KR101300113B1 - 유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유리의 표면에 흠집 등이 생기는 것을 방지하고 유리 제조 설비에 부식이 생기는 것을 감소시킬 수 있도록 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는, SO2 기체를 공급하는 SO2 공급부; O2 기체를 공급하는 O2 공급부; 및 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 SO2 공급부 및 상기 O2 공급부로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하여 생성한 SO3 기체를 유리로 공급하는 촉매 보유부를 포함한다.
Description
본 발명은 유리를 제조하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리의 표면에 흠집 등이 생기는 것을 방지하고 유리 제조 설비에 부식이 생기는 것을 감소시킬 수 있도록 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치에 관한 것이다.
창유리, 차량의 윈도 스크린, 거울 등과 같이, 다양한 분야에서 매우 많은 종류의 평판 유리(flat glass)가 이용되고 있다. 이러한 평판 유리는 다양한 방식으로 제조될 수 있는데, 그 중 대표적인 방식이 플로트(float) 법을 이용한 생산 방식이다. 예를 들어, TFT 디스플레이 등을 위한 얇은 판유리(thin glass plane) 또는 유리 필름(glass film) 등이 플로트 법에 의해 많이 제조되고 있는데, 이와 같이 플로트 법에 의해 제조된 유리를 플로트 유리라고도 한다.
도 1은, 플로트 유리를 제조하는 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플로트 유리는 일반적으로 용융 주석 또는 용융 주석 합금과 같은 용융 금속(M)이 저장되어 유동되는 플로트 배스(float bath)(10)를 이용하여 성형된다. 이때, 용융 금속(M)보다 낮은 점도를 가지며 용융 금속(M)보다 대략 2/3 정도 더 가벼운 용융 유리가 플로트 배스(10)의 입구를 통해 연속적으로 플로트 배스(10) 내부로 공급되는데, 이러한 용융 유리는 용융 금속(M) 위에서 플로팅 및 스프레딩되면서 플로트 배스(10)의 하류 측으로 진행된다. 이 과정에서, 용융 유리는 자신의 표면 장력과 중력에 따라 평형 두께 부근에 도달하게 되어 어느 정도 응고된 유리 스트립 또는 리본이 형성된다.
그리고, 이와 같이 형성된 용융 유리 리본은 플로트 배스(10)에서 서냉로(20)로 이송되어 서냉 공정을 거치게 된다. 이러한 서냉 공정에서 유리(Glass)는 롤러(30)나 벨트와 같은 이송 수단에 의해 서냉로(20)의 입구에서 출구 방향으로 이송된다. 또한, 서냉 공정 이후에도 유리는 롤러(30) 등의 이송 수단에 의해 이송되는 과정을 거칠 수 있다.
이와 같이 서냉 공정에서 또는 서냉 이후의 공정에서 유리가 이송되는 과정 중에, 유리의 하부면은 롤러(30) 등의 이송 수단에 접촉될 수 있는데, 이때, 롤러(30) 등의 이송 수단에 의해 유리의 하부면에 흠집, 크랙, 스크래치 등이 만들어질 수 있다. 특히, 계속적으로 사용되다 보면, 롤러(30) 등의 이송 수단에 이물질이나 유리 파편 등이 부착될 수 있는데, 이 경우 유리의 하부 표면에 흠집 등이 생길 확률이 더욱 높아진다.
이처럼 롤러(30) 등을 이용한 유리의 이송 공정에서 유리의 하부 표면에 흠집 등이 생기게 되면, 유리의 품질 및 제조 수율은 현저하게 떨어지게 된다. 따라서, 유리를 이송하는 과정, 특히 서냉로(20) 내부에서, 또는 서냉 공정 이후에 유리를 이송하는 과정에서 이송 수단에 의해 유리의 하부 표면에 흠집이 발생되지 않도록 하는 여러 노력들이 행해지고 있다.
그 중 대표적인 예로서, 유리의 서냉 공정 초기, 또는 그 이전에 유리의 하부 표면에 SO2 기체를 공급하는 기술을 들 수 있다. 이와 같이, 유리 하부 표면에 SO2 기체를 분사하면, SO2 기체가 유리의 알칼리 성분, 특히 나트륨 성분과 반응하여 Na2SO4와 같은 황산염을 형성하게 된다. 그리고, 이와 같이 형성된 황산염은 막 강도가 유리에 비해 높기 때문에 윤활층(lubricant layer)으로서 기능하여, 롤러(30) 등의 이송 수단에 의해 유리 하부 표면에 흠집 등이 생기는 것을 방지하고 유리의 내찰상성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
그러나, LCD용 유리와 같이 나트륨 등의 알칼리 성분이 실질적으로 포함되지 않은 무알칼리 유리의 경우, SO2 기체가 공급되더라도 Na2SO4와 같은 알칼리 금속에 의한 황산염 윤활층이 형성되기 어렵다. 다만, SO2 기체는 유리 중의 칼슘과 같은 알칼리 토금속 등의 성분과 반응하여 CaSO4와 같은 황산염 윤활층을 형성해야 하나, SO2 기체는 나트륨과 같은 알칼리 금속에 비해 알칼리 토금속 등과 잘 반응하지 않는다. 따라서, CaSO4 등의 윤활층을 형성하기 위해서는 과량의 SO2 기체가 사용되어야 한다. 그러나, SO2 기체를 많이 사용할 경우 이로 인해 제조 비용이 증가할 수 있고, SO2 기체의 독성으로 인해 환경 오염원으로 작용하고 작업자의 건강에 악영향을 끼칠 수 있다.
