KR20160056015A - 유리 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 출원은 유리 제조 방법, 청징조, 유리 용융로 및 유리 제품 제조 장치에 관한 것이다. 본 출원의 유리 제조 방법은 청징조 내부의 상부에 용융 유리 표면 제거 수단을 설치함으로써, 용융 유리 표면에 존재하는 다량의 기포를 간단하고 효율적으로 제거하는 청징 공정을 수행하여 보다 우수한 고품질의 유리 및 이를 이용한 제품을 제공할 수 있다.

Description

유리 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING GLASS}

본 출원은 유리 제조 방법, 청징조, 유리 용융로 및 유리 제품 제조 장치에 관한 것이다.

유리는 일반적으로 유리 원료로부터 용융 유리를 생성한 후, 용융 유리를 유리로 성형하는 공정을 거쳐 제조된다. 상기한 공정 중에, 필요에 따라 용융 유리가 내포하는 미소한 기포를 제거하는 공정(이하, “청징 공정”이라고도 한다)이 포함된다.

상기 청징 공정과 관련된 기술로서, 청징조 본체에 As₂O₃ 등의 청징제를 배합시킨 용융 유리를 통과시켜, 청징제의 산화 환원 반응에 의해 용융 유리 중의 기포가 제거하는 방법을 사용하거나, 상기 용융 유리에 감압을 하는 조건으로 탈포하는 방식을 포함하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 상기 제안된 기술은 용융 유리 중 기포를 가장 많이 함유하는 용융 유리 표면에 대한 기포를 제거하기 위한 방법으로는 부적절하여, 상기 상승된 기포가 용융 유리 표면에서 완전히 제거되지 않음으로써 청징조 내부를 오염시키거나 기포가 유리 제품에 혼합되어 품질 하락의 문제점이 발생하였다.

특허문헌 1 및 2는 상기 용융 유리의 기포를 제거하기 위한 유리 제조 방법이 제안되어 있다.

특허 문헌 1: 대한민국 공개특허 제2013-0086068호 특허 문헌 2: 대한민국 공개특허 제2012-0115209호

본 출원은 유리 제조 방법, 청징조, 유리 용융로 및 유리 제품 제조 장치를 제공한다.

본 출원은 유리 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 본 출원은 청징조에 관한 것이다.

또한, 본 출원은 유리 용융로에 관한 것이다.

또한, 본 출원은 유리 제품의 제조 장치에 관한 것이다.

본 출원의 유리 제조 방법은 청징조 내부의 상부에 용융 유리 표면 제거 수단을 설치함으로써, 용융 유리 표면에 존재하는 다량의 기포를 간단하고 효율적으로 제거하는 청징 공정을 수행하여 보다 우수한 고품질의 유리 및 이를 이용한 제품을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 출원의 유리 제조 방법을 예시적으로 나타낸 도이다.
도 2는, 본 출원의 유리 제조 방법에서 상기 가열하는 단계를 수행하기 위한 가열 수단을 포함하여 예시적으로 나타낸 도이다.
도 3은, 상기 용융 유리의 표면 제거 수단에 의해 용융 유리 표면의 흐름이 양쪽으로 유도되는 모습을 나타내는 청징조의 평면도이다.
도 4는, 상기 용융 유리 표면 제거 수단을 예시적으로 나타낸 도이다.
도 5 및 6은 유리 제거부 및 지지부를 각각 나타낸 도이다.
도 7은, 유리 제거부의 형상이 반원 기둥 형상으로 형성된 용융 유리 표면 제거 수단을 예시적으로 나타낸 도이다.
도 8 및 9는, 각각 본 출원의 상기 청징조에 의해 용융 유리의 표면이 제거되는 것을 구조적으로 표현한 측면 공정도 및 평면 공정도이다.
도 10은, 상기 유리 제품의 제조 장치를 예시적으로 나타낸 것이다.

이하, 본 출원을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.

본 출원은 유리 제조 방법에 관한 것이다.

