KR20060042932A - 얇은 유리창을 생산하는 장치 및 드로잉 탱크 - Google Patents

Abstract

하향 드로잉(down-draw) 공정을 위해 드로잉 탱크의 전체의 폭에 걸쳐 유리 용융물의 동일한 분배를 가능하게 하기 위하여, 본 발명은 전체의 폭에 걸쳐 드로잉 탱크 (7')는 적어도 유리 용융물이 슬롯 노즐(8)의 어떠한 위치에서도 압력강하가 전체적으로 거리대비(L1a, L1b, L2a, L2b)의 유리 원료로 덮어지는 두 부분이 일정하고 동일하며, 적어도 다른 두개의 부분(21a, 21b, 22)을 포함하는 형태(21a, 21b, 22)의 드로잉 탱크를 제공한다.

얇은 유리창, 드로잉 탱크, 슬롯 노즐

Description

얇은 유리창을 생산하는 장치 및 드로잉 탱크{APPARATUS AND DRAWING TANK FOR PRODUCING THIN PANES OF GLASS}

도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 얇은 유리창을 제조하는 장치를 나타내는 도이다.

도2는 본 발명에 따른 드로잉 탱크를 타나내는 도이다.

도3은 유리 용융물에 의해 덮어지는 거리를 도시한 도이다.

본 발명은 용융 탱크와 균질화 시스템, 입구, 하나 이상의 슬롯 노즐(slot nozzel)을 갖는 드로잉 탱크를 구비한, 특히 3㎜ 미만의 얇은 창유리의 제조를 위한 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 적절한 드로잉 탱크에 관한 것이다.

하향 드로잉 과정의 경우에 용융탱크로 부터 나온 유리는 제일 먼저 균질화작업을 위한 교반 도가니로 공급된다. 용융된 유리는 분배관을 통하여 드로잉 노즐을 통하여 드로잉 탱크로 분배된다. 드로잉 노즐에는 슬롯이 있으며 이를 통하여 유리가 유입된다. 드로잉 노즐과 함께 드로잉 탱크장치는 실제적으로 형태적 구성요소가 된다. 드로잉 탱크의 폭은 적어도 바람직하게 유입되는 유리원료의 유입띠 의 길이와 같다. 적절한 가열장치는 드로잉 탱크의 유리원료를 원하는 형태로 가공할수 있도록 적당한 온도로 가열한다. 또한 드로잉 탱크의 유리원료는 분배관의 원형 교차 부분으로부터 노즐 슬롯의 너비만큼 분배되어진다. 유리원료를 원형 교차 부분으로부터 연장 교차 부분으로까지 분배하기 위해서는 평행하게 내부원통형의 장치와 연결되는 드로잉 탱크가 수직으로 분배튜브와 연결된 형태적 구성을 갖는다. 상기에 설명한 방식의 장치는 문헌 DE-B 1 596 484 에 이미 개시되어 있다.

3㎜이하 두께의 얇은 유리, 특히 1㎜ 이하의 창유리는 휴대용 전화기, 평면 스크린 등의 전자상품의 유리 또한 컴퓨터의 디지털 메모리의 기판으로 이용된다. 그러므로, 전적으로 파형과 기복에 의해 결정되어지는 표면적 형태의 우수성 또한 평면적 상태(warp)의 일탈성 그리고 유리의 강도와 그외의 무게 감소의 측면에서 이처럼 내부적인 유리의 질의 요구가 급진적으로 요구되어지고 있다.

기존의 드로잉 탱크는 요구되어지는 바와 같이 유리 원료가 노즐의 중심점으로 흐르도록 개념화 되어왔다. 반면, 드로잉 탱크의 외형은 충분한 유리원료의 분배가 이루어지지 않으며 더욱이, 비정의된 형태로 말미암아 공정의 불안정을 야기시키는 상단부의 비원활 유입구(flow dead zone)가 형성이 될 수도 있다.

과거에는, 노즐부분의 유입경로와 관련하여 횡단적으로 특정한 온도변화에 의하여 창유리의 질을 향상시키려는 시도가 있었다. 이러한 견지에서 문헌 DE 100 64 977C1 에서는 유입구(inlet), 드로잉 탱크와 노즐 시스템이 개폐되어진 방식 즉, 유입구는 대칭관의 부분과 함께 원형관을 갖는 유입구와 각각 수직으로 그리고 수평으로 분리된 가열 시스템을 갖는 드로잉 탱크를 겸비한 방식이 제시되었다.

