KR102529169B1 - 충격 성능이 개선된 만곡된 커버 유리를 갖는 차량 인테리어 시스템 및 이를 형성하는 방법 - Google Patents

충격 성능이 개선된 만곡된 커버 유리를 갖는 차량 인테리어 시스템 및 이를 형성하는 방법 Download PDF

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야웨이 선
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Abstract

차량 인테리어 시스템의 구현예가 개시된다. 하나 이상의 구현예에서, 차량 인테리어 시스템은 만곡된 표면을 갖는 베이스, 및 유리 기판을 포함한다. 유리 기판은 제1 주 표면, 제2 주 표면, 제1 주 표면과 제2 주 표면을 연결하는 부 표면, 및 0.05 mm 내지 2 mm 범위의 두께를 갖는다. 제2 주 표면은 500 mm 이상의 제1 곡률 반경을 갖는다. 6.8 kg의 질량을 갖는 임팩터가 5.35 m/s 내지 6.69 m/s의 충격 속도로 제1 주 표면에 충격을 가할 때, 임팩터의 감속은 120g (g-힘) 이하이다.

Description

충격 성능이 개선된 만곡된 커버 유리를 갖는 차량 인테리어 시스템 및 이를 형성하는 방법
본 출원은 2017년 9월 13일에 출원된 미국 가 특허출원 제62/558,341호, 2017년 12월 1일에 출원된 미국 가 특허출원 제62/593,553호, 및 2018년 5월 16일에 출원된 미국 가 특허출원 제62/672,123호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 병합된다.
본 개시는 유리를 포함하는 차량 인테리어 시스템 및 이를 형성하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉간-형성된 또는 냉간-벤딩된 커버 유리를 포함하고, 개선된 충격 성능을 갖는 차량 인테리어 시스템 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다.
차량 인테리어는 만곡된 표면을 포함하고, 이러한 만곡된 표면에 디스플레이 및/또는 터치 패널을 혼입시킬 수 있다. 이러한 만곡된 표면을 형성하기 위해 사용된 물질은, 유리의 내구성 및 광학 성능을 나타내지 않는, 중합체로 전형적으로 제한된다. 이와 같이, 만곡된 유리 기판은, 특히 디스플레이 및/또는 터치 패널용 커버로서 사용될 때, 바람직하다. 열 형성과 같은 이러한 만곡된 유리 기판을 형성하는 기존의 방법은 고비용, 광학적 왜곡, 및 표면 마킹을 포함하는 단점이 있다. 또한, 예를 들어, 유리가 유리를 파손하기에 충분한 힘으로 충격을 받아 인간의 피부를 벨 수 있는 유리 조각을 생성할 수 있는 경우, 운전자 및 탑승자 안전은 또한 기존 유리 디스플레이에 대한 우려 사항이다.
따라서, 출원인은, 산업-표준 안전 시험 및 규제를 통과하는 기계적 성능을 또한 가지면서도, 유리 열적 형성 공정과 전형적으로 관련된 문제없이, 비용-효과적인 방식으로 만곡된 유리 기판을 혼입시킬 수 있는 차량 인테리어 시스템의 필요성을 확인하였다.
본 개시의 제1 관점은 차량 인테리어 시스템에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 차량 인테리어 시스템은 만곡된 표면을 갖는 베이스, 및 베이스 상에 배치된 유리 기판을 포함한다. 유리 기판은 제1 주 표면, 제2 주 표면, 및 제1 주 표면과 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 갖는다. 유리 기판은 0.05 mm 내지 2 mm 범위의 두께를 가지며, 제2 주 표면은 하나 이상의 구현예에 따라 500 mm 이상의 제1 곡률 반경을 포함한다. 차량 인테리어 시스템의 하나 이상의 구현예에 따르면, 질량이 6.8 kg인 임팩터 (impacter)가 5.35 m/s 내지 6.69 m/s의 충격 속도에서 제1 주 표면에 충격을 가할 때, 임팩터의 감속 (deceleration)은 120 g (g-힘) 이하이다. 상기 임팩터의 감속은 충격 시간에 걸쳐 임의의 3 ms 간격 동안 80g 이하이다. 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 측정된 유리 기판의 최대 두께는 하나 이상의 구현예에서 1.5 mm 이하이고, 몇몇 구현예에서 0.3 mm 내지 0.7 mm이다. 유리 기판은 하나 이상의 구현예에서 화학적으로-강화된 유리이며, 유리 기판의 제1 주 표면 상에 배치된 방현 코팅, 반사-방지 코팅, 및 세척-용이성 코팅 중 적어도 하나이다. 하나 이상의 구현예에서, 차량 인테리어 시스템은 만곡된 표면 상에 배치된 디스플레이를 포함하고, 디스플레이는 유리 기판의 제2 주 표면에 부착된 디스플레이 모듈을 포함한다. 차량 내부 시스템은 유리 기판을 베이스에 접착시키는 접착제를 포함한다. 몇몇 구현예에서, 유리 기판은 개선된 에지 충격 성능을 위해 강화된 적어도 하나의 에지 영역을 포함한다.
본 개시의 다른 관점은 차량 인테리어 시스템을 제조하는 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 상기 방법은 유리 기판의 유리 전이 온도보다 미만의 온도에서 유리 기판을 만곡시키는 단계를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 방법은 유리 기판의 유리 전이 온도를 초과하는 온도에서 유리 기판을 만곡시키는 단계를 포함한다. 몇몇 구현예의 방법은 상기 기판을 유리 기판과 함께 만곡시키는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 다른 관점은 베이스 및 유리 기판을 포함하는 차량 인테리어 시스템 및 이러한 차량 인테리어 시스템을 설계하는 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에 따르면, 차량 인테리어 시스템은, 냉간-형성된 상태에서, 유리 기판이 유리 기판의 개선된 취약성을 위해 미리결정된 값 미만으로 저장된 내부 인장 에너지를 갖도록, 설계된다. 저장된 내부 인장 에너지의 미리결정된 값 미만에서, 차량 인테리어 시스템에서의 디스플레이는, 유리 기판이 파단된 후, 관찰자에 의해 판독가능하게 유지된다.
본 개시의 다른 관점은 만곡된 표면을 갖는 베이스, 차량에서 베이스를 장착 (mounting)하기 위한 장착 메커니즘, 및 제1 주 표면, 제2 주 표면, 제1 주 표면과 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 갖는 유리 기판을 포함하는 차량 인테리어 시스템에 관한 것이며, 제2 주 표면은 베이스에 부착되고, 제1 곡률 반경을 갖는다. 장착 메커니즘은 장착 브라켓 또는 클램프를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 질량이 6.8 kg인 임팩터가 5.35 m/s 내지 6.69 m/s의 충격 속도로 제1 주 표면에 충격을 가할 때, 임팩터의 감속은 120 g (g-힘) 이하이다. 하나 이상의 구현예에 따르면, 베이스와 유리 기판은 조합하여 제1 강성 (stiffness) (K1)을 가지며, 장착 메커니즘은, 차량 인테리어 시스템의 침입을 최대 원하는 침입 수준으로 제한하는, 제2 강성 (K2)을 갖는다. 차량 인테리어 시스템은 다음과 같이 정의된 시스템 강성 (Ks)을 갖는다: Ks = (K1 Х K2) / (K1 + K2). 하나 이상의 구현예에 따르면, 시스템 강성 (Ks)은, 유리 기판이 임팩터의 충격으로부터 파단되지 않는, 범위에 있다.
추가적인 특징 및 장점은 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 통상의 기술자에게 쉽게 명백하거나, 또는 상세한 설명, 청구 범위, 및 첨부된 도면을 포함하는 여기에 기재된 구현예를 실행함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단순히 예시적인 것이며, 청구범위의 속성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다. 첨부된 도면은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부로서 병합되며 그 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구현예를 예시하고, 명세서와 함께 다양한 구현예의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 시스템을 갖는 차량 인테리어의 사시도이다.
도 2는 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 시스템의 정면도이다.
도 3은 하나 이상의 구현예에 따른 만곡된 유리 기판의 도면이다.
도 4는 만곡되기 전의 도 3의 만곡된 유리 기판의 측면도이다.
도 5는 하나 이상의 구현예에 따른 만곡된 유리 기판의 사시도이다.
도 6은 하나 이상의 구현예에 따른 적층 구조체의 측면도이다.
도 7a 내지 7c는 하나 이상의 구현예에 따른 디스플레이 유닛의 헤드폼 (Headform) 충격 시험을 위한 실험 장치의 사시도이다.
도 8은 하나 이상의 구현예에 따른 디스플레이 유닛의 헤드폼 충격 테스트를위한 대안적인 실험 장치의 사시도이다.
도 9는 일 구현예에 따른 강화된 에지를 갖는 유리 기판을 형성하는 공정의 흐름도이다.
도 10은 또다른 구현예에 따른 강화된 에지를 갖는 유리 기판을 형성하는 공정의 흐름도이다.
도 11은 또다른 구현예에 따른 강화된 에지를 갖는 유리 기판을 형성하는 공정의 흐름도이다.
도 12는 또다른 구현예에 따른 강화된 에지를 갖는 유리 기판을 형성하는 공정의 흐름도이다.
도 13은 또다른 구현예에 따른 강화된 에지를 갖는 유리 기판을 형성하는 공정의 흐름도이다.
도 14는 충격시 파괴하는 조립체의 유리 기판의 에지 상의 HIT의 단면도이다.
도 15는 본 개시의 몇몇 구현예에 따른 유리 기판의 에지 상의 HIT의 단면도이다.
도 16은 도 15의 조립체 (assembly)의 에지 상에서 수행되는 HIT의 실험 장치의 등각투상도 (isometric view)이다.
도 17은 (a) 유리 기판의 중심, 및 (b) 조립체의 유리 기판의 에지 상에서 볼 낙하 시험을 수행하기 위한 실험 장치의 등각투상도이다.
도 18은 볼 낙하 시험의 실험 결과 그래프이다.
도 19는 하나 이상의 구현예에 따른 저 마찰 코팅을 갖는 기판의 측면도이다.
도 20은 일 구현예에 따른 상이한 유형의 유리 기판에서의 파손 패턴을 나타내는 사진이다.
도 21은 하나 이상의 구현예에 따른 헤드폼 충격 시험에 사용되는 2 개의 천 조각에서 찢어짐 (tear)을 나타내는 사진이다.
도 22a 내지 22e는 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 조립체의 측면도이다.
도 23은 하나 이상의 구현예에 따른 유리 기판의 이온 교환 프로파일의 그래프이다.
도 24는 헤드폼 충격 시험으로부터 입자 방출을 관찰하기 위한 실험을 예시하는 도면 및 하나 이상의 구현예에 따른 이러한 실험 결과의 표 및 사진이다.
도 25는 차량 인테리어 디스플레이의 상이한 시야각의 예를 예시한 도면이다.
도 26a 내지 26c는 하나 이상의 구현예에 따라 파단된 1000 mm의 곡률 반경을 갖는 유리 기판의 상이한 관점을 나타내는 사진이다.
도 27a 내지 27c는 하나 이상의 구현예에 따라 파단된 500 mm의 곡률 반경을 갖는 유리 기판의 상이한 관점을 나타내는 사진이다.
도 28a 내지 28c는 하나 이상의 구현예에 따라 파단된 250 mm의 곡률 반경을 갖는 유리 기판의 상이한 관점을 나타내는 사진이다.
도 29는 하나 이상의 구현예에 따른 파단된 유리 기판으로 인한 잠재적인 가독성 및 열상 (laceration) 위험을 나타내는 일련의 도면이다.
도 30a 및 30b는 하나 이상의 구현예에 따른 상이한 유리 기판의 파단 패턴 및 열상 가능성 (laceration potential)을 나타내는 실험의 사진 결과를 나타낸다.
도 31a 및 31b는 하나 이상의 구현예에 따른 상이한 유리 기판의 파단 패턴 및 열상 가능성을 나타내는 실험의 사진 결과를 나타낸다.
도 32a 및 32b는 하나 이상의 구현예에 따른 상이한 유리 기판의 파단 패턴 및 열상 가능성을 나타내는 실험의 사진 결과를 나타낸다.
도 33은 하나 이상의 구현예에 따라 0.7 mm 두께인 다양한 유리 기판의 저장 에너지 값의 표이다.
도 34는 하나 이상의 구현예에 따라 0.55 mm 두께인 다양한 유리 기판의 저장 에너지 값의 표이다.
도 35는 하나 이상의 구현예에 따라 0.4 mm 두께인 다양한 유리 기판의 저장 에너지 값의 표이다.
도 36은 하나 이상의 실시 형태에 따라 0.7 mm 두께의 다양한 유리 기판의 제곱 응력 적분의 표이다.
도 37은 하나 이상의 구현예에 따라 0.55 mm 두께인 다양한 유리 기판의 제곱 응력 적분의 표이다.
도 38은 하나 이상의 구현예에 따라 0.4 mm 두께인 다양한 유리 기판의 제곱 응력 적분의 표이다.
도 39는 하나 이상의 구현예에 따른 유리 기판의 저장된 인장 에너지 및 제곱 응력 적분의 예시적인 계산이다.
도 40은 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 조립을 위한 실험 장치의 측면도이다.
도 41은 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 조립체의 강성 (stiffnesses)을 나타내는 개략도이다.
도 42는 하나 이상의 구현예에 따른 헤드 충격 폼 시험으로부터의 데이터의 그래픽 표현이다.
도 43은 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 조립체의 상이한 강성 값들 사이의 관계의 그래픽 표현이다.
도 44는 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 어셈블리의 상이한 강성 값들 사이의 관계의 다른 그래픽 표현이다.
도 45는 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 조립체에 대한 바람직한 강성의 범위의 그래픽 표현이다.
도 46은 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 조립체를 설계하는 방법의 흐름도이다.
도 47a 내지 47d는 하나 이상의 구현예에 따른 헤드폼 충격 시험 동안 열상에 대한 실험으로부터 결과하는 데이타 및 사진을 나타낸다.
이제 첨부 도면에 예시되어 있는 다양한 구현예, 실시예에 대해 상세하게 참조가 이루어질 것이다. 일반적으로, 차량 인테리어 시스템은, 만곡된 디스플레이 표면과 같이, 투명하도록 설계된 다양한 상이한 만곡된 표면을 포함할 수 있으며, 본 개시는 유리 물질로부터 이들 만곡된 표면을 형성하기 위한 제품 및 방법을 제공한다. 유리 물질로부터 만곡된 차량 표면을 형성하는 것은 차량 인테리어에서 통상적으로 발견되는 전형적인 만곡된 플라스틱 패널과 비교하여 많은 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 유리는 플라스틱 커버 물질과 비교하여, 디스플레이 적용 및 터치 스크린 적용과 같은, 많은 만곡된 커버 물질 적용을 위해 향상된 기능과 사용자 경험을 제공하는 것으로 일반적으로 여겨진다.
유리는 이들 이점을 제공하지만, 차량 인테리어에서의 유리 표면은 승객 안전과 사용의 편의성 모두에 대한 성능 기준을 또한 충족해야 한다. 예를 들어, 어떤 규정 (예를 들오, ECE R 21 & FMVSS201)은 차량 인테리어가 헤드폼 충격 시험 (Headform Impact Test, HIT)을 통과할 것을 요구한다. HIT는 어떤 구체적인 조건 하에서, 디스플레이와 같은, 차량 인테리어 구성요소가 질량으로부터의 충격에 적용되는 것을 포함한다. 사용된 질량은 의인화된 헤드폼 (headform)이다. HIT는 차량 인테리어 구성요소에 대하여 운전자 또는 승객의 머리의 충격을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 시험을 통과하기 위한 기준은 3 ms 보다 긴 간격 동안 80 g (g-힘)을 초과하지 않는 헤드폼의 감속의 힘, 및 120g 미만의 헤드폼의 피크 감속을 포함한다. HIT의 맥락에서 사용된 "감속 (deceleration)"은 헤드폼이 차량 내부 인테리어 구성요소에 의해 정지될 때, 헤드폼의 감속을 의미한다. 이들 규제 요구사항 외에도, 이러한 조건 하에서 유리를 사용할 때, 추가적인 염려가 있다. 예를 들어, HIT로부터 충격을 받을 때, 유리가 파단되지 않고 온전하게 남아있는 것이 바람직할 수 있다. 어떤 경우에는, 유리가 파단되는 것이 허용될 수 있지만, 파단된 유리는 실제 사람의 머리에 열상을 일으킬 가능성을 감소시키는 방식으로 행동해야 한다. HIT에서, 열상 가능성은 직물, 가죽 또는 다른 물질과 같은 인간 피부를 대표하는 대체 물질에서 헤드폼을 포장함으로써 시뮬레이션될 수 있다. 이러한 방식으로, 열상 가능성 (laceration potential)은 대체 물질에서 형성된 찢김 또는 구멍에 기초하여 추정될 수 있다. 따라서, 유리 파단의 경우, 유리 파단 방법을 제어함으로써 열상 가능성을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
우리가 아는 바로는, 이러한 제품은, 벤딩된 상태 (이하, 냉간 벤딩, 냉간 형성된 및/또는 냉간 벤딩된이라고 불림) 하에서 평면 유리가 제자리에 유지되는 자동차 인테리어 적용에서 판매되지 않는다. 차량의 내부 상의 유리에 대한 현재 상황은 평면 유리 또는 결함을 갖는 열간 형성 공정을 사용하여 매우 큰 굽힘 반경 (> 1000mm)으로 벤딩된 유리로 제한되었다. 예를 들어, 소다-라임 유리는 HIT의 결과로서 파단될 수 있으며, 따라서 열상을 유발할 수 있었다. 플라스틱은 파단되거나 찢어질 수 있는 것은 아니지만, 쉽게 긁히고 디스플레이의 품질을 떨어뜨린다. 현재의 만곡된 유리 제품은 결점을 갖는 이들 열간 형성 공정을 사용하여 전형적으로 형성된다. 예를 들어, 열간-형성 공정은, 여기에 논의된 냉간-벤딩 공정에 비해, 에너지 집약적이고, 만곡된 유리 구성요소를 형성하는 비용을 증가시킨다. 또한, 열간-형성 공정은 전형적으로 반사-방지 코팅과 같은 유리 코팅 층의 적용을 상당히 더욱 어렵게 한다. 예를 들어, 코팅 물질은 전형적으로 열간-형성 공정의 고온을 견디지 못할 것이기 때문에, 많은 코팅 물질은 열간-형성 공정 이전에 유리 물질의 평면 조각에 적용될 수 없다. 또한, 열간-벤딩 후 만곡된 유리 기판의 표면에 코팅 물질의 적용은 평면 유리 기판에 적용하는 것보다 실질적으로 더 어렵다. 또한, 출원인은, 열적 형성에 필요한 추가적인 고온 가열 단계를 피함으로써, 여기에 논의된 냉간-형성 공정 및 시스템을 통해 생산된 유리 제품은, 열적-성형 공정을 통해 제조된 유사하게 성형된 유리 제품보다 개선된 광학 성질 및/또는 개선된 표면 성질을 갖는다고 믿는다. 그러나, 여기에 논의된 구현예의 어떤 관점은 열간-형성된 유리에도 적용될 수 있다.