뿐만 아니라, SO2 기체로 인해 서냉로(20) 등의 제조 설비나 장비 등이 잘 부식될 수 있어, 유리 제조의 공정성 및 생산성에 악영향을 끼칠 수 있다. 때문에, SO2 기체는 가급적 적게 사용되어야 함에도, 종래 기술에 의하면 유리 하부 표면의 흠집 방지를 위한 윤활층 형성을 위해 불가피하게 과량의 SO2 기체가 사용되어야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 적은 양의 SO2 기체를 사용하면서도 유리 표면의 흠집 발생이 효과적으로 방지될 수 있도록 유리 표면에 윤활층을 형성할 수 있는 장치와 이를 포함하는 서냉로, 그리고 이를 포함하는 유리 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는, SO2 기체를 공급하는 SO2 공급부; O2 기체를 공급하는 O2 공급부; 및 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 SO2 공급부 및 상기 O2 공급부로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하여 생성한 SO3 기체를 유리로 공급하는 촉매 보유부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 SO2 기체의 산화 촉매는, V2O5를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 촉매 보유부는 입구 및 출구가 구비된 실린더 형상으로 이루어져, 그 내부에 상기 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 입구를 통해 SO2 기체 및 O2 기체가 유입되고 상기 출구를 통해 SO3 기체가 유출된다.
또한 바람직하게는, 상기 촉매 보유부는 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체 형태로 이루어진다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서냉로는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리 제조 장치는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 유리 표면, 특히 롤러 등의 이송 수단에 직접 접촉하는 유리의 하부 표면에 윤활층이 잘 형성되도록 함으로써, 유리의 내찰상성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 유리의 서냉 공정과 같은 제조 공정에서 롤러나 벨트 등의 이송 수단에 의해 유리가 이송될 때, 유리의 하부 표면에 흠집, 크랙 및 스크래치 등이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러므로, 유리 제조시 불량률을 낮추고 고품질 유리를 얻을 수 있다. 또한, 유리에 흠집 등이 생기는 것이 감소되므로, 유리를 연마하는데 드는 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의하면, 적은 양의 SO2 기체를 사용하면서도 유리 표면에 황산염 윤활층이 충분히 형성될 수 있도록 한다. 따라서, 독성이 매우 강한 SO2 기체에 의해 환경 오염이 유발되거나 이러한 윤활층 형성 작업을 수행하는 작업자에게 유해한 작업환경이 형성되는 것을 억제하고, SO2 기체를 구입 및 처리하는 비용을 줄이며 그 공정을 간소화시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 서냉로와 같은 유리 제조 설비나 장비에 SO2 기체에 의해 부식이 발생하는 것을 감소시켜, 유리 제조 설비나 장비의 수명을 연장시킬 수 있다.
특히, LCD용 유리와 같이 나트륨 등의 알칼리 금속이 실질적으로 포함되어 있지 않은 무알칼리 유리의 경우에도, 비교적 적은 양의 SO2 기체의 사용만으로도 충분한 황산염 윤활층이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 황산염 윤활층 형성 시간을 단축시킴으로써 전체적인 유리의 제조 공정 시간을 단축시키고 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 플로트 유리를 제조하는 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 다수 개 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구조체 형태의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라 유리판에서 SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매를 공급하여 유리판의 표면에서 SO2 기체의 산화 반응이 일어나도록 하는 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의해 SO3 기체가 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다.
도 9는, 본 발명의 비교예에 따라 SO2 기체와 공기가 직접 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다.
도 1은, 플로트 유리를 제조하는 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 다수 개 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구조체 형태의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라 유리판에서 SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매를 공급하여 유리판의 표면에서 SO2 기체의 산화 반응이 일어나도록 하는 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의해 SO3 기체가 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다.
도 9는, 본 발명의 비교예에 따라 SO2 기체와 공기가 직접 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는 SO2 공급부(110), O2 공급부(120) 및 촉매 보유부(130)를 포함한다.
상기 SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120)는, 촉매 보유부(130)로 각각 SO2 기체 및 O2 기체를 공급한다. 상기 SO2 공급부(110)에 의해 공급된 SO2 기체는, 촉매 보유부(130)에서, 상기 O2 공급부(120)에 의해 공급된 O2 기체와 반응하여 SO3 기체를 생성한다. 즉, 산소가 존재하는 산화 분위기에서 SO2 기체는, 다음의 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 산소와 반응하여 SO3 기체로 산화된다.
