KR101266699B1 - 유리 시트 제조 장치, 유리 시트 제조 방법 및 성형체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 부분 결손의 리스크가 낮은 성형체를 사용하여, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조하는 것이다. 본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치의 성형체는, 제1 경사면과, 제2 경사면과, 제3 경사면과, 제1 원호면과, 제2 원호면을 갖는다. 제1 경사면, 제2 경사면 및 제3 경사면은, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제1 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 위치하고, 제2 경사면 및 제3 경사면은, 양단부에 위치한다. 제2 경사면은, 제1 경사면과 동일한 각도로 경사져 있다. 제3 경사면은, 제2 경사면에 비하여 보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있다. 제1 원호면 및 제2 원호면은, 각각, 제1 경사면 및 제3 경사면의 하단부와 접속하고, 또한, 짧은 방향에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다. 제2 원호면의 짧은 방향의 길이는, 제1 원호면의 짧은 방향의 길이보다도 짧다.

Description

유리 시트 제조 장치, 유리 시트 제조 방법 및 성형체{GLASS SHEET PRODUCTION DEVICE, GLASS SHEET PRODUCTION METHOD, AND MOLDED BODY}

본 발명은, 유리 시트 제조 장치, 유리 시트 제조 방법 및 성형체에 관한 것이다.

종래, 유리 시트 제조 방법의 하나로서, 오버플로우·다운드로법이 사용되고 있다. 오버플로우·다운드로법에서는, 성형체로부터 오버플로우시켜 분류시킨 용융 유리를 성형체의 하단부에서 합류시킴으로써 유리 시트가 연속적으로 제조된다.

일반적으로, 오버플로우·다운드로법에 의한 유리 시트의 제조 공정에 있어서, 성형체는, 오버플로우한 용융 유리가 유하(流下)하는 한 쌍의 경사면을 갖는다. 이들 경사면은, 성형체의 하단부에서 서로 접속한다. 이상적으로는, 경사면을 유하하는 한 쌍의 용융 유리는, 성형체의 표면으로부터 이격되지 않고, 성형체의 하단부에서 합류하여 융착하는 것이 바람직하다. 그러나, 성형체의 하단부에 있어서의 유리 점도에 따라서는, 경사면을 유하하는 용융 유리는, 성형체의 하단부에 도달하기 전에 성형체의 표면으로부터 이격되어 버리는 경우가 있다. 일단 성형체의 표면으로부터 이격된 한 쌍의 용융 유리는, 성형체의 하단부의 하방에 위치하는 합류 포인트에 있어서, 합류면이 융착하기 위하여 필요한 점도가 유지되어 있으면, 다시 접합되어, 유리 시트가 성형된다.

오버플로우·다운드로법에 의한 유리 시트의 제조 공정에 있어서, 성형체로부터 이격된 용융 유리는, 저온의 공기에 접촉하므로 단시간에 점도가 상승한다. 용융 유리의 점도가 지나치게 상승하면, 합류 포인트에 있어서 용융 유리가 제대로 융착되지 않아, 성형된 유리 시트에 균열 등이 발생함으로써, 안정 가동할 수 없게 된다. 특히, 성형체의 단부에서는, 외부 공기와 접촉하는 면적이 큰 것이나, 하방에 설치된 냉각 장치로부터의 저온의 상승 기류로 인하여, 용융 유리의 점도가 상승한다. 그로 인해, 성형체의 표면을 유하하는 용융 유리는, 성형체의 단부에 있어서, 점도가 상승하기 쉬워, 성형체의 표면으로부터 이격되기 쉽다. 용융 유리가 성형체의 보다 상방에서 이격될수록, 성형체로부터 이격된 용융 유리의 온도가 보다 저하되어 점도가 보다 상승하므로, 합류 포인트에 있어서의 용융 유리의 접합이 악화된다. 그 결과, 성형된 유리 시트에 균열 등이 발생할 우려가 있다.

일본 특허 공개 제2009-518275호 공보

특허문헌 1(일본 특허 공개 제2009-518275호 공보)에는, 하단부가 뾰족해지고, 또한, 도전성 부재가 매립된 성형체가 개시되어 있다. 이 성형체는, 하단부가 뾰족해져 있으므로, 하단부가 부분 결손되기 쉽다. 부분 결손된 성형체는, 그 정도에도 의하지만, 유리의 형상 불량의 원인이 되므로 기본적으로 실용에 제공할 수는 없다.

또한, 특허문헌 1에 개시되어 있는 성형체에서는, 매립된 도전성 부재를 가열함으로써, 성형체의 표면을 유하하는 용융 유리의 온도를 제어하여, 용융 유리가 성형체의 표면으로부터 이격되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 내화물제의 성형체의 경우, 도전성 부재를 성형체의 하단부에 접합하는 것 자체가, 기술적으로 어렵다.

