KR20100059709A - 유리 용융물의 균질화 방법 - Google Patents

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Abstract

용융유리의 균질화 장치는 회전형 교반기가 배치된 교반 챔버를 포함하는 것으로 개시된다. 상기 장치는 또한 상기 교반기 샤프트와 연결된 캐처를 더 포함하며, 상기 캐쳐는 오목형, 그릇 모양의 형상을 가지며 상기 교반 챔버의 상부 표면으로부터 용융 유리로 미립자가 떨어지는 것을 방지하도록 적용된다. 상기 캐처 바닥의 적어도 일부는 상기 용융 유리의 상부 표면과 접촉하며, 반면에 상기 캐처의 주위 가장자리는 바람직하게 상기 용융 유리의 상부 표면 위쪽으로 올라와 있어 용융 유리가 상기 캐처의 상부 표면과 접촉하지 않도록 보호한다.
유리 용융, 캐처, 퓨전공정, 교반챔버, 샤프트

Description

유리 용융물의 균질화 방법{Method For Homogenizing a Glass Melt}
본 출원은 2008년 11월 25일 출원된 “유리 용융물의 균질화 방법”을 명칭으로 한 미국 특허출원 제12/277,676호의 이익을 주장한다.
본 출원은 유리 용융물의 균질화 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 교반 공정 중에 용융된 유리에서의 포유물(inclusion)을 최소화하는 방법에 관한 것이다.
형성된 유리는 때때로 상대적으로 불활성 물질로 여겨진다. 실제로, 이러한 이유 때문에, 유리 용기는 종종 상이한 산업의 방대한 분야에서 수용기로 사용된다. 그러나 유리 제조 공정 중에 용융 유리는 매우 높은 온도에서 이송된다(일부 경우는 1600℃를 초과한다). 그러한 고온에서는 용융 유리 자체가 상당히 부식성일 수 있기 때문에 파이핑이나 수용 시스템은 내-부식성을 요한다. 이러한 부식은 용기 물질의 손상을 유도할 수 있다. 결과적으로 용융 유리를 위한 대부분의 수용 및 수송 시스템은 내화 물질로 형성된 용기에 의존한다. 예를 들어 그러한 용기의 하나는 교반 챔버(Stirring chamber)이다.
통상적인 유리 제조 공정에서, 유리 전구체 또는 배치 물질은 로(furnace)에서 결합 및 용융되어 용융 유리(‘용융물(melt)’)를 형성한다. 배치-용융 탱크 또는 기타 용기로부터 흐르는 유리 흐름은 어떠한 주어진 시간에서 종적(longitudinally)으로 및 횡적(transversely)으로 굴절률(refractive index)이 달라질 수 있다. 종적 변화는 일반적으로 배치 내 및 용융 조건에서의 변화에 기인한다; 종적 변화는 일반적으로 용융 유리 성분의 휘발(volatilization) 및 용융-용기 내화물의 부식 또는 침식 및 코드(cord)나 줄무늬(striae)의 존재로부터 기인한다.
그러한 변화의 존재는 유리 제품의 여러 유형의 제조과정에서 특별한 것은 아니다. 그러나 안과적 또는 광학 목적의 유리가 용융되는 경우에는 그러한 변화의 존재는 일차적으로 중요한 문제로 여겨지는데, 이는 품질 및 이에 따른 최종 제품의 상업적 활용 가능성이 이에 따라 조절되어야 하며, 그러한 변화의 저감이나 실질적 제거가 단순히 요구되는 것뿐 아니라 만족스런 제품, 즉 개별적 부분 내에서 균질화도나 굴절률의 변화가 용인 가능한 바람직한 정도 이내에서 유지되도록 제조되는 것이 필수적이기 때문이다.
배치 조성물과 함께 실질적으로 일정한 용융 조건의 면밀한 조절에 의하여, 굴절률의 종적 변화는 상대적으로 좁은 용인 범위 내에서 유지될 수 있다.
균질화 또는 교반 공정의 사용을 통하여, 유리 내에 존재하는 코드나 줄무늬는 실질적으로 제거될 수 있다.
