KR102035165B1 - 향상된 내열 및 내습성을 갖는 적층 유리 구조물 - Google Patents

향상된 내열 및 내습성을 갖는 적층 유리 구조물 Download PDF

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Abstract

기판, 플렉시블 유리 시트, 버퍼 층, 제1 접착제 및 제2 접착제를 포함하는 적층 유리 구조물은 제공된다. 상기 기판은, 약 2.5㎜ 내지 약 50㎜의 두께 및 주 표면을 갖는다. 상기 버퍼 층은, 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 두께를 가지며, 상기 기판에 제1 접착제로 적층된다. 상기 플렉시블 유리 시트는 0.3㎜ 이하의 두께를 가지며, 상기 버퍼 층에 제2 접착제로 적층된다. 더욱이, 상기 버퍼 층은, 적어도 70GPa의 탄성률 및 약 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 특징으로 한다.

Description

향상된 내열 및 내습성을 갖는 적층 유리 구조물
본 출원은 2016년 6월 2일자로 출원된, 미국 가 특허출원 제62/344,580호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다.
본 개시는, 적층 유리 구조물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 기계적 신뢰성, 내결함성 (defect resistance), 습기 불감성 (moisture insensitivity), 온도 불감성, 심미적 품질 및 낮은 제조 비용을 위해 구성된 적층 유리 구조물 및 디자인에 관한 것이다.
적층 유리 구조물은, 몇 가지 예를 들면, 다양한 가전제품, 자동차 부품, 건축 구조물, 및 전자 장치의 제작시 부품으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 적층 유리 구조물은, 냉장고, 백스플래시 (backsplash), 장식 그레이징 (decorative glazing) 또는 텔레비전과 같은, 다양한 완제품에 대하여 커버 유리 (cover glass)로서 혼입될 수 있다. 적층 유리 구조물은, 다양한 건축적 적용, 장식용 벽 패널, 세척 용이성을 위해 디자인된 패널 및 얇은 유리 표면이 가치가 있는 다른 적층 적용을 위한 적층 스택 (laminated stacks)에 또한 사용될 수 있다.
이러한 적층 유리 구조물은, 통상적으로 시각적으로 매력적이고, 내스크래치성 (scratch resistant)이며, 용이하게 세정할 수 있는 고급 표면으로 얇은 유리를 사용한다. 대부분의 이러한 얇은 유리의 시각적 투명도로 인해, 다양한 심미적 피처 (aesthetic features)은 또한 유리 아래의 적층 구조물에도 사용될 수 있다. 이러한 적층 유리 구조물에서, 얇은 유리가 놓이는 기판 (substrate)은, 구조적 견고성 (structural rigidity), 장식, 및 다른 구조물 (예를 들어, 벽)에 설치하기 위한 메커니즘을 제공한다.
불행하게도, 종래의 적층 유리 구조물은, 이들의 적용 환경 내에서 사용시 및 선적 동안에 약간의 문제를 일으킬 수 있다. 통상적으로, 적층 유리 구조물은, 적층 유리 구조물에 사용된 접착제 및 유리에 비해 기판의 팽창을 결과할 수 있는, 온도 및 습기의 변화에 특히 민감할 수 있는 기판 물질을 사용한다. 더욱이, 온도 및/또는 습기 변화로부터의 기판의 상대적 팽창은, 유리에 부가된 인장 응력 (added tensile stress)을 생성할 수 있다. 이 부가된 인장 응력의 일부는, 인장 응력에 특히 민감할 수 있는, 유리의 에지에 위치될 수 있다. 더욱이, 이러한 영향은, 비교적 큰 표면적, 예를 들어, 1㎡ 이상의 표면적을 갖는 종래의 적층 유리 구조물에서 악화될 수 있다. 따라서, 종래의 적층 유리 구조물은, 온도 및/또는 습기-관련 변화로부터 사용 및/또는 선적 동안에 조기 파손 (premature failure)이 일어날 수 있다.
따라서, 다음의 속성: 기계적 신뢰성, 내결함성, 습기 불감성, 온도 불감성, 심미적 품질 및 낮은 제조 비용 중 하나 이상을 갖는 적층 유리 구조물 및 디자인에 대한 요구가 있다.
본 개시의 제1 관점에 따르면, 기판, 플렉시블 유리 시트 (flexible glass sheet), 버퍼 층 (buffer layer), 제1 접착제 및 제2 접착제를 포함하는, 적층 유리 구조물은 제공된다. 상기 기판은, 약 2.5㎜ 내지 약 50㎜의 두께 및 주 표면을 갖는다. 상기 버퍼 층은 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 두께를 가지며, 및 상기 기판에 제1 접착제로 적층된다. 상기 플렉시블 유리 시트는, 0.3㎜ 이하의 두께를 가지며, 및 상기 버퍼 층에 제2 접착제로 적층된다. 더욱이, 상기 버퍼 층은, 적어도 70Gpa의 탄성률 (elastic modulus) 및 약 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 특징으로 한다.
제2 관점에 따르면, 관점 1에서, 상기 기판은, 유리 시트의 환경 변형률 (environmental strain)보다 적어도 2배 큰 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제3 관점에 따르면, 관점 1 또는 2에서, 상기 버퍼 층은, +20℃에서 20% 내지 80%의 상대 습도에 노출 후에 약 0의 팽창 (zero expansion)을 더욱 특징으로 한다.
제4 관점에 따르면, 관점 1-3중 어느 하나에서, 상기 버퍼 층은, 적어도 150GPa의 탄성률, 약 0.5㎜ 내지 약 1.5㎜의 두께 및 약 10 내지 약 20ppm*℃-1의 열팽창계수를 더욱 특징으로 한다.
제5 관점에 따르면, 관점 1-4중 어느 하나에서, 상기 버퍼 층은 금속 합금을 포함한다.
제6 관점에 따르면, 관점 1-5중 어느 하나에서, 상기 기판은, 적어도 0.2%의 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제7 관점에 따르면, 관점 1-6중 어느 하나에서, 상기 기판은, 중합체, 목재, 저압 적층체 (LPL), 고압 적층체 (HPL), 멜라민-함유 적층체 (melamine-containing laminate), 입자-보강 보드 (particle-reinforced board), 섬유-보강 보드, 및 중밀도 섬유판 (medium density fiberboard: MDF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다.
제8 관점에 따르면, 관점 1-7중 어느 하나에서, 상기 버퍼 층은, 상부 버퍼 층 및 하부 버퍼 층을 포함한다.
본 개시의 제9 관점에 따르면, 기판, 플렉시블 유리 시트, 버퍼 층, 제1 접착제 및 제2 접착제를 포함하는, 적층 유리 구조물은 제공된다. 상기 기판은, 약 2.5㎜ 내지 약 50㎜의 두께 및 주 표면을 갖는다. 상기 버퍼 층은 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 두께를 가지며, 및 상기 기판에 제1 접착제로 적층된다. 상기 플렉시블 유리 시트는, 0.3㎜ 이하의 두께를 가지며, 및 상기 버퍼 층에 제2 접착제로 적층된다. 더욱이, 상기 버퍼 층은, 적어도 70Gpa의 탄성률 및 약 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 특징으로 한다.
제10 관점에 따르면, 관점 9에서, 상기 기판은, 유리 시트의 환경 변형률보다 적어도 2배 큰 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제11 관점에 따르면, 관점 9 또는 10에서, 상기 버퍼 층은, +20℃에서 20% 내지 80%의 상대 습도에 노출 후에 약 0의 팽창을 더욱 특징으로 한다.
제12 관점에 따르면, 관점 9-11중 어느 하나에서, 상기 버퍼 층은, 적어도 150GPa의 탄성률, 약 0.5㎜ 내지 약 1.5㎜의 두께 및 약 10 내지 약 20ppm*℃-1의 열팽창계수를 더욱 특징으로 한다.
제13 관점에 따르면, 관점 9-12중 어느 하나에서, 상기 버퍼 층은 금속 합금을 포함한다.
제14 관점에 따르면, 관점 9-13중 어느 하나에서, 상기 기판은, 적어도 0.2%의 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제15 관점에 따르면, 관점 9-14중 어느 하나에서, 상기 기판은, 중합체, 목재, 저압 적층체 (LPL), 고압 적층체 (HPL), 멜라민-함유 적층체, 입자-보강 보드, 섬유-보강 보드, 및 중밀도 섬유판 (MDF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다.
본 개시의 제16 관점에 따르면, 기판, 플렉시블 유리 시트, 상부 버퍼 층, 하부 버퍼 층, 제1 접착제, 제2 접착제 및 제3 접착제를 포함하는, 적층 유리 구조물은 제공된다. 상기 기판은, 약 2.5㎜ 내지 약 50㎜의 두께, 상부 주 표면, 및 하부 주 표면을 갖는다. 상기 상부 버퍼 층은, 상기 기판의 상부 주 표면에 제1 접착제로 적층된다. 상기 플렉시블 유리 시트는, 0.3㎜ 이하의 두께를 가지며, 및 상기 상부 버퍼 층에 제2 접착제로 적층된다. 상기 하부 버퍼 층은, 상기 기판의 하부 주 표면에 제3 접착제로 적층된다. 더욱이, 상기 버퍼 층들은, 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 두께를 가지며, 및 각 버퍼 층은, 적어도 70Gpa의 탄성률 및 약 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 더욱 특징으로 한다.
제17 관점에 따르면, 관점 16에서, 상기 기판은, 유리 시트의 환경 변형률보다 적어도 2배 큰 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제18 관점에 따르면, 관점 16 또는 17에서, 각 버퍼 층은, +20℃에서 20% 내지 80%의 상대 습도에 노출 후에 약 0의 팽창을 더욱 특징으로 한다.
제19 관점에 따르면, 관점 16-18중 어느 하나에서, 각 버퍼 층은, 적어도 150GPa의 탄성률 및 약 10 내지 약 20ppm*℃-1의 열팽창계수를 더욱 특징으로 하며, 여기서, 상기 버퍼 층은, 약 0.5㎜ 내지 약 1.5㎜의 총 두께를 갖는다.
제20 관점에 따르면, 관점 16-19중 어느 하나에서, 각 버퍼 층은 금속 합금을 포함한다.
제21 관점에 따르면, 관점 16-20중 어느 하나에서, 상기 버퍼 층은 실질적으로 동일한 조성 및 두께를 갖는다.
제22 관점에 따르면, 관점 16-20중 어느 하나에서, 상기 버퍼 층은 다른 조성 및 다른 두께 중 적어도 하나를 갖는다.
제23 관점에 따르면, 관점 16-22중 어느 하나에서, 상기 기판은, 적어도 0.2%의 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제24 관점에 따르면, 관점 16-23중 어느 하나에서, 상기 기판은, 중합체, 목재, 저압 적층체 (LPL), 고압 적층체 (HPL), 멜라민-함유 적층체, 입자-보강 보드, 섬유-보강 보드, 및 중밀도 섬유판 (MDF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다.
