KR102640112B1 - 저점도 유리 및 제조를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
SiO2, Al2O3, B2O3, Li2O, SnO2 및 융합 라인 중 임의의 하나 또는 여럿을 포함하는 유리 물품. 유리 물품은 또한 100 kP 이하의 액상 점도를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 산화물 기준으로, 60 mol% 내지 74 mol% SiO2, 7 mol% 내지 18 mol% Al2O3, 3 mol% 내지 16 mol% B2O3, 0 mol% 내지 6 mol% Na2O, 0 mol% 내지 5 mol% P2O5, 5 mol% 내지 11 mol% Li2O, 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2016년 11월 7일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/418367, 2017년 1월 30일 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/452004, 및 2017년 9월 29일 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/565190을 우선권 주장하며, 이들 가출원의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함되며 그에 의존한다.
기술분야
본 명세서는 일반적으로 저점도 유리 및 리튬 함유 유리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서는, 커버 유리로서 사용될 수 있는 저점도 유리 및 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리의 제조에 관한 것이다. 본 명세서는 또한, 융합 라인을 함유하는 저점도 및 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리에 관한 것이다.
스마트 폰, 태블릿, 휴대용 미디어 플레이어, 퍼스널 컴퓨터, 및 카메라 등의 휴대용 장치의 이동 성질은, 이들 장치가 지면 등의 경질 표면 상에 돌발적으로 낙하하는 것에 대해 특히 취약성이 되게 한다. 이들 장치는 전형적으로 커버 유리를 포함하고, 이는 경질 표면과의 충격시 손상될 수 있다. 많은 이들 장치에서, 커버 유리는 디스플레이 커버로서 기능하고, 터치 기능성을 포함할 수 있어, 커버 유리 손상시 장치의 사용이 부정적으로 영향받는다.
관련 휴대용 장치가 경질 표면 상에 낙하될 때 커버 유리의 두가지 주요 고장 방식이 존재한다. 하나의 방식은 굴곡 고장으로, 이는 장치가 경질 표면과의 충격으로부터 동적 하중을 받을 때 유리의 구부림에 의해 초래된다. 다른 방식은 첨예 접촉 고장으로, 이는 유리 표면에 대한 손상의 도입에 의해 초래된다. 아스팔트, 화강암 등과 같은 거친 경질 표면으로 인한 유리의 충격은, 유리 표면에 첨예한 압입을 일으킬 수 있다. 이들 압입은, 균열이 발생하거나 전파될 수 있는 유리 표면 내의 고장 부위가 된다.
유리는, 유리 표면에 압축성 응력을 도입하는 것을 포함하는 이온-교환 기술에 의해 굴곡 고장에 대해 보다 저항성이 될 수 있다. 그러나, 이온-교환된 유리는, 첨예 접촉으로부터 유리 내의 국소적 압입에 의해 초래되는 높은 응력 집중으로 인해, 동적 첨예 접촉에 대해 여전히 취약성일 것이다.
첨예 접촉 고장에 대한 핸드헬드 장치의 저항성을 개선시키기 위한 유리 제조업자 및 핸드헬드 장치 제조업자의 계속적인 노력이 있어 왔다. 해결책은, 커버 유리 상의 코팅으로부터, 장치가 경질 표면 상에 낙하될 때 커버 유리가 경질 표면에 직접 터칭되는 것을 막는 베젤까지 다양하다. 그러나, 심미적 및 기능적 요건의 제약으로 인해, 커버 유리가 경질 표면에 터칭되는 것을 완전히 막기는 매우 어렵다.
또한, 가능한 한 얇은 휴대용 장치가 바람직하다. 따라서, 강도에 추가로, 휴대용 장치에서 커버 유리로서 사용하려는 유리는 가능한 한 얇게 제조될 것이 요망된다. 따라서, 커버 유리의 강도 증가에 추가로, 유리가, 얇은 유리 시트 등의 얇은 유리 물품을 제조할 수 있는 방법에 의해 형성될 수 있게 하는 기계적 특징을 갖는 것이 또한 바람직하다.
유리 형성 장치는, LCD 디스플레이, 휴대용 장치 등에 사용되는 유리 시트와 같은 다양한 유리 생성물을 형성하는 데 통상적으로 사용된다. 이들 유리 시트는, 용융 상태 유리를 형성 웨지 상으로 하향 유동시켜 연속적 유리 리본을 형성함으로써 제조될 수 있다. 개발 중인 기술은 점점 더 낮은 액상(liquidus) 점도를 갖는 유리 조성물을 사용하는 것이다. 이와 같이, 용융 상태 유리가 형성 웨지를 횡단할 때 이것의 탈유리화(devitrification)를 막기 위해 보다 높은 형성 온도가 사용된다.
따라서, 보다 낮은 액상 점도를 갖는 유리의 탈유리화를 완화시키도록 보다 높은 형성 온도를 제공할 수 있는 유리 리본의 형성을 위한 대안적 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다. 따라서, 이온 교환 등에 의해 강화될 수 있는, 또한 유리가 얇은 유리 물품으로서 형성될 수 있게 하는 기계적 특성을 갖는 유리에 대한 필요성이 또한 존재한다.
요약
일부 실시양태에 따르면, 유리 물품은, 산화물 기준으로: 60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 0.2 mol% 이하의 SnO2, 및 0.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하의 2가 양이온 산화물을 포함한다. 유리 물품은 0.9 이상의 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비를 갖고, 여기서 R2O는 mol% 단위의 알칼리 금속 산화물의 합계이고, RO는 mol% 단위의 2가 양이온 산화물의 합계이다.
일부 실시양태에 따르면, 유리 물품은, 산화물 기준으로: 60 mol% 이상 내지 66 mol% 이하의 SiO2; 11.5 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 8 mol% 이하의 B2O3; 2 mol% 이상 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하의 2가 양이온 산화물을 포함한다. 유리 물품은 0.9 이상의 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비를 갖고, 여기서 R2O는 mol% 단위의 알칼리 금속 산화물의 합계이고, RO는 mol% 단위의 2가 양이온 산화물의 합계이다.
일부 실시양태에 따르면, 유리 물품은, 산화물 기준으로: 65 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 12 mol% 이하의 Al2O3; 5 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 내지 4 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하의 2가 양이온 산화물을 포함한다. 유리 물품은 0.9 이상의 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비를 갖고, 여기서 R2O는 mol% 단위의 알칼리 금속 산화물의 합계이고, RO는 mol% 단위의 2가 양이온 산화물의 합계이다.
일부 실시양태에 따르면, 유리 물품은, Li2O, SiO2, Al2O3, 및 300 kP 이하의 액상 점도를 포함하고, 여기서 RI어닐링 - RI형성 상태는 0.0003 이상이고, 여기서 RI어닐링은, 1시간 동안 유리의 어닐링점에서 가열된 유리의 파장 589 nm에서의 굴절률이고, RI형성 상태는 형성 상태의 유리의 파장 589 nm에서의 굴절률이다.
일부 실시양태에 따르면, 소비자 전자 제품은, 전방 표면, 후방 표면, 및 측방 표면을 갖는 하우징; 적어도 부분적으로 하우징 내에 제공된, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소; 및 디스플레이 상에 배치된 커버 기판을 포함하며, 여기서 디스플레이는 하우징의 전방 표면에 또는 그에 인접하여 제공된다. 커버 기판 또는 하우징의 일부 중 적어도 하나는 상기에 언급된 제1 실시양태, 제2 실시양태, 제3 실시양태 또는 제4 실시양태 중 임의의 하나의 유리 물품을 포함한다.
추가의 실시양태에서, 유리 물품은 SiO2, Al2O3, B2O3, Li2O, SnO2 및 융합 라인을 포함한다. 유리 물품은 또한 Na2O 또는 P2O5를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 산화물 기준으로: 60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 0.9 이상의 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비를 포함하고, 여기서 R2O는 mol% 단위의 알칼리 금속 산화물의 합계이고, RO는 mol% 단위의 2가 양이온 산화물의 합계이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 300 kP 이하, 100 kP 이하, 50 kP 이하, 또는 25 kP 이하의 액상 점도를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 유리 물품의 적어도 하나의 표면 상에 압축성 응력 층이 형성되도록, 이온 교환 방법에 의해 강화된다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 0.15t 이상의 압축 깊이를 포함하고, 여기서 t는 유리 물품의 두께이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 0.15t 이상 내지 0.25t 이하의 압축 깊이 (DOC)를 포함하고, 여기서 t는 유리 물품의 두께이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 30 MPa 이상 내지 150 MPa 이하의 중심 장력을 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 유리 물품에 칼륨 이온을 첨가하는 이온 교환 방법에 의해 강화되고, 칼륨 층 깊이 (DOL)는 5 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 압축성 응력 층을 포함하고, 이는 그의 표면에서 300 MPa 이상 내지 950 MPa 이하의 압축성 응력을 갖는다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 5 N 이상 내지 24 N 이하의 누프 스크래치 측방향 균열 임계치(Knoop Scratch Lateral Cracking Threshold)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 15 kgf 이상의 압입 파쇄 임계치(Indentation Fracture Threshold)를 포함한다.
추가의 실시양태에서, 유리 물품은 SiO2, Al2O3 및 100 kP 이하, 50 kP 이하, 또는 25 kP 이하의 액상 점도를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 몰 산화물 기준으로: 60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 유리 물품의 적어도 하나의 표면 상에 압축성 응력 층이 형성되도록, 이온 교환 방법에 의해 강화된다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 0.15t 이상의 압축 깊이를 포함하고, 여기서 t는 유리 물품의 두께이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 0.15t 이상 내지 0.25t 이하의 압축 깊이 (DOC)를 포함하고, 여기서 t는 유리 물품의 두께이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 30 MPa 이상 내지 150 MPa 이하의 중심 장력을 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 유리 물품에 칼륨 이온을 첨가하는 이온 교환 방법에 의해 강화되고, 칼륨 층 깊이 (DOL)는 5 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 압축성 응력 층을 포함하고, 이는 그의 표면에서 300 MPa 이상 내지 950 MPa 이하의 압축성 응력을 갖는다.
추가의 실시양태에서, 유리 물품은 적어도 Li2O 및 SiO2, Al2O3, B2O3, 및 SnO2 중 하나 이상을 포함하고, 융합 라인을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 Na2O 또는 P2O5를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 산화물 기준으로: 60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 0.9 이상의 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비를 포함하고, 여기서 R2O는 mol% 단위의 알칼리 금속 산화물의 합계이고, RO는 mol% 단위의 2가 양이온 산화물의 합계이다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 300 kP 이하, 100 kP 이하, 50 kP 이하, 또는 25 kP 이하의 액상 점도를 포함한다.
추가의 실시양태에서, 유리 물품은 SiO2, Al2O3, Li2O를 포함하고, 100 kP 이하의 액상 점도 및 융합 라인을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은 50 kP 이하 또는 25 kP 이하의 액상 점도를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 몰 산화물 기준으로: 60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 물품은, 유리 물품의 적어도 하나의 표면 상에 압축성 응력 층이 형성되도록, 이온 교환 방법에 의해 강화된다.
추가의 특징 및 이점이 하기 상세한 설명에 기재될 것이며, 부분적으로 그 설명으로부터 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백하거나, 하기 상세한 설명, 청구범위, 뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함한 본원에 기재된 실시양태를 실시함으로써 인식될 것이다.
상기 일반적 설명 및 하기 상세한 설명 둘 다 다양한 실시양태를 설명하며, 청구된 주제의 성질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 골조를 제공하도록 의도된다. 첨부된 도면은 다양한 실시양태의 추가 이해를 제공하기 위해 포함된 것이며, 본 명세서에 포함되고 그의 일부를 구성한다. 도면은 본원에 기재된 다양한 실시양태를 예시하며, 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 유리 리본의 형성을 위한 장치를 개략적으로 도시한 것이고;
도 2는, 도 1의 라인 3-3의 위치에서의 단면 사시도를 개략적으로 도시한 것이고;
도 3은, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 도 2의 유리 리본의 형성을 위한 장치의 전방 사시도를 개략적으로 도시한 것이고;
도 4a는, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 유리 제조 장치에 사용하기 위한 교체가능 가열 카트리지를 개략적으로 도시한 것이고;
도 4b는, 도 4a의 라인 4B-4B를 따르는 교체가능 가열 카트리지의 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 5는, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 도 4a의 교체가능 가열 카트리지의 후방 사시도를 개략적으로 도시한 것이고;
도 6은, 본원에 기재된 바와 같은 이규화몰리브데넘 가열 부재를 포함하는 가열 카트리지에 대한 개개의 동력 변화에 대한 루트(root) 온도 반응의 수학적 모델을 그래프로 도시한 것이고;
도 7은, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 형성 용기의 트로프에 근접하여 배치된 가열 카트리지를 갖는 유리 제조 장치의 형성 용기의 또 다른 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 8은, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 도 7의 형성 용기의 라인 8-8을 따라 절단된 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 9는, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 형성 용기의 트로프에 근접하여 배치된 가열 카트리지를 갖는 유리 제조 장치의 형성 용기의 또 다른 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 10은, 융합 다운드로우(downdraw) 장치의 부분 단면 사시도이고;
도 11은, 연부 롤의 세트를 포함하는 시트 유리 드로잉을 위한 시스템의 실시양태의 측방 입면도이고;
도 12는, 연부 롤의 제1 세트 및 연부 롤의 제2 세트를 포함하는 시트 유리 드로잉을 위한 시스템의 실시양태의 측방 입면도이고;
도 13은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 유리 제조 장치를 나타내고;
도 14는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 도 13의 유리 제조 장치의 측면도이고;
도 15는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 제1 고도에서의 도 13의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 16은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 제2 고도에서의 도 13의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 17은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 제3 고도에서의 도 13의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 18은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 유리 제조 장치를 나타내고;
도 19는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 중간 고도에서의 도 18의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 20은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 2개의 상이한 고도에서의 독립적 일정 힘 입력 제어의 예시적 그래프를 나타내고;
도 21은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 최저 드로우 롤에서 받는 힘의 예시적 그래프를 나타내고;
도 22는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 최저 드로우 롤의 속도의 예시적 그래프를 나타내고;
도 23은, 본원에 개시되고 기재된 실시양태에 따른, 표면 상에 압축성 응력 층을 갖는 유리의 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 24는, 본원에 개시되고 기재된 실시양태에 따른 유리 물품에 대한 누프 스크래치 측방향 균열 임계치 시험 결과를 도시한 그래프이고;
도 25는, 본원에 개시되고 기재된 실시양태에 따른 유리 물품에 대한 압입 파쇄 임계치 시험 결과를 도시한 그래프이고;
도 26a는 본원에 개시된 임의의 유리 물품을 포함하는 예시적 전자 장치의 평면도이고;
도 26b는 도 26a의 예시적 전자 장치의 사시도이고;
도 27은 도 2의 융합 다운드로우 장치의 단면도의 사시도이고;
도 28은 도 2의 융합 다운드로우 장치의 단면도의 또 다른 사시도이다.
도 2는, 도 1의 라인 3-3의 위치에서의 단면 사시도를 개략적으로 도시한 것이고;
도 3은, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 도 2의 유리 리본의 형성을 위한 장치의 전방 사시도를 개략적으로 도시한 것이고;
도 4a는, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 유리 제조 장치에 사용하기 위한 교체가능 가열 카트리지를 개략적으로 도시한 것이고;
도 4b는, 도 4a의 라인 4B-4B를 따르는 교체가능 가열 카트리지의 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 5는, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 도 4a의 교체가능 가열 카트리지의 후방 사시도를 개략적으로 도시한 것이고;
도 6은, 본원에 기재된 바와 같은 이규화몰리브데넘 가열 부재를 포함하는 가열 카트리지에 대한 개개의 동력 변화에 대한 루트(root) 온도 반응의 수학적 모델을 그래프로 도시한 것이고;
도 7은, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 형성 용기의 트로프에 근접하여 배치된 가열 카트리지를 갖는 유리 제조 장치의 형성 용기의 또 다른 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 8은, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 도 7의 형성 용기의 라인 8-8을 따라 절단된 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 9는, 본원에 나타내고 기재된 하나 이상의 실시양태에 따른 형성 용기의 트로프에 근접하여 배치된 가열 카트리지를 갖는 유리 제조 장치의 형성 용기의 또 다른 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 10은, 융합 다운드로우(downdraw) 장치의 부분 단면 사시도이고;
도 11은, 연부 롤의 세트를 포함하는 시트 유리 드로잉을 위한 시스템의 실시양태의 측방 입면도이고;
도 12는, 연부 롤의 제1 세트 및 연부 롤의 제2 세트를 포함하는 시트 유리 드로잉을 위한 시스템의 실시양태의 측방 입면도이고;
도 13은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 유리 제조 장치를 나타내고;
도 14는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 도 13의 유리 제조 장치의 측면도이고;
도 15는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 제1 고도에서의 도 13의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 16은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 제2 고도에서의 도 13의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 17은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 제3 고도에서의 도 13의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 18은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 유리 제조 장치를 나타내고;
도 19는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 중간 고도에서의 도 18의 유리 제조 장치의 상면도이고;
도 20은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 2개의 상이한 고도에서의 독립적 일정 힘 입력 제어의 예시적 그래프를 나타내고;
도 21은, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 최저 드로우 롤에서 받는 힘의 예시적 그래프를 나타내고;
도 22는, 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 최저 드로우 롤의 속도의 예시적 그래프를 나타내고;
도 23은, 본원에 개시되고 기재된 실시양태에 따른, 표면 상에 압축성 응력 층을 갖는 유리의 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 24는, 본원에 개시되고 기재된 실시양태에 따른 유리 물품에 대한 누프 스크래치 측방향 균열 임계치 시험 결과를 도시한 그래프이고;
도 25는, 본원에 개시되고 기재된 실시양태에 따른 유리 물품에 대한 압입 파쇄 임계치 시험 결과를 도시한 그래프이고;
도 26a는 본원에 개시된 임의의 유리 물품을 포함하는 예시적 전자 장치의 평면도이고;
도 26b는 도 26a의 예시적 전자 장치의 사시도이고;
도 27은 도 2의 융합 다운드로우 장치의 단면도의 사시도이고;
도 28은 도 2의 융합 다운드로우 장치의 단면도의 또 다른 사시도이다.
상세한 설명
이제, 이러한 저점도 유리 및 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리의 제조를 위한 제조 시스템 및 방법을 상세히 언급한다. 이제, 다양한 실시양태에 따른 저점도 유리 및 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리를 상세히 언급한다. 또한, 융합 라인을 함유하는 저점도 및 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리를 상세히 언급한다.
유리 제조 시스템
이제, 유리 리본의 형성을 위한 방법 및 장치의 실시양태를 상세히 언급하며, 그의 예를 첨부된 도면에 나타내었다. 가능하다면, 동일한 또는 유사한 부분을 나타내기 위해 도면 전반에 걸쳐 동일한 참조 번호가 사용된다. 유리 리본의 제조를 위한 장치의 하나의 실시양태를 도 1에 나타내었고, 이는 전반에 걸쳐 일반적으로 참조 번호 10으로 표시된다. 하나의 실시양태에 따르면, 유리 리본의 형성을 위한 장치는 하우징 내에 배치되고 루트에서 수렴되는 한 쌍의 하향 경사진 형성 표면 부분을 포함하는 형성 웨지를 포함한다. 복수의 가열 카트리지가 하우징의 포트 내에 배치될 수 있다. 각각의 가열 카트리지는 가열 카트리지의 저부 표면에 대하여 약 90° 초과의 각도로 배향된 열 지향 표면을 포함할 수 있다. 열 지향 표면은 열 지향 표면에 인접하여 배치된 가열 부재를 포함할 수 있다. 가열 카트리지는, 열 지향 표면이 형성 웨지를 대향하고, 열 지향 표면의 상부 연부 및 가열 카트리지의 상단 표면이 형성 웨지의 루트 또는 형성 웨지의 트로프 중 적어도 하나의 상부에 배치되어 가열 카트리지의 열 지향 표면으로부터 형성 웨지의 루트 또는 형성 웨지의 트로프를 향해 열을 지향시키도록 배치될 수 있다. 유리 리본의 형성을 위한 방법 및 장치의 다양한 실시양태를 첨부된 도면을 구체적으로 참조하면서 본원에서 보다 상세히 설명할 것이다.
본원에서 범위는 "약" 하나의 특정 값, 및/또는 내지 "약" 또 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 또 다른 실시양태는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 값이 선행하는 "약"의 사용에 의해 근사치로서 표현되는 경우, 특정 값이 또 다른 실시양태를 형성함을 이해할 것이다. 또한, 각각의 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여, 또한 다른 끝점에 대해 독립적으로 중요함을 이해할 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이 방향성 용어 (예를 들어, 상부, 하부, 우측, 좌측, 전방, 후방, 상단, 저부)는, 단지 도시된 도와 관련하여 제시되는 것이며, 절대적 배향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
달리 명백히 언급되지 않는 한, 어떠한 방식으로든, 본원에 기재된 임의의 방법은 그의 단계들이 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되도록 의도되지 않으며, 또한 임의의 장치에서 특정 배향이 요구되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그의 단계들이 이어지는 순서를 언급하지 않거나, 또는 임의의 장치 청구항이 실제로 개개의 구성요소들에 대한 순서 또는 배향을 언급하지 않거나, 또는 다른 방식으로 청구범위 또는 명세서에서 단계들이 특정 순서로 제한되어야 함을 구체적으로 언급하지 않거나, 또는 장치의 구성요소들에 대한 특정 순서 또는 배향이 언급되지 않은 경우, 어떠한 방식으로든, 어떤 면에서도, 순서 또는 배향이 추론되도록 의도되지 않는다. 이는, 단계 배열, 작업 흐름, 구성요소의 순서, 또는 구성요소의 배향에 대한 논리의 문제; 문법적 조직 또는 구두법으로부터 파생된 명백한 의미; 및 명세서에 기재된 실시양태의 수 또는 유형을 포함한, 해석을 위한 임의의 가능한 비-명시적 근거로 유지된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 영문에서 단수형 "a," "an" 및 "the"는, 문맥에서 달리 명백히 지시하지 않는 한, 복수 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "하나의" 구성요소에 대한 언급은, 문맥에서 달리 명백히 지시하지 않는 한, 2개 이상의 이러한 구성요소를 갖는 측면을 포함한다.
이제, 도 1을 참조하면, 유리 리본(12)의 형성을 위한 유리 형성 장치(10)의 하나의 실시양태가 개략적으로 도시되어 있다. 유리 형성 장치(10)는 일반적으로 저장소(18)로부터 유리 배치 물질(16)을 수용하도록 구성된 용융 용기(15)를 포함한다. 유리 배치 물질(16)은 모터(22)에 의해 구동되는 배치 전달 장치(20)에 의해 용융 용기(15)로 도입될 수 있다. 임의적 컨트롤러(24)가 모터(22)를 활성화시키기 위해 제공될 수 있고, 스탠드파이프(30) 내의 유리 용융물 레벨을 측정하고 측정된 정보를 컨트롤러(24)에 통고하기 위해 용융 상태 유리 레벨 프로브(28)가 사용될 수 있다.
유리 형성 장치(10)는, 용융 용기(15)로부터 하류에 위치하고 제1 연결 튜브(36)에 의해 용융 용기(15)에 커플링된 청징 용기(38), 예컨대 청징 튜브를 포함한다. 혼합 용기(42), 예컨대 교반 챔버가, 청징 용기(38)로부터 하류에 위치한다. 전달 용기(46), 예컨대 보울이, 혼합 용기(42)로부터 하류에 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 연결 튜브(40)는 청징 용기(38)를 혼합 용기(42)에 커플링하고, 제3 연결 튜브(44)는 혼합 용기(42)를 전달 용기(46)에 커플링한다. 추가로 나타낸 바와 같이, 유리 용융물을 전달 용기(46)로부터 형성 용기(60)의 유입구(50)로 전달하기 위해 하강관(48)이 배치된다.
용융 용기(15)는 전형적으로 내화성 물질, 예컨대 내화성 (예를 들어, 세라믹) 벽돌로부터 제조된다. 유리 형성 장치(10)는, 전형적으로 백금 또는 백금-함유 금속, 예컨대 백금-로듐, 백금-이리듐 및 이들의 조합으로부터 제조된, 그러나 또한 내화성 금속, 예컨대 몰리브데넘, 팔라듐, 레늄, 탄탈럼, 티타늄, 텅스텐, 루테늄, 오스뮴, 지르코늄, 및 이들의 합금 및/또는 이산화지르코늄을 포함할 수 있는 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 백금-함유 구성요소는 제1 연결 튜브(36), 청징 용기(38), 제2 연결 튜브(40), 스탠드파이프(30), 혼합 용기(42), 제3 연결 튜브(44), 전달 용기(46), 하강관(48) 및 유입구(50) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 형성 용기(60) 또한 내화성 물질 (예를 들어, 내화성 벽돌 및/또는 내화성 금속)로부터 제조될 수 있고, 이는 유리 용융물을 유리 리본(12)으로 형성하도록 디자인된다.
도 2는, 도 1의 라인 2-2를 따르는 유리 형성 장치(10)의 단면 사시도이다. 나타낸 바와 같이, 형성 용기(60)는 상향 (즉, 도 2에 도시된 좌표축의 +x 방향) 개방 트로프(61), 형성 웨지(62)의 대향 단부(64a, 64b) 사이에서 연장되는 한 쌍의 하향 (즉, 도 2에 도시된 좌표축의 -x 방향) 경사진 형성 표면 부분(66a, 66b)을 포함하는 형성 웨지(62)를 포함한다. 하향 경사진 형성 표면 부분(66a, 66b)은 하류 방향(68)을 따라 수렴되어 루트(70)를 형성한다. 드로우 평면(72)은 루트(70)를 통해 연장된다. 유리 리본(12)은 형성 웨지(62)로부터 하류 방향(68)으로 드로우 평면(72)을 따라 드로잉될 수 있고, 이는 본원에서 추가로 기재될 것이다. 도시된 바와 같이, 드로우 평면(72)은 루트(70)를 통해 형성 용기(60)의 일반적으로 수평한 세로 방향 (도 2에 도시된 좌표축의 +/-y 방향)으로 루트(70)를 이등분한다. 그러나, 드로우 평면(72)은 루트(70)를 통해 형성 용기(60)를 이등분하는 것 이외에 루트에 대하여 다른 다양한 배향으로 연장될 수 있음을 이해하여야 한다. 도 1 및 2는 유리 형성 장치 및 형성 용기의 하나의 실시양태를 일반적으로 도시한 것이지만, 본 개시내용의 측면은 다양한 다른 형성 용기 구성으로 사용될 수 있음을 또한 이해하여야 한다.
