KR20150036499A - 적층 구조 및 적층 구조의 제조방법 - Google Patents

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윌리엄 케이스 피셔
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Abstract

적층 구조는 약 100 ㎛ 이하의 두께를 포함하는 접착층을 갖는 금속 시트에 부착된 600 ㎛ 미만의 두께를 갖는 얇은 유리 시트를 포함한다. 이들 적층 구조는 평면 또는 곡면 모양을 포함할 수 있다. 적층 구조의 제조방법은 또한 약 300 ㎛ 이하의 두께를 포함하는 접착층을 갖는 금속 시트에 600 ㎛ 미만의 두께를 갖는 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함하여 제공된다.

Description

적층 구조 및 적층 구조의 제조방법 {Laminated Structures and Methods of manufacturing Laminated Structures}
본 출원은 2012년 7월 12일자로 출원된 미국 특허출원 제13/547092호에 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시는 일반적으로 적층 구조 (laminated structures) 및 적층 구조의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 접착층 (adhesive layer)을 갖는 금속 시트에 부착된 박형 또는 초박형 유리 시트를 포함하는 적층 구조 및 접착층을 갖는 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함하는 적층 구조를 제조방법에 관한 것이다.
가전 제품과 같은, 다양한 장치는 금속 시트를 포함하는 외부 하우징을 제공하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 통상적으로, 상대적으로 박형 금속 시트는 가전 제품용 외부 하우징 표면으로서 사용된다. 이로써, 상기 금속 시트는 보호를 제공하면서 또한 가전 제품의 외부 외형을 유지한다.
하나의 구현 예에 있어서, 적층 구조는 금속 시트 및 600 ㎛ 미만의 두께 T1을 포함하는 박형 유리 시트를 포함한다. 상기 적층 구조는 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 접착층을 더욱 포함한다. 상기 접착층은 약 300 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함한다.
하나의 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 유리 시트의 두께 T1은 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛과 같은 약 300 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하이다. 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 유리 시트는 소다 라임 유리, 보로실리케이트 및 알칼리 토 보로-알루미노실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 유리를 포함한다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 접착층의 두께 T2는 약 25 ㎛ 내지 약 50 ㎛과 같은, 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛, 또는 25 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 또는 300 ㎛ 이하이다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 접착층의 두께 T2는 1.5 mm 이하이다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 접착층은 실질적으로 투명하다. 상기 투명한 접착층은 맑고, 착색되거나, 또는 장식성의 패턴 또는 인쇄와 함께 제공될 수 있다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 접착층은 반투명 (translucent) 또는 불투명 (opaque)이고, 어떤 색상이 있을 수 있거나 또는 장식성의 패턴 또는 인쇄와 함께 제공될 수 있다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 금속 시트는 스틸 (steel)을 포함한다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 금속 시트는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께 T3을 갖는다.
또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 적층 구조의 제조방법은 금속 시트를 제공하는 단계 (I) 및 600 ㎛ 미만의 두께 T1을 포함하는 박형 유리 시트를 제공하는 단계 (Ⅱ)를 포함한다. 상기 방법은 상기 적층 구조를 형성하기 위해 접착층을 갖는 금속 시트에 상기 유리 시트를 부착시키는 단계 (Ⅲ)를 더욱 포함한다. 상기 유리 시트가 상기 금속 시트에 부착된 후, 상기 접착층은 약 300 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함한다. 하나의 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅲ)은 단계 (Ⅱ) 동안 제공된 유리 시트의 모양이 단계 (I) 동안 제공된 금속 시트의 모양과 실질적으로 일치하게 변화되도록 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함한다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅲ)은 금속 시트의 모양에 일치하도록 상기 유리 시트를 굽히는 단계를 포함한다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅲ) 이후에, 원하는 모양에 적층 구조를 굽히는 단계를 더욱 포함한다. 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅱ)는 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛와 같은, 약 300 ㎛ 이하의 유리 시트 두께 T1을 포함한다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅱ)는 소다 라임 유리, 보로실리케이트 및 알칼리 토 보로-알루미노실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 유리를 갖는 유리 시트를 제공한다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅲ)은 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛의 접착층의 두께 T2을 제공한다.
또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 적층 구조의 제조방법은 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 두께를 갖는 금속 시트를 제공하는 단계 (I), 및 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 두께 T1을 포함하는 박형 유리 시트를 제공하는 단계 (Ⅱ)를 포함한다. 상기 방법은 상기 적층 구조를 형성하기 위해 접착층을 갖는 금속 시트에 상기 유리 시트를 부착시키는 단계 (Ⅲ)을 더욱 포함한다. 상기 유리 시트는 상기 금속 시트에 부착된 이후에, 상기 접착층은 약 300 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함한다. 하나의 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅲ)은 단계 (Ⅱ)동안 제공된 상기 유리 시트의 모양이 단계 (I) 동안 제공된 상기 금속 시트의 모양과 실질적으로 일치하게 변화되도록 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함한다. 또 다른 대표적인 구현 예에 있어서, 단계 (Ⅲ)은 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛의 접착층의 두께 T2를 제공한다.
