KR102025004B1 - 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

유리 기판을 제조할 때, 가열된 성형로실의 상부 공간 내에 있는 성형체의 상부로부터 오버플로우시킨 용융 유리를, 상기 성형체의 양측면을 따라서 유하시킨 후, 상기 성형체의 하단에서 용융 유리를 합류시켜서 반송되는 시트 글래스를 만들고, 그 후, 시트 글래스를 냉각한다. 이때, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 반송 방향과 직교하는 폭 방향에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간으로부터의 열을 받는 것을 차폐 부재로 부분적으로 차단함으로써, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정한다.

Description

유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판 제조 장치
본 발명은 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판 제조 장치에 관한 것이다.
종래, 유리판의 제조 방법의 하나로서 다운드로우법이 사용되고 있다. 다운드로우법에서는, 성형체로부터 오버플로우한 용융 유리가, 분류되어 성형체의 측면을 따라서 유하한다. 분류되어 유하하는 용융 유리는, 성형체의 하단부에서 합류하고, 유리판으로 성형된다. 성형된 유리판은, 연직 방향 하방으로 반송되면서 냉각된다. 냉각 공정에 있어서, 유리판은, 점성 영역으로부터 점탄성 영역을 거쳐서 탄성 영역으로 추이한다.
성형체의 측면을 따라서 유하하는 용융 유리는, 성형체로부터 떨어짐과 동시에, 표면 장력에 의해 유리판이 폭 방향으로 수축한다. 이 수축에 의해, 유리판에는, 판 두께 편차 또는 요철이 발생한다. 특허문헌 1에는, 성형체와 성형체 하방의 인장 롤러 사이에 있어서, 유리판의 폭 방향의 테두리부의 근방에 있어서, 유리판과 이격하여 설치된 냉각 유닛을 사용하여, 유리판의 테두리부의 온도를 조정하여, 유리판의 수축을 억제하는 방법이 개시되어 있다. 그 후, 수축이 억제된 유리판은, 서냉 공간을 통과하여 성형된다. 이 서냉 공간에서는, 분위기 온도가 원하는 온도 프로파일(유리판에 변형이 발생하지 않는 온도 분포)로 되도록 제어되어, 유리판의 판 두께 편차가 억제된다. 한편, 최근 들어, 액정 표시 장치용 유리 기판에 있어서는, 유리판의 판 두께 편차의 요구되는 스펙(품질)이 엄격하게 되었다.
판 두께 편차란, 유리판의 폭 방향으로 발생하는 두께 편차이며, 유리판의 반송 방향으로 연속적으로 발생하고, 유리판의 폭 방향의 발생 위치는 일정한 경우가 많다. 판 두께 편차에 관한 최근의 엄격한 요구 스펙을 만족시키기 위해서는, 서냉 공간에 있어서의 열 관리를 행하는 것만으로는 충분하지 않다.
일본 특허 공개 평5-124827호 공보
그래서, 본 발명은 유리판의 반송 방향을 따라서 발생하는 판 두께 편차를 억제할 수 있는 유리판의 제조 방법 및 유리판의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 유리 기판의 제조 방법이다. 당해 제조 방법은,
가열된 성형로실의 상부 공간 내에 있는 성형체의 상부로부터 오버플로우시킨 용융 유리를, 상기 성형체의 양측면을 따라서 유하시킨 후, 상기 성형체의 하단에서 용융 유리를 합류시켜서 반송되는 시트 글래스를 만드는 성형 공정과,
상기 시트 글래스를 냉각하는 냉각 공정과,
상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 반송 방향과 직교하는 폭 방향에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간으로부터의 열을 받는 것을 차폐 부재로 부분적으로 차단함으로써, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는 조정 공정을 구비한다.
상기 조정 공정에 있어서, 상기 냉각 공정에서 얻어진 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향 20mm마다 얻어지는, 최대 유리판 두께 tmax와, 최소 유리판 두께 tmin의 차 tmax-tmin이, 각각 15㎛ 이하로 되도록, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는 것이 바람직하다.
상기 냉각 공정에서 얻어진 시트 글래스의 유리 폭 방향 100mm마다 얻어지는, 최대 유리판 두께 tmax와, 최소 유리판 두께 tmin의 차 tmax-tmin이, 각각 20㎛ 이하로 되도록, 상기 조정 공정에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스에 오목부가 발생하여 두께 편차가 발생했을 때, 상기 조정 공정에 있어서, 상기 오목부의 폭 방향의 발생 위치에서 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간의 열을 받지 않도록, 상기 발생 위치에 있어서 상기 차폐 부재를 근접시켜서 상기 온도 분포를 조정하는 것이 바람직하다.
상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스에 볼록부가 발생하여 두께 편차가 발생했을 때, 상기 조정 공정에 있어서, 상기 볼록부의 폭 방향의 발생 위치를 사이에 두는 양측의 위치에서 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간의 열을 받지 않도록, 상기 양측의 위치에 있어서 상기 차폐 부재를 근접시켜서 상기 온도 분포를 조정하는 것이 바람직하다.
상기 두께 편차의 정도에 따라, 상기 차폐 부재와 상기 시트 글래스의 표면의 이격 거리는 조정되는 것이 바람직하다.
상기 조정 공정은, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 점도가 107.6poise 이하에 있을 때 행해지는 것이 바람직하다.
상기 성형체의 상기 하단으로부터, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 반송 방향 하류측 또는 상류측으로 50mm 이격한 위치까지의 사이에서, 상기 조정 공정을 행하는 것이 바람직하다.
