KR20110034582A - 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휨이나 잔류 응력의 발생을 억제한 품질이 양호한 판유리를 제조할 수 있는 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 유리판 제조 설비에 의하면, 성형부와 서냉부의 경계부에 재가열 방지 수단을 형성한다. 이 재가열 방지 수단에 의해, 성형부 내의 수소 가스가 서냉부에 침입하는 것을 방지할 수 있고, 이로써 수소 화염의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 유리 리본의 재가열을 방지할 수 있다. 즉, 실시형태의 유리판 제조 설비에서는 성형부와 서냉부의 경계부에 형성된 재가열 방지 수단에 의해, 성형부 내의 수소 가스가 서냉부에 침입하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 수소 가스의 침입에 의해 발생하는 수소 화염에 의한 유리 리본의 재가열을 방지할 수 있다.

Description

판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법{APPARATUS FOR PRODUCING PLATE GLASS AND PROCESS FOR PRODUCING PLATE GLASS}

본 발명은 플로트법에 의한 판유리의 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 환원 분위기의 용융 금속 욕조로부터 인출된 고온의 유리 리본을 산화 분위기인 서냉부에 반송하여 판유리를 제조하는 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법에 관한 것이다.

건축용 판유리, 자동차용 판유리 및 디스플레이용 판유리 등의 유리판에서는, 플로트 배스 (용융 주석 욕조) 를 사용한 플로트법에 의한 판유리의 제조 장치 및 제조 방법이 종래부터 알려져 있다 (특허문헌 1).

플로트법에 의한 판유리의 제조 방법은, 용융 유리를 플로트 배스의 용융 주석 표면 상에 공급하여, 용융 유리를 용융 주석욕 상에서 연속된 시트 형상으로 성형하는 것으로서, 용융 주석욕에서 소정 폭의 연속된 유리판이 된 고온의 유리 리본을 용융 주석 표면으로부터 인출하고, 이것을 서냉시켜 소정 크기의 유리판으로 절단하는 제법이다.

용융 주석욕 표면으로부터 유리 리본을 인출하는 것은, 리프트 아웃 롤이라고 하는 롤에 의해 유리 리본을 용융 주석욕의 출구에서 들어올려 반송함으로써 이루어진다. 이 리프트 아웃 롤이 존재하는 지점을 이하에서 드로스 박스라고 한다. 이 플로트 배스 및 드로스 박스가 존재하는 구역을 성형부라고 한다. 인출된 유리 리본은, 드로스 박스의 하류측의 서냉로에 연통되는 연결부 및 서냉로에서 서냉된다. 이 연결부 및 서냉로가 존재하는 구역을 이하에서 서냉부라고 한다. 이 서냉부에서 유리 리본을 지지 반송하는 롤을 이하에서 서냉 롤이라고 한다. 플로트 배스의 용융 주석은 산화되기 쉽기 때문에, 플로트 배스의 분위기는 질소 (N₂) 가스와 수소 (H₂) 가스의 혼합 가스에 의해 환원 분위기 (H₂ 농도 : 1 ∼ 12 ％, 산소 (O₂) 농도 : 100 ppm 이하) 에서 정압으로 유지되어 있다. 또, 플로트 배스와 연통되어 있는 드로스 박스도 정압의 환원 분위기로 유지되어 있다. 그리고, 서냉로의 산화 분위기의 O₂ 농도는 5 ∼ 21 ％ 이다.

국제 공개공보 WO 02/051767호

그런데, 플로트법에 의한 종래의 판유리의 제조 장치는, 환원 분위기인 성형부와 산화 분위기인 서냉부를 칸막이벽에 의해 구획하고는 있지만, 성형부로부터 서냉로로 유리 리본을 통과시키기 위해, 유리 리본의 상면과 칸막이벽 사이에는 약간의 간극이 형성되어 있다.

