KR20120001368A - 플로트 유리 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플로트 유리 제조 장치에 관한 것으로서, 플로트 배스 내부에서 용융 금속으로부터 전진하면서 성형되는 유리 리본을 들어 올려 서냉로로 공급하기 위한 적어도 하나 또는 그 이상의 리프트-아웃 롤러들; 및 리프트-아웃 롤러의 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위해, 상응하는 리프트-아웃 롤러에 접촉되어 회전될 수 있는 베이스 롤러를 구비한다.

Description

플로트 유리 제조 장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing float glass}
본 발명은 플로트 유리 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리프트-아웃 롤러로부터 드로스를 제거하는 방식이 개선되고, 유리 리본의 표면에 보호 피막을 형성하는 방식이 개선된 플로트 유리 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이용 유리 기판을 비롯한 대부분의 판유리는 플로트법 또는 퓨전법에 의해 제조되고 있다. 플로트법은 퓨전법과 달리 큰 면적의 대형 판유리를 효율적으로 제조할 수 있다.
이러한 플로트법은, 용융 금속(용융 주석 등)이 저장된 플로트 배스 안에서 유리 리본을 연속적으로 성형하는 공정과, 성형 공정에 의해 성형된 유리 리본을 서냉시키는 서냉 공정을 구비한다. 플로트 배스 내부에서 성형되는 유리 리본은 2개 또는 3개의 리프트-아웃 롤러들에 의해 플로트 배스의 외부로 인출되어 서냉로로 공급된다. 이 과정에서, 주행되는 유리 리본의 하면에는 주석 및 주석 산화물(SnO, SnO2)(이하, '드로스'라 함)이 달라 붙기 쉽고, 리프트-아웃 롤러들에 의해 유리 리본이 이동되는 과정에서 이러한 드로스는 리프트-아웃 롤러의 표면으로 달라 붙을 가능성이 있다.
통상적으로, 리프트-아웃 롤러의 롤러 본체는 내열강으로 형성되므로, 드로스는 부착력에 의해 롤러 본체의 표면에 부착된다. 따라서, 예를 들어, 철, 크롬, 니켈 등과 같은 롤러 본체의 성분들은 접착성이 있는 드로스의 산화물과 반응하여 합금을 형성한다. 이러한 합금 형성은 리프트-아웃 롤러가 설치된 리프팅 박스의 내부 온도가 높을수록 더 빨라진다. 리프트-아웃 롤러의 표면에 주석 산화물로 구성된 드로스의 접착, 합금 형성 및 산화 현상은 리프트-아웃 롤러의 롤러 본체의 표면에 대한 국부적 부식을 야기하고, 결과적으로 롤러 본체 표면에 결함을 발생시키게 되고, 이러한 결함은 이에 접촉되어 회전되는 유리 리본에 스크래치, 불필요한 롤러 자국, 미세 균열 등과 같은 유리 제품의 불량을 유발시킨다.
이러한 문제점을 방지하기 위해, 종래에는 와이어 또는 기타 다양한 형태의 브러시를 리프트-아웃 롤러에 접촉시켜 롤러 본체에 부착되는 이물질을 제거하였다. 그러나, 이러한 종래의 방식은 드로스의 제거 효율을 높일 수 있지만, 리프트-아웃 롤러에 대한 장시간의 물리적 마찰에 의해 리프트-아웃 롤러의 수명이 단축되는 단점이 있다.
한편, 유리 리본의 하면에 아황산 가스를 분무하고, 이러한 아황산 가스를 유리 중에 존재하는 알칼리 금속(예, 나트륨 등)과 반응시켜 황산 나트륨을 생성시키고, 그러한 황산 나트륨을 유리 리본의 반송 중 발생하는 유리 리본의 하면의 흠집을 방지하는 기술이 알려져 있다. 그러나, LCD용 유리는 무알칼리 유리로서, 알칼리 이온이 없기 때문에 알칼리 토금속 설페이트를 형성하게 되고, 이는 충분한 내찰상성이 담보되어야 하는 보호 피막으로서의 기능이 반감되고, 추후 세정 공정을 통한 제거가 용이하지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 리프트-아웃 롤러의 표면에 달라 붙은 주석 이물질을 클리닝을 위한 베이스 롤러를 이용하여 더욱더 효과적으로 제거할 수 있고, 나트륨 등과 같은 이온 용액을 이용하여 유리 리본에 보호 피막을 형성하는 과정에서 베이스 롤러를 경유하여 리프트-아웃 롤러에 그러한 이온 용액을 공급함으로써 아황산 가스의 사용량을 저감할 수 있도록 구조가 개선된 플로트 유리 제조 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플로트 유리 제조 장치는, 플로트 배스 내부에서 용융 금속으로부터 전진하면서 성형되는 유리 리본을 들어 올려 서냉로로 공급하기 위한 적어도 하나 또는 그 이상의 리프트-아웃 롤러들; 및 상기 리프트-아웃 롤러의 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위해, 상응하는 상기 리프트-아웃 롤러에 접촉되어 회전될 수 있는 베이스 롤러를 구비한다.