상기 냉각 공정은, 상기 시트 글래스가 상기 시트 글래스의 폭 방향으로 수축되는 것을 방지하기 위해서, 냉각 롤러로 상기 시트 글래스의 양측 단부를 냉각하는 것을 포함하고,
상기 상부 공간은, 상기 냉각 롤러가 설치되는 하부 공간과 구획하는 구획판에 대하여 상기 시트 글래스의 반송 방향 상류측에 위치하고,
상기 차폐 부재는 상기 상부 공간에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 성형로실은 상기 구획판 사이의 슬릿 구멍을 통하여 상기 시트 글래스를 상기 하부 공간에 진입시키고,
상기 차폐 부재는 상기 구획판에 의해 지지되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구획판의 두께 또는 높이를 변화시킴으로써, 상기 차폐 부재를 사용하여 상기 온도 분포를 조정하는 반송 방향의 위치를 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 유리 기판의 제조 장치이다. 당해 제조 장치는,
성형로실과,
상기 성형로실의 상부 공간 내에 설치되고, 용융 유리를 오버플로우시켜서 양측면을 따라서 유하시킨 후, 하단에서 용융 유리를 합류시켜서 반송되는 시트 글래스를 만드는 성형체와,
상기 상부 공간의 벽 및 상기 상부 공간 내의 분위기를 가열하는 열원과,
상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 반송 방향과 직교하는 폭 방향에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간으로부터의 열을 받는 것을 부분적으로 차단함으로써, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는 차폐 부재를 구비한다.
상술한 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치에 의하면, 성형체의 측면에 흐르는 용융 유리, 또는 성형체의 하단으로부터 용융 유리가 떨어져서 형성된 시트 글래스의 반송 방향과 직교하는 폭 방향의 온도 분포를 조정함으로써, 판 두께 편차를 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 유리판 제조 장치의 일례의 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시 형태의 성형 장치의 일례의 단면 개략 구성도이다.
도 3은 본 실시 형태의 성형 장치의 일례의 측면 개략 구성도이다.
도 4는 성형체가 배치된 본 실시 형태의 성형로실의 상부 공간의 일례를 확대하여 설명하는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태의 차폐 부재를 사용한 시트 글래스의 온도 분포의 조정의 일례를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 실시 형태의 차폐 부재를 사용한 시트 글래스의 온도 분포의 조정의 다른 예를 설명하는 도면이다.
이하, 본 실시 형태에 따른 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 유리판 제조 장치의 일례의 개략 구성도이다.
유리판 제조 장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 용해조(200)와, 청징조(300)와, 성형 장치(400)를 포함한다. 용해조(200)에서는, 유리의 원료가 용해되어 용융 유리가 생성된다. 용해조(200)에서 생성된 용융 유리는, 청징조(300)에 보내진다. 청징조(300)에서는, 용융 유리에 함유되는 기포의 제거가 행해진다. 청징조(300)에서 기포가 제거된 용융 유리는, 성형 장치(400)에 보내진다. 성형 장치(400)에서는, 예를 들어 오버플로우 다운드로우법에 의해, 용융 유리로부터 시트 글래스(G)가 연속적으로 성형된다. 그 후, 성형된 시트 글래스(G)는, 냉각되어, 소정의 크기의 유리판으로 절단된다. 시트 글래스(G)는, 예를 들어, 디스플레이용 유리 기판(예를 들어, 액정 디스플레이용 유리 기판, 플라즈마 디스플레이용 유리 기판, 유기 EL 디스플레이용 유리 기판), 커버 유리나 자기 디스크용 등의 강화 유리용 유리 기판, 롤상으로 권취되는 유리 기판, 반도체 웨이퍼 등의 전자 디바이스가 적층된 유리 기판으로서 사용된다.
이어서, 성형 장치(400)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 도 2는, 성형 장치의 일례의 단면 개략 구성도이며, 도 3은, 성형 장치의 일례의 측면 개략 구성도이다. 도 4는, 성형체가 배치된 성형로실의 상부 공간의 일례를 확대하여 설명하는 도면이다.
성형 장치(400)에서는, 오버플로우 다운드로우법에 의해 시트 글래스를 만드는 성형 공정과, 성형한 시트 글래스를 냉각하는 냉각 공정과, 시트 글래스를 만들 때, 용융 유리 또는 시트 글래스의 반송 방향과 직교하는 폭 방향의 온도 분포를 조정하는 조정 공정이 행해진다.
성형 장치(400)는 도 2 내지 4에 도시한 바와 같이, 성형체(10)와, 구획판(20)과, 냉각 롤러(30)와, 단열 부재(40a, 40b, …, 40h)와, 이송 롤러(50a, 50b, …, 50h)와, 온도 제어 유닛(온도 제어 장치)(60a, 60b, …, 60h)을 구비한다. 또한, 성형 장치(400)는 구획판(20)보다 상방의 공간인 성형로실의 상부 공간(410)과, 구획판(20) 바로 아래의 공간인 성형로실의 하부 공간(42a)과, 하부 공간(42a)의 하방의 공간인 서냉존(420)을 갖는다. 서냉존(420)은 복수의 서냉 공간(42b, 42c, …, 42h)을 갖는다. 하부 공간(42a), 서냉 공간(42b), 서냉 공간(42c), …, 서냉 공간(42h)은 이 순서로 연직 방향 상방부터 하방을 향하여 적층되어 있다. 상부 공간(410), 하부 공간(42a), 및 서냉존(420)은 내화재 및/또는 단열재 건물(도시하지 않음)에 의해 둘러싸이고, 하부 공간(42a), 서냉존(420)에 있어서, 시트 글래스(G)의 냉각 공정이 행하여져, 온도 제어 유닛(60a) 등이, 시트 글래스(G)를 성형, 냉각하기에 적합한 온도로 제어한다.
