KR101814968B1 - 박형 유리 롤 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 긴 유효 수명 및 동시에 컴팩트 치수의 요건에 대하여 최적화된 유리 롤의 형태로 유리 리본을 제공하고자 한다. 전술한 요건을 충족하는 박형 유리 롤(1)의 내부면 상에서의 굽힘 반경을 측정하기 위하여, 파단 테스트를 유리 소재의 샘플 상에서 수행하고, 통계 파라미터는 파단 테스트에 기초하여 구하며, 통계 파라미터는 박형 유리 롤(1)의 가능한 유효 수명 및 가장 컴팩트한 치수에 대한 요건을 충족하는 굽힘 반경의 범위로 전환된다.

Description

박형 유리 롤 및 이의 제조 방법{THIN GLASS ROLL AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 박형 및 초박형 유리의 제조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 롤링된 유리 리본 형태의 긴 리본-형상의 박형 및 초박형 유리 필름의 제조에 관한 것이다.

박형 유리는 가전 제품 부문에서, 예를 들면 반도체 모듈, 유기 LED 광원 또는 박형 또는 구부러진 디스플레이 디바이스를 위한 커버 유리로서 또는 재생 가능한 에너지 또는 에너지 기술 부문에서, 에컨대 태양 전지에서와 같은 다양한 적용예에서 그 사용이 증가되고 있다. 예로는 터치 패널, 캐패시터, 박형 필름 배터리, 플렉시블 회로 기판, 플렉시블 OLED, 플렉시블 광전지 모듈 및 평편한 전자종이(even e-paper)를 들 수 있다. 박형 유리는 내화학성, 열 충격 내성 및 내열성, 기밀성, 그의 높은 전기 절연 용량, 매칭된 팽창 계수, 플렉시블성, 높은 광학 품질 및 광 투과성뿐 아니라, 2개의 박형 유리면의 화염-연마면의 경우에서 매우 낮은 거칠기를 갖는 높은 표면 품질로 인하여 다수의 적용예에서 그 관심이 점차로 집중되고 있다. 본원의 문맥에서, 박형 유리는 1.2 ㎜ 미만의 두께 내지 5 ㎛ 미만의 두께를 갖는 유리 필름을 지칭한다. 그의 플렉시블성으로 인하여, 유리 필름 형태의 박형 유리는 제조 후 점차로 롤링업되며, 유리 롤 형태로 보관되거나 또는 최종 크기로 절단되어 수송되거나 또는 추가로 가공된다. 롤-투-롤 공정에서, 유리 필름은 더욱 재권취되고, 코팅 또는 표면 마무리 처리와 같은 중간 처리 후 추가의 사용을 위하여 제공될 수 있다. 평편한 시트 형태로 소재의 보관 및 수송에 비하여, 유리의 롤링은 더 큰 가격 효율성의 콤팩트 보관, 수송 및, 추가의 가공 중의 취급의 잇점을 수반한다.

추가의 가공에서, 더 작은 유리 필름 부분은 유리 롤로부터 또는 그 밖에 요건에 따라 평편한 시트 형태로 보관 또는 수송된 소재로부터 분리된다. 일부 적용예에서, 이들 유리 필름 부분은 굽힘 또는 롤링된 유리로서 다시 사용된다.

모든 우수한 성질에도, 취성 소재로서 유리는 인장 응력에 대한 내성이 더 적기 때문에 다소 낮은 파단 강도를 갖는다. 유리를 굽힘시킬 경우, 인장 응력이 구부러진 유리의 외부면에서 발생하게 된다. 파단 없는 보관 및 그러한 유리 롤의 파단 없는 수송 또는 균열 및 파열 없이 더 작은 유리 필름 부분의 사용의 경우, 권취 또는 구부러진 유리 필름에서 균열 또는 파열의 형성을 방지하는데 있어서 엣지의 품질 및 무결성이 무엇보다 중요하다. 엣지에서의 손상, 예컨대 작은 균열, 예를 들면 미세한 균열은 단독으로는 유리 필름에서 더 큰 균열 또는 파열의 발생의 원인 및 지점이 될 수 있다. 더욱이, 롤링된 또는 구부러진 유리 필름의 상부면에서의 인장 응력으로 인하여, 표면은 무손상 상태이며, 스크래치, 홈 또는 기타 표면 결함이 없어서 권취 또는 구부러진 유리 필름에서 균열 또는 파열의 형성을 피하여야만 한다. 세번째로, 제조 공정으로부터 발생한 유리에서의 내부 장력은 또한 가능한 한 낮거나 또는 존재하지 않아서 권취 또는 구부러진 유리 필름에서 균열 또는 파열의 형성을 방지하여야만 한다. 특히, 유리 필름의 엣지의 품질은 유리 필름의 균열 형성 또는 파단에 이르는 균열 전파에 관하여 특히 중요하다.

종래 기술에 의하면, 박형 유리 또는 유리 필름은 특수 스틸 또는 탄화텅스텐으로 생성된 작은 휠 또는 특수 절삭된 다이아몬드에 의하여 기계적 스코어링 및 파단된다. 그러한 경우에서, 응력은 표면의 스코어링에 의하여 유리에서 선택적으로 생성된다. 그와 같이 하여 생성된 열극을 따라, 유리는 압력, 장력 또는 굽힘에 의하여 제어된 방식으로 파단된다. 그 결과, 강한 거칠기를 갖는 엣지면, 다수의 미세한 균열 및 칩핑 또는 스폴링 결함이 일반적으로 주변 엣지에서 생성될 것이다.

엣지 강도를 증가시키기 위하여, 엣지를 꿰매거나, 모서리를 깎거나 또는 분쇄하고, 연마할 수 있다. 그러나, 특히 200 ㎛ 미만의 두께 범위의 유리 필름의 경우, 엣지의 기계적 가공은 유리의 균열 및 파단의 추가의 위험 없이는 더 이상 실현될 수 없다. 유리 및 특히 유리 엣지의 품질에 의존하여, 유리의 상이한 굽힘 강도가 발생된다. 정확하게는 엣지의 품질이 그러한 경우에서 결정적이다. 그러므로, 소재 및 표면 품질에서의 유사한 2개의 유리 필름은 엣지의 품질이 상이할 때 유리 엣지의 굽힘시 매우 상이한 파단 가능성을 가질 수 있다. 생성된 박형 유리 필름을 롤링업된 형태로 제공하고자 할 경우, 유리 롤의 내부 직경 또는 롤 코어의 가능한 직경에 관하여서는 불확실성이 크다. 유리 롤의 내부면을 형성하는 유리 롤의 최내 유리 층은 가장 작은 굽힘 반경을 가지므로 최대의 굽힘 응력을 받게 된다. 각각의 유리 층의 바깥쪽으로 멀수록 굽힘 반경은 크게 된다. 그러나, 유리 리본의 대부분은 통상적으로 유리 롤의 내측 반경과 유사한 굽힘 반경을 가질 것이다. 파단의 위험을 최소로 하며 및/또는 유리 리본의 유효 수명을 최대화하기 위하여, 항상 큰 롤 코어 직경을 선택할 수 있다. 그러나, 매우 벌키한 치수가 이러한 방식으로 얻어지므로 이롭지 않다. 유리 롤의 추가의 가공 및 그의 보관 모두를 위하여, 구체적으로 특정한 작은 내부 직경을 의미하는 컴팩트 치수가 물론 바람직하다. 그러나, 동시에, 소정의 보관 기간 중에 유리 리본의 최저의 가능한 파단율을 제공하여야 한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 긴 유효 수명 및 동시에 컴팩트 치수의 전술한 요건에 대하여 최적화된 유리 롤 형태의 유리 리본을 제공하고자 한다. 이러한 목적은 독립 청구항의 보호받고자 하는 사항에 의하여 달성된다. 본 발명의 이로운 추가의 실시양태는 각각의 종속 청구항에 제시된다. 본 발명은 상기 언급된 요건을 충족하는 유리 롤의 내면 상의 굽힘 반경을 결정하기 위하여 유리 소재의 샘플의 파단 테스트를 실시할 수 있으며, 통계적 파라미터는 파단 테스트에 기초하여 결정될 수 있으며, 바람직하게는 유효 수명을 포함하는 지수 항을 사용하여 스케일링(scaling)하여 통계적 파라미터를 유리 롤의 유효 수명 및 가능한 최대 컴팩트 치수의 요건을 충족하는 굽힘 반경 범위로 변환시킬 수 있다는 발견에 기초한다.

