KR20120132398A - 유리제조공정에 사용되는 풀-롤과 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

결함과 균열이 줄어든 유리리본을 성형하는데 사용된 풀링롤이 개시된다. 한 실시예에서, 풀링롤은 샤프트부재와 롤 어셈블리를 포함한다. 롤 어셈블리는 샤프트부재와 함께 회전하기 위해 샤프트부재에 위치된다. 롤 어셈블리는 마이카 메이퍼와 같은 무기질 재료로부터 형성된 링요소의 축방향으로 압축된 스택을 포함한다. 마이카 페이퍼는 실질적으로 서로 평행하게 겹쳐진 마이카 플레이트리트의 층을 포함한다. 롤 어셈블리의 접촉표면의 쇼어 D 경도는 약 10 이상 또는 60 이하이다.

Description

유리제조공정에 사용되는 풀-롤과 그 제조방법{PULL-ROLLS FOR USE IN GLASS MANUFACTURING PROCESSES AND METHODS FOR MAKING THE SAME}
본 출원은 2011년 5월 25일에 출원한 미국 가출원 제 61/489845호의 35 U.S.C.§119 아래 우선권의 이점을 청구하며 "PULL-ROLLS FOR USE IN GLASS MANUFACTURING PROCESSES AND METHODS FOR MAKING THE SAME"의 명칭을 가지며, 특허의 전체 내용은 참조로서 병합된다.
본 발명은 유리 제조공정에서 유리시트의 제조에 사용되는 풀링롤에 관한 것이다.
풀링롤은 개별시트가 성형된 유리로부터 유리의 리본 또는 웨브에 수직 풀링힘을 적용하기 위한 시트유리 제조에 사용된다. 풀링롤에 의해 유리에 적용된 풀링힘의 양은 미국 특허번호 제 3,338,696호와 제 3,682,609호 또는 비슷한 공정에서 개시된 것처럼 오버플로우 다운드로우 퓨전 공정과 같이 유리가 용융유리로부터 드로잉될 때 유리의 극소 두께를 제어하는데 사용된다. 주요 풀링롤에 추가적으로, 추가적인 롤은 때때로 리본 동작을 안정화하거나 유리리본을 지나는 수평 인장력을 만들기 위해 리본 드로잉에 사용된다. 비록 일반적으로 풀링롤로 언급되는 것이기는 하나, 이러한 롤들은 때때로 구동 모터 없이 작동될 수 있어 롤들은 움직이는 유리리본에 접촉하기 때문에 돌아간다. 구동 또는 구동되지 않건 간에, 드로잉공정 중 리본에 접촉하는 롤들은 풀링롤로 언급된다.
풀링롤들은 일반적으로, 보통 유리리본의 에지조차도 성형하는 두꺼워진 비드의 바로 안쪽 영역인 외부 에지의 유리 웨브를 접촉하도록 설계된다. 롤 기능의 중요한 측면은 공정 정지와 재시작을 일으킬 수 있는 리본의 균열을 피하게 하는 것이다. 풀링롤이 유리리본의 표면에 바로 접촉하기 때문에, 풀링롤과의 접촉으로부터 유리표면의 손상이 발생한다. 추가적으로, 트램프 유리입자들은 풀링롤의 표면에 매립될 수 있어 풀링롤이 유리와 접촉할 때 유리에 추가적인 손상을 발생시킨다.
따라서, 대안적인 풀링롤 설계가 필요하다.
본 발명의 실시예는 유리리본의 결함과 균열발생을 줄이는 용융유리로부터의 유리리본을 드로잉하기 위한 풀링롤에 관한 것이다.
한 실시예에 따르면, 결함과 균열이 줄어든 유리리본을 성형하는데 사용하는 풀링롤은 샤프트부재와 롤 어셈블리를 포함한다. 롤 어셈블리는 샤프트부재와 회전하기 위하여 샤프트부재에 위치된다. 롤 어셈블리는 마이카 페이퍼(mica paper)로부터 성형된 링요소의 축방향으로 압축된 스택을 포함한다. 마이카 페이퍼는 실질적으로 평행하게 겹쳐진 마이카 플레이트리트(platelet)의 층을 포함한다. 롤 어셈블리의 접촉표면은 약 10 이상 60 이하인 쇼어 D 경도를 가진다.
다른 실시예에서, 결함이 줄어든 유리리본을 성형하는데 사용되는 풀링롤은 샤프트부재와 롤 어셈블리를 포함한다. 롤 어셈블리는 샤프트부재와 회전하기 위하여 샤프트에 위치된다. 롤 어셈블리는 무기물 재료로부터 성형된 링요소의 축방향으로 압축된 스택을 포함한다. 롤 어셈블리의 코어 부분은 피복재(cladding) 부분의 접촉표면의 쇼어 D 경도보다 더 큰 쇼어 D 경도를 가진다. 롤 어셈블리의 접촉표면은 약 10 이상 60 이하인 쇼어 D 경도를 갖는다.
또다른 실시예에서, 결함이 줄어든 유리리본을 성형하는데 사용되는 풀링롤은 샤프트부재와 롤 어셈블리를 포함한다. 롤 어셈블리는 다수의 제1 링요소를 포함하며, 상기 다수의 제1 링요소의 개별 제1 요소는 제1 외경을 가진다. 롤 어셈블리는 다수의 제2 링요소를 포함한다. 다수의 제2 링요소의 개별 제2 요소는 제1 외경보다 작은 제2 외경을 가진다. 다수의 제1 링요소는 롤 어셈블리를 성형하기 위해 샤프트부재에서 다수의 제2 링요소가 산재되어 있다. 다수의 제1 링요소와 다수의 제2 링요소는 마이카 페이퍼로 성형된다. 롤 어셈블리의 접촉표면은 약 10 이상 60 이하인 쇼어 D 경도를 갖는다.
본 발명의 추가적인 특징과 이점은 상세한 설명으로부터 우선 설명되며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 알 수 있거나 본 발명의 실시예를 실시함으로써 당업자에게 이미 명백할 수 있을 것이며, 도면 뿐 아니라 청구항의 상세한 설명을 포함한다.
상기의 일반적인 묘사와 다음의 상세한 묘사는 다양한 실시예들을 묘사하는 것으로 이해되고 청구된 주요 사항의 본질 및 특징을 이해하기 위하여 개략도 또는 기본특을 제공하도록 의도된다. 첨부되는 도면들은 다양한 실시예의 이해를 더 제공하기 위해 포함되고 이 명세서의 일부에 병합되어 이룬다. 도면은 청구된 주요 사항의 사상과 작동을 설명하기 위한 묘사와 함께 본 명세서의 다양한 실시예를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 한 또는 그 이상의 실시예에 따라 용융유리로부터 유리리본을 성형하는 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 1b는 유리리본을 드로잉하는데 사용하기 위한 드로우 어셈블리의 단면을 개략적으로 묘사한다.
도 2는 나타나고 묘사된 하나 또는 그 이상의 실시예에 따라 유리리본을 드로잉하는 풀링롤을 개략적으로 묘사한다.
도 3은 나타나고 묘사된 하나 또는 그 이상의 실시예에 따라 마이카 페이퍼로부터 성형된 링요소를 개략적으로 묘사한다.
도 4a는 샤프트부재 상에 링요소를 스택함으로써 풀링롤을 성형하는 방법을 개략적으로 묘사한다.
도 4b는 샤프트부재 상에 서로 다른 직경의 링요소를 스택함으로써 풀링롤을 성형하는 방법을 개략적으료 묘사한다.
