KR102120201B1 - 플로트 유리 제조 장치 및 플로트 유리 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탑 롤 표면에 고착된 주석이, 생산 중에 유리 리본 상 또는 용융 주석 욕 내에 낙하하는 것을 억제하고(여), 유리 리본의 판 폭 변동을 억제하는 플로트 유리 제조 장치 및 플로트 유리 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, 용융 유리 리본(240)이 반송되는 플로트 배스(230)와, 용융 유리 리본(240)의 수축 억제에 사용되는 탑 롤(300)을 구비하는 플로트 유리 제조 장치(200)이며, 탑 롤(300)은, 용융 유리 리본(240)과 접촉하는, 회전 가능한 선단부(320)를 갖고, 선단부(320)는 내부에 선단부 공간(322)을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 선단부 공간(322)에 냉각수를 공급하는 유통로를 가지며, 상기 냉각수의 온도를 측정하는, 플로트 배스 외부에 설치된 온도 측정 장치와, 플로트 배스 내에서 열교환에 의하여 온도가 상승한 상기 냉각수를 냉각하는 냉각 장치를 구비하는 온도 제어 장치(265)에 의하여, 상기 냉각수의 온도의 변동 폭이 일 단위로 4℃ 이내로 제어되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치에 관한 것이다.

Description

플로트 유리 제조 장치 및 플로트 유리 제조 방법 {FLOAT GLASS PRODUCTION DEVICE AND FLOAT GLASS PRODUCTION METHOD}

본 발명은 플로트 유리 제조 장치 및 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 양 측단부를 가볍게 가압하여 유리 리본의 폭 방향의 수축을 억제한다.

(4) 이 유리 리본을 서냉하면서 롤 반송에 의하여 플로트 배스로부터 인출함으로써 판유리가 제조된다.

여기서, (3)의 공정에서는, 탑 롤이라고 불리는 장치가 사용된다. 이 탑 롤은, 플로트 배스 내에 유입된 용융 유리의 유리 리본의 폭과 두께를 제어함과 함께, 유리 리본을 전진시키기 위하여, 플로트 배스의 상류 영역(플로트 배스에 용융 유리가 유입되는 측의 영역)에 있어서 유리 리본의 양측의 테두리부에 복수 배치되는 테두리 롤이다. 이 탑 롤은, 선단부에 회전 부재가 설치되어 있다. 따라서 이 회전 부재를 유리 리본의 양측 테두리부의 표면에 접촉시키고 유리 리본을 가압함과 함께, 회전 부재를 회전시킴으로써, 유리 리본의 수축을 억제하여, 소정의 폭과 두께를 갖고 유리 리본을 반송시킬 수 있다. 또한 이하, 본 명세서에 있어서 유리 리본의 수축이라고 하는 경우에는, 유리 리본의 폭 방향의 수축을 의미하는 것으로 한다.

또한 탑 롤의 선단부는 고온의 유리 리본과 직접 접하기 때문에, 무냉각 상태에서는 사용 시에 온도가 현저히 상승할 우려가 있다. 그 때문에 통상, 탑 롤의 선단부는, 탑 롤의 내부에 형성된 유통로에 냉각수를 유통시킴으로써 냉각되고 있다(예를 들어 특허문헌 1, 2).

용융 주석 욕 내의 탑 롤에는, 시간이 지남에 따라 주로 용융 주석이 부착된다. 이 원인은, 탑 롤이 수냉되고 있고, 용융 주석 욕 내에서는 비교적 저온도의 부재이기 때문에, 탑 롤 표면에, 용융 주석 욕 내에서 휘발된 주석 등이 응결되는 것과, 용융 주석 욕 내의 용융 주석이 어떠한 원인으로 직접 부착되거나 하기 때문이라고 생각된다. 탑 롤과 유리 리본의 접촉부에 부착된 주석이 증가하면, 그 주석의 두께의 영향에 의하여 탑 롤로 유리 리본을 가압하는 압력이 변동되거나, 그 주석이 유리 리본에 부착되기 쉬워지거나, 유리 리본과 탑 롤이 이격되기 어려워지거나 한다. 이것에 의하여 유리 리본의 두께가 변동되어, 균일한 두께의 판유리의 제조가 어려워진다는 문제가 있었다.

부착되는 주석의 증가를 방지하기 위하여, 간헐적으로 탑 롤을 진동시키거나, 탑 롤에 불활성 가스를 분사하거나 할 수도 있지만, 주석과 탑 롤 표면의 부착성이 높으면 충분한 효과는 얻어지지 않는다. 또한 주석과 탑 롤의 고착은 시간이 지남에 따라 강해지므로, 일정한 기간을 두고 탑 롤을 교체할 필요가 있어, 생산성을 손상시킨다는 문제도 있었다.

