KR101979048B1 - 유리 리본을 제조하는 공정 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리계 재료의 평탄형 리본을 제조하는 공정에 그리고 그를 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 공정은 유리 프리폼을 제공하는 단계, 퍼니스 내에서 유리 프리폼을 가열하는 단계, 고브 및 프리-리본(pre-ribbon)을 형성하는 단계, 고브를 제거하는 단계 그리고 유리 프리-리본을 평탄형 유리 리본으로 인출하는 단계를 포함한다. 인출 퍼니스, 프리-리본을 유리 리본으로 인장 및 인출하는 인장 암 그리고 유리 리본 상에 하향력을 가하는 대향 모서리 롤러를 포함하는 유리 프리폼을 유리 리본으로 인출하는 장치가 또한 제공된다. 인출 퍼니스는 복수의 개별 가열 요소를 포함할 수 있고, 각각의 가열 요소의 온도는 별개로 제어될 수 있다. 이러한 장치는 유리 리본을 어닐링하는 어닐링 퍼니스를 추가로 포함할 수 있다.

Description

유리 리본을 제조하는 공정 및 장치{PROCESS AND DEVICE FOR MANUFACTURING GLASS RIBBON}
본 출원은 그 내용이 기초로 하고 온전히 참조로 본 명세서에 포함되어 있는 2011년 11월 9일자로 출원된 미국 가출원 제61/557521호의 35. U.S.C. § 119 하에서의 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 유리 리본을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히, 유리 프리폼(glass preform)으로부터 평탄형의 얇은 유리 리본을 인출하는 것에 관한 것이다.
유리계 재료 또는 유리-세라믹으로 형성되는 평탄형 유리 리본, 특히, 높은 표면 품질 그리고 일관된 두께의 정밀한 평탄형 유리 리본에 대한 요구가 증가되고 있다. 이러한 평탄형 리본을 포함하는 평판 디스플레이(flat panel display)가 많은 관심을 받고 있다. 많은 관심이 랩톱 컴퓨터에서 사용되는 것들과 같은 작은 유닛 그리고 평판 디스플레이 즉 텔레비전 등의 매우 큰 유닛에 집중되고 있다. 그러나, 가요성 디스플레이가 현재 연구 중이고, 매우 얇은 가요성의 유리 기판에 대한 필요성은 명확해지고 있다.
디스플레이 기판을 제조할 때에 통상적으로 사용되는 2개의 방법은 부유 공정(float process) 및 용융 공정(fusion process)이다. 이들 공정의 둘 모두는 용융된 유리-형성 재료의 스트림을 리본-형성 장치로 전달하는 데 내열성 유리 용융기를 요구한다. 높은 변형 온도(strain-point)의 유리 조성물의 경우에, 비교적 큰 고온 유리 용융기가 용융된 유리-형성 재료의 고품질 스트림을 리본-형성 장치로 전달하는 데 요구된다. 이것은 높은 변형 온도의 유리가 전형적으로 1700℃ 초과의 높은 용융 온도를 갖기 때문이다.
부유 공정에서, 용융된 유리-형성 재료의 스트림이 용융 퍼니스로부터 액체 금속 매체를 수용한 부유 퍼니스 내로 방출된다. 전형적으로, 금속은 주석이다. 부유 퍼니스 내의 분위기는 주석의 산화를 방지하도록 제어된다. 용융된 유리는 평탄형의 연속 리본의 형태로 액체 주석 상에 부유 및 분산된다. 유리 리본은 어닐링 레어(annealing lehr) 또는 냉각 터널 내로 반송되고, 여기에서 주위 온도까지 제어 속도로 냉각된다. 냉각된 유리는 일부 경우에 연삭 및 연마 등의 공정에 의한 추가의 마무리를 요구할 수 있는 평탄형의 매끄러운 표면을 갖는다.
그러나, 용융된 주석을 수용한 포위부 내에서 높은 변형 온도를 갖는 유리를 형성하는 것은 매우 어렵다. 이것은 주석이 1050 내지 1100℃ 초과의 온도에서 높은 증기압을 갖기 때문이다. 높은 변형 온도의 유리에 요구되는 높은 형성 온도에서, 용융된 주석은 부유 퍼니스 내부측에서 증발될 것이고, 후속적으로 퍼니스의 더 저온의 부분에서 응축될 것이다. 일부 경우에, 응축은, 주석이 유리 상에 비처럼 쏟아지고 유리 표면 내에 포함되는 상황, "주석 레인(tin rain)"이라 지칭되는 것을 생성할 정도로 충분히 높을 수 있다.
용융 공정에서, 유리-형성 용융물이 내열성 트로프(refractory trough) 내로 유동되고, 그 다음에 트로프의 어느 하나의 측면으로부터 제어 방식으로 범람된다. 이러한 공정의 주요 장점은 최종적으로 형성되는 유리 리본의 표면이 임의의 내열성 재료 또는 다른 형성 장비와 접촉되지 않는다는 것이다. 이러한 공정의 또 다른 이점은 이러한 공정이 매우 평탄하고 균일한 두께의 유리 리본을 생성한다는 것이다. 결과적으로, 디스플레이 적용을 위한 매끄럽고 평탄하고 균일한 유리 리본을 얻는 2차 가공이 요구되지 않는다. 그러나, 이러한 방법은 요구되는 높은 온도가 유리 형성 성분의 열화를 크게 가속시키고 유리 용융물의 오염 증가에 대한 가능성이 있으므로, 높은 변형 온도를 갖는 유리를 가공할 수 없다는 문제가 있다. 전형적으로, 105 내지 106 poise의 범위 내의 점도로 유리를 형성하여 최적의 평탄도 그리고 균일한 두께를 얻는 것이 바람직하다.
불행하게도, 용융 인출 공정 또는 부유 유리 공정은 둘 모두 높은 변형 온도 예컨대 900℃를 초과할 수 있는 변형 온도를 갖는 유리 조성물로부터 평탄형의 매우 얇은 리본을 제조하는 데 효과적이지 않다.
얇은 가요성 유리 기판을 제조할 수 있는 능력은 가요성 전자 장치 및 디스플레이의 롤-롤 가공(roll-to-roll processing)에 대해 흥미롭다. 본 명세서에서 사용되는 것과 같이, 롤-롤은 유리 리본의 가공이 유리 리본이 공급 롤로부터 권취 롤로 이동됨에 따라 일어나는 제1 또는 공급 롤로부터 제2 또는 권취 롤로의 유리 리본의 공급을 말한다. 슬롯 인출, 용융 형성 및 부유 등의 얇은 유리 시트를 제조하는 현재 공정은 약 200 ㎛ 이하 예컨대 50 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 유리 리본 등의 얇은 유리 리본을 제조할 때에 제한을 갖는다. 유리 시트 프리폼을 재인출 또는 하향 인출하는 것은 양호한 기하 속성 및 강도 속성을 보유한 100 ㎛ 미만의 두께를 갖는 유리 리본의 제조를 가능케 한다. 재인출이 새로운 형성 공정은 아니고 섬유, 튜브 그리고 다른 유리 제품에 사용되고 있지만, 평탄형 유리 리본을 인출하는 능력은 롤-롤 공정에서 스풀링(spool) 및 사용될 수 있을 정도로 충분히 얇고 가요성인 기판을 성취하는 독특한 기술이다. 롤-롤 공정은 코팅이 기존의 산업 기술로써 얇은 기판 상으로 인쇄될 수 있게 한다. 예컨대, 얇은 필름의 전자 장치가 롤-롤 공정에서 이동하는 유리 리본 상으로 피착될 수 있다.
