KR101661485B1 - 글래스의 열 조절을 갖는 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 유닛 및 방법 - Google Patents

글래스의 열 조절을 갖는 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 유닛 및 방법 Download PDF

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Abstract

특히, 화학적, 광학적 또는 기계적 특성을 변경함으로써 또는 하나 이상의 얇은 층의 증착에 의해, 특히 리본 또는 플레이트의 형태의 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 유닛은 글래스의 두께를 통한 제어된 온도 구배를 생성하기 위한 가열 및 냉각 수단과, 그 표면의 효과적인 처리를 얻는데 필요한 시간 동안 처리될 면을 항상 필수 온도가 되게 하기 위해 처리될 면을 가열하기 위한 수단과, 이 대향면이 1013 dPas 내지 2.3×1010 dPas의 점도를 갖게 하기 위해 대향면을 냉각시키기 위한 수단을 포함한다.

Description

글래스의 열 조절을 갖는 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 유닛 및 방법{UNIT AND PROCESS FOR TREATING THE SURFACE OF FLAT GLASS WITH THERMAL CONDITIONING OF THE GLASS}
본 발명은 특히 화학적, 광학적 또는 기계적 특성을 변경함으로써 또는 하나 이상의 얇은 층의 증착에 의해 그 표면의 효과적인 처리를 얻는데 필요한 기간 중에 그리고 글래스의 면들 중 하나의 온도를 요구되는 온도로 증가시키기 위한 글래스의 열 조절에 의해 특히 리본 또는 플레이트의 형태의 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 유닛에 관한 것이다.
이 글래스의 조절은 부유 글래스법, 압연법 또는 인발법에 의해 연속적으로 제조된 글래스 리본 상에 수행된다. 이는 연속적 또는 뱃치식(batch) 공급이건간에 플레이트 글래스를 처리하기 위한 프로세스 중에 또한 적용된다. 글래스는 예를 들어 주석 욕조(bath) 내에 준비된 층의 증착에 의해 미리 처리될 수도 있다.
본 발명은 더 구체적으로는, 한정적인 것은 아니지만, 건축, 자동차 또는 태양광 용례를 위해 의도된 편평한 글래스의 제작을 위한 처리 유닛에 관한 것이다.
이하에 설명되는 용례의 일부는 종종 복수의 연속적인 층으로 이루어진 얇은 층의 증착에 의해 글래스의 표면 처리를 증가적으로 요구한다. 이들 층은 예를 들어 태양광 반사, 낮은 방사율, 전기 전도도, 착색, 오염 방지 및 다른 특성을 얻는 기능을 한다.
설명을 간단화하기 위해, 이하에는 표면 처리가 상부면 상에 수행되는 것을 고려한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 처리될 표면은 동등하게 상부면 또는 하부면 또는 양자 모두일 수 있다.
글래스 표면의 광학적 또는 기계적 특성의 변경은 글래스 리본의 면들 중 하나 상에 조각 롤(engraving roll)을 사용하여 구조를 준비하기 위한 방법에 의해 얻어질 수 있다.
다른 용례는 글래스의 제한된 깊이 내의 화학적 및 구조적 조성을 변경하기 위한 방법에 의해 글래스의 기계적, 화학적 또는 광학적 특성의 변환을 필요로 한다.
박막 증착을 위해 대기압에서 이용되는 주 방법은 CVD(화학 증착법), 화염 CVD, 분위기 플라즈마(atmospheric plasma), SP(스프레이 열분해)법이다. 이들 방법은 다양한 정도로 글래스 표면을 가열하거나 냉각할 수 있다. 열분해법은 반응제의 분해 및 층의 형성을 얻기 위해 높은 글래스 온도를 필요로 하고, 따라서 편평한 글래스가 그 제작 중에 또는 그 처리 중에(예를 들어, 글래스 템퍼링) 여전히 높은 온도에 있을 때 특히 적합하다.
부유 글래스의 제작은 소다 석회 글래스에 대해 1000℃의 온도 내지 약 620℃의 온도로 용융 주석의 욕조 상에 글래스 리본을 형성하는 것을 의미한다. 일정한 두께 및 폭에서 리본의 형성은 약 800℃에서 정지한다. 이 온도 미만에서, 리본 기하학적 형상은 안정하게 유지되고, 주석 상의 리본의 제어된 냉각이 계속된다. 620℃의 최대 온도에서, 리본은 서냉로(lehr) 내로 통과하도록 기계적 롤러에 의해 욕조로부터 약간 끌어올려진다. 이 서냉로에서, 리본은 패널로 절단되기 전에 620℃로부터 약 50℃로 냉각된다.
약 2.3×1010 dPas의 점도에 해당하는 약 620℃의 최대 온도는 EN 또는 ASTM 표준에 부합하는 품질을 얻는 기능을 한다. 글래스 지지 수단 또는 평탄성 결함에 의해 마킹에 관련하는 낮은 품질 요건에 대해, 욕조 출구 온도는 더 높을 수 있다.
표준 소다 석회 글래스의 조성과는 상이한 글래스 조성에 대해, 욕조 출구에서의 최대 온도는 또한 상이할 수 있다.
CVD 프로세스의 부분은 리본 표면의 상대 접근 불능성에도 불구하고 증착에 적당한 글래스의 높은 온도로부터 이득을 얻기 위해 주석 욕조 내에 설치된다. 주석 욕조는 용융된 주석의 산화를 방지하기 위해 N2+H2 혼합물로 이루어진 환원 분위기(reducing atmosphere)에 의해 보호된다. 이 분위기는 금속층과 같은 환원 분위기를 필요로 하는 층의 증착을 촉진한다. 예를 들어 SP와 같은 다른 방법은 이들이 욕조 위의 분위기를 오염시킬 수 있기 때문에 주석 욕조 내에 사용될 수 없다.
서냉로와 같은 어닐링 터널에서, 분위기는 공기로 이루어지고 리본은 일반적으로 롤러 상에 운반된다. 따라서, 글래스 표면은 증착 프로세스를 위해 더 즉시 접근 가능하다. 따라서, 모든 SP 시스템 및 CVD 프로세스의 부분은 글래스 온도가 620℃의 최대값으로 제한되는 서냉로의 초기 섹션 내에 설치된다.
리본 표면의 온도는 예를 들어 확산에 의한 효율 및 품질 및 열분해 증착 및 표면 변형 프로세스에서 중대한 역할을 한다.
예를 들어, 표준 열분해 CVD 처리는 건축물에서 반사층으로서 사용되는 비정질 Si의 얇은 층의 증착으로 이루어진다. 증착은 가스 실란의 분해에 의해 수행된다. 실란의 열분해성 분해(pyrolytic decomposition)의 속도는 650℃ 미만의 온도에서 느리고, 단지 610℃ 미만의 온도에서 부분적이다. 서냉로 내에서의 글래스의 제한된 온도는 분해 프로세스의 효율을 상당히 감소시킨다. 냉각된 반응기는 글래스에 매우 근접하기 때문에, 이는 또한 글래스가 열을 손실하게 한다.
SP 처리는 CVD 프로세스보다 더 많이 글래스 리본을 냉각시켜, 이에 의해 온도가 소다 석회 글래스에 대해 약 570℃ 미만으로 국부적으로 저하될 때 글래스 변형의 문제점을 발생시킨다. 이 낮은 온도는 또한 반응제 분해 효율의 저하 및 층의 열악한 부착을 발생시킨다.