본 개시의 이들 및 다른 특색, 관점 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 하기 상세한 설명을 읽는 경우 더욱 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 관점에 따라 적층 구조를 혼입하는 캐비닛 (cabinet)의 개략도이다.
도 2는 상기 캐비닛의 벽의 일부로서 혼입된 적층 구조를 예시하는 도 1의 선 2-2에 따른 상기 캐비닛의 단면도이다.
도 3은 제1 대표적인 적층 구조를 형성하기 위해 함께 적층되도록 구성된 유리 시트, 금속 시트 및 접착층의 단면도이다.
도 4는 상기 제1 대표적인 적층 구조로 함께 적층되는 도 3의 유리 시트, 금속 시트 및 접착층의 개락도이다.
도 5는 제2 대표적인 적층 구조를 형성하기 위해 함께 적층되도록 구성된 유리 시트, 금속 시트 및 접착층의 단면도이다.
도 6은 상기 제2 대표적인 적층 구조로 함께 적층된 도 5의 유리 시트, 금속 시트 및 접착층의 개략도이다.
도 7은 상기 적층 구조를 제조하는 대표적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 8은 700 ㎛의 두께를 갖는 유리 시트를 포함하는 적층 구조상에 수행된 파괴 시험의 결과를 예시한 사진이다.
도 9는 100 ㎛의 두께를 갖는 유리 시트를 포함하는 적층 구조상에 수행된 파괴 시험의 결과를 예시한 사진이다.
도 10은 다양한 적층 구조 모양에 대한 다른 파괴 에너지에선 파손 퍼센트의 플롯을 예시한다.
이하 본 개시의 대표적인 구현 예를 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시는 좀더 구체적으로 기재될 것이다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하거나 또는 유사한 부품에 대하여 도면 전체적으로 사용된다. 그러나, 본 개시는 다수의 다른 형태로 구체화될 수 있고, 여기에 서술된 구현 예에 제한되는 것은 아니다. 이들 대표적인 구현 예들은 본 개시가 기술분야의 당업자에게 본 발명의 범주를 충분하게 하고, 철저하고 완벽하게 하도록 제공된다.
적층 구조는 본 개시의 관점에 따라 광범위한 적용들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 적층 구조는 외장용 자재 (siding), 장식 패널, 캐비닛 설비, 벽 커버 또는 다른 건축학적 적용과 같은 다양한 건축학적 적용에 사용될 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 상기 적층 구조는 가구 물품 및/또는 가전 제품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 적층 구조는 캐비닛 또는 다른 가구 및/또는 가전제품의 외부 패널로서 혼입될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 본 개시의 관점에 따라 적층 구조 (103)를 혼입한 캐비닛 (101)의 개략도를 예시한다. 하나의 예에 있어서, 상기 캐비닛 (101)은 보관용 벽 유닛에 혼입될 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 상기 캐비닛은 냉장될 수 있다. 예를 들어, 상기 캐비닛 (101)은, 비록 다양한 다른 비냉장된 예들이 선택적으로 제공될 수 있을지라도, 냉장고 및/또는 냉동고를 포함할 수 있다.
도 2는 단지 하나의 예를 위한 도 1의 선 2-2에 따른 대표적인 단면을 예시하고, 여기서 상기 적층 구조는 냉장 캐비닛 (예를 들어, 냉장고 및/또는 냉동고)의 클로우저 (closure)의 일부로서 혼입된다. 실제로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 적층 구조 (103)는 발포 폴리스티렌과 같은 절연층 (203)에 접착제 (201)로 선택적으로 장착될 수 있다. 더군다나, 상기 냉장 캐비닛의 내부 챔버는, 상기 내부 챔버의 내부 스킨을 형성하기 위해 구성된 가소성 형성 스킨과 같은, 내부 스킨 (205)에 의해 한정될 수 있다.
또 다른 예에 있어서, 상기 적층 구조 (103)는 다양한 다른 형상 (형상)으로 제공될 수 있고, 예시된 절연층 (203) 및/또는 내부 스킨 (205)와 같은 백킹 물질 (backing material)을 필수적으로 요구하지 않는다. 사실상, 몇몇 예들은 사용에서 전체 구조물을 제공하기 위해 적층 구조 (103)을 사용할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 적층 구조는 광범위한 금속 타입 및/또는 광범위한 두께 및 형상을 포함할 수 있는 금속 시트 (207)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 시트 (207)는 스틸, 알루미늄, 또는 다른 금속 타입을 포함할 수 있다. 하나의 특정 예에 있어서, 상기 금속 시트는 스테인레스 스틸을 포함할 수 있다. 스테인레스 스틸은 외부 패널 구조물에 대한 적절한 적용을 가질 수 있어 원하는 보호를 제공하면서 시간에 걸쳐 부식에 저항한다. 다른 예에 있어서, 상기 금속은 보호성 또는 장식성 필름으로 미리-적층될 수 있거나, 또는 대표적인 양극 산화된 알루미늄에 대해서는 장식되거나 또는 전처리될 수 있다. 상기 금속의 표면은 장식의 목적을 위해 처리될 수 있는데, 상기 금속 시트의 표면에 장식성 패턴 또는 외형을 제공하기 위하여, 대표적인 스틸 또는 알루미늄 시트에 대해서는 브러쉬, 산 에칭, 샌드 블라스트될 수 있다.