교반 공정 중에, 교반 장치는 용융유리를 교반하고 코드를 잡아늘려서 상기 코드가 용융물 내로 균질화되지 않은 것이 무시할만한 크기가 될 때까지 상기 코드는 더욱 가는 실(strings)로 형성시킨다.
유리 제조 공정의 기타 용융 유리 이송 부분과 같이, 교반 장치 및 특히 회전 교반기는 통상적으로 용융 유리의 고온, 부식성 환경을 견딜 수 있는 내화 금속으로 만들어진다. 이러한 장치에 선택되는 상기 일반적으로 내화금속은 통상 백금이나, 백금 로듐 합금이다.
유리 교반 챔버에서 휘발성 산화물은 유리 및 교반 챔버내 존재하는 어떠한 요소로부터 형성될 수 있다. 가장 휘발성 있으며 손상을 일으키는 산화물의 일부는 Pt, As, Sb, B, 및 Sn로부터 형성된다. 유리 용융물 내에서 응축 가능한 산화물의 1차적 원인(sources)은 PtO2에 대하여 고온 백금 표면, 및 B2O3, As4O6, Sb4O6, 및 SnO2에 대하여는 유리 자유 표면을 포함한다. 유리 자유 표면이 의미하는 바는 상기 교반 챔버 내의 분위기에 노출되는 유리의 표면을 말한다. 유리 자유 표면 위의 분위기, 여기서 상기 분위기는 상기 전술한 어떠한 또는 모든 것 또는 기타 휘발성 물질을 포함할 수 있으며, 이는 교반 챔버의 외부 분위기보다 뜨겁기 때문에, 상기 자유 유리 표면 위의 분위기가 어떠한 개구부를 통하여, 예를 들어 상기 교반기 샤프트 및 상기 교반 챔버 커버 사이의 환상(annular) 공간을 통하여 위쪽으로 흐르고자 하는 자연적인 경향을 갖게 된다. 상기 교반 챔버는 상기 교반 샤프트 및 유리 자유 표면 사이의 거리가 증가함에 따라 냉각되기 때문에, 상기 교반 챔버 분위기에 속해있는 휘발성 산화물은 상기 샤프트 및/또는 커버의 온도가 상기 산화물의 노점(dew point) 이하가 되면 상기 샤프트의 표면 상에 응축될 것이다. 상기 결과적인 응축물이 임계 크기에 이르면, 이들은 파열되어 유리 내로 떨어져서 유리 제품 내에 포유물이나 수포(blister) 결함을 일으킬 수 있다.
본 발명은 교반 공정 중에 용융된 유리에서의 포유물(inclusion)을 최소화하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이에 따라, 용융 유리 물질의 균질화를 위한 방법 및 장치가 개시된다.
일 구체예에서, 용기 내의 풀에 용융 유리를 수용하기 위한 교반 용기, 상기 교반 용기 내에 배치된 회전식 교반기, 이때 상기 교반기는 샤프트를 구비하고, 또한 상기 샤프트와 연결되며, 이로부터 바깥쪽으로 연장된 오목 상방형(concave upward) 캐처(catcher)를 포함하며, 여기서 상기 캐처는 상향 제1 면 및 하향 제2면을 구비하고, 상기 하향 면의 적어도 일부는 상기 용융 물질의 풀(pool)과 접촉하고 있으며, 상기 상향 면은 상기 용융 물질의 풀로부터 떨어져 있는 것(directed away from)을 특징으로 하는 용융 물질의 균질화 장치가 개시된다.
다른 구체예에서, 용융 유리를 용기로 흘리는 단계로서 상기 용융 유리는 상기 용기의 제척 내의 분위기와 접촉하는 자유 표면을 가지며, 상기 용융 유리 내로 연장되는 샤프트를 회전시키는 단계-상기 샤프트는 이와 연결된 캐처를 구비하고, 상기 캐처는 오목 상방형 형태를 가짐-를 포함하며, 여기서 상기 캐처의 적어도 일부는 용융 유리에 잠겨있으며, 일부는 상기 용기 내의 분위기에 노출된 것을 특징으로 하는 용융 물질의 균질화 방법이 개시된다.
