KR20130056228A - 강화 유리의 기계적 스코링 및 분리 - Google Patents

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Abstract

강화된 유리시트는 제어된 깊이의 하나 또는 그 이상의 벤트 라인을 유리시트 표면에 기계적으로 스크라이빙함으로써 손상되지 않은 시트 세그먼트로 분리되며, 스크라이빙된 라인의 깊이는 시트 분리를 효과적으로 하는데 불충분하여, 이후 다수의 시트 세그먼트로 효과적으로 분리하기 위해 벤트 라인을 가로질러 일정한 벤딩 모멘트를 인가하며, 벤트 라인은 유리시트의 에지에 인접하여 형성된 표면 만입부를 포함하는 균열 개시부로부터 스크라이브된다.

Description

강화 유리의 기계적 스코링 및 분리{MECHANICAL SCORING AND SEPARATION OF STRENGTHENED GLASS}
본 출원은 2010년 3월 19일에 출원된 미국 가출원 제61/315491호의 35 U.S.C. §119(e) 하에서 우선권의 이점을 청구한다.
본 출원은 일반적으로 강화 유리시트를 더 작은 시트 부분으로 자르고 분리하는 방법에 관한 것이며, 특히 바람직하지 않은 시트 브레이킹없이 강화 유리 기판을 기계적으로 스크라이브하고 분리하는 방법에 관한 것이다.
화학적 강화 유리시트는 소비자 전자 장치를 위한 보호 커버 유리를 포함하는 넓은 범위의 어플리케이션에 사용되고 있다. 화학적 강화에 사용된 이온-교환 공정은 바람직한 표면 내손상성의 증가를 제공하는 유리 표면에 압축 응력의 레이어를 생성하나, 동시에 유리 두께에 걸친 중간 섹션에 인장 응력을 발생시킨다.
현재의 실행에 따라 화학적 강화 유리시트 구성요소를 얻기 위하여, 구성요소는 비강화(비이온 교환된) 유리시트로부터 바람직한 구성요소의 최종형상으로 시트 부품으로써 먼저 스크라이브하며, 부품 에지와 형상을 심미적과 기능적 목적을 만족시키는 마무리를 한다. 그러므로, 유리 구성요소는 최고로 상승된 온도에서 시트 부품을 이온-교환 통에 넣음으로써 이온-교환 강화 공정을 겪으며 시간 동안 필수 표면 강화 효과를 제공하는 유리 두께에 걸쳐 엔지니어된 응력 프로파일을 전개시키기가 충분하다. 그 후 구성요소는 통으로부터 제거되고 추가적인 공정으로 세정된다.
일체형 터치 스크린 장치와 같은 커버 이머징 기술로 넓어진 화학적 강화 유리에 대한 인가으로, 디스플레이 제조사는 더 큰 유리시트에 제공되는 이온-교환 유리를 필요로 하며, 연속적으로 최종 구성요소의 다양한 크기 및 형상으로 자른다. 터치 스크린 장치의 기능성을 지지하기 위해 사용된 구성요소의 수를 줄이고, 제조 비용을 줄이기 위하여, 중간부터 큰 크기의 유리 판넬에 대한 스크라이브 및 분리 공정 단계가 이온-교환 강화를 이전에 받는 판넬에 수행되는 것이 점차 필요하다.
작고 큰 정보 디스플레이 판넬에 사용되는 얇은 드로우 유리시트 종류를 포함하는 스크라이브 유리시트에 대한 현재 가능한 기계적 방법 및 공정들은 많은 화학적 강화 유리의 비교적 높은 깨짐성때문에 유리 균열을 일으킴없이 이온-교환-강화된 유리의 스크라이브에 성공적으로 채용되지 않는다. 따라서 증가된 주의는 현재 워터젯 스크라이브과 소위 "워터-에칭" 공정과 같은 특정화된 공정에 초점을 맞춰 화학적 강화 유리의 효율적인 스크라이브과 분리를 가능하게 한다. 그러나, 이러한 많은 공정들은 시간이 많이 걸리고 비싸서 비교적 깨지기쉬운 화학적 강화 유리시트를 예정된 크기와 형상이 시트 부분으로 분리하는 경제적으로 매우 효과적인 방법에 대한 필요성이 남아있다.
본 발명은 일반적으로 강화 유리시트를 더 작은 시트 부분으로 자르고 분리하는 방법에 관한 것이며, 특히 바람직하지 않은 시트 브레이킹없이 강화 유리 기판을 기계적으로 스크라이브하고 분리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라, 큰 시트의 화학적으로 강화된 유리를 예정된 크기와 형상의 더 작은 강화된 시트 세그먼트로 자르고 분리하는 방법이 제공된다. 향상된 분리 기술과 혼합된 경제적인 기계적 스코링 공정 파라미터는 심지어 압축성의 표면 응력의 높은 수준을 병합하는 얇은 유리시트에서 깨끗한 시트 분리를 고정할 수 있다. 게다가, 개시된 방법들은 이미 현재 존재하는 제조 환성에 사용되도록 채택될 수 있다.
그러므로, 제1 측면에서, 본 발명은 시트 분리 또는 브레이킹 인가 없이 강화된 유리시트를 스크라이브하기 위한 방법을 포함한다. 그러한 방법들은, 우선, 유리시트의 제1 표면에서 균열 개시부를 형성하며, 시트의 제1 에지에 인접한 위치이다. 유리시트는 주어진 깊이(깊이 "DOL")의 표면 압축 레이어를 갖는 화학적으로 강화된 시트이며, 시트의 제1 에지에 인접한 위치에 형성된 균열 개시부는 제1 표면으로 뻗어있는 표면 만입부를 포함한다.
