KR102687148B1 - Method for manufacturing glass plate - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법은 유리 원료를 혼합한 후 용융하여 용융 유리를 생성하는 용해 단계, 용융 유리에 포함된 기포를 제거하는 청징 단계 및 청징 단계를 거친 용융 유리를 성형하는 성형 단계를 포함하는 판유리 제조 방법에 있어서, 청징 단계는, 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리 표면을 냉각시키는 냉각 단계 및 용융 유리 표면을 가열하는 가열 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.The method of manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention includes a melting step of mixing glass raw materials and then melting them to produce molten glass, a clarification step of removing air bubbles contained in the molten glass, and a molding step of molding the molten glass that has gone through the clarification step. In the method of manufacturing flat glass including, the fining step may optionally include a cooling step of cooling the surface of the molten glass and a heating step of heating the surface of the molten glass based on the thermo-capillary coefficient value of the molten glass.
Description
본 발명은 판유리 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융 유리 조성에 의해 결정되는 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리의 표면 온도를 조절하는 청징 단계를 포함하는 판유리 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing flat glass, and more particularly, to a method of manufacturing flat glass including a fining step of controlling the surface temperature of the molten glass based on the thermo-capillary coefficient value determined by the molten glass composition.
일반적으로 완성된 유리 기판에 포함된 기포는 성능에 결함을 일으키는 대표적인 요인이 될 수 있다. 특히, 액정 디스플레이용 기판과 같이 광학용으로 사용되는 유리 기판의 경우 용도의 특성상 시인 가능한 크기의 기포가 포함되면 화면 표시의 결함을 일으키게 되므로, 유리 제조 시 용융 유리에 포함된 기포를 물리적·화학적으로 제거하는 청징 공정을 거치게 된다.In general, bubbles contained in a finished glass substrate can be a representative factor causing defects in performance. In particular, in the case of glass substrates used for optical purposes such as liquid crystal display substrates, due to the nature of their use, if bubbles of a visible size are included, defects in the screen display may occur. Therefore, during glass manufacturing, bubbles contained in molten glass are physically and chemically removed. It goes through a clarification process to remove it.
한편, 액정 디스플레이용 유리 기판은 알칼리 성분이 회로로 용출되는 것을 방지하기 위해 용융 유리에 포함된 알칼리 원소의 전체 함량이 2000ppm 이하인 소위 무알칼리 유리로 제조된다. 이러한 무알칼리 유리는 융점이 높고 고온에서의 점도도 높아 기포의 제거가 상대적으로 어려운 단점이 있어, 종래에는 기포 제거를 위해 고온 탈포 방식 또는 감압 탈포 방식에 의하여 기포를 제거하였다.Meanwhile, glass substrates for liquid crystal displays are made of so-called alkali-free glass in which the total content of alkali elements contained in molten glass is 2000 ppm or less to prevent alkaline components from eluted into the circuit. This alkali-free glass has a high melting point and high viscosity at high temperatures, so it has the disadvantage of being relatively difficult to remove air bubbles. Conventionally, air bubbles were removed using a high-temperature defoaming method or a reduced-pressure degassing method.
구체적으로, 고온 탈포 방식은 용융 유리를 전체적으로 가열하여 용융 유리의 점도를 낮추고 청징제를 첨가하여 기포의 크기를 확대시킴으로써 기포의 부상 속도를 증가시키는 방식을 말하며, 감압 탈포 방식은 용융 유리를 감압 탈포조를 통과시킴으로써 용융 유리에 포함된 기포의 크기를 성장시키고, 성장한 기포의 부력을 이용하여 용융 유리의 표면으로 부상시키는 방식을 말한다. Specifically, the high-temperature defoaming method refers to a method of heating the molten glass as a whole to lower the viscosity of the molten glass and increasing the floating speed of the bubbles by adding a fining agent to increase the size of the bubbles. The reduced pressure defoaming method refers to a method of reducing the viscosity of the molten glass. This refers to a method of increasing the size of bubbles contained in molten glass by passing them through the bubbles, and using the buoyancy of the grown bubbles to levitate them to the surface of the molten glass.
