KR101927543B1 - 유리판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 시트 유리의 판 두께를 최대한 균일하게 하여 휨 및 왜곡을 저감시킬 수 있는 유리판의 제조 방법을 제공한다. 다운드로법에 의한 유리판의 제조 방법이며, 용융 유리를 성형체의 양측면을 따라 유하시켜 성형체의 하부에서 합류시킴으로써 시트 유리를 성형하는 성형 공정과 시트 유리를 롤러에 의해 하방으로 인장하면서 냉각하는 냉각 공정을 구비한다. 냉각 공정에서는, 성형체의 하부로부터 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에서, 시트 유리의 폭 방향의 온도 제어를 행하는 공정이며, 시트 유리의 폭 방향의 단부가 단부에 협지된 중앙 영역의 온도보다 낮고 또한 중앙 영역의 온도가 균일해지도록 하는 제1 온도 제어 공정과, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 낮아지도록 하는 제2 온도 제어 공정과, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에서 시트 유리의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도 구배가 없어지도록 하는 제3 온도 제어 공정을 포함하는 유리 왜곡점상 온도 제어 공정이 행해진다.

Description

유리판의 제조 방법{GLASS PLATE PRODUCTION METHOD}
본 발명은, 유리판의 제조 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1(일본 특허 공개 제2004-115357호 공보)에 기재한 바와 같이, 다운드로법을 사용하여 유리판을 제조하는 방법이 존재한다. 다운드로법에서는, 성형체에 용융 유리를 유입한 후, 그 용융 유리를 성형체의 정상부로부터 오버플로우시킨다. 오버플로우된 용융 유리는, 성형체의 양측면을 따라 유하(流下)하여, 성형체의 하단부에서 합류함으로써, 시트 형상의 유리(시트 유리)로 된다. 시트 유리는, 그 후, 롤러에 의해 하방으로 인장되어, 소정의 길이로 절단된다.
일본 특허 공개 제2004-115357호 공보
특허문헌 1에 개시의 발명에서는, 소정의 온도 영역에서 시트 유리의 폭 방향의 중앙부와 말단부 근방의 온도 구배(勾配)를 소정값으로 함으로써, 시트 유리의 잔류 응력을 저감시키고 있다. 또한, 특허문헌 1에 개시된 발명에서는, 시트 유리의 잔류 응력이나 왜곡을 고려하여, 시트 유리의 중앙부와 말단부 근방의 온도 구배를 규정하고 있다.
그러나, 시트 유리의 판 두께를 균일하게 하면서, 시트 유리의 휨 및 왜곡을 저감시킬 수는 없었다.
따라서, 본 발명의 과제는, 시트 유리의 판 두께를 최대한 균일하게 하여, 휨 및 왜곡(잔류 응력)을 저감시킬 수 있는, 유리판의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 유리판의 제조 방법은, 다운드로법에 의한 유리판의 제조 방법이며, 성형 공정과, 냉각 공정을 구비한다. 성형 공정에서는, 용융 유리를 성형체의 양측면을 따라 유하시켜 성형체의 하부에서 합류시킴으로써 시트 유리를 성형한다. 냉각 공정에서는, 시트 유리를 롤러에 의해 하방으로 인장하면서 냉각한다. 또한, 냉각 공정에서는, 유리 왜곡점상 온도 제어 공정이 행해진다. 유리 왜곡점상 온도 제어 공정은, 성형체의 하부로부터 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회(下回)할 때까지의 온도 영역에서, 시트 유리의 폭 방향의 온도 제어를 행하는 공정이며, 제1 온도 제어 공정과, 제2 온도 제어 공정과, 제3 온도 제어 공정을 포함한다. 제1 온도 제어 공정에서는, 시트 유리의 폭 방향의 단부가 단부에 협지된 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한, 중앙 영역의 온도가 균일해지도록 한다. 제2 온도 제어 공정에서는, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 낮아지도록 한다. 제3 온도 제어 공정에서는, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에서, 시트 유리의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도 구배가 없어지도록 한다. 이에 의해, 시트 유리의 판 두께를 최대한 균일하게 하여, 휨 및 왜곡(잔류 응력)을 저감시킬 수 있다. 또한, 시트 유리의 중앙 영역은, 판 두께를 균일하게 하는 대상의 부분을 포함하는 영역이며, 시트 유리의 단부는, 제조 후에 절단되는 대상의 부분을 포함하는 영역이다.
제1 온도 제어 공정에서는, 시트 유리의 폭 방향의 단부의 온도를, 단부에 협지된 중앙 영역의 온도보다 낮게 함으로써, 시트 유리의 단부의 점도가 높아진다. 이에 의해, 시트 유리의 폭 방향의 수축이 억제된다. 시트 유리가 폭 방향으로 수축하면, 수축된 개소의 판 두께가 커져, 판 두께 편차가 나빠진다. 따라서, 시트 유리의 폭 방향의 단부의 온도를 중앙 영역의 온도보다 낮게 함으로써, 판 두께를 균일화할 수 있다. 또한, 제1 온도 제어 공정에서는, 시트 유리의 중앙 영역의 온도를 균일하게 함으로써, 중앙 영역의 점도가 균일해진다. 이에 의해, 시트 유리의 판 두께를 균일화할 수 있다.
제2 온도 제어 공정에서는, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 낮아지도록 온도 구배가 형성된다. 그리고, 제3 온도 제어 공정에서는, 제2 온도 제어 공정에 있어서 형성된 온도 구배를, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 향하여 저감하도록 시트 유리를 냉각한다. 이에 의해, 시트 유리의 체적 수축량은, 시트 유리의 단부로부터 중앙부를 향함에 따라 커지므로, 시트 유리의 중앙부에 있어서 인장 응력이 작용한다. 특히, 시트 유리의 중앙부에 있어서, 시트 유리의 흐름 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용한다. 또한, 시트 유리의 폭 방향으로 작용하는 인장 응력보다도, 시트 유리의 흐름 방향으로 작용하는 인장 응력이 더 큰 것이 바람직하다. 인장 응력에 의해, 시트 유리의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 유리의 휨을 저감시킬 수 있다.
또한, 시트 유리는, 유리 왜곡점에 있어서 온도 구배를 갖고 있으면, 상온까지 냉각되었을 때에 왜곡이 발생한다. 따라서, 제3 온도 제어 공정에 있어서, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 향하여 온도 구배가 저감되도록 냉각함으로써, 냉각 후의 왜곡을 저감시킬 수 있다. 또한, 제3 온도 제어 공정에서 냉각된 시트 유리는, 폭 방향의 중앙부의 온도에서 단부의 온도를 뺀 값이, -20℃부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 유리의 폭 방향의 온도 구배가, 시트 유리의 흐름 방향을 향함에 따라 점감(漸減)되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 점감되도록 온도 구배가 형성되고, 또한, 이 온도 구배가, 시트 유리의 흐름 방향을 향함에 따라 점감되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 볼록 형상으로 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 볼록 형상으로 점감되도록 온도 구배가 형성되고, 또한, 이 온도 구배가, 시트 유리의 흐름 방향을 향함에 따라 점감되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제1 온도 제어 공정은, 시트 유리의 중앙부의 온도가 유리 연화점 이상인 경우에 행해지고, 제2 온도 제어 공정 및 제3 온도 제어 공정은, 시트 유리의 중앙부의 온도가 유리 연화점보다 낮은 경우에 행해지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 온도 제어 공정에 있어서, 시트 유리의 중앙 영역의 온도가 균일해지도록 제어되어, 시트 유리의 판 두께가 균일해진 후에, 제2 온도 제어 공정 및 제3 온도 제어 공정이 행해진다. 따라서, 판 두께가 균일해진 시트 유리의 중앙부에, 시트 유리의 흐름 방향 및 폭 방향에 있어서 인장 응력을 작용시킬 수 있다. 이에 의해, 시트 유리의 평탄도를 유지하면서 시트 유리를 냉각할 수 있다. 따라서, 시트 유리의 휨을 저감시킬 수 있다.
