KR20060053866A - 가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하는 레비테이션 방법에 관한 것으로, 상기 유리 덩어리 제조 방법에 따르면, 다공성 소재의 막을 포함하는 레비테이션 몰드 내로 유리 슬러그가 유입되는 동안에, 막과 유리 덩어리 사이의 관통류로서 유입 시작시에는 높았던 관통류가 감소된다.
가열 연마 가공, 유리 덩어리

Description

가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하는 방법 및 장치{PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCING FIRE-POLISHED GOBS}
도 1은 유리 슬러그가 제1 몰드 반쪽부 내로 공급되어 위로부터 냉각되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 유리 슬러그가 유입되는 상태에서 관통류 프로파일을 유리 점도의 함수로서 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 유리 슬러그 2: 제1 몰드 반쪽부
3: 가스 쿠션 4: 몰딩 스테이션
5: 몰딩 스테이션 쪽을 향한 가스 공급 라인
6: 투과성 표면 7: 비투과성 표면
8: 제2 몰드 반쪽부 9: 냉각 스테이션
10: 냉각 스테이션 쪽을 향한 가스 공급 라인
본 발명은, 특히 고품질 광학 특성을 갖는 정밀 프레싱 가공된 광학 소자를 제조하기 위해 예비성형품으로서 사용되는 저점도 유리로부터 가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하는 레비테이션(levitation) 방법 및 장치에 관한 것이다.
일례로 렌즈, 특히 비구면 렌즈와 굴절성 소자 및 회절성 소자를 제조하기 위해서, 예비성형된 유리 슬러그[이하에서 유리 덩어리(gob)로 불리움]를 정밀 프레싱 가공하여 고품질의 광학 특성과 고정밀도의 표면 구조 및 품질을 갖는 광학 소자를 제조하는 방식이 공지되어 있다.
이러한 정밀 프레싱 가공 방식에 의하면, 광학 소자의 적어도 하나의 표면을 정밀하게 형성시키기 위한 밀링 가공, 연삭 가공 및 연마 가공의 장시간이 소요되는 고가의 가공 작업들이 필요없어지게 된다. 정밀 프레싱 가공은 일반적으로 유리 덩어리를 재가열하여 그를 고품질 몰드 내로 가압시킴으로써 달성된다. 이러한 공정은, 특히 비교적 복잡한 표면 구조를 소자에 형성시키고자 할 때 밀링 가공, 연삭 가공 및 연마 가공이 곤란하고 어려운 경우에 활용된다.
유리 덩어리에 결함이 발생되면 그 결함이 최종 제품에도 나타나게 될 뿐만 아니라 일례로 상의 왜곡 현상을 초래할 수 있기 때문에, 유리 덩어리의 균일성과 표면 품질에 대한 요건이 엄격하게 부과되어야 한다. 이렇게 상의 왜곡 현상이 초래되면 최종 제품은 더 이상 사용할 수 없게 된다.
일반적으로 유리 덩어리는, 몰드 표면과 직접 접촉하지 않고서 몰드 내로 유입된 유리 슬러그를 냉각시킴으로써 유리 용해물로부터 직접 형성되며, 가열 연마(fire-polished) 가공된 표면을 그 유리 덩어리에 형성시키게 된다.
유리 덩어리의 제조는 레비테이션 방법을 이용하여 달성되며, 이 방법에 따 르면, 유입된 유리 슬러그와 몰드 사이에 가스 쿠션이 형성되어 직접적인 접촉이 방지된다. 몰드는 이른바 레비테이션 몰드, 즉 가스 투과성의 몰드로서 형성되어, 적절한 체적 유량을 갖는 가스가 몰드 표면에 제공될 수 있게 된다. 각 부분별로 분할되어 레비테이션 몰드 내로 유입된 용해된 유리가 레비테이션 몰드에서 냉각되어, 몰드 표면과 유리 슬러그 사이에 형성된 가스 쿠션의 압력, 중력 및 유리의 표면 장력에 의해 대략적인 유리 형상이 형성되며, 이와 동시에 가스 쿠션에 의해 유리 슬러그가 몰드와 접촉하지 않게 된다.