본 발명은, 부분 결손의 리스크가 낮은 성형체를 구비하고, 또한, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조할 수 있는 유리 시트 제조 장치, 부분 결손의 리스크가 낮은 성형체를 사용하고, 또한, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조할 수 있는 유리 시트 제조 방법 및 부분 결손의 리스크가 낮아, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조할 수 있는 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치는, 용융 유리를 분류시켜 유하시킨 후, 하단부의 근방에서 융착시켜 유리 시트를 성형하기 위한 성형체를 구비하는 유리 시트 제조 장치이다. 성형체는, 제1 경사면과, 제2 경사면과, 제3 경사면과, 제1 원호면과, 제2 원호면을 갖는다. 제1 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제2 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제2 경사면은, 제1 경사면과 동일한 각도로 경사져 있다. 제3 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 제2 경사면 각각의 하단부와 접속하고, 또한, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제3 경사면은, 제2 경사면에 비하여보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있다. 제1 원호면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 제1 경사면의 하단부와 접속하고, 짧은 방향에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다. 제2 원호면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 제3 경사면의 하단부와 접속하고, 짧은 방향에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다. 제2 원호면의 짧은 방향의 길이는, 제1 원호면의 짧은 방향의 길이보다도 짧다.

오버플로우·다운드로법을 사용하는 유리 시트 제조 장치는, 용융 유리를 오버플로우시켜 분류시킨 후에 융착시켜 유리 시트를 성형하기 위한 성형체를 구비한다. 일반적으로, 성형체의 길이 방향의 양단부에서는, 외부 공기와 접촉하는 면적이 큰 것이나, 하방에 설치된 냉각 장치로부터의 저온의 상승 기류로 인하여, 점도가 상승하기 쉽다. 그로 인해, 성형체의 길이 방향의 양단부를 유하하는 용융 유리는, 성형체의 표면으로부터 이격되기 쉽다.

본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치는, 용융 유리가 이격되기 쉬운 성형체의 길이 방향의 양단부에 있어서, 용융 유리가 이격되는 포인트를 가능한 한 연직 방향 하방으로 이동시킨다. 이에 의해, 한 쌍이 유하하는 용융 유리가 합류하는 성형체의 하단부의 근방에 있어서, 용융 유리의 융착을 원활하게 행할 수 있다. 이 효과는, 성형체의 형상에 의해서만 실현된다. 따라서, 본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치는, 새로운 장치를 추가하지 않고, 유리 시트의 형상 불량을 방지할 수 있다.

또한, 용융 유리가 성형체의 표면으로부터 이격되는 포인트는, 성형체의 표면을 유하하는 용융 유리의 점도(또는, 당해 점도에 있어서, 용융 유리와 성형체의 표면 사이에서 작용하는 계면 장력), 융착된 용융 유리를 수직 하방으로 인장하는 힘의 크기 및 제1 원호면 및 제2 원호면의 단면의 원호상의 포인트에 있어서의 접선이 수선과 이루는 각도의 3요소로 결정된다고 생각되어진다.

본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치에서는, 냉각 롤러를 더 구비하는 것이 바람직하다. 냉각 롤러는, 성형체에 의해 성형된 유리 시트의 폭 방향의 양단부를 보유 지지한다. 냉각 롤러는, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부와 양단부의 경계선의 수직 하방에 배치된다. 이 경우, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부와 양단부의 경계선을 유하한 용융 유리는, 성형체의 표면으로부터 이격된 후, 유리 시트의 폭 방향의 양단부로 된다. 유리 시트의 폭 방향의 양단부는, 후에 절단되어 제거된다.

본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치에서는, 성형체의 짧은 방향에 있어서의 제2 원호면의 단면의 원호의 반경은, 성형체의 짧은 방향에 있어서의 제1 원호면의 단면의 원호의 반경 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치에서는, 성형체는, 내화물인 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 유리 시트 제조 방법은, 용융 유리를 분류시켜 유하시킨 후, 하단부의 근방에서 융착시켜 유리 시트를 성형하기 위한 성형체를 사용하는 유리 시트 제조 방법이다. 성형체는, 제1 경사면과, 제2 경사면과, 제3 경사면과, 제1 원호면과, 제2 원호면을 갖는다. 제1 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제2 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제2 경사면은, 제1 경사면과 동일한 각도로 경사져 있다. 제3 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 제2 경사면 각각의 하단부와 접속하고, 또한, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제3 경사면은, 제2 경사면에 비하여 보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있다. 제1 원호면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 제1 경사면의 하단부와 접속하고, 짧은 방향에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다. 제2 원호면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 제3 경사면의 하단부와 접속하고, 짧은 방향에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다. 제2 원호면의 짧은 방향의 길이는, 제1 원호면의 짧은 방향의 길이보다도 짧다.

