KR20150052115A - 프로파일 관재 및 슬리브 제조 기기 및 그 방법 - Google Patents

프로파일 관재 및 슬리브 제조 기기 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

프로파일 관재 제조 기기는 관재 근방에 위치시키는데 적당한 맨드릴을 포함한다. 맨드릴은 선택된 단면 프로파일을 갖는 노즐 섹션을 구비하고, 상기 단면 프로파일은 관재의 최종 단면 프로파일을 형성할 것이다. 노즐 섹션은 가스를 수용한 공급 챔버와 다공성 원주 표면을 가지며, 상기 원주 표면을 통해 가스가 맨드릴의 외부로 배출될 수 있다. 맨드릴의 외부로 배출될 때의 가스는 다공성 원주 표면과 관재 사이에 가압된 가스의 필름을 형성한다. 상기 기기를 사용한 프로파일 관재 성형 방법이 개시되어 있다. 프로파일 관재로부터 성형된 슬리브가 또한 개시되어 있다.

Description

프로파일 관재 및 슬리브 제조 기기 및 그 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MAKING A PROFILED TUBING AND A SLEEVE}
본 출원은 미국 35 U.S.C.§119 하에서 2012년 08월 30일에 출원된 가출원번호 제61/694,913호를 우선권 주장하고 있으며, 이 특허문헌의 내용은 참조를 위해 본 명세서에 모두 포함되어 있다.
본 발명은 3차원(3D) 유리 물품의 제조에 관한 것이다.
유리는 전자 장치용 전면 커버로서 사용되어 오고 있다. 전자 장치의 제조자는 상기 전자 장치의 후면 커버가 유리로 또한 만들어지고, 그리고 상기 후면 커버가 상기 전면 커버와 동일한 높은 치수 정확도 및 표면 품질을 만족하는 것을 현재 요구하고 있다. 전면 커버 및 후면 커버가 별도로 요구되는 치수 정확도 및 표면 품질로 만들어질 수 있고 이후 함께 조립될 수 있다. 그러나, 이는 제조 공정에 부가 단계를 부가하고 그리고 치수 제어의 실패를 초래할 수 있다. 대안은 단일체의 유리 슬리브를 만드는 것이며, 이 경우 상기 유리 슬리브의 전면 측은 전면 커버로 사용될 것이고 그리고 상기 유리 슬리브의 후면 측은 후면 커버로 사용될 것이다. 많은 전자 장치가 평탄한 디스플레이를 통합하고 있다. 따라서 단일체의 유리 슬리브가 평탄한 디스플레이를 수용할 수 있는 단면 프로파일을 가질 필요가 있을 수 있다. 일반적으로, 이러한 단면 프로파일은 평탄한 디스플레이에 평행하게 배치될 수 있는 평탄한 면을 가질 것이다. 평탄한 면의 평탄도는 또한 전자 장치의 제조자에 의해 특정된 요구조건을 반드시 만족시켜야 한다. 유리 관재(glass tubing)가 만들어지고 이후 상기 유리 관재가 컨테이너로 변환된다고 알려졌다. 따라서 단일체의 유리 슬리브 제조를 위한 하나의 실제 접근법은 요구되는 단면 프로파일을 갖는 유리 관재를 만들고 이후 상기 유리 관재를 유리 슬리브로 절단하는 것이다. 용융된 유리로부터 유리 관재를 성형하는 방법이 알려져 있다. 가장 통상적인 방법은 댄너 공정(Danner process), 벨로 공정(Vello process) 및 하향인발 공정(downdraw process)이다. 이들 공정은, 예를 들면, Heinz G.Pfaender, "Schott Guide to Glass," 2nd ed., Chapman & Hall, 1996에 기술되어 있다. 이들 공정은 라운드 단면 형상을 갖는 유리 관재를 성형하도록 전형적으로 사용된다. 압출은 비-라운드형 단면 형상, 예를 들면, 평탄한 면을 구비할 수 있는 단면 형상을 갖는 유리 관재를 성형하도록 사용될 수 있다.
그러나, 압출은 유리의 표면 품질을 경감시킬 수 있는, 유리 표면과 접촉하는 공구를 포함한다.
한 특징으로서, 본 발명은 프로파일 관재의 제조 기기에 관한 것이다. 본 기기는 관재의 표면 근방에 위치시키는데 적합한 맨드릴을 포함한다. 맨드릴은 선택된 단면 프로파일을 갖는 노즐 섹션을 구비하며, 상기 선택된 단면 프로파일은 관재의 최종 단면 프로파일을 형성할 것이다. 노즐 섹션은 가스를 수용하기 위한 공급 챔버와 다공성 원주 표면을 구비하며, 상기 다공성 원주 표면을 통해 가스가 맨드릴의 외부로 배출될 수 있다. 가스가 맨드릴의 외부로 배출될 때, 상기 가스는 다공성 원주 표면과 관재 사이에 가압된 가스의 필름을 형성한다.
일 실시예에 있어서, 본 기기는 관재를 성형하기 위한 관재 성형 기기를 더 포함하며, 이 경우 맨드릴이 상기 관재 성형 기기와 일렬(inline)로 배치된다.
일 실시예에 있어서, 노즐 섹션은 10 내지 20%의 다공도와 10 ㎛ 보다 작은 평균 세공 크기를 갖는 다공성 재료로 만들어진다.
일 실시예에 있어서, 노즐 섹션이 천공된다.
일 실시예에 있어서, 다공성 원주 표면은 맨드릴이 정렬되는 공구 축선에 대해 경사지고 마주한 관계인 한 쌍의 엣지 표면을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 다공성 원주 표면은 쌍의 엣지 표면 사이에서 웨브를 형성하고 마주한 관계인 한 쌍의 측 표면을 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 각각의 쌍의 측 표면은 오목한 영역을 갖는다.
일 실시예에 있어서, 본 기기는 공급 챔버와 연통하고 노즐 섹션에 형성된 적어도 한 쌍의 엣지 챔버를 더 포함한다. 각각의 쌍의 엣지 챔버가 상기 쌍의 엣지 표면 중 하나와 인접하고 실질적으로 평행한다.
일 실시예에 있어서, 본 기기는 노즐 섹션에 형성된 한 쌍의 챔버 클러스터를 더 포함한다. 각각의 챔버 클러스터는 공급 챔버와 연통되는 적어도 두 개의 엣지 챔버를 포함한다. 각각의 챔버 클러스터는 쌍의 엣지 표면 중 하나와 인접하고 실질적으로 평행한다.
일 실시예에 있어서, 각각의 챔버 클러스터의 적어도 두 개의 엣지 챔버는 인접한 엣지 표면으로부터 등간격으로 위치된다.
일 실시예에 있어서, 각각의 챔버 클러스터의 적어도 두 개의 엣지 챔버는 상이한 길이를 갖는다.
다른 한 특징으로서, 본 발명은 유리 재료로 만들어진 프로파일 관재 성형 방법에 관한 것이다. 본 방법은 관재의 표면 근방에 맨드릴을 배치하는 단계를 포함한다. 맨드릴은 선택된 단면 프로파일을 갖는 노즐 섹션을 구비하고 상기 선택된 단면 프로파일은 관재의 최종 단면 프로파일을 형성할 것이다. 본 방법은 관재의 표면과 노즐 섹션 사이에 가압된 가스의 필름을 형성하기 위하여, 상기 노즐 섹션의 다공성 원주 표면으로부터 가스를 배출하는 단계를 포함한다. 가압된 가스의 필름은 노즐 섹션과의 정합도로 관재를 국부적으로 변형시키는데 충분한 상기 관재의 표면에 압력을 가한다. 본 방법은 관재의 길이를 따라서 가압된 가스의 필름을 전진시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 가압된 가스의 필름이 압력을 가하고 있는 관재의 임의의 국부 섹션에서, 상기 관재의 상기 국부 섹션은 상기 관재의 국부 섹션이 압력에 의해 변형될 수 있는 점도에 있도록, 상기 관재를 가열하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 관재는 노즐 섹션에 순응하기 전의 처음 원주부와, 상기 노즐 섹션에 순응한 이후의 최종 원주부를 갖는다. 본 방법은 최종 원주부에 대한 처음 원주부의 비는 0.7과 0.95 사이 이도록 관재를 선택하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 노즐 섹션과의 정합도로의 관재의 변형은 5 내지 30% 만큼 관재의 벽부를 스트레칭하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 본 방법은 1 내지 10 atm의 압력에서 노즐 섹션에서의 공급 챔버에 가스를 이송하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 가압된 가스의 필름의 두께의 범위는 60 ㎛ 내지 70 ㎛이다.
일 실시예에 있어서, 본 방법은 관재를 성형하는 관재 성형 기기와 일렬로 맨드릴을 배치하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 선택된 단면 형상은 길쭉한 형상(oblong)이다.
일 실시예에 있어서, 본 방법은 노즐 섹션과의 정합도로 변형되는 관재의 섹션으로부터 적어도 하나의 슬리브를 절단하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 가스를 배출하는 단계는 다공성 원주 표면으로부터 가스를 배출하는 단계와, 가압된 가스의 필름이 관재와 노즐 섹션 사이에서 국부적으로 만들어지도록 상기 다공성 원주 표면의 오목한 영역으로부터 가스를 통기시키는 단계의 조합된 단계를 포함한다.
