KR101605917B1 - 취성물질의 절단 방법 - Google Patents

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아나톨리 아나톨리에비치 아브라모프
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Abstract

취성 물질의 스코어링 및/또는 분리 방법이 기술되며, 상기 방법은 레이저로 미리 정해진 경로를 따라 취성 물질의 표면을 가열하는 단계; 그 다음 노즐에 의하여 형성된 냉각 액체(예를 들면, 물)의 스트림으로 가열된 표면을 냉각하는 단계를 포함한다. 상기 취성 물질의 표면 상에 부딪히는 냉각 스트림의 부분은 실질적으로 컬럼형 흐름이다.

Description

취성물질의 절단 방법{Method for Cutting a Brittle Material}
본 출원은 2009년 11월 18일에 출원된 미국특허출원번호 제 12/621,068호의 이익을 주장한다. 본 명세서에서 언급된 본 문서의 내용 및 전체 공개 특허 및 등록 특허 문서의 개시 내용은 참고자료로서 포함된다.
본 발명은 유리 또는 세라믹 물질과 같은 취성(brittle) 물질의 스코어링(scoring) 및/또는 분리 방법에 관한 것이다.
취성 물질을 절단하는 일 방법은 취성 물질의 표면 상에 기계적 스코어를 형성하는 것을 포함한다. 스코어는 물질의 표면에 실질적으로 수직으로 연장하는 작은 크랙(crack)을 형성할 수 있고, 때때로 벤트 크랙(vent crack) 또는 간단히 벤트라고 언급할 수 있다. 텐션 스트레스가 스코어 라인(그리고 결과적으로 벤트 크랙)을 가로질러 생성되도록 상기 스코어 라인에 적용되는 스트레스는 벤트를 성장시켜 물질의 전체 두께(full thickness)를 가로질러 연장시키고, 이에 따라 상기 물질을 몇 가지 조각(piece)으로 분리시킨다. 상기 스트레스는, 예를 들면 해당 물질을 벤딩시킴으로써 적용되는 바, 이처럼 상기 테크닉에 종종 적용되는 용어는 "스코어 및 스냅(score and snap)"이다.
상기 기계적 스코어 및 스냅 방법(스코어가 경질(hard)의 스코어링 휠의 기계적 적용에 의하여 생성됨)은 표면에, 그리고 경성 물질 내 어느 정도 유의미한 깊이까지 실질적으로 손상시켜 분리된 조각의 엣지(edge)는 스코어링 과정에서 생성된 작은 크랙 또는 칩(chip)의 존재에 의하여 약해진다.
이러한 손상을 완화하기 위하여, 스코어 라인을 형성하도록 레이저 빔을 사용한 레이저 스코어링 테크닉이 개발되었다. 이러한 테크닉에 따르면, 취성 물질의 표면은 레이저 빔에 의하여 가열되었다.
그 다음, 냉각 유체가 가열된 유리에 적용되었고, 이에 따른 높은 스트레스가 취성 물질의 표면에서 이의 파열(rupture)을 생성하고 벤트 크랙을 형성할 수 있었다. 후속 벤딩 스트레스의 적용 후에는 분리가 일어난다. 상기 테크닉의 변형은 소위 완전 몸체 분리를 포함하는데, 상기 방법에서는 먼저 스코어라인을 형성하는 대신에 가열 및 냉각이 충분하도록 하여 후속 벤딩 스트레스의 적용 없이도 취성 물질의 전체 두께를 통하여 연장하는 벤트를 생성한다. 레이저 스코어링법이 기계적 스코어링법에 비하여 유리하다는 점이 증명되기는 하였으나, 상기 테크닉은 대체적으로 냉각 상태(phase)의 결과로서 부정합(inconsistency)에 따른 문제점이 있다.
본 발명의 구체예에서는 유리 쉬트와 같은 취성물질을 분리하는 방법이 제공된다.
상기 방법은 미리 정해진 경로를 따라 취성 물질을 가열하기 위하여 레이저, 및 상기 가열된, 미리 정해진 경로를 냉각하는, 노즐에 의하여 생성된 후속 냉각 유체(예를 들면 물)의 스트림을 사용한다. 상기 노즐은 적어도 약 30 mm의, 바람직하게는 50 mm를 초과하는 실질적으로 컬럼형(즉, 실질적으로 실린더형)인 스트림을 생성할 수 있다. 상기 스트림의 컬럼형 부위의 길이는 스트림의 코히어런스 길이(coherence length)로 언급된다.
