KR20150026911A - 보더를 감소시킨 리드로잉에 의한 유리 스트립의 제조 방법 - Google Patents

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KR20150026911A
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Abstract

본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 유리 스트립의 제조 방법에 관한 것이다:
- 평면 단면을 포함하는 유리 프리폼을 제공하는 단계로서, 이때 상기 단면의 폭은 단면의 두께보다 적어도 5배 더 크며, 이 단면은 에지 영역에서 테이퍼되어 있거나 또는 단면의 두께가 감소하며, 측면 에지(31)에서 유리 프리폼의 두께는 기껏해야 유리 프리폼의 판형 중앙 영역의 삼분의 이이고 바람직하게는 기껏해야 최대 두께의 절반인 것인 단계,
- 변형존에 위치하는 유리가 연화되도록, 변형존 내에서 유리 프리폼을 가열하는 단계,
- 상기 단면에 대해 수직 방향으로 유리 프리폼에 인장력을 인가하는 단계로서, 유리 프리폼은 변형존에서 연장되고 유리 프리폼으로부터 평면 단면을 갖는 유리 스트립이 만들어지고, 상기 단면의 폭은 이 단면의 두께보다 적어도 5배 더 크며, 유리 스트립의 두께는 유리 프리폼의 두께보다 더 작은 것인 단계.

Description

보더를 감소시킨 리드로잉에 의한 유리 스트립의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING OF GLASS STRIPS BY REDRAWING WITH REDUCED BORDERS}
본 발명은 일반적으로 플랫 유리 스트립의 제조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보더(border)라고도 칭하는 에지 영역들의 비대화를 제어할 수 있는 방법에 관한 것이다.
유리의 리드로잉(redrawing)은 원칙적으로 공지되어 있으며, 특히 이 방법은 유리 섬유의 드로잉에도 사용된다.
리드로잉 방법의 경우에 유리 피스(glass piece)가 부분적으로 가열되어 적절한 기계적인 작동 수단에 의해 연장된다.
상기 유리 피스 - 프리폼(preform) - 는 일정한 속도로 가열존(heating zone) 안으로 들어와 가열된 유리가 일정한 속도로 드로잉되면, 이들 속도의 비율에 종속하여 프리폼의 단면 형상이 축소된다. 즉, 예컨대 관 형상 프리폼들을 이용하는 경우, 다시 관 형상인 그러나 직경이 더 작은 제품들이 만들어진다. 이들 제품에서 이들의 단면 형상은 프리폼와 유사하고, 대개 적절한 조치들을 통해 프리폼의 이미지가 스케일에 맞게 성공적으로 축소되는 것이 바람직하다. 유리로 원통 형상 부재들을 제조할 수 있는 이와 같은 방법은 EP 0 819 655 A2호에 공지되어 있다.
유리를 리드로잉할 때 일반적으로 길쭉한 프리폼에서 한쪽은 홀더 안에 고정되고 예컨대 머플 오븐(muffle oven) 안에서 다른 단부가 가열된다. 상기 유리가 변형될 수 있게 되면, 이 유리는 홀더 안에 고정된 프리폼 단부에 인장력을 인가함으로써 드로잉된다. 이때 프리폼이 머플 안에 공급되면, 적절한 온도가 선택되는 경우에 단면적으로 더 작지만 형상적으로 유사한 제품이 얻어진다.
예컨대 단면이 원형인 프리폼으로부터 유리 섬유가 드로잉된다. 제품, 예컨대 부재(component)를 드로잉하는 그리고 경우에 따라서는 프리폼을 공급하는 속도들의 선택을 통해 단면의 축소 계수가 결정된다. 일반적으로 상기 프리폼의 단면의 두께 대 폭의 비율은 일정하다. 유리 섬유를 드로잉할 때 이는 바람직한 데, 그 이유는 단면이 원형인 프리폼으로부터 역시 마찬가지로 단면이 원형인 유리 섬유가 드로잉될 수 있기 때문이다.
플랫 부재, 즉 예컨대 단면의 폭 대 두께의 비율이 80:1인 부재의 리드로잉은 어렵다. 폭이 매우 넓은 프리폼으로만 폭이 넓은 부재를 드로잉할 수도 있다. 그러므로 예컨대 70mm 폭과 10mm 두께(B/D = 7)의 단면을 갖는 프리폼으로부터 7mm 폭과 1mm 두께(b/d = 7)의 단면을 갖는 부재가 제조될 수 있다.
두께는 동일하지만 폭이 더 넓은 단면을 갖는 부재는 더 넓거나 또는 더 얇은 단면을 갖는 프리폼을 이용하는 경우에만 가능하다. 폭이 더 넓은 프리폼의 사용은 종종 생산성 때문에 실패하고 더 얇은 프리폼의 사용은 점점 비경제적이 되는 데, 왜냐하면 상기 프리폼이 리드로잉 시에 더 자주 교체되어야 하기 때문이다.
더우기, 드로잉 공정에서 제조된 유리 스트립들, 특히 박막 유리 스트립들은 일반적으로 양 측면 에지에서 보더를 갖는다. 이들 보더는 스트립 영역이며, 이 스트립 영역에서 유리가 목표 두께가 제공된 품질 표면(quality surface) 내에서보다 훨씬 더 두껍다. 이들 보더는 용융된 유리의 표면 응력으로부터 결과하며 원칙적으로 이용할 수 있는 유리의 손실을 의미한다. 여러 방법들에서, 예컨대 플로우트 방법(float method)에서 보더들은 유리 스트립의 가이드 및/또는 스프레딩에 사용되지만 일반적으로 단점들과 부정적인 영향들을 갖고 있다. 그러므로 품질 폭(quality width)의 감소가 생긴다. 예컨대 에너지 비용과 원재료 비용으로 인한 제조상 손실 역시 이를 동반한다. 또한, 보더들은 유리 스트립에서 응력을 야기한다. 이는 원하지 않는 뒤틀림을 초래할 수 있다. 게다가, 그 결과 고유 응력 필드들 때문에 후속 처리(롤링, 커팅)에서 수율 손실이 초래될 수 있다.
