KR20050026045A - 불용 재료의 정도가 낮은 유리 화합물을 제조하기 위해직렬로 배열된 배쓰를 구비한 용해로 - Google Patents

불용 재료의 정도가 낮은 유리 화합물을 제조하기 위해직렬로 배열된 배쓰를 구비한 용해로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리카를 함유한 화합물을 연속적으로 용융시키는 용해로에 관한 것이다. 본 발명의 용해로는 적어도 두 개의 직렬 배열된 배쓰(bath)(1,2,3)을 포함하고, 각각의 배쓰는 용융된 재료에 잠긴 적어도 하나의 버너(4)를 구비한다. 상기 발명은 또한 용해로의 도움으로 실리카 함유 화합물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 실리카와 그 용융물이 제 1 배쓰에 채워진다. 본 발명은 저온에서 빠른 전이 시간으로 유리 착색 프릿, 타일링 및 에나멜 프릿의 고성능 제조를 수행할 수 있도록 한다.

Description

불용 재료의 정도가 낮은 유리 화합물을 제조하기 위해 직렬로 배열된 배쓰를 구비한 용해로{FURNACE WITH SERIES-ARRANGED BATHS FOR PRODUCING GLASS COMPOUNDS HAVING A LOW DEGREE OF UNMELTED MATERIAL}
본 발명은, 직렬의 여러 탱크를 포함하고, 각각의 탱크는 적어도 하나의 수중 버너(submerged burner)를 구비하며, 실리카를 포함한 조성물이 효과적으로 용융될 수 있도록 하는, 즉 석재 함량과 에너지 소비가 적은, 용해로(furnace)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 유리 프릿(glass frit), 특히 유리 컬러 프릿(glass color frit), 또는 일반적으로 검정 에나멜과 같이, 망간 산화물을 함유할 수 있고, 자동차 창문의 테두리 부근에 있는, 에나멜, 글레이즈(glaze) 및 화장토(化粧土)(engobe) 조성물에 사용되는 프릿과 같은 유리 조성물의 제조에 관한 것이다. 에나멜은 녹는점이 낮고, 세라믹 (글레이즈의 경우), 또는 유리 또는 금속으로 만들어질 수 있는 기판 위에 코팅으로 도포하게 되어 있는 유리라는 사실이 상기될 것이다. 이러한 조성물은, 착색제, 불투명화제, 또는 다른 유리의 겉보기 색 (bulk-coloring)이나 세라믹, 금속, 유리 또는 이와 다른 기판의 표면 장식 중 어느 하나를 위해 사용된 다른 첨가제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 특히, 본 발명은, EP 1 067 100과 EP 0 883 579에 기술되어 있는 에나멜용 프릿을 쉽게 제조할 수 있게 할 뿐만 아니라, 상기 에나멜을 직접 제조할 수 있게 한다.
유리 컬러 프릿은, 안료와 같은 첨가제를 매트릭스 조성물에 결합하기 위해, 다른 매트릭스 조성물에 첨가된 특별한 조성물이다. 일반적으로, 유리 컬러 프릿은, 일반적으로 정사각형인 유리 조각(glass lump) 형태로, 부피는 예를 들어 0.5 내지 3cm3이고, 상기 조각은 성형 스테이션(forming station), 예를 들어 성형 용기(hollowware) (바이얼, 병 등)용 성형 스테이션의 공급장치에 흐르는 유리 용융물에 첨가된다. 이러한 고형 프릿은 일반적으로 약 1250 내지 1350℃의 매트릭스 유리 용융물에 투입된다. 다음으로, 프릿이 녹고, 필요할 경우 교반기(stirrer)와 같은 균질화 수단의 작용으로 매트릭스 유리 조성물과 혼합된다. 컬러 프릿은 일반적으로 최종 유리 중 1 내지 5%를 차지한다. 일반적으로 산화물인 착색제 (또는 안료)는 유리 용융물에 직접 첨가되지 않는데, 이는 바닥으로 직접 가라앉아서 유리의 나머지 부분과 거의 혼합되지 않는 경향이 있고, 버너에서 나오는 강력한 기체 분출 효과로 인해 상당한 플라이 오프(fly-off)를 또한 거치기 때문이다. 이는 유리 컬러 프릿이 사용되는 이유로, 이는 매트릭스 유리 내의 균질화를 향상시키고 유리 분출 효과로 인한 임의의 플라이 오프를 방지하기 때문이다.