또한, 제3 온도 제어 공정에서는, 냉각 공정에서의 시트 유리의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도차가, 가장 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 시트 유리는, 유리 왜곡점에 있어서 온도차를 갖고 있으면, 상온까지 냉각된 후에 왜곡이 발생한다. 즉, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에서, 시트 유리의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도차를 작게 함으로써, 시트 유리의 왜곡을 저감시킬 수 있다.
또한, 온도 구배가 없어진다는 것은, 시트 유리의 폭 방향으로 있어서 중앙부의 온도로부터 단부의 온도를 뺀 값이 -20℃부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
또한, 유리 왜곡점상 온도 제어 공정은, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에서, 시트 유리의 폭 방향의 온도가 단부로부터 중앙부를 향하여 낮아지도록 하는 제4 온도 제어 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 시트 유리의 냉각량은, 시트 유리의 단부로부터 중앙부를 향함에 따라 커진다. 그로 인해, 상술한 바와 같이, 시트 유리의 중앙부는, 시트 유리의 흐름 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용하게 된다. 따라서, 시트 유리의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 유리의 휨을 저감시킬 수 있다.
또한, 제4 온도 제어 공정에 있어서, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에서, 시트 유리의 온도가 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향하여 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제4 온도 제어 공정에 있어서, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에서, 시트 유리의 온도가 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향하여 볼록 형상으로 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제4 온도 제어 공정에서는, 시트 유리의 폭 방향의 단부와 중앙부 사이의 온도 구배를, 시트 유리의 흐름 방향을 향하여 증가시키는 것이 바람직하다.
또한, 제4 온도 제어 공정에서는, 시트 유리의 폭 방향의 단부와 중앙부 사이의 온도 구배를, 시트 유리의 흐름 방향을 향하여 점증시키는 것이 바람직하다.
또한, 시트 유리는, 1.0nm 이하의 왜곡값을 갖는 것이 바람직하고, 0nm 내지 0.95nm의 범위 내의 왜곡값을 갖는 것이 보다 바람직하고, 0nm 내지 0.90nm의 범위 내의 왜곡값을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 시트 유리는, 0.15mm 이하의 휨값을 갖는 것이 바람직하고, 0mm 내지 0.10mm의 범위 내의 휨값을 갖는 것이 보다 바람직하고, 0mm 내지 0.05mm의 범위 내의 휨값을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 시트 유리는, 15㎛ 이하의 판 두께 편차를 갖는 것이 바람직하고, 0㎛ 내지 14㎛의 범위 내의 판 두께 편차를 갖는 것이 보다 바람직하고, 0㎛ 내지 13㎛의 범위 내의 판 두께 편차를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 관한 유리판의 제조 방법에서는, 시트 유리의 판 두께를 최대한 균일하게 하여, 휨 및 왜곡(잔류 응력)을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 유리판의 제조 방법의 일부의 흐름도.
도 2는 유리판의 제조 장치에 포함되는 용해 장치를 주로 도시하는 모식도.
도 3은 성형 장치의 개략의 정면도.
도 4는 성형 장치의 개략의 측면도.
도 5는 제어 장치의 제어 블록도.
도 6은 각 온도 프로파일(후술한다)에 있어서의 시트 유리(SG)의 온도를 나타내는 표.
도 7은 도 6의 표에 있어서의 온도 프로파일의 그래프이다.
도 8은 온도 제어 공정에서의 냉각 속도 및 온도 구배를 나타내는 표.
이하, 도면을 참조하면서, 본 실시 형태의 유리판의 제조 장치(100)를 사용하여 유리판을 제조하는 유리판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
(1) 유리판의 제조 방법의 개요
도 1은, 본 실시 형태에 관한 유리판의 제조 방법의 일부의 흐름도이다.
이하, 도 1을 사용하여 유리판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
유리판은, 도 1에 도시한 바와 같이, 용해 공정 ST1과, 청징 공정 ST2와, 균질화 공정 ST3과, 성형 공정 ST4와, 냉각 공정 ST5와, 절단 공정 ST6을 포함하는 다양한 공정을 거쳐 제조된다. 이하, 이들 공정에 대하여 설명한다.
용해 공정 ST1에서는, 유리 원료를 가열하여 용해한다. 유리 원료는, SiO2, Al2O3 등의 조성으로 이루어진다. 완전히 용해된 유리 원료는, 용융 유리로 된다.
청징 공정 ST2에서는, 용융 유리를 청징한다. 구체적으로는, 용융 유리 중에 포함되는 가스 성분을 용융 유리로부터 방출하거나, 혹은, 용융 유리 중에 포함되는 가스 성분을 용융 유리 중에 흡수한다.
균질화 공정 ST3에서는, 용융 유리를 균질화한다. 또한, 이 공정에서는, 청징을 마친 용융 유리의 온도 조정을 행한다.
성형 공정 ST4에서는, 다운드로법(구체적으로는, 오버플로우 다운드로법)에 의해 용융 유리를 시트 형상의 시트 유리(SG)(도 3이나 도 4을 참조)로 성형한다.
냉각 공정 ST5에서는, 성형 공정 ST4에서 성형된 시트 유리(SG)의 냉각을 행한다. 그 냉각 공정 ST5에 있어서, 시트 유리(SG)는, 실온 가까이까지 냉각된다.
절단 공정 ST6에서는, 실온 가까이까지 냉각된 시트 유리(SG)를, 소정의 길이마다 절단하여 절단 시트 유리(SG1)(도 3을 참조)로 한다.
또한, 소정의 길이마다 절단된 절단 시트 유리(SG1)은, 그 후 재차 절단되어, 연삭·연마, 세정, 검사가 행해져 유리판으로 되고, 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에 사용된다.
(2) 유리판의 제조 장치(100)의 개요
도 2는 유리판의 제조 장치(100)에 포함되는 용해 장치(200)를 주로 도시하는 모식도이다. 도 3은 유리판의 제조 장치(100)에 포함되는 성형 장치(300)의 개략의 정면도이다. 도 4는 성형 장치(300)의 개략의 측면도이다. 이하, 유리판의 제조 장치(100)에 대하여 설명한다.
유리판의 제조 장치(100)는, 주로 용해 장치(200)(도 2를 참조)와, 성형 장치(300)(도 2-도 4를 참조)와, 절단 장치(400)(도 3을 참조)를 갖는다.
(2-1) 용해 장치(200)의 구성
용해 장치(200)는, 용해 공정 ST1, 청징 공정 ST2 및 균질화 공정 ST3을 행하기 위한 장치이다.
용해 장치(200)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 용해조(201), 청징조(202), 교반조(203), 제1 배관(204) 및 제2 배관(205)을 갖는다.
용해조(201)는, 유리 원료를 용해하기 위한 조이다. 용해조(201)에서는, 용해 공정 ST1을 행한다.
청징조(202)는, 용해조(201)에서 용해된 용융 유리로부터 기포를 제거하기 위한 조이다. 용해조(201)로부터 보내어진 용융 유리를, 청징조(202)에서 재차 가열함으로써, 용융 유리 중의 기포의 탈포가 촉진된다. 청징조(202)에서는, 청징 공정 ST2를 행한다.
교반조(203)는, 용융 유리를 수용하는 용기와, 회전축과, 그 회전축에 설치된 교반 날개를 포함하는 교반 장치를 갖고 있다. 용기, 회전축 및 교반 날개로서는, 예를 들어 백금 등의 백금족 원소 또는 백금족 원소의 합금제의 것을 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 모터 등의 구동부(도시하지 않음)의 구동에 의해 회전축이 회전함으로써, 회전축에 설치된 교반 날개가 용융 유리를 교반한다. 교반조(203)에서는, 균질화 공정 ST3을 행한다.
