KR20140130073A - 유리 부품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리 부품의 제조 방법, 이 방법을 실시하기 위한 장치 및 이 방법을 통해 얻어질 수 있는 유리 부품에 관한 것이다. 상기 방법은 프리폼의 형성 구역이 유리의 인발을 허용하는 온도로 가열되는 인발 방법이다. 상기 방법은 프리폼의 형성 구역이 매우 작은 것을 특징으로 한다. 이로써, 프리폼의 폭은 그의 두께보다 더 작은 정도로 감소된다. 상기 방법에 의해 얻어질 수 있는 유리 부품은 매우 평활한 표면을 갖는다.

Description

유리 부품의 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF GLASS COMPONENTS}

본 발명은 유리 부품의 제조 방법, 이러한 방법을 실시하기 위한 재인발 장치(redrawing apparatus) 및 유리 부품(glass component)에 관한 것이다.

원칙적으로, 유리의 재인발은 공지되어 있으며, 특히 블랭크(blank) 및/또는 유리 섬유의 인발을 위한 원형 단면을 지닌 블랭크의 재인발에 관한 종래 기술의 포괄적인 수준이 존재한다.

재인발 방법 동안 유리 피스(glass piece)가 부분 가열되고 적합한 기계적 장비에 의해 길이 방향에서 인발된다. 그 유리 피스 - 그 블랭크 -가 일정 속력으로 가열 구역 내로 공급될 때 그리고 그 가열된 유리가 일정 속력으로 인발될 때, 이로 인하여 속력의 비율에 따라 좌우되는 블랭크의 단면 형상의 감소가 결과적으로 초래된다. 그래서, 예를 들어 관형 블랭크가 사용될 때, 마찬가지로 관형 생성물이 제조되나 보다 작은 직경을 지닌 것이 제조된다. 그 생성물의 단면 형성이 블랭크의 것과 유사한데, 여기서 대부분의 경우 적합한 수단에 의해 1:1의 감소된 척도로 블랭크의 재생을 달성하는 것이 훨씬 바람직하다(EP 0 819 655 B1 참조).

유리를 재인발하는 단계에서 일반적으로 장방형 블랭크는 한쪽 단부가 홀더에서 고정되고 다른쪽 단부가 예를 들면 머플 가마에서 가열된다. 일단 유리가 변형가능하게 된 후에, 그 유리는 홀더에서 고정되어 있는 블랭크의 단부에 인발력을 인가함으로써 인발된다. 블랭크가 머플 내로 정방향 이동되는 동안 온도의 적절한 선택을 이용할 때, 이로 인하여 보다 작은 단면을 지니지만 유사한 기하구조를 지닌 생성물이 결과적으로 얻어진다. 예를 들어, 원형 단면을 지닌 블랭크가 유리 섬유로 인발된다. 예를 들어 부품인 생성물을 인발하고 임의로 블랭크를 정방향 이동시키는 속력의 선택은 단면의 감소 인자를 결정한다. 일반적으로, 블랭크의 단면의 두께 대 폭의 비율이 일정하게 유지된다. 유리 섬유를 인발하는 경우, 그러한 것이 바람직한데, 왜냐하면 원형 단면을 지닌 블랭크로부터 시작할 때 원형 단면을 갖는 유리 섬유가 또한 인발될 수 있다.

평평한 부품, 즉 단면의 폭 대 두께의 비율을 예로 들어 80:1로 갖는 부품을 재인발하는 것은 어려운 것으로 입증되어 있다. 단지 매우 높은 폭을 갖는 블랭크만을 사용하면, 또한 높은 폭을 지닌 부품을 인발하는 것이 가능하다. 그래서, 예를 들어 70 mm 폭 및 10 mm 두께(B/D = 7)의 단면을 갖는 블랭크로부터, 7 mm 폭 및 1 mm 두께(b/d = 7)의 단면을 갖는 부품이 제조될 수 있다.

보다 높은 폭 또는 보다 낮은 두께를 지닌 단면을 갖는 블랭크가 사용될 때, 보다 높은 폭 및 동일 두께를 지닌 단면을 갖는 부품이 유일하게 가능하다. 보다 높은 폭을 갖는 블랭크를 사용하는 것은 종종 불가능한 생산성으로 인하여 실패하고 보다 낮은 두께를 갖는 블랭크를 사용하는 것은 점점 더 비효율적인데, 왜냐하면 재인발 동안 블랭크가 보다 자주 교환되어야 하기 때문이다.

US 7,231,786 B2에는, 평면 판유리가 인발에 의해 어떻게 제조될 수 있는지가 기술되어 있다. 보다 높은 폭을 지닌 생성물을 달성하기 위해서, 이러한 경우 연질 유리를 엣지 롤러에 의해 길이 방향으로 팽창하기 전에 그 연질 유리를 폭 방향으로 인발하는 그리퍼가 사용된다.

US 3,635,687 A에는 평탄한 블랭크의 엣지 영역을 냉각함으로써 폭 대 두께의 비율(B/D)의 변화가 달성되는 재인발 방법이 기술되어 있다. 하지만, 이 방법을 이용하면, 10.7배로 폭 대 두께의 비율의 최대 증가가 달성될 수 있다.

