KR20070050361A - 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, 특히 플로트 배스 금속으로 이루어진 액체 필름은 왯백(wetback) 타일, 선택적으로 리스트릭터(restrictor) 타일, 및 글라스 스트림 사이에 형성된다. 상기 타일은 필름 생성을 위해 액체가 그 기공을 통해 가압되는 다공성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

평판 글라스, 플로트 글라스, 왯백 타일

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 상면도이다.

우선권 참조문헌

아래에 설명되고 청구된 본 발명은 또한 2005년 11월 10일에 출원된 DE 10 2005 053 641.7-45에 기술되어 있다. 그 내용이 여기 참조로서 병합된 본 독일 특허 출원은 35 U.S.C. 119 (a)-(d)에 의거하여 발명의 우선권 주장의 기초를 제공한다.

관련 출원의 참조 문헌발명의 목적

본 출원의 내용은 뢰펠베인(Loeffelbein) 등에 부여된 동시계속중인 미국특허번호 문서번호 3899호에 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 퍼지고, 그 후 글라스 리본은 상기 플로트 배스 상에서 글라스 리본에 필요한 대략 0.5 내지 5mm의 두께로 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 만나고, 이들에 의해 빗겨가서 상기 플로트 탱크의 유출 방향으로 상기 글라스의 대부 분을 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 전류를 지나가서 그 영역 내의 점도를 다시 낮춤으로써 상기 왯백 영역 내의 글라스 리본의 가장자리 띠를 가열하는 것이 이미 알려져 있다(예를 들어, 독일 특허 DE 1 596 590).

다른 방법은 DE-A-2 218 275에 개시되어 있는데, 이에 따르면 상기 액체 글라스의 유속은 전체 가이드 부재의 특별한 형상에 의해서 개선될 수 있다. 더욱이, 본 공개문헌에 따르면, 상기 글라스와 성형된 타일 사이의 왯백 영역 내에 상기 글라스를 지지하기 위한 가스 쿠션을 제공하는 것이 가능하다. 이 경우, 그러나 가스는 상기 글라스 아래로 들어가 상기 글라스 리본 내에 방해물이 될 뿐 아니라 상기 플로트 배스 내에 원치 않는 난류를 야기할 수 있다.

결정화 가능한 글라스 변형물로 위에 언급된 공정을 수행하면 일반적으로 증가된 요구조건을 충족하지 못하는 제품을 만들게 된다. 실제로, 상기 글라스 리본을 연신하려는 목적으로 상대적으로 낮은 냉각속도로 작업하는 것이 필요한 경우의 온도 범위에서, 상기 글라스의 차후 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. 차후의 세라믹화 동안, 이는 이번에는 상기 글라스 리본의 표시된 스트레인에 특히 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”의 후방 확산을 방지하기 위한 것이다. 고정점이 없으면, 상기 글라스 리본의 위치를 안정하게 고정하기 어려워 상기 글라스 리본의 한정된 형상을 만들기 어렵게 된다. 더욱이, 이러한 방식으로 분출구로부터 발생된 불순물이 또한 상기 흐름에 의해 단부 영역에 도달하지 못하게 방해되며 따라서 제품에 침투하지 않는다.

유사한 공정이 EP 0 850 888 A1에 공지되어 있다. 이 경우, 플로트 배스에서, 글라스 리본의 단부 영역에 수직 흐름이 형성되고, 그로 인해 상기 플로트 배스 상에서 상기 글라스 리본의 단부의 위치가 제어될 수 있다.

GB 1,158,958 A는 리스트릭터 타일이 가스-흡수 물질로 이루어지고 이로부터 압축공기가 공기가 글라스를 향해 내뿜어져 상기 리스트릭터 타일에서의 마찰을 줄이는 공정을 개시하고 있다. 이 방법의 특별한 단점은 상기 가스가 글라스 표면 아래에 도달할 수 있어 고품질 글라스 리본의 형성을 방해한다는 것이다.

본 발명의 목적은 구현이 쉬우며 결정화하는 경향이 있는 글라스(예를 들어, 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 타일 및 왯백 영역 내의 리스트릭터 타일은 상기 왯백 영역 내에서 글라스 리본의 일정한 위치를 보장하기 위해 상기 왯백 영역 내에 지속적으로 사용될 수 있다.

