KR19980064709A - 판유리의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판유리의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 판유리 제조 방법은, 용융금속을 포함하는 욕조에 용융유리를 부어 용융금속액상의 고온영역에서 일정한 폭을 갖는 용융유리류를 형성하고 이 용융유리류를 다음의 셰이핑영역에서 요망 두께를 갖는 리본 형태로 유도하여 판유리를 제조하는 방법에 있어서, 폭방향으로 팽창 또는 수축하는 상기 용융유리류의 힘을 보충하여 가장자리를 소정의 위치에 유지시키기 위해, 상기 고온영역에서 상기 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 상기 용융유리류의 중앙부의 용융금속 레벨과 차별화한다.

Description

판유리의 제조 방법 및 장치

본 발명은 플로우트법 (float process) 에 의해 판유리를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

플로우트법에 의한 이전의 판유리 제조는 통상 다음과 같이 실시되었다.

주석과 같은 용융금속이 충전된 욕조에 용융유리를 연속하여 붓는다. 소위 고온영역에서는, 용융유리가 그 폭이 일정해질 때까지 점진적으로 넓거나 좁은 폭을 가지며 전진방향을 따라 흐르고, 이 고온영역 다음의 셰이핑영역에서는, 전진함에 따라 소정의 두께와 폭으로 조정되어 스트립-형상의 유리 리본을 형성한다.

고온영역에서는, 고온영역의 용융유리류가 안정하게 전진하여 다음의 셰이핑영역에 부드럽게 유도되도록, 소위 리스트릭터 타일 (restricter tiles) 이라고 하는 제어부재에 의해 용융유리류의 폭의 넓어짐이 통상 제어된다.

하지만, 리스트릭터 타일과 접촉하는 용융유리의 가장자리부에서는 상대 유속이 0 이 되어, 용융유리의 가장자리부의 유량이 중앙부의 유량에 비해 적어진다. 또한, 리스트릭터 타일과 접촉하는 용융유리의 가장자리부에서는 대류열이 중앙부의 대류열에 비해 작게 되어 온도가 감소되며, 가장자리부의 점도가 중앙부의 점도보다 높아지는데, 이는 중앙부에 비해 용융유리류의 가장자리부에서의 유량을 적게 하는 원인이 된다. 그래서, 종래의 방법은, 폭방향의 판두께를 균일하게 하기 위해서는, 다음의 셰이핑 단계에서 두께 편차를 수정해야 한다는 단점을 갖고 있다. 또한, 이러한 방법은 가장자리 근방에서 실투를 야기하여 양품률을 감소시키기 쉽다. 또한, 용융유리가 리스트릭터 타일과 접촉하기 때문에, 접촉상태의 불안정으로 인해 또는 용융유리가 리스트릭터 타일을 떠날때의 불안정으로 인해 용융유리류의 폭방향 흔들림이 발생되기 쉽다.

본 발명의 목적은, 전술한 단점을 극복하고, 리스트릭터 타일없이 고온영역에서 용융유리류의 폭을 요망하는 제어상태로 점진적으로 조정하면서 용융유리류를 전진시킬 수 있는 판유리의 제조 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 판유리 제조 장치의 수평 단면도;

도 2 는 도 1 의 A-A' 선을 따른 단면도;

도 3 은 도 1 의 A-A' 선을 따른 또다른 단면도; 및

도 4 는 실시예 2 에 기용된 판유리 제조 장치의 수평 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 용융금속 욕조 2 : 용융금속액

3 : 용융유리류 3a : 가장자리부

3b : 중앙부 4 : 액면

4a : 가장자리부의 용융금속 레벨

4b : 중앙부의 용융금속 레벨

5a,5b : 용융금속의 흐름 10,13 : 수로

10a : 수로의 수직부 10b : 수로의 수평부

11 : 수로의 개구 12 : 리니어 모터

본 발명자 등은 광범위한 연구를 거듭한 결과, 다음과 같은 방법에 의해 상기 목적을 달성할 수 있음을 알았다.

