KR102509393B1 - 두께 변동이 감소된 유리 제품, 제조 방법, 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

약 880 ㎜ 이상의 길이, 약 680 ㎜ 이상의 길이와 직교하는 폭 및 제1 및 제2주표면 사이에 정의된 두께 T를 갖는 유리 제품이 설명된다. 유리 제품의 폭을 가로질러 총 두께 변동 TTV는 약 4 m 이하이다. 유리 제품의 폭을 가로질러 5 ㎜씩 증가하여 이동되는 미리 결정된 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR은 약 4 m 이하이다. 유리 제품의 제조 방법 및 이를 위한 장치가 또한 개시된다.

Description

두께 변동이 감소된 유리 제품, 제조 방법, 및 이를 위한 장치

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 2017년 2월 28일에 제출된 미국 가출원 번호 62/464,722의 35 U.S.C. § 119(e)하의 우선권을 주장한다.

기술 분야

본 발명은 일반적으로 유리 시트와 같은 유리 제품을 형성하기 위한, 및 특히 유리 제품의 폭에 걸친 두께 변화를 최소화 하기 위한 장치에 관한 것이다.

조명 패널, 액정 또는 다른 형태의 시각적 디스플레이를 포함하여, 다양한 적용에 사용되는 유리 시트와 같은 광학 품질 유리 제품의 제조는, 전형적으로 용융된 유리를 리본 형태로 연신하는 것과 관련 있다. 리본은 단일 유리 시트로 분리되거나, 일부의 경우에 적절한 스풀에 긴 길이로 감겨 있을 수 있다. 디스플레이 기술의 발전은 디스플레이 패널의 픽셀 밀도 및 이에 의해 해상도를 계속 증가시킨다. 따라서, 이러한 패널에 통합 된 유리 시트에 대한 요구가 증가할 것으로 예상된다. 예를 들어, TFT 증착 과정을 용이하게 하기 위해 필요한 두께 편차 한계가 더 감소할 것으로 예상된다. 이 문제를 해결하려면, 리본이 성형체에서 연신될 때 정확한 온도 분야가 리본에 걸쳐 유지되어야 한다.

본 개시에 따르면, 유리 제품은 약 880 밀리미터 이상의 길이, 길이와 직교하고 약 680 밀리미터 이상의 폭, 제1주표면, 제1주표면과 대향하는 제2주표면, 제1과 제2주표면 사이로 정의된 두께 T, 및 유리 제품의 폭을 가로지르는 총 두께 변동 TTV는 약 4 ㎛ 이하인 것을 포함하는 것으로 설명한다.

일부 실시양태에서, TTV는 약 2 ㎛ 이하이다. 또 다른 실시양태에서, TTV는 약 1 ㎛ 이하이다. 또 다른 실시양태에서, TTV는 약 0.25 ㎛ 이하이다. 다양한 실시양태에서, 제1 및 제2주표면은 연마되지 않는다.

일부 실시양태에서, 제1 및 제2주표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 약 0.25 ㎚ 이하이다.

일부 실시양태에서, 유리 제품의 폭을 가로질러 5 밀리미터씩 증가하여 이동하여 미리 결정된 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR은 약 4 ㎛ 이하이다.

일부 실시양태에서, 미리 결정된 간격은 약 25 ㎜ 내지 약 750 ㎜, 예를 들어 약 25 ㎜ 내지 약 100 ㎜, 예를 들어 약 25 ㎜ 내지 약 75 ㎜의 범위에 있다.

일부 실시양태에서, 폭은 약 3100 ㎜ 이상이다. 길이는 약 3600 ㎜ 이상일 수 있다.

일부 실시양태에서, 유리는 실질적으로 알칼리가 없고, mol%로:

SiO₂ 60-80

Al₂O₃ 5-20

B₂O₃ 0-10

MgO 0-20

CaO 0-20

SrO 0-20

BaO 0-20

ZnO 0-20

를 포함한다.

일부 실시양태에서, 유리는 실질적으로 알칼리가 없고, mol%로:

SiO₂ 64.0 - 71.0

Al₂O₃ 9.0 - 12.0

B₂O₃ 7.0 - 12.0

MgO 1.0 - 3.0

CaO 6.0 - 11.5

SrO 0 - 2.0

BaO 0 - 0.1

를 포함하며,

, [Al₂O₃]는 Al₂O₃ 의 mol% 이고

는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 mol%의 합과 동등하다.

또 다른 실시양태에서, 유리 제품은 약 880 밀리미터 이상의 길이, 길이와 직교하고 약 680 밀리미터 이상의 폭, 제1주표면, 제1주표면에 대향하는 제2주표면, 제1주표면과 제2주표면 사이로 정의된 두께 T를 포함하고, 유리 제품의 폭을 가로 질러 5 ㎜씩 증가하여 이동하는 약 750 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR이 약 8 ㎛ 이하인 것으로 설명된다.

일부 실시양태에서, MSIR은 약 400 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격에 대해 약 6.5 ㎛ 이하이다.

일부 실시양태에서, MSIR은 약 330 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격에 대해 약 6 ㎛ 이하이다.

또 다른 실시양태에서, MSIR은 약 150 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격에 대해 약 4.5 ㎛ 이하이다.

다른 실시양태에서, MSIR은 약 100 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격에 대해 약 4 ㎛ 이하이다.

다양한 실시양태에서, MSIR은 약 25 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격에 대해 약 2 ㎛ 이하이다.

일부 실시양태에서, 제1 및 제2주표면은 연마되지 않는다.

다양한 실시양태에서, 제1 및 제2주표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 약 0.25 ㎚ 이하이다.

다양한 실시양태에서, 폭은 약 3100 ㎜ 이상이다. 일부 실시양태에서, 길이는 약 3600 ㎜ 이상이다.

또 다른 실시양태에서, 유리 제품은 약 880 밀리미터 이상의 길이, 길이와 직교하고 약 680 밀리미터 이상의 폭, 제1주표면, 제1주표면과 대향하는 제2주표면, 제1주표면과 제2주표면 사이로 정의된 두께 T를 포함하고, 유리 제품의 폭에 걸친 총 두께 변동 TTV는 약 4 ㎛ 이하이고 및 유리 제품의 폭을 가로 질러 5 ㎜씩 증가하여 이동하는 미리 결정된 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR은 약 4 ㎛ 이하인 것으로 설명된다.

일부 실시양태에서, TTV는 약 2 ㎛ 이하, 예를 들어 약 1 ㎛ 이하, 예를 들어 약 0.25 ㎛ 이하이다.

일부 실시양태에서, 제1 및 제2주표면은 연마되지 않는다. 일부 실시양태에서, 연마되지 않은 제1 및 제2주표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 약 0.25 ㎚ 이하이다.

일부 실시양태에서, 미리 결정된 간격은 약 25 ㎜ 내지는 약 750 ㎜의 범위이다.

일부 실시양태에서, 미리 결정된 간격은 약 25 ㎜ 내지는 약 100 ㎜의 범위, 예를 들어 약 25 ㎜ 내지는 약 75 ㎜의 범위이다.

또 다른 실시양태에서, 유리 플래터 블랭크(glass platter blank)는 제1주표면, 제1주표면에 대향하는 제2주표면, 제1주표면과 제2주표면 사이로 정의된 두께 T를 포함하고, 유리 플래터 블랭크의 직경에 걸친 총 두께 변동 TTV 은 약 2 ㎛ 이하, 예를 들어 약 1 ㎛ 이하인 것으로 설명된다.

일부 실시양태에서, 유리 플래터 블랭크의 직경을 가로 질러 5 ㎜씩 증가하여 이동하는 25 ㎜의 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR은 약 2 ㎛ 이하이다.

유리 플래터 블랭크의 제1 및 제2주표면 중 하나 또는 둘의 평균 표면 거칠기 Ra는 약 0.50 ㎚ 이하, 예를 들어 약 0.25 ㎚ 이하 일 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 유리 리본은 대향하는 가장자리부와 대향하는 가장자리부 사이에 위치된 중앙부를 포함하고, 점성 구역 및 탄성 구역을 포함하는 유리 리본을 성형체로부터 연신 방향으로 연신하는 단계, 유리 리본의 점성 구역에 연신 방향과 직교하는 유리 리본의 폭 방향으로 약 225 ㎜ 이하의 특성 폭을 포함하는 중앙부에 두께 섭동을 형성하는 단계를 포함하고, 탄성 구역에서 중앙부의 폭을 가로 질러 5 ㎜씩 증가하여 이동한 100 ㎜ 슬라이딩 간격으로부터 얻은 최대 슬라이딩 간격 범위가 약 0.0025 ㎜ 이하인 유리제품의 제조방법이 설명된다.

일부 실시양태에서, 특성 폭은 약 175 ㎜ 이하 및 최대 슬라이딩 간격 범위는 약 0.0020 ㎜ 이하이다.

일부 실시양태에서, 특성 폭은 약 125 ㎜ 이하 및 최대 슬라이딩 간격 범위는 약 0.0015 ㎜ 이하이다.

일부 실시양태에서, 특성 폭은 약 75 ㎜ 이하이고 최대 슬라이딩 간격 범위는 약 0.0006 ㎜ 이하이다.

또 다른 실시양태에서, 특성 폭은 약 65 ㎜ 이하이고 최대 슬라이딩 간격 범위는 약 0.0003 ㎜ 이하이다.

다양한 실시양태에서, 섭동은 유리 리본을 냉각시킴으로써 형성될 수 있지만, 다른 실시양태에서 섭동은 유리 리본을 가열함으로써, 예를 들어 유리 리본 상에 충돌하는 하나 또는 그 이상의 레이저 빔을 사용함으로써 형성될 수 있다.

일부 실시양태에서, 성형체의 하부 가장자리와 두께 섭동의 최대 두께 사이의 거리는 약 8.5 ㎝ 이하이고, 반면에 다른 실시양태에서, 성형체의 하부 가장자리와 두께 섭동의 최대 두께 사이의 거리는 약 3.6 ㎝ 이하일 수 있다.

다양한 실시양태에서, 연신 방향과 직교하는 폭 방향으로 탄성 구역의 중심 부분의 총 두께 변동은 약 4 ㎛ 이하, 예를 들어 약 2 ㎛ 이하, 예를 들어 약 1 ㎛ 이하이다.