도 4c는 압축된 상태에서 도 4b의 풀링롤의 일부분을 개략적으로 묘사한다.
도 5는 서로다른 단위 산재 패턴으로 형성된 풀링롤에 대해 피복재 고체 체적 분율(x-축)의 기능으로 쇼어 D 경도(y-축)를 그래픽적으로 묘사한다.
도 6은 서로다른 방사상 두께의 피복재를 가지는 풀링롤에 대해 쇼어 D 경도(y-축)을 그래픽적으로 묘사한다.
도 7은 서로다른 양에 의해 압축된 풀링롤에 대해 피복재의 고체 체적 분율의 기능으로 쇼어 D 경도(y-축)을 그래픽적으로 묘사한다.
도 8은 서로다른 압축장력으로 압축된 풀링롤에 대해 고체 체적 분율의 기능으로 쇼어 D 경도(y-축)을 그래픽적으로 묘사한다.
참조번호는 유리시트의 제조에 사용되는 풀링롤과, 풀링롤을 제조하고 사용하는 방법에 대한 다양한 실시예에 대해 상세히 나타낼 것이다. 가능하다면, 같은 참조번호는 전체 도면상에서 같거나 비슷한 부품들을 나타내는데 사용될 것이다. 풀링롤의 한 실시예는 도 2에서 개략적으로 묘사된다. 풀링롤은 일반적으로 마이카 페이퍼와 같이 무기질 재료로부터 성형된 다수의 링요소를 구비하며, 스택되고 약 10 쇼어 D 로부터 약 60 쇼어 D까지의 범위에서 쇼어 D 경도를 가지는 롤 어셈블리를 얻기위해 압축된다. 몇몇 실시예에서, 풀링롤의 롤 어셈블리는 롤 어셈블리의 접촉표면의 쇼어 D 경도보다 더 큰 쇼어 D 경도를 가지는 코어 부분이 있는 피복재 부분에 의해 둘러싸인 코어 부분을 포함한다. 풀링롤과, 풀링롤을 성형하고 사용하기 위한 방법들은 도면과 관련하여 더 상세히 나타난다.
유리시트 재료는 일반적으로 용융유리를 성형하기 위한 유리 배치(batch) 재료를 녹이고 용융유리를 유리리본으로 성형함으로써 형성된다. 바람직한 공정은 부유하는 유리 공정, 슬롯 드로우 공정 및 퓨전 다운드로우 공정을 포함한다. 이러한 각각의 공정에서, 하나 또는 그 이상의 풀링롤들은 다운스트림 방향에서 유리를 접촉하고 유리를 이송하는데 유용하다.
실시예에 의한 도 1a와 관련하여, 용융유리로부터 유리리본을 성형하는 바람직한 유리제조장치(100)는 퓨전 드로우장치가 용융유리를 유리리본으로 성형하는데 사용되는 것을 개략적으로 묘사한다. 유리제조장치(100)는 용해용기(101), 정제용기(103), 혼합용기(104), 이송용기(108), 퓨전 드로우장치(Fusion Draw Machine; FDM)(120)를 포함한다. 유리 배치 재료는 화살표(102)에 의해 나타난 바와 같이 용해용기(101)로 주입된다. 배치 재료는 용융유리(106)를 성형하기 위해 용해된다. 정제용기(103)는 용융용기(101)로부터 용융유리(106)를 수용하는 고온 공정영역을 가지며 그 안의 공기방울은 용융유리(106)로부터 제거된다. 정제용기(103)는 연결튜브(105)에 의해 혼합용기(104)로 유동적으로 결합된다. 즉, 정제용기(103)로부터 혼합용기(104)로 흐르는 용융유리는 연결튜브(105)를 통해 흐른다. 혼합용기(104)는 교대로 연결튜브(107)에 의해 이송용기(108)에 유동적으로 결합되며 혼합용기(104)로부터 이송용기(108)까지 흐르는 용융유리는 연결튜브(107)를 따라 흐른다.
이송용기(108)는 다운코머(109)를 통해 용융유리(106)를 FDM(120)으로 제공한다. FDM(120)은 포위부(122)를 구비하고 그 내부에 입구(110), 성형용기(111)와 적어도 하나의 드로우 어셈블리(150)가 배치된다. 도 1a에서 보여지는 바와 같이, 다운코머(109)로부터의 용융유리(106)는 입구(110)로 흘러들어가 성형용기(111)에 이른다. 성형용기(111)는 트로프(trough)(113)으로 흘러들어가는 용융유리(106)를 수용하는 개구부(112)를 포함한 후 넘쳐흐르고 루트에서 함께 퓨징하기 전 두 수렴면(114a, 114b)에 흘러내리며, 연속적인 유리리본(148)을 성형하기 위한 드로우 어셈블리(150)에 의해 다운스트림 방향(151)으로 접촉되고 드로운되기 전에 두 면이 합쳐진다.
유리리본을 성형하기 위한 퓨전 드로우장치를 사용하는 장치와 연관되어 사용됨에 따라 여기서 풀링롤(200)이 묘사되는 동안, 풀링롤은 용융유리를 성형하기 위해 용해된 유리 배치 재료가 있는 비슷한 공정들에 사용되며 용융유리는 그 후 유리리본으로 성형되는 것으로 이해되어야 한다. 실시예에 의하며 한정됨없이, 본 발명의 풀링롤은 업-드로우 공정, 슬로우-드로우 공정, 부유-드로우 공정 및 다른 유사한 공정들과 연관하여 또한 유용하게 사용된다.
도 1b와 관련하여, 드로우 어셈블리(150)의 단면이 개략적으로 묘사된다. 도 1b에 나타난 바와 같이, 드로우 어셈블리(150)는 일반적으로 마주보는 면의 유리리본(148)을 접촉하는 한 쌍의 마주보는 풀링롤(200)을 구비한다. 풀링롤(200)은 전력공급되거나(즉, 풀링롤(200)은 기동되게 회전되어 다운스트림 방향(151)으로 유리리본(148)을 이송하는 드로잉힘을 부가함) 수동형이다(즉, 유리리본이 다른 풀링롤들에 의해 다운스트림 방향(151)에서 드로운될 때 풀링롤(200)은 유리리본(148)에 접촉하거나 유리리본을 안정화시킨다).
풀링롤(200)은 원하는 최종 두께로 유리리본(148)을 얇게 만들기 위하여 드로잉힘을 가한다. 풀링롤(200)에 적용된 핀치력은 풀링롤(200)과 유리리본(148) 사이의 접촉으로 인한 표면손상을 일으킨다. 특히, 유리입자(보통 트램프 유리로 언급됨), 유리성형공정으로부터의 응축물, 및/또는 풀링롤의 접촉표면과 유리리본의 표면 사이에 갇히고 주요한 표면손상을 일으키는 다른 이물질 및/또는 이물질로 인한 균열은 유리리본의 표면에 대하여 영향을 받는다. 예를 들어, 트램프 유리 및/또는 이물질은 풀링롤의 표면에 매립되어 풀링롤이 유리에 접촉할 때 유리리본에 손상을 일으킬 수 있다. 특히, 트램프 유리는 풀링롤에 의해 유리리본의 표면에 대해 영향을 받을 때, 이물질은 핀치력의 국소 응력집중을 발생시키며 매우 높은 점 로딩응력은 유리가 균열되거나 깨지도록 한다. 더 높은 핀치력은 유리리본의 고장 임계값 강도를 감소시키며 또한 균열에 의해 손상되는 유리리본의 성향을 증가시키는 더 큰 내부 유리응력을 발생시키며, 차례로, 유리리본이 장치를 통해 리-드레스(re-threaded) 될 때 공정 비가동시간을 발생시킨다. 핀치력에 의해 발생되는 손상에 대한 유리리본의 감도는 더 얇은 유리리본이 더 높은 핀치력에 의해 소상 및/또는 고장에 더 민감한 유리리본의 두께에 따라 결정된다.
