KR101711238B1 - 성형된 유리 물품 제조 방법 및 장치 - Google Patents

성형된 유리 물품 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

평평한 유리 시트와 성형면에 의해 형성된 몰드 캐비티를 가지는 몰드가 제공된다. 성형면은 성형된 유리 물품의 표면 프로파일을 갖는다. 적어도 하나의 에지 정렬핀은 성형면의 에지에서 몰드에 제공된다. 유리 시트는 성형면의 에지에 기울어짐으로써 유리 시트의 에지는 에지 정렬핀에 접한다. 유리 시트는 그후 가열된다. 유리 시트는 몰드의 성형면에 새그되어 성형된 유리 물품의 표면 프로파일을 가정하여 성형된 유리 물품을 형성한다. 유리 시트가 몰드의 성형면으로 새그될 때 에지 정렬핀은 몰드 캐비티를 가진 유리 시트의 에지를 정렬한다. 성형된 유리 물품은 몰드로부터 제거된다.

Description

성형된 유리 물품 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MAKING A SHAPED GLASS ARTICLE}
본 출원은 2009년 11월 30일에 출원된 미국 출원 제61/264915호의 이점을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 성형된 유리 물품 제조 방법 및 장치에 관한 것이다, 특히, 본 발명의 평평한 유리 시트를 몰드에 정렬하는 것에 관한 것이다.
유리 재성형 공정은, 차가운 유리 프리폼이 유리가 재성형될 수 있는 충분히 낮은 점도로 가열되는 것을 필요로 한다. 2009년 6월 29일 출원된 미국 출원 제12/493674호에 나타난 바와 같이, 성형된 유리 물품 제조 방법은 평평한 시트를 몰드에 위치시키는 단계, 평평한 유리 시트를 가열시키는 단계(통상적으로, 유리 변환 온도까지 또는 그 근처까지), 및 평평한 유리 시트를 3차원의 형상으로 몰딩하는 단계를 포함한다. 성형된 유리 시트는 몰드로부터 제거되고 어닐링된다. 어닐링 후, 성형된 유리 시트의 에지는 최종 정밀한 치수로 윤곽형성되고 마무리된다. 평평한 유리 시트에 대하여, 유리 시트 에지의 윤곽형성은 3축 머신에서 낮은 비용으로 실시될 수 있다. 그러나, 성형된 유리 시트에 대하여, 에지 윤곽이 복잡한 곡선이면, 최종 정밀한 치수에 대한 유리 시트 에지의 윤곽형성은 통상적으로 가격이 매우 높은 4축 또는 5축 머신이 필요하다. 상기에 언급된 미국 특허 출원 제12/493674호는 평평한 유리 시트를 성형된 유리 시트로 재성형하기 전에 평평한 유리 시트의 에지를 윤곽형성하여 마무리하는 재성형을 위한 제2 접근방식을 설명한다. 이러한 제2 접근방식의 경우, 성형된 유리 시트 에지의 추가적인 윤곽형성 및 마무리가 불필요하다.
제2 접근방식에서, 복잡한 형상을 가질 수 있는 윤곽형성된 평평한 유리 시트는 최종 정밀한 치수로 성형된 유리 시트를 형성하기 위하여 매우 정밀한 위치로 몰드에 위치시켜야 한다. 이러한 정밀한 위치는 유리 시트와 몰드의 가열 동안 일어나는 열 팽창과 이동때문에 요구되고 있다. 유리는 종종 유리 변환 온도 이상으로 될때 매우 높은 열 팽창을 가진다. 예를 들어, 유리의 열팽창은 몰드 재료의 열팽창을 쉽게 초과할 수 있다(몰드 재료가 금속 또는 세라믹일 수 있는 곳에). 도 1a는 고릴라(Gorilla TM) 유리(코닝, 뉴욕, 코드 2317 이하의 코닝사로부터 이용가능한)로 만들어진 유리(100)와, 인코넬(Inconel)(718)로 만들어진 몰드(102)에 대한 통상적인 특성을 나타낸다. 도 1a에서, 유리 팽창은 600℃ 이상의 몰드 팽창의 온도를 초과한다.
