KR101710500B1 - 유리판 제조 장치 및 유리판 제조 방법 - Google Patents

유리판 제조 장치 및 유리판 제조 방법 Download PDF

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야스오 야마자키
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Abstract

유리판 제조 장치(1)는 성형체(3)로부터 용융 유리(g)를 유하시킴으로써 생성된 유리 리본(G)의 폭방향 중앙측에 존재하는 제품 영역 보다 두꺼운 폭방향 양단부(Ga)를 각각 한 쌍의 냉각 롤러(5)로 표리 양측으로부터 협지할 때에 이들의 냉각 롤러(5)의 롤러축(5a)이 유리 리본(G)의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 연장되도록 배열되고, 냉각 롤러(5)는 그 외주면이 유리 리본(G)에 있어서의 상기 두꺼운 폭방향 양단부(Ga)에 걸림으로써 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하도록 구성되어 있다.

Description

유리판 제조 장치 및 유리판 제조 방법{DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING GLASS SHEET}
본 발명은 유리판 제조 장치 및 유리판 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 성형체로부터 용융 유리가 유하됨으로써 생성된 유리 리본의 폭방향 양단부를 그 표리 양측으로부터 각각 협지하는 냉각 롤러를 구비한 유리판 제조 장치 및 유리판 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 있어서는 전자 기기 등의 발달에 따라 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 필드 에미션 디스플레이(서페이스 에미션 디스플레이를 포함한다) 및 일렉트로루미네선스 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)나 센서의 기판 또는 고체 촬상 소자나 레이저 다이오드 등의 반도체 패키지용 커버, 더욱이 박막 화합물 태양 전지의 기판 등의 다종에 걸친 유리판이 사용되고 있다.
이 종류의 유리판의 제조 방법으로서는 용융 유리를 유하시켜서 판상의 유리 리본을 생성함과 아울러 이것을 더 유하시키면서 고화해서 성형하는 오버플로우 다운드로우법 또는 슬롯 다운드로우법이라고 칭해지는 방법이나 용융 유리를 용융 금속 상 또는 증기 등의 가스 상에 유출시키면서 고화해서 성형하는 플로트법이라고 칭해지는 방법이 광범위에 걸쳐서 채용되고 있다.
특히, 오버플로우 다운드로우법은 원기둥상 또는 삼각기둥상(쐐기상)을 이루는 내열 부재로 이루어지는 성형체의 상부에 용융 유리를 공급함과 아울러 이 성형체의 상단으로부터 일류(溢流)된 용융 유리를 성형체의 양측면을 따라 유하시키고, 또한 성형체의 하단에서 합류시켜서 판상의 유리 리본을 생성하는 초기 단계를 갖는다. 이 경우 성형체의 직하방에서 생성된 유리 리본은 아직 점도가 낮은 것에 기인해서 그 표면 장력에 의해 상기 유리 리본이 폭방향으로 수축되어 간다.
그래서, 이 유리판 성형의 초기 단계에 있어서는 유리 리본을 소정 폭으로 유지하는 것을 목적으로서 성형체의 직하방에 있어서의 유리 리본의 폭방향 양단부를 각각 표리 양측으로부터 협지하는 한 쌍(합계 두 쌍)의 냉각 롤러(Knurled Roll(wheel))를 배치하고, 이들의 냉각 롤러에 의해 유리 리본의 폭방향 양단부를 냉각하는 것이 행해지고 있다(특허문헌 1, 2, 3 참조). 이와 같이 하면 성형체의 직하방에 있어서 유리 리본의 냉각 및 이것에 따르는 고화가 촉진되고, 이 유리 리본이 더 유하해서 실온 부근이 된 시점에서 소정 길이로 절단되어서 소망의 유리판이 생산되어지게 된다.
이 오버플로우 다운드로우법에서는 냉각 롤러의 배열 관계 등에 개량을 가함으로써 유리 리본에 대한 냉각 부족 또는 유리 리본의 폭방향 수축 등에 대처하는 것이 시도되고 있다. 구체적으로는 특허문헌 4에 의하면 냉각 롤러를 복수 단으로 배치해서 냉각 롤러의 개수를 증가시킴으로써 유리 리본에 대한 냉각 효과를 높이는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 5에 의하면 냉각 롤러의 롤러축을 경사지게 함으로써 냉각 롤러의 회전 시에 유리 리본과의 사이에 발생하는 마찰이 유리 리본에 인장력을 부여할 수 있도록 한 구성이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 6에 의하면 돌기부를 갖는 한 쌍의 롤을 지지체 상(수평면 상)에 공급된 용융 상태의 유리 리본의 폭방향 양단 부근에 배치하고, 유리 리본의 폭이 확장되는 방향으로 그들의 롤을 축 둘레로 회전시킴으로써 유리 리본에 폭방향의 인장 응력을 부여하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공고 소 38-17820호 공보 일본 특허 공개 소 60-11235호 공보 일본 특허 공표 2007-528338호 공보 일본 특허 공개 2007-51028호 공보 일본 특허 공개 평 10-291826호 공보 일본 특허 공개 2002-47017호 공보
상기 오버플로우 다운드로우법에서는 일반적으로, 도 12에 나타내는 바와 같이, 유리 리본(G)의 제품 영역(장래에 제품인 유리판이 되는 영역)(Gb)의 판두께(tb)보다 그 폭방향 양단부(제품인 유리판이 되지않고 폐기되는 영역)(Ga)의 판두께(ta) 쪽이 두꺼워진다는 특성을 갖고 있다. 이러한 사태는 특히 FPD용의 유리판에 대해 FPD의 생산 효율 향상의 요청에 따를 수 있도록 사이즈가 대형화되고, 또한 FPD의 경량화의 요청에 따를 수 있도록 판두께가 박육화되어 있는 현상황에 있어서는 현저하게 되어 있다.
