KR101224666B1 - 유리 시트를 제조하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

오버 플로우 다운드로우 공정에 의해 시트 유리를 형성하는데 있어, 사용가능한 시트 유리의 폭은 웹과 같은 부재와 그 다음의 교차하는 확장 부분으로 시트의 모서리 부분분을 하향 유동하고, 그 후 시트 폭을 유지하고 유리 유동을 모서리 부분을 얇게 하기 위해 웹과 같은 부재에 대해 하향 경사지면서 교차하는 확장 부분으로 하향 유동시킴으로써 최대화된다. 확장 부재는 더 쉽게 손상되는 확장 부재를 더 용이하게 교체하도록 웹과 같은 부재에 제거가능하게 부착되는 것이 바람직하다.

유리 시트, 성형 웨지, 루트, 웹 표면 부분, 확장 표면 부분, 모서리 부분, 열장 이음, 핀

Description

유리 시트를 제조하는 장치 및 방법{Method and apparatus for making a glass sheet}

본 발명은 유리를 성형하는 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 유리 시트를 성형하는 장치에 관한 것이다.

성형 웨지(forming wedge)로 하향 유동하는 용융 유리에 의하여 시트 유리를 제조하는 것은 종래기술로 잘 알려져 있다. 그러나, 실제로 생산된 사용가능한 시트의 실제 폭이 성형 웨지의 세로길이에 의해 예측되는 이론적으로 얻어질 수 있는 사용가능한 유리 시트의 최대 두께보다 실질적으로 더 적다는 것이 발견되었다. 즉, 용융 유리가 성형 웨지의 하향 수렴 표면과 같이 아래로(negatively) 경사진 표면의 내면을 따라 유동할 때, 유리 스트림(stream)의 폭은 줄어들며, 웨지의 수직 단부로부터 내부로 당겨진다.

용융 유리의 측면 운동은 시트의 모서리-에지 헤드(edge head)를 따라 비드(bead) 또는 두꺼워진 부분을 생성한다.

시트 모서리 상의 두꺼워진 부분은 인발된 시트의 주어진 폭으로부터 얻어질 수 있는 사용가능한 일정한 두께의 시트 유리의 양을 감소시킬 뿐만 아니라 시트가 인발(draw) 될 수 있는 속도로 제한한다. 즉, 시트가 성형 직후 연속공정에 따라 어닐링되고, 공정의 어닐링 부분(annealing portion)을 통하여 통과함에 있어 유리 시트가 허용가능한 변형률(strain) 레벨로 도달하기 위해 요구되는 시간은 유리의 두께에 정비례하기 때문에 두꺼워진 모서리 부분을 갖는 시트는 더 많은 어닐링 타임(annealing time)을 요구하며, 따라서 시트 성형의 최대 속도는 제한된다.

종래, 다운드로우 공정(downdraw process)에 의해 형성된 유리 시트 폭의 좁힘 현상(narrowing)은 롤러의 이용 또는 모서리 냉각에 의해 방지될 수 있었다.

그러나, 롤링은 비드의 원인과 근거(source)의 수정은 시도하지 않으면서 비드 부분(beaded portion) 두께를 단순히 감소시키는 것이며, 냉각은 시트 유리의 형성과정에서 이전에 해로운 것으로 나타난 비드 모서리(beaded dege)의 형성을 확대하는 경향이 있어 만족스러운 것은 아니다. 더욱이, 시트 유동의 모서리에 인접한 고점성은 실제로 저 점성일 때보다 더 큰 범위에서 유리의 풀 인(pull-in) 또는 좁힘(narrowing)을 만드는 경향이 있다. 그러나, 모서리가 유리를 셋업(set up)하도록 충분히 냉각된다면, 부가적인 해로운 결과는 시트 휨(warpage) 및 원치않는 응력(stress)의 형태로 생성될 것이다.

시트 폭을 증가시키는 종래 방법은 성형 웨지의 하향 수렴 표면과 인발된 유리 시트의 폭의 증가를 돕는 돌출 모서리 표면 간에 확장된 웹(web) 표면 부분을 채용한다. 미국 특허 제3,451,798호는 성형 웨지의 하향 수렴 표면이 만나는 라인을 따라 루트를 통하여 통과하는 수평면의 최하부에서 끝나는 웹 표면 부분을 개시한다. 미국 특허 제3,537,834호는 웹 표면 부분의 최하부가 루트 아래에 확장될 수 있는 웹 표면 부분을 포함하는 성형 장치를 개시한다.

도 1에 도시된 종래의 장치에서 수렴 성형 표면을 포함하는 오버플로우 트로프(overflow trough; 10)는 다수의 에지 디렉터(edge director; 12)를 포함한다. 각 에지 디렉터(12)는 그 수직 범위를 따라 트로프의 성형 표면 부분과 교차하는 돌출 모서리 표면 부분(14)과 하향 경사 수렴 표면 부분의 하나 사이에 웹 또는 필렛(filleted) 표면 부분(16)의 두 주요부분을 포함한다. 그러나, 웹 표면 부분(16)은 수렴 성형 표면에 의해 형성된 하부 꼭지점 아래까지 확장되지는 않는다.

