KR101992295B1 - 개선된 프릿 재료들 및/또는 이를 포함하는 진공 밀봉 유리 유닛의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

어떤 실시 구현예들은 개선된 IR 흡수 특성을 가지는 프릿 재료들에 관한 것이다. 어떤 실시예들은 약 525 ℃의 온도에서 약 3 분 안에 실질적으로 녹는 프릿 재료들에 관한 것이다. 어떤 실시예들은 IR 에너지를 이용한 가장자리 씰의 제조방법에 관한 것이다. 어떤 실시예들은 가장자리 씰을 형성하기 위한 프릿 재료에 적용된 IR 에너지의 조절에 관한 것이다. 어떤 실시예들은 또한, 예를 들어 진동 수단에 있어서, IR 에너지를 이용한 VIG 유닛을 제조하는 것 및 다수의 시간 기간들 상으로 IR 에너지의 양을 조절하는 것에 관한 것이다.

Description

개선된 프릿 재료들 및/또는 이를 포함하는 진공 밀봉 유리 유닛의 제조방법{IMPROVED FRIT MATERIALS AND/OR METHOD OF MAKING VACUUM INSULATING GLASS UNITS INCLUDING THE SAME}
이 발명의 어떤 실시 구현예들은 개선된 프릿 재료들 및/또는 이를 포함하는 진공 밀봉 유리(vacuum insulted glass)(VIG) 유닛들의 제조방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 어떤 실시 구현예들은 증가된 IR 흡수 특성들을 가진 프릿 재료들, 및/또는 이를 VIG 유닛들에 포함시키는 방법들에 관한 것이다.
배경기술 및 본 발명의 실시 구현예들의 요약
진공 IG 유닛(Vacuum IG units)은 본 분야에 알려져 있다. 예를 들어, 참고문헌으로서 이의 내용이 본원에 의해 모두 포함되는, U.S. 특허 제5,664,395호, 제5,657,607호, 및 제5,902,652호를 참고하라.
도 1 내지 2는, 통상적인 진공 IG 유닛(진공 IG 유닛 또는 VIG 유닛)을 나타낸 것이다. 진공 IG 유닛(1)은, 이들 사이에 비워진 또는 저 압력 공간(6)(low pressure space 6)을 둘러싸는, 두 개의 이격된 유리 기판(two spaced apart glass substrates)(2) 및 (3)을 포함한다. 유리 시트/기판(2) 및 (3)은, 지지 기둥(support pillars) 또는 스페이서(5)(spacers 5)의 배열 및 융합된 접착용 유리 (4)(fused solder glass 4)의 말단 또는 가장자리 씰(peripheral or edge seal)에 의해 상호연결되어 있다.
펌프 아웃 튜브(8)(Pump out tube 8)은, 유리 시트(2)의 내부의 표면(interior surface)으로부터 시트(2)의 외부의 표면(exterior face)에서의 리세스의 바닥으로 통과하는, 홀(10) 또는 구멍(aperture)에 대한 접착용 유리(9)(solder glass)에 의해 완전히 밀봉된다(sealed). 기판(2) 및 (3) 사이의 내부의 공간이 낮은 압력 영역 또는 공간(space)(6)을 생성하기 위해 비워지도록, 진공(vacuum)은 펌프 아웃 튜브(8)에 부속된다. 배출(evacuation) 후에, 튜브(8)은 상기 진공을 밀봉하기 위해(seal) 용해된다. 리세스(11)은 밀봉된 튜브(8)(sealed tube)을 유지한다. 선택적으로, 화학적 게터(12)(chemical getter)는 리세스(13) 내에 포함될 수도 있다.
이들의 융합된 접착용 유리 말단 씰(4)(their fused solder glass peripheral seals)과 함께, 통상적인 진공 IG 유닛은 하기한 바와 같이 제조되었다. 용액에서의 유리 프릿(Glass frit)[접착용 유리 가장자리 씰(4)(solder glass edge seal)을 궁극적으로 형성하기 위해]은 기판(2)의 주변 주위에 초기에 증착된다. 상기 그 밖의 기판(3)은, 이들 사이의 상기 유리 프릿/용액 및 스페이서(5)을 사이에 끼우기 위해, 기판(2)의 윗 부분 상에 낮춰졌다. 시트(2), (3), 상기 스페이서 및 상기 씰 물질(the seal material)을 포함하는 전체의 조립(the entire assembly)은, 그리고 난 다음에 상기 유리 프릿이 용융되는 점인, 대략 500 ℃의 온도로 가열되고, 상기 유리 시트(2), (3)의 표면을 젖게 하고(wet), 및 밀폐된 말단 또는 가장자리 씰(4)(hermetic peripheral or edge seal)을 궁극적으로 형성한다. 이러한 대략 500 ℃ 온도는 약 1 시간 내지 8 시간 동안 유지된다. 상기 튜브(8) 주위의 상기 씰 및 상기 말단/가장자리 씰(4)(peripheral/edge seal)의 형성 후에, 상기 조립은 실온으로 냉각된다. U.S. 특허 제5,664,395호의 컬럼 2에는 통상적인 진공 IG 가공 온도가 한 시간 동안 대략 500 ℃임이 기재되어 있음을 참고하라. 상기 '395 특허의 발명자 Lenzen, Turner 및 Collins는, "상기 가장자리 씰 공정(edge seal process)은 현재 매우 느리다: 일반적으로 상기 샘플의 상기 온도는 한 시간당 200 ℃로 증가되고, 상기 접착용 유리에 따라, 430 ℃ 내지 530 ℃의 범위의 상수 값(constant value)으로 한 시간 동안 유지된다"를 나타낸다. 가장자리 씰(4)의 형성 후에, 진공은 저 압력 공간(6)을 형성하기 위해 상기 튜브를 통해 빨아들여진다(drawn).
통상적인 가장자리 씰의 상기 조성물은 본 분야에서 알려져 있다. 예를 들어, 참고문헌으로서 본원에 의해 이의 내용이 모두 포함되는, U.S. 특허 제3,837,866호; 제4,256,495호; 제4,743,302호; 제5,051,381호; 제5,188,990호; 제5,336,644호; 제5,534,469호; 제7,425,518호, 및 U.S. 공개 제2005/0233885호를 참고하라.
어떤 경우에서는, 가장자리 씰(4)의 형성에 사용되는 상기의 높은 온도 및 보다 긴 가열 시간은 바람직하지 않다. 이는 상기 진공 IG 유닛에서 열 강화된 또는 강화 유리 기판(heat strengthened or tempered glass substrate)(2), (3)을 사용하는 것을 원하는 경우에 특히 중요하다. 도 3 내지 4에 나타낸 바와 같이, 강화 유리(tempered glass)는, 가열 시간의 작용으로서 높은 온도에 대한 노출시 담금 강도(temper strength)를 잃는다. 게다가, 이러한 높은 공정 온도(high processing temperatures)는, 특정한 경우에 상기 유리 기판의 한 면 또는 둘 다에 적용될 수도 있는, 특정한 낮은-E 코팅(low-E coating(s))에 불리하게 영향을 미칠 수도 있다.
