KR20100058409A - 아이소파이프 물질의 가스배출 - Google Patents

Abstract

아이소 파이프로 도입된 용융 유리 물질로 만들어진 유리 시트에서 흠결을 최소화하는 데 요구되는 시간의 길이를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 유리 용융물을 가스 배출 단계에서 일반적인 공정 단계보다 더 높은 온도 및 더 낮은 점도로 가열하는 단계를 포함하고, 그러므로 상기 가스 배출 단계를 촉진시킨다.

가스배출, 아이소파이프, 내화성 물질, 기울임, 평균 흐름속도

Description

아이소파이프 물질의 가스배출{ISOPIPE MATERIAL OUTGASSING}

본 출원은 2008년 11월 24일에 출원된 미국 특허출원 제61/117,267호에 따른 우선권을 주장한다.

본 발명은 유리 제조 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게, 본 발명은 용융 유리가 가스방출 내화물과 처음에(initially) 접촉하는 유리 제조 방법과 관련된다. 본 발명은 예를 들어 LCD 유리 기판에 사용되는 융합 형성된 광학 유리 시트에 유용하다.

플로트 공정, 슬롯 드로우 공정, 프레싱 공정, 압연 공정, 및 기타 유사한 공정을 포함하는 유리 제품의 제조를 위한 방법에서, 유리 물질은 통상적으로 먼저 용해되고, 선택적으로 청징되고 및 균일화되고, 그 이후에 원하는 형상으로 성형하는 성형 장치(forming device)로 전달된다. 용융 단계, 청징단계, 균일화 단계, 이동 단계 및 성형단계 동안, 상기 유리 용융물은 통상적으로 내화성 물질을 포함하는 장비 또는 용기에 의하여 다루어진다. 이러한 내화성 물질은 특히 지르콘계 세라믹, 지르코니아계 세라믹 알루미늄 티타네이트계 세라믹, 다른 산화물계 세라믹, 귀금속, 및 기타 유사한 것들과 같은 세라믹 물질을 포함한다. 많은 상기 물질들은 최종 제품 내의 공기와 같은 가스를 가둘 수 있는(trap) 간극 및 입자-경계 공백(grain-boundary gaps)의 형성 및 존재를 유발할 수 있는 입자 소결에 의하여 만들어진다. 또한, 상기 내화성 물질의 표면은 처음 유리-제조 시스템에 설치될 때 일정량의 가스를 흡착/흡수할 수 있다. 상기 내화성 물질의 표면이 유리 제조 사이클의 초기 단계동안 유리 용융물에 노출될 때, 가스가 상기 유리 용융물로 들어가 바람직하지 않은 결함을 형성할 수 있다. LCD 디스플레이용 유리 기판과 같은 광학 유리 제조에 있어서, 유리에서 기포의 허용가능 수준은 매우 낮다. 따라서, 유리 제조 사이클의 초기 단계동안, 상기 유리 제품은 통상적으로 품질요구를 만족시키지 못한 것은 폐기되거나 또는 재순환되어야 한다. 상기 내화성 물질의 가스배출에 의하여 영향 받는 제조 사이클의 첫번째 단계는 가스배출 단계로 불린다. 말할 필요도 없이, 상기 가스배출 단계는 유리 제조 시스템의 수율 및 생산성에 상당한 영향을 미친다.

LCD 디스플레이용 기판의 제조를 위한 적합한 얇은 유리 시트를 제조하는데 사용가능한 모든 유리 제조 공정 중에서, 미국 뉴욕, 코닝의 코닝 인코포레이티드 사에 의하여 개발되고 발전되어온 퓨전 드로우 공정이 특히 높은 표면 품질, 일정한 두께 및 추가적인 다운-스트림 표면의 연삭 또는 연마 단계의 필요성이 없는 제품의 다른 물리적 특성때문에 적합한 공정이다. 퓨젼 공정은 미국 특허 제3,338,696호 및 제3,682,609호에서 설명되며, 그 내용이 본 명세서에 참고문헌으로서 포함된다.

다른 유리 제조 공정에서와 같이, 퓨전 공정에서, 상기 용융 유리는 유리 용 해단게, 이동 단계, 균일화 단계, 및 성형 단계동안, 처음에 가스배출 내화성 물질과의 접촉이 이루어진다. 특히, 성형 단계동안, 아이소파이프(isopipe)로 불리는 성형 장치가 상기 유리 시트가 루트(root)에서 형성되기 전에 상기 유리 용융물이 넘처 흐르는 상대적으로 넓은 표면 영역을 갖는다. 제조 사이클 동안 상기 아이소파이프 물질의 초기 가스 배출은 내부에 포획될 수있고, 상기 유리 시트에 기포의 형성을 야기할 수 있다. 일반적 유리 용융 조건 하에서, 가스배출 단계는 매우 바람직하지 않게 수개월 동안이 걸릴 수 있다.