또한, 이러한 현상황 하에서 단위 시간당 생산량 증가의 요청으로부터 성형체에 공급되어서 유하하는 용융 유리의 양이 증가했다면 이것에 따라 단위 시간당 반입되는 열량도 증가한다. 그 때문에 유리 리본의 폭방향 양단부를 냉각 롤러에 의해 충분하게 냉각할 수 없어져 유리의 수축이 발생하므로, 도 13에 나타내는 바와 같이, 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga)의 판두께(ta)가 제품 영역(Gb)의 판두께(tb)에 비해 증대된다. 이러한 사태가 발생하면 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga)의 판두께(ta)와 제품 영역(Gb)의 판두께(tb)의 차가 커지는 것은 물론, 폭방향 양단부(Ga)로부터 제품 영역(Gb)으로의 천이 영역(Gc)도 증대하게 되어 실질적으로 제품 영역(Gb)의 확보가 곤란해진다.
이러한 문제를 회피하기 위한 방법으로서 상기 유리의 수축을 저지하는 것, 상세하게는 냉각 롤러에 의해 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지해서 폭방향 양단부(Ga)의 판두께(ta)와 제품 영역(Gb)의 판두께(tb)의 차를 작게 하는 것이 고려된다. 그러나, 특허문헌 4에 개시되어 있는 바와 같이, 냉각 롤러의 개수를 단순히 증가시키는 방법으로는 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 적절히 저지할 수 없을 뿐만 아니라, 장치가 불필요하게 복잡화됨과 아울러 유지보수나 트러블의 빈도가 부당하게 증가한다는 치명적인 문제가 발생한다. 또한, 특허문헌 5에 개시되어 있는 바와 같이, 냉각 롤러의 롤러축을 경사지게 하는 방법에 의하면 유리 리본(G)의 폭방향으로 인장력을 부여해서 어느 정도까지는 폭방향 수축을 억제할 수 있지만, 이 냉각 롤러의 외주면은 통상의 냉각 롤러와 조금도 바뀌는 곳이 없기 때문에 냉각 롤러와 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga) 사이에 미끄러짐이 발생하고, 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 적절히 저지할 수 있는 것에는 미치지 못한다.
또한, 상기 특허문헌 6에 개시된 한 쌍의 롤은 수평면 상을 흐르는 유리 리본의 폭방향 양단부의 상부에 배치되고, 또한 그 한 쌍의 롤의 길이축 방향은 유리 리본의 흐름 방향과 동 방향으로 배치되어 있기 때문에 오버플로우 다운드로우법으로의 적용을 시도할 때에 이 한 쌍의 롤을 롤축이 상하 방향으로 연장되도록 유리 리본의 폭방향 양단부에 배열시키는 것은 장치의 구성상 실질적으로 불가능하다. 또한, 만일 이 한 쌍의 롤을 롤축이 상하 방향으로 연장되도록 배열시켰다고 해도 오버플로우 다운드로우법에 있어서의 냉각 롤러로서의 역할을 하는 것은 불가능하다. 즉, 이 한 쌍의 롤로는 유리 리본의 적정한 상하 방향의 위치에서 냉각 롤러가 갖는 본래의 냉각 작용을 행할 수 없음은 물론이고, 유리 리본의 폭방향 수축과 냉각 작용의 관계에 의해 폭방향 양단부와 제품 영역의 판두께의 차가 정해지는 것을 무시한 것이 된다. 이상의 사항을 감안하면 냉각 롤러를 필수 구성 요소로 하는 오버플로우 다운드로우법에 이 한 쌍의 롤을 적용했다고 해도 오히려 큰 폐해가 발생하는 것은 불가피하다.
