KR20060123615A - 구조물 및 플로트 판유리 제조 장치, 그리고 기포 부상억제 방법 및 플로트 판유리 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
욕조 (14) 내에 고여 있는 용융 금속 (16) 중에 침지되어 배치된, 그 용융 금속 (16) 과 비친화성 재질로 이루어진 다공성 구조물 (12) 로서, 그 구조물 (12) 은 그 내부에 대기 공간에 연통된 공동로 (42) 를 형성하고, 그 구조물 (12) 외면의 용융 금속과 접하는 면에서 발생된 가스를 공동로 (42) 내로 유도함으로써, 구조물 (12) 외면에서 기포가 되어 부상하는 것을 억제한다.
Description
본 발명은, 구조물 및 플로트 판유리 제조 장치, 그리고 기포 부상 억제 방법 및 플로트 판유리 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 성형물로서 판유리를 제조하는데 바람직한 구조물 및 플로트 판유리 제조 장치, 그리고 기포 부상 억제 방법 및 플로트 판유리 제조 방법에 관한 것이다.
플로트법에 의한 판유리의 제조 장치는, 욕조에 수용된 용융 금속, 예를 들면 용융 주석 상에 용융 유리를 연속 공급하여 용융 주석 상을 부유 진행시키고, 이때 평형 두께에 도달하거나 또는 도달하고자 하는 유리 리본을, 용융 주석욕의 출구 방향, 즉 용융 주석욕의 출구에 인접하여 형성되어 있는 레이어 (하류 서냉부) 의 방향으로 끌어당김으로써 일정 폭의 띠 형상 판유리를 제조하는 장치이다. 이러한 플로트법에 의한 판유리의 제조 장치에서는, 하류로의 끌어당김에 더하여, 용융 주석 상에서 평형 두께에 도달하거나 또는 도달하고자 하는 용융 유리 리본의 양 에지부 상면을 용융 주석의 상류측에 있어서 소정 길이에 걸쳐, 회전하는 탑롤에 의해 폭 방향으로 잡아 늘임으로써, 평형 두께보다 얇은 판유리를 제조한다.
탑롤을 사용한 판유리의 제조 장치에서는, 탑롤의 연신시에 유리 표면에 에이브가 발생하는 경우가 있다. 그래서, 이러한 탑롤을 사용하지 않고 비접촉으로 용융 유리 리본의 폭 방향의 에지 근방에 있어서의 용융 주석의 욕면 레벨을, 그 주위에 있어서의 용융 주석의 욕면 레벨보다 낮게 하여, 용융 유리 리본이 폭 방향으로 좁아지는 것을 방지하고, 에지를 지지하는 판유리의 제조 장치가 제안되고 있다 (예를 들면, 특허 문헌 1).
도 5, 도 6 에는, 상기 에지 지지를 비접촉으로 행하는 판유리의 제조 장치의 종래예가 나타내어져 있다.
도 5 에 나타내는 평면도에 있어서, 욕조 (1) 에 고여 있는 용융 주석 (2) 상에, 용융 유리 리본 (3) 이 레이어 방향 (도 5 의 X 방향) 으로 끌어 당겨지면서 흐르고 있다. 용융 유리 리본 (3) 은, 용융 주석욕의 고온역에 있어서, 그 에지 (4, 4) 가 용융 유리 리본 (3) 의 폭 방향으로 좁아지거나 또는 넓어짐으로써 평형 두께에 도달하고자 한다. 여기에서는, 용융 유리 리본 (3) 의 에지 (4) 가 폭 방향으로 좁아지려고 하는 경우의 에지 지지에 관해서 설명한다.
도 6 은 도 5 의 C-C 단면도이며, 동일 도면에 있어서 욕조 (1) 의 용융 주석 (2) 중에는, 단면 L 자형의 구조물인 홈통 형상체 (6) 가 용융 유리 리본의 에지를 따라서 침지한 상태로 배치 형성되어 있다. 이 홈통 형상체 (6) 는, 상부 개구부 (6A) 가 형성된 연직 유로 (6B) 와, 하부 개구부 (6C) 가 형성된 수평 유로 (6D) 로 이루어져 있다. 또, 욕조 (1) 의 바닥부에서 홈통 형상체 (6) 의 수평 유로 (6D) 의 하부에는 리니어 모터 (7) 가 설치되고, 이 리니어 모터 (7) 에 의해 홈통 형상체 (6) 중의 용융 주석 (2) 에 구동력 (자계) 이 부여되고, 용융 주석 (2) 이 화살표시 A 방향으로 유동된다. 이로써, 욕면 (5) 에 대하여 대략 수직인 방향으로서, 욕조 (1) 의 바닥을 향하는 화살표시 B 방향의 용융 주석 (2) 의 흐름이 발생하기 때문에, 용융 유리 리본 (3) 의 에지 (4) 의 하방에 부압이 발생하고, 이 부압에 의해, 에지 (4) 근방의 용융 주석 (2) 의 욕면 레벨이 그 주위의 욕면 레벨보다 낮아진다. 그리고, 이 낮아진 욕면 (5) 의 오목부 (5A) 에 용융 유리 리본 (3)의 에지 (4) 가 유입되고, 에지의 하부가 볼록 형상부가 되어 에지 (4) 의 두께가 용융 유리 리본 (3) 의 중앙부보다 두꺼워진다. 이 에지 (4) 의 두께 편차에 의해, 표면 장력에 기초하여 용융 유리 리본 (3) 이 폭 방향으로 좁아지고자 하는 화살표시 E 의 힘이 발생하지 않기 때문에, 용융 유리 리본 (3) 의 에지 (4) 가 오목부 (5A) 에 지지되고, 평형 두께보다 얇은 판유리가 제조된다.
