KR100951342B1 - 유리판 굽힘성형 방법 - Google Patents

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KR100951342B1
KR100951342B1 KR1020030070341A KR20030070341A KR100951342B1 KR 100951342 B1 KR100951342 B1 KR 100951342B1 KR 1020030070341 A KR1020030070341 A KR 1020030070341A KR 20030070341 A KR20030070341 A KR 20030070341A KR 100951342 B1 KR100951342 B1 KR 100951342B1
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

105 Paㆍs 이상 내지 108 Paㆍs 이하의 점도를 갖도록 가열한 유리판을 소정의 굽힘성형면을 가지는 주형에 가압하여 굽힘성형한다. 유리판의 굽힘성형 온도 T 및 굽힘성형 시간 간격 t 를 하기의 식 1 및 2 를 만족시키기 위하여 제어하는 단계, 및 그 유리판을 성형하는 단계가 있으며,
Figure 112003037729106-pat00001
(식 1)
Figure 112003037729106-pat00002
(식 2)
여기서
Figure 112003037729106-pat00003
는 시간
Figure 112003037729106-pat00004
에서 유리판의 주표면에 인가되는 압력과 유리판의 이면 (裏面) 에 인가되는 압력 사이의 표면 압력차 (단위 : Pa) 이며, t 는 굽힘성형 시간 간격 (단위 : s) 이며,
Figure 112003037729106-pat00005
는 온도 T 에서의 유리판의 점도 (단위 : Paㆍs) 이며, T 는 시간
Figure 112003037729106-pat00006
에서의 굽힘성형 온도 (단위 : ℃) 이다.
유리판

Description

유리판 굽힘성형 방법 {METHOD FOR BENDING A GLASS SHEET}
도 1(a) 및 도 1(b) 는 각각 표면 압력차가 일정한 경우의 굽힘성형 평가 지표와 굽힘성형 시간 간격 사이의 관계를 나타내는 그래프, 및 점도가 일정한 경우의 굽힘성형 평가 지표와 굽힘성형 시간 간격 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 2 는 본 발명에 따른 굽힘성형 방법을 수행하기 위한 실시형태에 적합한 굽힘성형 장치를 나타내는 개략도.
도 3 은 실시예 1 의 굽힘성형 평가 지표와 굽힘성형 시간 간격 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 4(a) 및 도 4(b) 는 실시예 2 를 나타내는 사시도 및 측면도.
도 5 는 실시예 2 의 굽힘성형 평가 지표 및 굽힘성형 시간 간격 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 6(a) 및 도 6(b) 는 굽힘성형 이후의 실시예 3 의 유리판을 나타내는 사시도 및 굽힘성형 이전의 실시예 3 의 주형 및 유리판을 나타내는 사시도.
도 7(a) 내지 도 7(d) 는 실시예 3 의 평평한 유리판을 굽힘성형하는 방법을 나타내는 사시도.
도 8 은 실시예 3 의 굽힘성형 평가 지표 및 굽힘성형 시간 간격 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 9(a) 및 도 9(b) 는 복잡한 형상을 가지는 수지창의 일례를 나타내는 사시도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 금속 케이스 2 : 주형
3 : 진공 장치 4 : 압력 제어 밸브
5 : 압력계 6 : 유리판
7 : 유리판 유지수단 8 : 트리밍 수단
본 발명은 유리판을 굽힘성형하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복잡한 굴곡 형상으로 유리판을 굽힘성형하는 방법에 관한 것이다.
만곡된 유리판들이 건축물, 자동차 등의 창유리로 자주 사용되고 있다. 특히, 만곡된 유리판들은 자동차 창유리의 시장 점유율이 매우 높다. 만곡된 유리판은 평평한 유리판을 굽힘성형함으로써 제조된다. 특히, 플로트법 (float method) 등에 의해 제조된 평평한 유리를 소망의 형상으로 절단하고, 가열로내에 투입하여, 연화점보다 낮은 온도 (약 650℃) 까지 가열하고, 링 또는 만곡된 롤러상에서 중력에 의해 굽힘성형하거나 또는 링상에 투입하고 주형에 가압하여 가압성형한다. 디스플레이 유닛의 유리판을 굽힘성형하는 방법에 대해서는, 일본 공개특허공보 평 1-122931 호에 개시되어 있다(일본 공개특허공보 평 1-122931 호의 3 내지 4 페이지 참조).
