KR20010029636A - 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법 - Google Patents
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Abstract
압력 P[mmHg] 의 분위기 하에 있는 용융 유리를, 38 [mmHg]∼(P-50) [mmHg] 의 범위가 되도록 용융 유리에 압력을 부여할 수 있는 감압실안에 도입하여 감압 탈포시킬 때, 감압실내에서의 용융 유리의 체재 시간을 0.12∼4.8 시간으로 하여 용융 유리에 대한 효율적인 탈포 작용이 얻어진다.
Description
본 발명은 유리 물질을 용융하여 얻은 용융 유리의 연속 플로우로부터 기포를 적절하고 효율적으로 제거할 수 있는 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법에 관한 것이다.
지금까지, 생성된 유리 제품의 품질을 개선하기 위하여, 용해로에서 유리의 원료물질을 용융시켜 얻은 용융 유리에 생성된 기포를 성형장치에 의한 용융 유리의 성형 이전에 제거하는 청징공정이 이용되고 있다.
청징 공정으로는, 청징제로서 황산 나트륨 (Na2SO4) 등을 유리 원료에 미리 첨가하고, 청징제를 함유하는 원료물질을 용융시켜 얻은 용융 유리를 소정기간동안 소정 온도로 저장하여 유지하고, 이 기간동안 용융 유리 내의 기포가 청징제의 도움으로 성장하여 용융 유리 표면으로 부상된 후 제거되는 방법이 알려진다.
또한, 용융 유리를 감압 분위기에 도입하고, 그러한 감압 조건하에서 용융 유리의 연속 플로우내의 기포가 성장하여 용융 유리 표면으로 부상되고 그곳에서 기포가 파포되어 제거된 후, 용융 유리를 감압 분위기로부터 배출하는 감압 탈포 방법이 알려진다.
상술한 감압 탈포 방법에서, 용융 유리 플로우는 감압하에서 형성되며 용융 유리에 포함된 기포가 비교적 단시간에 성장하고 용융 유리 내부의 성장 기포의 부력을 이용하여 표면으로 부상하며, 용융 유리의 표면상에 있는 기포가 파포된다. 그러한 방식에서, 상술한 방법은 용융 유리의 표면으로부터 기포를 효율적으로 제거할 수 있다. 용융 유리 표면으로부터 기포를 효율적으로 제거하기 위하여, 감소된 압력 조건하에서 기포가 용융 유리 표면에 이르도록 기포의 높은 상승 속도를 제공하는 것이 필요하다. 그렇지 않으면, 기포는 용융 유리 플로우를 따라서 배출되고, 그 결과 최종 유리 제품에 기포가 포함되어 결함이 된다.
이러한 이유 때문에, 감압 탈포를 위한 감압분위기 중의 압력은 기포를 성장시키기 위하여 가능한 한 낮아야 되고 상승속도는 증가되어야 하며 그것에 의해 감압 탈포가 개선된다고 생각된다.
그러나, 감압 분위기 중의 압력이 낮아지면, 용융 유리 내부에 새로운 기포가 다량 생성되고 그 기포는 용융 유리 표면에 부상하여 파포되지 않고 부유 기포층을 형성한다. 기포층의 일부는 용융 유리 플로우를 따라서 배출되어 유리 제품의 결함을 일으킨다. 기포층이 성장한 경우, 용융 유리의 상부 표면의 온도가 감소된다. 기포층은 잘 파포되지 않는 경향이 있어서, 기포층이 더욱 전개된다. 그 결과, 감압 탈포 장치의 내부가 파포되지 않은 기포로 충전된다. 장치를 완전히 충전시킨 기포층은 장치의 천정에 있는 불순물과 접촉할 것이고, 그리하여, 최종 유리 제품에 불순물을 발생시킬 것이다. 따라서, 감압 탈포 분위기중의 압력을 과도하게 낮추는 것은 효과적인 감압 탈포를 위하여 바람직하지 않다.
또한, 용융 유리안의 기포의 상승 속도는 기포의 크기뿐만 아니라 용융 유리의 점도에 의해서 결정된다. 따라서, 용융 유리의 점도를 낮추거나, 용융유리의 온도를 상승시키면 기포를 표면까지 효율적으로 부상시킬 수 있다. 그러나, 용융 유리의 온도가 과도하게 상승되면, 예컨대 용융 유리가 접촉하는 내화 브릭과의 활성적 반응을 야기한다. 그것은 새로운 기포가 생성되고 하고 용융 유리 내부로 유로 재료의 일부가 용출하게 하여, 유리 제품의 품질을 저하시킨다. 또한, 용융 유리의 온도가 상승되는 경우, 유로 재료의 강도가 감소되고, 그것에 의해서 유로의 수명이 단축되고 용융 유리를 고온에 유지시키기 위한 가열기 등의 다른 장비가 필요하게 된다. 그 결과, 적절하고 효율적인 감압 탈포 처리를 수행하기 위하여, 감압 탈포 압력을 과도하게 낮추는 것이 어렵고 용융 유리의 온도를 과도하게 상승시키는 것 또한 어렵다.
몇몇 제약이 부가되는 감압 탈포 방법에서, 효율적인 탈포를 위한 다음의 조건이 보고되었다 (SCIENCE AND TECHNOLOGY OF NEW GLASSES, 1991 년 10월 16∼17 일, 페이지 75∼76).
도 4 에 도시된 바와 같이 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법을 수행하기 위한 감압 탈포 장치 (40) 에서, 1320 ℃ 의 용융 유리가 6 [톤/1일] 의 유량으로 장치를 통과하며, 여기서 감압 탈포조 (42) 의 압력이 0.18 기압 (136.8 mmHg) 이고 그러한 감압 분위기하의 감압 탈포 장치에서의 용융 유리의 체재 시간이 50 분인 경우의 기포의 개수 (기포 밀도) 는 약 1/1,000 로 감소된다.
즉, 상술한 감압 탈포 처리는 다음의 방식으로 벤치 스케일 타입 (bench scale type) 감압 탈포 장치 (40) 에서 수행된다. 유리의 원료를 용해시켜 얻은 용융 유리는 진공 펌프 (도시 안됨) 에 의해 상승관 (44) 을 통하여 상류 피트 (47) 로부터 감압 탈포조 (42) 에 도입되고, 용융 유리 플로우는 실질적으로 수평방향으로 형성된다. 그후, 용융 유리 내부의 기포를 제거하기 위하여 용융 유리는 감압 탈포조 (42) 를 통과된 후, 하강관 (46) 을 통하여, 1,000 포아즈 (poise) 의 점도를 갖도록 용융 유리의 온도가 유지되는 하류 피트 (48) 에 공급된다.