제25 관점에 따르면, 기판, 플렉시블 유리 시트, 다수의 버퍼 포일 (buffer foils), 및 제1 접착제를 포함하는, 적층 유리 구조물은 제공된다. 상기 기판은, 약 2.5㎜ 내지 약 50㎜의 두께 및 주 표면을 갖는다. 상기 다수의 버퍼 포일은, 상기 기판 내에 존재하며 및 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 총 두께를 갖는다. 상기 플렉시블 유리 시트는, 0.3㎜ 이하의 두께를 가지며, 및 상기 기판에 제1 접착제로 적층된다. 더욱이, 상기 다수의 버퍼 포일은, 적어도 70Gpa의 탄성률 및 약 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 더욱 특징으로 한다.
제26 관점에 따르면, 관점 25에서, 상기 기판은, 유리 시트의 환경 변형률보다 적어도 2배 큰 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제27 관점에 따르면, 관점 25 또는 26에서, 상기 다수의 버퍼 포일의 각각은, 금속 합금을 포함한다.
제28 관점에 따르면, 관점 25-27중 어느 하나에서, 상기 기판은, 적어도 0.2%의 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정된다.
제29 관점에 따르면, 관점 25-28중 어느 하나에서, 상기 기판은, 중합체, 목재, 저압 적층체 (LPL), 고압 적층체 (HPL), 멜라민-함유 적층체, 입자-보강 보드, 섬유-보강 보드, 및 중밀도 섬유판 (MDF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다.
제30 관점에 따르면, 관점 25-29중 어느 하나에서, 상기 다수의 버퍼 포일의 각각은, 약 0.01㎜ 내지 약 0.25㎜의 두께를 갖는다.
부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 쉽게 명백해지거나, 또는 하기 상세한 설명 및 첨부된 도면에서 대표화된 구체 예를 실행시켜 인지될 것이다. 전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 단순히 대표적인 것이고, 청구되는 바와 같은 본 개시의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다.
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본 개시의 하기 상세한 설명을 수반되는 도면을 참조하여 판독하는 경우, 본 개시의 이들 및 다른 특색들, 관점들, 및 장점들은 더 잘 이해될 것이다:
도 1은, 종래의 적층 유리 구조물의 단면도를 예시한다;
도 1a는, 도 1에 도시된 적층 유리 구조물의 평면도를 예시한다;
도 1b는, 도 1에 도시된 적층 유리 구조물에서 기판의 팽창시 유리의 중심을 통하고, 이의 단축에 따른 유리의 y-축 방향에서 응력을 예시한다;
도 1c는, 도 1에 도시된 적층 유리 구조물의 기판의 팽창시 유리의 중심을 통하고, 이의 단축에 따른 유리의 x-축 방향에서 응력을 예시한다;
도 2는, 본 개시의 관점에 따라 기판에 적층된 버퍼 층 및 상기 버퍼 층에 적층된 플렉시블 유리 시트를 갖는 적층 유리 구조물의 구체 예의 단면도를 예시한다;
도 3은, 본 개시의 관점에 따라 기판에 적층된 버퍼 층 및 기판에 적층된 플렉시블 유리 시트를 갖는 적층 유리 구조물의 구체 예의 단면도를 예시한다;
도 4는 본 개시의 관점에 따라 기판에 적층된 버퍼 층들 및 상기 버퍼 층 중 하나에 적층된 플렉시블 유리 시트를 갖는 적층 유리 구조물의 구체 예의 단면도를 예시한다;
도 5는, 본 개시의 관점에 따라 다수의 버퍼 포일을 갖는 고압 적층체 (HPL)에 적층된 플렉시블 유리 시트를 포함하는 적층 유리 구조물의 구체 예의 단면도를 예시한다; 및
도 6은, 본 개시의 관점에 따라 버퍼 층 두께 및 탄성률의 함수로서 적층 유리 구조물의 플렉시블 유리 시트에서 응력을 나타내는 유한 요소 모델 (finite element model)의 결과를 예시한다.
하기 상세한 설명에서, 제한 없는 설명의 목적을 위하여, 특별한 상세를 개시하는 대표 구체 예는, 본 개시의 다양한 원칙의 전반적인 이해를 제공하기 위해 서술된다. 그러나, 본 개시가 여기에 개시된 특별한 상세를 벗어나는 다른 구체 예에서 예측될 수 있는, 본 개시의 이점을 인지하는 것은, 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다. 게다가, 잘-알려진 장치, 방법 및 물질의 설명은, 본 개시의 다양한 원칙의 설명을 모호하지 않게 하기 위하여 생략될 수 있다. 마지막으로, 적용 가능한 경우, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 의미한다.
범위는 여기에서 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 또 다른 특정 값까지로 표시될 수 있다. 이러한 범위가 표시된 경우, 또 다른 구체 예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이, 선행사 "약"을 사용하여, 근사치로 표시된 경우, 특정 값은 또 다른 구체 예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 말단은, 다른 말단과 관련하여, 및 다른 말단과 독립적으로 모두 의미 있는 것으로 더욱 이해될 것이다.
여기에 사용된 바와 같은 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부 -는, 단지 도시된 대로의 도면들을 참조하여 만들어진 것이고, 절대 방위 (absolute orientation)를 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
특별한 언급이 없는 한, 여기에서 서술된 임의의 방법은, 이의 단계들이 특정 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 이의 단계들이 수반되는 순서를 사실상 열거하지 않거나, 또는 단계들이 특정 순서로 제한되는 것으로 청구항 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 이는, 어떤 점에서, 어떤 순서가 추정되는 것으로 의도되지 않는다. 이것은, 운영 흐름 (operational flow) 또는 단계들의 배열에 관한 논리 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 명백한 의미; 본 명세서에서 설명된 구체 예들의 수 또는 타입을 포함하는, 해석을 위한 가능한 비-명시적 근거 (non-express basis)에 대해 적용된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어들의 단수 형태는, 특별한 언급이 없는 한, 적어도 하나 또는 하나 이상을 의미한다. 따라서, 예를 들어, "부품"에 대한 언급은, 만약 문맥상 달리 명확히 나타내지 않는 한, 둘 이상의 "이러한 부품들을"을 갖는 관점을 포함한다.
기계적 신뢰성, 내결함성, 습기 불감성, 온도 불감성, 심미적 품질 및/또는 낮은 제조 비용을 갖는 다양한 적층 유리 구조물 및 디자인은 여기에 개시된다. 이들 구조물 및 디자인 중 일부는 이러한 속성의 전부 또는 일부를 갖는다. 일반적으로, 이러한 적층 유리 구조물은, 플렉시블 유리 시트, 기판, 버퍼 층, 층 또는 포일, 및 접착제를 포함한다. 버퍼 층, 층들 또는 포일의 두께 및/또는 탄성률을 유리 시트 및 기판의 물질 특성 및 두께에 맞추어, 이들 적층 유리 구조물에서 유리 시트는, 열- 및/또는 습기-관련된 환경 변화로부터 기판의 팽창시 상당히 낮은 인장 응력 (tensile stresses)을 겪는다. 따라서, 본 개시의 적층 유리 구조물 및 디자인은, 특히 종래의 유리 적층체에 비해, 높은 기계적 신뢰성, 내결함성, 습기 불감성, 온도 불감성, 심미적 품질 및 낮은 제조 비용을 보유한다.
여기에 기재된 적층 유리 구조물, 디자인 및 디자인 접근법은, 종래의 유리 적층체에 비해 몇 가지 장점을 제공한다. 예를 들어, 본 개시의 적층 유리 구조물은, 특히 유리 시트에서, 향상된 기계적 신뢰성을 제공하여, 다양한 온도- 및 습기-관련 환경 조건으로부터 파괴 및/또는 조기 파손을 방지한다. 이러한 적층 유리 구조물은 또한 온도- 및 습기-관련 변화에 대한 노출로부터 면-외 편향 (out-of-plane deflection)을 덜 겪는다. 이러한 조건에 대하여 더 적은 치수 민감도 (dimensional sensitivity)를 가지므로, 적층 유리 구조물은, 다양한 환경 조건에 노출시 엄격한 치수 공차 (tight dimensional tolerances)를 요구하는, 많은 적용에 사용될 수 있다. 이러한 적층 유리 구조물 및 디자인의 또 다른 장점은, 온도 및 습기 변화에 노출시 유리에 과도한 인장 응력을 결과하는 저비용 기판 물질의 사용을 용이하게 할 수 있다는 점이다. 이러한 적층 유리 구조물 및 디자인의 또 다른 장점은, 이러한 구조물을 특정 적용 환경, 예를 들어, 건축적 적용에 혼입시, 저 중량 및/또는 증가된 유연성을 포함하는, 다른 장점을 제공하는, 특정 고-팽창 기판 물질 (예를 들어, 비교적 낮은 내습성을 갖는 저비용 기판 물질)의 사용을 용이하게 할 수 있다는 점이다. 이러한 적층 유리 구조물의 부가적인 장점은, 종래의 적층물에서 달리 실현 가능하지 않는 얇은 두께를 갖는 유리의 사용을 가능하게 할 수 있다는 점이다. 유리 시트의 두께를 낮추는 주요 이점은, 얇은 유리의 사용이 저 탄성률 빌딩 및 건축 자재, 예를 들어, 목재, 섬유-판 (fiber-board) 및 이와 유사한 것에 적합한 도구 및 기술을 사용하는 적층 유리 구조물의 현장 처리 (on-site processing)에서 더 많은 유연성을 가능하게 한다는 점이다. 더욱이, 이러한 적층 유리 구조물의 버퍼 층, 층들 또는 포일의 두께는, 주어진 적층 유리 구조물에 대하여 의도된 적용의 원하는 심미학에 의존하여, 피처들이 가시적 또는 사실상 비가시적이 되도록 조정될 수 있다. 마지막으로, 버퍼 층, 층들 또는 포일의 두께는, 이러한 적층 유리 구조물의 제조 비용을 낮추기 위해, 특히 이러한 구조물에서 에지 형성 및 가공과 관련된 공정이 가능하도록 조정될 수 있다.
도 1을 참조하면, 온도 및/또는 습기 변화를 통한 기판의 팽창과 관련된 유리 시트에서 상대적으로 높은 인장 응력의 발달을 예시하기 위해, 종래의 적층 유리 구조물은 도시된다. 그러나, 본 개시의 적층 유리 구조물 (예를 들어, 도 2, 3 및 4에 도시된 적층 유리 구조물 (100a, 100b, 100c))은, 동일한 온도 및/또는 습기 변화하에서 이러한 응력을 감소시킬 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 적층 유리 구조물 (200)은, 유리 시트 (212), 접착제 (222) 및 기판 (216), 통상적으로 비-유리 기판을 포함할 수 있다. 유리 시트 (212)는, 상부 주 표면 (206) 및 하부 주 표면 (204)을 갖는다. 유리 시트 (212)의 하부 주 표면 (204)은, 접착제 (222)에 의해 비-유리 기판 (216)의 상부 주 표면 (226)에 적층된다. 더욱이, 비-유리 기판 (216)은, 종래의 적층 유리 구조물 (200)의 비-유리 측면 상에, 하부 주 표면 (228)을 갖는 것으로 나타난다.