또 다른 실시양태에서, 용융된 유리를 성형체의 홈 내로 유동하여 용융된 유리가 홈에 넘쳐서 성형체의 하부 가장자리 아래에서 결합하는 용융된 유리의 개별적 유동으로서 성형체의 대향하는 성형 표면을 따라 하강하는 단계, 용융된 유리의 리본을 하부 가장자리로부터 연신 방향으로 연신하는 단계, 연신 방향과 직교하는 유리 리본의 폭 방향으로 연장되는 열판을 포함하는 냉각 장치로 리본을 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 냉각 장치는 냉각 장치 내에 위치된 복수의 냉각 튜브를 추가로 포함하고, 복수의 냉각 튜브의 각각의 냉각 튜브는 열판에 인접한 폐쇄 단부를 갖는 제1튜브 및 제1튜브의 폐쇄 단부로부터 이격된 개방 단부를 갖는 제1튜브로 연장되는 제2튜브를 포함하고, 냉각은 냉각 유체를 복수의 냉각 튜브의 제2튜브 내로 유동시키는 것을 포함하고, 냉각은 각각의 냉각 튜브의 위치에 상응하는 리본 상에 복수의 두께 섭동을 형성하는 것을 더 포함하고, 각각의 두께 섭동은 약 225 ㎜ 이하의 특성 폭을 포함하는 유리 제품의 제조 방법이 개시된다.

일부 실시양태에서, 특성 폭은 약 175 ㎜ 이하, 예를 들어 약 125 ㎜ 이하, 약 75 ㎜ 이하 또는 약 65 ㎜ 이하이다.

복수의 냉각 튜브의 각각의 냉각 튜브는 열판과 접촉할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 용융된 유리의 유동을 수용하도록 구성된 홈 및 유리 리본이 이로부터 수직 연신 평면을 따라 연신 방향으로 연신되는 성형체의 하부 가장자리를 따라 결합되는 수렴 성형 표면을 포함하는 성형체, 용융된 유리의 유동의 폭 방향으로 연장되는 열판 및 냉각 장치 내에 위치된 복수의 냉각 튜브를 포함하고, 복수의 냉각 튜브의 각 냉각 튜브는 상기 열판에 인접한 폐쇄 단부를 갖는 제1튜브 및 상기 제1튜브의 폐쇄 단부에 인접한 개방 단부를 갖는 상기 제1튜브 내로 연장되는 제2튜브를 포함하는, 하부 가장자리 아래에 위치한 냉각 장치를 포함하는, 유리 리본 제조 장치가 개시된다.

일부 실시양태에서, 복수의 냉각 튜브의 각각의 제1튜브는 열판과 접촉한다.

일부 실시양태에서, 각각의 제1튜브의 길이 방향 축은 하부 가장자리로부터 약 8.5 ㎝ 이하, 예를 들어 약 3.6 ㎝ 이하의 거리로 연신 평면과 교차한다.

일부 실시양태에서, 연신 평면과 열판 사이의 거리는 약 9 ㎝ 이하, 예를 들어 약 1.5 ㎝ 이하이다.

또 다른 실시양태에서, 용융된 유리의 유동을 수용하도록 구성된 홈 및 유리 리본이 이로부터 수직 연신 평면을 따라 연신 방향으로 연신되는 성형체의 하부 가장자리를 따라 결합되는 수렴 성형 표면을 포함하는 성형체, 용융 유리의 유동의 폭 방향으로 연장되고 복수의 통로가 그 안에 형성되어 있으며 복수의 통로의 각각의 통로가 폐쇄 원위 단부 및 개방 근위 단부를 포함하는 금속 판, 및 냉각 튜브의 개방 원위 단부가 통로의 원위 단부에 인접하여 이로부터 이격되도록 개방 근위 단부를 통해 연장되는 냉각 튜브를 포함하는, 하부 가장자리 아래에 위치한 냉각 장치를 포함하는 유리 리본 제조 장치가 설명된다.

일부 실시양태에서, 연신 평면과 열판 사이의 거리는 약 10 ㎝ 이하, 예를 들어 약 5 ㎝ 이하, 예를 들어 약 3 ㎝ 이다. 일부 실시양태에서, 연신 평면과 열판 사이의 거리는 약 1.5 ㎝ 이하이지만, 성형체의 하부 가장자리 아래 냉각 장치의 위치에 기초하여 다른 거리도 고려된다.

본 개시의 추가적인 특징 및 장점은 하기 상세한 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명백해지거나 또는 하기의 상세한 설명, 청구 범위, 및 첨부된 도면을 포함하여, 본 명세서에 기재된 바와 같은 방법을 실시함으로써 인식될 수 있다.

전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본 개시의 다양한 실시양태를 제시하고, 청구 범위의 특성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야한다. 첨부 도면은 본 개시의 추가적 이해를 제공하기 위해 포함되며, 및 본 명세서에 포함되어 일부를 구성한다. 도면은 본 개시의 다양한 실시양태를 도시하고 상세한 설명과 함께 본 개시의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.

도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 유리 시트 형태의 유리 제품의 사시도이다.
도 2는 두께 편차를 전시하고, 총 두께 변동(TTV)의 측정을 나타내는 예시적인 유리 시트의 측면도이다.
도 3은 두께 편차를 전시하고, 최대 슬라이딩 간격 범위(MSIR)의 측정을 나타내는 예시적인 유리 시트의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시양태에 따른 HDD 플래터 블랭크의 사시도이다.
도 5는 예시적인 유리 제조 장치의 개략도이다.
도 6은 도 5의 유리 제조 장치의 일부 개략도이다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시양태에 따른 도 6의 장치의 일부 확대도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시양태에 따른 도 6의 장치의 일부 확대도이다.
도 9a는 위에서 본, 도 6의 슬라이드 게이트의 실시양태의 단면도이다.
도 9b는 끝에서 본, 도 9의 슬라이드 게이트의 실시양태의 단면도이다.
도 10은 위에서 본, 슬라이드 게이트의 또 다른 실시양태의 단면도이다.
도 11은 위에서 본, 슬라이드 게이트의 또 다른 실시양태의 부분 단면도이다.
도 12는 위에서 본, 슬라이드 게이트의 또 다른 실시양태의 부분 단면도이다.
도 13은 위에서 본, 슬라이드 게이트의 또 다른 실시양태의 부분 단면도이다.
도 14는 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트를 갖는 모델링된 두께와 비교하여, 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트가 없는, 도 5의 유리 제조 장치를 사용하여 연신된 리본의 폭에 걸친 위치의 함수로서의 실제 두께의 플롯이다.
도 15는 도 14의 실제와 모델링된 두께의 차이의 플롯이다.
도 16은 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트를 갖는 모델링된 두께와 비교하여, 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트가 없는, 도 5의 유리 제조 장치를 사용하여 연신된 리본의 폭에 걸친 위치의 함수로서의 측정된 두께의 플롯이고, 각각의 측정된 데이터 및 모델링된 데이터의 25 ㎜ 슬라이딩 간격에 대한 ΔTmax를 추가로 포함한다.
도 17은 도 16의 각각의 측정된 데이터 및 모델링된 데이터의 100 ㎜ 슬라이딩 간격에 대한 ΔTmax의 플롯이다.
도 18은 세개의 다른 슬라이드 게이트 위치(리본으로부터의 거리)에 대해 예시적인 성형체로부터 연신된 리본의 하부 가장자리(루트) 아래의 거리의 함수로서 두께 섭동의 모델링된 진폭의 플롯이다.
도 19는 도 18의 네 개의 슬라이드 게이트 위치에 대해, 리본의 중심선에 대해 예시적인 성형체로부터 연신된 리본의 폭에 걸친 거리의 함수로서 모델링된 두께 변화의 플롯이다.
도 20은 도 18의 네 개의 슬라이드 게이트 위치 중 하나에 대해, 리본의 중심선에 대해 예시적인 성형체로부터 연신된 리본의 폭에 걸친 거리의 함수로서 모델링된 두께 변화의 플롯으로, 도면은 또한 두께 변화와 관련된 온도 변화의 플롯을 보여준다.
도 21은 도 18의 네 개의 슬라이드 게이트 위치 중 다른 하나에 대해, 리본의 중심선에 대해 예시적인 성형체로부터 연신된 리본의 폭에 걸친 거리의 함수로서 모델링된 두께 변화의 플롯으로, 도면은 또한 두께 변화와 관련된 온도 변화의 플롯을 보여준다.
도 22는 예시적인 성형체로부터 연신된 리본의 두께 섭동의 FWHM(특성 폭)의 함수로서 모델링된 100 ㎜ MSIR의 플롯이다.

이하, 본 발명의 실시양태를 상세하게 참조할 것이며, 그 예는 첨부 도면에 나타나있다. 가능할 때마다, 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 동일한 참조 번호가 사용될 것이다. 그러나 본 개시는 여러 다른 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에서 설명하는 실시양태에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 범위는 "약" 하나의 특정 값, 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시양태는 하나의 특정 값부터 및/또는 다른 특정 값까지 포함한다. 유사하게, 선행 "약"을 사용하여 값이 근사치로 표현될 때, 특정 값은 다른 실시양태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여, 및 다른 끝점과 독립적으로 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.

본 명세서에서 사용되는 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 상부, 하부 - 는 도면 만을 참조하여 만들어졌으며 절대적인 방향을 의미하도록 의도된 것은 아니다.

달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 명세서에 제시된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 필요가 있거나, 임의의 장치를 사용하여 특정 배향이 요구되는 것으로 해석되는 것이 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항은 그 단계에 뒤따르는 순서를 실제로 기재하지 않거나, 임의의 장치 청구항은 실제로 개별 구성요소에 대한 순서 또는 배향을 기재하지 않거나, 또는 청구항 또는 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 경우 단계들은 특정 순서로 제한되거나, 장치의 구성요소들에 대한 특정 순서 또는 배향이 기재되지 않았으며, 어떤 식으로든 순서 또는 배향이 추론되는 것으로 의도되지 않는다. 이것은 해석에 대한 임의의 비-표현적 근거를 유지하며 단계의 배열, 동작 흐름, 구성요소의 순서, 또는 구성요소의 배향에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미, 및; 본 명세서에서 설명된 실시양태의 수 또는 유형을 포함한다.

본 명세서에서, 단수 형태 "한", "하나" 및 "그"는 문맥상 명확하게 달리 지시되지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 그러므로, 예를 들어, "한" 구성요소에 대한 언급은 문맥상 명확하게 달리 지시되지 않는 한, 둘 또는 그 이상의 그러한 구성요소를 갖는 측면을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 총 두께 변동(TTV)은 정의된 간격

, 전형적으로 유리 시트의 전체 폭에 걸친 유리 시트의 최대 두께와 최소 두께 사이의 차이를 지칭한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 최대 슬라이딩 간격 범위(MSIR)는 복수의 한정된 간격에 걸친 유리 기판의 최대 두께와 최소 두께 사이의 차이를 지칭한다. MSIR은 복수의 최대 두께 차이의 최대 두께 차이로서 얻어지고, 유리 시트의 미리 결정된 치수를 가로 질러 길이 δ씩, n 배씩 증가하는 미리 결정된 증분으로 이동된, 목표 간격

로부터 복수의 최대 두께 차이가 얻어지고, 각각의 목표 간격의 반복이 최대 두께 차이 ΔTmax를 초래한다. 각각의 목표 간격

은 최대 두께

및 최소 두께

, 및

으로 정의된 최대 두께 차이를 포함한다. 전술한 공정은

으로 이어지고,

의 최대 두께 차이는 최대 슬라이딩 간격 범위, MSIR이다. 간격

가 간격

와 같을 때 MSIR은 TTV와 같음을 주목해야 한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 곡선 부분의 반치전폭(FWHM)은 최대 진폭의 절반인 y축 상의 지점들 사이에서 측정된 부분의 폭이며, 곡선의 특성 폭의 동의어로 지칭될 것이다. FWHM은 예를 들어, 곡선 또는 함수의 범프 폭을 설명하기 위해 사용될 수 있다.

