KR20070050359A - 평판 글라스 제조 공정, 특히 플로트 글라스로 개조 가능한평판 글라스 - Google Patents

Abstract

평판 글라스, 특히 글라스 세라믹으로 변환될 수 있는 플로트 글라스의 생산을 위한 공정에서, 왯백(wetback) 타일과 선택적으로 리스트릭터(restricor) 타일은 글라스의 실투 상한치(UDL: Upper Devitrification Limit) 이상의 온도로 가열된다.

평판 글라스, 플로트 글라스, 왯백

Description

평판 글라스 제조 공정, 특히 플로트 글라스로 개조 가능한 평판 글라스{PROCESS FOR PRODUCING FLAT GLASS, PARTICULARLY FLAT GLASS CONVERTIBLE TO FLOAT GLASS}

본 발명은 다음의 도면에 의거하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 플로트 유닛의 왯백 영역을 통과하는 길이방향 단면을 도시하고,

도 2는 왯백 및 리스트릭터 타일을 구비한 플로트 탱크의 왯백 영역을 도시하는 상면도이고,

도 3은 리스트릭터 타일을 도시하는 확대도이고,

도 4는 도 3의 리스트릭터 타일을 통과하는 단면도이다.

우선권 참조문헌

아래에 설명되고 청구된 본 발명은 또한 2005년 11월 10일에 출원된 DE 10 2005 053 642.5-45에 기술되어 있다. 그 내용이 여기 참조로서 병합된 본 독일 특허 출원은 35 U.S.C. 119 (a)-(d)에 의거하여 발명의 우선권 주장의 기초를 제공한 다.

관련 출원의 참조 문헌발명의 목적

본 출원의 내용은 뢰펠베인(Loeffelbein) 등에 부여된 동시계속중인 미국특허번호 문서번호 3900호에 관련된다.

본 발명은 평판 글라스 제조 공정에 관한 것이며, 보다 상세하게는 플로트 글라스로 개조 가능한 평판 글라스에 관한 것이다.

플로트 글라스 제조 공정은 수십 년간 잘 알려져 왔다. 종래의 공정에 따르면, 액체 글라스는 플로트 배스(float bath)의 용융 금속 상의 분출구 위로 지속적으로 흐르게 된다. 상기 글라스는 평형 두께가 대략 7mm가 될 때까지 상기 플로트 배스 상에서 퍼진다. 더 얇은 글라스를 원하는 경우, 상기 글라스 리본은 상기 플로트 배스 상에서 더 연신된다.

상기 액체 글라스가 상기 플로트 배스와 만나는 지점에서, 숄더(shoulder)가 형성된다. 대부분의 글라스는 상기 플로트 배스의 유출 방향에서 전방으로 흐르지만, 그 일부는 후방으로 또는 세 측방향으로부터 흐른다. 상기 글라스가 후방으로 흐르는 플로트 탱크의 영역은 왯백 영역(wetback region)이라고 언급된다. 상기 플로트 글라스의 왯백 영역은 대략적으로 깔때기 형상이며 상기 플로트 탱크 유출방향으로 개방된다. 상기 깔때기의 두 측부는 일반적으로 리스트릭터 타일이라 알려진 세라믹 타일로 이루어진다. 상기 깔때기의 좁은 부위는 상기 플로트 탱크의 전방 벽 또는 그 앞에 배치된 세라믹 타일로 이루어지며, 이는 왯백 타일이라 언급된다.

후방으로 흐르는 글라스는 상기 왯백 타일 및 상기 리스트릭터 타일과 부딪치고, 이들에 의해 빗겨가서 상기 플로트 탱크의 유출 방향으로 상기 글라스의 대부분을 가지고 흐른다.

상기 왯백 영역에 나타나는 글라스 풀(pool of glass)이 상기 글라스 내에 결함을 야기할 수 있다는 것은 이전에 발견되었다. 상기 글라스 풀에서, 상기 플로트 배스 상에서의 글라스의 잔존 시간은 유출구로 직접 흐르는 글라스의 잔존 시간보다 더 길다. 이는 상기 글라스가 더 냉각되기 때문에 다른 점도를 갖게 하지만, 실투(devitrification) 및 분해가 또한 발생할 수 있다.

