KR20210081554A - 유리 제조 장치 및 용융 물질 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

유리 제조 장치는 표면을 가지는 세라믹 바디를 포함할 수 있다. 코팅이 상기 표면 상에 퇴적될 수 있다. 상기 코팅은 산화물 기반 중량으로 약 1.3% 내지 약 50% 범위의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함할 수 있다. 용융 물질을 가공하는 방법들은 세라믹 바디를 약 0℃ 내지 약 100℃ 범위의 제1 온도로부터 약 1400℃ 내지 약 1700℃ 범위의 제2 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 유리 제조 장치는 상기 세라믹 바디의 상기 표면 상에 퇴적된 입자성 코팅을 포함할 수 있으며, 상기 입자성 코팅은 산화물 기반 중량으로 약 1.3% 내지 약 50% 범위의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함한다. 방법들은 또한 상기 가열하는 단계 동안 상기 입자성 코팅이 유리 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 또한 상기 용융 물질과 상기 유리 층을 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

유리 제조 장치 및 용융 물질 가공 방법{GLASS MANUFACTURING APPARATUS AND METHODS FOR PROCESSING A MOLTEN MATERIAL}
본 개시는 개괄적으로 유리 제조 장치 및 용융 물질을 가공하기 위한 방법들, 및 보다 구체적으로 세라믹 바디 상에 퇴적된 코팅을 포함하는 유리 제조 장치 및 용융 물질을 가공하기 위한 방법들에 관한 것이다.
유리 물품들은 예를 들어 디스플레이 장치들, 예컨대 액정 디스플레이들(LCDs), 전기영동 디스플레이들(EPD), 유기 발광 다이오드 디스플레이들(OLEDs), 플라즈마 디스플레이 패널들(PDPs), 터치 센서들, 광전지들 등에 널리 사용된다.
용융 물질로부터 유리 물품들을 형성하는 것이 알려졌다. 유리 물품의 한 예는 분리된 유리 리본이며, 상기 분리된 유리 리본은 일반적으로 성형체로 용융 물질을 유동시킴으로써 형성된 유리 리본들로부터 분리된다. 상기 용융 물질은 일반적으로 용융 용기, 예를 들어 세라믹 바디를 포함하는 용융 용기 내의 배치(batch) 물질을 가열시킴으로써 생성된다. 청징(fining) 용기들 및 운반 다른 용기들을 포함하는 다른 용기들은 또한 세라믹 바디를 포함할 수 있으며 용융 물질과 접촉할 수 있다.
세라믹 바디를 포함하는 용기들을 1000℃를 초과할 수 있는 작동 온도로 가열하는 것이 알려졌다. 이러한 용기들은 너무 빨리 및/또는 불균일하게 가열되면 균열이 생길 수 있다. 또한, 이러한 용기들은 용융 물질과의 접촉의 결과로서 부식될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 바디는 균열 및/또는 부식의 결과로서 상기 용융 물질을 오염시킬 수 있다.
따라서, 가열 동안 용기들의 균열을 감소시키며 및/또는 방지하는 용융 물질을 가공하는 방법들에 대한 필요가 있다. 또한, 용기들의 부식을 감소시키며 및/또는 방지하는 용융 물질을 가공하는 방법들에 대한 필요가 있다.
본 개시의 일부 예시적인 실시예들이 임의의 실시예들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다는 이해 하에 아래에서 설명된다.
일부 실시예들에서, 유리 제조 장치는 표면을 포함하는 세라믹 바디를 포함할 수 있다. 코팅은 상기 표면 상에 퇴적되며 산화물 기반 중량으로 약 1.3% 내지 약 50% 범위의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디는 지르코니아를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 지르코니아는 중량으로 상기 세라믹 바디의 약 50% 내지 약 99% 범위일 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 지르코니아는 지르코니아 결정립들(grains)을 포함할 수 있다. 상기 세라믹 바디는 입간 유리 상(intergranular glass phase)을 더 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 코팅은 중량%로 다음의 산화물들: 약 30% 내지 약 85% 범위의 SiO2; 0% 내지 약 30% 범위의 Al2O3, 0% 내지 약 10% 범위의 B2O3, 및 약 6.5% 내지 약 13% 범위의 Na2O를 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 Na2O를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 코팅은 입자성(particulate) 코팅을 포함할 수 있다.
추가직언 실시예들에서, 상기 입자성 코팅은 약 5 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위의 중앙(median) 입자 크기를 포함하는 입자들을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 코팅은 유리 층을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디의 상기 표면은 격납 영역을 정의할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디는 용융 용기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 용융 물질을 가공하는 방법은 세라믹 바디를 약 0℃ 내지 약 100℃ 범위의 제1 온도로부터 약 1400℃ 내지 약 1700℃ 범위의 제2 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 바디는 표면을 포함할 수 있다. 입자성 코팅이 상기 표면 상에 퇴적될 수 있다. 상기 입자성 코팅은 산화물 기반 중량으로 약 1.3% 내지 약 50% 범위의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함할 수 있다. 상기 입자성 코팅은 상기 가열하는 단계 동안 유리 층을 형성할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 용융 물질과 상기 유리 층을 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디를 가열하기 전에, 상기 방법은 상기 세라믹 바디 상에 물, 증점제(thickening agent), 나트륨 산화물, 및 실리카를 포함하는 슬러리를 퇴적시킴으로써 상기 입자성 코팅을 퇴적하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 증점제는 메틸 셀룰로오스를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 슬러리를 퇴적한 후에, 상기 방법은 상기 세라믹 바디를 가열하기 전에 상기 입자성 코팅을 형성하도록 약 6 시간 내지 약 158 시간 동안 상기 슬러리를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 입자성 코팅은 중량%로 다음의 산화물:약 30% 내지 약 85% 범위의 SiO2; 0% 내지 약 30% 범위의 Al2O3; 0% 내지 약 10% 범위의 B2O3; 및 약 6.5% 내지 약 13% 범위의 Na2O를 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 Na2O를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 입자성 코팅은 약 5 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위의 중앙 입자 크기를 포함하는 입자들을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디는 지르코니아를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 지르코니아는 중량%로 상기 세라믹 바디의 약 50% 내지 약 99% 범위일 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 지르코니아는 지르코니아 지르코니아 결정립들을 포함할 수 있다. 상기 세라믹 바디는 입간 유리 상을 더 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 표면과 상기 표면으로부터 상기 세라믹 바디의 벌크 내로 900 마이크로미터 사이의 상기 입간 유리 상 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도는 상기 세라믹 바디가 가열되는 동안 제1 농도로부터 제2 농도로 증가할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 제1 농도는 산화물 기반 중량%로 약 1.3% 이하일 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 제2 농도는 산화물 기반 중량%로 약 1.5% 내지 약 3% 범위일 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 용융 물질은 상기 세라믹 바디의 상기 표면에 의해 정의되는 격납 영역 내에 담길 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 방법은 상기 용융 물질로부터 유리 물품 또는 유리-세라믹 물품을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 추가적인 실시예들이 다음의 상세한 설명에 제시될 것이다. 전술한 개괄적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 본 명세서에 개시된 실시예들의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된 실시예들을 제시한다는 것이 이해될 것이다. 첨부된 도면들은 추가적인 이해를 제공하기 위해 본 명세서에 포함되며, 본 명세서에 결합되어 그 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하며, 설명과 함께 그 원리들 및 작동들을 설명한다.
본 개시가 해결하려는 과제는 위에서 설명한 바와 같다.
이러한 및 다른 실시예들은 다음의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 읽혀질 때 더 잘 이해된다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1의 뷰 2의 확대도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 제조하는 방법의 단계를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 제조하는 방법의 다른 단계를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 제조하는 방법의 다른 단계를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 폴더블 장치를 제조하는 예시적인 방법들을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 1400℃에서 0.01 중량%(wt%) 미만의 나트륨을 포함하는 지르코니아 샘플의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지의 개략도이다.
도 8은 1400℃에서 0.01 wt% 나트륨을 포함하는 지르코니아 샘플의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지의 개략도이다.
도 9는 1400℃에서 0.2 wt% 나트륨을 포함하는 지르코니아 샘플의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지의 개략도이다.
도 10은 나트륨 산화물 농도의 함수로서 지르콘-형성 깊이의 실혐 결과들을 도시하는 플롯이다.
도 11은 나트륨 산화물 농도의 함수로서 노말라이즈드 지르콘 형성의 시뮬레이션 결과를 도시하는 플롯이다.
