KR20200055138A - 풀링 롤 표면 처리 방법들 - Google Patents

Abstract

유리 제조 공정에서 사용하기 위한 풀링 롤 처리 방법은, 상기 풀링 롤을 미리 정해진 힘으로 트램핑 롤러와 접촉시키는 단계, 및 상기 트램핑 롤러가 상기 풀링 롤러의 상기 표면 위로 이동하도록 미리 정해진 힘이 가해지는 동안 상기 풀링 롤을 회전시키는 단계를 포함한다. 상기 풀링 롤의 접촉 표면은 접촉 표면의 에지들이 반경이 되도록 처리될 수 있다.

Description

풀링 롤 표면 처리 방법들

<관련 출원들>

본 출원은 2017년 10월 10일에 출원된 미국 가출원 제62/570,119호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 아래에서 충분히 기술된 것처럼 그들의 전체로서 참조로 본 명세서에 인용되고 통합된다.

본 발명은 일반적으로 유리 제조 공정들에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 용융 유리를 인발하는데 사용되는 풀링 롤들(pulling rolls)을 처리하는 방법들에 관한 것이다.

유리 기판들, 예를 들어 조명 패널들, 액정 디스플레이들 및 다른 전자 장치들의 제조에 사용되는 유리 기판들의 제조는 일반적으로 용융 유리로부터 유리 리본을 인발하는(drawing) 것을 포함한다. 인발 공정에서, 유리 리본은 풀링 롤들 - 유리 리본의 가장자리 부분들을 꼭 죄고 그리고 성형체로부터 유리를 인발하는 일반적으로 역회전하는 및 대향하는 롤들에 의해 인발될 수 있다.

유리 시트들의 점점 더 얇아지는 공칭 두께(nominal thickness)에 대한 요구가 증가함에 따라, 이러한 시트들이 얻어질 수 있는 유리 리본의 표면에 위치된 유리 결함들(결점들)은 리본의 전체 두께에 대해 더 큰 퍼센티지를 나타낸다. 또한, 리본이 더 얇아짐에 따라 리본은 구부러지기 쉬워지거나, 일부 경우들에서 제조 공정의 일부로서 의도적으로 구부러질 수 있어서, 유리 리본 상의 표면 장력을 증가시킬 수 있다. 결점들이 존재하는 경우, 유리 리본의 표면으로 유도된 응력은 유리 리본의 균열 및 파열을 일으킬 수 있다. 리본의 균열은 풀링 롤들, 특히 얇은 유리, 즉 약 0.4 mm 미만인 공칭 두께를 갖는 유리의 제조에 사용되는 풀링 롤들의 빈번하고 그리고 조기 교체들을 초래하는 주요 요인이다.

유리 제조 공정에서 풀링 롤들의 접촉 표면들은 고온 유리와 장기간 접촉될 수 있으며, 따라서 일반적으로 고온 내화성 내화 재료들로 구성된다. 그럼에도 불구하고, 풀링 롤들이 채용되는 열악한 환경으로 인해, 풀링 롤의 예상 수명은 비교적 짧다. 따라서, 풀링 롤이 자주 교체된다. 얇은 유리, 즉, 약 0.4 mm 이하의 두께를 갖는 유리에 대하여, 유리의 균열은 풀링 롤들이 더 두꺼운 유리에 사용되는 대응물들보다, 특히 0.4 mm 보다 작은 얇은 유리를 생성하는 것에서 먼저 교체되는 주된 이유이다. 예를 들어, 약 0.3 mm 이하의 두께에서 평균 풀링 롤 수명은 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm 범위의 두께에서의 평균 수명의 40% 보다 작다.

약 0.4 mm 이하의 두께를 갖는 유리에 대하여 무려 65%의 균열 불량이 새로운 풀링 롤들의 설치 후 1 일 이내에 발생하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 불량들은 풀링 롤의 적어도 3 가지 주요 속성들: 표면 거칠기, 표면 순응성 및 표면 프로파일(롤 형상)로 추적되었다.

따라서, 실시 예들에서, 회전축 주위로 풀링 롤을 회전시키는 단계 및 상기 풀링 롤이 회전함에 따라 미리 정해진 힘 F를 가지고 상기 풀링 롤의 접촉 표면을 트램핑 롤러(tramping roller)와 접촉시키는 단계를 포함하는 풀링 롤을 처리하는 방법이 개시된다. 상기 미리 정해진 힘 F는 약 13 N 내지 약 147 N, 예를 들어 약 49 N 내지 약 118 N의 범위 내에 있을 수 있다. 접촉시키는 단계 후의 접촉 표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 상기 접촉시키는 단계 후에 2 ㎛ 이하일 수 있다.

상기 접촉시키는 단계 동안에 상기 트램핑 롤러에 의해 상기 접촉 표면 위로 이동된 거리는 상기 접촉 표면의 원주 이상일 수 있으며, 예를 들어 5,000 cm 이상, 예를 들어 약 5,000 cm 내지 약 70,000 cm의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시 예들에서, 상기 접촉 표면은 약 1.5 cm 내지 약 7.6 cm의 범위 내의 곡률 반경을 포함하는 전이 표면(transition surface)에 의해 상기 풀링 롤러의 모따기 표면에 합쳐질 수 있다.

상기 트램핑 롤러는 알루미나를 포함할 수 있지만, 다른 실시 예들에서 상기 트램핑 롤러는 스테인레스 스틸, 예를 들어 그 위에 배치된 세라믹(예를 들어, 알루미나) 층을 갖는 스테인레스-스틸 롤러를 포함할 수 있다. 상기 트램핑 롤러의 직경은 전형적으로 상기 풀링 롤의 상기 접촉 표면의 직경보다 작다.

다른 실시 예들에서, 상기 방법은 또한 풀링 롤 조립체의 샤프트에 상기 풀링 롤을 장착시키는 단계를 포함할 수 있다. 이어서 상기 풀링 롤 조립체는 유리 리본을 인발하기 위해 사용될 수 있다. 그 중심선에서 상기 유리 리본의 두께는 상기 인발 후에 0.7 mm 이하, 예를 들어 0.4 mm 이하일 수 있다.

일부 실시 예들에서, 복수의 트램핑 롤러들이 채용될 수 있다.

다른 실시 예들에서, 유리 제조 공정을 위한 풀링 롤 처리 방법이 개시되며, 상기 방법은 회전축 주위로 상기 풀링 롤을 회전시키는 단계; 및 상기 풀링 롤이 회전함에 따라 약 13 N 내지 약 147 N 범위 내, 예를 들어 약 49 N 내지 약 118 N의 범위 내, 예를 들어 약 78 N 내지 약 118 N의 범위 내의 미리 정해진 힘 F를 가지고 상기 풀링 롤의 접촉 표면을 트램핑 롤러와 접촉시키는 단계를 포함한다.

상기 접촉시키는 단계는 제로 분 보다 크지만 약 60 분 이하, 예를 들어 5 분 이상 약 15 분 이하 범위 내의 시간 동안 수행될 수 있다.

일부 실시 예들에서, 상기 접촉시키는 단계는 상기 접촉 표면을 복수의 트램핑 롤러들과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 상기 접촉시키는 단계 후에, 상기 접촉 표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 2 ㎛ 이하, 예를 들어 약 1 ㎛ 이하일 수 있다.

실시 예들에서, 상기 접촉 표면은 약 1.5 cm 내지 약 7.6 cm의 범위 내의 곡률 반경을 포함하는 전이 표면에 의해 상기 풀링 롤러의 모따기 표면에 합쳐질 수 있다.

상기 방법은 상기 접촉시키는 단계 후에 풀링 롤 조립체의 샤프트에 상기 풀링 롤을 장착시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이어서 상기 장착시키는 단계 후에 상기 풀링 롤 조립체는 유리 리본을 인발하기 위해 사용될 수 있다. 상기 인발시키는 단계 후에 그 중심선에서 상기 유리 리본의 두께는 약 0.7 mm 이하, 예를 들어 약 0.4 mm 이하일 수 있다.

또 다른 실시 예들에서, 유리 제조 공정을 위한 풀링 롤 처리 방법이 개시되며, 상기 방법은 밀보드 재료의 복수의 소성 디스크들을 면대면(face-to-face) 관계로 위치시키는 단계; 상기 복수의 소성 디스크들을 축방향으로 압축시키는 단계; 풀링 롤을 형성하기 위해 상기 복수의 소성 디스크들의 적어도 일부를 함께 융합하기에 충분한 온도 및 시간 동안 축방향으로 압축된 상기 복수의 소성 디스크들을 소성시키는 단계; 및 원통형 접촉 표면을 포함하는 원통형 부분, 및 모따기 부분 표면을 포함하는 모따기 부분을 포함하는 미리 정해진 프로파일로 상기 풀링 롤의 외부 표면을 밀링시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 원통형 접촉 표면과 상기 모따기 부분 표면 사이에 위치된 전이 표면은 약 1.5 cm 내지 약 7.6 cm 범위 내의 곡률 반경을 포함한다.

상기 방법은 회전축 주위로 상기 풀링 롤을 회전시키는 단계 및 상기 풀링 롤이 회전함에 따라 미리 정해진 힘 F를 가지고 상기 풀링 롤의 접촉 표면을 트램핑 롤러와 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 미리 정해진 힘 F는 약 13 N 내지 약 147 N의 범위 내, 예를 들어 약 49 N 내지 약 118 N의 범위 내, 또는 약 78 N 내지 약 118 N의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시 예들에서, 상기 접촉시키는 단계 동안에 상기 트램핑 롤러에 의해 상기 접촉 표면 위로 이동된 원주 거리는 상기 접촉 표면의 원주 이상, 예를 들어 5,000 cm 이상, 예를 들어 약 5,000 cm 내지 약 70,000 cm의 범위 내일 수 있다.

상기 방법은 풀링 롤 조립체의 샤프트에 상기 풀링 롤을 장착시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이어서 상기 풀링 롤 조립체는 유리 리본을 인발하기 위해 사용될 수 있다. 그 중심선에서 상기 유리 리본의 두께는 0.4 mm 이하일 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시 예들의 추가적인 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명백해지거나, 또는 첨부된 도면들 뿐만 아니라 하기의 상세한 설명, 청구 범위를 포함하여 본 명세서에 기술된 바와 같이 본 발명을 실시함으로써 인식될 것이다.

