KR102442129B1 - 유리 시트로부터 성형된 유리 제품을 형성하는 방법 - Google Patents

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Abstract

유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법은 상기 유리 시트를 3D 유리 제품의 3D 표면 프로파일에 상응하는 3D 표면 프로파일을 갖는 몰드 표면을 포함하는 몰드 어셈블리 상에 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 유리 시트는 성형 온도로 가열된다. 상기 성형 온도는 몰드 표면의 온도보다 높다. 상기 가열된 유리 시트는 상기 유리 시트를 몰드 표면의 온도보다 높은 성형 온도에서 상기 유리 시트를 갖는 몰드 표면에 일치시키기 위하여, 몰드 표면과 반대되는 유리 시트의 제1 표면에 가압 가스를 적용함으로써 몰드 표면 상으로 강제로 이동된다. 상기 가열된 유리 시트는, 상기 성형 온도에서 유리 시트를 상기 유리 시트를 갖는 몰드 표면에 일치(conform)시키기 위하여, 몰드 표면과 반대되는(opposite) 유리 시트의 제1 표면에 가압 가스를 적용함으로써 몰드 표면 상으로 강제로 이동되고, 여기서 상기 성형 온도는 몰드 표면의 온도 이상이다.

Description

유리 시트로부터 성형된 유리 제품을 형성하는 방법{METHODS OF FORMING SHAPED GLASS ARTICLES FROM GLASS SHEETS}
본 출원은 2014년 8월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제62/039,552호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 병합된다.
본 개시는 유리 시트로부터 성형된 유리 제품을 형성하는 것에 관한 것이다.
랩탑, 태블릿, 및 스마트폰과 같은 휴대용 전자 장치용 3-차원(3D) 유리 커버가 요구되고 있다. 특히 바람직한 3D 유리 커버는 디스플레이와의 상호 작용을 위한 2-차원(2D) 표면 및 디스플레이의 에지를 감싸는 3D 표면을 가진다. 상기 3D 표면은 전개할 수 없는(undevelopable) 표면, 즉, 왜곡(distortion) 없이 평면 상에 펼쳐지거나(unfold) 풀릴(unroll) 수 없는 표면일 수 있다. 상기 3D 표면은 벤드(bend), 코너, 및 커브의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 벤드는 타이트하고 가파를(steep) 수 있다. 상기 커브는 불규칙할 수 있다. 이러한 3D 유리 커버는 복잡하고 정밀하게 만들기 어렵다.
예를 들어, 0.3 mm 이상인, 보다 두꺼운 유리 시트에서, 열 개질이 2D 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위해 사용되어왔다. 열 개질은 2D 유리 시트를 성형 온도로 가열한 다음, 2D 유리 시트를 3D 형상으로 개질하는 것을 포함한다. 개질이 몰드에 대하여 2D 유리 시트를 새깅(sagging) 또는 프레싱(pressing)함으로써 이루어지는 경우, 양호한 유리 표면 품질을 유지하고 상기 유리 및 몰드 사이의 반응을 피하기 위해서 유리의 연화점 이하로 유리의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 연화점 이하에서, 상기 유리는 고점도를 가지고 벤드, 코너, 및 커브와 같은 복잡한 형상으로 개질하기 위해 높은 압력을 필요로 한다. 종래의 유리 열 개질에서, 플런저(plunger)는 필요한 높은 압력을 적용하기 위하여 사용된다. 상기 플런저는 유리와 접촉하고 몰드에 대해 유리를 가압한다.
균일한 두께를 갖는 3D 유리 제품을 얻기 위해, 플런저가 몰드에 대해 유리를 가압하는 동안 플런저 표면 및 몰드 표면 사이의 갭은 균일해야 한다. 도 1a는 플런저 표면(2) 및 몰드 표면(4) 사이의 균일한 갭의 예를 도시한다. 그러나 몰드 가공에서의 작은 에러 및 몰드 및 플런저 사이의 정렬 에러로 인해 상기 플런저 표면 및 몰드 표면 사이의 갭이 균일하지 않은 경우가 종종 있다. 도 1b는 몰드와 플런저의 오정렬로 인한 플런저 표면(2) 및 몰드 표면(4) 사이의 불-균일한 갭(예를 들어 (6)에서)을 도시한다. 도 1c는 몰드 표면(4)에서의 가공 에러로 인한 플런저 표면(2) 및 몰드 표면(102) 사이의 불-균일한 갭(예를 들어, (8)에서)을 도시한다.
불-균일 갭은 상기 유리의 일부 영역에서의 오버-프레싱(over-pressing) 및 유리의 다른 영역에서의 언더-프레싱(under-pressing)을 초래한다. 오버-프레싱은 3D 유리 제품에서 눈에 띄는 광학 왜곡으로 나타날 수 있는 유리 가늘기(thinning)를 만들 수 있다. 언더-프레싱은 3D 유리 제품, 특히 벤드, 코너, 및 커브를 포함하는 유리 제품의 복잡한 영역에서 주름을 만들 수 있다. 작은 가공 오차, 예를 들어 10 미크론 정도의 오차는 오버-프레싱 및/또는 언더-프레싱을 생성하는 불-균일 갭을 초래할 수 있다. 플런저 표면, 몰드 표면, 유리, 또는 성형에 관련된 다른 장비의 피할 수 없는 열 팽창은 상기 갭의 균일성에 또한 영향을 미칠 수 있다. 가압 중에, 상기 플런저는 플런저 표면 및 몰드 표면 사이의 유리의 두께가 변하도록 유리를 또한 늘릴 수 있다. 따라서, 플런저 표면과 주형 표면 사이의 갭이 아무리 완벽하더라도, 상기 유리의 늘어남은 불균일한 두께를 갖는 3D 유리 제품을 초래할 수 있다. 상기 몰드 표면 또는 플런저 표면은 늘어남의 결과로서 유리 두께의 예상된 변화를 보상하도록 설계될 수 있다. 그러나 이는 플런저 표면 및 몰드 표면 사이의 불균일한 갭을 초래할 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 유리의 일부 영역에서의 오버-프레싱 및 유리의 다른 영역에서의 언더-프레싱을 초래할 수 있다.
따라서, 2D 시트로부터, 특히 2D 시트가 약 0.3 mm 이하의 두께를 가진 초-박막 플렉시블 유리로 성형되는 경우, 3D 유리 제품을 신뢰성 있게 성형하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본원에 개시된 성형 공정은 광학 왜곡 및 타이트한 치수 제어 없이 유리 시트(예를 들어, 플렉시블 유리 시트)로부터 고-품질, 전개할 수 없는 형상을 성형하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이러한 3D 유리 제품은 스크래치 및 마모 보호와 같은 다양한 특성을 제공하기 위하여 한 면 또는 각 면에 플라스틱으로 라미네이트될 수 있다.
유리는 플라스틱 물질보다 더 좋은 내스크래치성 및 내마모성을 일반적으로 가진다. 또한 유리는 플라스틱 물질에 비해 표면 손상 없이 쉽게 세척될 수 있고, 물체가 플라스틱에 매립되는(embed) 것처럼 유리에는 매립되지 않는다. 바이저, 선글라스, 스키 고글, 맞춤 고글 등과 같은 많은 투명 중합체 제품은 전개할 수 없는 형상이고 폴리카보네이트 또는 유사한 물질로부터 만들어진다. 본원에 개시된 바와 같이, 유리 시트를 이들의 전개할 수 없는 형상으로 성형하고, 이에 플라스틱 물질을 라미네이트함으로써, 완성된 제품의 수명, 투명도, 및 유지도가 증가될 수 있다. 또한 상기 3D 제품은 벤드된 OLED 디스플레이 또는 다른 전자 제품을 형성하는데 사용될 수 있다.
추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 상기 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이고, 또는 기술된 설명 및 첨부된 도면들에서 예시된 구체예들을 실시함으로써 인식될 것이다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 개시된 주제의 단지 예시적인 것에 불과하며, 주장된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기 위해 의도된 것임을 이해해야 한다.
첨부된 도면은 본 개시의 원리에 대한 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 상기 도면들은 하나 이상의 구체예(들)를 도시하고, 명세서와 함께, 예로서, 본 개시의 원리 및 공정을 설명하는 역할을 한다. 본 명세서 및 도면에서 개시된 구체예의 다양한 특징들이 임의의 조합 및 모든 조합으로 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 비-제한적인 예로써, 본 개시의 다양한 특징들은 다음의 관점들에 따라 서로 조합될 수 있다.
제1 관점에 따르면, 유리 시트를 몰드 어셈블리(assembly) 상에 위치시키는 단계를 포함하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법이 제공되고, 여기서 상기 몰드 어셈블리는 3D 유리 제품의 3D 표면 프로파일에 상응하는 3D 표면 프로파일을 갖는 몰드 표면을 포함한다. 상기 유리 시트는 성형 온도로 가열된다. 상기 성형 온도는 몰드 표면의 온도 이상이다. 상기 가열된 유리 시트는, 상기 성형 온도에서 유리 시트를 상기 유리 시트를 갖는 몰드 표면에 일치(conform)시키기 위하여, 몰드 표면과 반대되는(opposite) 유리 시트의 제1 표면에 가압 가스를 적용함으로써 몰드 표면 상으로 강제로 이동되고, 여기서 상기 성형 온도는 몰드 표면의 온도 이상이다.