이제 실시예들이 예시적인 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 이하에서 설명될 것이다. 가능할 때마다, 동일한 첨조 번호들이 동일하거나 유사한 부분들을 참조하도록 도면들에 걸쳐 사용된다. 그러나, 본 개시는 많은 다른 형태들로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 제시된 실시예들에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 개시는 제조 장치들을 사용할 수 있으며 다량의 용융 물질로부터 유리 또는 유리-세라믹 물품(예를 들어, 유리 리본)을 제조하기 위한 방법들에 사용될 수 있는 용융 물질을 가공하기 위한 방법들에 관한 것이다. 예를 들어, 도 1 내지 도 2는 다운-드로우(down-draw) 장치(예를 들어, 퓨전 다운-드로우(fusion down-draw) 장치)를 포함하는 유리 제조 장치를 도시한다. 달리 언급되지 않는한, 유리 제조 장치의 실시예들의 특징들에 대한 논의는 유리 또는 유리-세라믹 물품들의 생산에 사용되는 다른 제조 장치들의 대응하는 특징들에 동일하게 적용될 수 있다. 유리 제조 장치들의 예들은 슬롯 드로우(slot draw) 장치, 플로트 배쓰(float bath) 장치, 다운-드로우(down-draw) 장치, 업-드로우(up-draw) 장치, 프레스-롤링(press-rolling) 장치 또는 다량의 용융 물질로부터 유리 물품(예를 들어, 유리 리본)을 형성하는데 사용될 수 있는 다른 유리 물품 제조 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 임의의 이로한 공정들로부터 얻어진 유리 물품(예를 들어, 유리 리본)은 이후 나뉘어져 장치(예를 들어, 디스플레이 장치)로의 추가적인 가공에 적합한 복수의 유리 물품들(예를 들어, 분리된 유리 리본들)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 분리된 유리 리본들이 액정 디스플레이들(LCDs), 전기영동 디스플레이들(EPDs), 유기 발광 다이오드 디스플레이들(OLEDs), 플라즈마 디스플레이 패널들(PDPs), 터치 센서들, 광전지들, 가전 제품들(예를 들어, 스토브 탑들) 등을 포함하는 광범위한 장치들에 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 용융 용기 상에 퇴적된 코팅 및/또는 유리 층을 가지는 유리 제조 장치 및 그 내의 용융 물질을 도시한다. 달리 언급되지 않는 한, 상기 코팅에 관한 실시예들의 특징들에 대한 논의는 상기 유리 제조 장치 내의 다른 용기들의 대응하는 특징들에 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅 및/또는 유리 층은 또한 청징(fining) 용기, 혼합 용기, 또는 운반 용기 중 하나 이상 상에 퇴적될 수 있으며, 상기 대응하는 용기는 세라믹 바디를 포함한다.
본 개시의 실시예들은 세라믹 바디로부터의 물질에 의한 용융 물질의 오염을 감소시킬(예를 들어, 감소, 방지) 수 있다. 예를 들어, 세라믹 바디로부터의 물질의 조각들이 세라믹 바디의 벌크로부터 로부터 분리될 수 있으며, 이는 상기 세라믹 바디의 균열을 야기한다. 일부 실시예들에서, 세라믹 바디의 균열이 가열, 예를 들어 상온으로부터 정상 상태 작업 온도로의 가열 동안 발생할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디의 표면에 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속(산화물 기반 중량%로 예를 들어 약 1.3% 내지 약 50% 범위)을 포함하는 코팅을 적용하는 것은 알칼리 금속 이온들 및/또는 알칼리 토금속 이온들을 상기 세라믹 바디 내로 드라이브할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속 함유 코팅은 상기 세라믹 바디의 상기 표면 근처(예를 들어, 상기 표면과 상기 표면으로부터 상기 세라믹 바디의 벌크 내로 900 마이크로미터 사이의 실리카-함유 입간 유리 상 내)의 알칼리 금속 이온들 및/또는 알칼리 토금속 함유 이온들의 농도를 증가시킬 수 있다. 상기 세라믹 바디 내의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속(예를 들어, 이온들)의 증가된 농도는 결정립 형성 및/또는 성장을 감소(예를 들어, 감소, 방지)시킴으로써 균열을 억제할 수 있다. 일부 실시예들에서, 지르코니아-함유 세라믹 바디들(예를 들어, 중량%로 약 50% 내지 약 99% 범위의 지르코니아를 포함하는 세라믹 바디들) 내에서 지르콘 형성이 감소(예를 들어, 감소, 방지)될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 나트륨(예를 들어, 나트륨 산화물)을 포함하는 코팅을 제공하는 것은, 예를 들어 그 작은 이온 반경 및 낮은 전하로 인하여, 다른 가능한 알칼리 금속들 및/또는 알칼리 토금속들에 비하여 상기 세라믹 바디 내로 빠르게 확산하며, 상기 세라믹 바디 내로 멀리 확산되며. 및/또는 지르코니아 형성을 감소시키는 이익을 제공할 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시에들은 상기 세라믹 바디가 균열의 위험이 감소되면서 빠르게 가열되는 것을 가능하게 한다.
또한, 세라믹 바디로부터의 물질은 상기 물질(예를 들어, 결정립)의 부식 및/또는 결정립을 둘러싸는 입간 상의 부식의 결과로서 상기 세라믹 바디의 벌크로부터 분리될 수 있다. 상기 세라믹 바디의 표면과 접촉하는 코팅(예를 들어, 슬러리, 입자성 코팅, 유리 층)을 제공하는 것은 상기 용융 물질에 의한 상기 세라믹 바디의 상기 표면의 접촉을 감소(예를 들어, 감소, 방지)시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 코팅(예를 들어, 슬러리, 입자성 코팅, 유리 층)은 상기 세라믹 바디의 상기 표면에 접촉하는 상기 용융 물질에 대한 물리적 장벽으로서 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 코팅(예를 들어, 슬러리, 입자성 코팅, 유리 층)은 상기 세라믹 바디의 상기 표면 상의 결함들(예를 들어, 불균일성, 보이드들, 표면 거칠기)을 채울 수 있다. 이러한 코팅을 제공하는 것은 상기 용융 물질에 접근가능한 상기 세라믹 바디의 상기 표면의 표면적을 감소(예를 들어, 감소, 방지)시킬 수 있다. 또한, 이러한 코팅을 제공하는 것은 상기 세라믹 바디 내의 결정립들을 둘러싸는 입간 상의 용해를 감소(예를 들어, 감소, 방지)시킬 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들은 용융 물질과 접촉하는 상기 세라믹 바디의 부식을 감소(예를 들어, 감소, 방지)시킬 수 있다. 상기 세라믹 바디의 부식을 감소(예를 들어, 감소, 방지)시키는 것은 상기 세라믹 바디의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 상기 세라믹 바디의 감소된 부식은 상기 세라믹 바디로부터의 물질에 의한 상기 용융 물질의 오염을 감소(예를 들어, 감소, 방지)시킬 수 있다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 유리 제조 장치(100)는 유리 용융 및 운반 장치(102) 및 다량의 용융 물질(121)로부터 유리 리본(103)을 생산하도록 설계된 성형 용기(140)를 포함하는 성형 장치(101)를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "유리 리본"은 상기 물질이 유리 상태에 있지 않더라도(즉, 유리 전이 온도보다 위) 상기 성형 용기(140)로부터 드로우된 후의 물질을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)은 상기 유리 리본(103)의 제1 외측 엣지(153) 및 제2 외측 엣지(155)를 따라 형성된 대향하는 엣지부들 사이에 위치된 중심부(152)를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 분리된 유리 리본(104)은 유리 분리기(149)(예를 들어, 스크라이브(scribe), 스코어 휠(score wheel), 레이저)에 의해 분리 경로(151)를 따라 상기 유리 리본(103)으로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)으로부터의 분리된 유리 리본(104)의 분리 전 또는 후에, 상기 제1 외측 엣지(153) 및 상기 제2 외측 엣지(155)를 따라 형성된 상기 엣지 비드들이 제거되어 보다 균일한 두께를 가지는 분리된 유리 리본(104)으로서 상기 중심부(152)를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 유리 제조 장치(100)는 저장 통(109)으로부터 배치(batch) 물질(107)을 수용하도록 배향된 용융 용기(105)를 포함할 수 있다. 상기 배치 물질(107)은 모터(113)에 의해 구동되는 배치 운반 장치(111)에 의해 투입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 화살표(117)에 의해 표시된 바와 같이 상기 용융 용기(105) 내로 다량의 배치 물질(107)을 투입하도록 상기 모터(113)를 활성화시키도록 제어기(115)가 선택적으로 작동될 수 있다. 