도 1을 다시 참조하면, 유리 시트 (212)가 접착제 (222)에 의해 비-유리 기판 (216)의 상부 주 표면 (226)에 적층되는 시점에서, 적층 유리 구조물 (200)은, 이의 유리 시트에서 이들 요소들 사이에서 팽창 불일치가 없으므로 0의 응력을 겪는다. 시간에 걸쳐 온도 및 습기가 변화함에 따라, 유리 시트 (212) 및 기판 (216)에서 이들이 접착제 (222)에 의해 서로 연결됨에 따라 응력은 발달할 수 있다. (예를 들어, 온도 변화 및/또는 습기의 침투를 통해) 기판의 팽창시, 인장 응력은 유리 시트 (212)에서 발달할 수 있다. 반대로, 온도- 및/또는 습기-관련 변화를 통한 기판 (216)의 수축은, 유리 시트 (212) 내에 압축 응력을 결과한다. 유리 시트 (212) 내에 이러한 인장 응력 및/또는 압축 응력은, 본질적으로 평면이며, 위치와 방위에 따라 변할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 1a를 참조하면, 종래의 적층 유리 구조물 (200)은, 각각 단면도 및 평면도로 도시된다. 특히, 유리 구조물 (200)은, 긴 에지 (214) 및 짧은 에지 (213)를 보유하는 것으로 나타낸다. 부가적으로, 적층 유리 구조물 (200) 내에 중심선은, 각각 x 및 y 방향에 평행하게 배향된 구조물의 장축 및 단축과 함께, 도시된다. 더욱이, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 중심선 (202)은, 유리 시트 (212)의 장축을 이등분하고, 이의 두께의 중심을 통해 퍼지는 시트의 중심 내에 도시된다 (도 1 참조). 기판 (216)이 습기의 침투 및/또는 온도-관련 변화로부터 팽창함에 따라, 접착제 (222)는, 응력이 유리 시트 (212)의 전체에 걸쳐 어떻게 분포되는지에 대해 중요한 역할을 한다. 유리 시트 (212)의 각각의 에지 (213, 214)에서, 그 에지에 수직인 응력은, 이들 에지가 자유 에지 (free edges)이기 때문에 0이다. 에지 (213, 214) 중 하나로부터 유리 시트 (212)의 중심을 향하여 이동하는 경우, 유리 시트 (212) 및 기판 (216)에서 응력은, 접착제 (222)가 이들 각각의 요소에 전단 응력 (shear stress)을 가함에 따라 크기가 증가한다.
도 1, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 기판 (216)은, 접착제 (222)로 유리 시트 (212)에 적층되는 공정 후에, 습기의 침투 및 온도-관련 변화를 포함하는, 환경 조건으로부터 팽창할 수 있다. 기판 (216)이 팽창함에 따라, 유리 시트 (212)는 인장 응력 상태를 겪고, 기판 (216)은 압축 응력 상태를 겪는다. 도 1b와 관련하여, 종래의 적층 유리 구조물 (200)의 유리 시트 (212)는, 기판 (216)의 팽창시 이의 단축을 따르고, 중심선 (202)을 통해 y-축 방향으로 인장 응력을 겪는다. 도 1b로부터 명백한 바와 같이, 응력은, 유리 시트 (212)의 에지 (214)에서 거의 0이고, 중심선 (202)을 따라 대략 이의 중심에서 최대 수준까지 상승한다.
이하, 도 1, 도 1a 및 도 1c를 참조하면, 유리 시트 (212)의 중심선 (202)에서 기판 (216)의 팽창 효과는, x-축 방향의 인장 응력의 관점에서 더욱 두드러진다. 즉, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 종래의 적층 유리 구조물 (200)의 유리 시트 (212)는, 기판 (216)의 팽창시 이의 단축을 따르고, 이의 중심선 (202)을 통해 x-축 방향으로 인장 응력을 겪는다. 그러나, 도 1c로부터 명백한 바와 같이, 응력은, 유리 시트 (212)의 에지 (214)에서 0이 아니고, 중심선 (202)을 따라 대략 이의 중심에서 최대 수준까지 여전히 상승한다. 유리 시트의 에지 (214)에서 인장 응력은, 중심선 (202)을 따른 대략 중심에서 이의 최대 수준보다 약 20% 더 낮지만, 이 응력은, 에지 (214)와 평행하고, 유리 시트 (212)에 대해 문제를 나타낸다. 유리 시트 (212)와 같은, 유리 시트의 에지가, 통상적으로 절단 및 마감-관련 결함에 기인하여 유리판 (glass plate)의 가장 낮은 강도를 갖기 때문에, 이러한 비교적 높은 응력 수준은, 유리 시트의 조기 파손으로 이어질 수 있다. 에지 (214)에 근접한 응력 수준도 상당히 높기 때문에 (도 1c 참조), 이들 에지 (214)는, 종래의 적층 유리 구조물 (200)에 의해 겪어지는 적용-관련 온도 및 습기 변화 및 선적 동안 조기에 파손될 가능성이 가장 높은 영역이다.
도 1b 및 도 1c에서 알 수 있는 바와 같이, 기판으로의 습기 침투, 및 기판 온도 변화를 포함하는 환경 조건으로부터 기판 (216)의 팽창은, 종래의 적층 유리 구조물 (200)의 유리 시트 (212)에서 강화된 인장 응력 수준을 발생시킨다. 어떤 경우에서, 응력 수준, 특히 구조물의 에지 (213, 214) (도 1a 참조)에서 응력 수준은, 일반적인 마감 방법에 의해 가공된-대로의, 유리 시트의 에지 강도를 초과한다. 하기 표 1은, 적층 제품에 대해 통상적인 온도 및 습도 범위에 노출된 경우, 종래의 적층 유리 구조물 (200)에서 기판 (216) (예를 들어, 폴리(메틸메타크릴레이트) (PMMA), 폴리카보네이트 (PC), 중밀도 섬유판 (MDF) 및 고압 적층체 (HPL))으로 사용된 일반적인 물질에 의해 겪는, 대표 총 및 개별 변형률 수준 (strain levels), Δε을 예시한다. 또한, 표 1은 이들 동일한 기판 물질에 대한, 대표 탄성률 값, E를 예시한다.
또한, 종래의 적층 유리 구조물 (200) 내에서 기판 물질이 유리 시트에 대해 팽창하는 정도를 더욱 보여주기 위해, 유리 시트 (212)를 나타내는 유리에 대한 데이터는 표 1에 제공된다. 예를 들어, 유리의 총 환경 변형률, Δε는, 0.03% 내지 0.09%의 범위이며, MDF의 총 환경 변형률은, 동일한 환경 조건하에서 0.25% 정도 높게 도달할 수 있다. 따라서, 종래의 적층 유리 구조물 (200)에 사용된 기판 물질은, 이들 동일한 구조물에 사용된 유리 시트보다 적어도 2배 큰 총 변형률을 겪을 수 있다.
기판 Δε, -40 내지 +60℃ Δε, 20-80% r.h. (20℃) 총 Δε E CTE
유리 0.03% 내지 0.09% 0 0.03 내지 0.09% 74GPa 3-9ppm/℃
PMMA 0.75% 0.1% 0.85% 3.2GPa 75ppm/℃
PC 0.68% 불가용 0.68% 2.3GPa 68ppm/℃
MDF 0% 0.25% 0.25% 2.9GPa 0ppm/℃
HPL 0.35% 0.6% 0.95% 15GPa 35ppm/℃
하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 적층 유리 구조물 (200) 내에 유리 시트 (212)의 에지 (213, 214)에서 최대 인장 응력 수준은, 표 1의 데이터를 사용하여 추정될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 특정 기판 물질 (216)에 상응하는 표 2에 열거된 유리 시트 (212)에서 최대, 에지에 따른 인장 응력 수준은, 열거된 습기- 및 온도-관련 환경 조건 (즉, 20℃에서 20 내지 80%의 상대 습도 및 -40 내지 60℃)에 대한 이들 기판에서 관찰된, 최대 팽창, 총 Δε에 기초한다. 더욱이, 유리 시트 (212)의 응력 수준은, 종래의 적층 유리 구조물 (200)이 이들 환경 조건의 최저점 (즉, -40℃ 및 20%의 상대 습도)에서 적층된 것으로 가정하여 추정된다. 그러므로, 표 2에 열거된 최대 응력 수준은, 조건이 -40℃로부터 60℃로 및 20%로부터 80%의 상대 습도로 변화함에 따라, 가능한 최대 팽창을 겪는 기판 (216)에 적층된 유리 시트 (212)의 에지 (213, 214)에 존재한다. 더욱이, 표 2에 또한 나타낸 바와 같이, 이러한 응력 수준은, 유리 시트 (212)가 50%의 상대 습도 및 +20℃에서 종래의 적층 유리 구조물의 기판 (216)에 적층된 상황에서 약 2배 만큼 감소된다. 일반적으로 측정된 유리 강도가, 기계 가공된 에지의 경우, 대략 70 내지 90MPa이고, 좀 더 고가의 정밀 절단 방법의 경우, 약 200MPa이지만, 안전 한계 (safety margins)는, 통상적으로 유리 강도가 5 내지 10배 만큼 등급을 낮출 것을 요구한다. 그러므로, 사용 가능한 유리 강도는 통상적으로 대략 15 내지 40MPa이고, 표 2의 결과는, 극한 및 일반적인 적층 조건 모두 하에서 가공된 종래의 적층 유리 구조물에 적용되는 일반적인 환경 조건이, 이들 강도 값을 초과하는 유리 시트 (212)에서 에지에 따른 인장 응력으로 이어질 수 있음을 나타낸다.
기판 두께 (㎜) 최대 에지 응력 (MPa)
[-40℃, 20% r.h.에서 적층체]		 최대 에지 응력 (MPa)
[20℃, 50% r.h.에서 적층체]
PMMA 6 + 341 + 170.5
PC 6 + 231 + 115.5
MDF 12.7 + 115 + 57.5
HPL 8 + 605 + 302.5
이하, 도 2를 참조하면, 대표적인, 적층 유리 구조물 (100a)은 본 개시의 구체 예에 따라 제공된다. 적층 유리 구조물 (100a)은 상부 및 하부 주 표면 (8, 6)을 갖는 기판 (16); 플렉시블 유리 시트 (12); 버퍼 층 (44); 제1 접착제 (22); 및 제2 접착제 (24)를 포함한다. 기판 (16), 플렉시블 유리 시트 (12), 버퍼 층 (44), 제1 접착제 (22) 및 제2 접착제 (24)는, 각각 두께들 (116, 112, 144, 122 및 124)을 갖는다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100a)은 총 두께 (150a)를 갖는다. 버퍼 층 (44)은 제1 접착제 (22)로 기판 (16)에 적층된다. 플렉시블 유리 시트 (12)는, 제2 접착제 (24)로 버퍼 층 (44)에 적층된다.
도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a)의 특정 구체 예에서, 기판 (16)은 약 2.5㎜ 내지 약 50㎜의 두께 (116) 및 주 표면 (6, 8)을 갖는다. 버퍼 층 (44)은, 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 두께 (144)를 갖는다. 플렉시블 유리 시트 (12)는 0.3㎜ 이하의 두께 (112)를 갖는다. 더욱이, 버퍼 층 (44)은 적어도 70GPa의 탄성률 및 약 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 특징으로 한다.
