KR20190034561A - 고품질 내열 롤들의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
내열 롤 제조 방법은 복수의 내열 디스크들을 미리 선택하는 단계, 및 프레싱 전의 상기 선택된 디스크들의 총 축방향 두께에 대한 프레싱된 디스크들의 총 축방향 두께가 소정의 범위 내이도록, 상기 미리 선택된 디스크들의 적어도 선택된 부분을 함께 프레싱하는 단계를 포함한다.
Description
본 개시는 개괄적으로 내열 롤들을 제조하기 위한 방법들, 보다 구체적으로 향상된 품질을 가지는 내열 롤들을 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 7월 26일 출원된 미국 가출원 제62/366,784의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 보증되며 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.
텔레비젼들 및 예컨대 휴대폰들 및 태블릿들과 같은 휴대용 장치들을 포함하는 디스플레이 어플리케이션용 유리 시트들과 같은 유리 물품들의 제조에 있어서, 내열 롤들은 유리 드로잉 공정, 예컨대 퓨전 다운 드로우 공정에 종종 사용된다. 이들 롤들은 보통 일반적으로 포함된 환경에서 비교적 높은 온도들에서 작동하기 때문에, 오랜 시간 동안 높은 온도에서 잘 수행하는 것뿐만 아니라 그들이 유리 표면에 부착될 수 있는 파티클들을 낮은 수준으로 방출하는 것 및 상기 유리를 크랙킹하거나 파손시키지 않고 상기 유리 상에 힘을 인가하는 것을 허용하는 성질들을 가지는 것이 바람직하다.
내열 롤들을 제조하기 위한 방법들은 내열 재료의 디스크들을 함께 프레싱하는 단계 및 이후 상기 프레싱된 디스크들을 원하는 형상으로 절단하는 단계를 포함한다. 그러나, 내열 롤들을 제조하기 위한 종래의 방법들은 우수한 성질들, 예컨대 측정된 경도 및 높은 표면 품질(예를 들어, 낮은 결함을 가지는 표면들)을 가지는 내열 롤들의 일관된 생산을 가능하게할 수 있는 특정 가공 파라미터들 및 조건들을 고려하지 않았다.
본 발명이 해결하려는 과제는 향상된 품질을 가지는 내열 롤들을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 내열 롤을 제조하기 위한 방법을 포함한다. 상기 방법은 복수의 내열 디스크들을 미리 선택하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 프레싱 전의 상기 선택된 디스크들의 총 축방향 두께에 대한 상기 프레싱된 디스크들의 총 축방향 두께가 소정의 범위 내이도록 상기 미리 선택된 디스크들의 적어도 선택된 부분을 함께 프레싱하는 단계를 또한 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 추가적인 특징들 및 이점들이 다음의 상세한 설명에 제시될 것이며, 부분적으로 그 설명으로부터 당업계의 통상의 기술자에게 쉽게 명백할 것이거나, 다음의 상세한 설명, 청구항들, 및 첨부된 도면들을 포함하여 본 명세서에 기술된 바와 같이 개시된 실시예들을 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 개괄적인 설명 및 후술한 상세한 설명 모두는 청구된 실시예들의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도되는 실시예들을 제시한다는 것이 이해될 것이다. 첨부된 도면들은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되었으며, 본 명세서에 결합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하며, 설명과 함께 그들의 원리들 및 작동들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 예시적인 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치 및 공정의 개략도이다.
도 2a, 2b, 및 2c는 각각 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 내열 디스크의 사시도, 측면도, 및 정면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 프레싱 전 및 후의 복수의 디스크들의 측면도들이다.
도 2a, 2b, 및 2c는 각각 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 내열 디스크의 사시도, 측면도, 및 정면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 프레싱 전 및 후의 복수의 디스크들의 측면도들이다.
이제 본 개시의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 참조가 만들어질 것이며, 그 예들이 첨부된 도면들에 도시될 것이다. 가능하면, 동일하거나 유사한 부분들을 참조하기 위해 도면들에 걸쳐 동일한 참조 번호가 사용될 것이다. 그러나, 본 개시는 많은 상이한 형태들로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 제시된 실시예들에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에서 범위들은 "약" 특정한 값, 및/또는 내지 "약" 다른 특정한 값의 형태로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되었을 때, 다른 실시예는 상기 하나의 특정한 값 및/또는 내지 상기 다른 특정한 값을 포함한다. 유사하게, 예를 들어 선행사 "약"의 사용에 의해 값들이 근사치로 표현된 경우, 그 특정한 값이 다른 실시예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 범위들의 각각의 끝점들은 다른 끝점과 관련하여서도 및 다른 끝점에 독립적으로도 의미있다는 것이 더 이해될 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 방향적 용어들, 예를 들어, 상, 하, 좌, 우, 전, 후, 위, 아래는 오직 도시된 도면들을 참조하여서만 만들어지며 절대적인 방향을 암시하도록 의도되지 않는다.
