KR940011119B1 - 유리 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리 제조방법 및 장치

제 1 도는, 그로부터, 교반된 용융 유리가 고온 평판 유리 성형실로 전달되게 되는, 본 발명에 따른 교반실의 세로 횡단면도로서, 이때 용융 유리는 정련 용기로부터 수직으로 이 교반실에 공급된다.

제 2 도는 용융 금속의 푸울(pool)이 교반실을 통하여 고온 평판 유리 성형실에 까지 연속적으로 쭉 뻗어 있는 용융 유리를 위한 지지체 표면을 제공해주는 본 발명의 바람직한 실시형태의 세로 횡단면도이다.

제 3 도는 교반실내의 용융금속 지지체가 문턱(threshold) 부재에 의해 성형실내의 지지체와 분리되는, 제 2 도 배열의 변형을 보여주는 세로 횡단면도이다.

제 4 도는 교반실과 성형실내에 용융금속 지지체 표면이 포함되어 있고, 용융 유리 온도를 통상적인 평판 유리 성형온도로 감소시키기 위하여 그 사이에 냉각지대가 제공된 본 발명의 실시형태의 세로 횡단면도이다.

제 5 도는 통상적인 평판 유리 성형온도를 사용하는 성형실과 교반지대 사이에 냉각지대가 포함되어 있고 냉각지대속에는 용융 금속 이외의 비오염성 표면이 제공된, 대안적인 실시형태의 세로 횡단면도이다.

제 6 도는 정련된 용융 유리를 본 발명의 교반실에 공급하는 대안적인 배열의 세로 횡단면도로서, 이때 통상적인 탱크 유형의 용융 및 정련 노(爐)가 수직식 주입에 의하여 용융 유리를 교반실에 공급하게 된다.

제 7 도는 제 6 도와 유사하나 플런저에 의해 조절된 바닥 배수관을 갖고 있는 또다른 용융 유리 공급 배열의 세로 횡단면도이다.

제 8 도는 정련된 용융 유리가 문턱 부재를 거쳐 교반실에 수평으로 공급되는 용융 유리를 본 발명의 교반실에 공급하기 위한 또다른 배열의 세로 횡단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 교반실 11 : 정련된 용융 유리

12 : 정련용기 13 : 밸브 부재

14 : 막대 15 : 유리 흐름

16 : 성형실 21 : 교반기

21 : 트웰 22 : 문턱 부재

23 : 용융 금속 24 : 유리 리본

29 : 스크루우 공급기 30 : 용융 금속층

31 : 내화물 문턱 32 : 용융금속 지지체의 교반실 부분

33 : 용융금속 지지체의 성형실 부분 34 : 냉각 도관

40 : 냉각지대 41 : 연속적인 용융금속층

42 : 냉각 파이프 45 : 라이닝

46 : 립 부재 50 : 용융 유리

51 : 배출구 52 : 정련용기

53 : 입구 밸브 55 : 정련용기

56 : 플런저 57 : 배수관

60 : 정련용기 61 : 수중 구분

62 : 냉각도관

본 발명은 유리 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

빌딩 및 자동차의 창문과 같은 가시(可視)창에 끼우기 위한 유리는 광학적 균일성을 위한 높은 표준규격을 갖는다. 제품이 다소 구부러져 있을 수 있기는 하나 일반적으로 "평판 유리"라고 특징지어지는 이러한 유형의 유리는 사람의 눈에 불쾌감을 줄 수 있는 변형(distortion) 없이 상을 전달해야 한다. 그러므로 전달된 상에 변형을 야기할 수 있는 굴절율에 있어서의 어떠한 국부적 차라도 제거하도록 고도의 조성 균일성을 갖는 평판 유리를 제공하는 것이 바람직하다. 평판 유리에 대한 표준규격은, 전달된 상의 질이 통상적인 적용에 있어 주요 고려 사항이 아닌 다른 유형의 유리, 예컨대 압체 혹은 취입 상품(예 : 병) 또는 섬유의 경우에서 상당히 더 높다. 유리에 있어서의 조성 불균일의 주된 원인은 용융 공정도중 유리와 접촉하는 내화물에 의한 용융 유리의 오염이라고 알려졌다. 용융 유리에 의해 서서히 그러나 일정하게 세라믹 내화 재료가 부식되면 용융 유리내에 조성을 달리하는 줄무늬가 생기게 된다. 용융로에서 회수한 유리 생성물 흐름(stream)속의 이러한 불균질도를 최소화하기 위하여, 일반적으로 평판 유리 제조작업시 용융로내에 큰 부피의 용융 유리를 제공하고, 생성물 흐름을 회수 바로 직전에 내화물과 약간 접촉했거나 전혀 접촉하지 않은 표면 부위로부터 회수하며, 유리의 대부분은 내화물 오염의 분산을 위하여 재순환시킨다. 이러한 기술은 단지 제한된 성공률을 가질 뿐이며, 커다란 크기의 용융용기가 요구되고 용융 유리의 재순환을 지속시키기 위하여 에너지가 요구되는 까닭에 가격이 비싸다. 이러한 가격을 절감시키고 평판 유리의 균질성을 증진시키는 것이 바람직할 것이다.