이하에서 첨부하는 도면을 참조하여 본 출원의 구현예들을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 본 출원의 구현예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 첨부되는 도면은 본 출원의 이해를 돕기 위한 개략적인 것으로 본 출원을 보다 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 영역 등을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었고, 도면에 표시된 두께, 크기, 비율 등에 의해 본 출원의 범위가 제한되지 아니한다.

예시적인 상기 유리 제조 방법은, 용융 유리의 표면을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

본 출원의 상기 유리 제조 방법은 용융 유리 표면에 포함되는 기포를 제거하여 보다 우수한 품질의 용융 유리를 제공할 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 용융 유리의 표면을 제거하는 단계는 청징조 본체 내부의 상부에 설치된 용융 유리 표면 제거 수단에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에서, 용어 「청징조」는 연속식 용융로의 구조물 중 용융된 유리가 유입되어 기포를 제거하는 청징 공정이 이루어지는 공간을 의미할 수 있다.

본 출원의 유리 제조 방법은 후술하는 청징조로 유입되는 용융 유리의 표면을 제거하기 위한 수단을 도입함으로써, 상기 용융 유리 표면에 밀집된 기포 등을 보다 효율적으로 제거하여 보다 우수한 품질의 용융 유리 및 상기 용융 유리로부터 제조된 우수한 품질의 유리 제품을 제공할 수 있다.

도 1은 본 출원의 유리 제조 방법을 예시적으로 나타낸 도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 출원의 유리 제조 방법은 용융 유리의 표면을 제거하는 수단(40)을 청징조 내부 상부에 설치하여 용융 유리의 흐름(50)에 의해 상기 용융 유리 표면이 제거될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 용융 유리의 표면을 제거하는 단계를 수행하기 전에 용융 유리를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 도 2는 본 출원의 유리 제조 방법에서 상기 가열하는 단계를 수행하기 위한 가열 수단(60)을 포함하여 예시적으로 나타낸 도이다.

상기 가열하는 단계는 통상적인 가열 수단을 사용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니나 예를 들어 통전 가열이나 히터 등을 사용하여 가열할 수 있다. 상기 용융 유리를 가열하는 단계를 포함함으로써 용융 유리 표면에 기포가 다량 함유될 수 있도록 기포를 상승시킬 수 있고, 이에 따라 상기 용융 유리 표면을 제거하여 보다 효율적으로 청징 공정을 수행할 수 있다.

상기 용융 유리를 가열하는 단계를 수행하는 온도는 용융 유리의 점도를 감소시켜 용융 유리 표면에 기포가 효율적으로 상승될 수 있는 한 특별히 제한되는 것을 아니나, 예를 들어 1000℃ 내지 2000℃의 범위 내에서 수행될 수 있다. 상기 용융 유리를 가열하는 단계 수행 온도를 전술한 범위 내에서 조절하여 보다 용융 유리 표면에 기포를 효율적으로 상승시킬 수 있어 청징 공정을 원활하게 수행할 수 있다.

하나의 예시에서, 본 출원의 유리 제조 방법의 전술한 용융 유리의 표면을 제거하는 단계는 용융 유리 표면을 청징조 외부로 유출시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 도 3은 상기 용융 유리의 표면 제거 수단에 의해 용융 유리 표면의 흐름이 양쪽으로 유도되는 모습을 나타내는 청징조의 평면도이다. 상기 용융 유리 표면을 청징조 외부로 유출시키는 단계는 상기 청징조 내부의 상부에 설치된 용융 유리 표면 제거 수단에 의해 양쪽뿐만 아니라 상기 용융 유리 표면 제거 수단의 형상에 따라 한쪽으로도 상기 용융 유리 표면의 흐름을 유도할 수 있다.

상기 용융 유리 표면을 청징조 외부로 유출시키는 단계는 상기와 같이 청징조 내부를 흐르는 용융 유리 표면의 흐름을 한쪽 또는 양쪽으로 유도한 후, 제거되는 용융 유리의 표면의 유출 경로를 만들어 청징조 내부에 흐르는 용융 유리에 다시 혼입되지 않도록 청징조 외부로 유출시킴으로써 수행될 수 있다.