그러므로, 상기 유리 제조 공정에서 가스배출 기간을 줄이기 위한 요구가 존재한다. 본 발명은 이러한 요구를 만족시킨다.

그러므로, 본 발명은 유리 제조 공정에서 가스배출 기간을 줄일 수 있는 유리 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 일반적 공정 단계 전에 가스배출 단계를 포함하는, 유리 용융물이 처음에 가스배출 내화물의 표면과 접촉하는 단계를 포함하는 유리 제품 제조를 위한 방법을 제공하며, 여기서: (i) 가스배출 단계 동안, 상기 내화물과 접촉하는 상기 유리 용융물은 η1의 평균 점도를 갖는다, (ii) 일반적 공정 단계 동안, 상기 내화물과 접촉하는 상기 유리 용융물은 η2의 평균 점도를 갖는다, 및 (iii) η2/η1 비는 1.05 이상, 일정 구체예에서 1.10 이상, 일정 구체예에서 1.20 이상, 일정 구체예에서 1.30 이상, 일구체예에서 1.40 이상, 일구체예에서 1.50 이상, 일구체예에서 1.60 이상, 일구체예에서 1.70 이상, 일구체예에서 1.80 이상, 일구체예에서 1.90 이상, 일구체예에서 2.00 이상이다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 유리 용융물과 접촉하는 내화물은 세라믹을 포함한다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 유리 용융물와 접촉하는 내화물은 지르콘, 지르코니아, YPO₄, Al₂O₃, SiO₂, SiC, SiN, 및 이들의 조합 및 혼합물로부터 선택된 세라믹을 포함한다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 방법은 유리 시트 제조를 위한 퓨전 다운-드루 공정을 포함하고, 상기 내화물은 아이소파이프를 포함한다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 가스배출 단계는 상기 유리 용융물이 일반적 공정 단계 동안 접촉하는 내화물의 표면의 전체 영역을 유리 용융물이 덮기에 충분한 지속시간을 갖는다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 가스 배출 단계는 경가 각 θ를 갖는 일반적 공정 단계 동안의 위치에 대하여 상기 아이소파이프를 기울어지게 하는 단계를 포함하고, 여기서 -5°< θ < 5°이다. 본 발명의 방법의 일정 구체예에서는, -5°< θ < 3°이다. 본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 가스배출 단계는 -5°< θ < 0인 제1 기울임 단계, 및 0< θ < 5°인 제2 기울임 단계를 포함한다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서,η2≥1000 poise이고, 일정 구체예에서 η2≥2000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 3000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 4000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 5000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 6000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 8000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 10000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 15000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 18000 poise, 일정 구체예에서 η2 ≥ 20000 poise이다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 유리 용융물은 FR1의 가스배출 단계동안 평균 흐름 속도를 갖고, 상기 유리 용융물은 FR2의 일반적 고정 단계동안 평균 흐름 속도를 가지며, FR1/FR2의 비는 0.2 내지 0.8, 일정구체예에서 0.3 내지 0.7, 일정 구체예에서 0.3 내지 0.5이다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 유리 용융물의 점도 η2에 대응되는 온도 T₂는 1000 ℃ 이상, 일정 구체예에서 1050 ℃ 이상, 일정 구체예에서 1100 ℃ 이상, 일정 구체예에서 1200 ℃ 이상, 일정 구체예에서 1250 ℃ 이상이다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 유리 용융물의 점도 η1에 대응하는 온도 T₁은 100 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1100 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1200 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1300 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1400 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1500 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1600 ℃ 이상이다.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 유리 용융물에 대하여, 점도 η1에 대응하는 온도 T₁ 및 점도 η2에 대응하는 온도 T₂는 다음 관계를 갖는다: T₁ - T₂ ≥ 50 ℃, 일정 구체예에서 T₁ - T₂ ≥ 100 ℃, 일정 구체예에서 T₁ - T₂ ≥ 150 ℃, 일정 구체예에서 T₁ - T₂ ≥ 200 ℃.

본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 가스배출 단계는 10 내지 800 시간, 일정 구체예에서 20 내지 800 시간, 일정 구체예에서 30 내지 800 시간, 일정 구체예에서 30 내지 700 시간, 일정 구체예에서 30 내지 600 시간, 일정 구체예에서 30 내지 500 시간, 일정 구체예에서 30 내지 400 시간, 일정 구체예에서 30 내지 300 시간, 일정 구체예에서 50 내지 700 시간, 일정 구체예에서 50 내지 600 시간, 일정 구체예에서 50 내지 500 시간, 일정 구체예에서 50 내지 400 시간, 일정 구체예에서 50 내지 300 시간, 일정 구체예에서 50 내지 250 시간의 지속시간을 갖는다.

