KR20130050936A - 글라스판의 제조 방법 및 글라스판 제조 장치 - Google Patents

글라스판의 제조 방법 및 글라스판 제조 장치 Download PDF

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Abstract

글라스판의 제조 방법은, 글라스 원료를 용해해서 용융 글라스를 얻는 용해 공정과, 상기 용융 글라스를, 성형로 내에 설치된 성형체에 공급해서 글라스 리본을 성형하고, 상기 글라스 리본의 흐름을 만드는 성형 공정과, 상기 글라스 리본을, 서랭로 내에 설치된 롤러로 견인해서 상기 서랭로 내에서 냉각하는 서랭 공정과, 냉각된 상기 글라스 리본을 글라스 리본 절단 공간 내에서 절단하는 글라스 리본 절단 공정과, 절단된 상기 글라스 리본의 폭 방향의 양단부에 형성된 귀부를 귀부 절단 공간에서 절단하는 귀부 절단 공정을 포함한다. 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 귀부 절단 공간의 기압에 대하여 높아지도록, 상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 중 적어도 한쪽의 기압은 조정되고 있다.

Description

글라스판의 제조 방법 및 글라스판 제조 장치{METHOD AND APPARATUS OF MAKING GLASS SUBSTRATE}
본 발명은, 다운드로법에 의한 글라스판의 제조 방법 및 글라스판 제조 장치에 관한 것이다.
종래부터 예를 들어, 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에 사용하는 글라스 기판의 성형 방법으로서, 다운드로법이 사용된다. 다운드로법에 대해서는, 예를 들어 하기 특허 문헌 1에 기재되어 있다.
또한, 하기 특허 문헌 2에는, 다운드로법에 의한 글라스판의 제조 방법에 있어서, 글라스판의 평면 변형을 저감하기 위해서, 성형로 및/또는 서랭로의 노 외부 분위기(노 외부 공간)의 기압을 가압하고, 서랭로 내에서 글라스 리본을 따라 발생하는 상승 기류를 저감함으로써, 서랭로 내의 온도 변동을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2009-196879호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-173525호 공보
그런데, 제조되는 글라스판은 액정 디스플레이의 고정세화(高精細化)의 요청에 따라서 표면 품질의 향상이 요구되고 있으므로, 글라스판의 제조 공정에서 표면 품질의 열화를 억제할 필요가 있다. 글라스판의 제조 공정에서는, 용융 글라스로 글라스 리본이 성형된 후, 글라스 리본이 서랭(徐冷)된다.
서랭 후의 글라스 리본은, 일반적으로 서랭로의 하방에 배치된 글라스 리본 절단실에서 원하는 사이즈로 절단됨으로써, 글라스판이 만들어진다. 또한, 글라스판의 폭 방향의 양단부에는 글라스판의 폭 방향의 중앙부보다도 큰 두께를 갖는 귀부(耳部)가 형성되어 있다. 이 귀부는, 글라스 리본 절단실과 통기(通氣) 가능하게 인접하는 귀부 절단실로 글라스판이 반송된 후에, 귀부 절단실에서 절단된다. 이때, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 절단실로부터 서랭로 내에 상승하는 공기류가 발생할 경우, 당해 공기류에는 귀부 절단실로부터 글라스 리본 절단실로 유입한 글라스의 파티클이 포함되어 있으므로, 당해 글라스의 파티클이 서랭로 내로 유입하고, 서랭로 내를 흐르는 글라스 리본에 부착되는 경우가 있다. 글라스의 파티클이 글라스 리본의 표면에 부착된 상태에서 글라스 리본이 서랭된 경우, 글라스 리본의 표면에는 글라스의 파티클에 의해 기포나 미소 돌기가 형성되므로, 서랭 공정 후에 성형되는 글라스판의 표면 품질이 열화될 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 다운드로법에 의해 글라스판을 제조할 때, 글라스판의 표면 품질의 열화를 억제하는 글라스판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태는, 다운드로법에 의한 글라스판의 제조 방법이며,
글라스 원료를 용해해서 용융 글라스를 얻는 용해 공정과,
상기 용융 글라스를, 성형로 내에 설치된 성형체에 공급해서 글라스 리본을 성형하는 성형 공정과,
상기 글라스 리본을, 서랭로 내에 설치된 롤러로 견인해서 상기 서랭로 내에서 냉각하는 서랭 공정과,
냉각된 상기 글라스 리본을 글라스 리본 절단 공간에서 절단하는 글라스 리본 절단 공정과,
절단된 상기 글라스 리본의 폭 방향의 양단부에 형성된 귀부를 귀부 절단 공간에서 절단하는 귀부 절단 공정을 포함한다.
상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 귀부 절단 공간의 기압에 대하여 높아지도록,
상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 중 적어도 한쪽의 기압은 조정되고 있다.
이때, 제1 바람직한 형태로서, 상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 중 적어도 한쪽 기압은, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압과 상기 귀부 절단 공간의 기압과의 차분이 40Pa 이하가 되도록 조정되어 있다.
또한, 제2 바람직한 형태로서, 상기 성형체가 설치된 상기 성형로의 내부 공간 및 상기 롤러가 설치된 상기 서랭로의 내부 공간을 노 내부 공간으로 했을 때, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압은 조정되고 있다.
또한, 제3 바람직한 형태로서, 상기 서랭 공정에서는,
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부에서, 글라스 리본의 흐름 방향에 장력이 작용하도록,
적어도, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스의 서랭점 온도에 150℃를 더한 온도로부터 글라스의 변형점 온도로부터 200℃ 뺀 온도가 되는 온도 영역에서,
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부의 냉각 속도가 상기 폭 방향의 양단부의 냉각 속도보다도 빨라지도록 온도 제어한다.
제4 바람직한 형태로서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스의 연화점 온도 이상의 영역에서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 양단부가 상기 양단부에 끼인 중앙부의 온도보다 낮게, 또한 상기 중앙부의 온도가 균일해지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어하고,
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부에서, 글라스 리본의 흐름 방향의 장력이 작용하도록 상기 글라스 리본의 상기 중앙부의 온도가 글라스의 연화점 온도 미만, 글라스의 변형점 온도 이상의 영역에서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 온도 분포의 온도가 상기 중앙부로부터 상기 양단부를 향해 낮아지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어하고,
상기 글라스 리본의 상기 중앙부의 온도가 글라스의 변형점 온도가 되는 온도 영역에서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 상기 양단부와 상기 중앙부와의 온도 구배가 없어지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어한다.
제5 바람직한 형태로서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부에서, 글라스 리본의 흐름 방향의 장력이 작용하도록 상기 글라스 리본의 상기 중앙부의 온도가 글라스의 변형점 온도 미만의 영역에서, 상기 글라스 리본의 온도 분포의 온도가 상기 양단부로부터 상기 중앙부를 향해 낮아지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어한다.
상기 제1 형태의 글라스판의 제조 방법에는, 상기 제1 내지 제5 바람직한 형태의 각각이 적용되는 것 외에, 제1 내지 제5 바람직한 형태 중 적어도 2개 이상을 조합한 복합 형태도 적용될 수 있다.
본 발명의 제2 형태는, 다운드로법에 의한 글라스판의 제조 장치이며,
글라스 원료를 용해해서 용융 글라스를 얻는 용해조와,
상기 용융 글라스를, 성형로 내에 설치된 성형체에 공급해서 글라스 리본을 성형하는 성형로와,
상기 글라스 리본을, 서랭로 내에 설치된 롤러로 견인해서 상기 서랭로 내에서 냉각하는 서랭로와,
냉각된 상기 글라스 리본을 글라스 리본 절단 공간에서 절단하는 글라스 리본 절단 장치와,
절단된 상기 글라스 리본의 폭 방향의 양단부에 형성된 귀부를 귀부 절단 공간에서 절단하는 귀부 절단 장치와,
상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 귀부 절단 공간의 기압에 대하여 높아지도록, 상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 중 적어도 한쪽의 기압을 조정하는 조정 수단을 구비한다.
제6 바람직한 형태로서,
상기 조정 수단은,
상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간에는, 기압의 압력을 계측하는 압력 센서와, 대기로부터 상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 내로 공기를 보내주는 송풍기 및 상기 가스 리본 절단 공간 및 귀부 절단 공간 내의 공기를 흡인해서 집진하는 집진 장치 중 적어도 어느 한쪽의 기기와, 상기 압력 센서의 계측 결과에 따라서, 상기 기기의 조정을 하는 제어 장치를 포함한다.