따라서 전류에 의해 상기 왯백 영역 내의 글라스 리본의 가장자리 띠를 가열하여 상기 영역 내의 점도를 낮추는 것이 이미 알려져 있다(독일 특허 DE 1 596 590 및 US 3,850,787). 이 방법의 단점은 상기 글라스의 단부가 전기분해의 영향을 받는다는 것이다. 특히 두꺼운 글라스의 생산과 관련하여 DE 1 596 627 A에는 분출구 아래에 하지만 상기 왯백 타일 인근에서 유리 위에 있는 왯백 영역으로 가열 부재를 설치하는 것이 또한 알려져 있다. 열손실을 보상하기 위한 화력 입력은 그러나 매우 정밀하게 제어되어야 하므로 상기 플로트 탱크의 측벽 내에 특별한 관찰창을 제공할 필요가 있다. 더욱이, 이러한 가열 형태는 실제 임계점, 내화성 물질/글라스 접촉 영역 또는 내화성 물질/글라스/주석 접촉 영역을 즉 매우 간접적으로만 불충분하게 영향을 미친다.

그러나, DE-C 1 596 636 및 그와 동등한 US 3,492,107에는 전기전도성 내화성 물질로 제조되고 그 상부에 배스 금속에 함침된 부분 위에서 전극에 연결된 경 계벽(리스트릭터 타일 및 왯백 타일)을 개시하고 있으며, 상기 배스 금속은 제2 전극을 형성하여 전원에 연결될 때 전류가 자신을 가열하는 내화성 물질을 통해 흐르게 한다. 여기서, 역시, 상기 가열은 상기 내화성 물질에 바로 인접한 글라스 층에 낮은 점도를 부여할 것이다. 이러한 형태의 가열의 단점은 상기 배스 금속의 흐름에 부정적인 영향을 미치는 전류를 빗나가게 할 수 있고 접촉 지점에서 상기 글라스가 전기분해적으로 변경될 수 있다는 것이다. 양자 모두 고품질 글라스를 생산해야 한다면 바람직하지 못하다.

다른 방법은 DE-A-2 218 275에 개시되어 있는데, 이에 따르면 상기 액체 글라스의 유속은 전체 가이드 배열의 특별한 형상에 의해서 개선될 수 있다.

결정화 가능한 글라스 변형물로 위에 언급된 공정을 수행하면 증가된 요구조건을 충족하지 못하는 제품을 만들게 된다. 실제로, 상기 글라스 리본을 연신하려는 목적으로 상대적으로 낮은 냉각속도로 작업하는 것이 필요한 온도 범위에서, 상기 글라스의 연속된 세라믹화, 즉 상기 글라스가 핵형성을 목적으로 정확히 한정된 온도에서 정확히 결정된 시간동안 유지되어야 하고 이후 더 높은 온도에서 이미 형성된 핵으로부터 결정을 성장시켜야 하는 상기 글라스의 글라스 세라믹으로의 변환이 원치 않게 형성된 결정에 의해 상기 글라스 리본의 연신 중에 부정적인 영향을 받는 결정화가 발생한다.

상기 왯백 타일 및 리스트릭터 타일은 상기 왯백 영역에서의 긴 잔존 시간 때문에 단부에서 결정 형성을 방해할 수 있는 불균질의 핵으로 작용할 수 있다. 순차적인 세라믹화 동안, 이는 이번에는 상기 글라스 리본의 표시된 스트레인에 특 히 불균일을 야기하고, 이는 어닐링 오븐에서 글라스를 깨지게 할 수 있다.

이 문제는 따라서 두 가지 방식으로 공략되었다. 한편으로 글라스 변형물은 이러한 문제 있는 지점을 형성할 여지가 적도록 개발되었고, 다른 한편으로 원치 않는 결정화 또는 핵형성이 배스 금속 내의 의도적인 흐름 형성에 의해 방해된다.

US-A-3,684,475에 따르면, 리사이클 펌프에 의해서, 배스 금속의 층류는 금속 배스 상의 글라스 리본과 속도가 같도록 생성되고, 그 결과 단부 영역에서의 상기 배스 금속의 불균일한 속도와 그와 결합된 특히 단부 영역에서의 불균일한 결정화가 방지된다. WO 2005/0 731 38 A1에 따르면, 또한, 배스 금속의 흐름이 왯백 영역 내로 안내되며, 이는 글라스가 왯백 타일 상에 더 이상 고정점을 형성하지 않는 한은 “양파(onion)”의 후방 확산을 방지하기 위한 것이다. 고정점이 없으면, 상기 글라스 리본의 위치를 안정하게 고정하기 어려워 상기 글라스 리본의 한정된 형상을 만들기 어렵게 된다.