제2 관점에 따르면, 제1 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 유리 시트는 약 0.3 mm 이하의 두께를 포함하는 플렉시블 유리 시트이다.
[0014] According to a third aspect, there is provided the method of aspect 1 or aspect 2, wherein the step of forcing the heated glass sheet onto the mold surface includes applying a vacuum to a second surface of the glass sheet opposite the first surface.
제3 관점에 따르면, 제1 관점 또는 제2 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 가열된 유리 시트를 몰드 표면상으로 강제로 이동시키는 단계는 제1 표면에 반대되는 유리 시트의 제2 표면에 진공을 적용하는 단계를 포함한다.
제4 관점에 따르면, 제1 내지 제3 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 가압 가스는 가열된다.
제5 관점에 따르면, 몰드 어셈블리를 몰드 어셈블리 및 가압 캡(cap) 어셈블리 사이에 가압 챔버를 형성하기 위해 가압 캡 어셈블리로 실링하는 단계를 더 포함하는 제1 내지 제4 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 가압 가스는 약 10 내지 약 60 psi이다.
제6 관점에 따르면, 상기 가압 캡 어셈블리를 약 800 내지 약 950℃의 온도로 가열하여 상기 유리 시트를 복사 가열하는 단계를 더 포함하는 제5 관점의 임의의 방법이 제공된다.
제7 관점에 따르면, 제1 내지 제6 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 유리 시트의 성형 온도는 가열된 유리 시트를 몰드 표면 상으로 강제로 이동시키는 단계 동안 몰드 표면의 온도보다 적어도 약 25℃ 높다.
제8 관점에 따르면, 제1 내지 제7 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 유리 시트의 성형 온도는 가열된 유리 시트를 몰드 표면 상으로 강제로 이동시키는 단계 동안 몰드 표면의 온도보다 약 25 내지 100℃ 높다.
제9 관점에 따르면, 3D 유리 제품을 성형하기 위하여 상기 가열된 유리 시트를 몰드 표면 상으로 강제로 이동시키는 단계 후에 상기 유리 시트를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 제1 내지 제8 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공된다.
제10 관점에 따르면, 상기 3D 유리 제품에 중합체 층을 적용하는 단계를 더 포함하는 제1 내지 제9 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공된다.
제11 관점에 따르면, 3D 유리 제품의 3D 표면 프로파일에 상응하는 3D 표면 프로파일을 갖는 몰드 표면을 갖는 몰드 어셈블리를 포함하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위한 장치가 제공된다. 가압 캡 어셈블리는 상기 몰드 어셈블리와 가압 캡 어셈블리 사이에 가압된 공동(cavity)을 제공하기 위하여 상기 몰드 어셈블리와 결합한다. 상기 가압 캡 어셈블리는 몰드 표면의 온도 이상인 성형 온도로 상기 유리 시트를 가열하기 위해 배열(configure)된 히터를 포함한다.
제12 관점에 따르면, 제11 관점의 장치가 제공되고, 여기서 상기 유리 시트는 약 0.3mm 이하의 두께를 가지는 플렉시블 유리 시트이다.
제13 관점에 따르면, 제11 관점 또는 제12 관점의 장치가 제공되고, 여기서상기 히터는 몰드 표면의 온도보다 적어도 약 25℃ 높은 성형 온도로 상기 유리 시트를 가열하기 위해 배열된다.
제14 관점에 따르면, 제11 내지 제13 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 히터는 몰드 표면의 온도보다 약 25 내지 약 100℃ 높은 성형 온도로 상기 유리 시트를 가열하기 위해 배열된다.
제15 관점에 따르면, 제11 내지 제14 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 몰드 표면은 몰드 공동을 정의(define)하고, 하나 이상의 포트(port)는 상기 몰드 공동 내에 부압을 적용하기 위해서 상기 몰드 표면을 교차한다.
제16 관점에 따르면, 제11 내지 제15 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 가압 캡 어셈블리는 가압 가스를 수용하기 위한 플레넘 챔버(plenum chamber)를 가지는 플레넘 및 상기 플레넘 챔버에 인접하게 장착되고(mounted) 상기 몰드 표면으로부터 이격된(spaced) 유동 채널 구조체(flow channel structure)를 포함한다.
제17 관점에 따르면, 제11 내지 제16 관점 중 어느 한 관점의 방법이 제공되고, 여기서 상기 가압 캡 어셈블리는 상기 몰드 어셈블리로부터 제거할 수 있다.
제18 관점에 따르면, 유리 시트로부터 성형된 3D 유리 제품이 제공된다. 상기 제품은 3D 유리 제품의 3D 표면 프로파일에 상응하는 3D 표면 프로파일을 갖는 몰드 표면을 가지는 몰드 어셈블리를 이용하여 성형된 비-평면 형태(formation)를 포함하는 유리 층을 포함한다. 중합체 층은 상기 비-평면 형태의 유리 층을 가진 상기 유리 층의 표면에 적용된다. 상기 유리 시트는 상기 몰드 표면의 온도 이상의 성형 온도에서 비-평면 형태로 성형된다.
제19 관점에 따르면, 제18 관점의 제품이 제공되고, 여기서 상기 중합체 층은 상기 유리 층 상에 오버 몰드된 오버 몰드 층이다.
제20 관점에 따르면, 제18 관점 또는 제19 관점의 제품이 제공되고, 여기서 상기 중합체 층은 상기 유리 층 상에 라미네이트된다.
제21 관점에 따르면, 상기 중합체 층 및 유리 층 사이에 접착제(adhesive) 층을 더 포함하는 제18 내지 제20 관점 중 어느 한 관점의 제품이 제공된다.
제22 관점에 따르면, 제18 내지 제21 관점 중 어느 한 관점의 제품이 제공되고, 여기서 상기 중합체 층은 상기 유리 층에 압축 응력(compressive stress)을 도입한다.
제23 관점에 따르면, 제18 내지 22 관점 중 어느 한 관점의 제품이 제공되고, 여기서 상기 유리 층은 약 0.3mm 이하의 두께를 가진다.
도 1a는 플런저와 몰드 사이의 균일한 갭의 개략도이며;
도 1b는 플런저 및 몰드 사이의 불-균일한 갭의 개략도이며;
도 1c는 플런저 및 몰드 사이의 불-균일한 갭의 개략도이며;
도 2는 플렉시블 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 장치의 일 구체예의 개략도이며;
도 3은 플렉시블 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 장치의 또 다른 구체예의 개략도이며;
도 4는 3D 유리 제품을 성형하는 예시적인 방법을 도시하며;
도 5는 0.13 mm, 0.2 mm, 및 0.7 mm 두께를 가지는 유리 시트에 대해 3mm의 벤드 반경을 가지는 접시 형상의 성형 시간 및 유리 점도의 예시적인 관계를 도시하며;
도 6은 3D 플라스틱 제품의 일 구체예의 개략 단면도이며;
도 7은 3D 유리 제품을 성형하는 또 다른 예시적인 방법을 도시하며;
도 8은 몰드 어셈블리의 일 구체예의 단면도이며;
도 9는 내부에 몰드된 비-평면 형태를 가지는 유리 시트의 일 구체예의 개략 평면도이며;
도 10은 다양한 성형 공정을 위한 예시적인 시간, 온도, 및 압력 프로파일을 도시하며;
도 11은 3D 유리 제품을 성형하기 위한 연속적인 공정의 일 구체예의 개략도이며;
도 12는 3D 유리 제품을 성형하기 위한 연속적인 공정의 또 다른 구체예의 개략도이며; 및
도 13은 도 12의 공정에서 사용하기 위한 몰드 어셈블리와 결합하는 에어 베어링의 개략도이다.
다음의 상세한 설명에서, 설명을 위한 것이지 제한을 위한 것이 아니며, 특정 세부 사항을 개시하는 예시적인 구체예들은 본 개시의 다양한 원리의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나 본 개시의 이점을 갖는, 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 개시가 본 개시의 세부 사항을 벗어나는 다른 구체예들로 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 또한, 공지의 장치, 방법, 및 물질의 설명은 본 개시의 다양한 원리의 설명을 불분명하게하지 않도록 생략될 수 있다. 마지막으로, 적용할 수 있는 곳마다, 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 또 다른 특정 값까지로 본 개시에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 또 다른 구체예는 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 근사값으로 표현될 때, 앞서 "약"의 사용에 의해, 특정 값이 또 다른 구체예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 범위들 각각의 종점(endpoint)은 다른 종점과 관련해서, 및 다른 종점과 독립적으로, 모두 중요하다는 것이 더 이해될 것이다.
본 개시에서 사용된 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 상부(top), 하부(bottom) - 는 도시된 도면을 참조할 때만 작성되었으며, 절대적인 방향을 암시하는 것은 아니다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 개시된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계 별로 따라야 할 순서를 실제로 말하지 않는 경우나 단계들이 특정 순서로 제한되어야 한다고 청구항 또는 명세서 내에 특정적으로 언급되지 않은 경우, 어떤 면에서도, 순서가 추론되는 것을 의도하지 않는다. 이는 해석을 위한 모든 가능한 비-명시적인 근거를 간주한다. 이는 단계의 배열 또는 공정 흐름에 관한 논리의 문제; 문법적인 구성 또는 구두점으로부터 파생된 평범한 의미; 명세서에서 설명된 구체예들의 수 또는 유형을 포함한다.