예를 들어 글래스 내의 염색 이온의 확산에 의한 착색 또는 알루미나의 확산에 의한 화학적 또는 기계적 경화를 얻기 위해 글래스 표면을 처리하기 위한 방법은 높은 글래스 온도를 필요로 한다.
전기장이 또한 증착된 층 및/또는 글래스 내의 이온의 확산을 촉진하기 위해 인가될 수 있다.
글래스 표면 상의 화학종의 증착은 CVD 반응기 내에 존재하는 반응제의 분해 또는 화염 내의 나노입자의 생성과 같은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 글래스 내의 요소의 확산 속도는 온도에 직접 의존한다. 온도는 서냉로에서 제한되어, 글래스가 소다 석회 글래스에 대해 약 620℃ 미만으로 유지되게 한다.
특허 US 4 536 204호는 리본의 폭을 가로지르는 온도 이질성을 감소시키기 위해 코팅 전에 상부 표면 상에서의 리본의 가열을 설명하고 있다. 복사 가열 수단이 이용된다. 그러나, 글래스 내로 주입된 열 플럭스는 최대 허용 가능한 온도를 초과하는 것을 회피하기 위해 제한되어 유지되어야 한다. 상부면 상에 도달된 온도 레벨 및 온도 유지 기간이 따라서 제한된다.
특허 US 4 022 601호는 주석 욕조와 서냉로 사이에 배치된 SP 코팅 디바이스를 설명하고 있다. 제조된 글래스에 대한 최대 허용 가능한 온도 및 요구된 품질 레벨은 욕조 출구에서 649℃이다. 코팅 디바이스는 글래스의 상당한 냉각을 발생시키기 때문에, 가열 디바이스는 이 냉각을 보상하고 그 초기 온도로 글래스를 복원하기 위해 코팅 디바이스의 바로 상류측에서 상부면에 설치된다. 코팅 디바이스에서 하부면에 배치된 제 2 가열 수단은 글래스의 초기의 동결로부터 발생할 수 있는 변형을 방지하기 위해 코팅 프로세스에 의해 발생된 냉각을 보상하는 기능을 한다. 본 발명은 욕조 출구에서 갖는 것을 초과하는 온도로 글래스의 가열을 허용하지 않는다.
무엇보다도, 본 발명의 목적은 특히 지지 롤러와 같은 처리된 면에 대향하는 면 상에 배치된 지지 수단에 의해 글래스의 마킹 및/또는 변형을 발생시키지 않고 전술된 방법의 더 큰 효율을 위해 처리될 글래스면의 온도를 상승시키는 것이다.
본 발명은 주로 특히, 화학적, 광학적 또는 기계적 특성을 변경함으로써 또는 하나 이상의 얇은 층의 증착에 의해, 특히 리본 또는 플레이트의 형태의 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 유닛에 있어서, 글래스 두께 내에 제어된 열 구배를 생성하기 위한 가열 및 냉각 수단과, 그 표면의 효과적인 처리를 얻는데 필요한 기간 중에 처리될 면이 항상 필수 온도가 되도록 처리될 면을 가열하기 위한 수단과, 이 대향면이 1013 dPas 내지 2.3×1010 dPas, 바람직하게는 대략 1.9×1012 dPas의 점도를 갖도록 대향면을 냉각시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유닛으로 이루어진다.
유리하게는, 유닛은, 연속적으로,
- 처리될 면을 가열하기 위한 수단 및 처리될 면 및 대향면에서 목표 온도에 도달하기 위해 대향면을 냉각시키기 위한 수단을 갖는 초기화 구역,
- 처리될 면을 가열하기 위한 수단, 처리하기 위한 수단 및 처리된 면의 대향면을 냉각하기 위한 수단을 갖는 처리 구역,
- 냉각 수단을 갖는 균질화 구역,
- 열 손실 및 분위기의 교환을 제한하기 위해 처리 유닛의 입구 및 출구에 배치된 디바이스를 포함한다.
처리될 면 및 대향면에서의 목표 온도에 도달하기 위한 초기화 구역의 길이는 페클릿 수(Peclet number)(Pe)
Figure 112011012943937-pct00001
가 0.5 내지 15, 바람직하게는 3 내지 5가 되도록 결정되고,
- tdiff = 깊이에서 열의 확산을 위한 특징 시간이고, tdiff는 tdiff = (두께/2)2/열 확산도에 의해 제공되고,
- tconv = 초기화 구역 내의 리본의 수평 운반을 위한 특징 시간이고, tconv는 tconv = 구역 길이/리본 속도에 의해 제공된다.
유닛은 글래스의 동일한 면 상에 또는 대향면들 상에 배치된 하나 이상의 연속적인 처리 디바이스를 통합할 수 있다.
편평한 글래스 표면 처리 유닛은 과도한 냉각으로부터 발생할 수 있는 글래스의 동결을 방지하면서 기계적 강도의 결여에 의한 글래스의 변형 및/또는 지지 수단에 의한 글래스의 마킹을 방지하는 기능을 하는 온도에 대향면을 유지하기 위한 냉각 수단을 포함한다.
본 발명은 또한 특히, 화학적, 광학적 또는 기계적 특성을 변경함으로써 또는 하나 이상의 얇은 층의 증착에 의해, 특히 리본 또는 플레이트의 형태의 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 방법에 있어서, 대향면을 냉각하기 위한 수단에 의해 그 표면의 효과적인 처리를 얻는데 필요한 기간 중에 항상 필수 온도에 있게 하여 이 대향면이 1013 dPas 내지 2.3×1010 dPas, 바람직하게는 대략 1.9×1012 dPas의 점도를 갖게 하도록 제어된 열 구배가 처리될 면을 가열하기 위한 수단에 의해 글래스 두께 내에 생성되는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
유리하게는, 이 방법에 따르면,
- 초기화 구역에서, 처리될 면 및 대향면에서 목표 온도에 도달하도록 처리될 면이 가열되고 대향면이 냉각되고,
- 처리 구역에서, 처리될 면은 가열되고 처리를 경험하고, 처리될 면의 대향면은 냉각되고,
- 균질화 구역에서, 처리될 면의 대향면은 냉각된다.
바람직하게는, 초기화 구역에서, 2개의 면 상의 포지티브 및 네거티브인 열 플럭스는 균형화되지 않고, 이에 의해 리본의 평균 온도를 약간 증가시키는 기능을 한다.
처리 구역에서, 가열 및 냉각은 양 면에서 균형화되고, 이에 의해 글래스 리본을 가로지르는 안정한 열 구배를 유지하는 기능을 한다.
균질화 구역에서, 가열은 정지될 수 있고 냉각은 유지된다.
이 방법에 따르면, 대향면은 과도한 냉각으로부터 발생할 수 있는 글래스의 동결을 방지하면서 기계적 강도의 결여에 의한 글래스의 변형 및/또는 지지 수단에 의한 글래스의 마킹을 방지하는 기능을 하는 온도에서 유지된다.
본 발명의 구현예는 이들의 성능을 향상시키기 위해 표면 처리가 수행되는 온도를 증가시키는 기능을 한다. 이 온도 증가는 단기간 처리를 수행할 필요가 있을 때 또는 표면 처리에 의해 요구되는 바와 같이 긴 기간에 걸쳐 유지될 수 있을 때 간단하게 얻어질 수 있다.
이 온도의 증가는 본 발명에 따른 처리될 면에 대향하는 면 상에서 얻어진 동시 냉각에 의해 가능해진다. 이 동시 냉각은 글래스의 마킹 및 붕괴를 제한하기 위해 대향면의 온도를 제한하는 기능을 한다. 이는 글래스의 부분 동결에 의해 발생된 평탄화 결함을 회피하기 위해 제어되어야 한다.
