KR100350330B1 - 유리시트를벤딩및템퍼링하기위한방법과장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 시트의 프레스 벤딩 및 템퍼링에 관한 것으로, 특히 차량용 판유리로 사용될 유리 시트에 관한 것이다. 프레스 벤딩 시스템(13)이 노(12)와 같은 가열된 환경에 놓이지 않을 때는 유리 시트(11)를 유리 시트의 퀀칭시에 달성될 적절한 템퍼링 정도를 위한 충분히 높은 온도로 유지하는 것이 중요하다.
본 발명은 거의 수평인 유리 시트를 그중 적어도 한 면이 가열되는 대향하는 상보형 성형면(110, 130) 사이에서 가압하고, 이어서 시트의 표면을 퀀칭하는 얇은 유리시트(11) 벤딩 및 템퍼링 방법으로서 가열된 성형면(110)이 200℃ 내지 350℃의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법을 제공한다.

Description

유리시트를 벤딩 및 템퍼링하기 위한 방법과 장치
본 발명은 유리시트의 벤딩 및 템퍼링(bending and tempering)에 관한 것으로, 특히 차량에 끼워질 얇은 유리 시트를 벤딩 및 템퍼링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 프레스 벤딩(press bending)에서, 성형(shaping) 공정은 가열 연화된 유리 시트가 몰드 등의 프레스 부재상에 제공된 상보형의 대향 성형면 사이에서 가압되는 것을 말한다.
차량의 창문에 끼워질 템퍼링된 만곡형 창유리를 생산하려면 여러가지 요건이 동시에 충족될 필요가 있다. 먼저, 창유리는 유리가 파손되는 경우에 발생하는 부상을 감소시키기 위한 공인된 분열(fracture) 패턴을 정해놓은 관련된 유럽의 ECE E43 등을 충족시켜야 한다. 상기 창유리는 또한 그것이 끼워지게될 차량 개구부에 대해 정확한 크기 및 형상을 가져야 한다. 창유리는 또한 표면상의 결점이 없어야 하고 광학적으로 창을 통해 왜곡되지 않은 전망이 가능하기에 충분한 품질이어야 하며, 그 비용이 고객이나 차량 제조업자들이 받아들일 수 있는 것이어야 한다.
프레스 벤딩을 위해, 유리 시트들은 프레스 벤딩 스테이션을 통과하기 전에, 가열 연화(heat-softened) 상태로 가열되면서 가열로(furnace)를 컨베이어 이동하며, 상기 프레스 벤딩 스테이션에서 각각의 시트는 상보형의 대향하는 성형면 사이에서 가압 성형된다. 이들 성형면은 보통 몰드의 표면이며, 상이한 형상의 창유리를 제조하기 위해서는 각각 상이한 몰드 쌍이 필요하다. 프레스 벤딩 스테이션 자체가 가열된 환경에 놓이지 않는한 몰드는 제조 공정의 초기에 새로이 설치될 때 차가우며, 과거에는 차가운 몰드에 기인하는 여러가지 결점들로 인해 시동 이후 일정 시간 동안은 판매가능한 유리가 거의 또는 전혀 제조되지 않았다. 이 기간동안, 고온의 유리 시트는 몰드를 그 작동 온도까지 가열하게 되며, 이는 유리의 두께와 온도 및 사이클링 시간에 따라 15 내지 40 분이 소요될 수 있다. 이러한 제조 손실은 특히, 제조 시간이 짧을 때 비용이 증대되므로 바람직하지 못하다.
또한, 이러한 프레스 벤딩 시스템은 템퍼링된 창유리를 제조할 때 비교적 짧은 최대 사이클링 시간에서 작동해야 하며, 그렇지 않을 경우 만곡된 유리 시트는 벤딩과 퀀칭 사이에서 과도하게 냉각되어, 결국 템퍼링 정도 즉, 분열 패턴을 부적절하게 만들게 되어 이는 관련 표준을 충족하지 못한다. 짧은 사이클링 시간은 작동 비용을 감소시키는 관점에서 바람직하지만, 유리 시트를 광학적 왜곡(distortion) 없이 소정 형상으로 구부리기에 충분한 시간을 제공하지는 않는다. 이는 상호 직각인 두 방향의 굴곡을 가지는 복합 형상에 있어서 특히 심하다. 복합 형상의 템퍼링된 창유리를 만족스럽게 제조하기 위해서는 사이클링 시간 중 밴딩 부분에 충분한 시간이 부여되어야 하며, 퀀칭시에 적절히 템퍼링되도록 유리 시트의 온도를 충분히 높게 유지하는 것이 중요하다.