본 발명에 나타난 풀링롤의 실시예는 이물질과 다른 입자물질을 포위하며 풀링롤과 균열로 드로운함으로써 유리리본의 결함형성을 완화시킬 수 있다.
도 2는, 줄어든 결함을 가진 유리리본 드로잉에 사용되는 바람직한 풀링롤(200)이 개략적으로 묘사된다. 풀링롤(200)은 일반적으로 샤프트부재(204)에 위치된 롤 어셈블리(202)를 포함한다. 롤 어셈블리(202)는 산재된 링요소(204)의 압축된 스택으로부터 형성된다. 여기에 나타난 실시예에서, 하나의 링요소(220)는 마이카 페이퍼 또는 상승된 온도에 사용되기 적합한 또다른 무기질 재료(예를 들어, 세라믹 재료, 금속혼합물과 같은)의 싱글 플라이와 같은 무기질 재료로부터 형성된다. 링요소(220)는 샤프트부재(204)에 축방향으로 스택되며 롤 어셈블리(202)를 형성하기 위해 압축된다. 롤 어셈블리(202)의 링요소(220)의 숫자는 롤 어셈블리(202), 링요소(220)의 두께의 바람직한 치수 및 롤 어셈블리(202)의 접촉표면의 바람직한 기계적 특성(예를 들어, 강도)에 따라 달라진다.
바람직한 실시예에서, 롤 어셈블리는 마이카 페이퍼로부터 형성된다. 링요소220)로부터의 마이카 페이퍼는 실질적으로 서로 평행한 방향이며 반데르 발스(van der Waals) 힘, 정전힘, 소결, 및/또는 이와 같은 힘에 의해 함께 결합된다. 마이카 플레이트의 이 형상은 결과물 마이카 페이퍼로부터 최대 안정성을 제공한다. 마이카 페이퍼의 적어도 하나의 실시예는 마이카 플레이트가 매립된 추가적인 바인더 또는 재료의 어떤 다른 매트릭스 없이 형성된다. 일반적으로 높은 종횡비(예를 들어, 평균 직경에 대한 평균 두께의 비율)를 가지는 마이카 페이퍼의 마이카 플레이트는 매우 스택된다. 예를 들어, 어떤 실시예에서, 마이카 페이퍼에 포함된 마이카 플레이트는 약 50 이상의 종횡비 또는 심지어 약 60 이상의 종횡비를 가진다. 다른 실시예에서, 마이카 플레이트는 종횡비가 약 75 이상이거나, 심지어 약 80 이상이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 마이카 플레이트의 종횡비는 약 50 내지 약 150의 범위이다. 특정한 이론에 의해서 한정되는 것을 원하지 않지만, 일반적으로 서로 평행한 방향의 고 종횡비 마이카 플레이트는 기계적인 강도, 기하학적 안정성, 및 롤 어셈블리(202)의 손상저항력을 증가시키는 것으로 이해된다. 특히, 마이카 플레이트 사이의 계면 분율력은 사용 중에 방출(pulling-out)을 위해 플레이트의 저항력을 증가시켜, 롤 어셈블리의 내마모성을 증가시키고 풀링롤로 드로운되는 유리리본에서 결함 발생을 감소시킨다.
본 발명에 나타난 몇몇 실시예에서, 마이카 페이퍼는 금운도 마이카 플레이트로부터 형성되어 마이카가 안정성이 있는 온도범위를 증가시킨다. 예를 들어, 마이카 페이퍼는 인도의 크하페리아(Chhaperia) 마이카 프로덕츠; 벨기에의 코게비 그룹; 미국의 코로나 필름; 중국의 글로리 마이카 코포레이티드 또는 인도의 루비 마이카 코포레이티드로부터 상업적으로 사용가능한 금운모 또는 백운모이다. 몇몇 실시예에서, 이 마이카 페이퍼는 바인더 재료를 포함하지 않는다. 그러나, 마이카 재료의 다른 타입이 사용되며, 마이카 플레이트의 다른 타입으로부터 형성된 마이카 페이퍼를 포함하며 및/또는 마이카 페이퍼는 바인더를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 제한없이 마이카 페이퍼의 다른 적합한 타입이 포함되며, 마이카 페이퍼는 플로고파이트 마이카(이것은 금운모 마이카보다 열적으로 더 안정됨)로부터 성형되거나 마이카 페이퍼는 백운모 마이카로부터 성형된다.
도 2와 관련하여, 다양한 두께의 마이카 페이퍼는 링요소(220)를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 링요소는 약 100 마이크로미터보다 더 큰 비압축된 두께를 가진다. 압축이 이어지고, 링요소(220)는 약 100 마이크로보다 더 작거나 또는 동일한 압축된 두께를 가진다. 그러나, 더 크고 더 작은 압축된 두께를 가지는 마이카 페이퍼 역시 사용되는 것이 이해되야 한다.
상기 언급된 바와 같이 압축된 두께를 가지는 링요소(220)는 내마모성 뿐 아니라 원하는 기계적인 특성들을 가지는 롤 어셈블리(202)를 유용하게 하며 및/또는 유리 드로잉 공정 중에 나타나는 이물질에 의해 발생되는 접촉표면에 대한 손상을 완화시킨다. 특히, 상대적으로 얇은 링요소(220)(예를 들어, 약 200 마이크로미터 이하 또는 동일한 압축된 두께를 가지는 링요소)로부터의 롤 어셈블리(202)를 성형하는 것은 하나의 링요소 내에서 인접한 링요소(220)의 사이 및/또는 플레이트리트 사이에 포위된 접촉표면(208)에 위치된 이물질 또는 다른 입자물질을 허용하여 이물질은 롤 어셈블리(202)가 유리리본에 접촉할 때 유리리본의 표면에 생성된 결함을 최소화하거나 또는 유리리본의 표면을 손상하지 않는다.
바인더 재료 없이 성형될 때 몇몇 실시예에서 링요소(220)에 사용되는 마이카 페이퍼가 여기서 묘사되는 반면, 대안적인 실시예에서, 마이카 페이퍼는 링요소(220)의 기계적인 안정성을 증진시키기 위해 바인더 재료를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 마이카 페이퍼는 마이카 플레이트리트를 함께 더 결속시키는 충진재로 채워진다. 충진재는 유기물, 반-유기물 또는 무기물이다. 충진재가 유기물일 때, 충진재는 열분해 또는 화학 공정(예를 들어, 용해된)에 의해 마이카로부터 제거된다. 몇몇 실시예에서, 충진재는 마이카 페이퍼의 유연성을 상당히 감소시키지 않고 마이카 페이퍼의 기계적인 안정성을 향상시키도록 하는 것이며 예를 들어 실리콘 또는 다른 고분자 수지이다. 일반적으로, 충진재는 마이카 페이퍼의 밀도와 마이카 페이퍼의 강도 둘다 증가시킨다.