EP 0 819 655 B1에서, 유리를 형성하는 방법이 기술되어 있다. 이 경우 그 형성 단계에서 또한 재인발이 이용될 수 있다. 그러나, 거기에는 폭 대 두께의 비율(B/D)이 어떻게 조정되는지가 기술되어 있지 않다. 여기서, 가열 후에 유리는 기하구조를 조작하기 위해서 국소적으로 가열 또는 냉각된다.

그러나, 이들 참고문헌에서 기술된 조작들은 최종 형상 및/또는 인발된 부품의 형상과 비교하여 블랭크의 기하구조의 보다 작은 변화만을 결과적으로 얻게 된다. 게다가, 이들 방법은 비교적 크나큰 수고와 관련된다. 특히 그리퍼 또는 롤이 사용되어야 하는 경우, 정교한 재인발 장치가 요구되는데, 그 장치는 결함에 노출되기 쉽다.

따라서, 본 발명의 목적은 유리 부품을 제조하는 효율적인 방법을 제공하는 것이다. 게다가, 유리 부품의 폭 대 두께의 비율(b/d)과 비교하여 블랭크의 폭 대 두께의 비율(B/D)을 증가시키는 것을 가능하게 하는 방법이 제공되어야 한다. 특히, 평탄한 유리 부품의 제조 방법이 제공되어야 하고, 그 방법을 통해 폭 B 대 두께 D를 갖는 블랭크로부터 폭 b 대 두께 d를 갖는 평탄한 유리 부품이 제조될 수 있으며, 여기서 비율 b/d이 비율 B/D보다 훨씬 더 높다.

본 발명에 따른 목적은 특허 청구범위에 기술되어 있는 실시양태들에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 유리를 재인발하는 방법은 예를 들어 평탄한 유리 부품의 제조하는데 이용된다. 그 방법은 다음의 단계들:

- 평균 두께 D 및 평균 폭 B를 갖는 유리의 블랭크를 제공하는 단계,

- 블랭크의 변형 구역을 가열하는 단계,

- 블랭크를, 평균 두께 d 및 평균 폭 b가 달성될 때까지 인발하는 단계

를 포함하고, 여기서

변형 구역은 블랭크가 0.95*D 내지 1.05*d의 두께를 갖는 블랭크의 부분이고, 변형 구역은 최대 6*D의 높이를 갖는다.

그 방법은 변형 구역이 종래 기술의 수준과 비교하여 매우 작은 것을 특징으로 한다. 변형 구역( = 메니스커스(menuscus))은 최대 6*D(특히 최대 100 mm), 바람직하게는 최대 5*D(특히 최대 40 mm), 특히 바람직하게는 최대 4*D(특히 최대 30 mm)의 높이를 갖는다.

바람직하게는, 변형 구역은 블랭크의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 변형 구역의 "높이"는 블랭크가 인발되는 방향에서 그 변형의 정도를 의미한다. 변형 구역(= 메니스커스)는 블랭크가 0.95*D 내지 1.05*d의 두께를 갖는 영역이다. 따라서, 그것은 유리가 변형될 수 있는 영역이다. 그 두께가 최초 두께 D보다 더 작고, 하지만 최종 두께 d가 아직 달성되어 않는다. 변형 구역에서 예를 들어 T₂가 우세할 수 있으며, 그 온도에서 블랭크의 유리는 10⁴ dPas 내지 10⁸ dPas의 점도 η₂를 갖는다.

인발된 유리 부품의 폭 d는 변형 구역에서의 점도가 증가함에 따라 점점 더 감소된다. 연화의 경우 예를 들어 인발 속력이 유리 부품의 두께 d를 위한 표적 값 100 ㎛를 달성하기 위해 증가될 때, 블랭크의 폭 B와 비교시 유리 부품의 폭 b이 상당히 감소된다. 그러므로, 높은 비율 b/d를 지닌 평탄한 유리 부품을 얻기 위해서, 변형 구역에서 블랭크의 유리가 연화점(EW)에서 각 유리의 점도보다 낮은 점도 η₂를 가질 때가 유리하다. 그러므로, 변형 구역에서 블랭크의 유리는 최대 ＜ 10^7.6 dPas, 더 바람직하게는 최대 10^7.5 dPas, 훨씬 더 바람직하게는 최대 10^7.0 dPas, 예외적일 정도로 바람직하게는 최대 10^6.5 dPas의 점도 η₂를 갖는 것이 바람직하다. 게다가, 연화점에서 각 유리의 점도보다 낮은 점도 η₂가 또한 유리한데, 왜냐하면 점도가 증가함에 따라 유리를 인발하는데 요구되는 인발력이 점점 증가하기 때문이다. 따라서, 또한, 보다 낮은 점도가 보다 낮은 요구된 인발력과 연관된다.

그러나, 변형 구역에서 블랭크의 유리의 점도 η₂가 또한 너무 낮지 않아야 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 유리의 균일한 인발이 보다 어려워지기 때문이다. 바람직하게는, 변형 구역에서 블랭크의 유리는 10^4.0 dPas 이상, 더 바람직하게는 10^4.5 dPas 이상, 훨씬 더 바람직하게는 10^5.0 dPas 이상, 예외적일 정도로 바람직하게는 10^5.8 dPas 이상의 점도 η₂를 갖는다.