본 발명의 방법은 또한 글래스의 열 조절이 처리 디바이스의 전 및/또는 후에 수행되는 것을 특징으로 한다. 이는 또한 처리 중에 적용될 수도 있다.
열 조절이 처리 중에 수행되는 경우에, 처리 디바이스는 가열 및/또는 냉각 수단을 통합할 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 글래스의 상부면의 온도가 수행된 처리를 최적화하기 위해 표면 처리 유닛을 따라 조정되는 것을 특징으로 한다.
처리 유형에 따라, 상부면은 목표 온도로 가열되고 처리를 수행하기 위해 필요한 시간 중에 이 온도로 유지된다.
상부면에서의 가열 및 대향면에서의 냉각은 글래스 내의 높은 열 구배를 유도한다. 처리의 종료 후에, 처리 유닛 출구 및 서냉로 입구에서 일반적인 온도 조건을 복원하기 위해 글래스 두께 내의 온도 균질화가 예를 들어 상부면의 냉각에 의해 촉진된다.
본 발명의 대안 실시예에 따르면, 글래스는 처리 유닛 출구에서 그 일반적인 서냉로 입구 온도에 도달하지 않는다. 이 경우에, 예를 들어 제 1 구역의 연장에 의해 및/또는 보강 상부 냉각에 의해 서냉로의 초기 냉각을 조절하는 것이 필요하다.
다른 처리 예에 따르면, 리본 표면이 가열되는 온도는 처리 효율을 최적화하기 위해 열 조절 유닛을 따라 조정되고, 처리될 면의 온도는 대향면의 온도가 소다 석회 글래스에 대해 550℃ 내지 620℃의 추천된 온도 범위 내에 유지되는 것을 보장하면서 620℃보다 높다.
다른 글래스 등급에 대해, 이들 온도 레벨의 등가물이 점도에 의해 이들을 표현함으로써 얻어진다. 처리될 면의 점도는 대향면의 온도가 약 1013 dPas 내지 2.3×1010 dPas의 추천된 점도 범위 내에 유지되는 것을 보장하면서 약 2.3×1010 dPas보다 높다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 처리될 면의 온도는 약 1.9×1012의 점도에 대응하는 소다 석회 글래스에 대해 약 570℃의 온도에서 대향면을 유지하면서 평균 온도에 대해 높은값과 낮은값 사이에서 글래스 상의 점에서 교대된다. 이 실시예는 온도 피크가 평균 온도에서의 간단한 유지보다 큰 확산을 발생시키기 때문에, 이 확산이 아르헤니우스(Arrhenius)형 법칙을 따를 때 글래스 두께의 확산 온도를 보강하는 기능을 한다.
본 발명의 방법은 또한 처리 유닛이 예를 들어 다양한 층의 적층을 수행하기 위해, 확산법과 층을 조합하기 위해, 또는 단일의 매우 두꺼운 층을 생성하기 위해 하나 이상의 연속적인 글래스 처리 디바이스를 통합하는 것을 특징으로 한다. 이들 연속적인 처리 디바이스는 SP, 이후에 CVD, 이후에 화염 CVD와 같은 상이한 유형일 수 있다. 본 발명에 청구된 바와 같은 이 표면 처리 유닛은 주석 욕조 또는 서냉로 내에서 일반적으로 수행되는 처리를 유닛 내에서 수행하는 기능을 한다. 이는 또한 방법이 구현되는 순서를 반전시킴으로써 현재의 제한을 극복하는 기능을 한다. 주석 욕조에서 수행되는 바와 같이, 먼저 SP 처리를 수행하고 이어서 고온 CVD 처리를 수행하는 것이 실제로 가능하고, 반면 이는 욕조 내의 SP의 사용이 금지되어 있기 때문에 지금까지 가능하지 않았다.
본 발명의 방법은 글래스의 단일 면 또는 양 면 상에 처리 디바이스를 배치하는 기능을 한다. 양 면 상의 처리의 구현은 예를 들어 반사 방지와 같은 일 면 상의 기능층과 대향면 상의 전기 전도성 투명층을 조합하는 기능을 한다.
구현된 처리 방법의 유형 및 순서는 글래스 처리에 의해 의도된 결과에 적응될 것이다.
다양한 처리의 열적 요건은 상이할 수 있는데, 이에 의해 글래스의 2개의 면 상에 부여된 열 플럭스의 조정을 필요로 한다. 처리될 면 상의 플럭스의 유동의 조정은 처리의 각각에 대해 요구되는 온도를 얻는 기능을 한다. 예를 들어 SP의 하류측에서보다 더 강하게 상류측을 가열하는 것이 필요하다.
본 발명의 방법은 또한 글래스의 상부면의 온도가 각각의 연속적인 처리를 최적화하기 위해 열적 조절 유닛을 따라 적응되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 또한 처리될 글래스의 면의 온도가 620℃보다 높고, 글래스의 대향면의 온도는 롤러와 같은 기계적 수단에 의해 지지된 소다 석회 글래스의 경우에 열 조절 유닛에서 550℃ 내지 620℃인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 높은 플럭스 및 높은 표면 온도가 처리를 수행하기 위해 필요할 때, 처리된 면의 냉각은 또한 더 많은 열을 제거하기 위해 처리 후에 제공된다.
본 발명에 따른 가열 수단은 상이한 온도 레벨들 사이의 교대를 갖는 횡단방향 온도 프로파일을 얻는 기능을 한다. 하부면의 냉각의 강도는 또한 횡단방향으로 조정된다. 상부면에서의 이들 상이한 온도 레벨은 글래스의 폭을 가로질러, 증착 두께, 확산의 스케일의 편차 또는 임의의 다른 변경을 얻는 기능을 한다. 예를 들어, 광전지의 제작을 위해, 다수의 광전지를 접촉하기 위해 연속적인 스트립의 금속 증착을 생성하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 처리 유닛 내의 화학 조성, 압력 및 분위기의 온도가 구현된 각각의 처리에 적응된다.
환원 분위기가 금속층과 같은 특정 층의 증착을 위해 요구된다. 안전 이유로, 유닛의 압력은 처리 유닛 내에 존재하는 종에 따라 분위기 압력보다 높거나 낮을 수 있다. 처리 유닛은 각각의 섹션에서 수행된 처리에 적응하기 위해 분위기가 상이한 섹션을 포함할 수 있다. 처리 유닛 내에 존재하는 분위기는 선택적인 여과 후에 주석 욕조로부터 제공될 수 있다. 일반적으로, 처리 유닛 내의 분위기는 먼지가 없어야 하고, 이는 주입된 가스의 여과를 필요로 할 수 있다.
부유 글래스 프로세스의 경우에, 본 발명에 청구된 바와 같은 처리 유닛은 욕조 출구와 서냉로 사이에 배치되거나 서냉로의 시작부에 통합된다. 이는 주석 욕조 및/또는 서냉로로부터 분리되거나 결합될 수 있다.
글래스의 열적 조절을 위한 열적 파라미터를 정의하기 위해, 이하의 것이 고려될 필요가 있다.
· 처리를 위해 요구되는 온도로 가열될 두께,
· 글래스의 속도,
· 글래스의 열 확산도,
· 글래스의 엔탈피,
· 글래스의 방사율.
본 발명에 청구된 바와 같은 처리 유닛은 예를 들어 2 내지 25 mm의 광범위한 글래스 두께를 처리하기 위해 적합하다. 따라서, 다양한 가능한 처리는 글래스의 과열, 과도하게 큰 설비 또는 과도한 에너지 소비를 방지하면서, 원하는 결과를 얻기 위해 적절한 열적 치수 설정을 필요로 한다.
본 발명에 청구된 바와 같은 방법은 광범위한 부유 글래스 제품을 위한 다양한 깊이로 인쇄될 리본의 가열 및 냉각을 위한 최적의 조건을 간단하고 신속하게 결정하는 기능을 한다. 이는 예시적인 실시예에 설명된다.
전술된 장치와는 별개로, 본 발명은 첨부된 비한정적인 도면을 참조하여 설명되는 소다-석회 글래스에 대한 예시적인 실시예에 관련하여 이하에 더 명시적으로 다루어지는 다수의 다른 장치로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 지지 롤러와 같은 처리된 면에 대향하는 면 상에 배치된 지지 수단에 의해 글래스의 마킹 및/또는 변형을 발생시키지 않고 처리될 글래스면의 온도를 상승시켜, 글래스 표면 처리 방법의 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법을 이용하는 부유 글래스 제조 라인의 개략 종방향 단면도.
도 2는 열 조절 유닛의 추가의 상세를 도시하는 도 1의 부분의 확대 개략도.
도 3은 일정한 처리 온도의 경우에 x-축 상의 종방향 위치의 함수로서 y-축 상의 리본 온도를 도시하는 다이어그램.
도 4는 일정한 처리 온도의 경우에 x-축 상의 두께의 위치의 함수로서 y-축 상의 리본 온도를 도시하는 다이어그램.
도 5는 상부면에서 4개의 연속적인 처리 디바이스를 포함하는 본 발명에 청구된 바와 같은 처리 유닛의 종단면도.
도 6은 투명한 소다 석회 부유 글래스의 흡수 스펙트럼 및 흑색 본체의 스펙트럼을 도시하는 다이어그램.
도 7은 상부면에 3개, 하부면에 1개를 포함하는 4개의 CVD 반응기의 사용에 의해 조정된 처리 온도의 경우에 x-축 상의 종방향 위치의 함수로서 y-축 상의 리본 온도를 도시하는 다이어그램.
높은 온도에서의 리본의 운반은 롤러에 의한 마킹 또는 2개의 롤러 사이의 글래스의 붕괴 및 변형과 같은 주 문제점에 직면한다.
소다 석회 글래스에서, 경험은 10 내지 20 m/min의 통상의 이동 속도에 대해 약 620℃의 온도가 지지 롤러에 의한 리본의 마킹 또는 롤러 사이의 붕괴를 방지하기 위한 상한이라는 것을 나타낸다. 플레이트 글래스 처리로에서와 같은 낮은 속도에서, 최대 허용 가능한 온도는 약 580℃로 더 낮다.
소다 석회 글래스에서, 경험은 또한 약 570℃의 온도가 그 미만에서 글래스가 동결하기 시작하는 하한이라는 것을 나타낸다.
글래스 플레이트 또는 리본의 냉각 중에, 2개의 면은 대칭적으로 냉각되어야 한다. 천이 온도(Tg)를 초과하는 온도에서의 글래스에 대해, 대칭적인 냉각은 먼저 2개의 면의 대칭적인 동결을 발생시키고, 이어서 체적의 동결을 발생시킨다. 동결이 양 면에서 대칭적으로 발생하지 않을 때, 이는 글래스의 곡률을 발생시킨다. 단지 하나의 면만이 동결하기 시작하면, 글래스 플레이트 또는 리본은 변형된다.
이들 위험을 고려하기 위해, 본 발명은 소다 석회 글래스에 대해 550℃ 내지 620℃의 온도에서 롤러와 접촉하는 대향면을 유지하는 것을 제공한다.
롤러들 사이의 붕괴 및 변형은 글래스 온도에 의존한다. 소다 석회 글래스에 대한 약 620℃의 균일한 온도는 글래스의 상당한 붕괴가 서냉로 내의 500 mm의 표준 거리의 롤러 간격에 대해 관찰되는 상한이다.
롤러들 사이의 과도한 붕괴는 글래스의 영구적인 왜곡을 형성하기 쉬울 수 있다.
특정 글래스 처리에 대해, CVD에 의한 박막의 증착과 같이, 글래스 표면과 CVD 반응기 사이의 감소된 공차에 기인하여 글래스의 우수한 평탄성을 유지하는 것이 필수적이다.
승강 테이블이 또한 글래스를 운반하는데 사용된다. 기계적 접촉의 결여는 620℃보다 약간 높은 온도를 허용할 수 있다. 그러나, 점도의 저하는 글래스의 기계적 강도를 급속하게 낮춘다.
따라서, 620℃의 온도는 기계적 운반에 의한 부유 글래스를 위한 열 조절 시스템 내의 소다 석회 글래스의 상한이다.
예를 들어 CVD에 의한 표면 처리법의 성능을 향상시키기 위해, 본 발명은 예를 들어 650℃까지 처리될 면의 온도를 증가시키는 것을 제공한다. CVD 반응기의 바로 상류측에 배치된 히터는 대향하는 면의 온도의 임의의 증가를 발생시키지 않고, 일반적으로 처리될 면인 글래스의 상부면의 온도를 증가시키는 기능을 한다. 이 열 플럭스는 하부면에서 최대 허용 가능한 온도를 초과하는 것을 회피하기 위해 CVD 반응기 다음에 신속하게 제거되어야 한다. 반응기가 의도된 층의 증착을 위해 바람직한 적은 열 손실을 발생시키는 경우에, 처리된 면의 냉각은 반응기 다음에 수행될 수 있다. 그러나, 이 옵션은 3 내지 5 mm의 일반적인 두께를 갖는 글래스에 대해 불만족스러운데, 이는 가열 중에 그리고 증착 중에 발생하는 열의 확산이 롤러에 의한 글래스의 마킹을 발생시키기 쉬운 대향하는 면의 온도의 급속하고 과도한 증가를 발생시키기 때문이다. 연속적인 CVD 반응기가 층의 스택을 생성하는데 사용되는 경우에, 리본 두께의 열 확산의 문제점은 더욱 더 현저할 것이다. 이 구성은 또한 CVD 처리에 유해한 롤러들 사이의 리본의 추가의 붕괴를 유도할 것이다.
본 발명은 과도한 냉각으로부터 발생하게 되는 글래스의 동결을 방지하면서, 예를 들어 기계적 강도의 결여에 의한 글래스의 변형 및/또는 지지 수단에 의한 글래스의 마킹을 회피하기 위해 온도에서 이를 유지하도록 대향하는 면의 냉각을 요구한다.
도 1은 부유 글래스 프로세스에 따른 글래스 리본 제조 설비의 개략적인 표현을 갖는 본 발명의 제 1 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다.
설비는 글래스의 제작을 위한 역할을 하는 글래스 재료, 모래, 플럭스, 유리 부스러기 등이 도입되는 노(1)를 포함한다. 페이스트 상태의 글래스 리본(B)이 특히 질소 및 수소의 분위기인 환원 분위기 하에서 부유 챔버(3)의 하부 부분을 점유하는 용융된 주석 욕조(2)에 의해 지지된 노(1)를 나온다. 글래스는 약 1000℃ 내지 600℃의 온도에서 주석 욕조 상에 형성된다.
챔버(3)의 출구 단부에서, 글래스 리본(B)은 주석 욕조로부터 들어올려지고 들어올림 롤러(Lift Out Rollers)라 칭하는 롤러(4) 상의 찌꺼기 박스[drossboxDB](또는 욕조 출구) 내로 통과한다. 리본(B)은 이어서 수십 센티미터의 길이에 걸쳐 개방 공기 공간(5)을 통해 통과한다. 이 공간은 때때로 폐쇄되고 주석 욕조로부터 가스를 제거하기 위한 수단을 구비한다.
리본(B)은 이어서 본 발명에 따른 표면 처리 유닛(A)에 진입한다. 이는 글래스 운반 수단으로서의 롤러(6), 글래스의 상부면에 있는 가열 디바이스(7) 및 처리 유닛(8) 및 가열 디바이스(7)에 대향하는 하부면에 있는 냉각 디바이스(9)를 포함한다. 처리 유닛(8)의 입구 및 출구에 배치된 디바이스(E)는 분위기의 교환 및 열 손실을 제한하는 기능을 한다.
처리 유닛 다음에, 글래스는 서냉로(L)에 진입한다. 서냉로 전체에 걸쳐, 글래스 리본은 리본 공급 속도로 회전되는 롤러(10)에 의해 수평으로 지지된다. 조정 가능한 인장력(F)이 리본(B)에 인가된다. 인장력(F)의 강도는 주석 욕조(3) 내의 리본(B)의 형성에 작용하는 기능을 한다. 냉각기(K)는 리본의 상부 및 하부에 제공된다.
이 예시적인 실시예를 위해 고려되는 데이터는 이하와 같다.
· 3.7 m의 폭, 4 mm의 두께 및 15 m/min의 이동 속도를 갖는 얇은 층이 없는 투명한 소다 석회 글래스,
· 표면 처리는 LOR 롤러(4) 후에 그러나 리본의 어닐링의 시작 전에 수행되고, 글래스는 610℃의 온도에 있고,
· 표면 처리는 650℃의 온도까지 상부면을 가열하는 것을 요구하고,
· 표면 처리는 15 m/min에서 3 m의 길이에 대응하는 12초 동안 이 온도의 유지를 필요로 하고,
· 표면 처리 시스템은 리본의 열전달에 어떠한 영향도 갖지 않는데, 즉 리본의 온도를 변경하지 않는다.
이하에 설명되는 다른 예시적인 실시예는 표면 처리 시스템이 리본의 열 전달에 영향을 갖는 경우를 다루는 기능을 할 것이다.
이제, 이 예시적인 실시예를 더 상세히 고려할 것이다.
원하는 온도 및 기간을 얻기 위해, 이하와 같이 가열 및 냉각 시스템이 도 2에 도시된 본 발명에 따라 설계된다.
60 kW/m2의 포지티브 열 플럭스가 특히 연소 가열(11a)에 의해 0.7 m의 길이[초기화 구역(11)]에 걸쳐 상부면에 부여된다.
대향면에서, 동일한 길이가 공기 송풍에 의해 특히 대류 냉각 디바이스(11b)에 의해 -15 kW/m2의 열 플럭스로 냉각된다.
상부면은 이어서 특히 복사 가열 디바이스(12a)에 의해 3.1 m[유지 구역(12)]의 길이에 걸쳐 25 kW/m2의 플럭스로 가열된다.
대향면에서, 위치 0.7 m로부터, 냉각은 4 m의 길이에 걸쳐 -25 kW/m2의 플럭스를 제공받는다.
균질화 구역(13)이 유지 구역(12)에 이어진다.
도 3은 상부 표면 온도에 대한 Tsup, 하부 표면 온도에 대한 Tinf, 중심 온도에 대한 Tcentre 곡선을 갖는 글래스 리본 내의 온도 프로파일을 도시한다. ℃ 단위의 온도가 y-축 상에 플롯팅되고, 미터 단위의 위치가 x-축 상에 플롯팅된다.
조절의 시작시의 보강 가열의 열 플럭스는 열 구배가 리본 내에 더 급속하게 설정되게 하는 기능을 한다. 2개의 면 상의 포지티브 및 네거티브인 열 플럭스는 이 섹션에서 균형화되지 않고, 이에 의해 리본의 평균 온도를 약간 증가시키는 기능을 한다.
리본 표면에서의 650℃의 원하는 온도가 신속하게 얻어진다. 냉각은 롤러에 의한 리본의 마킹을 위한 임계 온도인 620℃를 초과하여 하부면의 온도가 상승하는 것을 방지한다.
하부면에서의 온도는 약 580℃로 저하된다. 이 온도는 여전히 변형의 위험을 갖고 리본의 초기의 동결을 회피하기에 충분하다.
가열 및 냉각은 이어서 위치 0.7 m와 3.8 m 사이의 3.1 m의 거리에 걸쳐 양 면 상에서 균형화되어, 이에 의해 글래스 리본을 가로질러 안정한 열 구배를 유지하는 기능을 한다. 표면 처리 프로세스 전체에 걸쳐, 따라서 650℃의 온도가 상부면에서 580℃가 하부면에서 유지된다.
도 3의 다이어그램에서 3.8 m의 위치에서, 상부면의 가열은 그 두께 내에서(균질화 구역) 리본 온도를 균질화하기 위해 냉각을 유지하면서 정지된다. 상부면의 온도는 이어서 리본으로부터의 열의 깊은 확산에 기인하여 상부면의 냉각 없이도 신속하게 감소된다. 이 상부면의 냉각은 이 온도 균질화를 가속화하는 기능을 한다. 냉각은 4.8 m 위치까지 하부면 상에서 계속된다. 이 방식으로, 리본의 평균 온도가 낮아지고, 이에 의해 본 발명에 따른 열 조절의 인가 전에 약 7 m 위치에서 초기 리본 온도를 복원하는 기능을 한다.
열 조절 유닛은 서냉로의 제 1 구역이 열적으로 적응되면 3.8 m 위치에서 종료될 수 있다. 이 경우에, 제한된 거리에 걸쳐 상부면의 보강 냉각에 의해 서냉로의 입구에서 리본 온도의 차이를 보상하는 것이 중요하다.
도 4의 다이어그램은 열 조절 구역을 따른 리본의 수직 온도 프로파일을 도시한다. 온도는 y-축 상에 플롯팅되고, 두께의 위치가 x-축 상에 플롯팅된다. 실선은 유닛 내의 0.7 m 위치에서의 프로파일에 대응하고, 점선은 1 m 위치에서 프로파일에 대응하고, 파선은 3.8 m 위치에 대응한다.
650℃의 온도는 여전히 만곡되지만 신속하게 선형화되는 프로파일에 도달한다. 1 m 위치에서, 온도 프로파일은 여전히 약간 만곡된다. 3.8 m 위치에서, 프로파일은 선형이다. 그러나, 글래스의 표면 처리는 목표 온도가 도달하기 때문에 0.7 m 위치에서 미리 시작될 수 있다.
리본의 열 조절을 위해 요구되는 열 플럭스를 결정하기 위해, 먼저 글래스의 전도도를 결정할 필요가 있다. 글래스는 음자 및 광자에 의해 동시에 전도성인 특정한 특징을 갖지만, 단지 흡수 스펙트럼의 "불투명한" 부분 내에 방출된 광자만이 "활성" 전도도에 기여한다.
투명한 소다 석회 부유 글래스의 활성 전도도는 선형 근사에 의해 600 내지 700℃ 범위에서 결정된다.
Figure 112011012943937-pct00002
계수에 있어서, a0=0.9이고 a1=8.9*10-4*K-1이다.
예를 들어, 엠. 라자드(M. Lazard), 에스. 안드레(S. Andre), 디. 말레(D. Maillet)의 Int. J. of Heat and Mass Transfer 47(2004년), 페이지 477 내지 487과 같은 문헌은 전도도, 열 확산도 및 다른 글래스 등급에 대한 그 결정을 더 상세하게 다루는 논문을 포함한다.
글래스 시트의 두께(4 mm) 및 처리를 위해 요구되는 온도(650℃) 및 하부면에 대해 고정된 온도(580℃)에서, 시트를 가로질러 부여될 열 플럭스가 이어서 결정된다.
Figure 112011012943937-pct00003
전술된 예의 파라미터에 의해, 25 kW/m2의 플럭스가 유지 구역에서 설정되도록 얻어진다. 이 플럭스는 도 3에 도시된 시뮬레이션에 사용된다. 목표 온도에 근접한 온도가 효과적으로 얻어진다.
거의 선형의 구배의 설정 및 상부 및 하부면에서 목표 온도에 도달하는데 요구된 시간인 초기 구역의 길이를 결정하기 위해, 다른 접근법이 다양한 글래스 속도, 다양한 두께 또는 열 확산도를 위한 초기화 길이를 결정하는데 사용된다.
페클릿 수라 칭하는 무차원 수가 이동하는 글래스를 가열하기 위해 본 발명에 따라 적용된 바와 같이 질량 운반과 조합하여 열 확산 프로세스를 위한 최적의 조건을 결정하는 기능을 한다. 본 발명의 경우에, 온도 확산 방향은 리본 이동에 대응하는 질량 운반 방향에 수직이다. 이 특정한 특징은 동일한 확산 및 운반 방향을 갖는 단방향 접근법을 사용하여 통상의 페클릿 수의 재정의를 요구한다.
이 재정의는 2개의 특징 시간, 즉 깊이의 열의 확산을 위한 특징 시간 및 글래스의 수평 운반을 위한 특징 시간에 기초한다.
깊이에서 열의 확산에 대한 특징 시간(tdiff)은 tdiff = (두께/2)2/열 확산도에 의해 제공된다.
초기화 구역 내의 리본의 수평 운반을 위한 특징 시간(tconv)은 tconv = 구역 길이/리본 속도에 의해 제공된다.
tdiff/tconv 사이의 비가 페클릿 수(Pe)를 정의한다.
Figure 112011012943937-pct00004
초기화 구역의 길이는 페클릿 수가 0.5 내지 15, 바람직하게는 3 내지 5가 되도록 이루어진다. 따라서, 온도 프로파일은 하부면 및 상부면 상의 양호한 온도 안정성을 보장하기 위해 깊이에 충분히 설정된다.
상기 예에서, 초기화 구역의 길이는 3의 페클릿 수에 기초하여 0.7 m에서 결정된다. 도 4는 이 길이가 0.7 m 위치에서 양호한 깊이 열 확산을 갖는 글래스 두께의 온도 프로파일을 유도한다는 것을 도시한다. 따라서, 의도된 처리를 정지하는 것이 가능하다.
길이를 정의한 후에, 초기화 구역 내로 주입될 열 플럭스가 용이하게 추정된다. 초기 글래스 온도와 목표 표면 온도 사이의 평균 온도가 계산된다. 다음에, 글래스의 속도, 밀도 및 비열에 의해, 이 평균 온도에 도달하기 위해 요구되는 에너지 플럭스가 계산된다. 초기화 구역의 길이로 이 플럭스를 나눈 값은 글래스 내에 주입될 열 플럭스 밀도를 제공한다.
동일한 것이 초기화 구역 내의 하부면을 냉각하기 위한 열 플럭스 밀도를 결정하는데 사용된다. 동일한 방법이 이어서 처리 유닛의 연속적인 열 조절 구역의 길이 및 플럭스를 치수 설정하는데 사용된다.
도 5에 도시된 본 발명의 이하의 예시적인 실시예는 열적 초기화 구역(11), 처리 구역(12) 및 열적 균질화 구역(13)을 포함하는 처리 유닛을 도시한다.
초기화 구역(11)은 연소 가열 디바이스(11a)를 포함한다.
처리 구역(12)에서, 다수의 연속적인 유닛이 글래스의 화학 변환 및/또는 층의 적층을 얻는 기능을 한다. 도 5의 예에 따르면, 처리 구역(12)은,
- 롤러에 의해 지지된 글래스 리본의 상부에, 연속적으로 플라즈마 처리 유닛(12b1), CVD 유닛(또는 반응기)(12b2) 및 SP 유닛(12b3), 화염 CVD 유닛(12b4),
- 다음에, 리본의 하부면을 처리하기 위해, 리본의 하부에, 롤러의 결여시에 이를 지지하기 위해 리본의 아래에 가스를 송풍함으로써 승강시키기 위한 수단을 갖는 CVD 유닛(12b5),
- 예를 들어 적외선 또는 마이크로파에 의한 복사선의 가열 수단(12a)을 포함한다.
특히 공기 송풍에 의한 냉각 디바이스(11b)는 처리된 면에 대향하는 면 상에 제공된다.
균질화 구역(13)은 리본 온도를 측정하기 위한 열전쌍 수단을 구비한 상부 및 하부 교차보를 갖는 디바이스(13c)로 이어지는 절연부(13b)를 갖는 물 냉각기를 포함한다.
처리된 면의 표면 온도는 각각의 처리를 최적화하기 위해 본 발명에 따른 구역의 길이로 조정되고, 하부면의 온도는 소다 석회 글래스에 대해 550℃ 내지 620℃의 목표 범위 내에서 유지된다. 이 온도 조정은 이전의 처리의 출구 온도 및 다음의 처리 입구의 목표 온도의 함수로서 글래스의 상부면을 가열하고, 평형화하거나 냉각하기 위한 필요에 따라 가열, 평형화 또는 냉각 수단에 의해 수행된다.
도 5는 예를 들어 광학 고온계에 의한 또는 증착 설비에 내장된 열전쌍을 사용하는 온도 측정 수단(14)을 도시한다. 가열로부터 가스를 회수하기 위한 디바이스(연소 연도)(15), 증착 시스템 및 냉각기가 또한 도시된다. 리본에 의해 예열된 냉각 공기는 용융로의 연소를 위해 회수될 수 있다. 리본 처리 가스의 유형에 따르면, 가스는 용융로의 연소에 의해 필터링되고 그리고/또는 회수될 수 있다.
이제 글래스를 가열하는 다양한 가능성을 고려할 수 있다. 가열법은 특히 표면을 거쳐 열을 주입하기 위해 적절한 표면법과, 체적 내에서 재료를 가열하는 능력으로 알려진 체적법으로서 분류될 수 있다.
1. 표면법:
복사선(글래스의 불투명한 스펙트럼에서 복사선의 흡수에 의한 가열), 예를 들어 전기 저항기, 복사선 화염 또는 레이저,
고온 공기(글래스의 표면에서의 대류 및 전도)
고온 가스(연소의 복사, 대류 및 전도)
플라즈마(글래스의 시트와 접촉하는 이온화된 가스).
2. 체적법
마이크로파(유전성 가열),
유도(전류의 소산에 의한 가열),
글래스 유형 및 두께에 따라 약 1의 광학 두께에 대응하는 파장을 갖는 복사선.
일반적으로, 마이크로파 또는 유도에 의한 글래스 플레이트의 가열은 2개의 주 어려움을 나타낸다.
· 특히 낮은 온도에서 글래스에 대한 열악한 흡수 및 열악한 수율,
· 체적 내로의 깊은 침투(제한된 깊이 대신에).