도 3은, 상기 원래의 중심 장력 스트레스(the original center tension stress)가 인치(inch) 당 3,200 MU인 경우에, 상이한 기간 동안에 상이한 온도에 대한 노출 상에서 완전하게 열에 의해 단련된 플레이트 유리(fully thermally tempered plate glass)가 원래의 담금을 어떻게 잃는지를 설명한 그래프이다. 도 3에서 x-축은, 시간(1 내지 1,000 시간)에서 전형적으로 대표적인 시간인 반면에, 상기 y-축은 열 노출 후에 남아있는 원래의 담금 강도의 백분율을 나타낸 것이다. 도 4 는, 도 4에서 상기 x-축이 0 내지 1 시간 사이에 전형적으로 확장된 것을 제외하고는, 도 3 과 유사한 그래프이다.
7가지 상이한 곡선은, 화씨 온도(degrees Fahrenheit)(℉)에서 상이 한 온도 노출을 나타내는, 도 3에 설명되어 있다. 상기 상이한 곡선/라인은, 400 ℉(도 3 그래프의 위 부분을 가로지름), 500 ℉, 600 ℉, 700 ℉, 800 ℉, 900 ℉ 및 950 ℉(도 3 그래프의 아래의 곡선)이다. 900 ℉의 온도는, 도 1 내지 2에서 상기의 통상적인 접착용 유리 말단 씰(4)를 형성하기 위해 이용되는 상기 범위 내에 있는, 대략 482 ℃와 같다. 따라서, 참고 번호 18에 의해 표시된, 도 3에서 상기 900 ℉ 곡선을 주의해서 살펴 본다(attention is drawn to the 900 ℉ curve in Fig. 3). 나타낸 바와 같이, 상기 원래의 담금 강도의 오직 20 %만이 이러한 온도(900 ℉ 또는 482 ℃)에서 한 시간 후에 남아있다. 이러한 담금 강도의 현저한 손실(즉, 80 % 손실)은 바람직하지 않다.
더 나아가, 상기 시트가 노출된 상기 온도가 800 ℉, 약 428 ℃로 감소된 경우, 남아있는 강도의 양은 약 70 %이다. 최종적으로, 약 600 ℉, 약 315 ℃로의 온도에서의 감소는 남아있는 상기 시트의 상기 원래의 담금 강도의 약 95 %를 야기한다. 대체적으로 또는 추가적으로, 감소된 높은 온도들에의 노출 시간 기간은 상기 담금 강도 손실을 줄일 수 있다. 예를 들어, 약 900 °F에서 노출되는 10 분은 상기 본래의 값 60 % 내지 70 %인 담금 강도를 초래할 수 있다. 인정할 것인 바와 같이, 높은 온도로 유리의 강화 시트(tempered sheet)를 노출시키는 것의 결과로서 어떠한 담금 강도 손실(temper strength losses)을 감소시키는 것이 바람직하다.
위에서 언급한 바와 같이, VIG 유닛들의 형성은 상기 유닛의 내부에 형성된 진공으로부터 적용된 압력을 견딜 수 있는 밀봉 씰의 형성을 포함한다. 또한 위에서 논의된 바와 같이, 상기 씰의 형성은 약 1 시간의 기간 동안 500 ℃ 또는 초과(at or above)의 온도들을 통상적으로 포함할 수 있다. 이들 온도들은 통상적인 프릿 재료가 녹아서 VIG 유닛을 위한 씰을 형성하기 위한 충분한 높은 온도를 얻도록 요구된다. 위에서 보여진 바와 같이, 그러한 온도는 강화 유리를 사용하는 VIG 유닛들을 위한 강도 감소(종종 극적인 강도 감소)를 초래할 수 있다.
상기의 온도들은 대류 가열 공정(convection heating process)(예를 들어 보통의 오븐)의 사용을 통해 전형적으로 달성된다. 그러한 가열 공정은 유리의 두 개의 기판들 사이에 프릿 재료를 씰링하는데 문제가 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 대류 공정을 통하여 챔버 안에서의 공기의 이동은 유리 기판들의 표면 온도에 영향을 미칠 수 있고 씰링 공정에 역행하는 영향을 미칠 수 있다. 상기 유리 기판 내 온도 변화들은 휘어짐(bending), 뒤틀림(warping) 등을 야기할 수 있다는 것이 인정된다. 이들의 부작용은 프릿 재료가 유리 기판 상에 충분한 씰을 형성하는 것을 방지할 수 있다(예를 들어 그 이유는 상기 유리가 평평하지 않기 때문이다). 대류 오븐에 있어서, 공기 온도는 상기 오븐 전체에 걸쳐 결합도(couple degrees) 이내로 유지될 수 있다. 그러나, 유리 기판의 온도는 상기 오븐 내부에서 상기 유리의 특정한 부분의 배치에 따라 10 도 이상 다를 수 있다. 더 나아가, 그러한 온도 변화들(및 관련된 문제들)은 상기 오븐 내부에서의 온도가 증가함에 따라 더욱 현저해질 수 있다.
위의 문제들을 방지할 수 있는 하나의 통상적인 해법은 유리 기판을 함께 씰링하기 위한 하나의 통상적인 용액은 에폭시를 사용하는 것이다. 그러나, VIG 유닛의 경우에, 에폭시 조성물은 진공 상에서 씰(seal)을 유지하기에 불충분할 수도 있다. 게다가, 에폭시는, VIG 유닛에 적용한 경우에 이들의 유효성을 추가적으로 감소시킬 수도 있는, 환경 요인(environmental factor)에 영향을 받기 쉬울 수도 있다.
다른 통상적인 해법은 납을 함유하는 프릿 용액을 사용하는 것이다. 알려진 바와 같이, 납은 비교적으로 저융점을 가진다. 이에 따라(accordingly), 상기 VIG 유닛들을 씰링하기 위한 온도들은 다른 프릿 재료들을 위해서와 같이 높을 필요가 없어, 강화 유리 기판들의 담금 강도는 다른 프릿 기반 재료들에 요구되는 동일한 정도까지 감소하지 않을 수 있다.
전형적인 납 기반 프릿들은 약 70 % 내지 80 % 납 시금(lead assay)을 함유할 수 있다. 그러한 프릿들은 약 400 ℃ 내지 500 ℃ 의 씰링 온도(예를 들어 상기 프릿이 녹고 상기 기판에 결합되는 온도)를 가질 수 있다.
납 기반 프릿들은 어떤 사안들을 해결할 수 있지만, 상기 프릿 내의 납의 사용은 새로운 문제들을 야기할 수 있다. 구체적으로, 납을 함유하는 제품들의 결과로서 건강 문제가 있을 수 있다. 게다가, 어떤 나라들(예를 들어 유럽 연합에 있어서)은 정해진 제품 내 함유될 수 있는 납의 양에 대해 엄격한 요구 사항들을 부과할 수 있다. 실제로, 일부 나라들(또는 고객들)은 완전히 납-프리(lead-free)인 제품들을 요구할 수 있다.
따라서, 비-납(non-lead) 기반 프릿들은 계속해서 수요가 있다는 것이 인정된다. 게다가, 비-납 기반 프릿들(예를 들어 씰들)을 가진 유리 물품들을 위한 기술들은 계속해서 수요가 있다(continuously sought after). 상기 프릿 재료는 감소된 온도 씰링이 가능하도록 디자인되어 어닐링(annealed) 또는 강화 유리가 상기 유리의 특성들에 상당한 해로운 영향을 주지 않고 씰링될 수 있게 한다. 더 나아가, 위에서 논의된 바와 같이, 씰링 처리 동안에 유리 기판의 표면을 가로지르는 온도 변화들은 형성된 씰의 품질에 역행하는 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 씰 또는 씰을 가진 VIG 유닛의 형성의 씰링 처리를 개선하기 위한 기술들은 계속해서 수요가 있다.
