KR20210044020A - 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치에 관한 것이다. 이는, 일정두께의 사각 판유리를 공급하는 판유리공급부와; 공급되는 판유리를 통과시키며 판유리의 폭방향 양단부를 융용시켜, 위아래로 접하고 있는 판유리의 양단부를 상호 접합시킴과 아울러 상기 양단부의 두께를 얇게 성형하는 1차가열부와; 1차가열부를 통과한 1차가공유리를 통과시키며 용융시켜, 위아래로 접하고 있는 1차가공유리를 전체적으로 접합시키고, 상기 양단부의 두께를 더욱 얇게 가공하는 2차가열부와; 2차가열부를 통과한 2차가공유리를 냉각시키는 냉각부와; 상기 냉각부를 통과한 냉각완료유리를 당겨 인출하는 인출부를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치는, 기 제작된 사각의 판유리를 원료로 사용하므로, 유리 용해로를 운용해야 하는 부담이 없고, 용해로 방식에 비해 소모 에너지가 매우 작다. 또한, 원료로서의 판유리의 조성을 미리 파악 및 분류하여, 생산되는 박판유리의 조성을 필요에 맞추어 정확하게 구현할 수 있으므로, 수요자의 요구 조건을 충분히 충족시킬 수 있는 고품질의 박판유리를 생산할 수 있다.

Description

판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치{Multi-stage heating type thin glass continuous drawing device using sheet glass as raw material}

본 발명은 박판유리 연속 드로잉 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부로부터 공급되는 판유리를 연속 통과시킴과 아울러 다단 가열 및 연신시켜, 길이방향으로 연속된 박판 유리를 제작하는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치에 관한 것이다.

스마트폰이나 태블릿피씨 등의 개인용 휴대 단말기로부터 고화질 텔레비전 등에 이르기까지 다양한 적용분야에서 사용되는 디스플레이패널은, 보다 양호한 시인성 구현을 위하여, 균일한 두께를 가지고 결함이 없는 표면을 갖는 박판 유리 시트를 필요로 한다. 유리는 양호한 투명성을 가지고 강도가 높으며 산소나 습기에 대한 차단 효과가 높다는 장점을 가져 대부분의 디스플레이 장치에 사용된다.

디스플레이용 박판 유리를 제조하는 방법 중 일반적인 것은, 유리 원료를 용해로에 투입하여 녹인 후 용융상태의 유리를 성형웨지를 따라 흐르게 하여 드로잉 하는 것이다. 이러한 제작 방식은 유리 박판을 연속 성형할 수 있어 대량 생산에 접합하다.

그러나 대형 용해로를 운용해야 하는 만큼 생산시설의 규모가 커야 하고 안전사고의 위험성이 높으며, 특히 용해로를 몇 천도 이상의 온도로 유지해야 하므로 에너지 소모가 심하다는 단점을 갖는다. 또한 용해로 내부의 원료가 모두 소진될 때 까지 작업을 멈출 수 없어 노동 강도가 심하고, 용해로 내의 용융유리의 조성을 정확하게 유지시키기가 곤란할 경우가 종종 발생한다.

국내 공개특허공보 제10-2015-0050564호 (용융 유리로부터 드로잉함으로써 유리 튜브를 제조하는 장치 및 방법)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 용해로를 운용해야 하는 부담이 없고, 또한, 생산되는 박판유리의 조성을 필요에 맞추어 정확하게 구현할 수 있으므로, 수요자의 요구 조건을 충분히 충족시킬 수 있는 고품질의 박판유리를 생산할 수 있는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치는, 원료로 사용할 일정두께의 사각 판유리를 연속 공급하는 판유리공급부와; 상기 판유리공급부로부터 연속적으로 공급되는 판유리를 수직방향으로 하향 통과시키며 판유리의 폭방향 양단부를 융용시켜, 위아래로 접하고 있는 판유리의 양단부를 상호 접합시킴과 아울러 상기 양단부의 두께를 얇게 성형하는 1차가열부와; 상기 1차가열부의 수직방향 하부에 설치되며 1차가열부를 통과한 1차가공유리를 하향 통과시키며 용융시켜, 위아래로 접하고 있는 1차가공유리를 전체적으로 접합시키고, 상기 양단부의 두께를 더욱 얇게 가공하는 2차가열부와; 상기 2차가열부의 수직방향 하부에 설치되며, 2차가열부를 통과한 2차가공유리를 냉각시키는 냉각부와; 상기 냉각부를 통과한 냉각완료유리를 당겨 인출하는 인출부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 냉각부의 하류측에는, 냉각부를 통과한 냉각완료유리의 두께를 감지하여 두께가 상대적으로 두꺼운 부분을 파악하는 두께모니터링부가 더 설치되고, 상기 2차가열부와 냉각부의 사이에는, 상기 두께모니터링부와 접속되며 두께모니터링부로부터 전달받은 두께정보를 기초로, 2차가열부로부터 하강하는 2차가공유리에서 두께가 상대적으로 두꺼울 것으로 예상되는 부분을 선별적으로 추가 가열하는 두께보정부가 설치된다.

또한, 상기 1차가열부는; 히터와, 상기 히터에 의해 가열되며 상기 판유리의 폭방향 양단부를 통과시키며 용융시킴과 동시에 양단부의 두께를 얇게 가공하는 것으로서, 하강하는 판유리의 하단부를 받아들이는 입구부, 상기 입구부를 통과해 하강하는 판유리의 양단부 두께를 축소하는 경사부, 상기 경사부를 통과하며 얇아진 판유리를 통과시켜 하부로 배출하는 출구부를 가지고, 상기 판유리의 폭에 대응하는 이격거리로 이격 배치되어 있는 한 쌍의 가열다이와, 상기 히터 및 가열다이를 수용하는 케이스를 구비한다.