이 때문에, 성형부의 드로스 박스 내의 수소 가스가 상기 간극을 통과하여 서냉부로 새어 버려, 이것이 고온의 유리 리본 근방의 산소와 반응하여 수소 화염이 발생하여, 원래대로라면 서서히 냉각되고 있을 유리 리본이 수소 화염에 의해 재가열된다는 문제가 있었다. 이 유리 리본의 재가열에서 기인하여, 제조된 판유리에 휨이 발생하거나, 잔류 응력이 발생하거나 하기 때문에, 판유리의 품질이 저하된다는 문제가 있었다. 특히, 플라즈마 디스플레이 패널용, 액정 디스플레이 패널용 등의 디스플레이용 판유리나 전자 용도 유리 (태양 전지 커버 유리, 자기 디스크 기판 등) 에서는, 휨이나 잔류 응력의 저감이 그 품질상 요구되고 있다. 또한, 드로스 박스에 있어서 유리 리본의 보텀면은 리프트 아웃 롤에 의해 그 폭 방향 전역에 걸쳐 연속적으로 접촉되어 있기 때문에, 유리 리본의 보텀면과 리프트 아웃 롤 사이로부터 수소 가스가 서냉부로 새는 것에 의한 수소 화염의 발생은 없다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 휨이나 잔류 응력의 발생을 억제한 품질이 양호한 판유리를 제조할 수 있는 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 판유리의 제조 장치의 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 수소 가스를 함유하는 환원 분위기로 유지된 성형부에 있어서 플로트 배스 상에서 형성된 유리 리본을, 산화 분위기의 서냉부로 반송하여 서냉시킴으로써 판유리를 제조하는 판유리의 제조 장치에 있어서, 상기 성형부와 상기 서냉부의 경계부에, 성형부 내의 수소 가스에서 기인한 수소 화염에 의한 유리 리본의 재가열을 방지하는 재가열 방지 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 판유리의 제조 방법의 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 제조 장치를 사용하여, 서냉부의 유리 리본 온도가 성형부의 유리 리본 온도 이하가 되도록 유리 리본을 서냉시키는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 성형부와 서냉부의 경계부에 형성된 재가열 방지 수단에 의해, 성형부 내의 수소 가스가 서냉부에 침입하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 그 수소 가스에서 기인한 수소 화염은 발생하지 않고, 따라서 유리 리본의 재가열을 방지할 수 있다. 이로써, 성형부로부터 서냉부로 흐르는 유리 리본은, 그 온도가 서서히 저하되도록 서냉되기 때문에, 휨이나 잔류 응력의 발생을 억제한 품질이 양호한 판유리를 제조할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 재가열 방지 수단은, 상기 재가열 방지 수단의 상기 유리 리본 상면과 접하는 부분이 내열 섬유 시트로 이루어지는 것이 바람직하다. 이로써, 성형부의 분위기와 서냉부의 분위기가 접촉 부재 (내열 섬유 시트) 에 의해 완전히 차단되기 때문에, 성형부의 수소 가스가 서냉부에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 또, 내열 섬유로는 플로트 배스의 출구로부터 인출되는 유리 리본의 온도 (변형점 이상이고 연화점 이하인 온도, 구체적으로는 플라즈마 디스플레이용 등의 소다 라임 유리의 경우에는 510 ∼ 840 ℃, 액정 디스플레이용 등의 무알칼리 유리의 경우에는 670 ∼ 950 ℃) 에 견딜 수 있는 재질, 즉 950 ℃ 이상, 특히 약 1000 ℃ 이상의 온도에 견딜 수 있는 재질의 섬유가 바람직하다.

본 발명에 의하면, 상기 내열 섬유 시트가 카본 섬유, 또는 실리카 섬유인 것이 바람직하다. 또, 경도가 낮아 유리 리본을 잘 손상시키지 않는 관점에서 보면, 실리카 섬유보다 카본 섬유가 보다 바람직하다. 카본 섬유가 만약 유리 리본의 상면에 부착되었다고 해도, 비교적 고온의 산화 분위기인 서냉부의 하류측에서 전부 연소되어 없어지기 때문에, 오염 등의 결점이 되지는 않는다.

또한, 내열 섬유는 카본 섬유, 실리카 섬유로 한정되는 것이 아니라, 알루미나 섬유, 탄화규소 섬유, 금속 섬유 등의 무기 섬유여도 된다. 섬유 시트로는 펠트 형상의 시트나 직포, 또는 부직포 형상의 시트가 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 카본 섬유의 펠트 형상 시트나 카본 섬유의 직포 등을 사용할 수 있다. 내열 섬유 시트는 상이한 재질의 무기 섬유 2 종 이상으로 이루어지는 섬유 시트여도 된다.

본 발명에 관련된 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법에 의하면, 성형부와 서냉부의 경계부에 재가열 방지 수단을 형성하였기 때문에, 수소 가스에서 기인한 수소 화염에 의한 유리 리본의 재가열을 방지할 수 있고, 이로써 휨이나 잔류 응력의 발생을 억제한 품질이 양호한 판유리를 제조할 수 있다. 본 발명은 디스플레이용 판유리의 제조에 유효하다.

도 1 은 실시형태의 유리판 제조 설비의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2 는 드로스 박스로부터 서냉부를 통과하는 유리 리본의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3 은 도 1 의 유리판 제조 설비에 설치된 재가열 방지 부재의 사시도이다.