본 발명의 하나 이상의 구체예는 다음 장점 중 하나 이상을 갖는다. 상기 내화성 물질과 접촉하는 유리 용융물의 온도 상승에 의하여, 유리 용융물의 점도가 낮아진다. 상기 유리 용융물의 더 낮은 점도는 상기 유리 용융물에 의하여 내화성 표면을 적시는 것, 만일 존재한다면, 내화물의 미세 기공 및 간극으로 상기 유리 용융물의 침투, 포획된 또는 흡수된/흡착된 가스의 배출(release), 부양(levitation), 방출(expulsion) 및 누출(escape)을 용이하게 하고, 이에의하여 상기 유리 제조의 수율을 심각하게 감소시킬수 있는 내화물의 가스배출 기간을 감소시킨다. 본질적으로, 가스배출 단계 동안 상기 유리 용융물의 더 높은 온도 및 더 낮은 점도가 상기 가스배출 기간을 감소시키는 역할을 하고, 더 일찍 일반적 공정 단계로 인도하며 유리 제조 시스템의 전체 수율을 증가시킨다. 또한, 상기 가스배출 단계 동안 위로, 아래로 또는 모두로 아이소파이프를 기울어게 함에 의하여, 상기 내화물 표면을 유리 용융물에 의하여 적시는 것이 더 빨라질 수 있다. 또한, 상기 가스배출 단계 동안 유리 용융물의 감소된 흐름 속도에 의하여, 더 적은 유리 물질이 버려지고, 유리 제조 공정의 수율을 추가적으로 향상시킨다. 본 발명은 높은 표면 및 벌크 품질을 갖는 광학 유리 시트의 제조를 위한 퓨전 드로우 공정에 특히 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점이 이어지는 도시된 구체예의 상세한 설명을 참고하여 당업자에게 명백히 될 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 유리 용융물과 접촉하는 아이소파이프 표면의 젖음(wetting), 아이소파이프에서 기공 및 간극의 채움(occupation), 아이소파이프에 의하여 함입된, 흡수된 또는 흡착된 가스의 방출, 더 짧은 가스 배출 단계의 유도, 및 상기 일반적 공정 단계 동안 제조될 유리 시트에서 더 낮은 기포 흠결을 용이하게 할 수 있다.

상기 언급된 것처럼, 상기 내화성 물질 내부 또는 상기 내화성 물질의 표면 상에 혼입된(entrained) 가스는 상기 유리 제조 공정동안 상기 내화물의 표면과 접촉하는 상기 유리 용융물로 도입될 수 있다. 가스로 대체되는 유리 용융물은 시간에 걸처 가스배출량을 감소시킬 수 있다. 유리가 상기 내화물의 구멍 또는 간극으로 채워지는 속도, 또는 상기 내화성 물지의 표면에 가스가 흡수되는/흡착되는 가스로 대체되는 속도는 상기 유리 용융물의 온도 및 점도와 내화물의 온도에 따라 다르다. 상기 유리 용융물의 점도가 낮을수록, 또는 온도가 더 높을수록, 상기 유리 용융물이 더 빠르게 표면에 걸쳐 흐를 수 있고, 그러므로 상기 유리 용융물은 기공 및 간극의 표면을 포함하는 일정 자유 표면(free surface)을 적실 수 있다. 상기 가스의 온도가 더 높을수록, 및 상기 유리 용융물의 점도가 더 낮을수록, 상기 가스가 상기 유리 용융물에서 더 빨리 부양될 수 있고, 마침내 상기 유리 용융물의 표면으로부터 배출된다. 상기 가스 배출 단계의 길이를 줄이는 것 및 일반적 공정 단계로 가능한 빨리 도입하는 것이 특히 바람직하고 유리하다. 여기서 사용되 는 것으로서, "일반적 공정 단계"는 제조 사이클의 단계를 의미하며, 내화물의 가스배출 단계는 제조 사이클의 목적한 수율에 허용가능할 수 있다. 주어진 유리 조성에서, 일반적 공정 단계는 장치 및 목적한 생산성에 따라 다를 수 있음을 고려하여야 한다. 그러므로, 실질적으로 동일한 유리 시트는 유리 제조 라인을 달리한 일반적 공정 단계에서 약간 다른 작동 조건(예를 들어, 온도, 흐름 속도, 유리 용융물의 점도) 하에서 제조될 수 있다.