상기 금속 시트 (207)는 특정 적용에 의존하여 광범위한 두께를 포함할 수 있다. 상대적으로 박형의 금속 시트는 상기 적층 구조의 중량 및/또는 재료 비용을 감소시키기 위한 적용들에 사용될 수 있으면서, 변형에 대한 충분한 내성을 계속해서 제공한다. 또 다른 예에 있어서, 상대적으로 두꺼운 금속 시트는 추가 지지체가 적층 구조의 기계적 완전성을 유지하는데 요구되는 적용들에 사용될 수 있다. 몇몇 예들에 있어서, 상기 두께는 25 Gauge 금속 시트 (예를 들어, 약 0.5 ㎜)로부터 12 Gauge 금속 시트 (즉, 약 2 ㎜)까지의 범위일 수 있다. 이로써, 도 2를 참고하면, 상기 금속 시트 (207)의 두께 T3은 비록 다른 두께가 특정 적용에 의존하여 제공될 수 있을지라도, 약 0.5 ㎜ 내지 약 2 ㎜일 수 있다.
상기 금속 시트 (207)는 또한 본 개시의 관점에 따라 광범위한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 상기 금속 시트 (207)는 제1 실질적인 평평한 외부 표면 (301) 및 실질적으로 평평한 내부 표면 (302)를 포함하는 실질적으로 평면 금속 시트 형상을 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 나타낸 바와 같이, 상기 평평한 표면 (301, 302)은 상기 금속 시트 (207)의, 실질적으로 전부와 같은, 일부를 두루두루 실질적으로 일정하게 유지하는 그들 사이의 두께 T3를 한정하기 위해 서로 실질적으로 평행일 수 있다. 비록 도시되지 않았더라고, 상기 실질적인 평평한 표면 (301, 302)은, 상기 두께 T3가 전체 금속 시트 (207)을 따라 실질적으로 동일하지 않도록, 서로 상대적으로 비스듬할 수 있다.
선택적인 예에 있어서, 도 5 및 6은, 도 2-4에 나타낸 금속 시트 (207)에 대하여 논의된 바와 같이, 유사한 광범위한 금속 타입 및/또는 광범위한 두께를 가질 수 있는 금속 시트 (503)를 포함하는 선택적인 적층 구조 (501)를 예시한다. 그러나, 도 5 및 6에서 나타낸 바와 같이, 상기 금속 시트 (503)는 상기 금속 시트의 적어도 일부에 따라 평평하지 않을 수 있는 선택적 형상을 포함할 수 있다. 예시적인 예를 위해, 상기 금속 시트 (508)는 도 1에 나타낸 적층 구조 (103)의 폭 "W"과 같은, X-축에 따라 확장하는 파형 (undulations)을 가질 수 있다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 상기 금속 시트 (503)는 또한 도 1에 나타낸 적층 구조 (103)의 높이 "H"와 같은, Y-축에 따라 확장하는, 동일한과 같은, 유사한 파형을 포함할 수 있다. 이로써, 몇몇 예에 있어서, 상기 금속 시트 (503)는 상기 유리 시트의 X-축 및/또는 Y-축을 따라 확장하는 곡선부를 갖는 곡면 금속 시트 (503)를 포함할 수 있다. 몇몇 예들에 있어서, 단일 배열의 곡률 (curvature)은 X-축 및/또는 Y-축을 따라 제공될 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 곡률의 매트릭스는 X-축 및 Y-축 모두를 따라 제공될 수 있다. 더욱이, 단일 곡선 표면 및/또는 복수의 곡선 표면은 추가 예들에서 제공될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 금속 시트 (503)는 아래에 더욱 논의된 광범위한 값을 포함할 수 있는 반경 "Rm"을 포함하는 복수의 곡면 (507)을 갖는 외부 표면 (505)를 포함할 수 있다. 상기 금속 시트 (503)는 또한 실질적으로 전체 금속 시트 (503)과 같은, 일부를 따라 실질적으로 일정하게 유지하는 그들 사이에 두께 T3를 한정하기 위해 외부 표면 (505)을 따르는 내부 표면 (509)을 포함할 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 두께 T3은 금속 시트 (503)를 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 표면 (509)은 실질적으로 평평할 수 있는 반면, 상기 외부 표면 (505)은 곡선 표면을 포함한다. 이러한 예에 있어서, 상기 내부 표면 (509)의 실질적으로 평평한 본질은 유사한 실질적으로 평평한 장착 부재 상에 장착을 허용할 수 있지만, 원하는 곡선 특징을 갖는 외부 표면 (505)을 계속해서 노출시킨다.