달리 명시적으로 언급되지 않는한, 본 명세서에 제시된 어떠한 방법도 그 단계들이 특정한 순서로 수행되도록 요구되는 것으로 해석되는 것으로도, 어떠한 장치도 특정한 배향이 요구되는 것으로도 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계들이 따라야할 순서를 실제로 언급하지 않거나, 임의의 장치 청구항이 개별 컴포넌트들에 대한 순서 또는 배향을 실제로 언급하지 않거나, 청구항들 또는 설명에 그 단계들이 특정한 순서로 제한된다고 구체적으로 언급되지 않았거나, 장치의 컴포넌트들에 대한 특정한 순서 또는 배향이 언급되지 않은 경우, 어떠한 측면에서도, 순서 또는 배향이 암시되는 것으로 의도되지 않는다. 이는 단계들의 배치, 작업 흐름, 컴포넌트들의 순서, 또는 컴포넌트들의 배향과 관련된 논리의 문제들을 포함하는 임의의 가능한 해석을 위한 비표현적 기초, 문법적 구성 또는 구두법으로부터 유도된 평범한 의미, 및, 본 명세서에 기술된 실시예들의 수 또는 종류에 적용된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수형 "a" "an" 및 "the"는 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는한 복수의 참조물들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "a" 컴포넌트에 대한 참조는 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는한 둘 이상의 이러한 컴포넌트들을 가지는 양상들을 포함한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "복수의 내열 디스크들을 미리-선택하는 단계"는 더 큰 디스크들의 집합으로부터 복수의 디스크들을 선택하는 단계를 지칭하며, 상기 복수의 디스크들을 선택하는 기준은 적어도 하나의 상기 디스크의 소정의 특성, 예컨대 본 명세서에 기술된 바와 같이 적어도 하나의 품질 인자에 기초한다.
도 1에 도시된 것은 예시적인 유리 제조 장치(10)이다. 일부 예들에서, 상기 유리 제조 장치(10)는 용융 용기(14)를 포함할 수 있는 유리 용융로(12)를 포함할 수 있다. 용융 용기(14)에 더하여, 유리 용융로(12)는 선택적으로 하나 이상의 추가적인 컴포넌트들, 예컨대 원재료들을 가열하여 상기 원재료들을 용융 유리로 변환시키는 가열 요소들(예를 들어, 연소 버너들 또는 전극들)을 포함할 수 있다. 추가적인 예들에서, 유리 용융로(12)는 상기 용융 용기의 주변으로부터 열 손실을 감소시키는 열 관리 장치들(예를 들어, 단열 컴포넌트들)을 포함할 수 있다. 또다른 추가적인 예들에서, 유리 용융로(12)는 유리 용융물로의 상기 원재료들의 용융을 용이하게하는 전자 장치들 및/또는 전기기계 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 유리 용융로(12)는 지지 구조들(예를 들어, 지지 섀시, 지지 부재 등) 또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
유리 용융 용기(14)는 전형적으로 내화 재료, 예컨대 내화 세라믹 재료, 예를 들어 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 내화 세라믹 재료로 구성된다. 일부 예들에서 유리 용융 용기(14)는 내화 세라믹 벽돌들로부터 건설될 수 있다. 유리 용융 용기(14)의 구체적인 실시예들에 보다 상세히 아래에 기술될 것이다.
일부 예들에서, 상기 유리 용융로는 유리 기판, 예를 들어 연속적인 길이의 유리 리본을 제조하기 위한 유리 제조 장치의 컴포넌트로서 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 본 개시의 상기 유리 용융로는 슬롯 드로우 장치, 플로트 배쓰 장치, 다운-드로우 장치, 예컨대 퓨전 공정, 업-드로우 장치, 프레스-롤링 장치, 튜브 으로잉 장치 또는 본 명세서에 개시된 양상들로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 다른 유리 제조 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 컴포넌트로서 결합될 수 있다. 예로서, 도 1은 개별 유리 시트들로의 후속 가공을 위한 유리 리본을 퓨전 드로잉하기 위한 퓨전 다운-드로우 유리 제조 장치(10)의 컴포넌트로서의 유리 용융로(12)를 개략적으로 도시한다.
상기 유리 제조 장치(10)(예를 들어, 퓨전 다운-드로우 장치(10))는 선택적으로 유리 용융 용기(14)에 대하여 상류에 위치된 상류 유리 제조 장치(16)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 상기 상류 유리 제조 장치(16)의 일부 또는 전부는 상기 유리 용융로(12)의 일부로서 결합될 수 있다.
도시된 예에 도시된 바와 같이, 상기 상류 유리 제조 장치(16)는 저장 통(18), 원재료 운반 장치(20) 및 상기 원재료 운반 장치에 연결된 모터(22)를 포함할 수 있다. 저장 통(18)은 화살표(26)에 의해 표시된 바와 같이 유리 용융로(12)의 용융 용기(14) 내로 공급될 수 있는 다량의 원재료(24)를 저장하도록 구성될 수 있다. 원재료들(24)은 전형적으로 하나 이상의 유리 형성 금속 산화물들 및 하나 이상의 개질제들을 포함한다. 일부 예들에서, 원재료 운반 장치(20)가 상기 저장 통(18)으로부터 용융 용기(14)로 소정의 양의 원재료(24)를 운반하도록 원재료 운반 장치(20)는 모터(22)에 의해 구동될 수 있다. 추가적인 예들에서, 모터(22)는 용융 용기(14)로부터 하류에서 감지된 용융 유리의 수준에 기초하여 제어된 속도로 원재료(24)를 투입하도록 원재료 운반 장치(20)를 구동할 수 있다. 용융 용기(14) 내 원재료(24)는 이후 용융 유리(28)를 형성하도록 가열될 수 있다.