본 발명에서, 상기 제조 사이클의 가스 배출 단계 동안, 상기 유리 및 내화물은 모두 가스 배출 단계동안 상기 유리 용융물의 평균 점도 η1은 일반적 공정 단계동안 유리 용융물의 평균 점도 η2보다 더 낮도록 일반적 공정 단계 동안의 온도보다 더 높은 온도로 가열되고, 여기서 η2/η1은 1.05 이상이다. 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.10, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.20, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.30, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.40, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.50, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.60, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.70, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.80, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 1.90, 일구체예에서 η2/η1 ≥ 2.00이다.

본 발명의 수행에서, 상기 유리 용융물 및 유리 용융 단계, 전달 단계 및 성형 시스템 전부는 일정 구체예에서 일반적 공정 온도보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 이들 구체예는 모든 내화물이 상기 유리 용융물과 첫번째 접촉을 수행한 새로운 시스템의 제조 공정의 개시에 바람직할 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 유리 제조 시스템 및이와 접촉하는 유리 용융물의 일부를 일반적 공정 온도로 상기 시스템의 다른 부분의 온도를 유지하면서, 또는 심지어 일반적 공정 온도 보다 더 낮도록 하면서 일반적 공정 온도보다 더 높은 가스 배출 온도로 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 구체예는 유리 제조 시스템의 일부가 제조사이클 이후에 대체되거나 재건되는 경우에 바람직할 수 있다. 유리 제조 시스템은 유리 용융물 및 시스템을 단지 단일 영역에서 차등 가열할 수 있는 분리된 열적 관리 장치를 갖춘 다중 영역을 포함할 수 있다. 다중 영역에서, 상기 가스배출 단계는 적어도 부분적으로 동시에 일반적 공정 온도에 대하여 정도를 달리함에 의하여 상승된 영역에서의 온도를 가지고 수행된다.

본 발명은 문맥상 내화물이 유리 시트 제조를 위한 퓨전 드로우 공정의 아이소파이프로서 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명이 내화성 물질의 가스 배출이 문제되는 한 퓨전 드로우 유리 제조 시스템의 다른 부분, 및 플로트 공정, 슬롯 드로우 공정, 프레싱 공정, 주조 공정, 압연 공정, 및 이와 유사한 공정과 같은 다른 유리 제조 공정에서 적용될 수 있음은 당업자에게 명백하다.

도 1에 따르면, 유리 시트(102)의 제조를 위한 다운드로 퓨젼 공정을 사용한 대표적인 유리 제조 시스템(100)의 개략도가 나타나 있다. 상기 유리 제조 시스템(100)은 용해 용기(104), 청징 용기(106), 혼합 용기(108)(예를 들어, 교반 챔버(108)), 전달 용기(110)(예를 들어 볼(bowl)(110)) 및 성형 용기(112)(예를 들어, 아이소파이프(112))를 포함한다. 상기 용해 용기(104)는 유리 배치(batch) 물질이 화살표 (114)에 의하여 보이는 것처럼 도입되고, 용융 유리(116)을 형성하기 위하여 용해되는 곳이다. 상기 청징 용기(106)(예를 들어, 청징 튜브(finer tube)(106))은 상기 용융 유리(116)(이 지점에서는 나타나 있지 않음)를 상기 용해 용기(104)로부터 받고(receives), 상기 용융 유리(116)로부터 기포를 제거한다. 상기 청징 용기(106)은 혼합 용기(108)(예를 들어, 교반 챔버(108))와 청징 용기와 교반 챔버 연결 튜브(118)에 의하여 연결된다. 상기 혼합 용기(108)은 교반 챔버와 볼 연결 튜브(120)에 의하여 전달 용기(110)와 연결된다. 상기 전달 용기(110)은 상기 용융 유리(116)을 하강유로(downcomer)(122)를 통하여 도입구(124) 및 유리 시트(102)를 형성하는 성형 용기(112)(예를 들어, 아이소파이프(112))로 전달한다. 상기 성형 용기(112)(예를 들어, 아이소파이프(112))는 지르콘 내화성 물질로 만들어진다.

도 2에서, 상기 유리 제조 시스템(100)에서 사용된 아이소파이프(112)의 투시도가 보여진다. 상기 아이소파이프(112)는 트로프(trough)(132)로 흐르고 그 이후에 루트(136)으로 알려진 것에서 서로 융합되기 전에 넘쳐 흐르고 두 면(134a) 및 (134b에서 아래로 흐르는 상기 용융 유리(116)을 수용하는 개구(opening)(도입구(inlet))(130)을 포함한다. 상기 루트(136)은 두 면 (134a) 및 (134b)가 서로 만나는 곳이며, 용융 유리(116)의 두 개의 넘쳐 흐른 벽이 아래로 인발(drawn)되고 냉각되어 유리 시트(102)를 형성하기 전에 재결합되는 곳이다. 상기 아이소파이프(112) 및 유리 제조 시스템(100)은 도 1 및 도 2에서 나타난 것과 다른 배열 및 구성요소를 가질 수 있고, 이는 여전히 본 발명의 범위 내에 있음을 유의하여야 한다.