본 발명의 목적은 구현이 쉬우며 결정화하는 경향이 있는 글라스(즉, 글라스 세라믹 판의 생성을 위한 그린 글라스)의 플로팅 도중에도 어떠한 증가된 스트레인도 글라스 리본 내에나 어닐링 오븐 내에서 깨진 글라스 내에서도 나타나지 않는 정도로 단부 영역 내의 원치 않는 실투(devitrification)를 방지하는 플로트 공정을 제공하는 것이다. 이 공정에서, 특히 상기 글라스 리본의 형상화를 보장하기 위해서, 검증된 왯백 및 리스트릭터 타일은 상기 왯백 영역 내에서 글라스 리본의 일정한 위치를 보장하기 위해 상기 왯백 영역 내에 지속적으로 사용될 수 있다.

관련 글라스의 실투 상한치(UDL)보다 더 높은 온도로 상기 액체 글라스와 접촉한 경계벽을 간접적으로 가열하면 결정핵 또는 결정의 형성을 상당히 방지하게 되며, 또는 이러한 형성은 연속 상태의 플로트 공정 중에 어떠한 방해 효과를 더 이상 야기하지 않을 정도로 적다는 것을 발견하였다.

상기 플로트 공정이 수행되는 조건에 따라서, 상기 왯백 영역에서는 상기 글라스가 단지 전방 벽과 접촉하거나 상기 전방 벽 앞에 배치된 형상 요소, 즉 왯백 타일과 접촉한다. 그러나, 상기 왯백 타일에 더하여 상기 용융물의 유동 방향으로 연장된 두 개의 형상 요소(리스트릭터 타일)가 상기 왯백 영역 내의 글라스 용융물을 글라스 유동방향에서 본 것처럼 훨씬 그 너머로 약간의 거리를 안내하는 공정이 훨씬 더 자주 발생한다. 상기 액체 글라스와 접촉하는 모든 경계 표면은 결정 형성(핵형성)이 그 위에 발생할 수 없도록 상기 UDL 이상의 온도로 가열되어야 한다. 경계 표면은 상기 글라스 용융물과 접촉하는 모든 표면, 형상 요소 등을 의미한다. 상기 표면은 세라믹으로 이루어질 필요는 없지만, 적절한 금속으로 제조될 수 있으며, 또는 금속 클래딩, 예를 들어 시트 금속 클래딩 또는 갈바니 방식으로 적용된 금속 코팅을 가진 형상 세라믹 요소가 사용될 수 있다. 그러나 일반적으로 비용-관련 이유로 인해서 방화 세라믹 물질로 제조된 형상 요소가 사용된다.

상기 경계표면의 간접적 가열은 전기전류의 저항가열에 의해 수행된다.

상기 경계표면의 간접적 가열은 상기 경계 벽 또는 형상 요소를 전기 가열 저항기와 열-전도 연결시키는 것을 포함한다.

세라믹으로 제조된 바람직하게 사용되는 형상 요소의 경우, 상기 형상 요소 는 바람직하게는 내부에 배치된 가열 저항기를 구비한다. 적절한 가열 저항기는 원하는 온도를 견딜 수 있는 모든 금속 및 합성물이며, 예를 들어 텅스텐, 몰리브덴, 백금, 이리듐, 액체 주석, 백금 금속의 도금뿐 아니라 카본, 실리콘 카바이드 또는 용융 글라스로 제조된다. 누출 전류 또는 빗나간 전류를 방지하기 위해서, 상기 가열 저항기는 (상기 형상 요소가 전기적으로 전도성이라면) 코팅 또는 재킷에 의해 상기 형상 요소로부터 전기적으로 절연되는 것이 바람직하며, 또는 상기 형상 요소 자체가 전기 절연체를 구성한다.