바람직하게, 상기 베이스 롤러는 그 표면에 형성된 점착층을 더 구비한다.
바람직하게, 상기 베이스 롤러는 대략 950 내지 1050℃의 온도 범위에 견딜 수 있는 물질로 제조된다.
바람직하게, 상기 베이스 롤러의 표면은 대략 0.9 내지 1.1 마이크로미터의 거칠기를 가진다.
바람직하게, 장치는, 상기 베이스 롤러의 표면을 긁어 낼 수 있도록 설치된 블레이드를 더 구비한다.
바람직하게, 장치는, 상기 블레이드에 의해 긁혀지는 이물질을 수거할 수 있는 수거부재를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 수거부재는 드로스 캔이다.
바람직하게, 장치는 상기 용융 금속에 대면하는 상기 유리 리본의 표면에 보호 피막을 형성하기 위한 보호 피막 형성부재를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 보호 피막 형성부재는: 다수의 상기 리프트-아웃 롤러들 중 상기 서랭로에 가장 가까운 엔드 리프트-아웃 롤러 측으로 알칼리 이온을 함유하는 무기물을 공급할 수 있는 피막액 공급부재; 및 상기 피막액 공급부재로부터 공급되는 상기 무기물을 상기 엔드 리프트-아웃 롤러로 전사시킬 수 있는 전사 롤러를 구비한다.
바람직하게, 상기 전사 롤러는 상기 엔드 리프트-아웃 롤러에 접촉되게 배치된 엔드 베이스 롤러이다.
바람직하게, 상기 피막액 공급부재는 상기 엔드 베이스 롤러 표면에 상기 무기물을 공급할 수 있도록 상기 엔드 베이스 롤러의 하부에 설치된다.
바람직하게, 상기 무기물은 수산화나트륨 용액, 황산나트륨 용액, 염화나트륨 용액, 및 그들의 조합을 포함하는 그룹 중 선택된 어느 하나이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플로트 유리 제조 방법은, 플로트 배스 내부에 수용된 용융 금속의 표면 위로 연속적으로 공급되는 용융 유리를 상기 플로트 배스의 출구로부터 끌어 당기면서 목표 두께의 유리 리본을 성형하고, 상기 유리 리본을 서냉로로 반송하는 플로트 유리 제조 방법에 있어서, 상기 용융 금속이 저장된 플로트 배스로부터 상기 유리 리본을 인출하기 위한 리프트-아웃 롤러에 베이스 롤러를 접촉시켜 회전시킴으로써 상기 리프트-아웃 롤러의 표면에 부착되는 이물질을 제거하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 방법은 상기 베이스 롤러 표면을 블레이드로 긁어내는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 방법은 상기 블레이드에 의해 긁혀진 이물질을 수거부재에 수거하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 방법은 보호 피막 형성부재를 이용하여 상기 용융 금속에 대면하는 상기 유리 리본의 표면에 보호 피막을 형성하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 보호 피막 형성 단계는: 다수의 상기 리프트-아웃 롤러들 중 상기 서랭로에 가장 가까운 엔드 리프트-아웃 롤러 측에 설치된 피막액 공급부재를 이용하여 알칼리 이온을 함유하는 무기물을 공급하는 단계; 및 상기 피막액 공급부재로부터 공급되는 상기 무기물을 전사롤러를 이용하여 상기 엔드 리프트-아웃 롤러로 전사시키는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 전사 롤러는 상기 엔드 리프트-아웃 롤러에 접촉되게 배치된 엔드 베이스 롤러이다.
바람직하게, 상기 무기물은 수산화나트륨 용액, 황산나트륨 용액, 염화나트륨 용액, 및 그들의 조합을 포함하는 그룹 중 선택된 어느 하나이다.
본 발명에 따른 플로트 유리 제조 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 리프트-아웃 롤러의 표면에 붙어 있는 드로스를 점착성을 가진 베이스 롤러로 제거하기 때문에 리프트-아웃 롤러의 수명이 연장되어 전체적인 유리 생산 효율을 높일 수 있다.
