KR101285989B1

KR101285989B1 - 톱 롤, 플로트 유리 제조 장치, 및 플로트 유리 제조 방법

Info

Publication number: KR101285989B1
Application number: KR1020117024818A
Authority: KR
Inventors: 데츠시 다키구치; 나루아키 도미타
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2013-07-15
Also published as: EP2444379A1; TW201103871A; TWI461374B; JPWO2010147189A1; KR20120038922A; EP2444379A4; CN102803164A; WO2010147189A1

Abstract

냉각수의 유통로가 좁아지거나 폐색되거나 하는 것이 잘 발생하지 않고, 장기간에 걸쳐 적정하게 작동하는 톱 롤을 제공한다.
플로트 배스 내의 용융 유리 리본의 수축 억제에 사용되고, 상기 용융 유리 리본과 접촉하는, 회전 가능한 선단부를 갖고, 그 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있는 톱 롤로서, 상기 선단부 공간에는, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 톱 롤.

Description

톱 롤, 플로트 유리 제조 장치, 및 플로트 유리 제조 방법{TOP ROLLER, FLOAT GLASS PRODUCTION DEVICE, AND FLOAT GLASS PRODUCTION METHOD}

본 발명은 플로트법에 의해 유리를 제조할 때에 사용되는 톱 롤, 그 톱 롤을 갖는 플로트 유리 제조 장치, 및 그러한 톱 롤을 사용한 플로트 유리 제조 방법에 관한 것이다.

유리판을 제조하는 한 가지 방법으로서 플로트법이 알려져 있다. 이 플로트법에서는, 대략적으로는 이하의 공정을 거쳐 판유리가 제조된다 :

(1) 플로트 배스 내에 수용되어 있는 용융 주석의 표면에 용융 유리를 도입한다.

(2) 용융 주석 상에서, 용융 유리를 상류측으로부터 하류측을 따라 연속적으로 반송하여 유리 리본을 형성한다.

(3) 유리 리본의 양측 단부(端部)를 가볍게 가압하여 유리 리본의 폭 방향의 수축을 억제한다.

(4) 이 유리 리본을 서랭시키면서, 롤 반송에 의해 플로트 배스로부터 인출함으로써 판유리가 제조된다.

여기서, (3) 의 공정에서는 톱 롤이라고 하는 장치가 사용된다. 이 톱 롤은, 플로트 배스 내로 유입된 용융 유리의 유리 리본의 폭과 두께를 제어함과 함께 유리 리본을 전진시키기 위해, 플로트 배스의 상류역 (플로트 배스로 용융 유리가 유입되는 측의 영역) 에 있어서 유리 리본 양측의 가장자리부에 복수 배치되는 가장자리 롤이다. 이 톱 롤은, 선단부에 회전 부재가 설치되어 있다. 따라서, 이 회전 부재를 유리 리본 양측의 가장자리부의 표면에 접촉시켜, 유리 리본을 가압함과 함께 회전 부재를 회전시킴으로써, 유리 리본의 수축을 억제하여, 소정의 폭과 두께를 가지고 유리 리본을 반송시킬 수 있다. 또한, 이하 본 명세서에 있어서 유리 리본의 수축이라고 하는 경우에는, 유리 리본의 폭 방향의 수축을 의미하는 것으로 한다.

또한, 톱 롤의 선단부는, 고온의 유리 리본과 직접 접하기 때문에, 무냉각 상태에서는, 사용시에 온도가 현저히 상승할 우려가 있다. 이 때문에, 통상적으로, 톱 롤의 선단부는, 톱 롤의 내부에 형성된 유통로에 냉각수를 유통시킴으로써 냉각되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).

일본 공개특허공보 제2008-189516호

통상의 경우, 톱 롤의 선단부를 냉각시키기 위한 냉각수에는 공업용수가 사용된다.

그러나, 공업용수를 냉각수로서 사용한 톱 롤에서는, 시간과 함께 공업용수 중에 함유되는 불순물 성분이 서서히 유통로를 구성하는 벽에 석출, 퇴적되는 경향이 있다. 따라서, 톱 롤을 장기간 사용한 후에는, 냉각수의 유통로가 좁아지거나 혹은 유통로가 폐색되어, 톱 롤의 선단부를 충분히 냉각시킬 수 없게 된다는 문제가 발생할 수 있다.

또, 이와 같은 냉각수의 「막힘」이 발생하면, 톱 롤의 선단부의 온도가 상승하여, 톱 롤의 선단부가 용융 유리에 접착되거나, 선단부에 유리 리본이 감기거나 하여 톱니바퀴 형상의 회전 부재가 충분히 회전하지 못하게 될 우려가 있다. 이 경우, 톱 롤이 적정하게 동작할 수 없게 되는 데다가, 유리 리본의 반송에도 지장이 생길 우려가 있다.

특히, 최근에는 예를 들어, 액정 패널 등의 표시 장치용으로 두께가 얇은 판유리 (예를 들어, 두께 0.3 ㎜ ∼ 1 ㎜ 등) 의 생산이 확대되고 있다. 또, 이들 유리로는, 주로 무알칼리 유리가 사용된다. 이 유리는 고융점으로, 통상의 소다라임 유리에 비해 융점이 100 ℃ 이상 높다.

