KR101300909B1 - 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치 - Google Patents

유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치 Download PDF

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Abstract

유리판을 제조할 때, 유리 원료를 용해하여 용융 유리를 만들고, 용융 유리를 다운드로우법을 이용하여 성형하여 유리 리본을 형성하고, 상기 유리 리본을, 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 복수의 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하여 서냉을 행한다. 성형 시, 상기 유리 리본을 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하면서, 상기 유리 리본의 양단부를 냉각한다. 성형 및 서냉 중 어느 한쪽에서 이용하는 상기 롤러쌍 중 어느 1개의 제1 롤러쌍의 각 롤러는, 롤러의 경 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되고 있다.

Description

유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MAKING GLASS SHEET}
본 발명은 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치에 관한 것이다.
다운드로우법을 이용한 유리판의 제조 방법에서는, 유리 리본이 반송 롤러쌍에서 협지되면서 하측 방향으로 인입됨으로써 원하는 두께로 늘려지고, 또한 내부에 왜곡이 발생하지 않도록, 또한 유리 리본이 휘지 않도록 냉각이 행해진다. 그 후, 유리 리본은 소정의 치수로 절단되어 합지 등을 끼워 서로 적재되거나, 또는 추가로 반송되어 후속 공정에서 처리(예를 들면, 형상 가공, 이온 교환에 의한 화학 강화 처리)가 실시된다.
종래의 다운드로우법을 이용한 유리판의 제조 방법으로서, 반송 롤러쌍의 각 반송 롤러에 동일한 부하가 걸리도록 그 회전 구동을 제어하고, 반송 롤러 사이에서의 외경차에 기인하여 발생하는 슬립을 방지함으로써, 한쪽의 반송 롤러가 공전하는 것을 억제하는 것이 알려져 있다(특허문헌 1). 이에 따르면, 유리 표면 및 반송 롤러의 파손을 방지할 수 있다고 되어 있다.
그런데, 유리 리본의 반송 방향에 걸쳐 분위기 온도 및 유리 리본의 온도가 변화하는 서냉로에서는, 유리 리본의 반송 방향의 각 위치에 설치된 반송 롤러의 주속도와 유리 리본의 반송 속도와의 사이의 상대 속도는 0인 것이 바람직하지만, 유리의 열팽창 계수와 반송 롤러의 열팽창 계수는 다르며, 나아가 그의 온도 의존성도 다르기 때문에, 복수의 반송 롤러쌍의 사이에서 상대 속도가 0이 아닐 뿐만 아니라 상대 속도에 차가 발생한다. 이러한 상대 속도의 차는, 예를 들면 유리 리본의 반송 속도나 두께의 변화, 서냉로 내에 생긴 기류 변동 등에 의해, 서냉로 내의 분위기 온도나 유리 리본의 온도가 변화하는 것에 의해서도 생긴다.
그로 인해, 특허문헌 1과 같이 반송 롤러쌍의 각 반송 롤러의 부하가 동등해지도록 제어하여도 복수의 반송 롤러쌍의 사이에서 생긴, 유리 리본의 실제의 반송 속도인 실반송 속도와 반송 롤러의 주속도와의 상대 속도의 차를 해소할 수 없고, 슬립에 기인하는 유리 표면의 흠집의 발생을 방지할 수 없다.
또한, 복수의 반송 롤러쌍의 사이에서 유리 리본의 반송의 목표 속도가 되는 필요 반송 속도와 반송 롤러의 주속도와의 사이에서 상대 속도가 일정하지 않은, 즉 상대 속도의 차가 발생하면, 유리 리본의 실반송 속도가 필요 반송 속도보다 느린 조건에서는, 유리 리본이 반송 롤러쌍의 상측 방향에서 너무 변형되어 버리고, 반대로 실반송 속도가 필요 반송 속도보다 빠른 조건에서는, 유리 리본은 하측 방향으로 인장되어, 그의 표면에 생긴 미세한 흠집에 의해 깨져 버릴 우려가 있다.
또한, 유리 리본의 성형 및 서냉을 장기간 연속하여 행함으로써, 유리판의 제조 장치는 경시 변화한다. 이로 인해, 고품질(내부 왜곡, 휘어짐이 작음)의 유리판을 제조할 수 있도록 성형 및 서냉에서의 제조 조건이 초기 설정되어도, 장기간 연속 조업에 의해 반드시 고품질의 유리판을 유지할 수 있는 것은 아니다. 특히, 유리 리본과 접하는 반송 롤러는 경 변화가 생겨 유리판의 품질에 큰 영향을 준다.
일본 특허 공표 제2008-501605호 공보
따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여, 제1 목적으로서, 장기간의 유리판의 연속 제조에 의해 제조 설비가 경시 변화하여도 고품질의 유리판의 제조를 유지할 수 있는 유리판의 제조 방법을 제공한다. 제2 목적으로서, 반송 롤러의 직경 변화에 의해 변화한 반송 롤러의 주속도를 설정한 주속도 분포로 유지하여, 복수의 반송 롤러쌍 사이에서 반송 롤러의 주속도와 유리 리본의 반송 속도와의 상대 속도에 차가 생기지 않도록 할 수 있고, 이에 의해 표면 품질이 우수한 유리판을 제조할 수 있는 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태는 유리판의 제조 방법이다.
당해 제조 방법은,
유리 원료를 용해하여 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
용융 유리를 다운드로우법을 이용하여 성형하여 유리 리본을 형성하는 성형 공정과,
상기 유리 리본을, 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 복수의 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하여 서냉을 행하는 서냉 공정을 갖는다.
상기 성형 공정은, 상기 유리 리본을 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하면서, 상기 유리 리본의 양단부를 냉각하는 공정을 포함한다.
상기 성형 공정 및 상기 서냉 공정 중 어느 한쪽에서 이용하는 상기 롤러쌍 중 적어도 어느 1개의 롤러쌍인 제1 롤러쌍의 각 롤러는, 롤러의 경(徑) 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되고 있다.
본 발명의 다른 일 양태는 유리판의 제조 방법이다.
당해 제조 방법은,
유리 원료를 용해하여 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
용융 유리를 다운드로우법을 이용하여 성형하여 유리 리본을 형성하는 성형 공정과,
상기 유리 리본을, 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 복수의 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하여 서냉을 행하는 서냉 공정을 갖는다.
상기 서냉 공정은,
상기 롤러쌍 중 적어도 어느 1개의 롤러쌍인 제1 롤러쌍의 각 롤러는, 롤러의 경 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되고 있다.
그 때, 상기 서냉 공정은,
상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 검출부에 의해, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화를 검출하는 검출 공정과,
검출된 상기 제1 롤러쌍의 상기 각 롤러의 경 변화에 기초하여 상기 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 상기 각 롤러를 회전 구동시키는 속도 제어 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 롤러쌍의 각 롤러는, 상기 서냉 공정의 적어도 상기 유리 리본 중앙부의 온도가 유리 전이점 이상 연화점 이하가 되는 온도 영역에 설치되고,
상기 서냉 공정에서는, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화를 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.
상기 성형 공정 및 상기 서냉 공정에서는, 이하와 같이 상기 유리 리본의 온도 제어를 하는 것이 바람직하다.
상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 유리 연화점 이상의 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 폭 방향의 단부가 상기 단부에 끼인 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한 상기 중앙 영역의 온도가 대략 균일해지도록 제어한다.
또한, 상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 연화점 미만 왜곡점 근방 이상의 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 중앙부에 반송 방향의 인장 응력이 작용하도록 상기 유리 리본의 폭 방향의 온도가 상기 유리 리본의 중앙부로부터 단부를 향하여 낮아지도록 제어한다.
또한, 상기 성형 공정 및 상기 서냉 공정에서는, 상기 유리 리본의 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도 경사가 없어지도록 상기 유리 리본의 온도 분포를 제어한다.
상기 서냉 공정에서는,
상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 왜곡점 근방 미만의 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 중앙부에 반송 방향의 인장 응력이 작용하도록 상기 유리 리본의 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향하여 낮아지도록 상기 유리 리본의 온도 분포를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 서냉 공정은,
상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 서냉점이 될 때까지 제1 평균 냉각 속도로 냉각하는 제1 냉각 공정과,
상기 중앙부의 온도가 상기 서냉점으로부터 왜곡점-50℃가 될 때까지 제2 평균 냉각 속도로 냉각하는 제2 냉각 공정과,
상기 중앙부의 온도가 상기 왜곡점-50℃로부터 상기 왜곡점-200℃가 될 때까지 제3 평균 냉각 속도로 냉각하는 제3 냉각 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
그 때, 상기 제1 평균 냉각 속도는 5.0℃/초 이상이고, 상기 제1 평균 냉각 속도는 상기 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고, 상기 제3 평균 냉각 속도는 상기 제2 평균 냉각 속도보다 빠르다.
상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 열팽창에 기인하는 상기 제1 롤러의 각 롤러의 경 변화에 의해 생긴 주속도의 어긋남을 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 마모에 기인하는 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화에 의해 생긴 주속도의 어긋남을 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러를 회전 구동시키는 것도 마찬가지로 바람직하다.
상기 복수의 롤러쌍 중 롤러의 경 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되는 롤러를 갖는 롤러쌍은, 상기 제1 롤러쌍 외에 제2 롤러쌍을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제조 방법은 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 복수의 검출부에 의해, 상기 제1 롤러쌍 및 상기 제2 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화를 검출하는 검출 공정을 갖는다. 그리고, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러와 상기 제2 롤러쌍의 각 롤러의 사이에서, 롤러의 주속도와 상기 유리 리본의 반송 속도와의 상대 속도가 일정하게 되도록 상기 각 롤러의 경 변화를 보상하는 상기 각 롤러의 회전 속도를 결정한다.
상기 제조 방법에서는 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된, 상기 유리 리본의 상태를 검출하는 유리 상태 검출부에 의해 상기 유리 리본의 온도를 검출하고,
검출된 상기 유리 리본의 온도에서의 유리 열팽창 계수를 이용하여, 상기 유리 리본의 열팽창에 기인하는 상기 유리 리본의 반송 속도의 변화를 검출하고, 상기 유리 리본의 반송 속도와 롤러의 주속도와의 어긋남을 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하는 것도 바람직하다.
상기 유리 리본이 서냉되어 이루어지는 유리판의 두께는, 예를 들면 0.5mm 이하이다.
또한, 본 발명의 일 양태는 유리판 제조 장치이다. 당해 장치는,
용융 유리로부터 다운드로우법을 이용하여 유리 리본을 성형하는 성형 장치와,
상기 유리 리본을 복수의 반송 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하면서 서냉하는 서냉 장치를 갖는다.
상기 서냉 장치는 상기 복수의 반송 롤러쌍과 검출 제어부와 구동부를 포함한다.
