融炉
１ａ 原料供給装置
１ｂ 電極
２ 清澄槽
３ 均質化槽（撹拌槽）
３ａ 撹拌翼
４ ポット
５ 成形体
６～９ 移送管
１０ オーバーフローダウンドロー装置
１１ エッジローラ
１２ 徐冷炉
１３ ヒーター
１４ 引っ張りローラ
１５ 冷却室
１６ 切断室
１６ａ 切断装置
Ｇｍ 溶融ガラス
Ｇｒ 板状ガラス
Ｇｓ ガラス板

【図1】

【図2】

【図3】