KR20120038962A - 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 판유리의 제조 장치는, 연속한 용융 유리의 흐름을 성형 가능 온도의 유리 리본으로서 성형부에 공급하는 용융 유리 리본 공급부와, 상기 용융 유리 리본 공급부로부터 공급된 성형 가능 온도의 유리 리본을 성형해서 성형 불가능 온도의 유리 리본으로 하는 복수의 텐션 롤러를 구비한 성형부와, 상기 성형부의 하류측에서 성형 불가능 온도의 유리 리본을 반출하는 반출부를 구비하고, 상기 복수의 텐션 롤러의 모두 또는 1번째 텐션 롤러를 제외한 모두가, 증기막 형성제를 내부에 포함 가능한 롤러 기재로 형성되고, 상기 롤러 기재 중에 포함된 증기막 형성제로부터 발생한 증기가 텐션 롤러 둘레면과 유리 리본 표면 사이에 공급되는 구조를 갖는 증기 발생 텐션 롤러인 것을 특징으로 한다.

Description

판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법 {PLATE GLASS MANUFACTURING DEVICE AND PLATE GLASS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법에 관한 것이고, 특히 용융 유리를 텐션 롤러에 의해 유리 리본으로 성형하는 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법에 관한 것이다.
유리 리본의 성형법으로서 종래로부터 업드로우법, 다운드로우법, 퓨전법 및 주석 플로트법이 주지인데, 그 외 일본 특허 공개 제2001-180949호 공보(이하, '949 공보) 및 일본 특허 공개 제2006-28008호 공보(이하, '008 공보)에 나타낸 바와 같이, 용융 유리 공급부로부터 공급된 용융 유리를 롤러에 의해 유리 리본으로 성형하는 판유리의 제조 장치도 제안되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 유리 리본이란 용해로에서 배출된 직후의 점성이 낮은 상태로부터 형상이 거의 확정된 후의 판상 유리가 연속된 리본 형상인 것을 말한다.
'949 공보 및 '008 공보에 개시된 판유리의 제조 장치는, 상하로 배치된 압연 롤러에 의해 용융 유리를 사이에 넣고, 용융 유리를 롤러의 압력에 의해 압연함으로써 박판 형상의 유리 리본으로 성형하는 것이다.
'949 공보의 압연 롤러는, 롤러 동체의 둘레면이 물을 내부에 포함 가능한 롤러 기재로 형성되며, 또한 롤러의 양단부가 물을 함유하지 않는 기재로 형성되고, 롤러 기재 중에 도입된 물이 용융 유리의 열에 의해 롤러 둘레면으로부터 순간적으로 기화하도록 구성된다. 이에 의해 용융 유리와 롤러 사이에 증기막의 박층이 형성되며, 또한 증기막의 박층에 의한 단열층이 형성되기 때문에, 용융 유리가 급격하게 냉각되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 용융 유리와 양쪽 롤러 사이에 증기막의 박층이 형성됨으로써, 롤러의 면이 용융 유리에 직접 접촉하지 않게 되므로 성형된 유리 리본의 면에 롤러의 접촉 자국, 주름, 요철이 전사되지 않는다는 이점이 있다.
'008 공보의 압연 롤러는 '949 공보의 압연 롤러와 기본적으로 구조가 동일하지만, 상하로 배치된 롤러의 한쪽에 있는 기체 쿠션의 기체압이 그의 한쪽의 롤러와 용융 유리 사이의 롤러의 축에 평행하는 선형 접촉부가 형성되도록 조정되어 있다.
여기서 압연 롤러란, 유리 리본의 상하에 수평 방향으로 배치된 한 쌍의 롤러에서 2개의 롤러의 중심축을 연결해서 형성되는 면과 유리 리본의 면이 대략 수직을 이루고, 2개의 롤러의 둘레면의 최단 거리가 상정한 유리 리본의 최종 판 두께와 거의 동등해지도록 배치된 롤러를 가리킨다. 이러한 위치에 한 쌍의 롤러를 배치함으로써, 유리 리본은 상하의 롤러로부터 롤러압을 받아서 압연된다. 즉, '949 공보 및 '008 공보의 판유리의 제조 장치는 압연 방식인 롤아웃법에 의한 제조 장치와 유사하다.
그런데, 압연 롤러를 사용하는 '949 공보 및 '008 공보의 제조 장치는, 유리 리본에 대하여 상하로 배치된 롤러를 기본적으로 유리 리본에 대하여 선형으로 대향시켜서 유리 리본을 압연하는 장치이므로, 유리 리본을 박판으로 성형하는 영역이 선형으로 매우 작고, 거기에서 발생하는 증기는 순식간에 비산해서 당해 부분의 증기막을 안정적으로 유지하는 것이 곤란하여, 결과적으로 롤러 표면의 요철을 유리 리본에 전사하는 문제가 있었다.
한편, 일본 특허 공개 제2004-26534호 공보(이하, '534 공보)에는 한 쌍의 텐션 롤러와 유리 리본 성형 장치를 구비한 판유리의 제조 장치가 개시되어 있다.
'534 공보의 제조 장치는 유리 용해로 출구의 립(lip)면에서 유하된 유리 리본을, 한 쌍의 텐션 롤러에 S자 형상으로 감는 것에 의해 유리 리본에 텐션을 부가하고, 또한 한 쌍의 텐션 롤러를 통과한, 성형 가능한 온도의 유리 리본을 또한 유리 리본 성형 장치에 의해 소정의 두께의 유리 리본으로 성형하는 장치이다.
'534 공보의 텐션 롤러는 '949 공보에 개시된 롤러와 대략 동일한 구성이며, 이들 텐션 롤러에 증기막의 박층을 개재하여 유리 리본이 S자 형상으로 감긴다. 또한, 텐션 롤러의 속도를 유리 리본의 유하 속도보다 고속으로 설정함으로써 텐션 롤러와 유리 리본의 계면에 화염 연마(fire polishing) 작용을 발생시키고, 텐션 롤러를 통과 중인 유리 리본의 양면을 화염 연마한다. 이에 의해, 유리 리본의 면에 형성된 상기 립면의 면성(面性)의 전사 자국이나 립면 선단에서의 맥동 자국을 지울 수 있다는 이점이 있다.
즉, '534 공보의 텐션 롤러는 텐션 롤러 자체로 용융 유리를 상정한 최종 판 두께의 유리 리본으로 성형하는 것이 아니고, 유리 리본의 면을 화염 연마하려는 목적으로 배치된 것이다. 유리 리본의 최종 판 두께로의 성형은, 이 텐션 롤러의 후단에 배치된 유리 리본 성형 장치에 의해 행해진다. 이로 인해, 텐션 롤러에 공급되는 용융 유리는 텐션 롤러를 통과할 때 성형 불가능한 온도까지 냉각되지 않도록, 예를 들어 '949 공보 및 '008 공보의 용융 유리와 비교해서 고온으로 조정되어 있다.
여기서 텐션 롤러란, 압연 롤러의 배치와 상이하고, 유리 리본의 이동 방향으로 인장력이 걸리도록 유리 리본을 롤러에 걸치도록 배치한 롤러이다. 이 배치에 의해, 유리 리본은 텐션 롤러의 둘레면에 소정 길이가 감기고, 유리 리본과 롤러의 대향면이 커져서 유효하게 화염 연마된다.
또한, '534 공보에 개시된 유리 리본 성형 장치는, 물을 내부에 포함 가능하게 형성된 다수의 지지체와, 물을 지지체에 급액하는 급액 장치와, 지지체를 주회(周回)시키는 벨트 컨베이어와, 성형된 유리 리본을 반송하는 반송 구동 롤러로 구성되어 있다.
텐션 롤러로부터 지지체 상에 공급된 유리 리본은, 지지체와 유리 리본 사이에 형성되는 증기막의 박층을 개재하여 지지체와 함께 이동되면서 상정한 최종 판 두께의 유리 리본으로 성형되어 간다. 또한, 지지체 상의 유리 리본을 반송 방향으로 끌어당기는 인장력은, 복수의 반송 구동 롤러와 유리 리본의 마찰 저항에 의해 발생하기 때문에 반송 구동 롤러의 회전수를 가변함으로써, 성형되는 유리 리본의 판 두께를 제어할 수 있다.
그런데, 유리 리본 성형 장치를 통과 중인 유리 리본을 반송 방향으로 끌어당기면, 그 인장력에 의해 유리 리본의 폭이 좁아져, 성형되는 유리 리본의 폭이 원하는 폭보다 좁아지며, 또한 판 두께도 원하는 판 두께보다 두꺼워진다는 문제가 있다.