그런데, 욕조 (1) 의 용융 주석 (2) 중에 침지된 단면 L 자형의 구조물인 홈통 형상체 (6) 를 형성하는 재질로서는, 용융 주석 (2) 과의 반응성이 낮거나 또는 반응하지 않는 점, 고온역에 있어서의 고온 내성이 양호한 것, 홈통 형상체 (6) 를 형성할 때의 가공성이 우수한 점, 리니어 모터 (7) 에서 용융 주석 (2) 에 구동력을 부여하는 경우에는 비자성인 점이 요구되고, 이들 조건을 만족시키는 재질로서는 흑연이 바람직하다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 평10-236832호
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 흑연제의 홈통 형상체 (6) 를 용융 주석 (2) 중에 침지시키면, 용융 주석 (2) 의 온도가 약 900℃ 이상에 있어서, 용융 주석 (2) 중에 미량 용존하는 예를 들면 산소 또는 수소와 흑연이 반응하여 가스를 발생시킨다. 발생된 가스는 최초 작은 기포 (8) 로서 홈통 형상체 (6) 의 표면에 부착되어 있지만, 점차 커져서 부력이 커지고, 홈통 형상체 (6) 로부터 떨어져서 부상한다. 이 부상된 기포 (8) 가 용융 유리 리본 (3) 을 어지럽히거나, 용융 유리 리본 (3) 의 하면에 거품을 발생시키거나, 요철을 발생시키는 등의 문제를 발생시킬 우려가 있다. 특히, 판두께가 0.7㎜ 정도의 박판으로서, 평탄도가 요구되는 액정 표시 장치 등의 FPD 용의 판유리에는 영향이 크다.
이러한 문제는, 플로트법 판유리의 제조에 조금도 한정되지 않고, 금속 판이나 기타 판재를 제조하는 경우 등에 있어서도 동일하고, 발생된 가스가 기포 (8) 가 되어 부상하면 문제가 있는 모든 케이스에 대하여 해결해야 할 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 욕조 내에 고여 있는 용융 금속 중에 침지 배치된 구조물과, 용융 금속 중의 용존 기체 등이 반응하여 가스가 발생하여도, 그 가스가 기포가 되어 용융 금속 중을 부상하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 용융 금속 상에서 성형되는 성형물에 기포에 의한 결점이 생기지 않게 할 수 있는 구조물 및 플로트 판유리 제조 장치, 그리고 기포 부상 억제 방법 및 플로트 판유리 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 욕조 내에 고여 있는 용융 금속 중에 침지 배치된, 그 용융 금속과 비친화성 (그 용융 금속과 반응하지 않거나 또는 반응하기 어려운) 재질로 이루어지는 다공성 구조물로서, 그 구조물은 그 내부에 대기 (예를 들면, 플로트 판유리 제조 설비에서는 플로트 버스 내, 이하 동일) 공간에 연통된 공동로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구조물에 의하면, 구조물 내부에, 대기 공간에 연통된 공동로를 형성하였기 때문에, 구조물 외면의 용융 금속과 접하는 면에서 발생된 가스는 공동로를 통하여 대기 공간으로 방출된다. 이로써, 구조물 외면에 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 용융 금속 상에서 성형되는 성형물에, 기포에 의한 요철이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
발생된 가스가 공동로를 통하여 대기 공간으로 방출되는 메커니즘은 다음과 같이 추찰된다. 대기 공간에 연통된 공동로의 압력은 거의 대기압이 되는 한편, 가스가 발생된 용융 금속 중에는 대기압보다 큰 압력이 가해지고 있다. 따라서, 이 공동로와 용융 금속 중의 압력 차이에 따라, 구조물 표면에 부착되어 있는 기포가 구조물로부터 떨어져 부상하기 전에, 기포 중의 가스가 다공성 구조물을 투과하여 공동로로 이동하고, 공동로를 통하여 대기 공간으로 방출된다.