실리카의 용융, 특히 유리 프릿 또는 에나멜을 제조하기 위한 실리카의 용융은, 실리카 석재 함량을 줄이기 위해 오랫동안 고온으로 가열하는 것을 필요로 하는데, 이는 고가의 재료 사용을 필요로 하고, 일반적으로 낮은 생산성으로 수행된다. 따라서, 버너로 가열되는 단지 (즉, 도가니)에서 용융시켜 유리 프릿을 제조하는 것이 알려져 있다. 이를 행하기 위해서는, 석재를 허용 레벨까지 줄이기 위해 16시간 동안 1200℃ 이상으로 가열하는 것이 필요하다. 또한, 이러한 기술은 배치 기술(batch technique)이다. 또한, 두 가지 서로 다른 제조 캠페인(manufacturing campaign)의 경우, 한 조성에서 다른 조성으로 변환시키는 것이 바람직하고, 단지를 세척하기 위해 오랜 시간 {"전이 시간(transition time)"}이 필요하다. 이는, 세척이, 이전 캠페인(campaign)의 잔류물이 희석되는 중간색 유리(neutral glass)("투명 유리"로도 불림)를 이용한 완전한 제조를 필요로 하기 때문이다. 사실상 폐기될 이러한 중간 유리 제조 후에만, 새로운 조성물의 제조가 시작될 수 있다. 또한, 이 기술은, 특히 B2O3 및 이와 다른 산화물과 같은 재료의 상당한 손실을 일으키는데, 이는 이러한 재료가, 한편으로, 이러한 버너에 의해 생긴 기체 분출로 운반된 분말의 물리적인 플라이 오프 효과에 의해, 다른 한편으로, 특히 산화물과 물, 또는 산화물과 융제(fluxing agent)간의 화학 반응을 따라, 배치 재료 물질로부터 배출되는 경향이 있기 때문으로, 상기 화학 반응은 연도 기체(flue gas)를 위한 배기 연도(evacuation flue)와 같은, 용해로의 냉각부에서 응축되는 기체를 형성한다. 이러한 두 가지 현상은 모두 보다 불리한 재료 제조 예산을 낳는 손실에 기여한다 (투입된 양과 최종 조성물에서 얻어진 양을 비교).
도 1은, 본 발명에 따른 세 개의 탱크(1,2,3)로 이루어진 용해로를 나타낸 도면.
본 발명은 앞에서 명시한 문제를 해결한다. 본 발명에 따른 공정은 석재가 거의 없거나, 또는 심지어 전혀 없는 유리 조성물을, 높은 생산성과, 배치 재료의 낮은 플라이 오프와 짧은 머무름 시간으로 제조한다. 또한, 한 조성이 다른 조성으로 변환되게 하는 전이 시간은 매우 짧다. 특히, 본 발명은 일반적으로 보다 낮은 온도가 사용되고, 이에 따라 보다 저렴한 재료가 사용될 수 있게 한다. 본 발명이 허용하는 짧은 전이 시간에 의해, 본 발명에 따른 용해로는 즉시 사용될 수 있는 에나멜(ready-to-use enamel)(건물 또는 자동차 창문 등에 사용하는), 즉 그 원료에서 직접 얻어진 다음 분쇄되고, 종래 기술의 경우에서와 같이, 안료를, 분쇄된 프릿과 혼합해서 얻어진 에나멜이 아닌, 즉시 사용될 수 있는 에나멜을 제조하는데 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 여러 반응기를 직렬로 배열하면, 석재, 균질성 및 심지어 일반적인 버블링 정도(level of bubbling)(즉, 완제품에 포획되어 남아있는 기포의 양)에 관해서 표현된 완제품의 품질을 유지하면서, 반응기의 온도는 크게 낮아진다. 이는, 용융될 재료가 붕소 산화물, 아연 산화물, 셀레늄 산화물 등과 같은 휘발성 성분 함유시의 주요 이점으로, 이 경우, 일반적으로 온도에 따라 기하급수적으로 증가하는 연도 기체의 배출은 제한된다. 이에 따라 연도 기체의 제거가 촉진된다.