다른 한 특징으로서, 본 발명은 유리 재료로 만들어진 슬리브에 관한 것이다. 슬리브는 시임리스 벽부를 갖는다. 벽부는 1㎛보다 작은 표면 거칠기를 갖는 내측 표면과, 1 ㎛ 보다 작은 표면 거칠기를 갖는 외부 표면을 갖는다. 벽부는 또한 서로 반대로 위치한 평탄한 섹션을 갖는다. 각각의 평탄한 섹션은 70 x 120 ㎟의 영역에서 50 ㎛ 보다 우수한 평탄도를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 슬리브는 길쭉한 단면 형상을 갖는다.
상기 요약된 내용과 아래 기재된 상세한 설명 모두는 본 발명의 예시적인 것이고 청구된 바와 같은 본 발명의 특성과 본질의 개괄적이고 전반적인 이해를 돕기 위한 것임을 알 수 있을 것이다. 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 더욱 돕기 위해 포함되어 있고 본 명세서의 일부를 이루도록 통합되어 있다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 나타내고 있고 발명의 구성과 함께 상세한 설명은 본 발명의 작동 및 원리를 설명하도록 사용된다.
아래 기재된 사항은 첨부된 도면의 설명에 관한 것이다. 도면은 축적에 맞춰져 있지 않으며, 도면의 특정 부분과 특정 시점은 명확하거나 또는 간략하도록 확대되거나 개략적으로 나타내어져 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 정합 공구의 사시도이다.
도 2a는 정합 공구에 의해 성형된 유리 슬리브의 표면 거칠기 프로파일의 도면이다.
도 2b는 종래 기술의 방법에 의해 성형된 유리 표면의 표면 거칠기 프로파일의 도면이다.
도 3a 내지 도 3g는 길쭉한 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 4a는 내측 성형 공구로서 사용된 정합 공구를 나타낸 도면이다.
도 4b는 외측 성형 공구로서 사용된 정합 공구를 나타낸 도면이다.
도 5는 공구 축선에 따른 도 1의 단면도이다.
도 6은 도 1의 정합 공구의 저면도이다.
도 7은 도 1의 정합 공구의 측면도이다.
도 8은 선 8-8에 따른 도 7의 단면도이다.
도 9a는 다른 한 정합 공구의 사시도이다.
도 9b는 도 9a의 정합 공구의 노즐의 도면이다.
도 10은 도 1의 정합 공구를 사용하여 프로파일 관재를 성형하기 위한 셋업 도면이다.
도 11a 내지 도 11e는 도 1의 정합 공구를 사용하는 관재 성형 공정을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 1의 정합 공구가 사용되는 동안의 가스 배출을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 1의 정합 공구에 의해 형성된 유리 슬리브의 사시도이다.
도 14는 도 1의 정합 공구의 사용을 통합한 연속의 유리 관재 공정을 나타낸 도면이다.
아래 상세한 설명에 있어서, 다수의 특정 상세한 사항이 본 발명의 실시예의 전반적인 이해를 돕기 위해 설명되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시예가 모든 특정 사항이나 일부의 특정 사항 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명확할 것이다. 여러 실시예에 있어서, 잘 알려진 특징이나 또는 공정은 본 발명을 더욱 명확하게 나타내기 위하여 상세하게 기술되지 않을 수 있다. 더욱이, 동일하거나 유사한 부재 번호가 공통의 또는 유사한 구성요소를 지시하도록 사용될 수 있다.
도 1은 유리 재료로 만들어진 초기 관재가 프로파일 관재(profiled tubing)로 비-접촉 성형하기 위한 정합 공구(100, conforming tool)를 나타내고 있다. 유리 재료는 전형적으로 유리일 것이다. 유리 재료는 또한 유리-세라믹일 수 있지만, 그러나 성형 조건하에서 결정핵형성(nucleation)이나 또는 결정화를 피할 수 있는 유리-세라믹만이 일반적으로 적당할 것이다. 가능한 실시예의 유리-세라믹은 Eurokera의 KERALITE로 판매되는 투명한 베타 스포듀민이다(transparent beta spodumene). 유리는 매우 폭넓게 선택되고 이러한 유리의 선택은 프로파일 관재로부터 제조될 프로파일 관재나 슬리브의 요구되는 특성에 기초한다. 정합 공구(100)는, 내인성 및 내손상성(toughness and damage resistance)이 중요한 분야에서 일반적으로 요구되는, 이온-교환가능한 유리로써 사용될 수 있다. 예시적인 이온-교환가능한 유리로는 알칼리-알루미노실리케이트 유리나 또는 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리가 있다. 정합 공구(100)는 또한 큰 열 팽창 계수를 갖는 유리로써 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정합 공구(100)는 관재 내측에 삽입될 수 있는 맨드릴(101)로 구성된다. 관재의 성형을 위하여, 정합 공구(100)는 가스 베어링을 생성하고 상기 가스 베어링은 관재 상에 성형 압력을 가하고 상기 정합 공구(100)와 상기 관재 사이에서 배리어(barrier)로서 작용한다. 가스 배리어는 관재의 표면 품질이 정합 공구(100)에 의한 성형 공정 내내 보존될 수 있게 한다. 가스 배리어는 줄무늬와 같은 결함이 성형 공정 동안에 관재의 내측 표면상에서 전개되는 것을 방지할 수 있다. 도 2a는 정합 공구(100)에 의해 형성된 유리 관재로부터 절결된 유리 슬리브의 내측 표면 거칠기 프로파일을 나타낸 도면이다. 프로파일은 유리 슬리브가 0.18 nm의 최대 내측 표면 거칠기를 갖는다는 것을 나타낸다. 도 2a에 도시된 표면 거칠기 측정은 자이고 간섭계(Zygo Interferometer) 상에서 행해졌다. 비교하기 위한 것으로서, 도 2b는 공구와 유리 관재의 벽부가 접촉하는 종래 기술 방법에 의해 형성된 유리 관재로부터 절결된 직사각형 유리 슬리브의 내측 표면 거칠기 프로파일을 나타내고 있다. 종래 기술 슬리브에 대해, 유리 표면상의 줄무늬가 측정되었다. 줄무늬가 1 ㎛ 크기(amplitude)(피크 대 골(valley)의 거리) 및 0.6 mm 주기(period)를 갖는 파형으로 나타난다. 크기가 표면 거칠기의 측정으로 취해진다면, 이후 종래 기술 슬리브에서 관찰된 최대 표면 거칠기가 대략적으로 1 ㎛일 것이며, 이는 정합 공구(100)를 사용하여 만들어진 유리 슬리브의 표면 거칠기보다 상당히 더 크다. 더욱이, 줄무늬는 표면에 대해 현저하고 매우 국부적인 경사 변화를 나타내기 때문에, 육안으로 보았을 경우에, 표면에 명확하게 나타나므로, 종국에는 왜곡되고 불량인 것으로 보이는 유리 커버가 만들어진다.
일 실시예에 있어서, 정합 공구(100)에 의해 형성된 슬리브 또는 프로파일 관재는 40 mm 길이에서 1 ㎛ 보다 작은 내측 표면 거칠기와, 40 mm 길이에서 1 ㎛ 보다 작은 외부 표면 거칠기를 갖는다. 다른 한 실시예에 있어서, 정합 공구(100)에 의해 성형된 프로파일 관재나 또는 슬리브는 40 ㎛ x 40 ㎛ 영역에서 0.2 nm 내지 10 nm 범위의 내측 표면 거칠기와, 40 ㎛ x 40 ㎛ 영역에서 0.2 nm 내지 10 nm 범위의 외부 표면 거칠기를 갖는다. 관재의 표면 품질이 성형 공정을 통해 보전되기 때문에, 정합 공구(100)로써 성형한 이후의 상기 관재의 표면 거칠기가 상기 정합 공구(100)로써 성형하기 전에 상기 관재의 표면 거칠기에 따라 결정된다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 정합 공구(100)에 의해 형성된 관재에 대한 표면 거칠기의 설계(specification)는 또한 정합 공구(100)로서 성형되기 전에 상기 관재에 대한 표면 거칠기의 설계이다.
정합 공구(100)는 관재를 처음 단면 프로파일로부터 최종 단면 프로파일까지 성형하도록 구성되며, 이 경우 최종 단면 프로파일이 처음 단면 프로파일과 상이하다. 관재의 단면 프로파일이 형상 및 크기에 의해 특징지워진다. 따라서, 관재의 성형은 형상 변형 및/또는 치수 변형을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 정합 공구(100)는 처음 라운드 단면 형상으로부터 최종 비-라운드형 단면 형상으로 관재를 형성하도록 사용된다. 더욱 특별한 실시예에 있어서, 최종 비-라운드형 단면 형상은 길쭉한 형상이다. "길쭉한(oblong)"이라는 것은 세장형(elongated)을 의미한다. 일 실시예에 있어서, 길쭉한 형상은 5:1 보다 더 큰 종횡비(aspect ratio)를 갖는다. 다른 한 실시예에 있어서, 길쭉한 형상은 10:1 보다 더 큰 종횡비를 갖는다.