도 1b는 제한적 조건에서 유리 시트(1)를 수평 몰드(3)에 놓는 것을 나타낸다. 평평한 유리 시트(1)는 몰드 캐비티(4)를 덮기 위하여 몰드(3)의 상면(2)에 위치된다. 정렬핀(5)은 유리 시트(1)가 가열되어 성형된 유리 물품(6)으로 형성되기 전에 몰드 캐비티(4) 상부에 평평한 유리 시트(1)를 중심위치시키는데 사용된다. 만약 평평한 유리 시트(1)가 가열되기 전에 도 1b에 나타난 제한된 조건에 위치된다면, 평평한 유리 시트는 팽창될 수 없기 때문에 온도 변환 온도 근처로 가면 쉽게 부서질 수 있다. 도 1c,1d,1e는 평평한 유리 시트(1)의 제한된 위치의 추가적인 실시예들을 나타낸다. 도 1c,1d에서, 정렬핀(7)은 유리 시트를 가열하거나 성형하기 전에 차가운 평평한 유리 시트(1)를 몰드(3)에 정밀하게 위치시키는데 사용된다. 도 1e에서, 정렬 블록(8)은 정렬핀(7)과 같은 목적으로 사용된다. 도 1c 내지 1e의 위치는 과도하게 제한된다. 유리의 부서짐을 막기 위하여 유리 변환 온도 또는 유리 변환 온도 근처까지 유리를 가열시킨 후 제한된 조건에서 가열된 유리를 몰드에 위치시키는 것을 고려해야 한다. 그러나, 이러한 접근방식은 유리가 가열될 때 휘거나 뒤틀리며 몰드에 정밀한 정렬을 위해 필요한 평평한 표면을 더이상 가지지 않기 때문에 얇은 유리(< 2.5mm)에는 적합하지 않다.
본 발명의 제1 측면에서, 성형된 유리 물품 제조 방법은 (a) 평평한 유리 시트를 제공하는 단계; (b) 성형된 유리 물품의 표면 프로파일을 갖는 성형면에 의해 형성된 몰드 캐비티를 갖는 몰드를 제공하는 단계; (c) 성형면의 에지에서 몰드에 적어도 하나의 에지 정렬핀을 제공하는 단계; (d) 상기 유리 시트의 에지가 상기 에지 정렬핀에 접하도록 상기 유리 시트를 성형면의 에지에 기대게 하는 단계; (e) 상기 유리 시트를 가열하는 단계; (f) 상기 유리 시트가 성형된 유리 물품의 표면 프로파일을 가정하여 그 성형된 유리 물품을 형성하도록 상기 유리 시트를 몰드의 성형면으로 새깅하는 단계; (g) 몰드로부터 상기 성형된 유리 물품을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 에지 정렬핀은, 상기 유리 시트가 몰드의 성형면으로 새그될 때 몰드 캐비티를 가진 상기 유리 시트의 에지를 정렬한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (a)는 (a1) 상기 평평한 유리 시트의 에지를 최종 준정형으로 윤곽형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (a1)은 상기 유리 시트의 에지를 마무리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (e)는 가열 동안 몰드가 상기 유리 시트보다 실질적으로 더 차갑게 남아있도록 우선적으로 상기 유리 시트를 가열한다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명은 (h) 상기 에지 정렬핀에 접하는 유리 시트의 끝부가 중력에 의해 상기 에지 정렬핀에 래치되도록 몰드를 틸트시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (e)는 (e1) 상기 유리 시트를 상기 유리 시트의 연화점 이하의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (e)는 (e2) 상기 유리 시트를 상기 유리 시트의 연화점과 어닐링점 사이의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, (i) 단계 (f) 전에 상기 유리 시트와 상기 성형면 사이에 진공을 적용하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, (j) 단계 (f)의 적어도 일부에 걸쳐 상기 유리 시트와 상기 성형면 사이에 진공을 적용하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, (k) 단계 (g) 전에 몰드의 상기 유리 시트를 냉각시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명은 (l) 성형된 유리 물품을 어닐링하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, (m) 성형된 유리 물품을 화학적으로 강화시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, (n) 성형된 유리 물품에 얼룩방지용 코팅을 적용하는 단계를 더 포함한다.