본 출원의 제1 관점은 차량 인테리어 시스템에 관한 것이다. 차량 인테리어 시스템의 다양한 구현예는 기차, 자동차 (예를 들어, 승용차, 트럭, 버스 등), 선박 (seacraft) (보트, 배 (ship), 잠수함 등) 및 항공기 (예를 들어, 드론, 비행기, 제트기, 헬리콥터 등)와 같은 차량에 혼입될 수 있다.
도 1은 차량 내부 시스템 (100, 200, 300)의 3 개의 상이한 구현예를 포함하는 예시적인 차량 인테리어 (10)를 예시한다. 차량 인테리어 시스템 (100)은 만곡된 디스플레이 (130)를 포함하는 만곡된 표면 (120)을 갖는 센터 콘솔 베이스 (110)를 포함한다. 차량 인테리어 시스템 (200)은 만곡된 디스플레이 (230)를 포함하는 만곡된 표면 (220)을 갖는 대시보드 베이스 (210)를 포함한다. 대시보드 베이스 (210)는 만곡된 디스플레이를 또한 포함할 수 있는 계기 판넬 (215)을 전형적으로 포함한다. 차량 인테리어 시스템 (300)은 만곡된 표면 (320)을 갖는 대시보드 스티어링 휠 베이스 (310) 및 만곡된 디스플레이 (330)를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 차량 인테리어 시스템은 팔 받침대, 필라, 시트 백, 바닥 보드, 머리 받침대, 도어 패널, 또는 만곡된 표면을 포함하는 차량의 인테리어의 임의의 부분인 베이스를 포함할 수 있다.
여기에 기재된 만곡된 디스플레이의 구현예는 차량 인테리어 시스템 (100, 200 및 300)의 각각에서 상호교환적으로 사용될 수 있다. 또한, 여기에 논의된 만곡된 유리 제품은 차량 인테리어 시스템 (100, 200 및/또는 300)에서 사용하기 위한 것을 포함하여, 여기에 논의된 만곡된 디스플레이 구현예 중 어느 하나에 대한 만곡된 커버 유리로서 사용될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 구현예에서 만곡된 디스플레이 (130)는 유리 기판 (140)과 디스플레이 모듈 (150) 사이에서 접착제 또는 접착제 층 (160)을 포함한다. 접착제는 광학적으로 투명할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 접착제는 유리 기판 (140) 및/또는 디스플레이 모듈 (150)의 일부 상에 배치된다. 예를 들어, 유리 기판은 인테리어 부분을 정의하는 부 표면에 인접한 주변부를 포함할 수 있고, 접착제는 주변부의 적어도 일부 상에 배치될 수 있다. 접착제의 두께는 디스플레이 모듈 (150) (및 좀더 특히는 제2 유리 기판) 및 유리 기판 (140) 사이의 적층을 보장하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 접착제는 약 1 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 접착제는 약 200 μm 내지 약 500 μm, 약 225 μm 내지 약 500 μm, 약 250 μm 내지 약 500 μm, 약 275 μm 내지 약 500 μm, 약 300 μm 내지 약 500 μm, 약 325 μm 내지 약 500 μm, 약 350 μm 내지 약 500 μm, 약 375 μm 내지 약 500 μm, 약 400 μm 내지 약 500 μm, 약 200 μm 내지 약 475 μm, 약 200 μm 내지 약 450 μm, 약 200 μm 내지 약 425 μm, 약 200 μm 내지 약 400 μm, 약 200 μm 내지 약 375 μm, 약 200 μm 내지 약 350 μm, 약 200 μm 내지 약 325μm, 약 200 μm 내지 약 300 μm, 또는 약 225 μm 내지 약 275 μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 유리 기판 (150)은 제1 주 표면 (152) 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면 (154)을 포함한다. 부 표면 (156)은 제1 주 표면 (152)과 제2 주 표면 (154)을 연결하며, 여기서 유리 기판 (150)의 두께 (t)는 제1 주 표면 (152)과 제2 주 표면 (154) 사이의 거리로 정의된다.
여기에 사용된 바와 같이, 용어 "냉간-벤딩된 (cold-bent)", "냉간-벤딩 (cold-bending)", "냉간-형성된 (cold-formed)", 또는 "냉간-형성 (cold-forming)"은 (여기에 기재된 바와 같이) 유리의 연화점보다 낮은 냉강-온도에서 유리 기판을 만곡시키는 것을 의미한다. 냉간-형성된 유리 기판의 특징은 제1 주 표면 (152)과 제2 주 표면 (154) 사이의 비대칭 표면 압축이다. 하나 이상의 구현예에서, 냉간-형성 공정 또는 냉간-형성되기 전에, 유리 기판의 제1 주 표면 (152) 및 제2 주 표면 (154)에서 각각의 압축 응력은 실질적으로 동일하다. 유리 기판이 강화되지 않은 하나 이상의 구현예에서, 제1 주 표면 (152) 및 제2 주 표면 (154)은 냉간-형성 전에 뚜렷한 압축 응력을 나타내지 않는다. 유리 기판이 (여기에 기재된 바와 같이) 강화되는 하나 이상의 구현예에서, 제1 주 표면 (152) 및 제2 주 표면 (154)은 냉간-형성 전에 서로에 대해 실질적으로 동일한 압축 응력을 나타낸다. 하나 이상의 구현예에서, 냉간-형성 후에, 벤딩 후 오목한 형상을 갖는 표면상에서 압축 응력은 증가한다. 다시 말하면, 오목 표면 상에서 압축 응력은 냉간-형성 전보다 냉간-형성 후에 더 크다. 이론에 구속되지 않고, 냉간-형성 공정은, 벤딩 및/또는 형성 작업 동안 부여된 인장 응력을 보상하기 위해 성형 (shape)되고 있는 유리 기판의 압축 응력을 증가시킨다. 하나 이상의 구현예에서, 냉간-형성 공정은 오목 표면이 압축 응력을 경험하게하고, 한편 냉간-형성 후에 볼록 형상을 형성하는 표면은 인장 응력을 경험한다. 냉간-형성 후에 볼록 표면에 의해 경험되는 인장 응력은 표면 압축 응력의 순 감소를 결과하여, 냉간-형성 후에 강화된 유리 시트의 볼록 표면에서의 압축 응력은, 유리 시트는 평평할 때의, 동일한 표면 상에서의 압축 응력보다 작다.
강화된 유리 기판이 이용될 때, 제1 주 표면 및 제2 주 표면 (152, 154)은 이미 압축 응력 하에 있고, 따라서 제1 주 표면은, 파단의 위험없이, 벤딩 동안 더 큰 인장 응력을 경험할 수 있다. 이것은 강화된 유리 기판이 보다 단단히 (tightly) 만곡된 표면에 일치 (conform)할 수 있게 한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 유리 기판 (400)은 디스플레이를 나타내기 위한 하나 이상의 영역 (410)을 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 구현예에 따른 유리 기판은 유리 기판의 다수의 영역에서 및 다수의 방향으로 만곡될 수 있다 (즉, 유리 기판은 평행하거나 평행하지 않을 수 있는 상이한 축에 대하여 만곡될 수 있다). 따라서, 가능한 구현예의 형상 및 형태는 여기에 나타낸 예에 제한되지 않는다. 이것은 여기에 논의된 다수의 구현예와 함께 사용될 수 있는 만곡된 커버 유리 기판의 예이다. 이들 구현예의 유리 기판 (400)은 복합적이고 가요성인 표면을 가질 수 있고, 하나 이상의 평면형, 원뿔형, 원통형 표면을 포함할 수 있으며, 기능성 코팅 (에를 들어, 방현 및/또는 반사-방지, 및 세척-용이성)을 사용자-인터페이스 표면 상에서 가질 수 있다. 유리 기판은 또한 장식용 코팅 (예를 들어, 흑색 잉크, 하나의 색 및/또는 여러 색을 갖는 컬러 잉크, 이것은 패턴 및 이미지를 형성하는데 사용될 수 있음)을 가질 수 있다.
도 6은 하나 이상의 구현예에 따른 차량 인테리어 시스템의 적층 구조체 (420)의 단면도를 나타낸다. 적층 구조체는 유리 기판 (422), 추가 기판 또는 지지 표면 (426), 및 유리 기판 (422)과 지지 표면 (426) 사이에 배치된 접착제를 포함한다. 적층체 (420)가 도 6에서 편평한 구성으로 도시되어 있지만, 적층체 (420)의 영역은 만곡될 수 있음을 이해해야 한다. 그러한 경우에, 유리 기판 (422)의 곡률 반경은 지지 표면 (426)의 곡률 반경에 대응할 수 있다. 몇몇 경우에, 유리 기판 (422)의 곡률 반경은 지지 표면의 곡률 반경의 약 10% 이하 내에 있다.
도 7a 내지 7c를 참조하면, 헤드폼 충격 시험 (headform impact test, HIT)의 장비 및 구성의 예가 나타내어 있다. 이 장비는 여기에 논의된 구현예들의 예들을 시험하기 위해 사용되었다. 도 7a 내지 7c에 나타낸 바와 같이, 헤드폼 (428)은 평평한 표면 (430), 오목한 표면 (432), 또는 볼록한 표면 (434)을 시험하는데 사용될 수 있다.도 8은 HIT 장비 및 셋업의 확대도를 나타낸다. 도 8에서, 헤드폼은 인간 피부에 열상을 유발할 유리 기판의 잠재력 (potential)을 시험하기 위해 사용된 직물 물질로 (436)로 포장된다.
HIT에서 사용되는 유리 기판의 한 가지 취약점은 에지 충격 성능이다. 에지 충격 성능은, 커버 유리의 에지가 헤드폼에 의해 타격될 때, 차량 인테리어 성분이 HIT를 통과하는 능력을 의미한다. 전형적인 커버 유리의 에지는 에지를 형성하는 절삭 및 그라인딩 공정 동안 생성된 결함으로 적어 부분적으로 인해 표면에 비해 본질적으로 더 낮은 강도를 갖는다. 따라서, 차량 인테리어서 유리 물질에 대한 기존의 에지 처리 방법은 충분한 에지 강도를 제공할 수 없다. 에지 성능에 기인한 이 안전 우려를 완화하기 위해, 에지는 일반적으로 보호되거나 숨겨진다. 그러나 이는 베젤이 없는 (또는 최소 베젤을 갖는) 커버 유리 디스플레이와 같은 세련된 디자인의 도입을 제한한다. 유리 에지 성능에 대한 이러한 과제에도 불구하고, 규정 및 차량 제조는 안전한 성능을 요구한다. 본 개시의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 관련 안전 규정은 미국 교통부의 국가 고속도로 교통 안전국에 의해 발행된 연방 자동차 안전 표준 (FMVSS) 201 및 유엔의 ECE-R21을 포함한다. FMVSS201 및 ECE R21 규정은 충돌 사고 중 자동차 인테리어 구성요소에 대한 요구사항을 기재한다. 이 규정에 따라 : "머리 충격 영역 내의 지점은 시간당 15 마일의 속도로 15 파운드, 6.5 인치 직경 헤드폼에 의해 충격을 받는다. 헤드폼의 감속은 3 밀리초 (ms) 이상 동안 지속적으로 80 g을 초과하지 않아야 한다."
규제 기관에 의해 채택된 안전 규정 외에, 차량 및 차량 구성요소의 설계자 및 제조자는 추가 설계 사양 또는 시험을 가질 수 있다. 이들 시험은 예를 들어 국소 충격을 시뮬레이션하기 위하여 유리 에지에 대하여 볼 낙하 시험을 포함할 수 있다. 또한, 관련 설계 사양은 충격 사건 동안 커버 렌즈가 파손되지 않는, 그러나, 파손의 경우 (예 : 치명적인 파괴) 차량 탑승자를 부상시킬 수 있는 큰 조각이 생성되지 않는, 자동차 회사로부터의 요구 사항을 포함할 수 있다.
개선된 HIT 및 에지 충격 성능의 중요성이 증가하고 있으며, 더 많고 더 큰 차량내 디스플레이 및 유리 표면에 대한 소비자의 요구에 따라 계속 증가할 것이다. 승객들은 운송 중에 대화형 (interactive) 표면 및 외부 세계와의 연결성을 찾을 것이기 때문에, 자율 주행 자동차의 출현으로 이러한 요구는 더욱 증가할 수 있다. 또한, 노출된 유리 에지로 이어지는, 더 얇은 베젤을 갖거나 또는 베젤이 전혀 없는 것이 디스플레이에서 이미 경향이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 과제에 대한 기존 해결책은 불충분했다. 예를 들어, 커버 유리 (예를 들어, 쪼개짐-방지 필름)에 적용된 보유 필름은 파단 동안 유리 입자를 함께 유지하기 위해 사용된다. 그러나, 이러한 필름은 에지 충격 시험 동안 효과를 감소시켰다. 그 이유 중 하나는 유리 에지의 두께에 걸쳐 보유 필름이 제공되지 않기 때문이다. 따라서, 개선된 에지 충격 성능을 위한 시스템, 방법, 및 물질에 대한 요구가 남아있다. 따라서, 여기에서 논의된 하나 이상의 구현예에서, 개선된 에지 충격 성능을 갖는 차량 인테리어 시스템을 제조하는 방법이 논의된다. 여기에서 논의되는 시스템 및 방법은 만곡된 또는 평면 커버 유리 인테리어, 및/또는 차량 인테리어 적용에 사용되는 만곡된 또는 평면 디스플레이 조립체에 관한 것이다.
만곡된 유리 기판의 경우, 유리는 바람직하게는 하나의 축 (원통형 벤드) 또는 다수의 축 둘레로 냉간 벤딩될 수 있고, 기판에 접착 또는 결합함으로써 형상이 유지될 수 있으며, 그 에지는 개선된 강도를 위해 여기에서 논의된 바와 같이 처리된다. 개선된 에지 강도를 갖는 이 만곡된 커버 유리 아이템은 또한 개선된 강도를 위해 유사하게 처리된 에지를 갖는 열간 형성된 유리일 수 있다.
이들 방법의 구현예의 예가 도 9에 나타내어 있다. 이 방법에 따르면, 유리 시트가 제공되고 (S1), 원하는 크기로 절단된다 (S2). 그런 다음, 그라인딩 공구로 에지를 그라인딩한다. 그라인딩의 유형은 단계 S3a-S3c에 나타낸 상이한 옵션 중에서 선택될 수 있다. 단계 S3a에서, #400 그릿을 갖는 그라인딩 도구가 사용된다. 단계 S3a가 선택되면, 다음 공정은 유리 시트에 대한 이온 교환 공정인 단계 S5로 진행한다. 최종적으로, 에지 코팅이 단계 S6에서 적용될 수 있다. 단계 S3b가 선택되면, 그릿 #400을 갖는 그라인딩 도구로 에지를 그라인딩한 다음, 유리 시트는 그릿 #600 또는 #800을 사용하는 추가적인 에지의 그라인딩에 적용된다. 추가 그라인딩 단계 후,, 공정은 단계 S5 및 S6으로 진행한다. 단계 S3c가 선택되면, 그릿 (grit) #400을 갖는 그라인딩 도구가 에지를 그라인딩하는데 사용되며, 그 다음에 유리 시트는 그릿 #1000 또는 #1500을 사용하는 에지의 추가적인 그라인딩에 적용된다. 추가 그라인딩 단계 후에, 공정은 이전과 같이 단계 S5 및 S6으로 진행한다.
