KR20000075854A - 작은 입상이 수용되어 있는 연속적인 구형 유리 제품의 제조방법과 이 방법에 의해서 얻어진 제품 - Google Patents

작은 입상이 수용되어 있는 연속적인 구형 유리 제품의 제조방법과 이 방법에 의해서 얻어진 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작은 입상의 3차원 물체를 각각 수용하게 되는 연속적인 구형 유리 제품을 제조하는 방법에 관한 것으로 이 방법은 (a) 용융 유리 매스를 수용하고 있고 액체 유리를 배출할 수 있도록 배출구를 갖는 용기를 제공하는 단계; (b) 내열성의 작은 입상을 제공하는 단계; (c) 적어도 양 측면에서 용융 유리를 공급하여 최소한 하나의 작은 입상을 용융된 유리로 연속해서 전체적으로 감싸는 단계; (d) 상기 단계(c) 전 또는 후에 용융 유리를 분할시켜서 작은 입상이 매립되어 있는 각각의 용융 유리 매스를 형성키는 단계; 및 (e) 일정시간 동안 전방향적으로 굴려서 유리가 고형화되게 순간적으로 냉각시켜 상기 매스들을 구형으로 모형화하는 단계로 이루어진다.

Description

작은 입상이 수용되어 있는 연속적인 구형 유리 제품의 제조방법과 이 방법에 의해서 얻어진 제품{Method for manufacturing successive spherical glass articles with figurines accommodated therein, and articles obtained with the method}
이러한 형태의 방법은 구현예가 많이 알려져 있다.
본 발명은 3차원의 물체가 각각 수용되어 있는 구형의 유리 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 연속식 유리 용광로의 개략적인 부분 절단 사시도이다.
도 2는 중앙 맨드럴이 수용되어 있는 유리 배출구의 개략적인 단면도이다.
도 3은 가열 수단과 수축 롤러가 추가되어 있는 유리 배출구의 다른 변형예의 개략적인 단면도이다.
도 3a는 수축 및 모형화 롤러에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3b는 반구형(半球形) 리세스가 제공된 다른 롤러의 평면도이다.
도 4는 유리 매스가 구형의 제품으로 구르도록 연계된 장치를 갖는 도 3에 따른 배출구 배치의 측면도이다.
도 5는 도 4에 따른 장치의 변형예의 부분 투영 사시도이다.
도 6은 작은 입상이 수용되어 있는 유리 구슬을 제조하기에 적합한 전체 설비를 개략적으로 나타낸 부분 투명 사시도이다.
도 7, 8, 9, 10, 11, 12는 유리 매스에 연속적으로 작은 입상이 매립되는 도 6에 따른 장치의 공정 위치 각각에 대한 단면도이다.
도 13은 예를 들면 헬륨 분위기하에서의 매립 공정을 수행하기에 적합한 모울드의 단면도이다.
도 14는 매립 위치에서 모형화하는 롤러로 유리 제품을 이송을 방출 형태 대신에 오로지 중력에 의한 힘에 의해서 하는 구현예의 개략도이다.
본 발명의 목적은 매우 빠른 제조 속도를 산업적인 규모로 실현하고자 하는 방법을 설계하는데 있다. 그럼에도 불구하고, 여기서 얻어진 구형(球型)의 제품은 매우 우수한 기술적인 표준과 일치하게 된다.
본 발명의 다른 목적은 매우 낮은 비용으로 대량 생산할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 일반적으로 3차원의 물체 또는 작은 입상(立像)이 각각 수용되어 있는 연속적인 구형의 유리 제품을 제조하는 방법을 제공하는데 있다. 이 방법은 다음과 같은 단계로 이루어져 있다. 즉,
(a) 용융 유리 매스를 수용하고 있으면서 액체 유리를 배출하게 되는 배출구를 갖는 용기를 제공하는 단계;
(b) 내열성의 작은 입상을 제공하는 단계;
(c) 적어도 양 측면에서 용융 유리를 공급하여 최소한 하나의 작은 입상을 용융된 유리로 연속해서 전체적으로 감싸는 단계;
(d) 상기 단계(c) 전 또는 후에 용융 유리를 분할시켜서 작은 입상이 매립되어 있는 각각의 용융 유리 매스를 형성시키는 단계; 및
(e) 일정시간 동안 전방향적으로 굴려서 유리가 고형화되게 순간적으로 냉각시켜 상기 매스들을 구형으로 모형화하는 단계로 이루어진다.
이러한 방법에서는 유리 매스가 양쪽에서 서로 접촉을 하기 위해서 공급될 때 상기 지역에 공기가 밀봉되어 몇가지 문제가 일어나게 된다. 유리는 점성이 크기 때문에 공기나 다른 가스 함유물이 달아날 수 없게 된다. 공기 기포나 다른 가스 함유물 들은 제조되는 제품의 심미적인 품질에 심각할 정도로 영향을 주게 된다. 공기 함유물에 대한 위험성이 없거나 아주 무시할 정도인 본 발명에 따른 방법으로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 따르면, (f) 가스 함유물, 예를 들면 공기 기포 발생을 방지하도록 용융 유리에 용해되지 않는 가스의 부재하에서 상기 단계(c)를 실시하는 것이 바람직하다.