한편, 기포의 제거 효율은 기포가 용융 유리 표면으로 얼마나 빠르게 부상하여 탈포되는지에 의해 결정될 수 있다. 그러나 종래 방식에 따라 용융 유리를 급격 또는 과하게 가열하거나 감압시키는 경우 추가적인 기포의 생성을 유발할 수 있어 생성되는 기포 대비 탈포되는 기포의 비율을 향상시키는데 한계가 있었다.Meanwhile, the removal efficiency of air bubbles can be determined by how quickly the bubbles float to the surface of the molten glass and are degassed. However, when molten glass is suddenly or excessively heated or depressurized according to the conventional method, additional bubbles may be generated, so there is a limit to improving the ratio of defoamed bubbles to generated bubbles.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용융 유리의 조성에 의해 결정되는 열-모세관 계수 값에 기초하여 용융 유리의 표면 온도를 조절하는 청징 단계를 포함하는 판유리 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was conceived to solve the above-mentioned problems, and provides a method for manufacturing sheet glass including a refining step of controlling the surface temperature of the molten glass based on the thermo-capillary coefficient value determined by the composition of the molten glass. The purpose.
본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법은 유리 원료를 혼합한 후 용융하여 용융 유리를 생성하는 용해 단계, 용융 유리에 포함된 기포를 제거하는 청징 단계 및 청징 단계를 거친 용융 유리를 성형하는 성형 단계를 포함하는 판유리 제조 방법에 있어서, 청징 단계는, 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리 표면을 냉각시키는 냉각 단계 및 용융 유리 표면을 가열하는 가열 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.The method of manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention includes a melting step of mixing glass raw materials and then melting them to produce molten glass, a clarification step of removing air bubbles contained in the molten glass, and a molding step of molding the molten glass that has gone through the clarification step. In the method of manufacturing flat glass including, the fining step may optionally include a cooling step of cooling the surface of the molten glass and a heating step of heating the surface of the molten glass based on the thermo-capillary coefficient value of the molten glass.
본 실시예에 있어서, 청징 단계는, 열-모세관 계수 값의 절대값이 10-5 N/(m·℃) 이상인 용융 유리에 대하여 이루어질 수 있다. In this embodiment, the clarification step may be performed on molten glass whose absolute value of the thermo-capillary coefficient value is 10 -5 N/(m·°C) or more.
본 실시예에 있어서, 용융 유리는, 용융 유리에 포함된 알칼리 원소의 전체함량이 2000ppm 이하일 수 있다.In this embodiment, the total content of alkaline elements contained in the molten glass may be 2000 ppm or less.
본 실시예에 있어서, 청징 단계는, 용융 유리의 열-모세관 계수 값이 양의 값을 갖는 경우, 냉각 단계 및 가열 단계 중 냉각 단계를 포함할 수 있다.In this embodiment, the fining step may include a cooling step among the cooling step and the heating step when the thermo-capillary coefficient value of the molten glass has a positive value.
본 실시예에 있어서, 냉각 단계는, 용융 유리의 표면에 냉각 가스를 분사하는 것일 수 있다. In this embodiment, the cooling step may be spraying a cooling gas onto the surface of the molten glass.
본 실시예에 있어서, 청징 단계는, 용융 유리의 열-모세관 계수 값이 음의 값을 갖는 경우, 냉각 단계 및 가열 단계 중 가열 단계를 포함할 수 있다. In this embodiment, the fining step may include a heating step among the cooling step and the heating step when the thermo-capillary coefficient value of the molten glass has a negative value.
본 실시예에 있어서, 청징 단계는, 용융 유리 표면의 상방에 배치된 버너를 이용하여 용융 유리의 표면을 가열시키는 것일 수 있다. In this embodiment, the clarification step may be heating the surface of the molten glass using a burner disposed above the surface of the molten glass.
본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법은 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리 표면을 냉각시킬지 또는 가열시킬지를 결정하여 냉각/가열을 수행하기 때문에 용융 유리의 표면으로부터 소정 깊이에 걸쳐 표면 장력을 낮춤으로써, 추가적인 기포의 생성을 억제하면서 용융 유리에 포함된 기포를 빠른 속도로 부상시키므로 용융 유리의 포함된 기포를 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 최종 판유리 제품의 품질을 용이하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The method of manufacturing sheet glass according to an embodiment of the present invention performs cooling/heating by determining whether to cool or heat the surface of the molten glass based on the heat-capillary coefficient value of the molten glass, so that the surface of the molten glass is spread over a predetermined depth from the surface of the molten glass. By lowering the surface tension, the creation of additional bubbles is suppressed and the bubbles contained in the molten glass are levitated at a high speed, thereby effectively removing the bubbles contained in the molten glass. Accordingly, there is an effect of easily improving the quality of the final plate glass product.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리 제조 방법에 있어서 청징 단계가 수행되는 청징 설비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 청징 설비 내 분사 노즐을 통해 용융 유리의 표면에 냉각 가스를 분사하는 일 실시 형태를 도시한 도면이다.