본 명세서에서 기술된 본 발명은 훨씬 더 높은 폭 및/또는 보다 우수한 두께 분포를 달성하기 위해서 US 3,635,687 A와 유사하게 블랭크의 엣지 영역의 냉각과 조합될 수 있다. 또한, 보다 높은 엣지 온도가 보다 우수한 두께 분포를 위해서 가능하다.

변형 구역은 0.95*D 내지 1.05*d의 두께를 지닌 블랭크의 부분이다. 바람직하게는, 그것은 상기 방법 동안 특정 시점에서 온도 T₂를 갖는 블랭크의 부분이다. 이 온도에서 블랭크의 유리의 점도는 유리의 변형을 허용하는 범위 내에 있다.

블랭크는 상단 및 하단을 갖는다. 변형 구역은 그 상단과 하단 사이에 위치한다. 변형 구역을 지나서, 블랭크의 온도는 T₂보다 낮은 것이 바람직하다. 이 때문에 블랭크의 변형은 실질적으로 단지 변형 구역의 영역에서만 일어난다. 이 영역 위에서 그리고 아래에서, 두께 뿐만 아니라 폭도 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 편리함을 위해서 본 명세서 전반에 걸쳐 용어 "블랭크"가 사용되는데, 유리가 본 방법에서 처리될 때, 오직 본 발명에 따른 최종 공정 단계의 종료 후에만 생성물이 "유리 부품"이라고 칭하게 된다.

바람직하게는, 블랭크의 폭 대 두께의 비율의 증가는 제조된 유리 부품의 두께 d가 블랭크의 두께 D보다 실질적으로 낮다는 측정에 의해 실질적으로 달성된다. 바람직하게는, 두께 d는 최대 D/10, 더 바람직하게는 최대 D/30, 특히 바람직하게는 최대 D/75이다. 따라서, 유리 부품은 10 mm 이하, 더 바람직하게는 1 mm 이하, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 30 ㎛ 이하의 두께 d를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명을 이용하면, 그러한 얇은 유리 부품을 고품질로 그리고 비교적 높은 표면적으로 제조하는 것이 가능하다.

바람직하게는, 블랭크의 폭 B와 관련하여 제조된 유리 부품의 폭 b는 거의 감소되지 않는다. 이는 비율 B/b이 바람직하게는 최대 2, 더 바람직하게는 최대 1.6, 특히 바람직하게는 최대 1.25이다는 것을 의미한다.

또한, 본 방법은 본 발명에 따른 재인발 장치에서 실시될 수 있다. 가열을 위해, 블랭크가 재인발 장치 내로 투입될 수 있다. 바람직하게는, 재인발 설비는 블랭크의 한쪽 단부가 고정될 수 있는 홀더를 포함한다. 그 홀더는 재인발 장치의 상부 섹션에 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 블랭크는 그 상단이 홀더에서 고정된다.

재인발 장치는 하나 이상의 가열 설비를 포함한다. 그 가열 설비는 재인발 장치의 중심 영역에 배열되는 것이 바람직하다. 가열 설비는 전기 저항 가열기, 버너 배열, 방사선 가열기, 레이저 스캐너를 구비하거나 구비하지 않은 레이저, 또는 이들의 조합일 수 있는 것이 바람직하다. 가열 설비는 본 발명에 따라 설계되어 있는 변형 구역이 온도 T₂로 가열되는 방식으로 그 설비가 변형 영역에 배치된 블랭크를 가열할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 그 변형 영역은 바람직하게는 재인발 장치 내부에 위치한 영역이다. 그 가열 설비는 변형 영역에 배치되어 있는 블랭크가 그 변형 구역 내에서 온도 T₂로 가열될 정도로 매우 높은 온도로 변형 영역 및/또는 블랭크의 부분의 온도를 증가시키게 된다. 블랭크의 부분만을 표적화 가열하는데 적합한 가열 설비, 예컨대 레이저가 사용될 때, 변형 영역에서의 온도가 거의 증가되지 않는다.

변형 영역은 최대 6*D(특히 최대 100 mm), 바람직하게는 최대 5*D(특히 최대 40 mm), 특히 바람직하게는 최대 4*D(특히 최대 30 mm)의 높이를 갖는 변형 구역을 결과적으로 얻게 하는 높이를 갖는 것이 바람직하다. 그러므로, 가열 방식 및 블랭크 치수에 따라, 변형 영역이 상이한 길이로 설계될 수 있다.

가열 설비는 블랭크에서 본 발명에 따라 설계되어 있는 변형 구역이 온도 T₂로 가열될 정도만을 바람직하게는 갖는 변형 영역 및/또는 블랭크의 부분에서 온도를 증가시키게 된다. 변형 구역 위에 그리고 아래에 있는 블랭크의 부분은 T₂보다 낮은 온도를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 이는 변형 영역을 넘어서 있는 그러한 블랭크의 부분을 새도우(shadow)하는 하나 이상의 배플을 포함하는 가열 설비에 의해 달성되는 것이 바람직하다. 대안적으로 또는 부가적으로, 변형 영역에서 블랭크를 집중 가열하는 것을 허용하는 가열 설비, 예를 들면 레이저 또는 레이저 스캐너 등이 사용될 수 있다. 추가의 대안적인 실시양태는 열이 실질적으로 변형 영역을 넘어서는 영역 내로 전연되지 않도록 변형 구역에 가깝게 배치되어 있는 단지 낮은 높이만을 지닌 가열 설비에 관한 것이다.