또한, 여기서 말하는 대기 공간이란 대기압 상태에 있는 공간이고, 대기 공간의 기체 성분은 문제삼지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 다공성 구조물의 기공율은 5 ∼ 40％ 인 것을 특징으로 한다. 그 이유는, 다공성 구조물의 기공율이 5％ 미만인 경우에는 발생된 가스가 구조물을 투과하여 공동로로 이동하기 어려워지고, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 충분히 억제할 수 없기 때문이다. 한편, 기공율이 40％ 를 초과하면, 구조물의 강도가 약해지고, 또 용융 금속 침입의 우려도 있기 때문이다. 또, 기공율의 더욱 바람직한 범위는 20 ∼ 30％ 의 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 구조물의 표면으로부터 상기 공동부까지의 벽의 두께가 1㎜ 이상, 100mm 이하인 것을 특징으로 한다. 그 이유는, 구조물의 표면으로부터 공동부까지의 두께가 100mm 를 초과하여 너무 두꺼우면, 발생된 가스가 구조물을 투과하여 공동로로 이동하기 어려워지고, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 충분히 억제할 수 없기 때문이다. 또, 두께가 1㎜ 미만인 경우에는 구조물의 강도를 확보할 수 없기 때문이다. 이 경우의 구조물의 표면으로부터 공동부까지의 두께란, 구조물의 표면으로부터 공동부까지의 거리로 표시되는 두께를 말한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 구조물은, 흑연을 재질로 하는 것을 특징으로 한다. 흑연을 재질로 한 구조물로 함으로써, 용융 금속과의 반응성이 낮거나 또는 반응하지 않고, 또 고온역에 있어서의 고온 내성이 양호하고, 더욱이 가공성이 뛰어나다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 구조물의 상기 대기 공간에 연통된 연통구 부분 (상기 구조물이 대기에 돌출되어 있는 부분) 은, 상기 구조물보다 산화되기 어려운 재질로 형성된 산화 방호 부재에 의해 대기 공간 중의 산소로부터 방호되어 있는 것을 특징으로 한다. 그 이유는, 구조물의 대기 공간에 연통된 연통구 부분이 상시 대기 공간 중의 산소에 닿아 있으면, 연통구 부분의 구조물이 산화되어서 침식되고, 장기간에는 연통구 부분이 용융 금속 중에 매몰되어 버릴 우려가 있고, 연통구 부분이 용융 금속 중에 매몰되면, 공동로가 대기 공간에 연통되지 않게 되기 때문에, 발생된 가스가 구조물을 투과하여 공동로로 이동하지 않게 되고, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 억제할 수 없게 되기 때문이다. 산화 방호 부재의 재질로서는, 벽돌이나 세라믹계의 재료, 예를 들면 탄화 규소 (SiC), 질화 규소 (SiN), 이들의 복합재 등을 매우 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태는, 상기 목적을 달성하기 위하여, 용융 금속이 고여 있는 그 용융 금속욕의 용융 금속면 상에 용융 유리를 연속 공급하여 용융 유리 리본을 형성하고, 그 유리 리본을 용융 금속면 상을 부유 진행시켜서 판유리를 제조하는 플로트 판유리 제조 장치에 있어서, 상기 금속 용융 중에 상기한 다공성 구조물이 침지되어 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 구조물을 이용하여 플로트 판유리 제조 장치를 구성한 것으로, 구조물 내부에는 대기 공간에 연통된 공동로가 형성되어 있다. 이로써, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 용융 금속 상에서 성형되는 용융 유리 리본이 부상한 기포에 의해 손상되는 경우가 없다. 따라서, 성형되는 판유리에 기포에 의한 요철의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 표면 평탄성, 판두께 안정성이 우수한 판유리를 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 구조물이, 상기 용융 금속의 욕면에 공급하는 용융 유리 리본의 에지를 비접촉으로 지지하는 홈통 형상체인 것을 특징으로 한다. 이 홈통 형상체는, 용융 유리 리본의 에지를 따라 용융 금속을 대략 연직 방향으로 흡인함으로써 욕면에 오목부를 형성하고, 그 오목부에 상기 에지를 유입시켜서 비접촉으로 지지한다. 이것은, 용융 유리 리본의 에지를 지지할 때에 탑롤과 같이 접촉식의 지지 수단을 사용하면 판유리의 평탄성이 손상되기 때문에, 상기 서술한 비접촉식 지지 수단인 홈통 형상체가 사용되는 것이 바람직하다. 이 홈통 형상체를 제작하는데 있어서, 용융 금속과의 비반응성, 고온 내성, 가공 용이성, 비자성 등의 조건으로부터, 홈통 형상체의 재질로서 흑연이 바람직하게 사용되지만, 상기한 바와 같이 용융 금속 중의 용존 가스 등, 예를 들면 산소 또는 수소와 반응하여 가스를 발생시킨다. 그리고, 구조물을 홈통 형상체로 하였을 경우에는, 홈통 형상체는 용융 유리 리본의 에지의 바로 밑 부근에 있기 때문에, 상기 기포 (가스) 가 부상하면, 기포가 용융 유리 리본에 충돌할 기회가 많아진다. 따라서, 이러한 홈통 형상체에 대하여, 본 발명의 효과가 특히 유효하게 발휘된다. 즉, 성형되는 판유리에 기포에 의한 요철의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 표면 평탄성, 판두께 안정성이 우수한 판유리를 제조할 수 있다.