도 3의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 청징 설비 내 버너를 통해 용융 유리의 표면에 연소 가스를 분사하는 일 실시 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 특정 조성의 무알칼리 용융 유리의 온도별 표면 장력을 실험을 통해 도출하여 추세화한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 청징 단계를 통해 기포의 부상 속도가 빨라지게 되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 특성을 보이는 특정 조성의 무알칼리 용융 유리에 대해 종래의 고온 탈포 방식의 청징 공정을 거친 판유리 제품 및 본 발명의 일 실시예에 따른 청징 단계를 거친 판유리 제품 각각에서 채취한 샘플에 포함된 기포의 밀도를 도시한 도면이다.1 is a flowchart of a method for manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically showing a clarification equipment in which a clarification step is performed in the method of manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (a) is a diagram showing an embodiment of spraying cooling gas on the surface of molten glass through a spray nozzle in a clarification facility according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (b) is a diagram showing an embodiment of spraying combustion gas on the surface of molten glass through a burner in a clarification facility according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the trend of the surface tension of alkali-free molten glass of a specific composition by temperature derived through experiment.
Figure 5 is a diagram schematically showing the process in which the rising speed of bubbles increases through the clarification step according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a sample collected from a plate glass product that has undergone a clarification process using a conventional high-temperature defoaming method for an alkali-free molten glass of a specific composition showing the characteristics of Figure 4 and a plate glass product that has gone through a clarification step according to an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the density of bubbles contained in .
본 발명은 용융 유리의 열-모세관 계수 값에 기초하여 용융 유리의 표면 온도를 조절하는 청징 단계를 포함하는 판유리 제조 방법에 관한 것으로, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing plate glass including a fining step of controlling the surface temperature of the molten glass based on the thermo-capillary coefficient value of the molten glass. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Let me explain in detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법은 용해 단계(S100), 청징 단계(S200) 및 성형 단계(S300)를 포함할 수 있다. 1 is a flowchart of a method for manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the method for manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention may include a dissolving step (S100), a clarification step (S200), and a forming step (S300).
용해 단계(S100)는 유리 원료를 혼합한 후 용융 유리(10)를 생성하는 단계이다. 유리 원료는 유리의 용도에 따른 물성을 갖도록 구성 성분 비율을 결정할 수 있으며, 특정 성분을 추가할 수 있다. 예를 들어, 유리를 구성하는 기본 성분은 SiO2, CaO, Al2O3, B2O3, MgO 등이 있으며, 유리의 물성을 조절하기 위한 추가 성분을 포함할 수 있다. 유리 원료는 혼합장치에 공급되어 혼합되며, 이후 용해로로 공급된다. The dissolution step (S100) is a step of producing molten glass 10 after mixing glass raw materials. The ratio of glass raw materials can be determined to have physical properties according to the purpose of the glass, and specific ingredients can be added. For example, the basic components that make up glass include SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , B 2 O 3 , MgO, etc., and may include additional components to adjust the physical properties of glass. Glass raw materials are supplied to a mixing device, mixed, and then supplied to the melting furnace.
청징 단계(S200)는 용융 유리(10)에 포함된 기포(12)를 제거하는 단계로, 용해로 또는 별도의 청징 설비 내 수용된 용융 유리(10)에 대하여 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조방법의 청징 단계(S200)는 별도의 청징 설비 내 수용된 용융 유리(10)에 대하여 이루어지는 것을 일 예로 들어 후술하기로 한다.The clarification step (S200) is a step of removing air bubbles 12 contained in the molten glass 10, and may be performed on the molten glass 10 contained in a melting furnace or a separate clarification facility. The clarification step (S200) of the method for manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention is performed on molten glass 10 contained in a separate clarification facility, which will be described later as an example.