본 발명의 목적, 특성 및 이들의 자세한 사항과 이점은 첨부된 도면을 참조 하여, 어떠한 한정이 없이 주어진 다음의 설명의 개시를 통하여, 보다 명확하게 이해될 것이다. 그러한 추가적인 시스템, 방법, 특징 및 이점은 본 발명의 범위 및 설명 내에 포함되는 것이며 첨부된 청구범위에 의하여 보호되는 것으로 의도된다.
본 발명에 따른 균질화 방법 및 장치에 의하여 유리 용융물의 교반 공정 중에 용융된 유리에서의 포유물(inclusion)이 최소화된다.
다음의 상세한 설명에서, 제한되지 않는 설명을 위하여, 특히 자세히 개시되는 예시적 구체예가 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위하여 제공된다. 그러나 본 개시내용의 이익을 갖고 있는 당업자에게는 본 발명이 여기에 개시되는 특정한 묘사에서 벗어난 다른 구체예로 실행될 수도 있음이 명확할 것이다. 또한 잘 알려진 장치, 방법 및 물질의 묘사는 본 발명에 대한 설명을 명확하게 하기 위하여 생략될 수도 있다. 마지막으로, 적용 가능한 어느 곳에나 같은 참조번호는 같은 요소를 가리킨다.
여기에 사용되는 상방(또는 상향, upward) 및 하방(또는 하향, downward)의 용어는 중력물질(예를 들어, 지구)에 관련되어, 제품의 상방 부분은 제품의 상기 하방 또는 바닥 부분보다 상기 중력 물질로부터 더 떨어져 있으며, 상방은 상기 중력 물질으로부터 떨어진 방향이며, 하방은 상기 중력물질을 향하는 방향이다. 따라서 오목 상방형이라는 용어는 위쪽으로 개방된 제품(그릇 모양)을 의미하며, 이에 비하여 오목 하방형이라는 것은 돔(dome) 모양(또는 볼록형)의 제품이라는 의미이다.
본 발명의 구체예에 따른 예시적인 유리 제조 시스템(10)이 도 1에 개시되어 있다. 보다 상세하게, 도 1의 구체예는 퓨전 공정에 따라 유리 시트를 제조하는 시스템이다. 상기 퓨전 공정은 예를 들어, 미국 특허 제3,338,696호 (Dockerty)에 개시되어 있다. 유리 제조 시스템(10)은 용융로(12)(용융기 12)를 포함하며, 여기에 원료 물질이 화살표 14로 표시된 바와 같이 도입되며, 그 후 용융되어 용융 유리(16)를 형성하며; 청징기(finer)(18); 교반 챔버(20); 보울(22); 다운커머(24); 주입 파이프(26); 및 성형장치(28)로 도입된다. 또한 다양한 연결 파이프는 또한 예를 들어 용융기에서 청징기 연결 파이프(30), 청징기에서 교반기 연결 파이프(32), 및 교반기에서 보울(bowl) 연결 파이프(34)를 포함할 수 있다.
용융기(12) 및 성형 장치(28)가 일반적으로 예를 들어 예를 들어, 상기 용융기의 경우, 알루미나 벽돌과 같은 세라믹 내화물질로 형성되나, 시스템의 많은 부분이 고온은 물론이고 용융 유리의 부식 환경을 견딜 수 있는 금속으로 형성된다. 예를 들어 용융기(12)와 성형 장치(forming apparatus)(28), 청징기(18), 교반 챔버(20), 보울(22), 하방유로(downcomer)(24) 및 연결 파이프(30, 32, 34) 사이의 시스템 대부분이 천제적으로 또는 적어도 많은 부분이 고온 저항성(내화) 금속으로 형성된다. 특히 효과적인 하나의 금속은 백금이나, 일반적인 백금은 기타 내화 금속, 예를 들어 로듐과 같은 금속으로 합금된다. 그러나 기타 내화 금속도 사용될 수 있으며, 특히 기타 백금족 금속(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐) 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 이러한 유리 제조 시스템의 부분은 때대로 백금시스템으로 일컬어지는데, 이는 이의 형성에 백금(또는 백금 합금)이 높은 퍼센티지로 사용되기 때문이다.
