KR20150054843A - 유리 시트의 에지 강도의 검증 방법 - Google Patents

유리 시트의 에지 강도의 검증 방법 Download PDF

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KR20150054843A
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로버트 웬들 샤프스
토드 마샬 웨더릴
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

유리 시트의 에지 강도의 검증 방법이 제공된다. 유리 시트는 제1 표면, 제1 표면에 대향하는 제2 표면, 제1 표면과 제2 표면 사이에 규정된 두께, 및 에지 표면을 포함하는 하나 이상의 에지를 포함한다. 제1 표면 및 제2 표면은 하나 이상의 에지의 에지 표면을 가로지른다. 본 방법은 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 하나 이상의 에지의 적어도 부분을 인장 응력에 적용하는 단계 (I)을 포함한다. 본 방법은 또한 생성된 강도 불완전성이 단계 (I)의 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 내에 발생하는지를 검출함으로써 하나 이상의 에지가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖는지를 결정하는 단계 (II)를 포함한다.

Description

유리 시트의 에지 강도의 검증 방법 {METHODS OF VALIDATING EDGE STRENGTH OF A GLASS SHEET}
본원은 2012년 9월 21일에 출원된 미국 특허 출원 13/624265를 우선권 주장하며, 그 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
분야
본 발명은 일반적으로 에지 강도의 검증 방법, 보다 특히 유리 시트의 에지 강도의 검증 방법에 관한 것이다.
유리 시트는 건축 및 자동차 유리, 액정 디스플레이 (LCD) 모듈, 및 광기전력 (PV) 패널과 같은 제품 내 구성 요소이다. 이러한 응용을 위해, 유리 시트는 전형적으로 크기에 맞춰 절단되고, 이어서 유리 시트의 생성된 날카로운 에지는 분쇄 및 연마에 의해 비스듬히 잘린다. 절단, 에지 기계가공, 및 다른 가공 단계는 유리 시트의 표면 및 에지에, 초기 결함, 예컨대 칩 또는 균열을 도입할 수 있다. 강도 불완전성은 유리 시트를 인장 응력에 적용할 때 초기 결함으로부터 발생할 수 있다. 따라서, 초기 결함은 유리 시트의 강도를 약화시킬 수 있다.
하기에는 상세한 설명에 기재된 일부 예시적인 측면의 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 개시내용의 간략한 요약을 제시한다.
제1 측면에서는, 유리 시트의 에지 강도를 검증하는 방법이 제공된다. 유리 시트는 제1 표면, 제1 표면에 대향하는 제2 표면, 제1 표면과 제2 표면 사이에 규정된 두께, 및 에지 표면을 포함하는 하나 이상의 에지를 포함한다. 제1 표면 및 제2 표면은 하나 이상의 에지의 에지 표면을 가로지른다. 본 방법은 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 하나 이상의 에지의 적어도 부분을 인장 응력에 적용하는 단계 (I)을 포함한다. 본 방법은 또한 생성된 강도 불완전성이 단계 (I)의 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 내에 발생하는지를 검출함으로써 하나 이상의 에지가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖는지를 결정하는 단계 (II)를 포함한다.
제1 측면의 한 예에서, 인장 응력은 후프 응력이다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 단계 (I)은 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것을 포함한다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 단계 (I)은 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것을 포함하며, 온도 구배는 에지 표면으로부터 거리가 있는 유리 시트 상의 부위로부터 발산된다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 단계 (I)은 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것을 포함하며, 온도 구배는 비접촉 열적 부하의 공급원에 대한 유리 시트의 병진 운동에 기초하여 변경되는 위치를 갖는 유리 시트 상의 부위로부터 발산된다.
제1 측면의 추가의 예에서, 단계 (I)은 하나 이상의 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나로 전달하는 것을 포함하며, 빔은 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성한다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 단계 (I)은 (i) 적어도 제1 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 표면으로 및 (ii) 적어도 제2 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제2 표면으로 전달하는 것을 포함하며, 적어도 제1 및 제2 집속 빔은 유리 시트에 대해 일치하는 적어도 한 쌍의 빔을 형성한다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 단계 (I) 동안, 모든 하나 이상의 에지는 비접촉 열적 부하의 공급원에 대한 유리 시트의 병진 운동에 기초하여 인장 응력에 점진적으로 적용된다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 하나 이상의 에지는 적어도 제1 에지 및 제1 에지에 대향하는 제2 에지를 포함하고, 추가로 여기서 단계 (I)은 유리 시트를 독립적으로 비접촉적으로 열적으로 부하하여 제1 에지의 적어도 부분 및 제2 에지의 적어도 부분을 인장 응력에 적용하는 것을 포함한다.
제1 측면의 추가의 예에서, 하나 이상의 에지는 유리 시트의 완전한 둘레를 포함하고, 추가로 여기서 단계 (I)은 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 완전한 둘레를 인장 응력에 적용하는 것을 포함한다.
제1 측면의 또 다른 추가의 예에서, 단계 (I)은 기체의 하나 이상의 집속 제트를 하나 이상의 에지의 적어도 부분으로 전달하는 것을 포함하며, 기체는 하나 이상의 에지보다 차갑고, 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성한다.
제1 측면의 또 다른 추가의 예에서, 단계 (II) 동안, 생성된 불완전성의 검출은 시각적 검출, 광학 검출, 및 음향 검출로 이루어진 군으로부터 선택된 검출 방법을 포함한다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 본 방법은 가열된 내부 실린더 및 비-가열된 외부 실린더의 억지 끼워맞춤 모델에 기초하여 인장 응력을 평가하는 단계 (III)을 추가로 포함하며, 여기서 내부 실린더는 온도 구배가 발산되는 유리 시트 상의 부위에 상응하고 내부 고리 반경을 갖고; 외부 실린더는 상기 부위를 둘러싸는 유리 시트의 부분에 상응하고 유리 시트의 하나 이상의 에지를 가로지르는 외부 에지를 포함하고 외부 고리 반경을 갖고; 내부 및 외부 실린더는 동심원형이고 하기 방정식에 따라 유리 시트로부터 제조된다.
s t = +ΔTαE (a 2 /b 2 )
상기 식에서, s t 는 외부 실린더의 외부 에지에서의 접선 응력이고; ΔT는 내부 실린더와 외부 실린더 사이의 온도 차이이고; α는 유리 시트의 열 팽창 계수이고; E는 유리 시트에 대한 영률(Young's modulus)이고; a는 내부 실린더의 내부 고리 반경이고; b는 외부 실린더의 외부 고리 반경이다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 본 방법은 단계 (I) 및 (II) 전에 유리 시트의 하나 이상의 에지를 형성하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 유리 시트는 미리 결정된 크기를 갖는다.
제1 측면의 또 다른 예에서, 본 방법은 단계 (I) 및 (II) 전에 유리 시트를 화학적으로 강화하는 단계를 추가로 포함한다.
제1 측면의 추가의 예에서, 유리 시트의 제1 표면과 유리 시트의 제2 표면 사이에 규정된 두께는 약 1 mm 미만이다.