수개의 예의 길쭉한 단면 형상이 도 3a 내지 도 3g에 개략적으로 도시되어 있다. 이들 길쭉한 형상은 스플라인(spline), 반경, 테이퍼 및 평탄함의 상이한 조합으로 만들어진다. 도 3a는 평탄한 면(402, 404) 및 라운드형 단부(406, 408)를 갖는 길쭉한 형상(400)을 나타낸 도면이다. 도 3b는 평탄한 면(412, 414) 및 라운드형 단부(416, 418)를 갖는 길쭉한 형상(410)을 나타낸 도면이다. 도 3b는 단부(416, 418)가 단부(406, 408) 보다 더 작은 반경으로 라운드처리된다는 것을 제외하고는 도 3a와 유사하다. 도 3c에 있어서, 길쭉한 형상(420)은 평탄한 면(422, 424) 및 평탄한 단부(426, 428), 즉, 직사각형을 갖는다. 도 3d에 있어서, 길쭉한 형상(430)은 평탄한 면(432, 434) 및 테이퍼진 단부(436, 438)를 갖는다. 도 3e는 스플라인 면(442, 444) 및 스플라인 단부(446, 448)를 갖는 길쭉한 형상(440)을 나타낸 도면이다. 도 3f는 스플라인 단부(452, 454) 및 평탄한 단부(456, 458)를 갖는 길쭉한 형상(450)을 나타낸 도면이다. 도 3g는 스플라인 면(462), 평탄한 면(464), 및 평탄한 엣지(466, 468)를 갖는 길쭉한 형상(460)을 나타내고 있다. 길쭉한 형상(460)은 비대칭이다.
정합 공구(100)가 내측 공구로 사용될 때, 도 3a 내지 도 3g에 도시된 바와 같은, 볼록한 단면 프로파일이 관재에서 형성될 수 있다. 도 4a는 관재(470)를 성형하기 위한 내측 공구로서 정합 공구(100)를 사용하는 일례를 나타내고 있다. 오목한 프로파일이나 또는 볼록-오목한 단면 프로파일을 형성하기 위하여, 정합 공구(100)가 관재의 외측에 위치된 외측 공구로서 사용될 수 있다. 도 4b는 관재(472)를 성형하기 위한 외측 공구로서, 정합 공구(100)의 사용의 일례를 나타낸 도면이다. 정합 공구(100)가 외측 공구로서 사용될 때, 상기 정합 공구(100)에 의해 발생된 가스 베어링은 상기 정합 공구(100)와 관재의 외부 표면 사이에 존재할 것이다. 정합 공구(100)에 대한 임의의 수정 없이, 상기 정합 공구(100)는 관재의 원주부를 둘러싸지(circumscribe) 않을 것이고 그리고 상기 관재의 원주부의 한 섹션에서만 성형력을 가할 것이다. 정합 공구(100)는 원주부에 따라 총 적용 범위의 성형력이 요구되어 진다면 관재에 대해 회전될 수 있다. 선택적으로, 정합 공구(100)는 관재의 원주부를 둘러싸는 링 형상으로 재구성될 수 있다. 또한 내측 및 외측의, 가스 베어링 및 비-가스-베어링, 그리고 정합 공구의 임의의 조합이 관재를 형성하도록 사용될 수 있게 고려될 수 있다.
도 1을 살펴보면, 맨드릴(101)은 공구 축선(104)과 정렬되고 그리고 상기 공구 축선(104)에 대해 대칭 또는 비대칭일 수 있다. 전형적으로, 맨드릴(101)은 공구 축선(104)에 대해 대칭일 수 있다. 맨드릴(101)은 노우즈부(nose, 102) 및 노즐(120)로 만들어진다. 노우즈부(102) 및 노즐(120)은 일체형 몸체로서 또는 함께 결합된 별도의 부품으로서 형성될 수 있다. 노우즈부(102)는 정합 공구(100)의 리딩 부분(leading part)을 형성하고 관재로의 맨드릴(101)의 삽입에 조력하는 반면에, 노즐(120)이 상기 정합 공구(100)의 트레일링 부분(trailing part)을 형성하고 상기 관재가 정합되는 형상을 결정한다. 노우즈부(102)가 관재의 처음 조건 하에서, 상기 관재로의 진입을 위해 형성되고 크기가 결정된다. 즉, DTI가 관재의 처음 단면 치수이고, 그리고 DM가 노우즈부(102)의 최대 단면 치수이라면, 이후 DM은 DTI보다 작다. 노우즈부(102)는 형상에 있어 전반적으로 관형일 수 있고, 그리고 형상에 있어 전반적으로 라운드형인 단면 프로파일을 가질 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 유리 관재는 또한 라운드 형상의 처음 단면 프로파일을 가질 수 있다. 이러한 경우에, DM은 노우즈부(102)의 최대 단면 직경일 수 있고, 그리고 DTI는 관재의 처음 단면 직경일 수 있다. 그러나, 노우즈부(102)의 단면 형상은 라운드 형상으로 한정되지 않으며, 그리고 관재의 처음 단면 형상으로도 한정되지 않는다.
도 5를 살펴보면, 노우즈부(102)의 상부 단부는 연결 포트(106)를 포함하고, 그리고 상기 노우즈부(102)의 하부 단부는 연결 핀(108)을 포함한다. 연결 포트(106)는 노우즈부(102) 상에 위치된 플러그(112)의 연결 핀(114)을 수용한다. 플러그(112)는 연결 포트(106)의 벽부(116)와 연결 핀(114) 사이에서 나사식 연결이나 용접 연결과 같은 적당한 방법에 의해 상기 연결 핀(114)을 상기 연결 포트(106)에 체결함으로써 노우즈부(102)에 결합된다. 연결 핀(108)은 노즐(120)에서의 연결 포트(122)로 뻗어있다. 노우즈부(102)는 연결 포트(122)의 벽부(124)와 연결 핀(108) 사이에서 나사식 연결이나, 용접 연결이나 또는 접합식 연결과 같은 적당한 방법에 의해 상기 연결 핀(108)을 상기 연결 포트(122)와 체결함으로써 노즐(120)에 결합된다. 도관(110)은 노우즈부(102)를 통해, 연결 포트(106)로부터 연결 핀(108)까지 뻗어있다. 도관(110)은 직선형일 수 있고 그리고 공구 축선(104)과 축선방향으로 정렬될 수 있다. 선택적으로, 도관(110)은 직선형이 아닐 수 있고 및/또는 공구 축선(104)과 축선방향으로 정렬되지 않을 수 있다.
플러그(112)는 연결 포트(106)를 통해 노우즈부(102)에서의 도관(110)과 유체 연통하는 도관(118)을 구비한다. 도관(118)은 직선형일 수 있고 그리고 공구 축선(104)과 축선방향으로 정렬될 수 있다. 선택적으로, 도관(118)은 직선형이 아닐 수 있고 및/또는 공구 축선(104)과 축선방향으로 정렬되지 않을 수 있다. 도관(110, 118)의 구성과 무관하게, 도관(110, 118) 사이의 커뮤니케이션은 가능할 수 있다. 플러그(112)는 파이프(도시 생략)와 연결될 수 있으며, 상기 파이프는 도관(110, 118)으로의 가스의 이송을 위하여, 가스 공급원과 연결될 수 있다. 도관(110)으로 이송된 가스는 최종적으로 노즐(120)로 이송될 것이다. 가스가 공기나 또는 질소와 같은 불활성 가스일 수 있다. 노우즈부(102)의 경우로서, 플러그(112)가 관재의 처음 조건 하에서 상기 관재로의 진입을 위해 형성되고 크기가 결정된다. 즉, DP가 플러그(112)의 최대 단면 치수이고, DTI가 관재의 처음 단면 치수라면, 이후 상기 DP는 상기 DTI보다 더 작다.
도 1을 살펴보면, 노즐(120)은 상부 섹션(120a)을 구비하고, 선행하는 노우즈부(120)와 같은 상기 상부 섹션은 관재의 처음 조건 하에서, 상기 관재로의 진입을 위해 형성되고 크기형성된다. 상부 노즐 섹션(120a)의 최대 단면 치수가 DNU이고 그리고 관재의 처음 단면 치수가 DTI이라면, 이후 상기 DNU는 상기 DTI보다 작고, 그리고 바람직하게는 상기 DNU는 DTI - 2δ과 대략적으로 동일하며, 여기서 δ는 맨드릴(101)이 관재에 삽입될 때, 관재와 상부 노즐 섹션(120a) 사이에 형성될 가스 베어링 갭의 폭이다. 상부 노즐 섹션(120a)은 형상에 있어 관형 형상일 수 있고 그리고 공구 축선(104)을 가로지른 평면에서 라운드인 단면 형상을 가질 수 있다. 일반적으로, 상부 노즐 섹션(120a)은 관재의 처음 단면 형상과 유사하거나 맞춰지는 단면 형상을 가질 것이다. 이는 상부 노즐 섹션(120a)이 관재에 삽입될 때, 상기 관재와 상기 상부 노즐 섹션(120a) 사이에 가스 베어링 갭 조차도 형성될 수 있도록 하기 위함이다. 가스 베어링 갭에서 가압된 가스조차도 상부 노즐 섹션(120a)을 관재 내에서 중심 맞춘다는 효과를 가질 수 있다.
노즐(120)은 형상을 형성하는 하부 노즐 섹션(120b)을 구비하고, 상기 형상으로 관재가 정합 공구(100)의 사용 동안에 정합될 것이다. 이러한 이유 때문에, 하부 노즐 섹션(120b)의 단면 형상은, 상기 하부 노즐 섹션(120b)의 단면 형상이 최종 단면 형상의 정확한 모사(copy)일 수 없을지라도, 관재의 최종 단면 형상에 의해 주로 지시된다. 일 실시예에 있어서, 하부 노즐 섹션(120b)은 비-라운드형 단면 프로파일을 갖는다. 더욱 특별한 실시예에 있어서, 하부 노즐 섹션(120b)은 길쭉한 단면 프로파일을 가지며, 여기서 "길쭉한"이라는 표현은 세장형이라는 것을 의미한다. 길쭉한 형상의 종횡비는 관재의 최종 단면 형상에 대해 이전에 언급된 바와 같을 수 있다. 도 6은 도 3a에 도시된 슬리브 최종 단면 형상이나 관재를 성형하는데 적당한 하부 노즐 섹션(120b)의 일례의 단면 형상을 나타낸 도면이다. 하부 노즐 섹션(120b)의 경우에, 길쭉한 형상의 "평탄한" 면(402a, 402b)에 오목부(138a, 138b)가 있다. 이들 오목부는 플럭스(flux) 통기를 위한 것이고 그리고 도 3a에 도시된 평탄한 면(402, 404)의 성형을 가능하게 할 것이다.