반응기의 보다 낮은 온도는 또한, 유리가 용해로 내화물의 갈라진 틈 안으로 덜 스며드는 이점이 있다. 이는, 스며든 용융물이 보다 낮은 온도 때문에 빠르게 고체화되고, 용해로의 내면과 더 가까운 높이의 갈라진 틈을 막기 때문이다.
본 발명의 다른 이점은, 유리와 특히 프릿이 내화 물질에 관해 부식성에 크기 때문에, 저온 레벨이 용해로의 수명을 늘린다는 사실에 있다. 그래서, 종래의 유리 제조 구조, 즉 용융된 유리와 접한 내화물질과, 상기 내화물질 뒤에 위치한 절연체를 구비한 유리 제조 구조를 사용할 수 있다. 전체 용해로 또는 이 중 일부를 위해, 용융된 유리 용융물과 접한 내화물질을 포함하는 조립체를 사용하고, 냉각된 금속판은 상기 내화물질 뒤에 위치한 해결책을 또한 선택할 수 있고, 이 해결책은, 특정 소비보다 수명이 우선적으로 제공된 경우 권고되고, 이 해결책은 조성물의 높은 유동성 때문에 용해로 밖으로 흘러 넘칠 임의의 위험을 또한 제거한다. 냉각은, 판의 외부 위로 물을 흐르게 하거나 상기 판에 용접된 코일형의 연속적인 물 순환 파이프를 통해 이루어진다.
본 발명에 따른 공정은, 적어도 두 개의 탱크, 바람직하게는 세 개의 탱크를 직렬로 포함하는 용해로에서 실리카를 포함한 조성물의 연속적인 용융을 포함하고, 상기 탱크는 각각 용융물에 잠긴 적어도 하나의 버너를 가지며, 제 1 탱크는 일반적으로 제 2 탱크보다 높은 온도로 가열된다. 실리카와 실리카용 융제가 제 1 탱크 안으로 투입된다. 일반적으로, 프릿의 대부분의 실리카, 즉 프릿의 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%의 실리카, 바람직하게는 이 중 전부가 제 1 탱크에 투입되고, 이 탱크는 일반적으로 용해로의 나머지 탱크 또는 탱크들보다 더 고온이다. 일반적으로, 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%, 심지어 실리카를 위한 모든 융제가 제 1 탱크로 투입된다.
잠수 버너의 기능은 두 가지로, 즉 배치 재료를 가열하고 조성을 균질화하는 것이다. 이들이 발생시키는 강력한 혼합 때문에, 벽부에 대한 용융물의 마찰과 튀김은 일반적으로 상기 벽{상당한 튀김 때문에, 용융물의 높이 아래뿐만 아니라, 그 위, 특히 루프(roof)}의 마모의 원인이다. 그러나, 본 발명은, 특히 제 1 탱크만이 대부분의 실리카를 효과적으로 용융시키기 위해 고온 상태에 있고, 다음의 다른 탱크 또는 탱크들은 보다 적당한 온도로 가열된 경우, 필요한 보다 낮은 온도 때문에, 이러한 현상을 크게 줄이는데 기여한다. 이러한 보다 적절한 온도 때문에, 용융물은 다소 점성이 있고 용융물의 튀김과 운동이 약해져서, 벽의 마모를 줄인다. 또한, 보다 점성이 큰 용융물은 벽부의 갈라진 틈이나 결함 안으로 스며드는 경향이 작아서, 제조하고자 하는 조성물이 바뀔 경우 (보다 짧은 전이 시간) 용해로의 세척을 보다 쉽게 한다. 일반적으로, 제 1 탱크는 용해로의 가장 높은 온도로 가열되고, 다른 탱크 또는 탱크들은 이와 같은 온도를 갖거나 이보다 낮은 온도를 갖는다. 일반적으로, 제 1 탱크는 제 2 탱크보다 낮은 온도를 갖고, 이 차이는 일반적으로 적어도 80℃이고, 최대 예를 들어 200℃까지 될 수 있다.
