KR100446051B1 - 유리 제품을 제조하기 위한 방법, 압축 몰딩된 제품을제조하기 위한 방법, 및 유리 매스 제품을 제조하기 위한장치 - Google Patents
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Abstract
용융 유리(8)는 노즐(5)로부터 다수의 몰딩 다이(7)로 연속적으로 공급되며 점차 냉각되어 유리를 형성한다. 각각의 유리 매스는 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 공기 분위기에서 재가열되고 몰드에 의해 압축몰딩되어 압축몰딩된 제품을 제조한다. 압축 몰딩된 제품은 최종 유리 제품을 형성하도록 연마된다.
Description
본 발명은 광학 유리 등의 유리 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 특히 몰드를 이용한 압축 몰딩 단계, 및 연속하는 연마 단계를 통해 최종 유리 제품이 얻어지는, 유리 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 유리 제품을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유리 제품들 중의 하나인 광학 유리는 하기 3가지 방법에 의해 제조될 수 있다.
제 1 방법
몰딩 다이를 이용하여 용융 유리를 압축 몰딩하여 직접 렌즈 블랭크를 형성한다. 그리고 나서, 렌즈 블랭크를 연마시킨다.
제 2 방법
용융 유리를 몰딩 다이 내에 주입하여, 프리즘 형상 또는 판 형상의 유리 블록으로 몰딩시킨다. 이 유리 블록을 기계 가공에 의해 소형 절단 조각으로 절단시킨다. 절단된 조각을 재가열 및 압축하여, 압축된 생성물을 제조한다. 최종적으로, 압축된 생성물을 연마한다.
제 3 방법
용융 유리를 최종 제품의 형상과 거의 유사한 형상을 갖는 예비성형체로 형성한다. 몰드의 형상 및 표면 정확도가 예비성형체로 전달되어 최종 제품이 제조된다.
전술한 방법 중, 제 3 방법에서는 연마가 실시되지 않기 때문에, 이는 연마가 어려운 형상을 갖는 비구면 렌즈 등의 렌즈 제조에 적합한 방법이다. 그러나, 본 방법에서 이용될 수 있는 유리 재료에 제한이 가해진다. 특히, 압축시 유리 재료의 점도는 108내지 1012포이즈의 소정 범위 내에 있어야 한다. 또한, 대형 크기 및 고가의 생산 설비가 요구된다. 이는 생산 비용의 증가를 초래한다.
따라서, 감소된 제조 비용으로 대량의 유리 제품을 제조하기 위해, 제 1 및 제 2 방법이 바람직하다.
이제부터, 제 1 및 제 2 방법을 비교할 것이다. 제 1 방법은 소품목의 대량 생산에는 적합하나, 다품목의 소량 생산에는 적합하지 않다. 이는 용융된 유리가 유리 블랭크로 즉시 형상화되어야 하기 때문이다. 반대로, 제 2 방법은 다품목의 소량 생산에는 적합하나, 소품목의 대량 생산에는 적합하지 않다. 제 2 방법에 따라, 여러 종류의 유리 재료의 판 형상의 유리 블록은 미리 제조되어 저장될 수 있다. 필요 시에, 판 형상 유리 블록중 선택된 하나를 절단된 조각으로 절단하여 압축할 수 있다.
일반적으로, 전술되어진 광학 렌즈는 인화지를 이용한 카메라 등의 광학 장치에 이용되어 왔다. 또한, 광학 렌즈는 최근에 전자 제품(예를 들어, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 및 기록 매체에 대한 기록/재생 장치)에 널리 이용되어져 왔다. 다중 매체 사회의 도래로 인해, 전자 제품에 이용되는 광학 렌즈의 생산량은 극적으로 증가하고 있다.
광학 유리 제조자의 경쟁력을 강화시키기 위해, 다품목의 대량 생산의 납기 시간(TAT:turn-around time)을 감소시키고 생산 비용을 감소시킬 필요가 있다. 이러한 목적에 따라, 제 2 방법은 전술한 종래 방법 중에 잠재적인 성공 요인을 갖는다. 예를 들어, 제 2 방법은 일본 무심사 실용신안 출원 (JP-U) 제 2-142439호에 기술되어 있다.
그러나, 제 2 방법에서, 재가열되고 압축시킬 절단 조각은, 용융 유리를 판 형상의 유리 블록으로 몰딩시키고 유리 블록을 절단시킴으로써 얻어진다. 따라서, 절단 조각 중에 중량 변동을 억제하는 것이 어렵다.
용융 유리가 몰딩 다이로 주입되어 판 형상으로 몰딩될 때 중량 제어가 수행되기 때문에 그러하다. 상기 판 형상의 유리 블록이 다수 블록으로 절단될 때, 중량 변동은 개별 블록 중에서 불가피하게 야기된다. 더욱이, 용융 유리가 판 형상으로 몰딩될 때, 균일한 두께를 갖는 판을 형성하는 것이 어렵다. 이 또한, 중량 변동에 기여한다.
중량 변동으로 인해, 최종 연마 단계 중에서의 렌즈의 연마 양을 감소시키는 것이 불가능하다. 따라서, 부스러기 물질의 양을 감소시킬 수 없으므로, 환경에 대한 부정적인 영향이 억제될 수 없다. 현재, 전기 제품의 기술적인 개선은 매우 빠른 속도로 진행되고 있으며, 심지어 신제품조차도 금방 구형으로 취급되어 처분된다. 이러한 분위기하에서, 환경에 대한 부스러기 물질의 영향은 무시할 수 없는 심각한 문제이다.
더욱이, 기계 가공에 의해 유리 매스(glass mass)가 얻어지기 때문에, 제조 비용의 감소에 대한 제한이 가해진다.
프리즘 형상의 재료를 이용하면 또 다른 단점이 초래된다. 구체적으로는, 재가열 중에, 프리즘 형상의 재료의 코너와 중심 사이에서 열 불균일도가 초래된다. 따라서, 몰드를 이용하여 압축하는 경우, 몰드에 대한 재생성은 악화된다.
따라서, 본 발명의 목적은 제조 비용을 감소시키고 다품목의 대량 생산에 적합한, 유리 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 환경에 대한 악영향을 감소시킬 수 있는, 유리 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 절단 조각이 재가열되고 압축 몰딩될 때 열 불균일도를 억제하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유리 매스 제조 장치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 측면도.
도 3은 가열로 내의 몰딩 다이를 도시한 도면.
도 4는 용융 유리의 절단 작업을 기술한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리 매스 제조 장치의 측면도.
도 6a 내지 도 6d는 유리 매스, 압축 몰딩된 제품, 및 다른 제조 단계에서의 최종 제품의 단면 형상을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 용융 유리 공급 유닛 2 : 몰딩 유닛
3 : 가열로 4 : 언로딩 유닛
5 : 노즐 6 : 턴테이블
7 : 몰딩 다이 8 : 용융 유리
본 발명에 따르면, 다수의 몰딩 다이 내에 용융 유리를 수용하고 용융 유리를 점차적으로 냉각시켜 유리 매스를 형성하는 단계; 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키고, 몰드에 의해 유리 매스를 압축 몰딩(press molding)시켜 압축 몰딩된 제품을 제조하는 압축 단계; 및 압축 몰딩된 제품을 연마하여 최종 유리 제품을 형성하는 연마 단계를 포함하는 유리 제품을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
바람직하게, 유리 매스 형성 단계에서 용융 유리는 30 내지 2 포이즈의 점도를 갖는다.
