KR20000068187A - Soda-Lime Glass Composition - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 플로우트(float) 처리를 이용하여 평판(flat) 유리로 변환될 실리카-소다-라임 타입의 유리 조성물로서, 상기 알칼리 금속 산화물의 함량은 9 내지 13.3%이다.An object of the present invention is a glass composition of silica-soda-lime type to be converted to flat glass using float treatment, wherein the content of the alkali metal oxide is 9 to 13.3%.
Description
상기 산업 분야를 위한 판유리를 제조하는 통상적인 기술은 제 1단계로 바람직한 유리 조성물이 생성되도록 일단의 재료(batch materials)들을 용융시키고, 다음 단계로 플로트법(float process)에 의해 용융된 금속 용액 상에 유리 리본을 형성시키는 것이다.Conventional techniques for producing panes for the industrial sector involve melting batches of batch materials in a first step to produce the desired glass composition, and in the next step in the molten metal solution phase by a float process. To form a glass ribbon.
상기 평판-유리 산업에서 현재 요구되는 것은 생산비를 절감시키는 것이다. 에너지 소비는 별개로 하더라도 상기 유리의 생산비의 대부분은 일단의 재료와 관련된다.What is currently required in the flat-glass industry is to reduce production costs. Apart from energy consumption, most of the production cost of the glass is associated with a group of materials.
특히 유럽 및 아메리카 대륙에 있는 공장들의 경우에 있어, 알칼리 금속 산화물 특히 나트륨 산화물 Na2O의 비용이 상기 조성물 비용의 60 내지 80%를 차지한다. 가장 전형적인 조성물의 알칼리 금속 산화물의 함량은 13.5% 이상이고 통상적으로 14% 이상이다. 상기 알칼리 금속 산화물의 기능은 특히 상기 조성물의 용융을 돕고 고온에서 점성도를 감소시키는 것이다. 그러므로 종래의 제조 방법, 특히 용융 및 정제 공정을 그대로 유지시키고 불투명(devitrification)의 위험(특히 유리 리본을 형성할 때)이 없는 조건을 유지시키면서 알칼리 금속 산화물의 함량을 감소시키는 것은 상기 유리가 용융되거나 또는 처리되는 조건의 변화가 없다면 어려운 것으로 여겨졌다.Especially in the case of plants in Europe and the Americas, the cost of alkali metal oxides, in particular sodium oxide Na 2 O, accounts for 60 to 80% of the composition cost. The content of alkali metal oxides of the most typical compositions is at least 13.5% and typically at least 14%. The function of the alkali metal oxide is to assist the melting of the composition, in particular and to reduce the viscosity at high temperatures. Therefore, reducing the content of alkali metal oxides while maintaining conventional manufacturing methods, in particular melting and refining processes and maintaining conditions free from the risk of devitrification (particularly when forming glass ribbons), is that the glass melts or Or it was considered difficult without a change in conditions to be treated.
본 발명은 실리카-소다-라임 타입의 신규한 유리 조성물에 관한 것이다. 상기 타입의 유리 조성물은 통상적으로 "평판 유리" 산업, 즉 건축 및 자동차 산업과 같은 산업 분야에 판유리를 제공하는 유리 제조 산업에서 사용된다.The present invention relates to a novel glass composition of the silica-soda-lime type. Glass compositions of this type are commonly used in the "flat glass" industry, ie in the glass making industry, which provides flat glass to industries such as the building and automotive industries.
그럼에도 불구하고, 본 발명자는 보다 저렴하며, 통상적인 공장이나 그 작동 조건의 변형 없이 용융된 다음 유리 리본으로 변환될 수 있는 상기 실리카-소다-라임 타입의 신규한 유리 조성물을 제조하려는 목적이 있었다.Nevertheless, the inventors aimed to produce novel glass compositions of the silica-soda-lime type which are cheaper and can be melted and then converted into glass ribbons without modification of a conventional plant or its operating conditions.
상기 목적은 본 발명의 실리카-소다-라임 타입의 유리 조성물에 의해 달성되는데 상기 유리 조성물은 플로트법에 의해 평판 유리로 변환되며 상기 유리 조성물의 알칼리 금속 산화물 함량은 9 내지 13.3 중량 퍼센트이다.This object is achieved by the glass composition of the silica-soda-lime type of the present invention, wherein the glass composition is converted to flat glass by the float method and the alkali metal oxide content of the glass composition is 9 to 13.3 weight percent.
