KR20080096764A

KR20080096764A - 유리 제조 방법

Info

Publication number: KR20080096764A
Application number: KR1020087018932A
Authority: KR
Inventors: 오사무 사카모토; 도모유키 츠지무라
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-11-03
Also published as: EP2014621A1; TW200808666A; JPWO2007129509A1; US20090064716A1; CN101432234A; WO2007129509A1; EP2014621A4; RU2008147149A

Abstract

에너지 소비량이 저감된 데다가, 또한, 기포가 매우 적고, 또한 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질의 유리 제품을 얻을 수 있는 유리 제조 방법을 제공한다. 유리 원료를 조립하여 입경이 10 ∼ 500㎛ 인 조립체를 포함하는 조립체를 얻는 조립 공정과, 상기 조립 공정에서 얻은 조립체를 2,000 ∼ 20,000K 의 고온 기체 중을 통과시켜 유리화 입자를 얻는 유리화 공정을 구비하는 유리 제조 방법.

Description

유리 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING GLASS}

본 발명은 유리 제조 방법에 관한 것이다.

유리 산업이 소비하는 에너지는 일본 전체 산업의 소비 에너지에 있어서 약 1% 를 차지하고 있으며, 최근 지구 환경 문제가 대두되는 가운데, 유리 산업에 있어서의 에너지 소비량의 저감은 매우 중요한 과제가 되고 있다.

한편, 디스플레이용 유리나 전자 부재용 유리로 대표되는 바와 같이, 유리 제품에 요구되는 기능과 품질은 매년 고도화되고 있다. 고기능화는 일반적으로 잘 용융되지 않는 유리 조성을 요구하고, 고품질화는 기포나 불순물과 같은 결점 규격의 요구 레벨을 엄격한 것으로 하고 있다. 그리고, 이들 요구에 부응하기 위해, 통상, 유리 제품은 1 ∼ 6 일간 정도의 장시간에 걸친 용융을 거쳐 제조된다. 미용해 결점의 해소, 기포의 제거, 조성의 균질화 등에 장시간의 용융이 필요하기 때문이다. 따라서, 요구되는 품질을 만족하는 유리 제품을 제조하기 위해서는 많은 에너지가 필요하다.

이와 같이 「에너지 소비량의 저감」 및 「유리 제품의 고품질화」의 2 가지 과제는 상반된다. 그리고, 현재, 유리 산업에 있어서 통상 적용되고 있는 유리 제조법으로부터 이 상반되는 2 개의 과제를 양립시키는 것은 매우 곤란하다.

이에 대해, 다음과 같은 유리 제조 방법이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허 문헌 1 에는 본질적으로, 예를 들어 석영 등의 통상적인 성분으로 이루어지는 배치의 예열된 3 ∼ 8㎜ 입경의 펠릿을, 가압 가스 매체에 의해 탱크 내의 유리 용융체 중으로 분사하는 방법에 있어서, 펠릿을 유리 용융체 상에 페일 형상 부유층을 형성하도록 분사시켜, 그 부유층이 실질적으로 유리 용융체의 전체 표면과 버너의 거의 모든 화염 상에 확산되도록 하는 것을 특징으로 하는 버너에 의해 가열된 유리 용융 탱크 내에서 유리를 용융하는 방법이 기재되어 있다.

그리고, 이와 같은 방법에 의해 에너지가 절약되고, 유리의 품질이 개선된다고 기재되어 있다.

또, 특허 문헌 2 에는, 오염되어 있지 않은 유리 잉곳이 얻어짐과 함께 도가니의 내열 온도가 낮아도 되는 유리 잉곳의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로, 유리 분말을 녹여 액상의 용융 유리로 하여, 이 용융 유리를 기둥 형상의 유리 잉곳으로 주조하는 유리 잉곳의 제조 방법에 있어서, 상기 유리 분말을 무전극 방전에 의해 형성된 열 플라즈마의 열에 의해 용융 유리로 하여, 이 용융 유리를 통 형상의 도가니 내에 적하시키고, 상기 도가니 내의 용융 유리는 보온됨과 함께 하방으로 감에 따라서 용융 유리의 온도가 저하되도록 온도 구배가 만들어지며, 상기 도가니의 하부로부터 나오는 고화된 유리를 연속적으로 하방으로 인발하는 것을 특징으로 하는 유리 잉곳의 제조 방법이 기재되어 있다.