제1 측면은 단독으로 또는 상기 논의된 제1 측면의 예 중 임의의 하나 이상과 조합으로 수행될 수 있다.
제2 측면에서는, 유리 시트가 제1 표면, 제1 표면에 대향하는 제2 표면, 제1 표면과 제2 표면 사이에 규정된 두께, 및 에지 표면을 포함하는 하나 이상의 에지를 포함하고, 여기서 제1 표면 및 제2 표면이 하나 이상의 에지의 에지 표면을 가로지르는 것인, 유리 시트의 에지 강도를 검증하는 방법이 제공된다. 본 방법은 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 단계 (I)을 포함한다. 온도 구배는 에지 표면으로부터 거리를 두고 위치한 유리 시트 상의 부위로부터 발산된다. 부위는 비접촉 열적 부하의 공급원에 대한 유리 시트의 병진 운동에 기초하여 변경되는 위치를 갖는다. 온도 구배는 하나 이상의 에지의 적어도 부분을 인장 응력에 적용한다. 본 방법은 생성된 강도 불완전성이 단계 (I)의 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 내에 발생하는지를 검출함으로써 하나 이상의 에지가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖는지를 결정하는 단계 (II)를 추가로 포함한다.
제2 측면의 한 예에서, 단계 (I)은 하나 이상의 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나로 전달하는 것을 포함하며, 빔은 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성한다.
제2 측면의 또 다른 예에서, 단계 (I)은 (i) 적어도 제1 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 표면으로 및 (ii) 적어도 제2 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제2 표면으로 전달하는 것을 포함하며, 적어도 제1 및 제2 집속 빔은 유리 시트에 대해 일치하는 적어도 한 쌍의 빔을 형성한다.
제2 측면의 또 다른 예에서, 단계 (I)은 기체의 하나 이상의 집속 제트를 하나 이상의 에지의 적어도 부분으로 전달하는 것을 포함하며, 기체는 하나 이상의 에지보다 차갑고, 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성한다.
제2 측면은 단독으로 또는 상기 논의된 제2 측면의 예 중 임의의 하나 이상과 조합으로 수행될 수 있다.
본 개시내용의 이들 및 다른 특징, 측면 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 하기 상세한 설명을 검토할 때 더 잘 이해될 것이며, 여기서
도 1은 예시적인 유리 시트 중 일부의 도식적인 투시도이고;
도 2는 유리 시트의 에지 강도를 검증하는 방법의 흐름도이고;
도 3은 또한 적외선 램프 및 기체의 실린더를 예시하는, 예시적인 유리 시트 중 일부의 도식적인 투시도이고;
도 4는 예시적인 유리 시트 중 일부의 도식적인 투시도이고, 인장 응력이 후프 응력일 수 있는 것을 예시하고;
도 5는 비접촉 열적 부하의 공급원에 대해, 컨베이어 상에서, 병진 운동하는 예시적인 유리 시트 중 일부의 도식적인 투시도이고;
도 6은 도 5와 유사하나 생성된 강도 불완전성이 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 내에 발생하는지를 검출하는 단계를 추가로 나타내는 도식적인 투시도이고;
도 7은 또한 집속 적외선 빔 및 온도 구배를 예시하는 예시적인 유리 시트 중 일부의 도식적인 투시도이고;
도 8은 또한 2개의 온도 구배를 예시하는 예시적인 유리 시트의 도식적인 투시도이고;
도 9는 유리 시트의 에지 강도를 검증하는 방법의 흐름도이고;
도 10은 유리 시트의 에지 강도를 검증하는데 사용될 수 있는 예시적인 장치의 도식적인 투시도이고;
도 11은 유한-요소 열기계적 모델에 따른, 1.0 인치 (2.54 cm) 직경 디스크의 0.8 인치 (2 cm) 직경 원형 영역을 외부 고리의 온도를 300℃ 초과하는 온도로 가열한 후 유도된 psi의 압축 및 인장 응력의 다이어그램이고;
도 12는 그의 불-노우즈 에지 근처에서 35 와트가 유리 시트의 각 면 상에 흡수된 후 0.5초에서의 유리 시트의 ℃의 온도 분포의 다이어그램이며, 온도는 25℃의 출발점에서 184℃의 최대점으로 상승하고,
도 13은 유한-요소 열기계적 모델에 따른, 35 와트가 유리 시트의 각 면 상에 흡수된 후 0.5초에서의 그의 온도 분포에 기초한, 도 12에 나타내어진 유리 시트 내에 유도된 psi의 압축 및 인장 응력의 다이어그램이다.
이제, 본 방법을 본 개시내용의 예시적인 실시양태를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 이하에 보다 상세히 기재할 것이다. 가능하다면, 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 도면 전반에 걸쳐 동일한 참조 번호를 사용한다. 그러나, 본 개시내용은 많은 다양한 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에 기재된 실시양태에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 개시내용의 예시적인 방법은 도 1에 예시된 유리 시트 (10)을 초기 참조하여 기재될 것이다. 유리 시트 (10)는 제1 표면 (12), 제1 표면 (12)에 대향하는 제2 표면 (14), 제1 표면 (12)과 제2 표면 (14) 사이에 규정된 두께 (16), 및 에지 표면 (20)을 포함하는 하나 이상의 에지 (18)를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 표면 (12) 및 제2 표면 (14)은 하나 이상의 에지 (18)의 에지 표면 (20)을 가로지른다. 유리 시트 (10)는, 예를 들어, 소다-석회 플로트 유리 또는 특수 유리 시트로부터 제조될 수 있다. 유리 시트 (10)는, 예를 들어, 창 유리 시트, 건축 유리 시트, 자동차 유리 시트, LCD 유리 시트 또는 광기전력 패널 유리 시트일 수 있다. LCD 유리 시트 중에서, 유리 시트 (10)는, 예를 들어, 코닝(CORNING) (R) 이글 XG(EAGLE XG) (TM) AMLCD 유리 시트, 코닝 (R) 이글 XG (TM) 슬림 유리 시트, 코닝 (R) 윌로우(WILLOW) (TM) 유리 시트 또는 코닝 (R) 로투스(LOTUS) (TM) 유리 시트일 수 있다. 유리 시트 (10)는, 예를 들어, 스톡 유리 시트, 예를 들어 최종 크기를 생성하기 위해 절단되도록 의도된 크기로 주문된 유리 시트, 또는 절단된 크기의 유리 시트, 예를 들어, 미리 결정된 크기, 예컨대 최종 의도된 크기로 절단된 유리 시트일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 유리 시트 (10)는 스코어링, 예컨대 기계적 스코어링, 레이저 스코어링 등을 비롯한 과정, 이어서 분리에 의해 초기에 크기에 맞춰 절단된 유리 시트일 수 있다. 유리 시트 (10)는 또한 그의 하나 이상의 에지가 형성되고/거나 미리 결정된 크기를 가질 수 있는 유리 시트일 수 있다. 유리 시트 (10)는 또한, 예를 들어, 화학적으로 강화된 유리 시트, 예를 들어 코닝 (R) 고릴라(GORILLA) (R) 글래스일 수 있다. 유리 시트 (10)의 제1 표면 (12)과 유리 시트 (10)의 제2 표면 (14) 사이에 규정된 두께 (16)는, 예를 들어, 약 1 mm 미만, 예를 들어 약 0.7 mm 미만, 약 0.5 mm 미만, 또는 약 0.3 mm 미만일 수 있다.