성형 단계(S300)는 청징 단계(S200)를 거친 용융 유리(10)를 최종 유리 제품(예: 유리 기판)으로 성형하는 단계이다. 용융 유리(10)는 플로트 배스, 드로스 박스 및 서냉로를 순차적으로 거치면서 제품 유리로 성형될 수 있다.The forming step (S300) is a step of molding the molten glass 10 that has undergone the clarification step (S200) into a final glass product (eg, a glass substrate). The molten glass 10 can be molded into product glass by sequentially passing through a float bath, dross box, and slow cooling furnace.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법에 있어서, 청징 단계(S200)에 대하여 설명한다. Below, in the method for manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention, the clarification step (S200) will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리 제조 방법에 있어서 청징 단계가 수행되는 청징 설비를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2를 참조하면, 청징 설비(100)는 내부에 용융 유리(10)가 수용되고, 용융 유리(10)의 표면의 온도를 조절하기 위해 용융 유리(10) 표면으로부터 상방으로 이격 배치된 분사 노즐(110) 및/또는 버너(120)를 포함할 수 있다.Figure 2 is a diagram schematically showing a clarification equipment in which a clarification step is performed in a method for manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, the clarification equipment 100 has molten glass 10 inside. It may include a spray nozzle 110 and/or a burner 120 that are accommodated and spaced upward from the surface of the molten glass 10 to control the temperature of the surface of the molten glass 10.
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 청징 설비 내 분사 노즐을 통해 용융 유리의 표면에 냉각 가스를 분사하는 일 실시 형태를 도시한 도면이다.Figure 3 (a) is a diagram showing an embodiment of spraying cooling gas on the surface of molten glass through a spray nozzle in a clarification facility according to an embodiment of the present invention.
분사 노즐(110)은 용융 유리(10)의 표면을 냉각할 수 있도록 냉각 가스를 분사할 수 있으며, 이러한 냉각 가스는 용융 유리(10)의 상방에서 용융 유리(10)의 표면을 향하는 수직 방향으로 분사되거나 용융 유리(10)의 표면과 평행하게 수평 방향으로 분사될 수 있다. 도 3의 (a)는 분사 노즐(110)의 일 실시 형태로서, 냉각 가스(111)를 용융 유리(10)의 표면을 향하는 수직 방향으로 분사하는 것으로 도시하였다.The spray nozzle 110 can spray cooling gas to cool the surface of the molten glass 10, and this cooling gas is directed from above the molten glass 10 in a vertical direction toward the surface of the molten glass 10. It may be sprayed or sprayed in a horizontal direction parallel to the surface of the molten glass 10. Figure 3(a) shows an embodiment of the spray nozzle 110, which sprays the cooling gas 111 in a vertical direction toward the surface of the molten glass 10.
도 3의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 청징 설비 내 버너를 통해 용융 유리의 표면에 연소 가스를 분사하는 일 실시 형태를 도시한 도면이다.Figure 3 (b) is a diagram showing an embodiment of spraying combustion gas on the surface of molten glass through a burner in a clarification facility according to an embodiment of the present invention.
버너(120)는 용융 유리(10)의 표면을 가열할 수 있도록 연소 가스를 분사할 수 있으며, 이러한 연소 가스는 용융 유리(10)의 상방에서 용융 유리(10)의 표면을 향하는 수직 방향으로 분사되거나 용융 유리(10)의 표면과 평행하게 수평 방향으로 분사될 수 있다. 도 3의 (b)는 버너(120)의 일 실시 형태로서, 연소 가스(121)를 용융 유리(10)의 표면과 평행하게 수평 방향으로 분사하는 것으로 도시하였다.The burner 120 can spray combustion gas to heat the surface of the molten glass 10, and this combustion gas is sprayed in a vertical direction from above the molten glass 10 toward the surface of the molten glass 10. Alternatively, it may be sprayed in a horizontal direction parallel to the surface of the molten glass 10. Figure 3(b) shows an embodiment of the burner 120, which is shown to inject combustion gas 121 in a horizontal direction parallel to the surface of the molten glass 10.
본 발명에 있어서 청징 단계(S200)는 도 2에 도시된 청징 설비(100) 내 수용된 용융 유리(10)에 대하여 이루어질 수 있으며, 용융 유리(10)의 열-모세관 계수(thermo-capillary coefficient) 값을 기초로 용융 유리(10) 표면을 냉각시키는 냉각 단계 및 용융 유리(10) 표면을 가열하는 가열 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. In the present invention, the clarification step (S200) can be performed on the molten glass 10 contained in the clarification facility 100 shown in FIG. 2, and the thermo-capillary coefficient value of the molten glass 10 Based on this, a cooling step of cooling the surface of the molten glass 10 and a heating step of heating the surface of the molten glass 10 may be optionally included.
여기서, 용융 유리의 "열-모세관 계수"는 용융 유리의 단위 온도 변화 대비 표면 장력의 변화 비율을 의미한다.Here, the “thermal-capillary coefficient” of molten glass means the ratio of change in surface tension to a unit temperature change of molten glass.