일본 특허 공개 제2002-47020호 공보(이하, '020 공보)에는 '534 공보의 유리 리본 성형 장치가 갖는 상기 문제를 해소한 성형 장치가 개시되어 있다. '020 공보의 성형 장치는 유리 리본의 폭 방향의 양단부 부근을 폭 방향으로 수축하기 어려운 형상으로 유지하면서, 용융 유리를 유리 리본으로 성형하는 장치이다. 구체적으로는 지지체의 양측에 오목 형상 홈을 형성하고, 이 오목 형상 홈에 유리 리본의 폭 방향의 양단부를 자중에 의해 절곡시킴으로써 유리 리본의 평탄부가 폭 방향으로 수축하는 것을 방지하고 있다. 이 성형 장치에 의하면, 유리 리본을 원하는 폭과 원하는 판 두께로 성형할 수 있다는 이점이 있다.
그러나 '020 공보에 개시된 판유리의 제조 장치는, 다수의 지지체, 급액 장치, 벨트 컨베이어 및 복수의 반송 구동 롤러를 포함하는 대규모 성형 장치가 필요하게 되므로 장치 설비가 대형화된다는 문제가 있었다.
상술한 바와 같이, 압연 롤러를 사용한 '949 공보 및 '008 공보의 제조 장치는 압연 롤러에 의해 용융 유리를 최종 판 두께의 유리 리본으로 성형하는 장치이므로, '534 공보 및 '020 공보에 개시된 성형 장치가 불필요해져서, 장치 설비가 소형화된다는 이점이 있으나, 유리 리본을 박판으로 성형하는 영역이 선형으로 매우 작고, 당해 부분의 증기막을 안정적으로 유지하는 것이 어려워, 롤러 표면의 요철이 유리 리본에 전사되어 버리는 결점이 있었다.
한편, '534 공보 및 '020 공보의 제조 장치는 용융 유리를 일정한 판 두께의 유리 리본으로 성형할 수 있다는 이점이 있고, 또한 '020 공보의 제조 장치는 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본으로 성형할 수 있다는 이점이 있지만, 양쪽 제조 장치는 대규모 성형 장치가 필요하게 되어, 장치 설비가 대형화된다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 용융 유리를 원하는 폭과 원하는 판 두께의 표면 품질이 양호한 유리 리본으로 성형할 수 있으며, 또한 장치 설비를 소형화할 수 있는 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 연속된 용융 유리의 흐름을 성형 가능 온도의 유리 리본으로서 성형부에 공급하는 용융 유리 리본 공급부와, 상기 용융 유리 리본 공급부로부터 공급된 성형 가능 온도의 유리 리본을 성형해서 성형 불가능 온도의 유리 리본으로 하는 복수의 텐션 롤러를 구비한 성형부와, 상기 성형부의 하류측에서 성형 불가능 온도의 유리 리본을 반출하는 반출부를 구비하고, 상기 복수의 텐션 롤러는 축심이 수평 방향으로 또한 유리 리본의 이동 방향에 대하여 직교해서 배치되고, 상기 복수의 텐션 롤러 중, 유리 리본의 이동 방향의 상류측으로부터 홀수번째 텐션 롤러는 유리 리본의 하면측에 위치하고, 짝수번째 텐션 롤러는 유리 리본의 상면측에 위치하고, 상기 복수의 텐션 롤러의 인접하는 홀수번째와 그의 하류의 짝수번째 텐션 롤러에 있어서, 홀수번째 텐션 롤러의 둘레면의 최고 위치가 짝수번째 텐션 롤러의 둘레면의 최저 위치와 동일한 높이 또는 그것보다 높은 위치에 배치되고, 또한 인접하는 홀수번째와 짝수번째 텐션 롤러의 둘레면 사이의 간격이 당해 둘레면 사이에 존재하는 유리 리본의 두께보다 넓고, 상기 복수의 텐션 롤러의 홀수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 텐션 롤러, 짝수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 텐션 롤러, 또는 홀수번째와 짝수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 2개의 텐션 롤러가, 양단부의 원주 방향으로 유리 리본의 양단부에 대략 돌기부를 형성시키는 오목 형상 홈을 갖고, 상기 복수의 텐션 롤러의 모두 또는 1번째 텐션 롤러를 제외한 모두가, 증기막 형성제를 내부에 포함 가능한 롤러 기재로 형성되고, 상기 롤러 기재 중에 포함된 증기막 형성제로부터 발생한 증기가 텐션 롤러 둘레면과 유리 리본 표면 사이에 공급되는 구조를 갖는 증기 발생 텐션 롤러인 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 판유리의 제조 장치에 의하면, 용융 유리 리본 공급부로부터 성형부의 텐션 롤러 중 최상류의 짝수번째 및 홀수번째 텐션 롤러에 용융 유리가 공급되면, 유리 리본의 폭 방향의 양단부는 그의 자중에 의해 또는 유리 리본에 부가되는 텐션에 의해, 상기 텐션 롤러 중 한쪽 또는 양쪽의 텐션 롤러의 양단부에 형성된 오목 형상 홈에 의해 대략 볼록 형상부가 형성된다. 이에 의해, 유리 리본은 그의 폭 방향의 수축이 저지된다. 그리고, 이 유리 리본은 하류측 복수의 텐션 롤러를 통과하는 중에 성형 불가능한 온도까지 냉각되어서, 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본으로 성형된다. 그리고, 이 유리 리본은 성형부를 통과한 후, 그대로 반출부에 의해 반출된다. 또한, 유리 리본 양단부의 대략 볼록 형상부란, 유리 리본의 최단부로부터 유리 리본의 중앙 방향으로 들어간 곳에 있어도 좋고, 유리 리본의 최단부에 있어도 좋다.
즉, 본 발명에 따르면 텐션 롤러를 사용함으로써, 압연 롤러를 사용하는 '949 공보 및 '008 공보의 결점을 해소할 수 있고, 또한 성형부의 텐션 롤러에 형성된 오목 형상 홈에 의해, 용융 유리를 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본으로 성형할 수 있다. 또한, '534 공보 및 '020 공보와 같은 성형 장치를 불필요로 하고, 성형부를 통과한 유리 리본을 구조가 간단한 반출부에 의해 반송하도록 했으므로, 제조 장치의 설비가 소형이 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 텐션 롤러에 있어서 증기막 형성제를 내부에 포함 가능한 롤러 기재 중에, 상온 부근에서는 기체가 아니고 유리의 유리 전이점에서 기체인 증기막 형성제를 액체 상태로 도입하고, 유리 리본의 고열에서 증기막 형성제가 기화한 증기막의 박층을 통하여 유리 리본에 텐션을 부가한다. 이에 의해, 유리 리본과 텐션 롤러 사이에 증기막 박층에 의한 단열층이 형성되므로, 용융 유리의 급랭을 방지할 수 있으며, 또한 롤러 기재의 면이 유리 리본에 직접 접촉하지 않기 때문에, 성형된 유리 리본의 면에 롤러 기재 면과의 접촉 자국이나, 롤러 기재 면의 대략 요철이 전사하지 않고, 품질적으로 양호한 유리 리본을 성형할 수 있다.
또한, 반출부로서는 구조가 간단한 롤러 컨베이어를 예시할 수 있다. 그 외, 유리 리본이 대략 수직 방향으로 반출될 경우에는 유리 리본의 표리면에 접촉하는 롤러를 예시할 수 있다.
또한, 오목 형상 홈이 형성되는 최상류의 홀수번째 또는 짝수번째 텐션 롤러 중 한쪽의 텐션 롤러란, 유리 리본의 양단부에서 자중에 의해 대략 볼록 형상부를 형성시키는 경우에 있어서는, 홀수번째 텐션 롤러를 가리키고, 한편 유리 리본에 텐션(인장력)을 부가해서 대략 볼록 형상부를 형성시키는 경우에 있어서는, 짝수번째 텐션 롤러를 가리킨다. 통상, 유리 리본은 반출부와 유리 리본의 마찰 저항에 의해 인장력이 부가된 상태로 성형부를 통과하고, 이 인장력을 자중에 의해 대략 볼록 형상부를 형성시킬 수 있는 힘보다 크게 함으로써, 상측의 텐션 롤러의 오목 형상 홈에 의해 유리 리본의 양단부에 대략 볼록 형상부를 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 판유리의 제조 장치에 있어서, 1번째 텐션 롤러는 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러여도 좋다.