이제, 본 발명은 첨부된 도면을 추가로 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 권취된 박형 유리 리본을 포함하는 박형 유리 롤을 도시한다.
도 2는 굽힘 반경의 평균값 및 굽힘 응력하에서 박형 유리 샘플의 파단에서의 그의 분산을 구하기 위한 장치를 도시한다.
도 3은 굽힘 응력하에서 박형 유리 샘플의 파단시 인장 응력의 히스토그램을 도시한다.
도 4는 본 발명에 의한 방법에 통합시킬 수 있는 박형 유리 리본(3)을 강화시키기 위한 공정의 개략도를 도시한다.
도 5는 강화 공정의 추가의 실시양태의 개략도를 도시한다.
도 6은 칼륨 이온이 수용액의 형태로 박형 유리 리본(3)에 적용되는 강화 공정의 추가의 개략도를 도시한다.
도 7은 방법의 단계 a) 및 c)를 동일한 퍼니스 내에서 실시하는 강화 공정의 개략도를 도시한다.

도 1은 반대면(34, 35)을 갖는 박형 유리 리본(3)을 롤링업시켜 얻은 박형 유리 롤(1)을 도시한다. 박형 유리 리본(3)의 2개의 엣지(32, 33) 또는 보다 정확하게는 종방향 엣지는 롤(1)의 단부면 또는 단부면의 적어도 일부를 형성한다. 임의로, 롤(1)은 맨드렐 주위에서 권취되어 롤(1)의 내부면이 맨드렐의 외부면 상에 지지되도록 할 수 있다.

이와 같은 형태의 박형 유리 리본(3)은 차후의 가공 단계를 위하여 후에 롤(1)로부터 권출할 수 있다. 박형 유리의 이와 같은 포장 형태는 전자 부품 상의 적층 또는 디스플레이의 제조와 같은 자동화 제조 공정에 특히 적절하다.

자동화된 제조 공정의 경우, 전체 권취된 박형 유리 리본(3)은 파열을 갖지 않으며, 박형 유리 리본(3)은 자동화 권출시 절단되지 않는 것이 중요하다. 그러나, 박형 유리는 권취시 구부러진다. 굽힘은 박형 유리(3)의 모서리 중 하나에 가해지는 인장 응력이 동반된다. 인장 응력이 클수록 굽힘 반경은 더 작다. 권취된 박형 유리 리본(3)은 롤(1)의 내부면(11) 상에서 가장 작은 굽힘 반경을 가질 것이며, 여기서 최소 굽힘 반경 R은 하기 수학식 (1)에 제시한 바와 같이 인장 응력 σ에 관한 것이다:

상기 식에서, E는 영(Young)률을 나타내며, d는 박형 유리의 두께이며, ν는 유리의 푸아송(Poisson)의 비이다.

이제, 추가의 제조 공정에서 롤(1)로의 권취시 박형 유리의 추가의 가공 및 그의 권출 사이에는 소정의 기간이 소요될 수 있다. 통상적으로, 롤(1)은 완성된 후 소정 시간 동안 보관될 것이다. 그의 수송도 또한 일정 시간이 소요된다. 작은 유리 두께에도 불구하고, 굽힘 중에 생성된 편측 인장 응력의 결과로서 권취 후 시간 지연에도 유리의 불리한 파열이 발생될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명은 그의 내측 반경에 관하여 소정의 기간, 예를 들면 평균 또는 최대 보관 기간을 견딜 가능성이 크도록 하는 크기를 갖는 박형 유리 롤(1)로 박형 유리 리본(3)을 권취시킬 수 있도록 한다.

이제, 도 1의 예에 의하여 제시한 바와 같이, 본 발명은 10 미터 이상의 길이 및 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는 권취된 박형 유리 리본(3)을 포함하는 박형 유리 롤(1)을 제공하며, 권취된 박형 유리 리본(3)의 내측 반경은 하기 수학식 (2) 내지 하기 수학식 (3)의 범위 내이다:

상기 식에서,

<R>은 평균값이고,

는 박형 유리 리본(3)의 유리 소재와 동일한 두께 및 동일한 유리 엣지 품질을 갖는 동일한 유리 소재로 제조된 복수 N의 샘플(10)의 파단시의 굽힘 반경의 분산이고, 여기서, R_i는 각각의 샘플(10)이 파단되는 굽힘 반경이며, t는 박형 유리 롤이 파단 없이 견디는 일 단위의 최소 시간 기간이다. 그러한 시간-지연된 파열은 특히 응력 부식 균열에 의하여 야기된다.

따라서, 10 미터 이상의 길이 및 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는 권취된 박형 유리 리본(3)을 포함하는 박형 유리 롤(1)의 해당 제조 방법은

- 파단 테스트에서 점진적으로 증가되는 굽힘 응력 하에서 샘플(10)의 복수 N의 파단시 굽힘 반경 R_i의 평균값 <R> 및 수학식 (1)에 따라 분산 s를 측정하고;

- 샘플(10)의 유리 소재와 동일한 두께 및 동일한 유리 엣지 품질을 갖는 동일한 유리 소재로 생성된 박형 유리 리본(3)을 제공하고, 이를 박형 유리 롤(1)에 권취시키는 것을 포함하며, 여기서 박형 유리 롤(1)에서 박형 유리 리본(3)의 최내층의 반경인 박형 유리 롤(1)의 내측 반경은 수학식 (2)에 의한 R_min 및 수학식 3에 의한 R_max 사이의 범위 내에 포함되도록 선택되며, 여기서 t는 박형 유리 롤이 파단 없이 견디는 일 단위의 소정의 최소 시간 기간이다. 그러나, 유리 리본의 매우 큰 굽힘 반경의 경우조차 특정한 파열 가능성이 일반적으로 존재할 것이다. 그러나, 수학식 (2) 및 (3)의 파라미터는 파단율이 소정의 최소 시간 기간 내에 일반적으로 0.1 미만, 바람직하게는 0.05 미만이 되도록 조절된다.

유리 표면을 보호하기 위하여, 웹 소재(7)는 도 1의 예에서 제시된 바와 같이 유리 리본과 함께 권취될 것이다. 그러한 웹 소재는 유리 롤 내의 연속 유리 층을 분리하거나 또는 개개의 유리 층 또는 박형 유리 리본(3)의 회전(turn) 사이에 정렬된다. 바람직하게는, 종이 또는 합성 소재는 웹 소재(7)로서 사용된다. 임의로, 웹 소재는 박형 유리 리본(3)의 엣지(32, 33)를 넘어서 돌출될 수 있다.

박형 유리 샘플은 유리 소재, 두께 및 엣지 품질면에서 유사한 추가의 박형 유리 리본으로부터 얻을 수 있다. 마찬가지로, 박형 유리 리본(3)로부터의 샘플을 예를 들면 그의 단부 중 하나에서 분리시킬 수 있다.

