KR102515860B1 - 판유리 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

특히 균일한 두께를 갖는 판유리를 얻을 수 있는 장치 및 방법이 기술된다. 상기 방법은 유리 리본이 인발되는 인발법이다. 상기 방법에서, 애퍼쳐가 사용되며, 이는 유리 리본의 위치가 변하는 경우에도 유리 리본과 애퍼쳐 사이의 획정된 매우 작은 슬릿을 가능하게 한다.

Description

판유리 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING PLATE GLASS}
본 발명은 판유리 뿐만 아니라 판유리 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 판유리는 특히 얇고 가장 얇은 유리이며, 예를 들어, OLED 커버, 광학 필터 및 기타 광학 부품, MEMS, 센서용 기판, 디스플레이 또는 커버 글래스의 제조에 적합하다. 이러한 유리는 인발법(drawing method)으로 제조된다. 유리가 얇을수록, 균일한 두께를 갖는 판유리를 얻는 것이 더 어려워, TTV가 낮아진다. 유리 제품의 두께 불균일에 대한 하나의 이유는 열간 성형 중의 온도 변동에서 발견될 수 있다. 유리의 점도는 온도에 의존적이므로 온도의 변동은 점도의 변동으로 이어진다. 인발 공정 중 유리체의 점도의 변동은 높은 TTV를 유발한다.
선행기술에서, 다양한 방법으로 특히 TTV가 낮은 판유리를 제조하려고 시도하였다. 이러한 목적을 위해, 가능한 한 열간 성형 영역을 주변으로부터 분리해야 하는 애퍼쳐도 사용되었다(WO　2017/095791 A1, WO 2012/166446 A1 참조).
선행기술에서, 애퍼쳐는 또한 열간 성형 영역 내로 먼지가 침투하는 것을 피하기 위해 사용되었다(WO 2016/085778 A1 참조).
상기 적용 분야에서 판유리의 중요한 특성은 무결점 표면이다. 다운 드로우(down draw), 오버플로우 퓨전(overflow fusion) 및 리드로잉(redrawing)과 같은 인발법으로 제조될 수 있는 판유리의 표면은 특히 무결점 특성을 특징으로 한다. 이들은 소위 "화염 연마" 표면으로 불린다. 이러한 무결점 표면을 보호하기 위해, 장치의 부품과 인발된 유리 리본의 어떠한 접촉도 피해야 한다. 따라서, 선행기술에서 애퍼쳐와 유리 리본 사이의 원치 않는 접촉을 배제하기 위해, 항상 상대적으로 넓은 애퍼쳐 개구가 제공되었다.
본 발명의 목적은 판유리를 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이며, 여기에서 판유리의 두께의 균일도는 선행기술의 유리의 두께의 균일도보다 우수하다.
상기 목적은 특허 청구범위의 주제에 의해 해결된다.
도 1a는 그 안에 유리체가 위치한, 본 발명에 따른 장치의 애퍼쳐 배치의 상면도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 애퍼쳐 배치의 측면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 애퍼쳐 배치의 투시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 애퍼쳐 배치의 측면 개략도를 도시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 장치의 애퍼쳐 배치의 측면도를 도시한다.
도 4b는 본 발명에 따른 애퍼쳐를 갖는 장치의 투시 단면도를 도시한다.
도 5a 내지 5d는 본 발명에 따른 방법에서의 온도 분포에 대한 측정 데이터를 도시한다.
도 6은 가공 온도와 연화점의 차이와 관련하여 실험에서 달성된 상대 TTV를 도시한다.
도 7은 가공 온도와 연화점의 차이와 관련하여 실험에서 달성된 상대 TTV를 도시한다.
도 8은 가공 온도와 연화점의 차이와 관련하여 실험에서 달성된 상대 TTV를 도시한다.
방법
본 발명은 적어도 2개의 화염 연마 표면을 갖는 판유리의 제조 방법으로서, 유리 리본의 유리가 유리의 가공 온도(Va)를 포함하는 온도 범위를 통과하는 열간 성형 구역이 제공되고, 유리 리본의 유리가 이의 가공 온도(Va)를 갖는 영역과, 유리가 이의 변형 온도(Tg)를 갖는 영역 사이의 가스 구획의 열적 분리를 위한 애퍼쳐가 제공되고, 애퍼쳐는 유리 리본이 통과하여 이동할 수 있는 개구를 형성하는 것인 제조 방법을 포함한다. 상기 방법은 적어도 두 측면에서 각각 하나 이상의 지점에서 애퍼쳐가 고온 유리 리본과 접촉한다는 점을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 방법은, 유리 리본의 성형가능한 유리 섹션에 대한 인발력의 작용에 의해 얇은 유리 리본이 얻어지는 성형 단계를 포함한다. 바람직하게는, 유리가 유리의 가공 온도(Va)를 포함하는 온도 영역을 통과하는 열간 성형 구역이 제공된다. 바람직하게는, 열간 성형 구역은 열간 성형 구역의 가스 구획의 열적 분리를 위한 하나 이상의 애퍼쳐를 포함하고, 여기에서 애퍼쳐는 유리 리본이 통과하여 이동할 수 있는 개구를 형성하며, 적어도 두 측면에서 각각 하나 이상의 지점에서 애퍼쳐가 유리 리본과 접촉한다.
정의에 따르면, "판유리"는 이의 폭 및 길이가 이의 두께보다 실질적으로 긴 유리체이다. 본 발명에 따르면, 두께는 바람직하게는 특히 5 mm 미만, 더 바람직하게는 2 mm 미만, 더 바람직하게는 1 mm 미만, 더 바람직하게는 750 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 500 ㎛ 미만, 특히 바람직하게는 250 ㎛ 미만이다. 폭은 바람직하게는 100 mm 이상, 더 바람직하게는 200 mm 이상, 더 바람직하게는 300 mm 이상, 특히 바람직하게는 400 mm 이상이다. 많은 인발법으로 매우 긴 유리를 제조할 수 있기 때문에, 원칙적으로 길이는 어떠한 제한도 받지 않는다. 통상적으로, 길이는 100 mm 초과, 바람직하게는 250 mm 초과, 특히 바람직하게는 500 mm 초과이다. 본 발명에 따른 판유리는 직사각형 베이스 영역을 가질 수 있지만, 원형 또는 임의의 형상의 판유리도 본 발명에 포함된다.
바람직하게는 본 발명에 따른 유리 리본의 성형가능한 섹션 상에 상기 방법을 수행하는 동안 가해지는 인발력은 바람직하게는 1 N 이상, 특히 5 N 이상 또는 10 N 이상이다. 유리 리본을 충분히 변형시키기 위해서는 최소한의 인발력이 바람직하다. 요구되는 인발력은 선택된 온도에서의 유리의 점도에 따라 다르다. 너무 큰 인발력으로 유리가 인발되는 경우, 원하는 유리 두께가 얻어지지 않고 유리 리본이 찢어질 수 있다. 따라서, 최대 인발력은 바람직하게는 400 N, 특히 200 N, 특히 바람직하게는 100 N으로 제한된다.
