JP7215662B2 - 曲面合わせガラスの製造方法およびこれにより製造された曲面合わせガラス - Google Patents

曲面合わせガラスの製造方法およびこれにより製造された曲面合わせガラス Download PDF

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Description

本明細書は、２０１８年５月２１日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第１０－２０１８－００５７８６７号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本発明に組み込まれる。
本発明は、光学的品質に優れた曲面合わせガラスを製造する方法およびこれにより製造された曲面合わせガラスに関する。
ガラスは特有の透明さによって多様な生活空間に適用されてきた素材である。特に、２枚のガラスが接合された合わせガラスが用いられており、ガラスが用いられる目的によって、曲面をなしつつたわむ形態の曲面合わせガラスが用いられている。また、曲面合わせガラスの体積および重量を減少させるために、厚板ガラスと薄板ガラスとを用いて、曲面合わせガラスが製造されている。
曲面合わせガラスを製造するために、自重成形、圧着成形および冷間成形方法が一般的に使用されている。自重成形は、ガラスの周縁を固定する成形型を用いる。具体的には、自重成形は、成形しようとするガラスの軟化点付近まで温度を上昇させ、ガラスの自重によってガラスが曲げ（ｓａｇｇｉｎｇ）られることを利用して成形した後、成形されたガラスを接合する方法である。また、圧着成形は、成形しようとするガラスを十分に加熱させた状態で予め設定された形状に形成された型で圧着して成形した後、成形されたガラスを接合する方法である。さらに、冷間成形は、曲面に成形されたガラスの凹面に他のガラスを配置し、真空技術を利用して他のガラスを弾性変形させて曲面に成形した後、成形されたガラスを接合する方法である。
冷間成形を利用して薄板ガラスを曲面に成形する場合、薄板ガラスは、面積対比厚さが薄いので、弾性変形する過程で、薄板ガラスに座屈（ｂｕｃｋｉｎｇ）現象またはシワが発生する問題がある。特に、薄板ガラスの幅に対する厚さの比が小さくなるほど、曲面に成形された薄板ガラスに座屈現象やシワがより一層発生する。さらに、冷間成形を利用して薄板ガラスを曲面に成形する場合、曲面に成形された薄板ガラスに応力が残留して、一定温度以上で曲面合わせガラスが破損する問題が発生しうる。
また、曲面合わせガラスを構成する曲面薄板ガラスと曲面厚板ガラスとの間の曲面密着度を向上させて、光学的品質に優れた曲面合わせガラスを製造する技術が求められている。
したがって、薄板ガラスを冷間成形する場合に発生する問題を解決し、光学的品質に優れた曲面合わせガラスを製造する技術が必要なのが現状である。
そこで、本発明は、光学的品質に優れた曲面合わせガラスを容易に製造できる方法を提供しようとする。
ただし、本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
本発明の一実施態様は、第１曲率半径を有する曲面厚板ガラスを用意するステップと、板状の薄板ガラスを加熱成形して、第２曲率半径を有する曲面薄板ガラスを製造するステップと、前記曲面厚板ガラスの凹面と前記曲面薄板ガラスの凸面との間に合わせフィルムまたは粘着剤を備えるステップと、前記曲面薄板ガラスを弾性変形させて、前記曲面厚板ガラスの凹面に整合されるように接合するステップと、を含み、前記第１曲率半径および第２曲率半径は、下記数式１を満足する曲面合わせガラスの製造方法を提供する：
［数式１］
５≧第２曲率半径／第１曲率半径＞１。
また、本発明の他の実施態様は、前記曲面合わせガラスの製造方法で製造される曲面合わせガラスを提供する。
本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスの製造方法は、光学的品質に優れた曲面合わせガラスを容易に製造することができる。
本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスは、光学的品質に優れることができる。
本発明の一実施態様によれば、低い曲率半径を有し、軽量化および薄型化された曲面合わせガラスを提供することができる。
本発明の効果は上述した効果に限定されるものではなく、言及されていない効果は本願明細書および添付した図面から当業者に明確に理解されるであろう。
本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスを製造する方法を概略的に示す図である。 本発明の一実施態様に係る曲面厚板ガラスと曲面薄板ガラスの厚さ比に応じた剛性確保結果を示す図である。
本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスの製造方法は、光学的品質に優れた曲面合わせガラスを容易に製造することができる。具体的には、前記曲面厚板ガラスの曲率半径と前記曲面薄板ガラスの曲率半径が前述した数式１を満足する場合、曲面密着度に優れた曲面合わせガラスが製造できる。
図１は、本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスを製造する方法を概略的に示す図である。具体的には、図１は、加熱成形された曲面薄板ガラス２０の凸面と曲面厚板ガラス１０の凹面との間に合わせフィルム３０を位置させ、曲面薄板ガラス２０を弾性変形させて、弾性変形した曲面薄板ガラス２０'、合わせフィルム３０、および曲面厚板ガラス１０を含む曲面合わせガラス１００を製造する過程を概略的に示す図である。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスを用意するステップは、当業界でガラスを曲面に成形する公知の方法を利用して、第１曲率半径を有する曲面厚板ガラスを製造することができる。一例として、自重成形方法または圧着成形方法を利用して、板状の厚板ガラスから第１曲率半径を有する曲面厚板ガラスが製造できる。