스트림의 코히어런스 부위가 가열된, 미리 정해진 경로를 따라 취성 물질과 접촉할 경우, 스코어 또는 절단의 직진성(straightness)과 같은 분리 공정 중 정합성(consistency), 벤트 깊이의 균일성 및 전체 공정의 재현성(repeatability)은 크게 증가될 것이다.
도 1은 레이저 스코어링 및/또는 절단 장치의 사시도이고;
도 2는 코히어런트 부위 및 코히어런트가 아닌 부위를 보여주는, 직선 벽 노즐로부터 배출되는 물 스트림의 측면도이고;
도 3A-3C는 3가지 간단한 노즐로서 확산형 노즐, 직선 벽 노즐 및 수렴형 노즐 각각을 도시하고;
도 4는 직선 벽 실린더 오리피스를 갖는 예시적 노즐에 대한 코히어런스 길이 대 압력의 플롯이고; 그리고
도 5는 장치에 의하여 형성되는 연속적인 유리 리본으로부터 엣지를 분리하기 위한, 레이저 및 냉각 노즐을 포함하는, 예시적인 유리 쉬트 제조용 용융 다운드로우 장치의 정면도이다.
하기의 상세한 기재는 한정적이 아닌 설명을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명의 충분한 이해를 제공하기 위하여 구체적인 사항을 개시하는 실시예가 설명된다. 그러나, 당업자라면 본 명세서 개시 내용을 인식한 후, 본 발명이 개시된 구체적인 내용으로부터 벗어나는 다른 구체예에서도 실시할 수 있음은 명백하다. 더욱이, 주지의 장치, 방법 및 물질에 대한 기재는 본 발명의 기재를 모호하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 끝으로, 유사한 참조 부호는 유사한 부재를 가리킨다.
일 구체예에 있어서, 취성 물질 내에 벤트 크랙을 형성하는 방법은 미리 정해진 경로를 따라 레이저로 취성 물질의 표면을 가열하는 단계; 및 노즐에 의하여 공급된 냉각 액체의 코히어런트 스트림으로 상기 취성 물질의 가열 표면을 냉각하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 스트림은 50mm 이상의 코히어런스 길이 및 약 50㎛ 내지 약 150㎛ 범위의 길이를 포함하고, 그리고 노즐 구멍(aperture)과 취성 물질의 표면 간의 작업 길이(working distance)는 상기 스트림의 코히어런스 길이보다 작다.
바람직하게는, 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림은 원형 대칭적인 구멍을 갖는 수렴형(convergent) 노즐에 의하여 형성된다. 다른 구체예에 있어서, 냉각 액체의 코히어런트 스트림은 원형 대칭적인 구멍이 구비된 직선 벽(straight walled) 오리피스를 갖는 노즐에 의하여 형성된다. 상기 노즐 구멍과 취성 물질의 표면 간의 작업 거리는 5mm보다 크고, 몇몇 경우에 있어서는 50mm를 초과할 수 있다.
상기 취성 물질은 유리일 수 있고, 몇몇 구체예에 있어서는 용융 다운드로우 공정에서 생산될 수 있는 연속적인 유리 리본이다.
상기 취성 물질이 기계적 스트레스의 적용에 의하여 분리될 경우, 벤트 크랙은 스코어(스코어 라인)를 포함할 수 있다. 이 경우, 텐션 스트레스는 벤딩에 의하여 스코어 라인을 가로질러 생성되거나 텐션은 상기 물질 상에 선형 힘을 가함으로써(예를 들면, 당김 힘을 가함으로써) 생성될 수 있다.
다른 경우에 있어서, 벤트 크랙은 취성 물질이 분리되도록 냉각 후 취성 물질의 전체 두께를 통하여 연장할 수 있다.
상기 방법의 몇 가지 적용은 유리 리본을 분리하는 것을 포함하는데, 여기서 상기 리본은 300 ℃를 초과하는 온도를 갖는다. 상기 리본은 비평면일 수 있는데, 이 경우 스트림의 긴 작업 거리(예를 들면, 긴 코히어런스 길이)는 리본 표면에 대한 노즐의 위치를 조정함이 없이 절단 및/또는 스코어링을 가능하게 한다. 즉, 노즐 구성과 취성 물질의 표면 간의 거리는 미리 정해진 경로를 따라 변화하나, 형성된 벤트 크랙의 특성에 중대한 영향을 미치지는 않는다.