전술한 일반적인 설명 및 이어지는 본 실시 예들의 상세한 설명은 본 명세서에 개시된 실시 예들의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 뼈대를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부 도면들은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 결합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시 예들을 도시하며 상세한 설명과 함께 그 원리들 및 동작들을 설명하는 역할을 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 예시적인 유리 제조 장치의 개략도이다.
도 2는 성형 장치의 일부의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 성형 장치의 일부의 전면도이다.
도 4는 예시적인 풀링 롤 슬리브의 측면도이다.
도 5는 다른 예시적인 풀링 롤 슬리브의 측면도이다.
도 6은 예시적인 풀링 롤 카트리지의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 풀링 롤 조립체의 적어도 일부의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 풀링 롤의 접촉 표면을 처리하기 위한 예시적인 장치의 전면도이다.
도 9는 도 8에서 보여진 풀링 롤의 접촉 표면을 처리하기 위한 장치의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 풀링 롤의 접촉 표면을 처리하기 위한 다른 예시적인 장치의 전면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 풀링 롤의 접촉 표면의 처리로부터 결과되는 유리 강도, 및 풀링 롤 접촉 평균 표면 거칠기 및 경도에 대한 3가지 그룹들의 데이터의 그래프이다.
도 12는 (a) 트램핑(tramping) 이전 및 (b) 트램핑 이후의 풀링 롤을 나타내는 2개의 사진들을 나타낸다.
도 13은 풀링 롤 처리 및 전개의 다양한 조건들에 대한 유리 강도를 보여주는 그래프이다.
도 14a는 접촉 표면과 모따기 부분 표면 사이의 아치형 전이 표면을 갖는 스프레이된 풀링 롤들의 평면도이다.
도 14b는 도 14a의 스프레이된 풀링 롤들의 확대도이다.
도 15a는 접촉 표면과 모따기 부분 표면 사이의 아치형 전이 표면을 갖지 않는 스프레이된 풀링 롤들의 평면도이다.
도 15b는 도 15a의 스프레이된 풀링 롤들의 확대도이다.

이하, 본 발명의 실시 예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 그 예시들은 첨부하는 도면들에 묘사된다. 가능할 때마다, 도면들 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분들을 지칭하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되서는 안된다.

본 명세서에서 범위들은 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값까지로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 경우, 다른 실시 예는 상기 하나의 특정 값으로부터 및/또는 상기 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 상기 선행어 "약"을 사용하여 값들이 근사치들로서 표현될 경우, 상기 특정 값은 다른 실시 예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 상기 범위들의 각각의 종말점들은 다른 종말점과 관련하여 그리고 다른 종말점과 무관하게 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.

본 명세서에서 사용될 수 있는 방향 용어들- 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 위, 아래-은 단지 도면들을 참조하여 만들어졌으며, 절대적인 방향을 의미하도록 의도되지 않았다.

달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 명세서에 제시된 임의의 방법은 그 단계들이 특정 순서로 수행될 필요가 있거나, 임의의 장치를 사용하여 특정 방향들이 요구되는 것으로 해석되는 것으로 결코 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항은 그 단계들에 뒤따르는 순서를 실제로 언급하지 않거나, 또는 임의의 장치 청구항은 실제로 개별 구성 요소들에 대한 순서 또는 방향을 언급하지 않거나, 또는 단계들이 특정 순서로 제한되어 있다거나, 또는 장치의 구성 요소들에 대한 특정 순서 또는 방향이 언급되지 않았다는 것을 청구항들 또는 상세한 설명에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 경우, 어떤 식으로든 순서 또는 방향이 추론되는 것은 결코 의도된 것은 아니다. 이것은 단계들의 배열, 동작 흐름, 구성 요소들의 순서, 또는 구성 요소들의 방향에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 본 명세서에서 설명된 실시 예들의 수 또는 유형;을 포함한, 해석을 위해 임의의 가능한 비표현적 근거를 유지한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 언급 대상들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "a" 구성 요소에 대한 언급 대상은 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 둘 이상의 그러한 구성 요소들을 가지는 양태들을 포함한다.

용어 "예시적인(exemplary)", "예(example)" 또는 그들의 다양한 형태들은 본 명세서에서 예, 실례 또는 예시로서 작용하는 것을 의미하는 것으로 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 또는 "예"로서 설명된 임의의 양태 또는 설계는 다른 양태들 또는 설계들보다 바람직하거나 또는 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 또한, 예들은 명확성 및 이해성의 목적으로만 제공되며, 개시된 주제 또는 본 개시의 관련 부분들을 어떠한 방식으로도 제한하거나 한정하려는 것은 아니다. 다양한 범위의 무수히 많은 추가적이거나 대안적인 예들이 제시될 수 있었지만, 간결성을 위해 생략되었다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는(comprising)" 및 "구비하는(including)" 및 그들의 변형들은 달리 지시되지 않는 한 동의어 및 개방형(open-ended)으로 해석되어야 한다. 포함하거나 구비하는 전이 문구 뒤에 오는 요소들의 목록은 비 배타적 목록이며, 그리하여 목록에 구체적으로 언급된 것 외에 요소들도 또한 존재할 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, "용융 유리(molten glass)"는 냉각시 유리 상태로 들어갈 수 있는 용융 무기 재료를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 용융 유리라는 용어는 "용융물(melt)"이라는 용어와 동의어로 사용된다. 용융 유리는, 예를 들어, 주요 실리케이트 유리를 형성할 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "유체(fluid)"는 임의의 기체, 기체들의 혼합물, 액체, 기체 및 액체 혼합물들, 증기 또는 이들의 조합을 의미할 것이다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "내화물(refractory)" 또는 "내화 재료(refractory material)"는, 538℃ 위의, 예를 들어, 약 800℃ 이상과 같이, 약 700℃ 이상의 환경들에 노출되는 구조물들 또는 시스템들의 구성 요소들에 대하여 적용 가능하게 해주는 화학적 및 물리적 특성들을 갖는 비금속 물질들을 나타내는 것으로 사용된다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, "중량 퍼센트(wt.%)" 또는 "중량 %(weight percent)" 또는 "중량 %(percent by weight)"는 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 상기 성분이 포함된 조성물의 총 중량에 기반한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "통합(integral)"은 달리 지시되지 않는 한, 구조에서 통일된 물품 또는 몸체를 말하며, 연결된 부분들의 집합, 예를 들어 모놀리식이 아니다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 풀링 롤의 접촉 표면은 점성, 점탄성 또는 탄성 재료의 리본(예를 들어, 유리 리본)과 접촉하도록 의도되고 구성되는 풀링 롤의 표면이다.

던-드로우(dawn-draw) 공정에 의한 유리 시트들의 제조는 미결정 길이의 리본으로서 성형 본체로부터 용융 유리를 인발하는 것을 포함한다. 리본은 측면 에지 부들과 그 사이의 중앙부를 포함한다. 인발 공정은 용융된 유리를 성형 본체로부터 멀어지게 하는 리본 상에 하향 힘을 가하는 한 쌍의 역회전 풀링 롤 조립체들 사이에서 리본의 측면 에지부를 핀칭하는(pinching) 단계를 포함한다. 유리 리본은 탄성 상태로 냉각되고, 개별 유리 시트들로 절단되고, 풀링 롤 조립체들에 의해 접촉된 상기 에지부들이 제거된다.

전형적으로, 풀링 롤들 자체는 금속(예를 들어, 스틸) 샤프트들 상에 장착되는 내화 재료를 포함한다. 풀링 롤은 일체형 몸체 또는 적층형 내화 디스크들로 구성된 몸체일 수 있다. 실시 예들에서, 풀링 롤은 샤프트로부터의 용이한 부착 및 제거를 촉진하게 하는 슬리브 또는 카트리지의 형태일 수 있다.

도 1에 도시된 것은 예시적인 유리 제조 장치(10)이다. 일부 실시 예들에서, 유리 제조 장치(10)는 용융 용기(14)를 포함할 수 있는 유리 용융로(12)를 포함할 수 있다. 용융 용기(14) 외에, 유리 용융로(12)는 원료를 가열하고 원료를 용융 유리로 전환하도록 구성된 가열 요소들(예를 들어, 연소 버너들 및/또는 전극들)과 같은 하나 이상의 추가적 구성 요소들을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융로(14)는 전기적-부스트된 용융 용기일 수 있고, 여기서 연소 버너들 및 직접 가열에 의해 에너지가 원료에 부가되고, 여기서 전류는 원료를 통과하여 원료의 주울 가열(Joule heating)을 통해 에너지를 부가한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 전기적-부스트된 용융 용기는 주울 가열 및 상방-표면(above-surface) 연소 가열 양쪽으로부터 열 에너지를 얻는 용융 용기이고, 주울 가열을 통해 원료 및/또는 용융물에 부여되는 에너지의 양은 또는 약 20% 이상이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 전기적-부스트된 용융 용기는 침지(submerged) 연소 공정들을 포함하지 않는다. 일부 실시 예들에서, 상방-표면 연소 버너들 및 주울 가열 양쪽을 통해 용융 재료에 부가된 총 열 에너지와 비교하여 주울 가열에 의해 용융 재료에 부가된 열 에너지는 약 20% 내지 약80 %의 범위 내일 수 있고, 예를 들어 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상 또는 70% 이상일 수 있다.

다른 실시 예들에서, 유리 용융로(12)는 용융 용기로부터 열 손실을 감소시키는 열 관리 장치들(예를 들어, 절연 성분들)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예들에서, 유리 용융로(12)는 유리 용융으로의 원료의 용융을 촉진하게 하는 전자 장치들 및/또는 전자기계 장치들 포함할 수 있다. 또한, 유리 용융로(12)는 지지 구조물들(예를 들어,지지 섀시, 지지 부재 등) 또는 다른 구성 요소들을 포함할 수 있다.

유리 용융 용기(14)는 일반적으로 내화성 세라믹 재료와 같은 내화성 재료물 예를 들어 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 내화성 세라믹 재료로부터 형성되지만, 내화성 세라믹 재료는 대안적으로 또는 임의의 조합으로 사용된 이트륨(예를 들어, 이트리아 안정화된 지르코니아, 이트륨 포스페이트), 지르콘(ZrSiO₄) 또는 알루미나-지르코니아-실리카 또는 심지어 크롬 산화물과 같은 다른 내화성 재료들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 유리 용융 용기(14)는 내화 세라믹 벽돌들로 구성 될 수 있다.

일부 실시 예들에서, 용융로(12)는 유리 제품, 예를 들어 미결정된 길이의 유리 리본을 제조하도록 구성된 유리 제조 장치의 구성 요소로서 통합될 수 있지만, 다른 실시 예들에서는 유리 제조 장치는 다른 많은 유리 제품들이 고려될 수 있지만, 유리 막대들, 유리 튜브들, 유리 봉함들(예를 들어, 조명 장치들, 예를 들어 전구들 위한 유리 봉함들) 및 유리 렌즈들과 같은 다른 유리 제품들을 제한없이 형성할 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 용융로는 슬롯 인발 장치, 플로트 배스(float bath) 장치, 다운-드로우 장치(예를 들어, 융합 던-드로우 장치), 업-드로우 장치, 프레싱 장치, 롤링 장치, 튜브 드로잉 장치 또는 본 개시로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 다른 유리 제조 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 구성 요소로서 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 개별 유리 시트들로의 후속 처리를 위하여 또는 스풀(spool) 상으로 상기 유리 리본을 롤링하기 위하여 유리 리본을 융합 인발하기 위한 융합 던-드로우 유리 제조 장치(10)의 구성 요소로서 유리 용융로(12)를 개략적으로 도시한다.