아울러, 상기 케이스는; 상기 히터 및 가열다이를 수용하고 냉각수유로가 형성되어 있는 쿨링블럭과, 상기 쿨링블럭의 상하부에 각각 설치되며, 상기 판유리 및 1차가공유리가 통과하는 관통슬릿을 구비한 유리가이더와, 상기 쿨링블럭의 상하부에 장착되며 그 중앙부에 상기 유리가이더를 갖는 냉각커버를 구비하고, 상기 냉각커버의 내부에는 냉각수가 통과하는 냉각수통로가 형성된다.

또한, 상기 2차가열부는; 상기 1차가열부를 통과한 1차가공유리를 수직으로 통과시키는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되며 1차가공유리의 폭방향 양단부를 통과시키며 양단부를 다시 한 번 더 얇게 가공하는 한 쌍의 온도조절다이와, 상기 온도조절다이를 가열하는 히터와, 상기 온도조절다이와 히터의 사이에 설치되며, 그 사이로 1차가공유리를 통과시키고, 상기 히터로부터 전달된 열을 1차가공유리와 온도조절다이로 전달하는 두 겹의 라이너와, 상기 온도조절다이를 냉각시켜, 1차가공유리의 폭방향 양단부가 중앙부보다 낮은 온도로 유지되게 하는 냉각수단을 포함한다.

또한, 상기 온도조절다이는; 하강하는 1차가공유리의 폭방향 양단부를 받아들이는 입구부, 상기 입구부를 통과해 하강하는 1차가공유리의 양단부의 두께를 축소하는 경사부, 상기 경사부를 통과하며 얇아진 유리를 하부로 배출하는 출구부, 상기 경사부와 출구부의 측부에 형성되며 외부로부터 제공된 냉각용 유체를 통과시키는 냉각유체통로를 가지며, 상기 냉각수단은; 냉각용 유체를 냉각유체통로로 공급하는 유입관과, 상기 냉각유체통로를 통과한 냉각용유체를 외부로 배출하는 유출관을 포함한다.

또한, 상기 케이스는; 상기 온도조절다이와 라이너와 히터를 수용하고 냉각수유로가 형성되어 있는 쿨링블럭과, 상기 쿨링블럭의 상하부에 각각 설치되며, 상기 1차가공유리 및 2차가공유리가 통과하는 관통슬릿을 갖는 유리가이더와, 상기 쿨링블럭의 상하부에 장착되며 그 중앙부에 상기 유리가이더를 구비하는 냉각커버를 구비하고, 상기 냉각커버에는 냉각수가 통과하는 냉각수통로가 형성된다.

아울러, 상기 냉각부는; 상기 2차가공유리를 통과시키는 가이드슬릿과 상기 가이드슬릿을 향하는 다수의 분출구멍을 구비한 냉각기체유도바디와, 상기 냉각기체유도바디의 내부로 냉각기체를 공급하여 냉각기체가 상기 분출구멍을 통해 가이드슬릿 내부로 분출되게 하는 기체공급부와, 상기 냉각기체유도바디의 하부에 장착되며 상기 가이드슬릿을 통과하며 냉각된 냉각완료유리를 그 내부로 통과시키며 하향 유도하는 플랫덕트와, 상기 플랫덕트의 외측에 설치되며 필요에 따라 플랫덕트를 가열하는 히터어레이와, 상기 히터어레이를 수용하는 인슐레이터를 구비한다.

또한, 상기 기체공급부는; 외부로부터 공급되는 냉각기체를 유도하는 도입관, 상기 도입관에 연결되며 상기 냉각기체유도바디를 둘러싸는 연장관, 상기 연장관에 연통하며 상기 냉각기체유도바디의 내부로 진입하여 냉각기체유도바디의 내부에 냉각용기체를 분출하는 다수의 주입관을 포함하고, 상기 냉매기체유도바디의 내부에는, 상기 주입관을 통해 공급된 냉각용 기체를 분출구멍으로 유도하는 내부유로가 형성된다.

또한, 상기 2차가열부의 라이너 사이에는, 1차가공유리의 용융시 용융된 용융유리를 받아 임시 저장하며 하부의 슬롯을 통해 하향 배출하는 받침다이가 더 설치된다.

아울러, 상기 2차가열부의 하부에는, 상기 받침다이로부터 배출되어 2차가열부의 하부로 이동하며 굳어진 2차가공유리를 받아 일정속도로 하강시키는 하강유도롤러부가 더 설치된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치는, 기 제작된 사각의 판유리를 원료로 사용하므로, 유리 용해로를 운용해야 하는 부담이 없고, 용해로 방식에 비해 소모 에너지가 매우 작다.

또한, 원료로서의 판유리의 조성을 미리 파악 및 분류하여, 생산되는 박판유리의 조성을 필요에 맞추어 정확하게 구현할 수 있으므로, 수요자의 요구 조건을 충분히 충족시킬 수 있는 고품질의 박판유리를 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치의 전체 구조를 나타내 보인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치의 구현 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 1차가열부를 별도로 나타내 보인 도면이다.
도 4는 도 3의 1차가열부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 3의 1차가열부에 내장되는 히터 및 다이를 별도로 도시한 사시도이다.
도 6a 및 6b는 도 5에 도시한 다이의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 도 3의 1차가열부를 통과하기 전의 가공전판유리의 단면을 나타낸 도면이고, 도 7b는 1차가열부에 의해 가열된 1차가공유리의 단면을 도시한 단면도이다.
도 8은 도 2에 도시한 2차가열부의 내부 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 9는 2차가열부에 내장되는 히터와 온도조절다이를 도시한 절제 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시한 2차가열부의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11a는 1차가공유리의 단면을 도시한 도면이고, 도 11b는 도 8의 2차가열부를 통한 가공이 완료된 2차가공유리의 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시한 온도조절다이를 별도로 도시한 사시도이다.
도 13은 도 2에 도시한 두께보정부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 2에 도시한 냉각부의 분해 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시한 냉각헤드의 내부 구조를 나타내 보인 절제 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치의 변형 예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 17은 도 15의 2차가열부와 하강유도롤러부를 도시한 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시한 2차가열부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉징치는, 일정폭을 가지며 길이방향으로 연속되는 박판유리를 성형 제작하는 것으로서, 원료로서 기성형 판유리를 사용한다. 원료를 용융로로부터 공급받는 것이 아니라, 이미 제작되어 있는 판유리를 사용하는 것이다.

