KR20170003405A - 유리 기판의 제조 방법 - Google Patents

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KR20170003405A
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Abstract

본 발명은, 유리 기판의 판 두께 편차를 저감할 수 있는 유리 기판의 제조 방법을 제공할 것을 목적으로 한다. 유리 기판의 제조 방법은, 성형 공정과, 반송 공정과, 취득 공정과, 산출 공정과, 조절 공정을 구비한다. 성형 공정은, 성형체의 상면에 형성된 공급 홈에 용융 유리를 공급하고, 공급 홈의 양 측으로부터 흘러 넘친 용융 유리를 성형체의 양 측면을 따라서 유하시키고, 용융 유리를 성형체의 하단부에서 합류시켜서 유리 리본을 성형한다. 반송 공정은, 성형체의 하방에 설치되어 있는 롤을 사용하여, 성형 공정에서 성형된 유리 리본을 소정의 반송 속도로 하방으로 반송한다. 취득 공정은, 성형체의 형상에 관한 형상 데이터를 취득한다. 산출 공정은, 취득 공정에서 취득된 형상 데이터에 기초하여, 유리 리본의 폭 방향의 판 두께 편차가 작아지도록, 반송 속도를 산출한다. 조절 공정은, 산출 공정에서 산출된 반송 속도가 되도록, 유리 리본의 반송 속도를 조절한다.

Description

유리 기판의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING GLASS SUBSTRATE}
본 발명은, 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)에 사용되는 유리 기판은, 표면에 높은 평탄도가 요구된다. 통상, 이러한 유리 기판은, 오버플로우 다운드로우법에 의해 제조된다. 오버플로우 다운드로우법에서는, 특허문헌 1(미국특허 제3,338,696호)에 기재되어 있는 바와 같이, 성형체의 상면의 홈으로 흘러 들어가서 홈으로부터 흘러 넘친 용융 유리가, 성형체의 양 측면을 타고 흘러내려서, 성형체의 하단부에서 합류하여 유리 리본이 성형된다. 성형된 유리 리본은, 하방으로 인장되면서 서냉된다. 냉각된 유리 리본은, 소정의 치수로 절단되어, 유리 기판이 얻어진다.
미국특허 제3,338,696호
오버플로우 다운드로우법에 있어서, 성형체는, 성형로 내의 고온의 분위기 하에 설치되어 있다. 또한, 성형체에는, 자중 및 용융 유리의 중량에 의한 하중이 걸려 있다. 그로 인해, 유리 기판 제조 장치의 오랜 가동에 의해, 성형체는, 성형체의 재질의 열 크리프 특성에 의해 서서히 크리프 변형된다. 특히, 성형체의 길이 방향의 중앙부는, 크리프 변형에 의해 하방으로 현수되어 휘기 쉽다. 그 결과, 성형체의 중앙부로부터 흘러 넘치는 용융 유리의 양이, 성형체의 양 단부로부터 흘러 넘치는 용융 유리의 양보다 많아져서, 성형되는 유리 리본의 폭 방향 중앙부의 두께가 증가하여, 최종 제품인 유리 기판의 판 두께 편차가 증가되어 버리는 문제가 있었다.
성형체의 크리프 변형은, 액상 온도가 높은 유리 및 변형점이 높은 유리를 사용하는 유리 기판의 제조 공정에 있어서, 성형체의 온도가 높아지기 쉽기 때문에 특히 문제가 된다. 또한, 최근, 유리 기판의 대형화가 진행되어, 성형체의 길이 방향의 치수가 길어지고 있으므로, 크리프 변형에 의한 성형체의 휨이 보다 현저해지는 경향이 있다.
따라서, 본 발명은, 유리 기판의 판 두께 편차를 저감할 수 있는 유리 기판의 제조 방법을 제공할 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법은, 성형 공정과, 반송 공정과, 취득 공정과, 산출 공정과, 조절 공정을 구비한다. 성형 공정은, 성형체의 상면에 형성된 공급 홈에 용융 유리를 공급하고, 공급 홈의 양측으로부터 흘러 넘친 용융 유리를 성형체의 양 측면을 따라서 유하시키고, 양 측면을 유하한 용융 유리를 성형체의 하단부에서 합류시켜서 유리 리본을 성형한다. 반송 공정은, 성형체의 하방에 설치되어 있는 롤을 사용하여, 성형 공정에서 성형된 유리 리본을 소정의 반송 속도로 하방으로 반송한다. 취득 공정은, 성형체의 형상에 관한 형상 데이터를 취득한다. 산출 공정은, 취득 공정에서 취득된 형상 데이터에 기초하여, 유리 리본의 폭 방향의 판 두께 편차가 작아지도록, 반송 속도를 산출한다. 조절 공정은, 산출 공정에서 산출된 반송 속도가 되도록, 유리 리본의 반송 속도를 조절한다.
또한, 본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법에서는, 취득 공정은, 성형체의 크리프 변형에 기초하는 형상 데이터를 취득하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법에서는, 취득 공정은, 형상 데이터로서, 성형체의 상면의 연직 방향의 변위량을 적어도 취득하는 것이 바람직하다. 이 경우, 산출 공정은, 변위량이 클수록, 반송 속도로서 보다 큰 값을 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법에서는, 반송 공정은, 유리 리본의 폭 방향의 양 단부를 사이에 끼우는 롤을 사용해서 유리 리본을 서냉하면서 반송하고, 산출 공정에서 산출된 반송 속도에 기초하여 롤의 회전 속도를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법에서는, 취득 공정은, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 성형체의 형상의 시간 변화를 구함으로써, 형상 데이터를 취득하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법은, 유리 기판의 판 두께 편차를 저감할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 유리 기판의 제조 장치의 모식도이다.
도 3은 성형 장치의 정면도이다.
도 4는 성형 장치의 측면도이다.
도 5는 제어 장치의 블록도이다.
도 6은 취득부에 의해 취득된 성형체의 형상 데이터의 일례이다.
도 7은 성형체의 변형 속도의 온도 의존 변화의 그래프의 일례이다.
도 8은 성형체의 변형 속도의 응력 의존 변화의 그래프의 일례이다.
도 9는 성형체의 최대 상면 변위량과, 유리 리본의 반송 속도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
(1) 유리 기판의 제조 장치의 구성
본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법은, 주로, 용해 공정 S1과, 청징 공정 S2와, 교반 공정 S3과, 성형 공정 S4와, 냉각 공정 S5와, 절단 공정 S6을 포함한다.
용해 공정 S1에서는, 유리 원료가 가열되어 용융 유리가 얻어진다. 용융 유리는, 용해조에 저류되어, 원하는 온도를 갖도록 통전 가열된다. 유리 원료에는, 청징제가 첨가된다. 환경 부하 저감의 관점에서, 청징제로서, SnO2가 사용된다.