또한, 이상의 문제는 오버플로우 다운드로우법을 채용한 경우뿐만 아니라 성형체로부터 용융 유리를 유하시키면서 판상의 유리 리본을 생성한다는 점에서 공통되는 슬롯 다운드로우법을 채용했을 경우 등에도 마찬가지로 해서 발생할 수 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 냉각 롤러의 구성에 개량을 가함으로써 용융 유리가 성형체로부터 유하함으로써 생성되는 유리 리본의 폭방향 양단부에 적절한 작용을 실시하고, 유리 리본 제품 영역을 충분하게 넓게 확보하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 성형체로부터 용융 유리를 유하시킴으로써 생성된 유리 리본의 폭방향 중앙측에 존재하는 제품 영역 보다 두꺼운 폭방향 양단부를 각각 한 쌍의 냉각 롤러로 표리 양측으로부터 협지함과 아울러 이들 냉각 롤러의 롤러축이 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 연장되도록 배열된 유리판 제조 장치에 있어서, 상기 냉각 롤러는 그 외주면이 상기 유리 리본에 있어서의 상기 두꺼운 폭방향 얀단부에 걸림으로써 상기 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, 「냉각 롤러」는, 예를 들면 내부가 중공이며, 물이나 공기 등의 냉매가 유통 가능하거나 하도록 적극적으로 냉각 작용을 행하는 구조로 되어 있다.
이러한 구성에 의하면 성형체로부터 용융 유리를 유하시킴으로써 생성된 유리 리본은 그 폭방향 양단부가 각각 한 쌍의 냉각 롤러에 의해 협지되어서 유하해 가지만 그들 냉각 롤러는 그 외주면이 유리 리본(유리 리본의 폭방향 양단부)에 걸림으로써 유리 리본의 폭방향 수축을 저지한다. 즉, 자연 방치해 두었다면 폭방향 수축을 초래하는 유리 리본의 폭방향 양단부에 냉각 롤러의 외주면이 걸려 있기 때문에 상기 냉각 롤러와 이것에 접촉하고 있는 유리 리본 사이에 있어서의 미끄러짐이 억제된 후에 유리 리본의 폭방향 수축을 적절히 저지하는 것이 가능해진다. 이것에 의해 냉각 롤러로부터는 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하는 방향으로 힘이 작용하고, 바꾸어 말하면 유리 리본에는 폭방향의 인장력이 작용하게 되기 때문에 유리 리본의 폭방향 양단부의 판두께가 얇아지고, 제품 영역의 판두께와의 차가 작아짐과 아울러 폭방향 양단부로부터 제품 영역에 이르는 천이 영역도 저감되어 그 결과로서 유리 리본의 제품 영역을 충분하게 넓게 확보하는 것이 가능해진다. 따라서, 성형체에 공급해서 유하시키는 용융 유리의 양을 증가시켜도 유리 리본의 제품 영역이 좁아진다는 사태를 회피할 수 있고, 유리판의 단위 시간당 생산량을 유효하게 증가시키는 것이 가능해진다.
이 경우 상기 냉각 롤러는 그 외주면에 유리 리본에 걸리는 볼록부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 유리판 제조 장치는 성형체로부터 용융 유리를 유하시킴으로써 생성된 유리 리본의 폭방향 중앙측에 존재하는 제품 영역보다 두껍고 또한 상기 제품 영역에 대해서 표리 양측으로 돌출하는 폭방향 양단부를 각각 한 쌍의 냉각 롤러로 표리 양측으로부터 협지함과 아울러, 이들 냉각 롤러의 롤러축을 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 연장되도록 배열하고, 상기 냉각 롤러의 외주면은 축방향 일방측의 소경면과, 축방향 타방측의 대경면을 갖고, 상기 대경면에만 볼록부를 각각 형성하고, 이들 볼록부는 상기 유리 리본에 있어서의 상기 두꺼운 폭방향 양단부만의 표리 양측에 각각 걸림으로써 상기 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면 냉각 롤러의 외주면에 형성된 볼록부가 유리 리본의 폭방향 양단부에 걸림으로써 유리 리본의 폭방향 수축이 저지되게 된다. 그리고, 이 볼록부의 존재에 의해 유리 리본과 냉각 롤러의 접촉 면적이 커져 유리 리본에 대한 냉각 효과가 증대되어 고화가 촉진되기 때문에 유리 리본의 폭방향 수축이 보다 한층 적절히 저지된다. 또한, 유리 리본의 제품 영역 중앙 부근은 본래적으로 냉각 속도가 빠른 영역이며 또한 유리 리본의 폭방향 양단부 근방도 냉각 롤러의 외주면에 형성된 복수 개의 볼록부의 존재에 의해 냉각 속도가 빨라지므로 제품 영역의 중앙 부근과 폭방향 양단부 근방 사이에 발생하는 냉각 이력의 차이가 작아져 이것에 따라 제품 영역에 불필요한 열변형이 발생한다는 사태를 효과적으로 회피할 수 있다. 이것에 의해 상술의 냉각 이력의 차이가 커지고, 또한 제품 영역에 열변형이 발생하는 것에 기인하는 유리 리본의 파손의 발생 확률이 대폭 저감된다.
여기서, 상기 볼록부는 냉각 롤러의 외주면의 복수 개소에 점재되는 형태로 형성할 수 있다. 구체적으로는 상기 볼록부를 롤러축과 평행하게 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성해도 좋고, 또는 상기 볼록부를 둘레 방향과 평행하게 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성해도 좋고, 또는 상기 볼록부를 둘레 방향과 경사를 이루고 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성해도 좋다. 또한, 상기 「둘레 방향」은 냉각 롤러의 외주면과 롤러축에 직교하는 평면이 교차하는 윤곽선을 따르는 방향을 의미한다(이하, 동일).