도 4는 특정 조성의 무알칼리 용융 유리의 온도별 표면 장력을 실험을 통해 도출하여 추세화한 그래프이다. 도 4의 대상이 되는 특정 조성의 무알칼리 용융 유리는 SiO2 61.5 %, B2O3 8%, Al2O3 16.2%, MgO 2.7%, CaO 8.2%, BaO 3.5% 를 함유하고, 알칼리 금속 산화물은 실질적으로 함유하지 않은 것이며, 이에 따른 용융 유리의 열-모세관 계수 값은 약 2.4 * 10-4 N/(m·℃)로서 양의 값을 띄고 있다.Figure 4 is a graph showing the trend of the surface tension of alkali-free molten glass of a specific composition by temperature derived through experiment. The alkali-free molten glass of the specific composition shown in Figure 4 contains 61.5% SiO 2 , 8% B 2 O 3 , 16.2% Al 2 O 3 , 2.7% MgO, 8.2% CaO, 3.5% BaO, and contains alkali metal It does not contain substantially oxides, and the thermo-capillary coefficient of the molten glass is positive at about 2.4 * 10 -4 N/(m·°C).
한편, 용융 유리의 열-모세관 계수 값은 용융 유리의 조성에 따라 달라질 수 있으며, 그 부호도 양(+) 및 음(-)으로 구별될 수 있다. Meanwhile, the thermo-capillary coefficient value of molten glass may vary depending on the composition of the molten glass, and its sign may be divided into positive (+) and negative (-).
본 발명의 일 실시예에 따른 청징 단계(S200)는 용융 유리(10)의 열-모세관 계수 값을 기초로 냉각할지 또는 가열할지를 결정하여 용융 유리(10)의 표면 온도를 조절함으로써, 용융 유리(10) 표면 부근에 존재하는 기포(12)의 부상 속도를 상승시켜 기포(12)를 제거할 수 있다. The refining step (S200) according to an embodiment of the present invention determines whether to cool or heat the molten glass 10 based on the heat-capillary coefficient value of the molten glass 10 to control the surface temperature of the molten glass 10, thereby controlling the molten glass ( 10) The air bubbles 12 can be removed by increasing the floating speed of the air bubbles 12 present near the surface.
구체적으로, 청징 단계(S200)는 청징 설비(100) 내 수용되어 있는 용융 유리(10)의 열-모세관 계수 값의 부호에 따라 용융 유리(10) 표면의 표면 장력을 낮추는 방향으로 용융 유리(10) 표면을 선택적으로 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 가열 또는 냉각 전보다 용융 유리(10)의 표면으로부터 소정 깊이에 걸쳐 기포(12)는 더욱더 빠른 속도로 부상할 수 있게 된다.Specifically, the clarification step (S200) is performed in the direction of lowering the surface tension of the surface of the molten glass 10 according to the sign of the heat-capillary coefficient value of the molten glass 10 contained in the clarification equipment 100. ) The surface can be selectively heated or cooled. Accordingly, the bubbles 12 can rise at a faster rate over a predetermined depth from the surface of the molten glass 10 than before heating or cooling.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 청징 단계를 통해 기포의 부상 속도가 빨라지게 되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 5 is a diagram schematically showing the process in which the rising speed of bubbles increases through the clarification step according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 5의 (a)는 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리의 표면을 냉각 또는 가열하는 과정이 없는 경우 기포가 부상하는 형태를 모식화하여 도시한 도면이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리의 표면을 냉각 또는 가열하는 경우 기포가 부상하는 형태를 모식화하여 도시한 도면이다. Specifically, Figure 5 (a) is a diagram illustrating the form in which bubbles float when there is no process of cooling or heating the surface of the molten glass based on the thermo-capillary coefficient value of the molten glass, and Figure 5 (b) is a diagram schematically illustrating the form in which bubbles float when the surface of molten glass is cooled or heated based on the thermo-capillary coefficient value of the molten glass according to an embodiment of the present invention.