문헌 JP 2003-211934 A 는 드로잉 탱크의 내부 직경이 슬롯의 외측 첨단보다 중심부에서 협소해진 형태의 슬롯 노즐과 일치하기 위하여 상기와 같은 슬롯형태 이어야 한다고 기술하고 있다. 그러므로, 중심부에서 유체 흐름의 저항이 증가하고, 이에 따라 상대적으로 용융된 유체의 흐름이 외측 첨단에서 증가하게 된다.

본 발명의 목적은 현실적으로 요구되어지는 유리 두께의 균질성과 평면성을 만족 시켜주는, 유리 제조를 위해 이를 가능케 해주는 용융물을 생성하기 위한 적절한 드로잉 탱크와 장치를 제공하는데 있다.

이러한 발명의 목적은 청구항 제1항과 청구항 제2항의 적절한 드로잉 탱크에 따른 장치에 따라서 달성될 수 있다. 형태적 배치의 이점은 청구항 제2항에서 청구항 제7항까지 그리고 청구항 제9항에서 청구항 제13항까지 기술 되어있다.

본 발명에 따르면, 드로잉 탱크는 적어도 두개의 부분이며 각각 다른 유리 용융물의 주된 흐름의 방향으로 수직으로 배치된 교차된 부분을 구성한다. 유입구와 슬롯 노즐 사이에 용융 유리 원료에 의해 매워진 거리는 적어도 두 구역에 분배되게 구성되어 있다. 거리 비율에 해당하는 압력강하는 이 구역에 해당하는 저항 압력에 의해 가중되는 거리의 비율과 같다. 서로 다른 부분별 길이와 저항 압력과 함께 두 구역이 적어도 서로에게 배치된 결과로써, 두 구역의 전체적인 거리 대비 압력강하는 일정하며, 특히 슬롯 노즐의 어떠한 위치에서도 일정하다. 이것은 유리 원료가 슬롯 폭 만큼의 어떠한 경우에라도 유리 원료의 양이 같게 하기 위하여 유리 원료가 전체의 거리만큼 고르게 분배되는 것을 가능케 한다. 그러므로 유리 원 료의 유입띠가 원료 만큼의 폭에 대비하여 균일적인 두께와 평면성을 제공받게 된다.

유체 역학의 이유 때문에, 좁은 단면적으로부터 넓은쪽의 단면적간의 이동시 유리 원료의 흐름의 속도에 따라 비원활 유입 지역이 생길수 있기 때문에 협소한 교차 지역과 함께 유입구가 넓은 교차 지역으로 개방된 구조를 갖는 방식이 유리하며 그러므로 다시 말해서 비원활 유입 지역은 비정의된 비율 안에서 공정의 불안정을 야기할 수 있다.

특히, 원형의 단면을 갖는 유입구 활용시 단면이 원형의 단면을 갖게 하기 위하여 같은 방향으로 유입구가 개방되도록 하는 것이 바람직 하다.

특히, 드로잉 탱크를 가로지르는 드로잉 탱크 안으로 유입구가 개방되는 방식으로 용융 노즐 전체를 통하여 동일한 분배가 이루어질 수 있으며, 그리고 그곳으로부터 곧게 뻗은 두개의 관이 단면적을 갖는 것으로 배열된다. 두개의 관은 동일한 단면적을 갖고 있으며 이로써 유리 원료는 고르게 중심부로부터 전체의 폭으로 균일하게 분배되어진다. 특히, 슬롯 노즐과 관 사이의 각도가 5˚ 와 45˚ 사이일때 유동의 원활함이 유리하다는 것이 밝혀졌다.

적절한 실시예에 따르면, 협소한 단면적을 갖는 부분은 직사각형의 단면을 갖는다. 이것은 원형의 상당한 단면을 갖는 넓은 단면부분과 함께 유리 하다는 것이 입증됐으며, 특히 튜브가 넓은 단면적으로 사용될 때 유리하다는 것이 입증됐다. 이 경우에, 슬롯이 좁은 단면적을 정의하기 위한 평행하게 배열된 구조의 튜브관이 원주 방식의 벽안에서 튜브관 축으로 평행하게 나열된 구조를 갖는다. 슬롯 노즐 세로 방향의 평행벽 사이의 거리는 이 경우 튜브관의 교차 부분 보다 작아야 한다.

드로잉 탱크에 가열 요소의 제공이 유리하다는 것이 입증되었다. 이것은 다시 말해 드로잉 탱크가 그러한 방법으로 드로잉 탱크의 너비와 높이에 따라 노즐의 유입 공정을 위해 최적의 유리 원료에 대한 가열 온도 분배가 이루어 지는 것을 의미한다.

드로잉 탱크는 내화성 물질이어야 하며, 특히 플래티넘(platinum) 또는 플래티넘 합금이 요구된다.