유리 제조 장치(10)(예를 들어, 융합 던-드로우 장치(10))는 유리 용융 용기 (14)에 대해 상류에 위치된 상류 유리 제조 장치(16)를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 상류 유리 제조 장치(16)의 일부 또는 전체가 유리 용융로(12)의 일부로서 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 실시 예에 도시된 바와 같이, 상류 유리 제조 장치(16)는 원료 저장 통(18), 원료 전달 장치(20) 및 원료 전달 장치에 연결된 모터(22)를 포함 할 수 있다. 원료 저장 통(18)은 화살표(26)로 표시된 바와 같이, 하나 이상의 공급 포트들을 통해 유리 용융로(12)의 용융물 용기(14) 내로 공급될 수 있는 다량의 원료(24)를 저장하도록 구성될 수 있다. 원료(24)는 전형적으로 하나 이상의 유리 성형 금속 산화물들 및 하나 이상의 개질제들을 포함한다. 일부 예들에서, 원료 전달 장치(20)는 모터(22)에 의해 동력을 공급받을 수 있어서, 원료 전달 장치(20)는 저장 통(18)으로부터 용융물 용기(14)로 미리 결정된 량의 원료(24)를 전달할 수 있다. 다른 예들에서, 모터(22)는 용융 유리의 유동 방향에 대하여 용융물 용기(14)로부터 하류에서 감지된 용융 유리의 레벨에 기초하여 제어된 속도로 원료 (24)를 도입하기 위해 원료 전달 장치(20)를 가동할 수 있다. 그 후 용융물 용기(14) 내의 원료(24)는 가열되어 용융 유리(28)를 형성할 수 있다. 전형적으로, 초기 용융 단계에서, 원료는 예를 들어 다양한 "모래 (sand)"를 포함하는 미립자로서 용융물 용기에 부가된다. 원료는 또한 이전의 용융 및/또는 성형 동작들로부터의 조각 유리(즉, 유리 부스러기)를 포함할 수 있다. 연소 버너들은 일반적으로 용융 공정을 시작하기 위해 사용된다. 전기적으로 부스트된 용융 공정에서, 일단 원료의 전기 저항이 충분히 감소되면(예를 들어, 원료가 액화되기 시작할 때), 원료들과 접촉하게 위치된 전극들 사이에 전위를 발생시킴으로써 전기 부스트가 시작되고, 그리하여 상기 원료를 통하여 전류를 통하게 함으로써 상기 원료는 전형적으로 용융 상태로 들어가거나 또는 용융 상태로 된다.

유리 제조 장치(10)는 또한 용융 유리(28)의 유동 방향에 대하여 유리 용융로(12)의 하류에 위치된 하류 유리 제조 장치(30)를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)의 일부가 유리 용융로(12)의 일부로서 결합될 수 있다. 그러나, 일부 경우들에서, 아래에서 논의되는 제1 연결 도관(32) 또는 하류 유리 제조 장치(30)의 다른 부분들이 유리 용융로(12)의 일부로서 결합될 수 있다. 제1 연결 도관(32)을 포함하는 하류 유리 제조 장치의 요소들은 귀금속으로 형성될 수 있다. 적합한 귀금속들은 백금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄 및 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 백금족 금속들 또는 이들의 합금들을 포함한다. 예를 들어, 유리 제조 장치의 하류 구성요소들은 약 70 중량% 내지 약 90 중량%의 백금 및 약 10 중량% 내지 약 30 중량%의 로듐을 포함하는 백금-로듐 합금으로 형성될 수 있다. 그러나, 유리 제조 장치의 하류 구성요소들을 형성하기 위한 다른 적합한 금속은 몰리브덴, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 및 이들의 합금을 포함할 수도 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는, 용융물 용기(14)로부터 하류에 위치하고 그리고 상기 언급된 제1 연결 도관(32)을 통해 용융물 용기(14)에 결합된, 정제 용기(34)와 같은 제1 컨디셔닝(즉, 처리) 용기를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 용융 유리(28)는 제1 연결 도관(32)을 통해 용융물 용기(14)로부터 정제 용기(34)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융물 용기(14)로부터 정제 용기(34)로 제1 연결 도관(32)의 내부 경로를 통해 용융 유리(28)를 구동할 수 있다. 그러나, 다른 컨디셔닝 용기는 용융물 용기(14)의 하류, 예를 들어 용융물 용기(14)와 정제 용기(34) 사이에 위치될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예들에서, 컨디셔닝 용기는 용융물 용기와 정제 용기 사이에 채용될 수 있으며, 여기서 1차 용융물 용기로부터의 용융 유리가 용융 공정을 계속할 수 있도록 2차 용기에서 추가로 가열되거나, 또는 정제 용기로 들어가기 전에 1차 용융물 용기 내의 용융 유리 온도보다 낮은 온도로 냉각된다.

이전에 설명한 바와 같이, 기포들이 다양한 기술들에 의해 용융 유리(28)로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 원료(24)는 가열될 때 화학적 환원 반응을 겪고 산소를 방출하는 주석 산화물과 같은 다가 화합물들(즉, 청징제들(fining agents))을 포함할 수 있다. 다른 적합한 청징제들은 비소, 안티몬, 철 및 세륨을 비제한적으로 포함하지만, 비소 및 안티몬의 사용은 일부 적용들에서 환경적인 이유로 좌절될 수 있다. 정제 용기(34)는 용융물 용기 온도보다 높은 온도로 가열되어, 청징제를 가열한다. 용융물에 포함된 하나 이상의 청징제들의 온도-유도된 화학적 환원에 의해 생성된 산소 기포들이 정제 용기 내의 용융 유리를 통해 상승하며, 여기서 용융로에서 생성된 용융 유리 내의 가스들은 청징제에 의해 생성된 산소 기포들 속으로 합체되거나 확산될 수 있다. 증가된 부력과 함께 확대된 가스 기포들은 정제 용기 내에서 용융 유리의 자유 표면으로 상승한 후, 정제 용기 밖으로 배기될 수 있다. 산소 기포들은 용융 유리를 통해 상승함에 따라 정제 용기 내에서 용융 유리의 기계적 혼합을 추가로 유도할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 정제 용기(34)로부터 하류로 흐르는 용융 유리를 혼합하기 위한 혼합 장치(36), 예를 들어 교반 용기와 같은 다른 컨디셔닝 용기를 더 포함할 수 있다. 혼합 장치(36)는 균질한 유리 용융 조성물을 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 정제 용기를 빠져나가는 정제된 용융 유리 내에 달리 존재할 수 있는 화학적 또는 열적 불균일성들을 감소시킨다. 도시된 바와 같이, 정제 용기(34)는 제2 연결 도관(38)을 통해 혼합 장치(36)에 결합될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 용융 유리(28)는 정제 용기(34)로부터 제2 연결 도관(38)을 통해 혼합 장치(36)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 정제 용기(34)로부터 혼합 장치(36)로 제2 연결 도관(38)의 내부 경로를 통해 용융 유리(28)를 구동할 수 있다. 전형적으로, 혼합 장치(36) 내의 용융 유리는, 자유 표면과 혼합 장치의 상부 사이에서 연장되는 자유 체적과 함께 자유 표면을 포함한다. 혼합 장치(36)가 용융 유리의 유동 방향에 대해 정제 용기(34)의 하류에 도시되어 있지만, 다른 실시 예들에서는 혼합 장치(36)가 정제 용기(34)의 상류에 위치될 수 있음에 유의해야한다. 일부 실시 예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)는 다중 혼합 장치, 예를 들어 정제 용기(34) 상류의 혼합 장치 및 정제 용기(34) 하류의 혼합 장치를 포함할 수 있다. 이들 다중 혼합 장치는 동일한 디자인일 수 있거나, 또는 서로 다른 디자인일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 용기들 및/또는 도관들 중 하나 이상은 용융 물질의 혼합 및 후속 균질화를 증진하기 위해 내부에 배치된 정적 혼합 날개들을 포함할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 혼합 장치(36)로부터 하류에 위치될 수 있는 전달 용기(40)와 같은 다른 컨디셔닝 용기를 더 포함할 수 있다. 전달 용기(40)는 용융 유리(28)가 하류 성형 장치 내로 공급되도록 컨디셔닝할 수 있다. 예를 들어, 전달 용기(40)는 출구 도관(44)을 통해 성형 본체(42)로 용융 유리(28)의 일정한 유동을 조절하고 제공하기 위한 축적기 및/또는 유동 제어기로서 작용할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전달 용기(40) 내의 용융 유리는 자유 표면을 포함하며, 여기서 자유 체적은 자유 표면으로부터 전달 용기의 상부로 연장된다. 도시된 바와 같이, 혼합 장치(36)는 제3 연결 도관(46)에 의해 전달 용기(40)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 용융 유리(28)는 제3 연결 도관(46)을 통하여 혼합 장치(36)로부터 전달 용기(40)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 혼합 장치(36)로부터 전달 용기(40)로 제3 연결 도관(46)의 내부 경로를 통해 용융 유리(28)를 구동할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 입구 도관(50)을 포함하여 상기 언급된 성형 본체(42)를 포함하는 성형 장치(48)를 추가로 포함할 수 있다. 출구 도관(44)은 용융 용기(28)를 전달 용기(40)로부터 성형 장치(48)의 입구 도관(50)으로 전달하도록 위치될 수 있다. 융합 던-드로우 유리 제조 장치에서 성형 본체(42)는 성형 본체의 상부 표면에 위치된 트로프(trough)(52) 및 성형 본체의 바닥 에지(루트)(56)를 따라 인발 방향으로 수렴하는 수렴 성형 표면들(54)(단지 하나의 표면만 도시됨)을 포함할 수 있다. 전달 용기(40), 출구 도관(44) 및 입구 도관 (50)를 통해 성형 본체 트로프(52)로 전달된 용융 유리는 트로프(52)의 벽들을 넘쳐서 용융 유리의 분리된 유동들로서 상기 수렴 성형 표면들(54)을 따라 하강한다. 용융 유리의 분리된 유동들은 상기 루트(56) 아래 및 루트(56)를 따라 합쳐지며, 용융 유리가 냉각되고 그리고 재료의 점도가 증가함에 따라 유리 리본의 치수들을 제어하기 위해, 중력, 에지 롤들(62) 및 풀링 롤 조립체들(64)에 의해서와 같이 하향 장력을 유리 리본에 인가함으로써 인발 방향(60)으로 인발 평면(59)(도 2 참조)을 따라 루트(56)로부터 인발되는 용융 유리의 단일 리본을 생성할 수 있다. 따라서, 유리 리본(58)은 점탄성 전이를 거쳐 유리 리본(58)에 안정적인 치수 특성을 제공하는 기계적 특성을 얻는다. 유리 리본(58)은 일부 실시 예들에서, 유리 리본의 탄성 영역에서 유리 분리 장치(도시되지 않음)에 의해 개별 유리 시트들(68)로 분리될 수 있지만, 다른 실시 예들에서, 유리 리본은 스풀들 상으로 감겨지고 추가 처리를 위해 저장될 수 있다.