그리고, 이와 같은 제조 방법에 의해, 유리 잉곳을 연속적으로, 또한, 저비용으로 성형할 수 있다고 기재되어 있다.

또, 특허 문헌 3 에는, 규산질 원료 분말에 알루미늄 및/또는 이트륨 함유 물질을 첨가하여 얻은 혼합 분말을, 적어도 2 개의 전극이 반대의 극성을 갖고, 또한 적어도 2 개의 플라즈마 아크가 커플링되는 플라즈마 아크 커플링 대역 혹은 그 근방을 통과시켜 용융하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 및/또는 이트륨 함유 복합 석영 유리의 제조 방법이 기재되어 있다.

그리고, 이와 같은 제조 방법은 생산성이 높고, 불순물이 적어 고밀도 플라즈마 하에서도 대충격성 등이 우수한 석영 유리를 제조할 수 있는 방법인 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 소53-59713호

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2000-169161호

특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 2002-356337호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 이와 같은 종래의 방법에서는, 에너지 소비량을 저감시킨 데다가, 고품질인 유리 제품, 특히, 기포가 매우 적고, 또한 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 유리 제품을 얻을 수 없었다.

본 발명은, 에너지 소비량을 저감시킬 수 있는 유리 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 기포가 매우 적은 고품질 유리 제품을 얻을 수 있는 유리 제조 방법을 제공한다. 또한, 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 얻을 수 있는 유리 제조 방법을 제공한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자는, 「에너지 소비량의 저감」 및 「유리 제품의 고품질화」 의 2 가지 상반되는 과제를 양립시키는 새로운 유리 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 예의 검토를 거듭하여, 다음에 나타내는 유리 제조 방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명에 있어서는, 유리 원료를 조립(造粒)하여 입경이 10 ∼ 500㎛ 인 조립체를 포함하는 조립체를 얻는 조립 공정과, 상기 조립 공정에서 얻어진 조립체를 2,000 ∼ 20,000K 의 고온 기체 중을 통과시켜 유리화 입자를 얻는 유리화 공정을 구비하는 유리 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서는, 상기 조립 공정에서 얻어진 조립체의 공극률이 30 ∼ 80% 인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 상기 유리화 입자를 저류시켜 유리 융액을 얻는 저류 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 조립 공정이 상기 유리 원료를 스프레이 드라이법으로 조립하여 상기 조립체를 얻는 공정인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 유리화 공정이 상기 조립체를 상기 고온 기체 중을 1 ∼ 10,000 밀리초 통과시키는 공정인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 유리 원료가 평균 입경이 0.1 ∼ 300㎛ 인 분말상인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 유리 원료가 청징제를 함유하고, 또한, 상기 유리화 입자 또는 상기 유리 융액을 청징하는 청징 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 에너지 소비량을 저감시킨 데다가, 또한, 기포가 매우 적고, 또한 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 얻을 수 있는 유리 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 제조 방법의 바람직한 양태를 나타내는 개략도이다.

도 2 는, 본 발명의 제조 방법의 실시예에 있어서의 분석 결과를 나타내는 도면이다.

부호의 설명

1 조립체

3 산소 연소 버너

5 플라즈마 토치

6 고온 기체

7 유리 저류조

9 유리화 입자

10 유리 융액

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에 본 발명의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 제조 방법은 조립 공정과 유리화 공정도를 구비한다.

먼저, 본 발명의 제조 방법의 조립 공정에 대해 설명한다.

본 발명의 제조 방법의 조립 공정은, 유리 원료를 조립하여 입경이 10 ∼ 500㎛ 인 조립체를 얻는 공정이다.