청징 공정 S2에서는, 용해 공정 S1에서 얻어진 용융 유리가 청징관의 내부를 흘러서 용융 유리에 포함되어 있는 가스가 제거됨으로써, 용융 유리가 청징된다. 처음에, 청징 공정 S2에서는, 용융 유리의 온도를 상승시킨다. 용융 유리에 첨가되어 있는 청징제는, 승온에 의해 환원 반응을 일으켜서 산소를 방출한다. 용융 유리에 포함되는 CO2, N2, SO2 등의 가스 성분을 포함하는 기포는, 청징제의 환원 반응에 의해 발생한 산소를 흡수한다. 산소를 흡수해서 성장한 기포는, 용융 유리의 액면으로 부상하여, 파포(기포 파괴)되어 소멸된다. 소멸된 기포에 포함되어 있던 가스는, 청징관 내부의 기상 공간으로 방출되어, 외기로 배출된다. 이어서, 청징 공정 S2에서는, 용융 유리의 온도를 저하시킨다. 이에 의해, 환원된 청징제는, 산화 반응을 일으켜서, 용융 유리에 잔존해 있는 산소 등의 가스 성분을 흡수한다.
교반 공정 S3에서는, 청징 공정 S2에서 가스가 제거된 용융 유리가 교반되어, 용융 유리의 성분이 균질화된다. 이에 의해, 유리 기판의 맥리 등의 원인인 용융 유리의 조성의 얼룩이 저감된다.
성형 공정 S4에서는, 오버플로우 다운드로우법을 사용하여, 교반 공정 S3에서 균질화된 용융 유리로부터 유리 리본이 연속적으로 성형된다.
냉각 공정 S5에서는, 성형 공정 S4에서 성형된 유리 리본이 하방으로 반송되면서 냉각된다. 냉각 공정 S5에서는, 유리 리본에 변형 및 휨이 발생하지 않도록, 유리 리본의 온도를 조절하면서 유리 리본이 서서히 냉각된다.
절단 공정 S6에서는, 냉각 공정 S5에서 냉각된 유리 리본이 소정의 치수로 절단되어 유리 기판이 얻어진다. 그 후, 유리 기판의 단부면의 연삭 및 연마, 및 유리 기판의 세정이 행해진다. 그 후, 유리 기판의 흠집 등의 결함의 유무가 검사되고, 검사에 합격한 유리 기판이 곤포되어 제품으로서 출하된다.
도 2는, 본 실시 형태에 따른 유리 기판 제조 장치(1)의 일례를 나타내는 모식도이다. 유리 기판 제조 장치(1)는, 용해조(10)와, 청징관(20)과, 교반 장치(30)와, 성형 장치(40)와, 이송관(50a, 50b, 50c)을 구비한다. 이송관(50a)은, 용해조(10)와 청징관(20)을 접속한다. 이송관(50b)은, 청징관(20)과 교반 장치(30)를 접속한다. 이송관(50c)은, 교반 장치(30)와 성형 장치(40)를 접속한다.
용해 공정 S1에 있어서 용해조(10)에서 얻어진 용융 유리(2)는, 이송관(50a)을 통과해서 청징관(20)으로 유입된다. 청징 공정 S2에 있어서 청징관(20)에서 청징된 용융 유리(2)는, 이송관(50b)을 통과해서 교반 장치(30)로 유입된다. 교반 공정 S3에 있어서 교반 장치(30)에서 교반된 용융 유리(2)는, 이송관(50c)을 통과해서 성형 장치(40)로 유입된다. 성형 공정 S4에서는, 성형 장치(40)에 의해 용융 유리(2)로부터 유리 리본(3)이 연속적으로 성형된다. 냉각 공정 S5에서는, 유리 리본(3)이 하방으로 반송되면서 냉각된다. 절단 공정 S6에서는, 냉각된 유리 리본(3)이 소정의 크기로 절단되어 유리 기판이 얻어진다. 유리 기판의 폭은, 예를 들어 500㎜ 내지 3500㎜이고, 길이는, 예를 들어 500㎜ 내지 3500㎜이다. 유리 기판의 두께는, 예를 들어 0.2㎜ 내지 0.8㎜이다.
유리 기판 제조 장치(1)에 의해 제조되는 유리 기판은, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 유리 기판으로서 특히 적합하다. FPD용 유리 기판으로서는, 무알칼리 유리, 알칼리 미량 함유 유리, 저온 폴리실리콘(LTPS)용 유리 또는 산화물 반도체용 유리가 사용된다. 고정밀 디스플레이용 유리 기판으로서는, 고온 시에 높은 점성 및 높은 변형점을 갖는 유리가 사용된다. 예를 들어, 고정밀 디스플레이용 유리 기판의 원료가 되는 유리는, 1500℃에 있어서, 102.5poise의 점성을 갖는다.
용해조(10)에서는, 유리 원료가 용해되어, 용융 유리(2)가 얻어진다. 유리 원료는, 원하는 조성을 갖는 유리 기판을 얻을 수 있도록 조제되어 있다. 유리 기판의 조성의 일례로서, FPD용 유리 기판으로서 적합한 무알칼리 유리는, SiO2: 50질량% 내지 70질량%, Al2O3: 10질량% 내지 25질량%, B2O3: 1질량% 내지 18질량%, MgO: 0질량% 내지 10질량%, CaO: 0질량% 내지 20질량%, SrO: 0질량% 내지 20질량%, BaO: 0질량% 내지 10질량%를 함유한다. 여기서, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 함유량의 합계는, 5질량% 내지 30질량%이다.
또한, FPD용 유리 기판으로서, 알칼리 금속을 미량 포함하는 알칼리 미량 함유 유리가 사용되어도 된다. 알칼리 미량 함유 유리는, 0.1질량% 내지 0.5질량%의 R'2O를 포함하고, 바람직하게는 0.2질량% 내지 0.5질량%의 R'2O를 포함한다. 여기서, R'는, Li, Na 및 K에서 선택되는 적어도 1종이다. R'2O의 함유량의 합계는, 0.1질량% 미만이어도 된다.
또한, 유리 기판 제조 장치(1)에 의해 제조되는 유리 기판은, SnO2: 0.01질량% 내지 1질량%(바람직하게는, 0.01질량% 내지 0.5질량%), Fe2O3: 0질량% 내지 0.2질량%(바람직하게는, 0.01질량% 내지 0.08질량%)를 더 함유해도 된다. 또한, 유리 기판 제조 장치(1)에 의해 제조되는 유리 기판은, 환경 부하 저감의 관점에서, As2O3, Sb2O3 및 PbO를 실질적으로 함유하지 않는다.