이와 같이 하면 냉각 롤러의 외주면에 점재된 형태로 형성된 복수 개의 볼록부가 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하도록 유리 리본의 폭방향 양단부에 걸리게 됨과 아울러 이 복수 개의 볼록부의 존재에 의해 유리 리본과의 접촉 면적이 증대되어 냉각 효과가 현저하게 증가하게 된다. 또한, 복수 개의 볼록부의 배열 상태는 냉각 롤러의 외주면에 있어서의 유리 리본 폭방향 중앙측의 표면적이 상대적으로 커지도록 상기 중앙측에 볼록부를 조밀하게 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 볼록부의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 원추상, 반구상, 원추대상 또는 반원기둥상 등을 들 수 있다. 또한, 상기 볼록부를 둘레 방향과 경사를 이루고 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성하는 경우에는 경사진 열에 있어서의 각 볼록부의 유리 리본에의 접촉 위치가 냉각 롤러의 회전에 따라 유리 리본의 폭방향 양단측으로부터 중앙측으로 점차 이행하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 냉각 롤러의 회전에 따라 각 볼록부가 유리 리본의 폭방향 수축을 저지할 뿐만 아니라 그 폭방향 치수를 증대시키는 인장력도 부여하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 볼록부는 냉각 롤러의 외주면에 형성되는 복수 개 또는 1개의 볼록조이어도 좋다. 구체적으로는 상기 볼록부를 둘레 방향과 평행하게 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 연속해서 형성해도 좋고, 또는 상기 볼록부를 상기 유리 리본과의 접촉 위치가 상기 롤러의 회전에 따라 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 점차 이행하도록 상기 롤러의 둘레 방향과 경사를 이루고 연속해서 형성해도 좋다.
이와 같이 하면 냉각 롤러의 외주면에 형성된 복수 개 또는 1개의 볼록조가 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하도록 유리 리본의 폭방향 양단부에 걸리게 됨과 아울러 이 복수 개 또는 1개의 볼록조의 존재에 의해 유리 리본과의 접촉 면적이 증대되어 냉각 효과가 현저하게 증가하게 된다. 또한, 볼록조가 냉각 롤러의 둘레 방향과 경사를 이루고 연속해서 형성되어 있는 경우에는 냉각 롤러의 회전에 따라 볼록조가 유리 리본의 폭방향 수축을 저지할 뿐만 아니라 그 폭방향 치수를 증대시키는 인장력도 부여하는 것이 가능해진다. 또한, 복수 개 또는 1개의 볼록조의 형성 상태는 냉각 롤러의 외주면에 있어서의 유리 리본 폭방향 중앙측의 표면적이 상대적으로 커지도록 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 냉각 롤러의 외주면은, 상술한 바와 같이, 볼록부를 형성하는 것 대신에 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 이행함에 따라서 점차 축경되어 상기 유리 리본에 걸리는 테이퍼면을 갖는 것이어도 좋다.
이와 같이 하면 냉각 롤러의 외주면이 갖는 테이퍼면이 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하도록 유리 리본의 폭방향 양단부에 걸리게 된다. 또한, 이 테이퍼면에 상기 볼록부를 형성해서 냉각 효과를 증가시키도록 해도 좋다.
이상의 구성에 있어서 상기 냉각 롤러의 롤러축은 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 이행함에 따라서 점차 상방으로 이행하도록 경사지게 배열되어 있어도 좋다.
이와 같이 하면 냉각 롤러의 롤러축을 상기 소정 방향으로 경사를 이루게 한 것에만 의해서도 유리 리본의 폭방향 수축을 어느 정도는 저지할 수 있기 때문에 냉각 롤러의 외주면에 상기 볼록부나 테이퍼면으로 이루어지는 걸림부를 형성함과 아울러 보다 한층 확실히 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하는 것이 가능해진다.
또한, 이상의 구성에 있어서 상기 유리 리본의 폭방향 치수는 2000㎜ 이상인 것이 바람직하다.
이와 같이 유리 리본의 폭방향 치수를 2000㎜ 이상의 장척 치수로 하면 상기 작용 효과를 적확하게 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 유리판 제조 방법은 성형체로부터 용융 유리를 유하시킴으로써 생성된 유리 리본의 폭방향 중앙측에 존재하는 제품 영역보다 두껍고 또한 상기 제품 영역에 대해서 표리 양측에 돌출하는 폭방향 양단부를 각각 한 쌍의 냉각 롤러로 표리 양측으로부터 협지함과 아울러, 이들 냉각 롤러의 롤러축을 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 연장되도록 배열하고, 상기 냉각 롤러의 외주면은 축방향 일방측의 소경면과, 축방향 타방측의 대경면을 갖고, 상기 대경면에만 볼록부를 각각 형성하고, 이들 볼록부는 상기 유리 리본에 있어서의 상기 두꺼운 폭방향 양단부만의 표리 양측에 각각 걸림으로써 상기 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 냉각 롤러로부터 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하는 방향으로 힘이 작용하게 되기 때문에 유리 리본의 폭방향 양단부의 판두께가 얇아지고, 제품 영역의 판두께와의 차가 작아짐과 아울러 폭방향 양단부로부터 제품 영역에 이르는 천이 영역도 저감되어 그 결과로서 유리 리본의 제품 영역을 충분하게 넓게 확보하는 것이 가능해진다. 따라서, 성형체에 공급해서 유하시키는 용융 유리의 양을 증가시켜도 유리 리본의 제품 영역이 좁아진다는 사태를 회피할 수 있고, 유리판의 단위 시간당 생산량을 유효하게 증가시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리판 제조 장치의 요부를 나타내는 개략 정면도이다.