제 1 탱크는 일반적으로 1000 내지 1350℃, 보다 일반적으로는 1230 내지 1350℃의 온도로 가열되고, 용해로는 1150℃ 미만으로 가열된 적어도 하나의 다른 탱크를 포함한다. 따라서, 용해로는 일반적으로 두 개의 탱크간 온도 차이가 적어도 80℃인 적어도 두 개의 탱크를 포함하고, 제 1 탱크는 대부분의 실리카를 수용하고 가장 온도가 높다. 본 발명에 따라, 가장 높은 온도로 가열된 하나의 탱크와, 이후 이보다 낮은 온도로 가열된 다른 탱크의 사용은, 배치 재료가 매우 낮거나, 심지어 0인 최종 석재 함량으로 효과적으로 용융되도록 한다. 실리카 입자는 제 1 탱크에서 주로 용융된다. 제 1 탱크에서 완전히 용융되지 않은 입자는 다음에 오는 적어도 하나의 다른 탱크에서 용융된다. 전체적으로, 본 발명은, 필요한 더 낮은 온도 및/또는 높은 생산 속도 때문에, 특히 적어도 하나의 탱크가 제 1 탱크의 온도보다 낮은 온도에서 작동할 경우, 석재의 부재를 보장하면서, 높은 생산성으로, 사용될 고가의 건축재의 양을 줄일 수 있다.
제 1 탱크는 배치 재료를 투입하기 위한 수단이 장착되어 있다. 일반적으로, 최종 조성물을 제조하는데 필요한 대부분의 실리카와, 실리카를 융제가 이러한 제 1 탱크로 투입된다. 이러한 융제는 일반적으로 Na2CO3로, 이는 유리화(vitrification) 중 Na2O로 변환된다. B2O3와 같은 시너(thinner)가 또한 이 제 1 탱크로 투입될 수 있다. 제 1 탱크에는 또한, 에너지 비용을 줄이기 위해, 예를 들어 플라스틱, 석탄, 소모 오일(spent oil), 타이어 조각 등과 같은 가연성 조각이 공급될 수 있다. 원료는 분쇄 또는 미분화되고, 미세한 입자 크기를 가질 수 있다. 그러나, 배치 재료 용융시 그 효율성 (낮은 석재 함량) 때문에, 용해로에는 또한 비교적 거친 입자 크기를 갖는 천연 원료가 공급될 수 있다. 수중 버너에 의해 일어나는 강력한 교반 때문에, 각각의 탱크에 투입하기 전에 원료를 혼합하는 것이 필수적인 것은 아니다. 이러한 이점은, 예를 들어, 다른 원료와 개별적으로, 연소 연도 기체에 의해, 실리카를 예비 가열함으로써 에너지 비용을 줄이는데 사용될 수 있다.
제 1 탱크에 모든 배치 재료를 투입하는 것이 가능하다. 그러나, 실리카 이외의 다른 배치 재료, 실리카용 융제 및 시너를, 제 1 탱크의 하류에 위치한 적어도 하나의 탱크, 바람직하게는 제 1 탱크 바로 뒤에 위치한 탱크, 즉 제 2 탱크에 투입하는 것이 바람직하다. 제 1 탱크의 하류에 있는 탱크에, 실리카 이외의 다른 배치 재료, 실리카용 융제 및 시너를 첨가하는 것은 이러한 재료의 플라이 오프 현상을 감소시킨다. 이는, 제 1 탱크가 용해로 중 가장 온도가 높기 때문으로, 이러한 재료를 다른 탱크에 투입하면 공급 탱크의 온도가 더 낮기 때문에 이러한 재료의 플라이 오프가 줄어든다.
시너는 또한, 제 1 탱크의 하류에 위치한 적어도 하나의 탱크, 바람직하게는 제 1 탱크 바로 뒤에 위치한 탱크, 즉 제 2 탱크에 첨가되는 것이 바람직하다. 보다 특별하게는, 제 1 탱크가 이와 다른 탱크 또는 탱크들보다 온도가 더 높은 경우, 이것이 권고된다. 이는, 시너가 제 1 탱크에 첨가된 경우, 고온으로 인해 이미 매우 낮은 유리의 점성도는 더 작아진다. 따라서 이는 용융된 유리의 증가된 운동에 유리하고, 이는 제 1 탱크의 벽부의 마모 문제를 더 악화시킨다. 시너가 제 1 탱크에 투입되지 않는다는 사실은, 제 1 탱크에서 보다 높은 점성도가 유지될 수 있도록 한다. 또한, 시너는 제 1 탱크보다 온도가 더 낮은 적어도 하나의 이와 다른 탱크 안으로 투입되기 때문에, 시너는, 보다 낮은 온도 때문에 유리의 점성도가 더 큰 지점에 투입되고, 이 첨가가 일으킨 점성도의 감소는 따라서 보다 쉽게 허용될 수 있다.
