KR20030074208A - 플로트 유리의 제조 중에 스파우트 립을 통한 유리 용융물공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 플로트 유리가 유리 용융 조로부터 조절가능한 공급 채널을 통해 스파우트 립으로 공급되며, 금속 층으로 도포되는 그 표면상으로 유도될 때 플로트 조의 주석 표면으로 진행하는, 플로트 유리의 제조 중에 스파우트를 통해 유리 용융물을 공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 유리 용융물에 접촉하는 적어도 스파우트 립의 표면이 내화성의 희유 금속 층으로 도포되면, 스파우트 립의 서비스 수명이 대체로 증가할뿐 아니라 부유된 유리의 표면 품질도 개선된 표면 특성으로 인해서 최적화된다. 이에 더해서, 금속 층 및 스파우트 립의 물질로 열팽창 계수가 양호하게 적응되어 금속 층에서 주름 및 균열의 형성이 회피될 수 있다.

Description

플로트 유리의 제조 중에 스파우트 립을 통한 유리 용융물 공급장치{Device for supplying glass melt via a spout lip during production of float glass}

본 발명은 플로트 유리를 제조하는 중에 스파우트 립(spout lip)을 통해 유리 용융물을 공급하기 위한 장치에 관한 것으로서, 이 유리 용융물이 유리 용융 조(bath)로 부터 조절가능한 공급 채널을 통해 스파우트 립으로 공급되며, 금속 층이 코팅된 표면을 가로질러, 플로트 조(float bath)의 주석 표면으로 진행되는, 유리 용융물 공급 장치에 관한 것이다.

플로트 유리 방법에 따른 플로트 유리의 제조 중에는, 유리가 유리 용융 조에서 용해되며, 버블이 없는 방식으로 정련부에서 정련되며, 유리 용융 조와 플로트 조 사이의 공급 채널에서 균질하게 되며, 조건이 설정(성형에 필요한 점도의 설정)되는 것이 일반적이다. 조건이 설정된 유리 용융물은 스파우트 립 위의 공급 채널의 단부에서 플로트 조내의 액체 주석으로 흐른다. 유리 용융물을 유리 리본으로 성형하는 것은 플로트 조내에서 수행된다.

스파우트 립의 하부 가장자리와 주석의 표면 사이의 간격 및 스파우트 립의 표면 특성들은 플로트 조내의 성형 공정 및 플로트 유리의 품질에 결정적인 역할을 한다.

유리 용융물에 접촉하게 되는 스파우트 립의 표면에 균열, 홀 또는 부식이 생기면, 이것은 플로트 유리에서 표면 결함(크로스 디스토션)을 가져오게 된다.

스파우트 립의 하부 에지와 플로트 조내의 주석의 표면 사이의 간격이 스파우트 립의 부식이 증가해서 너무 커지면, 예로서 백 플로우: 프론트 플로우의 비와 같이, 유리 용융물을 플로트 조로 공급하는 조건이 변동된다. 이어서, 습식 백 버블(wet back bubble)들이 생성된다.

공지된 장치의 경우, 스파우트 립은 내화성 세라믹 재료를 포함한다. 통상 슬립 케스트 및 소결된 용융 실리카 세라믹 또는 용융 주조된 Al₂O₃가 스파우트 립을 위한 재료로서 사용된다. 이러한 재료는 소다-라임 유리의 생성에 매우 적합하며 이 재료를 사용할 때 스파우트 립의 수명이 2년 내지 3년이 된다.

보로실리케이트 유리(알칼리가 낮거나 알칼리가 없음) 및 알루미노실리케이트 유리와 같은 고융점 부식성 유리의 제조중에, 이러한 재료로 만들어진 스파우트 립의 서비스 수명은 기껏해야 6개월에 불과하다. 그래서, 상기 스파우트 립에 대해서 다른 재료를 이용함으로서 스파우트 립의 서비스 수명을 증가시키기 위한 시도가 이미 있어왔다. 85 내지 97 중량%의 ZrO₂을 갖는 용융 주조된 재료를 이용하거나 보로실리케이트 유리, 특히 낮은 알라라인 보로실리케이트 유리의 제조시에 이러한 유형의 스파우트 립을 이용하는 것이 이미 제안되어 있다. 따라서, 스파우트 립의 서비스 수명은 약 1년으로 증가될 수 있었다(일본국 공개특허공고 06-345467호).

