유리 용기 생산시 Cullet의 사용에 관한 연구

A Study on the Devitrification of Container Glass with the Amounts of Cullet

유리병을 대량생산하는 자동 병유리 제병공장에서의 배합공정상 가장 큰 문제점은 원료의 대부분을 차지하는 Cullet Quality Control 이다. 판유리조성은 병유리조성과 차이가 크지만, 판유리 파유리의 조성은 거의 일정하고 순수 판유리 파유리만을 얻을 수 있으므로 Cullet Quality Control이 용이하다. 또한 원료가 저가이므로 원가절감을 달성 할 수는 있으나, 판유리 파유리의 사용량을 용출량 대비 25%이상 증가시키면 조성과 점도의 차이로 인하여 로내 유리물의 유동성이 떨어져 용해로 Bottom 온도가 저하되고 유리의 균질성이 나빠진다. 따라서 용해로의 Dead Corner부분의 Devitrification 발생이 증가하게 되고 유리병의 생산효율을 저하시키는 원인이 된다. 이 문제점을 해결하기 위한 실험을 다음의 3가지 방법으로 실시하여 보았다. 즉 연구를 위하여 용융온도를 높이는 방법과 Booster를 사용하는 방법, Bubbler를 사용하는 방법으로 하였다. 그 결과 Booster 사용시 판유리 파유리 혼입율 90%, Bubbler 사용시 혼입율 70%, 용융온도를 $1480^{\circ}C$에서 $1560^{\circ}C$ 증가시 혼입율 60%로 혼입율을 감소시킬 수 있는 결과를 얻었다. 여기서 용융온도를 증가시키는 방법은 용해로 수명단축과 연료비 상승에 문제점이 있으므로 현실적으로 적용이 불가능한 방법이며, Booster 사용방법은 용해로 Bottom 부위의 용융 유리에 열을 가하여 열대류에 의해 유동성을 증진시키므로 유리의 균질화에는 양호 하나 전기에너지 소비가 많은 단점이 있다. Bubbler 사용방법은 압축공기에 의한 물리적인 대류 증진방법으로 균질화 면에서는 Booster보다는 못하나 가장 경제적인 장점이 있는 방법임을 알 수 있었다.

Cullet Quality Control in auto glass bottle factory is the most important in recent days because of the increasing cost of materials in glass bottle. Since the composition of plate glass cullet is similar, the cullet quality using plate cullet in glass bottle factory is easily controlled. In addition to this, the price of plate glass cullet is so low that the cost reduction can be achieved. If the ratio of plate glass cullet and gush is over 25%, the liquidity of glass water become worse, which is caused by different compositions and viscosity of the components. As a results, Furnace bottom temperature becomes low and glass water becomes inhomogeneous. Thus production efficiency of glass bottle becomes low because of increasing devitrification in Dead Corner part in glass melting furnace. Three experimental methods – (1) increasing melting temperature, (2) using Booster, (3) using bubbler – were performed to increase the furnace bottom temperature and glass water homogeneity. The amounts of plate glass cullet was able to increase up to 90%, 70% and 60% without any devitrification using booster, bubbler and the method of glass melting temperature increase from $1480^{\circ}C$ to $1560^{\circ}C$ respectively. It is not possible to increase the glass melting temperature without the reduction of furnace operation time and the increase of fuel cost. The booster process has disadvantage of much electric energy consumption. Since the bubbler process uses physical convection of melting glass based on compression air, the homogeneity of molten glass is not so good as that of booster process but it can reduce the cost of glass bottle.