KR20130012564A

KR20130012564A - 써멀 셀 유도 블리스터를 줄이기 위한 섬유계 가스켓, 유리 제조 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20130012564A
Application number: KR1020120080758A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 엠. 라인멘; 매튜 씨. 몰스
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-02-04
Also published as: TWI554480B; CN102897999B; IN2012DE02272A; TW201307227A; CN102897999A; US20130025323A1; JP6049130B2; CN202968354U; JP2013023435A; KR101919620B1

Abstract

본 발명은 써멀 셀 유도 블리스터를 줄이기 위한 섬유계 가스켓, 유리 제조 시스템 및 방법을 나타낸다. 일 실시예에서, 섬유계 가스켓은 제1 유리 제조 장치(예를 들어, 다운커머를 둘러싸는 캡슐)와 제2 유리 제조 장치(예를 들어, 유입구를 둘러싸는 퓨전 드로우 장치) 사이의 연결부에 위치된다. 섬유계 가스켓은 제1 유리 제조 장치와 제2 유리 제조 장치 내에서 써멀 셀 유도 블리스터링을 줄이기 위해 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는다.

Description

써멀 셀 유도 블리스터를 줄이기 위한 섬유계 가스켓, 유리 제조 시스템 및 방법{FIBER-BASED GASKET, GLASS MANUFACTURING SYSTEM, AND METHOD FOR REDUCING THERMAL CELL INDUCED BLISTERS}

본 출원은 2012년 7월 25일 출원된 미국출원번호 제13/189,932호의 35 U.S.C §120 조약에 의한 우선권의 이점을 청구하며, 전체 내용은 여기서 참조로써 병합된다.

본 발명은 써멀 셀 유도 블리스터를 줄이기 위한 섬유계 가스켓, 유리 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 섬유계 가스켓은 제1 유리 제조 장치(예를 들어, 다운커머(downcomer)를 둘러싼 캡슐)와 제2 유리 제조 장치(예를들어, 유입구를 둘러싸는 퓨전 드로우 장치) 사이의 연결부에 위치된다.

액정 표시 장치(LCDs)와 같은 평판 디스플레이 장치는 평평한 유리 시트를 사용한다. 평평한 유리 시트를 제조하기 위한 바람직한 기술은 미국특허번호 제3,338,696호와 제3,682,609호에 나타난 퓨전 공정(예를 들어, 다운드로우 공정)이다(그 내용은 여기에 참조로써 병합된다). 퓨전 공정에서, 평평한 유리시트는 예를 들어 백금 또는 백금 합금인 귀금속을 포함하는 용기를 사용함으로써 만들어진다. 귀금속은 일반적으로 대부분의 유리들과 관련하여 불활성으로 고려되며, 따라서 유리시트에 결함을 일으키지 않아야 한다. 그러나, 귀금속의 사용이 여전히 유리시트에 결함을 발생시키므로 꼭 사실인 것은 아니다. 예를 들어, 퓨전 공정을 사용하는 유리 제조 시스템은 유리 제조 장치의 연결부 사이의 주변 공기 침투에 의해 발생되는 써멀 셀 유도 블리스터 때문에 현재 수용할 수 없는 수준의 손실을 겪고 있다. 이러한 문제점은 더 큰 유리시트(예를 들어, 2.2미터 X 2.5미터(일반적으로 8 크기 유리) 또는 더 큰 유리시트)를 제조하기 위한 퓨전 공정을 사용하는 유리 제조 시스템에서 특히 주목할만하다. 따라서, 질좋은 유리시트를 제조하기 위하여 이러한 단점 및 다른 단점들을 해결하기 위해 상기 유리 제조 시스템을 강화할 필요가 있다.

종래 기술의 앞서 언급된 단점을 해결하기 위한 섬유계 가스켓, 유리 제조 시스템 및 방법은 본 발명의 독립항에 기재된다. 써멀 셀 유도 블리스터를 줄이기 위한 섬유계 가스켓, 유리 제조 시스템, 및 방법의 이로운 실시예들은 종속항에 기재된다.

한 측면에서, 본 발명은 제1 유리 제조 장치와 제2 유리 제조 장치 사이의 연결부에 위치된 섬유계 가스켓을 제공한다. 섬유계 가스켓은 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는 섬유계 재료를 포함한다. 섬유계 재료는 제1 유리 제조 장치와 제2 유리 제조 장치 내에서 써멀 셀 유도 블리스터링을 줄인다.