얇은 유리를 벤딩 및 탬퍼링 할 때에는 얇은 유리 시트가 두꺼운 유리 시트보다 빨리 냉각되기 때문에 이런 모든 어려움들이 복합되게 된다. 과거에는 자동차에 적용될 때 5 또는 6mm 두께의 유리가 일반적으로 사용되었다. 그러나, 차량의 무게를 감소시키기 위해 제조업자들은 템퍼링된 차 유리에 대해 4mm 와 3mm 의 공칭 두께를 정하기 시작했다. 제조 공차를 고려하면 "얇은 유리"란 템퍼링된 유리의 상황에서 4.2mm(반드시는 아니나 대개 2.8mm 내지 4.2mm)까지의 범위를 말한다.
프레스 밴딩 스테이션이 가열되는, 즉, 노내에 위치하는 프레스 벤딩 시스템은 공지되어 있다. 이것이 전술한 시동과 관련된 손실을 방지하고 벤딩에 구속되는 시간을 제거하지만 이러한 시스템은 자본 비용 및 작동 비용 측면에서 비싸다. 이러한 비용을 없애려면 저렴한 벤딩 시스템이 갖는 상기 언급한 결점, 즉 프레스 벤딩 스테이션이 가열되지 않는 결점을 감소시키는 것이 바람직하다.
하나의 가능성은 전체 프레스 벤딩 스테이션과 대향하는 몰드를 가열하는 것이다. US 3,753,673 호에는 유리 시트가 집게(tongs)로부터 수직으로 현수되는 프레스 벤딩 시스템이 기재되어 있다. 1968 년에는 자동차에 사용된 유리의 두께가 5 또는 6mm 였으며 유리 시트의 벤딩 이후에는 벤딩된 시트의 형상이 추가로 변화하는 것이 발견되었다. "스프링-백(spring-back)"이라 공지되어 있는 이 현상은 벤딩된 시트의 두 주면(major surface)의 차등 냉각에 기인한 것이며 이는 유리 시트가 몰드(특히 이들 몰드의 구조가 상이한 경우) 사이에서 변형될 때 발생한다. 이는 차등 냉각을 감소시키기 위해 몰드를 하나 또는 둘다 가열하므로써 경감되었다.
오늘날의 프레스 벤딩 시스템에서, 유리 시트는 벤딩을 포함하는 공정중에 거의 수평으로 지지되며, 벤딩된 시트의 형상은 벤딩 이후 중력에 의해 그 지지면상에 구속된다. 또한, 유리 시트는 이제 보다 얇아져서 열 전도는 시트의 두 주면사이에서의 임의의 온도차를 감소시키고, 시트가 더이상 비구속 상태로 현수되지 않음에 따라 스프링-백 문제가 경감된다.
WO 93/14038의 목적은 적절한 벤딩에 도움이 되는 비교적 얇은 유리 시트에 소정의 온도 프로파일을 확립하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 공보는 유리 시트로부터의 열 방산율을 제어하거나 이를 재가열하는데 사용될 수 있는 가열 소자가 제공된 상부 몰드를 기술하고 있다. 전자의 경우에는 성형면에 371℃ 내지 427℃ 의 온도가 형성되고 후자의 경우에는 보다 높은 538℃ 내지 649℃ 의 온도가 필요하다.
현재까지, 적절한 사이클링 시간에서 프레스 스테이션으로부터 탬퍼링 스테이션으로 이송되는 얇은 유리 시트에서 적절한 템퍼링을 얻기 위해 가열된 몰드에 이런 비교적 높은 성형면 온도를 제공하는 것이 필수적인 것으로 고려되어 왔다. 놀랍게도, 얇은 유리 시트의 경우에도 현저히 낮은 온도로 유지되는 대향하는 상보적 성형면 사이에서 유리 시트가 성형되는 프레스 벤딩 스테이션으로부터 이송된 이후에 적절히 탬퍼링될 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 얇은 유리 시트를 노 내에서 가열 연화 상태로 가열하는 단계와, 상기 유리 시트를 노로부터, 서로 대향하고 그중 적어도 한면이 가열되어 유리 시트의 전체면에 걸쳐 연장되는 상보형 성형면을 갖는 몰드가 구비된 프레스 벤딩 스테이션으로 이송시키는 단계와, 상기 유리 시트를 수평으로 있는 동안 상기 대향하는 성형면 사이에서 가압하여 성형하는 단계와, 벤딩된 유리 시트를 프레스 벤딩 스테이션으로부터 퀀칭 스테이션으로 이동시키는 단계와, 상기 시트를 그 표면을 퀀칭시키므로써 템퍼링시키는 단계와, 벤딩 및 템퍼링된 유리 시트를 퀀칭 스테이션으로부터 제거하는 단계를 포함하고, 가열된 성형면을 200℃ 내지 350℃ 의 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 얇은 유리 시트의 벤딩 및 템퍼링 방법을 제공한다.