상기 보더를 통해 상승된 응력이 감소되려면, 더 긴 냉각 구간이 제공되어야 하거나 드로잉 속도가 그에 상응하게 느려져야 한다. 이와 같은 방식으로 플랜트 비용 또는 제조 비용이 상승된다.
보더들은 이들의 형성에서 제조 공정에서 불안정할 수 있으며, "통계적으로(statistically)" 자신의 형상을 변경할 수 있어서 그 결과 불안정한 공정을 초래할 수 있다.
그외에도, 롤러 위 박막 유리를 위해, 보더들이 더 두꺼우면 최소의 곡률 반경 및 롤러 코어의 설계가 영향을 받으므로, 유리 스트립은 훨씬 더 큰 롤러에 감겨져야 한다. 그 결과, 롤러를 위해 또는 이들의 지지를 위해 가공 기계를 설계할 때 필요 공간이 증가한다.
JP 58-95622 A호에 리드로잉 공정에서 열간 성형 동안 프리폼의 에지 영역들의 통합된 가열 및 냉각이 기술되어 있다. 이러한 보더 영역은 제2의 별도의 가열 공정에서 중앙 박막 유리 영역보다 더 강하게 가열되고 그 후 국지적으로 냉각된다. 이는 보더 두께를 감소시킨다. 그러나 보더 영역과 박막 유리 품질존(thin glass-quality zone) 사이에서 더 높은 온도 구배가 이런 방법에서 이용되기 때문에 여기에서 부가적인 고유 스트레스 성분들이 유리 멤브레인(glass membrane)에서 유도되고, 이들은 유리의 추가 공정에서 불리하게 작용한다.
그러므로 본 발명의 과제는 특히 리드로잉 방법에서 보더 형성 감소를 달성하는 데 있다.
리드로잉 방법에서 보더 형성 감소를 통해 위에서 언급한 단점들의 감소가 또는 이상적으로는 이들의 제거가 달성될 수 있다. 특히 보더 형성의 감소를 통해
- 품질 폭이 증가되고,
- 고유 응력들의 형성이 감소되고,
- 그 결과 드로잉 속도(비용 감소)가 더 커질 수 있고,
- 유리 손실이 감소되고,
- 및 휨 응력의 증가 없이 더 작은 롤러 코어 직경이 사용된다.
상기 과제는 제1항의 대상을 통해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예들 및 개선점들이 종속항들에 제시되어 있다.
그러므로 본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 유리 스트립 제조 방법을 제공한다:
- 평면 단면을 포함하는 유리 프리폼을 제공하는 단계로서, 이때 상기 단면의 폭은 단면의 두께보다 적어도 5배 더 크며, 이 단면은 에지 영역에서 테이퍼되어 있거나 또는 단면의 두께가 감소하며, 측면 에지(31)에서 유리 프리폼의 두께는 기껏해야 유리 프리폼의 판형 중앙 영역의 삼분의 이이고 바람직하게는 기껏해야 최대 두께의 절반이고,
- 변형존에 위치하는 유리가 연화되도록, 변형존 내에서 유리 프리폼을 가열하는 단계,
- 상기 단면에 대해 수직 방향으로 유리 프리폼에 인장력을 인가하는 단계로서, 유리 프리폼은 변형존에서 연장되고 유리 프리폼으로부터 평면 단면을 갖는 유리 스트립이 만들어지고, 상기 단면의 폭은 이 단면의 두께보다 적어도 5배 더 크며, 유리 스트립의 두께는 유리 프리폼의 두께보다 더 작다.
특별한 단면은 보더의 두께의 현저한 감소를 보장한다. 이때, 추가로 유리 에지의 유체역학적 성형의 작용 시간이 표면 응력 때문에 감소되면 유리하다. 이 작용 시간이 너무 길면, 특별한 단면을 통해 야기된 효과가 드로잉된 유리 스트립의 단면을 형성할 때 상실될 수 있다. 에지에서 상기 두께는, 유리 프리폼의 두께보다 더 작은 높이를 갖는 에지 표면이 남도록, 감소될 수 있다. 그러나 더 이상 에지 표면이 존재하지 않도록 에지 영역이 모따기되거나 패싯팅될 수도 있다. 이런 경우에 유리 프리폼의 에지들은 커터의 형상을 갖는다.
변형존은 본 발명의 의미에서 프리폼의 일부이며, 프리폼은 유리 프리폼의 두께(D)의 0.95배(0.95*D)와 유리 스트립의 두께(d)의 1.05배(1.05*d) 사이에서 두께를 갖는다. 변형존은 다시 말하면 메니스커스(meniscus)가 상기 프리폼와 드로잉된 유리 스트립 사이에서 형성되는 영역을 말한다. 이 변형존은 바람직하게는 프리폼의 전체 폭에 걸쳐 연장해 있다.
변형존에서 유리는 바람직하게는 유리를 연화하는 데 충분한 온도(T2)에 놓인다. 점도는 이 온도에서 기껏해야 108 dPas, 특히 바람직하게는 기껏해야 107.6 dPas이다. 적절한 점도 범위는 104 dPas과 108 dPas 사이에 있다. 바람직한 실시예들에서 유리는 변형존에서 온도(T2)로 가열되고, 이 온도는 105.8 dPas 내지 107.6 dPas의 프리폼의 유리의 점도에 상응한다.