도 2에 도시된 종래의 다른 장치에서, 웹 표면 부분(20)은 지점(22)으로 나타난 것처럼 하부 꼭지점 또는 루트(root) 아래로 확장한다. 그러나, 웹 표면 부분(20)이 평면, 곡선(culvilinear) 또는 원추(frusto-conical) 형상인지에 관계없이, 확장된 웹 표면 부분은 하향 길이를 따라 중단(break) 또는 비틀리지(kink; 예를 들어 돌연한 방향 전환을 의미) 않는다.

비록 상기 개시된 종래 장치가 오버플로우 트로프로부터 인발된 유리 시트의 폭을 확장하는데 유용하지만, 시트 폭의 개선을 위한 장치가 여전히 요구된다. 불행하게도, 웨지의 새깅(sagging)과 관련된 문제를 일으키지 않는 성형 웨지의 길이에는 현실적 제한이 있다. 따라서, 성형 웨지 자체 길이의 증가를 수반하지 않으면서 성형 웨지로부터 인발된 유리 시트의 폭을 더 증가시키는 것이 요구된다.

본 발명은 웹 표면과 교차하는 확장 부분과 웹 부분을 갖는 에지 디렉터 돌출부를 함께 성형 웨지를 제공함으로써 오버플로우 다운드로우 공정에 의해 시트 유리를 형성할 때 지금까지 나타나던 비드 형성과 시트 폭의 감소 문제를 실질적으로 제거한다.

각 에지 디렉터는 웹 성형 표면의 모서리 부분을 따라 확장하는 돌출 모서리 표면 부분과 이러한 돌출 모서리 부분과 인접한 하향 경사 성형 표면 부분 사이에 확장된 웹 또는 필렛 부분을 갖는다.

각 에지 디렉터의 웹 또는 필렛 부분과 확장 표면 부분은 그것을 가로 막는 음각(negative-angle) 웨지 표면의 수평 길이보다 더 큰 수평 방향의 습윤 길이(wetted length)를 제공하며, 따라서 유동하는 유리가 퍼지고, 유리가 비드 형성을 방지하기 위해 확장 표면 부분 모서리에서 인발되기 전에 그 단부에 인접한 두께를 감소시킨다.

본 발명의 실시예에서, 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치는 한 쌍의 하향 경사 성형 표면 부분을 갖는 성형 웨지를 포함하는 것으로 개시되어 있다. 하향 경사 성형 표면 부분은 루트를 형성하기 위해 성형 웨지의 하부에 수렴하며, 그에 따른 유리 인발 라인(draw line)을 정의한다. 성형 표면의 모서리 부분을 따라 유리의 유동을 차단하여 얇게 하기 위한 웹 표면 부분은 성형 표면과 교차한다. 웹 표면 부분의 법선은 어디에서나 수평이다. 확장 표면 부분은 웹 표면 부분과 교차하여 상기 웹 표면 부분 아래로 확장하며, 실질적으로 확장 표면 부분의 중앙에 배치된 외향 법선은 하향 성분을 갖는다.

바람직하게, 제1 확장 표면 부분은 제1 웹 표면 부분과 분리가능하게(detachably) 연결된다. 제1 확장 표면 부분은 하나 이상의 예를 들어, 열장 이음(dovetail joint)을 통하여 제1 웹 표면 부분에 부착될 수 있다. 택일적으로, 핀은 웹 표면 부분에 대응하는 수용 오리피스(receiving orifice)와 연결하는 크기를 갖는 제1 확장 표면 부분 내에 내장된다.

바람직하게, 확장 표면 법선은 웹 표면 부분을 통하여 수직 평면에서 웹 표면 부분 법선과 α의 각도를 형성하며, 약 15°이상, 약 30°미만이다.

확장 표면 부분의 내부 모서리는 루트와 교차하는 수직 평면과 교차하는 것이 바람직하다.

다른 실시예에서, 시트 유리를 인발하기 위한 장치는 한 쌍의 하향 경사 성형 표면 부분을 갖는 성형 웨지, 루트를 형성하고 그것을 따라 유리 인발 라인을 정의하는 성형 웨지의 하부와 수렴하는 하향 경사 성형 표면을 포함하도록 제공된다. 에지 디렉터는 성형 표면의 수직 모서리 부분을 따라 확장하며, 성형 표면과 교차하고 어디에서나 수평인 웹 표면 부분의 법선을 갖는 웹 표면 부분을 갖는 성형 표면의 모서리 부분을 따르는 유리 유동을 얇게(thinning)하고 중단시킨다. 확장 표면 부분은 웹 표면 부분과 교차하며 웹 표면 부분 아래까지 확장한다. 실질적으로 확장 표면 부분의 중앙에 배치된 외향 법선은 하향 성분을 갖는다.

바람직하게, 제1 확장 표면 부분은 제1 웹 표면 부분과 분리가능하게 연결된다. 제1 확장 표면 부분은 예를 들어 하나 이상의 열장 이음을 통하여 제1 확장 표면 부분과 부착될 수 있다. 택일적으로 핀은 웹 표면 부분의 대응하는 수용 오리피스와 연결되는 크기를 갖는 제1 확장 표면 부분 내에 내장될 수 있다.