둘째, 특히, 점착성 있는 베이스 롤러를 사용함으로써 리프트-아웃 롤러의 표면에 물리적 충격을 줄이면서 효율적인 이물질 제거가 가공하고, 유리 리본의 하면의 균열을 감소시킬 수 있다.
셋째, 베이스 롤러를 통해 알칼리 이온 용액을 공급하고 이러한 용액이 리프트-아웃 롤러를 통해 유리 리본으로 전사시키는 방식으로 유리 리본의 하면에 보호막을 형성하게 됨으로써 유리 리본의 하면이 불균일하게 될 가능성이 감소되어 추후 연마 공정에서 효율을 높일 수 있다.
넷째, 무알칼리 유리(예, LCD 유리)에서 아황산 가스의 사용량을 저감함으로써, 환경 문제를 해소하고 공정 비용을 절감시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 본 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플로트 유리 제조 장치의 작동을 설명하기 위한 것으로서 베이스 롤러 부위를 확대 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치(100)는 소위, 플로트 법에 의해 유리판을 제조하기 위한 것으로서, 하부의 플로트 배스(112) 및 플로트 배스(112)의 상부를 덮고 있는 지붕(114)을 포함하고, 입구(미도시)와 출구(116)를 가지는 밀폐된 구조의 플로트 챔버(110)를 구비한다.
플로트 배스(112)는 용융 주석, 용융 주석 합금 등의 용융 금속(M)을 저장한다. 이러한 용융 금속(M) 위에는 플로트 배스(112)의 상류측(도면 좌측)으로부터 용융 유리 공급되어 하류측(도면 우측)으로 이동된다. 이 과정에서 리본 형태의 유리 리본(G)이 형성된다. 또한, 용융 금속(M)은 플로트 배스(112) 내부의 온도 구배에 의해 비교적 고온으로 유지되는 플로트 챔버(110)의 상류측으로부터 저온의 하류측으로 유동됨과 동시에 플로트 배스(112)의 길이 방향 중심으로부터 양 측면으로 유동된다. 용융 유리 즉, 유리 리본(G)은 상류측으로부터 하류측을 향하여 이동한 후, 테이크 오프점에서 용융 금속(M)의 욕면으로부터 멀어지도록 플로트 챔버(112)의 출구(116)에 인접되어 설치된 리프트-아웃 롤러들(122,124,126)에 의해 당겨져서 서냉로(160)로 이동된다.
상기 플로트 챔버(110) 내부의 분위기는 질소와 수소의 혼합 기체로 이루어지며, 이러한 혼합 기체는 외부 대기보다 약간 높은 압력으로 유지되고, 전기 히터(미도시)에 의해 약800-1300℃ 정도로 가열된다. 용융 유리(G)는 무알칼리 유리 또는 소다라임 유리 등이다. 플로트 배스(112) 내부에서의 용융 금속(M)의 유동 발생 원리와 구조 및 용융 유리(G)의 투입, 리본화, 이동 및 배출 등은 일반적인 플로트 법에 의해 잘 알려져 있으므로 본 실시예에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
리프팅 박스(120) 내부에는 3개의 리트프-아웃 롤러들(122,124,126)이 배치된다. 이러한 리프트-아웃 롤러들(122,124,126)은 플로트 챔버(110)의 상류측으로부터 공급되어 플로트 챔버(110)의 하류측을 향하여 용융 금속(M)의 표면 위로 이동되는 용융 유리(G)를, 하류측에 설정된 이격 위치에서 용융 금속(M)으로부터 끌어올려 리프팅 박스(120)의 출구측에 배치된 서냉로(cooling lehr)(160)로 공급하기 위한 것이다. 리프트-아웃 롤러들(122,124,126)은 각각 미도시된 모터에 의해 소정 속도로 회전되며, 각각의 리프트-아웃 롤러(122,124,126)는 용융 유리 또는 유리 리본(G)의 인출을 용이하게 하도록 서로 다른 수평 위치를 가지도록 배치된다.
통상적으로, 리프트-아웃 롤러들(122,124,126)의 롤러 본체는 내열 강 또는 세라믹 특히, 슬립 주조 및 소결된 용융형 실리카 세라믹으로 구성될 수 있다. 이러한 용융형 실리카 세라믹은 합금의 형성을 방지할 수 있다.