본 개시에서 사용된 바와 같이, 문맥이 명백하게 다른 것을 지시하지 않는 한, 단수 형태 "하나", "일", 및 "상기"는 복수의 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 하나의 "구성 요소"에 대한 언급은 문맥이 명백하게 다른 것을 나타내지 않는 한, 둘 이상의 그러한 구성 요소들을 가지는 관점을 포함한다.
플렉시블 유리 기판은 커브 또는 정합성(conformable) 형상이 예를 들어, 전자, 패키징, 및 건축적 적용에 사용되는 것을 가능하게 할 수 있다. 본원에 개시된 구체예는 일반적으로 2D 유리 시트(예를 들어, 플렉시블 유리 시트)로부터 3D 유리 제품을 성형하는 것에 관한 것이며, 이는 성형 공정 중에 유리 시트의 복사 가열을 제공하기 위하여 몰드 온도보다 높은 온도에서 가압 캡 어셈블리로부터 전달되는 고온의 가압 가스를 사용한다. 상기 고온의 가압 가스는 유리 시트에 균일하게 적용될 수 있고, 또는 예를 들어, 벤드, 코너, 및 커브를 포함하는 유리 시트의 영역과 같은 보다 높은 성형 압력을 필요로 하는 유리 시트의 영역에 보다 큰 농도로 차별하여 적용될 수 있다. 일반적으로, 상기 공정은 유리 시트를 몰드 공동 위에, 몰드 어셈블리 상에 배치하는 단계, 상기 가압 캡 어셈블리(또는 적어도 그 일부분)를 미리 선택된 온도로 예열하고 상기 가압 캡 어셈블리로부터 복사 가열을 이용하여 유리 시트를 가열함으로써 유리 시트 및 몰드 어셈블리 사이의 온도 차이를 제공하는 단계, 이로 인해 몰드 어셈블리는 유리 시트보다 냉각되며, 고온의 가압 가스를 상기 유리 제품의 3D 형상을 완성하기 위해 적용하는 단계 및 상기 3D 유리 제품을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 3D 유리 제품은 일반적으로 비-평면 형태를 가진다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "비-평면 형태"는, 유리 제품의 적어도 일부가 플렉시블 유리 시트의 원래의 펼쳐진 배열에 의해 정의되는 평면에 비스듬히 또는 바깥쪽으로 연장되는 3D 형상을 의미한다. 상기 유리 시트로부터 성형된 3D 유리 제품은 하나 이상의 엘레베이션(elevation) 또는 커브 부분을 가질 수 있다. 상기 3D 유리 제품은 성형 공정으로 인하여, 어떠한 외력도 없이 독립형 물체로서 비-평면 형태를 유지할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 유리 시트는 플렉시블 유리 시트이다. 본원에 개시된 상기 플렉시블 유리 시트는 예를 들어, 약 0.01-0.05 mm, 약 0.05-0.1 mm, 약 0.1-0.15 mm, 약 0.15-0.3 mm와 같은 약 0.3 mm 이하의 두께를 가질 수 있고, 이는 예를 들어, 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, 또는 0.01 mm를 포함한다. 상기 유리 시트는 유리, 유리 세라믹, 세라믹 물질 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 단지 참조의 편의를 위해서, 용어 "플렉시블 유리 시트", "유리 층", 또는 "플렉시블 유리 기판"은 명세서 전반에 걸쳐 사용될 수 있고, 여기서 이러한 기판 또는 층은 임의의 이들 물질로부터 대신 만들어질 수 있다. 고품질의 유리 기판을 형성하는 퓨전 공정(예를 들어, 다운 드로우 공정)은 상기 유리 시트를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 퓨전 공정에서 생성된 유리 시트는 다른 방법에 의해 생성된 유리 시트와 비교할 때 우수한 평탄함 및 매끄러움을 가지는 표면을 가질 수 있다. 상기 퓨전 공정은 미국 특허 제3,338,696호 및 제3,682,609호에 기재되어 있다. 다른 적절한 유리 기판 형성 방법은 플로트(float) 공정, 업 드로우 및 슬롯 드로우 방법을 포함한다.
도 2를 참조하면, 2D 플렉시블 유리 시트(12)로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법 및 장치(10)가 도시되어 있다. 상기 장치(10)는 몰드 어셈블리(14) 및 가압 캡 어셈블리(16)를 포함하고, 가압 캡 어셈블리(16)는 몰드 어셈블리(14)에 연결되어 이들 사이에 가압 성형 공동(20)을 형성한다. 상기 몰드 어셈블리(14)는 성형될 유리 제품의 원하는 3D 형상에 상응하는 3D 표면 프로파일을 가지는 몰드 표면(24)을 가지는 몰드 본체(22)를 포함한다. 몰드 표면(24)은 오목하고 몰드 공동(26)을 정의하는 것으로 도시되나; 볼록한 영역, 파도 모양(undulation) 영역, 평탄한 영역, 및 커브 영역 등과 같은 다른 형상들이 사용될 수 있다. 상기 플렉시블 유리 시트(12)는 몰드 공동(26) 내로 또는 몰드 표면(24)에 대하여 새깅하기 위한 위치로 몰드 본체(22) 상에 배치된다. 포트(port) 또는 홀(hole)(28)은 몰드 본체(22)에 제공될 수 있다. 상기 포트(28)는 몰드 본체(22)의 외부로부터 몰드 표면(24)까지 연결할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 포트(28)는 몰드 표면(24)의 코너에 위치된다. 다른 구체예에서, 상기 포트(28)는 몰드 표면(24)의 코너 및 하부에 위치될 수 있고, 또는 몰드 표면(24)의 하부에만 위치될 수 있다. 상기 포트(28)는 몰드 공동(26)에 진공을 적용하기 위한 진공 포트로서, 또는 몰드 공동(26) 내에 트랩된 가스를 배출하기 위한 배출 포트로서 역할을 할 수 있다. 정렬 핀(alignment pin)(30)은 몰드 공동(20)과 플렉시블 유리 시트(12)를 정렬시키는 것을 돕기 위해 몰드 본체(22) 상에 제공될 수 있다.
몰드 본체(22)는 플렉시블 유리 시트로부터 유리 제품을 성형하는 동안 만날 수 있는 고온을 견딜 수 있는 물질로 제조될 수 있다. 상기 몰드 본체(22)는 성형 조건 하에서 유리와 반응하지 않는(또는 유리에 달라 붙지 않는) 것일 수 있고, 또는 몰드 표면(24)는 성형 조건 하에서 유리와 반응하지 않는(또는 유리에 달라 붙지 않는) 코팅 물질로 코팅될 수 있다. 일 구체예에서, 상기 몰드 본체(22)는 그래파이트와 같은 비-반응성 탄소 물질로 제조되고, 상기 몰드 표면(24)은 몰드 표면(24)이 유리와 접촉할 때 유리에 결함을 도입하는 것을 피하기 위해서 고도로 연마된다. 또 다른 구체예에서, 상기 몰드 본체(22)는 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드, 및 실리콘 나이트라이드와 같은 조밀한 세라믹 물질로 만들어지며, 몰드 표면(24)은 그래파이트와 같은 비-반응성 탄소 물질로 코팅된다. 또 다른 구체예에서, 상기 몰드 본체(22)는 인코넬(Inconel) 718, 인코넬 600, 니켈-크롬 합금과 같은 초합금(superalloy)로 만들어지고, 몰드 표면(24)은 티타늄 알루미늄 나이트라이드와 같은 경질(hard) 세라믹 물질로 코팅된다. 일 구체예에서, 코팅 물질을 갖거나 갖지 않는 상기 몰드 표면(24)은 약 10 이하의 표면 거칠기(roughness) Ra를 가진다. 탄소 물질이 몰드 본체(22)에 사용되거나 탄소 코팅 물질이 몰드 표면(24)에 사용된 구체예들에서, 유리 제품의 성형은 불활성 분위기(atmosphere)에서 수행될 수 있다.
가압 캡 어셈블리(16)는 몰드 어셈블리(14)의 상부에 장착된다. 가압 캡 어셈블리(16)가 몰드 어셈블리(14) 상에 장착될 때, 가압 공동(20)은 이들 사이에 형성된다. 상기 가압 캡 어셈블리(16)는 플레넘 챔버(42)를 포함하는 플레넘(40)을 포함하며, 상기 플레넘 챔버(42)는 질소 또는 임의의 다른 적절한 가스와 같은 불활성 가스일 수 있는 고온의 가압 가스(46)의 소스(source)와 도관(44)을 통하여 연결된다. 상기 가압 캡 어셈블리(16)는 플레넘 챔버(42) 아래에 장착되고, 몰드 본체(22) 위에 위치되는 유동 채널 구조체(48)를 포함한다. 상기 유동 채널 구조체(48)는, 예를 들어, 유동 채널(50)을 포함하는 다공판(perforated plate)일 수 있고, 이를 통해 플레넘 챔버(42)의 가압 가스(46)는 가압 공동(20) 내로 향해질 수 있고, 몰드 표면(24) 쪽으로 향해질 수 있다. 상기 유동 채널 구조체(48)를 포함하는 가압 캡 어셈블리(16)는 플렉시블 유리 시트(12)가 성형된 제품으로 개질될 조건 하에서 오염 물질을 발생시키지 않는 물질로 형성될 수 있다.