도 2는 상기 제 1 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 상기 제 1 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러에 의해 유리 리본을 협지한 상태를 나타내는 횡단 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제 7 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러의 요부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 상기 제 7 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에서 사용되는 냉각 롤러에 의해 유리 리본을 협지한 상태를 나타내는 횡단 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제 8 실시형태에 의한 유리판 제조 장치의 요부를 나타내는 개략 정면도이다.
도 12는 종래의 문제점을 설명하기 위한 유리 리본의 횡단 평면도이다.
도 13은 종래의 문제점을 설명하기 위한 유리 리본의 횡단 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 유리판 제조 장치를 첨부 도면을 참조해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 유리판 제조 장치의 요부를 나타내는 개략 정면도로서, 오버플로우 다운드로우법에 의해 유리판을 제조하는 과정을 예시하고 있다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 이 유리판 제조 장치(1)는 성형로(2)의 내부에 단면 형상(지면과 직교하는 단면 형상)이 하방으로 이행함에 따라서 점차 폭이 좁아지는 쐐기 형태를 나타내는 성형체(3)를 구비하고, 이 성형체(3)에는 상방이 개방된 홈(4)이 형성되어 있다. 그리고, 이 성형체(3)의 홈(4)에는 용융 유리가 공급되고, 그 홈(4)의 상방 개방부로부터 일류된 용융 유리(g)가 성형체(3)의 양측면(지면의 겉측과 안측의 측면)을 따라 유하하고, 성형체(3)의 하단에서 합류한 후에 더 유하함으로써 판상의 유리 리본(G)이 생성되도록 구성되어 있다.
상기의 유리 리본(G)이 유하해 가는 과정에 있어서는 성형체(3)의 직하방에서 유리 리본(G)의 폭방향 양단부가 각각 한 쌍의 냉각 롤러(5)에 의해 표리 양측에서 협지됨과 아울러 그 하방에 배치된 어닐러(6)의 내부에 있어서도 유리 리본(G)의 폭방향 양단부가 각각 복수 단으로 배열된 한 쌍의 어닐러 롤러(7)에 의해 표리 양측으로부터 협지되어 있다. 따라서, 냉각 롤러(5)는 성형체(3)와 어닐러(6)의 상호 간에 있어서 유리 리본(G)의 좌단부에 한 쌍과 오른쪽 단부에 한 쌍의 합계 두 쌍을 구비하고 있다.
이 냉각 롤러(5)의 구조를 상세히 기재하면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 일단측에 롤러축(회전 구동축)(5a)을 갖는 냉각 롤러(5)의 외주면에는 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하기 위한 걸림부로서의 복수 개의 볼록부(5b)가 형성되어 있다. 즉, 이 복수 개의 볼록부(5b)는 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하는 방향으로 유리 리본(G)의 폭방향 양단부에 걸리는 형상을 이루는 것이다. 구체적으로는 이들의 볼록부(5b)는 반원기둥상을 이루고, 이 반원기둥상의 볼록부(5b)의 양단면은 둘레 방향으로 단차를 형성하는 평면으로 되어 있으므로 반원기둥상의 볼록부(5b)의 원호면이 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하기 위한 걸림부로서의 역할을 하는 것이다.
그리고, 이 반원기둥상의 볼록부(5b)는 냉각 롤러(5)의 외주면에 롤러축(5a)과 평행하게 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성되어 있다. 또한, 도면의 예에서는 이 볼록부(5b)는 둘레 방향과도 평행하게 복수 열로 형성되어 있지만, 둘레 방향에 대해서는 평행으로 또한 일렬로 정렬되지 않고 지그재그상 또는 경사상으로 배열되어 있어도 좋다. 또한, 볼록부(5b)의 형상은 반원기둥상에 한정되는 것이 아니고, 원추상, 반구상 또는 원추대상이어도 좋고, 또한 정육면체상 또는 직육면체상 등이어도 좋다(이하의 실시형태도 동일).