유리 용융 작업시에 균질성을 증진시키기 위하여 교반작업이 오랜 기간동안 사용되어 왔었다. 병유리 또는 그와 유사한 것들을 제조함에 있어 유리용기를 성형하기 바로 직전에 전로(forehearth)속으 용융 유리를 교반하는 것이 통상적이지만, 평판 유리 제조 작업시의 유사한 단계에서 교반을 하면 유리제품의 변형질이 향상되기보단 악화된다고 과거에 밝혀졌었다. 이러한 차이는 병유리 또는 그와 유사한 것들속에서의 더 큰 변형 허용도에 기인한 것일뿐 아니라 평판 유리가 일반적으로 병유리보다 낮은 온도에서 만들어지며 교반은 이같이 더 낮은 온도하에서 명백히 비효율적이라는 사실에 기인한 것이기도 하다. 때로는 평판 유리를 미합중국 특허 제4,046,546호 및 제4,047,918호에 나타난 바와 같이 교반하지만, 교반은 평판 제품의 성형이 개시되는 지역보다 상당히 윗쪽에 있는 용융로의 더 뜨거운 지역에서 보통 실시된다. 그러므로 이와 같은 경우에 있어 용융 유리를 성형온도로 까지 냉각하기 위하여 교반지역 및 평판 성형지역 사이의 실질적인 거리가 제공되어야 하며, 그 결과 교반작업에 뒤이어 내화물과의 접촉이 일어난다. 유리의 변형질을 악화시키지 않고서 유리의 균질성을 향상시키도록, 성형하기 바로 직전에 평판 유리를 교반하는 것이 바람직할 것이다.

성형하기 바로 직전에 용기 유기를 교반하는 능력은 그 시점에서 착색제를 유리에 첨가하는 기회를 제공해준다. 이렇게 하면, 색채 변화중에 단지 적은 부피의 잔류 유리만이 포함되기 때문에 유리의 색이 빠르고 저렴하게 변할 수 있다는 점에서 유리하다. 전술한 바와 같이 아랫쪽 위치에서 평판 유리를 교반할 때의 난점들로 말미암아, 유리색을 변화시키는 방법은 평판 유리 제조업자들에게 있어 일반적으로 이용 가능한 것이 아니었다. 그대신 평판 유리용 채색제는 보통 다른 원료 성분들과 혼합되어 용융로속에 공급된다. 그결과, 용융로속에 들어 있는 모든 용융 유리가 주어진 색채를 가지며, 색을 변화시키려면 근본적으로 전체 내용물이 용융로로부터 플러싱되어야 한다. 이러한 색채 변화 방법은 시간이 많이 소모되고 가격이 바싸서, 평판유리 용융 작업에서 색채를 변화시키는 보다 더 효과적인 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 유리를 높은 광학적 품질의 평판 유리 제품으로 성형시키기 바로 직전에 평판 유리를 교반하는 방법 및 장치를 제공해 준다. 내화물 표면과의 접촉으로 인해 기인된 것들과 같은 용융 유리속에 존재하는 불균질성은 유리가 시이트로 성형되기 전에 추가의 불균질성이 도입될 기회가 거의 없거나 전혀 없는 위치에서 교반을 해줌으로써 경감된다. 본 발명에서 평판 유리의 광학적 품질은 온도가 정련온도에서부터 성형온도로 떨어지기 전에 용융 유리를 교반함으로써 향상된다. 전형적인 소다-석회-실리카 평판 유리 조성물의 경우, 유리의 온도를 최소한 1200℃(2200℉)로 유지시킨 채 교반을 하는 것이 좋다고 밝혀졌다. 이러한 온도는 전형적인 상업용 평판 유리 작업시 성형이 시작되는 위치로부터 상당히 윗쪽에 있는 곳에서 발생되므로 교반 위치와 성형작업 개시지역 사이에 변형-생산 오염의 재도입을 피하기 위한 수단이 필요하다. 이러한 수단으로서 다음의 두가지 방법을 취사선택할 수 있다 : 즉, 예외적으로 높은 온도하에서 성형작업을 시작하거나 유리를 보다 통상적인 성형온도로까지 냉각하면서 오염성 내화물과의 접촉을 막는다.