[반응식 1]
한편, 상기 O2 공급부(120)는 다양한 형태로 O2 기체를 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 O2 공급부(120)는 순수 O2 기체를 공급하거나 공기(air)를 공급함으로써, 촉매 보유부(130)로 O2 기체가 공급되도록 할 수 있다. 그 밖에도, 상기 O2 공급부(120)는 수분을 촉매 보유부(130)에 공급할 수도 있다. 즉, SO2 기체가 산화되도록 하기 위한 산소는, SO2 기체의 산화가 활성화될 수 있도록 다양한 형태로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또한, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 만일, O2 공급부(120)가 공기(air)를 공급함으로써 O2 기체가 공급되도록 하는 경우, 0.5 Nm3/Hr 내지 20 Nm3/Hr의 속도로 공기를 공급할 수 있다.
상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 7 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또는, 상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 3 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또한, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 7 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또는, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 3 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다.
이와 같은 속도로 SO2 기체와 O2 기체가 공급되는 경우 SO2 기체와 O2 기체의 반응이 활발해져, SO2 기체의 SO3 기체로의 산화가 보다 활발하게 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 SO2 기체와 O2 기체의 공급 속도는 여러 제반 조건에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 반드시 이러한 속도 범위로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 미만, 또는 10 Nm3/Hr 초과의 속도로 공급할 수도 있다. 또한, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 미만, 또는 10 Nm3/Hr 초과의 속도로 공급할 수도 있다.
상기 촉매 보유부(130)는, 상술한 바와 같이, SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120)로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받고, 이들 기체의 반응으로 SO3 기체가 생성되도록 한다. 그리고, 이와 같이 생성된 SO3 기체를 유리의 표면에 공급한다.
이처럼 촉매 보유부(130)에 의해 공급되는 SO3 기체는 유리의 일정 성분과 반응하여 유리 표면 부근에 황산염을 생성할 수 있다. 그리고, 이러한 황산염은 유리 표면에서 윤활층으로써 작용할 수 있다. 특히, 무알칼리 유리의 경우, 촉매 보유부(130)에서 생성되어 공급된 SO3 기체는 다음의 반응식 2와 같이 유리 중에 포함된 칼슘 등의 성분과 반응하여 황산염 윤활층을 형성할 수 있다.
[반응식 2]
비록, 상기 반응식에서는 SO2 기체가 유리 중의 산화 칼슘과 반응하여 CaSO4 윤활층을 형성하는 과정만을 나타내었으나, SO2 기체는 유리 중의 다른 성분과 반응하여 다른 황산염에 의한 윤활층을 형성할 수 있다. 예를 들어, SO2 기체는 유리의 MgO나 Cr2O3와 반응하여 MgSO4나 Cr2(SO4)3와 같은 황산염 윤활층을 형성할 수도 있다. 이와 같이 유리에 SO3 기체를 공급하면, 유리의 일정 성분과 반응하여 그 표면에 황산염에 의한 윤활층을 형성하기 때문에, 유리 표면에 흠집이나 크랙, 스크래치 등이 생기는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 촉매 보유부(130)는 SO3 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 이와 같은 속도로 SO3 기체가 공급되는 경우, 유리의 하부 표면에서의 윤활층 형성이 보다 활발하게 이루어질 수 있다. 상기 촉매 보유부(130)는 SO3 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 7 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또는, 상기 촉매 보유부(130)는 SO3 기체를 3 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 다만, 이러한 촉매 보유부(130)에 의한 SO3 기체의 공급 속도는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 형태나 유리의 크기 등 여러 조건에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 본 발명이 반드시 이러한 속도 범위로 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 발명에 따른 촉매 보유부(130)는 SO2 기체의 산화 촉매를 보유한다. 여기서, SO2 기체의 산화 촉매란, SO2 기체가 SO3 기체로 산화되는 상기 반응식 1의 화학 반응을 촉진할 수 있는 촉매제를 의미한다.
이와 같이, 상기 촉매 보유부(130)는, SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고 있기 때문에, SO2 기체의 SO3 기체로의 산화 반응을 촉진한다. 그리고, 이와 같이 SO2 기체가 SO3 기체로 많이 산화되면 SO3 기체에 의한 황산염 윤활층 형성, 이를테면 반응식 2의 CaSO4의 윤활층 형성 역시 보다 많이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 적은 양의 SO2 기체로도 CaSO4와 같은 황산염 윤활층이 유리 표면에 충분하게 형성되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 SO2 기체의 산화 촉매는 V2O5를 포함할 수 있다. 즉, 상기 촉매 보유부(130)는 SO2 기체의 산화 촉매의 전부 또는 일부로서 오산화바나듐을 보유할 수 있다. 이러한 오산화바나듐은 SO2 기체가 SO3 기체로 산화되는 반응을 촉진하는 대표적인 SO2 기체의 산화 촉매제이다. 이와 같은 V2O5는 SO2 기체의 촉매 비활성화에 내성이 좋으므로, 본 발명에서 SO2 기체의 산화 촉매로서 좋다.
또한, 상기 V2O5 이외에도 SO2 기체의 산화 촉매는 다양하게 존재할 수 있다. 예를 들어, SO2 기체의 산화 촉매로서 Fe2O3, CuO, TiO2, Cr2O3, SiO2, CaO, Al2O3 또는 WO3 등이 이용될 수 있으며, 이들 중 둘 이상을 조합하여 이용하는 것도 가능하다. 이와 같이 SO2 기체의 산화 촉매는 SO2 기체가 SO3 기체로 산화되는 것을 촉진하는 물질이면 되고, 특정 종류로 제한되지 않는다.