또, 본 발명은, 욕조 내에 고여 있는 용융 금속 중에 침지 배치된, 그 용융 금속과 비친화성 재질로 이루어진 다공성 구조물 내부에, 대기 공간에 연통된 공동로가 형성되고, 그 구조물 외면의 용융 금속과 접하는 면에서 발생된 가스를 공동로 내로 유도함으로써, 구조물 외면에서 기포가 되어 부상하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 기포 부상 억제 방법을 제공한다. 이 구조물로서는, 상기 구조물을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 금속 용융 중에 상기한 다공성 구조물이 침지되어 배치되어 있는 플로트 판유리 제조 장치를 사용하여, 판유리를 제조하는 것을 특징으로 하는 플로트 판유리 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 용융 금속이 고여 있는 그 용융 금속욕의 용융 금속면 상에 용융 유리를 연속 공급하여 용융 유리 리본을 형성하고, 그 유리 리본을 용융 금속면 상을 부유 진행시켜서 목표 두께의 판유리를 제조하는 방법으로서, 상기 용융 유리 리본의 에지를 따라서 용융 금속을 거의 연직 방향으로 흡인함으로써 욕면에 오목부를 형성하고, 오목부에 상기 에지를 유입시켜 지지하면서 판유리로 성형하는 플로트 판유리 제조 방법에 있어서, 상기 오목부를 형성하기 위하여, 상기 용융 금속 중에 그 용융 금속과 비친화성 재질로 이루어지는 다공성 구조물을 침지하여 배치하고, 그 구조물 외면의 용융 금속과 접하는 면에서 발생된 가스를 상기 구조물 내부에 형성된 공동로 내로 유도하여, 구조물 외면에서 기포가 되어 부상하는 것을 억제하면서 상기 판유리를 제조하는 것을 특징으로 하는 플로트 판유리 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 용융 금속이 고여 있는 그 용융 금속욕의 용융 금속면 상에 용융 유리를 연속 공급하여 용융 유리 리본을 형성함과 함께, 그 용융 유리 리본의 에지를 따라서 용융 금속을 거의 연직 방향으로 흡인함으로써 욕면에 오목부를 형성하고, 오목부에 상기 에지를 유입시켜 지지하면서 판유리로 성형한다. 이 오목부를 형성하기 위하여, 용융 금속 중에 그 용융 금속과 비친화성 재질로 이루어진 다공성 구조물을 침지시켜 배치하지만, 그 구조물 외면의 용융 금속과 접하는 면에서 가스가 발생하기 때문에, 그 발생된 가스를 구조물 내부에 형성된 공동로 내로 유도하여, 구조물 외면에서 기포가 되어 부상하는 것을 억제하면서 상기 판유리를 제조한다. 이로써, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하여 용융 유리 리본에 충돌하지 않기 때문에, 용융 유리 리본에 문제를 발생시키지 않는다.
발명의 효과
본 발명과 관련된 구조물 및 플로트 판유리 제조 장치, 그리고 기포 부상 억제 방법 및 플로트 판유리 제조 방법에 의하면, 욕조 내에 고여 있는 용융 금속 중, 특히 용융 주석 중에 침지 배치된 구조물과, 용융 금속 중의 용존 기체가 반응하여 가스가 발생하여도, 그 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 용융 금속 상에서 성형된 성형물에 기포에 의한 손상을 주지 않도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명을 플로트법에 의한 판유리의 제조에 적용시키면, 표면 평탄성, 판두께 안정성이 우수한 판유리를 제조할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 성형물의 제조 장치의 실시 형태에 있어서 액정용 FPD 판유리의 제조 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2 는, 도 1 의 F-F 선상에서 본 홈통 형상체의 단면도이다.
도 3 은, 도 1 의 K-K 선상에서 본 홈통 형상체의 단면도이다.
도 4 는, 홈통 형상체의 내부에 형성된 공동로에 의한 기포 부상 억제의 메 커니즘의 설명도이다.
도 5 는, 종래의 플로트 판유리 제조 장치의 평면도이다.
도 6 은, 도 5 의 C-C 선상에서 본 단면도이다.
도 7 은, 홈통 형상체의 흑연과 용융 주석에 용존하는 산소가 반응하여 가스가 발생되고, 발생된 가스가 기포가 되어 상승함에 따른 판유리의 문제를 설명하는 설명도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10…판유리 제조 장치, 12…홈통 형상체, 12A…돌출부, 14…욕조, 16…용융 주석, 18…공급구, 20…용융 유리 리본, 22…에지, 24…욕면, 26…오목부, 28…상부 개구부, 30…연직 유로, 32…하부 개구부, 34…수평 유로, 40…리니어 모터, 42…공동로, 42A…연직 공동로, 42B…수평 공동로, 42C…직교 공동로, 44…산화 방호캡, 46…기포
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하 첨부 도면에 따라 본 발명과 관련된 구조물 및 플로트 판유리 제조 장치, 그리고 기포 부상 억제 방법 및 플로트 판유리 제조 방법의 바람직한 실시 형태에 관하여 상세하게 설명한다.
도 1 은, 플로트 판유리 제조 장치 (10) 의 평면도가 나타나 있다. 액정용 등의 FPD 용 판유리는, 일반적으로 약 0.7㎜ 의 판두께가 요구되고, 또, 평탄도도 고정밀도로 요구된다. 이러한 판유리의 제조 장치로서는, 홈통 형상체 (12) 를 이용한 에지 (22) 를 비접촉으로 지지하는 방식의 플로트 판유리 제조 장치 (10) 가 바람직하게 적용되고, 이 플로트 판유리 제조 장치 (10) 에 의하면, FPD 용 판유리로서 요구되는 판두께와 평탄도를 만족시킨 판유리를 제조할 수 있다.
