KR102696608B1 - 유리 물품의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
로(1) 내에 저류된 용융 유리(2) 상에 유리 원료(4)를 연속 공급하면서, 원료(4)를 용해시켜 새로운 용융 유리(2)를 연속 생성함과 아울러, 백금 또는 백금 합금으로 구성되는 내주면(5a)을 갖는 파이프(5)를 통해서 용융 유리(2)를 노(1) 밖으로 유출시키는 연속 생성 공정과, 연속 생성 공정을 실행 가능한 상태까지 노(1)를 셋업하는 셋업 공정을 구비한 유리 물품의 제조 방법에 대해서, 셋업 공정이 연소 버너(7, 8)에 의해 노(1) 내의 온도를 상온으로부터 상승시키는 승온 스텝을 포함하고, 승온 스텝에서는 노(1) 내의 분위기와 파이프(5)의 내주면(5a)의 접촉을 저감시킨 상태에서, 연소 버너(7, 8)에 의한 가열을 행하도록 했다.
Description
본 발명은 유리 용해로를 사용하여 유리 물품의 바탕이 되는 용융 유리를 연속 생성하는 공정과, 당해 공정을 실행 가능한 상태까지 노를 셋업하는 공정을 구비한 유리 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 유리판, 유리관, 유리 섬유 등으로 대표되는 유리 물품은 유리 원료를 용해시켜 생성한 용융 유리를 소정의 형상으로 성형함으로써 제조된다. 여기에서, 특허문헌 1에는 유리 용해로를 사용하여 용융 유리를 연속 생성하는 방법의 일례가 개시되어 있다.
동 문헌에 개시된 방법에서는 유리 용해로 내에 저류된 용융 유리 상에 유리 원료를 연속 공급하면서, 유리 원료를 용해시켜 새로운 용융 유리를 연속 생성함과 아울러, 유출 통로(동 문헌에서는 스로트)를 통해서 용융 유리를 노 밖으로 유출시키고 있다. 또한, 유출 통로의 내주면은 백금 또는 백금 합금으로 구성되는 것이 일반적이다.
(특허문헌 1) 일본 특허 공개 2003-183031호 공보
그런데, 유리 용해로를 가동시키는 것에 있어서는 용융 유리의 연속 생성이 가능한 상태까지 노를 셋업하는 것이 필요하다. 노의 셋업에 있어서는 노 내의 온도를 상온으로부터 상승시키기 위해서, 천연가스 등의 기체 연료와 공기를 혼합시켜 연소시키는 공기 연소 버너나, 기체 연료와 산소를 혼합시켜 연소시키는 산소 연소 버너를 이용하는 경우가 많다. 이들 버너에 의한 가열을 행함으로써 노 내의 온도가 유리 원료를 용해시킬 수 있는 온도까지 상승하면, 노 내에 유리 원료의 공급을 개시한다. 이것에 따라 유리 원료가 용해하여 용융 유리가 노 내에 저류되어 간다.
그러나, 상기의 형태에 의한 유리 용해로의 셋업에 있어서는 하기와 같은 문제가 발생하고 있었다.
즉, 유리 용해로 내의 온도를 상승시키기 위해서, 공기 연소 버너나 산소 연소 버너를 이용하는 경우에는 노 내에 대한 공기나 산소의 보냄이 지속되는 상태가 되고, 이것에 따라 산소를 포함한 노 내의 분위기가 유출 통로로 불가피하게 유출되어 버린다. 그 결과, 유출 통로의 내주면을 구성하는 백금이나 백금 합금이 산화하거나, 휘발하거나 하는 문제가 발생하고 있었다.
상기의 사정을 감안하여 이루어진 본 발명은 유리 물품을 제조할 때에, 연소 버너에 의한 가열을 이용해서 유리 용해로 내의 온도를 상승시켜 노를 셋업함에 있어서, 용융 유리의 유출 통로의 내주면을 구성하는 백금이나 백금 합금의 산화나 휘발을 가급적으로 억제하는 것을 기술적인 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 유리 용해로 내에 저류된 용융 유리 상에 유리 원료를 연속 공급하면서, 유리 원료를 용해시켜 새로운 용융 유리를 연속 생성함과 아울러, 백금 또는 백금 합금으로 구성되는 내주면을 갖는 유출 통로를 통해서 용융 유리를 유리 용해로 밖으로 유출시키는 연속 생성 공정과, 연속 생성 공정을 실행 가능한 상태까지 유리 용해로를 셋업하는 셋업 공정을 구비한 유리 물품의 제조 방법으로서, 셋업 공정이 연소 버너에 의해 유리 용해로 내의 온도를 상온으로부터 상승시키는 승온 스텝과, 유리 용해로 내에 유리 원료의 공급을 개시하는 원료 공급 개시 스텝을 포함하고, 승온 스텝에서는 유리 용해로 내의 분위기와 유출 통로의 내주면의 접촉을 저감한 상태에서, 연소 버너에 의한 가열을 행하는 것에 특징지을 수 있다.