바람직하게, 유리 매스는 580℃ 이상의 유리 전이점(Tg)을 갖는 유리로 제조된다.
바람직하게, 압축 단계는 표면 거칠기를 증가시키기 위해 연마를 실시한 후에 유리 매스를 재가열시킴으로써 수행된다.
바람직하게, 압축 단계는 연마시킨 후에 유리 매스의 표면 상에 분말 분리제를 도포함으로써 수행된다.
바람직하게, 압축 단계는 열 복사에 의해 유리 매스를 재가열함으로서 수행된다.
바람직하게, 유리 매스 제조 단계에서, 연속적으로 공급된 용융 유리는 소정 온도로 가열되고 연속적으로 공급된 몰딩 다이에 의해 수용되고 몰딩되어, 유리 매스를 형성한다.
바람직하게, 용융 유리는, 아래로 유동하는 용융 유리의 하단부의 중량이 용융 유리의 표면 장력을 초과할 때 절단된다.
바람직하게, 용융 유리는 부상 또는 대체로 부상된 상태에서 몰딩 다이내에서 유리 매스로 몰딩된다.
바람직하게, 용융 유리의 절단 시간은 1.0초 이하이다.
유리 제품은 광학 제품일 수 있다.
본 발명에 따르면, 다수의 유리 매스를 다수의 몰드로 분포시키고, 유리 매스를 압축 몰딩하여 상이한 형상의 압축 몰딩된 제품을 얻기 위한 압축 몰딩된 제품을 제조하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은 몰딩 다이 내에 소정 중량의 용융 유리를 수용하여 유리 매스를 형성하는 유리 매스 형성 단계; 유리 매스 형성 단계를 반복하여 다수의 유리 매스를 제조하는 단계; 및 유리 매스를 몰드로 분배시키고, 공기 분위기에서 104내지106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열된 유리 매스를 각각의 몰드에 의해 압축 몰딩시켜, 상이한 형상의 압축 몰딩된 제품을 얻는 단계를 포함한다.
바람직하게, 몰딩 다이는 용융 유리를 부상 또는 대체로 부상된 상태로 수용하여 유리 매스를 형성한다.
본 발명에 따르면, 전술한 방법을 사용하여 압축 몰딩된 제품을 제조하는 단계; 및 압축 몰딩된 제품을 연마하여 최종 유리 제품을 얻는 단계를 포함하는, 유리 제품의 제조 방법이 제공된다. 상기 유리 제품은 광학 제품일 수 있다.
본 발명에 따르면, 유리를 제조하기 위한 장치가 제공되는데, 상기 장치는 전술한 유리 제품 제조 방법에서의 유리 매스 형성 단계를 실현하고 있으며, 상기 장치는 유리 노즐을 통해 용융 유리를 공급하기 위한 용유 유리 공급 유닛; 용융 유리를 몰딩하기 위한 몰딩 유닛; 및 몰딩 다이 및 용융 유리를 소정 온도로 가열시키기 위한 가열 수단을 포함하며, 여기에서 상기 몰딩 유닛은 유닛에 공급된 용융 유리를 소정 형상으로 몰딩시키기 위한 몰딩면을 갖는 다수의 몰딩 다이, 및 색인 방식으로 노즐의 하단부까지 몰딩 다이를 차례로 연속적으로 전달시키기 위한 전달 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 노즐을 통해 용융 유리를 공급하기 위한 용융 유리 공급 유닛; 용융 유리를 몰딩시키기 위한 몰딩 유닛; 및 몰딩 다이 및 용융 유리를 소정 온도로 가열시키기 위한 가열 수단을 포함하는, 유리를 제조하기 위한 장치가 제공되는데, 여기에서 상기 몰딩 유닛은 상기 유닛에 공급된 용융 유리를 소정 형상으로 몰딩시키기 위한 몰딩면을 갖는 다수의 몰딩 다이, 및 몰딩 다이를 연속 방식으로 노즐의 하단부로 연속적으로 전달하기 위한 전달 수단을 포함한다.
바람직하게, 전달 수단은 구동 수단에 의해 회전되는 턴테이블이다.
바람직하게, 턴테이블을 구동시키기 위한 구동 수단은, 용융 유리의 점도에 따라 회전 속도가 제어된다.
바람직하게, 몰딩 다이의 몰딩면에는 용융 유리를 부상시키기 위한 적어도 하나의 가스 공급 구멍이 형성되어 있다.
바람직하게, 각각의 몰딩 다이는 노즐에 대해서 이탈 및 접근가능하도록 배열되며, 몰딩 다이는 용융 유리를 수용할 때는 노즐을 향해 이동하고, 수용된 용융 유리가 절단될 때는 노즐로부터 멀리 이동되도록 제어된다.
본 발명에 따르면, 다수의 몰딩 다이 내에 용융 유리를 수용하고 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써 유리 매스를 형성하는 단계; 및 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈에 상응하는 온도로 재가열시키는 단계; 및 몰드에 의해 유리 매스를 압축 몰딩시켜 압축 몰딩된 제품을 제조하는 단계를 포함하여, 유리 제품을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
바람직하게, 전술한 방법은 압축 몰딩된 제품을 연마하여 최종 유리 제품을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직한 실시예에 대한 설명
지금부터, 도면을 참조로 바람직한 실시예와 함께 본 발명에 대해 설명할 것이다.
유리 매스의 제조 장치
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유리 매스 제조 장치는, 용융 유리(8)를 몰딩 다이(7)에 공급하기 위한 용융 유리 공급 유닛(1); 용융 유리 공급 유닛(1)으로부터 아래로 유동하는 용융 유리(8)를 몰딩시키기 위한 몰딩 유닛(2); 몰딩 다이(7)를 가열시키고 용융 유리(8)를 점차적으로 가열 및 냉각시키기 위한 가열로(3); 및 언로딩 유닛(4)을 포함한다.
용융 유리 공급 유닛(1), 가열로(3) 및 언로딩 유닛(4)은 고정된 위치에 배열되어 있다.
용융 유리 공급 유닛(1)은 용융로 내에서 용해된 용융 유리(8)를 노즐(5)을 통해 몰딩 유닛(2)의 몰딩 다이(7)에 공급하기 위한 장치이다. 노즐(5)에는 노즐(5)을 통해 공급된 용융 유리(8)의 온도를 제어하여, 용융 유리(8)가 소정 점도를 갖도록 온도 제어기가 설치되어 있다. 이러한 제어에 의해, 제조율이 제어될 수 있다.
가열로(3)는 턴테이블(6) 상의 몰딩 다이(7)의 이동 경로를 따라 형성되며, 이는 두개의 독립된 부품 즉, 용융 유리 공급 유닛(1)과 언로딩 유닛(4) 사이에 형성된 부품, 및 언로딩 유닛(4)과 용융 유리 공급 유닛(1) 사이에 형성된 부품을 포함한다. 가열로(3)는 터널 형상을 취하고 있으며, 가열로(3)를 통과하는 몰딩 다이(7)와 용융 유리(8)를 가열시키기 위해 로 내부에 배열된 가열기 부재를 구비하고 있다. 가열로(3) 내의 온도는 350 내지 400℃로 선택된다.
언로딩 유닛(4)은 상기 유닛의 측면으로부터 공기를 불어넣음으로써 유리 전이점(Tg) 이하의 온도로 냉각된 용융 유리(8)를 언로딩한다. 언로딩 유닛(4)은 용융 유리 공급 유닛(1)으로부터 대략 270도의 각도를 형성하는 위치에 놓여진다.