디스플레이 해상도가 증가함에 따라, 디스플레이 패널을 포함하는 유리 기판의 두께 균일성이 요구된다. 전형적인 LCD 디스플레이 패널은 백플레인 기판과 커버 또는 그것에 밀봉된 밀봉부 기판 사이의 부피에 함유된 액정 물질의 편광 상태를 제어하는 박막 트랜지스터 TFT의 패턴이, 예를 들어 사진석판술에 의해 그 위에 증착되는 백플레인 유리 기판을 포함하고, TFT가 디스플레이의 개별 픽셀을 정의하는 것을 돕는다. 그러한 박막 증착 과정은 사진석판술 과정의 제한된 초점 깊이를 수용하기 위해 평평한 기판에 의지한다.

다른 경우에, 고리형 유리 디스크는 하드 디스크 드라이브(HDD) 플래터로서 사용될 수 있다. 픽업 암(pickup arms)의 판독-기록 헤드는 플래터 표면의 불과 나노 미터 위에서 이동하기 때문에 플래터는 매우 평평해야한다. 이들 고리형 유리 디스크는 다수의 큰 유리 시트로부터 절단될 수 있고, 및 큰 유리 시트의 주요 표면의 분쇄 및/또는 연마, 또는 대안적으로 그로부터 절단된 개별 고리형 디스크에 대한 필요가 제거될 수 있다면 의미있는 제조 비용이 실현될 수 있다. 따라서, 두께 편차 감소를 나타내는 유리 시트 및 후-성형 표면 분쇄 및/또는 연마에 대한 요구없이 평평함이 우수한 이러한 대형 유리 시트를 제조할 수 있는 제조 방법이 유용할 것이다.

도 1은 제1주표면(12), 대향하는 제2주표면(14) 및 그 사이에 정의된 제1 및 제2주표면에 직교하는 두께 T를 포함하는 유리 제품, 예를 들어 유리 시트(10)의 개략도이다. 유리 시트(10)는 특정 응용에 적합한 임의의 형상일 수 있지만, 설명의 용이성을 위해, 달리 지시되지 않는 한, 유리 시트(10)는 제1쌍의 대향하는 가장자리(16a, 16b) 및 제2쌍의 대향하는 가장자리(16c, 16d)에 의해 경계를 이루는 직사각형 형상을 포함하고, 여기서 가장자리(16a, 16b)는 가장자리(16c, 16d)에 직교한다고 가정할 것이다. 따라서, 본 명세서에 설명된 유리 시트는 폭 W 및 폭 W에 직교하는 길이 L을 포함할 수 있으며, 여기서 폭 및 길이는 각각의 쌍의 대향되는 가장자리와 평행하다. 폭과 길이의 배향은 임의로 선택될 수 있지만, 편의상, 폭 W는 2개의 치수 중 더 짧은 것으로 지칭될 것이고, 반대로 길이 L은 2개의 치수 중 더 긴 것으로 지칭될 것이다. 따라서, 본 명세서에 설명된 유리 시트는 약 680 ㎜ 이상, 예를 들어 약 1000 ㎜ 이상, 약 1300 ㎜ 이상, 약 1500 ㎜ 이상, 약 1870 ㎜ 이상, 약 2120 ㎜ 이상, 약 2300 ㎜ 이상, 약 2600 ㎜ 이상, 또는 약 3100 ㎜ 이상의 폭을 가질 수 있다. 각각의 길이는 약 880 ㎜ 이상, 약 1200 ㎜ 이상, 약 1500 ㎜ 이상, 약 1800 ㎜ 이상, 약 2200 ㎜ 이상, 약 2320 ㎜ 이상, 약 2600 ㎜ 이상, 또는 약 3600 ㎜ 이상이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 유리 시트는 약 680 ㎜ x 880 ㎜ 이상, 약 1000 ㎜ x 1200 ㎜ 이상, 약 1300 ㎜ x 1500 ㎜ 이상, 약 1500 ㎜ x 1800 ㎜ 이상, 약 1870 x 2200 ㎜ 이상, 약 2120 ㎜ x 2320 ㎜ 이상, 약 2300 ㎜ x 2600 ㎜ 이상, 또는 약 2600 ㎜ x 3000 ㎜ 이상, 또는 약 3100 ㎜ x 3600 ㎜ 이상으로 W x L로 표현된 치수를 가질 수 있다.

제1 및/또는 제2주표면은 약 0.5 ㎚ 이하, 약 0.4 ㎚ 이하, 약 0.3 ㎚ 이하, 약 0.2 ㎚ 이하, 약 0.1 ㎚ 이하, 또는 약 0.1 ㎚ 내지 약 0.6 ㎚의 범위의 평균 거칠기(Ra)를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2주표면(12, 14)의 표면 거칠기는 연신된 것으로서 약 0.25 ㎚ 이하일 수 있다. 연신된 것으로서가 의미하는 것은 표면 처리, 예를 들어 표면의 분쇄 또는 연마 없이, 유리 제품이 성형될 때 유리 제품의 표면 거칠기를 의미한다. 표면 거칠기는 간섭성 스캔 간섭측정법, 공초점 현미경 또는 다른 적절한 방법으로 측정된다.

두께 T는 4 ㎜ 이하, 약 3 ㎜ 이하, 약 2 ㎜ 이하, 약 1.5 ㎜ 이하, 약 1 ㎜ 이하, 약 0.7 ㎜ 이하, 약 0.5 ㎜ 이하, 또는 약 0.3 ㎜ 이하이다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 두께 T는 약 0.05 ㎜ 내지 약 0.1 ㎜의 범위와 같이, 약 0.1 ㎜ 이하일 수 있다.

본 명세서에 설명된 유리 제품은 약 4 ㎛ 이하, 예를 들어 약 3 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 0.5 ㎛ 이하 또는 약 0.25 ㎛ 이하의 총 두께 변동 TTV를 나타낼 수 있다.

본 명세서에 설명된 유리 제품은 5 ㎜의 증분

과 함께 약 25 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격

에 대해 약 2 ㎛ 이하, 5 ㎜의 증분

과 함께 약 100 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격

에 대해 약 4 ㎛ 이하, 5 ㎜의 증분

과 함께 약 150 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격

에 대해 약 4.5 ㎛ 이하, 5 ㎜의 증분

과 함께 약 330 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격

에 대해 약 6 ㎛ 이하, 5 ㎜의 증분

과 함께 약 400 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격

에 대해 약 6.5 ㎛ 이하, 5 ㎜의 증분

과 함께 약 750 ㎜ 이하의 슬라이딩 간격

에 대해 약 8.5 ㎛ 이하의 최대 슬라이딩 간격 범위, MSIR를 나타낼 수 있다.

본 명세서에 설명된 유리 제품은, 일부 실시양태에서 두개 또는 그 이상의 유리 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 유리 시트가 융합 공정에 의해 형성될 수 있고, 및 따라서 유리 제품의 가장자리에서 보이는 융합 선(18)(도 2, 3 참조)을 포함한다. 융합 선은 제조 공정 동안 함께 융합 된 유리 층들 사이의 계면을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 적어도 두개의 유리 층은 동일한 화학 조성물이다. 그러나, 추가적인 실시양태에서, 층은 다른 화학 조성물을 가질 수 있다.

이제 도 4를 참조할 때, 일부 실시양태에서, 유리 제품은 HDD 플래터로서 사용하기 위한, 프리폼("블랭크")과 같은 유리 디스크일 수 있다. 본 명세서에 사용된 "플래터 블랭크"는 자성 매체를 그 표면 및 형성된 주요 표면 상에 증착하기 전의 유리 디스크를 의미하는 것으로 해석 되어야한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 플래터 블랭크(20)는 성형된 제1주표면(22), 성형된 제2주표면(24) 및 그 사이에 형성된 두께 T를 포함한다. 플래터 블랭크의 가장자리는 마무리 처리될 수 있다(예:분쇄 및/또는 연마). 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "성형된"은 주표면이 분쇄 및/또는 연마되지 않았음을 의미하지만, 일부 실시양태에서 주표면은, 예를 들어 이온 교환 공정에서 화학적으로 처리될 수 있다. 플래터 블랭크(20)는 약 100 ㎜ 이하, 예를 들어 약 98 ㎜ 이하, 예를 들어 약 96 ㎜ 이하의 직경 D를 가질 수 있지만, 다른 실시양태에서 플래터 블랭크는 직경이 100 ㎜ 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서, 플래터 블랭크(20)는 플래터 블랭크의 외주와 동심성인 중앙 절개부(26)를 갖는 고리형 디스크일 수 있다. 플래터 블랭크의 표면 거칠기(Ra)는 약 0.5 ㎚ 이하, 예를 들어 약 0.25 ㎚ 이하이다. 플래터 블랭크의 TTV는 약 4 ㎛ 이하, 예를 들어 약 3 ㎛ 이하, 예를 들어 약 2 ㎛ 이하 또는 약 1㎛ 이하이다. 플래터 블랭크의 MSIR은 플래터 블랭크의 주표면을 가로 질러, 예를 들어 직경 D를 가로 질러, 5 ㎜씩 증가하여 이동된 25 ㎜ 간격에 대해 약 2 ㎛ 이하이다. 플래터 블랭크는, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 유리 시트로부터 다수의 플래터 블랭크를 절단함으로써 형성될 수 있다.

일부 실시양태에서, 본 명세서에서 설명된 유리 제품은 높은 어닐링 점 및 높은 영률을 갖는 무-알칼리 유리를 포함하여, 예를 들어 TFT의 제조 동안, 유리가 우수한 치수 안정성(즉, 낮은 압축)을 나타낼 수 있게 하고, 그것에 의하여 TFT 공정 동안의 가변성이 감소된다. 어닐링 점이 높은 유리는 유리 제조 후 열처리 과정에서 압축(수축)으로 인한 패널 왜곡을 방지하는 것을 도울 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 일부 실시양태는 높은 식각 속도를 가질 수 있어서, 백플레인의 경제적인 박막화 및 비정상적으로 높은 액상 점도를 허용하여, 상대적으로 차가운 성형체를 벗어날 가능성을 감소시키거나 제거할 수 있다.