도 2에 더욱 예시된 바와 같이, 상기 적층 구조 (103)는 광범위한 유리 타입 및/또는 광범위한 두께 및 형상을 포함할 수 있는 유리 시트 (209)를 포함할 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 유리 시트 (209)는, 비록 다른 타입의 유리 시트가 또 다른 예들에 사용될 수 있을지라도, 소다 라임 유리, 보로실리케이트 및 알칼리 토 보로-알루미노실리케이트를 포함하는 다양한 과 (families)의 유리로부터 유래할 수 있다. 50 ㎛ 내지 300 ㎛ 유리 두께를 달성하기 위하여, 다양한 유리 형성 방법들은 슬롯 인발 또는 융합 인발 공정과 같이 효율적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 융합 인발 공정은 원래 그대로의 표면을 얻기 위해 제공될 수 있다. 몇몇 예에 있어서, 디스플레이 품질 유리 시트는 금속 시트 (207, 503)의 외부 표면 (301, 505)에 걸쳐 투명한 커버링을 제공하는데 사용될 수 있다. 디스플레이 품질 유리를 제공하는 것은 보존될 금속시트의 외부 표면의 심미적 외관을 허용할 수 있다. 동시에, 상기 유리 시트 (209)는 상기 금속 시트 (207, 503)의 외부 표면 (301, 505)의 원래 그대로의 표면 품질을 유지하는 것을 도울 수 있다. 실제로, 스크레치, 얼룩 (smudging), 또는 다른 결함 (imperfection)은 금속 시트와 함께 적층된 보호성 유리 시트에 기인하여 회피될 수 있다.
몇몇 예들에 있어서, 상기 유리 시트 (209)는 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛ 과 같은, 약 300 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하와 같은 600 ㎛ 미만의 두께 T1을 포함할 수 있다. 상대적으로 박형의 유리 시트를 제공하는 것은 재료의 비용을 감소할 수 있고, 광학 반사를 감소시킬 수 있으며, 적층 공정에 도움이 될 수 있다. 다양한 기술은 상기 유리 시트 (209)를 발생시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 융합 다운인발 기술, 융합 업인발 기술, 슬롯 인발 기술 또는 다른 공정은 원하는 치수 배열 형태를 갖는 유리 시트로 가공될 수 있는 유리 리본을 제공하는데 사용될 수 있다.
도 2-6에 더욱 나타낸 바와 같이, 상기 유리 적층 구조는 금속 시트 (207, 503)에 유리 시트 (209)를 부착시키는 접착층 (211)을 더욱 포함한다. 상기 접착층은, 비록 다른 두께가 또 다른 예들에 사용될 수 있을지라도, 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛와 같은, 약 20 ㎛ 내지 약 100 ㎛과 같은, 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛과 같은, 약 25 ㎛ 내지 약 50 ㎛과 같은, 약 300 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함한다. 이하 좀더 기재되는 바와 같이, 감소된 두께를 갖는 접착층 (211)은 적층 구조의 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 접착층 (211)은, 비록 불투명하고 최대한 착색된 접착층이 또 다른 예들에서 제공될 수 있을지라도, 실질적으로 투명한 접착층 (211)을 형성하기 위해 광학용 투명 접착제를 포함할 수 있다. 실질적으로 투명한 접착층 (211)을 제공하는 것은 금속 시트 (207, 503)의 외부 표면 (301, 505)의 투명한 시야를 허용할 수 있다.
적층 구조의 제조방법은 지금 기재될 것이다. 도 7은 예시된 단계가 특별한 언급이 없는 한 다른 순서로 수행될 수 있는 것으로 이해되는 대표적인 방법의 단계들을 나타낸다. 더군다나, 부가적 단계들은 특별한 언급이 없는 한 예시되지 않고 제공될 수 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 방법은 금속 시트 (207, 503)을 제공하는 단계 (703)와 함께 (701)에서 선택적으로 시작할 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 금속 시트 (207)는 실질적으로 평평한 금속 시트를 포함한다. 또 다른 예에 있어서, 상기 금속 시트 (207)는 다양한 형상을 갖는 곡선 (507)을 갖는 곡선 표면으로 형성될 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 금속 시트 (207, 503)는, 비록 다른 두께가 또 다른 예들에서 제공될 수 있을지라도, 예를 들어, 약 0.5 ㎜ 내지 약 2 ㎜의, 광범위한 두께 T3를 포함할 수 있다.
상기 방법은 약 300 ㎛ 이하와 같은, 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛와 같은, 600 ㎛ 미만의 두께 T1을 포함하는 유리 시트 (209)를 제공하는 단계 (705)를 포함할 수 있다. 상기 유리 시트 (209)는, 비록 다른 유리 조성물이 또 다른 예들에서 사용될 수 있을지라도, 소다 라임 유리, 보로실리케이트, 및 알칼리 토 보로-알루미노실리케이트를 포함하는 다양한 과의 유리로부터 선택된 유리로 제공될 수 있다.