드로잉 방향으로 변형존이 유리 프리폼의 폭보다 더 짧은 길이를 가지면 유리한 것으로 증명되었다. 그러므로 단면 감소는 단지 짧은 길이 방향 영역을 따라서 발생한다. 이 경우 놀랍게도 짧은 변형존과 드로잉 방향으로 변형존에서 나타나는 상당한 단면 변경이 유리 스트립의 형상에 부정적으로 영향을 미치지 않는다. 본 발명의 개선점에서 드로잉 방향으로 유리 프리폼의 폭보다 기껏해야 절반의 길이를 가지는 변형존들이 바람직하며, 그 길이가 유리 프리폼의 폭의 기껏해야 삼분의 일인 변형존이 특히 바람직하다.
그러나 특히 바람직하게는 상기 변형존은 유리 프리폼의 두께를 이용해 설계된다. 본 발명의 개선점에서, 상기 프리폼의 폭과 무관하게 유리는 가열되므로, 드로잉 방향으로 변형존은 기껏해야 6*D의 길이, 즉 기껏해야 유리 프리폼의 두께의 여섯배, 바람직하게는 기껏해야 5*D 그리고 특히 바람직하게는 기껏해야 4*D의 길이를 갖는다.
드로잉 방향으로 변형존의 전형적인 길이는 유리 프리폼의 두께에 따라서, 바람직하게는 기껏해야 100mm, 특히 기껏해야 40mm 그리고 특히 바람직하게는 기껏해야 30mm이다.
하기에서 첨부 도면들을 참고하여 그리고 실시예들을 참고하여 본 발명을 더 정확하게 상술한다. 이때, 도면에서 같은 도면 부호는 각각의 경우에 같거나 또는 그에 대응하는 요소를 가리킨다.
도 1은 유리 프리폼에 관한 개략도이다.
도 2는 상기 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 도이다.
도 3은 변형존의 길이에 따른 유리 스트립들의 단면들에 관한 도이다.
도 4는 에지 영역의 폭이 다른 8mm 두께의 프리폼들을 이등분한 단면들에 관한 도이다.
도 5는 도 4에 도시된 프리폼들로 제조된 유리 스트립들의 단면들에 관한 도이다.
도 6은 에지 영역의 폭이 다른 4mm 두께의 프리폼들을 이등분한 단면들에 관한 도이다.
도 7은 도 6에 도시된 프리폼들로 제조된 유리 스트립들의 단면들에 관한 도이다.
도 8은 유리 프리폼의 폭에 대한 열출력 곡선에 관한 도이다.
도 9 내지 도 14는 상기 에지 영역들의 성형 실시예들에 관한 도이다.
도 1에는 본 발명에 따른 유리 프리폼(3)의 일 실시예가 도시되어 있다. 이 유리 프리폼(3)은 평면 단면(4)을 가지는, 즉 일반적으로 플레이트 형태나 디스크 형태의 형상을 갖는다. 특히 상기 단면(4)의 폭(B)은 적어도 이 단면의 두께(D)의 5배이다.
도 1에서 알 수 있는 것처럼, 상기 유리 프리폼은 에지 영역들(edge regions) (40)을 가지며, 이때 이러한 에지 영역의 단면은 테이퍼되어 있거나 또는 이러한 에지 영역의 두께가 각 측면 에지(31)를 향해 테이퍼되어 있다. 상기 측면 에지(31)의 두께는 기껏해야 판형의 중앙 영역(33)에서의 상기 두께(D)의 2/3이며, 이때 중앙 영역에 있는, 서로 마주하는, 유리 프리폼(3)의 양 측면(35, 36)은 서로 평행하게 연장되어 있다.
또한, 유리 프리폼(3)로부터 드로잉된 유리 스트립에서 형성되는 보더들을 줄이기 위해, 에지 영역들(40)이 충분한 폭을 가지면 유리하다. 특히, 도 1에 도시된 특별한 예에 한정됨이 없이, 단면(4)이 테이퍼되어 있거나 또는 단면의 두께가 감소하는 에지 영역들의 폭(BR)이 적어도 유리 프리폼(3)의 두께(D)와 같을 수도 있다.
또한, 드로잉되는 유리 스트립 내에서 응력을 억제하기 위해, 도 1에 도시된 예의 경우처럼 상기 단면이 양 측면(35, 36) 사이의 중앙 평면(39)에 대해 거울 대칭적으로 형성되는 것이 일반적으로 유리하다. 따라서 보더 역시 거울 대칭적이므로, 혹시라도 있을 수 있는 응력들이 가능한 한 보상된다.
드로잉 방향으로 프리폼의 길이(L)는 특히 적어도 500mm이며 바람직하게는 적어도 1000mm이다. 일반적으로, 상기 방법이 경제적으로 실시되면 될수록, 프리폼은 더 길어진다. 그 결과, 그 보다 훨씬 더 긴 프리폼들 역시 생각될 수 있으며 이들은 유리하다.
그 외에도, 바람직하게는 L > B이 적용되는, 즉 유리 프리폼은 드로잉 방향으로 상기 단면의 폭보다 더 큰 길이를 갖는다.
도 2에는 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 드로잉 장치(20)가 도시되어 있다. 이 경우, 에지(31)를 볼 수 있도록 상기 유리 프리폼(3)의 측면이 도시되어 있다.
이 드로잉 장치(20)에서 유리 프리폼(3)은 예컨대 위에서 아래로 이 장치를 통과해 이동되고 있다. 드로잉 장치(20)는 2개의 가열 장치(22)를 가지며, 이때 가열 장치들은 상기 장치(20)의 중앙 영역에 배치되어 있다. 이 실시예에서 가열 장치들(22)은 다이어프램(23)으로 차폐되어 있으므로, 변형 영역(5)이 형성된다. 변형존(5)에 위치하는 유리 프리폼(3) 부분이 가열되어, 이 부분은 온도(T2)에 도달하고, 이때 이 온도에서 유리의 점도는 108 dPas 이하, 바람직하게는 기껏해야 107.6 dPas 이하이다. 변형존(5)은 드로잉 방향(11)으로 길이(L)를 갖는다. 유리 프리폼(3)은 여기에서 2개의 종동 롤러 형태로 실시되어 있는 견인 장치(26)를 통해 드로잉 방향(11)으로 예컨대 아래 쪽으로 견인된다. 여기에서 마찬가지로 롤러 형태로 형성되어 있는 공급 장치(27)는 견인 장치(26)가 견인하는 것보다 더 느리게 유리 프리폼(3)을 공급하므로, 유리 프리폼(3)가 변형존(5)에서 변형된다. 그 결과, 그와 같이 형성되는 유리 스트립(7)의 변형 후 두께(d)는 변형 전 두께(D)보다 더 작아지므로, 유리 프리폼(3)은 점점 얇아진다.