상승관 (44) 및 하강관 (46) 의 입구에서 용융 유리를 샘플링하여 용융 유리의 각 샘플에 포함된 기포 밀도를 체크한 결과, 감압 탈포 이전에 상류 피트 (47) 에 있는 용융 유리에 포함된 기포 밀도는 150 [개수/kg] 이고 하류 피트 (48) 에 있는 용융 유리에 포함된 기포 밀도는 0.1 [개수/kg] 이다. 그리하여, 기포의 개수는 약 1/1,000 된 것을 알 수 있다. 또한, 감압 탈포조 (42) 내의 압력이 0.18 기압과 같이 낮은 수준으로 설정됨에도 불구하고, 용융 유리 표면상에 기포층이 형성되지 않는다고 보고된다.
상기 보고는 감압 탈포조 (42) 내의 압력이 0.18 기압 (136.8 mmHg) 이고 감압 탈포조 (42) 에서의 체재시간이 50 분인 경우 효율적인 감압 탈포가 달성되는 감압 탈포 방법을 개시한다. 그러나, 우수한 감압 탈포 결과를 효율적으로 달성하기 위한 감압 탈포에서의 각종 상태의 필요요건을 개시하지 않는다.
특히, 감압 탈포 처리는 감압분위기하에서 비교적 단시간에 처리되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 감압 분위기중의 압력이 과도하게 낮아질 수 없으며 용융 유리의 온도가 과도하게 높을 수 없는 조건하에서는, 감압 분위기 하에 용융 유리 플로우의 체재 시간을 결정하는 것이 중요하다.
감압 탈포조 (42), 상승관 (44) 및 하강관 (46) 에서의 용융 유리 플로우의 체재 시간이 길수록, 감압 탈포 처리후 용융 유리의 기포 밀도가 낮아진다.
감압 분위기 하에서의 용융 유리의 체재 시간을 연장시키기 위하여, 유동 방향에 있는 용융 유리의 유로의 길이를 연장시키는 것이 고려된다. 그러나, 그것은 다음과 같은 이유로 인하여 장비 비용에서의 현저한 증가 등과 같은 실질적인 문제를 야기한다. 용융 유리를 단열시키기 위한 단열기와, 유료용 재료 및 단열기를 둘러싸며 감압을 유지하는 케이싱이 고온의 용융 유리를 통과시키기 위한 유로의 외부 둘레에 제공되므로, 단열기 및 하우징은 유로의 연장에 따라서 연장되어야만 한다. 또한, 감압 탈포조 (42) 내의 압력에 따라서 유닛의 높이가 조절될 수 있도록, 유로용 재료, 단열기 및 하우징으로 이루어진 중량 구조물은 이동가능해야만 한다. 이는 큰 사이즈의 가동 장비를 필요하게 하여 장비의 비용이 증가할 것이다.
체재시간은 용융 유리의 유동 속도를 낮춤으로써 연장될 수 있다. 그러나, 유동 속도를 낮추기 위해서는 용융 유리의 온도를 감소시킴으로써 그것의 점도를 증가시킬 필요가 있다. 그 경우에, 고점도의 용융 유리안에 있는 기포를 용융 유리의 표면으로 부상시키는 것이 어려워진다.
한편, 감압 분위기 하에서 용융 유리의 체재시간이 과도하게 짧아지면, 용융 유리안의 기포의 충분한 탈포가 달성되지 않는다. 즉, 기포를 용융 유리 표면으로 부상시키고 파포하여 기포를 제거하기 위하여 감압분위기 하에서 용융 유리안에 있는 기포를 성장시키는데 충분한 시간이 달성될 수 없고, 그 결과 기포가 용융 유리 표면에 도달하기 이전에 기포를 함유하는 용융 유리가 배출될 것이다. 용융 유리 내부의 기포의 속도를 상승시키기 위하여 용융 유리의 점도를 낮추는 것, 즉 용융 유리의 온도를 상승시키는 것이 가능할지라도, 용융 유리의 온도는 용융 유리와 유로 재료사이의 반응에 의해서 야기된 새로운 기포의 출현 및 용융 유리의 유로에 사용된 재료의 강도 감소 문제 때문에 증가될 수 없다.
본 발명의 목적은 감압분위기하에서 용융 유리의 연속 플로우에 탈포 처리를 수행하는 경우에 용융 유리의 체재시간의 범위를 지정하여 기포를 함유하지 않는 용융 유리를 효율적이고 확실하게 얻을 수 있는 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상술한 감압 탈포 방법에서 감압 분위기 하에서 용융 유리의 감압 탈포 조건의 적절한 범위를 결정하여 기포를 함유하지 않는 용융 유리를 추가로 효율적으로 확실히 얻기 위한 것이다.
도 1 의 (a) 는 본 발명에 따라 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법을 수행하기 위한 감압 탈포 장치의 주요부분을 설명하는 개략적인 단면도이며, (b) 는 (a) 의 선 B-B' 을 따라서 취한 개략적인 단면도이고, (c) 는 (a) 의 선 C-C' 을 따라서 취한 개략적인 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법을 수행하기 위한 감압 탈포 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따라 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법을 수행하기 위한 감압 탈포 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4 는 용융 유리 플로우의 종래의 감압 탈포 방법을 수행하기 위한 감압 탈포 장치의 개략적인 단면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
20, 30, 40 : 감압 탈포 장치 12, 22, 32, 42 : 감압 탈포조
12a, 12b, 22a, 22b : 개구부 12s, 22s : 감압 상부 공간
14, 24, 34a, 44 : 상승관 10, 25, 35 : 용해조
16, 26, 36a, 46 : 하강관 21, 47 : 상류 피트
27 : 단열재 18, 28, 38, 48 : 하류 피트
31, 39 : 스크루우 펌프 34 : 도입관
36 : 배출관 G : 용융 유리
본 발명의 발명자들은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 용융 유리의 감압 탈포 방법을 예의연구하였고, 기포의 파포가 일어나는 용융 유리의 표면으로 기포를 부상시키기 위하여 기포를 용융 유리 안에서 성장시킬 필요가 있음을 발견하였고, 그것에 의해 용융유리 내부의 기포가 효율적이고 확실하게 제거될 수 있었다. 그리하여, 본 발명은 하기하는 조건을 만족시킴으로써 달성되었다.
1. 용융 유리를 연속적으로 통과시킨다.
2. 새로운 기포가 생성되지 않는 조건으로 한다.
3. 소정시간동안 충분한 부력을 갖도록 기포의 직경을 크게한다.
4. 용융 유리의 플로우에 대항하도록 기포의 상승 속도를 기포에 제공한다.