상기 방법은 상기 적층 구조를 형성하기 위해 접착층을 갖는 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 단계 (707)에 의해 언급되고, 도 5에서 나타낸 바와 같이, 상기 금속 시트 (503)에 유리 시트 (209)를 부착시키는 단계는 유리 시트 (209)의 내부 표면 (511)상에 접착층 (211)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 상기 접착층은 금속 시트 (503)의 외부 표면 (505)에 적용될 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 유리 시트 (209) 및 금속 시트 (207)는 그 다음, 예를 들어, 적층 롤러 (601) 또는 다른 장치로, 함께 적층될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 금속 시트 (503)에 유리 시트 (209)를 부착시키는 단계 동안 이전에 제공된 유리 시트 (209)의 모양 (예를 들어, 도 5 참조)이 상기 금속 시트의 모양에 실질적으로 일치하도록 변화되도록 수행될 수 있다 (예를 들어, 도 6 참조). 실제로, 예시된 예에서 나타낸 바와 같이, 도 6에서 나타낸 부착시키는 단계는 상기 금속 시트 (503)의 모양에 일치하도록 유리 시트 (209)를 굽히는 단계를 포함할 수 있다. 이로써, 일치된 유리 시트 (209)의 외부 표면 (603)은 상기 금속 시트 (503)의 외부 표면 (606)의 곡면 (507)을 따르는 곡면 (602)를 포함할 수 있다.
만약 제공된다면, 상기 곡면 (602)은 유리의 곡률의 반경 Rg에 의해 일반적으로 한정된 다양한 곡률을 가질 수 있다. 몇몇 예에 있어서, 상기 곡률의 반경은 굽힘 단계 동안 유리 시트에서 응력을 감소시키기 위해 최소값 이상에서 유지될 수 있다. 상기 유리의 곡률의 최소 반경 Rg은 하기 수학 식 1을 충족시키도록 선택될 수 있다:
[수학 식 1]
Figure pct00001
여기서 "E"는 유리의 영의 계수이고, "t"는 유리의 두께이다.
상기 수학 식 1을 사용하여, 상기 유리 시트 (209)는 광범위한 곡률을 형성하기 위해 굽혀질 수 있지만 계속해서 수학 식 1을 충족시킨다. 예를 들어, 상기 유리 시트 (209)의 영의 계수가 70 GPa이고, 두께가 50 ㎛이라고 가정하면, 최소 곡률 반경은 116.7㎜로 계산될 수 있다. 안전의 요인을 고려하면, 상기 유리 시트 (209)의 곡률의 반경 Rg은 50 ㎛의 두께를 갖는 유리 시트에 대해 20 cm의 최소 곡률의 반경 이상을 유지할 수 있다. 50 ㎛ 및 150 ㎛ 두께 유리 시트에 대하여, 상기 유리 시트의 곡률의 반경 Rg은 40 cm 또는 60 cm의 각각의 최소 곡률의 반경 이상에서 유지될 수 있다.
단계 (709)에 의해 나타낸 바와 같이, 완성시, 상기 부착시키는 단계 (707)는 적층 구조 (501)를 제공할 수 있고, 여기서 상기 유리 시트 (209)의 모양 (예를 들어, 도 5에서 나타낸 바와 같은 평면)은 금속 시트 (503)의 외부 표면 (505)의 모양의 적어도 일부와 실질적으로 일치하도록 굽혀질 수 있다. 이로써, 개별의 가열된 사전-형성 단계는 금속 시트에 유리 시트를 부착시키기 전에 원하는 일치된 모양을 달성하는 것이 필요하지는 않다. 오히려, 상기 금속 시트는 상기 금속 시트 (503)의 외부 표면 (505)의 윤곽 (contour)으로 굽혀질 수 있고, 접착층 (211)에 의해 그 자리에 유지될 수 있는 유연한 유리 시트를 위한 주형으로서 작용할 수 있다. 이로써, 상기 금속 시트 및 유리 시트의 모양의 잠재적 불일치는 회피하게 된다. 더군다나, 상기 금속 시트 (503)의 곡선 표면 지형과 일치하는 곡선 표면을 갖는 유리 시트를 사전-형성하기 위해 유리 시트를 가열시키는 비싸고, 시간-소비성 공정 단계들은 유사하게 회피될 수 있다. 오히려, 유리 시트는 (예를 들어, 다운-인발 공정에 의해) 제작될 수 있고, 및 상기 다운인발 공정 동안 달성된 유리 시트의 모양은 유리 시트를 사전-주조하기 위한 개별의 가열 단계 없이 광범위한 모양 형상들로 유리 시트를 빠르게 굽히는데 충분할 수 있다. 사실상, 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 단계와 별개인 유리 시트에 대한 사전-형성 단계는 필수적인 것은 아니다. 오히려, 본 개시의 관점에 따라, 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 실제 단계는 따라서 유리 시트에 대한 원하는 모양 형상을 포함하는 적층 구조를 결과한다.