가열된 성형면은 예로서, 버너 또는 고온의 공기나 가스의 제트와 같은 외부가열에 의해(즉, 열을 외부로부터 몰드로 성형면에 직접 공급하므로써) 소정 범위내에서 일정 온도로 유지될 수도 있다. 상기와 같은 외부 가열 수단은 하나의 유리 시트와 다음 유리 시트 사이에서 성형면을 재가열하기 위해 즉각적으로 작동하는 것이 바람직하다.
통상적으로, 가열된 성형면은 표면이 제공되는 몰드 내부로부터 열을 방출하므로써 소정 온도로 유지된다. 이러한 열 방출은 몰드를 통해 연장되는 전기 가열 소자를 통해 전류가 흐르는 결과일 수도 있다.
선택적으로, 또는, 부가적으로, 몰드를 통해 연장되는 도관을 통해 고온 유체를 이동시키므로써 몰드 내부로부터의 열 방출을 달성할 수도 있다.
통상적으로 성형면은 220℃ 내지 300℃ 범위의 소정 온도에서, 특히 250℃ 부근의 온도에서 유지된다.
통상적으로, 벤딩된 유리 시트를 노로부터 퀀칭 스테이션으로 이동시키는데 소요되는 시간은 5 내지 8 초이다.
유리는 4.2mm 두께까지를 얇은 것으로 치지만, 본 방법은 2.8mm 내지 3.7mm 두께의 유리에 대해 특히 적합하다.
프레싱 이후에, 벤딩된 유리 시트는 유리 시트의 두 면 사이 공기압의 차이에 의해 가열 성형면과 접촉 상태로 유지될 수도 있다.
본 발명은 또한, 유리 시트를 가열 연화 상태로 가열하기 위한 노와, 유리 시트를 수평으로 있는 동안 성형하기 위해 서로 대향하는 상보형 성형면을 갖는 상부 및 하부 몰드를 구비한 프레스 벤딩 스테이션으로서, 상기 상부 몰드는 유리 시트를 성형 및 지지하기 위해 그 전체면이 가열되는 진공 몰드인 프레스 벤딩 스테이션과, 상기 유리 시트를 노로부터 프레스 벤딩 스테이션으로 이송하는 수단과, 벤딩된 유리 시트를 템퍼링하기 위해 그 표면을 퀀칭시키는 퀀칭 스테이션, 및 벤딩된 유리 시트를 프레스 벤딩 스테이션으로부터 퀀칭 스테이션으로 이동시키는 셔틀 수단으로서, 외형 및 높이가 상기 벤딩된 유리 시트와 매치되고 상기 프레스 벤딩 스테이션과 퀀칭 스테이션 사이에서 왕복이동가능한 셔틀 캐리어 링을 구비하는 셔틀 수단을 포함하며, 상기 몰드의 가열된 성형면을 200℃ 내지 350℃ 범위의 소정 온도로 유지하도록 구조 및 배열되는 가열 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 얇은 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 장치를 제공한다.
상기 가열 수단은 전체적으로, 외부로부터 몰드로 성형면에 열을 직접 공급하기 위해, 가열 성형면을 갖는 몰드의 외부에 존재해도 좋다. 상기와 같은 외부 가열 수단의 예로서는 버너, 방사 히터, 또는 고온 공기나 가스의 제트 등이 있다. 고온의 유리 시트는 몰드에 열을 부여하더라도 외부 가열 수단으로 간주되지 않는다.
선택적으로, 또는, 부가적으로, 몰드는 내부 가열 수단. 즉, 몰드내의 한 방향으로부터 성형면으로 열을 공급하도록 몰드내에서 열을 방출하는 수단을 구비할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 원초적인 에너지원은 몰드 외측에 위치될 수 있으며,본 기술 분야의 숙련자들은 에너지(열의 형태이든 아니든)를 내부적인 가열에 의해 몰드내로 공급하고, 몰드내에서 열로써 방출되는 것을 이해할 수 있을 것이다.
여러가지의 다른 내부 가열 수단이 존재하는데, 그중 하나는 몰드의 부분 또는 전체에서 이격된 보어내에 위치하여 적절한 온도 제어 회로에 의해 제어되는 저항 소자와 같은 몰드 내에 위치하는 전기 가열 소자를 포함한다. 다른 내부 가열 수단은 몰드를 통해 연장되고 이를 통해 고유의 유체가 통과하여 열교환되는 도관을 제공하는 것을 포함한다. 이들 도관은 외부의 가열 유체 소스, 즉 오일과 같은 액체이거나 공기와 같은 기체 등의 유체를 가열하는 수단을 구비하는 회로에 연결된다. 온도 제어는 유체의 온도 또는 질량 유량을 제어하므로써 이루어져도 좋다.