5. 용융 유리의 표면에 도달한 기포가 파포되도록 기포에의 가스 확산을 확보한다.
본 발명에 따르면, 압력 P[mmHg] 의 분위기 하에 있는 용융 유리를, 38 [mmHg]∼(P-50) [mmHg] 의 범위가 되도록 용융 유리에 압력을 부여할 수 있는 감압실안에 도입하여 감압 탈포시키고, 탈포된 용융 유리를 압력 P 의 분위기 하에서 유량 Q [톤/시간] 로 감압실로부터 배출하며, 감압실에서의 체재시간은 0.12∼4.8 시간이며, 이 시간은 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W[톤] 을 용융 유리의 유량 Q [톤/시간] 로 나누어서 얻어진다. 이 경우에, 감압 챔버내에서의 체재 시간은 0.12 시간 이상 0.8 시간 이하가 바람직하다.
또한, 감압실은 용융 유리가 실질적으로 수평인 상태로 통과하여 탈포되는 감압 탈포조를 구비하며, 감압 탈포조에서의 용융 유리의 깊이 H [m] 및 용융 유리의 중량 W[톤] 는 다음의 식 (1) 을 만족시키는 것이 바람직하다.
0.010 m/톤 ＜ H/W ＜ 1.5 m/톤 (1)
또한, 감압 탈포조내의 용융 유리 표면의 표면적 S1[m2] 과 용융 유리 플로우의 유량 Q [톤/hr] 는 다음의 식 (2) 를 만족시키는 것이 바람직하다.
0.24 m2·hr/톤 ＜ S1/Q ＜ 12 m2·hr/톤 (2)
또한, 감압실은, 감압 탈포조에 연결되고 용융 유리가 통과하여 배출되는 하강관을 구비하며, 하강관이 감압 탈포조에 연결되는 부위에서의 하강관의 유로 단면의 단면적 S2[m2] 와 용융 유리의 유량 Q [톤/hr] 는 다음의 식 (3) 를 만족시키는 것이 바람직하다.
0.008 m2·hr/톤 ＜ S2/Q ＜ 0.96 m2·hr/톤 (3)
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법의 바람직한 실시예를 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 감압실에서 탈포를 수행하는 용융 유리의 감압 탈포 방법에 관한 것이며, 연속적으로 유동하는 용융 유리의 감압실내의 체제 시간의 범위를 한정하여 기포가 없는 용융 유리가 효율적이고 확실하게 얻을 수 있다.
도 1 의 (a), (b) 및 (c) 를 참조하여 감압 탈포 방법에 대하여 설명한다.
도 1 의 (a) 내지 (c) 는 본 발명에 따라 용융 유리 플로우의 감압 탈포 방법을 수행하기 위한 감압 탈포 장치의 주요부분을 설명하는 도면이다. 본 발명의 감압 탈포 방법은, 감압 분위기하에서 실질적으로 수평인 상태에서 유동하는 용융 유리에 있는 기포를 제거하는 감압 탈포 단계, 감압 탈포 단계에서 탈포된 용융 유리를 도입하는 도입 단계, 및 감압 탈포 단계에서 탈포된 용융 유리를 배출하는 배출 단계로 주로 구성된다.
도 1 의 (a) 에서, 유리 원료 물질을 용해시켜 얻은 용융 유리를 압력 P [mmHg] 의 분위기하에서 저장되는 용해조 (10) 로부터, 감압 탈포 단계가 수행되는 감압 탈포조 (12) 내부로 도입하는 도입 단계는 상승관 (14) 에서 수행되며 그 동안에 용융 유리 플로우가 형성된다. 실질적으로 수평인 방향으로 유동하는 용융 유리에 존재하는 기포를 감압 분위기하에서 용융 유리 표면으로 부상시키고 그 기포를 용융 유리 표면에서 파포시켜 제거하는 감압 탈포 단계는 감압 탈포조 (12) 에서 주로 수행된다. 감압 탈포조 내에서 탈포시킨 용융 유리를 감압 탈포조 (12) 로부터 하류 피트 (pit) (18) 를 통하여 배출시키는 배출 단계는 하강관 (16) 에서 수행된다. 감압 탈포를 행하는 감압 탈포조 (12) 뿐만 아니라 하강관 (16) 과 상승관 (14) 의 주요 부분은 진공 펌프에 연결된 감압 하우징 (도시 안됨) 으로 덮여지고, 천정에 형성된 개구부 (12a, 12b) 를 통하여 감압 탈포조의 진공화가 수행되어 감압이 일정하게 유지된다.
그러한 경우에 압력 P 의 대표적인 값은 760 [mmHg] 이다.
다음에 설명하는 바와 같이, 감압 탈포조 (12) 내에서 유동하는 용융 유리에 있는 기포가 성장되어 용융 유리 내부를 부상하여 용융 유리 표면에서 파포되는 그러한 감압 탈포 방법에 있어서, 감압 탈포조 (12) 내에서 용융 유리의 체재시간, 즉, 용융 유리가 감압 탈포조 (12) 를 통과하는 동안의 시간은 과도하게 단축될 수 없다. 또한, 압력 P [mmHg] 의 분위기하에서 용해조 (10) 에 저장된 용융 유리가 감압 상태에 있는 감압 탈포조 (12) 내부로 흡인 상승되는 도입 단계에서도 용융 유리가 상승관 (14) 을 통하여 부상하는 시간을 과도하게 단축하는 것이 어렵다. 이는 용융 유리의 자체 무게에 기인하여 상승관 (14) 의 하방 부분의 압력은 높고, 상승관 (14) 의 상방부분의 압력은 감압탈포조 (12) 에 있는 용융 유리 표면을 향하여 점차적으로 감소하기 때문이다. 따라서, 용융 유리가 상승관 (14) 에서 상승할 때, 용융 유리에 주어진 압력은 원료를 용해하여 용융 유리가 얻어질 때의 압력 P [mmHg] 보다 낮다. 그 결과, 용융 유리가 상승관 (14) 을 통과하는 동안에 용융 유리 내부의 기포는 성장한다. 또한, 용융 유리에 용해되어 있는 가스에 의해서 형성된 새로운 기포도 상승관 (14) 에서 부상하는 동안에 성장한다.
또한, 용융 유리가 하강관 (16) 을 통과하여 유동하는 시간을 과도하게 단축시키는 것도 어렵다. 그 이유는 다음과 같다. 용융 유리가 하강관 (16) 에서 하강할 때, 용융 유리에의 압력은 용융 유리의 자체 중량 때문에 감압 탈포조 (12) 에서의 감소된 압력 수준으로부터 점차적으로 높아진다. 압력은 최종적으로 상술한 압력 P [mmHg] 까지 회복되지만, 감압 탈포조 (12) 내의 감압에 의해서도 제거되지 않은 기포는 용융 유리가 하강관 (16) 에서 하강할 때 증가하는 압력때문에, 용융 유리에 가스 성분으로서 용해된다.