더군다나, 상기 유리 시트가 외부 표면 (505)에 일치하는 것을 나타내지만, 상기 유리 시트는, 몇몇 예에 있어서, 또 다른 예들에서 측 표면을 둘러싸고 심지어 내부 표면 (509)을 뒤로 둘러싸 굽혀질 수 있으며, 여기서 상기 굽힘 반경은 상기 유리 시트의 최소 굽힘 반경 이상에서 유지된다.
본 개시의 관점은, 비-평면 표면 (예를 들어, 곡선 표면)을 갖는 적층 구조를 갖는 것이 바람직한 적용들에 대해 이점을 제공할 수 있으면서, 본 개시의 또 다른 관점은, 상기 유리 시트가 실질적으로 동일한 모양을 유지하고 유사한 모양 형상으로 금속 시트와 결합되는 적용들에 대해 이점을 제공할 수 있다. 상기 적층 구조는 어떤 비-평면 또는 곡선 모양, 곡률의 단일 축을 갖는 단순 곡선 또는 각진 부분 또는 곡률의 다중 축을 갖는 복합 곡률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 적층의 중심부는 평면 또는 어느 정도 곡선 또는 활 모양일 수 있고, 하나 이상의 측면 부분은 후방으로 굽혀질 수 있어 경사면 (beveled edge) 또는 둥근 코너 및 측벽부를 형성한다. 도 7에서 단계 (711)에 의해 언급되고, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 상기 접착층 (211)은 금속 시트의 실질적인 외부 표면 (301)에 적용될 수 있다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 상기 접착층은 유리 시트 (209)의 내부 표면 (511)에 적용될 수 있다. 도 4에서 나타낸 바와 같이, 상기 유리 시트 (209) 및 금속 시트 (207)는 그 다음 적층 롤러 (601) 또는 다른 장치로 함께 적층될 수 있어, 상기 유리 시트 (209)가 금속 시트 (207)에 부착된 후에, 상기 접착층 (211)은 휴대용 전자장치와 같은, 휴대용 기기에 대해 전술된 바와 같이 약 300 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 또는 25 ㎛ 이하, 또는 큰 디스플레이/전자, 가전제품 및 구조적 또는 건축용 적용과 같은, 비-휴대용 적용에서 1.5 ㎜까지의 두께 T2를 포함한다.
몇몇 예에 있어서, 상기 공정은, 단계 (709)에 의해 나타낸 바와 같이, 마감될 수 있고, 여기서 상기 적층 구조 (103)은 도 4에 예시된 최종 평면 모양을 포함한다. 이로써, 몇몇 예에 있어서, 상기 유리 시트는 부착시키는 단계 동안 실질적으로 동일한 모양 (예를 들어, 평면, 곡선 또는 다른 것)을 유지할 수 있다. 선택적으로, 상기 적층 구조 (103)는 후속 공정 단계 (713)를 포함할 수 있고, 여기서, 상기 접착층으로 금속 시트에 유리 시트를 적층시키는 단계 후에, 단계 (713)는 원하는 모양으로 상기 적층 구조를 굽히기 위해 선택적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 단계 (711)는 도 4에 나타낸 적층 구조 (103)를 얻기 위해 수행될 수 있다. 그 다음, 상기 유리 시트 및 금속 시트는 도 6에 나타낸 최종 모양의 형상을 얻기 위해 함께 굽혀질 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 개시의 관점에 따른 상기 적층 구조의 유리 시트 (209)는 광범위한 두께 T1을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 상기 유리 시트의 두께 T1 (209)은 약 300 ㎛ 이하과 같은, 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛과 같은, 600 ㎛ 미만일 수 있다. 600 ㎛ 미만의 두께 T1를 갖는 유리 시트 (209)를 제공하는 것은 파손 조건 하에서 좀더 바람직한 파괴 패턴을 결과할 수 있다. 도 8 및 9는 유리/스틸 적층의 파괴 패턴의 비교를 예시하며, 여기서 상기 유리 시트는 상대적으로 얇은 두께를 갖는 유리 시트 (도 9 참조)와 비교한 상대적으로 두꺼운 두께 (도 8 참조)를 갖는다.
좀더 구체적으로는, 도 8은 700 ㎛의 두께를 포함하는 Corning Gorilla®유리를 포함하는 유리시트, 50 ㎛의 두께를 갖는 접착층, 및 16 Gauge 스틸 시트로 구성된 유리/스틸 적층의 파괴 거동을 나타내는 사진이다. 비교에 있어서, 도 9는 100 ㎛의 두께를 포함하는 유리 시트, 50 ㎛의 두께를 갖는 접착층, 및 16 Gauge 스틸 시트로 구성된 유리/스틸 적층의 파괴 거동을 나타내는 사진이다. 상기 유리 파괴는 535 gram 스틸 볼에 의해 촉발된다. 도 8의 사진에 나타난 바와 같이, 700 ㎛의 두께를 갖는 적층 구조의 파괴는 제자리에 머무르는 파편의 상당한 부분을 결과한다. 그러나, 도 8의 파괴 패턴의 파편은 유리 파편으로부터 상대적으로 날카로운 표면 특징을 결과한다. 대조적으로, 도 9의 사진과 같이, 100 ㎛의 두께를 갖는 적층 구조의 파괴는 또한 제자리에 머무르는 파편의 상당 부분을 나타낸다. 더군다나, 도 8의 파괴 패턴과 달리, 도 9의 파괴 패턴은 상당히 날카로운 표면 특징으로 파편을 제공하지 않는다.
