WO2012115416A2 - 유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치 - Google Patents

유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치 Download PDF

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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/001—General methods for coating; Devices therefor
    • C03C17/002—General methods for coating; Devices therefor for flat glass, e.g. float glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/04—Preventing evaporation of the mixing water

Definitions

  • the present invention relates to a technique for manufacturing glass, and more particularly, to a glass surface lubrication layer forming apparatus and to prevent scratches and the like on the surface of the glass to reduce the occurrence of corrosion in the glass manufacturing equipment A slow cooling furnace and a glass manufacturing apparatus.
  • flat glass very many kinds are used in various fields such as window glass, window screens of vehicles, mirrors and the like.
  • Such flat glass can be produced in various ways, a typical method of which is a production method using a float (float) method.
  • a typical method of which is a production method using a float (float) method.
  • float float
  • many thin glass planes or glass films for TFT displays and the like are manufactured by the float method, and the glass produced by the float method is also called float glass.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a system for producing float glass.
  • float glass is generally molded using a float bath 10 through which molten metal M, such as molten tin or molten tin alloy, is stored and flowed.
  • molten metal M such as molten tin or molten tin alloy
  • the molten glass having a lower viscosity than the molten metal (M) and about 2/3 lighter than the molten metal (M) is continuously supplied into the float bath (10) through the inlet of the float bath (10).
  • the molten glass proceeds to the downstream side of the float bath 10 while floating and spreading on the molten metal M.
  • FIG. In this process the molten glass reaches near the equilibrium thickness according to its surface tension and gravity to form some solidified glass strips or ribbons.
  • the molten glass ribbon thus formed is transferred from the float bath 10 to the slow cooling furnace 20 to undergo a slow cooling process.
  • the glass is conveyed from the inlet to the outlet of the slow cooling furnace 20 by a conveying means such as a roller 30 or a belt.
  • a conveying means such as a roller 30 or a belt.
  • the glass may undergo a process of being transferred by a conveying means such as a roller 30.
  • the lower surface of the glass may contact the transport means such as the roller 30, and at this time, the glass may be transferred by the transport means such as the roller 30. Scratches, cracks, scratches, etc. may be made on the lower surface of the. In particular, when used continuously, foreign matter or glass fragments may be attached to the conveying means such as the roller 30, in which case the probability of scratches or the like on the lower surface of the glass is further increased.
  • Representative examples thereof include a technique of supplying SO 2 gas to the lower surface of the glass at or before the slow cooling process of the glass.
  • the SO 2 gas when the SO 2 gas is injected onto the lower surface of the glass, the SO 2 gas reacts with the alkali component of the glass, particularly the sodium component, to form a sulfate such as Na 2 SO 4 .
  • the sulfate formed in this way functions as a lubricant layer because the film strength is higher than that of glass, thereby preventing scratches and the like on the lower surface of the glass by a conveying means such as the roller 30, and scratch resistance of the glass. Can play a role in improving
  • the SO 2 gas may corrode the manufacturing equipment and equipment such as the slow cooling furnace 20, and may adversely affect the processability and productivity of glass manufacturing. Therefore, although SO 2 gas should be used as little as possible, according to the prior art, there is a problem that an excessive amount of SO 2 gas is inevitably used to form a lubrication layer for preventing scratches on the glass lower surface.
  • An object of the present invention is to provide a slow cooling furnace including and a glass manufacturing apparatus including the same.
  • Glass surface lubricating layer-forming apparatus for achieving the above object is, SO 2 supply unit for supplying the SO 2 gas; O 2 O 2 supply unit for supplying gas; And holding the oxide catalyst of SO 2 gas, the SO 2 feed and the O 2 when supplied to SO 2 gas and O 2 gas from the supply section holds a catalyst for supplying SO 3 gas generated to generate SO 3 gas into the glass portion Include.
  • the oxidation catalyst of the SO 2 gas contains V 2 O 5 .
  • the catalyst holding portion has a cylindrical shape having an inlet and an outlet, and holds an oxidation catalyst of the SO 2 gas therein, through which the SO 2 gas and O 2 gas are introduced and the outlet SO 3 gas is discharged through.
  • the catalyst holding portion is in the form of a structure containing an oxidation catalyst of SO 2 gas as a component.
  • the slow cooling furnace according to the present invention for achieving the above object includes the above-described glass surface lubricating layer forming apparatus.
  • the glass manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object includes the above-described glass surface lubricating layer forming apparatus.
  • the scratch resistance of the glass can be improved by allowing the lubrication layer to be well formed on the glass surface, particularly the lower surface of the glass which is in direct contact with the conveying means such as a roller. Therefore, when glass is conveyed by a conveying means, such as a roller or a belt, in a manufacturing process like the slow cooling process of glass, it can prevent effectively that a flaw, a crack, a scratch, etc. generate
  • a sulfate lubricating layer can be sufficiently formed on the glass surface while using a small amount of SO 2 gas. Therefore, it is possible to suppress the pollution caused by the highly toxic SO 2 gas or the formation of a harmful working environment for the workers performing the lubrication layer forming operation, to reduce the cost of purchasing and treating the SO 2 gas and to reduce the process. It can be simplified. In addition, it is possible to reduce the occurrence of corrosion by SO 2 gas in the glass manufacturing equipment and equipment such as slow cooling furnace, thereby extending the life of the glass manufacturing equipment and equipment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a system for producing float glass.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing a functional configuration of a glass surface lubrication layer forming apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a glass surface lubricating layer forming apparatus including a cylindrical catalyst holding part according to an embodiment of the present invention in relation to a slow cooling furnace.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a glass surface lubricating layer forming apparatus including a plurality of cylindrical catalyst holding portions according to another embodiment of the present invention in relation to a slow cooling furnace.
  • Fig. 5 is a sectional view schematically showing the structure of a glass surface lubricating layer forming apparatus including a cylindrical catalyst holding part according to another embodiment of the present invention in relation to a slow cooling furnace.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a glass surface lubricating layer forming apparatus including a catalyst holding part in the form of a structure according to another embodiment of the present invention in relation to a slow cooling furnace.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a structure of an apparatus for and according to one embodiment of the present invention supply the oxidation catalyst of SO 2 gas with SO 2 gas from the glass plate to the surface of the glass sheet up the oxidation reaction of SO 2 gas to be.
  • FIG 8 is a view showing in color the rate at which the sulfate lubrication layer is formed in the glass plate inside the slow cooling furnace when SO 3 gas is supplied to the slow cooling furnace by the glass surface lubrication layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing in color the rate at which the sulfate lubrication layer is formed on the glass plate inside the slow cooling furnace when SO 2 gas and air are directly supplied to the slow cooling furnace according to the comparative example of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing a functional configuration of a glass surface lubrication layer forming apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the apparatus for forming a glass surface lubricating layer according to the present invention includes an SO 2 supply part 110, an O 2 supply part 120, and a catalyst holding part 130.
  • the SO 2 supply unit 110 and the O 2 supply unit 120 supply SO 2 gas and O 2 gas to the catalyst holding unit 130, respectively.
  • the SO 2 gas supplied by the SO 2 supply unit 110, in the catalyst holding unit 130, and an O 2 gas and reaction supplied by the O 2 supply unit 120 generates the SO 3 gas. That is, in the oxidizing atmosphere in which oxygen exists, SO 2 gas reacts with oxygen and oxidizes to SO 3 gas, as shown in the following Reaction Formula 1.
  • the O 2 supply unit 120 may supply O 2 gas in various forms.
  • the O 2 supply unit 120 may be supplied with pure O 2 gas or by supplying air (air), O 2 gas is supplied to the catalyst retaining section 130.
  • the O 2 supply unit 120 may supply water to the catalyst holding unit 130. That is, the oxygen for the oxidation to SO 2 gas, can be supplied in various forms so that the oxidation of SO 2 gas can be activated.
  • the SO 2 supply unit 110 may supply SO 2 gas at a rate of 0.05 Nm 3 / Hr to 10 Nm 3 / Hr.
  • the O 2 supply unit 120 may supply O 2 gas at a rate of 0.05 Nm 3 / Hr to 10 Nm 3 / Hr. If the O 2 supply unit 120 supplies O 2 gas by supplying air, air may be supplied at a rate of 0.5 Nm 3 / Hr to 20 Nm 3 / Hr.
  • the SO 2 supply unit 110 may supply SO 2 gas at a rate of 0.05 Nm 3 / Hr to 7 Nm 3 / Hr. Alternatively, the SO 2 supply unit 110 may supply SO 2 gas at a rate of 3 Nm 3 / Hr to 10 Nm 3 / Hr. In addition, the O 2 supply unit 120 may supply O 2 gas at a rate of 0.05 Nm 3 / Hr to 7 Nm 3 / Hr. Alternatively, the O 2 supply unit 120 may supply O 2 gas at a rate of 3 Nm 3 / Hr to 10 Nm 3 / Hr.
  • the SO 2 supply unit 110 may supply SO 2 gas at a rate of less than 0.05 Nm 3 / Hr, or more than 10 Nm 3 / Hr.
  • the O 2 supply unit 120 may supply O 2 gas at a rate of less than 0.05 Nm 3 / Hr, or more than 10 Nm 3 / Hr.