도 10 및 11은 에지 성능을 향상시키는 방법의 추가 구현예를 나타낸다. 도 10에서, 단계 S11-S13은 도 9의 단계 S1-S3에 대응한다. 그 다음, 추가의 그라인딩 단계가 그릿 #1000 또는 더 미세한 (예를 들어, #1500 또는 #2000)을 사용하여 수행된다. 단계 S14에 이어서, 유리 시트는 습식 산 에칭 (S15)에 적용된 후, 이온 교환 공정 (S16)에 적용된다. 유사하게, 도 11에서, 단계 S21-S23은 도 9의 단계 S1-S3에 대응하고, 단계 S24는 도 10의 단계 S14에 대응한다. 다음으로, 플라즈마 에칭 단계 S25가 수행된다. 마지막으로, 이온 교환 단계 S26이 수행된다. 도 10 및 11의 방법은 또한 도 12 및 도 13의 단계 S37 및 S47에 의해 나타낸 바와 같이 중합체 에지 코팅으로 보충될 수 있다. 도 12 및 13의 다른 단계는 각각 도 10 및 11의 단계에 대응한다. 하나 이상의 구현예에서, 에지 충격 성능을 향상시키는 이들 방법은 커버 유리/디스플레이 조립체에 강성 (stiff) 접착제를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 접착제는 예를 들어 경화 후 300 MPa 이상, 또는 800 MPa 이상의 영률을 가질 수 있다. 위에서 논의된 습식 산 에칭은 예를 들어 HF 또는 HF + H2S04로 수행될 수 있다.
에지 충격 성능을 향상시키기 위해 상기 방법을 사용하여 형성된 차량 인테리어 시스템은 HIT 동안 더 낮은 충격력을 경험한다. 따라서, 시스템의 결과적인 응력은 감소된다. 예를 들어, 더 강성의 접착제의 사용은 HIT의 헤드폼과 기계적으로 접촉하는 동안 유리 또는 차량 인테리어 시스템의 더 낮은 벤딩 응력을 결과한다.
몇몇 구현예에서, 시스템은 HIT의 통과를 가능하게 하고 차량 인테리어 대한 다른 차량 안전 요건 (예를 들어, 제조자 및 다른 규정에 의한 상기 논의된 유리 파손 안전 요건)을 충족시킬 수 있는 고-모듈러스 접착제로 하부 기판에 부착된 커버 유리를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, "고 모듈러스"는 고 영률, 또는 차량 인테리어에서 유리의 적용에 사용되는 종래의 것보다 높은 영률을 지칭한다. 위에서 논의된 바와 같이, 이러한 접착제는 예를 들어 경화 후 300 MPa 이상, 또는 800 MPa 이상의 영률을 가질 수 있다. "고 모듈러스"의 의미는 하기에 논의된 실시예 및 구현예에 의해 추가로 정의된다. 고-모듈러스 접착제를 갖는 이러한 시스템은, 유리 에지 상의 충격이 우려되는 경우, 예를 들어, 커버 유리의 에지가 베젤 또는 다른 수단에 의해 보호되지 않을 때, 유용하고 효과적이다. 커버 유리와 기판 사이에 고 모듈러스 접착제의 사용은 기존 시스템에 비해 훨씬 개서된 에지 충격 성능을 결과한다. 예를 들어, 여기에 기재된 바와 같은 고-모듈러스 접착제를 사용하는 것은 충격이 45도 각도로 유리의 에지 상에 가해지는 HIT 동안 유리의 파단을 방지할 수 있으면서, 80 g 미만인 3-ms 감속 규제 기준을 충족시킬 수 있다. 유리에서 결함의 성장 및 전파를 제한하는 고-모듈러스 접착제에 의해 예상치 못한 양호한 결과가 달성되는 것으로 믿어진다.
도 14는 종래의 접착제를 사용하여 종래의 유리-접착제-기판 상에서 45도 각도로 수행된 헤드-폼 충격 시험 ((head-form impact test, HIT)의 개략적인 측면도이다. 구체적으로, 유리 (500)는 접착제 (501)에 의해 알루미늄 판과 같은 기판 (502)에 접합된다. 기판은 브라켓 (504)에 장착된다. 헤드폼 (506)은 충격 지점 (508)에서 유리 (500)의 에지 상에서 충격을 받는다. 충격에서 헤드폼 (506)의 방향 (D)이 유리의 밖으로 향하는 주 표면에 대해 45도가 되도록 충격이 수행된다. 도 14는 헤드폼 (506)에 의한 충격 시점에서 또는 직후의 시스템을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 유리 (500)는 충격 하에서 버클 (509)하며, 이는 유리 (800)의 에지 또는 주 표면에서 파괴를 초래한다. 헤드폼 (506)으로부터의 충격 전에 브라켓 팔의 각도 (θ)는 90도이다. 저 모듈러스 접착제 물질은, 예를 들어, VHB 테이프일 수 있다. 저-모듈러스 VHB 테이프와 대조적으로, 본 개시 내용의 구현예는 고-모듈러스 접착제 또는 고-모듈러스 에폭시를 사용한다. 도 16은 도 14에서 개략도에 대응하는 실험 셋업으로부터의 사진이다. 도 16에서 유리 표면의 크기는 6 인치 x 6 인치이고, 한편 알루미늄 판의 크기는 6 인치 x 8 인치이다.
대조적으로, 도 15는 고-모듈러스 접착제를 사용하는 본 개시의 구현예를 나타낸다. 도 14의 종래의 접착제 (501)는 접착제 (511)에 비해 상대적으로 낮은 모듈러스를 갖는다. 도 15에서, 브라켓 (514) 상에 장착된 유리 (510), 고-모듈러스 접착제 (511), 및 기판 (512) (예를 들어, 알루미늄 판)은, 유리 (510)의 주 표면에 대하여 45도인, D 방향으로 진행하는 헤드폼 (516)에 의해 지점 (518)에서 충격을 받는다. 그러나, 유리 (510)는 도 14에서 한 것과 같이 버클 (buckle)하지 않으며, HIT는 유리 파손 없이 통과된다.
고-모듈러스 접착제를 사용하는 시스템의 실시예
고-모듈러스 접착제를 사용하는 위에서 기재된 구현예의 하나의 실시예에서, 모듈 시스템이 1.1 mm의 두께를 갖는 커버 유리를 가지고 개발되었다. 사용된 커버 유리는 강화된 알칼리-알루미노실리케이트 유리 (예를 들어, Corning Incorporated의 Gorilla® 유리)였다. 상기 모듈은 또한 0.19 인치의 두께를 갖는 알루미늄 판 (Al 6061)을 포함하였다. 하우징 어셈블리는 저탄소강 (0.125 인치 두께)으로 제조된 마운팅 브라켓을 포함하였다. 유리 표면의 크기는 6 인치 x 6 인치이었고, 한편 알루미늄 판의 크기는 6 인치 x 8 인치이다. 모듈 및 하우징 어셈블리의 강성은 HIT 동안 3 ms 감속이 80 g 미만이 되는 방식으로 선택되었다. 커버 유리는 1.55 GPa의 모듈러스를 갖는 고-모듈러스 접착제 (예를 들어, 마스터본드 EP21TDCHT-LO 에폭시)를 사용하여 알루미늄 판 상에 적층되었다. 커버 유리의 에지는 알루미늄 판의 에지와 같은 높이가 되도록 정렬되었다. 이것은 헤드 폼 충격 시험이 45도 각도로 유리의 에지 상에서 수행될 수 있게 한다. 시험은 헤드가 시험 동안 유리의 에지를 충격하는 방식으로 수행되었다. 결과는 3 ms 감속, 최대 감속, 및 침입이 각각 46.3 g, 101.7 g 및 45.7 mm임을 나타낸다. 또한, 커버 유리는 시험 동안 파손되지 않았다. 이론과 결부되는 것을 바라지 않고, 고 모듈러스 구조용 접착제는 결함의 성장 또는 전파를 가혹하게 제한하여, 예상치 못하게 우수한 에지 충격 성능을 초래하는 것으로 여겨진다. 또한, 접착제는 유리의 버클링을 최소화하는 것을 도와서, 유리 에지 상 및 유리의 주 표면 상에서 파괴를 방지한다.
표 1은, 도 16에서 상기에 대응하는 셋업을 갖는, 실시예 1-6에 대한 구성 및 실험 결과를 요약한다. 시험 표준은 FMVSS201 및 ECE-R21을 준수하였다. 이들 규정에 따라 : "헤드 충격 영역 내의 한 지점은 시간당 15 마일의 속도로 15 파운드, 6.5 인치 직경의 헤드폼에 의해 충격받았다. 헤드폼의 감속은 3 밀리 초 (ms) 초과 동안 80g 을 연속적으로 초과해서는 안된다."
구성 3-ms 감속 피크 감속 최대 침입 HIT 이후 유리
실시예 1 1.1 mm Gorilla® 실시예 (400 그릿 에지 마무리), 3M VHB 4952 (1.1 mm), 0.19" Al 판, 0.125" U-클램프 45.1 g 65.5 g 49.5 mm 파손(Break)
실시예 2 1.1 mm Gorilla® 유리 (1500 그릿 에지 마무리), 3M VHB 4952 (1.1 mm), 0.125" Al 판, 0.125" U-클램프 42.1 g 49.5 g 59.4 mm 파손
실시예 3 1.1 mm Gorilla® 유리 (400 그릿 에지 마무리), 3M VHB 5909 (0.3 mm), 0.19" Al 판, 0.125" U-클램프 45.5 g 90.8 g 48.2 mm 파손
실시예 4 1.1 mm Gorilla® 유리 (400 그릿 에지 마무리), 마스터본드 EP21TDCHT-LO (0.3 mm), 0.19" Al 판, 0.125" U-클램프 46.3 g 101.7 g 45.7 mm 파손 없음
실시예 5 1.1 mm Gorilla® 유리 (400 그릿 에지 마무리), 마스터본드 EP21TDCHT-LO (0.3 mm), 0.125" Al 판, 0.125" U-클램프 45.7 g 67.3 g 51.5 mm 파손 없음
실시예 6 1.1 mm Gorilla® 유리 (400 그릿 에지 마무리), 3M VHB 5909 (0.3 mm) 및 나머지 마스터본드 EP21TDCHT-LO (0.3 mm)를 갖는 5 mm 에지 보더 (border), 0.19" Al-판, 0.125" U-클램프 43.0 g 95.3 g 47.8 mm 파손 없음
표 1 : 유리 에지 상에거 45 도로 헤드폼 충격 시험.
표 1에서, 실시예 1 (비교)은 표준 에지 마무리 (#400 그릿)를 갖는 Gorilla® 유리, 및 3M VHB 4952 (1.1mm 두께) 구조용 접착제를 사용하여 0.19 " Al-판에 커버 유리를 적층하였다. 3-ms 감속, 피크 감속, 및 침입은 각각 45.1 g, 65.5 g 및 49.5 mm이었다. 커버 유리는 시험 중에 파단되었다.
실시예 2 (비교)에서, 더 미세한 에지 마무리 (#1500 그릿)을 갖는 Gorilla® 유리는 3M VHB 4952 (1.1 mm 두께) 와 함께 사용되었고, 구조용 접착제는 커버 유리를 0.125 "Al-판에 적층하는데 사용되었다. 3-ms 감속, 피크 감속, 및 침입은 각각 42.1 g, 49.5 g, 및 59.4 mm이었다. 커버 유리는 시험 중에 파단되었다.
실시예 3 (비교)에서, 더 미세한 에지 마무리 (#400 그릿)을 갖는 Gorilla® 유리는 3M VHB 5909 (0.3 mm 두께)와 함께 사용되었고 구조용 접착제는 0.19 "Al-판에 커버 유리를 적층하는데 사용되었다. 3-ms 감속, 피크 감속, 및 침입은 각각 45.5 g, 90.8 g 및 48.2 mm이었다. 커버 유리는 시험 중에 파단되었다. 이 실시예는 실시예 1 및 2와 비교될 수 있으며, 접착제의 두께 또는 에지 마무리가 45 도 HIT 성능을 개선하는데 중요한 인자가 아님을 보여준다.
본 개시의 구현예에 따른 실시예 4는 표준 에지 마무리 (#400 그릿)을 갖는 Gorilla® 유리를 사용한다. 0.3 mm 두께를 갖는 마스터본드 EP21TDCHT-LO 에폭시 (1.55 GPa)는 커버 유리를 0.19" Al-판에 적층하기 위한 구조용 접착제로서 사용되었다. 3-ms 감속, 피크 감속, 및 침입은 각각 46.3 g, 101.7 g, 및 45.7 mm이었다. 커버 유리는 시험 중에 파단되지 않았다. 상기 실시예는 고 모듈러스 에폭시 접착제로 개선된 성능을 보여준다.
본 개시의 구현예에 따른 실시예 5는 표준 에지 마무리 (#400 그릿)을 갖는 Gorilla® 유리를 사용한다. 0.3 mm 두께를 갖는 마스터본드 EP21TDCHT-LO 에폭시 (1.55 GPa)는 커버 유리를 0.125" Al-판에 적층하기 위한 구조용 접착제로서 사용되었다. 3-ms 감속, 피크 감속, 및 침입은 각각 45.7 g, 67.3 g, 및 51.5 mm이었다. 커버 유리는 시험 중에 파단되지 않았다. 상기 실시예는 고 모듈러스 에폭시 접착제를 사용한 성능 개선을 보여준다.
실시예 6 (본 발명): 이 실시예는 표준 에지 마무리 (#400 그릿)을 갖는 Gorilla® 유리를 사용하였다. 5 mm의 폭을 갖는 3M VHB 5909 (0.3 mm 두께)가 유리의 에지 상에 적용되었다. 나머지 부분은 0.3 mm 두께를 갖는 마스터본드 EP21TDCHT-LO 에폭시 (1.55 GPa)를 사용하였다. 이중 (dual) 접착제를 갖는 유리가 그 다음에 0.19" Al-판 상에 적층되었다. 3-ms 감속, 피크 감속 및 침입은 각각 43.0 g, 95.3 g 및 47.8 mm이었다. 커버 유리는 시험 중에 파단되지 않았다. 이 실시예는 고 모듈러스 에폭시 접착제로 성능 개선을 보여주며, 동시에 유리의 에지가 에폭시보다는 성능 개선을 위한 인자가 아마도 아니라는 것을 시사한다. 이론에 구속되는 것을 바라지 않고, 고 모듈러스 에폭시의 사용은 유리의 버클링을 피하게 하여, 유리의 에지 또는 주 표면 상에서 파단을 피할 수 있다.
도 17은 (a) 평평한 조립체 및 (b) 볼 낙하 방향에 대해 45도 각도로 배열 된 조립체에 대한 볼 낙하 시험을 위한 실험 설정을 나타낸다. 구체적으로, 도 17 (a)에서, 조립체 (520)는 도 14에 나타낸 바와 같은 유리-접착제-기판 구조로 구성된다. 심지어 볼 (522)이 지점 (524)으로부터 낙하된 후에도, 조립체 (520)의 유리는 파괴되지 않는다. 그러나, 도 17 (b)에서 나타낸 바와 같이, 볼이 45도 각도로 유리의 에지를 가격할 때, 유리가 파괴되어, 에지 충격에 대한 어려운 과제를 예시한다. 도 18은 상이한 에지 마무리 및 구조 접착제로 유리의 중심 및 에지 상에서 (즉, 에지 시험에서, 유리의 주 표면은 볼의 낙하 방향에 대해 45도이었다) 수행된 볼 낙하 시험의 실험 결과를 나타낸다. 실시예 7은 표면 충격에 대한 기준선 사례를 나타낸다. 실시예 8은 표준 에지 마무리 (400 그릿) 및 유리와 베이스 기판 사이의 VHB 구조 테이프를 갖는 45도에서 에지 충격에 대한 기준선 사례를 나타낸다. 실시예 9 및 10은 8의 조건과 유사한 조건이만, 그러나 상이한 에지 마무리를 갖는다. 실시예 11은 VHB 테이프 대신 고 모듈러스 에폭시 접착제가 사용된다는 점에서 차이가 있지만 8과 유사하다.
도 19는 여기에 논의된 하나 이상의 구현예에 따라 사용될 수 있는 유리 기판을 나타낸다. 유리 기판 (422)은 승객- 또는 사용자-대면 표면 상에 저-마찰 코팅 (438)을 갖는다. 하나의 구현예에서, 도 19에서 나타낸 유리 기판 (422)은 예를 들어 1mm 미만의 두께, 700 MPa보다 큰 압축 응력, 및 약 40 ㎛의 압축의 깊이를 갖는 강화된 유리일 수 있다. 유리 기판 (422)은 코팅되지 않은 유리 기판보다 낮은 마찰 계수를 갖도록 설계된 하나 이상의 코팅 (438) (예를 들어, 반사-방지, 눈부심-방지 및 세척-용이성 코팅)을 가질 수 있다. 저-마찰 코팅 (438)은 유리 기판 (422)과의 충격으로부터 승객에 의한 외상 경험을 감소시킬 수 있다. 이것은 유리 기판의 표면 상에서 마찰에 의해 야기되는 감속력을 감소시킴으로써 달성된다.