본 발명에 따른 방법에서, 특히 유리 리본으로부터 얇은 유리 리본이 얻어진다. 여기에서, 유리 리본은 임의의 형상을 가질 수 있다. 리드로잉법의 맥락에서, "유리 리본"이라는 용어는 성형 단계에서 얇은 유리 리본으로 인발되는 소위 프리폼(preform)을 포함한다. 다운 드로우법 또는 오버플로우 퓨전법의 맥락에서, 유리 리본은, 처음에 슬릿형 인발 배트(vat)를 빠져나간 후(다운 드로우) 또는 인발 배트의 끝에서 함께 흐를 때(오버플로우 퓨전) 또는 인발 배트 아래에서(새로운 다운 드로우) 여전히 액체인 유리 용융물이다. 얇은 유리 리본은 선택적인 후처리 단계 전, 특히 커팅 전 및/또는 벌브 엣지(bulb edge)의 제거 전의 열간 성형 단계의 생성물이다.
특히 바람직한 실시양태에서 본 발명에 따른 방법은 리드로잉법이며 유리 리본은 프리폼이다. 이러한 경우에서, 프리폼은 출발 두께(D) 및 출발 폭(B)으로부터 목표 두께(d) 및 목표 폭(b)으로 인발된다. 인발법 중에, 유리가 얇아지므로 d는 D보다 훨씬 작다. 폭(B)은 두께(D)보다 작은 정도로 감소한다. 따라서, D/d는 B/b보다 크다.
가공 온도(Va)는 유리 리본으로 이루어진 유리가 104 dPas의 점도를 갖는 온도이다. 연화점(EW)은 유리 리본으로 이루어진 유리가 107.6 dPas의 점도를 갖는 온도이다. 변형 온도(Tg)는 유리가 1013 dPas의 점도를 갖는 온도이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는 실질적으로 수평으로 배치된 애퍼쳐는 적어도 두 측면에서 유리 리본과 접촉한다. 따라서, 상기 방법을 수행하는 동안 유리 리본에 대한 애퍼쳐의 거리는 일정하게 유지되고 애퍼쳐 위아래의 가스 구획은 거의 완전히 분리된다. 이로 인해 두 가스 구획 사이의 수직 대류가 제한되고 따라서 온도 변동이 낮아진다. 제조 공정 중에 유리 리본, 특히 얇은 유리 리본은 이의 위치가 약간 변하는 경향이 있다. 반면, 그 이유는 본원에 사용되는 인발법으로 매우 얇은 유리 리본을 제조할 수 있으며, 이의 위치는 이미 공기 이동에 의해 영향받을 수 있기 때문이다. 반면, 이러한 방법에서 사용되는 장치는 일반적으로 적어도 부분적으로는, 열의 영향으로 상당히 팽창하는 금속으로 만들어진다. 따라서, 장치에서 유리 리본의 위치가 변하게 된다. 본 발명의 맥락에서 바람직한 리드로잉법의 경우에, 추가로, 프리폼의 두께의 절대 변동이 상당할 수 있어서, 예열 구역과 열간 성형 구역 사이의 애퍼쳐에 대하여 이러한 변동이 고려되어야 한다. 선행기술에서, 유리체가 열간 성형 구역으로 출입할 수 있게 하는 개구의 크기는, 유리 리본과 애퍼쳐 사이의 상호작용을 충돌시키지 않으면서 이러한 위치 변화를 허용하도록 충분히 크게 선택되는 것이 필요하다. 본 발명에 따른 방법으로, 애퍼쳐와 유리 리본 사이의 균일한 거리가 보장된다.
한 실시양태에서 애퍼쳐는 정확히 두 측면에서 유리 리본과 접촉한다. 애퍼쳐와 접촉한 측면은 특히 본원에서 상면 및 하면으로 지칭되는 가장 넓은 표면이다. 이러한 목적을 위해, 애퍼쳐는 유리 리본의 측면과 접촉하는 접촉부를 포함할 수 있다. 여기에서, 접촉부는, 유리 리본의 방향으로 이격부 및 특히 애퍼쳐의 모든 다른 구성성분을 넘어 돌출되어, 애퍼쳐의 추가 부분과 유리 리본 사이에 어떠한 접촉도 없이 유리 리본과 접촉할 수 있는 애퍼쳐의 구성성분이다. 접촉부는 유리의 높은 온도를 견디고 유리의 오염을 유발하지 않는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 접촉부에 대한 바람직한 재료는 육방정 질화붕소, 산화알루미늄, 용융 실리카, 실리카 유리 또는 이들의 조합이다.
한 실시양태에서 애퍼쳐는 각각 유리체의 상면 및 하면에 대한 2개 이상의 접촉부를 포함한다. 대안으로 또는 추가로, 애퍼쳐는 각각 애퍼쳐 개구를 통과하는 유리 리본의 적어도 2개의 작은 측면에 대한 하나 이상의 접촉부를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서 애퍼쳐는 상면 및 하면에 대하여 각각 2개 및 각각의 작은 측면에 대하여 각각 1개, 총 6개의 접촉부를 포함한다. 접촉부는 기본적으로 임의의 형상을 가질 수 있고 바람직하게는 경사질 수 있는(가이드 노즈(guide nose)), 유리 리본의 방향으로 돌출된 성분일 수 있으며, 이는 접촉부가 유리 리본의 방향으로 경사진 하나 이상의 면을 포함한다는 것을 의미한다.
대안적인 실시양태에서, 애퍼쳐는 롤러, 튜브 또는 막대와 같은 원통형 애퍼쳐 구성성분을 포함할 수 있으며, 접촉부는 특히 큰 원통 직경을 갖는 이러한 애퍼쳐 구성성분의 영역에 의해 형성된다. 이러한 실시양태에서, 이격부는 바람직하게는 접촉부의 영역에서보다 더 작은 단면 직경을 갖는 영역에 의해 형성된다. 이러한 설계에서, 유리 리본과 이격부 사이의 슬릿의 폭은 특히 접촉부 영역의 단면 직경과 이격부 영역의 단면 직경의 차이의 절반이다. 원통형 설계는 원통(들)이 롤형(roll-like) 방식으로 유리 리본에 인접하여 특히 낮은 저항을 유발한다는 장점을 갖는데, 유리 리본이 이동하는 경우 원통이 유리 리본의 표면 상에서 구르기 때문이다. 원통형 애퍼쳐 구성성분은 유리 리본의 방향으로 경사진 지지체 상에 배치될 수 있어서, 항상 최소 슬릿 폭이 달성된다. 이러한 설계는 제조 흐름에 개입할 필요 없이 애퍼쳐 구성성분이 항상 정확하게 위치할 수 있게 한다.
접촉부가 유리 리본과 접촉하는 접촉 면적은 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 특히, 접촉부당 유리 리본의 폭 방향의 접촉 면적의 치수는 10 cm 미만, 특히 5 cm 미만, 더 바람직하게는 2 cm 미만 또는 1 cm 미만이다. 특히 바람직한 실시양태에서 접촉부당 폭 방향의 치수는 0.5 cm 이하 또는 0.3 cm 이하이다. 접촉부당 유리 리본의 길이 방향의 치수는 바람직하게는 10 cm 미만, 특히 5 cm 미만, 더 바람직하게는 2 cm 미만 또는 1 cm 미만이다. 특히 바람직한 실시양태에서 접촉부당 길이 방향의 치수는 0.5 cm 미만 또는 0.3 cm 미만이다. 접촉 면적이 작을수록, 인발 이동에 대한 접촉부의 저항이 낮아진다.