또한, 상기 SO2 기체의 산화 촉매는 촉매 활성화를 증가시키는 다른 물질과 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, V2O5는 V2O5의 촉매 활성화를 증가시키는 K2O나 K2SO4, K2S2O7 등과 함께 사용될 수도 있다. 따라서, 상기 촉매 보유부(130)는, V2O5와 함께 K2O, K2SO4 및 K2S2O7 중 적어도 하나 이상을 더 보유할 수 있다. 이때, K2O, K2SO4 또는 K2S2O7는 다양한 방식으로 촉매 보유부(130) 내부에 보유될 수 있다. 예를 들어, K2O, K2SO4 또는 K2S2O7는 V2O5와 함께 촉매 보유부(130) 내부에 미리 수납되어 있거나, V2O5와는 별도로 추후에 공급될 수도 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 산화 분위기에서 SO2 기체가 SO3 기체로 산화될 때, SO2 기체의 산화 촉매가 SO2 기체의 산화를 활발하게 하기 때문에 유리 표면에 황산염에 의한 윤활층 형성이 충분하게 이루어질 수 있다. 특히, 나트륨 등의 알칼리 이온이 유리 중에 실질적으로 포함되어 있지 않은 무알칼리 유리의 경우, 알칼리 유리에 비해 윤활층 형성이 상대적으로 어렵다. 그러나, 본 발명에 의하면 SO2 기체의 산화 촉매에 의해 상기 반응식 1과 같은 SO2 기체의 산화 반응이 촉진될 수 있으므로, 무알칼리 유리라 하더라도 적은 양의 SO2 기체의 사용으로 황산염에 의한 윤활층 형성이 신속하고 충분하게 이루어지도록 할 수 있다.
다만, 상술한 실시예에서는 본 발명이 무알칼리 유리에 적용되는 경우를 위주로 설명되었으나, 본 발명이 반드시 무알칼리 유리에 적용되어야 한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 알칼리 유리에도 적용될 수 있으며, 알칼리 유리의 경우, Na2SO4와 같은 알칼리 금속 황산염의 형성을 더욱 촉진할 수 있다. 따라서, 이 경우에도 보다 적은 양의 SO2 기체로 윤활층이 충분히 형성되도록 할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부(130)를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 성형 단계에서 성형된 유리(Glass)는 서냉로(20)에서 서냉 단계를 거치게 된다. 여기서, 유리의 성형은 여러 가지 방식으로 수행될 수 있는데, 본 발명은 이와 같은 유리 성형 방식의 구체적인 방식에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 유리는 플로트 법에 의해 성형될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 용융 금속(M)이 저장되어 있는 플로트 배스(10)로 용융 유리가 공급되어 용융 금속(M) 위에서 유리가 플로팅 및 스프레딩되는 방식으로 성형될 수 있다. 이때, 플로트 배스(10)의 입구를 통해 투입되는 유리의 양이나 플로트 배스 내부에 설치된 탑 롤러들과 같은 성형 수단의 조절 및 변화로서 유리 리본의 두께를 변화시킬 수 있다. 이러한 플로트 유리 제조 방법은 순환하는 연속적인 공정을 포함하고, 끊임없이 영구적으로 작동될 수 있으며, 가능한 거의 중단 없이 수년 이상 평판 유리를 제조할 수 있어, 유리의 성형 방식으로 적합하다. 본 발명은 플로트 방식을 비롯한 다양한 유리 성형 방식에 의해 성형된 유리의 표면에 윤활층을 형성하는데 이용될 수 있다.
이와 같이 플로트 배스 등에서 성형된 유리는, 서냉로의 입구(21)로 인입되고, 서냉로(20)에 구비된 하나 이상의 롤러(30)에 의해 서냉로의 출구(22) 방향으로 이송되면서, 서냉되는 과정을 거치게 된다. 이때, 서냉로의 입구(21) 부분의 온도는 약 700~800℃ 정도일 수 있고, 서냉로의 출구(22) 부분의 온도는 약 200~300℃ 정도일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는 SO2 공급부(110), O2 공급부(120) 및 촉매 보유부(130)를 포함한다. 특히, 상기 촉매 보유부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 입구(131) 및 출구(132)가 구비된 실린더 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 실린더 형상이란 그 내부에 빈 공간이 구비된 형태를 의미하는 것으로, 그 단면이 반드시 원형이어야 함을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 실린더 형상의 촉매 보유부(130)는 원통형, 육면체형, 팔면체형 등과 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이와 같이 실린더 형상의 촉매 보유부(130)에는 내부에 빈 공간이 구비되어 SO2 기체 및 O2 기체가 반응하여 SO3 기체가 생성될 수 있도록 한다. 특히, 본 발명에 따른 촉매 보유부(130)는 V2O5와 같은 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고 있기 때문에, 촉매 보유부(130)의 내부에서 SO2 기체가 산화되어 SO3 기체가 생성되는 것이 더욱 촉진될 수 있다. 따라서, 풍부한 양의 SO3 기체가 유리 표면으로 공급될 수 있어, SO3 기체에 의한 유리 하부 표면의 황산염 형성이 보다 활성화될 수 있다. 그러므로, 이러한 실시예에 따르면, 유리 하부 표면에 황산염에 의한 윤활층이 충분하게 형성되어, 서냉로(20) 내부에 위치한 롤러(30) 또는 서냉로(20) 이후 공정에 구비된 롤러 등의 이송 수단에 의해 유리 하부 표면에 흠집 등이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 이와 같은 실린더 형상의 촉매 보유부(130)에는 입구(131) 및 출구(132)가 구비되어 있어, SO2 기체 및 O2 기체가 그 입구(131)를 통해 유입되고, 그 내부에서 생성된 SO3 기체가 그 출구(132)를 통해 유출될 수 있다. 다만, 도 3에서는 실린더 형상의 촉매 보유부(130)의 입구(131) 및 출구(132)의 개수를 각각 2개 및 1개로 하였으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 이러한 촉매 보유부(130)의 입구(131) 및 출구(132)의 개수는 다양하게 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 촉매 보유부(130)는, 유리 제조 장치의 서냉로(20) 외부에 위치할 수 있다. 이때, 촉매 보유부(130)의 출구(132)는 서냉로(20)의 내부로 연결되어 그러한 출구(132)를 통해 서냉로(20)의 유리로 SO3 기체가 공급되도록 할 수 있다.