또한, 유리 기판 (422)이 파단될 가능성이 있기 때문에, 구현예는 인간 피부를 열상시킬 가능성을 감소시키는 특징을 포함한다. 이런 감소된 열상 가능성은, 예를 들어, 유리 기판 (422)이 높은 굴곡 응력으로 인해 파단되는 경우, 유리가 열상을 유발할 경향이 적은 작은 또는 미세한 입자로 파손 (break)되는 것을 보장하도록 유리 기판 (422)의 잔류 응력 프로파일을 엔지니어링함으로써 달성될 수 있다. 이것의 예는 어닐링된 유리 (440) 및 화학적으로 강화된 유리 (442)의 파단 패턴의 도 20에서 나타낸 비교로부터 볼 수 있다. 화학적으로 강화된 유리의 더 미세한 파손 패턴은 더 미세한 유리 입자를 결과하며, 이는 열상 (lacerate)할 가능성이 더 적다. 도 21은 어닐링된 유리 (440) 및 화학적으로 강화된 유리 (442) 각각에 대하여 사용된 HIT에서 헤드폼을 덮는데 사용되는 커버링 (441, 443)을 나타낸다. 이 예에서, 커버링 (441 및 443)은 샤모아 (chamois)이다. 커버링 (441, 443) 뒤의 백라이트의 도움으로, 어닐링된 유리에 사용된 커버링 (441)은 화학적으로 강화된 유리에 사용된 커버링 (443)과 비교하여 더 많은 및/또는 더 큰 찢어진 데 (tear) 및 구멍을 갖는다. 따라서, 화학적으로 강화된 유리 (442)는 파손의 사건에서 승객을 열상시킬 가능성이 적다.
일반적으로도 도 22a 내지 도 22e를 참조하면, 여기에 논의된 구현예에 따른 다양한 차량 인테리어 시스템의 실시예들이 단면도로 나타내어 있다. 이들 시스템은 차량에 영구적으로 부 된 기계적 프레임 또는 고정구 (fixture) (1)를 포함한다. 마운팅 (mounting) 브라켓 (2)은 장식용 대쉬 (dash) 구성요소 또는 디스플레이와 같은 사용자-대면 차량 인테리어 구성요소를 차량의 기계 프레임 또는 고정구 (1)에 부착하는데 사용된다. 이들 실시예에서, 마운팅 브라켓 (2)은 디스플레이 하우징 (3) 및/또는 디스플레이 스택 (4)의 후면에 부착된다. 디스플레이 스택 (4)은 전자 보드, 백라이트 유닛, 도광판, 디퓨저 (defuser) 필름 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 스택 (4)의 전면 상에는, 예를 들어, 액체 광학 투명 레이슨 (LOCR) 또는 광학 투명 접착제 (OCA) 필름 (5), 터치 패널 (6), 추가 LOCR 또는 OCA 필름 (7), 쪼개짐-방지 코팅 (특히 에어-갭 디자인 용) 또는 데드프론트 효과 또는 다른 장식에 사용되는 잉크일 수 있는 코팅 (8), 방현 코팅을 포함할 수 있는 커버 유리 (9), 반사-방지 (AR) 코팅 (10), 및 다른 가능한 코팅 (11)이 있을 수 있다. 도 22a-22e는 또한 평면 조립체 (도 22a), 오목 조립체 (도 22b), 볼록 조립체 (도 22c), 및 S-벤드 조립체 (도 22d 및 22e)와 같은 차량 인테리어 시스템에 대한 다양한 형상을 예시한다.
위에서 논의된 바와 같이, 구현예는 쪼개짐-방지 (anti-splinter) 코팅일 수 있는 코팅 (8)을 포함할 수 있다. 그러나, 유리 기판이 강화된 (예를 들어, 여기에 기재된 바와 같이 화학적으로 강화된) 몇몇 구현예에서, 쪼개짐-방지 필름은 유리 기판에 부착되지 않는다. 쪼개짐-방지 필름이 심지어 없어도, 화학적으로 강화된 유리 기판을 사용하는 구현예는 여기에 기재된 내충격성 및 개선된 취약성 특성을 나타낼 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 하나 이상의 구현예에서, 커버 유리 (9)는 충격 후 또는 파손 후에 유리의 쪼개짐을 방지하기 위한 쪼개짐-방지 코팅 또는 다른 코팅이 실질적으로 없을 수 있다.
차량 인테리어 시스템의 안전성을 개선시키는 것 외에도, 하나 이상의 구현예의 관점은 또한 디스플레이 상의 커버 유리가 파손된 후에도 디스플레이의 개선된 가독성을 결과할 수 있다. 이것은 돌발적으로 커버 글래스가 파손된 후 또는 외상성 차량 사고 후 비상시에 디스플레이에 액세스하는 것이 필요한 상황에서, 운전자 또는 승객이 디스플레이를 계속 사용할 수 있게 함으로써 유리할 수 있다. 이들 실시예들 중 하나 이상에서, 차량 인테리어 시스템용 커버 유리는 차량 인테리어 시스템 안으로 냉간 형성된 유리 기판을 사용하여, 냉간 벤딩은 유리 기판의 볼록하거나 오목한 만곡된 표면에서 1000mm 이상으로 한정된 벤드 반경을 갖는 S-형 벤드를 포함하는 원통형 벤드에 한정된다. 하나 이상의 구현예에 따르면, 더 단단한 벤드 (즉, 1000 mm 미만의 벤드 반경 타겟)이 취약성 (frangibility), 중심 인장 (CT), 및/또는 저장된 인장 에너지 한계 내에서 화학적 강화로부터 결과하는 압축 응력 (CS) 및 층 깊이 (DOL)를 조정함으로써 달성될 수 있다. 결과적인 차량 인테리어 시스템은 향상된 파손-후 안전성 및 가독성을 나타낼 수 있다.
특히, 차량 인테리어 시스템의 파손 패턴은 취약성, CT 또는, 저장된 인장 에너지 한계 내에서 표준 화학적으로 강화된 평면 유리 기판의 벤딩 한계를 제한 (confining)함으로써 제어될 수 있다. 또한, 차량 인테리어 시스템의 파손 패턴은 취약성, CT, 또는 저장된 인장 에너지 한계 내에서 CS/DOL-조정된 화학적으로 강화된 평면 유리 기판의 벤딩 한계를 제한함으로써 제어될 수 있다. 도 23은 유리 기판의 두께를 통한 이온 교환 프로파일 응력의 변화를 나타내고, 여기서 이온 교환 프로파일 응력의 변화는 유리 곡률로 인한 것이다. 도 23의 좌측은 볼록 표면 및 유리 기판이고, 우측은 오목 표면이다. 도 23에서 사용된 유리 기판은 CS가 700 MPa이고 DOL이 46 μm인 0.7 mm 두께이고, 도 23에 나타낸 바와 같이, 250 mm의 곡률 반경으로 벤딩되어 있다. 최초 프로파일 응력은 볼록한 면 상에서 상대적으로 낮아지기 시작하여, 그 다음에 결과적인 프로파일 응력으로 증가하는 반면, 오목한 면 상의 최초 프로파일 응력은 결과적인 프로파일 응력보다 높다. 0 MPa에서 더 낮은 점선은 프로파일 응력이 압축에서 인장으로 전환하는 위치를 나타내고, 더 높은 점선은 최대 인장 수준을 표시한다.
도 24-37은 파단의 결과의 예를 나타낸다. 예를 들어, 도 24는 다양한 굽힘 반경에 따라 유리 기판으로부터 뒤로 반사된 단편을 측정하기 위한 실험을 나타낸다. 표에서 알 수 있는 바와 같이, 반경이 감소함에 따라 단편의 수는 증가하고, 굽힘 반경이 감소함에 따라 단편의 직경도 증가한다는 몇몇 표시가 있다. 도 26a 내지 28c는 좌측 (운전자 측) 시야각, 중심 시야각 및 우측 (승객 측) 시야각으로부터 보여지는 바와 같이, 다양한 반경의 유리 기판에 대한 가시성에 대한 충격을 나타낸다. 볼 수 있는 바와 같이, 더 평평한 곡선 (즉, 더 큰 반경)은 일반적으로 파괴 후 개선된 가시성을 갖는다.
마찬가지로, 도 29에서 예시된 바와 같이, 더 작은 반경으로부터 결과하는 더 복잡한 파단 패턴은 터치 디스플레이를 사용하기 더 어렵게 만들 수 있다. 이 효과 및 열상의 위험은 실험에서 측정되었으며, 그 결과는 도 30a 내지 32b에 나타내어 있다. 도 30a는 685 MPa의 CS 및 38 μm의 DOL을 갖는 0.4 mm 두께의 유리 기판에 대한 파단 패턴을 나타낸다. 유리 기판은 (하나의 기판을 제외하고) 냉간 벤딩을 수행하여 1000 mm, 800 mm, 600 mm, 500 mm 및 250 mm의 곡선 반경을 결과하였다. 평평한 기판의 곡선 반경은 나타내지 않았다. HIT에서 파단된 후, 수건이 파단된 표면에 문질러져 열상 위험을 평가하였다. 더 작은 곡선 반경을 갖는 기판 상에 사용된 수건은 도 30b에서 나타낸 바와 같이 더 많은 손상을 나타냈다. 유사하게, 도 31a는 유사한 실험의 결과를 나타내고, 그러나 707 MPa의 CS 및 39 μm의 DOL을 갖는 0.55 mm 두께의 유리 기판에 대한 결과를 나타낸다. 유리 기판은 도 30a에서와 동일한 곡률 반경으로 냉간 형성되었다. 다시, 더 작은 반경의 유리에 사용된 수건은 도 31b에 나타낸 바와 같이 더 많은 마모 및/또는 찢어짐을 나타냈다. 마지막으로, 동일한 실험이 CS가 719 MPa이고 DOL이 40 μm인 0.7 mm 두께의 유리 기판에 대해 반복되었다. 도 32a 및 32b에 나타낸 바와 같은 이 실험의 결과는 더 복잡한 파손 패턴 및 수건의 더 많은 찢어짐을 더 작은 반경에 대해 다시 나타낸다.
그러나, 주어진 저장된 내부 인장 에너지 목표에 대해, CS 및 DOL은 더 작은 굽힘 반경을 안전하게 달성하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 저장된 내부 인장 에너지가, 0.7 mm의 유리 두께에 대해 10.5 J/ ㎡, 0.55 mm의 유리 두께에 대해 13 J/㎡, 0.4 mm의 유리 두께에 대해 21 J/㎡인 경우, 이들의 에너지는 원하는 굽힘 반경을 달성하기 위해 각각의 유리 두께에 대해 CS 및 DOL을 조정하는데 사용될 수 있다. 이러한 계산 결과의 예는 도 33-35에 나타내어 있다. 다른 예로서, 주어진 제곱 응력 적분 타겟에 대해, CS 및 DOL은 더 작은 굽힘 반경을 안전하게 달성하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 제곱 응력 적분이, 0.7 mm의 유리 두께에 대해 0.7 MPa^2-m, 0.55 mm의 유리 두께에 대해 0.7 MPa^2-m, 0.4 mm의 유리 두께에 대해 0.85 MPa^2-m인 경우, 이들 값은 원하는 굽힘 반경을 달성하기 위해 각각 유리 두께에 대하여 CS 및 DOL을 조정하는데 사용될 수 있다. 이러한 계산의 결과의 예는 도 36-38에 나타내어 있다. 도 32-38에서 나타낸 표에 사용된 계산이 도 39에 나타내어 있다. 특히, 다음은 제곱 응력 적분 (1) 및 대략적인 저장된 인장 에너지 (2)에 사용된다.
Figure 112020036709551-pct00001
하나 이상의 구현예에서, 0.4, 0.55, 및 0.7 mm 두께의 유리의 경우, 위에서 논의된 최대 에너지의 한계 (즉, 각각 21, 13, 및 10.5 J/㎡) 및 제곱 응력 적분 (즉, 각각 0.85, 0.7, 및 0.7 MPa^2-m)은 차량 인테리어 시스템에 적합하다. 그러나, 이들은 단지 예를 위해 사용되며, 다른 한계가 다양한 유리 기판의 상이한 CS 및 DOL 값에 대한 적절한 반경을 결정하기 위해 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 위에서 논의한 한계의 주 원인 (driver)은 차량 탑승자의 안전이다. 유리 기판은 파단 입자 방출, 파단-후 판독성, 및 파단-후 열상 위험에 대해 조사되었다. 이들 세 가지 기준을 평가한 후, 차량 탑승자의 안전에 대한 위험을 방지하기 위해 한계가 제안된다. 이 위험의 원인 (driver)은 유리 내에 저장된 에너지의 양이며, 이는 두께, CS, DOL, 및 굽힘 반경의 함수이다. 따라서, 저장된 에너지 한계 (에너지 또는 Kf^2)가 여기에 표시된 바와 같이 정량화될 수 있는 경우, 다양한 두께 유리의 CS 및 DOL을 변경하여 더 단단한 굽힘 반경을 달성하고, 입자 방출, 가독성, 및 열상 위험 안전 한계 내에 여전히 있을 수 있다.
안전 차량 인테리어 시스템의 설계는 전체로서 시스템을 고려한다는 관점에서 접근할 수 있는데, 이는 유리, 스택, 또는 적층 구조, 및 몇몇 경우에서, 디스플레이뿐만 아니라 이러한 구성 요소가 차량에 부착되는 방법도 포함한다. 이들 모든 인자들은 함께 HIT에서 또는 실제 차량 충돌에서 시스템이 전체로서 어떻게 수행되는지를 결정할 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 자동차 인테리어에 대한 헤드폼 충격 시험에서, 제품 상에서 헤드 충격 영역 내의 지점은 6.68 m/s의 속도에서 6.8 kg, 165 mm 직경 헤드폼에 의해 충격을 받는다. 규정 (FMVSS201)에 따라, 헤드폼의 최대 감속은 3 ms 이상의 기간 동안 80 g을 초과하지 않아야 한다. 이러한 요구 사항 외에도, 충격 사건 동안 커버 유리가 파손되지 않는 것이 종종 요구된다. 시험 결과의 인자는 시스템의 강성 (stiffness)이고, 이것은 개별 구성요소 및 전체로서 시스템의 강성을 포함한다. 따라서, 하나 이상의 구현예는 유리 전면 차량 인테리어 시스템 또는 디스플레이 및 시스템을 차량에 부착하는 장착 브라켓과 같은 장착 하드웨어의 개별 강성을 결정하는 것에 관한 것이다. 이러한 방법을 사용하면 전체 모듈 설계에 대한 설계 지침을 생성하여, 설계 반복을 줄이고 성능 시험에 대한 자원 낭비를 감소시킬 수 있다.
모듈을 설계하는 이 방법의 하나 이상의 구현예에 따르면, 앞문이 유리로된 모듈 또는 디스플레이 및 장착 하드웨어, 브라켓, 또는 클램프를 위한 설계 윈도우가 제공된다. 이 분석 방법에 따라 설계하면, 결과적인 제품은 HIT를 통과할 것이다. 또한, 결과적인 제품은, 커버 유리가 파손하지 않고, HIT를 통과할 수 있다. 도 40은, 시스템에 충격하려고 할 때, HIT로부터 헤드폼의 개략도이다. 이 예에서, 시스템은 강성 (K1)을 갖는 커버 유리 및 디스플레이 (또는 다른 기판), 및 강성 (K2)을 갖는 장착 메커니즘 (예를 들어, 클램프 또는 스프링)을 포함한다. K1과 K2의 조합은 시스템의 강성 (Ks)을 결과한다. 도 41은 시스템의 강성 (Ks) 및 개별 강성 (K1 및 K2)에 대한 최적의 영역을 예시하는 다이어그램의 예이다. 이 예에서, "1"은 수용될 수 있는 최대량의 침입에 의한 하한을 나타낸다. 침입은, 시스템이 장착 하드웨어 방향으로 또는 뒤로 이동할 수 있는, 양을 나타낸다. 이 예에서, 최대 침입은 2 인치인 것으로 간주되지만, 차량 설계에 따라 더 많거나 더 적을 수 있다. "2"는 유리 파손의 위험에 의해 제한되는 Ks의 상한을 나타낸다. "3"은 HIT 표준에서 요구하는 최대 가속 (또는 감속)을 나타낸다. 음영 영역은 설계에 적합한 범위의 강성을 나타낸다. 실제 차량 인테리어 시스템은 복잡할 수 있고, 많은 구성요소를 포함할 수 있지만, 이는, 디스플레이 또는 기판 및 커버 유리가 강성 (K1)을 갖는 하나의 구성요소 (모듈)로 간주되고, 지지 구조 (장착 브라켓, 클램프)가 강성 (K2)를 갖는, 단순화된 분석 모델이다. 그때, 시스템 강성은 Ks = (K1 x K2) / (K1 + K2)로 정의된다. 몇몇 구현예에 따르면, 이 방법의 배후의 원리는 차량 인테리어 시스템에서 더욱 복잡한 배열을 수용하도록 확장될 수 있다.
전술한 방법의 예로서, 밀리초 단위의 시간의 함수로서 감속 및 침입 (편향 (deflection))을 나타내는, 도 42를 고려한다. 이 예에서, 3ms 감속, 최대 감속, 및 침입은 각각 63.3 g, 66 g, 및 52.4 mm이었다. 그다음에, 시스템 강성 (Ks)는 실험 데이터로부터 계산된다. 이 예에서 최대 침입 값에 기초하여, Ks는 특정 수인 120 kN/m보다 클 것이 요구된다. 이 요구사항을 충족하기 위한 시스템 강성 (Ks)에 대한 모듈 강성 (K1)과 마운팅 브라켓 강성 (K2) 사이의 상관관계는 도 43 (라인 1)에 나타내어 있다. 그림 43의 라인보다 위의 K1과 K2의 조합은 50.8 mm 미만의 시스템 침입 값을 제공한다.