상부 공간(410)은 도 4에 도시한 바와 같이, 내화재이며 단열재인 부재를 포함하는 노벽(412)으로 외부 공간과 구획되어 있다. 노벽(412)의 상부 공간(410)에 면하는 내벽면에는, 성형체(10)의 높이 방향(도 4 중의 지면 상하 방향)의 설치 위치에 맞춰서, 상부 공간(410)의 분위기 및 노벽(412)을 가열하는 히터(414)가 복수 설치되어 있다.
성형체(10)는 도 2 또는 도 4에 도시하는 바와 같이, 대략 쐐기상의 단면 형상을 갖는 부재이다. 성형체(10)는 대략 쐐기상의 하단(11)이 최하부가 되도록 상부 공간(410)에 배치된다. 도 2, 도 4에 도시한 바와 같이, 성형체(10)의 상단부면에는 홈(12)이 형성되어 있다. 홈(12)은 성형체(10)의 길이 방향, 즉 도 3의 지면 좌우 방향으로 형성되어 있다. 홈(12)의 한쪽 단부에는, 유리 공급관(14)이 설치되어 있다. 홈(12)은 유리 공급관(14)이 설치되는 한쪽의 단부로부터 다른 쪽 단부에 근접함에 따라서, 서서히 얕아지도록 형성되어 있다. 성형체(10)의 길이 방향 양단에는, 측벽으로부터 용융 유리(MG)가 비어져 나오는 것을 막는 가이드가 설치되어 있다. 홈(12)으로부터 넘쳐 나온 용융 유리(MG)는, 성형체(10)의 양측면(13a), 양쪽 경사면(13b)을 흘러서, 하단(11)에서 융합되어 시트 글래스(G)가 성형된다. 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 폭 방향이란, 용융 유리(MG)의 표면 또는 시트 글래스(G)의 표면의 면 내에 있어서의 방향 중, 반송되는 반송 방향에 직교하는 방향을 말한다. 여기서 시트 글래스(G)의 양측의 단부에는, 시트 글래스(G)의 폭 방향 중앙의 판 두께에 대하여 두께가 두꺼워진 부분이 형성된다. 또한, 시트 글래스(G)의 양측의 단부 사이에 끼워진 폭 방향의 영역인 중앙 영역은, 단부와 비교하여 얇고, 보유 열량이 작다. 이 때문에, 온도 불균일 등에 의해 보유 열량이 변화하기 쉽고, 휨, 변형이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 중앙 영역의 냉각량을 엄밀하게 관리할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 성형체(10)의 하단(11)에서 융합하는 용융 유리(MG), 시트 글래스(G)의 온도, 점도의 조정 정밀도를 높이는 것에 의해, 시트 글래스(G)의 요철인 맥리를 포함하는 판 두께 편차를 억제한다. 이하에서는, 성형체(10)의 하단(11)에서 융합하기 전의 유리를 용융 유리(MG)라고 하고, 하단(11)에서 융합한 후의 유리를 시트 글래스(G)라고 한다. 박판 유리에 있어서, 판 두께 편차의 발생은 바람직하지 않고, 특히, 디스플레이용 유리 기판에 사용하는 유리판에서는, 부분적인 판 두께 편차의 발생은, 디스플레이의 표시 정밀도에 큰 악영향을 주므로 바람직하지 않다.
구획판(20)은 성형체(10)의 하단(11)의 근방에 배치되는 판상의 단열재이다. 구획판(20)은 그 하단의 높이 방향의 위치가, 성형체(10)의 하단(11)의 높이 방향의 위치로부터 하방에 위치하도록 배치되어 있다. 구획판(20)은 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 시트 글래스(G)의 두께 방향의 양측에 배치된다. 구획판(20)은 성형로실의 상부 공간(410)과 성형로실의 하부 공간(42a)을 구획함으로써, 상부 공간(410)으로부터 하부 공간(42a)으로의 열 이동을 억제한다. 단열재인 구획판(20)에 의해 상부 공간(410)과 하부 공간(42a)을 구획하는 것은, 상부 공간(410)과 하부 공간(42a)의 각각에 있어서, 공간 내의 온도에 대하여 양쪽 공간이 서로 영향을 미치지 않도록 온도 제어를 행하기 위해서이다. 또한, 구획판(20)은 서냉존(420)으로부터 상부 공간(410)으로 들어가는 상승 기류의 체적 유량을 억제하도록, 시트 글래스(G)와 구획판(20) 사이의 간격이 미리 조절되어서 배치되어 있다.
냉각 롤러(30)는 하부 공간(42a)에 있어서, 구획판(20)의 근방에 배치된다. 또한, 냉각 롤러(30)는 시트 글래스(G)의 두께 방향의 양측에 배치되고, 시트 글래스(G)를 두께 방향으로 끼우고, 시트 글래스(G)를 하방으로 반송하면서 시트 글래스(G)의 단부를 냉각하는 역할을 담당한다. 성형체(10)의 측면(13a), 경사면(13b)을 따라서 유하한 용융 유리(MG)는, 성형체(10)의 하단(11)으로부터 떨어짐과 동시에, 표면 장력에 의해 시트 글래스(G)가 폭 방향으로 수축한다.