도 1 및 도 3은 성형 본체(42), 에지 롤들(62) 및 풀링 롤 조립체들(64)을 도시하는 성형 장치(48)의 적어도 일부의 측면(에지)도 및 정면도를 각각 도시한다.

풀링 롤 조립체들(64)은 모듈식 구성요소들로서 조립될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 이러한 모듈식 구성요소들은 풀링 롤 조립체들의 선적 및 수리와 관련된 정지시간 및 비용을 최소화하기 위해 사용 시점에서 신속하게 교체될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상기 모듈식 구성요소들은 적어도 부분적으로 함께 융합된 소성되고 압축된 내열성 디스크들의 슬리브를 포함할 수 있어서, 상기 슬리브는 단일 유닛으로서 풀링 롤 샤프트 상에 위치되고 풀링 롤 샤프트로부터 제거될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 상기 모듈식 구성요소는 풀링 롤 샤프트 상으로 미끄러지도록 구성된 카트리지를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 풀링 롤 조립체라는 용어는 유리 리본을 인발하는데 사용되는 조립체를 지칭한다. 풀링 롤 조립체는 샤프트, 유리 리본과 접촉하는 접촉면을 제공하는 풀링 롤, 샤프트 및 그에 따른 풀링 롤을 회전시키기 위한 모터, 및 예를 들어, 풀링 롤을 상기 샤프트에 고정하기 위해, 풀링 롤 모터를 제어하기 위해, 등등 필요할 수 있는 다양한 다른 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다. 풀링 롤이라는 용어는 유리 리본(58)과 접촉하는 풀링 롤 조립체의 부분을 포함한다. 전형적으로, 풀링 롤은 내화 물질의 슬리브, 예를 들어 슬리브를 제작하기 위해 면대면(face-to-face)으로 조립되고 소성된 내열성 내화 디스크들을 포함한다. 그러나, 다른 실시 예들에서, 풀링 롤은 샤프트에 제거 가능하게 맞춰질 수 있는 모듈식, 교체 가능한 카트리지를 생성하기 위해 스풀 또는 다른 뼈대에 조립된 슬리브를 포함할 수 있다.

풀링 롤 조립체는 샤프트를 따라 위치된 하나 이상의 피팅들(fittings)을 포함할 수 있다. 이러한 피팅들은 칼라(고정된, 이동 가능한 및/또는 제거 가능한), 잠금 링, 스냅 링, 스플릿 리테이닝 링(split retaining ring), 또는 샤프트 상의 제 위치에 하나 이상의 내열성 디스크들을 고정할 수 있는 다른 장치를 포함할 수 있다. 샤프트에 장착된 복수의 내열성 디스크들에 축 방향 압축력을 인가할 수 있는 임의의 장치가 피팅으로서 사용될 수 있다.

주어진 풀링 롤 조립체의 원하는 구성에 따라, 내열 디스크들의 하나 이상의 영역들이 샤프트를 따라 위치될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 내열 디스크들의 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 개별 영역들이 샤프트를 따라 위치될 수 있으며, 여기서 각각의 영역은 그들 사이에 배치된 내열 디스크들에 축 방향 압축력을 인가할 수 있는 적어도 2개의 피팅들을 포함한다.

다양한 풀링 롤 구성들이 문헌에 존재하고, 시트 유리의 제조에 사용하기에 적합하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 미국 특허 제6,896,646호는 밀보드(millboard) 재료들로부터 풀링 롤을 생성하는 방법을 기술한다. 본 발명은 특정의 풀링 롤 구성 또는 배열로 제한되지 않으며, 당업자는 적절한 풀링 롤 구성을 용이하게 선택할 수 있다.

실시 예들에서, 풀링 롤 조립체는 샤프트의 길이 또는 그 일부를 넘어 연장되는 내열성 디스크들의 단일 영역을 포함하는 구성을 포함할 수 있다. 이러한 풀링 롤 조립체는 유리 시트와 접촉하도록 특별히 적합화된 하나 이상의 부분들을 포함할 수 있으며, 그 부분에서 내열성 디스크들의 외주는 내열성 디스크들을 둘러싸는 것보다 샤프트로부터 더 먼 거리로 연장된다. 이러한 구성은 풀링 롤로부터의 입자들이 "온클루션들(onclusions)"(예를 들어, 표면 입자들)로서 유리 시트 상에 퇴적될 가능성을 감소시킬 수 있다. 전체 롤 구성에서, 내열성 디스크들의 단일 영역은 상이한 위치들, 예를 들어 유리 리본의 대향하는 에지들에서 유리 리본과 접촉하도록 구성된 두 개의 부분들을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 풀링 롤 조립체는 노출된 샤프트 구성을 포함할 수 있으며, 여기서, 예를 들어 대향하는 에지 부분들에서 유리 리본과 접촉하도록 구성된 내열성 디스크들의 둘 이상의 영역들은 디스크들을 포함하지 않는 샤프트의 영역에 의해 분리된다. 각각의 개별 영역은 내열성 디스크들을 제자리에 고정시키고 이들 사이에 배치된 내열성 디스크들에 축 방향 압축력을 제공하기 위한 피팅들을 가질 수 있다.

도 3에 도시된 스터브 풀링 롤 조립체(64)에서, 샤프트에 장착된 단일 영역의 내열성 디스크들은 유리 시트의 한쪽 에지 부분과 접촉하도록 구성되어 있고, 별도의 스터브 풀링 롤 조립체(64)(별도의 샤프트를 포함함)는 유리 시트의 대향하는 에지와 접촉하는 데 사용될 수 있다. 즉, 스터브 롤 구성에서, 하나의 샤프트는 유리 리본의 전체 폭을 가로 질러 연장되지 않는다.

풀링 롤의 일부를 압축하고 접촉면의 특정 경도를 달성하기 위해 사용되는 축 방향 압축력은 변할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 상기 힘은 약 31,376 뉴턴 내지 약 134,467 뉴턴(N), 약 44,822 N 내지 약 89,644 N, 또는 약 35,858 N 내지 약 58,269 N의 범위일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 상기 힘은 약 31.376 N 보다 작거나 또는 약 134.467 N 보다 클 수 있다. 축 방향 압축력은 가열시 상기 내열성 소성 디스크들의 적어도 일부가 함께 융합되도록 하기에 충분해야 한다.

예시적인 풀링 롤은, 면대면 배향으로 샤프트 상에 위치되고, 복수의 디스크들의 각 디스크의 외부 에지가 유리 리본과 접촉할 수 있는 풀링 롤의 외부 표면을 형성하도록 압축된, 복수의 내열성 평면 디스크들(선택적으로 소성된)을 포함한다. 복수의 내열성 디스크들 중 임의의 하나 이상의 특정 형상, 크기 및 조성은, 예를 들어 결과로 초래된 풀링 롤의 의도된 적용 및 동작 조건들에 따라 달라질 수 있다. 풀링 롤의 외부 표면의 적어도 일부는 유리 시트와 접촉하도록 구성될 수 있다.

내열성 디스크들 중 임의의 하나 이상의 조성물은 풀링 롤의 원하는 특성들에 따라 변할 수 있다. 실시 예들에서, 하나 이상의 디스크들은 밀보드 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 디스크들은 실리케이트, 점토, 내화 세라믹 섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 디스크들은, 예를 들어 Nichias SD-115(일본 도쿄의 Nichias Corporation으로부터 입수 가능함)와 같은 상업적으로 이용가능한 밀보드 재료를 포함할 수 있다. 특정 구성 요소들 및 농도 범위들이 본 명세서에서 특정 밀보드 재료들에 대해 언급되었지만, 이들은 예시적이고 임의의 특정 밀보드 재료, 구성요소들 및/또는 농도 범위들과 관련하여 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

일부 실시 예들에서, 내열성 디스크들의 적어도 일부가 형성되는 밀보드는 미국 특허 제7,507,194 B2호에 기재된 것과 같은 석면-프리(asbestos-free), 샷-프리(shot-free) 내화성 조성물을 포함할 수 있다. 다양한 예시적인 실시 예들에서, 이러한 밀보드는 건조 중량 기준으로 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 내화성 세라믹 섬유, 예를 들어 셀룰로스와 같은 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 유기 섬유, 예를 들어 포스터라이트(Forsterite)와 같은 약 10 중량 % 내지 약 40 중량 %의 마그네슘 실리케이트, 약 5 중량% 내지 약 32 중량%의 운모, 약 10 중량% 내지 약 35 중량%의 카올린 점토, 약 0.5 중량%의 결정질 실리카, 및 약 0.8 중량% 미만의 티타늄 산화물을 포함할 수 있다.

이러한 밀보드 재료에서 사용하기 위한 세라믹 섬유들은 자연 발생 재료들 및/또는 카올리나이트 및 실리카로부터 제조된 인공 세라믹 섬유들 포함할 수 있다. 유용한 세라믹 섬유들은 다양한 섬유 등급들의 섬유들을 포함할 수 있으며, 이러한 등급들은 제조 방법들, 샷(비 섬유질) 함량, 윤활 등에 의해 결정된다. 당업자는 본 개시 내용을 보유하면서 적절한 세라믹 섬유 재료들을 용이하게 선택할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 이러한 세라믹 섬유들은 약 5 마이크로미터 이하의 섬유 길이, 약 3 마이크로미터 이하의 직경, 및 약 5:1 초과의 종횡비를 가질 수 있다. 이들 값들은 예시적이며, 결과적인 풀링 롤의 원하는 특성들에 따라 다른 섬유들이 사용될 수 있음에 유의해야한다. 실시 예들에서, 풀링 롤들을 위한 세라믹 섬유 재료는 약 1,760 ℃ 미만의 온도에서 녹지 않아야 하며, 약 1,260 ℃까지의 연속적 온도들에 노출될 때 물리적 및 화학적 온전함을 유지해야 한다.

사용되는 경우, 유기 섬유는 밀보드 재료 또는 풀링 롤 적용에 사용하기에 적합한 임의의 유기 섬유일 수 있다. 유기 섬유는, 예를 들어 셀룰로오스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 셀룰로오스는 표백되지 않은, 반- 표백된 또는 표백 된 목재 펄프를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 밀보드 조성물은 유기 섬유를 포함하지 않는다.

존재하는 경우, 무기 결합제는, 예를 들어 점토, 석고, 비산회(fly ash) 및 나트륨, 칼륨 또는 마그네슘의 실리케이트들과 같은 알칼리 이온성 실리케이트를 포함하는 하나 이상의 무기 화합물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무기 결합제는 밀보드 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 약 10 내지 약 30 중량%의 카올린 점토 및 약 10 내지 약 40 중량%의 마그네슘 실리케이트를 포함할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 밀보드 구성 요소들의 수용성 슬러리가 제조될 수 있고, 응결제가 임의로 첨가될 수 있고, 결과적인 슬러리는 예를 들어, 슬러리를 회전하는 스크린 실린더 상에 퇴적시킴으로써 시트로 형성된다.