상기 조성을 갖도록 조제된 유리 원료는, 원료 투입기(도시하지 않음)를 사용해서 용해조(10)에 투입된다. 원료 투입기는, 스크루 피더를 사용해서 유리 원료의 투입을 행해도 되고, 버킷을 사용해서 유리 원료의 투입을 행해도 된다. 용해조(10)에서는, 유리 원료는, 그 조성 등에 따른 온도로 가열되어 용해된다. 용해조(10)에서는, 예를 들어 1500℃ 내지 1600℃의 고온의 용융 유리(2)가 얻어진다. 용해조(10)에서는, 몰리브덴, 백금 또는 산화주석 등으로 성형된 적어도 한 쌍의 전극간에 전류를 흘림으로써, 전극간의 용융 유리(2)가 통전 가열되어도 되고, 또한 통전 가열에 더하여 버너의 화염에 의해 유리 원료가 보조적으로 가열되어도 된다.
용해조(10)에서 얻어진 용융 유리(2)는, 용해조(10)로부터 이송관(50a)을 통과해서 청징관(20)으로 유입된다. 청징관(20) 및 이송관(50a, 50b, 50c)은, 백금제 혹은 백금 합금제의 관이다. 청징관(20)에는, 용해조(10)와 마찬가지로 가열 수단이 설치되어 있다. 청징관(20)에서는, 용융 유리(2)가 더 승온되어져서 청징된다. 예를 들어, 청징관(20)에 있어서, 용융 유리(2)의 온도는, 1500℃ 내지 1700℃로 상승시킬 수 있다.
청징관(20)에 있어서 청징된 용융 유리(2)는, 청징관(20)으로부터 이송관(50b)을 통과해서 교반 장치(30)로 유입된다. 용융 유리(2)는, 이송관(50b)을 통과할 때에 냉각된다. 교반 장치(30)에서는, 청징관(20)을 통과하는 용융 유리(2)의 온도보다 낮은 온도에서, 용융 유리(2)가 교반된다. 예를 들어, 교반 장치(30)에 있어서, 용융 유리(2)의 온도는, 1250℃ 내지 1450℃이고, 용융 유리(2)의 점도는, 500poise 내지 1300poise이다. 용융 유리(2)는, 교반 장치(30)에 있어서 교반되어 균질화된다.
교반 장치(30)에서 균질화된 용융 유리(2)는, 교반 장치(30)로부터 이송관(50c)을 통과해서 성형 장치(40)로 유입된다. 용융 유리(2)는, 이송관(50c)을 통과할 때에 용융 유리(2)의 성형에 적합한 점도를 갖도록 냉각된다. 예를 들어, 용융 유리(2)는, 1200℃ 부근까지 냉각된다.
성형 장치(40)에서는, 오버플로우 다운드로우법에 의해 용융 유리(2)로부터 유리 리본(3)이 성형된다. 이어서, 성형 장치(40)의 상세한 구성 및 동작에 대해서 설명한다.
(2) 성형 장치의 구성
도 3은 성형 장치(40)의 정면도이다. 도 3은 성형 장치(40)에서 성형되는 유리 리본(3)의 표면에 수직인 방향을 따라 본 성형 장치(40)를 나타낸다. 도 4는 성형 장치(40)의 측면도이다. 도 4는 성형 장치(40)에서 성형되는 유리 리본(3)의 표면에 평행한 방향을 따라 본 성형 장치(40)를 나타낸다.
성형 장치(40)는, 내화 벽돌 등의 내화물을 포함하는 노벽(도시하지 않음)에 둘러싸인 공간을 갖는다. 이 공간은, 용융 유리(2)로부터 유리 리본(3)이 성형되고, 유리 리본(3)이 냉각되는 공간이다. 이 공간은, 상부 성형 공간(60), 하부 성형 공간(70) 및 서냉 공간(80)의 3개의 공간으로 구성된다.
성형 공정 S4는, 상부 성형 공간(60)에서 행해진다. 냉각 공정 S5는, 하부 성형 공간(70) 및 서냉 공간(80)에서 행해진다. 상부 성형 공간(60)은, 교반 장치(30)로부터 이송관(50c)을 통해서 성형 장치(40)에 공급된 용융 유리(2)가, 유리 리본(3)으로 성형되는 공간이다. 하부 성형 공간(70)은, 상부 성형 공간(60)의 하방의 공간이며, 유리 리본(3)이, 유리의 서냉점 근방까지 급냉되는 공간이다. 서냉 공간(80)은, 하부 성형 공간(70)의 하방의 공간이며, 유리 리본(3)이 서서히 냉각되는 공간이다.
성형 장치(40)는, 주로, 성형체(62)와, 상부 구획 부재(64)와, 냉각 롤(72)과, 온도 조절 유닛(74)과, 하부 구획 부재(76)와, 하강 롤(82a 내지 82g)과, 히터(84a 내지 84g)와, 단열 부재(86)와, 절단 장치(98)와, 제어 장치(91)로 구성된다. 이어서, 성형 장치(40)의 각 구성 요소에 대해서 설명한다.
(2-1) 성형체
성형체(62)는, 상부 성형 공간(60)에 설치된다. 성형체(62)는, 용융 유리(2)를 오버플로우시켜서 유리 리본(3)을 성형하기 위해서 사용된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 성형체(62)는, 웨지형과 유사한 오각형의 단면 형상을 갖는다. 성형체(62)의 단면 형상의 첨단은, 성형체(62)의 하단부(62a)에 상당한다. 성형체(62)는, 내화 벽돌제이다.
성형체(62)의 상면(62c)에는, 성형체(62)의 길이 방향을 따라, 공급 홈(62b)이 형성되어 있다. 성형체(62)의 길이 방향의 단부에는, 공급 홈(62b)과 연통되어 있는 이송관(50c)이 설치되어 있다. 공급 홈(62b)은, 이송관(50c)과 연통되어 있는 한 쪽 단부로부터 다른 쪽 단부를 향함에 따라서, 서서히 얕아지도록 형성되어 있다.
교반 장치(30)로부터 성형 장치(40)로 보내져 온 용융 유리(2)는, 이송관(50c)을 통해서, 성형체(62)의 공급 홈(62b)으로 흘러 들어온다. 성형체(62)의 공급 홈(62b)으로부터 오버플로우한 용융 유리(2)는, 성형체(62)의 양 측면을 타면서 유하하여, 성형체(62)의 하단부(62a) 근방에 있어서 합류한다. 합류한 용융 유리(2)는, 중력에 의해 연직 방향으로 낙하해서 판 형상으로 성형된다. 이에 의해, 성형체(62)의 하단부(62a)의 근방에 있어서, 유리 리본(3)이 연속적으로 성형된다. 성형된 유리 리본(3)은, 상부 성형 공간(60)을 유하한 후, 하부 성형 공간(70) 및 서냉 공간(80)에 있어서 냉각되면서 하방으로 반송된다. 상부 성형 공간(60)에서 성형된 직후의 유리 리본(3)의 온도는 1100℃ 이상이고, 점도는 25000poise 내지 350000poise이다. 예를 들어, 고정밀 디스플레이용 유리 기판을 제조하는 경우, 성형체(62)에 의해 성형되는 유리 리본(3)의 변형점은, 655℃ 내지 750℃이고, 바람직하게는 680℃ 내지 730℃이고, 성형체(62)의 하단부(62a)의 근방에서 융합하는 용융 유리(2)의 점도는, 25000poise 내지 100000poise이고, 바람직하게는 32000poise 내지 80000poise이다.