리본의 모서리를 제외하면 휨, 주름 또는 다른 관찰 가능한 비틀림을 갖지 않는 유리 리본이 인출된 유리의 점도를 제어하고 인출 퍼니스 내에서 특정한 열 프로파일을 유지함으로써 성취될 수 있다. 이것은 인출된 형상을 열 조절하는 제2 퍼니스를 채용함으로써 확장될 수 있다. 비틀림은 유리 리본에 낮은 인출 장력을 가함으로써 더욱 감소될 수 있다. 인출된 유리 리본에는 그 강도 속성을 유지하고 유리 리본이 스풀링될 수 있게 하도록 보호 코팅이 가해질 수 있다.
따라서, 하나의 실시예에서, 인출 퍼니스 내에서 유리 프리폼을 가열하여 유리 리본을 형성하는 단계로서, 유리 프리폼은 중심 부분, 한 쌍의 대향 모서리 부분 그리고 200 ㎛를 초과하지만 바람직하게는 1.5 ㎜ 미만인 유리 프리폼의 두께를 포함하고, 가열 단계는 유리 리본의 중심 부분의 온도가 유리 리본의 점탄성 영역 내에서 유리 리본의 모서리 부분의 온도보다 높도록 유리 프리폼을 가열하는 단계를 포함하는, 단계를 포함하는 유리 리본을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 유리 리본은 유리 리본의 중심 부분이 200 ㎛ 미만이도록 소정 두께로 인출되고, 유리 리본의 어닐링 온도보다 높지만 유리 리본의 연화점보다 낮은 온도에서 열 조절 퍼니스(thermal conditioning furnace) 내에서 열 처리된다. 제1 코팅이 유리 리본에 가해질 수 있고, 그 후에 유리 리본은 권취 스풀(take-up spool) 상으로 권취될 수 있고, 권취된 유리 리본의 곡률 반경은 약 10 ㎝ 미만이다.
인출 퍼니스는 측면 가열 요소에 직교하여 위치되는 모서리 가열 요소를 포함할 수 있다. 이러한 방법은 인출 퍼니스 내에서의 가열 전에 예열 퍼니스 내에서 유리 프리폼을 가열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
유리 리본을 인출하는 단계는, 바람직하게는, 2개의 반대-회전(counter-rotating) 벨트 사이에서 하향으로 유리 리본을 인출하는 트랙터 조립체와 유리 리본을 접촉시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 유리 리본의 중심 부분은 약 200 ㎛ 미만의 두께를 갖는다. 유리 리본의 모서리 부분이 또한 200 ㎛ 미만일 수 있다.
유리 프리폼의 변형 온도는 바람직하게는 약 600℃ 초과이고, 일부 실시예에서, 변형 온도는 약 900℃ 초과이다.
보호 코팅이 코팅이 유리 리본과 반대-회전 벨트 사이에 위치되도록 트랙터 조립체에 의한 접촉 단계 전에 유리 리본에 가해질 수 있다. 예컨대, 보호 코팅은 공급 롤로부터 권출(unwound)되어 유리 리본으로 가해지는 코팅 재료의 롤로부터 공급되는 고체 필름으로서 가해질 수 있다. 일단 형성되면, 유리 리본이 스풀 상으로 권취될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 고체 유리 프리폼을 가열하도록 구성되는 인출 퍼니스로서, 인출 퍼니스는 인출 퍼니스의 폭의 방향을 따라 수평으로 배열되는 제1의 복수의 가열 요소 그리고 인출 퍼니스의 폭에 직교하는 방향으로 수평으로 배열되는 제2의 복수의 가열 요소를 포함하는, 인출 퍼니스를 포함하는 유리 리본을 인출하는 장치가 기재되어 있다.
이러한 장치는 열 조절 퍼니스의 길이를 따라 수직으로 배열되는 복수의 가열 요소를 포함하는 열 조절 퍼니스를 추가로 포함할 수 있다. 인출 퍼니스 아래에 회전 가능하게 장착되고, 바람직하게는 유리 리본을 향해 연장되고 유리 리본으로부터 멀어지게 후퇴되도록 각각 구성되는, 대향하는 반대-회전 벨트가 유리 리본과 결합되어 유리 리본에 하향력을 가하도록 설계된다. 이러한 장치는 바람직하게는 유리 리본과 반대-회전 벨트 사이에 필름 재료를 가하는 제1 코팅 적용기를 포함한다. 일부 실시예에서, 이러한 장치는 반대-회전 벨트의 하류에 위치되는 제2 코팅 적용기를 포함한다.
제1의 복수의 가열 요소는 바람직하게는 별개로 제어된다(즉, 가열 요소의 온도가 별개로 제어된다). 제2의 복수의 가열 요소가 또한 별개로 제어될 수 있다.
이러한 장치는 인출 퍼니스의 상류에 위치되는 예열 퍼니스를 추가로 포함할 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 제한을 결코 내포하지 않으면서 주어지는 다음의 상세한 설명의 과정에서, 본 발명은 더 용이하게 이해될 것이고, 그 다른 목적, 특성, 세부 사항 및 장점이 더 분명하게 명확해질 것이다.
도 1은 유리 시트를 더 얇은 유리 시트로 재인출하는 장치의 측단면도이다.
도 2는 도 1의 장치에서 사용되는 선택 사항의 예열 퍼니스 그리고 열 조절 퍼니스를 포함하는 인출 퍼니스의 횡단면도이다.
도 3은 별개로-제어되는 가열 영역을 포함하는 수평으로 배열된 가열 요소를 도시하는 도 2의 인출 퍼니스의 하향식 단면도이다.
도 4는 도 2의 인출 퍼니스를 위한 개별 가열 요소의 사시도이다.
도 5는 별개로-제어되는 가열 영역을 포함하는 수직으로 배열된 가열 요소를 포함하는 도 2의 열 조절 퍼니스의 하향식 단면도이다.
다음의 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적을 위해, 특정한 세부 사항을 개시하는 예시 실시예가 본 발명의 철저한 이해를 제공하도록 기재되어 있다. 그러나, 본 발명은 본 명세서에서 개시된 특정한 세부 사항으로부터 벗어나는 다른 실시예에서 실시될 수 있다는 것이 본 발명의 이익을 갖는 당업자에게 자명할 것이다. 더욱이, 주지된 장치, 방법 및 재료의 설명이 본 발명의 설명을 모호하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 마지막으로, 적용 가능하면 어디에서나, 동일한 참조 부호가 동일한 요소를 나타낸다.