또 더욱 전술된 바와 같이, 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 접착층은 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛과 같은, 약 20 ㎛ 내지 약 100 ㎛과 같은, 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛과 같은, 약 25 ㎛ 내지 약 50 ㎛과 같은, 약 300 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 또는 25 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로는, 전술된 바와 같은 더 얇은 두께를 갖는 접착층을 제공하는 것은 향상된 내충격성을 갖는 적층 구조를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 10은 다양한 적층 구조에 대한 파괴시 충격 에너지를 비교하는 와이블 (Weibull) 플롯을 나타낸다. 수직 Y-축은 (퍼센트 %)이고, 반면 수평 X-축은 파괴시 에너지 (Joules)를 나타낸다. 상기 플롯은 본 개시의 적층 구조 (예를 들어, 플롯 1003 및 1005 참조)가 도 10에 플롯 (1001)에 의해 나타낸 전체적으로 강화된 4 ㎜ 소다 라임 유리와 비교한 경우 비교할 만큼 우수한 내충격성을 제공하는 것을 입증한다. 플롯 (1003)은 100 ㎛의 두께 T1을 갖는 유리 시트, 및 50 ㎛의 두께 T2를 갖는 접착층, 및 16 Gauge 스틸 시트를 갖는 적층 구조를 나타낸다. 플롯 (1005)은 100 ㎛의 두께 T1을 갖는 유리 시트, 25 ㎛의 두께 T2를 갖는 접착층, 및 16 Gauge 스틸 시트를 갖는 적층 구조를 나타낸다. 충격 시험은 일-인치 두께 발포 고무 (foam)에 의해 지지된 유리 적층 구조로 535 그램 스틸 볼을 사용하여 수행된다. 충격은 15 cm에 출발하여 샘플 파괴까지 5 cm씩 증가시켜 샘플의 중심 상에 수행된다. 각 샘플에 대한 파괴시 에너지 데이터는 수집되고, 와이블 포맷으로 플롯된다. 플롯 (1005)에 의해 도 10에서 나타낸 바와 같이, 25 ㎛의 접착층 두께를 갖는 적층 구조는 전체적으로 강화된 4 ㎜ 소다 라임 (플롯 (1001) 참조) 또는 50 ㎛의 접착층 두께를 갖는 적층 구조 (플롯 (1003) 참조)보다 더 우수한 내충격성을 갖는다.
본 개시는 접착층을 통해 금속 시트에 적층된 유리 시트를 포함하는 적층 구조를 나타낸다. 상기 접착층은 투명하여 하부 금속 시트가 유리 시트 및 접착층을 통해 볼 수 있다. 상기 투명 접착층은 맑거나, 착색되거나 또는 장식성 패턴 또는 인쇄와 함께 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 접착층은 반투명 (예를 들어, 젖빛) 또는 불투명일 수 있고, 어떤 착색 또는 장식성 패턴 또는 인쇄와 함께 제공될 수 있다. 기술분야에서 잘 이해될 수 있는 어떤 적절한 접착제는 사용될 수 있다.
본 개시의 관점은 금속 시트의 비-평면 표면 지형에 냉간 성형될 수 있는 유리 시트를 제공할 수 있고, 이에 의해 형성 모양을 갖는 시트를 추정된 동일한 모양을 갖는 금속 시트에 부착시키기 전에 모양으로 유리 시트를 열적 사전-몰딩 (thermal pre-molding)과 연관된 단점, 시간 및 비용을 피한다. 실제로, 상기 제조공정은 상기 유리 시트를 사전-형성하기 위한 열적 굽힘의 개입을 요구하지 않는다. 오히려, 상기 우리 시트가 적층 절차 동안 금속 시트에 부착되는 동안, 예를 들어, 상기 유리 시트의 탄성 영역 (elastic region) 내에 적절한 실온 조건하에서 상기 유리 시트의 굽힘의 단일 단계가, 수행될 수 있다.
본 개시는 금속 시트의 스크레칭 및 상기 유리 시트의 표면의 소일링 (soiling)을 피하기 위해 유리 시트로 금속 시트를 보호하는 적층 구조를 더욱 보여준다. 실제로, 보호되지 않는 금속 표면으로부터 제거하는 것이 좀더 어려울 수 있는 어떤 얼룩 또는 먼지는 편리한 방식으로 상기 유리 시트의 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있다. 몇몇 실시 예에 있어서, 상기 유리 시트는, 예를 들어, 지문, 오일 얼룩, 미생물의 오염 등에 대한, 상대적으로 쉬운 세정성 및 내스크레치성을 갖는 매력적인 외형을 제공하기 위해 스테인레스 스틸 금속 시트에 적층될 수 있다. 상기 유리 시트는 이에 의해 스테인레스 스틸의 미관성을 보존하는데 도움이 될 수 있고, 상기 적층 구조의 표면의 유지 및 세정을 용이하게 할 수 있다.