본 구체예와 관련하여, 유리 형성 전구체 물질은, 대부분 금속 산화물로서, 통상 배치 물질, 또는 단순히 ‘배치(batch)'로 불리우며 용융기(12)에 공급되어, 여기서 가열 및 용융되어 고온의, 상대적으로 낮은 점도의 액체를 형성한다. 냉각되는 경우, 상기 액체는 고체 무기 유리를 형성할 것이다. 추가적인 논의를 위해서, “용융된 유리”라는 용어는 무기 고체 유리에 대한 용융 액체 전구체를 의미하는 것으로 사용될 것이다.
용융 공정 중에, O2, CO2 및 SO2를 포함하는 특정한 가스를 생성시키는 다양한 배치 성분들 사이에 화학반응이 일어나 용융 유리 내에서 거품이나 “씨드(seed)"를 형성한다. 제거되지 않는 경우 상기 씨드는 최종 유리 제품에 나타나게 된다. 유리에 대한 일부 용도에서는 씨드를 용인할 수도 있으나, 디스플레이 산업과 같은 기타 분야에서는 씨드의 존재는 매우 민감한 문제이다. 따라서 용융 유리(”용융물“로도 알려져 있다)로부터 씨드를 없애려는 상당한 노력이 이루어지고 있다. 용융물로부터 씨드를 제거하는 단계는 청징(fining)으로 불리우며, 일반적으로 청징기(18)에서 일어난다. 일반적인 청징 공정은 상기 용융물을 고온, 일반적으로 용융온도를 초과한 온도로 가열하는 단계를 포함하며, 여기서 청징제로 알려진 특정한 배치 물질은 산소를 내놓는다. 적합한 청징제는 비소, 안티몬 및 주석을 포 함한다. 하나 이상의 청징제에 의한 대규모의 산소 방출은 용융-관련 유리를 합쳐지게 도와주고 상기 용융물의 표면으로 가스를 상승시켜 용융물 외부로 소산시키는 기포를 형성한다.
일단 용융 유리가 청징되면, 이는 교반 챔버(20)로 흘러들어간다. 위에서 용융 공정은 원하지 않는 가스를 용융물로 도입할 수 있다는 것을 간략히 논의한 바 있다. 추가로, 용융단계는 용융물 내에 비균질성을 양산할 수 있다. 즉, 용융물이 균질하지 않고, 광학적 왜곡으로 최종 제품에 나타날 수 있는 최종 유리에서의 굴절률 변화로서 나타나는 조성상의 변화를 포함할 수 있다. 또한 코드와 용융물의 나머지 간의 온도-점도 차이는 완성 제품상의 국부화된 표면 불안(disturbances)을 나타나게 할 것이다. 이러한 조성 변화는 일반적으로 코드(cord)라고 일컬어진다. 코드를 제거하기 위해서, 용융 유리는 교반챔버(20)에서 스트레칭 및 철저한 혼합에 의하여 균질화된다.
도 2에서 잘 보이는 바와 같이, 교반챔버(20)는 주입구(30)와 유출구(32)를 포함한다. 도시된 구체예에서, 용융 유리는 화살표(34)로 가리키는 바와 같이, 상부 주입구(30)를 통해 상기 교반챔버로 흘러들어가고, 화살표(36)로 도시된 바와 같이, 하부 유출구(32)를 통하여 상기 챔버로부터 흘러나온다. 교반챔버(20)는 바람직하게 원통형으로 형성되며 실질적으로 수직 방향인 적어도 하나의 벽체(wall, 38)를 포함한다. 바람직하게, 상기 교반 챔버 벽체는 백금 또는 백금 합금을 포함한다. 유사한 내화(고온)특성을 가지며 내부식성 및 전기 전도성을 갖는 기타 물질, 예를 들어 기타의 백금족 금속이 전술한 바와 같이 사용될 수 있다.