일반적으로, 도 2에 도시된 특별한 예의 드로잉 장치(20)에 한정됨이 없이, 유리 프리폼은 바람직하게는 변형존(5)에서 가열되기 전에 이미 예열되었다. 이런 목적을 위해, 드로잉 장치(20)는 바람직하게는 예열존을 가지며, 이와 같은 예열존에서 프리폼은 온도(T1)로 가열될 수 있다. 예열존은 바람직하게는 드로잉 방향(11)으로 볼 때 변형존의 상류에 배치된 영역에, 예컨대 드로잉 장치(20)의 상측 영역에 배치되어 있다. 온도(T1)는 바람직하게는 1010 내지 1014 dPas의 점도(η1)에 상응한다. 즉, 유리 프리폼(3)은 바람직하게는 변형존에 들어오기 전에 예열된다. 그 결과, 변형존(5)에서의 더 빠른 이동이 가능한 데, 그 이유는 유리를 연화하기 위한 온도(T2)에 도달하는 데 요구되는 시간이 더 짧아지기 때문이다. 마찬가지로 이런 예열존을 통해, 높은 열팽창 계수를 갖는 유리가 너무 높은 온도 구배 때문에 파열되는 것이 억제될 수 있다. 일반적으로, 유리가 연화될 수 있도록 상기 온도(T2)는 상기 실시예에 한정됨이 없이 선택될 수 있는, 즉 유리의 점도는 기껏해야 108 dPas의 값, 특히 바람직하게는 기껏해야 107.6 dPas의 값을 갖는다.
유리 프리폼(3)의 유리가 변형존(5)에 공급되기 전에, 유리는 도 2에 도시된 예에서 여기에서 버너 화염을 통해 상징적으로 표시된 예열 장치(28)를 이용해 온도(T1)로 예열된다.
변형존(5)을 통과한 후 프리폼(1)은 냉각 장치(29)에 공급되며, 이때 냉각 장치는 여기에서 얼음 결정을 통해 상징화되어 있다. 응력을 제거하기 위해, 유리는 바람직하게는 제어를 통해 서서히 냉각된다. 그러므로 실제로 냉각 장치(29)는 냉각 오븐으로서 형성될 수 있으며, 상기 유리는 냉각 오븐 속에서 상측 냉각점과 하측 냉각점 사이에 있는 점도 범위에서 지나간다.
그 외에도, 본 발명에 따른 방법은 제1의 롤러에 감겨 있는 유리 프리폼(3)로 실시될 수 있다. 이 경우, 유리 프리폼(3)은, 이것이 롤러로부터 풀려질 수 있도록, 고정된다. 그 후, 유리 프리폼(3)의 자유단은 견인 장치 및/또는 공급 장치를 이용해 롤러로부터 견인된다. 그 후, 유리 프리폼(3)은 바람직하게는 연속적으로 그리고 균일하게 가열 장치들(22)을 포함하는 변형 영역을 통과해 견인되므로, 프리폼 속에서 변형존(5)이 형성된다. 이와 같이 제조된 유리 스트립은 드로잉 장치(20)의 통과 후 바람직하게는 제2의 롤러에 감긴다.
한 롤러에 상기 프리폼을 공급하고 및/또는 한 롤러에 상기 플랫 유리 스트립(7)를 감으면, 상기 방법은 전체적으로 더 경제적으로 실시될 수 있는 데, 그 이유는 유리 프리폼들이 개별적으로 상기 장치 안에 도입될 필요가 없기 때문이다.
끝으로, 유리 부재들은 예컨대 유리 스트립(7)의 절단을 통해 개별화될 수 있다. 그 외에도, 이 유리 부재의 약간 두껍게 된 에지 영역들(보더) 역시 분리될 수 있다. 필요하면, 이 유리 부재는 폴리싱 및/또는 코팅될 수도 있다. 본 발명에 따른 방법을 통해 상기 유리 부재가 획득될 수 있으며, 이 유리 부재의 사용가능한 유리 표면은 매우 크다. 이는 필요한 품질을 갖는 유리 부재 부분이 매우 크다는 것을 의미한다. 본 발명의 이 방법에서 사용 전에 경우에 따라서는 제거되어야 하는 보더의 표면 부분이 작다. 유리 스트립(7)로부터 분리될 수 있는 유리 부재들은 바람직하게는 1:2 내지 1:20,000의 두께/폭 비율을 갖는다.
이제 유리 스트립을 드로잉할 때 두꺼운 보더의 형성을 억제하기 위해, 본 발명에 따르면 유리 프리폼의 두께는 에지 영역들에서 감소된다. 그러나 수열역학적(hydrothermodynamic) 프로세스 및 연화된 유리의 표면 응력이 에지측 단면 테이퍼링을 통해 달성되는 효과를 억제하는 것으로 드러났다. 그러므로 유리 프리폼의 본 발명에 따른 형성은 바람직하게는 상호 작용을 위해 짧은 가열존과 또는 그에 상응하게 짧은 변형존(5)과 결합된다. 이와 같은 방식으로 상기 보더는 유리 프리폼의 형상을 통해 더 이상 심각하게 영향을 받지 않는다.