이러한 구성에 의하면 성형체(3)와 어닐러(6)의 상호 간에 존재하고 있는 유리 리본(G)은 폭방향으로 수축하려고 하지만, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이 유리 리본(G)의 판두께가 상대적으로 두꺼운 폭방향 양단부(Ga)는 각각 표리측으로부터 한 쌍의 냉각 롤러(5)에 의해 협지되어서 그들의 외주면에 형성된 복수 개의 볼록부(5b)가 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga)에 걸린 상태가 된다. 이것에 의해 냉각 롤러(5)로부터는 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하는 방향으로 힘이 작용하게 되기 때문에 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga)의 판두께가 얇아지고, 제품 영역(Gb)의 판두께와의 차가 작아짐과 아울러 폭방향 양단부(Ga)로부터 제품 영역(Gb)에 이르는 천이 영역(Gc)도 저감되어 유리 리본(G)의 제품 영역(Gb)을 충분하게 넓게 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 냉각 롤러(5)의 외주면에 형성된 복수 개의 볼록부(5b)의 존재에 의해 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga)와 냉각 롤러(5)의 접촉 면적이 커져 유리 리본(G)에 대한 냉각 효과가 증대되어 고화가 촉진되기 때문에 유리 리본(G)의 폭방향 수축이 보다 보다 한층 확실히 저지된다. 또한, 유리 리본(G)의 제품 영역(Gb)의 중앙 부근은 본래적으로 냉각 속도가 빠른 영역이며 또한 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga) 근방도 냉각 롤러(5)의 복수 개의 볼록부(5b)의 존재에 의해 냉각 속도가 빨라진다. 그 때문에 제품 영역(Gb)의 중앙 부근과 폭방향 양단부(Ga)근방 사이에 발생하는 냉각 이력의 차이가 작아져 제품 영역(Gb)에 불필요한 열변형이 발생하기 어려워지므로 열변형에 기인하는 유리 리본(G)의 파손의 발생 확률이 대폭 저감된다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에 설치되는 냉각 롤러(5)를 나타내는 요부 사시도이다. 이 제 2 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)가 상기 제 1 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)와 상위한 점은 냉각 롤러(5)의 외주면에 복수 개의 볼록부(5c)가 조밀하게 형성되어 있는 점과, 기본적으로는 볼록부(5c)가 둘레 방향과 평행하게 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성되어 있는 점이다. 또한, 도면의 예에서는 이 볼록부(5c)는 롤러축(5a)과도 평행하게 복수 열로 형성되어 있지만, 롤러축(5a) 방향에 대해서는 열상으로 정렬되어 있지 않아도 좋다. 그 밖의 구성 및 작용 효과에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하므로 그들에 관한 설명을 생략한다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에 설치되는 냉각 롤러(5)를 나타내는 요부 사시도이다. 이 제 3 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)가 상기 제 1, 제 2 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)와 상위한 점은 냉각 롤러(5)의 외주면에 있어서의 유리 리본(G)의 폭방향 중앙측에 복수 개의 볼록부(5d)를 조밀하게 형성하고, 또한 그 유리 리본(G)의 폭방향 양단측에 복수 개의 볼록부(5d)를 성기게 형성한 점이다. 이와 같이 하면 유리 리본(G)의 폭방향 양단부(Ga)에 대한 냉각 작용이 보다 바람직하게 행해져서 넓은 제품 영역(Gb)을 확보하는 데에 있어서 더욱 유리해진다. 그 밖의 구성 및 그 밖의 작용 효과에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하므로 그들에 관한 설명을 생략한다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에 설치되는 냉각 롤러(5)를 나타내는 요부 사시도이다. 이 제 4 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)가 상기 제 1, 제 2 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)와 상위한 점은 볼록부(5e)가 둘레 방향과 경사를 이루고 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성됨과 아울러 그 경사진 열에 있어서의 각 볼록부(5e)의 유리 리본(G)의 접촉 위치가 냉각 롤러(5)의 회전에 따라 유리 리본(G)의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 점차 이행하도록 형성되어 있는 점이다. 이와 같이 하면 냉각 롤러(5)의 회전에 따라 각 볼록부(5e)가 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지할 뿐만 아니라 그 폭방향 치수를 증대시키는 인장력도 부여하는 것이 가능해진다. 그 밖의 구성 및 그 밖의 작용 효과에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하므로 그들에 관한 설명을 생략한다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에 설치되는 냉각 롤러(5)를 나타내는 요부 사시도이다. 이 제 5 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)가 상기 제 1, 제 2 실시형태(특히, 제 2 실시형태)에 의한 냉각 롤러(5)와 상위한 점은 볼록부(5f)가 둘레 방향과 평행하게 복수 열로 또한 그 각 열 마다 각각 연속해서 형성되어 있는 점, 즉 볼록부(5e)가 둘레 방향과 평행한 복수 개의 볼록부으로 형성되어 있는 점이다. 이와 같이 하면 각 볼록부(5e)가 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하기 위한 걸림부로서의 역할을 하게 된다. 또한, 이 경우에도 각 볼록부(5e)를 유리 리본(G)의 중앙측이 그 양단측보다 조밀하도록 배열해도 좋다. 그 밖의 구성 및 작용 효과에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하므로 그들에 관한 설명을 생략한다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에 설치되는 냉각 롤러(5)를 나타내는 요부 사시도이다. 이 제 6 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)가 상기 제 1, 제 2 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)와 상위한 점은 볼록부(5g)의 유리 리본(G)에 대한 접촉 위치가 냉각 롤러(5)의 회전에 따라 유리 리본(G)의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 점차 이행하도록 냉각 롤러(5)의 둘레 방향과 경사를 이루고 연속해서 볼록부(5g)가 형성되어 있는 점, 즉 볼록부(5g)를 복수 개의 볼록조로 구성하고, 이들의 볼록조(5g)가 상기 소정의 경사를 이루고 나선상으로 형성되어 있는 점이다. 또한, 이 경우에는 1개의 볼록조(5g)를 상기 소정의 경사를 이루어 나선상으로 형성해도 좋다. 이렇게 한 경우에도 1개 또는 복수 개의 볼록조(5g)가 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하기 위한 걸림부로서의 역할을 한다. 그리고, 이와 같이 하면 냉각 롤러(5)의 회전에 따라 각 볼록조(5g)가 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지할 뿐만 아니라 그 폭방향 치수를 증대시키는 인장력도 부여하는 것이 가능해진다. 그 밖의 구성 및 그 밖의 작용 효과에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하므로 그들에 관한 설명을 생략한다.
