KR20020029415A - 색유리 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 색유리 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 매우 밀접하게 결합된 배치를 얻는 것과 동시에 용융물의 빠른 변화를 가능하게 하는 것이다. 상기 변화의 끝에, 하기의 공정 단계를 실시한다: 유리 배치 또는 분편으로 용융물을 형성하고, 유리 용융물을 적어도 하나의 추가 용기 내에서 더 가공한 후 후속 공정 동안 상기 용융물은 스컬(skull) 장치(3)(스컬 도가니 또는 스컬 관)에 공급되고 상기 용융물이 용융 스테이션(1) 내에 진입후이긴 하지만 스컬 장치(3)에 들어가기 전 또는 상기 용융물이 스컬 장치 내에 있는 동안 염료가 상기 용융물에 공급(6, 6.1)되어진다.

Description

색유리 제조 방법 및 장치{An apparatus and method for producing colored glass}

유리 제조 공정은 소위 유리 배치 또는 유리 분편을 녹이는 것으로부터 시작한다. 상기 유리를 녹이는 공정은 일반적으로 용융단부 내에서 실시된다. 상기 용기벽은 내화성 물질로 이루어져 있고 그 온도는 1650℃까지 이를 수 있다.

상기 용융 공정 후에는 정제 공정이 뒤따른다. 정제 공정에서는 용융물로부터 물리적 또는 화학적으로 결합되어 있는 기체들을 방출시키도록 한다. 상기 공정을 위해서는 3000℃에 달하는 특별한 고온이 이상적이다.

색유리를 생산하고자 한다면, 염료는 초기 단계에서 이미 전 공정에 즉, 용융 공정 동안 상기 유리 배치 또는 분편에 첨가되어져야 한다. 상기 염료의 초기 첨가는 표면 파형을 피하기 위해서 모든 투입, 즉 한편에서는 염료, 또 다른 한편에서는 유리에 대한 가장 철저한 교반을 보장하는 것을 목표로 한다.

상기 용융단부는 비교적 큰 용적을 가진다. 서로 다른 색의 유리로 된 비교적 적은 양의 배치의 경우, 용융단부 내의 내용물을 상대적으로 자주 교체하는 것이 필요하다. 상기 교체는 목표로 하는 차후의 색깔에서 바람직하지 못한 편차가생기는 것을 피하기 위해 완벽해야만 한다. 상기의 용융단부의 큰 용적과 관련하여, 상기 교체는 그에 비례하는 긴 시간이 소요된다. 이는 한 색깔에서 다른 색깔로의 전환이 긴 공정 중단 시간과 관련되어 있음을 의미한다. 따라서, 착색에 있어 소비자의 욕구와 새로운 요구에 대해 빠르게 반응하는 것은 불가능하다.

용융단부 이후에만 염료를 공급하려는 노력 또한 있어왔다. 그러나, 이 경우 균일한 혼합이 항상 보장되지는 않는다.

본 발명은 색유리 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 색유리 제조 장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 색유리 제조 장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 색유리 제조 장치의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 색유리 제조 장치의 횡단면도이다.

본 발명의 목적은 긴 공정 중단 시간이 없는 반면 염료와 유리에 대해 양호한 철저한 교반을 유지하며 색깔을 자주 교체할 수 있는 방법과 장치를 공급하는 데 있다.

이 과제는 독립된 청구사항에 의해 해결된다.

본 발명자는 용융단부에 고주파수로 가열되는 스컬(skull) 도가니가 하류에 제공되면 상기의 목적을 달성하기 위해 용융단부 뒤에 염료를 첨가하는 것이 가능함을 깨달았다. 이러한 방식의 스컬 도가니는 예를 들어, 독일 특허 33 16 546 C1에 알려져 있다. 물로 냉각되는 수직의 금속 관의 링으로 형성된 벽이 제공되어진다. 두개의 상호 연결된 금속관 사이에 홈과 같은 중간 공간이 있다. 코일 진동 회로에 의해 발생되는 고주파수의 전자기장이 물로 냉각되는 벽을 적은 손실 또는 손실 없이 통과하여 와류와 주울(Joule) 열을 발생하기 위해 고온의 전기 전도 용융물에 전해진다.

스컬 도가니 내에는 강한 대류가 발생한다. 상기 용융물은 스컬 도가니의 내벽에서는 물에 의한 냉각 때문에 한정된 지역이 매우 차가운 반면 단지 몇 밀리미터 떨어진 곳은 전자기장 에너지의 흡수에 의해 극도로 고온이다.

몇 밀리미터의 거리 내에서 1500℃ 이상에 달하는 이러한 큰 온도차는 극도로 빠른 대류 회전을 발생시켜 용융 지역에 매우 강하고 효과적인 완벽한 혼합을 가져다준다. 상기 완벽한 혼합은 온도와 밀도의 분리 뿐만 아니라 특히 이상적인 화학 합성물의 분리를 유도하여 염료의 균일화를 가져다준다.