상기 용융 용기(105)는 상기 배치 물질(107)을 가열하여 용융 물질(121)을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스탠드파이프(123) 내의 용융 물질(121)의 레벨을 측정하고 통신 라인(125)을 통해 상기 측정된 정보를 상기 제어기(115)에 통신하기 위해 유리 용융 프로브(119)가 사용될 수 있다. 상기 제어기(115)는 이후 상기 모터(113)을 활성화시켜 상기 용융 용기(105) 내로 추가적인 배치 물질(107)을 투입할 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 상기 유리 제조 장치(100)는 상기 용융 용기(105)로부터 하류에 위치되며 제1 연결 도관(129)에 의해 상기 용융 용기(105)에 결합되는 청징 용기(127)를 포함하는 제1 컨디셔닝 스테이션을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 용융 물질(121)은 상기 제1 연결 도관(129)을 통해 상기 용융 용기(105)로부터 상기 청징 용기(127)로 중력-공급될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 중력은 상기 용융 물질(121)을 상기 용융 용기(105)로부터 상기 청징 용기(127)로 상기 제1 연결 도관(129)의 내부 경로를 통해 드라이브할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 기포들이 다양한 기술들을 통해 상기 청징 용기(127) 내의 상기 용융 물질(121)로부터 제거될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 유리 제조 장치(100)는 상기 청징 용기(127)로부터 하류에 위치될 수 있는 혼합 용기(131)를 포함하는 제2 컨디셔닝 스테이션을 더 포함할 수 있다. 상기 혼합 용기(131)는 용융 물질(121)의 균일한 조성을 제공할 수 있으며, 이로써 상기 청징 용기(127)를 빠져나오는 상기 용융 물질(121) 내에 존재할 수 있는 불균일성을 감소 또는 제거시킬 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 청징 용기(127)는 제2 연결 도관(135)을 통해 상기 혼합 용기(131)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 용융 물질(121)은 상기 제2 연결 도관(135)을 통해 상기 청징 용기(127)로부터 상기 혼합 용기(131)로 중력-공급될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 중력은 상기 청징 용기(127)로부터 상기 혼합 용기(131)로 상기 제2 연결 도관(135)의 내부 경로를 통해 상기 용융 물질을 드라이브할 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 상기 유리 용융 및 운반 장치(102)는 상기 혼합 용기(131)로부터 하류에 위치될 수 있는 운반 용기(133)를 포함하는 제3 컨디셔닝 스테이션을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 운반 용기(133)는 입구 도관(141) 내로 공급될 상기 용융 물질(121)을 컨디셔닝 할 수 있다. 예를 들어, 상기 운반 용기(133)는 상기 입구 도관(141)으로의 용융 물질(121)의 일관된 유동을 조절 및 제공하기 위한 축적기 및/또는 유동 제어기로서 기능할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 용융 용기(131)는 제3 연결 도관(137)을 통해 상기 운반 용기(133)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 용융 물질(121)은 상기 혼합 용기(131)로부터 상기 운반 용기(133)로 상기 제3 연결 도관(137)을 통해 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 중력은 상기 용융 물질을 상기 혼합 용기(131)로부터 상기 운반 용기(133)로 상기 제3 연결 도관(137)의 내부 경로를 통해 상기 용융 물질(121)을 드라이브할 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 운반 파이프(139)는 용융 물질(121)을 상기 운반 용기(133)로부터 상기 성형 용기(140)의 상기 입구 도관(141)으로 운반하도록 위치될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 본 개시를 통해 용융 물질을 가공하는 방법들의 실시예들은 성형 용기들의 다양한 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 성형 용기(140)는 성형 Ÿ‡지(wedge)(169)의 바닥 엣지(예를 들어, 루트(145))로부터 상기 용융 물질(121)을 퓨전 드로우하기 위한 퓨전 다운-드로우 장치로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 상기 용융 물질(121)은 상기 성형 용기(140)의 상기 입구 도관(141)으로부터 운반될 수 있다. 상기 용융 물질(121)은 이후 상기 성형 용기(140)의 구조에 기초할 수 있는 상기 유리 리본(103)으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 상기 용융 물질(121)은 상기 유리 제조 장치(100)의 드로우 방향(154)으로 연장되는 드로우 경로를 따라 상기 성형 용기(140)의 상기 루트(145)로부터 드로우될 수 있다. 일부 실시예들에서, 엣지 디렉터들(directors)(163, 164)은 상기 용융 물질(121)을 상기 성형 용기(140)로부터 지향시킬 수 있으며 상기 유리 리본(103)의 폭(W)을 정의할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)의 폭(W)은 상기 유리 리본(103)의 상기 제1 외부 엣지(153)와 상기 유리 리본(103)의 상기 제2 외부 엣지(155) 사이에 연장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)의 폭(W)은 약 20 밀리미터(mm) 이상, 약 50mm 이상, 약 100mm 이상, 약 500mm 이상, 약 1000mm 이상, 약 2000mm 이상, 약 3000mm 이상, 약 4000mm 이상일 수 있으나, 추가적인 실시예들에서 다른 폭들이 제공될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 폭(W)은 상기 드로우 방향(154)에 수직한 방향으로 정의된다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)의 폭(W)은 약 20mm 내지 약 4000mm 범위, 약 50mm 내지 약 4000mm, 약 100mm 내지 약 4000mm, 약 500mm 내지 약 4000mm, 약 1000mm 내지 약 4000mm, 약 2000mm 내지 약 4000mm, 약 3000mm 내지 약 4000mm, 약 2000mm 내지 약 3000mm, 약 50mm 내지 약 3000mm, 약 100mm 내지 약 3000mm, 약 500mm 내지 약 3000mm, 약 1000mm 내지 약 3000mm, 약 2000mm 내지 약 3000mm, 약 2000mm 내지 약 2500mm, 또는 그 사이의 임의의 범위 및 하위 범위일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 성형 용기(140)는 상기 입구 도관(141)으로부터 상기 용융 물질(121)을 수용할 수 있다. 상기 성형 용기(140)는 상기 성형 Ÿ‡지(169)의 반대편 단들(165, 166) 사이에 연장되는 한 쌍의 하방으로 경사진 수렴하는 표면부들을 포함하는 상기 성형 Ÿ‡지(169)를 포함할 수 있다. 상기 성형 Ÿ‡지(169)의 하방으로 경사진 수렴하는 표면부들의 상기 쌍은 상기 드로우 방향(154)을 따라 수렴하여 상기 성형 Ÿ‡지(169)의 바닥 엣지를 따라 교차하여 상기 성형 용기9140)의 상기 루트(145)를 정의할 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 상기 성형 용기(140) 내의 상기 용융 물질(121)은 둑들(weirs) 상으로 넘쳐 상기 둑들의 상기 외측 표면들 상에서 아래로 동시에 유동함으로써 상기 성형 용기(140)를 넘쳐 흐른다. 용융 물질(121)의 각각의 흐름들은 상기 성형 용기(140)의 상기 루트(145)로부터 드로우되는 상기 성형 Ÿ‡지(169)의 상기 대응하는 하방으로 경사진 수렴하는 표면부들을 따라 유동하며, 상기 성형 용기(140)의 상기 루트(145)에서 상기 흐름들이 수렴하며 상기 드로우 방향(154)을 따라 상기 루트(145)로부터 드로우되어 상기 유리 리본(103)으로 냉각될 수 있는 상기 용융 물질(121)의 리본으로 융합된다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)은 약 1 밀리미터/초(mm/s) 이상, 약 10mm/s 이상, 약 50mm/s 이상, 약 100mm/s 이상, 또는 약 500mm/s 이상, 예를 들어, 약 1mm/s 내지 약 500mm/s 범위, 약 10mm/s 내지 약 500mm/s, 약 50mm/s 내지 약 500mm/s, 약 100mm/s 내지 약 500mm/s, 또는 그 사이의 임의의 범위 및 하위 범위로 드로우 방향(154)을 따라 이동할 수 있다.