이제 모듈에서 커버 유리가 파손되지 않는 추가 제한사항을 고려한다. 일반적으로, 하나의 구성요소의 저장된 변형 에너지가 그의 임계 에너지보다 높으면, 상기 구성요소는 파손될 것이다. 커버 유리의 저장된 변형 에너지 (E)는 다음과 같이 계산된다:
E = F2 / (2 x K); 따라서, E(K1) = 에너지합계 x K2 / (K1 + K2) = 152 x K2 / (K1 + K2);
E(K1) < Ec(k1); 따라서, K1 > (152 / 에너지(K1 파손) - 1) x K2
이 상관 관계는 도 44 (라인 2)에서 빨간색 선으로 표시된다. K1 및 K2이 빨간색 선보다 위의 값을 가지면, 커버 유리 파손이 없을 것이다.
제3 제한사항은 최대 감속이 120 g보다 크지 않다는 것이다. 따라서,
에너지합계 = F2 최대 / (2 x Ks) = 152 J;
감속최대 < 120 g;
Ks < (120 x g x 질량)2 / (2 x 152) = 210.35 KN/m (판넬 질량은 포함되지 않음)
Ks < (120 x g x 질량)2 / (2 x 152) = 280.47 KN/m (판넬 질량은 1.0kg)
제3 한정사항을 충족시키기 위해, K1과 K2 상관관계는 판넬 질량 = 0 또는 판넬 질량 = 1kg에 대해 도 45에 도시되어 있다.
일반적으로, 판넬 질량은 0 내지 1kg이고, 따라서 K1과 K2 상관관계는 도 45에서 점선 (라인 3) 아래에 위치하고, 제3 제한사항을 충족할 것으로 예상된다.
세개의 모든 제한사항을 결합하여, 도 45의 음영처리된 (기울어진 선을 통해) 영역은 모듈 강성 (K1) 및 장착 브라켓 강성 (K2)의 수용 허용가능한 범위를 강조한다. 유사한 접근 방식이 다른 제품 설계에도 활용될 수 있었다. 일반적으로, 이러한 방법은 초기 제품 설계 상호작용 (interations)에 매우 유용하다는 것을 증명할 수 있었다.
도 46은 HIT 요건을 충족시키기 위해 모듈 조립체를 설계하기 위한 상기 방법을 나타낸 흐름도이다. 이 단계는 K2를 찾기 위해 모듈 편향 (deflection)을 제한하여 장착 브라켓을 시험하는 단계를 포함하고, 그 다음에 K2는 도 45의 목표 영역을 나타내는 그래프에 입력될 수 있다. 다음 단계는 도 45에서 모듈 강성 (K1)을 계산하는 것이다. 모듈 강성 (K1)은 장착 브라켓 편향을 제한하여 시험될 수 있다. 이 경우, 장착 브라켓 강성은 도 45의 목펴 영역에서 조정될 수 있다. 확인 시험이 이 방법에 의해 달성된 결과를 확인하기 위해 또한 실행될 수 있다.
여기에 제시된 하나 이상의 구현예의 다른 관점은 HIT를 통과하도록 설계된 차량 인테리어 시스템이다. 이러한 차량 인테리어 시스템은 대쉬보드, 계기판, 조종석, 중앙 계기 클러스터, HUD (Heads Up Display), RSE (rear seat entertainment systems, 뒷좌석 엔터테인먼트 시스템) 및 자동차 또는 차량 인테리어의 기타 관련 표면에 사용될 수 있다. 이 시스템은 3D 냉간 형성된 유리 및 하우징 조립체를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 커버 유리는, 700 MPa 초과의 압축 응력 및 35 ㎛ 초과의 층의 깊이를 달성하기 위해 화학적으로 이온 교환된, 알칼리-알루미노실리케이트 유리 조성물일 수 있다. 커버 글래스는 약 100mm의 반경으로 냉간 벤딩되고, 하우징 조립체에 통합되어, 자동차 인테리어에 필요한 모든 안전 시험을 통과하는 냉간 형성 모듈을 형성한다.
헤드폼 충격 시험 실시예
다음은 예시적인 목적을 위한 실시예이다. 그림 7a-7c는 평면, 볼록 및 오목 사례에 대한 HIT에서 이러한 모듈의 샘플 셋업을 나타낸다. 시험이 자동차 인테리어에서 Corning Gorilla® 유리의 안전성을 평가하기 위해 샘플에 대해 수행되었다. 유리 샘플의 크기는 3.1 인치 x 6.7 인치 x 0.027 인치 (0.7 mm)이었다. 유리 샘플은 VHB 구조용 테이프 (3M VHB 4952)를 사용하여 플레이트 (아세탈 델린 또는 알루미늄 6061)에 부착되었다. 플레이트는 대리 (surrogate) 디스플레이 모듈을 나타내고, 플레이트의 강성은 그 두께를 변경함으로써 변화되었다. 각각의 경우에 대한 플레이트의 강성은 표 2에서 제공된다. 유리를 갖는 베이스 플레이트는 에너지 흡수 장착 브라켓 (C- 클램프) (물질 SS304)에 부착되었다. 장착 브라켓은 도 1에서 나타낸 바와 같이 플레이트의 각각의 더 짧은 면에 부착된다. 다시, 장착 브라켓의 강성은 그 두께를 변경하여 변화되었으며, 표 2에서 제공된다. 플레이트 및 적층된 커버 유리가 있는 C-클램프는 차량 인테리어에서 모듈 조립체를 나타낸다. 그다음에, 대리 조립체 (C-클램프, 플레이트, 적층된 유리)는 HIT 장비에 장착되어, 충격의 각도가 유리 표면에 수직이 되도록 한다 (90도). 각각의 실험에 대해, 실시간 감속 데이타 및 고속 비디오가 기록되었다. 3 ms 감속, 피크 감속, 및 침입이 보고되었다. 침입 (또는 편향 (deflection))이 감속-시간 데이터의 두 배를 적분하여 계산되었다 (제1 적분은 속도-시간을 제공하고, 제2 적분은 침입-시간을 제공한다).
실시예 구성 모듈 구성 모듈 강성 장착 클램프 구성 장착 클램프강성 3-ms 감속 피크 감속 침입 (mm) 시험 후 유리
1 평면 0.19" 델린 플레이트 58 0.078" C-클램프 63 21.0 g 53.9 g 138.2 파단 없음
2 평면 0.31" 델린 플레이트 256 0.078" C-클램프 63 32.9 g 56.4 g 131.9 파단 없음
3 평면 0.19" 델린 플레이트 58 0.12" C-클램프 258 70.8 g 72.7 g 53.5 파단 없음
4 평면 0.25" 델린 플레이트 134 0.12" C-클램프 258 66.8 g 72.0 g 53.3 파단 없음
5 평면 0.31" 델린 플레이트 256 0.12" C-클램프 258 72.5 g 81.1 g 45.0 파단 없음
6 평면 0.50" 델린 플레이트 1070 0.12" C-클램프 258 51.5 g 113.1 g 44.0 파단 없음
7 평면 0.19" 델린 플레이트 58 0.187" C-클램프 864 107.0 g 116.1 g 45.8 파단 없음
8 평면 0.25" 델린 플레이트 134 0.187" C-클램프 864 99.1 g 109.7 g 38.7 파단 없음
9 평면 0.31" 델린 플레이트 256 0.187" C-클램프 864 105.4 g 112.4 g 34.3 파단 없음
10 평면 0.125" Al 플레이트 128 0.12" C-클램프 258 63.9 g 67.3 g 50.9 파단 없음
11 R100 오목 0.125" Al 플레이트 128 0.12" C-클램프 258 49.0 g 73.6 g 56.4 파단 없음
12 R200 볼록 0.125" Al 플레이트 128 0.12" C-클램프 258 46.8 g 53.9 g 61.6 파단 없음
표 2 : 장착 클램프 및 모듈의 강성 범위에 대한 헤드폼 충격 시험 결과. Gorilla® 유리 (두께 0.7 mm)가 VHB 테이프 (3M VHB 4952)를 사용하여 모듈에 적층된다.
실시예 1-9 : 헤드폼 충격 시험이 델린 플레이트 (디스플레이 모듈) 및 장착 브라켓에 대한 강성의 범위를 사용하여 수행되었다. 디스플레이 모듈의 강성은 58 kN/m 내지 1070 kN/m의 범위에서 변화되었다. 장착 브라켓 강성은 63 kN/m 내지 864 kN/m의 범위에서 변화되었다. 이 범위에서 여러 조합에 대한 데이타 (3ms 감속, 피크 감속 및 침입)가 표 2에서 제시된다. 가장 강성인 장착 브라켓 (0.19" C-클램프, 864 kN/m)의 경우, 3-ms 감속은 80 g보다 높았다. 피크 감속은 120 g 미만의 사양을 충족한다. 침입은 34 내지 46 mm이었다. 결과적으로, 이들 구성은 헤드폼 충격 시험에서 작동 윈도우 외부에 있었다. Gorilla® 유리 (0.7 mm)는 어떤 실험에서도 파손되지 않았다.
중간 강성 장착 브라켓 (0.12 "C-클램프, 258 kN/m)의 경우, 3-ms 감속은 51 g 내지 73g의 범위이었고, 80g 사양보다 낮았다. 각각의 경우에 대한 피크 감속은 120 g 사양보다 미만이었다. 또한, 침입은 44 mm 내지 54 mm이었다. 결과적으로, 이들 구성은 헤드폼 충격 시험을 위한 작동 윈도우 안에 있었다. Gorilla® 유리는 어떤 실험에서도 파손되지 않았다.
낮은 강성 장착 브라켓 (0.08" C-클램프, 63 kN/m)의 경우, 3-ms 감속은 21 g 내지 33 g의 범위 이었고, 80g 사양 미만이었다. 각각의 경우에 대한 피크 감속은 120 g 사양 미만이었다. 또한, 침입은 131 mm 내지 139 mm이었다. 이들 구성은 헤드폼 충격 시험을 위한 작동 윈도우 범위 내에 있었지만, 침입 값은 높았다. Gorilla® 유리는 어떤 실험에서도 파손되지 않았다.
실시예 1-9는 또한 장착 브라켓 강성이 3-ms 감속에 영향을 미치며, 플레이트 (디스플레이 모듈) 강성은 피크 감속에 영향을 준다는 것을 나타낸다.
실시예 10-12 : 이들 실시예는 델린 (Delrin) 플레이트 대신 디스플레이 모듈의 대용으로서 알루미늄 6061 플레이트를 사용한다. 0.12" 두께의 알루미늄 플레이트는 128 kN/m의 강성을 가졌으며, 이는 0.25"델린 플레이트 (강성 134 kN/m)와 유사하였다. 장착 브라켓 강성은 258 kN/m (0.12" C-클램프)에서 고정되었다. 이들 시험 각각에 대해, 0.7 mm 두께의 Gorilla® 유리가 사용되었다. 평면 플레이트 구성 (실시예 10)의 경우, 3-ms 감속, 피크 감속, 및 침입은 각각 63.9 g, 67.3 g, 및 50.9 mm이었다. 이들 값은 실시예 #4에서 수득된 것과 유사하였다. 실시예 11 및 12는 실시예 10과 유사한 구성을 사용하지만, 그러나 만곡된 구성 (R100 오목 - 실시예 11, R200 볼록 - 실시예 12)을 사용한다. 이들 각각의 실시예에 대해, 3-ms 감속 및 피크 감속은 각각 80 g 미만, 및 120 g 미만이었다. R100 오목의 경우, 침입은 56.4 mm이었고, R200 볼록의 경우, 침입은 61.6 mm이었다. 결과적으로, 이들 구성 모두는 헤드폼 충격 시험을 위한 작동 윈도 내에 있었다. Gorilla® 유리는 어떤 실험에서도 파손되지 않았다.
열상 시험 실시예
도 8은 열상 시험을 위한 헤드폼 충격 시험 설정을 나타낸다. 시험은 이온-교된 소다-라임 유리 (SLG-IOXed)와 비교하여 Corning Gorilla® 유리의 안전성을 평가하기 위해 수행되었다. 유리 샘플 크기는 3.1" x 6.7" x 0.043 " (1.1 mm 두께)이었다. 유리의 열상 특성을 평가하기 위해, 유리 파단 시험을 수행하는 것이 중요하였다. 따라서, 표면 2는 SiC 입자로 마모시켜 파단을 시작하였다. 두 가지 다른 마모 조건이 샘플에 사용되었다 (2 psi-5 초 및 5 psi-5 초). 유리 샘플은 125 um E3 디스플레이 액체 광학 투명 접착제 (LOCA)를 사용하여 아세탈 델린 플레이트 (4.2" x 7.7" x 0.25", 강성 134 kN/mm)에 부착시켰다. 유리가 있는 아세탈 델린 플레이트는 에너지 흡수 C-클램프 (물질 SS304, 강성 258 kN/m)에 부착되었다. 델린 플레이트 및 적층된 커버 유리가 있는 C-클램프는 차량 인테리어에서 모듈 조립체를 나타내는 것으로 여겨진다. 그다음에, 대리 (surrogate) 조립체 (C-클램프, 델린 플레이트 및 적층된 유리)는 HIT 장비에 장착되어, 충격의 각도가 45 도가 되도록 한다. 헤드 (임팩터)는 이중층 합성 샤모아 스킨 (McMaster의 PFA 패브릭 17" x 27")으로 포장되었다. 각각의 실험에 대해, 고속 비디오 (사진), 감속 데이타, 시험 후 합성 샤모아 피부 조건 및 시험 후 유리 샘플 조건이 기록되었다 (도 47a-47d). 표 3은 도 47a-47d에 나타낸 샤모아 조각을 평가하기 위한 "샤모아 열상 스케일" (CLS)를 나타낸다.
외부 및 내부 샤모아의 손상 CLS 합격판정
외부 피상적인; 내부 온전한 0 통과
외부 컷 및 구멍; 내부 피상적인 1 통과
외부 및 내부 컷 및 구멍 2 실패
외부 깊은 상처, 컷 및 구멍; 내부 컷 및 구멍 3 실패
외부 및 내부 깊은 상처, 컷 및 구멍 4 실패
외부 및 내부 잘게 조각난 5 실패
표 3 : 샤모아 열상 스케일
비교실시예 13, SLG-IOXed(이온교환된) (90 그릿 SiC, 2 psi - 5 초): 헤드폼 충격 시험이 위에서 설명된 설정을 사용하여 수행되었다. 3-ms 감속, 최대 감속, 및 침입은 각각 43.7 g, 48.2 g, 77.3 mm이었다. 커버 유리는 시험 동안 파단되었고, 합성 샤모아 피부 (CLS 1)의 외부 층에 구멍을 뚫었다.
실시예 14, 고릴라 유리 (90 그릿 SiC, 2 psi - 5 초): 헤드폼 충격 시험이 위에서 설명된 설정을 사용하여 수행되었다. 3-ms 감속, 최대 감속, 및 침입은 각각 44.1 g, 46.0 g, 79.3 mm이었다. 커버 유리는 시험 동안 파단되지 않았고, 피상적인 손상만이 합성 샤모아 스킨 (CLS 0)의 외층에서 관찰되었다.
비교실시예 15, SLG-IOXed (90 그릿 SiC, 5 psi - 5 초): 헤드폼 충격 시험이 위에서 설명된 설정을 사용하여 수행되었다. 3-ms 감속, 최대 감속, 및 침입은 각각 39.9 g, 44.7 g, 80.2 mm이었다. 커버 유리는 시험 동안 파단되었고, 합성 샤모아 스킨 (CLS 1)의 외부 층에 구멍을 뚫었다.
실시예 16, 고릴라 유리 (90 그릿 SiC, 5 psi - 5 초): 헤드폼 충격 시험이 위에서 설명된 설정을 사용하여 수행되었다. 3-ms 감속, 최대 감속, 및 침입은 각각 39.7 g, 51.1 g, 81.2 mm이었다. 커버 유리는 시험 동안 SLG-IOXed에 비해 매우 작은 조각으로 파단되었다. 결과적으로, 작은 조각으로 인해, 피상적인 손상만이 합성 샤모아 스킨 (CLS 0)의 외부 층에서 관찰되었다.
