CN103391902A - 在玻璃表面形成润滑层的装置以及包含其的退火炉和玻璃制造装置 - Google Patents

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Abstract

一种在玻璃表面形成润滑层的装置防止在玻璃表面出现划痕、降低玻璃制造设备的腐蚀，并可以包括在退火炉或玻璃制造装置内。该装置包括用于提供SO2气体的SO2提供单元、用于提供O2气体的O2提供单元、以及用于保存SO2气体氧化催化剂的催化剂保存单元，所述催化剂保存单元从所述SO2提供单元和所述O2提供单元接收SO2气体和O2气体，以生成SO3气体，并将生成的SO3气体提供到玻璃。

Description

在玻璃表面形成润滑层的装置以及包含其的退火炉和玻璃制造装置
技术领域
本申请要求在韩国于2011年2月21日提交的韩国专利申请No.10-2011-0015039、于2011年4月26日提交的韩国专利申请No.10-2011-0039031以及于2012年2月20日提交的韩国专利申请No.10-2012-0017150的优先权，其全部内容通过引用纳入本申请中。
本发明涉及一种玻璃制造技术，具体地说，涉及一种在玻璃表面形成润滑层的装置以及包含其的退火炉和玻璃制造装置，它们可以防止在玻璃表面出现划痕，并且可以降低玻璃制造设备的腐蚀。
背景技术
很多种平板玻璃正用在像窗户玻璃、车窗玻璃和镜子等各种领域中。这样的平板玻璃可以用各种方法制造。其中，一种代表性方法是使用浮法工艺的生产方法。例如，用于TFT显示器的薄玻璃面或玻璃膜经常由浮法工艺制造。由浮法工艺制造的玻璃称为浮法玻璃。
图1是示意图，示出了制造浮法玻璃的系统。
如图1所示，玻璃通常是使用浮抛窑10由熔融玻璃形成的，在浮抛窑10中存储和流动着熔融的金属M，诸如熔融的锡或熔融的锡合金。此时，通过浮抛窑10的入口连续地将熔融的玻璃提供到浮抛窑10内，熔融的玻璃比熔融的金属M的粘度低，并且比熔融的金属M轻约2/3。熔融的玻璃在熔融的金属M上浮动和扩展的同时向浮抛窑10的下游移动。在这个过程中，熔融的玻璃在其表面张力和重力的作用下几乎达到一个相等的厚度，形成凝固到一定程度的玻璃条或玻璃带。
另外，上述形成的熔融玻璃带从浮抛窑10转移到退火炉20，并经历退火过程。在退火过程中，玻璃通过诸如辊30或传送带等转移工具从退火炉20的入口转移到出口。另外，在退火过程之后，玻璃也可以通过诸如辊30等转移工具进行运载。
玻璃在退火过程中或退火过程后转移时，玻璃的下表面会与诸如辊30等转移工具接触。此时，由于诸如辊30等转移工具之故，在玻璃的下表面会产生缺陷、裂纹或者划痕。尤其是，如果上述设备连续使用，那么，杂质或玻璃碎片会粘附在诸如辊30等转移工具上。在这种情况下，在玻璃的下表面会更容易产生划痕。
在使用辊30或石灰的玻璃转移过程中，如果玻璃的下表面产生划痕，那么，玻璃的质量和产率将大大地下降。因此，在玻璃转移过程中，尤其是在退火炉20中，或者在退火过程之后转移玻璃的过程中，要尽量防止玻璃的下表面出现划痕。
其中，一种代表性的技术是，在玻璃退火过程的初始阶段或在玻璃退火过程前，向玻璃的下表面提供SO2气体。如果像前面所述将SO2气体喷到玻璃的下表面，那么，SO2气体与玻璃的碱组分（尤其是钠组分）起反应，从而形成诸如Na2SO4等硫酸盐。另外，由于硫酸盐的膜强度比玻璃的高，因此，形成的硫酸盐用作润滑层，从而防止了诸如辊30等转移工具在玻璃的下表面产生划痕，并且提高了玻璃的抗划伤性。
然而，在实质上不含碱组分（诸如钠）的无碱玻璃（如用于LCD的玻璃）的情形中，即使提供SO2气体，硫酸盐润滑层也不容易由碱金属形成，如Na2SO4。SO2气体将会与玻璃中的碱土金属（如钙）等成分起反应，从而形成CaSO4等硫酸盐润滑层，但与钠等碱金属相比，SO2气体不容易与碱土金属等起反应。因此，为了形成诸如CaSO4等润滑层，应该使用过量的SO2气体。然而，如果使用大量的SO2气体，则生产成本会相应地增大。另外，SO2气体的毒性会使其成为环境污染源，并对工人的健康造成严重的危害。
此外，由于退火炉20等制造设备或仪器容易被SO2气体腐蚀，因此，制造玻璃时的生产率和过程效率会受到不利影响。为此，应该尽可能少地使用SO2气体。然而，在传统技术中，会不可避免地使用过量的SO2气体，以形成用于防止在玻璃下表面出现划痕的润滑层。
发明内容
技术问题
本发明就是为了解决现有技术的所述问题而做出的，因此，本发明的一个目的是，提供一种在玻璃表面形成润滑层的装置，该装置可以使用少量的SO2气体，并且有效地防止在玻璃表面出现划痕；提供包括该装置的退火炉；以及包括该装置的玻璃制造装置。