일례로, 유리 슬러그를 레비테이션 몰드 내로 공급하기 위해서, 각 부분으로 분할된 유리 슬러그를 니들 공급기(needle feeder)에 의해 레비테이션 몰드에 공급하는 방식이 공지되어 있으며, 이때 상기 레비테이션 몰드를 통해 가스가 유동된다. 충진 작업 중에, 레비테이션 몰드는 유리 슬러그 상단면과 공급기 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 하향으로 이동된다. 니들이 닫혀지면, 공급기 단부의 유리 슬러그가 수축되어 분리되게 된다. 이러한 분리 작업을 보조하기 위해서, 레비테이션 몰드는 속도가 증가되어 하향으로 이동될 수 있다.
가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하고 그를 정밀 프레싱 가공에 의해 추가로 가공하는 데 레비테이션 방법을 활용하는 방안이 오랫동안 알려져 왔다. 이러한 공정을 수행하는 데 적합한 방법 및 장치가 일례로 독일 특허 공보 제24 10 923호에 개시되어 있다.
하지만, 이러한 방식은, 특히 유입 단계와 냉각 단계 중에 유리의 복잡한 특성들로 인해 특히 저점도의 유리에 대해서는 아주 복잡해지는 것으로 판명되었다.
유리 덩어리를 제조하는 공정은 유리 슬러그의 양과, 제조할 유리 덩어리의 형상과, 유리의 점도 물성에 따른다. 최적의 제조 공정 중에 유리 슬러그가 몰드 내로 유입될 때, 필요한 가스 쿠션의 조절과 냉각 및 성형 단계의 프로파일 조절에 대하여 공정에 문제가 발생된다. 불균형한 공정으로 인해, 품질이 저하된 유리 덩어리, 즉 기포, 코드(cord), 표면 결함부 및/또는 냉각 파형부가 있는 유리 덩어리가 형성된다.
유리를 유입하고 유리 덩어리를 성형하는 공정을 향상시키기 위해서, 미국 공개 특허 공보 제2002/0062660 A1호에는 가스의 유동 속도를 조절하여 최적 가스 쿠션을 형성시키는 방안이 제시되어 있다. 제1 단계로서 하향으로 유동되는 용해된 유리 슬러그가 레비테이션 몰드에 수용되고, 제2 단계로서 몰드가 증가된 속도(하향으로 유동되는 유리 슬러그의 유동 속도보다 큰)를 가지고서 하향으로 이동되며, 제3 단계로서 유입된 유리 슬러그가 가스 쿠션 상에서 성형된다. 제1 단계는 제3 단계의 유동 속도보다 낮은 가스 유동 속도에서 수행되며, 제1 단계의 유동 속도는 0일수도 있다.
하지만, 이러한 유형의 공정에 따르면, 유리 슬러그는 유입되면서 몰드와 접촉하게 되어, 품질의 저하, 즉 냉각 파형부나 표면 결함부가 유리 덩어리에 형성될 수 있다. 게다가, 이러한 유형의 공정 중에는, 유리가 몰드에 고착될 수 있어, 몰드가 개방되지 못하게 되는 현상이 초래될 수 있다. 그 결과, 몰드를 더 이상 사용하지 못하게 되거나 최소한 많은 힘을 들여 청소해야 하게 된다.
따라서, 본 발명은 유리 덩어리의 품질을 더욱 향상시키고 제조 공정을 보다 효율적으로 하는 데 목적을 두고 있다.
위와 같은 본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항에 개시된 유리 덩어리 제조 방법과 특허청구범위 제24항에 개시된 유리 덩어리 제조 장치에 의해 달성된다. 여러 가지 바람직한 실시예들은 추가 종속항들에 개시되어 있다.