특별한 구현예는 (g) 실질적으로 감압하의 가스 분위기 중에서 상기 단계(f)를 실시하는 단계로 이루어진다.
상기 방법의 다른 구현예는 (h) 용융 유리에 용해될 수 있는 수소, 헬륨, 네온, 아르곤 가스의 존재하에서 상기 단계(f)를 수행하는 단계로 이루어진다.
열응력을 방지하기 위해서, 상기 방법의 구현예는 상기 연속적인 작은 입상을 예를 들어 850℃의 온도로 미리 가열한 후에 단계(c)를 수행하는 단계로 이루어진다.
특별한 구현예는 상기 단계(e)는 매끄러운 둥근 형태의 구형 홈이 우묵하게 파여진 제 1롤러에 의해서 수행하되 상기 롤러는 1차 원주 속도로 회전가능하게 구동하고 상기 1차 원주 속도와는 다르게 2차 원주 속도로 구동하게 되는 매그럽게 구형의 홈이 제공되어 있는 제 2롤러와 함께 작동하여서 되는 특별한 특징을 갖는다.
특별한 구현예는 상기 유리는 다음의 조성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
c.76％ SiO2
c.16％ Na2O
c. 6％ CaO
c. 2％ K2O
바람직한 구현예로는 상기 각 작은 입상은 미리 Si, Al, Na, Mg, Zr 형태 부분으로 이루어진 군으로부터 선택한 적어도 하나의 산화물로 이루어진 유약 코팅이 Fe Pb, 형태 부위로 이루어진 군으로부터 선택한 성분을 기초로한 착색 안료와 함께 제공되는 것을 특징으로 한다.
특별한 구현예로는 상기 작은 입상의 유약은 실질적으로 다음 성분으로 이루어진다.
61.5％ SiO2
14.7％ Al2O3
4.7％ Na2O
6.6％ K2O
11.2％ CaO
1.3％ 나머지
본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예로는 상기 작은 입상의 재질은 다음 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
c. 65％ SiO2
c. 19％ Al2O3
c. 1.9％ Na2O
c. 4.2％ MgO
c. 6.4％ CaO
특별한 구현예로는 상기 작은 입상의 재질은 실질적으로 세라믹 매스, 예를 들면 카올린(중국 점토), 파이프 점토 등으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 재질은 원하는 3차원 형태를 얻을 때까지 미리 모형화해야하는 것으로 이해해야 한다. 상기 재질은 예를 들면, 덜 마른 분말 형태일 수 있으며, 이에 따라 어떤 결합력을 갖게 된다. 첫번째 결합력은 후술하게 되는 방식으로 미리 가열함으로써 얻어지게 된다. 붉고 고열의 플라스틱 유리 매스에 매립한 후에만 작은 입상의 최종 경화를 실시하게 된다.
특별한 구현예로 상기 작은 입상의 재질은 최소한 대체적으로 다음 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
61.0％ SiO2
21.0％ Al2O3
1.0％ Fe2O3
1.2％ CaO
0.5％ MgO
0.2％ Na2O
2.0％ K2O
변형예로서, 상기 작은 입상의 재질은 최소한 대체적으로 다음 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
62.0％ SiO2
2.0％ Al2O3
1.1％ Fe2O3
0.5％ CaO
32.0％ MgO
0.7％ Na2O
1.0％ K2O
열응력을 피하기 위해서, 본 발명에 따른 방법은 상기 구형 제품의 냉각을 실질적으로 무응력 방식으로 냉각이 되도록 선택된 속도로 가열냉각 온도로부터 응력 온도로의 온도 경로를 진행시켜서 일어나게 하여 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, (j) 내부 응력을 제거하기 위하여 구형의 유리 제품을 전체적으로 다시 가열하고 이어서 약 50℃로 서서히 냉각하는 것에 의해 단계(e) 이후에 가열냉각하는 단계로 이루어진 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법의 다른 변형예로서,
(k) 연속적인 부위로 배출구를 통해서 배출된 용융 유리를 분할하는 단계;
(l) 배치 및 제거하는 역할을 하는 최소한 개략적으로 반구형의 하부와 최소한 개략적으로 반구형의 덮개를 갖는 모울드를 제공하는 단계;
(m) 제 1 유리를 하부에 붓는 단계;
(n) 상기 제 1 유리 위와 임의로 부분적으로 제 1 유리 내에 최소한 하나의 작은 입상을 배치하는 단계;
(o) 상기 제 1 유리와 작은 입상 위에 제 2유리를 붓는 단계;
(p) 상기 감싸여진 매스를 압축하면서 덮개를 배치하는 단계;
(q) 상기 덮개를 제거하는 단계;
(r) 형성된 최소한 어느 정도의 구형 유리 매스와 거기에 감싸여진 작은 입상을 제거하는 단계;
(s) 상기 단계(e)를 수행하는 단계로 이루어진다.