本发明的其它目的和优点可以通过下面的描述认识到，并且通过这里所阐述的本发明的实施例而变得更加明显。同样明显的是，通过权力要求书及其组合所界定的工具可以容易地实施本发明的目的和优点。
技术方案
为了完成上述目的，本发明提供一种在玻璃表面形成润滑层的装置，其包括：用于提供SO2气体的SO2提供单元；用于提供O2气体的O2提供单元；以及用于保存SO2气体氧化催化剂的催化剂保存单元，所述催化剂保存单元从所述SO2提供单元和所述O2提供单元接收SO2气体和O2气体，以生成SO3气体，并将生成的SO3气体提供到玻璃。
优选地，所述SO2气体氧化催化剂包括V2O5。
另外，优选地，所述催化剂保存单元具有带入口和出口的圆柱形状，并且保存有所述SO2气体氧化催化剂，SO2气体和O2气体通过所述入口流入所述催化剂保存单元，并且SO3气体通过所述出口从所述催化剂保存单元流出。
另外，优选地，所述催化剂保存单元具有包含所述SO2气体氧化催化剂作成分的结构形状。
另一方面，本发明也提供一种退火炉，其包括如上所述的在玻璃表面形成润滑层的装置。
另一方面，本发明也提供一种玻璃制造装置，其包括如上所述的在玻璃表面形成润滑层的装置。
有益效果
根据本发明，由于在玻璃表面，尤其是在直接接触转移工具（如辊）的玻璃下表面，容易形成润滑层，因此，玻璃的抗划伤性可以得到提高。因此，在制造过程（如玻璃退火过程）中，当通过转移工具（如辊和传送带）转移玻璃时，能够有效地防止在玻璃下表面出现缺陷、裂纹和划痕。因此，在玻璃制造过程中可以降低缺损率，并且可以获得高质量玻璃。另外，由于玻璃上的划痕减少，抛光玻璃所需要的时间和成本可以降低。
另外，根据本发明，使用少量的SO2气体就可以在玻璃的表面充分地形成硫酸盐润滑层。因此，能够抑制毒性强的SO2气体造成环境污染以及给形成所述润滑层的工人带来有害的工作条件。另外，可以更简单地购买SO2气体，并且以低成本进行处理。此外，能够抑制玻璃制造设备或仪器（如退火炉）被SO2气体腐蚀，这就可以延长玻璃制造设备或仪器的使用期限。
尤其是，在实质上不含碱金属（如钠）的无碱玻璃（如LCD玻璃）的情况下，使用相对少量的SO2气体就可以充分地形成硫酸盐润滑层。
另外，由于形成硫酸盐润滑层所需时间缩短，因此，整个玻璃制造过程所需的时间可以缩短，并且生产成本可以降低。
附图说明
从下面参考附图的实施例的描述中，本发明的其它目的和方面将变得明显，在附图中：
图1是示意图，示出了制造浮法玻璃的系统；
图2是方框图，示意地示出了本发明的一个优选实施例所述的在玻璃表面形成润滑层的装置的功能配置；
图3是剖视图，示意地示出了与退火炉相关的本发明的一个实施例所述的包括圆柱形催化剂保存单元的在玻璃表面形成润滑层的装置；
图4是剖视图，示意地示出了与退火炉相关的本发明的另一个实施例所述的包括圆柱形催化剂保存单元的在玻璃表面形成润滑层的装置；
图5是剖视图，示意地示出了与退火炉相关的本发明的又一个实施例所述的包括圆柱形催化剂保存单元的在玻璃表面形成润滑层的装置；
图6是剖视图，示意地示出了与退火炉相关的本发明的再一个实施例所述的包括结构化催化剂保存单元的在玻璃表面形成润滑层的装置；
图7是示意图，示出了本发明的一个实施例所述的提供SO2气体和SO2气体氧化催化剂到玻璃平板以引起在玻璃平板表面的SO2气体的氧化反应的设备；
图8用不同颜色示出了在本发明的一个实施例所述的在玻璃表面形成润滑层的装置提供SO3气体到退火炉的情况下，在退火炉内的玻璃平板上形成硫酸盐润滑层的速度；以及
图9用不同的颜色示出了本发明的一个比较例所述的在直接提供SO3气体到退火炉的情况下，在退火炉内的玻璃平板上形成硫酸盐润滑层的速度。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。在描述之前，应该认识到，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应该被理解为限于一般的和字典的含义，而是基于允许发明人为了最佳的说明而适当地定义术语的原理，根据与本发明的技术方面相对应的含义和概念进行解释。
因此，这里所给出的描述只是优选的例子，仅用于说明，并不用于限制本发明的范围，所以，应该认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对所描述的优选的例子做出其它的等同物和变型。
图2是方框图，示意地示出了本发明的一个优选实施例所述的在玻璃表面形成润滑层的装置的功能配置。
参看图2，本发明所述的在玻璃表面形成润滑层的装置包括SO2提供单元110、O2提供单元120以及催化剂保存单元130。