상기 가압 공동(20)은 고온의 가압 가스(46)가 플레넘(40) 및 유동 채널 구조체(48)를 통해서 가압 공동(20) 내로 전달되기 전에 가압 캡 어셈블리(16) 및 몰드 어셈블리(14) 사이에서 실링될 수 있다. 상기 가압 캡 어셈블리(16)가 몰드 본체(22)의 상부를 클램프(clamp)하도록, 가압 공동(20)은 가압 캡 어셈블리(16)에 힘을 적용함으로써 실링될 수 있다. 램(ram) 또는 다른 적절한 장치가 힘을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 상기 실링 상태를 유지하기 위해, 실링 압력은 가압 공동(20) 내로 전달되는 고온의 가압 가스(46)의 압력보다 클 수 있다.
도시된 구체예에서, 상기 유동 채널 구조체(48)는 플레넘 챔버(42)의 하부 전체를 차지하고, 플렉시블 유리 시트(12)의 전체 상부 표면(56)에 고온의 가압 가스(46)를 가로질러 향하게 한다. 상기 유동 채널 구조체(48) 내의 홀의 분포 및 크기가 균일하면, 고온의 가압 가스(46)는 플렉시블 유리 시트(12)의 전체 표면(56)에 실질적으로 균일하게 가로질러 향하게 될 것이다. 도 3은, 유동 채널 구조체(60)가 플레넘 챔버(62)의 에지에 위치되고, 플렉시블 유리 시트(12)의 상부 표면(56)에 대한 고온의 가압 가스(46)의 차별적인 적용을 가능하게 하는 대안적인 배열을 나타낸다. 상기 유동 채널 구조체(60)는 환형(annular) 형상일 수 있다. 대안적으로, 플레넘 챔버(62)의 에지를 따라 배열된 복수의 유동 채널 구조체가 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 배열에서, 상기 유동 채널 구조체(60)은 플렉시블 유리 시트(12)의 주변부(periphery)로 고온의 가압 가스를 향하게 할 것이다. 이 주변부는 예를 들어, 벤드, 코너, 또는 커브가 형성될 곳과 같은 높은 성형 압력이 필요로 되는 곳일 수 있다. 일반적으로, 플레넘 상의 유동 채널 구조체의 위치는 유동 채널 구조체를 통해 전달된 고온의 가압 가스의 집중을 결정할 것이고, 유동 채널 구조체의 위치뿐만 아니라 유동 채널 구조체 내의 홀의 크기 및 간격도 성형될 3D 형상에 맞춰질 수 있다. 몰드 상의 플렉시블 유리 시트의 선택된 영역으로 고온의 가압 가스를 향하게 하거나 몰드 본체 상의 플렉시블 유리 시트에 고온의 가압 가스를 차별적으로 가로질러 향하게 하는 도 3에 도시된 바와 같은 유동 채널 구조체는 방향성 유동 채널 구조체로서 언급될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 상기 가압 공동(20)은 가압 공동(20) 내로 고온의 가압 가스(46)을 전달하기 전에 실링되지 않을 수 있다. 도 3의 유동 채널 구조체(60)와 같은 방향성 유동 채널 구조체는 플렉시블 유리 시트(12)로부터 작은 거리(예를 들어, 약 5 mm 이하) 내에 위치될 수 있다. 상기 작은 거리는 고압 성형을 요구하는 플렉시블 유리 시트(12)의 원하는 영역에 한정되도록 방향성 유동 채널 구조체를 통해 적용된 방향성 분사(jet)를 제공할 수 있다. 상기 방향성 분사의 높은 속도는 플렉시블 유리 시트(12)의 원하는 영역에서 점 또는 라인 압력을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 상기 가압 공동(20)은 이 경우 실링되지 않기 때문에, 가압 공동(20) 내의 평형 압력은 설정되지 않는다. 따라서, 플렉시블 유리 시트(12)의 원하는 영역만이 고속 가스 분사 압력을 받을 수 있다.
몰드 어셈블리(14)는 도 2에 도시된 진공 척(vacuum chuck)(70) 상에 배치될 수 있다. 다른 구체예에서, 진공 척(70)은 사용되지 않을 수 있다. 가열 요소(72)는 가압 가스(46) 및 가압 캡 본체(74)를 가열하기 위해 가압 캡 어셈블리(16)에 위치될 수 있다. 가압 캡 본체(74)를 가열하는 것은 플렉시블 유리 시트(12)의 복사 가열을 가능하게 할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 히터는 가압 캡 본체(74)를 통해서 직접적으로 또는 간접적으로 플렉시블 유리에 복사 열을 전달하기 위해 위치한 IR 히터일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 온도 차이는 몰드 표면(24)에서 플렉시블 유리 시트(12) 및 몰드 본체(22) 사이에 제공된다. 예를 들어, 상기 온도 차이는 유리 제품 성형 공정 동안 예컨대 적어도 약 50℃, 약 25 내지 약 100℃와 같은, 적어도 약 25℃이다. IR 또는 저항성 히터와 같은 임의의 적절한 히터가 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 3D 유리 제품을 형성하는 예시적인 방법(100)이 도시되어 있다. 이 구체예에서, 연속적인 플렉시블 유리 리본은 퓨전 드로우 공정과 같은 임의의 적절한 공정을 사용하여 (102) 단계에서 형성될 수 있다. (104) 단계에서, 플렉시블 유리 시트는 레이저 절단, 스코어링, 및 브레이킹 등과 같은 임의의 적절한 절단 공정을 사용하여 연속적인 플렉시블 유리 리본으로부터 제거될 수 있다. (106) 단계에서, 특히 절단 에지에서, 예를 들어, 연마, 에칭, 에지 코팅 등을 통해서 상기 플렉시블 유리시트를 에지 강화하는 것이 바람직할 수 있다. (108) 단계에서, 상기 플렉시블 유리 시트는 플렉시블 유리 시트가 몰드 어셈블리(14)에 배치되기 전에 (예를 들어, 성형 온도 이하의 온도로) 예열될 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 플렉시블 유리 시트는 몰드 어셈블리(14) 내에서 예열될 수 있다. 상기 플렉시블 유리 시트는 (110) 단계에서 몰드 어셈블리(14) 및 가압 캡 어셈블리(16) 사이의 가압 공동(20) 내에 배치될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 몰드 본체(22)는 그 위에 플렉시블 유리 시트를 배치하기 전에 예열될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 정렬 핀(30)은 상기 플렉시블 유리 시트를 몰드 본체(22) 상에 위치시키는데 사용될 수 있다. 상기 몰드 상에 플렉시블 유리 시트를 위치시킨 후에, 플렉시블 유리 시트는 원하는 유리 점도 또는 점도 범위에 상응하는 성형 온도로, 전술한 바와 같이, 중간-IR 가열 요소 또는 에미터 플레이트(emitter plate)를 사용하여 가열될 수 있다. 그 후, 몰드 어셈블리(14)는 가압 캡 어셈블리(16) 아래로 이동되거나 인덱싱된다. 도 5는 0.13 mm, 0.2 mm, 및 0.7 mm 두께를 가지는 유리 시트에 대해 3mm의 벤드 반경을 가지는 접시 형상의 성형 시간 및 유리 점도의 예시적인 관계를 도시한다. 보다시피, 보다 얇은 유리 시트는 보다 두꺼운 유리 시트와 비해서 보다 높은 점도에서 개질될 수 있다.
일 구체예에서, 플렉시블 유리 시트 및 몰드 본체(22)는 3D 유리 제품으로의 플렉시블 유리 시트의 성형이 시작될 때까지 둘 다 동일한 온도에 있도록 가열된다. 이러한 유형의 가열을 위해, 상기 몰드 본체(22)는 그래파이트와 같은 비-반응성 탄소 물질 또는 탄소 코팅 물질로 코팅된 조밀한 세라믹 물질로 제조될 수 있다. 상기 가열은 불활성 분위기에서 수행될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 플렉시블 유리 시트는 몰드 본체(22) 상에 있는 동안 가열될 수 있고, 이는 몰드 본체(22)의 온도가 플렉시블 유리 시트의 온도보다 낮기 위해서이며, 예를 들어, 몰드 본체(22)의 온도는 플렉시블 유리 시트의 온도보다 25 내지 100℃ 낮을 수 있다. 중간-IR 히터는 상기 가열을 위해 사용될 수 있다. 상기 몰드 본체(22)는 경질 세라믹 코팅을 갖는 초합금으로 제조될 수 있다. 이 물질로, 상기 가열은 불활성 또는 비-불활성 분위기에서 수행될 수 있다.