밀보드 시트는 성형 동안 및/또는 성형 후에 균일하거나 또는 실질적으로 균일한 두께를 제공하기 위해 압축될 수 있다. 형성된 밀보드 시트 내의 임의의 잔류 수분은, 예를 들어 가열에 의해 제거될 수 있다.

내열성 디스크 및/또는 하나 이상의 내열성 디스크들이 절단된 재료는 조립 이전에, 상기 내열성 디스크들이 상기 롤들이 동작하는 온도들에 노출될 경우 조성적 또는 치수적 변화들이 실질적으로 나타나지 않도록 소성될 수 있다. 예를 들어, 내열성 디스크들은 약 650 ℃ 내지 약 1,000 ℃, 또는 약 760 ℃ 내지 약 1,000 ℃, 또는 약 900 ℃ 내지 약 1,000 ℃의 온도에서 소성 단계에서 가열될 수 있고, 적어도 두 시간 동안 유지될 수 있다. 상기 내열성 디스크들은 이어서 주변 온도로 냉각되고, 본 명세서에 기술된 바와 같이 풀링 롤 또는 모듈식 구성 요소들을 형성하도록 조립될 수 있다. 모듈식 구성 요소는, 예를 들어, 적어도 부분적으로 함께 융합된 소성되고 압축된 내열성 디스크로 형성된 슬리브, 또는 그 위에 배치된 내열성 재료를 갖는 카트리지, 예를 들어 슬리브일 수 있다.

슬리브는 압축되고 가열될 때 강성이 되고 적어도 부분적으로 함께 융합될 수 있는, 예를 들어 밀보드 재료의 복수의 내열성 디스크들로부터 준비될 수 있다. 풀링 롤을 수리하는 데 필요한 정지시간 및 노력을 추가로 최소화하기 위해 슬리브는 사용 지점으로 전달하기 전에 원하는 치수로 준비 및/또는 구성될 수 있다.

슬리브는, 예를 들어 밀보드 재료의 하나 이상의 시트들로부터 복수의 디스크들을 펀칭 또는 절단함으로써 제조될 수 있다. 이어서, 디스크들을 건조시키고 디스크들로부터 휘발성 및/또는 가연성 성분들을 제거하기에 충분한 시간 및 온도에서 디스크는 소성될(fired) 수 있다. 디스크들은 소성 이후 사용하는 동안 풀링 롤과 관련된 온도들에 노출될 때 실질적으로 중량 손실을 나타내지 않도록(예를 들어, <1.5 중량 %), 따라서 동작 조건들 하에서 치수 안정성을 갖도록 소성될 수 있다. 예를 들어, 디스크들은 약 650 ℃ 내지 약 1,000 ℃, 또는 약 760 ℃ 내지 약 1,000 ℃, 또는 약 900 ℃ 내지 약 1,000 ℃의 온도에서 디스크들을 가열함으로써 소성될 수 있고, 그 온도에서 적어도 두 시간 동안 유지되고, 이어서 상기 슬리브를 형성하기 위해 사프트 상으로 조립하기 전에 실온으로 냉각된다.

이어서, 상기 소성된 디스크들은 면대면 배향으로 샤프트 상에 위치될 수 있다. 본 개시 전반에 걸쳐, 설명의 편의를 위해, 디스크들이 단순히 "디스크들(discs)"로 지칭될 때, 그것들은 풀링 롤 조립체의 모듈식 구성 요소를 형성하기 위해 샤프트에 조립되기 전에 디스크들은 소성되거나 또는 소성되지 않을 수 있음을 이해해야 한다. 한편, "소성 디스크들(fired discs)"은 전술한 바와 같이, 디스크들을 건조시키고 그리고 디스크들에서 임의의 휘발성 및/또는 가연성 성분들을 제거하기 위해 가열된 디스크들을 특별히 지칭한다. 다양한 실시 예들에서, 슬리브를 준비하는 데 사용되는 샤프트는 풀링 롤 샤프트 또는 이러한 슬리브를 준비하는 데에만 사용되는 모델 샤프트일 수 있다. 샤프트가 풀링 롤 샤프트인 경우, 이것은 시트 유리를 생성하기 위해 나중에 사용되는 풀링 롤 조립체의 풀링 롤 샤프트로서 나중에 사용될 수도 있고 또는 사용되지 않을 수도 있다.

실시 예들에서, 샤프트는 상기 위치를 잡은 디스크들이 축 방향 방식으로 압축될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에서, 샤프트의 적어도 하나의 단부는 샤프트의 길이를 따라 디스크들의 이동을 방지하기 위해 고정된 칼라 또는 백 플레이트를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 샤프트의 적어도 하나의 단부는 샤프트의 길이를 따라 복수의 디스크들의 이동을 고정, 압축 및/또는 방지하기 위한 피팅을 포함할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 복수의 디스크들을 고정 및 압축하기 위한 제거 가능한 칼라, 잠금 링 또는 다른 피팅들은 샤프트의 대향 단부 및/또는 샤프트의 길이를 따라 하나 이상의 위치들에 위치될 수있다. 예를 들어, 샤프트는 샤프트의 일 단부에 위치된 고정된 칼라를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 복수의 소성 디스크들은 고정 칼라에 인접하여 샤프트를 따라 면대면 배향으로 위치될 수 있다. 복수의 소성 디스크들을 샤프트 상에 위치시킨 후에, 제거가능한 칼라는 샤프트의 대향 단부 상에 위치될 수 있고 그리고 복수의 소성 디스크들에 압축 축방향 힘을 제공하도록 조정될 수 있다.

복수의 소성 디스크들을 위치시키고 압축시킨 후, 디스크들의 전부 또는 일부가 원하는 치수로 선택적으로 밀링(예를 들어, 절단(cut), 그라운드(ground), 샌 딩(sanded) 등)될 수 있다. 예를 들어, 풀링 롤 조립체는 풀링 롤의 일부가 유리 시트와 접촉하도록 구성될 수 있다. 따라서, 압축된 소성 디스크들의 조립체의 외부 표면은 원하는 프로파일을 제공하기 위해 밀링되거나 또는 달리 치수화될 수 있다. 소성 디스크들은, 예를 들어 다양한 롤 형상들 및/또는 구성들 중 임의의 것에도 맞출 수 있는 슬리브를 제공하기 위해 밀링될 수 있다.

이어서, 소성 디스크들의 압축된 조립체는 복수의 디스크들을 함께 융합시키기에 충분한 온도 및 시간 동안 소성될 수 있다. 예를 들어, 소성 디스크들 압축된 조립체는 예를 들어, 적어도 약 950 ℃에서 적어도 약 48 시간 동안과 같이, 적어도 약 24 시간 동안, 적어도 약 925 ℃의 온도에서 가열될 수 있다. 이러한 가열 단계는, 예를 들어 가마에서 수행될 수 있다.

소성 디스크들의 압축된 조립체를 소성하기 위한 시간 및 온도 조건들 뿐만 아니라 특정 압축은 다양할 수 있으며, 본 발명은 조건들이 슬리브를 형성하기 위해 소성 디스크들의 압축된 어셈블리를 함께 융합하기에 충분하기 만하다면 임의의 특정 조건들의 세트로 제한되도록 의도되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 소성 시간 및 온도는 또한 풀링 롤의 접촉 표면(유리와 접촉하는 풀링 롤의 표면)의 적어도 일부에 멀라이트(mullite) 층을 형성하기에 충분할 수 있다. 멀라이트 층은 먼지 발생을 감소 및/또는 제거할 수 있고, 풀링 롤의 접촉 표면의 경도를 증가시킬 수 있고(예를 들어, 쇼어 D(Shore D) 경도), 결과적인 인상 롤을 공정 손상에 대해 더욱 내성으로 만들 수 있다. 일부 실시 예들에서, 소성 시간 및 온도는 풀링 롤의 표면의 적어도 일부 상에 홍연석(cristobalite) 층을 형성하기에 충분할 수 있다.

압축된 소성 디스크들의 조립체를 소성한 후, 조립체는 슬리브로서 샤프트로부터 제거될 수 있다. 샤프트 및 피팅들, 예를 들어 칼라들은, 샤프트로부터 제거 될 때 슬리브가 손상되지 않도록 설계되는 것이 바람직하다. 슬리브를 준비하기 위한 샤프트는, 예를 들어 슬리브가 설치될 특정 풀링 롤 샤프트에 대한 원하는 길이의 내열 재료와 일치하도록 슬리브 길이가 제어될 수 있도록 설계될 수 있다. 샤프트의 표면은 슬리브를 쉽게 제거할 수 있도록 충분히 매끄럽고, 깔쭉한 부분들(burrs), 용접 부위들(welds) 또는 거친 영역들(rough areas)이 없어야 한다.

일부 실시 예에서, 압축된 소성 디스크들의 조립체는, 슬리브를 형성하기 위해 소성 전에, 예를 들어 컷팅, 샌딩, 파일링, 스크랩핑, 그라인딩 또는 임의의 다른 적절한 방법 또는 그 방법들의 조합에 의해 미리 결정된 프로파일로 형상화될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 슬리브는 소성 디스크들의 압축된 어셈블리를 소성한 후에 형상화될 수 있다. 소성 디스크들의 압축된 어셈블리를 소성하기 전후에 다양한 다른 치수화 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 소성 후 복수의 압축된 소성 디스크들을 도시하며, 이 예에서 소성 후에 컷팅이 수행되었으며, 점선(70)은 형상화된 슬리브(72)를 생성하기 위해 제거된 재료의 윤곽을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 소성 디스크들의 슬리브(72)는 슬리브의 외부 표면이 접촉 표면(76)을 포함하는 원통형 부분(74) 및 모따기 부분 표면(80)을 포함하는 모따기 부분(78)을 포함하도록 형상화(예를 들어, 밀링) 될 수 있다. 실시 예들에서, 원통형 부분(74)은 두 모따기 부분들(78) 사이에 위치한다. 따라서, 접촉표면(76)은 한 쌍의 모따기 부분 표면들(80) 사이에 위치된다. 접촉 표면에서의 슬리브의 외부 둘레는 모따기 부분 표면들보다 종축(82)으로부터 더 멀리 연장된다. 접촉 표면(76)에 대한 모따기 부분 표면(80)의 각도 α는 약 16 내지 20 도의 범위 내에 있을 수 있다. 슬리브(72)는 종축(82)을 따라 연장되는 보어(84)를 더 포함하며, 이는 슬리브의 중심이며 회전축을 포함한다.

다른 실시 예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 아치형 전이 표면(86)은 원통형 접촉 표면(76)과 모따기 부분 표면(80) 사이에 형성될 수 있다. 각각의 아치형 전이 표면은 약 1.5 cm 내지 약 7.6 cm 범위의 곡률 반경을 포함할 수 있지만, 다른 실시 예들에서는 상기 전이 표면의 곡률 반경은 필요에 따라 1.5 cm 미만 또는 7.6 cm 초과일 수 있다.