본 발명은 도면과 함께 더욱 상세히 기술되어질 것이다.

도1에 도시된 바와 같이 용융 탱크(1)에서 획득된 유리 용융물(A)은 짧은 경로(2)를 통과하여 용기(3)내로 들어가 로터(rotor, 4)에 의해 균질화된다. 로터(4)는 전동장치(5)에 의해 구동되고 그것의 속도는 제어 가능하다. 그 다음 균질화된 용융물(A)이 채널(6)을 통해 백금으로 만들어진 노즐(8)을 구비하고 하부 슬롯을 구비한 드로잉 탱크(7)로 유입된다.

경로(2), 용기(3) 및 드로잉 탱크(7)는 벽에 합체된 가열 권선(heating winding, 9, 10 및 11)을 구비하고 있다. 채널(6) 내부에서의 용융물 가열은 전극봉(12, 13, 14 및 15)에 의하여 줄 열(joule heat)에 의해 행해진다. 가열 권선 및 전극봉에 유입되는 전류강도는 제어 가능하여, 아주 정밀한 온도차가 설정된 수 있다.

드로잉 탱크(7)의 하부에 위치한 노즐(8)은 그 내부가 백금 또는 백금합금으로 덮어져 있고, 제어 가능한 전류원(19)으로부터의 지지 코어(supporting core) 및/또는 드로잉 탱크(7)의 가열과 독립적으로 백금 클래딩(cladding)을 통한 전류의 직접흐름에 의하여 가열될 수 있다.

도1a는 로터(4) 바로 위의 용융표면이 모든 측면에서 둘러싸여 용용물이 개방면과 접촉할 수 없다는 것을 제외하고는 노즐(8)에 관한 전체적인 설치를 보여준다. 가열 권선(16)을 구비한 기공튜브(17)만이 제공된다.

용융물은 노즐(8)로부터 하향으로 유도되며, 응결후에 유리(B)의 흐름은 예를 들어 구동 롤에 의해 공지의 드로잉 장치에 의해 드로잉된다. 유리 리본(glass ribbon)은 그 다음 원하는 길이로 절단될 수 있다.

도1a의 단면 D-D 에 상응하는 도1b는 입구(20) 및 노즐(8)을 구비한 드로잉 탱크(7)의 상세한 구조를 도시한다. 입구(20) 및 드로잉 탱크(7)는 원통형 형상이고, 드로잉 탱크(7)를 형성하는 튜브는 입구를 형성하는 튜브에 수직으로 뻗어있다. 수평방향으로 뻗은 튜브는 튜브 축에 평행하게 뻗은 슬롯에 의해 연결되고 좁아져 드로잉 노즐(8)을 형성한다. 여기에 도시된 드로잉 탱크(7)에 있어서, 드로잉 탱크(7)의 외부 영역에는 충분한 유리가 공급되지 않는 반면, 노즐의 중심을 향하여 유리가 우선적으로 흐른다. 더욱이 유리는 좌측상부 및 우측 상부의 구석 영역을 통해서 흐르지 않고, 이러한 결과 거기에 비흐름 지역(flow dead zone)이 형성되고, 그것들의 한정할 수 없는 치수 때문에 공정 변동(porcess fluctuation)으로 이어진다.

도2는 본 발명에 따른 드로잉 탱크(7')를 예시한다. 드로잉 탱크(7')는 튜브(21a, 21b)로부터 형성된 좀더 큰 단면적을 갖는 부분과, 튜브(21a, 21b)를 연결하는 평행한 프레이트에 의해 형성된 좀더 작은 단면적을 갖는 부분(22)을 구비한다. 부분(22)을 형성하는 평행한 플레이트 사이의 거리는 이 경우에서는 튜브(21a, 21b)의 단면보다 작다.

노즐의 총 폭은 1850mm이다. 튜브(21a, 21b)의 직경은 80mm인 반면, 좀더 작은 단면적을 갖는 부분(22)의 폭은 50mm이다. 튜브(21a, 21b)는 노즐(8)에 대해 30°의 각(α)을 형성한다. 특히 특정 유리 조성물과 온도에 종속적인 약 10³ Pa s의 점성도를 가진 일반적인 유리 용융물에 있어서, 이런 특별한 기하학적 구조는 유리의 흐름양이 노즐의 모든 위치에서 동일하도록 보장한다. 드로잉 탱크(7')의 분배작용은 폭방향으로의 온도분배가 존재하지 않는다면 일반적으로 점성에 무관하다. 도3에 개략적으로 도시된 바와 같이, "11a × W1 + 12a × W2 = 11b × W1 + 12b × W2=일정"의 관계가 적용된다. 이 관계에 있어서, 11a와 11b는 결과적으로 낮은 흐름저항 W1을 야기하는 좀더 큰 단면적을 갖는 부분에 걸친 거리이고, 12a와 12b는 결과적으로 높은 흐름저항 W2을 야기하는 좀더 작은 단면적을 갖는 부분에 걸친 거리이다. 단면적은 항상 유리 용융물의 흐름방향에 직각방향으로 측정됨을 유의하여야 한다.