또다른 측면에서, 본 발명은: (a) 내부에서 유리 배취 재료가 용해되어 용융 유리를 형성하는 용해 용기; (b) 상기 용해 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하는 용해 정제 튜브; (c) 용해 정제 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리로부터 거품을 제거하는 정제 용기; (d) 상기 정제 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하고, 레벨 프로브 스탠드파이프가 부착된 정제 교반 챔버 튜브; (e) 상기 정제 교반 챔버 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 혼합하는 교반 챔버; (f) 상기 교반 챔버로부터 상기 용융 유리를 수용하는 교반 챔버 보울 연결 튜브; (g) 상기 교반 챔버 보울 연결 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하는 보울; (h) 상기 보울로부터 상기 용융 유리를 수용하는 다운커머; (i) 상기 정제 용기, 상기 정제 교반 챔버 튜브, 상기 레벨 프로브 스탠드파이프, 상기 교반 챔버, 상기 교반 챔버 보울 연결 튜브, 상기 보울, 적어도 일부의 상기 용해 정제 튜브, 및 적어도 일부의 상기 다운커머를 둘러싸며 배치된 캡슐; (j) 유입구, 성형 용기, 및 풀 롤 어셈블리를 포함하는 퓨전 드로우 장치; 여기서, 상기 퓨전 드로우 장치는, 상기 다운커머로부터 용융 유리를 수용하는 유입구; 상기 유입구로부터 상기 용융 유리를 수용하고 유리 시트를 형성하는 성형 장치; 및 상기 유리 시트를 수용하고 상기 유리 시트를 드로우하는 풀 롤 어셈블리를 포함하며; (k) 드로우 유리 시트를 수용하고 상기 드로우 유리 시트를 개별 유리 시트로 분리하는 진행 앤빌 장치; 및 (l) 캡슐의 입구와 다운커머가 유입구와 인터페이스하는 퓨전 드로우 장치의 입구 사이의 연결부(180)에 위치된 제1 섬유계 가스켓을 포함하고, 상기 제1 섬유계 가스켓은 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 유리 제조 시스템에서 써멀 셀 유도 블리스터링을 줄이는 방법을 포함한다. 유리 제조 시스템은: (a) 내부에서 유리 배취 재료가 용해되어 용융 유리(114)를 형성하는 용해 용기; (b) 상기 용해 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하는 용해 정제 튜브; (c) 용해 정제 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리로부터 거품을 제거하는 정제 용기; (d) 상기 정제 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하고, 레벨 프로브 스탠드파이프가 부착된 정제 교반 챔버 튜브; (e) 상기 정제 교반 챔버 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 혼합하는 교반 챔버; (f) 상기 교반 챔버로부터 상기 용융 유리를 수용하는 교반 챔버 보울 연결 튜브; (g) 상기 교반 챔버 보울 연결 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하는 보울; (h) 상기 보울로부터 상기 용융 유리를 수용하는 다운커머; (i) 상기 정제 용기, 상기 정제 교반 챔버 튜브, 상기 레벨 프로브 스탠드파이프, 상기 교반 챔버, 상기 교반 챔버 보울 연결 튜브, 상기 보울, 적어도 일부의 상기 용해 정제 튜브, 및 적어도 일부의 상기 다운커머를 둘러싸며 배치된 캡슐; (j) 유입구, 성형 용기, 및 풀 롤 어셈블리를 포함하는 퓨전 드로우 장치; 여기서, 상기 퓨전 드로우 장치는, 상기 다운커머로부터 용융 유리를 수용하는 유입구; 상기 유입구로부터 상기 용융 유리를 수용하고 유리 시트를 형성하는 성형 장치; 및 상기 유리 시트를 수용하고 상기 유리 시트를 드로우하는 풀 롤 어셈블리를 포함하며; (k) 드로우 유리 시트를 수용하고 상기 드로우 유리 시트를 개별 유리 시트로 분리하는 진행 앤빌 장치를 포함한다. 본 발명의 방법은 (a) 캡슐의 입구와 다운커머가 유입구와 인터페이스하는 퓨전 드로우 장치의 입구 사이의 연결부에 제1 섬유계 가스켓을 배치하는 단계; 및 (b) 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 상기 제1 섬유계 가스켓이 22.5ml/min/cm²이하의 단위 표면적 당 가스 침투율을 갖도록 상기 제1 섬유계 가스켓을 압축하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가적인 측면들은 상세한 설명, 도면 및 다음의 청구항들에서 부분적으로 우선 나타나며, 부분적으로 상세한 설명으로부터 나타나거나 본 발명의 실시예로부터 알 수 있다. 상기의 일반적인 설명들과 다음의 상세한 설명들은 단지 둘다 모범적이고 설명적이며 공개된 본 발명에 제한적이지는 않다.

본 발명은 써멀 셀 유도 블리스터를 줄이기 위한 섬유계 가스켓, 유리 제조 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 좀더 완전한 이해는 첨부되는 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 이루어진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 섬유계 가스켓을 통합하고 유리 시트를 제조하기 위한 퓨전 드로우 공정을 사용하는 바람직한 유리 제조 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타난 유리 제조 시스템의 제1 섬유계 가스켓, 다운커머와 유입구와 연관된 영역의 상세 개략도이다.
도 3은 도 1에 나타난 유리 제조 시스템의 섬유계 가스켓으로 사용될 수 있는 서로 다른 밀도를 가지는 4개의 바람직한 섬유계 재료에 대한 단위 표면적 당 가스켓을 통한 공기 침투율 대 가스켓 압축(%)의 플롯이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 나타난 플롯을 생성하는데 사용된 데이터를 얻기위해 사용된 랩 장치의 개략적인 다이어그램과 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 유리 제조 장치와 제2 유리 제조 장치 사이의 연결부에 위치된 섬유계 가스켓의 개략도이다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따라 하나 또는 그 이상의 섬유계 가스켓(102,104,106,108)(단지 4개만 보임)을 통합하고 유리 시트(113)를 제조하기 위한 퓨전 드로우 공정을 사용하는 바람직한 유리 제조 시스템(100)의 개략도이다. 유리 제조 시스템(100)은 용해 용기(110), 용해 정제 튜브(115), 정제 용기(120), 정제 교반 챔버 튜브(125)(이로부터 뻗어있는 레벨 프로브 스탠드파이프(127)를 가짐), 교반 챔버(130)(예를 들어, 혼합 용기(130)), 교반 챔버 보울 연결 튜브(135), 보울(140)(예를 들어, 이송 용기(140)), 다운커머(145), 퓨전 드로우 장치(FDM)(150)(유입구(155), 성형 장치(160), 및 풀 롤 어셈블리(165)를 포함함), 및 진행 앤빌 장치(TAM)(170)를 포함한다. 추가적으로, 유리 제조 시스템(100)은 상기 정제 용기(120), 상기 정제 교반 챔버 튜브(125), 상기 레벨 프로브 스탠드파이프(127), 상기 교반 챔버(130), 상기 교반 챔버 보울 연결 튜브(135), 상기 보울(140), 적어도 일부의 상기 용해 정제 튜브(115), 및 적어도 일부의 상기 다운커머(145)를 둘러싸며 배치된 캡슐(172)을 포함한다. 캡슐(172)은 박스 형상으로 나타나나 실제로 캡슐화 요소들(115,120,125,127,130,135,140 및 145)과 매우 유사하고 물리적으로 더 가깝게 위치된 형상을 가질 수도 있다. 통상적으로, 요소들(115,120,125,127,130,135,140,145 및 155)은 백금 또는 백금-로듐, 백금-이리듐 및 그러한 혼합물과 같은 백금 포함 금속들로부터 이루어지나, 그것들은 또한 파라듐, 레늄, 루테늄, 및 오스미움 또는 그러한 합금들과 같은 다른 내화성 금속들을 포함한다. 성형 장치(160)(예를 들어, 이소파이프(160))는 통상적으로 세라믹 재료 또는 유리-세라믹 내화성 재료로 이루어진다.