본 발명에서 유리를 교반하기 위해 사용된 온도 혹은 그러한 온도 근처에서 유리의 평판 유리 시이트로의 성형 개시는 통상적인 플로트(float) 성형공정을 사용할 경우엔 문제가 있는데, 그 이유는 그러한 온도에서의 유리의 점도가 너무 낮아서 기계적 감쇠수단(attenuating means)을 효율적으로 사용할 수 없기 때문이다. 관련된 비교적 높은 온도는 용융 유리가 보통 1100℃(2000℉) 미만의 온도하에 도입되는 통상적인 플로트 성형작업과 함께 이용되는 배달구조의 부식속도에 역효과를 줄 수도 있다. 그러나, 만일 용융 유리를 비교적 높은 온도에서 교반하고, 그러한 온도에 유리를 적응시킬 수 있는 성형 작업으로 즉시 전달한다면 제품의 질을 평판 유리 표준규격 아래로 강등시키지 않으면서 균일화를 이룰 수 있다는 것이 이제 발견되었다. 적합한 평판 유리 성형공정의 예는 유리를 원하는 두께로까지 감쇠시키기 위하여 가압실이 사용도는 미합중국 특허 제 4,395,272호(쿤클 일행)에 나온 공정이다. 이러한 성형공정은 유리를 교반온도 혹은 그보다 약간 낮은 온도하에 적응시키므로 유리의 평판 리본으로의 성형은 교반 작업지역의 약간 아랫쪽에서 개시될 수 있으며, 이에 따라 유리의 균일성이 강등하게 될 상당한 길이의 중간 통로에 대한 필요성이 없어지게 된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 용융금속 지지체는 성형실 윗쪽에서 시작되며, 가장 바람직하게 교반지대를 통해 성형실까지 뻗어있음으로써, 주요 내화물 접촉 지대가 제거된다. 아울러 그러한 배열은 성형실로 들어가는 지점에서의 립(lip) 또는 문턱의 제거를 유리하게도 허용함으로써 통상적인 플로트 성형작업시 비교적 높은 속도의 마모를 겪게 되는 요소가 제거된다.

고온에서 유리를 성형하는 것과는 별개로, 본 발명의 대안적인 접근책은, 유리가 성형실을 향해 나아가면서 적절한 성형온도를 냉각될때 교반지대 아랫쪽의 유리와 오염성 내화물이 접촉하는 것을 막는 것이다. 따라서 교반지대와 성형실 사이의 채널은 백금, 몰리브덴 또는 용융 석영과 같은 비오염성 물질로 라이닝(lining)이 될 수 있다. 대안으로서, 채널의 바닥에 주석과 같은 용융 금속의 층을 제공할 수 있는데, 이층은 성형실속의 용융 금속과 분리되어 있거나 그 용융 금속에서 연장된 것일 수 있다. 필수적인 사항은 아니지만, 교반지대속에 보호층이 제공될 수도 있다. 특히 교반지대속의 유리를 위한 지지체 표면으로서 용융금속을 제공하면 용융 유리상의 용기의 마찰을 감소시킨다는 점에서 유리하다고 밝혀졌다. 이로 인해 교반지대를 통한 평균 배출(throughput) 속도는 더 빨라지며, 제품의 변화나 색채의 변화가 보다 더 신속하게 수행될 수 있다.

본 발명은, 사용된 특정 평판 유리 성형 기술과는 원칙적으로 무관한 것이지만, 용융 유리를 용융 금속푸울의 표면위에서 주형(注型)시킴으로써 평판 유리의 연속 리본이 성형되는 플로트 성형공정과 연관시켜 본 발명을 사용하면 특별한 장점이 나타난다. 평판 유리 성형 방법의 다른 예에는 공지된 시이트 연신 공정 및 플레이트 압연 공정이 있다.

본 발명의 교반실속에 공급되는 용융 유리는 평판 유리 제조용으로 적합한 어떤 기술에 의해서도 용융 및 정련이 될 수 있지만, 예외적으로 높은 온도하에서 교반 및, 바람직하게는 성형작업이 개시되기 때문에 용융로의 온도 조절 구역은 보통의 것보다 짧을 수 있다. 본 발명에 있어서 교반이, 유리의 재순환 체(recirculating mass)에 적용되기보단 성형실로 전달되는 유리의 전방 유동흐름에 적용된다는 점이 장점이 된다. 이러한 이유로 인해, 유리가 교반지대에서 용융기를 향해 역류하는 것을 막는 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 점에 있어, 유리의 역류가 방지되는 가장 유리한 배열은 용융 유리를 교반지대속에 수직으로 쏟아 붓는 것이다. 교반지대속에 수직으로 집어 넣으면 수평 주입 방식에서 일어날 수 있는 역류의 방지를 위한 차단벽 제공시 발생되는 실질적인 문제점을 피할 수 있다. 게다가, 수직 주입 방식은 미합중국 특허 제 4,600,426 호(슈베닝거)에 기술된 것과 같은 단위 정련 기술과 양립된다. 이러한 배열에서, 유리는 수직으로 길게 뻗은 정련 용기를 통하여 아래쪽으로 전진하며 바닥 부분에서 배수된다. 이러한 배열은 정련된 유리를 본 발명의 교반실속으로 직접 빼내는데 있어 유리하다.

