KR20140057202A

KR20140057202A - 플로트 유리 제조 장치 및 이것을 사용한 플로트 유리 제조 방법

Info

Publication number: KR20140057202A
Application number: KR1020137031426A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 구스노키; 노부유키 반; 다케노리 미우라
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2014-05-12
Also published as: WO2013024649A1; CN103635437A; JPWO2013024649A1; KR101944563B1; CN103635437B; TW201309606A

Abstract

용융 주석이 가득 채워진 욕조의 보텀 벽돌 하부를 덮는 보텀 케이싱을 냉각하는 수냉관을 갖는 플로트 유리 제조 장치이며, 상기 수냉관이, 적어도 상기 보텀 벽돌의 줄눈 위치에 따라, 상기 보텀 케이싱 하부에 전열재를 개재하여 설치되어 있고, 상기 전열재는, 경도가 10 내지 50(아스카 C)이며, 열 전달율 λ/d가 0.2×10³ 내지 1.6×10³W/(m²·K)이며, 상기 두께 d가 0.001 내지 0.05m인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치 및 이것을 사용한 플로트 유리의 제조 방법.

Description

플로트 유리 제조 장치 및 이것을 사용한 플로트 유리 제조 방법{FLOAT GLASS PRODUCTION DEVICE, AND FLOAT GLASS PRODUCTION METHOD EMPLOYING SAME}

본 발명은, 플로트 유리 제조 장치 및 이것을 사용한 플로트 유리 제조 방법에 관한 것이다.

플로트법은 판 유리의 제조 방법으로서 널리 알려져 있고, 종래부터 건축용 창 유리나, 자동차용 창 유리 등의 용도 외에, 최근에는 디스플레이용 유리 등 각종 용도로 사용되게 되었다.

플로트법에 의한 판 유리의 제조는, 용융 주석이 가득 채워진 플로트 배스를 사용해서 행해진다. 구체적으로는, 상기 용융 주석 위에 상류측으로부터 용융 유리를 흘려 넣어, 하류측에 배치된 성형 영역에 있어서 띠 형상의 유리 리본에 유도하면서 원하는 두께, 판 폭으로 성형하는 것이 행하여진다.

상기와 같이 플로트 배스는, 그 내부에 500℃ 이상의 용융 주석을 유지할 필요가 있다. 이로 인해, 플로트 배스는, 그 하부를 구성하는 보텀 케이싱의 내면을 내화성 보텀 벽돌로 라이닝하고, 그 안에 용융 주석이 채워진 구성을 갖고 있다. 그러나, 온도 조건 등에 따라서는, 내화성 보텀 벽돌의 이음매에 용융 주석이 침입하여, 보텀 케이싱 부분에까지 도달할 수 있다. 이와 같이, 보텀 케이싱과 용융 주석이 접촉하면 반응하고, 보텀 케이싱에 손상을 주는 사태가 발생한다. 이러한 사태를 피하기 위해서는, 내화 블록의 하부에서는 주석의 용융 온도(231.9℃) 미만으로 유지될 필요가 있다.

이로 인해, 종래, 보텀 케이싱 외표면에 공기를 분사해서 냉각하는 방법을 취하고 있었다(특허문헌 1).

그러나, 공기에 의한 냉각에서는, 장치 전체에 공기를 송풍하고, 일률적으로 냉각하기 때문에, 보텀 케이싱 내에 온도 차가 있는 경우, 이것을 해소할 수는 없었다. 또한, 장소에 따라서는 공기가 충분히 도달하지 않고, 보텀 케이싱 내에서 더욱 온도의 편차가 발생하는 결과로 되어 있었다. 또한, 외기온의 변화 등에 의해 냉매의 공기 온도가 변동하기 때문에, 안정된 온도로 제어하는 것이 곤란했다.

그리고, 이렇게 보텀 케이싱 등에 온도의 편차, 변동이 발생하면, 용융 주석으로부터 가스가 석출, 방출되는 것이 알려져 있고, 가스가 용융 주석 위를 흐르고 있는 유리와 접촉함으로써, 유리에 결함이 발생한다는 문제가 발생하고 있었다(특허문헌 1, 2).