도 1 및 2를 참조하면, 특정 실시양태에서, 형성 용기(60)는 한 쌍의 하향 경사진 형성 표면 부분(66a, 66b)과 교차되는 연부 지향기(80a, 80b)를 포함할 수 있다. 연부 지향기는, 용융 상태 유리를 형성 용기(60)의 루트(70)에 근접하게 지향시킴으로써 요망되는 유리 리본 폭 및 연부 특징을 달성하는 것을 돕는다. 추가의 실시양태에서, 연부 지향기는 하향 경사진 형성 표면 부분(66a, 66b) 둘 다와 교차할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 특정 실시양태에서 연부 지향기는 형성 웨지(62)의 대향 단부(64a, 64b) 각각에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연부 지향기(80a, 80b)는 형성 웨지(62)의 대향 단부(64a, 64b) 각각에 배치되면서, 각각의 연부 지향기(80a, 80b)는 하향 경사진 형성 표면 부분(66a, 66b) 둘 다와 교차하도록 구성될 수 있다. 추가로 나타낸 바와 같이, 각각의 연부 지향기(80a, 80b)는 서로 실질적으로 동일하다. 그러나, 대안적 실시양태에서, 연부 지향기는 유리 형성 장치의 특정 특징에 따라 상이한 구성 및/또는 기하구조를 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 개시내용의 측면에 따라 다양한 형성 웨지 및 연부 지향기의 구성이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 개시내용의 측면은 미국 특허 번호 3,451,798, 3,537,834, 7,409,839, 미국 특허 출원 번호 14/278582 (2014년 5월 15일 출원됨), 및/또는 미국 가특허 출원 번호 61/155,669 (2009년 2월 26일 출원됨) (이들 각각은 본원에 참조로 포함됨)에 개시된 바와 같은 형성 웨지 및 연부 지향기 구성으로 사용될 수 있다.
또한 도 1을 참조하면, 유리 형성 장치(10)는 임의로, 유리 리본을 형성 용기(60)의 루트(70)로부터 드로잉하기 위해 적어도 하나의 연부 롤러 어셈블리 (나타내지 않음)를 포함할 수 있다. 하기에서 추가로 충분히 논의되는 바와 같이 본 개시내용의 측면에 따라 다양한 연부 롤러 어셈블리 구성이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.
하우징(14)은 형성 용기(60)를 둘러싼다. 하우징(14)은 강철로부터 형성되고, 내화성 물질 및/또는 형성 용기(60), 및 형성 용기(60) 내부 및 주위에서 유동하는 용융 상태 유리를 주위 환경으로부터 단열시키는 절연재를 함유한다. 나타내지는 않았지만, 하우징(14)은 형성 용기(60)의 부분으로부터 에너지를 추출하기 위해 물 또는 다른 열 전달 매질 (예를 들어, 공기 등)을 활용할 수 있는 복수의 냉각 튜브 또는 바요넷(bayonet)을 포함할 수 있다. 하우징(14)의 보다 높은 고도에서의, 예를 들어 형성 용기(60)의 둑(weir) 상부에 또는 그에 근접하여 또는 형성 용기(60)의 표면에 근접하여 있는 이러한 냉각 튜브 또는 바요넷은 점도를 보다 빠르게 증가시킴으로써 유리 강성 및 왜곡(baggy warp) 저항성을 개선시킬 수 있다. 또한, 이들 보다 높은 고도에서의 이러한 냉각 튜브 또는 바요넷의 하나 이상의 쌍은 동일한 두께의 유리 리본에 대하여 보다 낮은 루트 점도를 가능하게 할 수 있다.
이제 도 1 내지 2를 참조하면, 작동 중에, 배치 물질(16), 구체적으로 형성 유리에 대한 배치 물질은, 저장소(18)로부터 배치 전달 장치(20)를 갖는 용융 용기(15) 내로 공급된다. 배치 물질(16)은 용융 용기(15) 내에서 용융 상태 유리로 용융된다. 용융 상태 유리는 용융 용기(15)로부터 제1 연결 튜브(36)를 통해 청징 용기(38) 내로 통과된다. 용해된 기체 (이는 유리 결점을 초래할 수 있음)는, 청징 용기(38) 내의 용융 상태 유리로부터 제거된다. 이어서, 용융 상태 유리는 청징 용기(38)로부터 제2 연결 튜브(40)를 통해 혼합 용기(42) 내로 통과된다. 혼합 용기(42)는, 교반 등에 의해, 용융 상태 유리를 균질화시키고, 균질화된 용융 상태 유리는 제3 연결 튜브(44)를 통해 전달 용기(46)로 통과된다. 전달 용기(46)는 균질화된 용융 상태 유리를 하강관(48)을 통해 유입구(50) 내로 배출하고, 이는 또한, 균질화된 용융 상태 유리를 형성 용기(60)의 트로프(61) 내로 통과시킨다.
용융 상태 유리(17)가 형성 웨지(62)의 상향 개방 트로프(61)를 채움에 따라, 이는 트로프(61)에서 넘쳐흐르고, 경사진 형성 표면 부분(66a, 66b) 상에서 유동하여 형성 웨지(62)의 루트(70)에서 재합류되고, 이로써 유리 리본(12)을 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유리 리본(12)은 루트(70)를 통해 연장되는 드로우 평면(72)을 따라 하류 방향(68)으로 드로잉될 수 있다.
도 1 내지 2에 도시된 바와 같은 유리 형성 장치에서는, 유기 발광 다이오드 (OLED) 기술을 활용하는 고성능 디스플레이 (HPD) 또는 커버 유리 디스플레이와 같은 개발 중인 기술이, 보다 낮은 액상 점도를 갖는 유리 조성물 및/또는 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리와 같은 형성이 어려운 유리 조성물로부터 이익을 얻음을 발견하였다. 이러한 유리 조성물은 전형적으로, 형성 용기(60)로부터 드로잉되는 유리 리본에서의 탈유리화와 같은 결점의 형성을 막기 위해 보다 높은 형성 온도에서 제조된다. 본원에 기재된 유리 형성 장치는 또한, 용융 상태 유리를 비교적 높은 형성 온도에서 유지함으로써 시트-형성 공정을 보조하고 유리 리본에서의 결점의 형성을 막기 위해 형성 용기(60)의 루트에 근접하여 배치된 가열 카트리지를 활용할 수 있다.
구체적으로 다시 도 1 내지 3을 참조하면, 형성 용기(60)의 루트(70)로부터 드로잉되는 유리 리본(12)에서 용융 상태 유리의 비교적 높은 온도를 유지하기 위해, 유리 형성 장치(10)는 하우징(14) 및/또는 하우징 시일 플레이트(136) (도 3)에 형성된 일련의 포트(112)에 배치된 복수의 가열 카트리지(110, 111)를 추가로 포함한다. 하우징 시일 플레이트(136)는 하우징(14) (도 1 내지 2)의 부분을 형성한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 시리즈의 포트(112) 및 제2 시리즈의 포트 (나타내지 않음)는, 복수의 제1 가열 카트리지(110) 및 복수의 제2 가열 카트리지(111)가 루트(70)의 대향 측면 상에 위치하여 드로우 평면(72)이 복수의 제1 가열 카트리지(110)와 복수의 제2 가열 카트리지(111) 사이에서 연장되도록 배열된다. 복수의 제1 가열 카트리지(110) 및 제1 시리즈의 포트(112)를 보다 상세히 설명할 것이다. 그러나, 복수의 제1 가열 카트리지(110) 및 복수의 제2 가열 카트리지(111)는 서로 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가짐을 이해하여야 한다. 유사하게, 포트(112)의 각각의 시리즈는 서로 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가짐을 이해하여야 한다.
도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 제1 시리즈의 포트(112)는 형성 용기(60)의 폭 (도 1 및 2에 도시된 좌표축에서 +/-y 방향)을 가로질러 배열되고, 따라서 제1 시리즈의 포트(112)는 유리 리본(12)이 드로잉되는 드로우 평면(72)의 폭 (도 1 및 2에 도시된 좌표축에서 +/-y 방향)에 걸쳐진다. 따라서, 복수의 제1 가열 카트리지(110)는, 상응하는 포트 내에 삽입될 때, 또한 형성 용기(60)의 폭을 가로질러 배열되며 유리 리본(12)의 드로우 평면(72)의 폭을 가로질러 연장됨을 이해하여야 한다. 일부 실시양태에서, 제1 시리즈의 포트(112)의 각각의 포트는 형성 용기의 폭을 가로질러 서로 떨어져 측방향으로 (즉, 도 1 및 2에 도시된 좌표축의 +/-y 방향으로) 이격되어 있다. 특정 실시양태에서, 제1 시리즈의 포트(112)의 각각의 포트는 동일한 거리만큼 서로 떨어져 측방향으로 이격될 수 있다.
복수의 제1 가열 카트리지(110)는 열을 루트(70) 상으로 지향시킴으로써 루트(70)를 요망되는 온도에서, 예컨대 용융 상태 유리의 탈유리화 온도 초과에서 유지하도록, 또한 유리의 결점 형성을 완화시키도록 구성될 수 있다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 제1 시리즈의 포트(112)는, 복수의 제1 가열 카트리지(110)가 -z 방향으로 형성 용기(60)의 루트(70)로부터 이격되어 그에 인접하여 배치되도록 하우징(14) 내에 위치할 수 있다. 도 3에 도시된 실시양태에서, 복수의 제1 가열 카트리지(110)는 -z 방향으로 루트(70)로부터 이격되어 있고, 추가로, 각각의 가열 카트리지(110)의 일부는 루트(70)의 상부에 (좌표축의 +x 방향) 위치하고, 일부는 루트(70)의 하부에 (좌표축의 -x 방향) 위치하도록 배치된다. 대안적으로, 도 1에 도시된 실시양태에서, 제1 시리즈의 포트(112)는, 복수의 제1 가열 카트리지(110)가 전적으로 루트(70)의 상부에 배치되도록 하우징(14) 내에 위치할 수 있다. 또한 다른 실시양태 (나타내지 않음)에서는, 제1 시리즈의 포트(112)가, 복수의 제1 가열 카트리지(110)가 루트(70)의 하부에 배치되도록 하우징(14) 내에 위치할 수 있다.
도 1 내지 3은, 5개의 가열 카트리지(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)를 포함하는 복수의 제1 가열 카트리지(110)를 도시한 것이다. 따라서, 도 1 내지 3은, 이들 5개의 가열 카트리지가 하우징(14) 내에 형성된 5개의 포트(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)를 포함하는 제1 시리즈의 포트(112) 내에 배치된 것을 도시한 것이다. 그러나, 이는 예시적 수이며, 복수의 제1 가열 카트리지(110) 내의 가열 카트리지의 수 및 제1 시리즈의 포트(112) 내의 상응하는 포트의 수는 5개 초과 또는 5개 미만일 수 있음을 이해하여야 한다. 마찬가지로, 가열 카트리지의 폭은 활용되는 가열 카트리지의 수 뿐만 아니라 형성 용기의 폭에 따라 달라진다. 예를 들어, 도 1은 형성 용기의 전체 폭을 가로지르는 5개의 가열 카트리지를 나타내지만, 도 23은 형성 용기의 전체 폭 미만을 가로지르는 5개의 가열 카트리지를 나타낸다. 복수의 제1 가열 카트리지(110) 중 하나를 본원에서 보다 상세히 설명할 것이다. 그러나, 복수의 제1 가열 카트리지(110)의 각각의 가열 카트리지(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 뿐만 아니라 복수의 제2 가열 카트리지(111)의 각각의 가열 카트리지는 실질적으로 동일한 또는 유사한 구성을 가짐을 이해하여야 한다.
이제, 도 3 내지 5를 참조하면, 실시양태에서, 복수의 제1 가열 카트리지(110) 각각은, 적어도 하나의 가열 부재(124)가 면 상에 또는 그에 인접하여 배치된 열 지향 표면(122)을 갖는 인클로저(120)를 포함한다. 인클로저(120)는 유리 형성 장치(10)와 관련된 승온 조건에서의 사용에 적합한 각종 물질로부터 제작될 수 있다. 예를 들어, 인클로저(120), 및 가열 카트리지 (110a)의 다른 부분은, 유리 형성 장치(10)와 관련된 구조 및/또는 열 파라미터를 충족하는 내화성 물질, 예컨대 고온 니켈계 합금, 강철 (예를 들어, 스테인레스 강철), 또는 다른 합금 또는 물질 (또는 물질의 조합)로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 인클로저(120)는 니켈계 합금, 예컨대 헤인즈 인터내쇼날 인코포레이티드(Haynes International, Inc.)에 의해 제조된 헤인즈(Haynes)® 214® 니켈계 합금으로 제조될 수 있다.
도 3 내지 5는 가열 카트리지(110a)가 인클로저를 포함하는 것을 도시하고 있지만, 다른 실시양태도 고려되고 가능함을 이해하여야 한다. 예를 들어, 별도의 인클로저(120)를 포함하기보다는, 열 지향 표면(122)이 금속/합금으로부터 형성된 별도의 인클로저를 갖는 대신에 내화성 물질의 블록(들)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 또한 비제한적으로, 실시양태에서, 열 지향 표면은 에이엔에이치 레프랙토리즈(ANH refractories)에 의해 제조된 NA-33 내화성 블록으로부터 형성된 본체에 부착된다.
하나의 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)은 낮은 방사율을 갖는 세라믹 내화성 배커 물질로부터 형성된다. 적합한 세라믹 내화성 물질은, 비제한적으로, 지르카르 세라믹스(Zircar ceramics)로부터 입수가능한 SALI 보드를 포함한다. 유리 형성 장치(10)의 고온에 직접 노출되지 않는 가열 카트리지(110a)의 부분은 저온 응용에 적합한 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 가열 카트리지(110a)가 인클로저를 포함하는 경우, 인클로저(120)의 후면(125)은, 예를 들어, 420 스테인레스 강철과 같은, 유리 형성 장치(10)와 관련된 구조 및/또는 열 파라미터를 충족하도록 선택된 스테인레스 강철로부터 제조될 수 있다.
본원에 기재된 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)은 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 각도 α로 배향된다. 본원에 기재된 실시양태에서, 각도 α는 90° 초과이다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 열 지향 표면(122)의 각도 α는 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 약 120° 내지 약 150°일 수 있다. 다른 실시양태에서, 열 지향 표면(122)의 각도 α는 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 약 130° 내지 약 140°일 수 있다. 구체적 실시양태에서, 열 지향 표면(122)의 각도 α는 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 약 135°이다.
일부 실시양태에서, 열 지향 표면(122)의 하향-대향 배향은, 각각의 교체가능 가열 카트리지의 열 지향 표면(122)이 형성 용기(60)의 루트(70)를 향하도록 유리 형성 장치(10)의 하우징(14) 내에서 가열 카트리지(110a)를 위치조절하는 것을 용이하게 한다. 구체적으로, 열 지향 표면(122)의 하향 대향 배향은, 열 지향 표면(122)이, 주위 환경으로의, 특히 루트(70)의 상부 영역, 예컨대 가열 카트리지의 상부 영역으로의 열 손실을 단지 최소로 하면서 열을 형성 용기(60)의 루트(70) 상으로 이를 향해 방사하고 지향시킬 수 있게 한다.
다시 도 1 내지 3을 참조하면, 일부 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)는, 열 지향 표면(122)의 상부 연부(123) 및 각각의 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127)이 루트(70)의 상부에 배치되도록 유리 형성 장치(10)의 하우징(14) 내에 배치된다. 이러한 위치조절은, 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)이 열을 형성 용기(60)의 루트(70) 상으로 이를 향해 지향시키고, 이로써 루트(70)의 온도 뿐만 아니라 루트(70)의 영역 내에서 형성 용기(60) 상에서 유동하는 용융 상태 유리의 온도를 증가시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열 카트리지(110a)는 전적으로 루트(70)로부터 상류에 배치될 수 있다. 대안적 실시양태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열 카트리지(110a)가 부분적으로 루트(70)로부터 상류에 배치될 수 있다. 예를 들어, 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127)은 루트(70)로부터 상류에 배치될 수 있으면서, 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)은 루트(70)로부터 하류에 배치된다. 부분적으로 루트(70)로부터 상류의 가열 카트리지(110a)의 위치조절은, 가열 카트리지의 각진 열 지향면으로 인한 루트(70) 상부의 비-표적 영역으로의 열 손실을 감소시키면서 용융 상태 유리의 탈유리화를 막기 위해 적절한 가열을 루트(70)에 제공할 수 있다. 또한, 부분적으로 루트(70)로부터 상류의 가열 카트리지(110a)의 위치조절은, 가열 카트리지, 구체적으로 열 지향 표면(122)이 루트(70)에 보다 가깝게 배치되어 보다 많은 양의 열이 루트(70) 및 루트(70) 상으로 유동하는 용융 상태 유리 상에 입사되는 것을 허용할 수 있다.
보다 구체적으로, 열 지향 표면(122)의 각도 및 하우징(14) 내의 가열 카트리지(110a)의 위치는, 열 지향 표면의 뷰 인자(view factor)가, 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127) 상부에 위치한 물체에 비해 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127) 하부에 위치한 물체 (예컨대 형성 용기(60)의 루트(70))에서 더 크게 되는 각도 및 위치이다. 본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "뷰 인자"는, 특정된 표면 상에 입사된 열 지향 표면(122)으로부터의 열 방사의 상대적 비율을 지칭한다. 예를 들어, 열 지향 표면(122)으로부터의 뷰 인자가, 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127) 상부에 위치한 물체에 비해 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127) 하부에 위치한 물체 (예컨대 형성 용기(60)의 루트(70))에서 더 크기 때문에, 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127) 하부에 위치한 물체는 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127) 상부에 위치한 물체에 비해 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)으로부터 보다 많은 양의 열 유속을 수용할 것이다.
일부 다른 실시양태 (나타내지 않음)에서, 가열 카트리지(110)는 루트(70)의 하류 (즉, -x 방향)에 배치될 수 있다. 이들 실시양태에서, 가열 카트리지의 열 지향면은, 각진 열 지향면을 따라 열이 상승함에 따라 루트(70)를 향해 열을 지향시키도록 각을 이룰 수 있다.
본원에 기재된 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)는 루트(70)를 가열하기 위한 히터로서 뿐만 아니라 가열 카트리지(110a) 상부의 영역을 가열 카트리지(110a) 하부의 영역으로부터 단열시키고 차폐함으로써 루트(70) 및 루트(70) 상으로 유동하는 용융 상태 유리로부터 형성 용기(60)의 루트(70) 상부에 위치하는 비-표적 영역으로의 열 손실을 막는 열 차폐기로서 기능할 수 있음을 이해하여야 한다. 구체적으로, 상기에 기재된 바와 같이, 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)은 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 90° 초과인 각도 α로 배향된다. 이와 같이, 가열 카트리지(110a)의 상단 표면(127) 및 열 지향 표면(122)의 상부 연부(123)는 가열 카트리지(110a)의 하부 연부(129) 및 저부 표면(126) 상에서 캔틸레버화된다. 열 지향 표면(122)의 이러한 배향은 본원에 기재된 바와 같은 가열 카트리지의 뷰 인자를 생성한다. 추가로, 열 지향 표면(122)의 캔틸레버화된 배열은 열 지향 표면(122)을 열 지향 표면(122)과 형성 용기(60) 사이의 갭(170)을 가로질러 연장시켜, 형성 용기(60)와 가열 카트리지 사이의 간격을 감소시키고 루트의 하류 영역으로부터 형성 용기(60)의 루트(70)의 상류에 위치하는 유리 형성 장치(10)의 영역으로의 열 손실을 감속시킨다. 이와 같이, 가열 카트리지(110a)는 또한 열 지향 표면(122) 상부 영역을 열 지향 표면(122) 하부 영역으로부터 열적으로 차폐한다.
또한 도 4 내지 5를 참조하면, 열 지향 표면(122) 상에 또는 그에 인접하여 배치된 가열 부재(124)는 저항 가열 부재이다. 특정 실시양태에서, 저항 가열 부재의 물질은 이규화몰리브데넘일 수 있다. 일부 실시양태에서, 가열 부재(124)는 이규화몰리브데넘으로부터 형성된 와이어로부터 구성될 수 있다. 예를 들어, 또한 비제한적으로, 하나의 실시양태에서, 가열 부재(124)는 구불구불한 형상으로 열 지향 표면(122) 상에 배치된 이규화몰리브데넘 와이어로부터 구성될 수 있다. 예를 들어, 또한 비제한적으로, 이규화몰리브데넘으로부터 형성된 가열 부재(124)는 열 지향 표면(122) 상에 배치된 권취 부재를 포함할 수 있다. 가열 카트리지(110a)를 통해 연장되는 가열 부재(124)의 단부는 열 지향 표면(122)으로부터 동력 손실을 최소화하도록 선택된 직경을 가질 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 형성 가열 카트리지는 가열 카트리지의 가열 효율을 크게 개선시킬 수 있다고 결정되었다. 이는 추가의 내화성 물질 단열재 및 각진 열 지향 표면 뿐만 아니라 다른 물질에 비해 이규화몰리브데넘 가열 부재의 증가된 동력-운반능에 기인하는 것일 수 있다. 또한, 이규화몰리브데넘 가열 부재, 및 본원에 기재된 가열 카트리지와 같은 세그먼트화된 가열 카트리지의 조합은, 다른 종래의 가열 부재 물질에 비해 루트(70)에서 보다 높은 형성 온도를 가능하게 하는 것으로 나타났다. 이는, 예를 들어, 보다 높은 형성 온도의 사용을 가능하게 하고, 이는 또한, 용융 상태 유리의 탈유리화를 막고 형성 용기(60)의 루트(70)로부터 드로잉되는 유리 리본에서 결점을 완화시킨다. 추가로, 루트(70)에서의 형성 온도가 동일할 때, 이규화몰리브데넘 가열 부재는 유리하게, 종래의 가열 부재 물질 사용시보다 낮은 동력 입력으로 이러한 형성 온도를 달성한다.
도 4a는 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122) 상에 배치된 단일 가열 부재(124)를 도시한 것이지만, 다른 구성도 고려되고 가능함을 이해하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 가열 부재(124)는 2개 이상의 별도의 가열 부재를 포함하는 세그먼트화된 가열 부재일 수 있고, 이들 각각은 별도로 구동되고 제어될 수 있다. 이는, 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)이 독립적으로 제어될 수 있는 개개의 가열 대역을 가지며 형성됨으로써 열 지향 표면(122)의 온도 프로파일의 보다 세밀한 제어를 제공할 수 있게 한다.
또한 도 4 내지 5를 참조하면, 열 지향 표면(122)의 면 뒤에는 열 지향 표면(122)을 가열 카트리지(110a)의 밸런스로부터 절연시키는 내화성 물질(128)의 하나 이상의 블록이 위치한다. 내화성 물질(128)의 이들 블록은 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 인클로저(120) 내에 위치할 수 있거나, 또는 대안적으로, 인클로저 없이 열 지향 표면(122)에 직접 부착될 수 있다. 특정 실시양태에서, 내화성 물질(128)은 열 지향 표면(122)으로부터의 열 전달을 최소화하도록 배향된다. 구체적으로, 특정 실시양태에서, 내화성 물질(128)의 교호하는 수직 스택(stack) 및 수평 스택은 블록 사이의 이음매에서 열 감소를 보조할 수 있다고 믿어짐에 따라, 내화성 물질(128)은 교호하는 수직 스택 및 수평 스택으로 배향된다. 특정 실시양태에서, 내화성 물질(128)은 열 지향 표면(122)의 각도와 대략 동일한 각도로 배향될 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 예컨대 열 지향 표면(122)이 내화성 물질, 예컨대 SALI 보드 등으로부터 형성되는 경우, 열 지향 표면(122)의 내화성 물질은 인클로저 내로 연장될 수 있다. 본원에 기재된 실시양태에서, 내화성 물질(128)은, 비제한적으로, SALI 보드, 단열 내화 벽돌 (IFB), 듀라보드(Duraboard)® 3000 및/또는 듀라보드® 2600을 포함하는 상업적으로 입수가능한 내화성 물질일 수 있다. 특정 실시양태에서, 내화성 블록은, SALI 보드로부터 형성된 열 지향 표면(122)에 가장 가까운 제1 층 및 제1 층 뒤에 위치하는 IFB로부터 형성된 제2 층을 가질 수 있다.
각종 부착 구조를 사용하여 루트(70)에 대하여 가열 카트리지(110a)를 마운팅할 수 있다. 일부 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)는 하우징(14) 및/또는 도 3에 도시된 바와 같이 하우징 시일 플레이트(136)와 맞물리는 브래킷(114) 상에 마운팅될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 가열 카트리지(110a)는 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(14) 및/또는 하우징 시일 플레이트(136)에 부착된 T-벽 지지체 브래킷(116) 상에 받쳐져 있을 수 있다. 일부 실시양태에서, 가열 카트리지 각각은 유리 형성 장치(10)의 하우징(14)의 포트에 제거가능하게 마운팅된다. 개개의 가열 카트리지는, 각각 복수의 가열 카트리지를 사용하여 형성 웨지의 루트를 가로질러 요망되는 온도 분포에 도달할 수 있도록 독립적으로 제어될 수 있다. 또한, 각각의 가열 카트리지의 분리 성질은 가열 카트리지의 교체 및/또는 고장난 가열 부재의 영향을 최소화한다. 즉, 단일 가열 부재가 작동 동안 고장나는 경우, 가열 부재의 고장이 전체 가열 중 단지 일부의 손실만을 초래한다. 또한, 가열 카트리지가 별도로 제어되기 때문에, 인접한 가열 카트리지들이 고장난 가열 부재로부터의 열 손실을 상쇄하도록 개별적으로 조정될 수 있다. 또한, 가열 카트리지의 모듈식 성질은, 개개의 카트리지의 교체가 제공되는 전체 가열의 단지 일부에 영향을 줌으로써 생산 손실을 감소시킴을 의미한다.