바람직하게는, 애퍼쳐는 유리 리본의 엣지에서, 특히 각각 얇은 유리 리본의 전체 폭의 30% 이하 또는 20% 이하, 특히 15% 이하, 특히 바람직하게는 10% 이하 또는 5% 이하에 상응하는 폭에 걸쳐 유리 리본의 엣지로부터 연장된 영역에서 유리 리본과 접촉한다. 특히 높은 표면 품질 및 두께의 특히 높은 균일도가 목표인 인발법에서 유리 리본의 엣지는 제거되는데, 유리 리본의 중간 섹션과 비교하여 엣지는 더 큰 두께를 특징으로 하기 때문이다(벌브 엣지). 특히 본 발명에 따른 방법으로 제조된 판유리의 TTV의 개선이 매우 분명하다는 사실을 고려하면, 이는 이러한 영역에서 애퍼쳐의 구성성분과 유리 리본의 접촉이 허용될 수 있는 이유이다. 얇은 유리 리본의 엣지는 후처리 단계에서 제거될 수 있다. 따라서, 접촉부가 순 영역 외부의 유리 리본과 접촉하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 애퍼쳐는 접촉부 및 이격부를 포함한다. 바람직하게는, 애퍼쳐의 접촉부는 유리 리본과 접촉하고, 애퍼쳐는, 유리체와 접촉하지 않고 유리 리본과 애퍼쳐의 이격부 사이에 슬릿을 형성하는 이격부를 포함하며, 슬릿은 바람직하게는 폭이 5 mm 이하, 특히 4 mm 이하, 바람직하게는 3 mm 이하, 더 바람직하게는 2 mm 이하이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 슬릿은 2 mm 미만, 더 바람직하게는 1 mm 미만, 특히 바람직하게는 0.5 mm 미만 또는 0.1 mm 미만이다. 슬릿의 폭은 유리 리본과 애퍼쳐의 이격부 사이의 수평 거리이다. 이격부와 유리 리본 사이의 특히 작은 슬릿은 대류를 감소시키며, 열간 성형 구역과 애퍼쳐 너머의 열간 성형 구역의 외부 영역 사이의 특히 급격한 온도 구배를 유발한다. 감소된 대류는 특히 작은 TTV를 가능하게 한다. 급격한 온도 구배는 유리 리본의 폭 수축에 대응하여 수율을 증가시키는 특히 짧은 열간 성형 구역을 갖는 방법의 실행을 가능하게 한다.
한 실시양태에서 방법은 다운 드로우법 또는 오버플로우 퓨전법이다. 바람직한 실시양태에서, 특히 다운 드로우법 또는 오버플로우 퓨전법으로서의 방법의 설계의 경우, 애퍼쳐는 열간 성형 구역의 하우징의 유리 유출 개구에 배치된다. 열간 성형 구역의 인발 방향에 위치한 유리 유출 개구에서 애퍼쳐는 열간 성형 구역 아래 영역을 열적으로 차폐하여, 유리 리본은 열간 성형 구역을 떠난 후 짧은 시간에 제어된 방식으로 냉각될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 특히 빠른 냉각이 실현될 수 있다. 물론, 이는 또한 리드로잉법의 장점일 수 있다.
바람직한 실시양태에서 본 발명에 따른 방법은 리드로잉법이다. 특히 리드로잉법은 본 발명에 따른 애퍼쳐의 설계로부터 이익을 얻는데, 리드로잉법은 열의 영향 하에서 팽창하고 따라서 프리폼의 위치를 변경시키는 금속 엘리먼트를 일반적으로 포함하는, 프리폼에 대한 홀더를 필요로 하기 때문이다. 본 발명에 따른 애퍼쳐의 설계는 이러한 위치 변화를 다루는 데 도움이 될 수 있다.
방법의 바람직한 설계에서 애퍼쳐는 열간 성형 구역의 하우징의 유리 유입 개구에, 특히 유리가 이의 변형 온도(Tg)를 갖는 구역과 열간 성형 구역 사이에 배치된다. 유리 유입 개구에서 애퍼쳐의 배치는 특히 리드로잉법에 바람직하다. 리드로잉법의 맥락에서, 바람직하게는, 열간 성형 구역으로 들어가기 전 프리폼은 예열 구역에서 예열된다. 예열 구역에서, 유리는 특히, 열간 성형 구역의 온도보다 낮고 특히 가공 온도보다 낮지만 변형 온도보다 높은 온도로 가열된다. 예열 구역으로부터의 열간 성형 구역의 효과적인 열적 분리에 의해 열간 성형 구역에서만 균일한 열간 성형을 달성하기 위해, 본원에 기술된 애퍼쳐의 용도는 그 가치가 입증되었다.
방법의 바람직한 실시양태에서, 열간 성형 구역의 온도의 균일도는 2 K 미만, 더 바람직하게는 1.5 K 미만, 특히 바람직하게는 1 K 미만의 사분위수 범위를 특징으로 한다. 이러한 낮은 사분위수 범위의 조정은 본 발명에 따른 바람직한 낮은 TTV로 이어진다는 것이 밝혀졌다. 사분위수 범위의 측정을 위해, 열간 성형 구역의 온도는 열전대 엘리먼트로, 특히 고속 반응 열전대 엘리먼트로 측정된다. 이러한 목적을 위해, 실시예에서 사용된 열전대 엘리먼트가 적합하다. 이는 0.1 mm 미만의 와이어 게이지 및 0.3 mm 미만의 펄 직경을 특징으로 한다. 열 관성이 낮은 온도 센서를 사용할 수 있다. 특히 이러한 센서는 600℃ 온도의 오븐에서 20℃ 온도의 주위 공기로 옮겨진 후 5 K/s보다 큰 초기 냉각 속도로 냉각된다.
이러한 경우에 열전대 엘리먼트는 애퍼쳐에 대한 거리가 40 mm 미만 및 유리 림(rim)에 대한 거리가 20 mm 미만으로 유리 평면에 배치된다. 대안으로, 열전대 엘리먼트는 유리 림에 대한 거리가 20 mm 미만으로 변형 구역의 중간에서 유리 리본 평면에 배치될 수도 있다. 그러나 유리 리본에 대한 거리가 20 mm 미만인, 유리 리본의 변형 구역에서의 임의의 다른 위치도 가능하다.
방법의 바람직한 설계에서, 애퍼쳐는 열간 성형 구역의 하우징에 대해 적어도 구획씩 이동될 수 있다. 선행기술에서, 애퍼쳐는 일반적으로 열간 성형 구역의 하우징과 같은 인발 장치와 영구적으로 연결된다. 본 발명에 따른 바람직한 열간 성형 구역의 하우징에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는 애퍼쳐의 설계로, 우수한 품질의 판유리를 제조할 수 있도록 애퍼쳐의 최적 배향을 달성하는 것이 항상 가능해진다. 예를 들어, 애퍼쳐가 플레이트 상에서 슬라이딩할 수 있거나(slidable) 미끄러질 수 있고 필요한 위치로 밀려날 수 있어서, 슬릿의 폭에 어떠한 변화도 없이 애퍼쳐가 유리 리본의 이동을 유사하게 따르는 것이 가능할 수 있다. 플레이트는 열간 성형 구역의 하우징의 일부일 수 있다.