한편, 플로트 배스(112)에 저장된 용융 금속(M)은 고온(대략 600~1100℃) 상태이므로, 용융 금속(M), 용융 유리(G), 분위기 중의 N2, H2, 미량의 O2, H2O 및 S2 등이 화학적으로 반응하여, 일반적으로 '드로스(Dross)'로 불리는 불순물을 발생시킨다(통상적으로, 780℃이하에서 드로스가 발생됨). 특히, 플로트 챔버(110)의 하류측의 테이크 오프점 근방은 상류측에 비해 저온이기 때문에 용융 금속의 용해도가 감소하고, 이에 의해 미세한 금속 산화물, 예를 들어 SnO2 등의 이물질의 생성 가능성이 더 높다. 따라서, 테이크 오프점으로부터 리본 형태의 용융 유리 또는 유리 리본(G)을 끌어 올릴 때, 드로스는 유리 리본(G)의 하면에 부착된 채 플로트 챔버(110)로부터 인출되므로, 유리 리본(G)에 접촉되어 회전되는 리프트-아웃 롤러들(122,124,126)의 표면에도 드로스가 달라 붙을 수도 있다.
이러한 점을 감안하여 본 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치(100)는 각각의 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 하방의 위치에서 상응하는 리프트-아웃 롤러(122,124,126)와 접촉되어 회전될 수 있는 베이스 롤러들(132,134,136)을 구비한다. 각각의 베이스 롤러(132,134,136)는 상응하는 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 표면에 부착되는 이물질 또는 불순물을 제거하기 위한 것으로서, 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 회전력에 의해 피동될 수도 있지만 본 실시예에서는 별도의 구동원에 의해 회전되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 베이스 롤러(132,134,136)의 회전 방향은 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 회전 방향과 동일하게 설정되는 것이 바람직하고, 그 회전 속도 역시 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 표면에 존재하는 드로스를 제거하기 적절하도록 선택될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 베이스 롤러(132,134,136)는 드로스를 보다 더 효과적으로 제거하기 위해 그 표면에 점착층(131,133,135)이 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 점착층(131,133,135)은 예를 들어, 대략 950 내지 1050℃의 고온에 견딜 수 있는 재질(예, 카본 섬유, 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 탄화 규소 섬유, 금속 섬유 등의 무기 섬유)이 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 베이스 롤러(132,134,136)는 대략 0.9 내지 1.1 마이크로미터의 표면 거칠기를 가지는 것이 바람직하다. 베이스 롤러(132,134,136)는 상응하는 리프트-아웃 롤러(122,124,126)와 실질적으로 평행하도록 유리 리본(G)의 폭방향을 가로 질러 배치된다. 베이스 롤러(132,134,136)의 길이는 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 길이와 실질적으로 동일하거나 그 보다 약간 긴 것이 바람직하다.
대안적인 실시예에 있어서, 각각의 베이스 롤러(132,134,136)는 바이어스 부재(미도시)에 의해 상응하는 리프트-아웃 롤러(122,124,126) 방향으로 바이어스(예, 탄성 바이어스)되거나 유압 또는 공압에 의해 바이어스될 수도 있다. 왜냐하면, 각각의 베이스 롤러(132,134,136)가 상응하는 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 전체 길이 방향에 걸쳐 균일하고 안정되게 접촉될 수 있도록 베이스 롤러(132,134,136)를 리프트-아웃 롤러(122,124,126) 측으로 바이어스시킬 필요가 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 플로트 유리 제조 장치(100)는, 각각의 베이스 롤러(132,134,136)의 표면을 긁어 낼 수 있도록 상응하는 베이스 롤러(132,134,136)의 하부에 설치된 블레이드들(142,144,146)를 더 구비한다. 블레이드(142,144,146)의 일단은 리프팅 박스(120)의 바닥에 위치 고정되고, 블레이드(142,144,146)의 타단은 베이스 롤러(132,134,136)의 표면에 접촉되어 이물질을 긁어 낼 수 있는 팁(141,143,145)이 형성된다. 팁(141,143,145) 주위에는 경사부가 마련된다. 