KR20150080497A

KR20150080497A - 박형 시트 유리의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150080497A
Application number: KR1020157010678A
Authority: KR
Inventors: 레네 기; 마티외 요아니코; 안네 쉴레
Original assignee: 쌩-고벵 글래스 프랑스
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-07-09
Also published as: JP2015536292A; WO2014068237A1; CA2888580A1; MX2015005325A; US20150291472A1; FR2997392A1; RU2015120330A; EP2911988A1; MX2015005326A; FR2997392B1; IN2015DN03267A; RU2015120284A; KR20150080496A; CA2888582A1; CN104822634A; BR112015008674A2; BR112015008672A2; WO2014068233A1; CN104822633A; US20150307394A1

Abstract

본 발명은 (a) 유리 텍스타일을 용융된 유리 조성물로 함침시키고, (b) 단계 (a)에서 얻은 함침된 유리 텍스타일을 냉각시켜 유리 시트를 얻는 것을 포함하고, 상기 유리 텍스타일의 섬유를 형성하는 유리는 용융된 유리 조성물을 형성하는 유리의 연화 온도보다 높은 연화 온도를 가지며, 상기 단계 (a)는 (a1) 유리 텍스타일을 유리 프릿 조성물로 함침시키고, (a2) 단계 (a1)에서 얻은 함침된 유리 텍스타일을 유리 프릿의 연화 온도보다 높은 온도로 가열하는 것을 포함하는 것인, 편평 유리의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 이용해서 제조된 유리 시트에 관한 것이다.

Description

박형 시트 유리의 제조 방법 {METHOD FOR THE PRODUCTION OF THIN SHEET GLASS}

본 발명은 유리 매트릭스에 혼입된 유리 텍스타일을 포함하는 편평 유리, 특히 박형 유리 시트를 제조하는 새로운 방법에 관한 것이다.

많은 유리 제조업체는 수년 동안 수십 ㎛ 내지 약 200 ㎛에 포함되는 두께를 갖는 초박형 유리 (영어 표현: "ultra-thin glass", 불어 표현: "verre pelliculaire" 또는 "verre ultramince")라고 불리는 것을 제조하였다. 플로트(float) 또는 퓨전 드로(fusion draw) 방법으로 제조되는 이 유리는 큰 시트로 또는 연속 스트립 형태로 입수가능하다. 가장 얇은 초박형 유리는 가요성이고 둥글게 말릴 수 있다. 이 가요성은 플라스틱으로 제조된 필름 및 시트에 통상적으로 예약되는 산업 공정, 특히 롤-투-롤 가공에 그것을 이용하는 것을 허용한다.

퓨전 드로 방법은 첨단 기술 응용, 예컨대 LCD 스크린에서 특히 중요한 예외적 표면 평활성이 특징인 박형 투명 유리를 생성한다. 그러나, 퓨전 드로 방법은 복잡하고 비생산적이고 제어하기 어렵고, 그것이 제조하는 유리의 높은 비용은 많은 응용에서 엄두도 못낼 정도로 비싸다.

본 발명은 공지된 박형 및 초박형 유리의 대체 제품, 및 퓨전 드로 방법보다 상당히 더 간단한 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 박형 유리의 대부분은 공지된 박형 유리의 광학 품질보다 낮은 광학 품질 (투명성)을 갖는다. 그러나, 그의 표면 품질은 만족스럽고, 심지어, 공지된 초박형 유리의 표면 품질과 동등하다. 그것은 많은 양으로 및 다양한 품질로 입수가능한 값싼 원료 물질 (유리 텍스타일 및 유리 프릿)로부터 제조된다.

본 발명을 지지하는 기본 사상은 유리 텍스타일과 초박형 유리 사이의 유사성을 이용하는 것이다. 특히, 이 두 유형의 제품은 유사한 화학 조성, 기하학적 구조, 및 기계적 거동을 가지고, 주로, 그들의 유체 투과성 및 그들의 투명성이 상이하다.

본 발명의 방법은 유리 텍스타일의 유체 투과성을 감소시키고, 심지어 제거하고, 그의 빛에 대한 투명성을 증가시키고, 이렇게 해서 그것을 박형 및 초박형 유리와 더 유사하게 한다.