도 2를 다시 참조하면, 적층 유리 구조물 (100a)의 버퍼 층 (44)은, 기판 (16)의 팽창 및 수축에 대하여 기계적 저항성 (mechanical resistance)을 제공한다. 적층 유리 구조물 (100a)에서 구성된 바와 같이, 버퍼 층 (44)은, 기판 (16)의 원하지 않는 변형률을 완화하도록 작용하고, 이에 의해 플렉시블 유리 시트 (12)에서 응력 및 휨 (bowing)을 감소시킨다. 좀 더 구체적으로, 버퍼 층 (44)에 의해 제공되는 기계적 저항성은, 예를 들어, 습기 침투 및/또는 온도 증가로부터, 기판 (16)의 팽창시 플렉시블 유리 시트 (12)에서 실현되는 압축 및 인장 응력들의 크기를 최소화한다. 일반적으로, 도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a)에 사용된 더 낮은 탄성률 및/또는 두께를 갖는 버퍼 층 (44)과 비교하여, 더 높은 탄성률 및/또는 두께를 갖는 버퍼 층 (44)은, 플렉시블 유리 시트 (12)에서 이러한 응력 크기를 더욱 감소시키는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 적층 유리 구조물 (100a)의 어떤 적용은, 버퍼 층 (44)의 가능한 두께 (potential thickness)를 제한할 수 있는, 전체 스택 두께 (150a)에 제한을 가한다. 이러한 구체 예에서, 플렉시블 유리 시트 (12)에 의해 나타나는 응력에서 현저한 감소는, 버퍼 층 (44)의 탄성률 증가를 통해 얻어질 수 있다. 좀 더 일반적으로, 바람직한 버퍼 층 (44)은, 약 0.5 내지 1.5㎜의 두께 (144), 유리 시트의 탄성률을 초과하는 탄성률 (예를 들어, 70GPa 이상), 유리와 동일하거나 또는 거의 비슷한 열팽창계수 (CTE), 및 상대 습도의 변화와 관련된 거의 내지 전혀 없는 치수 변화를 갖는다. 따라서, 본 개시의 적층 유리 구조물의 어떤 관점들은, 응력의 적용시 최소 변형률을 갖는 비교적 강성인 버퍼 층 (44) (또는 다수의 버퍼 층)을 사용한다.
도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a) 내에서, 기판 (16)은, 비-유리 물질로 제조될 수 있으며, 이의 대부분은 제조 후에 휘발성 물질을 함유하기 쉽거나 및/또는 흡습성이다. 기판 (16)에 사용된 물질의 특정 실시 예는, 목재, 섬유판, 건식 벽체 (drywall), 적층체, 복합물, 중합체, 금속, 금속 합금 및/또는 석재를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속 합금은, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 마그네슘, 황동, 청동, 티타늄, 텅스텐, 구리, 주철, 제1철 강 (ferrous steels) 및 귀금속을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 기판 (16)은, 유리, 유리-세라믹 및/또는 세라믹 물질을 제2 구성분, 예를 들어, 충전제 (fillers)로 포함할 수도 있다. 몇몇 구체 예에서, 기판 (16)은, 중합체, 목재 또는 목재-계 제품, 예컨대, 칩보드 (chipboard), 입자 보드 (particleboard), 섬유판, 판지, 하드보드 (hardboard) 또는 종이를 포함한다. 예를 들어, 기판 (16)은, 저압 적층체 (LPL), 고압 적층체 (HPL), 중밀도 섬유판 (MDF) 및/또는 베니어판 (veneer)를 포함할 수 있다. 본 개시의 다른 관점에서, 기판 (16)은, 플렉시블 유리 시트 (12)에 대한 지지를 제공하고 및/또는 적층 유리 구조물 (100a)를 벽, 천정 또는 기타 적용-지향적 고정물 (application-oriented fixture)에 장착하기 위해 연결장치 및 기타 하드웨어의 설치를 위한 적절한 구조물을 제공하는 전술한 물질로부터 선택된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 (16)은, 적층 유리 구조물 (100a) 내에서 두께 (116)를 갖는다. 특정 구체 예에서, 상기 두께 (116)는, 약 2.5㎜ 내지 약 50㎜, 바람직하게는 약 2.5㎜ 내지 약 25㎜의 범위이다. 어떤 다른 관점에서, 기판 (16)의 두께 (116)는, 약 2.5㎜ 내지 약 15㎜의 범위이다. 예를 들어, 두께 (116)는, 약 2.5㎜, 3㎜, 4㎜, 5㎜, 6㎜, 7㎜, 8㎜, 9㎜, 10㎜, 11㎜, 12㎜, 13㎜, 14㎜, 15㎜, 16㎜, 17㎜, 18㎜, 19㎜, 20㎜, 21㎜, 22㎜, 23㎜, 24㎜, 25㎜, 26㎜, 27㎜, 28㎜, 29㎜, 30㎜, 35㎜, 40㎜, 45㎜, 50㎜ 및 이들 두께 사이에 모든 두께 값일 수 있다.
적층 유리 구조물 (100a)의 몇몇 구체 예에 따르면, 각각의 주 표면 (6, 8)은, 적어도 1㎡, 적어도 2㎡, 적어도 3㎡, 적어도 4㎡, 또는 적어도 5㎡의 표면적을 갖는다. 다른 구체 예에서, 적층 구조물 (100a)의 주 표면 (6, 8)은, 1㎡ 이하의 면적을 갖는다. 예를 들어, 적층 구조물 (100a)는, 더 큰 적층 유리 구조물 (즉, 표면적 = 1㎡)로부터 구획된 결과로서 1㎡ 이하의 표면적을 각각 갖는 주 표면 (6, 8)을 보유할 수 있다. 또 다른 실시 예로서, 적층 구조물 (100a)은, 1㎡ 이하의 표면적을 각각 갖는, 이 형태로 직접 제조된 대로의, 주 표면 (6, 8)을 보유할 수 있다.
도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a)의 특정 구체 예에서, 기판 (16)은, 중합체 물질, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE), 또는 써모폴리머 폴리올레핀 (thermopolymer polyolefin) (TPO™ - 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 블록 공중합체 폴리프로필렌 (BCPP) 또는 고무의 중합체/충전제 블렌드), 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐부티레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 및 치환된 폴리에틸렌, 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시비닐부티레이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌나 프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리술폰, 폴리비닐아세틸렌, 투명한 열가소성 수지, 투명한 폴리부타디엔, 폴리시아노아크릴레이트, 셀룰로오스-계 중합체, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리설파이드, 폴리비닐 부티랄, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리실록산 중 임의의 하나 이상을 사용하여 형성될 수 있다. 이것은 또한, 예비-중합체 또는 예비-화합물로서 침착 및/또는 코팅되고, 그 다음 전환될 수 있는 중합체, 예컨대, 에폭시-수지, 폴리우레탄, 페놀-포름알데히드 수지, 및 멜라민-포름알데히드 수지를 사용하는 것이 가능하다. 많은 디스플레이 및 전기적 적용은, 아크릴계 중합체, 실리콘 및 이러한 구조 보조층 (structural aiding layers), 예를 들어, DuPont으로부터 상업적으로 이용 가능한 SentryGlas®를 선호할 수 있다. 상기 중합체 층은 몇몇 적용에 대해 투명할 수 있지만, 다른 적용에는 필요하지 않다.
적층 유리 구조물 (100a)의 특정 관점 (즉, 플렉시블 유리 시트 (12)에서 기계적 저항성을 향상시키도록 구성된 바와 같은 적층 유리 구조물)에서, 기판 (16)은, 동일한 환경 조건하에서 유리 시트 (12)의 총 환경 변형률, Δε보다 적어도 2배 큰, 총 환경 변형률, Δε을 특징으로 하는 구조물에 사용된다. 예를 들어, 이러한 환경 조건은, 비-적층 조건에서 유리 시트 (12) 및 기판 (16)에 대해 측정된 것으로, -40℃로부터 +60℃로의 온도 증가 및 +20℃에서 20%로부터 80%로의 상대 습도 증가를 포함할 수 있다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100a)의 특정 관점은, 약 0.2% 이상의, 총 환경 변형률, Δε을 특징으로 하는 기판 (16)을 사용하여, 상기 환경 변형률은 비-적층 조건에서 기판에 대해 -40℃로부터 +60℃로의 온도 증가 및 +20℃에서 20%로부터 80%로의 상대 습도 증가로부터 결과한다.
도 2를 다시 참조하면, 플렉시블 유리 시트 (12)는, 유리, 유리 세라믹, 세라믹 물질 또는 이들의 복합 물질로 형성될 수 있다. 고품질의 플렉시블 유리 시트를 형성하는 퓨전 공정 (fusion process) (예를 들어, 다운인발 공정 (downdraw process))은, 다양한 장치에 사용될 수 있으며, 그러한 적용 중 하나는 평판 디스플레이이다. 퓨전 공정에서 생산된 유리 시트는, 다른 방법으로 생산된 유리 시트와 비교하여, 우수한 평탄도 및 평활도을 갖는 표면을 갖는다. 퓨전 공정은, 미국 특허 제3,338,696호 및 제3,682,609호에 기재되어 있으며, 이들의 개시는 여기에 참조로서 혼입된다. 기타 적합한 유리 시트 형성 방법은, 플로우트 공정 (float process), 업드로 (updraw) 및 슬롯 인발 (slot draw) 방법을 포함한다. 부가적으로, 플렉시블 유리 시트 (12)는 또한, 유리 시트의 표면상에 은 이온 농도, 예를 들어, 0 초과 내지 0.047㎍/㎠ 범위의 농도를 포함하거나, 또는 그렇지 않으면 혼입하는 유리에 대한 화학 조성물을 사용하여 항균 특성을 함유할 수 있는데, 이는 미국 공개특허 제2012/0034435호에 상세히 기재되어 있으며, 이의 개시는 여기에 참조로서 혼입된다. 플렉시블 유리 시트 (12)는 또한, 원하는 항균 특성을 얻기 위해, 은으로 구성되거나 또는 은 이온으로 도핑된 글레이즈 (glaze)으로 코팅될 수 있는데, 이는 미국 공개특허 제2011/0081542호에 상세히 기재되어 있으며, 이의 개시는 여기에 참조로서 혼입된다. 부가적으로, 플렉시블 유리 시트 (12)는, 50% SiO2, 25% CaO, 및 25% Na2O의 몰 조성물을 가져서 원하는 항균 특성을 달성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 적층 유리 구조물 (100a)의 플렉시블 유리 시트 (12)는 두께 (112)를 갖는다. 적층 유리 구조물 (100a)의 어떤 관점에서, 플렉시블 유리 시트 (12)의 두께 (112)는, 약 0.3㎜ 이하, 예를 들어, 약 0.01-0.05㎜, 약 0.05-0.1㎜, 약 0.1-0.15㎜, 약 0.15-0.3㎜, 또는 약 0.1-0.2㎜의 두께를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 플렉시블 유리 시트 (12)의 두께 (112)는 또한, 약 0.3㎜, 0.275㎜, 0.25㎜, 0.225㎜, 0.2㎜, 0.19㎜, 0.18㎜, 0.17㎜, 0.16㎜, 0.15㎜, 0.14㎜, 0.13㎜, 0.12㎜, 0.11㎜, 0.10㎜, 0.09㎜, 0.08㎜, 0.07㎜, 0.06㎜, 0.05㎜, 0.04㎜, 0.03㎜, 0.02㎜, 0.01㎜, 또는 이들 두께 사이에 임의의 두께 값일 수 있다.