그 때문에, 본 발명은 용융 유리에 가해지는 압력이 압력 P [mmHg] 에 대하여 38 [mmHg] ∼(P-50) [mmHg] 의 범위가 되게 하고, 용융 유리가 감압 탈포조 (12) 뿐만 아니라, 상승관 (14) 및 하강관 (16) 의 일부를 통과하는 시간을 포함하는 감압실을 제공한다. 감압실내의 압력을 38 [mmHg] 이상으로 하는 이유는 후술하는 바와 같이 감압실내의 용해가스의 우발적 배출 (리보일) 이 억제될 수 있기 때문이다. 상기한 바와 같이 규정된 감압실은 도 1 의 사선 부위에 대응한다.
용융 유리를 감압실에 연속적으로 공급하기 위해서는, 감압실의 유로 내면과 용융 유리 플로우 사이의 마찰 저항을 줄이고 유체의 압력 손실을 충분히 저하시키도록 감압실의 유로를 설계할 필요가 있다. 유체의 압력 손실을 충분히 저하시키기 위해서, 감압실 유로의 단면적 및 형상 설계가 행해졌다. 그러나, 용융 유리를 연속으로 유동시킬 때 용융유리에서 생성된 기포가 단기간에 팽창하고, 기포가 파포될 용융 유리의 표면으로 부상하는 것이 소망되므로, 용융 유리의 점도를 낮추는 것, 즉, 용융 유리의 온도를 높게 하는 것이 전기한 바와 같이 고려된다. 그러나, 용융 유리의 온도가 상승되면, 용융 유리와 감압실 유로에 사용된 재료와의 반응에 의해서 새로운 기포가 생성되거나, 재료가 용융 유리내로 용출하여 코드 (cord) 를 형성하고, 그 결과 제품의 품질이 유지될 수 없다. 또한, 용융 유리와 상기 재료와의 반응은 그 재료의 침식을 촉진시키고 감압실 유동 경로의 수명이 짧아진다.
용융 유리 플로우에 의해서 야기된 감압실의 유동 경로의 침식속도는 t/η, 즉, 용융 유리의 점도 η 에 대한 시간 t 의 비율에 비례하고, 여기서 t 는 용융 유리가 유동 경로를 통과하는 시간을 나타내며, η는 용융 유리의 점도를 나타낸다. 기포가 용융 유리 표면으로 부상할 때 기포의 부상 거리는 t/η, 즉, 용융 유리가 유동 경로를 통과하는 시간 t 를 용융 유리의 점도 η 로 나누어서 얻어진 비율에 비례한다. 따라서, 기포의 충분한 부상거리를 유지하기 위해서는 허용가능한 침식 속도의 범위 내에서 용융 유리의 점도를 낮게하는 것이 소망된다.
용융 유리의 바람직한 점도 범위는 500 ∼ 5,000 포아즈이다. 또한, 그러한 범위의 점도를 갖는 용융 유리내부의 기포를 용융 유리 표면으로 부상시키기 위하여, 기포는 10∼30mm 의 직경이 가져야만 한다. 그 경우, 기포의 직경이 30mm 를 초과하는 경우, 표면에 도달한 기포는 파포되지 않고 표면에 기포층이 존재한다. 이는 감압 탈포조 (12) 에서의 열전달효율을 저하시키고 용융 유리 자체의 온도를 감소시켜서 감압 탈포 효율이 저하된다.
가스분석결과 기포는 감압 탈포조 (12) 의 표면으로 부상하여 CO2및 H2O 를 발산하는 것이 드러났다. 이 경우에, 감압 탈포조 (12) 내부의 직접 분석을 통하여 특정 압력 (한계 압력) 이하에서 용융 유리내의 CO2, H2O 등의 용존 가스의 돌발적인 방출 (리보일) 이 쉽게 일어나는 것을 알 수 있다. 그러한 리보일은 예컨대 500∼5,000 포아즈의 점도를 갖는 용융 유리내에서 0.05 기압의 한계 압력에서 발생하므로, 그러한 압력 이상의 분위기에서 탈포를 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 용융 유리가 감압실을 통과하는 시간 안에 기포가 충분한 부력을 갖도록 기포의 직경이 커지기 위해서는, 리보일 발생을 야기하지 않도록 하는 감압탈포조 (12) 의 감압 분위기 하에서 용해조 (10) 에 있는 용융 유리에 함유된 작은 기포, 예컨대 0.05 ∼ 3 mm 직경의 기포 내부로, 용융 유리에 용존하는 가스 성분을 확산시키거나 도입하는 것이 필요하다. 그 이유는 다음과 같다. 용융 유리가 용해조 (10) 에서 얻어지는 분위기, 즉, 압력 P 의 분위기하에서 기포 성분이 높은 부분압력을 갖기 때문에 용융 유리내에 존재하는 작은 기포안으로 가스 성분을 도입시켜 기포를 성장시키는 것이 어렵다. 또한, 용융 유리내의 가스 성분을 증가시켜 기포 내부로의 가스 성분의 도입을 촉진하기 위하여 용융 유리에 기포를 발생시키는 시도는 실질적으로 충분한 효과를 제공할 수 없다.
상술한 점을 고려하여, 용융 유리를 유동하게 하여 용융 유리 플로우를 만들고, 용융 유리가 감압실에 체재하는 시간에 기포를 성장시키고, 감압 분위기 하에서 성장하는 기포를 감압 탈포조 (12) 의 용융 유리 표면으로 부상시킨 후 기포를 파포하여 제거하며, 감압 탈포에 의해 흡인제거되지 않은 기포는 하강관 (16) 에서 용융 유리에 용존시켜 용융 유리내의 모든 기포를 제거하는 기술이 사용된다. 이 경우에, 본 발명에 따르면, 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W [톤] 를 용융 유리의 유량 Q [톤/시간] 으로 나누어서 얻어진, 감압실에서의 용융 유리의 체재시간은 0.12∼4.8 시간이며, 바람직하게는 0.12∼0.8 시간이다.
여기서, 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W[톤] 는 감압실 (도 1 의 (a) 에서 사선부) 에서의 용융 유리의 총중량이다.