가열 설비는 방사선 레이저일 수 있으며, 여기서 그의 가열 작용은 적합한 방사선 유도 및/또는 제한 수단에 의해 변형 영역에 집중 및/또는 국한된다. 예를 들면, KIR(단파 IR) 가열기가 사용될 수 있으며, 여기서 새도우에 의해 본 발명에 따라 매우 작은 변형 영역이 생성된다. 또한, (기체, 물 또는 공기에 의해) 냉각된 배플이 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 추가 가열 설비가 레이저이다. 이 경우 레이저의 방사선 유도를 위해서 레이저 스캐너가 사용될 수 있다.

그 장치는 재인발 설비의 하부 영역에, 특히 가열 설비 바로 아래에 배열되는 것이 바람직한 냉각 설비를 포함할 수 있다. 이 설비를 사용하면, 변형 단계의 직후에, 유리의 점도는 상당한 변형이 더 이상 일어나지 않도록 ＞ 10⁹ dPas의 값으로 변화되는 것이 바람직하다. 이 냉각은 이로 인하여 10⁶ Pas/s 이상의 점도 변화가 결과적으로 얻어지도록 실시하는 것이 바람직하다. 블랭크의 유리에 따라 좌우되긴 하지만, 그것은 예를 들면 400 내지 1000℃의 범위에 있는 온도 T₃에 해당한다.

본 발명에 따른 방법은 다음의 추가 단계:

- 변형 영역으로부터 배출된 후에 블랭크를 냉각하는 단계

를 포함하는 것이 바람직하다.

블랭크를 점도 ＞ 10⁹ dPas로 추가 냉각시키는 것은 주위 온도(예를 들면, 10 내지 25℃)에서 냉각시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나, 블랭크는 또한 능동적 방식으로 예컨대 기체 스트림과 같은 유체 중에서 냉각될 수도 있다. 생성물이 변형 구역에 이어지는 냉각 구역에서 서서히 냉각되므로 잔류 장력이 어떠한 내향적 균열도 없이 적어도 후속적인 횡절단(cross-cutting) 뿐만아니라 시이트 엣지의 제거를 허용할 때가 특히 바람직하다.

바람직하게는, 변형 구역(deformation zone)이 블랭크 내에서 생성되도록 변형 영역(deformation region)이 배열되고/되거나 가열 설비가 설계된다. 그 변형 구역은 공정 동안 0.95*D 내지 1.05*d의 두께를 갖는 블랭크의 부분인 것이다. 브랭크의 변형 구역을 가열함으로써, 각 부위에서 유리의 점도는 그 블랭크가 인발될 수 있도록 많이 감소한다. 이는 블랭크가 보다 길게 되어진다는 것을 의미한다. 인발 단계에 의해 블랭크의 두께 D는 낮아지게 된다. 블랭크는 재인발 설비의 상부 영역에 위치하는 것이 바람직할 수 있는 홀더에서 그 상단이 고정되는 것이 바람직하기 때문에, 블랭크의 인발은 중력의 노출에 의해 실시될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시양태에서, 재인발 설비는 변형 영역 아래에 있는 블랭크의 부분에, 특히 블랭크의 하단에 인발력을 인가하는 것이 바람직한 인발 설비를 포함한다.

그 인발 설비는 재인발 설비의 하부 영역에서 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 경우 인발 설비는 블랭크의 마주보는 면들 상에 작용하는 롤을 포함하도록 설계될 수 있다. 블랭크는 제2 홀더에서 하단이 탈착 가능하게 장입될 수 있다. 특히, 제2 홀더는 인발 설비의 부품이다. 제2 홀더에는, 예를 들면 나중에 블랭크를 길이 방향으로 인발하는 추(weight)가 장입될 수 있다. 바람직하게는, 사용된 인발력은 400 mm 블랭크 폭(B) 당 350 N 이하, 더 바람직하게는 400 mm 블랭크 폭 당 300 N 이하, 훨씬 더 바람직하게는 400 mm 블랭크 폭 당 100 N 이하, 예외적으로 바람직하게는 400 mm 블랭크 폭 당 50 N 이하이다. 바람직하게는, 인발력은 400 mm 블랭크 폭 당 1 N 이상, 더 바람직하게는 400 mm 블랭크 폭 당 5 N 이상, 훨씬 더 바람직하게는 400 mm 블랭크 폭 당 10 N 이상, 예외적으로 바람직하게는 400 mm 블랭크 폭 당 20 N 이상이다.

바람직한 실시양태에서, 블랭크는 본 방법이 연속적인 방식으로 실시될 수 있도록 변형 구역의 ?향으로 공급된다. 이를 위해서, 재인발 장치는 블랭크를 변형 영역 내로 이동시키는데 적합한 공급 설비를 포함하는 것이 바람직하다. 그래서, 재인발 장치는 연속 작동으로 사용될 수 있다. 그 공급 설비는 블랭크가 인발되는 속력 v_Z보다 낮은 속력 v_N으로 블랭크를 변형 영역 내로 이동시키는 것이 바람직하다. 그래서, 블랭크는 길이 방향으로 인발된다. v_Z 대 v_N의 비율은 특히 ＜ 1, 바람직하게는 최대 0.8, 더 바람직하게는 최대 0.4, 특히 바람직하게는 최대 0.1이다. 이들 2가지 속력의 차이는 블랭크의 폭 및 두깨의 감소의 정도를 결정한다.