블레이드(142,144,146)는 베이스 롤러(132,134,136)의 표면에 손상을 가하지 않으면서 베이스 롤러(132,134,136)의 표면에 부착된 이물질을 제거할 수 있는 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 블레이드(142,144,146)는 상응하는 베이스 롤러(132,134,136)와 실질적으로 평행하도록 배치되며, 블레이드(142,144,146)의 길이는 베이스 롤러(132,134,136)의 길이와 실질적으로 동일하거나 그 보다 약간 긴 것이 바람직하다. 블레이드(142,144,146)의 팁(141,143,145) 부근의 경사부는 블레이드(142,144,146)의 팁(141,143,145)에 의해 긁혀진 드로스가 후술하는 수거부재(152,154,156) 속으로 낙하되도록 이물질을 하방으로 안내하는 기능을 가지므로 경사부의 경사도는 이러한 기능을 수행할 수 있는 범위내에서 적절하게 선택될 수 있는 것은 당업자에게 명백하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치(100)는 각각의 블레이드(142,144,146)에 인접되게 위치되어 블레이드(142,144,146)에 의해 긁혀져 낙하되는 이물질을 수거할 수 있는 캔 구조의 수거부재(152,154,156)를 구비한다. 수거부재(152,154,156)는 리프팅 박스(120)의 바닥면에 고정되고 상부가 개방된 캔 구조로서 실질적으로 블레이드(142,144,146)의 팁(141,143,145) 및 경사부를 통해 안내되는 이물질을 수거할 수 있는 한 그 형상 및 크기는 적절한 범위 내에서 선택될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 또한, 수거부재(152,154,156)는 리프팅 박스(120)로부터 레일 등을 포함하는 슬라이드 장치(미도시)에 의해 리프팅 박스(120)에 선택적으로 분리 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1에 도시된 플로트 유리 제조 장치의 작동을 설명하기 위한 것으로서 베이스 롤러 부위를 확대 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치(100)는 용융 금속(M)에 대면하는 유리 리본(G)의 표면(즉, 리프팅 박스(120) 내부에서 주행하는 유리 리본(G)의 하면)에 보호 피막을 형성하기 위한 보호 피막 형성부재(150)를 더 구비한다.
보호 피막 형성 부재(150)는 유리 리본(G)의 하면에 가해지는 아황산 가스와 반응할 수 있는 알칼리 금속을 함유하는 무기 물질을 이용하여 유리 리본(G)의 반송 중에 발생할 수도 있는 유리 리본(G)의 흠집을 방지하기 위한 보호 피막을 형성하기 위한 것이다. 여기서, 알칼리 금속 함유 무기 물질이란, 예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs) 등을 함유하는 무기 물질을 말한다. 이러한 알칼리 금속 함유 무기 물질을 이용하여 유리 리본의 하면에 알칼리 금속을 간접(전사) 방식으로 공급하고, 그 후에 SO2가스를 공급하게 되면, 황산알칼리의 염을 포함하는 보호 피막을 유리 리본(G)의 하면에 효율적으로 생성할 수 있다. 또한, 이러한 보호 피막은 세정 공정에서 용이하게 제거될 수 있다. 또한, SO2 가스의 양을 적게 공급하더라도 동일한 보호 효과가 얻어지기 때문에, 아황산 가스의 사용량의 감소를 도모하면서 유리 리본 하면의 흠집 발생을 억제할 수 있다. 왜냐하면, 알칼리 금속 함유 무기 물질을 포함하는 알칼리 금속원을 외부로부터 간접 전사 방식으로 공급함으로써, SO2가스와 알칼리 토금속과의 반응 성생물(황산칼슘, 황산스트론튬 등)을 보호 피막으로서 얻기 위해서 사용해야 하는 SO2 가스량 보다 더 적은 SO2 가스량으로 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
이를 위해, 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치(100)에 있어서, 보호 피막 형성부재(150)는 리프트-아웃 롤러들(122,124,126) 중 서랭로(160)에 가장 가깝게 위치된 엔드 리프트-아웃 롤러(126) 측으로 알칼리 금속(이온 형태)을 함유하는 무기 물질을 공급할 수 있는 피막액 공급부재(155), 및 피막액 공급부재(155)로부터 공급되는 무기 물질을 엔드 리프트-아웃 롤러(126)로 간접적으로 전사시킬 수 있는 전사 롤러(미도시)를 구비한다.
상기 전사 롤러는 엔드 베이스 롤러(136)와 별도로 설치될 수도 있지만 본 실시예에 있어서, 다수의 베이스 롤러들(132,134,136) 중 엔드 리프트-아웃 롤러(126)에 접촉되게 배치된 엔드 베이스 롤러(136)가 그 기능을 겸하게 한다. 즉, 엔드 베이스 롤러(136)는 엔드 리프트-아웃 롤러(126)의 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 기능과 피막액 공급부재(155)로부터 공급되는 피막액을 엔드 리프트-아웃 롤러(126)로 전사시키기 위한 전사 롤러로서 기능한다.