여기에서, 유리 원료는 통상적인 유리의 제조에 사용되는 유리 원료이면 특별히 한정되지 않는다. 또, 목표 유리 조성물이나 성분 (조성) 도 한정되는 것은 아니다. 유리 원료로서는, 예를 들어, 목적으로 하는 유리가 소다 석회 유리인 경우에는, 규사, 탄산 나트륨, 탄산 칼슘, 황산 나트륨 등을 들 수 있다.

또, 이 유리 원료는 그 전부가 분말상이어도 되지만, 일부가 액체상이어도 된다.

유리 원료는, 또한, 통상적인 유리 용해에 사용되는 컬릿이나 청징제나 redox 조제를 위해 사용되는 산화 환원 보조제를 포함해도 된다.

또, 이 유리 원료에 있어서의 분말상의 유리 원료 (이하, 「분말 원료」라고도 한다.) 의 입경은 후술하는 입경을 갖는 조립체를 얻을 수 있는 입경이면 특별히 한정되지 않는다. 평균 입경으로서는 0.1 ∼ 300㎛ 인 것이 바람직하고, 0.2 ∼ 300㎛ 인 것이 보다 바람직하다.

또한, 분말 원료의 평균 입경은 레이저 회절 산란법 (측정 장치 : HORIBA LA950 WET) 으로 측정한 경우의 값을 말한다.

본 발명의 제조 방법의 조립 공정은, 이와 같은 유리 원료를 조립하여 입경이 10 ∼ 500㎛ 인 조립체를 얻는 공정이다. 이 경우, 유리 원료를 혼합한 후에 조립하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 조립체의 입경은 표준 체에 의 한 체 분급법으로 측정한다.

이 조립체가 이와 같은 입경을 가지면, 상기 조립체는 후술하는 유리화 공정에 있어서의 고온 기체 중에서 잘 날리지 않아, 보다 용이하게 유리화 입자를 형성할 수 있다. 따라서, 이와 같은 유리화 입자로부터, 기포가 매우 적고, 또한 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 제조할 수 있다.

이와 같이 기포가 매우 적어지는 이유는, 상기 조립체가 이와 같은 입경을 가지면, 후술하는 유리화 공정에 있어서 상기 조립체가 고온 기체 중을 통과 중에, 상기 조립체 중으로부터 가스 (예를 들어 탄산 가스) 를 방출하기 쉽기 때문인 것으로 본 발명자는 생각하고 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법의 조립 공정에서 얻어지는 조립체의 전부가 상기의 입경을 갖는 조립체일 필요는 없다. 본 발명의 제조 방법의 조립 공정에서 얻어지는 조립체의 전부를 「전체 조립체」, 그 중 상기 범위의 입경을 갖는 조립체를 「목적 조립체」라고 하면, 목적 조립체가 전체 조립체의 일부를 구성하고 있으면 된다 (이하, 이러한 의미로 「전체 조립체」 및 「목적 조립체」의 문언을 사용한다).

여기에서, 이 전체 조립체에 있어서의 목적 조립체의 존재 확률 (개수 백분율) 이 30% 이상인 것이 바람직하고, 50% 이상인 것이 보다 바람직하다. 이 값이 높고, 본 발명의 제조 방법의 조립 공정에 의해 제조되는 조립체 (전체 조립체) 의 입도가 고를수록 (입도 분포의 폭이 좁을수록), 더욱 기포가 적고, 더욱 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 제조할 수 있기 때문이다.

또한, 이하에 있어서 간단히 「조립체」라고 기재한 경우, 「전체 조립체」를 의미한다.

또, 본 발명의 제조 방법의 조립 공정에서 얻어지는 상기 전체 조립체는, 또한 공극률이 30 ∼ 80% 인 조립체인 것이 바람직하다.

상기 전체 조립체가 이와 같은 공극률을 가지면, 보다 기포가 적고, 또한 원료의 용해 잔여물이 없어 보다 균질한 고품질 유리 제품을 제조할 수 있다.

여기에서, 공극률은 수은에 샘플을 담그고 주위로부터 압력을 가하면서 압입량을 측정하는 수은 압입식 포로시미터에 의해 측정한다.