도 9는 본 발명의 제 7 실시형태에 의한 유리판 제조 장치에 설치되는 냉각 롤러(5)를 나타내는 요부 사시도이다. 이 제 7 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)가 상기 제 1∼제 6 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)와 상위한 점은 냉각 롤러(5)의 외주면이 유리 리본(G)의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 이행함에 따라서 점차 축경되어 유리 리본(G)에 걸리는 테이퍼면(5h)을 갖고 있는 점이다. 이렇게 한 경우에도, 도 10에 나타내는 바와 같이, 냉각 롤러(5)의 테이퍼면(5h)이 유리 리본(G)의 폭방향 수축을 저지하기 위한 걸림부로서의 역할을 하게 된다. 이 구성에 의하면 냉각 롤러(5)의 외주면의 표면적을 크게 해서 냉각 효과를 높이는 것은 곤란하지만, 테이퍼면(5g)에 상기 볼록부(5b, 5c, 5d, 5e)나 볼록조(5f, 5g)를 형성하면 표면적을 크게 하는 것에 의한 냉각 효과의 향상을 도모하는 것이 가능하다. 그 밖의 구성 및 그 밖의 작용 효과에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일하므로 그들에 관한 설명을 생략한다.
도 11은 본 발명의 제 8 실시형태에 의한 냉각 롤러가 사용된 유리판 제조 장치(1)의 요부를 나타내는 개략 정면도이다. 이 제 8 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)가 상기 도 1에 나타내는 제 1 실시형태에 의한 냉각 롤러(5)와 상위한 점은 냉각 롤러(5)의 롤러축(5a)이 유리 리본(G)의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 이행함에 따라서 점차 상방으로 이행하도록 경사지게 배열되어 있는 점이다. 이 경우 냉각 롤러(5)는 유하하는 유리 리본(G)에 접촉한 상태로 회전하므로 상기 소정 방향으로 경사진 롤러축(5a) 둘레로 냉각 롤러(5)가 회전함으로써 유리 리본(G)에 폭방향의 인장력이 부여된다. 따라서, 냉각 롤러(5)의 외주면에 상기 볼록부(5b, 5c, 5d, 5e)나 볼록조(5f, 5g)가 형성되고, 또는 테이퍼면(5h)이 형성되어 있음과 아울러 유리 리본(G)의 폭방향 수축이 보다 한층 확실히 저지됨과 아울러 제품 영역(Gb)도 보다 한층 확장된다.
(실시예 1)
본 발명자들은 상술한 여러 가지의 냉각 롤러를 구비한 유리판 제조 장치와, 평활한 외주면을 갖는 냉각 롤러를 구비한 유리판 제조 장치의 대비를 냉각 롤러를 통과해서 고화한 후의 유리 리본에 의거해서 행했다. 이 대비를 행할 때에는 유리 리본의 폭방향 전체 길이가 3000㎜, 유리 리본 제품 영역에 있어서의 중앙부의 판두께가 0.7㎜가 되는 조건에서 성형체로부터 유하하는 용융 유리의 유량을 일정하게 해서 유리 리본을 생성했다. 또한, 냉각 롤러는 지름이 50㎜인 원기둥형을 이루고 또한 내부가 중공이며, 물이나 공기 등의 냉매가 유통하는 구조로 되어 있다.