따라서 플로트법에 의한 판유리의 제조를 위한 용융 주석 욕에서 이용하는 탑 롤의 표면에의 용융 주석 등의 이물의 부착을, 탑 롤 표면에 형성한 박막에 의하여 저감시키는 것을 특징으로 하는 플로트법에 의한 판유리의 제조 방법, 및 이 방법에 적합한, 상기 용융 주석 등의 이물의 부착을 저감시키는 탑 롤에 관한 발명이 제공되었다(특허문헌 1).

일본 특허 공개 제2008-189516호 공보 국제 공개 제2010/147189호

그러나 상기 발명에 의한 대책을 강구하더라도, 탑 롤 표면에 주석이 부착되는 것을 완전히 억제할 수는 없으며, 탑 롤 표면에 고착된 주석이, 생산 중에 유리 리본 위로 낙하함으로써, 탑 롤로 유리 리본을 가압하는 압력이 변동되어, 유리 리본의 판 폭 변동을 억제할 수 없었다.

또한 탑 롤 표면에 고착된 주석이, 생산 중에 용융 주석 욕 내에 낙하함으로써 기포가 발생하여, 유리 리본의 보텀면에 오목형 기포 결점이 발생하여, 판유리의 생산성에 영향을 미치고 있었다.

여기서, 탑 롤의 냉각수의 온도는 외기온의 변동에 따라 변동된다. 즉, 냉각수의 온도는, 주간에는 높아지고 야간에는 낮아진다. 따라서 외기온의 변동에 따라, 탑 롤에 고착된 주석이, 탑 롤 표면과의 열팽창 차에 의하여, 생산 중에 유리 리본 상 또는 용융 주석 욕 내에 낙하하는 경우가 있었다.

또한 탑 롤의 냉각수의 온도 변동에 의하여, 탑 롤에 접하는 유리 리본의 온도 변동이 발생하여, 탑 롤로 유리 리본을 가압하는 압력이 변동되어, 유리 리본의 판 폭 변동을 억제할 수 없었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 탑 롤 표면에 고착된 주석이, 생산 중에 유리 리본 상 또는 용융 주석 욕 내에 낙하하는 것을 억제하고, 유리 리본의 판 폭 변동 또는 유리 리본의 보텀면의 오목형 기포 결점을 억제하는 플로트 유리 제조 장치 및 플로트 유리 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 용융 유리 리본이 반송되는 플로트 배스와, 상기 용융 유리 리본의 수축 억제에 사용되는 탑 롤을 구비하는 플로트 유리 제조 장치이며, 상기 탑 롤은, 상기 용융 유리 리본과 접촉하는, 회전 가능한 선단부를 갖고, 상기 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 가지며, 상기 냉각수의 온도를 측정하는, 플로트 배스 외부에 설치된 온도 측정 장치와, 플로트 배스 내에서 열교환에 의하여 온도가 상승한 상기 냉각수를 냉각하는 냉각 장치를 구비하는 온도 제어 장치에 의하여, 상기 냉각수의 온도의 변동 폭이 일 단위로 4℃ 이내로 제어되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 변동 폭이 1시간 단위로 3℃ 이내로 제어된다.

또한 바람직하게는, 상기 냉각 장치는, 수순환계의 냉각 탑과, 수동 또는 인버터에 의하여 회전수가 제어되는 냉각 팬을 구비한다.

더욱 바람직하게는, 상기 온도 측정 장치에 의하여 측정된, 상기 냉각수의 상한 온도를 40℃ 이하로 한다.

또한 본 발명에서는, 플로트 배스에 용융 유리를 도입하는 스텝과, 상기 용융 유리를 상기 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측으로 반송시켜 유리 리본을 형성하는 스텝과, 탑 롤의 선단부를, 상기 유리 리본의 진행 방향의 소정 영역의 양측의 상면에 가압하면서 회전시킴으로써, 상기 유리 리본의 수축을 억제하는 스텝을 갖는 플로트 유리 제조 방법이며, 상기 탑 롤은, 회전 가능한 선단부를 갖고, 상기 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 가지며, 상기 냉각수의 온도를 플로트 배스 외부에서 측정하는 온도 측정 수단과, 플로트 배스 내에서 열교환에 의하여 온도가 상승한 상기 냉각수를 냉각하는 냉각 수단을 갖는 온도 제어 수단에 의하여, 상기 선단부 공간 및 상기 유통로에 있어서, 상기 냉각수의 온도의 변동 폭이 일 단위로 4℃ 이내로 제어되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 변동 폭이 1시간 단위로 3℃ 이내로 제어된다.

또한 바람직하게는, 상기 냉각 수단은, 수순환계의 냉각 탑과, 수동 또는 인버터에 의하여 회전수가 제어되는 냉각 팬을 포함한다.