본 발명의 다른 구현예로서,
(t) 용융된 유리 매스를 가지며, 밸브로 밀폐할 수 있는 배출구와 관형의 액체 유리가 이 배출구를 통해서 배출될 수 있도록 수직하게 확장되어 있는 관형의 중앙 맨드럴로 이루어진 용기를 제공하는 단계;
(u) 상기 액체 유리의 흐름을 배출하고 동시에 상기 맨드럴을 통해서 간헐적으로 작은 입상을 연속해서 공급하여 상기 유리 흐름의 중공 공간으로 상기 작은 입상이 수용되도록 하기 위해서 상기 밸브를 개방하는 단계;
(v) 상기 유리 흐름을 접촉하도록 하여 상기 일련의 물체가 유리 매스에 매립되게 하는 단계;
(w) 유리 흐름의 하부를 연속적으로 분리하여 작은 입상이 용융 유리 매스가 형성되는 위치에서 각각 작은 입상이 매립되게 하는 단계;
(e) 전방향적으로 굴려서 유리가 고형화되게 순간적으로 냉각시켜 이들 매스를 구 형태로 모형화하는 단계로 이루어진 각각 작은 입상이 수용되어 있는 연속적인 구형 유리 제품의 제조 방법을 제공한다.
바람직한 구현예로 상기 맨드럴은 밸브 자리 역할을 하는 배출구의 입구 가장자리와 함께 밸브 몸체로서 작용할 수 있는 하광 부위를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로는 상기 단계(c)를 둥근 통로 개구부와 함께 결합하는 다수의 오목한 롤러를 사용해서 실시하는 것을 특징으로 한다.
일부 조건에서, 후자의 구현예는 상기 롤러가 유리 흐름의 수축을 보강하는 증가된 원주 속도에서 구동되는 특징을 갖는 것이 바람지할 수 있다. 여기서, 이 경우에서의 상기 롤러는 “끌어 당기는” 기능을 가지고 있다. 이에 의해서 유리 흐름의 효과적인 늘어짐이 일어난다. 롤러를 비교적 저속으로 구동시키는 경우 또는 구동하는 유리 흐름에 비해서 느릴 경우에 롤러에 대해서 어떤 팽창이 일어나게 되어 상호 작동하는 롤러에 의해서 생기는 비교적 좁은 통로 개구부에 의해서 수축하게 된다.
특별한 구현예로서 상기 롤러는 회전시 정합되는 부위에서 서로 작용하게 되는 부분적으로 구형 캐비티를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
실제적인 구현에로서, 상기 단계(v)는 작은 입상 사이의 유리 흐름을 통해서 절단을 수행하는 것을 특징으로 한다.
후자의 구현예는 일반적으로 오목하고 실질적으로 V-자형의 절단 에지로 서로 작용하는 2개의 플레이트로 만들어지도록 수행하는 것이 바람직하다.
이미 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 작은 입상은 매립하기 전에 미리 가열하는 것이 바람직하다. 유리 용기의 배출 개구부를 통해서 확장되어 있는 맨드럴의 사용을 기재할 수 있다. 이 구현예에서 작은 입상은 맨드럴에 의해서 한정된 관형 캐비티에 있는 각 작은 입상의 선택된 잔류 시간을 만들므로써 간단히 미리 가열시킬 수 있다.
상기 유리, 인상 및 유약의 조성에는 특히 이들을 서로 조합시키면 여러가지 이점을 가지고 있다. 작은 입상과 유리에 대해 동일한 열팽창 계수를 갖도록 하는 것이 중요하다. 이것은 열응력을 방지하도록 하는 앞에서 기재한 조성으로 충분히 정확하게 실현될 수 있다. 유약의 빛깔의 정착은 고수준의 기준을 따라야만 한다. 이것도 앞에 기재한 유약 조성으로 달성될 수 있다.
결론적으로 본 발명은 3차원의 물체가 매립되어 있는 구형의 유리 제품에 관한 것이다. 3차원 물체가 매립되어 있는 구형 제품은 앞에 기재한 방법 중 하나를 적용하여서 제조할 수 있다.
하나 이상의 작은 입상을 유리 매스에 매립할 수도 있음을 이해해야만 한다. 유리가 상당히 고온임에도 불구하고 전적으로 형태와 색상을 유지할 수 있도록 작은 입상이 내열성을 갖게 할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 재질들은 이점에 대해 매우 안정하다. 유리 작은 입상이나 다수의 유리 작은 입상의 조합물들은 매립하는 동안 캡슐로 싸는 유리보다 많이 또는 보다 적은 정도 함께 융화되는 것을 상상할 수 있다. 이 구현예에서, 가공 제품에서의 작은 입상의 윤곽은 예를 들어 세라믹 작은 입상인 제 1구현예로 기재한 것 보다 날까롭지 않다.
도 1은 연속식 유리 용광로(1)를 나타낸 것이다. 수반(水盤 : 2)은 용융 유리 매스(3)를 포함하고 있다. 이 용융 유리는 이하에 설명하게 되는 방식으로 소위 공급기(4)를 통해서 유리 배출구(5)로 공급되어진다. 유리 배출구(5)에는 이하에 설명하는 방식으로 절단 장치(6)이 추가되어 있다.