교반챔버(20)는 샤프트(42)와, 상기 샤프트로부터 상기 교반챔버의 벽체(38)를 향하여 바깥쪽으로 연장된 복수의 날개판(vanes)이나 블레이드(44)를 포함한다. 샤프트(42)는 통상 실질적으로 수직 방향이며 회전가능하게 설치되어 샤프트의 하부 부분으로부터 연장한 블레이드(44)가 용융 유리의 자유 표면(46) 아래에 잠긴 교반챔버 내에서 회전하도록 한다. 상기 용융 유리 표면 온도는 통상 약 1400℃에서 1600℃ 사이의 범위이나 유리 조성물에 따라 더 높을 수도, 더 낮을 수도 있다. 교반기(40)는 바람직하게 백금으로 이루어지나 백금 합금, 또는 분산강화(dispersion-strengthened) 백금 또는 백금 합금(예를 들어 지르코니아-강화 백금 합금)일 수 있다. 일부 구체예에서, 교반기(40)는 강철(steel) 또는 몰리브덴과 같은 제1 물질로 형성되고, 그 다음 백금 포함 금속과 같은 고온 금속으로 클래드(clad)될 수 있다. 교반기(40)는 적당한 드라이브에 의하여 회전된다. 예를 들어, 교반기(40)는 적합한 전동장치를 통한 전기 모터(미도시)나 벨트 드라이브에 의하여 회전될 수 있다.
교반 챔버(20)는 챔버 커버(48)에 의하여 커버될 수 있다. 챔버 커버(48)는 벽체(38) 상에 바로 놓일 수 있으며, 또는 고온 실링(가스켓) 물질이 상기 벽체 및 상기 커버 사이에 위치될 수 있으며, 상기 벽체 및 커버 간의 씰(seal)은 어떻든 상기 커버 및 벽체 간의 가스흐름을 적절히 예방하는데 충분하다. 상기 챔버 커버는 유리 용융물의 자유 표면(46)으로부터 일반적으로 약 2인치(5.08 cm) 내지 3인치(7.62cm) 사이에 위치하나, 이러한 거리는 필요한 경우 더 커질 수 있다. 따라서 자유 공간 체적(free space volume)(50)은 상기 챔버 커버(48), 교반챔버 벽체(38) 및 유리 자유 표면(46) 사이로 정의된다.
챔버 커버(48)는 또한 교반기 샤프트(42)를 통과하는 통로(passage)를 포함하여(도 2 참조), 상기 샤프트의 외부 표면(42) 및 커버의 내부 표면(48) 사이에 환상 간극(annular gap)(52)을 형성한다. 기타, 절연 물질(미도시)이 용융 유리로부터 열손실을 방지하도록 교반 챔버(20)에 대하여 배치될 수 있다.
상기 용융물이 상대적으로 높은 온도(예를 들어, 1500℃)에서 유지될 수 있기 때문에, 상기 용융 유리와 접촉하는 교반 챔버의 다양한 성분은 통상 상술한 백금이나 백금 합금과 같은 내화 금속을 포함한다. 용융물로 용해되거나 침식될 수 있는 백금이나 백금 시스템의 상류)(upstream) 성분은 교반 챔버의 커버 영역의 더 뜨거운 영역, 예를 들어 상기 용융물 자유 표면에 인접한 교반 로드 및 교반 챔버 벽체에서 가스상 PtO2로 산화된다. 상기 교반 챔버의 더 차가운 영역에서, 예를 들어 상기 커버 및 교반 샤프트 사이의 환상 간극의 영역에서 커버 및 샤프트에서, 가스상 PtO2는 감소되고 그 표면상에 금속성 백금이 고체 빌드업(buildup)(53)으로서 응축한다. 응축된 금속(예를 들어, 백금) 부분(pieces)은 그 다음 분리되어 유리로 떨어져서, 시스템을 통해 움직이면서 최종 제품상에 포유물(inclusion)로 될 수 있다. 백금뿐 아니라, 휘발, 응축 및 고체 포유물로될 수 있는 유리의 다른 성분이 있다. 유리는 또한, 커버로부터의 절연체 및 유지나 보수에 사용되는 수공구를 포함하여, 교반 챔버에서 용융물의 자유 표면상에 적하하는 기타 외부 물질에 취약하다.