냉각 롤러(30)는 폭 방향으로 수축되는 시트 글래스(G)의 양측의 단부에 대하여 중앙 영역의 측에 인접하는 부분을 끼워 넣음으로써, 시트 글래스(G)가 폭 방향으로 수축되는 것을 방지하면서, 시트 글래스(G)를 냉각한다. 이에 의해, 시트 글래스(G)의 폭 방향으로의 수축을 억제하여, 시트 글래스(G)에 발생하는 변형, 판 두께 편차, 요철을 억제한다. 그러나, 성형체(10)의 하단(11)에서의 시트 글래스(G)의 점성이 높고, 시트 글래스(G)의 수축률이 크면, 냉각 롤러(30)에 의해 변형, 판 두께 편차, 요철을 억제할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 성형체(10)의 하단(11)에 있어서의 열 관리의 조정을 차폐 부재(80)로 행함으로써, 열 관리의 정밀도를 높여서, 판 두께 편차를 억제할 수 있다. 즉, 시트 글래스를 냉각하는 공정은, 시트 글래스(G)가 시트 글래스(G)의 폭 방향으로 수축되는 것을 방지하기 위해서, 냉각 롤러(30)로 시트 글래스(G)의 양측의 단부를 냉각하는 것을 포함하고, 상부 공간(410)은 냉각 롤러(30)가 설치되는 하부 공간(42a)과 구획하는 구획판(20)에 대하여 시트 글래스(G)의 반송 방향 상류측에 위치하고, 차폐 부재(80)는 상부 공간(410)에 설치되어 있다.
단열 부재(40a, 40b, …, 40h)는, 서냉존(420)에 있어서, 시트 글래스(G)의 반송 방향(연직 방향 하방)에 대하여 서냉존(420)을 복수의 서냉 공간(42b, 42c, …, 42h)으로 분할하고, 분할한 각 서냉 공간의 열 이동을 억제한다. 또한, 단열 부재(40a, 40b, …, 40h)는, 냉각 롤러(30)의 하방, 또한, 시트 글래스(G)의 두께 방향의 양측에 배치되는 판상의 부재이며, 시트 글래스(G)를 반송 방향으로 유도하는 슬릿 상의 공간을 갖는다. 상술한 바와 같이, 하부 공간(42a)과 서냉존(420)은, 내화재 및/또는 단열재 건물(도시하지 않음)에 의해 둘러싸여 있는데, 서냉존(420)에는, 시트 글래스(G)가 반출되는 슬릿 상의 공간이 있고, 또한, 단열재 건물 등에는 일부 미세한 간극이 있다. 이 때문에, 굴뚝 효과에 의해, 서냉존(420)에 있어서, 연직 방향 하방으로부터 하부 공간(42a)을 향하는 상승 기류가 발생한다. 이 기류는 시트 글래스(G)를 따라서 상승하고, 기류에 의해 시트 글래스(G)가 냉각되기 때문에, 이 기류를 억제하는 단열 부재(40a, 40b, …, 40h)가 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 단열 부재(40a)는 하부 공간(42a)과 서냉 공간(42b)을 형성하고, 단열 부재(40b)는 서냉 공간(42b)과 서냉 공간(42c)을 형성한다. 단열 부재(40a, 40b, …, 40h)는, 상하의 공간 간에 있어서의 열 이동을 억제한다. 예를 들어, 단열 부재(40a)는 하부 공간(42a)과 서냉 공간(42b) 간의 열 이동 및 상승 기류를 억제하고, 단열 부재(40b)는 서냉 공간(42b)과 서냉 공간(42c) 간의 열 이동 및 상승 기류를 억제한다.
이송 롤러(50a, 50b, …, 50h)는, 서냉존(420)에 있어서, 연직 방향으로 소정 간격으로, 시트 글래스(G)의 두께 방향의 양측에 복수 배치된다. 이송 롤러(50a, 50b, …, 50g)는, 각각, 서냉 공간(42b, 42c, …, 42h)에 배치되고, 시트 글래스(G)를 하방으로 반송한다.
온도 제어 유닛(60a, 60b, …, 60h)은, 예를 들어, 저항 가열, 유전 가열, 마이크로파 가열에 의해 발열하는 시즈 히터, 카트리지 히터, 세라믹 히터, 및 온도 센서 등을 포함하고, 각각, 하부 공간(42a) 및 서냉 공간(42b, 42c, …, 42h)에 시트 글래스(G)의 폭 방향을 따라서 배치되고, 하부 공간(42a) 및 서냉 공간(42b, 42c, …, 42h)의 분위기 온도를 측정하고, 제어한다. 또한, 온도 제어 유닛(60a, 60b, …, 60h)은, 시트 글래스(G)의 휨, 변형이 발생하지 않도록 설계된 소정의 온도 분포(이하, 「온도 프로파일」이라고 한다)를 형성하도록, 하부 공간(42a) 및 서냉 공간(42b, 42c, …, 42h)의 분위기 온도를 제어한다. 온도 제어 유닛(60a, 60b, …, 60h)을 총칭하는 경우, 온도 제어 유닛(60)이라고 기재한다. 또한, 상류측이란, 시트 글래스(G)의 반송 방향과 역방향의 측을 말하며, 본 실시 형태에서는, 서냉존(420)으로부터 보아서 성형체(10)측을 말한다.