SO2提供单元110和O2提供单元120分别提供SO2气体和O2气体到催化剂保存单元130。SO2提供单元110提供的SO2气体与O2提供单元120提供的O2气体在催化剂保存单元130中反应，生成SO3气体。换句话说，在有氧的氧化环境中，SO2气体与氧反应，并被氧化成SO3气体，如下面的方程式1所示。
方程式1
SO2(g)+1/2×O2(g)→SO3(g)
同时，O2提供单元120可以多种形式提供O2气体。例如，O2提供单元120可提供纯O2气体或者空气，使得O2气体可以提供到催化剂保存单元130。另外，O2提供单元120可提供湿气到催化剂保存单元130。换句话说，可以以多种形式提供用于氧化SO2气体的氧，从而可以激活SO2气体的氧化。
优选地，SO2提供单元110可以0.05Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供SO2气体。另外，O2提供单元120可以0.05Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供O2气体。如果O2提供单元120提供空气，从而提供O2气体，则可以0.5Nm3/Hr～20Nm3/Hr的流速提供空气。
SO2提供单元110可以0.05Nm3/Hr～7Nm3/Hr的流速提供SO2气体。另一种情况中，SO2提供单元110可以3Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供SO2气体。另外，O2提供单元120可以0.05Nm3/Hr～7Nm3/Hr的流速提供O2气体。另一种情况中，O2提供单元120可以3Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供O2气体。
在按上述流速提供SO2气体和O2气体的情况下，SO2气体和O2气体的反应被激活，因此SO2气体可以更有效地氧化成SO3气体。然而，根据各种常规条件，可以以各种方式改变SO2气体和O2气体的提供速度，本发明并不限于上述流速。例如，SO2提供单元110可以低于0.05Nm3/Hr或者高于10Nm3/Hr的流速提供SO2气体。另外，O2提供单元120可以低于0.05Nm3/Hr或者高于10Nm3/Hr的流速提供O2气体。
如上所述，催化剂保存单元130接收来自SO2提供单元110的SO2气体和来自O2提供单元120的O2气体，并能使SO2气体和O2气体反应生成SO3气体。另外，催化剂保存单元130提供生成的SO3气体到玻璃的表面。
上述由催化剂保存单元130提供的SO3气体可以与玻璃的某一成分反应，并在玻璃表面附近生成硫酸盐。另外，硫酸盐可以充当玻璃表面的润滑层。尤其是，在无碱玻璃的情况下，由催化剂保存单元130生成并提供的SO3气体可以与玻璃中包含的如钙等成分起反应，形成硫酸盐润滑层，如下面的方程式2所示。
方程式2
SO3(g)+CaO(s)→CaSO4(s)
虽然方程式2只示出了SO2气体与玻璃中的氧化钙反应而形成CaSO4润滑层的过程，但是SO2气体也可以与玻璃的另一种成分反应，而由另一种硫酸盐形成润滑层。例如，SO2气体可以与玻璃中的MgO或Cr2O3起反应，而形成诸如MgSO4和Cr2(SO4)3等硫酸盐润滑层。由于上述提供给玻璃的SO3气体与玻璃的某一成分起反应，并在表面上由硫酸盐形成润滑层，因此，能够防止在玻璃表面出现缺陷，裂纹或划痕。
优选地，本发明所述的催化剂保存单元130可以0.05Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供SO3气体。在按上述流速提供SO3气体的情况下，在玻璃的下表面可以更有效地形成润滑层。催化剂保存单元130可以0.05Nm3/Hr～7Nm3/Hr的流速提供SO3气体。在另一种情况下，催化剂保存单元130可以3Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供SO3气体。然而，根据各种条件，例如玻璃的大小或在玻璃表面形成润滑层的装置的形状，可以以各种方式改变催化剂保存单元130的SO3气体提供速度，本发明不限于上述流速范围。
尤其是，根据本发明的催化剂保存单元130保存有SO2气体氧化催化剂。这里，SO2气体氧化催化剂代表这样一种催化剂，该催化剂可以促进方程式1中SO2气体氧化成SO3气体的化学反应。
由于如上所述催化剂保存单元130保存有SO2气体氧化催化剂，因此，催化剂保存单元130促进了SO2气体到SO3气体的氧化反应。另外，随着SO2气体越来越多地氧化成SO3气体，也可以由SO3气体越来越多地形成硫酸盐润滑层，即方程式2中CaSO4润滑层。因此，根据本发明，通过使用少量的SO2气体可以在玻璃的表面充分地形成诸如CaSO4等硫酸盐润滑层。