다음은 균열 개시부의 형성이 나타나며, 제1 표면은 표면에 벤트 라인을 스크라이브하기 위해 시트의 대향하는 에지와 같은 유리시트의 제2 에지쪽을 향한 균열 개시부로부터 기계적으로 스코어된다. 본 발명의 목적을 위해 벤트 라인은 특정 깊이로 표면을 여는 시트 표면에 형성되는 만입부 라인이다. 본 발명에 따라 벤트 라인은 깊이 DOL과 적어도 동일한 벤트 깊이로 시트의 제1 표면으로 뻗어있으나, 균열 깊이 이하이며, 즉, 깊이는 유리시트의 자발적이고 완전한 분리를 시트 세그먼트 또는 다름 조각들로 나눈다.
제2 측면에서 본 발명은 표면 압축 레이어를 병합하는 화학적으로 강화된 유리시트를 두개 또는 그 이상의 시트 세그먼트로 분리하는 방법을 제공하는 것이다. 그러한 방법들은 상기 설명 및 또는 다른 적합한 과정에 따라 제공된 벤트 라인을 사용한다. 벤트라인이 먼저 시트의 제1 표면에 제공되는 그러한 방법에 따라, 벤트 라인은 표면 압축 레이어의 깊이(예를 들어, 깊이 "DOL")와 적어도 동일한 벤트 깊이까지 표면으로 뻗어있으나, 유리시트의 분리를 일으키는 균열 깊이 이하이다. 그러므로 일정한 벤딩 모멘트는 제1 표면 상의 벤트 라인을 지나 인가되며, 충분한 규모의 벤트 모멘트는 유리시트를 벤트 라인에 따른 유리 세그먼트로 분리시킨다. 상기 언급된 바와 같은 균열 개시부 또는 부분들은 원한다면 분리 효율성을 증가시키기 위해 벤트 라인 끝부에서 제공될 수 있다.
본 발명은 일반적으로 강화 유리시트를 더 작은 시트 부분으로 자르고 분리하는 방법에 관한 것이며, 특히 바람직하지 않은 시트 브레이킹없이 강화 유리 기판을 기계적으로 스크라이브하고 분리하는 방법을 제공할 수 있다.
현재 개시된 방법의 다른 측면들이 아래에서 나타나고 부분적으로 첨부되는 도면과 참조된다.
도 1과 도 1a는 화학적 강화 유리시트의 에지에 인접한 균열 개시부의 기계적 형성을 개략적으로 나타낸다;
도 2는 강화된 유리시트를 다수의 시트 부분으로 분리하기 위한 크리스-크로싱(criss-crossing) 벤트 라인의 정렬을 나타낸다.
도 3은 그 위에 지지된 스크라이브된 유리시트에 3점 벤딩 응력을 인가하기 위한 순응하는 지지 시트를 포함하는 유리시트 분리 어셈블리의 정렬을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 방법에 따라 제조된 유리시트 부분의 균열 면의 섹션의 입체도이다.
도 5는 선택된 공정 변동성의 기능으로써 나타난 방법의 분리 효율성을 비교한다.
비록, 여기에 개시된 방법들이 시트 유리 물품의 넓은 범위의 세그먼트와 더 작은 시트 유리 세그먼트로의 재료에 일반적으로 인가가능하다고 할지라도, 여기에 나타난 바와 같이 이러한 방법의 특정 실시예들이 파라미터의 특정 범위에 의해 바운스되는 처리 단계를 병합하도록 설명되며 특히 매우 강화되고 거칠어진 유리를 스크라이브하고 세그먼트하는데 효율적이며 사용의 심각한 환경을 받는 정보 디스플레이에 대해 현재 요구되고 있다. 따라서, 다음의 상세한 설명과 설명의 실시예들은 특히 나타난 방법의 실시가 제한되지 않음에도 불구하고 그러한 실시예를 특히 나타낸다.
화학적으로 강화된 유리시트는 그 두께 전체에 걸쳐 엔지니어된 응력 프로파일을 병합하는 필수적인 유리 기판이며, 화학적 강화의 과정에서 높은 수준의 압축 응력으로 되돌려지는 시트의 표면부 및 인장 응력에 대한 내부 부분을 갖는다. 유리시트는 1.5mm를 초과하지 않는 두께를 갖고, 이때 400-900MPa의 범위에서 최고 압축응력을 나타내는 표면 압축 레이어를 포함하며 5-100㎛의 범위에서 압축 레이어(DOL)의 깊이를 갖고 정보 디스플레이 인가에 채용되는 전형적인 시트이다. 따라서, 그들은 특히 경제적 및 기술적 이점을 제공하는 시트 분리의 현재 개시된 방법에 대한 기술적 재료의 중요한 카테고리를 포함한다.
LCD 디스플레이 기판에 사용된 것과 같은 큰 유리시트의 분리에 대해 전개된 기술들을 사용하는 그러한 시트의 스코링은 통상적으로 유리 균열을 초래한다.
이론에 따라, 스코링 힘이 이온 교환된 강화된 유리 물품에 인가될 때 표면 압축 응력을 극복하고 시작 매개물을 인장 응력된 물품의 내부로 균열시키며, 균열은 간단히 물품의 자발적인 브레이킹을 초래하기 위해 조절불가능하게 널리퍼진다.