도 3과 관련하여, 하나의 특정한 실시예에서, 링요소(220)는 충진재로 채워져 링재료의 밀도는 방사방향으로 감소된다. 예를들어, 한 실시예에서, 링요소(220)의 외경(221) 근처의 링요소의 밀도는 중앙 환형체(222)에 바로 인접한 링요소(220)의 밀도 보다 더 낮다. 따라서, 링요소의 밀도는 화살표(224)에 의해 나타난 바와 같이 방사상으로 안쪽 방향으로 감소되는 것으로 이해되어야 한다. 그러한 링요소로부터 구성된 풀링롤들은 일반적으로 풀링롤의 접촉표면에서 낮은 밀도를 가지며 샤프트부재의 안쪽방향으로 방사상으로 증가한다. 풀링롤의 중심에서 증가된 밀도는, 풀링롤이 풀링롤의 샤프트에서 미끄러지거나 회전하는 것을 방지하는 반면, 접촉된 표면의 감소된 밀도는 상대적으로 부드러운 접촉표면(즉, 롤의 중심보다 더 낮은 쇼어 D 경도를 가진 접촉표면)의 풀링롤 어셈블리를 제공한다.
바람직한 실시예에서 링요소(220)가 마이카 페이퍼로부터 성형되는 것으로 묘사되는 반면, 다른 실시예에서, 링요소(220)는 제한없이, 세라믹 재료, 금속 합금 또는 그와 같은 것들을 포함하는 다른 무기질 재료로부터 성형된다.
도 3과 관련하여, 상기 언급된 마이카와 같은 무기질 재료는 풀링롤의 롤 어셈블리를 성형하는데 사용하기 위하여 다수의 링요소(220)로 처음에 성형된다. 한 실시예에서, 링요소(220)는 상기 언급한 바와 같이 링요소의 기계적인 강도를 증가시키는 충진재로 채워진다. 상기 언급된 실시예에서, 각각의 링요소(220)는 풀링롤(200)의 샤프트부재(204)에 링요소(220)를 배치시키는데 유용하도록 중앙 환형체로 성형된다. 환형체(222)가 환형으로 도 3에 나타나는 대신, 환형체는 다른 기하학형상을 가지는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 실시예에서 링요소(220)는 단면이 육방정계인 샤프트부재에 설치되며, 환형체(222)는 또한 육방정계여서 링요소(220)가 샤프트에 회전되는 것을 방지한다. 링요소(220)는 또한 도 3에 나타난 바와 같이, 선택적으로 키홈(225)으로 성형된다. 이러한 실시예들에서 상응하는 키에 연결된 키홈은 링요소(220)가 샤프트부재에 회전하는 것을 막기 위해 샤프트부재에 성형된다. 한 실시예에서, 환형체(222)와 선택적인 키홈(225)은 펀칭 작동으로 성형된다.
링요소를 샤프트부재에 조립하기 전에, 링요소는 상승된 온도에서 연속적인 사용 동안 링요소를 미리 경화시키기 위해 링요소(220)를 굽기 위해 미리 구워진다. 한 실시예에서, 링요소(220)는 링요소를 스택함으로써 미리 구워되고 구워짐에 적합한 가열 스케줄에 따라 그것들을 가열한다. 예를 들어, 링요소는 2℃/min의 승온율로 약 700℃의 최대온도까지 가열되어 이 최대온도에서 약 6시간 동안 유지된다. 또다른 실시예에서, 링요소는 링요소의 조립과 압축 후에 소성된다.
여기에 나타난 실시예에서, 링요소는 스택되고 샤프트부재에 축방향으로 압축되어 풀링롤은 트램프 유리 입자 또는 다른 이물질과 같은 입자들이 롤의 접촉표면으로 관통하는 것을 허용하여 입자로 인해 발생되는 결함들이 최소화되거나 및/또는 입자들은 풀링롤에 의해 드로운되는 유리리본의 표면에 접촉하지 않아, 이로써 반복적인 결함 및/또는 균열의 발생을 줄인다. 풀링롤의 접촉표면의 내성(또는 순응)은 쇼어 듀로미터 메트릭과 같은 종래의 강도 메트릭을 사용하여 정성적으로 접근될 수 있다. 풀링롤의 강도는 전형적으로 쇼어 D 규모로 측정되며, 특히 ASTM D2240 에 따른다. 쇼어 D 경도 측정에 사용되는 압흔기는 원뿔형상이며, 그리고, 이와 같이, 접촉표면(208)의 쇼어 D 경도 측정은 일반적으로 인접한 링요소(220) 사이 또는 하나의 링요소 사이의 입자를 포위하기 위해 롤 어셈블리의 용량을 나타낸다. 쇼어 D 숫자가 더 작아질수록 입자들이 롤의 접촉표면으로 관통하는 것이 더 쉽다. 더 작은 쇼어 D 숫자는 또한 롤 어셈블리가 더 큰 입자들을 포위할 수 있다는 것을 나타낸다.
여기에 나타난 풀링롤(200)의 실시예에서, 롤 어셈블리(202)의 접촉표면(208)은 ASTM D2240에 따라 측정된 바와 같이 약 10 이상 또는 동일하거나, 또는 15 이상 또는 동일, 및 약 60 이하 또는 동일한 쇼어 D 경도를 가진다. 이러한 몇몇 실시예에서, 롤 어셈블리의 접촉표면(208)은 ASTM D2240에 따라 측정된 바와 같이 약 10 이상 약 50 이하, 또는 심지어 약 40 이하인 쇼어 D 경도를 가진다. 여전히 또다른 실시예에서, 쇼어 D 경도는 ASTM D2240에 따라 측정된 바와 같이 약 10 이상 약 30 이하이다.
도 4a와 관련하여, 몇몇 실시예에서, 풀링롤들은 다수의 링요소(220)으로부터 성형되며, 각각의 링요소(220)는 대략 같은 직경이다. 예를 들어, 링요소는 마이카 페이퍼로부터 성형되거나, 상기 언급된 바와 같이, 또다른 적합한 무기질 재료로부터 성형된다. 적어도 하나의 실시예에서, 링요소는 충진재로 채워진 마이카 페이퍼로부터 성형되어 각각의 링요소의 밀도는 상기 언급한 바와 같이 방사방향으로 기울어진다. 이 실시예에서, 제1 유지링(206a)은 샤프트부재(204)에 위치되어 샤프트부재(204)에 성형된 숄더(203)에 대해 고정된다. 제1 유지링(206a)는 연속적인 단계에서 링요소(220)를 샤프트부재(204)에 일정하게 압축하는 것을 유용하게 한다. 그러나, 풀링롤(200)이 유지링의 사용없이 성형되는 것을 이해되야 한다.
제2 유지링(206a)이 샤프트부재(204)에 위치된 후, 롤 어셈블리(202)가 다수의 링요소(220a)를 샤프트부재(204)에 위치시킴으로써 성형되어 링요소는 샤프트부재(204)에 축방향으로 스택되고 각각의 링요소의 표면은 인접한 링요소 및/또는 제1 유지링(206a)의 표면에 접촉한다.
링요소(220)가 비압축상태에서 샤프트부재(204)(즉, 링요소(220)가 샤프트부재(204)에 위치되어 있어 링요소는 서로 접촉되어 있으나 아무런 압축력이 링요소에 적용되지 않음)에 위치될 때, 링요소는 샤프트부재(204)에 서로 연관되어 미끄러지며 롤 어셈블리는 바람직한 표면 프로파일을 이루기 위해 효과적으로 형성될 수 없다. 게다가, 비압축된 롤 어셈블리(202)는 일반적으로 유리 제조공정에 사용하기 적합하지 않다. 따라서, 롤 어셈블리(202)는 유리 제조공정에서 롤 어셈블리의 형성과 롤 어셈블리(202)의 사용을 둘다 유용하게 하도록 압축되어야 한다.