일본 특허 공개 제2003-261339호 공보 일본 특허 공고 평 4-29614호 공보

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제를 감안하여, 플로트 배스 하부의 보텀 케이싱을 균일하게 냉각할 수 있는 플로트 유리 제조 장치 및 이것을 사용한 플로트 유리 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 용융 주석이 가득 채워진 욕조의 보텀 벽돌 하부를 덮는 보텀 케이싱을 냉각하는 수냉관을 갖는 플로트 유리 제조 장치이며, 상기 수냉관이, 적어도 상기 보텀 벽돌의 줄눈 위치에 따라, 상기 보텀 케이싱 하부에 전열재를 개재하여 설치되어 있고, 상기 전열재는, 경도가 10 내지 50(아스카 C)이며, 열 전달율 λ/d가 0.2×10³ 내지 1.6×10³W/(m²·K)이며, 상기 두께 d가 0.001 내지 0.05m인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치를 제공한다.

본 발명은, 플로트 유리 제조 장치의 보텀 케이싱 중, 적어도 그 상부에 배치된 보텀 벽돌의 줄눈에 대응하는 부분에 수냉 기구를 부가함으로써, 보텀 케이싱의 온도를 더욱 균일하게 할 수 있다. 나아가, 용융 주석으로부터의 가스의 석출, 발생을 저감, 방지하는 것도 가능하게 된다.

도 1a는 플로트 유리 제조 장치의 단면도.
도 1b는 플로트 유리 제조 장치의 수평 단면도.
도 2a는 본 발명에 관한 플로트 유리 제조 장치에 있어서의, 벽돌의 줄눈 부분으로부터의 거리와 냉각 효과의 관계의 설명도.
도 2b 도 2a의 시뮬레이션 모델에 관한 설명도
도 3은 본 발명에 관한 플로트 유리 제조 장치에 있어서의, 전열재의 열 전달율과 냉각 효과의 관계의 설명도.
도 4a는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4b는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4c는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4d는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4e는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4f는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4g는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4h는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.
도 4i는 본 발명에 관한 수냉관, 전열재의 구성예에 관한 설명도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은, 하기의 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않으며, 하기의 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

우선, 플로트 유리 제조 장치에 대해서, 도 1a, 도 1b를 사용해서 설명한다. 또한, 도 1a, 도 1b는, 일반적인 플로트 유리 제조 장치의 개략을 설명하는 것이며, 본 발명은 이와 같은 장치에 한정되는 것은 아니다.

도 1a에 플로트 유리 제조 장치의 단면도를 도시한다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 플로트 유리 제조 장치는, 그 상부에는 플로트 배스 루프(11)가, 하부에는 플로트 배스 탭(12)이 각각 배치되고, 이들에 의해 둘러싸인 구조를 갖고 있다. 그리고, 플로트 배스 탭(12) 중에는 용융 주석(13)이 가득 채워져 있고, 용융 주석(13) 위에서 장치 상류측으로부터 도입된 용융 유리가 장치 하류로 갈수록, 소정의 두께를 갖는 유리 리본(14)으로 성형된다.

여기서, 용융 주석(13)은 플로트법을 행할 수 있도록 적절한 깊이, 온도를 갖고 있으며, 플로트 유리 제조 장치 내는 용융 주석이 산화하지 않도록 환원 분위기로 유지되어 있다.

또한, 플로트 배스 탭(12)은 용융 주석(13)으로부터의 열에 견딜 수 있는 구조를 가질 필요가 있기 때문에, 용융 주석과 접하는 면에는 보텀 벽돌(15)(이하 간단히 벽돌이라 한다)이 빈틈없이 깔려 있고, 그 외측을 보텀 케이싱(16)으로 덮는 구조를 갖고 있다.

이어서, 도 1b에, 플로트 유리 제조 장치의 수평 단면도를 도시한다. 이것은, 도 1a에 있어서의 A-A′선에서의 단면도를 도시하고 있다. 도 1b 중 좌측으로부터 도입된 용융 유리류는, 예를 들어 도면에 도시한 바와 같이, 톱 롤(홈 부착 회전 롤)(17)에 의해 위에서 눌러, 유리 리본 폭의 축소를 방지하고, 두께를 조정한다. 이와 같이, 플로트 유리 제조 장치에 있어서는, 용융 가마로부터의 용융 유리를, 용융 주석 위에서, 소정의 두께를 갖는 유리 리본(14)으로 성형하고, 다음 공정인, 도면 중 우측에 배치된, 도시하지 않은 서냉 가마로 인출되어 간다.