용해 용기(110)는 화살표 112에서 보여지는 바와 같이 유리 배취(batch) 재료가 유입되고 용해되어 용융 유리(114)를 형성하는 곳이다. 정제 용기(120)(예를 들어, 정제 튜브(120))는 용해 정제 튜브(115)에 의해 용해 용기(110)에 연결된다. 정제 용기(120)는 용해 용기(110)로부터 용융 유리(114)(이 지점에서 보이지는 않음)를 수용하는 높은 온도 처리 면적을 가지며, 여기서의 거품은 용융 유리(114)로부터 제거된다. 정제 용기(120)는 정제 교반 챔버 연결 튜브(125)에 의해 교반 챔버(130)에 연결된다. 교반 챔버(130)는 교반 챔버 보울 연결 튜브(135)에 의해 보울(140)에 연결된다. 보울(140)은 다운커머(145)를 통해 FDM(150)으로 용융 유리(114)를 이송한다.

FDM(150)은 유입구(155), 성형 용기(160)(예를 들어, 이소파이프(160)), 및 풀 롤 어셈블리(165)를 포함한다. 유입구(155)는 다운커머(145)로부터 용융 유리(114)(보이지 않음)를 수용하며 유입구(155)로부터 용융 유리(114)(보이지 않음)는 그 후 성형 용기(160)로 흐른다. 성형 용기(160)는 트로프(164)로 흐르는 용융 유리(114)(보이지 않음)를 수용하는 입구(162)를 포함하며 그후 유리 시트(109)를 형성하기 위해 루트(168)에서 함께 혼합되기 전에 두개의 마주보는 면(166a, 166b) 위를 흐르고 아래로 내려온다. 풀 롤 어셈블리(165)는 유리 시트(109)를 수용하며 드로운 유리 시트(111)를 출력한다. TAM(170)은 드로운 유리 시트(111)를 수용하며 드로운 유리 시트(111)를 개별 유리 시트(113)로 분리한다.

배경기술에서 설명한 바와 같이, 종래 유리 제조 시스템(섬유계 가스켓(102,104,106,108)을 제외한 유리 제조 시스템과 유사한)은 현재 유리 제조 장치의 연결부(들) 사이의 주변공기 침투에 의해 발생된 써멀 셀 유도 블리스터링 때문에 받아들일 수 없는 정도의 손실을 겪는다. 정위된 블리스터의 공급원은 결국 백금 이송 시스템의 외면, 특히 다운커머(145) 및/또는 유입구(155) 근처의 주변 공기의 영향으로부터 전기화학적으로 유도된 셀에 의해 발생되도록 결정된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 유리 제조 시스템(100)은 입구(155)와 인터페이스하는 다운커머(145) 근처의 영역에서 캡슐(172)의 입구(182)와 FDM(150)의 입구(184) 사이의 연결부(180)에 위치된 섬유계 가스켓(102)을 사용한다(주의: 유리 제조 시스템(100)은 원한다면 아래에 언급된 바와 같이 추가적인 섬유계 가스켓(104,106,108)을 사용할 수 있음). 이 문제가 종래 유리 제조 시스템의 다운커머(145)와 유입구(155)에서 어떻게 감지되는지와 섬유계 가스켓(102)을 이용함으로써 이 문제가 어떻게 해결되는지에 대한 상세한 설명은 다음의 도 2-4와 관련하여 개시된다.