바람직하게, 웹 표면 부분의 법선과 확장 표면 부분의 법선은 15°와 30°사이의 웹 표면 부분과 확장 표면 부분 양자를 통하여 통과하는 수직 평면에 각도(β)를 형성한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 유리 시트를 제조하는 방법은 성형 웨지의 하부에 수렴하는 한 쌍의 하향 경사 성형 표면 부분을 갖는 성형 웨지로부터 유리 시트를 하향 인발하는 단계, 성형 표면 부분과 교차하는 웹 표면 부분으로 유리 시트를 유동시키는 단계, 및 웹 표면 부분과 교차하는 확장 표면 부분으로 유리 시트를 유동시키는 단계를 포함하며, 상기 웹 표면 부분의 법선은 어디서나 수평이며, 상기 웹 표면 부분은 하향 성분을 갖는 외향 표면 법선을 갖는다.

첨부된 도면을 참조하여, 제한 없이 주어진 조건에서 다음의 예시적인 설명을 통해 본 발명은 더 쉽게 이해될 것이며, 그것의 목적, 특징, 상세, 및 장점은 더 명백해질 것이다. 이러한 모든 부가적 시스템, 방법 특징과 장점은 상세한 설명에 포함되며, 본 발명의 범위 내이고 첨부하는 청구항에 의해 보호되는 것으로 의도되었다.

도 1은 종래 에지 디렉터의 절단 사시도이다.

도 2는 종래 다른 에지 디렉터의 절단 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에지 디렉터의 구조를 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 유리 시트를 인발하기 위한 장치의 절단 사시도이다.

도 4는 도 3의 장치의 측면도이다.

도 5는 반대 웹 표면 부분에 의해 형성된 각도를 도시하는 도 3의 장치의 탑-다운도(top-down view)이다.

도 6은 도 3 장치의 확장 표면과 웹 표면을 통하여 수직 평면에 놓여 있는 웹 표면 부분의 법선과 확장 표면 부분의 법선 양자 사이의 각도의 벡터 다이어그램이다.

도 7은 에지 풀링 롤(pulling roll)과 측정 거리를 도시하는 도 3의 장치의 측면도이다.

도 8은 에지 디렉터의 제거가능한 확장 표면 부분을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 유리 시트를 인발하기 위한 장치의 절단 사시도이다.

도 9는 확장 표면 부분을 에지 디렉터의 웹 표면 부분에 고정하는데 사용될 수 있는 예시적인 열장 이음의 단면도이다.

다음의 상세한 설명에서, 제한 없는 설명을 위해 특정한 설명을 개시하는 실시예가 본 발명의 철저한 이해를 위해 제공될 것이다. 그러나, 본 발명이 여기에 개시된 특정 설명으로부터 출발하는 다른 실시예를 실행할 수 있는 것은 현재 개시된 이익을 갖는 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 게다가, 널리 알려진 장치, 방법 및 재료의 설명은 본 발명의 설명을 불명료하게 하지 않는다면 생략될 수 있다. 마지막으로, 어떠한 적용에서 동일한 참조 부호는 동일한 요소에 관한 것이다.

본 발명에 따른 초기 유리 시트의 오버플로우 다운드로우(overflow downdraw)를 위한 발명 장치의 일 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 성형 웨지(10)의 오버플로우 트로프 부재(overflow trough member)는 대향하는 길이방향으로 확장된 오버플로우 위어 또는 립(weir 또는 lip; 36)의 상부에서 끝나는 벽부(wall portion; 34)에 의해 그 길이방향 측면 상에 구속된 상부 개방 채널(32)을 포함한다. 상기 위어 또는 립(36)은 웨지 부재(10)의 마주보는 외부 시트 성형 표면과 연결되어 있다. 도시된 것처럼, 웨지 부재(10)는 립(36)과 통해 있는 한 쌍의 실질적으로 수직으로 형성된 표면 부분(38)과 직선 유리 인발 라인을 형성하는 실질적으로 수평인 하부 꼭지점(lower apex) 또는 루트(18)에서 끝나는 한 쌍의 하향 경사 수렴 표면 부분(40)에 제공된다.

용융 유리(44)는 채널(32)과 연결된 전달 통로(46)에 의해 채널(32) 내로 주입된다. 채널(32) 내로의 공급의 싱글 엔디드(single ended)이거나, 원한다면 도 4에 도시된 것처럼 더블 엔디드(double ended) 일 수 있다. 한 쌍의 억제(restricting) 댐(48)은 채널(32)의 각 단부에 인접한 오버플로우 립(36)의 상부에 제공되어, 용융 유리(44)의 자유면(50)에서의 오버플로우를 분리된 스트림(stream)인 립(36)의 오버플로우로 향하게 하고, 마주보는 성형 표면 부분(38, 40)에서 분리 스트림이 버진 표면의(virgin-surfaced) 유리(52)의 시트를 형성하기 위해 수렴하는 쇄선으로 도시된 곳인 루트(18)로 하강한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예와 일치하는, 한 쌍의 에지 디렉터 또는 코렉터(corrector; 54)는 하나가 웨지의 각 길이방향 단부의 수직 모서리(56)를 따라 확장되도록 성형 웨지의 각 측면과 각 길이방향 단부에 제공된다. 따라서, 4개의 모서리 디렉터가 각각의 성형 웨지에 제공되며, 두 개의 에지 디렉터가 성형 웨지의 각 길이방향 단부에 마주보게 배치되도록 각 수직 코너에 하 나가 제공된다. 에지 디렉터(54)는, 그것들의 연직 범위를 따라 웨지의 성형 표면 부분의 길이방향의 단부와 교차하는 돌출된 모서리 표면 부분(58), 돌출된 모서리 표면 부분(58)과 하향 경사 수렴 표면 부분(40)의 하나와 연결되고(교차하고) 그 사이에 확장된 웹(web) 또는 필렛 표면 부분(60), 및 웹 부분의 아래에 확장된 확장 표면 부분(62)의 세개의 주요 부분으로 구성된다.