더욱 바람직하게는, 상기 플로트 배스 외부에서 측정한 냉각수의 상한 온도를 40℃ 이하로 한다.

본 발명에서는, 탑 롤 표면에 고착된 주석이, 생산 중에 유리 리본 상 또는 용융 주석 욕 내에 낙하하는 것을 억제하고, 유리 리본의 판 폭 변동 또는 유리 리본의 보텀면의 오목형 기포 결점을 억제하는 플로트 유리 제조 장치 및 플로트 유리 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 플로트법에 의한 판유리의 제조 방법의 흐름을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 플로트 유리 제조 장치의 플로트 배스의 상면의 일례를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 3의 (a)는 탑 롤과 유리 리본의 상대 위치 관계와, 탑 롤의 선단부의 일례를 개략적으로 도시한 측단면도이다. 도 3의 (b)는 탑 롤의 선단부의 일례를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 있어서의 냉각 장치의 일례인 수순환계의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 의한 판유리의 제조 방법의 흐름을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 탑 롤 냉각수의 온도 및 외기온의, 경시 변화의 그래프이다.

이하, 본 발명의 특징에 대하여 상세히 설명한다.

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

도 1은 플로트법에 의한 판유리의 제조 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 것이다. 플로트법에 의한 판유리의 제조 방법은,

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

(Ⅱ) 플로트 유리 제조에 있어서, 플로트 배스에 용융 유리를 도입하여 유리 리본을 형성하는 유리 리본 형성 공정(스텝 S120)과,

(Ⅲ) 서냉로에서 유리 리본을 서냉하여 판유리를 얻는 서냉 공정(스텝 S130)

을 갖는다.

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

가열의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 용해 가마 내부에 설치한 버너의 화염에 의하여 원재료를 가열해도 된다. 버너는, 예를 들어 중유 또는 천연가스를 연료로 한다. 또는 일반적인 전기 용해로를 사용하여 가열을 행해도 된다.

(Ⅱ)의 유리 리본 형성 공정에서는, (Ⅰ)의 공정에서 얻어진 용융 유리가, 용융 주석을 수용하는 플로트 배스에 도입되어 유리 리본이 형성된다. 또한 얻어진 유리 리본이 플로트 배스의 출구로부터 반출된다. 이 공정에 대하여는 상세히 후술한다.

(Ⅲ)의 서냉 공정에서는, 플로트 배스로부터 인출된 유리 리본이 서냉되어 판유리가 제공된다.

서냉로는 연소 가스 또는 전기 히터에 의한 열을 서냉로 내의 필요 위치에 공급할 수 있다. 따라서 비교적 고온에서 서냉로 내에 도입된 유리 리본은, 최종적으로 상온에 근접한 온도 영역까지 냉각되어 서냉로로부터 배출된다.

이상의 공정에 의하여 판유리가 제조된다.

다음으로, 도 2을 참조하여, 상술한 (Ⅱ)의 공정(스텝 S120)에 대하여 보다 자세히 설명한다.

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

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

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

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

또한 유리 리본(240)은, 무(無)구속 상태에서는 용융 유리의 표면 장력과 중력의 관계에 의하여 평형 두께(예를 들어 7㎜ 전후)에 이르는 경향이 있는 한편, 유리 리본은 진행 방향으로 당겨져 반송되기 때문에, 특히 폭(도 2의 상하 방향의 길이)이 중심 방향을 향하여 수축되는 경향이 있다. 따라서 이 유리 리본(240)의 수축을 억제하여, 유리 리본(240)의 두께를 소정의 두께로 유지하기 위하여, 탑 롤(300)이 사용된다.

온도 측정 장치(260)는 탑 롤(300)의 냉각수의 온도를 측정하는 장치이며, 플로트 배스(230) 외부에 설치되어 있다. 온도 측정 장치(260)에는, 예를 들어 열전대를 사용한다. 측정된 온도 데이터를 온도 표시 장치(261)의 화면에 순차 표시함으로써, 측정된 온도 데이터를 감시원이 용이하게 파악할 수 있다.

온도 측정 장치(260)에 의하여 측정된 측정 온도에 기초하여, 감시원에 의하여 수동으로, 또는 인버터(262)로 회전수가 제어되는 냉각 팬(263)에 의하여, 상기 변동 폭을 일 단위로 4℃ 이내로 한다. 또한 본 발명에 있어서의 변동 폭은, 최고 온도와 최저 온도의 차를 의미한다.

변동 폭의 제어에 대하여 설명한다. 예를 들어 플로트 유리의 제조가 아침부터 낮에 걸쳐 실시되고 있을 경우, 외기온은 상승 경향이다. 상기 냉각수의 온도도 상승 경향이며, 또한 변동 폭이, 원하는 범위 외로 될 듯한 경우에는, 냉각 팬(263)의 회전수를 증가시킨다.