롤 어셈블리(202)는 화살표(240)에 의해 나타난 방향으로 클램핑 압력을 롤 어셈블리(202)에 적용함으로써 압축된다. 예를 들어, 클램핑 압력은 화살표(240)에 나타난 방향으로 너트(230)와 제2 유지링(206b)을 전진시키기 위해 샤프트부재(204)에 너트(230)를 회전시킴으로써 롤 어셈블리(202)에 적용되어, 너트(230)와 숄더(203) 사이의 링요소(220)를 축방향으로 압축하며 롤 어셈블리(202)의 강도를 증가시킨다. 실시예에서, 링요소는 충진재가 채워져 링요소의 밀도는 링요소의 중앙으로부터 축방향으로 감소되며, 롤 어셈블리의 강도는 방사외부 방향으로 풀링롤의 중심으로부터 감소되며, 코어 부분을 둘러싸는 샤프트와 외부 피복재 부분에 바로 인접한 제1 강도로 내부 코어 부분을 생성하며, 피복재 부분은 코어 부분의 강도 이하의 제2 강도를 가진다. 그러나, 실시예에서 링요소는 충진재없이 성형되거나, 실시예에서 링요소는 링요소 전체에 일정하게 분포된 충진재로 성형되며, 롤 어셈블리의 강도는 롤 어셈블리 전체에 걸쳐 일정하다. 일반적으로 롤 어셈블리(202)는 제1 마운트에 의해 처음에 압축되어 롤 어셈블리의 접촉표면은 롤 어셈블리(202)의 접촉표면에서 원하는 표면 프로파일의 성형을 유용하게 한다.
도 4b-4c에 관련하여, 대안적인 실시예에서, 풀링롤(200)의 접촉표면의 바람직한 쇼어 D 경도는 롤 어셈블리(202)를 형성하기 위해 서로 다른 크기의 링요소를 사용함으로써 실현될 수 있다. 이 실시예에서, 다수의 제1 링요소(220a) 각각은 제1 직경을 가지며 적어도 하나의 다수의 제2 링요소(220b) 각각은 롤 어셈블리를 구성하는데 사용되기 위해 제1 직경 이하의 제2 직경을 가진다. 이 실시예에서, 다수의 제2 링요소(220b)는 다수의 제1 링요소(220a)와 같은 재료로부터 성형되거나, 대안적으로, 다수의 제1 링요소(220a)와 다른 재료로부터 성형된다. 예를 들어, 실시예에서, 다수의 제1 링요소(220a)는 상기 언급된 바와 같이 마이카 페이퍼로부터 성형되며, 다수의 제2 링요소(220b)는 또한 마이카 페이퍼로부터 성형된다. 대안적으로, 다수의 제2 링요소(220b)는 밀보드(millboard), 세라믹 재료, 금속, 폴리머 등과 같은 마이카 페이퍼 외의 재료로부터 성형된다.
풀링롤(200)의 이 실시예를 구성하기 위하여, 제1 유지링(206a)은 샤프트부재(204)에 위치되고 샤프트부재(204)에 형성된 숄더(203)에 대해 고정된다. 제1 유지링(206a)은 연속적인 단계에서 링요소(220)을 샤프트부재(204)에 일정하게 압축하기 용이하게 한다. 그러나, 풀링롤(200)이 유지링의 사용없이 성형되는 것이 이해되야 한다.
일 실시예에서, 제1 유지링(206a)이 샤프트부재(204)에 위치된 후, 다수의 제1 링요소(220a)와 적어도 하나의 다수의 제2 링요소(220b)는 대안적인 방법으로 샤프트부재(204)에 위치되어 제2 직경을 가지는 링요소(220b)는 도 4b에 나타난 바와 같이 제1 직경을 가지는 링요소(220a) 사이에 배치된다. 링요소는 샤프트부재(204)에 축방향으로 쌓여서 각각의 링요소의 표면은 인접한 링요소 및/또는 제1 유지링(206a)의 표면에 접촉된다. 샤프트부재(204)에 직경을 변화시키는 링요소의 레잉업(laying up)은 코어 부분(232)을 가지는 롤 어셈블리(202)와 코어 부분(232)과 코어 부분(232)을 둘러싸는 피복재 부분(234)를 가진다. 코어 부분(232)의 직경은 다수의 제2 링요소(220a)의 직경과 대략 비슷하며 피복재 부분(232)의 직경은 대략 다수의 제2 링요소(234)와 비슷하다. 링요소가 샤프트(여기에 더 명시된 바와 같이)에 압축된 후, 롤 어셈블리(202)의 코어 부분(232)은 피복재 부분(234)의 고체 체적 분율력 fvc 보다 더 큰 고체 체적 분율력 fvc1 을 가진다. 따라서, 롤 어셈블리(202)의 피복재 부분(234)의 쇼어 D 경도는 코어 부분(232)의 쇼어 D 경도보다 더 큰 것을 나타낼 수 있다. 게다가, 서로 다른 직경을 가지는 링요소의 사용은 롤 어셈블리의 코어 부분(232)의 인접한 링요소들 사이의 견인력을 향상시킴으로써 링요소가 압축된 후 피복재 부분(234)이 부드럽고 더 탄력있게 남아있는 동안 서로 연결되어 미끄러지지 않게 한다.
도 4b에 나타난 풀링롤(200)의 실시예예서, 다수의 제1 링요소(220a)와 적어도 하나의 다수의 제2 링요소(220b)는 대안적인 패턴(즉, B-L, B-L...B-L, 여기서 "B"는 다수의 제1 링요소 중 하나이며 "L"은 다수의 제2 링요소(220b)중 하나이며 B-L은 샤프트부재(204)의 길이에 반복되는 단위 배치 패턴)으로 배치된다. 그러나, 다른 스택 배열은 대안적인 단위 배치 패턴이 아닌 서로 다른 단위 배치 패턴을 생성하는데 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 실시예로써, B-L-L의 단위 배치 패턴이 사용될 수 있다. 그러나, 서로 다른 단위 배치 패턴이 사용되는 것으로 이해되어야 한다.
서로 다른 단위 배치 패턴은 서로 다른 강도의 접촉 표면을 가지는 롤 어셈블리를 발생시킨다. 예를 들어, B-L의 단위 배치 패턴을 가지는 스택 배열은 B-L-L의 단위 배치를 가지는 스택 배열보다 더 높은 쇼어 D 값을 가지는 롤 어셈블리(202)를 제조한다. 이것은 B-L-L 단위 배치 패턴이 B-L 배치 패턴보다 더 낮은 밀도를 가지는 피복재 부분(234)의 롤 어셈블리(202)를 형성하기 때문이다.
특히, 코어 부분과 풀링롤의 피복재 부분의 고체 체적 분율은 코어 부분 또는 고체 재료로 채워진 피복재 부분의 체적 분율을 나타낸다. 마이카 링요소로부터 형성된 풀링롤의 경우, 고체 체적 분율은 코어 부분 또는 마이카 크리스탈로 채워진 피복재 부분의 체적의 분율을 나타낸다.
여기에 나타난 실시예에서, 코어 부분의 고체 체적 분율 fvc 은
Figure pat00001
로 정의된다.
Figure pat00002
,
Figure pat00003
, 및
Figure pat00004
는 각각 형성된 풀링롤의 코어 부분으로부터의 링요소의 질량, 영역 및 두께이며,
Figure pat00005
은
Figure pat00006
와 동일한 링요소의 영역밀도이며,
Figure pat00007
은 형성된 링요소로부터의 재료의 밀도이다. 마이카 페이퍼의 경우,
Figure pat00008
은 2.9 g/cc 이다.