어떤 실시 구현예들에 따른 프릿 재료는 다음의 특성들 및/또는 이점들의 하나 이상을 가질 수 있다.
a. VIG 유닛들에 사용된 다른 프릿들에 비해 비교적 낮은 용융 온도
b. 좋은 유리/프릿 습윤 및 접착력
c. 유리 활(glass bow) 및 프릿 높이 처리 변화(frit height processing variation)의 일부 공정 공차(tolerance)를 가지기 위한 충분한 용융 흐름
d. 온도 범위의 프릿 용융 공차. 씰은 감소된 양의 거품을 형성하고 충분한 씰 강도를 유지한다.
e. 유리에 씰링하기 위한 범위를 가지는 열 팽창 계수(CTE) 매치(Coefficient of thermal expansion (CTE) match with a range to seal to glass)
f. 프릿에 의해 형성된 씰은 밀봉성이다.
g. IR 흡수 특성들은 오븐 내 IR에 가까운 최대 사용을 위해 첨가제가 부가되거나 또는 높다(IR absorption properties are high or additives added for maximum use of near IR in an oven.).
h. 씰링 온도에서 프릿이 습윤 및 분산성을 위한 유체인 것을 허용하도록 씰링 보다 더 높은 온도에서의 낮은 프릿 결정화 또는 결정화(Low frit crystallization or crystallization at higher than sealing temperature to allow frit at sealing temperature to be fluid for wetting and flow ability.).
i. 유리 기판들에 대한 비교적 빠른 결합 시간
j. 열응력(thermal stresses) 및/또는 진공 감소 응력(vacuum induced stresses)을 견디는데 충분한 기계적 결합 강도
어떤 실시 구현예들에 있어서, 가장자리 씰을 형성하는 공정 또는 가장자리 씰을 가진 VIG 유닛은 상기 프릿 재료에 IR 에너지를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 상기 IR 에너지는 유리 기판에 상기 프릿 재료의 용융(melting) 및/또는 씰링을 용이하게 할 수 있다.
어떤 실시 구현예들에 있어서 프릿 재료가 제공된다. 상기 프릿 재료는 1100 내지 2100 nm 파장을 가지는 적외선 (IR) 에너지의 적어도 80 %를 흡수하는데 충분한 양의 산화 비스무트(bismuth oxide), 산화 아연, 산화 불소, 산화 알루미늄 및 산화 마그네슘을 포함하는 조성물을 포함한다.
어떤 실시 구현예에 있어서 프릿 재료가 제공된다. 산화 비스무트, 산화 아연, 산화 불소, 산화 알루미늄 및 산화 마그네슘을 포함하는 조성물은 상기 프릿 재료 내에 포함된다. 프릿이 약 3 분 이내에 525 ℃ 보다 높지 않은 온도로 유지될 때 상기 프릿 재료는 실질적으로 완전히 녹는다.
어떤 실시 구현예에 있어서 VIG 유닛을 위한 가장자리 씰의 제조방법이 제공된다. IR 에너지는 프릿 재료에 소정의 제 1 시간 기간(first predetermined period of time) 동안 제 1 전압에서 작동하는 적어도 하나의 IR 에미터로부터 적용된다. 적어도 하나의 IR 에미터의 작동 전압은 상기 프릿 재료 상에 충돌하는 상기 IR 에너지를 줄이도록 소정의 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 전압에서 제 2 전압까지 줄어든다. 적어도 하나의 IR 에미터의 작동 전압은 상기 프릿 재료 상에 충돌하는 상기 IR 에너지를 증가시키도록 소정의 제 3 시간 기간 동안 상기 제 2 전압에서 제 3 전압까지 증가된다. 상기 프릿 재료는 소정의 제 4 시간 기간을 거쳐서(over) 식거나 냉각된다.
어떤 실시 구현예에 있어서 VIG 유닛의 제조방법이 제공된다. VIG 부분 조립체(subassembly)는 실질적으로 평행한 이격된 제 1 및 제 2 유리 기판들과 상기 제 1 및 제 2 기판들 사이의 말단 가장자리(peripheral edge) 주위에 제공되는 프릿 재료를 포함하는 제 1 기저 온도에 노출된다. IR 에너지는 525 ℃ 보다 높지 않은 용융 온도 범위까지 상기 프릿 재료의 온도를 증가시키도록 상기 VIG 부분 조립체에 적용된다. 상기 IR 에너지는 5 분 이내 동안 상기 용융 온도 범위에서 유지된다. 적어도 두 개의 유리 기판들의 온도는 상기 IR 에너지가 상기 용융 온도 범위에서 유지될 때, 약 475 ℃를 초과하지 않고, 상기 제 1 및 제 2 기판들의 표면을 가로지르는 온도 차이는 상기 프릿 재료가 상기 용융 온도에 도달한 후 경화될 때까지 약 +/- 5℃를 초과하지 않는다.
어떤 실시 구현예에 있어서 VIG 유닛의 제조방법이 제공된다. 실질적으로 평행한 이격된 제 1 및 제 2 유리 기판들은 프릿 재료가 말단에 제공된다. IR 에너지는 프릿 재료에 소정의 제 1 시간 기간 동안 제 1 전압을 작동하는 적어도 하나의 IR 에미터로부터 적용된다. 적어도 하나의 IR 에미터의 작동 전압은 상기 프릿 재료 상에 충돌하는 상기 IR 에너지를 줄이도록 소정의 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 전압에서 제 2 전압까지 줄어든다. 적어도 하나의 IR 에미터의 작동 전압은 상기 프릿 재료 상에 충돌하는 상기 IR 에너지를 증가시키도록 소정의 제 3 시간 기간 동안 상기 제 2 전압에서 제 3 전압까지 증가된다. 상기 프릿 재료는 소정의 제 4 시간 기간을 거쳐서 식거나 냉각된다.
여기에 기술된 특성들, 측면들, 이점들 및 실시 구현예들은 앞으로 추가의 구현예들을 실현하도록 어떤 적절한 결합 또는 서브-결합(sub-combination)으로 결합될 수 있다.
이러한 것들 및 그 밖의 특징 및 장점은, 하기의 도면과 결합하여, 대표적인 설명적인 실시형태의 하기의 상세한 설명에 대한 언급한 내용에 의해 보다 낫고 보다 완전하게 이해될 수도 있다.
도 1은 통상적인 진공 IG 유닛의 횡단면도(cross-sectional view) 이다.
도 2 는, 도 1에 나타낸 상기 단면선(section line)을 따라 취해진, 도 1의 진공 IG 유닛의 스페이서, 바닥 기판, 가장자리 씰의 윗면 평면도(top plan view)이다
도 3은 상이한 기간의 시간 동안 상이한 온도에 대한 노출 후에 유리의 열에 의한 단련된 시트(thermally tempered sheet)를 위한 원래의 담금 강도(original temper strength)의 손실을 나타내는, 시간[시(hours)] 대 잔여하는 담금 강도의 퍼센트(percent tempering strength remaining)의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 보다 작은 시간 기간이 상기 x-축 상에 제공된 것을 제외하고, 도3과 유사하게 시간 대 잔여하는 담금 강도의 퍼센트의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는, 특정한 예의 실시형태에 따라 진공 밀봉 유리 유닛(vacuum insulated glass unit)의 횡단면도이다.
도 6은 특정한 예의 실시형태에 따른 흡수 특성들을 보여주는 예시 그래프이다.