검출 장치(70)는 유리판 두께를 측정하는 장치이며, 예를 들어 광학 센서를 포함하고, 서냉존으로부터 반송되어 온 시트 글래스의 판 두께를 소정의 폭마다(예를 들어, 1mm 폭) 측정한다. 검출 장치(70)는 측정한 유리판 두께 중, 기준값을 초과하여 판 두께가 두꺼운 또는 얇은 부분(볼록부 또는 오목부)을 검출하고, 이 위치를 두께 편차의 발생 위치로 한다. 이 두께 편차의 폭 및 정도(볼록부의 높이 또는 오목부의 깊이)에 따라, 차폐 부재(80)를 근접 또는 이격시켜서 유리 시트 또는 용해 유리의 폭 방향의 온도 분포를 조절한다.
판 두께가 얇은 부분의 온도 분포의 조정에서는, 판 두께가 얇은 부분에 차폐 부재(80)를 근접시켜서, 히터로부터의 열을 차폐한다. 이에 의해 판 두께가 얇은 부분의 점도가 국부적으로 상승하여, 유리가 폭 방향으로 인장될 때에 유리의 흐름이 억제된다.
판 두께가 두꺼운 부분의 온도 분포의 조정에서는, 판 두께가 두꺼운 부분에 인접하는 부분에 차폐 부재(80)를 근접시켜서, 히터로부터의 열을 차단한다. 이에 의해, 판 두께가 두꺼운 부분에 인접하는 부분의 점도가 상승하여 유리의 흐름이 억제되어, 판 두께가 두꺼운 부분의 유리는 양측으로 흐르므로, 두께 편차를 억제할 수 있다.
상기 온도 분포의 조정을 반복함으로써, 유리 폭 방향의 소정 간격마다의 두께 편차가 소정값 이하로 되도록 조정한다.
두께 편차에 대해서는, 상기 검출 장치를 사용하여, 유리판 두께의 측정값으로부터, 유리 폭 방향의 소정 간격(예를 들어, 20mm, 100mm, 300mm)마다, 최대 유리판 두께(tmax)와 최소 유리판 두께(tmin)를 검출하고, 이들의 차인 두께 편차(tmax-tmin)를 계산할 수 있다. 즉, 소정 간격의 데이터로부터, 최대 유리판 두께(tmax)와 최소 유리판 두께(tmin)를 검출하고, 이들의 차인 두께 편차(tmax-tmin)를 계산한다. 이에 의해, 소정 간격 마다의 두께 편차(tmax-tmin)를 얻을 수 있다.
용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 반송 방향과 직교하는 폭 방향의 온도 분포의 조정은, 냉각 공정에서 얻어진 시트 글래스의 유리 폭 방향 20mm마다의 최대 유리판 두께(tmax)와, 최소 유리판 두께(tmin) 사이의 두께 편차(tmax-tmin)가 각각 15㎛ 이하로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 유리 폭 방향 100mm마다의 최대 유리판 두께(tmax)와, 최소 유리판 두께(tmin) 사이의 두께 편차(tmax-tmin)가 각각 20㎛ 이하로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 유리 폭 방향 300mm마다의 최대 유리판 두께(tmax)와, 최소 유리판 두께(tmin) 사이의 두께 편차(tmax-tmin)가 각각 25㎛로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 유리 폭 방향의 최대 유리판 두께(tmax)와, 최소 유리판 두께(tmin)의 차(tmax-tmin)가 25㎛ 이하로 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
차폐 부재(80)는 노벽(412)의 열을 차폐하는 막대상 부재이기만 하면, 특별히 한정되지 않지만, 차폐 부재(80)의 재질은, 예를 들어, 알루미늄이나 실리카를 원료로 한 세라믹스인 것이 바람직하다. 차폐 부재(80)는 시트 글래스(G)를 차폐의 대상으로 하는 경우, 시트 글래스(G)를 사이에 두도록 시트 글래스(G)의 면에 대하여 양측에 설치된다. 또한, 차폐 부재(80)는 성형체(10)의 양측면을 유하하는 용융 유리(MG)를 차폐의 대상으로 하는 경우, 용융 유리(MG)가 상부 공간(410)을 향하고 있는 면의 측에 설치된다.
차폐 부재(80)는 노벽(412)을 관통하여 노벽(412)의 외부 공간으로부터 상부 공간(410) 내로 연장되어 있다. 막대상 부재인 차폐 부재(80)가 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 폭 방향으로 일렬로 배열되도록 연속하여 복수 배치되어 있다. 차폐 부재(80) 각각은, 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 표면에 대하여 전진, 후퇴할 수 있도록 구성되어 있다. 하나의 차폐 부재(80)의 시트 글래스(G)의 폭 방향을 따른 길이는, 예를 들어 8 내지 12mm이다.
이 차폐 부재(80)는 예를 들어, 히터(414)의 방사열이나, 상부 공간(410) 내의 가스의 열을, 시트 글래스(G)나 용융 유리(MG)가 받아서 가열되는 일이 없도록, 열을 차단하도록 구성되어 있다. 즉, 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)가, 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 폭 방향의 일부분에 있어서, 상부 공간(410)으로부터 열을 받지 않도록, 차폐 부재(80)를 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 표면에 근접시킨다. 이와 같이, 차폐 부재(80)가 열을 부분적으로 차단함으로써, 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 폭 방향의 온도 분포를 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 검사 장치(70)는 두께 편차가 발생한 오목부 또는 볼록부의, 시트 글래스(G)의 폭 방향의 위치를 특정할 수 있으므로, 이 폭 방향의 위치에 기초하여, 복수의 차폐 부재(80) 중에서 선택된 막대상의 차폐 부재(80)를 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 표면에 근접함으로써 폭 방향의 온도 분포를 조정할 수 있다.