본 방법에 의하면, 승온 스텝에 있어서, 유리 용해로 내의 분위기와 유출 통로의 내주면의 접촉이 저감된 상태 하, 연소 버너에 의한 가열이 행해져 노 내의 온도가 상온으로부터 상승해간다. 이에 따라, 연소 버너의 이용에 따라 노 내로 보내진 산소를 포함한 노 내의 분위기가 유출 통로에 유입되거나, 유입되려고 하거나 한 경우에도, 유출 통로의 내주면을 구성하는 백금이나 백금 합금의 산화나 휘발을 가급적으로 억제할 수 있다.
상기의 방법에 있어서, 유리 용해로 내의 분위기와 유출 통로의 내주면의 접촉을 차폐재로 막는 것이 바람직하다.
유리 용해로 내의 분위기와 유출 통로의 내주면의 접촉을 차폐재로 막음으로써, 유리 용해로 내의 분위기와 유출 통로의 내주면의 접촉을 안정하게 저감시킬 수 있다.
상기의 방법에 있어서, 차폐재로서, 유리재를 사용하는 것이 바람직하다.
로 내의 분위기와 유출 통로의 내주면의 접촉을 유리재로 막음으로써 하기와 같은 효과도 얻는 것이 가능하다. 즉, 차폐재로서 유리 이외의 부재(예를 들면, 금속 부재나 내화물 등)를 채용하는 것도 가능하지만, 이 경우 차폐재를 제거하는 작업이 발생한다. 또한, 차폐재가 용융 유리에 혼입해서 불량을 발생시킬 우려가 있다. 유리재를 사용하면, 노 내의 온도의 상승에 따라서 유리재도 머지않아 용융되어 용융 유리가 되고, 유리 원료가 용융되어 이루어지는 용융 유리와 함께 하류측 공정으로 보내져 간다. 그 때문에, 차폐재로서 유리재를 채용하면, 차폐재를 제거하는 작업이 불필요하게 됨과 아울러, 차폐재가 용융 유리에 혼입되어 불량을 발생시킬 우려를 배제할 수 있다.
상기의 방법에 있어서, 유리재로서, 유출 통로에 있어서의 상류측 단부의 개구를 덮는 유리판을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 유출 통로에 있어서의 상류측 단부의 개구를 덮는 유리판에 의해, 산소를 포함한 노 내의 분위기가 유출 통로로 유입되는 것을 적확하게 회피할 수 있다. 이에 따라, 유출 통로의 내주면을 구성하는 백금이나 백금 합금의 산화나 휘발을 가급적으로 억제하여, 더욱 유리하게 된다.
상기의 방법에 있어서, 유리재의 조성이 용융 유리와 동일 조성인 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 유리재에 의해 용융 유리의 조성이 변동하는 것을 방지할 수 있으므로, 용융 유리를 이용하는데 유리하게 된다.
상기의 방법에 있어서, 유리 용해로는 노 내에 진출한 진출 위치와, 노 내로부터 퇴피한 퇴피 위치 사이를 이동 가능한 전극을 구비하고, 연속 생성 공정에서는 진출 위치에 위치시킨 전극에 의해 통전 가열을 행하고, 승온 스텝에서는 퇴피 위치에 위치시킨 전극의 선단을 커버 부재로 덮음으로써 유리 용해로 내의 분위기가 전극과 접촉하는 것을 막은 상태에서, 연소 버너에 의한 가열을 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 커버 부재로 전극이 덮여짐으로써 전극과 노 내의 분위기의 접촉을 저감시킬 수 있어, 전극을 산화로부터 보호하는 것이 가능해진다.
상기의 방법에 있어서, 상기의 유리 용해로를 제 1 유리 용해로로 하고, 또한 상기의 유출 통로를 제 1 유출 통로로 해서, 제 1 유출 통로를 통해서 제 1 유리 용해로와, 제 1 유리 용해로로부터 유출된 용융 유리가 유입되는 제 2 유리 용해로를 연결하고, 제 2 유리 용해로에 있어서, 연소 버너에 의해 제 2 유리 용해로 내의 온도를 상온으로부터 상승시키는 승온 스텝을 실행하고, 제 2 유리 용해로에서의 승온 스텝에서는 제 2 유리 용해로 내의 분위기와 제 1 유출 통로의 내주면과의 접촉, 및 제 2 유리 용해로 내의 분위기와 제 2 유리 용해로 밖으로 용융 유리를 유출시키기 위한 제 2 유출 통로의 백금 또는 백금 합금으로 이루어지는 내주면의 접촉을 차폐재로 막은 상태에서, 연소 버너에 의한 가열을 행해도 좋다.
이와 같이 하면, 제 1 유리 용해로뿐만 아니라, 제 2 유리 용해로에 있어서도 유출 통로(제 2 유출 통로)의 내주면을 구성하는 백금이나 백금 합금의 산화나 휘발을 가급적으로 억제하는 것이 가능해진다.
상기의 방법에 있어서, 연속 생성 공정에서는 유리 용해로 내에 저류된 용융 유리를 통전 가열만으로 가열하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 연소 버너에 의한 가열과 통전 가열을 병용하는 경우와 비교해서, 유리 용해로 내의 분위기를 건조시키는 것이 가능해진다. 이에 따라, 노 내의 분위기 중의 수분이 용융 유리에 용해되는 것을 방지하기 쉬워지고, 제조되는 유리 물품에 있어서의 β-OH값을 저감시키기 쉬워진다. 그 결과, 유리 물품을 가열했을 때의 콤팩션을 저하시킬 수 있고, 디스플레이용 무알칼리 유리 기판에 바람직한 유리 물품을 얻는 것이 가능해진다.