다수의 제1 링요소가 같은 재료로부터 성형되고 다수의 제2 링요소와 같은 영역 밀도를 가질 때, 피복재 부분의 고체 체적 분율 fvc1은 다음의 관계에 따른 코어 부분의 고체 체적 분율 fvc에 관련된다.
Figure pat00009
Figure pat00010
가 다수의 제1 링요소에서 링요소 개수이고(즉, 상대적으로 큰 직경 링요소의 숫자)
Figure pat00011
는 다수의 제2 링요소에서 링요소 개수이다(즉, 상대적으로 작은 직경 링요소의 개수).
B-L 단위 배치 패턴이 롤 어셈블리(202)를 제조하는데 사용될 때, 피복재 부분(234)의 피복재 고체 체적 분율 fvc1은 코어 고체 체적 분율 fvc의 0.5 배이다. 그러나, B-L-L 단위 배치 패턴은 롤 어셈블리(202)를 제조하는데 사용되며, 피복재 부분(234)의 표면 고체 체적 분율 fvc1은 코어 고체 체적 분율 fvc1의 0.33배이다. 이것은 롤 어셈블리에 적용된 압축의 고정된 양에 대해, B-L 단위 배치 패턴으로 형성된 롤 어셈블리의 피복재 부분이 B-L-L 단위 배치 패턴으로 형성된 롤 어셈블리의 피복재 부분보다 더 큰 고체 체적 분율을 갖는 것을 나타낸다. 피복재 부분의 상대적으로 더 낮은 고체 체적 분율은 피복재 부분에 대한 상대적으로 낮은 쇼어 D 값으로 이어진다. 따라서, 풀링롤의 피복재 부분의 강도는 링요소의 단위 배치 패턴뿐 아니라 링요소의 다수의 제1 링요소와 다수의 제2 링요소 각각의 링요소 개수를 증가시키거나 감소시킴으로써 조절되는 것으로 이해되어야 한다.
여기에 나타난 실시예에서, 코어 고체 체적 분율 fvc1은 일반적으로 0.60보다 더 큰 반면 피복재 고체 체적 분율 fvc은 일반적으로 0.60 이하이다.
추가적으로, 풀링롤의 접촉표면의 쇼어 D 경도는 다수의 제1 링요소(220a)와 적어도 하나의 다수의 제2 링요소(220b)의 직경 차이를 증가시키거나 감소시킴으로써 달라진다. 예를 들어, 다수의 제1 링요소(220a)의 직경이 다수의 제2 링요소(220b)의 직경보다 50% 더 클때(즉, 롤 어셈블리(202)의 피복재 부분(234)은 롤 어셈블리(202)의 코어 부분(232)보다 50% 더 큰 직경을 가짐), 풀링롤의 접촉표면은 다수의 제1 링요소(220a)의 직경이 다수의 제2 링요소(220b)의 직경보다 단지 10%만 더 클 때보다 더 부드러워질 것이다(즉, 접촉표면은 낮은 쇼어 D 값을 가짐)(즉, 롤 어셈블리(202)의 피복재 부분(234)은 롤 어셈블리(202)의 코어 부분(232)보다 10% 더 큰 직경을 가짐). 따라서, 롤 어셈블리(202)의 접촉표면의 쇼어 D 값은 다수의 제1 링요소(220a)와 적어도 하나의 다수의 제2 링요소(220b)의 상대적인 직경을 제어함으로써 조절될 수 있다.
게다가, 풀링롤의 접촉표면의 쇼어 D 경도는 또한 링요소의 다른 특성에 의해 영향을 받을 수 있으며, 제한없이, 링요소의 두께와 서로 다른 직경을 가지는 링요소의 사용은 롤 어셈블리의 코어 부분을 사용한다. 예를 들어, 더 얇은 링요소가 다수의 제1 링요소(220a)의 풀링롤이 더 두꺼운 링요소로부터 형성되는 것과 관련하여 다수의 제1 링요소(220a)에 사용될 때 풀링롤의 접촉표면의 쇼어 D 경도는 낮아진다.
링요소(220a, 220b)가 비압축 상태(즉, 링요소(220a,220b)가 샤프트부재에 위치되어 상기 링요소는 서로 접촉되어 있으나 그 전에 압축력은 링요소에 적용됨)에서 샤프트부재(204)에 위치될 때, 링요소는 샤프트부재(204)에서 서로 관련되어 미끄러져 롤 어셈블리는 원하는 표면 프로파일을 이루기 위해 효과적으로 형성될 수 없다. 게다가, 비압축된 롤 어셈블리(202)는 일반적으로 유리 제조공정에 사용되기 적합하지 않다. 따라서, 롤 어셈블리(202)는 유리 제조공정에서 롤 어셈블리(202)의 형성과 롤 어셈블리(202)의 사용을 유용하게 하도록 압축되어야 한다.
여전히 도 4b와 관련하여, 롤 어셈블리(202)는 화살표(240)에 나타난 방향으로 클램핑 압력을 롤 어셈블리(202)에 적용함으로써 압축된다. 예를 들어, 화살표(240)에 의해 나타난 방향으로 너트(230)와 제2 유지링(206b)을 전진시키기 위해 샤프트(204)에 너트(230)를 회전시킴으로써 롤 어셈블리(202)에 적용되며, 이로써 축방향으로 너트(230)과 숄더(203) 사이의 링요소(220a,220b)를 축방향으로 압축한다. 링요소(220a,220b)가 압축될 때, 링요소(220a)는 링요소(220b)를 포위하는 더 큰 직경을 가지며, 도 4c에서 롤 어셈블리의 부분 단면이 개략적으로 묘사된다. 이 실시예에서, 화살표 227로 나타난 바와 같이 롤 어셈블리(202)의 고체 체적 분율은 방사외부 방향에서 풀링롤의 코어 부분의 외부 직경으로부터 감소되는데, 롤 어셈블리(202)의 피복재 부분(234)의 인접한 링요소(220a) 사이에 제공된 추가적인 간격때문이다. 일반적으로, 롤 어셈블리(202)에 전해진 압축양은 롤의 접촉표면의 기계가공동안 그리고 드로잉 유리리본의 롤 사용 동안 링요소가 샤프트부재(204)에서 회전하는 것을 방지하기에 충분하다. 롤의 상온 압축은 링요소가 샤프트부재에 미끄러짐없이 롤의 접촉표면을 기계가공하는데 중요한 반면, 상승된 작동온도에서 롤 압축 또한 중요하다. 이로써, 사용된 샤프트재료와 롤재료의 열팽창은 링요소가 샤프트에 회전되지 않고 작동온도에서 충분한 압축을 보장하기 위해 차가운 온도압축을 정의하기 위한 중요한 고려사항이다.
도 5는 서로 다른 단위 배치 패턴을 사용하는 마이카 디스크로부터 형성된 풀링롤과 거의 같은 코어 고체 체적 분율에 대한 피복재 고체 체적 분율(x-축)의 기능으로 접촉표면의 쇼어 D 경도(y-축)를 그래픽적으로 나타낸다. 도 5에 나타난 바와 같이, 쇼어 D 경도는 피복재 고체 체적 분율 fvc1의 차이로 인해 단위 배치 패턴으로 달라진다. 특히, 도 5는 링요소의 단위 배치 패턴을 다르게 함으로써 얻어지는 쇼어 D 10 부터 쇼어 D 60까지의 표면 경도를 나타낸다. 따라서, 서로 다른 직경을 가지는 링요소의 사용은 이전에 알려지지 않은 쇼어 D 경도값의 넓은 범위를 가지는 풀링롤의 형성을 가능하게 하며, 추가적으로, 기계적으로 안정한 10만큼 낮은 쇼어 D 경도값을 가진 풀링롤의 형성을 가능하게 한다(즉, 링요소는 미끄러지거나 서로 연결되며 샤프트에 회전하지 않음).