체적 가열 수단은 글래스 두께의 비선형 온도 프로파일을 갖는 처리된 표면 아래에 열 "보유(reserve)"를 제공하는 장점을 갖는다. 이는 냉각 처리 중에 처리된 면의 표면 온도 저하를 제한하는 기능을 한다. 동시에, 하부면의 냉각은 목표 온도에 이를 유지하는 기능을 한다.
전기 전도성 코팅, 반사 코팅 또는 저방사 코팅이 적외선 복사선의 반사를 유도한다. 따라서, 코팅된 면을 가로질러 적외선 방사선으로 충분히 글래스를 가열하는 것이 가능하지 않을 것이다. 글래스 또는 층은 복사선이 상이한 길이, 예를 들어 마이크로파 또는 유도를 가지면 복사선에 의해 가열될 수 있다. 이용된 가열 수단은 또한 대류성일 수 있다.
가열 수단은 또한 미리 증착된 층의 특성을 이용하기 위해 선택될 수 있다. 따라서, 유도 가열이 예를 들어 금속과 같은 전도층을 주로 가열하는 기능을 할 것이다.
가열 수단은 글래스의 폭을 따라 가변 강도의 처리를 생성하기 위해 특정 횡단방향 온도 프로파일, 예를 들어 2개의 온도 레벨 사이의 교대를 얻는 기능을 할 수 있다.
면을 가열하기 위한 수단은 리본의 폭을 가로질러 횡단방향으로 연장하고 화염이 조각될 리본의 면에 지향되는 버너의 경사부를 포함할 수 있다.
글래스의 상부면을 위한 가열 및 냉각 수단은 처리 유닛 내에 내장될 수 있다.
냉각 수단은 예를 들어 글래스의 폭을 가로질러 횡단방향으로 연장하고 냉각 유체, 특히 공기 또는 물을 내부에서 이송하는 튜브에 의해 형성된 복사 수단일 수 있고, 이 튜브는 처리된 면에 근접하게 위치되어 있다. 냉각 수단은 또한 글래스 상에 가스를 송풍함으로써 대류 수단일 수도 있다. 이 가스는 처리 유닛 내에 존재하는 것과 상이하거나 동일할 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 글래스의 하부면을 위한 냉각 수단이 기계적인 글래스 지지 설비의 과도한 냉각을 유도하지 않는 것을 특징으로 한다.
하나의 면을 냉각해야 할 필요가 있을 때, 이는 표면 처리 유닛의 챔버의 디자인과 관련된 자연 냉각에 의해 또는 냉각 디바이스에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 챔버의 얇은 열적 절연부 또는 해치의 개구는 글래스의 자연 냉각을 촉진하는 기능을 할 것이다.
이제 우리는 서냉로 내에 통상적으로 사용되는 전기 저항기의 복사선에 의한 것인 전기 가열의 경우를 더 상세히 설명할 것이다. 단지 하나의 글래스의 표면만이 가열되면, 이러한 가열의 스펙트럼 양태가 고려되어야 한다.
도 6은 4 mm 두께의 투명한 소다 석회 부유 글래스의 흡수 스펙트럼을 실선으로, 825℃에서의 흑색 본체의 스펙트럼을 파선으로 도시한다. 미크론 단위로 표현된 파장이 x-축 상에 플롯팅된다. 광학 두께는 좌측 스케일로 y-축 상에 플롯팅되고, W/m2 단위로 표현된 흑색 본체 복사선이 우측 스케일로 y-축에 플롯팅된다.
이 도면은 흑색 이미터의 복사선이 2.7 ㎛ 초과의 파장에 대해 글래스 표면에 의해 실질적으로 흡수되는 것을 도시한다. 2개의 무한 플레이트 사이의 복사 교환의 계산은 제 1 예시적인 실시예에 따른 안정 상태 조건에서 요구되는 25 kW/m2의 전체 열 복사선을 투과하기 위한 필요 조건을 결정하는 기능을 한다. 이를 위해, 흑색 이미터는 825℃의 표면 온도를 가져야 한다. 이 온도에서, 이는 또한 글래스의 광학 윈도우 내에 22 kW/m2을 방출한다. 이 복사선은 리본을 교차하고 롤러 및 아래의 다른 설비를 가열한다. 따라서, 흑색 또는 회색 이미터는 단지 글래스 표면을 가열하는데 적합하다. 2.7 ㎛ 미만의 방사선의 감소를 갖는 스펙트럼 이미터를 사용하는 것이 바람직하다. 다른 해결책은 공기로의 대류 가열 또는 저방출 연도 가스를 사용하는 것이다.
도 7은 상부면에 배치된 3개의 CVD 반응기 및 하부면에 배치된 하나의 CVD 반응기를 갖는 본 발명에 따른 다른 예시적인 실시예의 3개의 시뮬레이션을 도시한다. 부유 글래스 리본은 3 mm의 두께 및 15 m/min의 속도를 갖는다. 글래스는 투명한 소다 석회형이다. 반응기는 800 mm의 길이를 갖고, 반응기의 시작부에서 25 kW/m2과 단부에서 10 kW/m2으로 변하는 리본 표면의 열 손실을 유발한다.
도 7에서, 처리 유닛을 따라 미터 단위로 표현된 위치가 x-축 상에 플롯팅되고, ℃ 단위의 온도가 y-축 상에 플롯팅된다. 실선 곡선은 글래스 리본의 상부면의 온도에 대응하고, 반면 두꺼운 파선 곡선은 하부면의 온도에 대응하고, 중간 점선 곡선은 리본에서 중심의 온도에 대응한다.
초기화 구역은 제 1 예시적인 실시예에서 설명된 바와 같이, 글래스 두께 내에 열 구배를 설정하는 기능을 한다. 다음에, CVD 반응기의 열 손실을 예측하기 위해, 단기간 가열이 각각의 반응기의 상류측에 인가된다. 이 가열은 처리될 면을 약 750℃의 온도로 가열하여, 반응기의 중심 위치에서 글래스 표면의 온도가 650℃를 초과하여 유지되게 하는 기능을 한다. 제 1 반응기(0.8 m 길이)의 위치는 도 7에 도시된 바와 같이 1 m(반응기의 시작부)와 1.8 m(반응기의 단부) 사이에 위치된다. 다른 반응기는 단기간 가열 후에 동일한 위치에 위치된다.
상부면 상에 배치된 제 3 반응기 다음에, 새로운 초기화 구역이 글래스 내의 열 구배를 반전시키는 기능을 한다. 상부면은 이제 약 580℃에 있고, 따라서 리본의 기계적 안정성을 보장한다. 하부면은 요구된 처리를 위해 약 750℃로 가열되고, 이어서 냉각되어야 한다. 2개의 지지 롤러 사이에 이용 가능한 일반적인 거리는 글래스의 이 가열, 처리 및 냉각을 위해 불충분하다. 따라서, CVD 반응기는 또한 리본을 들어올리도록 설계된다. 반응기의 상류측 가열 및 하류측 냉각 디바이스는 또한 글래스를 지지하는 것에 기여한다. 7 m 위치에서, 리본 지지는 롤러에 의해 재개된다. 이 위치에서, 온도는 두께 내에서 거의 균질화되고, 처리 유닛 내의 리본 입구 온도인 610℃에 근접한다.
처리될 면을 가열하기 위한 수단은 미리 증착된 층을 가열하는 기능을 한다.
처리될 면을 가열하기 위한 수단은 주로 미리 증착된 층을 가열하는 기능을 한다.