드로잉 방향으로 변형존(5)의 길이의 영향이 도 3에도 도시되어 있다. 이 도표에 드로잉된 유리 스트립들(7)의 단면들(6)이 도시되어 있다. 가열 장치로서 가열 머플의 길이는 각 단면(6)에 대해 밀리미터로 제시되어 있다. 가열 머플의 길이는 대략 변형존(5)의 길이를 표현한다. 그러나 이 예에서 사용된 유리 프리폼들은 에지 영역에서 본 발명에 따른 단면 테이퍼링을 가지지 않는다. 그러므로 프리폼들의 단면은 직사각형이다. 사실 보더(9)의 두께가 단지 약간 변하지만, 긴 변형존은 네킹(necking)을 야기하고 그 결과 단면의 폭의 감소도 야기한다. 드로잉 방향으로 70mm 내지 100mm 길이의 긴 가열존 또는 머플의 경우에 유리 역시 보더들(9) 사이 중앙 영역에서 더 두껍다. 그러나 그와 동시에 보더와 중앙 영역 간 상대적인 두께 차이 역시 감소한다. (드로잉 방향으로 100mm 길이) 가장 긴 가열 머플에 의해 드로잉된 유리 스트립의 형상은 유리 프리폼의 직사각형 출발 형상에 가장 가깝다(여기에서 양 축의 기준이 다르다는 것 역시 유의해야 한다). 이는 적절한 이유이며, 그 결과 지금까지 매우 긴 변형존 또는 그에 상응하게 긴 가열존이 드로잉 장치들 안에서 사용되었다. 그러나 더 짧은 변형존으로 제조된 유리 스트립들의 단면을 이용하면, 이들 유리 스트립이 중앙 영역에서 평행성이 더 우수한 측면들(35, 36)을 가지는 것은 분명하다.
그 외에도, 변형존의 길이가 감소할수록 유리 프리폼(3)의 폭에 비해 유리 스트립(7)의 폭의 수축 역시 감소하는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 도 3의 실시예에 한정됨이 없이 본 발명의 개선점에서 제조된 유리 스트립(7)의 폭(b)은 유리 프리폼(3)의 폭(B)에 비해 바람직하게는 거의 작아지지 않는다. 이는 유리 스트립(7)이 드로잉되므로 드로잉된 유리 스트립(7)의 단면(6)의 폭에 대한 유리 프리폼(3)의 단면(4)의 폭(B)의 비율(B/b)이 기껏해야 2, 바람직하게는 기껏해야 1.6 그리고 특히 바람직하게는 기껏해야 1.25임을 의미한다.
도 4에는 폭이 다른 에지 영역들(40)을 포함하는 유리 프리폼의 단면들(4)이 도시되어 있다. 이 단면(4)은 각각의 경우에 절반만 도시되어 있다. 단면 또는 두께가 측면 에지(31) 방향으로 테이퍼된 에지 영역(40)의 폭(LF)은 각각의 경우에 단면 위에 제시되어 있다. 위에 도시되었지만 본 발명을 따르지 않은 단면(4)은 테이퍼된 에지 영역(40)을 가지지 않으며 그 결과 이의 형상은 직사각형이다. 나머지 단면들은 측면 에지(31)에서 패싯팅(facetting)되어 있으므로, 두께가 측면 에지(31) 방향으로 감소하는 에지 영역(40)이 생긴다. 이 예의 유리 프리폼들의 두께는 각각 8mm이다. 에지들은, 높이가 2밀리미터인 에지 표면(32)이 남도록, 패싯팅되어 있다.
그러므로 LF = 0 mm인 최상측 프리폼을 제외한 모든 유리 프리폼에 대해, 측면 에지들(31)에서 두께 또는 여기에서 에지 표면(32)의 높이가 유리 프리폼(3)의 판형 중앙 영역(33)의 최대 두께의 절반(즉, 사분의 일)보다 작다.
또한, 최상측 프리폼을 제외한 모든 프리폼에 대해, 단면(4)이 테이퍼되어 있는 에지 영역들(40)의 폭은 적어도 유리-프리폼(3)의 두께(D)와 같다. LF = 8 mm인 두번째로 위에 있는 프리폼에 대해 에지 영역(40)의 폭은 상기 유리 프리폼의 두께와 정확하게 같다.
도 5에는 도 4에 따른 유리 프리폼에서 드로잉된 유리 스트립들(7)의 단면들(6)이 도시되어 있다. 다시 이 단면들(6)의 에지측 영역들만이 도시되어 있다. 단면들은 시뮬레이션에 의해 계산되어 있다. 이러한 시뮬레이션에 근거가 되는 파라미터들은 다음과 같다: 유리 스트립들은 40mm 길이의 가열 머플 속에서 분당 1000밀리미터의 드로잉 속도로 제조되며, 유리 스트립은 100 마이크로미터의 두께로 드로잉되었다.
모든 유리 스트립들 또는 이에 대응하게 이들의 단면들(6)은 유리 스트립의 에지에서 비대 부분(thickening)으로서 표현된 보더(9)를 보여주고 있다.
에지(LF = 0 mm)를 패싯팅하지 않은 프리폼인 경우 대략 0.9밀리미터의 높이를 갖는 보더가 생긴다. 그에 반해, 본 발명에 따른 프리폼들은, 단면이 직사각형이고 LF = 0 mm인 본 발명에 따르지 않은 유리 프리폼보다 더 작은 높이의 보더를 보여주고 있다. LF = 8 mm를 갖는 유리 프리폼일지라도, 즉 에지 영역(40)의 폭이 상기 프리폼의 두께와 같은 경우에도, 단면이 직사각형인 프리폼에 비해 0.9mm에서 약 0.8mm로 보더 높이 감소한다. 바디의 강도가 두께의 3승으로 증가하기 때문에, 이 경우에도 훨씬 더 플렉시블한 유리 스트립이 생기고, 그 결과, 특히 더 작은 롤러 코어에 감는 것이 가능하다.