제7 바람직한 형태로서, 상기 성형체가 설치된 상기 성형로의 내부 공간 및 상기 롤러가 설치된 상기 서랭로의 내부 공간을 노 내부 공간으로 했을 때, 상기 글라스 리본 절단 공간에 설치되는 상기 송풍기 및 집진 장치 중 적어도 어느 한쪽은, 대기로부터의 공기의 도입 및 상기 절단 공간의 공기 흡인을 조정함으로써, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압을 조정한다.
제8 바람직한 형태로서, 상기 서랭로의 내부 공간에는,
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부에서, 글라스 리본의 흐름 방향으로 장력이 작용하도록,
적어도, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스의 서랭점 온도에 150℃를 더한 온도로부터 글라스의 변형점 온도로부터 200℃ 뺀 온도가 되는 온도 영역에서,
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부의 냉각 속도가 상기 폭 방향의 양단부의 냉각 속도보다도 빨라지도록 온도 제어하는 온도 조정 유닛이 설치되어 있다.
제9 바람직한 형태로서, 상기 성형로의 내부 공간에는 냉각 유닛이 설치되고, 상기 서랭로의 내부 공간에는 온도 조정 유닛이 설치되고,
상기 냉각 유닛 및 상기 온도 조정 유닛 중 적어도 어느 한쪽이
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스의 연화점 온도 이상의 영역에서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 양단부가 상기 양단부에 끼인 중앙부의 온도보다 낮게, 또한 상기 중앙부의 온도가 균일해지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어하고,
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부에서, 글라스 리본의 흐름 방향의 장력이 작용하도록 상기 글라스 리본의 상기 중앙부의 온도가 글라스의 연화점 온도 미만, 글라스의 변형점 온도 이상의 영역에서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 온도 분포가 상기 중앙부로부터 상기 양단부를 향해 낮아지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어하고,
상기 글라스 리본의 상기 중앙부의 온도가 글라스의 변형점 온도가 되는 온도 영역에서, 상기 글라스 리본의 폭 방향의 상기 양단부와 상기 중앙부와의 온도 구배가 없어지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어한다.
제10 바람직한 형태로서, 상기 서랭로의 내부 공간에는 온도 조정 유닛이 설치되고,
상기 온도 조정 유닛이,
상기 글라스 리본의 폭 방향의 중앙부에서, 글라스 리본의 흐름 방향의 장력이 작용하도록 상기 글라스 리본의 상기 중앙부의 온도가 글라스의 변형점 온도 미만의 영역에서, 상기 글라스 리본의 온도 분포의 온도가 상기 양단부로부터 상기 중앙부를 향해 낮아지도록 상기 글라스 리본의 온도를 제어한다.
상기 제2 형태의 글라스판의 제조 장치에는, 상기 제6 내지 제10 바람직한 형태의 각각이 적용되는 것 외에, 제6 내지 제10 바람직한 형태 중 적어도 2개 이상을 조합한 복합 형태도 적용될 수 있다.
상기 형태의 글라스판의 제조 방법 및 글라스판의 제조 장치에 따르면, 글라스판의 표면 품질의 열화를 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태인 글라스판의 제조 방법의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태의 용해 공정 내지 귀부 절단 공정을 행하는 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 글라스판의 성형 장치의 개략 측면도다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 글라스판의 성형 장치의 개략 정면도다.
도 5는 본 실시 형태에서 사용하는 송풍기가 보내주는 공기의 양을 제어하는 제어 시스템의 개략도다.
이하, 본 발명의 글라스판의 제조 방법 및 글라스판의 제조 장치에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태인 글라스판의 제조 방법의 흐름을 도시하는 도면이다.
이하 본 명세서에서 설명하는 각 어구는, 이하와 같이 정한다.
시트 글라스의 중앙부라 함은 시트 글라스의 폭 방향의 폭 중 시트 글라스의 폭 방향의 중심을 말한다.
시트 글라스의 단부라 함은 시트 글라스의 폭 방향의 테두리로부터 100㎜ 이내인 범위를 말한다.
변형점 온도라 함은 글라스 점도를 η라 했을 때, logη가 14.5인 글라스판의 온도를 말한다.
서랭점 온도라 함은 logη가 13인 글라스의 온도를 말한다.
연화점 온도라 함은 logη가 7.6인 글라스의 온도를 말한다.
글라스 전이점 온도는, 과냉각 액체가 글라스 상태로 변할 때의 글라스의 온도를 말한다.
(글라스판의 제조 방법의 전체 개요)
글라스판의 제조 방법은 용해 공정(ST1)과, 청징 공정(ST2)과, 균질화 공정(ST3)과, 공급 공정(ST4)과, 성형 공정(ST5)과, 서랭 공정(ST6)과, 글라스 리본 절단 공정(ST7)과, 귀부 절단 공정(ST8)을 주로 갖는다. 이 밖에, 연삭 공정, 연마 공정, 세정 공정, 검사 공정, 포장 공정 등을 갖고, 포장 공정에서 적층된 복수의 글라스판은, 납입처의 업자에게로 반송된다.
도 2는, 용해 공정(ST1) 내지 귀부 절단 공정(ST8)을 행하는 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다. 당해 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 주로 용해 장치(200)와, 성형 장치(300)와, 글라스 리본 절단 장치(400)와, 귀부 절단 장치(500)를 갖는다. 용해 장치(200)는 용해조(201)와, 청징조(202)와, 교반조(203)와, 제1 배관(204)과, 제2 배관(205)을 갖는다. 성형 장치(300)에 대해서는 후술한다.
용해 공정(ST1)에서는, 용해조(201) 내에 공급된 글라스 원료를 가열해서 용해함으로써 용융 글라스를 얻는다. 청징 공정(ST2)은, 주로 청징조(202)에 있어서 행해지고, 용융 글라스 중에 포함되는 기포를 감소시킨다. 균질화 공정(ST3)에서는, 제1 배관(204)을 통해 공급된 교반조(203) 내의 용융 글라스를, 스타라를 사용해서 교반함으로써, 글라스 성분의 균질화를 행한다. 공급 공정(ST4)에서는, 제2 배관(205)을 통하여 용융 글라스가 성형 장치(300)에 공급된다.
성형 장치(300)에서는, 성형 공정(ST5) 및 서랭 공정(ST6)이 행해진다.
성형 공정(ST5)에서는, 용융 글라스를 글라스 리본(G)(도 3 참조)으로 성형하고, 글라스 리본(G)의 흐름을 만든다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 성형체(310)를 사용한 오버플로우 다운드로법을 이용한다. 서랭 공정(ST6)에서는, 평면 변형이 발생하지 않도록, 또한 열 수축률이 커지지 않도록 냉각된다.
글라스 리본 절단 공정(ST7)에서는, 글라스 리본 절단 장치(400)에 있어서, 성형 장치(300)로부터 공급된 글라스 리본(G)을 소정의 길이로 절단함으로써, 판 형상의 글라스판(G1)(도 3 참조)을 얻는다.
귀부 절단 공정(ST8)에서는, 귀부 절단 장치(500)에 있어서, 글라스판(G1)의 폭 방향의 양단부에 형성된 귀부(G2)(도 3 참조)를 절단한다. 여기서, 귀부(G2)는 성형 공정(ST5) 및 서랭 공정(ST6)에 있어서 글라스 리본(G)의 폭 방향의 양단부에 형성되고, 후술하는 냉각 롤러(330), 반송 롤러(350a 내지 350h)와 접촉하는 부분을 포함한다. 또한, 귀부(G2)의 두께는 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 두께보다도 크다.
또한, 귀부 절단 공정 후의 글라스판(G1)이 소정 사이즈로 절단됨으로써, 원하는 사이즈의 글라스판(G1)이 제작된다.
(성형 장치의 설명)
도 3 및 도 4는, 글라스판의 성형 장치(300)의 구성을 주로 도시하는 도면이며, 도 3은 주로 성형 장치(300)의 개략 측면도를 도시하고, 도 4는 성형 장치(300)의 개략 정면도를 도시한다.