내화성 세라믹 및 내화성 금속과 같은 내화성 물질은 유리 시트의 형성을 위한 아이소파이프를 제조하는데 사용될 수 있다. 상기 유리 용융물이 통상적으로 상 승된 온도로 가열되기 때문에, 상기 아이소파이프는 상기 상승된 공정 온도에서 장기간의 안정된 제조 사이클을 보장할 수 있는 열적, 기계적 특성을 가질 것이 요구된다. 상기 아이소파이프 물질의 중요한 특성 중 하나는 시간에 따라 상기 아이소파이프의 처짐(sagging)에 영향을 주는 열적 크리프(creep) 속도이다. 상기 아이소파이프가 연장된(elongated) 구조이기 때문에, 시간에 따라 처짐(sag)의 작은 량의 축척이 제품 품질의 심각한 저하를 초래할 수 있다. ZrO₂, ZrSiO₄, TiO₂, SiC, SiN, Al₂(TiO₃)₃, YPO₄, 및 이와 같은 것과 같은 내화성 세라믹 물질은 아이소파이프를 제조하는데 사용될 수 있다. 퓨젼 드로우 유리 제조 공정에 사용되기 위한 아이소파이프를 제조하기 위한 물질 및 공정은 예를 들어 2006년 7월 13일자로 공개된 PCT 공개 특허 WO2006/073841, 및 2002년 6월 6일 자로 공개된 PCT 공개특허 WO 02/44102에서 제공되며, 상기 두 공개 모두 본 명세서에서 그 전체가 참고문헌으로서 인용된다.

새로운 또는 다시 닦아진(refurbished) 아이소파이프가 첫번째로 제조 사이클에 위치될 때, 기포 함유물의 바람직한 수준을 갖는 양질의 유리시트가 연속적 및 안정적으로 제조되기 위하여 일반적 공정 단계가 시작되기 전에 최초의 가스배출 단계가 수행되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 아이소파이프에 채워진 상기 유리 용융물은 일반적 공정 단계의 온도 T₂보다 높은 온도 T₁으로 가열된다. 상기 아이소파이프는 유리 용융물, 상기 아이소파이프 열적 관리 시스템, 또는 모두에 의하여 상기 일반적 공정 단계동안의 온도 보다 높은 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 상기 설명된 것처럼, 상기 유리 용융물의 더 낮은 점도는 상기 유리 용융물과 접촉하는 아이소파이프 표면의 젖음(wetting), 아이소파이프에서 기공 및 간극의 채움(occupation), 아이소파이프에 의하여 함입된, 흡수된 또는 흡착된 가스의 방출, 더 짧은 가스 배출 단계의 유도, 및 상기 일반적 공정 단계 동안 제조될 유리 시트에서 더 낮은 기포 흠결을 용이하게 할 수 있다.

상기 가스 배출 단계 동안, 상기 유리 용융물는 일반적 공정 단계 동안 용융 유리가 접촉하는 아이소파이프의 표면 전체와 접촉하고 이를 적시게 하는 것이 바람직하다. 일정 구체예에서, 더 일찍 상기 유리 용융물이 전체 표면을 적시는 단계가 완료되면, 더 일찍 상기 가스배출 단계가 완료될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 더 높은 온도 및 더 낮은 점도를 위한 상기 유리 용융물의 가열에 덧붙여 상기 아이소파이프 표면 상에서 상기 유리 용융물의 흐름을 촉진하기 위한 다양한 접근을 더 포함한다.