본 발명의 실시예는 우선 유리 프리폼을 제공하는 단계, 퍼니스 내에서 유리 프리폼을 가열하는 단계, 고브(gob)를 형성하는 단계 그리고 프리폼을 유리 리본으로 인출하는 단계를 포함한다. 고브를 형성하는 단계는 적어도 그 연화점까지 유리 프리폼을 가열하는 단계를 의미하고, 연화점에서 프리폼의 두꺼워진 부분 즉 고브가 프리폼의 본체로부터 멀어지게 견인되고, 그에 의해 그와 함께 넓은 유리 유동을 인출한다. 연화점은 일반적으로 그 자체의 중량 그리고 대략 107.6 poise 점도 하에서 변형되는 온도로서 간주된다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 유리 프리폼이 종래의 유리 형성 기술에 의해 형성된다. 이러한 기술은 졸 겔의 사용과 함께 화학 증착 및 주조 방법을 포함한다. 화학 증착(CVD: chemical vapor deposition) 기술은 광 섬유 기술에서 주지되어 있고, 두서너 가지 예로서 외부 증착(OVD: outside vapor deposition), 기상 증착(VAD: vapor phase deposition) 그리고 변형된 화학 증착(MCVD: modified chemical vapor deposition)을 포함한다. OVD 및 VAD의 양쪽 모두는 화염 내에서 유리 전구체 물질을 가수분해하여 수트(soot)를 형성하는 단계 그리고 타깃 상으로 수트를 피착하여 다공성 유리 수트 프리폼을 형성하는 단계를 수반한다. 다공성 수트 프리폼은 그 다음에 세척 및 탈수될 수 있고, 우선 염소-함유 가스 등의 세정 가스의 존재 하에서 프리폼을 가열함으로써 응고될 수 있고, 그 후에 프리폼은 수트 입자가 투명한 고체 유리 프리폼으로 응고되게 할 정도로 충분한 온도까지 추가로 가열된다. 그러나, 이용 가능한 유리 피착 방법은 위에서 제시된 예에 제한되지 않는다는 것이 주목되어야 한다.
OVD 또는 VAD와 대조적으로, 유리 프리폼의 주조는 그린웨어 프리폼(greenware preform)을 형성하기 위한 유기 유리 전구체의 혼합을 포함할 수 있다. 그린웨어 프리폼은 가열 및/또는 염소-함유 가스 등의 적절한 세정 가스에 대한 노출에 의해 건조되고, 그 다음에 그린웨어 프리폼을 투명한 고체 유리 프리폼으로 응고시키도록 가열된다. 유리 프리폼을 주조하는 대체의 방법은 적절한 도가니 내에서 유리[예컨대, 컬릿(cullet) 또는 유리 수트]를 용융시키는 단계 그리고 그 후에 적절한 주형 내로 용융된 유리를 주입하여 원하는 프리폼 형상을 형성하는 단계를 포함한다. 둘 모두의 주조 방법은 당업계에서 주지되어 있고, 추가로 설명되지 않을 것이다. 이전에 설명된 유리를 피착하는 방법에서와 같이, 주조 방법은 본 명세서에서 제시된 예에 제한되지 않는다는 것이 주목되어야 한다.
다른 실시예에서, 유리 프리폼이 이전에 설명된 용융 또는 부유 공정 등의 다른 종래의 유리 형성 기술에 의해 형성될 수 있다. 재차, 이러한 공정은 주지되어 있고, 추가로 설명되지 않을 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유리 프리폼(14)으로부터 유리 리본(12)을 인출하는, 대체로 참조 부호 10에 의해 표시된 예시의 장치를 도시하고 있다. 유리 프리폼(14)은 도 1의 모서리 상에서 관찰되는 유리 시트이다. 유리 프리폼(14)은 200 ㎛ 초과 예컨대 0.5 ㎜ 초과, 0.7 ㎜ 초과, 1.0 ㎜ 초과 또는 1.2 ㎜ 초과일 수 있다. 그러나, 유리 프리폼(14)은 전형적으로 요구되지는 않지만 1.5 ㎜ 미만이다. 이러한 실시예에 따른 장치(10)는 유리 프리폼(14)을 보유하고 이동시키는 하향 급송 조립체(downfeed assembly)(16), 인출 퍼니스(18), 선택 사항의 열 조절 퍼니스(20), 선택 사항의 예열 퍼니스(22), 제1 코팅 적용기(24), 트랙터(26), 선택 사항의 제2 코팅 적용기(28) 그리고 권취 스풀링 장치(30)를 포함한다. 전형적으로, 이러한 장치(10)는 프리폼의 폭에 따라 약 3:1 비율로 프리폼으로부터 얇은 유리 리본을 제조할 수 있다. 즉, 유리 리본이 유리 프리폼으로부터 인출됨에 따라 유리 리본의 네킹-다운(necking-down)으로 인해, 유리 리본은 전형적으로 모서리 부분들 그리고 그 사이에 배치되는 중심 부분을 포함하는 유리 프리폼의 전체 폭의 대략 1/3인 전체 폭을 갖는다.
유리 프리폼(14)은 위에서 설명된 임의의 기술에 의해 또는 어떤 다른 공지된 유리 제조 기술에 의해 제공될 수 있다. 바람직하게는, 유리 프리폼(14)은 대체로 평행한 양쪽 측면 그리고 두께보다 큰 폭을 보유한 직사각형 형상을 갖는다. 프리폼의 유리는 바람직하게는 약 390 ㎚ 내지 약 750 ㎚의 파장 범위에 걸쳐 적어도 약 95%의 투과율을 갖는 상태로 가시광 파장에서 실질적으로 투명하다. 원통형 등의 다른 형상으로 형성될 수 있는 프리폼에 대해, 프리폼은 대체로 직사각형의 형상으로 예컨대 연삭에 의해 성형될 수 있다. 유리 리본(12)은 예컨대 약 600℃ 내지 700℃에서 부유 공정 또는 용융 공정에서 사용되는 종래의 유리와 유사한 변형 온도를 갖는 유리 프리폼으로부터 인출될 수 있지만, 약 700℃ 초과, 800℃ 초과 또는 심지어 약 900℃ 초과의 변형 온도 등의 훨씬 더 높은 변형 온도를 갖는 유리로부터 인출될 수 있다. 예컨대, 약 1956℃의 변형 온도를 갖는 순수한 용융 실리카가 본 발명의 장치 및 방법을 사용하여 유리 리본으로 인출될 수 있다.