발명을 실시하기 위한 형태

이하, 첨부 도면에 따라 본 발명의 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다.

도 1 은 본 발명에 관련된 판유리의 제조 장치가 적용된 플로트법에 의한 유리판 제조 설비 (10) 의 단면도이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 하류측이란 도 1 의 유리 리본 (12) 의 이동 방향을 기준으로 하여 그것과 동일 방향측을 말하고 (도 1 의 화살표 A 방향), 그 반대 방향측을 상류측이라고 한다.

도 1 에 나타내는 유리판 제조 설비 (10) 는, 상류측으로부터 하류측을 향해 성형부 (14) 및 서냉부 (16) 가 형성되어 있다. 성형부 (14) 는 플로트 배스 (18 ; 용융 금속 욕조) 및 드로스 박스 (20) 로 구성되고, 서냉부 (16) 는 연결부 (21) 및 서냉로 (22) 로 구성되며, 서냉로 (22) 에는 유리 리본 (12) 을 지지 반송하는 서냉 롤 (23) 이 형성되어 있다.

플로트 배스 (18) 에는 고온의 용융 주석 (24) 이 수용되고, 이 용융 주석 (24) 의 수평인 욕면에 용융 유리가 연속적으로 공급됨으로써 플로트 배스 (18) 의 출구 (19) 를 향해 유리 리본 (12) 이 형성된다. 유리 리본 (12) 은 플로트 배스 (18) 의 출구 (19) 에 있어서, 드로스 박스 (20) 의 리프트 아웃 롤 (26A, 26B, 26C) 에 의해 용융 주석 (24) 으로부터 들어 올려져 드로스 박스 (20) 내를 반송한다. 그리고, 이 유리 리본 (12) 은 연결부 (21) 로부터 서냉로 (22) 로 반출되고, 이 서냉로 (22) 를 통과하는 동안 서서히 냉각되어 판유리로 제조된다. 또한, 주석의 용융 온도 이상의 분위기인 플로트 배스 (18) 및 드로스 박스 (20) 는, 주지와 같이 환원 (비산화성) 분위기로 유지할 필요가 있기 때문에, 도시하지 않은 노즐로부터 질소 (N₂) 와 수소 (H₂) 의 혼합 가스가 항상 공급되어, 용융 주석 (24) 의 산화가 방지됨과 함께 정압으로 유지되어 있다.

한편, 성형부 (14) 와 서냉부 (16) 의 경계부에는 재가열 방지 수단 (32), 즉 칸막이벽 (15) 이 형성되고, 이 칸막이벽 (15) 과 접하여 그 칸막이벽의 하부에, 유리 리본 (12) 의 상면과 접하는 내열 섬유 시트 (30) 가 형성되어 있다. 이 내열 섬유 시트 (30) 에 의해, 성형부 (14) 내의 수소 가스가 서냉부 (16) 에 침입함으로써 발생하는 수소 화염에 의한 유리 리본 (12) 의 재가열이 방지되고 있다.

즉, 실시형태의 유리판 제조 설비 (10) 에서는, 성형부 (14) 와 서냉부 (16) 의 경계부에 형성된 재가열 방지 수단 (32) 에 의해, 성형부 (14) 내의 수소 가스가 서냉부 (16) 에 침입하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 수소 가스의 침입에 의해 발생하는 수소 화염에 의한 유리 리본 (12) 의 재가열이 방지되고 있다. 이로써, 성형부 (14) 내의 수소 가스가 서냉부 (16) 에 침입함으로써 발생하는 수소 화염에 의한 유리 리본 (12) 의 재가열이 방지되어, 서냉부 (16) 의 유리 리본 (12) 의 온도가 성형부 (14) 의 유리 리본 (12) 의 온도 이하가 되도록 유리 리본 (12) 이 서냉된다. 따라서, 제조된 판유리는 휨이나 잔류 응력의 발생을 억제한 품질이 양호한 것이 된다.

도 2 는 드로스 박스 (20) 로부터 서냉부 (16) 를 통과하는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 리본의 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 동일 그래프의 세로축은 유리 리본 (12) 의 온도가 나타나 있고, 가로축은 용융 금속욕 (18) 의 출구 (19) 로부터 서냉로 (22) 를 향한 거리가 나타나 있다. 또, 동일 그래프에 있어서, 실선은 실시형태의 재가열 방지 수단 (32) 을 성형부 (14) 와 서냉부 (16) 의 경계부에 배치했을 때의 유리 리본 (12) 의 온도 변화를 나타내고 있고, 2 점 쇄선은 재가열 방지 수단 (32) 을 상기 경계부에 배치하지 않기 때문에 수소 화염이 발생하여 유리 리본 (12) 이 재가열되었을 때의 온도 변화가 나타나 있다.