이러한 본 발명의 기본 구성은, 원료로 사용할 일정두께의 사각 판유리를 연속 공급하는 판유리공급부와; 상기 판유리공급부로부터 연속적으로 공급되는 판유리를 수직방향으로 하향 통과시키며 판유리의 폭방향 양단부를 융용시켜, 위아래로 접하고 있는 판유리의 양단부를 상호 접합시킴과 아울러 상기 양단부의 두께를 얇게 성형하는 1차가열부와; 상기 1차가열부의 수직방향 하부에 설치되며 1차가열부를 통과한 1차가공유리를 하향 통과시키며 용융시켜, 위아래로 접하고 있는 1차가공유리를 전체적으로 접합시키고, 상기 양단부의 두께를 더욱 얇게 가공하는 2차가열부와; 상기 2차가열부의 수직방향 하부에 설치되며, 2차가열부를 통과한 2차가공유리를 냉각시키는 냉각부와; 상기 냉각부를 통과한 냉각완료유리를 당겨 인출하는 인출부를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치(100)의 전체 구조를 나타내 보인 구성도이고, 도 2는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치의 구현 예를 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 판유리를 원료로 하는 다단가열식 박판유리 연속 드로잉장치는, 판유리공급부(10), 1차가열부(20), 2차가열부(30), 두께보정부(50), 냉각부(60), 두께모니텅링부(70), 인출부(80)를 포함한다.

상기 구성요소들은, 지지구조체(101)에 수직방향으로 배치된 상태로, 외부로부터 공급된 판유리를 수직 하부로 이송시키며 접합하고 연신하여 매우 얇은 두께의 연속된 박판유리를 생산한다. 예를 들어, 가로 500mm, 세로 1500mm, 두께 3mm의 판유리를, 가로 480mm 두께 0.1mm이며 연속되는 길이를 갖는 박판유리로 만드는 것이다. 생산되는 박판유리는 보빈에 권취할 수 있다.

상기 판유리공급부(10)는, 운반캐리어(11), 가이드레일(12), 하강가이더(13)를 포함한다. 운반캐리어(11)는 판유리가 적재되는 적재함(11a)을 가지며 가이드레일(12)을 따라 주행한다. 판유리는 적재함(11a)에 수직으로 적재되며 운반캐리어(11)가 하강가이더(13)의 상부로 이동한 상태에서 한 장씩 하강가이더(13)로 공급된다.

하강가이더(13)는 수직으로 연장된 지지프레임(13a)과 이송롤러(13b)를 구비하며, 운반캐리어(11)에서 공급되는 낱장의 판유리(도 3의 151)를 받아 1차가열부(20)로 하강시킨다. 판유리의 하강속도는 이송롤러(13b)의 회전속도 조절을 통해 제어 가능하다.

특히 하강가이더(13)를 통과해 공급되는 판유리(151)의 간격은 벌어지지 않는다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 공급된 판유리(151)의 상단부와 나중에 공급되는 판유리의 하단부가 접하는 것이다. 다시 말하면, 다수의 판유리가 위아래로 붙은 상태로 하강하는 것이다.

상기 1차가열부(20)는 하강가이더(13)로부터 연속적으로 공급되는 판유리를 통과시키며 위아래 판유리의 폭방향 양단부를 접합시키는 역할을 한다. 1차가열부(20)에 의해 양단부가 접합된 상태의 1차가공유리(152)는 2차가열부(30)를 통과하면서 전체적으로 접합된 후 두께보정부(50)와 냉각부(60)와 두께모니터링부(70)를 통과한 다음 인출부(80)를 거쳐 외부로 배출된다.

도 3은 상기한 1차가열부(20)를 별도로 나타내 보인 사시도이고, 도 4는 1차가열부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 또한, 도 5는 1차가열부에 내장되는 히터 및 다이를 별도로 도시한 도면이며, 도 6a 및 6b는 도 5에 도시한 다이의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 도 7a는 1차가열부를 통과하기 전의 가공전판유리의 단면을, 도 7b는 1차가열부에 의해 가열된 1차가공유리의 단면을 도시한 도면이다.

1차가열부(20)는, 판유리공급부(10)로부터 연속적으로 공급되는 판유리(151)를 수직방향으로 하향 통과시키며 판유리의 폭방향 양단부를 융용시켜, 위아래로 접하고 있는 판유리의 양단부를 상호 접합시킴과 아울러 상기 양단부의 두께를 얇게 성형하는 구성을 갖는다.

도시한 바와 같이, 1차가열부(20)는, 케이스(21), 히터(25), 가열다이(27), 다이홀더(28)를 구비한다.

케이스(21)는, 쿨링블럭(24)과 유리가이더(23)와 냉각커버(22)를 갖는다. 쿨링블럭(24)은 상하로 개방된 사각틀의 형태를 취하며 그 내부에 히터(25)와 가열다이(27)와 다이홀더(28)와 인슐레이터(26)를 수용한다. 또한 쿨링블럭(24)의 내부에는 냉각수유로(24b)가 형성되어 있다. 냉각수유로(24b)는 냉각수포트(24a)를 통해 공급된 냉각수를 통과시킨다.