그 외에도 화살표(13)가 기입되어 있다. 이 화살표는, 에지 영역에서 단면이 테이퍼되어 있지 않고 단지 2밀리미터의 두께를 갖지 않은 본 발명에 따르지 않은 유리 프리폼이 사용되며 마찬가지로 두께가 100마이크로미터인 유리 스트립이 드로잉될 때 생기는 보더 높이를 특징적으로 표현하고 있다. 에지 영역의 폭이 32밀리미터인 경우, 보더 높이는 유사한 크기를 가지며, 에지 영역의 폭이 40밀리미터부터 시작하는 유리 프리폼인 경우 보더 높이는 심지어 더 작다. 상기 유리 프리폼의 두께에 비해 더 긴 에지 영역들은 높이가 높은 보더의 억제와 관련하여 더 효과적이다. 그러므로 일반적으로 유리 프리폼의 두께가 에지 방향으로 감소하는 에지 영역들(40)이 각각의 경우에 유리 프리폼의 두께보다 적어도 3배, 바람직하게는 적어도 4배의 폭을 가지는 유리 프리폼(3)을 사용하는 것이 바람직하다.
도 5의 실시예를 이용해 알 수 있는 것처럼, 그 외에도 본 발명은 유리 프리폼(3)에 비해 현저히 감소된 두께를 갖는 유리 스트립들의 드로잉을 용이하게 한다. 이 경우, 도시된 실시예에서 유리 스트립(7)의 두께(d)는 프리폼의 두께의 단지 1/80이다.
일반적으로 바람직하게는, 유리 스트립은 유리 스트립의 두께(d)가 바람직하게는 유리 프리폼(3)의 두께의 십분의 일, 더 바람직하게는 기껏해야 삼십분의 일 그리고 특히 바람직하게는 기껏해야 칠십오분의 일이 되는 폭으로 드로잉된다. 특히 유리하게는 이는 위에서 언급한 것처럼 유리 프리폼의 폭에 비해 유리 스트립의 폭의 적은 감소와도 결합될 수 있다.
상기 유리 스트립은 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 바람직하게는 300마이크로미터이하, 더 바람직하게는 200㎛ 이하, 더 바람직하게는 150㎛ 이하의 두께(d)를 갖는다. 50㎛ 및 그 이하의 두께를 갖는 유리 스트립을 드로잉하는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면 유리 스트립의 폭 대 두께 비율(b/d)에 비해 유리 프리폼의 폭 대 두께 비율(B/D)을 현저히 늘리는 것이 가능하다.
일반적으로, 상기 실시예들에 한정됨이 없이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 폭(B)과 두께(D)를 갖는 유리 프리폼으로부터 폭(b)과 두께(d)를 갖는 플랫 유리 스트립(7)이 드로잉되고, 그 비율(b/d)은 상기 비율(B/D)보다 훨씬 더 크다. 일반적으로, 상기 실시예들에 한정됨이 없이, 유리 프리폼(3)의 길이 대 폭의 종횡비(aspect ratio)의 확대 하에 유리 프리폼의 단면의 및 바람직한 짧은 가열존의 본 발명에 따른 성형과 함께 유리 스트립(7)은 드로잉될 수 있으므로, 상기 유리 스트립의 단면(6)의 길이 대 폭의 비율은 유리 프리폼(3)의 단면(4)의 길이 대 폭의 비율보다 적어도 20배 더 크다.
도 6 및 도 7을 이용해 본 발명에 따른 유리 프리폼들 및 이것으로 제조된 유리 스트립들의 또 다른 실시예들을 설명한다.
도 6에 도시된 유리 프리폼들(3)은 도 4에서와 마찬가지로 다시 절반만 도시되어 있다. 그러나 도 4의 실시예와 다르게, 이 유리 프리폼들의 두께는 여기에서 단지 4mm이다. 가장 위에 있는 유리 프리폼(3)의 경우에 단면이 테이퍼된 에지 영역이 존재하지 않는다. 그러므로 이 경우 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 유리 프리폼을 다루지는 않는다. 가운데 있는 양 유리 프리폼들(3)은 각각의 경우에 폭(LF)이 40mm인 에지 영역(40)을 갖는다. 가장 아래에 있는 유리 프리폼(3)의 경우에 길이(LF) = 24 mm를 갖는 더 짧은 에지 영역이 제공되어 있다. 본 발명에 따른 유리 프리폼들의 경우에 에지 영역(40)의 폭(LF) 외에도 측면 에지(31)의 두께(DE)가 제시되어 있다. 두번째로 위에 있는 유리 프리폼의 경우에 두께(DE)는 0.5mm이고 아래에 있는 양 유리 프리폼들은 도 4의 실시예에서처럼 2mm의 두께(DE)를 갖는다. 그러므로 이런 유리 프리폼 모두에 대해, 유리 프리폼(3)의 두께는 이의 측면 에지들(31)에서 기껏해야 삼분의 이가 되도록, 단면(4)은 에지 영역들(40)에서 테이퍼되어 있다. 특히, 이 두께는 아래에 있는 양 프리폼의 경우에 유리 프리폼(3)의 판형 중앙 영역(33)의 최대 두께의 절반이고, 이때 두번째로 위에 있는 유리 프리폼의 경우에 두께(DE)는 중앙 영역(33)에서 최대 두께 또는 보다 일반적으로는 프리폼의 두께의 팔분의 일뿐이다.
도 7을 이용해 알 수 있는 바는, 본 발명에 따른 모든 유리 프리폼의 경우에 보더(9)의 높이가 성공적으로 현저하게 감소된다는 점이다. 도 6에 의한 본 발명에 따른 모든 유리 프리폼들(3)은 테이퍼된 에지 영역들(40)이 유리 프리폼(3)의 두께 또는 판형 중앙 영역(33)의 최대 두께보다 적어도 3배, 바람직하게는 적어도 4배 더 넓다는 바람직한 특성도 충족한다. 특히, LF = 24mm인 유리 프리폼(3)의 경우에 상기 에지 영역은 중앙 영역에서의 두께보다 여섯배 더 넓다. LF = 40mm인 양 유리 프리폼들의 경우에 에지 영역은 심지어 열배 더 넓다.
