KR20080003930A - 유리 제조 시스템에서 하나 또는 그 이상의 용기 주위의환경을 조절하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

유리 제조 시스템에서 하나 또는 그 이상의 용기 주위의 환경(예를 들어,산소,수소, 습도, 온도, 가스 흐름율, 압력)을 제어하는 시스템 및 방법이 개시된다. 바람직한 구체예에서, 상기 시스템은 유리 시트상에서의 가스상 함유물 및 표면 기포의 형성을 억제하기 위한 용기(들)의 외부(비유리 접촉 표면) 주위에서 수소 주준을 조절하는 데 사용되는 폐회로 제어 시스템 및 캡슐을 포함한다. 또한 상기 폐회로 제어 시스템 및 캡슐은 유리 제조 시스템에서 용융 유리가 하나의 용기에서 다른 용기로 이동되는 동안 용융 유리를 냉각시키는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 나아가, 상기 폐회로 제어 시스템 및 캡슐은 용기(들) 상의 귀금속의 산화를 저감하도록 상기 용기(들)의 주위에 최소한의 산소가 존재하는 분위기를 유지하는데 사용될 수 있다.
백금, 용기, 유리제조, 수소침투, 가스상 함유물

Description

유리 제조 시스템에서 하나 또는 그 이상의 용기 주위의 환경을 조절하는 시스템 및 방법{System and method for controlling the environment around one or more vessels in a glass manufacturing system}
본 출원은 2005년 4월 27일 출원된 "유리 제조 시스템에서 하나 또는 그 이상 용기 주위의 환경을 조절하는 시스템 및 방법"을 그 명칭으로 하는 미국 출원 제11/116,669호의 이익을 주장하며, 상기 문헌은 본 명세서의 참조 문헌으로 포함된다.
본 발명은 유리 제조 시스템에서 하나 또는 그 이상의 용기 주위의 환경(즉, 산소, 수소, 습도, 온도, 가스 흐름율)을 조절하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCDs)와 같은 평판 패널 디스플레이 장치는 평판 유리 시트를 이용한다. 이러한 유리 시트를 제조하기위한 바람직한 기술은 퓨전 공정이다. 상기 퓨전 공정에서, 유리시트는 내화물/귀 금속 즉, 은 또는 백금 합금을 포함하는 용기를 사용하여 제조된다. 귀금속류는 일반적으로 대부분의 유리와의 관계에서 불활성인 것으로 여겨지며, 따라서 유리 시트 상에 어떠한 불순물로 초래하여서는 안 된다.
그러나, 이는 필수적으로 유효한 것은 아니다. 용기 내부의 금속/유리 경계 면에서 일어나는 산화 반응은 유리 용융물 및 그에 따른 유리 시트 상에서 가스상 불순물의 발생을 초래한다. 상기 금속/유리 경계면에서 일어나는 더욱 통상적인 산화반응 중 하나는 음전하로 대전된 산소 이온이 산소 분자로 전환되어 유리 용융물에서 수분 및 수산화 종(hydroxyl species)의 열분해를 초래하는 것이다.
상기 현상은 유리 용융 및 전달에의 상승된 온도에서, 유리 용융물 상에 낮은 수소 부분압이 존재하기 때문에 일어난다. 아울러, 수소가 유리 용융물을 포함하는 상기 내화물/귀금속 용기와 접촉하는 경우, 상기 수소는 급속하게 용기 밖으로 침투되어, 수소의 금속/유리 경계면을 고갈시킨다. 화학적 균형에 기초하여, 상기 용기를 떠나는 수소의 모든 몰에 대하여, 1/2몰의 산소가 상기 유리/금속 경계면에 남겨지게 된다. 따라서, 수소가 상기 용기를 떠나면서, 상기 금속/유리 경계면에서 산소 수준 또는 산소의 부분압은 증가하게 되어, 유리 용융물에서의 가스상 함유물이나 기포(blister)를 발생시키게 된다.
덧붙여, 가스상 함유물을 발생시킬 수 있는 할로겐(Cl, F, Br)과 같은 유리 용융물 상에서의 다른 종의 촉진화 또는 산화와 관련된 또 다른 반응들이 있다. 나아가, 산화반응은 금속/유리 경계면에서의 전기 화학적 반응에 기인하여 일어날 수 있다. 이러한 전기 화학적 반응은 열전지, 갈바닉 전지, 고 교류 또는 직류 제품 및 접지 상황과 관련될 수 있다.
오늘날, 유리 시트 상에서 가스상 함유물의 형성을 유발하는 이러한 문제적인 산화 반응을 처리하기 위해 사용될 수 있는 몇 가지 방법들이 있다. 유리 시트에서의 가스상 함유물의 형성을 최소화시키기 위하여 이용될 수 있는 알려진 하나 의 방법은 퓨전 공정 내에 청징제로서 비소를 사용하는 것과 관련된다.
비소는 알려진 최고 온도의 청징제 중 하나이며, 용융된 유리 배쓰에 첨가하는 경우, 높은 용융 온도(예를 들어, 1450 ℃ 이상)에서 유리 용융물로부터 O2 방출되게 한다. 이러한 높은 온도의 O2방출은, 유리 제조의 용융 및 정제단계 동안에 O2기포를 제거하기 위한 것으로, 실질적으로 가스상 함유물이 없는 유리 시트가 완성된다. 더욱이, 어떠한 잔존 산소 기포라도 냉각 과정에서 환원상태로부터 산화상태로의 전이에 의하여 상기 청징제에 의하여 재흡수된다. 그러나, 환경적인 관점에 있어서는 비소를 사용하는 것은 그것이 유독한 물질로 인식되는바 바람직하지는 않다.
유리 시트 내에서 가스상 함유물을 형성하는 산화반응을 완화시키기 위한 비소 청징제를 사용할 필요가 없는 다른 몇 가지 방법이 알려져 있다. 그러한 방법 중 하나는 미국 특허 제5,785,726호에 개시되어 있으며, 여기에는 하나 또는 그 이상의 백금-함유 용기를 둘러싸고 있으며 습도가 조절된 봉입물(enclosure)을 개시하고 있으며, 이는 유리시트에서의 가스상 함유물의 형성을 감소시키기 위하여 용기(들)의 외부의 수소 부분압을 조절하기 위하여 사용된다. 이러한 습도가 조절된 봉입물은 하기에서 더욱 자세히 논의된다. 상기 언급된 특허에 개시에 방법이 성공적으로 유리 시트 상의 가스상 함유물의 형성을 감소시키더라도, 유리 시트 상의 가스상 함유물의 형성을 방지하기 위한 대체적인 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 요구 및 기타 요구는 본 발명에 따른 시스템 및 방법에 의하여 달 성된다.
본 발명은 유리제조 시스템에서 하나 또는 그 이상의 용기 주위의 환경(예를 들어, 산소, 수소, 습도, 온도, 가스 흐름율)을 조절하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 바람직한 구체예에서, 상기 시스템은 유리 시트에서의 표면 기포 및 가스상 함유물의 형성을 억제하기 위한 용기(들)의 외부(비 유리 접촉 표면:non glass contact surface) 주위의 수소의 수준을 조절하기 위하여 사용되는 캡슐 및 폐회로 제어 시스템(closed-loop control system)을 포함한다.