상기 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본 발명의 실시예이며 청구된 바와 같은 본 발명의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개관 또는 뼈대를 제공하기 위한 것으로 이해해야 한다. 첨부되는 도면들은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며 본 명세서의 일부에 병합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예들을 나타내며 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 동작을 설명하는 것을 돕는다.
본 발명은 몰드에 평평한 유리 시트를 정렬하기 위한 성형된 유리 물품 제조 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
이하 첨부되는 도면을 기술한다. 도면은 실물로 나타낼 필요는 없으며 도면의 특정 특징 및 특정 보기는 명확성과 간결성을 위해 확대되거나 개략적으로 나타난다.
도 1a는 유리 재료와 몰드 재료의 열 팽창 작용을 나타내는 플롯이다.
도 1b는 수평 몰드에서 평평한 유리 시트의 제한된 배치의 단면도이다.
도 1c는 몰드에 평평한 유리 시트의 과도하게 제한된 배치의 상면도이다.
도 1d는 몰드에 평평한 유리 시트의 또다른 과도하게 제한된 배치의 상면도이다.
도 1e는 몰드에 평평한 유리 시트의 역시 또다른 과도하게 제한된 배치의 상면도이다.
도 2는 윤곽형성된 에지를 가지는 평평한 유리 시트의 상면도이다.
도 3은 몰드의 사시도이다.
도 4는 몰드에 평평한 유리 시트의 정렬을 나타낸다.
도 5는 몰드 캐비티가 깊은 윤곽을 가지지 않을 때 유리 시트 정렬 배치를 나타낸다.
도 6은 도 5의 선 6-6을 따른 단면이다.
도 7은 도 5의 선 7-7을 따른 단면이다.
도 8은 몰드 캐비티가 깊은 윤곽을 가질 때 유리 시트 정렬 배치를 나타낸다.
도 9은 도 8의 선 9-9을 따른 단면이다.
도 10은 도 8의 선 10-10을 따른 단면이다.
도 11은 몰드의 윤곽 표면에 따른 에지 정렬핀을 나타낸다.
도 12는 몰드의 평평한 표면에 위치된 에지 정렬핀을 나타낸다.
도 13은 상승된 위치에서 몰드의 윤곽형성된 표면에 위치된 에지 정렬핀을 나타낸다.
도 14는 다수의 기울어진 몰드에 대한 가열 배치를 나타낸다.
본 발명은 이제 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이러한 상세한 설명에서, 다수의 특정 설명들이 본 발명의 전체 이해를 제공하기 위하여 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 설명의 일부 또는 전체가 없이 실시될 경우에도 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘 알려진 특징 및/또는 공정 단계는 본 발명을 불필요하게 불명확하게 하지 않도록 상세한 설명에서 설명되지 않을 것이다. 추가적으로, 비슷하거나 동일한 참조번호는 공통적이거나 유사한 요소에 사용될 수 있다.
성형된 유리 물품 제조 방법은 평평한 유리 시트 제공을 포함한다. 여기에서 사용된 "성형된 유리 물품"이란 용어는 유리 물품이 3차원의 형상을 가진다는 것을 의미한다. 평평한 유리 시트는 성형된 유리 물품의 의도된 적용에 적합한 임의의 유리 조성물로부터 만들어진다. 아래에서 더 설명될 것처럼, 평평한 유리 시트는 특정 측면에서 이온-교환가능한 유리로 이루어질 수 있다. 본 발명은 최종 준정형으로 평평한 유리 시트의 에지를 윤곽형성하는 것을 포함한다. 기계 가공과 같은 기술은 평평한 유리 시트의 에지를 윤곽형성하는데 사용될 수 있다. 적당한 멀티축 CNC(computer numeric control) 기계는 평평한 유리 시트의 에지를 윤곽형성하는데 사용된다. 통상적으로, 3축 CNC 기계면 충분하다. 도 2는 최종 준정형의 윤곽형성된 에지(13)를 가지는 평평한 유리 시트(11)의 실시예를 나타낸다. 본 발명은 윤곽형성된 에지(13)를 마무리하는 단계를 포함한다.