일 실시예에 있어서, 하부 노즐 섹션(120b)은 큰 쪽의(major) 테이퍼진 형상 및 작은 쪽의(minor) 테이퍼진 형상으로 만들어진 두 개의-테이퍼진 형상을 갖는다. 도 5를 살펴보면, 공구 축선(104)을 횡단하는 축선(125)을 따라 측정된, 하부 노즐 섹션(120b)의 큰 쪽의 폭은 노우즈부(102) 쪽을 향한 방향으로 서서히 협폭이 된다. 하부 노즐 섹션(120b)의 큰 쪽의 폭은 큰 쪽의 테이퍼진 형상을 형성한다. 축선(125)에 수직하고 공구 축선(104)을 횡단하는 축선(127)을 따라 측정된 바와 같은, 하부 노즐 섹션(120b)의 작은 쪽의 폭이 노우즈부(102)로부터 멀어지는 방향으로 서서히 폭이 좁아진다. 작은 쪽 폭의 테이퍼의 테이퍼링은 도 7에 가장 잘 도시되어 있다. 하부 노즐 섹션(120b)의 작은 쪽의 폭은 작은 쪽의 테이퍼진 형상을 형성한다.
도 5에 있어서, 하부 노즐 섹션(120b)의 가장 작은 큰 쪽의 치수는 상부 노즐 섹션(120b)과 상기 하부 노즐 섹션(120b)의 교차부(119)에서 발생하고, 그리고 상기 상부 노즐 섹션(120b)의 최대 치수와 전반적으로 동일할 것이다. 하부 노즐 섹션(120b)의 큰 쪽의 최대 치수는 노즐(120)의 바닥 단부(117)에서 발생한다(또는 노즐(120)의 말단부가 노우즈부(102)로부터 멀리 위치한다). DTF가 관재의 최종 치수이라면, 즉, 정합 공구(100)에 의해 성형된 이후의 상기 관재의 치수이라면, 그리고 DNL가 하부 노즐 섹션(120b)의 최대 큰 쪽의 치수이라면, 이후 DNL는 DTF - 2δ와 대략적으로 동일하며, 여기서 δ는 정합 공구(100)의 사용 동안에 관재와 하부 노즐 섹션(120b) 사이에 형성될 가스 베어링 갭의 폭이다. 전형적으로, δ는 하부 노즐 섹션(120b)과 관재 사이에 만들어진 가압된 가스 필름의 두께에 의해 결정될 것이다.
도 1을 살펴보면, 하부 노즐 섹션(120b)은 공구 축선(104)에 대해 각각 경사진 엣지 표면(132a, 132b)을 갖는 서로 반대로 위치한 엣지(128a, 128b)를 갖는다. 하부 노즐 섹션(120b)은 서로 반대로 위치한 엣지(128a, 128b)를 연결하고 상기 엣지 사이를 뻗어있는 웨브(130)를 구비한다. 웨브(130)는 (도 7에서) 서로 반대쪽에 위치한 표면(134a, 134b)을 구비하며, 이들 표면은 엣지 표면(132a, 132b)과 연속이다. 공구 축선(104)을 횡단하는 방향에서 엣지 경사진 표면(132a, 132b) 사이의 거리는 하부 노즐 섹션(120b)의 큰 쪽의 폭을 형성한다. 공구 축선(104)을 횡단하는 방향에서의 측 웨브 표면(134a, 134b) 사이의 거리는 하부 노즐 섹션(120b)의 작은 쪽의 폭을 형성한다. 엣지 경사진 표면(132a, 132b) 및 웨브 측 표면(134a, 134b)은 함께 하부 노즐 원주 표면(136b)을 형성한다. 상부 노즐 섹션(120a)은 상부 노즐 원주 표면(136a)을 갖는다. 이와 함께, 원주 표면(136a, 136b)은 노즐(120)의 원주 표면(136)을 이룬다.
웨브 표면(134a, 134b)은 오목한 영역(138a, 138b)을 각각 구비하며, 이들 오목한 영역은 정합 공구(100)의 사용 동안에 통기 플럭스 위치(venting flux site)로 사용될 것이다. 도 5를 살펴보면, 일 실시예에 있어서, 경사진 표면(132a, 132b)이 공구 축선(104)에 대해 대칭적으로 배치되고, 그리고 공구 축선(104)에 대한 상기 경사진 표면(132a 132b)의 경사 각도는 동일하다. 선택적인 실시예에 있어서, 경사진 표면(132a, 132b)은 공구 축선(104)에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있고 및/또는 공구 축선(104)에 대한 상이한 경사 각도를 갖는다. 경사진 표면(132a, 132b)의 경사 각도는 일반적으로 교차부(119)에서의 하부 노즐 섹션(120b)의 폭, 바닥 단부(117)에서의 상기 하부 노즐 섹션(120b)의 폭, 및 상기 하부 노즐 섹션(120b)의 높이의 함수일 것이다. 전형적으로, 경사 각도는 유리 관재의 점진적인 성형이 달성되도록 선택될 것이다.
공급 챔버(140)는 노즐(120)에 형성된다. 공급 챔버(140)는 연결 포트(122)로부터 하부 노즐 섹션(120b)에서의 비-말단 지점까지 뻗어있다. 공급 챔버(140)는 노우즈부(102)의 도관(110)과 연통한다. 두 개의 엣지 챔버(142a 142b)가 노즐(120)에 형성된다. 엣지 챔버(142a, 142b)는 노즐(120)의 상부 단부(123)로부터 하부 노즐 섹션(120b)에서의 비-말단 지점까지 뻗어있다. 엣지 챔버(142a, 142b)는 공급 챔버(140)로부터 오프셋된다. 일 실시예에 있어서, 공급 챔버(140)는 공구 축선(104)과 축선방향으로 정렬되고, 그리고 엣지 챔버(142a, 142b)는 상기 공구 축선(104)을 중심으로 대칭적으로 배치된다. 그러나, 공급 챔버(140)가 공구 축선(104)과 축선방향으로 정렬될 수 없고 및/또는 엣지 챔버(142a, 142b)가 상기 공구 축선(104) 중심으로 비대칭적으로 배치될 수 있다는 것이 여러 실시예에서 가능하다.
엣지 챔버(142a, 142b)는 노즐(120)의 양쪽에 배치되고, 상기 엣지 챔버(142a)는 경사진 표면(132a)에 인접하고, 상기 엣지 챔버(142b)는 경사진 표면(132b)에 인접한다. 도 1 및 8에 있어서, 엣지 챔버(142a)는 경사진 표면(132a)에 인접한 챔버 클러스터(144a)에서의 복수의 챔버 중 하나의 챔버일 수 있다. 예를 들면, 챔버 클러스터(144a)는 엣지 챔버(142a)에 부가하여 엣지 챔버(146a, 148a)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 엣지 챔버(142a)는 경사진 표면(132b)에 인접한 챔버 클러스터(144b)에서의 복수의 챔버 중 하나의 챔버일 수 있다. 예를 들면, 챔버 클러스터(144b)는 엣지 챔버(142b)에 더하여 엣지 챔버(146b, 148b)를 포함할 수 있다.
챔버 클러스터(144a, 144b)는 공구 축선(104)에 대해 대칭적으로 배치된다. 그러나, 챔버 클러스터(144a, 144b)가 공구 축선(104)을 중심으로 비대칭적으로 배치될 수 있다는 여러 실시예가 가능하다. 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)의 형상은 전반적으로 관형이다. 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b) 중 각각의 챔버의 단면 형상은 원형이거나 또는 길쭉한 형상일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 챔버 클러스터(144a, 144b)의 각각의 챔버 클러스터에서의 각각의 엣지 챔버는 상이한 길이를 갖는다. 그러나, 챔버 클러스터(144a, 144b)의 각각의 챔버 클러스터에서의 엣지 챔버의 길이가 동일할 수 있음이 여러 실시예에서 가능하다. 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)의 길이는 정합 공구(100)의 사용 동안에 인접한 경사진 표면(132a, 132b)으로부터 배출된 가스의 분배에 영향을 미칠 것이다.
하나 이상의 실시예에 있어서, 엣지 챔버(142a, 146a, 148a)는 인접한 경사진 표면(132a)과 동일한 방향으로 정위되며, 즉, 상기 엣지 챔버(142a, 146a, 148a)는 상기 인접한 경사진 표면(132a)과 실질적으로 평행하다. 일 실시예에 있어서, 엣지 챔버(142a, 146a, 148a)는 인접한 경사진 표면(132a)으로부터 실질적으로 등거리이고 실질적으로 평행한 방식으로 상기 인접한 경사진 표면(132a)을 따라서 분배된다. 이와 유사하게, 하나 이상의 실시예에 있어서, 엣지 챔버(142b, 146b, 148b)는 인접한 경사진 표면(132b)과 동일한 방향으로 정위된다. 즉, 엣지 챔버(142b, 146b, 148b)는 인접한 경사진 표면(132b)과 실질적으로 평행하다. 또한, 일 실시예에 있어서, 엣지 챔버(142b, 146b, 148b)는 인접한 경사진 표면(132b)으로부터 실질적으로 등거리이고 그리고 실질적으로 평행한 방식으로 인접한 경사진 표면(132a)을 따라 분배된다. 엣지 챔버가 각각 인접한 경사진 표면으로부터 등거리이지 않도록, 상기 엣지 챔버가 배치될 수 있다. 엣지 챔버는 경사진 표면(132a, 132b)으로의 가스의 분배를 위한 공간(plenum)으로 필수적으로 사용된다.