원료 사일로(7)는 수반(6) 위로 연결되어 있으며, 연료 공급 파이프(8)를 통한 열은 부호 9로 표시된 불꽃과 같이 유리 매스덩어리(4) 위에서 가열시키게 된다. 잘 알려진 공지의 방식에 따라 수반(3) 위로 연결되어 있는 축열기(10,11)는 연속해서 열 저장과 버너(8)에 대한 연소 공기의 공급을 교대적으로 반복하게 된다. 축열기(10)에서 축열기(11)로, 축열기(11)에서 축열기(12) 방향으로의 흐름 방향의 교대와 불꽃(9) 방향의 교대 때문에, 수용하게 되는 축열기에서 효과적인 열 저장이 일어나게 된다. 저장된 열은 버너에 사용되는 연소용 공기를 재가열하는데 사용될 수 있다. 따라서 고효율이 달성이 가능하다. 굴뚝(13)은 연소 가스를 배출하는데 도움을 주게 된다.
본 발명은 특히, 유리 배출구(5) 부근의 구조에 관한 것이다.
도 2는 유리 매스(3)가 배출 채널(14)를 통해서 배출될 수 있음을 보여주고 있다. 중앙에 튜브형 맨드럴(15)이 위치하고 있기 때문에, 유리가 관형 흐름(16)으로 배출되며, 이 관형 유리 흐름(16)은 중력으로 인하여 자연적으로 어떤 수축을 받게 된다. 즉, 유리 매스가 배출 채널(14)을 떠나는 순간에 순서데로 유리는 1100℃의 온도를 가지며, 붉은 고열에서 오렌지 고열로 되며 완전히 가소성을 갖고 있다.
중앙 맨드럴(15)은 하광(下廣) 부위(17)를 가지고 있으며, 맨드럴(15)은 부호 18로 나타낸 화살표 방향으로 잘 알려진 방식에 따라 회전 구동할 수 있다. 배출 채널(14)의 하부면에는 내부 플랜지(19)가 제공되어 있고, 그 형태는 매드럴(15)의 하광 부위(17) 형태에 적합한 형태로 되어 있다. 상기 맨드럴(15)의 하광 부위(17)는, 부호 20으로 나타낸 바와 같이 맨드럴이 상하 방향으로 이동을 할 때 밸브가 안착되게 되는 내부 플랜지(19)에 대해 밸브 몸체 역할을 할 수 있다. 유리 흐름(16)은 필요에 따라서 조절할 수 있다.
도 3은 비교적 폭이 넓은 맨드럴(21)을 사용한 구현예를 나타낸 것이다. 매립용 및 바람직하게는 세라믹 재료에 매립된 삼차원 물체 또는 작은 작은 입상(立像)을 관형 유리 흐름(16)의 핀치(23)에 놓이게 되도록 중공형 맨드럴에서 위에서 아래로 떨어뜨릴 수 있다. 다음에서 설명하겠지만, 수축 공정과의 조합하는데 타이밍이 적합할 경우 작은 작은 입상(22)은 미리 정해진 규칙적인 서로간의 간격을 가지게 된다. 일반적으로 아직 처리되지 않은 작은 입상(22)은 맨드럴(21) 안쪽의 캐비티(24)에 머무르는 동안에 미리 구워져서 어떤 합착이 되게 미리 열처리할 수 있다. 이러한 열처리 때문에 물체(22)와 유리 흐름(16) 간의 온도 차이는 접촉할 때 한계가 있으므로 일부분에 열 응력이 남아 있게 된다.
핀치(23)의 하류에서 예를 들면 3개의 모델링 롤러(25)의 사용에 의해서 유리 흐름의 수축에 추가적인 힘이 부여되게 되어 도 3a에서와 같은 형태의 단면을 가지게 된다. 도 3a의 구조물을 중앙으로 움직이면, 회전 구동하는 롤러에 의해서 경계지워지는 한정되고 전체적으로 둥근 통로가 만들어지게 된다. 다른 한편으로, 롤러는 도 3b에서와 같이 좁게 반원형 캐비티(26)로 제공할 수 있다.
롤러(25)의 하류에서 유리 흐름(29)은 서로를 향해서 이동하게 되는 두개의 나이프(27,28)에 의해서 매립된 물체(22) 사이가 절단되어진다.
롤러(25)의 회전 속도에 따라 유리 흐름(16)의 효과적인 수축이 일어나게 되며, 부호 16'로 나타낸 바와 같은 어떤 팽창도 처음에 일어나게 될 것이다.
가열 부재(29)는 관통 공급 채널(14)의 개구부의 지역에 놓여 있다.
도 4는 나이프(27,28)로 이루어진 절단 장치(6)를 벗어난 후를 나타낸 것으로 가소성 매스(30)를 롤러(31)가 수용하게 된다. 이 롤러는 도면에 도시는 하지 않았지만, 어떤 수단에 의해서 회전 구동하게 되며, 반원형의 나선형 홈(31)이 제공되어 있다. 롤러(31)의 회전 구동에 의해 제품(30)이 가이드 수단(도면에 도시하지 않음)에 의해서 안내되어 부호 33으로 나타낸 화살표 방향으로 굴르게 되며, 이 롤러(31)를 떠나는 제품은 아직 고열 이지만 최소한 고체 상태를 나타낸다.