이 목적을 달성하기 위해, 유리 텍스타일은 예를 들어 텍스타일에 적용되는 유리 프릿을 용융시킨 결과로 유리 텍스타일을 유리 매트릭스에 혼입함으로써 충전된 애퍼처, 감소된 산란 계면의 수 및 평활화된 표면을 갖는다. 유리 텍스타일은 완전히 용융되지 않고, 이렇게 함으로써 어셈블리가 가열 단계 동안 충분한 기계적 강도를 보유하는 것을 보장하고, 이렇게 해서 균일한 인장력이 적용되고 좋은 평면성을 얻는 것을 허용한다.

본 발명의 방법은 매우 높은 방법 융통성이 특징이다. 특히, 유리 텍스타일 및 유리 매트릭스는 둘 모두 시장에서 입수가능한 매우 많은 제품으로부터 독립적으로 선택될 수 있고, 유일한 제약은 프릿이 유리 텍스타일의 연화 온도보다 낮은 연화 온도를 가져야 한다는 것이다. 본 발명의 방법은 상대적으로 적은 큰 투자를 요구하는 공구로 실시할 수 있고, 이는 플로트 및 퓨전 드로 방법에 비해 상당한 이점을 나타낸다.

따라서, 본 발명의 한 대상은

(a) 유리 텍스타일을 용융된 유리 조성물로 함침시키고,

(b) 단계 (a)에서 얻은 함침된 유리 텍스타일을 냉각시켜 유리 시트를 얻는 것

을 포함하고, 상기 유리 텍스타일의 섬유를 형성하는 유리는 용융된 유리 조성물을 형성하는 유리의 연화 온도보다 높은 연화 온도를 가지며, 상기 단계 (a)는

(a1) 유리 텍스타일을 유리 프릿 조성물로 함침시키고,

(a2) 단계 (a1)에서 얻은 함침된 유리 텍스타일을 유리 프릿의 연화 온도보다 높은 온도로 가열하는 것

을 포함하는, 편평 유리의 제조 방법이다.

본 출원에서 "연화 온도"라는 표현은 표준 ASTM C338에 따라서 결정되는 리틀톤점(Littleton point)이라고도 불리는 리틀톤 온도라고 불리는 것을 나타낸다. 이것은 이 방법에 따라서 측정되는 유리 섬유의 점도가 1 x 10^6. ⁶ Pa.s인 온도이다.

본 출원에서 "용융된 유리 조성물"이라는 표현은 리틀톤 연화점보다 높은 온도로 가열된 유체 유리 조성물을 의미하는 것으로 이해한다.

유리 텍스타일이 용융된 유리 조성물로 함침되는 그때, 바람직하게는, 용융된 유리 조성물은 그의 리틀톤 연화점보다 적어도 100℃, 바람직하게는, 적어도 200℃ 높은 온도로 가열된다.

본 발명의 방법의 단계 (a)에서는, 유리 텍스타일이 일반적으로 실온에서 유리 프릿 조성물로 코팅되고, 프릿은 나중에야 용융된다.

따라서, 단계 (a)는 두 단계, 즉,

- 유리 텍스타일을 유리 프릿 조성물로 함침시키는 제1 단계 (a1); 및

- 단계 (a1)에서 얻은 함침된 유리 텍스타일을 유리 프릿의 연화 온도보다 높은 온도로 가열하는 제2 단계 (a2)

를 연속적으로 포함한다.

이러한 방식의 함침 단계 (a)는 적용되는 유리의 양의 완벽한 조절을 가능하게 한다.

유리 프릿 조성물은 다양한 공지된 기술, 예컨대 스크린 프린팅, 나사식 로드(threaded rod) 또는 닥터 블레이드에 의한 코팅, 롤 코팅 또는 슬롯 코팅을 이용하여 적용될 수 있다(단계 (a1)).

본 발명의 방법으로 얻은 제품은 전체적으로 그것이 서로 평행하게 있는 두 주표면이 특징인 텍스타일의 기하학적 구조를 보존한다는 의미에서 "편평" 제품이지만, 본 발명의 방법이 완벽하게 편평한 제품에 결코 제한되지 않는다. 특히, 출원인이 수행한 초기 시도들은 심미적 관점에서 매우 만족스러운 물질을 제공하였고, 그것을 다양한 모양의 장식용 물체, 예컨대, 전등갓, 관, 주름형 벽(corrugated wall) 등을 제조하는 데 이용하는 것을 전적으로 상상할 수 있을 것이다.