그러나, 나타난 방법의 선택된 실시예에 따라, 적절하게 선택된 기하를 갖는 접착성의 스코링 휠은 바람직하지않은 시트 분리 또는 브레이킹 없이 잔여 표면 압축 응력을 극복할 수 있는 제어된 기계 손상을 시작하는데 사용된다. 특정 실시예에서 적당하게 테이퍼진 원주 스코링 에지가 있는 2mm 직경의 다이아몬드 스크라이브 휠은 이 목적을 위해 사용된다. 특정 예시로써, 90-140°또는 심지어 110-115°범위의 엣지테이퍼 각을 갖는 스크라이브 휠은 400-900 MPa의 범위의 최대(외벽) 압축 응력을 갖는 이온-교환 유리의 1.1mm 두께 시트에서 비균열 확산 벤트 라인의 성공적인 스크라이브에 영향을 끼치며, 특히, 5-100㎛의 범위에서 레이어 깊이(DOL)을 갖는 압축 응력된 표면 레이어인 경우이다. 이러한 휠 테이퍼 각은 스크라이브 공정 중 유리시트의 자가-분리를 일으킴없이 유리의 10-20%만큼 동일한 중간 균열 깊이(벤트 깊이)를 제공할 수 있다.
이러한 범위 내의 임의의 특정 휠 테이퍼 각의 선택은 특정 스코링 속도와 벤트 라인 스코링을 위해 선택된 스코링 휠 힘(유리 표면에 대한 응력 수준)에 의해 안내될 수 있다. 적합한 스코링 파라미터의 나타난 실시예로써, 스코링 속도는 50-500mm/s 의 범위이며 스크라이브 로드는 10-30N의 범위이고, 예를 들어 스코링 속도는 150mm/s이며 스크라이브 로드는 18-21N의 범위가 사용될 수 있다.
그러나, 나타난 방법의 선택된 실시예에 따라, 적합하게 선택된 기하를 갖는 접착 스코링 휠이 제어된 기계적 손상을 시작하는데 사용된다는 것은 원하지않는 시트 분리 또는 브레이킹 없이 남아있는 표면 압축 응력을 극복할 수 있다. 특정한 실시예에서 90-140°또는 심지어 110-115°범위의 엣지 테이퍼 각을 갖는 스크라이브 휠은 400-900 MPa의 범위의 최대(외벽) 압축 응력을 갖는 이온-교환 유리의 1.1mm 두께 시트에서 비균열 확산 벤트 라인의 성공적인 스크라이브에 영향을 끼치며, 특히, 5-100㎛의 범위와 50MPa 이하의 중앙 인장(CT)의 수준에서 레이어 깊이(DOL)을 갖는 압축 응력된 표면 레이어인 경우이다. 이러한 휠 테이퍼 각은 스크라이브 공정 중 유리시트의 자가-분리를 일으킴없이 유리의 10-20%만큼 동일한 중간 균열 깊이(벤트 깊이)를 제공할 수 있다.
효과적인 균열 개시부를 제공하는 적합하게 형성된 표면 만입부는 유리시트의 대향 에지에 이러한 균열 개시부로부터 벤트라인을 뻗는데 사용될 때 같은 스코링 휠을 사용하여 형성될 수 있다. 일반적으로 그러한 균열 개시부는 에지 크러싱에 의해 생성되거나 깊이(h)의 표면 시작을 생성하도록 설정된 스코링 휠 높이에서 시트를 에지 스코링하는 것은 깊이에서 유리시트 두께의 약 10%이하이다. 테이퍼진 휠 에지와 유리시트의 표면 사이의 수직 높이 차이에 대한 가까운 제어는 이러한 만입부 깊이를 제어하는데 필요하다.
특정 실시예에서, 만입부 깊이(h)는 DOL < h < 3DOL의 범위에 떨어질 것이며, DOL은 강화된 유리시트에 제공된 표면 압축 레이어의 깊이이다. 그 범위에서 만입부는 시트의 에지로부터 안쪽으로 단지 짧은 거리로 뻗을 필요가 있다.
또한, 에지 수준의 제어의 유용성과 균열 개시부에서의 표면 손상은 상대적으로 낮은 스크라이브 속도의 사용이다. 따라서, 그러한 개시부로부터 과도한 균열 생성을 방지하기 위해 자발적인 시트 균열 또는 시트에 코스 스크라이브 벤트 라인의 시트 분리를 발생시킬 수 있으며, 균열 시작 스크라이브 속도는 벤트 라인 스코링에 대해 채용된 스크라이브 속도보다 mm/sec 보다 일반적으로 더 낮을 것이다. 최종 표면 만입부의 크기 및 형상은 달라질 수 있으나, "하프-페니" 또는 "세미-원형" 결합의 형태에서 만입부 형상은 대부분의 스크라이브 및 분리 조건 하에서 좋은 제품을 제공하는 만입부으로부터 뻗어있는 방사상의 균열이 없다.
도면의 도 1과 도 1a는 개략적으로 공개된 방법에 따른 화학적으로 강화된 유리시트(10)의 에지와 인접한 균열 개시부를 제공하는 단계를 나타낸다. 도 1에 나타난 바와 같이, 적합한 균열 개시부를 형성하는 깊이(h)의 표면 개시부(12)는 화전 부착 스코링 휠(20)을 사용하는 시트의 에지와 상부 표면(10a)로 잘린다. 이 목적으로 채용된 휠은 도 1a에 나타난 휠(20)의 에지뷰에 나타난 바와 같이 테이퍼각(α)이 있는 테이퍼진 표면 스크라이브 에지(22)를 갖는다. 휠(20) 또는 비슷한 스코링휠은 예를 들어 스크라이브 에지 테이퍼각(α), 스코링 속도 및 상기 언급된 스코링 로드를 갖는 스코링휠을 사용하는 시트(20)와 같은 유리시트의 상부 표면을 가로지르는 비슷한 균열 개시부로부터 뻗어있는 예정된 깊이의 벤트라인을 스크라이브하는데 사용될 수 있다.