성형 장치(300)로 성형되는 글라스판은, 예를 들어 액정 디스플레이용 글라스 기판, 유기 EL 디스플레이용 글라스 기판, 커버 글라스에 적절하게 사용된다. 성형 장치(300)로 성형되는 글라스판은, 그 밖에 휴대 단말 기기 등의 디스플레이나 하우징용의 커버 글라스, 터치 패널판, 태양 전지의 글라스 기판이나 커버 글라스로서도 사용할 수 있다. 특히, LTPS(Low Temperature Poly Silicon)·TFT를 사용한 액정 디스플레이용 글라스 기판에 적합하다.
성형 공정(ST5)을 행하는 성형로(40) 및 서랭 공정(ST6)을 행하는 서랭로(50)는, 내화 벽돌, 내화 단열 벽돌, 혹은 파이버계 단열재 등의 내화물로 구성된 노벽에 둘러싸여 구성되어 있다. 성형로(40)는 서랭로(50)에 대하여 연직 상방에 설치되어 있다. 또, 성형로(40) 및 서랭로(50)를 맞추어 노(30)라고 한다. 노(30)의 노벽으로 둘러싸인 노 내부 공간에는, 성형체(310)와, 분위기 구획 부재(320)와, 냉각 롤러(330)와, 냉각 유닛(340)과, 반송 롤러(350a 내지 350h)와, 압력 센서(355, 360a 내지 360c)(도 4 참조)가 설치되어 있다.
성형체(310)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 배관(205)을 통해 용해 장치(200)로부터 흘러 오는 용융 글라스(도 3, 도 4에서는 부호 MG가 나타냄)를, 글라스 리본(G)으로 성형한다. 이에 의해, 성형 장치(300) 내에서, 연직 하방의 글라스 리본(G)의 흐름이 만들어진다. 성형체(310)는 내화 벽돌 등에 의해 구성된 가늘고 긴 구조체이며, 도 3에 도시한 바와 같이 단면이 쐐기 형상을 이루고 있다. 성형체(310)의 정상부에는, 용융 글라스를 유도하는 유로가 되는 홈(312)이 마련되어 있다. 홈(312)으로부터 흘러나온 용융 글라스는, 성형체(310)의 양측 측벽을 타고 연직 하방으로 흘러내린다. 측벽을 흐른 용융 글라스는, 도 3에 도시한 성형체(310)의 하방 단부(313)에서 합류하고, 1개의 글라스 리본(G)이 성형된다. 이에 의해, 글라스 리본(G)은 서랭로(50)를 향해 흘러내린다.
성형체(310)의 하방 단부(313)의 하방 근방에는, 분위기 구획 부재(320)가 설치되어 있다. 분위기 구획 부재(320)는 한 쌍의 판 형상의 단열 부재이며, 글라스 리본(G)을 두께 방향의 양측으로부터 협지하도록 구성되어 있다. 즉, 분위기 구획 부재(320)에는 글라스 리본(G)과 접촉하지 않을 정도로 간극이 마련되어 있다. 분위기 구획 부재(320)는 성형로 내부 공간을 구획함으로써, 분위기 구획 부재(320)의 상방의 노 내부 공간과 하방의 노 내부 공간과의 사이의 열의 이동을 차단한다.
분위기 구획 부재(320)의 하방에는 냉각 롤러(330)가 설치되어 있다. 냉각 롤러(330)는 글라스 리본(G)의 폭 방향의 양단부 근방의 글라스 리본(G) 표면과 접촉하여, 글라스 리본(G)을 하방으로 끌어내림으로써, 원하는 두께를 갖는 글라스 리본(G)을 형성하는 동시에, 글라스 리본(G)의 양단부 근방을 냉각한다. 냉각 롤러(330)의 하방에는 냉각 유닛(340)이 설치되어 있다. 냉각 유닛(340)은 냉각 롤러(330)를 통과한 글라스 리본(G)을 냉각한다. 냉각 유닛(340)은, 예를 들어 공기량 조정부를 갖고, 후술하는 제어 장치(600)에 의해 글라스 리본의 양단부를 공랭하기 위한 공기량은 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 냉각 롤러(330)의 구동은 도시하지 않은 모터를 거쳐 조정 가능하게 되어 있다.
냉각 유닛(340)의 하방에는, 반송 롤러(350a 내지 350h)가 소정의 간격으로 설치되어, 글라스 리본(G)을 하부 방향으로 견인한다. 냉각 유닛(340)의 하방 공간은 서랭로(50)의 노 내부 공간으로 되어 있다. 반송 롤러(350a 내지 350h)는, 모두 도시하지 않은 모터를 거쳐 구동은 조정 가능하게 되어 있다.
성형로(40)의 노 내부 공간에는, 노 내부 공간의 기압을 계측하는 압력 센서(355)가 설치되어 있다. 압력 센서(355)는 성형체(310)와 높이 방향(연직 상부 방향)의 동일한 위치에 설치되어 있다. 높이 방향이 함은, 도 3에 있어서 지면의 좌측 방향, 도 4에 있어서 지면의 상부 방향이다. 글라스 리본(G)은 성형체(310)로부터 연직 하방으로 흐르므로, 글라스 리본(G)의 흐름 방향은 높이 방향과 반대인 방향이다. 서랭로(50)의 노 내부 공간에는 압력 센서(360a 내지 360c)가 설치되어 있다.
또한, 성형로(40)의 노 내부 공간에는, 글라스 리본(G)의 폭 방향을 따라서 복수의 가열원을 배치한 온도 조정 유닛(370a 내지 370c)이 글라스 리본(G)을 따라서 설치되어 있다. 온도 조정 유닛(370a 내지 370c)의 각 가열원의 가열 온도는 조정 가능하게 되어 있다.
한편, 성형로(40)의 노벽 외측에는, 격벽에 의해 대기압 분위기에 대하여 건물(B)의 격벽으로 구획된 공간, 즉 노 외부 공간(S1, S2, S3a 내지 S3c)이 마련되어 있다. 이들 공간의 각각은, 높이 방향에 관해서, 바닥면(411, 412, 413a 내지 413c)에 의해 구획되어 있다. 즉, 성형 장치(300)는 복수의 플로어를 갖는 건물(B)에 설치되고, 바닥면에 의해 복수로 구획된 노 외부 공간(부분 공간)(S1, S2, S3a 내지 S3c)이 각 플로어에 설치되어 있다. 또한, 노 외부 공간(S3c)의 하방에는, 플로어(414) 위에 벽으로 구획된 공간(S4)(글라스 리본 절단 공간)이 마련되어 있다. 게다가 또한, 공간(S4)의 측방에는 플로어(414) 위에 벽으로 구획된 공간(S5)(귀부 절단 공간)이 공간(S4)에 인접해서 마련되어 있다. 공간(S4, S5)에는 노벽은 설치되지 않는다. 이들 공간의 기압은 각각 후술하는 송풍기(421, 422, 423a, 423b, 423c, 424, 425)에 의해 조정되고 있다.
노 외부 공간(S1)은 성형체(310)의 높이 방향의 위치보다도 연직 상방에 있는 공간이며, 노 외부 공간(S1)에는 노 외부 공간의 기압을 계측하는 압력 센서(415)가 설치되어 있다.
노 외부 공간(S2)은 바닥면(412) 위에 마련된 공간이며, 이 공간에 대응하는 노 내부 공간에는 성형체(310)가 배치되어 있다. 또한, 노 외부 공간(S2)에는 노 외부 공간(S2)의 기압을 계측하는 압력 센서(416)가 설치되어 있다. 노벽으로 둘러싸인 노 내부 공간에는, 압력 센서(416)의 높이 방향의 동일한 위치에, 노 내부 공간의 기압을 계측하는 압력 센서(355)가 설치되어 있다.
노 외부 공간(S3a 내지 S3c)은 노 외부 공간(S2)의 하방에, 높이 방향의 높은 쪽으로부터 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)의 순으로 마련된 공간이다. 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)은 바닥면(413a 내지 413c) 위에 마련되어 있다. 또한, 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)의 각각에는, 노 외부 공간(3a 내지 3c)의 기압을 계측하는 압력 센서(417a 내지 417c)가 설치되어 있다. 노벽으로 둘러싸인 노 내부 공간에는, 압력 센서(417a 내지 417c)의 높이 방향의 동일한 위치에, 노 내부 공간의 기압을 계측하는 압력 센서(360a 내지 360c)가 설치되어 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 압력 센서(355, 360a 내지 360c)가 노 내부 공간의 각 위치에 설치되어 있지만, 노 내부 공간의 각 위치에 압력 센서가 삽입되어서 압력의 측정이 행해져도 좋다. 또한, 노 외부 공간과 노 내부 공간 사이의 차압의 측정 방법은 특별히 한정되지 않지만, 차압의 측정 방법의 일례로서, 차압계를 사용해서 측정할 수 있다. 또한, 노 외부 공간(S2, S3a 내지 S3c, S4, S5)의 각각의 사이의 차압에 대해서도, 차압계를 사용해서 측정할 수 있다.