본 발명의 교반배열은 평판 유리의 광학적인 질을 향상시킬 뿐만 아니라, 유리가 정련된 후에 착색제 또는 그외의 다른 첨가제를 균질화시키는데 사용될 수도 있다. 그 결과 유리의 색이나 조성은 빠르고 저렴하게 변화될 수 있는데, 그 이유는 생성물의 변화중에 영향을 받은 잔류 유리의 부피가 적기 때문이다.

용융금속 지지체상에서 교반하는 것에 관련된 본 발명의 한가지 특색은 평판 유리와 같은 높은 품질의 유리 제품 생산과 연관되지 않은 장점을 갖는다. 유리의 흐름에 대한 낮은 마찰저항 및 그로 인해 생기는 제품변화의 용이성은 콘테이너용품 및 식탁용품 같은 다른 유형의 제조시에도 유리할 것이다.

본 발명의 여러가지 장점에 관한 기타 상세한 사항은 다음에 나오는 기재를 읽어 봄으로써 잘 알게 될 것이다.

제 1 도에는 이 기술분야에 알려진 임의의 적당한 유형의 용융 및 정련로로부터 교반실로 연속적으로 흐르는 일정부피의 정련된 용융 유리(11)을 보유하는 교반실(10)을 포함하는 본 발명의 실시형태가 나타나 있다. 나타난 바와 같이, 바람직한 배열은 역류를 방지하기 위해서 유리류가 교반실(10)안으로 수직으로 흘러 흘러가게 한다. 나타난 특정예에서, 수직적 흐름은 정련 용기(12)의 또는 다른 윗쪽 용기의 바닥 배수구로부터이다. 나타낸 배열에서 용기(12)로부터의 흐름은 미합중국 특허 제 4,604,121 호(쉬웬닌저)에 기술된 유형의 것인 밸브 부재(13)의 수단으로 조절될 수 있다. 본 발명의 일부가 아닌 이 도면에 나타난 유용한 개념은 수직으로 흐르는 유리가 교반실내에 포함된 유리 몸체(11)에 들어갈때 공기가 유리안에 포집되는 것을 피하기 위해서 수직으로 흐르는 유리의 규칙적 흐름 통로를 확정하는 밸브 부재(13)로부터 아래로 쭉 뻗어 있는 막대(14)를 제공하는 것이다.

본 발명의 모든 실시형태에서와 같이, 유리는 교반시 바람직하게는 1200℃(2200℉)보다 위이다. 그러므로 교반실내로 들어가는 유리의 흐름(15)은 적어도 상기 온도이다. 바람직하게는, 교반실에서 가열을 많이 행하지 않는다. 따라서 도입되는 유리의 흐름(15)은 전형적으로 최소 교반 온도보다 다소 높은 온도를 가지며 유리는 정련기(12)로부터 성형실(16)로 들어갈때 조금 냉각된다. 교반실로 들어가는 유리의 온도에 상한계가 근본적인 것은 아니나 실행상의 문제로 전형적으로 약 1500℃(2800℉)보다 높지 않은, 윗쪽 정련 공정내의 유리에 부여된 최대 정련 온도보다 다소 아래인 것이 가장 좋다. 또다른 실행상의 문제로, 유리를, 교반실에 들어가기 전에, 예를 들면 약 1300℃(2400℉)로 본질적으로 냉각시키는 것이 용융 유리와 접촉되는 교반봉과 같은 요소의 수명을 연장시키기 위해 몇몇 경우에는 바람직하다.