여기에서, 「무알칼리 유리」란 알칼리 성분(알칼리 금속 산화물)이 실질적으로 포함되어 있지 않은 유리이며, 구체적으로는 알칼리 성분의 중량비가 3000ppm 이하의 유리를 의미한다. 또한, 알칼리 성분의 중량비는 바람직하게는 1000ppm 이하이며, 보다 바람직하게는 500ppm 이하이며, 가장 바람직하게는 300ppm 이하이다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 유리 물품을 제조함에 있어서, 연소 버너에 의한 가열을 이용해서 유리 용해로 내의 온도를 상승시켜 노를 셋업함에 있어서, 용융 유리의 유출 통로의 내주면을 구성하는 백금이나 백금 합금의 산화나 휘발을 가급적으로 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 연속 생성 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 연속 생성 공정을 나타내는 횡단 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 연속 생성 공정을 나타내는 횡단 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 있어서의 셋업 공정을 나타내는 종단 측면도이다.
<제 1 실시형태>
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 대해서, 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 및 도 2는 유리 용해로(1)(이하, 간단히 노(1)로 표기)에 연속 생성 공정을 실행하는 형태를 나타내고 있다.
연속 생성 공정에서는 노(1) 내(용융 유리)의 온도가 조업 온도(예를 들면, 1450℃∼1550℃)로 유지된 상태 하, 노(1) 내에 저류된 용융 유리(2)를 전극(3)에 의해 통전 가열하면서, 용융 유리(2)의 표면(2a) 상에 연속 공급한 유리 원료(4)를 순서대로 용해시켜 새로운 용융 유리(2)를 연속 생성함과 아울러, 용융 유리(2)를 유출 통로(제 1 유출 통로)로서 파이프(5)를 통해서 노(1) 밖으로 유출시킨다. 이 연속 생성 공정에서는 전극(3)에 의한 통전 가열만으로 용융 유리(2)를 가열한다.
연속 생성 공정에서 생성된 용융 유리(2)는 성형 공정 등을 포함하는 하류측 공정에 보내지고, 하류측 공정에서 용융 유리(2)를 성형하는 등의 과정을 거쳐서 유리 물품(예를 들면, 유리판, 유리관, 유리 섬유 등)을 제조한다.
본 실시형태에 사용하는 노(1)는 평면에서 볼 때에 직사각형 형상을 이루는 단면 형상을 갖는다. 이 노(1)는 노(1) 내에서의 유리 원료(4)의 흐름방향(T)에 있어서의 상류단에 위치하는 앞벽(1a)과, 하류단에 위치하는 뒷벽(1b)과, 한 쌍의 측벽(1c, 1d)과, 천장벽(1e)과, 저벽(1f)을 갖는다. 이들 노벽(1a∼1f)은 각각 내화물(본 실시형태에서는 고지르코니아 전주 내화 벽돌)로 이루어진다.
앞벽(1a)에는 유리 원료(4)를 노(1) 내에 공급하기 위한 스크류 피더(6)가 병렬로 복수기(본 실시형태에서는 3기) 배치되어 있다. 각 스크류 피더(6)는 앞벽(1a)에 형성된 개구부(1aa)에 대하여 극간 없게 삽입되어 있다. 또한, 스크류 피더(6)로부터 공급되는 유리 원료(4)에는 청징제로서 산화주석이 첨가되어 있다.
여기에서, 본 실시형태에서는 유리 원료(4)의 공급에 스크류 피더(6)를 사용하고 있지만, 스크류 피더(6) 이외의 배치 차저를 사용해도 좋다. 배치 차저의 일례로서, 진동 피더나 푸셔, 블랭킷 차저 등을 사용해도 좋다. 로(1) 내의 밀폐성을 향상시키는 관점에서는 스크류 피더(6) 또는 진동 피더를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는 복수기의 스크류 피더(6)를 사용하고 있지만, 스크류 피더(6)의 수는 1기만이어도 좋다.
뒷벽(1b)에는 용융 유리(2)를 유출시키기 위한 파이프(5)가 배치되어 있다. 이 파이프(5)에 있어서의 내주면(5a)은 백금 또는 백금 합금으로 구성되어 있다.
측벽(1c)과 측벽(1d)의 각각에는 1기의 공기 연소 버너(7)와 1기의 산소 연소 버너(8)의 한 쌍으로 이루어지는 버너쌍(9)이 배치되어 있고, 본 실시형태에서는 측벽(1c)에 3쌍의 버너쌍(9)이 배치되고, 측벽(1d)에 2쌍의 버너쌍(9)이 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서, 공기 연소 버너(7)와 산소 연소 버너(8)를 쌍으로 해서 배치하지만, 공기 연소 버너(7)와 산소 연소 버너(8)의 수가 상이해도 좋다. 또한, 공기 연소 버너(7) 및 산소 연소 버너(8)는 천장벽(1e)에 배치해도 좋다. 본 실시형태의 연속 생성 공정의 실행 중에는 합계 5쌍의 버너쌍(9)의 각각에 있어서, 공기 연소 버너(7)와 산소 연소 버너(8)의 양자는 모두 가동이 정지된 상태가 된다.