도 7은 특정한 예의 실시형태에 따른 진공 밀봉 유리 유닛의 제조 공정을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 특정한 예의 실시형태에 따른 VIG 조립체에 대한 IR 에너지를 적용하기 위한 본보기적인(exemplary) 가열 공정에 대한 흐름도이다.
도 9는 특정한 예의 실시형태에 따른 실시 공정 동안에 IG 유닛의 구성 요소들의 온도들을 보여주는 그래프이다.
도 10 내지 12는 특정한 예의 실시형태에 따른 실시 공정 동안에 IG 유닛의 다른 위치들의 온도들을 보여주는 그래프이다.
다음의 설명은 공통의 특징들, 특성들을 공유할 수 있는 몇몇의 실시 구현예들과 관련하여 제공된다. 어떤 하나의 구현예의 하나 이상의 특성들은 다른 구현예들의 하나 이상의 특성들과 함께 결합 가능할 수 있다. 게다가, 단일 특성들 또는 특성들의 결합은 추가적인 구현예(들)을 구성할 수 있다.
도 5는, 특정한 예의 실시형태에 따라 진공 밀봉 유리 유닛(vacuum insulated glass unit)의 횡단면도이다. VIG 유닛(500)은 그 사이의 공간을 나타내고 이격되는 제 1 및 제 2 유리 기판들(502a, 502b)을 포함할 수 있다. 상기 유리 기판들 (502a, 502b)은 개선된 씰(504)을 통하여 연결될 수 있다. 지지 기둥(506)은 서로 실질적으로 평행한 이격된 관계로 상기 제 1 및 제 2 기판들 (502a, 502b)을 유지하도록 도울 수 있다. 개선된 씰(504)의 CTE 및 유리 기판들 (502a, 502b)은 서로 실질적으로 일치할 수 있다. 이것은 유리 크래킹(cracking)의 가능성을 낮추는데 유리할 수 있다. 상기 도 5가 VIG 유닛에 관하여 그려지더라도, 상기 개선된 씰(504)은 예를 들어 밀봉 유리(IG) 유닛들 및/또는 다른 물품들을 포함하는 다른 물품들 및/또는 배열들과 관련하여 사용될 수 있다.
개선된 프릿 재료는 상기 프릿이 근본적인 기판(예를 들어 유리 기판)과 합쳐지므로(cooperate) CTE, 습윤, 및/또는 결합 특성들을 개선하도록 조절될 수 있다. 그러한 조절 수단들은 기저 재료들(아래에 더 상세하게 기술된)의 조성물을 변경함에 의해 및/또는 그 안에 하나 이상의 첨가물을 유도함에 의해 제공될 수 있다.
어떤 실시 구현예들에 있어서, 개선된 씰은 생산된 프릿 2824로부터 얻은 프릿 재료에 기초를 둘 수 있으며 페로 코포레이션(Ferro Corporation)로부터 상업적으로 이용 가능할 수 있다. 그러한 프릿은 산화 아연, 산화 붕소, 산화 알루미늄 및 산화 마그네슘을 포함할 수 있다. 본 출원의 발명자는 상기 프릿의 한정된 버전을 고안했다. 예를 들어, 어떤 실시 구현예들에 있어서, 2824 프릿의 통상적인 성분비는 더 낮은 융융 온도를 초래하도록 조절될 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 프릿은 적외선 (IR) 파장 범위 또는 그 일부에서 상기 프릿의 흡수 특성들을 강화하도록 금속 산화물(들) 조성물(들) 또는 분말(들)을 더 포함할 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 근거리 적외선 흡수(short range infrared absorption)(특히 약 1100 nm 피크 파장 또는 그 부근)는 상기 기저 프릿 상으로(over) 개선될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 중간 IR 흡수 (특히 약 1600 nm 피크 에너지 또는 그 부근)는 상기 기저 프릿 상으로 개선될 수 있다.
도 6은 특정한 예의 실시형태에 프릿 재료의 흡수 특성들을 보여주는 예시 그래프이다. 상기 예시 그래프는 나노미터 파장 대 흡수율을 보여준다. 두 개의 다른 프릿 재료들은 프릿 1 및 프릿 2로 나타낸다. 프릿 1은 어떤 실시 구현예들에 따른 개선된 프릿 재료이고, 프릿 2은 통상적인 프릿 재료이다. 또한 유리의 두 개의 다른 유형들이 제시된다. 상기 프릿은 통상적인 투명한 플로트 유리(float glass)이다. 두 번째(RLE 유리)는 코팅된 유리 기판이다. 상기 그래프에서 볼 수 있듯이, 프릿 1은 프릿 2에 비해 증가된 흡수 특성들을 포함한다. 실제로, 프릿 1은 상기 그래프의 상당한 부분에 대해 90 % 또는 90 %에 가까운 상기 예시 그래프 길이의 80 %를 넘는 흡수율을 유지한다. 반대로, 프릿 2은 300 nm 파장 범위에서 최대 흡수율을 가지며 장파장 IR범위들에 중간에서 약 20 % 흡수율을 유지할 때까지 나중에 빠르게 줄어든다.
보여진 바와 같이, 프릿 2은 상기 유리 기판들 내 발견된 것들과 비슷한 흡수 특성들을 보유한다. 이에 따라, 프릿 2이 그러한 유리 기판들 상에 배치될 때, 상기 유리 및 상기 프릿 둘 다는 IR 에너지의 비슷한 양을 흡수할 수 있다. 상기 IR 에너지의 비슷한 흡수 특성들은 비슷한 가열 프로필(heating profiles)을 가지는 유리 기판 및 프릿 둘 다를 야기할 수 있다. 그에 반해서, 프릿 1의 흡수 특성들은 IR 에너지를 흡수하는 실질적으로 증가된 능력을 제공한다. 이에 따라, 어떤 실시 구현예들에 있어서, 높은 IR 흡수율을 가지는 프릿 재료는 예를 들어, 논의가 되고 있는 상기 IR 파장들의 적어도 상당한 부분을 위한, 약 80 %를 넘도록, 또는 바람직하게는 85 %를 넘도록 그리고 보다 바람직하게는 약 90 %를 넘도록 제공될 수 있다.
페로 코포레이션에서 나온 2824 프릿에 근거한 개선된 프릿들은 본 발명의 발명자에 의해 고안된 변형들을 포함할 수 있다. 상기 2824 프릿에 근거한 프릿 2824B은 짧은 또는 중간 IR 에너지(short or medium IR energy) 중 어느 하나로 빠른 씰링을 위해 사용될 수 있다. 프릿 2824B는 그것이 배치된 기판 상으로 증가된 흡수 특성을 가질 수 있다. 그와 같이, 상기 프릿 재료의 온도는 IR 가열 공정 동안에 상기 유리의 온도를 넘는 약 20 ℃ 내지 75 ℃일 수 있다. 이에 따라, 상기 2824B 프릿을 포함하여, IR 에너지가 상기 프릿 재료에 적용될 때(상기 프릿이 배치되는 기판) 가열(heat up) 및 씰링 시간은 약 1 내지 3 분으로 유지되는 최대 온도를 포함하여 약 10 내지 15 분일 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 2824B 프릿의 피크 프릿 온도(예를 들어 용융점)는 약 475 ℃ 내지 485 ℃일 수 있다. 그러한 온도는 하층에 있는 기판을 가진 결합 씰의 형성을 가능하게 할 수 있다. 게다가, 그러한 온도는 소성된 프릿 전체에 걸쳐 비교적 일관적인 구조 및 소성된 프릿 내 증가된 전체 강도를 가능하게 할 수 있다.