상기 SO2 기체의 산화 촉매는, 상기 촉매 보유부(130)에서 펠릿 형태, 분말 형태 또는 이들이 조합된 형태로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매 보유부(130)에는 링이나 실린더와 같은 펠릿 형태 또는 분말 형태의 V2O5가 수용되어 있을 수 있다. 이와 같이 SO2 기체의 산화 촉매가 펠릿 형태 또는 분말 형태로 포함되는 경우 그 반응 면적이 넓어져 SO2 기체의 산화 반응이 보다 활발하게 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이와 같은 SO2 기체의 산화 촉매에 대한 특정 형태나 상태에 의해 제한되는 것은 아니며, SO2 기체의 산화 촉매는 SO2 기체의 산화를 촉진할 수 있는 경우라면 다양한 형태나 상태로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 촉매 보유부(130)는, 그 입구(131) 및 출구(132) 중 적어도 하나에 필터(133)를 구비할 수 있다. 여기서, 필터(133)는 SO2 기체의 산화 촉매에 대한 필터(133)로서, V2O5와 같은 SO2 기체의 산화 촉매가 촉매 보유부(130) 내부에서 외부로 유출되지 못하도록 한다. 특히, SO2 기체의 산화 촉매가 촉매 보유부(130) 내부로부터 서냉로(20)로 유출되어 유리 표면에 부착되는 경우, 유리의 품질을 떨어뜨릴 수 있다. 그러나, 상기 실시예와 같이 촉매 보유부(130)의 입구(131) 및 출구(132)에 필터(133)가 구비되는 경우, 이러한 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 촉매 보유부(130)는 소정 온도로 가열되는 것이 좋다. 상기 반응식 1과 같은 SO2 기체와 O2 기체의 반응은 소정 온도, 이를테면 500℃ 정도의 온도에서 활발하게 이루어질 수 있다. 따라서, 외부로부터 촉매 보유부(130)로 열이 인가되도록 함으로써 이러한 SO2 기체의 산화 반응이 활성화되는 온도에 이르도록 하여, SO3 기체에 의한 유리 표면 윤활층 형성이 촉진되도록 할 수 있다. 바람직하게는, 상기 촉매 보유부(130)는 300℃ 내지 700℃로 가열되는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는, 상기 촉매 보유부(130)는 450℃ 내지 650℃로 가열되는 것이 좋다.
또한, 상기 SO2 기체 및 O2 기체는 SO2 기체의 산화가 활발하게 이루어질 수 있도록 가열된 상태에서 촉매 보유부(130)로 공급될 수 있다. 예를 들어, SO2 기체 및 O2 기체는 SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120) 내부에서 가열되거나, SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120)로부터 촉매 보유부(130)로 이동되는 과정에서 가열될 수 있다.
한편, 상기 촉매 보유부(130)의 출구(132)로부터 유출된 SO3 기체는 소정 온도 이상으로 유지되도록 하는 것이 좋다. SO3 기체는 상온에서 액체 상태로 변할 수 있으며, 이 경우 촉매 보유부(130)에서 생성된 SO3 기체가 서냉로(20) 내부의 유리로 공급되는 과정에서 SO3 공급관 등에 흡착될 수 있다. 또한 SO3 액체는 SUS 등의 재질로 이루어진 유리 제조 설비를 부식시킬 수도 있다. 그러므로, 상기 실시예와 같이 촉매 보유부(130)로부터 유출된 SO3 기체가 소정 온도 이상으로 유지되도록 하여 액화되지 않도록 함으로써, 이러한 문제점이 예방되도록 할 수 있다.