연마와 화염폴리싱과 같은 기술들은 윤곽형성된 에지(13)를 마무리하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 몰드를 제공하는 것을 더 포함한다. 도 3은 성형면(21)에 의해 형성된 캐비티(19)를 가진 몰드 본체(17)를 가지는 몰드(15)의 실시예를 나타낸다. 성형면(21)은 성형된 유리 물품의 형상에 상응하는 표면 프로파일을 가진다. 일반적으로, 성형면(21)의 표면 프로파일은 성형된 유리 물품의 형상 형성에 따라 달라질 것이다. 몰드 본체(17)는 캐비티(19)에 진공을 제공하기 위하여 하나 또는 그 이상의 슬롯(23)을 포함한다. 한 세트의 정렬핀(29)은 성형면(21)의 에지(18)에 위치된다. 정렬핀(29)은 평평한 유리 시트가 몰드 캐비티(19)로 새그될 때 평평한 유리 시트의 에지에 접하여 정렬하기 때문에 "에지 정렬핀"이라 불릴 것이다. 에지 정렬핀(29)은 몰드 캐비티(19)의 안쪽 또는 바깥쪽에 위치된다. 도 3에서, 에지 정렬핀(29)은 몰드 캐비티(19)의 바깥쪽에 위치된다. 평평한 유리 시트가 몰드에 적절히 정렬될 때 몰드에 에지 정렬핀(29)의 위치는 평평한 유리 시트 지점에 상응한다. 몰드에 평평한 유리 시트의 배치는 에지 정렬핀(29)의 위치와 평평한 유리 시트상의 지점을 매칭시키는 것을 포함한다. 한 세트의 정렬핀(33)은 성형면(21)의 에지로부터 오프셋된다. 정렬핀(33)은 오프셋 정렬핀으로 언급될 것이다. 오프셋 정렬핀(33)은 몰드(15)에 평평한 유리 시트를 위치시키는 것과 평평한 유리 시트의 측면 이동을 조절하는 것을 보조한다. 몰드(15)는 내열성 재료로 이루어지며, 바람직하게는 성형된 유리 물품이 형성되는 조건하에서는 비활성 물질이다. 몰드 재료의 적합한 실시예들은 고온 스틸과 주철을 포함한다. 성형면(21)은 몰드(15)의 수명을 연장시키기 위하여 고온 재료로 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 코팅 재료는 성형된 유리 물품이 형성되는 조건하에서는 역시 비활성 물질이다. 적합한 코팅 재료의 일례는 아모로이(Armoloy)로 코팅된 다이아몬드 크롬(Diamond Chromium)이다.