상기 용융 유리 표면을 청징조 외부로 유출시키는 단계는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 유출되는 출구측의 압력을 청징조 내부의 압력보다 낮게 유지하여 보다 효율적으로 유출시킬 수 있다.

본 출원은 또한, 청징조에 관한 것이다.

예시적인 상기 청징조는 본체 내부의 상부에 용융 유리 표면을 제거하는 수단이 설치될 수 있다.

도 4는, 상기 용융 유리 표면 제거 수단을 예시적으로 나타낸 것이다.

상기 용융 유리 제거 수단은 예를 들어, 도 5 및 6에 각각 도시된 유리 제거부 및 지지부를 포함할 수 있다.

상기 유리 제거부는 용융 유리가 청징조 내부를 유로를 따라 흐를 경우 상류측에 형성되어 있으며, 용융 유리의 표면을 제거하는 역할을 할 수 있다.

상기 유리 제거부의 형상은 용융 유리의 유로를 변경할 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 삼각 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 상기 유리 제거부가 삼각 기둥 형상으로 형성될 경우, 용융 유리 표면은 청징조의 한쪽 또는 양쪽으로 퍼진 형태로 제거되어 유출이 가능하다.

또한, 하나의 예시에서 상기 유리 제거부는 용융 유리의 유로의 상류측에 모서리가 형성된 형태로 삼각 기둥이 위치할 수 있다.

상기 모서리는 용융 유리의 표면이 한쪽 또는 양쪽으로 퍼진 형태로 제거되어 유출이 가능한 경우 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 30도 내지 180도의 각도로 형성될 수 있다. 상기 모서리의 형성된 각도(X)가 30도 보다 작은 경우, 고온의 용융 유리의 흐름과 함께 상기 유리 제거부의 첨단이 마모되어 용융 유리 내부로 유입되어 청징 공정이 원활하게 이루어지지 않는 결과 전체적인 유리 제품의 품질 하락을 가져오게 되는 문제점이 발생하며, 180도 이상으로 형성되는 경우에는 제거되는 용융 유리의 표면의 유출 경로 형성이 되지 않으므로 청징 공정이 원활하게 수행될 수 없는 문제점이 있다.

하나의 예시에서, 상기 유리 제거부가 삼각 기둥 형상으로 형성된 경우, 상기 삼각 기둥은 용융 유리의 표면을 기준으로 상부에 존재하는 상단부와 하부에 존재하는 하단부로 구분할 수 있다. 상기 삼각 기둥의 하단부의 길이는 예를 들어 1mm 내지 500mm, 2.5mm 내지 250mm 또는 5mm 내지 100mm의 범위 내일 수 있다. 상기 삼각 기둥의 하단부의 길이를 전술한 범위 내에서 조절하여 보다 기포가 다량 함유된 용융 유리 표면을 제거하여 보다 효율적인 청징 공정을 수행할 수 있다.

또한, 하나의 예시에서 상기 유리 제거부가 삼각 기둥 형상으로 형성된 경우, 삼각 기둥 형상의 모서리(Y₁)는 20도 내지 90도, 30도 내지 80도 또는 40도 내지 70도의 각도로 경사를 이루어 형성될 수 있다.

상기 삼각 기둥 형상의 모서리(Y₁)가 전술한 범위 내의 각도로 경사를 이루어 형성하도록 함으로써, 제거되는 용융 유리 표면이 청징조 내부에 흐르는 용융 유리 흐름에 혼입되지 않도록 하여 보다 청징 공정을 원활하게 수행할 수 있다.

상기 유리 제거부의 형상은 전술한 바와 같이 용융 유리의 표면에 대한 유로를 변경할 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 반원 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 도 7은 유리 제거부의 형상이 반원 기둥 형상으로 형성된 용융 유리 표면 제거 수단을 예시적으로 나타낸 도이다.