상기 복수의 반송 롤러쌍은 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치되며, 상기 유리 리본을 하측 방향으로 인입함으로써 유리 리본을 반송한다.
상기 검출 제어부는 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치되며, 상기 반송 롤러쌍의 반송 롤러의 경 변화를 검출하는 복수의 반송 롤러 상태 검출부를 구비한다.
상기 구동부는, 상기 복수의 반송 롤러쌍 사이에서 상기 반송 롤러의 주속도와 상기 유리 리본의 반송 속도와의 상대 속도가 일정하게 될 때의 상기 복수의 반송 롤러쌍 사이의 주속도 분포를 유지하도록, 검출된 상기 반송 롤러의 경 변화에 기초하여 결정된 각 상기 반송 롤러의 회전 속도에 기초하여 상기 반송 롤러를 회전 구동시킨다.
상기 반송 롤러 상태 검출부는, 상기 반송 롤러의 온도에 기초하여 상기 반송 롤러의 경 변화를 검출하고,
상기 구동부는, 상기 반송 롤러의 열팽창에 기인하는 상기 롤러의 경 변화에 의해 생긴 상기 반송 롤러의 주속도의 상기 주속도 분포로부터의 어긋남을 보상하도록, 검출된 상기 반송 롤러의 온도에서의 롤러 열팽창 계수를 이용하여 결정된 상기 각 반송 롤러의 회전 속도에 기초하여 상기 반송 롤러를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.
상기 검출부는, 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된, 상기 유리 리본의 상태를 검출하는 복수의 유리 상태 검출부를 더 구비하고, 상기 구동부는, 상기 유리 리본의 상태에 기초하여 설정된 상기 주속도 분포에 기초하여 상기 반송 롤러를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.
상기 유리 상태 검출부는 상기 유리 리본의 온도를 검출하고,
상기 구동부는 검출된 상기 유리 리본의 온도에서의 유리 열팽창 계수를 이용하여, 상기 유리 리본의 열팽창에 기인하는 상기 유리 리본의 반송 속도 변화에 따라 설정된 상기 주속도 분포에 기초하여 상기 반송 롤러를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.
상기 반송 롤러 상태 검출부는, 상기 반송 롤러의 마모량에 기초하여 상기 반송 롤러의 경 변화를 검출하고,
상기 구동부는 검출된 상기 반송 롤러의 마모에 기인하는 상기 반송 롤러의 경 변화에 의해 생긴, 상기 반송 롤러의 주속도의 상기 주속도 분포로부터의 어긋남을 보상하도록 결정된 상기 각 반송 롤러의 회전 속도에 기초하여 상기 반송 롤러를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.
상기 유리 리본이 서냉되어 이루어지는 유리판의 두께는, 예를 들면 0.5mm 이하이다.
상술한 유리판의 제조 방법에서는 장기간의 유리판의 연속 제조에 의해 유리 리본이 접하는 반송 롤러 등의 제조 설비가 경시 변화하여도 고품질의 유리판의 제조를 유지할 수 있다. 또한, 상술한 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치는 반송 롤러의 경 변화에 의해 변화한 반송 롤러의 주속도를 설정한 주속도 분포로 유지하여, 복수의 반송 롤러쌍 사이에서 반송 롤러의 주속도와 유리 리본의 반송 속도와의 상대 속도에 차가 생기지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 표면 품질이 우수한 유리판을 제조할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 유리판의 제조 방법의 플로우의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 서냉 공정의 플로우의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 유리판 제조 장치의 내부를 설명하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV선 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 5는 반송 롤러쌍의 회전 구동을 제어하는 제어계의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 유리판 제조 장치의 반송 롤러쌍의 회전 구동을 제어하는 제어계의 구성을 설명하는 블럭도이다.
이하, 본 발명의 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
본 실시 형태 또는 그의 변형예의 유리판의 제조 방법 및 제조 장치에서는, 유리판의 제조법의 일 공정인 성형 공정 및 서냉 공정에서 이용하는 롤러쌍(냉각 롤러쌍, 반송 롤러쌍) 중 적어도 어느 1개의 롤러쌍(제1 롤러쌍)의 각 롤러는, 롤러의 경 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동된다. 또한, 서냉 공정에서는 복수의 반송 롤러쌍 중 적어도 1개의 롤러쌍(제1 롤러쌍)의 각 롤러는, 롤러의 경 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되고 있다. 이러한 롤러의 회전 속도는 제1 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화가 계측에 의해 검출됨으로써, 경 변화를 보상하도록 결정된다. 즉, 롤러의 경 변화의 검출 결과에 따라 롤러의 회전 속도가 피드백 제어된다. 또는, 롤러의 회전 속도는 제1 롤러쌍의 각 롤러의 사용 일수의 정보에 기초하여 결정된다. 즉, 각 롤러의 사용 기간의 정보에 기초하여 순차적으로 롤러의 회전 속도가 결정된다. 「사용 일수의 정보」는 제1 롤러쌍의 마모에 기초하는 롤러 직경의 변화의 환산에 이용되며, 이 롤러 직경의 변화의 환산치에 기초하여 롤러의 회전 속도가 결정된다. 이러한 롤러의 회전 속도가 결정되는 제1 롤러쌍은 단수일 수도 있고, 또한 복수일 수도 있다. 「롤러의 경 변화를 보상한다」란, 제1 롤러쌍의 각 롤러의 직경이 변화하여도 이 직경의 변화를 고려하여 경 변화 전의 롤러의 적정한 주속도를 유지한다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서의 하기 어구는, 이하와 같이 정한다.
서냉점 근방이란, 유리의 점도 η에 관하여 logη=12.5 내지 13.5의 범위를 말한다.
유리의 서냉점이란, 유리의 점도 η에 관하여 logη=13이 되는 온도를 말한다.
유리의 왜곡점이란, 유리의 점도 η에 관하여 logη=14.5가 되는 온도를 말한다.
유리의 왜곡점 근방이란, 유리의 점도 η에 관하여 logη=14 내지 15가 되는 온도의 범위를 말한다.
유리 리본의 중앙 영역이란, 유리 리본의 폭 방향의 폭 중 유리 리본의 폭 방향의 중심으로부터 폭의 85% 이내의 범위를 말한다.
유리 리본의 중앙부란, 유리 리본의 폭 방향의 중심을 말한다.
유리 리본의 중앙 영역의 온도가 대략 균일하다고 하는 것은, 온도가 ±20℃의 허용 범위에 포함되는 것을 말한다.
유리 리본의 단부란, 유리 리본의 폭 방향의 모서리로부터 200mm 이내의 범위를 말한다.
(유리판의 제조 방법)
도 1은 본 실시 형태의 유리판의 제조 방법의 플로우의 일례를 설명하는 도면이다. 유리판의 제조 방법은 용해 공정(스텝 S10), 청징 공정(스텝 S20), 교반 공정(스텝 S30), 성형 공정(스텝 S40), 서냉 공정(스텝 S50), 채판(採板) 공정(스텝 S60), 형상 가공 공정(스텝 S70)을 주로 갖는다.
용해 공정(스텝 S10)에서는 도시되지 않은 용해로에서 유리 원료가 그의 상측 방향으로부터의 간접 가열과, 유리 중에 전류를 흘리는 것에 의한 직접 가열에 의해 고온으로 가열되어 용융 유리가 만들어진다. 유리의 용해는, 이 이외의 방법으로 행해질 수도 있다.
다음에, 청징 공정이 행해진다(스텝 S20). 청징 공정에서는 용융 유리가 도시되지 않은 액조에 저류된 상태에서, 예를 들면 용해 공정에서의 가열 시보다도 용융 유리의 온도를 상승시킴으로써 용융 유리 중의 기포의 탈포가 촉진된다. 이에 의해, 최종적으로 얻어지는 유리판 중의 기포 함유율을 감소시킬 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
청징 공정은 다른 방법에 의해 행해질 수도 있으며, 예를 들면 용융 유리가 액조에 저류된 상태에서 용융 유리 중의 기포가 청징제를 이용하여 제거될 수도 있다. 청징제로서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 산화주석, 산화철 등의 금속 산화물이 이용된다. 이 경우의 청징 공정은, 구체적으로는 용융 유리 중에서 가수 변동하는 금속 산화물의 산화 환원 반응에 의해 행해진다. 고온 시의 용융 유리에서, 금속 산화물은 환원 반응에 의해 산소를 방출하고, 이 산소가 가스로 되어 용융 유리 중의 기포를 성장시켜 액면에 부상시킨다. 이에 의해, 용융 유리 중의 기포는 탈포된다. 또는, 산소 가스의 기포는 용융 유리 중의 다른 기포 중의 가스를 받아들여 성장하고, 용융 유리의 액면에 부상한다. 이에 의해, 용융 유리 중의 기포는 탈포된다. 또한, 금속 산화물은 용융 유리의 온도가 저하하면, 산화 반응에 의해 용융 유리 중에 잔존한 산소를 흡수하고, 용융 유리 중의 기포를 감소시킨다.
다음에, 교반 공정이 행해진다(스텝 S30). 교반 공정에서는 유리의 화학적 및 열적 균일성을 유지하기 위하여, 교반 장치에 의해 용융 유리가 기계적으로 교반된다. 이에 의해 맥리 등의 유리의 불균일성을 억제할 수 있다.
다음에, 성형 공정이 행해진다(스텝 S40). 성형 공정에서는 다운드로우법이 이용된다. 오버플로우 다운드로우나 슬롯 다운드로우 등을 포함하는 다운드로우법은, 예를 들면 일본 특허 제3586142호 공보나 도 3 및 도 4에 도시된 장치를 이용한 공지된 방법이다. 다운드로우법에서의 성형 공정에 대해서는 후술한다. 이에 의해, 소정의 두께, 폭을 갖는 시트상의 유리 리본이 성형된다. 성형 방법으로서는 다운드로우법 중에서도 오버플로우 다운드로우가 가장 바람직하지만, 슬롯 다운드로우일 수도 있다. 성형 공정은 성형에 의해 형성된 유리 리본을 롤러쌍에서 협지하면서 반송 방향의 하측 방향(하류측의 방향)으로 인발하면서, 유리 리본의 양단부를 냉각하는 공정을 포함한다.
다음에, 서냉 공정이 행해진다(스텝 S50). 서냉 공정에서는 시트상으로 성형된 유리 리본은 왜곡이 발생하지 않거나 또는 감소하도록 냉각 속도를 제어하여, 도 3 및 도 4에 도시하는 서냉로에서 서냉점 이하로 냉각된다. 구체적으로는, 유리 리본의 폭 방향 단부에 폭 방향으로 인접하는 근방 영역이, 유리 리본의 반송 방향으로 적어도 2개 이상 설치된 복수의 반송 롤러쌍에서 협지되면서, 미리 설정된 반송 속도로 하측 방향으로 인발되면서 서냉된다.