또한 냉각커버(22)는 쿨링블럭(24)의 상단부 및 하단부에 고정되는 판상부재로서 그 중앙부에 유리가이더(23)를 갖는다. 유리가이더(23)는 판유리(151)와 1차가공유리(152)가 통과하는 관통슬릿(23a)을 제공하며 유리의 이송을 가이드 한다. 유리가이더(23)의 내부에는 불활성기체가 통과하는 기체통로(23b)가 마련되어 있다. 기체통로(23b)는 기체포트(22a)를 통해 외부로부터 불활성기체를 받아들여 통과시킨다. 또한 냉각커버(22)에도 다수의 냉각수통로(22b)가 마련되어 있다. 냉각수통로(22b)는 냉각수포트(22d)를 통해 공급된 냉각수를 통과시킨다.

상기 가열다이(27)는, 두 개가 하나의 쌍을 이루며, 다이홀더(28)에 지지된 상태로 판유리(151)의 폭에 대응하는 거리만큼 이격되고, 히터(25)에 의해 가열된 상태를 유지한다. 관통슬릿(23a)을 통해 하강하는 판유리(151)의 폭방향 양단부가 가열다이(27)를 통과하며 용융됨과 동시에 다이의 모양으로 성형된다.

이러한 가열다이(27)는, 하강하는 판유리(151)의 하단부를 받아들이는 입구부(27a), 입구부(27a)를 통과한 판유리의 양단부 두께를 축소하는 경사부(27b), 경사부(27b)를 통과하며 얇아진 판유리를 통과시켜 하부로 배출하는 출구부(27c)를 갖는다. 판유리(151)의 양단는 경사부(27b)를 통과하면서 점차 얇아진 후 출구부(27c)를 통해 빠져나간다.

도 7a는 가열다이(27)를 통과하기 전의 판유리(151)의 단면을 나타낸다. 도시한 바와 같이 양단부가 직각 단면의 형태를 취한다. 이에 비해 도 7b에 도시한 바와 같이, 가열다이(27)를 통과한 후의 1차가공유리(152)의 양단부는 폭방향으로 뾰족한 형태를 취한다. 양단부의 평균 두께가 중앙부의 두께보다 얇게 가공되어 있다. 판유리 양단부의 모양이 가열다이(27)의 내부 형상에 따라 달라짐은 물론이다.

특히 판유리(151)의 양단부는 가열다이(27)를 통과하면서 용융되며, 위아래 판유리(151)의 양단부가 접합된다. 도 6b의 z 부분은 위아래 판유리의 밀착부위이며, 밀착부위는 판유리의 용융 및 접합에 따라 없어진다.

상기 인슐레이터(26)는 히터(25)에서 발생하는 열이 외부로 전달되는 것을 어느 정도 차단한다. 인슐레이터(26)에 의해 히터(25)의 열이 가열다이(27)로 집중될 수 있다.

도 8은 도 2에 도시한 2차가열부(30)의 내부 구조를 나타내 보인 도면이고, 도 9는 2차가열부에 내장되는 히터와 온도조절다이를 도시한 절제 사시도이다. 또한, 도 10은 2차가열부의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 11a는 1차가공유리의 단면을, 도 11b는 2차가열부를 통한 가공이 완료된 2차가공유리의 단면도이다. 아울러, 도 12는 도 10에 도시한 온도조절다이를 별도로 도시한 절제 사시도이다.

2차가열부(30)는, 1차가열부(20)의 수직방향 하부에 설치되며 1차가열부(20)를 통과한 1차가공유리(152)를 통과시키며 다시 한 번 용융시켜, 1차가공유리를 전체적으로 접합시키고, 1차가공유리의 양단부의 두께를 더욱 얇게 가공하는 역할을 한다.

말하자면, 도 11a에 도시한 단면 형상을 갖는 1차가공유리(152)를 도 11b의 형상으로 성형하는 것이다. 도 11a와 11b를 비교하면, 2차가공유리(153)의 전체적인 두께가 1차가공유리(152)보다 얇음을 알 수 있다. 또한 2차가공유리(153)의 폭도 1차가공유리(152)의 폭보다 좁다. 폭이 좁은 이유는 2차가공유리(153)를 하부로 연신하기 때문이다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.

도시한 바와 같이, 상기 2차가열부(30)는, 케이스(31), 온도조절다이(38), 전면히터(35), 라이너(36), 인슐레이터(37), 냉각수단을 구비한다.

케이스(31)는, 사각틀 형태의 쿨링블럭(34), 유리가이더(33), 냉각커버(32)를 갖는다. 쿨링블럭(34)은 상하로 개방된 사각틀로서 그 내부에 온도조절다이(38)와 라이너(36)와 전면히터(35)와 인슐레이터(37)를 수용한다. 아울러 쿨링블럭(34)에는 다수의 냉각수유로(34a)가 형성되어 있다. 냉각수유로(34a)는 외부로부터 공급된 냉각수를 통과시키며 쿨링블럭(34)의 과열을 방지한다.

또한 유리가이더(33)는, 쿨링블럭(34)의 상하부 중앙에 각각 설치되며, 1차가공유리(152) 및 2차가공유리(153)가 통과하는 관통슬릿(33a)을 제공한다. 1차가공유리(152)는 상측 유리가이더(33)의 관통슬릿(33a)을 통해 라이너(36)의 사이를 통과하고, 라이너(36)를 통과한 2차가공유리(153)는 하측 유리가이더(33)의 관통슬릿을 통해 하부로 빠져나간다. 각 유리가이더(33)의 내부에도 기체통로(33b)가 형성되어 있음은 물론이다.