박형 유리 리본(3)의 두께 d는 바람직하게는 200 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 100 ㎛ 이하이다. 게다가, 일반적으로 유리 두께는 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.

도 2는 굽힘 응력하에서 박형 유리 샘플의 파단시 굽힘 반경의 평균값 <R> 및 그의 분산 s를 구하기 위한 장치를 도시한다.

추가의 실시양태에 따라 수학식 (2) 및 (3)에 의하여 정의된 범위 내에서 굽힘 반경을 신뢰성 있게 측정하기 위한 충분히 믿을 수 있는 통계학을 얻기 위하여, 박형 유리의 샘플 20개 이상, 바람직하게는 50개 이상을 파단될 때까지 굽힘 응력 및 그에 따른 인장 응력으로 처리하여 굽힘 반경 R_i의 평균값 <R> 및 그의 분산을 구한다.

도 2에 다른 장치로 수행한 절차는 박형 유리 샘플(10)이 파단될 때까지 단축 구부리는 파라미터 <R> 및 s를 구하기 위한 굽힘 테스트에 기초한다. 도 2에 도시된 장치에서, 박형 유리 샘플(10)을 2개의 조오(15, 16) 사이에서 조인다. 조오(15, 16)를 서로를 향하여 이동시켜 박형 유리 샘플(10)이 더 구부러지게 한다. 굽힘은 단 1개의 방향으로 실시한다. 곡률의 최소 반경 R₀은 2개의 조오 사이에서 중간에 위치한다. 예를 들면 조오가 서로에 대하여 약간의 각도로 정렬될 경우, 조오(15, 16)가 서로에 대하여 더 근접하게 되는 엣지는 대향 엣지보다 더 많이 응력을 받을 것이다. 따라서, 곡률의 최소 반경은 그러한 엣지에 존재할 것이다. 또한 엣지(22, 23) 둘다를 고르게 로딩시킬 수 있다.

조오는 샘플(10)이 파단될 때까지 함께 모으게 된다. 이러한 순간에서의 최소 굽힘 반경 R₀을 기록한다. 그 후, 평균값 <R>을 복수의 상기 기록된 반경으로부터 계산할 수 있으며, 분산 s는 측정값의 퍼짐으로부터 계산할 수 있다.

샘플(10)의 엣지(22, 23) 중 하나 이상은 박형 유리 리본(3)의 종방향 엣지(34, 35) 중 하나의 구획에 의하여 형성된다. 이는 굽힘 테스트에 의하여 엣지 강도를 평가할 수 있는데 이롭다. 엣지의 강도는 일반적으로 유리 표면의 강도보다 상당히 더 작다. 그러므로, 파열은 대부분의 경우에서 엣지로부터 시작될 것이다.

샘플(10)은 통상적으로 샘플(10)이 이로부터 분리되는 박형 유리 리본(3)보다 더 작은 폭을 가질 것이다. 그러한 경우에서, 2개의 엣지(22, 23) 중 단 1개만이 박형 유리 리본(3)의 종방향 엣지(34, 35)의 분절이 된다. 그러한 경우에서, 조오가 함께 모일 때 박형 유리 리본(3)의 종방향 엣지에 의하여 구획되는 엣지 상에서 샘플(10)이 더 강하게 구부러지도록 조오(15, 16)는 서로에 대하여 약간의 각도로 정렬될 수 있다.

도 3은 박형 유리 샘플(10)의 파단시 굽힘 응력의 히스토그램을 도시한다. 파단 테스트를 2회 실시하여 제1의 테스트에서는 샘플(10)이 면 중 하나의 주위에서 구부러지며, 제2의 테스트에서 샘플이 반대면 주위에서 구부러진다. 따라서, 2개의 히스토그램이 도 3에 도시되어 있으며, 여기서 "면 1" 및 "면 2"로 각각 지정되어 있다. 바아는 인장 응력 σ의 각각의 범위 내에서 파단된 샘플(10)의 개수를 나타낸다.

히스토그램이 상이하다는 것을 명백하게 알 수 있다. "면 1"로 지정한 히스토그램은 대조적으로 파단 응력의 더 낮은 평균값을 갖는 "면 2"로 지정한 히스토그램보다 파단 응력의 더 작은 분포를 나타낸다. 그러한 차이는 유리 엣지가 생성되는 방식으로부터 발생될 수 있다. 도 3의 예에서, 유리 엣지는 페넷(Penett) 휠을 사용한 스코어링에 이어서 파단시켜 생성하였다. 그러한 경우에서, 면 1은 유리의 스코어링된 면이다. 히스토그램 "면 1"의 경우, 스코어링된 면을 파단 테스트에서 인장 응력으로 처리하였다. 그래서, 도 2에 도시된 정렬에서, 그러한 면은 볼록 만곡면이 된다. 스코어링의 결과로서, 추가의 손상이 면을 향하여 엣지의 코너에서 야기되어 평균 파단 강도를 감소시키며, 이는 히스토그램 "면 1" 및 "면 2" 사이의 차이를 설명한다.

"면 1"로 지정한 히스토그램의 예를 사용하면 유사한 우리로부터 생성된 박형 유리 리본(3)의 내측 반경의 범위는 본 발명에 의하여 측정될 수 있다. 샘플의 차단시 인장 응력의 평균값 <σ>은 히스토그램에 의하면 약 230 MPa이다. 분산은 약 20 MPa이다.

박형 유리는 50 ㎛의 두께 및 E/(1-ν²)=79.3*10³ MPa의 인자를 갖는 비알칼리성 보로실리케이트 유리이다. 따라서, 수학식 (1)에 의하면 평균 굽힘 반경 <R>의 경우 7.74 ㎜의 값을 얻으며, 분산의 경우 0.41 ㎜의 값을 얻었다.

5 일의 보관 기간 t가 적어도 파단 없이 잔존하여야 한다고 추정한다면, 값 R_min = 14.98 ㎜ 및 R_max = 57.86 ㎜는 수학식 (2) 및 (3)에 의하여 얻는다. 따라서, 30 ㎜ 및 116 ㎜ 사이의 내부 직경은 유사한 유리로 생성된 박형 유리 리본으로부터 롤링업시키도록 유리 롤(1)에 대하여 선택되며, 샘플(10)의 면 1에 해당하는 면이 볼록하게 구부러지도록 리본을 권취시킨다.

히스토그램 "면 2"로부터 얻은 값의 비교는 매우 놀랍다. 면 2 주위에서 볼록 구부러진 샘플(10)의 굽힘 강도는 상당히 더 크다. 그러므로, 면 2가 볼록 구부러지도록 박형 유리 리본(3)을 권취시킨 유리 롤은 매우 강력하게 될 것으로 예상되어야 한다. 히스토그램 "면 2"의 평가시, 2.35 ㎜의 평균값 <R> 및 0.612 ㎜의 분산을 얻는다. 다시, 5 일의 보관 기간을 추정하면, R_min = 70.9 ㎜, R_max = 127.3 ㎜의 값을 수학식 (2), (3)에 의하여 얻는다. 따라서, 유리 롤의 내부 직경은 142 ㎜ 내지 254 ㎜가 되어야 한다. 그래서, 유리가 면 2 주위에서 굽힘시 파단될 때까지 상당히 더 큰 강도 및 더 작은 굽힘 반경이 평균적으로 달성되기는 하나, 유리는 동일하거나 또는 더 우수한 유효 수명 및 파단 가능성과 함께, 대향 방향으로 굽힘시 더욱 단단하게 권취될 수 있다. 이에 대한 이유는 면 1 주위에서 굽힘의 경우에 낮은 분산 때문이다. 그러한 경우에서 스코어링 휠에 의하여 실질적으로 손상된 엣지 라인은 인장 응력으로 처리되더라도, 그러한 손상은 명백하게 그러한 경우에서 매우 균일한 결함 유형 및 결함 분포를 야기한다.