본 구체예에 따라, 교반 챔버(20)는 캐처(54)를 더 포함하며, 이의 구체예는 도 3에서 각각 볼 수 있다. 캐쳐(54)는 바람직하게 커버(48)에 대하여 오목 상방형, 또는 보울(bowl) 형(돔형에 반대되는 것)이다. 즉, 샤프트(42)에 향하는 캐쳐의 둘레의 가장자리로부터의 캐쳐(54)의 표면상에 인발된 가상의 방사상 선(radial line)은 일반적으로 하향(downward)이다. 캐쳐(54)는 원뿔 부분, 구형 구분, 이들의 조합이나 기타 다른 일반적인 오목형상일 수 있다. 샤프트(42)는 바람직하게 캐쳐(54)의 중심을 통과하여 연장되며, 캐쳐(54)는 바람직하게 샤프트 상에 위치되어 교반기(40)가 균질화 공정 중에 교반 챔버(20) 내에 위치되는 경우, 캐처(54)의 하향 표면(lower surface)(56)이 상기 교반 챔버 내의 용융 유리의 표면과 접촉하게 된다. 즉, 하향 표면(56)의 적어도 일부는 용융 유리에 잠겨있다. 바람직하게, 캐처(54)의 외측 둘레 가장자리(55)는 벽체(38)로 완전히 연장하지 않아서 자유표면(46)의 적어도 일부는 체적(50) 내에서 분위기에 노출되어 있다(캐처(54)의 최대 직경은 용기(38)의 최소 내부 직경보다 작다).
캐처(54)의 오목 방향은 증가된 강도를 제공한다. 또한 오목 형상, 상향 개방은 유리 내의 기포가 캐처의 바닥 표면을 따라 외부 및 위쪽으로 이동하여 외측 둘레로 이동하도록 하며, 여기에서 기포는 용융 유리의 잔존하는 자유 표면(46)에서 용융 유리로부터 벗어나게 될 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 캐쳐(54)는 또한 상기 캐처에 대한 강성 및 강도를 제공하기 위해 리브(rib) 또는 보강판(stiffners)(56)포함할 수 있다. 리브(56)는 바람직하게 캐처(56)의 상부 표면(58)을 따라 위치된다. 표면(58)은 또한 캐처 의 노출된 부분의 산화 및/또는 휘발을 방지하기 위해 처리될 수 있다. 예를 들어, 표면(58)은 도 5에 보이는 유리 또는 세라믹 차단 층(60)으로 표면을 코팅한 것으로 처리된 표면일 수 있다. 실제로, 상부 표면(58)은 예를 들어, 용융물과 양립 가능한(compatible) 유리로 코팅될 수 있다.
캐처(54)의 존재는 교반 챔버(20) 내의 다양한 작용을 제공할 것이다. 캐처(54)의 존재 및 용융 유리 풀의 자유 표면에서의 캐처의 위치는 용융 유리의 휘발을 최소화 하여, 응축을 저감시킨다. 추가로, 교반 챔버 내의 용융 체적, 또는 풀(pool)의 상부에서 생성되는 흐름(currents)(순환, circulation)은 상기 교반 챔버내의 용융 체적의 상부의 정체(stagnation)를 방지하며 용융물의 자유 표면 근처의 용융물의 실투(divitrification)의 위험을 감소시킨다. 또한 캐처(54)의 형상 및 방향은 낙하하는 물질로부터 용융물을 차단하는 역할을 제공할 뿐 아니라 낙하 물질에 대한 저장기 또는 수집기로서 작용한다. 그러한 낙하 물질은 바람직하게 교반 챔버의 리빌딩(rebuilding) 작동 중에 캐처로부터 추출될 것이다.