이와 같이 촉매 보유부(130)로부터 유출된 SO3 기체가 소정 온도 이상으로 유지되도록 하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 촉매 보유부(130)의 출구(132)에서 서냉로(20)에 이르는 SO3 공급관의 외부에 별도의 가열 장치를 구비시켜 SO3 기체가 가열되도록 할 수 있다. 또는, 이러한 SO3 공급관의 외부에 단열재를 구비시켜 촉매 보유부(130)에서 생성된 SO3 기체의 열이 외부로 방출되지 않도록 함으로써 SO3 기체가 소정 온도 이상으로 유지되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 도 3의 실시예에서는 촉매 보유부(130)가 하나만 있는 것으로 도시되었으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 본 발명이 이러한 촉매 보유부(130)의 개수에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부(130)를 다수 개 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 유리 표면 윤활층 형성 장치에 3개의 촉매 보유부(130)가 구비되어 있다. 그리고, 3개의 촉매 보유부(130) 각각의 출구(132)는 서냉로(20) 내부에 연결되어 그 내부에서 생성된 SO3 기체를 서냉로(20)의 유리로 공급한다. 이와 같이 촉매 보유부(130)는 유리 표면 윤활층 형성 장치에서 복수 개 포함될 수 있는데, 이때 둘 이상의 촉매 보유부(130)에 보유된 SO2 기체의 산화 촉매는 서로 다른 종류일 수 있다. 예를 들어, 도 4의 실시예에서 3개의 촉매 보유부(130)에 보유된 SO2 기체의 산화 촉매는 V2O5, Fe2O3 및 CuO로서 서로 다른 종류일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 하나의 유리 표면 윤활층 형성 장치에서도 다양한 종류의 SO2 기체의 산화 촉매가 사용됨으로써 그 효과가 향상될 수 있다.
또한, 상기 도 3의 실시예에서는 촉매 보유부(130)가 서냉로(20) 외부에 위치하는 것으로 도시되었으나, 이러한 촉매 보유부(130)는 서냉로(20) 내부에 위치할 수도 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부(130)를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 유리 표면 윤활층 형성 장치의 촉매 보유부(130)는 유리 제조 장치의 서냉로(20) 내부에 위치할 수 있다. 이와 같이 촉매 보유부(130)가 서냉로(20) 내부에 구비되는 경우, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함하는 서냉로(20)나 유리 제조 장치의 부피를 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 의하면, 서냉로(20) 내부의 온도로 인해 촉매 보유부(130)에 일정한 열이 인가되어 SO2 기체의 산화 반응이 활발하게 이루어질 수 있다. 그리고, 촉매 보유부(130)에 의해 생성된 SO3 기체에도 서냉로(20) 내부의 열이 인가됨으로써 액체 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 도 3 내지 도 5의 실시예에서는, 촉매 보유부(130)가 실린더 형상으로 이루어진 경우를 기준으로 설명되었으나, 본 발명이 이러한 촉매 보유부(130)의 특정 형태로 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에서 촉매 보유부(130)는 다양한 형태로 존재할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구조체 형태의 촉매 보유부(130)를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 촉매 보유부(130)는 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134) 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매 보유부(130)는 V2O5가 구성성분으로 포함된 구조체일 수 있다. 이러한 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이를테면, 유리섬유에 충전제를 도포하고 이를 건조 및 열처리하여 구조체를 형성한 후, 이러한 구조체에 결합제를 이용하여 SO2 기체의 산화 촉매가 지지되도록 할 수 있다.
이와 같이, 촉매 보유부(130)가 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134) 형태로 이루어지는 경우, 이러한 구조체(134)는 허니컴(벌집) 타입 또는 플레이트 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 구조체(134)는 실린더나 링과 같은 펠릿 타입으로 구현될 수도 있다.
그러나, 본 발명이 반드시 이러한 구조체(134)의 구체적인 형성 방식 또는 타입에 의해 제한되는 것은 아니며, SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134)는 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 구조체 제조 방식 또는 구조체 타입으로 구현될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134)는 유리 제조 장치의 서냉로(20) 내부에 위치할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치가 포함된다 하더라도 서냉로(20)의 크기 증가가 거의 없으며, 서냉로(20) 내부의 열을 이용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 유리 제조 장치의 서냉로(20)는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 서냉로(20)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 유리 제조 장치의 서냉로(20)에 의하면, 그에 포함된 유리 표면 윤활층 형성 장치가 유리 표면, 특히 하부 표면에 윤활층을 신속하면서도 충분하게 형성할 수 있기 때문에, 서냉로(20)의 롤러(30), 또는 서냉로(20) 이후의 롤러 등의 이송 수단에 의해 유리의 하부 표면에 흠집 등이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치는 서냉로의 입구(21) 부분에 구비되는 것이 좋다. 이는 서냉로의 입구(21) 부분의 온도가 출구(22) 부분의 온도보다 높아 SO2 기체의 산화 반응 및 SO3 기체에 의한 황산염 형성을 촉진할 수 있고, 서냉로(20)에 구비된 롤러(30)의 위치에 앞서 유리 표면에 황산염 윤활층이 형성되도록 함으로써 유리 하부 표면이 손상되는 것을 초기에 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 유리 제조 장치는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 유리 제조 장치에 의하면, 유리 제조 공정 중 유리의 이송 과정에서 발생할 수 있는 유리의 하부 손상이 효과적으로 방지될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
우선, 실시예와 비교예의 비교를 통해, 본 발명과 같이 SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매가 공급되는 경우, 유리의 표면에 대한 황산염 윤활층 형성이 촉진되는 효과를 살펴보도록 한다.