플렉시블 유리 시트 및 몰드 본체(22)를 가열한 후에, 진공이, (122) 단계에서 몰드 표면(24)에 대해 플렉시블 유리 시트의 하부 표면을 드로잉하고 몰드 표면(24)에 플렉시블 유리 시트를 실링하기 위하여 몰드 공동(26)에 적용된다. 진공이 적용되기 전에, 상기 플렉시블 유리 시트는 중력으로 인하여 몰드 표면(24)에 대해 이미 새깅을 시작하고 있을 수도 있다. 적용된 진공은 일 구체예에서 2 내지 10 in-Hg 범위일 수 있다. 고온의 가압 가스(46)는 플레넘(40) 및 가압 챔버(42)를 통해 부분적으로 성형된 플렉시블 유리 시트의 상부 표면에 적용된다. 상기 고온의 가압 가스(46)는 몰드 표면(24)에 플렉시블 유리 시트를 완전히 일치시키기 위해 필요한 압력을 제공하여, 3D 유리 제품을 성형한다. 고온의 가압 가스의 온도는 107 내지 1011 Poise의 유리 점도 범위에 상응하는 전술한 온도 범위 내이다. 가압 캡 어셈블리(16) 및/또는 N2의 온도가, 예컨대 870 내지 950℃와 같은 800℃보다 높은 온도에 있는 것이 바람직할 수 있다. 그래서 상기 플렉시블 유리 시트는 플렉시블 유리 시트가 낮은 점도를 유지하고, 빠른 속도로 몰드 표면에 일치하는 것을 가능하게 하는 가압 성형 중에 복사 가열된다. 상기 고온의 가압 가스의 온도는 플렉시블 유리 시트의 온도로부터 같거나 다를 수 있다. 일 구체예에서, 상기 고온의 가압 가스의 온도는 플렉시블 유리 시트의 온도의 80℃ 이내이다. 상기 고온의 가압 가스의 온도는 플렉시블 유리 시트의 온도와 같거나, 높거나, 또는 낮을 수 있다. 플렉시블 유리 시트의 온도보다 높은 온도에서의 고온의 가압 가스의 버스트(burst)는 플렉시블 유리 시트에 선택적으로 적용될 수 있다. 고온의 가압 가스의 버스트가 방향적으로 적용되도록, 즉 버스트가 필요한 플렉시블 유리 시트의 영역에만 적용되도록, 유동 채널 구조체(60)는 설계될 수 있다. 3D 형상을 성형하기 위한 가스 압력은 접촉 성형에 사용되는 플런저 압력과 비교될 수 있다. 성형될 3D 형상 및 유리 점도에 따라, 이 압력은 10 내지 60 psi 범위일 수 있다.
고온의 가압 가스(46)를 플렉시블 유리 시트에 적용하기 전에, 이미 전술한 바와 같이, 가압 공동(20)은 실링될 수 있다. 상기 가압 공동(20)은 플렉시블 유리 시트가 가압 캡 어셈블리(16)로부터의 복사에 의해 가열된다면 플렉시블 유리 시트를 가열하기 전, 도중, 또는 후에 실링될 수 있다. 대안적으로, 가압 공동(20)이 실링될 경우, 플렉시블 유리 시트가 복사를 사용하여 몰드 본체(22) 상에서 직접적으로 가열된다면, 상기 가압 공동(20)은 플렉시블 유리 시트를 가열한 후에 실링되어야 한다. 진공은 고온의 가압 가스(46)가 플렉시블 유리 시트에 적용되기 몇 초 전에 몰드 공동(26)에 적용될 수 있다. 진공은 부분적으로 또는 고온의 가압 가스(46)를 유리 시트에 적용하는 전체 기간 동안 유지될 수 있고, 이 경우 진공은 몰드 본체(22) 상에 플렉시블 유리 시트의 위치를 유지하는 것을 도울 수 있다. 이로 인해 플렉시블 유리 시트는 고온의 가압 가스(46)가 적용될 때 움직이지 않고, 가압 가스는 플렉시블 유리 시트 밑으로 흐를 수 없다. 초기 플렉시블 유리 시트가 몰드 공동(26)을 커버하도록 몰드 공동(26)보다 크다면, 플렉시블 유리 시트는 진공의 사용 없이 3D 유리 제품으로 성형될 수 있다. 진공으로 또는 진공 없이 성형하는 동안, 상기 몰드 공동(26) 내의 포트는 몰드 공동(26) 내의 트랩된 가스를 배출하기 위해 사용될 수 있다.
3D 유리 제품을 성형한 후에, 가압 공동(20)으로의 고온의 가압 가스(46)의 흐름은 (130) 단계에서 보다 저온의 가압 가스의 흐름으로 대체되거나 정지된다. 그리고 상기 3D 유리 제품은 보다 저온의 가압 가스를 사용하거나 사용하지 않고, 어닐링 포인트(annealing point) 근처까지 냉각된다. 보다 저온의 가압 가스는 3D 유리 제품의 보다 빠른 냉각을 도울 수 있다. 일 구체예에서, 보다 저온의 가압 가스가 3D 유리 제품의 냉각에 사용될 때, 보다 저온의 가압 가스의 온도는 유리 전이 온도 플러스 또는 마이너스 10℃에 상응하는 온도 범위로부터 선택된다. 또 다른 구체예에서, 보다 저온의 가압 가스가 3D 유리 제품의 냉각에 사용될 때, 보다 저온의 가압 가스의 온도는 냉각 동안 몰드 본체(22)의 온도와 일치하도록 조정된다. 이는 써모커플(thermocouple)과 같은 센서로 몰드 본체(22)의 온도를 모니터링하고 상기 센서의 출력을 사용하여, 보다 저온의 가압 가스의 온도를 조정하는 것에 의하여 달성될 수 있다. 보다 저온의 가압 가스의 압력은 고온의 가압 가스의 압력 이하일 수 있다. 상기 3D 유리 제품의 냉각은 유리 제품의 두께, 유리 제품의 길이, 및 유리 제품의 폭에 따른 온도 차(델타 T)가 최소화되도록 한다. 몰드 어셈블리는 몰드 냉각을 가속하기 위하여 가압 가스에 의하여 또한 냉각될 수 있다.
델타 T는 유리 제품의 두께 및 유리 제품의 길이 및 폭에 따라 10℃ 미만일 수 있다. 냉각 중에 델타 T가 낮을수록, 유리 제품의 응력은 낮아진다. 높은 응력이 냉각 중에 상기 유리 제품에 발생하면, 유리 제품은 응력에 반응하여 휘어질 수 있다. 이와 같이, 냉각 중에 상기 유리 제품에 높은 응력을 발생시키는 것을 피하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 3D 유리 제품은 제어된 온도의 가스 흐름을 3D 유리 제품의 양 면에 적용함으로써 대류 냉각될 수 있다. 전술한 바와 같이, 보다 저온의 가압 가스는 플레넘(40) 및 플레넘 챔버(42)를 통해 3D 유리 제품의 상부 표면에 적용될 수 있고, 보다 저온의 가압 가스와 유사한 특징을 가질 수 있는 제어된 온도의 가스 흐름은 몰드 공동(26) 내의 포트를 통해 3D 유리 제품의 하부 표면에 적용될 수 있다. 포트를 통해 공급된 가스의 압력은 (132) 단계에서 냉각하는 동안 몰드 공동(26)으로부터 3D 유리 제품을 들어올리는 알짜 힘(net force)이 생성되도록 할 수 있다. 몰드 본체(22)는 유리보다 큰 열 질량을 가지는 몰드 본체(22)로 인해 유리보다 훨씬 느린 속도로 냉각될 수 있다. 상기 몰드 본체(22)의 이러한 느린 냉각은 유리의 두께에 걸쳐 큰 델타 T를 발생시킬 수 있다. 냉각하는 동안 상기 몰드 본체(22)로부터 유리를 들어올리는 것은 이러한 큰 델타 T를 피하는 것을 도울 수 있다.
부드러운 윤곽은 상대적으로 높은 유리 점도, 예를 들어 109 Poise 내지 1011 Poise와 같은 유리 점도에서 성형될 수 있는 반면, 타이트한 벤드 및 날카로운 코너는 보다 낮은 점도, 예를 들어 107 Poise 내지 108 Poise와 같은 점도에서 성형될 수 있다. 보다 낮은 점도는 유리가 몰드에 보다 일치하는 것을 가능하게 한다. 그러나 낮은 점도에서 우수한 유리 표면 성형품(cosmetics)을 달성하는 것이 어려울 수 있다. 왜냐하면 상기 유리 표면에 결함을 임프린팅(imprint)하는 것이 보다 쉬울 수 있기 때문이다. 예를 들어, 낮은 점도에서 성형하는 것은 오렌지 필(orange peel)을 발생시킬 수 있는 유리 리보일링을 야기할 수 있다. 진공 또는 몰드 표면의 배출 포트는 낮은 유리 점도에서 유리 내에 임프린팅될 수 있다. 반면, 우수한 표면 성형품을 달성하는 것은 높은 유리 점도에서 이루어질 수 있다. 따라서, 3D 유리 제품에서 우수한 유리 표면 성형품 및 타이트한 치수 공차(tolerance) 모두를 달성하기 위해서, 고온의 가압 가스에 의해 유리에 적용되는 압력, 유리 점도, 및 고온의 가압 가스의 압력이 유리에 적용되는 위치가 최적화될 수 있다. 우수한 유리 표면 성형품을 유지하면서 타이트한 치수 공차를 얻기 위한 몇 가지 옵션이 있다.