상기 유리 원료를 조립하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 목적 조립체를 얻을 수 있는 조립 방법이면 된다. 이와 같은 조립 방법으로서, 예를 들어, 종래 공지된 조립 방법을 적용할 수 있다. 이와 같은 방법에 있어서 조립 조건을 조정함으로써 상기 목적 조립체를 얻을 수 있다.

종래 공지된 조립 방법으로서는, 예를 들어, 스프레이 드라이법, 전동법 (펠레타이징법, 회전 팬을 사용한 방법 등), 압축법 (롤러 프레스, 브리켓팅 롤, 타정 등), 유동층 조립법 (유동층, 변형 유동층, 분무층 등), 교반 조립법 (퍼그밀, 헨셸, 아이리히 등), 해쇄 조립법 (회전 날 (수직), 회전 날 (수평), 회전 바 등), 압출 조립 (성형) 법 (스크루, 회전 다공 다이스, 회전 블레이드 등) 을 들 수 있다.

이와 같은 조립 방법 중에서 스프레이 드라이법이 바람직하다. 상기 전체 조립체에 있어서의 상기 목적 조립체의 존재 확률 (개수 백분율) 을 더욱 높게 할 수 있기 때문이다. 통상, 50% 이상으로 할 수 있다.

또, 스프레이 드라이법으로 조립하면, 다른 조립 방법으로 조립한 경우와 비교하여, 보다 기포가 적은 유리 제품을 제조할 수 있다. 이것은, 스프레이 드라이법으로 조립한 조립체는, 다른 조립 방법으로 조립한 것과 비교하여, 후술하는 유리화 공정에 있어서 고온 기체 중을 통과 중에, 상기 조립체 중으로부터 가스 (예를 들어 탄산 가스나 수분) 를 더욱 방출하기 쉬운 구조를 갖기 때문인 것으로 본 발명자는 생각하고 있다. 또, 스프레이 드라이법으로 조립하면, 다른 조립 방법으로 조립한 경우와 비교하여, 보다 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 제조할 수 있다. 이것은 스프레이 드라이법으로 조립한 조립체는 다른 조립 방법으로 조립한 것과 비교하여, 1 개의 조립체에 있어서 상기 분말 원료가 편재하지 않고, 보다 균질하게 존재하는 것이 되기 때문이라고 본 발명자는 생각하고 있다.

여기에서 스프레이 드라이법이란, 예를 들어, 상기 유리 원료를 물에 현탁 시킨 슬러리를 스프레이 등으로 미세한 안개 형상으로 하여, 이것을 열풍 중에 분출시켜 순간적으로 건조시켜서, 상기 유리 원료로 이루어지는 상기 조립체를 얻는 방법이다. 또, 더욱 기포가 적고, 또한 균질성이 우수하다는 점에서 롤러 프레스를 사용한 압축법이 바람직하다.

또한, 여기에서 이 슬러리에 있어서의 상기 유리 원료의 함유율은 특별히 한정되지 않지만, 20 ∼ 50 질량% 인 것이 바람직하다. 또, 이 열풍의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 130 ∼ 500℃ 인 것이 바람직하다. 이와 같은 함유율이 나 온도이면, 상기 전체 조립체에 있어서의 상기 목적 조립체의 존재 확률 (개수 백분율) 을 더욱 높게 할 수 있기 때문이다.

다음으로, 본 발명의 제조 방법의 유리화 공정에 대해 설명한다.

본 발명의 제조 방법의 유리화 공정은, 상기 조립 공정에서 얻은 상기 전체 조립체를 2,000 ∼ 20,000K 의 고온 기체 중을 통과시켜 유리화 입자를 얻는 공정이다.

여기에서 유리화 입자란, 상기 전체 조립체가 상기 고온 기체 중을 통과함으로써 적어도 그 일부가 녹아서 이루어지는 액적을 의미한다.

또, 2,000 ∼ 20,000K 의 고온 기체는 통상, 일반적인 방법으로 이와 같은 온도로 가열한 공기인데, 다른 기체여도 된다.