장치
상기 방법의 설명에서 기술되고 장치 특징에 반영되는 특징은 바람직하게는 장치의 특징이기도 하며, 이는 이하에서 다시 기술되지 않는다. 상기 장치는 본 발명에 따른 방법을 수행하고 본 발명에 따른 판유리를 제조하는 데 적합하며 이를 위한 것이다.
본 발명은 하나 이상의 유리 저장소, 하나 이상의 열간 성형 구역, 장치에서 유리 리본 상에 인발력을 가하기에 적합한 하나 이상의 인발 설비를 구비한, 판유리 제조용 장치를 포함하며, 여기에서 열간 성형 구역은 열간 성형 구역의 가스 구획의 열적 분리를 위한 하나 이상의 애퍼쳐를 포함하고, 애퍼쳐는 개구를 형성하고 이를 통해 유리 리본이 안내될 수 있고, 애퍼쳐는 적어도 두 측면에서 각각 하나 이상의 지점에서 유리 리본과 접촉하도록 설계된 접촉부를 포함한다. 바람직하게는, 장치는 리드로잉 장치, 다운 드로우 장치 또는 오버플로우 퓨전 장치이다.
"애퍼쳐"는 열간 성형 구역과 이의 위 및/또는 아래 영역 사이의 열적 분리를 유발할 수 있는 임의의 구성요소이다. 이는 하나 또는 복수의 부분으로 이루어질 수 있다. 바람직한 설계에서, 애퍼쳐는 유리 리본과 이격부 사이에 슬릿이 형성되도록 유리 리본과 거리를 두고 배치된 이격부를 포함한다. 바람직하게는, 애퍼쳐는 열간 성형 구역의 하우징에 대해 적어도 구획씩 이동될 수 있다. 애퍼쳐가 지지체 상에 배치된 하나 또는 복수개, 특히 2개의 원통형 애퍼쳐 구성성분을 포함하고, 지지체가 유리 리본 방향의 경사를 포함하는 설계가 특히 바람직하다.
바람직하게는, 애퍼쳐는 열간 성형 구역의 하우징의 유리 유출 개구에 배치되고/되거나 애퍼쳐는 열간 성형 구역의 하우징의 유리 유입 개구에 배치된다. 바람직한 실시양태에서, 열간 성형 구역 내로의 유입 개구 및 열간 성형 구역으로부터의 유출 개구에서, 가능한 한 균일하고 따라서 본 발명에 따른 바람직한 사분위수 범위인 온도 분포를 조정하기 위해, 본원에 기술된 종류의 애퍼쳐가 배치된다.
바람직하게는, 인발 설비는 가이딩 수단을 포함한다. 가이딩 수단은 바람직하게는 롤러, 크롤러(crawler), 롤, 그리퍼(gripper) 또는 이들의 조합이다. 바람직하게는, 가이딩 수단은 원통형 기본 현상을 갖는다. 특히, 가이딩 수단은 유리 리본과 접촉하는 하나 이상의 접촉 면적을 포함한다.
바람직하게는, 장치는 유리 리본을 가열하기 위한 가열 설비를 포함한다. 바람직하게는, 가열 설비는 저항 히터, IR 히터, 버너 및 레이저 뿐만 아니라 이들의 조합으로부터 선택된다. 바람직한 실시양태에서, 장치는 변형 후 유리 리본의 냉각을 위한 냉각 설비를 포함한다.
가열 설비와 유리 사이에 거리가 존재한다. 이러한 거리로부터 유래한 공간은 가스, 일반적으로 공기로 채워지며, 본원에서 가스 구획으로 불린다. 이러한 가스 구획에서, 온도 구배로 인해 대류 흐름이 생성된다. 그러나, 이는 가열 설비가 존재하는 가스 구획의 필수조건이 아니다. "가스 구획"이라는 용어는 오히려 유리가 진공에 위치한 것이 아니라, 가스(특히 공기)로 채워져 대류 흐름이 생성될 수 있는 공간에 위치하는 것을 의미한다. 이러한 가스 구획은 가열 설비 또는 다른 방식으로 한정될 수 있다. 본 발명에 대하여, 애퍼쳐 위아래의 가스 구획이 애퍼쳐에 의해 열적 분리되어 두 가스 구획 사이의 수직 대류가 제한되고, 따라서 온도 변동이 낮다는 것이 특히 중요하다.
한 실시양태에서, 장치는 유리 저장소가 유리의 프리폼으로부터 형성되는 리드로잉 장치이고/이거나 장치는 유리의 프리폼에 대한 홀더를 포함한다. 다른 실시양태에서, 장치는 유리 저장소가 인발 배트로부터 형성되는 다운 드로우 장치 또는 오버플로우 퓨전 장치이다. 다운 드로우 장치의 경우, 인발 배트는 이의 하단부에 슬롯 노즐을 포함한다. 장치는 슬롯 노즐 아래 영역에 하나 또는 복수개의 가이딩 바디를 포함할 수 있다.
또한, 장치는 당업자에 의해 알려져 있고 본원에 상세히 기술되지 않은 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 이는 특히 하나 이상의 냉각 설비를 포함한다. 다운 드로우법 또는 오버플로우 퓨전법의 경우, 또한, 용융 도가니 또는 용융 탱크와 같은 용융 설비가 제공될 수 있다.
상기 방법은 원하는 특성을 갖는 판유리를 얻기 위해 하나 또는 복수의 후처리 단계, 특히 유리의 트리밍, 커팅 및/또는 마무리 단계를 포함할 수 있다.
판유리
유리의 물질 특성인 아래에 기술되는 특징은 방법의 최종 생성물로서의 판유리 뿐만 아니라 출발 물질로서 방법에 사용되는 유리에도 적용된다. 바람직하게는, 판유리는 본 발명에 따른 방법으로 제조될 수 있거나 제조된다.
본 발명은 적어도 2개의 화염 연마 표면 및 0.01 - 3×10-5×(1/K)×(Va-EW) + 2.8×10-8×(1/K2)×(Va-EW)2 미만의 상대 TTV를 갖는 판유리를 포함하며, 여기에서 Va는 가공 온도이고 EW는 연화점이다.
또한, 본 발명은 적어도 2개의 화염 연마 표면 및 0.01 미만의 상대 TTV를 갖는 판유리를 포함한다. 바람직하게는, 유리의 가공점(Va)과 연화점(EW)의 차이는 50 K 이상, 특히 100 K 이상, 150 K 이상 또는 200 K 이상이다. 특히, 언급된 차이는 500 K 이하, 바람직하게는 450 K 이하, 특히 바람직하게는 250 K 이하 또는 150 K 이하이다. 이러한 특성을 갖는 유리로, 본원에 기술된 유리한 특성, 특히 본원에 기술된 TTV를 갖는 판유리를 얻을 수 있다. 특히 바람직한 설계에서, 판유리는 유리 리본, 유리창 또는 유리 웨이퍼이다.
바람직하게는, 판유리는 두께가 2 mm 미만, 특히 0.75 mm 미만, 0.5 mm 미만 또는 0.25 mm 미만인 유리이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 판유리는 두께가 100 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하 또는 10 ㎛ 이하이다. 바람직한 실시양태에서, 판유리의 폭은 10 내지 1,000 mm, 특히 50 mm 이상, 100 mm 이상 또는 200 mm 이상이다. 바람직하게는, 800 mm, 특히 700 mm, 600 mm, 450 mm 또는 304.8 mm를 초과하지 않아야 한다.