일단 용융 유리가 균질화되면, 용융물은 성형 어셈블리로 흘러간다. 퓨전 공정에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 성형 어셈블리(28)는 상부에 파이프 개구부를 포함하여 트로프(trough)가 형성되도록 한다. 상기 파이프의 측부는 연신 라인 또는 루트로 알려진 라인을 따라 파이프의 바닥에서 수렴하는 하방으로 경사진 벽체를 포함한다. 용융 유리는 상기 트로프의 상부에서 파이프를 넘쳐 흐르고, 양 쪽의 하방으로 상기 파이프를 수렴하는 면으로 흐른다. 상기 분리된 흐름은 상기 파이프의 루트에서 합쳐져서 용융 유리의 단일 리본(60)을 형성하여 상기 루트로부터 하 강함에 따라 소정의 두께로 냉각된다. 상기 리본은 이어서 광학 디스플레이, 광기전 장치(태양 전지) 및 고체 소자 발광 패널의 제조를 위한 기판을 포함하는 다양한 용도로 추후 사용될 분리된 유리 시트로 절단될 것이다.
본 발명의 상술한 구체예, 특히 어떠한 “바람직한” 구체예는 단순히 실행 가능한 실시예이며, 단순히 본 발명의 원리를 명확히 이해되도록 하기 위해 개시된 것이다. 많은 변경이나 개조가 본 발명의 사상이나 원리로부터 실질적으로 벗어남이 없이 본 발명의 상술한 구체예에 대하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 퓨전 유리 제조 공정에 대한 용어로 설명되고 있으나, 본 발명의 원리는 제한되지는 않으나 플로트 공정 및 슬롯 다운 공정을 포함한 다른 유리 제조 공정에 적용될 수 있다. 또한 기타 구체예에서, 캐처(54)는 외측 가장자리(55)가 벽체(38)의 내부 표면에 근접하도록 연장될 수 있으며, 이에 따라 커버(48)는 도 6에 도시된 바와 같이 제거될 것이다(즉, 캐처(54)는 낙하하는 미립자에 대한 캐처 및 교반 챔버에 대한 커버로서의 역할을 한다). 모든 변형과 변경은 본 발명에 대한 설명의 범위 내에 속하는 것이며 후술하는 청구범위에 의하여 보호되는 것으로 의도된다.
따라서, 본 발명에 대한 비구속적 구체예는 다음을 포함할 것이다:
C1: 용기 내의 풀에 용융 유리를 수용하기 위한 교반 용기;
상기 교반 용기 내에 배치된 회전식 교반기, 상기 교반기는 샤프트를 구비함; 및
상기 샤프트와 연결되며, 이로부터 바깥쪽으로 연장된 오목 상방형 캐처를 포함하며,
여기서 상기 캐처는 상향 제1 면(upper first surface) 및 하향 제2면(lower second surface)을 구비하고, 상기 하향 면의 적어도 일부는 상기 용융 물질의 풀과 접촉하고 있으며, 상기 상향 면은 상기 용융 물질의 풀로부터 떨어져 있는(directed away from) 것을 특징으로 하는 용융 물질의 균질화 장치.
C2: C1에 있어서, 상기 용융 물질은 용융 유리인 것을 특징으로 하는 장치.
C3: C1 또는 C2에 있어서, 상기 캐처의 상향 표면은 상기 상향 표면의 산화를 방지하기 위한 처리가 된 것을 특징으로 하는 장치.
C4: C1 내지 C3 중 어느 하나에 있어서, 상기 캐처의 상향 표면은 세라믹 또는 유리 차단 층으로 코팅된 것을 특징으로 하는 장치.
C5: C1 내지 C4 중 어느 하나에 있어서, 상기 캐처는 강화 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
C6: C1 내지 C5 중 어느 하나에 있어서, 상기 캐처는 원뿔형 또는 구형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
C7: C1 내지 C6 중 어느 하나에 있어서, 상기 캐처 및 용융 물질의 풀 간의 접촉은 상기 풀의 표면에서 용융 물질의 순환(circulation)을 일으키는 것을 특징으로 하는 장치.