체재 시간이 0.12 시간보다 짧으면, 용융유리의 점도가 500∼5,000 포아즈이고 용융유리가 받는 압력이 0.05 기압이상, 즉, 76[mmHg] 이상일지라도 용융 유리의 기포 밀도는 양호한 최종 제품의 허용가능한 범위에 있을 수 없다. 한편, 체재시간이 4.8 시간보다 긴 경우, 용융 유리를 유동시키는 방향으로 감압실을 신장시킬 필요가 있으며, 이는 장비의 비용이 증가되는 실질적인 문제를 발생시킨다.
체재시간을 0.8 시간 이하로 하면 기포를 효율적으로 제거하고 용융 유리의 표면으로 부터 휘발성 성분이 휘발하는 것을 저하시키는 바람직한 효과가 있다.
또한, 감압 탈포조 (12) 에서 용융 유리의 깊이 H[m] 와 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W [톤] 는 다음의 식을 만족시키는 것이 바람직하다.
0.010 m/톤 ＜H/W＜1.5 m/톤
H/W 는 0.012 m/톤 이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.015 m/톤 이상이다. 또한, H/W 는 1.2 m/톤 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.9 m/톤 이하이다.
용융 유리의 중량 W [톤] 에 대한 감압 탈포조 (12) 내의 용융 유리의 깊이 H [m] 의 비율이 상기 범위로 정해지는 이유는 다음과 같다.
감압 탈포조 (12) 내의 용융 유리의 깊이 H 가 0.010 ×W 이하인 경우, 용융 유리 플로우의 마찰 저항 때문에 압력손실이 증가하고, 용융 유리를 소정의 유량으로 통과시키는 것이 불가능하다. 한편, 그 깊이가 1.5 ×W 이상인 경우, 감압 탈포조 (12) 의 바닥이나 그 근처에 있는 용융 유리의 기포는 용융 유리가 감압 탈포조 (12) 에 체재하는 동안에 용융 유리의 표면으로 부상할 수 없다. 또한, 감압 탈포조내의 용융 유리의 깊이가 상술한 범위의 상한인 1.5 ×W 를 초과하는 경우에, 감압탈포조 (12) 의 바닥이나 그 부근에 체재하는 용융 유리가 받는 압력이 높고, 그 영역에서의 용융 유리의 기포 성장이 촉진되지 않아서 기포가 용융 유리의 표면으로 부상할 수 없고, 기포가 감압 탈포조로부터 유출하는 경우가 있다.
상술한 탈포 허용 범위의 상한에서 감압 탈포조 (12) 내로 용융 유리를 도입할지라도 소정의 탈포 효과를 얻을 수 있지만, 용융 유리의 깊이는 감압 탈포조 높이의 약 절반이 바람직하다. 예컨대, 감압 탈포조의 높이가 0.2 m ∼ 0.6 m 인경우, 용융 유리의 깊이는 0.1 m ∼ 0.3 m 가 바람직하다.
도 1 의 (a) 에서, 감압 탈포조 (12) 의 내부는 단면에 있는 유로의 형상이 직사각형이고 감압탈포조 (12) 내의 용융 유리의 깊이 H [m] 가 일정한 직방체 형상이다. 그러나, 본 발명은 감압 탈포조의 내부가 직방체인 경우에 한정되지 않으며, 용기의 천정면이 일정한 레벨에 유지되면서 감압 탈포조의 상류부분으로부터 하류 부분을 향하여 점차적으로 또는 계단식으로 상승 또는 하강되는 경우에도 적용될 수 있다. 그 경우에, 용융 유리의 평균 높이는 용융 유리의 깊이 [m] 를 말한다.
또한, 감압 탈포조 (12) 의 내부는 유로의 단면 형상이 원형상인 원주형상일 수도 있다. 그 경우에, 용융 유리의 깊이 H [m] 는 폭 방향을 따라서 변하는 깊이 중에서 가장 깊은 부분의 깊이를 말한다. 그 경우에, 감압 탈포조 (12) 의 바닥면은 용융 유리가 유동하는 탈포조의 상류 부분으로부터 하류 부분을 향하여 점차적으로 또는 계단식으로 상승되거나 하강될 수 있다. 용융 유리의 깊이 H [m] 의 결정시, 용융 유리 플로우의 단순 평균 깊이를 이용한다.
전술한 바와 같이, 용융 유리내의 기포가 부상하여 파포되도록 하기 위하여 용존가스가 기포내부로 가능한 한 많이 도입하게 할 필요가 있다. 그 경우에, 용융 유리의 표면에 다달하는 기포는 파포되지 않는 경우에 기포층을 형성한다. 기포층은 열 차단 효과가 있고, 용융 유리 표면에서의 감소된 온도와 더불어 기포의 파포를 막는다. 기포층이 성장할 때, 기포층은 감압 탈포조 (12) 를 범람하거나, 용융 유리 플로우를 따라서 감압 탈포조 (12) 로부터 배출될 수도 있다.
이러한 견지에서, 기포의 파포는 필수적이다. 그러나, 기포의 파포는 용융 유리 표면의 온도 및 기포내부로의 가스 도입 속도뿐만 아니라 기포층을 형성하는 각 기포의 표면 장력 및 각 기포를 형성하는 용융 유리의 점도에 달달려있다. 따라서 용융 유리의 조성 및 용융 유리의 감압 탈포 처리 온도가 결정되면, 기포를 파포하는데 필요한 용융 유리의 공기 접촉 표면적과 용융 유리의 유량의 관계가 소정의 범위에 있도록 결정된다.
즉, 기포의 파포가 일어나는 용융 유리 표면을 향하여 감압 탈포조 (12) 내의 용융 유리에 있는 기포를 부상시키는 공정은 용융 유리가 감압 탈포조 (12) 의 내부를 통과하는 동안에 일어나며, 기포에 포함된 가스 성분은 감압 상부 공간 (12s) 으로 배출되고, 본 발명에서는 기포를 파포시키기 위하여, 감압 상부 공간 (12s) 과 접하는 용융 유리의 표면적 S1[m2] (도 1 의 (b) 에 도시된 사선부에서의 표면적) 과 유량 Q [톤/시간] 가 다음의 식을 만족하는 것이 바람직하다.
0.24 m2·hr/톤 ＜ S1/Q ＜ 12 m2·hr/톤
더욱 바람직하게는 다음의 식을 만족해야 한다.
0.5 m2·hr/톤 ＜ S1/Q ＜ 10 m2·hr/톤
상기 식이 성립되는 이유는 다음과 같다. 감압 탈포조 (12) 의 용융 유리 표면의 표면적 S1[m2] 이 0.24 ×Q 이하이면, 용융 유리의 표면까지 부상한 다수의 기포가 표면에 잔존하고 감압탈포조 (12) 에서 파포되지 않고 남아있는 기포층을 만들어서, 탈포 처리가 적절하게 수행될 수 없다. 한편, 표면적 S1[m2] 이 12 ×Q 이상이면, 감압 탈포조 (12) 내의 용융 유리의 깊이가 얕아지고 용융 유리는 용융 유리의 플로우에 의해서 야기된 마찰 저항 때문에 소정의 유량으로 통과될 수 없다.