그러나, 더 많은 기술적 응용에 관해서, 본 발명의 방법으로 얻은 제품은 바람직하게는 편평하고 평면인 모양을 갖는다. 만족스러운 평면성을 갖는 최종 제품을 얻기 위해서는, 적어도 냉각 단계 동안에, 바람직하게는 그 방법 전체에 걸쳐서 유리 텍스타일을 신장시키는 것이 필수적이다.

따라서, 바람직한 실시양태에서, 유리 텍스타일은 단계 (a) 전체에 걸쳐서 유리 텍스타일의 평면에서 적어도 한 방향에서 인장력을 받고, 이 인장력은 바람직하게는 단계 (b) 동안에 적어도 얻어진 제품이 강성화될 때까지 유지된다.

용융/유리-적용 단계 및 냉각 단계 동안에 유리 텍스타일을 장력 하에 두는 것은 연속 방법의 실시와 완벽하게 상용성이 있고, 심지어, 연속 방법의 실시에 필요하고, 이는 본 발명의 바람직한 실시양태이다.

이러한 연속 방법에서, 유리 텍스타일은 연속 스트립이고, 단계 (a) 및 (b)는 가공 라인에서 상류 및 하류에서 실시되는 연속 단계들이고, 인장력의 방향은 유리 텍스타일의 연속 스트립의 주행 방향에 평행하다.

유리 텍스타일은 부직포 또는 심지어 직포일 수 있다. 그것이 직포일 때, 날실의 수 및/또는 씨실의 수는 대표적으로 3 내지 100/㎝, 바람직하게는 10 내지 80/㎝에 포함된다.

본 발명의 목적은 유리 텍스타일의 모든 홀을 충전하는 것이다. 이 목표를 달성하기 위해서는, 출발 텍스타일의 애퍼처가 너무 크지 않는 것을 보장하는 것이 필수적이다. 따라서, 바람직하게는, 1 ㎜ 미만, 바람직하게는 0.1 ㎜ 미만의 평균 등가 직경을 갖는 애퍼처를 갖는 유리 직포 또는 부직포 텍스타일이 선택될 것이다.

이용되는 유리 텍스타일의 단위 면적당 중량은 일반적으로 50 내지 500 g/㎡, 바람직하게는 80 내지 400 g/㎡, 및 특히, 100 내지 200 g/㎡에 포함된다.

유리 프릿 조성물 형태로 적용되는 유리의 양은 100 내지 2000 g/㎡, 바람직하게는 200 내지 1500 g/㎡ 범위의 구간에 포함된다.

물론, 유리의 이 양은 한 번에, 즉, 단일의 층으로 적용될 수 있다.

그러나, 일부 경우에서는, 완성된 제품의 유리층에서 일부 성질, 예컨대 굴절률, 열팽창 상수, 산란 입자 밀도 등의 구배를 생성하는 것이 유리할 수 있다. 이 경우, 요구되는 모든 것은 단계 (a1) 동안에 문제의 성질을 갖는 유리 프릿 조성물의 다수의 층을 연속적으로 적용하는 것 및 단계 (a2)에서 그것들을 함께 용융하는 것이다.

유리 프릿 조성물은 일반적으로 50 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 85 중량%의 유리 분말, 및 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량%의 용매에 용해된 유기 중합체로부터 형성된 결합제 또는 매질을 함유한다.

그 다음, 가열 단계(단계 (a2))는 바람직하게는 다수의 온도 평탄부, 즉, 용매를 증발시키는 구실을 하는 제1 평탄부(100℃ - 200℃), 유기 중합체를 제거하는 제2 평탄부(350 - 450℃), 및 유리 프릿을 용융시키는 제3 평탄부(550℃ 초과)를 포함한다. 각 온도 평탄부는 바람직하게는 약 10 분 내지 1 시간 및 특히, 15 분 내지 30 분에 포함되는 시간의 길이 동안 유지된다.

그러나, 또한, 이 계단식 가열 단계를 수 초 이내에 텍스타일의 온도를 적어도 600℃ 증가시키는 것을 포함하는 플래시 가열 단계로 대체하는 것도 상상할 수 있다. 이러한 플래시 가열은 연속 공업적 방법과 관련해서 특히 유리하고, 예를 들어, 레이저 빔, 길게 늘어서 있는 플라즈마 토치, 길게 늘어서 있는 버너, 또는 (저항, 유도 또는 마이크로파) 가열 요소를 이용하여 달성될 수 있다.