특정 실시양태에서, 장치는, 복수의 가열 카트리지(110,111)와 연합된 가열을 제어하도록 구성된 컨트롤러(180)를 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 컨트롤러(180)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 가열 카트리지(110,111)의 각각의 가열 카트리지에 작동가능하게 연결될 수 있다. 특정 실시양태에서, 복수의 가열 카트리지(110,111) 중 개개의 하나의 제어는 세그먼트화될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "세그먼트화된"은, 제조 동안 유리 리본의 온도의 관리 제어를 제공하기 위해 개개의 가열 카트리지 각각의 온도를 독립적으로 제어하고 조정하는 능력을 지칭한다. 컨트롤러는, 프로세서에 의해 실행시, 각각의 가열 카트리지로의 동력을 개별적으로 조절함으로써 온도 피드백 또는 다른 공정 파라미터에 기초하여 각각의 가열 카트리지에 의해 제공되는 열을 개별적으로 증가 또는 감소시키는 프로세서 및 메모리 저장 컴퓨터 판독가능 및 실행가능 지시를 포함할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(180)를 사용하여, 루트(70)의 폭 및 유리 리본(12)의 드로우 평면(72)의 폭에 걸쳐지는 복수의 가열 카트리지(110,111)의 각각의 가열 카트리지에 제공되는 동력을 구별하여 조절할 수 있다.
특정 실시양태에서, 컨트롤러(180)는 유리 형성 장치로부터 열 피드백에 기초하여 복수의 가열 카트리지(110,111)의 각각의 가열 카트리지를 개별적으로 작동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 컨트롤러(180)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열 센서(182)로부터 열 피드백을 얻도록 구성된다. 열 센서에 의해 얻어지는 피드백은, 유리 리본의 제조가 진행됨에 따라 장치의 열적 특징의 관리 제어를 제공하기 위해 복수의 가열 카트리지(110,111)의 각각의 가열 카트리지를 개별적으로 조정하도록 컨트롤러(180)에 의해 사용될 수 있다. 열적 특징은, 예를 들어, 유리 형성 장치의 일부, 예컨대 복수의 가열 카트리지(110,111)의 각각의 가열 카트리지의 열 지향 표면(122); 연부 지향기(80a, 80b)의 일부; 형성 용기(60)의 단부의 일부; 용융 상태 유리의 일부; 및/또는 유리 형성 장치(10)의 다른 특징부와 관련된 온도 및/또는 열 손실을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 열 센서(182)는 표적 레벨 초과의 온도를 검출할 수 있고, 컨트롤러(180)는 표적 영역에 보다 적은 열이 전달됨으로써 표적 레벨 온도가 얻어질 때까지 온도를 감소시키도록 복수의 가열 카트리지(110,111)의 적어도 하나의 가열 카트리지에 대한 동력을 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 특정 실시양태에서, 열 센서(182)는 표적 레벨 미만의 온도를 검출할 수 있고, 여기서 컨트롤러(180)는, 표적 영역에 보다 많은 열이 전달됨으로써 표적 레벨 온도가 얻어질 때까지 온도를 증가시키도록 복수의 가열 카트리지(110,111)의 적어도 하나의 가열 카트리지에 대한 동력을 증가시킬 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 또한 추가의 실시양태에서, 하나 이상의 가열 카트리지 또는 유사 장치는 연부 지향기(80a, 80b) 또는 그의 일부 뿐만 아니라 형성 용기(60)의 단부의 일부에 근접하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 또한 도 27 및 28을 참조하면, 형성 용기(60)의 제1 단부에 제1 연부 지향기(80a)가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 형성 용기(60)의 대향하는 제2 단부 (나타내지 않음)는 제2 연부 지향기(80b)를 포함할 수 있고, 이는, 일부 실시양태에서, 제1 연부 지향기(80a)의 거울상일 수 있다. 제1 연부 지향기(80a)를 도 27을 참조하여 설명할 것이며, 이러한 설명은 또한 제2 연부 지향기(80b)에 유사하게 또는 동일하게 적용될 수 있음을 이해한다. 실로, 일부 실시양태에서, 제2 연부 지향기(80b)는 제1 연부 지향기(80a)와 동일할 수 있다. 일부 실시양태에서, 형성 용기(60)의 적어도 일부 또는 전부는, 요망되는 분위기 조건을 유지하는 것을 돕도록 디자인된 하우징(14) 내에 하우징될 수 있다 (예를 들어, 도 1 참조). 예를 들어, 일부 실시양태에서, 하우징(14)은 요망되는 온도 범위 내에서 분위기의 온도를 유지하는 것을 돕도록 디자인될 수 있다. 일부 실시양태에서, 도 28에서 히든 라인(hidden line)으로 개략적으로 나타낸 바와 같이, 하우징(14)은 드로잉 통과되는 유리 리본(12)에 대한 루트(70) 하부의 개구(202)를 한정하는 대향하는 하부 도어(142a, 142b)를 가질 수 있다. 개구(202)의 폭은 개구를 통한 열 손실이 감소되기에는 충분히 작고, 또한 개구(202)를 통한 유리 리본(12)의 드로잉 간섭을 막기에는 충분히 클 수 있다.
일부 실시양태에서, 제1 연부 지향기(80a) 및 제2 연부 지향기(80b)는 각각 한 쌍의 하향 경사진 표면 부분(66a, 66b) 중 적어도 하나와 교차된다. 실로, 나타낸 바와 같이, 제1 연부 지향기(80a)의 제1 상부 부분(215a)의 제1 외향 대향 접촉 표면(217a)은 제1 연부 지향기(80a)의 제1 하향 경사진 표면 부분(66a)과 교차할 수 있고, 제2 연부 지향기(80b)의 제2 상부 부분(215b)의 제2 외향 접촉 표면(217b)은 제2 연부 지향기(80b)의 제2 하향 경사진 표면 부분(66b)과 교차할 수 있다. 본원에 기재된 실시양태는 연부 지향기에 근접한 표면을 향하는 열 풋프린트를 포함하는 가열 평면을 포함할 수 있다. 도 27 및 28에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 가열 평면이 연부 지향기(80a, 80b) 중 하나 또는 둘 다에 대하여 임의로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 연부 지향기(80a)에는 제1 가열 평면(225a) 및 제2 가열 평면(225b)이 제공될 수 있으며, 일부 실시양태에서는 제2 연부 지향기(80b)에도 마찬가지로 유사한 또는 동일한 제1 및 제2 가열 평면이 제공될 수 있음을 이해한다. 각각의 연부 지향기에는 단일 가열 평면이 제공될 수 있지만, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 가열 평면의 제공은, 연부 지향기의 내부 연부(222)로부터 드로잉됨에 따라 스트림의 연부가 함께 융합되는 곳의 바로 상류와 같은, 상류의 용융된 물질의 수렴하는 스트림의 상응하는 부분을 접촉시키며 서로 먼 쪽을 향하는 외부 접촉 표면의 가열을 가능하게 할 수 있다.
나타낸 바와 같이, 일부 실시양태에서, 제2 가열 평면(225b)은 유리 리본의 드로우 평면(72)에 대하여 제1 가열 평면(225a)의 거울상일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 제2 가열 평면(225b)은 제1 가열 평면(225a)의 동일한 거울상일 수 있지만, 추가의 실시양태에서는 상이한 구성이 제공될 수 있다. 이와 같이, 제1 가열 평면(225a) 및 제1 연부 지향기(80a)의 제1 외향 대향 접촉 표면(221a)과 관련된 관련 열 풋프린트(227a)에 대한 설명이 기재될 것이며, 이러한 특징부 및 배향에 대한 설명은 제2 가열 평면(225b) 및 제1 연부 지향기(80a)의 제2 외향 대향 접촉 표면(221b)과 관련된 관련 열 풋프린트(227b)에도 유사하게 또는 동등하게 적용될 것임을 이해한다. 또한, 일부 실시양태에서, 제2 연부 지향기(80b)와 관련된 제1 가열 평면 (나타내지 않음) 및/또는 제2 가열 평면 (나타내지 않음)은 제1 연부 지향기(80a)와 관련된 제1 및 제2 가열 평면(225a, 225b)의 거울상일 수 있다.
일부 실시양태에서, 제1 가열 평면(225a)의 제1 열 풋프린트(227a)는 제1 연부 지향기(80a)의 하부 부분(219)의 적어도 제1 외향 대향 접촉 표면(221a)을 향할 수 있다. 제1 열 풋프린트(227a) 내의 제1 가열 평면(225a)의 제1 합성 방향(229a)에서 제1 열 풋프린트(227a)의 프로젝션(228a)은 음영 접촉 영역(403a)으로 나타낸 바와 같이 제1 연부 지향기(80a)의 제1 외향 대향 접촉 표면(221a)과 교차할 수 있다.
도에서 추가로 나타낸 바와 같이, 제2 가열 평면(225b)의 제2 열 풋프린트(227b)는 제1 연부 지향기(211a)의 하부 부분(219)의 적어도 제2 외향 대향 접촉 표면(221b)을 향할 수 있다. 제2 열 풋프린트(227b) 내의 제2 가열 평면(225b)의 제2 합성 방향(229b)에서 제2 열 풋프린트(227b)의 프로젝션(228b)은 음영 접촉 영역(403b)으로 나타낸 바와 같이 제1 연부 지향기(211a)의 제2 외향 대향 접촉 표면(221b)과 교차할 수 있다.
제1 가열 평면(225a)과 관련된 제1 합성 방향(229a)을 도 27을 참조하여 설명할 것이며, 본 개시내용의 다른 합성 방향은 제1 합성 방향(229a)과 유사한 또는 동일한 특징을 가질 수 있음을 이해한다. 합성 방향은 열 풋프린트 내의 가열 평면의 표면에 대하여 직각인 (즉, 수직인) 모든 방향의 유효 방향으로 고려된다. 예를 들어, 도 27의 열 풋프린트(227a) 내의 제1 가열 평면(225a)은 편평한 평면형 표면으로서 나타나 있다. 그 결과, 합성 방향은 편평한 평면형 표면에 대하여 수직인 방향이다. 그러나, 열 풋프린트 내의 가열 평면은 일부 실시양태에서는 평면형일 필요가 없다. 예를 들어, 열 풋프린트 내의 가열 평면은 오목 표면을 포함할 수 있고, 이러한 실시양태에서, 합성 방향은 열 풋프린트 내의 가열 평면 상의 각각의 포인트에서의 모든 법선 방향 벡터 (즉, 접선의 선 또는 평면에서의 법선)의 합계로 고려될 것이다. 마찬가지로, 각각의 열 풋프린트 내의 가열 평면은 또한 볼록 표면을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 합성 방향은 열 풋프린트 내의 가열 평면 상의 각각의 포인트에서의 모든 법선 방향 벡터 (즉, 접선의 선 또는 평면에서의 법선)의 합계로 고려될 것이다.
상이한 형상의 가열 평면(225a, 225b)의 제공은, 가열 평면이 가열되는 연부 지향기(80a, 80b)의 접촉 표면을 보다 가깝게 향하도록 도울 수 있다. 일부 실시양태에서, 열 풋프린트 내의 가열 평면의 모든 부분 사이의 거리는 대략 동일한 거리로, 또는 연부 지향기의 상응하는 접촉 표면으로부터의 일정 거리 범위 내에 배치될 수 있다. 이와 같이, 열 풋프린트의 모든 부분은, 가열 평면으로부터 연부 지향기의 접촉 표면까지의 거리를 최소화하고 이로써 이들 사이의 방사 열 전달을 최대화하기 위해 합성 방향으로 접촉 표면의 상응하는 부분을 효과적으로 대향할 수 있다. 예시적 가열 평면에는 방사 열을 제공하도록 디자인된 가열 코일과 같은 가열 부재가 제공될 수 있다. 가열 코일은 열 풋프린트를 한정하는 가열 코일의 외주 내에서 가열 평면 상에 배치될 수 있다. 가열 부재로부터 합성 방향으로 투사되는 방사 열은 연부 지향기의 대향 접촉 표면과 교차할 수 있다. 다른 실시양태에서, 가열 평면은 가열 플레이트 또는 다른 가열 부재를 포함할 수 있고, 여기서 가열 플레이트 또는 가열 부재의 외주는 가열 평면의 열 풋프린트를 한정한다. 예를 들어, 가열 플레이트는 토치에 의해 히든 사이드(hidden side) 상에서 가열될 수 있고, 여기서 플레이트를 통해 전도되고 플레이트의 대향 표면으로부터 방사되는 열은 연부 지향기의 접촉 표면과 교차된다. 이러한 구성은 용융된 물질이 접촉 표면 상의 용융된 물질의 유동을 중단시킬 수 있는 가열된 기체 스트림에 노출되는 것을 막을 수 있다. 상기에 기재되고 도 27 및 28에 나타낸 바와 같이 용융된 물질과 접촉되는 연부 지향기의 표면에 대한 방사 열의 이러한 표적화는, 형성 용기의 루트로부터 드로잉되는 유리 리본의 연부 및/또는 용융된 물질의 다른 부분에 대한 불필요한 열의 적용을 감소시킴으로써 저점도 유리 리본의 폭의 원치않는 감쇠를 감소시킬 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 전형적으로, 드로우 평면(72)의 중앙에서 주위 환경으로 손실되는 것보다 더 많은 열이 유리 리본(12)의 드로우 평면(72)의 2개의 외부 단부 상에서 주위 환경으로 (형성 용기의 폭 방향, 즉, +/- y 방향으로) 손실된다. 이와 같이, 컨트롤러(180)는, 드로우 평면(72)의 중앙에 위치한 가열 카트리지에 대한 것보다 더 많은 동력 및 열을 유리 리본(12)의 드로우 평면(72)의 연부에 근접하여 위치한 복수의 가열 카트리지(110, 111)의 가열 카트리지에 대해 (도 2에 도시된 좌표축의 +/-y 방향으로) 제공하여 이들 영역에서의 열 손실을 보상할 뿐만 아니라 드로우 평면(72)의 연부에 근접한 유리의 보다 큰 두께를 처리할 수 있다.
특정 실시양태에서, 컨트롤러는 유리 형성 장치(10)로부터의 열 피드백에 기초하여 복수의 가열 카트리지(110, 111)의 각각의 가열 카트리지를 개별적으로 작동시키도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 컨트롤러는 형성 용기(60)의 루트(70)에 근접하여 배치된 적어도 하나의 열 센서 (나타내지 않음)로부터 열 피드백을 얻도록 구성된다. 적어도 하나의 열 센서에 의해 얻어지는 피드백은, 유리 리본의 제조가 진행됨에 따라 장치의 열적 특징의 관리 제어를 제공하기 위해 복수의 가열 카트리지(110,111)의 각각의 가열 카트리지를 개별적으로 조정하도록 컨트롤러에 의해 사용될 수 있다. 열적 특징은, 예를 들어, 유리 형성 장치(10)의 일부, 예컨대 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122); 루트(70); 형성 용기(60)의 단부의 일부; 용융 상태 유리의 일부; 및/또는 유리 형성 장치(10)의 다른 특징부와 관련된 온도 및/또는 열 손실을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 적어도 하나의 열 센서는 표적 레벨 초과의 온도를 검출할 수 있고, 컨트롤러는 표적 영역에 보다 적은 열이 전달됨으로써 표적 레벨 온도가 얻어질 때까지 온도를 감소시키도록 복수의 가열 카트리지(110,111)의 가열 카트리지 중 적어도 하나에 대한 동력을 개별적으로 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 특정 실시양태에서, 적어도 하나의 열 센서는 표적 레벨 미만의 온도를 검출할 수 있고, 여기서 컨트롤러는, 표적 영역에 보다 많은 열이 전달됨으로써 표적 레벨 온도가 얻어질 때까지 온도를 증가시키도록 복수의 가열 카트리지(110,111)의 적어도 하나의 가열 카트리지에 대한 동력을 개별적으로 증가시킬 수 있다.
도 1 내지 3은, 가열 카트리지(110a 내지 110e)가 형성 웨지(62)의 루트(70)에 근접하여 배치된 유리 형성 장치(10)의 하나의 실시양태를 개략적으로 도시한 것이지만, 다른 실시양태도 고려되고 가능함을 이해하여야 한다. 예를 들어, 도 4a 내지 4b, 5, 7, 및 8을 참조하면, 하나의 실시양태에서, 복수의 가열 카트리지는 형성 용기(60)의 트로프(61)에 근접하여 배치될 수 있다. 구체적으로, 형성 용기(60)는 하우징 (나타내지 않음) 내에 배치되고, 용융 상태 유리를 수용하기 위한 트로프(61) 및 상기에 기재된 바와 같이 루트(70)에서 수렴되는 한 쌍의 하향 경사진 형성 표면 부분(66a, 66b)을 포함할 수 있다. 복수의 가열 카트리지(110a 내지 110e)는, 가열 카트리지 각각의 열 지향 표면(122)이 형성 용기(60)를 향하고 열 지향 표면(122)의 상부 연부(123) 및 가열 카트리지의 상단 표면(127)이 형성 용기(60)의 트로프(61) 상부에 배치되어 가열 카트리지의 열 지향 표면(122)으로부터의 열이 형성 용기(60)의 트로프(61)를 향해 지향됨으로써, 형성 용기(60)의 트로프(61)의 둑(63)의 상단에서 유리를 가열하고 탈유리화를 막도록, 상기에 기재된 바와 같이, 하우징 내에 형성된 포트 내에 제거가능하게 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 이들 실시양태에서, 각각의 가열 카트리지는 도 4a 내지 4b 및 5에 대하여 본원에 나타내고 기재된 것과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 이들 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대한 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)의 각도 α는 또한 90° 초과일 수 있다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 열 지향 표면(122)의 각도 α는 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 약 120° 내지 약 150°일 수 있다. 다른 실시양태에서, 열 지향 표면(122)의 각도 α는 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 약 130° 내지 약 140°일 수 있다. 구체적 실시양태에서, 열 지향 표면(122)의 각도 α는 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대하여 약 135°이다.
일부 실시양태에서, 가열 카트리지(110a 내지 110e)는, 열 지향 표면의 하부 연부(129) 및 가열 카트리지의 저부 표면(126)이 둑(63)의 상단 하부에 배치되도록 형성 용기(60)에 대하여 일정 고도에 배치될 수 있다. 이들 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대한 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)의 각도 α는, 가열 카트리지로부터의 열이 형성 용기(60)의 트로프(61)를 향해 지향되도록 90° 이상일 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 가열 카트리지(110a 내지 110e)는, 열 지향 표면의 하부 연부(129) 및 가열 카트리지의 저부 표면(126)이 트로프(61)의 상부에 배치되도록, 형성 용기(60)에 대하여 일정 고도에 배치될 수 있다. 이들 실시양태에서, 가열 카트리지(110a)의 저부 표면(126)에 대한 가열 카트리지(110a)의 열 지향 표면(122)의 각도 α는, 가열 카트리지로부터의 열이 형성 용기(60)의 트로프(61)를 향해 하향 지향되도록 90° 초과일 수 있다.
실시양태에서, 가열 카트리지(110a 내지 110e)는 도 7에 도시된 바와 같이 형성 용기(60)의 폭을 가로질러 배열될 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 가열 카트리지(110a 내지 110e) 내의 가열 카트리지 각각은 +/- X-방향으로 실질적으로 동일한 고도에 배치된다. 그러나, 일부 실시양태에서, 복수의 가열 카트리지(110a 내지 110e)는 도 9에 도시된 바와 같이 단계적 구성으로 배열될 수 있다. 가열 카트리지의 이러한 구성은, 트로프(61)의 둑(63) 또는 측벽이 도 9에 도시된 바와 같이 각진 구성을 갖는 경우에 사용될 수 있다.
복수의 가열 카트리지(110a 내지 110e)가 형성 용기(60)의 트로프(61)에 근접하여 배치된 실시양태에서, 복수의 가열 카트리지(110a 내지 110e)는 도 2 및 3에 대하여 상기에 기재된 바와 같이 형성 용기(60)를 둘러싸는 하우징의 포트 내에 배치되고 하우징에 부착될 수 있다. 추가로, 복수의 가열 카트리지(110a 내지 110e)는, 형성 본체(61) 상으로 유동하는 트로프(61) 내의 용융 상태 유리의 탈유리화를 막기 위해 형성 용기(60)의 트로프(61)에 근접한 용융 상태 유리의 온도를 조절하도록 도 2 및 3에 대하여 상기에 기재된 바와 같이 작동되고 제어될 수 있다.
하나의 예로, 도 6은, 본원에 기재된 바와 같은 이규화몰리브데넘 가열 부재를 포함하는 가열 카트리지에 대한 개개의 동력 변화에 대한 루트 온도 반응의 수학적 모델을 그래프로 도시한 것이다. 모델은, 각각 가열 카트리지의 저부 표면(126)에 대하여 약 135°의 각도 α로 배향된 열 지향 표면(122)을 갖는 5개의 교체가능 가열 카트리지(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5)에 기초한 것이다. 가열 카트리지는, 열을 루트(70) 상으로 효과적으로 지향시키기 위해 루트(70)로부터 전적으로 상류에 배치되는 것으로 모델링되었다. 가열 카트리지는 형성 용기의 폭을 가로질러 걸쳐지도록 구성되었다. 모델에서 각각의 가열 카트리지는, 하나씩, 1000 W 동력 증분만큼 이규화몰리브데넘 부재에 제공되도록 조정되었다. 모델에서 1000 W 증분 동력 변화로부터의 온도 반응을, 도 1에 도시된 형성 용기(60)의 단부(64a)에 근접한 형성 용기의 유입구 댐으로부터 인치 단위로 측정하였다.
도 6의 데이터는, 각각의 가열 카트리지에 대한 개개의 동력 조정이 루트의 폭을 가로지르는 국소화된 영역의 온도의 관리 제어를 제공할 수 있음을 나타낸다. 가열 카트리지에 대한 점증적 동력 변화로 인한 루트의 온도 반응은 조정된 가열 카트리지에 가장 가까운 루트의 국소화된 영역에서 가장 높다. 조정된 가열 카트리지로부터의 거리가 증가함에 따라, 도 6에 나타낸 바와 같이, 루트의 온도 반응이 감소한다. 예를 들어, (도 6에서 곡선 SL1로서 도시된) 유입구 댐에 가장 가까운 가열 카트리지로 인한 유입구 댐에서의 온도 반응은 유입구 댐에서 가장 가까울 때 가장 크고, 유입구 댐으로부터의 거리가 증가함에 따라 저하된다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 루트에서의 온도 변동은, 루트의 폭을 가로질러 이격되어 있는 다수의 가열 카트리지의 사용을 통해 완화될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 가열 카트리지는, 각각의 카트리지의 유효 가열 영역이 서로 겹쳐짐으로써 루트의 폭을 가로지르는 "저온 스팟"을 완화시키도록 이격될 수 있다. 즉, 도 6에서, 온도 반응 곡선 SL1 내지 SL5는 루트의 폭 방향으로 겹쳐지고, 이는 x축 상에 도시된 유입구 댐으로부터의 거리에 의해 나타난다. 이는, 형성 용기의 루트 영역을 가로질러 나타나는 임의의 두께 효과 또는 온도 편차가, 그 영역에 상응하게 위치하는 가열 카트리지에 대한 동력을 개별적으로 조정/제어함으로써 쉽게 보정될 수 있음을 입증한다. 따라서, 데이터는, 본원에 개시된 바와 같은 복수의 세그먼트화된 교체가능 가열 카트리지가 루트를 가로질러 드로잉되는 유리의 임의의 탈유리화를 효과적으로 감소시키도록 용이하게 조정될 수 있음을 나타낸다.
계속해서 도 1 내지 3을 참조하고 또한 도 10을 참조하면, 견인 롤(130)이 형성 용기(60)의 루트(70)의 하류에 배치될 수 있고, 이는 형성된 유리의 리본이 수렴하는 형성 표면을 떠나는 속도를 조정하고 따라서 완성된 시트의 공칭 두께를 결정하는 것을 돕는 데 사용될 수 있다. 적합한 견인 롤은, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,896,646 (이것의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재되어 있다.
견인 롤은 유리 리본의 외부 연부에서, 구체적으로, 리본의 가장 연부에 존재하는 두꺼워진 비드의 바로 내부 영역에서 유리 리본에 접촉되도록 디자인될 수 있다. 견인 롤에 의해 접촉되는 유리 연부 부분(140)은 이후에 이들이 시트로부터 분리된 후 기판으로부터 폐기될 수 있다.
도 10의 드로잉 장치에서, 유리 시트 (유리 리본)가 장치의 드로잉 부분 아래로 이동함에 따라, 시트는 물리적 치수 뿐만 아니라 분자 레벨에서의 복잡한 구조적 변화를 겪는다. 액체 또는 점성 상태로부터 고체 또는 탄성 상태로의 변형을 완성하기 위해 기계적 및 화학적 요건을 정교하게 균형잡는 주의깊게 선택된 온도 영역에 의해, 예를 들어, 형성 웨지의 루트에서의, 유연하지만 농후한 액체 형태로부터, 요망되는 두께를 갖는 강성 유리 시트로의 변화가 달성될 수 있다.
상기에 기재된 융합 형성 방법의 한가지 이점은, 유리 표면이 임의의 내화성 형성 표면과 접촉되지 않으면서 유리 시트가 형성될 수 있다는 점이다. 이는 평활하고 오염이 없는 표면을 제공한다. 융합 형성 방법은 또한, 형성 용기(60)의 각 측면에서 넘쳐흐르는 두 유리 리본이 루트(70) 하부에서 함께 만나서 융합되는 "융합 라인"을 갖는 유리 시트를 제공한다. 두 유동 유리 필름이 함께 융합되는 곳에 융합 라인이 형성된다. 융합 라인의 존재는 융합 드로잉된 유리 물품을 규명하는 한가지 방식이다. 융합 라인은, 광학 현미경으로 유리를 관찰할 때 광학적 뒤틀림으로서 나타날 수 있다. 융합 드로우 방법은, 채널 상으로 유동하는 두 유리 필름이 함께 융합되기 때문에, 생성된 유리 물품의 외측 표면 어느 것도 장치의 임의의 부분과 접촉되지 않는다는 이점을 제공한다. 따라서, 융합 드로잉 유리 물품의 표면 특성이 이러한 접촉에 의해 영향받지 않고, 이러한 예시적 융합 형성 기술은 높은 허용도 내에서 편평한 얇은 시트를 형성할 수 있다. 그러나, 다른 시트 형성 기술 또한 본 개시내용으로부터 이익을 얻을 수 있고, 이는 슬롯 드로우 및 리드로우(redraw) 형성 기술을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 슬롯 드로우 기술에서는, 용융 상태 유리가 저부에서 기계처리된 슬롯을 갖는 트로프 내로 유동한다. 유리의 시트는 슬롯을 통해 견인될 수 있다. 유리의 품질은, 다른 것들 중에서도 특히, 기계처리된 슬롯의 정확도에 따라 달라질 수 있다. 리드로우 방법은 일반적으로 유리 조성물을 블록으로 예비형성하고, 이어서 재가열하고 유리를 보다 얇은 시트 생성물로 드로잉하는 것을 포함한다.