본 발명은 교반기의 임의의 특정 구조, 선행기술에서 사용되었던 용융 유리를 교반하기 위해 고안된 임의의 여러가지 기계 장치들에 제한되지 않는다. 몇몇 배열들은 유리를 균질화시키는데 다른 것들보다 더욱 효과적이지만 교반기의 부재 및 그 회전 속도는 효율에 있어서 변화들을 보상하기 위해서 선택할 수 있다. 본 명세서 각각의 도면들에 나타난 특정 교반기 구조는 강한 혼합 작용을 제공하는 바람직한 예이고 용이하게 상업적으로 구입할 수 있는 유형이다. 적당한 다른 예는 미합중국 특허 제 4,493,557 호(나야크 일행)에 기술된 것이다. 제 1 도에 나타난 바와 같은 교반기(20) 각각은 축의 하부에 나선형 교반 부분으로 구성되고 그중 둘은 세라믹 내화성 물질로 주조되었다. 용융물내로 공기가 들어가는 것을 피하기 위해서, 나선형 교반기들이 용융 유리를 표면을 향해 위쪽으로 끌어내는 방향으로 이들을 회전시키는 것이 바람직하다. 이것은 또한 교반실내의 용융물 표면상에 침착된 첨가제들이 미성숙하게 소제되는 것을 방지하고 농축 스트리이크로 활성 교반 지역으로 들어가게 한다. 교반기들을 회전시키기 위한 구동 수단(나타나 있지 않음)은 이 목적을 위해 이 기술분야에서 사용된 임의의 적당한 유형일 수 있고, 교반기들은 따로따로 또는 군들로 구동될 수 있다. 편리하게 하기 위해서, 횡열의 교반기들은 예를 들면 동일한 방향으로 회전시킬 수 있고 유리에 부여되는 전단력을 높이기 위해서는, 인접 횡 열을 도면들에 나타난 바와 같이 반대방향으로 회전시키는 것이 바람직하다.

그러나 본 발명은 충분한 균질화가 성취되는 한 임의의 패턴의 회전을 사용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 양호한 균질성을 얻기 위해서, 교반실내의 용융 유리의 전 횡 단면적을 본질적으로 교반시키기 위해서 교반기의 수와 크기를 선택할 수 있다. 따라서 제 1 도에 나타난 실시형태에서, 각각의 교반기의 나선형 부분은 용융 유리의 깊이에 실질적으로 일치하고 밀접한 간격으로 교반기들을 배열하면 교반실내의 용융 물질의 본질적으로 전 넓이에 실제적으로 영향이 미치게 된다. 또한 균질화의 정도는 겪은 진탕의 양, 용융물 각각의 증분 및 용융물의 통과 속도에 의해 영향을 받는다. 그러므로 다수의 열(row)의 교반기들은 유리 각각의 증분이 교반실의 길이를 통과할때 혼합력에 반복적으로 놓이도록 하는 것이 바람직하다. 교반기들의 열의 수는 소요의 균질화의 정도 및 유리의 통과 속도에 의존할 것이다. 일반적인 안내선으로, 평균적 품질의 평판 유리로 생산된 유리 10톤/일에 대해 하나의 교반기를 제공한다. 분명히, 몇몇 적용에 대해서는 낮은 품질이 요구되어 적은 수의 교반기를 사용할 수 있다. 한편, 다수의 교반기들을 사용하면 결과들이 개선된다. 필요한 것보다 많은 수의 교반기들을 사용하는 것은 교반기의 비용이외에는 중대한 결점을 갖지 않는다. 제 1 도의 실시형태의 교반실(10)의 벽돌은 눈으로 감지할 수 있는 변형이 평판 유리 생성물에 형성될 수 있는 양으로 용융 유리를 오염시킬 수 있게 접촉된 융합 주조 세라믹 내화성 물질로 제조될 수 있다.

따라서, 이 실시형태에서 교반된 후 유리와 접촉하는 내화물의 면적을 최소로 하기 위해서 교반직후 용융유리를 성형실(16)로 전달한다. 제 1 도에서, 수직 조절성 트웰(21)은 용융 유리가 교반실로부터 문턱 부재(22)를 넘어 보통 용융 주석으로 주로 구성되어 있는 용융 금속(2)의 푸울로 흐르는 것을 조절한다. 이 유리는 두께가 작아진 리본(24)을 형성하고 용융 금속 푸울을 따라 들어갈때 유리 리본의 표면을 손상시킴이 없이 용융 금속으로부터 회수하기에 충분한 온도로 냉각될 때까지 냉각시킨다. 용융 유리가 비교적 높은 온도에서 교반되고 그 직후에 성형실로 옮겨지기 때문에, 유리는 플로트 유형 성형 공정에 통상적으로 사용되는 것보다, 더 높은 온도에서 성형실로 들어간다. 유리의 온도는 약 1200℃(2200℉)의 교반 온도보다 다소 떨어지지만, 전형적으로 유리가 약 1040℃-1090℃의 통상적인 플로트 공정 이동 온도로 냉각되기 전에 성형실로 들어갈 것이다. 전형적으로 본 발명의 제 1 도 실시형태의 성형실로 들어가는 유리는 적어도 약 1150℃(2100℉)이고 이 온도에서 유리의 점성은 성형실에서 유리 리본을 소요의 두께로 감소시키기 위한 기계 수단에 적합하지 않다. 그러므로 성형실내에서 승압을 사용하는 성형 공정, 바람직하게는 미합중국 특허 제4,395,272호(쿤클 일행)에 기술된 공정을 교반된 유리가 비교적 높은 온도에서 성형실로 보내지는 본 발명의 실시형태에 사용하는 것이 적합하다. 유익하지는 않더라도, 미합중국 특허 제3,241,937호(미카릭 일행), 또는 미합중국 특허 제3,432,283호(갈레이)에 기술된 것들과 같은 다른 가압 유리 성형 공정을 사용할 수 있다.