또한, 본 발명의 판유리의 제조 장치에 있어서, 1번째 텐션 롤러는 롤러 동체 내부에 도입한 냉각액에 의해 냉각되는 냉각 롤러여도 좋고, 짝수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 텐션 롤러가 오목 형상 홈을 가져도 좋다.
본 발명에 따르면, 최상류의 홀수번째로 배치된 텐션 롤러만이 소위 냉각 롤러이며, 롤러 동체 내에 도입된 냉각액에 의해 롤러 동체가 냉각되어 있으므로, 유리 리본은 냉각 롤러의 동체의 면에 미끄럼 접촉됨으로써 직접 냉각된다. 이렇게 유리 리본을 최상류 하측의 냉각 롤러만에 의해 직접 냉각함으로써, 증기막의 박층을 개재하여 용융 유리를 냉각하는 텐션 롤러보다 약 3배의 냉각 능력을 얻을 수 있다. 이로 인해, 유리 리본 하면의 롤러 요철의 전사를 냉각 롤러보다 하류의 증기막을 형성하는 텐션 롤러에 의해 억제하고, 또한 텐션 롤러의 수를 적게 하여 장치를 보다 컴팩트하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 판유리의 제조 장치에 있어서, 1번째 텐션 롤러가 오목 형상 홈을 갖는 경우에는 그 이후의 홀수번째 텐션 롤러가, 2번째 텐션 롤러가 오목 형상 홈을 갖는 경우에는 그 이후의 짝수번째 텐션 롤러가, 중앙부의 직경에 비하여 작은 직경의 단부를 가져도 좋다.
또한, 본 발명의 판유리의 제조 장치에 있어서, 홀수번째 텐션 롤러의 축심의 위치가 인접하는 짝수번째 텐션 롤러의 축심의 위치보다 낮은 위치에 있어도 좋다.
또한, 본 발명의 판유리의 제조 장치에 있어서, 증기 발생 텐션 롤러는 그의 둘레면에 증기를 배출하기 위한 홈을 가져도 좋다.
본 발명은 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을 축심이 수평 방향으로 또한 유리 리본의 이동 방향에 대하여 직교해서 배치된 복수의 텐션 롤러 사이를 통과시켜 성형하여 성형 불가능 온도의 유리 리본으로 하는 판유리의 제조 방법에 있어서, 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 인접하는 텐션 롤러의 둘레면 간격을 그 둘레면 사이에 존재하는 유리 리본의 두께보다 넓게 격리해서 유리 리본의 상하에 교대로 배치된 복수의 텐션 롤러 사이를 통과시켜 성형하고, 유리 리본의 폭 방향 양단부에, 원주 방향으로 형성된 오목 형상 홈을 양단부에 갖는 텐션 롤러에 의해 대략 돌기부를 형성하고, 복수의 텐션 롤러 중 적어도 일부에 증기 발생 텐션 롤러를 사용하고, 유리 리본과 증기 발생 텐션 롤러 둘레면 사이에 증기를 개재시켜 유리 리본을 텐션 롤러로 지지하는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 판유리의 제조 방법에 있어서, 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 처음에 유리 리본의 하측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지하고, 다음으로 유리 리본의 상측에 설치된 증기 발생 텐션 롤러로 지지해도 좋다.
본 발명의 판유리의 제조 방법에 있어서, 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 처음에 유리 리본의 하측에 설치된 냉각 롤러로 지지해서 냉각하고, 다음으로 유리 리본의 상측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지해도 좋다.
본 발명의 판유리의 제조 방법에 있어서, 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 처음에 유리 리본의 하측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지하고, 다음으로 유리 리본의 상측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지해도 좋다.
본 발명의 판유리의 제조 방법에 있어서, 처음의 텐션 롤러에 접하기 직전 위치의 유리 리본의 온도가 성형 가능한 약 102.0~3.9Pa?s 상당의 온도에 있고, 마지막의 텐션 롤러에 접한 직후 위치의 유리 리본의 온도가 성형 불가능한 약 106.4Pa?s 상당의 온도에 있어도 좋다.
본 발명의 판유리의 제조 방법에 있어서, 증기 발생 텐션 롤러를 유리 리본의 이동 방향에 대하여 역방향으로 회전시키거나, 또는 순방향으로 회전시키는 경우에는 유리 리본의 이동 속도의 1.1배 이상의 주속도로 회전시켜도 좋다.
본 발명의 판유리의 제조 방법에 있어서, 성형 불가능 온도가 된 유리 리본을 서냉시키고, 그 후에 절단해도 좋다.
본 발명은 전술한 판유리의 제조 장치의 반출부로부터 반출된 유리 리본을 서냉시키고, 그 후에 절단하는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법에 의하면, 용융 유리를 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본으로 성형할 수 있고, 또한 장치 설비를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법에 의하면, 품질적으로 양호한 판유리를 제조할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 판유리의 제조 장치를 설명하기 위한 참고로서 사용한 판유리의 제조 장치의 측면도.
도 2는 도 1에 도시한 판유리의 제조 장치의 주요부 확대 사시도.
도 3은 제2 실시 형태의 판유리의 제조 장치를 설명하기 위한 참고로서 사용한 판유리의 제조 장치의 측면도.
도 4는 도 3에 도시한 판유리의 제조 장치의 주요부 확대 사시도.
도 5는 제1 실시 형태의 판유리의 제조 장치의 성형 장치 구성을 나타낸 주요부 확대 측면도.
도 6은 텐션 롤러의 축방향을 따른 단면도.
도 7은 제2 실시 형태의 판유리의 제조 장치의 성형 장치의 구성을 나타낸 주요부 확대 측면도.
도 8은 제3 실시 형태의 판유리의 제조 장치의 성형 장치의 구성을 나타낸 주요부 확대 측면도.
도 9는 증기 릴리프 홈이 나선 형상으로 형성된 텐션 롤러의 사시도.
도 10은 증기 릴리프 홈이 축방향을 따라서 형성된 텐션 롤러의 사시도.
이하, 첨부 도면을 따라서 본 발명에 따른 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 1은 제1 실시 형태의 판유리의 제조 장치를 설명하기 위한 참고로서 사용한 판유리의 제조 장치(10)의 측면도이며, 도 2는 도 1에 도시한 판유리의 제조 장치(10)의 주요부 확대 사시도이다.
이 제조 장치(10)는 용융 유리(G)의 상류측에서 하류측을 향해 유리 용해로(용융 유리 공급부)(12), 성형 장치(성형부)(14) 및 롤러 반출 장치(반출부)(16)가 순서대로 배치되어서 구성되어 있다. 또한, 성형된 유리 리본을 서냉시키는 서냉로(17)가 롤러 반출부(16)의 하류측에 설치되고, 그의 하류측에 서냉된 유리 리본을 절단하는 절단 수단(100)이 설치되어 있다. 이 서냉로(17)를 통과하는 중에 유리 리본이 대략 실온까지 냉각되어, 그 후 유리 리본이 소정 크기로 절단되고, 판유리가 제조된다. 즉, 판유리의 제조 장치(10)에 서냉로(17), 절단 수단(100)을 포함시킴으로써, 실시 형태의 판유리의 제조 장치가 구성되어 있다. 또한, 서냉로(17)와 절단 수단(100)은 공지 기술의 장치이면 좋고, 그의 형태는 상관하지 않는다.
유리 용해로(12)는 판유리가 되는 소정의 유리 원료를 용해하며, 또한 용해 온도를 제어해서 성형에 적합한 점도 범위와 온도 범위의 용융 유리(G)를 제조해 저류하는 조이다. 용융 유리(G)의 점도와 온도는 상관 관계가 있기 때문에, 유리 용해로(12) 내의 용융 유리(G)의 점도는, 용융 유리(G)의 온도를 가열 설비로 조정함으로써 관리된다. 또한, 유리 용해로(12)에서의 유리 용해는 유리 조성에 따라 다른데, 예를 들어 소다석회 유리의 경우에는, 약 1450 내지 1550℃(점성에서 100.7~1.0 Pa?s)의 온도 범위에서 유리의 기포 결점, 조성의 편차, 그 밖의 결점이 해소되도록 충분한 시간을 들여서 행해진다.
유리 용해로(12)에 의해 온도 및 점도가 조정된 용융 유리(G)는, 유리 용해로(12)의 출구의 립면(13)으로부터 연속된 용융 유리의 흐름이 되어서 성형 가능 온도의 유리 리본으로서 성형 장치(14)에 공급되고, 성형 장치(14)에 의해 유리 리본(GL)으로 성형된다.