스파우트 립에 대해서 이제까지 공지된 재료의 단점은, 유리 품질에 대한 공지된 결과(디스토션 등)를 갖는 유리 용융물에 의한 부식으로 인해 서비스 수명이 제한된다는 것이다. 이에 더해서, 세라믹 재료의 부식으로 인해서 버블이 형성되며 부식 생성물이 떨어지게 되는데 이것 역시 유리 질을 손상시킨다.

스파우트 립에 대한 일본국 공개특허공고 06-345467호에 인용된 재료는 사실상 비교적 양호한 내부식성을 갖지만 이들은 상대적으로 온도 변화에 대해서 민감하다. 온도가 변함에 따라서 결과적으로는 플로트 유리의 공지된 품질의 결함에 더해서 표면에서 조각이 생기고 심한 경우에는 균열이 생기기도 한다. 이에 더해,이러한 재료들은 매우 비싸다.

금속 층을 갖는 스파우트 립의 구성에서, 금속 층을 보호하는 것, 특히, 플로트 조로부터 가스가 형성되는 것을 줄이는 부식에 대한 금속 층의 보호가 고려되어야 한다. 더욱이, 스파우트 립에 대한 재료를 선택하는데 있어서 스파우트 립의 재료 및 금속 층의 열팽창 계수가 비슷하게 되도록 하여야 한다.

용융된 실리카, Al₂O₃또는 지르코늄과 같은 통상의 재료가 스파우트 립에 사용되면, 이러한 스파우트 립은 금속 층보다 훨씬 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 1200 내지 1400℃의 온도를 사용하는 경우, 이것은 금속 층에서 주름(fold)이 형성되며 크랙이 생기게 되며, 심한 경우에는 스파우트 립의 고장을 가져온다.

본 발명의 목적은, 스파우트 립이 1400℃ 까지의 높은 내열성을 갖으며, 여러 유리 용융물에 대해서 높은 항부식성을 갖으며, 유리 용융물과의 바람직하지 않은 상호작용이 없으며, 온도 변화에 대해서 민감하지 않으며 유리 용융물로 부식 생성물이 들어가지 않도록 하는 전술된 유형의 장치를 제조하는 것이다.

도 1은 유리 용융 조로 부터 스파우트 립을 갖는 플로트 조로의 전이 영역에서 플로트 유리를 제조하기 위한 플로트 플랜트.

도 2는 단 하나의 스토퍼를 갖는 플로트 플랜트의 경우에 스파우트 립을 갖는 전이 영역을 상세히 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 유리 용융 조11: 공급 채널12: 정제된 유리 용융물

12.1: 유리 용융물13: 차단 장치14: 유리량 조절장치

17: 베이스 부재18: 액체 주석20: 스파우트 립

22: 금속 층

이러한 목적은, 유리 용융물과 접촉하는 적어도 스파우트 립의 표면이 내화성의 희유 금속 층으로 도포되는 본 발명에 따라 달성된다.

내화성의 희유 금속으로 이루어진 금속 층은 유리 용융물과 접하게 되는 스파우트 립의 표면에 대한 우수한 내부식성을 제공하며, 따라서 스파우트 립에 대해서 더 긴 서비스 수명을 제공한다. 이에 더해서, 유리 용융물로 부식 생성물이 유입되는 것이 방지되며, 스파우트 립의 재료를 선택하는데 있어서 더 양호한 열팽창 계수를 적응시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 금속 층에 대해서 그리고 스파우트 립 마그네슘 알루미네이트 스피넬에 대해서 백금 또는 백금 합금이 선택될 수 있으며, 유사한 열팽창 동작이 얻어질 수 있다. 그러므로 금속 층에서의 주름 및 균열이 쉽게 방지된다. 열 팽창 계수는 10 내지 14 x 10^-6K^-1의 범위이다.

금속 층으로는 백금과 10 중량% 로듐의 합금 및 백금과 5중량% 금의 합금이 매우 적합함이 증명되었다.

플로트 조에서 환원성 분위기로 부터 백금을 보호하기 위해서, 800 내지 1200℃ 온도에서 질소 가스가 노즐을 통해 스파우트 립 하부로 공급된다.

이 장치는 플로트 방법에 따라 평판 디스플레이용 기판 유리를 제조하기 위한 플로트 플랜트에 특히 적합하다.

특히 백금 및 그의 합금은 보로실리케이트 및 알루미노실리케이트 유리에 대한 탁월한 항부식성을 갖는다.

다음의 주성, 즉,

55-65 중량%의 SiO₂

12-20 중량%의 Al₂0₃

≥5 중량%의 B₂O₃

0-5 중량%의 BaO

3-9 중량%의 CaO

1-5 중량%의 MgO

1-5 중량%의 SrO

를 갖는 혼합물이 보로실리케이트 유리에 특히 적합하며, 본 발명에 따라 구성된 스파우트 립은 주름 및 균열이 없는 표면을 갖으며 서비스 수명이 길며, 상기 표면은 플로트 유리 리본의 표면 질 개선에 결정적으로 중요한 역할을 한다.

이하, 도면에 예시된 실시예에 의거하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

도 1에 따른 개략적인 도면에 도시된 바와 같이, 유리는 유리 용융 조(bath)(10)에서 용융되어 공급 채널(11)로 공급되는데, 이 공급 채널에서는 정련된 유리 용융물(12)의 양이 공급 채널(11)의 단부에서 스파우트 립(spout lip)(20)에 제공된 유리량 조절장치(14)(프론트 트윌(tweel))에 의해 조절된다.

차단 장치(13)(백 트윌)가 공급 채널(11)에 제공되어 있는데, 그 차단 장치에 의해 유리 용융물(12)이 스파우트 립(12)으로 공급되는 것이 완전히 차단될 수 있다.

도 2에 더 상세히 도시한 바와 같이, 스파우트 립(20)의 상측면을 통해서 공급된 유리 용융물(12.1)의 양은 유리량 조절장치(14)(프론트 트윌)의 조절에 의해서 측정된다. 스파우트 립(20)의 상측면은 금속 층(22)으로 도포되어 있다. 이 금속 층은 본 경우에 백금 또는 백금 합금을 포함한다. 그것은 스파우트 립(20)의 측면 한계를 정하는 측면 블록내의 백금 또는 백금 합금 핀들에 의해 고정된다. 부착 점들은 정렬된 스파우트 립(20) 위에서 흐르는 유리 용융물(12.1)과 접하지않게 배치될 수 있다. 이 점에서, 본 발명의 범위에서, 금속 층(22)이 전술된 바와 같이 별도의 성분을 포함하거나 또는 이러한 금속 층이 부분적으로는 스파우트 립(20)으로 구성된다는 것을 강조할 수 있다. 금속 층(22)은 스파우트 립(20) 위에 증착되거나 또는 다른 방식으로 도포될 수 있다.

유리 용융물(12.1)은, 초기 벽(15) 및 베이스 부재(17)를 가지는 것으로 표시되고 액체 주석(18)을 수용하는 플로트 조로 진행한다. 유입되는 유리 용융물(12.1)은 액체 주석(18) 위에서 유리 리본(12.1)을 형성하는데, 이 유리 리본은 플로트 조로부터 추출 롤러를 통해서 인발된다.