도 2는, 도 1에 나타난 유리 제조 시스템(100)의 다운커머(145)와 유입구(155)에 연결된 영역의 상세한 개략도를 나타낸다. 실물이 아닌 이 개략도는 다운커머(145)와 유입구(155)에 연결된 영역의 주요 부품들을 나타내기 위해 제공되며 캡슐(172)(다운커머(145) 근처에 위치된)과 FDM(150) 사이의 연결부(180)에 위치된 섬유계 가스켓(102)을 포함한다. 유입구(155)는 절연 내화성 및 교류 가열된 와인딩(229)들에 의해 둘러싸이며, 또한 FDM(150)에 위치된다. 그 영역은 또한 가스의 침투를 막기 위하여 밀봉 또는 압력 균일화를 통한 대기 분리를 가져야 하는 네 개의 분리 영역(202,204,206,208)을 가지는 다운커머(145)와 유입구(155)에 연결되며, 그후 다운커머(145)와 유입구(155)의 외면(218,224)에 접촉할 수 있다. 네 영역(202,204,206,208)은 각각 다운커머(145)를 둘러싸며 위치된 캡슐(172), 특히 유입구(155)를 둘러싸는 FDM(150)의 내부 대기, 다운커머(145)와 유입구(155)(즉, FDM(150))에 연결된 영역을 둘러싸는 주변 대기, 섬유계 가스켓(102)의 내부 영역을 포함한다. 실행 시, 이러한 네 개의 영역(202,204,206,208)은 완벽하게 밀봉되어 있지 않고 캡슐 압력 P₁, FDM 압력 P₂, FDM 밀봉부/주변 압력 P₃, 섬유계 가스켓(102) 내부의 압력 P₄를 포함하는 4개의 서로 다른 압력을 가질 수 있다. 압력 P₁, P₂, P₃는 측정될 수 있는 반면 압력 P₄는 측정되지 않고 P₁, P₂, P₃ 압력의 임의의 평균이다.

나타나는 바와 같이, 가스(예를 들어, 주변 공기)는 여러 경로들(210,212,214)을 통해 이러한 네 영역(202,204,206,208)에서 새어나올 수 있다. 특히, 가스(캡슐 대기)는 다운커머(145)의 외면(218)과 내화성 절연 및 와인딩(220) 사이의 갭(216)으로 경로(210)를 통하여 열전대 구멍(222)으로 샐 수 있다. 이 갭(216) 안으로 들어가면, 가스는 다운커머(145)의 외면(218) 근처로 이동할 수 있다. 원한다면, 열전대(223)와 캡슐(172) 사이에 위치된 열전대 홀들(222)의 입구 공간은 섬유계 가스켓(102)에 사용된 재료와 비슷하거나 같은 압축된 섬유 재료(225)(섬유계 가스켓(225))으로 밀봉될 수 있다. 가스가 새는 제2 경로(212)는 유입구(155)의 외면(224) 근처의 FDM(150)의 내부이다. 한 예로, 다운커머(145)와 내화성 절연 및 와인딩(220) 사이의 갭(216)은 대략 1/4"인 반면, 유입구(155)와 절연 내화성 및 교류 가열된 와인딩(229) 사이에는 1/8"의 갭(226)이 있고, 유입구(155)와 스페이서 링 블록(230) 사이에는 1/16"의 갭(228)이 있다. 실행 시, 이러한 갭(216,226,228)은 매우 더 커지도록 이러한 요소들은 상당히 큰 공차로 만들어질 수 있다. 이로써 따라서, 갭(대기)은 잠정적으로 다운커머(145)와 유입구(155)를 접촉하기 위해 경로(210,212)를 통해 샐 수 있다. 그러나, 가스가 섬유계 가스켓(201)을 통해 샐 수 있는 제3 경로(214)는 경로(210,212)에 비교될 때 더 문제가 있으며 여러 문제들 중 하나가 여기서 연급된다.

섬유계 가스켓(102)은 다운커머의 캡슐(172)과 FDM의 공간 링 블록(230) 사이의 연결부(180)에 위치된다. 과거에, 종래 유리 제조 시스템은 유니프렉스(Unifrax) I LLC에 의해 제조된 재료로 만들어진 이 연결부에서 섬유계 가스켓을 사용했고 피버프렉스 듀라블랭킷 "에스"(Fiberfrax Durablanket "S")라는 브랜드 이름으로 팔렸다(아래의 표 1과 2 참조). 피버프렉스 듀라브랭킷 '에스'로 만들어진 종래의 섬유계 가스켓은 2.5-3.5㎛ 범위의 직경을 갖는 섬유를 가지며, 제조사에 의해 제공될 때 6 lb/ft³의 비압축된 재료 밀도를 가지며,약 50% 압축으로 압축되며, 이 압축은 제조사로부터 제공될 때 원래 체적으로부터 감소된 체적의 섬유계 가스켓에 의한 비율로 여기에 형성된다. 그러나, 공정 증거는 종래 섬유계 가스켓이 매우 다공성이며 심지어 0.01인치(2.5 파스칼)보다 낮은 물의 압력 차이에서도 통과하는 상당한 공기 침투를 허용했다는 것을 나타낸다. 이 공기 침투는 주변 공기의 상당한 침투를 발생시키며 가스의 흐름이 근처에 발생되도록 하여 다운커머(145)와 유입구(155)를 냉각시키는데, 이것은 써멀 셀 유도 블리스터링에 의한 받아들일 수 없는 수준의 손실을 발생시킨다.