공개된 기계 스코링 방법은 특정 실시예를 포함하며 다수의 균열 개시부로부터 뻗어있는 다수의 벤트라인은 유리시트의 제1 표면에서 잘린다. 크리스-크로싱 벤트 라인의 경우 또는 그렇지 않다면, 하나의 유용한 접근은 유리시트의 더 긴 치수를 가로지르는 처음 스크라이브 방향을 스크라이브하기 위한 것이며, 시트의 더 짧은 치수를 가로지르는 크로싱 벤트 라인을 형성하기 위한 것이다. 따라서, 유리시트는 너비 W보다 더 큰 너비 W와 길이 L을 갖고, 기계적 스코링 단계는 길이 L에 평행인 방향을 따른 다수의 균열 개시부로부터 다수의 이격된 벤트라인을 먼저 스크라이브하는 것을 포함한다. 연속적인 기계 스코링은 그후 시트 너비 W에 평행한 방향으로 비슷한 균열 개시부로부터 하나 또는 그 이상의 벤트라인을 크로스 스크라이브하는 것을 포함한다.
도면의 도 2는 화학적으로 강화된 유리시트(30)를 개략적으로 나타나며 다수의 벤트 라인(34)은 시트 상부면(30a)으로 스크라이브된다. 시트(30)의 형상은 시트 길이 L가 시트 너비 W보다 더 길다. 크리스 크로싱 벤트 라인(34)의 스크라이브는 공개된 스크라이브 방법의 특정 실시예에 따른 그러한 시트이며, 기계 스코링은 시트의 길이 L에 따른 벤트 라인을 형성하기 위한 방법으로 이롭게 먼저 실행된다. 남아있는 벤트 라인의 크로스 스크라이브는 그후 시트의 너비 W와 평행하게 놓인 방향 2의 기계적 스코링에 의해 수행된다. 크로스 컷 코너와 세그먼트 엣지 품질의 높은 수준은 이 특정 크로스 스크라이브 접근를 사용하는 시트로부터 분리되는 유리 세그먼트에 고정된다.
화학적으로 강화된 유리의 스크라이브된 시트를 강화된 시트 세그먼트로 분리하는 것의 목적으로, 핸드 브레이킹보다 기계적 브레이터 장치가 채용된다. 일반적으로, 핸드 브레이킹은 길이를 따라 충분히 일정한 벤딩 응력을 생성할 수 없으며 위험 균열 편차없이 서로 하나의 시트 에지로부터 균열 생성을 가이드하기 위한 스크라이브된 시트의 너비를 지난다.
기계적 브레이커 암은 그러한 라인의 전체 너비에 따른 스크라이브 라인을 가로지르는 일정한 벤딩 모멘트/분리 힘을 인가할 수 있다. 게다가, 규모에 대한 닫힌 제어와 인가된 벤딩/분리 힘의 인가률은 그러한 수단들을 통해 고정될 수 있다. 여기 개시된 바와 같이 벤트 라인이 구비된 시트의 제어된 분리에 대해 채용된 벤딩힘의 정도는 유리의 두께와 탄성 특성과 같은 변동성에 따라 다르며, 응력 프로파일은 강화된 시트의 두께 및 벤트 라인의 깊이와 너비에 걸쳐 나타난다. 그러나, 임의의 특정 케이스에 선택된 특정 벤딩률과 힘은 일상적인 실험에 의해 이미 결정될 수 있다.
선택된 벤딩힘은 캔틸레버 빔 벤딩 또는 3-포인트 벤딩에 의해 인가될 수 있으나, 모든 경우는 유리 포면에 제공된 벤트 라인을 지나 인장 응력을 전개시키기 효과적인 방향으로 인가된다. 여기에 개시된 바와 같이 시트 분리 방법의 특정 실시예의 일례들, 10-35 MPa의 인장 벤딩 응력 또는 20-25 MPa의 더 좁은 범위가 사용될 것이다. 3-포인트 벤딩에서, 인장응력은 제1 표면과 마주하는 유리시트의 제2 표면으로 기계 응력의 인가를 통해 생성된다.
특히 개시된 분리 방법의 3-포인트 벤딩 실시예에서, 스크라이브된 시트는 시트까지 기계 브레이킹력의 인가 동안 순응의 지지 표면에 지지된다. 시트는 지지 표면을 마주하는 벤트 라인으로 지지되도록 배치되며, 기계 브레이킹력은 그후 벤트 라인을 마주하는 시트 표면 상의 시트에 인가된다.
순응의 지지 표면에 대한 3-포인트 벤딩을 포함하는 브레이킹 방법에서, 벤트 라인을 통한 시트의 원하는 곡률과 브레이킹은 지지표면에서 표면 홈을 제공함으로써 선호된다. 그러한 실시예에서 시트 표면의 벤트 라인은 배치되고 기계장력의 인가 동안에 시트 감압을 유용하게 하기 위해 지지표면에 홈부와 정렬된다.