그래서, 본 발명은 일반적으로 면 및 특히 엣지 라인의 상이한 품질의 경우에서조차 유리 리본의 더 큰 단기간 및 장기간 안정성이 달성되는 방식으로 유리를 권취시키도록 한다. 특히 수학식 (2)에 의한 파라미터 R_min은 이러한 목적에 대하여 관련이 있다.

최소 반경 R_min의 평가에 기초하여, 권취된 박형 유리 리본(3)을 포함하는 유리 롤(1)을 제공할 수 있으며, 여기서 박형 유리 리본(3)은 2개의 반대면(34, 35) 및 종방향 엣지(32, 33)를 가지며, 샘플(10)을 종방향 엣지(32, 33) 주위에서 박형 유리 리본(3)으로부터 절단하고, 박형 유리 리본(3)과 동일한 방향으로 종방향 엣지(32, 33) 주위에서 구부리는, 볼록 만곡면이 면(34, 35)이 되도록 박형 유리 리본(3)을 권취시키며, 즉 또한 그러한 면의 볼록 곡률을 나타내며, 대향 방향으로 구부러진 샘플(10)에 비하여 수학식 (2)에 의한 R_min의 더 작은 값을 갖는다. 지수 인자 2-e^-t를 포함하는 항이 동일한 방식으로 R_min에 대한 각각의 값을 스케일링하므로, 상기 항은 그러한 경우에서의 비교를 위하여 생략될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 추가의 실시양태에 의하면, 수학식 (2) 대신에 권취 방향을 결정하기 위한 파라미터로서 하기 수학식 (5)를 사용할 수 있다:

상기 언급한 바와 같이, 박형 유리 리본의 파단 강도 및 유효 수명은 굽힘 방향에 의존할 수 있으므로, 본 발명의 추가의 실시양태에 의하면, 샘플(10)의 제1 세트는 하나의 굽힘 방향으로 구부러지며, 샘플(10)의 제2 세트는 대향 굽힘 방향으로 구부러지며, 파라미터 R_min 및 R_max는 샘플(10)의 2개의 세트에 대하여 별도로 구할 수 있는 것으로 고려된다.

그 후, 박형 유리 롤(1)을 생성하기 위한 박형 유리 리본(3)의 굽힘 방향은 R_min의 더 작은 값을 구한 샘플(10)의 세트의 굽힘 방향에 해당하도록 선택될 수 있다.

본 발명이 예시된 예로 한정되지 않으며, 청구범위의 범주 내에서 다양한 방식으로 변동될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, R_min 및 R_max를 측정하기 위한 파단 테스트는 2-포인트 굽힘 테스트의 형태로 수행하였다. 도 3에 도시된 측정값은 또한 2-점 굽힘 테스트에 기초한다. 그러나, 파단시 반경 R_i를 구하기 위하여 또는 그러한 반경을 계산하기 위하여 대안의 파단 테스트를 마찬가지로 사용할 수 있다.

임의의 경우에서, 박형 유리 롤의 제조는 임의로 기재된 중간층과 함께 롤링업되는 것을 포함한다. 그러나, 추가의 가공 단계를 첨가할 수 있다. 특히, 박형 유리 리본(3)의 제공은 용융물로부터 또는 가열된 예비성형물로부터 인발(draw)시키는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에 의하여 알칼리성 유리로 생성된 박형 유리 리본의 경우, 하기 유리 리본으로서 지칭된 박형 유리 리본의 이온 교환에 의한 화학적 강화 공정은 본 발명의 방법에 통합될 수 있으며, 그리하여 유리 리본의 강도가 증가될 수 있다.

화학적 강화는 이온 교환에 의하여 달성된다. 또한 화학적 탬퍼링으로서 지칭되는 화학적 강화 공정은 적어도 하기 방법의 단계 a) 내지 c)를 포함한다:

(a) 유리 리본을 300 내지 550℃ 범위 내의 온도로 예열시키는 단계;

(b) 350 내지 550℃ 범위 내의 강화 온도 T_H에서 표면 영역에서의 이온 교환에 의하여 유리 리본을 화학적 강화시키는 단계;

(c) 유리 리본(3)을 <150℃의 온도로 냉각시키는 단계.

화학적 강화 공정 후, 본 발명의 방법을 사용하여 유리 리본을 롤링업시킨다.

강화 공정의 한 실시양태에 의하면, 유리 리본은 145 ㎛ 미만, 바람직하게는 30 내지 144 ㎛ 범위 내의 두께를 가지며, 박형 유리 롤의 코어는 30 ㎜ 및 83 ㎜ 사이의 직경을 갖는다. 유리 리본은 특히 유리 리본의 표면-부근 영역에서 나트륨 및/또는 리튬 이온을 칼륨 이온에 의하여 적어도 부분적으로 대체하는 동안 이온 교환에 의하여 화학적으로 강화된다. 이를 위하여, 칼륨 이온은 단계 a) 이전에 및/또는 단계 b)에서 유리 리본의 반대면(34, 35)에 적용된다.

우선, 단계 a)에서, 유리 리본을 300 내지 550℃ 범위 내의 온도로 가열하여 박형 유리를 화학적 강화가 단계 b)에서 실시되는 온도로 예열시킨다. 강화 온도로의 예열은 화학적 강화 중의 지나치게 큰 온도차로 인하여 또는 유리의 지나치게 급속한 가열로 인하여 박형 유리에서 응력이 발생하는 것을 방지하며, 그리하여 박형 유리가 강화 중에 파단되는 것을 방지한다. 예열은 예를 들면 연속 퍼니스내에서 수행될 수 있다. 이러한 변형은 유리 리본이 유리 롤의 형태로 이미 제공되며, 차후에 본 발명의 방법을 사용하여 유리 롤로 재권취될 때 특히 적절하다. 그래서, 강화 공정은 롤-투-롤 공정으로 통합될 수 있다.

또 다른 변형예에서, 예를 들면 그러한 공정의 인발 공정 상류로 인하여 유리 리본은 단계 a) 이전에 이미 대략 강화 온도 T_H가 된다. 그러한 경우에서, 단계 a)에서의 유리 리본의 능동 가열은 생략될 수 있다.

박형 유리 리본이 단계 a)에서 강화 온도로 예열되면, 박형 유리는 단계 b)에서 유리 리본의 표면-부근의 영역에서의 이온 교환에 의하여 화학적으로 강화된다. 여기서, 이온 교환이 실시되며, 유리의 표면-부근의 영역에서의 리튬 및/또는 나트륨 이온이 유리 리본의 반대면에 이미 적용된 칼륨 이온에 의하여 부분적으로 대체된다.

차후의 단계 c)에서 강화된 유리 리본을 150℃ 미만의 온도로 냉각시킨다. 방법의 단계 a) 내지 c)는 바람직하게는 연속 퍼니스 내에서 수행된다.