본 발명의 가열 연마 가공된 유리 덩어리 제조 방법에 따르면, 상기 유리 덩어리 제조 방법은 레비테이션 방법으로서,
용해된 유리 슬러그를 유체 투과성인 제1 몰드 반쪽부 내로 공급하는 단계와,
제1 몰드 반쪽부의 유리 슬러그를 냉각시키는 단계와,
유리 슬러그가 유입되어 냉각되는 중에 제1 몰드 반쪽부를 통해 유체를 통과시킴으로써 제1 몰드 반쪽부와 유리 슬러그 사이에 제1 유체 쿠션을 형성시키는 단계를 포함하고,
적어도 유리 슬러그가 유입되는 동안에는, 유리 슬러그와 제1 몰드 반쪽부 사이의 관통류가 감소되면서 제1 유체 쿠션이 유지되며,
제1 유체 쿠션을 형성시키기 위해서, 유체가 유체 투과성인 다공성 소재를 포함하는 제1 몰드 반쪽부를 통해 유동되는 유리 덩어리 제조 방법이다.
적어도 소영역, 바람직하게는 제1 몰드 반쪽부의 중공부나 오목부 영역에서 유체가 유동되도록 하는 제1 몰드 반쪽부는, 유체가 유리 슬러그와 대면하여 유동 되는 몰드 반쪽부의 다공성 영역의 표면에 걸쳐서 균일하게 유입되도록 하여 가스 쿠션이 형성되도록 한다.
유리 슬러그와 제1 몰드 반쪽부 사이의 유체 관통류는, 특히 유리 슬러그의 점도와 기하학적 형상의 함수로서 조절되고 감소된다.
유입 시작시에 설정되는 최대 관통류는, 유입된 유리 슬러그가 몰드 반쪽부와 접촉하지 않고서 유리 덩어리를 형성시킬 수 있도록 설정된다. 이와 관련하여, 몰드 반쪽부가 다공성으로 형성되어 유체가 매우 세밀하게 분포된 개구를 통해 균일하게 유입될 수 있기 때문에, 유체가 유리 슬러그를 통해 유동되지 않고서도 많은 관통류가 몰드 반쪽부 외부로 유입될 수 있게 됨으로써, 유리 덩어리를 사용할 필요가 없어지게 된다.
관통류의 시작값은 유입 중에 유리 슬러그의 점도에 의해 결정된다. 관통류를 감소시키는 데 이용되는 프로파일은, 유리 덩어리의 기하학적 형상과, 유입 및 냉각 중 유리 슬러그 점도의 프로파일에 따른다. 일례로, 관통류는, 보다 두드러진 볼록한 기하학적 형상을 갖는 유리 덩어리에 비해 약간의 볼록한 기하학적 형상을 갖는 유리 덩어리에 대해서 보다 신속하게 더욱 낮은 수치로 감소될 수 있다.
점도는 유리의 소재 물성치로서 유리의 화학적 조성에 따른다. 점도는 온도에 따라 달라지며, 점도-온도 곡선은 기본적으로 모든 유리에 대해 연속적인 프로파일의 동일한 특성을 갖는다. 점도 범위는 실온에서 10dPa·s(용해물) 내지 1013dPa·s이다. 실제로는, 3가지 점도 범위, 즉 용해 범위, 작동 범위 및 동결 범 위 사이에 종종 차이가 발생한다.
본 발명에 따르면, 용어 저점도 유리는, 용해 범위가 700℃ 내지 1500℃이고 작동 범위가 500℃ 내지 1100℃인 유리를 나타내는 데 사용된다. 이러한 유형의 유리에는, 일례로 인산염 유리, 플루오로인산염 유리, 플루오르글라스(Fluorglas), 란탄 유리 및 무거운 플린트 유리(flint glass)가 포함된다.
유리 슬러그는 바람직하게는 용해 범위 내의 유리 슬러그 점도를 가지고서 레비테이션 몰드, 즉 제1 몰드 반쪽부 내로 유입되며, 특히 저점도 유리 슬러그는 102dPa·s 미만의 점도를 가지고서 니들 공급기를 사용하여 유입된다.