  • the catalyst containing portion 130 is such that, under the supply of SO 2 gas and O 2 gas from the SO 2 supply unit 110, and O 2 supply unit (120), SO 3 gas is generated by the reaction of these gases, as described above do. Then, the SO 3 gas thus produced is supplied to the surface of the glass.
  • the SO 3 gas supplied by the catalyst holding unit 130 may react with certain components of the glass to generate sulfate near the glass surface. And such sulfate can act as a lubricating layer on the glass surface.
  • the SO 3 gas generated and supplied by the catalyst holding unit 130 may react with a component such as calcium contained in the glass to form a sulfate lubricating layer, as shown in Scheme 2 below.
  • SO 2 gas may react with other components in the glass to form a lubricating layer with other sulfates.
  • the SO 2 gas may react with glass MgO or Cr 2 O 3 to form a sulfate lubricating layer, such as MgSO 4 or Cr 2 (SO 4 ) 3 .
  • SO 3 gas is supplied to the glass in this manner, a lubricating layer of sulfate is formed on the surface of the glass by reacting with a certain component of the glass, whereby scratches, cracks, scratches and the like can be prevented from occurring on the glass surface.
  • the catalyst holding unit 130 may supply SO 3 gas at a rate of 0.05 Nm 3 / Hr to 10 Nm 3 / Hr.
  • SO 3 gas When SO 3 gas is supplied at this rate, lubrication layer formation at the lower surface of the glass can be made more active.
  • the catalyst holding unit 130 may supply SO 3 gas at a rate of 0.05 Nm 3 / Hr to 7 Nm 3 / Hr.
  • the catalyst holding unit 130 may supply SO 3 gas at a rate of 3 Nm 3 / Hr to 10 Nm 3 / Hr.
  • the supply rate of the SO 3 gas by the catalyst holding unit 130 may be variously implemented according to various conditions such as the shape of the glass surface lubrication layer forming apparatus or the size of the glass, the present invention is necessarily in this speed range It is not limited.
  • the catalyst holding unit 130 holds an oxidation catalyst of SO 2 gas.
  • the oxidation catalyst is the SO 2 gas, it means a catalyst capable of promoting a chemical reaction of the reaction formula 1 SO 2 gas is oxidized to SO 3 gas.
  • the catalyst holding unit 130 so that holding the oxide catalyst of SO 2 gas, to promote oxidation of SO 2 to SO 3 gas in the gas. And, this way the SO 2 gas can be achieved than when the SO 3 gas in a lot of oxide formation sulphate lubricant layer according to the SO 3 gas, such as a lubricant layer formed of Scheme 2, the CaSO 4, too. Therefore, according to the present invention, even with a small amount of SO 2 gas, a sulphate lubricating layer such as CaSO 4 can be sufficiently formed on the glass surface.
  • the oxidation catalyst of the SO 2 gas may include V 2 O 5 .
  • the catalyst holding unit 130 may have vanadium pentoxide as part or all of the oxidation catalyst of the SO 2 gas.
  • vanadium pentoxide is a representative oxidation catalyst of SO 2 gas which promotes the reaction in which SO 2 gas is oxidized to SO 3 gas. Since such V 2 O 5 has good resistance to catalyst deactivation of SO 2 gas, it is suitable as an oxidation catalyst of SO 2 gas in the present invention.
  • the V 2 O 5 there may be various oxidation catalysts of SO 2 gas.
  • Fe 2 O 3 , CuO, TiO 2 , Cr 2 O 3 , SiO 2 , CaO, Al 2 O 3, or WO 3 may be used as an oxidation catalyst for SO 2 gas, and two or more of them may be used. It is also possible to use in combination.
  • the oxidation catalyst of SO 2 gas is a substance that facilitates the SO 2 gas is oxidized to SO 3 gas, and is not limited to a particular kind.
  • the oxidation catalyst of the SO 2 gas may also be used with other materials to increase catalyst activation.
  • V 2 O 5 may be used with K 2 O, K 2 SO 4 , K 2 S 2 O 7, and the like, which increase the catalyst activation of V 2 O 5 .
  • the catalyst holding unit 130 may further retain at least one or more of K 2 O, K 2 SO 4 and K 2 S 2 O 7 together with V 2 O 5 .
  • K 2 O, K 2 SO 4 or K 2 S 2 O 7 may be retained in the catalyst holding unit 130 in various ways.
  • K 2 O, K 2 SO 4 or K 2 S 2 O 7 is V 2 O 5 and or with pre-stored in the internal catalyst retaining portion (130), V 2 O 5, separate from may be fed at a later time have.
  • the present invention has been described mainly in the case of applying to the alkali-free glass, but does not mean that the present invention must be applied to the alkali-free glass. That is, the present invention can be applied to alkali glass, and in the case of alkali glass, it is possible to further promote the formation of alkali metal sulfates such as Na 2 SO 4 . Therefore, even in this case, it is possible to sufficiently form a lubricating layer with a smaller amount of SO 2 gas.
  • FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the glass surface lubrication layer forming apparatus including the cylindrical catalyst holding portion 130 according to the embodiment of the present invention in relation to the slow cooling furnace 20.
  • the glass formed in the forming step is subjected to the slow cooling step in the slow cooling furnace 20.
  • the molding of the glass can be carried out in various ways, the present invention is not limited by the specific manner of such a glass molding method.
  • the glass can be molded by the float method. That is, as shown in FIG. 1, the molten glass may be supplied to the float bath 10 in which the molten metal M is stored, and may be molded in such a manner that the glass floats and spreads on the molten metal M.
  • FIG. In this case, the thickness of the glass ribbon may be changed by adjusting and changing the amount of glass introduced through the inlet of the float bath 10 or forming means such as top rollers installed in the float bath.
  • Such float glass manufacturing methods include a continuous process that circulates, can be continuously and permanently operated, and can produce flat glass for as many years as little interruption as possible, making it suitable as a method of shaping glass.
  • the present invention can be used to form a lubricating layer on the surface of glass molded by various glass forming methods including float method.
  • the glass molded in the float bath or the like is introduced into the inlet 21 of the slow cooling furnace, and is transferred to the outlet 22 of the slow cooling furnace by one or more rollers 30 provided in the slow cooling furnace 20. It goes through the process.
  • the temperature of the inlet portion 21 of the slow cooling furnace may be about 700 ⁇ 800 °C degree
  • the temperature of the outlet 22 of the slow cooling furnace may be about 200 ⁇ 300 °C degree.
  • the glass surface lubrication layer forming apparatus includes an SO 2 supply part 110, an O 2 supply part 120, and a catalyst holding part 130.
  • the catalyst holding unit 130 as shown in Figure 3, may be formed in a cylindrical shape having an inlet 131 and the outlet 132.
  • the cylindrical shape means a shape having an empty space therein, and does not necessarily mean that the cross section must be circular.
  • the cylindrical catalyst holding unit 130 may be implemented in various forms such as cylindrical, hexahedral, octahedral.
  • the cylindrical catalyst holding unit 130 has an empty space therein to allow SO 2 gas and O 2 gas to react to generate SO 3 gas.
  • the catalyst holding unit 130 according to the present invention has an oxidation catalyst of SO 2 gas such as V 2 O 5 , the SO 2 gas is oxidized inside the catalyst holding unit 130 so that SO 3 gas is oxidized. It can be further promoted to be produced.
  • SO 3 gas abundant amounts of SO 3 gas can be supplied to the glass surface, so that sulfate formation of the glass bottom surface by SO 3 gas can be more activated.
  • the lubrication layer by the sulfate is sufficiently formed on the lower surface of the glass, and the roller 30, which is located inside the slow cooling furnace 20, or the roller or the like provided in the process after the slow cooling furnace 20, etc. It can suppress that a flaw etc. generate
  • the cylindrical catalyst holding portion 130 is provided with an inlet 131 and an outlet 132, so that the SO 2 gas and O 2 gas is introduced through the inlet 131, and generated therein SO 3 gas may be discharged through the outlet 132.
  • the number of the inlets 131 and the outlets 132 of the cylindrical catalyst holding unit 130 is two and one, respectively, but this is only an example, and the catalyst holding unit 130 is only one embodiment.
  • the number of inlets 131 and outlets 132 may be variously formed.
  • the catalyst holding unit 130 may be located outside the slow cooling furnace 20 of the glass manufacturing apparatus.
  • the outlet 132 of the catalyst holding unit 130 may be connected to the inside of the slow cooling furnace 20 so that the SO 3 gas may be supplied to the glass of the slow cooling furnace 20 through the outlet 132.
  • the oxidation catalyst of the SO 2 gas may be included in pellet form, powder form, or a combination thereof in the catalyst holding unit 130.
  • the catalyst holding unit 130 may contain V 2 O 5 in a pellet or powder form such as a ring or a cylinder.
  • the reaction area is widened, and thus the oxidation reaction of the SO 2 gas may be more actively performed.
  • the invention is surely such SO not limited by the particular type or condition of the oxidation catalyst of the second gas if the catalytic oxidation of SO 2 gas is, if capable of promoting the oxidation of SO 2 gas various forms or states It can be implemented as.
  • the catalyst holding unit 130 may include a filter 133 at at least one of the inlet 131 and the outlet 132.