상대 TTV가 0.009 미만, 0.007 미만 또는 0.005 미만인 판유리가 바람직하다. 상대 TTV는 유리 리본의 중심의 2 mm의 폭의 밴드에서 얇은 유리체의 연속 두께 측정법으로 측정되고, 각각 길이가 160 mm인 섹션에 대하여 계산된다. 상대 TTV는 이러한 폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 섹션을 이의 평균 두께로 나눈 TTV이다. 평균 두께는 이러한 폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 섹션에 대해 측정된 모든 두께 값의 평균값을 의미한다. TTV는 이러한 폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 섹션에 대해 측정된 최대 및 최소 두께 값의 차이로 인한 것이다.
바람직하게는, 두께 값은 인발 방향에 대해 직교하는 레인(lane)에서 측정된다. 바람직하게는, 각각의 레인 내에서 밀리미터마다 하나의 측정값이 기록된다. 바람직하게는, 인발 방향으로, 레인들 사이의 거리는 10 mm이다. 따라서, 바람직하게는, 앞서 기술된 폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 섹션의 경우, (바람직하게는 0.5 mm 및 1.5 mm의 섹션의 폭 위치에서) 레인당 2개의 두께 값이 측정된다. 바람직하게는, 16개의 레인이 측정된다(바람직하게는 5 mm, 15 mm, 25 mm, …, 155 mm의 섹션의 길이 위치에서). 따라서, 폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 섹션에 대하여, 바람직하게는 2×16=32개의 두께 값이 측정된다.
"화염 연마 표면"은 특히 낮은 거칠기를 특징으로 하는 표면이다. 본 발명에 따른 제조 방법으로, 특정 표면 품질을 갖는 판유리를 제조할 수 있다. 특정 표면 품질을 얻을 수 있는 제조 방법으로 인해, 판유리는 하나 이상, 특히 2개의 화염 연마 표면을 갖는다. 기계 연마와 달리 화염 연마의 경우 표면이 연마되지는 않지만, 연마될 재료는 매끄러워질 때까지 유동하는 고온으로 가열된다. 따라서, 화염 연마에 의해 매끄러운 표면을 제조하는 비용은 기계 연마 표면의 제조 비용보다 상당히 낮다. 화염 연마 표면의 거칠기는 기계 연마 표면의 거칠기보다 낮다. 본 발명에 따른 판유리에 기초하여, "표면"은 상면 및/또는 하면을 의미하며, 따라서 나머지 면과 비교하여 두 면이 가장 넓은 면이다.
본 발명의 판유리의 화염 연마 표면(들)은, 바람직하게는, 제곱 평균 제곱근 거칠기(Rq 또는 RMS)가 5 nm 이하, 바람직하게는 3 nm 이하, 특히 바람직하게는 1 nm 이하이다. 판유리의 거칠기 깊이(Rt)는 바람직하게는 6 nm 이하, 더 바람직하게는 4 nm 이하, 특히 바람직하게는 2 nm 이하이다. 거칠기 깊이는 DIN EN ISO 4287에 따라 측정된다. 본 발명에 따르면, 거칠기(Ra)는 바람직하게는 1 nm 이하이다.
기계 연마 표면의 경우, 거칠기 값이 더 악화된다. 또한, 기계 연마 표면의 경우, 원자력 현미경(AFM) 하에서 연마 흔적이 보일 수 있다. 또한, AFM 하에서, 다이아몬드 분말, 산화철 및/또는 CeO2와 같은 기계 연마제의 잔류물이 보일 수 있다. 연마 단계 후 기계 연마 표면은 항상 정제되어야 하기 때문에, 유리의 표면에서 특정 이온이 침출된다. 특정 이온의 이러한 고갈은 2차 이온 질량 분석법(ToF-SIMS)으로 검출될 수 있다. 이러한 이온은 예를 들어 Ca, Zn, Ba 및 알칼리 금속이다.
바람직하게는, 유리는 실리케이트 유리, 포스페이트 유리, 보레이트 유리, 게르마네이트 유리 또는 칼코게나이드 유리의 군으로부터 선택된다. 특히 바람직한 유리는 보로실리케이트 유리, 알칼리 실리케이트 유리, 알칼리토류 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 티타늄 실리케이트 유리, 란타늄 보레이트 유리 또는 플루오로포스페이트 유리이다. 유리가 광학 유리, 특히 헤비 플린트(heavy flint) 유리, 색유리 또는 보로실리케이트 유리인 것이 특히 바람직하다.
본 발명은
- 20 내지 85 중량%의 SiO2,
- 3 중량% 이상의 알칼리 금속 산화물,
- 5 중량% 이하의 Al2O3,
- 15 중량% 이하의 B2O3,
및/또는
- 3 중량% 이하의 ZrO2
를 갖는 유리를 포함한다.
본 발명은 다음의 구성성분을 포함하는 유리를 포함한다.
Figure 112022058586291-pat00001
또한, 본 발명은 다음의 구성성분을 포함하는 유리를 포함한다.
Figure 112022058586291-pat00002
바람직한 실시양태에서 유리는 색유리, 특히 청색 유리이며, 이는 하나 또는 복수의 염색 성분을 포함한다. 이러한 염색 성분은 특히 구리 또는 코발트이다.
바람직한 색유리는 다음의 구성성분을 포함한다.
Figure 112022058586291-pat00003
∑RO는 알칼리토류 산화물과 ZnO의 합이다. ∑R2O는 알칼리 금속 산화물의 합이다.
바람직한 실시양태에서 색유리는 특히 다음의 구성성분을 포함하는 플루오르 함유 색유리이다.
Figure 112022058586291-pat00004
이하 성분의 독성 및 생태학적 피해로 인해, 유리는 바람직하게는 Pb, Cd, Ni 및 As를 포함하지 않는다.
본 명세서에서 유리가 어떤 성분을 포함하지 않는다고 언급되거나 유리가 특정 성분을 함유하지 않는다고 언급된 경우, 이는 이러한 성분이 유리에 불순물로 존재하는 것만 허용된다는 것을 의미한다. 이는 이러한 성분이 실질적인 양으로 함유되지 않고/않거나 이러한 성분이 유리 성분으로서 유리에 첨가되지 않는다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 실질적이지 않은 양은 1,000 ppm 미만, 바람직하게는 500 ppm 미만, 가장 바람직하게는 100 ppm 미만의 양이다. 바람직하게는, 유리는 또한 본 명세서에서 유리 구성성분으로 언급되지 않은 성분을 포함하지 않는다. 바람직한 실시양태에 따르면, 유리는 바람직하게는 90 중량% 이상, 더 바람직하게는 95 중량% 이상, 더 바람직하게는 97.5 중량% 이상, 더 바람직하게는 99 중량% 이상, 더 바람직하게는 99.5 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 99.9% 이상의 본원에 언급된 성분으로 이루어진다.