냉각커버(32)는 쿨링블럭(34)의 상하부에 장착되며 그 중앙부에 상기 유리가이더(33)를 갖는다. 유리가이더(33)를 지지하는 역할을 하는 것이다. 이러한 냉각커버에는 냉각수가 통과하는 냉각수통로(32a)가 형성되어 있다. 냉각수통로(32a)는 외부로부터 유입한 냉각수가 통과하는 통로이다.

상기 인슐레이터(37)는 전면히터(35)에서 출력되는 열이 외부로 빠지는 것을 차단한다. 인슐레이터(37)의 작용에 의해 전면히터(35)의 열이 쿨링블럭(34) 측으로 전달되는 것이 거의 차단된다.

한편, 상기 온도조절다이(38)는, 케이스(31)의 내부에 설치되며 1차가공유리(152)의 폭방향 양단부를 통과시키며 양단부를 다시 한 번 더 얇게 가공하는 역할을 한다. 온도조절다이(38)는 두 개가 하나의 쌍을 이루며 도 10에 도시한 바와 같이 라이너(36)의 사이에 개재된다.

라이너(36)는 1차가공유리(152)를 그 사이로 통과시키는 판상부재로서, 폭방향 양단부가 온도조절다이(38)에 면접한다. 라이너(36)는 전면히터(35)로부터 전달된 열에 의해 가열되며 전면히터(35)의 열을 1차가공유리(152) 및 온도조절다이(38)로 전달한다. 이와 같이 전면히터(35)와 1차가공유리(152)의 사이에 라이너를 설치한 이유는 1차가공유리(152)를 보호하기 위한 것이다.

상기 온도조절다이(38)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 두 개가 하나의 쌍을 이루며 1차가공유리(152)의 폭에 대응하는 간격으로 이격 배치된다. 각 온도조절다이(38)는, 입구부(38b), 경사부(38c), 출구부(38d)를 갖는다.

입구부(38b)는 하강하는 1차가공유리(152)의 폭방향 양단부를 받아들여 경사부(38c)로 유도한다. 또한 경사부(38c)는 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 영역으로서 하강하는 1차가공유리(152)의 양단부의 두께를 더욱 얇게 형성하는 역할을 한다. 판유리(151)의 양단부는 1차가열부(20)을 통과하며 일차로 얇게 형성되고, 2차가열부(30)를 통과하며 한 번 더 얇게 가공되는 것이다. 경사부(38c)의 하측에는 출구부(38d)가 마련되어 있다. 출구부(38d)는 출구부(38d)는 경사부(38c)를 통과하며 얇아진 유리를 하부로 배출하는 부분이다.

또한 각 온도조절다이(38) 내부에는 냉각유체통로(38e)가 형성되어 있다. 냉각유체통로(38e)는, 경사부(38c)와 출구부(38d)의 측부에 형성된 통로로서, 외부로부터 제공된 냉각용 유체를 통과시킨다. 냉각유체통로(38e)로 냉각용 유체, 가령 냉각수나 냉각용 불활성기체를 통과시킴에 의해, 온도조절다이(38)의 온도가 조절될 수 있다. 가령 단위시간당 냉각유체의 유량을 증가시키거나 냉각유체의 온도를 낮출수록 온도조절다이의 온도는 낮게 유지된다.

상기 냉각수단은, 냉각용 유체를 냉각유체통로(38e)로 공급하는 유입관(38f)과, 냉각유체통로(38e)를 통과한 냉각용유체를 외부로 배출하는 유출관(38g)을 포함한다. 유입관(38f)과 유출관(38g)은 수평 연장되며 쿨링블럭(34)의 외부로 연장된다.

이러한 냉각수단의 역할은, 온도조절다이를 냉각시켜, 1차가공유리(152)의 폭방향 양단부가 중앙부보다 낮은 온도로 유지되게 하는 것이다. 온도조절다이를 냉각시킨다는 의미는, 1차가공유리(152)의 양단부, 즉 온도조절다이(38)에 지지된 부분의 점도를 중앙부분 점도 보다 높게 한다는 것이다. 이와 같이 점도차이를 줌으로서, 1차가공유리(152)의 중앙부가 용융되며 하부로 흘러내리는 환경에서, 1차가공유리(152)의 양단부가 온도조절다이(38)에 잡혀 있게 할 수 있다. 만일 양측 온도조절다이(38)의 온도를 낮게 하지 않는다면, 1차가공유리(152)의 양단부가 묽어지며 온도조절다이(38)로부터 바로 빠지게 된다.

1차가공유리(152)는 2차가열부(30)를 통과하면서 용융되고, 위아래 1차가공유리의 경계부가 하나로 합쳐져 접합이 완료된다. 접합이 완료된 2차가공유리(153)는 하강하면서 점차 굳어, 도 11b에 도시한 단면 형상을 갖게 된다. 2차가공유리의 폭은 1차가공유리의 폭보다 좁고 두께는 더 가늘다. 또한 길이는 연속된다.

상기 2차가열부(30)를 통과한 2차가공유리(153)는 두께보정부(50)를 통과해 냉각부(60)를 향한다. 두께보정부(50)는, 2차가공유리(152)의 두께가 균일하지 않을 경우, 균일하게 만들어주는 역할을 한다.

도 13은 도 2에 도시한 두께보정부(50)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

두께보정부(50)는, 2차가공유리(153)의 두께가 폭방향으로 상대적으로 두꺼운 부분이 있고 얇은 부분이 있다면, 두꺼운 부분을 가열하여 점도를 낮춤으로서 얇아지게 유도하는 것이다. 두께보정부(50)는 단독으로 작동하지는 않고 후술할 두께모니터링부(70)에 의해 동작한다.

이러한 두께보정부(50)에는 히터어레이(55)와, 레이저빔발생부(53) 및 사파이어플레이트(51)가 포함된다.