또한, 상기 폐회로 제어시스템 및 캡슐은 용융 유리가 유리 제조 시스템에서 하나의 용기에서 다른 하나로 이동되는 동안 용융 유리를 냉각시키는데 사용될 수 있다. 나아가, 상기 폐회로 제어시스템 및 캡슐은 상기 용기(들)에서 귀금속의 산화를 감소시키기 위하여 상기 용기(들) 주위의 최소한의 산소를 가진 분위기를 유지시키기 위하여 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유리 시트(137)를 제조하기 위한 퓨전 공정에 사용되는 예시적인 유리 제조 시스템(100)의 개략도가 개시되어 있다. 유리 제조 시스템(100)은 화살표(112)로 표시된 바와 같이 뱃치물질이 도입되고 그 다음 용융되어 유리 용융물(114)이 형성되는 용융 용기(110)를 포함한다. 상기 용융 용기(110)는 통상적으로 내화물질로 만들어진다.
유리 제조 시스템(100)은 일반적으로 백금 또는 백금-함유 물질, 예를 들어, Pt-Rh, Pt-Ir, 등 및 이들의 조합으로부터 제조된 구성요소를 더욱 포함한다. 상기 백금-함유 구성요소는 정제기(finer)에 대한 예비 용융 연결튜브(premelt to finer connection tube (PMFCT):113), 정제 용기(fining vessel,즉 정제기 튜브:115), 혼합 용기(120, 예를 들어, 교반 챔버(120)), 정제기의 교반 챔버 연결 튜브(a finer to stir chamber connecting tube: 122), 전달 용기(예를 들어, 보울(bowl): 125), 교반 챔버의 보울 연결 튜브(stir chamber to bowl connecting tube:127), 강수관(downcomer:130), 및 주입구(inlet:132)를 포함한다. 상기 주입구(132)는 유리 시트(137)를 형성하는 형성 용기(forming vessel, 즉 퓨전 파이프:135)와 연결된다. 일반적으로, 상기 형성용기(135)는 내화물질로 제조된다.
본 발명에 따른 하나의 구체예에서, 용기 115, 120, 125 및 튜브 122, 127 및 130을 포함하는 용융/전달 시스템(141)은 캡슐(140) 내에 캡슐화되거나 싸여있다. 피복 용적(jacket volume:142)은 상기 캡슐(140)의 내부 벽과 용융/전달 시스템(141)의 요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130의 외부 벽 사이로 정의된다. 상기 캡슐(140)은 바람직하게는 주위 조건 보다 훨씬 큰 피복 용적(142) 내의 저 산소, 습도 분위기가 약간 더 양(positive)의 압력을 유지하는데 사용될 수 있는 정도까지 누설을 방지한다. 보이는 바와 같이, 상기 캡슐(140)은 상기 용융/전달 시스템(141)의 전체 길이를 봉입하는 하나의 영역으로 형성될 수 있다.
선택적으로, 복합 캡슐(140)은 개별적인 캡슐(140)이 하나 또는 그 이상의 용기 115, 120, 125 및 튜브 122, 127 및 130을 둘러싸는 복합영역으로 사용될 수 있다. 복합 캡슐(140)을 사용하는 이점은 용융/전달 시스템(141)의 특정 영역에서 분위기를 독자적으로 조절하는 능력이다.
본 발명은 또한 상기 캡슐(140) 내의 환경/분위기를 조절하며 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130 내의 금속/유리 경계면에서 일어나는 문제적인 산화 반응을 방지하는 폐회로(closed-loop) 제어 시스템(144)을 포함한다. 또한, 상기 문제적인 산화 반응은 유리 시트(137)에서의 가스상 함유물의 형성을 일으킨다. 나아가 귀금속 용기와 튜브의 문제적 산화 반응은 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130 상의 백금(또는 기타 귀금속)의 결손(failure)을 초래할 수 있다.
특히, 상기 폐회로 제어 시스템(144)은 금속/유리 경계면으로 수소의 이동을 일으킴에 의한 상기 금속/유리 경계면에서의 바람직하지 않은 산화반응을 억제시키기 위하여 상기 캡슐(140) 내의 분위기를 조절한다. 유리/금속 경계면으로의 수소 침투의 조절된 수준은 분자상 산소나 할로겐 같은 바람직하지 않은 종의 생성을 감소시켜, 용융 유리(114)에서의 바람직하지 않은 가스상 함유물의 형성을 차례로 방지한다.
유리/금속 경계면으로의 수소 침투는 내부의 유리/금속 경계면과 관련된 혼합/전달 시스템(141)에서의 외부표면(비 유리 접촉 표면)에 대한 더 높은 수소 부분압을 공급함으로써 이루어진다. 이를 달성하기 위하여, 습도, 저산소 분위기는 바람직하게 1650℃에서 12ppm보다 큰 백금 시스템의 비-유리 접촉 표면에서 조절된 수소 수준으로 귀착되고, 이는 상기 캡슐(140) 내에서 유지된다.
상기 캡슐(140) 내부의 분위기에서 수소 수준은 측정 불가능한 수소량을 가지고 있음을 주목하여야 한다. 그러나, 수소는 수분이 용융 유리(114)와 관련된 높은 온도에서 분해되면서 발생한다. 이러한 분위기를 발생시키는데 사용될 수 있는 하나의 가스 시스템은 수증기, 산소 및 질소(또는 기타 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스)의 혼합물일 것이다. 캡슐(140)내의 그러한 분위기를 생성하는 이러한 가스 시스템을 이용하는 예시적인 폐회로 제어 시스템(144)은 다음에 설명된다.
예시적인 폐회로 제어 시스템(144)은 상기 캡슐(140) 내부 또는 외부의 하나 또는 그 이상의 위치로부터의 센서 판독을 얻는 제어기(150)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 제어기(150)는 캡슐 공급센서(152), 캡슐 센서(154) 및 캡슐 출구 센서(156 및 156')로부터의 센서 판독을 얻을 수 있다. 상기 예에서, 상기 캡슐 공급 센서(152)는 유동센서(flow sensor:152a), 이슬점/습도 센서(152b) 온도 센서(152c), 산소 센서(152d), 및 압력센서(152e)를 포함한다.
캡슐센서(154)는 유동센서(flow sensor: 154a), 이슬점/습도 센서(154b) 온도 센서(154c), 산소 센서(154d), 및 압력센서(154e)를 포함한다. 그리고, 상기 캡슐 출구 센서(156 및 156')은 각각 유동센서(156a), 이슬점/습도 센서(156b) 온도 센서(156c), 산소 센서(156d), 및 압력센서(156e 및 156e')를 포함한다.
제어기(150)는 센서 측정치를 처리하고, 습도 공급 시스템(158), 열/냉각 조절 시스템(160), 공기 조작기(162) 및 O2/N2 보충 시스템(164)과 같은 상이한 장치들을 조절한다. 상기 공기 조작기(air handler(s):162)는 공기 및 스팀을 입출력한다. 모든 장치 158, 160, 162 및 164는 도시된 바와 같이 캡슐(140)과 연결된 파이프 네트워크(166)로 연결된다. 작동에 있어, 상기 제어기(150)는 장치 158, 160, 162 및 164를 조절하여, 수증기의 분해로 생성되는 수소가 구성 요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130의 비-유리 접촉 표면에서 존재하는 경우 발생될 수 있는 상기 구성 요소에 따른 금속 벽을 통한 수소 침투율보다 더 크거나 동일한 정도로 처리된 캡슐(140) 내의 환경/분위기를 생성시킨다. 그리고, 수소 부분압이 더 높은 경우, 용융 유리(114) 내에서 분자 상 산소(molecular oxygen), 할로겐 같은 바람직하지 않은 종을 감소시켜 용융유리(114)에서 바람직하지 않은 가스상 함유물의 형성을 방지한다. 더 높은 수소압이 갖는 또 다른 이점은 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130을 포함하는 백금의 산화율이 감소되거나, 캡슐(140) 내의 낮은 산소 수준에 기인하여 가능한 제거되는 것이다.