제1 배관(204) 및 제2 배관(205)은, 백금족 원소 또는 백금족 원소의 합금제의 배관이다. 제1 배관(204)은, 청징조(202)와 교반조(203)를 접속하는 배관이다. 제2 배관(205)은, 교반조(203)와 성형 장치(300)를 접속하는 배관이다.
(2-2) 성형 장치(300)의 구성
성형 장치(300)는, 성형 공정 ST4 및 냉각 공정 ST5를 행하기 위한 장치이다.
성형 장치(300)는, 도 3이나 도 4에 도시한 바와 같이, 성형체(310)와, 분위기 구획 부재(320)와, 냉각 롤러(330)와, 냉각 유닛(340)과, 인장 롤러(350a 내지 350e)와, 히터(360a 내지 360e)를 갖는다. 이하, 이들 구성에 대하여 설명한다.
(2-2-1) 성형체(310)
성형체(310)는, 성형 공정 ST4를 행하기 위한 장치이다.
성형체(310)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 성형 장치(300)의 상방 부분에 위치하고, 용해 장치(200)로부터 흘러 오는 용융 유리를, 오버플로우 다운드로법에 의해 시트 형상의 유리판(시트 유리(SG))으로 성형하는 기능을 갖는다. 성형체(310)는, 수직 방향으로 절단한 단면 형상이 웨지형 형상을 갖고, 벽돌에 의해 구성되어 있다.
성형체(310)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 용해 장치(200)로부터 흘러 오는 용융 유리의 유로 방향의 상류측에 공급구(311)가 형성되어 있다. 또한, 성형체(310)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 그 길이 방향을 따라, 상방으로 개방된 홈부(312)가 형성되어 있다. 홈부(312)는, 용융 유리의 유로 방향의 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라, 서서히 얕아지도록 형성되어 있다.
용해 장치(200)로부터 성형 장치(300)를 향하여 흘러 오는 용융 유리는, 공급구(311)를 통하여 성형체(310)의 홈부(312)에 흐르게 되어 있다.
성형체(310)의 홈부(312)에 흐른 용융 유리는, 그 홈부(312)의 정상부에 있어서 오버플로우하고, 성형체(310)의 양측면(313)을 따라 유하한다. 그리고, 성형체(310)의 양측면(313)을 따라 유하하는 용융 유리는, 성형체(310)의 하부(314)에서 합류하여 시트 유리(SG)로 된다.
(2-2-2) 분위기 구획 부재(320)
도 3이나 도 4에 도시한 바와 같이, 분위기 구획 부재(320)는, 성형체(310)의 하부(314) 근방에 배치되는 판상의 부재이다.
분위기 구획 부재(320)는, 성형체(310)의 하부(314)로부터 유하해 가는 시트 유리(SG)의 두께 방향의 양측에, 대략 수평하게 되도록 배치되어 있다. 분위기 구획 부재(320)는, 단열재로서 기능한다. 즉, 분위기 구획 부재(320)는, 그 상하의 공기를 구획함으로써, 분위기 구획 부재(320)의 상측으로부터 하측으로의 열의 이동을 억제하고 있다.
(2-2-3) 냉각 롤러(330)
냉각 롤러(330)는, 분위기 구획 부재(320)의 하방에 배치되어 있다. 또한, 냉각 롤러(330)는, 시트 유리(SG)의 두께 방향의 양측에, 또한, 그 폭 방향의 양단부 부분에 대향하도록 배치되어 있다. 냉각 롤러(330)는, 내부에 통과된 공냉관에 의해 공냉되어 있다. 따라서, 시트 유리(SG)는, 냉각 롤러(330)를 통과할 때에 공냉된 냉각 롤러(330)에 접촉하는 그 두께 방향의 양측 부분 또한 그 폭 방향의 양단부 부분(이하에서는, 그 부분을 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)(도 4나 도 7을 참조)이라고 한다)이 냉각된다. 이에 의해, 그 귀부(R, L)의 점도는, 소정값(구체적으로는, 109.0푸아즈(poise)) 이상으로 된다. 냉각 롤러(330)는, 냉각 롤러 구동 모터(390)(도 5를 참조)에 의한 구동력이 전달됨으로써, 시트 유리(SG)를 하방으로 인장하는 역할도 갖는다.
냉각 롤러(330)에 의해, 시트 유리(SG)는 소정의 두께로 잡아 늘려진다.
(2-2-4) 냉각 유닛(340)
냉각 유닛(340)은, 공냉식의 냉각 장치이며, 냉각 롤러(330) 및 그 하방을 통과하는 시트 유리(SG)의 분위기 온도를 냉각한다.
냉각 유닛(340)은, 시트 유리(SG)의 폭 방향으로 복수(여기서는, 3개) 및 그 흐름 방향으로 복수 배치된다. 구체적으로는, 냉각 유닛(340)은, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 표면에 대향하도록, 1개씩 배치되고, 또한, 후술하는 중앙 영역 CA(도 4나 도 7을 참조)의 표면에 대향하도록 1개 배치되어 있다.
(2-2-5) 인장 롤러(350a 내지 350e)
인장 롤러(350a 내지 350e)는, 냉각 롤러(330)의 하방에, 시트 유리(SG)의 흐름 방향으로 소정의 간격을 갖고 배치된다. 또한, 인장 롤러(350a 내지 350e)는, 각각, 시트 유리(SG)의 두께 방향의 양측에, 또한 시트 유리(SG)의 폭 방향의 양단부 부분에 대향하도록 배치된다. 그리고, 인장 롤러(350a 내지 350e)는, 냉각 롤러(330)에 있어서 귀부(R, L)의 점도가 소정값 이상으로 된 시트 유리(SG)의 두께 방향의 양측 부분이며 그 폭 방향의 양단부 부분에 접촉하면서 그 시트 유리(SG)를 하방으로 인장한다. 또한, 인장 롤러(350a 내지 350e)는, 인장 롤러 구동 모터(391)(도 5를 참조)에 의한 구동력이 전달됨으로써 구동된다. 인장 롤러(350a 내지 350e)의 주위 속도는, 냉각 롤러(330)의 주위 속도보다도 크다. 인장 롤러의 주위 속도는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 하류측에 배치됨에 따라 커진다. 즉, 복수의 인장 롤러(350a 내지 350e)에 있어서는, 인장 롤러(350a)의 주위 속도가 가장 작고, 인장 롤러(350e)의 주위 속도가 가장 크다.
(2-2-6) 히터
히터는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향으로 복수(여기서는, 5개) 또한 시트 유리(SG)의 폭 방향으로 복수(여기서는, 5개) 배치된다. 히터(360a 내지 360e)는, 후술하는 제어 장치(500)에 의해 출력이 제어됨으로써, 인장 롤러(350a 내지 350e)에 의해 하방으로 견인되는 시트 유리(SG) 근방의 분위기 온도를 제어하는(구체적으로는, 승온하는) 온도 제어 장치로서 기능한다.
시트 유리(SG)의 폭 방향으로 복수 배치되는 히터는, 각각, 상기 유로 방향의 상류측부터 순서대로 귀부(L), 좌측부(CL)(도 4나 도 7을 참조), 중앙부(C)(도 4나 도 7을 참조), 우측부(CR)(도 4나 도 7을 참조), 귀부(R)의 분위기 온도를 제어한다.