상기 유리의 무응력 냉각 또는 가열냉각을 위해서 중요한 3가지 인자가 있다.
* 가열 냉각 온도 Ta: 이 온도 이하에서, 점성 이완으로 약 15분 내에 열 응력이 같아지게 된다. 유리를 무응력으로 만들기 위해서, 제품을 반드시 상기 Ta로 가열해야 하고, 서서히 냉각시켜야 한다.
* 응력 변형 온도 Ts: 이 온도 이하에서, 내부 응력은 실질적으로 더 이상 같아지지 않는다(Ts에서 동등해지는 시기는 약 15시간임).
* 냉각 속도(V) : 제품의 냉각시 온도 구배 때문에 생기는 응력을 피하기 위해서 경로 Ta내지 Ts를 통해서 서서히 진행시킬 필요가 있다.
상기 온도들은 유리 성분에 모두 의존하는 반면에 (V)는 제품의 형태와 기하학에 의존한다. 첨부한 청구항 10에 따른 유리의 조성에 대해, 그 값은 중량 백분율이고, 다음 온도를 계산할 수 있다.
Ta= 505 ℃
Ts= 187 ℃
유리의 타입에 대해 약 40 ℃의 가열 냉각 공정은 예를 들어 520 내지 480℃를 사용한다. 본 발명의 방법에 따라 제조하고자 하는 유리 제품의 냉각 속도는 직경에 의존한다.
직경 = 22 mm : V = 6 ℃/m
직경 = 35 mm : V = 2.4 ℃/m
유리에서의 영구 응력은 520과 480℃ 사이에서 속도에 따른 냉각에 의해서 방해를 받을 수 있다. Ts 이하에서 임시 응력은 냉각이 빠르기 때문에 유리 속에서 발달할 것이라고 생각해야 한다. 이러한 응력은 실온으로 냉각을 조절하여 구형 제품의 직경에 다시 의존하게 하여 방지할 수 있다. 이러한 목적을 나타내는 냉각 속도는
직경 = 22 mm : V = 10 ℃/m
직경 = 35 mm : V = 10 ℃/m
따라서, 가열은 먼저 필요하다면 Ta에서 일어나게 하고, 그런 후에 무응력 상태에 도달하도록 하기 위해서 15분의 기간은 남겨 두는 것으로 이해해야 한다. 이때 가열 냉각 처리는 상기에서 주어진 조건에 따라 실시하고, 그런 후에 최종적으로 상기에 주어진 냉각 속도에 따라 실온으로 조절된 냉각이 일어난다.
1000℃ 이상의 온도 내지 약 520℃의 온도에서 유리의 형성 후에 즉시 냉각 공정은 최종 제품에서의 응력 발생에 상당히 중요한 것은 아니다. 520℃ 이하에서의 최종 냉각 공정이 실제로 주된 관심사이고, 520과 480℃ 사이에서의 별도의 열처리인 가열 냉각이 필요하다.
일반적으로 세라믹으로 이루어진 삽입물인 작은 입상의 영향에 대해서는 전적으로 예상할 수 없다. 그러나, 냉각 속도를 관찰한다고 가정하면 미리 가열을 할 때, 문제가 발생하지 않을 것이라는 점을 예견할 수는 있다.
도면을 보다 명확하게 하기 위해서, 롤러(31)로도 작용하는 두번째 롤러는 도 4에 도시하지 않았다는 점을 참고해 주기 바란다. 이와 관련해서는 도 5와 6에 나타내었으며, 두개의 다른 실현 가능성에 대해 보다 상세하게 나타내었다.
도 5는 액체 유리를 위한 용기(101)와 여기에 배출구(102)가 연결되어 있음을 나타내고 있다. 유리 흐름(103)은 여기서 부터 아래 방향으로 흐르게 된다. 유리 흐름(103)은 작은 입상(106)을 위한 공급구(105)가 연결되어 있는 중공형 맨드럴(104) 주위로 안내되어진다. 상기 작은 입상(106)은 롤러(107, 108)의 핀치로 배출되어 액체 유리(103)가 수축되는 위치에서 액체 유리에 전부 매립되어지게 된다. 도면에 도시한 바와 같이, 롤러(107, 108)에는 실질적으로 반원형의 캐비티(109,110)가 제공되어 있으며, 롤러(107, 108)의 구동에 의해 각 케이스에 서 각각의 캐비티가 정합되게 위치하고 있어 구를 형성하게 된다. 상기 작은 입상(106)의 공급은 캐비티(109,110)에 의한 구 형태의 각 케이스에서 연속해서 형성되게 시간을 맞추게 된다. 따라서, 작은 입상(106)은 유리구(111)의 중심에 항상 수용되게 된다. 롤러(107, 108) 사이의 핀치를 떠난 후의 작은 입상(106)을 갖는 각 플라스틱 유리 제품(111)은 윤곽이 형상되어 있는 두개의 롤러(112,113) 위로 떨어지게 된다. 이 롤러(112,113)은 깊거나 앝은 반원통형이고, 나선형적으로 확장되어 있는 오목홈이 제공되어 있다. 이 구현에에서, 롤러(112,113)은 서로 반대방향으로 회전한다. 이에 따라 제품(111)은 부호 114로 나타낸 화살표 방향으로 운송된 후 최종 가공 처리되게 된다. 이에 대해서는 도 6을 참고해서 다음에 명확히 설명하도록 한다. 또한, 상기 롤러는 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 이때에는 홈의 피치가 반대 방향으로 되어 있으면 된다.