그리고, 본 발명은, 이러한 플로트 유리 제조 장치에 있어서, 보텀 케이싱부에 수냉관 등, 소정의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

여기서, 후술하는 도 4a 내지 도 4i는, 플로트 유리 제조 장치의 보텀 케이싱부 주변을 확대해서 나타낸 것이다. 즉, 예를 들어 도 1a의 점선으로 둘러싸인 부분을 확대한 것이며, 본 발명의 플로트 유리 제조 장치 중, 벽돌의 줄눈 위치에, 전열재를 통해서 수냉관을 배치한 부분의 단면을 모식적으로 도시한 것이다. 여기에서는, 도 4c를 예로서, 보텀 케이싱부 주변 부분의 구조에 대해서 설명하면 도면 중, 최상부에 벽돌(15)이 있고, 그 아래에 보텀 케이싱(16), 전열재(18), 수냉관(19)의 순으로 배치되어 있다. 도 4c에서는 나타내지 않고 있지만, 벽돌(15) 위에는 용융 주석(13)이 배치되어 있다. 또한, 전열재(18), 수냉관(19)은, 벽돌(15)의 줄눈 위치에 따라 배치되어 있다. 또한, 벽돌과 보텀 케이싱 사이에 틈이 있는 경우라도(도시하지 않음), 줄눈 주변에 있어서는 당해 틈이 주석으로 채워져 있다고 가정하여, 후술하는 시뮬레이션을 행했다. 도 4c에 있어서는, 2개의 벽돌(15)과, 그 접촉 부분인 줄눈 위치를 모식적으로 도시했지만, 플로트 유리 제조 장치에 있어서는, 상기와 같이 보텀 케이싱(16) 내에 많은 벽돌(15)이 배치되어 있다. 그리고, 본 발명에 있어서는, 적어도 각 벽돌의 줄눈 부분에 상기와 같은 구성을 갖는 것이다. 이러한 구성을 가짐으로써, 보텀 케이싱(16) 중에서도 온도가 상승하기 쉬운 벽돌 줄눈부에 대응한 부분을 국소적으로 냉각시키는 것이 가능하게 된다. 이로 인해, 보텀 케이싱(16) 내의 온도 구배가 완화, 해소되기 때문에, 전체로서 대략 균일한 온도로 하는 것이 가능하게 된다.

이어서, 상기 벽돌 줄눈 부분 주변을 구성하는 각 부재에 대해서 이하에 설명한다.

여기서, 벽돌(15)은 플로트 유리 제조 장치가 정상 운전하고 있을 때, 용융 주석(13) 등의 장치 내의 열에 의해 팽창하고, 벽돌 간에 간극이 발생하지 않도록 설계, 배치되어 있다.

보텀 케이싱(16)은, 그 재질로서는, 내열성을 갖고, 장치 내의 기밀성을 유지할 수 있는 것이면 모든 것을 사용할 수 있지만, 내열성, 가공 용이성, 비용을 고려하여, 연철이나 스테인리스인 것이 바람직하다.

전열재(18)는, 경도가 10 내지 50(아스카 C), 열 전달율 λ/d=0.2×10³내지 1.6×10³W/(m²·K)이며, 두께 d가 0.001 내지 0.05m의 범위에 있는 것을 사용한다. 그리고, 이 경우, 열전도율 λ은 0.2 내지 80W/(m·K)의 범위를 취하게 되지만, 0.2 내지 48W/(m·K)의 범위를 취하는 것이 더욱 바람직하고, 특히 0.2 내지 32W/(m·K)의 범위인 것이 바람직하다.