용융 유리(114)에서 가스상 함유물의 형성을 억제하기 위하여, 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130을 포함하는 백금의 외부 표면 상의 수소 수준은 상기 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130의 내부 표면에서의 수소 수준과 동일하거나 더 큰 정도를 요한다. 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130을 포함하는 백금의 외부 표면의 수소 수준은 수분 분해반응 H20 → H2 + 1/2 O2 의 열역학적 평형에 의하여 측정된다. 열역학 표에 따라서, 수분의 분해 반응의 자유 에너지(△G)는 58,900-13.1T과 같으며, 여기서 T는 캘빈온도이고, G는 몰당 칼로리인 자유에너지이다. 주어진 온도에서, 수분 반응에 대한 평형상수는 Keq=e-G/ RT관계식을 사용하여 계산될 수 있으며, 여기서 G 및 T는 상술된 바와 같고, R은 보편 기체상수(universal gas constant)이다.
일단 Keq를 알게 되면, 수분의 분해와 관련된 다양한 가스의 부분압이 Keq=[(pH2)(pO2)1/2]/pH2O에서 계산될 수 있다. 예를 들어, 1450℃에서 Keq는 2.47
Figure 112007085383097-PCT00001
10-5와 같다. 따라서, 만일 이슬점이 75℉인 대기 환경(0.030기압(atmosphere)의 pH2O)이 1450℃로 가열되는 경우, 그때의 pH2는 1.59
Figure 112007085383097-PCT00002
10-6기압(atmosphere) (1.59ppm)으로 계산된다. 이러한 평형의 관점에서, 당업자는 일정한 이슬점(pH2O)을 유지시키면서, 산소의 부분압을 낮춤으로써, 실질적으로 대기 중의 수소 수준을 증가시킬 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다. 바람직한 기체 혼합물에서 질소(또는 기타 불활성 가스)의 존재는 직접적으로 수분의 분해 반응에 참여하지 않는다는 것을 주목하여야 한다. 대신에, 상기 불활성 가스의 부분압은 이상 기체 법칙에 따라 산소의 부분압에 영향을 미친다. 그리고, 산소 부분압의 변화는 수분 분해에 기한, 평형가스를 형성하는데 영향을 미친다.
표 1은 전통적인 봉입물 및 캡슐(140)을 둘러싼 환경의 다양한 온도에서의 수소 수준에 대한 수분 및 산소 수준의 영향을 보이고 있다.
Traditional Enclosure 1 % Oxygen 0.01% Oxygen Capsule 140
이슬점 (Dew Pt.) (Deg F) 80 80 80 140
Percent Oxygen Air (21) 1 0.01 0.5
1250 ℃ (ppm H2) 0.2 0.9 9 8
1450 ℃ (ppm H2) 2 9 88 77
1650 ℃ (ppm H2) 11 52 524 463
전통적인 봉입물(enclosure)은 상술한 미국 특허 제5,785,726호에 따른 발명의 일 실시예에 따라 제조된 방 크기의 봉입물이다. 상기 전통적인 봉입물은 용융/전달 시스템(141)에서의 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130의 외부의 수소 부분압이 상기 용기/유리 경계면과 인접한 유리에서의 산소 기포의 형성을 방지하기에 충분한 양을 확보한다. 전통적인 봉입물이 유리 시트상의 가스상 함유물의 형성을 성공적으로 감소시킴에도 불구하고, 이는 여전히 몇 가지의 단점을 가진다. 첫째로, 전통적인 봉입물은 너무 커서 용융/전달 시스템(141)에서의 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130 주위의 단일 환경을 유지하는 것이 불가능하지는 않더라도 어렵게 된다. 두 번째로, 상기 전통적인 봉입물은 너무 크고, 상기 환경은 너무 뜨겁고 습해서, 상기 봉입물로 들어가는 사람들을 불편하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 캡슐(140) 및 폐회로 제어 시스템(144)은 이러한 단점 및 상기 전통적인 봉입물과 관련된 단점을 처리한다. 바람직한 실시예에서, 캡슐(140)은 상대적으로 작은 봉입물로서 분위기를 더욱 잘 제어하도록 촉진하는 작은 덮개 체적(142)을 산출한다. 이는 상기 캡슐(140)의 내부의 조건(상대습도나 이슬점 같은 것)에 대한 탐침 판독(probe reading)이 유리 처리 설비의 외부 금속 표면에서의 조건을 더욱 대표하는 것이라는 사실에 기인하며, 이는 캡슐(140) 내부의 체적이 전통적인 봉입물에서의 체적보다 더욱 작기 때문이다. 또한, 수소 침부 기포의 증가를 일으키는 용융 유리(114)의 수분 함량에서의 공정 불안정성이나 변화가 있는 경우, 그때는 최대 이슬점에서 작동할 전통적인 봉입물을 사용하여서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 길이 대부분 없다. 캡슐(140) 및 폐회로 제어 시스템(144)은 이러한 문제를 해결할 더 나은 기회를 제공한다.
보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 캡슐(140) 및 폐회로 제어 시스템(144)은 실질적으로 전통적인 봉입물의 개선된 버전이다. 그리고, 전통적인 봉입물은 용융/전달 시스템(141)의 금속 부분 주위의 습한 공기 분위기를 이용한다. 또한 상기 캡슐(140) 및 폐회로 제어 시스템(114)은 전통적인 봉입물에서 높은 이슬점의 공기 분위기의 사용에 의하여 가능한 것보다 수소 수준을 1 내지 2 또는 그 이상의 차수(orders of magnitude)로 크게 하는 저 산소 습도 분위기를 생성한다.
도 2를 참조하면, 백금 기구에서의 기포 생성량(백금의 유리 접촉 표면상의 기포가 차지하는 면적) 대 외부(비유리 접촉 표면)의 분위기에서의 수소 수준을 도시한 그래프가 있다. 보이는 바와 같이, 전통적인 봉입물에서의 습도 공기 분위기와 일반적으로 관련된 낮은 수소 수준은 넓은 온도범위에 걸쳐 수용할 수 없는 기포를 갖는다. 그리고, 캡슐(140)과 폐회로 제어 시스템(144)과 관련된 높은 수소 분위기는 유리에서 기포를 억제하는 데 매우 효과적이다. 또한 전통적인 봉입물이라도 적당한 효과가 있는 것이나 본 발명에 따른 캡슐(140) 및 폐회로 제어 시스템(144)은 넓은 온도 및 유리에 걸쳐 기포 억제를 이루어 더욱 우수한 효과가 있다.