본 발명은 또한, 적어도 두 개의 탱크를 직렬로 포함한 용해로에서 용용시켜 실리카를 포함한 조성물을 연속적으로 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 상기 탱크 각각은 용융물에 잠긴 적어도 하나의 버너를 포함하고, 실리카와 실리카용 융제는 제 1 탱크로 투입되고, 실리카 중 적어도 90%, 실리카용 융제 중 적어도 90%가 제 1 탱크로 투입되며, 용해로에는 시너가 공급되는데, 이 중 적어도 90%가 용해로의 제 2 탱크로 투입된다.
실리카 이외의 다른 배치 재료, 실리카용 융제 및 시너는, 일반적으로 크롬, 코발트, 구리, 니켈, 셀레늄, 지르코늄, 티타늄, 망간, 프라세오디늄, 철 및 아연과 같은 금속의 적어도 하나의 산화물이다. 이러한 산화물은 일반적으로 착색제 또는 불투명화제로 작용한다.
최종 조성물은 일반적으로 10 내지 70 중량%의 SiO2, 예를 들어 40 내지 70 중량%의 SiO2를 포함한다.
최종 조성물은 일반적으로 0.3 내지 30 중량%의 Na2O, 예를 들어 20 내지 30 중량%의 Na2O를 포함한다.
최종 조성물은 일반적으로 5 내지 30 중량%의 B2O3, 예를 들어 5 내지 15 중량%의 B2O3를 포함한다.
최종 조성물은 일반적으로 0.3 내지 35 중량% (예를 들어, 3 내지 20 중량%)의, 일반적으로 금속, 즉 크롬, 코발트, 구리, 니켈, 셀레늄, 지르코늄, 티타늄, 망간, 프라세오디늄, 철 및 아연 중 적어도 하나인, Si, Na 및 B 이외의 다른 원소의 적어도 하나의 산화물을 포함한다.
특히, 유리 컬러 프릿을 제조하는 경우, 최종 조성물은 40 내지 70 중량%의 SiO2, 20 내지 30 중량%의 Na2O, 5 내지 15 중량%의 B2O3 및 3 내지 20 중량%의, 일반적으로 금속, 즉 크롬, 코발트, 구리, 니켈, 셀레늄, 지르코늄, 티타늄, 망간, 프라세오디늄, 철 및 아연 중 적어도 하나인, Si, Na 및 B 이외의 다른 금속의 적어도 하나의 산화물을 포함할 수 있다.
최종 조성물은 여러 서로 다른 산화 상태의 한 가지 동일 금속의 산화물을 함유할 수 있다. 이는 특히 Cr2O3/CrO3 혼합물 또는 CuO/Cu2O 혼합물을 함유하는 프릿에 대한 경우이다. 동일 조성물 내에서 서로 다른 산화 상태를 갖는 산화물의 질량비를 조절하는 것은 최종 프릿의 착색에 영향을 미친다. 본 발명은 잠수 버너, 보다 구체적으로 본 발명에 따른 용해로의 최종 탱크에 있는 잠수 버너의 불꽃의 산화 특징(oxidizing character)을 변화시켜 이러한 조절을 허용한다. 불꽃의 산화 특징은, 불꽃을 위한 연료에 대한 산화제 (공기 또는 산소)의 비를 조절해서 변한다.
본 발명에 따른 용해로는 적어도 두 개의 탱크를 포함하고, 바람직하게는 세 개의 탱크를 포함한다. 용해로가 두 개의 탱크를 포함하면, 특히 용해로가 유리 프릿을 제조할 경우, 제 1 탱크는 1230 내지 1350℃의 온도로 가열되고, 제 2 탱크는 900 내지 1150℃의 온도로 가열된다. 적절한 경우, 특정 산화물 (Cu 또는 Cr 산화물과 같은)의 산화 상태는 제 2 탱크에서 조절된다. 용해로가 세 개의 탱크를 포함하면, 특히 용해로가 유리 프릿을 제조할 경우, 제 1 탱크는 1230 내지 1350℃의 온도로 가열되고, 제 2 탱크는 1000℃ 내지 1150℃의 온도로 가열되며, 제 3 탱크는 900℃ 내지 1000℃의 온도로 가열될 수 있다. 적절한 경우, 특정 산화물 (Cu 또는 Cr 산화물과 같은)의 산화 상태는 이러한 제 3 탱크에서 조절된다. 탱크가 세 개인 용해로의 경우, 일반적으로 제 3 탱크에는 재료가 투입되지 않는다.