몰딩 다이(7) 및 용융 유리(8)는 몰딩 유닛(2)에 의해 용융 유리 공급 유닛(1), 가열로(3), 및 전술한 고정된 위치된 놓여진 언로딩 유닛(4)으로 연속적으로 전달된다.
몰딩 유닛(2)는 500 mm의 직경 및 15mm의 두께를 갖는 디스크 형상의 턴테이블(6), 및 턴테이블(6)의 외주부를 따라 동일한 각 간격에 위치한 다수(예시된 실시예에서는 36개)의 몰딩 다이(7)를 포함한다. 턴테이블(6)은 알루미늄 합금으로 제조되며, 직접 구동 모터에 의해 회전된다.
몰딩 다이(7)의 각각은 턴테이블의 외주부를 따라 동일한 각 간격에서 턴테이블(6) 내에 형성된 다수의 홀 각각에 부착되며, 턴테이블(6)의 두께 방향으로 수직 이동가능하다. 몰딩 다이(7)의 하단부에는 롤러가 부착되어 있다. 반면에, 턴테이블(6)에는 몰딩 다이(7)의 상기 롤러를 안내하기 위해 용융 유리 공급 유닛(1)의 노즐(5)에 상응하는 위치에서 몰딩 다이(7) 아래에 형성된 대체적으로 직삼각형인 캠이 설치되어 있다. 따라서, 몰딩 다이(7)는 점차로 상향으로 이동하며, 용융 유리(8)가 수용될 때까지 노즐(5)에 접근하며, 용융 유리(8)를 수용한 이후에는 노즐(5)로부터 하향으로 신속하게 이동한다.
도 5를 잠시 참조하여, 턴테이블(6) 및 몰딩 다이(7)는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 유리 매스 제조 장치에 의해 상이한 방식으로 구동될 수 있다. 몰딩 다이(7)는, 노즐(5)로부터 아래로 유동하는 용융 유리(8)가 수용되는 위치로 전달된다. 몰딩 다이(7)는, 용융 유리(8)를 수용하기 위해 수용 위치에서 정지된다. 용융 유리(8)가 수용된 후에, 몰딩 다이(7)는 수용 위치로부터 전달된다. 전술한 단계는 반복적으로 수행된다. 전술한 단계를 수행하기 위해, 턴테이블(6)은 소정 각도로 회전된 후에, 직접 구동 모터를 간헐적으로 구동시킴으로써 정지된다. 따라서, 이러한 방법을 간헐적 색인 기법이라 한다. 턴테이블(6)이 정지되고 몰딩 다이(7)가 수용 위치에 도달했을 때, 몰딩 다이(7)는 누름봉(11)에 의해 눌려지고, 용융 유리(8)를 수용하기 위해 상부로 이동한다. 소정량의 용융 유리(8)가 공급되는 순간에, 누름봉(11)에 의한 누름 작동이 해제되어, 몰딩 다이(7)가 누름 작용 전의 초기 높이로 복귀하기 위해 아래로 신속하게 이동된다. 동시에, 턴테이블(6)은 다음 몰딩 다이(7)를 수용 위치로 이송하기 위해 회전된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유리 매스 제조 장치에서, 턴테이블(6)의 회전은 몰딩 다이(7)의 수직 이동을 구동하도록 제공된다. 턴테이블(6)을 간단히 회전시킴으로써, 몰딩 다이(7)는 상부로 이동하도록 캠을 따라 상승하며, 용융 유리(8)를 수용한 후에는 신속하게 하강하도록 캠으로부터 분리되어, 소정 량의 용융 유리(8)를 수용한다. 따라서, 턴테이블(6)의 회전과 동시에 턴테이블(6)을 중지시키고 누름봉(11)의 이동을 제어할 필요가 없다. 제 2 실시예의 장치와 비교하여, 제 1 실시예의 장치는 고속에서 유리 매스를 제조할 수 있다.
반면에, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장치에서, 몰딩 다이(7)는 용융 유리(8)가 몰딩 다이(7) 내에 수용될 때 수직방향으로만 이동한다. 따라서, 상기 장치는 용융 유리(8)의 절단시에 주름이 실질적으로 제거된 유리 매스의 제조에 유리하다.
몰딩 다이(7)는 다이의 상부면 상에 형성되고 오목한 표면으로 형상화된 몰딩면(9)을 갖는다. 몰딩면(9)는 평면도로 도시된 바와 같이, 용융 유리(8)의 외부 직경을 한정하도록 제공된다. 몰딩면(9)은 렌즈의 주 표면에 상응하는 표면의 형상(용융 유리(8)의 단면)을 한정하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 유리 매스는 위에서 보았을 때는 중량 및 외부 직경이 한정되나, 단면 형상에서는 그것이 한정되지 않는다. 이는 후속 단계인 재가열 단계에서의 점도가 104내지 106포이즈이고, 유리가 실질적으로 부드러워 상기 단계에서 단면 형상의 몰딩이 불필요하기 때문이다.
몰딩면(9)에는, 공기 등의 가스를 공급하기 위해 몰딩면의 중심부에 가스 공급 구멍들이 형성되어 있다. 가스가 공급되어, 용융 유리(8)를 부상시킨다. 가스 공급 구멍들로부터 배출되는 가스의 유량은 0.5 리터/분이다. 몰딩 다이(7)는 경량의 탄소 재료로 제조되어, 턴테이블(6)이 고속에서 회전될 수 있다.
용융 유리 공급 유닛(1)과 몰딩 유닛(2) 사이의 위치 관계가 고려될 것이다. 용융 유리 공급 유닛(1)과 몰딩 유닛(2)은, 턴테이블(6) 상의 몰딩 다이(7)가 용융 유리 공급 유닛(1)의 노즐(5) 아래의 위치를 통과하도록 배열된다. 따라서, 턴테이블(6)을 회전시킴으로써, 몰딩 다이(7)는 노즐(5) 아래의 위치로 연속적으로 이송된다. 노즐(5)로부터 공급된 용융 유리(8)는 연속적으로 아래로 유동한다. 턴테이블(6)의 회전은 제어가능하게 구동되어, 노즐(5)로부터 아래로 연속적으로 유동하는 용융 유리(8)는 소정 중량만큼 몰딩 다이(7)에 의해 연속적으로 수용된다. 턴테이블(6)의 회전은 노즐(5)로부터 아래로 유동하는 용융 유리(8)의 점도를 고려하여 제어된다. 용융 유리 공급 유닛(1)으로부터 각각의 몰딩 다이(7)로 공급된 용융 유리(8)는 점차 냉각되어, 턴테이블(6)로 전달되는 중에 유리 매스로 몰딩된다. 유리 매스는 고정된 위치에 있는 용융 유리 공급 유닛(1)의 약간 앞 위치에 도달하면 언로딩 유닛(4)에 의해 언로딩된다. 비워진 몰딩 다이(7)는 다시 가열로(3)를 통과하여 소정 온도에서 유지되어, 용융 유리 공급 유닛(1)으로부터 신규한 용융 유리(8)를 수용할 준비를 한다.