스파우트 립(12)의 하부 가장자리는 플로트 조내의 액체 주석(18)의 표면에 대해서 정확히 간격을 띄운다고 가정되어야 한다. 스파우트 립(20)은 플로트 조의 초기 벽(15) 위에 배치될 수 있다. 800 내지 1200℃의 온도의 질소 가스를 스파우트 립(20) 및 플로트 조 사이의 전이부에 공급할 수 있는 노즐(21)이 스파우트 립(20)의 하부에 배치되어 있다. 따라서, 유리 용융물에 의해서 도포되지 않은 백금 코팅 부품이 플로트 조에서 환원성 분위기로부터 보호된다.

스파우트 립(20)과 플로트 조 사이의 전이 영역은 프론트 커버(19)에 의해 공급 채널(11)을 향해서 에워싸인다. 액체 주석(18)은 초기 벽(15) 및 베이스 부재(17)로 이루어지는 플로트 조에서 부유된 유리 리본(12.2)을 위한 액체 캐리어를 형성하며, 상기 유리 리본은 타일(16)에 의해서 플로트 조의 초기 벽(15)으로부터 분리된다.

스파우트 립(20)은 마그네슘 알루미나이트 스피넬(spinel)을 포함하는데, 이스피넬은 백금 및 10 중량%의 로듐으로 이루어지거나 백금 및 5 중량%의 금으로 이루어진 금속 층과 같이 10 내지 14 x 10^-6K^-1의 유사한 열 팽창 계수를 갖는다. 이처럼 적응된 열 팽창 계수는, 1200 내지 1400℃ 온도에서, 금속 층이 주름 또는 균열을 형성하지 않도록 하여, 부유된 유리 리본(12.2)의 표면 품질 개선을 위해 탁월한 표면을 형성하도록 보장한다. 스파우트 립(20)의 하부 측면에서는, 플로트 조에서 환원성 분위기로부터 백금을 보호하기 위해 800 내지 1200℃의 온도로 질소 가스가 노즐(21)을 통해 공급된다.

금속 층의 하측면은 또한, 플로트 조로부터 빠져나오는 증기로부터 그리고 환원성 성형 가스로부터 금속 층을 보호하기 위해 가스 불침투 확산 장벽층을 지탱할 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 플로트 방법에 따라 평판 디스플레이용 유리 기판을 제조하는데 특히 적합하다. 이를 위해 사용되는 보로실리케이트 유리는 바람직하게는 다음 조성을 갖는다. 즉,

55-65 중량%의 SiO₂

12-20 중량%의 Al₂0₃

≥5 중량%의 B₂O₃

0-5 중량%의 BaO

3-9 중량%의 CaO

1-5 중량%의 MgO

1-5 중량%의 SrO.

Claims (9)

1. 플로트 유리의 제조 중에 스파우트 립을 통해 유리 용융물을 공급하는 장치에 있어서,

   상기 유리 용융물(12.1)과 접하는 적어도 스파우트 립(20)의 표면이 내화성의 희유 금속 층(22)으로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유리 용융물(12.1)과 접하지 않는 금속 층(22)의 하측면에는 가스 불침투 확산 층이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속 층(22)이 백금 또는 백금 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스파우트 립(20)이 10 내지 14 x 10^-6K^-1의 열팽창 계수(HEC)를 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 스파우트 립(20)이 백금 및 그의 합금으로 이루어진 금속 층(22)의 열 팽창 작용에 적응되는 열 팽창 작용을 갖는 마그네슘 알루미네이트 스피넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
6. 제 3 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 층(22)이 백금과 10 중량% 로듐의 합금 또는 백금과 5 중량% 금의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스파우트 립(20)의 하부로 노즐(21)을 통해 바람직하게는 800 내지 1200℃의 온도로 질소가 유입될 수 있는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 용융물 공급장치가 플로트 방법에 따라 평판 디스플레이용 기판 유리를 제조하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 유리 용융물 공급장치가 하기 조성,

   55-65 중량%의 SiO₂

   12-20 중량%의 Al₂0₃

   ≥5 중량%의 B₂O₃

   0-5 중량%의 BaO

   3-9 중량%의 CaO

   1-5 중량%의 MgO

   1-5 중량%의 SrO

   을 갖는 보로실리케이트 유리에 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 용융물 공급장치.