일부 실시양태에서, 유리는 약 785 ℃, 790 ℃, 795 ℃ 또는 800 ℃ 초과의 어닐링 점을 포함할 수 있다. 임의의 특정 작동 이론에 구속되지 않으면서, 이러한 높은 어닐링 점은 낮은 이완률을 초래하고―따라서 비교적 적은 양의 압축을 초래하는 것으로 믿어진다.

일부 실시양태에서, 예시적인 유리는 약 1340 ℃ 이하, 약 1335 ℃ 이하, 약 1330 ℃ 이하, 또는 약 1325 ℃ 이하, 약 1320 ℃ 이하, 약 1315 ℃ 이하, 약 1310 ℃ 이하, 약 1300 ℃ 이하 또는 약 1290 ℃ 이하의 온도에서 약 35,000 포이즈(T _35k )의 점도를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 유리는 약 1310 ℃ 이하의 온도에서 약 35,000 포이즈(T _35k )의 점도를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 약 35,000 포이즈(T _35k )의 점도에서 예시적인 유리의 온도는 약 1340 ℃ 이하, 약 1335 ℃ 이하, 약 1330 ℃ 이하, 약 1325 ℃ 이하, 약 1320 ℃ 이하, 약 1315 ℃ 이하, 약 1310 ℃ 이하, 약 1300 ℃ 이하 또는 약 1290 ℃ 이하이다. 다양한 실시양태에서, 유리는 약 1275 ℃ 내지 약 1340 ℃ 범위, 또는 약 1280 ℃ 내지 약 1315 ℃ 범위의 T _35k 를 포함할 수 있다.

유리의 액상 온도(T _liq )는 그 온도 위에서는 유리와 평형에서 결정 상이 공존할 수 없는 온도이다. 다양한 실시양태에서, 본 명세서에 설명된 유리 시트를 형성하는데 사용된 유리의 T _liq 는 약 1180 ℃ 내지 약 1290 ℃의 범위, 또는 약 1190 ℃ 내지 약 1280 ℃의 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리의 액상 온도에 상응하는 점도는 약 150,000 포이즈 이상이다. 일부 실시양태에서, 유리의 액상 온도에 상응하는 점도는 약 100,000 포이즈 이상, 약 175,000 포이즈 이상, 약 200,000 포이즈 이상, 약 225,000 포이즈 이상 또는 약 250,000 포이즈 이상이다.

또 다른 실시양태에서, 예시적인 유리는 T _35k - T _liq > 0.25T _35k - 225℃를 포함할 수 있다. 이는 용융된 상태의 유리가 융합 공정의 성형체에서 벗어나는 경향의 최소화를 보장한다.

본 명세서에 기재된 유리는 약 650 ℃ 이상의 변형점을 포함할 수 있다. 0-300 ℃의 온도 범위에서 유리의 다양한 실시양태의 선형 열팽창 계수(CTE)는

의 관계를 만족시킬 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시양태에서, 유리는 실질적으로 알칼리가 없는 유리이며, 산화물 기준으로 mol%로:

SiO₂ 60-80

Al₂O₃ 5-20

B₂O₃ 0-10

MgO 0-20

CaO 0-20

SrO 0-20

BaO 0-20

ZnO 0-20

를 포함하며, 여기서 Al₂O₃, MgO, CaO, SrO, BaO는 각각의 산화물 성분의 몰 퍼센트를 나타낸다. 본 명세서에 사용된 "실질적으로 알칼리가 없는 유리"는 총 알칼리 농도가 약 0.1 mol% 미만과 같은 유리이며, 여기서 총 알칼리 농도는 Na₂O, K₂O, 및 Li₂O 농도의 합이다.

일부 실시양태에서, 유리는 실질적으로 알칼리가 없는 유리일 수 있고 산화물 기준으로 mol%로:

SiO₂ 65 - 75

Al₂O₃ 10 - 15

B₂O₃ 0 - 3.5

MgO 0 - 7.5

CaO 4 - 10

SrO 0 - 5

BaO 1 - 5

ZnO 0 - 5

를 포함하며, 여기서

및

이다.

특정 실시양태에서, 유리는 실질적으로 알칼리가 없는 유리이며, 산화물 기준으로 mol%로:

SiO₂ 67 - 72

Al₂O₃ 11 - 14

B₂O₃ 0 - 3

MgO 3 - 6

CaO 4 - 8

SrO 0 - 2

BaO 2 - 5

ZnO 0 - 1

를 포함하며, 여기에서

및

이다.

일부 실시양태에서, 유리는 실질적으로 알칼리가 없는 유리일 수 있고, 산화물 기준으로 mol%로:

SiO₂ 64.0 - 71.0

Al₂O₃: 9.0 - 12.0

B₂O₃: 7.0 - 12.0

MgO: 1.0 - 3.0

CaO: 6.0 - 11.5

SrO: 0 - 2.0

BaO: 0 - 0.1,

를 포함하며, 여기서

, 및 [Al₂O₃]이 Al₂O₃의 mol%이고,

는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO mol%의 합과 같다.

다른 실시양태에서, 유리는 실질적으로 알칼리가 없는 유리일 수 있고 산화물 기준으로 mol%로:

SiO₂ 64.0 - 71.0

Al₂O₃ 9.0 - 12.0

B₂O₃ 7.0 - 12.0

MgO 1.0 - 3.0

CaO 6.0 - 11.5

SrO 0 - 1.0

BaO 0 - 0.1,

를 포함하며, 여기서

, 및 [Al₂O₃]이 Al₂O₃의 mol%이고,

는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO mol%의 합과 같다.

다운 연신 시트 연신 공정, 및 특히 융합 공정은 본 명세서에 설명된 유리 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 임의의 특정 작동 이론에 구속되지 않으면서, 융합 공정은 후속 제조 공정에서 사용되기 전에 유리 제품의 주표면의 분쇄 및/또는 연마를 필요로 하지 않는 유리 기판을 생성할 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 현재 유리 기판 연마는 원자력 현미경에 의해 측정될 때 약 0.5 ㎚(Ra) 초과의 평균 표면 거칠기를 갖는 유리 기판을 생성할 수 있다. 융합 공정에 의해 생산된 유리 제품, 예를 들어 유리 시트는 약 0.5 ㎚ 이하, 예를 들어 약 0.25 ㎚ 이하로 원자력 현미경에 의해 측정될 때 평균 표면 거칠기를 가질 수 있다. 물론, 본 명세서에 첨부된 청구 범위는 융합 공정에 제한되지 않아야 하며, 여기에 설명된 실시양태는, 비제한적으로, 슬롯 연신, 플로트, 롤링 및 당업자에 공지된 다른 시트-성형 공정과 같은 다른 성형 공정에 적용 가능할 수 있기 때문이다.

유리 시트를 생성하기 위한 전술한 대안적인 방법에 관하여, 융합 공정은 깨끗한 표면을 갖는 매우 얇고 매우 평평하며 매우 균일한 시트를 생성할 수 있다. 슬롯 연신은 또한 깨끗한 표면을 초래할 수 있지만, 시간이 지남에 따른 오리피스 형상의 변화, 오리피스-유리 계면의 휘발성 잔해 축적, 그리고 진정으로 평평한 유리를 제공하기 위한 오리피스를 생성하기 어려움 때문에, 슬롯-연신된 유리의 치수 균일성과 표면 품질은 일반적으로 융합-연신된 유리에 비해 열등하다. 플로트 공정은 매우 크고 균일한 시트를 전달할 수 있지만 표면은 한쪽의 플로트 배스와 접촉하고, 다른 쪽의 플로트 배스에서의 응축 생성물에 노출되어 실질적으로 손상된다. 이는 고성능 디스플레이 응용에 사용하기 전에 플로트 유리를 연마해야 함을 의미한다.

유리 제품의 융합 성형에 대한 전술한 장점에도 불구하고, 유리 시트에 대한 새로운 응용은 현재 제조 기술의 한계를 계속 추진하고 있다. 예를 들어, 시각적 디스플레이 장치의 해상도를 증가시키려는 경향은 디스플레이를 제어하는 전자 부품, 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT)가 그 위에 증착되는 유리 기판에 대한 강화된 사양을 요구한다. 전형적으로, 이들 TFT 구성요소는 사진석판술에 의해 증착되고, 증가된 디스플레이 해상도를 생산하기 위해 요구되는 TFT의 증가된 밀도는 광-영상화 장비에 의해 생산된 얕은 초점 심도를 수용하기 위해 예외적으로 평평한 유리를 요구한다.

다른 기술은 또한 예외적인 평면 유리 시트를 요구할 수 있다. 예를 들어, HDD 플래터의 면적 밀도 증가에 대한 요구는 HDD 산업이 유리를 받아들이도록 추진하고 있다. 실제로, 유리 플래터는 알루미늄 플래터에 비해 적어도 몇 가지 장점을 가지고 있기 때문에, 유리 플래터는 현재 HDD, 특히 랩톱 컴퓨터 HDD에 사용하기 위해 일반적이게 되었다. 유리 플래터는 알루미늄의 경우에 가능한 것보다 매끄러운 표면으로 만들 수 있으므로, 그것에 의하여 판독-기록 헤드의 증가된 면적 밀도 및 매우 작은 플라이 높이를 수용한다. 유리는 유사한 재료 중량에 대해 더 큰 강성을 나타내고 유사한 두께에 대해 더 강하므로, 및 따라서 주어진 장치 공간에 대한 플래터 수의 증가를 수용하기 위해 유리 플래터를 알루미늄 플래터보다 얇게 만들 수 있다. 추가적으로, 유리는 알루미늄과 같이 부식에 민감하지 않으며, 자성 매체의 증착 전에 니켈 도금 없이 사용될 수 있다. 알루미늄에 비해 유리의 상대적으로 낮은 열팽창 계수는 더 큰 열 안정성을 제공하여 드라이브의 서보 메커니즘에 요구되는 트랙 이동 및 보상 양을 감소하고, 및 열 보조 자기 기록과 같은, 새로운 기록 기술을 용이하게 한다. 또한, 플래터의 유리 표면은 알루미늄 플래터의 표면보다 단단하므로, 및 따라서 헤드 충돌로 인한 손상에 덜 민감하다.