여기서, 본 발명의 실시예 1로서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 외주면에 복수 개의 반원기둥상 돌기를 롤러축과 평행하게 복수 열로 정렬시킨 소위 반원기둥상 돌기축 평행 배열의 냉각 롤러를 사용하고, 본 발명의 실시예 2로서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 외주면에 복수 개의 반원기둥상 돌기를 둘레 방향에 대하여 경사지게 해서 나선상으로 정렬시킨 소위 반원기둥상 돌기 나선상 배열의 냉각 롤러를 사용하고, 본 발명의 실시예 3으로서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 외주면에 복수 개의 반원기둥상 돌기를 둘레 방향과 평행하게 복수 열로 정렬시킨 소위 반원기둥상 돌기 환상 배열의 냉각 롤러를 사용하고, 본 발명의 실시예 4로서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 외주면에 복수 개의 볼록조를 둘레 방향에 대하여 경사를 이루게 해서 나선상으로 배열시킨 소위 스크루 형상 돌기의 냉각 롤러를 사용하고, 본 발명의 실시예 5로서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 외주면에 둘레 방향과 평행하게 복수 개의 볼록조를 배열시킨 소위 링 형상 돌기의 냉각 롤러를 사용했다. 또한, 비교예로서, 외주면이 평활한 원통면으로 된 냉각 롤러를 사용했다. 또한, 이들 냉각 롤러는 모두 도 1에 나타내는 바와 같이 롤러축이 수평 방향으로 연장되는 것이다.
상기 실시예 1∼5 및 비교예에 의한 냉각 롤러를 사용해서 제조된 유리 리본에 대해서 폭방향 양단부의 판두께와, 비교예를 기준으로 한 경우의 제품 영역의 확장률과, 제품 영역에 잔류하고 있는 열변형을 계측했다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타낸다. 또한, 하기의 표 1 중, 부호△는 다소 양호, 부호 ○는 양호, 부호◎는 매우 양호, 부호×는 불량을 의미하고 있다.
Figure 112016008862847-pat00001
상기 표 1에 의하면 본 발명의 실시예 1∼5에서는 유리 리본의 폭방향 수축이 저지되고, 또한 유리 리본의 폭방향 양단부가 효율 좋게 냉각되기 때문에 그 폭방향 양단부의 판두께가 얇아지고, 잔류 변형이 양호한 것이 되어 있는 것을 파악할 수 있다. 특히, 실시예 2와 실시예 5에서는 유리 리본의 폭을 확장시키는 힘이 작용되므로 유리 리본의 제품 영역의 폭이 넓어지고, 천이 영역이 감소하고 있는 것도 파악할 수 있다.
1: 유리판 제조 장치 3: 성형체
5: 냉각 롤러 5a: 롤러축
5b, 5c, 5d, 5e: 볼록부 5f, 5g: 볼록부(볼록조)
5h: 테이퍼면 G: 유리 리본
Ga: 유리 리본의 폭방향 양단부 Gb: 유리 리본의 제품 영역
Gc: 유리 리본의 천이 영역

Claims (10)

  1. 성형체로부터 용융 유리를 유하시킴으로써 생성된 유리 리본의 폭방향 중앙측에 존재하는 제품 영역보다 두껍고 또한 상기 제품 영역에 대해서 표리 양측으로 돌출하는 폭방향 양단부를 각각 한 쌍의 냉각 롤러로 표리 양측으로부터 협지함과 아울러, 이들 냉각 롤러의 롤러축을 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 연장되도록 배열하고, 상기 냉각 롤러의 외주면은 축방향 일방측의 소경면과, 축방향 타방측의 대경면을 갖고, 상기 대경면에만 볼록부를 각각 형성하고, 이들 볼록부는 상기 유리 리본에 있어서의 상기 두꺼운 폭방향 양단부만의 표리 양측에 각각 걸림으로써 상기 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 냉각 롤러의 외주면에 롤러축과 평행하게 복수 개 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 냉각 롤러의 외주면에 둘레 방향과 평행하게 복수 개 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 냉각 롤러의 외주면에 둘레 방향과 경사를 이루고 복수 개 열로 또한 그 각 열 마다 각각 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 냉각 롤러의 외주면에 둘레 방향과 평행하게 복수 개 열로 또한 그 각 열 마다 각각 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 롤러의 외주면에 상기 유리 리본과의 접촉 위치가 상기 롤러의 회전에 따라 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 점차 이행하도록 상기 롤러의 둘레 방향과 경사를 이루고 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 롤러의 롤러축은 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 이행함에 따라서 점차 상방으로 이행하도록 경사지게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 리본의 폭방향 치수가 2000㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
  9. 성형체로부터 용융 유리를 유하시킴으로써 생성된 유리 리본의 폭방향 중앙측에 존재하는 제품 영역보다 두껍고 또한 상기 제품 영역에 대해서 표리 양측에 돌출하는 폭방향 양단부를 각각 한 쌍의 냉각 롤러로 표리 양측으로부터 협지함과 아울러, 이들 냉각 롤러의 롤러축을 상기 유리 리본의 폭방향 중앙측으로부터 양단측으로 연장되도록 배열하고, 상기 냉각 롤러의 외주면은 축방향 일방측의 소경면과, 축방향 타방측의 대경면을 갖고, 상기 대경면에만 볼록부를 각각 형성하고, 이들 볼록부는 상기 유리 리본에 있어서의 상기 두꺼운 폭방향 양단부만의 표리 양측에 각각 걸림으로써 상기 유리 리본의 폭방향 수축을 저지하는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 방법.
  10. 삭제
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