또한, 공간(S4, S5)의 각각에는 공간(S4, S5)의 기압을 계측하는 압력 센서(418, 419)가 설치되어 있다. 또한, 공간(S4, S5)을 구획하는 벽(420)에는, 공간(S4) 내의 글라스판(G1)을 공간(S5)으로 반송하기 위해서 공간(S4, S5)을 연통하는 연통 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 즉, 공간(S4, S5)은 연통 구멍을 거쳐 통기 가능하게 되어 있다.
이 연통 구멍의 사이즈는, 공간(S5)에 있어서 귀부(G2)의 절단 시에 발생하는 글라스의 파티클(절삭칩이나 먼지 등)의 공간(S4)으로의 유입량을 저감하기 위해서, 가능한 한 작게, 예를 들어 글라스판(G1)의 주 표면이 공간(S4)으로부터 공간(S5)으로의 반송 방향을 따른 상태에서 글라스판(G1)을 공간(S5)으로 반송할 수 있을 정도의 사이즈로 형성되는 것이 바람직하다.
또, 글라스판(G1)이 반송 장치(도시 생략)에 의해 고정된 상태에서 공간(S4)으로부터 공간(S5)으로 반송될 때, 글라스판(G1) 중 제품에 포함되지 않는 부분, 예를 들어 글라스판(G1)의 상단부 부분, 하단부 부분 혹은 주 표면의 4변 부분 등에 있어서 글라스판(G1)의 두께 방향의 양측이 보유 지지됨으로써 글라스판(G1)이 반송되어도 좋다. 이 경우, 글라스판(G1) 중 제품에 포함되는 부분, 예를 들어 글라스판(G1)의 주 표면의 중앙 부분 등이 반송 장치에 보유 지지되지 않으므로, 공간(S5)으로부터 공간(S4)으로의 공기 유입량이 많을 경우에는, 글라스판(G1)의 반송 시에, 공간(S5)으로부터 공간(S4)으로 유입하는 공기에 의해 당해 부분이 휠 우려가 있다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 공간(S4)과 공간(S5)의 기압을 조정하고 있으므로, 공간(S5)의 공기가 공간(S4)의 공기로 유입하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 글라스판(G1) 중 제품에 포함되지 않는 부분만이 보유 지지된 상태에서 글라스판(G1)이 반송되는 경우라도, 글라스판(G1)의 휨 발생을 억제할 수 있다. 또한, 상기 반송 방법을 이용함으로써, 반송 장치의 구조를 간이하게 할 수 있는 동시에, 글라스판(G1)의 반송 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 노 외부 공간(S1, S2, S3a 내지 S3c), 공간(S4) 및 공간(S5) 각각을 구획하는 격벽의 외측에는, 노 외부 공간(S1, S2, S3a 내지 S3c), 공간(S4) 및 공간(S5)의 각각에 대하여, 송풍기(421, 422, 423a, 423b, 423c, 424, 425)가 설치되어 있다. 각 송풍기에 의해 대기압으로부터 보내게 되는 공기는, 관을 통해서 노 외부 공간(S1, S2, S3a 내지 S3c), 공간(S4) 및 공간(S5)의 각각으로 공급된다. 각 송풍기가 보내주는 공기의 양은, 각각, 후술하는 구동 유닛(510)으로부터의 구동 신호에 의해 정해져 있다.
도 5는, 송풍기(421, 422, 423a, 423b, 423c, 424, 425)가 보내주는 공기의 양을 제어하는 제어 시스템의 개략도다.
제어 시스템은, 노 내부 공간에 설치된 압력 센서(355, 360a 내지 360c)와, 각각의 노 외부 공간에 설치된 압력 센서(415, 416, 417a 내지 417c, 418, 419)와, 제어 장치(600)와, 구동 유닛(610)과, 송풍기(421, 422, 423a, 423b, 423c, 424, 425)를 갖는다.
제어 장치(600)는, 노 내부 공간에 설치된 각 압력 센서로부터 보내지는 노 내부 공간에 있어서의 기압의 계측 결과와, 노 외부 공간에 설치된 각 압력 센서로부터 보내지는 노 외부 공간에 있어서의 기압의 계측 결과를 사용하여, 노 내부 공간 및 노 외부 공간에 있어서의 높이 방향의 동일한 위치에 있어서의 기압의 차분이 설정된 범위로 조정되도록, 각 송풍기가 보내주는 공기의 양을 조정하기 위한 제어 신호를 생성한다. 생성된 제어 신호는, 구동 유닛(610)으로 보내진다. 또한, 각 송풍기에 의해 보내주는 공기의 양은, 예를 들어 각 노 외부 공간의 각각에 대해서 기압의 기준값의 범위를 미리 설정해 두고, 각 노 외부 공간의 기압이 당해 기준값의 범위에 포함되도록 조정되어도 좋다.
구동 유닛(610)은 제어 신호를 기초로 하여, 송풍기에 의해 보내주는 공기의 양을 개별로 조정하기 위한 구동 신호를 생성한다. 구동 유닛(610)은 구동 신호를, 송풍기마다 보낸다.
또한, 제어 장치(600)는 구동 유닛(610)을 거쳐, 냉각 유닛(340), 온도 조정 유닛(370a 내지 370c), 냉각 롤러(330) 및 반송 롤러(350a 내지 350h)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어 장치(600)는 구동 유닛(610)을 거쳐, 냉각 유닛(340)의 가열 온도를 제어하고, 온도 조정 유닛(370a 내지 c)의 가열원의 가열 온도를 조정하고, 냉각 롤러(330)의 구동과 온도를 조정하고, 또한 반송 롤러(350a 내지 h)의 구동을 조정할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 제어 장치(600) 및 구동 유닛(610)이 공기의 보냄량을 자동 제어하지만, 오퍼레이터가 매뉴얼에서 공기의 보냄량을 조정해도 좋다. 또, 본 실시 형태에서는 기압의 제어 방법의 일례로서 송풍기를 사용해서 기압 제어를 행하는 경우에 대해서 설명했지만, 기압의 제어 방법은 당해 방법에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 글라스의 절단 시에 발생하는 글라스의 파티클 등을 흡인함으로써 집진하는 집진 장치(도시 생략)를 사용해서 기압 제어를 행해도 된다. 집진 장치는, 공간(S4) 내의 글라스 리본 절단 장치(400) 및 공간(S5) 내의 귀부 절단 장치(500)의 각각의 근방에 설치되어 있고, 공간(S4) 및 공간(S5) 내의 공기를 흡인함으로써 당해 공기에 포함되는 글라스의 파티클 등을 집진 가능하게 구성되어 있다. 여기서, 공간(S4) 및 공간(S5)의 각각에 있어서 집진 장치에 의한 공기의 흡인량을 제어함으로써, 공간(S4) 및 공간(S5)의 기압을 제어할 수 있다. 또한, 공간(S4) 및 공간(S5)의 기압 제어는, 송풍기와 집진 장치를 조합하여 행해도 된다.
또, 글라스판의 표면 품질을 열화시키는 요인으로서는, 글라스판의 제조 공정에 있어서 글라스판에 부착되는 글라스의 파티클(글라스의 절삭칩이나 먼지 등)을 들 수 있다. 서랭 공정 후의 글라스 리본은, 서랭로의 하방에 배치된 글라스 리본 절단실에 있어서 원하는 사이즈로 절단됨으로써, 글라스판이 형성된다. 또한, 글라스판의 폭 방향의 양단부에는, 글라스판의 폭 방향의 중앙부보다도 큰 두께를 갖는 귀부가 형성되어 있다. 이 귀부는, 글라스 리본 절단실과 통기 가능하게 인접하는 귀부 절단실로 글라스판이 반송된 후에, 귀부 절단실에 있어서 절단된다. 여기서, 귀부 절단실 내에는 귀부가 절단되었을 때에 발생하는 글라스의 파티클이 비산(飛散)하고 있어, 이 글라스의 파티클이 귀부 절단실에 인접하는 글라스 리본 절단실로 유입해 버리는 경우가 있다.