도 1을 살펴보면, 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)는 노즐(120)에서의 상호연결되는 구멍(150)을 통해 공급 챔버(140)와 연통한다. 노즐(120)은 다공성이며, 이는 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)가 또한 노즐(120)에서의 다공성 구조체를 통해 공급 챔버(140)와 연통상태에 있다는 것을 의미한다. 공급 챔버(140) 및 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)는 노즐(120)의 다공성 구조체를 통해 경사진 표면(132a, 132b) 및 웨브 표면(134a, 134b)과 연통상태에 있다. 노즐(120)의 다공성의 부분인, 경사진 표면(132a, 132b) 및 웨브 표면(134a, 134b)은 다공성이고, 그리고 공급 챔버(140) 및 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)에 공급된 유체가 상기 노즐(120)이나 또는 맨드릴(101)의 외측으로 배출될 수 있게 한다.
노즐(120)의 다공성 구조체는 상기 노즐(120)에서의 천공에 의해 야기되거나 또는 상기 노즐(120)을 만드는데 사용된 재료에 의해 야기될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 노즐(120)은 다공성 재료로 만들어지고, 이러한 다공성 재료의 예에는 다공성 그래파이트, 다공성 실리콘 카바이드, 및 다공성 지르코니아가 포함된다. 다공성 실리콘 카바이드 및 다공성 지르코니아가 유리와 접착(stick)하는 경향이 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 이들 재료가 사용될 때, 즉, 관재의 유리 재료가 연질인 경우에 노즐(120)이 부주의하게 관재와 접촉하는 경우에, 상기 재료가 고온의 비-접착 재료로 코팅되는 것이 바람직할 수 있다. 다공성 재료의 다공도의 범위는 10% 내지 20%일 수 있다. 바람직하게는, 다공성 재료는 노즐(120)의 정밀한 기계가공이 가능하도록 50 ㎛ 보다 작은 평균 세공의 크기를 가질 것이다. 더욱 바람직하게는, 다공성 재료는 10 ㎛ 보다 작은 평균 세공의 크기를 가질 것이다. 다른 한 실시예에 있어서, 노즐(120)은 요구되는 세공 구조체를 노즐(120)에 제공하도록 천공된 비-다공성 재료나 또는 세미-다공성 재료로 만들어진다. 천공은 몸체에 구멍을 형성하기 위한 기계가공이나 여러 적당한 방법에 의해 만들어질 수 있다.
다공성 레이어를 통한 가스 유동은 가스 압력, 레이어 두께, 및 재료 투과성에 따라 결정된다. 노즐(120)의 세공 구조체가 가스에 대한 노즐(120)의 요구되는 투과성을 달성하도록 선택된다. 바람직하게는, 노즐(120)의 세공 구조체는 가스에 대한 노즐(120)의 투과성이 균일하고 그리고 관재의 표면에 의해 만들어진 인력(attraction force)을 상쇄할 수 있는 가스 베어링 갭에서의 가스 쿠션의 전개를 허용하도록 충분히 작게 만들어진다. 가스 쿠션을 만드는 가스 압력의 범위는 일반적으로 1 내지 10 atm일 것이다. 이러한 낮은 가스 압력 범위는 상기 노즐(120)의 표면과 가스 분배 챔버 사이의 충분한 거리 및 노즐(120)에서의 가스 분배 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)의 장치에 의해 가능하게 된다. 매우 큰 가스 압력은 파손 위험 제한하도록 피해질 수 있다. 가스가 다공성 재료로 분배될 수 있어, 작은 크기의(scale) 및 큰 크기의 영역 모두에서, 균일한 유동이 가능하게 된다. 비-다공성 또는 세미-다공성 재료에 형성된 천공과 같은 분배 가스의 여러 수단이 또한 가능하다.
도 9a는 노우즈부(162) 및 노즐(164)을 구비한 다른 한 맨드릴(160)의 도면이다. 맨드릴(160)과 상기 기재된 맨드릴(101) 사이의 주된 차이점은 도 9b에서 별도로 도시된 노즐(164)에 나타난다. 노즐(164)은 상부 노즐 섹션(164a), 중간 노즐 섹션(164b), 및 하부 노즐 섹션(164c)을 갖는다. 엣지 챔버(170, 172)는 상부 노즐 섹션(164a)으로부터 시작하고, 중간 노즐 섹션(164b)을 통과하며, 하부 노즐 섹션(164c)에서의 비-말단 지점에서 종결한다. 공급 챔버(168)는 상부 노즐 섹션(164a)으로부터 중간 노즐 섹션(164b)으로 뻗어있고 그리고 중간 노즐 섹션(164b)과 하부 노즐 섹션(164b) 사이의 경계면에서 끝이 난다. 상부 노즐 섹션(164a)은 전반적으로 타원형 단면 형상을 갖는다. 중간 노즐 섹션(164b)은 상부 노즐 섹션(164a)을 갖는 상부 경계면에서 전반적인 타원형 단면 형상으로부터 하부 노즐 섹션(164c)을 갖는 하부 경계면에서 전반적인 스플라인 직사각형 형상으로 변한다. 하부 노즐 섹션(164b)은 일반적으로 상기 하부 노즐 섹션(120b)에 대해 기재된 바와 같이 두 개로-테이퍼진다. 맨드릴(160)은 관재를 형성하도록 사용될 수 있으며, 상기 관재의 처음 단면 형상은 일반적으로 타원형이거나 라운드형이다. 도 9a 및 도 9b는 정합 공구(100)의 맨드릴이 하나의 형상으로 한정되지 않으며 또한 상기 맨드릴의 노즐 섹션이 임의의 요구되는 단면 프로파일을 가질 수 있어 관재에서의 요구되는 단면 프로파일을 형성한다는 것을 나타내고 있다.
도 10은 정합 공구(100)를 사용한 유리 관재(200)를 성형하기 위한 셋업을 나타낸 도면이다. 유리 관재(200)는 수직 정위로, 즉, 상기 유리 관재(200)의 축방향 축선이 수직으로 정위된 상태로, 배치된다. 여러 셋업에 있어서, 유리 관재(200)는 수평의 또는 경사진 정위로 배치될 수 있다. 정합 공구(100)는 유리 관재(200)를 통해 뻗어있는 파이프(204)의 단부에 매달린다. 파이프(204)는 바람직하게는 유리 관재가 개질될 온도를 견딜 수 있고 또한 상기 유리 관재를 오염시킬 수 있는 부정한(spurious) 재료를 발생시키지 않는 재료로 만들어진 강성의 파이프이다. 파이프(204)는 예를 들면, 스테인레스 스틸로 만들어질 수 있다. 파이프(204)는 유리 관재(200) 상의 지지부(206)에 부착된다. 파이프(204)는 유체 공급원(207)과 유체 연통상태이다. 일 실시예에 있어서, 유체 공급원(207)은 가압된 가스 또는 공기 공급원이다. 작동 중에, 유리 관재(200)는, 정합 공구(100)가 상향 방향으로 유리 관재(200)의 길이를 따라 전진하도록, 하향 당겨진다. 인장력(203)은 예를 들면, 일정한 인장력 또는 일정한 속도를 유리 관재(200)에 부여하는 벨트와 같은 임의의 적당한 인장 시스템에 의해 제공될 수 있다. 선택적으로, 인장력(203)은 중력에 의해 제공될 수 있다. 선택적으로, 유리 관재(200)는 고정된 위치에서 지지될 수 있고 그리고 정합 공구(100)가 상향으로 당겨질 수 있다.
유리 관재(200)는 헬리컬 인덕터(inductor, 210) 내에 배치된 금속 실린더(208)를 통해 뻗어있다. 서스셉터(susceptor)와 같이 작동하는 금속 실린더(208)는 헬리컬 인덕터(210)로부터 전자기 에너지를 흡수한다. 흡수된 전자기 에너지가 유리 관재(200)를 향한 적외선 방사로 재-방출된다. 금속 실린더(208) 내의 유리 관재(200)의 임의의 부분이 금속 실린더(208)로부터의 적외선 방사에 의해 가열될 것이다. 금속 실린더(208) 및 헬리컬 인덕터(210)는 이에 따라 유리 관재(200)의 한 타입의 가열 장치를 이룬다. 일반적으로, 유리 관재(200)를 가열하기 위한 임의의 적당한 방법 및 장치가 사용될 수 있다. 가열은 복사 가열, 유도 가열, 저항 가열, 또는 이들의 임의의 조합된 가열일 수 있다. 특별하게 언급되지 않은 다른 가열 방법이 또한 제공되어 사용될 수 있으며, 상기 가열 방법은, 유체 압력이 정합 공구(100)에 의해 가해질 때, 유리 관재(200)가 변형될 수 있는 레벨로 상기 유리 관재(200)의 온도를 상승시킨다. 가열 장치는 또한, 예를 들면, 예열 구역, 재성형 구역, 및 냉각 구역과 같은 상이한 온도 구역을 제공할 수 있다. 코닝사의 코드(Corning code) 7740 보로실리케이트 유리와 같은 유리 재료에 대해, 예를 들면, 예열 구역 및 냉각 구역이 650℃일 수 있는 한편으로 성형 구역이 780℃이다.