본원에 기재된 시스템 및 방법의 일부 실시양태는, 유리 리본이 드로잉 방법의 점성 영역에 있을 수 있으면서 유리 리본의 연부에 접촉되도록 구성될 수 있는 연부 롤(210)의 하나 이상의 세트를 제공함으로써 도 10에 나타낸 드로잉 장치 상에서 개선될 수 있다. 물론, 본원에 기재된 실시양태는 다른 유리 형성 방법, 예컨대 슬롯 드로잉 방법, 이중 융합 방법, 플로트(float) 방법에도 적용가능하고, 도시된 드로잉 방법에 대한 일부 실시양태의 설명은 본원에 첨부된 청구범위의 범주를 제한하지 않아야 한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 연부 롤의 하나 이상의 세트 중 적어도 하나는 융합 드로잉 방법에서 수평으로부터 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행한 라인으로부터 각도 α를 형성하는 회전 축을 제공하도록 배향될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 연부 롤(210)의 각각의 세트는, 전면 또는 후면 둘 다를 따르는 유리의 점성 리본의 제1 외부 연부와 접촉하도록 구성된 한 쌍의 연부 롤(220), 또는 연부 롤의 제1 쌍을 포함한다. 연부 롤의 제1 쌍(220)은 유리 리본의 전면과 접촉하기 위한 연부 롤 및 유리 리본의 후면과 접촉하기 위한 연부 롤을 포함한다.
연부 롤(210)의 각각의 세트는 또한, 전면 또는 후면 둘 다를 따르는 유리의 점성 리본의 반대쪽 제2 외부 연부와 접촉하도록 구성된 한 쌍의 연부 롤(230), 또는 연부 롤의 제2 쌍을 포함할 수 있다. 연부 롤의 제2 쌍(230)은 유리 리본의 전면과 접촉하기 위한 연부 롤 및 유리 리본의 후면과 접촉하기 위한 연부 롤을 포함한다.
일부 실시양태에서는, 연부 롤의 제1 쌍(220) 또는 연부 롤의 제2 쌍(230) 중 임의의 하나가 융합 드로잉 방법에서 수평으로부터 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행한 라인으로부터 각도 α를 형성하는 회전 축을 제공하도록 배향될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 연부 롤의 제1 쌍(220) 및 연부 롤의 제2 쌍(230) 둘 다 융합 드로잉 방법에서 수평으로부터 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행한 라인으로부터 각도를 형성하는 회전 축을 제공하도록 배향될 수 있다. 추가의 실시양태에서는, 연부 롤의 제1 또는 제2 쌍(220, 230) 어느 것도 이러한 각도를 형성하는 회전 축을 제공하도록 배향되지 않는다. 다른 실시양태에서는, 연부 롤의 제1 쌍(220) 및 연부 롤의 제2 쌍(230) 둘 다 각각에 의해 형성된 각도 α가 실질적으로 동일하도록 배향될 수 있다.
일부 실시양태에서, 각도 α는 약 0도 내지 약 55도, 약 0도 내지 약 45도, 약 0도 내지 약 40도, 약 0도 내지 약 35도, 약 0도 내지 약 30도, 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 및 이들 사이의 모든 하위범위일 수 있다. 대안적으로, 일부 실시양태에서, 각도 α는 약 3-7도 내지 약 55도, 약 3-7도 내지 약 45도, 약 3-7도 내지 약 40도, 약 3-7도 내지 약 35도, 약 3-7도 내지 약 30도, 약 3-7도 내지 약 25도, 약 5-7도 내지 약 15도, 및 이들 사이의 모든 하위범위일 수 있다.
연부 롤의 제1 쌍(220) 및 연부 롤의 제2 쌍(230)은 융합 드로잉 방법에서 루트 미만의 제1 위치(240)에서 수직으로 정렬되거나 유리의 시트의 이동 방향을 따라 서로에 대해 정렬될 수 있다. 위치(240)는 예시적 융합 드로잉 실시양태에서 연부 롤의 제1 쌍(220)의 내향 단부의 중심과 연부 롤의 제2 쌍(230)의 내향 단부의 중심 사이에서 수평으로 연장되는 라인에 기초할 수 있거나, 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행하게 연장되는 라인에 기초할 수 있다. 위치(240)는 유리 리본이 점성 상태에 있는 영역 내에 있을 수 있다.
일부 실시양태에서, 수직 위치(240)는 루트(70)에 가깝게 위치할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 루트(70)는, 융합 드로잉 실시양태에서 별도의 유리 스트림이 수렴되어 무오염(pristine)-표면을 갖는 유리(121)의 시트 또는 리본을 형성하는 위치를 지칭한다. 따라서, U.S. 3,537,834 (그의 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재된 종류와 같은 경사진 수렴하는 표면 부분(66a, 66b)의 저부 하부로 연장되는 연부 지향기 프로젝션을 포함하는 실시양태에서, 루트(70)는 유리의 별도의 스트림이 융합 라인에서 수렴되는 연부 지향기 프로젝션의 팁인 것으로 고려될 수 있다.
일부 실시양태에서, 예를 들어, 수직 또는 수평 위치(240)는 루트(70) 하부 약 3 cm 내지 약 30 cm에 존재할 수 있다. 대안적으로, 수직 또는 수평 위치(240)는 루트(70) 하부 약 3 cm 내지 약 25 cm, 루트 하부 약 3 cm 내지 약 20 cm, 루트 하부 약 3 cm 내지 약 18 cm, 루트 하부 약 3 cm 내지 약 16 cm, 루트 하부 약 3 cm 내지 약 14 cm, 루트 하부 약 3 cm 내지 약 12 cm, 루트 하부 약 3 cm 내지 약 10 cm, 및 이들 사이의 모든 하위범위에 존재할 수 있다.
루트(70)에 가까운 연부 롤(210)의 세트의 배치는, 루트(70) 바로 하부의 리본 연부의 측방향 수축이 시트 폭 변동을 일으키는 데 있어 주요 요인인 것으로 믿어짐에 따라, 시트 폭 변동을 막거나 최소화함에 있어 특히 유리할 수 있다. 따라서, 연부 롤(210)의 세트를 루트(70)에 가깝게 배치함으로써, 시트 폭 변동이 최소화되거나 전적으로 방지될 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서, 수직 또는 수평 위치(240)는 루트(70) 하부 25 cm 미만, 루트 하부 20 cm 미만, 루트 하부 18 cm 미만, 루트 하부 16 cm 미만, 루트 하부 14 cm 미만, 루트 하부 14 cm 미만, 루트 하부 12 cm 미만, 루트 하부 10 cm 미만, 및 이들 사이의 모든 하위범위일 수 있다.
일부 실시양태에서는, 연부 롤(210)의 하나 초과의 세트가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 나타낸 바와 같이, 연부 롤의 제1 세트(210a) 및 연부 롤의 제2 세트(210b)가 제공될 수 있다. 나타내지는 않았지만, 본원에 기재된 시스템 및 방법의 실시양태에서 연부 롤의 임의 수의 추가의 세트를 제공할 수 있음이 고려된다. 예를 들어, 실시양태는 연부 롤의 3개 세트, 연부 롤의 4개 세트 등을 포함할 수 있다.
연부 롤의 제1 세트(210a)와 같이, 연부 롤의 제2 세트(210b)는, 전면 및 후면 둘 다를 따라 유리의 점성 리본의 제1 외부와 접촉되도록 구성된 한 쌍의 연부 롤(250), 또는 연부 롤의 제3 쌍을 포함한다. 연부 롤의 제3 쌍(250)은 유리 리본의 전면과 접촉하기 위한 연부 롤 및 유리 리본의 후면과 접촉하기 위한 연부 롤을 포함한다.
연부 롤의 제2 세트(210b)는 또한, 전면 또는 후면 둘 다를 따르는 유리의 점성 리본의 반대쪽 제2 외부 연부와 접촉하도록 구성된 한 쌍의 연부 롤(260), 또는 연부 롤의 제4 쌍을 포함한다. 연부 롤의 제4 쌍(260)은 유리 리본의 전면과 접촉하기 위한 연부 롤 및 유리 리본의 후면과 접촉하기 위한 연부 롤을 포함한다.
연부 롤의 제3 쌍(250) 및/또는 연부 롤의 제4 쌍(260) 중 임의의 하나가 융합 드로잉 방법에서 수평으로부터 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행한 라인으로부터 각도 β를 형성하는 회전 축을 제공하도록 배향될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 연부 롤의 제3 쌍(250) 및 연부 롤의 제4 쌍(260) 둘 다 융합 드로잉 방법에서 수평으로부터 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행한 라인으로부터 각도를 형성하는 회전 축을 제공하도록 배향될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 연부 롤의 제3 및 제4 쌍(250, 260) 어느 것도 이러한 방식으로 배향되지 않는다. 추가의 실시양태에서는, 연부 롤의 제3 쌍(250) 및 연부 롤의 제4 쌍(260) 둘 다 각각에 의해 형성된 각도 β가 실질적으로 동일하도록 배향될 수 있다.
일부 실시양태에서, 각도 β는 약 0도 내지 약 55도, 약 0도 내지 약 45도, 약 0도 내지 약 40도, 약 0도 내지 약 35도, 약 0도 내지 약 30도, 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 및 이들 사이의 모든 하위범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 각도 β는 약 3-7도 내지 약 55도, 약 3-7도 내지 약 45도, 약 3-7도 내지 약 40도, 약 3-7도 내지 약 35도, 약 3-7도 내지 약 30도, 약 3-7도 내지 약 25도, 약 3-7도 내지 약 15도, 및 이들 사이의 모든 하위범위일 수 있다. 대안적으로, 추가의 실시양태에서, 각도 β는 약 15도 내지 약 55도, 약 15도 내지 약 45도, 약 15도 내지 약 40도, 약 15도 내지 약 35도, 약 15도 내지 약 30도, 약 15도 내지 약 25도, 및 이들 사이의 모든 하위범위일 수 있다.
일부 실시양태에서, 연부 롤의 제2 세트(210b)가 배향될 수 있는 각도 β는 연부 롤의 제1 세트(210a)가 배향될 수 있는 각도 α와 상이하다. 예를 들어, 연부 롤의 제2 세트(210b)는 각도 α보다 클 수 있는 각도 β를 형성하도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 연부 롤의 제1 세트(210a)는 약 3도 내지 약 20도의 각도를 형성하도록 배향될 수 있고, 연부 롤의 제2 세트(210b)는 약 15도 내지 약 40도의 각도를 형성하도록 배향될 수 있다. 대안적으로, 연부 롤의 제1 세트(210a)는 약 3도 내지 약 12도의 각도를 형성하도록 배향될 수 있고, 연부 롤의 제2 세트(210b)는 약 15도 내지 약 30도의 각도를 형성하도록 배향될 수 있다. 물론, 이들 실시양태는 단지 예시적이며, 본원에 첨부된 청구범위의 범주를 제한하지 않아야 한다.
연부 롤의 제3 쌍(250) 및 연부 롤의 제4 쌍(260)은 융합 드로잉 방법에서 제2 위치(270)에서 수직으로 정렬되거나 유리의 시트의 이동 방향을 따라 서로에 대해 정렬될 수 있다. 제2 위치(270)의 위치는 예시적 융합 드로잉 실시양태에서 연부 롤의 제3 쌍(250)의 내향 단부의 중심과 연부 롤의 제4 쌍(260)의 내향 단부의 중심 사이에서 수평으로 연장되는 라인에 기초할 수 있거나, 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행하게 연장되는 라인에 기초할 수 있다. 제2 위치(270)의 위치는 제1 위치(240)의 하부이면서 유리 리본이 점성 상태에 있는 영역 내에 있을 수 있다.
일부 실시양태에서, 제2 위치(270)는 루트(70) 하부 약 12 cm 내지 약 50 cm, 루트(70) 하부 약 15 cm 내지 약 50 cm, 루트 하부 약 15 cm 내지 약 45 cm, 루트 하부 약 15 cm 내지 약 40 cm, 약 15 cm 내지 약 30 cm, 약 20 cm 내지 약 45 cm, 루트 하부 약 20 cm 내지 약 40 cm, 루트 하부 약 30 cm 내지 약 45 cm, 루트 하부 약 30 cm 내지 약 50 cm, 및 이들 사이의 모든 하위범위에 존재할 수 있다.
일부 실시양태에서, 제2 위치(270)는 제1 위치(240) 하부 24 cm 미만, 제1 위치 하부 22 cm 미만, 제1 위치 하부 20 cm 미만, 제1 위치 하부 18 cm 미만, 제1 위치 하부 16 cm 미만 등에 존재할 수 있다.
연부 롤(210)의 각각의 세트는 독립적으로, 일정한 회전 속도 모드 또는 일정한 토크 모드로 진행되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시트 폭 변동/불안정성이 발생하는 경우, 일정 속도 모드로 진행되는 연부 롤의 토크는 진동 패턴 및 주기에 대하여 시트 폭 변동과 일관된 방식으로 변할 수 있다. 따라서, 일정 토크 모드를 사용하여 제어가능한 방식으로 연부 롤에 의해 적용되는 장력을 유지할 수 있고, 일부 실시양태에서는, 연부 롤의 제1 세트(210a)는 일정한 토크 모드로 진행되고 연부 롤의 제2 세트(210b)는 일정한 속도 모드로 진행되는 것이 바람직할 수 있다.
연부 롤(210)의 각각의 세트는 독립적으로, 실질적으로 평활한 접촉 표면 또는 널링형(knurled) 접촉 표면을 포함하도록 구성될 수 있다. 예시적 연부 롤 상의 널(knurl)은 유리 시트를 그리핑(gripping)하고 슬리핑을 피하기 위해 (뿐만 아니라 추가의 냉각을 제공하기 위해) 사용될 수 있다. 그러나, 본 출원인에 의해, 연부 롤의 하나 초과의 세트가 사용되는 경우, 연부 롤의 세트 둘 다 널링형 패턴을 가지면, 유리 시트의 그리핑이 연부 롤의 제2 세트에 대해서는 어려워질 수 있다는 문제가 발생함이 인지되었다. 따라서, 일부 실시양태에서는, 연부 롤의 제1 세트(210a) 및 연부 롤의 제2 세트(210b) 중 하나는 널링형 표면을 갖고, 연부 롤의 제1 세트 및 연부 롤의 제2 세트 중 다른 하나는 실질적으로 평활한 표면을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치를 선택함으로써, 드로잉된 시트 유리의 시트 폭 감쇠가 감소될 수 있다. 드로잉된 시트 유리의 시트 폭 감쇠의 감소는, 유리 리본의 측방향 수축의 양이 완화되고, 그에 따라 생성된 시트 유리의 폭이 종래와 같이 배향된 연부 롤을 사용하거나 연부 롤을 사용하지 않는 경우보다 더 크게 되는 상황에서 수행될 수 있다. 그러나, 본원에서 사용되는 바와 같이, 드로잉된 시트 유리의 시트 폭 감쇠의 감소는 또한, 하기 상황에서 수행될 수 있다: (a) 유리 리본의 측방향 수축이 전적으로 방지될 수 있고, 그에 따라, 생성된 시트 유리의 폭이 루트에서의 유리 리본의 폭과 실질적으로 동일한 (즉, 0의 시트 폭 감쇠가 존재하는) 상황 및 (b) 시트가 신장되고, 그에 따라 생성된 시트 유리의 폭이 루트에서의 유리 리본의 폭보다 큰 상황.
연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치를 선택함으로써, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 90%인 폭을 갖는 시트 유리가 생성될 수 있다. 대안적으로, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 92%, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 94%, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 95%, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 96%, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 97%, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 98%, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 99%인, 또는 루트에서의 점성 유리 리본과 동일한 폭을 갖는 시트 유리가 생성될 수 있고, 그에 따라 시트 폭 감쇠가 효과적으로 방지된다.
일부 실시양태에서, 연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치를 선택함으로써, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭보다 큰 폭을 갖는 시트 유리가 생성될 수 있다. 시트 폭 감쇠를 효과적으로 방지하는 것에 추가로, 연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치 제어에 의해, 시트 폭이 신장될 수 있다. 예를 들어, 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 100%, 적어도 약 102%, 적어도 약 104%, 또는 루트에서의 점성 유리 리본의 폭의 적어도 약 105%인 폭을 갖는 시트 유리가 생성될 수 있다.
추가로, 연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치를 선택함으로써, 유리 시트의 연부를 따라 형성되는 것으로 공지된 비드의 두께가 감소될 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, 연부 비드의 증가된 두께로부터 시트 안정성에 대한 많은 문제가 초래될 수 있고, 이러한 증가된 두께의 임의의 보다 느린 냉각이 발생한다. 따라서, 연부 비드의 두께 감소는 증가된 리본 및 유리 시트 안정성을 제공할 수 있다.
일부 실시양태에서는, 비드 두께가 감소된 정도에 대한 지표로서 비드의 두께와 시트 중심의 두께 사이의 비율을 사용할 수 있다. 본원에 기재된 개시내용의 실시양태를 사용하여, 연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치를 선택함으로써, 12:1 미만의 비드 두께 대 중심 두께의 비율을 갖는 유리 시트가 생성될 수 있다. 대안적으로, 10:1 미만, 8:1 미만, 6:1 미만, 5:1 미만, 4:1 미만, 3:1 미만, 2.5:1 미만, 2:1 미만, 1.5:1 미만, 및 이들 사이의 모든 하위범위의 비드 두께 대 중심 두께의 비율을 갖는 유리 시트가 생성될 수 있다.
시트 폭 변동은 또한, 연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치 뿐만 아니라 연부 롤의 상이한 세트 사이의 상대적 거리 및 연부 롤의 상이한 세트의 상대적 속도의 선택을 통해 감소될 수 있다. 예를 들어, 상기에 기재된 바와 같이, 연부 롤(210)의 적어도 하나의 세트를 루트에 가깝게 배치하여 루트를 바로 지나서 나타나는 임의의 감쇠를 막는 것이 종종 바람직할 수 있고, 이는 시트 폭 변동의 핵심 조정자일 수 있다. 또 다른 예에서는, 연부 롤의 제1 세트 속도를 견인 속도 대신에 루트 조건에 대해 스케일링하여, 특히 초박형 유리 (예를 들어, <200 마이크로미터, <100 마이크로미터 등) 형성시 연부 지향기 상의 유리 유동에 대한 유동 분리를 초래할 수 있는 루트 근처의 유리에 대한 과도한 장력을 피할 수 있다. 또한 연부 롤의 제2 세트를 사용하여 연부 롤의 제1 세트에 대한 견인 롤의 임의의 영향을 디커플링할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 시트 폭 변동의 감소는, 시트 폭 변동이 효과적으로 제거되는 실시양태를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시트 폭 변동은, 예를 들어 전형적으로 드로우 저부에 설치되어 시트의 가장 외부 연부의 위치를 기록하는 카메라에 의해 측정될 수 있다. 시트 폭 변동은 또한, 드로잉 유리 리본 내의 다양한 지점에서 점성 유리의 수직 속도를 추적함으로써 나타날 수 있다. 이는, 예를 들어, 다양한 지점에서의 수직 속도를 플롯팅하여 점성 영역에서 유리 리본의 폭 또는 폭의 일부를 가로지르는 수직 속도 윤곽도를 얻음으로써 달성될 수 있다. 물론, 수직 속도를 나타내는 이들 플롯은 수평의 이동 방향을 갖는 실시양태 (플로트 방법)에서의 수평 속도와 유사하다. 수직 속도 윤곽도가 유리 리본의 폭을 가로질러 일반적으로 평행한 방식으로 계속해서 증가하는 경우, 시트 폭 변동을 감소시키거나 피할 수 있다.
연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 위치를 선택함으로써, 드로잉 방법의 점성 영역 내에서 일반적으로 평행한 수직 속도 윤곽도를 얻을 수 있다. 이들 윤곽도는 방향에 대하여 실질적으로 평활하고 연속적인 유리 속도 증가를 나타낸다. 따라서, 연부 롤(210)의 하나 이상의 세트의 경사도 및 수직 위치를 선택함으로써, 시트 폭 변동을 감소시키거나 피할 수 있다.
또한, 연부 롤의 각도조절 없이도, 연부 롤의 제1 세트(210a)의 하부로 짧은 거리에 연부 롤의 제2 세트(210b)를 첨가하는 것 자체가 시트 폭 감쇠, 시트 폭 변동, 및 연부 비드화를 감소시키는 데 있어 유리할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 일부 실시양태에서, 연부 롤의 제1 세트(210a) 및 연부 롤의 제2 세트(210b) 중 임의의 것을, 회전 축이 융합 드로잉 방법에서 수평으로 또는 이동 방향에 대해 직각이며 유리의 시트에 의해 형성된 평면에 평행한 라인 상에 있도록 배향시킬 수 있다. 효과적인 교차(cross)-드로우 장력을 생성하기 위해 최종 시트 폭 및/또는 두께가 정착되기 전에 연부 롤의 제2 세트(210b)가 배치될 수 있다.
이제, 도 13 및 14를 참조하면, 본 개시내용의 측면에 따라 사용될 수 있는 유리 제조 장치(301)의 예시적 실시양태의 개략적 전면 및 측면도가 나타나 있다. 유리 제조 장치(301)를 다운 드로우 융합 장치로서 나타내었지만, 추가의 예에서는 다른 형성 장치가 사용될 수 있다. 하나의 예에서, 유리 제조 장치(301)는, 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)과 제2 연부 부분(121b) 사이에서 연장되는 폭 "W"를 포함하는 유리 리본(121)을 생성하는 형성 용기(60)를 포함할 수 있다.
도 13 및 14에서 추가로 나타낸 바와 같이, 유리 제조 장치(301)는 견인 롤 디바이스(315) 및 분리 장치(319)를 포함할 수 있다. 유리 리본(121)의 일부는 형성 용기(60)의 루트(70)로부터 점성 대역(341) 내로 드로잉되고, 여기서 유리 리본(121)이 최종 두께로 박화되기 시작한다. 이어서, 유리 리본(121)의 일부는 점성 대역(341)으로부터 셋팅 대역(343) (점탄성 대역) 내로 드로잉된다. 셋팅 대역(343)에서, 유리 리본(121)의 일부는 점성 상태로부터 요망되는 프로파일을 갖는 탄성 상태로 셋팅된다. 이어서, 유리 리본(121)의 일부는 셋팅 대역(343)으로부터 탄성 대역(345)으로 드로잉된다. 탄성 대역(345)에 있게 되면, 유리 리본(121)은, 유리 리본(121)의 프로파일이 영구적으로 변하지 않으면서 한계 내에서 변형될 수 있다.
유리 리본(121)의 일부가 탄성 대역(345)으로 도입되면, 분리 장치(319)가 제공되어 일정 기간에 걸쳐 유리 리본(121)으로부터 복수의 유리 시트(347a, 347b)를 순차적으로 분리할 수 있다. 분리 장치(319)는 나타낸 이동 앤빌 기계를 포함할 수 있지만, 추가의 예에서는 추가의 분리 장치가 제공될 수 있다.
유리 제조 장치(301)는 도 13 및 14에 개략적으로 나타낸 견인 롤 디바이스(315)를 추가로 포함한다. 하기에서 보다 충분히 논의되는 바와 같이, 견인 롤 디바이스(315)가 제공되어 루트(70)로부터 유리 리본(121)을 드로잉하는 것을 도울 수 있고, 이는 유리 리본(121)을 탄성 대역(345)으로부터 셋팅 대역(343)으로 상승시키는 전달을 격리시킬 수 있다. 이와 같이, 본 개시내용의 견인 롤 장치는, 또한 유리 시트 내의 잔류 응력을 감소시키면서 유리 리본을 요망되는 두께로 드로잉할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 견인 롤 디바이스(315)는 점성 대역(341), 셋팅 대역(343), 및 탄성 대역(345) 내에 위치할 수 있다. 실로, 도면에 나타낸 바와 같이, 제1 견인 롤 장치 (하기에서 보다 충분히 논의됨)는 점성 대역(341) 내에 위치하거나, 또는 점성 대역(341)에 인접한 셋팅 대역(343)의 상단에 위치할 수 있다. 제2 견인 롤 장치 (하기에서 보다 충분히 논의됨)는 셋팅 대역(343) 내에 위치하고, 제3 견인 롤 장치 (하기에서 보다 충분히 논의됨)는 탄성 대역(345) 내에 위치한다.
도 13, 도 14, 및 도 15는 본 개시내용의 하나의 예시적 실시양태에 따른 견인 롤 디바이스(315)의 제1 예를 나타내지만, 추가의 예에서는 다른 견인 롤 디바이스(315) 구성이 제공될 수 있다. 견인 롤 디바이스(315)는, 유리 리본(121)의 폭 "W"에 대하여 횡방향으로 연장되는 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 형성 용기(60)로부터 드로잉하도록 구성된 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)을 포함하는 제1 견인 롤 장치(349)를 포함할 수 있다.
나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)은 제1 견인 롤 부재(355a) 및 제2 견인 롤 부재(355b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(355a, 355b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(357a, 357b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(355a, 355b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(359a, 359b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(355a, 355b) 둘 다에 각각의 모터(359a, 359b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(355a, 355b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(355a, 355b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다.
또 다른 예에서, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)에 추가로 또는 대안적으로, 제1 견인 롤 장치(349)는, 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 형성 용기(70)로부터 드로잉하도록 구성된 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)을 포함할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)은 제1 견인 롤 부재(363a) 및 제2 견인 롤 부재(363b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(363a, 363b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(365a, 365b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(363a, 363b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(367a, 367b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(363a, 363b) 둘 다에 각각의 모터(367a, 367b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(367a, 367b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(367a, 367b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다.
도 13, 도 14, 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 견인 롤 디바이스(315)는, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치하는 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)을 포함하는 제2 견인 롤 장치(369)를 추가로 포함하고, 여기서 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 추가로 드로잉하도록 구성된다. 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)은 제1 견인 롤 부재(373a) 및 제2 견인 롤 부재(373b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(373a, 373b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(375a, 375b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(373a, 373b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(377a, 377b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(373a, 373b) 둘 다에 각각의 모터(377a, 377b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(373a, 373b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(373a, 373b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다.