가열 전에, 블랭크는 예열되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 재인발 장치는 블랭크가 온도 T₁로 가열될 수 있는 예열 구역을 포함하는 것이 바람직하다. 예열 구역은 예를 들면 점도 10¹⁰ 내지 10¹⁴ dPas의 점도 η₁에 해당한다. 따라서, 블랭크는 이것이 변형 영역으로 진입하기 전에 예열되는 것이 바람직하다. 그래서, 변형 영역을 통과하는 보다 빠른 이동이 가능하게 되는데, 그 이유는 온도 T₂를 달성하는데 요구되는 시간이 더 짧아지기 때문이다. 예열 구역을 이용하면, 고온 팽창 계수를 지닌 유리가 너무 높은 온도 구배로 인하여 파괴되는 것이 또한 회피될 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 변형 구역은 10^5.8 내지 10^7.6 dPas, 특히 10^5.8 내지 ＜ 10^7.6 dPas의 블랭크의 유리의 점도에 해당하는 온도 T₂로 가열된다. 유리의 점도는 온도에 따라 좌우된다. 각 온도에서 유리는 특정 점도를 갖는다. 변형 구역에서 원하는 점도 η₂를 달성하는데 요구되는 온도 T₂는 유리에 따라 좌우된다.. 유리의 점도는 DIN ISO 7884-2, -3, -4, -5에 따라 측정된다.

블랭크는 플루오로포스페이트 유리, 포스페이트 유리, 소다 석회 유리, 납 유리, 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리 및 보로실리케이트 유리로부터 선택되는 유리로 구성되는 것이 바람직하다. 사용된 유리는 공업용 유리(technical glass), 특히 공업용 판유리 또는 광학 유리(optical glass)일 수 있다.

바람직한 공업용 유리는 소다 석회 유리 및 보로실리케이트 유리이다. 바람직한 실시양태에서, 유리는 디스플레이 유리 또는 플라스틱 라미네이트내 배리어 층용 박막 유리이다.

바람직한 광학 유리는 포스페이트 유리 및 플루오로포스페이트 유리이다. 포스페이트 유리는 유리 형성제로서 P₂O₅를 함유하는 광학 유리이다. 따라서, P₂O₅는 유리의 주성분이다. 포스페이트 유리에서 포스페이트의 부분이 불소에 의해 치환될 때, 플루오로포스페이트 유리가 얻어진다. 플루오로포스페이트 유리의 합성에 있어서, 예를 들어 Na₂O와 같은 산화물 화합물 대신에 NaF와 같은 각각의 플루오르화물이 유리 혼합물에 첨가된다.

본 발명에 따르면, 바람직하게는 평탄한 블랭크가 사용되는데, 여기서 본 발명에 따르면, "평탄한 블랭크"란 블랭크의 폭 B가 그의 두께 D보다 높다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 블랭크의 폭 때 두께의 비율(B/D)은 5 이상, 보다 바람직하게는 7 이상이다.

바람직하게는, 블랭크는 0.05 mm 이상, 보다 바람직하게는 1 mm 이상의 두께 D를 갖는다. 그 두께는 바람직하게는 최대 40 mm, 보다 바람직하게는 최대 30 mm인다. 블랭크의 두께 B는 바람직하게는 50 mm 이상, 보다 바람직하게는 100 mm 이상, 가장 바람직하게는 300 mm 이상이다.

블랭크의 길이 L은 바람직하게는 500 mm 이상, 보다 바람직하게는 1000 mm 이상이다. 일반적으로, 블랭크가 보다 길 때, 본 방법이 보다 효율적인 방식으로 실시될 수 있는 것이 맞다. 그래서, 또한 훨씬 더 긴 블랭크가 고려될 수 있으며 유리할 수 있다. 또한, 블랭크가 연속적 방식으로 공급되거나, 또는 블랭크가 롤로부터 풀어지는 방법의 실시가 고려될 수 있다. 게다가, 바람직하게는, 다음의 수식: L ＞ B인 것이 맞다.

본 발명에 따른 방법은 또한 제1 롤로부터 풀어지는 블랭크를 사용하여 실시할 수도 있다. 이러한 경우, 블랭크는 또한 재인발 장치의 상부 영역에서 고정되나, 블랭크가 롤로부터 풀어질 수 있는 방식으로 고정된다. 이어서, 블랭크의 자유 단부는 인발 설비에 의해 인발된다. 이어서, 그 인발 설비는 블랭크 내에 본 발명에 따른 변형 구역이 형성되도록 바람직한 연속적 일정 방식으로 변형 영역을 통해 블랭크를 인발한다. 재인발 장치를 통과한 후에 그와 같이 제조된 유리 부품은 제2 롤 상에 감기는 것이 바람직하다.