기포(12)는 기본적인 부력 외에 기포(12)의 상부에 작용하는 표면 장력(ST_U)과 기포(12)의 하부에 작용하는 표면 장력(ST_D)의 차이에 의해서도 부상하게 된다.In addition to basic buoyancy, the bubble 12 floats due to the difference between the surface tension (ST_U) acting on the upper part of the bubble 12 and the surface tension (ST_D) acting on the lower part of the bubble 12.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따라 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리(10)의 표면의 표면 장력을 낮추는 방향으로 용융 유리(10)의 표면을 냉각 또는 가열한다면, 기포(12)의 상부에 작용하는 표면 장력(ST_U)은 낮아지게 되고 기포(12)의 하부에 작용하는 표면 장력(ST_D)과의 차이는 더 커질 수 있다. 이 경우, 기포(12)의 상부에 작용하는 표면 장력(ST_U)과 기포(12)의 하부에 작용하는 표면 장력(ST_D)은 표면 장력 간 균형을 유지하기 위해 기포(12)의 상하부 사이의 대류는 더 활발하게 일어나며, 이러한 대류에 의해 기포(12)는 용융 유리(10) 표면을 향하여 빠르게 부상함으로써 제거(파포)될 수 있다.However, if the surface of the molten glass 10 is cooled or heated in a direction to lower the surface tension of the surface of the molten glass 10 based on the heat-capillary coefficient value of the molten glass according to an embodiment of the present invention, bubbles ( The surface tension (ST_U) acting on the upper part of the bubble 12) becomes lower, and the difference with the surface tension (ST_D) acting on the lower part of the bubble 12 may become larger. In this case, the surface tension (ST_U) acting on the upper part of the bubble 12 and the surface tension (ST_D) acting on the lower part of the bubble 12 are convection between the upper and lower parts of the bubble 12 to maintain a balance between the surface tensions. occurs more actively, and due to this convection, the bubbles 12 can be removed (exploded) by quickly rising toward the surface of the molten glass 10.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리 제조 방법에 있어, 청징 단계(S200)가 용융 유리(10)의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리(10) 표면을 냉각시키는 냉각 단계 및 용융 유리(10) 표면을 가열하는 가열 단계를 선택적으로 포함하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, in the method of manufacturing plate glass according to an embodiment of the present invention, the refining step (S200) includes a cooling step of cooling the surface of the molten glass 10 based on the thermo-capillary coefficient value of the molten glass 10 and the molten glass. (10) A method that optionally includes a heating step of heating the surface will be described.
본 발명의 일 실시예에 있어, 청징 단계(S200)는 용융 유리(10)의 열-모세관 계수 값이 양(+)의 값을 갖는 경우, 냉각 단계 및 가열 단계 중 냉각 단계를 포함할 수 있다. 용융 유리(10)의 열-모세관 계수 값이 양(+)의 값을 갖는 경우에는 온도가 낮아질수록 표면 장력 값이 낮아지기 때문이다.In one embodiment of the present invention, the refining step (S200) may include a cooling step among the cooling step and the heating step when the thermo-capillary coefficient value of the molten glass 10 has a positive (+) value. . This is because, when the thermo-capillary coefficient value of the molten glass 10 has a positive (+) value, the surface tension value decreases as the temperature decreases.
이러한 냉각 단계는 용융 유리(10)의 표면에 냉각 가스를 분사하는 방식이 이용될 수 있으며, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 청징 설비(100) 내의 분사 노즐(110)을 통해 냉각 가스(111)를 분사할 수 있다. 냉각 가스로는, 산소, 질소 또는 공기 등이 이용될 수 있다.This cooling step may be performed by spraying cooling gas on the surface of the molten glass 10, and as shown in (a) of FIG. 3, cooling is performed through the spray nozzle 110 in the clarification equipment 100. Gas 111 can be injected. As the cooling gas, oxygen, nitrogen, or air can be used.
본 발명의 일 실시예에 있어, 청징 단계(S200)는 용융 유리(10)의 열-모세관 계수 값이 음(-)의 값을 갖는 경우, 냉각 단계 및 가열 단계 중 가열 단계를 포함할 수 있다. 용융 유리(10)의 열-모세관 계수 값이 음(-)의 값을 갖는 경우에는 온도가 높아질수록 표면 장력 값이 낮아지기 때문이다.In one embodiment of the present invention, the refining step (S200) may include a heating step among the cooling step and the heating step when the thermo-capillary coefficient value of the molten glass 10 has a negative value. . This is because, when the thermo-capillary coefficient value of the molten glass 10 has a negative value, the surface tension value decreases as the temperature increases.
이러한 가열 단계는 용융 유리(10)의 표면에 연소 가스를 분사하는 방식이 이용될 수 있으며, 청징 설비(100) 내의 용융 유리(10) 표면의 상방에 배치된 버너(120)를 통해 연소 가스(121)를 분사하여 용융 유리(10) 표면을 가열시킬 수 있다.This heating step may use a method of spraying combustion gas on the surface of the molten glass 10, and the combustion gas ( 121) can be sprayed to heat the surface of the molten glass 10.