놀랍게도, 액체 글라스와 접촉하는 상기 왯백 영역 내의 경계벽 상에 플로트 배스 금속의 액체 필름을 형성하면, 글라스가 상기 경계벽을 따라 안내되는 속도는 연속 상태의 플로트 공정 중에 결정핵 또는 결정의 형성이 전혀 발생하지 않거나 어떠한 방해효과도 더 이상 야기하지 않을 정도로 적게 증가될 수 있다. 더욱이, 상기 액체 필름은 왯백 타일 및 리스트릭터 타일과의 직접적인 접촉을 방지하여 결정화를 개시할 수 없게 한다.

DE 1 212 690은 두꺼운 유리, 즉 대략 7mm의 평형 두께를 초과하는 유리의 생산을 위한 플로트 공정을 개시한다. 이 공정에 의해서, 글라스가 플로트 탱크의 측벽에서 막혀서 글라스의 자연적인 퍼짐이 방지된다. 상기 글라스와 상기 측벽 사이의 마찰을 줄이기 위해서, 용융 산화물 또는 금속의 윤활 필름이 상기 벽과 상기 글라스 사이에 생성된다. 지나친 금속은 탱크의 단부에서 수용 덕트 내로 넘쳐흐른다. 그러나 이는 단지 상기 글라스의 두께가 평형 두께를 초과하기 때문에 가능하다. 첫째로 상기 글라스가 상기 플로트 글라스 탱크의 측벽과 접촉하지 않고 둘째로 상기 탱크의 단부를 넘는 금속의 오버플로우가 불충분한 두께로 인해 가능하지 않기 때문에, 상기 공정은 평형 두께 이하의 두께를 가진 평판 글라스 생산에는 적합하지 않다.

상기 플로트 공정이 수행되는 조건에 따라서, 상기 왯백 영역에서는 상기 글라스가 단지 전방 벽과 접촉하거나 상기 전방 벽 앞에 배치된 형상 요소와 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 상기 액체 필름을 구비하고 그로 인해 가열되어 결정 형성(핵형성)이 그 위에 발생할 수 없다. 경계 표면은 상기 용융물과 접촉하는 모든 표면, 형상 요소 등을 의미한다. 상기 표면 은 세라믹으로 이루어질 필요는 없지만, 적절한 금속으로 제조될 수 있으며, 또는 금속 클래딩을 가진 형상 세라믹 요소가 사용될 수 있다. 그러나 일반적으로 비용-관련 이유로 인해서 방화 세라믹 물질로 제조된 형상 요소가 사용된다.

상기 글라스와 상기 경계면 사이의 액체 필름은 상기 경계 표면을 형성하는 구성요소를 위해 다공성 물질, 또는 상기 글라스와 마주보는 표면에 그 기공을 통해서 액체 또는 적어도 액체 금속이 상기 액체 필름 생성을 목적으로 공급되는 물질을 구비하는 물질을 이용하여 형성되는 것이 가장 유리하다.

상기 액체는 후면으로부터 공급된다. 상기 액체가 상기 플로트 배스의 금속으로 이루어지고, 따라서 높은 비중과 상대적으로 높은 점도를 가지며, 기공도와 기공 크기는 그렇게 중요하지 않다.

바람직하게는 30 내지 70 퍼센트의 기공도 및 0.02 내지 1.0mm의 기공 크기를 가진 다공성 물질이 사용된다. 물론 상기 다공성 물질 대신에 필름 형성 액체 금속을 표면으로 공급시킬 수 있는 다수의 기공 또는 틈을 구비한 물질을 이용하는 것도 가능하다.

상기 액체가 공급될 수 있는 압력은 상대적으로 낮으며, 물론 대략 0.05 내지 1.0 기압으로 침투할 물질 내의 압력 강하 또는 기공 크기 및 두께에 의존한다.

상기 다공성 물질로서 상기 액체, 주변 환경 및 주변 온도에 대해서 비활성인 임의의 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어 Al2O3, ZrO2 및 알루미노규산염과 같은 다공성 세라믹이 선호되며, 예를 들어 소결된 텅스텐 금속, 다공성 흑연 및 유사한 물질과 같은 다공성 금속이 또한 매우 적합하다.

상기 필름-형성 액체가 상기 플로트 배스의 배스 금속으로 이루어지기 때문에, 유출되는 액체 필름은 쉽게 상기 플로트 배스로 재순환될 수 있으며, 상기 액체 필름을 생성하는데 필요한 액체를 상기 플로트 배스로부터 제거하는 것 또한 가능하다. 유리하게는, 상기 액체는 여과되어 고체 입자를 제거한다. 상기 배스로부터 정화 시스템을 통해 상기 다공성 물질로 배스 액체를 순환하는 것은 통상적인 펌프, 예를 들어 플로트 배스 금속을 순환하는데 사용되는 것과 같은 전자기 액체 금속 펌프를 이용하여 수행될 수 있다.