블랭크는 시이트 엣지(두꺼워진 경계 영역)를 포함할 수 있거나, 포함하지 않을 수 있다. 롤 상에 블랭크를 제공하고/하거나 평탄한 유리 부품을 롤 상에 감음으로써, 본 발명은 전체적으로 보다 효율적으로 실시될 수 있는데, 그 이유는 블랭크가 수고스러운 방식으로 장치 내로 하나씩 삽입되지 않기 때문이다.

최종적으로, 예를 들어 절단에 의해, 얻어진 유리 부품은 단일 피스로 분리될 수 있다. 게다가, 또한 임의로 유리 부품의 다소 두꺼워진 경계 영역(시이트 엣지)가 절단 제거될 수 있다. 필요하다면, 유리 부품은 또한 연마 및/또는 코팅될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 이용하면, 유리의 매우 큰 이용가능한 표면적이 얻어질 수 있다. 이는 요구된 품질을 지닌 유리 부품의 부분이 매우 크다는 것을 의미한다. 본 발명의 방법에서, 사용 전에 임의로 제거되어야 한는 시이트 엣지의 표면적의 부분이 작다. 바람직하게는, 유리 부품은 두께 대 폭의 비율 1:2 내지 1:20,000를 갖는다.

바람직하게는, 블랭크는 최대 C의 스트리크 클래스(streak class)로 분류될 수 있다. 그 스트리크 클래스는 광학 경로 차의 결과이다. 스트리크 클래스 C의 경우 보다 우수한 광학 경로 차는 ＜ 30 nm이어야 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 얻어질 수 있는 유리 부품에 관한 것이다. 그 유리 부품은 하나 이상, 특히 2개의 가열 연마된(fire-polished) 표면을 포함한다. 가열 연마된 표면은 매우 평활하고, 즉 그 표면의 조도는 매우 낮다. 기계적 연마하는 것과는 대조적인 가열 연마의 경우 표면이 마모되지 않지만, 연마 처리하고자 하는 재료는 이것이 흘러서 평활하게 되는 고온으로 가열된다. 그러므로, 가열 연마에 의한 평활한 표면의 제조를 위한 비용이 기계적 연마에 의한 평활한 표면의 제조의 경우보다 실질적으로 더 낮다.

본 발명에 따르면 방법을 이용하면, 하나 이상의 가열 연마된 ㅍ면을 지닌 유리 부품이 얻어진다. 본 발명에 따른 유리 부품을 언급할 때, 용어 "표면"은 상면 및/또는 하면을 의미하고, 따라서 양면은 잔류 면과 비교시 가장 크다.

본 발명의 유리 부품의 가열 연마된 표면(들)은 최대 5 nm, 바람직하게는 3 nm, 특히 바람직하게는 1 nm 이상의 제곱 평균 거칠기(R_q 또는 RMS)를 갖는 것이 바람직하다. 박막 유리의 거칠기 R_t의 깊이는 바람직하게는 최대 6 nm, 더 바람직하게는 최대 4 nm, 특히 바람직하게는 최대 2 nm이다. 거칠기의 깊이는 DIN EN ISO 4287에 따라 측정된다.

기계적 연마된 표면의 경우, 거칠기 값은 더욱 더 불량하다. 게다가, 기계적 연마된 표면의 경우, 원자력 현미경(AFM)에 의하면, 연마 자국이 관찰될 수 있다. 게다가, AFM에 의하면, 또한 기계적 연마제의 잔류물, 예컨대 다이아몬드 분말, 철 산화물 및/또는 CeO₂가 관찰될 수 있다. 기계적 연마된 표면이 연마 단계 후에 세정되어야 하기 때문에, 유리의 표면에서 특정 이온의 침출이 일어난다. 이러한 특정 이온의 소모가 이차 이온 질량 분석법(ToF-SIMS)에 의해 검출될 수 있다. 그러한 이온으로는 예를 들면 Ca, Zn, Ba 및 알칼리 금속이 있다.