유리 프리폼(14)은 전형적으로 유리 프리폼(14) 상으로 클램핑되고 유리 프리폼(14)을 확실하게 유지(hold)하는 클램프(32)를 포함하는 하향 급송 조립체(16)로부터 현수된다. 하향 급송 조립체(16)는 너트(도시되지 않음)에 의해 나사(38)에 결합되는 모터(36)를 거쳐 [z 축(34)을 따라] 상향 또는 하향 중 어느 한쪽의 방향으로, 평행 수직 방향으로 유리 프리폼을 이동시킬 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, X, Y 및 Z 축은 3개의 직교 축을 나타낸다. 그러나, 하향 급송 속도의 정밀한 제어를 제공할 수 있는 당업계에서 공지되어 있을 수 있는 것과 같은 다른 적절한 구동 배열체가 대체될 수 있다. 하향 급송 조립체(16)는 또한 유리 프리폼이 인출 퍼니스(18) 내에 적절하게 위치될 수 있도록 z 축에 직교하는 방향으로(즉, x-y 평면 내에서) 프리폼을 이동시킬 수 있다. 예컨대, 유리 프리폼(14)은 바람직하게는 프리폼의 균일한 가열을 보증하도록 인출 퍼니스 내에 중심 설정된다.
일단 하향 급송 조립체(16)로부터 현수되면, 유리 프리폼(14)이 하향 급송 조립체에 의해 인출 퍼니스(18)의 고온 영역 내로 하강되고, 여기에서 유리 프리폼(14)의 하부 부분이 적어도 그 연화점까지 가열된다. 예컨대, 인출 퍼니스는 프리폼을 "고빙(gob)"하도록 적어도 약 1075℃의 온도까지 가열될 수 있다. 고빙의 실행은 유리가 그 자체의 중량 하에서 그 폭을 감쇠시키게 하고, 실제의 인출 작업 온도보다 약간 높은 온도에서 수행된다. 인출 퍼니스(18)는 열이 저항 가열 요소를 통해 전류를 흐르게 함으로써 유도되는 저항 퍼니스; 열이 마이크로파 서셉터 내에 전류 흐름을 유도함으로써 유도되는 유도 퍼니스; 또는 적어도 유리 프리폼의 연화점의 온도까지 퍼니스를 가열할 수 있는 어떤 다른 가열 방법일 수 있다. 예컨대, 퍼니스는 가스 연료가 연소되어 화염을 형성하는 가스 퍼니스일 수 있다. 바람직하게는, 퍼니스는 적어도 약 900℃; 더 바람직하게는 적어도 약 1500℃; 그리고 가장 바람직하게는 적어도 약 2200℃의 온도까지 유리를 가열할 수 있다. 일단 프리폼이 "고빙"되면, 인출 퍼니스 온도가 하강될 수 있다.
도 2에 도시된 인출 퍼니스(18)의 실시예에서, 인출 퍼니스는 중공 내부 공간(46)을 한정하는 직사각형 형상으로 배열되는 한 쌍의 대향 측면 판(42) 그리고 한 쌍의 대향 단부 판(44)을 포함하는 저항 타입으로 되어 있다. 인출 퍼니스(18)는 다수개의 수평으로-배열된 가열 영역(도 2에서, 영역 2-5)을 포함하고, 각각의 가열 영역은 유리 리본의 2개의 주요 측면을 따라 측방으로 배열되는 1개 이상의 가열 요소(48)를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 가열 영역의 가열 요소는 다른 가열 영역의 가열 요소와 독립적으로, 그리고, 일부 실시예에서는, 동일한 가열 영역 내의 다른 가열 요소와 독립적으로 제어된다. 각각의 가열 요소(48)는 바람직하게는 충분한 전류 운반 능력을 보증하도록 바(bar)로서 성형되고, 예컨대 몰리-디실리사이드로부터 형성될 수 있다. 균일한 열 구배를 유도하는 것을 돕기 위해, 그리고, 가열 요소와 유리 프리폼의 밀접으로부터 발생되는 고온 영역을 감소시키기 위해, 측면 판(42) 및 단부 판(44)은 실리콘 카바이드[예컨대, 헥솔로이(Hexoloy)®] 등의 적절한 고온 열 전도성 재료로부터 형성될 수 있고, 유리 프리폼과 가열 요소 사이에 위치된다. 측면 판은 가열 요소에 의해 제공된 열을 확산시키고, 각각의 가열 영역에서 인출 퍼니스(18) 내에 더 균일한 열 프로파일을 제공한다. 직사각형 인출 퍼니스의 단부 판(44)은 측면 판(42)과 유사한 구성으로 되어 있고, 영역 2-5와 별개의 가열 영역(도 3에서, 영역 6)으로서 가열된다. 단부 영역(영역 6) 내의 별개의 가열 요소(50)가 유리 리본의 중심 섹션과 상이한 온도까지 유리 리본의 모서리를 가열함으로써 유리 리본의 중심 섹션과 상이한 점도로 시트 모서리를 인출할 수 있는 능력을 제공한다. 단부 가열 요소(50)는 측면 가열 요소(48)와 동일한 설계로 되어 있을 수 있지만 측면 가열 요소(48)의 배향에 대체로 직교하는 배향으로 배열될 수 있고, 유리 리본의 측방(주요) 표면 대신에 유리 리본의 모서리를 가열하도록 위치될 수 있다. 바람직하게는, 유리 프리폼의 모서리는 유리 프리폼의 내부 중심 부분보다 높은 온도까지 가열된다. 단부 판(44)은 유리 리본(12)으로부터 단부 가열 요소(50)를 분리시킨다. 측면 판(42) 및 단부 판(44)은 휨 그리고 다른 평탄도 비틀림을 완화시키고, 인출된 유리 리본은 열 변동을 경험할 수 있고, 프리폼을 횡단하여 인출 응력이 가해질 수 있다.
대부분의 유리 형성 작업은 등온 조건을 요구하지만, 넓은 평탄형 리본을 재인출할 때에는 비-등온 조건을 갖는 것이 바람직하다. 감쇠된 유리 리본에 가해지는 견인력과 결합되는 유리 프리폼을 횡단한 등온 조건이 프리폼의 폭을 횡단하여 불-균일한 인출 장력을 생성할 수 있다. 등온 조건 하에서, 인출 장력은 모서리에서보다 프리폼의 중심에서 클 것이고 그에 따라 프리폼의 중심에서의 유리는 모서리보다 빠르게 인출될 것이다. 그로 인한 프리폼의 폭을 횡단한 인출 장력 차이는 유리 리본 내에 휨 및 두께 변동을 생성할 수 있다. 예컨대, 리본의 모서리에서의 컬링(curling)이 명백할 수 있다. 프리폼의 중심보다 높은 온도까지 특히 프리폼의 루트(root)에서 유리 프리폼의 모서리를 가열하는 것은 인출 장력 영향을 완화시키고, 더 평탄하게 인출된 리본을 생성한다. 본 명세서에서 사용되는 것과 같이, 프리폼 루트는 유리 프리폼이 탄성 고체로부터 점성 액체로 전이되고 일반적으로 폭 감소를 특징으로 하는 지점을 말한다. 더 간단하게 말하면, 루트는 유리 프리폼이 종료되고 유리 리본이 시작되는 영역을 나타낸다. 특히 프리폼 루트에서 유리 프리폼 중심과 프리폼 모서리 사이의 온도 제어를 가질 수 있는 능력은 평탄형이고 실질적으로 휨이 없는 유리 리본의 인출을 가능케 한다. 그러나, 유리 리본은 극단 모서리 상에서 일부의 약간의 두께 변동을 나타낼 수 있다. 결국, 모서리 부분의 제거가 요구될 수 있다.