优选地，SO2气体氧化催化剂可以包括V2O5。换句话说，催化剂保存单元130可以保存五氧化二钒作为部分或全部的SO2气体氧化催化剂。这种五氧化二钒是一种代表性的SO2气体氧化催化剂，它促进SO2气体到SO3气体的氧化反应。由于V2O5具有良好的SO2气体的催化剂失活抗性，因此，在本发明中，V2O5是一种良好的SO2气体氧化催化剂。
另外，除了V2O5，也可以使用各种SO2气体氧化催化剂。例如，Fe2O3，CuO，TiO2，Cr2O3，SiO2，CaO，Al2O3，WO3等可以用作SO2气体氧化催化剂，并且，其中的至少两种可以组合使用。如上所述，SO2气体氧化催化剂不限于特别的种类，并且可以促进SO2气体到SO3气体的氧化。
此外，SO2气体氧化催化剂可以与另一种增强催化剂活性的物质一起使用。例如，V2O5可以与K2O、K2SO4、K2S2O7或诸如此类一起使用，以增强V2O5的催化剂活性。因此，除V2O5外，催化剂保存单元130可以进一步保存K2O，K2SO4和K2S2O7中的至少一种。此时，K2O，K2SO4或K2S2O7可以以各种形式保存在催化剂保存单元130内。例如，K2O，K2SO4或K2S2O7可以预先与V2O5一起放在催化剂保存单元130中，或可以与V2O5分开随后提供。
如上所述，根据本发明，当SO2气体在氧化环境中氧化成SO3气体时，SO2气体氧化催化剂激活SO2气体的氧化，于是，由硫酸盐在玻璃表面可充分地形成润滑层。尤其是，在实质上不含碱离子（如钠）的无碱玻璃的情况下，与碱性玻璃相比，润滑层不容易形成。然而，根据本发明，由于通过SO2气体氧化催化剂可以促进如方程式1所示的SO2气体的氧化反应，因此，在无碱玻璃中，使用少量的SO2气体就可以通过硫酸盐快速而充分地形成润滑层。
尽管基于将本发明应用到无碱玻璃的情形说明了上述实施例，但这不意味着本发明必须应用到无碱玻璃。换句话说，本发明也可以应用到碱性玻璃，而在碱性玻璃的情况下，可以促进诸如Na2SO4等碱金属硫酸盐的形成。因此，在这种情况下，通过使用少量的SO2气体，也可以充分地形成润滑层。
图3是剖视图，示出了与退火炉20相关的本发明的一个实施例所述的包括圆柱形催化剂保存单元130的在玻璃表面形成润滑层的装置。
参看图3，在形成过程中形成的玻璃在退火炉20内经历退火过程。这里，玻璃可以以多种方式形成，本发明不限于特定的玻璃形成方式。例如，玻璃可以由浮法工艺形成。换句话说，如图1所示，将熔融的玻璃提供到存储有熔融的金属M的浮抛窑10，然后，在熔融的金属M上使玻璃浮动或扩展，从而可以形成玻璃。此时，通过控制或改变穿过浮抛窑10入口的玻璃的量或形成工具（例如，在浮抛窑中安装的顶部辊），可以调节玻璃带的厚度。这种浮法玻璃制造方法包括循环连续的过程，并可以不间断地一直工作，这就可以若干年不停顿地制造平板玻璃。这是非常合适的玻璃形成方式。本发明可以用于在各种玻璃形成方法（如浮法工艺）所形成的玻璃表面形成润滑层。
上述在浮抛窑或诸如此类中形成的玻璃放入退火炉的入口21，然后，在由退火炉20中设置的至少一个辊30转移到退火炉的出口21的同时进行退火。此时，退火炉20的入口21的温度可以为约700～800℃，而退火炉的出口22的温度可以为约200～300℃。
如上所述，本发明所述的在玻璃表面形成润滑层的装置包括SO2提供单元110、O2提供单元120和催化剂保存单元130。尤其是，如图3所示，催化剂保存单元130可以为具有入口131和出口132的圆柱形状。这里，圆柱形是指中空的形状，并且其截面不限于圆形。例如，圆柱形催化剂保存单元130能够以各种形状实现，例如圆筒形、六角形和八角形。
由于上述圆柱形催化剂保存单元130具有中空空间，因此，SO2气体和O2气体可以反应，生成SO3气体。尤其是，由于本发明所述的催化剂保存单元130保存有诸如V2O5等SO2气体氧化催化剂，因此，能够进一步促进SO2气体在催化剂保存单元130中氧化生成SO3气体。因此，可以将足够数量的SO3气体提供到玻璃表面，于是，SO3气体可以在玻璃的下表面更有效地形成硫酸盐。因此，根据本实施例，硫酸盐在玻璃的下表面充分地形成润滑层，从而防止了因转移工具（例如，位于退火炉20内的辊30以及在退火炉20之后的过程中设置的辊）而在玻璃下表面出现划痕。
同时，由于在圆柱形催化剂保存单元130上设置有入口131和出口132，因此，SO2气体和O2气体可以通过入口131流入圆柱形催化剂保存单元130，而在圆柱形催化剂保存单元130内生成的SO3气体可以通过出口132流出。虽然图3示出了圆柱形催化剂保存单元130分别具有两个入口131和一个出口132，但这只是一个例子，催化剂保存单元130的入口131数量和出口132数量可以有多种选择。
如图3所示，催化剂保存单元130可以位于玻璃制造装置的退火炉20的外面。此时，催化剂保存单元130的出口132连接到退火炉20的内部，从而通过出口132可以将SO3气体提供给退火炉20内的玻璃。
在催化剂保存单元130中，SO2气体氧化催化剂可以呈颗粒状、粉末状或二者的组合。例如，催化剂保存单元130中可以容纳粉末状或颗粒状（如环或柱）的V2O5。在SO2气体氧化催化剂呈颗粒状或粉末状的情况下，反应面积增加并且可以更有效地进行SO2气体的氧化反应。然而，本发明不限于特定形式或状态的SO2气体氧化催化剂，并且，只要可以促进SO2气体的氧化，可以以各种形状或状态来实现SO2气体氧化催化剂。
优选地，如图3所示，催化剂保存单元130在入口131和出口132中的至少一者处可包括过滤器133。这里，过滤器133过滤SO2气体氧化催化剂，并防止SO2气体氧化催化剂（如V2O5）从催化剂保存单元130内泄露出去。尤其是，在SO2气体氧化催化剂从催化剂保存单元130内流到退火炉20并粘附在玻璃表面的情况下，玻璃质量会变差。然而，如果像本实施例那样在催化剂保存单元130的入口131和出口132处设置过滤器133，则可防止此问题。
另外优选地，催化剂保存单元130可以加热到预定温度。在预定温度（例如约500℃）下，方程式1所示的SO2气体和O2气体的反应可以有效地进行。因此，可以从外部施加热量到催化剂保存单元130，以达到激活SO2气体的氧化反应的温度，从而促进由SO3气体在玻璃表面形成润滑层。优选地，催化剂保存单元130可以加热到300℃～700℃的温度。更优选地，催化剂保存单元130可以加热到450℃～650℃的温度。
另外，可以将加热状态的SO2气体和O2气体提供到催化剂保存单元130，使得SO2气体可以有效地氧化。例如，SO2气体和O2气体可以在SO2提供单元110和O2提供单元120中进行加热，或者可以在从SO2提供单元110和O2提供单元120转移到催化剂保存单元130时进行加热。
同时，从催化剂保存单元130的出口132流出的SO3气体优选保持在预定温度以上。在普通温度下，SO3气体可以转化为液态，在这种情况下，催化剂保存单元130内产生的SO3气体在提供给退火炉20内的玻璃时会吸附到SO3供应管等上。另外，SO3液体会腐蚀由SUS等制成的玻璃制造设备。因此，如上所述，从催化剂保存单元130流出的SO3气体保持在预定温度以上，使得SO3气体不液化，从而防止了上述问题。
为了使催化剂保存单元130流出的SO3气体保持在预定温度以上，可以使用各种方法。例如，可以为从催化剂保存单元130的出口132延伸至退火炉20的SO3供应管提供单独的加热设备，以加热SO3气体。在其他情况下，可以在SO3供应管的外侧提供绝缘体，使得催化剂保存单元130生成的SO3气体的热量不散掉，从而使SO3气体保持在预定温度以上。
同时，虽然图3示出了设置单一的催化剂保存单元130，但这仅是一个例子，本发明不限定催化剂保存单元130的数量。
图4是剖视图，示出了与退火炉20相关的本发明的另一个实施例所述的包括多个圆柱形催化剂保存单元130的在玻璃表面形成润滑层的装置。
参看图4，在玻璃表面形成润滑层的装置包括三个催化剂保存单元130。另外，三个催化剂保存单元130中的每个的出口132连接到退火炉20的内部，以将其内生成的SO3气体提供到退火炉20内的玻璃上。如上所述，所述在玻璃表面形成润滑层的装置可以包括多个催化剂保存单元130，并且此时，至少两个催化剂保存单元130中保存的SO2气体氧化催化剂在种类上可以彼此不同。例如，在图4所示的实施例中，三个催化剂保存单元130中保存的SO2气体氧化催化剂可以是V2O5，Fe2O3和CuO，它们彼此不同。在本实施例中，由于单个在玻璃表面形成润滑层的装置中使用多种SO2气体氧化催化剂，因此可以提高效果。
另外，虽然图3示出了催化剂保存单元130位于退火炉20的外侧，但催化剂保存单元130也可以位于退火炉20的内侧。
图5是剖视图，示意地示出了与退火炉20相关的本发明的又一个实施例所述的包括圆柱形催化剂保存单元130的在玻璃表面形成润滑层的装置。
参看图5，在玻璃表面形成润滑层的装置所使用的催化剂保存单元130可以位于玻璃制造装置的退火炉20的内部。在上述催化剂保存单元130设置在退火炉20中的情况下，退火炉20或玻璃制造设置（其包括本发明所述的在玻璃表面形成润滑层的装置）的体积会减少。另外，在本实施例中，由于退火炉20的内部温度之故，热量可以不断地施加到催化剂保存单元130，使得SO2气体可以有效地氧化。另外，由于退火炉20的内部热量也施加到由催化剂保存单元130生成的SO3气体上，因此能够防止SO3气体液化。
同时，虽然基于催化剂保存单元130具有圆柱形的情形示出了图3至图5的实施例，但本发明不限于催化剂保存单元130的这种具体形状。换句话说，在本发明所述的在玻璃表面形成润滑层的装置中，催化剂保存单元130可具有各种形状。
图6是剖视图，示意地示出了与退火炉20相关的本发明的再一个实施例所述的包括结构化催化剂保存单元130的在玻璃表面形成润滑层的装置。
参看图6，催化剂保存单元130可以具有结构134的形状，结构134包含SO2气体氧化催化剂作为成分。例如，催化剂保存单元130可以是包含V2O5作为成分的结构。包含这种SO2气体氧化催化剂作为成分的结构134可以以各种方式来实现。例如，在用填料涂覆玻璃纤维并对其进行干燥和热处理以形成一种结构之后，通过粘合剂由该结构支撑SO2气体氧化催化剂。
如上所述，在催化剂保存单元130具有包含SO2气体氧化催化剂作为成分的结构134的情况下，可以以蜂窝型或者板型来实现结构134。另外，可以以颗粒型（如柱和环）实现结构134。
然而，本发明并不限于结构134的这种具体的形成方法或类型，可以以提交本发明时本领域公知的各种结构制造方法或各种结构类型来实现包含SO2气体氧化催化剂作为成分的结构134。
同时，如图6所示，包含SO2气体氧化催化剂作为成分的结构134可以位于在玻璃制造装置的退火炉20的内部。在这种情况下，虽然本发明所述的在玻璃表面形成润滑层的装置包括其中，但退火炉20的大小实质上不会增加，并且可以利用退火炉20的内部热量。
本发明所述的玻璃制造装置的退火炉20包括如上所述的在玻璃表面形成润滑层的装置。例如，本发明的一个实施例所述的退火炉20包括如图3～图6所示的在玻璃表面形成润滑层的装置。如果使用本发明所述的玻璃制造装置的退火炉20，那么，由于其内包括的在玻璃表面形成润滑层的装置可以在玻璃表面（尤其是在玻璃的下表面）快速而充分地形成润滑层，因此，能够防止因转移工具（例如退火炉20中的辊30或退火炉20之后的辊）而在玻璃下表面出现划痕。
优选地，在退火炉的入口21处设置在玻璃表面形成润滑层的装置。由于退火炉的入口21比出口22的温度高，因此，可以促进SO2气体的氧化和由SO3气体形成硫酸盐。另外，由于在退火炉20中设置的辊30的位置之前在玻璃表面形成了硫酸盐润滑层，因此，能够防止玻璃的下表面在早期阶段受到破坏。
另外，本发明所述的玻璃制造装置包括所述在玻璃表面形成润滑层的装置。因此，如果使用本发明所述的玻璃制造装置，那么，可以有效地防止所述玻璃制造方法中在玻璃转移过程中会产生的玻璃下表面的破坏。
在下文中，将基于例子和对比例更详细地描述本发明。然而，本发明的实施例可以采用若干其他形式，本发明的范围不应该理解为限于下面的例子。本发明的实施例用于向本发明所属领域内的普通技术人员更完全地说明本发明。
首先，在如本发明中那样SO2气体氧化催化剂与SO2气体一起提供的情况下，对例子和对比例进行比较，以考察促进在玻璃表面形成硫酸盐润滑层的效果。
例子1
图7是示意图，示出了本发明的一个实施例所述的提供SO2气体和SO2气体氧化催化剂到玻璃平板以便在玻璃平板表面引起SO2气体的氧化反应的设备。
作为本发明的一个例子，如图7所示，准备15×15mm大小的LCD玻璃平板，并用O型环进行密封。之后，将玻璃平板放入750℃的石英管式炉40内，并向其提供SO2气体和O2气体，以形成5%SO2、10%O2的环境。另外，将V2O5粉末放置在SO2气体和O2气体的提供路径上，使得V2O5粉末用作SO2气体氧化催化剂。另外，将该状态保持60分钟，使得在管式炉40内发生方程式1和2的反应。
然后，将管式炉40充分冷却，并使用氮气将所有反应气体排出管式炉40。
然后，对例子1中的玻璃平板进行IC（离子色谱）分析。分析结果示于下面的表1中。这里，IC分析是一种分析方法，用于比较作为润滑层在玻璃平板表面形成的的硫酸盐（如CaSO4）的程度。对于IC分析，将每个玻璃平板放入10mg的去离子水中，并在60℃保持10分钟，使得玻璃平板表面上的CaSO4溶解在去离子水中，并对溶液进行IC分析。此时，在IC分析之前或之后，通过进行ESCA分析来检查CaSO4的溶解度。
对比例1
作为要与例子1进行比较的一个对比例，用O型环密封15×15mm大小的LCD玻璃平板，然后将其放入750℃的管式炉40内，并向其提供SO2气体和O2气体，以便形成5%SO2、10%O2的环境，与例子1类似。然而，与例子1不同的是，不提供V2O5粉末。另外，将该状态保持60分钟，使得方程式1和2的反应发生。在对比例1中的玻璃平板发生反应之后，将管式炉40冷却，并使用氮气将所有反应气体排出管式炉40。
然后，对对比例1中的玻璃平板进行IC分析，与例子1类似。分析结果示于下面的表1中。
表1
Figure BDA0000370064630000131
参看表1，在例子1（与SO2气体和O2气体一起，使用V2O5作为SO2气体氧化催化剂）的情况下，IC分析结果为8.70ppm。同时，在对比例1（其中，未使用V2O5，向玻璃只提供SO2气体和O2气体）的情况下，IC分析结果为1.10ppm。从该结果可以知道，在与SO2气体一起使用V2O5作为SO2气体氧化催化剂的情况下，在玻璃平板表面形成多得多的CaSO4作为润滑层。
因此，可以明白，使用SO2气体在玻璃表面形成硫酸盐润滑层时，如果像本发明那样使用SO2气体氧化催化剂（如V2O5），那么，可以更容易地形成润滑层。
在下文中，在向退火炉提供本发明的一个具体实施例所述的在玻璃表面形成润滑层的装置的情况下，将讨论促进在退火炉中退火的玻璃的表面形成硫酸盐润滑层的效果。
例子2
作为本发明的例子，如图3所示，在玻璃表面形成润滑层的装置包含V2O5，其接收SO2气体和O2气体，生成SO3气体，并提供SO3气体到对玻璃进行退火的退火炉。此时，所述在玻璃表面形成润滑层的装置以6Nm3/Hr的流速接收SO2气体，并以3Nm3/Hr的流速接收O2气体。此后，对于具有预定尺寸的退火玻璃平板，进行IC分析，以模拟硫酸盐的形成速度，与例子1相似。分析结果示于图8。换句话说，图8用不同颜色示出了在本发明的一个实施例所述的在玻璃表面形成润滑层的装置提供SO3气体到退火炉的情况下，在退火炉内的玻璃平板上形成硫酸盐润滑层（MSO4）的速度。在图8中，左侧代表朝向退火炉入口的方向，右侧代表朝向退火炉出口的方向。另外，所述在玻璃表面形成润滑层的装置在退火炉的入口附近提供SO3气体。此外，例子2所述的在具有预定尺寸的整个玻璃平板上形成的硫酸盐润滑层的数量示于下面的表2中。
对比例2
作为要与例子2比较的对比例，与例子2具有相同类型和尺寸的玻璃在与例子2相同的退火炉内退火。退火炉不包括形成润滑层的装置，如图3所示，并且SO2气体和O2气体直接提供给退火炉。此时，SO2气体以6Nm3/Hr的流速提供给退火炉，而空气中所含的O2气体以800Nm3/Hr的流速提供给退火炉。之后，对于在退火炉中退火的玻璃平板，进行IC分析，以模拟硫酸盐的形成速度。分析结果示于图9。换句话说，图9用不同的颜色示出了本发明的一个比较例所述的在直接提供SO3气体到退火炉的情况下，在退火炉内的玻璃平板上形成硫酸盐润滑层的速度。在图9中，与图8相似，左侧代表朝向退火炉入口的方向，右侧代表朝向退火炉出口的方向。另外，SO2气体和空气由退火炉的入口提供。此外，在与例子2具有相同大小的对比例2的整个玻璃平板上形成的硫酸盐润滑层的数量示于下面的表2中。
表2
SO2 O2 IC分析(ppm)
例子2 6Nm3/Hr 3Nm3/Hr 0.725
对比例2 6Nm3/Hr 800Nm3/Hr(空气) 0.082
首先，参看对比例2的图9，除了退火炉的入口附近的部分（在此部分提供SO2气体和空气），即是图中的左侧部分，普遍显示蓝色。这意味着，在退火炉内，玻璃平板表面的硫酸盐润滑层的形成速度(d[MSO4]/dt)实质上接近0。因此，可以认识到，在整个退火炉内，在玻璃表面实质上没有形成硫酸盐润滑层。同时，参看本发明的例2的图8，退火炉示出了整体上接近绿色的淡蓝色，而不是深蓝色。这意味着，在退火炉内，玻璃平板表面上的硫酸盐润滑层的形成速度在0.1～0.3ppm/min范围之间。因此，可以认识到，在整个退火炉内，在玻璃表面上有效地形成了硫酸盐润滑层。尤其是，退火炉入口附近的部分（在该部分提供SO3气体，即图中的左侧部分）示出了红色和黄色，因此，可以认识到，硫酸盐润滑层的形成速度在0.4～0.6ppm/min范围内。从上面的结果可以看出，在本发明所述的在玻璃表面形成润滑层的装置提供SO3气体到退火炉内的情形中，可以认识到，与提供SO2气体和空气到退火炉内的传统技术相比较，在玻璃表面可以有效地形成硫酸盐润滑层。
另外，参看表2，在例子2中，根据IC分析结果得到的生成的硫酸盐的总量是0.725ppm，但在对比例2中，根据IC分析结果得到的生成的硫酸盐的总量是0.082ppm。由此看来，在退火炉内包括本发明所述的在玻璃表面形成润滑层的装置（其保存2O5以促进SO2气体的氧化，并提供生成的SO3气体到退火炉，如图3所示）的情形中，可以认识到，进一步促进了在要进行退火的玻璃表面通过硫酸盐形成润滑层。
已经详细描述了本发明。然而，可以认识到，仅通过举例的方式给出了指示本发明的优选实施例的详细说明和具体例子，这是因为，从该详细描述中，本领域的技术人员会容易想到在本发明的精神和范围内的各种改变和变型。
同时，尽管在本说明书中使用了术语“单元”，但对本领域的技术人员来说，很显然，术语“单元”仅代表逻辑组件，并不限于在物理上可辨别的组件。

Claims (19)

1.一种在玻璃表面形成润滑层的装置，所述装置包括：
用于提供SO2气体的SO2提供单元；
用于提供O2气体的O2提供单元；以及
用于保存SO2气体氧化催化剂的催化剂保存单元，所述催化剂保存单元从所述SO2提供单元和所述O2提供单元接收SO2气体和O2气体，以生成SO3气体，并将生成的SO3气体提供到玻璃。
2.如权利要求1所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述SO2气体氧化催化剂包括V2O5、Fe2O3、CuO、TiO2、Cr2O3、SiO2、CaO、Al2O3以及WO3中的至少一种。
3.如权利要求2所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述催化剂保存单元进一步保存K2O、K2SO4以及K2S2O7中的至少一种。
4.如权利要求1所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述催化剂保存单元具有带入口和出口的圆柱形状，并且保存有所述SO2气体氧化催化剂，以及
其中，SO2气体和O2气体通过所述入口流入所述催化剂保存单元，并且SO3气体通过所述出口从所述催化剂保存单元流出。
5.如权利要求4所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，在所述催化剂保存单元的所述入口和所述出口中的至少一者设置过滤器，使得所述SO2气体氧化催化剂不能从中通过。
6.如权利要求4所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述催化剂保存单元被加热至预定温度。
7.如权利要求4所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，将加热状态的SO2气体和O2气体提供到所述催化剂保存单元。
8.如权利要求4所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述催化剂保存单元位于玻璃制造装置的退火炉的外部，并且所述催化剂保存单元的出口连接到所述退火炉的内部。
9.如权利要求8所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，从所述催化剂保存单元的出口流出的SO3气体保持在预定温度以上。
10.如权利要求4所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述催化剂保存单元位于玻璃制造装置的退火炉内。
11.如权利要求4所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，SO2气体氧化催化剂以颗粒形式和粉末形式中的至少一种形式保存在所述催化剂保存单元内。
12.如权利要求4所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，设置多个所述催化剂保存单元，并且至少两个催化剂保存单元保存不同种类的SO2气体氧化催化剂。
13.如权利要求1所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述催化剂保存单元具有包含所述SO2气体氧化催化剂作为成分的结构形状。
14.如权利要求13所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，包含所述SO2气体氧化催化剂作为成分的所述结构为蜂窝型、平板型或颗粒型。
15.如权利要求13所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，包含所述SO2气体氧化催化剂作为成分的所述结构位于玻璃制造装置的退火炉内。
16.如权利要求1所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，其中，所述催化剂保存单元以0.05Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供所述SO3气体。
17.如权利要求1所述的在玻璃表面形成润滑层的装置，
其中，所述SO2提供单元以0.05Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供SO2气体；以及
其中，所述O2提供单元以0.05Nm3/Hr～10Nm3/Hr的流速提供O2气体。
18.一种玻璃制造装置的退火炉，其包括如权利要求1所述的在玻璃表面形成润滑层的装置。
19.一种玻璃制造装置，其包括如权利要求1所述的在玻璃表面形成润滑层的装置。
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