공기 연소 버너(7)는 천연가스 등의 기체 연료와 공기를 혼합시켜 연소시키는 버너이다. 이에 대하여, 산소 연소 버너(8)는 기체 연료와 산소를 혼합시켜 연소시키는 버너이다.
양 버너(7, 8)의 각각은 도 2에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 측벽(1c)(측벽(1d))측으로부터 대향하는 측벽(1d)(측벽(1c))측을 향해서 화염(7a, 8a)을 분사하는 것이 가능하다. 또한, 산소 연소 버너(8)의 화력은 공기 연소 버너(7)의 화력과 비교해서 커지고 있다. 한편, 공기 연소 버너(7)가 분사하는 화염(7a)은 산소 연소 버너(8)가 분사하는 화염(8a)보다도 평면에서 볼 때에 광폭으로 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 공기 연소 버너(7)는 가동을 정지시킨 상태 하에서 측벽(1c)(측벽(1d))으로부터 분리하는 것이 가능해지고 있다. 산소 연소 버너(8)도 가동을 정지시킨 상태 하에서 측벽(1c)(측벽(1d))으로부터 분리 가능해도 좋다.
저벽(1f)에 배치된 전극(3)은 봉 형상으로 형성되어 있다. 이 전극(3)은 저벽(1f)으로부터 노(1) 내에 진출한 진출 위치(도 1에서 전극(3)이 위치한 위치)와, 노(1) 내로부터 퇴피한 퇴피 위치(후에 언급하는 도 3에서 전극(3)이 위치한 위치) 사이를 이동하는 것이 가능하다. 이 전극(3)은, 예를 들면 몰리브덴으로 구성되어 있다.
연속 생성 공정의 실행 중에는 진출 위치에 위치해서 노(1) 내의 용융 유리(2)에 침지된 상태에 있는 전극(3)에 의해 용융 유리(2)를 가열한다. 이 전극(3)에 인가하는 전압을 조절함으로써 전극(3)에 의해 발생시키는 에너지(용융 유리(2)에 부여하는 열 에너지)를 조절하는 것이 가능하다. 그리고, 전극(3)이 용융 유리(2)를 가열하는 것에 따라, 용융 유리(2)의 표면(2a) 상의 유리 원료(4)가 간접적으로 가열되어 용해한다. 이에 따라, 새로운 용융 유리(2)가 순서대로 생성되어 간다.
여기에서, 본 실시형태에서는 막대 형상의 전극(3)에 의해 용융 유리(2)를 가열하고 있지만, 막대 형상의 전극(3)에 추가해서, 또는 막대 형상의 전극(3) 대신에, 한 쌍의 측벽(1c, 1d)의 각각에 배치된 판 형상의 전극이나, 블록 형상의 전극에 의해 용융 유리(2)를 가열하도록 해도 좋다.
본 실시형태에서는 상기의 연속 생성 공정을 실행 가능한 상태까지 노(1)를 셋업함에 있어서, 하기의 셋업 공정을 실행한다.
셋업 공정에서는 공기 연소 버너(7)에 의해 노(1) 내의 온도를 상온(특히, 차게 하거나 뜨겁게 하지 않은 온도, 예를 들면 20℃±15℃)으로부터 상승시키는 제 1 승온 스텝(도 3)과, 산소 연소 버너(8)에 의해 노(1) 내의 온도를 상승시키는 제 2 승온 스텝(도 5)과, 노(1) 내에 유리 원료(4)의 공급을 개시하는 원료 공급 개시 스텝(도 6)과, 유리 원료(4)를 용해시켜 저류한 용융 유리(2)의 통전 가열을 개시하는 통전 가열 개시 스텝(도 8)을 행한다. 본 실시형태에서는 제 1 승온 스텝과 제 2 승온 스텝의 양방에서 승온 스텝을 구성하고 있다.
최초에, 셋업 공정을 실행하기 위한 준비로서, 제 1 승온 스텝의 개시 전에, 도 3에 나타내는 바와 같이 전극(3)을 퇴피 위치에 위치시킨 후, 제 1 유리판(10)(커버 부재)을 노(1)의 저벽(1f) 상에 적재한다. 제 1 유리판(10)은 전극(3)의 바로 위에 위치하므로, 전극(3)의 선단(상단)이 제 1 유리판(10)으로 덮여진다. 이와 같이 하여, 제 1 유리판(10)에 의해 전극(3)을 보호한다. 이 제 1 유리판(10)으로 전극(3)이 덮여진 상태는 노(1) 내의 온도의 상승에 따라 제 1 유리판(10)이 용해할 때까지 계속된다. 이에 따라, 제 1 승온 스텝의 개시 후에 제 1 유리판(10)이 용해할 때까지의 사이, 노(1) 내의 산소를 포함한 분위기와 전극(3)의 접촉을 방지하고, 전극(3)의 산화를 가급적으로 회피한다. 또한, 제 1 유리판(10)과 전극(3)의 상호간에 형성되는 공간은 블록 형상으로 형성된 다수의 유리(도시생략)로 충전되어 있다.