이와 같은 온도로 가열하는 방법은, 예를 들어, 산소 버너를 사용한 방법, 플라즈마 (고주파 (RF) 플라즈마 등) 를 사용하는 방법, 이들의 양방을 병용한 방법, 전기 가열을 사용한 방법 등을 들 수 있다. 예를 들어, 공기 중에서 산소 버너를 연소시킴으로써, 그 화염 중에 상기 온도 범위의 고온의 공기 (고온 기체) 를 얻을 수 있다. 또, 예를 들어, 공기 중에서 플라즈마를 발생시킴으로써, 그 플라즈마 발생 영역의 공기를 상기 고온 기체로 할 수 있다.

이와 같은 유리화 공정은, 예를 들어 도 1 을 이용하여 설명할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 바람직한 양태의 1 개를 나타내는 도면이고, 상기 조립 공정에서 얻은 전체 조립체 (1) 를, 산소 연소 버너 (3) 및/또는 플라즈마 토치 (5) 에 의해 2,000 ∼ 20,000K 로 가열한 고온 기체 (6) 중을 대략 연직 방향으로 낙하시키고 통과시켜 유리화 입자 (9) 를 얻는 것을 나타내고 있다.

상기 전체 조립체 (1) 는, 이와 같은 고온 기체 중을 통과하고 있는 도중에 또는 통과한 후에, 내부의 분해 가스 (예를 들어 탄산 가스나 수분) 를 방출하여 유리화 입자 (9) 가 된다. 따라서, 이와 같은 유리화 입자 (9) 로부터, 기포가 매우 적고, 또한 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 얻을 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 제조 방법은 저류 공정을 구비하는 것이 바람직한데, 이 도 1 은 그 저류 공정을 구비하는 본 발명의 제조 방법의 바람직한 양태 중 1 개를 나타내고 있다. 이 도 1 은, 유리화 공정에 의해 얻어진 유리화 입자 (9) 가 유리 저류조 (7) 에 저류되어 있는 (유리 융액 (10) 을 이루고 있다) 것을 나타내고 있다.

상기 고온 기체의 온도는 2,000 ∼ 20,000K 인 것이 바람직하다.

이와 같은 온도이면, 더욱 에너지 소비량을 저감시킨 데다가, 상기 유리화 입자 (9) 가 되기 때문에, 더욱 기포가 적고, 더욱 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 얻을 수 있다.

또, 이와 같은 온도의 상기 고온 기체 중에서 상기 전체 조립체 (11) 를 통과시키는 시간, 즉, 상기 전체 조립체 (1) 의 상기 고온 기체 중의 체류 시간은 1 ∼ 10,000 밀리초인 것이 바람직하고, 2 ∼ 1,000 밀리초인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 200 밀리초인 것이 더욱 바람직하다.

일반적으로, 유리 원료가 갖는 열전달 속도에서는, 상기와 같은 온도 분위기 중을 상기와 같은 시간에 통과하면, 상기 조립체의 내부에 있어서도 유리화 반응에 필요한 온도에 도달시킬 수 있고, 그것에 수반되는 발생 가스의 방출을 촉진할 수 있다. 그로 인해 에너지 소비량을 저감시킨 데다가, 더욱 기포가 적고, 더욱 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 얻을 수 있다고 본 발명자는 생각하고 있다.

또, 청징제를 함유시킨 상기 전체 조립체 (1) 를 상기 고온 기체 중을 통과시켜 유리화 입자를 얻은 경우, 여기에서 얻어지는 유리화 입자 (9) 중에 청징제가 잔류한다.

따라서, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 제조 방법이 추가로 청징 공정을 구비한 경우, 청징제에 의해 유효한 청징 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 제조 방법은 이와 같은 조립 공정과 유리화 공정을 구비한다.

또, 본 발명의 제조 방법은 또한, 상기 유리화 입자 (9) 를 저류시켜, 유리 융액 (10) 을 얻는 저류 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

여기에서, 유리 융액 (10) 은 상기 유리화 입자를 저류조 등에 저류시켜 얻어지는 액체상의 유리를 의미한다.