본 발명은 도 4에 나타난 바와 같이, 몰드(15)에 평평한 유리 시트(11)를 정렬하는 것을 더 포함한다. 도 4에서, 평평한 유리 시트(11)를 성형면(21)의 에지(18)에 기댄다. 평평한 유리 시트(11)의 일면은 30으로 나타낸 바와 같이, 몰드 캐비티(19) 밖으로 뻗어있다. 평평한 유리 시트(11)의 또 다른면은 31로 나타낸 바와 같이, 에지 정렬핀(29)에 접한다(도 4에는 단지 하나의 에지 정렬핀(29)이 보여진다). 에지 정렬핀(29)에 접하는 면에서 평평한 유리 시트(11)가 몰드 캐비티(19)로 미끄러지는 것을 방지하기 위하여, 몰드(15)는 각도로 기울어져(tilt) 평평한 유리 시트(11)는 중력에 의하여 에지 정렬핀(29)에 래치(latch)된다. 몰드(15)의 틸트각 ａ은 통상적으로 0°에서 20°사이이다. 틸트각은 표면(21)과 수평면(24)의 탄젠트(22)로부터 측정된다. 오프셋 정렬핀(33)(도 4에서는 단지 하나만 보임)은 평평한 유리 시트(11)를 몰드(15)에 위치시키고 평평한 유리 시트(11)의 측면이동을 조절하는 것을 돕는다. 아래에서 추가로 설명될 것과 같이, 평평한 유리 시트(11)가 몰드 캐비티(19)로 새그될 때, 에지 정렬핀(29)(평평한 유리 시트(11)의 에지에 접촉된)은 몰드 캐비티(19)와 정렬된 평평한 유리 시트(11)가(에지에서) 유지되도록 한다.
도 5는 몰드 캐비티의 둘레에 따른 윤곽이 얇을 때 유리 시트 정렬 배치를 나타낸다. 도 5에서, 네 개의 에지 정렬핀(29)은 평평한 유리 시트(11)의 코너에 위치된다. 도 6은 도 5의 선 6-6에 따른 배치의 단면을 나타내고, 도 7은 도 5의 선 7-7에 따른 배치의 단면을 나타낸다. 도 6에서, 상기에 설명한 바와 같이 평평한 유리 시트(11)의 한쪽 끝은 에지 정렬핀(29)에 접하고, 몰드(15)는 기울어짐으로써 평평한 유리 시트(11)의 면은 중력에 의해 에지 정렬핀(29)에 래치된다. 도 8은 몰드 캐비티의 둘레에 따른 윤곽이 깊어질 때 유리 시트 정렬을 나타낸다. 도 8에서, 네 개의 에지 정렬핀(29)은 평평한 유리 시트(11)의 마주보는 끝부에 배치된다. 도 8의 배치는 도 1d의 배치와 비슷한 표면으로 나타난다. 그러나, 도 8에서는 도 1d에 나타난 측면-제한 기능과 반대인 에지 정렬 기능을 수행한다는 것을 주목해야 한다. 이것은 도 8의 선 9-9에 따른 단면인 도 9에서 더 명확해진다. 도 9에서 에지 정렬핀(29)은 유리 시트(11)의 에지에 접한 위치인 성형면(21)의 에지(18)에 있고 유리 시트가 몰드 캐비티로 새그될 때 유리 시트의 에지를 안내한다. 도 1d의 정렬핀(7)은 도 1b의 정렬핀(5)에 나타난 것과 비슷한 방법으로 성형면의 에지로부터 오프셋되고 에지-정렬을 제공하지 않는다. 도 10은 도 8의 선 10-10에 따른 배치의 단면을 나타낸다. 도 9에서, 평평한 유리 시트(11)는 에지 정렬핀(29)에 접하고, 몰드(15)는 틸트되어 평평한 유리 시트(11)는 중력에 의해 에지 정렬핀(29)에 래치된다.