본 발명의 유리 덩어리 제조 방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 저점도 유리 슬러그를 사용할 때, 유리 슬러그와 제1 몰드 반쪽부 사이의 관통류는 20ℓ/min(표준 상태에서)으로부터 유체 쿠션의 유지에 충분한 최소치까지 감소된다.
관통류의 감소는 연속하여 수행될 수도 있고 불연속적으로 수행될 수도 있다.
관통류의 조절 및 감소는, 일례로 비례 제어 밸브를 사용하여 바람직하게는 유리 슬러그와 제1 몰드 반쪽부 사이의 간격이 가능한 한 최소화되면서 유리 슬러그가 몰드 반쪽부의 고정 위치에 안착되어 유리 덩어리가 양호하게 원형으로 형성될 수 있도록 수행될 수 있다.
또한, 유리 슬러그의 냉각 중에 유리 슬러그와 제1 몰드 반쪽부 사이의 유체 관통류는 바람직하게는 유리 슬러그의 점도가 리틀톤 포인트(Littleton point)의 영역에 도달하였을 때 다시 증가될 수 있다. 상기 리틀톤 포인트는 연화점(softening point)으로도 알려져 있다. 리틀톤 포인트 영역에서의 점도는 대략 107.6dPa·s이다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 유리 슬러그는 니들 공급기를 사용하여 제1 몰드 반쪽부 내로 유입된다. 이를 위해서, 제1 몰드 반쪽부가 공급기 노즐 아래에 배치되고, 수직 하향으로 유동하는 용해된 유리가 제1 몰드 반쪽부에 수용되며, 이때 공급기 노즐 끝과 유리 슬러그 상단면 사이의 간격은 일정하게 유지된다.
유리 슬러그는 본 기술 분야의 당업자에게 공지된 방식에 따라 각 부분별로 분할되어 유입된다. 유리 슬러그의 분리를 보조하기 위해서, 유입이 종료될 때 공급기 노즐 끝과 유리 슬러그 상단면 사이의 간격이 증가될 수 있다.
여타 다른 분할 방식, 특히 절단 흔적이 남지 않도록 하는 분할 방식에 의해 유리 슬러그의 유입이 수행될 수도 있다.
본 발명의 유리 덩어리 제조 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 유리 슬러그가 유입된 후에, 유리 슬러그 상단면과 유체 투과성 제2 몰드 반쪽부 사이에 제2 유체 쿠션이 형성된다.
이를 위해서, 제1 몰드 반쪽부가 일례로 공급기 노즐로부터 제2 몰드 반쪽부로 이동되어, 제1 몰드 반쪽부가 소정의 간격을 두고서 제2 몰드 반쪽부 아래에 정확하게 배치될 수 있다.
제2 유체 쿠션은, 유리 슬러그를 최적으로 냉각하여 원하지 않는 수축 현상 을 방지하고 유리 덩어리의 상단면을 성형시키는 데 사용될 수 있다.
이에 따라, 유리 덩어리가 두 유체 쿠션 사이에 고정될 수 있게 되어, 유리 덩어리가 몰드의 고정 위치에 안착되어 이동되지 않게 됨으로써, 유리 덩어리의 우수한 원형성이 보장된다. 이는, 특히 회전 장치를 사용하여 공정을 수행함으로써 로터가 연속하여 시동되고 감속되어 회전 장치 몰드의 유리 덩어리가 요동하는 경우에 바람직하다.
제2 몰드 반쪽부는 바람직하게는 유체 투과성 다공성 소재, 특히 제1 몰드 반쪽부와 동일한 다공성 소재를 포함한다.
정화된 공업용 가스, 특히 정화된 공기를 제1 유체 쿠션 및/또는 제2 유체 쿠션을 발생시키는 데 사용하면 바람직하다.
제1 몰드 반쪽부 및/또는 제2 몰드 반쪽부가 유체에 대해서 1×10-14㎡ 내지 30×10-14㎡의 투과율(k)을 갖는다면 바람직하다. 일반적으로, 유체는 몰드 표면에 수직으로 전체 몰드를 통하여 유동되는 것이 아니라, 주로 유리 슬러그와 몰드 반쪽부 사이에 유체 쿠션을 형성시킬 필요가 있는 몰드 영역을 통해서만 유동된다.