표 1 및 도 2를 참조하건대, 전통적인 봉입물로는 1650℃에서 12ppm의 수소를 갖는 분위기를 유지하는 것이 어렵다는 것을 알 수 있을 것이다. 이는 전통적인 봉입물에 의해서는 사람들이 상기 봉하여진 방으로 출입이 가능하거나, 출입이 빈번하게 이루어질 수 있어 저 산소 분위를 만드는 것이 가능하지 않기 때문이다. 도 3은 이러한 차이 및 전통적인 봉입물 및 캡슐(140) 내의 조작 조건을 달리함에 따른 ppm 단위의 수소 대 온도의 기타 상이점을 보여주는 그래프이다.
일반적으로, 커브(302) 위쪽의 영역은 캡슐(140)이 작동할 수 있으나 전통적인 봉입물을 작동시키기는 어려운 영역이다. 그리고, 캡슐(140) 및 전통적인 봉입물 모두 커브(302) 아래의 영역에서 효율적으로 작동할 수 있다.
도 3에 비추어, 전통적인 봉입물을 개선시키기 위하여 그 다음에는 캡슐(140)의 분위기에서의 수소의 수준을 평형 관계를 이용하는 다음의 관계식에서 계산된 수소 수준과 같거나 그보다 높게 하여야 한다는 것을 알 수 있을 것이다.
pH2 (ppm) = 78,000 x e -(G/ RT ) (1)
여기서 G, R 및 T는 앞서 정의된 바와 같다. 상기 방정식 및 도 3에서 보이는 그래프는 80℉ 이슬점에서 정점을 이루는 전통적인 봉입물에서의 pH20 및 pO2의 조건에 기초한 것이다. 더불어, 상기 방정식은 숫자 형식으로 고쳐 쓸 수 있다:
pH2(ppm) = 78,000 x e ^ [(-58,900 +13.1 T)/(1.987*T)] (2)
여기서 온도는 캘빈온도이다.
습도, 저 산소 분위기가 유리 상에서 갖는 영향에 관한 일례는 도 4에서 보여진다. 도 4의 사진은 1450℃에서 10분 동안 0.005" 두께였던 동일한 백금 용기에서 용융된 2개의 유리 샘플을 보이고 있다. 오른편의 유리는 20℃ 이슬점 공기 분위기에서 종래 기술로 용융된 것이고, 왼편의 유리는 0.01% 산소를 함유하는 20℃ 이슬점 분위기에서 본 발명에 따라 용융된 것이다.
백금-유리 경계면에서 발생되는 기포를 두드러지게 하기 위하여, 테스트 후에, 상기 백금은 유리로부터 벗겨내고 모델링 클레이(modeling clay)를 상기 기포 영역으로 압착시켰다. 저감된 산소 분위기에 노출된 유리는 더 높은 수소 수준을 가지며, 공기 중에서 시험된 유리에 비하여 현저히 적은 기포를 보인다는 것은 명백하다.
상술한 바와 같이, 폐회로 제어시스템(144)은 유리시트(137)에서의 가스상 함유물의 발생을 억제하는 캡슐(140) 내의 습도, 저산소 분위기를 제어한다. 바람직한 구체예에서, 상기 폐회로 제어 시스템(144)은 캡슐(140)내의 수증기, 산소 및 질소의 혼합물을 갖는 가스 시스템을 제어함으로서 이를 실현한다. 통상적인 산소 수준은 0.01 내지 1%, 수분은 2 내지 20%이고 질소 가스(또는 아르곤 같은 기타의 불활성 가스)는 잔량으로 존재한다.
상기 가스 시스템은 21%로 높은 산소에서 작동될 수 있으며 200℉로 높은 이슬점을 가질 수 있다. 또한, 200℉ 이슬점에서 0.01% 산소와 20%의 수분을 갖는 가스시스템은 1700℃에서 1 내지 38,000 ppm의 수소 범위를 제공할 수 있다. 또는 캡슐(140)의 피복 용적(142)로 도입되는 가스 혼합물이 탄화수소(및 산소), 암모니아, 크래킹된(cracked) 암모니아 제품 및/또는 연소 제품을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 유리 제조 시스템(100)은 또한 후술되는 두 개의 선택적인 개선점(enhancement)을 포함할 수 있다. 첫 번째 장점은 특정 구획(section) 또는 혼합/전달 시스템(141)의 구획에서의 가스 흐름을 압축하는 캡슐(140) 내의 압축판(constriction plate:174)(또는 그와 유사한 장치)를 사용하는 것을 포함한다. 바람직한 구체예에서, 상기 압축판(174)은 정제용기(115)의 단부에 위치하여 예를 들어 95%의 가스가 파이프(166a)로 전환되도록 하고, 5%의 가스는 상기 정제 용기(155)를 흘러 파이프(166b)를 통하여 배출되게 한다.
이러한 배치(configuration)는 환경의 제어하는 능력을 증진시키는 캡슐(140) 내의 층상의 가스 흐름을 설계할 수 있도록 한다. 또한, 압축판(174)은 상기 캡슐(141)이 작은 가스 흐름이 바람직한 혼합/전달 시스템(141) 사이의 특정 영역에 작은 체적이 존재하도록 형성되는 경우에는 필요로 되지 않을 수 있다.
두 번째 개선점은 용융/전달 시스템(141)에서의 하나 또는 그 이상의 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130를 냉각시키는 하나의 방법을 제공해 주는 파이프(166)의 사용에 관한 것이다. 본 예시에서, 정제기의 교반 챔버 연결 튜브(122)(FSC 튜브)가 냉각된다. 보이는 바와 같이, 파이프(166)는 캡슐(140)에 들어가기 전의 위치에서 주 파이프(166)에 연결된 일단부(168a)를 갖는다. 그리고, 파이프(166c)는 상기 FSC 튜브(122) 주변에 가스 흐름을 제공하는 주입구(170)와 바로 연결된 타단부(168b)를 갖는다. 상기 FSC튜브(122)는 또한 파이프(166c)로부터의 가스 혼합물이 상기 캡슐(140) 내의 분위기로 다시 제어되는 출구(172)를 갖는다.
상기 두 번째 개선점은 당업자가 본 발명에 따른 유리 제조 시스템(100)에서의 열 전달을 더욱 개선되게 조절하는 것을 돕게 하는 중요한 일면이다. 이러한 열 전달의 조절은 본 발명이 수소 침투 조절을 위한 분위기를 제어하는 데 사용되는 것과 동시에 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 캡슐(140)과 폐회로 제어 시스템(144)는 용융/전달 시스템(141)에서의 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130을 상기 두 번째 개선점이 없이도 냉각하는데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 용융에 적합한 높은 온도 조건에서 성형에 적합한 더 낮은 온도 조건까지 움직이는 동안 용융 유리(114)를 냉각시키는 데 이용될 수 있다.
일반적으로, 상기 유리(114)는 약 400℃로 냉각될 필요가 있다. 상기 용융 유리(114)를 냉각시키는 것을 조력하기 위하여, 상기 캡슐(140) 및 폐회로 제어 시스템(144)은 구성요소 115, 120, 122, 125, 127 및 130의 외측의 가스 흐름과 관련된 강제적 대류(forced convection)를 이용한다. 상기 캡슐(140)이 상대적으로 작고 파이프 166, 166a, 166b 및 166c과 연결되는 것으로 알려진 위치에서의 입구(opening)를 갖기 때문에, 상기 열 전달은 조심스럽게 제어될 수 있으며, 또한 냉각 과정은 하나의 장치에서 다른 장치로 반복될 수 있다. 또한 상술된 첫 번째 개선점과 관련된 층상 흐름(laminar flow)는 당업자가 상기 열 전달을 보다 우수하게 조절하도록 돕는데 사용될 수 있다.