여기에서, 본 실시형태에서는 전극(3)과 노(1) 내를 구획할 때에, 제 1 유리판(10)으로 전극(3)의 선단을 덮고 있지만, 이 것만은 아니다. 제 1 유리판(10) 대신에, 예를 들면 컬렛으로 전극(3)의 선단을 덮어도 좋다. 제 1 유리판(10) 및 컬렛에는 유리 원료(4)를 용해함으로써 생성되는 용융 유리(2)와 같은 조성계의 유리로 이루어지는 유리판 및 컬렛을 사용하는 것이 바람직하고, 용융 유리(2)와 동일 조성으로 이루어지는 유리판 및 컬렛을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제 1 승온 스텝의 개시 이전에는 파이프(5)에 있어서의 상류측 단부(5b)의 개구(5ba)를 유리재로서의 제 2 유리판(11) 및 제 3 유리판(12)으로 덮는다. 이와 같이 하여, 양 유리판(11, 12)에 의해 파이프(5) 내와 노(1) 내를 구획한다. 이 파이프(5) 내와 노(1) 내가 구획된 상태는 노(1) 내의 온도의 상승에 따라 양 유리판(11, 12)이 용해될 때까지 계속된다. 이에 따라, 제 1 승온 스텝의 개시 후에 양 유리판(11, 12)이 용해될때 까지의 사이, 노(1) 내와 파이프(5) 내 사이에 가스의 왕래를 방지하고, 노(1) 내의 산소를 포함한 분위기와 파이프(5)의 내주면(5a)의 접촉을 방지한다. 이와 같이 하여, 파이프(5)의 내주면(5a)을 구성하는 백금의 산화를 가급적으로 회피한다. 용융 유리(2)가 무알칼리 유리인 경우, 양 유리판(11, 12)에는 무알칼리 유리로 이루어지는 유리판을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 도 4를 참조함으로써 제 2 유리판(11) 및 제 3 유리판(12)을 설치하는 구체적인 형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는 파이프(5)의 유로 단면이 직사각형을 이루는 경우를 예를 들어 설명한다. 물론이기는 하지만, 파이프(5)의 유로 단면이 직사각형 이외, 예를 들면 원형이나 타원형, 다각형을 이루는 경우에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
도 4에 나타내는 바와 같이 제 2 유리판(11)은 한 장이 설치되고, 제 3 유리판(12)은 제 2 유리판(11)을 사이에 두고 2장이 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 양 유리판(11, 12)은 모두 직사각형의 형상을 갖는다.
제 2 유리판(11)은 파이프(5)의 상류측 단부(5b)(로(1)의 뒷벽(1b))에 기대어 세워 놓은 상태로 설치되어 있다. 이 제 2 유리판(11)의 주면(표이면)은 연직선에 대하여 경사한 상태로 되어 있다. 제 2 유리판(11)의 폭 치수(수평방향에 따른 폭의 치수)는 파이프(5)의 폭 치수와 동일 치수로 되어 있다. 제 2 유리판(11)의 상변부는 상류측 단부(5b)의 상부보다도 상방에 위치하고 있다. 한편, 제 2 유리판(11)의 하변부는 노(1)의 저벽(1f)에 접하고 있다.
2장의 제 3 유리판(12)의 각각은 대략 직립 자세 하, 그 주면이 제 2 유리판(11)의 폭방향 끝면에 접촉하도록 기대어 세워 놓은 상태로 설치되어 있다. 이들 제 3 유리판(12)의 상변부는 상류측 단부(5b)의 상부보다도 상방에 위치하고 있다. 한편, 제 3 유리판(12)의 하변부는 노(1)의 저벽(1f)에 접하고 있다. 제 3 유리판(12)에 있어서의 상하방향으로 연장된 한 쌍의 변부의 한 쪽은 노(1)의 뒷벽(1b)에 접하고 있다.
도시는 생략하지만, 제 2 유리판(11)의 폭방향 끝면과 제 3 유리판(12)의 주면 사이에 형성되는 극간을 포함시키고, 노(1) 내로부터 파이프(5) 내로 통하는 극간은 유리재로서의 유리판편이나 컬렛 등으로 막는 것이 바람직하다. 또한, 이들의 극간은 가능한 한 작은 것이 요구되므로, 유리 원료(4)로 막도록 해도 좋지만, 원료(4)의 성분의 일부가 용해 전에 휘발할 우려를 회피하는 관점에서는 유리재를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 유리판(11) 및 제 3 유리판(12)의 표면 형상은 직사각형 이외, 예를 들면 사다리꼴이나 삼각형이어도 좋고, 표면 형상이 다른 유리판을 조합시켜 사용해도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 상류측 단부(5b)의 외주면은 노(1) 내의 분위기에 대하여 노출되지 않고 뒷벽(1b)과 접촉한 상태로 되어 있지만, 상류측 단부(5b)의 외주면이 노(1) 내의 분위기에 대하여 노출된 상태이어도 좋다. 이 경우, 상류측 단부(5b)의 외주면을 포함시키고, 연속 생성 공정의 실행 중에 용융 유리(2)와 접촉하는 파이프(5)의 전체 부위(백금 또는 백금 합금으로 구성되는 부위)를 컬렛, 유리판, 유리판편, 유리 원료(4) 등으로 덮도록 해도 좋다. 예를 들면, 상류측 단부(5b)의 외주면의 상면을 유리판으로 덮음과 아울러, 상류측 단부(5b)의 외주면의 측면을 상술의 2장의 제 3 유리판(12)의 각각으로 덮도록 해도 좋다. 또한, 파이프(5) 내에 충전한 유리 원료(4)로 당해 파이프(5)의 내주면(5a)을 덮도록 해도 좋다.