도 1 의 (b) 에서, 감압 상부 공간 (12s) 과 접하는 용융 유리의 표면은 직사각형 형태를 갖는다. 그러나, 본 발명에서, 용융 유리 표면의 형상은 그것에 한정되지 않고 감압 탈포조 (12) 의 내부 폭이 탈포조 (12) 의 상류 부위로부터 하류 부위까지 점차적으로 또는 계단식으로 좁아지거나 넓어진다.
또한, 용융 유리 플로우 내의 기포가 성장하여 용융 유리내를 부상하는 부상속도는, 기포의 직경과 스토크의 식 (stoke's formula) 에 관계된다. 용융 유리의 점도가 결정되면, 용융 유리의 표면까지 기포가 부상하는데 필요한 시간은 기포의 직경에 따라서 결정된다. 예컨대, 사용된 용융 유리의 점도가 500 ∼ 5,000 포아즈인 용융 유리에서 기포가 100 cm 를 부상하는데 60 분이 걸리는 경우, 500 포아즈의 경우에 가장 작은 직경이 10 mm 이상이어야 하며, 5,000 포아즈인 경우에 가장 작은 직경이 30 mm 이상이어야 한다. 즉, 30 mm 이상의 직경을 갖는 기포는 60 분안에 확실하게 탈포되어 제거될 수 있다. 이 경우에, 0.25 cm/초 이상의 부상속도가 얻어질 수 있다.
따라서, 용융 유리의 플로우에 대하여 기포의 부상을 보장하기 위하여는, 용융 유리의 유속을 0.25 cm/초 이하로 설정하는 것이 필요하다 (예컨대, 용융 유리가 500 톤/일 의 유량으로 흐르는 경우, 감압 탈포조 (12) 내의 유로 단면부의 표면적은 9,200 ㎠ 이상으로 하고 감압 탈포조 (12) 내의 유로 길이는 약 1 미터로 함).
이 경우에, 도 1 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 하강관 (16) 은 용융 유리를 하강시키기 위하여 제공되며 하강 플로우는 하강관 (16) 과 연결된 감압 탈포조 (12) 의 유출구나 그 부근에 형성된다. 용융 유리내의 기포의 부상 속도가 하강 플로우의 하강 속도보다 낮으면, 용융 유리내에서 성장하는 기포가 하강관 (16) 과 연결된 유출구나 그 부근에서 용융 유리의 표면까지 부상하지 못하고 하강 플로우에 인입된 결과 기포를 내부에 포함하는 용융 유리가 배출되는 위험이 있다.
따라서, 본 발명에서는, 감압 탈포조 (12) 에 연결된 하강관 (16) 의 유로 단면부의 표면적 (도 1 의 (c) 의 사선부에서의 표면적) S2[m2] 과 용융 유리의 유량 Q [톤/hr] 는 다음의 식을 만족시키는 것이 바람직하다. 즉, 단지 하강관 (16) 에서 또는 하강관 (16) 과 상승관 (14) 모두에서 다음의 식을 만족시키는 것이 바람직하다.
0.008 m2·hr/톤 ＜ S2/Q ＜ 0.96 m2·hr/톤,
더욱 바람직하게는,
0.01 m2·hr/톤 ＜ S2/Q ＜ 0.96 m2·hr/톤, 특히,
0.01 m2·hr/톤 ＜ S2/Q ＜ 0.1 m2·hr/톤 을 만족시켜야 한다.
상기 식들을 만족시켜야 하는 이유는 다음과 같다.
하강관 (16) 유로의 단부 표면적 S2[m2] 이 0.008 ×Q 이하로 하면, 하강관 (16) 과 연결된 유출구 또는 부근에서의 용융 유리의 유동 속도에서의 하향 성분이 커지게 되어서 부상하려는 기포를 하강관 (16) 에 있는 용융 유리가 인입하게 된다. 한편, 유로 단면부의 표면적이 S2[m2] 이 0.96 ×Q 이상인 경우, 하강관 (16) 의 직경이 커지고, 이는 장비의 중량 및 비용을 증가시킬 것이다.
도 1 의 (c) 에 도시된 실시예에서, 유로의 단면부 형상은 직사각형이지만, 본 발명은 그러한 형상에 한정되지 않고 예컨대 원형 형상도 사용될 수 있다.
본 발명은 압력 P [mmHg] 의 분위기 하에서 용융 유리를 탈포시키는 감압 탈포 방법에 관한 것이지만, 압력 분위기는 항상 대기압 분위기일 필요는 없다. 예컨대, 용융 유리가 대기압으로부터 차단된 밀폐 용해조에서 생산되는 경우에 사용될 수 있는 선택적인 압력하의 분위기일 수 있다. 또한, 압력 P [mmHg] 분위기 하의 용융 유리는 자유 표면을 갖지 않을 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 용융 유리의 감압 탈포 방법을 실시예를 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지는 않는다.
실시예에서, 용융 유리 플로우의 탈포는 탈포 처리 전후에 용융 유리에 함유된 기포의 개수, 즉 기포 밀도를 조사하기 위하여 다음에 기재 다양한 조건하에서 수행하였다. 또한, 용융 유리 플로우의 탈포 처리를 수행하기 위하여 도 2 에 도시된 감압 탈포 장치 (20) 를 사용하였다.
도 2 에 도시된 감압 탈포 장치 (20) 는 기본적으로, 상류 피트 (21) 와 하류 피트 (28) 의 용융 유리의 표면 레벨차에 의해서 야기되는 시폰 (siphon) 의 원리를 이용하여 도 2 에 도시된 화살표를 따라서 용융 유리 플로우를 형성시켜 감압 탈포조 (22) 내에서 용융 유리를 탈포시키는 장치이다. 장치 (20) 는 감압 하우징 (23), 감압 탈포조 (22), 상승관 (24) 및 하강관 (26) 을 일체적으로 구비한다. 용융 유리 (G) 를 상류 피트 (21) 및 하류 피트 (28) 에 채우고, 감압 하우징 (23), 감압 탈포조 (22), 상승관 (24) 및 하강관 (26) 의 높이를 감압 탈포조 (22) 의 압력에 따라서 적절하게 조절하였다.