이용된 유리
전술한 제 3 방법에서, 최종 제품은 압축 몰딩에 의해 제조된다. 이러한 경우에, 몰드가 미세하게 파쇄되었을 경우에도, 파쇄된 부분의 형상이 유리 제품에 전달됨으로 인해 결함을 갖는 몰딩 제품이 생성될 것이다. 따라서, 몰드에 작은 파쇄도 초래할 수 있는, 압축시 유리와 몰드 사이의 융해를 최소화시킬 필요가 있다. 이러한 환경하에서, (본 명세서의 서두에서 언급한) 제 3 방법은 비교적 저온에서의 압축시에 108내지 1012의 점도를 갖는 유리를 몰딩하는 경우에만 적용된다. 전술한 관점에서, 580℃ 미만의 유리 전이점(Tg)을 갖는 유리가 제 3 방법에 이용될 수 있다.
반면에, 본 발명의 방법에서는 유리 전이점(Tg)이 580℃ 이상인 경우에도 유리를 압축 몰딩시킬 수 있다. 후속하는 연마 단계에 의해 광학 제품이 제조될 수 있다. 본 발명의 방법은 590℃ 이상의 유리 전이점(Tg)을 갖는 유리로부터 광학 제품을 제조하는데 바람직하며, 보다 바람직하게는 600℃ 이상의 유리 전이점(Tg)을 갖는 유리로부터 광학 제품을 제조하는 것이며, 가장 바람직하게는 610℃ 이상의 유리 전이점(Tg)을 갖는 유리로부터 광학 제품을 제조하는 것이다.
표 1 및 표 2는 본 발명에 적합한 광학 유리 재료를 도시하고 있다. 광학 유리 재료를 이용함으로써, 용융 유리는 노즐로부터 연속적으로 공급되며 유리 매스는 실투(devitrication, 失透) 없이 얻어진다.
용융 유리가 노즐로부터 배출되는 경우, 유리의 점도는 바람직하게 30 내지 2 포이즈이다. 본원에서는, 900 내지 1200℃의 온도에서 이러한 점도 범위를 나타내는 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 950 내지 1200℃의 온도에서 이러한 점도 범위를 나타내는 유리를 사용하는 것이다. 950 내지 1150℃의 온도에서 이러한 점도 범위를 나타내는 유리를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
유리의 점도가 전술한 온도 범위에서 극도로 높아지는 것을 방지하기 위해서는, SiO2의 함량이 바람직하게는 50중량% 이하이며, 보다 바람직하게는 40중량% 이하인 유리를 사용한다.
표 1
표 2
유리의 점도가 전술한 온도 범위에서 과도하게 낮아지는 것을 방지하기 위해서는, B2O3의 함량은 바람직하게 15중량% 이상이며, 보다 바람직하게는 20중량% 이상이다.
구체적으로는, 표 1에 주어진 조성 형태 또는 시스템, 및 본 명세서에 포함된 바람직한 조성을 갖는 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
유리 매스 제조 방법
다음으로, 전술한 유리 매스 제조 장치를 이용하여 본 발명에 따른 유리 매스를 제조하기 위한 방법에 대해 기술할 것이다.
먼저, SiO2-TiO2광학 유리 재료(표 2의 유리 1)가 1270℃에서 용융로 내에서 용융된다.
유리의 용융이 완료된 후에, 용융 유리(8)는 용융로로부터 용융 유리 공급 유닛(1)까지 공급된다. 몰딩 다이(7)는 가열로(3)에 의해 250 내지 300℃의 온도로 가열된다. 턴테이블(6)은 2.5rpm에서 계속적으로 회전된다. 노즐(5)의 단부는 1110℃의 온도로 제어된다. 이때, 용융 유리는 5 포이즈의 점도를 갖는다.
본 명세서에서, 용융 유리(8)가 노즐(5)로부터 배출되는 경우, 용융 유리(8)의 점도는 바람직하게 30 내지 2 포이즈, 보다 바람직하게는 20 내지 2 포이즈이다. 용융 유리(8)의 점도를 전술한 범위로 선택함으로써, 유리 매스에 가는 홈(striae)이 발생되지 않으며 우수한 내부 품질이 얻어진다. 또한, 용융 유리(8)의 적정량을 노즐(5) 밖으로 배출되도록 하는 것이 용이하다. 더욱이, 소정량의 용융 유리(8)가 배출되는 경우, 노즐(5)을 둘러싼 유리의 상단부와 하단부 사이의 용융 유리(8)에 수축부가 형성된다. 용융 유리(8)의 하단부의 중량이 용융 유리(8)의 표면 장력을 초과하는 경우, 용융 유리(8)의 하단부는 수축부에서 분리된다. 따라서, 소정 중량의 용융 유리가 몰딩 다이(7) 내에 용이하게 수용된다. 더욱이, 몰딩 다이(7)의 중량은, 노즐(5)로부터 배출되는 용융 유리(8)의 하단부를 수용하는 몰딩 다이(7)를 아래로 신속하게 이동시키는 타이밍을 변경시킴으로써 조절될 수 있다. 몰딩 다이(7) 내에 용융 유리(8)를 수용한 후에, 부상 상태 또는 대체로 부상된 상태에서 몰딩이 용이하게 수행될 수 있다.
전술된 상태에서, 용융 유리(8)는 노즐(5)로부터 연속적으로 공급된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 용융 유리(8)가 노즐(5)로부터 공급되는 경우, 몰딩 다이(7)는 노즐(5)의 단부로부터 공급된 용융 유리(8)의 몰딩면(9) 상에서 수용되기 위한 직립 위치로부터 상향으로 이동한다. 몰딩면(9) 상에 용융 유리(8)를 수용한 후, 몰딩 다이(7)는 노즐(5)로부터 공급된 용융 유리(8)를 절단하기 위해 아래로 신속하게 이동한다. 상기 절단은 (전술한 제 1 실시예에 따른 장치의 경우) 회전 방향 및 하강 방향으로의 힘의 조합, 또는 (전술한 제 2 실시예에 따른 장치의 경우) 몰딩 다이(7)의 하향 이동으로부터 야기되는 용융 유리(8)를 지지하는 지지력의 감소에 의해 이루어진다. 절단에 요구되는 시간은 대략 0.3초 정도이다. 본 발명의 유리 매스의 중량 제어에 대해, 노즐(5)로부터 아래로 소정 유량으로 유동하거나 하강하는 용융 유리(8)는 중량의 균일도를 달성하기 위해 소정의 일정 간격에서 몰딩 다이(7)에 의해 수용된다.
유리 매스의 중량 설정은 하기 방식으로 수행된다. 먼저, 용융 유리(8)의 온도는, 내부 품질이 우수한 유리 매스가 가는 홈 없이 얻어지게 하는 점도를 얻도록 선택된다. 다음으로, 단위 시간 주기 내에 노즐(5)로부터 배출되는 용융 유리(8)의 양이 유량으로 측정된다. 노즐(5)은 전술한 바와 같이 측정된 유량이 얻어지게 하는 내부 직경(바람직하게 1 내지 5mmø, 보다 바람직하게 2 내지 5mmø)을 갖도록 선택된다. 더욱이, 몰딩 다이(7)의 전달 속도, 즉, 턴테이블의 회전 속도는, 몰딩 다이(7)가 소정 속도로 배출되는 용융 유리(8)의 목적하는 양을 수용하도록 선택된다. 따라서, 용융 유리(8)의 점도를 30 내지 2 포이즈로 선택하고 몰딩 다이(7)의 전달 속도를 조절함으로써, 용융 유리(8)의 절단 시간은 몰딩 다이(7)의 적절한 하강 타이밍에서 1.0초 이하로 감소될 수 있다. 따라서, 대량의 유리 매스가 높은 생산율로 그리고 높은 중량 정확도로 신속하게 제조될 수 있다.