전열재(18)는, 우선, 보텀 케이싱(16)의 외표면으로부터의 열을 수냉관(19) 내의 냉각수에 전달하는 작용 외에, 양쪽 부재의 밀착성을 높이기 위한 충전재로서의 작용, 장치의 기동시, 정지시에 열 응력에 의한 장치의 손상을 방지하는 완충재로서의 작용을 갖고 있다. 따라서, 상기 목적에 합치되는 경도를 갖는 재료를 선택할 필요가 있는바, 경도가 50(아스카 C)보다도 높은 것이면, 그 형상이 변형되기 어렵기 때문에, 충전재, 완충재로서 충분히 기능하지 않고, 양쪽 부재의 밀착성이 나빠지므로 바람직하지 않다. 또한, 경도가 10(아스카 C)보다도 낮아지면, 시공이 어려워지기 때문에 바람직하지 않다. 이로 인해, 그 경도로서 상기 범위를 갖는 것을 사용했다.

여기서, 전열재의 열 전달율(H)을 변화시켰을 때의 벽돌 줄눈 부분 주변의 온도 분포 상태의 시뮬레이션 결과를 도 2a에 나타낸다. 또한, 이때, 도 4c에 기재된 구조를 모델로 사용해서 계산을 행하고 있고, 그 확대도를 도 2b에 나타낸다. 또한, 도 2a의 X축은, 도 2b 중에 화살표(X)로 나타낸 바와 같이, 벽돌 줄눈부로부터의 수평 방향의 거리를 나타내고 있다. 그리고, Y축은, 공냉만인 경우와 비교한, 보텀 케이싱의 외표면, 즉, 전열재를 배치한 측의 보텀 케이싱 표면의 온도 분포를 나타내고 있다. 여기에서는, 공냉만인 경우와의 온도 차로서 나타내고 있다. 또한, 도 3에 전열재의 열 전달율을 변화시켰을 때의, 줄눈 부분의 온도 변화를 공냉만인 경우와의 온도 차로서 나타내고 있다.

시뮬레이션은 유한 요소법에 의해 행했다. 구체적인 조건으로서는, 용융 주석(13)이 1200℃, 수냉관 내의 물이 30℃인 정상 상태에 있고, 벽돌(15)로서 SiO₂, Al₂O₃를 주성분으로 하는 열전도율 1.4W/(m·K)의 벽돌을 사용하고, 용융 주석의 저면과 보텀 케이싱이 300mm 이격되어 있다고 했다. 또한, 수냉관의 폭은 48mm로서, 줄눈 부분으로부터 좌우에 24mm 같은 온도(30℃)로 냉각하고 있다. 그리고, 아울러 공냉에 의한 냉각도 행하고 있다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 열 전달율을 0.2×10³ 내지 1.6×10³W/(m²·K)으로 함으로써, 공냉만인 경우와 비교해서 줄눈부를 중심으로 10℃ 내지 40℃로 냉각할 수 있다. 통상, 벽돌의 줄눈 부분은, 그 이외의 부분(벽돌 본체의 부분)보다도 열을 전달하기 용이하기 때문에, 대응하는 보텀 케이싱의 부분은, 국소적으로 10 내지 40℃ 정도 고온이 되는 경향이 있다. 이것은, 경우에 따라서는 용융 주석이 일부 유입되거나, 벽돌 간의 미소한 간극으로부터 열이 전열되기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 따라서, 이에 대응하는 온도인, 상기 온도 영역에서 냉각함으로써, 보텀 케이싱 내의 온도 차를 해소하여, 전체로서 균일한 온도로 할 수 있다.

열 전달율이 0.2×10³ 내지 1.6×10³W/(m²·K)의 범위를 벗어나면, 냉각이 충분하지 않거나, 과도하게 냉각되어버린다. 냉각이 충분하지 않으면, 보텀 케이싱의 온도를 균일하게 하고자 하는 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 없다. 또한, 과도하게 냉각한 경우, 줄눈 부분의 온도가 다른 부분보다도 낮은 온도가 되어, 온도 분포가 역전하는 경우가 있으므로 바람직하지 않다.