(2-2) 상부 구획 부재
상부 구획 부재(64)는, 성형체(62)의 하단부(62a) 근방에 설치되는 한 쌍의 판 형상의 단열 부재이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 구획 부재(64)는, 유리 리본(3)의 두께 방향의 양측에 배치된다. 상부 구획 부재(64)는, 상부 성형 공간(60)과 하부 성형 공간(70)을 구획하고, 상부 성형 공간(60)으로부터 하부 성형 공간(70)에의 열의 이동을 억제한다.
(2-3) 냉각 롤
냉각 롤(72)은, 하부 성형 공간(70)에 설치되는 캔틸레버의 롤이다. 냉각 롤(72)은, 상부 구획 부재(64)의 바로 아래에 설치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 롤(72)은, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부에 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 롤(72)은, 유리 리본(3)의 두께 방향의 양측에 배치된다. 유리 리본(3)은, 그 폭 방향의 양 측부에 있어서, 냉각 롤(72)에 의해 협지되어 있다. 냉각 롤(72)은, 상부 성형 공간(60)으로부터 보내져 온 유리 리본(3)을 냉각한다.
하부 성형 공간(70)에 있어서, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부는, 각각, 두쌍의 냉각 롤(72)에 의해 끼워져 있다. 유리 리본(3)의 양 측부의 표면을 향해서 냉각 롤(72)이 가압되는 것으로, 냉각 롤(72)과 유리 리본(3)의 접촉 면적이 커져서, 냉각 롤(72)에 의한 유리 리본(3)의 냉각이 효율적으로 행해진다. 냉각 롤(72)은, 후술하는 하강 롤(82a 내지 82g)이 유리 리본(3)을 하방으로 인장하는 힘에 대항하는 힘을, 유리 리본(3)에 부여한다. 또한, 냉각 롤(72)의 회전 속도와, 가장 상방에 배치되는 하강 롤(82a)의 회전 속도의 차에 의해, 유리 리본(3)의 두께가 결정된다.
냉각 롤(72)은, 내부에 공냉관을 갖고 있다. 냉각 롤(72)은, 공냉관에 의해 항상 냉각되어 있다. 냉각 롤(72)은, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부를 사이에 끼우는 것으로 유리 리본(3)과 접촉한다. 이에 의해, 유리 리본(3)으로부터 냉각 롤(72)에 열이 전해지므로, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부가 냉각된다. 냉각 롤(72)과 접촉해서 냉각된 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부의 점도는, 예를 들어 109.0poise 이상이다.
냉각 롤(72)과 유리 리본(3) 사이의 접촉 하중은, 제어 장치(91)에 의해 제어 가능하다. 접촉 하중은, 예를 들어 스프링을 사용해서 냉각 롤(72)의 위치를 조정함으로써 제어된다. 접촉 하중이 클수록, 냉각 롤(72)이 유리 리본(3)을 가압하는 힘이 강해진다.
(2-4) 온도 조절 유닛
온도 조절 유닛(74)은, 하부 성형 공간(70)에 설치된다. 온도 조절 유닛(74)은, 상부 구획 부재(64)의 하방이며, 하부 구획 부재(76)의 상방에 설치된다.
하부 성형 공간(70)에서는, 유리 리본(3)의 폭 방향의 중심부의 온도가 서냉점 근방으로 저하될 때까지 유리 리본(3)이 냉각된다. 온도 조절 유닛(74)은, 하부 성형 공간(70)에서 냉각되는 유리 리본(3)의 온도를 조절한다. 온도 조절 유닛(74)은, 유리 리본(3)을 가열 또는 냉각하는 유닛이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 온도 조절 유닛(74)은, 중심부 냉각 유닛(74a) 및 측부 냉각 유닛(74b)으로 구성된다. 중심부 냉각 유닛(74a)은, 유리 리본(3)의 폭 방향의 중심부의 온도를 조절한다. 측부 냉각 유닛(74b)은, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부의 온도를 조절한다. 여기서, 유리 리본(3)의 폭 방향의 중심부는, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부에 끼워진 영역을 의미한다.
하부 성형 공간(70)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 중심부 냉각 유닛(74a) 및 복수의 측부 냉각 유닛(74b)이, 각각, 유리 리본(3)이 유하하는 방향인 연직 방향을 따라 배치되어 있다. 중심부 냉각 유닛(74a)은, 유리 리본(3)의 폭 방향의 중심부의 표면에 대향하도록 배치되어 있다. 측부 냉각 유닛(74b)은, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부의 표면에 대향하도록 배치되어 있다.
온도 조절 유닛(74)은, 제어 장치(91)에 의해 제어된다. 각 중심부 냉각 유닛(74a) 및 각 측부 냉각 유닛(74b)은, 제어 장치(91)에 의해 독립적으로 제어 가능하다.
(2-5) 하부 구획 부재
하부 구획 부재(76)는, 온도 조절 유닛(74)의 하방에 설치되는 한 쌍의 판 형상의 단열 부재이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 구획 부재(76)는, 유리 리본(3)의 두께 방향의 양측에 설치된다. 하부 구획 부재(76)는, 하부 성형 공간(70)과 서냉 공간(80)을 연직 방향으로 구획하고, 하부 성형 공간(70)으로부터 서냉 공간(80)에의 열의 이동을 억제한다.
(2-6) 하강 롤
하강 롤(82a 내지 82g)은, 서냉 공간(80)에 설치되는 캔틸레버의 롤이다. 서냉 공간(80)에서는, 하강 롤(82a), 하강 롤(82b), …, 하강 롤(82f) 및 하강 롤(82g)이, 상방으로부터 하방을 향해서 간격을 두고 배치되어 있다. 하강 롤(82a)은, 가장 상방에 배치되고, 하강 롤(82g)은, 가장 하방에 배치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하강 롤(82a 내지 82g)은, 각각, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부에 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하강 롤(82a 내지 82g)은, 각각, 유리 리본(3)의 두께 방향의 양측에 배치된다. 즉, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부는, 상방으로부터 하방을 향하여, 두쌍의 하강 롤(82a), 두쌍의 하강 롤(82b), …, 두쌍의 하강 롤(82f) 및 두쌍의 하강 롤(82g)에 의해 끼워져 있다.