즉, 본 발명은, 용융금속을 포함하는 욕조에 용융유리를 부어 용융금속액상의 고온영역에서 일정한 폭을 갖는 용융유리류를 형성하고 이 용융유리류를 다음의 셰이핑영역에서 요망 두께를 갖는 리본 형태로 유도하여 판유리를 제조하는 방법에 있어서, 폭방향으로 팽창 또는 수축하는 상기 용융유리류의 힘을 보충하여 가장자리를 소정의 위치에 유지시키기 위해, 상기 고온영역에서 상기 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 상기 용융유리류의 중앙부의 용융금속 레벨과 차별화하는 판유리의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 플로우트법에 의해, 욕조에 충전된 용융금속상에 용융유리를 부어 용융유리류를 형성하고 이 용융유리류를 요망 두께를 갖는 리본 형태로 형성하여 판유리를 제조하는 장치에 있어서, 상기 용융유리류의 폭을 일정하게 하기 위해, 상기 용융유리류의 요망 가장자리를 따라 거의 수직방향으로 상기 용융금속을 방출하거나 후퇴시키는 방출/흡입 수단을 고온영역에 설치한 판유리의 제조 장치를 제공한다.

이하, 바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 외측으로 팽창하거나 내측으로 수축하는 용융유리류의 힘을 보충하여 용융유리류의 가장자리를 소정의 위치에 유지시키기 위해, 고온영역의 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 상기 용융유리류의 중앙부의 용융금속 레벨과 차별화하여 상기 용융유리류의 가장자리 근방의 레벨이 중앙부의 레벨보다 높거나 낮도록 하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 플로우트법에 의해 판유리를 제조하는 장치의 수평 단면도로서, 고온영역의 용융유리류의 양 가장자리를 본 발명의 방법에 의해 소정의 위치에 유지시킨 실시예를 나타낸 것이다. 이하에서는, 이 실시예를 참조하여, 용융유리류가 고온영역 (X) (소다 석회 실리카 유리를 갖고 있으며, 온도는 보통 1,100 내지 930℃ 임)에서 폭방향으로 팽창하려는 경우와, 용융유리류가 폭방향으로 수축하려는 경우를 설명한다.

(1) 용융유리류가 폭방향으로 수축하려는 경우

도 2 는 도 1 의 A-A' 선을 따른 단면도로서, 용융금속 욕조 (1) 에 충전된 용융금속액 (2) 상을 흐르는 용융금속 스트림 (3) 의 폭방향에서의 부분 단면도를 나타낸 것이다. 도 2 에 있어서, 상기 용융금속액 (2) 안에 액면 (4) 에 거의 직교하는 방향으로 상기 욕조의 바닥부로 향하는 용융금속의 흐름 (5a) 이 형성될때, 용융유리류의 가장자리부 (3a) 하측에 네거티브 압력이 발생된다. 이 네거티브 압력에 의해, 상기 가장자리부 (3a) 의 용융금속 레벨 (4a) 이 중앙부의 용융금속 레벨 (4b) 보다 약간 낮아지게 되어 리세스 (recess) 가 형성된다. 이 리세스로, 즉 하부로 용융유리가 흘러들어가게 되어 가장자리부 (3a) 의 두께가 중앙부 (3b) 보다 더 두꺼워진다. 이러한 두께 편차는 흡인력 (화살표 7)을 발생시켜, 표면장력에 의해 폭방향으로 수축하는 용융유리류의 힘 (화살표 6)을 보충한다. 결과적으로, 용융유리류의 가장자리가 그 위치에 유지된다.

그래서, 예컨대 평형 두께보다 얇은 유리를 제조하는 경우, 또는 후퇴하는 용융유리의 양이 많고 용융유리의 폭방향 수축력이 우세한 경우, 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 중앙부보다 낮추는 제어가 필요하다.

(2) 용융유리류가 폭방향으로 팽창하려는 경우

도 3 은, 도 2 와 마찬가지로 도 1 의 A-A' 선을 따른 단면도이기는 하지만, 용융금속의 흐름방향이 도 2 에서의 방향과는 반대이다. 즉, 도 3 에 있어서는, 상기 용융금속액 (2) 안에 액면 (4) 에 거의 직교하는 방향으로 향하는 용융금속의 흐름 (5b) 이 형성될때, 가장자리부 (3a) 하측에 포지티브 압력이 발생된다. 이 포지티브 압력에 의해, 상기 가장자리부 (3a) 의 용융금속 레벨 (4a) 이 중앙부의 용융금속 레벨 (4b) 보다 약간 높아지게 되어 벌지 (bulge) 가 형성된다. 이 벌지로부터, 즉 상부로부터 용융유리가 흘러나오게 되어 가장자리부 (3a) 의 두께가 중앙부 (3b) 보다도 얇아진다. 이러한 두께 편차는 압력 (화살표 8)을 발생시켜, 폭방향으로 팽창하는 용융유리류의 힘 (화살표 9)을 보충한다. 결과적으로, 용융유리류의 가장자리가 그 위치에 유지된다.