보더(9)의 가장 작은 높이는 가장 작은 두께(0.5mm)를 갖는 유리 프리폼의 경우에 측면 에지(31)에서 달성된다. 그러므로 측면 에지에서 두께를 가능한 한 많이 줄여도 유리하다. 그러나 형상이 커터에 점점 더 가까워질수록 측면 에지에서 결함들이 포함되는 위험이 증가한다. 그러므로 일반적으로 본 발명의 개선점에서, 측면 에지에서 두께는 적어도 판형 중앙 영역에서의 두께 또는 유리 프리폼(3)의 두께의 십분의 일이다.
또한, 전술한 실시예들은 변형존(5)에서 균일한 온도 프로파일이 드로잉 방향(11)에 대해 수직인 방향이라는 데 근거한다. 그러나 본 발명의 개선점에서 유리 프리폼의 두께의 기껏해야 여섯배의 길이를 가지는 짧은 변형존에서 유리의 빠른 가열 역시 동반된다. 여기에서 에지 영역들(40)은 유리 두께가 더 작기 때문에 더 빠르게 및/또는 판형 중앙 영역(33)보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 에지 영역(40)에서 이와 관련된 더 낮은 점도는 유리의 표면 응력 때문에 보더 형성 보상 효과의 부분적 후퇴를 야기한다. 그러므로 본 발명의 개선점에서 유리 또는 유리 프리폼(3)은 - 바람직하게는 변형존(5)에서 - 가열 장치로 가열되고, 에지 영역들(40)에서 이 가열 장치는 판형 중앙 영역에서보다 더 작은 가열 출력을 유리에 가한다.
도 8에는 유리 프리폼(3)의 폭(B)에 대한 가열 장치의 가열 출력(P)이 도표로서 개략적으로 도시되어 있다. 에지 영역들(40)에서 떨어지는 가열 출력은 변형존(5)에서 유리의 연화를 위한 가열 장치들(22)을 통해서뿐만 아니라 오히려 경우에 따라서는 예열 장치(28)를 통해서도 발생될 수 있다.
하기에서 본 발명에 적합한 유리 프리폼들(3)의 단면 성형의 실시예들을 상술한다. 하기의 도면들에서 각각의 경우에 에지 영역들(40) 중 하나의 에지 영역을 갖는 유리 프리폼의 일부만이 도시되어 있다.
도 9에는 지금까지 설명한 실시예들을 근거로 하는 일 실시 형태가 도시되어 있다. 에지 영역(40)은 2개의 경사면(41, 42)을 갖는다. 그러므로 단면 또는 두께가 연속적으로 그리고 직선 형태로 측면 에지(31) 방향으로 테이퍼되어 있다. 이 측면 에지(31)는 에지 표면(32)을 통해 형성되어 있다. 단면의 형상은 간단하게는 예컨대 경사면들(41, 42)의 연마를 통해 형성될 수 있다. 에지 표면들(32)의 높이는 본 발명에 따르면 판형 중앙 영역(33)에서 유리 프리폼(3)의 두께의 기껏해야 2/3이다.
도 10에는 도 9에 도시된 실시예의 일 변형예가 도시되어 있다. 이러한 변형예에서 평면 경사면들(41, 42) 대신에 오목한 표면들(43, 44)이 도시되어 있다. 이와 같은 성형은 보더 형성의 또 다른 보상을 야기할 수 있다.
도 11에는 도 10에 도시된 실시 형태의 개략적인 일 개선점이 도시되어 있다. 여기에서 오목한 표면들(43, 44)은 2개의 경사면(41, 42)에 접근하며, 이 경사면에 2개의 평행한 표면들(45, 46)이 연결되어 있다. 에지 표면(32)은 서로 평행한 양 표면들에 연결되어 있다.
도 12에 도시된 일 실시 형태에서, 에지 영역(4)에서 단면의 테이퍼링은 측면 에지(31) 방향으로 연장해 있는 볼록한 2개의 표면들(46, 47)을 통해 이루어진다. 일반적으로 볼록한 에지 영역 형상이 보더(9) 옆에서 네킹을 줄이는 데 유리하다. 이와 같은 네킹은 예컨대 도 5에서 LF = 48 mm를 갖는 유리 프리폼으로부터 드로잉되는 유리 스트립의 단면에서 알 수 있다. 여기에서 보더(9) 외에 유리 스트립의 두께는 160mm의 횡축 좌표(latitude coordinate)인 경우 중앙에서의 유리 두께보다 약간 더 작고, 대략 100mm이다. 그러므로 이런 볼록한 형상은 드로잉된 유리 스트립(7)의 유효 폭을 확대하는 데 유리하다.
도 13에 도시되어 있는 일 변형예에서, 마찬가지로 볼록한 형상의 에지 영역들이 존재하고, 측면 에지(31)는 볼록하게 형성되어 있다. 측면 에지(31)는 라운딩 처리되어 있으며 평면 에지 표면(32)이 존재하지 않는다. 그러므로 에지 영역(40)은 여기에서 개별적인 볼록 표면(46)을 통해 형성되어 있다.