하나의 실시예에서, 개별 측면 가열 요소(48)는 퍼니스의 폭을 횡단하여 선형으로 즉 단일 열로 배열될 수 있다. 바람직하게는, 개별 가열 요소(48)는 개별 가열 요소의 온도가 별개로 조정될 수 있도록 예컨대 제어기(도시되지 않음)에 의해 별개로 제어된다. 그 온도가 별개로 제어 가능한 개별 가열 요소의 사용은, 유리 리본의 폭을 횡단하여 유리 프리폼에 특히 유리 리본에 더 큰 가요성을 제공하고, 그에 의해 리본의 폭을 횡단한 불균일한 온도 프로파일로 인한 유리 리본의 휨 등의 온도 관련 결함을 감소시킨다. 다수개의 별개로 제어되는 가열 요소가 채용되는 경우에, 제어기는 또한 유리 프리폼에 가해지는 온도 프로파일을 조정하도록 개별 가열 요소의 온도를 제어할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 각각의 인출 퍼니스 가열 요소(48, 50)는 인출 퍼니스(18)의 길이 방향에 따라 길이 방향 L로 연장되는 "U자" 형상의 요소로서 형성될 수 있다. 즉, 바람직하게는 각각의 개별 가열 요소(48 및/또는 50)의 적어도 일부가 인출 방향으로 인출 퍼니스의 길이를 따라 수직으로 연장된다. 열전대(52)가 인출 퍼니스 내의 온도를 감시하는 데 적절한 위치에서 인출 퍼니스(18) 내로 삽입될 수 있다.
인출 퍼니스(18)에 추가하여, 예열 퍼니스(22)가 도 4에 도시된 것과 같이 인출 퍼니스(18) 위에 위치될 수 있다. 인출 퍼니스(18)는 인출 퍼니스 가열 요소의 수명을 연장시키고 인출 온도까지 퍼니스를 가열하는 데 요구되는 시간을 단축시키기 위해 인출 사이클들 사이에서 약 500℃에서 가동되지 않을 수 있다. 500℃에서 인출 퍼니스 내로 유리 프리폼을 침지하는 것은 일반적으로 유리의 열 팽창이 충분히 낮으면 문제가 되지 않는다. 그러나, 높은 CTE의 유리에 대해 또는 유리가 이온-교환 가능한 유리이면, 인출 퍼니스 내로 유리 프리폼을 로드할 때에 반드시 주의해야 한다. 유리 프리폼에 대한 또는 인출 퍼니스 구성 요소에 대한 열 충격을 방지하기 위해, 선택 사항의 예열 퍼니스(22)가 유리 프리폼이 인출 퍼니스(18) 내로 진입되기 전에 적절한 온도까지 유리 프리폼(14)을 예열하는 데 사용될 수 있다. 예열 퍼니스(22)는 예열 퍼니스(22)의 폭을 횡단하여 배열되는 1개 이상의 가열 요소(53)를 포함하고, 이러한 가열 요소는 저항 가열 요소일 수 있다. 예컨대, 가열 요소(53)는 코일형 와이어 가열 요소 등의 와이어 가열 요소일 수 있다. 적절한 가열 요소 재료는 텅스텐 또는 니크롬을 포함할 수 있다.
이러한 장치(10)는 인출 방향에 대해 인출 퍼니스(18) 아래에 위치될 수 있는, 그 실시예가 도 2 및 5에 도시되어 있는 선택 사항의 열 조절 퍼니스(20)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 열 조절 퍼니스(20)는 방향 L로 조절 퍼니스를 따라 수직으로 배열되는 다수개의 가열 영역을 갖고, 다수개의 가열 영역은 조절 퍼니스의 길이 아래로 수직으로 배열되는 복수의 가열 요소(54)를 포함한다. 열 조절 퍼니스(20)는 전형적으로 인출 퍼니스(18)에 비해 감소된 온도 능력을 갖고, 예컨대 저항 와이어 가열 요소(54)가 끼워질 수 있다. 즉, 가열 요소(54)는 바람직하게는 인출 퍼니스 가열 요소(48 및/또는 50)보다 낮은 전류 운반 능력을 갖는다. 열 조절 퍼니스(20)는 바람직하게는 독립적으로 제어되는 측면 및 단부 가열 요소를 보유한 직사각형 형상을 갖는다. 열 조절 퍼니스(20)는 열 조절 퍼니스의 상부 가열 영역 내의 온도가 유리 리본의 어닐링 온도 초과에서 동작되도록 의도되므로 어닐링 퍼니스가 아니라는 것이 주목되어야 한다. 열 조절 퍼니스(20)는 유리 리본 내의 비틀림을 감소시키도록 유리 리본의 형상을 제어하는 데 사용된다. 추가로, 열 조절 퍼니스(20)는 유리 리본을 급랭함으로써 유리 리본 내로 유도되는 내부 응력 중 일부를 감소시키는 것을 돕는다. 열 조절 퍼니스(20)는 도 1에 도시된 것과 같이 인출 퍼니스(18)에 직접적으로 결합될 수 있거나, 인출 퍼니스(18)로부터 분리 및 이격될 수 있다.
인출 퍼니스(18)와 유사하게, 열 조절 퍼니스(20)는 바람직하게는 가열 요소와 인출된 유리 리본 사이에서 열 조절 퍼니스의 폭을 따라 위치되는 열 발산 판(39)을 포함한다. 열 조절 퍼니스는 단부 가열 요소와 유리 리본의 모서리 사이에 위치되는 열 발산 판(41)을 또한 포함할 수 있다. 열 발산 판(39, 41)은 헥솔로이® 또는 유사한 재료로 형성될 수 있다.
재인출 퍼니스 아래로의 열 조절 퍼니스(20)의 추가는 평탄형 유리 리본을 인출할 수 있는 능력을 추가로 가능케 한다. 열 조절 퍼니스 내의 상부 영역은 유리의 연화점 바로 아래이되 유리의 어닐링 온도 초과의 온도에 있지만, 여전히 유리의 점탄성 변형을 가능케 할 정도로 충분히 고온이다. 인출된 유리 리본의 모서리는 리본이 열 조절 퍼니스의 상부 영역을 통해 횡단됨(traverse)에 따라 중심 영역보다 빠르게 냉각된다. (위에서 언급된 것과 같이 프리폼의 더 낮은 점탄성 영역과 혼동되지 않도록) 유리 리본의 더 리지된 부분(more ridged portion)을 횡단하여 균일하게 인출 장력을 가하는 인출 트랙터로써, 유리는 모서리가 급랭됨에 따라 평탄해질 것이다. 조절 퍼니스의 중심 영역은 유리 리본의 유리의 어닐링 온도보다 높은 온도에 있고, 하부 영역은 유리의 대략 변형 온도에서의 온도에 있다. 이것은 리본이 이들 영역 내에 있는 시간이 충분할 정도로 유리 리본이 얇으므로 유리 리본 내의 임의의 잔류 응력이 감소 또는 제거되게 한다. 이것은 결국 유리가 파괴 없이 스풀링될 수 있게 하고, 후속적으로 롤-롤 공정에서 사용될 수 있게 한다.