이러한 실시예에서는, 전술한 바와 같이 절단기가 이용되지 않는다. 따라서, 절단시 형성되는 절단 표시(주름)는 유리 매스 깊숙이까지 도달하지 않는다. 즉, 용융 유리(8)의 분리시 형성된 절단 표시(주름)는 유리 매스의 표면으로부터 대략 0.5 mm의 두께를 갖는 표면층 내에 존재하여, 유리 매스의 표면을 연마함으로써 쉽게 제거될 수 있다.
일반적으로, 유리 매스는 하기 배열 중 하나의 형상을 취하고 있다.
(1) 구 형상 또는 그와 유사한 형상
(2) 외주부 엣지 및 두개의 곡면을 갖는 형상, 또는 그와 유사 형태로서 두개의 곡면은 두 곡면 사이에 삽입된 외주부 엣지로 서로 연결된다.
이러한 형상은 구슬 형상에 상응하며, 회전 축으로서 단축을 중심으로 타원체를 회전시킴으로써 얻어진 구형체(회전 타원체)에 상응한다. 즉, 유리 매스를 위에서 보았을 때 원형 또는 일반적으로 원형의 형상이고, 이 상태에서는 유리 매스의 외부 직경을 한정하는 부분이 외주부 엣지와 일치한다.
(3) 액체 부상 방울에 의해 형성된 형상
전술한 방식에서, 용융 유리(8)는 노즐(5)로부터 원형 방향으로 회전하는 다수의 몰딩 다이(7)에 연속적으로 공급된다.
몰딩 다이(7)에 공급된 용융 유리(8)는, 몰딩 표면(9)의 가스 공급 구멍을 통해 공급된 가스(예를 들어, 공기)에 의해 부상 또는 대체로 부상된다. 동시에, 용융 유리(8)는 가열로(3)에서 가열되고, 점차적으로 냉각되어 소정 형상으로 형성되도록 원주 방향으로 이동한다. 부상된 유리는 몰딩 다이의 직경 및 몰딩 다이 상에 제공된 용융 유리의 양을 조절함으로써 수직축 둘레에서 회전될 수 있으나, 수직 방향으로 결코 역전되지 않는다. 따라서, 유리 매스는 부상 또는 대체로 부상 상태에서 몰딩되는 중에 각각 상부 및 하부로 향하게 유지된 상부면 및 하부면을 갖는다. 대체로 부상 상태에서 몰딩되는 경우에, 하부면은 비자유면을 부분적으로 남겨두도록 몰딩 다이의 내부면과 접하게 될 수 있다. 반면에, 상부면은 몰딩 다이와 접할 기회를 거의 갖지 못하며, 몰딩 다이의 대부분에서 자유면을 형성한다. 이것에 의해, 상부면과 하부면 사이의 표면 거칠기에 차이가 난다.
몰딩 중에, 용융 유리(8)의 단면 형상은 제한되지 않으나 무정형이다. 유리매스가 유리 전이점(Tg:615℃) 미만의 온도로 냉각되어 언로딩 위치로 이동되는 경우, 언로딩 된다. 전술한 방식으로, 유리 매스가 90조각/초의 생산율로 제조된다.
본 발명의 실시예에서 제조된 유리의 표면층 부분(표면과, 표면으로부터 0.2 또는 0.5 mm 깊이 사이)에는 종종 가는 홈이 형성되어 있다. 그러나, 이러한 가는 홈 등은 후속 단계에서 연마시킴으로써 용이하게 제거될 수 있다.
중량의 변동은 (1000개의 샘플에 대해) ±5%이다.
본원에서, 본 발명과 관련되어, 전술한 유리 매스 제조 단계는 하기 관점에서 (전술한) 제 3 방법으로 제조된 것과는 상이하다는 것에 주목해야 한다.
몰딩 다이(7)의 하강 속도가 증가됨에 따라, 주름 표시는 용융 유리의 분리시 발생하기 쉽다. 이러한 주름 표시는 용융 유리의 절단 시간이 1초 이하일 때, 보다 빈번하게 나타나는 것으로 확인되었다. 주름 표시는 절단 시간을 3초 이상으로 연장시킴으로써 억제될 수 있었다.
본 발명에 따라, 유리 매스에 주름 표시가 형성되어 있다 하더라도, 압축 몰딩 이후에 연마를 수행함으로써 주름 표시로 인한 결함 부분을 제거하는 제안이 있었다. 선택적으로, 압축 몰딩 이전에 바렐 연마(barrel polishing)가 수행되는 경우, 주름 표시로 인한 결함 부분은 바렐 연마에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 제거가능한 양에 상응하는 범위 내의 주름 표시의 존재를 연마로 제거시킬 수 있다. 따라서, 전술한 절단 시간이 1.0초 이하로 단축되어, 생산율이 개선된다.
종래 방법중 하나로 언급된 제 3 방법에서, 유리 매스는 어떠한 연마없이 최종 제품으로 압축몰딩된다. 어떠한 연마 없이 용융 유리로부터 유리 매스를 몰딩하는 제 3 방법을 사용한다 하더라도, 유리와 몰딩 다이 사이의 접촉으로 인한 결함 발생을 억제시켜야 한다. 접촉으로 인한 결함의 발생을 억제하기 위해, 몰딩 다이 상에서 유리를 부상시킨 상태로 고속에서 몰딩 다이를 이동하거나, 몰딩 다이를 신속하게 가속 또는 감속하는 시도는 없었다. 실제적으로, 다수의 몰딩 다이 상의 단일 노즐로부터 아래로 유동하는 용융 유리를 연속적으로 수용하는 방법에서는, 몰딩 다이를 하강시켜 어떠한 결함없이 용융 유리를 절단하는데, 분 당 수용될 수 있는 유리 매스의 수가 대략 30개로 제한되어 있음을 발견하였다.
그러나, 본 발명에 따르면, 유리가 몰딩 다이(7)와 접촉하여, 결과적으로 각각의 유리 매스가 이러한 접촉으로 인해 이것의 표면 상에 결함을 갖게 된다 하더라도, 이러한 결함은 후속하는 연마에 의해 제거될 수 있다. 이러한 연마는 몰딩 다이 상에 수용된 용융 유리와 함께 몰딩 다이를 고속에서 이동시키거나, 몰딩 다이를 신속하게 가속 및 감속시키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 단일 노즐로부터 아래로 유동하는 용융 유리가 다수의 몰딩 다이 상에 계속하여 또는 연속적으로 수용될 수 있으며, 몰딩 다이를 신속하게 하강시킴으로써 분당 60개가 넘는 유리 매스를 신속하게 절단시킬 수 있다. 실제로, 본 발명에서는 80/분 내지 200/분의 범위 내에서 노즐 당 유리 매스의 제조 속도를 제어하는 것이 바람직하다.
연마 유리 매스의 연마 단계
압축 몰딩 이전에 유리 매스의 표면을 연마하는 연마 단계는 선택적이나, 하기 관점에서 바람직하다.
(1) 용융 유리로부터 얻어진 유리의 중량 정확도는 전술한 제 2 방법에서 압축시킬 유리 재료(절단 조각)의 정확도보다 높다. 유리 매스를 연마시키지 않은 경우라도, 충분히 높은 중량 정확도를 얻을 수 있다. 그러나, 필요에 따라 압축 몰딩된 제품의 두께에서 높은 정확도를 얻기 위해서는, 유리 표면층을 제거하여 유리 매스의 중량을 제어한다.