여기에서는, 인장 롤러(350a 내지 350e)에 의해 하방에 견인되는 시트 유리(SG)의 분위기 온도가, 히터(360a 내지 360e)에 의해 온도 제어됨으로써(구체적으로는, 시트 유리(SG)의 분위기 온도가 제어됨으로써, 시트 유리(SG)가 온도 제어됨으로써), 시트 유리(SG)가 점성 영역으로부터 점탄성 영역을 거쳐 탄성 영역으로 추이(推移)하는 냉각이 행해진다.
또한, 히터(360a 내지 360e) 각각의 근방에는, 시트 유리(SG)의 각 영역의 분위기 온도를 검출하는 분위기 온도 검출 수단으로서의 복수의 열전대(여기서는, 열전대 유닛(380)(도 5를 참조)이라고 한다)가, 히터(360a 내지 360e) 각각에 대응하도록 배치되어 있다. 즉, 열전대는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향으로 복수 또한 그 폭 방향으로 복수 배치되어 있다.
이상과 같이, 성형체(310)의 하부(314) 이하의 영역에서, 냉각 롤러(330), 냉각 유닛(340), 히터(360a 내지 360e)에 의해 시트 유리(SG)가 냉각되어 가는 공정이 냉각 공정 ST5이다.
(2-3) 절단 장치(400)
절단 장치(400)에서는, 절단 공정 ST6을 행한다. 절단 장치(400)는, 성형 장치(300)에 있어서 유하하는 시트 유리(SG)를, 그 길이면에 대하여 수직인 방향으로부터 절단하는 장치이다. 이에 의해, 시트 형상의 시트 유리(SG)는, 소정의 길이를 갖는 복수의 절단 시트 유리(SG1)로 된다. 절단 장치(400)는, 절단 장치 구동 모터(392)(도 5을 참조)에 의해 구동된다.
(3) 제어 장치(500)
도 5는, 제어 장치(500)의 제어 블록도이다.
제어 장치(500)는, CPU, ROM, RAM, 하드 디스크 등으로 구성되고, 유리판의 제조 장치(100)에 포함되는 다양한 기기의 제어를 행하는 제어부로서 기능한다.
구체적으로는, 제어 장치(500)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 유리판의 제조 장치(100)에 포함되는 각종 센서(예를 들어, 열전대 유닛(380) 등)나 스위치(예를 들어, 주전원 스위치(381) 등) 등에 의한 신호, 입력 장치(도시하지 않음) 등을 통한 작업자로부터의 입력 신호를 받아, 냉각 유닛(340), 히터(360a 내지 360e), 냉각 롤러 구동 모터(390), 인장 롤러 구동 모터(391), 절단 장치 구동 모터(392) 등의 제어를 행한다.
(4) 냉각 공정 ST5에 있어서의 온도 제어
도 6은, 각 온도 프로파일(후술한다)에 있어서의 시트 유리(SG)의 온도를 나타내는 표이다. 도 7은, 도 6의 표에 있어서의 온도 프로파일의 그래프이다. 도 8은, 온도 제어 공정 ST11 내지 ST14에 있어서의 냉각 속도 및 온도 구배를 나타내는 표이다.
냉각 공정 ST5에서는, 시트 유리(SG)를 온도 제어하는 온도 제어 공정 ST10(도 8을 참조)을 행하고 있다. 구체적으로는, 온도 제어 공정 ST10에서는, 제어 장치(500)가, 냉각 롤러(330)를 제어함으로써, 시트 유리(SG)의 온도를 제어한다. 또한, 온도 제어 공정 ST10에서는, 냉각 유닛(340) 및 히터(360a 내지 360e)를 제어하여 시트 유리(SG)의 분위기 온도의 제어를 행함으로써, 시트 유리(SG)의 온도를 제어한다. 또한, 도 6, 도 7에 도시된 시트 유리(SG)의 온도는, 냉각 유닛(340) 및 히터(360a 내지 360e)에 의해 제어되는 시트 유리(SG)의 분위기 온도에 기초하여, 시뮬레이션에 의해 산출된 값이다.
냉각 공정 ST5에서는, 온도 제어 공정 ST10을 행함으로써, 시트 유리(SG)의 온도가 소정의 높이 위치에 있어서 소정의 온도 범위에 들어가도록, 또한, 시트 유리(SG)의 온도가 그 폭 방향으로 소정의 온도 분포를 갖도록 하고 있다. 즉, 시트 유리(SG)의 온도는, 그 흐름 방향 및 폭 방향에 있어서 제어되고 있다.
이하에서는, 시트 유리(SG)의 온도가 갖는 온도 분포를 적절히 온도 프로파일(도 7의 실선으로 나타낸다)이라고 한다. 또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 성형체(310)의 하부(314)에 있어서는, 시트 유리(SG)의 온도는, 그 폭 방향으로 균일(플러스 마이너스 20℃의 범위를 포함하는 것으로 한다)하며, 약 1150℃이다.
온도 제어 공정 ST10은, 도 8에 도시한 바와 같이, 유리 왜곡점상 온도 제어 공정 ST10a와, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14를 갖는다. 이하, 각 온도 제어 공정에 대하여 설명한다.
(4-1) 유리 왜곡점상 온도 제어 공정 ST10a
유리 왜곡점상 온도 제어 공정 ST10a는, 성형체(310)의 하부(314)로부터, 시트 유리(SG)의 온도가 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의, 시트 유리(SG)의 온도의 제어를 행하는 공정이며, 제1 온도 제어 공정 ST11과, 제2 온도 제어 공정 ST12와, 제3 온도 제어 공정 ST13을 갖는다. 또한, 유리 왜곡점이란, 일반적인 유리의 왜곡점을 의미하고, 1014. 5푸아즈의 점도에 상당하는 온도(예를 들어, 661℃)이다. 유리 왜곡점 근방의 온도 영역이란, 유리 왜곡점과 유리 서냉점을 더하고 2로 나눈 온도((유리 왜곡점+유리 서냉점)/2)부터, 유리 왜곡점으로부터 50℃를 뺀 온도(유리 왜곡점 -50℃)까지의 영역을 의미한다. 유리 서냉점이란, 일반적인 유리의 서냉점을 의미하고, 1013푸아즈의 점도에 상당하는 온도(예를 들어, 715℃)이다.
(4-1-1) 제1 온도 제어 공정 ST11
제1 온도 제어 공정 ST11은, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서 최고의 온도가 되는 개소(중앙 영역 CA)의 온도가 유리 연화점 이상인 경우에 행해진다. 유리 연화점이란, 일반적인, 유리의 연화점을 의미하고, 107. 6푸아즈의 점도에 상당하는 온도(예를 들어, 950℃)이다.
제1 온도 제어 공정 ST11에서는, 온도 프로파일이, 제1 온도 프로파일 TP11로 되도록 제어하고 있다.
(4-1-1-1) 제1 온도 프로파일 TP11
제1 온도 프로파일 TP11이란, 도 7에 도시한 바와 같이, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도가 중앙 영역 CA의 온도보다도 낮아지고, 또한, 귀부(R, L)에 의해 협지되어 있는 중앙 영역 CA의 폭 방향의 온도가 균일해지는 온도 프로파일이다. 여기서, 「중앙 영역 CA 폭 방향의 온도가 균일해진다」란, 중앙 영역 CA에 있어서의 폭 방향의 온도차가 -20℃부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것을 의미한다. 또한, 중앙 영역 CA란, 우측부(CR)과 중앙부(C)와 좌측부(CL)로 구성되는 영역이다. 구체적으로는, 시트 유리(SG)의 중앙 영역 CA는, 판 두께를 균일하게 하는 대상의 부분을 포함하는 영역이다. 또한, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 단부인 귀부(R, L)는, 제조 후에 절단되는 대상의 부분을 포함하는 영역이다.