이 저류 공정은, 예를 들어 바람직한 양태 중 1 개인 도 1 에 나타낸 바와 같이, 상기 유리화 공정에 있어서 고온 기체 (6) 중을 통과시켜 얻은 유리화 입자 (9) 를, 예를 들어 저류조인 유리 저류조 (7) 에 저류시켜 유리 융액 (10) 을 얻는 공정이다.

이와 같은 저류 공정에 의해, 기포의 저감 및 유리의 균질화가 한층 더 달성 된 유리 융액 (10) 을 얻을 수 있다.

도 1 에 나타낸 바람직한 양태와 같은 경우, 유리 저류조 (7) 에서는 상기 유리화 공정에 있어서의 상기 고온 기체로부터의 복사에 의해 통상적인 유리 용해 조의 온도 이상으로 가열되기 때문에, 유리 융액 중에 미융융물이나 기포가 혼입되어 있었다고 해도, 용융 균질화의 촉진과 기포 제거를 실시하게 할 수 있다.

그러나, 설비의 구조 상 상기 고온 기체로부터의 복사 가열이 불충분한 경우에는, 공지된 가열 수단으로 유리 융액 (10) 을 가열하는 보조 가열을 실시할 수 있다.

여기에서, 유리 융액 (10) 의 온도는 특별히 한정되지 않고, 바람직한 온도는 상기 유리 융액의 종류 (조성 등) 에 따라서도 바뀐다. 예를 들어, 상기 유리 융액 (10) 의 조성이 상기 소다 석회 유리와 동일한 경우, 상기 유리 융액 (10) 의 온도가 1300 ∼ 1700℃ 정도로 유지되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법은 상기 조립 공정과 상기 유리화 공정을 구비하고, 이와 같은 저류 공정을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 제조 방법은 상기 유리 원료가 청징제를 함유하고, 또한, 상기 유리화 공정의 후 및/또는 상기 저류 공정의 후에, 상기 유리화 입자 (9) 및/또는 상기 유리 융액 (10) 을 청징하는 청정 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 상기 유리화 입자 (9) 및 유리 융액 (10) 에 포함되는 기포는 매우 적은데, 본 발명의 제조 방법이 추가로 청징 공정을 구비하면, 기포를 더욱 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

여기에서, 청징제는 특별히 한정되지 않고, 통상 사용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 산화 안티몬, 산화 주석, 황산염, 할로겐화물 등을 사용할 수 있다. 이들을 상기 유리 원료에 혼합시키고, 상기 전체 조립체에 함유시켜 사용하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제조 방법이 바람직하게 구비할 수 있는 청징 공정은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 유리 제조 공정이 구비하는 청징 공정과 동일해도 된다. 예를 들어 용융 유리를 박층으로 하여 기포를 쉽게 빼낼 수 있는 청징조를 사용한 방법을 적용한 공정, 감압 청징 공정 등을 들 수 있다.

이와 같은 청징 공정을 구비하는 바람직한 본 발명의 제조 방법은, 상기 조립 공정에서 얻은 전체 조립체 (1) 를 상기 고온 기체 중을 통과시켜 유리화 입자 (9) 로 하고 (유리화 공정), 그것을 유리 저류조 (7) 에 담아 유리 융액 (10) 으로 하고 (저류 공정), 그 후, 청징 공정에서 청징하는 제조 방법이다.

이와 같은 본 발명의 제조 방법에 있어서의 청징 공정은, 상기 유리화 입자 (9) 및 상기 유리 융액 (10) 에 함유되는 기포가 적기 때문에, 종래의 것과 비교하여 청징이 단시간에 가능해진다.

이와 같이 본 발명의 제조 방법은, 상기 조립 공정과 상기 유리화 공정도와, 바람직하게는 상기 저류 공정 및/또는 청징 공정을 구비한다. 그리고, 이 유리화 공정, 저류 공정 또는 청징 공정의 후에는, 통상적인 성형 공정, 예를 들어 판유리이면 플로트 공정을 구비할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

유리화 입자에 있어서의 성분이 SiO₂ : 73.5 질량부, Na : 16 질량부, CaO :

10 질량부, SO₃ : 0.5 질량부가 되는, 규사, 탄산 칼슘, 탄산 나트륨 수용액, 황산 나트륨 수용액으로 이루어지는 유리 원료를 준비하였다. 이 유리 원료에 있어서 규사 및 탄산 칼슘은 분말 원료이고, 이들의 평균 입경은 1㎛ 이다. 이 입도는 상기 서술한 레이저 회절 산란법에 의해 측정하였다.