이하에서 본 발명은 후술하는 도면 및 실시양태 실시예에 의해 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 재인발 장치의 예시적인 실시양태의 개략적인 구조의 측면도이다. 재인발 장치에서 블랭크(1)는 장치를 통해 정상에서 아래로 이동된다. 그 재인발 장치는 장치의 중심 영역에 배열되어 있는 2개의 가열 설비(2)를 포함한다. 이 실시양태에서 가열 설비는 변형 영역(4)이 형성되는 방식으로 배플(3)에 의해 은폐된다. 변형 영역(4)에 배치되어 있는 블랭크(1)의 부분은 이것이 온도 T₂에 도달하도록 가열된다. 이 부분은 높이 H를 갖는 변형 구역(5)이다. 블랭크(1)는 인발 설비(6)에 의해 아래로 인발되며, 여기서 그 인발 설비는 2개의 구동 롤의 형태로 구현된다. 여기서 또한 롤의 형태로 설계된 공급 설비(7)가 인발 설비(6)의 속력보다 낮은 속력으로 블랭크(1)를 공급하는 결과로서, 블랭크(1)는 변형 영역(4)에서 변형된다. 이 때문에 블랭크(1)는 얇아지게 되고, 변형 단계 후의 두께 d는 변형 단계 전의 두께 D보다 작아진다. 블랭크(1)를 변형 영역(4)으로 공급하기 전에, 그것은 예열 설비(8)에 의해 온도 T₁로 예열되고, 여기서 그 예열 설비는 버너 불꽃으로 표시된다. 변형 영역(4)을 통과시킨 후, 블랭크(1)는 냉각 설비(9)로 공급되고, 여기서 그 냉각 설비는 아이스 결정으로 표시된다.
도 2는 종래 기술에 따른 방법의 개략적 작동 순서를 도시한 것이다. 도 1과의 차이는 이 경우 블랭크의 폭 B의 변화가 도시되어 있다는 점이다. 블랭크(1)가 변형 영역(4)으로 이동된다. 변형 영역(4)이 가열 설비(2)에 의해 가열되고, 여기서 가열 설비는 저항 가열기이다. 블랭크(1)는 유리에서 변형 구역(4)가 형성되도록 가열되고, 여기서 유리는 낮은 점도를 갖는다. 하지만, 이 변형 구역(4)은 가열 설비(2)의 임의의 제한 및 높이의 부족으로 인하여 본 발명에 따른 변형 구역보다 훨씬 더 크다. 그래서, 블랭크(1) 폭의 매우 뚜렷한 감소가 결과로 얻어진다. 또한 블랭크(1)를 길이 방향으로 인발하는 인발 설비(6)가 또한 도시되어 있다.
도 3은 길이 L, 두께 D 및 폭 B를 지닌 블랭크를 개략적 방식으로 도시한 것이다.
도 4는 가열 설비로서 사용될 수 있는 임의 방사선 가열기(6)의 작용 모드를 개략적 방식으로 도시한 것이다. 블랭크(1)에 대한 거리에 따라 좌우되어, 변형 영역(2)의 높이가 달라진다. 이 도면에서, 또한 새도우 설비(8)에 의해 어떻게 변형 영역(7)이 제한되어 가능한 낮은 높이를 지닌 변형 영역(2)을 얻을 수 있는지가 도시되어 있다. 따라서, 가열 설비의 거리 및 또한 설계 둘 다는 변형 영역(2)의 높이의 조정에 작용할 수 있다.
도 5는 재인발 공정에서 변형 구역의 높이에 대한 유리 생성물의 폭의 의존성을 도시한 것이다. 보다 낮은 높이를 지닌 변형 구역으로 인하여 결과적으로 블랭크 폭의 감소의 저하가 얻어진다는 것을 알 수 있다.
도 6은 실시예 3의 생성물의 폭 b에 따라 판유리 생성물의 두께 d의 분포를 도시한 것이다. 여기서 유리 생성물의 림에서 시이트 엣지는 비교적 작다는 것을 알 수 있다. 균일한 낮은 두께를 지닌 부분이 유리 생성물의 적용에 사용될 수 있고, 하지만 시이트 엣지가 제거되어야 한다. 본 발명에 따른 방법을 이용하면, 결과적으로 매우 높은 수율이 얻어진다.
도 7은, 높이 40 mm를 지닌 머플 내로 5 mm/분의 속력 하에 공급되는 두께 4 mm 및 폭 400 mm를 갖는 블랭크의 경우, 인발된 유리 부품의 평균 폭 b(총 폭) 및 인발에 요구되는 인발력을 예시적 방식으로 도시한 것이고, 여기서 각각은 변형 구역에서 블랭크의 유리의 점도에 따라 좌우된다. 유리는 200 mm/분으로 인발된다. 요구되는 인발력은 점도가 증가함에 따라 점점 증가한다는 것을 분명하게 알 수 있다. 게다가, 얻어지는 생성물의 평균 폭 b은 점도가 증가함에 따라 점점 감소하다는 것을 알 수 있다.
도 8은, 높이 40 mm를 지닌 머플 내로 5 mm/분의 속력 하에 공급되는 두께 4 mm 및 폭 400 mm를 갖는 블랭크의 경우, 인발된 유리 부품의 평균 폭 b(총 폭) 대 평균 두께 d(순 두께)의 비율 및 인발에 필요로 한 인발력을 예시적인 방식으로 도시한 것이고, 여기서 각각은 변형 구역에서 블랭크의 유리의 점도에 따라 좌우된다. 유리는 200 mm/분으로 인발된다. 얻어진 생성물의 비율 b/d는 점도가 증가함에 따라 점점 감소한다는 것을 알 수 있다. 도 7에서 도시된 증가하는 점도에 따른 평균 폭 b의 감소와 비교하여, 비율 b/d는 점도가 증가함에 따라 비교적 높은 정도로 감소한다.

실시예

실시예 1: 광학 유리의 인발

여기서 광학 유리(플루오로포스페이트 유리)를 예를 들어 B = 120 mm 및 D = 14 mm의 치수를 갖는 바 형태로 주조한다. 이어서, 이 바를 재인발 장치 내로 투입하고 예열 구역에서 유리 전이점(약 10¹³ dPas)에 상응하는 온도로 가열한다. 높이 40 mm, 및 ＜ 10^7.6 dPas의 점도 및 약 10⁴ dPas의 최대 점도에 적어도 상응하는 온도를 지닌 변형 영역 내로 블랭크를 하향 이동시킨다. 배출되는 유리를 냉각 구역 통해 유도하고 인발 설비에 고정하고 블랭크가 공급되는 속력보다 빠르게 인발한다. 이로써, 폭 100 mm 및 평균 두께 0.3 mm를 갖는 유리의 리본을 결과로 얻는다.