더우기, 벽 물질의 부식에 의해 미리 결정되어진 온도의 한계가 없는 스컬 장치 내 용융물의 점도는 거의 마음대로 줄일 수 있으며 이것은 더 나아가 대류를 증가시키고 상기 완벽한 혼합을 돕는다. 효과적인 완벽한 혼합의 적정 점도는 예를 들어 알루모실리케이트 유리와 유리 세라믹 같은 많은 고용융점 시스템에서 1700℃ 이상의 온도를 필요로 하는 10²dPas 이하의 범위이다. 상기 온도는 내화성 물질의 부식 때문에 종래의 장치로서는 도달할 수 없다. 상기 용융점은 고주파수로 가열된 스컬 도가니 내에서는 어떤 온도라도 문제없이 도달할 수 있다.

따라서, 본 발명에서 염료는 용융단부 뒤 고주파수로 가열된 스컬 도가니 앞의 용융물에 공급되어진다. 염료는 또한 스컬 도가니 자체 내로 첨가되어질 수 있다. 이와 관련하여, 염료는 공정 내의 상기 대류 회전이 존재하는 곳에 가해져 용융물과 함께 철저히 혼합되어질 수 있다.

상기 스컬 도가니는 일반적으로 정제 도가니가 된다. 상기 스컬 도가니는 수직 축을 갖고 있다. 염료는 스컬 관(groove)의 앞 또는 내에 가해질 수 있으며 상기 관은 스컬 원리에 따라 설계된, 즉 상기 관의 벽을 형성하는 물로 냉각되는 튜브와 상기 관의 내용물과 에너지가 연관되어 있는 고주파수 코일로 구성되어 있음을 의미한다.

4 내지 8 리터 부피의 용융물을 이용한 불연속적인 도가니 시험에 있어서, 스컬 도가니 내의 완벽한 혼합을 알루모실리케이트 유리-세라믹의 실시예를 기준으로 하여 조사하였다. 산화 코발트 또는 산화 바나듐과 같은 몇 밀리그램의 산화 염료를 1800℃에서 2000℃의 용융점에서 용융표면 위로 용융물에 직접적으로 가했다. 상기 도가니 내로 염료와 용융물을 추가한 후 에너지 공급을 중단하고 도가니 내의 용융물을 냉각하였다. 상기의 짧은 운전정지 기간 후 도가니의 내용물은 이미 거의 완벽히 균일하게 염색되었다. 상기의 불연속 시험에서 대류에 참가하지 않는 단지 도가니 바닥 부분에서만 비균일성이 여전히 관측되었으나 상기의 비균일성은 연속적인 공정에서 또는 고융점(T > 2000℃)에 의해 제거할 수 있었다.

연속 공정에서는, 아무것도 첨가하지 않은 순수 형태로 염료를 용융물 또는 염료가 다량 첨가된 유리에 첨가하는 것이 가능하다. 특히 용융 지역과 HF 도가니사이에 배치된 용융 도가니를 통해 공급되는 경우, 유리가 순 염료에 대해서는 그 용융성 때문에 바람직하다. 상기 경우는 첨가량 또한 대개 비교적 덜 복잡하다. 막대기를 통해 공급되는 경우에 염료는 막대기의 유리 성분으로 투입되거나 염료는 기본 물질과 함께 압축되어질 수 있다.

본 발명은 이제 이하 개략적으로 보여진 첨부된 도면을 참조하여 더 면밀히 상세하게 설명된다:

도 1 에서 도 4까지 각각은 색유리 제조를 위한 장치를 보여준다.

염료의 공급은 다른 곳에서 이루어진다.

도 1은 용융부를 나타내고 있다. 용융물 높이 1.1의 유리 용융물을 포함한다.

관 2는 용융부 1의 바닥부에 근접해 있다. 상기 용융부는 스컬 도가니 3의 바닥부로 열려있다. 스컬 도가니 3은 고주파수 코일의 권선 3.1에 의해 둘러싸여 있다. 대류 회전 3.2가 대략적으로 나타내어져 있음을 알수 있다. 스컬 도가니 3은 용융부 1 내에서 생산되어진 용융물을 제련하는데 사용된다.

추가의 관 4가 하류에 더 공급된다. 상기 관 4는 스컬 도가니 3의 상부에서부터 조절 용기 5까지 제련된 용융물을 전달하고 출구 5.1를 포함한다.

이와 관련하여, 출구 6.1이 스컬 도가니 3으로 열려있는 염료 저장장치 6으로부터 스컬 도가니로 염료가 가해진다.

상기 배치는 비교적 간단하다. 그러나, 스컬 도가니 3 내의 대류는 제한된 범위 내에서만 사용되어질 수 있다.