(4-1-1-2) 제1 온도 프로파일 TP11로 하기 위한 제어
제1 온도 제어 공정 ST11에서는, 냉각 롤러(330) 및 냉각 유닛(340)을 제어함으로써, 온도 프로파일이 제1 온도 프로파일 TP11로 되도록 하고 있다. 구체적으로는, 냉각 롤러(330)에 의해 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)를 냉각함으로써, 또한, 냉각 유닛(340)에 의해 시트 유리(SG)의 분위기 온도를 제어함으로써, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도를 중앙 영역 CA의 온도보다도 소정 온도(구체적으로는, 200℃ 내지 250℃) 낮게 하고 있다. 그리고, 냉각 유닛(340)에 의해 시트 유리(SG)의 분위기 온도를 제어함으로써, 귀부(R, L)의 온도가 중앙 영역 CA의 온도보다도 소정 온도 낮게 되고, 또한, 중앙 영역 CA의 폭 방향의 온도가 균일해지는 온도 프로파일을 유지하고 있다. 이에 의해, 시트 유리(SG)의 중앙 영역 CA의 판 두께를 최대한 균일하게 할 수 있다. 여기서, 상술한 바와 같이, 냉각 유닛(340)은, 폭 방향으로 3개 배치되어 있다. 따라서, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L) 각각의 온도와 중앙 영역 CA의 온도를 독립하여 온도 제어할 수 있다.
제1 온도 프로파일 TP11에 있어서의, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도는, 또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 880℃이고, 중앙 영역 CA의 온도는 1070℃이다.
(4-1-2) 제2 온도 제어 공정 ST12
제2 온도 제어 공정 ST12은, 시트 유리(SG)의 중앙 영역 CA의 온도가 유리 연화점을 하회하고 나서, 시트 유리(SG)의 온도가 유리 서냉점 근방의 온도 영역을 통과하여 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에 들어갈 때까지 행해진다. 유리 서냉점 근방의 온도 영역이란, 유리 서냉점에 100℃를 더한 온도(유리 서냉점+100℃)로부터, 유리 왜곡점과 유리 서냉점을 더하고 2로 나눈 온도((유리 왜곡점+유리 서냉점)/2)보다 위의 영역을 의미한다.
제2 온도 제어 공정 ST12에서는, 온도 프로파일이, 제2 온도 프로파일 TP20으로 되도록 제어한다.
(4-1-2-1) 제2 온도 프로파일 TP20
제2 온도 프로파일 TP20이란, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서의 온도가 중앙부(C)로부터 귀부(R, L)을 향하여 낮아지는 온도 프로파일이며, 위로 볼록한 곡선을 그리는 형상을 갖는다. 즉, 제2 온도 제어 공정 ST12에서는, 폭 방향에 있어서, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)의 온도가 가장 높고, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도가 가장 낮다. 또한, 제2 온도 프로파일 TP20에서는, 온도가 폭 방향에 있어서 중앙부(C)로부터 귀부(R, L)를 향하여 연속적으로 낮아진다.
제2 온도 프로파일 TP20에는, 복수의 온도 프로파일(구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 제2a 온도 프로파일 TP21, 제2b 온도 프로파일 TP22)이 포함된다. 제2a 온도 프로파일 TP21 및 제2b 온도 프로파일 TP22는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하여 순서대로 위치한다.
제2 온도 프로파일 TP20은, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 하류측을 향함에 따라(즉, 시트 유리(SG)의 중앙 영역 CA의 온도가 유리 연화점을 하회하고 나서, 시트 유리(SG)의 온도가 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 향함에 따라), 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서, 귀부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도차의 절대값(여기서는, 온도차 절대값이라고 한다)이 작아진다. 따라서, 제2a 온도 프로파일 TP21의 온도차 절대값의 쪽이, 제2b 온도 프로파일 TP22의 온도차 절대값보다도 작다.
여기서, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 하류측을 향함에 따라, 온도차 절대값이 작아진다는 것은, 바꿔 말하면, 제2 온도 프로파일 TP20은, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 하류측을 향함에 따라, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배가 작아진다는 것이다. 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배란, 도 7의 이점차선으로 나타낸 바와 같이, 중앙부(C)의 온도로부터 귀부(R)의 온도를 뺀 값을, 시트 유리(SG)의 폭 W를 2로 나눈 값으로, 나눈 것의 절대값(여기서는, 제1 구배 절대값이라고 한다), 또는, 중앙부(C)의 온도로부터 귀부(L)의 온도를 뺀 값을, 시트 유리(SG)의 폭 W를 2로 나눈 값으로, 나눈 것의 절대값(여기서는, 제2 구배 절대값이라고 한다)이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배란, 제1 구배 절대값과 제2 구배 절대값의 평균값을 의미하는 것으로 한다.
제2 온도 제어 공정 ST12에서는, 제2a 온도 프로파일 TP21의 온도 구배 TG21, 제2b 온도 프로파일 TP22의 온도 구배 TG22의 순서대로 크다.
(4-1-2-2) 제2 온도 프로파일 TP20으로 하기 위한 제어
제2 온도 제어 공정 ST12에서는, 일부의 히터(여기서는, 히터(360a 및 360b))를 제어함으로써, 온도 프로파일이 제2 온도 프로파일 TP20으로 되도록 하고 있다.
구체적으로는, 히터(360a)를 제어함으로써, 제2a 온도 프로파일 TP21을 형성하고, 히터(360b)를 제어함으로써, 제2b 온도 프로파일 TP22를 형성하고 있다. 또한, 도시는 하고 있지 않지만, 본 실시 형태의 제2 온도 프로파일 TP20에는, 또 하나의 제2c 온도 프로파일이 더 포함되어 있다. 그 제2c 온도 프로파일은, 시트 유리(SG)의 중앙 영역 CA의 온도가 유리 연화점을 하회한 직후에 형성되는 온도 프로파일이다. 제2c 온도 프로파일은, 냉각 유닛(340)에 의해 온도 제어되어 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 귀부(R, L), 우측부(CR), 좌측부(CL), 중앙부(C)의 5점의 온도의 근사 곡선이, 제2 온도 프로파일 TP20으로 되도록 하고 있다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제2a 온도 프로파일 TP21에 있어서의 시트 유리(SG)의 귀부(L), 좌측부(CL), 중앙부(C), 우측부(CR), 귀부(R)의 온도는, 순서대로 785℃, 798℃, 819℃, 792℃, 776℃이다. 또한, 제2b 온도 프로파일 TP22에 있어서의 시트 유리(SG)의 귀부(L), 좌측부(CL), 중앙부(C), 우측부(CR), 귀부(R)의 온도는 순서대로 763℃, 770℃, 784℃, 765℃, 757℃이다.
또한, 제2 온도 제어 공정 ST12에서는, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 냉각 속도가 가장 빨라지도록 히터를 제어하고 있다. 즉, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서 귀부(R, L)의 온도의 냉각 속도나 우측부(CR), 좌측부(CL)의 온도보다도 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 빨라지도록, 히터를 제어하고 있다. 이에 의해, 제2a 온도 프로파일 TP21 및 제2b 온도 프로파일 TP22를 형성할 수 있다. 또한, 구체적인 냉각 속도에 대해서는, 왜곡점 근방 온도 제어 공정 ST13의 개소에서 설명한다. 또한, 각 온도 프로파일 TP21, TP22에 있어서의, 온도 구배 TG21, TG22는, 각각 7.4×10-3℃/mm, 4.7×10-3℃/mm이다.
(4-1-3) 제3 온도 제어 공정 ST13
제3 온도 제어 공정 ST13은, 시트 유리(SG)의 온도가 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에 들어 있는 동안 행해진다.
제3 온도 제어 공정 ST13에서는, 온도 프로파일이 제3 온도 프로파일 TP31로 되도록 제어한다.