하강 롤(82a 내지 82g)은, 하부 성형 공간(70)을 통과한 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 단부를 끼우면서 회전함으로써, 유리 리본(3)을 연직 방향 하방으로 끌어 내린다. 즉, 하강 롤(82a 내지 82g)은, 유리 리본(3)을 하방으로 반송하기 위한 롤이다.
각 하강 롤(82a 내지 82g)의 각속도는, 제어 장치(91)에 의해 독립적으로 제어 가능하다. 하강 롤(82a 내지 82g)의 각속도가 클수록, 유리 리본(3)이 하방으로 반송되는 속도가 커진다.
(2-7) 히터
히터(84a 내지 84g)는, 서냉 공간(80)에 설치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 서냉 공간(80)에서는, 히터(84a), 히터(84b), …, 히터(84f) 및 히터(84g)가, 상방으로부터 하방을 향해서 간격을 두고 배치되어 있다. 히터(84a 내지 84g)는, 각각, 유리 리본(3)의 두께 방향의 양측에 배치되어 있다. 하강 롤(82a 내지 82g)은, 각각, 히터(84a 내지 84g)와 유리 리본(3) 사이에 배치되어 있다.
히터(84a 내지 84g)는, 유리 리본(3)의 표면을 향해서 열을 복사해서 유리 리본(3)을 가열한다. 히터(84a 내지 84g)를 사용함으로써 서냉 공간(80)에 있어서 하방으로 반송되는 유리 리본(3)의 온도를 조절할 수 있다. 이에 의해, 히터(84a 내지 84g)는, 유리 리본(3)의 반송 방향에 있어서, 소정의 온도 분포를 유리 리본(3)에 형성할 수 있다.
각 히터(84a 내지 84g)의 출력은, 제어 장치(91)에 의해 독립적으로 제어 가능하다. 또한, 히터(84a 내지 84g)는, 유리 리본(3)의 폭 방향을 따라서 복수의 히터 서브유닛(도시하지 않음)으로 분할되어, 각 히터 서브유닛의 출력이 제어 장치(91)에 의해 독립적으로 제어 가능해도 된다. 이 경우, 각 히터(84a 내지 84g)는, 유리 리본(3)의 폭 방향의 위치에 따라서 발열량을 변화시킴으로써, 유리 리본(3)의 폭 방향으로 소정의 온도 분포를 형성할 수 있다.
또한, 각 히터(84a 내지 84g)의 근방에는, 서냉 공간(80)의 분위기의 온도를 측정하는 열전대(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 열전대는, 예를 들어 유리 리본(3)의 폭 방향의 중심부 근방의 분위기 온도와, 양 측부 근방의 분위기 온도를 측정한다. 히터(84a 내지 84g)는, 열전대에 의해 측정되는 서냉 공간(80)의 분위기의 온도에 기초해서 제어되어도 된다.
(2-8) 단열 부재
단열 부재(86)는, 서냉 공간(80)에 설치된다. 단열 부재(86)는, 유리 리본(3)의 반송 방향을 따라 인접하는 2개의 하강 롤(82a 내지 82g) 사이의 높이 위치에 설치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단열 부재(86)는, 유리 리본(3)의 두께 방향의 양측에 있어서, 수평하게 배치되는 한 쌍의 단열판이다. 단열 부재(86)는, 서냉 공간(80)을 연직 방향으로 구획하고, 서냉 공간(80)에 있어서의 연직 방향의 열 이동을 억제한다.
단열 부재(86)는, 하방으로 반송되는 유리 리본(3)과 접촉하지 않도록 설치되어 있다. 또한, 단열 부재(86)는, 유리 리본(3)의 표면까지의 거리가 조정 가능하도록 설치되어 있다. 이에 의해, 단열 부재(86)는, 단열 부재(86)의 상방의 공간과 단열 부재(86)의 하방의 공간 사이의 열의 이동을 억제한다.
(2-9) 절단 장치
절단 장치(98)는, 서냉 공간(80)의 하방의 공간에 설치되어 있다. 절단 장치(98)는, 서냉 공간(80)을 통과한 유리 리본(3)을, 소정의 치수마다, 유리 리본(3)의 폭 방향을 따라서 절단한다. 서냉 공간(80)을 통과한 유리 리본(3)은, 실온 근방까지 냉각되어 있는 평탄한 유리 리본(3)이다.
절단 장치(98)는, 소정의 시간 간격으로 유리 리본(3)을 절단한다. 이에 의해, 유리 리본(3)의 반송 속도가 일정한 경우, 최종 제품에 가까운 치수를 갖는 유리 기판이 양산된다.
(2-10) 제어 장치
제어 장치(91)는, 주로, CPU, RAM, ROM 및 하드 디스크 등으로 구성되는 컴퓨터이다. 도 5는, 제어 장치(91)의 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 장치(91)는, 냉각 롤 구동 모터(172), 온도 조절 유닛(74), 하강 롤 구동 모터(182), 히터(84a 내지 84g) 및 절단 장치 구동 모터(198)와 접속되어 있다. 냉각 롤 구동 모터(172)는, 냉각 롤(72)의 위치 및 회전 속도 등을 제어하기 위한 모터이다. 하강 롤 구동 모터(182)는, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 위치 및 회전 속도 등을 독립적으로 제어하기 위한 모터이다. 절단 장치 구동 모터(198)는, 절단 장치(98)가 유리 리본(3)을 절단하는 시간 간격 등을 제어하기 위한 모터이다. 제어 장치(91)는, 각 구성 요소의 상태를 취득하고, 또한 각 구성 요소를 제어하기 위한 프로그램을 기억하고 있다.
제어 장치(91)는, 냉각 롤 구동 모터(172)를 제어하여, 유리 리본(3)의 폭 방향의 측부를 사이에 끼우는 한 쌍의 냉각 롤(72)과 유리 리본(3) 사이의 접촉 하중을 취득 및 조절할 수 있다. 제어 장치(91)는, 하강 롤 구동 모터(182)를 제어하여, 회전하고 있는 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 토크를 취득하고, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 각속도를 조절할 수 있다. 제어 장치(91)는, 온도 조절 유닛(74)의 출력 및 각 히터(84a 내지 84g)의 출력을 취득 및 조절할 수 있다. 제어 장치(91)는, 절단 장치 구동 모터(198)를 제어하여, 절단 장치(98)가 유리 리본(3)을 절단하는 시간 간격 등을 취득 및 조절할 수 있다.