실시예
실시예 1(비교예)
리드로잉 유닛에서, 1,650 mm×340 mm×14 mm의 치수를 갖는 헤비 플린트 유리(NSF6)로 만들어진 판유리 프리폼을, 300 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다. 유리는 25 중량%의 SiO2, 10 중량%의 Na2O, 10 중량%의 K2O, 10 중량%의 CaO, 10 중량%의 BaO, 25 중량%의 TiO2, 1 중량%의 ZrO2, 5 중량%의 Nb2O5의 조성을 갖는다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 유리체에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 5.6 K의 사분위수 범위를 나타내었다(도 5a 내지 5d 참조).
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 실시예 1에서 상대 TTV는 0.015이었다.
실시예 2(비교예)
프리폼과 접촉하지 않는 퍼니스 애퍼쳐
리드로잉 유닛에서, 1,650 mm×340 mm×14 mm의 치수를 갖는 헤비 플린트 유리(NSF6)로 만들어진 판유리 프리폼을, 300 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다. 유리는 25 중량%의 SiO2, 10 중량%의 Na2O, 10 중량%의 K2O, 10 중량%의 CaO, 10 중량%의 BaO, 25 중량%의 TiO2, 1 중량%의 ZrO2, 5 중량%의 Nb2O5의 조성을 갖는다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 변형 구역과 예열 구역 사이에, 퍼니스와 연결되고 프리폼에 대해 3 mm의 슬릿을 제공하는 애퍼쳐가 설치된다. 유리 리본에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 2.15 K의 사분위수 범위(IQA)를 나타내었다(도 5a 내지 5d 참조).
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 이 실시예에서 0.011의 상대 TTV가 발생하였다.
실시예 3
프리폼과 접촉하는 퍼니스 애퍼쳐
리드로잉 유닛에서, 1,650 mm×340 mm×14 mm의 치수를 갖는 헤비 플린트 유리(NSF6)로 만들어진 판유리 프리폼을, 300 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다. 유리는 25 중량%의 SiO2, 10 중량%의 Na2O, 10 중량%의 K2O, 10 중량%의 CaO, 10 중량%의 BaO, 25 중량%의 TiO2, 1 중량%의 ZrO2, 5 중량%의 Nb2O5의 조성을 갖는다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 변형 구역과 예열 구역 사이에, 가이드 노즈를 갖는 엣지 영역(접촉부)에서 프리폼과 접촉하고 따라서 프리폼에 대하여 스스로 위치를 잡을 수 있어서 유리체와 이격부 사이의 접촉 구역 외부에서 프리폼에 대해 슬릿 크기가 1.5 mm를 초과하지 않는, 육방정 질화붕소로 만들어진 떠있는(buoyant) 애퍼쳐가 설치된다. 유리 리본에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 0.9 K의 사분위수 범위(IQA)를 나타내었다(도 5a 내지 5d 참조).
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 이 실시예에서 0.0085의 상대 TTV가 발생하였다.
실시예 4
프리폼과 접촉하는 퍼니스 애퍼쳐, 원통형 애퍼쳐 엘리먼트
리드로잉 유닛에서, 1,650 mm×340 mm×14 mm의 치수를 갖는 헤비 플린트 유리(NSF6)로 만들어진 판유리 프리폼을, 300 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다. 유리는 25 중량%의 SiO2, 10 중량%의 Na2O, 10 중량%의 K2O, 10 중량%의 CaO, 10 중량%의 BaO, 25 중량%의 TiO2, 1 중량%의 ZrO2, 5 중량%의 Nb2O5의 조성을 갖는다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 변형 구역과 예열 구역 사이에, 유리체에 대해 0.5 mm의 슬릿을 제공하는, 도 4에 따른 애퍼쳐가 설치된다. 유리 리본에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 0.5 K의 사분위수 범위를 나타내었다.
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 이 실시예에서 0.0063의 상대 TTV가 발생하였다.
실시예 5
프리폼과 접촉하는 퍼니스 애퍼쳐
리드로잉 유닛에서, 1,650 mm×340 mm×14 mm의 치수를 갖는 보로실리케이트 유리(Borofloat)로 만들어진 판유리 프리폼을, 170 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다. 유리는 80 중량%의 SiO2, 12.5 중량%의 B2O3, 4 중량%의 Na2O, 0.5 중량%의 K2O, 2 중량%의 Al2O3의 조성을 갖는다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 변형 구역과 예열 구역 사이에, 가이드 노즈를 갖는 엣지 영역에서 프리폼과 접촉하고 따라서 프리폼에 대하여 스스로 위치를 잡을 수 있어서 접촉 구역 외부에서 프리폼에 대해 슬릿 크기가 1.5 mm를 초과하지 않는, 육방정 질화붕소로 만들어진 떠있는 애퍼쳐가 설치된다. 유리 리본에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 0.9 K의 사분위수 범위(IQA)를 나타내었다.
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 이 실시예에서 0.0041의 상대 TTV가 발생하였다.
실시예 6
프리폼과 접촉하는 퍼니스 애퍼쳐
리드로잉 유닛에서, 800 mm×200 mm×14 mm의 치수를 갖는 청색 유리(BG 66)로 만들어진 판유리 프리폼을, 110 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 변형 구역과 예열 구역 사이에, 가이드 노즈를 갖는 엣지 영역에서 프리폼과 접촉하고 따라서 프리폼에 대하여 스스로 위치를 잡을 수 있어서 접촉 구역 외부에서 프리폼에 대해 슬릿 크기가 1.5 mm를 초과하지 않는, 육방정 질화붕소로 만들어진 떠있는 애퍼쳐가 설치된다. 유리체에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 0.9 K의 사분위수 범위(IQA)를 나타내었다(도 5a 내지 5d 참조).
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 이 실시예에서 0.0094의 상대 TTV가 발생하였다.
실시예 7
프리폼과 접촉하는 퍼니스 애퍼쳐
리드로잉 유닛에서, 1,650 mm×400 mm×8 mm의 치수를 갖는 소다 석회 플로트 유리(float glass)로 만들어진 판유리 프리폼을, 200 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다. 유리는 71.7 중량%의 SiO2, 1.2 중량%의 Al2O3, 0.2 중량%의 Fe2O3, 0.1 중량%의 TiO2, 0.4 중량%의 SO3, 6.7 중량%의 CaO, 4.2 중량%의 MgO, 15 중량%의 Na2O, 0.4 중량%의 K2O의 조성을 갖는다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 변형 구역과 예열 구역 사이에, 가이드 노즈를 갖는 엣지 영역에서 프리폼과 접촉하고 따라서 프리폼에 대하여 스스로 위치를 잡을 수 있어서 접촉 구역 외부에서 프리폼에 대해 슬릿 크기가 1.5 mm를 초과하지 않는, 육방정 질화붕소로 만들어진 떠있는 애퍼쳐가 설치된다. 유리체에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 0.9 K의 사분위수 범위(IQA)를 나타내었다(도 5a 내지 5d 참조).
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 이 실시예에서 0.0051의 상대 TTV가 발생하였다.
실시예 8
프리폼과 접촉하는 퍼니스 애퍼쳐
리드로잉 유닛에서, 800 mm×200 mm×14 mm의 치수를 갖는 청색 유리(BG 56)로 만들어진 판유리 프리폼을, 110 ㎛의 중앙 영역 두께로 리드로잉하였다. 유리는 68 중량%의 P2O5, 7 중량%의 Al2O3, 1 중량%의 Li2O, 5 중량%의 Na2O, 6 중량%의 K2O, 4 중량%의 MgO, 2 중량%의 La2O3, 6 중량%의 CuO, 1 중량%의 V2O5의 조성을 갖는다.