슬리브들은 고객들 및 프로세스 라인들의 특정 요구에 맞춘 다양한 형상들, 크기들 및 구성들로 제조 및 분배될 수 있다. 이러한 슬리브들의 물품 목록을 유지하여 풀링 롤 조립체들의 신속한 수리를 할 수 있으며, 그리하여 공정 정지 시간을 최소화할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 본 발명은 모듈실 풀링 롤을 제공할 수 있으며, 여기서 모듈식 구성 요소는 스풀 및 그 위에 배치된 내열 재료를 포함하는 카트리지이다. 내열 재료는 내열성 디스크들의 압축된 조립체로부터 형성된 슬리브(72)일 수 있다. 내열 재료는 디스크들의 압축된 조립체로서 형성될 수 있다. 압축된 디스크들을 포함하는 이러한 카트리지는 원하는 프로파일로 형상화될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 카트리지의 내열 재료는 조립 전, 조립 후 및/또는 사용 지점에서 형상화될 수 있다. 예를 들어, 카트리지는 원하는 예비 프로파일로 제조될 수 있고, 최종 형상화 및 풀링 롤 샤프트 상에 설치를 위해 사용 지점으로 배송될 수 있다.

실시 예들에서, 카트리지는 밀보드 재료의 하나 이상의 시트들로부터 디스크들을 컷팅 및/또는 펀칭함으로써 제조될 수 있다. 이어서 디스크들은 디스크들을 건조시키고 디스크들에서 임의의 휘발성 및/또는 가연성 성분들을 제거하기에 충분한 시간과 온도에서 소성될 수 있다. 예를 들어, 디스크들은 사용 중에 풀링 롤과 관련된 온도에 노출될 때 실질적으로 중량 손실(예를 들어, <1.5 중량%)을 나타내지 않도록, 그리하여 동작 조건들 하에서 치수적으로 안정되도록 소성될 수 있다. 예를 들어, 디스크들은 약 650 ℃ 내지 약 1,000 ℃, 또는 약 760 ℃ 내지 약 1,000 ℃, 또는 바람직하게는 약 900 ℃ 내지 약 1,000 ℃의 온도에서 가열될 수 있고, 적어도 2 시간 동안 그 온도로 유지될 수 있으며, 이어서 디스크들(예를 들어, 슬리브)을 스풀 상에 배치하여 카트리지에 조립하기 전에 실온으로 다시 냉각될 수 있다.

본 발명의 스풀은 풀링 롤과 함께 사용하기에 적합한 임의의 재료 및/또는 디자인일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 스풀은 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 스풀은 금속을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예들에서, 스풀은 유리 생산 및 풀링 롤 사용 동안 전형적으로 발생하는 온도를 견딜 수 있는 물질을 포함한다. 또 다른 실시 예들에서, 스풀은 산화 또는 화학적 공격에 저항성이거나 실질적으로 저항성인 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 스풀의 열팽창 계수는 풀링 롤 샤프트 또는 내열성 디스크들 중 적어도 하나에 정합되거나 실질적으로 정합될(같도록 또는 실질적으로 같도록 선택된) 수 있다. 적합한 스풀은 전술 한 속성들 중 임의의 하나 또는 조합을 충족시킬 수 있다.

스풀은 풀링 롤과 함께 사용하기에 적합한 임의의 기하학 구조를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 스풀(88)은 중공 튜브(90) 및 플랜지(92), 및 잠금 칼라, 또는 튜브(90)를 따라 내열 디스크들의 이동을 제한하는 튜브(90)의 일단에 부착된 다른 피팅들을 포함할 수 있다. 카트리지를 조립하기 위해 및/또는 풀링 롤 샤프트 상에 카트리지를 위치시키기 위해 사용되는 피팅들은, 슬리브들과 관련하여 전술한 것들과 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 튜브(90) 상에 위치된 잠금 칼라, 플랜지 또는 다른 피팅은, 튜브가 풀링 롤 샤프트 위로 적어도 부분적으로 미끄러질 수 있도록, 튜브의 중공 부분과 정합하는(registration) 개구부를 포함할 수 있다.

이어서 디스크들은 면대면 배향으로 튜브(90) 상에 위치될 수 있다. 위치 결정된 디스크들은, 예를 들어 스냅 링 또는 착탈식 칼라와 같은 본 명세서에 기술 된 바와 같은 임의의 적합한 피팅들으로 압축되고 제자리에 고정될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 디스크들은 스냅 링 및 이러한 스냅 링을 수용하고 위치시키기 위한 그루브로 고정될 수 있다. 예를 들어, 그루브는 튜브(90)의 원주로 절단될 수 있다. 디스크들을 조립하고 위치시킨 후, 내열 재료로부터 남아있는 물, 휘발성 및/또는 가연성 성분들을 제거하기 위해 조립체는 선택적으로 소성될 수 있다.

스풀(88) 상에 디스크들을 위치시킨 후에, 디스크들은 튜브를 따라 축 방향으로 압축될 수 있다. 이러한 압축 단계는, 예를 들어 유압 프레스와 같은 임의의 적합한 기술을 포함할 수 있다. 압축 후, 디스크들을 고정하고 그 압축을 유지하기에 적합한 임의의 장치 또는 수단이 스풀 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제2 플랜지(92)가 튜브(90) 상에 위치될 수 있고, 스냅 링이 튜브(90) 상에 제2 플랜지(92)를 고정시키고 스풀 상의 디스크들의 압축을 유지하기 위해 튜브 상의 사전-절단된 그루브에 위치될 수 있다.

일단 스풀(88) 상에 위치되고 압축되면, 디스크들은 선택적으로 원하는 프로파일로 형상화될(예를 들어, 밀링) 수 있다. 스풀의 잠금 칼라 또는 제거가능한 칼라 중 적어도 하나는 튜브에 대한 내열 디스크들의 독립적인 회전을 방지하기 위해 융기 영역, 텍스쳐 영역, 콘들(cones) 또는 다른 수단을 선택적으로 포함할 수 있다. 스풀과 디스크들(예를 들어, 슬리브)은 함께 샤프트 상에 쉽게 위치될 수 있는 카트리지(94)를 형성한다. 대안적으로, 스풀(88) 상에 개별 디스크들을 위치시키고 압축시키는 대신에, 슬리브(72)가 스풀(88) 상에 위치될 수 있다. 따라서, 추가적인 카트리지 논의는 그 위에 장착된 슬리브(72)를 포함하는 스풀(88)을 포함하는 풀링 롤에 기초할 것이다.

일부 실시 예들에서, 슬리브(72)를 포함하는 카트리지는 전술한 슬리브와 관련하여 설명된 바와 같이 사용 이전에 소성되고 원하는 치수로 형상화될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 사용 중에 카트리지가 노출되는 동작 온도가 원하는 접촉 표면의 경도를 제공하도록 카트리지가 작동될 수 있다. 예를 들어, 슬리브는 카트리지의 외부 표면(예를 들어, 접촉 표면)의 적어도 일부 상에 멀라이트 층을 갖거나 형성시킬 수 있다. 다른 실시 예들에서, 슬리브는 카트리지 슬리브의 외부 표면의 적어도 일부 상에 크리스토발라이트 층을 갖거나 형성시킬 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 풀링 롤 샤프트(98) 상으로 풀링 롤(96)(예를 들어, 카트리지(94) 또는 개별적으로 슬리브(72))을 설치하는 것은 풀링 롤 샤프트(98) 상으로 풀링 롤 (96)을 슬라이딩시키는 것을 포함할 수 있다. 샤프트(98) 중의 하나 또는 튜브(90)의 내부 표면 중의 하나는 샤프트상의 카트리지 또는 슬리브의 독립적인 회전을 방지하기 위해 매칭 키들(matching keys) 및 키홈(keyway)들을 포함할 수 있다. 이어서 카트리지를 샤프트 상에 유지하고 움직임 및/또는 미끄러짐을 최소화하기 위해 리테이닝 링(retaining ring), 잠금 칼라 또는 기타 피팅 또는 장치(미도시)가 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 피팅들은 풀링 롤 샤프트 상의 원하는 축 방향 위치에 유지하기 위해 풀링 롤의 양단 상에 사용될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 나사산(thread)이 풀링 롤 샤프트 상에 위치될 수 있으며, 이에 의해 나사산 너트가 나사산들을 통해 샤프트에 고정될 수 있다. 상기 나사산은 리테이닝 링으로 점령(seizure)을 방지하기 위해 충분히 낮은 나사산 피치(예를 들어, 인치당 나사산들)를 가져야 한다.

풀링 롤 조립체의 수명, 그리고 특히 얇은 유리 리본들, 예를 들어 약 0.4 밀리미터 이하, 예를 들어 약 0.3 mm 이하, 예를 들어 0,2 밀리미터 이하, 예를 들어 1 밀리미터 이하의 두께를 갖는 유리 리본들의 도면에 채용된 풀링 롤의 수명은 두꺼운 유리 리본들로 사용된 풀링 롤 조립체와 비교할 때 상당히 작다. 일부 경우들에서, 이러한 수명 단축은 60 %보다 클 수 있다. 이러한 단축된 수명은 더욱 자주 풀링 롤 교체를 일으킬 수 있다. 그러나, 얇은 유리 리본들에서의 많은 파단들이 새로운 풀링 롤 설치 후 1 일 이내에 발생하는 것으로 밝혀졌다. 풀링 롤들에 의한 유리 리본으로의 결함의 도입을 초래하는 요인들은 유리 상의 접촉 압력 및 풀링 롤의 접촉 표면의 거칠기를 포함할 수 있다.

도 8 및 도 9는 풀링 롤(96)(예를 들어, 풀링 롤 카트리지(94))의 원통형 접촉 표면(76)을 처리하기 위한 장치(100)이다. 장치(100)는, 예를 들어 감속 기어 조립체(108)를 통하여, 풀링 롤(96)을 수용하도록 구성된 스핀들(106)에 연결된 구동 모터(104)를 포함하는 구동 조립체(102)를 포함한다. 예를 들어, 스핀들(106)은 중공 튜뷰(90) 내에 고정되는 크기로 될 수 있다. 풀링 롤(96)은 스핀들(106) 상에 장착될 수 있고, 여기서 구동 모터(104)는 스핀들(106), 그리고 풀링 롤(96)을 미리 정해진 회전 속도로 회전시킨다. 일부 실시 예들에서, 장치(100)는 스핀들(106) 상에 장착되고 풀링 롤(96)이 맞물릴 수 있는 백킹 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 백킹 플레이트(110)는 스핀들(106)이 회전함에 따라 백킹 플레이트(110)가 스핀들(106)과 회전하도록 스핀들(106)에 고정될 수 있지만, 다른 실시 예들에서는 백킹 플레이트가 스핀들(106) 상에서 자유롭게 회전할 수 있다. 이어서 압축 플레이트(112)는 스핀들(106) 위로 미끄러지고, 나사산 너트(114) 또는 다른 적합한 체결 장치에 의해 풀링 롤(96)에 대해 가압되어 풀링 롤(96)을 스핀들(106)에 그리고 백킹 플레이트(110)에 대해 고정시킨다. 풀링 롤(96)은 구동 모터(104)에 의해 회전축 주위로 임의의 적합한 회전 속도, 예를 들어 약 5 회전/분 내지 약 50 회전/분(RPM)의 범위, 예를 들어 약 10 RPM 내지 약 40 RPM, 약 15 RPM 내지 약 35 RPM, 예를 들어 약 20 RPM 내지 약 30 RPM의 범위의 회전 속도로 회전될 수 있다.