감압 하우징 (23) 은 감압 탈포조 (22), 상승관 (24) 및 하강관 (26) 의 기밀성을 유지하도록 실질적으로 게이트 (gate) 형상을 갖는 금속 케이싱으로 제조한 것을 사용하였고, 감압 탈포조 (22) 및 상승관 (24) 과 하강관 (26) 의 대부분을 수납하고, 외측에 제공된 진공 펌프 (도시 안함) 를 이용하여 공기를 흡인함으로써 내부에 감압 상태를 제공하고, 내부에 수납된 감압 탈포조 (22) 에 형성된 개구부 (22a 및 22b) 를 통하여 소정 압력의 감압 상태를 유지하도록 구성하였다. 또한, 열을 차단시키기 위한 단열재 (27) 를 감압 탈포조 (22), 상승관 (24), 하강관 (26) 및 감압 하우징 (23) 으로 둘러싸인 공간에 배치하였다.
감압 하우징 (23) 의 감압 결과, 38 [mmHg] (0.05 기압) 보다 높고, 대기압 P0[mmHg] 에 대하여 (P0- 50) [mmHg] 보다 낮은 압력을 받는 감압실이 감압 탈포조 (22), 상승관 (24) 및 하강관 (26) 에 형성된다. 특히, 용해조 (25) 내의 용융 유리 (G) 의 표면에 대하여 높이 레벨 Z1보다 높이 레벨이 높은 부위에서 연장하도록 감압 탈포조 (22), 상승관 (24) 및 하강관 (26) 에 감압실을 형성하였다. 따라서, 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W[톤] 는, 용해조 (25) 내의 용융 유리 (G) 에 대한 높이 레벨 (Z1) 로부터 감압 탈포조 (22) 내의 용융 유리 (G) 의 표면 레벨까지 연장하는 영역에 있는 상승관 (24), 감압 탈포조 (22) 및 하강관 (26) 에 함유된 용융 유리 (즉, 도 2 의 사선부에 존재하는 용융 유리) 의 전체 중량에 대응한다.
본 실시예에서, 감압 탈포조 (22), 상승관 (24) 및 하강관 (26) 의 단면 형상은 원형이나 직사각형일 수 있다. 용융 유리 플로우의 깊이 (H) 는 용융 유리의 유동 방향에서 일정하였다. 또한, 감압 상부 공간 (22s) 과 접하는 용융 유리 플로우의 표면 형상이 직사각형이 되도록 용융 유리 플로우의 폭도 일정하였다.
표 1 에 나타낸 실시예 (1∼6) 에서, 조성이 표 2 에 wt% 로 나타내어진 문자 (A∼E) 로 나타낸 종류의 용융 유리를 사용하였고, 상술한 감압 탈포 장치 (20) 를 사용하여 표 1 의 용융 유리 온도 [℃] 조건 하에서 탈포 처리를 수행하였다.
모든 실시예 (1∼6) 에서, 탈포 처리의 정상가동을 개시한 후 상류 피트 (21) 와 하류 피트 (28) 에 있는 용융 유리 (G) 를 샘플링하였고, 기포 밀도가 허용가능한 범위에 있는지 없는지를 에지 라이트 (edge light) 법에 의하여 조사하였다. 그 경우에, 기포 밀도의 허용가능한 범위는 1 [개/kg] 이하였다.
| 실시예 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 참고예 |
| 유리의 종류 | A | A | B | C | D | E | - |
| 감압 탈포조안의 압력 | 53 | 68 | 190 | 84 | 152 | 91 | - |
| 용융 유리의 온도 | 1350 | 1340 | 1320 | 1400 | 1350 | 1300 | - |
| 용융 유리의 유량 Q | 0.050 | 0.354 | 0.104 | 0.833 | 0.917 | 1.458 | 16.667 |
| 용융 유리의 중량 W | 0.200 | 0.346 | 0.210 | 1.200 | 1.100 | 1.200 | 13.800 |
| 용융 유리의 깊이 H | 0.150 | 0.150 | 0.175 | 0.200 | 0.175 | 0.200 | 0.250 |
| 용융 유리 표면의표면적 S1 | 0.480 | 0.720 | 0.630 | 2.400 | 2.200 | 2.400 | 16.200 |
| 유로 단부 표면적 S2 | 0.0044 | 0.0120 | 0.0013 | 0.0450 | 0.0310 | 0.0450 | 0.5670 |
| W/Q | 4.000 | 0.977 | 2.019 | 1.441 | 1.200 | 0.823 | 0.828 |
| H/W | 0.750 | 0.433 | 0.833 | 0.167 | 0.159 | 0.167 | 0.018 |
| S1/Q | 9.600 | 2.034 | 6.058 | 2.881 | 2.399 | 1.646 | 0.972 |
| S2/Q | 0.088 | 0.034 | 0.013 | 0.054 | 0.034 | 0.031 | 0.034 |
| 탈포 처리전 기포 밀도 | 500 | 220 | 7000 | 3000 | 200 | 300 | - |
| 탈포 처리후 기포 밀도 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.2 | - |
| 유리의종류 | SiO2 | Al2O3 | B2O3 | ZrO2 | Na2O | K2O | MgO | CaO | SrO | BaO | CeO2 | Sb2O3 | SO3 | Cl |
| A | 60.0 | 2.0 | -- | 2.4 | 8.0 | 7.0 | 0.5 | 2.0 | 8.5 | 9.0 | 0.3 | 0.3 | -- | -- |
| B | 75.0 | 3.5 | -- | -- | 15.0 | 0.3 | 6.0 | -- | -- | -- | -- | -- | 0.2 | -- |
| C | 58.0 | 11.0 | 6.0 | -- | -- | -- | 2.0 | 3.0 | 6.7 | 15.0 | -- | -- | -- | 0.3 |
| D | 71.5 | 2.0 | -- | -- | 13.0 | 0.3 | 4.0 | 9.0 | -- | -- | -- | -- | 0.2 | -- |
| E | 57.9 | 7.0 | -- | 3.0 | 4.0 | 6.0 | 2.0 | 5.0 | 7.0 | 8.0 | -- | -- | 0.1 | -- |
표 1 에 도시된 바와 같이, 감압 탈포조에 단위 중량당 기포의 개수는 작고 허용가능한 범위내에 있으며, 유리 제품에서 품질저하를 야기할 가능성이 없었다.
상기 실시예로부터, 하기하는 조건을 제공함으로써 기포 밀도가 모두 허용가능한 범위 내에 있고 탈포 효과가 효율적이고 확실하게 얻어지는 것을 알 수 있다. 즉, 용융 유리가 받는 압력이 38 [mmHg] 보다 높고 (P0-50)[mmHg] 보다 낮은 감압실에 용융 유리를 주입하고, 그곳에서 용융 유리를 탈포시키고, 탈포한 후 압력 P0[mmHg] 분위기 하에서 용융 유리를 Q [톤/hr] 의 유량으로 배출하며, 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W [톤] 를 용융 유리의 유량 Q [톤/hr] 으로 나누어서 얻어진 감압실내에서의 용융 유리의 체재시간은 0.12 ∼ 4.8 시간이었다.