플로트 유리의 제조가 낮부터 밤에 걸쳐 실시되고 있을 경우, 외기온은 하강 경향이다. 상기 냉각수의 온도가 하강 경향이며, 또한 변동 폭이, 원하는 범위 외로 될 듯한 경우에는, 냉각 팬(263)의 회전수를 감소시킨다.

상기 설명에서는, 아침부터 낮에 걸쳐서는 냉각 팬(263)의 회전수를 증가시키고, 낮부터 밤에 걸쳐서는 냉각 팬(263)의 회전수를 감소시키고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 심야여도, 상기 냉각수의 온도의 변동 폭이, 원하는 범위 외로 될 듯한 경우에는, 냉각 팬(263)의 회전수를 증가 또는 감소시킨다.

또한 인버터(262)는, 냉각 팬(263)의 구동 전원으로서 공급되고 있는 교류 전력을 일단 직류 전력으로 변환하고, 상기 교류 전력과는 상이한 주파수의 교류 전력으로 다시 변환한다. 냉각 팬(263)의 회전수는, 다시 변환된 교류 전력의 주파수에 의존하고 있기 때문에, 교류 전력의 주파수를 변환함으로써 냉각 팬(263)의 회전수를 미세 조정할 수 있다. 따라서 상기 냉각수의 온도를, 원하는 변동 폭의 범위 내에 수용할 수 있다.

상기 냉각수의 온도가 상승하여, 원하는 변동 폭의 범위 외로 될 듯한 경우에는, 인버터(262)에 의하여 냉각 팬(263)의 구동 전력 주파수를 고주파수로 변환하여, 냉각 팬(263)의 회전수를 증가시킨다. 또한 상기 냉각수의 온도가 하강하여, 원하는 변동 폭의 범위 외로 될 듯한 경우에는, 인버터(262)에 의하여 냉각 팬(263)의 구동 전력 주파수를 저주파수로 변환하여, 냉각 팬(263)의 회전수를 감소시킨다.

인버터(262)의 제어 수단은, 예를 들어 PID 제어 등의 피드백 제어에 의하여, 측정 온도가 미리 설정한 온도에 근접하도록, 냉각용 공기를 공급하는 냉각 팬(263)에 대하여 회전수를 조정하는 명령을 보낸다. 이와 같이 하여 온도 측정, 냉각 조건 설정, 냉각 조건 변경을 순차 또한 연속적으로 실시함으로써, 상기 온도 측정 장치(260)에 의한 측정 온도가 상기 설정 온도로부터 소정의 온도 범위 내에 수용되도록 상기 냉각수의 온도가 제어된다.

PID 제어는 비례 요소(P: proportional element), 적분 요소(I: integral element) 및 미분 요소(D: differential element)를 포함하여 구성되며, 측정 온도와 목표 온도의 온도 편차를 받아, 소정의 비례 게인, 적분 시간 및 미분 시간에 따라 분배율을 산출하여, 냉각 팬(263)의 구동 전력 주파수를 결정한다.

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

도 3에 도시한 바와 같이 탑 롤(300)은 선단부(320)에 원반형 회전 부재(325)를 갖는다. 통상의 경우, 이 회전 부재(325)는 상기 회전 부재(325)의 주위에, 원주 방향을 따라 형성된 돌기부(326)를 갖는다.

이 회전 부재(325)를, 유리 리본(240)의 진행 방향을 따른 양측 부분의 표면에 접촉시켰을 경우, 회전 부재(325), 특히 돌기부(326)에 의하여 유리 리본(240)의 양측 부분이 압박되고 회전 부재(325)가 회전된다. 이로 인하여, 유리 리본(240)은 회전 부재(325)에 의하여 구속되어, 진행 방향에 대하여 수직인 방향으로 수축할 수 없게 된다. 따라서 탑 롤(300)을 사용함으로써, 유리 리본(240)을 소정의 두께로 유지할 수 있다.

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

탑 롤(300)의 선단부(320)는 고온의 유리 리본(240)과 직접 접하기 때문에, 사용 시에 온도가 현저히 상승할 우려가 있다. 그 때문에, 탑 롤(300)의 선단부(320)는, 탑 롤(300)의 내부에 형성된 선단부 공간에 냉각수를 유통시킴으로써, 냉각되는 구성으로 되어 있다. 이것에 의하여, 탑 롤(300)의 선단부(320)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한 도 2에 도시한 플로트 유리 제조 장치(200)는, 플로트 배스(230)의 하류측(234)의 출구의 외측의 드로스 박스(281)에 설치된 반송 장치(280)를 갖는다.

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

다음으로, 도 3을 참조하여 탑 롤에 대하여 상세히 설명한다.