도 3에 동일한 시뮬레이션의 벽돌의 줄눈 부분의 냉각 효과에 대해서, 열 전달율과의 관계를 나타낸다. Y축은 공냉만인 경우와의 온도 차를 나타내고 있다. 온도는, 벽돌의 줄눈부에 대응하는 보텀 케이싱의 외표면 부분, 즉, 보텀 케이싱과 전열재 사이 부분의 온도이다. 이에 의하면, 열 전달율이 높을수록, 냉각 효과가 높은 것을 알 수 있다. 또한, 참조예로서, 열 전달율이 0.1×10³W/(m²·K)의 경우의 예를 나타냈지만, 이러한 경우에는 공냉의 경우보다도 냉각 효과가 낮아진다. 이것은, 열 전달율이 낮기 때문에 줄눈부를 냉각시킬 수 없을 뿐만 아니라, 단열 효과를 나타내고, 온도가 상승된 것이라고 생각된다. 열 전달율이 본 발명의 규정을 충족하고 있는, 0.2×10³ 내지 1.6×10³W/(m²·K)의 경우에 있어서는, 공냉만인 경우와 비교해서 -10 내지 -40℃의 냉각 효과를 발휘하고 있어, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 열 전달율이 상기 범위가 되도록 선택함으로써, 본 발명의 목적인, 보텀 케이싱의 온도를 균일하게 냉각하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 열 전달율을 이와 같은 범위로 하기 위해서, 전열재(18)의 두께, 열전도율을 선택할 수 있다. 단, 상기와 같이 전열재는, 열을 전달하는 열 매체로서의 역할과, 수냉관과 보텀 케이싱 사이의 완충재, 충전재로서의 역할을 다하고 있다. 이로 인해, 두께가 지나치게 얇으면 충분한 완충재, 충전재로서의 역할을 다할 수 없게 되고, 지나치게 두꺼우면, 장치로서의 안정성이 부족하고, 또한, 외기 등의 영향을 받기 쉬워진다. 이러한 문제를 피하기 위해서, 전열재의 두께로서는 0.001m 내지 0.05m의 범위인 것이 바람직하고, 특히, 0.001 내지 0.03m으로 하는 것이 바람직하며, 0.001 내지 0.02m으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이에 맞춰, 상기 열 전달율의 범위를 취하는 것 같은 열전도율 λ을 갖는 전열재를 선택할 필요가 있지만, 0.2 내지 80W/(m·K)인 것이 바람직하고, 0.2 내지 48W/(m·K)인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 0.2 내지 32W/(m·K)인 것이 바람직하다.

전열재로서는, 상기 경도, 열 전달율, 열 전도율, 두께의 조건을 만족하는 것이면 특별히 한정되지 않고 모든 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 실리콘 수지, 시멘트(포틀랜드 시멘트, 혼합 시멘트, 알루미나 시멘트를 포함한다), 실리콘 시멘트, 스테인리스 울, 스테인리스 펠트, 카본 울, 카본 펠트, 카본 시멘트, 당 시일(등록 상표) 등을 들 수 있다. 여기에서 말하는, 실리콘 수지란 광의의 의미이며, 실리콘 고무 등을 포함하는 것이다. 특히 입수의 용이함, 취급의 용이함 때문에, 전열재는 실리콘 수지 또는 시멘트(포틀랜드 시멘트, 혼합 시멘트, 알루미나 시멘트를 포함하는)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 전열재(18)의 폭으로서는, 수냉관(19)과 동일한 폭 또는, 그 이상의 폭을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이것은, 상기한 바와 같이 전열재(18)는 보텀 케이싱(16)과 수냉관(19) 사이의 열 이동을 돕는 열 매체로서의 기능과, 접착성을 높이기 위한 충전재, 완충재로서의 기능을 갖고 있기 때문이다. 이로 인해, 적어도 수냉관의 범위 전체를 커버할 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 후술하는 바와 같이 냉각 능력 등을 고려할 경우, 수냉관(19)의 폭으로서는, 20 내지 200mm가 바람직하고, 특히 40 내지 100mm인 것이 더욱 바람직하므로, 전열재(18)의 폭도 이에 맞춰서 20 내지 200mm가 바람직하고, 특히 40 내지 100mm로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 전열재의 형상으로서는, 특별히 한정되지 않고, 수냉관을 보텀 케이싱 표면에 고정하여, 양자 간에서 열전도가 가능하도록 구성되어 있으면 충분하다. 구체적인 예로서는, 도 4a 내지 도 4c, 도 4f, 도 4h에 도시한 바와 같이, 그 단면이 대략 직사각형이 되도록 설치할 수도 있고, 도 4d, 도 4e, 도 4g, 도 4i에 도시한 바와 같이 그 단면이 대략 사다리꼴 형상이 되도록 설치할 수도 있다.