문턱(22)은 바람직하게는 융합 석영과 같은 비오염성 물질로 만들어졌고 유리가 흐르는 방향의 횡방향의 그 길이는 본질적으로 미합중국 특허 제3,843,346호(에드지 일행)의 기술에 따라 형성된 리본의 전 넓이이다. 그러한 공정에 사용하기에 적합한 문턱 구조의 더 상세한 것은 미합중국 특허 제4,062,666호(틸톤)에 기술되어 있다.

착색제 또는 다른 첨가제들을 교반실내의 용융 유리에 첨가하기 위해서, 예를 들면 유리(15)가 교반실로 흘러들어가는 위치 근처의 측벽에 수평으로 뻗어있는 스크루우 공급기(29)를 제공한다. 착색제는 상업적으로 용이하게 구입할 수 있고, 보통 규산나트륨 또는 몇몇 다른 결합제와 결합되고 유동 분말과 혼합된 금속산화물과 같은 착색 화합물을 포함하는 농축물의 형태이다. 색상을 변화시키는 것 이외의 다른 목적을 위한 첨가제들은 교반실에서 용융 유리에 도입될 수 있다. 그러므로, 조성물을 용융 및 정련 단계에서 변화시키지 않고 다른 유리 조성물을 생산할 수 있다.

제 2 도는 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타낸다. 제 2 도의 실시형태는 교반실과 성형실로 분리하는 문턱 부재가 없고, 용융 금속(30)이 교반실(10) 뿐만 아니라 성형실(16)을 통해 쭉 뻗어있는 것을 제외하고는 제 1 도의 것과 동일하다. 이 배열은 교반실 바닥 및 문턱과 접촉하는 내화물이 제거되기 때문에 바람직하고 이로써 비균질물이 교반된 유리로 도입되지 않게 해준다. 더우기 문턱을 배제함으로 본 명세서의 바람직한 실시형태에 포함된 것과 같은 높은 온도에서 특히 유지와 가끔가다 대치에 놓이는 요소를 제거할 수 있다. 용융금속층(30)은 내화물 접촉을 피하기 위한 이점을 얻기 위해서 전 교반실을 통해 뻗어있는 필요는 없으나 교반실의 일부, 특히 교반기(20)로부터 아래쪽 부분은 덮어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

용융 유리와 접촉하는 주요 면적을 위한 비오염성 표면을 제공하는 것과는 달리, 교반실내의 지지체 표면으로서 용융 금속을 사용하는 것은 다른 이점들을 갖는다. 용융 금속 표면은 그 위를 이동하는 용융 유리에 매우 작은 분율의 견인력을 제공한다. 결과적으로 전달시에 거의 폐기될 유리없이 색상이나 조성에 있어서 임의의 변화가 비교적 빨리 수행될 수 있도록 유리는 교반실을 비교적 균일하게 그 단면을 통해 아래로 이동한다.

제 3 도는 제 2 도의 실시형태를 약간 변경시킨 것으로 내화물 문턱(31)이 용융금속 지지체를 교반실 부분(32)과 성형실 부분(33)으로 분리한다. 대부분의 경우에, 문턱 부재가 없는 것이 바람직하다 하더라도, 제 3 도에 나타난 배열은 두 지대내에 다른 조건들을 제공하기 위해서 교반실내의 용융 금속을 성형실내의 용융 금속과 분리하는 것이 필요한 상황에 유용하다. 문턱(31)의 수명은 그 안에 냉각 도관(34)을 제공함으로 연장할 수 있다.

승온에서 성형실로 이동되는 교반된 유리는 본 발명의 바람직한 실시형태의 유익한 특징으로 생각되나 내화물과의 접촉으로부터의 심한 오염이 유리가 통상적인 성형 온도로 냉각되면서 교반된 후에 피해질 수 있다면 본 발명의 몇몇 이점들은 더욱 통상적인 성형 온도에서 유리가 성형실로 이동될 때 얻어질 수 있다. 그러한 배열의 한예는 제 4 도에 나타나 있고, 여기서 냉각지대(40)는 교반지대(10)와 성형실(16) 상에 제공된다. 바닥 내화물 접촉은 제 4 도에 나타난 바와같이 교반실에서 냉각지대를 통해 성형실로 연속적으로 뻗어 있는 용융슴속층(41)(예를 들면 용융 주석)을 제공함으로 피할 수 있다. 연속적인 용융금속층(41)은 문턱 부재를 피하기 위해 이롭지만, 둘 또는 그 이상의 분리된 용융 금속 지역들이 문턱과 같은 분리 부재를 제공함으로 유지될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