상기 유리 리본(103)은 그들 사이의 상기 유리 리본(103)의 두께(예를 들어, 평균 두께)를 정의하는 제1 주표면 및 상기 제1 주표면과 대향하는 제2 주표면을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 달리 언급되지 않는한, 두께는 주표면에 수직한 방향으로 정의된다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)의 두께는 약 2 밀리미터(mm) 이하, 약 1mm 이하, 약 0.5mm 이하, 약 300 마이크로미터(μm) 이하, 약 200μm 이하, 약 100μm일 수 있으나, 추가적인 실시예들에서 다른 두께들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본(103)의 두께는 약 50μm 내지 약 750μm 범위, 약 100μm 내지 약 700μm, 약 200μm 내지 약 600μm, 약 300μm 내지 약 500μm, 약 50μm 내지 약 500μm, 약 50μm 내지 약 700μm, 약 50μm 내지 약 600μm, 약 50μm 내지 약 500μm, 약 50μm 내지 약 400μm, 약 50μm 내지 약 300μm, 약 50μm 내지 약 200μm, 약 50μm 내지 약 100μm, 또는 그 사이의 임의의 범위 및 하위 범위일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 유리 분리기(149)는 이후 상기 성형 용기(140)에 의해 상기 유리 리본(103)이 형성되자마자 상기 분리 경로(151)를 따라 상기 유리 리본(103)으로부터 분리된 유리 리본(104)을 분리할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 상기 분리 경로(151)는 상기 제1 외측 엣지(153)와 상기 제2 외측 엣지(155) 사이의 사이의 상기 유리 리본(103)의 상기 폭(W)을 따라 연장될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 상기 분리 경로(151)는 상기 유리 리본(103)의 상기 드로우 방향(154)에 수직하게 연장될 수 있다. 상기 분리된 유리 리본(104)은 이후 장치로 가공될 수 있다. 예를 들어, 상기 분리된 유리 리본은 액정 디스플레이들(LCDs), 전기영동 디스플레이들(EPD), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들, 플라즈마 디스플레이 패널들(PDPs), 터치 센서들, 광전지들, 가전 제품들(예를 들어, 스토브 탑들) 등을 포함하는 광범위한 장치들에 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용융 용기(105)는 세라믹 바디(173)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)는 내화 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)는 지르코니아(ZrO2), 지르콘(ZrSiO4), 알루미나(Al2O3), 마그네슘 산화물(MgO), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산질화물, SiAlON(알루미나와 실리콘 질화물의 조합이며 예를 들어 Si12-m-nAlm+nOnN16-n, Si6-nAlnOnN8-n, 또는 Si2-nAlnO1+nN2-n의 화학식을 가질 수 있으며, m, n, 및 결과적인 아래 첨자들은 모두 음이 아닌 정수들이다.), 티타니아(TiO2), 하프늄 산화물(Hf2O), 이트륨 산화물(Y2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 용융 수정(fused quartz), 흑연, 멀라이트(mullite)(알루미늄 산화물 및 실리콘 이산화물의 조합을 포함하는 무기물), 또는 스피넬(MgAl2O4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)는 지르콘 및 비정질 상(예를 들어, 유리) 또는 지르코니아 및 비정질 상(예를 들어, 유리)의 조합을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)는 입간 유리 상(예를 들어, 비정질 상)에 의해 적어도 부분적으로(예를 들어, 전체적으로) 둘러싸일 수 있는 복수의 결정립들을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 입간 유리 상은 실리카를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 상기 세라믹 바디는 위의 물질들 중 하나 이상을 약 50% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 99% 이하, 약 95% 이하, 또는 약 90% 이하의 중량%로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 상기 세라믹 바디는 약 50% 내지 약 99%, 약 50% 내지 약 95%, 약 50% 내지 약 90%, 약 70% 내지 약 99%, 약 70% 내지 약 95%, 약 70% 내지 약 90%, 약 80% 내지 약 90%, 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위의 중량%로 위의 물질들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디는 위에서 언급된 범위들 내의 지르코니아를 포함할 수 있다.일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디는 상기 용융 용기(105)를 형성하도록 용융-주조(fusion-casting) 또는 소결(sintering)될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 용융 용기(105)는 복수의 벽돌들을 포함하는 세라믹 바디(173)를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 바디(173)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 표면(205)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205)은 격납(containment) 영역(175)을 정의할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 격납 영역(175)은 도시된 바와 같이 용융 물질(121)을 수용하도록 구성될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 바디(173)는 용융 용기(105)를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 위에서 논의된 바와 같이, 상기 세라믹 바디는 청징 용기, 혼합 용기, 또는 운반 용기를 포함할 수 있다.
코팅(207)이 도 2에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205) 상에 퇴적될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 하나 이상의 알칼리 금속들 및/또는 알칼리 토금속들을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 알칼리 금속들은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 및 프랑슘(Fr)을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 알칼리 토금속들은 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 및 라듐(Ra)을 포함한다. 알칼리 금속들 및/또는 알칼리 토금속들은 원소, 이온, 산소 화합물 내, 또는 다른 화합물 내일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 코팅은 알칼리 금속 산화물을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅은 나트륨 산화물(Na2O)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 산화물 기반 중량%는 비록 구성 성분이 실제로는 산화물 형태가 아니더라도 마치 상기 구성 성분이 산화물 형태인 경우의 중량%를 나타낸다. 예를 들어, Na2CO3 내의 나트늄의 산화물 기반 중량%는 마치 상기 나트륨이 Na2O 내인 경우의 중량%를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 약 1.3% 이상, 약 2% 이상, 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 50% 이하, 약 30% 이하, 또는 약 20% 이하의 알칼리 금속(들) 및/또는 알칼리 토금속(들)의 산화물 기반 총 중량%를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 약 1.3% 내지 약 50% 범위, 약 1.3% 내지 약 30%, 약 1.3% 내지 약 20%, 약 2% 내지 약 50%, 약 2% 내지 약 30%, 약 2% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 또는 그사이의 임의의 범위 또는 하위 범위의 알칼리 금속(들) 및/또는 알칼리 토금속(들)의 산화물을 기초로한 총 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 세라믹 바디의 상기 표면 상에 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속을 포함하는 코팅을 제공하는 것은 상기 세라믹 바디의 비저항(resistivity))에 영향을 최소로 미칠 수 있다. 이론에 제약되려는 의도 없이, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속 화합물들의 농도의 증가는 감소된 비저항과 결부될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디는 저항성 가열 시스템, 예를 들어 상기 용융 물질의 온도를 증가시키도록 그 내에 상기 용융 물질을 통해 전류가 흐르는 용융 용기의 일부일 수 있다. 저항성의 감소는 예를 들어 상기 용융 물질을 우회하며 상기 세라믹 바디의 일부를 용융시키는 상기 세라믹 바디를 통한 단락과 같은 문제들과 결부될 수 있다. 따라서, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속을 함유하는 코팅을 제공하는 것은 상기 세라믹 바디에 의한 상기 용융 물질의 오염을 감소시키는 한편 비저항의 감소를 최소화하는 기술적 이익을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 실리콘 이산화물(SiO2), 알루미나(Al2O3), 붕소 산화물(예를 들어, B2O3), 및 나트륨 산화물(Na2O) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 중량%로서 약 30% 이상, 약 50% 이상, 약 70% 이상, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 또는 약 70% 이하의 실리카를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 중량%로 약 30% 내지 약 85% 범위, 약 30% 내지 약 80%, 약 30% 내지 약 70%, 약 50% 내지 약 85%, 약 50% 내지 약 80%, 약 50% 내지 약 75%, 약 50% 내지 약 70%, 약 70% 내지 약 85%, 약 70% 내지 약 80%, 또는 그 사이의의 임의의 범위 또는 하위 범위의 실리카를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 0% 이상, 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하의 알루미나를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 중량%로 0% 내지 약 30% 범위, 0% 내지 약 20%, 0% 내지 약 10%, 약 5% 내지 약 30%, 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위의 알루미나를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 중량%로 0% 이상, 약 2% 이상, 약 5% 이상, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 또는 약 5% 이하의 붕소 산화물을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 중량%로 0% 내지 약 10%, 0% 내지 약 8%, 0% 내지 5%, 약 2% 내지 약 10%, 약 2% 내지 약 8%, 약 2% 내지 약 5%, 약 5% 내지 약 10%, 약 5% 내지 약 8%의 범위, 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위의 붕소 산화물을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 중량%로 약 1.3% 이상, 약 3% 이상, 6.5% 이상, 약 8% 이상, 약 10% 이상, 약 13% 이하, 약 11% 이하, 또는 약 10% 이하의 나트륨 산화물을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 상기 코팅(207) 내의 산화물들의 중량%로 약 1.3% 내지 약 13%, 약 1.3% 내지 약 11%, 약 1.3% 내지 약 11%, 약 3% 내지 약 13%, 약 3% 내지 약 11%, 약 6.5% 내지 약 13%, 약 6.5% 내지 약 11%, 약 6.5% 내지 약 10%, 약 8% 내지 약 13%, 약 8% 내지 약 11%, 약 8% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 13%, 약 10% 내지 약 11%의 범위 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위로 나트륨 산화물을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅은 실리콘 이산화물(SiO2), 알루미나(Al2O3), 붕소 산화물(예를 들어, B2O3), 및 나트륨 산화물(Na2O)의 조합을 포함할 수 있으며, 각각의 산화물은 위에서 논의된 중량% 범위 내이다.