일 옵션은 몰드에서 윤곽 보정을 사용하는 것일 수 있다. 예를 들어, 타이트한 벤드를 가지는 3D 형상을 성형하기 위해, 몰드는 최종 형상보다 타이트한 벤드 반경 및 가파른 측벽 접선 각도의 벽으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 성형될 접시의 측벽 접선 각도가 60°이고, 우수한 유리 표면 성형품을 유지하기 위해 9.5P의 로그 점도에서 접시를 성형하기를 원하는 경우, 상기 성형 공정은 46°의 측벽 접선 각도, 즉 몰드 윤곽이 보정되지 않으면, 원하는 각도보다 14° 작은 각도를 갖는 접시를 제조할 수 있다. 유리 점도를 낮추지 않고 측벽 접선 각도를 증가시키기 위해, 몰드 윤곽은 성형된 제품의 측정된 각도 및 이상적인 형상 사이의 차이에 의한 측벽 접선 각도를 증가시키기 위해 보상될 수 있다. 상기 예에서, 보상된 몰드는 74°의 측벽 접선 각도를 가질 것이다. 형상을 성형하기 위해 필요한 압력이 고온의 가압 가스에 의해 제공되는 것으로 인해 우려할 플런저 및 몰드 사이의 갭이 존재하지 않기 때문에, 이러한 윤곽 보정을 하고 균일한 두께를 갖는 유리 제품을 달성하는 것이 가능하다.
또 다른 옵션은 유리 표면 상에 결함을 생성하지 않고 유리 점도를 낮추는 것을 가능하게 할 높은 수준의 연마를 몰드 상에 이용하는 것이다. 몰드 표면은 Ra < 10 nm의 표면 거칠기를 가지도록 만들어질 수 있고, 비-점착성 또는 비-반응성으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 유리질 그래파이트 코팅은 몰드 표면 상에 사용될 수 있다. 또한, 진공 또는 배출 포트는 몰드의 코너, 즉 유리가 가압 성형 중에 마지막으로 몰드에 접촉하는 위치에만 배치될 수 있다.
또 다른 옵션은 고온 가스의 압력이 복잡한 영역, 예를 들어 유리의 벤드 또는 코너를 포함하는 영역으로 향하는, 도 3에 도시된 바와 같은 방향성 플레넘을 사용하는 것이다. 유리의 온도보다 50 내지 150℃ 높은 온도에서의 가압 가스 버스트는 복잡한 영역에서의 보다 낮은 유리 점도 및 유리 온도를 우선적으로 높이기 위한 방향성 퍼프(puff)로서 적용될 수 있다.
또 다른 옵션은 유리 시트의 3D 영역(즉, 벤드, 코너, 및 커브의 임의의 조합을 포함하는 3D 형상으로 성형될 영역) 위에 작은 히터를 사용하는 것이다. 예를 들어, 3D 영역의 유리는 유리 시트의 2D 영역(즉, 3D 형상으로 성형되지 않을 나머지 영역)의 유리보다 10-30℃ 높게 가열될 수 있다. 이는 전술한 방향성 분사의 사용과 조합될 수 있다.
또 다른 옵션은 몰드의 2D 영역의 온도보다 높은 온도로 몰드의 3D 영역(즉, 유리 시트의 3D 영역을 성형하기 위해 사용될 영역)을 가열하기 위해 몰드 내 히터를 가지는 것이다. 몰드의 3D 영역은 몰드의 2D 영역(또는 평탄한 영역)의 온도보다 10-30℃ 높은 온도로 가열될 수 있다. 이는 전술한 방향성 분사의 사용과 조합될 수 있다. 또 다른 옵션은 유리 시트의 3D 영역에 복사 가열을 적용하기 위해 유리 시트의 3D 영역 위 및 근처에 복사 히터를 가지는 것이고, 이로써 3D 형상으로 만들 필요가 있는 유리 시트의 작은 영역을 우선적으로 연화시킴과 동시에 유리 시트의 2D 영역을 상대적으로 차갑게 유지한다. 2D 영역을 3D 영역보다 차갑게 유지하는 것은 2D 영역의 본래의(pristine) 표면 처리를 유지하는 것을 가능하게 한다.
몇몇 구체예에서, (138) 단계에 의해 도시된 바와 같이, 3D 유리 제품이 성형될 때, 상기 3D 유리 제품은 중합체 층이 제공될 수 있다. 상기 중합체 층은, 예로서, 미리 성형된 중합체 시트를 사용하거나 오버 몰딩에 의해, 또는 중합체 층을 유리 층 상에 적용하는 다른 방법(예를 들어, 코팅, 분사 등)에 의해 라미네이트될 수 있다. 비록 유리는 본질적으로 강한 물질이지만, 이의 강도(신뢰성)는 표면 결함 또는 결함(flaw) 크기 밀도 분포와 시간 경과에 따른 물질의 응력 누적 노출의 함수이다. 몇몇 구체예에서, 3D 유리 제품은 하나 이상의 추가적인 유리 층 및/또는 하나 이상의 중합체 층과 같은 비-유리 층을 부가함으로써 강화될 수 있다. 예로서 도 6을 참조하면, 3D 유리 제품(150)은 재성형된 플렉시블 유리 시트에 의해 성형된 유리 층(152) 및 유리 층(152)의 내부 표면(156) (및/또는 외부 표면(157))에 라미네이트된 중합체 층(154)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 접착제 층(158)은 중합체 층(154) 및 유리 층(152)을 라미네이트 하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 중합체 층 및 플렉시블 유리 층 사이의 열 팽창 계수(CTE) 불일치는 중합체 층을 높은 온도에서 천천히 냉각될 때 플렉시블 유리 기판에 라미네이트함으로써 이용될 수 있다. 이러한 높은 온도의 라미네이션 접근은 라미네이트 구조가 냉각되면, 플렉시블 유리 기판에 걸쳐 균일하게 분포된 압축 잔류 응력을 생성할 수 있다.
플렉시블 유리 기판을 강화하는 공정은 높은 온도에서 중합체 층 및 3D 유리 제품을 적층하고, 3D 유리 제품의 두께에 걸쳐 잔류 압축 응력을 생성하기 위해 천천히 냉각함으로써 중합체 층 및 3D 유리 제품 사이의 큰 CTE 불일치(예를 들어, 약 5배 이상, 약 10배 이상과 같은 약 2배 이상)를 이용할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 CTE 불일치는, 예컨대 약 6 ppm/℃ 이상, 약 9 ppm/℃ 이상, 약 12 ppm/℃ 이상, 약 15 ppm/℃ 이상, 약 20 ppm/℃ 이상, 약 27 ppm/℃ 이상, 약 50 ppm/℃ 이상과 같은 적어도 약 3 ppm/℃ 이상일 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 3D 유리 제품을 성형하는 방법(200)의 또 다른 구체예가 도시된다. 상기 구체예에서, 플렉시블 유리 시트는 (202) 단계에서 제공된다. 상기 구체예에서, 상기 플렉시블 유리 시트는 도 8의 몰드 공동(204 및 206)과 같은 다수의 몰드 공동 위로 연장되도록 크기가 정해질 수 있다. 상기 플렉시블 유리 시트는 퓨전 드로우 공정과 같은 임의의 적절한 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 플렉시블 유리 시트는 (205) 단계에서 몰드 어셈블리(208) 및 가압 캡 어셈블리 사이의 가압 공동 내에 배치될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 몰드 어셈블리(208)은 그 위에 플렉시블 유리 시트의 배치 전에 예열될 수 있다. 상기 가압 공동 내에 플렉시블 유리 시트를 위치시킨 후에, 상기 플렉시블 유리 시트는 (210) 단계에서 원하는 점도 또는 점도 범위에 상응하는 성형 온도로 전술한 바와 같이 가압 캡 어셈블리를 이용하여 가열될 수 있다.
도 7을 다시 참조하면, 상기 플렉시블 유리 시트를 가열한 후에, 진공은 (212) 단계에서 몰드 표면에 대해 플렉시블 유리 시트의 하부 표면을 드로잉하고, 몰드 표면에 플렉시블 유리 시트를 실링하기 위해 몰드 공동에 적용된다. 고온의 가압 가스는 가압 캡 어셈블리로부터 부분적으로 성형된 플렉시블 유리 시트의 상부 표면에 적용된다. 상기 고온의 가압 가스는 플렉시블 유리 시트를 몰드 표면에 완전히 일치시키기 위해 필요한 압력을 제공한다. 성형 후에, 가압 공동으로의 고온의 가압 가스의 흐름은 (214) 단계에서 보다 저온의 가압 가스의 흐름으로 대체되거나 정지되고, 유리는 유리의 변형점(strain point) 아래로 냉각되며, 유리는 (216) 단계에서 몰드 공동으로부터 제거된다.
또한 도 9를 참조하면, 상기 3D 유리 제품은 (222) 단계에서 유리 시트(220)의 성형된 영역(218) 주위를 절단함으로써 성형될 수 있다. 레이저 절단, 기계적 및 물 분사 절단과 같은 임의의 적절한 절단 방법이 사용될 수 있다. (224) 단계에서, 예를 들어, 연마, 에칭, 에지 코팅 등을 통해서 3D 유리 제품의 에지를 강화하는 것은 바람직할 수 있다. 몇몇 구체예에서, (226) 단계에 의해 도시된 바와 같이, 상기 3D 유리 제품이 성형될 때, 3D 유리 제품은 중합체 층이 제공될 수 있다. 상기 중합체 층은, 예로서, 미리 성형된 중합체 시트를 사용하거나 중합체 층을 유리 층 상에 오버 몰딩함으로써 라미네이트될 수 있다. 접착제 층은 중합체 층 및 유리 층 사이에 사용될 수 있다. 다른 구체예에서, 중합체 층은 성형된 영역(218) 주위를 절단하기 전에 유리 시트(220)에 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 성형된 영역 주위를 절단하는 것은 유리 제품을 이들의 개별 중합체 층과 함께 제거할 수 있다.