유리 파편 (shard) 실시예
유리 파편 시험이 상이한 두께 및 접착제를 갖는 Corning Gorilla® 유리의 안전성을 평가하기 위해 수행되었다. 유리 샘플 크기는 3.1" x 6.7"이었고, 두께는 1.1 mm 내지 0.4 mm의 범위이었다. Gorilla® 유리는 헤드폼 충격 시험 중에 파손되지 않는다는 것이 주목된다. 그러나, 치명적인 사건 동안 유리 파손의 영향을 연구하기 위해, 시험 동안 유리를 파단시키는 것이 중요하였다. 150 그릿 가넷 마모 (1kg 하중, 1" 스크래치, 1 패스)가 샘플의 표면 B에 11 um 깊이의 결함을 도입하기 위해 사용되었다. 유리 샘플은 125um E3 디스플레이 액체 광학 투명 접착제 (LOCA) 및 3M VHB 4952 구조용 접착제를 사용하여 아세탈 델린 플레이트 (4.2" x 7.7" x 0.2 ", 강성 134 kN/mm)에 부착되었다. 유리가 있는 아세탈 델린 플레이트가 에너지 흡수 C-클램프 (재료 SS304, 강성 258 kN/m)에 부착되었다. 델린 플레이트 및 적층된 커버 유리가 있는 C-클램프는 차량 인테리어에서 모듈 조립체를 나타내는 것으로 믿어진다. 그다음에, 대리 조립체 (C-클램프, 델린 플레이트, 및 적층된 유리)는 HIT 장비에 장착되어, 충격 각도가 90 도가 되도록 한다. 각 실험에 대해, 샘플은 시험 전후에 중량이 측정되었다. 차이 (이전 무게 빼기 이후 무게)가 HIT 동안 유리 파편의 손실로 인해 계산되었으며, 백분율로 보고된다.
실시예 17-20, Gorilla® 유리 1.1 mm 내지 0.4 mm - E3 디스플레이 LOCA (125 um): 각 두께에 대한 파편의 양은 16.4 % (1.1 mm), 7.3 % (0.7 mm), 2.9 % (0.55 mm) 및 0.7 % (0.4mm)이었다. 이 실시예는 파편 (shard) 발생의 양에 대한 유리 두께의 영향을 보여준다. 더 얇은 두께일수록 치명적인 파괴 동안 더 적은 양의 유리 파편을 발생시켰다.
실시예 21 - 24, Gorilla® 유리 1.1 mm 내지 0.4 mm - 3M VHB 4952 (1.1 mm): 각 두께에 대한 파편의 양은 7.3 % (1.1 mm), 3.7 % (0.7 mm), 1.5 % (0.55 mm) 및 1.1 % (0.4 mm)이었다. 이들 실시예는 파편 발생량에 대한 유리 두께의 영향을 보여준다. 더 얇은 두께일수록 치명적인 파괴 동안 더 적은 양의 유리 파편을 발생시켰다. 또한, 이들 실시예는 상기와 비교될 수 있고, 접착제의 보유 특성의 효과를 나타낸다. 3M VHB는 E3 디스플레이 LOCA (더 낮은 모듈러스)에 비해 유리 파편 (더 높은 모듈러스)의 더 높은 보유를 갖는다. 상기 실험은 단지 예일 뿐이다.
여기에 사용된 바와 같이, 용어 "배치하다"는 당 업계의 임의의 공지된 방법을 사용하여 표면 상에 물질을 코팅, 침착 및/또는 형성하는 것을 포함한다. 배치된 물질은 여기에 정의된 바와 같이 층을 구성할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, "상에 배치된 (disposed on)"이라는 문구는 물질이 표면과 직접 접촉하도록 물질을 표면에 형성하는 경우를 포함하고, 물질이, 물질과 표면 사이에 있는 하나 이상의 개재 물질(들)과 함께 표면 상에 형성되는 경우도 포함한다. 개재 물질(들)은 여기에 정의된 바와 같이 층을 구성할 수 있다. 용어 "층"은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 하나 이상의 서브-층을 포함 할 수 있다. 이러한 서브-층은 서로 직접 접촉할 수 있다. 서브-층은 동일한 물질 또는 둘 이상의 상이한 물질로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 대안적인 구현예에서, 이러한 서브-층은 그들 사이에 배치된 상이한 물질의 개재 층을 가질 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 층은 하나 이상의 인접하고 중단되지 않은 층 및/또는 하나 이상의 불연속적이고 중단된 층 (즉, 서로 다른 물질이 인접하여 형성된 층)을 포함할 수 있다. 층 또는 서브-층은, 이산 침착 또는 연속 침착 공정을 포함하는, 당 업계에 공지된 방법에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 층은 오직 연속적인 침착 공정, 또는, 대안적으로, 오직 분리된 침착 공정을 사용하여 형성될 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은 약 1.5 mm 이하의 두께 (t)를 갖는다. 예를 들어, 두께는 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.15 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.25 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.35 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.45 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.55 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.65 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.2 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.05 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.95 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.85 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.75 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.65 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.55 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 또는 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은 약 5 cm 내지 약 250 cm, 약 10 cm 내지 약 250 cm, 약 15 cm 내지 약 250 cm, 약 20 cm 내지 약 250 cm, 약 25 cm 내지 약 250 cm, 약 30 cm 내지 약 250 cm, 약 35 cm 내지 약 250 cm, 약 40 cm 내지 약 250 cm, 약 45 cm 내지 약 250 cm, 약 50 cm 내지 약 250 cm, 약 55 cm 내지 약 250 cm, 약 60 cm 내지 약 250 cm, 약 65 cm 내지 약 250 cm, 약 70 cm 내지 약 250 cm, 약 75 cm 내지 약 250 cm, 약 80 cm 내지 약 250 cm, 약 85 cm 내지 약 250 cm, 약 90 cm 내지 약 250 cm, 약 95 cm 내지 약 250 cm, 약 100 cm 내지 약 250 cm, 약 110 cm 내지 약 250 cm, 약 120 cm 내지 약 250 cm, 약 130 cm 내지 약 250 cm, 약 140 cm 내지 약 250 cm, 약 150 cm 내지 약 250 cm, 약 5 cm 내지 약 240 cm, 약 5 cm 내지 약 230 cm, 약 5 cm 내지 약 220 cm, 약 5 cm 내지 약 210 cm, 약 5 cm 내지 약 200 cm, 약 5 cm 내지 약 190 cm, 약 5 cm 내지 약 180 cm, 약 5 cm 내지 약 170 cm, 약 5 cm 내지 약 160 cm, 약 5 cm 내지 약 150 cm, 약 5 cm 내지 약 140 cm, 약 5 cm 내지 약 130 cm, 약 5 cm 내지 약 120 cm, 약 5 cm 내지 약 110 cm, 약 5 cm 내지 약 110 cm, 약 5 cm 내지 약 100 cm, 약 5 cm 내지 약 90 cm, 약 5 cm 내지 약 80 cm, 또는 약 5 cm 내지 약 75 cm의 범위의 너비 (W)를 갖는다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은 약 5 cm 내지 약 250 cm, 약 10 cm 내지 약 250 cm, 약 15 cm 내지 약 250 cm, 약 20 cm 내지 약 250 cm, 약 25 cm 내지 약 250 cm, 약 30 cm 내지 약 250 cm, 약 35 cm 내지 약 250 cm, 약 40 cm 내지 약 250 cm, 약 45 cm 내지 약 250 cm, 약 50 cm 내지 약 250 cm, 약 55 cm 내지 약 250 cm, 약 60 cm 내지 약 250 cm, 약 65 cm 내지 약 250 cm, 약 70 cm 내지 약 250 cm, 약 75 cm 내지 약 250 cm, 약 80 cm 내지 약 250 cm, 약 85 cm 내지 약 250 cm, 약 90 cm 내지 약 250 cm, 약 95 cm 내지 약 250 cm, 약 100 cm 내지 약 250 cm, 약 110 cm 내지 약 250 cm, 약 120 cm 내지 약 250 cm, 약 130 cm 내지 약 250 cm, 약 140 cm 내지 약 250 cm, 약 150 cm 내지 약 250 cm, 약 5 cm 내지 약 240 cm, 약 5 cm 내지 약 230 cm, 약 5 cm 내지 약 220 cm, 약 5 cm 내지 약 210 cm, 약 5 cm 내지 약 200 cm, 약 5 cm 내지 약 190 cm, 약 5 cm 내지 약 180 cm, 약 5 cm 내지 약 170 cm, 약 5 cm 내지 약 160 cm, 약 5 cm 내지 약 150 cm, 약 5 cm 내지 약 140 cm, 약 5 cm 내지 약 130 cm, 약 5 cm 내지 약 120 cm, 약 5 cm 내지 약 110 cm, 약 5 cm 내지 약 110 cm, 약 5 cm 내지 약 100 cm, 약 5 cm 내지 약 90 cm, 약 5 cm 내지 약 80 cm, 또는 약 5 cm 내지 약 75 cm의 범위의 길이 (L)를 갖는다.
하나 이상의 구현예에서, 상기 유리 기판은 강화될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은 표면으로부터 압축의 깊이 (DOC)까지 연장하는 압축 응력을 포함하도록 강화될 수 있다. 압축 응력 영역은 인장 응력을 나타내는 중심 부분에 의해 균형을 이룬다. DOC에서, 응력은 양의 (압축) 응력에서 음의 (인장) 응력으로 넘어간다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은, 압축 응력 영역 및 인장 응력을 나타내는 중심 영역을 생성하기 위해 제품의 부분들 사이의 열팽창 계수의 불일치를 이용함으로써 기계적으로 강화될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 유리 기판은 유리 전이점 이상의 온도로 유리를 가열한 다음 신속하게 급냉시킴으로써 열적으로 강화될 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은 이온 교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이온 교환 공정에서, 유리 기판 표면 또는 그 근처의 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온으로 대체되거나 또는 교환된다. 유리 기판이 알칼리 알루미노 실리케이트 유리를 포함하는 구현예에서, 제품의 표면층에서의 이온 및 상기 더 큰 이온은 1가 알칼리 금속 양이온, 예컨대, Li+, Na+, K+, Rb+, 및 Cs+이다. 대안적으로, 표면층의 1가 양이온은 Ag+ 등과 같은 알칼리 금속 양이온 이외의 1가 양이온으로 대체될 수 있다. 이러한 구현예에서, 유리 기판에 교환된 1가 이온 (또는 양이온)은 응력을 발생시킨다.
이온 교환 공정은 유리 기판에서 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융 염 욕 (또는 2 개 이상의 용융 염 욕)에 유리 기판을 침지시킴으로써 전형적으로 수행된다. 수성 염욕이 또한 이용될 수 있음에 주목해야 한다. 또한, 욕(들)의 조성물은 하나 이상의 유형의 더 큰 이온 (예를 들어, Na+ 및 K+) 또는 단일의 더 큰 이온을 포함할 수 있다. 욕 조성물 및 온도, 침지 시간, 염 욕 (또는 욕들)에서 유리 제품의 침지 횟수, 다중의 염 욕의 사용, 어닐링, 세척, 등과 같은 부가적인 단계를 포함하는, 그러나 이에 한정되지 않는, 이온 교환 공정에 대한 파리미터가, (제품의 구조 및 존재하는 임의의 결정질 상을 포함하는) 유리 제품의 조성물 및 강화로부터 결과하는 유리 제품의 원하는 DOC 및 CS에 의해 일반적으로 결정된다는 것은, 당업자에 의해 인식될 것이다. 대표적인 용융 욕 조성물은 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염, 및 염화물을 포함할 수 있다. 전형적인 질산염 또는 황산염은, KNO3, NaNO3, LiNO3, NaSO4 및 이들의 조합을 포함한다. 용융 염 욕의 온도는 통상적으로 약 380℃ 내지 약 450℃의 범위이고, 한편 침지 시간은 유리 제품 두께, 욕 온도 및 유리 (또는 1가 이온) 확산도 (diffusivity)에 의존하여 약 15분 내지 약 100시간의 범위이다. 그러나, 전술한 것과 다른 온도 및 침지 시간은 또한 사용될 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 제품은, 약 370℃ 내지 약 480℃의 온도를 갖는 100% NaNO3, 100% KNO3, 또는 NaNO3 및 KNO3의 조합의 용융 염 욕에 침지될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 유리 제품은, 약 5% 내지 약 90%의 KNO3 및 약 10% 내지 약 95%의 NaNO3를 포함하는 용융 혼합 염 욕에 침지될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 제품은, 제1 욕에 침지 후에, 제2 욕에 침지될 수 있다. 제1 및 제2 욕은, 서로 다른 조성물 및/또는 온도를 가질 수 있다. 제1 및 제2 욕에서 침지 시간은 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 욕에서의 침지는, 제2 욕에서의 침지보다 길 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은, 약 5 시간 미만, 또는 심지어 약 4 시간 이하 동안, 약 420℃ 미만의 온도 (예를 들어, 약 400℃ 또는 약 380℃)를 갖는, NaNO3 및 KNO3 (예를 들어, 49%/51%, 50%/50%, 51%/49%)를 포함하는 용융, 혼합 염 욕에 침지될 수 있다.
이온 교환 조건은 결과적인 유리 기판의 표면에서 또는 그 근처에서 응력 프로파일의 기울기를 증가시키기 위해, 또는 "스파이크 (spike)"를 제공하기 위해 조정될 수 있다. 스파이크는 더 큰 표면 CS 값을 결과할 수 있다. 이러한 스파이크는, 단일 욕 또는 다중 욕들에 의해 달성될 수 있는데, 상기 욕(들)은, 여기에 기재된 유리 기판에 사용된 유리 조성물의 고유한 성질에 기인하여, 단일 조성물 또는 혼합 조성물을 갖는다.
하나 이상의 구현예에서, 하나를 초과하는 1가 이온이 유리 기판에 교환되는 경우, 상이한 1가 이온들은, 유리 기판 내에서 상이한 깊이로 교환될 수 있다 (및 상이한 깊이에서 유리 기판 내에서 상이한 크기의 응력을 발생시킬 수 있다). 응력-발생 이온 (stress-generating ions)의 결과적인 상대적인 깊이가 결정될 수 있고, 응력 프로파일의 상이한 특성을 야기할 수 있다.
CS는, Orihara Industrial Co., Ltd. (일본)에 의해 제조된, FSM-6000과 같은 상업적으로 이용가능한 기구를 사용하는 표면 응력 측정기 (FSM)와 같은, 기술분야에 알려진 수단을 사용하여 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리의 복굴절과 관련된, 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는, 결국, 파이버 및 4점 굽힘 방법과 같은 기술분야에 알려진 방법들에 의해 측정되며, 이들 양자 모두는 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"라는 명칭의 ASTM 표준 C770-98 (2013)에 기재되어 있고, 이의 내용이 전체적적으로 참조로서 여기에 병합되며, 그리고 벌크 실린터 방법에 의해서 측정된다. 여기에 사용된 바와 같은, CS는, 압축 응력 층 내에서 측정된 최고 압축 응력 값인 "최대 압축 응력"일 수 있다. 몇몇 구현예에서, 최대 압축 응력은 유리 기판의 표면에 위치된다. 다른 구현예에서, 최대 압축 응력은 표면 아래의 깊이에서 발생할 수 있고, 압축 프로파일에 "매립된 피크 (buried peak)"의 외관을 준다.
DOC는, 강화 방법 및 조건에 의존하여, FSM에 의해 또는 산란 광 편광기 (SCALP) (예를 들어, 에스토니아 탈린에 위치한, Glasstress Ltd.로부터 이용가능한 SCALP-04 산란 광 편광기)에 의해 측정될 수 있다. 유리 기판이 이온 교환 처리에 의해 화학적으로 강화된 경우, FSM 또는 SCALP는 유리 기판에 교환되는 이온에 의존하여 사용될 수 있다. 유리 기판에서의 응력이 칼륨 이온을 유리 기판 내로 교환시킴으로써 발생되는 경우, FSM은 DOC를 측정하는데 사용된다. 응력이 나트륨 이온을 유리 기판 내로 교환시킴으로써 발생되는 경우, SCALP는 DOC를 측정하는데 사용된다. 유리 기판에서의 응력이 칼륨 및 나트륨 이온 양자 모두를 유리 내로 교환시켜 발생되는 경우, DOC는 SCALP에 의해 측정되는데, 왜냐하면, 나트륨의 교환 깊이가 DOC를 나타내며, 칼륨 이온의 교환 깊이가 압축 응력의 크기의 변화 (그러나, 압축으로부터 인장으로의 응력의 변화가 아님)를 나타내는 것으로 믿어지기 때문이며; 이러한 유리 기판에서의 칼륨 이온의 교환 깊이는 FSM에 의해 측정된다. 중심 인장 또는 CT는 최대 인장 응력이며 SCALP에 의해 측정된다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 기판은 (여기에 기재된 바와 같이) 유리 기판의 두께 (t)의 일부로 설명되는 DOC를 나타내도록 강화될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구현예에서, DOC는 약 0.05t 이상, 약 0.1t 이상, 약 0.11t 이상, 약 0.12t 이상, 약 0.13t 이상, 약 0.14t 이상, 약 0.15t 이상, 약 0.16t 이상, 약 0.17t 이상, 약 0.18t 이상, 약 0.19t 이상, 약 0.2t 이상, 약 0.21t 이상일 수 있다. 몇몇 구현예에서, DOC는 약 0.08t 내지 약 0.25t, 약 0.09t 내지 약 0.25t, 약 0.18t 내지 약 0.25t, 약 0.11t 내지 약 0.25t, 약 0.12t 내지 약 0.25t, 약 0.13t 내지 약 0.25t, 약 0.14t 내지 약 0.25t, 약 0.15t 내지 약 0.25t, 약 0.08t 내지 약 0.24t, 약 0.08t 내지 약 0.23t, 약 0.08t 내지 약 0.22t, 약 0.08t 내지 약 0.21t, 약 0.08t 내지 약 0.2t, 약 0.08t 내지 약 0.19t, 약 0.08t 내지 약 0.18t, 약 0.08t 내지 약 0.17t, 약 0.08t 내지 약 0.16t, 또는 약 0.08t 내지 약 0.15t의 범위일 수 있다. 몇몇 경우에서, DOC는 약 20 μm 이하일 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, DOC는 약 40 μm 이상, 예를 들어, 약 40 μm 내지 약 300 μm, 약 50 μm 내지 약 300 μm, 약 60 μm 내지 약 300 μm, 약 70 μm 내지 약 300 μm, 약 80 μm 내지 약 300 μm, 약 90 μm 내지 약 300 μm, 약 100 μm 내지 약 300 μm, 약 110 μm 내지 약 300 μm, 약 120 μm 내지 약 300 μm, 약 140 μm 내지 약 300 μm, 약 150 μm 내지 약 300 μm, 약 40 μm 내지 약 290 μm, 약 40 μm 내지 약 280 μm, 약 40 μm 내지 약 260 μm, 약 40 μm 내지 약 250 μm, 약 40 μm 내지 약 240 μm, 약 40 μm 내지 약 230 μm, 약 40 μm 내지 약 220 μm, 약 40 μm 내지 약 210 μm, 약 40 μm 내지 약 200 μm, 약 40 μm 내지 약 180 μm, 약 40 μm 내지 약 160 μm, 약 40 μm 내지 약 150 μm, 약 40 μm 내지 약 140 μm, 약 40 μm 내지 약 130 μm, 약 40 μm 내지 약 120 μm, 약 40 μm 내지 약 110 μm, 또는 약 40 μm 내지 약 100 μm일 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 강화된 유리 기판은 약 200 MPa 이상, 300 MPa 이상, 400 MPa 이상, 약 500 MPa 이상, 약 600 MPa 이상, 약 700 MPa 이상, 약 800 MPa 이상, 약 900 MPa 이상, 약 930 MPa 이상, 약 1000 MPa 이상, 또는 약 1050 MPa 이상의 (유리 기판의 표면에서 또는 유리 기판 내의 깊이에서 발견될 수 있는) CS를 가질 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 강화된 유리 기판은 약 20 MPa 이상, 약 30 MPa 이상, 약 40 MPa 이상, 약 45 MPa 이상, 약 50 MPa 이상, 약 60 MPa 이상, 약 70 MPa 이상, 약 75 MPa 이상, 약 80 MPa 이상, 또는 약 85 MPa 이상의 최대 인장 응력 또는 중심 인장 (CT)를 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 최대 인장 응력 또는 중심 인장 (CT)은 약 40 MPa 내지 약 100 MPa의 범위일 수 있다.