일부 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 도 5에 도시된 바와 같이 입자성 코팅(507)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 입자성 코팅은 표면 상에 퇴적된 복수의 고체 입자들을 포함한다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 입자성 코팅(507)은 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205) 상에 퇴적된 고체 입자들을 포함한다. 일부 실시예들에서 상기 고체 입자들의 중앙(median) 크기는 약 10 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 고체 입자들의 고체 입자는 위에서 설명된 산화물들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 고체 입자들의 고체 입자는 알칼리 함유 유리 프릿(frit)을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 유리 프릿은 실리카 및 나트륨 산화물을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 유리 프릿은 상기 입자성 코팅(507) 내에 존재하는 모든 산화물들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 입자성 코팅(507)은 약 20 마이크로미터(μm) 이상, 약 50μm 이상, 약 200μm 이상, 약 2 밀리미터(mm) 이하, 약 1mm 이하, 또는 약 500μm 이하의 평균 두께를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 입자성 코팅(507)은 약 20μm 내지 약 2mm, 약 20μm 내지 약 1mm, 약 20μm 내지 약 500μm, 약 50μm 내지 약 2mm, 약 50μm 내지 약 1mm, 약 50μm 내지 약 500μm, 약 200μm 내지 약 2mm, 약 200μm 내지 약 1mm, 약 200μm 내지 약 500μm의 범위, 또는 그사이의 임의의 범위 또는 하위 범위의 평균 두께를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 입자성 코팅(507)은 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205) 상에 슬러리를 퇴적시킴으로써 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 코팅(207)은 도 2에 도시된 바와 같이 유리 층(209)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 유리 층은 표면의 적어도 일부를 덮는 비정질 상을 포함하는 연속적인 층을 포함한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 유리(209)는 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205)을 덮는 비정질 상을 포함하는 연속적인 표면을 포함한다. 추가적인 실시예들에서, 상기 유리 층(209)은 입자성 코팅(507)을 가열함으로써 형성될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 유리 층(209)은 상기 입자성 코팅(509)을 참조하여 위에서 논의된 범위들 내의 평균 두께를 포함할 수 있다. 코팅(207)(예를 들어, 입자성 코팅(507), 유리 층(209))을 퇴적하는 것은, 상기 코팅(207)이 적용되지 않은 경우보다, 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205)의 더 적은 표면적이 상기 용융 물질(121)과 접촉할 수 있으며, 이는 상기 세라믹 바디(173)의 더 적은 물질이 부식될 수 있으며 오염물로서 상기 용융 물질(121)과 이동할 수 있는 것을 의미하므로, 상기 용융 물질(121)의 오염을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 세라믹 바디(173)의 부식을 억제하는 것은 상기 용융 용기(105) 및 따라서 상기 유리 제조 장치(100) 전체의 수명을 증가시킬 수 있다. 상기 코팅(207)이 적용되면 부식으로 인한 상기 용융 용기(105)의 벽의 손실 속도가 감소될 수 있으므로, 상기 용융 용기(105)의 벽을 돌파하는데 더 오랜 시간이 걸릴 것이므로, 상기 세라믹 바디(173)를 포함하는 상기 용융 용기(105)의 수명은 증가될 수 있다.
일부 실시예들에서, 위에서 논의된 바와 같이, 상기 세라믹 바디(173)는 복수의 벽돌들을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(예를 들어, 슬러리(407), 입자성 코팅(507))은 벽돌의 하나의 측면 상에 퇴적될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)의 표면(205)이 그 상에 퇴적된 코팅을 가지도록 상기 벽돌들이 조립될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 코팅(예를 들어, 슬러리(407), 입자성 코팅(507))은 벽돌의 둘 이상의 측면 상에 퇴적될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 벽돌들은 상기 세라믹 바디(173)를 조립하기 전에 상기 벽돌 상에 유리 층(209)을 형성하도록 가열될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 벽돌들은 유리 층(209)을 형성하기 위해 상기 세라믹 바디를 가열하기 전에 상기 세라믹 바디(173)를 형성하도록 조립될 수 있다.
리티아(lithia)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 예시적인 용융 물질들은 소다 라임 용융 물질, 알루미노실리케이트 용융 물질, 알칼리-알루미노실리케이트 용융 물질, 보로실리케이트 용융 물질, 알칼리-보로실리케이트 용융 물질, 알칼리-알루미노포스포실리케이트 용융 물질, 또는 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리 용융 물질을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 용융 물질(121)은 몰(mole)%로 약 40 몰% 내지 약 80% 범위의 SiO2, 약 10 몰% 내지 약 30 몰% 범위의 Al2O3, 약 0 몰% 내지 약 10 몰% 범위의 B2O3, 약 0 몰% 내지 약 5 몰% 범위의 ZrO2, 약 0 몰% 내지 약 15 몰% 범위의 P2O5, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% 범위의 TiO2, 약 0 몰% 내지 약 20 몰% 범위의 R2O, 및 0 몰% 내지 약 15 몰% 범위의 RO를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, R2O는 알칼리 금속 산화물, 예를 들어 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, 및 Cs2O를 나타낼 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, RO는 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO를 나타낼 수 있다. 일부 실시예들에서, 용융 물질(121)은 선택적으로 약 0 몰% 내지 약 2 몰%의 범위로 Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, As2O3, Sb2O3, SnO2, Fe2O3, MnO, MnO2, MnO3, Mn2O3, Mn3O4, Mn2O7 중 임의의 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 용융 물질(121)로부터 형성된 상기 유리 리본(103) 및/또는 유리 시트들은 투명할 수 있으며, 이는 상기 용융 물질(121)로부터 드로우된 상기 유리 리본(103)이 400 나노미터(nm) 내지 700nm 광학 파장에 걸쳐 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상, 또는 약 92% 이상의 평균 광 투과율을 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 개시의 실시예들의 상기 유리 제조 장치(100)는 용융 물질(121)을 가공하는 방법들에 사용될 수 있다. 용융 물질을 가공하는 방법들은 도 6의 흐름도 및 도 3 내지 도 5에 도시된 예시적인 방법 단계들을 참조하여 논의될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 단계(601)는 세라믹 바디(173)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 바디(173)는 위에서 논의된 물질들(예를 들어, 지르코니아)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)는 위에서 논의된 범위(예를 들어 상기 세라믹 바디(173)의 중량%로 약 50% 내지 약 99% 범위) 내의 지르코니아를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디는 지르코니아 결정립들 및 실리카-함유 입간 유리 상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제2 단계(603)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 바디의 상기 표면(205) 상에 슬러리(407)를 퇴적하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 슬러리(407)는 물, 증점제(thickening agent), 나트륨 산화물, 및 실리카를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 슬러리(407)는 물 및 증점제에 더하여 상기 입자성 코팅(507)과 관련하여 위에서 논의된 조성물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 증점제는 메틸 셀룰로오스, 녹말(starch), 펙틴(pectin), 콜라겐(collagen), 카라기난(carrageenan), 한천(agar), 알기닌(alginin), 구아 검(guar gum), 로커스트 빈 검(locust bean gum), 잔탄 검(xanthan gum), 및/또는 소이 레시틴(soy lecithin)을 포함할 수 있다. 증점제를 족아흔ㄴ 것은 상기 슬러리의 점도를 증가시킬 수 있어 상기 슬러리가 상기 표면(205) 상으로 퇴적된 후에도 제자리에 남아있어 소정의 두께를 가지는 입자성 코팅(507)을 생산할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬리러(407)는 노즐(403)을 사용하여 상기 표면(205) 상에 퇴적될 수 있다. 상기 노즐은 퇴적되는 슬러리의 양을 조절하는 것을 도울 수 있는 상기 슬러리(407)의 방울들(405)을 분사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 슬러리(407)는 도구(예를 들어, 브러쉬)를 사용하여 상기 슬러리를 바름으로써, 상기 슬러리를 부음으로써, 또는 다른 통상적인 수단들을 사용하여 퇴적될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제3 단계(605)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 입자성 코팅(507)을 형성하도록 상기 슬러리를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 슬러리(407)를 퇴적시킨 후에, 상기 슬러리(407)는 약 6 시간 이상, 약 12 시간 이상, 약 24 시간 이상, 약 168 시간 이하, 약 72 시간 이하, 또는 약 48 시간 이하 동안 건조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 슬러리(407)를 퇴적시킨 후에, 상기 슬러리(407)는 약 6 시간 내지 약 168 시간, 약 6 시간 내지 약 72 시간, 약 6 시간 내지 약 48 시간, 약 12 시간 내지 약 168 시간, 약 12 시간 내지 약 72 시간, 약 12 시간 내지 약 48 시간, 약 24 시간 내지 약 168 시간, 약 24 시간 내지 약 72 시간, 약 24 시간 내지 약 48 시간의 범위, 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위의 시간 동안 건조될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 상기 입자성 코팅(507)은 위에서 설명된 중량% 범위 내의 산화물들의 혼합물(예를 들어, 약 30% 내지 약 85% 범위의 실리카, 0% 내지 약 30% 범위의 알루미나, 0% 내지 약 10% 범위의 붕소 산화물, 및 약 1.3% 내지 약 13% 범위의 나트륨 산화물)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제4 단계(607)는 상기 세라믹 바디(173)의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 증가시키기 위하여 상기 세라믹 바디(173)를 시간에 걸쳐 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 상기 코팅(예를 들어, 입자성 코팅(507))은 위에서 논의된 범위들(예를 들어 산화물 기반 중량%로 약 1.3% 내지 약 50%) 내의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속을 포함할 수 있다. 상기 입자성 코팅(507)은 상기 가열 단계 동안 유리 층(209)을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)의 상기 제1 온도는 약 0℃ 이상, 약 10℃ 이상, 약 20℃ 이상, 약 100℃ 이하, 약 50℃ 이하, 또는 약 30℃ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)의 상기 제1 온도는 약 0℃ 내지 약 100℃, 약 0℃ 내지 약 50℃, 약 0℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 100℃, 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 20℃ 내지 약 50℃, 약 20℃ 내지 약 30℃의 범위, 또는 그사이의 임의의 범위 또는 하위 범위일 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)의 상기 제1 온도는 대략 상온일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)의 상기 제2 온도는 약 1400℃ 이상, 약 1500℃ 이상, 약 1600℃ 이상, 약 1700℃ 이하, 약 1650℃ 이하, 또는 약 1600℃ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)의 상기 제2 온도는 약 1400℃ 내지 약 1700℃, 약 1400℃ 내지 약 1650℃, 약 1400℃ 내지 약 1600℃, 약 1500℃ 내지 약 1700℃, 약 1500℃ 내지 약 1650℃, 약 1500℃ 내지 약 1600℃, 약 1600℃ 내지 약 1700℃, 약 1600℃ 내지 약 1650℃ 범위, 또는 그사이의 임의의 범위 또는 하위 범위일 수 있다.