평판 유리의 광학적 품질 표준을 유지함으로 본 발명에 따른 비교적 높은 온도에서 유리를 교반할 수 있기 때문에, 제 4 도 실시형태내의 냉각지대(40)의 기능은 유리 온도를 교반 온도에서 성형 온도로 떨어뜨리는 것이다. 상기한 바와 같이, 교반 조성물의 전형적인 소다-라임-실리카 평판 유리 조성물의 온도는 바람직하게는 약 1200℃(2200℉)보다 위이고 성형 온도는 전형적으로 1100℃(2000℉) 아래이다. 그러므로, 냉각지대의 길이는 유리 온도가 필수적인 양만큼 떨어지기에 충분한 잔류 시간을 제공하도록 선택된다. 냉각지대의 내화물 벽을 통한 비보조 냉각으로 충분하지만 몇몇 경우에 냉각지대(40)내 용융 유리 위의 공간에 제 4 도에 나타난 냉각 파이프(42)와 같은 냉각 수단을 제공함으로 냉각지대의 길이를 짧게 하는 것이 바람직하다. 대체적으로 강압 공기류를 유리를 성형 온도로 냉각시키기 위해 사용할 수 있다. 이 실시예에서, 용융 유리를 평판 리본으로 성형하는 공정은 승압이 필요하지는 않으나 리본의 그 립 가장자리 모서리 부분들 기계적 감소 수단을 사용하는 통상적인 플로트 성형 기술과 같은 임의의 통상적인 평판 유리 성형 기술일 수 있다. 제 4 도의 성형실(16)안으로의 도입은 유리가 용융금속 지지체 표면(41)으로 흐르는 것을 조절하는 트웰(21)을 유익하게 포함한다.

용융된 금속은 내화물질과의 접촉에 의해 야기된 변형이 없는 교반된 유리를 유지하기 위한 바람직한 지지체이지만 제 4 도 배열의 변경은 제 5 도에 나타나 있고 여기에는 냉각실(40)이 고체 비오염 라이닝(45)과 함께 제공되어 있다. 라이닝()45)은 예를 들면 투명한 융합 석영 또는 백금으로 구성되어 있고 교반실의 측벽뿐만 아니라 바닥에도 적용할 수 있다. 라이닝(45)이 냉각지대(40)에 제한되어 제 5 도에 나타나 있지만, 라이닝이 교반 지대(10)에도 뻗어있을 수 있다는 것은 자명하다. 교반 지역과 성형실 사이의 고체 보호 라이닝(45)의 사용은 용융 유리가 통상적인 성형 온도에서 성형실로 옮겨질 수 있도록, 연장된 냉각지대(40)를 포함하는 실시형태와 관련지어 제 5 도에 나타나 있으나, 그러한 라이닝의 사용은 제 1 도에 나타나 있는 것으과 같은 실시형태에도 적용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 제 5 도 실시형태에서, 교반되고 냉각된 용융 유리는 예시의 방법으로 도면에 나타낸 푸어링(pouring) 유형 이동기와 같은 임의의 통상적인 이동 구조에 의해 성형실로 이동될 수 있다. 이 배열에서, 트웰(21)은 그로부터 용융 유리가 성형실(16)내의 용융금속상으로 자유롭게 내려가는 립 부재(46)위를 용융 유리가 유동하는 것을 조절한다. 대신에, 용융 유리가 자유롭게 떨어지는 것을 포함하지 않는 이동기 배열은 미합중국 특허 제4,062,666호(틸튼)에 나타난 전 넓이 이동기 배열과 같은 것을 사용할 수 있다.

제 1 도와 연결지어 기술된, 교반실로 용융 유리를 수직으로 공급하는 배열은 여기에 기술된 실시형태 각각에 적용할 수 있고, 제 6, 7 및 8 도에서는 기술된 실시형태중 임의의 것과 연결지어 사용할 수 있는, 유리를 교반실로 공급하기 위한 대체적인 배열의 예들이 나타나 있다. 제 6 도에서, 용융 유리 공급 배열은 용융 유리 흐름(50)을 교반실(10)로 수직적으로 통과시키는 바람직한 특징으로 보유한다. 제 1 도와는 다르나, 수직적 흐름은 정련 용기의 바닥 배수구로부터는 존재하지 않으나 더욱 통상적인 수평 형태의 탱크 유형 정련용기(52)의 끝의 배출구(51)로부터 통과한다. 유입 밸브(53)는 정련 용기(52)로부터의 용융 유리의 흐름을 조절한다.