그래서, 예컨대 평형 두께보다 두꺼운 유리를 제조하는 경우, 또는 후퇴하는 용융유리의 양이 적고 용융유리의 폭방향 팽창력이 우세한 경우, 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 중앙부보다 높히는 제어가 필요하다.

용융금속의 흐름 (5a 또는 5b) 은, 예컨대 가장자리부 (3a) 바로 아래로부터 수직방향으로 하향 신장하는 수로 (도관)를 설치하여 용융금속을 적절한 구동수단에 의해 위로 또는 아래로 통과시킴으로써 형성된다. 상기 수로를 통해 흐르는 용융금속 흐름의 방향과 유량을 조정함에 의해, 가장자리 근방의 용융금속 레벨의 높이와 정도를 제어함으로써, 각각 폭방향으로 팽창 또는 수축하는 용융유리류의 힘 (9) 또는 힘 (6)을 보충하기에 충분한 압력 (8) 또는 흡인력 (7)을 발생시키는 것이 가능하다.

더 상세히는, 이러한 흐름은 도 2 또는 도 3 에 도시된 바와 같은 수로 (10) 에 의해 형성된다. 수로용의 재료로서는, 용융금속과 반응하지 않는 것이라면 어떤 것이라도 좋다. 예컨대, 카본, 실리마나이트 또는 점토, 또는 알루미나로 제조된 브릭을 예로 들 수 있다. 수로 (10) 에 자계를 도입시키기 위한 구동수단으로서 후술하는 리니어 모터를 사용하는 경우, 수로로서는 비자성재료로 제조된 것이 요구되며 카본 또는 브릭을 적절히 사용할 수도 있다.

수로 (10)를 통해 흐르는 용융금속의 방향과 유량을 조정하기 위한 구동수단으로서는, 예컨대 전기 펌프 또는 리니어 모터를 예로 들 수 있다. 리니어 모터는, 접촉없이 용융금속을 직접적으로 구동할 수 있고 유량의 제어가 용이하다는 점에서 바람직하다. 여기서, 리니어 모터는 코일이 빗살형 코어상에 형성된 것인데, 코일의 자화를 위해 3 상의 교류 전압을 순차로 인가할때에 일정한 방향으로 이동하는 자계가 형성되므로, 실제적으로는 예컨대 리니어 유도 모터 또는 전자기 펌프로서 사용된다. 예컨대, 리니어 모터에 의해 50 Hz, 75 gauss 의 교류 자계를 수로에 인가하는 경우, 용융금속에 있어 4 mm 정도의 레벨차를 얻어내는 것이 가능하다. 본 발명에서는, 용융금속의 레벨차가 보통 1 내지 10 mm 범위내이고, 주석과 같은 용융금속을 구동하는데 필요한 에너지를 절약하기 위해 바람직하게는 1 내지 8 mm 범위내이다. 또한, 레벨차가 형성되는 부분의 폭은 바람직하게는 5 내지 100 mm 이다.

본 발명에서는, 용융유리류의 가장자리부 (3a) 근방에 정자계를 인가하는 것이 더 바람직하다. 가장자리 근방의 용융금속의 유동을 최소화함으로써, 용융금속 액면의 형상을 안정화하고 따라서 가장자리를 더 안정하게 유지하는 것이 가능하다. 자계도는 보통 1,500 gauss 이하, 바람직하게는 500 gauss 이상이다.

본 발명의 방법을 실시함에 있어서는, 셰이핑영역 (도 1 의 Y 영역, 소다 석회 실리카 유리의 경우 900 내지 800℃ 임) 에서도, 폭방향으로 팽창 또는 수축하는 스트립-형상의 용융유리류의 힘을 보충하기 위해 스트립-형상의 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 용융유리류의 중앙부의 용융금속 레벨과 차별화함으로써, 즉 높거나 낮게 함으로써 스트립-형상의 용융유리류의 가장자리를 소정의 위치에 유지할 수 있다.