유체 가열식 몰드는 차가운 상태에서 보다 신속히 가열될 수 있으며, 성형면에서 달성하려는 온도의 변경에 보다 반응적일 수도 있다. 유체는 단지 원하는 성형면 온도보다 대략 50℃ 내지 100℃ 높을 필요가 있으며 전기 가열 소자는 원하는 성형면 온도보다 대략 200℃ 높은 온도가 될 것이다. 이러한 차이의 감소는 제어를 도우며, 성형면에 걸쳐 보다 균일한 온도가 얻어질 수 있게 한다. 이러한 장점은 몰드가 추후 기술될 알루미늄 합금과 같은 열전도성이 높은 재료로 제조될 때 향상된다.
성형면 온도가 몰드 형성에 사용된 재료의 최대 표면 온도에 도달할 가능성이 있는 경우, 즉, 고온 유리의 처리량이 매우 높을때, 유체-가열식은 그 주위로 유체가 유동하는 회로에 유체 냉각 수단이 구비되어 있으면 몰드를 냉각시키는데 사용될 수도 있다는 부가적인 장점을 갖는다.
통상적으로 가열된 성형면은 유리 시트의 전체면 위로 연장되는 전면(full face) 성형면이다. 전면 성형면을 갖는 몰드는 전면 몰드로서 공지되어 있다. 전면 몰드는 그 주변뿐만 아니라 전체 시트의 정확한 성형을 가능하게 한다. 상기와 같은 몰드는 아우트 라인 또는 링 몰드 보다 열 용량이 크므로 내부 가열식이 아니라면 가열에 시간이 더 오래 걸린다.
이들 성형면은 통상적으로 상부 몰드와 하부 몰드를 포함하는 한쌍의 몰드에 제공된다. 가열된 성형면은 상기 한쌍의 몰드 중 상부 몰드상에 제공되는 것이 바람직하다. 상기 성형면은 수형, 즉, 볼록한 몰드인 것이 보다 바람직하다. 하부 몰드는 통상적으로 시트의 아랫면의 주위와 접촉하는 주변 성형 림을 포함하는 성형면을 갖는 아우트라인 또는 링 몰드이다.
유리 벤딩 몰드는 다양한 금속 및 비금속 재료로 제조되며, 본 발명의 몰드용으로 바람직한 재료로는 고온의 알루미늄 합금 또는 세라믹이 있으며 여기에는 기계 가공 가능한 세라믹이 포함된다. 이들 재료는 내부 가열 수단의 포함을 용이하게 하기 위해 주조될 수 있다.
통상적으로 가열된 성형면에는 절연 커버가 제공된다. 이는 특히 소요 범위의 하한선의 성형면 온도에서 작동할때, 유리 시트의 온도를 유지시키는데 유리한 것으로 밝혀졌다.
통상적으로 상부 몰드는 성형면에서의 공기압이 감소되는 진공 몰드이며, 따라서 유리 시트는 시트의 두 표면 사이의 공기압 차이로 인해 몰드의 성형면상으로 흡착된다. 이는 특히, 벤딩된 유리 시트의 소정 형상이 역 만곡 영역, 즉 볼록한시트에서의 오목한 영역을 가질때, 유리 시트의 성형을 돕는다. 이는 벤딩된 유리 시트를 전방으로의 이송을 위해 셔틀 캐리어 링 상으로 이동시킬 때 유리 시트를 진공에 의해 상부 몰드로부터 현수시킬 수 있게 하는 것에도 유용하다.
상기와 같은 몰드는 진공 몰드로 지칭되고 있으며, 예를 들어 유리 시트가 방출될 때 유리 시트를 상부 몰드로부터 능동적으로 분리되는 것을 보장하기 위해 성형면에는 대기압 이하뿐 아니라 이상의 압력이 적용되는 것이 보통이다.
본 발명은 또한 본원에 기술된 본 발명의 방법 또는 장치에 의해 벤딩 및 템퍼링된 유리 시트를 포함한다.
본 발명의 양호한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 실시예에 의해 기술될 것이다.