도면의 도 3은 나타난 바와 같이 순응의 지지 표면을 사용하는 3-포인트 벤딩에서 브레이킹을 통해 시트 분리를 고정하기 위한 정렬의 개략 입체도를 나타낸다. 도 3에 보여지는 바와 같이, 시트의 밑면(40a)에 다수의 크리스 크로싱 벤트 라인(44)을 포함하는 유리시트(40)는 순응의 지지 표면(50a)을 포함하는 지지 부재(50)에 배치된다. 홈부 공간을 갖는 홈부(50b)의 정렬을 수반하는 지지 표면(50a)은 유리시트(40)의 밑면에 벤트 라인(44)의 서브셋의 이격에 상응한다. 브레이커 바(60)는 유리시트(40)의 윗면 위에 배치되고 유리시트(40)의 밑면(40a)의 최좌측 벤트라인(44)과 순응의 지지 표면(50a)의 최좌측 홈부(50b) 둘다로 정렬된다.
나타난 어셈블리의 요소가 서로 접촉되도록될 때, 브레이커 바는 시트(40)의 윗면에 하향힘(F)의 인가에 따른 최좌측 벤트라인(44)을 따른 유리시트(40)의 분리에 영향을 끼친다. 그 힘은 순응의 지지 부재(50)의 홈부(50b)로 아래방향으로 시트(40)의 구부러짐을 통해 최좌측 벤트라인(44)을 지나 인장 응력을 생성하며, 시트의 3-포인트 벤딩에 의해 야기된 시트 분리를 발생시킨다. 몇몇 실시예에서, 브레이커 바(60)에 의해 아래방향으로 향하지 않는 크로스 벤트된 유리시트(40)의 그러한 부분들은 유리시트(40)에 넓게 인가된 일정한 캠핑 압력의 인가를 통해 안정화될 수 있으며 도 3의 영역 A와 같이 나타난 클램핑 영역을 지나 순응의 지지부재(50)에 놓인다.
나타난 방법의 선택된 실시예의 실행에 유용한 공정 파라미터와 장치 명세의 변동성은 다음의 상세한 설명에 나타난다. 몇몇 경우 스크라이브 효율성에 영향을 주는 한 고려사항은 스크라이브된 벤트 라인을 형성하기 위한 접착 스코링 휠을 회전하는 선택과 관련된다. 스테퍼 휠 테이퍼 각, 예를 들어 110-125°범위의 테이퍼 각은 비교적 작은 직경, 즉 2-4mm 범위의 휠로 채용된다. 폴리싱에 의해 마무리된 표면에 대향할 때 그라운드 접착 휠 표면은 매우 압축된 유리 표면의 스크라이브에 특히 적합하며 상업적으로 이용가능하다. 패셔닝 접착 스코링 휠에 대한 적합한 재료 또는 다른 스코링 시행은 텅스텐 카바이드와 다이아몬드를 포함하며, 다이아몬드는 크리스탈 또는 폴리크리스탈린 다이아몬드(PCD) 중 하나를 포함한다. 스코링 휠 표면은 좋은 제품을 제공하는 지고(Zygo) 화이트 라이트 인터페로미터에 의해 측정될 때 0.25㎛(+/-0.15㎛)의 범위에서 마무리된다.
적합하게 선택된 스코링 속도 및 스크라이브 로드와 결합하는 그러한 휠의 사용은 스크라이브 공정 중 전체-바디 시트 분리를 막는 것을 도우며 분리된 표면에 인접한 표면 치핑(chipping)을 최소화한다. 강화된 시트를 스크라이브 테이블에 배치시키기 위해 컴퓨터로 제어된 비전 시스템의 사용은 적절한 시트 정렬과 벤트 라인 등록 및 이격을 보장하는데 유용하다.
상기 언급된 바와 같이, 유리두께의 10-20%의 범위에서 중간 균열 깊이를 갖는 벤트 라인을 생성하기 적합한 스크라이브 로드와 속도는 일반적으로 스크라이브 중에 시트 분리를 피하고 연속적으로 인가된 벤딩 응력 하에서 지속적인 시트 분리를 보장하기 위해 일반적으로 효과적이다. 벤트 라인 깊이를 잘 조절하기 위한 목적으로 스크라이브 로드에서의 증가에 의해 오프셋되는 스크라이브 속도에서의 증가가 매개 균열 깊이의 동등한 범위를 생성한다는 것이 일반적으로 발견되었다.
표 1은 아래에서 이러한 효과의 일례를 제공한다. 표 1은 스크라이브 속도와 로드의 특정 범위를 커버하는 데이터이며, 각각의 경우 자발적인 시트 분리보다 제어된 것을 실현하기 위한 스크라이브 상태의 각각의 세트의 효율성일 때 만입부를 포함한다. 도 1의 데이터는 600-750 MPa의 범위에서 최고 압축 표면 응력 수준, 40MPa 이하의 최고 중앙 인장 수준, 25-40㎛의 범위에서 표면 압축 레이어의 깊이를 갖는 1,1mm 두께의 이온-교환된 강화 유리시트의 스크라이브 동안 생성된 결과를 나타낸다. 잘단 상태를 산출하는 안정된 크리스-크로싱 벤트 라인은 XC 표시기에 의해 표시되는 반면, 상태를 산출하는 안정한 평행 벤트 라인은 S 표시기에 의해 나타난다. 스크라이브 중 시트 분리의 바람직하지 않은 수준을 초래하는 상태는 표에서 FS 표시기에 의해 표시된다.