게다가, 공정 증거는 주변 공기가 다운커머(145)와 유입구(155)와 연관된 영역으로 침투되는 것을 조절함으로써 써멀 셀 유도 블리스터링의 수준이 줄어들거나 완전히 제거될 수 있음을 나타낸다. 본 발명은 다운커머(145)와 유입구(155) 사이의 가스켓(102)에 대한 압축을 증가하거나 및/또는 가스켓(102)의 밀도(압축 전)를 증가시킴으로써 이것을 수행한다. 어떤 의미에서는, 만약 섬유 가스켓(102)이 적절한 밀도 및/또는 압축 정도를 가진다면, 그후 가스 침투에 대해 밀봉 또는 장벽으로 작용할 수 있으며 따라서 써멀 셀 블리스터 생성에 대한 주요 원인 중 하나를 해결할 수 있다는 것이 발견되었다. 특히, 만약 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 섬유 가스켓(102)이 22.5 ml/min/cm² 이하인 단위 면적 당 가스 침투율을 발생시키는 밀도와 압축을 가진다면, 그 후 이것은 써멀 셀 블리스터 생성의 주요 원인 중 하나를 해결한다는 것이 발견된다. 이것이 발견되는 방법은 도면 3-4와 관련하여 아래에서 설명된다.

도 3은, 서로 다른 밀도를 가지는 4개의 바람직한 섬유계 재료(302a, 302b, 302c 및 302d)에 대한 단위 표면적(ml/min/cm²) 당 가스켓을 통한 공기 침투율 대 5 파스칼 압력차이와 변동가능한 공기 흐름율을 가지는 가스켓 압축율(%)의 플롯이다. 공기 침투율은 y-축으로 나타나고 가스켓 압축율은 x-축으로 나타난다. 4인치 외경과 2 인치 내경을 가지는 네 개의 바람직한 섬유계 재료(302a,302b,302c,302d)는 다음과 같다:

(1) 섬유계 재료(302a)(2.2 lb/ft³의 밀도-- 브랜드명 RSMAT-3000)

(2) 섬유계 재료(302b)(6 lb/ft³의 밀도-- 브랜드명 듀라블랭킷 "S")

(3) 섬유계 재료(302c)(8 lb/ft³의 밀도-- 브랜드명 듀라블랭킷 "S")

(4) 섬유계 재료(302d)(9.5 lb/ft³의 밀도 -- 브랜드명 SB-2000)

주의: 상기 기재된 섬유계 재료(302a,302b,302c,302d)의 밀도는 압축 전에 제조사에 의해 제공된 재료의 밀도임.

현재 다운커머(145)와 유입구(155) 사이의 연결부(180)를 밀봉하는데 사용된 가스켓 재료는 바람직하지 않은 22.5ml/min/cm²의 공기 침투율을 발생시키는 456ml/min의 흐르는 공기를 가지는 50% 압축률에서의 6 lb/ft³인 듀라블랭킷 "S"이다(도 3에서 원 304 참조). 따라서, 본 발명의 섬유 가스켓(102)은 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 22.5ml/min/cm² 이하의 공기 침투율을 발생시키는 밀도와 압축의 조합을 가지는 임의의 섬유계 재료를 포함한다. 결과적으로, 섬유 가스켓(102)은 22.5ml/min/cm² 이하의 공기 침투율을 갖는 섬유계 재료 밀도와 압축의 많은 조합들을 포함할 수 있다. 더 높은 수준의 압축 및/또는 더 높은 밀도의 섬유계 재료는 섬유 가스켓(102)을 통한 가스 흐름을 제한하는데 적합하며, 또한 다운커머(145)와 유입구(155)에 대류 열전달과 써멀 셀 블리스터를 줄이기 위한 적합한 조건이다.

표 1과 표 2는 도 3의 플롯에 나타난 데이터를 만드는 실험에 사용된 네 개의 모범적인 가스켓 재료(302a,302b,302c,302d)의 특성과 조성물을 기록한다.

표 #1

* "공칭 재료 밀도"는 압축전 제조사에 의해 제공될 때 재료 밀도를 의미한다. "압축"이란 용어는 섬유계 가스켓이 제조사로부터 제공될 때 원래 체적으로부터 체적이 줄어든 만큼의 비율로써 여기서 정의된다.

표 #2

표 #2 (계속)

상기 설명된 시나리오는 다운커머(145)와 유입구(150) 근처의 영역에서 연결부(180)를 밀봉시키기 위한 다수개의 서로 다른 재료들과 방법 개선들을 나타낸다. 유리 재료 시스템(100)에서 가스 침투에 대한 밀봉 또는 장벽으로 작용하고 써멀 셀 유도 블리스터링에 의한 손실정도를 줄이기 위해 섬유계 가스켓(104,106,108,225)과 같이 같은 종류의 섬유계 가스켓(102)을 사용할 수 있는 다른 영역들이 있다. 이러한 점에서, 유리 제조 시스템(100)은 다음 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다: (1) 캡슐(172)의 입구(187)와 레벨 프로브 스탠드파이프(127)의 입구(188) 사이의 연결부(186)에 위치된 제2 섬유계 가스켓(104); (2) 캡슐(172)의 입구(190)와 교반 챔버(130)의 상부에서의 입구(191) 사이의 연결부(189)에 위치된 제3 섬유계 가스켓(106); 및 (3) 캡슐(172)의 입구(193)와 보울(140)의 상부에서의 입구(194) 사이의 연결부(192)에 위치된 제4 섬유계 가스켓(108). 이와 같이, 유리 제조 시스템(100)은 센서들 또는 다른 장치들을 수용하기 위해 나타나거나 생성된 홀들 뿐 아니라 캡슐(172)의 다른 위치들에서 캡슐(172)의 열전대 홀(222)을 밀봉시키는 도 2에 나타난 것들과 같은 섬유계 가스켓(225)을 사용할 수 있다. 섬유계 가스켓(104,106,108 및 225)은 표면적이 내부 가스 표면적에 기초하며 각각 22.5ml/min/cm² 이하의 단위 표면적 당 가스 침투율을 발생시키는 밀도와 압축을 갖는다.

섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 서로 다른 섬유계 재료 조성물, 섬유 직경들, 섬유 대 비섬유 재료의 비율, 재료 밀도, 유리 제조 시스템(100)에서 잘 작용할 수 있는 22.5ml/min/cm² 이하의 단위 표면적 당 가스 침투율을 발생시키는 재료 압축을 가진다. 다음은 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)과 연관될 수 있는 재료 특성과 특징들의 바람직한 리스트이다:

1. 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 섬유계 재료를 포함한다.

2. 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 0-100%의 실리카, 0-100%의 알루미나, 0-100%의 지르코니아, 및 다양한 농도의 다른 산화물들을 포함한다.

3. 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 0.5㎛ 이상의 직경을 가지는 섬유를 포함한다.

4. 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 500℃ 이상의 최대 사용 온도를 갖는다.

5. 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 20% 초과의 섬유지수를 갖는다. 섬유지수는 샷(shot) 또는 비섬유 재료*를 포함하는 전체 재료 무게에 대한 섬유 재질의 비율(무게에 의한)이다.

6. 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 유기물 또는 무기물 바인더를 포함하거나 포함하지 않는다

* 약간의 비섬유 재료를 포함하는 대부분의 섬유계 재료는 또한 샷(shot)이라 불린다. 비섬유 재료는 섬유 제조 공정의 부산물이다. 유니프렉스와 같은 제조사들은 비록 그 재료들이 약간의 비섬유 재료들을 포함한다 할지라도 그 재료들을 섬유로 이루어진 것으로 부른다. 섬유계 재료는 통상적으로 단지 작은 비율의 샷 만을 포함하나 샷 내용물은 여전히 오히려 높을 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는, 도 3에 나타난 플롯에 대한 데이터를 생성하는데 사용된 데이터를 얻기 위해 사용된 랩 장치(400)의 개략도와 사진들이다. 랩 장치(400)는 바람직한 섬유계 가스켓(402)(예를 들어, 섬유계 재료(302a, 302b, 302c 및 302d)을 통해 공기 침투를 시연하는데 사용된다. 나타난 바와 같이, 랩 장치(400)는 섬유계 가스켓(402)(경로(410) 참조)을 통해 공기 침투율을 조절하고 측정하는데 사용된 미터링 밸브(406)와 유량계(408)를 통해 공기를 제공하는 압축된 공기 실린더(404)를 포함한다. 유량계(408)를 통해 통과한 후, 공기는 스레드 플랜지(414)와 블라인드 플랜지(416)를 갖는 압축 용기(412)로 들어간다(도 4b 참조). 스레드 플렌지(414)는 4개의 홀(418)(3개만 보임)을 갖는다(도 4b 참조). 블라인드 플랜지(416)는 4개의 홀(420)을 가지며 블라인드 의미는 플러그로 보조됨을 의미한다(도 4c 참조). 두 개의 플랜지(414, 416)는 네 개의 볼트(422)와 네 개의 너트(424)에 의해 연결된다. 이 형상은 모든 공기가 경로(410)를 통해 섬유계 가스켓(420)를 침투하도록 유량계(408)를 따라 흐르도록 한다. 압력 게이지(426)는 또한 압력 용기(412)에서 튜빙(427)을 통해 포트(425)에 연결된다(도 4b와 4d 참조).

다음의 공정은 각각의 가스켓 재료(302a, 302b, 302c 및 302d)를 테스트하기 위해 사용된다. 가스켓 재료(302a)(예를 들어)는 내경(예를 들어 2인치의 내경)과 외경(예를 들어, 4인치의 외경)에 대한 코어 드릴을 사용하는 가스켓(402)을 형성하기 위해 도넛 형상으로 잘린다. 가스켓(402)은 그후 두 플랜지(414, 416) 사이에 위치되고 플랜지 볼트(422)는 시작부 갭으로 조여진다. 이 갭은 두 플랜지(414,416) 사이의 몇몇 스페이서(428)를 위치시킴으로써 설정된다(도 4a-4c 참조). 스페이서(428)는 섬유계 가스켓(402)의 압축을 설정하는데 사용된다. 공기는 그후 압력 게이지(426)가 섬유계 가스켓(402)의 원하는 압력 상류를 판독할 때까지 미터링 밸브(406)를 조절함으로써 유량계(408)를 통해 흐른다. 몇몇 공기 침투율/용기 압력 측정 조합이 감지되면, 섬유계 가스켓(402)을 통한 공기 침투율은 유량계(408)를 통해 공기 흐름률과 동일해진다. 이러한 측정은 공기가 섬유계 가스켓(402)을 통해서만 빠져나갈 수 있도록 랩 장치(400)가 틈이 작은 연결부를 가지기 때문에 가능하다.