장치(100)는 접촉 표면(76)에 수직인 라인(119)을 따라 소정의 힘(F)으로 접촉 표면(76)에 대해 가압되도록 구성된 적어도 하나의 트램핑 롤러(118)를 포함하는 트램핑 장치(116)를 더 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "트램핑(tramping)"은 일반적으로 표면의 반복된 가압, 보다 구체적으로는 트램핑 롤러가 풀링 롤의 접촉 표면 위로 굴러감에 따라 미리 정해진 힘으로 롤러에 의해 풀링 롤의 표면을 가압하는 것을 지칭한다. 트램핑 롤러(118)는 풀링 롤(96)이 구동 조립체(102)에 의해 회전됨에 따라 트램핑 롤러(118)가 미리 정해진 힘으로 접촉 표면(76)에 대해(맞물리어) 가압될 수 있도록 위치된 프레임(120)에 회전가능하게 장착될 수 있다. 트램핑 롤러(118)는 세라믹 물질, 예를 들어 알루미나로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시 예들에서, 트램핑 롤러(118)는 금속 롤러, 예를 들어 스테인레스 스틸 롤러일 수 있다. 또 다른 실시 예들에서, 트램핑 롤러(188)는 세라믹(예를 들어, 알루미나) 코팅 또는 이에 적용된 층을 갖는 스테인레스 스틸 롤러를 포함할 수 있다. 장치(100)의 작동 중에, 풀링 롤(96)이 회전함에 따라, 트램핑 롤러(118)는 소정의 힘(F)으로 접촉 표면(76)에 대해 강제될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 프레임(120)은 풀링 롤(96)을 향한 방향으로 프레임 (120)을 압박하는 스프링(122) 및 트램핑 롤러(118)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 공압 또는 유압 실린더(미도시)가 미리 정해진 힘 F를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 미리 정해진 힘 F는, 모든 범위들 그리고 그들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 약 10 N 내지 약 100 N의 범위, 예를 들어 약 15 N 내지 약 100 N의 범위, 예컨대 약 20 N 내지 100 N의 범위, 약 30 N 내지 약 100 N의 범위, 약 40 N 내지 약 100 N의 범위, 약 50 N 내지 약 100 N의 범위, 약 60 N 내지 약 100 N의 범위, 약 70 N 내지 약 100 N의 범위, 약 80 N 내지 약 100 N의 범위, 또는 약 90 N 내지 약 100 N의 범위 내에 있을 수 있다.

도 10은 구동 조립체(102)와 결합하여 사용될 수 있는 트램핑 장치(216)의 다른 실시 예를 도시하며, 트램핑 장치(216)는 풀링 롤(96)의 접촉 표면(76)에 대하여 복수의 트램핑 롤러들(218)을 가압하기 위해 구성된 프레임(220)을 포함한다.

예를 들어, 트램핑 롤러들(218)은 프레임(220)에 회전 가능하게 장착될 수 있고, 풀링 롤(96)이 구동 조립체(102)에 의해 회전축 주위로 회전함에 따라 트램핑 롤러(218)가 풀링 롤(96)의 접촉 표면(76)에 대해(맞물리어) 가압될 수 있도록 위치될 수 있다. 이전 실시 예에서와 같이, 트램핑 롤러들(218)은 세라믹 재료, 예를 들어 알루미나로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에서, 트램핑 롤러(218)는 금속 롤러, 예를 들어 스테인레스 스틸 롤러일 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 트램핑 롤러들(218)은 세라믹(예를 들어, 알루미나) 층 또는 코팅을 갖는 스테인레스 스틸 롤러일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 프레임(220)은 풀링 롤(96)이 회전함에 따라 트램핑 롤러들(218)이 미리 정해진 힘 F로 접촉 표면(76)에 대해 강제될 수 있도록, 미리 정해진 힘 F1으로 전방으로 프레임(220)을 가압하는 스프링(222)에 결합될 수 있으며, 여기서 미리 정해진 힘 F는 접촉 표면(76)에 수직하는 라인을 따라 트램핑 롤러(218)에 의해 접촉 표면(76)에 가해지는 힘이다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 공압 또는 유압 실린더(미도시)가 미리 정해진 힘 F1을 인가하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 미리 정해진 힘 F는, 모든 범위들 그리고 그들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 약 10 N 내지 약 100 N의 범위, 예를 들어 약 15 N 내지 약 100 N의 범위, 예컨대 약 20 N 내지 100 N의 범위, 약 30 N 내지 약 100 N의 범위, 약 40 N 내지 약 100 N의 범위, 약 50 N 내지 약 100 N의 범위, 약 60 N 내지 약 100 N의 범위, 약 70 N 내지 약 100 N의 범위, 약 80 N 내지 약 100 N의 범위, 또는 약 90 N 내지 약 100 N의 범위 내에 있을 수 있다.

임의의 수의 트램핑 롤러들이 풀링 롤(96)의 접촉 표면에 대해 가압될 수 있으며, 본 발명은 도시된 트램핑 롤러들의 수로 제한되지 않는다는 것은 명백할 것이다.

도 11은 곡선 300(사각형) 및 302(삼각형)으로 표시되는 2 개의 선 그래프들 및 5 개의 다른 트래핑 시간들: 트램핑 없음(0 분), 5분 동안 트램핑, 10분 동안 트램핑, 15분 동안 트램핑, 그리고 60분 동안 트램핑에 대한 막대 그래프들을 포함하는 소결된(sintered) 풀링 롤에 대한 3 개의 데이터 그룹들을 도시한다. 풀링 롤은 접촉 표면과 모따기 부분 표면들 사이에 위치된 약 1.5 cm의 곡률 반경을 갖는 라운드진 전이 표면들을 포함하였다. 도 11의 모든 트래핑은 도 10에 도시된 트램핑 장치와 같은 장치로 수행되었으며, 여기서 총 힘 F1은 98 N이고(여기서 각각의 트램핑 롤러에 의해 풀링 롤에 가해지는 개별 수직력은 86.4 N이었다), 풀링 롤(96)은 24 RPM의 속도로 회전되었다. 곡선 300은 쇼어 인덴터(Shore indenter)를 사용하여 측정된 접촉 표면(72)의 경도 변화(왼쪽 수직 축에 대해 도시됨)를 도시한다. 데이터는, 거의 안정된 경도를 나타내는, 60분의 트램핑 후에 풀링 롤 접촉 표면의 경도에서의 작은 증가를 나타내지만, 작은 증가는 더 긴 트래핑 시간이 더 큰 경도 이득을 제공할 수 있음을 시사한다. 한편, 곡선 302로 표시되는 평균 표면 거칠기는 실질적인 감소를 나타내었고, 평균 표면 거칠기 Ra는 트램핑이 없는 경우의 약 225㎛에서 60분의 트램핑 후의 약 1㎛로 감소되었다. Ra는 평가 길이 내의 중심선에 대한 편차로부터 결정된 필터링된 거칠기 프로파일의 산술 평균값을 나타낸다. 평균 거칠기는 Mitutoyo Surftest SJ-301 표면 거칠기 테스터를 사용하여 측정하였다. 데이터는 또한 약 10분을 초과하는 트램핑이 더 적은 개선을 가져왔음을 나타내며, 이는 평균 거칠기(예를 들어, 약 2x)의 추가 개선이 10분보다 더 큰 트램핑에 의해 얻어질 수 있다는 것을 시사하지만, 시간을 고려한다면, 허용가능한 이점은 짧은 시간 내에, 예를 들어 약 10분 미만의 트래핑 간격, 및 일부 실시 예들에서는, 약 5분 미만의 트래핑 간격 내에 얻어질 수 있다. 위의 결과는 테스트를 수행한 조건들에 근거를 두며, 다른 조건들에서는 결과들에서 변화가 얻어질 수 있다는 것을 알아야 한다.

실시 예들에서, 풀링 롤이 회전함에 따라 접촉 표면의 하나의 원주 이상의 접촉 표면 상에서 원주 거리를 넘어 접촉 표면(76)에 대해 하나 이상의 트램핑 롤러들이 가압될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 트램핑 롤러(들)가 접촉 표면상에서 이동하는 원주 거리는 적어도 5000 cm일 수 있다. 그러나, 트램핑 롤러가 풀링 롤 접촉 표면에 대해 적용되어야 하는 원주 거리는 적어도 풀링 롤의 재료, 풀링 롤 접촉 표면의 크기(예를 들어, 직경), 및 트램핑 롤러에 의해 풀링 롤 접촉 표면에 가해지는 미리 정해진 힘 F에 의존한다는 것을 알아야 한다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 최소 원주 거리는 5000cm 미만일 수 있는 반면, 다른 실시 예들에서 최소 원주 거리는, 모든 범위들과 그들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 예를 들어 약 5,000 cm 내지 약 100,000 cm의 범위에서, 5,000 cm 초과, 예를 들어 8,000 cm 이상, 10,000 cm 이상, 15,000 cm 이상, 20,000 cm 이상, 40,000 cm 이상, 또는 심지어 60,000 cm 이상일 수 있다. 예를 들어, 60분 동안 24 RPM의 속도로 회전하는 44 cm의 원주를 갖는 풀링 롤 접촉 표면에 적용되는 트램핑 롤러는 63,000 cm(대략 63,360 cm)보다 큰 원주 거리를 이동했을 것이다.

도 11의 막대 그래프는 링-온-링(ring-on-ring) 테스트에 기초한 유리 샘플들의 파괴 응력을 도시한다. 테스트는 다음과 같이 수행되었다. 2.5 cm x 2.5 cm 크기의 Corning®Eagle XG® 유리 샘플들을 준비하고 0.2 초 동안 49 뉴턴의 힘으로 회전하는 풀링 롤에 대해 유지된다. 이어서, 샘플들을 ASTM C1499-09에 따라 링-온-링 측정을 사용하여 파괴 강도에 대해 시험하였다. 데이터는 트래핑되지 않은 풀링 롤에 노출된 샘플들을 5 분 동안 트래핑된 동일한 풀링 롤과 비교할 때, 그 이후 트램핑 시간에 대한 단지 작은 변화와 함께, 파괴 강도가 거의 200 % 증가 함을 보여준다(120.2 MPa 대 약 210 MPa). 전반적으로, 도 11로부터의 데이터는 트래핑이 내화성 풀링 롤의 평균 표면 거칠기를 개선시키고, 그리하여 유리를 손상시킬 수 있는 예리한 표면 돌출부들의 발생을 감소시키고, 나아가 풀링 롤 접촉 표면에 의해 접촉되는 유리 표면의 강도를 증가시키는 것을 보여준다. 도 12는 접촉 표면과 인접하는 모따기 부분 표면 사이의 더욱 선형적인 계면으로부터 명백한 표면의 증가된 균일성을 강조하는, (a) 트램핑 전 및 (b) 트램핑 후의 풀링 롤의 두 장의 사진들을 도시한다.