제 1 도는 유리 시트(11)를 노(12)의 입구로 이송시키는 제 1 또는 공급 컨베이어(10)를 포함하는 프레스 벤딩 및 템퍼링 장치를 도시하고 있다. 상기 노(12)는 유리 시트(11)를 상기 노(12)를 통해 프레스 벤딩 스테이션(13)으로 이동시키는 제 2 컨베이어(18)를 구비하며, 가열 연화된 유리 시트는 상기 프레스 벤딩 스테이션에서 몰드 형태의 프레스 부재에 제공된 상보형의 대향하는 성형면 사이에서 가압된다. 프레스 벤딩 스테이션(13)은 제 3 컨베이어(도시되지 않음)를 구비한다. 벤딩된 시트는 이후 퀀칭 스테이션(14)에서 템퍼링된후 언로딩 스테이션(15)으로 이송되며, 여기서 벤딩 및 템퍼링된 시트는 모두 종래 방식으로 제 4 컨베이어 상으로 이동된다. 프레스 벤딩 스테이션(13)과 언로딩 스테이션(15) 사이의 이동은 통상 본 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 종래의 기술인 셔틀캐리어 링에의해 또는 롤러상에서 이루어진다. 상기 장치는 중심선(17)을 갖는다.
제 2 도는 노(12)의 후반부와 프레스 벤딩 스테이션(13)을 도시하며, 상기 프레스 벤딩 스테이션은 전술한 몰드 형태의 대향하는 프레스 부재를 갖는 프레스(69)를 포함한다. 프레스는 그 내용이 본원에 참조로 합체되는 US 5,279,635 에 대응하는 WO 93/14038을 포함하는 다양한 문서에서 일반적인 용어로 알려져 있다. 상기 프레스는 프레임(60)을 포함하며 이 프레임내에는 상부 몰드(61)와 하부 몰드(62)가 대향 왕복 운동하도록 장착된다. 몰드(61, 62)는 각각 수직 왕복 운동하는 압반(platen; 63, 64)상에 장착되며, 안내 부재(67, 68)에 의해 안내된다. 하부 몰드(62)에 대해서는 작동 실린더(66) 형태의 승강 수단(108)이 제공되고, 마찬가지로 상부 몰드(61)에 대해서는 작동 실린더(65)가 제공된다. 상기 프레스(69)에는 유리 시트(11)를 하부 몰드(62)상으로 이송하기 위한 롤러(59) 형태의 제 3 컨베이어 수단(58)이 제공되며, 롤러(59)의 대부분은 명료함을 위해 프레스 스테이션(13)에서 생략되어 있다. 유리 시트(11)는 양 몰드와 동시에 접촉하고 이들 몰드 사이에서 가압 성형되도록 상부 몰드(61)까지 상승하는 하부 몰드(62)에 의해 가압된다. 선택적으로, 프레싱은 하부 몰드(62)를 향해 하강하는 상부 몰드(61)에 의해 달성될 수도 있다.
본원의 양호한 실시예에서, 가열된 성형면은 내부 가열 수단에 의해 가열된다. 상부 몰드(61)는 따라서 내부 가열되며, 통상적으로 진공 몰드이다. 제 3 도와 제 4 도는 전기 저항 가열 소자에 의해 가열되고 US 5,279,635 에 대응하는 WO 93/14038 에 공지되어 있는 진공 상부 몰드(61a)의 하나의 가능한 설계를 도시한다. 몰드(61a)는 단단하고 연속적인 형태이며, 하부 몰드와 상보 형태인 연속적인(전면) 성형면(110)을 갖는다. 겪게될 고온을 견딜 수 있고 예로서 세라믹 재료와 같은 내화성 재료일 수도 있는 적절한 재료로 형성되는 몰드 보디(111)에는 표면이 제공된다. 몰드 보디(111)의 전체 둘레를 따라 일체로 형성된 외향 연장 플랜지(112)는 몰드 보디를 상부 압반(63)에 적합하게 부착된 지지판(114)에 부착하기 위해 복수개의 L 형 브래킷(113)과 협력한다. 상기 가열 연화된 유리 시트와 접촉하기 위한 탄성 비마모면을 제공하고 절연을 제공하기 위해, 상기 성형면(110)은 직물 또는 편물 섬유 유리 등과 같은 내구성 및 내열성의 두 장의 천(115)으로 커버된다. 각각의 천(115)은 성형면(110) 위에서 팽팽하게 당겨져 적절한 수단에 의해 유지된다.
유리 시트의 성형 및 취급을 보조하기 위해 포지티브 또는 네거티브한 공기압용의 매니폴드로서 작용하기 위한 챔버(116)가 몰드 보디(111)에 형성될 수도 있다. 이를 위해, 성형면(10)에는 챔버(116)와 연통하는 복수개의 공기 통로 (118)가 제공되며, 몰드 보디(111)에는 진공 펌프 또는 가압 공기 소스 및 챔버(116)와 연통하는 도관(117)이 제공된다. 상기 공기 통로(118)는 드릴링될 수 있거나 다공성의 또는 덜 조밀한 내화재일 수 있는 보어 형태여도 좋으며, 몰드 보디에 대해서는 드릴링된 통로의 필요없이 성형면을 통해 챔버 내부로 또는 외부로 유동할 수 있는 작은 통로를 갖는 것이 선택될 수 있다. 상기 보어 또는 통로는 성형면(이것이 전면 성형면일지라도)의 개구에서 종결된다. 상부 몰드(61)의 성형면에는 네거티브의 공기압 또는 진공이 제공될 수 있는데 이는 유리 시트를 상기 성형면에 유지하거나이에 일치시키기 위한 것이다. 하부 몰드(62)가 하강하고 셔틀 수단의 캐리어 링이 적소로 이동하여 유리 시트를 프레스 스테이션 밖으로 이동시킴에 따라 시트를 지지하기 위해 진공이 사용될 수도 있다.