이제 도 1을 참조하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 유리 시트 (10)의 에지 강도를 검증하는 방법을 고려하면, 본 방법은 유리 시트 (10)를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 하나 이상의 에지 (18)의 적어도 부분 (22)을 인장 응력에 적용하는 단계 (I) (201)을 포함한다. 하나 이상의 에지 (18)의 적어도 부분 (22)을 인장 응력에 적용하기 위한 유리 시트 (10)의 비접촉 열적 부하는, 하나 이상의 에지 (18) 근처의 부분 (26)의 온도가 하나 이상의 에지 (18)의 부분 (22)의 온도보다 높도록 하나 이상의 에지 (18) 근처의 유리 시트 (10)의 부분 (26)과 하나 이상의 에지 (18)의 부분 (22) 사이의 온도 차이를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 비접촉 열적 부하는, 예를 들어, 하나 이상의 에지 (18)의 근처의 유리 시트 (10)의 부분 (26)을 가열하거나, 하나 이상의 에지 (18)의 부분 (22)을 냉각시키거나, 또는 둘 다에 의해 달성할 수 있다. 이는 예를 들어 유리 시트 (10)를 가로질러 균일하고, 이에 따라 유리 시트 (10)를 가로질러 온도 차이를 발생시키지 않을 것인 가열과 대조된다. 이론에 얽매이는 것을 원하지는 않지만, 부분 (22)보다 높은 온도에 있는 부분 (26)과 부분 (22) 사이의 온도 차이는 부분 (26)을 압축 응력에 적용하고, 상응하게 부분 (22)을 인장 응력에 적용하는 것으로 여겨진다. 하나 이상의 에지 (18)의 적어도 부분 (22)은 하나 이상의 에지 (18)의 일부 또는 전부일 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 단계 (I)에 따른 비접촉 열적 부하는 유리 시트 (10)와 직접 접촉되지 않는 열적 부하의 공급원 (30)을 사용하여 수행된다. 이러한 비접촉 열적 부하에 대한 예시적인 접근은, 예를 들어 집속 적외선 빔 (34)을 하나 이상의 에지 (18) 근처의 유리 시트 (10)의 부분 (26)으로 전달하기 위한, 열적 부하의 공급원 (30)으로서의 적외선 램프 (예를 들어, 광대역 전구, 협대역 레이저 등)의 사용을 포함하며, 그로 인해 적외선 램프 (32)가 유리 시트 (10)와 접촉하게 되지 않으면서, 하나 이상의 에지 (18)의 적어도 부분 (22)에 비해 부분 (26)이 가열된다. 비접촉 열적 부하에 대한 예시적인 접근은 또한, 예를 들어 차가운 기체의 집속 제트 (38)를 하나 이상의 에지 (18)의 적어도 부분 (22)으로 전달하기 위한, 열적 부하의 공급원 (30)으로서의 기체의 실린더 (36)의 사용을 포함하며, 그로 인해 실린더 (36)가 유리 시트 (10)와 접촉하게 되지 않으면서, 하나 이상의 에지 (18) 근처의 유리 시트 (10)의 부분 (26)에 비해 부분 (22)이 냉각된다. 이는, 예를 들어, 랙과 유리 시트 (10) 사이의 접촉점에서 농축된 열적 부하를 생성할 것인, 열 전도성 랙 상에 있는 유리 시트 (10)를 오븐에서 가열하는 것과 대조된다. 이는 또한, 예를 들어, 유리 시트 (10)와 열적 부하의 공급원 (30), 즉 차가운 액체 사이의 직접 접촉을 수반할 것인, 차가운 액체 중 하나 이상의 에지 (18)를 침수시킴으로써 유리 시트 (10)의 하나 이상의 에지 (18)를 냉각시키는 것과 대조된다. 이론에 얽매이는 것을 원하지는 않지만, 유리 시트 (10)를 비접촉적으로 열적으로 부하하는 것은 물리적 접촉에 기초하여 부주의하게 새로운 초기 결함이 유리 시트 (10)의 표면에 도입될 수 있는 위험을 감소시키며, 이는 그렇지 않으면 유리 시트 (10)의 해로운 약화 및 그의 에지 강도의 감소를 야기할 것이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 인장 응력은 후프 응력일 수 있다. 이는, 예를 들어, 하나 이상의 에지 (18) 근처의 유리 시트 (10)의 부분 (26)과 하나 이상의 에지 (18)의 부분 (22) 사이의 온도 차이를 발생시킴으로써 달성할 수 있으며, 부분 (26)은 부분 (22)보다 더 높은 온도에 있고, 여기서 부분 (26)은 실린더 (40)의 형상을 갖고, 실린더의 제1 단부 (42)는 유리 시트 (10)의 제1 표면 (12)에 위치하고, 실린더의 제2 단부 (44)는 유리 시트 (10)의 제2 표면 (14)에 위치하고, 실린더의 몸체 (46)는 유리 시트 (10)를 통해 그 사이로 연장되고, 여기서 부분 (26)은 하나 이상의 에지 (18)로부터 거리를 두고 위치하고, 즉 이를 가로지르지 않는다. 생성된 인장 응력은 부분 (26)으로부터 원주에 가해지는 후프 응력이다. 생성된 인장 응력은 또한 전형적인 사용 동안 유리 시트가 적용되는 인장 응력과 부분적으로 유사하고, 이에 따라 실제 관련성을 갖는 에지 강도를 검증하는데 사용될 수 있다.
또한 도 4에 나타낸 바와 같이, 단계 (I)은 유리 시트 (10) 내에 하나 이상의 온도 구배 (50)를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 온도 구배는 하나 이상의 에지 (18) 근처의 유리 시트 (10)의 부분 (26)에서부터 하나 이상의 에지 (18)의 적어도 부분 (22)으로 향할 수 있으며, 부분 (26)은 부분 (22)보다 높은 온도를 갖고, 온도 구배는 유리 시트의 온도가 그 사이에서 변경되는 속도를 반영할 수 있다. 온도 구배 (50)는, 예를 들어, 가열된 유리 시트 (10) 상의 부위 (52), 예를 들어 스팟, 원 등으로부터 발산될 수 있으며, 부위 (52)는 하나 이상의 에지 (18)로부터 거리가 있고, 즉 이를 가로지르지 않는다. 유리 시트 (10) 상의 이러한 부위 (52)로부터 발산되는 온도 구배 (50)를 가짐으로써, 생성된 인장 응력의 세기 및 방향에 대해 높은 정도의 제어를 유지하는 것이 가능하다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 부위 (52)는, 예를 들어, 비접촉 열적 부하의 공급원 (30)에 대한 유리 시트 (10)의 병진 운동에 기초하여 변경되는 위치를 가질 수 있다. 예를 들어 이는, 예를 들어 컨베이어 (54) 상에서, 움직이는 유리 시트 (10)에 기초할 수 있고, 이에 반해 비접촉 열적 부하의 공급원 (30)은 그러하지 않다. 대안적으로, 비접촉 열적 부하의 공급원 (30)이 움직일 수 있고, 이에 반해 유리 시트 (10)는 그러하지 않다. 또 다른 대안으로서, 유리 시트 (10) 및 비접촉 열적 부하의 공급원 (30)이 둘 다 움직일 수 있다. 각 경우에, 비접촉 열적 부하의 공급원 (30)에 대한 유리 시트 (10)의 병진 운동은 하나 이상의 에지 (18)의 적어도 부분 (22), 예를 들어 하나 이상의 에지 (18)의 일부 또는 전부를 인장 응력에 적용하기 위한 간단한 기초를 제공할 수 있으며, 그로 인해 하나 이상의 에지 (18)에 대한 에지 강도의 검증을 가능케 한다. 따라서, 예를 들어, 단계 (I) 동안, 모든 하나 이상의 에지 (18)는, 비접촉 열적 부하의 공급원 (30)에 대한 유리 시트 (10)의 병진 운동에 기초하여, 인장 응력에 점진적으로 적용될 수 있다. 이러한 접근법에 의해, 모든 하나 이상의 에지 (18)는 최대 인장 응력에 적용될 수 있으며, 그로 인해 모든 하나 이상의 에지 (18)에 대한 에지 강도의 검증을 가능케 한다.