표 1 - 스크라이브 공정 상태
Figure pct00001

물론, 임의의 특정 케이스에서 자발적인 시트 분리 및/또는 과도한 표면 손실 없이 벤트 라인을 생성하는데 가장 효과적인 스크라이브 상태는 화학적 강화 과정에서 강화된 시트의 두께를 지나 전개된 특정 엔지니어된 응력 프로파일뿐 아니라 유리 두께에 따를 것이다. 특히 개시된 방법의 설명 실시예에서, 1.1mm의 이온-교환된 강화 유리시트는 400-850Mpa의 범위의 표면 응력 수준, 40Mpa를 초과하지 않는 최고 중앙 응력 수준을 갖고, 10-70㎛의 범위에서 압축 레이어의 깊이는 14-24N의 스크라이브 로드 범위와 50-750mm/s의 스크라이브 속도 내에서 효과적으로 스크라이브될 수 있다. 125-250 범위의 스크라이브 속도에서의 16-21N의 스크라이브 로드 내에서의 스크라이브는 그러한 유리에서 120-180㎛의 범위에서 중간 균열 깊이를 생성할 수 있다.
공개된 시트 분리 공정의 인가의 특정 나타난 실시예는 도면의 도 5에 제공된다. 도 5는 650MPa의 표면 압축 응력, 30Mpa의 중앙 인장 정도 및 46㎛의 압축 레이어의 깊이를 병합하는 1.1mm 두께의 강화된 유리시트의 스크라이브 및 분리에 인가가능한 공정 윈도우를 그래픽적으로 나타낸다. 스크라이브 로드는 이 그래프의 수평축의 스코링 압축의 MPa로 나타나는 이 시트의 공정 중에 채용되는 반면, 최종 벤트 라인 깊이는 수직 그래프 축에 mm로 플롯된다. 플롯된 벤트 깊이는 스코링 압력 만큼 스크라이브 속도(이러한 것들은 나타난 결과에 대한 250-500mm/sec의 범위)의 기능으로 달라진다.
도 5에 나타난 공정 범위 내에서 시트 분리 효율성은 그래프에서 세 영역 중 하나로 나타나며, 데이터 영역에서 레벨 A,B 및 C로 나타난다. 영역 A는 제한된 시트의 공정영역에 개별적으로 상응하며, 즉, 세그먼트 브레이킹 또는 분리 에지 손상없이 분리의 수준의 영역은 매우 높다. 영역 C는 스코링 또는 스코링된 시트 처리가 과도한 공안 자발적인 시트 분리의 발생이 있는 처리 영역에 상응한다. 따라서 스코어된 시트 안정성의 관점에서의 베스트 결과와 이 특정 두께와 응력 프로파일의 강화된 유리시트에 대한 깨끗한 분리는 그래프의 영역 B 내에서 떨어지는 그러한 것들에 대한 처리 상태를 확정함으로써 고정된다.
더 큰 치수의 적절하게 스크라이브된 유리시트로부터의 강화된 유리시트 세그먼트의 효율적인 분리는 적합한 응력 범위에서 인장 브레이킹 응력을 생성하는 스코어된 시트에 대한 벤딩 모멘트의 인가의 부분에 따라 달라진다. 여기에 나타난 시트 분리 방법의 전형적인 실시예에서, 약 10-35 MPa의 범위의 인장 응력은 시트 두께와 벤트 라인 깊이의 비교적 넓은 범위에 대한 지속적인 시트 분리를 제공하는데 효과적이다. 따라서, 1.1mm 두께의 이온-교환된 강화된 시트에 대하여, 벤트 라인을 가로지르는 20-30 MPa의 범위에서 인가된 인장 응력은 효과적이다.
순응하는 지지 표면에 대한 세-점 벤딩의 지속적인 시트 분리를 실현하기 위한 적절한 응력 수준의 선택은 표면에서 표면 홈부의 존재의 일부와 형상에 따라 달라지며 강화된 시트의 벤트 라인으로 정렬된다. 홈부 두께의 적당한 범위는 강화된 유리가 탄력 모듈 E를 갖는 인가된 벤딩 응력 σf의 인가으로부터 발생되는 유리시트 두께 t의 다음의 공식 연관 편차 δ를 사용하는 것이 간주될 수 있다
δ =σf L2 / 6Et
아래의 표 2는 세개의 서로다른 두께의 강화된 유리시트까지 벤딩 응력의 두 레벨의 인가으로부터 발생될 수 있는 계산된 시트 편차를 나타낸다. 벤딩 또는 브레이킹 응력은 MPa로, 유리시트 두께는 mm로, 각각의 주어진 시트 두께에서의 시트 편차와 ㎛의 벤딩 응력으로 보고된다. 3-포인트 벤딩에서 효과적으로 스크라이브된 분리에 대한 순응의 지지 표면을 제공하기 위한 실리콘 엘라스토머와 같은 순응의 지지 재료를 사용하는 것은, 200㎛ 보다 더 큰 홈부 너비와 혼합되는 2mm 이상의 홈부 깊이가 1.1mm 이상의 시트 편차를 수반할 수 있다는 것이 계산될 수 있다.
표 2 - 유리시트 편차
Figure pct00002

칸티벨라 또는 세-점 벤딩 하의 시트 분리 연속성은 유리에 인가된 벤딩력의 비율에 의해 영향을 받는다. 적합한 분리 속도의 선택은 인가된 분리력의 정도와 시트 두께, 더 낮은 속도에서 인가된 더 높은 힘 수준으로부터 이로운 더 두껍고 더 단단한 유리시트, 특히 더 높은 속도에서 더 낮은 벤딩 힘의 인가으로부터 이로운 더 유연한 시트에 따라 달라질 것이다. 나타난 예시에서, 400-850 MPa의 범위에서의 압축 표면 응력과 100-225 ㎛의 범위에서 스크라이브된 벤트 깊이를 갖는 1.5mm 이하의 두께의 화학적으로 강화된 유리시트의 분리는 일반적으로 10-35 Mpa의 범위에서 인가된 응력에서 일반적으로 영향을 받을 수 있다. 인가된 응력이 칸틸레버 빔 로딩 하에서 진보된 브레이커 바를 통해 생성될 때, 지속적인 시트 분리는 브레이커 바 접촉 라인과 벤트 라인 사이에서 3-10 mm 사이의 모멘트 암 길이 또는 바 오프셋에서 0.02 인치/min를 초과하는 바 진보 비율로 실현될 수 있다.