실시예
1
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라 유리판에서 SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매를 공급하여 유리판의 표면에서 SO2 기체의 산화 반응이 일어나도록 하는 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 15×15mm 크기의 LCD용 유리판을 준비하여 O-링으로 실링(sealing)한 후, 750℃의 석영 관상로(tube furnace)(40)에 넣고, SO2 기체 및 O2 기체를 공급하여, SO2 5%, O2 10% 분위기가 되도록 하였다. 또한, SO2 기체 및 O2 기체의 공급 경로에 V2O5 분말을 두어 V2O5 분말이 SO2 기체의 산화 촉매로서 작용하도록 하였다. 그리고, 이러한 상태가 60분간 유지되도록 하여 상기 반응식 1 및 2에 따른 반응이 관상로(40) 내부에서 일어나도록 하였다.
그리고 나서, 관상로(40)에 대하여 충분히 냉각시킨 후 질소 기체를 통해 모든 반응 기체가 관상로(40) 외부로 배출되도록 하였다.
그 후, 실시예 1의 유리판에 대하여 IC(Ion Chromatography) 분석을 수행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 여기서, IC 분석은 유리판 표면에 윤활층으로서 CaSO4와 같은 황산염이 형성된 정도를 비교해보기 위한 분석 방법으로서, 각 유리판을 10mg DI water에 넣은 후 60℃에서 10분간 중탕하여 유리판 표면의 CaSO4를 DI water에 용해시키고, 그 용액을 IC 분석하였다. 이때, CaSO4의 용해 유무는 IC 측정 전후에 유리의 ESCA 분석을 통해 확인하였다.
비교예
1
상기 실시예와 비교하기 위한 비교예로서, 실시예 1과 마찬가지로, 15×15mm 크기의 LCD용 유리판을 O-링으로 실링한 후, 750℃의 관상로(40)에 넣고, SO2 기체 및 O2 기체를 공급하여, SO2 5%, O2 10% 분위기가 되도록 하였다. 다만, 상기 실시예 1과 달리 유리판에 V2O5 분말은 공급하지 않았다. 그리고, 이러한 상태가 60분 동안 유지되도록 하여 상기 반응식 1 및 2에 따른 반응이 일어나도록 하였다. 이와 같이 비교예 1의 유리판이 60분간 반응되도록 한 후, 관상로(40)를 냉각시키고 질소 기체를 통해 모든 반응 기체가 관상로(40) 외부로 배출되도록 하였다.
그리고 나서, 상기 비교예 1의 유리판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, IC 분석을 수행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1을 참조하면, SO2 기체 및 O2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매로서 V2O5를 사용한 실시예 1의 경우, IC 분석 결과가 8.70ppm으로 나타난 반면, V2O5를 사용하지 않고 SO2 기체 및 O2 기체만 유리에 공급되도록 한 비교예 1의 경우, IC 분석 결과가 1.10ppm으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 볼 때, SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매인 V2O5를 사용하는 경우 유리판 표면에 윤활층인 CaSO4가 훨씬 많이 형성됨을 알 수 있다.
그러므로, SO2 기체를 이용하여 유리 표면에 황산염 윤활층이 형성되도록 할 때, 본 발명과 같이 V2O5 등의 SO2 기체의 산화 촉매를 이용하면 이러한 윤활층 형성 효과가 현저히 향상될 수 있다는 점을 알 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치가 서냉로에 구비된 경우, 서냉로에서 서냉되는 유리의 표면에 황산염 윤활층 형성이 촉진되는 효과를 살펴보도록 한다.
실시예
2
본 발명에 따른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 V2O5를 보유하는 유리 표면 윤활층 형성 장치가 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하고, 유리가 서냉되고 있는 서냉로로 이러한 SO3 기체를 공급하도록 하였다. 이때, 유리 표면 윤활층 형성 장치는 6 Nm3/Hr의 양으로 SO2 기체를 공급받고, 3 Nm3/Hr의 양으로 O2 기체를 공급받도록 하였다. 그리고 나서, 서냉 단계를 거친 일정 크기의 유리판에 대하여, 상기 실시예 1과 마찬가지로 IC 분석을 수행하여 황산염이 형성되는 속도를 시뮬레이션 실험하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 즉, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의해 SO3 기체가 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층(MSO4)이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다. 도 8에서, 도면의 왼쪽은 서냉로의 입구 방향이고, 도면의 오른쪽은 서냉로의 출구 방향이며, 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의한 SO3 기체 공급은 서냉로의 입구 부근에서 이루어지도록 하였다. 또한, 본 실시예 2에 따라 일정 크기의 유리판 전체에 형성된 황산염 윤활층의 양에 대해서는 표 2에 나타내었다.