(4-1-3-1) 제3 온도 프로파일 TP31
제3 온도 프로파일 TP31이란, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도(폭 방향의 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)에 걸친 온도)가 균일해지는 온도 프로파일이다. 다른 표현을 하면, 제3 온도 프로파일 TP31이란, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서, 온도의 귀부(R, L)와 중앙부(C)의 온도 구배가 없어지는 온도 프로파일이다.
여기서, 「균일하게 된다」, 「온도 구배가 없어진다」란, 시트 유리(SG)의 폭 방향으로 있어서, 중앙부(C)의 온도로부터 귀부(R, L)의 온도를 뺀 값이, -20℃부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것이다.
(4-1-3-2) 제3 온도 프로파일 TP31로 하기 위한 제어
제3 온도 제어 공정 ST13에서는, 일부의 히터(여기서는, 360c)를 제어함으로써, 온도 프로파일이 제3 온도 프로파일 TP31로 되도록 하고 있다. 여기에서는, 냉각 공정 ST5에 있어서의 온도차 절대값이 가장 작아지도록 히터(360c)를 제어하고 있다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제3 온도 프로파일 TP31에 있어서의, 시트 유리(SG)의 귀부(L), 좌측부(CL), 중앙부(C), 우측부(CR), 귀부(R)의 온도는, 순서대로, 647℃, 647℃, 670℃, 654℃, 653℃이다.
또한, 제3 온도 제어 공정 ST13에서는, 제2 온도 제어 공정 ST12와 마찬가지로, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 가장 빨라지도록 히터(360c)를 제어하고 있다. 즉, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도의 냉각 속도나 우측부(CR), 좌측부(CL)의 온도의 냉각 속도보다도 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 빨라지도록 히터(360c)를 제어하고 있다.
구체적인 냉각 속도에 대하여 설명하면 도 8에 도시한 바와 같이, 예를 들어 (유리 서냉점+150℃)부터 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에서의, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)의 온도의 평균 냉각 속도는 2.7℃/초이다. 또한, (유리 서냉점+150℃)부터 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에서의, 시트 유리(SG)의 우측부(CR), 좌측부(CL)의 온도의 평균 냉각 속도는 2.5℃/초이다. 또한, (유리 서냉점+150℃)부터 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에서의, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도의 평균 냉각 속도는 2.1℃/초이다.
(4-2) 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14
왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14는, 시트 유리(SG)의 온도가, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회하고 나서, 유리 왜곡점으로부터 200℃를 뺀 온도까지 사이에 있을 때에 행해진다.
왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에서는, 온도 프로파일이 제4 온도 프로파일 TP40으로 되도록 제어한다.
(4-2-1) 제4 온도 프로파일 TP40
제4 온도 프로파일 TP40이란, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서의 온도가 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향하여 낮아지는 온도 프로파일이며, 아래로 볼록한 곡선을 그리는 형상을 갖는다. 즉, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에서는, 폭 방향에 있어서, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도가 가장 높고, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)의 온도가 가장 낮다.
제4 온도 프로파일 TP40에는, 복수의 온도 프로파일(구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 제4a 온도 프로파일 TP41 및 제4b 온도 프로파일 TP42)이 포함된다. 제4a 온도 프로파일 TP41 및 제4b 온도 프로파일 TP42는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 상류측으로부터 하류측에 걸쳐 순서대로 위치한다.
제4 온도 프로파일 TP40은, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 하류측을 향함에 따라(즉, 시트 유리(SG)의 온도가, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회하고 나서, 유리 왜곡점으로부터 200℃를 뺀 온도 영역을 향함에 따라), 온도차 절대값이 커진다. 따라서, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서는, 제4a 온도 프로파일 TP41에 있어서의 온도차 절대값은, 제4b 온도 프로파일 TP42에 있어서의 온도차 절대값보다도 작다.
여기서, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 하류측을 향함에 따라, 온도차 절대값이 커진다고 하는 것은, 바꿔 말하면, 제4 온도 프로파일 TP40은, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 하류측을 향함에 따라, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배가 커진다고 하는 것이다.
따라서, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에서는, 온도 구배의 크기는 큰 순서대로, 제4b 온도 프로파일 TP42의 온도 구배 TG42, 제4a 온도 프로파일 TP41의 온도 구배 TG41로 된다.
(4-2-2) 제4 온도 프로파일 TP40로 하기 위한 제어
왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에서는, 일부의 히터(360d 및 360e)를 제어함으로써, 온도 프로파일이 제4 온도 프로파일 TP40로 되도록 하고 있다.
구체적으로는, 제4a 온도 프로파일 TP41로 되도록 히터(360d)를 제어하고, 제4b 온도 프로파일 TP42로 되도록 히터(360e)를 제어하고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 귀부(R, L), 우측부(CR), 좌측부(CL), 중앙부(C)의 5점의 온도의 근사 곡선이, 제4 온도 프로파일 TP40으로 되도록 하고 있다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제4a 온도 프로파일 TP41에 있어서의 시트 유리(SG)의 귀부(L), 좌측부(CL), 중앙부(C), 우측부(CR), 귀부(R)의 온도는, 순서대로 585℃, 565℃, 562℃, 570℃, 582℃이다. 또한, 제4b 온도 프로파일 TP42에 있어서의 시트 유리(SG)의 귀부(L), 좌측부(CL), 중앙부(C), 우측부(CR), 귀부(R)의 온도는, 순서대로 506℃, 472℃, 463℃, 468℃, 488℃이다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에서는, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 가장 빨라지도록, 히터를 제어하고 있다. 즉, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도의 냉각 속도나 우측부(CR), 좌측부(CL)의 온도의 냉각 속도보다도 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 빨라지도록 히터를 제어하고 있다.
여기서, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서의, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)의 온도의 평균 냉각 속도는 3.0℃/초이다. 또한, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서의, 시트 유리(SG)의 우측부(CR), 좌측부(CL)의 온도의 평균 냉각 속도는 2.7℃/초이다. 또한, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서의, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도의 평균 냉각 속도는 2.0℃/초이다. 또한, 각 온도 프로파일 TP41, TP42에 있어서의, 온도 구배 TG 41, TG42는, 각각, 4.1×10-3℃/mm, 6.7×10-3℃/mm이다.
또한, 제2 온도 제어 공정 ST12, 제3 온도 제어 공정 ST13 및 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에서는, 열전대 유닛(380)에 의해 검출되는 분위기 온도에 기초하여 각 히터(360a 내지 360e)의 출력을 제어함으로써, 각각의 공정에서의 온도 프로파일로 되도록 하고 있다.
(5) 유리판의 휨에 대하여
이상과 같은 유리판의 제조 방법을 사용하여, 유리판을 제조하고, 그 유리판의 휨을 측정했다. 이때, 휨값은 0.15mm 이하이었다.
유리판의 휨의 측정에 관하여 설명하면 우선, 유리판의 유효 영역으로부터 8매의 소판을 잘라낸다. 이어서, 소판를 유리 정반에 둔다. 그리고, 각 소판과 유리 정반의 간극을, 복수 개소(본 실시 형태에서는, 각 4개소와, 긴 변의 중앙부 2개소와, 짧은 변의 중앙부 2개소)에 있어서 간극 게이지를 사용하여 측정하고 있다.
(6) 유리판의 왜곡에 대하여
유니 옵트제의 복굴절률 측정기 ABR-10A를 사용하여, 유리판의 복굴절률의 크기를 측정했다. 이때, 최대 복굴절량은 0.6nm이었다.
(7) 유리판의 판 두께 편차에 대하여
유리판의 유효 영역에서, 기엔스사제의 변위계를 사용하여, 폭 방향으로 5mm의 간격으로 판 두께 편차를 측정했다. 이때, 유리판의 판 두께 편차는 10㎛ 내지 15㎛이었다.