반면에, 전통적인 봉입물은 가스 흐름이 통제되지 않고 봉해진 방 내부의 상이한 국부적 온도 및 공기 흐름에 의존하기 때문에 열 전달을 조절하는데 어려움이 있다. 결과적으로, 상기 전통적인 봉입물에서의 혼합/전달 시스템(141)의 국부적 냉각율은 국부 영역의 전기 가열 장치를 올리거나 내림에 의하여만 조절될 수 있다. 그러나 상기 국부 냉각 율은 가열기 전력 및 가스 흐름율에 의하여 캡슐(140) 내에서 조절될 수 있다. 이는 표 2에서 개시된 바와 같이 유리 흐름에 대한 더 넓은 범위의 냉각 조절 능력(cooling control capacity)을 부여한다.
유리흐름 캡슐 140 전통적 봉입물
Nominal X X
최소(Minimum) 0.75X 0.85X
최대(Maximum) 1.35X 1.2X
표 2에서 보이는 바와 같이, 전통적 봉입물은 가열기 전력이 최대치에 도달할 때 일어나는 0.85X의 최소 유리 흐름 경계를 갖는다. 그리고 전통적인 봉입물은 가열기 전력이 일부 회로가 차단되기에 충분하게 돌아오는 경우에 발생하는 1.2X인 최대의 유리 흐름 경계를 갖는다.
만일 회로가 차단되면, 그때는 냉각의 효율적인 제어가 사라진다. 캡슐(140)은 (예를 들어)공기 냉각이 또한 변동하는 경우 0.75X-1.35X까지 이러한 경계를 확장할 수 있다. 나아가, 상기 캡슐(140)과 관련된 흐름 경계는 냉각 용량에 의하여 지령되는 것이지, 수두 손실(head loss)이나 기타 고려 사항에 의한 것이 아니다. 따라서, 캡슐(140)은 당업자가 강제 대류에 의한 냉각을 조절할 수 있도록 해준다. 이러한 유형의 조절은 전통적인 봉입물에서는 불가능한데, 봉해진 방은 너무 커서 개인이 그 봉해진 방으로 출입할 수 있기 때문이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 유리 시트(137)를 제조하는 방법(500)의 기본적 단계들이 도시된 플로우 차트가 있다. 단계 502에서 시작하여, 용융 유리(114)는 용융 용기(110), 정제 용기(115), 혼합 용기(120), 전달 용기(125) 및 성형 용기(135)에서 형성되고 처리된다. 단계 504에서, 캡슐(140)은 이러한 용기 110, 115, 120, 125 및 135와, 튜브 113, 122, 127 및 130의 하나 또는 그 이상을 봉입(enclose)하는데 사용된다.
바람직한 구체예에서, 상기 캡슐(140)은 용융/전달 시스템(141)과 관련된 용기 110, 115, 120 및 125와, 튜브 122, 127 및 130을 봉하고 있다(도 1 참조). 단계 506에서, 상기 폐회로 제어 시스템(144)는 상기 캡슐(140) 내의 습도, 저 산소 분위기를 생성하고, 감시하며 조절하는데 사용된다. 바람직한 구체예에서, 상기 폐회로 제어 시스템(144)은 가스 혼합물 내의 수소 수준을 제어하는데 사용되어, (예를 들어) 1650C에서 적어도 12ppm의 수소(표 1 및 도2-3 참조)가 봉입된 용기 110, 115, 120 및125의 외부 주위에 존재하도록 하여 용융 유리(114)로부터 수소 침투를 감소시키고 용융 유리(114) 내의 바람직하지 않은 가스상 함유물의 형성을 효과적으로 억제시키게 한다.
또한, 폐회로 제어 시스템(144)은 봉입된 용기 110, 115, 120 및 125와, 튜브 122, 127 및 130 상의 귀금속의 산화를 감소시키기 위하여 상기 봉입된 용기 110, 115, 120 및 125의 외부의 주위에 존재하는 산소의 수준을 조절하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 상기 폐회로 제어 시스템(144)은 용융 유리(114)가 용기 중 하나(정제 용기 115)에서 용기 중 다른 하나(혼합 용기 120)로 이동하는 동안의 냉각을 조절하기 위하여 사용될 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 이점, 특징 및 사용처에 대한 일부이다.
● 본 발명은 유리가 유리와 접촉하는 일면 및 비 접촉 유리 표면인 타면을 갖는 귀금속 장치와 접촉하는 시스템에서 유리를 용융 전달 또는 성형시키는 어떠한 유리 제조사에 의하여도 사용될 수 있을 것이다. 이러한 귀금속 장치는 용기로 될 필요는 없으며 대신에 열전대 시스(thermocouple sheath), 교반기 또는 보울 라이너(bowl liner)와 같은 기타 장치일 수 있다. 또한, 본 발명은 바이코어(Vycor) 튜빙 및 시트의 제조에 있어 유익할 수 있다. 나아가, 본 발명은 어떠한 유형의 유리 제품을 제조하는데 있어서라도 유익하다.
● 본 발명은 백금을 함유하는 구성요소의 외부 표면의 산화를 감소시킨다. 현재 기술은 로키드(Rokide(aluminum oxide))와 같은 코팅제에 의존하고 있는데, 이는 귀금속과 공기(산소)의 접촉을 제한하기 위하여 백금을 함유하는 구성요소의 외측 표면에 위치한다. 이러한 발명은 산소 수준을 낮추는 수단을 제공하며, 이는 백금의 바람직하지 않은 산화 반응에서의 핵심변수이다. 백금 산화를 방지하기 위하여 불활성 또는 환원 분위기를 사용하는 것은 많은 이점이 있다. 먼저, 산소의 제거/감소는 산화율을 차승(orders of magnitude)으로 감소시킨다. 가장 뛰어난 코팅제는 일반적으로 팩터를 2 내지 4X로 산화를 감소시킨다. 두 번째로, 산소의 제거/감소는 산화에 의한 불이행을 멈추기 위하여 용기 상에서 더 두꺼운 백금 부분을 사용할 필요가 없어진다. 결과적으로, 용기에 대한 비용이 증진된 내구성을 위하여 더 두꺼운 부분을 가지도록 설계된 시스템보다 적게 소요될 것이다. 세 번째로, 캡슐(140) 내의 불활성 또는 환원 가스의 적용 범위의 사용은 모든 범위에서의 귀금속 시스템을 보호하고, 심지어 코팅이 어렵게 형성된 복잡한 영역에서도 보호가 가능하게 된다.
● 본 발명은 어떠한 유리나 금, 백금, 로듐, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈, 티타늄, 텅스템 및 이들의 합금과 같은 귀금속과 접촉하는 유리에 대한 용융 시스템에 사용이 가능하다. 이러한 접촉은 용융, 전달 또는 제품의 성형 단계에 있을 수 있다.