일반적으로, 상기 필름-형성 액체의 온도는 상기 왯백 영역 내의 플로트 배스의 온도와 동일해야 하며, 다시 말하면 이는 대략 1000℃ 내지 1300℃ 범위 내에 있어야 한다. 그러나, 상기 필름-형성 액체가 상기 다공성 물질을 통해 가압되는 온도가 상기 왯백 영역 내의 플로트 배스의 온도를 150℃ 만큼까지 초과하는 것이 또한 유리할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 필름-형성 액체와 접촉하는 글라스 층은 더 오랫동안 뜨겁게 유지될 수 있으며, 이는 특별히 효과적인 방식으로 결정 형성(핵형성)을 방해한다.

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. 도시된 것처럼, 상기 배스 상으로 흐르는 글라스는 세라믹 타일(7)(왯백 타일)에 의해 형성된 벽(8)을 향해 부딪치는 힐(heel)(6)을 형성한다. 벽(8)은 다공성이며 이를 통해 펌프(P)는 벽(8)과 힐(6) 사이에서 상기 힐(6)의 글라스가 상 기 세라믹 타일(7)(왯백 타일)과 직접 접촉하는 것을 방지하는 필름을 형성하는 액체 배스 금속(9)을 가압한다. 세라믹 타일(7) 내에는 상기 세라믹 타일 내부의 용융 금속의 균일한 분배를 보장하는 분배 채널(10)이 배치된다.

도 2는 상기 왯백 영역을 도시하는 상면도이며, 보다 나은 이해를 위해 분출구는 생략되었다. 본 도면은 상기 액체 배스 금속을 위한 공급라인(11)을 구비하고 상기 왯백 타일 내에 배치된 점선으로 표시된 분배 채널(10)을 구비하는 왯백 타일(7)을 도시한다. 왯백 타일(7)은 깔때기 형태로 배치된 양측 리스트릭터 타일(12, 12‘)에서 글라스 흐름 방향으로 깔때기 개구부에 인접하다. 상기 리스트릭터 타일은 여전히 용융 금속과 접촉하며 또한 공급라인(13, 13’) 및 분배채널(14, 14‘)에 의해 액체 금속을 공급받는다.

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 적 용할 수 있을 정도로 충분히 개시될 것이다.

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

Claims (9)

1. 쉽게 결정화되는 평판 글라스를 제조하는 공정으로서, 플로트 글라스 유닛에서, 글라스 스트림 형태를 갖는 액체 글라스를 상기 액체 글라스가 원하는 폭 및 두께를 가진 리본을 형성하도록 형상화되는 푸어링 존(pouring zone) 내의 금속에 붓는 단계를 포함하고, 이로 인해 상기 푸어링 존 내의 글라스 스트림은 왯백(wetback) 타일 및/또는 리스트릭터 타일에 영향을 미치고, 상기 푸어링 존에서 상기 왯백 타일 및/또는 상기 리스트릭터 타일 및 상기 글라스 스트림 사이에는 플로트 배스 금속의 필름이 형성되고, 상기 플로트 배스 금속 필름은 상기 액체 글라스와 상기 왯백 타일 및/또는 상기 리스트릭터 타일 사이의 직접적인 접촉을 방지하는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 부어지는 액체 글라스는 글라스 세라믹을 위한 전구체 글라스(precursor glass)인 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
3. 제 1항에 있어서,

   하나 이상의 세라믹 타일이 경계벽으로 사용되고, 상기 하나 이상의 세라믹 타일은 다공성 물질로 이루어지고, 상기 액체 필름을 생성하기 위한 액체는 상기 물질의 기공을 통해 가압되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 플로트 배스의 금속은 상기 액체 필름을 생성하기 위한 액체로 사용되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
5. 제 3항에 있어서,

   세 개의 경계벽이 사용되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 액체를 위한 분배 채널이 상기 경계벽 내에 제공되는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 사용된 액체는 상기 푸어링 존 내의 배스 금속의 온도 및 이보다 150℃만큼 더 높은 온도 사이의 온도에 있는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 글라스와 대면하는 상기 하나 이상의 세라믹 타일은 다공성 물질로 이루어진 층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 평판 글라스 제조 공정.
9. 청구항 제1항에 따라 제조된, 특히 글라스 세라믹을 위한 전구체 글라스인, 평판 유리.

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