  • the filter 133 as the filter 133 for the oxidation catalyst of SO 2 gas, the oxidation catalyst of SO 2 gas, such as V 2 O 5 is from being leaked to the outside from the inner catalyst retaining section 130.
  • the oxidation catalyst of the SO 2 gas flows out from the inside of the catalyst holding unit 130 to the slow cooling furnace 20 and adheres to the glass surface, the quality of the glass may be degraded.
  • the filter 133 is provided at the inlet 131 and the outlet 132 of the catalyst holding unit 130 as in the above embodiment, this problem can be prevented from occurring.
  • the catalyst holding unit 130 may be heated to a predetermined temperature. Reaction of SO 2 gas and O 2 gas as in Scheme 1 may be actively performed at a predetermined temperature, for example, a temperature of about 500 ° C. Accordingly, by applying heat to the catalyst holding unit 130 from the outside, it is possible to reach the temperature at which the oxidation reaction of the SO 2 gas is activated, thereby facilitating the formation of the glass surface lubrication layer by the SO 3 gas.
  • the catalyst holding unit 130 is preferably heated to 300 °C to 700 °C. More preferably, the catalyst holding unit 130 is preferably heated to 450 °C to 650 °C.
  • SO 2 gas and O 2 gas may be supplied to the catalyst holding unit 130 in a heated state so that oxidation of the SO 2 gas may be actively performed.
  • SO 2 gas and O 2 gas is SO 2 supply unit 110, and O 2 supply unit 120, or heating from the inside, SO 2 supply unit 110 and the O 2 catalyst holding unit 130 from the supply 120 It may be heated in the process of moving to.
  • the SO 3 gas flowing out from the outlet 132 of the catalyst holding unit 130 may be maintained at a predetermined temperature or more.
  • the SO 3 gas may be changed into a liquid state at room temperature.
  • the SO 3 gas generated in the catalyst holding unit 130 may be adsorbed to the SO 3 supply pipe or the like in the process of being supplied to the glass inside the slow cooling furnace 20.
  • SO 3 liquid may also corrode glass manufacturing equipment made of a material such as SUS. Therefore, as in the above embodiment, the SO 3 gas flowing out of the catalyst holding unit 130 is maintained at a predetermined temperature or more so as not to be liquefied, thereby preventing this problem.
  • the method of maintaining the SO 3 gas flowing out of the catalyst holding unit 130 above a predetermined temperature may be variously implemented.
  • a separate heating device may be provided outside the SO 3 supply pipe extending from the outlet 132 of the catalyst holding unit 130 to the slow cooling furnace 20 to allow the SO 3 gas to be heated.
  • the SO 3 gas may be maintained at a predetermined temperature or higher by providing a heat insulating material on the outside of the SO 3 supply pipe so that heat of the SO 3 gas generated by the catalyst holding unit 130 is not discharged to the outside.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a glass surface lubricating layer forming apparatus including a plurality of cylindrical catalyst holding portions 130 according to another embodiment of the present invention in relation to the slow cooling furnace 20.
  • the catalyst holding part 130 may be included in a plurality of glass surface lubrication layer forming apparatuses.
  • the oxidation catalyst of the SO 2 gas held in the two or more catalyst holding parts 130 may be different from each other.
  • the oxidation catalyst of the SO 2 gas held in the three catalyst holding units 130 may be of different types as V 2 O 5 , Fe 2 O 3, and CuO. According to this embodiment, even in one glass surface lubrication layer forming apparatus, the oxidation catalyst of various kinds of SO 2 gas can be used, so that the effect can be improved.
  • the catalyst holding unit 130 is shown to be located outside the slow cooling furnace 20, but the catalyst holding unit 130 may be located inside the slow cooling furnace 20.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the glass surface lubricating layer forming apparatus including the cylindrical catalyst holding part 130 according to another embodiment of the present invention in relation to the slow cooling furnace 20.
  • the catalyst holding unit 130 of the glass surface lubrication layer forming apparatus may be located inside the slow cooling furnace 20 of the glass manufacturing apparatus.
  • the volume of the slow cooling furnace 20 or the glass manufacturing apparatus including the glass surface lubrication layer forming apparatus according to the present invention may be reduced.
  • a constant heat is applied to the catalyst holding unit 130 due to the temperature inside the slow cooling furnace 20 may be active oxidation of SO 2 gas.
  • the heat inside the slow cooling furnace 20 is also applied to the SO 3 gas generated by the catalyst holding unit 130, thereby preventing the liquid state.
  • the catalyst holding unit 130 has been described based on a cylindrical shape, but the present invention is not limited to the specific form of the catalyst holding unit 130. That is, in the glass surface lubrication layer forming apparatus according to the present invention, the catalyst holding part 130 may exist in various forms.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the glass surface lubrication layer forming apparatus including the catalyst holding portion 130 in the form of a structure according to another embodiment of the present invention in relation to the slow cooling furnace 20.
  • the catalyst holding unit 130 may be in the form of a structure 134 including an oxidation catalyst of SO 2 gas.
  • the catalyst holding unit 130 may be a structure containing V 2 O 5 as a component.
  • the structure 134 including the oxidation catalyst of the SO 2 gas as a component may be implemented in various ways. For example, after the filler is applied to the glass fiber and dried and heat treated to form a structure, a binder may be used to support the oxidation catalyst of the SO 2 gas.
  • the structure 134 when the catalyst holding unit 130 is formed in the form of a structure 134 including an oxidation catalyst of SO 2 gas, the structure 134 may be implemented in a honeycomb type or a plate type. . In addition, the structure 134 may be implemented in a pellet type such as a cylinder or a ring.
  • the present invention is not necessarily limited to the specific formation manner or type of such a structure 134, and the structure 134 including an oxidation catalyst of SO 2 gas as a component may be variously known at the time of filing the present invention. It can be implemented in a structure manufacturing method or a structure type.
  • the structure 134 including the oxidation catalyst of SO 2 gas as a component may be located inside the slow cooling furnace 20 of the glass manufacturing apparatus.
  • the glass surface lubricating layer forming apparatus according to the present invention is included, there is almost no increase in the size of the slow cooling furnace 20, and there is an advantage that heat inside the slow cooling furnace 20 can be used.
  • the slow cooling furnace 20 of the glass manufacturing apparatus which concerns on this invention contains the above-mentioned glass surface lubrication layer forming apparatus.
  • the slow cooling furnace 20 according to an embodiment of the present invention includes a glass surface lubrication layer forming apparatus as shown in FIGS. 3 to 6.
  • the slow cooling furnace 20 of the glass manufacturing apparatus which concerns on this invention since the glass surface lubrication layer forming apparatus contained in it can form a lubricating layer quickly and fully on the glass surface, especially the lower surface, it is the slow cooling furnace 20 Scratches and the like can be prevented from being generated on the lower surface of the glass by the conveying means such as the roller 30 of the roller 30 or the roller after the slow cooling furnace 20.
  • the glass surface lubrication layer forming apparatus described above is preferably provided at the inlet portion 21 of the slow cooling furnace. This is because the temperature of the inlet 21 portion of the slow cooling furnace is higher than the temperature of the outlet 22 portion can promote the oxidation reaction of SO 2 gas and the formation of sulfate by SO 3 gas, the roller provided in the slow cooling furnace 20 This is because the sulphate lubrication layer is formed on the glass surface prior to the position of (30), thereby preventing the glass lower surface from being damaged at an early stage.
  • the glass manufacturing apparatus which concerns on this invention contains the above-mentioned glass surface lubrication layer forming apparatus. Therefore, according to the glass manufacturing apparatus according to the present invention, the lower damage of the glass that can occur in the glass transfer process during the glass manufacturing process can be effectively prevented.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a structure of an apparatus for and according to one embodiment of the present invention supply the oxidation catalyst of SO 2 gas with SO 2 gas from the glass plate to the surface of the glass sheet up the oxidation reaction of SO 2 gas to be.
  • IC analysis is an analysis method for comparing the degree of formation of sulfates such as CaSO 4 as a lubricating layer on the surface of the glass plate.
  • sulfates such as CaSO 4 as a lubricating layer on the surface of the glass plate.
  • Each glass plate is placed in 10 mg DI water, and then heated at 60 ° C. for 10 minutes to dissolve CaSO 4 on the surface of the glass plate. It was dissolved in water and the solution was analyzed by IC. At this time, the presence or absence of CaSO 4 was confirmed through ESCA analysis of the glass before and after the IC measurement.
  • Example 2 As a comparative example for comparison with the above embodiment, similarly to Example 1, after sealing the glass plate for LCD of 15 ⁇ 15mm size with an O-ring, and put it in the tubular furnace 40 of 750 °C, SO 2 gas and O supplying a second gas, and so that the sO 2 5%, O 2 10 % atmosphere. However, unlike Example 1, V 2 O 5 powder was not supplied to the glass plate. Then, this state was maintained for 60 minutes so that the reactions according to Schemes 1 and 2 occurred. As described above, after allowing the glass plate of Comparative Example 1 to react for 60 minutes, the tubular furnace 40 was cooled and all the reaction gas was discharged to the outside of the tubular furnace 40 through nitrogen gas.
  • Example 1 using V 2 O 5 as an oxidation catalyst of SO 2 gas together with SO 2 gas and O 2 gas, the IC analysis showed 8.70 ppm, whereas V 2 O 5 was used.