여기에서, 본 실시형태에 있어서는 제 1 승온 스텝의 개시 전에, 전극(3)의 선단을 제 1 유리판(10)으로 덮음과 아울러, 상류측 단부(5b)의 개구(5ba)를 제 2 유리판(11) 및 제 3 유리판(12)으로 덮고 있지만, 이것만은 아니고, 이들을 제 1 승온 스텝의 개시시에 행해도 좋다.
이상과 같이 하여, 셋업 공정을 실행하는 준비가 완료되면, 이어서 도 3에 나타내는 바와 같이 공기 연소 버너(7)를 가동시켜 화염(7a)을 분사시킴으로써 제 1 승온 스텝을 개시한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 승온 스텝의 개시 시에는 노(1) 내에서의 유리 원료(4)의 공급은 개시되지 않고, 상기의 제 1∼제 3 유리판(10, 11, 12) 및 양 유리판(11, 12) 사이의 극간을 막는 유리판편이나 컬렛을 제외하고, 노(1) 내에 용융 유리(2) 및 유리 원료(4)가 존재하지 않는 상태로 되어 있다.
제 1 승온 스텝의 개시 후, 노(1) 내의 온도(천장벽(1e)의 분위기 온도)가 700℃∼900℃의 범위 내에 있어서의 임의의 온도까지 상승하면, 도 5에 나타내는 바와 같이 제 1 승온 스텝으로부터 제 2 승온 스텝으로의 스위칭을 행한다. 예를 들면, 공기 연소 버너(7)의 가동을 순차적으로 정지시킴과 아울러, 산소 연소 버너(8)의 가동을 순차적으로 개시시킨다. 최초의 산소 연소 버너(8)의 가동의 개시를 가지고 제 2 승온 스텝의 개시가 이루어진다.
제 1 승온 스텝으로부터 제 2 승온 스텝으로의 스위칭 후, 노(1) 내의 온도가 유리 원료(4)를 용해시킬 수 있는 온도(이하, 용해 가능 온도로 표기)까지 상승하면, 도 6에 나타내는 바와 같이 스크류 피더(6)를 가동시켜 노(1) 내에의 유리 원료(4)의 공급을 개시함으로써 원료 공급 개시 스텝을 행한다. 유리 원료(4)는 일부 또는 전부가 컬렛이어도 좋다.
또한, 원료 공급 개시 스텝은 노(1) 내의 온도가 용해 가능 온도까지 상승하고 있는 한에서, 제 1 승온 스텝으로부터 제 2 승온 스텝으로의 스위칭의 완료와 동시에 행해도 좋다. 한편으로, 노(1) 내의 온도가 용해 가능 온도까지 상승하기 이전의 임의의 시점에서 원료 공급 개시 스텝을 행해도 좋다. 단, 유리 원료(4)에 포함되는 성분이 당해 원료(4)의 용해 전에 휘발해서 소실하는 것과 같은 우려를 회피하는 관점에서는 노(1) 내의 온도가 용해 가능 온도까지 상승하고 나서 원료 공급 개시 스텝을 행하는 것이 바람직하다.
원료 공급 개시 스텝 후에는 도 7에 나타내는 바와 같이 노(1) 내에 공급된 유리 원료(4)가 순차적으로 용해되고, 노(1) 내에 용융 유리(2)가 저류되어 간다. 이에 따라, 노(1) 내에서 용융 유리(2)의 표면(2a)의 높이 위치가 차차 상승해 간다. 또한, 도 7에서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 노(1) 내와 전극(3)을 구획하고 있던 제 1 유리판(10), 노(1) 내와 파이프(5) 내를 구획하고 있던 제 2 유리판(11) 및 제 3 유리판(12)은 노(1) 내의 온도의 상승에 따라 순서대로 용해된다.
그리고, 용융 유리(2)의 표면(2a)의 높이 위치가 미리 정한 기준 위치에 도달한 후, 도 8에 나타내는 바와 같이 전극(3)을 퇴피 위치로부터 진출 위치로 이동시킨다. 그리고, 전극(3)에 전압을 인가하는 것으로 통전 가열 개시 스텝을 행한다. 이 시점에 있어서의 노(1) 내(용융 유리)의 온도는, 예를 들면 1300℃∼1600℃의 범위 내이다.