투과율은 가스나 액체(유체)가 다공체(porous body)를 통해 유동할 때 측정되는 측정치이다. 다공체의 투과율(k)은 대체로 다음과 같은 다시의 법칙(Darcy's law)에 의해 정해진다.
k = (q×μ×ℓ)/(Δp×A)
여기서,
k = 투과율,
q = 다공체를 통과하는 유체의 유량,
μ = 유체 속도,
Δp = 유체가 다공체를 통해 유동할 때 상기 유체의 압력 강하량,
ℓ = 유체가 유동하는 방향으로의 다공체의 길이, 그리고
A = 유체가 유동하는 다공체의 단면적이다.
대략 층류 상태로 가정하면 압력과 온도는 일정하다.
소정의 기하학적 형상을 갖는 다공체의 투과율은 소정의 점도를 갖는 유체에 대해 일정하다.
다공체를 통해 유동하는 유체의 유량이 감소되는 경우에, 다공체를 통해 유동하는 유체의 압력 강하량이 비례하여 변화된다.
다공성 소재로서 소결 소재를 사용하면 바람직하다. 본 발명에 따르면, 용어 소결 소재는, 분쇄된 금속을 결합시켜 다공체를 형성시킨 분말 금속 제품을 포괄하는 용어로서 이해하여야 한다. 다공체를 소결하게 되면 다공체의 강도가 증가된다. 입자 크기, 입자 크기 분포, 가밀도(bulk density), 입자 표면적 및 몰질량(molar mass)을 선정하여 특정하게 되면, 소결체의 다공성이 설정되어 그 투과율이 정해진다.
가스, 특히 공기에 대한 적절한 다공성과, 적어도 400℃의 온도를 견딜 수 있는 높은 열안정성과, 충분한 치수 안정성과, 충분한 압축 강도를 갖는 내부식성 및 내열성의 크롬-니켈 합금, 니켈-동 합금 및/또는 니켈-크롬-몰리브덴 합금계 소 결 소재, 특히 인코넬(Inconel) 600이나 다공성 비산화성 세라믹, 특히 탄화 규소, 질화 규소 또는 흑연이 적합하다.
유리 덩어리의 상단면은 냉각 중에 유리 슬러그의 체적 수축으로 인하여 수축될 수 있다. 볼록한 표면이 과도하게 돌출되어 형성되면, 유리 덩어리를 후속 프레싱 공정에서 가공하기에 적합하지 않게 된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 냉각 공정을 최적화하고 표면 수축 현상을 방지하기 위해서, 유리 슬러그는 유입된 후에 냉각된다. 이러한 냉각은 일례로 냉각 가스가 유동하는 제2 몰드 반쪽부에 의해서나 공기 성형기에 의해서 달성될 수 있다.
최적 냉각을 위한 또 다른 선택적인 방안으로서, 유리 덩어리에 물을 분무하거나 유리 덩어리 부근의 외기 습도를 변경시키는 방안이 있다.
고온으로 용해된 유리가 열복사로 인해 보다 신속하게 냉각된다. 냉각 중에, 고온 용해 유리로 구성된 유리 슬러그 내부 영역과 유리 슬러그 외부 영역 사이의 온도차를 낮게 유지시켜 유리 덩어리에서의 높은 응력 발생과 그로 인한 균열과 손상을 방지하기 위해서, 이러한 유형의 유리 슬러그가 유입되면 유리 슬러그 위로부터 가열하는 것이 바람직하다.
이를 위해서, 일례로 IR 복사 가열기나 대류 가열기가 유리 슬러그 위에 위치될 수 있다.
또한, 유리 슬러그의 열복사를 반사하는 표면이나 내화성 단열 커버를 유리 덩어리 위에 배치시키는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 기초하여 설명한다.