추가로 상세하게 단계 (I)을 고려하면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 단계 (I)은 하나 이상의 집속 적외선 빔 (34)을 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 표면 (12 및 14) 중 적어도 하나로 전달하는 것을 포함하며, 빔 (34)은 유리 시트 (10) 내에 하나 이상의 온도 구배 (50)를 생성한다. 예를 들어, 유리 시트 (10)는 빔 (34)이 그의 제1 표면 (12)에서의 유리 시트 (10)로 전달되도록, 유리 시트 (10)의 제1 표면 (12)이 빔 (34)과 인접한, 집속 적외선 빔 (34)의 경로에 위치될 수 있다. 대안적으로 유리 시트 (10)는 제2 표면 (14)이 빔 (34)과 인접한 것 이외에는, 빔 (34)이 그의 제2 표면 (14)에서의 유리 시트 (10)로 전달되도록 유사하게 위치될 수 있다. 또한 예를 들어, 다른 배향이 또한 사용될 수 있을지라도, 유리 시트 (10)는 그의 제1 및/또는 제2 표면 (12 및 14)이 빔 (34)과 실질적으로 또는 정확히 직각을 이루도록 배향될 수 있다. 하나 이상의 집속 적외선 빔 (34)을 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 표면 (12 및 14) 중 적어도 하나로 전달함으로써, 유리 시트 (10)는 빔 (34)의 경로에 의해 규정된 경로를 따라, 빔 (34)이 유리 시트 (10)에 들어가고 나가는 제1 및 제2 표면 (12 및 14)에서, 및 그 사이에서 내부적으로 (예를 들어, 빔에 의해 가열된 표면으로부터의 전도에 의해), 강도 및 위치 둘 다의 관점에서 높은 정밀도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 집속 적외선 빔 (34)은, 단지 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 표면 (12 및 14)로부터뿐만 아니라, 표면으로부터 내부적으로 전도되어, 빔 (34)의 경로를 따라 유리 시트 (10)를 신속하게 가열할 수 있으며, 이는 하나 이상의 에지 (18)가, 단지 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 표면 (12 및 14)에서부터뿐만 아니라, 유리 시트 (10)에 대해 내부적으로 인장 응력에 신속하게 적용되는 것을 가능케 한다.
또한 도 7에 나타낸 바와 같이, 단계 (I)은 (i) 적어도 제1 집속 적외선 빔 (60)을 유리 시트 (10)의 제1 표면 (12)으로 및 (ii) 적어도 제2 집속 적외선 빔 (62)을 유리 시트 (10)의 제2 표면 (14)으로 전달하는 것을 또한 포함할 수 있으며, 적어도 제1 및 제2 집속 빔 (60 및 62)은 유리 시트 (10)에 대해 일치하는 적어도 한 쌍의 빔 (64)을 형성한다. 예를 들어, 유리 시트 (10)는, 제1 및 제2 빔 (60 및 62)이 각각 제1 및 제2 표면 (12 및 14)에서의 유리 시트 (10)로 전달되도록, 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 표면 (12 및 14)이 제1 및 제2 빔 (60 및 62)과 인접한, 제1 집속 적외선 빔 (60) 및 제2 집속 적외선 빔 (62) 둘 다의 경로에 위치될 수 있다. 유리 시트 (10)는 또한 제1 표면 (12)이 제2 빔 (62)과 인접한 것, 및 그 반대의 경우인 것을 제외하고, 유사하게 위치될 수 있다. 상기와 유사하게, 유리 시트 (10)는 그의 제1 및 제2 표면 (12 및 14)이 제1 및 제2 빔 (60 및 62)과 실질적으로 또는 정확히 직각을 이루도록, 특히 제1 및 제2 빔 (60 및 62)이 유리 시트 (10)에 대해 일치하는, 예를 들어 전적으로 중첨되는 한 쌍의 빔 (64)을 형성하도록 배향될 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 집속 적외선 빔 (60 및 62)을 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 표면 (12 및 14)으로 전달함으로써, 유리 시트 (10)는 빔 (64)의 쌍의 경로에 의해 규정된 경로를 따라, 빔 (60 및 62)이 유리 시트 (10)에 들어가고 나가는 제1 및 제2 표면 (12 및 14)에서, 및 그 사이에서 내부적으로, 심지어 높은 정도의 정밀성으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 적외선 빔 (64)의 쌍은 유리 시트 (10)를 단지 신속하게 뿐만 아니라, 제1 및 제2 표면 (12 및 14)에 대해 대칭적으로, 빔 (64)의 쌍의 경로를 따라, 가열할 수 있으며, 이는 하나 이상의 에지 (18)가, 단지 신속하게 뿐만 아니라, 높은 정도의 응력 균일성으로 인장 응력에 적용되는 것을 가능케 한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 유리 시트 (10)의 에지 강도를 검출하는 방법은 또한, 예를 들어 다수의 에지 (70) 중 2개 이상에 따른 에지 강도를 검증함으로써, 다수의 에지 (70)를 포함하는 유리 시트 (10)에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 에지 (18)가 적어도 제1 에지 (72) 및 제1 에지 (72)에 대향하는 제2 에지 (74)를 포함하고, 추가로 단계 (I)이 유리 시트 (10)를 독립적으로 비접촉적으로 열적으로 부하하여 제 1 에지 (72)의 적어도 부분 (76) 및 제2 에지 (74)의 적어도 부분 (78)을 인장 응력에 적용하는 것을 포함하는 방법이 수행될 수 있다. 이러한 예에 따라, 단계 (I)은 유리 시트 (10)를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 제1 에지 (72)를 제1 인장 응력에 적용하는 것, 및 독립적으로, 예를 들어, 사전에, 후속적으로, 또는 동시에 및 개별적으로, 유리 시트 (10)를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 제2 에지 (74)를 제2 인장 응력에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어, 제1 에지 (72) 근처의 유리 시트 (10)의 제1 부분 (80)을 가열하고 제2 에지 (74) 근처의 유리 시트 (10)의 제2 부분 (82)을 가열하고, 이에 따라 제1 에지 (72)에 대한 제1 온도 구배 (84) 및 제2 에지 (74)에 대한 제2 온도 구배 (86)를 생성함으로써 달성될 수 있으며, 가열은 예를 들어 적외선 램프 (32)의 쌍을 사용하여, 각 쌍이 유리 시트 (10)에 대해 일치하는 집속 적외선 빔 (64)의 쌍을 생성함으로써 수행된다. 