그 후에, 도 9에 나타내는 바와 같이 용융 유리(2)의 표면(2a)의 높이 위치가 연속 생성 공정을 실행할 때의 위치까지 도달함과 아울러, 노(1) 내의 온도가 조업 온도에서 대략 균일해지면, 노(1) 내의 온도를 유지하기 위해서 산소 연소 버너(8)의 가동을 순차적으로 정지시켜 간다. 모든 산소 연소 버너(8)의 가동을 정지시키면 셋업 공정이 완료된다. 그리고, 노(1)에서 연속 생성 공정의 실행이 개시된다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 의한 주된 작용·효과에 대해서 설명한다.
상기의 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에서는 제 1 및 제 2 승온 스텝에 있어서, 노(1) 내의 분위기와 파이프(5)의 내주면(5a)의 접촉이 양 유리판(11, 12)으로 막힌 상태 하, 공기 연소 버너(7) 또는 산소 연소 버너(8)에 의한 가열이 행해져 노(1) 내의 온도가 상온으로부터 상승해 간다. 이에 따라, 양 연소 버너(7, 8)의 이용에 따라 노(1) 내로 보내진 산소를 포함한 노(1) 내의 분위기가 파이프(5) 내로 유입하는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 파이프(5)의 내주면(5a)을 구성하는 백금이나 백금 합금의 산화나 휘발을 가급적으로 억제하는 것이 가능해진다.
<제 2 실시형태>
이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 대해서 설명한다. 또한, 제 2 실시형태의 설명에서는 상기의 제 1 실시형태에서 설명된 요소와 실질적으로 동일 요소에 대해서는 동일 부호를 첨부하는 것으로 중복하는 설명을 생략하고, 제 1 실시형태와의 차이점에 대해서만 설명한다.
제 2실시형태가 상기의 제 1실시형태와 상위하고 있는 점은 노(1)를 제 1 유리 용해로(13)(이하, 제 1 노(13)로 표기)로 하고, 또한 파이프(5)를 제 1 파이프(14)로 한 후, 제 1 파이프(14)를 통해서 제 1 노(13)와, 당해 제 1 로(13)로부터 유출된 용융 유리(2)가 유입되는 제 2 유리 용해로(15)(이하, 제 2 로(15)로 표기)를 연결하고 있는 점이다. 제 2 로(15)는 스크류 피더(6)를 구비하고 있지 않는 점을 제외하고, 제 1 노(13)와 동일한 구성을 갖는다. 또한, 본 실시형태의 제 1 파이프(14)는 그 길이방향이 수평한 자세로 배치되지만, 제 1 노(13)로부터 멀어짐에 따라 높아지도록 길이방향이 경사한 자세로 배치되어도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 제 1 노(13)의 저벽(1f)과 제 2 로(15)의 저벽(1f)이 같은 높이이지만, 제 2 로(15)의 저벽(1f)을 제 1 노(13)의 저벽(1f)보다도 높은 위치에 배치해도 좋고, 또는 제 2 로(15)의 저벽(1f)을 제 1 노(13)의 저벽(1f)보다도 낮은 위치에 배치해도 좋다.
제 2 로(15)에도, 공기 연소 버너(7) 또는 산소 연소 버너(8)에 의해 제 2 로(15) 내의 온도를 상온으로부터 상승시키는 제 1 및 제 2 승온 스텝을 실행한다. 본 실시형태에서는 제 2 로(15)의 제 1 및 제 2 승온 스텝을, 제 1 노(13)에서의 제 1 및 제 2 승온 스텝의 실행과 동시에 개시해서 실행하지만, 반드시 동시에 개시하거나, 동기해서 실행하거나 할 필요는 없고, 다소의 타임래그가 있어도 좋다. 제 2 로(15)에서의 제 1 및 제 2 승온 스텝은 제 1 노(13)에서의 제 1 및 제 2 승온 스텝과 같은 조건으로 실행할 수 있다.
제 2 로(15)에서의 제 1 및 제 2 승온 스텝에서는 제 1 파이프(14)에 있어서의 하류측 단부(5c)의 개구(5ca)를 유리판으로 덮지 않아도 좋지만, 제 2 로(15) 내의 분위기와 제 1 파이프(14)의 내주면(5a)의 접촉을 더욱 막기 위해서, 도 10에 나타내는 바와 같이 제 1 파이프(14)에 있어서의 하류측 단부(5c)의 개구(5ca)를 유리재로서의 제 2 유리판(11) 및 제 3 유리판(12)으로 덮는 것이 바람직하다. 하류측 단부(5c)의 개구(5ca)를 덮는 형태는 상류측 단부(5b)의 개구(5ba)를 덮는 형태와 같다.