강화 공정의 한 실시양태에 의하면, 유리 리본을 단계 a)에서 온도 구배를 갖는 연속 퍼니스 내에서 가열한다. 이러한 방식으로, 유리 리본을 매우 온화하게 가열하며, 그리하여 유리 리본에서의 응력을 방지한다. 사용된 퍼니스는 바람직하게는 퍼니스의 한 단부로부터 다른 단부를 향하여 증가되는 온도 구배를 갖는다. 그래서, 한 단부에서 퍼니스는 더 낮은 온도 T_u를 가지며, 다른 단부에서는 더 높은 온도 T_o를 가지며, T_u<T_o가 된다. 퍼니스의 온도는 유리 리본의 진행 방향을 따라 상승되며, 즉 유리 리본은 온도 T_u를 갖는 퍼니스의 단부에서 퍼니스로 유입된다. <150℃의 더 낮은 온도 T_u 및 350 내지 500℃ 범위 내의 더 높은 온도 T_o 사이의 온도 구배는 유리 리본에서의 응력의 감소 및 가공 시간에 관하여 특히 이로운 것으로 밝혀졌다. 바람직하게는, 더 높은 온도 T_o는 강화 온도 T_H에 해당한다.

단계 b)에서, 유리 리본은 유리 리본의 표면-부근의 영역에서 나트륨 및/또는 리튬 이온을 칼륨 이온에 의하여 적어도 부분적으로 대체하여 화학적으로 강화된다. 그러한 경우에서, 칼륨 이온은 강화 공정 이전에 유리 리본의 반대면에 적용된다. 칼륨 이온의 층의 원하는 침투 깊이(DOL) 및 강도에서의 증가 정도 Cs는 공정 파라미터를 통하여 강화 온도 T_H 및 강화 시간 t_H를 조절할 수 있다. 강화 시간 t_H, 즉 강화 퍼니스에서의 체류 시간은 유리 리본의 공급 속도 및 강화 퍼니스의 길이 또는 강화 퍼니스 내에서 유리 리본이 횡단하는 수송 경로의 길이를 통하여 조절될 수 있다. 강화 퍼니스 내의 롤러에 적절한 소재는 특히 유리, 세라믹, 금속 또는 이들 소재의 복합 소재이다.

단계 b)에서의 강화 후, 강화된 유리 리본을 단계 c)에서 냉각시킨다. 강화된 유리에서의 응력을 방지하기 위하여, 온도 구배를 갖는 퍼니스를 사용하는 것이 이롭다. 퍼니스는 바람직하게는 연속 퍼니스로서 구성되며, 한 단부에서 더 높은 온도 T_o 및 다른 단부에서 더 낮은 온도 T_u를 갖는다. 강화된 유리 리본은 더 높은 온도 T_o를 갖는 퍼니스의 단부에서 퍼니스에 유입되고, 퍼니스 내에서 냉각되고, 온도 T_u에서 퍼니스로부터 배출되어 퍼니스를 통과하게 된다. <150℃의 더 낮은 온도 T_u가 이로운 것으로 밝혀졌다. 퍼니스의 더 높은 온도 T_o는 바람직하게는 350 내지 550℃이다. 특히 선행 단계 b)에서 강화 온도 T_H에 해당하는 더 높은 온도 T_o가 특히 이로운 것으로 밝혀졌다. 퍼니스의 온도는 유리 리본의 진행 방향을 따라 상승하며, 즉 유리 리본은 온도 T_u를 갖는 퍼니스의 단부에서 퍼니스에 유입된다. <150℃의 더 낮은 온도 T_u 및 350 내지 500℃ 범위 내의 더 높은 온도 T_o 사이의 온도 구배는 유리 리본에서의 응력의 감소 및 가공 시간에 관하여 특히 이로운 것으로 밝혀졌다. 바람직하게는, 더 높은 온도 T_o는 강화 온도 T_H에 해당한다.

단계 b)에서, 유리 리본의 표면-부근의 영역에서 나트륨 및/또는 리튬 이온을 칼륨 이온에 의하여 적어도 부분적으로 대체하여 유리 리본을 화학적으로 강화시킨다. 그러한 경우에서, 칼륨 이온은 강화 공정 이전에 유리 리본의 표면에, 즉 그의 반대면에 적용된다. 칼륨 이온의 층의 원하는 침투 깊이 및 압축 응력 Cs의 양은 공정 파라미터를 통하여 강화 온도 T_H 및 강화 시간 t_H를 조절할 수 있다. 강화 시간 t_H, 즉 강화 퍼니스 내에서의 체류 시간은 유리 리본의 공급 속도 및 강화 퍼니스의 길이 또는 강화 퍼니스 내의 유리 리본이 횡단하는 수송 경로의 길이를 통하여 조절될 수 있다. 강화 퍼니스 내의 롤러에 적절한 소재는 특히 유리, 세라믹, 금속 또는 이들 소재의 복합 소재이다.

단계 b)에서의 강화 후, 강화된 유리 리본을 단계 c)에서 냉각시킨다. 강화된 유리에서의 응력을 방지하기 위하여, 온도 구배를 갖는 퍼니스를 사용하는 것이 이롭다. 퍼니스는 바람직하게는 연속 퍼니스로서 구성되며, 한 단부에서 더 높은 온도 T_o 및 다른 단부에서 더 낮은 온도 T_u를 갖는다. 강화된 유리 리본은 더 높은 온도 T_o를 갖는 퍼니스의 단부에서 퍼니스에 유입되고, 퍼니스 내에서 냉각되고, 온도 T_u에서 퍼니스로부터 배출되어 퍼니스를 통과하게 된다. <150℃의 더 낮은 온도 T_u가 바람직한 것으로 밝혀졌다. 퍼니스의 더 높은 온도 T_o는 바람직하게는 350 내지 550℃이다. 특히 선행 단계 b)에서 강화 온도 T_H에 해당하는 더 높은 온도 T_o가 특히 이로운 것으로 밝혀졌다.

강화 공정의 한 실시양태는 단계 a)에서 및 단계 c)에서 온도 구배를 갖는 동일한 연속 퍼니스를 사용하는 것을 고려한다. 그러한 경우에서 단 1개의 퍼니스가 필요하므로, 이는 장치를 더욱 컴팩트하게 하며, 에너지를 절감하게 한다.

본 발명에 의한 수송 중의 강화 공정은 유리 롤로 권취시키기 이전에 인발 공정 후 수행될 수 있다. 인발된 유리 리본을 세정하고, 건조시키고, 강화시킨다. 유리를 고온에서 인발시키며, 그에 따라 강화 공정 이전에 고온을 갖게 되므로, 예열 기간이 단축될 수 있거나 또는 그러한 공정 단계는 심지어 전체가 생략될 수 있다. 이는 인발 공정 후 유리 리본이 대략 강화 온도 T_H의 온도를 갖는 경우 특히 적용 가능하다.

변형예에 의하면, 칼륨 이온은 단계 b)에서 유리 리본을 칼륨-함유 용융물을 통하여 통과되어 유리 리본의 표면에 적용될 수 있다. 용융물은 예를 들면 KNO₃을 함유할 수 있다.

대안으로 또는 추가로, 칼륨-함유 염 용액은 유리 리본의 상부 및 하부 표면, 즉 유리 리본의 상부 및 하부 면에 적용될 수 있다. 그러한 경우에서, 유리 리본이 강화 퍼니스를 통과하기 이전에 칼륨 이온의 적용을 달성한다. 바람직하게는, 유리 리본의 예열(단계 a)) 이전에 유리 리본의 반대면에 칼륨-함유 염 용액을 적용한다. 유리 리본의 예열 이외에, 용매는 그러한 경우에서 단계 a)에서 증발된다.

칼륨-함유 염 용액은 예를 들면 분무에 의하여 유리 리본의 표면 상에 적용될 수 있다. 바람직하게는 칼륨-함유 염 용액은 염 KNO₃, K₃PO₄, KCl, KOH 및/또는 K₂CO₃의 수용액이다.