기존의 유동 모의실험 장치는 튜브 직경, 각 및 벽 간격이 상기의 방정식을 따르는 것이 가능하도록 한다. 예를 들어, 각이 작아지면 벽 간격은 튜브 직경에 비해 증가될 것이다. 모의실험장치의 도움으로, 튜브 직경, 각 및 벽 간격의 변수를 변화시킴으로써 폭방향의 비균질의 온도분배의 경우에도 유리 용융물의 비균일한 분배가 달성될 수 있도록 드로잉 탱크의 기하학적 형상을 디자인하는 것도 가능하다.

본 발명은 용융 탱크와 균질화용 시스템, 유입구, 하나 이상의 슬롯 노즐(slot nozzel)을 갖는 드로잉 탱크를 겸비한, 특히 3㎜ 미만의 얇은 창유리의 제조를 위한 장치에 관한 것으로서, 현실적으로 요구되어지는 유리 두께의 균질성과 평면성을 만족 시켜주는, 유리 제조를 위해 이를 가능케 해주는 용융물을 생성하기 위한 적절한 드로잉 탱크와 장치를 제공 하는데 있다.

Claims (13)

1. 용융탱크, 균질화 시스템, 입구 및 적어도 하나 이상의 슬롯 노즐을 포함하는 노즐 시스템을 갖는 도로잉 탱크(drawing tank)를 갖는 얇은 유리창, 특히 3mm 이하의 두께를 갖는 유리창을 생산하는 장치에 있어서, 드로잉 탱크(7')는 전체 폭에 걸쳐 다른 단면적을 갖는 적어도 둘 이상의 부분(21a, 21b, 22)을 가지고, 부분(21a, 21b, 22)의 치수는 각 두 부분에서 유리 용융물에 의해 덮어지는 거리(L1a, L1b, L2a, L2b)에 걸친 전체적인 압력강하가 일정하고 슬롯 노즐(8)의 어느 위치에서도 동일하도록 된 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 입구(20)는 가장 큰 단면적을 가지는 부분(21a, 21b) 안으로 개방되는 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보다 큰 단면적을 갖는 부분(21a, 21b)은 실질적으로 원형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 입구(20)는 폭을 횡단하여 중간위치에 드로잉 탱크(7') 안으로 개방되고, 그곳으로부터 바깥쪽으로 뻗은 두 개의 튜브(21a, 21b)가 좀더 큰 단면적을 갖는 단면으로서 배치되는 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 슬롯 노즐(8)과 튜브(21a, 21b) 사이의 각(α)은 5°~ 45°사이인 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 좀더 작은 단면적을 갖는 부분(22)은 직사각형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드로잉 탱크(7')는 가열 가능한 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치.
8. 얇은 유리창, 특히 3mm이하의 두께를 갖는 유리창을 생산하는 장치를 위한 드로잉 탱크에 있어서, 전체 폭에 걸쳐 다른 단면적을 갖는 적어도 2개 이상의 부분(21a, 21b, 22)을 구비하고, 부분(21a, 21b, 22)의 치수는 각 두 부분에서 유리 용융물에 의해 덮어지는 거리(L1a, L1b, L2a, L2b)에 걸친 전체적인 압력강하가 일정하고 슬롯 노즐(8)의 어느 위치에서도 동일하도록 된 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치를 위한 드로잉 탱크.
9. 제8항에 있어서, 보다 큰 단면적을 갖는 부분(21a, 21b)은 실질적으로 원형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치을 위한 드로잉 탱크.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 중심으로부터 시작하여 두개의 바깥쪽으로 뻗은 튜브(21a, 21b)가 좀더 큰 단면적을 갖는 단면으로서 배치되는 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치을 위한 드로잉 탱크.
11. 제10항에 있어서, 슬롯 노즐(8)과 튜브(21a, 21b) 사이의 각(α)은 5°~ 45°사이인 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치를 위한 드로잉 탱크.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 좀더 작은 단면적을 갖는 부분(22)은 직사각형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치를 위한 드로잉 탱크.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드로잉 탱크는 가열 가능한 것을 특징으로 하는 얇은 유리창을 생산하는 장치를 위한 드로잉 탱크.

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