일부 실시예들에서, 제5 단계(609)는 상기 유리 층(209)을 상기 용융 물질(121)과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 용융 물질(121)은 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205)에 의해 정의되는 격납 영역(175) 내에 담길 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 배치 물질은 상기 용융 물질을 형성하도록 상기 격납 영역 내에서 가열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제6 단계(611)는 상기 용융 물질(121)로부터 유리 물품 또는 유리-세라믹 물품을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 방법들은 상기 제1 단계부터 상기 제5 단계까지(601, 603, 605, 607, 및 609) 차례로 진행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도시된 바와 같이, 방법들은 코팅(예를 들어, 입자성 코팅)을 포함하는 세라믹 바디를 제공하는 단계(613)를 포함할 수 있다. 방법들은 이후 단계들(607 및 609)을 통해 진행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 단계(609) 후에 완료될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법들은 상기 용융 물질(121)로부터 유리 물품 또는 유리-세라믹 물품을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이온들은 상기 코팅(207)으로부터 상기 세라믹 바디(173) 내로 방향(203)으로 확산될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 이온들은 알칼리 이온들 및/또는 알칼리 토금속들의 하나 이상의 종류들을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 이온들은 나트늄 이온들을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 도시된 바와 같이, 상기 코팅(207)은 유리 층(209)을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 세라믹 바디(173)가 가열되는 동안 상기 코팅(207)(예를 들어, 유리 층(209))으로부터 상기 세라믹 바디(173) 내로 확산되는 이온들은 상기 표면(205)과 상기 표면(205)으로부터 상기 세라믹 바디(173)의 벌크 내로 약 900μm 사이의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속의 농도를 제1 농도로부터 제2 농도로 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 농도는 극미량(예를 들어, 불순물, 잔여물)의 수준일 수 있다. 일부 실시예들에서, 산화물 기판 중량%로 상기 제1 농도는 약 1.3% 이하, 약 1% 이하, 약 0.7% 이하, 약 0.07% 이상, 약 0.1% 이상, 또는 약 0.5% 이상일 수 있다. 일부 실시예들에서 산화물 기반 중량%로 상기 제1 농도는 약 0.07% 내지 약 1.3%, 약 0.07% 내지 약 1%, 약 0.07% 내지 약 0.7%, 약 0.1% 내지 약 1.3%, 약 0.1% 내지 약 1%, 약 0.1% 내지 약 0.7%, 약 0.5% 내지 약 1.3%, 약 0.5% 내지 약 1%, 약 0.5% 내지 약 0.7% 범위, 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 산화물 기반 중량%로 상기 제2 농도는 상기 제1 농도보다 중량으로 약 0.1% 이상, 약 0.3% 이상, 약 0.5% 이상, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 산화물 기반 중량%로 상기 제2 농도는 상기 제1 농도보다 중량으로 약 0.1% 내지 약 3%, 약 0.3% 내지 약 3%, 약 0.5% 내지 약 3%, 약 0.1% 내지 약 2%, 약 0.3% 내지 약 2%, 약 0.5% 내지 약 2%, 약 0.1% 내지 약 1%, 약 0.3% 내지 약 1%, 약 0.5% 내지 약 1% 범위, 또는 그사이의 임의의 범위 또는 하위 범위만큼 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 산화물 기반 중량%로 상기 제2 농도는 약 1.5% 이상, 약 1.7% 이상, 약 2% 이상, 약 3% 이하, 약 2.5% 이하, 또는 약 2% 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 산화물 기반 중량%로 상기 제2 농도는 약 1.5% 내지 약 3%, 약 1.5% 내지 약 2.5%, 약 1.5% 내지 약 2%, 약 1.7% 내지 약 3%, 약 1.7% 내지 약 2.5%, 약 1.7% 내지 약 2%, 역 2% 내지 약 3%, 약 2% 내지 약 2.5% 범위, 또는 그사이의 임의의 범위 또는 하위 범위일 수 있다.
상기 세라믹 바디(173)를 가열하는 동안 상기 세라믹 바디(173) 내의 상변태, 결정립 형성, 및/또는 결정립 성장(예를 들어, 지르콘 형성)을 억제하는 것은 가열 동안 상기 세라믹 바디(173)의 균열의 가능성의 감소 및 상기 세라믹 바디(173)의 더 빠른 가열의 기술적 이익들을 제공한다. 이론에 제한되려는 의도 없이, 상변태들, 결정립 성장, 및/또는 결정립 형성은 부피 변화와 결부될 수 있다.따라서, 상기 세라믹 바디(173)의 가열 동안의 상변태, 결정립 형성, 및/또는 결정립 성장은 상기 물질에 걸쳐 불균일하게 발생할 수 있는 상변태, 결정립 형성, 및/또는 결정립 성장과 결부된 부피 변화로 인해 상기 세라믹 바디(173)의 균열과 결부될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 상기 코팅은 상변태, 결정립 형성, 및/또는 결정립 성장을 억제함으로써 가열 동안의 상기 세라믹 바디(173)의 균열을 감소(예를 들어, 감소, 방지)시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속을 포함하는 상기 코팅이 상기 베라믹 바디(173)의 상기 표면(205) 상에 퇴적되는 경우, 상기 세라믹 바디(173)의 균열의 위험이 감소될 수 있으므로, 상기 세라믹 바디(173)는 더 빠르게 가열될 수 있다.
상기 세라믹 바디(173)의 부식을 억제하는 것은 상기 용융 물질(121)의 감소된 오염 및 상기 세라믹 바디(173)를 포함하는 상기 용융 용기(105)의 더 긴 수명의 이익을 제공한다. 상기 코팅(207)의 적용을 통한 상기 세라믹 바디(173)의 감소된 부식은, 예를 들어 상기 코팅(207)이 적용되지 적용되지 않은 경우보다 상기 세라믹 바디(173)의 상기 표면(205)의 더 작은 표면적이 상기 용융 물질(121)과 접촉할 수 있으며, 이는 상기 세라믹 바디(173)의 더 적은 물질이 부식될 수 있으며 및/또는 오염물로서 상기 용융 물질(121) 내로 이동할 수있다는 것을 의미하므로, 상기 용융 물질(121)의 오염을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 세라믹 바디(173)의 부식을 억제시키는 것은 상기 용융 용기(105) 및 따라서 상기 유리 제조 장치(100) 전체의 수명을 증가시킬 수 있다. 상기 코팅(207)이 적용되는 경우 부식으로 인한 상기 용융 용기(105)의 벽의 손실 속도가 감소될 수 있으므로, 상기 용융 용기(105)의 벽을 돌파하기에 더 오랜 시간이 걸릴 것이므로, 상기 세라믹 바디(173)를 포함하는 상기 용융 용기(105)의 수명은 증가될 수 있다.
예들
다양한 실시예들이 다음의 예들에 의해 더 명확해질 것이다. 도 7 내지 도 9는 다양한 나트륨 농도들을 가지는 지르코니아 세라믹 바디들의 예들을 비교함으로써 지르콘 형성을 감소시키는 알칼리 금속 및/또는 알칼리 금속 이온들의 능력을 도시한다. 도 10 및 도 11은 본 개시의 실시예들에 따라 나트륨 농도가 증가함에 따라 감소하는 지르콘 형성 깊이 및 지르콘 중량을 각각 도시한다. 이들 예들은 상기 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속으로서 나트륨을 사용하지만, 다른 알칼리 금속들 및 알칼리 토금속들에 대하여 유사한 추세가 기대된다는 것이 이해될 것이다.