(3) 성형 장치의 동작
상부 성형 공간(60)에 있어서, 교반 장치(30)로부터 이송관(50c)을 통해서 성형 장치(40)로 보내져 온 용융 유리(2)는, 성형체(62)의 상면(62c)에 형성되는 공급 홈(62b)에 공급된다. 성형체(62)의 공급 홈(62b)으로부터 오버플로우한 용융 유리(2)는, 성형체(62)의 양 측면을 타고 유하하여, 성형체(62)의 하단부(62a) 근방에서 합류한다. 성형체(62)의 하단부(62a) 근방에 있어서, 합류한 용융 유리(2)로부터 유리 리본(3)이 연속적으로 성형된다. 성형된 유리 리본(3)은, 하부 성형 공간(70)으로 보내진다.
하부 성형 공간(70)에 있어서, 유리 리본(3)의 폭 방향의 양 측부는, 냉각 롤(72)과 접촉해서 급냉된다. 또한, 온도 조절 유닛(74)에 의해, 유리 리본(3)의 폭 방향 중심부의 온도가 서냉점으로 저하될 때까지, 유리 리본(3)의 온도가 조절된다. 냉각 롤(72)에 의해 하방으로 반송되면서 냉각된 유리 리본(3)은, 서냉 공간(80)으로 보내진다.
서냉 공간(80)에 있어서, 유리 리본(3)은, 하강 롤(82a 내지 82g)에 의해 끌려 내려가면서 서서히 냉각된다. 유리 리본(3)의 온도는, 유리 리본(3)의 폭 방향을 따라서 소정의 온도 분포가 형성되도록, 히터(84a 내지 84g)에 의해 제어된다. 서냉 공간(80)에 있어서, 유리 리본(3)의 온도는, 서냉점 근방으로부터, 변형점보다 200℃ 낮은 온도보다 낮은 온도까지 서서히 저하된다.
서냉 공간(80)을 통과한 유리 리본(3)은, 실온 근방까지 더 냉각되고, 절단 장치(98)에 의해 소정의 치수로 절단되어 유리 기판이 얻어진다. 그 후, 유리 기판의 단부면의 연마 및 세정 등이 행해진다. 그 후, 소정의 검사에 합격한 유리 기판이 곤포되어 제품으로서 출하된다.
(4) 제어 장치의 동작
제어 장치(91)는, 반송부, 취득부 및 산출부로 이루어지는 3개의 프로그램을 적어도 기억해서 실행한다.
반송부는, 성형체(62)의 하방에 설치되어 있는 하강 롤(82a 내지 82g)을 사용하여, 성형체(62)에 의해 성형된 유리 리본(3)을, 서냉 공간(80)에 있어서 소정의 반송 속도로 하방으로 반송한다. 반송부는, 하강 롤 구동 모터(182)를 제어하여, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 조절함으로써, 유리 리본(3)의 반송 속도를 조절한다.
취득부는, 성형체(62)의 현재의 형상에 관한 형상 데이터를 취득한다. 구체적으로는, 취득부는, 크리프 특성 파라미터에 기초하여 형상 데이터를 취득한다. 크리프 특성 파라미터는, 성형체(62)에 가해지는 응력, 성형체(62)의 온도 및 크리프 변형에 의한 성형체(62)의 변형 속도 사이의 관계를 재현하기 위한 파라미터이다. 여기서, 성형체(62)에 가해지는 응력은, 성형체(62)의 길이 방향을 따라서 성형체(62)을 압축하는 힘이다. 또한, 성형체(62)의 변형 속도는, 시간에 따르지 않고 일정하다고 가정한다. 이어서, 크리프 특성 파라미터의 결정 방법에 대해서 설명한다.
처음에, 성형체(62)에 가해지는 응력이 일정한 조건 하에 있어서의, 성형체(62)의 변형 속도의, 성형체(62)의 온도 의존 변화를 측정한다. 도 7은, 성형체(62)의 변형 속도의 온도 의존 변화의 그래프 일례이다. 도 7에서는, 성형체(62)에 가해지는 응력의 크기는, 2.0㎫이다. 성형체(62)의 변형 속도는, 예를 들어 성형체(62)의 4점 굽힘 시험에 의한 성형체(62)의 형상의 변화량을 측정함으로써 산출된다. 도 7에서는, 성형체(62)의 변형 속도의 측정값은, 검정색 동그라미로 나타내고 있다.
이어서, 성형체(62)의 온도가 일정한 조건 하에 있어서의, 성형체(62)의 변형 속도의, 성형체(62)에 가해지는 응력 의존 변화를 측정한다. 도 8은, 성형체(62)의 변형 속도의 응력 의존 변화의 그래프 일례이다. 도 8에서는, 성형체(62)의 온도는, 1250℃이다. 성형체(62)의 변형 속도는, 예를 들어 레이저 측정에 의해 성형체(62)의 형상의 변화량을 측정함으로써 산출된다. 도 8에서는, 성형체(62)의 변형 속도의 측정값은, 검정색 동그라미로 나타내고 있다.
이어서, 이하의 수학식 1에 기초하여, 성형체(62)의 변형 속도의 온도 의존 변화 및 응력 의존 변화의 측정값을 재현할 수 있는 크리프 특성 파라미터 A, B, n을 결정한다.
Figure pat00001
수학식 1에 있어서, R은 8.314[J/mol·K]이고, ΔH는 4.500×105[J/mol]이고, ε'는 성형체(62)의 변형 속도[/hour]이고, σ은 성형체(62)에 가해지는 응력[㎩]이고, T는 성형체(62)의 온도[K]이다. 크리프 특성 파라미터 A[/hour], B[/㎩] 및 n은, 수학식 1에 의해 구해지는 변형 속도가, 변형 속도의 측정값에 피팅되도록 결정된다. 도 7 및 도 8에서는, 결정된 크리프 특성 파라미터에 기초하여 수학식 1에서 산출된 성형체(62)의 변형 속도는, 흰 사각형으로 나타나 있다. 또한, 도 7 및 도 8에서 사용된 크리프 특성 파라미터 A, B, n은, 각각, 8.648×1012[/hour], 4.491×10-9[/㎩], 9.987×10-1이다.
또한, 취득부는, 크리프 특성 파라미터를 결정한 후, 크리프 특성 파라미터를 검증해도 된다. 크리프 특성 파라미터의 검증은, 예를 들어 성형체(62)의 변형 속도의 측정계를 모델화하여, 결정된 크리프 특성 파라미터에 기초하는 변형 속도가 얻어졌는지 여부를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 확인함으로써 행해진다.
그리고, 취득부는, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해, 결정된 크리프 특성 파라미터를 사용해서 소정의 온도 및 응력 하에서의 성형체(62)의 변형 속도를 산출해서 성형체(62)의 형상의 시간 변화를 구함으로써, 성형체(62)의 형상 데이터를 취득한다.