본원에 개시된 3D 유리 제품에 사용하기 위한 중합체 층은 다양한 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 또는 열중합체 폴리올레핀(TPOTM - 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 블록 공중합체 폴리프로필렌(BCPP), 또는 고무의 중합체/필러 블렌드), 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐부티레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 및 치환된 폴리에틸렌, 폴리하이드록시부티레이트, 폴리하이드록시비닐부티레이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌나프탈레이트,폴리이미드, 폴리에테르, 폴리술폰, 폴리비닐아세틸렌, 투명 열가소성 수지, 투명 폴리부타디엔, 폴리시아노아크릴레이트, 셀룰로오스-계 중합체, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리설파이드, 폴리비닐부티랄, 폴리메틸메타아크릴레이트, 및 폴리실록산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 에폭시-수지, 폴리우레탄, 페놀-포름알데히드 수지, 및 멜라민-포름알데히드 수지와 같은 예비 중합체 또는 예비 화합물로서 부착/코팅될 수 있고, 전환될 수 있는 중합체를 사용하는 것이 가능하다. 많은 디스플레이 및 전기적 적용은 아크릴계 중합체, 실리콘, 및 예를 들어 듀퐁으로부터 상업적으로 이용가능한 SentryGlas®과 같은 구조 보조 층(structural aiding layers)을 선호할 수 있다. 중합체 층은 몇몇 적용에서는 투명할 수 있고, 다른 적용에서는 그렇지 않을 수 있다.
높은 온도에서 3D 유리 제품에 중합체 층을 라미네이트하기 위한 접착제 물질의 비-제한적인 예는 NorlandTM 광학 접착제(예를 들어, NOA60, NOA61, NOA63, NOA65, NOA68, NOA68T, NOA71, NOA72, NOA73, NOA74, NOA75, NOA76, NOA78, NOA81, NOA84, NOA88, NOA89), Dow CorningTM(예를 들어, Sylgard 184 및 다른 열 경화 실리콘), DymaxTM 등에서 제조된 것들과 같은 UV 경화형 광학 접착제 또는 광학 시멘트를 포함한다. 열-활성화된 접착제 물질(예를 들어, NOA83H)에서, 미리 선택된 온도(예를 들어, 약 50℃ 이상, 약 70℃ 이상, 약 80℃ 이상, 약 100℃ 이상)보다 높은 활성화 온도를 가진 접착제 물질은 중합체 층의 라미네이트 전에 중합체 층이 유리 층에 대하여 팽창할 수 있는 기회를 허용하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 접착제 물질은 3M(예를 들어, 8212, 82603, 8172C), FlexconnTM(예를 들어, DF132311) 등에서 제조된 것들과 같은 감압(pressure sensitive) 접착제를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 중합체 층으로서 사용하기에 적합한 중합체는 접착제 물질로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 중합체 층(예를 들어, EVA 또는 SentryGlas®)은 2개의 층 사이(예를 들어, 유리 층 및 폴리머 층 사이 또는 2개의 유리 층 사이)의 접착제 물질로서 사용될 수 있다. 또한, 중합체 층 각각은 그 자체가 다른 영률(Young's moduli), 푸아송 비(Poisson's Ratios), 및/또는 층 두께를 가지는 다른 유형의 중합체로 제조된 라미네이트된 구조 또는 복합 구조일 수 있다. 이 경우, 당업자는, 본원에 개시된 바와 같이 유리-중합체 라미네이트를 유익하게 배열하기 위해 사용될 수 있는 유효 두께, 유효 영률, 및 유효 푸아송 비를 포함하는 전체 층에 대한 유효 값을 찾기 위해 화합물 층을 균질화할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합체는 전술한 물질 및/또는 스테인레스 강, 니켈, 구리, 귀금속, 금속 산화물 등과 같은 금속들의 임의의 조합으로 형성될 수 있다.
실시예
0.2 mm의 플렉시블 유리 시트는 9 디옵터 렌즈 블랭크(58.11 mm 곡률 반경)로 가압 성형되었다. 평탄한 원형 유리 예비 성형품(preform)가 먼저 플렉시블 유리 시트로부터 절단되고 660℃에서 몰드 어셈블리 상에 배치되었다. 상기 몰드 어셈블리 및 유리는 몰드 표면에 비해 유리를 우선적으로 가열하는 중간-IR 로(furnace)에서 예열되었다. 진공 성형 및 가압 성형의 몰드 온도 프로파일은 도 10에 도시된다. 상기 몰드 온도가 761℃(1012.2P)일 때, 진공은 적용되었고, 몰드 어셈블리는 가압 성형 캡 어셈블리가 몰드 어셈블리 위에 배치된 가압 성형 스테이션으로 이동되었다. 상기 플렉시블 유리 예비 성형품은 몰드 표면에 완전히 일치시키기 위해 30초 동안 40 psi의 고온 질소로 가압되었다. 가압 캡 어셈블리 온도는 870℃(109.5P)였고, 피크 몰드 온도는 773℃(1011.9P)였다. 상기 진공은 냉각 중의 스냅 백(snap back)을 방지하고, 우수한 형성 제어를 보장하기 위해 냉각의 초기 단계 동안 유지되었다. 상기 성형된 3D 유리 제품은 몰드 온도가 681℃(1014.5P)였을 때, 어닐링 포인트 아래에서 제거되었다.
진공 성형 몰드 온도 프로파일은 비교를 위해 도 10에 또한 도시된다. 진공 성형은 진공 성형에 이용할 수 있는 힘이 14 psi미만이기 때문에, 보다 높은 몰드 온도(792℃, 1011.3P)를 요구할 수 있다. 몰드 온도를 증가시키려는 요구는 사이클 시간을 증가시키고 몰드된 유리에 더 많은 결함을 부여할 수 있다. 진공 성형을 위한 몰드는 유리 표면 위에 진공 압력을 분산시키고 완전한 성형을 달성하기 위해 가압 성형 몰딩보다 더 많은 진공 홀을 필요로 할 수 있다.
4-측면 벤드(접시) 및 2-측면 벤드(썰매) 형상을 가지는 3D 유리 제품은 가전제품에 또한 관심이 있다. 일반적으로, 유리 벤딩은 점도 및 유리 두께의 세제곱과 직선적으로 비례한다.
Figure 112017026005139-pct00001
여기서,
t = 유리를 벤딩하는 시간(초)
h = 유리 점도(Pas)
s = 유리 시트 두께(m)
P = 벤딩 압력(Pa)
υ = 푸아송 비
R = 벤드 반경(m)
H = 벤드 높이(m).
따라서, 모든 다른 파라미터(점도, 유리 지오메트리)를 동일하게 한 0.2 mm 두께의 유리 시트의 성형은 0.7 mm 유리 시트보다 약 40배 빨리 될 수 있고, 또는 대안적으로 유리 시트는 동일한 성형 시간에 비례하여 보다 낮은 점도로 성형될 수 있다. 플렉시블 얇은 유리로부터의 가전제품 커버를 위한 형상을 가압 성형하는 것 및 0.55-1.0 mm의 원하는 두께를 달성하기 위해 플라스틱으로 라미네이트하는 것은 단순히 최종 유리 시트 형상을 성형하는 것과 비교하여 유리할 수 있다. 이는 얇은 유리가 높은 점도에서 성형될 수 있고, 따라서 왜곡 및 표면 결합 수준이 감소될 수 있으며, 몰드 상 시간이 감소되고, 또한 몰드 수명 및 처리량이 증가될 수 있기 때문이다. 2-측면 벤드 형상은 4-측면 벤드 형상으로부터 벤드 측면을 절단함으로써 성형될 수 있음을 알아야한다.