도 11-13은 계단형 에지 정렬핀(29', 29'')을 가지는 유리 시트 정렬을 나타낸다. 도 11 및 도 12에서, 계단형 정렬핀(29', 29'')은 확대부(43)와 가는부(41)를 가진다. 도 11에서, 정렬핀(29')은 몰드 성형면(21)의 에지에 위치되며, 몰드(15)의 본체로 뻗어있는 가는부(41)와 몰드 성형면(21)으로부터 돌출된 확대부(43)를 갖는다. 몰드면(21)에 지지되는 확대부(43)의 밑면(45)은 몰드면(21)의 프로파일을 따르도록 형성된다. 이러한 배치에서, 평평한 유리 시트(11)는 확대부(43)에 접한다. 도 12에서, 에지 정렬핀(29'')은 성형면(21)의 에지에서 몰드(15)의 윗(평평한)면(27)에 배치되며, 몰드 본체(17)로 뻗어있는 가는부(41)와 윗면(27)으로부터 돌출되는 확대부(43)를 갖는다. 윗면(27)에 지지되는 확대부(43)의 밑면(45)은 평평하다. 이러한 배치에서, 평평한 유리 시트(11)는 또한 확대부(43)에 접한다. 도 13에서, 정렬핀(29'')은 도 11의 경우와 같이 성형면(21)의 에지에 배치된다. 그러나, 도 13에서, 확대부(43)의 밑면(45)은 평평하고 밑면(45)은 성형면(21)에 대해 상승되어 확대부(43)의 밑면(45)과 성형면(21)의 사이에 갭이 존재한다. 평평한 유리 시트(11)는 이 갭에 끼워지고 정렬핀(29'')의 가는부(41)에 접한다. 확대부(43)는 평평한 유리 시트(11)가 정렬핀(29'') 위로 미끄러져 올라가는 것을 방지한다.
상기에 언급한 바와 같이 몰드에 평평한 유리 시트를 정렬한 후, 본 발명은 평평한 유리 시트와 몰드를 가열하는 단계를 더 포함한다. 가열은 바람직하게는 2009년 6월 29일 출원된 미국 특허 제12/493674호에 설명된 바와 같이 방사선에 의해 우선적으로 쉽게 수행된다. 중적외선 히터가 가열을 위해 사용된다. 우선 가열을 함으로써 몰드는 가열 동안 유리 시트보다 실질적으로 더 차갑게 남아있다. 틸트된 몰드에 대하여, 히터는 우선 배치되어 유리 시트로의 실질적으로 일반적인 방향을 따라 유리 시트에 직접 가열한다. 도 14는 다수의 기울어진 몰드에 대한 열 정렬을 나타내는데- 동일한 정렬은 하나의 틸트된 몰드에 적합하다. 일반적으로, 히터(51)는 유리 시트의 가열의 균일성을 보장하기 위하여 몰드(15)와 거의 같은 틸트각으로 기울어진다. 히터는 예를 들어, 수평에 대하여 0°와 20°사이의 틸트각으로 기울어질 수 있는 프레임에 마운트된다(도 14에는 몰드(15)와 히터(51)의 표시만이 보여진다는 것을 주목해야 한다).
도 4와 관련하여, 본 발명은 유리 시트(11)가 성형면(21)의 표면 프로파일을 형성하는 것을 가정하도록 평평한 유리 시트를 몰드(15)의 성형면(21)에 새그하는 단계를 더 포함한다. 새깅(sagging)의 결과로 형성된 성형된 유리 물품은 11'로 보여진다. 유리 시트(11)의 가열과 새깅 동안, 에지 정렬핀(29)은 유리 시트(11)의 에지 정렬핀을 몰드 캐비티(19)로 유지시킨다. 성형면(21)에 유리 시트(11)를 새깅하는 것은 진공을 몰드 캐비티(19)에 적용할 수 있도록 진공 펌프 또는 다른 장치에 몰드(15)의 슬롯(도 3의 23)을 연결시키는 것을 포함한다. 유리 시트(11)가, 유리 시트(11)의 점도가 약 109 포아즈(Poise)가 되는 온도까지 가열될 때 진공은 몰드 캐비티(19)에 적용된다. 진공이 몰드 캐비티(19)에 적용될 때, 유리 시트의 온도는 성형 온도이며, 통상적으로 유리의 연화점 이하이며, 바람직하게는 유리의 연화점과 어닐링점 사이이다. 그러한 장치는 캐비티(19)를 통해 진공을 유리 시트(11)에 적용하며, 유리 시트(11)를 몰드 캐비티(19)로 성형면(21)에 닿게하여 유리 시트(11)는 11'에 보여지는 바와 같이 성형면(21)의 형상을 가정한다. 유리 시트(11)를 성형면으로 풀링하는 이러한 공정은 진공-새깅(vacuum-sagging)이라 불린다. 진공은 중력에 의해 유리 시트(11)가 몰드 캐비티(19)로 새깅되는 것이 시작되기 전에 몰드 캐비티(19)로 적용된다. 대안적으로, 진공은 유리 시트(11)가 중력에 의해 몰드 캐비티(19)로 새깅되는 것이 시작된 후 몰드 캐비티(19)로 적용된다.