상기 2824B 프릿에, 대체적으로 또는 추가적으로, 또한 페로 코포레이션에서 나온 상기 2824 프릿의 변형에 근거한 2824G 프릿은 도 7에 기술된 공정의 프릿 재료로서 사용될 수 있다. 프릿 2824G은 상기 기판 및 상기 프릿 재료를 가열하도록 짧은 또는 중간 IR 에너지 중 하나를 사용하여 빠른 씰링하는데 유용할 수 있다. 프릿 2824G는 그것이 배치되는 기판(예를 들어 강화 유리 기판) 상으로 IR 에너지의 비교적 증가된 흡수 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 2824G 프릿의 온도는 어떤 실시 구현예들에 따른 가열 공정으로 이용될 때 상기 기판의 온도를 넘는 25 ℃ 내지 75 ℃ 일 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 약 510 ℃의 온도는 상기 프릿 시스템 내 열화(degradation) 또는 탈기체(outgassing)를 형성하지 않고 결합 씰을 가능하게 할 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 위의 또는 다른 온도 범위들은 약 1 내지 5분 동안 유지될 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 2824G 프릿은 상기 가열 공정 동안에 유리 결정화에 대한 개선된 저항력을 가질 수 있다. 또한 상기 2824G 프릿은 상기 씰링 및 공정이 약 5 내지 10 시간의 기간 동안 발생하는 것으로 좀더 통상적인 가열 공정에서 사용될 수 있다(예를 들어 대류-기반 장치 내에 오븐 점화 가열 또는 화로 가열을 포함하여). 이러한 경우에, 상기 프릿 재료가 기설정 피크 온도(predetermined peak temperature)에서 1 시간 동안 유지될 때 상기 씰링 온도는 약 480 ℃ 내지 490 ℃일 수 있다.
어떤 실시 구현예들은, 이의 내용이 참고문헌으로서 본원에 의해 포함되는, " VANADIUM-BASED FRIT MATERIALS, AND/OR METHODS OF MAKING THE SAME "(atty. dkt. no 3691-2172)으로 명명된, 공동-계류중인 미국 연속출원번호 No. _________에 개시된 프릿 재료를 포함할 수 있다.
도 7은 특정한 예의 실시형태에 따른 진공 밀봉 유리 유닛의 제조 공정을 보여주는 흐름도이다. 단계 700에 있어서 유리 기판은 본보기적인(exemplary) 프릿 재료로 준비될 수 있다(예를 들어 도 6에서 보여진 프릿 1).
위에서 설명한 바와 같이, VIG 유닛들은 두 개의 유리 기판들 사이에 배치된 복수의 기둥들(plurality of pillars)을 포함할 수 있다. 게다가, 또한 위에서 설명한 바와 같이, 어떤 실시 구현예들에 있어서, 결합이 상기 유리 기판들을 이용하여 형성되므로 상기 프릿 재료를 위한 짧은 씰 시간을 가지는 것은 바람직할 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 프릿 재료를 위한 짧은 씰 시간의 부작용은 거의 없거나 결합 공정 동안에 상기 프릿 재료를 위한 흐름이 없을 수 있다 (a side-effect of the short seal time for the frit material may be little or no flow for the frit material during the bonding process.). 따라서, 그런 경우에, 개선된 프릿 재료의 유체 흐름(또는 그것의 부족) 때문에 기둥들의 높이에 유리 기판들 세틀(glass substrates settle)을 가지는 것이 불가능할 수 있다. 이에 따라, 상기 프릿이 상기 유리 기판들 상에 배치됨에 따라 상기 프릿의 높이는 어떤 한계(certain margin)(예를 들어 상기 기둥 높이 보다 더 높은 높이에서) 내에서 조절될 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 프릿은 건조 프릿 비드(dried frit bead)의 형태로 상기 유리 기판 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 비드의 높이는 어떤 범위 내에서 결정될 수 있다. 따라서, 상기 프릿 용융 공정 동안에 상기 프릿은 상기 기둥들의 높이까지 녹이도록 허용될 수 있고, 그리하여 상기 유리 기판들이 상기 기둥들에 대하여 침전되도록 한다(Thus, during the frit melting process the frit may be allowed to melt down to the height of the pillars and thus allow the glass substrates to settle against the pillars.). 어떤 실시 구현예들에 있어서, 프릿 입자들은 상기 건조 프릿 높이 약 25 % 내지 75 %, 또는 어떤 경우에서는 약 50 % 내지 60 % 로 응결시킬 수 있다(예를 들어 용융 전). 이에 따라, 0.25 mm의 기둥 높이 및 50 % 내지 60 %의 응결율을 포함하여 상기 건조 프릿 높이는 약 0.5 mm 내지 0.6 mm일 수 있다.
상기 유리 기판들을 함께 고정시키는 것(또는 일부 다른 외력을 적용하는 것)은 상기 논의를 다룰 수 있다. 그러나, 생산 환경에 있어서, 예를 들어, 이의 내용이 참고문헌으로서 본원에 의해 포함되는, "LOCALIZED HEATING TECHNIQUES INCORPORATING TUNABLE INFRARED ELEMENT(S) FOR VACUUM INSULATING GLASS UNITS, AND/OR APPARATUSES FOR THE SAME"(atty. dkt. no 3691-2108)으로 명명된, 공동-계류중인 출원 __________에 개시되어, 그러한 해법은 실현 가능하지 않을 수 있다(예를 들어 컨베이어(conveyor)가 있으므로 및/또는 클램프(clamp)를 사용하는 것은 생산 공정 내 비효율성을 생성할 수 있다).
상기 프릿 재료가 준비되고 기판 상에 배치된 후, 상기 프릿 및 상기 기판(들)은 단계 702에서 기저 온도대(base temperature zone)에 노출될 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 기저 온도대는 약 50 ℃ 내지 300 ℃, 바람직하게는 약 75 ℃ 내지 250 ℃, 보다 바람직하게는 약 100 ℃ 내지 200 ℃의 기저 온도를 포함할 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 기저 온도대는 표준 대류 공정 또는 다른 가열 수단들을 통해 수행될 수 있다. 실질적으로 동일한 온도를 제공하는 가열 챔버가 사용될 수 있다. 상기 가열 챔버는 예를 들어, 상기 프릿 및 유리 기판들이 상기 챔버 안에 있는 동안 상기 챔버로부터 열 손실을 줄이도록 고립될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 공기 이동은 상기 유리 기판들의 표면을 가로질러 비균일 온도를 야기할 수 있다. 이것은 차례로 상기 유리 기판들 상에 바람직하지 않은 뒤틀림 또는 그 밖의 유사한 것을 초래할 수 있다. 따라서, 공기 이동 저감용 대류 공정 기술들은 상기 유리 기판들을 위한 훨씬 더 안정한 온도 환경을 제공하도록 실행될 수 있다. 이에 따라, 어떤 실시 구현예들에 있어서, 팬들(fans)(대류 공정의 일부로서)은 상기 공정에 있어 현 시점에서는 꺼놓을 수 있다. 더 나아가, 상기 유리 물품은 상기 공기 흐름이 안정(예를 들어 정체(stagnate))되는 동안 놓여 있도록 내버려둘 수 있다.