이는 또한, 예를 들어, 제1 에지 (72)의 적어도 부분 (76)을 냉각시키고 제2 에지 (74)의 적어도 부분 (78)을 적어도 냉각시킴으로써 달성될 수 있으며, 냉각은 예를 들어 기체의 제트 (38)의 사용에 의해 수행된다. 이는 또한 특히 이러한 접근법의 조합에 의해 달성될 수 있다. 각 경우에, 제1 및 제2 인장 응력은 적절한 대로 동일한 크기 또는 상이한 크기를 가질 수 있다. 또한, 비접촉 열적 부하를 수행하여 유리 시트 (10)의 추가적 에지 (70), 예를 들어 제3 에지 (90) 및 제3 에지 (90)에 대향하는 제4 에지 (92)를 인장 응력에 독립적으로 적용할 수 있다. 또한, 비접촉 열적 부하의 공급원 (30)에 대한 유리 시트 (10)의 병진 운동을 수행하여 많게는 모든 에지 (70)를 인장 응력에 적용할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 하나 이상의 에지 (18)가 유리 시트 (10)의 완전한 둘레 (94)를 포함하고, 추가로 단계 (I)이 유리 시트 (10)를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 완전한 둘레 (94)를 인장 응력에 적용하는 것을 포함하는 방법이 수행될 수 있다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 단계 (I)은 또한 기체의 하나 이상의 집속 제트 (38)를 하나 이상의 에지 (18)의 부분 (22)를 따라 전달하는 것을 포함할 수 있으며, 기체는 하나 이상의 에지보다 차갑고, 유리 시트 (10) 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성한다. 기체는, 예를 들어, 특히 액체 질소의 증발에 의해 수득되는 질소 증기일 수 있고, 예를 들어 노즐의 사용에 의해, 하나 이상의 에지 (18)에 특이적으로 향할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 도 1 및 도 6을 참조하여, 유리 시트 (10)의 에지 강도를 검증하는 방법은 또한 생성된 강도 불완전성 (28)이 단계 (I)의 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 (10) 내에 발생하는지를 검출함으로써 하나 이상의 에지 (18)가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖는지를 결정하는 단계 (II) (202)를 포함할 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, 강도 불완전성 (28)은 유리 시트 (10)가 인장 응력에 적용될 때 초기 결함 (29)으로부터 발생할 수 있고, 따라서 초기 결함 (29)은 유리 시트 (10)의 강도를 약화시킬 수 있다. 보다 특히, 초기 결함 (29)을 포함하는 유리 시트 (10)의 하나 이상의 에지 (18)가, 예컨대 단계 (I)의 비접촉 열적 부하에 기초하여, 인장 응력에 적용될 때, 생성된 강도 불완전성 (28)은 유리 시트 (10) 내에 초기 결함 (29)으로부터 발생할 수 있다. 생성된 강도 불완전성 (28)은 균열, 열구, 골절, 파손 등일 수 있고, 미시적에서부터 거시적에 이르는 규모에서 다양할 수 있고, 초기 결함 (29)에 대한 유리 시트 (10)의 에지 강도를 추가로 저하시킬 수 있으며, 예를 들어 유리 시트 (10)의 균열 및/또는 파단을 야기할 수 있다. 생성된 강도 불완전성은 유리 시트 (10)의 하나 이상의 에지 (18)가 상응하는 에지 강도를 초과하는 인장 응력에 적용되는 경우에 형성될 것이고, 온도 구배의 형성 후 바로 또는 곧 본질적으로 그렇게 될 것이다. 또한, 하나 이상의 에지 (18)가 적용되는 인장 강도는 미리 결정된 수준의 상응하는 에지 강도에 부합하도록 제어될 수 있다. 미리 결정된 수준의 에지 강도는, 예를 들어, 유리 시트 (10)에 대해 예상되는 에지 강도 (예를 들어 임의의 초기 결함 (29)의 부재 하에 그의 조성 및 치수에 기초하고/거나 유리의 에지 상에서 실행되는 에지 분쇄 또는 다른 에지 마감 공정을 고려함) 및 예를 들어 개선된 에지 강도를 위한 새로운 조성물의 시험에 기초한, 유리 시트 (10)에 바람직한 에지 강도, 및/또는 예를 들어 유리 시트 (10)의 후속 의도된 용도에 기초한, 유리 시트 (10)에 요구되는 에지 강도일 수 있다. 따라서, 단계 (I)의 비접촉 열적 부하 후에 생성된 강도 불완전성 (28)의 존재의 검출은 하나 이상의 에지 (18)가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 가짐을 나타낼 수 있다. 반대로, 단계 (I)의 비접촉 열적 부하 후에 생성된 강도 불완전성 (28)의 부재는 하나 이상의 에지 (18)가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖지 않음을 나타낼 수 있다.
단계 (II)를 보다 상세히 고려하면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 생성된 강도 불완전성 (28)의 검출은, 예를 들어, 시각적 검출 (120), 광학 검출 (122), 또는 음향 검출 (124)을 포함할 수 있다. 시각적 검출 (120)은, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같은 단계 (I) 후에, 예를 들어, 거시적 규모의, 생성된 강도 불완전성 (28)에 대한 유리 시트 (10)의 개별 검사에 기초하여 수동으로 행해질 수 있다. 추가의 예에서, 확대 렌즈를 사용하여 시각적 검사를 허용하는 것을 도울 수 있다. 광학 검출 (122)은, 예를 들어 도 9에 나타낸 바와 같은 단계 (I) 동안, 또는 도 2에 나타낸 바와 같은 단계 (I) 후에, 예를 들어, 유리 시트 (10)의 굴절 및/또는 반사 패턴의 측정 및 생성된 강도 불완전성 (28)의 존재로 인해 일탈적인 굴절 패턴을 확인하기 위한 상응하는 전자 가공에 기초하여 자동으로 행해질 수 있다. 음향 검출 (124)은 또한, 예를 들어, 유리 시트 (10)에 대한 강도 불완전성 형성의 전형적인 소음의 개별 청취에 기초하여 수동으로 행해질 수 있다. 음향 검출 (124)은 또한, 예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같은 단계 (I) 동안, 생성된 강도 불완전성 (28)의 발생 동안 생성되는 소리를 검출하기 위한 마이크로폰의 사용에 기초하여 자동으로 수행될 수 있다. 자동 음향 모니터링은 인간의 가청 범위 밖에 있을 수 있는 주파수를 갖는 소리를 검출하는 이점을 가질 수 있으며, 그로 인해 아마도 예시적 적용에서 수동 음향 검출은 바람직하지 않게 된다.