도 6은, 취득부에 의해 취득된 성형체(62)의 형상 데이터의 일례이다. 도 6은, 성형체(62)에 의해 성형된 유리 리본(3)의 표면에 수직인 방향을 따라 본 성형체(62)를 나타낸다. 도 6에서는, 성형체(62)의 크리프 변형이 실제보다 강조되어 나타나 있다. 도 6에서는, 미사용 성형체(62)의 형상, 즉, 크리프 변형되기 전의 성형체(62)의 형상이 점선으로 나타나고, 또한 크리프 변형된 후의 성형체(62)의 현재의 형상이 실선으로 나타나 있다.
취득부는, 성형체(62)의 크리프 변형에 기초하는 형상 데이터로부터, 성형체(62)의 상면(62c)의 연직 방향의 변위량인 상면 변위량을 적어도 취득한다. 도 6에 있어서, 상면 변위량은, 크리프 변형전의 상면(62c)과 크리프 변형 후의 상면(62c) 사이의 연직 방향의 치수이다. 도 6에는, 성형체(62)의 길이 방향에 있어서의 상면 변위량의 최댓값인 최대 상면 변위량 L이 나타나 있다.
산출부는, 취득부에 의해 취득된 성형체(62)의 형상 데이터에 기초하여, 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차가 작아지도록, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 산출한다. 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차가 작을수록, 유리 리본(3)의 두께가 폭 방향에 있어서 균일해진다. 구체적으로는, 산출부는, 최대 상면 변위량 L이 클수록, 유리 리본(3)의 반송 속도로서 보다 큰 값을 산출한다.
또한, 반송부는, 산출부에 의해 산출된 유리 리본(3)의 반송 속도에 기초하여, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 조절한다. 이에 의해, 반송부는, 유리 리본(3)의 반송 속도를, 산출부에 의해 산출된 값으로 조절한다.
제어 장치(91)는, 반송부, 취득부 및 산출부에 의해, 서냉 공간(80)에 있어서 하방으로 반송되는 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차를 작게 할 수 있다.
(5) 특징
본 실시 형태에 있어서, 성형체(62)는, 상부 성형 공간(60)의 고온의 분위기 하에 설치되어 있다. 유리 리본(3)의 성형 공정에 있어서, 성형체(62)에는, 성형체(62)의 중량 및 공급 홈(62b)에 공급되는 용융 유리(2)의 중량에 의한 하중이 걸려 있다. 그로 인해, 유리 기판 제조 장치(1)의 오랜 가동에 의해, 성형체(62)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 성형체(62)의 재질의 열 크리프 특성에 의해 서서히 크리프 변형된다. 특히, 성형체(62)의 길이 방향의 중앙부는, 크리프 변형에 의해 하방으로 현수되어 휘기 쉽다. 도 6에 있어서, 최대 상면 변위량 L은, 성형체(62)의 길이 방향의 중앙부에 있어서의 상면 변위량이다.
성형체(62)가 도 6에 도시된 바와 같이 크리프 변형되면, 성형체(62)의 길이 방향의 중앙부에서 흘러 넘치는 용융 유리(2)의 양이, 성형체(62)의 길이 방향의 양 단부로부터 흘러 넘치는 용융 유리(2)의 양보다 많아진다. 이 경우, 성형체(62)에 의해 성형되는 유리 리본(3)의 폭 방향 중앙부의 두께가 증가하고, 유리 리본(3)의 폭 방향 중앙부의 두께가, 폭 방향 양 단부의 두께보다 커진다. 그 결과, 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차가 커져서, 최종 제품인 유리 기판의 판 두께 편차가 증가해 버릴 우려가 있다.
본 실시 형태의 유리 기판 제조 장치(1)는, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 조절하여, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 조절함으로써, 성형체(62)의 크리프 변형에 기인하는 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차를 저감할 수 있다. 이어서, 그 기구에 대해서 설명한다.
처음에, 유리 기판 제조 장치(1)의 제어 장치(91)의 취득부는, 도 6에 도시된 바와 같이 크리프 변형되어 있는 성형체(62)의 현재의 형상에 관한 형상 데이터를 취득한다. 이어서, 제어 장치(91)의 산출부는, 취득부가 취득한 성형체(62)의 형상 데이터에 기초하여, 서냉 공간(80)에 있어서 하방으로 반송되는 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차가 최소가 되는, 유리 리본(3)의 반송 속도를 산출한다. 구체적으로는, 산출부는, 도 6에 나타나는 최대 상면 변위량 L에 기초하여, 유리 리본(3)의 반송 속도를 산출한다. 이어서, 제어 장치(91)의 반송부는, 산출부가 산출한 반송 속도가 실현되도록, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 조절한다. 이에 의해, 제어 장치(91)는, 크리프 변형되어 있는 성형체(62)의 형상 데이터에 기초하여, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 조절한다. 도 9는, 크리프 변형되어 있는 성형체(62)의 최대 상면 변위량 L과, 유리 리본(3)의 반송 속도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제어 장치(91)는, 성형체(62)의 최대 상면 변위량 L이 클수록, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 증가시켜서, 유리 리본(3)의 반송 속도를 조절한다. 성형체(62)의 최대 상면 변위량 L과, 유리 리본(3)의 반송 속도 사이에는, 상관 관계(선형 관계)가 있다.
이어서, 크리프 변형되어 있는 성형체(62)의 최대 상면 변위량 L이 클수록, 산출부에 의해 산출되는 반송 속도가 큰 이유에 대해서 설명한다. 상술한 바와 같이, 최대 상면 변위량 L이 클수록, 유리 리본(3)의 폭 방향 중앙부의 두께가 폭 방향 양 단부의 두께보다 커지는 경향이 있다. 이 경우, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 높이고, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 크게 하면, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 냉각 속도가 상승하고, 연직 방향(유리 리본(3)의 유하 방향)에 있어서의 유리 리본(3)의 수축량도 상승한다. 폭 방향에 있어서의 두께가 가장 큰 부분인, 유리 리본(3)의 폭 방향 중앙부에 있어서, 유리 리본(3)의 수축량은 최대가 된다. 유리 리본(3)의 폭 방향 중앙부에 있어서의 연직 방향의 수축에 의해, 유리 리본(3)의 폭 방향 중앙부로부터 폭 방향 양 단부를 향해서 폭 방향의 장력이 작용한다. 그 결과, 유리 리본(3)의 폭 방향 양 단부의 두께가 커지고, 유리 리본(3)의 폭 방향 중앙부의 두께와 폭 방향 양 단부의 두께와의 차가 작아진다.
따라서, 성형체(62)의 크리프 변형에 의해, 성형체(62)의 길이 방향의 중앙부가 하방으로 현수되어 휘어진 경우, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 크게 함으로써, 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차를 저감할 수 있다. 그 결과, 유리 기판 제조 장치(1)는, 최종 제품인 유리 기판의 판 두께 편차를 저감할 수 있다.