플로트 판유리 제조 장치 (10) 의 홈통 형상체 (12; 구조물) 는, 도 2 에 나타낸 욕조 (14) 의 용융 유리 리본 (20) 의 하부에 배치 형성되고, 욕조 (14) 에 고여 있는 용융 주석 (용융 금속; 16) 에 침지 배치됨과 함께, 용융 유리로로부터 욕조 (14) 의 도 1 에 나타낸 공급구 (18) 로 연속 공급된 용융 유리 리본 (20) 의 양 에지 (22, 22) 를 따라서 배치된다. 또, 용융 유리 리본 (20) 은, 용융 주석 면 상을 도 1 의 X 방향인 레이어의 방향으로 끌어 당겨지면서 진행되고, 욕조 (14) 의 용융 유리 리본 (20) 의 고온역 (소다라임 유리에서는 약 930 ∼ 1300℃) 및 성형역 (소다라임 유리에서는 약 800 ∼ 930℃) 에서 에지 (22, 22) 가 욕면 (24; 도 2) 의 오목부 (26) 에 지지되어 있다. 또, 오목부 (26) 에 의해 에지 (22, 22) 가 지지된 용융 유리 리본 (20) 은, X 방향으로 진행되는 동안에 판두께, 폭이 조정되고, 그 다음, 안정적인 상태에서 욕조 후단으로 보내지고, 냉각된 후, 욕조 (14) 로부터 꺼내져서, 상기 레이어로 보내진다. 또한, 본 예의 유리는 소다라임 유리이고, 상기 고온역에서의 용융 주석 (16) 은, 전기 히터에 의해 가열되고 있다. 또한, 욕조 (14) 는 내화 벽돌로 만들어져 있다.
도 2 는, 도 1 의 F-F 단면도이다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 홈통 형상체 (12) 는 단면 대략 L 자형으로 형성됨과 함께, 상부 개구부 (28) 가 형성된 연직 유로 (30) 와, 하부 개구부 (32) 가 형성된 수평 유로 (34) 로 이루어진 다. 또, 욕조 (14) 의 바닥부에서 홈통 형상체 (12) 의 수평 유로 (34) 의 하부에는 리니어 모터 (40) 가 설치되고, 이 리니어 모터 (40) 에 의해 수평 유로 (34) 내의 용융 주석 (16) 에 구동력이 부여되어, 용융 주석 (16) 이 홈통 형상체 (12) 의 연직 유로 (30) 와 수평 유로 (34) 에 있어서 화살표시 H 로 나타내는 방향으로 유동한다. 이 동작에 의해, 욕면 (24) 에 대하여 거의 수직인 방향으로, 또한 욕조 (14) 의 바닥을 향하는 용융 주석 (16) 의 흐름이 발생하기 때문에, 용융 유리 리본 (20) 의 에지 (22) 의 하부에 부압이 발생하고, 이 부압에 의해, 에지 (22) 근방의 용융 주석 (16) 의 액면 레벨이 그 주위의 액면 레벨보다 낮아진다. 그리고, 이 낮아진 욕면 (24) 의 오목부 (26) 에 용융 유리 리본 (20) 의 에지 (22) 가 유입된다. 이로써, 용융 유리 리본 (20) 의 에지 (22) 가 오목부에 지지되기 때문에, 용융 유리 리본의 대폭화 (용융 유리 리본이 폭 방향으로 좁아지는 것을 방지) 할 수 있고, 그 대폭 상태를 유지할 수 있어, 평형 두께보다 얇은 판유리가 제조된다.
리니어 모터 (40) 는, 용융 주석 (16) 을 직접 구동시킬 수 있어, 유량 제어가 용이한 이점이 있다. 리니어 모터 (40) 는, 빗살 모양의 일차 철심에 코일을 형성하고, 이 코일에 3 상 교류 전압을 인가하여, 코일을 순차적으로 자화시킴으로써, 일정한 방향으로 이동하는 자계를 발생시킨다. 이 리니어 모터 (40) 는, 홈통 형상체 (12) 의 욕조 (14) 바닥면의 하부에 배치되고, 홈통 형상체 (12) 의 수평 유로 (34) 내에 있는 용융 주석 (16) 에 대하여 구동력 (탄성 지지력) 을 작용시키는 위치에 배치되어 있다. 이로써, 연직 유로 (30) 및 수평 유로 (34) 내의 용융 주석 (16) 은, 리니어 모터 (40) 의 구동력에 의해, 화살표시 H 와 같이 용융 유리 리본 (20) 의 에지 (22) 바로 밑에서부터 욕조 (14) 의 측벽 (15) 을 향하여 유동하고, 화살표시 I 와 같이 유동의 방향을 바꾼다. 또, 연직 유로 (30) 의 상부 개구부 (28) 에서 발생되고 있는 흡인력에 의해, 가장자리부 욕조 (14A) 의 용융 주석 (16) 및 중앙부 욕조 (14B) 의 용융 주석 (16) 은, 상부 개구부 (28) 측으로 유도되어 상부 개구부 (28) 로 흡인된다. 이로써, 욕면 (24) 에 안정적인 오목부 (26) 가 형성되고, 에지 (22) 의 형상이 안정되기 때문에, 에지 (22) 가 오목부 (26) 에 안정적으로 지지된다.