도 13은 도 11에 대한 테스트에서와 같이, 트램핑 없음(비처리, 및 아치형 전이 표면이 없는), 트램핑 없는(및 아치형 전이 표면이 없는) 그리고 인발 방향(60)과 직교하는 수평 방향으로 시뮬레이트된 스프레이 각도 α를 갖는(즉, 여기서 풀링 롤의 회전축은 유리 샘플의 평면에 5도 각도로 기울어진) 풀링 롤, 풀링 롤의 접촉 표면과 모따기 부분 표면 사이에 위치하며 60 분 동안 트램핑되어진 (1.5 cm의 곡률 반경을 포함하는 아치형 전이 표면들을 포함하는) 풀링 롤, 60 분 동안 트램핑되어지고 유리 샘플 표면에 대하여 5도 스프레이 각도 α를 포함한 (곡률 반경 1.5 cm를 포함하는 아치형 전이 표면들을 포함하는) 풀링 롤, 및 풀링 롤의 접촉 표면과 모따기 부분 표면 사이에 위치된 (1.5 cm의 곡률 반경을 포함하는 아치형 전이 표면을 포함하는) 풀링 롤, 풀링 롤에 대해 적용된 유리 샘플에 대한 평균 파괴 응력에 의해 지시된 강도 테스트의 결과들을 나타내는 막대 그래프를 도시한다. 도 14a는 예를 들어, 유리 리본을 그들 사이에 핀칭하는 한 쌍의 풀링 롤 조립체들(64)의 평면도를 도시하며, 풀링 롤 조립체는 스프레이(splay)를 나타낸다. 스프레이는 풀링 롤(96)의 에지들(예를 들어, 전이 표면들(86))을 유리 표면들 상에 직접 지탱하게 해준다는 것은 명백할 것이다. 도 14a에서 "A" 영역으로 표시된 접촉 영역의 확대도가 도 14b에 도시되어 있다. 아치형 전이 표면의 사용은 유리 리본(58)에 대한 손상의 위험을 증가시킬 수 있는 접촉 표면(76)과 모따기 부분 표면(80) 사이의 날카로운 계면을 방지한다. 아치형 전이 표면들이 없는 경우, 즉 만약 접촉 표면과 모따기 표면 사이의 계면이 예리한 에지이라면(예를 들어, 도 15a 참조), 특히 평균 표면 거칠기가 큰 경우, 예를 들어 약 9㎛ 보다 큰 경우, 유리에 손상이 발생할 수 있다. 도 15a에서 "B" 영역으로 지시된 접촉 영역의 확대도는 도 15b에 도시되어있다.

도 13에 대한 데이터를 생성하기 위해 사용된 테스트 셋업은 도 11에 대한 데이터를 생성하기 위해 사용된 것과 동일하다. 풀링 롤은 13.2 cm 직경의 접촉 표면을 가졌으며, 트램핑 동안 24 RPM의 속도로 회전되었다. 트램핑 동안 프레임(2 개의 트램핑 롤러들을 포함함)에 가해진 힘 F1은 98 N이었다. 트램핑 후에, 유리 샘플들은 0.2 초 동안 49 N의 힘으로 풀링 롤(여전히 24 RPM의 속도로 회전하는)에 대해 고정된다. 이어서 유리 샘플들을 링-온-링 테스트 절차를 사용하여 테스트하였다.

도 13으로부터의 데이터는 아치형 전이 표면(예를 들어, 라운드진 에지들)이없는 경우, 유리 샘플들이 접촉 표면과 모따기 부분 표면 사이의 접합부에서 라운드지지 않은 에지들에 노출되는 5 도의 스프레이는 파괴 응력의 감소(유리 강도 감소)를 초래한다는 것을 보여준다.

본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시의 실시 예들에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에서 기술된 방법들이 0.4 mm 이하의 중심선 두께를 갖는 유리 리본들과 관련하여 논의되었지만, 본 명세서에 기술된 이점들은 더 큰 두께를 갖는 유리 리본들, 예를 들어 0.4 mm 초과 내지 0.5 mm 이하의 범위, 0.4 mm 초과 내지 0.6 mm 이하의 범위, 0.4 mm 초과 내지 0.7 mm 이하의 범위, 0.4 mm 초과 내지 0.8 mm 이하의 범위, 또는 심지어 더 큰 0.4 mm 초과 내지 2 mm 이상의 범위의 유리 리본들에 적용될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구 범위들 및 그 등가물들의 범위 내에 있는 한 그러한 수정들 및 변형들을 커버하는 것으로 의도된다

Claims (36)

1. 유리 제조 공정을 위한 풀링 롤(pulling roll) 처리 방법으로서,
   회전축 주위로 상기 풀링 롤을 회전시키는 단계; 및
   상기 회전시키는 단계 동안에, 미리 정해진 힘 F를 가지고 상기 풀링 롤의 접촉 표면을 트램핑 롤러(tramping roller)와 접촉시키는 단계;를 포함하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 접촉시키는 단계 동안에 상기 트램핑 롤러에 의해 상기 접촉 표면 위에서 이동된 원주 거리는 상기 접촉 표면의 원주 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 트램핑 롤러에 의해 상기 접촉 표면 위에서 이동된 상기 원주 거리는 약 5,000 cm 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
   상기 트램핑 롤러에 의해 상기 접촉 표면 위에서 이동된 상기 원주 거리는 약 5,000 cm 내지 약 70,000 cm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 청구항 1 내지 4 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 접촉 표면은 전이 표면(transition surface)에 의해 상기 풀링 롤러의 모따기 표면에 합쳐지며, 상기 전이 표면은 약 1.5 cm 내지 약 7.6 cm의 범위 내의 곡률 반경을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 청구항 1 내지 5 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 미리 정해진 힘 F는 약 13 N 내지 약 147 N의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 미리 정해진 힘 F는 약 49 N 내지 약 118 N의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 청구항 1 내지 7 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 접촉시키는 단계 후에, 상기 접촉 표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 2 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 청구항 1 내지 8 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 트램핑 롤러는 알루미나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 청구항 1 내지 9 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 트램핑 롤러의 직경은 상기 접촉 표면의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
11. 청구항 1 내지 10 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 후에 풀링 롤 조립체의 샤프트에 상기 풀링 롤을 장착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 장착시키는 단계 후에 상기 풀링 롤 조립체로 유리 리본을 인발하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유리 리본의 중심선에서 상기 유리 리본의 두께는 0.7 mm 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 두께는 0.4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
15. 청구항 1 내지 14 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 상기 풀링 롤의 상기 접촉 표면을 복수의 트램핑 롤러들과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 유리 제조 공정을 위한 풀링 롤 처리 방법으로서,
    회전축 주위로 상기 풀링 롤을 회전시키는 단계; 및
    상기 회전시키는 단계 동안에, 약 13 N 내지 약 147 N 범위 내의 미리 정해진 힘 F를 가지고 상기 풀링 롤의 접촉 표면을 트램핑 롤러와 접촉시키는 단계;를 포함하는 방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 미리 정해진 힘 F는 약 49 N 내지 약 118 N의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 미리 정해진 힘 F는 약 78 N 내지 약 118 N의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 청구항 16 내지 18 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 제로 분 보다 크지만 약 60 분 이하 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 청구항 16 내지 19 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 5 분 이상 약 15 분 이하 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 청구항 16 내지 20 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 상기 접촉 표면을 복수의 트램핑 롤러들과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 청구항 16에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 후에, 상기 접촉 표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 2 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
23. 청구항 16에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 후에, 상기 접촉 표면의 평균 표면 거칠기 Ra는 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
24. 청구항 16 내지 23 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 표면은 약 1.5 cm 내지 약 7.6 cm의 범위 내의 곡률 반경을 포함하는 전이 표면에 의해 상기 풀링 롤러의 모따기 표면에 합쳐지는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 청구항 16 내지 24 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 후에 풀링 롤 조립체의 샤프트에 상기 풀링 롤을 장착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 청구항 25에 있어서,
    상기 장착시키는 단계 후에 상기 풀링 롤 조립체로 유리 리본을 인발하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 청구항 26에 있어서,
    상기 유리 리본의 중심선에서 상기 유리 리본의 두께는 약 0.7 mm 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
28. 청구항 27에 있어서,
    상기 두께는 약 0.4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
29. 유리 제조 공정을 위한 풀링 롤 처리 방법으로서,
    밀보드(millboard) 재료의 복수의 소성 디스크들을 면대면(face-to-face) 관계로 위치시키는 단계;
    상기 복수의 소성 디스크들을 축방향으로 압축시키는 단계;
    풀링 롤을 형성하기 위해 상기 복수의 소성 디스크들의 적어도 일부를 함께 융합하도록 축방향으로 압축된 상기 복수의 소성 디스크들을 소성시키는 단계; 및
    원통형 접촉 표면을 포함하는 원통형 부분, 및 모따기 부분 표면을 포함하는 모따기 부분을 포함하는 미리 정해진 프로파일로 상기 풀링 롤의 외부 표면을 밀링시키는 단계로서, 상기 원통형 접촉 표면과 상기 모따기 부분 표면 사이에 위치된 전이 표면은 약 1.5 cm 내지 약 7.6 cm 범위 내의 곡률 반경을 포함하는, 상기 밀링시키는 단계;를 포함하는 방법.
30. 청구항 29에 있어서,
    회전축 주위로 상기 풀링 롤을 회전시키는 단계; 및
    상기 회전시키는 단계 동안에, 미리 정해진 힘 F를 가지고 상기 풀링 롤의 접촉 표면을 트램핑 롤러와 접촉시키는 단계;를 더 포함하는 방법.
31. 청구항 30에 있어서,
    상기 미리 정해진 힘 F는 약 13 N 내지 약 147 N의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 청구항 30 또는 31에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 동안에 상기 트램핑 롤러에 의해 상기 접촉 표면 위에서 이동된 원주 거리는 상기 접촉 표면의 원주 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
33. 청구항 30 또는 31에 있어서,
    상기 접촉시키는 동안에 상기 트램핑 롤러에 의해 상기 접촉 표면 위에서 이동된 원주 거리는 5,000 cm 보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
34. 청구항 29 내지 33 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 후에 풀링 롤 조립체의 샤프트에 상기 풀링 롤을 장착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 청구항 34에 있어서,
    상기 장착시키는 단계 후에 상기 풀링 롤 조립체로 유리 리본을 인발하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 청구항 35에 있어서,
    상기 유리 리본의 중심선에서 상기 유리 리본의 두께는 약 0.4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 방법.

Images