리드로잉 유닛에는 가열 설비 및 냉각 설비가 제공되며, 이는 짧은 변형 구역을 유도하여 리본의 폭 손실이 80 mm 미만이 된다. 가열 설비는 2개의 병렬 SiC 튜브로 이루어지고, 냉각 설비는 퍼니스 장치로 이루어지며 이를 통해 냉각수가 흐른다. SiC 튜브들 사이 및 유리의 변형 구역 옆에, 현재 온도를 측정하기 위한 고속 열전대 엘리먼트가 배치된다. 변형 구역과 예열 구역 사이에, 가이드 노즈를 갖는 엣지 영역에서 프리폼과 접촉하고 따라서 프리폼에 대하여 스스로 위치를 잡을 수 있어서 접촉 구역 외부에서 프리폼에 대해 슬릿 크기가 1.5 mm를 초과하지 않는, 육방정 질화붕소로 만들어진 떠있는 애퍼쳐가 설치된다. 유리체에서 인발하기 위해 5 내지 40 N의 힘이 필요하도록 가열 SiC 막대의 온도가 조정된다. 열전대 엘리먼트의 온도 뿐만 아니라 순 영역에서의 유리의 두께는 시간 의존적 방식으로 측정된다. 온도 변동은 0.9 K의 사분위수 범위(IQA)를 나타내었다(도 5a 내지 5d 참조).
폭이 2 mm이고 길이가 160 mm인 밴드의 TTV를 분석함으로써, 실험 동안 측정된 두께 프로파일을 인발 방향의 변동에 대해 평가하였다. 상대 TTV는 ㎛ 단위의 현재 TTV와 순 영역에서의 평균 두께의 비이다. 이 실시예에서 0.0088의 상대 TTV가 발생하였다.
실시예의 고찰
온도의 사분위수 범위가 감소함에 따라 TTV 값의 중앙값도 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, 가능한 한 작은 슬릿 거리를 실현하는 것이 특히 유리하다. 사용된 광학 유리는 가공점(Va)(점도 104 dPas)이 817℃이고 연화점(EW)(107.6 dPas)이 681℃이다. 사용된 Borofloat 유리는 가공점(Va)(점도 104 dPas)이 1,270℃이고 연화점(EW)(107.6 dPas)이 820℃이다.
다음 표에서 결과를 다시 요약한다:
Figure 112022058586291-pat00005
따라서, 본 발명에 따르면, 0.01 미만의 상대 TTV가 달성된다. 특히, 본 발명은 500 K 미만 또는 450 K 미만 또는 150 K 미만의 EW와 Va의 차이와 함께, 유리에 대한 0.01 미만의 상대 TTV를 달성할 수 있게 한다. Va와 EW의 차이가 작을수록, 유리가 더 경사진다. 즉, 점도 곡선의 경사가 더 가파를수록 온도 변동의 경우에서 TTV가 더 민감해진다.
상대 TTV 대 (Va-EW)를 플롯하는 경우(도 6, 7, 8), 떠있는 애퍼쳐에서 0.01 - 3×10-5×(1/K)×(Va-EW) + 2.8×10-8×(1/K2)×(Va-EW)2보다 작은 상대 TTV가 달성됨을 확인할 수 있다.
도면의 설명
이하 설명되는 본 발명의 실시양태는 예시를 위한 것이며 본 발명의 주제를 한정하지 않는다.
가능한 실시양태가 도 1a, 1b 및 2에 도시된다. 육방정 질화붕소로 만들어진 실제 애퍼쳐는 애퍼쳐보다 더 큰 개구를 갖는 지지 플레이트 상에 놓인다. 애퍼쳐는 지지 플레이트 상에서 미끄러질 수 있고 따라서 유리 리본에 대하여 스스로 위치를 잡을 수 있다. 이러한 설계에서 애퍼쳐는 가이드 노즈 형태의 6개의 돌출 접촉부를 포함하고, 이들은 유리에 접촉할 수 있다. 여기에서, 가이드 노즈에는 유리 리본 방향으로 경사진 경사가 제공되어, 유리 리본이 애퍼쳐를 올바른 위치로 밀어넣을 수 있다.
복수개의 히터가 제공되는 경우, 고온 구역의 온도는 히터 사이의 애퍼쳐 아래에서 측정된다. 측정을 위해, 와이어 직경이 0.1 mm이고 펄 직경이 0.3 mm 미만인 K형 열전대 엘리먼트가 사용된다. 측정의 샘플링 속도는 1초이다. 이러한 설정은 열 관성이 낮은 것을 특징으로 하며 변형 구역에서 공기 온도의 변동을 측정할 수 있게 한다.
도 1a는 애퍼쳐(2)의 개구의 유리 리본(1)을 도시한다. 개구(2)는 유리 리본(1)과 접촉하는 접촉부(3)를 포함한다. 접촉부(3)는 가이드 노즈의 형태를 갖는다. 2개의 가이드 노즈는 유리 리본(1)의 상면과 하면에 각각 접촉하고, 하나의 가이드 노즈는 2개의 작은 면 모두에 각각 접촉한다. 애퍼쳐(2)가 유리 리본(1)과 접촉하지 않는 경우, 유리 리본(1)과 애퍼쳐(2)의 이격부 사이에 슬릿이 형성된다. 도시된 애퍼쳐(2)는 한 부분에 형성된다. 그러나 본 발명에 따르면 복수의 부분에 형성된 애퍼쳐(2)도 존재한다.
도 1b는 도 1a에 도시된 것과 동일한 종류의 애퍼쳐(2)를 도시한다. 애퍼쳐(2)는 가이드 노즈로서 설계된 접촉부(3)를 포함한다. 접촉부(3)는 유리 리본(1)의 방향으로 경사져 있다. 또한, 애퍼쳐 배치는 커버 플레이트(7)를 포함한다. 애퍼쳐(2)는 열간 성형 구역(6)의 하우징의 일부인 베이스 플레이트(5) 상에 놓인다.
도 2는 또한 유리 리본(1)이 열간 성형 구역(6)으로 들어갈 때의 유리 리본(1)을 도시한다. 도시된 장치는 애퍼쳐(2)에 대한 베이스 플레이트(5) 및 애퍼쳐 상에 배치된 커버 플레이트(7)를 포함하는 하우징을 포함한다.
도 3은 도 2와 유사한 설정을 도시하며, 열간 성형 구역의 온도 분포를 측정하기 위한 열전대 엘리먼트(8)의 배치를 예시한다.
도 4는 추가 실시양태를 도시한다. 이러한 실시양태는 유리 리본의 양쪽 면에 동일한 슬릿 크기가 생성된다는 장점을 갖는다. 내열성 물질(산화알루미늄, 용융 실리카, 실리카 유리 등)로 만들어진 둥글고 작은 튜브 또는 막대가, 유리 리본의 방향으로 경사진 경사 상에 놓인다. 따라서, 이들은 유리 방향으로 구른다. 이러한 작은 튜브에는 유리 접촉 물질(예를 들어 육방정계 질화붕소)로 만들어진 스페이서 형태의 접촉부가 제공되어, 획정된 슬릿이 조정될 수 있다. 여기에서, 나중에 순 영역이 되는 유리 리본의 영역과 접촉하지 않도록 스페이서가 위치한다. 순 영역(net region)은 전술한 엣지가 없는, 최종 제품에 사용되는 유리 리본의 부분이다.