그 경우에, 감압 탈포조 내의 용융 유리의 표면적 및 용융 유리의 깊이와 상승관 및 하강관의 유로 단면적이 소정 범위내에서 적절하게 선택되었음을 알 수 있었다.
참고예로서, 용융 유리의 유량 Q 가 16.667 [톤/hr] (즉, 약 400 [톤/일]) 과 같이 큰 경우에, 감압실내 용융 유리의 중량 W 는 13.8 [톤] 이고, W/Q 는 0.828 [hr] 이며, 다른 조건값은 표 1 의 참고예에 나타낸바와 같은 값이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상세한 설명이 본 발명의 용융 유리 탈포 방법에 관하여 이루어졌지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 3 에 도시한 바와 같이, 감압 탈포 장치 (30) 는 용해조 (35), 도입관 (34), 감압 탈포조 (32), 배출관 (36) 및 하류 피트 (38) 를 일체로 구비하고, 도입관에는 용융 유리 (G) 의 유량을 제어하도록 스크루우 펌프 (screw pump; 31) 를 설치하고, 배출관 (36) 에는 용융 유리 (G) 의 배출을 촉진하기 위하여 배출관 (36) 을 설치하고, 용융 유리의 표면 레벨이 용해조 (35) 내의 용융 유리 (G) 의 표면 레벨에 항상 일치하도록 구성할 수 있다.
감압 하우징 (33) 내부의 감압 결과로서 대기압 P0[mmHg] 에 대하여 (P0-50)[mmHg] 보다 낮으며 38 [mmHg] 보다 높은 압력을 제공할 수 있는 감압실이 상승관 (34a), 감압 탈포조 (32) 및 하강관 (36a) 의 일 부위 (즉, 도 3 의 사선 부위) 에 형성되고, 그 부위는 용해조 (35) 내의 용융 유리 (G) 의 표면으로부터 그 표면보다 Z2만큼 낮은 레벨까지의 영역에 형성된다. 그리하여, 용해조 (35) 내의 용융 유리 (G) 의 표면보다 높이 레벨이 낮은 부위에 (P0-50)[mmHg] 이하의 압력을 제공하는 감압실이 형성되는 것은, 용융 유리의 유량이 스크루우 펌프 (31, 39) 에 의해서 제어되어 용융 유리가 받는 압력이 변화되기 때문이다.
따라서, 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W [톤] 는 용해조 (35) 내의 용융 유리 (G) 의 표면으로부터 용융 유리 (G) 의 표면에 대하여 Z2만큼 낮은 낮은 레벨까지에 존재하는 용융 유리의 중량 (도 3 에서 사선부에 있는 용융 유리의 중량) 과 일치한다.
본 발명에서는 각종 개량 및 변경이 본 발명의 요지내에서 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용융 유리의 용해조에 있는 용융 유리가 받는 압력 (P) 에 대하여 (P0-50)[mmHg] 보다 낮으며 38 [mmHg] 보다 높은 범위의 압력을 제공할 수 있는 감압실에 용융 유리를 도입하여 감압 탈포를 행하고, 탈포후 용융 유리를 압력 P [mmHg] 분위기하에서 Q [톤/hr] 의 유량으로 배출하며, 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W [톤] 를 용융 유리의 유량 Q [톤/hr] 로 나누어서 얻어진 감압실내에서의 용융 유리의 체재시간은 0.12 ∼ 4.8 시간의 범위에 있도록 결정하여, 기포의 혼입이 없는 용융 유리를 효율적이고 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 감압 탈포조 내의 용융 유리의 표면적, 용융 유리의 깊이 및 하강관의 유로 단면적을 소정의 범위로 정하여 기포가 없는 용융 유리를 효율적이고 확실하게 얻을 수 있다.
Claims (6)
- 압력 P[mmHg] 의 분위기 하에 있는 용융 유리를, 38 [mmHg]∼(P-50) [mmHg] 의 범위가 되도록 용융 유리에 압력을 부여할 수 있는 감압실안에 도입하여 감압 탈포시키고,탈포된 용융 유리를 압력 P [mmHg] 의 분위기 하에서 유량 Q [톤/hr] 로 감압실로부터 배출하며,상기 감압실에서 유동하는 용융 유리의 중량 W[톤] 를 용융 유리의 유량 Q [톤/hr] 로 나누어서 얻어진 상기 감압실 내의 체재 시간은 0.12∼4.8 시간인 것을 특징으로 하는 용융 유리의 탈포 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 감압실은 상기 용융 유리가 실질적으로 수평인 상태로 통과하여 탈포되는 감압 탈포조를 구비하며, 상기 감압 탈포조 내의 용융 유리의 깊이 H [m] 와 상기 용융 유리의 중량 W [톤] 는 다음의 식 (1):0.010 m/톤 ＜ H/W ＜ 1.5 m/톤 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 감압 탈포조내의 용융 유리 표면의 표면적 S1[m2] 과 용융 유리 플로우의 유량 Q [톤/hr] 는 다음의 식 (2):0.24 m2·hr/톤 ＜ S1/Q ＜ 12 m2·hr/톤 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 감압 탈포조내의 용융 유리 표면의 표면적 S1[m2] 과 용융 유리 플로우의 유량 Q [톤/hr] 는 다음의 식 (2):0.24 m2·hr/톤 ＜ S1/Q ＜ 12 m2·hr/톤 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 감압실은, 상기 감압 탈포조에 연결되고 용융 유리가 통과하여 배출되는 하강관을 구비하며, 상기 하강관이 감압 탈포조에 연결되는 부위에서의 하강관의 유로 단면의 단면적 S2[m2] 와 용융 유리의 유량 Q [톤/hr] 는 다음의 식 (3):0.008 m2·hr/톤 ＜ S2/Q ＜ 0.96 m2·hr/톤 (3)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 감압실은, 상기 감압 탈포조에 연결되고 용융 유리가 통과하여 배출되는 하강관을 구비하며, 상기 하강관이 감압 탈포조에 연결되는 부위에서의 하강관의 유로 단면의 단면적 S2[m2] 과 용융 유리의 유량 Q [톤/hr] 는 다음의 식 (3):0.008 m2·hr/톤 ＜ S2/Q ＜ 0.96 m2·hr/톤 (3)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 감압 탈포 방법.
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