이와 같은 유리의 경우, 유리의 제조시에 유리 리본을 지금까지 이상으로 얇게 할 필요가 있어, 1 제조 설비당 설치되는 톱 롤의 수를 지금까지 이상으로 늘릴 필요가 있다. 또, 동일한 스페이스 내에 배치되는 톱 롤의 수를 늘리기 위해서는, 톱 롤의 선단부에 설치되는 회전 부재의 치수를 보다 작게 할 필요가 있다. 이와 같은 회전 부재의 치수의 소형화에 수반하여, 최근 냉각수용 유통로는 보다 협소화되는 경향이 있다.

또, 유리 리본 온도의 고온화에 수반하여, 톱 롤의 선단부는 보다 높은 온도에 노출되게 된다. 그리고, 전술한 바와 같은 냉각수의 유통로에 부착되는 퇴적물의 양은, 톱 롤의 온도 상승과 함께 많아질 가능성이 높다.

따라서, 이와 같은 최근의 상황하에서는, 전술한 냉각수의 「막힘」의 문제는, 톱 롤을 단시간만 사용하는 경우에도 발생하는 경향이 높아진다.

본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명에서는, 냉각수의 유통로가 좁아지거나 폐색되거나 하는 것이 잘 발생하지 않게 되어, 장기간에 걸쳐 적정하게 작동하는 톱 롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는,

플로트 배스 내의 용융 유리 리본의 수축 억제에 사용되고,

상기 용융 유리 리본과 접촉하는, 회전 가능한 선단부를 갖고,

그 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있는 톱 롤로서,

상기 선단부 공간에는, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 톱 롤이 제공된다.

또, 본 발명에서는,

상기 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 갖는 톱 롤로서,

상기 선단부 공간 및 상기 유통로에는, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 톱 롤을 제공한다.

또, 본 발명에서는, 상면에서 용융 유리 리본이 반송되는 플로트 배스와, 상기 용융 유리 리본의 수축 억제에 사용되는 톱 롤을 구비하는 플로트 유리 제조 장치로서,

상기 톱 롤은, 전술한 바와 같은 특징을 갖는 톱 롤인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에서는,

플로트 배스에 용융 유리를 도입하는 단계와,

상기 용융 유리를 상기 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측으로 반송시켜, 유리 리본을 형성하는 단계와,

톱 롤의 선단부를 상기 유리 리본 진행 방향의 소정 영역의 양측의 상면에 가압하면서 회전시킴으로써, 상기 유리 리본의 수축을 억제하는 단계를 갖는 플로트 유리 제조 방법으로서,

상기 톱 롤은, 회전 가능한 선단부를 갖고,

그 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있으며,

상기 선단부 공간에는, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법이 제공된다.

또, 본 발명에서는,

상기 톱 롤의 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 갖고,

상기 선단부 공간 및 상기 유통로에는, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 상기의 플로트 유리 제조 방법을 제공한다.

본 발명에서는, 냉각수의 유통로가 좁아지거나 폐색되거나 하는 것이 잘 발생하지 않아, 장기간에 걸쳐 적정하게 작동하는 톱 롤을 제공할 수 있게 된다.

도 1 은 플로트법에 의한 판유리의 제조 방법의 플로우를 개략적으로 나타낸 플로우도이다.
도 2 는 플로트 유리 제조 장치의 플로트 배스의 상면의 일례를 개략적으로 나타낸 상면도이다.
도 3 은 톱 롤과 유리 리본의 상대 위치 관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4 는 본 발명에 의한 톱 롤의 선단부의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5 는 플로트 유리 제조 장치의 플로트 배스의 톱 롤의 삽입 부분의 일부의 개략의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 의한 판유리의 제조 방법의 플로우를 개략적으로 나타낸 플로우도이다.

이하, 본 발명의 특징에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명을 보다 잘 이해하기 위해, 도 1 을 참조하여 플로트법에 의한 판유리의 제조 공정에 대하여 간단하게 설명한다.

도 1 은 플로트법에 의한 판유리의 제조 방법의 플로우도를 개략적으로 나타낸 것이다. 플로트법에 의한 판유리의 제조 방법은,

(Ⅰ) 원재료를 용해시켜, 용융 유리를 제조하는 용해 공정 (단계 S110) 과,

(Ⅱ) 플로트 유리 제조 장치에 있어서, 플로트 배스에 용융 유리를 도입하여 유리 리본을 형성하는 유리 리본 형성 공정 (단계 S120) 과,

(Ⅲ) 서랭로에서 유리 리본을 서랭시켜 판유리를 얻는 서랭 공정 (단계 S130)

을 갖는다.

(Ⅰ) 의 용해 공정에서는, 판유리의 조성에 맞춰 조합(調合), 혼합된, 규사, 석회석 및/또는 소다회 등의 원재료를 용해 가마에 투입함으로써 용융 유리가 제조된다. 용해 가마의 온도는 판유리의 조성에 따라 상이하지만, 예를 들어 1400 ℃ ∼ 1600 ℃ 정도이다.

가열 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 용해 가마 내부에 형성한 버너의 화염에 의해 원재료를 가열해도 된다. 버너는, 예를 들어 중유 또는 천연 가스를 연료로 한다. 혹은 일반적인 전기 용해로를 사용하여 가열해도 된다.

(Ⅱ) 의 유리 리본 형성 공정에서는, (Ⅰ) 의 공정에서 얻어진 용융 유리가, 용융 주석을 수용하는 플로트 배스에 도입되어 유리 리본이 형성된다. 또, 얻어진 유리 리본이 플로트 배스의 출구로부터 반출된다. 이 공정에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.

(Ⅲ) 의 서랭 공정에서는, 플로트 배스로부터 인출된 유리 리본이 서랭되어 판유리가 제공된다.

서랭로는 연소 가스 또는 전기 히터에 의한 열을 서랭로 내의 필요 위치에 공급할 수 있다. 따라서, 비교적 고온에서 서랭로 내에 도입된 유리 리본은, 최종적으로 상온에 가까운 온도역까지 냉각되어 서랭로로부터 배출된다.

이상의 공정에 의해 판유리가 제조된다.

다음으로, 도 2 를 참조하여 전술한 (Ⅱ) 의 공정 (단계 S120) 에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2 는 (Ⅱ) 의 유리 리본 형성 공정 (단계 S120) 에 사용되는 플로트 유리 제조 장치의 플로트 배스의 상면도의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.

플로트 유리 제조 장치 (200) 는 도입부 (210) 와, 플로트 배스 (230) 와, 반송 장치 (280) 와, 톱 롤 (300) 을 갖는다.

도입부 (210) 는 전술한 공정 (Ⅰ) 에서 얻어진 용융 유리를, 내부에 용융 주석 (220 ; 용융 주석 합금도 포함하여 이하에서 용융 주석이라고 한다.) 을 갖는 플로트 배스 (230) 내에 도입하기 위한 부분이다.

플로트 배스 (230) 내에 도입된 용융 유리는, 용융 주석 (220) 의 표면에 부유된 상태에서, 플로트 배스 (230) 의 상류측 (232) 으로부터 하류측 (234) 을 향하여 연속적으로 이동하고, 이로써, 유리 리본 (240) 이 형성된다.

또한, 유리 리본 (240) 은, 무구속 상태에서는 용융 유리의 표면 장력과 중력의 관계에 의해 평형 두께 (예를 들어, 7 ㎜ 전후) 에 이르는 경향이 있는 한편, 유리 리본은 진행 방향으로 끌려가 반송되기 때문에, 특히 폭 (도 2 의 상하 방향의 길이) 이 중심 방향을 향하여 수축되는 경향이 있다. 그래서, 이 유리 리본 (240) 의 수축을 억제하여, 유리 리본 (240) 의 두께를 소정 두께로 유지하기 위해 톱 롤 (300) 이 사용된다.

도 3 에는 톱 롤 (300) 을 사용하여, 유리 리본 (240) 의 두께를 일정한 얇기로 유지할 때의, 유리 리본 (240) 과 톱 롤 (300) 의 선단부 (320) 의 상대 위치 관계를 나타낸다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 톱 롤 (300) 은, 선단부 (320) 에 원반 형상의 회전 부재 (325) 를 갖는다. 통상의 경우, 이 회전 부재 (325) 는, 그 회전 부재 (325) 주위에 원주 방향을 따라 형성된 돌기부 (326) 를 갖는다.

이 회전 부재 (325) 를 유리 리본 (240) 의 진행 방향을 따른 양측 부분의 표면에 접촉시킨 경우, 회전 부재 (325), 특히 돌기부 (326) 에 의해, 유리 리본 (240) 의 양측 부분이 가압되어 회전 부재 (325) 가 회전된다. 이 때문에, 유리 리본 (240) 은, 회전 부재 (325) 에 의해 구속되어, 진행 방향에 대하여 수직인 방향으로 수축할 수 없게 된다. 따라서, 톱 롤 (300) 을 사용함으로써, 유리 리본 (240) 을 소정 두께로 유지할 수 있다.

회전 부재 (325) 는 톱 롤 (300) 의 중심축 (328) 에 대하여 회전되는 구조로 되어 있다.

톱 롤 (300) 의 선단부 (320) 는, 고온의 유리 리본 (240) 과 직접 접하기 때문에, 사용시에 온도가 현저히 상승할 우려가 있다. 이 때문에, 톱 롤 (300) 의 선단부 (320) 는, 톱 롤 (300) 의 내부에 형성된 선단부 공간에 냉각수를 유통시킴으로써 냉각되는 구성으로 되어 있다. 이로써, 톱 롤 (300) 의 선단부 (320) 의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또, 플로트 유리 제조 장치 (200) 는, 플로트 배스 (230) 의 하류측 (234) 출구의 외측에 형성된 반송 장치 (280) 를 갖는다.

반송 장치 (280) 는, 예를 들어 리프트 아웃 롤 장치이다. 리프트 아웃 롤 장치의 회전에 의해, 유리 리본 (240) 은, 플로트 배스 (230) 의 출구로부터 인출되고, 그 후, 서랭로 (285) 에 반입된다. 그 후, 유리 리본 (240) 은, 서랭로 (285) 에서 실온 (근방) 까지 서랭된다.

(본 발명에 의한 톱 롤의 특징)

다음으로, 도 4 를 참조하여 본 발명에 의한 톱 롤에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4 는 본 발명에 의한 톱 롤의 선단부의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 의한 톱 롤 (400) 은 선단부 (420) 와, 지주부 (450) 를 갖고, 지주부 (450) 의 일단에 선단부 (420) 가 설치되어 있다.

선단부 (420) 는 대략 원반 형상의 회전 부재 (425) 로 구성되고, 그 회전 부재 (425) 는, 내부에 선단부 공간 (422) 을 갖는 중공 구조로 되어 있다. 또, 회전 부재 (425) 는, 원반의 외주 전체 둘레를 따라 톱니바퀴 형상이 2 열 형성되고, 이 때문에, 외주에 복수의 돌기부 (426) 를 2 열 갖는다. 또한, 도면에 있어서, 돌기부 (426) 는, 삼각 형상의 단면을 갖는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 돌기부 (426) 는 어떠한 단면 형상을 가져도 되고, 예를 들어 돌기부의 단면은 직사각형 형상 또는 반원 형상 등이어도 된다. 또, 돌기부 (426) 의 열은 특별히 한정되지 않아, 도 4 에 나타내는 바와 같은 2 열이어도 되고, 그 밖의 수 (예를 들어, 1 열 또는 3 열 이상) 여도 된다.

지주부 (450) 는, 동일한 중심축 (428) 의 방향을 따라 연신하는 내관 (455) 및 외관 (470) 을 갖는다. 내관 (455) 및 외관 (470) 은, 중공의 관 형상 부재로 구성된다. 내관 (455) 은 내부에 내측 공간 (460) 을 갖는다. 외관 (470) 은, 일단이 결합부 (440) 를 개재하여 선단부 (420) 와 결합되어 있고, 내부에는 내관 (455) 이 수용되어 있다. 외관 (470) 의 내주면과 내관 (455) 의 외주면 사이에는 외측 공간 (480) 이 형성되어 있다.

또한, 도 4 에는 도시하고 있지 않지만, 톱 롤 (400) 은, 지주부 (450) 의 타단측에 외관 (470) 에 접속된 기어 등의 감속 기구, 및 모터 등의 구동 장치를 갖는다. 따라서, 구동 장치에 의해 기어나 타이밍 벨트 등의 감속 기구를 제어함으로써, 지주부 (450) 의 외관 (470) 을 개재하여, 선단부 (420) 의 회전 부재 (425) 를 소정의 회전수로 회전시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 톱 롤 (400) 의 선단부 (420) 는, 냉각수에 의해 냉각된다. 냉각수는, 예를 들어 내관 (455) 의 내측 공간 (460) 을 통과하여 회전 부재 (425) 의 선단부 공간 (422) 에 도달하고, 그 후, 외측 공간 (480) 을 통과하여 흐른다. 또는, 냉각수는 그 역방향으로 흘러도 된다. 톱 롤 (400) 의 내부에는, 내관 (455) 의 내측 공간 (460) 과 회전 부재 (425) 의 선단부 공간 (422) 과 외측 공간 (480) 을 통한 경로에 의해 냉각수의 유통로가 형성된다.

여기서, 종래에 있어서는, 톱 롤 (300) 의 유통로를 흐르는 냉각수에는 공업용수가 사용된다.

그러나, 공업용수를 냉각수로서 사용한 톱 롤에서는, 시간과 함께 공업용수 중에 함유되는 불순물 성분이 서서히 유통로를 구성하는 벽에 석출, 퇴적되어 가는 경향이 있다. 따라서, 톱 롤을 장기간 사용한 후에는, 공업용수 중에 함유되는 불순물 성분 (이하, 간단히「퇴적성 불순물」이라고 한다) 의 퇴적에 의해 냉각수의 유통로가 좁아지거나 혹은 유통로가 폐색되어, 톱 롤의 선단부를 충분히 냉각시킬 수 없게 된다는 문제가 발생할 수 있다.

또, 이와 같은 냉각수의「막힘」이 발생하면, 톱 롤의 선단부의 온도가 급격히 상승하여 (예를 들어, 800 ℃ ∼ 1000 ℃), 톱 롤의 회전 부재가 유리 리본에 접착되거나, 선단부에 유리 리본이 감기거나 하여 톱니바퀴 형상의 회전 부재가 충분히 회전하지 못하게 될 우려가 있다. 이 경우, 톱 롤이 적정하게 동작할 수 없게 되는 데다가, 유리 리본의 반송에도 지장이 생길 우려가 있다.

특히, 최근에는 예를 들어, 액정 패널 등의 표시 장치용으로 두께가 얇은 판유리 (예를 들어, 두께 0.3 ㎜ ∼ 1 ㎜ 등) 의 생산이 확대되고 있다. 또, 이들 유리로는, 주로 무알칼리 유리 (예를 들어, 무알칼리의 알루미노붕규산 유리) 가 사용된다. 이 유리는 고융점으로, 통상의 소다라임 유리에 비해 융점이 100 ℃ 이상 높다.

이와 같은 유리의 경우, 유리의 제조시에 유리 리본을 지금까지 이상으로 얇게 유지할 필요가 있어, 1 제조 설비당 설치되는 톱 롤의 수를 지금까지 이상으로 늘릴 필요가 있다. 또, 동일한 스페이스 내에 배치되는 톱 롤의 수를 늘리기 위해서는, 톱 롤의 선단부에 설치되는 원반 형상의 회전 부재의 직경을 보다 작게 할 필요가 있다. 이 때문에, 최근, 톱 롤 내에 형성되는 냉각수의 유통로는 보다 협소화되는 경향이 있다.

또, 유리 리본 온도의 고온화에 수반하여, 톱 롤의 선단부는 보다 높은 온도에 노출되게 된다. 전술한 바와 같은 「퇴적성 불순물」이 냉각수의 유통로에 부착되는 양은, 톱 롤의 온도 상승과 함께 상승할 가능성이 높다.

따라서, 이와 같은 최근의 상황하에서는, 전술한 냉각수의 「막힘」의 문제는, 톱 롤을 단시간만 사용하는 경우에도 발생하는 경향이 높아진다. 또한, 공업용수를 사용하여, 전술한 바와 같은 얇고 고융점을 갖는 유리를, 일반적인 톱 롤을 사용하여 제조했을 경우, 선단부 공간에 퇴적성 불순물이 부착되어 있는 것이 확인되었다. 이 퇴적성 불순물에는 칼슘황화물, 칼슘황화물의 수화물, 및 칼슘탄산염 등이 함유되어 있었다.

본 발명에 의한 톱 롤 (400) 에서는, 상기 퇴적성 불순물의 부착을 방지하기 위해, 유통로에 흐르는 냉각수로서 공업용수가 아니라 「경도」가 100 (㎎/ℓ) 이하인 물이 사용된다. 특히, 본 발명에 사용되는 냉각수의 「경도」는 80 (㎎/ℓ) 이하인 것이 바람직하고, 30 (㎎/ℓ) 이하인 것이 보다 바람직하며, 10 (㎎/ℓ) 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본원에 있어서 「경도」란, 수중에 함유되는 칼슘염과 마그네슘염의 농도를 탄산칼슘 (CaCO₃) 의 양으로 환산했을 때의 값 (단위 ㎎/ℓ) 을 의미하는 것에 유의할 필요가 있다. 예를 들어, 100 ㎎/ℓ 의 탄산칼슘 (CaCO₃) 과 100 ㎎/ℓ 의 탄산마그네슘 (MgCO₃) 을 함유하는 물의 경도 (P) 는,

경도 (P) (㎎/ℓ) = 탄산칼슘 (CaCO₃) 의 농도 + 탄산마그네슘 (MgCO₃) 의 농도를 탄산칼슘 (CaCO₃) 의 농도로 환산한 값

= 100 (㎎/ℓ) + (100 (㎎/ℓ)/84.3) × 100.08

= 218.7 (㎎/ℓ)

이다.

본 발명의 경우, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 사용되기 때문에, 냉각수 중에 함유되는 「퇴적성 불순물」은 유의하게 억제된다. 따라서, 「퇴적성 불순물」이 유통로에 석출, 퇴적되는 것을 유의하게 억제할 수 있다. 또, 이로써 장기간에 걸쳐 톱 롤 (400) 의 선단부 (420) 의 온도 상승을 억제할 수 있게 되어, 톱 롤 (400) 의 회전 부재 (425) 가 유리 리본에 접착되는 문제, 나아가서는, 톱 롤이 적정하게 동작할 수 없게 되는 문제를 억제할 수 있게 된다. 상기 냉각수의 경도는, 80 (㎎/ℓ) 이하이면 퇴적성 불순물의 발생을 한층 더 억제할 수 있게 되고, 30 (㎎/ℓ) 이하이면 퇴적성 불순물의 발생을 더욱 억제할 수 있다. 또, 냉각수의 경도는 10 (㎎/ℓ) 이하이면 현저히 그 효과가 인정된다.

또한, 상기 냉각수는, 탁도가 20 도 이하이면 유통로 벽으로의 불순물의 부착을 방지할 수 있기 때문에 바람직하고, 10 도 이하이면 보다 바람직하고, 5 도 이하이면 더욱 바람직하다. 여기서 말하는 탁도란, JIS-K-0101 9.2 로 정해진 물의 탁한 정도의 지표로서, 정제수 1 ℓ 중에 표준 물질 (카올린 또는 포르마진) 1 ㎎ 을 함유하는 경우와 동일한 정도의 탁함을 탁도 1 도 (또는 1 ㎎/ℓ) 로 하는 것이다.

또, 상기 냉각수는, 전기 전도율이 1000 mS/m 이하이면 퇴적성 불순물의 발생을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 전기 전도율은 250 mS/m 이하이면 보다 바람직하고, 150 mS/m 이하이면 더욱 바람직하다. 여기서 말하는 냉각수의 전기 전도율 (도전율 또는 비전기 전도도라고도 한다) 이란, JIS-K-0101 12 로 정해진 도전성의 지표로서, 단면적 1 ㎠, 거리 1 ㎝ 의 마주 보는 전극 간에 임의의 용액의 25 ℃ 에 있어서의 전기 전도 용이성의 지표이다. 함유하는 전해질이 많을수록 전기를 통하기 쉬워지기 때문에, 전기 전도율 (도전율) 에 의해 용해되고 있는 전해질의 양을 추정할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 톱 롤 (400) 에 있어서, 회전 부재 (425) 의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 통상의 경우, 회전 부재 (425) 는, 예를 들어 강, 또는 내열 합금과 같은 금속으로 구성된다. 금속제 회전 부재 (425) 를 사용함으로써, 회전 부재 (425) 의 냉각시의 냉각 효과가 높아진다.

또, 회전 부재 (425) 는, 표면이 코팅 또는 표면 개질되어 있어도 된다. 코팅의 재료는 내열성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들어 금속 질화물 등이 사용되어도 된다. 표면 개질은 유리 리본, 용융 주석, 주석 산화물 등에 대한 친화성 및/또는 흡착성이 낮은 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또, 회전 부재 (425) 는, 중심이 축 (428) 을 통과하는 대략 원반 형상으로 구성된다. 원반의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100 ∼ 300 ㎜ (약 4 ∼ 12 인치) 의 범위인 것이 바람직하고, 120 ∼ 250 ㎜ (약 5 ∼ 10 인치) 의 범위인 것이 보다 바람직하며, 150 ∼ 230 ㎜ (약 6 ∼ 9 인치) 의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에서는, 전술한 바와 같이, 「퇴적성 불순물」이 유통로에 석출, 퇴적되는 것을 유의하게 억제할 수 있기 때문에, 비교적 작은 직경을 갖는 회전 부재 (425) 를 사용해도 냉각수의 막힘은 잘 발생하지 않는 것에 유의할 필요가 있다.

내관 (455) 및 외관 (470) 의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 내관 (455) 및 외관 (470) 은, 예를 들어 강 (예를 들어, 스테인리스강) 또는 내열 합금과 같은 금속으로 구성되어도 된다. 또, 외관 (470) 은 표면이 코팅 또는 표면 개질되어 있어도 된다. 코팅의 재료는 내열성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들어, 금속 질화물 등이 사용되어도 된다. 표면 개질은 유리 리본, 용융 주석, 주석 산화물 등에 대한 친화성 및/또는 흡착성이 낮은 특성이 있는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 5 를 참조하여 본 발명에 의한 톱 롤을 구비하는 플로트 유리 제조 장치의 플로트 배스의 유리 리본의 단부에 대한 톱 롤의 삽입 부분의 보다 실제적인 구성에 대하여 설명한다.

도 5 는 플로트 유리 제조 장치 (500) 의 플로트 배스의 톱 롤의 삽입 부분의 일부의 개략 단면도이다. 도 2 에서는 상세하게 설명하지 않았지만, 실제 플로트 유리 제조 장치 (500) 는, 플로트 배스 (530) 의 상부에 설치된 상부 실링 구조 (510), 및 그 상부 실링 구조 (510) 와 플로트 배스 (530) 사이에 설치된 사이드 실링벽 (540) 을 구비한다.

사이드 실링벽 (540) 에는 톱 롤용 삽입 구멍 (542) 이 형성되어 있으며, 이 삽입 구멍 (542) 을 개재하여 톱 롤 (400) 이 설치되어 있다.

통상적으로, 상부 실링 구조 (510) 와 사이드 실링벽 (540) 에 의해 둘러싸인, 플로트 배스 (530) 의 상부 공간 (550) 에는, 플로트 배스 (530) 내의 용융 주석 (520) 의 산화를 방지할 목적에서, 환원성 가스 (통상은, 수소와 질소의 혼합 가스) 가 공급된다. 그러나, 사이드 실링벽 (540) 의 삽입 구멍 (542) 또는 그 밖의 간극으로부터 산소가 침입하는 경우가 있다. 특히, 톱 롤 (400) 은 가동성이기 때문에, 사이드 실링벽 (540) 의 삽입 구멍 (542) 과 톱 롤 (400) 사이의 간극을 완전하게 없애는 것은 매우 어렵다. 그리고, 이와 같은 산소의 침입에 의해 용융 주석 (520) 이 오염되는 경우가 있다.

또, 톱 롤 (400) 은 냉각되어 있기 때문에, 톱 롤 (400) 근방에서는 기류의 하강이 발생한다. 이 때문에, 톱 롤 (400) 과 삽입 구멍 (542) 사이의 간극으로부터 침입한 산소는, 하강류를 타고 사이드 실링벽 (540) 의 내표면으로부터 용융 주석 (520) 의 표면으로 유도되게 된다.

따라서, 상부 공간 (550) 에 침입한 산소를 용융 주석 (520) 에 접촉시키지 않고 장치 외부로 배출시키기 위해, 사이드 실링벽 (540) 의 삽입 구멍 (542) 의 위치보다 낮고 용융 주석 (520) 의 표면보다 높은 위치에는, 배기용 관통 구멍 (560) 이 설치되는 것이 바람직하다. 또, 이 관통 구멍 (560) 에는 배기관 (562) 이 접속된다. 이로써, 상부 공간 (550) 에 침입한 산소는, 하강류를 타고 용융 주석 (520) 의 표면에 도달하기 전에, 관통 구멍 (560) 으로부터 배기관 (562) 을 통과하여 외부로 배출되게 된다.

이와 같은 관통 구멍 (560) 은 복수 형성되고, 각 관통 구멍은, 대응하는 각 톱 롤 (400) 의 하측 (전술한 바와 같이, 정확하게는 삽입 구멍 (542) 의 위치보다 낮고, 용융 주석 (520) 의 표면보다 높은 위치) 에 형성되는 것이 바람직하다.

또, 관통 구멍 (560) 의 내경은 10 ∼ 200 ㎜ 의 범위인 것이 바람직하고, 20 ∼ 150 ㎜ 의 범위인 것이 보다 바람직하며, 30 ∼ 120 ㎜ 의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 또, 인접하는 관통 구멍 (560) 끼리의 중심간 거리는 1500 ∼ 3500 ㎜ (약 60 ∼ 138 인치) 의 범위인 것이 바람직하고, 1000 ∼ 2500 ㎜ (약 40 ∼ 100 인치) 의 범위인 것이 보다 바람직하며, 500 ∼ 1500 ㎜ (약 20 ∼ 60 인치) 의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 관통 구멍 (560) 의 단면은 원형에 한정되지 않고, 타원형, 직사각형, 슬릿 형상 등 적절히 선택할 수 있다.

(본 발명에 의한 유리의 제조 방법)

다음으로, 도 6 을 참조하여 본 발명에 의한 유리의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 유리의 제조 방법은, 전술한 플로트법에 기초하는 것으로서, 당해 방법은,

(1) 플로트 배스에 용융 유리를 도입하는 단계 (단계 S510) 와,

(2) 용융 유리를 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측으로 반송시켜 유리 리본을 형성하는 단계 (단계 S520) 와,

(3) 톱 롤의 선단부를 상기 유리 리본 진행 방향의 소정 영역, 즉 플로트 배스의 상류 영역에 있어서의 유리 리본의 양측의 상면에 가압하면서 톱 롤을 유리 리본의 진행 방향으로 회전시킴으로써, 상기 유리 리본의 수축을 억제하는 단계로서, 상기 톱 롤은, 상기 선단부에 선단부 공간을 갖고, 그 선단부 공간에는 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 단계 (단계 S530)

를 갖는다.

전술한 바와 같이, 이와 같은 방법에서는, 장기간에 걸쳐 톱 롤 (400) 의 선단부 (420) 의 온도 상승을 억제할 수 있게 되어, 톱 롤 (400) 의 회전 부재 (425) 가 유리 리본에 접착되는 문제, 나아가서는 톱 롤이 적정하게 동작할 수 없게 되는 문제를 억제할 수 있게 된다. 본 발명은 박판 (판 두께 : 0.3 ㎜ ∼ 1.0 ㎜) 의 무알칼리 유리 유리판의 제조에 유효하고, 나아가서는 0.1 ㎜ ∼ 0.2 ㎜ 판두께의 박판의 무알칼리 유리의 제조에도 적용할 수 있다.

구체예로서, 하기 예 1, 2 의 냉각수를 사용하여 소다라임 유리를 제조하고, 또 하기 예 3 의 냉각수를 사용하여 무알칼리 유리를 제조한 결과, 모든 경우에서 1 년 이상 플로트 성형 설비의 정상 운전을 계속할 수 있었다.

예 1 : 경도 94 (㎎/ℓ), 탁도 1 도

예 2 : 경도 34 (㎎/ℓ), 탁도 3 도

예 3 : 경도 4 (㎎/ℓ), 탁도 12 도

한편, 일반적인 공업용수 (경도 100 ㎎/ℓ 초과의 경수(硬水)) 를 냉각수로서 사용하여 무알칼리 유리를 제조한 결과, 사용 개시부터 2 개월 후에 톱 롤의 선단부가 용융 유리에 접착되는 문제가 발생하였다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 플로트법으로 판유리를 제조하는 설비의 플로트 배스 내에 배치하는 톱 롤의 냉각수의 유통로가 좁아지거나 폐색되거나 하는 것이 잘 발생하지 않아, 장기간에 걸쳐 톱 롤을 적정하게 작동시킬 수 있기 때문에, 플로트법에 의한 각종 판유리의 제조에 있어서, 특히 판두께가 얇은 플로트법에 의한 무알칼리 유리의 안정 조업에 있어서 유용하다.

또한, 2009년 6월 19일에 출원된 일본 특허출원 제2009-146531호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명의 개시 로서 도입하는 것이다.

200 : 플로트 유리 제조 장치
210 : 도입부
220 : 용융 주석
230 : 플로트 배스
232 : 상류측
234 : 하류측
240 : 유리 리본
280 : 반송 장치
285 : 서랭로
300 : 톱 롤
320 : 선단부
325 : 회전 부재
326 : 돌기부
328 : 중심축
400 : 톱 롤
420 : 선단부
422 : 선단부 공간
425 : 회전 부재
426 : 돌기부
428 : 중심축
450 : 지주부
455 : 내관
460 : 내측 공간
470 : 외관
480 : 외측 공간
500 : 플로트 유리 제조 장치
510 : 상부 실링 구조
520 : 용융 주석
530 : 플로트 배스
540 : 사이드 실링벽
542 : 삽입 구멍
550 : 상부 공간
560 : 관통 구멍
562 : 배기관

Claims

판 두께가 0.1 ㎜ ~ 1.0 ㎜ 의 무알칼리의 플로트 유리를 제조하기 위한 톱 롤에 있어서,
플로트 배스 내의 용융 유리 리본의 수축 억제에 사용되고,
상기 용융 유리 리본과 접촉하는, 최대 직경이 100 ㎜ 내지 300 ㎜ 의 범위에 있으며 회전 가능한 선단부를 갖고,
그 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있는 톱 롤로서,
상기 선단부 공간에는, 경도 (냉각수 중에 포함되는 칼슘염과 마그네슘염의 농도를 탄산칼슘의 양으로 환산한 값) 가 100 (㎎/ℓ) 이하이고, 또한 전기 전도율 (JIS-K-0101 12) 이 1000 mS/m 이하의 냉각수가 유통되도록 관리되고, 상기 용융 유리가 상기 톱 롤에 접착 또는 감기는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 톱 롤.
제 1 항에 있어서,
상기 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 갖는 톱 롤로서,
상기 선단부 공간 및 상기 유통로에는, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 톱 롤.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉각수의 경도는, 30 (㎎/ℓ) 이하인 것을 특징으로 하는 톱 롤.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉각수의 경도는, 10 (㎎/ℓ) 이하인 것을 특징으로 하는 톱 롤.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉각수는, 탁도가 20 도 이하인 것을 특징으로 하는 톱 롤.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
당해 톱 롤은, 회전축 방향으로 연신하는 내관 및 외관을 갖고,
상기 외관은, 상기 내관을 수용하고, 내관의 내부에는 내측 공간이 형성되고, 상기 외관의 내주면과 상기 내관의 외주면 사이에는 외측 공간이 형성되며,
상기 내측 공간 및 외측 공간을 개재하여, 상기 선단부 공간의 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 톱 롤.
삭제
상면에서 용융 유리 리본이 반송되는 플로트 배스와, 상기 용융 유리 리본의 수축 억제에 사용되는 톱 롤을 구비하는 플로트 유리 제조 장치로서,
상기 톱 롤은, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 톱 롤인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
제 8 항에 있어서,
당해 플로트 유리 제조 장치는, 추가로, 상기 플로트 배스의 상부에 설치된 상부 실링 구조, 및 상기 플로트 배스와 상기 상부 실링 구조 사이에 설치된 사이드 실링벽을 갖고,
상기 사이드 실링벽에는, 상기 톱 롤이 통과하는 삽입 구멍이 형성되어 있고,
상기 삽입 구멍과 상기 용융 유리 리본의 표면 사이의 위치에는, 복수의 관통 구멍이 형성되고,
상기 복수의 관통 구멍의 내경은, 10 ㎜ 내지 200 ㎜ 의 범위이며,
인접하는 관통 구멍의 중심 간의 거리는, 1500 ㎜ 내지 3500 ㎜ 의 범위인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
플로트 배스에 용융 유리를 도입하는 단계와,
상기 용융 유리를 상기 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측으로 반송시켜, 유리 리본을 형성하는 단계와,
톱 롤의 선단부를 상기 유리 리본 진행 방향의 소정 영역의 양측의 상면에 가압하면서 회전시킴으로써, 상기 유리 리본의 수축을 억제하는 단계를 갖는, 판 두께가 0.1 ㎜ ~ 1.0 ㎜ 의 무알칼리의 플로트 유리 제조 방법으로서,
상기 톱 롤은, 최대 직경이 100 ㎜ 내지 300 ㎜ 의 범위에 있으며 회전 가능한 선단부를 갖고,
그 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있으며,
상기 선단부 공간에는, 경도 (냉각수 중에 포함되는 칼슘염과 마그네슘염의 농도를 탄산칼슘의 양으로 환산한 값) 가 100 (㎎/ℓ) 이하이고, 또한 전기 전도율 (JIS-K-0101 12) 이 1000 mS/m 이하의 냉각수가 유통되도록 관리되고, 상기 용융 유리가 상기 톱 롤에 접착 또는 감기는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 톱 롤의 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 갖고,
상기 선단부 공간 및 상기 유통로에는, 경도가 100 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 선단부 공간에는, 경도가 30 (㎎/ℓ) 이하인 냉각수가 유통되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 플로트 배스의 상부에는, 상부 실링 구조가 설치되고, 상기 플로트 배스와 상기 상부 실링 구조 사이에는, 사이드 실링벽이 설치되고, 그 사이드 실링벽에는, 상기 톱 롤이 통과하는 삽입 구멍이 형성되어 있고,
상기 삽입 구멍과 상기 유리 리본의 표면 사이의 위치에는, 복수의 관통 구멍이 형성되고,
상기 복수의 관통 구멍의 내경은, 10 ㎜ 내지 200 ㎜ 의 범위이며,
인접하는 관통 구멍의 중심 간의 간격은, 1500 ㎜ 내지 3500 ㎜ 의 범위인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.