제 5 도는 셔틀 수단의 부분을 도시한다. 이는 외형 및 높이가 벤딩된 유리 시트의 둘레에 일치하는 캐리어 링(140)을 포함한다. 상기 캐리어 링(140)은 아암(142)상에 지지되는 프레임(141)내에 장착된다. 셔틀 수단(142)은 글라이드 판(146)에 의해 글라이드 레일(도시되지 않음)상에 활주 가능하게 장착되며 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 레일을 따라 추진된다. 이러한 배치는 셔틀 캐리어 링(140)이 프레스 스테이션(13)과 퀀칭 스테이션(14) 사이에서 왕복 이동할 수 있게 한다. 캐리어 링(140)이 상부 몰드(61)의 아래에 위치할 때, 상부 몰드는 링 바로 위의 위치로 하강한다. 개구에서의 공기압은 대기압 이상의 레벨까지 갑자기 증가되며, 따라서 벤딩된 시트는 경사 경향이 없이 상부 몰드(61)로부터 포지티브하게 분리되며 캐리어 링 상에 정확히 위치된다. 이 기술은 유리 시트가 상당한 거리만큼 낙하하여 자국이 날 위험을 방지하며, 캐리어 링상의 부정확한 배치로 인한 형상 변경 문제를 완화시킨다. 이후, 캐리어 링은 벤딩된 시트를 퀀칭 스테이션으로 이동시킨다.
제 3 도와 제 4 도를 보면 상부 몰드(61)에는 복수개의 가열 소자(119)가 제공되는데, 이들은 내화성 몰드 보디(111)에 사용되기에 적합한 전기 저항 형태이다. 이들 가열 소자는 600℃ 정도의 온도에 도달할 수 있으며, 성형면에서 400℃까지의 온도를 형성한다. 그러나, 놀랍게도, 200℃ 정도의 낮은 성형면 온도에서 양호한 광학적 품질 및 적절한 템퍼링이 얻어질 수 있는 것으로 밝혀겼다. 성형면에서 사용되는 작동 온도의 정상 범위는 200℃ 내지 350℃ 이며, 바람직하기로는 220℃ 내지 300℃ 이고, 특히 바람직하기로는 250℃ 부근이다.
이들 가열 소자(119)는 몰드 보디(111)를 가열 소자로 적소에 주조하므로써 몰드 보디에 매립될 수 있고, 또는, 이들 소자가 삽입되는 보어가(예를들어, 드릴링에 의해) 제공될 수도 있다. 이들 소자(119)는 전력을 조절하기 위한 적절한 제어 유니트(도시되지 않음)에 종래의 방식으로 연결된다. 이들 가열 소자는 각각 제어되거나, 별도로 제어되는 영역들로 그룹으로 구분될 수도 있다. 제어될 성형면에 걸친 온도가 제어될 수 있도록 적절한 지점에서 온도 판독을 제공하기 위하여 성형면(110) 부근의 몰드 보디(111)에는 열전쌍(도시되지 않음)이 제공될 수도 있다. 진공 몰드를 내부 가열하는 다른 방법은 고온의 공기 또는 가스를 진공 시스템(즉, 도관(117), 챔버(116) 및 통로(118))을 통해 이동시키는 것이며, 이로 인해 고온의 공기 또는 가스는 성형면내의 개구를 빠져나가므로써 이를 가열한다.
제 6 도 내지 제 8 도는 선택적인 상부 몰드(61b)를 도시한다. 상부 몰드(61a)와 같이, 상기 상부 몰드(61b) 역시 내부 가열되는 진공 몰드지만, 가열은 고온의 유체를 보어 형태의 몰드내 도관을 통해 통과시키므로써 이루어진다. 몰드는 고온에 견딜 수 있는 알루미늄 합금으로 주조되며, 평면 도시했을 때 몰드의 단치 수부(shorter dimension of the mould)를 가로지르는 보어를 구비한다. 이들 보어는 강제(steel) 튜브(120)에 연결되며, 상기 튜브는 몰드를 바로 통과하여 몰드내에 주조될 수도 있다.