일례로 쇼트 글라스(Schott Glass) N-LaSF43과 같은 무거운 란탄 플린트 유리로부터 유리 덩어리를 제조하는 방법에 기초하여 본 발명에 따른 가열 연마 가공된 유리 덩어리 제조 방법을 설명한다. 제조할 유리 덩어리의 직경은 15mm이고, 높이는 7mm이며, 체적은 0.9㎤이다. 대체로 유리 덩어리의 체적은 0.1㎤ 내지 5㎤ 사이이고, 직경은 대략 4mm 내지 40mm 사이이며, 최소 두께는 5mm이다.
이러한 유형의 유리 덩어리는 일례로 디지털 카메라나 디지털 프로젝터에 적용되는 렌즈나 여타 다른 광학 소자의 정밀 프레싱 가공에 적합하다.
유리 덩어리는 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 제1 몰드 반쪽부(2)에서 제조된다. 제1 몰드 반쪽부(2)는 레비테이션 몰드(levitation mold)로서 형성되고 몰딩 스테이션(4)에 고정된다. 몰딩 스테이션(4)은 회전 장치(미도시)에 배치되어 수직 방향으로 이동할 수 있게 되며, 이때 다수의 몰딩 스테이션(4)들이 회전 장치에 배치된다. 회전 장치는 몰딩 스테이션(4)을 여러 공정 스테이션들, 일례로 유리 슬러그(1)의 유입 스테이션과, 유리 슬러그(1)의 냉각 및 성형 스테이션과, 유리 덩어리의 제거 스테이션과 같은 공정 스테이션으로 이송시킨다. 도 1은, 유입된 유리 슬러그(1)를 냉각 및 성형시키는 몰딩 스테이션(4)을 도시하고 있다.
제1 몰드 반쪽부(2)는 지케이엔 신터 메탈즈(GKN Sinter Metals)사에서 제조한 인코넬(Inconel) 600 SIKA IL-05 IS로 구성된다. 제1 몰드 반쪽부(2)는 가스 투과성 표면 영역(6)과 가스 비투과성 표면 영역(7)을 구비한다.
이들 영역은 몰드의 표면을 적절히 처리함으로써 형성될 수 있다. 가스 투과 성 표면 영역(6)은 제1 몰드 반쪽부(2)의 중공부나 오목부에 대응된다. 이는, 유입된 유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이에 가스 쿠션(3)이 형성되도록 하기에 필요한 최대 표면 영역이다.
또한, 가스 투과성 표면 영역(6)이 중공부의 중앙에 위치되긴 하지만 중공부를 완전히 커버하지는 않도록 하여, 이에 상응하게 가스 비투과성 표면 영역(7)이 확대되도록 하는 것도 가능하다. 가스 투과성 표면 영역(6)에 의해 형성되는 영역으로서 유체가 유동되도록 하는 영역에서, 제1 몰드 반쪽부(2)의 두께는 일정하며, 유체는 상기 영역을 통과하여 중공부의 표면에 수직으로 유동된다. 중공부는 제조될 유리 덩어리의 소망하는 형상에 맞추어 형성된다.
가스 쿠션(3)을 형성시키기 위해서, 정화된 무오일(oil-free) 공기가 가스 공급 라인(5)을 거쳐 몰딩 스테이션(4)으로 압송되고 제1 몰드 반쪽부(2)를 통과하여 유동된다.
도 1은 또한 유리 슬러그(1)의 냉각에 대해서도 도시하고 있다. 이는, 몰딩 스테이션(4) 위에 배치된 제2 몰드 반쪽부(8)를 구비한 냉각 스테이션(9)에 의해서 달성된다. 제2 몰드 반쪽부(8)는 지케이엔 신터 메탈즈(GKN Sinter Metals)사에서 제조한 스테인레스 강재 1.4404 SIKA R-1 IS로 구성된다. 또한, 제2 몰드 반쪽부(8)는 가스 투과성 표면 영역(6)과 가스 비투과성 표면 영역(7)을 구비한다. 이들 영역들은 몰딩 스테이션(4)에 평행하게 연장되는 제2 몰드 반쪽부(8)의 표면 영역들이다. 가스 투과성 표면 영역(6)에 의해 형성되는 영역으로서 유체가 유동되도록 하는 영역에서, 제2 몰드 반쪽부(8)의 두께는 일정하며, 유체는 상기 영역을 통과 하여 수직으로 유동된다.