이 실시예에 있어서는, 스트립-형상의 용융유리류의 가장자리가 셰이핑영역에서 필요로하는 톱 롤 (top roll) 을 사용치 않고서 소정의 위치에 유지될 수 있어서, 요망하는 두께와 폭을 갖는 판유리를 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 참조하여 본 발명의 판유리의 제조 방법을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 결코 제한되지 않는다.

실시예 1

실시예 1 에서는, 도 1 내지 도 3 에 나타낸 바와 같은 판유리 제조장치를 이용하여 판유리를 제조했다. 특히, 수로 (10) 의 재료로서는 카본을 사용했다. 용융유리가 욕조에 도입되지 않을때에 액면 레벨에서부터 10 mm 의 간격을 두어 용융유리류의 가장자리부 (3a) 의 거의 바로 아래에 수로 (10) 의 개구 (11) 를 위치시켰다. 일반적으로, 액면 레벨 아래의 3 내지 25 mm 위치, 바람직하게는 5 내지 25 mm 위치가 좋다. 수로 (10) 의 개구의 폭은 25 mm 이다. 일반적으로, 이러한 개구의 폭은 3 내지 50 mm, 바람직하게는 10 내지 50 mm 범위가 좋다. 수로 (10) 의 수직부 (10a) 는 아래로 신장하고 욕조 바닥부에서 욕조의 가장자리 쪽으로 굽혀져, 용융유리류의 전진방향에 직교하는 방향으로 신장하여 개방된 수평부 (10b)를 형성한다. 이 개구는 용융금속의 방출 또는 후퇴가 원활하게 실시될 수 있는 위치에서 용융유리류의 가장자리를 따라 배치된다.

수로 (10) 의 아래와 욕조의 바닥부 아래에는, 수로 (10) 의 수평부 (10b) 의 용융금속에 구동력을 가할 수 있는 위치에 리니어 모터 (12) 가 설치된다. 이 리니어 모터 (12) 에 의해, 용융금속이 에너지를 얻어, 수로 (10) 의 용융금속이 가장자리부 바로 아래에서부터 욕조의 가장자리부로 흐르거나 또는 반대방향으로 흐르게 된다.

평형 두께보다 얇은 판유리를 제조하는 경우, 용융금속의 흐름 (5a) 은 용융금속이 수직부의 개구 (11) 로부터 후퇴되도록 형성된다. 이어서, 가장자리부 (3a) 의 용융금속 레벨 (4a) 이 중앙부의 용융금속 레벨 (4b) 보다 약간 낮아지게 되어, 가장자리부 (3a) 의 두께가 중앙부보다 더 두꺼워지게 된다. 이러한 두께의 편차로 인해 용융유리류의 폭방향으로 흡인력이 발생되어, 용융유리류의 가장자리가 소정의 위치에 유지된다.

이후, 용융유리류는 안정된 상태로 셰이핑영역에 보내져, 그의 두께 및 폭이 톱 롤에 의해 조정된 이후, 더 이상 두께가 변하지 않는 온도로 냉각되어 하류의 어닐링영역으로 보내진다.

평형 두께보다 두꺼운 판유리를 제조하는 경우, 용융금속의 흐름 (5b) 은 용융금속이 수로 (10) 의 수직부의 개구 (11) 로부터 흘러 나오도록 리니어 모터 (12) 에 의해 형성된다. 이어서, 가장자리부 (3a) 의 용융금속 레벨 (4a) 이 중앙부의 용융금속 레벨 (4b) 보다 약간 높아지게 되어, 가장자리부 (3a) 의 두께가 중앙부보다 더 얇아지게 된다. 이러한 두께의 편차로 인해 용융유리류의 폭방향으로 압력이 발생되어, 용융유리류의 가장자리가 소정의 위치에 유지된다.

이후, 평형 두께보다 얇은 상기 판유리의 제조와 동일한 작업이 행해진다. 셰이핑영역에서는, 판의 두께 및 폭이 통상의 톱 롤에 의해 조정된다.

실시예 2

도 4 는 판유리 제조 장치의 수평 단면도로서, 고온영역 (X) 에는, 도 1 내지 도 3 에 나타낸 바와 같은 방식으로 용융유리류의 가장자리부 바로 아래의 용융금속층에 수로 (10) 가 설치되고, 또한, 셰이핑영역 (Y) 의 스트립-형상의 용융유리류의 가장자리부 바로 아래에도 상기 가장자리부 근방의 용융금속의 통로를 구성하는 수로 (13) 가 설치된다. 이 수로 (13) 의 구성은 도 2 및 도 3 에 나타낸 바와 동일하다. 이 수로 (13) 및 상기 수로 (10) 는 독립적으로 또는 일체로 형성될 수도 있다.