또한, 제 2 로(15)에서의 제 1 및 제 2 승온 스텝에서는 제 2 로(15) 내의 분위기와, 제 2 로(15) 밖으로 용융 유리(2)를 유출시키기 위한 제 2 유출 통로로서의 제 2 파이프(16)의 내주면(5a)의 접촉을 막는다. 이 목적을 위해서, 제 2 파이프(16)에 있어서의 상류측 단부(5b)의 개구(5ba)를 유리재로서의 제 2 유리판(11) 및 제 3 유리판(12)으로 덮는다. 제 2 파이프(16)에 있어서의 상류측 단부(5b)의 개구(5ba)를 덮는 형태는 제 1 파이프(14)에 있어서의 상류측 단부(5b)의 개구(5ba)를 덮는 형태와 같다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 상술한 작용 효과에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
상기의 실시형태에서는 연속 생성 공정에서 전극(3)만의 가열에 의해 용융 유리를 연속 생성하고 있지만, 이것만은 아니고, 버너(7, 8)의 가열을 병용해도 좋다. 또한, 제 2 실시형태와 같이 유리 용해로를 제 1 노(13)와 제 2 로(15)로 구성하는 경우의 연속 생성 공정에서는 제 1 노(13)에서 전극(3)의 가열과 버너(7, 8)의 가열을 병용하고, 제 2 로(15)에서 버너(7, 8)의 가열만을 사용해도 좋다. 연속 생성 공정에서 버너(7, 8)의 가열을 사용하는 경우에는 산소 연소 버너(8)를 사용하는 것이 바람직하다. 제조되는 유리 물품의 β-OH값을 저감시키는 관점에서는 제 1 실시형태와 같이, 단일의 용해로(1)를 사용하는 동시에 연속 생성 공정에서 전극(3)만의 가열에 의해 용융 유리를 연속 생성하는 것이 바람직하다.
1 유리 용해로 2 용융 유리
4 유리 원료 5 파이프
5a 내주면 5b 상류측 단부
5ba 개구 7 공기 연소 버너
8 산소 연소 버너 11 제 2 유리판
12 제 3 유리판 13 제 1 유리 용해로
14 제 1 파이프 15 제 2 유리 용해로
16 제 2 파이프
4 유리 원료 5 파이프
5a 내주면 5b 상류측 단부
5ba 개구 7 공기 연소 버너
8 산소 연소 버너 11 제 2 유리판
12 제 3 유리판 13 제 1 유리 용해로
14 제 1 파이프 15 제 2 유리 용해로
16 제 2 파이프
Claims (8)
- 유리 용해로 내에 저류된 용융 유리 상에 유리 원료를 연속 공급하면서 당해 유리 원료를 용해시켜 새로운 용융 유리를 연속 생성함과 아울러, 백금 또는 백금 합금으로 구성되는 내주면을 갖는 유출 통로를 통해서 용융 유리를 상기 유리 용해로 밖으로 유출시키는 연속 생성 공정과, 당해 연속 생성 공정을 실행 가능한 상태까지 상기 유리 용해로를 셋업하는 셋업 공정을 구비한 유리 물품의 제조 방법으로서,
상기 셋업 공정이, 연소 버너에 의해 상기 유리 용해로 내의 온도를 상온으로부터 상승시키는 승온 스텝과, 상기 유리 용해로 내에 상기 유리 원료의 공급을 개시하는 원료 공급 개시 스텝을 포함하고,
상기 승온 스텝에서는, 상기 유리 용해로 내의 분위기와 상기 유출 통로의 내주면의 접촉을 저감한 상태에서, 상기 연소 버너에 의한 가열을 행하고, 상기 유출 통로의 내주면에 있어서의 백금 또는 백금 합금의 산화와 휘발을 억제하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유리 용해로 내의 분위기와 상기 유출 통로의 내주면의 접촉을 차폐재로 막는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 차폐재로서, 유리재를 사용하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 유리재로서, 상기 유출 통로에 있어서의 상류측 단부의 개구를 덮는 유리판을 사용하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 유리재의 조성이 상기 용융 유리와 동일 조성인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 용해로는 노 내에 진출한 진출 위치와, 노 내로부터 퇴피한 퇴피 위치 사이를 이동 가능한 전극을 구비하고,
상기 연속 생성 공정에서는 상기 진출 위치에 위치시킨 상기 전극에 의해 통전 가열을 행하고,
상기 승온 스텝에서는 상기 퇴피 위치에 위치시킨 상기 전극의 선단을 커버 부재로 덮음으로써 상기 유리 용해로 내의 분위기가 상기 전극과 접촉하는 것을 막은 상태에서, 상기 연소 버너에 의한 가열을 행하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 용해로를 제 1 유리 용해로로 하고, 또한 상기 유출 통로를 제 1 유출 통로로 해서,
상기 제 1 유출 통로를 통해서, 상기 제 1 유리 용해로와, 당해 제 1 유리 용해로로부터 유출된 용융 유리가 유입되는 제 2 유리 용해로를 연결하고,
상기 제 2 유리 용해로에 있어서, 연소 버너에 의해 상기 제 2 유리 용해로 내의 온도를 상온으로부터 상승시키는 승온 스텝을 실행하고,
상기 제 2 유리 용해로에서의 상기 승온 스텝에서는, 상기 제 2 유리 용해로 내의 분위기와 상기 제 1 유출 통로의 내주면의 접촉, 및 상기 제 2 유리 용해로 내의 분위기와 당해 제 2 유리 용해로 밖으로 용융 유리를 유출시키기 위한 제 2 유출 통로의 백금 또는 백금 합금으로 이루어지는 내주면의 접촉을 차폐재로 막은 상태에서, 상기 연소 버너에 의한 가열을 행하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연속 생성 공정에서는 상기 유리 용해로 내에 저류된 용융 유리를 통전 가열만으로 가열하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
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