그래서, 일반적으로 본 발명에 따른 용해로는 적어도 두 개의 탱크를 직렬로, 또는 심지어 세 개의 탱크를 직렬로 포함하고, 이 탱크 중 두 개는 각각 개별 투입 수단(charging means)을 포함하며, 제 1 탱크에는 적어도 실리카와 실리카용 융제가 투입되고, 제 2 탱크에는 시너 및/또는 적어도 하나의 금속 산화물과 같은 다른 재료가 투입된다.
본 발명의 한 가지 변형예에 따라, 용해로는 적어도 세 개의 탱크를 직렬로 포함하고, 제 2 탱크는 1000℃ 내지 1150℃의 온도로 가열되고, 제 3 탱크는 900℃ 내지 1000℃로 가열되며, 적어도 하나의 금속 산화물이 용해로의 제 2 탱크에 투입되고, 산화물은 여러 산화 상태를 가지며, 제 3 탱크의 잠수 버너(들)는, 제 2 탱크에서 제 3 탱크로 이동시 산화물의 산화 상태가 증가하도록 충분히 산화시키는 불꽃을 갖는다.
용해로의 여러 탱크는, 예를 들어, 각각 100 내지 500 리터의 작업 용량(working volume)(즉, 포함된 유리 부피와 동일한 부피)를 가질 수 있다. 특히, 탱크가 세 개인 용해로의 경우, 제 1 탱크는 250 내지 350 리터의 작업 용량을 가질 수 있고, 제 2 탱크는 150 내지 250 리터의 작업 용량을 가질 수 있으며, 제 3 탱크는 100 내지 200 리터의 작업 용량을 가질 수 있다. 각 탱크에, 유리가 차지한 작업 용량 이상으로, 예를 들어 상기 탱크의 작업 용량의 0.3 내지 1배인 많은 자유 용량(free volume)을 제공하는 것이 권고된다.
유리는 중력에 의해 제 1 탱크에서 마지막 탱크로 흐른다. 직렬의 여러 탱크는 목부(throat) 또는 주둥이부(spout)로 연결된다.
탱크는, 정사각형, 직사각형, 다각형 또는 심지어 원형 단면의 임의의 적절한 모양을 가질 수 있다. 원통형 모양 (원형 단면으로, 그 원통 축은 수직임)이 바람직한데, 이는 유리가 보다 효과적으로 균질화되는 이점을 갖기 때문이다 (불감 부피와 교반되지 않은 부피가 적은). 이러한 원통 모양은, 수경 결합제(水硬 結合劑)(hydraulic binder)를 포함한 내화 콘트리트의 사용과 같이, 벽부의 라이닝을 제조하는데 적합하지 않은 내화물질을 사용할 수 있는 이점을 또한 갖는다.
탱크는 그 외부 표면 위로 흐르는 물에 의해 냉각되거나, 상기 플레이트에 용접된 코일형의 연속적인 물 순환 파이프에 의해 냉각될 수 있다.
본 발명에 따른 용해로를 빠져나갈 때, 용융물은 청징(fining)을 향상시키기 위해 종래의 복사 가열 공급장치(radiation-heated feeder)로 운반되거나 청징 영역(fining zone)으로 운반될 수 있다. 이러한 영역에서, 유리는 얇게, 예를 들어 3mm 내지 1cm로 퍼지고, 효과적으로 탈기되도록 가열된다. 이러한 청징 단계는 일반적으로 1050 내지 1200℃에서 실행된다. 다음으로 유리는, 롤링 스테이션과 같은 (프릿을 제조하는 경우) 성형 스테이션으로 운반된다. 본래 알려진 롤링 작업은 일반적으로 800 내지 950℃에서 실행되어, 프릿 정사각형을 형성한다.