전체 유리 관재는 성형 온도(T1 ±δ1)로 가열될 수 있으며, 여기서 δ1는 예를 들면, T1의 11%보다 작은 여러 허용될 수 있는 오차 범위이다. T1 ±δ1는 유리가 예를 들면, 108 Poise 내지 109 Poise 범위에 속하거나 ≤ 109 Poise인 비교적 낮은 점도를 갖는 온도이다. 성형 온도(T1 ±δ1)는 유리의 어닐링점과 연화점 사이일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 성형 온도(T1 ±δ1)는 연화점 아래의 적어도 20℃이다. 성형 온도(T1 ±δ1)에서, 유리의 점도는 상기 유리가 영구적으로 변형될 수 있게 충분히 낮다. 유리 관재(200)가 성형 온도(T1 ±δ1)에 있는 동안에, 정합 공구(100)는 유리 관재(200)를 요구되는 최종 단면 프로파일로 형성하도록 상기 유리 관재(200)를 따라서 직동(translate)될 수 있다. 온도 요건은, 관재가 유리-세라믹으로 만들어진다면, 특히 결정핵형성이나 또는 결정화가 피해진다면, 상기 언급된 것과 상이할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 관재가 변형될 수 있는 온도에 있는 동안에 정합 공구(100)가 상기 관재에 적용될 것이다.
전체 유리 관재(200)를 온도(T1 ±δ1)로 가열하는 대신에, 상기 전체 유리 관재(200)는 처음 온도(T0 ±δ0)로 가열될 수 있으며, 여기서 δ0는 예를 들면, T0의 11%보다 작은, 여러 허용가능한 오차 범위이다. 처음 온도(T0 ±δ0)에서, 유리는 예를 들면, 6 x 109 Poise와 1012 Poise 사이의 비교적 높은 점도를 갖는다. 처음 온도(T0 ±δ0)에서, 유리 관재의 변형이나 또는 상기 유리 관재에서의 광학 결함이 피해질 수 있다. 처음 온도(T0 ±δ0)는 유리의 어닐링점 근방일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 처음 온도(T0 ±δ0)는 어닐링점의 10℃ 이내이다. 유리 관재(200)는 이후 상기 언급된 성형 온도(T1 ±δ1)로 국부적으로 가열될 수 있으며, 여기서 T1 ±δ1는 T0 ±δ0보다 더 크다. 어느 한 실시예에서, 성형 온도(T1 ±δ1)에서의 유리 관재(200)의 부분은 정합 공구(100)를 사용하여 변형될 수 있다. 이는, 정합 공구(100)를 사용하여 전체 유리 관재(200)를 형성하기 위하여, 국부 가열 및 정합 공구(100)가 유리 관재(200)의 길이를 따라서 반드시 적용될 것이라는 것을 의미한다.
도 11a 내지 도 11e는 유리 관재(200)를 성형하기 위한 정합 공구(100)의 사용을 나타내고 있다. 가열 장치는 이들 도면에 특별히 도시되지 않았다. 그러나, 상기 기재된 바와 같이, 작업할 성형 공정 동안에, 유리 관재는 변형될 수 있는 온도에 반드시 놓여야 한다. 도 11a에서의 유리 관재(200)의 정위와 관련하여, 공정은 유리 관재(200)의 바닥 단부로부터 개시된다. 유리 관재(200)가 하향 당겨짐에 따라, 정합 공구(100)의 노우즈부(102) 및 플러그(112)가 상기 유리 관재(200)의 바닥 단부를 통해 상기 유리 관재(200)에 먼저 진입한다. 이후, 상부 노즐 섹션(120a)이 노우즈부(102)를 유리 관재(200)로 나아가게 한다. 이 지점에서, 가스가 노즐(120)의 챔버로 공급되고 그리고 상기 노즐(120)의 다공성 원주부(136)를 통해 상기 노즐(120)의 외측으로 배출된다. 상기 기재된 바와 같이 상부 노즐 섹션(120a)의 크기 때문에, 원주 갭(314)은 상기 상부 노즐 섹션(120a)에 대해 마주한 관계로 유리 관재 세그먼트(316)와 상기 상부 노즐 섹션(120a) 사이에 형성된다. 상부 노즐 섹션(120a)으로부터 배출된 유체가 원주 갭(314)에서의 가압된 가스의 필름을 형성한다. 원주 갭(134)에서의 가압된 가스의 필름은 유리 관재(200)와 상부 노즐 섹션(120a)의 표면 사이에서 가스 베어링으로 작용한다. 가스 베어링은 유리 관재 세그먼트(316)의 벽부 상에 압력을 가한다. 이러한 압력은 도 11b에 도시된 바와 같이, 유리 관재 세그먼트(316)를 반경방향으로 팽창시켜서, 이후 하부 노즐 섹션(120b)의 작은 부분이 관재(200)에 진입할 수 있게 한다.
두 개의 갭(318a, 318b)이 유리 관재(102) 및 하부 노즐 섹션(120b)의 서로 반대쪽에 위치한 경사진 표면(132a, 132b) 사이에 만들어진다. 하부 노즐 섹션(120b)으로부터 배출된 가스가 각각의 갭(318a, 318b)에서 가압된 가스의 필름을 형성한다. 갭(318a, 318b)에서의 가압된 가스의 필름이 경사진 표면(132a, 132b)과 유리 관재(200) 사이에서 가스 베어링으로 작용한다. 가스 베어링은 유리 관재 세그먼트(316)의 벽부 상에 압력을 가한다. 이러한 압력은 측방향으로 유리 관재 세그먼트(316)를 팽창시켜, 하부 노즐 섹션(120b)이 유리 관재(200)로 더 많이 진입할 수 있게 한다. 이러한 공정은 전체 노즐(120)이 유리 관재(200)에 진입하고 유리 관재 세그먼트(316)를 통과할 때까지 계속된다. 노즐(120)이 유리 관재 세그먼트(316)를 통과함에 따라, 상기 유리 관재 세그먼트(316)는 도 11c - 도 11e에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(120)의 형상을 취할 것이다. 유리 관재의 길이에 따라 임의의 특별한 지점을 통과하는 노즐(120)의 최종 단면은 상기 관재에서의 상기 특별한 지점에서의 단면 프로파일을 결정할 것이다.
정합 공구(100)는 유리 관재(200)의 요구되는 길이나 전체 유리 관재(200)를 완전하게 통과할 때까지, 상기 유리 관재(200)를 따라서 그리고 상기 유리 관재(200) 내로 전진될 수 있다. 정합 공구(100)의 전진하는 단계는, 상기 기재된 바와 같이, 정합 공구(100) 상에서 하향으로 유리 관재(200)를 당기는 단계, 상기 유리 관재(200) 내에서 상향으로 상기 정합 공구(100)를 당기는 단계, 또는 이들의 조합된 단계를 포함할 수 있다. 정합 공구(100)는 정합 작동이나 성형 작동 동안에 단일의 방향으로 반드시 전진된다. 정합 공구(100)가 일정한 속도나 또는 가변 속도로 전진할 수 있다. 그러나, 속도는 유리 관재의 정합이나 또는 성형이 정확하고 효율적으로 완성될 수 있도록 맞춰질 필요가 있다.
유리 관재(200)의 성형은 상기 유리 관재(200)가 변형될 수 있는 온도에 있는 동안에 가스 압력을 상기 유리 관재(200)에 가함으로써 달성된다. 가스 압력이 상기 기재된 바와 같은 노즐(120)로부터의 가스의 배출을 통해 노즐(120)과 유리 관재(200) 사이에 만들어진 가압된 가스의 얇은 필름에 의해 제공된다. 가압된 가스의 필름이 유리 관재(200)에 압력을 가할 뿐만 아니라 정합 공구(100)를 상기 유리 관재(200)와 분리하도록 사용되어, 상기 유리 관재(200)가 전반적으로 연질이 되는 성형 온도에 상기 유리 관재(200)가 있는 동안에, 상기 유리 관재(200)와 상기 정합 공구(100) 사이의 물리적인 접촉이 없다. 가압된 가스의 각각의 얇은 필름의 두께의 범위가 전형적으로 60 ㎛ 내지 70 ㎛이지만, 그러나 여러 실시예에 있어서, 120 ㎛에 이를 수도 있다. 정합 공구(100)가 유리 관재(200)의 길이를 따라서 전진함에 따라, 상기 유리 관재(200)의 길이를 따라 가압된 가스의 얇은 필름이 직동된다. 가압된 가스의 얇은 필름이 가스 베어링을 이룬다. 필름의 두께를 결정하는 가스 베어링 갭의 폭은 유리 점도, 정합 속도(즉, 정합 공구(100)가 상기 유리 관재를 따라서 전진하는 속도), 및 노즐(120)의 오목한 영역에서의 통기 플럭스에 따라 결정될 것이다.