도 4a 및 도 4b와 관련하여, 롤 어셈블리(202)가 적합하게 압축되면, 롤 어셈블리(202)는 선반을 돌려 롤 어셈블리(202)를 프로파일하게 한다. 특히, 롤 어셈블리(202)의 접촉표면(208)은 유리리본을 접촉 및 드로잉하기 유용하도록 다양한 프로파일로 형성된다. 예를 들어, 도 2에 나타난 풀링롤(200)의 실시예에서, 롤 어셈블리(202)는 기립된 환형부로 형성되며, 아래의 압입평탄부(pulling flat)(210)에 관련된다. 롤 어셈블리(202)가 하나의 압입평탄부(210)으로 묘사되는 반면, 롤 어셈블리(202)가 하나 이상의 압입평탄부를 구비하는 것이 이해되어야 한다. 대안적으로, 롤 어셈블리(202)는 어떠한 압입평탄부없이 형성되며, 이때 롤 어셈블리(202)는 실린더형이다. 게다가, 풀링롤(200)의 접촉표면(208)은 나타난 특정 프로파일 및/또는 여기에 묘사된 것에 한정되지 않으며 접촉표면(208)은 다른 프로파일을 가질 수 있다.
다양한 기술들이 원하는 표면 프로파일을 롤 어셈블리(202)에 전하는데 사용된다. 예를 들어, 롤 어셈블리(202)는 싱글-점 도구로 사용되거나 그라인더를 사용함으로써 형성된다. 낮은 강도 값을 가지는 롤 어셈블리에 대하여, 원하는 표면 프로파일을 롤 어셈블리에 전하기 위한 그라인더의 사용은 싱글-점 도구보다 더 적합하다.
몇몇 실시예에서, 롤 어셈블리(202)에 채워진 제1 압축양은 롤 어셈블리(202)의 프로파일이 일반적으로 롤 어셈블리를 드로잉 유리리본에 사용되기 적합한 수준으로 경화시키는 것을 유용하게 한다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 롤 어셈블리(202)는 롤 어셈블리(202)가 드로우 유리 리본에 사용될 수 있기 전에 압축이 풀려야 한다. 롤 어셈블리(202)는 롤 어셈블리의 링요소(220)에 적용된 몇몇 클램핑 압력을 이완시킴으로써 압축이 풀린다. 예를 들어, 여기에 나타난 풀링롤의 실시예에서, 너트(230)는 링요소(220)가 약간 확장되는 것을 허용하는 예정된 양으로 풀리며, 이로써 롤 어셈블리의 경도를 감소시킨다. 압축이 풀린 후, 롤 어셈블리(202)는 프로파일링 후 롤 어셈블리(202)의 제1 쇼어 D 경도보다 작은 제2 쇼어 D 경도를 가진다.
여기에 나타난 풀링롤은 또한 밀보드(millboard) 등과 같은 종래의 재료로부터 형성된 풀링롤과 연관된 향상된 내마모성을 나타낸다. 특히, 마이카 페이퍼로부터 형성된 풀링롤은 비슷한 조건에서 작동된 밀보드(millboard) 재료로부터 형성된 풀링롤만큼 빨리 디그레이드(degrade)되지 않는다. 따라서, 여기에 나타난 풀링롤은 종래 풀링롤보다 더 긴 수명을 가지며, 이로써 유리 제조비용을 줄인다.
실시예
본 발명의 개념을 더 나타내기 위하여, 다음의 실시예들을 나타낸다. 이 실시예들은 본 발명의 완전한 실시예에 관한 것이며 청구항의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 숫자(예를 들어, 양, 온도, 등)와 관련한 정확도를 위한 노력이 있었으나, 몇몇 오류와 편차가 발생될 수 있다.
실시예 1
네 개의 풀링롤(실시예 A-D)은 1.5인치(3.81 센티미터)와 2.2인치(5.588 센티미터)의 직경을 가지는 마이카 페이퍼 링요소로부터 구성된다. 마이카 파이퍼 링요소의 마이카는 약 2.9 g/cc 의 크리스탈 밀도를 가진다. 마이카 페이퍼 링요소는 2℃/min의 승온율에서 약 700℃의 최대 온도까지 미리 구워진되며, 약 6시간동안 이 최대온도에서 유지된다. 미리 구워진 단계 이후에, 링요소는 약 1.058 g/in2의 영역밀도를 가진다. 링요소는 약 0.75인치(대략 1.905 센티미터)의 직경을 가지는 샤프트부재에 결합되며 표 a 에 나타난 코어 고체 체적 분율까지 압축된다. 서로 다른 단위 배치 패턴은 각각의 풀링롤에 사용된다. 코어 고체 체적 분율에 추가적으로, 표 a는 또한 계산된 피복재 고체 체적 분율과 풀링롤의 측정된 접촉표면의 쇼어 D 경도 뿐 아니라 각각의 풀링롤에 대한 단위 배치 패턴을 나타낸다. 도 5는 피복재 고체 체적 분율의 기능으로 쇼어 D 경도를 그래픽적으로 나타낸다. 도 5는 피복재 고체 체적 분율 fvc1과 함께 증가하는 풀링롤의 접촉표면의 쇼어 D 경도를 나타낸다.
[표 a]
Figure pat00012

실시예 2
3개의 풀링롤(샘플 E-G)은 크거나 작은 직경의 마이카 페이퍼 링요소로부터 구성된다. 각각의 샘플에서 큰 링요소는 2.2 인치(5.588 센티미터)의 직경을 가진다. 샘플 E의 작은 링요소도 2.2 인치(5.588 센티미터)의 직경을 가지게 되어 피복재 부분과 코어 부분은 같은 직경을 가진다(즉, DC1-DC=0). 샘플 F의 작은 링요소는 2.0 인치(5.08 센티미터)의 직경을 가지게 되어 코어 부분의 직경은 피복재 부분의 직경보다 더 작은 0.2 인치(0.508 센티미터)이며 피복재 부분은 0.1 인치(0.254 센티미터)의 방사상 두께를 가진다. 샘플 G의 작은 링요소는 1.5 인치(3.81 센티미터)의 직경을 가짐으로써 코어 부분의 직경은 피복재 부분의 직경보다 더 작은 0.7인치(1.778 센티미터)이며 피복재 부분은 0.35의 방사상두께를 가진다. 마이카 링요소의 마이카는 약 2.9 g/cc의 크리스탈 밀도를 가진다. 링요소는 2℃/min의 승온율에서 약 700℃의 최대온도로 미리 구워지고 약 6시간동안 이 최대온도에서 유지된다. 미리 구워진단계 이후에, 링요소는 약 1.058 g/in2의 영역밀도를 가진다. 링요소는 약 0.75인치의 직경을 가지는 샤프트부재에 결합되며 표 b에 나타난 코어 고체 체적으로 압축된다. 각각의 풀링롤에 대한 단위 배치 패턴은 B-B-L 이다. 표 b는 계산된 코어와 피복재 고체 체적 분율과 풀링롤의 접촉표면의 측정된 쇼어 D 경도 뿐 아니라 각각의 풀링롤에 대한 피복재 부분의 방사상두께를 아래에서 나타낸다. 도 6은 피복재의 방사상두께가 같은 직경을 가지는 풀링롤에 대해 증가됨에 따라 풀링롤의 접촉표면의 쇼어 D 경도가 감소되는 것을 나타낸다.