(2) 본 발명에서, 압축 몰딩은, 유리 점도가 104내지 106포이즈가 되도록 (전술한 제 3 방법과 비교하여) 비교적 고온으로 재가열시킴으로써 수행된다. 따라서, 몰드와 유리 사이에 융해를 방지시킬 필요가 있다. 이러한 고온에서의 융해를 방지하기 위해서는, 질화붕소 등의 분말 분리제(powdery parting agent)를 몰드 및 유리 매스의 표면에 도포한다. 제 3 방법에서, 압축 몰딩된 제품은 최종 제품이다. 따라서, 융해의 발생을 방지하기 위해서는, 몰드의 몰딩면에 분리 필름이 제공되거나, 유리 재료에 표면 처리를 실시할 수 있다. 따라서, 제 3 방법에서, 표면 프로파일의 정확도를 저하시키는 분말 분리제는 이용되지 않는다. 반면에, 제 1 방법에서, 분말 분리제는 몰드의 몰딩면 상에 도포될 수 있다. 그러나, 이러한 분리제는 유리 재료의 표면 상에 도포되지 않는데, 이는 유리 재료가 용융 상태에서 공급되기 때문이다.
반면에, 본 발명에서는 전술한 이유로 인해 분말 분리제가 유리 매스의 표면 상에 도포되는 것이 바람직하다. 그러나, 부상 또는 대체로 부상된 상태에서 용융 유리를 몰딩시킴으로써 얻어진 유리의 표면의 부분 또는 전체는 매끈한 자유 표면을 형성하며, 따라서 분말 분리제는 유리 매스의 표면에 충분히 부착되지 않는다. 일부분이 자유 표면을 형성하지 않는다 하더라도, 표면의 거칠기는 균일하지 않아 상기 분리제가 균일하게 부착되지 않는다. 따라서, 유리 매스의 표면을 연마시킴으로써 표면 거칠기는 자유 표면보다 거칠게 되고, 균일하다. 이러한 방식으로, 분말 분리제는 균일하게 부착된다.
(3) 부상 또는 대체로 부상 상태에서 몰딩중에, 임의의 물질은 몰딩 다이에 부착된 유리로부터 증발되거나 임의의 이물질이 증발될 수 있다. 이러한 증발된 물질은 유리 매스의 표면 상에 부착되어 이물질의 부착을 초래하거나, 유리 매스의 표면 상에 결함을 발생시킬 것이다. 또한, 노즐로부터 배출되는 용융 유리의 하단부의 분리시 표면층 위에 바람직하지 않은 마크가 형성될 수 있다. 이러한 결함은 압축 몰딩 이전에 연마에 의해 제거될 수 있다.
(4) 부상 또는 대체로 부상 상태에서 용융 유리를 몰딩시킴으로써 얻어진 유리 매스의 표면은 전술한 바와 같이 자유 표면 부분을 부분적으로 형성하며, 비록 자유 표면 부분이 아니더라도 비교적 낮은 표면 거칠기를 갖는 덜 거친 부분을 부분적으로 형성한다. 상기 부분들은 투명하며 표면 상에서의 광 산란은 불량하다. 압축 몰딩을 목적으로 유리 매스를 재가열하기 위해서, 상기 배열된 가열기를 이용함으로써 내열 재료 내에 위치한 유리 매스를 가열하는 방법은 대량 유리의 가열가능성 및 간편성의 관점에서 우수하다. 그러나, 이러한 방법에서 열 복사는 유리매스의 표면상에 산란되지 않는다. 이러한 경우, 유리 내에 흡수되지 않은 열의 일부분은 유리와 내열 재료 사이의 접촉 영역에 도달할 수 있다. 이는 유리와 내열 재료의 융해를 초래한다. 상기 사항을 고려하면, 유리 매스의 표면은, 열 복사가 유리 표면 상에서 산란되어 유리와 내열 재료 사이의 접촉 영역이 과다한 가열로부터 방지되도록 연마된다. 따라서, 전술한 융해는 방지될 수 있다.
전술한 목적은 유리 매스의 표면을 연마시킴으로써 달성될 수 있다.
연마 이전에, 유리 매스는 상부면에 대한 약 2 내지 30 nm, 및 하부면에 대한 2 내지 60 nm의 최대 표면 거칠기를 갖는다. 유리 매스의 표면은 유리 매스의 표면 거칠기를 증가시키기 위해 연마된다. 전술한 목적 (1) 내지 (4), 특히, (2) 내지 (4)를 달성하기 위해, 연마 후에 유리 매스는 20 내지 60㎛, 보다 바람직하게는 30 내지 50㎛, 가장 바람직하게는 35 내지 45㎛ 범위의 최대 표면 거칠기(Rmax)를 가져야 한다.
전술한 제 2 방법에서, 절단 조각은 중량 제어 목적으로 주로 연마된다. 그러나, 본 발명에 따른 유리 매스의 연마(종래의 연마에서보다 높은 중량 정확도가 얻어진다.)는 전술한 목적(2) 내지 (4)를 주로 의도하고 있다. 제 2 방법과 비교하면, 본 발명에서 연마에 의해 제거된 양은 매우 소량이며, 연마 시간은 대략 절반으로 짧다. 더욱이, 연마에 의해 제거된 양을 감소시킬 수 있어 폐유리를 감소시킨다.
유리 매스의 연마는 바람직하게 바렐 연마를 이용함으로써 수행된다. 구체적으로, 유리 매스 및 연마제는 용기내에 위치한다. 용기는 회전되거나 진동한다. 선택적으로, 용기의 내부는 교반된다. 이러한 방식으로, 유리 매스의 표면은 균일하게 연마될 수 있다. 다수의 유리 매스가 바렐 연마를 실시하기 위해서 용기내에 위치한다면, 배치(batch) 연마는 다수의 유리 매스가 단일 단계에서 연마되도록 수행된다. 바렐 연마는 유리 매스의 프로파일의 정확한 작업을 의도하는 것은 아니다. 즉, 바렐 연마는 최종 제품인 압축 몰딩된 제품의 형상에 유리 재료의 형상을 근접시키도록 하는 제 3 방법의 정확한 압축 몰딩에서 실시되는 연마와는 다르다.
유리 매스는 연마 단계에서 제거될 수 있는 결함 또는 가는 홈 등의 표면 결함을 가질 수 있다. 이러한 결함은 유리 매스를 연마하는 전술한 연마 단계에 의해 제거될 수 있다.
재가열 및 압축 단계
전술한 제조 방법으로 얻어진 유리 매스는, 각각 최종 렌즈 형상에 상응하는 몰딩 면을 갖는 다수의 몰드에 의해 집합적으로 압축 몰딩된다. 몰드는 공지된 바와 같이 상부 다이 및 하부 다이를 포함한다. 압축 몰딩은 공기 분위기에서 수행된다.
대략 850℃로 가열되고 (105포이즈로) 연화된 유리 매스는, 대략 650℃로 가열된 하부 다이의 몰딩 면상으로 로딩 유닛에 의해 도입된다. 이후, 유리 매스는 하부 다이에서와 같이 대략 650℃로 가열된 상부 다이에 의해 대략 4 내지 5초 동안 압축 몰딩된다.
이러한 재가열 및 압축 단계에 의해, 이후 연마된 최종 제품의 형상과 유사한 형상을 갖는 압축 몰딩된 제품이 얻어진다.