구체적으로는, 검출 장치(70)는 판 두께가 국부적으로 얇아진 판 두께 편차를 검출한 경우, 판 두께가 얇아진 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 폭 방향의 위치를 특정한다. 이 위치에 대응한 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 폭 방향의 대응 위치에, 막대상의 차폐 부재(80)를 근접시키도록, 차폐 부재(80)를 도시되지 않는 구동 기구를 사용하여 전진시킨다. 도 5는, 차폐 부재를 사용한 시트 글래스(G)의 온도 분포의 조정의 일례를 설명하는 도면이다. 도 5는, 시트 글래스(G)의 반송 방향 상류측에서 본 도면이다. 도 5에 도시하는 예는, 폭 방향의 위치 A에 있어서, 판 두께가 폭 방향을 따라서 국부적으로 얇아져 오목부가 발생하고, 억제해야할 판 두께 편차가 발생하고 있는 예이다. 이때, 복수의 차폐 부재(80) 중, 위치 A에 대응하는 막대상 부재(80a)를 시트 글래스(G)의 양측으로부터 시트 글래스(G)의 표면에 근접시킨다. 이에 의해, 위치 A에서는, 상부 공간(410)으로부터의 열이 차단되므로, 위치 A에 있어서의 온도는 국부적으로 저하되고, 위치 A에 있어서의 유리의 점도는 상승한다. 따라서, 성형체(10)로부터 용융 유리(MG)가 떨어져서, 표면 장력에 의해 시트 글래스(G)는 폭 방향으로 수축하고, 시트 글래스(G)가 폭 방향으로 인장될 때, 위치 A에 있어서, 차폐 부재(80a)로 열을 차단하지 않는 경우에 비하여 국부적으로 상승한 유리의 점도에 의해, 위치 A에 있어서의 시트 글래스(G)의 판 두께가 국부적으로 얇아지는 것은 억제할 수 있다. 즉, 판 두께 편차를 억제할 수 있다. 도 5에 도시하는 예에서는, 시트 글래스(G)를 온도 분포의 조정 대상으로 하지만, 성형체(10)를 흐르는 용융 유리(MG)를 온도 분포의 조정 대상으로 하는 것도 바람직하다.
도 6은, 차폐 부재(80)를 사용한 시트 글래스(G)의 온도 분포의 조정의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 6은, 시트 글래스(G)의 반송 방향 상류측에서 본 도면이다. 도 6에 도시하는 예는, 폭 방향의 위치 B에 있어서, 판 두께가 폭 방향을 따라서 국부적으로 두꺼워져 볼록부가 발생하여, 억제해야 할 판 두께 편차가 발생하고 있는 예이다. 이때, 복수의 차폐 부재(80) 중, 판 두께 편차의 폭 방향의 발생 위치인 위치 B를 사이에 두는 양측의 위치에서 시트 글래스(G)가 상부 공간(410)의 열을 받지 않도록, 이 양측의 위치에 있어서 차폐 부재(80b, 80c)를 시트 글래스(G)의 표면에 근접시킨다. 이에 의해, 위치 B의 양측에서는, 상부 공간(410)으로부터의 열이 차단되므로, 위치 B의 양측의 위치에 있어서의 온도는 국부적으로 저하되고, 유리의 점도는 상승한다. 따라서, 성형체(10)로부터 용융 유리(MG)가 떨어져서, 표면 장력에 의해 시트 글래스(G)는 폭 방향으로 수축하고, 시트 글래스(G)가 폭 방향으로 인장될 때, 위치 B를 사이에 두는 양측의 위치에 있어서, 차폐 부재(80b, 80c)로 열을 차단하지 않는 경우에 비하여 국부적으로 상승한 유리의 점도에 의해 유리의 흐름이 억제되는 한편, 위치 B의 유리는 양측으로 흐르기 쉬워지므로, 위치 B에 있어서의 시트 글래스(G)의 판 두께가 국부적으로 두꺼워지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 판 두께 편차를 억제할 수 있다. 도 6에 도시하는 예에서는, 시트 글래스(G)를 온도 분포의 조정 대상으로 하지만, 성형체(10)를 흐르는 용융 유리(MG)를 온도 분포의 조정 대상으로 하는 것도 바람직하다.
또한, 도 5, 도 6에 도시하는 예에서는, 위치 A, 위치 B의 양측의 위치에 있어서 시트 글래스(G)의 표면에 차폐 부재(80a), 차폐 부재(80b, 80c)를 근접시키는데, 시트 글래스(G)의 표면과, 차폐 부재(80a), 차폐 부재(80b, 80c)의 선단 간의 이격 거리는, 1mm 내지 15mm의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 특히, 위치 A, B에 있어서의 판 두께 편차의 정도, 예를 들어, 시트 글래스(G)의 요철의 깊이 또는 높이의 정도(두께 편차의 정도)에 따라서 차폐 부재(80a) 또는 차폐 부재(80b, 80c)와 시트 글래스(G)의 표면의 이격 거리는 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 판 두께 편차의 정도가 클수록, 상기 이격 거리를 작게 하는 것이 바람직하다. 판 두께 편차의 정도가 큰 경우, 폭 방향의 온도 분포의 변동도 크므로, 시트 글래스(G)가 상부 공간(410)으로부터 열을 받기 어렵게 하기 위하여 차단의 정도를 크게 하기 위하여, 상기 이격 거리를 보다 작게 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 5, 도 6에 도시하는 예에서는, 위치 A, 위치 B의 양측의 위치에 있어서 시트 글래스(G)의 표면에 차폐 부재(80a), 차폐 부재(80b, 80c)만을 근접시키지만, 차폐 부재(80a), 차폐 부재(80b), 차폐 부재(80c)에 인접하는 차폐 부재(80)를 차폐 부재(80a), 차폐 부재(80b, 80c) 정도는 아니지만, 시트 글래스(G)의 표면에 근접시켜도 된다.