그래서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 용해로 다음에 공급장치 또는 청징 영역을 포함하는 유리 조성물 제조 설비에 관한 것이다.
재료는 이송 나사(feed screw)를 사용해서 투입될 수 있다.
본 발명은 특히 다음의 컬러 프릿 조성물을 제조하도록 할 수 있다.
1. 녹황색을 나타내는데 사용된 "크롬" 프릿으로,
25% Na2O,
10% B2O3,
2.9% 크롬 산화물 (Cr2O3/CrO3 혼합물),
62.1% SiO2,
2. 청색을 나타내는데 사용된 "코발트" 프릿으로,
25% Na2O,
10% B2O3,
5% CoO,
60% SiO2,
3. 청색을 나타내는데 사용된 "구리" (CuO/Cu2O 혼합물) 프릿으로,
25% Na2O,
14.7% 구리 산화물 (CuO/Cu2O 혼합물),
0.3% CoO,
50% SiO2.
일반적으로 "니켈" 또는 "셀레늄" 프릿으로 불리는 프릿은 또한 본 발명에 따라 제조될 수 있다.
본 발명은 또한 다음 조성의 타일 프릿(tile frit)을 제조할 수 있도록 한다.
1% Na2O,
9% B2O3,
8% Al2O3,
6% CaO,
3% MgO,
6% K2O,
8% ZrO2,
9% ZnO,
50% SiO2.
본 발명은 또한, 예를 들어 다음과 같은 아연 유리 프릿을 얻을 수 있도록 한다.
ZnO 18 - 30%,
SiO2 16 - 50%,
B2O3 10 - 25%,
Al2O3 1 - 4%,
F 0 - 5%,
알칼리 금속 산화물
(일반적으로 Na2O 및/또는 K2O) 6 - 15%,
TiO2 0 - 8%.
후자의 조성은, EP 1 067 100에 기술된 바와 같이, 자동차 창유리용 검정 에나멜 조성물에 사용된다. 이러한 아연 프릿은 또한 아연과 망간을 함유한 에나멜을 제조하기 위해 망간 산화물이 풍부한 유리에 첨가될 수 있다. 이러한 에나멜은 자동차 창유리의 테두리 표면으로 특히 유용하다. 그러나, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 용해로에서 에나멜을 직접 제조할 수 있도록 한다.
본 발명은 또한, 예를 들어 다음과 같은 유리 프릿을 제조할 수 있도록 한다.
Bi2O3 50 - 70%,
SiO2 15 - 30%,
B2O3 1 - 13%,
Na2O 0.5 - 7%,
Al2O3 0.5 - 7%.
후자의 조성은, EP 0 883 579에 기술된 바와 같이, 자동차 창유리용 검정 에나멜 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 프릿은 망간 에나멜을 제조하기 위해 망간 유도체 (산화물 또는 탄산염 유형의)에 첨가될 수 있다. 이러한 에나멜은 자동차 창유리의 테두리 표면으로 특히 유용하다. 그러나, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 용해로에 의해 직접 제조될 수 있도록 한다.
본 발명은, 예를 들어 다음 조성을 갖는 에나멜을 직접 제조하도록 한다. 7.7% B2O3, 45.5% Bi2O3, 12.2% SiO2, 1.8% Na2 O, 2.8% Al2O3, 30% MnO2.
도 1은 본 발명에 따른 세 개의 탱크(1,2,3)로 이루어진 용해로를 나타낸다. 이러한 탱크는 잠수 버너(4)가 장착되고, 이로부터 발생한 기체는 유리 물질이 기포로 채워지게 한다. 유리의 높이는 5로 표시한다. 실리카와 실리카용 융제는 6으로 표시된 제 1 탱크에 투입된다. 시너와 착색제는 7로 표시된 제 2 탱크에 투입된다. 유리는 목부(8)를 통해 제 1 탱크에서 제 2 탱크로, 주둥이부(9)를 통해 제 2 탱크에서 제 3 탱크로 흐른다. 제 2 탱크는 연도 기체를 제거하기 위해 연도(10)가 장착된다. 유리는 제 3 탱크를 빠져나와 영역(13)에서 청징 단계를 거친다. 이 영역은 내화 석재(15)를 통해 버너로 간접 가열된다. 이러한 배열은 또한 손실의 감소에 기여한다. 버너(14)에서 발생한 연도 기체는 개구(12)를 통해 나간다. 최종 프릿 조성물은 다음으로 롤링 스테이션(미도시됨)으로 운반되기 위해 16에서 제거된다.