또한, 액상 온도가 높은 유리 및 변형점이 높은 유리를 사용하는 유리 기판의 제조 공정에 있어서, 성형체(62)의 크리프 변형은, 성형체(62)의 온도가 높아지기 쉽기 때문에 특히 문제가 되기 쉽다. 또한, 최근, 유리 기판의 대형화가 진행되어, 성형체의 길이 방향의 치수가 길어지므로, 크리프 변형에 의한 성형체(62)의 휨이 보다 현저해지는 경향이 있다. 본 실시 형태에서는, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 조절하여, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 조절함으로써, 성형체(62)의 크리프 변형에 기인하는 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차를 효과적으로 저감할 수 있다.
(6) 변형예
(6-1) 변형예 A
실시 형태에서는, 유리 기판 제조 장치(1)의 제어 장치(91)의 취득부는, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 성형체(62)의 형상 시간 변화를 구함으로써, 성형체(62)의 현재의 형상에 관한 형상 데이터를 취득한다. 그러나, 취득부는, 다른 방법에 의해, 성형체(62)의 현재의 형상에 관한 형상 데이터를 취득해도 된다.
예를 들어, 취득부는, 성형체(62)의 형상의 실측값에 기초하여, 형상 데이터를 취득해도 된다. 이 경우, 성형체(62)의 형상의 실측값에 관한 데이터 및 성형체(62)의 사용 조건에 관한 데이터를 미리 수집해서 분석할 필요가 있다. 성형체(62)의 사용 조건은, 유리 기판 제조 장치(1)의 가동 시간, 용융 유리(2)의 온도, 용융 유리(2)의 점도 및 상부 성형 공간(60)의 온도 등의, 성형체(62)에 관련된 여러가지 파라미터이다. 취득부는, 성형체(62)의 형상의 실측값에 관한 데이터와, 성형체(62)의 사용 조건에 관한 데이터의 상관 관계에 기초하여, 현재 사용하고 있는 성형체(62)의 형상 데이터를 예측해서 취득한다.
또한, 취득부는, 성형체(62)에 의해 성형된 유리 리본(3)의 판 두께의 실측값에 기초하여, 형상 데이터를 취득해도 된다. 이 경우, 취득부는, 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께의 실측값에 관한 데이터에 기초하여, 현재 사용하고 있는 성형체(62)의 형상 데이터를 예측해서 취득한다.
(6-2) 변형예 B
실시 형태에서는, 유리 기판 제조 장치(1)의 제어 장치(91)는, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 조절하여, 서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 조절한다. 그러나, 제어 장치(91)는, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 조절함과 함께, 성형체(62)의 공급 홈(62b)에 공급되는 용융 유리(2)의 양을 조절해도 된다.
서냉 공간(80)에 있어서의 유리 리본(3)의 반송 속도를 높게 하면, 성형체(62)에 의해 성형되는 유리 리본(3)의 두께가 작아진다. 한편, 성형체(62)의 공급 홈(62b)에 공급되는 용융 유리(2)의 양을 증가시키면, 성형체(62)에 의해 성형되는 유리 리본(3)의 두께가 커진다. 그로 인해, 제어 장치(91)는, 각 하강 롤(82a 내지 82g)의 회전 속도를 높게 함과 함께, 성형체(62)의 공급 홈(62b)에 공급되는 용융 유리(2)의 양을 증가시킴으로써, 성형체(62)에 의해 성형되는 유리 리본(3)의 두께를 유지하면서, 성형체(62)의 크리프 변형에 기인하는 유리 리본(3)의 폭 방향의 판 두께 편차의 증가를 억제할 수 있다.
(6-3) 변형예 C
실시 형태에서는, 유리 기판 제조 장치(1)의 제어 장치(91)의 산출부는, 성형체(62)의 형상 데이터로서 도 6에 나타나는 최대 상면 변위량 L을 사용해서, 최대 상면 변위량 L이 클수록, 유리 리본(3)의 반송 속도로서 보다 큰 값을 산출한다. 그러나, 산출부는, 성형체(62)의 형상 데이터에 관한 다른 파라미터를 사용하여, 유리 리본(3)의 반송 속도를 산출해도 된다.
예를 들어, 산출부는, 성형체(62)의 형상 데이터에 관한 파라미터로서, 유리 리본(3)의 표면에 수직인 방향을 따라 본 경우에 있어서의, 성형체(62)의 상면(62c) 또는 하단부(62a)의 곡률에 기초하여, 유리 리본(3)의 반송 속도를 산출해도 된다. 예를 들어, 산출부는, 성형체(62)의 상면(62c) 또는 하단부(62a)의 곡률이 클수록, 크리프 변형에 의한 성형체(62)의 휨양이 크므로, 유리 리본(3)의 반송 속도로서 보다 큰 값을 산출한다.
2 : 용융 유리
3 : 유리 리본
62 : 성형체
62a : 하단부
62b : 공급 홈
62c : 상면
82a 내지 82g : 하강 롤(롤)

Claims (5)

  1. 성형체의 상면에 형성된 공급 홈에 용융 유리를 공급하고, 상기 공급 홈의 양측으로부터 흘러 넘친 상기 용융 유리를 상기 성형체의 양 측면을 따라 유하시키고, 상기 양 측면을 유하한 상기 용융 유리를 상기 성형체의 하단부에서 합류시켜서 유리 리본을 성형하는 성형 공정과,
    상기 성형체의 하방에 설치되어 있는 롤을 사용하여, 상기 성형 공정에서 성형된 상기 유리 리본을 소정의 반송 속도로 하방으로 반송하는 반송 공정과,
    상기 성형체의 형상에 관한 형상 데이터를 취득하는 취득 공정과,
    상기 취득 공정에서 취득된 상기 형상 데이터에 기초하여, 상기 유리 리본의 폭 방향의 판 두께 편차가 작아지도록, 상기 반송 속도를 산출하는 산출 공정과,
    상기 산출 공정에서 산출된 상기 반송 속도가 되도록, 상기 유리 리본의 상기 반송 속도를 조절하는 조절 공정
    을 구비하는 유리 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 취득 공정은, 상기 성형체의 크리프 변형에 기초하는 상기 형상 데이터를 취득하는 유리 기판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 취득 공정은, 상기 형상 데이터로서, 상기 성형체의 상기 상면의 연직 방향의 변위량을 적어도 취득하고,
    상기 산출 공정은, 상기 변위량이 클수록, 상기 반송 속도로서 보다 큰 값을 산출하는 유리 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반송 공정은, 상기 유리 리본의 폭 방향의 양 단부를 사이에 끼우는 상기 롤을 사용해서 상기 유리 리본을 서냉하면서 반송하고, 상기 산출 공정에서 산출된 상기 반송 속도에 기초하여 상기 롤의 회전 속도를 제어하는 유리 기판의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취득 공정은, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 상기 형상의 시간 변화를 구함으로써, 상기 형상 데이터를 취득하는 유리 기판의 제조 방법.
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