이어서, 수냉관(19)으로서는, 보텀 벽돌의 줄눈 위치에 따라 배치되어 있는 것이면, 그 형상, 구성은 한정되는 것은 아니다.

수냉관의 형상으로서는 예를 들어, 도 4a, 도 4c, 도 4d, 도 4f, 도 4h에 도시한 바와 같은 각관, 도 4b, 도 4e, 도 4g, 도 4i에 도시한 바와 같은 원관 등을 들 수 있다. 또한, 각관에 대해서는, 그 단면 형상으로서는 특별히 한정되지 않고 정사각형, 직사각형 등 각종 형상을 취할 수 있다. 또한, 원관에 대해서도 마찬가지로, 그 단면 형상은 한정되지 않고, 진원, 타원 등 각종 형상을 취할 수 있다.

그리고, 그 구성으로서는 도 4a, 도 4b, 도 4f 내지 도 4i에 도시한 바와 같이, 줄눈부를 중심으로 해서 복수의 수냉관을 설치할 수도 있고, 도 4c 내지 도 4e에 도시한 바와 같이, 1개의 큰 수냉관을 설치할 수도 있다.

또한, 복수의 수냉관을 설치하는 경우, 도 4a, 도 4b에 도시한 바와 같이, 1개의 전열재 위에 복수의 수냉관을 설치할 수도 있지만, 도 4f 내지 도 4i에 도시한 바와 같이, 각 수냉관에 대하여 각각 전열재를 설치할 수도 있다.

또한, 복수의 수냉관을, 간격을 두고 배치하는 경우, 도 4h, 도 4i에 도시한 바와 같이, 각 수냉관 사이에 풍냉 노즐(20)을 설치해서 공냉과 병용하여, 냉각 효과를 높일 수도 있다.

그리고, 수냉관 크기에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 단, 벽돌의 줄눈부에 대응하는 위치에 배치하기 위해서, 시공 상의 오차 등을 고려하여, 일정한 폭을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 특히 그 폭이 20mm 이상 200mm 이하인 것이 바람직하다. 특히, 40mm 이상 100mm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 여기에서 말하는 수냉관의 폭이란, 형상에 의하지 않고, 수평 방향에서 보았을 경우의 수냉관 양단부 간의 거리를 의미하고 있다. 이것은, 이러한 범위를 가짐으로써, 확실하게 벽돌의 줄눈부에 대응하도록 설치할 수 있고, 나아가, 벽돌의 줄눈부 및 그 주변을 충분히 냉각하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 또한, 전열재(18), 수냉관(19)을 장치에 설치할 때에는, 이들 중심선이 벽돌의 줄눈부와 일치하도록 시공하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 줄눈을 중심으로 해서 좌우로 균등하게 냉각할 수 있기 때문이다.

또한, 수냉관의 재질도 한정되는 것이 아니라, 내열성, 내식 성능, 전열성 등을 고려해서 적절히 선택된다. 단, 특히 스테인리스, 연철, 알루미늄, 구리 등의 금속제 배관을 사용하는 것이, 전열 성능, 내식성 등의 관점으로부터 보아 바람직하다. 나아가, 가공성이나 비용도 고려하면 연철 또는 스테인리스를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

수냉관 내의 물에 대해서는 그 온도, 유량에 대해서는 제한되는 것이 아니고, 보텀 케이싱의 온도 분포를 모니터하면서 적절히 조정되는 것이다. 단, 플로트 유리 제조 장치의 정상 운전시에 있어서, 그 수온은 20 내지 40℃의 범위가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 이러한 온도는 수냉관 내에서 일률적일 필요는 없고, 전체로서 이러한 온도 영역에 들어가 있는 것을 의미하고 있다. 냉각수의 온도가 이러한 온도 영역에 있음으로써, 보텀 케이싱을 과도하게 차게 하지 않고, 적절한 온도 영역으로 냉각하는 것이 가능하게 되기 때문이다.