공기 침투율과 가스켓 압축 사이의 관계는 스페이서(428)의 길이와 미터링 밸브(406)를 통한 가스 흐름률을 조절함으로써 얻어진다. 압력 게이지(426)는 섬유계 가스켓(402)의 상향의 압력 용기(412) 내 압력을 측정했다. 이 압력 측정은 섬유계 가스켓(402)에 대한 압력 차이를 제공했다(주의: 도 3의 데이터 지점은 5 파스칼 압력 차이에서 얻어진다). 두 플랜지(414, 416) 사이의 갭은 그후 스페이서(428)을 제거하고, 더 작은 스페이서(428)를 추가하고, 볼트(422)를 조임으로써 줄어든다. 상기 언급된 공정은 몇몇 서로 다른 크기의 갭에 대해 반복된다. 이 설정과 공정은 몇몇 서로 다른 재료들에 대하여 가스켓 압축 범위에 대해 일정한 용기 압력에서 공기 투과율의 범위를 제공했다. 이 랩 장치(400)로 생성된 데이터는 다운커머(145)와 유입구(155)와 연관되어 섬유계 가스켓(102)에 대한 적절한 밀도와 압축을 결정하는데 사용된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 유리 제조 장치(506)와 제2 유리 제조 장치(508) 사이의 연결부(504)에 위치된 섬유계 가스켓(502)의 개략도이다. 섬유계 가스켓(502)은 제1 유리 제조 장치와 제2 유리 제조 장치 내에서 써멀 셀 유도 블리스터링을 줄이기 위해 22.5ml/min/cm² 이하의 단위 표면적 당 가스 침투율을 발생시키는 밀도와 압축을 가진다. 따라서, 본 발명의 섬유계 가스켓은 모든 타입의 유리 용해 시스템에 사용될 수 있으며 도 1과 관련하여 상기 언급된 유리 제조시스템(100)에만 국한된 것은 아니다.

상기로부터, 당업자는 유리 용해 시스템에 사용하기 위한 최적화된 밀도 및/또는 압축을 가지는 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)과 관련된 본 발명을 이해할 것이다. 최적화된 가스켓 재료 또는 증가된 가스켓 재료 압축을 가진 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 하나 또는 그 이상의 유리 용해 장치의 표면에서 대류 열 전달을 줄이는 하나 또는 그 이상의 유리 용해 장치 근처의 공기 이동을 줄인다. 이것은 궁극적으로 하나 또는 그 이상의 유리 용해 장치의 표면에 열 변화를 줄이며 써멀 셀 유도 블리스터의 발생을 줄인다. 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)은 여러 이점을 가지며 그중 몇 개는 다음과 같다:

* 다운커머(145)와 유입구(155)의 백금 표면에서 가스 충돌과 대류 열 전달을 줄임.

* 유리 용해 시스템의 외면에 접촉하는 낮은 이슬점의 주변공기에 의한 수소 침투 블리스터링 방지.

* 다운커머(145)와 유입구(155)의 백금 표면에 써멀 셀 블리스터를 줄임. 이것은 궁극적으로 생산시 유리의 더 작은 손실과 더 나은 유리 선택률을 이룬다.

* 하나 또는 그 이상의 섬유계 가스켓(102,104,106,108 및 225)을 통합하기 위해 존재하는 유리 제조 시스템을 보강하기 위한 재료 비용과 시간은 섬유계 가스켓의 존재에 의한 유리 손실의 절감율과 비교할 때 오히려 더 작다.

비록 본 발명의 여러 실시예들이 첨부되는 도면들과 상기 상세한 설명에서 나타난다 할지라도, 본 발명은 나타난 실시예들에 한정되지 않아야 하나, 다음의 청구항들에 의해 정해지고 한정된 바와 같이 본 발명에 벗어남이 없이 다수의 재배열, 수정 및 치환들이 가능하다.

100: 유리 제조 시스템 110: 용해 용기
102,104,106,108,225: 섬유계 가스켓
109,111,113: 유리 시트
114: 용융 유리 115: 정제 튜브
120: 정제 용기 125: 정제 교반 튜브
127: 레벨 프로브 스탠드파이프 130: 교반 챔버
135: 교반 챔버 보울 연결 튜브 140: 보울
145: 다운커머 150: 퓨전 드로우 장치(FDM)
155: 유입구 160: 성형 장치
165: 풀 롤 어셈블리 168: 루트
170: TAM 172: 캡슐