히터어레이(55)는 2차가공유리(153)를 그 사이로 통과시키며 2차가공유리(153)의 국소부위를 선별적으로 가열할 수 있는 히팅장비이다. 가령, 2차가공유리(153)의 상대적으로 두꺼운 부분을 가열하는 것이다. 두꺼운 부분을 가열하면 해당 부위의 점도가 낮아지고, 인출부(80)로부터 전달받은 인발력에 의해 얇아지게 된다.

또한 레이저빔발생부(53)는 사파이어플레이트(51)와 세트를 이루는 것으로서, 사파이어플레이트(51)를 향해 레이저빔을 조사한다. 사파이어플레이트(51)는 2차가공유리(153)의 양측면에 대해 일정간격으로 이격된 판상부재로서, 레이저빔발생부(53)로부터 조사된 레이저빔에 의해 가열된다.

레이저빔은 사파이어플레이트(51)의 폭방향 국소부위를 선별적으로 가열한다. 레이저빔에 의해 가열된 사파이어플레이트(51)는 자신의 열을 2차가공유리(153)로 전달한다. 사파이어플레이어(51)를 이용해 2차가공유리(153)의 폭방향 국소부위에 열을 전달할 수 있다. 레이저빔을 사파이어플레이트의 어느 지점으로 조사할 지는, 두께모니터링부(70)에 의해 결정된다.

도 14는 도 2에 도시한 냉각부(60)의 분해 사시도이고, 도 15는 도 14에 도시한 냉각헤드의 내부 구조를 나타내 보인 절제 사시도이다.

도시한 바와 같이, 냉각부(60)는, 냉각헤드(63)와, 플랫덕트(66), 히터어레이(62), 인슐레이터(61)를 구비한다. 또한 냉각헤드(63)는 냉각기체유도바디(64)와 기체공급부(65)를 포함한다.

냉각기체유도바디(64)는, 2차가공유리(153)를 통과시키는 가이드슬릿(64b), 가이드슬릿측으로 개방된 다수의 분출구멍(64e), 내부유로(64d)를 포함하는 판상부재로서, 플랫덕트(66)의 상단부에 고정된다. 가이드슬릿(64b)을 하향 통과한 2차가공유리는 플랫덕트(66) 내부의 유리하강공간(66a)을 통과해 두께모니터링부(70)로 내려간다.

상기 내부유로(64d)는 후술할 주입관(65c)을 통해 유입한 냉각용 기체를 그 내부에 일단 채운 후, 각 분출구멍(64e)을 통해 동시에 분출한다. 내부유로(64d)를 형성함으로써 모든 분출구멍(64e)으로 배출되는 기체의 압력은 균일하다. 분출구멍(64e)을 통해 분출되는 기체는, 가이드슬릿(64b)을 통과하는 2차가공유리(153)의 표면과 접하여 냉각을 수행한다.

상기 기체공급부(65)는 외부로부터 제공된 냉각용 기체를 냉각기체유도바디(64)의 내부로 유도하는 것으로서, 냉각용 기체를 유도하는 도입관(65a), 도입관(65a)에 연결되며 냉각기체유도바디(64)를 둘러싸는 연장관(65b), 연장관에 연통하며 냉각기체유도바디(64)의 내부로 진입하여 냉각기체유도바디의 내부에 냉각용기체를 분출하는 다수의 주입관(65c)으로 이루어진다. 주입관(65c)의 연장단부는, 도 15에 도시한 바와 같이, 내부유로(64d)에 연통하며 냉각용 기체를 내부유로(64d)에 압입한다.

플랫덕트(66)는, 냉각기체유도바디(64)의 하부에 장착되며, 가이드슬릿을 통과하며 냉각된 냉각완료유리를 그 내부로 통과시키며 하향 유도한다. 이를 위해, 플랫덕트(66)의 내부에 유리하강통로(66a)가 마련되어 있으은 물론이다. 플랫덕트(66)는 냉각된 2차가공유리(153)가 부러지는 것을 방지한다.

히터어레이(62)는, 플랫덕트(66)의 양면에 대응 배치되며, 필요에 따라 플랫덕트를 가열하는 역할을 한다. 가령 2차가공유리(153)의 온도가 지나치게 냉각되었을 때, 플랫덕트(66)를 일시적으로 가열하는 것이다. 인슐레이터(61)는 히터어레이(62)를 수용하며 히터어레이(62)의 열이 외부로 전달되는 것을 차단한다.

상기 냉각부(60)를 통과한 2차가공유리(153)는 두께모니터링부(70)를 통과한다. 두께모니터링부(70)는 2차가공유리(153)의 두께 균일성을 감지하는 역할을 한다. 이를테면, 2차가공유리(153)의 폭방향 두께가 균일한지 여부를 파악하는 것이다. 두께모니터링부(70)의 두께감지 방식은 일반적인 방식을 따른다.

두께모니터링부(70)가 파악한 정보는 두께보정부(50)로 전달된다. 두께보정부(50)는 두께모니터링부(70)로부터 전달받은 정보를 기초로, 2차가열부(30)를 막 통과한 2차가열유리 중 두께가 상대적으로 두꺼운 부분을 선별적으로 가열한다. 두께보정부(50)에 의해 가열된 국부는 점도가 낮아지며, 유체의 특성상 주변 부분과의 두께를 맞춘다.