다음으로, 이와 같은 유리 원료를 오카와라 화공기사 제조 스프레이 드라이 장치 (제품 번호 : OC-16) 를 이용하여 조립하였다. 전체 조립체의 공극률은 30 ∼ 80% 였다. 목적 조립체의 입경은 약 60㎛ 이고, 또, 전체 조립체에 있어서의 목적 조립체의 존재 확률 (개수 백분율) 은 50% 이상이었다.

다음으로, 얻어진 전체 조립체를, 도 1 에 나타낸 바와 같은 방법으로 산소 연소 버너염 중에 투입하고, 유리화시켜 유리화 입자를 얻었다. 산소 연소 버너염 중의 고온 기체의 온도는 약 2100 ∼ 3100K 의 범위에 있는 것으로 추정된다. 또, 투입한 전체 조립체가 이 고온 기체 중을 통과한 시간은, 약 10 ∼ 50 밀리초로 추정된다.

그리고, 여기에서 얻어진 유리화 입자의 일부를 샘플링하고, 그것이 고화된 후, 얻어진 유리 샘플 (「유리 샘플 1」이라고 한다) 을 육안으로 관찰하면, 유리 샘플 (1) 중에 0.3㎜ 이상의 크기의 기포는 확인되지 않았다.

다음으로, 얻어진 유리화 입자를 저류조에 저류시켜 유리 융액을 얻었다. 또한, 저류조 중의 유리 융액의 온도는 약 1450℃ 였다. 그리고, 저류조로부터 유리 융액을 꺼내 제랭하고, 유리 샘플 (「유리 샘플 2」라고 한다) 을 얻은 후에, 약 5㎜ 의 두께로 양면 연마를 실시하고, 현미경 관찰에 의해 기포 수를 계측하였다. 그 결과, 유리 샘플 2 중에 0.3㎜ 이상의 크기의 기포는 확인되지 않고, 0.3㎜ 미만의 크기의 기포가 0.9 개/g 있을 뿐이었다. 또, 얻어진 유리 샘플 2 중에 규사의 용해 잔여물은 전혀 존재하지 않았다.

<실시예 2>

실시예 1 과 동일한 원료를 이용하여 동일한 조립 방법으로 동일한 전체 조립체를 얻었다.

그리고, 얻어진 전체 조립체를 도 1 에 나타낸 방법으로, 공기 중에 있어서의 플라즈마 발생 영역 중에 투입하고, 유리화시켜 유리화 입자를 얻었다. 또한 플라즈마 발생 가스로서는 아르곤을 사용하였다. 이 플라즈마 발생 영역에 있어서의 공기 (고온 기체) 의 온도는 약 5,300K 로 추정된다. 또, 투입한 전체 조립체가 이 고온 기체를 통과한 시간은, 수 밀리초 ∼ 20 밀리초로 추정된다.

그리고, 유리화 입자의 일부를 샘플링하여, 그것이 고화된 후, 얻어진 유리 샘플 (「유리 샘플 3」이라고 한다) 을 육안으로 관찰하여 기포 수를 계측하였다. 그 결과, 유리 샘플 3 중에 0.3㎜ 이상의 크기의 기포는 확인되지 않았다.

또한, 상기 전체 조립체를 이용하여, 플라즈마 발생 장치로의 조립 유리 원 료 투입량 (원료 공급량) 과 플라즈마 발생 가스 공급량을 각각 변화시켜 실험하고, 샘플 (「유리 샘플 4 ∼ 7」이라고 한다) 을 얻어 기포 수를 동일하게 계측하였다. 이들의 실험 조건과 결과를 표 1 에 나타낸다.