유리 제조 장치(10)는 또한 선택적으로 유리 용융로(12)에 대하여 하류에 위치된 하류 유리 제조 장치(30)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)의 일부는 유리 용융로(12)의 일부로서 결합될 수 있다. 일부 경우, 아래 논의된 제1 연결 도관(32), 또는 상기 하류 유리 제조 장치(30)의 다른 부분들은 유리 용융로(12)의 일부로서 결합될 수 있다. 제1 연결 도관(32)을 포함하는 상기 하류 유리 제조 장치의 구성 요소들은 귀금속으로부터 형성될 수 있다. 적합한 귀금속들은 백금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄, 및 팔라듐, 또는 이들의 함금들로 구성된 금속들의 그룹으로부터 선택된 백금족 금속들을 포함한다. 예를 들어, 상기 유리 제조 장치의 하류 컴포넌트들은 질량으로 약 70 내지 약 90% 백금 및 질량으로 약 10% 내지 약 30% 로듐을 포함하는 백금-로듐 합금으로부터 형성될 수 있다. 그러나, 다른 적합한 금속들은 몰리브데늄, 팔라듐, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 및 그들의 합금들을 포함할 수 있다.
하류 유리 제조 장치(30)는 용융 용기(14)로부터 하류에 위치되고 상기 제1 연결 도관(32)을 통해 용융 용기(14)에 결합되는 제1 컨디셔닝(즉, 가공) 용기, 예컨대 청징 용기(34)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 용융 유리(28)는 용융 용기(14)로부터 청징 용기(34)로 제1 연결 도관(32)을 통해 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)가 용융 용기(14)로부터 청징 용기(34)로 제1 연결 도관(32)의 내부 경로를 통해 통과하도록할 수 있다. 그러나, 다른 컨디셔닝 용기들이 용융 용기(14)의 하류에, 예를 들어 용융 용기(14)와 청징 용기(34) 사이에, 위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 컨디셔닝 용기는 상기 용융 용기와 상기 청징 용기 사이에 사용될 수 있으며, 여기서 상기 청징 용기로 들어가기 전에 주 용융 용기로부터의 용융 유리가 용융 공정을 지속하도록 더 가열되거나 상기 용융 용기 내의 용융 유리의 온도보다 더 낮은 온도로 냉각된다.
기포들은 다양한 기술들에 의해 청징 용기(34) 내의 용융 유리(28)로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 원재료(24)는 가열되었을 때 화학적 환원 반응을 거치고 산소를 방출하는 다원자가 화합물들(즉, 청징제들), 예컨대 주석 산화물을 포함할 수 있다. 다른 적합한 청징제들은 비소, 안티모니, 철, 및 세륨을 제한 없이 포함한다. 청징 용기(34)는 상기 용융 용기 온도보다 더 높은 온도로 가열되며, 이로써 상기 용융 유리 및 상기 청징제를 가열한다. 상기 청징제(들)의 온도-유도된 화학적 환원에 의해 생성된 산소 기포들은 상기 청징 용기 내의 상기 용융 유리를 통해 상승하며, 상기 용융로 내에 생성된 상기 용융 유리 내의 가스들은 상기 청징제에 의해 생성된 상기 산소 기포들 내로 확산되거나 합쳐질 수 있다. 커진 가스 기포들은 상기 청징 용기 내의 상기 용융 유리의 자유 표면으로 상승할 수 있고 이후 상기 청징 용기 밖으로 벤트될 수 있다. 상기 산소 기포들은 상기 청징 용기 내 상기 용융 유리의 기계적 혼합을 더 유도할 수 있다.
하류 유리 제조 장치(30)는 다른 컨디셔닝 용기, 예컨대 상기 용융 유리를 혼합하기 위한 혼합 용기(36)를 더 포함할 수 있다. 혼합 용기(36)는 상기 청징 용기(34)로부터 하류에 위치될 수 있다. 혼합 용기(36)는 균일한 유리 용융물 조성을 제공하고, 이로써 상기 청징 용기를 빠져나가는 상기 청징된 용융 유리 내에 존재할 수 있는 화학적 또는 열적 불균일성을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 청징 용기(34)는 제2 연결 도관(38)을 통해 혼합 용기(36)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 용융 유리(28)는 청징 용기(34)로부터 혼합 용기(36)로 제2 연결 도관(38)을 통해 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)가 청징 용기(34)로부터 혼합 용기(36)로 제2 연결 도관(38)의 내부 경로를 통해 통과하도록 할 수 있다. 혼합 용기(36)가 청징 용기(34)의 하류에 도시되었으나, 혼합 용기(36)는 청징 용기(34)로부터 상류에 위치될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 일부 실시예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)는 다수의 혼합 용기들, 예를 들어 청징 용기(34)로부터 상류의 혼합 용기 및 청징 용기(34)로부터 하류의 혼합 용기를 포함할 수 있다. 이들 다수의 혼합 용기들은 동일한 디자인일 수 있거나, 상이한 디자인일 수 있다.