상기 두께모니터링부(70)를 통과한 냉각완료유리(156)는 인출부(80)를 통해 당겨지며 외부로 배출된다. 인출부(80)에 의한 인장력은 2차가열부(30)에 까지 전달되며, 2차가열부(30)를 통과한 2차가공유리(153)을 연신하여 2차가열부(30)의 폭과 두께를 얇게 축소시킨다. 유리 인발 공정에 있어서, 연신과정을 통해 유리의 두께와 폭을 축소하는 기술은 일반적인 사항이다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치의 변형 예를 설명하기 위한 구성도이고, 도 17은 도 15의 2차가열부(30)와 하강유도롤러부(40)를 도시한 사시도이다. 또한, 도 18은 도 17에 도시한 2차가열부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 16 내지 도 18에 도시한 2차가열부(30)는 다수의 판유리를 동시에 드로잉 작업하는데 편리하다. 즉, 상호 다른 조성을 갖는 다수 매의 판유리를 겹쳐 묶은 상태로, 마치 한 장의 판유리를 공급하는 방식으로 이송시키며, 하나의 박판유리로 만드는 것이다.

도 18의 경우 세 장의 유리를 겹쳐 2차가열부(30)를 통과시키고 있는 모습이다. 세 장의 유리는 상호 다른 조성을 갖는 판유리로서, 세 장이 겹쳐진 상태로 1차가열부(20)를 이미 통과한 상태이다.

도면을 참조하면, 두 장의 라이너(36) 사이에 받침다이(39)가 설치되어 있음을 알 수 있다. 받침다이(39)는 세 겹의 1차가공유리(152)의 용융시 용융된 융융 유리를 받아 임시 저장하는 역할을 하며, 용융유리(154)를 그 하부에 형성되어 있는 슬롯(39b)을 통해 하부로 내려 보낸다.

상기한 1차가공유리(152)의 용융은, 전면히터(35)의 출력을 조절하여 얼마든지 구현할 수 있다. 세 겹의 1차가공유리(152)가 용융됨에 따라 개별 판유리의 성분은 용융유리(154)로서 받침다이(39)에 모여 혼합된다. 상기 용융유리(154)는 슬롯(39b)을 통과해 하부로 빠지며 굳어 2차가공유리(153)가 된다. 2차가공유리(153)의 두께는 슬롯(39b)의 폭과 같다.

상기 하강유도롤러부(40)는, 받침다이(39)로부터 배출되는 2차가공유리(153)를 받아 일정속도로 하강시키는 역할을 한다. 하강유도롤러부(40)는, 상호 이격 배치되는 한 쌍의 지지플레이트(41), 지지플레이트(41)에 수평으로 지지되는 구동샤프트(44), 구동샤프트(44)에 고정되며 2차가공유리(153)의 폭방향 양단부를 물어 하부로 이송시키는 롤러(45), 상기 롤러(45)를 구동하는 롤러구동부(43)를 포함한다.

또한 롤러구동부(43)는, 회전력을 출력하는 모터(43a)와, 모터(43a)의 회전력을 전달받아 회전하며 벨트(43c)로 연결되는 다수의 전동풀리(43b)를 갖는다. 전동풀리(43b) 중 말단 전동풀리(43b)는 구동샤프트(44)의 단부에 고정된다.

모터(43a)의 작동에 의해 모터(43a)의 회전토크가 구동샤프트(44)로 전달되며, 롤러(45)는 모터(43a)의 회전속도에 비례하는 속도로 회전하며 2차가공유리의 하강속도를 조절한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:판유리공급부 11:운반캐리어 11a:적재함
12:가이드레일 13:하강가이더 13a:지지프레임
13b:이송롤러 20:1차가열부 21:케이스
22:냉각커버 22a:기체포트 22b:냉각수통로
23:유리가이더 23a:관통슬릿 23b:기체통로
24:쿨링블럭 24a:냉각수포트 24b:냉각수유로
25:히터 26:인슐레이터 27:가열다이
27a:입구부 27b:경사부 27c:출구부
28:다이홀더 30:2차가열부 31:케이스
32:냉각커버 32a:냉각수통로 33:유리가이더
33a:관통슬릿 33b:기체통로 34:쿨링블럭
35:전면히터 36:라이너 37:인슐레이터
38:온도조절다이 38b:입구부 38c:경사부
38d:출구부 38e:냉각유체통로 38f:유입관
38g:유출관 39:받침다이 39b:슬롯
40:하강유도롤러부 41:지지플레이트 43:롤러구동부
43a:모터 43b:전동풀리 43c:벨트
44:구동샤프트 45:롤러 50:두께보정부
51:사파이어플레이트 53:레이저빔방출부 55:히터어레이
60:냉각부 61:인슐레이터 62:히터어레이
63:냉각헤드 64:냉각기체유도바디 64b:가이드슬릿
64d:내부유로 64e:분출구멍 65:기체공급부
65a:도입관 65b:연장관 65c:주입관
66:플랫덕트 66a:유리하강통로 70:두께모니터링부
80:인출부 100:드로잉장치 101:지지구조체
151:판유리 152:1차가공유리 153:2차가공유리
154:용융유리 156:냉각완료유리

Claims (11)