도 11은 2D 플렉시블 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위한 연속적인 시스템(400)을 도시한다. 상기 시스템(400)은 성형 스테이션(402)을 포함한다. 상기 성형 스테이션(402)은 장치(10)(도 2)을 포함한다. 상기 시스템(400)은 성형 스테이션(402) 업스트림에 예열 스테이션(404)을 포함한다. 플렉시블 유리 시트(405)를 운반하는 몰드 어셈블리(14)는 예열 스테이션(404)에서 예열된다. 상기 몰드 어셈블리(14)는 컨베이어(406) 상에서 성형 스테이션(402)으로 예열 스테이션(404)을 따라 이송된다. 상기 예열 스테이션(404)는 몰드 어셈블리(14)에 의해 운반되는 플렉시블 유리 시트(405)를 가열하기 위한 히터(408)를 포함한다. 상기 히터(408)는 전술한 바와 같이 중간-IR 히터일 수 있고, 또는 플렉시블 유리 시트 및 몰드 어셈블리(14)에 열을 전달할 수 있고, 플렉시블 유리 시트(405) 및 몰드 어셈블리(14) 사이에 온도 차이를 제공할 수 있는 다른 유형의 히터일 수 있다. 상기 시스템(400)은 성형 스테이션(402)의 다운스트림에 냉각 스테이션(410)을 포함할 수 있다. 성형 스테이션(402)에서 성형된 3-차원 유리 제품(407)은 냉각 스테이션(410)으로 운반되고 유리 제품이 형상의 왜곡 없이 몰드로부터 제거될 수 있는 온도(즉, 유리 온도는 유리의 전이 온도 아래임)로 냉각이 허용된다. 활성 냉각은 상기 몰드 어셈블리(14)가 열 전달 유체 또는 가스에 의해 하부로부터 냉각되도록, 냉각 스테이션(410)에서 몰드 어셈블리(14)에 적용될 수 있다. 여기서 상기 열 전달 유체 또는 가스는 유리 두께에 걸친 델타 T를 최소화하기 위해 몰드 온도가 유리 위의 공기 온도와 일치하는 것을 가능하게 한다. 3D 유리 제품(407)의 초기 냉각은 성형 스테이션(402)에서 또한 발생할 수 있다. 몰드 어셈블리(14)는 컨베이어(412) 상의 냉각 스테이션(410)을 따라 이송될 수 있다. 시스템(400)은 냉각 스테이션(410)의 다운스트림에 어닐링 스테이션(414)을 또한 포함할 수 있다. 상기 어닐링 스테이션(414)은 고온의 에어 베어링(416)을 포함할 수 있고, 3D 유리 제품(407)은 상기 고온의 에어 베어링(416) 상에 플로팅(floating)됨으로써 어닐링될 수 있다. 픽-업 장치는 몰드 어셈블리(14)로부터 3D 유리 제품(407)을 픽업하고 고온의 에어 베어링(416) 상에 3D 유리 제품(407)을 배치하기 위해 사용될 수 있다.
이제 도 12를 참조하면, 2D 플렉시블 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위한 또 다른 연속적인 시스템(450)이 도시되어 있다. 상기 시스템(450)은 예열로 모듈(452), 가압 성형 스테이션(454), 및 제어된 냉각로 모듈(456)을 일반적으로 포함한다. 이 구체예에서, 몰드 어셈블리(458)는 플렉시블 유리 시트(460)를 따라 예열되는 것을 피하기 위해 인덱싱된 연속적인 노 루프(450)에서 유리 없이 예열되었다. 상기 플렉시블 유리 시트(460)는 예열 로 모듈(452)을 통해 에어 베어링을 갖는 몰드 스템(mold stem) 상에서 또는 컨베이어와 같은 식으로 이동하는 에어 베어링(462)에 의해 운반될 수 있다. 상기 예열 로 모듈(452)은 플렉시블 유리 시트(460)를 원하는 온도로 가열하기 위해 중간-IR 히터를 포함할 수 있다. 상기 몰드 어셈블리(458)는 제품 성형 공정을 위해 가압 성형 스테이션(454)에서 에어 베어링(462)과 결합할 수 있다. 도 13을 간단히 참조하면, 몰드 어셈블리(458)는, 이의 몰드 공동이 아래로 향하고, 몰드 어셈블리(458) 및 에어 베어링(462) 사이에 몰드 공동(466)을 성형하는 에어 베어링(462)과 결합되어 도시된다. 진공은 플렉시블 유리 시트(460)를 몰드 공동(466) 내로 드로잉하기 위해 사용될 수 있고, 이는 몰드 공동(466)의 형상을 몰드 어셈블리(458)의 온도보다 높은 성형 온도로 가열되는 플렉시블 유리 시트(460)와 일치하도록 하기 위함이다. 다시 도 12를 참조하면, 성형 스테이션(454)에서 성형된 3-차원 유리 제품은 몰드 어셈블리(458) 상의 냉각 스테이션(456)으로 운반되고, 상기 유리 제품이 형상의 왜곡 없이 몰드 어셈블리(458)로부터 제거될 수 있는 온도로 냉각이 허용된다.
본원에 개시된 구체예들은 일반적으로 2D 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 것에 관한 것이고, 이는 성형 공정 중에 유리 시트의 복사 가열을 제공하기 위해 몰드 온도보다 높은 온도에서 가압 캡 어셈블리로부터 전달된 고온의 가압 가스를 이용한다. 상기 3D 제품에는 3D 제품의 표면에 라미네이트되거나 또는 다른 방식으로 적용되는 중합체 층이 제공될 수 있다. 상기 중합체 층은 유리 층을 강화시키고 및/또는 장식 패턴을 제공하거나 UV 보호와 같은 다른 특성을 제공하는 것과 같은 다른 용도로 사용될 수 있다. 상기 3D 성형된 유리 제품은 라미네이션 전 또는 후에, 정적 피로에 대한 내성, 내스크래치성, 또는 반사-방지 특성을 증가시키기 위해 적절한 유전체 또는 유기 코팅으로 코팅될 수 있다.
전술한 구체예들, 특히 임의의 바람직한 구체예들은 단지 실시 가능한 예들이며, 단지 본 개시의 다양한 원리의 명확한 이해를 위해 제시된 것임이 강조되어야 한다. 많은 변경 및 수정이 본 개시의 사상 및 다양한 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않고 상기 개시된 구체예에 대해 이루어질 수 있다. 이러한 모든 수정 및 변경은 본 개시의 범위 내에 포함되며, 다음의 청구항에 의해 보호되도록 의도된다.

Claims (23)

  1. 3D 유리 제품의 3D 표면 프로파일에 상응하는 3D 표면 프로파일을 갖는 몰드 표면을 포함하는 몰드 본체 상에 유리 시트를 위치시키는 단계, 상기 유리 시트는 0.275 mm 미만의 두께를 포함함;
    상기 유리 시트를 몰드 본체의 온도보다 높은 성형 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 가열된 유리 시트를, 유리 시트를 갖는 몰드 표면과 반대되는 유리 시트의 제1 표면에 가압 가스를 성형 온도로 적용하는 것에 의하여 몰드 표면에 일치시키기 위하여, 몰드 표면 상으로 강제로 이동시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 성형 온도는 몰드 본체의 온도보다 높은 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트는 플렉시블 유리 시트인 것을 특징으로 하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열된 유리 시트를 몰드 표면 상으로 강제로 이동시키는 단계는 제1 표면에 반대되는 유리 시트의 제2 표면에 진공을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 방법은 몰드 어셈블리 및 가압 캡 어셈블리 사이에 가압 챔버를 형성하기 위해 상기 몰드 어셈블리를 가압 캡 어셈블리로 실링하는 단계, 여기서 상기 가압 가스는 10 내지 60 psi임, 및 선택적으로 상기 가압 캡 어셈블리를 800 내지 950℃의 온도로 가열하여 유리 시트를 복사 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방법은 3D 유리 제품을 성형하기 위하여 상기 가열된 유리 시트를 몰드 표면 상으로 강제로 이동시키는 단계 후에 상기 유리 시트를 냉각시키는 단계, 및 선택적으로 상기 3D 유리 제품에 중합체 층을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하는 방법.
  6. 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위한 장치로서,
    3D 유리 제품의 3D 표면 프로파일에 상응하는 3D 표면 프로파일을 갖는 몰드 표면을 포함하는 몰드 어셈블리; 및
    상기 몰드 어셈블리와 가압 캡 어셈블리 사이에 가압된 공동을 제공하기 위하여 상기 몰드 어셈블리와 결합하는 가압 캡 어셈블리를 포함하고, 여기서 상기 가압 캡 어셈블리는 몰드 표면의 온도보다 높은 성형 온도로 상기 유리 시트를 가열하기 위해 배열된 히터를 포함하며, 상기 유리 시트는 0.275 mm 미만의 두께를 포함하는, 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위한 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 몰드 표면은 몰드 공동 내에 부압을 적용하기 위한 하나 이상의 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위한 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 가압 캡 어셈블리는 가압 가스를 수용하기 위한 플레넘 챔버 및 상기 플레넘 챔버에 인접하게 장착되고, 상기 몰드 표면으로부터 이격된 유동 채널 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로부터 3D 유리 제품을 성형하기 위한 장치.
  9. 유리 시트로부터 성형된 3D 제품으로서,
    3D 유리 제품의 3D 표면 프로파일에 상응하는 3D 표면 프로파일을 갖는 몰드 표면을 포함하는 몰드 어셈블리를 이용하여 성형된 비-평면 형태를 포함하는 유리 층, 상기 유리 층은 0.275 mm 미만의 두께를 포함함; 및
    상기 비-평면 형태의 유리 층을 가진 상기 유리 층의 표면에 적용되는 중합체 층을 포함하고;
    여기서 상기 유리 시트는 상기 몰드 표면의 온도보다 높은 성형 온도에서 비-평면 형태로 성형되는 유리 시트로부터 성형된 3D 제품.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 중합체 층은 상기 유리 층 상에 오버 몰드된 오버 몰드 층이거나, 또는 상기 중합체 층은 상기 유리 층 상에 라미네이트된 것이며,
    선택적으로, 상기 중합체 층은 상기 유리 층에 압축 응력을 도입하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로부터 성형된 3D 제품.
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