몰드의 일측부상에서 튜브(120)는 유입 매니폴드(121)에 연결되고 다른 측부상에서는 유출 매니폴드(122)에 연결되며, 고온의 유체가 몰드의 도관을 통해 매니폴드와 튜브를 거쳐 순환된다. 적절한 유체에는 300℃의 낮은 휘발성과 1.5 내지 2.5 KJ/kg의 비열 용량을 갖는 광물성 오일 또는 합성 오일이 포함된다. 상기와 같은 300℃의 오일을 사용하면 내경이 8 내지 100mm 이고 유속이 1 dm3/sec 인 튜브(120)를 갖는 성형면(110)에서 200℃ 내지 250℃ 의 온도가 얻어질 수 있다. 선택적으로, 고온의 공기 또는 가스가 도관을 통과할 수도 있다. 성형면 온도는 유체의 온도 또는 질량 유량을 제어하므로써 제어될 수 있다.
상부 몰드(61a)와 같이, 몰드(61b)에는 네거티브 또는 포지티브한 압력에 연결되고 성형면의 개구와 연통하는 내부 챔버가 제공될 수 있다. 사실, 제 6 도 내지 제 8 도에 도시한 특정 몰드에는 세개의 챔버, 즉 하나의 중앙 챔버와 몰드 길이를 따라 배치되는 두개의 단부 챔버가 제공된다. 중앙 챔버는 진공/공기 도관(123)에 연결되며, 마찬가지로 단부 챔버들은 진공/공기 도관(124)에 연결된다. 이러한 다중 챔버 배열은 예를 들어, 성형면의(중간 영역에 비해) 단부 영역에 다른 정도의 흡착을 제공할 수 있는데 이는 특정 형상에 유리하다. 이러한 배치는 몰드(61b)에 제한되지 않으며, 몰드(61a)에도 제공될 수 있다.
두가지 형태의 상부 몰드 사이의 중요한 차이점은 가열 수단과 사용되는 재료이다. 각 형태의 재료는 상이한 상황에서의 장점을 갖는다. 내화 몰드(61a)는 보다 내구적이며 몰드 재료는 작동 온도에 대해 어떤 구속을 부과하지 않는다. 그러나, 몰드(61b)의 알루미늄 합금은 주위로부터 200℃ 내지 250℃ 의 작업 온도로 가열되었을 때, 유리 시트가 주위로부터 그 벤딩 온도인 대략 600℃로 가열될 때 팽창한 것과 대략 같은 정도로 팽창되도록 열 팽창한다. 이는 몰드가 열팽창에 대한 보상없이 주위 온도에서 요구되는 만곡된 시트의 형상에 따라 기계가공될 수 있음을 의미한다. 재료가 기계 가공 가능하므로, 재료의 제거를 요구하는 몰드의 변화가 이루어지며, 오늘날의 기계 가공가능한 세라믹이 사용되지 않으면 통상 새로운 내화 몰드가 주조되어야 할 것이다. 몰드(61b)가 작동될 수 있는 최대 온도는 사용되는 특정 합금에 따라 다르다. 300℃ 에 근접하는 온도에서의 작동을 허용하는 고온 합금이 개발되고 있다. 유체로 가열되는 몰드가 알루미늄 합금으로 제조되고 전기 가열된 몰드가 세라믹인 것이 보통이지만 몰드 재료와 가열 기술의 상이한 조합도 물론 가능하다.
제 9 도는 암형 또는 오목 형태인 하부 몰드(62)를 도시하며, 하부 몰드는 상부 몰드(61)의 전면 성형면(110)의 주위와 상보관계인 연속적인 성형 림(130) 형태의 성형면을 포함한다. 몰드의 단부벽에는 수직 연장 슬롯(131)이 제공되는데 이는 하부 몰드(62)가 롤러에 대해 상승되면 롤러(59)용의 구동축과 지지체를 수용하기 위한 것이다. 이와 달리 하부 몰드(62)는 그 사이에 롤러 지지체와 드라이브가 수용될 수 있는 수직 로드상에 지지되는 성형 레일 형태를 취할 수 있다.
제 9 도의 몰드는 내부 가열되지 않지만, 제 3 도, 4 도, 6 도, 7 도와 관련하여 기술된 전기 가열 또는 오일 가열 기술에 의해 가열될 수 있다. 하부 몰드는 예를 들어, 아우트 라인 또는 링 형태의 상부 몰드와 함께 사용될 수도 있는 전면하부 몰드의 배치에서 가열될 것이다.
벤딩 이후, 유리 시트는 퀀칭 스테이션으로 이동되며, 여기서는 놀랄만큼 낮은 온도에서 벤딩됨에도 불구하고 공기 제트와 같은 종래 수단에 의해 용이하게 템퍼링될 수 있다. 벤딩 및 템퍼링된 시트는 이후 퀀칭 스테이션으로부터 제거되어 종래 수단으로 언로딩 된다.