도 6에서 액체 유리(116)가 수용되어 있는 용기(115)를 볼 수 있으며, 이 용기는 2개의 배출구(117,118)와 두개의 플런저를 갖고 있다. 이 플런저는 중앙 통제 장치에 의해서 위 아래로 이동할 수 있고, 배출구(117,118)를 통해서 일정 시간에 각 하나의 유리 액적(121,122)을 밀어내는 방식으로 배출할 수 있게 된다. 보다 명확하게 하기 위해서, 도 6에서는 변형예로 절단 나이프(27,28)의 사용에 의해서 액체 유리가 분할될 수 있는 것을 나타내고 있다(도 3과 비교해서). 유리 액적 또는 일부(121,122)는 도관(123,124)을 통해서 회전대 또는 회전식 원형 콘베이어(125)가 있는 위치로 시간을 맞추어 이송된다. 회전식 원형 테이블(125)은 간헐적으로 60도의 각도로 회전하게 된다. 회전식 원형 테이블(125) 위에는 각을 이루면서 같은 거리의 곳에 6개의 모울드 기부가 위치하고 있다. 도 7, 8, 9, 10,11, 12에서 부호 126으로 나타낸 것이 기부이다. 회전식 원형 테이블(125)은 부호 127로 나타낸 화살표 방향으로 간헐적으로 회전 구동하게 된다. 현재 도시된 위치에서, 도관(124)을 통해서 플라스틱 유리 액적(122)가 기부(126)에 채워진다. 60도 정도회전하여 도달한 위치에서 플라스틱 유리 매스에 작은 입상이 슈우트(128)를 통해서 투하되어진다. 상기 작은 입상은 가열 장치(129)에서 850 ℃로 가열된 후 배출된다. 가열 장치(129)의 공급관(130)은 나선형 진동 슈우트(132)를 갖는 배출 장치(131)에 연결되어 있다.
60도 정도 회전하면 다음 단계 위치로 이동한다. 이 위치에서는 액적(121)이 도관(123)을 통해서 기부에 이미 채워져 있는 유리와 작은 입상 위로 부어지게 된다.
회전식 원형 테이블(125)는 다시 60도 정도 회전하면 그 위치에 기부를 밀페하는 덮개 또는 스탬프(133)가 있다. 이 위치에서 모울드 및 유리 제품은 일반적인 구 형태로 된다. 스템프가 다시 올라오고 회전식 원형 테이블(125)이 60도 정도 회전하면 그 위치에 배출 매카니즘(134)가 있다. 이 배출 메카니즘은 일반적으로 구형으로 형성된 제품을 배출관(135)으로 보내게 된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 이러한 목적을 달성하기 위해서 추가로 방향성이 있는 설비, 예를 들어, 에어플로우(airflow)나 푸셔(pusher) 등을 설치할 수 있다(도 11과 12에 도시함).
배출관(135)의 말단에 설치되어 있는 것은 롤러(31)로서 윤곽은 없고 일반적으로 원통형인 롤러(136)와 함께 작동하게 되며 서로 다른 속도로 구동되게 된다.
상기 롤러(31)에는 버너(137)가 설치되어 있으며, 형성된 유리 제품의 소위 “불다듬질”을 제공하게 된다. 일시적인 가열은 구형 태의 유리 제품을 구 형태로 정확하게 모형화하는 것을 용이하게 만들게 된다. 버너(137) 다음에서 작은 입상이 유리 제품에 고형 상태로 완벽하게 밀봉되게 냉각되며, 열처리 장치(139)로 이동하게 되는 무한 컨베이어 벨트(138) 위의 선단으로 쏟아 부어지게 된다. 여기서 제품의 중심에 대해 먼저 재가열이 되고, 이어서 매우 점차적으로 냉각되게 된다. 따라서, 얻어진 제품은 실질적으로 열 응력이 없게 됨을 알 수 있다.
도 7 내지 12는 상기 회전식 원형 테이블(125) 부위의 구조를 상세하게 나타낸 것이다.
이들 도면에서는 앞에서 기재한 6가지 위치에 해당하는 각 장소를 보여주고 있다.
도 7은 액적(122)이 도관(124)을 통해서 기부(126)에 담겨지는 위치를 나타낸 것이다. 이 기부는 2부분으로 되어 있다. 하나는 반구형 하부 성형틀(140)이고, 다른 하나는 이에 상응하는 개구부(142)를 갖는 상부 성형틀(141)이다.