1. 원료로 사용할 일정두께의 사각 판유리를 연속 공급하는 판유리공급부와;
   상기 판유리공급부로부터 연속적으로 공급되는 판유리를 수직방향으로 하향 통과시키며 판유리의 폭방향 양단부를 융용시켜, 위아래로 접하고 있는 판유리의 양단부를 상호 접합시킴과 아울러 상기 양단부의 두께를 얇게 성형하는 1차가열부와;
   상기 1차가열부의 수직방향 하부에 설치되며 1차가열부를 통과한 1차가공유리를 하향 통과시키며 용융시켜, 위아래로 접하고 있는 1차가공유리를 전체적으로 접합시키고, 상기 양단부의 두께를 더욱 얇게 가공하는 2차가열부와;
   상기 2차가열부의 수직방향 하부에 설치되며, 2차가열부를 통과한 2차가공유리를 냉각시키는 냉각부와;
   상기 냉각부를 통과한 냉각완료유리를 당겨 인출하는 인출부를 포함하여 구성되는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각부의 하류측에는, 냉각부를 통과한 냉각완료유리의 두께를 감지하여 두께가 상대적으로 두꺼운 부분을 파악하는 두께모니터링부가 더 설치되고,
   상기 2차가열부와 냉각부의 사이에는, 상기 두께모니터링부와 접속되며 두께모니터링부로부터 전달받은 두께정보를 기초로, 2차가열부로부터 하강하는 2차가공유리에서 두께가 상대적으로 두꺼울 것으로 예상되는 부분을 선별적으로 추가 가열하는 두께보정부가 설치된 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 1차가열부는;
   히터와,
   상기 히터에 의해 가열되며 상기 판유리의 폭방향 양단부를 통과시키며 용융시킴과 동시에 양단부의 두께를 얇게 가공하는 것으로서, 하강하는 판유리의 하단부를 받아들이는 입구부, 상기 입구부를 통과해 하강하는 판유리의 양단부 두께를 축소하는 경사부, 상기 경사부를 통과하며 얇아진 판유리를 통과시켜 하부로 배출하는 출구부를 가지고, 상기 판유리의 폭에 대응하는 이격거리로 이격 배치되어 있는 한 쌍의 가열다이와,
   상기 히터 및 다이를 수용하는 케이스를 구비하는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 케이스는;
   상기 히터 및 가열다이를 수용하고 냉각수유로가 형성되어 있는 쿨링블럭과,
   상기 쿨링블럭의 상하부에 각각 설치되며, 상기 판유리 및 1차가공유리가 통과하는 관통슬릿을 구비한 유리가이더와,
   상기 쿨링블럭의 상하부에 장착되며 그 중앙부에 상기 유리가이더를 갖는 냉각커버를 구비하고,
   상기 냉각커버의 내부에는 냉각수가 통과하는 냉각수통로가 형성되어 있는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 2차가열부는;
   상기 1차가열부를 통과한 1차가공유리를 수직으로 통과시키는 케이스와,
   상기 케이스의 내부에 설치되며 1차가공유리의 폭방향 양단부를 통과시키며 양단부를 다시 한 번 더 얇게 가공하는 한 쌍의 온도조절다이와,
   상기 온도조절다이를 가열하는 히터와,
   상기 온도조절다이와 히터의 사이에 설치되며, 그 사이로 1차가공유리를 통과시키고, 상기 히터로부터 전달된 열을 1차가공유리와 온도조절다이로 전달하는 두 겹의 라이너와,
   상기 온도조절다이를 냉각시켜, 1차가공유리의 폭방향 양단부가 중앙부보다 낮은 온도로 유지되게 하는 냉각수단을 포함하는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 온도조절다이는;
   하강하는 1차가공유리의 폭방향 양단부를 받아들이는 입구부, 상기 입구부를 통과해 하강하는 1차가공유리의 양단부의 두께를 축소하는 경사부, 상기 경사부를 통과하며 얇아진 유리를 하부로 배출하는 출구부, 상기 경사부와 출구부의 측부에 형성되며 외부로부터 제공된 냉각용 유체를 통과시키는 냉각유체통로를 가지며,
   상기 냉각수단은;
   냉각용 유체를 냉각유체통로로 공급하는 유입관과, 상기 냉각유체통로를 통과한 냉각용유체를 외부로 배출하는 유출관을 포함하는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 케이스는;
   상기 온도조절다이와 라이너와 히터를 수용하고 냉각수유로가 형성되어 있는 쿨링블럭과,
   상기 쿨링블럭의 상하부에 각각 설치되며, 상기 1차가공유리 및 2차가공유리가 통과하는 관통슬릿을 갖는 유리가이더와,
   상기 쿨링블럭의 상하부에 장착되며 그 중앙부에 상기 유리가이더를 구비하는 냉각커버를 구비하고,
   상기 냉각커버에는 냉각수가 통과하는 냉각수통로가 형성되어 있는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 냉각부는;
   상기 2차가공유리를 통과시키는 가이드슬릿과 상기 가이드슬릿을 향하는 다수의 분출구멍을 구비한 냉각기체유도바디와,
   상기 냉각기체유도바디의 내부로 냉각기체를 공급하여 냉각기체가 상기 분출구멍을 통해 가이드슬릿 내부로 분출되게 하는 기체공급부와,
   상기 냉각기체유도바디의 하부에 장착되며 상기 가이드슬릿을 통과하며 냉각된 냉각완료유리를 그 내부로 통과시키며 하향 유도하는 플랫덕트와,
   상기 플랫덕트의 외측에 설치되며 필요에 따라 플랫덕트를 가열하는 히터어레이와,
   상기 히터어레이를 수용하는 인슐레이터를 구비하는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기체공급부는;
   외부로부터 공급되는 냉각기체를 유도하는 도입관, 상기 도입관에 연결되며 상기 냉각기체유도바디를 둘러싸는 연장관, 상기 연장관에 연통하며 상기 냉각기체유도바디의 내부로 진입하여 냉각기체유도바디의 내부에 냉각용기체를 분출하는 다수의 주입관을 포함하고,
   상기 냉매기체유도바디의 내부에는,
   상기 주입관을 통해 공급된 냉각용 기체를 분출구멍으로 유도하는 내부유로가 형성된 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
10. 제5항에 있어서,
    상기 2차가열부의 라이너 사이에는, 1차가공유리의 용융시 용융된 용융유리를 받아 임시 저장하며 하부의 슬롯을 통해 하향 배출하는 받침다이가 더 설치되는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 2차가열부의 하부에는,
    상기 받침다이로부터 배출되어 2차가열부의 하부로 이동하며 굳어진 2차가공유리를 받아 일정속도로 하강시키는 하강유도롤러부가 더 설치되는 판유리를 원료로 하는 다단 가열식 박판유리 연속 드로잉 장치.

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