또한, 유리로서 소다석회 유리를 예시하면, 성형 장치(14)에 공급되는 용융 유리(G)의 온도는 102.0~3.9Pa?s 상당의 온도인 약 930 내지 1200℃가 바람직하다. 용융 유리(G)의 온도가 이 범위에 있으면, 성형을 개시하기에 충분히 부드럽고, 유리의 온도가 너무 높지 않다. 유리의 실투를 제어하기 위해서는, 약 1000 내지 1100(점도 102.6~3.3Pa?s)로 온도 조정된 용융 유리(G)가 성형 장치(14)에 공급되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 유리 용해로(12)는 그의 공급부가 립식이지만, 다운드로법의 슬릿 형상 혹은 퓨전법의 통 형상을 사용해도 좋다. 즉, 본 발명의 용융 유리 공급부는 리본 형상의 용융 유리를 성형 장치(14)에 공급 가능한 것이면, 그의 형태는 상관하지 않는다.
성형 장치(14)는 복수의 텐션 롤러(18, 20, 22, 24, 26)로 구성되어 있고, 유리 용해로(12)의 립면(13)으로부터 유하한 유리 리본(GL)이 이들의 텐션 롤러(18 내지 26)에 순서대로 감긴다.
여기서, 텐션 롤러(18, 20, 22, 24, 26)는 축심이 수평 방향으로 또한 유리 리본(GL)의 이동 방향에 대하여 직교해서 배치되어 있다. 또한, 복수의 텐션 롤러 중 유리 리본(GL)의 이동 방향의 상류측에서 홀수번째 텐션 롤러(18, 22, 26)가 유리 리본(GL)의 하면측에 위치하고, 짝수번째 텐션 롤러(20, 24)가 유리 리본의 상면측에 위치한다. 또한, 인접하는 홀수번째와 그의 하류의 짝수번째 텐션 롤러(18과 20 또는 22와 24)에 있어서, 홀수번째 텐션 롤러(18 또는 22)의 둘레면의 최고 위치가 짝수번째 텐션 롤러(20 또는 24)의 둘레면의 최저 위치와 동일한 높이 또는 그것보다 높은 위치에 배치되고, 또한 인접하는 홀수번째와 짝수번째 텐션 롤러(18과 20 또는 22와 24)의 둘레면 사이의 최근접 거리가 당해 둘레면 사이에 존재하는 유리 리본(GL)의 두께보다 커진다. 또한, 홀수번째 텐션 롤러(18 또는 22)의 축심의 위치가, 인접하는 짝수번째 텐션 롤러(20 또는 24)의 축심의 위치보다 낮은 위치에 있는 것이 바람직하다.
또한, 이들 텐션 롤러(18 내지 26)는 도시하지 않은 회전 구동원에 의해 도 1의 화살표 방향으로 회전된다. 이에 의해, 용융 유리(G)는 텐션 롤러(18 내지 26)로부터 텐션이 부가되면서 냉각되어 유리 리본(GL)으로 성형되어 간다. 또한, 성형 장치(14)의 최하류의 하측에 배치된 텐션 롤러(26)에는, 그것과 쌍을 이루는 상측의 텐션 롤러가 배치되어 있지 않지만, 이 상측의 텐션 롤러를 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 성형 장치(14)에는 상하 3쌍의 텐션 롤러가 배치되게 된다. 또한, 이들의 텐션 롤러(18 내지 26)에 의한 유리 리본(GL)의 통과로의 길이는, 텐션 롤러(26)를 통과한 직후의 유리 리본(GL)의 온도가 성형 불가능한 약 106.4Pa?s상당의 온도가 되도록 설정되어 있다. 즉, 성형 장치(14)에 있어서, 유리 리본은 102.0~6.4Pa?s 상당의 온도(소다석회 유리에서는 750 내지 1200℃)가 되도록 제어된다. 이 범위이면, 성형성에 대한 문제가 없고, 유리 리본의 온도가 너무 높지 않으므로 성형 시간이 길어지지 않고, 텐션 롤러의 수가 많아지지도 않는다. 보다 바람직하게는, 102.9~6.4Pa?s 상당의 온도(소다석회 유리에서는 750 내지 1050℃)가 되도록 제어된다. 더욱 바람직하게는, 102.9~5.5Pa?s 상당의 온도(소다석회 유리에서는 800 내지 1050℃)가 되도록 제어된다.
소다석회 유리를 예로 들어서 설명하면 약 106.2Pa?s 상당의 온도는 약 760℃이지만, 실시 형태의 성형 장치(14)에서는 텐션 롤러(26)를 통과한 직후의 유리 리본(GL)의 온도가 약 750℃가 되도록 상기 통과로의 길이가 설정되어 있다.
따라서, 실시 형태의 성형 장치(14)에 의하면, 1번째와 2번째 텐션 롤러(18, 20)에 공급된 약 930 내지 1200℃의 유리 리본(GL)은, 성형 장치(14)를 통과하는 중에 냉각되어서 유리 리본(GL)으로 성형되어 가고, 그리고 5번째 텐션 롤러(26)를 통과한 직후에 약 750℃의 성형 불가능한 최종 판 두께의 유리 리본(GL)으로 성형된다. 또한, 유리 리본(GL)의 상기 통과로의 길이는, 유리 리본(GL)의 온도, 텐션 롤러(18 내지 26)에 대한 유리 리본(GL)의 감기는 길이(유리 리본과 각 롤러의 대향 길이) 및 텐션 롤러의 대수에 기초하여 적절히 설정되는 것이다. 즉, 텐션 롤러의 대수는 도 1, 도 2에 도시한 5대에 한정되는 것은 아니다. 유리 리본이 1번째와 2번째 텐션 롤러만으로 소정의 판 두께가 되고, 또한 성형 장치(14)의 하류에서의 유리 리본의 온도가 성형 불가능한 온도로 냉각될 수 있으면, 한 쌍의 텐션 롤러이어도 좋다.
성형 장치(14)에 의해 성형된 유리 리본(GL)은, 성형 장치(14)의 후단에 배치된 롤러 반출 장치(16)의 복수개의 롤러(28, 28…)에 그의 하면이 접촉된 상태로 이 제조 장치(10)의 외부로 반출된다. 성형 장치(14)를 통과한 유리 리본(GL)은 성형 불가능한 온도까지 냉각되어 있기 때문에, 복수 개의 롤러(28, 28…)에 의해 롤러 표면의 요철의 전사 없이 접촉 반송이 가능하게 된다. 또한, 롤러(28, 28…)는 도시하지 않은 회전 구동원에 의해 화살표 방향으로 회전된다. 또한, 도 1에서는 성형 후의 유리 리본을 수평하게 취출하고 있지만, 성형 후의 유리 리본을 대략 수직 방향으로 취출하는 경우도 본 발명의 범위이다. 이 경우에는, 유리 리본의 표리면에 롤러를 접촉시켜서 반출하면 좋다.
그런데, 성형 장치(14)의 텐션 롤러(18 내지 26)는, 유리 리본(GL)이 측면에서 보아 사행해서 통과하도록, 그 유리 리본의 통과로를 사이에 두고 상하에, 또한 각각의 축심(18A, 20A, 22A, 24A, 26A)이 유리 리본(GL)의 이동 방향에 대하여 대략 수직 또한 수평 방향으로 배치되어 있다.
또한, 도 2와 같이 홀수번째 텐션 롤러(18, 22, 26) 중 최상류측의 1번째 텐션 롤러(18)의 양단부(도 2에서는 일단부만 도시)의 원주 방향에는, 유리 용해로(12)로부터 공급된 유리 리본(GL)의 양단부에 자중에 의해 대략 볼록 형상부(A)를 형성시키는 오목 형상 홈(30)이 형성되어 있다. 이 오목 형상 홈(30)의 깊이는 1 내지 10㎜가 바람직하고, 2 내지 7㎜가 보다 바람직하고, 3 내지 4㎜가 더욱 바람직하다. 이 오목 형상 홈(30)의 폭은 10 내지 100㎜가 바람직하고, 20 내지 80㎜가 보다 바람직하고, 30 내지 60㎜가 더욱 바람직하다. 또한, 유리 리본의 양단부에 형성되는 대략 볼록 형상부(A)는, 도 2와 같이 유리 리본의 최단부로부터 유리 리본의 중앙 방향에 들어간 곳이어도 좋고, 유리 리본의 최단부에 있어도 좋다. 대략 볼록 형상부가 유리 리본의 최단부에 없는 경우에는, 대략 볼록 형상부가 최단부로부터 유리 리본 중앙 방향으로 100㎜ 이하의 위치에 있는 것이 바람직하다. 또한, 텐션 롤러(18) 이후의 홀수번째 텐션 롤러(22, 26)의 양단부의 원주 방향으로, 마찬가지의 오목 형상 홈이 형성되어도 좋다.