그러나, 자동차 창유리의 디자인은 최근의 자동차 디자인의 복잡화로 인해 매우 복잡하게 되어 있다. 종래의 유리 생성 기술은 복잡화된 자동차 창유리의 디자인에 대처하기가 곤란하게 되고 있다.
예를 들어, 도 9(a) 에 나타낸 창유리 디자인은 소위 "쓰레받기 (dustpan) 형상"이다. 이러한 디자인을 가지는 창유리는 최근의 모터쇼 등의 컨셉트 카의 수지창으로 자주 전시되고 있다. 이러한 디자인을 가지는 창유리는, 측면에 제공되는 삼각형상의 2 면과, 상방으로부터 하방으로 연장되며 굴곡부 (101) 를 통하여 서로 접속되는 직사각형상의 2 면의 총 4 개의 면을 구비한다. 이 디자인은 직사각형상의 2 면이 서로 접속되거나, 또는 삼각형상의 면들 중 하나가 직사각형상의 2 면 중 하나와 접속하는 굴곡부 (101) 에서, 그리고 삼각형상의 면 중 하나가 직사각형상의 2 면과 접속하는 코너 (100) 들에서 매우 작은 곡률반경을 필요로 한다.
도 9(b) 에 나타낸 디자인은 외관상 절단된 원뿔의 주변 형상의 부분을 형성하는 형상을 가진다. 이러한 디자인을 가지는 유리판이 자동차의 후면유리로 사용된 경우, 유리판은 자동차의 루프 및 양 사이드쪽으로 충분히 연장되도록 제공된다. 또한, 이러한 디자인은 평평한 면이 만곡된 측면과 접속하는 굴곡부에서, 곡률반경이 매우 작아야 한다.
상술한 바와 같이, 차동차에 있어서 매우 복잡한 디자인을 가지는 창유리가 최근에 채용되고 있으므로, 매우 복잡한 디자인을 가지는 창유리들을 제조할 수 있는 새로운 방법을 제공할 필요가 있다. 얇은 굴곡 형상을 가지는 디자인의 경우, 650℃ 와 같은 저온에서도 충분히 유리판을 굽힘성형시킬 수 있다. 도 9(a) 또는 도 9(b) 에 나타낸 복잡한 디자인의 유리판을 이러한 저온에서 굽힘성형하고자 하면, 유리판을 그것의 모든 부분에서 충분히 굽힘성형할 수 없으므로, 유리판의 주변 에지에 주름이 형성되거나 또는 각종의 광학 왜곡이 유리판에 생성되는 문제점이 발생한다.
굽힘성형 온도를 종래의 굽힘성형 온도보다 더 높은 온도로 설정한다 하더라도, 어떤 부가적인 조치를 취하지 않고 굽힘성형 온도를 상승시키는 것은 허용되지 않는다. 이는 연화된 유리판이 주형에 융착하는 새로운 문제점이 상기의 경우에 생기기 때문이다. 상기공보에는 디스플레이 유닛의 전면 (前面) 패널을 제조하기 위하여 가압에 의해 유리판을 굽힘성형하는 방법이 먼저 개시되어 있지만, 그 공보에는 유리판의 굽힘성형시에 굽힘성형성과 이형성 (離型性) 모두를 보증하는 방법이 개시되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 전술한 문제점을 해결하고, 주름 또는 광학 왜곡을 발생시키거나 또는 유리판을 주형에 융착시키지 않고 평평한 유리판을 복잡한 디자인으로 굽힘성형하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 105 Paㆍs 이상 내지 108 Paㆍs 이하의 점도를 갖도록 가열한 유리판을 소정의 굽힘성형면을 가지는 주형에 가압하여 그 굽힘성형면에 따른 형상으로 굽힘성형하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 유리판의 굽힘성형 온도 T 와 굽힘성형 시간 간격 t 를 하기의 식 1 및 2 를 만족시키도록 제어하는 단계, 및 그 유리판을 굽힘성형하는 단계를 포함한다.