상기 언급된 방법의 실시예를 사용하는 강화된 유리시트 분리의 나타난 실시예는 다음의 비제한 실시예에 나타난다.
예시
두개의 강화된 유리시트 타입은 공정을 위해 선택된다. 두개의 샘플은 1.1 mm 시트 두께의 코닝 고릴라 글래스 시트를 포함한다. 하나의 시트 예시는 30 ㎛ 두께의 표면 압축 레이어와 750 MPa 정도의 표면 압축 응력을 수반하며, 33 MPa의 계산된 시트 중앙 인장을 갖는다. 다른 시트는 36 ㎛의 표면 압축 레이어와 625 MPa 수준의 표면 압축 응력을 수반하며, 또한 33 MPa의 계산된 시트 중앙 인장을 갖는다.
이러한 두 개의 유리시트는, 크기면에서 각각의 370mm X 470mm는 네개의 동이한 크기의 더 작은 시트 세그먼트로 분리하기 위해 선택되며, 각각의 세그먼트는 크기가 135mm X 235mm 이다. 이러한 목적을 위해 각각의 시트는 상업적으로 부착서의 유리 스크라이브 장치, 즉, TLC 인터네셔넝, 포닉스, 에이제이, 미국으로부터 유리 스크라이브 장치 상업적으로 획득된 젠-3 TLC 포닉스-600® 을 사용한다. 유리시트의 표면을 스코링하기 위해 사용된 부착성의 스크라이브 휠은 테이퍼 각도 110˚의 DCW-TX 2.0 x 0.65 x 0.8 x 110˚ A140 테이퍼진 스크라이브 휠이다.
각각의 유리시트의 균열 개시부를 제공하기 위하여, 시트는 유리시트 표면의 수준 아래의 수준 0.0035 인치 또는 90 ㎛까지 부착성의 스코링 휠 위치를 오프셋함으로써 먼저 "에지 브레이킹된다". 균열 개시부로부터 뻗어있고 네 개의 더 작은 세그먼트로 각 시트를 분리하기 적합한 크로싱 벤트 라인은 그후 각각의 시트의 표면으로 스크라이브된다. 스크라이브는 약 0.11-0.13 MPa의 범위에서 스크라이브 압력 하에서 수행되며, 스코링 휠에서 16-20N의 범위에서 측정된 힘에 상응한다. 두개의 시트에 대한 타켓된 벤트 깊이는 140-175㎛ 의 범위이다.
채용된 스크라이브 속도는 30㎛의 압축 레이어 깊이를 갖는 시트에 대한 250mm/s와 36㎛ 압축 레이어 깊이를 갖는 시트에 대한 125mm/s 이다. 제1 스크라이브 방향은 각각의 시트의 긴 치수에 평행이며 제2 또는 크로싱 스크라이브 방향은 각각의 시트의 짧은 치수에 평행이다.
각각의 시트에서 크로싱 벤트 라인의 기계가 따르며, 각각의 시트는 기계적 브레이커 바를 사용하는 각각의 시트에서 벤트 라인을 가로지르는 일정한 브레이킹력의 인가에 의해 더 작은 크기의 네 개의 시트 세그먼트로 성공적으로 분리된다. 25-35 Mpa의 범위에서 브레이킹 응력은 벤트라인의 각각을 따라 시트 분리를 수행하기에 충분하다.
같은 유리 조합물의 시트, 그러나 줄어든(0.7mm) 두께와 병합하는 더 얇은 표면 압축 레이어는 또한 상기 언급한 바와 같이 같은 유리 스크라이브 장치를 사용하여 성공적으로 크로스 벤트되나, 250-500 mm/s 의 범위의 스코링 속도이다. 추가적으로, 같은 조제사로부터 Gen-5 유리 스크라이브 장치를 사용하며, 성공적인 크로스-스크라이브 및 시트 분리는 필요한 균열 개시부를 제공하기 위해 시트를 에지-크러싱 없이 수행된다. 그 과정에서, 적합한 균열 개시부는 느린 부착성의 휠 셋-다운 점성과 더 큰 유리시트의 에지로부터 5mm 보다 더 큰 휠 셋-다운 위치에서 라이트 휠 스크라이브 로드를 사용함으로써 더 큰 시트의 에지에 인접하게 형성된다.
도면의 도 4는 상기 언급된 방법에 따른 화학적으로 강화된 유리의 더 큰 시트로부터 화학적으로 강화된 유리시트 세그먼트를 분리함에 따라 형성된 균열 표면의 섹션의 입체 측면도를 나타내는 광학적 현미경사진이다. 균열 표면의 영역에서 수평 바는 500㎛의 치수를 나타낸다. 도 4에 나타난 깨끗한 분리 표면을 생성한 응력 균열을 발생시키는 벤트 라인은 그 표면의 윗면 에지를 따라 경계 밴드로 보여진다.