이로 인해, 본 실시 형태에서는 송풍기(424, 425)가 보내주는 공기의 양은, 공간(S4)의 기압이 공간(S5)의 기압에 대하여 높아지도록, 각 공간에 있어서 조정된다. 공간(S4)의 기압이 공간(S5)의 기압보다도 낮아지면, 공간(S5)으로부터 공간(S4)을 향해 연통 구멍으로부터 공기가 유입되는 경우가 있다. 이때, 공간(S4)으로 유입하는 공기에는 공간(S5) 내를 비산하는 글라스의 파티클이 포함되므로, 공간(S4)의 공기가 상승 기류에 의해 다시 상방에 위치하는 노 내부 공간을 향해 이동한 경우, 글라스의 파티클이 글라스 리본(G)에 부착될 우려가 있다. 공간(S4)의 기압을 공간(S5)의 기압에 대하여 높게 함으로써, 글라스의 파티클을 포함하는 공간(S5)의 공기가 공간(S4)의 공기로 유입하는 것을 방지할 수 있으므로, 공간(S4)의 공기가 상승 기류에서 상방으로 이동한 경우라도, 글라스의 파티클이 글라스 리본(G)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 글라스판(G1)의 표면 품질의 열화를 억제할 수 있다.
공간(S4)과 공간(S5) 사이의 기압의 차분은, 0 초과 내지 40Pa이며, 1 내지 35Pa인 것이 바람직하고, 2 내지 30Pa인 것이 보다 바람직하고, 3 내지 25Pa인 것이 더욱 바람직하고, 4 내지 15Pa인 것이 더욱 바람직하다. 상기 기압의 차분이 상기 범위를 상회하면, 공간(S4)으로부터 공간(S5)을 향해 연통 구멍으로부터 대량의 공기가 유출되는 경우가 있다. 이 경우, 공간(S4)으로부터 공간(S5)으로 반송되는 글라스판(G1)에는, 당해 공기에 의해 진동 혹은 휨이 발생함으로써, 글라스판(G1)이 반송 중에 파손될 우려가 있다. 기압의 차분을 상기 범위로 조정함으로써, 반송 중의 글라스판(G1)에 발생하는 진동 혹은 휨을 억제할 수 있다. 따라서, 반송 중에 파손되는 글라스판(G1)의 수를 저감할 수 있으므로, 글라스판(G1)의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 각 송풍기가 보내주는 공기의 양은 노 외부 공간(S2, S3a 내지 S3c)의 기압이, 높이 방향의 동일한 위치에 있어서의 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록, 각 노 외부 공간의 기압은 조정된다.
성형로(40)의 노 내부 공간과 노 외부 공간(S2)과의 사이의 기압의 차분은, 0 초과 내지 40Pa이며, 4 내지 35Pa인 것이 바람직하고, 8 내지 30Pa인 것이 보다 바람직하고, 10 내지 27Pa인 것이 더욱 바람직하고, 10 내지 25Pa인 것이 더욱 바람직하다. 상기 기압의 차분이 상기 범위를 상회하면, 노 내부 공간으로부터 노 외부 공간(S2)을 향해 노벽의 간극으로부터 대량의 공기가 유출되는 경우가 있어, 노 내부 공간에 있어서의 공기의 상승을 증대시킨다. 한편, 상기 기압의 차분이 상기 범위를 하회하면, 노 외부 공간(S2)으로부터 노 내부 공간을 향해 노벽의 간극으로부터 공기가 유입되는 경우가 있어, 노 내부 공간의 온도 변동이 발생할 우려가 있다. 기압의 차분을 상기 범위로 조정함으로써, 성형로(40)의 노 내부 공간으로 노 외부 공간(S2)으로부터 저온의 공기가 유입하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 노 내부 공간의 온도 변동을 억제할 수 있다. 즉, 용융 글라스나 글라스 리본(G) 중, 성형로(40)로 유입한 공기에 접한 부분만이 급랭되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 성형로(40)에 있어서 용융 글라스나 글라스 리본(G)이 국부적으로 급랭된 경우에는, 급랭된 부분의 점도가 높아져, 반송 경로의 하류측에 있어서 글라스 리본(G)이 롤러에 의해 늘려질 때에, 점도가 높아진 부분을 충분히 늘릴 수 없으므로, 글라스판의 판 두께의 편차를 일으켜 버린다고 하는 문제가 발생한다. 이 문제에 대하여, 기압의 범위를 상기 범위로 조정함으로써, 냉각 속도의 편차, 나아가서는 글라스 리본(G)의 판 두께의 편차를 억제할 수 있다.
한편, 서랭로(50)의 노 내부 공간과 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)과의 사이의 기압 차분은, 0 초과 내지 40Pa이며, 2 내지 35Pa인 것이 바람직하고, 2 내지 25Pa인 것이 보다 바람직하고, 3 내지 23Pa인 것이 더욱 바람직하고, 5 내지 20Pa인 것이 더욱 바람직하다. 상기 기압의 차분이 상기 범위를 상회하면, 노 내부 공간으로부터 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)을 향해 노벽의 간극으로부터 대량의 공기가 유출되는 경우가 있어, 노 내부 공간에 있어서의 공기의 상승을 증대시킨다. 한편, 상기 기압의 차분이 상기 범위를 하회하면, 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)으로부터 노 내부 공간을 향해 노벽의 간극으로부터 공기가 유입되는 경우가 있어, 노 내부 공간의 온도 분포가 변동된다. 기압의 차분을 상기 범위로 조정함으로써, 서랭로(50)의 노 내부 공간으로 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)으로부터 저온 공기가 유입하는 것을 방지할 수 있으므로, 노 내부 공간의 온도 편차를 억제할 수 있다. 이에 의해, 글라스 리본(G)의 변형, 휨 및 열 수축의 편차를 억제할 수 있다.
이하, 노 내부 공간의 온도 편차에 의해 발생하는 문제에 대해서 상세하게 설명한다. 서랭로(50) 내에서는, 글라스 리본(G)의 휨 등을 억제하기 위해서, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 온도 프로파일을 제어하고 있다. 구체적으로는, 글라스 리본(G)의 반송 영역 중, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 (서랭점 온도 ＋5℃) 이상이 되는 반송 영역에서는, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 양단부로부터 폭 방향의 중앙부를 향해 온도가 높아지도록 글라스 리본(G)의 온도가 제어되고 있다. 또한, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 (서랭점 온도 ＋5℃) 이상이 되는 반송 영역에서는, 글라스 리본(G)이 하류로 반송되는 것에 수반하여, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부와 폭 방향의 양단부와의 온도차가 작아지도록 글라스 리본(G)의 온도가 제어되고 있다. 이와 같이 온도 프로파일을 제어함으로써, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부에 항상 인장 응력(텐션)을 걸 수 있으므로, 글라스 리본(G)의 휨 발생을 억제할 수 있다. 그러나 글라스 리본(G)의 반송 영역 중, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부 온도가 (서랭점 온도 ＋5℃) 이상이 되는 반송 영역에서, 예를 들어 저온 공기의 유입 등에 의해 글라스 리본(G)이 국부적으로 급랭되면, 상기 온도 프로파일을 실현할 수 없어, 글라스 리본(G)에 휨이 발생해 버린다고 하는 문제가 발생한다.
또한, 글라스 리본(G)의 반송 영역 중, 글라스 리본(G)의 온도가 (서랭점 온도 ＋5℃)로부터 (변형점 온도 -50℃)가 되는 반송 영역에서는, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 양단부와 폭 방향의 중앙부와의 사이에서 온도가 대략 균일해지도록 글라스 리본(G)의 온도가 제어되고 있다. 이에 의해, 글라스 리본(G)의 잔류 응력을 저감할 수 있어, 글라스판의 평면 변형을 저감할 수 있다. 또한, 글라스 리본(G)의 온도가 (서랭점 온도 ＋5℃)로부터 (변형점 온도 -50℃)의 범위 내에 포함되어 있는 상태를 길게 유지할수록, 글라스판의 열 수축을 저감할 수 있다. 그러나 글라스 리본(G)의 온도가 (서랭점 온도 ＋5℃)로부터 (변형점 온도 -50℃)가 되는 반송 영역에서, 예를 들어 저온 공기의 유입 등에 의해 글라스 리본(G)이 국부적으로 급랭되면, 급랭된 부분에 평면 변형이 발생하거나, 당해 부분의 열 수축률이 커져 버리므로, 평면 변형의 증대나 열 수축의 편차가 발생해 버린다고 하는 문제가 발생한다.