도 2는 서냉 공정의 플로우의 일례를 설명하는 도면이다. 서냉 공정은 검출 공정(스텝 S51), 속도 결정 공정(스텝 S52), 속도 제어 공정(스텝 S53)을 포함한다. 또한, 본 실시 형태의 유리판의 제조 방법은 검출 공정(스텝 S51)을 포함하지만, 후술하는 변형예와 같이 검출 공정을 행하지 않고, 서냉 공정은 속도 결정 공정(스텝 S52)과 속도 제어 공정(스텝 S53)을 포함할 수도 있다.
검출 공정(스텝 S51)에서는 유리 리본의 반송 방향을 따라, 각각 상술한 복수의 반송 롤러쌍에 대응시켜 설치된 복수의 검출부에 의해, 복수의 반송 롤러쌍의 각 반송 롤러의 경 변화가 검출된다. 반송 롤러의 경 변화로서, 예를 들면 반송 롤러의 온도 또는 반송 롤러의 마모량에 기초하여 산출된 반송 롤러의 경 변화량을 들 수 있다. 이 경우의 검출부는, 예를 들면 후술하는 온도 센서 또는 거리 측정 센서와, 이들 센서에 접속된 컴퓨터를 포함한다. 경으로서는 반송 롤러의 직경 또는 반경을 들 수 있다.
속도 결정 공정(스텝 S52)은 복수의 반송 롤러쌍 사이에서 반송 롤러의 주속도와 유리 리본의 반송 속도와의 상대 속도가 일정, 즉 상대 속도에 차가 발생하지 않을 때의 복수의 반송 롤러쌍 사이의 주속도 분포를 설정하고, 검출된 반송 롤러의 경 변화에 기초하여 설정된 주속도 분포를 유지하도록 각 반송 롤러의 회전 속도를 결정한다. 주속도 분포로서는, 예를 들면 복수의 반송 롤러쌍 사이에서의 주속도비, 각 반송 롤러의 구체적인 주속도가 이용된다. 여기서 유리 리본이 흠집이나 형상 변형이 발생하지 않을 때의 상대 속도는 0이기 때문에, 상대 속도에 차가 발생한다고 하는 것은 복수의 반송 롤러쌍 중에서 어떤 쌍의 상대 속도는 0이지만, 다른 쌍의 상대 속도는 0이 아닌 것과 같이 상대 속도가 분포를 갖는 것을 말한다.
반송 롤러의 경 변화가, 예를 들면 온도에 기초하여 산출되는 반송 롤러의 열팽창량(직경의 변화량)인 경우, 구체적으로는 후술하는 검출부(37) 및 속도 결정부(38)에 의해 행해지도록, 검출된 반송 롤러의 온도에서의 롤러 열팽창 계수가 이용되어, 반송 롤러의 열팽창에 기인하는 롤러 직경의 변화에 의해 생긴, 반송 롤러의 주속도의 주속도 분포로부터의 어긋남을 보상하도록, 즉 각 반송 롤러의 주속도가 설정된 주속도 분포로 유지되도록 반송 롤러의 회전 속도가 결정된다. 반송 롤러의 열팽창 계수는 속도 결정부(38)에 미리 기억되어 있다. 또한, 반송 롤러의 주속도는, 예를 들면 형성된 유리 리본이 제조하는 유리판의 판두께가 되도록 조정함으로써 결정된다.
또한, 예를 들면, 반송 롤러의 경 변화가 그의 마모량에 기초하여 산출되는 반송 롤러의 반경의 변화량인 경우에는, 구체적으로는 후술하는 제2 실시 형태를 따라 행해지도록, 검출된 반송 롤러의 마모에 기인하는 반송 롤러의 반경의 변화에 의해 생긴, 반송 롤러의 주속도의 주속도 분포로부터의 어긋남이 보상되도록, 즉 각 반송 롤러의 주속도가 설정된 주속도 분포로 유지되도록 반송 롤러의 회전 속도가 결정된다.
또한, 속도 결정부(38)는 오퍼레이터가 입력한 내용에 기초하여 각 반송 롤러의 회전 속도를 결정할 수도 있다. 이 경우, 오퍼레이터는 검출된 반송 롤러의 경 변화에 기초하여 설정된 주속도 분포를 유지하도록 각 반송 롤러의 회전 속도를 산출할 수도 있다. 예를 들면, 반송 롤러의 경 변화가 상술한 열팽창량인 경우, 오퍼레이터는 검출된 반송 롤러의 온도에 기초하여, 반송 롤러의 열팽창에 기인하는 롤러 직경의 변화에 의해 생긴, 반송 롤러의 주속도의 주속도 분포로부터의 어긋남을 보상하도록, 즉 각 반송 롤러의 주속도가 설정된 주속도 분포로 유지되도록 반송 롤러의 회전 속도를 산출할 수도 있다. 산출되어 입력된 각 반송 롤러의 회전 속도는 속도 결정부(38)에 의해 결정되고, 속도 제어 공정(스텝 S53)에 있어서 반송 롤러의 회전이 제어된다.
속도 제어 공정(스텝 S53)은 속도 결정 공정에서 결정된 회전 속도에 기초하여 반송 롤러의 회전을 제어한다.
이상의 서냉 공정 후, 채판 공정이 행해진다(스텝 S60). 구체적으로, 연속적으로 생성되는 유리 리본은 일정한 길이마다 절단되어 유리판이 채판된다.
이 후, 형상 가공 공정이 행해진다(스텝 S70). 형상 가공 공정에서는 소정의 유리판의 크기나 형상으로 잘라내는 것 외에, 유리 단부면의 연삭ㆍ연마가 행해진다. 형상 가공은 커터나 레이저를 이용한 물리적 수단을 이용할 수도 있고, 에칭 등의 화학적 수단을 이용할 수도 있다.
또한, 성형 공정 및 서냉 공정에서는, 유리 리본의 중앙부의 온도가 유리 연화점 이상의 영역에 있어서, 유리 리본의 폭 방향의 수축을 억제하기 위하여, 유리 리본의 폭 방향의 단부가 상기 단부에 끼인 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한 중앙 영역의 온도가 대략 균일해지도록 유리 리본의 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 그 때, 유리 리본의 중앙부의 온도가 연화점 미만 왜곡점 근방 이상의 영역에 있어서, 유리 리본의 중앙부에 반송 방향의 인장 응력이 작용하도록, 유리 리본의 폭 방향의 온도가 유리 리본의 중앙부로부터 단부를 향하여 낮아지도록 유리 리본의 온도를 제어하는 것이 유리판의 휘어짐을 억제한다는 점에서 바람직하다. 또한, 유리 리본의 온도가 왜곡점 근방이 되는 온도 영역에 있어서, 유리 리본의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도 경사가 없어지도록 유리 리본의 온도 분포를 제어하는 것이 유리판의 내부 왜곡을 억제한다는 점에서 바람직하다.
또한, 유리 리본의 중앙부의 온도가 왜곡점 근방 미만의 영역에 있어서, 유리 리본의 중앙부에 반송 방향의 인장 응력이 작용하도록 유리 리본의 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향하여 낮아지도록 유리 리본의 온도 분포를 제어하는 것이 유리 리본의 반송 방향의 휘어짐을 억제한다는 점에서 바람직하다.
또한, 서냉 공정은, 유리 리본의 중앙부의 온도가 서냉점이 될 때까지 제1 평균 냉각 속도로 냉각하는 제1 냉각 공정과, 유리 리본의 중앙부의 온도가 서냉점으로부터 왜곡점-50℃가 될 때까지 제2 평균 냉각 속도로 냉각하는 제2 냉각 공정과, 유리 리본의 중앙부의 온도가 왜곡점-50℃로부터 왜곡점-200℃가 될 때까지 제3 평균 냉각 속도로 냉각하는 제3 냉각 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 평균 냉각 속도는 5.0℃/초 이상이고, 제1 평균 냉각 속도는 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고, 제3 평균 냉각 속도는 제2 평균 냉각 속도보다 빠르다. 즉, 평균 냉각 속도는 높은 순서대로 제1 평균 냉각 속도, 제3 평균 냉각 속도, 제2 평균 냉각 속도로 되어 있다. 유리 리본의 반송 방향의 냉각 속도는, 제조되는 유리판의 열수축에 영향을 준다. 그러나, 상술한 바와 같이 서냉 공정에 있어서 냉각 속도를 설정함으로써, 유리판의 제조량을 향상시키면서 바람직한 열수축률을 갖는 유리판을 얻을 수 있다.
유리판의 제조 방법은 이 밖에 세정 공정 및 검사 공정을 갖지만, 이들 공정의 설명은 생략한다. 또한, 청징 공정 및 교반 공정은 각각 생략할 수 있다.
(유리판 제조 장치)
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시 형태인 유리판 제조 장치(1)의 개략 구성도이다. 본 실시 형태의 유리판 제조 장치(1) 및 유리판 제조 장치(1)를 이용한 유리판의 제조 방법은, 액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치 등의 평판 디스플레이의 유리 기판이나 휴대 단말기의 표시면의 커버 유리의 제조에 바람직하게 적용된다. 이것은 액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치 등은 최근에 고정밀도, 고화질이 요구되고 있고, 그것에 사용되는 유리 기판에는 높은 표면 품질이 요구되고 있기 때문이다. 또한, 커버 유리는 장치의 표시면 등에 적용되기 때문에, 그것에 사용되는 유리 기판에는 매우 높은 표면 품질이 요구되고 있기 때문이다.
유리판 제조 장치(1)는 다운드로우법을 이용하여 용융 유리(A)로부터 유리판(C)을 제조한다. 유리판 제조 장치(1)는 상하 방향의 3개소에 배치된 단열판(21, 22, 23)에 의해 구획되어 이루어지는 노실(11), 제1 서냉로(12), 제2 서냉로(13), 도시하지 않은 채판실을 갖고 있다. 단열판(21 내지 23)은 세라믹 파이버 등의 단열재로 이루어지는 판상 부재이다. 단열판(21 내지 23)에는 후술하는 유리 리본(B)이 하측 방향을 향하여 통과하도록 각각 반송 구멍(16)이 형성되어 있다. 단열판(21 내지 23)은 각각 도 3에 있어서 이해의 용이함을 위하여, 후술하는 노벽(15)에 접하는 수평 방향의 2개소를 제외하고 도시를 생략하고 있지만, 유리 리본(B)에 대하여 지면 전면측 및 배면측에 있어서 수평 방향의 2개소끼리는 일체로 연결되어 있다. 또한, 도 3 및 도 4에서는 단열판에 의해 3개소에서 구획이 이루어져 있는 예가 도시되어 있지만, 단열판의 개수 및 설치 위치는 특별히 한정되지 않으며, 단열판은 1개 이상 설치되어 있으면 된다. 또한, 단열판의 수는 많을수록 독립적으로 분위기 온도를 제어할 수 있는 공간이 많아지고, 분위기 온도의 조정(서냉 조건의 조정)이 용이하게 되므로, 서냉 장치(3)는 단열판이 복수 설치되어 복수 공간으로 구획되어 있는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 서냉로는 1개 이상 설치되어 있으면 되지만, 3개 이상 설치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
유리판 제조 장치(1)는 성형 장치(2)와 서냉 장치(3)와 채판 장치(4)를 갖는다.