도 2에 더욱 도시된 바와 같이, 적층 유리 구조물 (100a)은, 버퍼 층 (44)을 기판 (16)의 상부 주 표면 (8)에 적층하는데 사용될 수 있는 제1 접착제 (22)를 포함한다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100a)은, 플렉시블 유리 시트 (12)를 버퍼 층 (44)에 적층하는데 사용될 수 있는 제2 접착제 (24)를 포함한다. 각각의 접착제 (22, 24)는, 비-접착 중간층, 접착제, 시트 또는 필름의 접착제, 액체 접착제, 분말 접착제, 감압 접착제 (pressure sensitive adhesive), 자외선-광 경화성 접착제, 열경화성 접착제, 또는 기타 유사한 접착제 또는 이들의 조합일 수 있다. 접착제 (22, 24)는 또한, 적층 동안 플렉시블 유리 시트 (12)를 기판 (16)에 부착시키는 것을 도울 수 있다. 저온 접착 물질의 몇몇 예로는, 자외선 (UV) 광에 의해 경화된 Norland Optical Adhesive 68 (Norland Products, Inc.), FLEXcon V29TT 접착제, (실온 이상에서 압력에 의해 결합된) 3M™ 광학적으로 투명한 접착제 (OCA) 8211, 8212, 8214, 8215, 8146, 8171, 및 8172, 3M™ 4905 테이프, OptiClear® 접착제, 실리콘, 아크릴 레이트, 광학적으로 투명한 접착제, 인캡슐런트 물질 (encapsulant material), 폴리우레탄 폴리비닐부티레이트, 에틸렌비닐아세테이트, 아이오노머 (ionomers) 및 목재 아교 (glues)를 포함한다. Graphicmount 및 Facemount와 같은 통상적인 그래픽 접착제 (graphic adhesives) (예를 들어, 플로리다, Sarasota에 위치된, LexJet Corporation으로부터 이용 가능함)는 또한 사용될 수 있다. 고온 접착 물질의 몇몇 예로는, DuPont SentryGlas®, DuPont PV 5411, Japan World Corporation material FAS 및 폴리비닐 부티랄 수지를 포함한다.
각각의 접착제들 (22, 24)은, 약 500㎛ 이하, 약 250㎛ 이하, 약 50㎛ 이하, 40㎛ 이하, 및 약 25㎛ 이하를 포함하는, 약 1000㎛ 이하의 두께 (122, 124)를 가질 정도로, 얇을 수 있다. 다른 관점에서, 각각의 접착제 (22, 24)의 두께 (122, 124)는, 약 0.1㎜ 내지 약 5㎜이다. 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 또한 이해되는 바와 같이, 접착제 (22, 24)의 두께 (122, 124)는, 실질적으로 동일할 수도 있고, 어떤 관점에서, 이들은 다를 수도 있다. 접착제 (22, 24)는 또한, 색상, 장식, 열 또는 UV 저항성, AR 여과, 등과 같은, 다른 기능성 성분을 함유할 수 있다. 접착제 (22, 24)는, 경화시 광학적으로 투명하거나, 또는 그렇지 않으면 불투명할 수 있다. 접착제 (24)가 시트 또는 필름의 접착제인 구체 예에서, 접착제 (24)는, 플렉시블 유리 시트 (12)의 두께 (112)를 통해 가시적인 장식 패턴 또는 디자인을 가질 수 있다. 유사하게, 기판 (16)이 갖는 투명도에 따라, 접착제 (22)은 또한, 기판 (16)의 두께 (116)를 통해 가시적인 장식 패턴 또는 디자인을 가질 수 있다.
도 2에 또한 도시된 바와 같이, 적층 유리 구조물 (100a)의 접착제 (22, 24)는, 액체, 겔, 시트, 필름 또는 이들 형태의 조합으로 형성될 수 있다. 더욱이, 몇몇 관점에서, 접착제 (22, 24)는, 충분한 광학적 투명도를 갖는다는 전제하에서, 플렉시블 유리 시트 (12) 및/또는 기판 (16)의 외부 표면으로부터 가시적인 줄무늬의 패턴을 나타낼 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 기판 (16) 및/또는 플렉시블 유리 시트 (12)는, 장식 패턴을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 장식 패턴은, 다중 층 내에, 예를 들어, 플렉시블 유리 시트 (12), 기판 (16) 및/또는 접착제 (22, 24) 내에 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a)은, 버퍼 층 (44)을 포함한다. 상기 버퍼 층 (44)은, 기판 (16)과 플렉시블 유리 시트 (12) 사이에 배치된다. 더욱이, 버퍼 층 (44)은, 제1 접착제 (22)에 의해 기판 (16)에 적층되고, 제2 접착제 (24)에 의해 플렉시블 유리 시트 (12)에 적층된다. 일반적으로, 버퍼 층 (44)은: 유리 시트의 탄성률을 초과하는 탄성률 (예를 들어, 70GPa 이상), 유리의 것과 거의 동일하거나, 또는 동일한 규모의, 열팽창계수 (CTE), 및 상대 습도에서 변화와 관련된 거의 없거나 전혀 없는 치수 변화를 보유하여야 한다. 버퍼 층 (44)의 치수와 특별히 관련하여, 두께 (144)는, 약 0.1 내지 2.5㎜일 수 있고, 바람직하게는 약 0.5㎜ 내지 약 1.5㎜로 설정될 수 있다. 따라서, 버퍼 층 (44)의 두께 (144)는, 0.1㎜, 0.2㎜, 0.3㎜, 0.4㎜, 0.5㎜, 0.6㎜, 0.7㎜, 0.8㎜, 0.9㎜, 1.0㎜, 1.1㎜, 1.2㎜, 1.3㎜, 1.4㎜, 1.5㎜, 2㎜, 2.5㎜, 및 이들 두께 사이에 모든 두께 값들일 수 있다.
도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a)에서, 적층 유리 구조물 (100a)에 사용된 버퍼 층 (44)은, 플렉시블 유리 시트 (12)의 탄성률을 초과하는 탄성률, 예를 들어, 70GPa 이상으로 구성되어야 한다. 몇몇 구체 예에서, 버퍼 층은, 100GPa, 150GPa 또는 심지어 200GPa를 초과하는 탄성률을 가질 수 있다. 따라서, 버퍼 층 (44)은, 70GPa, 80GPa, 90GPa, 100GPa, 110GPa, 120GPa, 130GPa, 140GPa, 150GPa, 160GPa, 170GPa, 180GPa, 190GPa, 200GPa의 탄성률, 및 이러한 탄성률 사이에 모든 값의 탄성률을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a)의 몇몇 실행에서, 버퍼 층 (44)은, 유리의 열팽창계수에 비교적 근접한 CTE, 일반적으로 25ppm*℃-1 이하 및 4ppm*℃-1 이상을 가져야 한다. 따라서, 버퍼 층 (44)의 CTE는, 4ppm*℃-1, 5ppm*℃-1, 6ppm*℃-1, 7ppm*℃-1, 8ppm*℃-1, 9ppm*℃-1, 10ppm*℃-1, 11ppm*℃-1, 12ppm*℃-1, 13ppm*℃-1, 14ppm*℃-1, 15ppm*℃-1, 16ppm*℃-1, 17ppm*℃-1, 18ppm*℃-1, 19ppm*℃-1, 20ppm*℃-1, 21ppm*℃-1, 22ppm*℃-1, 23ppm*℃-1, 24ppm*℃-1, 25ppm*℃1, 및 이들 CTE 수준 사이에 모든 값일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 버퍼 층 (44)의 CTE는, 약 10 내지 20ppm*℃-1 또는 10 내지 15ppm*℃-1이다. 습기 민감성 및 팽창성과 더욱 관련하여, 버퍼 층 (44)은, 습도 변화, 예를 들어, 20℃에서 20%의 상대 습도로부터 80%의 상대 습도로 습도 변화에 적용된 경우, 이의 팽창이 대략 0이 되도록 습기의 침투 및 확산에 저항성인 것이 바람직하다. 적층 유리 구조물 (100a)의 다른 관점에서, 버퍼 층 (44)은, 다공성을 보유할 수 있고, 따라서 팽창에 대하여 저항성을 유지하면서, 약간의 습기 침투를 허용할 수 있다. 따라서, 다공성을 갖는 어떤 천연 및/또는 엔지니어링 물질 (engineered materials)은, 이들이 플렉시블 유리 시트 (12)의 탄성률을 초과하는 유효 탄성률을 나타낸다는 전제하에, 버퍼 층 (44)으로 실행 가능하다.
도 2를 다시 참조하면, 적층 유리 구조물 (100a)의 버퍼 층 (44)은, 금속, 금속 합금, 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 복합물 (예를 들어, 알루미나, 탄화규소, 질화규소, 탄소 섬유 및/또는 위스커 (whiskers)를 갖는 세라믹 매트릭스 복합물) 및/또는 이들 물질의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 물질로부터 제조될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 적층 유리 구조물 (100a)의 많은 실행은, 비교적 높은 인성 (toughness), 내충격성 및/또는 열팽창계수를 가져야 한다. 하기 표 3은, 버퍼 층에 대한 몇몇 대표적인 물질을, 이들의 탄성률 및 열팽창계수 (CTE) 값과 함께 열거한다. 따라서, 적층 유리 구조물 (100a)의 어떤 실행은, 유리, 유리-세라믹, 및/또는 세라믹으로 제조된 버퍼 층 (44)을, 상기 물질이 향상된 내파단성을 갖는다면 (예를 들어, 변형-강화 지르코니아 (transformation-toughened zirconia)), 사용할 수 있다. 대표적인 실행에서, 버퍼 층 (44)은, 금속 합금, 예를 들어, 보통강 (common steel), 예컨대, 스테인레스 스틸 또는 제1철 강, 고-모듈러스 알루미늄 합금, 크롬-몰리브덴 강, 등으로부터 제조된다. 적층 유리 구조물 (100a)의 하나의 특정 구체 예는, 기판 (16)의 팽창으로부터 플렉시블 유리 시트 (12)에서 발생된 응력의 크기의 감소와 함께, 내부식성을 제공하는, 스테인레스 스틸로 제조된 버퍼 층 (44)을 사용한다. 적층 구조물 (100a)의 또 다른 특정 구체 예는, 알루미늄 금속 시트 또는 포일로 제조된 버퍼 층 (44)을 사용한다.