그러한 방식으로, 200 ㎛ 미만의 두께를 갖는 알칼리-함유 화학적으로 강화된 박형 유리를 포함하는 유리 롤을 얻을 수 있다. 심지어, 단지 30 내지 145 ㎛ 범위 내의 유리 두께를 갖는 화학적으로 강화된 박형 유리의 유리 롤을 얻을 수 있다.

유리 리본은 특히 그의 표면 부근의 영역에서 칼륨 이온으로 농축된다. 한 실시양태에서, 층의 침투 깊이(DOL)는 30 ㎛ 이하이다. 유리 롤의 유리는 바람직하게는 약 1 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 5 ㎛의 층의 침투 깊이(DOL)를 갖는다.

그러한 DOL을 갖는 유리는 예를 들면 휴대용 전자 디바이스에서의 터치-민감성 디스플레이에 대한 커버 유리로서 사용되기에 충분히 높은 강도를 갖는다. 동시에, 가공과 관련하여 이로운 상대적으로 낮은 교환 깊이에 단지 짧은 강화 기간이 요구된다. 예를 들면, 강화 시간 t_H는 1 시간 미만 또는 심지어 30 분 미만의 기간으로 단축될 수 있다. 심지어, 단 10 내지 20 분의 강화 시간 t_H는 그러한 방식으로 가능하다.

강화 공정이 유리 리본의 수송 공정에서 통합되는 경우, 가장 짧은 가능한 강화 시간 t_H은 유리가 이온 교환 중에 염 용융물 중에 정지된 상태로 잔존하는 통상의 방법보다 더 큰 관련성을 갖는다. 통합된 강화 공정에서, 긴 강화 기간 t_H은 전체 권취 공정을 서행화시키며, 매우 낮은 진행율 및/또는 긴 수송 경로를 필요로 한다.

대안으로 또는 추가로, 특히 엣지 강도를 개선시키기 위하여 수행될 수 있는 엣지의 일부 가공이 가능하다. 엣지 강도의 개선과 함께 파라미터 R_min, R_max에 의하여 명시된 범위는 일반적으로 더 작은 값으로 이동될 것이다.

도 3의 예에 의하여 설명된 바와 같이, 엣지의 성공적인 가공은 평균 파단 강도를 증가시키는 것만을 포함할 수 없다. 그보다는, 분산은 또한 파단의 위험을 증가시키지 않으면서 박형 유리 리본(3)을 단단하게 롤링업시킬 수 있는 방법에 대하여서는 결정적이다.

그러한 경우에서 분산은 절대값으로서 결정적일 뿐 아니라, 특히 상대적 분산 s/<R>은 수학식 (2), (3)의 지수에 포함된다. 본 발명의 또 다른 실시양태에 의하면, 박형 유리 리본(3)의 종방향 엣지(34, 35)는 유리 롤(1)에서 박형 유리 리본(3)과 동일한 굽힘 방향을 갖는 샘플(10)의 파단시 상대적 분산 또는 평균값 <R>에 대한 분산 s의 비를 감소시키도록 하는 방식으로 처리되는 것을 고려한다. 그러므로, 그러한 상대적 분산은 특히 박형 유리 리본(3)의 종방향 엣지(34, 35)의 세그먼트에 의하여 구획되는 엣지(22, 23)에서의 파단에 관한 것이다.

따라서, 보다 광의로 말하자면, 0.15 미만의 박형 유리 리본(3)의 샘플(10)의 파단시 상대적 분산을 나타내는 박형 유리 리본(3)은 본 발명의 유리 롤(1)에 바람직하다. 비교를 위하여, "면 1"로 지정한 히스토그램의 굽힘 반경의 상대적 분산 s/<R>은 0.05279이다. 대조적으로, "면 2"로 지정한 히스토그램의 경우, 굽힘 반경의 상대적 분산은 0.2633이다. 정확하게, 높은 평균 강도에도 불구하고, 단단하게 롤링업시킬 때 박형 유리 리본의 높은 파단 위험성을 초래한다. 그러한 예로부터 알 수 있는 바와 같이, 놀랍게도, 엣지 가공은 평균 강도를 낮출 수 있으며, 그럼에도 불구하고, 분산이 동시에 감소될 경우, 박형 유리의 더 단단한 권취를 허용한다.

도 4 내지 7은 강화 공정의 방법 단계를 개략적으로 도시한다. 도시된 강화 공정은 본 발명의 방법에 통합될 수 있다.

도 4에 개략적으로 도시된 강화 공정에서, 박형 유리는 30 내지 144 ㎛ 범위의 두께를 갖는다. 여기서, 여기서, 화살표는 롤러(130, 131, 132, 133, 134)에 의하여 이송되는 유리 리본(3)의 진행 방향을 나타낸다. 그러한 예에서, 유리 리본(3)은 본 발명의 방법을 사용하여 유리 롤(100)로부터 권출되고, 화학적으로 강화되고, 유리 롤(1)로 권취시킨다.

권출된 유리 리본(3)을 우선 세정하고, 건조시킨다. 이러한 공정 단계는 직사각형(140)에 의하여 개략적으로 도시한다. 그 후, 유리 리본(3)은 퍼니스(150)를 통과한다. 연속 퍼니스(150)에서, 유리 리본(3)을 300 내지 550℃ 범위 내의 온도로 가열하고, 대략 강화 온도 T_H의 온도에서 연속 퍼니스(150)로부터 배출된다. 이는 차후의 단계 b)에서 온도차에 의하여 유리 리본에서 유발되는 응력을 방지한다. 온도 구배를 갖는 연속 퍼니스(150) 내에서 유리 리본(3)을 가열하는 것이 특히 이로운 것으로 밝혀졌다. 퍼니스(150) 내에서의 온도 구배는 화살표(220)에 의하여 개략적으로 나타낸다. 퍼니스 내의 온도 구배는 퍼니스 내에서 더 낮은 온도 T_u 및 더 높은 온도 T_o에 의하여 정의된다. 그러한 경우에서, 유리 리본(3)이 퍼니스에 유입되는 퍼니스(150)의 개구는 온도 T_u를 갖는다. 퍼니스 내에서, 퍼니스로부터 배출시 유리 리본(3)이 온도 T_o를 갖거나 또는 T_o에 근접하도록 온도는 온도 T_o까지 상승된다. 바람직하게는, 온도 T_u는 20 내지 150℃ 범위 내이며 및/또는 더 높은 온도 T_o는 350 내지 550℃ 범위 내이다. 해당 온도 구배를 사용하여 유리 리본(3)을 가열하여 응력이 유리에서 발생하는 것을 방지한다. 단계 b)에서 강화 온도 T_H에 해당하는 온도로 유리 리본을 가열시키는 것이 특히 이로운 것으로 밝혀졌다.

단계 a)에서 예열된 유리 리본(3)은 단계 b)에서 강화 퍼니스(160)를 통과한다. 강화 퍼니스는 300 내지 550℃ 범위 내의 강화 온도 T_H를 갖는다. 강화 온도 T_H, 즉 이온 교환이 발생하는 온도는 유리 리본의 특정한 유리 조성 및 얻게 되는 층의 교환 깊이(DOL) 및 요구되는 압축 응력 Cs에 의존한다.

강화 퍼니스(160)는 유리 리본(3)이 당겨지는 용융된 염 배쓰(170)를 포함한다. 나트륨 및/또는 리튬 이온이 칼륨 이온에 의하여 대체되는 도중에, 유리 리본의 표면 부근에서의 영역 내에서 이온 교환이 발생하도록 용융된 염 배쓰(170)는 칼륨 이온을 함유한다.