도 2에 따른 실시예는 본질적으로는 도 1에 따른 실시예와 같다. 그러나, 다른점은 다음과 같다: 출구 6.1을 가진 염료 저장장치 6은 염료 6.1이 연결 라인 2로 투입되는 방식으로 배치되어 있다. 이는 연결 라인 2 내의 압력보다 약간 높은 압력에서 염료 저장장치 6("염료 공급체") 내의 압력 지정하는 방식으로 이루어질 수 있다. 추가의 염료 농도의 밀도에 의존하여 용융지역의 높이와 가거나 더 낮아야만 하는 염료 공급체 6 내의 용융물 높이를 변화시킬 필요가 있다. 염료 농축물의 밀도가 유리 용융물의 밀도보다 낮다면, 염료 공급체 6 내 농축물의 용융물 높이가 용융부 1 내의 용융물의 높이 1.1 보다 더 높은 높이로 정해야만 한다. 염료 농축물 공급은 단독으로 또는 수압기와 농축물의 점도에 의해 조절되어질 수 있다. 용융물 높이차와 점도에 대해 독립적인 염료량을 조절 가능하게 하기 위해서, 기준 이상 또는 이하의 압력에 대한 압력조절기에 덧붙여 농축물 공급실을 제공하는 것 또한 가능하다.

상기 도가니는 예를 들어 백금으로 만들어질 수 있다.

도 3에 따른 장치의 주요 배치는 도 1과 2의 것과 같다. 그러나, 차이점은 염료 농축물이 전극의 방식으로 용융물 속에 잠겨있는 도관에 의해 공급되어진다는 점이다. 통과지점은 따라서 누수방지를 위해 공기 또는 물로 냉각되어진다. 염료 농축물이 재공급되는 동안 필요한 때에 냉각이 줄어든다.

도 4는 상기 설명된 염료 공급체 6의 추가 사양을 보여준다. 용융부 1은 도식적으로 나타내어져 있다. 각 스컬 도가니 3 또는 30은 염료 공급체 6 또는 60에 각각 연결되어 있다. 상기 사양은 한 용융부로 두개의 다른 색유리를 동시에 제조가능하게 한다. 두개의 출구 1.2와 1.3 대신, 연결된 염료 공급체들과 또 그에 결합된 스컬 도가니들에 셋 이상의 출구를 사용하는 것이 가능하다.

화살표 4와 40은 추가 공정에 공급되어지는 각 색유리를 나타낸다.

본 발명은 색유리 제조에 있어서, 긴 공정 중단 시간 없이 염료와 유리에 대해 철저한 교반을 유지하며 색깔을 자주 교체할 수 있는 방법과 장치를 공급할 수 있다.

Claims (5)

1. 첫 유리 배치 또는 유리 분편으로 용융물을 제조하고;

   하나 이상의 여분의 용기내에서 유리 용융물을 추가 가공하며;

   상기 추가 가공 공정 중에 상기 용융물을 스컬 장치(스컬 도가니 또는 스컬 관)에 공급하고;

   용융 스태이션(melting-in station) 진입후, 스컬 장치 전 또는 내의 상기 용융물에 염료를 공급;

   하는 것으로 이루어진 색유리를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   둘 이상의 유리 용융물 가닥이 용융 스태이션으로부터 뻗어져 나오며;

   하나 이상의 상기 유리 용융물 가닥에 스컬 장치가 제공되며;

   염료 용융물이 용융지 뒤, 각각의 스컬 장치 전 또는 내에 공급되는;

   것을 특징으로 하는 방법.
3. 유리 배치 또는 분편으로부터 용융물을 제조하기 위한 용융 용기(1);

   용융 용기(1)의 하류가 공급되어지는 스컬 장치(3)(스컬 도가니 또는 스컬 관);

   염료 공급 장치(6, 6.1);

   로 구성되며, 상기 염료 공급 장치(6, 6.1)는 상기 용융 용기(1)의 하류이며 상기 스컬 장치(3)의 상류인 것을 특징으로 하는 색유리 제조 장치.
4. 유리 배치 또는 분편으로부터 용융물을 제조하기 위한 용융 용기(1);

   용융 용기(1)의 하류가 공급되어지는 스컬 장치(3)(스컬 도가니 또는 스컬 관);

   염료 공급 장치(6, 6.1);

   로 구성되며, 상기 염료 공급 장치(6, 6.1)는 상기 스컬 장치(3) 내에 담겨진 용융물에 직접적으로 염료를 공급할 수 있는 방식으로 스컬 장치(3)에 배치된 것을 특징으로 하는 색유리 제조 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 각각의 스컬 장치(3,30)와 각각의 염료 공급 장치(6, 6,1)을 가진 용융 용기(1)로부터의 적어도 둘의 하류 가닥(1.2, 1.3)이 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.