상술한 문제는, 기압의 차분을 상기 범위로 조정하여, 서랭로(50)의 노 내부 공간으로 노 외부 공간(S3a 내지 S3c)으로부터 저온 공기가 유입하는 것을 방지함으로써, 노 내부 공간의 온도 편차를 억제함으로써, 저감할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 모든 노 외부 공간의 기압이 높이 방향의 동일한 위치에 있어서의 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록, 노 외부 공간의 기압은 조정되지만, 노 외부 공간의 적어도 일부분에 있어서의 기압이 높이 방향의 동일한 위치에 있어서의 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록, 노 외부 공간의 기압은 조정되어도 좋다. 이 경우, 글라스 리본(G)의 서랭점 온도에 대응하는 서랭로 내의 위치와, 글라스 리본(G)의 변형점 온도에 대응하는 서랭로 내의 위치와의 사이의 영역에서, 노 외부 공간의 기압은 높이 방향의 동일한 위치에 있어서의 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록 조정되는 것이 바람직하다. 서랭점 온도에 대응하는 위치는, 예를 들어 노 외부 공간(S3a)의 높이 방향의 위치에 있으며, 또한 변형점 온도에 대응하는 위치는, 예를 들어 노 외부 공간(S3b)의 높이 방향의 위치에 있다. 상기 영역에서는, 글라스 리본(G)이 고화하는 단계이며, 가장 글라스의 평면 변형이나 열 수축에 영향을 주므로, 상기 영역에서 효율적으로 기압을 조정하여, 노 외부 공간으로부터의 공기의 유입을 억제함으로써, 노 내부 공간에 있어서의 온도 편차를 억제하는 것이 바람직하다.
또한, 서랭로(50)의 노 내부 공간에 있어서 글라스 리본(G)의 온도가 (변형점 온도 -50℃) 미만이 되는 영역에 대응하는 높이 방향의 동일한 위치에 있어서의 노 외부 공간에 있어서의 기압을 조정함으로써, 공기의 노 외부 공간으로부터의 유입을 억제할 수 있어, 이 영역의 온도 편차를 억제할 수 있고, 이 억제에 의해 글라스 리본(G)의 휨을 방지할 수 있다. 여기서, 글라스 리본(G)은 성형로(40)로부터 절단될 때까지 1매의 연속된 판이다. 그로 인해, 글라스 리본(G)의 온도가 (변형점 온도 -50℃) 미만이 되는 영역에서 글라스 리본(G)의 휨 형상이 변화되면, (변형점 온도 -50C) 이상이 되는 영역의 글라스 리본에도 영향을 주어, 열 수축의 편차가 발생해 버린다. 상술한 바와 같이, 즉 글라스 리본(G)의 온도가 (변형점 온도 -50℃) 미만이 되는 영역의 온도 편차를 억제함으로써, 휨, 평면 변형 및 열 수축의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 노 내부 공간이 없는 높이 방향의 위치에 있는 압력 센서(415)는, 노 내부 공간에 노 외부 공간(S1)으로부터 공기가 유입하지 않도록 송풍기(421)에 의한 노 외부 공간(S1)을 조정하기 위해서 노 외부 공간(S1)의 기압을 계측한다. 압력 센서(418)는 공간(S4)의 기압을 송풍기(424)에 의해 조정하여, 공간(S4)에 있어서의 기압 계측을 위해 사용된다. 예를 들어, 공간(S4)은 노 내부 공간의 가장 낮은 기압에 대하여 더욱 낮아지도록, 공간(S4)의 기압은 조정되는 것이 바람직하다. 공간(S4)의 기압을 상기와 같이 조정함으로써, 공간(S4)으로부터 노 내부 공간으로 흐르는 공기를 감소시킬 수 있다.
또한, 송풍기(421, 422, 423a, 423b, 423c, 424, 425)는 노 외부 공간(S1, S2, S3a 내지 S3c), 공간(S4) 및 공간(S5)으로 공기를 보내줌으로써, 어떠한 공간의 기압도 대기압에 대하여 높게 조정되지만, 이들 공간의 기압을 대기압에 대하여 높게 하는 것은, 노 외부 공간(S1, S2, S3a 내지 S3c), 공간(S4) 및 공간(S5) 내로 대량의 공기 및 당해 공기에 포함되는 파티클이 건물(B)의 외부로부터 유입하는 것을 방지하고, 나아가서는 노 외부 공간(S1, S2, S3a 내지 S3c), 공간(S4), 공간(S5)의 기압을 효율적으로 조정하기 위해서다.
또한, 노 내부 공간에 있어서의 기압은 높이 방향의 위치가 높을수록 기압이 높아지도록 제어되고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 노 내부 공간에 온도 분포가 발생하고, 기압에 분포가 발생해도, 이 기압 분포에 따라서, 노 외부 공간에 있어서의 기압이 조정된다. 이것은, 노 외부 공간 각각의 기압과 노 내부 공간의 기압과의 차분에 의해 공기가 노 내부 공간으로 유입하거나, 노 외부 공간으로 공기가 누설되어서 공기의 대류가 발생하지 않도록 하기 위해서다. 이로 인해, 노 내부 공간에는 노 외부 공간의 각각에 설치된 압력 센서와 높이 방향의 동일한 위치에, 압력 센서가 설치된다. 이와 같이, 노 내부 공간에 압력 분포가 발생할 경우, 노 외부 공간의 각각의 기압과, 이 노 외부 공간의 높이 방향의 동일한 위치에 있어서의 노 내부 공간의 기압과의 차분을, 높이 방향의 위치에 따라 변화되도록 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 높이 방향의 동일한 위치에 노 내부 공간이 존재하는 노 외부 공간(S2, S3a 내지 S3c) 중 최상부의 노 외부 공간(S2)과 최하부의 노 외부 공간(S3c)과의 사이에서 비교했을 때, 최상부에 있어서의 기압의 차분은, 최하부에 있어서의 기압의 차분에 비해 커지도록 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기압의 상기 차분이 높이 방향의 위치가 높아짐에 따라서 커지도록 설정되면 좋다. 이것은, 서랭로에 있어서의 노 내부 공간에서는, 높이 방향의 위치가 높을수록 온도가 높기 때문에, 찬 공기가 유입되었을 때의 글라스 리본(G)과의 온도차가 커지고, 높이 방향의 위치가 높을수록, 글라스 리본(G)의 온도 편차가 커지는 것을 방지하기 위해서다.
또한, 노 외부 공간의 기압은 높이 방향의 위치가 높을수록 높아지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 노 외부 공간에 있어서, 노벽을 따라 발생하는 상승 기류의 크기를 저감할 수 있으므로, 노 내부 공간 중 노벽측의 온도가 당해 상승 기류에 의해 국부적으로 저하하는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 노 내부 공간의 온도 변동을 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 노 외부 공간의 기압이 글라스 리본(G)의 흐름 방향의 상류측일수록 커지도록, 노 외부 공간의 기압을 제어함으로써, 노 내부 공간의 온도 변동을 억제할 수 있다.
또한, 공간(S4)의 기압은 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록 조정되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 글라스 리본(G)의 절단 시에 발생한 글라스의 파티클을 포함하는 공간(S4)의 공기가 상승 기류에 의해 상방으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 만일 공간(S5)으로부터 공간(S4)으로 공기가 유입된 경우라도, 유입된 공기에 포함되는 글라스의 파티클이 상승 기류에 의해 노 내부 공간으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 글라스 리본(G)에 글라스의 파티클이 부착되는 것을 방지할 수 있으므로, 글라스 리본(G)으로 성형되는 글라스판(G1)의 표면 품질이 열화하는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 성형 공간(S6) 및 서랭 공간(S7)에 있어서 글라스 리본(G)의 냉각 제어를, 이하에 설명하는 각 형태에 대해서 행할 수도 있다. 구체적으로는, 냉각 유닛(340), 온도 조정 유닛(370a 내지 370c) 및 냉각 롤러(330)를 제어 장치(600)의 지시에 따라서 온도 제어를 하여, 이하와 같은 글라스 리본(G)의 냉각을 행할 수 있다.