그러한 실시양태에서, 롤러(132)의 소재가 용융된 염 배쓰에 관하여 불활성이거나 또는 적어도 실질적으로 불활성이 되도록 강화 퍼니스(160) 내의 롤러(132)는 용융된 염 배쓰(170) 중에 전적으로 또는 부분적으로 침지된다. 롤러(132)에 적절한 소재는 유리, 금속 또는 세라믹을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 유리, 금속 및/또는 세라믹으로 생성된 복합 소재도 마찬가지로 사용될 수 있다.

요구되는 강화 시간 t_H에 대하여 용융된 유리 중에 유리 리본이 잔존하도록 유리 리본(3)의 진행 속도를 조절한다. 강화 시간 t_H는 강화 온도 T_H 및 달성하고자 하는 층의 교환 깊이(DOL)에 의존한다. 예를 들면, 약 3 내지 5 ㎛의 침투 깊이는 이미 10 및 20 분 사이의 강화 기간으로 달성될 수 있다.

강화 공정 후, 강화된 유리 리본을 단계 c)에서 추가의 연속 퍼니스(180) 내에서 냉각시킨다. 유리 내의 응력을 방지하도록 연속 퍼니스(180)에는 유리 리본(3)의 느린 냉각을 제공한다. 예시된 실시양태에서, 퍼니스(180)는 또한 화살표(221)에 의하여 나타낸 온도 구배를 갖는다. 유리 리본(3)이 퍼니스(180)에 유입되는 개구에서, 퍼니스(180)는 온도 T_o를 갖는다. 유리 리본(3)의 진행 방향을 따라, 유리 리본(3)이 퍼니스로부터 배출되는 개구에서 퍼니스가 온도 T_u를 갖도록 퍼니스(180) 내의 온도는 감소되며, T_o>T_u가 된다. 바람직하게는, 온도 T_o는 대략 강화 온도 T_H이다. 150℃ 미만의 온도로의 냉각이 특히 이로운 것으로 밝혀졌다.

도 5는 박형 유리 리본(3)을 생성하기 위한 인발 공정(도시하지 않음) 이후에 강화 공정을 수행하는 강화 공정의 변형예가 도시되어 있다. 인발 공정 후, 유리 리본(3)은 대략 강화 온도 T_H 또는 심지어 이보다 더 높은 온도를 가지므로, 단계 a)에서 유리 리본(3)의 예열은 도 5에 도시된 실시양태 변형예에서 생략될 수 있다. 그러므로, 그러한 변형예는 에너지 측면에서 특히 이롭다.

유리 리본(101)을 그저 세정, 건조시킨 후, 도 4에 도시된 강화 공정의 변형예와 유사한 방법의 단계 b) 및 c)로 처리한다.

이온 교환에 필요한 칼륨 이온은 마찬가지로 용액의 형태로 유리 리본(3)의 반대면에 적용될 수 있다. 이는 도 6에 개략적으로 도시한다. 우선, 유리 리본(3)을 세정하고, 건조시킨다. 차후의 단계에서, 칼륨 염 용액(211)이 유리 리본(3)의 상부면 및 하부면에 적용되는 디바이스(210)을 통하여 유리 리본(3)이 주행한다. 이러한 용액은 바람직하게는 수용액이다. 예시된 실시양태에서, 용액(211)은 유리 리본의 표면 상에 분무된다. 그 후, 단계 a)에서, 상기와 같이 처리된 유리 리본(3)은 대략 강화 온도 T_H의 온도로 가열되어 용매가 증발되는 퍼니스(150)를 통과한다. 그 후, 유리 리본(3)은 300 내지 550℃ 범위 내의 온도 T_H를 갖는 강화 퍼니스(160)를 통과한다. 그러한 단계 b)에서, 유리 리본의 표면에 근접한 영역에서의 나트륨 및/또는 리튬 이온이 유리 표면이 이미 적용된 칼륨 이온에 의하여 대체되는 도중에 이온 교환이 실시된다. 선택된 체류 시간 t_H은 층의 요구되는 교환 깊이(DOL)에 의존한다.

도 7은 유리 리본(3)이 단계 a) 및 c)에서의 온도 구배를 갖는 동일한 연속 퍼니스(230)를 통과하는 본 발명에 의한 방법의 또다른 변형예를 도시한다. 퍼니스(230)는 더 낮은 온도 T_u 및 더 높은 온도 T_o로 화살표(220)에 의하여 예시한 온도 구배를 갖는다. 유리 리본(3)은 2개의 대향 개구(231 및 232) 각각을 통하여 퍼니스(230)에 유입 및 배출된다. 개구(231)에서, 퍼니스는 더 낮은 온도 T_u를 가지며, 개구(232)에서 더 높은 온도 T_o를 가지며, T_o>T_u가 된다.

그러한 변형예에 의하면, 단계 a)에서 유리 리본(3)은 개구(231)를 통하여 퍼니스(230)로 진행된다. 유리 리본(110)이 단계 a)에서 퍼니스(230)를 통과하면서, 가열되며, 온도 T_o에서 개구(232)를 통하여 퍼니스(230)로부터 배출된다. 차후의 단계 b)에서, 이온 교환이 퍼니스(160) 내에서 실시된다. 본 발명의 그러한 실시양태 변형예에 의하면, 강화 퍼니스(161)만이 1개의 개구를 갖는다. 본 발명의 그러한 변형예에서, 유리 리본(3)이 강화 롤러에 의하여 진행 방향에서의 변화를 겪도록 강화 롤러(131)는 편향 롤러의 형태로 제공된다. 유리 리본(3)이 퍼니스(160) 내에서 강화 시간 t_H 동안 강화 온도 T_H로 가열된 후, 유리 리본(110)은 개구(161)를 통하여 퍼니스(160)로부터 배출된다. 상기와 같이 하여 강화된 유리 리본(3)을 냉각시키기 위하여, 이를 단계 c)에서 개구(232)를 통하여 퍼니스(230)로 당긴다. 여기서, 퍼니스의 온도 구배로 인하여, 유리 리본은 더 낮은 온도 T_u로 서서히 냉각된 후 개구(231)를 통하여 퍼니스(230)로부터 배출되며, 유리 롤(1)로 권취될 수 있다.

Claims (30)

10 m 이상의 길이 및 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는 권취된 박형 유리 리본(3)을 포함하는 박형 유리 롤(1)로서, 권취된 박형 유리 리본(3)의 내측 반경이 하기 R_min 내지 R_max의 범위 내인 박형 유리 롤(1):

상기 식에서,
<R>은 평균값이고,

는 박형 유리 리본(3)의 유리 소재와 동일한 두께 및 동일한 유리 엣지 품질을 갖는 동일한 유리 소재로 제조된 복수 N의 샘플(10)의 파단시의 굽힘 반경의 분산이고, 여기서, R_i는 각각의 샘플(10)이 파단되는 굽힘 반경이며,
t는 박형 유리 롤이 파단 없이 견디는 일 단위의 최소 시간 기간이고,
굽힘 반경 R_i의 평균값 <R> 및 이의 분산은 20개 이상의 박형 유리의 샘플에 파단시까지 굽힘 응력을 가하여 구해진다.

제1항에 있어서, 박형 유리 롤의 두께가 100 ㎛ 이하 및 5 ㎛ 이상인 것인 박형 유리 롤(1).

제1항 또는 제2항에 있어서, 박형 유리가 50 ㎛의 두께를 갖는 비알칼리성 보로실리케이트 유리이며, 박형 유리 롤의 코어가 30 ㎜ 및 83 ㎜ 사이의 직경을 갖는 것인 박형 유리 롤(1).