성형된 유리 물품(11')는 냉각되고, 통상적으로 동시에 몰드(15)에 장착된다. 냉각은 둘레 공기로 몰드(15)를 노출시키거나 몰드(15)와 성형된 유리 물품(11') 근처의 냉매 또는 가스를 순환시킴으로써 이루어진다. 통상적으로, 성형된 유리 물품(11')은 어닐링점 이하의 온도로 냉각되며, 바람직하게는 변형점 이하의 온도까지 냉각된다. 냉각 후, 성형된 유리 물품(11')은 몰드(15)로부터 제거된다. 이러한 변형점에서, 성형된 유리 물품(11')은 강화 공정들에 들어간다. 본 발명은 성형된 유리 물품(11')를 어닐링하는 것을 포함한다. 어닐링 후, 성형된 유리 물품(11')는 이온-교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 본 발명은 통상적으로 성형된 유리 물품 제조의 마지막 단계일 때 성형된 유리 물품(11')에 얼룩방지용 코팅을 적용하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 언급된 방법은 한 공정에서 하나의 성형된 유리 물품 또는 다수의 성형된 유리 물품을 만드는데 사용될 수 있다. 다수의 성형된 유리 물품을 만들기 위하여, 다수의 몰드는 도 14에 나타난 바와 같이 사용될 수 있다.
평평한 유리 시트는 성형된 유리 물품의 의도된 적용에 적합한 임의의 유리 조합물로부터 만들어질 수 있다. 특정 측면에서, 유리 시트는 예를 들어 이온-교환에 의해 강화될 수 있는 알칼리 함유 유리와 같은, 이온-교환가능한 유리로 만들어진다. 이온-교환가능한 유리는 Li+, Na+ 또는 둘 다와 같은 작은 알칼리 이온을 초기에 포함하는 구조를 가지며, 이온-교환 공정 중에 K+와 같이 더 큰 알칼리 이온으로 변환될 수 있다. 적당한 이온-교환가능 유리들의 예들은 미국 특허 제11/888,213호, 제12/277,573호, 제12/392,577호, 제12/393,241호 및 제12/537,393호; 미국 가출원 제61/235,767 및 제61/235,762호(모두 코닝사로 양도됨)에 나타난 바와 같이 알칼리 알루미노실리케이트 유리들이며, 그 내용들은 전체에 참조로서 여기에 병합된다. 이러한 유리들은 비교적 낮은 온도와 적어도 30 ㎛의 깊이까지 이온-교환될 수 있다.
이온-교환에 의해 유리를 강화시키는 공정은, 예를 들어 미국 특허 제5,6747,90호(Araujo, Roger J.)에 개시된다. 이온-교환 공정은 통상적으로 유리의 전이 온도를 초과하지 않는 상승된 온도 범위에서 발생한다. 공정은 유리에서 주알칼리 이온의 이온보다 더 큰 이온을 가지는 알칼리 소금(전형적으로 니트레이트(nitrate))를 포함하는 용융조에 유리를 담금으로서만 수행된다. 주알칼리 이온은 더 큰 알칼리 이온으로 교환된다. 예를 들어, Na+ 를 포함하는 유리는 질산칼륨(KNO3) 용융조에 담궈질 수 있다. 용융조에 존재하는 더 큰 K+는 유리에서 더 작은 Na+ 를 대체할 것이다. 현장에서 작은 알칼리 이온에 의해 일정하게 차지된 더 큰 알칼리 이온의 존재는 유리의 표면에서 또는 표면 근처에서 압축 응력을 생성하고 유리의 내부에 인장을 생성한다. 유리는 용융조로부터 제거되고 이온-교환 공정 후에 냉각된다. 이온-교환 깊이, 즉 더 큰 알칼리 이온을 유리로 침투시키는 통과 깊이는 통상적으로 대략 40㎛ 에서 300㎛ 이며 유리 조성과 담금시간에 의해 조절된다. 이온-교환 공정은 적절하게 실행되며, 내스크래치성 유리 표면이 형성될 수 있다.