바람직하게는, 노즐 내 냉각 액체의 압력은 약 0.35 kg/cm2 내지 약 0.70 kg/cm2 범위이다.
또 다른 구체예에 있어서, 유리 리본의 엣지를 분리하는 방법이 개시되는 바, 상기 방법은 연속적인 유리 리본을 형성하는 단계(상기 연속적인 유리 리본은 점성(viscous) 영역 및 탄성(elastic) 영역을 포함함); 미리 정해진 경로를 따라 레이저로 탄성 영역 내 연속적인 유리 리본의 표면을 가열하는 단계를 포함한다. 그 다음, 상기 가열된, 미리 정해진 경로는 노즐에 의하여 공급된 냉각 액체의 코히어런트 스트림(상기 스트림은 50mm 이상의 코히어런스 길이 및 약 70 내지 약 150㎛ 범위의 직경을 포함함)으로 냉각되어 상기 연속적인 유리 리본으로부터 엣지를 분리한다. 상기 노즐 구멍과 상기 연속적인 유리 리본의 표면 간의 작업 거리는 스트림의 코히어런스 길이보다 작다.
몇 가지 예에 있어서, 가열 전 탄성 영역 내 연속적인 유리 리본의 온도는 약 300 ℃보다 크다. 바람직하게는, 상기 노즐 구멍과 상기 연속적인 유리 리본의 표면 간의 작업 거리는 약 5mm보다 크다. 바람직하게는, 상기 노즐 내의 냉각 액체의 압력은 약 0.35 kg/cm2 내지 약 0.70 kg/cm2 범위이다. 상기 노즐은 바람직하게는 확산형(divergent)의 원형 대칭적인 오리피스 또는 직선 벽의 원형 대칭적인 오리피스를 포함한다.
몇몇 구체예에 있어서, 상기 탄성 영역 내 연속적인 유리 리본은 비평면(non-planar)이다.
본 발명 및 이의 목적, 특징, 세부사항 및 장점은 첨부된 도면을 참고로 하여, 그러나 이에 한정되지 않으면서 하기의 설명에 의하여 보다 용이하게 이해되고 명확해질 것이다. 모든 추가 시스템, 방법, 특징 및 장점은 본 기재 범위에 포함되고, 본 발명의 범위 내이며, 그리고 후속의 청구항에 의하여 보호되는 것으로 의도된다.
미리 정해진 라인을 따라 취성 물질을 먼저 가열하기 위하여 레이저를 사용하는 레이저 스코어링 테크닉(여기서, 취성 물질 상의 가열된 영역은 냉각 유체에 의하여 즉시 냉각됨)은 당업계에서 널리 알려져 있다. 그러나, 결과적으로 얻어지는 엣지 강도 면에서 레이저 스코어링이 기계적 스코어링에 비하여 우수하기는 하나, 벤트 크랙 형성에 있어서는 비정합성으로 인하여 벤트의 흐트러짐(취성 물질의 표면에서 벤트 전파 방향의 바람직하지 않은 변화) 및 표면을 가로지르는 방향으로 벤트 전파가 변경되는 현상을 유발할 수 있다. 보다 간단히 말하면, 벤트 크랙의 깊이는 변화할 수 있어 최종적으로 분리되는 개별 조각의 엣지 표면의 품질 변화를 유발할 수 있다. 이러한 비정합성의 원인은 냉각의 본질에서 찾을 수 있다.
도 1에서는, 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹 쉬트와 같은 취성 물질의 쉬트(12)를 스코어링하거나 절단(예를 들면, 완전 몸체 절단)하기 위하여 사용되는 예시적인 레이저 스코어링 및/또는 절단 장치(10)가 도시된다. 상기 장치는 미리 정해지는 경로(18)를 따라 쉬트의 일부분을 조사하고 가열하는 전자기 에너지(빛)의 빔을 생성하는 레이저를 포함한다. 몇몇 구체예에 있어서, 미리 정해진 경로는 쉬트의 엣지에 형성된, 이미 존재하는 결함(20)으로부터 유래한다. 쉬트의 가열 부위는 밀접하게 뒤따르는, 노즐(24)에 의하여 배출된 냉각 유체의 스트림에 의하여 후속적으로 냉각된다. 가열 즉시 급격한 냉각으로 인하여, 쉬트 내에 높은 스트레스가 생성되어, 이미 존재하는 결함에 의하여 생성되는 것과 같은 크랙(26)이 쉬트 내로, 그리고 미리 정해진 경로를 따라 형성된다.
간단한 노즐 구멍에 의하여 생성된 액체 스트림(22)은 도 2에 도시된 적어도 몇 가지 상태(phase)을 거친다. 원형 구멍을 가정하여, 거리(L) 위에서는 최소의 포획된 보이드(void) 또는 버블(bubble)을 갖고, 난류 특성 또는 표면 악화(예를 들면, 홀로 떨어진(orphaned) 액적, 표면의 잔물결(ripple) 등을 유발하는 스트림 표면에서의 파손)가 없는, 실질적으로 컬럼형인 흐름(28)으로서 스트림이 시작한다.
간단한 노즐이 의미하는 것은 단일의 원형 대칭적인 오리피스이다. 3가지 간단한 오리피스가 도 3A 내지 3C에 도시된다. 도 3A는 분산형 노즐(24)을 도시하며, 노즐 구멍(30)을 떠나는 액체는, 콘(cone) 형상으로 급격히 팽창하는 오리피스(32)를 즉시 가로지른다. 도 3B는 오리피스(32)의 벽이 실질적으로 평행인, 직선 벽 노즐(24)을 도시한다. 마지막으로, 도 3C는 수렴형 노즐(24)로서 액체가 노즐 구멍(30)을 나오기 전에 먼저 수렴하는 콘 형상의 오리피스 부위(32)를 가로지른다.
혼동을 피하기 위하여, 본 명세서에서 노즐은 스트림을 형성하는 부재의 전체 구조를 가리키고, 오리피스는 구멍에 바로 인접하는 노즐 부위(점선의 원(32)으로 표시됨)를 기술하며, 그리고 구멍(30)은 유체가 노즐을 떠나는 출구 동공(exit pupil)의 평면 기하학적 형상을 가리키는데, 일반적으로 오리피스의 가장 좁은 부위로서 선택되며 직경 D로 표시된다. 도시된 바와 같이, 도 3A 내지 도 3C의 노즐 각각은 원형 구멍을 포함한다. 도 3A 및 도 3C는 코니컬 형상의 오리피스를 도시하는 한편, 도 3B는 실린더형 구멍을 도시한다. 직선 벽 노즐의 경우, 구멍 및 오리피스는 동일하다.
도 2를 다시 참조하면, 제2 상태에서, 스트림의 컬럼 특성은 난류이면서 분리된 액적 흐름, 즉 번호 34에 의하여 표시되는 코히어런트가 아닌 스트림(예를 들면, 안개)으로 악화된다. 스트림(2)의 안개 부분이 취성 물질의 표면 상에 입사되면, 비정합적 냉각이 일어나 만족스럽지 않은 스코어링 성능(의도하는 스코어링 및/또는 절단 경로로부터 벗어남, 그리고 최종 분리된 조각의 약해진 엣지)을 유발한다. 스트림(22)의 컬럼형(또는 코히어런트) 부위(28)의 품질 및 정도를 규정하는 몇 가지 인자는 구멍 내부 엣지의 품질 및 스트림의 컬럼형 부위의 길이(L)이다. 이후에 사용되는 바와 같이, 코히어런트 또는 코히어런스라는 용어는 상당한 표면 혼란(disruption) 및/또는 스트림 표면으로부터 야기되는 분리된(홀로 떨어지거나 이에 후속하는) 액적의 생성 없이, 노즐로부터 배출되는 실질적으로 컬럼형인 액체 흐름을 기술하는데 사용될 것이다. 보다 간단히 말하면, 코히어런트 흐름은 실질적으로 실린더형인 액체 흐름이고, 이러한 영역의 길이(L)는 코히어런스 길이로 언급될 것이다. 냉각 액체의 코히어런트 스트림을 사용하는 것은 종래의 편차 성능(deviation performance)을 반감시켜 종래의 레이저 스코어링/절단 테크닉에 의하여 생성되는 전형적인 +/- 20 ㎛ 에 대하여 약 +/- 11 ㎛ 미만의 편차를 갖는 스코어링 및/또는 절단 경로를 생성할 수 있다.
도 4는 약 200 ㎛의 직경(D)의 구멍을 갖는 직선 벽 실린더형 오리피스를 구비한 노즐에 의하여 생성된 물의 스트림에 대하여 코히어런스 길이 대 압력의 플롯을 나타낸다. 상기 플롯으로부터 명백하듯이, 상기 스트림의 코히어런스 길이는 액체를 움직이게 하는 압력에 따라 50mm를 초과할 수 있다. 주어진 압력 이상에서 코히어런스 길이는 급격히 작아져 가용 작업 거리를 감소시킨다. 도 4는 물을 약 0.35 kg/cm2 내지 0.70 kg/cm2의 압력까지 가압(예를 들면, 가압 공기를 이용하여)한 결과, 코히어런스 길이가 약 51mm 내지 53mm인 것을 보여준다. 약 0.70 kg/cm2 내지 약 1 kg/cm2의 압력은 여전히 약 30mm보다 긴, 상당한 코히어런스 길이를 운반한다.
예를 들면, 평탄하지 않은(uneven) 표면을 갖는 취성 물질의 스코어링 및/또는 절단시 긴 코히어런스 길이가 유용하다. 긴 코히어런스 길이를 갖는 스트림을 사용함으로써, 노즐 구멍과 작업 조각(취성 물질) 간의 긴 작업 거리가 가능하게 되고, 표면 기하학적 특성(topology)이 변화함에 따라 노즐의 이동이 불필요하며 보다 빠른 스코어링 및/또는 절단 속력이 용이하게 된다. 예를 들면, 5mm를 초과하는 작업 거리가 가능한데, 예를 들면 작업 거리는 10 내지 50mm, 20 내지 50mm, 30 내지 50mm 또는 40 내지 50mm 범위이다.
일 구체예에 따르면, 취성 물질의 표면이 레이저에 의하여 생성된 레이저 빔으로 미리 정해진 경로를 따라 조사되고 가열되고, 이후 즉시 노즐에 의하여 배출된 액체 스트림으로 냉각된다. 노즐은, 예를 들면, 원형 대칭적인 구멍 및 오리피스를 갖는 간단한 확산형 또는 직선 벽 노즐일 수 있다.
스트림의 코히어런스 길이는 50mm 이상이고, 노즐 구멍과 취성 물질의 표면 간의 거리는 스트림의 코히어런스 길이 미만이다. 코히어런트 스트림의 직경은 70 내지 150㎛ 범위이다.
또한, 냉각 액체의 코히어런트 스트림을 이용할 경우, 고온 리본이 제조 장치로부터 드로잉됨에 따라 유리 리본으로부터 엣지를 분리하는 것과 같이 고온에서 취성 물질의 정확한 스코어링 및/또는 절단을 용이하게 한다. 유리 리본의 드로잉은 당업계에서 널리 알려져 있으나, 본 명세서에서는 상세히 기술하지는 않는다. 이러한 방법으로는 플로트(float) 방법, 다운드로우 방법(용융 다운드로우 및 슬롯 드로우를 포함함) 및 업(up) 드로우 방법을 포함한다.
예시적인 용융 다운 드로우 방법에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 용융 유리는 통상적으로 루트(root)라고 불리는 형성 바디(forming body)의 바닥에서 라인 38을 따라 만나는, 수렴형 성형 표면(36) 위로 흐른다. 루트에서, 상기 수렴형 성형 표면으로부터 이송되는 용융 유리의 개별 스트림이 합쳐지거나 융합하여 단일 리본 유리(40)를 형성한다. 유리 리본(40)은 점성 영역, 점-탄성(visco-elastic) 영역 및 탄성 영역을 포함한다. 유리 리본(40)은 점성 및/또는 점-탄성 영역 내에서 리본의 엣지(44)를 잡아주는 다양한 엣지 롤(42)에 의하여 접촉되고, 그리고 구체적인 기능에 따라 유리 리본을 가이드하거나 당긴다. 엣지 롤(42)과 엣지(44) 사이의 접촉은 엣지를 손상시켜 유리를 판매에 부적합하게 한다. 결국, 리본 엣지는 제거되어야 한다. 개별 유리 쉬트가 드로우 부위의 바닥에서 리본으로부터 제거된 후에 엣지 제거가 수행될 수 있으나, 리본으로부터 직접적으로 엣지를 제거하는 것이 보다 높은 제조 효율을 제공한다.
본 구체예에 따르면, 리본으로부터 리본 엣지 부위를 레이저 절단하는 것은 상술한 바와 같이 냉각 액체의 코히어런트 스트림을 사용하는 레이저 절단법을 사용함으로써 용이해질 수 있다. 레이저 빔(16)은 리본의 탄성 영역 내 리본(40)의 측면 엣지와 대략적으로 평행한 미리 정해진 경로(18)을 따라 유리 리본을 조사한다. 그 다음, 냉각 액체(예를 들면, 물)의 코히어런트 스트림(22)은 미리 정해진 경로를 따라 향하게 되어 리본으로부터 엣지를 분리한다. 스트림의 코히어런스 길이는 50mm이상이고, 노즐 구멍과 리본 표면 간의 길이는 스트림의 코히어런스 길이 미만이다. 코히어런트 스트림의 직경은 70 내지 200 ㎛ 범위, 바람직하게는 70 내지 150 ㎛ 범위이다. 이러한 테크닉은 리본의 탄성 영역 내에서 300℃를 초과하는 온도에서 20 mm까지의 보우(평면으로부터 벗어남)를 갖는 비평면 유리 리본 상에서 성공적으로 입증되었다.
C1. 예시적인, 비한정적 구체예는,
미리 정해진 경로를 따라 레이저로 취성 물질의 표면을 가열하는 단계;
노즐에 의하여 공급된 냉각 액체의 코히어런트 스트림으로 상기 취성 물질의 가열된 표면을 냉각하여 벤트 크랙을 형성하는 단계, 여기서 상기 스트림은 50mm 이상의 코히어런스 길이 및 약 70 내지 200 ㎛ 범위의 직경을 포함함;
를 포함하며, 그리고
상기에서 노즐 구멍과 상기 취성 물질의 표면 간의 작업 거리가 상기 스트림의 코히어런스 길이보다 작다.
C2. C1에 따른 방법으로서, 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림은 원형 대칭적 구멍을 갖는 확산형 노즐에 의하여 형성된다.
C3. C1에 따른 방법으로서, 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림은 직선 벽 실린더형 오리피스를 갖는 노즐에 의하여 형성된다.
C4. C1 내지 C3 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 작업 거리는 5mm를 초과한다.
C5. C1 내지 C4 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 취성 물질은 유리이다.
C6. C5에 따른 방법으로서, 상기 취성 물질은 연속적인 유리 리본이다.
C7. C6에 따른 방법으로서, 상기 리본은 용융 다운드로우 공정에서 생산된 것이다.
C8. C1 내지 C7 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 벤트 크랙은 스코어를 포함한다.
C9. C1 내지 C8 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 벤트 크랙은 냉각 후에 상기 취성 물질의 전체 두께를 통하여 연장하여 상기 취성 물질이 복수의 세그먼트로 분리된다.
C10. C6에 따른 방법으로서, 상기 유리의 온도는 300℃를 초과한다.
C11. C6에 따른 방법으로서, 상기 리본은 비평면이다.
C12. C1 내지 C11 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 노즐 구멍과 상기 취성 물질의 표면 간의 거리가 상기 미리 정해진 경로를 따라 변화한다.
C13. C1 내지 C12 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 노즐 내 액체 압력은 약 0.35 kg/cm2 내지 약 0.70 kg/cm2 범위이다.
C14. 유리 리본의 엣지를 분리하는 방법으로서, 상기 방법은,
점성 영역 및 탄성 영역을 포함하는 연속적인 유리 리본을 형성하는 단계;
미리 정해진 경로를 따라 레이저로 탄성 영역 내의 연속적인 유리 리본의 표면을 가열하는 단계;
상기 연속적 유리 리본으로부터 엣지를 분리하기 위하여, 노즐에 의하여 공급된 냉각 액체의 코히어런트 스트림으로 상기 연속적인 유리 리본의 가열된 표면을 냉각하는 단계, 여기서 상기 스트림은 50mm 이상의 코히어런스 길이 및 약 70 내지 150㎛ 범위의 직경을 포함함;
를 포함하고,
그리고 상기 노즐 구멍과 상기 연속적인 유리 리본의 표면 간 작업 거리는 상기 스트림의 코히어런스 길이보다 작다.
C15. C14에 따른 방법으로서, 상기 가열에 앞서 상기 탄성 영역 내의 유리의 온도는 약 300℃보다 크다.
C16. C14 또는 C15에 따른 방법으로서, 상기 노즐 구멍과 상기 연속적인 유리 리본 간의 작업 거리는 약 5mm보다 크다.
C17. C14 내지 C16 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 노즐 내 냉각 액체의 압력은 약 0.35 kg/cm2 내지 약 0.70 kg/cm2 범위이다.
C18. C14 내지 C17 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 탄성 영역 내 연속적인 유리 리본은 비평면이다.
C19. C14 내지 C18 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 노즐은 확산형의 원형 대칭적 오리피스를 포함한다.
C20. C14 내지 C19 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 노즐은 직선 벽의 원형 대칭적 오리피스를 포함한다.
상술한 본 발명의 구체예, 특히 바람직한 구체예는 단지 실시상의 가능한 예이며, 본 발명의 원리에 대한 명확한 이해를 위하여 기술된 것이다. 본 발명의 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않는 상술한 발명의 구체예에 대하여 변경 및 변형이 가능하다. 이러한 모든 변경 및 변형은 본 기재 및 하기의 청구항에 의하여 보호되는 발명의 범위에 포함된다.
10: 레이저 스코어링 및/또는 절단 장치
12: 취성 물질의 쉬트
16: 레이저 빔
18: 미리 정해진 경로
20: 이미 존재하는 결함(pre-existing flaw)
22: 액체 스트림
24: 노즐
26: 크랙
28: 컬럼형 스트림
30: 노즐 구멍
32: 오리피스
34: 코히어런트가 아닌 스트림
36: 수렴형 성형 표면
38: 라인
40: 리본 유리
42: 엣지 롤
44: 엣지

Claims (20)

  1. 미리 정해진 경로를 따라 레이저로 취성 물질의 표면을 가열하는 단계;
    노즐에 의하여 공급된 냉각 액체의 코히어런트 스트림으로 상기 취성 물질의 가열된 표면을 냉각하는 단계, 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림은 50mm 이상의 코히어런스 길이 및 70 내지 200μm 범위의 냉각 액체의 코히어런트 스트림의 직경을 포함; 및
    여기서, 상기 노즐 구멍(aperture)과 상기 취성 물질의 표면 간의 작업 거리(working distance)가 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림의 코히어런스 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 취성 물질 내에 벤트 크랙을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 액체의 코히어런스 스트림은 원형 대칭적 구멍을 갖는 확산형 노즐에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉각 액체의 코히어런스 스트림은 직선 벽 실린더형 오리피스를 갖는 노즐에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 작업 거리는 10 mm 내지 50 mm 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 취성 물질은 유리인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 취성 물질은 연속적인 유리 리본인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연속적인 유리 리본은 용융 다운드로우 공정에서 생산된 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 벤트 크랙은 스코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 벤트 크랙은 냉각 후에 상기 취성 물질의 전체 두께를 통하여 연장하여 상기 취성 물질이 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제6항에 있어서, 상기 연속적인 유리 리본은 비평면형인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 노즐 구멍과 상기 취성 물질의 가열된 표면 간의 거리는 상기 미리 정해진 경로를 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 노즐 내 액체의 압력은 0.35 kg/cm2 내지 0.70 kg/cm2 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 점성 영역 및 탄성 영역을 포함하는 연속적인 유리 리본을 형성하는 단계;
    미리 정해진 경로를 따라 레이저로 탄성 영역 내 연속적인 유리 리본의 표면을 가열하는 단계;
    노즐에 의하여 공급된 물을 포함하는 냉각 액체의 코히어런트 스트림으로 상기 연속적인 유리 리본의 가열된 표면을 냉각하는 단계, 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림은 50mm 이상의 코히어런스 길이 및 상기 연속적인 유리 리본으로부터 엣지를 분리하기 위해 70 내지 150μm 범위의 직경을 포함; 및
    여기서, 상기 노즐 구멍과 상기 연속적인 유리 리본의 가열된 표면 간의 작업 거리가 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림의 코히어런스 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 유리 리본의 엣지를 분리하는 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서, 상기 노즐 구멍과 상기 연속적인 유리 리본의 가열된 표면 간의 작업 거리는 10 mm 내지 50 mm 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 노즐 내의 냉각 액체의 압력은 0.35 kg/cm2 내지 0.70 kg/cm2의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 노즐은 확산형(divergent)의 원형 대칭적인 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 노즐은 직선 벽의 원형 대칭적인 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 냉각 액체의 코히어런트 스트림은 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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