웹 표면 부분(60)은 교차선(64)을 따라 모서리 표면 부분(58)과 교차하며, 또한 교차선(66)을 따라 경사진 성형 표면 부분(40)과 교차한다. 모서리 표면 부분(58)과 함께 웹 표면 부분(60)과 경사진 성형 표면 부분(40)의 교차는 하향 경사 성형 표면 부분의 상부가 돌출된 모서리 표면 부분(58)과 교차하는 지점(68)으로부터 확장된다. 교차선(66)은 지점(68)에서 성형 웨지의 루트 또는 꼭지점을 따라 돌출된 모서리 표면 부분으로부터 내부에 분리된 지점(70)까지 대각선으로 하향 확장한다. 유사하게, 교차선(64)은 지점(68)에서 모서리 표면 부분(58) 상의 지점(72)까지 하향 확장된다. 바람직하게는, 지점(72)은 루트(18)를 통하여 통과하는 수평면에 놓여있다. 그러나, 일부 실시예에서, 지점(72)은 수평면 상부 또는 하부에 놓일 수 있다. 웹 부분(60)의 하부 모서리는 지점(70)에서 지점(72)으로 확장되는 라인(74) 상에 놓여있다. 도 3에 도시하고 여기에 설명한 바와 같이, 웹 표면 부분(60)의 법선(76)은, 바람직하게 웹 표면 부분(60)는 어디에서나 수직이다. 즉, 표면 법선(76)은 수직 성분을 가지고 있지 않는 것이 바람직하며 웹 표면 부분(60)은 어디에서나 수직이다. 비록 도 3이 설명의 목적으로 평면으로 도시하였지만, 웹 표면 부분(60)은 곡선 또는 평면이거나, 그것의 결합일 수 있다. 바람직한 실시예 에서, 웹 표면 부분(60)은 실질적으로 평면이다.

본 발명의 실시예에 따라, 웨지 부재(10)는 복수의 에지 디렉터를 포함하며, 구체적으로 한 쌍의 에지 디렉터(54)는 성형 웨지의 각 측면 상에 제공되며, 두 개의 이러한 에지 디렉터는 성형 웨지의 각 길이 방향 단부에 마주보게 배치되도록 각 수직 코너에 하나가 제공된다. 각각의 웹 표면 부분이 실질적으로 평면인 예에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 성형 웨지의 한쪽 단부에 위치한 제1 웹 표면 부분과 평행한 가상의 평면은 성형 웨지의 다른 측면이 아닌 제1 웹 표면 부분과 반대로 배치된 제2 웹 표면 부분과 평행한 가상의 평면과 약 90°인 각도 α를 형성하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 양 웹 표면 부분은 반대 측면이 아닌 성형 웨지의 동일한 단부에 배치된다.

도 3으로 돌아가서, 확장 표면 부분(62)은 웹 표면 부분(60)과 확장 표면 부분(62) 사이의 공유 모서리를 형성하는 라인(74)을 따라 웹 표면 부분(60)과 교차하며, 루트(18)를 포함하는 수평면 아래로 하향 확장된다. 라인(74)이 직선(예를 들어, 웹 표면 부분(60)과 확장 표면 부분(62)이 평면)인 경우에, 라인(74)은 바람직하게는 수평이다. 그러나, 상기 기술된 바와 같이, 라인(74)은 일부 실시예에서 수평면에 대해 각을 가질 수 있다. 웹 표면 부분(60)의 경우처럼, 비록 도 3이 단지 도시의 목적으로 평면으로 도시하고 있지만, 확장 표면 부분(62)은 곡선 또는 평면이거나 그것들의 조합일 수 있다. 바람직하게, 확장 표면 부분(62)는 실질적으로 평면이다. 바람직하게, 확장 표면 부분(62)의 외향 법선(78)은 하향 성분을 가진다. 외향이 의미하는 것은 루트(18)와 교차하는 수직 평면으로부터 외부로 향하 는 법선을 의미한다. 바람직하게는, 도 6에 적절히 도시한 바와 같이, 웹 표면 부분(60)과 확장 표면 부분(62) 양자를 통하여 수직 평면에 실질적으로 놓인 표면 법선(76)과 표면 법선(78) 사이의 각도(β)는 15°보다는 크지만 30°보다는 작은 것이 바람직하며, 20°보다 크지만 25°보다 적은 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 웹 표면 부분(60)을 넘는 유리의 유동은 라인(74)에서 "멈추며", 확장 표면 부분(62)으로 및 확장 표면 부분(62)을 넘어 유동함에 따라 방향이 바뀐다. 이는 도 5에서 볼 수 있으며, 각도(β)는 표면 법선(76, 78)을 포함하는 수직평면에서 유리 유동의 방향의 각도 변화를 나타내며, 웹 표면 부분(60)를 가로지르는 유동은 화살표(75), 확장 표면 부분(62)을 가로지르는 유동은 화살표(77)로 나타난다.