본 발명의 일 실시예에 있어, 청징 단계는 열-모세관 계수 값의 절대값이 10-5 (N/m·℃) 이상인 용융 유리에 대하여 이루어지는 것이 바람직하며, 열-모세관 계수 값의 절대값이 5.0 * 10-5 N/(m·℃) 이상인 용융 유리에 대하여 이루어지는 것이 더 바람직하다. 열-모세관 계수 값의 절대값이 10-5 (N/m·℃) 이상 더욱 바람직하게는 5.0 * 10-5 N/(m·℃) 이상인 용융 유리의 경우, 표면 장력을 낮추는 방향으로의 냉각 또는 가열에 의해 부력에 의한 상승 대비 표면 장력 차이에 의한 기포의 상승 효과를 더욱더 향상시킬 수 있기 때문이다.In one embodiment of the present invention, the clarification step is preferably performed on molten glass whose absolute value of the thermo-capillary coefficient value is 10 -5 (N/m·°C) or more, and where the absolute value of the thermo-capillary coefficient value is 10 -5 (N/m·°C) or more. It is more preferable to do this for molten glass with a temperature of 5.0 * 10 -5 N/(m·°C) or higher. In the case of molten glass whose absolute value of the heat-capillary coefficient value is 10 -5 (N/m·℃) or more, and more preferably 5.0 * 10 -5 N/(m·℃) or more, cooling in the direction of lowering the surface tension Alternatively, this is because heating can further improve the effect of rising bubbles due to the difference in surface tension compared to the rising effect due to buoyancy.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 청징 단계를 거친 판유리 제품의 실시예 및 종래의 고온 탈포 방식의 청징 공정을 거친 판유리 제품의 비교예를 설명하기로 한다.Hereinafter, an example of a plate glass product that has gone through a clarification step according to an embodiment of the present invention and a comparative example of a plate glass product that has gone through a clarification process using a conventional high-temperature defoaming method will be described.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
도 6은 도 4의 특성을 보이는 특정 조성의 무알칼리 용융 유리에 대해 종래의 고온 탈포 방식의 청징 공정을 거친 판유리 제품 및 본 발명의 일 실시예에 따른 청징 단계를 거친 판유리 제품 각각에서 채취한 샘플에 포함된 기포의 밀도를 도시한 도면이다.Figure 6 is a sample collected from a plate glass product that has undergone a clarification process using a conventional high-temperature defoaming method for an alkali-free molten glass of a specific composition showing the characteristics of Figure 4 and a plate glass product that has gone through a clarification step according to an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the density of bubbles contained in .
종래의 고온 탈포 방식의 청징 공정은 용융 유리의 온도를 1750 ℃로 10분간 유지시켜 수행되었으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 청징 단계는 용융 유리의 온도를 1750 ℃로 5분간 유지시키다가, 용융 유리의 열-모세관 계수 값이 (+)이므로 이에 기초하여 5분간 냉각 가스를 분당 11 L(11LPM) 만큼 분사하는 방식으로 수행되었다. The conventional high-temperature degassing method clarification process was performed by maintaining the temperature of the molten glass at 1750°C for 10 minutes, and the clarification step according to an embodiment of the present invention was performed by maintaining the temperature of the molten glass at 1750°C for 5 minutes and then melting the glass. Since the thermo-capillary coefficient value of glass is (+), based on this, cooling gas was sprayed at 11 L (11 LPM) per minute for 5 minutes.
기포의 밀도(단위: ea/mm2)는 각 판유리 제품에서 표면으로부터 0 내지 1.5 mm 깊이의 박편, 표면으로부터 1.5 mm 내지 2 mm 깊이의 박편, 표면으로부터 3 내지 4.5 mm의 박편, 표면으로부터 4.5 내지 6 mm 깊이의 박편으로 샘플을 채취하여 광학 현미경으로 기포의 수를 확인하여 산출하였다.The density of air bubbles (unit: ea/mm 2 ) for each flat glass product is 0 to 1.5 mm deep from the surface, 1.5 to 2 mm deep from the surface, 3 to 4.5 mm from the surface, 4.5 to 4.5 mm deep from the surface. Samples were collected in thin sections at a depth of 6 mm, and the number of bubbles was confirmed and calculated using an optical microscope.
각 박편은 비교예 제품 대품 대비 실시예 제품에서 기포 밀도가 모두 낮게 나타나는 것을 확인하였으며, 특히 표면으로부터 0 내지 1.5 mm 깊이의 박편에서 기포가 확연히 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.It was confirmed that the bubble density of each flake was lower in the example product compared to the comparative example product, and in particular, it was confirmed that the bubbles were clearly reduced in the flakes with a depth of 0 to 1.5 mm from the surface.