제 1 도는 프레스 벤딩 및 템퍼링 장치의 개략 평면도.
제 2 도는 제 1 도의 프레스 벤딩 장치의 일부분의 부분 단면 측면도.
제 3 도는 본원의 프레스 벤딩 장치에 사용될 수 있는 상부 몰드의 부분 단면 측면도.
제 4 도는 제 3 도의 상부 몰드의 일부분의 부분 단면 사시도.
제 5 도는 제 1 도의 장치에 구비될 수 있는 셔틀 수단의 부분 사시도.
제 6 도는 제 3 도 및 제 4 도의 상부 몰드를 대체하는 상부 몰드의 측면도.
제 7 도는 제 6 도의 몰드의 평면도.
제 8 도는 제 6 도 및 제 7 도의 몰드의 사시도.
제 9 도는 본원의 프레스 벤딩 장치에 사용될 수도 있는 하부 몰드의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 18 : 컨베이어 11 : 유리 시트
12 : 노 13 : 프레스 벤딩 스테이션
14 : 퀀칭 스테이션 15 : 언로딩 스테이션

Claims (12)

  1. 얇은 유리 시트를 노 내에서 가열 연화 상태로 가열하는 단계와, 상기 유리 시트를 노로부터, 서로 대향하고 그 중 적어도 한면이 가열되어 유리 시트의 전체면에 걸쳐 연장되는 상보형 성형면을 갖는 몰드가 구비된 프레스 벤딩 스테이션으로 이송시키는 단계와, 상기 유리 시트를 수평으로 있는 동안 상기 대향하는 성형면 사이에서 가압하여 성형하는 단계와, 벤딩된 유리 시트를 프레스 벤딩 스테이션으로부터 퀀칭 스테이션으로 이동시키는 단계와, 상기 시트를 그 표면을 퀀칭시킴으로써 템퍼링시키는 단계와, 벤딩 및 템퍼링된 유리 시트를 퀀칭 스테이션으로부터 제거하는 단계를 포함하는, 얇은 유리 시트의 벤딩 및 템퍼링 방법에 있어서,
    상기 가열된 성형면을 200℃ 내지 350℃ 의 온도로 유지하는 단계를 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가열된 성형면을 갖는 몰드내부로부터 열을 방출하므로써 성형면의 온도를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 몰드를 통해 연장되는 전기 가열 소자에 전류를 통하게 하여 몰드 내부로부터 열을 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 몰드를 통해 연장되는 도관에 고온 유체를 흘려 보내므로써 몰드내의 열을 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열된 성형면을 220℃ 내지 300℃ 의 온도로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도는 대략 250℃ 인 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 시트를 노로부터 퀀칭 스테이션으로 이동시키는데 걸리는 시간은 5 내지 8 초인 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    벤딩된 시트를 그 두 면 사이 공기압 차이에 의해 가열된 성형면과 접촉 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 방법.
  9. 얇은 유리 시트를 벤딩 및 템퍼링하는 장치로서,
    유리 시트를 가열 연화 상태로 가열하기 위한 노와,
    유리 시트를 수평으로 있는 동안 성형하기 위해 서로 대향하는 상보형 성형면을 갖는 상부 및 하부 몰드를 구비한 프레스 벤딩 스테이션으로서, 상기 상부 몰드는 유리 시트를 성형 및 지지하기 위해 그 전체면이 가열되는 진공 몰드인 프레스 벤딩 스테이션과,
    상기 유리 시트를 노로부터 프레스 벤딩 스테이션으로 이송하는 수단과,
    벤딩된 유리 시트를 템퍼링 하기 위해 그 표면을 퀀칭시키는 퀀칭 스테이션, 및
    벤딩된 유리 시트를 프레스 벤딩 스테이션으로부터 퀀칭 스테이션으로 이동시키는 셔틀 수단으로서, 외형 및 높이가 상기 벤딩된 유리 시트와 매치되고 상기 프레스 벤딩 스테이션과 퀀칭 스테이션 사이에서 왕복이동가능한 셔틀 캐리어 링을 구비하는 셔틀 수단을 포함하는, 얇은 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 장치에 있어서,
    상기 몰드의 가열된 성형면을 200℃ 내지 350℃ 범위의 소정 온도로 유지하도록 구조 및 배열되는 가열 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    가열된 성형면을 갖는 몰드에는 몰드 내부로부터 열을 방출하여 성형면을 가열시키는 내부 가열 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 가열 수단은 몰드를 통해 연장되는 전기 가열 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 가열 수단은 몰드를 관통하여 고온 유체의 통로를 제공하는 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 벤딩 및 템퍼링 장치.
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