압축 몰딩된 제품의 연마 단계
전술한 재가열 및 압축 단계에 의해 얻어진 압축 몰딩된 제품은, 최종 제품으로서 광학 유리를 얻기 위해 연마된다. 연마제로서, 산화세륨이 사용될 수 있다. 거친 연마(coarse polishing)가 먼저 수행되며, 그리고 이후 미세 연마가 수행된다. 이러한 연마에 의해, 압축 몰딩된 제품의 표면층 부분에 남아있는 가는 홈 등의 결함이 완전하게 제거된다. 압축 몰딩된 제품의 중량 변동이 억제됨으로 인해, 연마의 양이 감소될 수 있다. 전술한 방식에서, 양 블록 렌즈(bioconvex lens), 양 오목 렌즈(bioconcave lens), 평철 렌즈(plano-convex lens), 평요 렌즈(plano-concave lens), 볼록 메니스커스 렌즈(convex-meniscus lens), 및 오목 메니스커스 렌즈(concave-meniscus lens) 등의 다양한 광학 제품을 얻을 수 있다.
압축 단계를 통해 얻어진 압축 몰딩된 제품은, 연마 단계에서 제거될 수 있는 결함 및 가는 홈 등의 다양한 표면 결함을 포함할 수 있다. 유리 제품의 이러한 결함은 압축 몰딩된 제품을 연마시킴으로써 제거될 수 있다.
전술한 유리 매스 형성 단계에서, SiO2-TiO2유리가 사용된다. 그러나, B2O3-La2O3유리가 사용되는 경우에도 유사한 효과가 얻어질 것이다.
표 2에 도시된 NO. 2 내지 NO. 12의 유리를 사용함으로써, 전술한 단계는 양 블록 렌즈, 양 오목 렌즈, 평철 렌즈, 평요 렌즈, 볼록 메니스커스 렌즈, 및 오목 메니스커스 렌즈 등의 다양한 광학 제품을 얻기 위해 수행된다.
용융 유리(8)가 몰딩 다이 상에서 부상되어 있는 동안 점차적으로 냉각된다. 그러나, 용융 유리(8)는 몰딩 다이 내로 직접적으로 수용될 수 있다. 이러한 경우에, 몰딩 다이와 유리 사이의 온도 차이로 인한 크랙 발생을 억제하기 위해서는, 몰딩 다이가 부상 기술과 비교하여 고온에서 유지되어야 한다.
연속적인 유리 공급이 전술한 설명에서 턴테이블 및 노즐을 이용함으로써 실시된다 하더라도, 간헐적인 유리 공급이 실시될 수 있다.
본 발명에서, 중량 변동이 억제된 유리 매스는 압축 몰딩되어, 중량 변동이 작은 압축 몰딩된 제품을 형성할 수 있다. 따라서, 최종 제품이 연마에 의해 얻어지는 경우, 연마 부스러기는 감소될 수 있다.
재가열 단계에서, 압축은 104내지 106포이즈의 점도에서 수행된다. 따라서, 제조할 유리는 광범위한 종으로부터 선택될 수 있다. 더욱이, 압축 몰딩이 공기 분위기에서 가능하기 때문에, 압축 몰딩은 간단한 제조 설비로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 유리 제품을 제조하기 위한 방법에 있어서, 최종 단계에서 연마가 수행된다. 이는 유리 매스가 연마 단계에서 제거가능한 표면 조건을 갖도록 한다. 이에 따라, 용융 유리로부터 직접 제조된 유리 매스의 제조에 요구되는 시간 주기를 단축시키는 것이 가능하다. 따라서, 유리 제품의 제조 비용은 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 유리 제품을 제조하기 위한 방법에 있어서, 최종 단계에서 연마가 수행된다. 이는 유리 매스가 연마 단계에서 제거가능한 표면 조건을 갖도록 한다. 결과적으로 유리 매스를 연속적으로 제조하는 것이 가능해진다. 따라서, 유리 블록을 압축시킬 유리 매스로 절단하는 종래의 방법과 비교하여 제조 비용이 상당히 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 유리 제품을 제조하기 위한 방법에 있어서, 압축은 104내지 106포이즈의 점도에서 수행된다. 따라서, 108포이즈 이상의 높은 점도에서의 정밀한 압축과 비교하여, 압축시 유리의 변형 및 신장이 증가될 수 있다. 따라서, 정밀 압축 몰딩에서 수행되는 것과 같이, 몰드의 몰딩면의 곡면과 일치하는 유리 재료의 형상을 제어할 필요가 있다. 이는 광범위한 형상의 유리 제품을 제조할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 유리 제품을 제조하기 위한 방법에 있어서, 유리 매스는 재가열되고 압축된다. 따라서, 하부 다이의 몰딩면이 볼록 형성을 취하고 있더라도, 하강하는 고온의 용융 유리는, 하부 다이의 외주부 엣지를 둘러싼 몸체 다이와의 융해로부터 방지된다. 제 1 방법에서, 고온의 용융 유리는 하부 다이 상에서 불안정하며, 몸체 다이와의 융해를 초래하도록 몸체 다이와 접촉할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명의 방법에서는 용융 유리가 신속하게 냉각될 몸체 다이와 접촉하여, 압축시 유리의 불충분한 신장을 초래하며, 유리가 압축시 하부 다이의 외주부 엣지로 치우쳐 몰드 전체로 균일하게 분포되지 않는다는 그 밖의 다양한 문제점이 없다.
최종적으로, 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명과 전술한 제 3 방법을 비교할 것이다.
본 발명에서, 몰딩 다이(7)는 10㎛ 이상의 최대 표면 거칠기(Rmax)를 갖는 거친 면을 가질 수 있다.
반면에, 제 3 방법에서와 같이, 유리 매스 몰딩 단계로부터 최종 제품을 얻기 위한 단계까지의 공정에서는 연마 단계가 포함되지 않는다. 몰딩 다이의 몰딩면은 1㎛ 이하의 최대 표면 거칠기(Rmax)를 가져야 한다. 이는 용융 유리가 몰딩 다이 상에 수용되어 압축시킬 유리 블랭크를 형성하는 경우에, 용융 유리와 몰딩 다이 사이의 접촉이 일어날 수 있기 때문이다.
본 발명에서, 압축 몰딩에서 이용되는 각 몰드의 몰딩 면의 최대 표면 거칠기는 1 내지 20㎛, 일반적으로 1 내지 10㎛의 범위이다.
반면에, 제 3 방법에서, 몰딩면의 형상 및 표면 정확도는 압축 단계시에 최종 제품에 정확하게 전달되어야 한다. 따라서, 몰드의 몰딩면은 대략 5 nm의 최대 표면 거칠기(Rmax)를 가져야 한다.
이는 본 발명에 이용되는 압축용 몰드가 제 3 방법에서 이용되는 몰드와 완전히 다름을 나타낸다. 제 3 방법에서, 몰딩면 상의 작은 파쇄는 최종 제품의 표면 정확도에 심각한 악영향을 미치게 된다. 따라서, 제 3 방법에서, 유리와 몰드 사이의 융해로 인한 몰딩면 상에 작은 파쇄를 방지하기 위해서는, 유리는 560℃ 이하의 전이점을 가져야 한다.
반면에, 본 발명의 압축 몰드에서는, 몰딩면의 형상에 작은 변동이 있다 하더라도, 이후 압축된 제품이 연마되기 때문에 제 3 방법에서와 같은 문제점은 발생되지 않을 것이다. 따라서, 본 발명에서는 제 3 방법에서는 이용되지 않는 580℃ 이상의 전이점을 갖는 유리를 이용할 수 있는데, 이로써 대량 생산이 가능해진다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 용융 유리로부터 얻어진 유리 매스(도 6a)는 도 6b 내지 도 6d에 도시된 바와 같이 연속적으로 가공된다. 구체적으로, 유리 재료는 도 6b에 도시된 바와 같이 바렐 연마를 거치게 되며, 도 6c에 도시된 바와 같이 몰딩된 제품(렌즈 블랭크)로 압축몰딩된 후에, 도 6d에 도시된 바와 같이 최종 제품(렌즈)으로 연마된다.