성형 장치(2)는 용융 유리(A)로부터 다운드로우법을 이용하여 유리 리본(B)을 성형하는 장치이다. 성형 장치(2)는 내화물 벽돌이나 블록상의 전주 기둥 내화물 등에 의해 조립된 노벽(15)에 의해 둘러싸여진 노실(11)을 갖고 있다. 노실(11) 내에는 성형체(10)와 롤러쌍(냉각 롤러쌍)(17)이 설치되어 있다. 성형체(10)는 상측 방향을 향하여 개방된 홈(10a)을 포함하고(도 4 참조), 홈(10a) 내를 용융 유리(A)가 흐른다. 성형체(10)는, 예를 들면 벽돌에 의해 구성되어 있다. 롤러쌍(17)은 성형체(10)의 하단에서 융합한 용융 유리(A)의 폭 방향 양측의 단부에 대응하는 위치에 각각 1쌍 설치되고, 용융 유리(A)를 협지하여 하측 방향을 향하여 인발하면서 유리 리본(B)의 양단부를 냉각하는 냉각 롤러의 쌍이다. 또한, 도 3 중 지면 내의 좌우 방향 및 도 4 중의 지면에 수직 방향이 유리 리본(B)의 폭 방향이다. 도 3 및 도 4 중 지면 내의 상하 방향이 유리 리본(B)의 반송 방향이다. 또한, 도 3 및 도 4에서는 성형체(10)와 롤러쌍(17)이 구획되지 않고 설치되어 있지만, 서냉 조건의 조정을 쉽게 하기 위하여, 이들 사이에 단열판을 설치하여 구획할 수도 있다. 또한, 롤러쌍(17)은 2쌍 이상 설치될 수도 있다.
이 때, 성형 공정 중의 유리 리본(B)의 온도가 연화점보다 높은 온도로부터 서냉점 근방이 될 때까지의 온도 영역에 있을 때, 유리 리본의 양단부를 향하여 장력을 가하면서 양단부의 점도 η에 관하여 logη=9.0 내지 14.5가 되도록 냉각하는 것이 바람직하다. 이 냉각은, 예를 들면 롤러쌍(17)이 유리 리본(B)의 양단부를 협지함으로써 행해진다.
냉각 롤러인 롤러쌍(17)의 각 롤러에 의해 유리 리본(17)의 양단부를 냉각함으로써 양단부의 점도가 상승하기 때문에, 유리 리본(B)의 폭의 수축을 억제할 수 있다.
(서냉 장치)
서냉 장치(3)는 유리 리본(B)을 복수의 반송 롤러쌍(18, 19)에서 협지하면서 하측 방향을 향하여 인발하면서 서냉한다. 서냉 장치(3)는 노실(11)의 하측 방향에 인접하여 설치된 제1 서냉로(12) 및 제2 서냉로(13)를 갖고 있다. 제1 서냉로(12) 및 제2 서냉로(13)는 노실(11)도 구성하는 상술한 노벽(15)에 의해 둘러싸여져 이루어진다. 서냉 장치(3)는 제1 서냉로(12) 및 제2 서냉로(13) 내에 유리 리본(B)의 반송 방향을 따라 배치된, 후술하는 컴퓨터로 자동 제어되는 가열 수단이 설치되어 있다. 가열 수단은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 전기 히터가 이용된다. 제1 서냉로(12) 내에는 유리 리본(B)의 반송 방향에 배치된 3개의 반송 롤러쌍(18)이 설치되어 있다. 제2 서냉로(13) 내에는 유리 리본(B)의 반송 방향에 배치된 4개의 반송 롤러쌍(19)이 설치되어 있다. 또한, 서냉 장치(3)는 검출 제어부(30)와 구동부(32)를 갖고 있다(도 5 참조). 또한, 서냉로(12, 13) 내의 반송 롤러쌍(18, 19)의 설치수에 제약은 없으며, 적어도 1개 이상 설치되어 있으면 된다.
반송 롤러쌍(18, 19)은 유리 리본(B)을 하측 방향을 향하여 인입함으로써 유리 리본(B)을 반송한다. 각 반송 롤러쌍(18)은, 유리 리본(B)의 폭 방향 양단부에 인접하는 근방 영역을 협지하도록 유리 리본(B)의 양측에 배치된 4개의 반송 롤러(18a)와, 유리 리본(B)에 대하여 동일한 측에 있는 2개의 반송 롤러(18a)를 연결하는, 유리 리본(B)의 양측에 배치된 2개의 구동용 샤프트(18b)를 갖고 있다. 각 반송 롤러쌍(19)은, 유리 리본(B)의 폭 방향 양단부에 인접하는 근방 영역을 협지하도록 유리 리본(B)의 양측에 배치된 4개의 반송 롤러(19a)와, 유리 리본(B)에 대하여 동일한 측에 있는 2개의 반송 롤러(19a)를 연결하는, 유리 리본(B)의 양측에 배치된 2개의 구동용 샤프트(19b)를 갖고 있다. 도 3에 있어서, 구동용 샤프트(18b, 19b)의 양단부는 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 3에서는 반송 롤러(18a, 19a)는 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반송 롤러(18a, 19a)는 유리 리본(B)에 대하여 동일한 면측에 있는 것끼리 구동용 샤프트에 의해 연결되지 않고, 롤러쌍(17)의 롤러와 마찬가지로 유리 리본(B)의 폭 방향 양단부에 독립적으로 배치된 것일 수도 있다.
서냉 공정을 행하는 서냉 장치(3)에서는, 유리 리본(B)의 온도 프로파일을 폭 방향에서 하나의 산으로 하는 분포로 하고, 그 후 하나의 산의 분포가 반송 방향 하류측으로 진행됨에 따라서 서서히 작아지도록 유리 리본(B)의 주위에 배치되는 히터 등의 제어를 행하는 것이 바람직하다. 그 때, 유리 리본(B)의 왜곡점 근방의 온도 영역에 있어서, 하나의 산의 분포가 평탄한 직선상의 분포, 즉 폭 방향의 온도 분포가 일정하게 되도록 도시되지 않은 히터 등의 제어를 행하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 유리 리본(B)의 서냉점에 150℃를 더한 온도부터 왜곡점까지의 온도 영역에 있어서, 유리 리본의 폭 방향에서의 중앙부의 냉각 속도를 폭 방향의 양단부의 냉각 속도보다도 빠르게 하고, 유리 리본(B)의 폭 방향에서의 중앙부의 온도가 양단부보다도 높은 상태로부터 왜곡점 근방의 온도 영역에서 동일하게 되도록 온도 프로파일이 일정하게 되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 온도 분포로 함으로써, 유리 리본의 반송 방향의 하류측을 향하여 인장 응력이 작용한다. 이로 인해, 유리 리본(B)은 반송 방향의 휘어짐을 억제할 수 있다. 또한, 왜곡점 근방의 온도 영역에서 균일한 온도 프로파일로 하기 때문에, 유리판에서 내부 왜곡을 감소시킬 수 있다.
또한, 유리 리본(B)의 온도가 서냉점으로부터 (왜곡점-50℃)가 되는 온도에 있어서, 다른 온도 영역에 비하여 천천히 유리 리본(B)을 서냉하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 유리 리본(B)의 열수축률을 감소시킬 수 있다.
또한, 유리 리본(B)의 온도가 왜곡점으로부터 (왜곡점-200℃)가 되는 온도 영역에 있어서, 유리 리본(B)의 온도 프로파일을 폭 방향을 따라 골이 되고, 그 골의 깊이가 반송 방향 하류측으로 진행됨에 따라서 커지도록, 즉 중앙부의 온도가 양단부에 비하여 점차 낮아지도록 도시되지 않은 히터 등의 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 온도 프로파일에 있어서 서서히 골을 깊게 함으로써, 반송 방향 하류측을 향하여 인장 응력을 작용시킬 수 있기 때문에, 반송 방향의 휘어짐을 억제할 수 있다.
검출 제어부(30)는, 도 5에 도시한 바와 같이 반송 롤러 상태 검출부(이하, 간단히 검출부라고도 함)(37) 및 속도 결정부(38)로서 기능하는 도시되지 않은 컴퓨터를 구비한다. 도 5는 반송 롤러쌍(18, 19)의 회전 구동을 제어하는 제어계의 구성을 설명하는 블럭도이다. 검출부(37)는 반송 롤러쌍(18, 19)에 대응하여 배치된 온도 센서(유리 상태 검출부)(34)를 갖고 있다. 속도 결정부(38)는 구동부(32)를 통하여 반송 롤러쌍(18, 19)에 접속되어 있다. 검출 제어부(30)의 상세는 후술한다.
구동부(32)는 속도 결정부(38)에 의해 결정된 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도에 기초하여 반송 롤러(18a, 19a)를 회전 구동시킨다. 구동부(32)는 각 반송 롤러쌍(18, 19)에 대응하여 설치된, 도시되지 않은 모터를 갖고 있다. 또한, 모터는 각 반송 롤러쌍(18, 19)에 대응하여 설치되어 있지 않을 수도 있으며, 그 수는 예를 들면 각 반송 롤러쌍(18, 19)의 수보다 적을 수도 있다. 이 경우, 복수의 반송 롤러(18a, 19a)가 1대의 모터로 구동되도록, 각 반송 롤러(18a, 19a) 사이에서 속도비를 변경할 수 있는 기어를 구비한 것을 이용할 수 있다. 이 경우, 모터로부터의 구동력은, 예를 들면 유니버설 조인트 등을 통하여 반송 롤러(18a, 19a)에 전달된다.
(검출 제어부)
여기서, 검출 제어부(30)에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 또한, 검출 제어부(30)에서 행하는 검출 공정(스텝 S51)은, 상술한 바와 같이 본 실시 형태에서는 행해지지만, 후술하는 변형예와 같이 검출 공정을 행하지 않고, 서냉 공정은 속도 결정 공정과 속도 제어 공정을 포함할 수도 있다. 이 경우, 검출 제어부(30)는 이용되지 않는다.