전기적으로 절연성인 물질로 제조된 형상 요소(왯백 타일 및 리스트릭터 타일)을 사용하는 것이 선호되며, 적절한 물질은 예를 들어 소결된 석영(용융된 실리카)으로 이루어진다. 연속 상태의 플로트 공정 도중에 상기 글라스 리본의 가장자리 영역에 특히 통제되지 않은 결정화를 야기할 수 있는 문제 지점 및 결정 또는 결정핵의 원치 않는 형성을 신뢰할 정도로 방지하기 위해서, 상기 액체 글라스와 접촉하는 상기 왯백 영역 내의 표면 또는 타일은 UDL, 즉 해당 글라스의 실투 상한치 이상의 온도로 가열된다. 이 온도에서, 어떠한 결정핵 또는 결정도 상기 표면과의 접촉점에 형성되지 않는다. 상기 UDL은 상기 글라스가 다섯 시간 동안 견디도록 허용된 경우 어떠한 결정도 상기 글라스 내에 형성되지 않는 상기 글라스의 공정온도 범위에서 가장 낮은 온도이다. 상기 플로팅 글라스의 UDL은 다음 방법에 의해 결정될 수 있다: 상기 글라스는 백금 도가니 내에서 용융된다. 상기 도가니는 이후 상기 공정 온도 범위 내의 서로 다른 온도에서 다섯 시간 동안 유지되고 그 후 급속 냉각된다. 여전히 어떠한 결정도 발견되지 않는 최하 온도가 UDL이다. 상기 UDL은 해당 유리의 종류에 따라 다르다. 상기 UDL은 일반적으로 대략 950℃ 범위에 있는 것으로 일반적으로 말할 수 있다. 상식적으로, 그러나, 관련 에너지 비용 때문에 가열된 왯백 타일 및 리스트릭터 타일은 최소한 1000℃의 UDL로 글라스만을 위해 사용된다.

실제 동작에서, 접촉 표면에서의 열적 불균일성을 보상하기 위하여 상술한 UDL보다 약간 높은 온도로 접촉 표면을 유지하는 것이 유리할 수 있다. UDL보다 10 내지 30℃ 높은 온도가 만족스러운 것으로 확인되었다. 임의 비율에서, 상기 UDL은 이 양보다 더 초과하면 안되는데, 이는 향상된 성능에 대해 보상하지 못하고 에너지 소모를 증가시키며 가열 요소 및 경계 타일의 마모를 증가시키고 접촉 표면에서 글라스의 과도한 증발을 야기하기 때문이다. 그러므로 상기 UDL보다 100℃ 이상 증가한 온도는 경제적인 이유로 초과되지 않아야 한다.

도 1은 플로트 글라스 유닛의 입구 영역(왯백 영역)을 도시하는 개략도이다. 액체 글라스(1)는 분출구(2)를 지나서 탱크(4) 내에 유지되는 금속 배스(3) 상으로 흐른다. 상기 배스(3)에 도달하는 글라스의 양은 슬라이더(전방 휠)(5)로 조정된다. 도시된 것처럼, 상기 배스 상으로 흐르는 글라스는 세라믹 타일(7)에 의해 형성된 벽(8)을 향해 접하는 힐(heel)(6)을 형성한다. 벽(8)은 가열 요소(9)로 UDL 이상의 온도로 가열되어 상기 벽에서 결정 또는 결정핵이 형성되지 않게 한다.

도 2는 상기 왯백 영역을 도시하는 상면도이며, 보다 나은 이해를 위해 분출구는 생략되었다. 본 도면은 가열 요소를 위해 두 개의 전원 라인(10, 10')을 구 비하는 왯백 타일(7)을 도시한다. 상기 전원 라인은 구리로 이루어지며 냉각된다. 리스트릭터 타일(11, 12)은 글라스 흐름 방향으로 개방된 깔때기를 가진 깔때기 형상의 배열에서 양면 상에 왯백 타일(7)에 인접한다. 상기 타일은 여전히 용융 글라스와 접촉하고 상기 가열 요소는 전원 라인(13, 13’)(14, 14')에 의해서 에너지를 공급받는다. 도 3은 리스트릭터 타일(12)을 도시하는 상면도이고, 도 4는 리스트릭터 타일(12)을 통과하는 단면도이다. 상기 리스트릭터 타일(12)의 몸체는 그 상면에 뚜껑(15)으로 닫혀진 사각형 리세스를 구비한다. 뚜껑(15) 아래에는 홈(16)이 제공되며, 그 안에는 전기 가열 저항기가 배치된다. 뚜껑(15)은 개구부(17, 17')를 구비하며, 이를 통해 상기 가열 저항기는 상기 전원 라인(14, 14')과 접촉할 수 있다. 이 경우, 상기 가열 저항기는 동작중에 액체인 주석으로 이루어진다. 상기 리스트릭터 타일을 위해 사용된 물질은 본 예에서 소결된 실리카이다.