인출 공정이 안정화된 후에, 중합체 코팅(56)이 바람직하게는 인출 트랙터(26) 위에서 리본에 가해진다. 코팅(56)은 표면의 수용 가능한 광학적 품질을 유지하고 유리 리본의 강도를 감소시킬 수 있는 유리에 대한 표면 손상을 방지하도록 하류의 인출 구성 요소와의 접촉으로부터 유리 리본을 보호한다. 코팅 적용에 대한 추가예 또는 대안으로, 리본 모서리에 테이프를 가하는 시스템이 인출 중에 수행될 수 있다. 유리 리본의 테이핑된 모서리는 리본이 취급될 수 있는 위치를 제공함으로써 스풀로부터의 롤-롤 가공을 가능케 할 수 있다. 즉, 롤-롤 취급 장비는 기계 전달 시스템으로써 테이프를 파지할 수 있다. 대안으로, 모서리 테이핑 적용은 테이프가 가해지기 전에 중합체 코팅이 제거되어야 한다면 오프-라인으로 수행될 수 있다. 이와 같이, 장비 및 공정은 유리 리본 표면에 전체 또는 부분-폭의 보호 코팅을 가할 수 있고, 코팅은 유리에 영구적으로 또는 일시적으로 접합될 수 있다.
따라서, 도 1은 유리 리본(12)에 보호 중합체 코팅(56)을 가하는 제1 코팅 적용기(24)를 도시하고 있다. 보호 중합체 코팅(56)은 적어도 1개의 공급 롤(58)로부터 공급될 수 있고, 적용기(60)에 의해 유리 리본(12)에 가해질 수 있다. 예컨대, 적용기(60)는 유리 리본에 코팅 필름을 가압하는 롤러를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 가해진 보호 중합체 코팅(56)은 유리 리본의 양쪽 모두의 주요 표면에 가해진다. 보호 중합체 코팅(56)은 유리 리본(12)의 품질 보존 영역(quality area)에 기계적인 보호를 제공하고, 유리 리본과 트랙터(26) 사이의 직접적인 접촉을 방지한다. 본 명세서에서 사용되는 것과 같이, 용어 품질 보존 영역은 전형적으로 유리 리본으로부터 제거되고 추가의 유리 형성 공정에서 컬릿으로서 사용될 수 있는 유리 리본의 모서리 영역과 직접적으로 비교하면 결국 고체이고 제조에서 사용되는 유리 리본의 그 부분을 말한다. 이와 같이, 품질 보존 영역은 유리 리본의 중심 부분이다.
일단 인출이 개시되면, 유리 프리폼이 하향 급송 모터 속도 그리고 인출 퍼니스(18) 내에 설정된 온도 프로파일에 의해 지시된 퍼니스 내로의 정밀한 급송 속도로 하강된다. 예컨대, 유리 프리폼에 대한 전형적인 하향 급송 속도는 10 내지 12 ㎜/분 정도이다. 이전에 언급된 것과 같이, 인출 퍼니스는 일단 고브가 낙하되고 유리 리본이 트랙터(26)에 의해 결합되면 출발 고빙 온도(예컨대, 약 1075℃)로부터 적절한 인출 온도까지 하강된다. 재인출 공정을 위한 주요 파라미터 드라이버는 하향 급송 속도, 유리의 점도를 제어하는 퍼니스 온도 그리고 인출 속도로서 또한 알려져 있는 견인 속도이다. 인출 점도는 통상적으로 약 106 poise 내지 약 107 poise의 범위 내에 있다. 하향 급송 시스템 내에 위치되는 로드 셀(load cell)에 의해 측정될 때의 적절한 인출 장력, 즉, 만족스러운 인출 장력은 약 2 내지 3 파운드의 범위 내에 있을 수 있다. 유리 프리폼으로부터 시트-형상의 유리 리본을 인출할 때의 어려움은 프리폼이 예컨대 약 0.70 ㎜의 두께 그리고 약 300 ㎜의 폭을 가질 수 있고 이것이 대략 1:400 이상의 종횡비와 동일하다는 것이다. 이와 같이, 인출된 리본의 적절한 평탄도를 유지하는 것은 유리 프리폼 하향 급송 속도, 인출 퍼니스 온도 그리고 트랙터(26)에 의해 가해지는 인출 속도의 세심한 감시를 요구한다.
대체 실시예에서, 중합체 코팅이 예컨대 액체 코팅 액조를 통해 유리 리본을 인출함으로써 가해질 수 있다. 대안으로, 액체 코팅이 유리의 표면 상으로 분무될 수 있다. 액체 코팅은 유리의 1개 이상의 표면에 가해질 수 있다. 액체 코팅은 그 후에 코팅 타입에 따라 적절한 경화 장치에 의해 경화될 수 있다. 예컨대, 경화 장치는 가열에 의해 경화되는 코팅을 위한 오븐일 수 있거나(열 경화), 자외선에 코팅을 노출시킴으로써 코팅을 경화시킬 수 있다(광 경화). 유리 리본에 가해진 코팅 또는 코팅들은 유리에 영구적으로 또는 일시적으로 접합될 수 있다.
일단 고브가 열 조절 퍼니스(20)를 통해 그 아래로 낙하되면, 고브가 코팅 적용기를 통해 전형적으로 손에 의해 아래로 견인되고, 인출 트랙터 조립체(26) 내로 위치된다. 인출 트랙터(26)는 이들 사이의 운동이 하향이도록 복수의 구동 휠(64)에 의해 구동되는 2개의 반대-회전 벨트(62)를 포함한다. 반대-회전 벨트(62)는 유리 리본을 향해 내향으로 또는 유리 리본으로부터 멀어지게 외향으로 이동 가능하다. 벨트가 함께 근접될 때에, 유리 리본(12)이 벨트들 사이에 핀칭된다. 벨트는 공압으로 구동되는 작동기에 의해 개방 및 폐쇄될 수 있고, 폐쇄될 때에 벨트에 의해 가해지는 핀칭력이 조정될 수 있다. 약 200 ㎛ 이하 예컨대 약 150 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하 그리고 일부 경우에 약 50 ㎛ 이하의 두께(예컨대, 평균 두께)를 보유한 중심 부분을 갖는 얇은 유리 리본의 경우, 핀칭력은 벨트들 사이에서 유리 리본을 압착하지 않을 정도로 최소이지만 벨트가 매끄럽게 개방 및 폐쇄되게 할 정도로 충분한 크기로 유지된다. 트랙터 유닛 속도는 서보-제어되고, 유리 리본 상에서 약간의 장력을 유지할 정도로 충분한 속도로 설정된다. 클램핑 장치(도시되지 않음) 상의 로드 셀이, 프리폼에 가해지는 인출 장력이 제어될 수 있도록 제어기에 측정 피드백을 제공한다. 전형적인 인출 속도 또는 견인 속도는 약 0.30 m/분이다.