本発明の一実施態様によれば、前記厚板ガラスとして、ソーダライムガラスが使用できる。具体的には、前記厚板ガラスとして、運送手段の窓ガラスとして通常用いられるガラスを特別な制限なく採用して使用可能である。一例として、前記厚板ガラスとして、組成物１００ｗｔ％あたり、ＳｉＯ２ ６５ｗｔ％以上７５ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３ ０ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下、Ｎａ２Ｏ １０ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下、Ｋ２Ｏ ０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、ＣａＯ １ｗｔ％以上１２ｗｔ％以下、およびＭｇＯ ０ｗｔ％以上８ｗｔ％以下を含む組成物から形成されたソーダライムガラスを用いることができる。また、フロートバス（ｆｌｏａｔ ｂａｔｈ）を用いるフロート（ｆｌｏａｔ）法により製造されたソーダライムガラス、ダウンドロー（ｄｏｗｎ ｄｒａｗ）方式やフュージョン方式により製造されたソーダライムガラスが前記厚板ガラスとして使用できる。
本発明の一実施態様によれば、前記厚板ガラスより厚さが薄い前記板状の薄板ガラスとして、運送手段の窓ガラスとして通常用いられるガラスを特別な制限なく採用して使用可能である。具体的には、板状の薄板ガラスとして、無アルカリガラスを用いることができる。一例として、薄板ガラスとして、組成物１００ｗｔ％あたり、ＳｉＯ２ ４６ｗｔ％以上６２ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３ １５ｗｔ％以上２９ｗｔ％以下、ＭｇＯ ３ｗｔ％以上１４ｗｔ％以下、ＣａＯ ５ｗｔ％以上１６ｗｔ％以下、およびＳｒＯ ０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下を含み、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない組成物から形成された無アルカリガラスを用いることができる。
本願明細書において、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないというのは、ガラス中にアルカリ金属酸化物が全く含まれていないか、一部含まれていても他の成分に比べてその含有量が極めてわずかでガラスの組成成分で無視できる程度の量を含む場合などを意味することができる。また、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないというのは、ガラスの製造工程において溶融ガラスと接触する耐火物やガラス原料中の不純物などから不可避にガラス中に混入する微量のアルカリ金属元素を含有する場合を意味することができる。
本発明の一実施態様によれば、薄板ガラスとして使用可能な無アルカリガラスとして、酸化物換算の質量百分率表示で１％未満のアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなど）酸化物を含有している無アルカリガラスが使用できる。また、前記薄板ガラスとして、無アルカリホウケイ酸ガラスまたは無アルカリアルミノホウケイ酸ガラスを用いることができる。さらに、前記薄板ガラスとして、フロート法により製造されたガラス、ダウンドロー方式やフュージョン方式により製造されたガラスが使用できる。
本発明の一実施態様によれば、曲面薄板ガラスを製造するステップは、当業界でガラスを曲面に加熱成形する公知の方法を利用して、板状の薄板ガラスから第２曲率半径を有する曲面薄板ガラスを製造することができる。一例として、自重成形方法または圧着成形方法を利用して、前記曲面厚板ガラスの第１曲率半径より大きい第２曲率半径を有する曲面薄板ガラスを製造することができる。この時、加熱成形方法を利用して曲面薄板ガラスを製造することにより、製造される曲面薄板ガラスに応力が発生することを最小化することができ、より容易に曲面合わせガラスを製造することができる。具体的には、加熱成形された曲面薄板ガラスに存在する応力を最小化することにより、曲面薄板ガラスをより容易に弾性変形させて、前記曲面厚板ガラスの凹面に接合させることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスおよび前記曲面薄板ガラスは、単曲面または複曲面を有するものであってもよい。具体的には、前記曲面厚板ガラスおよび前記加熱成形された曲面薄板ガラスは、一軸成形されて一方向にのみ曲率を有する単曲面形態の曲面ガラスであってもよい。また、前記曲面厚板ガラスおよび前記加熱成形された曲面薄板ガラスは、二軸成形されて多方向に曲率を有する複曲面形態の曲面ガラスであってもよい。一例として、複曲面形態のガラスは、放物面（ｐａｒａｂｏｌｏｉｄ）、球面、または自由曲面を有するものであってもよい。
板状の薄板ガラスを既存の方法で弾性変形させて複曲面を有する曲面ガラスに成形する場合、成形された曲面ガラスに座屈現象および／またはシワが発生する程度が激しくなる問題がある。ただし、本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスの製造方法は、板状の薄板ガラスを１次的に加熱成形して複曲面を有するガラスに成形し、２次的に弾性変形させることができる。これによって、弾性変形した複曲面薄板ガラスに座屈および／またはシワが発生するのを効果的に防止することができる。さらに、後述のように、複曲面厚板ガラスの曲率半径と複曲面薄板ガラスの曲率半径の関係が前記数式１を満足する場合、より向上した光学的品質を保有する複曲面合わせガラスを製造することができる。