● 본 발명은 백금 유리 경계면에서의 산화 반응을 완충시키는 비소 및 안티몬 산화물과 같은 유리상의 다원자가 화학종(multivalent species)(청징제)의 첨가 필요성을 일소시킨다. 그리고 만일 다원자가 화학종이 청징을 위해 필요하다면, 그것의 농도는 최소화될 수 있다. 나아가, 필요한 경우 사용될 수 있는 청징제로서 덜 효과적인 다원자가 화학종은 위험한 물질로 여겨지지 않을 것이다. 이는 가능한 유리 조성물의 숫자를 증대시키며 또한 완전히 환경 친화적인 유리가 제조되도록 하는 것이다.
● 본 발명은 유리 용융/전달 시스템(141)내의 어떠한 중간 개재도 필요로하지 않으며, 외부 표면으로부터 시스템 상의 어떠한 영역이라도 적용 가능하다.
● 캡슐(140)은 저 산소 환경의 양의 압력을 유지시키는 것이 가능한 단순한 수납기 또는 장벽일 수 있다. 예를 들면, 캡슐(140)은 도1에서 보이는 봉입물과 같은 더욱 내구성있는 것이거나 플라스틱 또는 고무 백처럼 단순한 것일 수 있다.
● 상기 캡슐(140)은 또한 구성요소 115, 120, 125와, 튜브 122, 127 및 130에 추가하여 다른 구성요소를 혼합/전달 시스템에 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡슐(140)은 구성요소 113 및 132를 또한 봉입할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
● 캡슐(140)은 도 1에서 보이는 것보다 많거나 적은 주입구 또는 출구를 가질 수 있다는 것을 또한 이해하여야 한다.
● 본 발명의 사용자는 귀금속 용기의 무결성에 영향을 미칠 수 있는 용융/전달 시스템(141) 주위의 너무 높은 수소 수준을 갖는지에 대하여 염려할 필요가 없다. 왜냐하면, 본 발명은 그 시스템의 금속이 공격받아 파괴되는 것을 초래하는 유리 구성성분(예를 들어, 철, 주석, 비소, 안티몬)이 환원될 정도까지 수소 수준을 얻는 것이 불가능하지는 않더라도 어려운 질소, 수분, 산소를 사용하기 때문이다.
● 상기 언급된 퓨전 공정에 대한 더욱 자세한 내용은 미국 특허 제3,338,696호 및 제3,682,609호에 개시되어 있다. 상기 두 건의 특허는 본 명세서의 참조문헌으로 포함된다.
본 발명에 따른 하나의 구체예가 도면과 함께 개시되고 상술한 상세한 설명에서 언급되었으나, 본 발명이 개시된 구체예로 한정되는 것이 아니고, 수많은 재정리, 개선사항 및 대체물이 하기의 청구범위에서 언급되고 정의되는 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
발명의 더욱 완전한 이해는 첨부되는 도면과 다음에 이어지는 상세한 설명을 조합하여 참조함으로써 이루어질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유리 제조 시스템의 성분을 보여주는 블록 다이어그램이다.
도 2는 도 1에서 보인 예시적인 유리 제조 시스템에 사용될 수 있는 백금 유리 처리 용기의 외부 표면의 분위기에서의 수소 수치에 대한 기포 생성량(기포의 면적 점유로 측정됨)을 보이는 그래프이다.
도 3은 종래 기술 및 본 발명으로부터 가능한 ppm 단위의 수소대 온도의 관계에 있어 상이한 조작 조건을 설명하는데 사용될 수 있는 그래프이다.
도 4는 동일한 백금 유리 처리 용기에 약 10분간 용융시킨 두 개의 유리 샘플을 보이는 사진으로서, 샘플 중 하나는 종래 기술에 따라 처리되었고, 다른 하나는 본 발명에 따라 처리되었다.
도 5는 본 발명에 따른 유리 시트를 제조하기 위한 방법의 기본적인 단계를 도시한 플로우챠트이다.

Claims (25)

  1. 용융 용기, 정제 용기, 전달 용기 및 성형 용기 내에서 용융 유리를 형성/처리하는 단계;
    상기 용기 중 적어도 하나를 봉입하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면 주위의 분위기를 감시/제어하는 단계;를 포함하며, 여기서 상기 감시/제어하는 단계는
    상기 분위기에서의 가스 혼합물 내의 수소 수준을 제어하여 용융 유리 내에서 일어나는 수소 침투 및 전기 화학적 반응과 같은 산화 반응을 방지하거나 완화시켜 용융 유리 내의 바람직하지 않은 가스상 함유물의 형성을 효과적으로 억제하기 위하여 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면의 주위에서
    pH2 (ppm) = 78,000 x e ^ [(-58,900 +13.1 T)/(1.987*T(K))]의 평형 관계식으로 정의되는 수준 또는 그보다 크게 부분압을 유지시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감시/제어 단계는 상기 적어도 하나의 용기 상의 귀금속의 산화를 저감하기 위하여 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면의 주위의 가스 혼합물 내에 산소의 수준을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감시/제어 단계는 용융 유리가 상기 적어도 하나의 용기 중 하나로부터 상기 적어도 하나의 용기 중 다른 하나로 이동하는 동안에 상기 용융 유리의 냉각을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면에서 38,000ppm까지의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 200℉ 이하의 이슬점 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서 상기 가스 혼합물은 21 부피% 미만의 산소량을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 0.01 내지 1 부피%의 산소, 2 내지 20 부피%의 수증기 및 필수적으로 불활성 가스를 잔량으로 갖는 것을 특징으로 하는 유리제품의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 크래킹된 암모니아 제품 또는 연소 제품을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 용기의 상기 비-유리 접촉 표면은 금, 백금, 로듐(rhodium), 이리듐(iridium), 몰리브덴(molybdenum), 팔라듐, 레늄(rhenium), 탄탈(tantalum), 티타늄, 텅스텐 및 이들의 합금으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  10. 각각 용융 유리와 접촉하는 내부 벽을 포함하는 용융 용기, 정제 용기, 전달 용기 및 성형 용기;
    상기 용기 중 적어도 하나를 봉입하는 캡슐; 및
    상기 캡슐 내부 및 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면 주위의 환경을 감시 및 제어하는 폐회로 제어 시스템;을 포함하며,
    여기서 상기 폐회로 제어 시스템은 상기 환경의 가스 혼합물 내의 수소 수준을 제어하여, 용융 유리 내의 바람직하지 않은 가스상 함유물의 형성을 효과적으로 억제하기 위하여 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면의 주위에서 pH2 (ppm) = 78,000 x e ^ [(-58,900 +13.1 T)/(1.987*T(K))]의 평형 관계식으로 정의되는 수준 또는 그보다 크게 부분압을 유지시키는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 폐회로 제어 시스템은 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면의 주위의 환경에서 상기 가스 혼합물 내의 산소 수준을 더 조절하여 상기 적어도 하나의 용기 상의 귀금속의 산화를 저감하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 폐회로 제어 시스템은 용융 유리가 상기 적어도 하나의 용기에서 상기 적어도 하나의 다른 용기로 이동하는 동안에 상기 용융 유리의 냉각을 더 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면에서 38,000ppm까지의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 200℉ 이하의 이슬점 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  15. 제10항에 있어서 상기 가스 혼합물은 21 부피% 미만의 산소량을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  16. 제10항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 0.01 내지 1부피%의 산소 및 2 내지 20 부피%의 수증기 및 필수적으로 불활성 가스를 잔량으로 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  17. 제10항에 있어서, 상기 가스 혼합물은 크래킹된 암모니아 제품 또는 연소 제품을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  18. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 용기의 상기 비-유리 접촉 표면은 금, 백금, 로듐, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈, 티타늄, 텅스텐 및 이들의 합금으로부터 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템.