벨트(62)는 유리 프리폼(14)으로부터 하향으로 유리 리본(12)을 인출한다. 벨트(62)는 바람직하게는 고온-저항성 탄성 재료로부터 형성된다. 더 연질이고 더 탄성의 벨트가 경질의 벨트 표면보다 양호하게 수행한다는 것이 밝혀졌다. 바람직하게는, 벨트(62)는 유리 리본의 전체 폭을 횡단하여 연장되고, 예컨대 유리 리본보다 넓을 수 있다. 이전에 설명된 것과 같은 코팅이, 벨트와의 직접적인 접촉으로부터 유리 리본의 주요 표면을 보호하도록 예컨대 유리 리본에 코팅을 가함으로써 유리 리본과 벨트 사이에 위치될 수 있다.
대안으로, 트랙터(26)는 독립적으로 수직으로 위치될 수 있는 복수의 좁은 벨트를 포함할 수 있고, 여기에서 각각의 벨트는 개방 또는 폐쇄 상태로 이동될 수 있다. 예컨대, 6개의 벨트가 사용될 수 있고, 여기에서 3개의 벨트가 유리 리본의 일측 상에 위치되고, 다른 3개의 벨트는 유리 리본의 타측 상에 위치된다. 이러한 트랙터 시스템은 단지 그 모서리, 단지 중심 또는 이들의 조합으로부터 유리 리본을 인출하는 것을 가능케 한다. 이러한 트랙터 벨트 배열은 실질적으로 균일한 인출력을 가하는 것이 훨씬 더 넓은 리본 예컨대 최대 500 ㎜의 폭을 갖는 유리 리본을 횡단하여 가해지게 한다. 이전에 설명된 "단일의" 트랙터는 약 150 ㎜ 미만의 리본 폭에 제한된다.
유리 리본(12)이 트랙터(26)에 의해 하향으로 인출됨에 따라, 유리 리본 두께는 유리 리본의 중심 부분이 소정 두께에 도달할 때까지 감쇠된다. 즉, 리본은 전형적으로 중심 부분 그리고 두꺼워진 모서리 부분을 포함할 것이다. 모서리 부분은 제거될 수 있고, 중심 부분은 추가로 가공될 수 있다. 유리 리본의 두께 특히 중심 부분의 두께는 특히 리본이 프리폼으로부터 인출되는 속도, 프리폼이 인출 퍼니스(18) 내로 급송되는 속도(하향 급송 속도) 그리고 인출 퍼니스의 온도의 인자이다. 인출될 수 있는 유리 리본의 두께에 대한 상한은 일반적으로 프리폼의 두께에 의해 결정된다. 바람직하게는, 인출된 유리 리본의 최대 두께는 약 1.5 ㎜ 미만, 약 1.0 ㎜ 미만 그리고 더 바람직하게는 약 0.7 ㎜ 미만이지만, 전형적으로 200 ㎛ 초과이다. 본 발명의 실시예에 따라 인출되는 유리 리본은 리본의 중심 부분의 두께가 약 200 ㎛ 이하, 약 150 ㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이하 또는 약 50 ㎛ 이하이도록 인출될 수 있다. 유리 리본의 모서리 부분의 두께가 또한 200 ㎛ 미만이도록 인출될 수 있다.
유리 리본의 두께는 인출 공정의 일부로서 측정될 수 있고, 이러한 측정의 결과는 예컨대 프리폼의 하향 급송 속도 및/또는 트랙터(26)의 인출 속도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 유리 리본 두께는 도 1에서 참조 부호 66에 의해 표시된 레이저 마이크로미터 등의 적절한 측정 장치에 의해 측정될 수 있다. 이러한 장치는 상업적으로 용이하게 이용 가능하다. 에러 신호가 제어기 내로 입력된 유리 리본 두께에 대한 소정 설정점을 기초로 하여 측정 장치(66)에 의해 발생된다. 에러 신호는 제어기(도시되지 않음)로 중계된다. 제어기는 예컨대 컴퓨터일 수 있다. 제어기는 그 다음에 측정 장치(66)로부터의 에러 신호를 감소시키고 그에 따라 유리 리본 두께를 보정하도록 (컴퓨터 프로그램 등의) 소정 지시에 따라 하향 급송 속도, 모서리 롤러 회전 속도 및/또는 토크, 또는 퍼니스 온도, 또는 이들의 조합을 조정할 수 있다.
일부 실시예에서, 선택 사항의 제2 코팅 적용기(28)가 채용될 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 유리 리본(12)에 보호 필름(68)을 가하는 제2 코팅 적용기 조립체(28)가 포함될 수 있다. 보호 필름은 적어도 1개의 공급 롤(70)로부터 공급되고, 적용기 롤(72)에 의해 유리 리본(12)에 가해진다. 바람직하게는, 가해진 보호 필름(68)은 유리 리본의 양쪽 모두의 주요 표면에 가해진다.
최종 단계는 코팅된 리본을 스풀링하는 단계이다. 인출 작업으로부터 인출된 유리 리본을 회수하는 방식은 부분적으로 유리 리본에, 더 구체적으로는 두꺼워진 모서리 부분의 두께에 의존한다. 예컨대, 유리 리본의 두꺼워진 모서리 부분이 약 수백 ㎛ 이하의 두께를 가지면, 유리 리본이 모터식 스풀러를 사용하여 도 1에 도시된 벌크 스풀(31) 상으로 권취될 수 있다. 스풀러는 유리가 최소 장력으로써 스풀 상으로 확실하게 권취되게 하는 장력 제어부를 갖는다. 스풀은 장시간 동안 보관될 수 있고, 표면 장력이 리본 상에서 유도되고 그에 따라 유리 상에서 더 낮은 스풀링 장력을 갖는 스풀 직경부 주위에서 유리를 굽히는 것은 파괴를 감소시킬 것이다. 벌크 스풀(31)이 그 다음에 유리 리본이 공급 스풀로부터 후속의 권취 스풀로 이동되고 공급 스풀로부터 권취 스풀로 이동됨에 따라 중간 가공이 유리 리본에 일어나는 후속의 롤-롤 공정에서 공급 스풀로서 사용될 수 있다. 중간 가공은 예컨대 유리 리본 모서리의 마무리(예컨대, 제거), 1개 이상의 얇은 필름 층의 피착 또는 완성된 제품을 제공하는 것을 증진하기 위해 유리 리본에 가치를 부가하는 데 사용될 수 있는 어떤 다른 공정을 포함할 수 있다. 롤-롤 가공을 위해, 여러 개의 리본 스풀이 더 긴 길이의 리본을 제공하도록 함께 접합될 수 있다.