도 8은 쿡 찌르고 배열하는 장치(143)에 의해서 작은 입상(106)이 배치되게 되는 부위를 나타낸 것이다.
도 9는 유리 매스(121)가 도관(123)을 통해서 작은 입상 위에 부어지는 부위를 나타낸 것이다.
도 10은 프레스(133)가 일정한 압력하에서 구 모양을 완성하여 작은 입상이 밀봉된 구형의 플라스틱 유리 매스를 형성하게 되는 부위를 나타낸 것이다.
도 11은 형성된 둥근 구(111)를 도관(135)를 통해서 롤러(31)로 보낼 수 있는 방식을 도시한 것이다.
도 12는 플라스틱 유리 제품(111)을 롤러(31,136)의 경계면에 배치할 수 있음을 나타낸 도면으로서 도관(135)을 사용하지 않고 슈트(144)를 사용한 경우를 나타낸 것이다. 도 11과 12의 구현예에서 이젝터(161)가 있다는 것에 주목해야 한다. 이것은 형성된 제품(111)을 이젝터(134)에서 슈트(144)로 밀어서 제거하는 역할을 한다.
도 13은 모울드(15)를 나타낸 것으로 이 모울드는 하부(151), 원통형부(152) 및 구형 캐비티(153)와 결합할 수 있는 하부(151)와 합쳐지는 스탬프(133)로 이루어져 있다. 이 구현예에서 중요한 것은 감압을 형성하기 위해서 또 유리 중에서 가스, 예를 들며 수소, 헬륨, 네온, 아르곤 등이 용해될 수 있도록 하기 위해서 가스 통로 개구부(154), 원통 자켓-형 캐비티(155)와 구멍(156,157)을 통해서 캐비티(153)로부터의 공기 추출 가능성이다. 이러한 설비는 첫번째 액적(122) 위에 다음의 액적(121)이 부어지기 전에 작동되는 것이 중요하다. 공기 기포의 형성은 이 방식에서 일어나지 않게 된다.
도 14는 회전식 원형 테이블(125)의 다른예를 나타낸 것이다. 무한 컨베이어 밸트(161)의 용도는 모울드 저부(126)를 운반하는 것이다. 이 처리 단계는 각각 (a), (b), (c), (d) 및 (e)로 표시되어 있으며, 도 6과 도 7-12에 따른 회전식 원형 테이블(125)에서의 제조 단계에 해당한다.
명백한 것은 단계(e)에서, 형성된 제품(111)은 이젝터의 삽입 없이 중력에 의해서 롤러(31) 위에 쌓여지게 된다.

Claims (24)

  1. (a) 용융 유리 매스를 수용하고 있고 액체 유리를 배출할 수 있도록 배출구를 갖는 용기를 제공하는 단계;
    (b) 내열성의 작은 입상을 제공하는 단계;
    (c) 적어도 양 측면에서 용융 유리를 공급하여 최소한 하나의 작은 입상을 용융된 유리로 연속해서 전체적으로 감싸는 단계;
    (d) 상기 단계(c) 전 또는 후에 용융 유리를 분할시켜서 작은 입상이 매립되어 있는 각각의 용융 유리 매스를 형성키는 단계; 및
    (e) 일정시간 동안 전방향적으로 굴려서 유리가 고형화되게 순간적으로 냉각시켜 상기 매스들을 구형으로 모형화하는 단계로 이루어진 3차원 물체나 작은 입상이 각각 수용되어 있는 연속적인 구형 유리 제품의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 (f) 가스 함유물, 예를 들면 기포 발생을 방지하도록 용융 유리에 용해되지 않는 가스의 부재하에서 상기 단계(c)를 실시하는 단계로 이루어진 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 방법은 (g) 실질적으로 감압하의 가스 분위기 중에서 상기 단계(f)를 실시하는 단계로 이루어진 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 방법은 (h) 용융 유리에 용해될 수 있는 수소, 헬륨, 네온, 아르곤 가스의 존재하에서 상기 단계(f)를 수행하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 연속적인 작은 입상을 예를 들어 850℃의 온도로 미리 가열한 후에 단계(c)를 수행하는 단계로 이루어진 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 단계(e)는 매끄러운 둥근 형태의 구형 홈이 우묵하게 파여진 제 1롤러에 의해서 수행하되 상기 롤러는 1차 원주 속도로 회전가능하게 구동하고 상기 1차 원주 속도와는 다르게 2차 원주 속도로 구동하게 되는 매그럽게 구형의 홈이 제공되어 있는 제 2롤러와 함께 작동하여서 되는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 유리는 다음의 조성으로 이루어진 방법.
    c.76％ SiO2
    c.16％ Na2O
    c. 6％ CaO
    c. 2％ K2O
  8. 제 1항에 있어서, 상기 각 작은 입상은 미리 Si, Al, Na, Mg, Zr 형태 부분으로 이루어진 군으로부터 선택한 적어도 하나의 산화물로 이루어진 유약 코팅이 Fe Pb, Cr 형태 부위로 이루어진 군으로부터 선택한 성분을 기초로한 착색 안료와 함께 제공되어 있는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 작은 입상의 유약은 실질적으로 다음 성분으로 이루어진 방법.