또 다른 예에서, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)에 추가로 또는 대안적으로, 제2 견인 롤 장치(369)는, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치한 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)을 포함할 수 있고, 여기서 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 추가로 드로잉하도록 구성된다. 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)은 제1 견인 롤 부재(381a) 및 제2 견인 롤 부재(381b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(381a, 381b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(383a, 383b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(381a, 381b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(385a, 385b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(381a, 381b) 둘 다에 각각의 모터(385a, 385b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(381a, 381b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(381a, 381b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다.
도 13, 도 14, 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 견인 롤 디바이스(315)는, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치하는 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)을 포함하는 제3 견인 롤 장치(387)를 추가로 포함하고, 여기서 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 추가로 드로잉하도록 구성된다. 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)은 제1 견인 롤 부재(391a) 및 제2 견인 롤 부재(391b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(391a, 391b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(393a, 393b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(391a, 391b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(395a, 395b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(391a, 391b) 둘 다에 각각의 모터(395a, 395b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(391a, 391b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(391a, 391b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다.
또 다른 예에서, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)에 추가로 또는 대안적으로, 제3 견인 롤 장치(387)는, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치한 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)을 포함할 수 있고, 여기서 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 추가로 드로잉하도록 구성된다. 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)은 제1 견인 롤 부재(399a) 및 제2 견인 롤 부재(399b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(399a, 399b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(401a, 401b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(399a, 399b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(403a, 403b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(399a, 399b) 둘 다에 각각의 모터(403a, 403b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(399a, 399b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(399a, 399b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다. 견인 롤 디바이스(315)는 또한 연부 롤(402 및 404)의 임의적 쌍(들)(402a, 402b) 및/또는 유휴 스텁(idle stub) 롤(406, 408)의 임의적 쌍(들)을 포함할 수 있음을 인지하여야 한다 (도 13, 14, 및 18 참조).
도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 견인 롤 디바이스(315)는, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에, 또한 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)으로부터 드로우 경로를 따라 상류에 위치하는 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407)을 포함하는 중간 견인 롤 장치(405)를 추가로 포함할 수 있다. 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 추가로 드로잉하도록 구성된다. 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407)은 제1 견인 롤 부재(409a) 및 제2 견인 롤 부재(409b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(409a, 409b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(411a, 411b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(409a, 409b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(413a, 413b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(413a, 413b) 둘 다에 각각의 모터(413a, 413b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(409a, 409b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(409a, 409b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다.
또 다른 예에서, 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407)에 추가로 또는 대안적으로, 중간 견인 롤 장치(405)는, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에, 또한 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 상류에 위치하는 드로우 롤의 제2 중간 쌍(415)을 포함할 수 있다. 드로우 롤의 제2 중류 쌍(415)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 추가로 드로잉하도록 구성된다. 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제2 중간 쌍(415)은 제1 견인 롤 부재(417a) 및 제2 견인 롤 부재(417b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(417a, 417b)에는 각각, 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)이 사이에 맞물리도록 구성된 각각의 내화성 롤 커버링(419a, 419b)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 견인 롤 부재(417a, 417b) 중 적어도 하나에는 각각의 모터(421a, 421b)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(417a, 417b) 둘 다에 각각의 모터(421a, 421b)가 제공된다. 추가의 예에서는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(417a, 417b) 중 단지 하나에만 모터가 제공되고, 여기서 다른 견인 롤 부재에는, 제1 및 제2 견인 롤 부재(417a, 417b) 중 단지 하나만이 구동되도록 베어링이 제공될 수 있다.
중간 견인 롤 장치(405)가 제2 견인 롤 장치(369)와 제3 견인 롤 장치(387) 사이의 제4 고도에 위치하는 것으로 기재하고 나타내었만, 본 개시내용은 이들 예시적 실시양태로 제한되지 않는다. 중간 견인 롤 장치(405)는 견인 롤 디바이스(315)의 다양한 고도에 위치할 수 있다. 또한, 중간 견인 롤 장치(405)는, 다수의 견인 롤 장치(405)가 견인 롤 디바이스(315) 내에 포함되고 다양한 고도에서 드로우 경로(353)를 따라 배치될 수 있도록 모듈식일 수 있다.
드로우 롤의 각각의 쌍이 제1 및 제2 견인 롤 부재를 포함하는 것으로 기재하였지만, 제1 및 제2 견인 롤 부재는 또한 드로우 롤의 쌍의 드로우 롤로서 언급될 수 있다.
유리 제조 장치(301)의 견인 롤 디바이스(315)는, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하고, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하고, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록, 제1 견인 롤 장치(349), 제2 견인 롤 장치(369), 및 제3 견인 롤 장치(387)를 독립적으로 작동시키도록 구성된 제어 장치(423) (예를 들어, 프로그램가능 로직 컨트롤러)를 추가로 포함할 수 있다. 제어 장치(423)는 케이블, 무선 네트워크, 유선 네트워크, 이들의 조합 등을 통해 견인 롤 장치(349, 369, 387, 405)와 소통(425)할 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 견인 롤 장치(349, 369, 387)의 독립적 작동은, 본 개시내용의 목적상, 제1, 제2, 및 제3 견인 롤 장치 중 하나가 제1, 제2, 및 제3 견인 롤 장치 중 다른 것의 작동에 의해 영향받지 않으면서 작동될 수 있음을 의미한다. 이와 같이, 예를 들어, 제어 장치(423)에 의해 제1 견인 롤 장치(349)를 독립적으로 작동시키는 것은, 제2 견인 롤 장치(369) 또는 제3 견인 롤 장치(387)의 작동 파라미터에서의 변화를 고려하지 않으면서 제1 견인 롤 장치(349)를 작동시키는 제어 장치를 제공한다. 또한, 예를 들어, 제어 장치(423)에 의해 제2 견인 롤 장치(369)를 독립적으로 작동시키는 것은, 제1 견인 롤 장치(349) 또는 제3 견인 롤 장치(387)의 작동 파라미터에서의 변화를 고려하지 않으면서 제2 견인 롤 장치(369)를 작동시키는 제어 장치를 제공한다. 또한, 예를 들어, 제어 장치(423)에 의해 제3 견인 롤 장치(387)를 독립적으로 작동시키는 것은, 제1 견인 롤 장치(349) 또는 제2 견인 롤 장치(369)의 작동 파라미터에서의 변화를 고려하지 않으면서 제3 견인 롤 장치(387)를 작동시키는 제어 장치를 제공한다.
상기에 언급된 바와 같이, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)은 제1 또는 제2 견인 롤 부재(355a, 355b) 중 하나와 연합된 단일 모터를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 연합된 제1 또는 제2 견인 롤 부재(355a, 355b)가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 단일 모터를 작동시킬 수 있다. 상기에 추가로 기재된 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(355a, 355b)에는 각각 상응하는 모터(359a, 359b)가 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351) 중 적어도 하나, 예컨대 둘 다가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 모터(359a, 359b)를 작동시킬 수 있다. 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)의 양 측면에 동일하게 힘을 적용하기 위해서는 실질적으로 일정한 토크로의 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)의 견인 롤 부재(359a, 359b) 둘 다의 회전이 바람직할 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 제1 견인 롤 장치(349)는 또한 드로우 롤의 임의적 제2 상류 쌍(361)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)은 제1 또는 제2 견인 롤 부재(363a, 363b) 중 하나와 연합된 단일 모터를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 연합된 제1 또는 제2 견인 롤 부재(363a, 363b)가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 단일 모터를 작동시킬 수 있다. 상기에 추가로 기재된 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(363a, 363b)에는 각각 상응하는 모터(367a, 367b)가 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361) 중 적어도 하나, 예컨대 둘 다가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 모터(367a, 367b)를 작동시킬 수 있다. 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)의 양 측면에 동일하게 힘을 적용하기 위해서는 실질적으로 일정한 토크로의 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)의 견인 롤 부재(363a, 363b) 둘 다의 회전이 바람직할 수 있다.
요구되는 것은 아니지만, 일부 예에서, 제어 장치(423)는 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)과 연합된 모터 중 하나 또는 둘 다를 실질적으로 일정한 제1 토크로 작동시킬 수 있고, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)과 연합된 모터 중 하나 또는 둘 다가 제1 토크와 실질적으로 동일한 실질적으로 일정한 제2 토크로 회전하도록 동시에 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 유리 리본(121) 및 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에 실질적으로 동일한 힘을 적용하기 위해, 실질적으로 동일한 제1 및 제2 토크의 제공이 요망될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 제2 견인 롤 장치(369)는 또한 드로우 롤의 임의적 제2 중류 쌍(379)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)은 제1 또는 제2 견인 롤 부재(381a, 381b) 중 하나와 연합된 단일 모터를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 연합된 제1 또는 제2 견인 롤 부재(381a, 381b)가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 단일 모터를 작동시킬 수 있다. 상기에 추가로 기재된 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(381a, 381b)에는 각각 상응하는 모터(385a, 385b)가 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379) 중 적어도 하나, 예컨대 둘 다가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 모터(385a, 385b)를 작동시킬 수 있다. 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)의 양 측면에 동일하게 힘을 적용하기 위해서는 실질적으로 일정한 토크로의 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)의 견인 롤 부재(381a, 381b) 둘 다의 회전이 바람직할 수 있다.
요구되는 것은 아니지만, 일부 예에서, 제어 장치(423)는 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)과 연합된 모터 중 하나 또는 둘 다를 실질적으로 일정한 제1 토크로 작동시킬 수 있고, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)과 연합된 모터 중 하나 또는 둘 다가 제1 토크와 실질적으로 동일한 실질적으로 일정한 제2 토크로 회전하도록 동시에 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 유리 리본(121) 및 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에 실질적으로 동일한 힘을 적용하기 위해, 실질적으로 동일한 제1 및 제2 토크의 제공이 요망될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)은 제1 또는 제2 견인 롤 부재(391a, 391b) 중 하나와 연합된 단일 모터를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 연합된 제1 또는 제2 견인 롤 부재(391a, 391b)가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 단일 모터를 작동시킬 수 있다. 상기에 추가로 기재된 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(391a, 391b)에는 각각 상응하는 모터(395a, 395b)가 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389) 중 적어도 하나, 예컨대 둘 다가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 모터(395a, 395b)를 작동시킬 수 있다. 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)의 양 측면에 동일하게 힘을 적용하기 위해서는 실질적으로 일정한 각 속도로의 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)의 견인 롤 부재(391a, 391b) 둘 다의 회전이 바람직할 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 제3 견인 롤 장치(387)는 또한 드로우 롤의 임의적 제2 하류 쌍(397)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)은 제1 또는 제2 견인 롤 부재(399a, 399b) 중 하나와 연합된 단일 모터를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 연합된 제1 또는 제2 견인 롤 부재(399a, 399b)가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 단일 모터를 작동시킬 수 있다. 상기에 추가로 기재된 바와 같이, 제1 및 제2 견인 롤 부재(399a, 399b)에는 각각 상응하는 모터(403a, 403b)가 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397) 중 적어도 하나, 예컨대 둘 다가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 작동시킬 수 있다. 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)의 양 측면에 동일하게 힘을 적용하기 위해서는 실질적으로 일정한 각 속도로의 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397) 의 견인 롤 부재(399a, 399b) 둘 다의 회전이 바람직할 수 있다.
요구되는 것은 아니지만, 일부 예에서, 제어 장치(423)는 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)과 연합된 모터 중 하나 또는 둘 다를 실질적으로 일정한 제1 각 속도로 작동시킬 수 있고, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)과 연합된 모터 중 하나 또는 둘 다가 제1 각 속도와 실질적으로 동일한 실질적으로 일정한 제2 각 속도로 회전하도록 동시에 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에서 동일하게 유리 리본을 드로잉하기 위해, 실질적으로 동일한 제1 및 제2 각 속도의 제공이 요망될 수 있다.
언급된 바와 같이, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제1 및 제2 상류 쌍(351, 361) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 제1 견인 롤 장치(349)를 독립적으로 작동시키도록 구성될 수 있지만; 실시양태는 이와 같이 제한되지 않는다. 즉, 제어 장치(423)는 예시적 실시양태에서, 드로우 롤의 제1 및 제2 상류 쌍(351, 361) 중 적어도 하나가 일정한 토크가 아니라 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록, 제1 견인 롤 장치(349)를 독립적으로 작동시키도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제1 및 제2 중류 쌍(371, 379) 중 적어도 하나가 일정한 토크가 아니라 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록, 제2 견인 롤 장치(369)를 독립적으로 작동시키도록 구성될 수 있다.
제어 장치(423)는 추가로, 드로우 롤의 제1 및 제2 중간 쌍(407, 415) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록, 중간 견인 롤 장치(405)를 독립적으로 작동시키도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 제어 장치(423)는, 드로우 롤의 제1 및 제2 중간 쌍(407, 415) 중 적어도 하나가 일정한 토크가 아니라 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록, 중간 견인 롤 장치(405)를 독립적으로 작동시키도록 구성될 수 있다.
표 1은 본 개시내용의 예시적 실시양태에 따른 5개의 상이한 독립적 제어 체계를 제공한다. 예를 들어, 표 1에 나타낸 바와 같이, 제어 체계 "A"는, 드로우 롤의 제1 및 제2 상류 쌍(351, 361) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 제1 견인 롤 장치(349)를 독립적으로 작동시키도록, 드로우 롤의 제1 및 제2 중류 쌍(371, 379) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 제2 견인 롤 장치(369)를 독립적으로 작동시키도록, 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 제3 견인 롤 장치(387)를 독립적으로 작동시키도록 구성된 제어 장치(423), 및 드로우 롤의 제1 및 제2 중간 쌍(407, 415) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 또는 드로우 롤의 제1 및 제2 중간 쌍(407, 415) 중 적어도 하나가 일정한 토크가 아니라 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 중간 견인 롤 장치(405) (제공되는 경우)를 독립적으로 작동시키도록 구성된 제어 장치(423)를 포함한다.
표 1에 나타낸 또 다른 예로서, 제어 체계 "E"는, 드로우 롤의 제1 및 제2 상류 쌍(351, 361) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 제1 견인 롤 장치(349)를 독립적으로 작동시키도록, 드로우 롤의 제1 및 제2 중류 쌍(371, 379) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 제2 견인 롤 장치(369)를 독립적으로 작동시키도록, 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 제3 견인 롤 장치(387)를 독립적으로 작동시키도록 구성된 제어 장치(423), 및 드로우 롤의 제1 및 제2 중간 쌍(407, 415) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 중간 견인 롤 장치(405) (제공되는 경우)를 독립적으로 작동시키도록 구성된 제어 장치(423)를 포함한다.
표 1
일부 예에서, 본원 전반에 걸쳐 논의된 드로우 롤의 쌍은, 2009년 4월 30일 공개된 미국 특허 출원 공개 번호 2009/0107182 (Anderson et al.) (이는 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재된 것과 유사한 구성 및 배향을 가질 수 있다. 예를 들어, 드로우 롤의 임의의 쌍은 유리 리본에 대하여 수직으로 하향 경사진 또는 수평으로 평평한 롤일 수 있다. 또한, 도 15 및 16에 나타낸 바와 같이, 롤의 임의의 쌍 (수평으로 평평한 또는 하향 경사진)은, 롤의 각각의 면이 유리 리본(121)의 각각의 주 표면(427, 429)에 대하여 배치되는 미리 정해진 수평 각도 θ를 갖도록 배치될 수 있다. 수평 각도 θ는 적절한 레벨의 교차-드로우 장력(431)을 제공하고/거나 정상적 롤 마모 동안 일어날 수 있는 테이퍼(taper) 효과를 수용하는 것이 바람직할 수 있다.
도 13 및 18은, 드로우 롤의 쌍의 제1 견인 롤 부재(355a, 363a, 373a, 381a, 391a, 399a, 409a, 417a) 각각이 유리 리본(121)에 대하여 수직으로 하향 경사진 롤을 포함할 수 있는 예를 나타낸다. 드로우 롤의 쌍의 제2 견인 롤 부재(355b, 363b, 373b, 381b, 391b, 399b, 409b, 417b)도 마찬가지로 유리 리본(121)에 대하여 수직으로 하향 경사진 롤을 포함할 수 있다. 드로우 롤의 임의의 쌍의 하향경사 각도는 공정 고려사항에 따라 드로우 롤의 임의의 다른 쌍과 상이하거나 동일할 수 있다. 드로우 롤의 제1 및/또는 제2 상류 쌍(351, 361)의 하향경사는 드로우 롤의 두 쌍(351, 361) 사이의 요망되는 레벨의 교차-드로우 장력(431)을 제공할 수 있다. 드로우 롤의 제1 및/또는 제2 중류 쌍(371, 379)의 하향경사는 드로우 롤의 두 쌍(371, 379) 사이의 요망되는 레벨의 교차-드로우 장력(433)을 제공할 수 있다. 드로우 롤의 제1 및/또는 제2 하류 쌍(389, 397)의 하향경사는 드로우 롤의 두 쌍(389, 397) 사이의 요망되는 레벨의 교차-드로우 장력(435)을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 드로우 롤의 제1 및/또는 제2 중간 쌍(407, 415)의 하향경사는 드로우 롤의 두 쌍(407, 415) 사이의 요망되는 레벨의 교차-드로우 장력(437)을 제공할 수 있다.
일부 예에서, 제어 장치(423)는 자동 포지셔너 (나타내지 않음)를 활성화시키도록 구성될 수 있거나, 또는 수동 메커니즘을 사용하여 수직으로 하향 경사진 롤의 하향경사 위치를 조정하여 유리 리본(121)을 가로지르는 평균 교차-드로우 장력(431, 433, 435, 437)을 제어 (또는 조율)할 수 있다.
추가의 예에서, 드로우 롤의 쌍(351, 361, 371, 379, 389, 397, 407, 415) 중 하나 이상은 유리 리본에 대하여 수평으로 평평한 롤일 수 있고, 여기서 드로우 롤의 회전 축은 유리 리본(121)의 드로우 경로에 대하여 실질적으로 수직으로 연장된다. 견인 롤 디바이스의 롤의 쌍 중 하나 또는 둘 다를 수평으로 평평한 롤로서 제공하는 것은, 롤의 쌍을 따라 유리 리본의 폭을 가로질러 횡방향 장력이 필수적이지 않은 경우에 요망될 수 있다.
이제, 유리 리본(121)의 제조 방법을 도 13 내지 19에 나타낸 견인 롤 디바이스(315)와 관련하여 설명할 것이다.
도 13, 14, 및 15를 참조하면, 방법은, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)을 포함하는 제1 견인 롤 장치(349)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 견인 롤 장치(349)에는 임의로 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)이 제공될 수 있다.
도 13, 14, 및 16을 참조하면, 방법은, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치하는 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)을 포함하는 제2 견인 롤 장치(369)를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 추가의 예에서, 제2 견인 롤 장치(369)에는 임의로, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치하는 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)이 제공될 수 있다.
방법은, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치하는 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)을 포함하는 제3 견인 롤 장치(387)를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 추가의 예에서, 제3 견인 롤 장치(387)에는 임의로, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치하는 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)이 제공될 수 있다.
임의로, 방법은, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에, 또한 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 상류에 위치하는 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407)을 포함하는 중간 견인 롤 장치(405)를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 추가의 예에서, 중간 견인 롤 장치(405)에는 임의로, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에, 또한 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 상류에 위치하는 드로우 롤의 제2 중간 쌍(415)이 제공될 수 있다.
방법은, 제1 연부 부분(105a)과 제2 연부 부분(121b) 사이에서 연장되는 폭 "W"을 갖는 유리 리본(121)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 제1 견인 롤 장치(349)는, 예를 들어, 제어 장치(423)에 의해, 제2 견인 롤 장치(369)로부터의 입력 또는 제3 견인 롤 장치(387)로부터의 입력 없이, 또는 임의의 중간 견인 롤 장치(405)가 제공되는 경우, 중간 견인 롤 장치(405)로부터의 입력 없이, 독립적으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 제1 견인 롤 장치(349)는, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(355a, 355b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 드로잉하도록 독립적으로 작동될 수 있다. 하나의 예에서, 제1 견인 롤 장치(349)는, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(355a, 355b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 작동될 수 있다.
드로우 롤의 제2 상류 쌍(361) (제공되는 경우)은 또한, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(363a, 363b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 추가로 드로잉하도록 독립적으로 작동될 수 있다. 하나의 예에서, 제1 견인 롤 장치(349)는, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(363a, 363b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 작동될 수 있다. 이와 같이, 드로우 경로(353)를 따라 요망되는 장력(439)이 루트(70)와 제1 견인 롤 장치(349) 사이에서 유리 리본(121)에서 유지될 수 있다.
방법은 추가로, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(373a, 373b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 추가로 드로잉하도록 제2 견인 롤 장치(369)를 독립적으로 작동시킨다. 하나의 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(373a, 373b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 제2 견인 롤 장치(369)를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
드로우 롤의 제2 중류 쌍(379) (제공되는 경우)은 또한, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(381a, 381b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 추가로 드로잉하도록 독립적으로 작동될 수 있다. 하나의 예에서, 제2 견인 롤 장치(369)는, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(381a, 381b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 작동될 수 있다. 이와 같이, 드로우 경로(353)를 따라 요망되는 장력(441)이 제1 견인 롤 장치(349)와 제2 견인 롤 장치(369) 사이에서 유리 리본(121)에서 유지될 수 있다.
방법은 추가로, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(391a, 391b))이 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 추가로 드로잉하도록 제3 견인 롤 장치(387)를 독립적으로 작동시킨다. 하나의 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(391a, 391b))이 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 제3 견인 롤 장치(387)를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
드로우 롤의 제2 하류 쌍(397) (제공되는 경우)은 또한, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(399a, 399b))이 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 추가로 드로잉하도록 독립적으로 작동될 수 있다. 하나의 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(399a, 399b))이 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하도록 제3 견인 롤 장치(387)를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 드로우 경로(353)를 따라 요망되는 장력(443)이 제2 견인 롤 장치(369)와 제3 견인 롤 장치(387) 사이에서 유리 리본(121)에서 유지될 수 있다.
제공되는 경우, 방법은 추가로, 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(409a, 409b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)을 추가로 드로잉하도록 중간 견인 롤 장치(405)를 독립적으로 작동시킨다 (도 18 및 19). 하나의 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(409a, 409b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 중간 견인 롤 장치(405)를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
드로우 롤의 제2 중간 쌍(415) (제공되는 경우)은 또한, 드로우 롤의 제2 중간 쌍(415)의 적어도 하나의 드로우 롤 (견인 롤 부재(417a, 417b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하여 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)을 추가로 드로잉하도록 독립적으로 작동될 수 있다. 하나의 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제2 중간 쌍(415)의 두 드로우 롤 (견인 롤 부재(417a, 417b))이 실질적으로 일정한 토크로 회전하도록 중간 견인 롤 장치(405)를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 드로우 경로(353)를 따라 요망되는 장력(445)이 제2 견인 롤 장치(169)와 중간 견인 롤 장치(405) 사이에서 유리 리본(121)에서 유지될 수 있고, 드로우 경로(353)를 따라 요망되는 장력(447)이 중간 견인 롤 장치(405)와 제3 견인 롤 장치(387) 사이에서 유리 리본(121)에서 유지될 수 있다.
예시적 실시양태는 일정한 토크 모드로 작동되는 제1 견인 롤 장치(349), 일정한 토크 모드로 작동되는 제2 견인 롤 장치(369), 일정한 각 속도 모드로 작동되는 제3 견인 롤 장치(387), 및 일정한 토크 모드로 작동되는 중간 견인 롤 장치(405)를 설명하지만, 본 개시내용은 이와 같이 제한되지 않는다. 즉, 견인 롤 장치 각각은 일정한 토크 모드 또는 일정한 각 속도 모드로 작동될 수 있다. 예를 들어, 견인 롤 장치는 표 1의 제어 체계로 작동될 수 있다. 예를 들어, 제1 견인 롤 장치(349)는 일정한 토크 모드로 작동될 수 있고, 제2 견인 롤 장치(369)는 일정한 각 속도 모드로 작동될 수 있고, 제3 견인 롤 장치(387)는 일정한 각 속도 모드로 작동될 수 있고, 중간 견인 롤 장치(405) (제공되는 경우)는 일정한 각 속도 모드로 작동될 수 있다 (표 1의 제어 체계 "C").
방법은 추가로, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류 위치에서 일정 기간에 걸쳐 유리 리본(121)으로부터 복수의 유리 시트(347a, 347b)를 순차적으로 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 13 및 14에 나타낸 바와 같이, 유리 리본(121)이 형성 용기(60)로부터 드로잉됨에 따라 분리 장치(319)는 복수의 유리 시트(347a, 347b)를 순차적으로 분리하도록 주기적으로 활성화될 수 있다.
도 20은 2개의 상이한 고도에서의 일정한 힘을 나타내며, 예를 들어, 곡선(449)은 도 13에서 점성 대역(341)에서 제1 견인 롤 장치(349)에서의 일정한 힘을 나타내고, 곡선(451)은 도 13에서 셋팅 (점탄성) 대역(343)에서 제2 견인 롤 장치(369)에서의 일정한 힘을 나타낸다. 제어 장치(423)는, 제1 견인 롤 장치(349) 및 제2 견인 롤 장치(369)를 시간에 따라 일정한 힘으로 독립적으로 작동시키도록 사용자에 의해 구성될 수 있다. 따라서, 유리 리본(121)은 루트(70)로부터 최저 롤, 제3 견인 롤 장치(387)까지 일정한 수직 힘을 받는다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 최저 롤, 제3 견인 롤 장치(387)는 마스터 롤로서 작동하고, 유리 리본(121)의 속도를 제어하도록 일정한 속도로 작동한다.
도 21은, 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397)에 의해 유리 리본(121)에 적용되는 힘의 예시적 그래프를 나타낸다. Y축은 힘 (파운드)이고, X축은 시간(시간: 분)이다. 하나의 플롯(453)은, 제1 연부 부분(121a)에서 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)에 의해 유리 리본(121)에 적용되는 힘을 나타내고, 다른 플롯(455)은 제2 연부 부분(121b)에서 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)에 의해 유리 리본(121)에 적용되는 힘을 나타낸다. 힘 다이어그램은, 유리 리본(121)으로부터 유리 시트(347a)의 스냅-오프(snap-off)로 인한 유리 리본(121) 중량에서의 갑작스런 변화 및 성장으로 인한 유리 리본(121) 중량에서의 점차적 변화와 관련된 톱니 패턴을 나타낸다. 제3 견인 롤 장치(387)는, 도 13에 나타낸 바와 같이 탄성 대역(345) 내에, 점도 등식 (등식 1)에 의해 설명되는 바와 같은 점탄성 대역(343)의 하류에 위치하기 때문에, 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397)은 점탄성 (셋팅) 대역(343) 내로의 섭동 전파를 격리시킨다.