도 2 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 유리 시트 (10)의 에지 강도를 검증하는 방법은 또한 가열된 내부 실린더 및 비-가열된 외부 실린더의 억지 끼워맞춤 모델에 기초하여 인장 응력을 평가하는 단계 (III) (203)를 포함할 수 있다. 이 모델에 따르면, 내부 실린더는 온도 구배가 발산되는 유리 시트 상의 부위에 상응하고 내부 고리 반경을 갖는다. 외부 실린더는 상기 부위를 둘러싸는 유리 시트의 부분에 상응하고 유리 시트의 하나 이상의 에지를 가로지르는 외부 에지를 포함하고 외부 고리 반경을 갖는다. 내부 및 외부 실린더는 동심원형이고 유리 시트로부터 제조된다. 인장 응력은 하기 방정식에 따라 평가된다.
s t = +ΔTαE (a 2 /b 2 )
상기 식에서, s t 는 외부 실린더의 외부 에지에서의 접선 응력이고; ΔT는 내부 실린더와 외부 실린더 사이의 온도 차이이고; α는 유리 시트의 열 팽창 계수이고; E는 유리 시트에 대한 영률이고; a는 내부 실린더의 내부 고리 반경이고; b는 외부 실린더의 외부 고리 반경이다.
이러한 억지 끼워맞춤 모델은 유리 시트의 비접촉 열적 부하 동안의 인장 응력을 평가하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 집속 적외선 빔의 사용에 기초한 유리 시트의 비접촉 열적 부하의 경우에, 내부 실린더의 내부 고리 반경은 예를 들어 적외선 빔의 직경을 고정하거나 변동함으로써 고정되거나 변동된다. 외부 실린더의 외부 고리 반경은 또한, 예를 들어 하나 이상의 에지에 대해 적외선 빔의 위치를 고정하거나 변동함으로써 고정되거나 변동된다. 내부 실린더와 외부 실린더 사이의 온도 차이는 또한, 예를 들어 유리 시트의 하나 이상의 에지 근처의 유리 시트의 일부를 가열하는데 사용되는 적외선 빔의 강도를 고정하거나 변동함으로써 고정되거나 변동된다. 유리 시트의 열 팽창 계수 및 유리 시트에 대한 영률은 유리 시트의 조성에 따라 좌우된다. 따라서, 억지 끼워맞춤 모델은 구체적인 일련의 조건, 예를 들어, 고정된 ΔT, a, 및 b 동안의, 또는 일정 범위의 조건, 예를 들어 변동하는 ΔT, a, 및/또는 b 하에서의 인장 응력을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 억지 끼워맞춤 모델은 또한, 예를 들어 비접촉 열적 부하가 유리 시트의 하나 이상의 에지를, 하나 이상의 에지가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 가질 경우 유리 시트 내에 생성된 강도 불완전성이 발생하는 것을 유발할 수 있는 인장 응력에 적용하기에 적절함을 보장함으로써, 유리 시트에 대해 예상되거나, 목적하거나, 요구되는 에지 강도를 갖는 특정 유리 시트의 비접촉 열적 부하에 부합하게 하는데 사용될 수 있다.
유리 시트 (10)의 에지 강도를 검증하는 방법은, 예를 들어 품질 제어의 목적을 위해, 유리 시트 (10)의 제조 동안 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 방법은 단계 (I) 및 (II) 전에 유리 시트 (10)의 하나 이상의 에지 (18)를 성형하는 단계 (199)를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 유리 시트 (10)는 미리 결정된 크기를 갖는다. 상기 기재된 바와 같이, 절단, 에지 기계가공, 및 다른 가공 단계는 유리 시트의 표면 및 에지에 초기 결함 (29), 예컨대 칩 또는 균열을 도입할 수 있다. 제조 동안 유리 시트 (10)의 하나 이상의 에지 (18)의 성형에 이어 단계 (I) 및 (II)를 수행함으로써, 유리 시트 (10)는 즉각적이고 효율적인 에지 강도 입증 시험에 적용될 수 있다. 본 방법은 또한 단계 (I) 및 (II) 전에 유리 시트 (10)을 화학적으로 강화하는 단계 (200)을 추가로 포함할 수 있다. 유리 시트 (10)의 화학적 강화에 이어 단계 (I) 및 (II)를 수행함으로써, 특히 화학적 강화의 유효성이 확인될 수 있다. 본 방법은 또한 통계적 샘플링이 아니라, 오히려 각 유리 시트 (10)의 직접 시험에 기초한 즉각적이고 효율적인 에지 강도 입증 시험의 목적을 위해, 생산 배치에 상응하는 다수의 유리 시트 (10), 예를 들어, 특정한 생산 시행에서 제조되고, 특정한 미리 결정된 크기로 절단되고 마감된, 모든 유리 시트 (10)의 에지 강도를 검증하는데 적용될 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 예시적인 장치 (100)는 예를 들어 에지 마감 스테이션으로부터 하류에서, 유리 시트 (10)의 제조 동안 에지 강도를 검증하기 위해, 및 4개의 에지 (72, 74, 90 및 92)를 갖는 유리 시트 (10)의 전체 둘레 (94)에 대해 그렇게 하기 위해 사용될 수 있다. 장치 (100)는 유리 시트 (10)를 위한 고정 적외선 램프의 제1 및 제2 쌍 (102 및 104) 및 컨베이어 (106)를 포함할 수 있으며, 적외선 램프의 제1 및 제2 쌍 (102 및 104)의 각각의 하나의 부재는 컨베이어 (106) 위에 있고, 적외선 램프의 제1 및 제2 쌍 (102 및 104)의 각각의 다른 부재는 아래에 있다. 장치 (100)는 또한 갠트리 (112)에의 그의 부착에 기초한 이동 적외선 램프의 제3 및 제4 쌍 (108 및 110)을 포함할 수 있으며, 여기서 다시 적외선 램프의 제3 및 제4 쌍 (108 및 110)의 각각의 하나의 부재는 컨베이어 (106) 위에 있고, 적외선 램프의 제3 및 제4 쌍 (108 및 110)의 각각의 다른 부재는 아래에 있다. 유리 시트 (10)는 컨베이어 (106)를 따라 병진 운동되므로, 유리 시트 (10)의 병진 운동 방향에 평행하게 배향된 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 에지 (72 및 74)는, 상기 논의된 바와 같이, 각각 고정 적외선 램프의 제1 및 제2 쌍 (102 및 104)으로부터의 적외선 빔 (34)에 의해 비접촉적으로 열적으로 부하된다. 또한, 유리 시트 (10)의 병진 운동 방향과 직각으로 배향된 유리 시트 (10)의 제3 및 제4 에지 (90 및 92)는 각각 유리 시트 (10)의 병진 운동과 순서대로, 그러나 수직으로 병진 운동하는 컨베이어 (106)에 기초하여, 이동 적외선 램프의 제3 및 제4 쌍 (108 및 110)으로부터의 적외선 빔 (34)에 의해 비접촉적으로 열적으로 부하된다. 적외선 램프의 쌍 (102, 104, 108 및 110)의 강도는 유리 시트 (10)의 병진 운동의 속도의 함수로 조절하여 적외선 빔 (34)에 의해 에지 (72, 74, 90 및 92) 근처의 유리 시트 (10)의 부분을 바람직한 최대 온도로 가열하는 것을 달성할 수 있으며, 이는 유리 시트 (10)의 에지 (72, 74, 90 및 92) 상에서 상응하는 최대 인장 응력을 야기한다. 최대 인장 응력은 에지 가공 조건의 함수로서 에지 파괴 응력 확률 분포를 규정하기 위해 조절될 수 있다. 확률 분포가 공지되면, 장치 (100)는 제품 품질을 보장하기 위해 추가 유리 시트 (10)를 모니터링하도록 설정될 수 있다.