유동하는 유리의 시트가 실질적으로 평평하게 형성되는 것을 보장하기 위해, 웹 표면 부분(60)의 내부 모서리(80)는 공통 라인의 교차선 또는 성형 부재(10)의 반대 측면 상에 반대 웹 부분(60)의 내부 모서리 부분의 인발 라인을 형성한다. 왜냐하면, 양 내부 모서리(80)는 루트(18)를 통하여 통과하는 수직 평면에 놓여있기 때문이다. 이러한 내부 모서리(80)는 루트(18) 상의 지점(70)으로부터 루트를 통하여 통과하는 수직 평면 내의 라인(80) 상의 최하부 지점(80)까지 하향 확장하는 공통의 라인을 형성하는 것이 바람직하다.

확장 표면 부분(62)이 본래 적절한 형상의 내화성 재료(refractory material)의 두꺼운 시트일 수 있지만, 확장 표면 부분(62)은 실질적으로 3차원 몸체를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 확장 표면 부분(62)은 다각형 몸체(multi-sided body)의 일 측면이다. 즉, 몸체는 3 방향에서 유사한 크기(comparable dimension)를 갖는다. 예를 들어, 확장 표면 부분(62)은 다면체(polyhedron)의 일 측면일 수 있다. 몸체(도 3의 역 3-면 피라미드에 도시)는 중공(hollow)일 수 있지만, 표면 부분(62)을 흐르는 유리에 대해 확장 표면 부분(62)에 의해 열 소산을 늦추기 위해 단열 재료의 코어(core)를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 몸체는 고 알루미나 함유 사필^?(Saffil) 섬유와 같은 단열 섬유를 포함할 수 있다. 그러나, 비록 저밀도 재료보다 더 열적 전도성이 있지만 지르코늄(zirconium)과 같은 밀도 내화 재료(예를 들어, 고온에 견딜 수 있는 재료)가 사용될 수 있다. 에지 디렉터를 넘어 흐르는 동안 유리 시트를 냉각하는 것은 바람직하지 않지만, 유리로부터 열 전도를 증가시키는 지르코늄과 같은 밀도 물질을 플래티늄(platinum) 또는 플래티늄 합금과 같은 내화 피복(refractory covering)을 입히거나 유리 유동을 지지함으로써 더 강한 구조 강도를 가지는 몸체를 유익하게 제공한다.

확장 표면 부분(62)은을 넘어 흐르는 유리에 의한 열 손실을 최소화하기 위한 하나이상의 히터를 더 포함할 수 있다. 히터는 유리 유동의 온도 프로파일이 조정될 수 있도록 분배될 수 있다. 더 바람직한 실시예에서, 웹 표면 부분은 또한 단열 재료로 덮힐 수 있고, 또한 히터를 포함할 수도 있다. 즉, 단열 재료는 웹 표면 부분과 그 뒤의 수렴 표면 부분 사이의 체적을 채우는데 사용될 수 있다. 히터는 웹 표면 부분(60)과 확장 표면 부분(62) 둘 중 하나 또는 양자의 뒷면(back)에 설치될 수 있으며, 또는 코어가 어떤 케이스에 적용되는 경우에 가열 요소는 코어 재료 내에 분배될 수 있다. 이러한 히터는 표면 부분(60, 62)으로의 유리 유동에 예 정된 특정 온도 프로파일을 나누어 주기 위해 각각 제어될 수 있다.

특정 성형 웨지에 이용되는 4개의 에지 디렉터가 동일하다는 점에서, 하나의 에지 디렉터만이 그것의 각 실시예에 대해 설명될 것이다.

상술한 바와 같이, 부분(58, 60 및 62)을 포함하는 에지 디렉터(54)는 스테인레스 스틸(stainless steel), 플래티늄, 플래티늄-로듐 합금(platinium-rhodium alloy) 또는 다른 고온 합금과 같은 주철 내화(cast refractory) 금속 성분 또는 적절한 내화 금속 성분을 포함할 수 있다.

본 발명과 일치하는 에지 디렉터는 최소한의 에지 헤드를 갖는 최대 폭 유리 시트(maximum width glass sheet)를 생산한다. 에지 디렉터는 성형 웨지를 따라 흐르는 용융 유리의 모서리 부분인 돌출 에지 표면 부분(58), 유동의 모서리 부분을 가늘게 하는 동안 이러한 모서리 표면 부분에 인접한 용융 유리의 유동을 유지하는 웹 표면 부분(60), 및 전체 시트 폭을 유지하고 유리 유동을 더 가늘게 하는 확장 표면 부분(62)을 제공한다.

수렴 성형 표면(40)의 모서리 부분을 따라 하향 유동하는 용융 유리는 경사진 성형 표면과 교차하는 그 대각 라인을 따라 웹 표면 부분(60)에 의해 가로막히게 된다. 하향 유동 시트의 모서리 부분은 경사진 형성 표면에 의해 처음으로 안내할 수 있게 지지되며, 그 후 에지 디렉터의 웹 표면 부분(60)에 의해 안내할 수 있게 지지된다. 웹 표면 부분은 총 폭을 유지하는 기능을 하며 실질적으로 유리의 수직 유동을 웹 부분 하부 외부 모서리의 상승부까지 하강시키는 기능을 한다.