실시예 2: 판유리의 인발

폭 300 mm 및 두께 10 mm를 갖는 판유리(Borofloat(등록상표))를 블랭크로서 제공한다. 예열 구역(약 Tg)을 통과시킨 후에, 그 블랭크를 변형 구역으로 이동시킨다. 이 구역을 전체 폭 및 높이 20 mm에 걸쳐 가열하는데 10⁴ dPas 내지 ＜ 10^7.6 dPas의 점도에 상응하는 최소 온도로 가열한다. 냉각 구역을 통과시킨 후에, 배출되는 유리를 인발 설비에 공정한다. 블랭크의 속력 및 생성물의 속력을 적절히 선택함으로써, 최대 100 ㎛의 평균 두께를 조정하고, 생성물을 실린더 상에 감는다. 이로써, 250 mm 이상의 폭을 갖는 생성물을 얻는다.

실시예 3: 판유리의 인발

폭 50 mm 및 두께 1.1 mm를 갖는 판유리(Borofloat(등록상표))로 제조된 블랭크를 제공한다. 예열 구역(약 Tg)을 통과시킨 후에, 그 블랭크를 변형 구역으로 이동시킨다. 이 변형 구역에서는 전체 폭 및 높이 3 mm에 걸쳐 가열하는데 약 10⁷ dPas의 점도에 상응하는 온도로 가열한다. 냉각 구역을 통과시킨 후에, 배출되는 유리에 추를 부착한다(인발 설비). 블랭크의 속력 및 추의 크기를 적절히 선택함으로써, 약 50 ㎛의 평균 두께를 조정하고, 생성물을 실린더 상에 감는다. 이로써, 40 mm 이상의 폭을 갖는 생성물을 얻는다.

실시예 빛 비교예

	US 3,635,687 엣지 냉각기를 사용하지않은 경우	US 3,635,687 엣지 냉각기를 사용하는 경우	본 발명에 따른 경우
변형 영역의 길이[mm]	508	508	30
블랭크 폭 B[mm]	508.0	508.0	120.0
블랭크 두께 D[mm]	6.4	6.4	14.0
비율 B/D	80.0	80.0	8.6
부품 폭 b[mm]	19.1	61.4	100.0
부품 평균 두께 d[mm]	0.1	0.1	0.3
비율 b/d	250.0	853.3	333.3
(비율 b/d)/(비율 B/D)	3.1	10.7	38.9

1: 블랭크(blank)
2: 가열 설비(heating facility)
3: 배플
4: 변형 영역(deformation region)
5: 변형 구역(deformation zone)
6: 인발 설비(drawing facility)
7: 공급 설비(feeding facility)
8: 예열 설비(preheating facility)
9: 냉각 설비(cooling facility)

Claims (10)

1. - 평균 두께 D 및 평균 폭 B를 갖는 유리의 블랭크(blank)(1)를 제공하는 단계,
   - 상기 블랭크(1)의 변형 구역(deformation zone)(5)을 가열하는 단계, 및
   - 상기 블랭크(1)를 평균 두께 d 및 평균 폭 b으로 인발하는 단계
   를 포함하는, 유리를 재인발하는(redrawing) 방법으로서,
   변형 구역(5)은 상기 블랭크(1)가 0.95*D 내지 1.05*d의 두께를 갖는 상기 블랭크(1)의 부분이고, 변형 구역(5)은 최대 6*D의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 변형 구역(5)은 최대 100 mm의 높이를 갖는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유리의 점도 η₂가 최대 ＜ 10^7.6 dPas이도록 온도 T₂가 선택되는 것인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유리가 공업용 유리(technical glass) 또는 광학 유리인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 유리는, 저항 가열기, 버너 배열, 방사선 가열기, 레이저 및 이들의 조합으로부터 선택되는 가열 설비(heating facility)(2)를 적어도 포함하는 재인발 장치에서 가열되는 것인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 블랭크(1)는 변형 구역(5)의 아래 영역에서 인발 설비(6)에 의해 인발되는 것인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 상기 블랭크는 변형 구역(5)의 위 영역으로부터 변형 구역(5)의 방향으로 공급되는 것인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 실시하기 위한 재인발 장치로서, 변형 영역(deformation region)(4), 및 변형 구역(5)을 가열하기 위한 가열 설비(2)를 포함하고, 여기서 가열 설비(2) 및/또는 변형 영역(4)은 변형 영역(4)에 적어도 부분 배치되어 있는 유리의 블랭크(1)의 변형 구역(5)이 유리가 최대 ＜ 10^7.6 dPas의 점도 η₂를 갖게 되는 온도 T₂로 가열될 수 있도록 설계되는 것인 재인발 장치.
9. 제8항에 있어서, 변형 영역(4)은 최대 250 mm의 높이를 갖는 것인 재인발 장치.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 방법에 따라 제조될 수 있으며 그리고 두께 대 폭의 비율 1:2 내지 1:20,000, 및 최대 20 nm인 최대 Ra의 거칠기를 보유하는 가열 연마된(fire-polished) 표면을 갖고 있는 재인발된 유리 부품.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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