대안적으로, 예컨대 제1 및 제2 고정 적외선 램프의 쌍 (102 및 104)을 포함하나 제3 및 제4 이동 적외선 램프의 쌍 (108 및 110)을 포함하지는 않는 장치는 또한, 예를 들어 유리 시트 (10)의 제1 및 제2 에지 (72 및 74)에 대한 에지 강도를 검증하기 위한 장치를 사용한 후, 유리 시트 (10)를 장치에 대해 90˚ 회전시키고, 이어서 유리 시트 (10)의 제3 및 제4 에지 (90 및 92)에 대한 에지 강도를 검증하기 위한 장치를 사용함으로써, 4개의 에지 (72, 74, 90 및 92)를 갖는 유리 시트 (10)의 전체 둘레 (94)를 따라 에지 강도를 검증하는데 사용될 수 있다.
실시예
유리 시트의 열적 부하를 위한 물리적 원리는 억지 끼워맞춤을 갖는 동심 실린더의 일반적인 경우, 즉 억지 끼워맞춤 모델로부터 유도될 수 있는 공식에 의해 정량적으로 나타내어질 수 있다. 일반적인 경우에 따르면, 억지 끼워맞춤은 열적으로 팽창된 승온에서의 내부 실린더 사이에서 발생되고 보다 차가운 온도에서의 외부 실린더에 의해 제약된다. 그 결과, 도 11에서 유한-요소 열기계적 모델에 대해 나타낸 바와 같이, 내부 실린더에서의 압축 접선 응력 및 외부 실린더에서의 인장 접선 응력이 생성된다.
외부 고리의 외부 에지에서의 접선 응력은 하기 방정식에 의해 나타내어질 수 있다.
s t = +ΔTαE(a 2/b 2 )
상기 식에서, s t 는 외부 실린더의 외부 에지에서의 접선 응력 (예를 들어 psi)이고; ΔT (예를 들어 ℃)는 중앙과 둘러싸는 구역 사이의 온도 차이이고; α는 유리 시트의 열 팽창 계수 (예를 들어 ℃-1)이고; E는 유리 시트에 대한 영률 (예를 들어 psi)이고; a는 내부 실린더의 내부 고리 반경 (예를 들어 psi)이고; b는 외부 실린더의 외부 고리 반경 (예를 들어 psi)이다. 관습에 따라, 인장 응력에는 양의 값이 부여되고, 압축 응력에는 음의 값이 부여된다.
억지 끼워맞춤 모델은 하기 실시예에 나타낸 바와 같이 유리 시트의 에지가 적용되는 인장 응력을 평가하는데 사용될 수 있다. 1.0-인치 직경, 0.7-밀리미터 두께 디스크의 코닝 (R) 이글 XG (TM) 알칼리 토류 보로-알루미노실리케이트 유리는 그의 외부 림의 온도를 300℃ 초과하는 온도로 가열된 0.8 인치 (2 cm)의 직경을 갖는 중앙에 위치한 원형부를 갖는다. 열 팽창 계수 α는 31.7x10-7 ℃-1이고 영률 E은 10.7x106 psi (7.5x105 kgf/cm2)이다. 억지 끼워맞춤 모델에 따르면, 디스크의 차가운 외부 에지는 약 6,512 psi (457.8 kgf/cm2)의 인장 접선 응력 하에 있을 것이다. 유한-요소 열기계적 모델에 적용된 이러한 파라미터는 6,247 psi (439.2 kgf/cm2)로 우수하게 일치하는 것으로 예상되었다.
제1 근사치에 대해, 디스크 실시예의 원형 기하구조를 위한 응력 공식은 직사각형 유리 시트의 부분에 적용될 수 있다. 도 12는 그의 불-노우즈 에지 근처에서 35 와트가 유리 시트의 각 면 상에 흡수된 후 0.5초에서의 유리 시트의 온도 분포의 다이어그램으로서, 그의 에지 옆의 유리 시트의 가열된 원형 영역을 예시하며, 온도는 25℃의 출발점에서 184℃의 최대점으로 상승한다. 도 13은 유한-요소 열기계적 모델에 따른, 생성된 압축 및 인장 응력을 예시한다. 상기 방정식은 각각 5,390 psi (379 kgf/cm2) 대 6,250 psi (439.4 kgf/cm2)의, 도 13에서 모델링한 것과 유사한 에지에서의 인장 응력 부하의 추정값을 제공한다.
그의 출력 빔을 특정한 크기의 스팟에 이르기까지 집속하기 위한 광학 장치를 갖는 적외선 램프가 유리의 원형부를 가열하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 두 시스템이 스팟이 동일한 유리 구역 상에서 일치하도록 유리 시트의 양 측면 상에 위치하는 경우, 유리의 두께에 걸쳐 신속하고 균일한 가열이 가능하다. 유리의 가열된 부분에서의 온도 상승은 램프 출력 전력, 적외선 파장 간격을 통한 램프의 스펙트럼 전력 밀도, 동일한 적외선 파장 간격을 통한 유리 물질의 흡수 스펙트럼, 및 노출 시간에 따라 좌우될 것이다. 이들 4가지 변수 중, 램프 출력 전력 및 노출 시간의 두가지는 용이하게 변동되므로, 이들이 특정한 온도를 달성하고 이에 따른 응력을 상승시키기 위한 일차 제어수단이 된다.
본원에 개시된 방법은 유리 시트의 에지 강도의 효율적이고 비-파괴적인 검증을 제공할 수 있다. 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하는 것은 유리 시트의 하나 이상의 에지의 바람직한 수준의 인장 응력으로의 부하를 가능케 하고, 이에 따라 하나 이상의 에지의 적어도 일부의 에지 강도의 검증을 제공한다. 더욱이, 비접촉 열적 부하의 공급원에 대한 유리 시트의 병진 운동과 결합될 때, 유리 시트의 모든 하나 이상의 에지는 인장 응력에 점진적으로 적용될 수 있고, 이에 따라 모든 하나 이상의 에지의 에지 강도의 검증을 제공할 수 있다. 또한, 하나 이상의 에지가 유리 시트의 완전한 둘레를 포함하는 경우에, 완전한 둘레의 에지 강도의 검증이 수득될 수 있다. 또한, 생성된 강도 불완전성이 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 내에 발생하는지를 검출함으로써 하나 이상의 에지가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖는지를 결정하는 것은, 생성된 강도 불완전성이 발생하지 않는 경우에 에지의 강도가 충분히 높은 것으로 결론지어질 수 있도록, 에지 강도에 대한 입증-시험을 제공한다. 유리 생산 시스템의 일부로서 수행될 때, 본 방법은 충분히 높은 에지 강도를 갖는 유리 시트의 파괴 없이, 실시간 공정 피드백 및 제품 품질 보장의 목적을 위해 모든 유리 시트를 바람직한 수준의 응력에 노출시키는 것을 가능케 한다. 따라서, 본 방법은 에지 마감 공정에 유익한 실시간 피드백을 제공할 수 있다.