상기 아이소파이프 상에서 유리 용융물의 흐름을 촉진시키기 위한 이러한 접근 중 하나는 상기 일반적 공정 단계 동안 일반적 위치에 대하여 상기 아이소파이프를 기울어지게 하는 단계와 관련된다. 일정 구체예에서, 상기 일반적 공정 단계동안, 일정한 두께 및 균일한 특성을 갖는 유리 시트를 제조하기 위하여 상기 아이소파이프의 루트가 실질적으로 수평, 즉, 실질적으로 중력 벡터의 방향과 수직한 방향으로 유지되는 것이 매우 바람직하다. 상기 아이소파이프 표면 상에서 유리 용융물의 흐름 및 표면 전체, 특히 위어(weirs)의 표면을 적시는 단계를 촉진하기 위하여, 상기 일반적 공정 단계동안 수평 위치에 대하여 상기 아이소파이프의 루트를 기울어지게 하는 것이 바람직하다. 기울어지게 하는 것은 상기 아이소파이프의 일단부를 다른 일단부에 대하여 높이거나 낮춤에 의하여 수행될 수 있다. 만일 일단부가 다른 일단부에 대하여 고정된 일단부를 가리킨다면(비록 모든 단부가 제3의 기준 객체에 대하여 움직일 수 있으나), 상기 다른 일단부는 기울어질 수 있는 일단부를 가리킨다. 기울임 각도 θ, 즉, 상기 아이소파이프의 루트 및 상기 수평면(또는 일반적 공정 단계동안 상기 아이소파이프의 루트) 사이의 각도는 상기 기울어질 수 있는 일단부가 상기 일반적 공정 단계 동안의 위치에 대하여 올려진다면 양수이고, 상기 기울어질 수 있는 일단부가 낮아진다면 음수이다. 상기 아이소파이프는 더 커지고, 부피가 커지고, 또한 무거워질 수 있으므로, 상기 기울임 각도는 -5° 내지 5°, 일정 구체예에서는 -5° 내지 3°인 것이 바람직하다. 일정 구체예에서는, 상기 아이소파이프는 -5≤ θ ＜ 0(하방-기울임)인 첫번째 기울임 단계, 및 0＜θ≤5(상방-기울임)인 두번째 기울임 단계가 수행될 수 있다. 이러한 두 단계의 기울임 공정은 두 면 모두에서 상기 아이소파이프 표면을 적시는 단계를 촉진시킬 수 있다.

가스배출 단계동안 제조된 유리는 가스배출 문제 및 상기 아이소파이프의 최적 공정 조건에 미치지 못함에 의하여 다양한 결함을 가질 수 있다. 그러나, 가스배출 단계 동안, 특히 종기에서 제조된 유리가 특정 적용에 대한 품질 요구를 충족시킬 수 있음을 배제하는 것은 아니다. 그럼에도 불구하고, 일정 구체예에서, 상기 가스배출 단계 동안 제조된 유리는 열등한 품질을 나타내며, 그 량이 최소화되어야 한다. 이를 위하여, 상기 가스배출 단계 동안 상기 유리 용융물의 평균 흐름 속도(FR1)를 일반적 공정 단계동안의 흐름 속도(FR2)의 20-80%, 일정 구체예에서 30-70%, 일정구체예에서 30-50% 감소시키는 것이 바람직하다.

일반적 공정 단계동안의 유리의 온도(T₂) 및 점도(η2)는 특히, 유리 조성, 공정의 제조 속도, 바람직한 두께 및 유리 제품의 다른 속성, 및 이와 같은 것들을 포함하는 다양한 요소에 따라 다르다. 본 발명의 일정 구체예에서, 상기 유리가 LCD 유리 기판 용으로 제조되는 경우, 유리 용융물의 점도 η2에 대응되는 상기 온도 T₂는 1000℃ 이상, 일정 구체예에서는 1050 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1100 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1200 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1250 ℃ 이상이다.

상기 가스배출 단계 동안의 유리 용융물의 온도(T₁) 및 점도(η1)는 특히, 유리 조성, 유리 전달 및 성형 장치의 높은 온도 허용오차, 및 이와 같은 것들을 포함하는 많은 요소에 따라 달라진다. 본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 유리 용융물의 점도 η1에 대응하는 상기 온도 T₁은 는 1000 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1100 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1200 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1300 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1400 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1500 ℃ 이상, 일정 구체예에서는 1600 ℃ 이상이다. 백금 또는 이들의 합금은 이들의 높은 온도 저항성 및 산화 저항성으로 인하여 주로 고품질의 광학 유리의 제조를 위한 유리 용융물 처리 장치에 사용된다. 만일 백금 또는 백금 합금이 상기 유리 용융물의 전달 및 처리에 사용된다면, 상기 유리 용융물은 백금 또는 이들의 합금이 파손(fails)되는 온도 이상으로 가열될 수 없다.

상기 가스배출 단계 및 상기 일반적 공정 단계 사이의 온도 차이가 클수록, 상기 가스배출 단계가 더 촉진될 수 있다. 본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 유리 용융물에 대하여, 점도 η1에 대응되는 온도 T₁ 및 점도 η2에 대응되는 온도 T₂는 다음의 관계를 갖는다: T₁ - T₂ ≥ 50 ℃, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≥ 100 ℃, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≥ 150 ℃, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≥ 200 ℃. 그러나, 시스템의 안정성 유지를 위하여, 일정 구체예에서 상기 유리 시스템 또는 아이소파이프와 같은 이의 구성 요소가 너무 높은 온도로 가열되지 않는 것이 바람직하다. 그러므로, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≤ 250 ℃, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≤ 200 ℃, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≤ 150 ℃, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≤ 100 ℃, 일정 구체예에서는 T₁ - T₂ ≤ 80 ℃인 것이 바람직하다.