도 3의 (a)는 탑 롤과 유리 리본의 상대 위치 관계와, 탑 롤의 선단부의 일례를 개략적으로 도시한 측단면도이다. 도 3의 (b)는 탑 롤의 선단부의 일례를 개략적으로 도시한 단면도이다.

탑 롤(300)은 선단부(320)와 지주부(350)를 갖고, 지주부(350)의 일단부에 선단부(320)가 설치되어 있다.

선단부(320)는 대략 원반형 회전 부재(325)로 구성되며, 상기 회전 부재(325)는, 내부에 선단부 공간(322)을 갖는 중공 구조로 되어 있다. 또한 회전 부재(325)는, 원반의 외주 전체 둘레를 따라 기어 형상이 2열 형성되고, 이로 인하여 외주에 복수의 돌기부(326)를 2열 갖는다. 또한 도면에 있어서, 돌기부(326)는 삼각형 단면을 갖지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 돌기부(326)는 어떠한 단면 형상을 가져도 되며, 예를 들어 돌기부의 단면은 직사각형 또는 반원형 등이어도 된다. 또한 돌기부(326)의 열은 특별히 한정되지 않으며, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은 2열이어도, 그 외의 수(예를 들어 1열 또는 3열 이상)여도 된다.

지주부(350)는, 동일한 중심축(328)의 방향을 따라 신장되는 내부관(355) 및 외부관(370)을 갖는다. 내부관(355) 및 외부관(370)은 중공의 관형 부재로 구성된다. 내부관(355)은 내부에 내측 공간(360)을 갖는다. 외부관(370)은, 일단부가 결합부(340)를 개재하여 선단부(320)와 결합되어 있고, 내부에는 내부관(355)이 수용되어 있다. 외부관(370)의 내주면과, 내부관(355)의 외주면 사이에는 외측 공간(380)이 형성되어 있다.

또한 도 3의 (a)에는 도시되어 있지 않지만, 탑 롤(300)은, 지주부(350)의 타단부측에, 외부관(370)에 접속된 기어 등의 감속 기구, 및 모터 등의 구동 장치를 갖는다. 따라서 구동 장치에 의하여 기어나 타이밍 벨트 등의 감속 기구를 제어함으로써, 지주부(350)의 외부관(370)을 개재하여 선단부(320)의 회전 부재(325)를 소정의 회전수로 회전시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 탑 롤(300)의 선단부(320)는 냉각수에 의하여 냉각된다. 냉각수는, 예를 들어 내부관(355)의 내측 공간(360)을 통과하여 회전 부재(325)의 선단부 공간(322)에 이르고, 그 후, 외측 공간(380)을 통과하여 흐른다. 또는 냉각수는 그 역방향으로 흘러도 된다. 탑 롤(300)의 내부에는, 내부관(355)의 내측 공간(360)과 회전 부재(325)의 선단부 공간(322)과 외측 공간(380)을 통한 경로로 냉각수의 유통로가 형성된다.

여기서, 종래에 있어서는, 탑 롤(300)의 유통로를 흐르는 냉각수의 온도는 외기온의 변동에 따라 변동되고 있으며, 점차 변해 가는 상태였다.

최근에는, 예를 들어 액정 패널 등의 표시 장치용으로, 두께가 얇은 판유리(예를 들어 두께 0.1㎜ 내지 1㎜ 등)의 생산이 확대되고 있다. 또한 이들 유리로서는 주로 무알칼리 유리가 사용된다. 이 유리는 고융점이며, 통상의 소다 석회 유리에 비하여 융점이 100℃ 이상 높다.

이러한 유리의 경우, 유리의 제조 시에 유리 리본을 지금까지 이상으로 얇게 할 필요가 있어, 1개의 제조 설비당 설치되는 탑 롤의 수를 지금까지 이상으로 증가시킬 필요가 있다. 또한 같은 공간 내에 배치되는 탑 롤의 수를 증가시키기 위해서는, 탑 롤의 선단부에 설치되는 회전 부재의 치수를 더 작게 할 필요가 있다. 이러한 회전 부재의 치수 소형화에 수반하여, 최근 들어, 냉각수용 유통로는 보다 협소화되는 경향이 있기 때문에, 냉각수의 온도 변동에 의한 영향을 받기 쉽다.

따라서 이러한 최근의 상황 하에서는, 탑 롤 표면에의 주석 부착 및 그에 수반하는 주석 낙하의 문제 외에, 유리 리본의 판 폭 변동을 억제할 수 없다는 문제가 발생하는 경향이 높아진다.