제1 실시 형태에서의 텐션 롤러(18, 20, 22, 24, 26)는 후술하는 바와 같이 모두 증기막 형성제를 내부에 포함 가능한 롤러 기재를 포함하고, 상기 롤러 기재 중에 포함된 증기막 형성제로부터 발생한 증기가 텐션 롤러 둘레면과 유리 리본 표면 사이에 공급되는 구조를 갖는 증기 발생 텐션 롤러이다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 판유리의 제조 장치(10)의 작용에 대해서 설명한다.
유리 용해로(12)의 출구의 립면(13)으로부터 성형 장치(14)의 최상류측에 배치된 1번째와 2번째 텐션 롤러(18, 20)에 용융 유리(G)가 공급되면, 유리 리본(GL)의 폭 방향의 양단부는 그의 자중에 의해, 1번째 텐션 롤러(18)의 양단부에 형성된 오목 형상 홈(30)에 유리 리본(GL)의 단부가 매달려지게 되어 대략 볼록 형상부가 형성된다. 도 2에서는 오목 형상 홈(30)에 의해 형성된 유리 리본(GL)의 대략 볼록 형상부(A)가 단면으로 도시되어 있다. 이 대략 볼록 형상부(A)는 물론 유리 리본(GL)의 하면에서, 또한 유리 리본(GL)의 이동 방향을 따라서 연속 형성된다. 이에 의해 유리 리본(GL)은 오목 형상 홈(30)에 결합되는 대략 볼록 형상부(A)가 그의 양단부에 형성되기 때문에, 그의 폭 방향의 수축이 저지된다. 그리고, 이 유리 리본(GL)은 하류측의 텐션 롤러(22, 24, 26)를 통과하는 중에, 상술한 바와 같이 성형 불가능한 온도까지 냉각되어, 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본(GL)으로 성형된다. 그리고, 이 유리 리본(GL)은 성형 장치(14)를 통과한 후, 성형 불가능한 온도(약 750℃)까지 냉각되어 있기 때문에, 그대로 롤러 반출 장치(16)의 복수개의 롤러(28, 28…)에 그의 하면이 접촉된 상태로 반출된다. 도 1의 참조 부호 F1은 유리 리본(GL)의 인장력을 나타내고 있고, 이 인장력(F1)은 롤러 반출 장치(16)의 복수 개의 롤러(28, 28…)와 유리 리본(GL) 사이의 마찰 저항, 또는 롤러 반출 장치(16)의 후단에 배치된 풀 장치(도시하지 않음)에 의해 발생한다.
이렇게 구성된 유리 리본 형태의 제조 장치(10)에 의하면, 텐션 롤러(18 내지 26)를 사용함으로써, 압연 롤러를 사용하는 '949 공보 및 '008 공보의 결점을 해소할 수 있다. 또한, 성형 장치(14)의 1번째 텐션 롤러(18)에 형성된 오목 형상 홈(30)에 의해, 유리 리본(GL)의 양단부에 대략 볼록 형상부가 형성되고, 용융 유리(G)를 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본(GL)으로 성형할 수 있다. 또한, 성형 장치(14)를 통과한 유리 리본(GL)을, 구조가 간단한 롤러 반출 장치(16)에 의해 접촉 상태로 반송하기 때문에 '534 공보 및 '020 공보와 같은 성형 장치를 필요로 하지 않으므로, 제조 장치의 설비가 소형이 된다는 효과가 있다.
또한, 도 1 및 도 2와 같이 성형 장치(14)에 있어서, 유리 리본(GL)의 통과로의 1번째 텐션 롤러만이 상기 오목 형상 홈(30)을 갖는 경우에는, 1번째 텐션 롤러 이후인 홀수번째 텐션 롤러(22, 26)의 양단부에, 유리 리본(GL)의 대략 볼록 형상부(A)를 텐션 롤러(22, 26)의 롤러 본체부(22B, 26B)로부터 놓아주기 위한 소경부(22C, 26C)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 소경부(22C, 26C)는 롤러 중앙의 롤러 본체부(22B, 26B)보다 작은 직경으로 구성되어 있고, 롤러 본체부(22B, 26B)와의 단차는 대략 볼록 형상부(A)의 높이와 같게 설정되어 있다. 이에 의해, 대략 볼록 형상부(A)가 형성되어 있는 유리 리본(GL)의 양단부를 제외하는 면, 즉 제품이 되는 면이 롤러 본체부(22B, 26B)에 의해 안정적으로 반송된다. 또한, 대략 볼록 형상부(A)가 형성되어 있는 유리 리본(GL)의 양단부는, 제조 장치(10)의 후단에서 절단되어 재이용된다.
도 3은 제2 실시 형태의 판유리의 제조 장치를 설명하기 위한 참고로서 사용한 판유리의 제조 장치(40)의 측면도이며, 도 4는 도 3에 도시한 판유리의 제조 장치(40)의 주요부 확대 사시도이다. 또한, 도 1, 도 2에 도시한 판유리의 제조 장치(10)와 동일 또는 유사한 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그의 설명은 생략한다.
이 제조 장치(40)는 유리 용해로(12), 성형 장치(42), 롤러 반출 장치(16), 서냉로(17) 및 절단 수단(100)으로 구성되어 있다.
성형 장치(42)도 도 1의 성형 장치(14)와 마찬가지로, 복수의 텐션 롤러(44, 46, 48, 50, 52)로 구성되어 있고, 유리 용해로(12)의 립면(13)으로부터 유하한 유리 리본(GL)이 이들 텐션 롤러(44 내지 52)에 순서대로 감긴다.
여기서, 텐션 롤러(44, 46, 48, 50, 52)는 축심이 수평 방향으로 또한 유리 리본(GL)의 이동 방향에 대하여 직교해서 배치되어 있다. 또한, 복수의 텐션 롤러 중 유리 리본(GL)의 이동 방향의 상류측에서 홀수번째 텐션 롤러(44, 48, 52)가 유리 리본(GL)의 하면측에 위치하고, 짝수번째 텐션 롤러(46, 50)가 유리 리본의 상면측에 위치한다. 또한, 인접하는 홀수번째와 그의 하류의 짝수번째 텐션 롤러(44와 46 또는 48과 50)에 있어서, 홀수번째 텐션 롤러(44 또는 48)의 둘레면의 최고 위치가 짝수번째 텐션 롤러(46 또는 50)의 둘레면의 최저 위치와 동일한 높이 또는 그것보다 높은 위치에 배치되고, 또한 인접하는 홀수번째와 짝수번째 텐션 롤러(44과 46 또는 48과 50)의 둘레면 사이의 최근접 거리가 당해 둘레면 사이에 존재하는 유리 리본(GL)의 두께보다 커진다. 또한, 홀수번째 텐션 롤러(44 또는 48) 축심의 위치가, 인접하는 짝수번째 텐션 롤러(46 또는 50) 축심의 위치보다 낮은 위치에 있는 것이 바람직하다.
또한, 성형 장치(42)의 최하류의 하측에 배치된 텐션 롤러(52)에는 그것과 쌍을 이루는 상측의 텐션 롤러가 배치되어 있지 않지만, 이 상측의 텐션 롤러를 배치하는 것도 가능하다. 또한, 이들 텐션 롤러(44 내지 52)에 의한 유리 리본(GL)의 통과로의 길이도, 텐션 롤러(52)를 통과한 직후의 유리 리본(GL)의 온도가 성형 불가능한 약 106.4Pa?s 상당의 온도 또는 약 750℃가 되도록 설정되어 있다. 또한, 텐션 롤러(44 내지 52)는, 유리 리본(GL)이 측면에서 보아 사행해서 통과하도록, 그 통과로를 사이에 두고 상하에, 또한 각각의 축심(44A, 46A, 48A, 50A, 52A)이 유리 리본의 이동 방향에 대략 수직 또한 수평 방향으로 배치되어 있다.