버퍼 층 물질 E CTE
스테인레스 스틸 200GPa 12ppm/℃
알루미늄 금속 시트/포일 70GPa 23ppm/℃
황동 105GPa 18ppm/℃
알루미나 350GPa 8ppm/℃
유리 70GPa 3-9ppm/℃
도 2를 다시 참조하면, 적층 유리 구조물 (100a)의 전체 두께 (150a)는, 약 2.5mm 내지 약 55mm의 범위일 수 있다. 특히, 적층 유리 구조물 (100a)의 전체 두께는, 플렉시블 유리 시트 (12), 기판 (16), 접착제 (22, 24) 및 버퍼 층 (44), 각각의 두께 (112, 116, 122, 124, 및 144)의 합으로 정해진다. 따라서, 적층 유리 구조물 (100a)의 전체 두께는, 약 2.5㎜, 3　mm, 4㎜, 5㎜, 6㎜, 7㎜, 8㎜, 9㎜, 10㎜, 11㎜, 12㎜, 13㎜, 14㎜, 15　mm, 16㎜, 17㎜, 18㎜, 19㎜, 20㎜, 21㎜, 22㎜, 23㎜, 24㎜, 25　mm, 26　mm, 27㎜, 28㎜, 29㎜, 30㎜, 31㎜, 32㎜, 33㎜, 34㎜, 35㎜, 40㎜, 45㎜, 50㎜, 55㎜ 및 이들 전체 두께 사이에 모든 두께 값일 수 있다. 어떤 관점들에서, 적층 유리 구조물 (100a)의 전체 두께는, 약 4㎜ 내지 약 25㎜의 범위일 수 있다.
이하, 도 3을 참조하면, 대표적인, 적층 유리 구조물 (100b)은 본 개시의 구체 예에 따라 제공된다. 별도로 언급이 없는 한, 도 3에 도시된 적층 유리 구조물 (100b)은, 도 2에 도시된 적층 유리 구조물 (100a)과 동일하거나 또는 유사한 피처, 역량 (capabilities), 성능 수준 및 요건을 갖는다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100a, 100b)에서 같은-참조 번호의 요소는, 동일하거나 또는 유사한 구조 또는 기능을 갖는다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 적층 유리 구조물 (100b)은, 플렉시블 유리 시트 (12), 기판 (16), 접착제 (22, 24) 및 버퍼 층 (40)을 포함하며; 이들 동일한 요소는 각각 두께 (112, 116, 122, 124 및 140)를 갖는다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 버퍼 층 (40)은, 이의 하부 주 표면 (6)에서 제1 접착제 (22)로 기판 (16)에 적층된다. 더욱이, 플렉시블 유리 시트 (12)는, 이의 상부 주 표면 (8)에서 제2 접착제 (24)로 기판 (16)에 적층된다. 별도의 언급이 없는 한, 적층 유리 구조체 (100b)에 사용된 버퍼층 (40)은, 적층 유리 구조체 (100a)에 사용된 버퍼층 (44) (도 2 참조)과 동일한 특성, 치수 및 특징을 가질 수 있다. 따라서, 적층 유리 구조물 (100b)의 전체적인 스택 두께 (150b)는, 적층 유리 구조물 (100a)의 전체적인 스택 두께 (150a)와 동일하거나 유사할 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 기판 (16)의 배면 상에 구성된 바와 같은, 적층 유리 구조물 (100b)의 버퍼 층 (40)은, 기판 (16)의 팽창 및 수축에 대하여 기계적 저항성을 제공한다. 적층 유리 구조물 (100b)에 구성된 바와 같이, 버퍼층 (40)은, 기판 (16)의 바람직하지 않은 변형을 완화시키도록 작용하며, 이에 의해 플렉시블 유리 시트 (12)에서 응력 및 휨을 감소시킨다. 본질적으로, 버퍼 층 (40)은, 습기 침투 및/또는 온도 증가와 같은, 기판 (16)을 팽창시키는 환경 조건에 노출시 치수 변화로부터 기판을 고정시키거나 또는 그렇지 않으면 저지하도록 작용한다. 도 3에 도시된 적층 유리 구조물 (100b) 구성의 또 다른 이점은, 버퍼 층 (40)이 습기 확산성 (moisture diffusivity)이 낮거나 또는 전혀 없는 물질 (예를 들어, 스테인레스 스틸)로 제조되는 경우, 버퍼 층 (40)이 기판 (16)으로의 습기 침입을 방지하도록 작용할 수 있다는 점이다.
적층 유리 구조물 (100a) (도 2 참조)와 마찬가지로, 도 3에 나타낸 적층 유리 구조물 (100b)에서 버퍼 층 (40)에 의해 제공된 기계적 저항성은, 예를 들어, 습기 침투 및/또는 온도 증가로부터, 기판 (16)의 팽창시 플렉시블 유리 시트 (12)에서 실현된 압축 및 인장 응력의 크기를 최소화시킨다. 일반적으로, 더 높은 탄성률 및/또는 두께를 갖는 버퍼 층 (40)은, 더 낮은 탄성률 및/또는 두께를 갖는 버퍼 층 (40)과 비교하여 플렉시블 유리 시트 (12)에서 이들 응력 크기를 더욱 감소시키는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 적층 유리 구조물 (100b)의 어떤 적용은, 버퍼 층 (40)의 가능한 두께를 제한할 수 있는, 전체 스택 두께 (150b)에 제한을 가한다. 이러한 구체 예에서, 플렉시블 유리 시트 (12)에 의해 나타나는 응력의 현저한 감소는, 버퍼 층 (40)의 탄성률 증가를 통해 얻어질 수 있다. 좀 더 일반적으로, 바람직한 버퍼 층 (40)은, 약 0.5 내지 1.5㎜의 두께 (140), 유리 시트의 탄성률을 초과하는 탄성률 (예를 들어, 70GPa 이상), 유리와 동일하거나 또는 거의 비슷한 열팽창계수 (CTE), 및 상대 습도의 변화와 관련된 거의 내지 전혀 없는 치수 변화를 갖는다.
도 2 및 도 3에 도시된 적층 유리 구조물 (100a, 100b)의 버퍼 층 (40, 44)을 다시 참조하면, 이들 층은, 동일한 치수, 조성 및 두께를 가질 수 있다. 다른 실행에서, 버퍼 층 (40, 44)은, 다른 조성 및/또는 두께를 갖는다. 도 3에 도시된 적층 유리 구조물 (100b)은 또한, 버퍼 층 (40)이 전체 적층 유리 구조물 (100b)의 외부 표면 중 하나에 위치되는 것을 고려하면, 버퍼 층 (40)의 심미학 및 다른 표면 특징에 특별히 강조할 필요가 있다. 예를 들어, 적층 유리 구조물 (100b)은, 양 측면에서 볼 수 있는 교수형 벽 패널 (hanging wall panel)로 구성될 수 있다. 다른 적용에서, 적층 유리 구조물 (100b)은, 벽에 직접 설치될 수 있다. 따라서, 버퍼 층 (40)의 조성 및/또는 두께 (140)의 선택은 또한, 내마모성, 외관, 및/또는 현장 가공 능력 (예를 들어, 적층 유리 구조물 (100b)을 다른 구조물에 직접 장착하는데 버퍼 층 (40)이 사용되는 경우, 드릴링의 용이성 (ease of drilling))에 의해 통제받을 수 있다.
이하, 도 4를 참조하면, 대표적인, 적층 유리 구조물 (100c)은, 본 개시의 구체 예에 따라 제공된다. 별도로 언급하지 않는 한, 도 4에 도시된 적층 유리 구조물 (100c)은, 도 2-3에 도시된 적층 유리 구조물 (100a 및 100b)과 동일하거나 유사한 피처, 역량, 성능 수준 및 요건을 갖는다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100a, 100b, 100c)에서 같은-참조 번호의 요소는, 동일 또는 유사한 구조 및 기능을 갖는다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 적층 유리 구조물 (100c)은, 플렉시블 유리 시트 (12), 기판 (16), 접착제 (22, 24, 26) 및 버퍼 층 (40, 44)을 포함하며; 이러한 동일한 요소는, 각각 두께 (112, 116, 122, 124, 126, 140 및 144)를 갖는다. 별도로 언급하지 않는 한, 적층 유리 구조물 (100c)에 사용된 제3 접착제 (26)는, 적층 유리 구조물 (100a, 100b)에 사용된 접착제 (22, 24)와 동일하거나 유사한 조성, 두께 및 특징을 가질 수 있다 (도 2 및 3 참조). 도 4에 또한 도시된 바와 같이, 하부 버퍼 층 (40)은, 이의 하부 주 표면 (6)에서 제3 접착제 (26)로 기판 (16)에 적층된다. 더욱이, 상부 버퍼 층 (44)은, 이의 상부 주 표면 (8)에서 제1 접착제 (22)로 기판 (16)에 적층된다. 부가적으로, 플렉시블 유리 시트 (12)는, 제2 접착제 (24)에 의해 상부 버퍼 층 (44)에 적층된다.
별도로 언급하지 않는 한, 도 4에 도시된 적층 유리 구조물 (100c)에 사용된 하부 및 상부 버퍼 층 (40, 44)은, 적층 유리 구조물 (100a, 100b)에 사용된 버퍼 층 (40, 44) (도 2 및 도 3 참조)과 동일한 특성, 치수 및 특징을 가질 수 있다. 바람직하게는, 적층 유리 구조물 (100c)의 하부 및 상부 버퍼 층 (40, 44)은, 적층 유리 구조물 (100a, 100b)에 사용된 버퍼 층 (40, 44)의 두께 (140 및 144) (도 2 및 도 3 참조)와 비슷한 총 두께 (즉, 두께 (140 및 144)의 합)를 갖는다. 이로써, 적층 유리 구조물 (100c)에 사용된 각각의 버퍼 층 (40, 44)은, 적층 유리 구조물 (100a, 100b)에 사용된 비슷한 버퍼 층 (40, 44)의 두께 (140, 144) (도 2 및 도 3 참조)의 약 절반을 갖는다. 다른 실행에서, 적층 유리 구조물 (100c)에 사용된 버퍼 층 (40, 44)의 두께 (140, 144)는, 달라서, 하나의 버퍼 층이 다른 층보다 더 두껍다. 이러한 고려사항의 관점에서, 적층 유리 구조물 (100c)의 전체적인 스택 두께 (150c)는, 적층 유리 구조물 (100a, 100b)의 전체 스택 두께 (150a, 150b)와 동일하거나 또는 유사할 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 기판 (16)의 상부 및 하부 주 표면 (8, 6)에 적층된 바와 같은, 적층 유리 구조물 (100c)의 버퍼 층 (40, 44)은, 기판 (16)의 팽창 및 수축에 대하여 기계적 저항성을 제공한다. 적층 유리 구조물 (100c)에 구성된 바와 같은, 버퍼층 (40, 44)은, 기판 (16)의 바람직하지 않은 변형을 완화시키도록 작용하고, 이에 의해 플렉시블 유리 시트 (12)의 응력 및 휨을 감소시킨다. 버퍼층 (40, 44)은, 습기 침투 및/또는 온도 증가와 같은, 기판 (16)을 팽창시키는 환경 조건에 노출시 치수 변화로부터 기판을 고정시키거나 또는 그렇지 않으면 저지하도록 작용한다. 도 4에 도시된 적층 유리 구조물 (100c) 구성의 또 다른 이점은, 버퍼 층 (40, 44)이 습기 확산성이 낮거나 또는 전혀 없는 물질 (예를 들어, 스테인레스 스틸)로 제조되는 경우, 버퍼 층 (40, 44)이 기판 (16)으로의 습기 침입을 방지하도록 작용할 수 있다는 점이다.