이상의 구성을 갖는 플로트 유리 제조 장치를 사용함으로써, 보텀 케이싱의 온도를 균일하게 할 수 있으므로, 용융 주석 내로부터의 가스의 발생이 억제되어, 가스에 의한 결함이 적은 유리를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 특징이 되는 수냉관에 의한 냉각 기구를 설명해 왔지만, 플로트 배스 전체의 온도를 더욱 내리기 위해서, 상기 냉각 기구 외에, 통상의 플로트법과 같은 공냉 기구 등, 보텀 케이싱 전체를 일률적으로 냉각하는 수단을 병용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 수냉 기구를 설치하는 장소로서는, 벽돌의 줄눈부에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 보텀 케이싱 내에서 국소적으로 온도가 높아지고 있는 부분이 있으면, 당해 부분에 설치하는 것도 가능하다.

본 발명의 플로트 유리 제조 장치를 사용한 플로트 유리의 제조 방법으로서는, 통상의 플로트법과 동일한 공정을 채용할 수 있다. 구체적으로는, 원료 투입기에 의해, 목적으로 하는 유리 조성의 원료를 용해조에 투입해서 원료를 용해시킨 후, 교반 장치를 거쳐, 청징, 탈포 공정을 행한다. 계속해서, 본 발명의 구성을 가진 플로트 배스에 도입하여, 원하는 판 두께, 예를 들어 0.1 내지 0.7mm로 성형한 후에 서냉, 가공하여, 플로트 유리를 제조한다.

본 발명의 플로트 유리 제조 장치 및 이것을 사용한 제조 방법에 있어서는, 플로트법에 의해 제조하는 유리이면, 모든 조성의 것을 적용할 수 있지만, 이하와 같은 성분을 함유하는 무알칼리 유리를 제조하는 경우에, 특히 유리하게 사용할 수 있다. 여기서, 각각의 백분율은, 산화물 기준의 질량 백분율을 나타내고 있다.

SiO₂: 50 내지 73％, 바람직하게는 50 내지 66％

Al₂O₃: 10.5 내지 24％

B₂O₃: 0 내지 12％

MgO: 0 내지 8％

CaO: 0 내지 14.5％

SrO: 0 내지 24％

BaO: 0 내지 13.5％

MgO＋CaO＋SrO＋BaO: 8 내지 29.5％, 바람직하게 9 내지 29.5％

ZrO₂: 0 내지 5％를 함유하는 무알칼리 유리.

이것은, 무알칼리 유리는 알칼리 유리와 비교해서 융점이 100℃ 정도 높기 때문에, 보텀 케이싱 내에서 온도 차가 발생하기 쉬워진다. 그 결과, 용융 주석으로부터 가스의 방출이 일어나 쉬워지기 때문에, 유리 표면에 결함이 발생하는 경우가 있었다. 그러나, 무알칼리 유리는 디스플레이 용도로 사용되는 경우가 많기 때문에, 유리 표면에 결함이 발생하는 것은 특히 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 플로트 유리 장치 및 그것을 사용한 유리의 제조 방법을 채용함으로써, 보다 고품질의 유리를 제조하는 것이 가능하게 되기 때문이다.

또한, 상기 조성 이외에도, 동일한 이유로 이하에 나타낸 바와 같은 성분을 함유하는 무알칼리 유리의 제조에도 바람직하게 적용할 수 있다. 여기에서도 각각의 백분율은, 산화물 기준의 질량 백분율을 나타내고 있다.

SiO₂: 58 내지 66％

Al₂O₃: 15 내지 22％

B₂O₃: 5 내지 12％

MgO: 0 내지 8％

CaO: 0 내지 9％

SrO: 3 내지 12.5％

BaO: 0 내지 2％

MgO＋CaO＋SrO＋BaO: 9 내지 18％를 함유하는 무알칼리 유리.

또한, 이하와 같은 성분을 함유하는 무알칼리 유리에 대해서도 마찬가지로 바람직하게 적용할 수 있다. 여기에서도 각각의 백분율은, 산화물 기준의 질량 백분율을 나타내고 있다.