평형 두께보다 얇은 판유리를 제조하는 경우, 또는 후퇴하는 스트립-형상의 유리의 양이 많은 경우에는, 용융금속이 수로 (13) 의 수직부의 개구로부터 후퇴되어, 가장자리부 바로 아래의 용융금속 레벨이 중앙부보다 낮아지게 된다. 반대로, 평형 두께보다 두꺼운 판유리를 제조하는 경우에는, 용융금속이 개구로부터 방출되어, 가장자리부 바로 아래의 용융금속 레벨이 중앙부보다 높아지게 된다. 이러한 제어에 의해, 폭방향으로 팽창 또는 수축하는 스트립-형상의 용융유리류의 힘이 보충되어, 용융유리류가 요망하는 두께로 형성된다.

이후, 형성된 용융유리류는 더 이상 두께가 변하지 않는 온도로 냉각되어 하류의 어닐링영역으로 보내진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 판유리 제조 방법 및 장치에 따르면, 용융유리류가 고온영역에서 폭방향으로 팽창 또는 수축하는 용융유리류의 힘의 보충에 의해 그 가장자리가 소정의 위치에 유지되면서 유도될 수 있기 때문에, 필요한 리스트릭터 타일을 설치하지 않아도 된다. 따라서, 리스트릭터 타일과 관련된 문제점, 즉 유리 리본의 폭방향으로의 흔들림, 유리 리본의 두께의 일탈 및 실투와 같은 문제점을 해소하는 것이 가능하다. 또한, 유리 공급 입구로부터 플로우트액의 셰이핑영역으로의 간격을 단축하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 가장자리-유지 방법을 셰이핑영역에도 적용하는 경우, 톱 롤을 설치하지 않아도 된다. 따라서, 비틀림 (미세한 파문) 과 같은 톱 롤과 관련된 문제점 또는 톱 롤 결합부의 폐기 및 작동효율에 관계된 문제점을 극복하는 것이 가능하다.

이러한 효과는 후퇴되는 유리의 양이 적은 경우에 특히 현저하다.

Claims (6)

1. 용융금속을 포함하는 욕조에 용융유리를 부어 용융금속액상의 고온영역에서 일정한 폭을 갖는 용융유리류를 형성하고 이 용융유리류를 다음의 셰이핑영역에서 요망 두께를 갖는 리본 형태로 유도하여 판유리를 제조하는 방법에 있어서,

   폭방향으로 팽창 또는 수축하는 상기 용융유리류의 힘을 보충하여 가장자리를 소정의 위치에 유지시키기 위해 상기 고온영역에서 상기 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 상기 용융유리류의 중앙부의 용융금속 레벨과 차별화하는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 액면상에 리세스 또는 벌지를 형성함으로써 상기 가장자리를 소정의 위치에 유지시키는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 폭방향으로 팽창 또는 수축하는 리본모양의 상기 용융유리류의 힘을 보충하여 가장자리를 소정의 위치에 유지시키기 위해 상기 셰이핑영역에서 리본모양의 상기 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속 레벨을 상기 용융유리류의 중앙부의 용융금속 레벨과 차별화하는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 가장자리 근방의 상기 용융금속 레벨을 제어하기 위해, 상기 용융금속 액면에 거의 직교하여 흐르는 흐름 또는 이의 반대방향으로 흐르는 흐름을 상기 용융유리류의 가장자리 근방의 용융금속액내에 형성하는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법.
5. 플로우트법에 의해, 욕조에 충전된 용융금속상에 용융유리를 부어 용융유리류를 형성하고 이 용융유리류를 요망 두께를 갖는 리본 형태로 형성하여 판유리를 제조하는 장치에 있어서,

   상기 용융유리류의 폭을 일정하게 하기 위해, 상기 용융유리류의 요망 가장자리를 따라 거의 수직방향으로 상기 용융금속을 방출하거나 후퇴시키는 방출/흡입 수단을 고온영역에 설치한 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 고온영역 다음의 셰이핑영역에도 상기 용융유리류의 요망 가장자리를 따라 동일의 방출/흡입 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 장치.