또한, 상기 유리 샘플 3 ∼ 7 을 도가니에 각각 넣고 1,500℃ 에서 1 시간 재가열하여 용융시키고, 그 후 유리 융액을 꺼내 서랭시켜, 각각의 유리 샘플을 얻은 후에, 약 5㎜ 의 두께로 양면 연마를 실시하고, 현미경 관찰에 의해 0.3㎜ 이상의 크기의 기포 수를 계측하였다.

또 비교예로서, 상기 조립 유리 원료 80g 을 도가니에 넣고 1500℃ 에서 1 시간 가열하여 용융시켜, 상기 샘플 유리와 동일하게 0.3㎜ 이상의 크기의 기포 수를 계측하였다. 이들 측정 결과를 표 1 에 함께 적는다.

표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 조립 유리 원료를 용융시켜 제조한 유리 샘플 (비교예) 은, 0.3㎜ 이상의 기포가 1g 당 1,379 개 확인되었지만, 플라즈마 발생 영역을 통과시킨 유리 샘플 및 동 유리 샘플을 재가열한 유리 중에는 동 기포는 전혀 확인할 수 없었다.

다음으로, 상기 얻어진 유리 샘플 3 을 승온시켰을 때의 발생 가스를 질량 분석계를 이용하여 측정하였다. SO₂ 성분의 측정 결과를 도 2 에 나타낸다. 이 도면으로부터 상기 얻어진 유리 샘플 3 으로부터 SO₂ 성분의 발생을 확인할 수 있었다. 또, 동일하게 유리 샘플 4 ∼ 7 을 승온시켰을 때의 발생 가스를 질량 분석계를 이용하여 측정하고, 모든 샘플 유리로부터 1300℃ 이상의 고온도역에 있어서의 SO₂ 성분의 발생을 확인할 수 있었다. 이 결과로부터, 약 5,000K 를 초과하는 고온 기체 중을 통과하여 유리화된 유리화 입자에도 황 성분이 잔류하고 있는 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명의 유리화 공정 후에 청징조 등의 청징 공정을 구비한 경우, 유리화 입자의 잔류 황 성분의 제거에 의해, 더욱 기포를 저감시킬 수 있다.

이상으로부터, 본 발명에 의하면 단시간에 고품질의 유리 제품을 얻을 수 있으므로 에너지 소비량을 저감시킬 수 있다. 또, 기포가 매우 적어 고품질 유리 제품을 얻을 수 있다. 또, 원료의 용해 잔여물이 없어 균질한 고품질 유리 제품을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 공정이 유리화 공정 후에 청징조를 구비하는 경우, 유리화 입자에 잔류하고 있는 황 성분을 이 청징조에서 제거할 수 있으므로, 청징 공정에 있어서 큰 청징 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명은, 에너지 소비량의 저감을 도모하면서, 기포가 매우 적고, 또한 원원료의 용해 잔여물이 없는 균질한 고품질 유리 제품의 제조에 바람직하다.

또한, 2006년 5월 1일에 출원된 일본 특허 출원 2006-127941호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입하는 것이다.

Claims

유리 원료를 조립하여 입경이 10 ∼ 500㎛ 인 조립체를 포함하는 조립체를 얻는 조립 공정과,

상기 조립 공정에서 얻어진 조립체를 2,000 ∼ 20,000K 의 고온 기체 중을 통과시켜 유리화 입자를 얻는 유리화 공정을 구비하는 유리 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조립 공정에서 얻어진 조립체의 공극률이 30 ∼ 80% 인 유리 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

추가로, 상기 유리화 입자를 저류시켜 유리 융액을 얻는 저류 공정을 구비하는 유리 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조립 공정이 상기 유리 원료를 스프레이 드라이법으로 조립하여 상기 조립체를 얻는 공정인 유리 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유리화 공정이 상기 조립체를 상기 고온 기체 중을 1 ∼ 10,000 밀리초 통과시키는 공정인 유리 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유리 원료는 평균 입경이 0.1 ∼ 300㎛ 의 분말상인 유리 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유리 원료가 청징제를 함유하고, 추가로, 상기 유리화 입자 또는 상기 유리 융액을 청징하는 청징 공정을 구비하는 유리 제조 방법.