도 12는 성형 공정의 끝면도이다. 가스는 하부 노즐 섹션(120b)의 경사진 표면(132a, 132b)을 통해 배출되며, 이 경우 배출된 가스는 경사진 표면(132a, 132b)과 유리 관재(200) 사이에 두 개의 가스 베어링을 형성한다. 이들 가스 베어링은 유리 관재(200)를 마주한 방향으로 측방향으로 팽창시키기 위하여 상기 유리 관재(200)에 대항력을 가한다. 대항력(opposing force)은 경사진 표면(132a, 132b)에 대해 마주한 관계로 유리 관재(200)의 부분에 적용된다. 경사진 표면(132a, 132b)을 마주한 유리 관재(200)의 부분이 측방향으로 팽창되는 동안에, 웨브 표면(134a, 134b)을 마주한 상기 유리 관재(200)의 부분은 평탄화될 것이다. 또한, 웨브 표면(134a, 134b)에 있어서, 오목한 영역(138a, 138b)에서의 통기 플럭스(venting flux) 때문에, 압력을 유리 관재(200)에 가할 수 있는 가압된 가스의 필름은 웨브 표면(134a, 134b)과 유리 관재(200) 사이에 실질적으로 형성되지 않을 것이다. 유리 관재(202)의 측방향 팽창을 위해 이용가능한 힘은 대항의 가스 베어링의 압력에 따라 결정될 것이고, 이 결과 노즐(120)의 공급 챔버에 공급된 가스의 압력, 분배 가스를 경사진 표면(132a, 132b)에 분배하는 노즐(120)의 엣지 챔버의 구성, 및 상기 노즐(120)의 세공 구조체에 따라 결정될 것이다. 웨브 표면(134a, 134b)에 마주한(opposed) 유리 관재(200)의 부분의 평탄화는 또한 상기 웨브 표면(134a, 134b)에서의 통기 플럭스에 따를 것이다.
일반적으로, 엣지 챔버(142a, 142b, 146a, 146b, 148a, 148b)의 길이 및 직경(도 1 참조), 웨브 표면(134a, 134b)의 오목부, 경사진 표면(132a, 132b)과 관련된 엣지 챔버의 위치결정, 그리고 엣지 챔버에 공급된 가스의 압력은 노즐(120) 주위에서 요구되는 가스 베어링 압력 분배를 제공하도록 적당하게 선택될 수 있어 유리 관재(200)에서의 요구되는 길쭉한 단면 형상을 형성한다. 예를 들면, 6 mm에 65 mm의 길쭉한 내측 단면 형상을 형성하기 위하여, 엣지 챔버의 직경은 3 mm일 수 있고 그리고 인접한 경사진 표면으로부터 1.5 mm에 위치될 수 있다. 웨브 표면의 오목한 영역의 깊이는 0.5 mm와 1.5 mm 사이일 수 있다. 질소나 공기와 같은 가스는 공급된 가스로서 사용될 수 있다. 오목한 영역에서의 통기 플럭스는 780℃에서 측정되었고, 시간당 0.5 내지 1.5 ㎥일 수 있다. 이러한 구성으로써, 평탄한 면은 웨브 표면에 마주한 유리 관재의 부분에서 얻어질 수 있다. 경사진 표면에서의 국부 가스 베어링은 또한 평탄한 면의 평탄도 제어에 도움이 되도록 측방향 장력을 보장할 것이다. 그러나, 정합 공구(100)의 특성 및 공급된 가스의 특성이 형상을 형성하는데 요구되는 압력 분배와 형성될 형상에 기초하여 설정될 필요가 있고 그리고 상기 주어진 특정 예로 한정되지 않는다는 것은 명확하다.
예를 들면, 평탄한 면보다 스플라인 면을 갖는 길쭉한 단면 형상이 제공되도록 요구되어 진다면, 가스 베어링이 웨브 표면(134a, 134b)과 유리 관재(200) 사이에 형성될 수 있도록, 통기 플럭스 위치가 없는 웨브 표면(134a, 134b)이 구비될 수 있다. 이러한 경우에, 노즐(120)의 외형(geometry)은 웨브 표면(134a, 134b)과 유리 관재(200) 사이에 형성된 가스 베어링이 경사진 표면(132a, 132b)과 유리 관재(200) 사이에 형성된 가스 베어링에 비해 상이하도록 형성될 수 있어, 측방향 팽창력이 상이한 양으로 양 축방향으로 상기 유리 관재(200)에 적용될 수 있다. 일반적으로, 보다 큰 측방향 팽창이 요구되는 유리 관재(200)의 부분은 측방향 팽창이 요구되지 않는 유리 관재(200)의 부분 보다 더 큰 가스 베어링 압력을 가질 것이다.
하나 이상의 실시예에 있어서, 유리 관재(200)의 처음 원주부, 즉, 상기 유리 관재(200)를 최종 단면 프로파일로 정합하기 전의 원주부가 상기 유리 관재(200)의 최종 원주부, 즉, 상기 유리 관재(200)를 최종 단면 프로파일로 정합한 이후의 원주부 보다 더 작도록 선택된다. 달리 말하자면, 개질 동안에 유리 관재(200)의 벽부의 약간의 기하학적 측방향 인장이 있을 것이다. 처음 원주부와 최종 원주부 사이의 비는 1 보다 작다. 바람직하게는, 처음 원주부와 최종 원주부 사이의 비는 0.96 보다 작다. 더욱 바람직하게는, 비는 0.7과 0.95 사이이며, 5 내지 30% 만큼 유리 관재 벽부의 신장을 초래할 것이다. 0.7과 0.95의 비는 유리 관재(200)의 벽부의 의도한 얇은 두께가 정합과 함께 요구되는 경우에 사용될 수 있다.
유리 슬리브는 상기 기재된 공정 및 정합 공구(100)를 사용하여 형성된 유리 관재로부터 절결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유리 슬리브는 5:1 보다 큰 종횡비를 갖는 길쭉한 단면 형상부와 시임리스 벽부를 구비한다. 바람직하게는, 종횡비는 10:1 보다 더 크다. 일 실시예에 있어서, 유리 슬리브는 12 mm 보다 작은 절대 두께(도 13에서 부재번호 182 참조)를 갖는다. 절대 두께는 유리 두께를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 유리 슬리브는 70 mm에 이르는 절대 폭(도 13에서 부재번호 184 참조)을 갖는다. 절대 폭은 유리 두께를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 유리 슬리브는 1 ㎛ 보다 작은, 바람직하게는 0.2 nm 내지 10 nm의 범위의 내측 표면 거칠기를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 유리 슬리브는 1 ㎛ 보다 작은, 바람직하게는 0.2 nm 내지 10 nm의 범위의 외부 표면 거칠기를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 유리 슬리브의 벽부는 서로 반대로 위치한 평탄한 섹션을 갖는다. 각각의 평탄한 섹션에서의 평탄도는 공초점 현미경 또는 기계적 게이지 시스템으로 측정된 바와 같이, 50 x 90 ㎟에서 50 ㎛보다 우수하다. 바람직하게는, 각각의 평탄한 섹션에서의 평탄도는 공초점 현미경이나 또는 기계적 게이지 시스템으로 측정된 바와 같이, 70 x 120 ㎟에서 30 ㎛보다 우수하다. 평탄도는 완벽하게 평탄한 표면으로부터의 편차에 의해 측정된다. 따라서, 편차가 작으면 작을수록, 평탄도가 더 우수하다. 유리 슬리브가 절결되는 유리 관재는 이온-교환가능한 재료로 만들어질 수 있어, 상기 유리 슬리브가 화학적 강화를 위한 이온-교환 공정으로 처리될 수 있다.
도 13은 상기 기재된 요구조건을 만족하고 그리고 상기 기술된 공정과 정합 공구(100)를 사용하여 형성된 유리 관재로부터 절결된 유리 슬리브(180)를 나타낸 도면이다. 상이한 단면 프로파일을 갖는 여러 유리 슬리브가 유사하게 형성될 수 있다. 유리 슬리브(180)는, 자이고 간섭계에서 측정된 바와 같이, 정합 공구(100)에 의해 형성되지 않은 초기의 유리 관재의 평균 표면에 비해, 0.18 nm의 평균 표면 거칠기를 갖는다. 이는, 상기 언급된 바와 같이, 유리 관재의 표면 품질은 개질 공정을 통해 보존된다는 것을 의미한다. 더욱이, 유리 슬리브(180)의 평탄한 면은 상기 기재된 요구조건을 만족한다. 유리 슬리브(180)는 전자 장치에 대한 케이스로 작용할 수 있다. 전자 장치의 구성요소는 유리 슬리브(180)의 평탄한 면(또는 표면)에 인접한 전자 장치의 임의의 평탄한 디스플레이를 갖는, 유리 슬리브(180)의 격실에 배치될 수 있다. 유리 슬리브(180)의 개방 단부는 이후 적당한 플러그로 시일될 수 있으며, 상기 플러그는 유리 이외의 재료로 만들어질 수 있다. 또한 전자 장치의 부품을 유리 슬리브에 배치하기 이전에 상기 유리 슬리브(180)의 일 단부가 플레임 시일(flame seal)될 수 있다. 전자 장치의 부품을 유리 슬리브(180)에 배치한 이후에, 슬리브(180)의 나머지 개방 단부는 플러그로 시일될 수 있다. 조립된 제품은 시임리스, 동일한 품질의, 상부 및 하부 표면을 가질 것이다.