HDD용 유리 플래터의 제조는 전형적으로 유리 시트를 작은 쿠폰(예를 들어, 정사각형)으로 절단한 다음, 쿠폰으로부터 고리형 디스크를 절단하는 것에 의존한다. 그러나, 판독-기록 헤드는 디스크 드라이브의 작동 중에 플래터의 표면의 단지 수 나노미터 위에 위치하기 때문에 플래터는 예외적으로 평평해야하고 거의 또는 전혀 변하지 않는 두께를 나타내야 한다. 따라서, 이러한 요구 사항을 충족하지 않는 플래터는 필요한 평평도를 달성하기 위해 분쇄되고/되거나 연마되어야 한다. 그러나, 분쇄 및/또는 연마는 제조 공정에 단계 및 비용을 추가시킨다. 다른 제조 방법에서, 용융된 유리 덩어리는 두 다이 사이에서 압축-성형된다. 그러나, 압축 성형 방법은 요구되는 치수 요건을 생산할 수 없으며, 전술한 바와 같이, 플래터 블랭크는 후속 공정 전에 분쇄되고/되거나 연마되어야 한다.

전술한 점을 고려하여, 최소 두께 변동을 갖는 평평한 유리 시트를 제조하는 능력은 미래의 물품 요건이 충족될 수 있다는 보증을 제공할 수 있다. 이를 위해서는 유리 시트의 정밀한 온도 제어가 필요하며, 이는 융합 다운 연신 공정에서, 성형 챔버에 위치한 성형체로부터 및 형태와 두께를 제어하는 다양한 온도 제어 장비를 포함하는 냉각 챔버를 통해 리본 형태로, 특히 연신 방향에 직교하는 측면(폭-방향) 방향으로 연신된다. 이러한 제어 장치 및 방법은 과거에 리본이 성형체로부터 연신될 때 냉각제, 즉 깨끗한 건조 공기와 같은 기체를 리본 또는 성형체 위로 흐르는 유리 상에 송풍하는 것을 포함한다. 다른 방법은 이러한 튜브를 높은 열 전도성 물질의 판 뒤에 위치시키는 것을 포함한다. 두 방법 모두 가스가 충돌하는 표면에서 가스가 외부로 분산되는 스플래시(splash)에 시달린다. 첫 번째 예에서, 용융된 유리 자체에 대해 분사된 가스는 용융된 유리상에서 모든 방향으로 분출되어, 그것에 의하여 하나의 냉각 튜브가 인접한 냉각 튜브에 근접하는 것을 제한한다. 냉각 튜브의 간격을 너무 가깝게 하면 한 냉각 튜브의 스플래시와 인접한 냉각 튜브의 스플래시 사이에 간섭을 초래할 수 있다. 간섭은 기류의 충돌 지점 사이에서 일반적으로 제어되지 않는 냉각 영역을 설정할 수 있다. 추가적으로, 냉각 및/또는 성형 챔버 내로의 가스 유동의 도입은 챔버(들) 내의 제어된 환경을 잘못되게 할 수 있어, 그것에 의해 리본의 폭을 가로 질러 의도하지 않은 온도 변동을 유발할 수 있다. 이러한 온도 변동은 두께 변동, 형상 변화 및 잔류 응력으로 이어질 수 있다. 따라서, 챔버(들) 내로 직접 가스를 배출하는 개방형 냉각 튜브를 사용하는 것은 하나의 냉각 튜브로부터의 가스가 인접한 냉각 튜브를 방해하지 않는 충분한 거리로 이격되어야 하며, 이는 달성 가능한 두께 제어를 제한한다. 추가적으로, 냉각제가 용융된 유리에 직접 충돌하기 때문에, 액체 냉각제의 사용은 실현 불가능하다. 가스의 열 용량은 일반적으로 액체보다 훨씬 작기 때문에, 그러한 직접 가스 충돌 시스템의 냉각 능력이 방해된다. 마지막으로, 벽을 통해 성형 및/또는 냉각 챔버 내로 연장되는 냉각 튜브의 나란한 배열은 챔버로의 많은 개별 포털의 밀봉 및 그러한 밀봉의 유지가, 냉각 튜브와 챔버 벽 사이의 누출은 챔버 내의 환경을 파괴시킬 수 있기 때문에, 요구된다.

두 번째 예는, 냉각 튜브를 높은 열전도성 판 뒤에 배치하면, 용융된 유리에 냉각제가 직접 충돌하는 것을 피할 수 있다. 그러나, 이러한 시스템은 여전히 스플래시를 받을 수 있으며, 여기서 높은 열전도성 판상의 하나의 냉각 튜브에 의해 생산된 스플래시는 여전히 인접한 냉각 튜브에 의해 생산된 스플래시를 방해할 수 있고, 그것에 의하여 다시 높은 열 전도성 판의 덜 제어된 온도의 튜브 간 영역을 다시 생산 할 수 있다. 위와 같은 경우, 냉각 튜브를 가까운 간격으로 두는 것은 따라서 제한된다. 추가적으로, 냉각 튜브가 리본-향한 높은 열 전도성 판을 갖는 용기 또는 컨테이너 내에 함유되더라도, 용기로부터 챔버 내로 가스가 누출 될 위험이 있다.

도 5에 도시된 것은 본 발명의 실시양태에 따른 예시적인 융합 다운 드로우 유리 제조 장치(30)이다. 일부 실시양태에서, 유리 제조 장치(30)는 용융 용기(34)를 포함할 수 있는 유리 용융로(32)를 포함할 수 있다. 용융 용기(34)에 추가적으로, 유리 용융로(32)는 하나 또는 그 이상의 추가적인 구성요소, 예를 들어 원료를 가열하고 원료를 용융된 유리로 전환하도록 구성된 가열 요소(예를 들어, 연소 버너 및/또는 전극)를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융 용기(34)는 전기적으로 강화된 용융 용기일 수 있고, 여기서 에너지는 연소 버너 및 직접 가열 둘 다를 통해 원료에 추가되고, 여기서 전류는 원료를 통과하고, 그것에 의하여 원료의 주울(Joule) 가열을 통해 에너지를 추가한다.

다른 실시양태에서, 유리 용융로(32)는 용융 용기로부터 열 손실을 감소시키는 열 관리 장치(예를 들어, 절연 구성요소)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 양태에서, 유리 용융로(32)는 원료의 유리 용융으로의 용융을 용이하게 하는 전자 장치 및/또는 전자기계 장치를 포함할 수 있다. 더 나아가, 유리 용융로(32)는 지지 구조물(예를 들어, 지지 섀시, 지지 부재 등) 또는 다른 구성요소를 포함할 수 있다.

유리 용융 용기(34)는 전형적으로 내화성 세라믹 재료와 같은, 내화성 재료, 예를 들어 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 내화성 세라믹 재료로 형성되지만, 내화성 세라믹 재료는 이트륨(예를 들어, 이트리아, 이트리아 안정화 지르코니아, 이트륨 포스페이트), 지르콘(ZrSiO4) 또는 알루미나-지르코니아-실리카 또는 심지어 산화 크롬과 같은, 대안적으로 또는 임의의 조합으로 사용되는 다른 내화성 재료를 비록 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 유리 용융 용기(34)는 내화성 세라믹 벽돌로 건설될 수 있다.

일부 실시양태에서, 용융로(32)는 유리 제품을, 예를 들어 불확정한 길이의 유리 리본을 제조하도록 구성된 유리 제조 장치의 구성요소로서 통합될 수 있지만, 다른 실시양태에서는, 유리 제조 장치가 비제한적으로 유리 막대, 유리 튜브, 유리 외피(예를 들어, 조명 장치, 예를 들어 전구를 위한 유리 외피) 및 유리 렌즈와 같은, 다른 유리 제품을 형성하도록 구성될 수 있고, 다른 많은 유리 제품이 고려된다. 일부 예에서, 용융로는 슬롯 연신 장치, 플로트 배스 장치, 다운 연신 장치(예를 들어, 융합 다운 연신 장치), 업 연신 장치, 압축 장치, 롤링 장치, 튜브 연신 장치 또는 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있는 다른 임의의 유리 제조 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 구성요소로서 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 개별 유리 시트로의 후속 공정을 위해 유리 리본을 융합 연신하거나 스풀 상에 유리 리본을 롤링하기 위한 융합 다운 연신 유리 제조 장치(30)의 구성요소로서 유리 용융로(32)를 개략적으로 나타낸다.

유리 제조 장치(30)(예를 들어, 융합 다운 연신 장치(30))는 유리 용융 용기(34)에 관해 상류에 위치된 상류 유리 제조 장치(36)를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예에서, 일부 또는 전체 상류 유리 제조 장치(36)가, 유리 용융로(32)의 일부로서 통합될 수 있다.

도 1에 나타난 실시양태에 도시된 바와 같이, 상류 유리 제조 장치(36)는 원료 저장소(38), 원료 전달 장치(40) 및 원료 전달 장치에 연결된 모터(42)를 포함할 수 있다. 저장소(38)는 화살표(46)로 지시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 공급 포트를 통해 유리 용융로(32)의 용융 용기(34)로 공급될 수 있는 일정량의 원료(44)를 저장하도록 구성될 수 있다. 원료(44)는 전형적으로 하나 또는 그 이상의 금속 산화물을 형성하는 유리 및 하나 또는 그 이상의 개질제를 포함한다. 일부 예에서, 원료 전달 장치(40)는 모터(42)에 의해 동력을 공급받을 수 있어서, 원료 전달 장치(40)는 저장소(38)로부터 용융 용기(34)로 미리 정해진 양의 원료(44)를 전달할 수 있다. 다른 예에서, 모터(42)는 원료 전달 장치(40)에 전원을 공급하여 용융 용기(34)에서 용융된 유리의 유동 방향에 대해 하류로 감지되는 용융된 유리 수준에 기초하여 제어된 속도로 원료(44)를 도입할 수 있다. 그 후 용융된 유리(48)를 형성하기 위해 용융 용기(34) 내의 원료(44)는 가열될 수 있다. 전형적으로, 초기 용융 단계에서, 원료는, 예를 들어 다양한 "모래"를 포함하는, 미립자로서 용융 용기에 추가된다. 원료는 또한 이전의 용융 및/또는 성형 작동으로부터의 스크랩 유리(즉, 컬릿(cullet))를 포함할 수 있다. 연소 버너는 전형적으로 용융 공정을 시작하는데 사용된다. 전기적으로 승압된 용융 공정에서, 일단 원료의 전기 저항이 충분히 감소되면(예를 들어, 원료가 액화 되기 시작할 때), 원료와 접촉하여 위치하는 전극 사이에 전위를 발생시킴으로써 전기 승압이 시작되어, 그것에 의해 원료를 통한 전류를 수립하여, 전형적으로 원료는 이때 용융 상태로 들어가거나 또는 용융 상태에 있다.