그 다음, 단계 704에서, 상기 프릿 재료 및 상기 유리 기판들은 IR 가열 요소로부터 적외선 방사에 노출될 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 IR 가열 요소는 많은 IR 램프들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시 구현예들은 개별적으로 조절되는 IR 램프들의 셋 이상의 구역들(zones)을 포함할 수 있다. 참조로 여기에 포함되는 전체 내용들인, "LOCALIZED HEATING TECHNIQUES INCORPORATING TUNABLE INFRARED ELEMENT(S) FOR VACUUM INSULATING GLASS UNITS, AND/OR APPARATUSES FOR SAME "(atty. dkt. no 3691-2108)으로 명명된, 공동-계류중인 출원 __________ 은 어떤 실시 구현예들에 따른 IR 램프들의 본보기적인 배열들을 개시하고 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 어떤 실시 구현예들에 있어서, 본보기적인 프릿 재료는 IR 에너지의 특정한 범위를 흡수하도록 고안될 수 있다. 이에 따라, 단계 704에 적용된 상기 IR 에너지는 어떤 프릿 조성물에 특별할 수 있다(예를 들어 조절된다). 예를 들어, 적용된 상기 IR 에너지는 짧은 IR(약 1100 nm 피크 파장을 가진) 일 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 적용된 상기 IR은 중간 IR(약 1600 nm 피크 에너지)일 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 프릿 재료는 IR 흡수의 넓은 범위를 가질 수 있다. 짧은, 중간, 및/또는 긴 파동 IR은, 예를 들어, 상기 프릿 재료의 기저 조성물(base composition) 및/또는 거기에서 유도된 어떤 첨가물에 따라, 어떤 실시 구현예들에 따른 주어진 프릿 재료에 적용될 수 있다.
IR 램프로부터 IR 에너지를 적용하는 공정은 일정한 기간 시간 상으로 IR 에너지의 정해진 양(set amount)을 적용하는 것을 보다 많이 포함할 수 있다. 본 출원의 발명자는 IR 에미터들로부터의 에너지 출력(energy output)이 상기 가열 공정의 과정 상에 조절되는 가열 프로필을 적용하는 것이 상기 프릿 용융, 결합 공정, 및/또는 다른 프릿 특성들에 유리할 수 있다는 것을 발견했다. 도 8은 특정한 예의 실시형태에 따른 VIG 조립체에 대한 IR 에너지를 적용하기 위한 본보기적인(exemplary) 가열 공정에 대한 흐름도이다.
본보기적인 IR 가열 공정의 일부로서, 단계 800에서, IR 에너지 에미터들(예를 들어 램프들)로부터의 상기 IR 에너지 출력은 초기 기설정 수준(initial predetermined level)에 증가되거나 설정된다. 예를 들어, 약 204 볼트의 IR 램프를 사용하는 상기 램프는 전용량 30 내지 60 %로 설정될 수 있다. 소정의 기간 시간(predetermined period of time) (예를 들어 약 3 내지 7분, 보다 바람직하게는 약 4 내지 6 분, 더욱 바람직하게는 약 5분) 후 상기 에미터들(emitters)로부터의 IR 에너지 출력은 단계 802에서 기설정 수준으로 줄어들 수 있다. 에너지 출력의 이 감소는 단계 800에서 설정 수준(level set)의 약 25 % 내지 75 %일 수 있다. 또 다른 기설정 기간 시간(예를 들어 약 1 내지 5분, 보다 바람직하게는 약 2 내지 4분, 더욱 바람직하게는 약 3분) 후 IR의 이 제 2 수준은 상기 프릿 및 기판에 적용되는 것으로, 상기 에너지 수준은 단계 804에서 다른, 제 3 기설정 임계치(threshold)로 증가된다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 증가는 에너지의 제 1 수준으로부터 약 25 % 내지 75 % 증가일 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 에너지 수준은 상기 제 1 수준 내에 상기 에너지 수준들로 되돌아올 수 있다. 어떤 경우든, 에너지 출력의 제 3 수준은 또 다른 기간 시간 동안 유지될 수 있다. 예를 들어, 약 5 내지 10분, 바람직하게는 약 6 내지 8분, 더욱 바람직하게는 약 7분.
상기 에너지 출력에 대한 제 3 변형 후, 상기 에미터들로부터의 상기 IR 에너지 출력은 두 개의(또는 그 이상) 임계치들 사이에서 진동하도록(oscillate) 만들어질 수 있다. 예를 들어, 상기 에미터들로부터의 상기 IR 에너지 출력은 기간 시간 동안 하나의 수준으로 정해지고, 그 다음 다른 높은 수준으로 정해지고, 그런 다음 이전 수준으로 돌아갈 수 있다. 이 진동 공정(oscillation process)은 기설정 횟수(predetermined number of times)로 반복될 수 있다. 예를 들어 1 내지 5번, 바람직하게는 약 2 내지 4번, 더욱 바람직하게는 약 3번(예를 들어 진동하는 수준들이 시작해서 동일 수준으로 끝날 수 있다). 위에서 언급한 바와 같이, 상기 진동 공정 동안에 상기 에너지 수준은 두 개의 정해진 수준들 사이에서 진동할 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 정해진 수준들은 진동 중에 사이클 간 약 10 % 범위에서 서로 다를 수 있다.
아래, 표 1 및 2는 프릿 재료 및 관련된 기판들에 대한 에너지(예를 들어 IR 에미터들로부터)를 적용하기 위한 어떤 실시 구현예들에 따른 예시 가열 공정을 상세히 설명한다.
표 1
Step # Step
(Min)		 기저 온도 상부 앞면 상부 중앙 상부 뒷면 하부 앞면 하부 중앙 하부
뒷면		 팬
(%)		 댐프(Damp)
(%)		 전체시간
초기 NA 100C 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
램프(Ramp) 5 0℃ 50 35 60 59 30 50 0% 0% 5.0
홀드(Hold) 3 0℃ 32 15 43 40 9 33 0% 0% 8.0
램프 7 0℃ 76 50 83 78 48 80 0% 0% 15.0
오프(Off) 0.1 0℃ 10 10 10 10 10 10 0% 0% 15.1
온(On) 0.5 0℃ 65 50 65 65 50 65 0% 0% 15.6
오프 0.1 0℃ 10 10 10 10 10 10 0% 0% 15.7
온 0.5 0℃ 65 50 65 65 50 65 0% 0% 16.2
오프 0.1 0℃ 10 10 10 10 10 10 0% 0% 16.3
온 0.5 0℃ 65 50 65 65 50 65 0% 0% 16.8
냉각(Cool) 2.0 0℃ 20 0 5 15 0 5 0% 100% 18.8
냉각 15.0 0℃ 5 0 5 5 0 5 50% 100% 33.8
하프 IR(Half IR) 1.0 0℃ 0 0 0 0 0 0 0 100% 34.8
표 2
Step # Step
(Min)		 기저 온도 상부 앞면 상부 중앙 상부 뒷면 하부 앞면 하부 중앙 하부 뒷면 팬
(%)		 댐프 (%) 전체시간
초기 NA 275C 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
램프 5 0℃ 50 38 60 59 30 50 0% 0% 5.0
홀드 3 0℃ 32 15 43 40 9 33 0% 0% 8.0
램프 7 0℃ 76 46 83 78 45 80 0% 0% 15.0
오프 0.1 0℃ 10 10 10 10 10 10 0% 0% 15.1
온 0.5 0℃ 65 40 65 65 40 65 0% 0% 15.6
오프 0.1 0℃ 10 10 10 10 10 10 0% 0% 15.7
온 0.5 0℃ 65 40 65 65 40 65 0% 0% 16.2
오프 0.1 0℃ 10 10 10 10 10 10 0% 0% 16.3
온 0.5 0℃ 65 40 65 65 40 65 0% 0% 16.8
냉각 2.0 0℃ 20 0 5 15 0 5 0% 100% 18.8
냉각 15.0 0℃ 5 0 5 5 0 5 50% 100% 33.8
하프 IR 1.0 0℃ 0 0 0 0 0 0 0 100% 34.8
상기 표들에서 볼 수 있듯이, 상기 에너지 출력은 상기 가열 공정 내에 일정한 지점들에서 서로 다르다. 상기 표 1 및 2에서 보여진 본보기적인 공정들은 위에 언급된 프릿 2824G 에 근거하고 강화 유리 및/또는 강화 코팅 유리 기판들로 적용될 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 표 1 및 2에서 보여진 공정은 IR 에너지 램프들의 6 개 블랭크들(banks)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 블랭크들의 3개는 유리 물품(하부 앞면, 하부 중앙, 및 하부 뒷면)의 밑에 배치될 수 있고 나머지 3개는 상기 유리 물품(상부 앞면, 상부 중앙, 및 상부 뒷면) 상으로 배치될 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 IR 램프들의 전압은 약 150 내지 250 볼트, 바람직하게는 약 175 내지 225 볼트, 및 더욱 바람직하게는 190 내지 210 볼트일 수 있다. 그러나, IR 램프들의 다른 전압들은 비슷한 에너지 생산량들이 성취되는 경우 이용될 수 있다는 것이 인정된다. 상기 표 1에 기술된 실시 공정은 100 % 전력(power)에서 약 204 볼트의 전압을 가진 IR 램프들을 포함하였다. 따라서, 상기 표 1 및 2에서 보여지는 것과 같이, 상기 공정은 백분율 기준으로 상기 램프들의 전압 출력이 서로 다르다(예를 들어 전체 전력 60 %).