온도 센서(34)는 반송 롤러(18a, 19a)의 온도를 검출한다. 온도 센서(34)로서는, 예를 들면 접촉식 또는 비접촉식의 것이 이용된다. 여기서, 반송 롤러(18a, 19a)의 온도를 검출하는 것에는 반송 롤러(18a, 19a)의 온도를 산출하는 것도 포함된다. 각 온도 센서(34)는, 구체적으로 제1 서냉로(12) 및 제2 서냉로(13) 내에서의 배치 위치에서의 분위기 온도를 각각 검출한다. 그리고, 검출된 분위기 온도에서의 속도 결정부(38)의 후술하는 기억부(36)에 기억된 온도차 데이터를 참조하여 반송 롤러(18a, 19a)의 온도를 산출한다. 검출부(37)는 검출된 반송 롤러(18a, 19a)의 온도에 기초하여, 후술하는 바와 같이 반송 롤러(18a, 19a)의 열팽창량을 직경의 변화로서 산출한다.
속도 결정부(38)는 기억부(36)를 갖고 있다. 기억부(36)는 온도차 데이터를 기억한다. 온도차 데이터는 서냉로(12, 13)의 설치 시에 미리 측정된, 서냉로(12, 13)의 분위기 온도와 각 분위기 온도에서의 반송 롤러(18a, 19a)의 온도(표면 온도)와의 차의 데이터를 포함한다. 온도차 데이터는 서냉로(12, 13)의 구조에 의해 달리 기억된다. 기억부(36)에는 반송 롤러(18a, 19a)의 열팽창 계수(이하, 롤러 열팽창 계수라고도 함)가 또한 기억되어 있다. 롤러 열팽창 계수는 반송 롤러(18a, 19a)의 재질로부터 결정된다.
기억부(36)에는 또한 속도 결정부(38)에서 결정된 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도, 복수의 반송 롤러쌍(18, 19) 사이에서 설정된 기준이 되는 주속도 분포, 각 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 기준치가 또한 기억된다. 각 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 기준치는 각각 상온(예를 들면, 25도)에서의 신품 시의 직경이다. 또한, 기억부(36)는 기준이 되는 주속도 분포를 달성할 때의 조건(반송 롤러의 온도, 유리 리본의 온도, 유리 리본의 열팽창 계수, 유리 리본의 두께, 폭, 유리 리본의 유량 등)을 기억한다.
속도 결정부(38)는 복수의 반송 롤러쌍(18, 19) 사이에서 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도와 유리 리본(B)의 반송 속도와의 상대 속도가 일정할 때의 복수의 반송 롤러쌍(18, 19) 사이의 주속도비(주속도 분포)를 설정한다. 이어서, 속도 결정부(38)는 검출부(37)에 의해 산출된 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 변화에 기초하여, 복수의 반송 롤러쌍(18, 19) 사이의 주속도비를 유지하도록 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정한다.
((주속도비의 설정))
복수의 반송 롤러쌍(18, 19) 사이의 주속도비는, 예를 들면 모든 반송 롤러(18a, 19a)가 동일한 주속도가 되도록 모두 1.0으로 설정된다. 이와 같이 기준으로서 설정되는 주속도비는, 종래 유리 리본(B)이 흠집이나 형상 변형의 문제가 생기지 않고 서냉되었을 때의 주속도비이다. 이 기준이 되는 주속도 분포는 유리 리본(B)의 온도, 열팽창 계수, 두께, 폭, 유리 유량 등의 조건과 함께 속도 결정부(38)에 기억 유지되어 있다. 이 주속도비는, 후술하는 바와 같이 유리 리본(B)의 온도가 변화하는 등의 서냉 시의 조건이 변화하는 경우에, 기준이 되는 주속도 분포가 수정되어 설정된다.
복수의 반송 롤러쌍(18, 19) 사이에서 유리 리본(B)의 반송 속도와 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도와의 상대 속도는, 유리 리본(B)과 반송 롤러(18a, 19a)의 사이에서의 슬립을 보다 확실하게 방지하는 관점에서는 0인 것이 바람직하다.
또한, 속도 결정부(38)는 유리 리본(B)의 온도, 열팽창 계수, 두께, 유리 유량 등에 의해 기준의 주속도비를 수정하여 설정한다.
구체적으로는, 기준의 주속도 분포로서 설정되는 주속도비에는, 그 때의 조건으로서 각 반송 롤러쌍에서의 기준이 되는 온도가 설정되어 있다. 따라서, 이 기준이 되는 온도에 대하여 현재의 유리 리본(B)의 온도가 변화한 경우, 예를 들면 온도 T1이 T2로 변화한 경우, T2와 T1의 온도차에서의 열팽창률의 차를 이용하여 속도 결정부(38)는 기준의 주속도 분포로서 설정되어 있는 주속도비를 수정한다. 유리 리본(B)의 반송 속도는, 유리 리본(B)의 온도와 열팽창 계수에 의해 정해지는 열팽창률에 의해 변화하기 때문이다. 이 경우, 유리 리본(B)의 종류에 따라 열팽창 계수는 다르므로, 유리 리본(B)의 열팽창 계수와 온도를 고려한 열팽창률의 차이를 이용하여 보다 일반적으로 주속도비를 수정할 수도 있다. 이러한 주속도비는 유리 리본(B)의 온도 및 열팽창 계수의 온도 의존성 외에, 유리 리본(B)의 두께, 폭, 유리 유량 등의 조건의 변화에 의해서도 수정되어 설정된다. 따라서, 유리 리본(B)의 온도, 열팽창 계수의 온도 의존성의 특성, 두께, 폭, 유리 유량 등의 기준의 주속도비에서의 조건은, 속도 결정부(38)에 미리 기억 유지되어 있다. 유리 열팽창 계수는 용융 유리의 조성으로부터 결정된다. 설정된 주속도비로부터 최상류측의 반송 롤러쌍의 현재의 주속도를 기준으로 하여 하류측의 각 반송 롤러쌍의 주속도가 산출된다.
이와 같이 주속도비를 유리 리본(B)의 온도를 포함하는 상태의 변화에 따라 수정함으로써, 보다 적절한 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정할 수 있다.
((반송 롤러의 회전 속도의 결정))
속도 결정부(38)는 산출한 각 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도에 기초하여, 하기 식에 따라 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정한다.
회전 속도=주속도/(열팽창한 반송 롤러의 직경×π)
여기서, 서냉로(12, 13) 내의 각 반송 롤러쌍(18, 19)의 배치 위치에서 검출된 분위기 온도가, 상술한 기준이 되는 주속도비에서의 반송 롤러쌍의 온도에 대하여 변화하고 있었던 경우에는, 상술한 주속도비를 유지하도록 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정한다.
구체적으로, 검출부(37)는 온도 센서(34)에 의해 검지된 온도가 변화한 반송 롤러(18a, 19a)에 대하여, 반송 롤러(18a, 19a)의 온도에서의 롤러 열팽창 계수와, 각 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 기준치를 참조하여, 하기 식에 따라 이 반송 롤러(18a)의 팽창량(직경의 변화량)을 산출한다.
dD=βㆍDㆍΔT
dD: 팽창량
β: 열팽창 계수
D: 반송 롤러의 직경의 기준치
ΔT= 기준의 주속도비에 있어서 설정되는 반송 롤러의 온도와의 온도차
속도 결정부(38)는 검출부(37)에 의해 산출된 반송 롤러(18a)의 직경의 변화량으로부터, 하기 식에 따라 주속도의 변화량이 1인 것으로 하여 새로운 회전 속도를 산출하고, 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 변경한다.
새로운 회전 속도=(주속도+주속도의 변화량)/((반송 롤러의 직경+반송 롤러의 직경의 변화량)×π)
속도 결정부(38)에 의해 결정된 회전 속도는 구동부(32)에 보내져, 반송 롤러(18a, 19a)의 회전이 제어된다.
또한, 도시되지 않은 컴퓨터는, 온도 센서(34)에서 검출된 분위기 온도에 기초하여 서냉로(12, 13) 내의 분위기 온도가 각각 소정의 온도 범위 내에서 유지되도록 서냉로(12, 13) 내의 가열 수단을 자동 제어한다. 제1 서냉로(12)의 소정의 온도 범위는, 예를 들면 500 내지 800도로 설정되어 있다. 제2 서냉로(13)의 소정의 온도 범위는, 예를 들면 200 내지 500도로 설정되어 있다. 이와 같이 서냉로(12, 13) 내의 분위기 온도가 제어되어도 상술한 바와 같이 유리 리본(B)의 온도나 반송 롤러(18a, 19a)의 온도는 변화한다. 그러나, 이 변화는 비교적 작기 때문에, 상술한 기준이 되는 주속도비가 온도에 따라 수정되어도 그 수정량은 작아, 설정된 기준이 되는 주속도비의 분포를 크게 바꾸지 않는다.
또한, 속도 결정부(38)는 오퍼레이터가 입력한 내용에 기초하여 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정할 수도 있다. 이 경우, 유리판 제조 장치(1)는 오퍼레이터의 입력 조작을 접수하는 도시하지 않은 입력부를 더 갖고, 이 입력부는 오퍼레이터가 입력하는 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 접수한다. 기억부(36)는 온도차 데이터, 롤러 열팽창 계수, 주속도 분포, 각 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 기준치, 기준이 되는 주속도 분포를 달성할 때의 조건 등을 기억하는 것이 아닐 수도 있으며, 오퍼레이터에 의해 온도차 데이터, 롤러 열팽창 계수, 주속도 분포, 각 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 기준치, 기준이 되는 주속도 분포를 달성할 때의 조건 등에 기초하여 산출되고, 입력된 회전 속도를 기억하는 것이면 된다. 이들 온도차 데이터, 롤러 열팽창 계수, 주속도 분포, 각 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 기준치, 기준이 되는 주속도 분포는 오퍼레이터에 의해 산출될 수도 있으며, 산출된 값은 기억부(36)에 기억될 수도 있다.
채판 장치(4)는 제2 서냉로(13)의 하류측에 배치된 도시하지 않은 채판실을 갖고 있다. 채판실에서는 유리 리본(B)이 일정한 길이마다 절단되어 유리판(C)이 채판된다. 유리판(C)의 두께는, 예를 들면 0.7mm 이하, 또는 0.5mm 이하이다. 또한, 최근에 평판 디스플레이의 슬림화가 요구되고 있기 때문에, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 평면 디스플레이용 유리 기판도 박판화가 요구되고 있다. 한편, 유리판의 두께가 얇아질수록 유리판의 강도가 저하되어 버리기 때문에, 파손이 생기기 쉬워진다. 이것들을 고려하면, 평면 디스플레이용 유리판의 두께는 0.01 내지 1.0mm인 것이 바람직하고, 0.05 내지 0.7mm인 것이 보다 바람직하고, 0.05 내지 0.5mm인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 얇은 유리판일수록 강도가 저하하기 때문에, 유리 리본을 반송하는 롤러와 유리 리본의 사이의 슬립에 의한 흠집 등에 의해 깨지기 쉬워질 우려가 있다. 즉, 상술한 바와 같이 롤러와 유리 리본의 사이의 슬립을 억제할 수 있는 본 실시 형태는, 예를 들면 0.05 내지 0.7mm의 유리판의 제조에 바람직하고, 0.05 내지 0.5mm의 박판 유리의 제조에 특히 바람직하다.