여기서, 점도(η)는 Pa.s의 단위를 갖고, 전단 탄성계수 (G)는 Pa의 단위를 갖는다. 따라서, η/G는 시간의 단위를 갖는다.
도 20 및 21에 나타낸 바와 같이, 기간 전반에 걸쳐, 드로우 롤의 제1 및 제2 상류 쌍(351, 361) 및 드로우 롤의 제1 및 제2 중류 쌍(371, 379)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에 실질적으로 일정한 힘을 적용하고, 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397)은 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에 변화하는 힘을 적용한다.
도 22는, 최저 (또는 마스터) 견인 롤 장치인 제3 견인 롤 장치(387)의 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397), 시간 (시간: 분)의 함수로서의 속도를 나타내고, 이는 일정한 속도 (각각의 눈금은 0.2 in/min (50.8 mm/min)임)가 유리 리본(121) 두께를 제어하고 우수한 속성을 유지함을 보여준다. 이 속도는 두께와 같은 요망되는 생성물 사양을 얻기 위해 제어 장치(423)에 의해 쉽게 조정된다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 유리 리본(121)은 드로우 경로(353)를 따라 드로우 방향(457)으로 드로잉된다. 다시 도 20, 21, 및 22로 돌아가면, 기간 전반에 걸쳐, 드로우 롤의 제1 및 제2 상류 쌍(351, 361)은 각각, 드로우 방향(457) 반대 방향으로 유리 리본(121)의 각각의 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에 실질적으로 일정한 힘 (예를 들어, 8 파운드)을 적용한다. 기간 전반에 걸쳐, 드로우 롤의 제1 및 제2 중류 쌍(371, 379) 또한 각각, 드로우 방향(457) 반대 방향으로 유리 리본(121)의 각각의 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에 실질적으로 일정한 힘 (예를 들어, 6 파운드)을 적용한다. 추가로 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397)은 각각, 드로우 방향(457)의 방향으로부터 (예를 들어, 약 5 파운드로부터) 드로우 방향(457) 반대 방향까지 (예를 들어, 약 18 파운드까지) 유리 리본(121)의 각각의 제1 및 제2 연부 부분(121a, 121b)에 변화하는 힘을 적용한다. 이와 같이, 제1 연부 부분(121a)은 기간 전반에 걸쳐 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351), 드로우 롤의 제1 중류 쌍(371), 및 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389) 사이에서 장력에 있어 일정하게 유지된다. 마찬가지로, 제2 연부 부분(121b)도 기간 전반에 걸쳐 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361), 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379), 및 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397) 사이에서 장력에 있어 일정하게 유지된다. 추가의 예에서는, 두 연부(121a, 121b) 상의 모든 힘이 장치 셋업에 따라 드로우 방향(457)에 대하여 양 또는 음의 방향으로 작용할 수 있다.
도 21에 추가로 나타낸 바와 같이, 드로우 롤의 제1 및 제2 하류 쌍(389, 397)은 각각 드로우 롤(389, 397)과 관련된 일정한 각 속도로 인해 변화하는 힘을 적용한다. 플롯(453, 455)의 패턴(459, 461)은 유리 리본(121)이 길이가 증가함에 따라 변화하는 힘을 나타내며, 패턴(463, 465)은 유리 리본(121)으로부터 유리 시트(347a)의 분리 동안 나타나는 힘의 갑작스런 변화를 나타낸다. 동일한 기간 동안, 드로우 롤의 제1 및 제2 상류 쌍(351, 361)의 일정한 토크는 유리 리본(121)에 대한 실질적으로 일정한 힘을 유지할 수 있고, 드로우 롤의 제1 및 제2 중류 쌍(371, 379)의 일정한 토크는 또한 유리 리본(121)에 대한 실질적으로 일정한 힘을 유지할 수 있다. 이와 같이, 힘 교란이 유리 리본을 셋팅 대역(343)으로 상향 전송 (여기서는 응력 집중 및 상응하는 표면 결점이 바람직하지 않게 유리 리본(121)으로 동결될 수 있음)하지 않도록 방지될 수 있다.
이와 같이, 본 개시내용의 방법은, 드로우 롤의 제1 상류 쌍(351)이 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)에 실질적으로 일정한 힘을 적용하도록 일정 기간에 걸쳐 제1 견인 롤 장치(349)를 독립적으로 작동시킬 수 있다. 방법은, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(371) 중 적어도 하나가 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)에 실질적으로 일정한 힘을 적용하도록 일정 기간에 걸쳐 제2 견인 롤 장치(369)를 독립적으로 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하고, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)이 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)에 변화하는 힘을 적용하도록, 일정 기간에 걸쳐 제3 견인 롤 장치(387)를 독립적으로 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은, 드로우 롤의 제1 하류 쌍(389)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류 위치에서 일정 기간에 걸쳐 유리 리본(121)으로부터 복수의 유리 시트(347a)를 순차적으로 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기에서 논의된 바와 같이, 제1 견인 롤 장치(349)에는 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)이 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)이 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)에 실질적으로 일정한 힘을 적용하도록 제1 견인 롤 장치(349)를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 언급된 바와 같이, 제2 견인 롤 장치(369)는 드로우 롤의 제2 상류 쌍(361)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치한 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)을 포함할 수 있다. 방법은, 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)이 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)에 실질적으로 일정한 힘을 적용하도록 제2 견인 롤 장치(369)를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한 추가로, 상기에서 언급된 바와 같이, 제3 견인 롤 장치(387)는 드로우 롤의 제2 중류 쌍(379)으로부터 드로우 경로(353)를 따라 하류에 위치한 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397) 중 적어도 하나가 실질적으로 일정한 각 속도로 회전하고, 드로우 롤의 제2 하류 쌍(397)이 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)에 변화하는 힘을 적용하도록, 제3 견인 롤 장치(387)를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
방법은, 드로우 롤의 제1 중간 쌍(407) 중 적어도 하나가 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제1 연부 부분(121a)에 실질적으로 일정한 힘을 적용하도록 일정 기간에 걸쳐 중간 견인 롤 장치(405) (제공되는 경우)를 독립적으로 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 논의된 바와 같이, 중간 견인 롤 장치(405)에는 드로우 롤의 제2 중간 쌍(415)이 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 방법은, 드로우 롤의 제2 중간 쌍(415)이 드로우 경로(353)를 따라 유리 리본(121)의 제2 연부 부분(121b)에 실질적으로 일정한 힘을 적용하도록 중간 견인 롤 장치(405)를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
견인 롤 디바이스(315)를 사용하여 유리 리본에서 교차-드로우 장력 및/또는 다운드로우 시트 장력의 일관성을 개선시킬 수 있고, 이는 잔류 응력을 감소시키고, 제조된 유리 리본 상의 유리 편평도를 개선시킨다. 보다 구체적으로, 견인 롤 디바이스(315)를 사용하여, 유리 리본이 유리 리본에서 생성물 응력 및 편평도가 셋팅되는 셋팅 대역을 통과하는 영역에서 교차-드로우 장력 및/또는 다운드로우 시트 장력의 일관성을 제어하고 개선시킬 수 있다.
비교 예시적 실시양태에서, 견인 롤 디바이스는 단지 상부 견인 롤 장치 및 하부 견인 롤 장치만을 가질 수 있다. 이러한 비교용 견인 롤 장치에서는, 각각, 상부 견인 롤 장치 및 하부 견인 롤 장치에서 필수적인 일정한 토크 및 일정한 속도를 달성하기 위한 핀치 힘이, 큰 중량의 유리 리본에 대해 지나치게 커야 하고, 따라서 한 쌍의 드로우 롤 사이의 핀치 힘이 유리 리본을 균열시킬 것이다. 큰 중량의 유리 리본은 큰 폭 및 큰 길이 및 작은 두께의 대형 유리 시트 제조시에 존재할 수 있다.
또한, 본 출원의 예시적 실시양태에 의해 나타낸 바와 같이, 또한 플롯(449, 451)에 의해 나타나는 바와 같이, 드로우 롤의 상류 쌍, 드로우 롤의 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍을 실질적으로 일정한 토크 모드로 작동시키는 것은, 드로우 롤의 상류 쌍 및 드로우 롤의 중류 쌍을 실질적으로 일정한 각 속도로 작동시키는 것에 비해 추가의 이점을 제공한다. 첫째로, 드로우 롤의 상류 및 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍의 일정한 각 속도는, 롤의 상이한 직경에서 상이한 장력을 제공할 수 있다. 반면, 드로우 롤의 상류 및 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍을 실질적으로 일정한 토크로 작동시키는 것은, 시간에 따라 일관된 수직 장력이 달성될 수 있게 한다. 실로, 실질적으로 일정한 토크로의 작동은 롤의 마모를 거의 보상한다. 롤이 일정한 토크로 마모되기 때문에 롤 직경에 따라 힘이 약간 변하지만, 영향은 매우 작다. 속도 제어는 롤 직경에 대해 훨씬 더 높은 민감도를 갖는다. 둘째로, 드로우 롤의 상류 및 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍의 일정한 각 속도는, 롤의 직경 불확실성으로 인해 시트 속도와 상관되기 어려운 것으로 나타날 수 있다. 반면, 드로우 롤의 상류 및 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍을 실질적으로 일정한 토크로 작동시키는 것은 롤러의 적당한 각 속도를 얻기 위해 상관시킬 필요성을 제거한다. 셋째로, 드로우 롤의 상류 및 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍을 실질적으로 일정한 토크로 작동시키는 것은, 롤 마모를 보상하기 위해 드로우 롤의 상류 또는 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍의 속도를 조정하려고 시도하는 경우에 나타날 수 있는 버클링 또는 균열의 위험을 없앨 수 있다. 넷째로, 드로우 롤의 상류 및 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍을 실질적으로 일정한 토크로 작동시키는 것은, 일정한 각 속도가 지나치게 느린 경우 롤 스키핑의 위험을 없앨 수 있다. 다섯째로, 드로우 롤의 상류 및 중류 쌍, 또한 제공되는 경우, 드로우 롤의 중간 쌍의 작동은, 일정한 각 속도 모드에서 롤 런아웃(run-out)으로 인해 나타날 수 있는 과도한 견인력 변동을 없앨 수 있다.
따라서, 본 개시내용의 예시적 실시양태는 구동 롤의 다중 고도 사용으로 인해 유리 리본에 대한 증가된 견인을 가능하게 한다. 따라서, 보다 편평한 표면을 갖는 보다 큰, 보다 무거운 시트, 및 보다 얇은 시트가 제조될 수 있다. 본 개시내용의 예시적 실시양태는 4개 이상의 고도로 쉽게 연장되는 모듈식 디자인의 적용을 가능하게 한다. 본 개시내용의 예시적 실시양태는, 점탄성 대역을 통해 편평한 유리 리본을 유지하기 위해 필요한 수직 및 교차 드로우 힘을 제공하도록 요망되는 고도에 구동 롤을 배치하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 보다 길고 보다 폭넓은 점탄성 대역이 달성될 수 있다. 본 개시내용의 예시적 실시양태는, 루트로부터 점탄성 대역을 통해 일정한 수직 힘을 유지하도록, 뿐만 아니라 하류 섭동, 예를 들어, 리본 성장 및 리본의 시트로의 스냅-오프의 영향과 같은 섭동으로부터 점탄성 대역을 격리시키도록 점탄성 대역 하부의 최저 롤의 배치를 가능하게 한다.
본 명세서에 기재된 기능성 유닛, 예컨대 제어 장치의 일부는, 이들의 시행 독립성을 강조하기 위해 모듈로서 라벨링되었다. 예를 들어, 모듈은, 커스텀 VLSI 회로 또는 게이트 어레이, 기성품(off-the-shelf) 반도체, 예컨대 로직 칩, 트랜지스터, 또는 다른 별개의 구성요소를 포함하는 하드웨어 회로로서 시행될 수 있다. 모듈은 또한, 프로그램가능 하드웨어 장치, 예컨대 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 어레이 로직, 프로그램가능 로직 장치 등으로서 시행될 수 있다. 모듈은 또한 밸브, 피스톤, 기어, 연결 부재, 및 스프링 등으로 시행될 수 있다.
모듈은 또한 다양한 유형의 프로세서에 의한 실행을 위한 소프트웨어로 시행될 수 있다. 예를 들어, 실행가능 코드의 규명 모듈은, 예를 들어, 물체, 절차, 또는 기능으로서 조직화될 수 있는 컴퓨터 지시의 하나 이상의 물리적 또는 논리적 블록을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 규명 모듈의 실행물은 물리적으로 함께 위치할 필요는 없지만, 함께 논리적으로 연결되는 경우, 모듈을 구성하고 모듈에 대한 언급된 목적을 달성하는 상이한 위치에 저장된 이질적인 지시를 포함할 수 있다.
실행가능 코드의 모듈은 단일 지시, 또는 다수의 지시일 수 있고, 심지어 여러 상이한 코드 세그먼트에 걸쳐, 상이한 프로그램 사이에서, 또한 여러 메모리 장치에 걸쳐 분포될 수 있다. 유사하게, 운용 데이터가 모듈 내에서 본원에서 규명되고 예시될 수 있고, 임의의 적합한 형태로 구현되고 임의의 적합한 유형의 데이터 구조 내에서 구현될 수 있다. 운용 데이터는 단일 데이터 세트로서 수집될 수 있거나, 또는 상이한 위치에 걸쳐, 예컨대 상이한 저장 장치에 걸쳐 분포될 수 있다.
유리 조성물
알칼리 알루미노실리케이트 유리는 우수한 이온 교환성을 갖고, 알칼리 알루미노실리케이트 유리에서의 높은 강도 및 높은 인성을 달성하기 위해 화학적 강화 방법이 사용되었다. 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 높은 유리 성형성 및 품질을 갖는 고도로 이온 교환가능한 유리이다. 실리케이트 유리 네트워크 내로의 Al2O3의 치환은 이온 교환 동안 1가 양이온의 상호확산성을 증가시킨다. 용융 염 배쓰 (예를 들어, KNO3 또는 NaNO3)에서의 화학적 강화에 의해, 높은 강도, 높은 인성, 및 높은 압입 균열 저항을 갖는 유리가 달성될 수 있다.
따라서, 우수한 물리적 특성, 화학적 내구성, 및 이온 교환성을 갖는 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 커버 유리로서 및/또는 소비자 전자 장치의 일부로서의 사용에 대해 주의를 끌어왔다. 특히, 보다 낮은 어닐링(annealing) 및 연화 온도, 보다 낮은 열 팽창 계수 (CTE) 값, 및 빠른 이온 교환성을 갖는 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리가 본원에서 제공된다. 상이한 이온 교환 방법을 통해, 보다 큰 중심 장력 (CT), 압축 깊이 (DOC), 및 높은 압축성 응력 (CS)이 달성될 수 있다. 그러나, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 중의 리튬 첨가는 유리의 융점 또는 연화점을 감소시킬 수 있다. 따라서, 유리가 유리 조성물에 대한 리튬 첨가의 이익을 실현할 수 있게 하는, 그러나 유리 조성물에 부정적 영향을 주지 않는 다양한 유리 성분의 균형이 본원에서 제공된다.
본원에 기재된 유리 조성물의 실시양태에서, 구성 성분 (예를 들어, SiO2, Al2O3, Li2O 등)의 농도는, 달리 특정되지 않는 한, 산화물 기준으로 몰 퍼센트 (mol%)로 주어진다. 실시양태에 따른 Li 함유 알루미노실리케이트 유리 조성물의 성분은 하기에서 개별적으로 논의된다. 하나의 성분에 대한 다양하게 언급된 범위 중 임의의 것은 임의의 다른 성분에 대한 다양하게 언급된 범위 중 임의의 것과 개별적으로 조합될 수 있음을 이해하여야 한다.
예시적 Li 함유 알루미노실리케이트 유리 조성물에서, SiO2는 가장 큰 구성성분이고, 이와 같이, SiO2는 유리 조성물로부터 형성된 유리 네트워크의 주요 구성성분이다. 순수 SiO2는 비교적 낮은 CTE를 갖고, 알칼리를 갖지 않는다. 그러나, 순수 SiO2는 높은 융점을 갖는다. 따라서, 유리 조성물 중의 SiO2의 농도가 지나치게 높으면, 보다 높은 농도의 SiO2가 용융 유리의 난점을 증가시키고, 이는 또한, 유리의 성형성에 불리한 영향을 주기 때문에 유리 조성물의 성형성이 약화될 수 있다. 실시양태에서, 유리 조성물은 일반적으로 SiO2를 60 % 이상 내지 74 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 SiO2를 62 mol% 이상, 64 mol% 이상, 66 mol% 이상, 68 mol% 이상, 70 mol% 이상, 또는 72 mol% 이상의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 SiO2를 72 mol% 이하, 70 mol% 이하, 68 mol% 이하, 66 mol% 이하, 64 mol% 이하, 또는 62 mol% 이하의 양으로 포함한다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 SiO2를 60 mol% 이상 내지 66 mol% 이하, 또는 65 mol% 이상 내지 74 mol% 이하, 또는 66 mol% 이상 내지 70 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다.
실시양태의 유리 조성물은 Al2O3을 추가로 포함할 수 있다. Al2O3은 SiO2와 유사한 유리 네트워크 형성제로서 제공될 수 있다. Al2O3은 적당하게 디자인된 유리 조성물로부터 형성된 유리 용융물에서의 그의 사면체 배위로 인해 유리 조성물의 점도를 증가시킬 수 있고, Al2O3의 양이 지나치게 높은 경우 유리 조성물의 성형성이 감소된다. 그러나, Al2O3의 농도가 유리 조성물 중의 SiO2의 농도 및 알칼리 산화물의 농도에 대해 균형잡히면, Al2O3은 유리 용융물의 액상 온도를 감소시킬 수 있고, 이로써 액상 점도를 향상시키고 융합 형성 방법과 같은 특정 형성 방법과의 유리 조성물의 상용성을 개선시킨다. 실시양태에서, 유리 조성물은 일반적으로 Al2O3을 7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 Al2O3을 8 mol% 이상, 9 mol% 이상, 10 mol% 이상, 11 mol% 이상, 12 mol% 이상, 13 mol% 이상, 14 mol% 이상, 15 mol% 이상, 16 mol% 이상, 또는 17 mol% 이상의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 Al2O3을 18 mol% 이하, 17 mol% 이하, 16 mol% 이하, 15 mol% 이하, 14 mol% 이하, 13 mol% 이하, 12 mol% 이하, 11 mol% 이하, 10 mol% 이하, 9 mol% 이하, 또는 8 mol% 이하의 양으로 포함한다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 Al2O3을 8 mol% 이상 내지 17 mol% 이하, 예컨대 9 mol% 이상 내지 16 mol% 이하, 10 mol% 이상 내지 15 mol% 이하, 또는 11 mol% 이상 내지 14 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 Al2O3을 11.5 mol% 이상 내지 18 mol% 이하, 또는 7 mol% 이상 내지 12 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다.
SiO2 및 Al2O3과 같이, P2O5도 네트워크 형성제로서 유리 조성물에 첨가될 수 있고, 이로써 유리 조성물의 용융성 및 성형성이 감소된다. 따라서, P2O5는 이들 특성을 과도하게 감소시키지 않는 양으로 첨가될 수 있다. 실시양태에서, 유리 조성물은 P2O5를 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 P2O5를 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상, 1.5 mol% 이상, 2 mol% 이상, 2.5 mol% 이상, 3 mol% 이상, 3.5 mol% 이상, 4 mol% 이상, 또는 4.5 mol% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 P2O5를 5 mol% 이하, 4.5 mol% 이하, 4 mol% 이하, 3.5 mol% 이하, 3 mol% 이하, 2.5 mol% 이하, 2 mol% 이하, 1.5 mol% 이하, 1 mol% 이하, 0.5 mol% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 P2O5를 0.5 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 1 mol% 이상 내지 4 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 3.5 mol% 이하, 또는 2 mol% 이상 내지 3 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함할 수 있다.
SiO2, Al2O3, 및 P2O5와 같이, B2O3도 네트워크 형성제로서 유리 조성물에 첨가될 수 있고, 이로써 유리 조성물의 용융성 및 성형성이 감소된다. 따라서, B2O3은 이들 특성을 과도하게 감소시키지 않는 양으로 첨가될 수 있다. 실시양태에서, 유리 조성물은 B2O3을 3 mol% 이상 B2O3 내지 16 mol% 이하 B2O3, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 B2O3을 3.5 mol% 이상, 4 mol% 이상, 4.5 mol% 이상, 5 mol% 이상, 5.5 mol% 이상, 6 mol% 이상, 6.5 mol% 이상, 7 mol% 이상, 7.5 mol% 이상, 8 mol% 이상, 8.5 mol% 이상, 9 mol% 이상, 9.5 mol% 이상, 10 mol% 이상, 10.5 mol% 이상, 11 mol% 이상, 11.5 mol% 이상, 12 mol% 이상, 12.5 mol% 이상, 13 mol% 이상, 13.5 mol% 이상, 14 mol% 이상, 14.5 mol% 이상, 15 mol% 이상, 또는 15.5 mol% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 B2O3을 15.5 mol% 이하, 15 mol% 이하, 14.5 mol% 이하, 14 mol% 이하, 13.5 mol% 이하, 13 mol% 이하, 12.5 mol% 이하, 12 mol% 이하, 11.5 mol%, 11 mol% 이하, 10.5 mol% 이하, 10 mol% 이하, 9.5 mol% 이하, 9 mol% 이하, 8.5 mol% 이하, 8 mol% 이하, 7.5 mol% 이하, 7 mol% 이하, 6.5 mol% 이하, 6 mol% 이하, 5.5 mol% 이하, 5 mol% 이하, 4.5 mol% 이하, 4 mol% 이하, 또는 3.5 mol% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 B2O3을 3.5 mol% 이상 내지 15.5 mol% 이하, 4 mol% 이상 내지 15 mol% 이하, 4.5 mol% 이상 내지 14.5 mol% 이하, 5 mol% 이상 내지 14 mol% 이하, 5.5 mol% 이상 내지 13.5 mol% 이하, 6 mol% 이상 내지 13 mol% 이하, 6.5 mol% 이상 내지 12.5 mol% 이하, 7 mol% 이상 내지 12 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 내지 11.5 mol% 이하, 8 mol% 이상 내지 11 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 내지 10 mol% 이하, 3 mol% 이상 내지 8 mol% 이하, 5 mol% 이상 내지 16 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다.
유리 조성물 중의 Li2O의 효과는 상기에서 논의되었고, 하기에서 더욱 상세히 논의된다. 부분적으로, 유리 중의 리튬의 첨가는 이온 교환 방법의 보다 우수한 제어를 가능하게 하고, 유리의 연화점을 추가로 감소시킨다. 실시양태에서, 유리 조성물은 일반적으로 Li2O를 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 Li2O를 5.5 mol% 이상, 6 mol% 이상, 6.5 mol% 이상, 7 mol% 이상, 7.5 mol% 이상, 8 mol% 이상, 8.5 mol% 이상, 9 mol% 이상, 9.5 mol% 이상, 10 mol% 이상, 또는 10.5 mol% 이상의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 Li2O를 10.5 mol% 이하, 10 mol% 이하, 9.5 mol% 이하, 9 mol% 이하, 8.5 mol% 이하, 8 mol% 이하, 7.5 mol% 이하, 7 mol% 이하, 6.5 mol% 이하, 6 mol% 이하, 또는 5.5 mol% 이하의 양으로 포함한다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 Li2O를 5.5 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하, 예컨대 6 mol% 이상 내지 10 mol% 이하, 6.5 mol% 이상 내지 9.5 mol% 이하, 7 mol% 이상 내지 9 mol% 이하, 또는 7.5 mol% 이상 내지 8.5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다.
실시양태에 따르면, 유리 조성물은 또한, 예를 들어 Na2O 및 K2O와 같은, Li2O 이외의 알칼리 금속 산화물을 포함할 수 있다. Na2O는 유리 조성물의 이온 교환성을 보조하고, 또한 유리 조성물의 융점을 증가시키고 유리 조성물의 성형성을 개선시킨다. 그러나, 지나치게 많은 Na2O가 유리 조성물에 첨가되면, 열 팽창 계수 (CTE)가 지나치게 낮을 수 있고, 융점이 지나치게 높을 수 있다. 실시양태에서, 유리 조성물은 일반적으로 Na2O를 0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하 또는 0 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 Na2O를 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상, 1.5 mol% 이상, 2 mol% 이상, 2.5 mol% 이상, 3 mol% 이상, 3.5 mol% 이상, 4 mol% 이상, 4.5 mol% 이상, 5 mol% 이상, 5.5 mol% 이상의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 Na2O를 5.5 mol% 이하, 5 mol% 이하, 4.5 mol% 이하, 4 mol% 이하, 3.5 mol% 이하, 3 mol% 이하, 2.5 mol% 이하, 2 mol% 이하, 1.5 mol% 이하, 1 mol% 이하, 또는 0.5 mol% 이하의 양으로 포함한다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 Na2O를 0.5 mol% 이상 내지 5.5 mol% 이하, 예컨대 1 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 4 mol% 이하, 또는 2.5 mol% 이상 내지 3.5 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 0 mol% 이상 내지 4 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다.
Na2O와 같이, K2O도 이온 교환을 촉진시키고 압축성 응력 층의 DOC를 증가시킨다. 그러나, CTE가 지나치게 낮을 수 있고, 융점이 지나치게 높을 수 있다. 실시양태에서, 유리 조성물은 칼륨을 실질적으로 갖지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 갖지 않음"은, 성분이 오염물로서 매우 소량으로, 예컨대 0.1 mol% 미만으로 최종 유리 중에 존재할 수 있을지라도 배치 물질의 성분으로서 첨가되지는 않음을 의미한다. 다른 실시양태에서, K2O는 유리 조성물 중에 1 mol% 미만의 양으로 존재할 수 있다.