비교예
2
상기 실시예 2와 비교하기 위한 비교예로서, 실시예 2와 동일한 종류 및 크기의 유리가 실시예 2와 동일한 서냉로에서 서냉 단계를 거치도록 하되, 이러한 서냉로에는 도 3에 도시된 바와 같은 윤활층 형성 장치가 구비되지 않고, SO2 기체 및 O2 기체가 직접 서냉로로 공급되도록 하였다. 이때, 서냉로로 공급되는 SO2 기체는 6 Nm3/Hr의 양으로 공급되도록 하였고, 서냉로로 공급되는 O2 기체는 공기 중에 포함된 상태에서 800 Nm3/Hr의 양으로 공급되도록 하였다. 그리고 나서, 이러한 서냉로에서 서냉 단계를 거친 유리판에 대하여, IC 분석을 수행하여 황산염이 형성되는 속도를 시뮬레이션 실험하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다. 즉, 도 9는 본 발명의 비교예에 따라 SO2 기체와 공기가 직접 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다. 도 9 역시, 도 8과 마찬가지로 도면의 왼쪽은 서냉로의 입구 방향이고, 도면의 오른쪽은 서냉로의 출구 방향이다. 그리고, SO2 기체와 공기의 공급은 서냉로의 입구 방향에서 이루어지도록 하였다. 또한, 본 비교예 2에 따라 실시예 2와 동일한 크기의 유리판 전체에 형성된 황산염 윤활층의 양에 대해서는 표 2에 나타내었다.
먼저, 비교예에 따른 도 9를 참조하면, SO2 기체와 공기가 공급된 서냉로의 입구 부근, 즉 도면의 왼쪽 부분 일부를 제외하고는 대체로 짙은 파란색의 색상을 나타내고 있다. 이는 서냉로 내부에서 유리판 표면에서의 황산염 윤활층 형성 속도(d[MSO4]/dt)가 거의 0에 가깝다는 것을 의미하는 것으로, 이를 통해 서냉로 전체적으로 유리 표면에 황산염 윤활층이 거의 형성되지 않는다는 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 도 8을 참조하면, 서냉로 전체적으로 짙은 파란색보다는 초록색에 가까운 밝은 파란색의 색상을 나타내고 있다. 이는 서냉로 내부에서 유리판 표면에서의 황산염 윤활층 형성 속도가 0.1~0.3 ppm/min 정도에 이르는 것을 의미하는 것으로, 이를 통해 서냉로 전체적으로 유리 표면에 대한 황산염 윤활층의 형성이 활발하게 이루어짐을 알 수 있다. 특히, SO3 기체가 공급되는 서냉로 입구 부근, 다시 말해 도면의 왼쪽 부분의 경우 빨간색 및 노란색의 색상을 나타내어, 황산염 윤활층 형성 속도가 0.4~0.6 ppm/min 정도에까지 이른다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 살펴보면, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의해 서냉로 내부로 SO3 기체가 공급되도록 하는 경우, SO2 기체와 공기가 서냉로 내부로 공급되도록 하는 종래 기술에 비해 유리 표면에서의 황산염 윤활층 형성 효과가 효과적으로 향상됨을 알 수 있다.
또한, 표 2를 참조하면, 실시예 2의 경우 IC 분석 결과에 따른 황산염의 총 생성량이 0.725ppm으로 나타난 반면, 비교예 2의 경우 IC 분석 결과에 따른 황산염의 총 생성량이 0.082ppm으로 나타났다. 이를 통해 볼 때, 도 3에 도시된 바와 같이 V2O5를 보유하여 SO2 기체의 산화를 촉진하고 생성된 SO3 기체가 서냉로에 공급되도록 하는 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치가 서냉로에 구비되는 경우, 서냉 단계를 거치는 유리 표면에 황산염에 의한 윤활층 형성이 보다 촉진된다는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 '부'라는 용어를 사용하였으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있는 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.
20: 서냉로
21: 서냉로의 입구
22: 서냉로의 출구
30: 롤러
110: SO2 공급부
120: O2 공급부
130: 촉매 보유부
131: 촉매 보유부의 입구
132: 촉매 보유부의 출구
133: 필터
21: 서냉로의 입구
22: 서냉로의 출구
30: 롤러
110: SO2 공급부
120: O2 공급부
130: 촉매 보유부
131: 촉매 보유부의 입구
132: 촉매 보유부의 출구
133: 필터
Claims (9)
- 유리 표면에 윤활층을 형성하는 장치에 있어서,
SO2 기체를 공급하는 SO2 공급부;
O2 기체를 공급하는 O2 공급부; 및
SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체 형태로 이루어져 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 SO2 공급부 및 상기 O2 공급부로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하여 생성한 SO3 기체를 유리로 공급하는 촉매 보유부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치. - 제1항에 있어서,
상기 SO2 기체의 산화 촉매는, V2O5, Fe2O3, CuO, TiO2, Cr2O3, SiO2, CaO, Al2O3 및 WO3 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치. - 제2항에 있어서,
상기 촉매 보유부는, K2O, K2SO4 및 K2S2O7 중 적어도 하나 이상을 더 보유하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치. - 제1항에 있어서,
상기 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체는 허니컴 타입, 플레이트 타입 또는 펠릿 타입인 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치. - 제1항에 있어서,
상기 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체는 유리 제조 장치의 서냉로 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 보유부는, SO3 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치. - 제1항에 있어서,
상기 SO2 공급부는, SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급하고,
상기 O2 공급부는, O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치. - 제1항에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 서냉로.
- 제1항에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함하는 유리 제조 장치.
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