도 4a는 본 발명에 따른 애퍼쳐 배치를 갖는 장치의 대안적 설계를 도시한다. 여기에서, 유리 리본(1)의 방향으로 경사진 지지체(10) 상에 배치된 원통형 애퍼쳐 엘리먼트(9)가 사용된다. 이어서 지지체(10)는 열간 성형 구역의 하우징의 구성성분일 수 있는 베이스 플레이트(5) 상에 배치된다. 원통형 애퍼쳐 엘리먼트(9)는 접촉부(11)를 포함하며, 접촉부(11)는 직경이 증가된 애퍼쳐 엘리먼트(9)의 영역으로서 설계된다.
도 4b는 또한 원통형 애퍼쳐 엘리먼트를 갖는 장치를 도시한다.
도 5a 및 5b는 실시예 1 내지 3에 대한 본 발명에 따른 방법 동안 측정되는 열간 성형 구역의 온도의 사분위수 범위를 도시한다. 여기에서, 위쪽 곡선은 실시예 3의 애퍼쳐에 대한 시간에 따른 온도의 경과를 도시하고, 가운데 곡선은 실시예 2의 시간에 따른 온도의 경과를 도시하며, 아래쪽 곡선은 실시예 1의 시간에 따른 온도의 경과를 도시한다. 오른쪽에는 측정된 온도의 진동수가 도시된다. 분포 폭은 온도 값의 변동을 반영한다.
도 6은 유리의 가공 온도(Va)와 연화점(EW)의 차이의 함수로서 상대 TTV를 도시한다. 언급된 차이가 클 때, 즉 유리가 "더 길 때" 상대 TTV에 대한 최적의 결과를 달성하는 것이 더 용이하다는 것을 확인할 수 있다. 그러나 주어진 유리의 경우 애퍼쳐의 종류는 달성될 수 있는 상대 TTV에 결정적인 영향을 미친다는 것도 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 판유리를 특성화하는 식의 그래프를 도시한다. 그래프 위의 값은 선행기술의 애퍼쳐로 달성된 것이고, 그래프 아래의 값은 본 발명에 따른 방법으로 달성된 것이다.
도 8은 본원에 나타낸 실시예를 참조하여, 가공 온도와 연화점의 차이의 함수로서 및 애퍼쳐 버전의 함수로서 상대 TTV를 다시 도시한다.
1 유리 리본
2 애퍼쳐
3 접촉부
4 슬릿
5 베이스 플레이트
6 열간 성형 구역
7 커버 플레이트
8 열전대 엘리먼트
9 원통형 애퍼쳐 엘리먼트
10 지지체
11 원통형 애퍼쳐 엘리먼트의 접촉부

Claims (19)

  1. 적어도 2개의 화염 연마 표면 및 0.01 - 3×10-5×(1/K)×(Va-EW) + 2.8×10-8×(1/K2)×(Va-EW)2 미만의 상대 TTV를 갖는 판유리로서, 여기서 Va는 가공 온도이고, EW는 연화점이고, K는 절대 온도의 단위를 나타내는 것인 판유리.
  2. 제1항에 있어서, 상대 TTV가 0.005 미만인 것인 판유리.
  3. 제1항에 있어서, 상대 TTV는 유리 리본의 중심의 2 mm의 폭의 밴드에서 얇은 유리체의 연속 두께 측정법으로 인발 방향에 대해 직교하는 레인(lane)에서 측정되고, 또한, 상대 TTV는 각각 길이가 160 mm인 섹션에 대하여 계산되는 것인 판유리.
  4. 제1항에 있어서, EW와 Va의 차이가 500 K 미만인 것인 판유리.
  5. 제1항에 있어서, 두께가 2 mm 미만인 것인 판유리.
  6. 제1항에 있어서,
    5 nm 이하의 제곱 평균 제곱근 거칠기(Rq 또는 RMS)를 갖고, 6 nm 이하의 판유리의 거칠기 깊이(Rt)를 갖는 판유리.
  7. 제1항에 있어서,
    실리케이트 유리, 포스페이트 유리, 보레이트 유리, 게르마네이트 유리, 칼코게나이드 유리, 알칼리 실리케이트 유리, 알칼리토류 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 티타늄 실리케이트 유리, 란타늄 보레이트 유리, 플루오로포스페이트 유리, 헤비 플린트(heavy flint) 유리, 색유리 및 보로실리케이트 유리를 포함하는 군으로부터 선택되는 판유리.
  8. 제1항에 있어서, 3 중량% 이상의 알칼리 금속 산화물을 포함하는 판유리.
  9. 제1항에 있어서, 0 중량% 내지 5 중량%의 Al2O3를 포함하는 판유리.
  10. 제1항에 있어서, 0 중량% 내지 15 중량%의 B2O3를 포함하는 판유리.
  11. 제1항에 있어서, 0 중량% 내지 3 중량%의 ZrO2를 포함하는 판유리.
  12. 제1항에 있어서, 하기 구성성분을 포함하는 판유리:
    Figure 112022058740068-pat00023
    .
  13. 제1항에 있어서, 하기 구성성분을 포함하는 판유리:
    Figure 112022058740068-pat00024
  14. 제1항에 있어서, 하기 구성성분을 포함하는 판유리:
    Figure 112022058740068-pat00025

    (∑RO는 알칼리토류 산화물과 ZnO의 합이고, ∑R2O는 알칼리 금속 산화물의 합이다.)
  15. 제1항에 있어서, 하기 구성성분을 포함하는 판유리:
    Figure 112022058740068-pat00026

    (∑RO는 알칼리토류 산화물과 ZnO의 합이고, ∑R2O는 알칼리 금속 산화물의 합이다.)
  16. 제1항에 있어서, 판유리는
    유리 리본(1)의 유리가 유리의 가공 온도(Va)를 포함하는 온도 범위를 통과하는 열간 성형 구역(6)이 제공되고,
    유리 리본(1)의 유리가 이의 가공 온도(Va)를 갖는 영역과 유리가 이의 변형 온도(Tg)를 갖는 영역 사이의 가스 구획의 열적 분리를 위한 애퍼쳐(2)가 제공되고,
    상기 애퍼쳐(2)는 유리 리본(1)이 통과하여 이동할 수 있는 개구를 형성하는 것인 제조 방법에 의해 제조되고,
    애퍼쳐(2)는 적어도 두 측면에서 각각 하나 이상의 지점에서 고온 유리 리본(1)과 접촉하고, 애퍼쳐(2)와 접촉한 측면은 가장 넓은 표면을 갖는 측면이고,
    애퍼쳐(2)의 접촉부(3, 11)가 유리 리본(1)과 접촉하고, 애퍼쳐(2)는, 유리 리본(1)과 접촉하지 않고 유리 리본(1)과 애퍼쳐(2)의 이격부 사이에 슬릿(4)을 형성하는 이격부를 포함하며, 슬릿(4)의 폭은 5 mm 이하이고,
    유리 리본(1)에 대한 애퍼쳐(2)의 거리는 일정하게 유지되는 것인 판유리.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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