또한, 예를 들면, 유리판(C)의 폭 방향 길이는 1000mm 이상, 1500mm 이상, 2000mm 이상, 2500mm 이상일 수도 있고, 길이 방향 길이는 1000mm 이상, 1500mm 이상, 2000mm 이상, 2500mm 이상일 수도 있다. 유리판(C)은 대형화할 수록 유리 리본의 자체 중량에 의해 각 반송 롤러(18a, 19a)와의 사이에서 상대 속도차(슬립)가 생기기 쉬워진다. 그로 인해, 유리판(C)의 폭 방향 길이가 1000mm 이상인 경우에는, 상기 상대 속도차가 생기기 쉬워지는 경향이 있지만, 상기 상대 속도차의 발생을 방지한다고 하는 효과가 현저해진다. 또한, 유리판(C)의 폭 방향 길이는 1500mm 이상, 2000mm 이상, 2500mm 이상일수록 본 발명의 효과가 유용하게 된다.
(유리판의 조성)
상술한 유리판 제조 방법 및 유리판 제조 장치에서 제조되는 유리판은, 예를 들면 액정 디스플레이용 유리 기판을 바람직하게 들 수 있다.
액정 디스플레이용 유리 기판의 유리 조성은, 이하의 유리 조성이 예시된다.
SiO2 50 내지 70질량%
B2O3 0 내지 15질량%
Al2O3 5 내지 25질량%
MgO 0 내지 10질량%
CaO 0 내지 20질량%
SrO 0 내지 20질량%
BaO 0 내지 10질량%
RO 5 내지 20질량%(단, R은 Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택되며, 유리판에 함유되는 전체 성분으로, 적어도 1종임)
를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 액정 디스플레이용 유리 기판에 형성되는 TFT(Thin Film Transistor)의 파괴를 억제하는 관점에서는, 무알칼리 유리(알칼리 성분을 실질적으로 포함하지 않는 유리)인 것이 바람직하다. 한편, 용융 유리의 용해성 및 청징성을 향상시키기 위하여 굳이 알칼리 성분을 미량 함유시키도록 할 수도 있다. 이 경우, R'2O에 대해서는 0.05질량% 초과 2.0질량% 이하, 보다 바람직하게는 R'2O 0.1질량% 초과 2.0질량% 이하(단, R'는 Li, Na 및 K로부터 선택되는, 유리판에 함유되는 전체 성분이며, 적어도 1종임)를 포함하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성된 유리판 제조 장치(1)에 따르면, 반송 롤러(18a, 19a)에 생기는 경 변화를 고려하여, 그것을 보상하도록 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도가 제어되기 때문에, 각 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도와 유리 리본(B)의 반송 속도와의 상대 속도가, 복수의 반송 롤러쌍(18, 19)에 있어서 차가 생기는 것을 보다 높은 정밀도로 억제할 수 있다. 이에 의해, 유리 리본(B)과 반송 롤러(18a, 19a)와의 사이에서의 슬립을 방지하여 유리판 표면의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 유리 리본을 반송하기 위하여 이용하는 복수의 반송 롤러쌍의 주속도 분포를 유리 리본의 온도에 따라 수정하여 설정하기 때문에, 유리 리본이 남고, 유리 리본이 변형되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 또한 필요 이상으로 빨라짐으로써 유리 리본이 인장되어 유리 리본이 깨지는 것을 방지할 수 있다. 이러한 효과는 유리의 반송 속도가 빠른 경우(예를 들면, 반송 속도 200m/이상의 경우)나, 유리 리본의 강도가 작아 변형되기 쉬운 두께 0.5mm 이하, 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm의 박판 유리의 제조에 있어서 보다 현저하다.
또한, 복수의 반송 롤러쌍의 수는 적어도 2개이면 되고, 특별히 제한되지 않는다.
또한, 상술한 예에서는, 온도 센서에 있어서 서냉로(12, 13) 내의 분위기 온도가 검출되고, 이것을 이용하여 유리 리본 온도 및 반송 롤러 온도가 산출되었지만, 유리 리본 온도 및 반송 롤러 온도는 직접 측정될 수도 있다. 그를 위해, 예를 들면 유리 상태 검출부로서 유리 리본의 온도를 연속적으로 측정하기 위한 방사 온도계가 이용될 수도 있고, 반송 롤러 상태 검출부로서 반송 롤러의 온도를 연속적으로 측정하기 위한 온도계가 이용될 수도 있다.
주속도비는 상술한 것에 제한되지 않는다. 또한, 속도 결정부(38)는 주속도 분포로서 주속도비 대신에 각 반송 롤러(18a, 19a)의 구체적인 주속도를 산출할 수도 있다. 이 경우, 기준이 되는 주속도 분포 및 수정 후의 주속도도 구체적인 속도의 값으로서 설정된다.
본 실시 형태에서는 반송 롤러의 직경의 변화에 따라, 설정된 주속도 분포가 되도록 회전 속도를 조정하는 것 외에, 주속도 분포를 유리 리본의 온도에 따라 기준이 되는 주속도 분포를 수정하여 설정한다. 그러나, 기준이 되는 주속도 분포를 유리 리본의 현재의 온도에 따라 수정하지 않을 수도 있다. 그러나, 표면 품질이 우수한 유리판을 제조하는 점에서, 기준이 되는 주속도 분포를 유리 리본의 현재의 온도에 따라 수정하는 것이 바람직하다.
(제1 실시 형태의 변형예)
제1 실시 형태에서는 반송 롤러쌍(18, 19)의 각 롤러에 생기는 반송 롤러의 경 변화를 보상하도록 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도가 결정되지만, 반송 롤러(18a, 19a) 외에 성형 공정에서 냉각 롤러쌍으로서 이용하는 롤러쌍(17)의 각 롤러의 경 변화를 보상하도록 롤러쌍(17)의 각 롤러의 회전 속도가 결정된다. 롤러쌍(17)의 각 롤러는, 상술한 반송 롤러 상태 검출부(37)와 같은 검출부를 이용하여 롤러쌍(17)의 각 롤러의 상태를 검출하여, 검출 결과에 기초하여 롤러쌍(17)의 각 롤러의 경 변화를 보상하도록 롤러쌍(17)의 각 롤러의 회전 속도가 결정된다.
일반적으로, 롤러쌍(17)의 각 롤러의 주속도는 유리판의 두께 분포나 유리 표면의 요철이 가장 작아지도록 적절한 값으로 설정되어 있기 때문에, 그 값으로부터 어긋나는 것은 유리판의 두께 분포나 유리 표면의 요철을 악화시키게 된다.
즉, 롤러쌍(17)의 주속도가 변화하면, 성형체(10)의 하단으로부터 롤러쌍(17)의 사이에서 행해지는 유리 리본(B)의 연장량과, 롤러쌍(17)으로부터 반송 롤러쌍(18)의 사이에서 행해지는 유리 리본(B)의 연장량이 변함으로써(성형체(10)의 하단 내지 롤러쌍(17) 사이에서의 유리 리본(B)의 폭 방향의 온도 분포와, 롤러쌍(17) 내지 반송 롤러쌍(18, 19)에서의 유리 리본의 폭 방향 온도 분포의 형태가 상이하기 때문에), 제조된 유리판의 폭 방향의 두께 분포나 유리 표면의 요철의 크기가 변화해 버린다. 이로 인해, 롤러쌍(17)의 각 롤러의 경 변화를 보상하도록 롤러쌍(17)의 각 롤러의 회전 속도가 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 본 변형예에서는 반송 롤러쌍(18, 19)의 각 롤러 외에 성형 공정에서 냉각 롤러쌍으로서 이용하는 롤러쌍(17)의 각 롤러의 경 변화를 보상하도록 회전 속도를 결정하였지만, 반송 롤러쌍(18, 19) 및 롤러쌍(17)의 각 롤러 중 적어도 어느 1개의 각 롤러에 대하여 각 롤러의 경 변화를 보상하도록 회전 속도를 결정할 수도 있다.
즉, 냉각 롤러나 반송 롤러의 경 변화를 보상하도록 롤러의 회전 속도를 결정하는 것은, 모든 롤러(냉각 롤러, 반송 롤러)에서 행해질 필요는 없고, 효과적인 롤러에 대해서만 행할 수도 있다.
예를 들면, 유리 리본(B)의 중앙부가 연화점(점도 η가 logη=7.65가 되는 온도) 이하의 영역에 설치된 반송 롤러의 경 변화를 보상하도록 반송 롤러의 회전 속도를 결정하고, 반송 롤러를 회전 구동시킴으로써 유리 리본(B)의 슬립 등을 억제할 수 있고, 유리 리본(B)의 표면에 흠집이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
유리가 연화점 이상이면 유리 리본(B)은 충분히 고화되어 있지 않기 때문에 슬립은 생기기 어렵다. 한편, 연화점 이하의 유리 리본(B)에서는 슬립이 생기기 쉬워진다. 이로 인해, 유리 리본(B)의 중앙부가 연화점 이하의 영역에 설치된 반송 롤러의 경 변화를 보상하도록 반송 롤러의 회전 속도를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 서냉 공정 중에서, 적어도 유리 리본(B)의 중앙부의 온도가 유리 전이점 이상 연화점 이하가 되는 온도 영역에 설치한 반송 롤러의 직경 변화를 보상하도록 반송 롤러의 회전 속도를 결정함으로써, 유리 리본(B)의 소성 변형의 억제 효과는 커진다. 따라서, 적어도 유리 리본(B)의 중앙부의 온도가 유리 전이점 이상 연화점 이하가 되는 온도 영역에 설치한 반송 롤러의 경 변화를 보상하도록 반송 롤러의 회전 속도를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 유리 리본(B)의 중앙부의 온도가 유리 전이점 이상 연화점 이하가 되는 온도 영역에 설치한 반송 롤러는, 경 변화가 생기기 쉬우므로, 이 영역에 설치한 반송 롤러의 경 변화를 보상하도록 반송 롤러의 회전 속도를 결정하는 것이 바람직하다.
유리 온도가 연화점보다 고온인 경우에는, 유리에 작동하는 압축 응력이 순간적으로 완화되기 때문에 유리 리본(B)에 파형상의 소성 변형은 생기기 어렵다. 한편, 유리 온도가 유리 전이점보다도 저온인 경우에는, 유리 리본(B)의 점도가 충분히 상승되어 있기 때문에 파형상의 소성 변형은 생기기 어렵다.
