KR102542098B1

KR102542098B1 - 유리 제조 장치

Info

Publication number: KR102542098B1
Application number: KR1020190034257A
Authority: KR
Inventors: 정영준; 김동기; 문원재; 황두선; 한종경; 김태현
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-06-13
Also published as: KR20200113701A

Abstract

본 발명은 용융유리의 공급량을 조절해주는 트윌의 내화물 부위인 상부 소정지점에 메인유로를 형성해줌으로써, 상기 트윌의 표면에 응결되어 흘러내리는 반응물이 상기 용융유리가 공급되는 플로트 배스 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 생산되는 제품 유리의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 유리 제조 장치에 관한 것이다.

Description

유리 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING GLASS}

본 발명은 유리 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융유리가 공급되는 플로트 배스(Float bath) 내부에 트릴 표면에서 응축 생성된 반응물이 유입되는 것을 방지할 수 있는 유리 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 디스플레이용 유리 기판을 비롯한 대부분의 판유리는 플로트법 또는 퓨전법에 의해 제조되며, 플로트법은 퓨전법 대비 큰 면적의 대형 판유리를 효율적으로 제조할 수 있는 장점이 있다.

상기 플로트법은 용융금속(용융 주석 또는 용융 주석 합금 성분을 포함)이 저장된 플로트 배스 안에서 용융유리를 용융금속 상에 연속적으로 공급하고 전진시키면서 유리 리본으로 성형하는 성형 공정과, 성형 공정에 의해 성형된 유리 리본을 서냉시키는 서냉 공정을 포함한다.

이때 플로트 배스로 용융유리를 공급하는 과정에서 트윌(Tweel)을 이용하여 용융유리의 공급량을 조절해주게 된다.

상기와 같은 트윌을 이용하여 용융유리의 공급량을 조절할 수 있도록 한 용융유리 공급 방법과 관련하여 종래에 일본 공개특허공보 제2011-157249호(공개일: 2011.08.18) 등으로 선 출원된 바 있다.

구체적으로, 종래의 트윌은 용융 실리카와 같은 내화물로 이루어지되, 고온 내구성을 위해 적어도 용융유리와 접하는 하부 표면에 백금 또는 백금을 포함하는 합금을 클래딩(Cladding)함으로써 형성될 수 있다.

이러한 구조의 트윌 표면에는 고온의 용융유리 및 플로트 배스 내의 휘발되는 성분이 응축되거나, 휘발성분과 트윌 내화물이 반응한 반응물이 생성될 수 있다.

즉 상기 플로트 배스 내부에서 유동하는 주석으로 구성된 용융금속이 플로트 챔버 내부에 존재하는 산소와 반응하게 되면, 주석산화물(예, SnO) 상태로 증발하게 되고, 이것이 응축되면서 상기 트윌의 표면에 반응물이 생성된다.

또한 유리의 경우 조성에 따라 다르나, 유리에 포함된 알칼리 성분(Li, Na, K 등), 붕소(B), 인(P) 등의 성분들이 플로트 챔버 내부에 존재하는 수분과 반응하게 되어 휘발하게 되고, 이것이 응축되면서 상기 트윌 표면에 반응물이 생성된다.

생성된 반응물은 융점이 낮아 트윌의 표면을 따라 흘러내리면서 플로트 배스 상으로 유입될 수 있으며, 플로트 배스 내에 유입된 반응물이 용융유리와 혼합되어 최종적으로 생산되는 제품 유리의 품질을 저하시킬 수 있는 문제가 있다.

이를 방지할 수 있도록 종래에는 트윌 표면에 유로(Groove)를 형성하여 상기 트윌 표면에 흘러내리는 반응물을 일측으로 유도 배출시키는 방법이 제시된 바 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 유로는 주로 트윌의 외주면에 접합된 백금 상에 형성됨에 따라 상기 트윌을 장기간 사용하는 경우 백금이 변형될 수 있으며, 상기 백금의 변형과 함께 유로가 변형(파손)되는 경우 상기 반응물을 원활하게 제거할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 용융유리의 공급량을 조절해주는 트윌의 내화물 부위인 상부 소정지점에 메인유로를 형성해줌으로써, 상기 트윌의 표면에 응결되어 흘러내리는 반응물이 상기 용융유리가 공급되는 플로트 배스 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 생산되는 제품 유리의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 유리 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 일 실시 예에 따른 유리 제조 장치는, 플로트 배스 내부에 공급되는 용융유리의 유량을 조절해주는 트윌을 포함하는 유리 제조 장치에 있어서, 상기 트윌은, 내화물로 형성되는 몸체부재; 상기 몸체부재에 형성되어 상기 플로트 배스 내의 용융유리와 휘발성분이 반응하여 응결 형성된 반응물이 상기 플로트 배스 내부로 유입되는 것을 차단해주는 메인유로;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 제조 장치는, 플로트 배스 내부에 공급되는 용융유리의 유량을 조절해주는 트윌을 포함하는 유리 제조 장치에 있어서, 상기 트윌은, 내화물로 형성되는 몸체부재; 상기 몸체부재의 하부를 감싸도록 형성되어 상기 용융유리와 접하게 되는 금속재질의 보호부재; 및 상기 보호부재가 형성되지 않은 상기 몸체부재에 형성되어 상기 플로트 배스 내의 용융유리와 휘발성분이 반응하여 응결 형성된 반응물이 상기 플로트 배스 내부로 유입되는 것을 차단해주는 메인유로;를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 메인유로는, 상기 플로트 배스의 내부 공간과 접하게 되는 상기 몸체부재 일면의 상부 소정지점에 형성될 수 있다.