본 발명에 관한 성형체는, 제1 경사면과, 제2 경사면과, 제3 경사면과, 제1 원호면과, 제2 원호면을 갖는다. 제1 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제2 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제2 경사면은, 제1 경사면과 동일한 각도로 경사져 있다. 제3 경사면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 제2 경사면 각각의 하단부와 접속하고, 또한, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이다. 제3 경사면은, 제2 경사면에 비하여보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있다. 제1 원호면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 제1 경사면의 하단부와 접속하고, 짧은 방향에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다. 제2 원호면은, 성형체의 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 제3 경사면의 하단부와 접속하고, 짧은 방향에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다. 제2 원호면의 짧은 방향의 길이는, 제1 원호면의 짧은 방향의 길이보다도 짧다.

본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치, 유리 시트 제조 방법 및 성형체는, 성형체의 부분 결손의 리스크가 낮고, 또한, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 유리 시트 제조 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 성형 장치의 측면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 성형 장치의 단면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 성형체의 측면도이다.
도 5는 본 실시 형태에 관한 성형체의 중앙부에 있어서의 단면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 성형체의 양단부에 있어서의 단면도이다.
도 7은 본 실시 형태에 관한 성형체의, 중앙부에 있어서의 단면도와, 양단부에 있어서의 단면도를 겹친 도면이다.
도 8은 본 실시 형태에 있어서, 용융 유리와 원호면 사이의 계면 장력과, 용융 유리의 인장력의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 성형체의 단면도의 확대도이다.
도 10은 본 실시 형태에 관한 성형체의, 중앙부에 있어서의 확대 단면도이다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 성형체의, 양단부에 있어서의 확대 단면도이다.
도 12는 본 실시 형태의 변형예에 관한 성형체의, 중앙부에 있어서의 확대 단면도와, 양단부에 있어서의 확대 단면도를 겹친 도면이다.

(1) 유리 시트 제조 장치의 구성

본 발명의 실시 형태에 관한 유리 시트 제조 장치(100)의 전체 구성에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 유리 시트 제조 장치(100)는, 용해조(200)와, 청징조(300)와, 성형 장치(400)로 구성된다. 용해조(200)에서는, 유리의 원료가 용해되어, 용융 유리가 생성된다. 용해조(200)에서 생성된 용융 유리는, 청징조(300)에 보내어진다. 청징조(300)에서는, 용융 유리에 포함되는 기포의 제거가 행해진다. 청징조(300)에서 기포가 제거된 용융 유리는, 성형 장치(400)에 보내어진다. 성형 장치(400)에서는, 오버플로우·다운드로법에 의해 용융 유리로부터 유리 리본이 연속적으로 성형된다. 성형 장치(400)에서 성형된 유리 리본은, 소정의 크기의 유리 시트로 절단된다. 유리 시트는, 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이용의 유리 기판으로서 사용할 수 있다.

(2) 성형 장치의 구성

성형 장치(400)의 상세한 구성에 대해서, 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다. 성형 장치(400)는, 성형체(10)와, 구획판(20)과, 냉각 롤러(30)와, 복수의 이송 롤러(50)와, 노벽(90)으로 구성된다. 노벽(90)은, 내화 벽돌로 만들어지며, 성형체(10)와, 구획판(20)과, 냉각 롤러(30)와, 이송 롤러(50)를 수용한다. 노벽(90)의 내부의 공간은, 연직 방향 상방으로부터 하방을 향하고, 성형체 수용 존(410)과, 성형 서냉 존(420)으로 구획된다. 성형체 수용 존(410)과 성형 서냉 존(420)은, 구획판(20)에 의해 구획된다. 이하, 노벽(90)의 내부에 수용되는 각 구성 요소에 대하여 설명한다.

(2-1) 성형체

성형체(10)는, 짧은 방향의 단면이 웨지 형상인 내화물이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 성형체(10)는, 단면의 웨지 형상의 뾰족한 끝이 연직 방향 하방을 가리키도록, 성형체 수용 존(410)에 배치된다. 성형체(10)는, 오버플로우·다운드로법에 의해 용융 유리로부터 유리 리본 G를 연속적으로 성형한다.

성형체(10)의 상세한 구성에 대하여 도 4 내지 도 7을 참조하면서 설명한다. 성형체(10)는, 상단부면(12)과, 한 쌍의 수직 측면(14)과, 한 쌍의 경사 측면(16)과, 원호면(18)을 갖는다. 상단부면(12)은, 길이 방향 LD에 형성되는 홈(12a)을 갖는다. 홈(12a)의 한쪽의 단부는, 유리 공급관(80)에 접속되어 있다. 수직 측면(14)은, 그 상단부가, 길이 방향 LD를 따라 상단부면(12)의 양단부와 접속한다. 경사 측면(16)은, 그 상단부가, 길이 방향 LD를 따라 수직 측면(14)의 하단부와 접속한다. 한 쌍의 경사 측면(16)은, 연직 방향 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있다. 원호면(18)은, 그 상단부가, 길이 방향 LD를 따라 경사 측면(16)의 하단부와 접속한다. 원호면(18)은, 짧은 방향 SD에 있어서의 단면 형상이 수직 하향의 원호이다.