또한, 상류측의 반송 롤러일수록 마모나 열팽창에 의한 롤러 직경 변화가 생기기 쉽다. 즉, 적어도 온도가 유리 전이점 이상 연화점 이하가 되는 온도 영역에 설치한 반송 롤러의 직경 변화를 보상하도록 반송 롤러의 회전 속도를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 유리 리본(B)의 중앙부의 온도가 서냉점으로부터 (왜곡점-50℃)가 되는 온도 영역에 설치된 반송 롤러의 경 변화를 보상하도록 반송 롤러의 회전 속도를 결정하고, 상기 반송 롤러를 회전 구동시킴으로써 유리 리본의 소성 변형을 억제할 수 있다.
이와 같이 유리 리본(B)의 어떤 특징을 개선할지에 따라, 롤러의 직경 변화를 보상하도록 회전 속도를 결정하는 반송 롤러의 장소는 상이하다.
(제2 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태인 유리판 제조 장치에 대하여 설명한다.
여기서는 상술한 제1 실시 형태와의 차이에 주목하여 설명한다.
제1 실시 형태의 반송 롤러 상태 검출부(37)는 반송 롤러의 온도를 검출하는 온도 센서(34)를 포함하지만, 제2 실시 형태의 반송 롤러 상태 검출부(이하, 간단히 검출부라고도 함)(47)는, 도 6에 도시한 바와 같이 반송 롤러의 마모량을 검출하기 위한 거리 측정 센서(44)를 포함한다. 도 6은 제2 실시 형태의 반송 롤러쌍(18, 19)의 회전 구동을 제어하는 제어계의 구성을 설명하는 블럭도이다. 또한, 도 6에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 부호로 나타내는 요소는 제1 실시 형태에서 설명한 구성과 상이하지 않다.
거리 측정 센서(44)는 각 반송 롤러쌍(18, 19)에 대응하여 복수 설치되어 있다. 거리 측정 센서(44)는 구동용 샤프트 간격을 검출한다. 구동용 샤프트 간격은, 유리 리본(B)에 대하여 동일한 측에 있는 반송 롤러(18a, 19a)끼리를 연결하는 구동용 샤프트(18b, 19b)와, 이 구동용 샤프트(18b, 19b)와 대향하여 배치된 구동용 샤프트(18b, 19b)와의 거리를 말한다. 반송 롤러쌍(18, 19)은 쌍의 반송 롤러(18a, 19a) 사이가 서로 압박된 상태에서 유리 리본(B)을 끼운다. 따라서, 검출부(47)에서는 각 반송 롤러(18a, 19a)의 마모량은, 하기 식에 따라 산출되는 롤러 반경의 신품 시의 롤러 반경으로부터의 변화량이 반송 롤러(18a, 19a)의 마모에 기인하여 생긴 것으로서 검출된다. 이 식에서는 유리 리본(B)의 두께는 각 반송 롤러(18a, 19a)의 위치에서 일정하기 때문에, 구동용 샤프트(18b, 19b)끼리의 간격을 측정함으로써 롤러 반경이 산출된다.
롤러 반경=(구동용 샤프트 간격-유리 리본 두께)/2
검출 제어부(40)의 속도 결정부(48)는, 검출된 반송 롤러(18a, 19a)의 마모에 기인하는 반송 롤러(18a, 19a)의 반경의 변화에 의해 생긴, 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도의 주속도비로부터의 어긋남을 보상하도록 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정한다.
또한, 제2 실시 형태에서는 반송 롤러(18a, 19a)의 경 변화로서 마모의 상태를 기초로 산출된 반경의 변화를 이용하는데, 이 마모의 상태를 제1 실시 형태에서 이용한 반송 롤러(18a, 19a)의 온도와 함께 통합하여 적용할 수도 있다. 이 경우, 반송 롤러(18a, 19a)의 경은 마모량에 의해 변화함과 함께 열팽창에 의해 변화한다. 이 경의 변화에 따라 변화한 반송 롤러의 주속도가 주속도비로 유지되도록 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 산출할 수 있다.
또한, 반송 롤러(18a, 19a)의 경 변화에 추가하여, 유리 리본의 상태로서 유리 리본(B)의 열팽창에 기인하여 유리 리본(B)의 온도에 따라 변화하는 유리 리본(B)의 반송 속도 변화를 통합하여 적용할 수도 있다.
이상의 제2 실시 형태에 따르면, 반송 롤러(18a, 19a)의 마모에 의한 경 변화에 의한 반송 롤러의 주속도의 주속도비로부터의 어긋남을 보상할 수 있다.
또한, 이 유리판 제조 장치에 있어서, 거리 측정 센서(44)는 반송 롤러쌍(18, 19)의 구동용 샤프트(18b, 19b)끼리의 거리 대신에 반송 롤러쌍(18, 19)의 구동용 샤프트(18b, 19b)의 원점 위치로부터의 어긋남을 읽어내어 마모량을 검출하도록 구성될 수도 있다. 원점 위치는 반송 롤러(18a, 19a)의 신품 시에 구동용 샤프트(18b, 19b)가 위치하는 중심 위치이며, 기억부(46)에서 기억된다. 반송 롤러쌍(18, 19)의 구동용 샤프트(18b, 19b)의 원점 위치로부터의 어긋남을 이용하여 반송 롤러(18a, 19a)의 마모량을 검출하고, 이에 의해 마모된 반송 롤러의 롤러 경은 산출될 수 있다.
또한, 반송 롤러(18a, 19a)의 경은 검출부(47)가 산출하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면 마모량에 기초하여 오퍼레이터가 산출할 수도 있다. 이 경우, 오퍼레이터에 의해 산출되고, 속도 결정부(48)에 입력된 반송 롤러(18a, 19a)의 경에 기초하여 속도 결정부(48)에 의해 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도가 산출된다. 또는, 오퍼레이터가 산출한 반송 롤러(18a, 19a)의 경에 기초하여 또한 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 산출하고, 이 산출 결과를 속도 결정부(48)에 입력할 수도 있다. 속도 결정부(48)에서 산출되거나 또는 입력된 회전 속도는 속도 결정부(48)에 의해 결정되어 구동부(32)에 전달된다. 또한, 반송 롤러(18a, 19a)의 마모량, 원점 위치는 오퍼레이터가 산출할 수도 있으며, 산출된 값은 기억부(46)에 기억될 수도 있다.
(제2 실시 형태의 변형예)
제2 실시 형태의 유리판 제조 장치의 거리 측정 센서(44) 대신에, 반송 롤러(18a, 19a)의 사용 일수에 기초하여 산출되는 반송 롤러의 직경의 변화를 반송 롤러(18a, 19a)의 경 변화로서 카운트하는 장치가 이용될 수도 있다. 예를 들면, 이 경 변화를 카운트하는 장치는 반송 롤러(18a, 19a)의 사용 일수를 속도 결정부(48)에 보낸다. 속도 결정부(48)는 속도 결정부(48)의 기억부(46)에 기억된, 각 반송 롤러(18a, 19a)에 대하여 과거의 교환 실적으로서, 과거에 교환하였을 때의 롤러 직경의 그의 신품 시로부터의 마모량과 교환까지의 사용 일수를 참조하고, 이것들에 기초하여 1일당 마모량을 산출한다. 이어서, 기억부(46)에 기억된 신품 시의 롤러 직경이 참조되어, 하기 식에 따라 롤러 직경이 산출된다. 이 때, 상기 경 변화를 카운트하는 장치로부터 보내진 사용 일수를 이용하여 하기 식에 나타낸 바와 같이, 1일당의 마모량×사용 일수의 곱이 반송 롤러(18a, 19a)의 마모량에 상당하는 것으로서 검출된다.
롤러 직경=신품 시의 직경-(1일당의 마모량×사용 일수)
속도 결정부(48)는, 기억부(46)에서, 각 반송 롤러(18a, 19a)에 대하여 과거의 교환 실적, 신품 시의 롤러 직경을 기억한다.
이 변형예에 따르면, 보다 간단한 방법으로 반송 롤러(18a, 19a)의 직경의 변화에 의해 생긴 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도의 주속도비로부터의 어긋남을 보상할 수 있다. 또한, 1일당의 마모량은 오퍼레이터가 산출하여 기억부(46)에 기억시킬 수도 있다. 또한, 상기 마모량에 의한 반송 롤러(18a, 19a)의 직경 변화도 오퍼레이터가 산출하여 검출 제어부(40) 또는 구동부(32)에 전달되도록 할 수도 있다. 또한, 과거에 교환하였을 때의 롤러 직경의 그의 신품 시로부터의 마모량, 교환까지의 사용 일수는 오퍼레이터에 의해 산출될 수도 있으며, 산출된 값은 기억부(46)에 기억될 수도 있다.
이와 같이, 본 변형예에서는 반송 롤러(18a, 19a)는 롤러의 경 변화를 보상하도록 반송 롤러(18a, 19a)의 사용 일수에 기초하여 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동된다. 본 변형예에서는 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 같이, 반송 롤러 상태 검출부에 의한 반송 롤러의 상태를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 롤러 회전 속도를 결정하는 것이 아니라, 반송 롤러(18a, 19a)의 사용 일수에 기초하여 순차적으로 롤러 회전 속도를 결정하는 점에서 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 상이하다.
또한, 제1 실시 형태 또는 제1 실시 형태의 변형예와, 제2 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 변형예는 조합할 수도 있다. 제1 실시 형태 또는 제1 실시 형태의 변형예와, 제2 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 변형예를 조합함으로써, 제1 실시 형태 또는 제1 실시 형태의 변형예 또는 제2 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 변형예를 단독으로 적용하는 경우에 비하여 보다 고정밀도로 주속도비로부터의 어긋남을 보상할 수 있다.
(실시예)
본 발명의 효과를 조사하기 위하여, 종래의 유리판 제조 장치와 본 실시 형태의 유리판 제조 장치를 이용하여, 각각 하기 방법에 따라 유리판을 제조하여 유리판에 생기는 파상의 요철 변형을 측정하였다. 또한, 이용한 유리판 제조 장치는 모두 도 3 및 도 4에 도시하는 다운드로우법에 의한 유리판 제조 장치(1)이고, 유리는 하기에 나타내는 성분을 함유하는 알루미노실리케이트 유리를 이용하였다.
SiO2 60질량%
Al2O3 19.5질량%
B2O3 10질량%
CaO 5질량%
SrO 5질량%
SnO2 0.5질량%
실시예 1에서는 상술한 제1 실시 형태에 따라 속도 결정부(38)에 의해 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정하고, 결정 후의 회전 속도에 기초하여 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 구동을 제어하여, 0.7mm 두께, 폭 방향 길이 2000mm×길이 방향 길이 2500mm의 크기의 액정 디스플레이용 유리 기판을 제조하였다. 주속도비로서의 각 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도는 모두 동일한 것으로 하였다. 유리 리본의 온도 및 반송 롤러의 온도는 접촉식의 온도 센서를 이용하여 측정하였다.