유리 기판에 사용하기에 적합한 유리 조성물은 소다 라임 유리, 알루미노 실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 보로알루미노실리케이트 유리, 알칼리-함유 알루미노실리케이트 유리, 알칼리-함유 보로실리케이트 유리, 및 알칼리-함유 보로 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 여기에 개시된 유리 조성물은 산화물을 기준으로 분석할 때 몰% (mol%)로 기재된다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 66 mol% 내지 약 80 mol%, 약 67 mol% 내지 약 80 mol%, 약 68 mol% 내지 약 80 mol%, 약 69 mol% 내지 약 80 mol%, 약 70 mol% 내지 약 80 mol%, 약 72 mol% 내지 약 80 mol%, 약 65 mol% 내지 약 78 mol%, 약 65 mol% 내지 약 76 mol%, 약 65 mol% 내지 약 75 mol%, 약 65 mol% 내지 약 74 mol%, 약 65 mol% 내지 약 72 mol%, 또는 약 65 mol% 내지 약 70 mol%의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 SiO2를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 4 mol% 초과, 또는 약 5 mol% 초과의 양으로 Al2O3를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 7 mol% 초과 내지 약 15 mol%, 약 7 mol% 초과 내지 약 14 mol%, 약 7 mol% 내지 약 13 mol%, 약 4 mol% 내지 약 12 mol%, 약 7 mol% 내지 약 11 mol%, 약 8 mol% 내지 약 15 mol%, from 9 mol% 내지 약 15 mol%, 약 9 mol% 내지 약 15 mol%, 약 10 mol% 내지 약 15 mol%, 약 11 mol% 내지 약 15 mol%, 또는 약 12 mol% 내지 약 15 mol%의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 Al2O3를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, Al2O3의 상한은 약 14 mol%, 14.2 mol%, 14.4 mol%, 14.6 mol%, 또는 14.8 mol%일 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 제품은 알루미노실리케이트 유리 제품으로 설명되거나, 또는 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함한다. 이러한 구현예에서, 유리 조성물 또는 이로부터 형성된 제품은 SiO2 및 Al2O3를 포함하고, 소다 라임 실리케이트 유리가 아니다. 이와 관련하여, 유리 조성물 또는 이로부터 형성된 제품은 약 2 mol% 이상, 2.25 mol% 이상, 2.5 mol% 이상, 약 2.75 mol% 이상, 약 3 mol% 이상의 양으로 Al2O3를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 B2O3 (예를 들어, 약 0.01 몰% 이상)를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0 mol% 내지 약 5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0 mol% 내지 약 3 mol%, 약 0 mol% 내지 약 2 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1 mol%, 약 0 mol% 내지 약 0.5 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 5 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 3 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 2 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 1 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 0.5 mol%의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 B2O3를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 B2O3가 실질적으로 없다.
여기에 사용된 바와 같이, 조성물의 성분에 대하여 "실질적으로 없다"라는 문구는 성분이 초기 뱃치하는 단계 동안 조성물에 능동적으로 또는 의도적으로 첨가되지 않으나, 약 0.001 mol% 미만의 양으로 불순물로서 존재할 수 있다는 것을 의미한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 P2O5 (예를 들어, 약 0.01 몰% 이상)를 선택사항으로 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 0이 아닌 양의 P2O5를 2 몰%, 1.5 몰%, 1 몰% 또는 0.5 몰% 이하로 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 P2O5가 실질적으로 없다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 8 mol% 이상, 약 10 mol% 이상, 또는 약 12 mol% 이상인 (Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, 및 Cs2O와 같은 알칼리 금속 산화물의 총량인) R2O의 총량을 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물은 약 8 mol% 내지 약 20 mol%, 약 8 mol% 내지 약 18 mol%, 약 8 mol% 내지 약 16 mol%, 약 8 mol% 내지 약 14 mol%, 약 8 mol% 내지 약 12 mol%, 약 9 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 20 mol%, 약 11 mol% 내지 약 20 mol%, 약 12 mol% 내지 약 20 mol%, 약 13 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 14 mol%, 또는 11 mol% 내지 약 13 mol%의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 R2O의 총량을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 Rb2O, Cs2O 또는 Rb2O와 Cs2O 둘 다가 실질적으로 없을 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, R2O는 Li2O, Na2O 및 K2O의 총량만을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 Li2O, Na2O 및 K2O로부터 선택된 적어도 하나의 알칼리 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 여기서 알칼리 금속 산화물은 약 8 mol% 이상의 양으로 존재한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 8 mol% 이상, 약 10 mol% 이상, 또는 약 12 mol% 이상의 양으로 Na2O를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 8 mol% 내지 약 20 mol%, 약 8 mol% 내지 약 18 mol%, 약 8 mol% 내지 약 16 mol%, 약 8 mol% 내지 약 14 mol%, 약 8 mol% 내지 약 12 mol%, 약 9 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 20 mol%, 약 11 mol% 내지 약 20 mol%, 약 12 mol% 내지 약 20 mol%, 약 13 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 14 mol%, 또는 11 mol% 내지 약 16 mol%의 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 Na2O를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 4 mol% 미만의 K2O, 약 3 mol% 미만의 K2O, 또는 약 1 mol% 미만의 K2O를 포함한다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물은 약 0 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0 mol% 내지 약 3.5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 3 mol%, 약 0 mol% 내지 약 2.5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 2 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1.5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1 mol%, 약 0 mol% 내지 약 0.5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 0.2 mol%, 약 0 mol% 내지 약 0.1 mol%, 약 0.5 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0.5 mol% 내지 약 3.5 mol%, 약 0.5 mol% 내지 약 3 mol%, 약 0.5 mol% 내지 약 2.5 mol%, 약 0.5 mol% 내지 약 2 mol%, 약 0.5 mol% 내지 약 1.5 mol%, 또는 약 0.5 mol% 내지 약 1 mol%의 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 K2O를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 K2O가 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 Li2O가 실질적으로 없을 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 조성물 중 Na2O의 양은 Li2O의 양보다 클 수 있다. 몇몇 경우에, Na2O의 양은 Li2O 및 K2O의 조합된 양보다 클 수 있다. 하나 이상의 대안적인 구현예에서, 조성물 중 Li2O의 양은 Na2O의 양 또는 Na2O 및 K2O의 조합된 양보다 클 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0 mol% 내지 약 2 mol% 범위의 (CaO, MgO, BaO, ZnO 및 SrO와 같은 알칼리 토금속 산화물의 총량인) RO의 총량을 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물은 약 2 mol%까지의 0이 아닌 양의 RO를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0 mol% 내지 약 1.8 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1.6 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1.5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1.4 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1.2 mol%, 약 0 mol% 내지 약 1 mol%, 약 0 mol% 내지 약 0.8 mol%, 약 0 mol% 내지 약 0.5 mol%, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 RO를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 1 mol% 미만, 약 0.8 mol% 미만, 또는 약 0.5 mol% 미만의 양으로 CaO를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 CaO가 실질적으로 없다.
몇몇 구현예에서, 유리 조성물은 약 0 mol% 내지 약 7 mol%, 약 0 mol% 내지 약 6 mol%, 약 0 mol% 내지 약 5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 7 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 6 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 5 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 4 mol%, 약 1 mol% 내지 약 7 mol%, 약 2 mol% 내지 약 6 mol%, 또는 약 3 mol% 내지 약 6 mol%, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 MgO를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0.2 mol% 이하, 약 0.18 mol% 미만, 약 0.16 mol% 미만, 약 0.15 mol% 미만, 약 0.14 mol% 미만, 약 0.12 mol% 미만의 양으로 ZrO2를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0.01 mol% 내지 약 0.2 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.18 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.16 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.15 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.14 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.12 mol%, 또는 약 0.01 mol% 내지 약 0.10 mol%의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 ZrO2를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0.2 mol% 이하, 약 0.18 mol% 미만, 약 0.16 mol% 미만, 약 0.15 mol% 미만, 약 0.14 mol% 미만, 약 0.12 mol% 미만의 양으로 SnO2를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0.01 mol% 내지 약 0.2 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.18 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.16 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.15 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.14 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.12 mol%, 또는 약 0.01 mol% 내지 약 0.10 mol%의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 SnO2를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 유리 제품에 색상 또는 색조를 부여하는 산화물을 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물은, 유리 제품이 자외선에 노출될 때, 유리 제품의 변색을 방지하는, 산화물을 포함한다. 이러한 산화물의 예는 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ce, W, 및 Mo의 산화물을 포함하며, 이에 제한되지는 않는다.
하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 Fe2O3로 표현된 Fe를 포함하며, 여기서 Fe는 약 1 몰% 이하의 양으로 존재한다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물은 Fe가 실질적으로 없다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0.2 mol% 이하, 약 0.18 mol% 미만, 약 0.16 mol% 미만, 약 0.15 mol% 미만, 약 0.14 mol% 미만, 약 0.12 mol% 미만의 양으로 Fe2O3를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 약 0.01 mol% 내지 약 0.2 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.18 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.16 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.15 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.14 mol%, 약 0.01 mol% 내지 약 0.12 mol%, 또는 약 0.01 mol% 내지 약 0.10 mol%의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 Fe2O3를 포함한다.
유리 조성물이 TiO2를 포함하는 경우, TiO2는 약 5 mol% 이하, 약 2.5 mol% 이하, 약 2 mol% 이하 또는 약 1 mol% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 유리 조성물은 TiO2가 실질적으로 없을 수 있다.
예시적인 유리 조성물은 약 65 mol% 내지 약 75 mol% 범위의 양으로 SiO2, 약 8 mol% 내지 약 14 mol% 범위의 양으로 Al2O3, 약 12 mol% 내지 약 17 mol% 범위의 양으로 Na2O, 약 0 mol% 내지 약 0.2 mol% 범위의 양으로 K2O, 및 약 1.5 mol% 내지 약 6 mol% 범위의 양으로 MgO를 포함한다. 선택사항으로, SnO2는 여기에 달리 개시된 양으로 포함될 수 있다.
본 개시의 관점 (1)은 차량 인테리어 시스템으로서, 만곡된 표면을 포함하는 베이스; 및 제1 주 표면, 제2 주 표면, 제1 주 표면과 제2 주 표면을 연결하는 부 표면, 및 0.05 mm 내지 2 mm 범위의 두께를 포함하는 유리 기판을 포함하고, 여기서 제2 주 표면은 500 mm 이상의 제1 곡률 반경을 포함하며, 여기서, 6.8 kg의 질량을 갖는 임팩터가 5.35 m/s 내지 6.69 m/s의 충격 속도로 제1 주 표면에 충격을 가할 때, 임팩터의 감속은 120g (g-힘) 이하인, 차량 인테리어 시스템에 관한 것이다.
관점 (2)는 관점 (1)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 임팩터의 감속은 충격 시간에 걸쳐 임의의 3 ms 간격 동안 80g 이하이다.
관점 (3)은 관점 (1) 또는 (2)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 디스플레이는 터치 패널 디스플레이이고, 상기 디스플레이 모듈은 터치 패널을 포함한다.
관점 (4)은 관점 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 측정된 상기 유리 기판의 최대 두께는 1.5 mm 이하이다.
관점 (5)는 관점 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면과 상기 제2 주 표면 사이에서 측정된 유리 기판의 최대 두께는 0.3 mm 내지 0.7 mm이다.
관점 (6)은 관점 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판은 화학적으로 강화된 유리를 포함한다.
관점 (7)은 관점 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 방현 코팅, 반사-방지 코팅, 및 세척-용이성 코팅 중 적어도 하나가 상기 유리 기판의 제1 주 표면 상에 배치된다.
관점 (8)은 관점 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 만곡된 표면 상에 배치된 디스플레이를 더욱 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 유리 기판의 제2 주 표면에 부착된 디스플레이 모듈을 포함한다.
관점 (9)는 관점 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 유리 기판의 적어도 하나의 에지 영역은 개선된 에지 충격 성능을 위해 강화된다.
관점 (10)은 관점 (9)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 에지 영역은 그라운드 (ground) 에지를 포함한다.
관점 (11)은 관점 (10)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 그라운드 에지는 #400 그릿보다 미세한 그릿 크기를 갖는 그라인딩 도구에 의해 달성된다.
관점 (12)는 관점 (11)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 그라운드 에지는 #600 그릿보다 미세한 그릿 크기를 갖는 그라인딩 도구에 의해 달성된다.
관점 (13)은 관점 (11) 또는 (12)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 그라운드 에지는 #1000 그릿보다 미세한 그릿 크기를 갖는 그라인딩 도구로 더욱 그라인딩함으로써 달성된다.
관점 (14)는 관점 (11) 또는 (12)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 그라운드 에지는 #1500 그릿보다 미세한 그릿 크기를 갖는 그라인딩 도구로 더욱 그라인딩함으로써 달성된다.
관점 (15)는 관점 (10) 내지 (14) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 그라운드 에지는 이온-교환에 의해 더욱 강화된다.
관점 (16)은 관점 (15)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 강화된 중합체 층은 이온-교환 후 그라운드 에지 상에 형성된다.
관점 (17)은 관점 (10) 내지 (14) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 그라운드 에지는 에지 손상을 제거하기 위해 습식 산을 이용한 에칭에 의해 더욱 강화되고, 이온-교환에 의해 더욱 강화된다.
관점 (18)은 관점 (17)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 에지는 강화된 중합체 층을 더욱 포함한다.
관점 (19)은 관점 (10) 내지 (14) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 그라운드 에지는 건식 에칭 공정을 사용하는 에칭에 의해 더욱 강화되고, 이온-교환에 의해 더욱 강화된다.
관점 (20)은 관점 (19)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 에지는 강화된 중합체 층을 더욱 포함한다.
관점 (21)은 관점 (1) 내지 (20) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판을 상기 베이스에 접착시키는 접착제를 더욱 포함한다.
관점 (22)는 관점 (21)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 접착제는 300 MPa 이상의 영률을 갖는다.
관점 (23)은 관점 (22)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 접착제는 800 MPa 이상의 영률을 갖는다.
관점 (24)는 관점 (1) 내지 (23) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면이 임팩터에 의해 충격을 받을 때, 유리 기판은 파손되거나 파단되지 않는다.
관점 (25)는 관점 (1) 내지 (24) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면은 약 40 μm의 층 깊이 (DOL)와 함께 700 MPa보다 큰 압축 응력을 갖는다.
관점 (26)은 관점 (1) 내지 (25) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 저-마찰 코팅이 유리 기판의 제1 주 표면 상에 배치된다.
관점 (27)은 관점 (6)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판의 제1 주 표면 및 제2 주 표면은 쪼개짐-방지 (anti-splinter) 필름이 실질적으로 없다.
본 개시의 관점 (28)은 관점 (1) 내지 (27) 중 어느 하나에 따른 차량 인테리어 시스템을 제조하는 방법에 관한 것으로, 유리 기판의 유리 전이 온도 미만의 온도에서 유리 기판을 만곡시키는 단계를 포함한다.