제1항 또는 제2항에 있어서, 박형 유리 롤(1)에서의 연속 유리 층을 분리시키기 위해 유리 리본과 함께 권취된 웹 소재(7)를 포함하는 것인 박형 유리 롤(1).

제1항에 있어서, 박형 유리 리본(3)이 두 반대면(34, 35) 및 종방향 엣지(32, 33)를 가지며, 볼록 만곡면이, 종방향 엣지(32, 33)를 따라 박형 유리 리본(3)으로부터 절단되고 박형 유리 리본(3)과 동일한 방향으로 종방향 엣지(32, 33) 주위에서 구부러진 샘플(10)이 반대 방향으로 구부러진 샘플(10)에 비하여 더 작은 값의 하기 R_min을 나타내는 면(34, 35)이도록 박형 유리 리본(3)이 권취된 것인, 권취된 박형 유리 리본(3)을 포함하는 박형 유리 롤(1):

상기 식에서,
<R>은 평균값이고,

는 샘플(10)의 파단시의 굽힘 반경의 분산이고, 여기서, R_i는 각각의 샘플(10)이 파단되는 굽힘 반경이며,
굽힘 반경 R_i의 평균값 <R> 및 이의 분산은 20개 이상의 박형 유리의 샘플에 파단시까지 굽힘 응력을 가하여 구해진다.

제5항에 있어서, 박형 유리 리본(3)의 샘플(10)의 파단시 비 s/<R>에 의하여 주어지는 상대적 분산이 0.15 미만인 것인 박형 유리 롤.

제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 박형 유리 리본(3)이 알칼리성 유리로 제조되고 화학적으로 강화되는 것인 박형 유리 롤.

제7항에 있어서, 박형 유리 리본(3)이 3∼5 ㎛ 범위의 층의 교환 깊이(DOL)를 나타내는 것인 박형 유리 롤(1).

- 파단 테스트에서, 점진적으로 증가되는 굽힘 응력 하에서 복수 N의 샘플(10)의 파단시 굽힘 반경 R_i의 평균값 <R> 및 분산

을 구하는 것, 및
- 샘플(10)의 유리 소재와 동일한 두께 및 동일한 유리 엣지 품질을 갖는 동일한 유리 소재로 제조된 박형 유리 리본(3)을 제공하고 이것을 박형 유리 롤(1)로 권취시키는 것
을 포함하고,
박형 유리 롤(1)에서 박형 유리 리본(3)의 최내층의 반경인 박형 유리 롤(1)의 내측 반경이 하기 R_min 내지 R_max의 범위 내가 되도록 선택되는, 10 m 이상의 길이 및 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는 권취된 박형 유리 리본(3)을 포함하는 박형 유리 롤(1)의 제조 방법:

상기 식에서, t는 박형 유리 롤이 파단 없이 견디는 일 단위의 소정의 최소 시간 기간이고, 굽힘 반경 R_i의 평균값 <R> 및 이의 분산은 20개 이상의 박형 유리의 샘플에 파단시까지 굽힘 응력을 가하여 구해진다.

제9항에 있어서, 50개 이상의 박형 유리의 샘플(10)에 파단시까지 굽힘 응력을 가하여, 굽힘 반경 R_i의 평균값 <R> 및 이의 분산을 구하는 것인 제조 방법.

제9항 또는 제10항에 있어서, 샘플(10)의 제1 세트를 하나의 굽힘 방향으로 구부리고, 샘플(10)의 제2 세트를 반대 굽힘 방향으로 구부리며, 파라미터 R_min 및 R_max를 샘플(10)의 2개의 세트에 대하여 별도로 구하는 것인 제조 방법.

제11항에 있어서, 박형 유리 롤(1)을 제조하기 위한 박형 유리 리본(3)의 굽힘 방향이, 더 작은 값의 R_min이 구해지는 샘플(10)의 세트의 굽힘 방향에 상응하도록 선택되는 것인 제조 방법.

제9항에 있어서, 샘플(10)의 파단시 박형 유리 리본(3)의 종방향 엣지(34, 35)의 세그먼트에 의하여 정해지는 엣지(22, 23)에서 평균값 <R>에 대한 분산 s의 비에 의하여 정의되는 상대적 분산을 감소시키는 방식으로, 박형 유리 리본(3)의 종방향 엣지(34, 35)를 처리하는 것인 제조 방법.

제9항에 있어서, 박형 유리 리본(3)이 권취시 화학적으로 강화되며, 화학적 강화 공정이 적어도
(a) 유리 리본(3)을 300∼550℃ 범위 내의 온도로 예열시키는 단계;
(b) 표면 영역에서 이온 교환에 의하여 350∼550℃ 범위 내의 강화 온도 T_H에서 유리 리본(3)을 화학적으로 강화시키는 단계;
(c) 유리 리본(3)을 <150℃의 온도로 냉각시키는 단계
를 포함하며;
단계 (a) 이전에 및/또는 단계 (b)에서 칼륨 이온이 유리 리본(3)의 하부면 및 상부면에 적용되며; 단계 (b)에서 유리 리본(3)을 강화 온도 T_H로 가열하고, 단계 (a) 내지 (c)는 연속 퍼니스(150, 160, 180, 230) 내에서 수행되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 단계 (a) 이전에 칼륨 염 용액(211)을 박형 유리 리본(3)의 상부면 및 하부면에 적용하는 것인 제조 방법.

제15항에 있어서, 칼륨-함유 염 용액(211)은 수용액이고, KNO₃, K₃PO₄, KCl, KOH, K₂CO₃ 또는 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 염을 함유하는 것인 제조 방법.

제15항에 있어서, 칼륨-함유 염 용액(211)이 박형 유리 리본(3)의 표면 상에 분무되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 단계 (b)에서 박형 유리 리본(3)이 칼륨-함유 용융염(170)에 통과되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 단계 (a)에서 박형 유리 리본(3)이 온도 구배를 갖는 연속 퍼니스(150, 230)에 통과되는 것인 제조 방법.

제19항에 있어서, 퍼니스 내의 더 낮은 온도가 T_u<150℃이고 퍼니스 내의 더 높은 온도 T_o가 350℃ 내지 550℃ 범위 내인 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 단계 (c)에서 박형 유리 리본(3)을 온도 구배를 갖는 퍼니스(180, 230) 내에서 냉각시키며, 퍼니스의 더 낮은 온도가 T_u<150℃이고 퍼니스의 더 높은 온도 T_o가 350℃ 내지 550℃ 범위 내인 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 단계 (c)에서, 단계 (a)에서와 같은 동일한 퍼니스(230)가 사용되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 강화 퍼니스(132) 내의 롤러가 유리, 세라믹, 금속, 또는 유리, 세라믹 및 금속으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 복합 소재로 제조되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 강화 시간 t_H가, 1∼10 ㎛ 범위의 층의 교환 깊이(DOL)를 얻도록 선택되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 강화 시간 t_H가, 3∼5 ㎛ 범위의 층의 교환 깊이(DOL)를 얻도록 선택되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 박형 유리 리본(3)이 <145 ㎛의 범위 내의 두께를 갖는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 박형 유리 리본(3)이 30 내지 <144 ㎛ 범위 내의 두께를 갖는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 단계 (a)에서 별개의 퍼니스에서의 예열이 생략되는 것인 제조 방법.

제14항에 있어서, 롤-투-롤 공정으로서 수행되는 것인 제조 방법.

코팅 단계 및/또는 부품 설치 공정 단계를 포함하는 롤-투-롤 공정으로 제14항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조되는 유리 롤(1).

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