홈통 형상체 (12) 를 형성하는 재질로서는, 용융 주석 (16) 과의 반응성이 낮거나 또는 반응하지 않는 점, 고온역에서의 고온 내성이 양호한 점, 홈통 형상체 (12) 를 형성할 때의 가공성이 우수한 점, 리니어 모터 (40) 에서 홈통 형상체 (12) 에 자계를 작용시키기 때문에, 비자성인 것이 요구되고, 이들의 조건을 만족시키는 재질로서는 흑연이 사용되는 점이 일반적이다.
그러나, 흑연제 홈통 형상체 (12) 를 용융 주석 (16) 중에 침지시키면, 용존 기체가 용융 주석에 존재하는 경우, 용융 주석 (16) 의 온도가 약 900℃ 이상에서, 용융 주석 (16) 중에 미량 용존하는 용존 기체, 예를 들면 산소 또는 수소와 흑연이 반응하여 가스를 발생시킨다. 발생된 가스는 최초 작은 기포 (46; 도 4 참조) 로서 홈통 형상체 (12) 의 외표면에 부착되어 있지만, 점차 커져서 부력이 커져 홈통 형상체 (12) 의 외표면으로부터 떨어져 부상한다. 이 부상된 기포 (46) 가 용융 유리 리본 (20) 의 하면에 도달하면, 용융 유리 리본 (20) 의 하면에 거품을 발생시키거나, 요철을 발생시키거나, 그 외의 문제를 발생시켜, 성형되는 판유리에 결점을 발생시켜 버린다는 우려가 있다.
그래서, 본 발명에서는, 욕조 (14) 내에 고여 있는 용융 주석 (16) 중에 침지 배치된 기공율 5 ∼ 40％ 의 다공성의 흑연제의 홈통 형상체 (12) 의 내부에, 대기 공간에 연통된 공동로 (42; 42A, 42B, 42C) 를 형성하고, 이 공동로 (42) 에 의해 발생된 가스가 기포 (46) 가 되어 부상하는 것을 억제하도록 하였다.
도 3 은 도 1 의 K-K 단면이고, 공동로 (42) 는, 연직 유로 (30), 수평 유로 (32) 와 중첩되지 않는 홈통 형상체 (12) 의 부분에 복수개 형성된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 홈통 형상체 (12) 의 내부에는, 연직 방향의 연직 공동로 (42A), 수평방향의 수평 공동로 (42B), 및 연직 공동로 (42A) 와 수평 공동로 (42B) 를 포함한 면에 대하여 직교 방향 (도 3 의 표리 방향) 의 직교 공동로 (42C) 로 이루어진 공동로 (42) 가 형성되어 있다. 직교 공동로 (42C) 는, 특히, 홈통 형상체 (12) 중 용융 유리 리본 (20) 의 에지 (22) 하방 부분에 형성되어 있다. 그 이유는, 용융 유리 리본 (20) 의 에지 (22) 하방에서, 상기 반응한 가스가 기포가 되어 부상하면, 성형되는 판유리의 하면에 기포가 충돌할 기회가 많아지기 때문이다. 또, 홈통 형상체 (12) 중 에지 (22) 로부터 떨어진 부분에는, 용융 주석 (16) 의 욕면 (24) 상으로 돌출된 돌출부 (12A) 가 형성되고, 이 돌출부 (12A) 에 공동로 (42) 가 대기 공간에 연통된 연통구 (42D) 가 형성된다. 이로써, 기포 부상 억제 기능을 갖춘 구조물인 홈통 형상체 (12) 가 형성된다.
이와 같이, 홈통 형상체 (12) 의 내부에 공동로 (42) 를 형성함으로써, 용융 주석 (16) 중에 용존하는 산소 또는 수소와 홈통 형상체 (12) 의 재질인 흑연이 반응하여 발생된 가스가 용융 주석 중을 기포 (46; 도 4 참조) 가 되어 부상하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 용융 주석 (16) 상에서 성형되는 판유리에 기포 (46) 에 의한 결점을 생기지 않게 할 수 있다.