  19. 적어도 하나의 용기를 봉입하는 캡슐; 및
    상기 캡슐 내에 위치한 가스 혼합물 내의 수소 수준을 제어하여 상기 적어도 하나의 용기 내에 위치하는 용융 유리 내의 바람직하지 않은 가스상 함유물의 형성을 효과적으로 억제하기 위하여 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면의 주위에서 pH2 (ppm) = 78,000 x e ^ [(-58,900 +13.1 T)/(1.987*T(K))]의 평형 관계식으로 정의되는 수준 또는 그보다 크게 부분압을 유지시키는 폐회로 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템에서의 적어도 하나의 용기 주위의 환경을 조절하기 위한 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 폐회로 제어 시스템은 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면의 주위의 상기 가스 혼합물 내의 산소 수준을 더 조절하여 상기 적어도 하나의 용기 상의 귀금속의 산화를 저감시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 폐회로 제어 시스템은 용융 유리가 상기 적어도 하나의 용기에서 상기 적어도 하나의 다른 용기로 이동하는 동안에 상기 용융 유리의 냉각을 더 조절하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 상기 시스템은 상기 용기 상의 가스 혼합물의 흐름을 감소시키고 상기 캡슐 내의 상기 가스 혼합물의 층상 흐름을 유발하며 상기 적어도 하나의 용기 중 하나의 비-유리 접촉 표면 주위에 위치한 압축판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제19항에 있어서, 상기 폐회로 제어 시스템은 제어기; 복수의 센서; 습도 공급 시스템; 가열/냉각 조절 시스템; 공기 조작기; 및 O2/N2 보충시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 용융 용기, 정제 용기, 전달 용기 및 성형 용기 내에서 용융 유리를 형성/처리하는 단계;
    상기 용기 중 적어도 하나를 봉입하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면 주위의 분위기를 감시/제어하는 단계;를 포함하며, 여기서 상기 감시/제어하는 단계는
    용융 유리에서 수소 침투를 저감하고 용융 유리 내의 바람직하지 않은 가스상 함유물의 형성을 효과적으로 억제하기 위하여 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면 주위의 분위기에서 가스 혼합물 내의 수소 수준을 제어하는 단계, 및
    상기 적어도 하나의 용기 상의 귀금속의 산화를 저감하기 위하여 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면 주위의 가스 혼합물 내의 산소 수준을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 감시/제어 단계는 상기 적어도 하나의 용기의 비-유리 접촉 표면의 주위의 가스 혼합물의 흐름율(flow rate) 및 열을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010042605A2 (en) * 2008-10-08 2010-04-15 Corning Incorporated Methods and apparatus for manufacturing glass sheet
WO2014083923A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 ガラス基板の製造方法
KR20190085784A (ko) * 2018-01-11 2019-07-19 코닝 인코포레이티드 유리 제조 장치 및 유리 제조 방법

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102603184B (zh) * 2005-06-28 2015-04-15 康宁股份有限公司 下拉法制造无碱玻璃板的方法
TWI327559B (en) 2005-12-08 2010-07-21 Corning Inc Method of eliminating blisters in a glass making process
DE102006003531A1 (de) * 2006-01-24 2007-08-02 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum blasenfreien Transportieren, Homogenisieren und Konditionieren von geschmolzenem Glas
DE102006003521B4 (de) * 2006-01-24 2012-11-29 Schott Ag Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Läutern von Gläsern mit hohen Reinheitsanforderungen
US7833919B2 (en) 2006-02-10 2010-11-16 Corning Incorporated Glass compositions having high thermal and chemical stability and methods of making thereof
US7534734B2 (en) * 2006-11-13 2009-05-19 Corning Incorporated Alkali-free glasses containing iron and tin as fining agents
US8256951B2 (en) * 2006-12-21 2012-09-04 Corning Incorporated Stirrers for minimizing erosion of refractory metal vessels in a glass making system
US20090272150A1 (en) * 2007-11-02 2009-11-05 Lawrence Henry Kotacska Corrosion-resistant cradle and castable materials for glass production
US8925353B2 (en) * 2007-11-08 2015-01-06 Corning Incorporated Process and system for fining glass
US20090217708A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Gilbert Deangelis Methods and apparatus for reducing platinum-group defects in sheet glass
US8695378B2 (en) * 2008-11-26 2014-04-15 Corning Incorporated Apparatus for making glass and methods
US8117868B2 (en) * 2009-07-27 2012-02-21 Corning Incorporated Apparatus and methods for making glass
US8978419B2 (en) * 2009-11-30 2015-03-17 Corning Incorporated Devices for controlling atmosphere over molten-glass free-surfaces
US8240170B2 (en) * 2010-02-22 2012-08-14 Corning Incorporated Apparatus for sealing a joint between vessels for conveying molten glass
CN101935146B (zh) * 2010-03-24 2012-07-04 东旭集团有限公司 铂金通道中玻璃液的处理方法
US8650910B2 (en) * 2010-08-23 2014-02-18 Corning Incorporated Apparatus for homogenizing a glass melt
JP5002731B2 (ja) * 2010-09-30 2012-08-15 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 ガラス板製造方法
TWI567036B (zh) * 2011-03-31 2017-01-21 Avanstrate Inc Manufacture of glass plates
US20130025323A1 (en) * 2011-07-25 2013-01-31 Lineman David M Fiber-based gasket, glass manufacturing system, and method for reducing thermal cell induced blisters
US9073771B2 (en) * 2012-06-15 2015-07-07 Corning Incorporated Integral capsule for blister suppression in molten glass
CN102898016A (zh) * 2012-08-06 2013-01-30 彩虹显示器件股份有限公司 抑制tft‐lcd 基板玻璃气泡产生的装置及方法
US9475720B2 (en) * 2012-11-26 2016-10-25 Corning Incorporated System and method for restricting inward hydrogen permeation in a glass manufacturing system
US9725349B2 (en) 2012-11-28 2017-08-08 Corning Incorporated Glass manufacturing apparatus and methods
KR102169675B1 (ko) 2013-02-15 2020-10-26 코닝 인코포레이티드 낮은 지르코니아 수준을 갖는 디스플레이 품질 유리 시트의 대량 생산
JP5864734B2 (ja) * 2013-03-27 2016-02-17 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 ガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置
WO2014179140A2 (en) 2013-04-29 2014-11-06 Corning Incorporated Photovoltaic module package
US9403715B2 (en) 2013-05-30 2016-08-02 Corning Incorporated Glass ceramics having low rhodium levels
WO2015023525A1 (en) 2013-08-15 2015-02-19 Corning Incorporated Alkali-doped and alkali-free boroaluminosilicate glass
KR102255630B1 (ko) 2013-08-15 2021-05-25 코닝 인코포레이티드 중간 내지 높은 ｃｔｅ 유리 및 이를 포함하는 유리 물품
US9714188B2 (en) 2013-09-13 2017-07-25 Corning Incorporated Ion exchangeable glasses with high crack initiation threshold
JP6088056B2 (ja) * 2014-06-30 2017-03-01 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 ガラス基板の製造方法、ガラス基板、及びガラス基板積層体