본 실시 형태에서는, 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)는, 연화점(유리의 점도가 107. 6poise에 상당할 때의 유리 온도) 이상의 온도에 있는 영역에서 행해진다. 즉, 차폐 부재(80)를 사용하여 행하는 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 온도 분포의 조정은, 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 점도가 107.6poise 이하에 있을 때 행해진다. 예를 들어 유리의 점도가 104.3 내지 107. 5poise의 영역에서, 차폐 부재(80)를 사용하여 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 온도 분포를 조정하는 것이, 판 두께 편차를 효율적으로 저감할 수 있는 점에서 바람직하다. 보다 바람직하게는, 유리 점도 104.3 내지 105.5poise의 영역이다. 또한, 성형체(10)의 하단(11) 또는 그것보다 반송 방향 상류측에 있어서 차폐 부재(80)를 사용하여 온도 분포의 조정을 행하는 것이, 판 두께 편차를 효율적으로 저감할 수 있는 점에서 바람직하다. 상기 점도의 영역에서, 온도 분포를 국소적으로 변화시킴으로써, 판 두께 편차의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)에 발생하는 오목부 또는 볼록부의 폭 방향의 치수에 따라, 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 표면에 근접시키는 차폐 부재(80)의 반송 방향의 위치를 조정하는 것이 바람직하다. 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)에 오목부 또는 볼록부가 발생한 경우, 성형체(10)의 하단(11)으로부터, 반송 방향 하류측 또는 상류측으로 50mm 이격한 위치까지의 사이에서, 온도 분포의 조정을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 성형체(10)의 하단(11)으로부터, 이 하단(11)보다 반송 방향 하류측 또는 상류측으로 20mm 이격한 위치까지의 사이에서, 온도 분포의 조정을 행하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 성형체(10)하단(11)의 높이 위치(반송 방향의 위치)에서, 온도 분포의 조정을 행한다. 판 두께 편차를 억제하기 위하여 온도 조정을 행하는 반송 방향의 위치와, 시트 글래스(G) 또는 용융 유리(MG)의 표면에 차폐 부재(80)를 근접시키는 이격 거리는, 상기 오목부 또는 볼록부의 정도(요철의 정도)와 폭에 따라서 미리 정해져 있고, 검출한 오목부 또는 볼록부의 정도(요철의 정도)와 폭에 따라, 온도 조정을 행하는 반송 방향의 위치와, 이격 거리를 설정할 수 있다.
본 실시 형태는, 성형로실은 구획판(20)에 의해 상부 공간(410)과 하부 공간(42a)을 구획하고(구역을 나누고), 구획판(20)의 사이 슬릿 구멍을 통하여 시트 글래스(G)를 하부 공간(42a)에 진입시켜서 시트 글래스(G)를 냉각한다.
이때, 차폐 부재(80)는 구획판(20)에 의해 지지되어 있는 것이 바람직하다. 상부 공간(410)의 분위기 온도는 극히 높기 때문에, 막대상의 차폐 부재(80)는 가늘고 길기 때문에 자중으로 구부러지기 쉽다. 이 때문에, 차폐 부재(80)가 변형되지 않도록, 구획판(20)이 차폐 부재(80)를 하방으로부터 지지하는 것이, 시트 글래스(G)나 용융 유리(MG)의 반송 방향의 소정의 위치에서, 온도 분포를 조정할 수 있다. 온도 분포를 조정하는 반송 방향의 위치가 차폐 부재(80)의 열변형에 의해 목표 위치로부터 조금 어긋나면, 온도 분포를 조정하려고 하는 유리의 점도가 상이하기 쉬워지기 때문에, 판 두께 편차를 정확하게 억제하는 것은 어렵다.
용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)에 발생하는 오목부 또는 볼록부의 폭에 따라, 반송 방향에 있어서의 온도 조정 위치가 상이하다. 이 때문에, 온도 조정 위치를 변경하는 경우, 예를 들어, 구획판(20)의 두께를 변화시킴으로써, 구획판(20)에 지지되는 차폐 부재(80)의 반송 방향의 위치를 바꾸고, 이에 의해, 온도 분포를 조정하려고 하는 반송 방향의 위치를 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 차폐 부재(80)는 구획판(20)을 2개 사용하고, 구획판(20)의 사이에 두도록 설치하는 것도 바람직하다.
노벽(412)에는, 유리 섬유를 포함하는 글라스 울이 개구부에 가득 채워져서 개구부가 폐색되어 있는데, 이 부분에 구획판(20) 및 차폐판(80)을 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 방향을 향하여 삽입할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 차폐 부재(80)의 반송 방향의 위치를 반송 방향 상류측에 위치시키는 경우, 구획판(20)의 판 두께를 두껍게 함으로써, 차폐판(80)의 위치를 조정할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 성형체(10)로부터 유하하는 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 반송 방향과 직교하는 폭 방향에 있어서, 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)가 상부 공간(410)으로부터의 열을 받는 것을 차폐 부재(80)로 부분적으로 차단함으로써, 용융 유리(MG) 또는 시트 글래스(G)의 폭 방향의 온도 분포를 조정할 수 있으므로, 유리판의 반송 방향으로 발생하기 쉬운 판 두께 편차를 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 유리판 제조 방법, 및 유리판 제조 장치에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러가지 개량이나 변경을 해도 되는 것은 물론이다.