웹 표면 부분의 윤곽(contour)은 그것을 넘어 유동하는 유리를 차단하고, 따 라서 퍼지게 하거나 얇게 하는 수평 방향의 길이가 성형 표면의 길이보다 더 큰 습윤 길이를 제공한다. 따라서, 하부 모서리를 빠져나가기 전에 용융된 유리 흐름의 길이 방향의 모서리의 두께를 감소시킨다.

웹 표면 부분(60)을 빠져나간 후에, 유리 유동은 라인(74)에서 멈추며, 도 6에 도시되고 전술한 바와 같이 웹 표면 부분(60)에 대해 음의 각도(β)로 흐른다. 유리 유동의 중앙 부분이 내부 모서리(80)와 루트(18)에 의해 형성된 공통의 인발 라인을 따라 수렴하도록 연속됨에 따라, 대향된 확장 표면 부분의 발산 외부 모서리 부분은 시트를 얇게 한다.

실시예

본 발명의 실시예는 용융 유리를 대체하여 점성 오일을 사용하며, 이하 설명될 성형 웨지의 스케일 모델을 사용하여 실험적으로 설명된다. 성형 웨지의 길이는 161.5cm이다. 각 웹 표면 확장의 크기는 약 27.9cm의 교차선(64)의 길이와 약 14.9cm의 교차선(74)의 길이를 포함한다. 각 확장 표면 부분의 크기는 14.9cm의 교차선(74)을 따르는 모서리 길이, 약 51°의 모서리(74, 60) 사이의 각도, 약 71°의 모서리(74, 64) 사이의 각도, 및 약 58°의 모서리(60, 64) 사이의 각도를 포함한다. 오일은 약 22.2℃의 온도에서 905㎏/㎥의 밀도와 13,930 Poise의 점성을 갖는다. 한 쌍의 반시계방향으로-회전하는 대향된 풀링 롤(pulling roll)은 오일 시트의 각 모서리에서 확장 표면 부분의 최후점(82) 보다 5.08cm의 거리(롤의 상부에서 측정한 바와 같이)에 위치하며, 점성 오일의 하향 유동을 돕는 방향에서 동시에 회전된다. 오일은 306lbs/hr의 유동율로 흐른다. 도 7에 도시된 바와 같이, 풀링 롤보다 낮은 예정된 지점에서 돌출 모서리 표면(58; 예를 들어, 라인(88))의 내부 표면으로부터 유리 시트의 모서리(90)까지의 거리(d)는 본 발명의 실시예에 따라 웹 표면 부분과 확장 표면 부분 양자를 사용하여 측정된다. 웹 표면 부분과 확장 표면 부분 양자는 오일의 접촉점에서 평면으로 이용된다. 제2 측정은 도 2의 종래 구조(이하, "표준" 구조라고 한다)를 사용하여 행해졌다. 표준 구조는 곡면과 브레이킹(breaking) 없이 루트 아래로 확장된 어떤 표면을 갖는 웹 표면 부분을 이용한다. 측정 결과는 아래 표 1에 나타난다. 돌출 모서리 표면 부분은 성형 표면(38, 40)을 넘어 유리의 유동을 제어하기 위해 모든 측정 동안 사용된다. 표 1은 에지 디렉터(54)의 확장 표면 부분(62)을 채용하는 것은 표준 구조와 비교할 때 전반적인 시트 두께의 증가를 초래하는 것을 나타낸다. d(Δd)는 시트의 일 모서리에서의 측정을 나타낸다.

롤러 스피드 (cm/min)	d (웹과 확장 부분, cm)	d (표준, cm)	증감 (Δd, cm)
37.34	5.08	5.08	0
61.47	5.08	5.72	.64
219.71	5.08	6.35	1.27
307.59	5.08	6.35	1.27
527.30	5.08	6.35	1.27

잠재적으로 사용가능한 시트 두께에서 증가를 결정하기 위해, 웹 표면 부분(예를 들어, 지점(70))의 가장 먼 내부 점을 통하여 통과하는 수직 라인(92) 위 및 루트(18) 아래의 유리 표면 위의 복수의 점으로부터 잠재적으로 사용가능한 유리의 경계(demarcation)까지의 거리(D)는 또한 시트의 일 모서리를 따라 사용가능한 시트 두께의 표시(indication)로써 받아들여진다. 이 분야의 당업자는 잠재적으로 사용가능한 유리에 의해 발명자가 액정 디스플레이(liquid crystal display)와 유기 액정 디스플레이(organic liquid crystal display) 제품과 같은 의도된 어플리케이션에 상업적 사용을 위해 잠재적으로 유용한 유리에 관한 것으로 이해할 것이다. 상기 사용된 것처럼, 잠재적으로 사용가능한 유리는 에지 디렉터에 접촉하지 않는 유리에 관한 것이다. 잠재적으로 사용가능한 유리의 경계(94) 라인은 다이(dye) 또는 예를 들어 이산 물체(discrete object)와 같은 마커(marker)를 지점(70)에서 유리의 유동에 삽입함으로써 결정될 수 있다. 본 실시예에서, 이산 마크(discrete marker)는 점(70)에서 오일 유동에 놓여진다. 오일 유동에 수직으로 정렬된 카메라는 마크가 내려옴에 따라 유동을 사진촬영을 위해 사용된다. 측정은 적절한 스케일의 사진촬영으로 실행된다. 표 2에는 사용가능한 유리 경계(94)가 라인(92)의 왼쪽에 있는 음의 값이 나타나 있고, 반면 사용가능한 유리 경계(94)가 라인(92)의 오른쪽에 있는 양의 값이 나타나 있다. 상기 기술된 것처럼 모서리를 채용하고 표준 구조를 사용하여 측정을 비교하는 동안 측정이 행해진다. 표 1의 결과와 비교하면, 잠재적으로 사용가능한 유리의 증가는 시트 폭에서의 증가보다 상당히 더 크다. 즉, 본 발명에 따른 에지 디렉터가 주어진 형성 표면 길이에서 시트 폭을 증가시킬 수 있는 반면, 사용가능한 유리의 이득(gain)은 더 커질 것이다.