JP6682519B2 (ja) * 2014-09-29 2020-04-15 コーニング インコーポレイテッド ガラス導入管の環境制御
KR101809114B1 (ko) 2014-10-31 2017-12-14 주식회사 엘지화학 유리 제조 장치
EP3212588B1 (en) 2014-10-31 2021-04-07 Corning Incorporated Dimensionally stable fast etching glasses
CN104671638B (zh) * 2014-12-31 2017-08-29 彩虹（合肥）液晶玻璃有限公司 一种控制贵金属通道气氛条件的系统及方法
JP6051239B2 (ja) * 2015-01-27 2016-12-27 株式会社フルヤ金属 ガラス製造装置の成形部
US9586846B2 (en) 2015-04-13 2017-03-07 Corning Incorporated Apparatus and methods for processing molten material
TWI681937B (zh) * 2015-05-06 2020-01-11 美商康寧公司 調節熔融玻璃之設備及方法
CN107531537A (zh) 2015-05-06 2018-01-02 康宁股份有限公司 用于处理熔融材料的设备和方法
KR102527850B1 (ko) 2015-06-10 2023-05-02 코닝 인코포레이티드 용융 유리 컨디셔닝 장치 및 방법
WO2017063666A1 (de) * 2015-10-12 2017-04-20 Emp-Glass Gmbh Vorrichtung zur erzeugung einer dampfhaltigen gasatmosphäre und anlagenkomponente mit einer solchen vorrichtung
US20180327297A1 (en) * 2015-11-05 2018-11-15 Corning Incorporated Glass manufacturing method for reduced particle adhesion
US9758418B1 (en) 2016-04-06 2017-09-12 Corning Incorporated Methods of producing glass ribbon
DE102016109974A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Schott Ag Verfahren zur Herstellung eines Glasproduktes sowie verfahrensgemäß erhaltenes Glasprodukt
US9828283B1 (en) 2016-07-29 2017-11-28 Corning Incorporated Kanoite glass-ceramics
WO2018071360A1 (en) 2016-10-12 2018-04-19 Corning Incorporated Glass ceramics
TW201819318A (zh) * 2016-10-31 2018-06-01 美商康寧公司 用於形成玻璃帶的玻璃製造設備及方法
TWI746726B (zh) * 2016-12-15 2021-11-21 美商康寧公司 用於控制流入玻璃成形機之玻璃流的方法及設備
KR102526728B1 (ko) 2016-12-29 2023-04-27 코닝 인코포레이티드 솔라리제이션 저항성의 희토류 도핑된 유리들
US11505487B2 (en) * 2017-03-16 2022-11-22 Corning Incorporated Method for decreasing bubble lifetime on a glass melt surface
TWI761524B (zh) * 2017-06-06 2022-04-21 美商康寧公司 重整玻璃製造系統之方法
WO2019102895A1 (ja) 2017-11-21 2019-05-31 Ａｇｃ株式会社 溶融ガラス搬送装置、ガラス製造装置およびガラス製造方法
TWI809029B (zh) 2018-01-15 2023-07-21 美商康寧公司 尺度上穩定快速地蝕刻玻璃
US10807896B2 (en) * 2018-03-15 2020-10-20 Owens-Brockway Glass Container Inc. Process and apparatus for glass manufacture
EP3781526B1 (en) 2018-04-20 2022-12-14 Corning Incorporated Apparatus and method for controlling an oxygen containing atmosphere in a glass manufacturing process
WO2019245777A1 (en) 2018-06-19 2019-12-26 Corning Incorporated High strain point and high young's modulus glasses
JP2022509624A (ja) * 2018-11-28 2022-01-21 コーニング インコーポレイテッド ガラス製作プロセスにおいて気泡を制御する方法
EP3941881A4 (en) * 2019-03-20 2022-12-21 Air Products and Chemicals, Inc. METHODS FOR TIN BATH MONITORING AND CONTROL
JP7159972B2 (ja) 2019-05-22 2022-10-25 Ａｇｃ株式会社 溶融ガラス搬送装置、ガラス製造装置及びガラス製造方法
US11459263B2 (en) 2019-10-01 2022-10-04 Owens-Brockway Glass Container Inc. Selective chemical fining of small bubbles in glass
WO2021126877A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-24 Ohmium International, Inc. Systems and methods of electrochemical hydrogen generation to provide a reducing ambient for industrial fabrication
WO2022046395A1 (en) * 2020-08-24 2022-03-03 Corning Incorporated Minimizing crystalline rhodium-platinum defect formation in glass manufactured in precious metal systems
CN115228334B (zh) * 2022-07-07 2024-03-29 河北光兴半导体技术有限公司 玻璃基板产线料道搅拌内流场模拟装置及模拟系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3338696A (en) * 1964-05-06 1967-08-29 Corning Glass Works Sheet forming apparatus
US3607166A (en) * 1968-05-06 1971-09-21 Sylvania Electric Prod Manufacture of striation-free quartz tubing
BE757057A (fr) * 1969-10-06 1971-04-05 Corning Glass Works Procede et appareil de controle d'epaisseur d'une feuille de verre nouvellement etiree
US3970442A (en) * 1975-07-16 1976-07-20 Ppg Industries, Inc. Method of introducing protective atmosphere gases into a glass forming chamber
US4351664A (en) * 1981-03-16 1982-09-28 Corning Glass Works Furnace delivery system
JP2000508288A (ja) * 1996-04-04 2000-07-04 コーニング インコーポレイテッド ガラスの水素着色法のためのバリアフイルム
US5824127A (en) * 1996-07-19 1998-10-20 Corning Incorporated Arsenic-free glasses
US5785726A (en) * 1996-10-28 1998-07-28 Corning Incorporated Method of reducing bubbles at the vessel/glass interface in a glass manufacturing system
DE19955827B4 (de) * 1999-11-20 2005-03-31 Schott Ag Verfahren zur Unterdrückung der Bildung von O2-Gasblasen an der Kontaktfläche zwischen einer Glasschmelze und Edelmetall
US6748765B2 (en) * 2000-05-09 2004-06-15 Richard B. Pitbladdo Overflow downdraw glass forming method and apparatus
EP1722008B1 (de) * 2000-11-30 2015-03-11 Schott AG Verwendung einer H2 oder H2 und O2 undurchlässigen Schicht zum Beschichten in der Glasherstellung
US7032412B2 (en) * 2003-03-13 2006-04-25 Corning Incorporated Methods of manufacturing glass sheets with reduced blisters
US6993936B2 (en) * 2003-09-04 2006-02-07 Corning Incorporated System and method for suppressing the formation of oxygen inclusions and surface blisters in glass sheets and the resulting glass sheets
DE10362074B4 (de) * 2003-10-14 2007-12-06 Schott Ag Hochschmelzendes Glas oder Glaskeramik sowie der Verwendung
US7584632B2 (en) * 2005-07-28 2009-09-08 Corning Incorporated Method of increasing the effectiveness of a fining agent in a glass melt

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010042605A2 (en) * 2008-10-08 2010-04-15 Corning Incorporated Methods and apparatus for manufacturing glass sheet
WO2010042605A3 (en) * 2008-10-08 2010-07-22 Corning Incorporated Methods and apparatus for manufacturing glass sheet
WO2014083923A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 ガラス基板の製造方法
KR20190085784A (ko) * 2018-01-11 2019-07-19 코닝 인코포레이티드 유리 제조 장치 및 유리 제조 방법

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