처리될 면을 가열하기 위한 수단은 방출된 대부분의 복사선이 글래스가 불투명한 파장 내에 있도록 이루어진다.
전기장이 증착된 층 및/또는 글래스 내의 이온의 확산을 촉진(favor)하기 위해 처리 유닛 내에 인가된다.
1: 노 2: 주석 욕조
3: 챔버 4: 롤러
5: 개방 공기 공간 6: 롤러
7: 가열 디바이스 8: 처리 유닛
11: 초기화 구역 11b: 대류 냉각 디바이스
12: 유지 구역 12a: 복사 가열 디바이스
13: 균질화 구역 14: 온도 측정 수단
B: 리본 L: 서냉로

Claims (21)

  1. 화학적, 광학적 또는 기계적 특성들을 변경함으로써 또는 하나 이상의 얇은 층들의 증착에 의해, 리본 또는 플레이트의 형태의 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 유닛에 있어서,
    상기 글래스 두께 내에 열 구배를 생성하기 위한 가열 수단 및 냉각 수단과, 그 표면의 효과적인 처리들을 얻는데 필요한 기간동안 목표 온도가 되게 하기 위해 처리될 면을 가열하기 위한 수단과, 1013 dPas 내지 2.3×1010 dPas의 점도에 대응하는 레벨로 그 온도를 낮추기 위해 대향면을 냉각시키기 위한 수단을 포함하고,
    상기 유닛이 연속적으로,
    - 상기 목표 온도에 도달하고 상기 글래스 내에 상기 열 구배를 설정하기 위해, 상기 처리될 면을 가열하기 위한 수단 및 상기 대향면을 냉각시키기 위한 수단을 갖는 초기화 구역(11),
    - 냉각 수단에 의해 처리 기간 동안 상기 대향면을 온도 Tinf로 유지함으로써 표면 처리 프로세스 전체에 걸쳐 글래스 리본을 가로질러 안정한 열 구배를 유지하기 위해, 상기 처리될 면을 가열하기 위한 수단, 상기 처리될 면을 처리하기 위한 수단, 및 상기 대향면을 냉각하기 위한 수단을 갖는 처리 구역(12), 및
    - 상기 처리될 면의 온도가 신속하게 감소하도록 냉각 수단을 갖는 균질화 구역(13)을 추가로 포함하는, 편평한 글래스의 표면 처리 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 열 손실 및 분위기의 교환을 제한하기 위해 디바이스들(E)이 처리 유닛(8)의 입구 및 출구에 배치되는, 편평한 글래스의 표면 처리 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 처리될 면 및 상기 대향면에서의 목표 온도들에 도달하기 위한 상기 초기화 구역의 길이는 페클릿 수(Peclet number; Pe)
    Figure 112015101885665-pct00005

    가 0.5 내지 15가 되도록 결정되고,
    - tdiff = 깊이에서 열의 확산을 위한 특징 시간이고, tdiff는 tdiff = (두께/2)2/열 확산도에 의해 제공되고,
    - tconv = 상기 초기화 구역 내의 상기 리본의 수평 운반을 위한 특징 시간이고, tconv는 tconv = 구역 길이/리본 속도에 의해 제공되는, 편평한 글래스의 표면 처리 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 글래스의 동일한 면 상에 또는 대향면들 상에 배치된 하나 이상의 연속적인 처리 디바이스들을 통합하는, 편평한 글래스의 표면 처리 유닛.
  5. 화학적, 광학적 또는 기계적 특성들을 변경함으로써 또는 하나 이상의 얇은 층들의 증착에 의해, 리본 또는 플레이트의 형태의 편평한 글래스의 표면을 처리하기 위한 방법에 있어서,
    표면의 효과적인 처리들을 얻는데 필요한 기간 동안 목표 온도를 유지하도록 처리될 면을 가열하기 위한 수단 및 대향면이 1013 dPas 내지 2.3×1010 dPas의 점도를 갖도록 상기 대향면을 냉각하기 위한 수단에 의해, 제어된 열 구배를 상기 글래스 두께 내에 생성시키고,
    여기서,
    - 초기화 구역(11)에서, 상기 목표 온도에 도달하고 상기 글래스 내에 상기 열 구배를 설정하기 위해, 상기 처리될 면을 상기 가열 수단에 의해 가열하고, 상기 대향면은 상기 냉각 수단에 의해 냉각하고,
    - 처리 구역(12)에서, 상기 처리될 면은 상기 가열 수단에 의해 가열되는 한편, 상기 처리된 면의 대향면은 상기 냉각 수단에 의해 처리 기간 동안 온도 Tinf로 유지되고,
    - 균질화 구역(13)에서, 상기 처리된 면의 대향면은 냉각되는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 초기화 구역에서, 상기 처리될 면을 가열하기 위한 수단으로부터의 제1 열 플럭스(heat flux)가 상기 대향면을 냉각하기 위한 수단으로부터의 제2 열 플럭스보다 크고, 이에 의해 상기 리본의 평균 온도를 증가시키는 기능을 하는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 처리 구역에서, 상기 처리될 면을 가열하기 위한 수단으로부터의 제1 열 플럭스가 상기 냉각하기 위한 수단으로부터의 제2 열 플럭스와 동일하고, 이에 의해 글래스 리본을 가로지르는 안정한 열 구배를 유지하는 기능을 하는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 균질화 구역에서, 가열은 정지되고 냉각은 유지되는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글래스의 일 면의 냉각은 냉각 디바이스로부터 또는 상기 균질화 구역의 디자인과 관련된 자연 냉각으로부터 발생하는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  10. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글래스의 상부면의 온도는 상기 처리 구역에서 조정되는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  11. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리될 글래스의 면의 온도는 620℃보다 높고, 상기 글래스의 대향면의 온도는 롤러들과 같은 기계적 수단에 의해 지지된 소다 석회 글래스의 경우에 상기 처리 구역에서 550℃ 내지 620℃인, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 처리 구역에서, 상기 가열 수단이, 상기 상부면의 온도가 상기 리본 상의 점에서 높은 온도 값과 낮은 온도 값 사이를 교대하도록 하는 것인, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  13. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 수단은, 상기 글래스의 폭을 가로질러 상이한 온도 레벨을 적용함으로써, 횡단방향 온도 프로파일을 얻는 기능을 하는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  14. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리될 면의 가열은 처리될 표면 아래의 열 보유(heat reserve)를 생성하는 기능을 하는 체적 가열에 의해 수행되어, 상기 글래스 두께 내의 비선형 온도 프로파일을 발생시키는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  15. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리될 면은 그 위에 증착된 하나 이상의 층을 포함하고, 상기 처리될 면을 가열하기 위한 수단은 상기 하나 이상의 층들을 가열하는 기능을 하는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  16. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리될 면은 그 위에 증착된 하나 이상의 층을 포함하고, 상기 처리될 면을 가열하기 위한 수단은 상기 하나 이상의 층들 중의 적어도 하나를 가열하는 기능을 하는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  17. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리될 면을 가열하기 위한 수단은 그로부터 방출된 열 복사선이 상기 글래스가 불투명한 파장들 내에 있도록 이루어지는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  18. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리될 면은 그 위에 증착된 하나 이상의 층을 포함하고, 상기 하나 이상의 층 내의 또는 상기 글래스 내의 이온들의 확산을 촉진하기 위해 전기장이 처리 구역 내에 생성되는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  19. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 구역 내의 분위기의 온도 및 화학 조성 압력이 수행된 각각의 처리에 적응되는, 편평한 글래스의 표면 처리 방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
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