도 7은 1400℃에서 0.01 중량%(wt%) 미만의 나트륨(Na)을 포함하는 세라믹 바디의 지르코니아 샘플에 대한 주사 전자 현미경(SEM)으로부터의 이미지의 개략도이다. 도 7에서, 대형 지르코니아 결정립들(703)이 대형 지르콘 결정립들과 함께 비결정질 상(701)(예를 들어, 사이(interstitial) 유리)에 의해 둘러싸인 것이 도시된다. 도시되지 않았으나, 도 7의 상기 지르코니아 샘플의 더 큰 스케일(예를 들어, 밀리미터 스케일) 이미지들은 상기 샘플 내의 많은 균열을 보였다.
도 8은 1400℃에서 0.1 wt% Na을 포함하는 세라믹 바디의 지르코니아 샘플에 대한 SEM으로부터의 이미지의 개략도이다. 도 8에서, 지르코니아 결정립들(803)은 지르콘 결정립들(805)과 함께 비정질 상(801)(예를 들어, 사이 유리 상)에 의해 둘러싸인 것으로 보인다. 도 8의 상기 지르콘 결정립들(805)은 도 7의 상기 대형 지르콘 결정립들(705)보다 더 작다. 이는 0.1 wt% 알칼리 금속 이온(예를 들어, Na 이온)이 지르코니아 세라믹 바디 내의 지르콘 형성을 억하게 시작하기 충분하다는 것을 나타낸다. 도시되지 않았으나, 도 8의 상기 지르코니아 샘플의 더 큰 스케일(예를 들어, 밀리미터 스케일) 이미지들은 도 7의 상기 지르코니아 샘플의 더 큰 스케일(예를 들어, 밀리미터 스케일) 이미지들에서 관찰되는 상기 많은 균열 및 포어 형성보다 적은 일부의 균열을 나타냈다. 이와 같이, 지르콘 함량 및/또는 지르콘 결정립 크기의 감소는 지르코니아 샘플들 내의 감소된 균열 및/또는 포어 형성과 결부된다.
도 9는 1400℃에서 0.2%wt Na을 포함하는 세라믹 바디의 지르코니아 샘플에 대한 SEM으로부터의 이미지의 개략도이다. 도 9에서, 오직 지르코니아 결정립들(903) 및 비정질 상(901)만이 보인다. 도 9에서, 지르콘은 보이지 않으며, 이는 0.2% wt 알칼리-금속 이온은 지르코니아 세라믹 바디 내의 지르콘 형성을 억제하고 나아가 지르콘 형성을 제거하기 충분하다는 것을 나타낸다. 도시되지 않았으나, 도 9의 상기 지르코니아 샘플의 더 큰 스케일(예를 들어, 밀리미터 스케일) 이미지들은 긴 균열 형성을 보이지 않았다. 이와 같이, 지르코니아 샘플로부터 지르콘을 제거하는 것은 지르콘을 전체적으로 제거하지 않고 단순히 지르콘 함량 및/또는 결정립 크기를 감소시키는 것에 비하여 균열 및/또는 포어 형성의 추가적인 감소와 결부된다.
도 10은 실험 결과들에 기초하여 나트륨 함량의 함수로서 지르콘-형성 깊이를 도시하는 플롯이다. 상기 수평 축(1001)(예를 들어, x-축)은 산화물 기반 중량%로 나트늄 농도이다. 도 10과 관련하여, 상기 나트륨 농도는 상기 세라믹 바디의 상기 표면(205)과 상기 표면(205)으로부터 상기 세라믹 바디(173)의 벌크 내로 약 900μm 사이의 실리카-함유 입간 유리 상 내의 나트륨의 평균 중량%이다. 상기 수직 축(1003)(예를 들어, y-축)은 마이크로미터(μm) 단위로 지르콘-형성 깊이이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 지르콘이 형성될 수 있는 상기 지르콘-형성 깊이는 대응하는 나트륨 농도를 가지는 샘플들의 SEM 이미지들의 분석에 기초한다. 상기 지르콘-형성 깊이는 0μm부터 대응하는 최대 깊이까지 연장되는 것으로 보이며, 지르콘이 그 범위 내에 형성될 수 있다는 것을 나타낸다. 샘플들은 슬러리로 상기 지르코니아 세라믹 바디를 코팅함으로써 준비되었다. 상기 슬러리는 2% wt(파우더의)의 메틸 셀룰로오스를 가지는 파우더와 원하는 점도를 얻기 위하여 물을 혼합함으로써 생성되었다. 상기 파우더는 62% wt 실리카, 20% wt 알루미나, 4% wt 붕소 산화물, 및 나머지를 포함하는 추가적인 실리카와 함께 소정의 나트륨 농도를 얻기 위하여 나트륨-함유 유리의 혼합물을 포함하였다. 상기 코팅된 세라믹 바디는 상온에서 24시간 동안 건조된 후 1550℃에서 7일 동안 퍼니스 내에서 가열되었다. 나트륨 농도 및 지르콘-형성 깊이를 측정하기 위해 상기 샘플들이 이후 분석되었다.
도 10에서, 상기 제1 샘플(1005)은 상기 지르코니아-함유 세라믹 바디에 나트륨이 없는(예를 들어, 0% 나트륨) 코팅을 적용함으로써 생성되었다. 상기 제1 샘플(1005)의 경우, 측정된 지르콘-형성 깊이는 약 1700μm 였으며, 나트륨 농도는 약 0.2% wt였다. 상기 제2 샘플(1007)은 어떠한 코팅도 적용되지 않은 지르코니아-함유 세라믹 바디였다. 상기 제2 샘플(1007)의 경우, 측정된 지르콘-형성 깊이는 약 600μm 였으며, 나트륨 농도는 산화물 기반으로 약 1.3% wt 였다. 이는 나트륨이 없는 코팅의 적용(예를 들어, 제1 샘플(1005))은 상기 세라믹 바디 내의 나트륨 농도를 감소시킬 수 있다는 것(예를 들어, 상기 세라믹 바디로부터 상기 코팅 내로의 확산을 통해)을 나타내며, 이는 증가된 지르콘 형성(예를 들어, 증가된 균열)과 결부된다. 이러한 세라믹 바디의 경우, 표면에서 고유의 나트륨 농도는 산화물 기반으로 약 1.3% wt이다. 상기 제2 샘플(1007)에 비하여 지르콘-형성 깊이를 감소시키기 위하여, 상기 코팅은 산화물 기반으로 1.3% wt 이상의 나트륨 농도를 포함하여야 한다. 다른 세라믹 바디들은 다른 고유량의 나트륨을 포함할 수 있으며 지르콘-형성 깊이를 감소시키기 위해 필요한 코팅 내의 나트륨의 양 또한 달라질 것이다.
도 10에서, 상기 제3 샘플(1009)은 6.5% wt 나트륨 산화물을 포함하는 코팅을 적용함으로써 생성되었다. 상기 제3 샘플(1009)의 경우, 측정된 지르콘-형성 깊이는 300μm 였으며, 나트륨 농도는 산화물 기반으로 약 2% wt였다. 상기 제4 샘플(1011)은 13% wt 나트륨 산화물을 포함하는 코팅을 적용함으로써 생성되었다. 상기 제4 샘플(1011)의 경우, 측정된 지르콘-형성 깊이는 0μm 였으며 나트륨 농도는 약 2.9% wt였다. 이는 코팅 내의 나트륨 농도를 상기 세라믹 바디(예를 들어, 실리카-함유 입간 유리 상) 내의 고유 나트륨 농도보다 위로 증가시키는 것(예를 들어, 6.5%wt 나트륨 산화물, 13%wt 나트륨 산화물)은 지르콘-형성 깊이의 감소와 결부된다는 것을 나타낸다. 이론에 제한되려는 의도 없이, 나트륨 또는 다른 알칼리 금속들은 추가적인 지르콘 형성을 방지할 뿐만 아니라, 지르코니아-함유 세라믹 바디들 내에 이미 형성된 지르콘을 제거할 수 있다고 믿어진다. 나트륨 농도를 더 증가시키는 것(예를 들어, 13% wt 나트륨 산화물)은 지르콘의 완벽한 방지 및/또는 제거를 야기했다.