하류 유리 제조 장치(30)는 다른 컨디셔닝 용기, 예컨대 혼합 용기(36)로부터 하류에 위치될 수 있는 운반 용기(40)를 더 포함할 수 있다. 운반 용기(40)는 하류의 성형 장치로 공급될 용융 유리(28)를 컨디셔닝할 수 있다. 예를 들어, 운반 용기(40)는 출구 도관(44)을 통해 성형체(42)로 용융 유리(28)의 일관된 유동을 조절 및/또는 제공하기 위해 축적기 및/또는 유동 제어기로서 역할할 수 있다. 도시된 바와 같이, 혼합 용기(36)는 제3 연결 도관(46)을 통해 운반 용기(40)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 용융 유리(28)는 제3 연결 도관(46)을 통해 혼합 용기(36)로부터 운반 용기(40)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)를 혼합 용기(36)로부터 운반 용기(40)로 제3 연결 도관(46)의 내부 경로를 통해 몰아갈 수 있다.
하류 유리 제조 장치(30)는 상기 성형체(42) 및 입구 도관(50)을 포함하는 성형 장치(48)를 더 포함할 수 있다. 출구 도관(44)은 용융 유리(28)를 운반 용기(40)로부터 성형 장치(48)의 입구 도관(50)으로 운반하도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 예들에서, 출구 도관(44)은 입구 도관(50)의 내부 표면 내에 중첩되어 이격될 수 있으며, 이로써 출구 도관(44)의 외부 표면과 입구 도관(50)의 내부 표면 사이에 위치된 용융 유리의 자유 표면을 제공한다. 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치 내의 성형체(42)는 상기 성형체의 상부 표면에 위치된 홈통(52) 및 상기 성형체의 바닥 엣지(56)를 따라 드로우 방향으로 수렴하는 성형 표면들(54)을 포함할 수 있다. 운반 용기(40), 출구 도관(44) 및 입구 도관(50)을 통해 상기 성형체로 운반된 용융 유리는 상기 홈통의 측벽들을 넘쳐 흐르며, 용융 유리의 분리된 흐름들로 상기 수렴하는 성형 표면들(54)을 따라 하강한다. 상기 용융 유리의 분리된 흐름들은 바닥 엣지(56) 아래에서 이를 따라 결합하여 상기 유리가 냉각되고 상기 유리의 점도가 증가함에 따라 상기 유리 리본의 치수들을 제어하기 위해 예컨대 중력, 엣지 롤들(72) 및 풀링 롤들(82)에 의해 상기 유리 리본에 장력을 가함으로써 바닥 엣지(56)로부터 드로우 방향(60)으로 드로우되는 유리의 단일한 리본(58)을 생산한다. 따라서, 유리 리본(58)은 점탄성 전이를 거치고 상기 유리 리본(58)에 안정한 치수 특성을 부여하는 기계적 성질들을 얻는다. 유리 리본(58)은, 일부 실시예들에서, 상기 유리 리본의 탄성 영역 내의 유리 분리 장치(100)에 의해 개별 유리 시트들(62)로 분리될 수 있다. 로봇(64)은 이후 그리핑 툴(65)을 사용하여 개별 유리 시트들(62)을 컨베이어 시스템으로 이동시킬 수 있으며, 상기 개별 유리 시트들은 더 가공될 수 있다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 각각 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 내열 디스크(102)의 사시도, 측면도 및 정면도이다. 내열 디스크(102)의 축방향 두께가 도 2b에 T로 표시되어 있다. 내열 디스크(102)의 축방향 두께는 예를 들어 상기 디스크 상의 위치에서 상기 디스크의 두께를 측정함으로써 측정될 수 있다. 내열 디스크(102)의 평균 축방향 두께는 예를 들어 상기 디스크 상의 적어도 두 위치들, 예컨대 상기 디스크 상의 적어도 세 위치들, 및 나아가 예컨대 상기 디스크 상의 적어도 네 위치들 등에 대하여 상기 디스크의 두께를 측정하고 측정 횟수로 모든 측정의 총 두께를 나눔으로써 측정될 수 있다.
예를 들어, 도 2c는 도 2c에 A, B, C, 및 D로 표시된 상기 디스크 상의 네 위치들에 대하여 상기 디스크의 축방향 두께를 측정함으로써 내열 디스크(102)의 평균 축방향 두께가 측정되는 실시예를 보여주며, A, B, C, 및 D는 각각 상기 디스크 재료의 내부 반경과 외부 반경 사이에 반경방향으로 대략 동일한거리에 있다. 도 2c에 도시된 실시예에서, 디스크(102)의 평균 축방향 두께는 A, B, C, 및 D 위치들에서 측정된 축방향 두께를 더한 다음 그 합을 4로 나눔으로써 얻어질 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들에서, 내열 디스크들의 평균 축방향 두께는, 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 약 4 내지 약 8 밀리미터, 예컨대 약 5 내지 약 7 밀리미터, 및 나아가 예컨대 약 5.5 내지 약 6.5 밀리미터 범위일 수 있으며, 약 6 밀리미터를 포함한다. 이러한 디스크들은, 예를 들어, 약 50 내지 약 180 밀리미터, 예컨대 약 100 내지 약 150 밀리미터이며, 약 140 밀리미터를 포함하는 외부 직경, 및 약 25 내지 약 90 밀리미터, 예컨대 약 50 내지 약 70 밀리미터이며, 약 64 밀리미터를 포함하는 직경을 가지는 중심 개구를 가질 수 있다.