화학적으로 강화된 유리시트를 나타내는 상기 설명과 실시예들은 어떤 필요한 크기와 형상의 더 작은 강화된 시트로 성공적으로 분리될 수 있으며, 심지어 기존의 기계적 스크라이브 시스템을 사용하며, 적절히 인가된 화학적으로 강화된 유리시트의 높은 시트 응력 수준 및 깨짐성에 의해 나타난 유리 브레이킹 문제를 극복하는데 효과적인 과정을 제공한다. 물론, 그러한 예시들과 설명들은 스크라이브의 영역과 분리 과정을 단지 설명하며 첨부된 청구항의 범위 내에서 화학적으로 강화된 유리의 큰 시트를 처리하는 목적으로 성공적으로 채용될 수 있다.
10: 유리시트 12: 표면 만입부
20: 스코링 휠 22: 스크라이브 에지

Claims (23)

  1. 유리시트의 제1 표면에 그리고 제1 에지에 인접한 균열 개시부를 형성하는 단계; 및
    제1 표면에 뻗어있는 벤트 라인을 적어도 레이어 깊이 DOL과 동일하나 유리시트의 분리를 유발하는 균열 깊이 이하인 벤트 깊이로 스크라이브(scribe)하기 위해 균열 개시부로부터 유리시트의 제2 에지쪽으로 제1 표면을 기계적으로 스코링하는 단계를 포함하며,
    상기 유리시트는 레이어 깊이 DOL의 표면 압축 레이어를 포함하며 상기 균열 개시부는 상기 제1 표면에 뻗어있는 표면 만입부(indentation)를 포함하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면 만입부는 DOL 보다 크지만 DOL의 3배 이하인 깊이(h)로 제1 표면에 뻗어있는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 강화 유리시트는 1.5mm를 초과하지 않는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    표면 압축 레이어는 400-900 MPa 범위의 최고 압축 응력, 50 MPa 이하의 최고 중심 인장을 나타내며, 레이어 깊이 DOL은 5-100㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    최고 중심 인장은 40 MPa를 초과하지 않고 벤트 깊이는 두께의 약 10-20%의 범위인 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    표면 만입부는 두께의 10% 이하의 깊이로 제1 표면에 뻗어있는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    다수의 균열 개시부로부터 뻗어있는 다수의 벤트 라인은 유리시트의 제1 표면에서 스크라이브되는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    적어도 하나의 벤트 라인은 적어도 하나의 다른 벤트라인을 가로지르는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리시트는 너비 W와, 너비 W보다 더 큰 길이 L을 갖고, 기계적 스코링은 길이 L에 평행한 방향을 따라 다수의 균열 개시부로부터 다수의 이격된 벤트라인을 스크라이빙하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  10. 청구항 9에 있어서
    기계적 스코링은 너비 W와 평행한 방향으로 다수의 이격된 벤트 라인을 가로지르는 유리시트의 제2 에지에 인접한 균열 개시부로부터 적어도 하나의 벤트 라인을 크로스-스크라이빙하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    기계적 스코링은 회전식 접착 스코링 휠로 제1 표면을 스코링하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    스코링 휠은 테이퍼진 둘레 컷팅 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 둘레 컷팅 에지는 90-140°범위의 테이퍼 각α를 갖는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 기계적 스코링은 제1 표면에 10N 에서 30N 범위의 스크라이빙 로드(load)를 인가하면서 50-500mm/s 범위의 스코링 속도로 제1 표면에 대하여 스코링 휠을 움직이게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 스크라이빙 방법.
  15. 표면 압축 레이러를 두 개 이상의 시트 섹션에 병합하는 강화 유리시트 분리방법에 있어서,
    제1 표면에 뻗어있는 벤트라인을 제1 표면에 표면 압축 레이어의 깊이에 상응하는 깊이 DOL과 적어도 동일하나, 유리시트의 분리를 유발하는 균열 깊이 이하인 벤트 깊이로 스크라이빙하는 단계; 및
    유리시트를 분리하기에 충분한 크기의 벤트 라인을 가로지르는 일정한 벤딩 모멘트를 벤트라인을 따라 인가하는 단계를 포함하는 강화 유리시트 분리방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    유리시트의 제1 표면에 벤트라인을 스크라이빙하는 단계에서,
    유리시트의 제1 표면에 그리고 제1 에지에 인접합 균열 개시부를 형성하는 단계; 및
    제1 표면에 뻗어있는 벤트 라인을 적어도 레이어 깊이 DOL과 동일하나 유리시트의 분리를 유발하는 균열 깊이 이하인 벤트 깊이로 스크라이브하기 위해 균열 개시부로부터 유리시트의 제2 에지쪽으로 제1 표면을 기계적으로 스코링하는 단계를 포함하며, 상기 유리시트는 레이어 깊이 DOL의 표면 압축 레이어를 포함하며 상기 균열 개시부는 상기 제1 표면에 뻗어있는 표면 만입부를 포함하는 강화 유리시트 분리방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    벤딩 모멘트는 캔티레버 빔 로딩에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 분리방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 벤딩 모멘트는 3-포인트 벤딩에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 분리방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 벤딩 모멘트는 벤트 라인을 가로질러 약 10-35 MPa 범위의 인장 응력 σ를 생성하는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 분리방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 인장 응력은 제1 표면과 마주하는 유리시트의 제2 표면에 기계장력의 인가를 통해 3-포인트 벤딩으로 생성되는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 분리방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 기계력은 상기 벤트 라인으로 정렬된 브레이킹 바(breaking)에 의해 제2 표면에 인가되는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 분리방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 유리시트는 상기 기계력이 인가됨에 따라 순응 지지 표면 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트 분리방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 벤트 라인은 기계력의 인가 동안 순응 지지 표면의 홈부 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 강화 유리시트를 분리방법.
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