Claims

제1 유리 제조 장치(172, 506)와 제2 유리 제조 장치(150, 127, 130, 140, 508) 사이의 연결부(180, 186, 189, 192, 504)에 위치된 섬유계 가스켓(102, 104, 106, 108, 502)에 있어서,
표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는 섬유계 재료를 포함하며, 상기 섬유계 재료는 제1 유리 제조 장치와 제2 유리 제조 장치 내에서 써멀 셀 유도 블리스터링을 줄이는 섬유계 가스켓.
청구항 1에 있어서,
상기 섬유계 재료는 0-100%의 실리카, 0-100%의 알루미나, 0-100%의 지르코니아 및 다양한 농도의 다른 산화물들을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유계 가스켓.
청구항 1에 있어서,
상기 섬유계 재료는 500℃ 이상의 최대 사용 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유계 가스켓.
청구항 1에 있어서,
상기 섬유계 재료는 20%를 초과의 섬유지수를 가지며, 상기 섬유지수는 비섬유 재료를 포함하는 전체 재료 무게에 대한 섬유 재료 무게의 비율인 것을 특징으로 하는 섬유계 가스켓.
청구항 1에 있어서,
상기 섬유계 재료는 0.5㎛ 이상의 직경을 갖는 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유계 가스켓.
내부에서 유리 배취 재료가 용해되어 용융 유리(114)를 형성하는 용해 용기(110);
상기 용해 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하는 용해 정제 튜브(115);
용해 정제 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리로부터 거품을 제거하는 정제 용기(120);
상기 정제 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하고, 레벨 프로브 스탠드파이프(127)가 부착된 정제 교반 챔버 튜브(125);
상기 정제 교반 챔버 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 혼합하는 교반 챔버(130);
상기 교반 챔버로부터 상기 용융 유리를 수용하는 교반 챔버 보울 연결 튜브(135);
상기 교반 챔버 보울 연결 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하는 보울(140);
상기 보울로부터 상기 용융 유리를 수용하는 다운커머(145);
상기 정제 용기, 상기 정제 교반 챔버 튜브, 상기 레벨 프로브 스탠드파이프, 상기 교반 챔버, 상기 교반 챔버 보울 연결 튜브, 상기 보울, 적어도 일부의 상기 용해 정제 튜브, 및 적어도 일부의 상기 다운커머를 둘러싸며 배치된 캡슐(172);
유입구(155), 성형 용기(160), 및 풀 롤 어셈블리(165)를 포함하는 퓨전 드로우 장치(150);
드로우 유리 시트(111)를 수용하고 상기 드로우 유리 시트를 개별 유리 시트(113)로 분리하는 진행 앤빌 장치(170);
캡슐의 입구(182)와 다운커머가 유입구와 인터페이스하는 퓨전 드로우 장치의 입구(184) 사이의 연결부(180)에 위치된 제1 섬유계 가스켓(102)을 포함하고,
상기 퓨전 드로우 장치(150)는,
상기 다운커머로부터 용융 유리를 수용하는 유입구;
상기 유입구로부터 상기 용융 유리를 수용하고 유리 시트(109)를 형성하는 성형 장치(109); 및
상기 유리 시트를 수용하고 상기 유리 시트를 드로우하는 풀 롤 어셈블리를 포함하며,
상기 제1 섬유계 가스켓은 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는 유리 제조 시스템(100).
청구항 6에 있어서,
캡슐의 입구(187)와 레벨 프로브 스탠드파이프의 입구(188) 사이의 연결부(186)에 위치된 제2 섬유계 가스켓(104)을 더 구비하고, 상기 제2 섬유계 가스켓은 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템(100).
청구항 6에 있어서,
캡슐의 입구(190)와 교반 챔버의 상부의 입구(191) 사이의 연결부(189)에 배치된 제3 섬유계 가스켓(106)을 더 포함하며, 상기 제3 섬유계 가스켓은 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템(100).
청구항 6에 있어서,
캡슐의 입구(193)와 보울의 상부의 입구(194) 사이의 연결부(192)에 위치된 제4 섬유계 가스켓(108)을 더 포함하며, 상기 제4 섬유계 가스켓은 표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 단위 표면적 당 가스 침투율이 22.5ml/min/cm²이하인 밀도 및 압축을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템(100).
청구항 6에 있어서,
상기 캡슐 내의 홀(222)에 위치된 제5 섬유계 가스켓(225)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 시스템(100).
내부에서 유리 배취 재료가 용해되어 용융 유리(114)를 형성하는 용해 용기(110);
상기 용해 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하는 용해 정제 튜브(115);
용해 정제 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리로부터 거품을 제거하는 정제 용기(120);
상기 정제 용기로부터 상기 용융 유리를 수용하고, 레벨 프로브 스탠드파이프(127)가 부착된 정제 교반 챔버 튜브(125);
상기 정제 교반 챔버 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 혼합하는 교반 챔버(130);
상기 교반 챔버로부터 상기 용융 유리를 수용하는 교반 챔버 보울 연결 튜브(135);
상기 교반 챔버 보울 연결 튜브로부터 상기 용융 유리를 수용하는 보울(140);
상기 보울로부터 상기 용융 유리를 수용하는 다운커머(145);
상기 정제 용기, 상기 정제 교반 챔버 튜브, 상기 레벨 프로브 스탠드파이프, 상기 교반 챔버, 상기 교반 챔버 보울 연결 튜브, 상기 보울, 적어도 일부의 상기 용해 정제 튜브, 및 적어도 일부의 상기 다운커머를 둘러싸며 배치된 캡슐(172);
유입구(155), 성형 용기(160), 및 풀 롤 어셈블리(165)를 포함하는 퓨전 드로우 장치(150);
드로우 유리 시트(111)를 수용하고 상기 드로우 유리 시트를 개별 유리 시트(113)로 분리하는 진행 앤빌 장치(170)를 포함하고,
상기 퓨전 드로우 장치(150)는,
상기 다운커머로부터 용융 유리를 수용하는 유입구;
상기 유입구로부터 상기 용융 유리를 수용하고 유리 시트(109)를 형성하는 성형 장치(109); 및
상기 유리 시트를 수용하고 상기 유리 시트를 드로우하는 풀 롤 어셈블리를 포함하며,
캡슐의 입구(182)와 다운커머가 유입구와 인터페이스하는 퓨전 드로우 장치의 입구(184) 사이의 연결부(180)에 제1 섬유계 가스켓(102)을 배치하는 단계; 및
표면적이 내부 가스켓 표면적에 기초하며 상기 제1 섬유계 가스켓이 22.5ml/min/cm²이하의 단위 표면적 당 가스 침투율을 갖도록 상기 제1 섬유계 가스켓을 압축하는 단계를 포함하는 유리 제조 시스템(100)에서의 써멀 셀 유도 블리스터링을 줄이는 방법.