피막액 공급부재(155)는 엔드 베이스 롤러(136)의 표면에 무기 물질을 공급시키기 위해 엔드 블레이드(146)와 나란하게 배열되도록 엔드 베이스 롤러(136)의 하부에 설치된다.
한편, Na를 함유하는 무기 물질은, 구체적으로, 예를 들면 NaOH, Na2S, NaCl, NaF, NaBr, NaI, 소다회, NaNH2, 나트륨벤질옥시드, NaBH4, NaCN, NaNO3, Na2B4O7ㆍ10H2O(사붕산나트륨10수화물), Na2B4O7, (C2H5)4BNa 등이 사용되며, 이들은 어느 하나만 단독으로 이용될 수도 있고, 2종 이상 병용 사용될 수도 있다.
K를 함유하는 무기 물질은, 구체적으로, 예를 들면 KOH, KCl, KF, KBr, KI, KCN, K2CO3, 글루콘산칼륨, KHF2, KNO3, K2B4O7ㆍ4H2O(사붕산칼륨4수화물), K2B4O7, KBF4 등이 사용되며, 이들 또한 단독 또는 2종 이상 병용될 수 있다.
Cs를 함유하는 무기 물질은, 구체적으로, 예를 들면 CsOH, CsCl, CsF, CsBr, CsI, 세슘아세틸아세토네이트, HCO2Cs, CsNO3등이 사용되며, 이들 역시 1종 단독으로 또는 2종 이상 병용될 수도 있다.
또한, 상기 피막액 공급부재(155)는 노즐이 끝단에 구비된 파이프들이 엔드 베이스 롤러(136)의 하부에 일렬로 배치된 구조일 수도 있고, 어느 하나의 파이프로부터 분기되는 복수의 분기관의 끝단에 노즐이 설치된 구조일 수도 있다. 또한, 피막액 공급부재(155)의 끝단은 엔드 블레이드(146)의 팁과 어느 정도 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하며, 그들 사이에는 별도의 차단막(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 차단막은 피막액 공급부재(155)로부터 공급되는 무기 물질이 수거부재(156) 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치(100)는, 전술한 바와 같이, 리프팅 박스(120)의 끝단으로부터 나오는 유리 리본(G)의 하면에 아황산 가스를 공급하기 위한 가스 공급부재(170)를 구비한다. 즉, 가스 공급부재(170)는 전사 방식에 의해 알칼리 금속이 공급되어 부착된 유리 리본(G)의 하면에 SO2 가스를 공급하여 유리 리본(G)의 하면에서 황산알칼리염(예, 황산나트륨)을 포함하는 보호 피막을 형성하기 위한 것이다. 가스 공급부재(170)는 유리 리본(G)의 폭 방향으로 유리 리본(G)의 하부에 설치된 다수의 노즐 구조를 포함할 수 있다.
도 1의 참조 부호 127은 리프팅 박스(120)의 천정에 설치된 다수의 드레이프부재들을 나타내고, 참조 부호 167은 서냉로(160)의 천정에 설치된 드레이프부재를 나타낸다. 참조 부호 162는 유리 리본(G)을 이송시킬 수 있도록 서냉로(160)에 설치된 레어 롤러들(Lehr rolls)을 나타낸다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 장치(100)의 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 플로트 배스(112)와 지붕(114)으로 구성된 플로트 챔버(110)의 내부의 밀폐된 소정의 가스 분위기, 온도 조건 등의 성형 조건에 의해 유리 리본(G)이 성형된다. 이렇게 성형된 유리 리본(G)은 리프팅 박스(120)에 회전되게 설치된 리프트-아웃 롤러(122,124,126)에 의해 플로트 챔버(110)의 하류 측(테이크 오프 점)에서 들어 올려져 플로트 챔버(112)의 출구(116)를 통해 인출된다. 또한, 연속되는 유리 리본(G)은 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 회전에 의해 리프팅 박스(120)로부터 서랭로(160) 측으로 공급되고, 서냉로(160)로 진입된 유리 리본(G)은 레어 롤러들(162) 위를 주행하면서 소정의 온도 조건으로 내부 분위기가 유지되는 서냉로(160) 내부에서 서서히 필요한 온도 범위까지 냉각된다.
이 과정에서, 플로트 챔버(110) 내부에서 발생될 수 있는 드로스(D)는 유리 리본(G)의 하면에 부착되어 유리 리본(G)과 함께 리프팅 박스(120) 내부로 이동되고, 그러한 드로스(D)는 리프트-아웃 롤러(122,124,126)에 달라붙게 된다. 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 표면에 부착된 드로스(D)는 베이스 롤러(132,134,136)의 점착층(131,133,135)에 달라 붙게 되고, 베이스 롤러(132,134,136)는 회전되기 때문에 최종적으로 블레이드(142,144,146)에 의해 긁혀져서 수거부재(152,154,156) 안으로 수거된다.
한편, 보호 피막 형성부재(150)의 피막액 공급부재(155)는 알칼리 금속을 함유하는 무기 물질을 엔드 베이스 롤러(136)로 공급하고, 이렇게 공급된 무기 물질은 엔드 베이스 롤러(136)에 접촉되어 회전되는 엔드 리프트-아웃 롤러(126)에 전사되고, 엔드 리프트-아웃 롤러(126)로 전사된 무기 물질은 주행하는 유리 리본(G)의 하면에 전사된다. 이렇게 유리 리본(G)에 전사된 알칼리 금속은 가스 공급부재(170)에 의해 공급되는 SO2가스와 반응하여 황산알칼리염을 포함하는 보호 피막을 유리 리본(G)의 하면에 생성시킨다. 이러한 보호 피막은 별도의 세정 공정에서 유리 기판으로부터 제거된다.
전술한 바와 같이, 보호 피막 형성부재(150)의 엔드 베이스 롤러(136)는 피막액 공급부재(155)로부터 공급되는 알칼리 금속 함유 무기 물질을 엔드 리프트-아웃 롤러(126)로 전사시키기 위한 것이지만, 대안적 실시예에 따르면, 엔드 리프트-아웃 롤러(126)에 접촉되게 설치된 별도의 전사 롤러를 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 방법은, 플로트 챔버(110) 내부에 수용된 용융 금속(M)의 표면 위로 연속적으로 공급되는 용융 유리(G)를 플로트 챔버(110)의 출구(116)로부터 끌어 당기면서 목표 두께의 유리 리본을 성형하고, 이러한 유리 리본(G)을 서냉로(160)로 반송시키는 과정에서, 플로트 챔버(110)로부터 유리 리본(G)을 인출하기 위한 리프트-아웃 롤러(122,124,126)에 베이스 롤러(132,134,136)를 접촉시켜 회전시킴으로써 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 표면에 부착되는 주석 산화물 등과 같은 드로스(D)를 제거하는 단계를 포함한다.
이러한 공정은 종래의 방법 예를 들어, 리프트-아웃 롤러에 접촉되도록 설치된 브러쉬 부재 또는 유리 리본에 직접 접촉되도록 설치된 제거부재 등과 달리, 점착층(131,133,135)을 가진 베이스 롤러(132,134,136)를 리프트-아웃 롤러(122,124,126)와 접촉되도록 회전시키면서 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 표면의 이물질을 제거하는 방식을 취함으로써 드로스(D) 제거 작업의 효율성을 기할 수 있음은 물론, 리프트-아웃 롤러(122,124,126)에 가해지는 물리적 충격을 줄임으로써 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로트 유리 제조 방법에 있어서, 베이스 롤러(132,134,136)의 표면에 달라붙은 드로스(D)를 베이스 롤러(132,134,136)의 표면으로부터 제거하기 위해 블레이드(142,144,146)를 이용하여 긁어내게 되면, 베이스 롤러(132,134,136)의 표면은 항상 깨끗한 상태에서 리트프-아웃 롤러(122,124,126)와 접촉할 수 있으므로 그 제거 효율을 더 높일 수 있다. 또한, 블레이드(142,144,146)에 의해 긁혀진 드로스(D)는 수거부재(152,154,156)에 의해 수거된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 베이스 롤러(132,134,136)를 이용하여 리프트-아웃 롤러(122,124,126)의 표면의 드로스를 제거하는 방식에 있어서, 주행하는 유리 리본(G)의 하면에 보호 피막을 형성하기 위해 엔드 베이스 롤러(136)를 일종의 전사 롤러로 활용하는 단계를 포함한다. 본 실시예에 따른 방법은, 엔드 리프트-아웃 롤러(126)의 표면에 존재하는 드로스를 제거하기 위한 1차적 목적을 가진 엔드 베이스 롤러(136)에 보호 피막을 형성할 수 있는 알칼리 이온 함유 무기 물질을 전사시키는 방식이다.
바람직한 실시예에 있어서, 보호 피막 형성 단계는 다수의 리프트-아웃 롤러들 중 서랭로(160)에 가장 가까운 엔드 리프트-아웃 롤러(126) 측에 설치된 피막액 공급부재(155), 및 피막액 공급부재(155)로부터 공급되는 무기 물질을 엔드 리프트-아웃 롤러(126)에 접촉되게 설치된 엔드 베이스 롤러(136)를 이용하여 엔드 리프트-아웃 롤러(126)로 전사시키는 방식이다.
대안적인 실시예에 있어서, 엔드 리프트-아웃 롤러(126)에 피막액을 공급하는 방식은 엔드 베이스 롤러(136) 이외에 별도로 설치된 전사 롤러(미도시)를 활용하는 방법도 고려할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100… 플로트 유리 제조 장치 110…플로트 챔버
112…플로트 배스 114…지붕
116…출구 120…리프팅 박스
122,124,126…리프팅-아웃 롤러 127…드레이프부재
131,133,135…점착층 132,134,136…베이스 롤러
141,143,145…팁 142,144,146…블레이드
152,154,156…수거부재 155…피막액 공급부재
160…서랭로 162…레어 롤러
167…드레이프부재 170…가스 공급부재

Claims (20)

  1. 플로트 배스 내부에서 용융 금속으로부터 전진하면서 성형되는 유리 리본을 들어 올려 서냉로로 공급하기 위한 적어도 하나 또는 그 이상의 리프트-아웃 롤러들; 및
    상기 리프트-아웃 롤러의 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위해, 상응하는 상기 리프트-아웃 롤러에 접촉되어 회전될 수 있는 베이스 롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 롤러는 그 표면에 형성된 점착층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 롤러는 대략 950 내지 1050℃의 온도 범위에 견딜 수 있는 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 롤러의 표면은 대략 0.9 내지 1.1 마이크로미터의 거칠기를 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 롤러의 표면을 긁어 낼 수 있도록 설치된 블레이드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 블레이드에 의해 긁혀지는 이물질을 수거할 수 있는 수거부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수거부재는 드로스 캔인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용융 금속에 대면하는 상기 유리 리본의 표면에 보호 피막을 형성하기 위한 보호 피막 형성부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보호 피막 형성부재는:
    다수의 상기 리프트-아웃 롤러들 중 상기 서랭로에 가장 가까운 엔드 리프트-아웃 롤러 측으로 알칼리 이온을 함유하는 무기물을 공급할 수 있는 피막액 공급부재; 및
    상기 피막액 공급부재로부터 공급되는 상기 무기물을 상기 엔드 리프트-아웃 롤러로 전사시킬 수 있는 전사 롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전사 롤러는 상기 엔드 리프트-아웃 롤러에 접촉되게 배치된 엔드 베이스 롤러인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 피막액 공급부재는 상기 엔드 베이스 롤러 표면에 상기 무기물을 공급할 수 있도록 상기 엔드 베이스 롤러의 하부에 설치된 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 무기물은 수산화나트륨 용액, 황산나트륨 용액, 염화나트륨 용액, 및 그들의 조합을 포함하는 그룹 중 선택된 어느 하나 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
  13. 플로트 배스 내부에 수용된 용융 금속의 표면 위로 연속적으로 공급되는 용융 유리를 상기 플로트 배스의 출구로부터 끌어 당기면서 목표 두께의 유리 리본을 성형하고, 상기 유리 리본을 서냉로로 반송하는 플로트 유리 제조 방법에 있어서,
    상기 용융 금속이 저장된 플로트 배스로부터 상기 유리 리본을 인출하기 위한 리프트-아웃 롤러에 베이스 롤러를 접촉시켜 회전시킴으로써 상기 리프트-아웃 롤러의 표면에 부착되는 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 플로트 유리 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 베이스 롤러 표면을 블레이드로 긁어내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 블레이드에 의해 긁혀진 이물질을 수거부재에 수거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    보호 피막 형성부재를 이용하여 상기 용융 금속에 대면하는 상기 유리 리본의 표면에 보호 피막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보호 피막 형성 단계는:
    다수의 상기 리프트-아웃 롤러들 중 상기 서랭로에 가장 가까운 엔드 리프트-아웃 롤러 측에 설치된 피막액 공급부재를 이용하여 알칼리 이온을 함유하는 무기물을 공급하는 단계; 및
    상기 피막액 공급부재로부터 공급되는 상기 무기물을 전사롤러를 이용하여 상기 엔드 리프트-아웃 롤러로 전사시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전사 롤러는 상기 엔드 리프트-아웃 롤러에 접촉되게 배치된 엔드 베이스 롤러인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 무기물은 수산화나트륨 용액, 황산나트륨 용액, 염화나트륨 용액, 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 플로트 유리.
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