내열 디스크들을 위한 재료들은, 제한되지 않으나, 긴 시간동안 고온 환경들(예를 들어, 500℃ 초과의 온도들)을 견딜 수 있어야 한다. 본 명세서에 개시된 실시예들을 위하여 유용할 수 있는 내열 디스크들을 위한 적합한 재료들은, 예를 들어 미국 특허 제6,896,646호에 개시된 바와 같은 예를 들어, 점토, 운모, 유리 섬유들, 및 셀룰로오스 섬유들의 복합 재료를 포함하며, 그 개시 전체가 참조에 의해 본 명세서에 결합된다. 예를 들어, 상기 내열 디스크들은 제품명 SD-115 하의 일본 도쿄의 니치아스(Nichias) 사로부터 상업적으로 입수가능한 상기 조성을 가지는 복합 재료를 포함할 수 있다. 이 제품은 약 6 밀리미터의 두께를 가지는 시트들로 공급되며, 예를 들어 워터 제트 커터 또는 알맞은 크기의 펀치를 사용하여 원형 외부 직경(예를 들어, 약 140mm의 직경), 및 중심 개구(예를 들어, 약 64 밀리미터의 직경을 가지는 원형 개구)를 가지는 디스크들로 절단될 수 있다.
대안적으로, 복합 재료의 시트들은 예를 들어, (1) 점토(예를 들어, GLOMAX LL), 운모, 유리 섬유들(예를 들어, 10 질량% Al2O3-SiO2 섬유들), 목재 섬유(예를 들어, 캐나다로부터의 HIBRITE), 및 녹말의 워터 슬러리를 형성하는 단계; (2) 로터리 드럼 "종이 제조" 기계를 사용하여 상기 슬러리로부터 층들을 형성하는 단계; (3) 6mm 두께의 밀보드(millboard)를 제조하기 위해 상기 층들(예를 들어, 20개의 층들)을 쌓는 단계; (4) 적어도 24시간 동안 공기 건조시키기 위하여 건조 랙 상에 상기 밀보드를 걸치는 단계; 및 (5) 상기 건조 렉을 24시간 동안 110℃의 오븐에 놓는 단계에 의해 준비될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들에 유용할 수 있는 내열 디스크들의 위한 다른 재료들은 예를 들어 미국 특허 제7,507,194호에 개시된 바와 같은 예를 들어 알루미노실리케이트 내화 섬유, 실리케이트, 운모, 및 카올린 점토를 포함하는 밀보드 재료들을 포함하며, 그 개시 전체가 참조에 의해 본 명세서에 결합된다. 예를 들어, 상기 내열 디스크들은 약 5 내지 약 30 중량% 알루미노 실리케이트 내화 섬유, 약 10 내지 약 30 중량% 실리케이트, 약 5 내지 약 25 중량% 운모; 및 약 10 내지 약 35 중량% 카올린 점토;를 포함하는 밀보드 재료를 포함할 수 있으며, 상기 구성 성분들의 조합물은 상기 밀보드 재료의 적어도 85 중량%를 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 내열 롤들을 제조하기위한 방법들을 포함하며, 상기 방법은 복수의 내열 디스크들을 미리 선택하는 단계를 포함한다. 이러한 디스크들은 본 명세서에 기술된 상기 내열 디스크 재료들 중 임의의 것으로부터 미리 선택될 수 있다. 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들은 적어도 하나의 품질 인자에 기초하여 선택될 수 있다.
상기 적어도 하나의 품질 인자는 예를 들어 표면 주름 밀도, 표면 주름 간격, 표면 주름 깊이, 및 보이드 밀도로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각은 상기 디스크의 표면의 임의의 2000 제곱 밀리미터 면적에 대하여 약 5개의 가시 주름들 미만, 예컨대 약 4개의 가시 주름들 미만, 및 예컨대 약 3개의 가시 주름들 미만, 및 예컨대 약 2개의 가시 주름들 미만, 및 예컨대 약 1개의 가시 주름 미만의 표면 주름 밀도를 가진다. 용어 "가시 주름"은 확대 없이 인간의 눈에 보일 수 있는 주름을 지칭한다.
특정 예시적인 실시예들에서, 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각은 상기 디스크 상의 가장 가까운 가시 주름들 사이의 적어도 약 3 밀리미터, 예컨대 약 4 밀리미터, 및 예컨대 약 5 밀리미터, 및 예컨대 적어도 약 6 밀리미터, 및 예컨대 적어도 약 7 밀리미터의 표면 주름 간격을 가진다. 용어 "가장 가까운 가시 주름들"은 서로에 대하여 가장 가까운 상기 디스크의 표면 상의 가시 주름들을 지칭한다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각은 상기 디스크의 표면 상의 가장 깊은 가시 주름이 약 0.3 밀리미터 미만, 예컨대 약 0.25 밀리미터 미만, 및 예컨대 약 0.2 밀리미터 미만, 및 약 0.15 밀리미터 미만, 및 예컨대 약 0.1 밀리미터 미만의 깊이를 가지도록 표면 주름 깊이를 가진다. 용어 "주름 깊이"는 상기 디스크의 주표면에 의해 형성된 평면에 대한 주름의 수직 깊이를 지칭한다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각은 상기 디스크 상의 표면 면적의 10,000 제곱 밀리미터 당 2개 미만의 적어도 약 2 밀리미터의 최대 치수를 가지는 보이드들, 예컨대 하나 미만의 적어도 약 2 밀리미터의 최대 치수를 가지는 보이드의 보이드 밀도를 가진다. 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각은 또한 상기 디스크 상의 표면 면적의 10,000 제곱 밀리미터 당 5개 미만의 적어도 약 1 밀리미터의 최대 치수를 가지는 보이드들, 예컨대 4개 미만의 적어도 약 1 밀리미터의 최대 치수를 가지는 보이드들, 및 예컨대 3개 미만의 적어도 약 1 밀리미터의 최대 치수를 가지는 보이드들, 및 예컨대 2개 미만의 적어도 약 1 밀리미터의 최대 치수를 가지는 보이드들의 보이드 밀도를 가질 수 있다. 용어 "최대 치수"는 상기 디스크의 주표면에 의해 형성된 평면을 따라 보이드의 가장 큰 치수를 지칭한다.