도 11은 시뮬레이션 결과에 기초한 입간 나트륨 농도의 함수로서 지르콘 형성을 도시하는 플롯이다. 수평 축(1101)(예를 들어, x-축)은 상기 입간 유리 상의 산화물 기반 중량% 단위의 나트륨 농도이다. 상기 입간 유리 상은 약 79% wt 실리카, 약 9% wt 알루미나, 약 8%wt 붕소 산화물, 및 나머지를 포함하는 추가적인 실리카와 함께 대응하는 양의 나트륨 산화물을 포함하는 것으로 모델링되었다. 수직 축(1103)(예를 들어, y-축)은 노말라이즈드 지르콘 형성 백분율이다. 도시된 바와 같이, 수직 축(1103)에 대한 참조는 입간 유리 상 내에 0% 나트륨(또는 다른 알칼리 금속 또는 알칼리-토금속)을 포함하는 샘플에 대한 것이다. 상기 입간 유리 상 내의 나트륨 산화물의 농도가 0%로부터 약 2%까지 증가함에 따라, 형성되는 지르콘의 양은 감소한다. 예를 들어, 상기 입간 유리 상 내의 약 0.5% wt 나트륨은 약 75%의 노말라이즈드 지르콘 형성과 결부된다. 마찬가지로, 상기 입간 유리 상 내의 약 1% wt 나트륨 산화물은 약 45%의 노말라이즈드 지르콘 형성과 결부된다. 또한, 상기 입간 유리 상 내의 약 1.5% wt 나트륨 산화물은 약 20%의 노칼라이즈드 지르콘 형성과 결부된다. 상기 입간 유리 상 내의 약 2% wt보다 높은 나트륨 산화물에서는 지르콘 형성이 관찰되지 않았다. 이는 상기 입간 유리 상 내의 나트륨의 농도를 약 2% 미만의 제1 농도로부터 상기 제1 농도보다 큰 제2 농도로 증가시키는 것은 감소된 지르콘 형성(예를 들어, 감소된 지르콘 형성)과 결부된다는 것을 나타낸다. 상기 제2 농도가 약 2% 이상인 경우, 이러한 결과들에 기초하여 지르콘 형성은 전체적으로 방지(예를 들어, 제거)될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어들 "the", "a", 또는 "an"은 "적어도 하나"를 의미하여 달리 명시적으로 언급되지 않는한 "오직 하나"로 제한되지 않아야 한다. 따라서, 예를 들어, "컴포넌트(a component)"에 대한 참조는 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는한 둘 이상의 이러한 컴포넌트들을 가지는 실시예들을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어들 "약"은 허용 오차, 변환 인자들, 반올림, 측정 오차 등, 및 당업계의 통상의 기술자에게 알려진 다른 요소들을 고려하여, 양들, 크기들, 식들, 파라미터들, 및 다른 양들 및 특성들이 정확하지 않으며 정확할 필요가 없으나, 근사적이며 및/또는 원하는 바에 따라 더 크거나 더 작을 수 있다는 것을 의미한다. 용어 "약"이 값 또는 범위의 끝점을 설명하는데 사용되는 경우, 본 개시는 그 참조되는 구체적인 값 또는 끝점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서 내의 수치 값 또는 범위의 끝점이 "약"을 언급하는 경우, 범위의 수치 값 또는 끝점은 다음의 두 실시예들을 포함하는 것으로 의도된다: "약"에 의해 수정된 하나, 및 "약"에 의해 수정되지 않은 하나. 범위들의 각각의 끝점들은 다른 끝점과 관련하여서도 다른 끝점과 무관하게도 의미있다는 것이 더 이해될 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어들 "실질적인", "실질적으로", 및 그 변형들은 설명된 특징이 어떤 값 또는 설명과 동일하거나 대략적으로 동일하다는 것을 나타내도록 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평평한" 표면은 평평하거나 대략적으로 평평한 표면을 나타내도록 의도된다. 또한, 위에 정의된 바와 같이, "실질적으로 유사한"은 두 값들이 동일하거나 대략 동일하다는 것을 나타내도록 의도된다. 일부 실시예들에서, "실질적으로 동일한"은 서로의 약 10% 내, 예를 들어 서로의 약 5% 내, 또는 서로의 약 2% 내의 값들을 나타낼 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하는(comprising)" 및 "포함하는(including)" 및 그 변형들은, 달리 지시되지 않는한 동의어들이며 개방형인 것으로 해석되어야 한다. 연결 구 포함하는(comprising) 또는 포함하는(including) 뒤의 구성 요소들의 목록은 매타적 목록이여서, 상기 목록 내에서 구체적으로 언급된 것들에 더하여 다른 구성 요소들도 존재할 수 있다.
다양한 실시예들이 특정 예시적이며 구체적인 실시예들을 참조하여 상세히 설명되었으나, 다음의 청구 범위로부터 벗어나지 않으면서 개시된 특징들의 많은 변경들 및 조합들이 가능하므로 본 개시는 이에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (24)

  1. 표면을 포함하는 세라믹 바디; 및
    상기 표면 상에 퇴적된 산화물 기반 중량으로 약 1.3% 내지 약 50% 범위의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 코팅을 포함하는 유리 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디는 지르코니아를 포함하는 유리 제조 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 지르코니아는 중량으로 상기 세라믹 바디의 약 50% 내지 약 99% 범위인 유리 제조 장치.
  4. 제2 항 및 제3 항 중 임의의 하나에 있어서,
    상기 지르코니아는 지르코니아 결정립들(grains)을 포함하고, 상기 세라믹 바디는 입간 유리 상(intergranular glass phase)을 더 포함하는 유리 제조 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅은 중량%로 다음의 산화물들을 포함하고:
    SiO2: 30 - 85,
    Al2O3: 0 - 30,
    B2O3: 0 - 10, 및
    Na2O: 6.5 - 13,
    상기 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 토금속은 Na2O를 포함하는 유리 제조 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅은 입자성(particulate) 코팅을 포함하는 유리 제조 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 입자성 코팅은 약 5 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위의 중앙(median) 입자 크기를 포함하는 입자들을 포함하는 유리 제조 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅은 유리 층을 포함하는 유리 제조 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디의 상기 표면은 격납(containment) 영역을 정의하는 유리 제조 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디는 용융 용기를 포함하는 유리 제조 장치.
  11. 세라믹 바디를 약 0℃ 내지 약 100℃ 범위의 제1 온도로부터 약 1400℃ 내지 약 1700℃ 범위의 제2 온도로 가열하는 단계로서,
    상기 세라믹 바디는 표면 및 상기 표면 상에 퇴적되며 산화물 기반 중량으로 약 1.3% 내지 약 50% 범위의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 입자성 코팅을 포함하고, 상기 입자성 코팅은 상기 가열하는 단계 동안 유리 층을 형성하는, 상기 가열하는 단계; 및
    용융 물질과 상기 유리 층을 접촉시키는 단계를 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디를 가열하는 단계 전에, 상기 세라믹 바디 상에 물, 증점제(thickening agent), 나트륨 산화물, 및 실리카를 포함하는 슬러리(slurry)를 퇴적함으로써 상기 입자성 코팅을 퇴적하는 단계를 더 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 증점제는 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose)를 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  14. 제12 항 및 제13 항 중 임의의 하나에 있어서,
    상기 슬러리를 퇴적하는 단계 후에, 상기 세라믹 바디를 가열하는 단계 전에 상기 입자성 코팅을 형성하도록 상기 슬러리를 약 6 시간 내지 약 168 시간 동안 건조시키는 단계를 더 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 입자성 코팅은 중량%로 다음의 산화물들을 포함하고:
    SiO2: 30 - 85,
    Al2O3: 0 - 30,
    B2O3: 0 - 10, 및
    Na2O: 6.5 - 13,
    상기 알칼리 금속 또는 상기 알칼리 토금속은 Na2O를 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 입자성 코팅은 약 5 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위의 중앙 입자 크기를 포함하는 입자들을 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디는 지르코니아를 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 지르코니아는 중량으로 상기 세라믹 바디의 약 50% 내지 약 99% 범위인 용융 물질 가공 방법.
  19. 제17항 및 제18항 중 임의의 하나에 있어서,
    상기 지르코니아는 지르코니아 결정립들을 포함하고, 상기 세라믹 바디는 입간 유리 상을 더 포함하는 용융 물질 가공 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 표면과 상기 표면으로부터 상기 세라믹 바디의 벌크 내로 900 마이크로미터 사이의 상기 입간 유리 상 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도는 상기 세라믹 바디가 가열되는 단계 동안 제1 농도로부터 제2 농도로 증가하는 용융 물질 가공 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 농도는 산화물 기반 중량으로 약 1.3% 이하인 용융 물질 가공 방법.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 제2 농도는 산화물 기반 중량으로 약 1.5% 내지 약 3% 범위인 용융 물질 가공 방법.
  23. 제11 항에 있어서,
    상기 용융 물질은 상기 세라믹 바디의 상기 표면에 의해 정의되는 격납 영역 내에 담기는 용융 물질 가공 방법.
  24. 제11 항에 있어서,
    상기 용융 물질로부터 유리 물품 또는 유리-세라믹 물품을 형성하는 단계를 더 포함하는 용융 물질 가공 방법.
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