다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 본 개시내용에 대해 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 개시내용의 변형 및 변경이 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범위 내에 있다는 조건으로 본 개시내용의 변형 및 변경을 포괄하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 제1 표면, 제1 표면에 대향하는 제2 표면, 제1 표면과 제2 표면 사이에 규정된 두께, 및 에지 표면을 포함하는 하나 이상의 에지를 포함하며, 여기서 제1 표면 및 제2 표면은 하나 이상의 에지의 에지 표면을 가로지르는 것인 유리 시트의 에지 강도를 검증하는 방법으로서,
    (I) 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 하나 이상의 에지의 적어도 부분을 인장 응력에 적용하는 단계; 및
    (II) 생성된 강도 불완전성이 단계 (I)의 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 내에 발생하는지를 검출함으로써 하나 이상의 에지가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖는지를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 인장 응력이 후프 응력인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 단계 (I)이 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 (I)이 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것을 포함하며, 온도 구배는 에지 표면으로부터 거리가 있는 유리 시트 상의 부위로부터 발산되는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 단계 (I)이 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것을 포함하며, 온도 구배는 비접촉 열적 부하의 공급원에 대한 유리 시트의 병진 운동에 기초하여 변경되는 위치를 갖는 유리 시트 상의 부위로부터 발산되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 단계 (I)이 하나 이상의 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나로 전달하는 것을 포함하며, 빔은 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 (I)이 (i) 적어도 제1 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 표면으로 및 (ii) 적어도 제2 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제2 표면으로 전달하는 것을 포함하며, 적어도 제1 및 제2 집속 빔은 유리 시트에 대해 일치하는 적어도 한 쌍의 빔을 형성하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 단계 (I) 동안, 모든 하나 이상의 에지가 비접촉 열적 부하의 공급원에 대한 유리 시트의 병진 운동에 기초하여 인장 응력에 점진적으로 적용되는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 하나 이상의 에지가 적어도 제1 에지 및 제1 에지에 대향하는 제2 에지를 포함하고, 추가로 단계 (I)이 유리 시트를 독립적으로 비접촉적으로 열적으로 부하하여 제1 에지의 적어도 부분 및 제2 에지의 적어도 부분을 인장 응력에 적용하는 것을 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 에지가 유리 시트의 완전한 둘레를 포함하고, 추가로 단계 (I)이 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 완전한 둘레를 인장 응력에 적용하는 것을 포함하는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 단계 (I)이 기체의 하나 이상의 집속 제트를 하나 이상의 에지의 적어도 부분으로 전달하는 것을 포함하며, 기체는 하나 이상의 에지보다 차갑고, 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 단계 (II) 동안, 생성된 불완전성의 검출이 시각적 검출, 광학 검출 및 음향 검출로 이루어진 군으로부터 선택된 검출 방법을 포함하는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 가열된 내부 실린더 및 비-가열된 외부 실린더의 억지 끼워맞춤 모델을 기초로 인장 응력을 평가하는 단계 (III)을 추가로 포함하며, 여기서
    내부 실린더는 온도 구배가 발산되는 유리 시트 상의 부위에 상응하고 내부 고리 반경을 갖고;
    외부 실린더는 상기 부위를 둘러싸는 유리 시트의 부분에 상응하고 유리 시트의 하나 이상의 에지를 가로지르는 외부 에지를 포함하고 외부 고리 반경을 갖고;
    내부 및 외부 실린더는 동심원형이고 하기 방정식에 따라 유리 시트로부터 제조된 것인 방법.
    s t = +ΔTαE (a 2 /b 2 )
    상기 식에서, s t 는 외부 실린더의 외부 에지에서의 접선 응력이고; ΔT는 내부 실린더와 외부 실린더 사이의 온도 차이이고; α는 유리 시트의 열 팽창 계수이고; E는 유리 시트에 대한 영률(Young's modulus)이고; a는 내부 실린더의 내부 고리 반경이고; b는 외부 실린더의 외부 고리 반경이다.
  14. 제1항에 있어서, 단계 (I) 및 (II) 전에 유리 시트의 하나 이상의 에지를 성형하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 유리 시트는 미리 결정된 크기를 갖는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 단계 (I) 및 (II) 전에 유리 시트를 화학적으로 강화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 유리 시트의 제1 표면과 유리 시트의 제2 표면 사이에 규정된 두께가 약 1 mm 미만인 방법.
  17. 제1 표면, 제1 표면에 대향하는 제2 표면, 제1 표면과 제2 표면 사이에 규정된 두께, 및 에지 표면을 포함하는 하나 이상의 에지를 포함하며, 여기서 제1 표면 및 제2 표면은 하나 이상의 에지의 에지 표면을 가로지르는 것인 유리 시트의 에지 강도를 검증하는 방법으로서,
    (I) 유리 시트를 비접촉적으로 열적으로 부하하여 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하며, 온도 구배는 에지 표면으로부터 거리가 있는 유리 시트 상의 부위로부터 발산되고, 부위는 비접촉 열적 부하의 공급원에 대한 유리 시트의 병진 운동에 기초하여 변경되는 위치를 갖고, 여기서 온도 구배는 하나 이상의 에지의 적어도 부분을 인장 응력에 적용하는 것인 단계; 및
    (II) 생성된 강도 불완전성이 단계 (I)의 비접촉 열적 부하로 인해 유리 시트 내에 발생하는지를 검출함으로써 하나 이상의 에지가 미리 결정된 수준 미만의 에지 강도를 갖는지를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단계 (I)이 하나 이상의 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나로 전달하는 것을 포함하며, 빔은 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것인 방법.
  19. 제17항에 있어서, 단계 (I)이 (i) 적어도 제1 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제1 표면으로 및 (ii) 적어도 제2 집속 적외선 빔을 유리 시트의 제2 표면으로 전달하는 것을 포함하며, 적어도 제1 및 제2 집속 빔은 유리 시트에 대해 일치하는 적어도 한 쌍의 빔을 형성하는 것인 방법.
  20. 제17항에 있어서, 단계 (I)이 기체의 하나 이상의 집속 제트를 하나 이상의 에지의 적어도 부분으로 전달하는 것을 포함하며, 기체는 하나 이상의 에지보다 차갑고, 유리 시트 내에 하나 이상의 온도 구배를 생성하는 것인 방법.
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