MgO는 유리의 점도를 감소시키고, 이는 성형성, 변형점 및 영률을 향상시키고, 이온 교환 능력을 개선시킬 수 있다. 그러나, 지나치게 많은 MgO가 유리 조성물에 첨가되면, 유리 조성물의 밀도 및 CTE가 증가한다. 실시양태에서, 유리 조성물은 일반적으로 MgO를 0 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 농도로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 MgO를 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상, 1.5 mol% 이상, 2 mol% 이상, 2.5 mol% 이상, 3 mol% 이상, 3.5 mol% 이상, 4 mol% 이상, 4.5 mol% 이상, 5 mol% 이상, 5.5 mol% 이상, 또는 6 mol% 이상의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 MgO를 6 mol% 이하, 5.5 mol% 이하, 5 mol% 이하, 4.5 mol% 이하, 4 mol% 이하, 3.5 mol% 이하, 3 mol% 이하, 2.5 mol% 이하, 2 mol% 이하, 1.5 mol% 이하, 또는 1 mol% 이하의 양으로 포함한다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 MgO를 0.5 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 예컨대 1 mol% 이상 내지 5.5 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 4 mol% 이하, 또는 3 mol% 이상 내지 3.5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다.
CaO는 유리의 점도를 감소시키고, 이는 성형성, 변형점 및 영률을 향상시키고, 이온 교환능을 개선시킬 수 있다. 그러나, 지나치게 많은 CaO가 유리 조성물에 첨가되면, 유리 조성물의 밀도 및 CTE가 증가한다. 실시양태에서, 유리 조성물은 일반적으로 CaO를 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 CaO를 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상, 1.5 mol% 이상, 2 mol% 이상, 2.5 mol% 이상, 3 mol% 이상, 3.5 mol% 이상, 4 mol% 이상, 또는 4.5 mol% 이상의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 CaO를 4.5 mol% 이하, 4 mol% 이하, 3.5 mol% 이하, 3 mol% 이하, 2.5 mol% 이하, 2 mol% 이하, 1.5 mol% 이하, 1 mol% 이하, 또는 0.5 mol% 이하의 양으로 포함한다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 CaO를 0.5 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 예컨대 1 mol% 이상 내지 4 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 3 mol% 이하, 또는 2 mol% 이상 내지 3 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함한다.
실시양태에서, 유리 조성물은 임의로 하나 이상의 청징제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 청징제는, 예를 들어, SnO2를 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, SnO2는 유리 조성물 중에 0.2 mol% 이하, 예컨대 0 mol% 이상 내지 0.11 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, SnO2는 유리 조성물 중에 0 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하, 또는 0.1 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 존재할 수 있다.
ZnO는, 예컨대 유리의 압축성 응력을 증가시킴으로써, 유리의 이온 교환 성능을 향상시킨다. 그러나, 지나치게 많은 ZnO의 첨가는 밀도를 증가시키고, 상 분리를 초래할 수 있다. 실시양태에서, 유리 조성물은 ZnO를 0 mol% 이상 내지 2 mol% 이하, 예컨대 0.5 mol% 이상 내지 1.5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 ZnO를 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상, 또는 1.5 mol% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 ZnO를 1.5 mol% 이하, 1 mol% 이하, 또는 0.5 mol% 이하의 양으로 포함할 수 있다.
SrO는 본원에 개시된 유리 물품의 액상 온도를 감소시킨다. 실시양태에서, 유리 조성물은 SrO를 0.5 mol% 이상 내지 2 mol% 이하, 예컨대 1 mol% 이상 내지 1.5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 SrO를 1 mol% 이상 또는 1.5 mol% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 SrO를 1.5 mol% 이하, 1 mol% 이하, 또는 0.5 mol% 이하의 양으로 포함할 수 있다.
상기 개개의 성분에 추가로, 본원에 개시된 실시양태에 따른 유리 조성물은 2가 양이온 산화물을 0.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 2가 양이온 산화물은, MgO, CaO, SrO, BaO, FeO, 및 ZnO를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 2가 양이온 산화물을 1 mol% 이상, 1.5 mol% 이상, 2 mol% 이상, 2.5 mol% 이상, 3 mol% 이상, 3.5 mol% 이상, 4 mol% 이상, 4.5 mol% 이상, 5 mol% 이상, 5.5 mol% 이상, 또는 6 mol% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 2가 양이온 산화물을 5.5 mol% 이하, 5 mol% 이하, 4.5 mol% 이하, 4 mol% 이하, 3.5 mol% 이하, 3 mol% 이하, 2.5 mol% 이하, 2 mol% 이하, 1.5 mol% 이하, 또는 1 mol% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 2가 양이온 산화물을 1 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 5.5 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 또는 3.2 mol% 이상 내지 3 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 양으로 포함할 수 있다.
실시양태에서, Li2O:R2O의 몰비는 0.4 이상이고, 여기서 R2O는 유리 조성물 중에 존재하는 알칼리 금속 산화물의 합계 (예를 들어, Li2O + Na2O + K2O)이다. 유리 조성물 중의 Li2O의 양은 CT를 증가시키고, 유리 물품의 압축성 응력 프로파일을 개선시키고, 이는 개선된 기계적 성능, 예컨대 개선된 내손상성을 제공할 수 있다. 따라서, 다른 알칼리 금속 산화물에 대한 Li2O의 높은 비율, 예컨대 0.4 이상은 이들 개선을 제공한다. 일부 실시양태에서, Li2O:R2O의 몰비는 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상, 또는 약 1이다. 일부 실시양태에서, Li2O:R2O의 몰비는 1 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 또는 0.5 이하이다. 또한 다른 실시양태에서, Li2O:R2O의 몰비는 0.4 이상 내지 1 이하, 0.5 이상 내지 1 이하, 0.6 이상 내지 1 이하, 0.7 이상 내지 1 이하, 0.8 이상 내지 1 이하, 또는 0.9 이상 내지 1 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 또한 다른 실시양태에서, Li2O:R2O의 몰비는 이상 0.4 이상 내지 0.9 이하, 0.4 이상 내지 0.8 이하, 0.4 이상 내지 0.7 이하, 0.4 이상 내지 0.6 이하, 또는 0.4 이상 내지 0.5 이하이다.
실시양태에서, Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 0.9 이상이고, 여기서 RO는 2가 양이온 산화물의 합계이고 R2O는 유리 조성물 중에 존재하는 알칼리 금속 산화물의 합계이다. Al2O3 대 R2O + RO의 비율 증가는 유리 물품의 액상 온도 및 점도를 개선시킨다. 0.9 이상의 이 비율은 덜 취성인 보다 치밀한 유리를 제공하고, 이는 보다 높은 내손상성을 갖는다. 일부 실시양태에서, Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 1 이상, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 또는 1.5 이상이다. 다른 실시양태에서, Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1, 또는 1 이하이다. 또한 다른 실시양태에서, Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 0.9 이상 내지 1.5 이하, 1 이상 내지 1.5 이하, 1.1 이상 내지 1.5 이하, 1.2 이상 내지 1.5 이하, 1.3 이상 내지 1.5 이하, 또는 1.4 이상 내지 1.5 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 또한 다른 실시양태에서, Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 0.9 이상 내지 1.4 이하, 0.9 이상 내지 1.3 이하, 0.9 이상 내지 1.2 이하, 0.9 이상 내지 1.1 이하, 또는 0.9 이상 내지 1 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다.
실시양태에서, 네트워크 형성 성분의 총량 Al2O3 + SiO2 + B2O3 + P2O5은 80 mol% 이상, 예컨대 82 mol 이상, 84 mol% 이상, 86 mol% 이상, 88 mol% 이상, 90 mol% 이상, 92 mol% 이상, 또는 94 mol% 이상이다. 네트워크 형성제의 높은 양은 유리의 밀도를 증가시키고, 이는 유리를 덜 취성으로 만들고 내손상성을 개선시킨다. 다른 실시양태에서, 네트워크 형성 성분의 총량은 94 mol% 이하, 92 mol% 이하, 90 mol% 이하, 88 mol% 이하, 86 mol% 이하, 84 mol% 이하, 또는 82 mol% 이하이다. 또한 다른 실시양태에서, 네트워크 형성 성분의 총량은 80 mol% 이상 내지 94 mol% 이하, 82 mol% 이상 내지 92 mol% 이하, 84 mol% 이상 내지 90 mol% 이하, 또는 86 mol% 이상 내지 88 mol% 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다.
상기에 언급된 다양한 성분 각각으로부터 선택될 수 있는 조성물은 제한되지 않으며, 일부 실시양태에서, 유리 조성물은 60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 0.2 mol% 이하의 SnO2; 및 0.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하의 2가 양이온 산화물을 포함할 수 있고, 여기서 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 0.9 이상이다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 60 mol% 이상 내지 66 mol% 이하의 SiO2; 11.5 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3; 3 mol% 이상 내지 8 mol% 이하의 B2O3; 2 mol% 이상 내지 6 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하의 2가 양이온 산화물을 포함할 수 있고, 여기서 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 0.9 이상이다. 또한 다른 실시양태에서, 유리는 65 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 내지 12 mol% 이하의 Al2O3; 5 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 내지 4 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5; 5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O; 및 0.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하의 2가 양이온 산화물을 포함할 수 있고, 여기서 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비는 0.9 이상이다.
실시양태에서, 유리 물품은 비소 및 안티모니 중 하나 또는 둘 다를 실질적으로 갖지 않을 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 물품은 비소 및 안티모니 중 하나 또는 둘 다를 갖지 않을 수 있다.
이제, 상기에 개시된 바와 같은 Li 함유 알루미노실리케이트 유리 조성물의 물리적 특성을 논의할 것이다. 하기에서 논의되는 특성은 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노실리케이트 유리에 대한 리튬의 첨가 결과를 나타낸다. 이들 물리적 특성은 Li 함유 알루미노실리케이트 유리 조성물의 성분 양을 변형시킴으로써 달성될 수 있고, 이를 실시예를 참조하여 보다 상세히 논의할 것이다. 지금까지, 유리 조성물의 물리적 특성에 대하여 리튬이 주는 효과는 명백히 이해되지 않았었다.
실시양태에 따른 유리 조성물은 2.20 g/cm3 이상 내지 2.50 g/cm3 이하, 예컨대 2.25 g/cm3 이상 내지 2.50 g/cm3 이하, 또는 2.30 g/cm3 이상 내지 2.50 g/cm3 이하, 2.35 g/cm3 이상 내지 2.50 g/cm3 이하, 2.40 g/cm3 이상 내지 2.50 g/cm3 이하, 또는 2.45 g/cm3 이상 내지 2.50 g/cm3 이하의 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 2.20 g/cm3 이상 내지 2.45 g/cm3 이하, 2.20 g/cm3 이상 내지 2.40 g/cm3 이하, 2.20 g/cm3 이상 내지 2.35 g/cm3 이하, 2.20 g/cm3 이상 내지 2.30 g/cm3 이하, 또는 2.20 g/cm3 이상 내지 2.25 g/cm3 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 밀도를 가질 수 있다. 일반적으로, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물에서 보다 큰, 보다 치밀한 알칼리 금속 양이온, 예컨대 Na+ 또는 K+가 보다 작은 알칼리 금속 양이온, 예컨대 Li+로 치환됨에 따라, 유리 조성물의 밀도가 감소한다. 따라서, 유리 조성물 중의 리튬의 양이 높을수록, 유리 조성물이 덜 치밀할 것이다. 본 개시내용에서 언급된 밀도 값은 ASTM C693-93(2013)의 부력 방법에 의해 측정된 값을 지칭한다.
유리 조성물의 변형점, 어닐링 포인트, 및 연화점 또한 유리 조성물 중의 리튬의 양에 의해 영향받을 수 있다. 유리 조성물 중의 리튬의 양이 증가함에 따라, 다른 보다 큰 알칼리 금속 양이온, 예컨대 Na+ 및 K+의 양은 감소한다. 실시양태에서, 유리 조성물의 변형점은 450℃ 이상 내지 625℃ 이하, 예컨대 475℃ 이상 내지 600℃ 이하, 500℃ 이상 내지 575℃ 이하, 515℃ 이상 내지 560℃ 이하, 또는 530℃ 이상 내지 550℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물의 변형점은 500℃ 이상 내지 560℃ 이하, 예컨대 510℃ 이상 내지 560℃ 이하, 520℃ 이상 내지 560℃ 이하, 530℃ 이상 내지 560℃ 이하, 또는 540℃ 이상 내지 560℃ 이하일 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물의 변형점은 500℃ 이상 내지 555℃ 이하, 500℃ 이상 내지 550℃ 이하, 500℃ 이상 내지 540℃ 이하, 500℃ 이상 내지 530℃ 이하, 또는 500℃ 이상 내지 520℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 본 개시내용에서 언급되는 변형점 값은 ASTM C336-71(2015)의 섬유 신장 방법에 의해 측정된 값을 지칭한다.
실시양태에서, 유리 조성물의 어닐링 포인트는 500℃ 이상 내지 675℃ 이하, 예컨대 525℃ 이상 내지 650℃ 이하, 550℃ 이상 내지 625℃ 이하, 565℃ 이상 내지 615℃ 이하, 또는 580℃ 이상 내지 600℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물의 어닐링 포인트는 550℃ 이상 내지 625℃ 이하, 예컨대 560℃ 이상 내지 625℃ 이하, 570℃ 이상 내지 625℃ 이하, 580℃ 이상 내지 625℃ 이하, 또는 590℃ 이상 내지 625℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물의 어닐링 포인트는 550℃ 이상 내지 615℃ 이하, 550℃ 이상 내지 610℃ 이하, 550℃ 이상 내지 600℃ 이하, 550℃ 이상 내지 590℃ 이하, 또는 550℃ 이상 내지 580℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 본 개시내용에서 언급되는 어닐링 포인트 값은 ASTM C336-71(2015)의 섬유 신장 방법에 의해 측정된 값을 지칭한다.
실시양태에서, 유리 조성물의 연화점은 725℃ 이상 내지 950℃ 이하, 예컨대 750℃ 이상 내지 925℃ 이하, 775℃ 이상 내지 900℃ 이하, 800℃ 이상 내지 875℃ 이하, 또는 825℃ 이상 내지 850℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물의 연화점은 750℃ 이상 내지 925℃ 이하, 예컨대 이상 775℃ 이상 내지 925℃ 이하, 800℃ 이상 내지 925℃ 이하, 825℃ 이상 내지 925℃ 이하, 또는 850℃ 이상 내지 925℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물의 연화점은 725℃ 이상 내지 900℃ 이하, 725℃ 이상 내지 875℃ 이하, 725℃ 이상 내지 850℃ 이하, 725℃ 이상 내지 825℃ 이하, 또는 725℃ 이상 내지 800℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 본 개시내용에서 언급되는 연화점 값은 ASTM C338-93(2013)의 섬유 연신 방법에 의해 측정된 값을 지칭한다.
유리 조성물 중의 리튬의 양은 또한 유리 조성물의 액상 점도에 대하여 영향을 준다. 실시양태에서, 액상 점도는 300 kP 이하, 예컨대 275 kP 이하, 250 kP 이하, 225 kP 이하, 200 kP 이하, 175 kP 이하, 또는 150 kP 이하이다. 다른 실시양태에서, 액상 점도는 100 kP 이상, 125 kP 이상, 150 kP 이상, 175 kP 이상, 200 kP 이상, 225 kP 이상, 250 kP 이상, 또는 275 kP 이상이다. 또한 다른 실시양태에서, 액상 점도는 100 kP 이상 내지 300 kP 이하, 125 kP 이상 내지 275 kP 이하, 150 kP 이상 내지 250 kP 이하, 또는 175 kP 이상 내지 225 kP 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 액상 점도 값은 하기 방법에 의해 측정된다. 먼저, 유리의 액상 온도를 ASTM C829-81 (2015) (표제: "Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method")에 따라 측정한다. 이어서, 액상 온도에서의 유리의 점도를 ASTM C965-96(2012) (표제: "Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point")에 따라 측정한다.
유리 조성물에 대한 리튬의 첨가는 또한 유리 조성물의 영률, 전단 탄성계수, 및 프와송 비(Poisson's ratio)에 영향을 준다. 실시양태에서, 유리 조성물의 영률은 65 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 예컨대 67 GPa 이상 내지 82 GPa 이하, 70 GPa 이상 내지 80 GPa 이하, 72 GPa 이상 내지 78 GPa 이하, 또는 74 GPa 이상 내지 76 GPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물의 영률은 66 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 68 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 70 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 72 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 74 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 76 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 78 GPa 이상 내지85 GPa 이하, 80 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 또는 82 GPa 이상 내지 85 GPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 영률은 65 GPa 이상 내지 84 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 82 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 80 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 78 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 76 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 74 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 72 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 70 GPa 이하, 65 GPa 이상 내지 68 GPa 이하, 또는 65 GPa 이상 내지 66 GPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위일 수 있다. 본 개시내용에서 언급되는 영률 값은 ASTM E2001-13 (표제: "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts")에 기재된 일반적 유형의 공명 초음파 분광 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다.
일부 실시양태에 따르면, 유리 조성물은 25 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 예컨대 26 GPa 이상 내지 34 GPa 이하, 27 GPa 이상 내지 33 GPa 이하, 28 GPa 이상 내지 32 GPa 이하, 또는 29 GPa 이상 내지 31 Gpa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 전단 탄성계수를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 26 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 27 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 28 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 29 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 30 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 31 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 32 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 33 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 또는 34 GPa 이상 내지 35 GPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 전단 탄성계수를 가질 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 25 GPa 이상 내지 34 GPa 이하, 25 GPa 이상 내지 33 GPa 이하, 25 GPa 이상 내지 32 GPa 이하, 25 GPa 이상 내지 31 GPa 이하, 25 GPa 이상 내지 30 GPa 이하, 25 GPa 이상 내지 29 GPa 이하, 25 GPa 이상 내지 28 GPa 이하, 25 GPa 이상 내지 27 GPa 이하, 또는 25 GPa 이상 내지 26 GPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 전단 탄성계수를 가질 수 있다. 본 개시내용에서 언급되는 전단 탄성계수 값은 ASTM E2001-13 (표제: "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts")에 기재된 일반적 유형의 공명 초음파 분광 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다.
하나 이상의 실시양태에서, 본원에 기재된 유리 물품은 비정질 미세구조를 나타낼 수 있고, 결정 또는 결정자를 실질적으로 갖지 않을 수 있다. 다시 말해서, 유리 물품은 유리-세라믹 물질을 배제한다.
일부 실시양태에서, 본원에 개시된 형성 상태의 유리의 파장 589 nm에서 측정된 굴절률 ("RI형성 상태")은 1시간 동안 어닐링 포인트에서 가열시 유리의 파장 589 nm에서의 굴절률 ("RI어닐링")보다 낮다. 일부 실시양태에서, RI어닐링 - RI형성 상태는 0.0003 이상, 0.0004 이상, 0.0005 이상, 0.0006 이상, 0.0007 이상, 0.0008 이상, 0.0009 이상이다. 일부 실시양태에서, RI어닐링 - RI형성 상태는 0.0003 내지 0.001, 0.0003 내지 0.0009, 0.0003 내지 0.0008, 0.0003 내지 0.0007, 0.0003 내지 0.0006, 0.0003 내지 0.0005, 0.0003 내지 0.0004, 0.0004 내지 0.001, 0.0004 내지 0.0009, 0.0004 내지 0.0008, 0.0004 내지 0.0007, 0.0004 내지 0.0006, 0.0004 내지 0.0005, 0.0005 내지 0.001, 0.0005 내지 0.0009, 0.0005 내지 0.0008, 0.0005 내지 0.0007, 0.0005 내지 0.0006, 0.0006 내지 0.001, 0.0006 내지 0.0009, 0.0006 내지 0.0008, 0.0006 내지 0.0007, 0.0007 내지 0.001, 0.0007 내지 0.0009, 0.0007 내지 0.0008, 0.0008 내지 0.001, 0.0008 내지 0.0009, 0.0009 내지 0.001이다. 본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "형성 상태"는 유리가 형성된 후 (즉, 플로트 방법 또는 다운드로우 방법 후), 또한 유리에 추가의 열처리가 수행되기 전의 유리를 지칭한다.
상기에서 언급된 바와 같이, 실시양태에서, Li 함유 알루미노실리케이트 유리 조성물은, 예컨대 이온 교환에 의해 강화될 수 있고, 이는 디스플레이 커버용 유리와 같은 (이에 제한되지는 않음) 응용물에 대해 내손상성인 유리를 만든다. 도 23을 참조하면, 유리는, 표면으로부터 유리의 압축 깊이 (DOC)까지 연장되는 압축성 응력 하의 제1 영역 (예를 들어, 도 23에서 제1 및 제2 압축성 층(520, 522)) 및 DOC로부터 유리의 중심 또는 내부 영역까지 연장되는 인장성 응력 또는 중심 장력 (CT) 하의 제2 영역 (예를 들어, 도 23에서 중심 영역(530))을 갖는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, DOC는 유리 물품 내의 응력이 압축성으로부터 인장성으로 변하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 양의 (압축성) 응력으로부터 음의 (인장성) 응력으로 교차되고, 따라서 0의 응력 값을 나타낸다.
관련 기술분야에서 통상적으로 사용되는 관례에 따르면, 압축 또는 압축성 응력은 음의 (< 0) 응력으로 나타내고, 장력 또는 인장성 응력은 양의 (> 0) 응력으로 나타낸다. 그러나, 본 설명 전반에 걸쳐, CS는 양의 값 또는 절대값으로서 나타내고, 즉, 본원에서 언급되는 바와 같이, CS = │CS│이다. 압축성 응력 (CS)은 유리의 표면에서 최대이고, CS는 함수에 따라 표면으로부터의 거리 d에 따라 달라진다. 다시 도 23을 참조하면, 제1 세그먼트(520)는 제1 표면(510)으로부터 깊이 d1까지 연장되고, 제2 세그먼트(522)는 제2 표면(512)으로부터 깊이 d2까지 연장된다. 함께, 이들 세그먼트는 유리(500)의 압축 또는 CS를 한정한다. 압축성 응력 (표면 CS 포함)은, 오리하라 인더스트리얼 컴파니, 리미티드(Orihara Industrial Co., Ltd.) (일본)에 의해 제조된, FSM-6000과 같은 상업적으로 입수가능한 기기를 사용하여 표면 응력계 (FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절과 관련되는 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. 또한, SOC는 ASTM 표준 C770-16 (표제: "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient", 이것의 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재된 절차 C (유리 디스크 방법)에 따라 측정된다.
일부 실시양태에서, CS는 300 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 예컨대 325 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 350 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 375 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 400 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 425 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 450 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 475 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 500 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 525 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 550 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 575 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 이상 600 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 625 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 650 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 또는 675 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 다른 실시양태에서, CS는 300 MPa 이상 내지 925 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 900 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 875 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 850 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 825 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 800 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 775 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 750 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 725 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 700 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 675 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 650 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 625 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 600 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 575 MPa 이하, 300 MPa 이상 내지 550 MPa 이하, 또는 300 MPa 이상 내지 525 MPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다.
하나 이상의 실시양태에서, Na+ 및 K+ 이온은 유리 물품 내로 교환되고, Na+ 이온은 K+ 이온에 비해 더 깊은 깊이까지 유리 물품 내로 확산된다. K+ 이온의 침투 깊이 ("칼륨 DOL")는, 이것이 이온 교환 방법의 결과로서의 칼륨 침투 깊이를 나타내기 때문에 DOC와 구별된다. 일부 실시양태에서, 칼륨 DOL은 전형적으로 본원에 기재된 물품에서 DOC보다 낮다. 칼륨 DOL은, 오리하라 인더스트리얼 컴파니, 리미티드 (일본)에 의해 제조된, 상업적으로 입수가능한 FSM-6000 표면 응력계와 같은 표면 응력계를 사용하여 측정되고, 이는 CS 측정에 대하여 상기에 기재된 바와 같이 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 압축성 층(520, 522) 각각의 칼륨 DOL은 5 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 예컨대 6 ㎛ 이상 내지 25 ㎛ 이하, 7 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하, 8 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하, 또는 9 ㎛ 이상 내지 10 ㎛ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 다른 실시양태에서, 제1 및 제2 압축성 층(520, 522) 각각의 칼륨 DOL은 6 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 또는 25 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 또한 다른 실시양태에서, 제1 및 제2 압축성 층(520, 522) 각각의 칼륨 DOL은 5 ㎛ 이상 내지 25 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하, 또는 5 ㎛ 이상 내지 10 ㎛ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다.
2개의 주 표면 (도 23에서 (510, 512)) 모두의 압축성 응력은 유리의 중심 영역 (530)에서의 저장 장력에 의해 균형잡힌다. 최대 중심 장력 (CT) 및 DOC 값은 관련 기술분야에 공지된 산란 광 편광기 (SCALP) 기술을 사용하여 측정된다. 굴절 근접장 (RNF) 방법 또는 SCALP를 사용하여 응력 프로파일을 측정할 수 있다. RNF 방법을 활용하여 응력 프로파일을 측정하는 경우, SCALP에 의해 제공된 최대 CT 값을 RNF 방법에서 활용한다. 특히, RNF에 의해 측정된 응력 프로파일은 힘 균형화되고, SCALP 측정에 의해 제공된 최대 CT 값으로 보정된다. RNF 방법은 미국 특허 번호 8,854,623 (표제: "Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample", 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재되어 있다. 특히, RNF 방법은, 기준 블록에 인접하여 유리 물품을 배치하고, 1 Hz 내지 50 Hz의 속도로 직각 편광 사이에서 전환되는 편광-전환 광 빔을 생성하고, 편광-전환 광 빔에서 출력량을 측정하고, 편광-전환 기준 신호를 생성하는 것을 포함하며, 여기서 직각 편광 각각에서 측정된 출력량은 서로의 50% 이내이다. 방법은, 유리 샘플 내로 상이한 깊이에 대해 기준 블록 및 유리 샘플을 통해 편광-전환 광 빔을 전송하고, 이어서 전송된 편광-전환 광 빔을 전달 광학 시스템을 사용하여 신호 광검출기로 전달하는 것을 추가로 포함하고, 여기서 신호 광검출기는 편광-전환 검출기 신호를 생성한다. 방법은 또한, 검출기 신호를 기준 신호로 나누어 정규화된 검출기 신호를 형성하고, 정규화된 검출기 신호로부터 유리 샘플의 프로파일 특징을 결정하는 것을 포함한다.