한편, 도 4와 같이 짝수번째로 배치된 텐션 롤러(46, 50) 중 최상류측에 배치된 2번째 텐션 롤러(46)의 양단부(도 4에서는 일단부만 도시)의 원주 방향에는 유리 용해로(12)로부터 공급된 유리 리본(GL)의 양단부에, 유리 리본(GL)의 인장력(F2)에 의해 대략 볼록 형상부(B)를 형성시키는 오목 형상 홈(54)이 형성되어 있다. 또한, 텐션 롤러(46) 이후의 짝수번째 텐션 롤러(50)의 양단부의 원주 방향으로, 마찬가지의 오목 형상 홈이 형성되어도 좋다. 또한, 유리 리본(GL)의 양단부에 형성되는 대략 볼록 형상부(B)는 도 4와 같이 유리 리본의 최단부로부터 유리 리본의 중앙 방향에 들어간 곳에 있어도 좋고, 유리 리본의 최단부에 있어도 좋다. 대략 볼록 형상부가 유리 리본의 최단부에 없는 경우에는, 대략 볼록 형상부가 최단부에서 유리 리본 중앙 방향으로 100㎜ 이하의 위치에 있는 것이 바람직하다.
즉, 제2 실시 형태의 판유리의 제조 장치(40)는 유리 리본(GL)의 인장력(F2)을 도 1에 도시한 제조 장치(10)의 인장력 (F1)보다 크게 하고, 2번째 텐션 롤러의 오목 형상 홈(54)에 의해, 유리 리본(GL)의 양단부에 강제적으로 대략 볼록 형상부를 형성시키는 것이다.
제2 실시 형태에서의 텐션 롤러(46, 48, 50, 52)는 후술하는 증기 발생 텐션 롤러이다. 한편, 텐션 롤러(44)는 증기 발생 텐션 롤러여도, 후술하는 냉각 롤러여도 좋다.
이어서, 상기한 바와 같이 구성된 판유리의 제조 장치(40)의 작용에 대해서 설명한다.
유리 용해로(12)의 출구의 립면(13)으로부터 성형 장치(42)의 1번째와 2번째로 배치된 텐션 롤러(44, 46)에 용융 유리(G)가 공급되면, 유리 리본(GL)의 인장력(F2)에 의해, 유리 리본(GL)의 폭 방향의 양단부에, 2번째 텐션 롤러(46)의 양단부에 형성된 오목 형상 홈(54)에 의해 강제적으로 대략 볼록 형상부가 형성된다. 도 4에서는 오목 형상 홈(54)에 절곡된 유리 리본(GL)의 대략 볼록 형상부(B)가 단면으로 도시되고 있다. 대략 볼록 형상부(B)는 유리 리본(GL)의 상면에서 유리 리본(GL)의 통과 방향을 따라서 연속 형성된다. 이에 의해 유리 리본(GL)은 오목 형상 홈(54)에 결합되는 대략 볼록 형상부(B)가 그의 양단부에 형성되기 때문에, 그의 폭 방향의 수축이 저지된다. 그리고, 이 유리 리본(GL)은 하류측 텐션 롤러(48 내지 52)를 통과하는 중에, 상술한 바와 같이 성형 불가능한 온도까지 냉각되어서, 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본으로 성형된다. 또한, 이 유리 리본(GL)은 성형 불가능한 온도까지 냉각되어서, 롤러 반출 장치(16)의 복수 개의 롤러(28, 28…)에 그의 하면이 접촉된 상태로 반출된다.
따라서, 이 판유리의 제조 장치(40)도 도 1, 도 2에 도시한 판유리의 제조 장치(10)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4와 같이 성형 장치(42)에 있어서, 2번째 텐션 롤러(46)만이 오목 형상 홈(54)을 갖는 경우에는, 그 이후의 짝수번째인 4번째 텐션 롤러(50)의 양단부에, 유리 리본(GL)의 대략 볼록 형상부(B)를 텐션 롤러(50)의 롤러 본체부(50B)로부터 놓아주기 위한 소경부(50C)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 5는 제1 실시 형태의 유리 리본의 제조 장치(10)의 성형 장치(14)(도 1, 도 2 참조)의 구성을 도시한 주요부 확대 측면도이다. 도 5에서는 성형 장치(14)의 텐션 롤러(18 내지 26)(텐션 롤러 24, 26은 도시하지 않음)가 모두 증기 발생 텐션 롤러인 것을 도시하고 있다.
이하에 증기 발생 텐션 롤러의 구성을, 텐션 롤러(18)를 예로 들어서 설명한다.
텐션 롤러(18)는 도 6의 단면도에서 도시한 바와 같이 롤러 동체의 둘레면이 증기막 형성제를 내부에 포함 가능한 롤러 기재(60)로 형성되며, 또한 롤러 양단부(오목 형상 홈(30)을 포함함)도 증기막 형성제를 내부에 포함 가능한 기재(62, 62)로 형성되고, 화살표와 같이 롤러 기재(60) 및 기재(62, 62) 중에 도입된 증기막 형성제(64)가 용융 유리인 유리 리본(GL)의 고열에 의해, 롤러 둘레면으로부터 기화하도록 구성된다. 이에 의해, 유리 리본(GL)과 텐션 롤러(18) 사이에는, 도 5와 같이 증기막의 박층(66)이 안정적으로 형성된다.
텐션 롤러(18)에 증기막 형성제를 공급하는 방법으로서는, 텐션 롤러(18)의 회전축(68)과 내주면부(70) 사이에 형성되는 중심 공동부(72)에 공급함으로써, 기재(60, 62) 전체에 침투하도록 해도 좋고, 혹은 텐션 롤러(18)의 유리 리본(GL)에 면하지 않고 있는 측부에 습윤 롤러(도시하지 않음)를 접촉 배치하고, 습윤 롤러에 공급한 증기막 형성제가 텐션 롤러(18)에 이동하도록 해도 좋다. 또한, 노즐을 사용해서 증기막 형성제를 텐션 롤러(18)의 표면에 스프레이하는 스프레이 방식이어도 좋다. 즉, 텐션 롤러(18)의 기재(60, 62) 중에 증기막 형성제가 충분히 함유되도록 공급할 수 있는 방법이면 좋다.
기재(60, 62)로서는 액체를 내부에 포함할 수 있는 재질 또는 구조이며, 예를 들어 다공질의 다공성체나 섬유질체의 재료인 것을 적절하게 사용할 수 있다. 다공성체의 경우에는 연통 구멍인 것이 바람직하다. 또한, 다공성체의 표면에는 바람직하게는 1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 30㎛ 이하의 구멍 직경이 미세한 구멍을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 유리 리본(GL)에 대한 구멍 형상의 전사를 방지할 수 있다. 또한, 다공성체는 증기막 형성제(64)와 친액성(예를 들어, 물로 말하면 친수성)이 높은 재질인 것이 바람직하다.
기재(60, 62)의 기본이 되는 재료로서는, 다공질 친수성 카본이 특히 적합하지만, 그 밖에 예를 들어 셀룰로오스, 종이, 나무, 대나무 등의 천연물 유래의 고분자 재료, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 고무 등의 합성 고분자계 재료, 탄소계 재료 등을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 철, 스테인리스강, 백금 등의 금속 재료, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄화규소, 질화규소 등의 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 질화물을 주성분으로 하는 세라믹스 재료 등도 사용할 수 있다. 또한, 기재(60, 62)의 성형면은 미세한 구멍이나 섬유 형상의 요철 이외에는 매우 평활하여도 좋고, 반대로 일정한 요철이 있어도 좋다.
사용하는 증기막 형성제(64)로서는 상온에서 액체이고, 또한 유리 전이점에서는 기체인 유기물, 무기물인 각종 물질을 사용할 수 있다. 또한, 기재(60, 62)로의 공급 조작성의 점에서, 융점이 40℃ 이하이고, 대기압 하에서의 비점이 50 내지 500℃, 더욱 바람직하게는 300℃ 이하인 것이 좋다. 또한, 증기막 형성제(64)가 기화한 증기가 유리에 악영향을 줄 정도로 화학적으로 반응하지 않고, 독성이 낮으며, 사용되는 온도에서 불연성인 것이 바람직하고, 대표적인 것으로서 물을 예시할 수 있다.