Figure 112003037729106-pat00007
Figure 112003037729106-pat00008
여기서,
Figure 112003037729106-pat00009
는 시간
Figure 112003037729106-pat00010
에서 유리판의 주요 표면에 인가되는 압력과 그 유리판의 이면에 인가되는 압력 사이의 표면 압력차 (단위 : Pa) 이고, t 는 굽힘성형 시간 간격 (단위 : s) 이고,
Figure 112003037729106-pat00011
는 온도 T 에서의 유리판의 점도 (단위 : Paㆍs), T 는 시간
Figure 112003037729106-pat00012
에서의 굽힘성형 온도 (단위 : ℃) 이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 굽힘성형된 유리판은 100 ㎜ 이하의 곡률 반경을 가지는 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 굽힘성형된 유리판은 3 개의 면이 함께 접속하는 코너를 포함하고, 그 면들 각각이 평면 또는 500 ㎜ 이상의 곡률반경을 가지는 곡면인 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법은 오목한 형상의 굴곡면을 가지는 주형과, 유리판의 주변 에지와 실질적으로 일치하는 링 사이에 유리판의 주변 부분을 삽입하는 단계, 및 유리판의 굽힘성형 동안에 유리판과 굽힘성 형면 사이의 공기를 흡인하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법은 상기 유리판을 굽힘성형한 이후에 링과 주형 사이에 삽입되는 유리판의 부분을 트리밍하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방법은 유리판을 링에 배치하는 단계, 및 유리판의 굽힘성형 동안에 유리판위에 제공되는 주형에 유리판을 가압하여 유리판을 가압성형하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 유리판을 주로 중력에 의해서만 굽힘성형하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법은 유리판을 굽힘성형하기 이전에 이형제 (離型劑) 를 주형에 제공하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법은 플로팅 법에 의해 유리판을 제조하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 유리판은 차동차 창유리를 생산하기 위한 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법은 공기를 불어넣어 유리판을 제 1 방향으로 팽창시킨 후, 공기를 흡인하여 유리판을 제 2 방향으로 굽힘성형하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 105 Paㆍs 이상 내지 108 Paㆍs 이하의 점도를 갖도록 가열한 유리판을 소정의 굽힘성형면을 가지는 주형에 가압하여 그 성형면에 따른 형상으로 굽힘성형하는 장치를 제공하며, 상기 장치는 상기 장치의 각각의 부재들의 동작 모니터링 및 상기 각각의 부재들의 동작 제어를 실행하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 그 안에 저장되는 프로그램 코드를 가지며, 상기 프로그램 코드는 상기 열거된 단계를 컴퓨터에서 실행한다.
다음으로, 본 발명의 원리를 설명한다. 본 발명자들은 복잡한 형상을 실현하기 위하여 유리판의 성형시의 굽힘성형성 및 이형성 (離型性) 의 2 가지 요인들을 만족시킬 필요가 있음을 발견하였다. 특히, 유리판이 100 ㎜ 이하의 곡률반경을 가지는 부분을 적어도 하나 포함하는 복잡한 형상으로 유리판을 굽힘성형하기 위하여, 종래의 굽힘성형 온도보다 더 높은 온도로 유리판을 가열함으로써 유리판의 점도를 낮출 필요가 있다. 그러나, 점도가 매우 낮게 되는 경우, 굽힘성형동안에 유리판을 지지하는 지그 (링, 주형, 또는 롤러 등) 에 유리판이 융착된다. 본 발명자들은 식 2 로 나타낸 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00013
를 새롭게 제안하여, 이러한 지표가 식 1 에 의해 규정된 범위에 있도록 굽힘성형 시간 간격과 굽힘성형 온도를 제어함으로써 충분한 굽힘성형성 및 우수한 이형성을 보증할 수 있음을 확인하였다.
먼저, 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00014
를 도출하는 방법을 참조한다. 유리는 온도변화에 따라 변화하는 물리적 특성을 가지는 물질이다. 유리의 물리적 특성은 저온측으로부터 탄성( η＞ 1013.5 (Paㆍs)), 점탄성 (108.0 ＜ η＜ 1013.5 (Paㆍs)), 점성 (η＜ 108.0(Paㆍs)) 의 순차적인 순서로 나타낸다. 이러한 수치 범위는 유리의 조성에 따라서 약간 변화한다.
종래의 굽힘성형 기술을 점탄성을 나타내는 온도 범위로 실행하였다. 특히, 유리판은 장치에 의해 외부로부터 인가된 굽힘성형력에 의해 굽힘성형된다. 주요 메카니즘은 탄성 이론에 따른 굽힘성형응력의 생성 및 점탄성체 특유의 응력 완화 현상이 동시에 진행하여 최종적으로 스프링백 (springback) 이 발생하지 않는 소정의 형상을 획득하는 것이다. 종래의 굽힘성형 기술에 있어서, 크랙은 굽힘성형시에 발생한 응력이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 야기될 수 있다. 또한, 원래의 평평한 유리판에 대하여 굽힘성형된 유리판의 신축율은, 그 신축율의 분포가 드문 경우에 국부적으로 1% 보다 더 큰 값을 포함하지만, 일반적으로는 1% 보다 작은 값을 가진다.
한편, 본 발명이 목표하는 굽힘성형 형상은 1% 이내의 신축율보다 더 큰 신축율을 필요로 하는 것이므로, 이는 전술한 종래의 굽힘성형 기술에 의해 해결될 수 없다. 이러한 문제점에 대처하기 위하여, 유리판의 점도를 종래의 레벨보다 낮은 레벨 (105 Paㆍs 이상 내지 108 Paㆍs 이하) 로 낮추고, 주로 본 발명의 점성유동을 이용하여 유리판을 굽힘성형해야 한다. 이러한 조건하에서, 탄성 효과는 거의 무시될 수 있고, 점성 법칙이 우세하게 된다. 이러한 관점으로부터, 이러한 조건하에서 굽힘성형을 행하기 위하여, 굽힘성형에 대한 물리적 현상은 점도, 압력 및 압력인가 시간 간격의 3 개의 파라미터에 의해 제어될 수 있다.
본 발명은 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00015
를 새롭게 제안하며, 여기서, 3 개의 파라미터들 사이의 관계는 무차원화된다. 이러한 지표가 소정의 수치범위내에 있도록 굽힘성형을 행함으로써, 본 발명은 종래 굽힘성형 동작을 실행하는 경우에 야기되었던 다양한 종류의 문제점을 해결할 수 있다. 본 발명에 따르면, 굽힘성형 조건이 각각의 파라미터들에 관하여 서로 다르게 되더라도, 상기 지표
Figure 112003037729106-pat00016
가 동일한 값이면, 동일한 굽힘성형 형상을 획득하는 것을 예상할 수 있다. 그 결과, 굽힘성형 조건을 적절하게 설정할 수 있다.
도 1(a) 및 도 1(b) 는 굽힘성형 평가 지표와 유리판의 표면 압력을 유지하는 시간 간격 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 이들 도면으로부터, 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00017
의 값이 시간 경과에 따라 증가함을 알 수 있다. 지표
Figure 112003037729106-pat00018
는 무차원 수이고, 식 1 에 의해 규정된 범위는 굽힘성형가능 범위이다. 도면들은 표면 압력차가 일정한 경우와 점도가 일정한 경우를 나타낸다. 파라미터들 중 임의의 하나가 변수가 되더라도, 식 2 에서 계산된 값이 식 1 을 충족시키면, 그 원리의 본질은 변하지 않는다.
충분한 굽힘성형성이란 굽힘성형시에, 유리판이 소정의 형상에 실질적으로 대응하는 주형의 굴곡면의 전체 영역과 접촉될 수 있음을 의미한다. 우수한 이형성 (離型性) 은 굽힘성형되는 유리판의 표면이 주형에 융착되지 않고 굽힘성형되는 유리판이 주형으로부터 분리될 수 있음을 의미한다. 충분한 굽힘성형성 및 우수한 이형성의 양쪽 상태가 양립하는 경우, 굽힘성형성의 조건이 충족되는 것으로 정의한다. 즉, 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00019
가 0.05 이하이면, 실질적으로 소정의 형상에 대응하는 주형의 굽힘성형 표면 영역의 부분이 유리판과 접촉하지 않게 될 가능성이 있다. 한편, 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00020
가 2.00 이상이면, 유리판이 주형에 융착되므로, 굽힘성형되는 유리판이 주형로부터 분리될 수 없는 가능성이 있다. 예를 들어 진공 흡인을 위한 홀이 제공되는 경우에, 그 홀을 가진 영역들은 적절한 접촉이 확립되는지 여부의 결정시에 제거된다.
표면 압력차 P 에 대하여, 이는 항상 협의의 압력을 의미하지 않는다. 이는 중량과 같은 하중을 등가 표면 압력으로 환산함으로써 획득될 수 있는 압력을 의미할 수도 있다. 즉, 가압성형과 병용하여 굽힘성형을 행하는 경우에, 가압하중이 작용하는 유리판의 일부에 대하여, 가압에 의해 제공되는 하중과 등가의 압력값이 표면 압력차 P 의 성분으로서 가산된다. 표면 압력차 P 또는 점도가 부분마다 변화하는 경우, 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00021
의 값이 부분마다 변화한다고 용이하게 상상할 수 있다. 이러한 경우, 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00022
를 유리판이 실질적으로 소정의 형상을 가질 수 있는 범위에서 가장높은 값으로 설정하여, 조건이 충족되는지 여부를 결정한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 굽힘성형 방법은 굽힘성형 개념에 대하여 종래의 굽힘성형 방법과 크게 다르다. 종래의 굽힘성형 방법을 비교를 위해 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00023
로 굳이 평가하면, 종래의 굽힘성형 방법은 식 3 에 나타낸 바와 같이 평가되며, 이는 종래의 굽힘성형 방법의 굽힘성형 평가 지표가 식 1 로 나타내는 수치 범위를 크게 벗어나는 것이 된다.
Figure 112003037729106-pat00024
다음으로, 본 발명의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 굽힘성형 방법을 수행하는 실시형태에 적합한 성형장치를 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 굽힘성형 장치는 금속 케이스 (1), 유리판 (6) 과 접촉하는 굽힘성형면 및 그 성형면에 진공흡인을 위하여 형성된 복수의 홀 (2a) 을 가지는 주형 (2), 유리판의 주변 에지에서 유리판 (6) 을 유지하기 위한 유리판 유지수단 (7), 진공 장치 (3), 케이스 (1) 와 진공 장치 (3) 를 접속하는 파이프에 제공되는 압력 제어 밸브 (4), 및 압력계 (5) 를 구비한다. 주형 (2) 은 볼록한 형상 또는 오목한 형상으로 형성될 수도 있다. 굽힘성형 장치의 각각의 부재 (진공 장치(3), 압력 제어 밸브 (4), 압력계 (5), 및 히터 (9) 등) 의 동작 모니터링 및 동작 제어가, 예를 들어 컴퓨터를 구비하는 제어기 (10) 에 의해 수행되어, 상술한 굽힘성형 동작의 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00025
가 특정 값을 충족시킨다.
다음으로, 도 2 에 나타낸 장치를 이용한 굽힘성형 프로세스를 설명한다. 먼저, 충분히 가열되어 연화된 유리판 (6)(105 Paㆍs 이상 내지 108 Paㆍs 이하의 점도를 가짐) 을 링 형상으로 형성된 유리판 유지 수단 (7) 과 주형 (2) 에 고정되는 케이스 (1) 의 에지 사이에 삽입한다. 유리판 (6) 을 주형 (2) 에 고정한 후에, 예를 들어 전기 히터 또는 가스 버너를 구비하는 히터 (9) 에 의해 유리판 (6) 을 가열 및 연화시킬 수도 있다.
그 후, 진공 장치 (3) 의 흡인력을 압력 제어 밸브 (4) 의 개폐를 제어함으로써 조정하는 동안, 유리판을 주형 (2) 의 굽힘성형면과 접촉되게 흡입하여, 굽힘성형의 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00026
가 소정의 범위에 남아 있는 조건하에서 굽힘성형한다. 진공압력, 굽힘성형 온도, 및 굽힘성형 시간 간격을 식 1 및 2 를 충족시키도록 제어한다. 굽힘성형 시간 간격을 단축하기 위해서는, 표면 압력차가 큰 것이 바람직하다.
전술한 프로세스를 이용함으로써, 도 9(a) 또는 도 9(b) 에 나타낸 바와 같이 복잡한 형상으로 유리판을 굽힘성형할 수 있다. 특히, 본 발명은 100 ㎜ 이하의 곡률반경을 가지는 형상으로 유리판을 굽힘성형하는 것에 효과적이다. 본 발명은 3 개 이상의 면이 함께 접속하는 코너 (예를 들어, 도 9(a) 의 코너 (100)) 를 가지는 유리판을 용이하게 굽힘성형할 수 있다. 이 경우에, 그 면들 각각은 평면 또는 500 ㎜ 이상의 곡률반경을 가지는 곡면이다. 2 개의 면이 서로 접속하는 굴곡부는 100 ㎜ 이하의 곡률반경을 가지며, 가장 작은 곡률반경은 50㎜ 이하 (바람직하기로는 30㎜ 이하, 더 바람직하기로는 10㎜ 이하) 이다.
진공 장치 (3) 대신에, 주형 (2) 으로부터 떨어진 유리판 (6) 의 측면에 높은 압력을 인가하는 유닛, 또는 굽힘성형 장치를 회전시켜 원심력을 생성하여 유리판 (6) 을 주형 (2) 과 접촉시키는 유닛을 사용할 수도 있다. 굴곡부 등의 곡률 반경은 유리판의 내부측면 즉, 만곡된 유리판의 오목한 측면에서 측정된다.
실시예 1
다음으로, 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명자들은 약 4.0 ㎜ 및 약 2.8 ㎜의 두께를 가지는 직사각형 유리판을 사용하였다. 도 2 에 나타낸 굽힘성형 장치에 의해, 본 발명자들은 유리판 각각에 있어서 단변길이에 대한 내면높이의 비율이 0.357 이고, 굴곡부 각각의 곡률반경이 약 10㎜인 형상으로 유리판을 굽힘성형하였다. 유리판들은 굽힘성형개시시에 η=106.3 Paㆍs, η=106.5 Paㆍs, 및 η=106.5 Paㆍs 의 유리점도를 가지며, 유리판들은 유리판들이 굽힘성형되는 동안에 온도변화되므로 굽힘성형의 완료시에는 107.4 Paㆍs, 107.5 Paㆍs, 107.2 Paㆍs 의 유리점도를 가졌다.
시간의 경과에 따라 변경되는 유리판에 인가된 진공 압력, 그 진공 압력의 측정 결과를 식 2 에 의해 나타낸 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00027
에 적용한 것을 도 3 에 나타낸다. 이 도면은 식 1 이 굽힘성형완료시에 충족되었음을 명확하게 나타낸다.
실시예 2
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.
도 4 는 직사각형 유리판들 중 하나가 곡면과 평면으로 이루어지는 주형에 제공되고 중력에 의해 성형되는 실시예를 나타낸다. 주형 (11) 의 곡면은 이 도면의 XY 단면에서 약 60 ㎜의 곡률반경을 가졌다. 굽힘성형 개시시에, 유리 판 (10) 이 제공되는 주형의 상부 평면은 약 12㎜ 의 반경을 가지며, 주형의 저면은 약 24㎜ 의 반경을 가지며, 저면으로부터 상부 평면까지의 거리는 약 36㎜ 이었다.
상부 평면이 곡면으로 이어지는 주형의 굴곡부는 약 1㎜ 와 같은 매우 작은 곡률반경을 가졌다. 본 실시예에 사용되는 유리판 (10) 의 개수는 2 개이고, 그 유리판들 중 하나는 약 3.5㎜의 두께를 가지며, 다른 하나는 약 2.0㎜ 의 두께를 가졌다. 유리판 모두는 그 유리판이 평평한 경우에 약 60㎜ ×약 60㎜ 의 치수를 가진 직사각형상을 가졌다. 굽힘성형 동안에 유리판이 η=106.0 (Paㆍs) 의 유리점도를 유지하고, 중력이외의 다른 압력을 인가하지 않는 조건하에서, 유리판들을 7200s 의 굽힘성형 시간 간격으로 주형에 융착시키지 않고 소정의 형상으로 굽힘성형하였다. 측정결과들을 식 2 에 나타낸 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00028
에 적용한 것을 도 5 에 나타낸다. 굽힘성형 완료 조건이 식 1 을 충족시킴을 알 수 있었다. 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00029
를 중력에 의해 유리판을 굽힘성형하는 경우에도 적용할 수 있음을 확인하였다.
실시예 3
도 6(a) 에 나타낸 바와 같이, 유리판은 2 개소에서 500㎜ 이상의 곡률반경을 가지는 3 개의 곡면이 100㎜ 이하의 곡률반경을 가지는 굴곡부를 통하여 함께 접속하는 전형적인 굴곡 형상을 가지도록 설계된다. 이 도면에서는, 굽힘성형이후의 유리판의 절반 부분 (13a) 만을 나타내고, 유리판은 가상 대칭 평면으로서 의 평면 (12) 에 대하여 대칭된다.
이러한 형상에 대한 굽힘성형성을 조사하기 위하여, 도 6(b) 에 나타낸 오목한 형상을 가지는 가상 주형 (14) 을 제조하여, 굽힘성형 시뮬레이션을 컴퓨터에 의해 실행하였다. 시뮬레이션은 대칭 형상을 고려하여 1/2 모델로 실행하였다. 시뮬레이션은 유리판 (13) 이 평면도로 보여지는 바와 같이 1450 ㎜ × 800 ㎜ 의 초기치수를 가지는 직사각형상과 5.0 ㎜의 두께를 가지는 조건하에서 실행하였다. 그 시뮬레이션에서, 유리판 (13) 은 η=106.0 (Paㆍs) 의 유리점도를 유지하였고, -1.013 ×105 (Pa) 의 일정한 진공압력 (즉, 1.013 × 105(Pa/s) 의 표면 압력차) 을 주형 (14) 과 접촉하지 않는 영역 (이러한 도면들 각각에서의 흑색 영역) 에서 유리판의 표면에 수직하게 항상 인가하였다.
도 7(a) 내지 도 7(d) 는 유리판의 측정결과만을 나타내는 것으로, 도 7(a) 는 초기 상태를 나타내고, 도 7(b) 는 굽힘성형개시후 0.05s 경과한 상태를 나타내고, 도 7(c) 는 성형개시후 0.10s 경과한 상태를 나타내고, 도 7(d) 는 성형개시후 0.60s 경과한 상태를 나타낸다. 이들 도면에 명백하게 나타낸 바와 같이, 굽힘성형 동작이 진행함에 따라서 유리판 (13) 이 주형 (14) 과 접촉하지 않는 영역 (이들 도면 각각에서의 흑색 영역) 이 감소하고, 성형개시후 0.60s 경과된 시점에서는 유리판 (13) 이 주형 (14) 의 전체 내부표면과 완전히 접촉하고 있음을 알 수 있다.
도 8 은 이 실시예의 측정 결과를 식 2 에 의해 나타낸 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00030
에 적용한 것을 나타낸다. 또한, 이 도면은 굽힘성형완료의 조건이 식 1 을 충족시킴을 나타낸다. 이 실시예에서와 같이 유리판 유지 수단 (7) 과 케이스 (1) 사이에 삽입되는 유리판의 주변부분은 변형의 정도가 크기 때문에, 그 주변부분은 예를 들어 굽힘성형이후에 금속 또는 세라믹 커터를 구비하는 트리밍 수단 (8) 에 의해 트리밍되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 굽힘성형을 위한 굽힘성형 평가 지표
Figure 112003037729106-pat00031
가 소정의 범위내에 있도록 굽힘성형 시간 주기 및 굽힘성형 온도를 제어하므로, 본 발명은 연화된 유리판을 지그에 융착시키지 않고 복잡한 형상으로 유리판을 굽힘성형할 수 있다. 또한, 굽힘성형이 주형과 접촉되는 유리판의 적어도 한 면으로 실행될 수 있으므로, 주형과 접촉하지 않는 유리 표면에 대해서는, 예를 들어 플로트 법에 의해 획득되는 품질 (평탄성) 을 저하시키지 않고 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 유리판 굽힘성형 방법을 도 2 에 나타낸 장치뿐만 아니라 다양한 종류의 굽힘성형 장치들에 적용할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법을, 링 또는 만곡된 롤러상에 가열된 유리판을 배치하여 중력에 의해 성형하는 장치 (예를 들어, U.S.P. 제 6,240,746 호), 가열된 유리판을 링과 주형 사이에서 가압하는 장치 (예를 들어, US2002/0166344A1), 진행파에 대하여 유리판 전달면을 변경시키도록 롤러 컨베이어를 형성하는 롤러들을 독립적으로 그리고 수직적으로 이동시킴으로써 유리판을 굽힘성형하는 장치 (예를 들어, U.S.P. 제 6,397,634 호), 및 만곡된 노 (furnace) 바닥으로부터 가열된 공기를 주입함으로써 유리판을 플로팅시키는 동안에 유리판을 중력에 의해 굽힘성형하는 장치 (예를 들어, U.S.P. 제 6,014,873 호) 에 적용할 수 있다. 이들 경우, 링 또는 주형과 같은 굽힘성형 지그는, 이형제 (離型劑) 로 코팅되거나 또는 예를 들어 PBO (polyparaphenylene benzobisoxazol) 로 이루어진 직물 또는 비직물로 커버되는 유리판과 접촉하는 표면을 가지며, 내열특성을 가질 수도 있다.
상세한 설명, 청구항, 도면을 포함하여 2002 년 10 월 11 일자로 출원된 일본 특허출원 제 2002-299423 호의 전체 명세는 여기서 참조된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 주름 또는 광학 왜곡을 발생시키지 않거나 또는 유리판을 주형에 융착시키지 않고 평평한 유리판을 복잡한 디자인으로 굽힘성형할 수 있다.

Claims (12)

105 Paㆍs 이상 내지 108 Paㆍs 이하의 점도를 갖도록 가열한 유리판을 소정의 굽힘성형면을 가지는 주형에 가압하여, 상기 굽힘성형면에 따른 형상으로 굽힘성형하는 방법에 있어서,
하기의 식 1 및 2 를 만족시키도록 상기 유리판의 굽힘성형 온도 T 와 굽힘성형 시간 간격 t 를 제어하는 단계; 및
상기 유리판을 굽힘성형하는 단계를 포함하고,
Figure 112008055128216-pat00032
(식 1)
Figure 112008055128216-pat00033
(식 2)
여기서,
Figure 112008055128216-pat00034
는 시간
Figure 112008055128216-pat00035
에서 상기 유리판의 주표면에 인가되는 압력과 상기 유리판의 이면 (裏面) 에 인가되는 압력 사이의 표면 압력차 (단위 : Pa) 이며, t 는 굽힘성형 시간 간격 (단위 : s) 이며,
Figure 112008055128216-pat00036
는 온도 T 에서의 유리판의 점도 (단위 : Paㆍs) 이며, T 는 시간
Figure 112008055128216-pat00037
에서의 굽힘성형 온도 (단위 : ℃) 인 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 굽힘성형된 유리판은 100㎜ 이하의 곡률 반경을 가지는 부분을 구비하 는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 굽힘성형된 유리판은 3 개의 면이 함께 접하는 코너를 구비하고, 상기 면들 각각은 평면 또는 500 ㎜ 이상의 곡률 반경을 가지는 곡면인 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
오목한 형상의 굽힘성형면을 가지는 상기 주형과 상기 유리판의 주변 에지에 실질적으로 일치하는 링 사이에 상기 유리판의 주변 부분을 삽입하는 단계; 및
상기 유리판의 굽힘성형동안에 상기 유리판과 상기 굽힘성형면 사이의 공기를 흡입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 유리판을 굽힘성형한 후, 상기 링과 상기 주형 사이에 삽입된 상기 유리판의 부분을 트리밍하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 유리판을 링에 배치하는 단계, 상기 유리판의 굽힘성형 동안에 상기 유 리판위에 제공되는 상기 주형에 상기 유리판을 가압하여 상기 유리판을 가압성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 유리판은 주로 중량에 의해서만 굽힘성형되는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 유리판을 굽힘성형하기 이전에 이형제 (離型劑) 를 상기 주형에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 유리판을 플로팅 법에 의해 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 유리판은 자동차 유리를 생산하기 위한 것임을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
제 1 항에 있어서,
공기를 불어넣어 상기 유리판을 제 1 방향으로 팽창시킨 후, 공기를 흡입하여 상기 유리판을 제 2 방향으로 굽힘성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 방법.
105 Paㆍs 이상 내지 108 Paㆍs 이하의 점도를 갖도록 가열한 유리판을 소정의 굽힘성형면을 가지는 주형에 가압하여 상기 굽힘성형면에 따른 형상으로 굽힘성형하는 장치에 있어서,
상기 장치의 각각의 부재들의 동작 모니터링을 실행하고 상기 각각의 부재들의 동작제어를 실행하는 제어기를 구비하고, 상기 제어기는 그 안에 저장된 프로그램 코드를 가지며, 상기 프로그램 코드는 청구항 1 에서 열거된 단계를 컴퓨터에서 실행하는 것을 특징으로 하는 유리판 굽힘성형 장치.
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