이렇게, 본 발명자는 알칼리 금속 함량의 감소가 한편으로는 용융을 불가능하게 하고 다른 한편으로는 플로트법에 의해 유리가 형성되는 동안 불투명하게 한다는 기술적인 편견을 극복할 수 있었다. 사실, 일단의 재료의 비용 면에서의 절감을 나타내는 본 발명에 의한 상기 조성물은 용융되고 이어서 플로트법에 의해 형성될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 알칼리 금속 산화물 함량의 감소는 필연적으로 고온에서 점성도의 증가를 가져오지만 용융은 여전히 더 이상의 부가적인 에너지 비용 없이 달성될 수 있다는 것이 발견되었다. 게다가, 본 발명자는 또한 통상적으로 채택되는 정제 시간이 감소된다는 사실을 증명하였다. 상기 감소에 의해 생산비 또는 용융 작업을 위한 보다 큰 에너지에 대한 요구를 더 감소시킬 수 있다.Thus, the inventors have been able to overcome the technical bias that the reduction of the alkali metal content on the one hand makes melting impossible and on the other hand opaque during glass formation by the float method. In fact, it has been found that the composition according to the invention, which represents a saving in cost of a set of materials, can be melted and subsequently formed by the float method. It has been found that a reduction in alkali metal oxide content necessarily leads to an increase in viscosity at high temperatures, but melting can still be achieved without further additional energy costs. In addition, the inventors have also demonstrated that the purification time conventionally employed is reduced. This reduction can further reduce the production cost or the need for greater energy for melting operations.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 알칼리 금속 산화물의 함량은 12.50% 이상이며 더욱 바람직하게는 13% 이상이다. 알칼리 금속의 상기 함량은 특히 내화물질(refractories)의 내구성을 증가시킨다. 게다가, 그것은 용융 및 정제를 용이하게 하고 불투명에 대한 위험을 감소시키면서 용광로(furnace)의 모니터링 및 제조 도구에 있어서의 불편함을 해소한다.In a preferred embodiment of the present invention, the content of alkali metal oxide is at least 12.50%, more preferably at least 13%. The content of alkali metals increases the durability of the refractory materials in particular. In addition, it eliminates inconvenience in the monitoring and manufacturing tools of the furnace, facilitating melting and purification and reducing the risk for opacity.
상기 조성물에 존재하는 상기 알칼리 금속 산화물은 본질적으로 Na2O 및 K2O이다. 산화물 K2O에 있어서, 이것은 불순물의 형태로 존재하는 것이 유익하다.The alkali metal oxides present in the composition are essentially Na 2 O and K 2 O. For oxide K 2 O, it is advantageous to be in the form of impurities.
그러므로 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 상기 Na2O 함량은 7 내지 13.3% 사이이고 바람직하게는 11.1% 이상이며 더욱 바람직하게는 12.5% 이상이다.Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, the Na 2 O content is between 7 and 13.3%, preferably at least 11.1% and more preferably at least 12.5%.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 산화물 CaO 및 MgO의 함량의 합은 13% 미만이다. 상기 실시예에 있어서 산화물 CaO 및 MgO의 함량의 합은 플로트 라인 상에서 평판 유리를 제조하기 위해 정상적으로 용융된 조성물에 있어서의 함량보다 적다. 상기 산화물의 함량에 있어서의 이러한 감소는 불투명성을 띄게 되는 온도를 낮춤으로써 불투명의 위험을 감소시키는데 기여한다.In another preferred embodiment of the invention, the sum of the contents of the oxides CaO and MgO is less than 13%. In this example, the sum of the contents of the oxides CaO and MgO is less than that in the normally melted composition for producing flat glass on the float line. This reduction in the content of the oxide contributes to reducing the risk of opacity by lowering the temperature at which it becomes opaque.
게다가, 상기 산화물의 함량에서의 감소는 제조되는 유리의 밀도를 감소시킬 수 있다. 이 결과는 또한 평판 유리의 제조 비용을 절감하는데 기여할 수 있다. 그것은 평판 유리 시장이 유리의 중량에 의한 가격이 아닌 유리의 평방 미터 당 가격을 책정하기 때문인데 상기와 같이 유리의 밀도를 감소시킴으로써 자동적으로 보다 큰 경제적 보상을 받을 수 있다.In addition, the reduction in the content of oxides can reduce the density of the glass produced. This result can also contribute to reducing the manufacturing cost of flat glass. This is because the market for flat glass is priced per square meter of glass, not the price by weight of the glass, and as such, reducing the density of the glass can automatically yield greater economic compensation.
게다가, 상기 밀도의 감소 및 그로 인한 단위 면적 당 무게의 감소는 자동차, 특히 전기 에너지에 의해 추진되는 자동차의 중량을 줄이기 위해 더욱 혈안인 자동차 산업에 있어 흥미로울 수 있다.In addition, the reduction in density and thus the reduction in weight per unit area may be of interest to the automotive industry, which is more frantic to reduce the weight of automobiles, especially automobiles driven by electrical energy.
바람직하게는, 상기 유리 조성물은 540 내지 550℃의 스트레인 포인트(strain point)(점성도 η에 있어 logη=14.6 이 되는 온도)를 가지며, 더욱 바람직하게는 547 내지 548℃이다. 특히 상기 값은 평판 유리의 처리, 예를 들면 구부림(bending), 강화(toughening) 등을 위한 통상적인 조건이 유지되도록 한다.Preferably, the glass composition has a strain point (temperature of logη = 14.6 in viscosity η) of 540 to 550 ° C, more preferably 547 to 548 ° C. In particular, this value ensures that conventional conditions for the treatment of flat glass, for example bending, toughening, etc., are maintained.
또한, 본 발명에 있어서 logη=3.5 인 점성도에 해당하는 온도와 액상의 온도의 차이가 50℃ 이상인 것이 바람직하다. 상기 표준에 따르면, 플로트 기술을 이용하여 불투명의 위험을 최소화하고 작업 범위에 있어서 편안한 작업 조건으로 평판 유리를 제조할 수 있다.Moreover, in this invention, it is preferable that the difference between the temperature corresponding to the viscosity of log (eta) = 3.5, and the temperature of a liquid phase is 50 degreeC or more. According to this standard, float technology can be used to produce flat glass with a minimum of opacity and comfortable working conditions in the working range.
테스트(test) 동안에, 상기 작업 범위가 더욱 넓어질 수 있는 경우가 있음이 증명되었다. 그러한 넓은 범위는 또한 직접적으로 비용의 절감을 다소 가져올 수 있는데 이것은 주석탕(tin bath)에 넣어지는 순간에, 에너지 절약을 가져올 수 있는 유리 온도의 감소를 가능하게 하거나 산출량, 즉 단위 시간 당 제조되는 평판 유리의 양을 증가시키고 그로 인해 효율을 증가시키는 것을 가능하게 하기 때문이다.During the test, it has been proved that there is a case where the working range can be further widened. Such a wide range can also result in some direct cost savings, either at the moment of being put in a tin bath, allowing for a reduction in the glass temperature which can lead to energy savings or yields, ie manufactured per unit time. This is because it is possible to increase the amount of flat glass and thereby increase the efficiency.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 유리 조성물의 메트릭스(matrix)는 해당 중량 비율로 하기의 성분들을 포함한다:In another preferred embodiment of the invention, the matrix of the glass composition comprises the following components in corresponding weight ratios:
SiO272 - 74.3%SiO 2 72-74.3%
Al2O30 - 1.6%Al 2 O 3 0-1.6%
Na2O 11.1 - 13.3%Na 2 O 11.1-13.3%
K2O 0 - 1.5%K 2 O 0-1.5%
CaO 7.5 - 10%CaO 7.5-10%
MgO 3.5 - 4.5%MgO 3.5-4.5%
Fe2O30.1 - 1%.Fe 2 O 3 0.1-1%.
통상적으로 용융되어 플로트법에 의해 평판 유리로 전환되는 조성물과 비교해서 본 발명에 의해 정의된 조성물은 일단의 재료 비용의 절감을 가져다 주는 산화물 Na2O 함량의 감소를 나타낸다. 게다가, 알칼리 토금속 산화물의 함량, 특히 CaO의 함량이 감소되는데 이것은 특히 불투명의 위험을 제한하고 유리의 밀도를 감소시키기 위함이다. 통상적으로 용융되고 플로트법에 의해 평판 유리로 전환되는 조성물과 다시 비교해 보면, 후자의 특성(유리 밀도의 감소)은 이미 언급된 산화물 함량의 감소가 실리카 함량의 증가에 의해 보완된다는 사실에 의해 강화된다.Compared to compositions that are typically melted and converted to flat glass by the float method, the composition defined by the present invention exhibits a reduction in the oxide Na 2 O content which results in a reduction in the cost of the material. In addition, the content of alkaline earth metal oxides, in particular CaO, is reduced, especially to limit the risk of opacity and to reduce the density of the glass. In comparison with compositions that are typically melted and converted to flat glass by the float method, the latter property (reduced glass density) is enhanced by the fact that the already mentioned reduction in oxide content is compensated by the increase in silica content. .
알루미나 Al2O3에 있어서, 그것의 함량은 일단의 재료로서 사용되는 임의의 모래의 함량 때문에 1.6%나 될 수 있다. 그러나, 상기 Al2O3함량은 바람직하게는 1% 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.6% 미만이다. 그러나, 알루미나는 0.2% 이상의 함량으로 존재하는 것이 바람직한데 특히 안정제(stabilizer)로서의 역할을 하기 위함이다.For alumina Al 2 O 3 , its content can be as much as 1.6% because of the content of any sand used as a set of materials. However, the Al 2 O 3 content is preferably less than 1%, more preferably less than 0.6%. However, alumina is preferably present in an amount of at least 0.2%, in particular to serve as a stabilizer.
산화물 K2O의 함량은 1.5%나 될 수 있는데, 그것은 일단의 재료로서 사용되는 임의의 모래에 의해 제공되기 때문에 가능하다. 그러나, 상기 칼륨의 함량은 바람직하게는 0.5% 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.2% 미만이다.The content of oxide K 2 O can be as high as 1.5%, since it is provided by any sand used as a set of materials. However, the content of potassium is preferably less than 0.5%, more preferably less than 0.2%.
본 발명에 의한 상기 유리 조성물은 다른 성분, 특히 컬러 유리 제조에 있어 당업자에게 공지된 모든 성분을 함유할 수 있다.The glass composition according to the invention may contain other components, in particular all components known to those skilled in the art for the production of colored glass.
무색 유리를 위한, 특히 가장 바람직한 유리 조성물 중 하나는 해당 중량 비율로 하기의 성분들을 포함하는 메트릭스를 갖는 것이다:One of the particularly preferred glass compositions for colorless glass is to have a matrix comprising the following components in their weight ratios:
SiO273.6%SiO 2 73.6%
Al2O30.6%Al 2 O 3 0.6%
Na2O 13.1%Na 2 O 13.1%
K2O 0.2%K 2 O 0.2%
CaO 8.4%CaO 8.4%
MgO 3.6%MgO 3.6%
Fe2O30.1%Fe 2 O 3 0.1%
그 밖의 산화물 0.4%.Other oxides 0.4%.
본 발명의 보다 상세하고 바람직한 특성은 상기 플로트법을 이용한 평판 유리 제조를 위해 통상적으로 사용되는 조성물과 본 발명에 의한 조성물의 비교로부터 나타난다. 비교되는 양 조성물들(성분 함량은 중량비로 표시됨)은 하기와 같다.More detailed and preferred properties of the present invention appear from the comparison of the composition according to the present invention with the composition commonly used for the production of flat glass using the float method. Both compositions to be compared (component content is expressed in weight ratios) are as follows.
첫째로, 본 발명에 의한 조성물 A와 조성물 B의 용융도(meltability)를 비교하기 위하여 용융도 테스트가 수행되었다. 상기 테스트를 수행하기 위하여, 상기 유리들이 회전 원형 노상(hearth)의 주위에 위치한 백금 단지 내에 있는 셰필드 용광로(Sheffield fired furnace)(프로판 버너; [O2] = 1.4 - 1.7%)에서 제조된다. 일련의 200g의 유리 용융물(melt)이 각각 상기 용광로 내에서 글로리 홀(glory hole)이 계속적으로 개방된 4 개의 단지를 사용하여 제조된다. 온도는 1470℃로 세팅되었다. 각 용융물에 대한 두 번의 충전은 20 분 간격을 두고 행하여지고 모든 200g 유리 용융물은 약 1cm 두께의 쉬트(sheet) 상에 두 번째 충전이 있은 다음 15분 후에 배정(casting)된다. 550℃에서 어닐링(annealing) 한 후에 쌍안 현미경(binocular)을 사용한 시각적 조사(각 쉬트 상에 범위가 정해진 일정 개수의 1cm2표면상에서 수행)을 기초로 하여 배치 스톤(batch stones)의 평균 밀도가 각 쉬트마다 구해졌는데 상기 배치 스톤은 이 후에 킬로(kilo)당 배치 스톤으로 전환된다.First, a melt test was performed to compare the meltability of Composition A and Composition B according to the present invention. To carry out the test, the glasses were made in a Sheffield fired furnace (propane burner; [O 2 ] = 1.4-1.7%) in a platinum jar located around a rotating circular hearth. A series of 200 grams of glass melt is produced using four jars, each of which has a continuous opening of glory holes in the furnace. The temperature was set to 1470 ° C. Two fillings for each melt are made 20 minutes apart and all 200 g glass melts are cast 15 minutes after the second filling on a sheet about 1 cm thick. After annealing at 550 ° C., the average density of the batch stones is based on visual examination using a binocular microscope (performed on a certain number of 1 cm 2 surfaces ranged on each sheet). Obtained per sheet, the batch stone is then converted to batch stones per kilo.
배치 스톤의 소멸이 매우 선형적이지 않기 때문에 우리는 배치 스톤 개수의 대수(logarithm)를 비교한다.Since the disappearance of the batch stones is not very linear, we compare the logarithm of the number of batch stones.
상기 측정의 결과가 다음과 같이 나타난다:The result of this measurement is shown as follows:
조성물 A: 4.69Composition A: 4.69
조성물 B: 4.62Composition B: 4.62
상기 결과는 조성물 A의 용융도가 조성물 B의 용융도와 거의 다르지 않음을 보여준다. 상기 결과는 통상의 작업 조건에서 플로트법을 이용하여 유리 리본의 제조를 가능하게 하는 산업적 조건으로 용광로 내에서의 용융을 수행하는 동안 확인되었다.The results show that the meltness of composition A is hardly different from that of composition B. The results were confirmed while performing the melting in the furnace under industrial conditions that enable the production of glass ribbons using the float method under normal operating conditions.
상기 유리들의 특성이 또한 측정되었고 아래에 기재되었다:The properties of the glasses were also measured and described below:
Tlogη=2및 Tlogη=3.5는 각각 logη=2 및 logη=3.5인 점성도 η에 해당하는 온도이며 Tliq는 액상 온도이다.T logη = 2 and T logη = 3.5 are temperatures corresponding to viscosities η with logη = 2 and logη = 3.5, respectively, and T liq is the liquidus temperature.
상기 결과는 첫째로 본 발명에 의한 조성물이 조성물 B보다 약간은 용융시키기 어려울 수 있음을 보여준다.The results firstly show that the compositions according to the invention may be slightly more difficult to melt than Composition B.
그러나, 앞에서 언급했듯이, 본 발명자는 정제 시간이 단축될 수 있음과 그에 따라 본 발명에 의한 조성물이 통상의 용융 조건하에서 용융되고 정제될 수 있음을 증명하였다.However, as mentioned above, the inventors have demonstrated that the purification time can be shortened and thus the composition according to the invention can be melted and purified under conventional melting conditions.
상기 액상 온도 Tliq및 상기 온도 Tlogη=3.5는 플로트법을 이용하여 유리 리본을 형성시킬 수 있는 가능성을 증명한다. 그것은 심지어 예상과는 반대로 상기 유리를 형성하기 위한 작업 범위가 종래 기술의 조성물보다 더 넓은 것으로 드러났다. 그러므로 본 발명에 의한 상기 조성물은 현저하게 절감된 원재료 비용으로, 용융되고 플로트법을 이용하여 유리가 형성될 수 있도록 한다.The liquidus temperature T liq and the temperature T logη = 3.5 demonstrate the possibility of forming a glass ribbon using the float method. It even turned out contrary to expectations that the working range for forming the glass was wider than the compositions of the prior art. Therefore, the composition according to the present invention allows the glass to be formed using the float method, with a significantly reduced raw material cost.
게다가, 상기 조성물로부터 형성된 유리의 밀도는 종래 기술의 조성물 밀도보다 작은데 이것은 또한 상당한 절감을 가져온다. 왜냐하면, 조성물 A와 B 사이에 나타나는 밀도에 있어서의 차이가 작게 보이지만 이 차이가 최종 제품의 비용에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.In addition, the density of the glass formed from the composition is smaller than the composition density of the prior art, which also results in significant savings. This is because the difference in density that appears between Compositions A and B appears small, but this difference directly affects the cost of the final product.
본 발명은 실리카-소다-라임 타입의 신규한 유리 조성물에 관한 것이다. 상기 타입의 유리 조성물은 통상적으로 "평판 유리" 산업, 즉 건축 및 자동차 산업과 같은 산업 분야에 판유리를 제공하는 유리 제조 산업에서 사용된다.The present invention relates to a novel glass composition of the silica-soda-lime type. Glass compositions of this type are commonly used in the "flat glass" industry, ie in the glass making industry, which provides flat glass to industries such as the building and automotive industries.
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