유리 프릿이 완전히 용융된 후, 용융된 유리로 함침된 유리 텍스타일은 냉각된다(단계 (b)). 이 냉각은 수동적으로 또는 제어된 방식으로 수행될 수 있고, 함침된 텍스타일은 예를 들어 고온 환경에서 유지된다. 냉각 단계 전체에 걸쳐서 좋은 온도 균일성을 보장하기 위해, 또한, 다른 대역들보다 더 신속하게 냉각되기 쉬운 일부 대역을 가열하는 것이 유용할 수 있다.

바람직하게는, 단계 (a)에서 얻은 고온 유리 텍스타일은 그것이 용융된 유리 조성물을 형성하는 유리의 연화 온도보다 적어도 50℃, 바람직하게는 적어도 100℃ 낮은 온도로 냉각되기 전에는 어떠한 고체 또는 액체와도 접촉하지 않는다.

본 출원인이 제조한 제1 샘플은 고확산성인 것으로 입증되었다. 이 고확산성은 한편으로는 텍스타일을 형성하는 유리의 굴절률과 유리 프릿 또는 유리욕(glass bath)을 형성하는 유리의 굴절률의 큰 차이 때문이었다. 예를 들어 OLED 기판 분야에서 고확산성을 얻는 것이 요망될 때는, 유리 프릿 또는 유리욕을 형성하는 유리의 굴절률이 유리 텍스타일의 굴절률보다 적어도 0.01, 바람직하게는 적어도 0.05 높도록 하는 것을 보장하도록 주의할 것이다.

대조적으로, 최종 제품의 투명성을 가능한 한 많이 증가시키는 것이 요망될 때, 유리 프릿 또는 유리욕을 형성하는 유리의 굴절률이 유리 텍스타일을 형성하는 유리의 굴절률과 실질적으로 동일할 필요가 있을 것이다.

제품의 단면의 현미경 사진은 고확산성이 또한 적어도 부분적으로는 액체 유리에 의해 유리 섬유가 불충분하게 적셔져서 다중필라멘트 섬유의 중심으로의 매트릭스의 만족스러운 침투를 방지하기 때문임을 보여준다. 본 출원인은 액체 유리의 점도를 감소시킴으로써 및/또는 액체 유리가 고온에서 유지되는 시간을 증가시킴으로써 이 문제를 경감시키는 것, 심지어 극복하는 것이 가능할 것이라고 믿는다.

본 출원인이 아는 바로는, 현재, 유리 텍스타일 및 용융된 유리 조성물을 조합함으로써 얻어지는 편평 제품에 대한 설명이 존재하지 않는다. 따라서, 상기한 것 같은 방법으로 제조될 수 있는 이러한 편평 제품, 또는 유리 시트는 본 발명의 또 다른 대상이다.

이 유리 시트는 바람직하게는 50 ㎛ 내지 1000 ㎛ 및 특히, 100 ㎛ 내지 800 ㎛에 포함되는 두께를 갖는다.

이 유리 시트에서는, 유리 텍스타일의 구조가 그의 투명성으로 인해 육안에 보일 수 있다. 또한, 이 구조는 고확산성 유리 필름으로 차폐될 수 있거나, 또는 심지어, 그것이 텍스타일 물질과 후자를 코팅하는 에나멜 사이에 계면이 사라짐으로 인해서 더 이상 보이지 않을 수 있다.

실시예

각각 165 g/㎡ (A) 및 117 g/㎡ (B)의 단위 면적당 중량을 갖는 2 개의 직조된 유리 텍스타일에 스크린 프린팅로 1층, 2층 또는 3층의 유리 프릿 조성물(테르핀올, 아세트산 및 에틸셀룰로오스를 함유하는 매질 20% 중에 유리 분말 약 80 중량%)을 프린팅하였다.

하기 표는 스크린 프린팅된 층의 수, 함침된 텍스타일의 단위 면적당 중량, 유리 직물 단독의 단위 면적당 중량, 프린팅된 층의 단위 면적당 누적 중량, 및 프릿 조성물(단위부피 당 중량 = 2.5) 용융 후 형성된 유리 필름의 추정 두께를 제공한다.

각 표시된 값은 두 샘플로부터 계산된 평균이다.

이렇게 해서 함침된 직물을 3 개의 평탄부를 갖는 점진적 가열로 처리하였다:

- 25℃부터 150℃까지 5℃/분의 온도 증가;

- 150℃에서 20 분 동안 온도 유지;

- 150℃부터 430℃까지 5℃/분의 온도 증가;

- 430℃에서 20 분 동안 온도 유지;

- 430℃부터 570℃까지 5℃/분의 온도 증가;

- 570℃에서 20 분 동안 온도 유지.