루트 아래의 거리(cm)	D (웹과 확장 부분, cm)	D (표준, cm)	사용가능한 시트폭의 증가(cm)
8.63	0.71	-1.40	2.11
12.27	1.04	-1.75	2.79
15.77	0.71	-2.62	3.33
19.28	0.33	-3.15	3.48
22.78	0	-3.84	3.84

또 다른 실시예에서, 본 발명의 이전 실시예에 따른 에지 디렉터는 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 웹 표면 부분(60)에 제거가능하게 부착된 제1 확장 표면 부분(62)을 포함한다. 도 8은 제1 웹 표면 부분(60)으로부터 분리된 제1 확장 표면 부분(62)을 도시한다. 제1 확장 표면 부분은 예를 들어, 각각 자성 요소(male component)와 웅성 요소(female component)를 포함하는, 도 9에 도시된 예시적인 열장 이음(96)과 같은 하나 또는 그 이상의 열장 이음을 통하여 제1 표면 부분에 부착될 수 있다. 열장 이음 또는 이음의 자성/웅성 요소는 발명의 에지 디렉터의 확장 표면 부분(62)과 웹 표면 부분(60) 사이에서 교환가능하다. 그러나, 바람직하게는 웅성 열장 요소(female dovetail component; 98)는 웹 표면 부분(60) 내에 기계화되고, 자성 열장 요소(100)는 확장 표면 부분(62)에 기계화된다. 다른 실시예에서, 핀(도시되지 않음)은 확장 표면 부분(62)이 웹 표면 부분(60)에 부착될 수 있으며, 핀은 제1 확장 표면 부분(62)에 내장되고 웹 표면 부분(60)에서 수용 오리피스 내에 고정되도록 크기를 가지는 것이 바람직하다. 핀이 사용되면 확장 표면 부분을 웹 표면 부분에 고정하거나 클램프하는 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 클랭핑 수단은 확장/웹 표면 부분의 비유리 베어링 표면(non-glass-bearing surface) 상의 플랜지(flange)에 클램프될 수 있는 C-클램프 또는 그 균등물의 사용과 같이 종래 알려진 적절한 방식을 포함할 수 있다.

전형적인 생산 환경에서, 손상은 에지 디렉터, 특히 루트(18) 아래로 확장하는 확장 표면 부분(62)에 발생할 수 있다. 손상된 부분의 수리는 생산 활동의 중단과 성형 웨지의 냉각을 요구한다. 일단 수리가 되면, 성형 웨지의 열적 응력 손해를 피하기 위해 성형 웨지는 적절한 작동 온도로 재가열되어야만 한다. 전체 냉각-수리-재가열 싸이클은 사용가능한 유리를 생산할 수 없는 생산 라인의 시간 동안, 상당한 시간으로 확장될 수 있다. 유리하게, 확장 표면 부분(62)을 제거가능하게 제조함으로써 에지 디렉터의 수리는 성형 웨지(예를 들어, 유리 생산)를 작동하는 동안 가능하며, 길이, 비용, 중지 기간을 피할 수 있다. 예를 들어, 유리 시트는 시트가 성형 웨지의 단부로부터 후퇴하고 웹/확장 표면 부분(60, 62)으로 유동하는 것을 멈추도록 유동율을 변화시킴으로써 증가될 수 있다. 확장 표면 부분(62)는 종래 알려진 것처럼 하나 이상의 열장 이음을 분리하는 것과 같이 웹 표면 부분(60)으로부터 제거될 수 있다. 일단 확장 표면 부분(또는 새로운 확장 표면 부분으로 교체되는 손상된 확장 표면 부분)이 수리되면, 수리된 부분은 적절한 웹 표면 부분에 재부착될 수 있다.

분리가능/제거 가능한 확장 표면 부분의 사용은 성형 웨지와 일체로 성형된 재료(single-piece material)로부터 루트(18) 위의 에지 디렉터의 부분의 기계화를 용이하게 한다. 예를 들어, 성형 웨지(10), 억제 댐(48), 웹 표면 부분(60) 및 돌출 모서리 표면 부분(58) 또는 그것의 부분 집합(subset)은 웨지/에지 디렉터의 형성 구조를 상당히 단순화하면서, 일체 성형된 내화성 재료로부터 기계화될 수 있다. 예를 들어 확장 표면 부분(62)을 손상시키기 가장 쉬운 형성 장치의 그러한 부분은 필요에 따라 분리 및/또는 제거될 수 있다.

확장 표면 부분(62)을 웹 표면 부분(60)에 부착하는 방법으로서 열장 이음의 경우에, 확장 표면 부분의 제거 및/또는 교체가 성형 웨지의 "외부"로부터 수행되도록 간편 및 안전을 이유로 열장 이음이 성형 웨지의 길이방향 축에 실질적으로 평행하도록 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 성형 웨지의 단부를 넘어서부터 유리로부터 안전 거리가 유지될 수 있도록 위어(36)의 적어도 일부분으로 유동을 계속할 수 있다.