동일 그래프의 실선으로 나타낸 형태에서는, 성형부 (14) 내의 수소 가스가 서냉부 (16) 에 침입함으로써 발생하는 수소 화염에 의한 유리 리본 (12) 의 재가열이 방지되어, 서냉부 (16) 의 유리 리본 (12) 의 온도가 성형부 (14) 의 유리 리본 (12) 의 온도 이하가 되도록 유리 리본 (12) 이 서냉된다. 따라서, 휨이나 잔류 응력의 발생을 억제한 품질이 양호한 판유리가 된다.

이에 반해 2 점 쇄선으로 나타낸 형태에서는, 성형부 (14) 와 서냉부 (16) 사이에 수소 화염이 발생하기 때문에, 650 ℃ 부터 서서히 온도가 저하되고 있던 판유리 리본이 그 수소 화염에 의해 가열되어 650 ∼ 660 ℃ 로 재가열된다. 이 때문에, 휨이나 잔류 응력이 발생한 판유리가 된다. 또한, 그 재가열의 피크 온도시에 대응되는 실선으로 나타낸 형태의 온도와의 차는 약 40 ℃ 가 된다. 또, 플라즈마 디스플레이용 유리 리본인 소다 라임 유리의 경우에는 도 2 와 같이, 플로트 배스 (18) 의 출구 (19) 에 있어서의 유리 리본의 출구 온도는 약 650 ℃ 인데, 예를 들어 액정 디스플레이 패널용 유리 리본인 무알칼리 유리의 출구 온도는 약 750 ℃ 이다. 또한, 무알칼리 유리의 재가열 피크 온도시에 대응하는 온도와의 차도 약 40 ℃ 가 된다.

그런데, 내열 섬유 시트 (30) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 유리 리본 (12) 의 상면에서 유리 리본 (12) 의 폭 방향 전체 길이에 걸쳐 연속적으로 접촉하는 접촉 부재인 것이 바람직하다. 이로써, 성형부 (14) 의 분위기와 서냉부 (16) 의 분위기가 완전히 차단되기 때문에, 성형부 (14) 의 수소 가스가 서냉부 (16) 에 침입하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또, 내열 섬유 시트 (30) 의 설치 위치는, 최하류측의 리프트 아웃 롤 (26C) 의 바로 위가 바람직하다.

실시예로서, 플로트 배스로부터 연속적으로 인출된 소다 라임 유리 및 무알칼리 유리의 유리 리본에 대해, 재가열 방지 수단을 적용하여 서냉을 실시한다. 수소 화염에 의한 유리 리본에 대한 재가열이 방지되어, 서냉부의 유리 온도가 성형부의 유리 온도 이하가 되기 때문에 유리 리본의 휨이나 잔류 응력이 저감된다.

산업상 이용가능성

본 발명은 플로트법에 의한 건축용 판유리, 자동차용 판유리 및 디스플레이용 판유리 등의 판유리의 제조에 이용할 수 있다.

또한, 2008년 6월 6일에 출원된 일본 특허출원 2008-149616호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여 본 발명의 명세서의 개시로서 도입한다.

10 … 유리판 제조 설비
12 … 유리 리본
14 … 성형부
15 … 칸막이벽
16 … 서냉부
18 … 플로트 배스
19 … 출구
20 … 드로스 박스
21 … 연결부
22 … 서냉로
24 … 용융 주석
26A, 26B, 26C … 리프트 아웃 롤
30 … 내열 섬유 시트
32 … 재가열 방지 수단

Claims (4)

1. 수소 가스를 함유하는 환원 분위기로 유지된 성형부에 있어서 플로트 배스 상에서 형성된 유리 리본을, 산화 분위기의 서냉부로 반송하여 서냉시킴으로써 판유리를 제조하는 판유리의 제조 장치에 있어서,
   상기 성형부와 상기 서냉부의 경계부에, 성형부 내의 수소 가스에서 기인한 수소 화염에 의한 유리 리본의 재가열을 방지하는 재가열 방지 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 재가열 방지 수단의 상기 유리 리본 상면과 접하는 부분이 내열 섬유 시트로 이루어지는 판유리의 제조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 내열 섬유 시트가, 카본 섬유, 또는 실리카 섬유인 판유리의 제조 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 판유리의 제조 장치를 이용하여, 서냉부의 유리 리본 온도가 성형부의 유리 리본 온도 이하가 되도록 유리 리본을 서냉시키는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법.

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