이와 같이, 증기막 형성제(64)로서는 유리 리본(GL)의 고열에 의해 순간적으로 기화하고, 안정적인 증기막의 박층(66)을 형성할 수 있는 액체를 적절하게 선택할 필요가 있다. 고열에서 순간적으로 기화함으로써 형성된 증기막 박층(66)의 열전도성은, 액체나 고체의 열전도성과 비교해서 현저하게 작기 때문에, 유리 리본(GL)에 대하여 단열적인 환경을 형성할 수 있다. 증기막 박층(66)의 두께는 너무 작으면 텐션 롤러(18)와 유리 리본(GL)이 직접 접촉하는 경우가 있고, 또한 단열층의 형성에 불충분해지고, 또한 텐션 롤러(18)의 표면 요철의 영향을 받기 쉬워지므로, 최소 10㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이상이 필요하다. 또한, 증기막의 박층(66)이 너무 두꺼우면 텐션 롤러(18)의 압력이 전해지기 어려워지므로 그의 두께는 500㎛ 이하, 적합하게는 200㎛ 이하가 바람직하다.
또한, 증기막 형성제(64)로서는 상기한 바와 같이 다양한 것을 사용할 수 있는데, 통상적으로 물이 조작성, 입수의 용이함, 안전성 등의 면에서 적합하다. 또한, 기재(60, 62)가 다공질인 다공성체의 경우에는, 그의 다공 모양이 유리 리본(GL)에 전사하지 않도록, 텐션 롤러(18) 림 속도를 유리 리본(GL)의 반송 속도보다 약 1.1배 이상 빨리하는 것이 바람직하고, 텐션 롤러(18)의 회전 방향을 유리 리본(GL)의 반송 방향에 대하여 역방향으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 텐션 롤러(18)의 주위 속도를 유리 리본(GL)의 반송 속도보다 약 1.1배 이상 빠르게 함으로써, 유리 리본의 면에 대한 증기막의 갱신 빈도가 높아져, 유리 리본면의 품질이 좋아진다. 텐션 롤러(18)를 역방향으로 회전시킨 경우, 이 효과는 더욱 높아진다. 또한, 텐션 롤러(18)와 유리 리본(GL)은 증기막의 박층(66)을 개재해서 비접촉되므로, 인장력(F1)에 의한 유리 리본(GL)의 반송에 문제는 발생하지 않는다.
이러한 증기 발생 텐션 롤러인 텐션 롤러(18)를 성형 장치(14)에 적용함으로써, 유리 리본(GL)과 텐션 롤러(18) 사이에 증기막의 박층(66)에 의한 단열층이 형성되므로, 유리 리본(GL)의 급랭을 방지할 수 있다. 또한, 기재(60, 62)의 둘레면이 유리 리본(GL)에 직접 접촉하지 않기 때문에, 성형된 유리 리본(GL)의 면에 기재(60, 62)의 둘레면과의 접촉 자국이나, 기재(60, 62)의 둘레면의 요철은 전사하지 않는다. 따라서, 증기막형 발생 텐션 롤러인 텐션 롤러(18)를 사용함으로써, 품질적으로 양호한 유리 리본(GL)을 성형할 수 있고, 이 결과 서냉로(17)를 통과한 판유리도 품질적으로 양호해진다.
또한, 하류측에 배치된 모든 텐션 롤러(20 내지 26)도 증기 발생 텐션 롤러로 함으로써, 유리 리본(GL)의 상하 양면과 텐션 롤러(20 내지 26) 사이에 증기막의 박층(66)이 형성되므로, 각각의 텐션 롤러(20 내지 26)의 기재(60, 62)의 둘레면이 유리 리본(GL)에 직접 접촉하지 않는다. 이에 의해, 성형된 유리 리본(GL)의 상하 양면에 기재(60, 62)의 둘레면과의 접촉 자국이나, 기재(60, 62)의 둘레면의 요철이 전사하지 않으므로, 품질적으로 양호한 유리 리본(GL)을 성형할 수 있다.
도 7은 제2 실시 형태의 판유리의 제조 장치(40)(도 3, 도 4 참조)의 성형 장치(42)의 구성을 도시한 주요부 확대 측면도이다. 도 7에서는, 성형 장치(42)의 텐션 롤러(46 내지 52)(텐션 롤러(50, 52)는 도시하지 않음)가 증기 발생 텐션 롤러인 것을, 최상류측의 홀수번째 텐션 롤러인 1번째 텐션 롤러(44)가 냉각 롤러인 것을 도시하고 있다.
냉각 롤러인 텐션 롤러(44)는 통 형상의 롤러 동체 내에 냉각액이 도입됨으로써, 롤러 동체가 냉각된다. 따라서, 텐션 롤러(44)에 감기는 고열의 유리 리본(GL)은 텐션 롤러(44)의 롤러 동체의 둘레면에 미끄럼 접촉됨으로써 직접 냉각된다.
이와 같이, 유리 용해로를 나온 직후의 고열의 유리 리본(GL)을 냉각 롤러인 텐션 롤러(44)만에 의해 직접 냉각함으로써, 증기막의 박층(66)을 통해서 유리 리본(GL)을 냉각하는 텐션 롤러(18)(도 5 참조)보다 약 3배의 냉각 능력을 얻을 수 있고, 성형 장치(42)에서의 유리 리본(GL)의 통과 길이를 단축할 수 있다. 또한, 이 냉각 롤러에 기인하는 요철에 의해 유리 리본 표면의 품질의 저하가 우려되지만, 실제로는 그것보다 하류에 증기막을 형성하는 텐션 롤러가 있어서, 이들 텐션 롤러에 의한 화염 연마 효과에 의해 표면 품질의 개선이 가능하다. 따라서, 종래의 증기막을 형성하지 않는 압연 롤러만에 의한 성형에 비하여, 유리 리본 표면의 품질 저하를 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 증기막 형성용 텐션 롤러(46)는 상측에 배치되어 있기 때문에, 유리 리본(GL)의 인장력(F2)에 의해 텐션 롤러(46)의 오목 형상 홈(54)으로 유리 리본(GL)의 양단부에 있어서 강제적으로 대략 볼록 형상부(B)를 형성한다.
또한, 텐션 롤러(44)는 증기 발생 텐션 롤러여도 좋다. 이 경우에는, 전술한 냉각 롤러의 경우가 높은 냉각 효과는 얻어지지 않지만, 유리 리본(GL) 하면의 품질은 제1 실시 형태와 마찬가지로 높은 것이 얻어진다.
도 8은 제3 실시 형태의 판유리의 제조 장치(80)의 성형 장치(82)의 구성을 도시한 주요부 확대도이다. 이 성형 장치(82)는 최상류측 홀수번째 텐션 롤러로서, 도 5에 도시한 텐션 롤러(18)를 적용하고, 최상류측의 짝수번째 텐션 롤러로서, 도 7에 도시한 텐션 롤러(46)를 적용한 것이다.
즉, 이 성형 장치(82)는, 최상류의 1번째와 2번째 텐션 롤러로서, 그의 양단부에 오목 형상 홈(30, 54)이 형성된 텐션 롤러(18, 46)를 사용한 것이다. 성형 장치(82)를 통과하는 유리 리본(GL)의 인장력을 적절히 조정함으로써, 유리 리본(GL)의 하면측에는, 오목 형상 홈(30)에 의해 대략 볼록 형상부(A)가 형성되며, 또한 오목 형상 홈(54)에 의해 대략 볼록 형상부(B)가 형성된다. 또한, 유리 리본의 양단부에 형성되는 대략 볼록 형상부는, 도 8과 같이 유리 리본의 최단부로부터 유리 리본의 중앙 방향에 들어간 곳이어도 좋고, 유리 리본의 최단부에 있어도 좋다. 이렇게 유리 리본(GL)의 하면에 대략 볼록 형상부(A)를 형성하며, 또한 유리 리본(GL)의 상면에 대략 볼록 형상부(B)를 형성함으로써, 유리 리본(GL)의 폭 방향의 수축이 상하 오목 형상 홈(30, 54)에 의해 확실하게 규제되므로, 유리 리본(GL)을 원하는 폭과 원하는 판 두께의 유리 리본으로 형성하는 것이 용이해진다. 또한, 텐션 롤러(18(46)) 이후의 텐션 롤러도 마찬가지로 오목 형상 홈을 가져도 좋다.
도 9는 롤러 기재(60)의 둘레면에 1개의 증기 릴리프 홈(84)이 나선 형상으로 형성된 텐션 롤러(18(46))의 사시도, 도 10은 롤러 기재(60)의 표면에 증기 릴리프 홈(86, 86…)이 그의 축방향을 따라서 복수개 형성된 텐션 롤러(18(46))의 사시도이다.