초기 가열 공정(상기 표 1 및 2에서 데이터의 첫번째 줄) 후 실질적으로 밀봉(절연)된 환경에 있어서 상기 오븐은 꺼놓을 수 있고 상기 초기 온도는 밀봉 챔버 및/또는 상기 IR 램프들로부터의 에너지의 적용에 의해 비교적 일정하게 유지될 수 있다는 것이 인정된다. "댐프" 컬럼은 댐퍼율을 나타내는 것으로 100 %는 댐퍼 매커니즘은 열 댐퍼 안으로 허용 가능한 외기의 약 100 % 로 들어오는 것을 나타낸다(예를 들어 상기 챔버 내에서 물품들이 훨씬 빨리 냉각하도록)(The "Damp" column indicates a damper percentage where 100% indicates that the damper mechanism is pulling in about 100% of allowable outside air into the heat chamber (e.g., to more quickly cool down the items in the chamber).). 이 외부 공기 흐름은 유리 기판들 및 상응하는 프릿 재료의 냉각 공정을 개선할 수 있다. 마찬가지로, "팬(Fan)" 컬럼은 상기 챔버에서 상기 외기까지 가열된 공기의 이동을 더욱 개선하도록 팬 사용을 나타낸다. 예시 냉각 공정은 아래에 더욱 상세하게 설명된다.
도 7의 흐름도에서 보여진 예시 공정에서 한번 더 되돌아와서, 단계 704에서 IR 에너지를 적용한 후, 상기 프릿은 냉각되고 및/또는 단계 706에서 냉각하도록 허용된다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 냉각 공정은 상기 프릿 재료를 냉각하도록 외기를 허용하기 위해 댐퍼의 개구(opening)를 포함할 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 팬은 활성화될 수 있다. 상기 냉각 공정은 상기 프릿에 두 개의 유리 기판들의 말단 주위로 밀봉 씰을 형성하고 경화하도록 허용할 수 있다. 이에 따라, 상기 프릿이 냉각될 때, 진공 공정은 상기 VIG 조립체의 내부로부터 가스를 제거하도록 단계 708에서 상기 VIG 조립체에 적용될 수 있다. 따라서 VIG 유닛이 형성된다.
위에서 언급한 바와 같이, 열 처리(예를 들어 담금질(temper)) 강도를 유지하는 것은 유리 기판을 위해 바람직할 수 있다. 이에 따라 강화 유리 기판이 담금 강도 손실을 유발할 수 있는 온도에 영향을 받는 시간을 줄이는 것은 유리하다 (Accordingly, it may be advantageous to reduce the amount of time a tempered glass substrate is subjected to temperatures that may cause a loss in tempering strength.).
도 9는 상기 도 7 및 표 1 및/도는 2에서 보여진 상기의 공정 동안에 VIG 조립체의 다른 구성 요소들의 온도들을 보여주는 그래프이다. 덕트 템프(duct temp)는 상기 프릿 재료 및 기판들이 배치된 챔버의 온도를 나타낸다. 상기 그래프의 윗선(top line)은 이전에 언급된 2824G 프릿을 나타낸다. 또한 두 개의 예시 유리 기판들을 보여준다. 첫 번째는 통상적인 투명 유리이다. 두 번째는 통상적인 코팅 유리 기판이다. 상기 그래프에서 볼 수 있듯이, 상기 프릿 재료는 약 515 ℃에서 절정에 달한다. 약 동일한 그 시점에서 통상적인 유리 기판들은 약 475 ℃로 그들 각각의 표면들 상에 기록된 온도를 가진다. 도 9에서 볼 수 있듯이, 상기 유리 기판들은 2 내지 3분 동안 이 온도를 유지한다. 상기 IR에너지 출력이 감소된 후, 상기 프릿 및 상기 유리 기판들은 냉각하기 시작한다. 이에 따라, 어떤 실시 구현예들은 약 1 분 내지 5 분, 바람직하게는 4분 이내(no more than) 동안 약 475 ℃의 온도에서 VIG 조립체의 유리 기판들을 노출할 수 있다.
상기 가열 공정은 통상적인 가열 공정 보다 더 짧을 수 있으므로, 프릿이 녹고 유리 기판과 결합하는 시간 기간은 통상적인 가장자리 씰 보다 더 짧을 수 있다. 이에 따라, 어떤 실시 구현예들에 있어서 상기 프릿 재료는 비교적 빠르게 냉각되는 상기 유리 기판에 응고시키고 결합하므로 형성될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 상기 유리 기판의 표면 상의 온도는 상기 기판의 표면에 대하여 다를 수 있다. 어떤 경우에는, 이 차이가 너무 클 때 상기 유리 기판은 굽혀지고, 뒤틀릴 수 있다. 도 10 내지 12는 상기 도 7에서 기술되고 상기 표 1 및/또는 2에서 보여진 가열 공정에 따른 어떤 유리 기판들의 관찰된 온도를 보여준다. 상기 도 10 내지 12의 관찰된 온도들은 상기 유리 기판들의 레프트 백(Back Left), 백 라이트(Back Right), 미들(Middle), 프론트 레프트(Front Left) 및 프론트 라이트(Front Right)를 포함한다. 상기 관찰된 온도는 두 개의 유리 기판들(도 10)의 "상부(top)" 부분, 두 개의 유리 기판들(도 11) 사이에 캐비티 부분(cavity portion), 및 두 개의 유리 기판들(도 12)의 "하부" 부분을 포함한다. 도 11의 캐비티 그래프는 상기 유리(예를 들어 백 미들)의 표면으로부터 추가의 판독들(readings)을 포함한다.