예를 들어, 서랭 공간(S7) 내를, 냉각 롤러(330)나 반송 롤러(350a 내지 350h)를 사용해서 하류측에 글라스 리본(G)을 흘릴 때, 글라스 리본(G)의 흐름 방향으로 효과적으로 장력을 작용하게 함으로써, 글라스 리본(G)의 휨을 억제할 수 있다. 또한, 글라스 리본(G)의 각 롤러에 끼움 지지되어 흐르는 부분에 인접하는 인접 영역에 물결 형상의 변형이 발생하는 것도 억제할 수 있다.
글라스 리본(G)의 흐름 방향으로 효과적으로 장력을 작용하게 하기 위해서, 예를 들어 성형 공간(S6) 및 서랭 공간(S7) 내에 있어서, 글라스 리본(S)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스의 연화점 온도 이상인 영역에서, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 양단부(귀부)가 중앙부의 온도보다 낮고, 또한 중앙부의 온도가 균일해지도록 글라스 리본(G)의 온도를 제어한다. 또한, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부에 반송 방향의 인장 응력이 작용하도록 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 연화점 온도 미만, 변형점 온도 이상의 영역에 있어서, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 온도 분포(온도 프로파일)의 온도가 중앙부로부터 양단부를 향해 낮아지도록 글라스 리본(G)의 온도를 제어한다. 또한, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스의 변형점 온도가 되는 온도 영역에서, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 양단부(귀부)와 중앙부와의 온도 구배가 없어지도록 글라스 리본(G)의 온도를 제어한다. 이에 의해, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부에는 반송 방향의 인장 응력이 걸려, 글라스 리본(G)의 휨이나, 라스 리본(G)의 각 롤러에 끼움 지지되어 흐르는 부분에 인접하는 인접 영역에 물결 형상의 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 서랭 공간(S7) 내에 있어서, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부에 반송 방향의 장력이 작용하도록 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스의 변형점 온도 미만의 영역에서, 글라스 리본(G)의 온도 분포(온도 프로파일)의 온도가 폭 방향의 양단부(귀부)로부터 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부를 향해 낮아지도록 글라스 리본(G)의 온도를 제어할 수도 있다. 이에 의해, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 변형점 온도 근방 미만의 영역에서는, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부에서, 항상 반송 방향으로 인장 응력을 걸 수 있어, 글라스 리본(G)의 휨을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 성형된 글라스 리본(G)의 냉각 속도를 조정함으로써, 글라스판의 변형을 억제하고, 휨을 억제하여, 열 수축률의 절대값을 한층 더 저감할 수 있다.
구체적으로는, 서랭 공간(S7) 내에 있어서, 반송 롤러(350a 내지 350h)를 사용해서 글라스 리본(G)을 반송하면서 서랭할 때, 글라스 리본(G)의 서랭점 온도에 150℃를 더한 온도로부터, 글라스 리본(G)의 변형점 온도로부터 200℃ 뺀 온도까지의 온도 영역을 정한다. 이때, 적어도 상기 온도 영역에서, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 냉각 속도는 글라스 리본(G)의 양단부의 냉각 속도보다도 빠르고, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글라스 리본(G)의 양단부보다도 높은 상태로부터 중앙부의 온도가 양단부보다도 낮은 상태로 글라스 리본(G)을 변화시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 글라스 리본(G)의 폭 방향의 중앙부에, 글라스 리본(G)의 흐름 방향으로 인장 응력이 작용하도록 할 수 있다. 글라스 리본(G)의 흐름 방향에 인장 응력이 작용함으로써, 글라스 리본(G), 나아가서는 글라스판의 휨을 한층 더 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서 사용하는 글라스판의 글라스 조성은 예를 들어 이하의 것을 들 수 있다.
이하 나타내는 조성의 함유율 표시는, 질량%이다.
SiO2 : 50 내지 70%,
B2O3 : 5 내지 18%,
Al2O3 : 0 내지 25%,
MgO : 0 내지 10%,
CaO : 0 내지 20%,
SrO : 0 내지 20%,
BaO : 0 내지 10%,
RO : 5 내지 20%(단, R은 Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택되는 적어도 1종류이며, 글라스판이 함유되는 것임)를 함유하는 무알칼리 글라스인 것이 바람직하다.
또, 본 실시 형태에서는 무알칼리 글라스로 했지만, 글라스판은 알칼리 금속을 미량 포함하고 있어도 된다. 알칼리 금속을 함유시킬 경우, R'2O의 합계가 0.20%를 초과하고 2.0% 이하(단, R'는 Li, Na 및 K로부터 선택되는 적어도 1종류이며, 글라스판이 함유되는 것임) 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 글라스의 용해를 쉽게 하기 위해서, 비저항을 저하시킨다고 하는 관점으로부터, 글라스 중의 산화철의 함유량이 0.01 내지 0.2%인 것이 더욱 바람직하다.
여기서, Li2O, Na2O, K2O는 글라스로부터 용출해서 TFT의 특성을 열화시킬 우려가 있는 성분이므로, 액정 디스플레이용 글라스 기판이나 유기 EL 디스플레이용 글라스 기판으로서 적용할 경우에는, 실질적으로 포함하지 않는 것이 바람직하다. 그러나 글라스 중에 상기 성분을 굳이 특정량 함유시킴으로써, TFT의 특성 열화를 억제하면서, 글라스의 염기성도를 높여, 가수 변동하는 금속의 산화를 쉽게 하여, 청징성을 발휘시킬 수 있다. 따라서, Li2O, Na2O, K2O의 합량은 0 내지 2.0%이며, 0.1 내지 1.0%가 보다 바람직하고, 0.2 내지 0.5%가 더욱 바람직하다.
또, Li2O, Na2O는 실질적으로 함유시키지 않고, 상기 성분 중에서도, 가장 글라스로부터 용출해서 TFT의 특성을 열화시키기 어려운 K2O를 함유시키는 것이 바람직하다. K2O의 함유량은 0 내지 2.0%이며, 0.1 내지 1.0%가 보다 바람직하고, 0.2 내지 0.5%가 더욱 바람직하다.
본 실시 형태는, 글라스판의 두께가 0.05㎜ 내지 1.5㎜인 글라스판의 제조에 적합하다. 여기서, 얇은 글라스판일수록, 기압차에 의해 발생하는 공기의 흐름에 의해 휘기 쉬워지므로, 안정되게 반송하는 것이 어려워진다. 그로 인해, 두께 0.05 내지 0.5㎜인 글라스판은, 공간(S4)과 공간(S5)과의 사이에 기압차를 소정 범위 내로 설정한 본 실시 형태의 방법을 적용함으로써, 반송 중에 파손되는 글라스판의 수를 저감하는 등의 효과가 크다.
본 실시 형태의 글라스판의 폭 방향의 길이는, 예를 들어 500㎜ 내지 3500㎜이며, 글라스판의 종방향의 길이도, 예를 들어 500㎜ 내지 3500㎜이다.
또, 글라스판이 대형화하면, 기압차에 의해 발생하는 공기의 흐름에 의해 글라스판이 휘기 쉬워지므로, 글라스판을 안정되게 반송하는 것이 어려워진다. 그로 인해, 공간(S4)과 공간(S5)과의 사이의 기압차를 소정 범위 내로 설정한 본 실시 형태의 방법을 적용함으로써, 반송 중에 파손되는 글라스판의 수를 저감하는 등의 효과가 크다. 또한, 글라스판의 폭 방향의 길이가 2000㎜ 이상이 될수록, 본 실시 형태의 효과는 현저해진다. 구체적으로는, 폭 방향의 길이 2000㎜ 내지 3500㎜, 또한 길이 방향의 길이 2000㎜ 내지 3500㎜인 글라스판의 제조에 본 실시 형태는 적합하다.
<실시예>
본 실시 형태의 효과를 확인하기 위해서, 글라스판의 제조 방법을 다양하게 변경해서 글라스판을 제조하고, 또한 글라스판의 표면 품질의 열화 평가 및 글라스판의 반송 시의 파손 평가를 행했다.
여기서, 글라스판의 표면 품질의 열화 평가는, 글라스 리본 절단 공간에 있어서 성형된 글라스판 중 표면에 기포나 미소 돌기를 포함하는 흠집이 발생한 글라스판의 비율을 구하고, 비교예의 값을「1.0」이라 했을 때에 비교예에 대한 비율로서 얻게 된 수치다. 평가한 글라스판의 샘플 수는 각각 1000매다. 평가에 있어서는, 통상의 검사를 행하여, 1군데라도 흠집이 있을 경우, 불합격품으로 하고, 불합격품의 글라스판의 수를 카운트함으로써, 흠집이 발생한 글라스판의 비율을 구했다. 즉, 글라스판의 표면 품질의 열화 평가가 1.0 미만의 값이면, 표면에 흠집이 발생하는 글라스판의 수가 비교예보다도 저감되는 것을 알 수 있다.