제 7 도에는 통상적인 정련 용기(55)로부터 교반실(10)로의 용융 유리의 유사한 수직적 전달이 나타나 있다. 이 실시형태에서, 유리의 흐름은 용기(55)의 바닥을 통해 뻗어있는 배수관(15)과 함께 작용하는 플런저(56) 수단으로 조절한다. 이 배수관은 백금과 같은 내화성 금속으로 제조될 수 있다.

용융 유리가 교반실(10)안으로 수평으로 들어가는 배열의 한 예는 제 8 도에 나타나 있다. 이 배열에서, 교반실(10)은 교반실들을 구분하고 교반실로부터 용융 유리가 역류하는 것을 방지하는 수중 구분(61)이 있는 통상적인 탱크 유형 정련 용기(60)의 끝과 수평으로 배열되어 있다. 구분(61)의 형태는 냉각 도관(62)에 의해 강하될 수 있다. 달리 말하면 제 8 도 실시형태는 제 2 도에 나타난 것과 동일하다.

여기에 언급된 소다-라임 실리카 유리는 일반적으로 다음의 조성 범위로 특징지워진다 :

SiO₂70-74

Na₂O 12-16

CaO 8-12

MgO 0-5

Al₂O₃0-3

K₂O 0-3

BaO 0-1

Fe₂O₃0-1

착색제, 정유 보조제 또는 불순물 소량도 존재할 수 있다. 대부분의 플로트 유리는 다음의 범위내이다 :

SiO₂72-74

Na₂O 12-14

CaO 8-10

MgO 3-5

Al₂O₃0-2

K₂O 0-1

Fe₂O₃0-1

본 발명에 기술된 작업온도는 상기 주어진 플로트 유리 조성물에 관한 것이다. 다른 조성물에 대한 교반 및 성형의 적당한 온도는 특정 유리 조성물의 온도/점도 관계에 따라 변할 것이다. 여기에 기술된 온도를 다른 유리 조성물에 외삽시키기 위해서 소다-라임-실리카 플로트 유리의 특정 예의 온도와 점도 사이의 관계는 아래와 같다 :

당업자에 알려진 다른 변경들이 다음의 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위내에서 행해질 수 있다.

Claims (11)

1. 용융 유리의 흐름(stream)을 용융금속 지지체위에 공급하고 ; 용융 유리를 용융 금속위에다 지탱시킨 채 교반하여 유리를 본질적으로 균질화시키고 ; 균질화된 유리를 성형 작업에 통과시키는, 유리의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 성형 작업에 의해 유리를 평판 유리시이트로 성형하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 교반을 개시할 때부터 유리가 평판 유리 리본으로 성형될 때까지 유리를 용융 금속위에다 계속적으로 지탱하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 교반하기 바로 직전에, 유리의 특성을 개조하기 위한 물질을 용융 유리에다 첨가하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 유리에 첨가된 물질이 착색용 첨가제인 방법.
6. 용융 및 정련 단계로부터 용융되고 정련된 용융 유리의 흐름을 별도의 교반실에 공급하고 ; 유리를 1200℃(2200℉)보다 높은 온도에서, 용융 및 정련 단계로 역류하는 것을 방지하면서 교반하여 유리를 본질적으로 균질화시키고 ; 유리 온도가 적어도 1150℃(2100℉)인 동안에 균질화 유리를 평판리본으로 성형하기 시작하는, 평판 유리의 제조방법.
7. 물질을 용융된 유리질 상태로 용융시키고 ; 용융 물질에다 부가적 성분을 첨가하고 : 용융 물질을 용융금속 지지체 위에다 통과시키고 ; 용융 물질을 용융 금속 위에 지탱시킨 채 교반하여 부가적 성분을 용융 물질내에 분배시키는, 유리 또는 그와 유사한 것의 제조방법.
8. 용융 금속의 푸울(pool)을 보유하기에 적합한 용기 ; 용융 유리를 용융 금속의 푸울위에다 공급하기 위한 수단 ; 및 용융 금속 푸울위에서 용기내의 용융 유리를 교반하기 위한 수단을 포함하는, 유리 가공처리 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 용융 금속 푸울이, 용융 유리를 평판 리본으로 성형시키는데 적합한 부근의 방(chamber)과 통하는 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 교반용 수단이 각각 여러줄로 늘어선 다수의 교반기를 포함하고 교반기가 나선형 블레이드 형태를 갖는 장치.
11. 제 8 항에 있어서, 교반 용기로부터 용융 유리를 받아들이기 위한, 그리고 용융 금속의 푸울을 함유하기에 적합한 성형실이 포함되어 있으며, 교반 용기내의 용융 금속은 문턱(threshold) 부재에 의해 성형실 내의 용융 금속과 분리되어 있는 장치.

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