실시예 2에서는 상술한 제2 실시 형태에 따라 속도 결정부(48)에 의해 각 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 결정한 점을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지로 액정 디스플레이용 유리 기판을 제조하였다. 구체적으로는, 반송 롤러(18a, 19a)의 마모량은 거리 측정 센서(44)에 의해 측정된 구동용 샤프트 간격을 이용하여 산출하였다. 또한, 반송 롤러(18a, 19a)의 마모량에 의한 롤러의 직경의 변화량 외에, 반송 롤러(18a, 19a)의 온도에 의한 롤러 직경의 변화량을 고려하여 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도를 산출하였다.
실시예 3에서는 반송 롤러(18a, 19a)의 회전 속도의 결정에 있어서, 각 반송 롤러(18a, 19a)의 주속도를 모두 실시예 1의 1.1배로 변경한 것, 또한 0.5mm 두께의 액정 디스플레이용 유리 기판을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 액정 디스플레이용 유리 기판을 제조하였다.
비교예 1, 2에서는 속도 결정부에 있어서, 유리 리본의 상태 및 반송 롤러(18a, 19a)의 직경 변화에 기초하는 회전 속도의 제어는 행하지 않은 점을 제외하고, 각각 실시예 1, 2와 마찬가지의 조건에서 행하였다.
얻어진 실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2의 액정 디스플레이용 유리 기판에 대하여, 액정 디스플레이용 유리 기판 표면의 흠집의 유무를 육안으로 확인하고, 파형상의 변형을 두께 게이지를 이용하여 계측하였다. 파형상의 변형은, 두께 0.7mm의 액정 디스플레이용 유리 기판에 있어서는, 두께 방향으로 0.4mm 이내의 것을 표면 품질을 만족하고 있는 것으로 하였다. 두께 0.5mm의 액정 디스플레이용 유리 기판에 있어서는, 두께 방향으로 0.2mm 이내의 것을 표면 품질을 만족하고 있는 것으로 하였다.
종래의 제조 장치를 이용하여 얻어진 비교예 1, 2의 액정 디스플레이용 유리 기판은, 모두 육안으로 유리 표면에 흠집이 확인되었다. 또한, 모두 두께 방향으로 0.5mm의 파형상의 변형이 발생하고 있었다.
이에 대하여, 본 실시 형태의 제조 장치(1)를 이용하여 얻어진 실시예 1 내지 3의 액정 디스플레이용 유리 기판은, 모두 육안으로 유리 표면에 흠집은 확인할 수 없었다. 또한, 파형상의 변형에 대하여 실시예 1은 두께 방향으로 0.2mm 정도의 변형이 발생하고 있었다. 실시예 2는 두께 방향으로 0.1mm 정도의 변형이 발생하고 있었다. 실시예 3은 두께 방향으로 0.02mm 이하의 변형이 발생하고 있었다. 실시예 1 내지 3은 모두 상술한 표면 품질을 만족하고 있었다.
이상, 본 발명의 유리판의 제조 방법 및 유리판 제조 장치에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않으며, 물론 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 개량이나 변경을 행할 수도 있다.
1: 유리판 제조 장치
2: 성형 장치
3: 서냉 장치
18, 19: 반송 롤러쌍
18a, 19a: 반송 롤러
30, 40: 검출 제어부
32: 구동부
34: 온도 센서(유리 상태 검출부)
37, 47: 반송 롤러 상태 검출부
38, 48: 속도 결정부
A: 용융 유리
B: 유리 리본
C: 유리판
S10: 용해 공정
S40: 성형 공정
S50: 서냉 공정
S51: 검출 공정
S52: 속도 결정 공정
S53: 속도 제어 공정

Claims (13)

  1. 유리 원료를 용해하여 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
    용융 유리를 다운드로우법을 이용하여 성형하여 유리 리본을 형성하는 성형 공정과,
    상기 유리 리본을, 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 복수의 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하여 서냉을 행하는 서냉 공정을 갖고,
    상기 성형 공정은, 상기 유리 리본을 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하면서, 상기 유리 리본의 양단부를 냉각하는 공정을 포함하고,
    상기 성형 공정 및 상기 서냉 공정 중 어느 한쪽에서 이용하는 상기 롤러쌍 중 적어도 어느 1개의 롤러쌍인 제1 롤러쌍의 각 롤러는, 롤러의 경(徑) 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되고 있는 것을 특징으로 하는 유리판의 제조 방법.
  2. 유리 원료를 용해하여 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
    용융 유리를 다운드로우법을 이용하여 성형하여 유리 리본을 형성하는 성형 공정과,
    상기 유리 리본을, 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 복수의 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하여 서냉을 행하는 서냉 공정을 갖고,
    상기 서냉 공정은,
    상기 롤러쌍 중 적어도 어느 1개의 롤러쌍인 제1 롤러쌍의 각 롤러는, 롤러의 경 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되고 있는 것을 특징으로 하는 유리판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서냉 공정은,
    상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 검출부에 의해, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화를 검출하는 검출 공정과,
    검출된 상기 제1 롤러쌍의 상기 각 롤러의 경 변화에 기초하여 상기 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 상기 각 롤러를 회전 구동시키는 속도 제어 공정을 포함하는, 유리판의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러는, 상기 서냉 공정의 적어도 상기 유리 리본 중앙부의 온도가 유리 전이점 이상 연화점 이하가 되는 온도 영역에 설치되고,
    상기 서냉 공정에서는 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화를 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러를 회전 구동시키는, 유리판의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형 공정 및 상기 서냉 공정에서는,
    상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 유리 연화점 이상의 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 폭 방향의 단부가 상기 단부에 끼인 중앙 영역의 온도보다 낮고, 상기 중앙 영역의 온도가 ±20℃의 허용 범위 내에서 균일해지도록 제어하고,
    상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 연화점 미만 왜곡점 근방 이상의 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 중앙부에 반송 방향의 인장 응력이 작용하도록 상기 유리 리본의 폭 방향의 온도가 상기 유리 리본의 중앙부로부터 단부를 향하여 낮아지도록 제어하고,
    상기 유리 리본의 유리 왜곡점 근방의 온도 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도 경사가 없어지도록 상기 유리 리본의 온도 분포를 제어하는, 유리판의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서냉 공정에서는,
    상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 왜곡점 근방 미만의 영역에 있어서, 상기 유리 리본의 중앙부에 반송 방향의 인장 응력이 작용하도록 상기 유리 리본의 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향하여 낮아지도록 상기 유리 리본의 온도 분포를 제어하는, 유리판의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서냉 공정은,
    상기 유리 리본의 중앙부의 온도가 서냉점이 될 때까지 제1 평균 냉각 속도로 냉각하는 제1 냉각 공정과,
    상기 중앙부의 온도가 상기 서냉점으로부터 왜곡점-50℃가 될 때까지 제2 평균 냉각 속도로 냉각하는 제2 냉각 공정과,
    상기 중앙부의 온도가 상기 왜곡점-50℃로부터 상기 왜곡점-200℃가 될 때까지 제3 평균 냉각 속도로 냉각하는 제3 냉각 공정을 포함하고,
    상기 제1 평균 냉각 속도는 5.0℃/초 이상이고,
    상기 제1 평균 냉각 속도는 상기 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고,
    상기 제3 평균 냉각 속도는 상기 제2 평균 냉각 속도보다 빠른, 유리판의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 열팽창에 기인하는 상기 제1 롤러의 각 롤러의 경 변화에 의해 생긴 주속도의 어긋남을 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러를 회전 구동시키는, 유리판의 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 마모에 기인하는 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화에 의해 생긴 주속도의 어긋남을 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하여, 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러를 회전 구동시키는, 유리판의 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 롤러쌍 중 롤러의 경 변화를 보상하도록 결정된 롤러의 회전 속도에 기초하여 회전 구동되는 롤러를 갖는 롤러쌍은, 상기 제1 롤러쌍 외에 제2 롤러쌍을 포함하고,
    상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된 복수의 검출부에 의해, 상기 제1 롤러쌍 및 상기 제2 롤러쌍의 각 롤러의 경 변화를 검출하는 검출 공정을 갖고,
    상기 제1 롤러쌍의 각 롤러와 상기 제2 롤러쌍의 각 롤러의 사이에서, 롤러의 주속도와 상기 유리 리본의 반송 속도와의 상대 속도가 일정하게 되도록 상기 각 롤러의 경 변화를 보상하는 상기 각 롤러의 회전 속도를 결정하는, 유리판의 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치된, 상기 유리 리본의 상태를 검출하는 유리 상태 검출부에 의해 상기 유리 리본의 온도를 검출하고,
    검출된 상기 유리 리본의 온도에서의 유리 열팽창 계수를 이용하여, 상기 유리 리본의 열팽창에 기인하는 상기 유리 리본의 반송 속도의 변화를 검출하고, 상기 유리 리본의 반송 속도와 롤러의 주속도와의 어긋남을 보상하도록 상기 제1 롤러쌍의 각 롤러의 회전 속도를 결정하는, 유리판의 제조 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 리본이 서냉되어 이루어지는 유리판의 두께는 0.5mm 이하인 유리판의 제조 방법.
  13. 용융 유리로부터 다운드로우법을 이용하여 유리 리본을 성형하는 성형 장치와,
    상기 유리 리본을 복수의 반송 롤러쌍에서 협지하면서 하측 방향으로 인발하면서 서냉하는 서냉 장치를 갖고,
    상기 서냉 장치는 상기 복수의 반송 롤러쌍과 검출 제어부와 구동부를 포함하고,
    상기 복수의 반송 롤러쌍은 상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치되며, 상기 유리 리본을 하측 방향으로 인입함으로써 유리 리본을 반송하고,
    상기 검출 제어부는,
    상기 유리 리본의 반송 방향을 따라 설치되며, 상기 반송 롤러쌍의 반송 롤러의 경 변화를 검출하는 복수의 반송 롤러 상태 검출부를 구비하고,
    상기 구동부는, 상기 복수의 반송 롤러쌍 사이에서 상기 반송 롤러의 주속도와 상기 유리 리본의 반송 속도와의 상대 속도가 일정하게 될 때의 상기 복수의 반송 롤러쌍 사이의 주속도 분포를 유지하도록, 검출된 상기 반송 롤러의 경 변화에 기초하여 결정된 각 상기 반송 롤러의 회전 속도에 기초하여 상기 반송 롤러를 회전 구동시키는 것을 특징으로 하는 유리판 제조 장치.
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