대안으로, 소정 크기의 개별 패널이 요구되면 나중에 리본으로부터 절단될 수 있다. 유리 리본이 리본을 권취하려는 시도 중에 파괴되는 두께 예컨대 약 1 ㎜ 초과의 두께를 갖는 유리 리본은 인출 공정 중에 소정 크기 또는 크기들의 개별 패널로 절단되어야 한다. 개별 패널로의 유리 리본의 절단은 유리 리본의 스코링 및 파단 또는 레이저 절단을 포함하는 당업계에서 공지된 임의의 종래의 방법에 의해 성취될 수 있다.
예
위에서 설명된 것과 같이, 유리 프리폼이 유리 리본으로 인출됨에 따라 유리 프리폼에 의해 경험되는 인출 장력 차이를 극복하기 위해서는 온도 프로파일의 세심한 관리가 요구된다. 그 목적을 위해, 인출 퍼니스 및 열 조절 퍼니스는 여러 영역으로 분리되고, 여기에서 영역 내의 온도가 개별적으로 조정된다. 예컨대 도 2 및 3을 참조하여, 유리 시트 프리폼으로부터 유리 리본을 인출하는 예시의 온도 프로파일이 인출 및 열 조절 퍼니스를 위한 영역이 표 1에 따라 가열되도록 설정될 수 있다.
Figure 112014051870998-pct00001
이러한 예에 따른 유리 프리폼은 약 280 ㎜ 내지 약 325 ㎜의 범위 내의 폭을 가질 수 있다. 유리 시트의 길이는 인출되도록 의도되는 유리의 양 그리고 인출 장치의 물리적인 능력에 따른다. 유리 프리폼은 약 600℃ 내지 약 1956℃ 예컨대 약 600℃ 내지 약 1000℃, 약 600℃ 내지 약 900℃ 또는 약 600℃ 내지 약 800℃의 범위 내의 변형 온도를 갖는다. 다른 실시예에서, 유리 프리폼은 약 700℃ 내지 약 1956℃, 약 800℃ 내지 약 1956℃, 약 900℃ 내지 약 1956℃ 또는 약 1000℃ 내지 약 1956℃의 범위 내의 변형 온도를 갖는다. 프리폼의 두께는 예컨대 약 0.70 내지 약 1.5 ㎜의 범위 내에 있을 수 있다.
바람직하게는, 유리 프리폼은 약 10 ㎜/분 내지 약 12 ㎜/분의 범위 내의 급송 속도로 하향 급송 조립체(16)에 의해 하향으로 구동된다. 트랙터 조립체(26)에 의해 가해지는 인출 속도는 약 0.2 내지 약 0.4 m/분의 범위 내에 있다. 예컨대, 트랙터(26)에 의해 가해지는 인출 속도는 약 0.3 m/분일 수 있고, 그에 의해 약 2.8 파운드의 유리 리본의 중심선에서의 인출 장력을 초래한다.
다양한 다른 변형 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 이와 같이, 본 발명은 본 발명의 변형 및 변화가 첨부된 특허청구범위 그리고 이들의 등가물의 범주 내에 속하면 이들을 포함하도록 의도된다.

Claims (14)

  1. 유리 리본을 제조하는 방법에 있어서,
    인출 퍼니스 내에서 유리 프리폼을 가열하여 유리 리본을 형성하는 단계 - 유리 프리폼은 중심 부분, 한 쌍의 대향 모서리 부분, 및 200 ㎛ 초과의 두께를 포함하고, 가열 단계는 복수의 가열 요소와 유리 프리폼 사이에 위치한 한 쌍의 대향 측면 판 및 한 쌍의 대향 단부 판을 이용하여 유리 리본의 점탄성 영역 내에서 유리 리본의 중심 부분의 온도보다 유리 리본의 모서리 부분의 온도가 높도록 유리 프리폼을 가열하는 단계를 포함함 - 와;
    유리 리본의 중심 부분이 200 ㎛ 이하의 두께를 갖도록 유리 리본을 인출하는 단계와;
    유리 리본의 어닐링 온도보다 높지만 유리 리본의 연화점보다 낮은 온도에서 열 조절 퍼니스(thermal conditioning furnace) 내에서 인출된 유리 리본을 열 처리하는 단계와;
    유리 리본에 제1 코팅을 가하는 단계와;
    권취 스풀(take-up spool) 상으로 유리 리본을 권취(wind)하는 단계 - 권취된 유리 리본의 곡률 반경은 10 ㎝ 미만임 -
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 인출 퍼니스 내에서의 가열 단계 전에 예열 퍼니스 내에서 유리 프리폼을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 유리 프리폼을 가열하는 단계는 측면 가열 요소에 직교하여 위치되는 모서리 가열 요소를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 인출 단계는 2개의 반대-회전(counter-rotating) 벨트 사이에서 하향으로 유리 리본을 인출하는 트랙터 조립체와 유리 리본을 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 유리 프리폼은 600℃ 초과의 변형 온도(strain point)를 갖는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 제1 코팅은, 제1 코팅이 유리 리본과 반대-회전 벨트 사이에 위치되도록 트랙터 조립체에 의한 접촉 단계 전에 유리 리본에 가해지는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 스풀 상으로 유리 리본을 권취(roll)하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 유리 리본을 인출하는 장치에 있어서,
    복수의 가열 요소를 포함하는 인출 퍼니스 - 상기 인출 퍼니스는 복수의 가열 요소와 고체 유리 프리폼 사이에 위치하도록 구성된 한 쌍의 대향 측면 판 및 한 쌍의 대향 단부 판에 의해 형성되는 중공 공간 내에서 고체 유리 프리폼을 가열하도록 구성되고, 상기 복수의 가열 요소는 인출 퍼니스의 폭의 방향을 따라 수평으로 배열되는 제1의 복수의 가열 요소와, 인출 퍼니스의 폭에 직교하는 방향으로 수평으로 배열되는 제2의 복수의 가열 요소를 포함함 - 와;
    열 조절 퍼니스의 길이를 따라 수직으로 배열되는 복수의 가열 요소를 포함하는 열 조절 퍼니스와;
    인출 퍼니스 아래에 회전 가능하게 장착되고, 유리 리본을 향해 연장되고 유리 리본으로부터 멀어지게 후퇴되도록 각각 구성되고, 연장부는 유리 리본과 벨트를 결합시켜 유리 리본에 하향력을 가하는, 대향 반대-회전 벨트와;
    유리 리본과 반대-회전 벨트 사이에 필름 재료를 가하는 제1 코팅 적용기
    를 포함하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 제1의 복수의 가열 요소는 별개로 제어되는 장치.
  10. 제8항에 있어서, 인출 퍼니스의 상류에 위치되는 예열 퍼니스를 추가로 포함하는 장치.
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  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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