냉각을 위해서, 정화된 무오일(oil-free) 공기가 가스 공급 라인(10)을 거쳐 냉각 스테이션(9)으로 압송된다.
공정 순서
회전 장치에 배치되고 제1 몰드 반쪽부(2)를 포함하는 몰딩 스테이션(4)이 니들 공급기(needle feeder) 아래에 위치되며, 몰딩 스테이션(4)은 니들 공급기 쪽을 향해 수직 상향으로 이동된다.
정화된 무오일 가압 공기가 가스 공급 라인(5)을 거쳐 몰딩 스테이션(4)으로 공급되며, 이와 동시에 유리 슬러그(1)가 10dPa·s보다 작은 점도를 가지고서 공급된다.
유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이의 공기 관통류의 시작값 20ℓ/min(표준 상태에서)은, 가스 공급을 조절하는 비례 제어 밸브에 의해 설정된다.
유리 슬러그(1)가 연속하여 유입되면, 우선 관통류가 감소되면서 유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이에 형성된 가스 쿠션(3)이 유지되고, 이어서 몰딩 스테이션(4)이 수직 하향으로 이동되어, 니들 공급기 끝과 유리 슬러그(1) 상단면 사이의 간격이 유리 슬러그 유입 중에 일정하게 유지된다.
유리 슬러그 유입을 종료시키고 유리 슬러그(1) 분리를 보조하기 위해서, 상기 간격은 몰딩 스테이션(4)을 추가로 하강시킴으로써 증가된다.
위에서 설명한 제조할 유리 덩어리에 대하여, 유리 슬러그 유입 중에 관통류는 유리 슬러그(1) 점도의 함수로서 도 2에 도시된 곡선에 따라 조절되고 감소된 다.
유리 슬러그(1)의 유입이 종료되면, 관통류는 대략 1ℓ/min(표준 상태에서) 수준으로 유지된다.
유리 슬러그의 유입이 종료되면, 회전 장치가 전방으로 이동되고, 유리 슬러그(1)가 제1 몰드 반쪽부(2)의 가스 쿠션(3)에 위치된 몰딩 스테이션(4)은 냉각 스테이션(9) 아래에 위치된다.
냉각을 위해서, 공기가 10ℓ/min의 양으로 가스 공급 라인(10)을 거쳐 냉각 스테이션(9)으로 유입되어 유리 슬러그 상단면의 방향으로 제2 몰드 반쪽부(8)를 통과하여 유동됨으로써 상기 상단면을 냉각시키게 된다.
유리 슬러그(1)의 점도가 1013dPa·s에 도달하면, 유리 슬러그(1)가 제1 몰드 반쪽부(2)로부터 제거될 수 있다.
본 발명의 유리 덩어리 제조 방법에 의하면, 다공성 소재의 막을 포함하는 레비테이션 몰드 내로 유리 슬러그가 유입되는 동안에, 막과 유리 덩어리 사이의 관통류로서 유입 시작시에는 높았던 관통류가 감소됨으로써, 유리 덩어리의 품질이 더욱 향상되고 제조 공정이 보다 효율적으로 된다.