유리 제조 장치(30)는 또한 용융된 유리(48)의 유동 방향에 대하여 유리 용융로(32)의 하류에 위치된 하류 유리 제조 장치(50)를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예에서, 하류 유리 제조 장치(50)의 일부가 유리 용융로(32)의 부분으로 통합될 수 있다. 그러나, 일부 예에서, 아래에서 논의되는 제1연결 도관(52) 또는 하류 유리 제조 장치(50)의 다른 부분은 유리 용융로(32)의 일부로서 통합될 수 있다. 제1연결 도관(52)을 포함하는, 하류 유리 제조 장치의 요소는 귀금속으로부터 형성될 수 있다. 적합한 귀금속은 백금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄 및 팔라듐으로 이루어진 금속 그룹으로부터 선택된 백금족 금속 또는 이들의 합금을 포함한다. 예를 들어, 유리 제조 장치의 하류 구성요소는 약 70 중량% 내지 약 90 중량%의 백금 및 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 로듐을 포함하는 백금-로듐 합금으로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 적합한 금속은 몰리브덴, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 및 이들의 합금을 포함할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(50)는 용융 용기(34)로부터 하류에 위치하고 상기 언급된 제1연결 도관(52)을 통해 용융 용기(34)에 결합된 제1컨디셔닝(즉, 공정) 용기, 예컨대 정제 용기(54)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 용융된 유리(48)는 제1연결 도관(52)을 통해 용융 용기(34)로부터 정제 용기(54)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 용기(34)로부터 정제 용기(54)로 제1연결 도관(52)의 내부 경로를 통해 용융된 유리(48)를 구동할 수 있다. 그러나, 다른 컨디셔닝 용기는 용융 용기(34)의 하류, 예를 들어 용융 용기(34)와 정제 용기(54) 사이에 위치될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시양태에서, 컨디셔닝 용기는 용융 용기와 정제 용기 사이에 이용될 수 있으며 1차 용융 용기로부터의 용융된 유리가 2차 용기에서 추가로 가열되어 용융 공정을 계속하거나, 또는 정제 용기에 들어가기 전의 1차 용융 용기 내의 용융된 유리의 온도보다 낮은 온도로 냉각된다.

정제 용기(54) 내에서, 다양한 기술에 의해 용융된 유리(48)로부터 기포가 제거될 수 있다. 예를 들어, 원료(44)는 가열될 때 화학적 환원 반응을 겪고 산소를 방출하는 산화 주석과 같은 다가 화합물(즉, 청징제)을 포함할 수 있다. 다른 적합한 청징제는 비소, 안티몬, 철 및 세륨을 제한없이 포함하지만, 비록 앞서 언급된 바와 같이, 비소 및 안티몬의 사용은 일부 응용에서 환경적인 이유로 저지될 수 있다. 정제 용기(54)는 용융 용기 온도보다 높은 온도로 가열되어, 그것에 의해 청징제를 가열한다. 용융물에 포함된 하나 또는 그 이상의 청징제의 온도-유도 화학 환원에 의해 생성된 산소 기포는 정제 용기 내의 용융된 유리를 통해 상승하며, 여기서 용융 용기에서 생산된 용융된 유리의 기체는 청징제에 의해 생산된 산소 기포로 합체되거나 확산될 수 있다. 부력이 증가된 확대된 기포는 정제 용기 내에서 용융된 유리의 자유 표면으로 상승한 후, 정제 용기 밖으로 배출될 수 있다. 산소 기포는 용융된 유리를 통해 용융된 유리가 상승함에 따라 정제 용기 내에서 용융된 유리의 기계적 혼합을 추가로 유도할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(50)는 정제 용기(54)로부터 하류로 흐르는 용융된 유리를 혼합하기 위한 혼합 장치(56)와 같은, 다른 컨디셔닝 용기를 추가로 포함할 수 있다. 혼합 장치(56)는 균일한 유리 용융 조성물을 제공하는데 사용될 수 있고, 그것에 의하여 정제 용기를 나가는 정제된 용융된 유리 내에 다르게 존재할 수 있는 화학적 또는 열적 불균일성을 감소한다. 도시된 바와 같이, 정제 용기(54)는 제2연결 도관(58)을 통해 혼합 장치(56)에 결합될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용융된 유리(48)는 정제 용기(54)로부터 제2연결 도관(58)을 통해 혼합 장치(56)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 제2연결 도관(58)의 내부 통로를 통해 정제 용기(54)로부터 혼합 장치(56)로 용융된 유리(48)를 구동할 수 있다. 혼합 장치(56)가 용융된 유리의 유동 방향에 관해 정제 용기(54)의 하류에 도시되어 있는 반면, 다른 실시양태에서 혼합 장치(56)는 정제 용기(54)로부터 상류에 위치될 수 있음을 주목해야 한다. 일부 실시양태에서, 하류 유리 제조 장치(50)는 다중 혼합 장치, 예를 들어 정제 용기(54)로부터 상류의 혼합 장치 및 정제 용기(54)로부터 하류의 혼합 장치를 포함할 수 있다. 이들 다중 혼합 장치는 동일한 디자인일 수 있고, 또는 서로 다른 디자인일 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 또는 그 이상의 용기 및/또는 도관은 용융 재료의 혼합 및 후속 균질화를 촉진하기 위해 내부에 배치된 정적 혼합 날개를 포함할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(50)는 혼합 장치(56)로부터 하류에 위치될 수 있는 전달 용기(60)와 같은 다른 컨디셔닝 용기를 추가로 포함할 수 있다. 전달 용기(60)는 용융된 유리(48)가 하류 성형 장치 내로 공급되도록 컨디셔닝할 수 있다. 예를 들어, 전달 용기(60)는 출구 도관(64)을 통해 성형체(62)로 용융된 유리(48)의 일정한 흐름을 조정하고 제공하기 위한 축전기 및/또는 흐름 제어기로서 작용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 혼합 장치(56)는 제3연결 도관(66)을 통해 전달 용기(60)에 결합될 수 있다. 일부 예에서, 용융된 유리(48)는 제3연결 도관(66)을 통해 혼합 장치(56)로부터 전달 용기(60)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 혼합 장치(56)로부터 전달 용기(60)로 제3연결 도관(66)의 내부 통로를 통해 용융된 유리(48)를 구동할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(50)는 입구 도관(70)을 포함하여, 상기 언급된 성형체(62)를 포함하는 성형 장치(68)를 추가로 포함할 수 있다. 출구 도관(64)은 용융된 유리(48)를 전달 용기(60)로부터 성형 장치(68)의 입구 도관(70)으로 전달하도록 위치될 수 있다. 융합 다운 연신 유리 제조 장치에서 성형체(62)는 성형체의 상부 표면에 위치된 홈통(72) 및 성형체의 하부 가장자리(루트)(76)를 따라 연신 방향으로 수렴하는 수렴 성형 표면(74)(하나의 표면만 도시됨)을 포함할 수 있다. 전달 용기(60), 출구 도관(64) 및 입구 도관(70)을 통해 성형체 홈에 전달 된 용융된 유리는 홈의 벽을 넘쳐서 용융된 유리의 개별 유동으로서 수렴 성형 표면(74)을 따라 하강한다. 용융된 유리의 개별 유동은 루트 아래 및 루트를 따라 결합되어 유리 리본에 장력을 가함으로써, 예를 들어 중력, 및 다양한 롤, 예를 들어 당김 롤(84)(도 6 참조)에 의해 연신 평면(82)(도 6 참조)을 따라 루트(76)로부터 연신 방향(80)으로 연신되는 용융된 유리의 단일 유리 리본(78)을 생산하고, 용융된 유리가 냉각되고 재료의 점도가 증가함에 따라 유리 리본의 치수를 제어한다. 따라서, 유리 리본(78)은 점탄성 전이를 거쳐 유리 리본(78)에 안정적인 치수 특성을 제공하는 기계적 성질을 얻는다. 유리 리본(78)은 일부 실시양태에서는 유리 리본의 탄성 영역에서 유리 분리 장치(도시되지 않음)에 의해 개별 유리 시트(10)로 분리될 수 있지만, 다른 실시양태에서는 유리 리본이 스풀에 감겨지고 추가 공정을 위해 저장될 수 있다. 추가적으로, 유리 리본(78)으로부터 온라인으로, 또는 유리 리본(78)으로부터 분리된 후 개별 유리 시트(10)로부터, 비드라 불리는, 두꺼워진 가장자리 부분이 제거될 수 있다.

유리 리본(78) 및 후속 유리 시트(10)는 2 개의 분리된 용융된 유리 유동의 융합에 의해 형성되기 때문에, 유리 시트(10)는 유리 시트의 가장자리로부터 보이는 분리된 층 사이의 계면을 포함한다. 계면은 유리 시트의 가장자리를 따라 선(융합 선)(18)으로서 보인다. 더 나아가, 유리 시트의 2 개의 층은 단일의 용융된 유리 공급원으로 인해, 동일한 화학 조성물을 갖는다. 그러나, 나타나지 않은 다른 실시양태에서, 다수의 성형체가 사용될 수 있으며, 여기서 제1성형체로부터 유동하는 용융된 유리는 제1성형체 아래에 위치된 제2성형체의 홈에서 용융된 유리 상으로 유동하여 제2성형체로부터 연신된 리본은 2 개 초과의 층을 포함한다. 즉, 제1성형체에 제공된 용융된 유리는 제2성형체로 유동하는 용융된 유리와 동일한 화학 조성일 필요가 없다. 따라서, 2 개 초과의 유리 층, 및 하나 초과의 융합 선(하나 초과의 계면)을 포함하는 유리 시트가 생산될 수 있다.