지금까지 도시된 모든 에지 영역들은 도 1에 도시된 예에서도 양 측면(35, 36) 사이 중앙 평면에 대해 거울 대칭적이다. 이는 마찬가지로 거울 대칭적인 보더(9)를 형성하는 데 유리하다. 도 14에 도시된 예에서, 에지 영역(40)에서의 단면의 테이퍼링이 거울 대칭적이지 않다. 특히, 여기에서 단지 하나의 개별 경사면(41) 또는 패싯이 제공되어 있으며, 이것은 측면(36)으로부터 그리고 이것에 경사져 에지 표면(32)까지 연장해 있다. 일반적으로, 이 실시예에 한정됨이 없이 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 에지 영역(40)에서 한쪽 단면의 테이퍼링이 제공되어 있으며, 이 측면들 중 하나는 (예에서 측면(35)) 에지 영역(40)으로 계속 연장해 있다.
그러므로 우선 본 발명의 그와 같은 실시 형태는 유리한 데, 에지 영역(40)의 제조가 용이하기 때문이다. 예컨대, 이를 위해 미러의 패싯팅을 위한 머신들이 사용될 수 있다. 또 다른 장점이 있는 데, 에지 영역(40)의 비대칭은 변형존(5) 내 양 측면들 사이 온도 분포의 비대칭성을 보상할 수도 있기 때문이다. 반대로, 경우에 따라서는 비대칭적인 가열이 용이하게 사용될 수도 있으므로, 다시 대칭적인 보더(9)가 달성될 수 있다.
당업자는 본 발명이 도면에 설명된 실시예들에 한정되지 않음을 안다. 오히려 본 발명은 특허 청구항들의 범위에서 다양하게 변경될 수 있다. 특히 상기 실시예들 역시 서로 결합될 수 있다. 그러므로 예컨대 도 14에 따른 비대칭적인 프로화일은 도 10 내지 도 13의 에지 영역의 표면 형상으로 수정될 수 있다. 예컨대 경사면(41)은 볼록 표면(43)으로, 2개 또는 그 이상의 경사면을 통한 근접된 볼록 표면으로, 에지 표면(32)을 포함하는 볼록 표면(46) 또는 측면(35)까지 연장해 있는 볼록 표면으로 대체될 수 있다.
유리 프리폼 3
3의 단면 4
변형존 5
7의 단면 6
유리 스트립 7
보더 9
드로잉 방향 11
유리 프리폼의 두께가 2mm일 때 보더 두께 13
드로잉 장치 20
기열 장치 22
다이어프램 23
견인 장치 26
공급 장치 27
측면 에지 31
에지 표면 32
3의 중앙 영역 33
측면 35, 36
에지 영역 40
경사면들 41, 42
오목면들 43, 44
평행한 표면들 45, 46
볼록면들 46, 47

Claims (11)

  1. 하기의 단계들을 포함하는 유리 스트립의 제조 방법:
    - 평면 단면(4)을 포함하는 유리 프리폼(3)을 제공하는 단계로서, 이때 상기 단면의 폭은 단면의 두께보다 적어도 5배 더 크며, 이 단면(4)은 에지 영역(40)에서 테이퍼되어 있고, 측면 에지(31)에서 유리 프리폼(3)의 두께는 최대로 유리 프리폼(3)의 판형 중앙 영역(33)의 3분의 2, 바람직하게는 최대로 최대 두께의 절반인 것인 단계,
    - 변형존(5)에 위치하는 유리가 연화되도록, 변형존(5) 내에서 유리 프리폼(3)을 가열하는 단계,
    - 상기 단면에 대해 수직 방향으로 유리 프리폼에 인장력을 인가하는 단계로서, 유리 프리폼(3)은 변형존(5)에서 연장되고 유리 프리폼(3)로부터 평면 단면(6)을 갖는 유리 스트립(7)이 제조되고, 상기 단면의 폭은 이 단면의 두께보다 적어도 5배 더 크며, 유리 스트립(7)의 두께는 유리 프리폼(3)의 두께보다 더 작은 것인 단계.
  2. 제1항에 있어서, 드로잉 방향(11)으로 상기 변형존(5)은 유리 프리폼(3)의 폭보다 더 짧은 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 스트립 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 드로잉 방향(11)으로 변형존(5)은 최대 상기 유리 프리폼(3)의 두께의 여섯배에 상응하는 길이를 갖도록, 유리가 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 스트립 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단면(4)이 테이퍼되어 있는 에지 영역(40)의 폭이 적어도 유리 프리폼(3)의 두께(D)와 같은 유리 프리폼(3)을 제공하는 것을 특징으로 하는 유리 스트립 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 측면 에지(31)의 두께가 상기 유리 프리폼(3)의 두께의 10분의 1 이상인 유리 프리폼(3)을 제공하는 것을 특징으로 하는 유리 스트립 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 에지 영역(40)이 상기 유리 프리폼(3)의 두께보다 3배 이상, 바람직하게는 4배 이상의 폭을 갖는 유리 프리폼(3)을 제공하는 것을 특징으로 하는 유리 스트립 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리의 점도가 최대 107.6 dPas가 되도록, 유리가 변형존(5)에서 가열되는 유리 스트립 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 드로잉된 유리 스트립(7)의 단면(6)의 폭에 대한 상기 유리 프리폼(3)의 단면(4)의 폭의 비율이 최대 2, 바람직하게는 최대 1.6 그리고 특히 바람직하게는 최대 1.25가 되도록, 유리 스트립(7)이 드로잉되는 유리 스트립 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 스트립의 두께가 최대 유리 프리폼(3)의 두께의 10분의 1, 바람직하게는 최대 30분의 1, 특히 바람직하게는 최대 75분의 1이 되도록, 유리 스트립(7)이 드로잉되는 유리 스트립 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 스트립(7)의 단면(6)의 길이 대 폭의 비율은 상기 유리 프리폼(3)의 단면(4)의 길이 대 폭의 비율보다 20배 이상 더 크도록, 유리 스트립(7)이 드로잉되는 유리 스트립 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 프리폼(3)은, 판형 중앙 영역(33)에서보다 에지 영역(40)에서 더 작은 가열 출력을 유리에 가하는 가열 장치(22)로 가열되는 유리 스트립 제조 방법.
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