10: 성형체
11: 하단
12: 홈
13a: 측면
13b: 경사면
14: 유리 공급관
20: 구획판
30: 냉각 롤러
40a∼40h: 단열 부재
42a: 하부 공간
42b∼42h: 서냉 공간
50a∼50h: 이송 롤러
60a∼60h: 온도 제어 유닛
70: 검출 장치
80, 80a, 80b, 80c: 차폐 부재
100: 유리판 제조 장치
200: 용해조
300: 청징조
400: 성형 장치
410: 상부 공간
412: 노벽
414: 히터
420: 서냉존

Claims (12)

  1. 유리 기판의 제조 방법이며,
    가열된 성형로실의 상부 공간 내에 있는 성형체의 상부로부터 오버플로우시킨 용융 유리를, 상기 성형체의 양측면을 따라서 유하시킨 후, 상기 성형체의 하단에서 용융 유리를 합류시켜서 반송되는 시트 글래스를 만드는 성형 공정과,
    상기 시트 글래스를 냉각하는 냉각 공정과,
    상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 반송 방향과 직교하는 폭 방향에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간으로부터의 열을 받는 것을 차폐 부재로 부분적으로 차단함으로써, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는 조정 공정을 구비하고,
    상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스에 볼록부가 발생하여 두께 편차가 발생했을 때, 상기 조정 공정에 있어서, 상기 볼록부의 발생 위치를 사이에 두는 양측의 위치에서 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간의 열을 받지 않도록, 상기 양측의 위치에 있어서 상기 차폐 부재를 근접시켜서 상기 온도 분포를 조정하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정 공정에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간으로부터의 열을 받는 것을 차폐 부재로 부분적으로 차단함으로써, 상기 냉각 공정에서 얻어진 시트 글래스의 유리 폭 방향 20mm마다 얻어지는, 최대 유리판 두께 tmax와, 최소 유리판 두께 tmin의 차 tmax-tmin이, 각각 15㎛ 이하로 되도록, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는, 유리 기판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 공정에서 얻어진 시트 글래스의 유리 폭 방향 100mm마다 얻어지는, 최대 유리판 두께 tmax와, 최소 유리판 두께 tmin의 차 tmax-tmin이, 각각 20㎛ 이하로 되도록, 상기 조정 공정에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는, 유리 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스에 오목부가 발생하여 두께 편차가 발생했을 때, 상기 조정 공정에 있어서, 상기 오목부의 폭 방향의 발생 위치에서 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간의 열을 받지 않도록, 상기 오목부의 발생 위치에 있어서 상기 차폐 부재를 근접시켜서 상기 온도 분포를 조정하는, 유리 기판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 두께 편차의 정도에 따라, 상기 차폐 부재와 상기 시트 글래스의 표면의 이격 거리는 조정되는, 유리 기판의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조정 공정은, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 점도가 107.6poise 이하에 있을 때 행해지는, 유리 기판의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형체의 상기 하단으로부터, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 반송 방향 하류측 또는 상류측으로 50mm 이격한 위치까지의 사이에서, 상기 조정 공정을 행하는, 유리 기판의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 공정은, 상기 시트 글래스가 상기 시트 글래스의 폭 방향으로 수축되는 것을 방지하기 위해서, 냉각 롤러로 상기 시트 글래스의 양측 단부를 냉각하는 것을 포함하고,
    상기 상부 공간은, 상기 냉각 롤러가 설치되는 하부 공간과 구획하는 구획판에 대하여 상기 시트 글래스의 반송 방향 상류측에 위치하고,
    상기 차폐 부재는 상기 상부 공간에 설치되어 있는, 유리 기판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 성형로실은 상기 구획판 사이의 슬릿 구멍을 통하여 상기 시트 글래스를 상기 하부 공간에 진입시키고,
    상기 차폐 부재는 상기 구획판에 의해 지지되어 있는, 유리 기판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 구획판의 두께 또는 높이를 변화시킴으로써, 상기 차폐 부재를 사용하여 상기 온도 분포를 조정하는 반송 방향의 위치를 조정하는, 유리 기판의 제조 방법.
  11. 유리 기판의 제조 장치이며,
    성형로실과,
    상기 성형로실의 상부 공간 내에 설치되고, 용융 유리를 오버플로우시켜서 양측면을 따라서 유하시킨 후, 하단에서 용융 유리를 합류시켜서 반송되는 시트 글래스를 만드는 성형체와,
    상기 상부 공간의 벽 및 상기 상부 공간 내의 분위기를 가열하는 열원과,
    상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 반송 방향과 직교하는 폭 방향에 있어서, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간으로부터의 열을 받는 것을 부분적으로 차단함으로써, 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스의 상기 폭 방향의 온도 분포를 조정하는 차폐 부재를 구비하고,
    상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스에 볼록부가 발생하여 두께 편차가 발생했을 때, 상기 볼록부의 발생 위치를 사이에 두는 양측의 위치에서 상기 용융 유리 또는 상기 시트 글래스가 상기 상부 공간의 열을 받지 않도록, 상기 양측의 위치에 있어서 상기 차폐 부재를 근접시키는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 장치.
  12. 삭제
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