관점 (29)는 관점 (28)의 방법에 관한 것으로, 유리 기판과 함께 상기 기판을 만곡시키는 단계를 더욱 포함한다.
관점 (30)은 관점 (1) 내지 (26) 중 어느 하나에 따른 차량 인테리어 시스템을 제조하는 방법에 관한 것으로, 유리 기판의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 유리 기판을 만곡시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 관점 (31)은 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로서: 만곡된 표면을 포함하는 베이스; 제1 주 표면, 제2 주 표면, 제1 주 표면과 제2 주 표면을 연결하는 부 표면, 및 0.05 mm 내지 2 mm 범위의 두께를 포함하는 유리 기판; 및 상기 베이스와 상기 유리 기판 사이의 접착제 층을 포함하고, 여기서 상기 유리 기판은 유리 기판의 유리 전이 온도 미만의 온도에서 상기 베이스와 일치되도록 냉간-형성된 상태이고, 상기 제2 주 표면은 접착제에 의해 상기베이스에 부착되며, 상기 제2 주 표면은 베이스의 만곡된 표면에 대응하는 제1 곡률 반경을 갖고, 여기서, 냉간-형성된 상태에서, 유리 기판은 유리 기판의 개선된 취약성 (frangibility)을 위해 미리결정된 값 미만의 저장된 내부 인장 에너지를 갖는다.
관점 (32)는 관점 (31)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판은 0.4 mm 내지 1.1 mm 범위의 두께를 갖는다.
관점 (33)은 관점 (32)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 화학적으로 강화된 유리 기판은 0.4 mm 내지 0.7 mm 범위의 두께를 갖는다.
관점 (34)는 관점 (31) 내지 (33) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제2 주 표면은 1000 mm 이상의 곡률 반경을 포함한다.
관점 (35)는 관점 (31) 내지 (33) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제2 주 표면은 1000 mm 미만의 곡률 반경을 포함한다.
관점 (36)은 관점 (30) 내지 (34) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 접착제는 광학적으로 투명한 접착제이다.
관점 (37)은 관점 (30) 내지 (35) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 베이스는 베이스의 적어도 하나의 영역에서 디스플레이 유닛을 포함한다.
관점 (38)은 관점 (30) 내지 (36) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면은 압축 응력 및 층의 깊이 (DOL)를 가져서, 상기 저장된 내부 인장 에너지가 상기 미리결정된 값 미만이 된다.
관점 (39)는 관점 (37)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 저장된 내부 인장 에너지는, 상기 제1 곡률 반경을 포함하는 상기 유리 기판의 영역에서, 상기 미리 결정된 값 미만이다.
관점 (40)은 관점 (36) 내지 (38) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 저장된 내부 인장 에너지의 미리 결정된 값 미만에서, 상기 유리 기판이 파단 (fracture)된 후에, 상기 디스플레이는 관찰자에 의해 판독 가능하게 유지한다.
관점 (41)은 관점 (31) 내지 (40) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판은 화학적으로 강화된다.
관점 (42)는 관점 (41)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 쪼개짐-방지 필름은 상기 유리 기판에 부착되지 않는다.
본 개시의 관점 (43)은 차량 인테리어 시스템을 제조하는 방법에 관한 것으로; 제1 곡률 반경을 갖는 표면을 포함하는 베이스를 제공하는 단계; 유리 기판의 두께에 기초하여 원하는 이온 교환 프로파일, 및 유리 기판의 최소 원하는 곡률 반경을 달성하도록 유리 기판을 화학적으로 강화시키는 단계; 및 베이스의 표면에 일치하도록 유리 기판을 벤딩시키는 단계를 포함하고, 여기서 벤딩시키는 단계는 유리 기판의 유리 전이 온도 미만의 온도에서 수행되며, 유리 기판은 유리 기판의 최소 원하는 곡률 반경을 초과하는 곡률 반경을 갖고, 여기서, 상기 유리 기판은, 벤딩 단계 후에, 미리결정된 에너지의 양 미만의 저장된 내부 인장 에너지 프로파일을 갖고, 상기 미리결정된 에너지의 양은 상기 유리 기판의 두께, 상기 유리 기판의 압축 응력, 상기 유리 기판의 층의 깊이, 및 상기 최소 원하는 곡률 반경의 함수이며, 여기서 상기 미리결정된 에너지의 양 미만에서, 상기 유리 기판은 개선된 취약성을 갖는다.
본 개시의 관점 (44)는 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로서: 만곡된 표면을 포함하는 베이스; 상기 베이스를 차량에 장착하기 위한 장착 메커니즘; 제1 주 표면, 제2 주 표면, 상기 제1 주 표면과 상기 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 포함하는 유리 기판을 포함하고, 상기 제2 주 표면은 상기 베이스에 부착되며, 제1 곡률 반경을 갖고, 여기서, 6.8 kg의 질량을 갖는 임팩터가 5.35 m/s 내지 6.69 m/s의 충격 속도로 제1 주 표면에 충격을 가할 때, 임팩터의 감속은 120 g (g-힘) 이하이다.
관점 (45)는 관점 (44)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 장착 메커니즘은 장착 브라켓 (mounting bracket) 또는 클램프를 포함한다.
관점 (46)은 관점 (44) 또는 (45)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 베이스 및 상기 유리 기판은 조합하여 제1 강성 (stiffness) (K1)을 갖는다.
관점 (47)은 관점 (44) 내지 (46) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 장착 메커니즘은, 차량 인테리어 시스템의 침입을 최대 원하는 침입 수준으로 제한하는, 제2 강성 (K2)을 갖는다.
관점 (48)은 관점 (46) 또는 (47) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 차량 인테리어 시스템은 다음과 같이 정의된 시스템 강성 (Ks)를 갖는다: Ks = (K1 Х K2) / (K1 + K2).
관점 (49)는 관점 (48)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템 강성 (Ks)은, 상기 유리 기판이 상기 임팩터의 충격으로부터 파단되지 않는, 범위에 있다.
관점 (50)은 관점 (44)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판은 0.05 mm 내지 2 mm 범위의 두께를 갖는다.
관점 (51)은 관점 (44) 내지 (50) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제2 주 표면은 500 mm 이상의 제1 곡률 반경을 포함한다.
관점 (52)는 관점 (44) 내지 (51) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 임팩터의 감속은 충격 시간에 걸쳐 임의의 3 ms 간격 동안 80 g보다 크지 않다.
관점 (53)은 관점 (44) 내지 (52) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 만곡된 표면 상에 배치된 디스플레이를 더욱 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 유리 기판의 제2 주 표면에 부착된 디스플레이 모듈을 포함한다.
관점 (54)는 관점 (53)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 디스플레이는 터치 패널 디스플레이이다.
관점 (55)는 관점 (44) 내지 (54) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면과 상기 제2 주 표면 사이에서 측정된 상기 유리 기판의 최대 두께는 1.5 mm 이하이다.
관점 (56)은 관점 (44) 내지 (55) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에서 측정된 상기 유리 기판의 최대 두께는 0.3 mm 내지 0.7 mm이다.
관점 (57)은 관점 (44) 내지 (56) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판은 화학적으로 강화된 유리를 포함한다.
관점 (58)은 관점 (57)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면은 쪼개짐-방지 필름이 실질적으로 없다.
관점 (59)는 관점 (44) 내지 (58) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 방현 코팅, 반사-방지 코팅, 및 세척-용이성 코팅 중 적어도 하나가 유리 기판의 제1 주 표면 상에 배치된다.
관점 (60)은 관점 (44) 내지 (59) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 제1주 표면은 약 40 μm의 DOL과 함께 700 MPa 초과의 압축 응력을 갖는다.
관점 (61)은 관점 (44) 내지 (60) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 저-마찰 코팅이 상기 유리 기판의 제1 주 표면 상에 배치된다.
관점 (62)는 관점 (1) 내지 (27) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 6.8kg의 질량을 갖는 임팩터가, 5.35 m/s 내지 6.69 m/s의 충격 속도로, 제1 주 표면 또는 부 표면에 대해, 90°미만의 각도로 유리 기판에 대해 이동하면서, 상기 임팩터가 유리 기판의 에지에 충격을 가할 때, 임팩터의 감속은 120 g (g-힘) 이하이다.
관점 (63)은 관점 (62)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도는 제1 주 표면에 대해 약 45°이다.
관점 (64)는 관점 (62) 또는 (63)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 에지에 충격을 가하는 임팩터의 감속은 충격 시간에 걸쳐 임의의 3ms 간격 동안 80g 이하이다.
관점 (65)는 관점 (62) 내지 (64) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판의 에지는 제1 주 표면과 부 표면의 교차점을 포함한다.
관점 (66)은 관점 (62) 내지 (65) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판은 상기 상기 각도로 에지에 충격을 가하는 임팩터로부터 파손되거나 파단되지 않는다.
관점 (67)은 관점 (62) 내지 (66) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판을 상기베이스에 접착시키는 접착제를 더욱 포함하고, 여기서 상기 접착제는 구조용 접착제 또는 에폭시이다.
관점 (68)은 관점 (67)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 접착제는 비교적 높은 영률을 갖는다.
관점 (69)는 관점 (67) 또는 (68)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 접착제는 300MPa 이상의 영률를 갖는다.
관점 (70)은 관점 (69)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 영률은 800 MPa 이상이다.
관점 (71)은 관점 (62) 내지 (70) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판의 에지는 차량 인테리어 승객 환경에 노출된다.
관점 (72)는 관점 (62) 내지 (71) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 유리 기판의 부 표면은 차량 인테리어 승객 환경에 노출된다.
관점 (73)은 관점 (62) 내지 (72) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때 임팩터의 감속은 충격 시간에 걸쳐 임의의 3 ms 간격 동안 80 g 이하이다.
관점 (74)는 관점 (73)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때 임팩터의 감속은 충격 시간에 걸쳐 임의의 3 ms 간격 동안 50 g 이하이다.
관점 (75)는 관점 (62) 내지 (74) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때 임팩터의 피크 감속은 충격 시간에 걸쳐 105 g 이하이다.
관점 (76)은 관점 (75)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때 임팩터의 피크 감속은 충격 시간에 걸쳐 100 g 이하이다.
관점 (77)은 관점 (76)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때 임팩터의 피크 감속은 충격 시간에 걸쳐 70g 이하이다.
관점 (78)은 관점 (64) 내지 (77) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때, 차량 인테리어 시스템 뒤의 공간으로 차량 인테리어 시스템의 침입은 60 mm 이하이다.
관점 (79)는 관점 (78)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때, 차량 인테리어 시스템 뒤의 공간으로 차량 인테리어 시스템의 침입은 55 mm 이하이다.
관점 (80)은 관점 (79)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 각도에서 에지에 충격을 가할 때, 차량 인테리어 시스템 뒤의 공간으로 차량 인테리어 시스템의 침입은 50 mm 이하이다.
관점 (81)은 관점 (70)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 영률은 1 GPa 이상이다.
관점 (82)는 관점 (81)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 영률은 1.5 GPa 이상이다.
관점 (83)은 관점 (82)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 영률은 약 1.55 GPa이다.
관점 (84)는 관점 (1) 내지 (27) 및 (62) 내지 (83) 중 어느 하나의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 38.1 mm의 직경을 갖는 222 g의 질량이 제1 주 표면 또는 부 표면에 대해 90°미만의 각도에서 유리 기판에 대해 이동하는 동안, 상기 질량이 낙하 높이로부터 상기 유리 기판의 에지로 낙하할 때, 상기 낙하 높이가 15 cm 이하인 경우, 상기 유리 기판은 파손되거나 파단되지 않는다.
관점 (85)는 관점 (84)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 낙하 높이가 25 cm 이하일 때, 상기 유리 기판은 파손되거나 파단되지 않는다.
관점 (86)은 관점 (85)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 낙하 높이가 35 cm 이하일 때, 상기 유리 기판은 파손되거나 파단되지 않는다.
관점 (87)은 관점 (86)의 차량 인테리어 시스템에 관한 것으로, 상기 낙하 높이가 45 cm 이하일 때, 상기 유리 기판은 파손되거나 파단되지 않는다.
본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (87)

  1. 차량 인테리어 시스템으로서,
    만곡된 표면을 포함하는 베이스; 및
    제1 주 표면, 제2 주 표면, 제1 주 표면과 제2 주 표면을 연결하는 부 표면, 및 0.05 mm 내지 2 mm 범위의 두께를 포함하는 유리 기판, 여기서 제2 주 표면은 500 mm 이상의 제1 곡률 반경을 포함하며,
    상기 만곡된 표면 상에 배치된 선택적인 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 유리 기판의 제2 주 표면에 부착된 디스플레이 모듈을 포함하며,
    여기서, 6.8 kg의 질량을 갖는 임팩터가 5.35 m/s 내지 6.69 m/s의 충격 속도로 제1 주 표면에 충격을 가할 때, 임팩터의 감속은 120g (g-힘) 이하이고, 및
    여기서 상기 유리 기판의 적어도 하나의 에지 영역은 개선된 에지 충격 성능을 위해 강화되는, 차량 인테리어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 임팩터의 감속은 충격 시간에 걸쳐 임의의 3 ms 간격 동안 80g 이하인, 차량 인테리어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 에지 영역은 #400 그릿 또는 #600 그릿보다 미세한 그릿 크기를 갖는 그라인딩 도구, 및 #1000 그릿 또는 #1500 그릿보다 미세한 그릿 크기를 갖는 그라인딩 도구에 의한 선택적인 추가 그라인딩에 의해 달성되는 그라운드 에지를 포함하는, 차량 인테리어 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 그라운드 에지는 이온-교환에 의해 더욱 강화되거나; 에지 손상을 제거하기 위해 습식 산을 이용한 에칭에 의해 더욱 강화되고, 이온-교환에 의해 더욱 강화되는, 차량 인테리어 시스템.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 인테리어 시스템은 상기 유리 기판을 상기 베이스에 접착시키는 접착제를 더욱 포함하며, 여기서 상기 접착제는 300 MPa 이상의 영률을 갖는, 차량 인테리어 시스템.
  6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주 표면이 임팩터에 의해 충격을 받을 때, 유리 기판은 파손(break)되지 않거나 또는 파단(frature)되지 않는, 차량 인테리어 시스템.
  7. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 유리 기판의 유리 전이 온도 미만의 온도에서 상기 베이스와 일치되도록 냉간-형성된 상태이고, 상기 제2 주 표면은 접착제에 의해 상기 베이스에 부착되며, 상기 제2 주 표면은 베이스의 만곡된 표면에 대응하는 제1 곡률 반경을 갖고,
    여기서, 냉간-형성된 상태에서, 유리 기판은 유리 기판의 개선된 취약성 (frangibility)을 위해 미리 결정된 값 미만의 저장된 내부 인장 에너지를 갖는, 차량 인테리어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 주 표면은 소정의 압축 응력 및 층의 깊이(DOL)를 가져, 상기 저장된 내부 인장 에너지가 상기 제1 곡률 반경을 포함하는 유리 기판의 영역에서 상기 미리 결정된 값 미만이 되도록 하고, 여기서 상기 층의 깊이는 35 ㎛ 초과이고, 상기 압축 응력은 700 MPa 초과인, 차량 인테리어 시스템.
  9. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 인테리어 시스템은 상기 베이스를 차량에 장착하기 위한 장착 메커니즘을 포함하고, 여기서 상기 베이스 및 상기 유리 기판은 조합하여 제1 강성 (stiffness)(K1)을 갖고, 여기서 상기 장착 메커니즘은, 임팩터가 45°의 각도로 에지 영역에 충격을 가할 때 차량 인테리어 시스템 뒤의 공간으로 차량 인테리어 시스템의 침입을 60 mm 미만으로 제한하는 제2 강성(K2)을 가지며, 여기서 상기 차량 인테리어 시스템은 다음과 같이 정의된 시스템 강성(Ks)를 갖고,
    Ks = (K1 Х K2) / (K1 + K2),
    여기서 상기 시스템 강성(Ks)은 상기 유리 기판이 상기 임팩터의 충격으로부터 파단되지 않는 범위에 있는, 차량 인테리어 시스템.
  10. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 차량 인테리어 시스템을 제조하는 방법으로서:
    제1 곡률 반경을 갖는 표면을 포함하는 베이스를 제공하는 단계;
    유리 기판의 두께에 기초하여 원하는 이온 교환 프로파일, 및 유리 기판의 최소 원하는 곡률 반경을 달성하도록 유리 기판을 화학적으로 강화시키는 단계; 및
    상기 베이스의 표면에 일치하도록 상기 유리 기판을 벤딩시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 벤딩시키는 단계는 상기 유리 기판의 유리 전이 온도 미만의 온도에서 수행되며, 상기 유리 기판은 유리 기판의 최소 원하는 곡률 반경을 초과하는 곡률 반경을 갖고,
    여기서, 상기 유리 기판은, 벤딩 단계 후에, 미리 결정된 에너지의 양 미만의 저장된 내부 인장 에너지 프로파일을 갖고, 상기 미리 결정된 에너지의 양은 상기 유리 기판의 두께, 상기 유리 기판의 압축 응력, 상기 유리 기판의 층의 깊이, 및 상기 최소 원하는 곡률 반경의 함수이며, 및
    여기서 상기 미리 결정된 에너지의 양 미만에서, 상기 유리 기판은 개선된 취약성을 갖는, 차량 인테리어 시스템을 제조하는 방법.
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