2 개의 프릿 층부터 시작해서 텍스타일의 모든 홀이 충전되었다는 것을 관찰하였다. 최종 제품은 전체적으로 제법 취약성이었다. 그러나, 2 개 또는 3 개의 프릿 층을 수용한 제품들은 그다지 많은 어려움 없이 취급할 수 있었다. 모든 제품이 고확산성 측면을 가졌거나, 또는 심지어, 거의 불투명하였다.

도 1은 단일의 프릿 층이 프린팅되고 용융된 후 얻은 B-그룹 텍스타일의 현미경 사진이다. 텍스타일의 일부 홀이 그의 투명성으로 인해 보이고, 충전되지 않았다.
도 2는 2 개의 프릿 층이 프린팅되고 용융된 후 얻은 A-그룹 텍스타일의 사진이다. 홀이 더 이상 보이지 않는다. 에나멜은 고확산성 특성을 갖는다. 에나멜의 표면까지 부푼 작은 기포를 볼 수 있다.
도 3은 뒤쪽에서 조명된 도 2에서와 동일한 샘플의 사진이다. 이 투과 사진은 많은 기포의 존재를 확인시킨다.
도 4는 에나멜 침착물이 없는 텍스타일 A의 사진이다.

Claims

(a) 유리 텍스타일을 용융된 유리 조성물로 함침시키고,
(b) 단계 (a)에서 얻은 함침된 유리 텍스타일을 냉각시켜 유리 시트를 얻는 것
을 포함하고, 상기 유리 텍스타일의 섬유를 형성하는 유리는 용융된 유리 조성물을 형성하는 유리의 연화 온도보다 높은 연화 온도를 가지며, 상기 단계 (a)는
(a1) 유리 텍스타일을 유리 프릿 조성물로 함침시키고,
(a2) 단계 (a1)에서 얻은 함침된 유리 텍스타일을 유리 프릿의 연화 온도보다 높은 온도로 가열하는 것
을 포함하는 것인, 편평 유리의 제조 방법.
제1항에 있어서, 유리 텍스타일의 섬유를 형성하는 유리의 연화 온도가 용융된 유리 조성물을 형성하는 유리의 연화 온도보다 적어도 100℃, 바람직하게는 적어도 200℃ 높은 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (a1)를 스크린 프린팅, 나사식 로드(threaded rod) 또는 닥터 블레이드에 의한 코팅, 롤 코팅 또는 슬롯 코팅에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 텍스타일이 단계 (a) 전체에 걸쳐서 유리 텍스타일의 평면에서 적어도 한 방향에서 인장력을 받고, 이 인장력이 단계 (b) 동안에 적어도 얻어진 제품이 강성화될 때까지 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 텍스타일이 50 내지 500 g/㎡, 바람직하게는 80 내지 400 g/㎡, 특히 100 내지 200 g/㎡에 포함되는 단위 면적당 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (a1)에서 유리 프릿 조성물의 형태로 적용되는 유리의 양이 100 내지 2000 g/㎡, 바람직하게는 200 내지 1500 g/㎡ 범위의 구간에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 텍스타일의 애퍼처의 평균 등가 직경이 1 ㎜ 미만, 바람직하게는 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 텍스타일이 3 내지 100/㎝, 바람직하게는 10 내지 80/㎝에 포함되는 날실의 수 및/또는 씨실의 수를 갖는 직포인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 텍스타일이 부직포인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (a)에서 얻은 고온 유리 텍스타일이 용융된 유리 조성물을 형성하는 유리의 연화 온도보다 적어도 50℃, 바람직하게는 적어도 100℃ 낮은 온도로 냉각되기 전에는 어떠한 고체 또는 액체와도 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 프릿 또는 유리욕을 형성하는 유리의 굴절률이 유리 텍스타일을 형성하는 유리의 굴절률과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 프릿 또는 유리욕을 형성하는 유리의 굴절률이 유리 텍스타일의 굴절률보다 적어도 0.01, 바람직하게는 적어도 0.05 높은 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조될 수 있는 유리 시트.
제13항에 있어서, 50 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 800 ㎛에 포함되는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
제13항 또는 제14항에 있어서, 유리 텍스타일의 구조가 그의 투명성으로 인해 육안에 보이는 것을 특징으로 하는 유리 시트.