상기 유리 제거부의 형상이 반원 기둥 형상으로 형성된 용융 유리 표면 제거 수단도 전술한 삼각 기둥 형상으로 형성된 용융 유리 표면 제거 수단과 마찬가지로 용융 유리의 표면을 기준으로 하부에 존재하는 하단부의 길이는 예를 들어 1mm 내지 500mm, 2.5mm 내지 250mm 또는 5mm 내지 100mm의 범위 내에 있고, 20도 내지 90도, 30도 내지 80도 또는 40도 내지 70도의 각도로 경사(Y₂)를 이루어 형성됨으로써 보다 청징 공정을 효율적이고 원활하게 수행할 수 있다.

상기 용융 유리 표면 제거 수단에 포함되는 지지부는 청징조 본체 내부의 상부와 부착되어 형성될 수 있다. 상기 지지부는 청징조 내부를 흐르는 용융 유리의 유압으로부터 전술한 유리제거부를 지지하는 역할을 하며, 상기 지지부의 부착 방식은 통상적인 부착 방식으로도 가능하며, 용융 유리의 온도에도 견고하게 부착될 수 있는 부착 방식으로 부착되는 것이 바람직하다.

전술한 유리 제거부 및 지지부는 연결 수단에 의해 연결되어 있을 수 있으며, 용융 유리의 유압에 보다 용이하게 견딜 수 있도록 바람직하게는 일체로 형성될 수 있다.

도 8 및 9는 각각 본 출원의 상기 청징조에 의해 용융 유리의 표면이 제거되는 것을 구조적으로 표현한 측면 공정도 및 평면 공정도이다.

도 8 및 9에 나타난 바와 같이, 본 출원의 청징조(10)는 용융 유리가 유입되어 상기 용융 유리 흐름(50)이 상기 청징조 내부의 상부에 설치된 용융 유리 표면 제거 수단(40)에 의해 제거될 수 있으며, 제거되는 용융 유리의 표면은 상기 용융 유리 표면 제거 수단(40)에 의해 한쪽 또는 양쪽으로 흐름이 유도된 뒤, 유출 경로를 따라 청징조 외부로 유출됨으로써 청징 공정을 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다.

본 출원은 또한, 유리 용융로에 관한 것이다.

예시적인 상기 유리 용융로는 청징조를 포함하고, 상기 청징조의 용융 유리의 유로의 상류측에 용융조를 포함할 수 있다.

상기 용융로는 유리 원료를 가열하여 용융하는 공정을 수행할 수 있으며, 상기 용융된 유리를 청징조에 공급하기 위해 상기 청징조와 연결관을 통하여 또는 직접 연결되어 있을 수 있다.

상기 용융로 또는 청징조와의 연결관에는 용융 유리의 흐름을 보다 빠르게 하거나 유압을 높일 수 있도록 하는 수단이 연결될 수 있으며, 이를 통하여 용융 유리 표면이 청징조 내부의 상부에 설치된 상기 용융 유리 표면 제거 수단과 보다 수월하게 접촉하도록 하여 효율적인 청징 공정을 수행하도록 할 수 있다.

상기 용융로는 도가니 형태 또는 탱크 형태 등을 가질 수 있고, 원통형 또는 직육면체 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원은 또한, 유리 제품의 제조 장치에 관한 것이다.

도 10은 상기 유리 제품의 제조 장치를 예시적으로 나타낸 것이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 예시적인 상기 유리 제품의 제조 장치는 전술한 청징조(10)를 포함하는 유리 용융로(20); 상기 유리 용융로에 의해 제조된 용융 유리를 성형하는 성형 수단(30)을 포함할 수 있다.

본 출원의 유리 제품의 제조 장치는 유리 용융로에서 유리 원료가 용융된 후, 용융된 유리가 청징조로 보내져 청징 공정이 수행된 다음, 연결관이나 이송관을 통하여 성형 수단으로 용융 유리가 보내지고 성형 수단에서는 용융 유리를 통하여 유리 제품을 제조하는 공정을 수행할 수 있다.

상기 용융 유리가 청징조로부터 성형 수단으로 보내질 때의 연결관 또는 이송관에 있어서, 성형에 적합한 온도, 예를 들어 1200℃ 정도로 되도록 냉각되어 보내질 수 있다.

본 출원의 유리 제조 장치를 이용하여 제조하는 유리 제품은, 플로트법, 롤 아웃법, 다운드로법 등에 의해 제조되는 유리판, 블로우법 등에 의해 제조되는 유리병 등의 성형품 등인 한, 조성적으로는 제한되지 않는다. 따라서, 소다라임 유리, 혼합 알칼리계 유리, 붕규산 유리, 혹은, 무알칼리 유리 중 어느 것이어도 된다. 또한, 제조되는 유리 제품의 용도는, 건축용이나 차량용에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이용, 그 밖의 각종 용도를 들 수 있다.

10: 청징조
20: 유리 용융로
30: 성형 수단
40: 용융 유리 표면 제거 수단
50: 용융 유리 흐름
60: 가열 수단

Claims (16)

1. 용융 유리의 표면을 제거하는 단계를 포함하고,
   상기 단계는 청징조 본체 내부의 상부에 설치된 용융 유리 표면 제거 수단에 의해 수행되는 유리 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 용융 유리의 표면을 제거하는 단계를 수행하기 전에 용융 유리를 가열하는 단계를 포함하는 유리 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 용융 유리를 가열하는 단계는 1000℃ 내지 2000℃의 범위 내에서 수행되는 유리 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 용융 유리의 표면을 제거하는 단계는 추가로 용융 유리 표면을 청징조 외부로 유출시키는 단계를 포함하는 유리 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 용융 유리 표면을 청징조 외부로 유출시키는 단계는 출구측 압력을 감소시켜 수행하는 유리 제조 방법.
6. 본체 내부의 상부에 용융 유리 표면을 제거하는 수단이 설치된 청징조.
7. 제 6 항에 있어서, 용융 유리 표면 제거 수단은 유리 제거부 및 지지부를 포함하는 청징조.
8. 제 7 항에 있어서, 유리 제거부는 용융 유리의 유로의 상류측에 모서리가 있는 삼각 기둥 형상으로 형성되어 있고, 상기 모서리는 30도 내지 180의 각도로 형성된 청징조.
9. 제 8 항에 있어서, 삼각 기둥은 용융 유리 표면을 기준으로 상단부는 상기 용융 유리 표면상에 위치하고, 하단부는 상기 용융 유리 표면 아래에 위치하며, 상기 하단부의 길이는 1mm 내지 500mm의 범위 내인 청징조.
10. 제 8 항에 있어서, 삼각 기둥 형상의 모서리는 20도 내지 90도의 각도로 경사를 이루어 형성된 청징조.
11. 제 7 항에 있어서, 유리 제거부는 용융 유리의 유로의 상류측에 곡면이 있는 반원 기둥 형상으로 형성된 청징조.
12. 제 11 항에 있어서, 반원 기둥 형상의 곡면은 20도 내지 90도의 각도로 경사를 이루어 형성된 청징조.
13. 제 7 항에 있어서, 지지부는 청징조 본체 내부의 상부와 부착되어 형성된 청징조.
14. 제 7 항에 있어서, 유리 제거부와 지지부는 일체로 형성된 청징조.
15. 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 청징조를 포함하고, 상기 청징조의 용융 유리의 유로의 상류측에 용융조를 포함하는 유리 용융로.
16. 제 15 항에 따른 유리 용융로;
    상기 유리 용융로에 의해 제조된 용융 유리를 성형하는 성형 수단; 및
    상기 성형 수단에 의해 성형된 유리를 천천히 냉각시키는 수단을 포함하는 유리 제품의 제조 장치.
    

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