적층 유리 구조물 (100a, 100b) (도 2-3 참조)와 마찬가지로, 도 4에 나타낸 적층 유리 구조물 (100c)의 버퍼 층 (40, 44)에 의해 제공된 기계적 저항성은, 예를 들어, 습기 침투 및/또는 온도 증가로부터 기판 (16)의 팽창시 플렉시블 유리 시트 (12)에서 실현된 압축 및 인장 응력의 크기를 최소화한다. 일반적으로, 더 높은 탄성률 및/또는 두께를 갖는 버퍼 층 (40, 44)은, 더 낮은 탄성률 및/또는 두께를 갖는 버퍼 층 (40, 44)과 비교하여 플렉시블 유리 시트 (12)에서 이러한 응력 크기를 더욱 감소시키는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 적층 유리 구조물 (100c)의 어떤 적용은, 버퍼 층 (40,44)의 가능한 두께 (140, 144)를 제한할 수 있는, 전체 스택 두께 (150c)에 제한을 가한다. 이러한 구체 예에서, 플렉시블 유리 시트 (12)에 의해 나타난 응력의 현저한 감소는, 버퍼층 (40, 44)의 탄성률 증가를 통해 얻어질 수 있다. 좀 더 일반적으로, 바람직한 버퍼층 (40, 44)은, 약 0.5 내지 1.5㎜의 총 두께 (즉, 두께 (140 및 144)의 합), 유리 시트의 탄성률을 초과하는 탄성률 (예를 들어, 70GPa 이상), 유리와 동일하거나 또는 거의 비슷한 열팽창계수 (CTE), 및 상대 습도의 변화와 관련된 거의 내지 전혀 없는 치수 변화를 갖는다.
이하, 도 5를 참조하면, 대표적인, 적층 유리 구조물 (100d)은 본 개시의 구체 예에 따라 제공된다. 별도로 언급하지 않는 한, 도 5에 도시된 적층 유리 구조물 (100d)은, 도 2-4에 도시된 적층 유리 구조물 (100a-c)과 동일하거나 유사한 피처, 역량, 성능 수준 및 요건을 갖는다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100a-c 및 100d)의 같은-참조 번호의 요소는, 동일하거나 유사한 구조 및 기능을 갖는다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 적층 유리 구조물 (100d)은, 플렉시블 유리 시트 (12), 접착제 (22) 및 기판 (16)을 포함하며; 이들 동일한 요소는, 총 두께 (150d)와 함께, 각각 두께 (112, 122 및 116)를 갖는다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 플렉시블 유리 시트 (12)는, 제1 접착제 (22)에 의해 기판 (16)에 적층된다.
도 5를 다시 참조하면, 적층 유리 구조물 (100d)의 기판 (16)은, 도 2-4에 도시된 적층 유리 구조물 (100a-c)에 사용된 기판 (16)과 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 적층 유리 구조물 (100d)에 사용된 기판 (16)은, 저압 적층체 (LPL), 고압 적층체 (HPL), 중밀도 섬유판 (MDF) 및/또는 베니어 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100d)에 사용된 기판 (16)은, 다수의 버퍼 포일 (40a)을 포함한다. 바람직한 구체 예에서, 기판 (16)은, 도 5의 대표적인 형태로 나타낸 바와 같이, HPL로 제조된다. HPL 조성을 갖는 기판 (16)을 갖는 적층 유리 구조물 (100d)과 관련하여, 기판은 일반적으로 페놀 수지 (17a) 및 버퍼 포일 (40a)의 시트들로 끼워진 다수 층의 크라프트 종이 (craft paper: 18a)를 포함한다. 더욱이, 기판 (16)은 하나 이상의 장식용 종이 층 (19a) 및 하나 이상의 멜라민 보호층 (20a)을 포함한다. 동시에, 이들 층들은, 도 5에 나타낸 적층 유리 구조물 (100d)의 기판 (16)용 HPL로 함께 적층된다. 또한, 플렉시블 유리 시트 (12) 및 접착제 (22)는, 기판 (16)의 주 표면 중 하나 또는 모두에 적층될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100d)의 장식용 종이 층 (19a) 및 멜라민 보호층 (20a)은 선택적이다; 결론적으로, 이들의 일부 또는 전부는, 유리 시트 (12)를 기판 (16)에 적층하는 것과 관련한 공정 동안에 및 선적 동안에 기판 (16)을 보호하기 위해 및/또는 심미적인 이유로 포함될 수 있다.
도 5에 나타낸 적층 유리 구조물 (100d)의 버퍼 포일 (40a)과 특히 관련하여, 이들 포일은, 도 2-4에 도시된 적층 유리 구조물 (100a-c)에 사용된 버퍼 층 또는 층들 (40, 44)과 조성 면에서 유사하다. 즉, 버퍼 포일들 (40a)은, 금속, 금속 합금, 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 복합물 (예를 들어, 알루미나, 탄화규소, 질화규소, 탄소 섬유 및/또는 위스커를 갖는 세라믹 매트릭스 복합물) 및/또는 이들 물질의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 물질로부터 제조될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 적층 유리 구조물 (100d)의 많은 실행은, 비교적 높은 인성 및/또는 내충격성을 가져야 한다. 따라서, 적층 유리 구조물 (100d)의 어떤 실행은, 유리, 유리-세라믹, 및/또는 세라믹 (예를 들어, 알루미나)으로 제조된 버퍼 포일 (40a)을, 상기 물질이 향상된 내파단성을 갖는다면 (예를 들어, 변형-강화 지르코니아), 사용할 수 있다. 대표적인 실행에서, 버퍼 포일들 (40a)은, 금속 합금, 예를 들어, 스틸, 예컨대, 스테인레스 스틸, 황동 또는 제1철 강, 고-모듈러스 알루미늄 합금, 크롬-몰리브덴 강, 등으로부터 제조된다. 적층 유리 구조물 (100a)의 하나의 특정 구체 예는, 기판 (16)의 팽창으로부터 플렉시블 유리 시트 (12)에서 발생된 응력의 크기의 감소와 함께, 내부식성을 제공하는, 스테인레스 스틸로 제조된 버퍼 층 (44)을 사용한다. 적층 구조물 (100a)의 또 다른 특정 구체 예는, 알루미늄 금속 시트 또는 포일로 제조된 버퍼 층 (44)을 사용한다.
도 5에 나타낸 적층 유리 구조물 (100d)의 버퍼 포일 (40a)을 다시 참조하면, 포일 (40a)은 주어진 버퍼 층 (40, 44) (도 2-4 참조)의 두께보다 더 얇은 두께를 특징으로 한다. 그러나, 적층 유리 구조물 (100d)에 사용된 바와 같은, 다수의 버퍼 포일 (40a)의 총 두께는, 버퍼 층들 (40, 44)의 두께 (140, 144)의 허용 가능한 범위에 의해 주어진다. 즉, 다수의 버퍼 포일 (40a)의 총 두께는, 약 0.1 내지 2.5mm일 수 있고, 바람직하게는 약 0.5mm 내지 약 1.5mm로 설정될 수 있다. 따라서, 버퍼 포일 (40a)의 총 두께는, 0.1㎜, 0.2㎜, 0.3㎜, 0.4㎜. 0.5㎜, 0.6㎜, 0.7㎜, 0.8㎜, 0.9㎜, 1.0㎜, 1.1㎜, 1.2㎜, 1.3㎜, 1.4㎜, 1.5㎜, 2㎜, 2.5㎜, 및 이들 두께 값 사이에 모든 두께일 수 있다. 더군다나, 각 버퍼 포일 (40a)의 개별 두께는, 약 0.01㎜ 내지 약 0.25㎜의 범위일 수 있고; 결과적으로, 적층 유리 구조물 (100d)은, 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 원하는 총 버퍼 포일 두께를 얻기 위해 특정 개수의 포일 (40a)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 50㎛의 개별 두께를 갖는 10개의 버퍼 포일 (40a)은, 0.5㎜의 총 버퍼 포일 두께를 얻기 위해 기판 (16) 내에 끼워질 수 있다. 유사하게, 50㎛의 개별 두께를 갖는 20개의 버퍼 포일 (40a)은, 1㎜의 총 버퍼 포일 두께를 얻기 위해 기판 (16) 내에 끼워질 수 있다.
도 5에서 대표적인 형태로 도시된 바와 같은, 적층 유리 구조물 (100d)을 다시 참조하면, 이러한 구조물은, 적층 유리 구조물 (100a-c) (도 2-4 참조)과 관련하여 이전에 간략하게 언급된 장점 및 이점의 일부 또는 전부를 보유한다. 이들이 다수의 버퍼 포일 (40a)을 포함하기 때문에, 적층 구조물 (100d)은, 적층 구조물 (100a-c)의 것과는 다른 어떤 심미학을 특징으로 할 수 있다. 특히, 상대적으로 작은 두께를 갖는, 버퍼 포일 (40a)은, 이들이 에지-온 시야 (edge-on view)로부터 비가시적이거나 또는 사실상 비가시적 이도록 기판 (16) 내에 구성될 수 있다. 더욱이, 적층 유리 구조물 (100d)은, 본 개시의 다른 적층 유리 구조물 (100a-c) (도 2-4 참조)과 비교하여 낮은 제조 비용을 특징으로 할 수 있다. 특히, 다수의 버퍼 포일 (40a)과 관련된 더 작은 두께는, HPL의 분야에서 통상적으로 사용되는 종래의 절단 및 마감 도구 (예를 들어, 라우터 (routers) 및 테이블 톱)와 같은, 덜 집약적이고 저렴한 기계가공 기술의 사용을 용이하게 한다. 대조적으로, 워터 제트 절단 (water jet cutting)과 같은, 더 집약적이고 고가의 기계가공 기술은, 약 0.1㎜ 내지 약 2.5㎜의 범위에서 두께를 갖는 비교적 높은 탄성률의 물질 (예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미나, 등)로 제조된 버퍼 층(들) (40, 44)을 포함하는 적층 유리 구조물 (100a-c)의 에지를 특정 치수로 만들고 구성하는데 필요할 수 있다. 이로써, 적층 유리 구조물 (100d)은, 이러한 구조물을 위한 특정 적용에 대해 특정 이점이 있는 심미적 품질 및/또는 낮은 제조 비용을 보유할 수 있다.
적층 유리 구조물 (100a, 100b 및 100c)은, 이러한 구조물에서 기판 (예를 들어, 기판 (16))의 팽창으로 이어지는 환경 조건에 직면하여 종래의 적층 유리 구조물과 비교하여 명백하게 개선된 응력 상태를 나타낸다. 이러한 개선 사항은 정량적으로 평가될 수 있다. 하기 수학식 1에서 나타낸 바와 같이, 적층 유리 구조물의 전체 변형률, εo은, 각각의 이의 주요 요소: 유리 시트 (g), 버퍼 층 (b), 및 기판 (s)으로부터의 개별적 기여도의 함수로서 정의될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 이러한 요소에 대한 개별 변형률 기여도는: ε g , ε b , 및 ε s 이고; 개별 탄성률 기여도는: E g , E b 및 E s 이며; 및 개별 두께 기여도는: t g , t b , 및 t s 이다.