일반적 공정 단계 동안의 온도 (T₂)보다 높은 가스배출 온도(T₁)의 사용에 의하여, 상기 가스배출 기간이 T₁ = T₂ 인 경우와 비교하여 상당히 줄어들 수 있다. T₁ = T₂ 인 가스배출 단계는 매우 길 수 있으므로(예를 들어 5 주 이상), 상기 가스배출 기간의 감소의 작은 비율이라도 상기 시스템의 생산기간의 상당한 연장 및 전체 수율의 향상을 초래할 수 있다. 본 발명의 방법의 일정 구체예에서, 상기 가스배출 단계는 10 내지 800 시간의 지속시간, 일정구체예에서는 30 내지 800 시간, 일정 구체예에서는 30 내지 700 시간, 일정 구체예에서는 30 내지 600 시간, 일정 구체예에서는 30 내지 500 시간, 일정 구체예에서는 30 내지 400 시간, 일정 구체예에서는 30 내지 300 시간, 일정 구체예에서는 50 내지 700 시간, 일정 구체예에서는 50 내지 600 시간, 일정 구체예에서는 50 내지 500 시간, 일정 구체예에서는 50 내지 400 시간, 일정 구체예에서는 50 내지 300 시간, 일정 구체예에서는 50 내지 250 시간의 지속시간을 가진다.

이어지는 제한없는 실시예에서 청구된 것으로서 본 발명이 더 설명된다.

그러므로, 예를 들어, 일정 구체적 구체예에서, 유리 시트에서 가스배출 블리스터(blisters)의 양을 감소시키기 위하여 상기 아이소파이프(112) 및 상기 전달 용기(110)이 상기 유리가 상기 아이소파이프(112)로 전달되기 전에 일반적 공정 온도 이상으로 가열된다. 용융 유리는 그 이후에 상기 아이소파이프(112)가 도 3에 도시된 선(140)으로부터 기준이 되는 수평 위치에 위치할때, 일반적 제조동안의 점도의 거의 50%의 점도에서 상기 아이소파이프(112)로 전달된다. 상기 위치는 중력이 당기는 방향과 수평 또는 수직과 평행하게 위치된 상기 아이소파이프의 루트(136)의 영점 기준 위치로 불릴 수 있다.

일정 구체예에서, 구체적으로 선택된 유리 조성에 대하여, 상기 유리 용융물이 상기 아이소파이프의 표면으로 흘러내릴때 상기 가스배출 단계 동안 상기 유리 용융물의 점도는 약 8000 poise이다.

가장 낮은 액상 점도를 달성하기 위하여 가열된 점성 유리의 온도 램프-업(ramp-up)은 상기 아이소파이프 및 상기 유리 전달 시스템에 원치않는 손상을 야기하지 않아야 한다. 예를 들어, 상기 유리가 Pt 시스템에 의하여 전달될 때, 상기 유리 용융물의 가장 높은 온도, 그러므로 상기 유리 용융물의 가장 낮은 점도를 얻을 수 있는 온도는 Pt의 작동 가능한 온도 범위에 의하여 제한된다.

일정 구체예에서, 상기 유리 용융물은 상기 아이소 파이프의 일단부의 도입구를 통하여 상기 아이소파이프로 도입된다. 반대편 단부는 압축 단부(144)로 불린다. 하방 기울임은 파이프의 압축 단부(144)가 도입 단부(146)보다 낮은 경우 또는 파이프의 루트(136)가 도 4에 설명된 것처럼 수평면에 대하여 음수의 각도를 가지는 경우를 말한다. 상방-기울임은 파이프의 상기 압축 단부(144)가 도입 단부(146) 보다 높은 경우를 말한다. 상기 파이프의 루트는 도 5에 도시된 것처럼 수평면에 대하여 양수의 각도를 갖는다.

일단 상기 용융 유리가 가열되고 일반적 공정 단계 동안 일반적 공정 점도의 거의 50%의 점도에서 상기 아이소파이프(112)로 전달되면, 상기 아이소파이프(112)는 도 4에서 도시된 것처럼 하방-기울임 위치로 아래로 기울어진다. 상기 점성 유리는 흐르게 되고, 12-48 시간의 기간 동안 상기 아이소파이프의 특정 영역을 덮게 된다. 하방-기울임의 이런 기간 동안 입구(130)과 마주하는 일단부(144)를 향한 상기 아이소 파이프의 일부분(예를 들어, 거의 1/3)은 상기 유리 용융물에 의하여 덮힐 수 있다. 하방-기울임 단계에서, -5° ≤ θ < 0°이고, 일정 구체예에서는 -3° ≤ θ < 0°이다.