  • Comparative Example 1 in which only the SO 2 gas and the O 2 gas were supplied to the glass, the IC analysis result was 1.10 ppm.
  • the CaSO 4 is a lubricant layer on a glass plate surface formed much more when using the oxidation catalyst, V 2 O 5 of the SO 2 gas with SO 2 gas.
  • the glass surface lubrication layer forming apparatus according to a more specific embodiment of the present invention is provided in a slow cooling furnace, the effect of promoting the formation of a sulfate lubricating layer on the surface of the glass cooled by the slow cooling furnace will be described.
  • the glass surface lubrication layer forming apparatus having V 2 O 5 is supplied with SO 2 gas and O 2 gas to generate SO 3 gas, and the glass is slowly cooled as shown in FIG. 3. Slow cooling of these sO 3 gas was fed so as to that.
  • the glass surface lubricating layer forming apparatus was supplied with SO 2 gas in an amount of 6 Nm 3 / Hr, and O 2 gas in an amount of 3 Nm 3 / Hr. Then, with respect to the glass plate of a predetermined size through the slow cooling step, the IC analysis was performed in the same manner as in Example 1 to simulate the rate of the sulfate formation, the results are shown in FIG.
  • Figure 8 is a color of the speed of the sulfate lubricating layer (MSO 4 ) is formed in the glass plate inside the slow cooling furnace when SO 3 gas is supplied to the slow cooling furnace by the glass surface lubrication layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention It is a figure shown.
  • the left side of the figure is the inlet direction of the slow cooling furnace
  • the right side of the figure is the outlet direction of the slow cooling furnace
  • SO 3 gas supply by the glass surface lubrication layer forming apparatus was made near the inlet of a slow cooling furnace.
  • Table 2 the amount of the sulfate lubricating layer formed on the entire glass plate of a certain size according to Example 2 is shown in Table 2.
  • Example 2 As a comparative example for comparison with Example 2, the glass of the same type and size as Example 2 is subjected to a slow cooling step in the same slow cooling furnace as in Example 2, but such slow cooling furnace is lubricated as shown in FIG.
  • the layer forming apparatus was not provided, and the SO 2 gas and the O 2 gas were supplied directly to the slow cooling furnace. At this time, the SO 2 gas supplied to the slow cooling furnace was to be supplied in an amount of 6 Nm 3 / Hr, and the O 2 gas supplied to the slow cooling furnace was to be supplied in an amount of 800 Nm 3 / Hr in the state contained in the air.
  • FIG. 9 is a view showing in color the rate at which the sulfate lubrication layer is formed on the glass plate inside the slow cooling furnace when SO 2 gas and air are directly supplied to the slow cooling furnace according to the comparative example of the present invention.
  • the left side of the figure is the inlet direction of the slow cooling furnace, and the right side of the figure is the outlet direction of the slow cooling furnace.
  • the supply of SO 2 gas and air was made in the inlet direction of the slow cooling furnace.
  • the amount of the sulfate lubricating layer formed on the entire glass plate of the same size as in Example 2 is shown in Table 2.
  • the color is generally dark blue except for an inlet portion of the slow cooling furnace supplied with SO 2 gas and air, that is, a part of the left part of the drawing.
  • the slow cooling furnace shows a light blue color closer to green than dark blue as a whole.
  • Example 2 the total amount of sulfate produced according to the IC analysis result was 0.725 ppm, while in Comparative Example 2, the total amount of sulfate produced according to the IC analysis result was 0.082 ppm.
  • the apparatus for forming a glass surface lubricating layer according to the present invention retains V 2 O 5 to promote oxidation of SO 2 gas and to supply the generated SO 3 gas to a slow cooling furnace.
  • the slow cooling furnace it can be seen that the formation of a lubricating layer by the sulfate on the glass surface undergoing the slow cooling step is more promoted.

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Abstract

본 발명은 유리의 표면에 흠집 등이 생기는 것을 방지하고 유리 제조 설비에 부식이 생기는 것을 감소시킬 수 있도록 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는, SO2 기체를 공급하는 SO2 공급부; O2 기체를 공급하는 O2 공급부; 및 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 SO2 공급부 및 상기 O2 공급부로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하여 생성한 SO3 기체를 유리로 공급하는 촉매 보유부를 포함한다.

Description

유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치
본 출원은 2011년 2월 21일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2011-0015039호, 2011년 4월 26일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2011-0039031호 및 2012년 2월 20일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2012-0017150호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 유리를 제조하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리의 표면에 흠집 등이 생기는 것을 방지하고 유리 제조 설비에 부식이 생기는 것을 감소시킬 수 있도록 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치와 이를 포함하는 서냉로 및 유리 제조 장치에 관한 것이다.
창유리, 차량의 윈도 스크린, 거울 등과 같이, 다양한 분야에서 매우 많은 종류의 평판 유리(flat glass)가 이용되고 있다. 이러한 평판 유리는 다양한 방식으로 제조될 수 있는데, 그 중 대표적인 방식이 플로트(float) 법을 이용한 생산 방식이다. 예를 들어, TFT 디스플레이 등을 위한 얇은 판유리(thin glass plane) 또는 유리 필름(glass film) 등이 플로트 법에 의해 많이 제조되고 있는데, 이와 같이 플로트 법에 의해 제조된 유리를 플로트 유리라고도 한다.
도 1은, 플로트 유리를 제조하는 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플로트 유리는 일반적으로 용융 주석 또는 용융 주석 합금과 같은 용융 금속(M)이 저장되어 유동되는 플로트 배스(float bath)(10)를 이용하여 성형된다. 이때, 용융 금속(M)보다 낮은 점도를 가지며 용융 금속(M)보다 대략 2/3 정도 더 가벼운 용융 유리가 플로트 배스(10)의 입구를 통해 연속적으로 플로트 배스(10) 내부로 공급되는데, 이러한 용융 유리는 용융 금속(M) 위에서 플로팅 및 스프레딩되면서 플로트 배스(10)의 하류 측으로 진행된다. 이 과정에서, 용융 유리는 자신의 표면 장력과 중력에 따라 평형 두께 부근에 도달하게 되어 어느 정도 응고된 유리 스트립 또는 리본이 형성된다.
그리고, 이와 같이 형성된 용융 유리 리본은 플로트 배스(10)에서 서냉로(20)로 이송되어 서냉 공정을 거치게 된다. 이러한 서냉 공정에서 유리(Glass)는 롤러(30)나 벨트와 같은 이송 수단에 의해 서냉로(20)의 입구에서 출구 방향으로 이송된다. 또한, 서냉 공정 이후에도 유리는 롤러(30) 등의 이송 수단에 의해 이송되는 과정을 거칠 수 있다.
이와 같이 서냉 공정에서 또는 서냉 이후의 공정에서 유리가 이송되는 과정 중에, 유리의 하부면은 롤러(30) 등의 이송 수단에 접촉될 수 있는데, 이때, 롤러(30) 등의 이송 수단에 의해 유리의 하부면에 흠집, 크랙, 스크래치 등이 만들어질 수 있다. 특히, 계속적으로 사용되다 보면, 롤러(30) 등의 이송 수단에 이물질이나 유리 파편 등이 부착될 수 있는데, 이 경우 유리의 하부 표면에 흠집 등이 생길 확률이 더욱 높아진다.
이처럼 롤러(30) 등을 이용한 유리의 이송 공정에서 유리의 하부 표면에 흠집 등이 생기게 되면, 유리의 품질 및 제조 수율은 현저하게 떨어지게 된다. 따라서, 유리를 이송하는 과정, 특히 서냉로(20) 내부에서, 또는 서냉 공정 이후에 유리를 이송하는 과정에서 이송 수단에 의해 유리의 하부 표면에 흠집이 발생되지 않도록 하는 여러 노력들이 행해지고 있다.
그 중 대표적인 예로서, 유리의 서냉 공정 초기, 또는 그 이전에 유리의 하부 표면에 SO2 기체를 공급하는 기술을 들 수 있다. 이와 같이, 유리 하부 표면에 SO2 기체를 분사하면, SO2 기체가 유리의 알칼리 성분, 특히 나트륨 성분과 반응하여 Na2SO4와 같은 황산염을 형성하게 된다. 그리고, 이와 같이 형성된 황산염은 막 강도가 유리에 비해 높기 때문에 윤활층(lubricant layer)으로서 기능하여, 롤러(30) 등의 이송 수단에 의해 유리 하부 표면에 흠집 등이 생기는 것을 방지하고 유리의 내찰상성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
그러나, LCD용 유리와 같이 나트륨 등의 알칼리 성분이 실질적으로 포함되지 않은 무알칼리 유리의 경우, SO2 기체가 공급되더라도 Na2SO4와 같은 알칼리 금속에 의한 황산염 윤활층이 형성되기 어렵다. 다만, SO2 기체는 유리 중의 칼슘과 같은 알칼리 토금속 등의 성분과 반응하여 CaSO4와 같은 황산염 윤활층을 형성해야 하나, SO2 기체는 나트륨과 같은 알칼리 금속에 비해 알칼리 토금속 등과 잘 반응하지 않는다. 따라서, CaSO4 등의 윤활층을 형성하기 위해서는 과량의 SO2 기체가 사용되어야 한다. 그러나, SO2 기체를 많이 사용할 경우 이로 인해 제조 비용이 증가할 수 있고, SO2 기체의 독성으로 인해 환경 오염원으로 작용하고 작업자의 건강에 악영향을 끼칠 수 있다.
뿐만 아니라, SO2 기체로 인해 서냉로(20) 등의 제조 설비나 장비 등이 잘 부식될 수 있어, 유리 제조의 공정성 및 생산성에 악영향을 끼칠 수 있다. 때문에, SO2 기체는 가급적 적게 사용되어야 함에도, 종래 기술에 의하면 유리 하부 표면의 흠집 방지를 위한 윤활층 형성을 위해 불가피하게 과량의 SO2 기체가 사용되어야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 적은 양의 SO2 기체를 사용하면서도 유리 표면의 흠집 발생이 효과적으로 방지될 수 있도록 유리 표면에 윤활층을 형성할 수 있는 장치와 이를 포함하는 서냉로, 그리고 이를 포함하는 유리 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는, SO2 기체를 공급하는 SO2 공급부; O2 기체를 공급하는 O2 공급부; 및 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 SO2 공급부 및 상기 O2 공급부로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하여 생성한 SO3 기체를 유리로 공급하는 촉매 보유부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 SO2 기체의 산화 촉매는, V2O5를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 촉매 보유부는 입구 및 출구가 구비된 실린더 형상으로 이루어져, 그 내부에 상기 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 입구를 통해 SO2 기체 및 O2 기체가 유입되고 상기 출구를 통해 SO3 기체가 유출된다.
또한 바람직하게는, 상기 촉매 보유부는 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체 형태로 이루어진다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서냉로는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리 제조 장치는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 유리 표면, 특히 롤러 등의 이송 수단에 직접 접촉하는 유리의 하부 표면에 윤활층이 잘 형성되도록 함으로써, 유리의 내찰상성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 유리의 서냉 공정과 같은 제조 공정에서 롤러나 벨트 등의 이송 수단에 의해 유리가 이송될 때, 유리의 하부 표면에 흠집, 크랙 및 스크래치 등이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러므로, 유리 제조시 불량률을 낮추고 고품질 유리를 얻을 수 있다. 또한, 유리에 흠집 등이 생기는 것이 감소되므로, 유리를 연마하는데 드는 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의하면, 적은 양의 SO2 기체를 사용하면서도 유리 표면에 황산염 윤활층이 충분히 형성될 수 있도록 한다. 따라서, 독성이 매우 강한 SO2 기체에 의해 환경 오염이 유발되거나 이러한 윤활층 형성 작업을 수행하는 작업자에게 유해한 작업환경이 형성되는 것을 억제하고, SO2 기체를 구입 및 처리하는 비용을 줄이며 그 공정을 간소화시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 서냉로와 같은 유리 제조 설비나 장비에 SO2 기체에 의해 부식이 발생하는 것을 감소시켜, 유리 제조 설비나 장비의 수명을 연장시킬 수 있다.
특히, LCD용 유리와 같이 나트륨 등의 알칼리 금속이 실질적으로 포함되어 있지 않은 무알칼리 유리의 경우에도, 비교적 적은 양의 SO2 기체의 사용만으로도 충분한 황산염 윤활층이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 황산염 윤활층 형성 시간을 단축시킴으로써 전체적인 유리의 제조 공정 시간을 단축시키고 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 플로트 유리를 제조하는 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 다수 개 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구조체 형태의 촉매 보유부를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라 유리판에서 SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매를 공급하여 유리판의 표면에서 SO2 기체의 산화 반응이 일어나도록 하는 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의해 SO3 기체가 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다.
도 9는, 본 발명의 비교예에 따라 SO2 기체와 공기가 직접 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는 SO2 공급부(110), O2 공급부(120) 및 촉매 보유부(130)를 포함한다.
상기 SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120)는, 촉매 보유부(130)로 각각 SO2 기체 및 O2 기체를 공급한다. 상기 SO2 공급부(110)에 의해 공급된 SO2 기체는, 촉매 보유부(130)에서, 상기 O2 공급부(120)에 의해 공급된 O2 기체와 반응하여 SO3 기체를 생성한다. 즉, 산소가 존재하는 산화 분위기에서 SO2 기체는, 다음의 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 산소와 반응하여 SO3 기체로 산화된다.
[반응식 1]
SO2(g) + 1/2×O2(g) → SO3(g)
한편, 상기 O2 공급부(120)는 다양한 형태로 O2 기체를 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 O2 공급부(120)는 순수 O2 기체를 공급하거나 공기(air)를 공급함으로써, 촉매 보유부(130)로 O2 기체가 공급되도록 할 수 있다. 그 밖에도, 상기 O2 공급부(120)는 수분을 촉매 보유부(130)에 공급할 수도 있다. 즉, SO2 기체가 산화되도록 하기 위한 산소는, SO2 기체의 산화가 활성화될 수 있도록 다양한 형태로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또한, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 만일, O2 공급부(120)가 공기(air)를 공급함으로써 O2 기체가 공급되도록 하는 경우, 0.5 Nm3/Hr 내지 20 Nm3/Hr의 속도로 공기를 공급할 수 있다.
상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 7 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또는, 상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 3 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또한, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 7 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또는, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 3 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다.
이와 같은 속도로 SO2 기체와 O2 기체가 공급되는 경우 SO2 기체와 O2 기체의 반응이 활발해져, SO2 기체의 SO3 기체로의 산화가 보다 활발하게 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 SO2 기체와 O2 기체의 공급 속도는 여러 제반 조건에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 반드시 이러한 속도 범위로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 SO2 공급부(110)는 SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 미만, 또는 10 Nm3/Hr 초과의 속도로 공급할 수도 있다. 또한, 상기 O2 공급부(120)는 O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 미만, 또는 10 Nm3/Hr 초과의 속도로 공급할 수도 있다.
상기 촉매 보유부(130)는, 상술한 바와 같이, SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120)로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받고, 이들 기체의 반응으로 SO3 기체가 생성되도록 한다. 그리고, 이와 같이 생성된 SO3 기체를 유리의 표면에 공급한다.
이처럼 촉매 보유부(130)에 의해 공급되는 SO3 기체는 유리의 일정 성분과 반응하여 유리 표면 부근에 황산염을 생성할 수 있다. 그리고, 이러한 황산염은 유리 표면에서 윤활층으로써 작용할 수 있다. 특히, 무알칼리 유리의 경우, 촉매 보유부(130)에서 생성되어 공급된 SO3 기체는 다음의 반응식 2와 같이 유리 중에 포함된 칼슘 등의 성분과 반응하여 황산염 윤활층을 형성할 수 있다.
[반응식 2]
SO3(g) + CaO(s) → CaSO4(s)
비록, 상기 반응식에서는 SO2 기체가 유리 중의 산화 칼슘과 반응하여 CaSO4 윤활층을 형성하는 과정만을 나타내었으나, SO2 기체는 유리 중의 다른 성분과 반응하여 다른 황산염에 의한 윤활층을 형성할 수 있다. 예를 들어, SO2 기체는 유리의 MgO나 Cr2O3와 반응하여 MgSO4나 Cr2(SO4)3와 같은 황산염 윤활층을 형성할 수도 있다. 이와 같이 유리에 SO3 기체를 공급하면, 유리의 일정 성분과 반응하여 그 표면에 황산염에 의한 윤활층을 형성하기 때문에, 유리 표면에 흠집이나 크랙, 스크래치 등이 생기는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 촉매 보유부(130)는 SO3 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 이와 같은 속도로 SO3 기체가 공급되는 경우, 유리의 하부 표면에서의 윤활층 형성이 보다 활발하게 이루어질 수 있다. 상기 촉매 보유부(130)는 SO3 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 7 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 또는, 상기 촉매 보유부(130)는 SO3 기체를 3 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급할 수 있다. 다만, 이러한 촉매 보유부(130)에 의한 SO3 기체의 공급 속도는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 형태나 유리의 크기 등 여러 조건에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 본 발명이 반드시 이러한 속도 범위로 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 발명에 따른 촉매 보유부(130)는 SO2 기체의 산화 촉매를 보유한다. 여기서, SO2 기체의 산화 촉매란, SO2 기체가 SO3 기체로 산화되는 상기 반응식 1의 화학 반응을 촉진할 수 있는 촉매제를 의미한다.
이와 같이, 상기 촉매 보유부(130)는, SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고 있기 때문에, SO2 기체의 SO3 기체로의 산화 반응을 촉진한다. 그리고, 이와 같이 SO2 기체가 SO3 기체로 많이 산화되면 SO3 기체에 의한 황산염 윤활층 형성, 이를테면 반응식 2의 CaSO4의 윤활층 형성 역시 보다 많이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 적은 양의 SO2 기체로도 CaSO4와 같은 황산염 윤활층이 유리 표면에 충분하게 형성되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 SO2 기체의 산화 촉매는 V2O5를 포함할 수 있다. 즉, 상기 촉매 보유부(130)는 SO2 기체의 산화 촉매의 전부 또는 일부로서 오산화바나듐을 보유할 수 있다. 이러한 오산화바나듐은 SO2 기체가 SO3 기체로 산화되는 반응을 촉진하는 대표적인 SO2 기체의 산화 촉매제이다. 이와 같은 V2O5는 SO2 기체의 촉매 비활성화에 내성이 좋으므로, 본 발명에서 SO2 기체의 산화 촉매로서 좋다.
또한, 상기 V2O5 이외에도 SO2 기체의 산화 촉매는 다양하게 존재할 수 있다. 예를 들어, SO2 기체의 산화 촉매로서 Fe2O3, CuO, TiO2, Cr2O3, SiO2, CaO, Al2O3 또는 WO3 등이 이용될 수 있으며, 이들 중 둘 이상을 조합하여 이용하는 것도 가능하다. 이와 같이 SO2 기체의 산화 촉매는 SO2 기체가 SO3 기체로 산화되는 것을 촉진하는 물질이면 되고, 특정 종류로 제한되지 않는다.
또한, 상기 SO2 기체의 산화 촉매는 촉매 활성화를 증가시키는 다른 물질과 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, V2O5는 V2O5의 촉매 활성화를 증가시키는 K2O나 K2SO4, K2S2O7 등과 함께 사용될 수도 있다. 따라서, 상기 촉매 보유부(130)는, V2O5와 함께 K2O, K2SO4 및 K2S2O7 중 적어도 하나 이상을 더 보유할 수 있다. 이때, K2O, K2SO4 또는 K2S2O7는 다양한 방식으로 촉매 보유부(130) 내부에 보유될 수 있다. 예를 들어, K2O, K2SO4 또는 K2S2O7는 V2O5와 함께 촉매 보유부(130) 내부에 미리 수납되어 있거나, V2O5와는 별도로 추후에 공급될 수도 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 산화 분위기에서 SO2 기체가 SO3 기체로 산화될 때, SO2 기체의 산화 촉매가 SO2 기체의 산화를 활발하게 하기 때문에 유리 표면에 황산염에 의한 윤활층 형성이 충분하게 이루어질 수 있다. 특히, 나트륨 등의 알칼리 이온이 유리 중에 실질적으로 포함되어 있지 않은 무알칼리 유리의 경우, 알칼리 유리에 비해 윤활층 형성이 상대적으로 어렵다. 그러나, 본 발명에 의하면 SO2 기체의 산화 촉매에 의해 상기 반응식 1과 같은 SO2 기체의 산화 반응이 촉진될 수 있으므로, 무알칼리 유리라 하더라도 적은 양의 SO2 기체의 사용으로 황산염에 의한 윤활층 형성이 신속하고 충분하게 이루어지도록 할 수 있다.
다만, 상술한 실시예에서는 본 발명이 무알칼리 유리에 적용되는 경우를 위주로 설명되었으나, 본 발명이 반드시 무알칼리 유리에 적용되어야 한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 알칼리 유리에도 적용될 수 있으며, 알칼리 유리의 경우, Na2SO4와 같은 알칼리 금속 황산염의 형성을 더욱 촉진할 수 있다. 따라서, 이 경우에도 보다 적은 양의 SO2 기체로 윤활층이 충분히 형성되도록 할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부(130)를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 성형 단계에서 성형된 유리(Glass)는 서냉로(20)에서 서냉 단계를 거치게 된다. 여기서, 유리의 성형은 여러 가지 방식으로 수행될 수 있는데, 본 발명은 이와 같은 유리 성형 방식의 구체적인 방식에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 유리는 플로트 법에 의해 성형될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 용융 금속(M)이 저장되어 있는 플로트 배스(10)로 용융 유리가 공급되어 용융 금속(M) 위에서 유리가 플로팅 및 스프레딩되는 방식으로 성형될 수 있다. 이때, 플로트 배스(10)의 입구를 통해 투입되는 유리의 양이나 플로트 배스 내부에 설치된 탑 롤러들과 같은 성형 수단의 조절 및 변화로서 유리 리본의 두께를 변화시킬 수 있다. 이러한 플로트 유리 제조 방법은 순환하는 연속적인 공정을 포함하고, 끊임없이 영구적으로 작동될 수 있으며, 가능한 거의 중단 없이 수년 이상 평판 유리를 제조할 수 있어, 유리의 성형 방식으로 적합하다. 본 발명은 플로트 방식을 비롯한 다양한 유리 성형 방식에 의해 성형된 유리의 표면에 윤활층을 형성하는데 이용될 수 있다.
이와 같이 플로트 배스 등에서 성형된 유리는, 서냉로의 입구(21)로 인입되고, 서냉로(20)에 구비된 하나 이상의 롤러(30)에 의해 서냉로의 출구(22) 방향으로 이송되면서, 서냉되는 과정을 거치게 된다. 이때, 서냉로의 입구(21) 부분의 온도는 약 700~800℃ 정도일 수 있고, 서냉로의 출구(22) 부분의 온도는 약 200~300℃ 정도일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치는 SO2 공급부(110), O2 공급부(120) 및 촉매 보유부(130)를 포함한다. 특히, 상기 촉매 보유부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 입구(131) 및 출구(132)가 구비된 실린더 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 실린더 형상이란 그 내부에 빈 공간이 구비된 형태를 의미하는 것으로, 그 단면이 반드시 원형이어야 함을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 실린더 형상의 촉매 보유부(130)는 원통형, 육면체형, 팔면체형 등과 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이와 같이 실린더 형상의 촉매 보유부(130)에는 내부에 빈 공간이 구비되어 SO2 기체 및 O2 기체가 반응하여 SO3 기체가 생성될 수 있도록 한다. 특히, 본 발명에 따른 촉매 보유부(130)는 V2O5와 같은 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고 있기 때문에, 촉매 보유부(130)의 내부에서 SO2 기체가 산화되어 SO3 기체가 생성되는 것이 더욱 촉진될 수 있다. 따라서, 풍부한 양의 SO3 기체가 유리 표면으로 공급될 수 있어, SO3 기체에 의한 유리 하부 표면의 황산염 형성이 보다 활성화될 수 있다. 그러므로, 이러한 실시예에 따르면, 유리 하부 표면에 황산염에 의한 윤활층이 충분하게 형성되어, 서냉로(20) 내부에 위치한 롤러(30) 또는 서냉로(20) 이후 공정에 구비된 롤러 등의 이송 수단에 의해 유리 하부 표면에 흠집 등이 생성되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 이와 같은 실린더 형상의 촉매 보유부(130)에는 입구(131) 및 출구(132)가 구비되어 있어, SO2 기체 및 O2 기체가 그 입구(131)를 통해 유입되고, 그 내부에서 생성된 SO3 기체가 그 출구(132)를 통해 유출될 수 있다. 다만, 도 3에서는 실린더 형상의 촉매 보유부(130)의 입구(131) 및 출구(132)의 개수를 각각 2개 및 1개로 하였으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 이러한 촉매 보유부(130)의 입구(131) 및 출구(132)의 개수는 다양하게 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 촉매 보유부(130)는, 유리 제조 장치의 서냉로(20) 외부에 위치할 수 있다. 이때, 촉매 보유부(130)의 출구(132)는 서냉로(20)의 내부로 연결되어 그러한 출구(132)를 통해 서냉로(20)의 유리로 SO3 기체가 공급되도록 할 수 있다.
상기 SO2 기체의 산화 촉매는, 상기 촉매 보유부(130)에서 펠릿 형태, 분말 형태 또는 이들이 조합된 형태로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매 보유부(130)에는 링이나 실린더와 같은 펠릿 형태 또는 분말 형태의 V2O5가 수용되어 있을 수 있다. 이와 같이 SO2 기체의 산화 촉매가 펠릿 형태 또는 분말 형태로 포함되는 경우 그 반응 면적이 넓어져 SO2 기체의 산화 반응이 보다 활발하게 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명이 반드시 이와 같은 SO2 기체의 산화 촉매에 대한 특정 형태나 상태에 의해 제한되는 것은 아니며, SO2 기체의 산화 촉매는 SO2 기체의 산화를 촉진할 수 있는 경우라면 다양한 형태나 상태로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 촉매 보유부(130)는, 그 입구(131) 및 출구(132) 중 적어도 하나에 필터(133)를 구비할 수 있다. 여기서, 필터(133)는 SO2 기체의 산화 촉매에 대한 필터(133)로서, V2O5와 같은 SO2 기체의 산화 촉매가 촉매 보유부(130) 내부에서 외부로 유출되지 못하도록 한다. 특히, SO2 기체의 산화 촉매가 촉매 보유부(130) 내부로부터 서냉로(20)로 유출되어 유리 표면에 부착되는 경우, 유리의 품질을 떨어뜨릴 수 있다. 그러나, 상기 실시예와 같이 촉매 보유부(130)의 입구(131) 및 출구(132)에 필터(133)가 구비되는 경우, 이러한 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 촉매 보유부(130)는 소정 온도로 가열되는 것이 좋다. 상기 반응식 1과 같은 SO2 기체와 O2 기체의 반응은 소정 온도, 이를테면 500℃ 정도의 온도에서 활발하게 이루어질 수 있다. 따라서, 외부로부터 촉매 보유부(130)로 열이 인가되도록 함으로써 이러한 SO2 기체의 산화 반응이 활성화되는 온도에 이르도록 하여, SO3 기체에 의한 유리 표면 윤활층 형성이 촉진되도록 할 수 있다. 바람직하게는, 상기 촉매 보유부(130)는 300℃ 내지 700℃로 가열되는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는, 상기 촉매 보유부(130)는 450℃ 내지 650℃로 가열되는 것이 좋다.
또한, 상기 SO2 기체 및 O2 기체는 SO2 기체의 산화가 활발하게 이루어질 수 있도록 가열된 상태에서 촉매 보유부(130)로 공급될 수 있다. 예를 들어, SO2 기체 및 O2 기체는 SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120) 내부에서 가열되거나, SO2 공급부(110) 및 O2 공급부(120)로부터 촉매 보유부(130)로 이동되는 과정에서 가열될 수 있다.
한편, 상기 촉매 보유부(130)의 출구(132)로부터 유출된 SO3 기체는 소정 온도 이상으로 유지되도록 하는 것이 좋다. SO3 기체는 상온에서 액체 상태로 변할 수 있으며, 이 경우 촉매 보유부(130)에서 생성된 SO3 기체가 서냉로(20) 내부의 유리로 공급되는 과정에서 SO3 공급관 등에 흡착될 수 있다. 또한 SO3 액체는 SUS 등의 재질로 이루어진 유리 제조 설비를 부식시킬 수도 있다. 그러므로, 상기 실시예와 같이 촉매 보유부(130)로부터 유출된 SO3 기체가 소정 온도 이상으로 유지되도록 하여 액화되지 않도록 함으로써, 이러한 문제점이 예방되도록 할 수 있다.
이와 같이 촉매 보유부(130)로부터 유출된 SO3 기체가 소정 온도 이상으로 유지되도록 하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 촉매 보유부(130)의 출구(132)에서 서냉로(20)에 이르는 SO3 공급관의 외부에 별도의 가열 장치를 구비시켜 SO3 기체가 가열되도록 할 수 있다. 또는, 이러한 SO3 공급관의 외부에 단열재를 구비시켜 촉매 보유부(130)에서 생성된 SO3 기체의 열이 외부로 방출되지 않도록 함으로써 SO3 기체가 소정 온도 이상으로 유지되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 도 3의 실시예에서는 촉매 보유부(130)가 하나만 있는 것으로 도시되었으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 본 발명이 이러한 촉매 보유부(130)의 개수에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부(130)를 다수 개 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 유리 표면 윤활층 형성 장치에 3개의 촉매 보유부(130)가 구비되어 있다. 그리고, 3개의 촉매 보유부(130) 각각의 출구(132)는 서냉로(20) 내부에 연결되어 그 내부에서 생성된 SO3 기체를 서냉로(20)의 유리로 공급한다. 이와 같이 촉매 보유부(130)는 유리 표면 윤활층 형성 장치에서 복수 개 포함될 수 있는데, 이때 둘 이상의 촉매 보유부(130)에 보유된 SO2 기체의 산화 촉매는 서로 다른 종류일 수 있다. 예를 들어, 도 4의 실시예에서 3개의 촉매 보유부(130)에 보유된 SO2 기체의 산화 촉매는 V2O5, Fe2O3 및 CuO로서 서로 다른 종류일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 하나의 유리 표면 윤활층 형성 장치에서도 다양한 종류의 SO2 기체의 산화 촉매가 사용됨으로써 그 효과가 향상될 수 있다.
또한, 상기 도 3의 실시예에서는 촉매 보유부(130)가 서냉로(20) 외부에 위치하는 것으로 도시되었으나, 이러한 촉매 보유부(130)는 서냉로(20) 내부에 위치할 수도 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실린더 형상의 촉매 보유부(130)를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 유리 표면 윤활층 형성 장치의 촉매 보유부(130)는 유리 제조 장치의 서냉로(20) 내부에 위치할 수 있다. 이와 같이 촉매 보유부(130)가 서냉로(20) 내부에 구비되는 경우, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함하는 서냉로(20)나 유리 제조 장치의 부피를 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 의하면, 서냉로(20) 내부의 온도로 인해 촉매 보유부(130)에 일정한 열이 인가되어 SO2 기체의 산화 반응이 활발하게 이루어질 수 있다. 그리고, 촉매 보유부(130)에 의해 생성된 SO3 기체에도 서냉로(20) 내부의 열이 인가됨으로써 액체 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 도 3 내지 도 5의 실시예에서는, 촉매 보유부(130)가 실린더 형상으로 이루어진 경우를 기준으로 설명되었으나, 본 발명이 이러한 촉매 보유부(130)의 특정 형태로 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에서 촉매 보유부(130)는 다양한 형태로 존재할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구조체 형태의 촉매 보유부(130)를 포함하는 유리 표면 윤활층 형성 장치의 구성을 서냉로(20)와의 관계에서 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 촉매 보유부(130)는 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134) 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매 보유부(130)는 V2O5가 구성성분으로 포함된 구조체일 수 있다. 이러한 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이를테면, 유리섬유에 충전제를 도포하고 이를 건조 및 열처리하여 구조체를 형성한 후, 이러한 구조체에 결합제를 이용하여 SO2 기체의 산화 촉매가 지지되도록 할 수 있다.
이와 같이, 촉매 보유부(130)가 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134) 형태로 이루어지는 경우, 이러한 구조체(134)는 허니컴(벌집) 타입 또는 플레이트 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 구조체(134)는 실린더나 링과 같은 펠릿 타입으로 구현될 수도 있다.
그러나, 본 발명이 반드시 이러한 구조체(134)의 구체적인 형성 방식 또는 타입에 의해 제한되는 것은 아니며, SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134)는 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 구조체 제조 방식 또는 구조체 타입으로 구현될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체(134)는 유리 제조 장치의 서냉로(20) 내부에 위치할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치가 포함된다 하더라도 서냉로(20)의 크기 증가가 거의 없으며, 서냉로(20) 내부의 열을 이용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 유리 제조 장치의 서냉로(20)는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 서냉로(20)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 유리 제조 장치의 서냉로(20)에 의하면, 그에 포함된 유리 표면 윤활층 형성 장치가 유리 표면, 특히 하부 표면에 윤활층을 신속하면서도 충분하게 형성할 수 있기 때문에, 서냉로(20)의 롤러(30), 또는 서냉로(20) 이후의 롤러 등의 이송 수단에 의해 유리의 하부 표면에 흠집 등이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치는 서냉로의 입구(21) 부분에 구비되는 것이 좋다. 이는 서냉로의 입구(21) 부분의 온도가 출구(22) 부분의 온도보다 높아 SO2 기체의 산화 반응 및 SO3 기체에 의한 황산염 형성을 촉진할 수 있고, 서냉로(20)에 구비된 롤러(30)의 위치에 앞서 유리 표면에 황산염 윤활층이 형성되도록 함으로써 유리 하부 표면이 손상되는 것을 초기에 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 유리 제조 장치는, 상술한 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 유리 제조 장치에 의하면, 유리 제조 공정 중 유리의 이송 과정에서 발생할 수 있는 유리의 하부 손상이 효과적으로 방지될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
우선, 실시예와 비교예의 비교를 통해, 본 발명과 같이 SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매가 공급되는 경우, 유리의 표면에 대한 황산염 윤활층 형성이 촉진되는 효과를 살펴보도록 한다.
실시예 1
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라 유리판에서 SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매를 공급하여 유리판의 표면에서 SO2 기체의 산화 반응이 일어나도록 하는 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 15×15mm 크기의 LCD용 유리판을 준비하여 O-링으로 실링(sealing)한 후, 750℃의 석영 관상로(tube furnace)(40)에 넣고, SO2 기체 및 O2 기체를 공급하여, SO2 5%, O2 10% 분위기가 되도록 하였다. 또한, SO2 기체 및 O2 기체의 공급 경로에 V2O5 분말을 두어 V2O5 분말이 SO2 기체의 산화 촉매로서 작용하도록 하였다. 그리고, 이러한 상태가 60분간 유지되도록 하여 상기 반응식 1 및 2에 따른 반응이 관상로(40) 내부에서 일어나도록 하였다.
그리고 나서, 관상로(40)에 대하여 충분히 냉각시킨 후 질소 기체를 통해 모든 반응 기체가 관상로(40) 외부로 배출되도록 하였다.
그 후, 실시예 1의 유리판에 대하여 IC(Ion Chromatography) 분석을 수행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 여기서, IC 분석은 유리판 표면에 윤활층으로서 CaSO4와 같은 황산염이 형성된 정도를 비교해보기 위한 분석 방법으로서, 각 유리판을 10mg DI water에 넣은 후 60℃에서 10분간 중탕하여 유리판 표면의 CaSO4를 DI water에 용해시키고, 그 용액을 IC 분석하였다. 이때, CaSO4의 용해 유무는 IC 측정 전후에 유리의 ESCA 분석을 통해 확인하였다.
비교예 1
상기 실시예와 비교하기 위한 비교예로서, 실시예 1과 마찬가지로, 15×15mm 크기의 LCD용 유리판을 O-링으로 실링한 후, 750℃의 관상로(40)에 넣고, SO2 기체 및 O2 기체를 공급하여, SO2 5%, O2 10% 분위기가 되도록 하였다. 다만, 상기 실시예 1과 달리 유리판에 V2O5 분말은 공급하지 않았다. 그리고, 이러한 상태가 60분 동안 유지되도록 하여 상기 반응식 1 및 2에 따른 반응이 일어나도록 하였다. 이와 같이 비교예 1의 유리판이 60분간 반응되도록 한 후, 관상로(40)를 냉각시키고 질소 기체를 통해 모든 반응 기체가 관상로(40) 외부로 배출되도록 하였다.
그리고 나서, 상기 비교예 1의 유리판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, IC 분석을 수행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1
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표 1을 참조하면, SO2 기체 및 O2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매로서 V2O5를 사용한 실시예 1의 경우, IC 분석 결과가 8.70ppm으로 나타난 반면, V2O5를 사용하지 않고 SO2 기체 및 O2 기체만 유리에 공급되도록 한 비교예 1의 경우, IC 분석 결과가 1.10ppm으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 볼 때, SO2 기체와 함께 SO2 기체의 산화 촉매인 V2O5를 사용하는 경우 유리판 표면에 윤활층인 CaSO4가 훨씬 많이 형성됨을 알 수 있다.
그러므로, SO2 기체를 이용하여 유리 표면에 황산염 윤활층이 형성되도록 할 때, 본 발명과 같이 V2O5 등의 SO2 기체의 산화 촉매를 이용하면 이러한 윤활층 형성 효과가 현저히 향상될 수 있다는 점을 알 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 보다 구체적인 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치가 서냉로에 구비된 경우, 서냉로에서 서냉되는 유리의 표면에 황산염 윤활층 형성이 촉진되는 효과를 살펴보도록 한다.
실시예 2
본 발명에 따른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 V2O5를 보유하는 유리 표면 윤활층 형성 장치가 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하고, 유리가 서냉되고 있는 서냉로로 이러한 SO3 기체를 공급하도록 하였다. 이때, 유리 표면 윤활층 형성 장치는 6 Nm3/Hr의 양으로 SO2 기체를 공급받고, 3 Nm3/Hr의 양으로 O2 기체를 공급받도록 하였다. 그리고 나서, 서냉 단계를 거친 일정 크기의 유리판에 대하여, 상기 실시예 1과 마찬가지로 IC 분석을 수행하여 황산염이 형성되는 속도를 시뮬레이션 실험하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 즉, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의해 SO3 기체가 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층(MSO4)이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다. 도 8에서, 도면의 왼쪽은 서냉로의 입구 방향이고, 도면의 오른쪽은 서냉로의 출구 방향이며, 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의한 SO3 기체 공급은 서냉로의 입구 부근에서 이루어지도록 하였다. 또한, 본 실시예 2에 따라 일정 크기의 유리판 전체에 형성된 황산염 윤활층의 양에 대해서는 표 2에 나타내었다.
비교예 2
상기 실시예 2와 비교하기 위한 비교예로서, 실시예 2와 동일한 종류 및 크기의 유리가 실시예 2와 동일한 서냉로에서 서냉 단계를 거치도록 하되, 이러한 서냉로에는 도 3에 도시된 바와 같은 윤활층 형성 장치가 구비되지 않고, SO2 기체 및 O2 기체가 직접 서냉로로 공급되도록 하였다. 이때, 서냉로로 공급되는 SO2 기체는 6 Nm3/Hr의 양으로 공급되도록 하였고, 서냉로로 공급되는 O2 기체는 공기 중에 포함된 상태에서 800 Nm3/Hr의 양으로 공급되도록 하였다. 그리고 나서, 이러한 서냉로에서 서냉 단계를 거친 유리판에 대하여, IC 분석을 수행하여 황산염이 형성되는 속도를 시뮬레이션 실험하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다. 즉, 도 9는 본 발명의 비교예에 따라 SO2 기체와 공기가 직접 서냉로에 공급되는 경우 서냉로 내부의 유리판에서 황산염 윤활층이 형성되는 속도를 색상으로 나타낸 도면이다. 도 9 역시, 도 8과 마찬가지로 도면의 왼쪽은 서냉로의 입구 방향이고, 도면의 오른쪽은 서냉로의 출구 방향이다. 그리고, SO2 기체와 공기의 공급은 서냉로의 입구 방향에서 이루어지도록 하였다. 또한, 본 비교예 2에 따라 실시예 2와 동일한 크기의 유리판 전체에 형성된 황산염 윤활층의 양에 대해서는 표 2에 나타내었다.
표 2
Figure PCTKR2012001274-appb-T000002
먼저, 비교예에 따른 도 9를 참조하면, SO2 기체와 공기가 공급된 서냉로의 입구 부근, 즉 도면의 왼쪽 부분 일부를 제외하고는 대체로 짙은 파란색의 색상을 나타내고 있다. 이는 서냉로 내부에서 유리판 표면에서의 황산염 윤활층 형성 속도(d[MSO4]/dt)가 거의 0에 가깝다는 것을 의미하는 것으로, 이를 통해 서냉로 전체적으로 유리 표면에 황산염 윤활층이 거의 형성되지 않는다는 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 도 8을 참조하면, 서냉로 전체적으로 짙은 파란색보다는 초록색에 가까운 밝은 파란색의 색상을 나타내고 있다. 이는 서냉로 내부에서 유리판 표면에서의 황산염 윤활층 형성 속도가 0.1~0.3 ppm/min 정도에 이르는 것을 의미하는 것으로, 이를 통해 서냉로 전체적으로 유리 표면에 대한 황산염 윤활층의 형성이 활발하게 이루어짐을 알 수 있다. 특히, SO3 기체가 공급되는 서냉로 입구 부근, 다시 말해 도면의 왼쪽 부분의 경우 빨간색 및 노란색의 색상을 나타내어, 황산염 윤활층 형성 속도가 0.4~0.6 ppm/min 정도에까지 이른다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 살펴보면, 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치에 의해 서냉로 내부로 SO3 기체가 공급되도록 하는 경우, SO2 기체와 공기가 서냉로 내부로 공급되도록 하는 종래 기술에 비해 유리 표면에서의 황산염 윤활층 형성 효과가 효과적으로 향상됨을 알 수 있다.
또한, 표 2를 참조하면, 실시예 2의 경우 IC 분석 결과에 따른 황산염의 총 생성량이 0.725ppm으로 나타난 반면, 비교예 2의 경우 IC 분석 결과에 따른 황산염의 총 생성량이 0.082ppm으로 나타났다. 이를 통해 볼 때, 도 3에 도시된 바와 같이 V2O5를 보유하여 SO2 기체의 산화를 촉진하고 생성된 SO3 기체가 서냉로에 공급되도록 하는 본 발명에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치가 서냉로에 구비되는 경우, 서냉 단계를 거치는 유리 표면에 황산염에 의한 윤활층 형성이 보다 촉진된다는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 '부'라는 용어를 사용하였으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있는 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.

Claims (19)

  1. 유리 표면에 윤활층을 형성하는 장치에 있어서,
    SO2 기체를 공급하는 SO2 공급부;
    O2 기체를 공급하는 O2 공급부; 및
    SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 SO2 공급부 및 상기 O2 공급부로부터 SO2 기체 및 O2 기체를 공급받아 SO3 기체를 생성하여 생성한 SO3 기체를 유리로 공급하는 촉매 보유부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 SO2 기체의 산화 촉매는, V2O5, Fe2O3, CuO, TiO2, Cr2O3, SiO2, CaO, Al2O3 및 WO3 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는, K2O, K2SO4 및 K2S2O7 중 적어도 하나 이상을 더 보유하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는 입구 및 출구가 구비된 실린더 형상으로 이루어져, 그 내부에 상기 SO2 기체의 산화 촉매를 보유하고, 상기 입구를 통해 SO2 기체 및 O2 기체가 유입되고 상기 출구를 통해 SO3 기체가 유출되는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 촉매 보유부의 입구 및 출구 중 적어도 하나에 상기 SO2 기체의 산화 촉매가 통과되지 못하도록 하는 필터가 구비된 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는, 소정 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 SO2 기체 및 상기 O2 기체는 가열된 상태에서 상기 촉매 보유부로 공급되는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는 유리 제조 장치의 서냉로 외부에 위치하고, 상기 촉매 보유부의 출구가 상기 서냉로 내부로 연결된 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 촉매 보유부의 출구로부터 유출된 SO3 기체는 소정 온도 이상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는 유리 제조 장치의 서냉로 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 SO2 기체의 산화 촉매는, 펠릿 형태 및 분말 형태 중 적어도 하나 이상의 형태로 상기 촉매 보유부에 보유되는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는 복수 개 구비되고, 둘 이상의 촉매 보유부에 보유된 SO2 기체의 산화 촉매가 서로 다른 종류인 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체는 허니컴 타입, 플레이트 타입 또는 펠릿 타입인 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 SO2 기체의 산화 촉매가 구성성분으로 포함된 구조체는 유리 제조 장치의 서냉로 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 보유부는, SO3 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 SO2 공급부는, SO2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급하고,
    상기 O2 공급부는, O2 기체를 0.05 Nm3/Hr 내지 10 Nm3/Hr의 속도로 공급하는 것을 특징으로 하는 유리 표면 윤활층 형성 장치.
  18. 제1항에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 서냉로.
  19. 제1항에 따른 유리 표면 윤활층 형성 장치를 포함하는 유리 제조 장치.
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