실시양태에서, 유리 조성물은 30 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 예컨대 35 MPa 이상 내지 125 MPa 이하, 40 MPa 이상 내지 120 MPa 이하, 45 MPa 이상 내지 115 MPa 이하, 50 MPa 이상 내지 110 MPa 이하, 55 MPa 이상 내지 105 MPa 이하, 60 MPa 이상 내지 100 MPa 이하, 65 MPa 이상 내지 95 MPa 이하, 또는 70 MPa 이상 내지 90 MPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 최대 CT를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 30 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 35 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 40 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 45 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 50 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 55 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 60 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 65 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 70 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 75 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 80 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 85 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 90 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 95 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 100 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 105 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 110 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 115 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 120 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 또는 125 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 최대 CT를 가질 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 30 MPa 이상 내지 125 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 120 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 115 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 110 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 105 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 100 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 95 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 90 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 85 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 80 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 75 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 70 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 65 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 60 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 55 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 50 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 45 MPa 이하, 30 MPa 이상 내지 40 MPa 이하, 또는 30 MPa 이상 내지 35 MPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 최대 CT를 가질 수 있다. 추가의 실시양태에서, 유리 조성물은 30 MPa 이상 내지 100 MPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 최대 CT를 가질 수 있다. 또한 추가의 실시양태에서, 유리 조성물은 70 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 또는 75 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 최대 CT를 가질 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, DOC는 관련 기술분야에 공지된 산란 광 편광기 (SCALP) 기술을 사용하여 측정된다. DOC는 본원에서 유리 물품의 두께 (t)에 대한 비율로서 제공된다. 실시양태에서, 유리 조성물은 0.15t 이상 내지 0.25t 이하, 예컨대 0.17t 이상 내지 0.23t 이하, 또는 0.19t 이상 내지 0.21t 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 압축 깊이 (DOC)를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 0.16 이상 내지 0.2t 이하, 0.17t 이상 내지 0.25t 이하, 0.18t 이상 내지 0.25t 이하, 0.19t 이상 내지 0.25t 이하, 0.20t 이상 내지 0.25t 이하, 0.21t 이상 내지 0.25t 이하, 0.22t 이상 내지 0.25t 이하, 0.23t 이상 내지 0.25t 이하, 또는 0.24t 이상 내지 0.25t 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 DOC를 가질 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 조성물은 0.15t 이상 내지 0.24t 이하, 0.15t 이상 내지 0.23t 이하, 0.15t 이상 내지 0.22t 이하, 0.15t 이상 내지 0.21t 이하, 0.15t 이상 내지 0.20t 이하, 0.15t 이상 내지 0.19t 이하, 0.15t 이상 내지 0.18t 이하, 0.15t 이상 내지 0.17t 이하, 또는 0.15t 이상 내지 0.16t 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 DOC를 가질 수 있다.
압축성 응력 층은, 유리를 이온 교환 용액에 노출시킴으로써 유리에서 형성될 수 있다. 실시양태에서, 이온 교환 용액은 용융 니트레이트 염일 수 있다. 일부 실시양태에서, 이온 교환 용액은 용융 KNO3, 용융 NaNO3, 또는 이들의 조합일 수 있다. 특정 실시양태에서, 이온 교환 용액은 약 100% 용융 KNO3, 약 90% 용융 KNO3, 약 80% 용융 KNO3, 약 70% 용융 KNO3, 또는 약 60% 용융 KNO3을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 이온 교환 용액은 약 10% 용융 NaNO3, 약 20% 용융 NaNO3, 약 30% 용융 NaNO3, 또는 약 40% 용융 NaNO3을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 이온 교환 용액은 약 80% 용융 KNO3 및 약 20% 용융 NaNO3, 약 75% 용융 KNO3 및 약 25% 용융 NaNO3, 약 70% 용융 KNO3 및 약 30% 용융 NaNO3, 약 65% 용융 KNO3 및 약 35% 용융 NaNO3, 또는 약 60% 용융 KNO3 및 약 40% 용융 NaNO3, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 예를 들어 나트륨 또는 칼륨 니트라이트, 포스페이트, 또는 술페이트와 같은 다른 나트륨 및 칼륨 염을 이온 교환 용액에 사용할 수 있다.
유리 조성물은, 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품을 이온 교환 용액의 배쓰 내로 침지시킴으로써, 이온 교환 용액을 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품 상에 분무함으로써, 또는 이온 교환 용액을 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품에 다른 방식으로 물리적으로 적용함으로써 이온 교환 용액에 노출시킬 수 있다. 유리 조성물로의 노출시, 이온 교환 용액은, 실시양태에 따르면, 400℃ 이상 내지 500℃ 이하, 예컨대 410℃ 이상 내지 490℃ 이하, 420℃ 이상 내지 480℃ 이하, 430℃ 이상 내지 470℃ 이하, 또는 440℃ 이상 내지 460℃ 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 온도에 있을 수 있다. 실시양태에서, 유리 조성물은 4시간 이상 내지 48시간 이하, 예컨대 8시간 이상 내지 44시간 이하, 12시간 이상 내지 40시간 이하, 16시간 이상 내지 36시간 이하, 20시간 이상 내지 32시간 이하, 또는 24시간 이상 내지 28시간 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 지속기간 동안 이온 교환 용액에 노출될 수 있다.
이온 교환 방법은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 2016/0102011 (이는 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 개시된 바와 같은 개선된 압축성 응력 프로파일을 제공하는 가공 조건 하에 이온 교환 용액 중에서 수행될 수 있다.
본원에 개시된 유리 물품은 다른 유리에 비해 개선된 내스크래치성을 갖는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 누프 스크래치 측방향 균열 임계치는 측방향 균열의 개시이다 (5회 압입 이벤트 중 3회 이상). 누프 스크래치 측방향 균열 임계치 시험에서는, 유리 물품의 샘플 및 물품을 먼저 동적 또는 상승된 로드 하에 누프 압입자로 스크래칭하여 샘플 집단에 대한 측방향 균열 개시 로드 범위를 규명하였다. 적용가능한 로드 범위가 규명되면, 일련의 증가하는 일정 로드 스크래치 (로드 당 최소 3 이상)를 수행하여 누프 스크래치 임계치를 규명한다. 누프 스크래치 임계치 범위는, 시험 시편을 하기 3개의 고장 모드 중 하나와 비교함으로써 결정할 수 있다: 1) 홈의 폭의 2배 초과인 지속되는 측방향 표면 균열, 2) 홈 내에 손상이 포함되지만, 홈의 폭의 2배 미만인 측방향 표면 균열이 존재하고 육안으로 가시적인 손상이 존재함, 또는 3) 홈의 폭의 2배 초과인 큰 표면하부 측방향 균열의 존재 및/또는 스크래치의 정점에서 중앙 균열이 존재함.
실시양태에서, 유리 물품은 5 N 이상 내지 24 N 이하, 예컨대 6 N 이상 내지 22 N 이하, 8 N 이상 내지 20 N 이하, 10 N 이상 내지 18 N 이하, 또는 12 N 이상 내지 16 N 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 누프 스크래치 측방향 균열 임계치를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 유리 물품은 6 N 이상 내지 24 N 이하, 7 N 이상 내지 24 N 이하, 8 N 이상 내지 24 N 이하, 9 N 이상 내지 24 N 이하, 10 N 이상 내지 24 N 이하, 11 N 이상 내지 24 N 이하, 12 N 이상 내지 24 N 이하, 13 N 이상 내지 24 N 이하, 14 N 이상 내지 24 N 이하, 15 N 이상 내지 24 N 이하, 16 N 이상 내지 24 N 이하, 17 N 이상 내지 24 N 이하, 18 N 이상 내지 24 N 이하, 19 N 이상 내지 24 N 이하, 20 N 이상 내지 24 N 이하, 21 N 이상 내지 24 N 이하, 22 N 이상, 또는 23 N 이상 내지 24 N 이하, 내지 24 N 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 누프 스크래치 측방향 균열 임계치를 가질 수 있다. 또한 다른 실시양태에서, 유리 물품은 5 N 이상 내지 23 N 이하, 5 N 이상 내지 22 N 이하, 5 N 이상 내지 21 N 이하, 5 N 이상 내지 20 N 이하, 5 N 이상 내지 19 N 이하, 5 N 이상 내지 18 N 이하, 5 N 이상 내지 17 N 이하, 5 N 이상 내지 16 N 이하, 5 N 이상 내지 15 N 이하, 5 N 이상 내지 14 N 이하, 5 N 이상 내지 13 N 이하, 5 N 이상 내지 12 N 이하, 5 N 이상 내지 11 N 이하, 5 N 이상 내지 10 N 이하, 5 N 이상 내지 9 N 이하, 5 N 이상 내지 8 N 이하, 5 N 이상 내지 7 N 이하, 또는 5 N 이상 내지 6 N 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위의 누프 스크래치 측방향 균열 임계치를 가질 수 있다.
본원에 개시된 유리 물품은 다른 유리에 비해 개선된 압입 저항을 갖는다. 압입 파쇄 임계치 (또는 비커스(Vickers) 균열 개시 임계치)는 비커스 압입자에 의해 측정된다. 압입 파쇄 임계치는 유리의 압입 손상 저항성의 척도이다. 시험은, 비커스 압입자로서 언급되는, 면들 사이에 136°의 각도를 갖는 정사각형 기반 피라미드형 다이아몬드 압입자의 사용을 포함하였다. 비커스 압입자는 표준 마이크로 경도 시험에서 사용되는 것 (ASTM-E384-11 참조)과 동일하였다. 관심있는 유리 유형 및/또는 계통을 대표하도록 최소 5개의 시편을 선택하였다. 각각의 시편에 대하여, 5회 압입의 다수의 세트를 시편 표면에 도입하였다. 5회 압입의 각각의 세트를 주어진 로드로 도입하였고, 여기서 개개의 압입은 각각 최소 5 mm, 또한 시편 연부에 대해 5 mm 이상 멀리 분리되었다. 시험 로드 ≥ 2 kg에 대해 50 kg/분의 압입자 로딩/언로딩의 속도를 사용하였다. 시험 로드 < 2 kg에 대해서는, 5 kg/분의 속도를 사용하였다. 표적 로드에서 10초의 체류 (즉, 유지) 시간을 활용하였다. 기계는 체류 기간 동안 로드 제어를 유지하였다. 적어도 12시간의 기간 후, 압입을 500X 배율로 복합 현미경을 사용하여 반사 광 하에 압입을 검사하였다. 이어서, 각각의 압입에 대해 중앙/방사 균열, 또는 시편 파쇄의 존재 또는 부재를 기록하였다. 이 시험에서는 중앙/방사 균열의 형성, 또는 시편 파쇄가 중요하였기 때문에, 측방향 균열의 형성은 임계치 거동을 나타내는 지표로 고려되지 않았음을 인지한다. 시편 임계치는, 임계치를 충족하는 개개의 압입의 50% 초과를 브라케팅(bracketing)하는 최저 연속 압입 로드의 중점으로서 정의된다. 예를 들어, 개개의 시편 내에서 5 kg 로드에서 유도시 2/5 (40%)의 압입이 임계치를 초과하면, 또한 6 kg 로드에서 유도시 3/5 (60%)의 압입이 임계치를 초과하면, 시편 임계치가 5 및 6 kg의 중점, 또는 5.5 kg으로서 정의될 것이다. 샘플 평균 임계치는 모든 개개의 시편 임계치의 산술 평균으로서 정의된다. 평균과 함께, 모든 시편 중점의 범위 (최저치 내지 최고치)를 각각의 샘플에 대해 기록하였다. 시험전, 시험 및 시험후 환경을 23±2℃ 및 50±5%RH로 제어하여 유리 시편의 피로 (응력 부식) 거동의 변동을 최소화하였다. 먼저 생소한 조성 또는 계통 시험시, 요구되는 압입 로드 및 브라케팅 증분을 "반복 검색"을 수행함으로써 결정하였음을 인지하여야 한다. 샘플의 성능에 대하여 친숙성이 얻어지면, 이후 시험은, 단지 예상 임계치 근처의 로드만을 시험하고, 이어서 단지 필요한 경우 추가의 압입 로드를 "채우기(filling in)"함으로써 간소화할 수 있다.
실시양태에서, 압입 파쇄 임계치는 15 kgf 이상, 예컨대 15.5 kgf 이상, 16 kgf 이상, 16.5 kgf 이상, 17 kgf 이상, 17.5 kgf 이상, 18 kgf 이상, 18.5 kgf 이상, 19 kgf 이상, 19.5 kgf 이상, 20 kgf 이상, 15.5 kgf 이상, 20.5 kgf 이상, 21 kgf 이상, 21.5 kgf 이상, 22 kgf 이상, 22.5 kgf 이상, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 일부 실시양태에서, 압입 파쇄 임계치는 28 kgf 이하, 27.5 kgf 이하, 27 kgf 이하, 26.5 kgf 이하, 26 kgf 이하, 또는 25.5 kgf 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 또한 다른 실시양태에서, 압입 파쇄 임계치는 15 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 16 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 17 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 18 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 19 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 20 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 21 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 22 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 23 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 24 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 25 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 26 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 또는 27 kgf 이상 내지 28 kgf 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다. 또한 다른 실시양태에서, 압입 파쇄 임계치는 15 kgf 이상 내지 27 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 26 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 25 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 24 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 23 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 22 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 21 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 20 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 19 kgf 이하, 15 kgf 이상 내지 18 kgf 이하, 17 kgf 이상 내지 26 kgf 이하, 또는 15 kgf 이상 내지 16 kgf 이하, 또한 상기 값들 사이의 모든 범위 및 하위범위이다.
본원에 개시된 유리 물품은, 또 다른 물품, 예컨대 디스플레이를 갖는 물품 (또는 디스플레이 물품) (예를 들어, 소비자 전자제품, 예컨대 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터, 네비게이션 시스템 등), 건축 물품, 운송 물품 (예를 들어, 자동차, 열차, 항공기, 선박 등), 기구 물품, 또는 일부 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 필요로 하는 임의의 물품 내로 혼입될 수 있다. 본원에 개시된 유리 물품 중 임의의 것을 혼입한 예시적 물품을 도 26a 및 26b에 나타내었다. 구체적으로, 도 26a 및 26b는 전방 표면(504), 후방 표면(506), 및 측방 표면(508)을 갖는 하우징(102); 적어도 부분적으로 하우징 내부에 또는 전적으로 하우징 내에 있으며 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 하우징의 전방 표면에 또는 그에 인접하여 있는 디스플레이(510)를 포함하는 전기 구성요소 (나타내지 않음); 및 디스플레이 상부에 있도록 하우징의 전방 표면에 또는 그 위에 있는 커버 기판(512)을 포함하는 소비자 전자 장치(500)를 나타낸다. 일부 실시양태에서, 하우징(502)의 일부 또는 커버 기판(512) 중 적어도 하나는 임의의 본원에 개시된 유리 물품을 포함할 수 있다.
상기에 기재된 바와 같이, 실시양태에 따른 유리 조성물은 임의의 적합한 방법, 예컨대 슬롯 형성, 플로트 형성, 롤링 방법, 융합 형성 방법 등에 의해 형성될 수 있다.
예시적 유리 물품은, 이것이 형성되는 방식에 의해 특성화될 수 있다. 예를 들어, 유리 물품은 플로트-형성성 (즉, 플로트 방법에 의해 형성됨), 다운드로우성, 또한 특히 융합-형성성 도는 슬롯-드로우성 (즉, 다운 드로우 방법, 예컨대 융합 드로우 방법 또는 슬롯 드로우 방법에 의해 형성됨)으로서 특성화될 수 있다.
본원에 기재된 유리 물품의 일부 실시양태는 다운드로우 방법에 의해 형성될 수 있다. 다운드로우 방법은 비교적 무오염 표면을 갖는 균일한 두께를 갖는 유리 물품을 생성한다. 유리 물품의 평균 굽힘 강도는 표면 결함의 양 및 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소 접촉을 가졌던 무오염 표면은 보다 높은 초기 강도를 갖는다. 추가로, 다운 드로잉 유리 물품은, 비용이 드는 분쇄 및 연마 없이 그의 최종 응용물에서 사용될 수 있는 매우 편평, 평활한 표면을 갖는다.
유리 물품의 일부 실시양태는 융합-형성성 (즉, 융합 드로우 방법을 사용하여 형성가능)으로 기재될 수 있다. 융합 방법은 용융 상태 유리 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 드로잉 탱크를 사용한다. 채널은 채널의 양 측면 상에 채널의 길이를 따라 상단에서 개방된 둑을 갖는다. 채널이 용융된 물질로 충전되면, 용융 상태 유리는 둑에서 넘쳐흐른다. 중력으로 인해, 용융 상태 유리는 두 유동 유리 필름으로서 드로잉 탱크의 외측 표면 하부로 유동한다. 드로잉 탱크의 이들 외측 표면은, 이들이 드로잉 탱크 하부의 연부에서 연합되도록 하부로 내향 연장된다. 두 유동 유리 필름은 이 연부에서 연합되어 융합되고 단일 유동 유리 물품을 형성한다. 두 유동 유리 필름이 함께 융합되는 곳에 융합 라인이 형성된다. 융합 라인의 존재는 융합 드로잉된 유리 물품을 규명하는 한가지 방식이다. 융합 라인은, 광학 현미경으로 유리를 관찰할 때 광학적 뒤틀림으로서 나타날 수 있다. 융합 드로우 방법은, 채널 상으로 유동하는 두 유리 필름이 함께 융합되기 때문에, 생성된 유리 물품의 외측 표면 어느 것도 장치의 임의의 부분과 접촉되지 않는다는 이점을 제공한다. 따라서, 융합 드로잉 유리 물품의 표면 특성이 이러한 접촉에 의해 영향받지 않는다.
본원에 기재된 유리 물품의 일부 실시양태는 슬롯 드로우 방법에 의해 형성될 수 있다. 슬롯 드로우 방법은 융합 드로우 방법과 구별된다. 슬롯 드로우 방법에서는, 용융된 원료 유리가 드로잉 탱크에 제공된다. 드로잉 탱크의 저부는 슬롯의 길이로 연장되는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 용융 상태 유리는 슬롯/노즐을 통해 유동하고, 연속 유리 물품으로서 어닐링 영역 내로 하향 드로잉된다.
실시예
실시양태는 하기 실시예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 이들 실시예는 상기에 기재된 실시양태를 제한하지 않음을 이해하여야 한다.
하기 표 2에 기재된 성분을 갖는 유리 조성물을 제조하였다. 표 2에서, 모든 성분은 mol% 단위로 기재하였다.
표 2
밀도, 변형점, 어닐링 포인트, 연화점, 응력 광학 계수, 영률, 및 전단 탄성계수는 상기에 기재된 기술에 따라 측정하였다. 온도 범위 0 내지 300 C에서의 선형 열 팽창 계수 (CTE)는 ASTM E228-11에 따라 푸쉬-로드 팽창계를 사용하여 측정하였다. 프와송 비는 ASTM E2001-13 (표제: "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts")에 기재된 일반적 유형의 공명 초음파 분광 기술에 의해 측정하였다.
하기 표 3에 상기 표 2에 제공된 다양한 유리 조성물의 특성을 나타내었다. 이온 교환 용액 조성, 온도, 및 이온 교환 방법의 지속기간 또한 표 3에 기재하였다. 표 3에 기록된 CT, DOC, CS, 및 칼륨 DOL은 상기에 기재된 측정 기술을 사용하여 측정하였다.
표 3
상기 데이터에 추가로, 상기 표 2에 개시된 바와 같은 유리 49에 대하여 누프 스크래치 측방향 균열 임계치를 시험하였다. 누프 스크래치 측방향 균열 임계치 시험의 결과를 도 24에 나타내었다. 이 도에서 나타난 바와 같이, 누프 스크래치 측방향 균열 임계치는 비교용 리튬-함유 유리에서보다 유리 49에서 더 높다. 유리 49에 따른 유리 물품은 430℃에서 10시간 동안 20 wt% NaNO3 및 80 wt% KNO3 용융 염 배쓰 중에서 이온 교환시켰다. 비교용 유리 1은 430℃에서 16시간 동안 20% NaNO3 및 80% KNO3 용융 염 배쓰 중에서 이온 교환시켰다. 비교용 유리 2는 380℃에서 3.75시간 동안 49% NaNO3 및 51% KNO3 용융 염 배쓰 중에서 이온 교환시켰다. 유리 각각을 0.8 mm 두께의 유리 시트로 형성하였다. 비교용 유리 1 및 비교용 유리 2에 대한 조성을 하기 표 4에 mol% 단위로 기재하였다.
표 4
추가로, 상기 표 2에 개시된 바와 같은 유리 49에 대하여 압입 파쇄 임계치를 시험하였다. 압입 파쇄 임계치 시험의 결과를 도 25에 나타내었다. 이 도에서 나타난 바와 같이, 압입 파쇄 임계치는 비교용 리튬-함유 유리에서보다 유리 49에서 더 높다. 유리 49에 따른 유리 물품은 430℃에서 10시간 동안 20 wt% NaNO3 및 80 wt% KNO3 용융 염 배쓰 중에서 이온 교환시켰다. 비교용 유리 1은 430℃에서 16시간 동안 20% NaNO3 및 80% KNO3 용융 염 배쓰 중에서 이온 교환시켰다. 비교용 유리 2는 380℃에서 3.75시간 동안 49% NaNO3 및 51% KNO3 용융 염 배쓰 중에서 이온 교환시켰다. 유리 각각을 0.8 mm 두께의 유리 시트로 형성하였다.
청구된 주제의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 본원에 기재된 실시양태에 대하여 다양한 변형 및 변동이 이루어질 수 있음이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서는 본원에 기재된 실시양태의 다양한 변형 및 변동을 포괄하도록 의도되며, 단, 이러한 변형 및 변동은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 것이다.
Claims (20)
- i) 배치 물질의 선택, 용융, 및 청징; 및
ii) 용융 및 청징된 배치 물질로부터 유리 물품의 형성을 포함하는 유리 물품 제조 방법으로서,
a) 유리 물품은 융합 드로잉 방법을 사용하여 형성되며,
b) 상기 유리 물품의 유리가 산화물 기준으로:
60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2;
7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3;
3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3;
0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5;
0 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하의 SnO2;
0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O;
0 mol% 이상 내지 0.1 mol% 미만의 K2O; 및
5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O를 포함하며,
c) 유리 물품의 유리는 300 kP 이하의 액상 점도를 가지며,
상기 유리 물품의 유리가 0.9 이상의 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비를 가지며, 여기서 R2O는 mol% 단위의 알칼리 금속 산화물의 합계이고, RO는 mol% 단위의 2가 양이온 산화물의 합계인, 유리 물품 제조 방법. - 제1항에 있어서, 유리 물품의 유리가 100 kP 이하의 액상 점도를 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 유리 물품의 유리가 50 kP 이하의 액상 점도를 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 유리 물품의 유리가 25 kP 이하의 액상 점도를 갖는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 유리가 0 mol% 초과 내지 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 유리 물품의 적어도 하나의 표면 상에 압축성 응력 층이 형성되도록, 이온 교환 방법에 의해 유리 물품을 강화하는 것이 추가로 포함된 방법.
- 제8항에 있어서, 유리 물품에 칼륨 이온을 첨가하는 이온 교환 방법에 의해 강화되고, 유리 물품의 칼륨 층 깊이 (DOL)가 5 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하인 방법.
- 제8항에 있어서, 유리 물품이 하기 특징 중 적어도 하나를 갖는 방법.
i) 0.15t 이상인 압축 깊이 (DOC) (여기서 t는 유리 물품의 두께);
ii) 0.15t 이상 내지 0.25t 이하인 압축 깊이 (DOC) (여기서 t는 유리 물품의 두께);
iii) 30 MPa 이상 내지 150 MPa 이하인 중심 장력;
iv) 5 N 이상 내지 24 N 이하의 누프 스크래치 측방향 균열 임계치(Knoop Scratch Lateral Cracking Threshold);
v) 15 kgf 이상의 압입 파쇄 임계치(Indentation Fracture Threshold);
vi) 300 MPa 이상 내지 950 MPa 이하의 압축성 응력 층의 표면에서의 압축성 응력 - SiO2, Al2O3, 및 Li2O를 포함하는 유리를 포함하는 유리 물품으로서,
a) 유리 물품은 융합 드로잉 방법을 포함하는 방법에 의해 제조된 결과로서의 융합 라인을 포함하며;
b) 유리 물품의 유리는 300 kP 이하의 액상 점도를 가지며,
상기 유리가 산화물 기준으로:
60 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2;
7 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Al2O3;
3 mol% 이상 내지 16 mol% 이하의 B2O3;
0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 P2O5;
0 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하의 SnO2;
0 mol% 초과 내지 6 mol% 이하의 Na2O;
0 mol% 이상 내지 0.1 mol% 미만의 K2O; 및
5 mol% 이상 내지 11 mol% 이하의 Li2O
를 포함하며,
상기 유리가 0.9 이상의 Al2O3:(R2O + RO)의 몰비를 가지며, 여기서 R2O는 mol% 단위의 알칼리 금속 산화물의 합계이고, RO는 mol% 단위의 2가 양이온 산화물의 합계인, 유리 물품. - 제11항에 있어서, 유리가 100 kP 이하의 액상 점도를 갖는 유리 물품.
- 제11항에 있어서, 유리가 50 kP 이하의 액상 점도를 갖는 유리 물품.
- 제11항에 있어서, 유리가 25 kP 이하의 액상 점도를 갖는 유리 물품.
- 삭제
- 제11항에 있어서, 유리가 0 mol% 초과 내지 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는 유리 물품.
- 삭제
- 제11항에 있어서, 유리 물품의 적어도 하나의 표면 상에 압축성 응력 층이 형성되도록, 이온 교환 방법에 의해 강화된 유리 물품.
- 제18항에 있어서, 칼륨 이온을 첨가하는 이온 교환 방법에 의해 강화되고, 칼륨 층 깊이 (DOL)가 5 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하인 유리 물품.
- 제18항에 있어서, 하기 특징 중 적어도 하나를 갖는 유리 물품.
i) 0.15t 이상인 압축 깊이 (DOC) (여기서 t는 유리 물품의 두께);
ii) 0.15t 이상 내지 0.25t 이하인 압축 깊이 (DOC) (여기서 t는 유리 물품의 두께);
iii) 30 MPa 이상 내지 150 MPa 이하인 중심 장력;
iv) 5 N 이상 내지 24 N 이하의 누프 스크래치 측방향 균열 임계치(Knoop Scratch Lateral Cracking Threshold);
v) 15 kgf 이상의 압입 파쇄 임계치(Indentation Fracture Threshold);
vi) 300 MPa 이상 내지 950 MPa 이하의 압축성 응력 층의 표면에서의 압축성 응력
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