소정의 기간 동안의 하방-기울임 위치에 있은 이후에, 상기 아이소파이프는 그 이후에 상방-기울임되고, 유리가 전달되 일단부(130) 상의 아이소파이프의 일부분(예를 들어, 약 1/3)을 상기 유리가 적시는 것이 가능하도록 12-24 시간의 기간 을 넘어 작동 점도의 거의 66%로 온도가 증가된다. 상방-기울임 위치에서는, 0° ≤ θ < 5°이고, 일정 구체예에서는 0° ≤ θ < 3°이다. 상기 아이소파이프(112)가 12시간 내지 24 시간 동안 상기 위치에 고정되는 동안, 잔류 유리는 여전히 상기 아이소파이프의 초기에 적셔진 표면과 접촉하고 상기 아이소파이프(112)의 기공에서 공기와의 교환이 지속된다.

상기 하방-기울임 단계의 종기에서, 상기 아이소파이프는 작동 위치로 오게되고, 상기 용융 유리 및 상기 아이소파이프는 작동 온도에 놓이게 된다. 상기 유리 용융물의 흐름 속도는 상기 일반적 공정 단게의 요구에 적합하도록 조절될 수 있다. 이 시점에서 일반적 제조가 시작되고 최소화된 흠결을 구비하는 유리 시트를 제공한다.

본 발명의 원리를 포함하는 대표적인 구체예가 상기에서 개시되었으나, 본 발명이 개시된 구체예에 의하여 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명은 여섯 구성요소로 한정하지 않았으며, 더 적은 또는 더 많은 구성요소가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 대신, 본 출원은 본 발명의 일반적인 원리를 사용한 발명의 일정 변형, 용도, 또는 채택을 포함한다. 또한, 본 출원은 본 발명으로부터 당업자에게 알려진 또는 일반적인 실시와 같은 이러한 차이를 포함한다.

본 발명의 특징이 본 발명의 대표적 구체예를 설명하는 다음 도면을 참고하여 이하에서 보다 자세하게 설명된다.

도 1은 본 발명의 유리 제조 시스템의 대표예를 도시한 블럭 다이어그램이다.

도 2는 평판 유리 시트 제조용 오버플로 다운드로 퓨전 공정에서 아이소파이프의 투시도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 수평 위치에서 도 2의 아이소파이프의 개략적인 측면도이다.

도 4는 제1 기울임 위치에서 도 2의 아이소파이프의 개략적인 측면도이다.

도 5는 제2 기울임 위치에서 도 2의 아이소파이프의 개략적인 측면도이다.

Claims (8)

1. 일반적 공정 단계 전에 가스배출 단계를 구비하는, 유리 용융물을 처음에(initially) 가스배출 내화물의 표면과 접촉시키는 단계를 포함하고, 여기서 (i) 상기 가스배출 단계 동안, 상기 내화물과 접촉하는 상기 유리 용융물은 η1의 평균 점도를 가지고, (ii) 상기 일반적 공정 단계 동안, 상기 내화물과 접촉하는 상기 유리 용융물은 η2의 평균 점도를 가지며, (iii) η2/η1의 비는 1.05이상인 것을 특징으로 하는, 유리 제품의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 유리 용융물과 접촉하는 상기 내화물은 지르콘, 지르코니아, YPO₄, Al₂O₃, SiO₂, SiC, SiN, 및 이들의 조합 및 혼합물로부터 선택된 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 방법은 유리 시트의 제조를 위한 퓨전 다운-드로 공정이고, 상기 내화물은 아이소파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스배출 단계는 상기 유리 용융물이 상기 일반적 공정 단계 동안 상기 유리 용융물과 접촉되는 상기 내화물의 표면의 모든 영역을 덮도록 하는데 충분한 지속시간을 가지는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
5. 청구항 3 또는 4에 있어서, 상기 가스배출 단계는 상기 일반적 공정 단계 동안의 위치에 대하여 -5° ≤ θ ≤ 5°인 경사 각도 θ로 상기 아이소파이프를 기울이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 가스 배출 단계는 -5° ≤ θ ≤ 0°인 제1 기울임 단계, 및 0° ≤ θ ≤ 5°인 제2 기울임 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 용융물은 가스배출 단계 동안 FR1의 평균 흐름 속도를 가지고, 상기 유리 용융물은 상기 일반적 공정 단계동안 FR2의 평균 흐름 속도를 가지며, 상기 FR1/FR2의 비는 0.2 내지 0.8인 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 용융물의 점도 η2에 대응되는 온도 T₂가 1000 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.

Images