본 발명에 따른 유리 제품 제조 방법은 제조 비용을 감소시키며, 다품목의 대량 제조에 적합하다. 또한, 환경에 대한 부정적인 영향도 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
Claims (23)
- 최종 유리 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이 내에 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써, 노즐을 통해 공급된 유리 매스를 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스를 바렐(barrel) 연마 기술을 사용하여 한번에 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계;상기 예비 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키고, 상기 유리 매스를 몰드에 의해 압축몰딩시켜, 최종 유리 제품에 근접한 형상을 갖는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 압축 단계; 및상기 압축 몰딩된 제품을 연마하여 최종 유리 제품을 형성하는 연마 단계를 포함하는 방법.
- 최종 유리 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이 내에 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써, 노즐을 통해 공급된 유리 매스를 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스 각각을 한번에 그리고 균일하게 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계;상기 예비 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키고, 상기 유리 매스를 몰드에 의해 압축몰딩시켜, 최종 유리 제품에 근접한 형상을 갖는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 압축 단계; 및상기 압축 몰딩된 제품을 연마하여 최종 유리 제품을 형성하는 연마 단계를 포함하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 압축 단계가, 유리 매스의 각 표면 상에 분말 분리제를 도포하고, 예비 연마 단계에 의해 증가된 표면 거칠기를 갖는 유리 매스를 재가열시키고 압축 몰딩시킴으로써 실시됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 압축 단계가, 유리 매스의 각 표면 상에 분말 분리제를 도포하고, 예비 연마 단계에 의해 증가된 표면 거칠기를 갖는 유리 매스를 재가열시키고 압축 몰딩시킴으로써 실시됨을 특징으로 하는 방법.
- 최종 유리 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이 내에 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써, 노즐을 통해 공급된 유리 매스를 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스 각각을, 유리 매스의 각 표면이 거칠어지도록 예비적으로 연마하는 예비 연마 단계;유리 매스의 각 표면 상에 분말 분리제를 도포한 후에, 상기 예비 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키고, 분말 분리제가 도포된 상기 유리 매스를 몰드에 의해 압축몰딩시켜, 최종 유리 제품에 근접한 형상을 갖는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 압축 단계; 및상기 압축 몰딩된 제품을 연마하여 최종 유리 제품을 형성하는 연마 단계를 포함하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 유리 매스가 유리 매스 형성 단계에서 이들의 자유 표면 상에서 형성됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서, 유리 매스가 유리 매스 형성 단계에서 이들의 자유 표면 상에서 형성됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 각각의 유리 매스가, 유리 전이점(Tg)이 580℃ 이상인 유리로 형성됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 각각의 유리 매스가, 유리 전이점(Tg)이 580℃ 이상인 유리로 형성됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서, 각각의 유리 매스가, 유리 전이점(Tg)이 580℃ 이상인 유리로 형성됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 최종 유리 제품이 광학 제품임을 특징으로 하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 최종 유리 제품이 광학 제품임을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서, 최종 유리 제품이 광학 제품임을 특징으로 하는 방법.
- 최종 연마에 의해 최종 유리 제품으로 완성되고, 유리 매스로부터 제조되며 최종 유리 제품과 상이한 형상을 갖게 되어 최종 연마가 요구되는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이 중 각각의 몰딩 다이 상에 소정 중량의 용융 유리를 연속적으로 그리고 개별적으로 수용하여, 유리 매스를 연속적으로 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 매스 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스를 바렐 연마 기술을 사용하여 한번에 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계;예비적으로 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 몰드로 분배시키는 단계; 및104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열된 상기 예비적으로 연마된 유리 매스를 연속적으로 압축 몰딩시켜, 최종 유리 제품에 근접하는 압축 몰딩된 제품을 얻는 단계를 포함하는 방법.
- 최종 연마에 의해 최종 유리 제품으로 완성되고, 유리 매스로부터 제조되며 최종 유리 제품과 상이한 형상을 갖게 되어 최종 연마가 요구되는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이 중 각각의 몰딩 다이 상에 소정 중량의 용융 유리를 연속적으로 그리고 개별적으로 수용하여, 유리 매스를 연속적으로 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 매스 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스 각각을 한번에 그리고 균일하게 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계;예비적으로 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 몰드로 분배시키는 단계; 및104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열된 상기 예비적으로 연마된 유리 매스를 연속적으로 압축 몰딩시켜, 최종 유리 제품에 근접하는 압축 몰딩된 제품을 얻는 단계를 포함하는 방법.
- 최종 연마에 의해 최종 유리 제품으로 완성되고, 유리 매스로부터 제조되며 최종 유리 제품과 상이한 형상을 갖게 되어 최종 연마가 요구되는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이 중에 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써, 유리 매스를 연속적으로 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 매스 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스의 각각을, 유리 매스의 각 표면이 거칠어지도록 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계; 및유리 매스의 각 표면 상에 분말 분리제를 도포시킨 후에, 예비적으로 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키고, 분말 분리제가 도포된 유리 매스를 몰드에 의해 압축 몰딩시켜, 최종 유리 제품에 근접하는 형상을 갖는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 단계를 포함하는 방법.
- 최종 연마에 의해 완성되는 최종 유리 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이에 용융 유리를 연속적으로 수용하고 상기 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써, 노즐을 통해 공급된 유리 매스를 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스를 바렐 연마 기술을 사용하여 한번에 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계;예비적으로 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키는 재가열 단계; 및예비적으로 연마된 유리 매스를 몰드에 의해 압축 몰딩하여, 최종 유리 제품의 형상에 근접하는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 압축 몰딩 단계를 포함하는 방법.
- 최종 연마에 의해 완성되는 최종 유리 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이에 용융 유리를 연속적으로 수용하고 상기 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써, 노즐을 통해 공급된 유리 매스를 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스의 각 표면을 한번에 그리고 균일하게 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계;예비적으로 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106포이즈의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키는 재가열 단계; 및예비적으로 연마된 유리 매스를 몰드에 의해 압축 몰딩하여, 최종 유리 제품의 형상에 근접하는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 압축 몰딩 단계를 포함하는 방법.
- 최종 연마에 의해 완성되는 최종 유리 제품을 제조하는 방법으로서,다수의 몰딩 다이에 용융 유리를 수용하고 상기 용융 유리를 점차 냉각시킴으로써, 노즐을 통해 공급된 유리 매스를 형성하는 유리 매스 형성 단계;상기 유리 매스 형성 단계에 의해 형성된 유리 매스의 각각을, 유리 매스의 각 표면이 거칠어지도록 예비적으로 연마시키는 예비 연마 단계; 및유리 매스의 각 표면 상에 분말 분리제를 도포시킨 후에, 예비적으로 연마된 유리 매스를 공기 분위기에서 104내지 106의 점도에 상응하는 온도로 재가열시키고, 분말 분리제가 도포된 유리 매스를 몰드에 의해 압축 몰딩시켜, 최종 유리 제품에 근접하는 형상을 갖는 압축 몰딩된 제품을 제조하는 단계를 포함하는 방법.
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