상기 주석 낙하, 유리 리본의 판 폭 변동, 또는 유리 리본의 보텀면의 오목형 기포 결점을 억제하기 위하여, 온도의 변동 폭이 4℃ 이내로 제어되는 냉각수를 사용한다. 특히 본 발명에 사용하는 냉각수의 온도의 변동 폭은 3℃ 이내로 제어되는 것이 바람직하고, 2℃ 이내로 제어되는 것이 보다 바람직하며, 1℃ 이내로 제어되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 있어서의 상기 냉각수의 온도의 변동 폭은 일 단위(24시간)로 제어되는 것이 바람직하다. 외기온은 1일 동안 수 ℃ 내지 수십 ℃나 변동되기 때문에, 일 단위로 변동 폭을 제어함으로써, 탑 롤로부터의 주석 낙하, 유리 리본의 판 폭 변동, 또는 유리 리본의 보텀면의 오목형 기포 결점을 억제할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서의 상기 냉각수의 온도의 변동 폭은, 1시간 단위로도 제어되는 것이 바람직하다. 외기온은 1시간 동안 10℃ 가까이 변동되는 일도 있기 때문에, 1시간 단위로도 변동 폭을 제어함으로써, 탑 롤로부터의 주석 낙하, 유리 리본의 판 폭 변동 또는 유리 리본의 보텀면의 오목형 기포 결점을 보다 억제할 수 있다.

또한 상기 온도 측정 장치에 의하여 측정된 냉각수의 상한 온도는 40℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 냉각수의 온도는, 유리 리본과 접촉하는 탑 롤(300)의 선단부 공간(322)에서 가장 높아진다. 상기 상한 온도가 40℃를 상회하면, 냉각수의 증발에 의하여, 냉각수 중에 포함되는 불순물 성분이, 유통로를 구성하는 벽에 석출, 퇴적될 우려가 있다. 따라서 냉각수의 유통로가 좁아지거나, 또는 유통로가 폐색되어, 탑 롤의 선단부를 충분히 냉각할 수 없게 된다는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 냉각수의 「막힘」이 발생하면, 탑 롤의 선단부 온도가 상승하여, 탑 롤의 선단부가 용융 유리에 접착되어 버리거나, 선단부에 유리 리본이 권취되거나 하여, 기어형 회전 부재가 충분히 회전할 수 없게 될 우려가 있다. 이 경우, 탑 롤이 적정하게 동작할 수 없게 되는 데다, 유리 리본의 반송에도 지장이 발생할 우려가 있다.

또한 플로트 유리 제조를 일시 중단하는 유지 보수 시에 있어서, 탑 롤(300)의 선단부(320)에 불활성 가스를 불어 대어, 고착한 주석을 낙하시키는 것은 주지의 사실이지만, 거기에 플로트 유리 제조 시와는 달리, 냉각수의 온도의 변동 폭을 4℃ 초과로 하면, 보다 효과적으로 고착한 주석을 낙하시키는 것이 가능해진다. 따라서 플로트 유리 제조 시에 있어서의 플로트 유리의 생산성을 개선할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 탑 롤(300)에 있어서, 회전 부재(325)의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 통상의 경우, 회전 부재(325)는, 예를 들어 강 또는 내열 합금과 같은 금속으로 구성된다. 금속제의 회전 부재(325)를 사용함으로써, 회전 부재(325)의 냉각 시의 냉각 효과가 높아진다.

또한 회전 부재(325)는 표면이 코팅 또는 표면 개질되어 있어도 된다. 코팅의 재료는 내열성을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 질화물 등이 사용되어도 된다. 표면 개질은, 유리 리본, 용융 주석, 주석 산화물 등에 대한 친화성 및/또는 흡착성이 낮은 특성의 것이 바람직하다.

또한 회전 부재(325)는, 중심이 중심축(328)을 통과하는 대략 원반형으로 구성된다. 원반의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100 내지 300㎜(약 4 내지 12인치)의 범위인 것이 바람직하고, 120 내지 250㎜(약 5 내지 10인치)의 범위인 것이 보다 바람직하며, 150 내지 230㎜(약 6 내지 9인치)의 범위인 것이 더욱 바람직하다.

내부관(355) 및 외부관(370)의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 내부관(355) 및 외부관(370)은, 예를 들어 강(예를 들어 스테인레스강) 또는 내열 합금과 같은 금속으로 구성되어도 된다. 또한 외부관(370)은, 표면이 코팅 또는 표면 개질되어 있어도 된다. 코팅의 재료는 내열성을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 질화물 등이 사용되어도 된다. 표면 개질은, 유리 리본, 용융 주석, 주석 산화물 등에 대한 친화성 및/또는 흡착성이 낮은 특성의 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 있어서의 냉각 장치의 일례인 수순환계의 개략도이다.

냉각 장치(400)는, 수순환계의 냉각 탑(410)과, 수동 또는 인버터에 의하여 회전수가 제어되는 냉각 팬(263)으로 구성된다.

냉각 탑(410)의 저부의 수조부(450)는 관로를 개재하여 펌프(420)의 흡인구에 접속되고, 펌프(420)의 토출구는 관로를 개재하여 열교환기(430)의 입구에 접속되며, 열교환기(430)의 출구는 관로를 개재하여 냉각 탑(410)의 상방측면에 접속되어 있다.

냉각 탑(410)의 내부 상방에는 냉각 핀(440)이 설치되고, 수조부(450)의 물이 통과하는 부분에는 수지 또는 금속제의 수처리재(460)가 설치되어 있다. 냉각 탑(410)에는 원형과 각형이 있지만, 수처리재(460)도 그에 맞춰 원형과 각형으로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 5을 참조하여 본 발명에 의한 유리의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 유리의 제조 방법은, 상술한 플로트법에 기초하는 것이며, 당해 방법은,

(1) 플로트 배스에 용융 유리를 도입하는 스텝(스텝 S510)과,

(2) 용융 유리를 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측으로 반송시켜 유리 리본을 형성하는 스텝(스텝 S520)과,

(3) 탑 롤의 선단부를, 상기 유리 리본의 진행 방향의 소정 영역, 즉 플로트 배스의 상류 영역에서의 유리 리본의 양측의 상면에 가압하면서 탑 롤을 유리 리본의 진행 방향으로 회전시킴으로써, 상기 유리 리본의 수축을 억제하는 스텝이며, 상기 탑 롤은 상기 선단부에 선단부 공간을 갖고, 상기 선단부 공간에는 온도의 변동 폭이 일 단위로 4℃ 이내인 냉각수가 유통되는 스텝(스텝 S530)을 갖는다.

상술한 바와 같이 탑 롤 표면에 고착된 주석이, 생산 중에 유리 리본 상 또는 용융 주석 욕 내에 낙하하는 것을 억제하고, 유리 리본의 판 폭 변동 또는 유리 리본의 보텀면의 오목형 기포 결점을 억제한다. 본 발명은 박판(판 두께: 0.1㎜ 내지 1.0㎜)인 무알칼리 유리판의 제조에 유효하다.

실시예

2500×2200×0.7㎜의 크기의 무알칼리 유리(AN100: 아사히 가라스 상품명)를 제조할 때의 실시예를 이하에 나타낸다.

도 6은 상기 조건에 있어서의 냉각수의 온도 Tb, 외기 온도 Ta의 일(日) 변동을 나타낸 그래프이다. 그래프의 종축은 냉각수의 온도 Tb 및 외기 온도 Ta를 나타내고 있다. 실선은 냉각수의 온도를 나타내고 있다. 외기 온도는 파선으로 나타나며, 그 값은 플로트 배스 건물 내에 설치한 온도 측정 장치에 의한다. 또한 종축의 변동량은 각각의 최저 온도를 0℃로 하여 규격화하였다. 규격화한 냉각수의 온도 Tb, 외기 온도 Ta를 각각 Tb', Ta'이라고 하였다.

도 6으로부터, 보텀 케이싱 외표면의 외기 온도 Ta가 시간의 경과와 함께 크게 변동되었음에도 불구하고, 보텀 케이싱 외표면의 냉각수의 온도 Tb는 크게 변동되지 않아, 당일 변동 폭은, 원하는 범위 내에 수용되어 있다.

실시예 1은 냉각수의 온도의 변동 폭을 일 단위로 2℃ 이내로 하였다. 실시예 2는 상기 변동 폭을 일 단위로 4℃ 이내로 하고, 1시간 단위로 3℃ 이내로 하였다. 실시예 3은 냉각수의 온도의 변동 폭을 일 단위로 4℃ 이내로 하고, 1시간 단위로 3℃ 초과로 하였다.

비교예 1은 외기온의 변동에 따라 냉각수의 온도를 점차 변화되게 했기 때문에, 상기 변동 폭이 일 단위로 4℃를 초과하였다. 비교예 2는 플로트 배스 외부에서 측정한, 냉각수의 상한 온도가 40℃를 초과하도록 냉각 팬의 회전수를 조정하였다.

평가 지표로서 하기 (1) 내지 (3)을 사용하였다.

(1) 유리 리본의 판 폭 변동 발생 빈도(여기서 말하는 변동은 4인치 이상의 변동)

(2) 탑 롤에 고착된 주석 낙하 발생 빈도

(3) 탑 롤 선단부에의 유리 리본의 권취의 유무

표 1에 평가 결과, 표 2에 평가 지표의 정의를 나타낸다. (1), (3)은 배스 내 감시 카메라 또는 감시창으로부터 플로트 배스 내를 관찰함으로써 확인하였다. (2)는 배스 내 감시 카메라 또는 감시창으로부터 플로트 배스 내를 관찰함으로써 확인하는 것은 곤란하기 때문에, 서냉 공정 후의 결점 검출기로 확인하였다.

냉각수의 온도의 변동 폭을 일 단위로 4℃ 이내로 함으로써, (1) 유리 리본의 판 폭 변동 발생 빈도, 및 (2) 탑 롤에 고착된 주석 낙하 발생 빈도를 억제할 수 있음을 확인하였다. 또한 변동 폭을 1시간 단위로 3℃ 이내로 함으로써, 낙하 발생 빈도를 보다 억제할 수 있음을 확인하였다. 또한 플로트 배스 외부에서 측정한 냉각수의 상한 온도를 40℃ 이하로 하면, (3) 탑 롤 선단부에의 유리 리본의 권취가 발생하지 않음을 확인하였다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

본 출원은, 2012년 12월 11일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-270240호에 기초하는 것이며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 도입된다.

본 발명에 의하면, 탑 롤 표면에 고착된 주석이, 생산 중에 유리 리본 상 또는 용융 주석 욕 내에 낙하하는 것을 억제하고, 유리 리본의 판 폭 변동을 억제할 수 있어, 플로트 유리의 생산성을 개선할 수 있다. 상기 플로트 유리는 액정 표시 장치 등의 디스플레이용 유리 기판 등으로서 유용하다.

200: 플로트 유리 제조 장치
210: 도입부
220: 용융 주석
230: 플로트 배스
232: 상류측
234: 하류측
240: 유리 리본
250: 냉각수 순환로
260: 온도 측정 장치
261: 온도 표시 장치
262: 인버터
263: 냉각 팬
264: 통신 케이블
265: 온도 제어 장치
280: 반송 장치
281: 드로스 박스
285: 서냉로
300: 탑 롤
320: 선단부
322: 선단부 공간
325: 회전 부재
326: 돌기부
328: 중심축
350: 지주부
355: 내부관
360: 내측 공간
370: 외부관
380: 외측 공간
400: 냉각 장치
410: 냉각 탑
420: 펌프
430: 열교환기
440: 냉각 핀
450: 수조부
460: 수처리재

Claims (8)

1. 용융 유리 리본이 반송되는 플로트 배스와,
   상기 용융 유리 리본의 수축 억제에 사용되는 탑 롤
   을 구비하는 플로트 유리 제조 장치이며,
   상기 탑 롤은, 상기 용융 유리 리본과 접촉하는, 회전 가능한 선단부를 갖고,
   상기 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 가지며,
   상기 냉각수의 온도를 측정하는, 플로트 배스 외부에 설치된 온도 측정 장치와,
   플로트 배스 내에서 열교환에 의하여 온도가 상승한 상기 냉각수를 냉각하는 냉각 장치
   를 구비하는 온도 제어 장치에 의하여,
   상기 냉각수의 온도의 변동 폭이 일 단위로 4℃ 이내로 제어되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변동 폭이 1시간 단위로 3℃ 이내로 제어되는 플로트 유리 제조 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 냉각 장치는,
   수순환계의 냉각 탑과,
   수동 또는 인버터에 의하여 회전수가 제어되는 냉각 팬
   을 구비하는 플로트 유리 제조 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 온도 측정 장치에 의하여 측정된, 상기 냉각수의 상한 온도를 40℃ 이하로 하는 플로트 유리 제조 장치.
5. 플로트 배스에 용융 유리를 도입하는 스텝과,
   상기 용융 유리를 상기 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측으로 반송시켜 유리 리본을 형성하는 스텝과,
   탑 롤의 선단부를, 상기 유리 리본의 진행 방향의 소정 영역의 양측의 상면에 가압하면서 회전시킴으로써, 상기 유리 리본의 수축을 억제하는 스텝
   을 갖는 플로트 유리 제조 방법이며,
   상기 탑 롤은, 회전 가능한 선단부를 갖고,
   상기 선단부는, 내부에 선단부 공간을 갖는 중공 구조로 되어 있고, 또한 당해 선단부 공간에 냉각수를 공급하는 유통로를 가지며,
   상기 냉각수의 온도를 플로트 배스 외부에서 측정하는 온도 측정 수단과,
   플로트 배스 내에서 열교환에 의하여 온도가 상승한 상기 냉각수를 냉각하는 냉각 수단
   을 갖는 온도 제어 수단에 의하여,
   상기 선단부 공간 및 상기 유통로에 있어서, 상기 냉각수의 온도의 변동 폭이 일 단위로 4℃ 이내로 제어되는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 변동 폭이 1시간 단위로 3℃ 이내로 제어되는 플로트 유리 제조 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 냉각 수단은,
   수순환계의 냉각 탑과,
   수동 또는 인버터에 의하여 회전수가 제어되는 냉각 팬
   을 포함하는 플로트 유리 제조 방법.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 플로트 배스 외부에서 측정한 냉각수의 상한 온도를 40℃ 이하로 하는 플로트 유리 제조 방법.

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