성형체(10)는, 짧은 방향 SD의 단면 형상이, 길이 방향 LD의 포인트에 의해 다른 형상을 갖는다. 구체적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 성형체(10)를 길이 방향 LD에 직교하는 방향으로부터 본 경우, 경사 측면(16)은, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부로부터 소정의 범위를 차지하는 한 쌍의 단측 상부 경사 측면(16a1) 및 한 쌍의 단측 하부 경사 측면(16a2)과, 한 쌍의 단측 상부 경사 측면(16a1)에 끼워져 있던 중앙 경사 측면(16b)으로 이루어진다. 단측 상부 경사 측면(16a1)의 하단부는, 단측 하부 경사 측면(16a2)의 상단부와 접속한다. 또한, 원호면(18)은, 한 쌍의 단측 하부 경사 측면(16a2)과 접속하는 한 쌍의 단측 원호면(18a)과, 중앙 경사 측면(16b)과 원활하게 접속하는 중앙 원호면(18b)으로 이루어진다.

도 4에 있어서, 선분 V-V에 있어서의 성형체(10)의 단면은 도 5에 도시하고, 선분 VI-VI에 있어서의 성형체(10)의 단면은 도 6에 도시한다. 도 7은, 도 5 및 도 6의 단면 형상을 겹쳐 하부를 확대한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 단측 상부 경사 측면(16a1)과 중앙 경사 측면(16b)은, 동일한 각도로 경사져 있다. 또한, 단측 하부 경사 측면(16a2)은, 단측 상부 경사 측면(16a1)보다도, 보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있다. 단측 원호면(18a)은, 중앙 원호면(18b)의 단면 형상의 하단부의 일부와 동일한 단면 형상을 갖고 있다. 본 실시 형태에 관한 성형체(10)는, 도 5에 도시되는 단면 형상을 길이 방향 LD의 전역에 걸쳐 갖는 성형체로부터, 길이 방향 LD의 양단부를 기계 가공에 의해 깎음으로써 얻어진다. 구체적으로는, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부에 있어서, 경사면 및 원호면의 일부를 깎음으로써, 깎기 전의 경사면인 중앙 경사 측면(16b)과 다른 경사 각도를 갖는 단측 하부 경사 측면(16a2)을 형성하고, 동시에, 깎기 전의 원호면인 중앙 원호면(18b)보다도 짧은 방향 SD의 길이가 짧고, 또한, 연직 방향의 높이도 낮은 단측 원호면(18a)을 형성한다.

(2-2) 구획판

구획판(20)은, 성형체(10)의 하단부의 근방에 배치되는 단열재이다. 구획판(20)은, 짧은 방향 SD의 유리 리본 G의 양측에 수평하게 배치된다. 구획판(20)은, 성형체 수용 존(410)과 성형 서냉 존(420) 사이의 열 이동을 억제한다.

(2-3) 냉각 롤러

냉각 롤러(30)는, 성형 서냉 존(420)에 있어서, 구획판(20)의 근방에 배치되는 롤러이다. 냉각 롤러(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 성형체(10)의 중앙 경사 측면(16b)과 단측 상부 경사 측면(16a1)의 경계선 BL의 연직 방향 하방에 위치한다. 냉각 롤러(30)는, 길이 방향 LD의 유리 리본 G의 양측에 있어서, 짧은 방향 SD의 유리 리본 G의 양측에 배치된다. 냉각 롤러(30)는, 성형체 수용 존(410)에서 성형된 유리 리본 G를 냉각한다.

(2-4) 이송 롤러

이송 롤러(50)는, 성형 서냉 존(420)에 있어서, 냉각 롤러(30)의 하방에 배치되는 롤러이다. 이송 롤러(50)는, 길이 방향 LD의 유리 리본 G의 양측에 있어서, 짧은 방향 SD의 유리 리본 G의 양측에 배치된다. 이송 롤러(50a)는, 냉각 롤러(30)에 의해 반송된 유리 리본 G를 하방으로 반송한다.

(3) 동작

(3-1) 유리 리본의 성형 공정

성형 장치(400)에 의해 유리 리본 G가 성형되는 과정에 대해서, 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다. 용해조(200)에서 생성되고, 청징조(300)에서 기포가 제거된 용융 유리는, 성형 장치(400)에 보내어진다. 성형 장치(400)의 성형체 수용 존(410)에서, 용융 유리는, 유리 공급관(80)을 통하여 성형체(10)의 홈(12a)에 공급된다. 홈(12a)에 저류된 용융 유리는, 상단부면(12)으로부터 오버플로우하여, 성형체(10)의 짧은 방향 SD로 분류한다. 분류한 한 쌍의 용융 유리는, 수직 측면(14) 및 경사 측면(16)을 타고 유하한다. 성형체(10)의 양측면을 유하한 한 쌍의 용융 유리는, 원호면(18)에 있어서 성형체(10)로부터 이격되고, 성형체(10)의 하단부의 하방에서 합류한다. 합류한 한 쌍의 용융 유리는, 서로 접합됨에 따라, 유리 리본 G에 연속적으로 성형된다. 성형체 수용 존(410)에 있어서의 유리 리본 G의 온도는 약 1150℃이다.

성형체 수용 존(410)에서 성형된 유리 리본 G는, 성형 서냉 존(420)에 도달한다. 성형 서냉 존(420)에서는, 유리 리본 G의 폭 방향 중앙부는, 어디에도 접촉하지 않고 유하한다. 한편, 유리 리본 G의 폭 방향 양단부는, 냉각 롤러(30)에 의해 선택적으로 800 내지 900℃까지 냉각된다. 이어서, 유리 리본 G는, 이송 롤러(50)에 의해 연직 방향 하방으로 반송된다. 유리 리본 G는, 이송 롤러(50)에 의해 반송되는 과정에서 서냉되고, 그 후, 성형 장치(400)의 외부로 나간다.

(3-2) 용융 유리의 융착 과정

성형체 수용 존(410)에 있어서, 한 쌍의 용융 유리가 성형체(10)의 표면으로부터 이격되어 합류하는 과정에 대해, 도 8을 참조하면서 설명한다. 원호면(18)의 짧은 방향 SD의 접선은, 연직 방향 하방으로 진행함에 따라, 서서히 수평 방향에 접근한다. 그로 인해, 용융 유리가 원호면(18)을 타고 유하할 때에 용융 유리와 원호면(18) 사이의 계면 장력 F2에, 소요 속도에 의한 유리 리본 G의 성형에 필요한, 용융 유리에 관한 연직 방향 하방으로의 연속한 인장력 F1이 이김으로써, 용융 유리가 원호면(18)으로부터 이격된다. 여기서, 인장력 F1은, 이송 롤러(50)가 유리 리본 G의 폭 방향의 양단부를 연직 방향 하방으로 인장함으로써 용융 유리에 작용하는 힘과, 용융 유리 자체의 중력의 합력이다. 일단, 원호면(18)으로부터 이격된 한 쌍의 용융 유리는, 성형체(10)의 하단부의 하방에 위치하는 합류 포인트 CP에서, 융착에 필요한 점도 이하로 아직 유지되어 있으면, 다시 융착하여 접합된다.

용융 유리와 원호면(18) 사이의 계면 장력 F2와, 용융 유리의 인장력 F1의 관계를, 도 8을 참조하면서 상세하게 설명한다. 용융 유리의 인장력 F1이 계면 장력 F2를 이기기 위해서는, 인장력 F1의 법선 성분 F1n이, 계면 장력 F2보다 큰 조건(F1n>F2)을 만족할 필요가 있다. 여기서, 「법선 성분 F1n」은, 인장력 F1의 역점 AP를 통과하는, 원호면(18)의 단면의 원호의 접선(도 8에 있어서 도시된 파선)에 수직인 방향의 성분을 의미한다. 이하, 도 8에 도시된 바와 같이, 당해 접선과 수선(도 8에 있어서 도시된 일점쇄선)이 이루는 각도 θ를 「경사각」이라고 칭한다. 계면 장력 F2는, 인장력 F1의 역점 A로부터, 인장력 F1의 법선 성분 F1n의 반대 방향으로 작용하는 힘이다. 인장력 F1의 법선 성분 F1n은, 인장력 F1과 경사각 θ의 정현(sinθ)을 곱함으로써 산출된다. 원호면(18)의 단면 형상은 수직 하향의 원호이므로, 하방으로 갈수록 당해 접선이 수평에 접근하여, 경사각 θ가 커진다. 이로 인해, 하방으로 갈수록, 용융 유리에 관한 인장력 F1의 법선 성분 F1n이 커진다. 그리고, 인장력 F1의 법선 성분 F1n이 계면 장력 F2를 초과한 포인트에 있어서, 용융 유리가 성형체(10)의 표면으로부터 이격된다. 따라서, 용융 유리는, 성형체(10)의 원호면(18)의 하단부에 접근함에 따라, 성형체(10)의 표면으로부터 이격되기 쉬워진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 성형체(10)의 중앙 경사 측면(16b)과 단측 상부 경사 측면(16a1)의 경계선 BL을 유하한 용융 유리는, 성형체(10)의 표면을 이격하여 접합된 후, 유리 리본 G의 폭 방향의 양단부가 된다. 성형체(10)의 경계선 BL을 유하하고, 냉각 롤러(30) 및 이송 롤러(50)에 접촉한 유리 리본 G의 폭 방향의 양단부는, 후에 절단되어, 제품으로서는 사용되지 않는다.

(4) 특징

(4-1)

본 실시 형태에 있어서의 성형체(10)에서는, 냉각 롤러(30)에 의해 유리 리본 G의 폭 방향 양단부가 선택적으로 냉각되어, 냉각 롤러(30)로부터 저온의 상승 기류가 발생한다. 그리고, 당해 상승 기류가 성형체 수용 존(410)에 침입함으로써, 성형체(10)의 표면을 유하하는 용융 유리가 냉각된다. 냉각 롤러(30)는, 성형체(10)의 중앙 경사 측면(16b)과 단측 상부 경사 측면(16a1)의 경계선 BL의 연직 방향 하방에 위치하므로, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부를 유하하는 용융 유리는, 중앙부를 유하하는 용융 유리보다도 강하게 냉각되어, 보다 저온으로 된다. 그로 인해, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부를 유하하는 용융 유리의 점도는, 중앙부를 유하하는 용융 유리의 점도보다도 높다. 따라서, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부의 표면과 용융 유리 사이에 작용하는 계면 장력은, 중앙부의 표면과 용융 유리 사이에 작용하는 계면 장력도 작다.

여기서, 성형체(10)가, 길이 방향 LD의 전역에 걸쳐, 도 5에 도시되는 단면 형상을 갖고 있다고 가정하자. 이 경우, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부를 유하하는 용융 유리는, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 중앙부를 유하하는 용융 유리에 비하여, 계면 장력이 작으므로, 연직 방향 하방으로 갈수록 경사각이 커지는 원호면에 있어서, 보다 상방에 있어서 이격된다. 용융 유리가 성형체(10)의 표면의보다 상방에 있어서 이격될수록, 용융 유리가 성형체(10)로부터 이격되는 시점부터, 합류 포인트 CP에 있어서 합류하는 시점까지의 간격이 길어진다. 용융 유리가 성형체(10)로부터 이격되고 있는 동안, 용융 유리는 저온의 공기에 접촉하므로 단시간에 점도가 상승한다. 그리고, 용융 유리의 점도가 지나치게 상승하면, 합류 포인트 CP에 있어서 용융 유리가 제대로 융착되지 않아, 성형된 유리 리본 G에 균열 등이 발생할 우려가 있다.

본 실시 형태에서는, 상술한 과제를 해결하기 위해, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부에 있어서, 경사면 및 원호면의 일부를 깎음으로써, 단측 상부 경사 측면(16a1)과 다른 경사각을 갖는 단측 하부 경사 측면(16a2)을 형성하고, 동시에, 중앙 원호면(18b)보다도 짧은 방향 SD의 길이가 짧고, 또한, 연직 방향의 높이도 낮은 단측 원호면(18a)을 형성한다. 도 7에 도시된 성형체(10)의 단면도의 확대도를 도 9에 도시한다. 이하, 단측 하부 경사 측면(16a2)의 경사각을 θ1로 하고, 단측 상부 경사 측면(16a1) 및 중앙 경사 측면(16b)의 경사각을 θ2로 한다. 단측 하부 경사 측면(16a2)과 단측 원호면(18a)의 접속점을 BP1로 하고, 중앙 경사 측면(16b)과 중앙 원호면(18b)의 접속점을 BP2로 하고, 단측 상부 경사 측면(16a1)과 단측 하부 경사 측면(16a2)의 접속점을 BP3으로 한다.

성형체(10)의 길이 방향 LD의 중앙부의 경사각은, 접속점 BP2의 높이 위치에 있어서의 θ2로부터 하방으로 진행함에 따라, 접속점 BP1의 높이 위치에 있어서의 θ3까지 서서히 증가한다.

성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부의 경사각은, 접속점 BP3의 높이 위치에 있어서 θ2로부터 θ1로 증가하고, 접속점 BP3의 높이 위치부터 접속점 BP1의 높이 위치까지 θ1의 일정값을 유지하고, 접속점 BP1의 높이 위치에 있어서 θ1로부터 θ3으로 불연속으로 증가한다. 본 실시 형태에 있어서, 경사각 θ1은 경사각 θ2보다 크고, 경사각 θ3은 경사각 θ1보다 크다(θ3>θ1>θ2).

여기서, 다시, 성형체(10)가, 길이 방향 LD의 전역에 걸쳐, 도 5에 도시되는 단면 형상을 갖고 있다고 가정하자. 그리고, 이 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부를 유하하는 용융 유리가, 경사각이 α(단, θ2<α<θ3)로 되는 원호면 상의 포인트에 있어서, 성형체(10)의 표면으로부터 이격되는 경우를 생각한다. 이 경우, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부에 있어서, 경사면 및 원호면을 깎음으로써, 경사각 α보다 작은 경사각을 갖는 경사면을 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 경사각 α보다 작은 경사각을 갖는 경사면은, 경사각 θ1을 갖는 단측 하부 경사 측면(16a2)에 상당한다. 본 실시 형태에 있어서, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부를 유하하는 용융 유리는, 성형체(10)의 표면으로부터 이격되기 때문에 필요한 경사각 α보다도 작은 경사각 θ1을 갖는 단측 하부 경사 측면(16a2)을 유하하므로, 성형체(10)의 표면으로부터 이격되지 않고, 중앙 원호면(18b)에 있어서 경사각이 α로 되는 높이 위치보다도 연직 방향 하방의 높이 위치까지 유하할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서의 성형체(10)에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 중앙 원호면(18b)에 있어서 용융 유리가 이격되는 포인트인 중앙 이격 포인트 DP2는, 중앙 원호면(18b)에 위치한다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 단측 원호면(18a)에 있어서 용융 유리가 이격되는 포인트인 단측 이격 포인트 DP1은, 중앙 이격 포인트 DP2의 하방이며, 단측 하부 경사 측면(16a2)과 단측 원호면(18a)의 접속점의 근방에 위치한다. 즉, 단측 이격 포인트 DP1부터 성형체(10)의 하단부까지의 거리는, 중앙 이격 포인트 DP2부터 성형체(10)의 하단부까지의 거리보다도 짧다. 바꾸어 말하면, 단측 이격 포인트 DP1부터 합류 포인트 CP까지의 거리는, 중앙 이격 포인트 DP2부터 합류 포인트 CP까지의 거리보다도 짧다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 성형체(10)에서는, 길이 방향 LD의 중앙부를 유하하는 용융 유리보다도, 길이 방향 LD의 양단부를 유하하는 용융 유리쪽이, 성형체(10)의 표면으로부터 이격된 시점부터 합류 포인트 CP에서 합류하는 시점까지의 간격이 짧다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 성형체(10)는, 길이 방향 LD의 양단부를 유하하여 성형체(10)의 표면으로부터 이격된 용융 유리의 점도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 성형체(10)는, 유리 리본 G의 폭 방향의 양단부에 있어서의 접합이 악화된 것을 억제할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 성형체(10)를 사용함으로써, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조할 수 있다.

(4-2)

본 실시 형태에 관한 성형체(10)는, 도 5에 도시되는 단면 형상을 길이 방향 LD의 전역에 걸쳐 갖는 성형체를 기계 가공함으로써 얻을 수 있다. 본 실시 형태에서는, 성형체(10)의 길이 방향 LD의 양단부를 유하하는 용융 유리의 온도가 저하하는 것을 억제하기 위해, 성형체(10)의 내부 및 외부에 특별한 장치나 기구를 설치할 필요가 없다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 성형체(10)를 사용함으로써, 유리 리본 G의 형상 불량의 방지를 위한 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

(4-3)

일반적으로, 오버플로우·다운드로법에서는, 성형체의 양측면을 유하한 한 쌍의 용융 유리는, 성형체로부터 이격되지 않고, 성형체의 하단부에 있어서 합류하여 유리 리본으로 성형되는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 성형체는, 하단부가 완전히 뾰족해진 형상을 갖는 것이 가장 바람직한 형태이다. 그러나, 통상, 성형체는 강도가 낮아, 무른 재질인 내화물에 의해 만들어진다. 따라서, 완전히 뾰족해진 하단부를 갖는 성형체는, 가공 개시부터 설치를 거쳐 가동 종료까지의 라이프 사이클 중에서 부분 결손되는 리스크가 높으므로, 실용에는 부적합하다.

본 실시 형태에 관한 성형체(10)는, 원호면(18)을 하단부에 갖는다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 성형체(10)는, 완전히 뾰족해진 하단부를 갖는 성형체에 비하여, 부분 결손되는 리스크가 낮으므로, 제조 장치로서 실용에 제공하기에 적합하다.

(5) 변형예

본 실시 형태에서는, 성형체(10)의 단측 원호면(18a)은, 중앙 원호면(18b)의 하단부의 일부와 동일한 단면 형상을 갖지만, 다른 단면 형상을 가져도 좋다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 단측 하부 경사 측면(116a2)과 접속하는 단측 원호면(118a)의 단면의 원호 형상의 반경 Ra가, 중앙 경사 측면(116b)과 접속하는 중앙 원호면(118b)의 단면의 원호 형상의 반경 Rb보다도 작아도 좋다. 단측 하부 경사 측면(116a2)의 상단부는, 단측 상부 경사 측면(116a1)의 하단부와 접속되어 있다.

본 실시 형태에 있어서의 성형체(10)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙 원호면(18b)은 중앙 경사 측면(16b)과 원활하게 접속하지만, 단측 원호면(18a)은 단측 하부 경사 측면(16a2)과 불연속으로 접속한다. 그로 인해, 단측 하부 경사 측면(16a2)의 하단부에 도달한 용융 유리는, 단측 원호면(18a)을 유하하지 않고, 단측 하부 경사 측면(16a2)과 단측 원호면(18a) 사이의 불연속 포인트에 있어서 성형체(10)로부터 이격되는 경우가 있다.

본 변형예에 있어서의 성형체(110)는, 단측 원호면(118a)이 단측 하부 경사 측면(116a2)과 원활하게 접속하도록, 단측 원호면(118a)이 가공되어 있다. 이에 의해, 성형체(110)의 단측 하부 경사 측면(116a2)을 유하한 용융 유리는, 단측 원호면(118a)을 유하할 수 있다. 본 변형예에 있어서도, 성형체(110)를 사용함으로써, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조할 수 있다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 관한 유리 시트 제조 장치, 유리 시트 제조 방법 및 성형체는, 성형체의 부분 결손의 리스크가 낮고, 또한, 단부의 형상 불량이 발생하기 어려운 유리 시트를 제조할 수 있다.

10: 성형체
12: 상단부면
12a: 홈
14: 수직 측면
16: 경사 측면
16a1: 제2 경사면(단측 상부 경사 측면)
16a2: 제3 경사면(단측 하부 경사 측면)
16b: 제1 경사면(중앙 경사 측면)
18: 원호면
18a: 제2 원호면(단측 원호면)
18b: 제1 원호면(중앙 원호면)
20: 구획판
30: 냉각 롤러
50: 이송 롤러
80: 유리 공급관
90: 노벽
100: 유리 시트 제조 장치
200: 용해조
300: 청징조
400: 성형 장치
410: 성형체 수용 존
420: 성형 서냉 존
G: 유리 리본
CP: 합류 포인트
DP1: 단측 이격 포인트
DP2: 중앙 이격 포인트

Claims (6)

1. 용융 유리를 분류시켜 유하(流下)시킨 후, 하단부의 근방에서 융착시켜 유리 시트를 성형하기 위한 성형체를 구비하는 유리 시트 제조 장치이며,
   상기 성형체는,
   길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면인 제1 경사면과,
   길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이며, 상기 제1 경사면과 동일한 각도로 경사져 있는 제2 경사면과,
   상기 양단부에 있어서, 상기 제2 경사면 각각의 하단부와 접속하고, 또한, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이며, 상기 제2 경사면에 비하여 보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있는 제3 경사면과,
   상기 중앙부에 있어서, 상기 제1 경사면의 하단부와 접속하고, 또한 짧은 방향에 있어서의 단면의 형상이 수직 하향의 원호인 제1 원호면과,
   상기 양단부에 있어서, 상기 제3 경사면의 하단부와 접속하고, 또한 짧은 방향에 있어서의 단면의 형상이 수직 하향의 원호인 제2 원호면을 갖고,
   상기 제2 원호면의 짧은 방향의 길이는, 상기 제1 원호면의 짧은 방향의 길이보다도 짧은, 유리 시트 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 성형체에 의해 성형된 유리 시트의 폭 방향의 양단부를 보유 지지하는 냉각 롤러를 더 구비하고,
   상기 냉각 롤러는, 상기 중앙부와 상기 양단부의 경계선의 수직 하방에 배치되는, 유리 시트 제조 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형체의 짧은 방향에 있어서의 상기 제2 원호면의 단면의 원호의 반경은, 상기 성형체의 짧은 방향에 있어서의 상기 제1 원호면의 단면의 원호의 반경 이하인, 유리 시트 제조 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형체는 내화물인, 유리 시트 제조 장치.
5. 용융 유리를 분류시켜 유하시킨 후, 합류시켜 유리 시트를 성형하기 위한 성형체를 사용하는 유리 시트 제조 방법이며,
   상기 성형체는,
   길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면인 제1 경사면과,
   길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이며, 상기 제1 경사면과 동일한 각도로 경사져 있는 제2 경사면과,
   상기 양단부에 있어서, 상기 제2 경사면 각각의 하단부와 접속하고, 또한, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이며, 상기 제2 경사면에 비하여 보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있는 제3 경사면과,
   상기 중앙부에 있어서, 상기 제1 경사면의 하단부와 접속하고, 또한, 짧은 방향에 있어서의 단면의 형상이 수직 하향의 원호인 제1 원호면과,
   상기 양단부에 있어서, 상기 제3 경사면의 하단부와 접속하고, 또한, 짧은 방향에 있어서의 단면의 형상이 수직 하향의 원호인 제2 원호면을 갖고,
   상기 제2 원호면의 짧은 방향의 길이는, 상기 제1 원호면의 짧은 방향의 길이보다도 짧은, 유리 시트 제조 방법.
6. 용융 유리를 분류시켜 유하시킨 후, 합류시켜 유리 시트를 성형하기 위한 성형체이며,
   길이 방향에 있어서의 중앙부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면인 제1 경사면과,
   길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이며, 상기 제1 경사면과 동일한 각도로 경사져 있는 제2 경사면과,
   상기 양단부에 있어서, 상기 제2 경사면 각각의 하단부와 접속하고, 또한, 하방을 향하여 서로 접근하도록 경사져 있는 한 쌍의 경사면이며, 상기 제2 경사면에 비하여 보다 수평에 가까운 각도로 경사져 있는 제3 경사면과,
   상기 중앙부에 있어서, 상기 제1 경사면의 하단부와 접속하고, 또한, 짧은 방향에 있어서의 단면의 형상이 수직 하향의 원호인 제1 원호면과,
   상기 양단부에 있어서, 상기 제3 경사면의 하단부와 접속하고, 또한, 짧은 방향에 있어서의 단면의 형상이 수직 하향의 원호인 제2 원호면을 구비하고,
   상기 제2 원호면의 짧은 방향의 길이는, 상기 제1 원호면의 짧은 방향의 길이보다도 짧은, 성형체.

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