이제 도 6 내지 8을 참조할 때, 성형체(62)는 성형 챔버(90) 내에 위치되어 성형체(62) 및 그로부터 연신된 유리 리본 주위에 제어된 환경을 유지한다. 예를 들어, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 성형 챔버(90)는 제1 내부 성형 챔버(92)를 포함할 수 있다. 내부 성형 챔버(92)는 추가로 외부 성형 챔버(94) 내에 및 이로부터 이격되어 포함된다. 가열 요소(96)는 내부 및 외부 성형 챔버 사이의 공간에 위치될 수 있고 온도, 및 따라서 용융된 유리(48)의 점도를 제어하는데 사용되며, 용융된 유리는 성형에 적합한 점도를 갖게 된다. 하부 냉각 챔버(98)는 유리 리본이 루트(76)로부터 연신될 때 유리 리본(78)에 대한 채널을 형성하고 유리 리본이 점성 액체로부터 설정된 치수를 갖는 탄성 고체로 전이함에 따라 유리 리본에 대한 제어된 환경을 확립하는 것을 돕는다. 따라서, 성형 장치(68)는 예를 들어 리본의 폭 방향으로 연장되는, 연신 평면(82)에 평행한 한 쌍의 냉각 도어(100)로서 구성된, 냉각 장치(100)를 추가로 포함할 수 있다. 냉각 도어(100)는 또한 연신 평면(82)에 평행한, 리본의 폭 방향으로 연장되는, 리본-대향 패널(102)을 포함한다. 리본-대향 패널(102)은 1100 ℃ 이상의, 내부 챔버(92) 내의 고온을 견딜 수 있는 높은 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 적합한 예시적인 재료는 탄화규소(SiC)이다. 냉각 도어(100)는 복수의 냉각 튜브(106)가 위치되는 공동(104)을 포함하고, 냉각 튜브(106)는 냉각 가스의 공급원(도시되지 않음)과 유체 연통한다. 냉각 튜브(106)는 리본-대향 패널(102)의 내부 표면에 인접하고 이격되어 위치한 개방 단부를 포함한다. 냉각 가스(108)는 냉각 튜브로 안내되고 유동되어 리본-대향 패널의 내부 표면의 반대의 냉각 튜브로부터 유동되고, 그것에 의하여 리본-대향 패널을 냉각시킨다. 냉각된 리본-대향 패널(102)은 유리 리본(78)에 인접하여 가열 싱크를 형성하고 리본 냉각을 돕는다. 각각의 냉각 튜브(106)로의 냉각 가스(105)의 유동은 개별적으로 제어될 수 있어서, 리본 온도의 제어가 국부적으로 수행될 수 있다. 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 리본-대향 패널(102)은 전형적으로 단부면이 수렴 성형 표면(74)에 대략 평행이 되도록 각을 이루어, 그것에 의하여 수렴 성형 표면 위로 유동하는 유리에 대한 냉각 도어의 효과를 최대화한다. 화살표(110)로 지시된 바와 같이, 냉각 도어(100)는 연신 평면(82)과 직교하는 방향으로 이동 가능하다. 그러나, 단부면의 각진 배향은 성형체로부터 떨어질 수 있는 용융된 유리의 리본-대향 패널(102)의 외부 표면과 접촉 및 코팅할 수 있는 가능성을 증가시키고, 리본-대향 패널의 열 전도성을 감소시켜 그것에 의하여 유리 리본(78)의 온도 및 점도를 방해하기 때문에, 냉각 도어가 용융된 유리의 유동에 근접하여 이동할 수 있는 능력이 제한됨에 주목해야 한다. 따라서, 냉각 도어(100)는 전형적으로 성형 표면의 직접적인 수직 범위 외부에 위치된다.

성형 장치(68)는 유리 리본(78)의 대향하는 면에 위치한 슬라이드 게이트(112)를 추가로 포함한다. 일부 실시양태, 예를 들어 도 6 및 도 7의 실시양태에서, 슬라이드 게이트(112)는 냉각 도어(100) 아래에 위치된다. 그러나, 도 8에 도시된 바와 같이, 다른 실시양태에서 슬라이드 게이트(112)는 냉각 도어(100) 위에 위치될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 슬라이드 게이트는 냉각 도어의 위와 아래에 위치될 수 있다. 화살표(114)로 지시된 바와 같이, 슬라이드 게이트(112)는 연신 평면(82)과 직교하는 방향으로 움직일 수 있다.

도 9a 및 9b는 예시적인 슬라이드 게이트(112)의 단면도 및 측면도를 각각 나타낸다. 슬라이드 게이트(112)는 상부 벽(120), 하부 벽(122) 및 리본-대향 패널(열판)(124)을 포함한다. 슬라이드 게이트(112)는 열판(124)이 유리 리본(78)에 인접하도록 위치된다. 열판(124)과 유리 리본(78)의 인접한 주표면 사이의 거리는 "d"로 정의된다. 열판(124)은 SiC와 같은 높은 열 전도성 재료로 형성된다. 열판(124)은, 예를 들어 수렴 성형 표면(74)의 각도와 근사한 각도로 기울어질 수 있거나, 열판(124)은 연신 평면(82)과 수직 및 실질적으로 평행이 될 수 있다. 슬라이드 게이트(112)는 상부 벽(120) 및 하부 벽(122)을 연결하는 후면 벽(126) 및 단부 벽(128, 130)을 추가로 포함할 수 있다.

슬라이드 게이트(112)는 슬라이드 게이트 내에 위치된 복수의 냉각 튜브(132)를 추가로 포함한다. 복수의 냉각 튜브의 각각의 냉각 튜브(132)는 외부 튜브(134) 및 내부 튜브(136)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 외부 튜브(134) 및 내부 튜브(136)는 냉각 튜브의 종축에 직교하는 단면의 원형 형태를 포함할 수 있지만, 다른 실시양태에서, 외부 튜브 및 내부 튜브 중 하나 또는 둘 다는 직사각형, 타원형 또는 임의의 다른 적절한 기하학적 형태와 같은 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 내부 튜브(136)는 냉각 튜브의 중심 종축을 중심으로 외부 튜브(134)와 동심성일 수 있다. 복수의 외부 튜브의 각각의 외부 튜브(134)는 열판(124)의 내부 표면에 근접하여 위치된 폐쇄된 원위 단부(138)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 원위 단부(138)는 열판(124)과 접촉한다. 복수의 내부 튜브의 각각의 내부 튜브(136)는 외부 튜브(134)의 폐쇄 원위 단부(138)에 근접한 개방 원위 단부(140)를 포함한다. 내부 튜브(136)에 공급된 냉각 유체(142)는 개방 원위 단부(140)를 통해 배출되고 외부 튜브(134)의 폐쇄 원위 단부(138)에 충돌한다. 냉각 유체는 개방된 원위 단부(140)로부터 배출된 후 외부 튜브(134)와 내부 튜브(136) 사이의 공간을 통해 역류하고, 이 때 냉각 유체가 냉각 튜브로부터 배출되거나, 열교환기(도시되지 않음)에서와 같이 냉각되어 다시 냉각 튜브로 재활용될 수 있다. 냉각 유체(142)는 불활성 가스와 같은 가스, 또는 심지어 공기, 또는 액체, 예를 들어 물일 수 있다.

냉각 가스를 리본 상으로 직접 배출하는 냉각 장치와 달리, 냉각 튜브(132)를 통해 순환되는 냉각 유체의 내부 기류는 인접한 냉각 튜브의 냉각 유체와 상호 작용하지 않으므로, 냉각 튜브(132)는 냉각 튜브의 크기가 허용하는 만큼 함께 밀접하게 이격될 수 있다. 또한, 냉각 튜브를 통한 냉각 유체의 유량은 필요에 따라 가능한 한 높게 증가될 수 있다. 추가적으로, 슬라이드 게이트 내에 있는 동안 냉각 튜브 내에 냉각 유체를 전체적으로 함유함으로써, 냉각 유체의 흐름이 리본을 함유하는 냉각 챔버(98)로 유입되는 것이 방지된다. 이에 비해, 냉각 튜브(106)로부터 냉각 도어(100)로 유입되는 냉각 가스는 냉각 챔버 내로 누출되어 냉각 챔버 내의 열 환경을 방해할 수 있고, 그것에 의해 리본(78)의 폭 또는 길이에 걸쳐 제어할 수 없는 온도 변화를 유발하여, 리본이 냉각될 때 리본에 잔류 응력의 형성을 초래한다. 일부 실시양태에서, 냉각 튜브(132) 내에 사용된 냉각 유체(142)는 냉각 챔버 내로 물을 주입할 위험없이 액체, 예를 들어 물일 수 있다. 가스보다 열용량이 높은 액체를 사용하면, 냉각 튜브의 냉각 능력이 향상될 수 있다.

일부 실시양태에서, 슬라이드 게이트(112)는 고온에 저항하는 금속으로 형성된 고체 판을 포함할 수 있으며, 여기서 금속 판 내에 통로가 드릴링과 같은 것에 의해 형성되어 있다. 각각의 통로는 외부 튜브(134)로서 기능하며, 각 통로의 벽은 "튜브"의 내경을 정의한다. 각각의 통로 내에 내부 튜브(136)가 위치될 수 있으며, 여기서 냉각 유체는 전술한 방식으로 통로 내로 주입된다. 일부 실시양태에서, 각 통로(예를 들어, 외부 튜브)의 중심 종축은 약 1 ㎝ 내지 약 1.5 ㎝ 범위의 거리만큼 인접한 통로의 종축으로부터 이격될 수 있다.

슬라이드 게이트(112)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 다른 예시적인 슬라이드 게이트(112)가 도 10에 나타난다. 도 10의 실시양태에서, 슬라이드 게이트의 단부(150)는 연신 평면(82)에 대해 들어가 있다. 도 11의 실시양태에서, 슬라이드 게이트(112)의 단부(150)는 슬라이드 게이트의 단부에서 슬라이드 게이트의 전방 가장자리가 연신 평면(82)으로부터 멀어지는 방향으로 후방으로 경사지도록 연신 평면(82)에 대해 경사져 있다. 또 다른 실시양태에서, 슬라이드 게이트는 복수의 개별 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 12의 실시양태에서, 예시적인 슬라이드 게이트(212)는 냉각 튜브(132)를 포함하는 중심 부분(214) 및 중심 부분(214)의 인접 단부에 위치된 단부 부분(216a, 216b)을 포함한다. 단부 부분(216a, 216b)은 연신 평면(82)과 평행한 전방 가장자리를 가질 수 있거나, 또는 도 13에 묘사된 바와 같이, 단부 부분(216a, 216b)은 연신 평면(82)으로부터 멀어지는 방향으로 후방으로 경사지는 각진 전방 가장자리를 가질 수 있다. 단부 부분(216a, 216b)은 개별적으로 및 별도로 움직일 수 있어서, 단부 및 중앙 부분은 유리 리본(78)으로부터 상이한 거리에 위치될 수 있다.

도 14는 유리 리본(78)의 측면 가장자리로부터 105 ㎜ 위치에 위치한 단일 냉각 튜브가 3.3 ㎜ 두께의 용융된 유리 리본의 두께에 미치는 영향을 보여주는 측정된 데이터의 플롯이다. 리본 폭은 대략 22 ㎝이다. 외부 튜브의 직경은 대략 1.3 ㎝였다. 내부 튜브의 직경은 대략 1 ㎝이다. 냉각 튜브의 내부 공기 흐름은 시간당 40 표준 입방 피트이다. 튜브는 리본 표면으로부터 약 1.3 ㎝인 곳에 위치한다. 곡선(300)은 냉각 튜브가 없는 경우의 두께를 표시한 반면, 곡선(302)은 냉각 튜브가 있는 경우의 두께를 표시한다. 곡선은 냉각 튜브 근처에서 두께의 상당한 변화를 보여준다. 도 15는 도 14의 곡선들 사이의 차이를 묘사한 플롯으로, 곡선(304)은 차이를 표시하고, 곡선(306)은 곡선(304)에 대한 가우스 핏(Gaussian fit)을 표시한다. 결과적인 두께 변화는 대략 150 마이크로미터, 또는 공칭 3.3 ㎜ 두께의 약 3.3 %인 것으로 도시되어 있다. 추가적으로, 가우스 곡선(306)의 반치전폭(FWHM) 값은 대략 65 ㎜이다.