(8) 특징
(8-1)
본 실시 형태에서는, 냉각 공정 ST5에 있어서, 유리 왜곡점상 온도 제어 공정 ST10a를 행하고 있다. 유리 왜곡점상 온도 제어 공정 ST10a는, 제1 온도 제어 공정 ST11과, 제2 온도 제어 공정 ST12와, 제3 온도 제어 공정 ST13을 포함한다.
여기서, 일반적으로 성형체를 이격한 시트 유리는, 자신의 표면 장력에 의해 수축되고자 한다. 이로 인해, 시트 유리의 판 두께에 편차가 생기는 것이 우려된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)의 온도가 유리 연화점 이상인 온도 영역에서, 제1 온도 제어 공정 ST11에 있어서, 성형체(310)의 바로 아래에 배치되는 냉각 롤러(330)에 의해 시트 유리(SG)를 하방으로 인장하면서, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)을 급냉하고 있다. 이에 의해, 최대한 빨리 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 점도를 올릴 수 있고(구체적으로는, 점도를 109. 0푸아즈 이상으로 할 수 있고), 표면 장력에 의한 시트 유리(SG)의 수축을 억제할 수 있다. 여기서, 시트 유리(SG)가 폭 방향으로 수축하면, 수축된 개소의 판 두께가 커져, 판 두께 편차가 나빠진다. 따라서, 제1 온도 제어 공정 ST11에 있어서 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)의 온도를 중앙 영역 CA의 온도보다 낮게 함으로써, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판의 두께를 폭 방향에 있어서 균일해지도록 할 수 있다.
또한, 제1 온도 제어 공정 ST11에서는, 시트 유리(SG)의 중앙 영역 CA의 온도를 균일하게 함으로써, 중앙 영역 CA의 점도가 균일해진다. 이에 의해, 시트 유리(SG)의 판 두께를 균일화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 냉각 롤러(330)의 주위 속도는, 인장 롤러(350a 내지 350e)의 주위 속도보다도 작다.
이에 의해, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)가 냉각 롤러(330)에 접촉하는 시간이 길어지므로, 냉각 롤러(330)에 의한 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)에 대한 냉각 효과가 보다 커진다. 따라서, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판의 두께를 폭 방향에 있어서 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 일반적으로, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에서 시트 유리의 폭 방향에 있어서의 온도차가 있으면, 왜곡(잔류 응력)이 발생하기 쉽다고들 한다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 제3 온도 제어 공정 ST13을 행함으로써, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에서, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 귀부(R, L)와 중앙부(C)의 온도 구배가 없어지도록 분위기 온도를 제어하고 있다. 즉, 제3 온도 제어 공정 ST13에서는, 냉각 공정 ST5에 있어서의 온도차 절대값이 가장 작아지도록 하고 있다. 시트 유리(SG)는, 유리 왜곡점에 있어서 온도차를 갖고 있으면, 상온까지 냉각된 후에 왜곡이 발생한다. 즉, 제3 온도 제어 공정 ST13에 있어서, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 향하여, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 귀부(R, L)와 중앙부(C)의 온도 구배를 작게 함으로써, 시트 유리(SG)의 왜곡을 저감시킬 수 있다. 온도 구배는, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)의 온도로부터 귀부(R, L)의 온도를 뺀 값이, -20℃부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
이에 의해, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판의 왜곡(잔류 응력)을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서의 온도가 중앙부(C)로부터 귀부(R, L)를 향하여 낮아지는 제2 온도 프로파일 TP20으로부터, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 균일해지는 제3 온도 프로파일 TP31로 되도록 하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)의 온도가 유리 연화점보다 낮은 온도 영역에서, 제2 온도 제어 공정 ST12 및 제3 온도 제어 공정 ST13에 있어서, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가, 귀부(R, L)의 온도의 냉각 속도보다도 빨라지도록 하고 있다.
이에 의해, 제2 온도 제어 공정 ST12 및 제3 온도 제어 공정 ST13에 있어서, 시트 유리(SG)의 체적 수축량은, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향함에 따라 커지므로, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)에는 인장 응력이 작용한다. 특히, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)에는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용한다. 또한, 시트 유리(SG)의 폭 방향으로 작용하는 인장 응력보다도, 시트 유리(SG)의 흐름 방향으로 작용하는 인장 응력이 더 큰 것이 바람직하다. 인장 응력에 의해, 시트 유리(SG)의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 유리(SG), 나아가서는 유리판의 휨을 보다 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 온도 제어 공정 ST11에 의해 귀부(R, L)의 온도를 냉각하여 귀부(R, L)와 중앙 영역 CA의 온도차를 소정 온도로 하고 있으므로, 제2 온도 제어 공정 ST12나 제3 온도 제어 공정 ST13에 있어서 귀부(R, L)의 온도의 냉각 속도보다도 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도를 빠르게 할 수 있다.
(8-2)
본 실시 형태에서는, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서도, 항상 시트 유리(SG)의 중앙부(C)에 인장 응력이 작용하도록 하고 있다. 또한, 제1 온도 제어 공정 ST11에 있어서도, 냉각 롤러(330)에 의해 신속하게 그 귀부(R, L)의 점도를 소정값 이상으로 함으로써, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)에 인장 응력을 작용시키고 있다.
따라서, 본 실시 형태의 냉각 공정 ST5에서는, 냉각 롤러(330)나 인장 롤러(350a 내지 350e)에 의해 시트 유리(SG)에 폭 방향 및 흐름 방향의 인장 응력을 작용시킬 뿐만 아니라, 온도 제어를 행함으로써도 시트 유리(SG)(특히 중앙부(C))에 폭 방향 및 흐름 방향의 인장 응력을 작용시키고 있다. 따라서, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판의 휨을 저감시킬 수 있다.
(8-3)
본 실시 형태에서는, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에서, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향하여 낮아지도록 하는 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14가 행해진다. 이에 의해, 시트 유리(SG)의 체적 수축량은, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향함에 따라 커진다. 그로 인해, 시트 유리(SG)의 중앙부(C)에는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용한다. 따라서, 인장 응력에 의해, 시트 유리(SG)의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 유리(SG)의 휨을 저감시킬 수 있다.
(9) 변형예
이상, 본 실시 형태에 대하여 도면에 기초하여 설명했지만, 구체적인 구성은, 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
(9-1) 변형예 1A
상기 실시 형태에서는, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L) 각각과 중앙 영역 CA의 분위기 온도를 제어하도록, 냉각 유닛(340)은, 시트 유리(SG)의 폭 방향으로 3개 배치되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상이어도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 히터는, 시트 유리(SG)의 폭 방향으로 5개 배치되어 있지만, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서의 히터의 수는, 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서의 히터의 수는, 5개 이상이어도 좋다. 또한, 이 경우, 열전대는 히터에 대응하여 증가되는 것이 바람직하다.
이에 의해, 보다 이상적인 온도 프로파일의 형상으로 되도록, 시트 유리(SG)의 온도나 분위기 온도를 미세하게 제어할 수 있다. 따라서, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판의 휨이나 왜곡 저감에 보다 공헌할 수 있다.
(9-2) 변형예 1B
상기 실시 형태에서는, 히터는, 시트 유리(SG)의 흐름 방향으로 5개 배치되어 있지만, 시트 유리(SG)의 흐름 방향에 있어서의 히터의 수는, 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 시트 유리(SG)의 흐름 방향에 있어서의 히터의 수는, 5개 이상이어도 좋다.
이에 의해, 시트 유리(SG)의 흐름 방향의 온도나 분위기 온도를, 보다 미세하게 제어할 수 있다. 따라서, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판의 휨이나 왜곡 저감에 보다 공헌할 수 있다.
(9-3) 변형예 1C
성형 장치(300)는, 복수의 인장 롤러(350a 내지 350e) 각각의 사이에 배치되는 복수의 단열 부재를 가져도 좋다. 복수의 단열 부재는, 시트 유리(SG)의 두께 방향의 양측에 배치된다.