정합 공구(100)는 유리하게도 프로파일 유리 관재의 연속 생산이 가능하도록 유리 관재 공정에서 사용될 수 있다. 도 14는 정합 공구(100)를 통합한 일례의 유리 관재 공정을 나타낸 도면이다. 도 14에서의 유리 관재 기기는 벨로 공정으로써 유리 관재를 형성하도록 구성된다. 그러나, 정합 공구(100)는 벨로 공정으로 한정되지 않는다. 댄너 공정이나 또는 하향인발 공정과 같은 여러 유리 관재 공정이 요구되는 단면 형상 및 벽부 두께를 갖는 프로파일 유리 관재를 연속적으로 만들도록 정합 공구(100)를 또한 이용할 수 있다. 도 14에 도시된 공정에 있어서, 용융된 유리(500)는 벨부(bell, 506)를 둘러싸는 오리피스(504)를 통해 탱크(502)로부터 유동한다. 공기는 유리 관재(510)를 성형하기 위하여 벨부(506)의 중공의 팁(508)을 통해 송풍된다. 중공의 팁(518) 아래에 정합 공구(100)가 있다. 유리 관재(510)는 정합 공구(100) (160) 상을 통과하면서, 상기 정합 공구(100) (160)가 상기 유리 관재(510)를 최종 단면 프로파일(512)로 성형한다. 정합 공구(100) 이후에, 유리 관재(510)는 큰 점도 상태로부터, 연화점(~108 poise) 아래의, 그리고 정확한 치수 제어를 위해 유리하게는 1011 poise 아래의 굳어진(frozen) 상태로 점진적으로 통과한다.
일 실시예에 있어서, 유리 관재(510)는 매우 높은 점도의 상태 동안에 수직으로부터 수평으로 회전한다. 이러한 구성은 유리 관재(510)의 수평의 부분이 탱크 및 정합 공구 근방의 공정의 상부 부분을 방해하지 않으면서, 부재번호 514, 516으로 지시된 바와 같이, 주기적으로 절결될 수 있게 한다. 예를 들면, 12 mm 보다 작은 유리 관재의 비교적 얇은 두께와, 예를 들면, 2 내지 4 m의 큰 회전 반경 때문에, 회전은 매우 높은 점도 상태에서 부분적으로 가능하다. 대안적인 실시예에 있어서, 유리 관재는 수직으로부터 수평으로까지 회전되지 않고 그리고 상기 유리 관재의 주기적인 절단이 수직으로 작동된다. 롤러 또는 벨트 트랙터(tractor)와 같은 인장 수단은 유리 관재를 지지하도록 정합 공구 이후에 배치될 수 있고, 그리고 수직 절단이 인장 수단 이후에 발생할 수 있다.
미세한 다이아몬드 톱(saw) 절단은 유리 관재의 수평 및 수직 절단 모두에 사용될 수 있다. 미세한 다이아몬드 톱 절단은 기대되는 심미적 및 기계적 성능을 보장하는 최종 베벨링 및 폴리싱 작동만을 요구하는 직선형 및 폐쇄 칩없는(straight and close-to-chip free) 절단을 가능하게 할 수 있다. 레이저 커팅과 같은 여러 절단 방법이 또한 사용될 수 있다. 대형 프로파일 튜브는 연속의 프로파일 유리 관재로부터 처음으로 절단될 수 있다. 이후, 예를 들면, 소형 전자 장치를 수용하는데 적당한 크기의 보다 작은 슬리브가 대형 프로파일 튜브로부터 절단될 수 있다. 슬리브는 강도 향상을 위하여 이온-교환 공정 처리될 수 있다.
본 발명이 제한된 수의 실시예와 관련하여 기재되어 있고, 본 발명의 장점을 이해하고 있는 당업자라면 본 명세서에 기재된 바와 같은 본 발명의 범주 내에서 유도될 수 있는 여러 실시예를 안출할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위로 한정될 수 있다.

Claims (20)

  1. 프로파일 관재 제조 기기로서,
    관재의 표면 근방에 위치시키도록 적용된 맨드릴을 포함하고, 상기 맨드릴은 상기 관재의 최종 단면 프로파일을 형성하는 선택 단면 프로파일을 갖는 노즐 섹션을 구비하고, 상기 노즐 섹션은 가스를 수용하기 위한 공급 챔버와 상기 맨드릴의 외부로 가스가 배출될 수 있는 다공성 원주 표면을 구비하며, 상기 맨드릴의 외부로 배출될 때의 가스가 상기 다공성 원주 표면과 상기 관재 사이에 가압된 가스의 필름을 형성하는, 프로파일 관재 제조 기기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관재를 성형하기 위한 관재 성형 기기를 더 포함하고, 상기 맨드릴은 상기 관재 성형 기기와 일렬로 배치되는, 프로파일 관재 제조 기기.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 노즐 섹션은 10 내지 20%의 다공도와 10 ㎛ 보다 작은 평균 세공 크기를 갖는 다공성 재료로 만들어지거나 천공되는, 프로파일 관재 제조 기기.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 원주 표면은 한 쌍의 엣지 표면을 포함하고, 상기 엣지 표면은 마주한 관계이며 상기 맨드릴이 정렬되는 공구 축선과 관련하여 경사지는, 프로파일 관재 제조 기기.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 원주 표면은 한 쌍의 측 표면을 더 포함하고, 상기 표면은 마주한 관계이며 쌍의 엣지 표면 사이에 웨브를 형성하는, 프로파일 관재 제조 기기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    각각의 상기 쌍의 측 표면은 오목한 영역을 갖는, 프로파일 관재 제조 기기.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 공급 챔버와 연통하고 상기 노즐 섹션에 형성된 적어도 한 쌍의 엣지 챔버를 더 포함하고, 각각의 상기 쌍의 엣지 챔버는 상기 쌍의 엣지 표면 중 한 엣지 표면에 실질적으로 평행하게 인접하는, 프로파일 관재 제조 기기.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 노즐 섹션에 형성된 한 쌍의 챔버 클러스터를 더 포함하고, 각각의 상기 챔버 클러스터는 상기 공급 챔버와 연통하는 적어도 두 개의 엣지 챔버를 포함하며, 각각의 상기 챔버 클러스터는 상기 쌍의 엣지 표면 중 하나의 엣지 표면에 실질적으로 평행하게 인접하는, 프로파일 관재 제조 기기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    각각의 챔버 클러스터 중 적어도 두 개의 엣지 챔버는 인접한 엣지 표면으로부터 등거리에 위치한, 프로파일 관재 제조 기기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 각각의 챔버 클러스터 중 상기 적어도 두 개의 엣지 챔버는 상이한 길이를 갖는, 프로파일 관재 제조 기기.
  11. 프로파일 관재 성형 방법으로서,
    유리 재료로 만들어진 관재의 표면 부근에, 상기 관재의 최종 단면 프로파일을 형성하는 선택 단면 프로파일을 갖는 노즐 섹션을 구비한 맨드릴을 배치하는 단계;
    상기 관재의 상기 표면과 상기 노즐 섹션 사이에 가압된 가스의 필름을 만들기 위하여 상기 노즐 섹션의 다공성 원주 표면으로부터 가스를 배출하는 단계 ;
    상기 관재의 길이를 따라서 가압된 가스의 필름을 전진시키는 단계; 및
    가압된 가스의 필름이 압력을 가하고 있는, 상기 관재의 임의의 국부 섹션에서, 상기 관재의 상기 국부 섹션이 압력에 의해 변형될 수 있는 점도의 상태에 상기 관재의 국부 섹션이 있도록, 상기 관재를 가열하는 단계;를 포함하고,
    가압된 가스의 상기 필름은 상기 노즐 섹션과의 정합도로 상기 관재를 국부 변형시키는데 충분한 상기 관재의 표면상에 압력을 가하는, 프로파일 관재 성형 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 관재는 상기 노즐 섹션에 순응하기 전의 처음 원주부와 상기 노즐 섹션에 순응한 이후의 최종 원주부를 가지며, 상기 처음 원주부 대 상기 최종 원주부의 비가 0.7과 0.95 사이 이도록 상기 관재를 선택하는 단계를 더 포함하는, 프로파일 관재 성형 방법.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 노즐 섹션과의 정합도로의 상기 관재의 변형은 5 내지 30% 만큼 상기 관재의 벽부를 신장하는 단계를 포함하는, 프로파일 관재 성형 방법.
  14. 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    1 내지 10 atm의 압력에서 노즐 섹션에서의 공급 챔버에 가스를 이송하는 단계를 더 포함하는, 프로파일 관재 성형 방법.
  15. 청구항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    가압된 가스의 상기 필름의 두께의 범위는 60 ㎛ 내지 70 ㎛인, 프로파일 관재 성형 방법.
  16. 청구항 11 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관재를 성형하는 관재 성형 기기와 일렬로 상기 맨드릴을 배치하는 단계를 더 포함하는, 프로파일 관재 성형 방법.
  17. 청구항 11 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 섹션과의 정합도로 변형되어 버린 상기 관재의 섹션으로부터 적어도 하나의 슬리브를 절결하는 단계를 더 포함하는, 프로파일 관재 성형 방법.
  18. 청구항 11 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스를 배출시키는 단계는 가압된 가스의 필름이 상기 관재와 상기 노즐 섹션 사이에 국부적으로 만들어지도록 다공성 원주 표면의 오목한 영역으로부터 가스를 통기시키는 단계와 다공성 원주 표면으로부터 가스를 배출시키는 단계의 조합을 포함하는, 프로파일 관재 성형 방법.
  19. 유리 재료로 만들어진 슬리브로서,
    상기 슬리브는 시임리스 벽부를 가지며, 상기 벽부는 1 ㎛ 보다 작은 표면 거칠기를 갖는 내측 표면과 1 ㎛ 보다 작은 표면 거칠기를 갖는 외부 표면을 구비하며, 상기 벽부는 서로 반대로 위치한 평탄한 섹션을 가지며, 각각의 상기 평탄한 섹션은 70 x 120 ㎟의 영역에서 50 ㎛ 보다 우수한 평탄도를 갖는, 유리 재료로 만들어진 슬리브.
  20. 청구항 19에 있어서,
    길쭉한 단면 형상을 갖는, 유리 재료로 만들어진 슬리브.
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