    61.5％ SiO2
    14.7％ Al2O3
    4.7％ Na2O
    6.6％ K2O
    11.2％ CaO
    1.3％ 나머지
  10. 제 1항에 있어서, 상기 작은 입상의 재질은 다음 성분으로 이루어진 방법
    c. 65％ SiO2
    c. 19％ Al2O3
    c. 1.9％ Na2O
    c. 4.2％ MgO
    c. 6.4％ CaO
  11. 제 1항에 있어서, 상기 작은 입상의 재질은 실질적으로 세라믹 매스, 예를 들면 카올린(중국 점토), 파이프 점토 등으로 이루어진 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 작은 입상의 재질은 최소한 대체적으로 다음 성분으로 이루어진 방법.
    61.0％ SiO2
    21.0％ Al2O3
    1.0％ Fe2O3
    1.2％ CaO
    0.5％ MgO
    0.2％ Na2O
    2.0％ K2O
  13. 제 10항에 있어서, 상기 작은 입상의 재질은 최소한 대체적으로 다음 성분으로 이루어진 방법.
    62.0％ SiO2
    2.0％ Al2O3
    1.1％ Fe2O3
    0.5％ CaO
    32.0％ MgO
    0.7％ Na2O
    1.0％ K2O
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제품의 냉각은 실질적으로 무응력 방식으로 냉각이 되도록 선택된 속도로 가열냉각 온도로부터 응력 온도로의 온도 경로를 상기 (c) 단계에서 진행시켜서 일어나게 하는 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 (j) 내부 응력을 제거하기 위하여 구형의 유리 제품을 전체적으로 다시 가열하고 이어서 약 50℃로 서서히 냉각하는 것에 의해 단계(e) 이후에 가열냉각하는 단계로 이루어진 방법.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 (k) 연속적인 부위로 배출구를 통해서 배출된 용융 유리를 분할하는 단계;
    (l) 배치 및 제거하는 역할을 하는 최소한 개략적으로 반구형의 하부와 최소한 개략적으로 반구형의 덮개를 갖는 모울드를 제공하는 단계;
    (m) 제 1 유리를 하부에 붓는 단계;
    (n) 상기 제 1 유리 위와 임의로 부분적으로 제 1 유리 내에 최소한 하나의 작은 입상을 배치하는 단계;
    (o) 상기 제 1 유리와 작은 입상 위에 제 2유리를 붓는 단계;
    (p) 상기 감싸여진 매스를 압축하면서 덮개를 배치하는 단계;
    (q) 상기 덮개를 제거하는 단계;
    (r) 형성된 최소한 어느 정도의 구형 유리 매스와 거기에 감싸여진 작은 입상을 제거하는 단계;
    (s) 상기 단계(e)를 수행하는 단계로 이루어진 방법.
  17. (t) 용융된 유리 매스를 가지며, 밸브로 밀폐할 수 있는 배출구와 관형의 액체 유리가 이 배출구를 통해서 배출될 수 있도록 수직하게 확장되어 있는 관형의 중앙 맨드럴로 이루어진 용기를 제공하는 단계;
    (u) 상기 액체 유리의 흐름을 배출하고 동시에 상기 맨드럴을 통해서 간헐적으로 작은 입상을 연속해서 공급하여 상기 유리 흐름의 중공 공간으로 상기 작은 입상이 수용되도록 하기 위해서 상기 밸브를 개방하는 단계;
    (v) 상기 유리 흐름을 접촉하도록 하여 상기 일련의 물체가 유리 매스에 매립되게 하는 단계;
    (w) 유리 흐름의 하부를 연속적으로 분리하여 작은 입상이 용융 유리 매스가 형성되는 위치에서 각각 작은 입상이 매립되게 하는 단계;
    (e) 전방향적으로 굴려서 유리가 고형화되게 순간적으로 냉각시켜 이들 매스를 구 형태로 모형화하는 단계로 이루어진 각각 작은 입상이 수용되어 있는 연속적인 구형 유리 제품의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 맨드럴은 밸브 자리 역할을 하는 배출구의 입구 가장자리와 함께 밸브 몸체로서 작용할 수 있는 하광 부위를 갖는 방법
  19. 제 17항에 있어서, 상기 단계(c)는 둥근 통로 개구부와 함께 결합하는 다수의 오목한 롤러를 사용해서 실시하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 롤러는 유리 흐름의 수축을 보강하는 증가된 원주 속도에서 구동되는 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 롤러는 회전시 정합되는 부위에서 서로 작용하게 되는 부분적으로 구형 캐비티를 갖고 있는 방법
  22. 제 17항에 있어서, 상기 단계(v)는 작은 입상 사이의 유리 흐름을 통해서 절단을 수행하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 일반적으로 오목하고 실질적으로 V-자형의 절단 에지로 서로 작용하는 2개의 플레이트로 만들어지는 방법.
  24. 상기 청구항중 어느 하나의 항에 따른 방법을 적용하여서 얻어진 작은 입상이 배열되어 있는 구형의 유리 제품.
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