텐션 롤러(18(46))와 유리 리본(GL) 사이에 연속해서 발생하는 증기가 그 사이에 체류하면, 체류한 증기의 압력에 의해 유리 리본(GL)이 변형되는(부풀어 오르는) 문제가 발생하기 쉽다. 따라서, 도 9, 도 10과 같이 롤러 기재(60)의 둘레면에 증기 릴리프 홈(84, 86)을 형성함으로써, 텐션 롤러(18(46))와 유리 리본(GL) 사이에 발생한 증기는 증기 릴리프 홈(84, 86)에 따라 텐션 롤러(18(46))와 유리 리본(GL) 사이에서 외부로 배출된다. 이에 의해 증기의 체류를 방지할 수 있으므로, 유리 리본(GL)의 상기 변형을 방지할 수 있다.
또한, 도 9의 증기 릴리프 홈(84)과 도 10의 증기 릴리프 홈(86)을 비교하면, 양쪽의 증기 릴리프 홈(84, 86)은 모두, 유리 리본(GL)의 폭 방향에 있어서 증기막의 압력 분포를 균일하게 하는 효과가 있지만, 나선 형상의 증기 릴리프 홈(84)은 롤러 기재(80)의 원주 방향으로 형성되어 있기 때문에, 축방향을 따라서 형성되어 있는 직선 형상의 증기 릴리프 홈(86)과 비교하여, 단위 면적당 증기 릴리프율이 높다. 또한, 증기 릴리프 홈(84, 86)의 홈 깊이는 1 내지 3㎜가 바람직하고, 홈 폭도 1 내지 3㎜가 바람직하다.
이상 설명한 판유리의 제조 장치, 판유리의 제조 방법에 의해 성형되는 유리 리본(GL)은, FPD(Flat Panel Display)용 유리 기판, 건축재용 유리판, 기타 용도의 유리판으로서 사용 가능하다.
또한, 실시 형태에서는 소다석회 유리를 예시했지만, 알칼리 성분을 포함하지 않는 유리라도 적용할 수 있다.
본 출원을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 변형이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 명확한 것이다.
본 출원은 2009년 7월 9일 출원한 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2009-162752호)에 기초하는 것이고, 그의 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
10…판유리의 제조 장치
12…유리 용해로
13…립면
14…성형 장치
16…롤러 반출 장치
17…서냉로
18, 20, 22, 24, 26…텐션 롤러
28…롤러
30…오목 형상 홈
40…판유리의 제조 장치
42…성형 장치
44, 46, 48, 50, 52…텐션 롤러
54…오목 형상 홈
60…롤러 기재
62…기재
64…증기막 형성제
66…박층
68…회전축
70…내주면부
72…중심 공동부
80…판유리의 제조 장치
82…성형 장치
84, 86…증기 릴리프 홈
100…절단 수단

Claims (14)

  1. 연속된 용융 유리의 흐름을 성형 가능 온도의 유리 리본으로서 성형부에 공급하는 용융 유리 리본 공급부와,
    상기 용융 유리 리본 공급부로부터 공급된 성형 가능 온도의 유리 리본을 성형해서 성형 불가능 온도의 유리 리본으로 하는 복수의 텐션 롤러를 구비한 성형부와,
    상기 성형부의 하류측에서 성형 불가능 온도의 유리 리본을 반출하는 반출부
    를 구비하고,
    상기 복수의 텐션 롤러는
    축심이 수평 방향으로 또한 유리 리본의 이동 방향에 대하여 직교해서 배치되고,
    상기 복수의 텐션 롤러 중, 유리 리본의 이동 방향의 상류측으로부터 홀수번째 텐션 롤러는 유리 리본의 하면측에 위치하고, 짝수번째 텐션 롤러는 유리 리본의 상면측에 위치하고,
    상기 복수의 텐션 롤러의 인접하는 홀수번째와 그의 하류의 짝수번째 텐션 롤러에 있어서, 홀수번째 텐션 롤러의 둘레면의 최고 위치가 짝수번째 텐션 롤러의 둘레면의 최저 위치와 동일한 높이 또는 그것보다 높은 위치에 배치되고, 또한 인접하는 홀수번째와 짝수번째 텐션 롤러의 둘레면 사이의 간격이 당해 둘레면 사이에 존재하는 유리 리본의 두께보다 넓고,
    상기 복수의 텐션 롤러의 홀수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 텐션 롤러, 짝수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 텐션 롤러, 또는 홀수번째와 짝수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 2개의 텐션 롤러가, 양단부의 원주 방향으로 유리 리본의 양단부에 대략 돌기부를 형성시키는 오목 형상 홈을 갖고,
    상기 복수의 텐션 롤러의 모두 또는 1번째 텐션 롤러를 제외한 모두가, 증기막 형성제를 내부에 포함 가능한 롤러 기재로 형성되고, 상기 롤러 기재 중에 포함된 증기막 형성제로부터 발생한 증기가 텐션 롤러 둘레면과 유리 리본 표면 사이에 공급되는 구조를 갖는 증기 발생 텐션 롤러인 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 1번째 텐션 롤러가 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러인 판유리의 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 1번째 텐션 롤러가 롤러 동체 내부에 도입한 냉각액에 의해 냉각되는 냉각 롤러이며, 짝수번째 텐션 롤러 중 적어도 최상류측의 텐션 롤러가 오목 형상 홈을 갖는 판유리의 제조 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 1번째 텐션 롤러가 오목 형상 홈을 갖는 경우에는 그 이후의 홀수번째 텐션 롤러가, 2번째 텐션 롤러가 오목 형상 홈을 갖는 경우에는 그 이후의 짝수번째 텐션 롤러가, 중앙부의 직경에 비하여 작은 직경의 단부를 갖는 판유리의 제조 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 홀수번째 텐션 롤러의 축심의 위치가 인접하는 짝수번째 텐션 롤러의 축심의 위치보다 낮은 위치에 있는 판유리의 제조 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 증기 발생 텐션 롤러는 그의 둘레면에 증기를 배출하기 위한 홈을 갖는 판유리의 제조 장치.
  7. 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을 축심이 수평 방향으로 또한 유리 리본의 이동 방향에 대하여 직교해서 배치된 복수의 텐션 롤러 사이를 통과시켜 성형하여 성형 불가능 온도의 유리 리본으로 하는 판유리의 제조 방법에 있어서,
    성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 인접하는 텐션 롤러의 둘레면 간격을 그 둘레면 사이에 존재하는 유리 리본의 두께보다 넓게 격리해서 유리 리본의 상하에 교대로 배치된 복수의 텐션 롤러 사이를 통과시켜 성형하고,
    유리 리본의 폭 방향 양단부에, 원주 방향으로 형성된 오목 형상 홈을 양단부에 갖는 텐션 롤러에 의해 대략 돌기부를 형성하고,
    복수의 텐션 롤러 중 적어도 일부에 증기 발생 텐션 롤러를 사용하고, 유리 리본과 증기 발생 텐션 롤러 둘레면 사이에 증기를 개재시켜 유리 리본을 텐션 롤러로 지지하는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 처음에 유리 리본의 하측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지하고, 다음으로 유리 리본의 상측에 설치된 증기 발생 텐션 롤러로 지지하는 판유리의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 처음에 유리 리본의 하측에 설치된 냉각 롤러로 지지해서 냉각하고, 다음으로 유리 리본의 상측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지하는 판유리의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 성형 가능 온도에 있는 유리 리본을, 처음에 유리 리본의 하측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지하고, 다음으로 유리 리본의 상측에 설치된 오목 형상 홈을 갖는 증기 발생 텐션 롤러로 지지하는 판유리의 제조 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 처음의 텐션 롤러에 접하기 직전 위치의 유리 리본의 온도가 성형 가능한 약 102.0~3.9Pa?s 상당의 온도에 있고, 마지막의 텐션 롤러에 접한 직후 위치의 유리 리본의 온도가 성형 불가능한 약 106.4Pa?s 상당의 온도에 있는 판유리의 제조 방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 증기 발생 텐션 롤러를 유리 리본의 이동 방향에 대하여 역방향으로 회전시키거나, 또는 순방향으로 회전시키는 경우에는 유리 리본의 이동 속도의 1.1배 이상의 주속도로 회전시키는 판유리의 제조 방법.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 성형 불가능 온도가 된 유리 리본을 서냉시키고, 그 후에 절단하는 판유리의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 판유리의 제조 장치의 반출부로부터 반출된 유리 리본을 서냉시키고, 그 후에 절단하는 것을 특징으로 하는 판유리의 제조 방법.
KR1020127000566A 2009-07-09 2010-07-08 판유리의 제조 장치 및 판유리의 제조 방법 KR101737143B1 (ko)

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