이러한 용해로 구성과, 크롬 유리 프릿을 제조하는 상황 내에서, 제 1 탱크는 1250℃로 가열되고, 제 2 탱크는 1100℃로 가열되며, 제 3 탱크는 1000℃로 가열될 수 있다. 제 3 탱크는 다른 무엇보다 제 3 탱크의 불꽃의 산화 특징을 변화시켜 크롬 산화물의 산화 상태를 조절하도록 작용한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 직렬의 여러 탱크를 포함하고, 각각의 탱크는 적어도 하나의 수중 버너(submerged burner)를 구비하며, 실리카를 포함한 조성물이 효과적으로 용융될 수 있도록 하는 용해로(furnace)를 제조하는데 사용된다.

Claims (18)

  1. 적어도 두 개의 탱크를 직렬로 포함하는 용해로(furnace)에서 용융시킴으로써, 실리카를 포함하는 조성물을 연속적으로 제조하는 방법으로서,
    상기 탱크는 각각 용융물에 잠긴 적어도 하나의 버너를 포함하고, 실리카와 상기 실리카용 융제(fluxing agent)는 상기 제 1 탱크에 투입되는, 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 적어도 90%의 상기 실리카와, 적어도 90%의 상기 실리카용 융제는 상기 제 1 탱크에 투입되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 용해로에는 시너(thinner)가 공급되고, 이 중 적어도 90%는 상기 용해로의 제 2 탱크에 투입되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 탱크는 상기 용해로의 다른 탱크(들)보다 더 높은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 탱크와 상기 다른 탱크(들)과의 온도 차이는 적어도 80℃인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 탱크는 1230 내지 1350℃로 가열되고, 상기 다른 탱크(들)은 최대 1150℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 최종 조성물은 10 내지 70 중량%의 SiO2, 0.3 내지 30 중량%의 Na2O, 5 내지 30 중량%의 B2O3 및 0.3 내지 35 중량%의, Si, Na 및 B 이외의 다른 금속의 적어도 하나의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 최종 조성물은, 40 내지 70 중량%의 SiO2, 20 내지 30 중량%의 Na2O, 5 내지 15 중량%의 B2O3 및 3 내지 20 중량%의, Si, Na 및 B 이외의 다른 금속의 적어도 하나의 산화물을 포함하는 프릿인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 금속은 크롬, 코발트, 구리, 니켈, 셀레늄, 지르코늄, 티타늄, 망간, 프라세오디늄, 철 및 아연으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 금속 산화물은 상기 용해로의 상기 제 2 탱크에 투입되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 용해로는 적어도 세 개의 직렬 탱크를 포함하고, 상기 제 2 탱크는 1000℃ 내지 1150℃의 온도로 가열되며, 제 3 탱크는 900℃ 내지 1000℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 산화물은 여러 개의 산화 상태를 갖고, 상기 제 3 탱크의 상기 잠수 버너(들)는, 상기 제 2 탱크에서 상기 제 3 탱크로 이동시 상기 산화물의 상기 산화 상태가 증가하도록 충분히 산화시키는 불꽃(oxidizing flame)을 갖는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 컬러 프릿(color frit) 또는 타일 프릿(tile frit) 또는 에나멜인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 방법을 통해 얻어진 타일 프릿.
  15. 실리카를 포함하는 조성물을 연속적으로 용융시키는 용해로로서,
    상기 용해로는 적어도 두 개의 탱크를 직렬로 포함하고, 상기 탱크는 각각 상기 용융물에 잠긴 적어도 하나의 버너를 포함하는, 용해로.
  16. 제 15항에 있어서, 용해로는 적어도 세 개의 탱크를 직렬로 포함하는 것을 특징으로 하는, 용해로.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 상기 두 개의 탱크 각각은 개별 투입 수단(charging means)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용해로.
  18. 유리 조성물을 제조하는 설비(plant)로서,
    제 15항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 기재된 용해로와, 다음에 공급장치(feeder) 또는 청징 영역(fining zone)을 포함하는, 유리 조성물 제조 설비.
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