SiO₂: 50 내지 61.5％

Al₂O₃: 10.5 내지 18％

B₂O₃: 7 내지 10％

MgO: 2 내지 5％

CaO: 0 내지 14.5％

SrO: 0 내지 24％

BaO: 0 내지 13.5％

MgO＋CaO＋SrO＋BaO: 16 내지 29.5％를 함유하는 무알칼리 유리.

또한, 특히 고왜곡점을 고려하는 경우에는, 바람직하게는 산화물 기준의 질량 백분율 표시로,

SiO₂: 56 내지 70％

Al₂O₃: 14.5 내지 22.5％

B₂O₃: 0 내지 2％

MgO: 0 내지 6.5％

CaO: 0 내지 9％

SrO: 0 내지 15.5％

BaO: 0 내지 2.5％

MgO＋CaO＋SrO＋BaO: 10 내지 26％를 함유하는 무알칼리 유리.

또한, 특히 고왜곡점이며 용해성도 고려하는 경우에는, 바람직하게는 산화물 기준의 질량 백분율 표시로,

SiO₂:54 내지 73％

Al₂O₃:10.5 내지 22.5％

B₂O₃:1.5 내지 5.5％

MgO: 0 내지 6.5％

CaO: 0 내지 9％

SrO: 0 내지 16％

BaO: 0 내지 2.5％

MgO＋CaO＋SrO＋BaO: 8 내지 25％를 함유하는 무알칼리 유리.

이상과 같이 본 발명의 플로트 유리 제조 장치에 의하면, 보텀 케이싱 내의 온도 차, 온도 분포를 저감, 해소하고, 보텀 케이싱 전체의 온도를 균일한 것으로 할 수 있다. 그리고 보텀 케이싱의 온도가 균일해짐으로써, 용융 주석으로부터의 가스 방출을 억제할 수 있다. 이로 인해, 이러한 제조 장치를 사용한 제조 방법에 의해 유리를 제조하면, 보다 고품질의 유리를 제조할 수 있다. 또한, 특히 무알칼리 유리의 제조에 사용한 경우에 유리한 효과를 발휘할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명에 관한 특정한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 다양한 변형, 변경이 가능하다.

본 국제 출원은, 2011년 8월 16일에 출원한 일본 특허 출원 제2011-178103호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2011-178103호의 전체 내용을 여기 본 국제 출원에 원용한다.

13: 용융 주석
15: 보텀 벽돌
16: 보텀 케이싱
18: 전열재
19: 수냉관

Claims

용융 주석이 가득 채워진 욕조의 보텀 벽돌 하부를 덮는 보텀 케이싱을 냉각하는 수냉관을 갖는 플로트 유리 제조 장치이며,
상기 수냉관이, 적어도 상기 보텀 벽돌의 줄눈 위치에 따라, 상기 보텀 케이싱 하부에 전열재를 개재하여 설치되어 있고,
상기 전열재는, 경도가 10 내지 50(아스카 C)이며, 열 전달율 λ/d가 0.2×10³ 내지 1.6×10³W/(m²·K)이며, 상기 두께 d가 0.001 내지 0.05m인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 전열재는 실리콘 수지 또는 시멘트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보텀 케이싱은 연철 또는 스테인리스를 포함하여 이루어지고, 상기 수냉관은 연철 또는 스테인리스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수냉관 및 상기 전열재의 폭이 20 내지 200mm인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수냉관 내의 수온이 20 내지 40℃인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 플로트 유리 제조 장치를 사용해서 플로트 유리를 제조하는 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 플로트 유리는, 산화물 기준의 질량 백분율로,
SiO₂:50 내지 73％,
Al₂O₃:10.5 내지 24％,
B₂O₃:0 내지 12％,
MgO: 0 내지 8％,
CaO: 0 내지 14.5％,
SrO: 0 내지 24％,
BaO: 0 내지 13.5％,
MgO, CaO, SrO, BaO의 총합이 8 내지 29.5％이며,
ZrO₂: 0 내지 5％
를 그의 성분으로서 함유하는 무알칼리 유리인 것을 특징으로 하는 플로트 유리 제조 방법.