したがって、前記曲面合わせガラスの製造方法は、単曲面形態または複曲面形態の曲面合わせガラスを容易に製造することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスの凹面と前記曲面薄板ガラスの凸面との間に、合わせフィルムまたは接着剤を備えることができる。具体的には、前記加熱成形された曲面薄板ガラスの凸面上に前記合わせフィルムまたは接着剤を備えるか、前記曲面厚板ガラスの凹面上に前記合わせフィルムまたは接着剤を備えることができる。これによって、加熱成形された曲面薄板ガラスを弾性変形する過程で、曲面薄板ガラスの凸面が前記曲面厚板ガラスの凹面に接合される。
本発明の一実施態様によれば、前記合わせフィルムは、単層または多層であってもよい。具体的には、多層合わせフィルムを用いる場合、各層の組成は同一でも異なっていてもよく、各層の厚さは同一でも異なっていてもよい。合わせフィルムは、ポリビニルアルコールとポリビニルブチラール共重合体フィルムなど、当分野で合わせガラスを接合する時に用いられる材質の（共）重合体フィルムを特別な制限なく採用して使用可能である。一例として、前記合わせフィルムは、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、セルロースアセテート、ジアリルフタレート樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、アイオノマー、ポリメチルペンテン、塩化ビニリデン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、メタクリル－スチレン共重合樹脂、ポリアリーレート、ポリアリルスルホン、ポリブタジエン、ポリエーテルスルホン、およびポリエーテルエーテルケトンのうちの少なくとも１つを含むことができる。
本発明の一実施態様によれば、前記合わせフィルムの厚さは、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよいが、これに限定されるものではない。ただし、合わせフィルムの厚さを前述した範囲に調節することにより、弾性変形した曲面薄板ガラスから前記曲面厚板ガラスが剥がれる問題を防止することができる。また、合わせフィルムの厚さを前述した範囲に調節することにより、薄型化された曲面合わせガラスが製造できる。
本発明の一実施態様によれば、前記接着剤は、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）、ＬＯＣＡ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）、またはＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ｒｅｓｉｎ）を含むことができる。前記曲面厚板ガラスの凹面または前記加熱成形された曲面薄板ガラスの凸面上に前記接着剤を０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の厚さに塗布することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記板状の薄板ガラスを加熱成形して前記第１曲率半径より大きい第２曲率半径を有する曲面薄板ガラスを１次的に製造することができる。さらに、前記加熱成形された曲面薄板ガラスを弾性変形させて前記曲面厚板ガラスの曲率半径と同一の曲率半径を有する曲面薄板ガラスを２次的に製造することができる。これによって、光学的品質に優れ、ガラス間の密着度が向上した曲面合わせガラスを容易に製造することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記加熱成形された曲面薄板ガラスを弾性変形させる方法として、当業界で通常用いられる方法を特別な制限なく使用可能である。一例として、高温ローラまたは真空リング（ｒｉｎｇ）／真空バッグ（ｂａｇ）工程を利用した圧着工程により、約２０℃以上８０℃以下の温度条件で、前記加熱成形された曲面薄板ガラスが弾性変形できる。
本発明の一実施態様によれば、前記加熱成形された曲面薄板ガラスの第２曲率半径（Ｒ２）を前記曲面厚板、具体的には、前記Ｒ２／Ｒ１の値は、１．１以上１．４以下、１．１以上１．５以下、１．１以上２以下、１．１以上２．１以下、１．１以上３以下、１．４以上１．５以下、１．４以上２以下、１．４以上２．１以下、１．４以上３以下、１．５以上２以下、１．５以上２．１以下、１．５以上３以下、２以上２．１以下、２以上３以下、２．１以上３以下、１．１以上４．５以下、１．３以上４以下、または２以上３．５以下であってもよい。前記Ｒ２／Ｒ１の値を前述した範囲に調節することにより、光学的品質に優れた曲面合わせガラスが製造され、曲面厚板ガラスと加熱成形された曲面薄板ガラスとの接合効率が向上できる。具体的には、Ｒ２／Ｒ１の値が前述した範囲内の場合、弾性変形した曲面薄板ガラスに座屈現象またはシワが発生することが効果的に抑制できる。また、Ｒ２／Ｒ１の値が前述した範囲を満足するように前記板状の薄板ガラスを加熱成形することにより、弾性変形した曲面薄板ガラスに発生する残留応力を低下させることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスの第１曲率半径と前記曲面薄板ガラスの第２曲率半径は、下記数式２を満足することができる：
［数式２］
６，０００ｍｍ≧第２曲率半径－第１曲率半径≧１００ｍｍ。
具体的には、前記加熱成形された曲面薄板ガラスの第２曲率半径（Ｒ２）から前記曲面厚板ガラスの第１曲率半径（Ｒ１）を引いた「Ｒ２－Ｒ１」の値は、１００ｍｍ以上４，０００ｍｍ以下、５００ｍｍ以上４，０００ｍｍ以下、６００ｍｍ以上４，０００ｍｍ以下、１，６００ｍｍ以上４，０００ｍｍ以下、２，０００ｍｍ以上４，０００ｍｍ以下、１００ｍｍ以上２，０００ｍｍ以下、５００ｍｍ以上２，０００ｍｍ以下、６００ｍｍ以上２，０００ｍｍ以下、１，６００ｍｍ以上２，０００ｍｍ以下、１００ｍｍ以上１，６００ｍｍ以下、５００ｍｍ以上１，６００ｍｍ以下、６００ｍｍ以上１，６００ｍｍ以下、１００ｍｍ以上６００ｍｍ以下、５００ｍｍ以上６００ｍｍ以下、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下、２００ｍｍ以上５，５００ｍｍ以下、３５０ｍｍ以上４，７００ｍｍ以下、７５０ｍｍ以上３，０００ｍｍ以下、１００ｍｍ以上１，０００ｍｍ以下、１，２００ｍｍ以上２，５００ｍｍ以下、３，０００ｍｍ以上４，５００ｍｍ以下、または５，０００ｍｍ以上５，５００ｍｍ以下であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、前記Ｒ２－Ｒ１の値を前述した範囲に調節することにより、光学的品質に優れた曲面合わせガラスを製造することができ、加熱成形された曲面薄板ガラスをより容易に弾性変形させることができる。具体的には、前記Ｒ２－Ｒ１の値を前述した範囲に調節することにより、加熱成形された曲面薄板ガラスが弾性変形する過程で破損するのを防止することができ、弾性変形する曲面薄板ガラスの凸面を前記曲面厚板ガラスの凹面上により密着させて接合させることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記加熱成形された曲面薄板ガラスは弾性変形して、前記曲面厚板ガラスの凹面と整合されて接合される。したがって、加熱成形された曲面薄板ガラスは弾性変形して、前記曲面厚板ガラスの曲率半径と実質的に同一の曲率半径を有することができる。ガラスの曲率半径が実質的に同一であるというのは、ガラスの曲率が互いに完全に同一である場合のみならず、製造する過程でガラスの曲率に微細な差が発生するものの、品質および光学的物性などに影響を及ぼさない程度を意味することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面薄板ガラスは弾性変形して、５００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下の曲率半径を有することができる。具体的には、弾性変形した曲面薄板ガラスの曲率半径は、１，５００ｍｍ以上２，０００ｍｍ以下、１，５００ｍｍ以上３，０００ｍｍ以下、１，５００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下、２，０００ｍｍ以上３，０００ｍｍ以下、２，０００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下、３，０００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下、７００ｍｍ以上７，０００ｍｍ以下、１，０００ｍｍ以上５，５００ｍｍ以下、１，２００ｍｍ以上４，５００ｍｍ以下、７５０ｍｍ以上１，５００ｍｍ以下、１，７００ｍｍ以上３，５００ｍｍ以下、または４，０００ｍｍ以上７，５００ｍｍ以下であってもよい。従来の冷間成形方法で成形される曲面薄板ガラスの最小曲率半径は、略２０００ｍｍ水準であり、２０００ｍｍ水準の曲率半径となるように板状の薄板ガラスを冷間成形する場合には、製造された曲面薄板ガラスの表面に微小なクラックやシワが発生する問題があった。ただし、本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスの製造方法は、従来の冷間成形方法に比べて、曲率半径の小さい曲面薄板ガラスを含む曲面合わせガラスを容易に製造することができ、製造される曲面合わせガラスの光学的品質が低下することを抑制することができる。
また、板状の薄板ガラスから加熱成形された複曲面形態の薄板ガラスは弾性変形して、曲率半径が５００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下の複曲面薄板ガラスに形成される。前記複曲面薄板ガラスの曲率半径は、複曲面薄板ガラスの中央から同一距離離隔した複数の地点で測定された曲率半径の最小値であってよい。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面合わせガラスの製造方法は、前記曲面厚板ガラスと前記弾性変形した曲面薄板ガラスとが接合された曲面合わせガラスを８０℃以上１４０℃以下の温度で熱処理するステップをさらに含んでもよい。具体的には、加熱成形された曲面薄板ガラスを弾性変形させて曲面厚板ガラスに接合した後、前記曲面合わせガラスを前述した温度範囲で熱処理することができる。前述した温度範囲で曲面合わせガラスを熱処理することにより、曲面薄板ガラスと曲面厚板ガラスとの接合力が向上し、合わせフィルムまたは接着剤が変性することが防止できる。
また、前記曲面合わせガラスの製造方法は、２回以上の熱処理ステップを含むことができる。一例として、前記曲面合わせガラスの製造方法は、前記曲面合わせガラスを約９０℃の温度で熱処理した後、約１２０℃の温度で再び熱処理して、最終的に曲面合わせガラスを製造することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの厚さ比は、１：０．１～１：０．５であってもよい。具体的には、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの厚さ比は、１：０．１５～１：０．４５、１：０．２５～１：０．３、１：０．１５～１：０．２５、または１：０．３～１：０．４５であってもよい。前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの厚さ比を前述した範囲に調節することにより、剛性の低下によって前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスとを含む曲面合わせガラスが破損する確率を効果的に減少させることができる。また、より薄い厚さを有する曲面合わせガラスが提供できる。
図２は、本発明の一実施態様に係る曲面厚板ガラスと曲面薄板ガラスの厚さ比に応じた剛性確保結果を示す図である。具体的には、図２は、本発明の一実施態様に係る曲面合わせガラスの四隅を固定した状態で中央部に一定の荷重を印加して中央部の反り量を分析したことを示す図である。図２にて、ｘ軸は、ガラスの総厚さを示し、ｙ軸は、ガラスの反り量、すなわちガラスのたわむ程度を示す。
本発明の一実施態様によれば、［曲面薄板ガラスの厚さ］／［曲面厚板ガラスの厚さ］であるＡＲ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｒａｔｉｏ）は、０．１～０．５の範囲を満足することができる。ＡＲが小さくなるほど、前記曲面薄板ガラスの厚さは薄くなり、前記曲面厚板ガラスの厚さは厚くなることを意味する。図２を参照すれば、前記曲面薄板ガラスと曲面厚板ガラスの厚さ比を前述した範囲に調節して、曲面合わせガラスのたわむ程度を低下させて剛性を確保することができる。
したがって、本発明の一実施態様によれば、曲面薄板ガラスおよび曲面厚板ガラスの厚さ比を前述した範囲に調節して、曲面合わせガラスの剛性増大効果、軽量化効果および薄型化効果をより向上させることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記板状の薄板ガラスの厚さは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であってもよく、具体的には、０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下、または０．５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であってもよい。前述した範囲の厚さを有する曲面薄板ガラスを含む曲面合わせガラスは、耐衝撃性に優れると同時に、効果的に薄型化、軽量化できる。また、前述した範囲の厚さを有する加熱成形された曲面薄板ガラスは、弾性変形が容易であり得る。
本発明の一実施態様によれば、曲面厚板ガラスの曲率半径と加熱成形された曲面薄板ガラスの曲率半径を前述のように調節することにより、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の厚さを有する板状の薄板ガラスを用いる場合にも、座屈現象やシワの発生が抑制された曲面薄板ガラスを含むことで、光学的物性に優れた曲面合わせガラスを製造することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスの厚さは、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。具体的には、前記曲面厚板ガラスの厚さは、２．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。前記曲面厚板ガラスの厚さを前述した範囲に調節することにより、曲面合わせガラスを効果的に軽量化、薄型化させることができ、曲面合わせガラスの耐衝撃性が低下することを抑制することができる。
本発明の他の実施態様は、前記曲面合わせガラスの製造方法で製造される曲面合わせガラスを提供する。
本発明の一実施態様によれば、低い曲率半径を有し、軽量化および薄型化された曲面合わせガラスを提供することができる。また、前記曲面合わせガラスは、座屈やシワの発生が抑制された曲面薄板ガラスを含んでいるので、優れた光学的品質を有することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面合わせガラスに含まれる前記曲面厚板ガラス、曲面薄板ガラス、合わせフィルム、および接着剤それぞれは、前記曲面合わせガラスを製造する方法の曲面厚板ガラス、曲面薄板ガラス、合わせフィルム、および接着剤とそれぞれ同一であってよい。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面合わせガラスの曲率半径は、５００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下であってもよい。すなわち、前記曲面合わせガラスに含まれた曲面薄板ガラスと曲面厚板ガラスの曲率半径は、実質的に同一であってよいし、その曲率半径は、５００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下であってもよい。また、前記曲面合わせガラスの曲率半径は、７００ｍｍ以上７，０００ｍｍ以下、１，０００ｍｍ以上５，５００ｍｍ以下、１，２００ｍｍ以上４，５００ｍｍ以下、１，５００ｍｍ以上３，０００ｍｍ以下、７５０ｍｍ以上１，５００ｍｍ以下、１，７００ｍｍ以上３，５００ｍｍ以下、または４，０００ｍｍ以上７，５００ｍｍ以下であってもよい。さらに、前記曲面合わせガラスは、複曲面形態を有することができ、前記複曲面合わせガラスの曲率半径は、５００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下であってもよい。前記複曲面合わせガラスの曲率半径は、複曲面合わせガラスの中央から同一距離離隔した複数の地点で測定された曲率半径の最小値であってよい。
また、図１を参照すれば、曲面薄板ガラス２０'は弾性変形したもので、曲面薄板ガラス２０'の凹の一面に圧縮応力が形成可能で、曲面合わせガラス１００は、耐衝撃性および耐久性などの機械的物性に優れることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面合わせガラスに含まれる前記曲面薄板ガラスの残留応力は、３５０ＭＰａ以下であってもよい。具体的には、前記曲面薄板ガラスの残留応力は、２０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下、２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下、または２０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であってもよい。弾性変形後の残留応力が前述した範囲を満足する曲面薄板ガラスを含む曲面合わせガラスは、熱に対する耐久性および耐衝撃性に優れることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記「応力」は、引張応力および圧縮応力を含む応力を意味することができる。また、本発明において、ガラスに存在する応力は、当業界で用いられる一般的な方法により計算することができ、Ｅｄｇｅ－ｍａｓｔｅｒ装置（Ｓｔｒｅｓｓ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社）を用いた光学的方法により計算することができる。具体的には、Ｅｄｇｅ－ｍａｓｔｅｒ装置を用いる場合、ガラスの表面に存在する応力によって色相が区別されて現れたイメージを取得することができ、これを用いてガラスに存在する応力値を算出することができる。また、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎを利用して、ガラスの表面に存在する応力を計算することができる。例えば、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎで本発明に係る曲面合わせガラスの製造工程および工程条件などを設定した後、曲面薄板ガラスの弾性変形過程中に各ガラスに発生する応力、完成した曲面合わせガラスに含まれた各ガラスに存在する残留応力を計算することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面合わせガラスに含まれる前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの厚さ比は、１：０．１～１：０．５であってもよい。また、前記曲面薄板ガラスの厚さは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であってもよく、前記曲面厚板ガラスの厚さは、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。前記曲面合わせガラスに含まれる曲面薄板ガラスおよび曲面厚板ガラスの厚さの上限値と下限値は、曲面合わせガラスに印加される外力、機械的な衝撃力を弾性的に吸収することなどを考慮して決定可能である。
本発明の一実施態様によれば、前述した範囲の厚さを有する前記曲面薄板ガラスおよび曲面薄板ガラスを含む曲面合わせガラスは、既存の約２．１ｍｍの厚さを有するソーダライムガラス２枚が接合された既存の曲面合わせガラスに比べて、５０％以上８０％以下の厚さを有することができ、５０％以上８０％以下の重量を有することができる。したがって、本発明の一実施態様によれば、既存の曲面合わせガラスに比べて、軽量化、薄型化された曲面合わせガラスを容易に実現することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスのビッカース硬度比は、１：１．１～１：１．３であってもよい。具体的には、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスのビッカース硬度比は、１：１．１２～１：１．２７、１：１．１５～１：１．２５、または１：１．２～１：１．２３であってもよい。前記曲面厚板ガラスより高い硬度を保有する前記曲面薄板ガラスを含む曲面合わせガラスは、耐摩耗性、耐スクラッチ性および耐久性に優れることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面薄板ガラスのビッカース硬度は、５．５ＧＰａ以上７ＧＰａ以下であってもよい。具体的には、前記曲面薄板ガラスは、５．８ＧＰａ以上６．９ＧＰａ以下、６．０ＧＰａ以上６．７ＧＰａ以下、または６．２ＧＰａ以上６．５ＧＰａ以下のビッカース硬度を有することができる。前述した範囲のビッカース硬度値を有する曲面薄板ガラスを含む曲面合わせガラスは、耐衝撃性、耐摩耗性および耐久性などに優れることができる。また、曲面合わせガラスの製造費用を節減することができる。さらに、前記曲面厚板ガラスは、５．２ＧＰａ以上５．８ＧＰａ以下のビッカース硬度を有することができる。
前記曲面薄板ガラスおよび前記曲面厚板ガラスのビッカース硬度は、ビッカース圧子を用いてガラスを押した後、痕の大きさを測定して計算することができる。具体的には、２４℃の温度、３５ＲＨ％の相対湿度条件下、ＡＳＴＭ Ｃ１３２７－０８規格に基づき、押し込み荷重を２００ｇｆ、押し込み保持時間を２０秒に設定して、前記曲面薄板ガラスおよび前記曲面厚板ガラスのビッカース硬度を測定することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの破壊靭性比は、１：１．３～１：１．５であってもよい。具体的には、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの破壊靭性比は、１：１．３５～１：１．４９、１：１．３７～１：１．４５、または１：１．３９～１：１．４５であってもよい。前記曲面薄板ガラスは、前記曲面厚板ガラス対比で前述した範囲の破壊靭性を保有しているので、曲面合わせガラスの外部衝撃に対する破壊抵抗性を向上させることができ、曲面合わせガラスの破損強度の低下を効果的に防止することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面薄板ガラスの破壊靭性値は、１．０ＭＰａ・ｍ１／２以上１．３ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよい。具体的には、前記曲面薄板ガラスの破壊靭性値は、１．１ＭＰａ・ｍ１／２以上１．２５ＭＰａ・ｍ１／２以下、１．１５ＭＰａ・ｍ１／２以上１．２５ＭＰａ・ｍ１／２以下、または１．１８ＭＰａ・ｍ１／２以上１．２１ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよい。前述した範囲の破壊靭性値を有する曲面薄板ガラスを含む曲面合わせガラスは、耐衝撃性に優れることができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスの破壊靭性値は、０．７ＭＰａ・ｍ１／２以上０．８５ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよい。具体的には、前記曲面厚板ガラスの破壊靭性値は、０．７５ＭＰａ・ｍ１／２以上０．８３ＭＰａ・ｍ１／２以下、または０．７７ＭＰａ・ｍ１／２以上０．８ＭＰａ・ｍ１／２以下であってもよい。
前記曲面薄板ガラスおよび曲面厚板ガラスの破壊靭性値は、ビッカース圧子でガラスに亀裂が生じるまで押した後、亀裂長さ、圧子痕、荷重などを用いて計算する方法であるｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ測定法を利用して測定することができる。具体的には、２４℃の温度、３５ＲＨ％の相対湿度条件下、ＫＳＬ １６００：２０１０規格に基づき、押し込み荷重は２Ｋｇｆに設定して、前記曲面薄板ガラスおよび前記曲面厚板ガラスの破壊靭性値を測定することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの弾性係数比は、１：１．０１～１：１．２であってもよい。具体的には、前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの弾性係数比は、１：１．０４～１：１．１７、１：１．０６～１：１．１５、１：１．０８～１：１．１２、または１：１．０８～１：１．１５であってもよい。前記曲面薄板ガラスは、前記曲面厚板ガラス対比で前述した範囲の弾性係数を保有していて、前記曲面合わせガラスは、前記曲面厚板ガラスより軽量、薄型である曲面薄板ガラスを含む場合にも剛健な構造を有することができる。
本発明の一実施態様によれば、前記曲面薄板ガラスの弾性係数は、７０ＧＰａ以上９０ＧＰａ以下であってもよい。具体的には、前記曲面薄板ガラスは、７３ＧＰａ以上８７ＧＰａ以下、７５ＧＰａ以上８５ＧＰａ以下、７８ＧＰａ以上８０ＧＰａ以下、７５ＧＰａ以上８０ＧＰａ以下、または８０ＧＰａ以上９０ＧＰａ以下の弾性係数を有することができる。また、前記曲面厚板ガラスは、６５ＧＰａ以上７５ＧＰａ以下の弾性係数を有することができる。
前記曲面薄板ガラスおよび前記曲面厚板ガラスの弾性係数は、３点曲げ試験で測定することができる。具体的には、２４℃の温度、３５ＲＨ％の相対湿度条件下、ＵＴＭ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）装置を用いた３点曲げ（３ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ）試験により前記曲面薄板ガラスおよび前記曲面厚板ガラスの弾性係数を測定することができる。より具体的には、サンプルの幅（ｗｉｄｔｈ）は２０ｍｍ、支持間隔（ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｐａｎ）を５０ｍｍに設定し、ＵＴＭ装置により測定された変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）と荷重（ｌｏａｄ）を変形量（ｓｔｒａｉｎ）と応力（ｓｔｒｅｓｓ）に変換してＳ－Ｓ（ｓｔｒａｉｎ－ｓｔｒｅｓｓ）曲線（ｃｕｒｖｅ）を導出した後、Ｓ－Ｓ曲線をリニアフィッティング（ｌｉｎｅａｒ ｆｉｔｔｉｎｇ）して算出した傾きにより弾性係数を導出することができる。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本発明の範囲が以下に述べる実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
実施例１
ガラス１００ｗｔ％あたり、ＳｉＯ２ ６１ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３ １６ｗｔ％、ＭｇＯ ３ｗｔ％、ＣａＯ ８ｗｔ％以下、およびＳｒＯ ０．０５ｗｔ％を含み、０．５ｍｍの厚さを有する無アルカリガラスを薄板ガラスとして用意し、ガラス１００ｗｔ％あたり、ＳｉＯ２ ７２ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３ ０．１５ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ １４ｗｔ％、Ｋ２Ｏ ０．０３ｗｔ％、およびＣａＯ ９ｗｔ％、およびＭｇＯ ４ｗｔ％を含み、２．０ｍｍの厚さを有するソーダライムガラスを厚板ガラスとして用意した。また、合わせフィルムとして０．５ｍｍの厚さを有するポリビニルブチラールフィルムを用意した。前記無アルカリガラスの弾性係数は７８ＧＰａ、ビッカース硬度は６．３ＧＰａ、破壊靭性は１．２０ＭＰａ・ｍ１／２であり、前記ソーダライムガラスの弾性係数は７２ＧＰａ、ビッカース硬度は５．６ＧＰａ、破壊靭性は０．８５ＭＰａ・ｍ１／２であった。
まず、厚板ガラスを６００℃で６０秒間加熱し、自重を利用して、曲面厚板ガラスを製造した。曲面に成形された曲面厚板ガラスの曲率半径（Ｒ１）は約１，４００ｍｍであった。また、薄板ガラスを９００℃で６０秒間加熱し、自重を利用して、曲率半径（Ｒ２）が約３，０００ｍｍの曲面薄板ガラスを製造した。
この後、曲面薄板ガラスの凸面上に合わせフィルムを位置させ、合わせフィルム上に曲面厚板ガラスの凹面が隣接するように位置させた後、真空バッグ内に置いて真空バッグを密封した後、真空バッグの内部を真空雰囲気に組成した。この時、真空バッグの内部を約８０℃、約－０．８ｂａｒの条件で３０分間維持した。この後、曲面薄板ガラスの凸面が曲面厚板ガラスの凹面に接合されて製造された曲面合わせガラスを真空バッグから取り出した後、約１３０℃、１３ｂａｒの条件で熱処理して、最終的に曲面合わせガラスを製造した。製造された曲面合わせガラスの曲率半径は約１，４００ｍｍであった。また、製造された曲面合わせガラスに含まれた曲面薄板ガラスの最大残留応力をＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎを利用して計算した。
実施例２～実施例６
厚板ガラスを下記表１のような曲率半径（Ｒ１）を有する曲面厚板ガラスに成形し、薄板ガラスを下記表１のような曲率半径（Ｒ２）を有する曲面薄板ガラスに成形したことを除き、前記実施例１と同様の方法で曲面合わせガラスを製造した。製造された曲面合わせガラスの曲率半径は、曲面厚板ガラスの曲率半径とほぼ同一であった。
比較例１～比較例３
厚板ガラスを下記表１のような曲率半径（Ｒ１）を有する曲面厚板ガラスに成形し、板状の薄板ガラス上に合わせフィルム、曲面厚板ガラスを位置させ、前記実施例１と同様の方法で板状の薄板ガラスを弾性変形させた。
比較例４～比較例７
厚板ガラスを下記表１のような曲率半径（Ｒ１）を有する曲面厚板ガラスに成形し、薄板ガラスを下記表１のような曲率半径（Ｒ２）を有する曲面薄板ガラスに成形したことを除き、前記実施例１と同様の方法で曲面薄板ガラスを弾性変形させた。
本発明の実施例１～実施例６および比較例１～比較例７での製造結果を下記表１に示した。
Figure 0007215662000001
前記表１を参照すれば、曲面厚板ガラスの曲率半径（Ｒ１）と加熱成形された曲面薄板ガラスの曲率半径（Ｒ２）が前記数式１を満足する実施例１～実施例６の場合、曲面薄板ガラスを弾性変形させる過程で曲面薄板ガラスが破損せず、曲面薄板ガラスの表面に座屈現象やシワがないことを確認した。また、実施例１～実施例６で製造された曲面合わせガラスに含まれた曲面薄板ガラスと曲面厚板ガラスとの間の表面密着度が一定で、製造された曲面合わせガラスの光学的品質に優れていることを確認した。さらに、本発明の実施例１～実施例６により製造された曲面合わせガラスは、小さい曲率半径を保有すると同時に、光学的品質に優れていることを確認した。また、本発明の実施例１～実施例３を参照すれば、「Ｒ２－Ｒ１」および「Ｒ２／Ｒ１」の値を調節して、曲面合わせガラスに含まれた曲面薄板ガラスの残留応力が制御できることを確認した。これに対し、従来の冷間成形方法と同様に板状の薄板ガラスを弾性変形させた比較例１～比較例２の場合、板状の薄板ガラスが弾性変形する過程で破損して曲面合わせガラスを製造することができなかった。さらに、曲面厚板ガラスの曲率半径（Ｒ１）が約４，０００である比較例３の場合、板状の薄板ガラスを弾性変形させて曲面合わせガラスを製造することができたが、曲面薄板ガラスの表面に座屈現象とシワが発生することを確認した。さらに、曲面厚板ガラスの曲率半径（Ｒ１）と加熱成形された曲面薄板ガラスの曲率半径（Ｒ２）が前記数式１を満足しない比較例４～比較例７の場合、加熱成形された曲面薄板ガラスが弾性変形する過程で破損することを確認した。
したがって、本発明の一実施態様によれば、曲面厚板ガラスの曲率半径（Ｒ１）と加熱成形された曲面薄板ガラスの曲率半径（Ｒ２）が前記数式１を満足させるように調節することにより、光学的品質に優れた曲面合わせガラスが製造できることが分かる。
１０：曲面厚板ガラス
２０、２０'：曲面薄板ガラス
３０：合わせフィルム
１００：曲面合わせガラス

Claims (7)

  1. 曲面合わせガラスの製造方法であって、
    板状の薄板ガラスを加熱成形して、第２曲率半径を有する曲面薄板ガラスを製造するステップと、
    第１曲率半径を有する曲面厚板ガラスの凹面と前記曲面薄板ガラスの凸面との間に合わせフィルムまたは粘着剤を備えるステップと、
    前記曲面薄板ガラスを弾性変形させて、前記曲面厚板ガラスの凹面に整合されるように接合するステップと、を含み、
    前記曲面合わせガラスに含まれる前記曲面薄板ガラスの残留応力は、２０ＭＰａ以上、３５０ＭＰａ以下であり、
    前記第１曲率半径および第２曲率半径は、下記数式１を満足する曲面合わせガラスの製造方法：
    ［数式１］
    ５≧第２曲率半径／第１曲率半径＞１。
  2. 前記第１曲率半径および第２曲率半径は、下記数式２を満足する、請求項１に記載の曲面合わせガラスの製造方法：
    ［数式２］
    ６，０００ｍｍ≧第２曲率半径－第１曲率半径≧１００ｍｍ。
  3. 前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスとが接合された曲面合わせガラスを８０℃以上１４０℃以下の温度で熱処理するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の曲面合わせガラスの製造方法。
  4. 前記曲面薄板ガラスは弾性変形して、５００ｍｍ以上８，０００ｍｍ以下の曲率半径を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の曲面合わせガラスの製造方法。
  5. 前記曲面厚板ガラスと前記曲面薄板ガラスの厚さ比は、１：０．１～１：０．５である、請求項１から４のいずれか一項に記載の曲面合わせガラスの製造方法。
  6. 前記板状の薄板ガラスの厚さは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の曲面合わせガラスの製造方法。
  7. 前記曲面厚板ガラスおよび前記曲面薄板ガラスは、単曲面または複曲面を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の曲面合わせガラスの製造方法。
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