발생된 가스가 공동로 (42) 를 통하여 대기 공간으로 방출되는 메커니즘은, 이하의 메커니즘일 것으로 추찰된다. 즉, 흑연으로 형성된 홈통 형상체 (12) 는 다공성을 가진다. 또, 홈통 형상체 (12) 의 내부에 대기 공간에 연통된 공동로 (42) 를 형성함으로써, 공동로 (42) 는 거의 대기압이 된다. 한편, 가스가 발생된 용융 주석 (16) 중에서는, 가스가 발생된 경우의 깊이만큼의 용융 주석 (16) 의 중량이 대기압에 가산되기 때문에, 발생된 가스의 기포 (46) 에는 대기압보다 큰 압력이 더해진다. 이 공동로 (42) 와 용융 주석 (16) 의 압력 차이에 따라, 홈통 형상체 (12) 표면에 부착되어 있는 기포 (46) 가 홈통 형상체 (12) 표면으로부터 떨어져 부상하기 전에, 기포 (46) 중의 가스가 도 4 의 화살표시 K 와 같이 다공성 홈통 형상체 (12) 를 투과하여 공동로 (42) 로 이동하고, 도 4 의 공동로 (42) 를 통하여 연통구 (42D) 로부터 욕면 (24) 상의 대기 공간으로 방출되는 것으로 추찰된다. 이 경우, 흑연으로 형성된 홈통 형상체 (12) 의 기공율은, 기공율이 5 ∼ 40％ 인 것이 바람직하다. 그 이유는, 홈통 형상체 (12) 의 기공율이 5％ 미만인 경우에는 기포 중의 가스가 홈통 형상체 (12) 를 투과하여 공동로 (42) 로 이동하기 어려워져, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 충분히 억제할 수 없기 때문이다. 한편, 기공율이 40％ 를 초과하면, 홈통 형상체 (12) 의 강도가 약해지고, 또 용융 주석 침입의 우려가 있기 때문이다. 또, 기공율의 더욱 바람직한 범위는 20％ ∼ 30％ 범위이다. 나아가서는, 홈통 형상체 (12) 의 표면으로부터 공동부 (42) 까지의 벽의 두께가 1 ∼ 100㎜ 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5 ∼ 50㎜ 범위, 가장 바람직하게는 2 ∼ 30㎜ 범위이다. 그 이유는, 홈통 형상체 (12) 의 표면으로부터 공동부 (42) 까지의 두께가 100㎜ 를 초과하여 너무 두꺼우면, 기포 (8) 중의 가스가 홈통 형상체 (12) 를 투과하여 공동로 (42) 로 이동하기 어려워져, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 충분히 억제할 수 없기 때문이다. 또, 벽의 두께가 1㎜ 미만인 경우에는 홈통 형상체 (12) 의 강도를 확보할 수 없다. 이 경우의 홈통 형상체 (12) 의 표면으로부터 공동부 (42) 까지의 두께란, 홈통 형상체 (12) 표면으로부터 공동로 (42) 까지의 거리로 표시되는 두께를 말한다.
또, 도 3 에는 나타내지 않았지만, 연통구 (42D) 에 흡인 수단을 연결하여 공동로 (42) 내를 부압으로 함으로써, 공동로 (42) 와 용융 주석 (16) 의 압력 차이를 적극적으로 크게 하도록 해도 된다. 또, 공동로 (42) 의 단면 형상은 특별히 한정되지 않고, 임의의 형상이어도 된다.
그런데, 욕면 (24) 의 용융 주석 (16) 이 산화되어서 발생된 주석 산화물이 판유리에 부착되면, 판유리의 결점의 한 요인이 되므로, 욕면 (24) 상의 대기 공간은, 질소 가스와 수소 가스의 혼합 가스에 의한 비산소 상태의 분위기가 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 이 경우에도 혼합 가스 중에는 약간의 산소가 잔존하고 있고, 나아가서는 외부로부터의 침입도 있기 때문에, 연통구 (42D) 가 형성된 돌출부 (12A) 의 흑연이 산화되어 침식되고, 장기간에는 돌출부 (12A) 가 용융 주석 (16) 중에 매몰되어 버린다. 돌출부 (12A) 가 용융 주석 (16) 중에 매몰되면, 용융 주석으로 밀폐되어서 공동로 (42) 가 대기 공간에 연통되지 않게 되기 때문에, 발생된 가스가 홈통 형상체 (12) 를 투과하여 공동로 (42) 로 이동하지 않게 되어, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하는 것을 억제할 수 없게 된다. 또, 대기 공간이란 일반적으로는 공기층의 공간이지만, 여기서 말하는 대기 공간이란, 대기압의 압력 상태의 공간이라는 의미로 사용하고 있고, 대기 공간 내의 기체 성분은 문제삼지 않는다.
그래서, 본 발명에서는, 홈통 형상체 (12) 의 돌출부 (12A) 가 흑연보다 산화되기 어려운 재질로 형성된 산화 방호캡 (44) 에 의해 산소로부터 방호되도록 하였다. 산화 방호캡 (44) 은, 홈통 형상체 (12) 의 돌출부 (12A) 에 각각 형성되고, 도 1 에는 용융 주석 (16) 의 욕면 (24) 으로부터 대기 공간으로 노출된 복수의 산화 방호캡 (44) 이 나타나 있다.