[표 b]
Figure pat00013

실시예 3
6개의 풀링롤(샘플 H-M)은 2.2인치(5.588 센티미터)와 1.5인치(3.81 센티미터)의 직경을 가지는 마이카 페이퍼 링요소로부터 구성된다. 마이카 페이퍼 링요소의 마이카는 약 2.9 g/cc의 크리스탈 밀도를 가진다. 링요소는 2℃/min의 승온율에서 약 700℃의 최대온도로 미리 구워지고 약 6시간동안 이 최대온도에서 유지된다. 미리 구워진단계 이후에, 링요소는 약 0.0976 g/in2의 영역밀도를 가진다. 링요소는 약 0.75인치의 직경을 가지는 샤프트부재에 결합되며 압축된다. 각각의 풀링롤은 표 c 에 나타난 코어 밀도들을 이루기 위해 서로 다른 양의 압축력으로 압축된다. 단위 배치 패턴 B-B-L-B-L 은 각각의 풀링롤에 대해 사용된다. 표 c은 롤에서 디스크의 숫자에 의해 분리된 롤의 압축된 길이인 길이/숫자를 나타낸다. 표 c는 또한 코어 밀도, 피복재 밀도, 계산된 피복재 고체 체적 분율, 및 풀링롤의 접촉표면의 측정된 쇼어 D 경도를 나타낸다. 표 c의 데이터는 일반적으로 풀링롤의 길이 감소에 의해 결정됨으로써 압축된 롤 어셈블리의 링요소에 의한 양으로 증가된 풀링롤의 강도를 나타낸다. 도 7은 피복재 고체 체적 분율의 기능으로 쇼어 D 경도를 그래픽적으로 나타낸다. 도 7은 피복재의 증가하는 고체 체적 분율에 따라 증가되는 풀링롤의 접촉표면의 쇼어 D 경도를 나타내며, 교대로, 링요소가 압축됨으로써 양이 증가된다.
[표 c]
Figure pat00014

실시예 4
6개의 풀링롤(샘플 N-S)은 5.125인치(13.02 센티미터)와 4.6인치(11.68 센티미터)의 직경을 가지는 마이카 페이퍼 링요소로부터 구성된다. 마이카 페이퍼 링요소의 마이카는 약 2.9 g/cc의 크리스탈 밀도를 가진다. 마이카 페이퍼 링요소는 미리 구워진되지 않는다. 링요소는 약 0.0976 g/in2 부터 0.1143g/in2의 영역밀도를 가진다. 링요소는 약 0.75인치(약 1.905 센티미터)의 직경을 가지는 샤프트부재에 결합되며 압축된다. 각각의 풀링롤은 서로 다른 압축력으로 압축된다. 단위 배치 패턴 B-B-L-B-L 은 각각의 풀링롤에 대해 사용된다. 표 D는 각각의 풀링롤, 코어 밀도, 피복재 밀도, 계산된 피복재 고체 체적 분율, 및 풀링롤의 접촉표면의 측정된 쇼어 D 경도에 사용되기 유용한 압축력을 아래에서 나타낸다. 표 d의 데이터는 일반적으로 적용된 압축력으로 증가된 풀링롤의 강도를 나타낸다. 도 8은 피복재 고체 체적 분율의 기능으로 쇼어 D 경도를 그래픽적으로 나타낸다. 도 8은 피복재의 증가하는 고체 체적 분율에 따라 증가되는 풀링롤의 접촉표면의 쇼어 D 경도를 나타내며, 교대로, 링요소에 적용된 압축력의 양으로 증가된다.
[표 d]
Figure pat00015

상기에 기초하여, 여기에 나타난 풀링롤은 유리리본을 제조하기 위한 유리리본 제조장치와 관련하여 사용될 수 있는 것을 이해해야 한다. 여기에 나타난 풀링롤은, 풀링롤이 밀보드와 같은 섬유재질로부터 성형된 풀링롤보다 내마모성이 더 있음에 따라 결함이 거의 없는 유리기판 형성을 가능하게 한다. 추가적으로, 마이카 플레이트의 큰 직경과 큰 종횡비와 페이퍼의 마이카 플레이트 사이의 마찰력은 사용 중에 플레이트리트 방출의 발생을 줄이며, 결과적으로, 유리기판의 표면에 결함발생을 줄이며 풀링롤의 수명을 연장한다.
게다가, 여기에 명시된 강도값을 가지는 풀링롤을 형성하는 것은 풀링롤이, 풀링롤의 접촉표면에 발생되는 이물질과 다른 입자 재료를 포위하는 것을 가능하게 하며, 이로써 유리리본의 결합형성을 더 줄인다.
여기서 다양한 수정 및 변형들은 당업자들에게 본 발명의 청구된 주요 사항의 사상 및 범위 내에 나타난 실시예로 명백해진다. 따라서, 본 발명의 명세서는 나타난 다양한 실시예의 수정 및 변형을 포함하며, 수정 및 변형들은 청구항 및 그러한 것들의 범위 내에 있다.
100: 유리제조장치 101: 용해용기
103: 정제용기 104: 혼합용기
105, 107: 연결 튜브 106: 용융유리
108: 이송용기 110: 입구
111: 성형용기 112: 개구부
120: FDM 122: 포위부
148: 유리리본 150: 드로우 어셈블리
200: 풀링롤 202: 롤 어셈블리
204: 샤프트부재 220: 링요소
222: 환형체 225: 키홈

Claims (5)

  1. 샤프트부재; 및
    상기 샤프트부재와 회전하기 위하여 상기 샤프트부재에 위치되고, 마이카 페이퍼로부터 성형된 링요소의 축방향으로 압축된 스택으로 이루어진 롤 어셈블리를 포함하며,
    상기 마이카 페이퍼는 실질적으로 서로 평행하게 겹쳐진 마이카 플레이트리트의 층을 포함하며:
    상기 롤 어셈블리의 접촉표면의 쇼어 D 경도는 약 10 이상 또는 60 이하인 풀링롤.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤 어셈블리의 접촉표면의 상기 쇼어 D 경도는 약 30 이하인 것을 특징으로 하는 풀링롤.
  3. 청구항 1에 있어서,
    링요소의 축방향으로 압축된 스택은:
    다수의 제1 링요소; 및
    다수의 제2 링요소를 포함하며,
    상기 다수의 제1 링요소 중 개별 제1 링요소는 제1 외경을 가지며, 상기 다수의 제1 링요소는 마이카 페이퍼로부터 성형되고,
    다수의 제2 링요소 중 개별 제2 링요소는 상기 제1 외경보다 더 작은 제2 외경을 가지며, 상기 다수의 제1 링요소는 롤 어셈블리를 성형하기 위해 샤프트부재에 다수의 제2 링요소가 산재되어 상기 롤 어셈블리는 피복재 부분에 의해 둘러싸인 코어 부분을 가지며, 상기 피복재 부분은 상기 롤 어셈블리의 접촉표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 풀링롤.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 다수의 제2 링요소는 마이카 페이퍼 외의 재료로 성형된 것을 특징으로 하는 풀링롤.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 롤 어셈블리의 피복재 부분은 0.60 이하의 피복재 고체 체적 분율 fvc1 을 갖고, 상기 롤 어셈블리의 코어 부분은 0.60 이상의 코어 고체 체적 분율 fvc 을 갖는 것을 특징으로 하는 풀링롤.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110606723A (zh) * 2019-10-12 2019-12-24 苏州苏绝电工材料股份有限公司 一种超厚云母板制造方法及云母板制造机构

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