도 16은 용융 연신 유리 리본에 대해 두께 균일성이 어떻게 개선될 수 있는지를 도시한 플롯이다. 곡선(308)은 종래의 융합 공정에 대한 실제 두께 데이터를 표시한다. 날짜는 리본의 측면 가장자리로부터의 거리에 대하여 플롯된다. 곡선(310)은 유리 리본(78)의 폭을 가로지르는 위치의 함수로서 냉각 도어 위에 위치된 한 쌍의 슬라이드 게이트(112)를 구현한 후 모델링된 데이터를 표시한다. 선(312, 314)은 비드의 가장자리를 나타내며, 여기서 비드 부분 사이의 리본 부분은 상업적으로 가치 있는 리본의 "품질 영역"이다. 데이터는 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트의 구현 후에, 품질 영역 내의 두께 변동성이 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트가 없는 약 0.0018 ㎜의 TTV로부터 슬라이드 게이트를 사용하여 약 0.0007 ㎜로 떨어졌다는 것을 도시한다. 추가적으로, 곡선(316)은 리본 폭을 가로질러 5 ㎜씩 증가하여 이동한 25 ㎜의 슬라이딩 간격에 대해 ΔTmax를 표시하고, 및 곡선(318)은 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트의 존재 하에 모델링된 리본 폭을 가로질러 5 ㎜씩 증가하여 이동한 25 ㎜의 슬라이딩 간격에 대해 ΔTmax를 표시한다. 지시된 바와 같이, 슬라이드 게이트가 없는 실제 리본의 품질 영역에서 MSIR은 약 0.0015 ㎜의 MSIR을 생성하는 반면, 냉각 도어 위에 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트가 있는 경우 모델링된 리본의 MSIR은 약 0.0005 ㎜이다.

도 17은 5 ㎜씩 증가하는 유리 리본의 폭을 가로질러 이동하고 리본의 측면 가장자리로부터의 위치의 함수로서 플롯된 100 ㎜ 슬라이딩 간격을 사용하여 ΔTmax를 늦추는 플롯이다. 선(320, 322)는 품질 영역의 경계를 지칭한다. 곡선(324)은 슬라이드 게이트 없이 리본 상에서 측정된 실제 데이터에 대한 ΔTmax를 나타내고, 곡선(326)은 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트를 갖는, 모델링된 데이터를 표시한다. 데이터는 슬라이드 게이트가 없는 경우 약 0.00285 ㎜의 MSIR과 능동적으로 냉각된 슬라이드 게이트가 있는 경우 약 0.00025 ㎜의 MSIR을 보여준다.

도 18은 유동 유리 리본에 평행하게 위치된 모델링된 1.3 ㎝ 정사각형 "냉점"을 사용하여 연신 평면과 수직인 다양한 거리 및 루트(76) 아래의 다양한 거리(수평 축을 따라 플롯됨)를 사용한 연구 결과를 도시한다. 냉점은, 예를 들어 폐쇄 냉각 튜브(132)의 단부, 이 경우 정사각형 단면을 갖는 냉각 튜브일 수 있다. 수직축은 두께 변화의 진폭을 표시한다. 도 18에서, 곡선(328)은 냉점(예를 들어, 냉각 튜브의 단부)과 리본 사이의 거리를 1.3 ㎝로 표시하고, 곡선(330)은 냉점과 리본 사이의 거리 d를 3.8 ㎝로 표시하고, 곡선(332)은 냉점과 리본 사이의 거리를 6.4 ㎝로 표시하고, 곡선(334)은 냉점과 리본 사이의 거리를 8.9 ㎝로 표시한다. 데이터는 리본의 차가운 표면과 유동 표면 사이의 최소 거리가 되어 루트 선에 더 가까울수록 최대 두께 영향을 준다는 것을 도시한다.

도 19는 성형체의 루트 아래 3.6 ㎝ 위치에서 4 개의 상이한 온도(점도) 섭동에 대한 리본 중심선에 관한 위치의 함수로서의 두께 변화를 미터 단위로 나타내고, 유동 유리 리본과 평행하고 연신 평면과 수직인 및 리본 표면으로부터 다양한 거리에 위치된 모델링된 1.3 ㎝ 정사각형 "냉점"을 사용한다. 냉점이 유리 표면(곡선(336))으로부터 1.3 ㎝ 떨어져 있을 때, 1 차 두께 섭동의 FWHM은 대략 40 ㎜이다. 곡선(338)은 리본 표면으로부터 3.8 ㎝ 위치에 있는 냉점을 표시하고, 곡선(340)은 리본 표면으로부터 6.4 ㎝ 위치에 있는 냉점을 표시하고, 곡선(342)은 리본 표면으로부터 8.9 ㎝ 위치에 있는 냉점을 표시한다. 냉점이 유리 표면으로부터 8.9 ㎝에 있을 때, FWHM은 대략 160 ㎜이다. 도시된 바와 같이, 일반적으로, FWHM은 냉점과 유리 표면의 거리와 선형으로 관련될 것이다.

도 20 및 21은 동일한 위치에서 온도 분야의 변화에 의해 도 19에 보여지는 두께 프로파일이 (1.3 ㎝ 및 8.9 ㎝의 경우) 어떻게 변화하는지 나타낸다. 도 20은 도 19의 1.3 ㎝의 경우를 표시하고 및 도 21은 도 19로부터 8.9 ㎝의 경우를 표시한다. 두 도면 모두에서, 곡선 ΔThick 는 두께 변화에 대한 곡선을 지칭하고, 곡선 ΔTemp 는 온도 변화에 대한 곡선을 지칭한다. 수평 축은 리본 중심선으로부터의 거리를 나타낸다. 데이터는 두께 프로파일 변화의 크기가 유리 표면에서의 온도 변화의 크기와 선형으로 관련될 것이며, 둘 모두의 FWHM은 거의 동일할 것이다. 질량 보존으로 인해, 두께 프로파일의 경우 제로 선 주위의 적분된 면적은 0으로 합산되어야 한다. 추가로, 데이터는 유리 표면에서의 온도 변화 사이의 관계가 리본 두께 변화에 관한 것을 도시한다.

도 22는 단일 제어점에 의해 유도된 두께 섭동의 특성 폭(FWHM)이 65 ㎜ 내지 220 ㎜의 범위에 걸쳐 변하는 추가적인 모델링의 결과를 도시한다. 데이터는 이 경우 5 ㎜씩 증가하는 리본 폭을 가로질러 이동한 100 ㎜ 슬라이딩 간격에 대해, MSIR을 줄이는 능력은 유리 리본의 수평폭을 따라 분포된 개별 제어점의 FWHM의 강력한 함수임을 보여준다. 예를 들어, 플롯은 0.00025의 MSIR을 달성하기 위해, 대략 65 ㎜의 FWHM으로 두께 섭동을 유도할 필요가 있음을 도시한다. FWHM이 증가함에 따라 MSIR도 증가한다. 일반적으로, 예를 들어 5 ㎜씩 증가하여 이동하는 간격으로 100 ㎜ 슬라이딩 간격에 대한 약 0.0024 이하의 MSIR을 얻기 위해, 약 215 ㎜ 이하의 두께 섭동을 유도해야 한다. 예를 들어 5 ㎜씩 증가하여 이동하는 간격으로 100 ㎜ 슬라이딩 간격에 대한 약 0.0020 이하의 MSIR을 얻기 위해, 약 165 ㎜ 이하의 두께 섭동을 유도한다. 예를 들어 5 ㎜씩 증가하여 이동하는 간격으로 100 ㎜ 슬라이딩 간격에 대한 약 0.0014 이하의 MSIR을 얻기 위해, 약 120 ㎜ 이하의 두께 섭동을 유도한다. 예를 들어 5 ㎜씩 증가하여 이동하는 간격으로 100 ㎜ 슬라이딩 간격에 대한 약 0.00055 이하의 MSIR을 얻기 위해, 약 60 ㎜ 이하의 두께 섭동을 유도한다. 두께 섭동을 유도하는 방식은 도 22의 결과와 무관하다는 점에 주목해야 한다.

발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 실시양태들에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 그러한 수정 및 변형이 첨부된 청구 범위 및 그 동일 범위 내에 있는 한 그들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (64)

1. 880 ㎜ 이상의 길이;
   길이와 직교하고 680 ㎜ 이상의 폭;
   제1주표면, 제1주표면과 대향하는 제2주표면, 및 제1주표면과 제2주표면 사이에 정의된 두께 T를 포함하고,
   유리 제품의 전체 폭에 걸친 총 두께 변동 TTV는 2 ㎛ 이하인 유리 제품.
2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2주표면이 연마되지 않은 유리 제품.
3. 제2항에 있어서, 제1 및 제2주표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 0.25 ㎚ 이하인 유리 제품.
4. 제1항에 있어서, 유리 제품의 폭을 가로질러 5 ㎜씩 증가하여 이동된 미리 결정된 슬라이딩 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR이 2 ㎛ 이하인 유리 제품.
5. 제4항에 있어서, 미리 결정된 슬라이딩 간격이 25 ㎜ 내지 750 ㎜의 범위에 있는 유리 제품.
6. 880 ㎜ 이상의 길이;
   길이와 직교하고 680 ㎜ 이상의 폭;
   제1주표면, 제1주표면에 대향하는 제2주표면, 및 제1주표면과 제2주표면 사이에 정의된 두께 T를 포함하고,
   유리 제품의 폭을 가로 질러 5 ㎜씩 증가하여 이동된 25 ㎜의 슬라이딩 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR이 2 ㎛ 이하인 유리 제품.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서, 제1 및 제2주표면이 연마되지 않은 유리 제품.
9. 제8항에 있어서, 제1 및 제2주표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 0.25 ㎚ 이하인 유리 제품.
10. 제6항에 있어서, 폭이 3100 ㎜ 이상인 유리 제품.
11. 제10항에 있어서, 길이가 3600 ㎜ 이상인 유리 제품.
12. 880 ㎜ 이상의 길이;
    길이와 직교하고 680 ㎜ 이상의 폭;
    제1주표면, 제1주표면과 대향하는 제2주표면 및 제1주표면과 제2주표면 사이에 정의된 두께 T를 포함하고,
    유리 제품의 전체 폭에 걸친 총 두께 변동 TTV는 2 ㎛ 이하이고, 유리 제품의 폭을 가로 질러 5 ㎜씩 증가하여 이동된 미리 결정된 슬라이딩 간격으로부터 얻어진 최대 슬라이딩 간격 범위 MSIR은 4 ㎛ 이하이고,
    제1 및 제2주표면은 연마되지 않은 유리 제품.
13. 삭제
14. 제12항에 있어서, 제1 및 제2주표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 0.25 ㎚ 이하인 유리 제품.
15. 제12항에 있어서, 미리 결정된 슬라이딩 간격은 25 ㎜ 내지 750 ㎜의 범위인 유리 제품.
16. 삭제
17. 삭제
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