산화 방호캡 (44) 의 재질로서는, 예를 들면 벽돌이나 세라믹계의 재질, 특히 탄화 규소 (SiC) 나 질화 규소 (SiN) 를 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 산화 방호캡 (44) 은, 예를 들면 하부가 오목 형상으로 형성되고, 그 상부에는 홈통 형상체 (12) 의 돌출부 (12A) 에 형성된 연통구 (42D) 와 대기 공간을 연결하는 관통 구멍 (44A) 이 형성된다. 산화 방호캡 (44) 의 내주면에는 나사가 새겨 설치되고, 돌출부 (12A) 의 외주면에 새겨 설치된 나사에 나사 결합된다. 이로써, 욕면 (24) 상으로 돌출된 돌출부 (12A) 는 산화 방호캡 (44) 에 의해 산소로부 터 방호되기 때문에, 돌출부 (12A) 가 혼합 가스 중에 잔존하는 산소에 의해 침식되는 것이 방지된다. 산화 방호캡 (44) 과 돌출부 (12A) 의 결합은, 나사 구조에 한정되는 것이 아니라, 결합부에 간극 등이 형성되지 않도록 결합할 수 있는 방법이면, 어떠한 방법이어도 된다.
또, 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 성형물의 제조 장치로서, 판유리를 제조하는 플로트법 판유리의 제조 장치의 예로 설명하였지만, 본 발명은 판유리의 제조 장치에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 욕조 내에 고여 있는 용융 금속 중에 침지 배치되는 구조물이, 용융 금속 중의 용존 기체와 반응하여 가스를 발생시키는 재질로 형성된 다공성 구조물로서, 발생된 가스가 기포가 되어 부상하면 문제가 있는 모든 케이스에 적용할 수 있다.
본 발명은 얇고, 웨이브가 적은 평탄도가 높은 판유리의 플로트 판유리 제조에 적용할 수 있다.
또, 본 발명의 명세서에는, 본 출원의 우선권 주장의 기초가 되는 일본 특허 출원 2004-113542호 (2004년 4월 7일에 일본 특허청에 출원) 의 명세서의 내용 전체를 여기에 인용하고, 발명의 개시로서 도입하는 것이다.
Claims (11)
- 욕조 내에 고여 있는 용융 금속 중에 침지되어 배치된, 그 용융 금속과 비친화성 재질로 이루어진 다공성 구조물로서, 그 구조물은 그 내부에 대기 공간에 연통된 공동로(空洞路)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다공성 구조물.
- 제 1 항에 있어서,상기 다공성 구조물의 기공율은 5 ∼ 40％ 인 것을 특징으로 하는 다공성 구조물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 구조물의 표면으로부터 상기 공동부까지의 벽의 두께가 1㎜ 이상, 100mm 이하인 것을 특징으로 하는 다공성 구조물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 구조물은, 흑연을 재질로 하는 것을 특징으로 하는 다공성 구조물.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 구조물의 상기 대기 공간에 연통된 연통구 부분은, 상기 구조물보다 산화되기 어려운 재질로 형성된 산화 방호 부재에 의해 대기 공간 중의 산소로부터 방호되어 있는 것을 특징으로 하는 다공성 구조물.
- 용융 금속이 고여 있는 그 용융 금속욕의 용융 금속면 상에 용융 유리를 연속 공급하여 용융 유리 리본을 형성하고, 그 유리 리본을 용융 금속면 상을 부유 진행 시켜서 판유리를 제조하는 플로트 판유리 제조 장치에 있어서,상기 금속 용융 중에 다공성 구조물이 침지 배치되어 있고, 그 구조물은 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 구조물인 것을 특징으로 하는 플로트 판유리 제조 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 구조물이, 상기 용융 유리 리본의 에지를 비접촉으로 지지하는 홈통 형상체인 것을 특징으로 하는 플로트 판유리 제조 장치.
- 욕조 내에 고여 있는 용융 금속 중에 침지 배치된, 그 용융 금속과 비친화성 재질로 이루어진 다공성 구조물 내부에, 대기 공간에 연통된 공동로가 형성되고, 그 구조물 외면의 용융 금속과 접하는 면에서 발생된 가스를 공동로 내에 유도함으로써, 구조물 외면에서 기포가 되어 부상하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 기포 부상 억제 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 구조물은, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 구조물인 것을 특징으로 하는 기포 부상 억제 방법.
- 제 6 항에 기재된 플로트 판유리 제조 장치를 사용하여, 판유리를 제조하는 것을 특징으로 하는 플로트 판유리 제조 방법.
- 용융 금속이 고여 있는 그 용융 금속욕의 용융 금속면 상에 용융 유리를 연속 공급하여 용융 유리 리본을 형성하고, 그 유리 리본을 용융 금속면 상을 부유 진행 시켜서 목표 두께의 판유리를 제조하는 방법으로서, 상기 용융 유리 리본의 에지를 따라서 용융 금속을 거의 연직 방향으로 흡인함으로써 욕면에 오목부를 형성하고, 오목부에 상기 에지를 유입시켜서 지지하면서 판유리로 성형하는 플로트 판유리 제조 방법에 있어서,상기 오목부를 형성하기 위하여, 상기 금속 용융 중에 그 용융 금속과 비친화성 재질로 이루어진 다공성 구조물을 침지 배치시키고, 그 구조물 외면의 용융 금속과 접하는 면에서 발생된 가스를 상기 구조물 내부에 형성된 공동로 내로 유도하여, 구조물 외면에서 기포가 되어 부상하는 것을 억제하면서 상기 판유리를 제조하는 것을 특징으로 하는 플로트 판유리 제조 방법.
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