본 발명이 제한된 본 발명의 이점을 갖는 다수의 실시예를 참고하여 기술했지만, 당업자라면 상기 언급된 본 발명의 범위에서 벗어남 없이 다른 실시예들이 변형될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 제한될 것이다.
11: 유리 시트 13: 에지
15: 몰드 17: 몰드 본체
19: 캐비티 21: 성형면
23: 슬롯 24: 수평면
29, 29', 29'', 33: 정렬핀 41: 가는부
43: 확대부 45: 밑면
51: 히터

Claims (14)

  1. (a) 평평한 유리 시트를 제공하는 단계;
    (b) 성형된 유리 물품의 표면 프로파일을 갖는 성형면에 의해 형성된 몰드 캐비티를 갖는 몰드를 제공하는 단계;
    (c) 성형면의 에지에서 몰드에 적어도 하나의 에지 정렬핀을 제공하는 단계;
    (d) 상기 유리 시트의 에지가 상기 에지 정렬핀에 접하도록 상기 유리 시트를 배치함으로써 상기 몰드에 상기 유리 시트를 정렬하고, 상기 에지 정렬핀에 접하는 유리 시트의 끝부가 중력에 의해 상기 에지 정렬핀에 래치되도록 상기 몰드를 틸트시키는 단계;
    (e) 상기 유리 시트를 가열하는 단계;
    (f) 상기 유리 시트가 성형된 유리 물품의 표면 프로파일을 가정하여 그 성형된 유리 물품을 형성하도록 상기 유리 시트를 몰드의 성형면으로 새깅하는 단계; 및
    (g) 몰드로부터 상기 성형된 유리 물품을 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 에지 정렬핀은, 상기 유리 시트가 몰드의 성형면으로 새깅될 때 몰드 캐비티를 가진 상기 유리 시트의 에지를 정렬하고,
    상기 단계 (c)에서 제공된 적어도 하나의 에지 정렬핀은 확대부 및 가는부를 갖는 계단형 정렬핀이고, 상기 단계 (d)의 정렬에 있어서 상기 유리 시트의 끝부가 상기 가는부에 접하는, 성형된 유리 물품 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    단계 (a)는:
    (a1) 상기 평평한 유리 시트의 에지를 최종 준정형으로 윤곽형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    단계 (a1)은:
    (a2) 상기 유리 시트의 에지를 마무리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    단계 (e)는 가열 동안 몰드가 상기 유리 시트보다 더 차갑게 남아있도록 우선적으로 상기 유리 시트를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    단계 (d)에서, 수평면에 대한 상기 몰드의 틸트각은 0°에서 20°사이인 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    단계 (e)는:
    (e1) 상기 유리 시트를 상기 유리 시트의 연화점 이하의 온도로 가열하는 단계; 또는
    (e2) 상기 유리 시트를 상기 유리 시트의 연화점과 어닐링점 사이의 온도로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    (i) 단계 (f) 전에 상기 유리 시트와 상기 성형면 사이에 진공을 적용하는 단계; 및
    (j) 단계 (f)의 적어도 일부에 걸쳐 상기 유리 시트와 상기 성형면 사이에 진공을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    (k) 단계 (g) 전에 몰드의 상기 유리 시트를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    (l) 성형된 유리 물품을 어닐링하는 단계;
    (m) 성형된 유리 물품을 화학적으로 강화시키는 단계; 및
    (n) 성형된 유리 물품에 얼룩방지용 코팅을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형된 유리 물품 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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