Claims (24)

  1. 가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하는 방법에 있어서,
    용해된 유리 슬러그(1)를 유체 투과성인 제1 몰드 반쪽부(2) 내로 공급하는 단계와;
    제1 몰드 반쪽부(2)의 유리 슬러그(1)를 냉각시키는 단계와;
    유리 슬러그(1)가 유입되어 냉각되는 중에 제1 몰드 반쪽부(2)를 통해 유체를 통과시킴으로써 제1 몰드 반쪽부(2)와 유리 슬러그(1) 사이에 제1 유체 쿠션(3)을 형성시키는 단계를 포함하고,
    적어도 유리 슬러그(1)가 유입되는 동안에는, 유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이의 관통류가 감소되면서 제1 유체 쿠션(3)dl 유지되며,
    제1 유체 쿠션(3)을 형성시키기 위해서, 유체가 유체 투과성인 다공성 소재를 포함하는 제1 몰드 반쪽부(2)를 통해 유동되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이의 유체 관통류는 유입 시작시에는 시작값으로 설정되고 유입 중에는 유리 슬러그(1)의 점도 및/또는 기하학적 형상의 함수로서 감소되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    유리 슬러그(1)는 용해 범위 내에 있는 유리 슬러그(1)의 점도, 바람직하게는 102dPa·s 미만의 저점도를 가지고서 제1 몰드 반쪽부(2) 내로 유입되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이의 관통류는 20ℓ/min(표준 상태에서)으로부터 유체 쿠션(3)의 유지에 충분한 최소치까지 감소되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이의 유체 관통류는 유리 슬러그(1)를 냉각시키는 동안에 다시 증가되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이의 유체 관통류는 유리 슬러그(1)의 점도가 연화점(Littleton point)의 영역에 도달할 때 다시 증가되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 슬러그(1)는 니들 공급기를 사용하여 제1 몰드 반쪽부(2) 내로 공급되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    공급기 노즐 끝과 유리 슬러그 상단면 사이의 간격은 유입 중에 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    공급기 노즐 끝과 유리 슬러그 상단면 사이의 간격은 유입이 종료되었을 때 증가되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 슬러그(1)는 유입된 후에 냉각되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 슬러그(1)가 유입된 후에, 유리 슬러그(1)의 냉각 및/또는 성형을 위한 제2 유체 쿠션이 유리 슬러그(1) 상단면과 유체 투과성 제2 몰드 반쪽부(8) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    유체 투과성 다공성 소재가 제2 몰드 반쪽부(8)에 사용되되 최소한 상기 제2 몰드 반쪽부의 소영역에 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 유체 쿠션 및/또는 제2 유체 쿠션을 형성시키기 위한 유체로서 정화된 공업용 가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    정화된 공기가 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  15. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유체는 각각 1×10-14㎡ 내지 30×10-14㎡의 투과율을 가지고서 제1 몰드 반쪽부(2) 및/또는 제2 몰드 반쪽부(3)를 통해 유동되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  16. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    사용된 다공성 소재는 소결 소재인 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방 법.
  17. 제16항에 있어서,
    내부식성 및 내열성을 가진 크롬-니켈 합금, 니켈-동 합금 및/또는 니켈-크롬-몰리브덴 합금계 소결 소재가 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    인코넬 600이 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    비산화성 세라믹 소결 소재가 사용되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  20. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 슬러그(1)는 유입된 후에 위로부터 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    유리 슬러그(1)는 IR 복사 가열 방식에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    유리 슬러그(1)는 대류 가열 방식에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    유리 슬러그(1)는 상기 유리 슬러그(1)의 열복사를 반사하는 반사기에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 방법.
  24. 가열 연마 가공된 유리 덩어리를 제조하는 장치에 있어서,
    용해된 유리 슬러그(1)를 유체 투과성인 제1 몰드 반쪽부(2) 내로 공급하는 수단과;
    제1 몰드 반쪽부(2)의 유리 슬러그(1)를 냉각시키는 수단과;
    제1 몰드 반쪽부(2)와 유리 슬러그(1) 사이에 제1 유체 쿠션(3)을 형성시키는 수단과;
    유리 슬러그(1)가 유입되어 냉각되는 중에, 제1 몰드 반쪽부(2)를 통해 유체를 통과시키는 수단과;
    적어도 유리 슬러그(1)가 유입되는 동안에, 제1 유체 쿠션(3)은 유지시키면서 유리 슬러그(1)와 제1 몰드 반쪽부(2) 사이의 유체 관통류를 조절하고 감소시키 는 수단을 포함하고,
    제1 몰드 반쪽부(2)는 제1 유체 쿠션(3)을 형성시키기 위해서 유체 투과성인 다공성 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 덩어리 제조 장치.
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