C8: 용융 유리를 용기로 흘리는 단계, 상기 용융 유리는 상기 용기의 체적 내의 분위기와 접촉하는 자유 표면을 가짐; 및
상기 용융 유리 내로 연장되는 샤프트를 회전시키는 단계, 상기 샤프트는 이 와 연결된 캐처를 구비하고, 상기 캐처는 오목 상방형 형태를 가짐;
를 포함하며,
상기 캐처의 적어도 일부는 용융 유리에 잠겨있으며, 일부는 상기 용기 내의 분위기에 노출된 것을 특징으로 하는 용융 물질의 균질화 방법.
C9: C8 에 있어서, 상기 샤프트 및 캐처는 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
C10: C8 또는 C9에 있어서, 상기 캐처의 적어도 하나의 표면은 유리 또는 세라믹 차단 층을 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
C11: C8 내지 C10중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 백금 족 금속으로부터 형성된 것을 특징으로 하는 방법.
C12: C8 내지 C11중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 백금을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
C13: C8 내지 C12중 어느 하나에 있어서, 상기 샤프트는 여기에서 연장된 블레이드를 더 포함하며, 상기 용융 유리를 균질화시키기 위해 용융 유리 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 예시적인 유리 제조 공정의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 구체예에 따른 예시적인 캐처의 투시도이다.
도 3은 본 발명의 구체예에 따른 예시적인 캐처의 투시도이다.
도 4는 도 2의 교반 챔버의 표면상에 형성된 응축된 고체 물질의 단면도이다.
도 5는 상기 캐처의 표면상에 형성된 차단층을 보이는 도 2의 교반 챔버에 대한 단면도이다.
도 6은 도 2의 교반 챔버와 유사한 교반챔버의 단면도이나, 상기 캐처는 용융 유리에 대한 커버역할을 하며, 따라서 별도의 용기 커버의 필요성이 없어진 것이다.

Claims (8)

  1. 용기 내의 풀에 용융 유리를 수용하기 위한 교반 용기;
    상기 교반 용기 내에 배치된 회전식 교반기, 상기 교반기는 샤프트를 구비함; 및
    상기 샤프트와 연결되며, 이로부터 바깥쪽으로 연장된 오목 상방형 캐처를 포함하며,
    여기서 상기 캐처는 상향 제1 면 및 하향 제2면을 구비하고, 상기 하향 면의 적어도 일부는 상기 용융 물질의 풀(pool)과 접촉하고 있으며, 상기 상향 면은 상기 용융 물질의 풀로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 용융 물질의 균질화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 캐처의 상향 면은 세라믹 또는 유리 차단 층으로 코팅된 것을 특징으로 하는 균질화 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 캐처는 원뿔형 또는 구형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 균질화 장치.
  4. 용융 유리를 용기로 흘리는 단계, 상기 용융 유리는 상기 용기의 체적(volume) 내의 분위기와 접촉하는 자유 표면을 가짐; 및
    상기 용융 유리 내로 연장되는 샤프트를 회전시키는 단계, 상기 샤프트는 이와 연결된 캐처를 구비하고, 상기 캐처는 오목 상방형 형태를 가짐;
    를 포함하며,
    상기 캐처의 적어도 일부는 용융 유리에 잠겨있으며, 일부는 상기 용기 내의 분위기에 노출된 것을 특징으로 하는 용융 물질의 균질화 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 샤프트 및 캐처는 회전하는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서, 상기 캐처는 차단층을 갖는 하나 이상의 표면 상에 유리 또는 세라믹 코팅을 구비하는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
  7. 청구항 4 내지 6 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용기는 백금 족 금속으로부터 형성된 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
  8. 청구항 4 내지 7중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 캐처 및 용융 유리 간의 접촉은 상기 자유 표면에서 용융 유리의 순환을 일으키는 것을 특징으로 하는 균질화 방법.
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