상기 품질 인자들 각각은 예를 들어 마이크로미터를 사용한 시각적 검사 방법에 의해 측정될 수 있다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각의 평균 밀도는 약 0.6 그램/세제곱 미터 내지 약 1.2 그램/세제곱 미터, 예컨대 약 0.7 그램/세제곱 센티미터 내지 약 1.1 그램/세제곱 센티미터, 및 예컨대 약 0.8 그램/세제곱 센티미터 내지 약 1 그램/세제곱 센티미터 범위일 수 있다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들의 평균 압축 강도는 적어도 약 15 뉴턴/제곱 밀리미터, 예컨대 약 15 내지 약 100, 및 예컨대 약 20 내지 약 95, 및 예컨대 약 40 내지 약 75 뉴턴/제곱 밀리미터이다.
복수의 내열 디스크들의 사전 선택 후, 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들의 평균 축방향 두께가, 예컨대 평균 축방향 두께가 상기 디스크 상의 네 위치들에 대하여 측정된 도 2c에 도시된 실시예와 같이, 디스크 상의 적어도 두 위치들에 대하여 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들의 평균 축방향 두께가 측정되는 위에 기술된 측정 기술을 포함하는 본 명세서에 기술된 측정 기술들 중 임의의 것을 사용하여 측정될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 상기 측정된 디스크들 중 소정의 범위 내의 평균 축방향 두께를 가지는 적어도 두 디스크들, 예컨대 복수의 디스크들을 선택하는 단계를 또한 포함한다. 평균 축방향 두께에 대한 상기 소정의 범위는, 제한되지 않으나, 예를 들어, 약 4 내지 약 8 밀리미터, 예컨대 약 5 내지 약 7 밀리미터, 및 예컨대 약 5.5 내지 약 6.5 밀리미터 범위일 수 있으며, 약 6 밀리미터를 포함할 수 있다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 선택된 디스크들의 가장 큰 평균 축방향 두께와 가장 작은 평균 축방향 두께 사이의 차이는 가장 큰 평균 축방향 두께를 가지는 선택된 디스크들의 평균 축방향 두께의 약 10% 미만, 예컨대 약 9% 미만, 및 예컨대 약 8% 미만, 및 예컨대 약 7% 미만, 및 예컨대 약 6% 미만, 및 예컨대 약 5% 미만이다.
예를 들어, 상기 선택된 디스크들 중 임의의 가장 큰 평균 축방향 두께가 약 6.4 밀리미터이면, 이 두께의 약 10% 미만은 약 0.64 밀리미터 미만일 것이다. 이러한 실시예에서, 상기 선택된 디스크들의 가장 큰 평균 축방향 두께와 가장 작은 평균 축방향 두께 사이의 차이가 가장 큰 평균 축방향 두께를 가지는 선택된 디스크들의 평균 축방향 두께의 약 10% 미만이되도록 상기 선택된 디스크들 각각은 약 6.4 밀리미터 이하 및 약 5.76 밀리미터 이상의 직경을 가질 것이다.
유사하게, 상기 선택된 디스크들 중 임의의 가장 큰 평균 축방향 두께가 약 6.4 밀리미터이면, 이 두께의 약 5% 미만은 약 0.32 밀리미터 미만일 것이다. 이러한 실시예에서, 상기 선택된 디스크들의 가장 큰 평균 축방향 두께와 가장 작은 평균 축방향 두께 사이의 차이가 가장 큰 평균 축방향 두께를 가지는 상기 선택된 디스크들의 평균 축방향 두께의 약 5% 미만이 되도록 상기 선택된 디스크들 각각은 약 6.4 밀리미터 이하 및 약 6.08 밀리미터 이상의 직경을 가질 것이다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 선택된 디스크들의 가장 높은 밀도와 가장 낮은 밀도 사이의 차이는 가장 높은 밀도를 가지는 선택된 디스크들의 밀도의 약 10% 미만, 예컨대 약 9% 미만, 및 예컨대 약 8% 미만, 및 예컨대 약 7% 미만, 및 예컨대 약 6% 미만, 및 예컨대 약 5% 미만이다.
예를 들어, 상기 선택된 디스크들 중 임의의 가장 높은 밀도가 약 1 그램/세제곱 센티미터이면, 이 밀도의 약 10% 미만은 약 0.1 그램/세제곱 센티미터 미만일 것이다. 이러한 실시예에서, 상기 선택된 디스크들의 가장 높은 밀도와 가장 낮은 밀도 사이의 차이가 가장 높은 밀도를 가지는 선택된 디스크들의 밀도의 약 10% 미만이되도록, 상기 선택된 디스크들 각각은 약 1 그램/세제곱 센티미터 이하 및 약 0.9 그램/세제곱 센티미터 이상의 밀도를 가질 것이다.