또한, 글라스판의 반송 시의 파손 평가에 대해서는, 글라스 리본 절단 공간으로부터 귀부 절단 공간으로 반송되는 글라스판 중, 글라스 리본 절단 공간과 귀부 절단 공간과의 기압차에 의해 발생한 진동이나 휨에 기인해서 파손된 글라스판의 비율이 소정값 미만인 경우에 "양호"라 평가하고, 당해 소정값 이상인 경우에 "가능"이라 평가했다.
1. 제1 실시예
글라스 원료를 용해, 청징, 교반한 후, 오버플로우 다운드로법을 이용해서 글라스 리본을 성형하고, 서랭을 행했다. 그리고 글라스 리본은, 글라스 리본 절단 공간에서 절단된 후, 귀부 절단 공간에 있어서 귀부가 절단되었다. 이때, 글라스 리본 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 높게, 또한 그 기압차가 5Pa가 되도록, 글라스 리본 절단 공간 및 귀부 절단 공간의 기압을 조정했다.
제조한 글라스판은 액정 디스플레이용 글라스 기판이며, 크기는 2200㎜×2500㎜, 두께는 0.7㎜이다. 글라스판의 글라스 조성은 이하와 같았다.
함유율은 질량% 표시다.
SiO2 : 60%
Al2O3 : 19.5%
B2O3 : 10%
CaO : 5.3%
SrO : 5%
SnO2 : 0.2%
2. 제2 실시예
글라스 리본 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 높고, 또한, 그 기압차가 25Pa인 이외는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 액정 디스플레이용 글라스 기판의 제조를 행했다.
3. 제3 실시예
글라스 리본 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 높고, 또한, 그 기압차가 35Pa인 이외는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 액정 디스플레이용 글라스 기판의 제조를 행했다.
4. 제4 실시예
글라스 리본 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 높고, 또한, 그 기압차가 40Pa인 이외는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 액정 디스플레이용 글라스 기판의 제조를 행했다.
5. 제5 실시예
글라스 리본 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 높고, 또한, 그 기압차가 45Pa인 이외는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 액정 디스플레이용 글라스 기판의 제조를 행했다.
6. 비교예
글라스 리본 절단 공간과 귀부 절단 공간과의 기압차가 -5Pa(즉, 글라스 리본 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 낮은)인 이외는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 액정 디스플레이용 글라스 기판의 제조를 행했다.
하기 표 1은, 제1 실시예 내지 제5 실시예와 비교예에 대해서 글라스판의 표면 품질의 열화 평가를 구했을 때의 평가 결과다. 또, 제1 실시예 내지 제5 실시예 및 비교예에 있어서, 글라스 리본을 따라 글라스 리본 절단 공간으로부터 노 내부 공간을 향하는 상승 기류가 발생하는 것을 방지하기 위해서, 글라스 리본 절단 공간과 노 내부 공간과의 사이의 기압차가 일정해지도록 제어를 행했다.
Figure pct00001
하기 표 2는, 제1 실시예 내지 제5 실시예에 대한, 글라스판의 반송 시의 파손 평가의 결과다.
Figure pct00002
상기 표 1에서, 글라스 리본 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 높을 경우에는, 제1 실시예 내지 제5 실시예의 글라스판의 표면 품질의 열화 평가의 값이 비교예의 열화 평가의 값보다도 저감되므로, 글라스판의 표면 품질이 향상되는 것이 명백하다. 또한, 상기 표 2로부터, 절단 공간의 기압이 귀부 절단 공간의 기압보다도 높고, 또한, 그 기압차가 40Pa 이하인 경우에는 반송 중에 파손되는 글라스판의 수를 저감할 수 있는 것이 명백하다. 이상으로부터, 본 실시 형태의 방법의 효과는 명백하다.
또, 알칼리 금속을 미량 함유하는 하기에 나타내는 글라스 조성(질량% 표시)을 갖는 글라스판의 제조에 있어서도, 상기와 마찬가지의 결과가 얻어졌다.
SiO2 : 61%,
Al2O3 : 19.5%,
B2O3 : 10%,
CaO : 9%,
SnO2 : 0.3%,
R2O(R은 Li, Na, K 중의 글라스판에 함유하는 모든 성분) : 0.2%
이상, 본 발명의 글라스판의 제조 방법 및 글라스판의 제조 장치에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 다량한 개량이나 변경을 해도 되는 것은 물론이다.
30 : 노
40 : 성형로
50 : 서랭로
200 : 용해 장치
201 : 용해조
202 : 청징조
203 : 교반조
204 : 제1 배관
205 : 제2 배관
300 : 성형 장치
310 : 성형체
311 : 공급구
312 : 홈
313 : 하방단부
320 : 분위기 구획 부재
330 : 냉각 롤러
340 : 냉각 유닛
350a 내지 350h : 반송 롤러
355, 360a, 360b, 360c, 415, 416, 417a, 417b, 417c, 418, 419 : 압력 센서
400 : 절단 장치
411, 412, 413a, 413b, 413c, 414 : 바닥면
421, 422, 423a, 423b, 423c, 424, 425 : 송풍기
500 : 귀부 절단 장치
600 : 제어 장치
610 : 구동 유닛

Claims (5)

  1. 다운드로법에 의한 글라스판의 제조 방법으로서,
    글라스 원료를 용해해서 용융 글라스를 얻는 용해 공정과,
    상기 용융 글라스를, 성형로 내에 설치된 성형체에 공급해서 글라스 리본을 성형하는 성형 공정과,
    상기 글라스 리본을, 서랭로 내에 설치된 롤러로 견인해서 상기 서랭로 내에서 냉각하는 서랭(徐冷) 공정과,
    냉각된 상기 글라스 리본을 글라스 리본 절단 공간에서 절단하는 글라스 리본 절단 공정과,
    절단된 상기 글라스 리본의 폭 방향의 양단부에 형성된 귀부(耳部)를 귀부 절단 공간에서 절단하는 귀부 절단 공정
    을 포함하고,
    상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 귀부 절단 공간의 기압에 대하여 높아지도록,
    상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 중 적어도 한쪽의 기압은 조정되어 있는 것
    을 특징으로 하는, 글라스판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 중 적어도 한쪽 기압은, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압과 상기 귀부 절단 공간의 기압과의 차분이 40Pa 이하가 되도록 조정되어 있는, 글라스판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형체가 설치된 상기 성형로의 내부 공간 및 상기 롤러가 설치된 상기 서랭로의 내부 공간을 노 내부 공간으로 했을 때, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 노 내부 공간의 기압에 대하여 낮아지도록, 상기 글라스 리본 절단 공간의 기압은 조정되어 있는, 글라스판의 제조 방법.
  4. 다운드로법에 의한 글라스판의 제조 장치로서,
    글라스 원료를 용해해서 용융 글라스를 얻는 용해조와,
    상기 용융 글라스를, 성형로 내에 설치된 성형체에 공급해서 글라스 리본을 성형하는 성형로와,
    상기 글라스 리본을, 서랭로 내에 설치된 롤러로 견인해서 상기 서랭로 내에서 냉각하는 서랭로와,
    냉각된 상기 글라스 리본을 글라스 리본 절단 공간에서 절단하는 글라스 리본 절단 장치와,
    절단된 상기 글라스 리본의 폭 방향의 양단부에 형성된 귀부를 귀부 절단 공간에서 절단하는 귀부 절단 장치와,
    상기 글라스 리본 절단 공간의 기압이 상기 귀부 절단 공간의 기압에 대하여 높아지도록,
    상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 중 적어도 한쪽의 기압을 조정하는 조정 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는, 글라스판의 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조정 수단은,
    상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간에는, 기압의 압력을 계측하는 압력 센서와, 대기로부터 상기 글라스 리본 절단 공간 및 상기 귀부 절단 공간 내로 공기를 보내주는 송풍기 및 상기 가스 리본 절단 공간 및 귀부 절단 공간 내의 공기를 흡인해서 집진하는 집진 장치 중 적어도 어느 한쪽의 기기와, 상기 압력 센서의 계측 결과에 따라서, 상기 기기의 조정을 하는 제어 장치를 포함하는, 글라스판의 제조 장치.
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