단열 부재를 설치함으로써, 시트 유리(SG)의 온도나 분위기 온도의 제어가 보다 행하기 쉬워진다. 즉, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판에 왜곡이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
(9-4) 변형예 1D
상기 제3 온도 제어 공정 ST13에서는, 시트 유리(SG)의 온도가 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에 들어 있는 동안, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 항상 균일해지도록 온도 제어하고 있다고 설명했다.
그러나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 시트 유리(SG)의 온도가 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에 들어 있을 때에, 적어도 한번, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 균일해지면 된다. 즉, 적어도 한번, 제3 온도 프로파일 TP31로 되면 된다.
따라서, 예를 들어 시트 유리(SG)의 온도가 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에 들어가는 높이 위치에, 시트 유리(SG)의 흐름 방향을 따라 상기 실시 형태보다도 많은 히터가 설치되어 있는 경우, 제3 온도 제어 공정 ST13에서는, 적어도 한번, 제3 온도 프로파일 TP31로 되도록 온도 제어가 되면, 그 밖의 온도 프로파일에 대해서는, 그 폭 방향에 있어서의 온도가 균일해지도록 온도 제어되지 않아도 좋다. 이 경우, 제3 온도 프로파일 TP31보다도 위에 위치하는 온도 프로파일은, 제2 온도 프로파일 TP20과 같이 되고, 제3 온도 프로파일 TP31보다도 아래에 위치하는 온도 프로파일은, 제4 온도 프로파일 TP40과 같이 된다.
이 경우에도, 왜곡점 근방의 온도 영역에서, 온도차 절대값(또는, 상기 온도 구배)이 최소가 되도록 할 수 있다. 따라서, 시트 유리(SG), 나아가서는, 유리판의 왜곡을 저감시킬 수 있다.
(9-5) 변형예 1E
상기 실시 형태에서는, 시트 유리(SG)의 폭 방향에 있어서의 온도 제어를, 시트 유리(SG)의 폭 방향으로 배치되는 복수의 히터에 의해 행한다고 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 냉각기 등을 병용해도 좋다.
(9-6) 변형예 1F
상기 실시 형태에서는, 제2 온도 제어 공정 ST12에 있어서, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 낮아지도록 온도 구배가 형성된다. 그러나, 제2 온도 제어 공정 ST12에 있어서, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도 구배가, 시트 유리(SG)의 흐름 방향을 향함에 따라 점감되는 것이 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정 ST12에 있어서, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 온도 구배가, 시트 유리(SG)의 흐름 방향을 향함에 따라 점감되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정 ST12에 있어서, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향하여 볼록 형상으로 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 온도 구배가, 시트 유리(SG)의 흐름 방향을 향함에 따라 점감되는 것이 보다 바람직하다.
(9-7) 변형예 1G
상기 실시 형태의 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에서는, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에서, 시트 유리(SG)의 폭 방향의 온도가 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향하여 낮아지도록 온도 구배가 형성된다. 그러나, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에서, 시트 유리(SG)의 온도가 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향하여 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서, 유리 왜곡점 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에서, 시트 유리(SG)의 온도가 귀부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향하여 볼록 형상으로 점감되도록 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 왜곡점 하방 온도 제어 공정 ST14에 있어서, 시트 유리(SG)의 귀부(R, L)와 중앙부(C) 사이의 온도 구배를, 시트 유리(SG)의 흐름 방향을 향하여 증가 또는 점증시키는 것이 보다 바람직하다.
<산업상 이용가능성>
본 발명은, 다운드로법을 사용하여 유리판을 제조하는, 유리판의 제조 방법에 다양하게 적용 가능하다.
100: 유리판의 제조 장치
310: 성형체
313: 성형체의 하부
330: 냉각 롤러(롤러)
350a 내지 350e: 인장 롤러(롤러)
C: 시트 유리의 중앙부
R, L: 시트 유리의 귀부(폭 방향의 단부)
SG: 시트 유리
ST4: 성형 공정
ST5: 냉각 공정
ST10a: 유리 왜곡점상 온도 제어 공정
ST11: 제1 온도 제어 공정
ST12: 제2 온도 제어 공정
ST13: 제3 온도 제어 공정

Claims (3)

  1. 다운드로법에 의한 유리판의 제조 방법으로서,
    용융 유리를 성형체의 양측면을 따라 유하(流下)시켜 상기 성형체의 하부에서 합류시킴으로써 시트 유리를 성형하는 성형 공정과,
    상기 시트 유리를 롤러에 의해 하방으로 인장하면서 냉각하는 냉각 공정을 구비하고,
    상기 시트 유리는, 상기 시트 유리의 폭 방향의 양 단부이고 상기 시트 유리의 성형 후에 절단되는 한 쌍의 귀부와, 한 쌍의 상기 귀부에 협지(挾持)되어 상기 시트 유리의 판 두께를 균일하게 하는 대상이 되는 중앙 영역으로 분류되고,
    상기 중앙 영역은, 다시, 중앙부와, 상기 시트 유리의 폭 방향에서의 상기 중앙부의 양쪽에 위치하는 한 쌍의 인접부로 분류되고,
    상기 냉각 공정에서는,
    상기 성형체의 하부로부터 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회(下回)할 때까지의 온도 영역에서 상기 시트 유리의 폭 방향 및 흐름 방향으로 복수의 영역으로 분류하고, 상기 영역마다 온도를 제어하여, 상기 시트 유리의 온도를 제어하고,
    상기 귀부의 온도가 상기 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한, 상기 시트 유리의 폭 방향에서의 상기 중앙 영역의 온도가 균일하게 되도록 하는 공정과, 상기 귀부 및 상기 인접부의 냉각 속도보다도 상기 중앙부의 냉각 속도가 빠르게 되도록 하는 공정이 행해지는, 유리판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트 유리의 흐름 방향에서는, 상기 중앙부의 온도가, 유리 연화점 이상의 영역과, 상기 유리 연화점을 하회하고 나서 유리 서냉점 근방까지의 영역과, 유리 왜곡점 근방까지의 영역으로 분류되는 유리판의 제조 방법.
  3. 다운드로법에 의한 유리판의 제조 장치로서,
    용융 유리를 성형체의 양측면을 따라 유하시켜 상기 성형체의 하부에서 합류시킴으로써 시트 유리를 성형하는 성형 장치와,
    상기 시트 유리를 롤러에 의해 하방으로 인장하면서 냉각하는 냉각 장치를 구비하고,
    상기 시트 유리는, 상기 시트 유리의 폭 방향의 양 단부이고 상기 시트 유리의 성형 후에 절단되는 한 쌍의 귀부와, 한 쌍의 상기 귀부에 협지(挾持)되어 상기 시트 유리의 판 두께를 균일하게 하는 대상이 되는 중앙 영역으로 분류되고,
    상기 중앙 영역은, 다시, 중앙부와, 상기 시트 유리의 폭 방향에서의 상기 중앙부의 양쪽에 위치하는 한 쌍의 인접부로 분류되고,
    상기 냉각 장치는,
    상기 성형체의 하부로부터 유리 왜곡점 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에서 상기 시트 유리의 폭 방향 및 흐름 방향으로 복수의 영역으로 분류하고, 상기 영역마다 온도를 제어하여, 상기 시트 유리의 온도를 제어하고,
    상기 귀부의 온도가 상기 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한, 상기 시트 유리의 폭 방향에서의 상기 중앙 영역의 온도가 균일하게 되도록 하는 공정과, 상기 귀부 및 상기 인접부의 냉각 속도보다도 상기 중앙부의 냉각 속도가 빠르게 되도록 하는 공정을 행하는, 유리판의 제조 장치.
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