몇몇 경우, 냉각을 생략할 수 있도록 전원 라인(10, 10', 13, 13’, 14, 14')을 열로서만 절연해도 충분하다. 또한 동일한 종류의 내부 가열 저항기와 직접적으로 선택적으로 병합될 수 있는 W, Pt, Ir, C 또는 백금 합금으로 제조된 열저항 공급라인을 사용하는 것이 가능하다. 수냉 공급라인(예를 들어 Cu)과 상기 내부 가열 저항기(예를 들어 Sn 또는 SiC)와 전기적으로 접촉한 냉각되지 않은 전극(예를 들어 W)을 결합하는 것은 다른 대안을 제시한다.

이러한 공정에 의해서, 플로트 글라스 생산에서 공통적인 치수, 즉 6m까지 및 그 이상의 폭과 0.3mm 내지 25mm, 바람직하게는 0.3mm 내지 6mm의 두께를 가진 글라스 리본이 생산된다.

상기 사용된 왯백 타일은 예를 들어 1000× 80× 80mm(l× w× h)의 치수를 가지며 소결된 실리카로 이루어진 바일 수 있으며, 이는 치수 960× 5× 20mm(l× w× h)를 가진 주석 가열 저항기를 구비한다. 상기 바 형상의 가열 저항기는 뚜껑으로 덮이고 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 대체로 상응하는 디자인을 갖는다. 상기 바는 대략 2000A의 가열 전류를 받으며 12kW의 화력을 생산한다. 결과적으로, 상기 글라스 접촉 영역에서 상기 바의 벽 내의 온도는 대략 1300℃이다.

상술한 구성요소 각각 또는 둘 또는 그 이상의 조합이 상술한 형태와 다른 구성 형태로 유용하게 적용됨을 발견할 수 있을 것이라는 점을 이해할 것이다.

본 발명이 평판 글라스를 생성하기 위한 공정으로 실시예에 의해 설명되었지만, 다양한 변형 및 구조적인 변화를 본 발명의 사상에서 어떠한 방식으로든 벗어나지 않고 만들 수 있기 때문에 이는 도시된 상세 사항으로 제한하려는 것이 아니다.

더 이상의 분석 없이, 상술한 설명은 본 발명의 요점을 다른 사람이 현재 지식을 적용하여 종래기술의 관점에서 본 발명의 일반적인 또는 특정한 관점이 가진 중요한 특징을 공정하게 구성하는 특징을 생략하지 않고 다양한 응용예에 쉽게 적용할 수 있을 정도로 충분히 개시될 것이다.

새로운 것으로 청구되는 것 또한 특허증에 의해 보호되기를 원하는 것은 첨부된 청구항에 제시되어 있다.

Claims (8)

1. 평판 글라스를 제조하는 공정으로서,

   플로트 글라스 유닛에서, 글라스 스트림 형태를 갖는 액체 글라스를 상기 액체 글라스가 원하는 폭 및 두께를 가진 리본으로 형상화되는 푸어링 존(pouring zone) 내의 금속 배스에 붓는 단계를 포함하고, 이로 인해 상기 푸어링 존 내의 영역은 하나 이상의 가열된 경계벽을 향해서 접하고, 상기 부어진 액체 글라스는 글라스 세라믹을 위한 전구체(precursor) 글라스이고, 하나 이상의 경계벽은 상기 글라스의 실투 상한치(UDL: Upper Devitrification Limit) 이상의 온도로 가열되고, 하나 이상의 경계벽은 간접적으로 가열되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
2. 제 1항에 있어서,

   세라믹 타일이 하나 이상의 경계벽으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
3. 제 2항에 있어서,

   전기절연성 세라믹 타일이 사용되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
4. 제 1항 내지 제 3항에 있어서,

   세 개의 경계벽이 사용되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
5. 제 1항 내지 제 4항에 있어서,

   상기 하나 이상의 경계벽은 UDL 및 UDL+100℃ 사이의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 하나 이상의 경계벽은 전기적으로 가열되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
7. 제 1항 내지 제6항에 있어서,

   상기 하나 이상의 경계벽은 그 내부에 도입된 가열 저항기에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 가열 저항기는 덮개로 덮인 채널 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.

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