본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조 방법은 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 용융 유리 표면을 냉각시킬지 또는 가열시킬지를 결정하여 냉각/가열을 수행하기 때문에 용융 유리의 표면으로부터 소정 깊이에 걸쳐 표면 장력을 낮춤으로써, 추가적인 기포의 생성을 억제하면서 용융 유리에 포함된 기포를 빠른 속도로 부상시키므로 용융 유리의 포함된 기포를 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 최종 판유리 제품의 품질을 용이하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The method of manufacturing sheet glass according to an embodiment of the present invention performs cooling/heating by determining whether to cool or heat the surface of the molten glass based on the heat-capillary coefficient value of the molten glass, so that the surface of the molten glass is spread over a predetermined depth from the surface of the molten glass. By lowering the surface tension, the creation of additional bubbles is suppressed and the bubbles contained in the molten glass are levitated at a high speed, thereby effectively removing the bubbles contained in the molten glass. Accordingly, there is an effect of easily improving the quality of the final plate glass product.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것 또한 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in relation to the above-mentioned preferred embodiments, various modifications and variations can be made without departing from the gist and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended patent claims will include such modifications or variations as long as they fall within the gist of the present invention.
10: 용융 유리
12: 기포
100: 청징 설비
110: 분사 노즐
111: 냉각 가스
120: 버너
121: 연소 가스10: molten glass
12: air bubbles
100: Clarification equipment
110: spray nozzle
111: cooling gas
120: burner
121: Combustion gas
Claims (7)
상기 청징 단계는,
상기 용융 유리의 열-모세관 계수 값을 기초로 상기 용융 유리 표면을 냉각시키는 냉각 단계 및 상기 용융 유리 표면을 가열하는 가열 단계를 선택적으로 포함하고,
상기 냉각 단계는, 상기 용융 유리 표면의 상방에 배치된 분사 노즐을 이용하여 냉각 가스를 상기 용융 유리의 표면을 향하여 수직 방향으로 분사하여 냉각하고,
상기 가열 단계는, 상기 용융 유리 표면의 상방에 배치된 버너를 이용하여 연소 가스를 상기 용융 유리의 표면과 평행하게 수평 방향으로 분사하여 가열시키는 것인, 판유리 제조 방법.A method of manufacturing plate glass comprising a melting step of mixing glass raw materials and melting them to produce molten glass, a clarification step of removing air bubbles contained in the molten glass, and a molding step of molding the molten glass that has passed the clarification step,
The clarification step is,
optionally comprising a cooling step of cooling the molten glass surface and a heating step of heating the molten glass surface based on the thermo-capillary coefficient value of the molten glass,
In the cooling step, cooling is performed by spraying cooling gas in a vertical direction toward the surface of the molten glass using a spray nozzle disposed above the surface of the molten glass,
The heating step is to heat the molten glass by spraying combustion gas in a horizontal direction parallel to the surface of the molten glass using a burner disposed above the surface of the molten glass.
상기 청징 단계는, 상기 열-모세관 계수 값의 절대값이 10-5 N/(m·℃) 이상인 용융 유리에 대하여 이루어지는, 판유리 제조 방법. According to paragraph 1,
The refining step is performed on molten glass whose absolute value of the thermo-capillary coefficient value is 10 -5 N/(m·°C) or more.
상기 용융 유리는, 상기 용융 유리에 포함된 알칼리 원소의 전체 함량이 2000ppm 이하인, 판유리 제조 방법. According to paragraph 2,
The molten glass is a method of manufacturing plate glass, wherein the total content of alkali elements contained in the molten glass is 2000 ppm or less.
상기 청징 단계는,
상기 용융 유리의 열-모세관 계수 값이 양의 값을 갖는 경우, 상기 냉각 단계 및 상기 가열 단계 중 상기 냉각 단계를 포함하는, 판유리 제조 방법. According to paragraph 1,
The clarification step is,
When the thermo-capillary coefficient value of the molten glass has a positive value, the method of manufacturing a plate glass includes the cooling step among the cooling step and the heating step.
상기 청징 단계는,
상기 용융 유리의 열-모세관 계수 값이 음의 값을 갖는 경우, 상기 냉각 단계 및 상기 가열 단계 중 상기 가열 단계를 포함하는, 판유리 제조 방법. According to paragraph 1,
The clarification step is,
When the thermo-capillary coefficient value of the molten glass has a negative value, a method of manufacturing flat glass, comprising the heating step among the cooling step and the heating step.
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