[수학식 1]
Figure 112018131888350-pct00001
부가적으로, 적층 유리 구조물은, 각각의 요소 유래의 힘, F g , F b , 및 F s 의 합이 반드시 하기 수학식 2에서 나타낸 바와 같이 0이 되도록, 3개의 주요 요소들 (즉, 플렉시블 유리 시트, 버퍼 층 및 기판) 사이에서 반드시 힘의 균형이 이루어져야 한다.
[수학식 2]
Figure 112018131888350-pct00002
수학식 2는, 각각의 힘 항에 대해 σ[g, b, s] t [g, b, s]를 대입하여 응력의 관점에서 재배열될 수 있으며, 이는 수학식 3에 의해 주어진 다음의 관계를 결과한다.
[수학식 3]
Figure 112018131888350-pct00003
이 점에서, 수학식 3은, 수학식 1로 대입되어 수학식 4를 산출할 수 있으며, 이는 기판 (16)의 팽창의 관점에서 다양한 파라미터의 함수로서 플렉시블 유리 시트 (12)의 에지에서 응력 (σg)을 설명한다.
[수학식 4]
Figure 112018131888350-pct00004
이하, 수학식 4는, 적층 유리 구조물 (100a, 100b 및 100c)과 관련된 다양한 파라미터의 함수로서 플렉시블 유리 시트 (12)의 응력 상태를 계산하는데 사용될 수 있다. 예로서, 하기 표 4는, 다양하게 열거된 두께 (140 또는 144)를 갖는 버퍼 층 (40 또는 44)을 갖는 적층 유리 구조물 (100a, 100b) (도 2-3 참조)의 플렉시블 유리 시트 (12)에서 응력 수준을 나타낸다. 수학식 4를 이용하여, 표 4에 제공된 추정치를 전개하기 위해, 버퍼 층 (40 또는 44)이 200GPa의 탄성률, 12ppm*℃-1의 CTE, 및 0㎜ (버퍼 층 없음), 0.5㎜, 1.0㎜ 및 1.5㎜의 두께 (140 또는 144)를 갖는 것으로 추정된다. 표 4로부터 명백한 바와 같이, 증가하는 더 큰 두께 (140 또는 144)를 갖는 버퍼 층 (40 또는 44)의 사용은, 적층 유리 구조물 (100a, 100b) 내에 플렉시블 유리 시트 (12)에 의해 겪는 응력 범위를 극적으로 감소시키고, 따라서 균열 및 조기 파손에 대하여 이의 신뢰성을 개선시킨다. 더욱이, 표 4의 결과는, 표 4에서 버퍼 층의 두께가 한 쌍의 버퍼 층 (40, 44)의 총 두께를 반영하는 전제하에서, 적층 유리 구조물 (100c) 구성 (도 4 참조)에도 적용 가능하다.
응력 (MPa)
기판 기판 두께 0㎜ 버퍼 0.5㎜ 버퍼 1.0㎜ 버퍼 1.5㎜ 버퍼
PMMA 6㎜ +341 +134 +104 +94
PC 6㎜ +231 +101 +85 +80
MDF 12.7㎜ +115 +83 +76 +73
HPL 8㎜ +605 +375 +283 +233
다양한 환경 조건으로부터 기판 (16)의 팽창시 플렉시블 유리 시트 (12)에서 관찰된, 응력, 특히 인장 응력을 감소시키는 적층 유리 구조물 (100a, 100b 및 100c)의 효과를 입증하기 위해, 유한 요소 모델링 접근법 (Finite element modeling approaches)은 또한 사용될 수 있다. 이러한 모델링은 또한, 이러한 적층 유리 구조물에 사용된 버퍼 층 (40, 44)의 특성 및 치수를 최적화하는데 사용될 수 있다. 이러한 유한 요소 모델의 결과는, 도 6, 즉, 버퍼 층 두께 및 탄성률의 함수로서, 적층 유리 구조물 (예를 들어, 도 2-4에 나타낸 바와 같은 적층 유리 구조물 (100a, 100b 또는 100c))의 플렉시블 유리 시트의 응력을 나타내는 모델인, 도 6에 나타낸다. 도 6에 도시된 모델에서, 다음의 가정 (assumptions)은 이루어진다: 플렉시블 유리 시트 (예를 들어, 플렉시블 유리 시트 (12))는, 0.2mm의 두께를 가지며; 기판은 6.35㎜의 두께를 갖는 중밀도 섬유판 (MDF)이고, 적층 유리 구조물에 사용된 한 쌍의 접착제는, 각각 50microns의 두께 및 1.3MPa의 탄성률을 가지며, 및 기판은 환경 조건에 기초하여 0.125% 팽장이 적용된다. 도 6에 의해 입증된 바와 같이, 버퍼 층 두께를 1㎜ (1000microns)로 일정하게 유지하고 및 버퍼 층의 탄성률을 약 95Gpa로부터 160Gpa로의 증가는, 유리 시트의 에지에서 인장 응력을 15MPa로부터 10MPa로의 하락을 결과한다. 유사하게, 버퍼 층의 탄성률을 약 180GPa로 일정하게 유지하고 및 버퍼 층의 두께를 약 0.55㎜로부터 1.6㎜로의 증가는, 유리 시트의 에지에서 인장 응력을 15MPa로부터 약 6MPa로의 하락을 결과한다.
적층 유리 구조물 (100a, 100b, 100c) (도 2-4 참조)의 처리 공정과 관련하여, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 다양한 적층 방법이 이러한 구조물을 제조하는데 사용될 수 있는 것으로 쉽게 인지할 수 있다. 예를 들어, 기판 (16) 및 적층 유리 구조물 (100a-100c)의 다른 요소의 조성에 의존하여, 종래의 적층체에 통상적으로 사용되는 것과 비슷한 고압 및 저압 적층 접근법은 사용될 수 있다. 적층 유리 구조물 (100a, 100b, 100c)을 제조하는데 사용된 방법의 어떤 구체 예에서, 다양한 표면 처리 (예를 들어, 플라스마 세정, 에칭, 연마 및 기타)는, 버퍼 층 (40 및/또는 44)에 적용될 수 있어, 접착제 (22, 24 및/또는 26), 및 기판 (16) 및/또는 플렉시블 유리 시트 (12)와 함께 이들 층들의 개선된 적층을 용이하게 할 수 있다.
임의의 구체 예를 포함하는, 본 개시의 전술된 구체 예들은, 단지 본 개시의 다양한 원리를 명확하게 이해하기 위해 단순히 서술된, 가능한 구현 예인 것임이 강조되어야 한다. 본 개시의 사상 및 다양한 원리를 실질적으로 벗어나지 않고 본 개시의 전술된 구체 예에 대해 많은 변화 및 변경은 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 적층 유리 구조물 (100c)에 사용된 버퍼 층 (40, 44)은, 셋 이상의 버퍼 층으로 더욱 세분될 수 있고, 그 결과로 생긴 적층 유리 구조물은, 적층 유리 구조물 (100c)과 동일하거나 유사한 성능을 나타낼 수 있다. 이러한 구현은, 버퍼 층이 (예를 들어, 추가 확대의 도움없이) 시야에서 숨겨지거나 또는 사실상 숨겨지는 것을 요구하는 적용들을 위한 유용성을 추가할 수 있다. 버퍼 층 (40, 44)이 부가적인 접착제로 적층 유리 구조물에 배치되고, 더욱 세분화되기 때문에, 이들 층의 각각의 두께는 감소되어, 이들은 엔드-온 (end-on) 또는 에지-온 시야에서 덜 가시적으로 된다. 좀 더 일반적으로, 이러한 모든 변경 및 변화는, 본 개시의 범주 내에서 여기에 포함되고, 하기 청구 범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.

Claims (30)

  1. 적층 유리 구조물로서,
    2.5㎜ 내지 50㎜의 두께 및 주 표면을 갖는 기판;
    상기 기판에 제1 접착제로 적층된, 0.1㎜ 내지 2.5㎜의 두께, 적어도 70GPa의 탄성률 및 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 갖는 버퍼 층; 및
    상기 버퍼 층에 제2 접착제로 적층된, 0.3㎜ 이하의 두께를 갖는 플렉시블 유리 시트를 포함하며,
    상기 기판은, 유리 시트의 환경 변형률보다 적어도 2배 큰 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정되고,
    여기서, 상기 버퍼 층은, 금속 합금을 포함하거나; 또는
    상기 기판은, 중합체, 목재, 저압 적층체 (LPL), 고압 적층체 (HPL), 멜라민-함유 적층체, 입자-보강 보드, 섬유-보강 보드, 및 중밀도 섬유판 (MDF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는, 적층 유리 구조물.
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  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼 층은, +20℃에서 20% 내지 80%의 상대 습도에 노출로부터 0의 팽창을 더욱 특징으로 하는, 적층 유리 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼 층은, 적어도 150GPa의 탄성률, 0.5㎜ 내지 1.5㎜의 두께 및 10 내지 20ppm*℃-1의 열팽창계수를 더욱 특징으로 하는, 적층 유리 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은, 적어도 0.2%의 환경 변형률을 특징으로 하며, 상기 환경 변형률은, 비-적층 조건에서 -40℃ 내지 +60℃ 및 20% 내지 80%의 상대 습도에서 측정되는, 적층 유리 구조물.
  6. 청구항 1, 3-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버퍼 층은, 상부 버퍼 층 및 하부 버퍼 층을 포함하는, 적층 유리 구조물.
  7. 청구항 1, 3-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버퍼 층은 상기 기판에 제1 접착제로 적층되고; 및
    상기 플렉시블 유리 시트는 상기 버퍼 층에 제2 접착제로 적층되는, 적층 유리 구조물.
  8. 청구항 1, 3-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버퍼 층은 상기 기판에 제1 접착제로 적층되고; 및
    상기 플렉시블 유리 시트는 상기 기판에 제2 접착제로 적층되는, 적층 유리 구조물.
  9. 청구항 1, 3-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버퍼 층은 상기 기판의 상부 주 표면에 제1 접착제로 적층된 상부 버퍼 층, 및 상기 기판의 하부 주 표면에 제3 접착제로 적층된 하부 버퍼 층을 포함하며;
    상기 플렉시블 유리 시트는 상기 상부 버퍼층에 제2 접착제로 적층되고; 및
    상기 버퍼 층은 0.1㎜ 내지 2.5㎜의 총 두께를 가지며, 각 버퍼 층은 적어도 70GPa의 탄성률 및 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 더욱 특징으로 하는, 적층 유리 구조물.
  10. 청구항 1, 3-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 내에 0.1㎜ 내지 2.5㎜의 총 두께, 적어도 70GPa의 탄성률 및 4 내지 25ppm*℃-1의 열팽창계수를 갖는, 다수의 버퍼 포일; 및
    상기 제1 접착제로 상기 기판에 적층되는 상기 플렉시블 유리 시트를 포함하는, 적층 유리 구조물.
  11. 청구항 1, 3-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블 유리 시트는 0.05 - 0.1 mm 사이의 두께를 갖는, 적층 유리 구조물.
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