어떤 실시 구현예들에 있어서, 위에서 기술된 상기 가열 공정은 상기 유리 기판들의 표면을 가로질러 비교적 균일한 온도를 가능하게 할 수 있다. 어떤 실시 구현예들에 있어서, 상기 유리 기판들의 표면을 가로지르는 온도 차이는 +/- 10 ℃, 바람직하게는 약 +/- 5℃, 보다 바람직하게는 +/- 3 ℃ 및 더욱 바람직하게는 약 +/- 2 ℃ 범위 이내일 수 있다.
상기 프릿 및 상기 기판을 급속히 냉각시키는 것의 부작용은 도 12에 보여질 수 있다(예를 들어 약 19분에서 상기 백 레프트 및 라이트로부터 프론트 레프트 및 라이트의 발산(divergence)). 그러한 온도 차이는 상기 유리 기판 상에 응력(stresses)을 생성할 수 있다. 그러나, 상기 냉각 공정에 있어서 상기 유리 기판은 상기 프릿 재료에 응고될 수 있다. 따라서, 상기 프릿 재료는 그것이 냉각하므로 상기 유리 기판에 대해 뒤틀림, 굽힘 또는 그 밖의 유사한 것을 방지하도록 추가적인 반응력(reactive force)으로서의 역할을 할 수 있다. 상기 가열 공정 동안에 이 결합은 존재하지 않는다 (예를 들어, 상기 프릿이 이제부터 녹기 때문에). 이에 따라, 상기 유리의 표면을 가로질러 온도 발산의 훨씬 좁은 범위를 유지하는 것은 냉각 단계 보다 가열 단계 상에서 더욱 바람직할 수 있다.
여기에 사용되었듯이, "상에(on)", "에 의해 지지되는(supported by)" 용어들 및 그 밖의 유사한 것은 분명하게 명시되지 않는 한 두 개의 요소들이 서로 직접적으로 인접한 것을 의미하도록 해석되어서는 안된다. 다시 말해서, 하나 이상의 층들이 그 사이에 있는 경우일지라도, 첫번째 층은 두번째 층 "상에(on)" 또는 "에 의해 지지되는(supported by)" 것으로 표현될 수 있다.
"말단" 및 "가장자리(edge)" 씰들은 여기에서 상기 씰들이 상기 유닛의 확실한 말단 또는 가장자리에 위치되는 것을 의미하지 않지만, 대신에 상기 씰은 상기 유닛의 적어도 하나의 기판의 가장자리 또는 그 근처(예를 들어 약 2 인치 이내)에 적어도 부분적으로 위치되는 것을 의미한다. 이와 마찬가지로, 여기에서 사용된 "가장자리"는 유리 기판의 확실한 가장자리로 제한하지 않지만 상기 기판(들)의 확실한 가장자리 또는 그 근처(예를 들어 약 2 인지 이내)를 포함할 수 있다.
본 발명은 가장 실현가능하고 선호되는 구현예인 것으로 반드시 고려되는 것으로 관련되어 기술되는 동안, 본 발명은 기술된 구현예에 제한되지 않는다는 것이 이해되지만, 그와 반대로 청구범위들의 내용 및 의미에 포함되는 다양한 변형들 및 동등한 배열들을 다루도록 의도된다.

Claims (24)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. VIG 유닛을 위한 가장자리 씰(edge seal)의 제조방법으로서, 상기 방법은,
    3분 내지 6분 사이의 제 1 시간(first predetermined period of time) 동안 제 1 전압에서 작동하는 적어도 하나의 IR 에미터로부터 1100 내지 2100 nm 파장을 갖는 IR 에너지를, 산화 비스무트(bismuth oxide), 산화 아연, 산화 붕소, 산화 알루미늄 및 산화 마그네슘을 포함하는 조성물을 포함하는 프릿 재료에 적용하는 단계로서, 상기 프릿 재료는 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판 사이에 위치하는 것인, 단계;
    상기 프릿 재료 상에 충돌하는 상기 IR 에너지를 줄이도록 1분 내지 5분 사이의 제 2 시간 동안 상기 제 1 전압에서 제 2 전압까지 적어도 하나의 IR 에미터의 작동 전압을 줄이는 단계;
    상기 프릿 재료 상에 충돌하는 상기 IR 에너지를 증가시키도록 5분 내지 9분 사이의 제 3 시간 동안 상기 제 2 전압에서 제 3 전압까지 적어도 하나의 IR 에미터의 작동 전압을 증가시키는 단계; 및
    상기 프릿 재료를 소정의 제 4 시간에 걸쳐 냉각시키거나 냉각되도록 하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 프릿 재료는 1100 내지 2100 nm의 파장 범위에서 적어도 80%의 적외선 (IR) 흡수율을 갖고, 상기 IR 에너지는 프릿 재료의 온도를 용융 온도 범위까지 증가시키도록 적용되고, 이때 상기 용융 온도 범위는 525 ℃ 이하이며, 상기 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 온도는 IR 에너지가 용융 온도 범위에서 유지되는 경우 475 ℃를 초과하지 않는 것인, VIG 유닛을 위한 가장자리 씰(edge seal)의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서,
    소정의 진동수에 대해 제 1 임계치 및 제 2 임계치 사이에서 상기 IR 에너지를 교류시키는 단계;를 더 포함하는, VIG 유닛을 위한 가장자리 씰(edge seal)의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 진동수는 3인 것인, VIG 유닛을 위한 가장자리 씰(edge seal)의 제조방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제 4 시간은 30 분 미만인 것인, VIG 유닛을 위한 가장자리 씰(edge seal)의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제 4 시간은 20 분 미만인 것인, VIG 유닛을 위한 가장자리 씰(edge seal)의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 평행하게 이격된 제 1 및 제 2 유리 기판들을 제공하는 단계로서, 프릿 재료가 이들의 말단 가장자리에 제공되는 것인, 단계; 및
    제4항 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 가장자리 씰을 형성하는 단계;
    를 포함하는, VIG 유닛의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    소정의 진동수에 대해 제 1 임계치 및 제 2 임계치 사이에서 IR 에너지를 교류시키는 단계;를 더 포함하는, VIG 유닛의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 소정의 진동수는 3인 것인, VIG 유닛의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제 1 시간은 4 내지 6 분인 것인, VIG 유닛의 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제 2 시간은 2 내지 4 분인 것인, VIG 유닛의 제조방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제 3 시간은 6 내지 8 분인 것인, VIG 유닛의 제조방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유리 기판을 가로지르는 온도 차이는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 시간 동안 +/- 3 ℃를 초과하지 않는 것인, VIG 유닛의 제조방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유리 기판들과 프릿 재료를 제공하는 단계가 평행하게 이격된 제 1 및 제 2 유리 기판들과 상기 제1 및 제 2 유리기판들 사이에 말단 가장자리 주위에 제공된 프릿 재료를 포함하는 VIG 부분조립체(subassembly)를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 VIG 부분조립체는 상기 유리 기판들 사이에 배치되는 복수의 지지 기둥들(support pillars)을 포함하는 것인, VIG 유닛의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프릿 재료는 적어도 처음에(at least initially) 상기 기둥들의 높이 보다 더 큰 높이까지 배치되는 것인, VIG 유닛의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 가장자리 씰의 높이는 상기 기둥들의 높이와 같은 것인, VIG 유닛의 제조방법.
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