더군다나, 상기 적층 구조의 유리 시트는 날카로운 충격 하에서 가소성 변형에 대한 증가된 내성을 갖는 스테인레스 스틸 금속 시트를 제공할 수 있다. 이로써, 상기 적층 구조를 제공하는 것은 금속 시트를 찌그러트리거나 또는 손상시킬 수 있는 충격으로부터 상기 유리 시트가 상기 금속 시트를 보호하는 것을 도울 수 있다. 상기 유리 시트는 또한 스테인레스 스틸 금속 시트와 비교된 경우 화학적/전기화학적 안정성을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 스테인레스 스틸의 표면 특징을 보존한다.
당업자들에게 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 만들어질 수 있음은 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은, 이러한 발명의 변경 및 변화가 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 범주내에 속한다면, 이들을 보호하는 것으로 의도된다.

Claims (23)

  1. 금속 시트;
    600 ㎛ 미만의 두께 T1을 포함하는 유리시트; 및
    상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 접착층을 포함하고, 상기 접착층은 약 300 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함하는 적층 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트의 두께 T1는 약 300 ㎛ 이하인 적층 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유리 시트의 두께 T1은 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛인 적층 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트는 소다 라임 유리, 보로실리케이트 및 알칼리 토 보로-알루미노실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 유리를 포함하는 적층 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층의 두께 T2는 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛인 적층 구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층의 두께 T2는 약 25 ㎛ 내지 약 50 ㎛인 적층 구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층은 실질적으로 투명한 적층 구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 시트는 스틸을 포함하는 적층 구조.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 시트는 약 0.5 ㎜ 내지 약 2 ㎜의 두께 T3를 갖는 적층 구조.
  10. (I) 금속 시트를 제공하는 단계;
    (Ⅱ) 600 ㎛ 미만의 두께 T1을 포함하는 유리시트를 제공하는 단계; 및
    (Ⅲ) 적층 구조를 형성하기 위해 접착층을 갖는 상기 금속 시트에 상기 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 유리 시트가 상기 금속 시트에 부착된 후에, 상기 접착층은 약 300 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함하는 적층 구조의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    단계 (Ⅲ)은 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함하여, 단계 (Ⅱ) 동안에 제공된 유리 시트의 모양이 단계 (I) 동안 제공된 금속 시트의 모양과 실질적으로 일치되도록 변화되는 적층 구조의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    단계 (Ⅲ)은 상기 금속 시트의 모양에 일치하도록 상기 유리 시트를 굽히는 단계를 포함하는 적층 구조의 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    단계 (Ⅲ) 이후에, 원하는 모양으로 적층 구조를 굽히는 단계를 더욱 포함하는 적층 구조의 제조방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    단계 (Ⅱ)는 약 300 ㎛ 이하의 상기 유리 시트의 두께 T1을 제공하는 적층 구조의 제조방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    단계 (Ⅱ)는 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 상기 유리 시트의 두께 T1를 제공하는 적층 구조의 제조방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    단계 (Ⅱ)는 소다 라임 유리, 보로실리케이트 및 알칼리 토 보로-알루미노실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 유리를 갖는 유리 시트를 제공하는 적층 구조의 제조방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    단계 (Ⅲ)은 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛의 상기 접착층의 두께를 제공하는 적층 구조의 제조방법.
  18. (I) 약 0.5 ㎜ 내지 약 2 ㎜의 두께를 갖는 금속 시트를 제공하는 단계;
    (Ⅱ) 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 두께 T1을 포함하는 유리 시트를 제공하는 단계; 및
    (Ⅲ) 적층 구조를 형성하기 위해 접착층을 갖는 상기 금속 시트에 상기 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 유리 시트가 상기 금속 시트에 부착된 후에, 상기 접착층은 약 300 ㎛ 이하의 두께 T2를 포함하는 적층 구조의 제조방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    단계 (Ⅲ)은 상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 단계를 포함하여, 단계 (Ⅱ) 동안에 제공된 유리 시트의 모양이 단계 (I) 동안 제공된 금속 시트의 모양과 실질적으로 일치되도록 변화되는 적층 구조의 제조방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    단계 (Ⅲ)은 약 20 ㎛ 내지 약 75 ㎛인 접착층의 두께 T2를 제공하는 적층 구조의 제조방법.
  21. 금속 시트;
    600 ㎛ 미만의 두께 T1을 포함하는 유리시트; 및
    상기 금속 시트에 유리 시트를 부착시키는 접착층을 포함하고, 상기 접착층은 약 1.5 ㎜ 이하의 두께 T2를 포함하는 적층 구조.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 유리 시트의 두께 T1는 약 300 ㎛ 이하인 적층 구조.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 유리 시트의 두께 T1는 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛인 적층 구조.
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