평유리, 관유리 및 유리섬유의 성형에 대한 설명

평유리, 관유리의 성형방법

이 글에서는 평유리를 제작하는 2가지 방법과 관유리를 만드는 한 가지 방법을 설명한다. 이러한 방법들은 연속적인 공정이며, 평유리 또는 관유리가 길게 만들어져 적당한 크기, 길이로 절단된다.

유리판의 압연

평판 유리는 그림과 같이 압연으로 만들어진다. 노에서 적당히 말랑말랑한 상태로 나온 유리를 롤 사이로 통과시키는데, 롤 사이의 간격이 평판 두께가 된다. 일반적으로 압연공정이 끝나면 평판 유리는 바로 풀림로(annealing furnace)로 들어가게 된다. 압연된 유리는 평행도와 표면정도를 위해 나중에 연마되고 폴리싱된다.

플로우트 공정

플로우트(float) 공정은 1950년대 말에 개발되었으며 압연과 같은 방법 보다 유리한 점은 매끄러운 표면을 위한 후속 공정이 필요하지 않다는 점이다. 다음과 같이 용융 유리는 용융로로부터 주석조(tin bath)로 직접 흘러 들어가게 된다. 용융유리는 주석조를 가로질러 편평하게 펴지며, 두께가 균일하게 되며 표면이 매끄럽게 된다. 조의 냉각부를 통과한 후 유리가 응고되며 풀림로를 통과하고 적당한 크기로 잘라진다.

유리관의 인발

유리관은 Danner 공정으로 알려진 인발(drawing) 공정으로 만들어지며 다음과 같다. 용융 유리는 회전하는 맨드릴(mandrel) 주위로 흐르게 되며, 맨드릴은 속이 비어 있어 유리가 인발되는 동안 공기를 불어넣게 된다. 인발 속도뿐만 아니라 공기온도, 유량은 유리관의 직경, 두께를 결정한다. 응고되는 동안 유리관은 맨드릴을 지나 약 30m 정도 길이에 걸쳐 롤러들에 의해 지지된다. 연속된 유리관은 표준 길이로 잘라지며, 실험실 유리기구, 유리전구, 유리온도계 등을 이러한 방법으 로 만든다.

유리섬유 성형

유리섬유는 단열재에서부터 통신용 유리섬유에 걸쳐 광범위하게 사용된다. 유리섬유 는 2가지 범주로 나눌 수 있다. (1)단열, 방음, 공기필터에 사용되는 유리섬유이 며, 이는 모(wool)와 같은 형태다, (2)섬유강화 플라스틱, 옷감, 광섬유에 적합한 길고 연속적인 필라멘트. 이 2가지 종류에는 각각 다른 생산 방식이 적용되며, 아래에 두 방법을 나타냈다.

원심 분사

유리섬유를 만드는 대표적인 방법이며, 둘레에 작은 오리피스(orifice)를 가진 회전통으로 용융 유리를 홀려 들여보낸다. 용융 유리가 원심력에 의해 작은 오리 피스로 분사되며 단열, 방음재에 적합한 유리섬유를 만든다.

연속 필라멘트 인발

그림에서 보는 바와 같이 백금 합금으로 만들어진 가열판에 작은 오리피스를 통해 용융 유리를 인발해 작은 직경(최소 0,0025mm)의 연속 유리섬유를 생산하는 방법이다. 가열판에 수백 개의 작은 오리피스가 있으며 한 오리피스가 유리섬유 하나를 만든다. 각 유리섬유를 모아 수집 스풀(collection spool)에 감으며, 감기 전에 윤활, 보호용으로 다양한 화학제를 코팅한다. 인발 속도는 대략 50m/s이다.