본 발명의 기술된 실시예, 특히 어떠한 바람직한 실시예는 이행 가능한 단순한 예이며, 발명 원칙의 명확한 이해를 위해 단순히 기재되었다. 다양한 변형 및 수정은 본 발명의 사상 및 원칙으로부터 실질적으로 벗어남이 없이 발명의 상기 개시된 실시예로 만들어 질 수 있다. 모든 이러한 수정 및 변형은 여기에 개시된 것 및 본 발명의 범위 내에 포함되고 다음의 청구항으로부터 보호되는 것으로 의도되었다.

본 발명은 웹 표면과 교차하는 확장 부분과 웹 부분을 갖는 에지 디렉터 돌출부를 함께 성형 웨지를 제공함으로써 오버플로우 다운드로우 공정에 의해 시트 유리를 형성할 때 지금까지 나타나던 비드 형성과 시트 폭의 감소 문제를 실질적으로 제거한다.

Claims (25)

1. 루트를 형성하는 성형 웨지의 하부에 수렴하며, 그에 따른 유리 인발 라인을 형성하는 한 쌍의 하향 경사 성형 표면 부분을 갖는 성형 웨지;

   상기 성형 표면의 모서리 부분을 따라 유리의 유동을 차단하여 얇게 하기 위한 상기 성형 표면과 연결된 제1 웹 표면 부분; 및

   상기 제1 웹 표면 부분과 교차하여 상기 제1 웹 표면 부분 아래로 확장하는 제1 확장 표면 부분을 포함하고,

   상기 웹 표면 부분의 법선은 어디서나 수평이며, 상기 제1 확장 표면 부분의 외향 법선은 하향 성분을 갖고, 그리고 상기 웹 표면 부분의 법선과 상기 제1 확장 표면 부분의 법선은 상기 웹 표면 부분과 상기 제1 확장 표면 부분 양자를 통해 통과하는 수직 평면에서 15°와 30°사이의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 확장 표면 부분의 법선이, 상기 제1 웨브 표면 부분 및 상기 제1 확장 표면 부분을 통하는 수직 평면에서, 상기 제1 웨브 표면 부분의 법선에 대해 15°와 30°사이 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 확장 표면 부분의 내부 모서리는 루트와 교차하는 수직 평면에 놓이는 것을 특징으로 하는 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 확장 표면 부분의 내부 모서리는 제2 확장 표면 부분의 내부 모서리와 교차하며, 상기 내부 모서리의 교차선은 상기 수직 평면에 놓이는 것을 특징으로 하는 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 웹 표면 부분은 평면인 것을 특징으로 하는 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 성형 웨지의 대향 측면 상의 상기 제1 웹 표면 부분과 대향 배치된 평면의 제2 웹 표면 부분을 더 포함하며,

   상기 제1 웹 표면 부분과 평행한 평면은 상기 제2 웹 표면 부분과 평행한 평면과 90°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제1 웹 표면 부분과 제1 확장 표면 부분은 직선 라인을 따라 교차하는 것을 특징으로 하는 시트 유리를 하향 인발하기 위한 장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 루트를 형성하는 성형 웨지의 하부에 수렴하며, 그에 따른 유리 인발 라인을 형성하는 한 쌍의 하향 경사 성형 표면 부분을 갖는 성형 웨지; 및

    상기 성형 표면의 수직 모서리 부분을 따라 확장하며, 상기 성형 표면의 모서리 부분을 따라 유리의 유동을 차단하여 얇게 하기 위한 상기 성형 표면과 연결되면서, 어디에서나 수평인 표면 법선을 갖는 평면인 웹 표면 부분 및 상기 웹 표면 부분과 교차하여 상기 웹 표면 부분 아래로 확장하는 평면인 확장 표면 부분을 더 포함하는 에지 디렉터를 포함하고,

    상기 확장 표면 부분의 외향 법선은 하향 성분을 갖고, 상기 웹 표면 부분의 법선과 상기 확장 표면 부분의 법선은 상기 웹 표면 부분과 상기 확장 표면 부분 양자를 통해 통과하는 수직 평면에서 15°와 30°사이의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는 시트 유리를 인발하기 위한 장치.
16. 삭제
17. 삭제
18. 성형 웨지의 하부에 수렴하는 한 쌍의 하향 경사 성형 표면 부분을 갖는 상기 성형 웨지로부터 시트 유리를 하향 인발하는 단계;

    상기 성형 표면 부분과 연결된 웹 표면 부분으로 유리 시트를 유동시키는 단계; 및

    상기 웹 표면 부분과 교차하는 확장 표면 부분으로 유리 시트를 유동시키는 단계를 포함하며,

    상기 웹 표면 부분의 법선은 어디서나 수평이며, 상기 웹 표면 부분은 하향 성분을 갖는 외향 표면 법선을 갖고, 상기 웹 표면 부분의 법선과 상기 확장 표면 부분의 법선은 상기 웹 표면 부분과 상기 확장 표면 부분 양자를 통해 통과하는 수직 평면에서 15°와 30°사이의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는 유리 시트를 제조하는 방법.
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