유사하게, 상기 선택된 디스크들 중 임의의 가장 높은 밀도가 약 1 그램/세제곱 센티미터이면, 이 밀도의 약 5% 미만은 약 0.05 그램/세제곱 센티미터미만일 것이다. 이러한 실시예에서, 상기 선택된 디스크들의 가장 높은 밀도와 가장 낮은 밀도 사이의 차이가 가장 높은 밀도를 가지는 선택된 디스크들의 밀도의 약 5% 미만이되도록, 상기 선택된 디스크들 각각은 약 1 그램/세제곱 센티미터 이하 및 약 0.95 그램/세제곱 센티미터 이상의 밀도를 가질 것이다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 선택된 디스크들은 파이어링(firing) 단계에서 가열될 수 있다. 상기 파이어링 단계는, 예를 들어 상기 선택된 디스크들을 약 650℃ 내지 약 1000℃, 예컨대 약 760℃ 내지 약 1000℃의 온도로 적어도 2시간 동안 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 상기 선택된 디스크들은 파이어링 단계에서 가열되지 않을 수 있다(예를 들어, 상기 선택된 디스크들은 파이어링되지 않는 또는 "가열되지 않은(green)" 상태로 프레싱될 수 있다).
프레싱 전 상기 선택된 디스크들의 총 축방향 두께에 대한 프레싱된 디스크들의 총 축방향 두께가 소정의 범위 내가 되도록 상기 선택된 디스크들은 함께 프레싱될 수 있다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 선택된 디스크들은 프레싱 전에 무게가 측정될 수 있다. 상기 선택된 디스크들의 총 또는 누적 무게가 소정의 범위 밖이면, 예시적인 실시예들은 상기 선택된 디스크들의 총 또는 누적 무게가 소정의 범위 내가 되도록 조절하기 위하여 적어도 하나의 선택된 디스크가 다른 미리 선택된 디스크로 교환되는 것들을 포함할 수 있다.
특정 예시적인 실시예들에서, 상기 선택된 디스크들의 총 또는 누적 축방향 두께가 프레싱 전에 측정될 수 있다. 상기 선택된 디스크들의 총 또는 누적 축방향 두께가 소정의 범위 밖이면, 예시적인 실시예들은 상기 선택된 디스크들의 총 또는 누적 축방향 두께가 소정의 범위 내가 되도록 조절하기 위하여 적어도 하나의 선택된 디스크가 다은 미리 선택된 디스크로 교환되는 것들을 포함할 수 있다.
상기 선택된 디스크들, 예컨대 복수의 디스크들은 예를 들어 약 10000 내지 약 25000 파운드 범위의 인가된 힘으로 예를 들어 기계식 또는 유압식 수직 또는 수평 프레스를 사용하여 복수의 디스크들에 축방향 압축력을 인가함으로써 함께 프레싱될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 각각 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 프레싱 전 및 후의 복수의 디스크들(102)의 측면도들이다. 도 3a에서, 프레싱 전의 상기 복수의 디스크들(102)의 총 또는 누적 축방향 두께는 Lo에 의해 표시되며, 도 3b에서, 프레싱 후의 상기 복수의 디스크들(102)의 총 또는 누적 축방향 두께는 Lf에 의해 표시된다.
도 3a를 도 3b에 대하여 비교함으로써 보여지는 바와 같이, 프레싱 전 상기 복수의 디스크들(102)의 총 또는 누적 축방향 두께 Lo는, 프레싱 후 상기 복수의 디스크들의 총 또는 누적 축방향 두께 Lf보다 크다. 이와 관련하여, Lo와 Lf 사이의 관계는 압축률에 의해 정의될 수 있으며, 이는 다음과 같이 정의될 수 있다:
예를 들어, 특정 예시적인 실시예들에서, 상기 선택된 디스크들은 약 10 내지 약 30, 예컨대 약 12 내지 약 28, 및 예컨대 약 20 내지 약 25 범위이며, 약 22를 포함하는 압축률을 달성하도록 함께 프레싱될 수 있다.
이 관계는 대안적으로 프레싱 전 상기 선택된 디스크들의 총 축방향 두께Lo의 백분율로서 상기 프레싱된 디스크들의 총 또는 누적 축방향 두께Lf를 표현함으로써 기술될 수 있다. 예를 들어, 특정 예시적인 실시예들에서, 상기 프레싱된 디스크들의 총 축방향 두께Lf는 프레싱 전 상기 선택된 디스크들의 총 축방향 두께 Lo의 약 70% 내지 약 85%, 예컨대 약 72% 내지 약 83%, 및 예컨대 약 75% 내지 약 80% 범위이다.
최적의 롤 품질을 위하여, 상기 압축률이 소정의 범위, 예컨대 본 명세서에 개시된 범위들 내인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 압축률이 너무 낮은 경우, 보이드들, 갭들, 및 큰 구멍들이 특히 디스크들 사이의 영역들에 허용불가한 수준으로 존재할 수 있다. 반대로, 상기 압축률이 너무 높으면, 디스크 크랙킹이 초래될 수 있으며, 이는 잠재적으로 치명적인 롤 파괴를 야기할 수 있다.