또한 상기 메인유로는, 상기 몸체부재의 표면온도가 적어도 1200℃ 이상이 되는 지점에 형성될 수 있다.

또한 상기 메인유로는, 홈부 또는 돌출부 형상으로 형성될 수 있다.

또한 상기 메인유로는, 상기 몸체부재와 동일한 재질로 형성되거나, 상기 반응물과 반응하지 않는 백금 또는 백금을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

또한 상기 메인유로는, 상기 몸체부재의 일면을 따라 일 방향 또는 양 방향으로 하향 경사지게 형성될 수 있다.

또한 상기 보호부재는, 백금 또는 백금을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

또한 상기 몸체부재의 하부에는, 상기 메인유로와 이격되게 형성되는 보조유로;를 더 포함할 수 있다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 용융유리의 공급량을 조절해주는 트윌에 메인유로를 형성해줌으로써 상기 트윌의 표면에 응결 생성되어 흘러내리는 반응물이 플로트 배스 내부로 유입되는 것을 방지해줄 수 있으며, 이에 따라 최종 제품 유리의 품질을 향상시킬 수 있다.

아울러, 상기 유로를 트윌의 내화물 부위인 상부 특정지점에 형성해줌에 따라 상기 트윌을 장기간 사용하더라도 메인유로가 변형되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유리 제조 장치의 내부 구성을 보여주는 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 트윌을 보여주는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 트윌의 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 트윌에 반응물 형성지점을 파악하는 실험과정을 보여주는 도면,
도 5는 도 4의 'A'부분 상세도,
도 6 내지 8은 본 발명에 따른 메인유로의 다양한 실시예,
도 9는 본 발명에 따른 트윌에 보조유로가 형성된 상태를 보여주는 또 다른 실시예이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유리 제조 장치의 내부 구성을 보여주는 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 트윌을 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 트윌의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유리 제조 장치(10)는 플로트법이 적용된 것으로, 용융 주석이나 용융 주석 합금(이하, `용융금속`이라 함)이 저장된 플로트 배스(11)로 용융유리(G)를 연속적으로 공급하는 유리공급부(13)와, 유리공급부(13)의 일측에 상하로 승강 가능하게 설치되어 플로트 배스(11) 내부에 공급되는 용융유리(G)의 유량을 조절해주는 트윌(100)과, 플로트 배스(11)의 용융금속(M) 상에 형성되는 유리리본(G')을 배출시켜주는 배출부(15)를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 용융유리(G)는 플로트 배스(11) 내 저장된 용융금속(M) 상으로 공급되며, 상기 용융금속(M) 상에서 일 방향으로 전진하면서 유리리본(G')으로 성형되어 배출부(15)를 통해 인출될 수 있다.

또한 플로트 배스(11) 상부에 구비된 가스 챔버(17)를 통해 질소와 수소의 혼합 기체가 플로트 배스(11) 내부로 공급될 수 있다. 이때 플로트 배스(11) 내부의 분위기는 히터(19)에 의해 약 600℃ 내지 1400℃의 온도로 가열될 수 있다.

도 2를 참조하여 본 발명의 특징부라 할 수 있는 상기 트윌(100)에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트윌(100)은, 몸체부재(110), 보호부재(120), 메인유로(130)를 포함할 수 있다.

이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

몸체부재(110)는 트윌(100)의 주된 몸체를 이루는 것으로, 이러한 몸체부재(110)는 유리공급부(13) 내에서 액추에이터(미도시)의 동력을 전달받아 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어, 플로트 배스(11) 내에 연속적으로 공급되는 용융유리(G)의 유량을 조절해준다. 상기 몸체부재(110)는 내화물, 예컨대 용융 실리카로 형성될 수 있다.

보호부재(120)는 몸체부재(110)의 적어도 하부영역(110a)을 감싸도록 형성되는 것으로, 이러한 보호부재(120)는 유리공급부(13)를 통해 공급되는 용융유리(G)와 접하게 된다.

구체적으로, 상기 보호부재(120)는 몸체부재(110) 영역 중 용융유리(G)와 접하게 되는 하부영역(110a)의 외주면에 금속재질, 바람직하게는 백금 또는 백금을 포함하는 합금을 클래딩(Cladding)하는 방식으로 형성될 수 있다.

이러한 보호부재(120)는 몸체부재(110)가 용융유리(G)의 유량을 조절하기 위해 상하로 이동하는 과정에서 용융유리(G)가 몸체부재(110)에 접하게 되는 최대 높이 이하의 전체 영역에 형성될 수 있다.

메인유로(130)는 보호부재(120)가 형성되지 않은 부위, 즉 몸체부재(110)의 상부영역(110b)에 형성되는 것으로, 이러한 메인유로(130)는 플로트 배스(11) 내의 용융유리(G)와 휘발성분이 반응하여 트윌(100)의 표면에 응축되면서 생성되는 반응물(S)이 플로트 배스(11) 내부로 유입되는 것을 차단해주게 된다.

도 3을 참조하면, 상기 메인유로(130)는 플로트 배스(11)의 내부 공간과 접하게 되는 몸체부재(110)의 일면(111) 상부 소정지점에 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 메인유로(130)은 몸체부재(110)의 표면온도가 적어도 1200℃ 이상이 되는 지점에 형성될 수 있다.

즉 상기 몸체부재(110)의 일면 특정부위에 반응물 형성지점(P)(도 2 참조)이 파악될 수 있으며, 이에 따라 상기 메인유로(130)를 반응물 형성지점(P) 바로 아래 형성해줄 수 있다.

참고로, 상기 트윌(100)의 일면(111)에 생성되는 반응물 형성지점(P)은 아래의 <실험예>를 통해 파악할 수 있다.

< 실험예 >

도 4에서와 같이, 유리에서의 휘발성분이 응축되는 온도를 확인하기 위한 실험을 구성하였다.

구체적으로, 유리는 Sn 및 B203을 과량으로 넣어 Sn, B 성분이 휘발할 수 있도록 미리 제조하였다. 휘발성분은 일방향으로 제거될 수 있도록 석영튜브를 설치하였다. 아울러 석영 튜브내에서 휘발성분이 응축될 수 있도록 백금 튜브를 설치하였으며, 각 높이별 온도를 미리 측정하였다.

그런 후, 상기 챔버의 내부 환경을 1600℃로 유지한 상태로 70시간에 걸쳐 상기 용융유리 내의 휘발되는 성분이 반응하면서, 상기 백금튜브의 표면에 실제 휘발종(Sn, B, Na, K 등)이 어느 온도에서 응축되는지를 확인하는 실험을 하였다.

그 결과, 대략 1200℃ 이하의 온도부터 백금 튜브의 소정 위치에 반응물(S)이 응축되면서 생성된다는 사실을 확인할 수 있었다.

즉 상기 실험 결과를 통해, 백금튜브(트윌(100))의 표면에 반응물(S)이 응축 형성되는 반응물 형성지점(P)을 파악할 수 있었다.

한편, 도 5를 참조하면, 상기 메인유로(130)는 몸체부재(110)의 폭 방향을 따라 내측으로 형성된 홈부 형상으로 형성될 수 있다. 아울러 상기 메인유로(130)는 유입된 반응물(S)이 일측으로 자연 배수될 수 있도록 하향 경사지게 형성(도 2 참조)될 수 있다.

다른 예로, 도 6을 참조하면, 상기 메인유로(130)는 몸체부재(110)의 일면(111)에 돌출부로 형성될 수 있다. 아울러 상기 돌출부의 메인유로(130)는 홈부의 메인유로(130)와 마찬가지로 메인유로(130) 내에 유입된 반응물(S)이 일측으로 자연 배수될 수 있도록 하향 경사지게 형성될 수 있다.

이 경우 상기 홈부나 돌출부 형상으로 형성되는 메인유로(130)는 몸체부재(110)와 동일한 재질로 형성되거나, 상기 반응물(S)과 반응하지 않는 백금 또는 백금을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 메인유로(130)를 용이하면서 견고하게 형성할 수 있다면 다양한 재질로 변경 적용할 수 있음은 물론이다.

또 다른 예로, 도 7을 참조하면, 상기 메인유로(130)는 양 방향으로 하향 경사지게 형성되어 몸체부재(110)의 일면(111)에서 흘러내리는 반응물(S)이 메인유로(130)를 통해 양측으로 유도 배출되도록 할 수 있다.

이 경우 도 7에서는 메인유로(130)가 홈부로 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 도 8에서와 같이 상기 메인유로(130)가 돌출부로 형성된 경우로 변경 적용될 수 있다.

도 9를 참조하면, 상기 몸체부재(110)의 하부영역(110a)에는 상기 메인유로(130)와 이격되게 형성되는 보조유로(131)가 더 형성될 수 있다.

즉 흘러내리는 반응물(S)을 메인유로(130)에서 제거하지 못하는 경우 나머지 반응물(S)을 보조유로(131)를 통해 용이하게 제거해줄 수 있다.

이 경우 상기 보조유로(131)는 용융유리(G)의 유량 조절을 위한 트릴(100)의 상하 이동 시 용융유리(G)에 잠기지 않는 위치에 형성되어야 그 기능을 제대로 수행할 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 보조유로(131)가 홈부로 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 보조유로(131)가 돌출부로 돌출 형성된 경우로 변경 적용할 수 있음은 물론이다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 유리 제조 장치(10)는, 용융유리(G)의 공급량을 조절해주는 트윌(100)의 일면(110a)에 메인유로(130)를 형성해줌으로써, 상기 트윌(110)의 반응물 형성지점(P)에서 응결되어 흘러내리는 반응물(S)이 플로트 배스(11) 내부로 유입되는 것을 방지해줄 수 있으며, 이에 따라 최종 제품 유리의 품질을 향상시킬 수 있다.

아울러, 상기 메인유로(130)를 트윌(100)의 내화물 부위인 상부영역(110b)에 형성해줌에 따라 상기 트윌(100)을 장기간 사용하더라도 메인유로(130)가 변형되는 것을 막을 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명에서는 트윌(100)의 주 몸체를 구성하는 몸체부재(110) 하부에 보호부재(120)가 구비된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 보호부재(120)가 구비되지 않고 내화물의 몸체부재(110) 만으로 트윌(100)이 형성되고, 상기 몸체부재(110)의 일면(111)에 메인유로(130)가 형성된 경우로 변경 적용할 수 있다.

10 : 유리 제조 장치 11 : 플로트 배스
13 : 유리공급부 15 : 배출부
17 : 가스 챔버 19 : 히터
100 : 트윌 110 : 몸체부재
110a : 하부영역 110b : 상부영역
111 : 일면 120 : 보호부재
130 : 메인유로 131 : 보조유로
G : 용융유리 G' : 유리리본
M : 용융금속 P : 반응물 형성지점
S : 반응물

Claims

삭제
플로트 배스 내부에 공급되는 용융유리의 유량을 조절해주는 트윌을 포함하는 유리 제조 장치에 있어서,
상기 트윌은,
내화물로 형성되는 몸체부재;
상기 몸체부재의 하부를 감싸도록 형성되어 상기 용융유리와 접하게 되는 금속재질의 보호부재; 및
상기 보호부재가 형성되지 않은 상기 몸체부재에 형성되어 상기 플로트 배스 내의 용융유리와 휘발성분이 반응하여 응결 형성된 반응물이 상기 플로트 배스 내부로 유입되는 것을 차단해주는 메인유로;를 포함하며,
상기 메인유로는,
상기 플로트 배스의 내부 공간과 접하는 상기 몸체부재 일면의 상부 소정지점에 형성되되, 상기 몸체부재의 표면온도가 적어도 1200℃ 이상이 되는 지점에 형성되는 것인 유리 제조 장치.
삭제
삭제
제2항에 있어서,
상기 메인유로는,
홈부 또는 돌출부 형상으로 형성되는 것인 유리 제조 장치.
제5항에 있어서,
상기 메인유로는,
상기 몸체부재와 동일한 재질로 형성되거나,
상기 반응물과 반응하지 않는 백금 또는 백금을 포함하는 합금으로 형성되는 것인 유리 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 메인유로는,
상기 몸체부재의 일면을 따라 일 방향 또는 양 방향으로 하향 경사지게 형성되는 것인 유리 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 보호부재는,
백금 또는 백금을 포함하는 합금으로 형성되는 것인 유리 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 몸체부재의 하부에는,
상기 메인유로와 이격되게 형성되는 보조유로;를 더 포함하는 유리 제조 장치.