본 명세서의 실시예들에 따라 상기 선택된 디스크들, 예컨대 복수의 선택된 디스크들을 함께 프레싱한 후, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 방법들은 상기 프레싱된 디스크들, 예컨대 복수의 프레싱된 디스크들을 소정의 형상으로 절단하는 단계, 그라인딩하는 단계, 및 샌딩(sanding)하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 소정의 형상은, 예컨대 유리 시트 가공 방법, 예컨대 퓨전 드로우 다운 공정에서의 풀링 롤으로서 또는 엣지 롤으로서의 응용을 위한 것과 같이, 내열 롤의 응용의 기대 영역의 함수일 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 우수한 표면 특성뿐만 아니라 우수하고 일관된 경도를 가지는 내열 롤들, 예컨대 약 30 내지 약 60의 25℃에서의 쇼어 경도를 가지는 내열 롤들의 신뢰성이 높고 일관된 생산을 가능하게할 수 있다.
위의 실시예들은 퓨전 다운 드로우 공정을 참조하여 기술되었으나, 이러한 실시예들은 또한 다른 유리 제조 공정들, 예컨대 플로트 공정들, 슬롯 드로우 공정들, 업-드로우 공정들, 및 프레스-롤링 공정들에도 적용가능하다는 것이 이해될 것이다.
본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시의 실시예들에 다양한 수정 및 변경이 만들어질 수 있다는 것이 당업계의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서 본 개시는 첨부된 청구항들 및 그 균등물의 범위 내에 속하는한 이러한 수정들 및 변경들을 커버하도록 의도된다.
Claims (21)
- 복수의 내열 디스크들을 미리 선택하는 단계; 및
프레싱 전의 상기 선택된 디스크들의 총 축방향 두께에 대한 프레싱된 디스크들의 총 축방향 두께가 소정의 범위 내이도록, 상기 미리 선택된 디스크들의 적어도 선택된 부분을 함께 프레싱(pressing)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 상기 복수의 미리 선택된 디스크들을 파이어링(firing)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들의 평균 축방향 두께를 측정하는 단계, 및 프레싱 전에 상기 측정된 디스크들 중 소정의 범위 내의 평균 축방향 두께를 가지는 적어도 2개의 디스크들을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 방법은 프레싱 전에 상기 적어도 2개의 선택된 디스크들의 무게를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 상기 미리 선택된 디스크들의 상기 선택된 부분의 총 축방향 두께를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 적어도 하나의 품질 인자에 기초하여 상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 적어도 하나의 품질 인자는 표면 주름 밀도, 표면 주름 간격, 표면 주름 깊이, 및 보이드 밀도로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 미리 선택된 내열 디스크들 각각의 표면 주름 밀도는 디스크의 표면 상의 임의의 2,000 제곱 밀리미터 면적 당 가시 주름들이 약 5개 미만인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 미리 선택된 내열 디스크들 각각의 표면 주름 간격은 디스크 상의 가장 가까운 가시 주름들 사이에서 적어도 약 3 밀리미터인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 미리 선택된 내열 디스크들 각각의 표면 주름 깊이는 디스크의 표면 상의 가장 깊은 가시 주름이 약 0.3 밀리미터 미만의 깊이를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 미리 선택된 내열 디스크들 각각의 보이드 밀도는 디스크 상의 표면적의 10,000 제곱 밀리미터당 적어도 약 2 밀리미터의 가장 큰 치수를 가지는 보이드들이 2개 미만, 및 적어도 약 1 밀리미터의 가장 큰 치수를 가지는 보이드들이 5개 미만인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각의 평균 축방향 두께는 디스크 상의 적어도 2개의 위치들에 대하여 측정되는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 적어도 2개의 선택된 디스크들의 평균 축방향 두께는 약 4 내지 약 8 밀리미터 범위인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 적어도 2개의 선택된 디스크들의 가장 큰 평균 축방향 두께와 가장 작은 평균 축방향 두께 사이의 차이는 가장 큰 평균 축방향 두께를 가지는 상기 적어도 2개의 선택된 디스크들의 평균 축방향 두께의 약 10% 미만인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 프레싱된 디스크들의 총 축방향 두께는 프레싱 전에 상기 선택된 디스크들의 총 축방향 두께의 약 70% 내지 약 85% 범위인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들 각각의 평균 밀도는 약 0.6 그램/세제곱 센티미터 내지 약 1.2 그램/세제곱 센티미터 범위인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 선택된 디스크들의 가장 높은 밀도와 가장 낮은 밀도 사이의 차이는 가장 높은 밀도를 가지는 상기 선택된 디스크들의 밀도의 약 10% 미만인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 미리 선택된 내열 디스크들은 밀보드(millboard) 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 18에 있어서,
상기 밀보드 재료는 점토, 운모(mica), 유리 섬유들, 및 셀룰로오스 섬유들로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 프레싱된 디스크들 각각의 25℃에서의 쇼어 경도(shore hardness)는 약 30 내지 약 60 범위인 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 소정의 형상으로 상기 프레싱된 디스크들을 절단하는 단계, 그라인딩(grinding)하는 단계, 및 샌딩(sanding)하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 롤의 제조 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |