KR20150087277A - 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 분리 장치 및 방법 - Google Patents

유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 분리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 장치 및 방법이 기재되어 있다. 하나의 실시예에서, 유리 기판 분리 장치는 지지 노징을 포함한다. 지지 노징은 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도 및 유리 기판에 대해 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 노징 재료를 포함한다. 상기 장치는 지지 노징과 대향되는 스코어링 장치 및 지지 노징을 유리 기판과 맞물리기 위해 지지 노징에 결합된 작동기를 또한 포함한다.

Description

유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 분리 장치 및 방법 {SEPARATION APPARATUSES AND METHODS FOR SEPARATING GLASS SHEETS FROM GLASS RIBBONS}
관련 출원에 대한 교차-참조
본 출원은 2012년 11월 16일자로 출원된 미국 임시 출원 제61/727462호의 35 U.S.C. § 119(e) 하에서의 우선권의 이익을 주장하고, 그의 내용은 전문이 본원에 참조로 포함된다.
발명의 분야
본 명세서는 일반적으로 유리 리본으로부터 유리 시트를 형성하는 장치 및 방법, 보다 특히 유리 리본으로부터 유리 시트를 스코어링(scoring) 및 분리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
유리 리본은 용융 인발 공정(fusion draw process) 또는 다른 유사한 다운드로우 공정(downdraw process) 등의 공정에 의해 형성될 수 있다. 용융 인발 공정은 다른 방법에 의해 제조된 유리 리본에 비해 우수한 평탄도 및 평활도를 보유한 표면을 갖는 유리 리본을 가져온다. 용융 인발 공정에 의해 형성된 유리 리본으로부터 절단된 개별의 유리 시트는 평판 디스플레이, 터치 센서, 광전 소자 및 다른 전자 분야를 포함하는 다양한 장치에서 사용될 수 있다.
용융 인발 공정에 의해 형성된 유리 리본은 종종 유리 리본이 냉각될 때에 유리 내의 온도 구배로 인해 측면 방향으로 굴곡 또는 만곡된다. 유리 리본이 인발된 후에, 개별의 유리 시트는 유리 리본이 의도된 분리 라인 또는 스코어링 라인을 따라 스코어링 및 분리될 때에 노징 장치(nosing device)로써 유리 리본을 지지함으로써 리본으로부터 절단된다. 노징 장치가 스코어링 중에 유리 리본을 지지하기 위해 사용될 때에, 만곡된 유리 리본은 스코어링 장치가 만곡된 유리 리본과 맞물릴 때에 평탄화될 수 있다. 그러나, 만곡된 유리 리본이 노징 장치 상에서 평탄화될 때에, 압축 응력이 유리 리본 내로 도입되고, 이것은 완전한 스코어링을 막을 수 있다. 스코어링 장치와 만곡된 유리 리본 사이의 접촉은 또한 리본 내에 운동을 도입하고, 이것은 스코어링 장치의 상류로 전파되어 리본 내에 바람직하지 않은 응력 및 와핑(warp)을 유발할 수 있다. 추가로, 스코어링 장치가 유리 리본 내에 충분한 깊이의 벤트(vent)를 생성하지 못하면, 지지 노징(support nosing)에 대해 유리 리본을 벤딩하여(bend) 스코어 라인에서 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하도록 유리 리본에 인가되는 벤딩 모멘트(bending moment)가 지지 노징 접촉 영역에서 유리 리본 내에 응력을 도입할 것이고, 이것은 스코어링 라인에 인접한 유리 시트 또는 유리 리본의 원하지 않는 파손 또는 파단을 유발할 수 있다.
따라서, 원하지 않는 파손 또는 파단을 방지하도록 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 대체의 장치 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
하나의 실시예에 따르면, 유리 기판 분리 장치는 지지 노징(support nosing)을 포함한다. 지지 노징은 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도(Shore hardness) 및 유리 기판에 대해 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 노징 재료(nosing material)를 포함한다. 상기 장치는 지지 노징과 대향되는 스코어링 장치, 및 지지 노징을 유리 기판과 맞물리기 위해 지지 노징에 결합된 작동기를 또한 포함한다.
또 다른 실시예에서, 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법은 반송 경로를 따라 유리 리본을 인발하는 단계 및 지지 노징 및 스코어링 장치를 포함하는 분리 장치를 통해 유리 리본을 유도하는 단계를 포함한다. 반송 경로는 지지 노징과 스코어링 장치 사이에 위치된다. 상기 방법은, 지지 노징의 노징 재료를 유리 리본의 제1 표면의 적어도 일부와 맞물리는 단계; 스코어링 장치를 의도된 분리 라인을 따라 유리 리본의 제2 표면과 맞물리는 단계로서, 여기서 의도된 분리 라인은 지지 노징을 따라 있는 것인, 단계; 유리 리본의 제2 표면에 걸쳐 의도된 분리 라인 상에서 스코어링 장치를 횡단시켜 유리 리본의 제2 표면 내에 부분 벤트를 도입하는 단계를 포함한다. 노징 재료는 스코어링 장치가 유리 리본의 제2 표면에 걸쳐 횡단될 때에 유리 리본의 측면 모서리가 측면 방향으로 노징 재료에 대해 활주되고 유리 리본의 제1 표면이 노징 재료와 접촉되도록 유리의 제1 표면에 대해 충분히 낮은 마찰 계수를 갖고, 노징 재료는 부분 벤트가 유리 리본의 전체 폭을 가로질러 연장되도록 충분히 높은 경도를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 유리 리본을 분리하는 방법은 지지 노징에 근접하게 유리 리본을 위치시키는 단계 및 작동기를 사용하여 유리 리본을 지지 노징과 맞물리는 단계를 포함한다. 지지 노징은 64A 내지 80A 이하의 쇼어 경도 및 유리 기판에 대해 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 노징 재료를 포함한다. 상기 방법은, 지지 노징과 대향 위치된 스코어링 장치로써 의도된 분리 라인을 따라 유리 리본을 스코어링하여 유리 리본의 표면 내에 부분 벤트를 형성하는 단계로서, 여기서 스코어링 장치는 노징에 대해 유리 리본을 평탄화하는 것인, 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 유리 리본에 벤딩 모멘트를 인가하여 유리 리본의 두께를 통해 벤트를 전파시키는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점이 후속되는 상세한 설명 내에 기재될 것이고, 부분적으로 그 설명으로부터 통상의 기술자에게 용이하게 명확해지거나 후속되는 상세한 설명, 특허청구범위 및 또한 첨부 도면을 포함하는 여기에서 설명된 실시예를 실시함으로써 인식될 것이다.
위의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명의 양쪽 모두는 다양한 실시예를 설명하고, 청구된 주제의 성격 및 특징을 이해하는 개관 또는 뼈대를 제공하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 첨부 도면은 다양한 실시예의 추가의 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서 내로 합체되어 그 일부를 구성한다. 도면은 여기에서 설명된 다양한 실시예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하도록 기능한다.
도 1은 여기에서 설명된 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법의 1개 이상의 실시예와 연계하여 사용되는 지지 노징을 갖는 분리 장치의 단면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위해 지지 노징을 이용하는 예시의 유리 제조 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 도 2의 예시의 유리 제조 장치의 부분 단면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4a-4c는 여기에서 도시 및 설명된 1개 이상의 실시예에 따른 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 데 사용되는 도 1의 지지 노징을 갖는 분리 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 5a-5b는 본 발명의 하나의 실시예와 관련된 실험 결과를 도시하고 있다.
그 예가 첨부 도면에 도시되어 있는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 장치 및 방법의 다양한 실시예가 이제부터 상세하게 참조될 것이다. 가능하다면, 동일한 도면 부호가 동일 또는 유사한 부품을 표시하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 도 4a-4c는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 장치 및 방법의 하나의 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 방법은 일반적으로 지지 노징에 근접하게 유리 리본을 위치시키는 단계 및 작동기를 사용하여 유리 리본을 지지 노징과 맞물리는 단계를 포함한다. 지지 노징은 64A 내지 80A 이하의 쇼어 경도 및 유리 기판에 대해 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 노징 재료를 포함한다. 유리 리본은 지지 노징과 대향 위치된 스코어링 장치로써 의도된 분리 라인을 따라 스코어링되어 유리 리본의 표면 내에 부분 벤트를 형성한다. 벤딩 모멘트가 그 다음에 유리 리본에 인가되어 유리 리본의 두께를 통해 벤트를 전파시키고, 그에 의해 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리한다. 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 장치 및 방법 그리고 이러한 방법에 사용되는 지지 노징이 첨부 도면을 구체적으로 참조하여 여기에서 상세하게 설명될 것이다.
예컨대 도 1을 참조하면, 지지 노징(110)을 갖는 분리 장치(100)의 하나의 실시예가 단면도로 개략적으로 도시되어 있다. 분리 장치(100)는 여기에서 도시 및 설명된 유리 리본(204)으로부터 유리 시트(205)를 분리하는 장치 및 방법의 1개 이상의 실시예와 연계하여 사용될 수 있다. 분리 장치(100)는 일반적으로 지지 노징(110) 및 스코어링 장치(130)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 분리 장치(100)는 수동 지지 장치(140)를 또한 포함한다. 그러나, 대체 실시예에서, 분리 장치(100)는 수동 지지 장치(140) 없이 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들 실시예에서, 분리 장치(100)는 지지 노징(110) 및 스코어링 장치(130)를 포함한다.
도 1을 계속하여 참조하면, 지지 노징(110)은 일반적으로 지지 프레임(112) 및 빔(114)을 포함한다. 빔(114)은 도 1에 도시된 것과 같이 선형으로 고정될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 빔(114)은 유리 리본(204)의 곡률에 지지 노징(110)을 정합시키는 것을 용이하게 하도록 가요성일 수 있다. 여기에서 설명된 장치 및 방법과 연계하여 사용되는 적절한 정합성 노징 장치(conformable nosing device)는 발명의 명칭이 "유리 시트를 제조하는 동안에 유리 시트 내의 운동 및 응력을 감소시키는 정합성 노징 장치(Conformable nosing device for reducing motion and stress within a glass sheet while manufacturing the glass sheet)"인 미국 특허 제7,895,861호에 개시되어 있고, 그 전체가 참조로 여기에 합체되어 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 지지 프레임(112)은 작동기(113)(도 3에 도시됨)에 연결되는 한 쌍의 지지 암(support arm)(116)을 포함한다. 그러나, 지지 프레임(112) 및 작동기(113)의 다른 구성이 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
빔(114)은 강철 또는 탄성적으로 변형 가능한 금속 합금 등의 재료로부터 형성될 수 있다. 빔(114)은 빔(114)이 지지 암(116)의 양측을 지나 +/- x-방향으로 연장되도록 지지 프레임(112)에 부착된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 빔(114)은 브래킷(bracket)(118) 내에 고정되는 한 쌍의 포스트(post)(117)로써 지지 암(116)에 부착된다. 하나의 실시예에서, 포스트(117)는 브래킷(118) 내에 나사 결합 가능하게 고정된다. 포스트(117)는 빔(114)에 대해 압력을 인가하고 그에 의해 지지 암(116)에 대해 빔(114)을 고정한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 복수개의 롤러(119)가 또한 지지 암(116)에 대해 빔(114)을 고정하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 롤러(119)는 빔(114)이 +/- x-방향으로 변위되게 한다. 일부의 다른 실시예에서, 포스트(117)는 지지 암(116)에 빔(114)을 견고하게 고정하고 그에 의해 빔(114)이 변위되는 것을 방지한다.
노징 재료(120)가 빔(114)의 상부 표면[즉, 지지 프레임(112)과 대향되는 빔(114)의 표면]에 부착된다. 노징 재료(120)는 고무, 강철 또는 아래에서 논의되는 재료 성질을 갖는 어떤 다른 재료로부터 구성될 수 있다. 적절한 노징 재료(120)의 비-제한 예가 상업 명칭 실리콘 고무 하에서 다지아 테크놀로지 컴퍼니 리미티드(Dajia Technology Company, Ltd)로부터 얻어질 수 있다. 여기에서 설명된 하나의 실시예에서, 노징 재료(120)는 64A 초과의 쇼어 경도를 갖는다. 쇼어 경도는 여기에서 설명될 때에 쇼어 "A" 스케일에 따른 재료의 경도를 말한다. 또 다른 실시예에서, 노징 재료(120)는 80A 이하의 쇼어 경도를 갖는다. 여기에서 설명된 다른 실시예에서, 노징 재료(120)는 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도를 갖는다. 여기에서 설명된 또 다른 실시예에서, 노징 재료(120)는 65A 초과 및 75A 이하의 쇼어 경도를 갖는다. 여기에서 설명된 또 다른 실시예에서, 노징 재료(120)는 68A 초과 및 70A 이하의 쇼어 경도를 갖는다.
노징 재료(120)는 유리 리본(204)에 대해 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는다. 일부 실시예에서, 노징 재료(120)는 1.0 이하의 유리 리본(204)에 대한 마찰 계수를 갖는다. 노징 재료(120)의 마찰 계수는 여기에서 사용될 때에 표면 거칠기 변화 등의 임의의 표면 처리 전의 형성-시의 조건(as-formed condition)에서의 유리 리본에 대한 것이다. 다른 실시예에서, 노징 재료(120)는 0.8 초과의 유리 리본(204)에 대한 마찰 계수를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 노징 재료(120)는 0.8 이상 또는 1.2 이하의 유리 리본(204)에 대한 마찰 계수를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 노징 재료(120)는 0.8 이상 및 1.0 이하의 유리 리본(204)에 대한 마찰 계수를 갖는다. 상이한 실시예에서, 노징 재료(120)는 유리에 대한 0.8, 0.9, 1.0 또는 1.1의 마찰 계수 또는 1.2 이하의 임의의 다른 마찰 계수를 가질 수 있다.
스코어링 장치(130)가 유리 리본(204) 내에 전체의 의도된 분리 라인을 따라 균일한 벤트를 일관되게 생성하게 하기 위해, 스코어링 장치(130)와 대향되는 지지 노징(110)은 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)의 표면 내에 균일한 두께의 벤트를 개시할 정도로 충분한 경도를 갖는 지지 노징(110)에 부착된 노징 재료(120)를 가져야 한다. 용어 "벤트"는 여기에서 사용될 때에 기판의 표면 내로 도입되어 후속의 분리 중에 제어 가능한 크랙 전파를 위한 초기 지점 및 안내부로서 기능하는 닉(nick), 스크래치(scratch) 등의 결함을 말한다. 노징 재료(120)가 충분한 경도를 갖지 못하면, 유리 리본(204)이 스코어링 장치(130)와 접촉 시에 굴곡될 수 있고, 그에 의해 유리 내의 압축 응력을 유도하고 이것은 유리 리본(204)의 표면 내에 벤트를 개시하는 것을 어렵게 만든다. 이것은 유리 시트(205)가 유리 리본(204)으로부터 깔끔하게 분리되는 것을 막는다. 반면에, 노징 재료(120)가 과도한 경도를 가지면, 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)의 표면 내에 벤트를 개시하고 또한 유리 리본(204)을 통해 벤트를 즉시 전파시킬 수 있고, 그에 의해 유리 리본으로부터의 유리 시트의 제어 불가능하고 바람직하지 않은 분리를 유발한다. 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도를 갖는 노징 재료(120)는 유리 리본(204)을 통해 벤트를 즉시 전파시키지 않으면서 유리 리본(204)의 표면 내에 균일한 깊이의 벤트를 만족스럽게 개시할 정도로 충분한 경도를 갖는 표면을 제공한다.
유리 리본(204)은 유리 리본(204)이 도 4a에 도시된 것과 같이 지지 노징(110)과 스코어링 장치(130) 사이에 있을 때에 굴곡 또는 만곡된 구조를 가질 수 있다. 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)을 스코어링하기 시작할 때에, 초기에 유리 리본(204)의 모서리(207, 208)만이 노징 재료(120)와 접촉된다. 그러나, 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)에 압력을 인가하고 의도된 분리 라인을 가로질러 이동될 때에, 유리 리본(204)이 노징 재료(120)에 대해 평탄화된다. 이와 같이, 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)을 가로질러 대략 중간에 있을 때에, 유리 리본(204)이 도 4c에 도시된 것과 같이 노징 재료(120)에 대해 완전히 평탄화된다. 유리 리본(204)에 대한 1.2 미만의 노징 재료(120)의 마찰 계수는 유리 리본(204)의 모서리(207, 208)가 스코어링 중에 노징 재료(120) 상에서 반대 방향으로 매끄럽게 활주되게 한다. 유리 리본(204)에 대한 노징 재료(120)의 마찰 계수가 1.2보다 크면, 유리 리본(204)이 스코어링 중에 용이하게 평탄화되지 않을 수 있다. 이것은 예컨대 유리 리본(204)이 노징 재료(120)의 어떤 부분 상에 현수되게 할 수 있고, 이것은 원하지 않는 파손으로 이어질 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 스코어링 장치(130)는 스코어링 휠 또는 스코어링 포인트 등의 기계 스코어링 부품을 포함한다. 스코어링 장치(130)는 지지 프레임(112)에 대해 +/- x-방향으로 스코어링 장치(130)를 횡단시키도록 동작 가능한 작동기(도시되지 않음)에 결합된다. 스코어링 장치(130)는 또한 스코어링 장치(130)가 +/- x-방향으로 횡단될 때에 +/- z-방향으로 스코어링 장치를 위치시키는 것을 용이하게 하는 작동기(도시되지 않음)에 결합된다. 분리 장치(100)를 통해 인발되는 유리 리본(204)과 스코어링 장치(130)를 맞물리는 것을 용이하게 하기 위해, 스코어링 장치(130)는 스코어링 장치(130) 구체적으로 스코어링 휠 또는 스코어링 포인트가 도 3에 도시된 것과 같이 지지 노징(110)과 바로 대향되도록 y-방향으로 위치된다. 따라서, 스코어링 장치(130)는 의도된 분리 라인 또는 스코어링 라인을 따라 유리 리본(204)을 스코어링하여 유리 리본(204)으로부터 유리 시트(205)를 제거하는 데 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 스코어링 중에, 유리 리본(204)은 부분 벤트가 지지 노징(110)과 대향되는 유리 리본(204)의 표면 내에 형성될 수 있도록 지지 노징(110)에 의해 지지된다. 여기에서 설명된 장치 및 방법과 연계하여 사용되는 적절한 스코어링 장치가 2007년 5월 9일자로 출원되고 발명의 명칭이 "항력 스코어링 장치 및 이것을 사용하는 방법(Constant Force Scoring Device and Method For Using the Same)"인 미국 특허 출원 공개 제2008/0276785호에 개시되어 있고, 그 전체가 참조로 여기에 합체되어 있다.
도 1에 도시된 지지 노징(110)을 갖는 분리 장치(100)의 실시예에서, 분리 장치(100)는 수동 지지 장치(140)를 또한 포함한다. 수동 지지 장치(140)는 복수개의 항력 공기 실린더(144)(도 1에서, 6개)가 위치되는 지지 바(support bar)(142)를 포함한다. 각각의 공기 실린더(144)는 샤프트(147)가 결합되는 피스톤(146)을 포함한다. 샤프트(147)는 기계 압력이 각각의 샤프트(147)의 접촉 포인트(148)에 인가될 때에 공기 실린더(144)로부터 연장 및 후퇴될 수 있다. 공기 실린더(144)의 접촉 포인트(148)는 고무 재료, 세라믹 재료, 루비 또는 유리를 긁거나 손상시키지 않으면서 유리와 접촉되는 어떤 다른 적절한 재료로부터 형성될 수 있다. 여기에서 설명된 분리 장치(100)의 실시예에서, 접촉 포인트(148)는 일반적으로 접촉 포인트(148)가 도 3에 도시된 것과 같이 지지 노징(110)의 빔(114)과 바로 대향되지 않도록 양의 y-방향으로 지지 노징(110)의 빔(114)으로부터 오프셋된다. 공기 실린더(144)는 수동 지지 장치(140)가 +/- z-방향으로 지지 노징(110)에 대해 위치될 수 있도록 작동기, 서보, 로봇 암, CNC 위치 설정 장치, 공압 실린더, 유압 실린더 등의 장치에 의해 제어될 수 있다. 수동 지지 장치(140)는 유리 리본(204)이 스코어링 및 분리될 때에 유리 리본(204)을 고정 및 안정화하고 그에 의해 유리 리본(204) 내에서의 과도한 운동 및 진동을 감소시키고 이러한 운동이 분리 장치(100)의 상류로(양의 y-방향으로) 전파되는 것을 방지하는 데 사용된다. 구체적으로, 항력 공기 실린더(144)는 스코어링 장치(130)가 여기에서 더 상세하게 설명되는 것과 같이 유리 리본(204)에 걸쳐 횡단되고 그에 의해 유리 리본(204)을 스코어링할 때에 빔(114)의 노징 재료(120)에 유리 리본(204)을 보유한다.
유리 리본(204)으로부터 유리 시트(205)를 분리하기 위해 지지 노징(110)을 갖는 분리 장치(100)를 사용하는 방법이 이제부터 도 2, 3 및 4a-4c를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 2에 개략적으로 도시된 유리 제조 장치(200)의 실시예 및 도 3에 도시된 장치(200)의 부분 단면도를 이제부터 참조하면, 견인 롤 조립체(240)가 위에서 설명된 지지 노징(110) 및 스코어링 장치(130)를 포함하는 분리 장치(100)로 연속 유리 리본(204)(제조 공정의 이러한 시점에서, 만곡된 형상을 가질 수 있음)을 전달한다. 도 4a-4c에 도시된 것과 같이, 연속 유리 리본(204)은 수동 지지 장치(140)와 지지 노징(110) 사이에서 분리 장치(100)를 통해 인발된다. 초기에, 수동 지지 장치(140) 및 지지 노징(110)은 수동 지지 장치(140) 또는 지지 노징(110) 중 어느 것도 도 4a에 도시된 것과 같이 연속 유리 리본(204)과 접촉되지 않도록 중립 위치에 있다. 수동 지지 장치(140)가 그 다음에 연속 유리 리본(204)을 지지하도록 작동될 수 있다.
도 4b에서, 수동 지지 장치(140)는 유리 리본(204)과 맞물린 상태로 도시되어 있다. 수동 지지 장치(140)의 각각의 샤프트(147)는 접촉 포인트(148)가 유리 리본(204)과 접촉되도록 연장된다. 그 후에, 지지 노징(110)은 노징 재료(120)가 제1 표면(202)의 적어도 일부와 접촉되도록 유리 리본(204)의 제1 표면(202)과 맞물린다. 도 4b에 도시된 실시예에서, 노징 재료는 유리 리본(204)의 모서리(207, 208) 상의 비드(bead)와 접촉된다. 이러한 실시예에서, 빔(114) 및 노징 재료(120)는 빔(114)에 부착된 노징 재료(120)가 지지 노징 접촉 라인을 따라 유리 리본(204)의 제1 표면(202)의 모서리(207, 208)와 맞물릴 때까지 유리 리본(204)의 제1 표면(202)을 향해 전진된다. 지지 노징 접촉 라인은 여기에서 사용될 때에 유리 리본(204)의 제1 표면(202)과 빔(114)의 노징 재료(120) 사이의 접촉 라인을 말한다.
수동 지지 장치(140)의 접촉 포인트(148)는 수동 지지 장치(140)의 접촉 포인트(148)가 유리 리본(204)의 제2 표면(203)과 맞물릴 때까지 지지 노징(110)을 향해 전진될 수 있다(즉, 수동 지지 장치는 음의 z-방향으로 전진된다). 이러한 실시예에서, 유리 리본(204)은 수동 지지 장치(140)의 접촉 포인트(148)와 지지 노징(110)의 노징 재료(120) 사이에서 접촉된다. 수동 지지 장치(140)의 접촉 포인트(148)는 유리 리본의 제2 표면(203)이 노징 재료(120)와 대향으로 스코어링될 수 있도록 상류 방향으로(즉, 도 4b에 개략적으로 도시된 것과 같이 양의 y-방향으로) 지지 노징 접촉 라인으로부터 대체로 오프셋되는 수동 지지 장치 접촉 라인을 따라 유리 리본(204)의 제2 표면(203)과 맞물린다.
도 4b를 계속하여 참조하면, 지지 노징(110)이 유리 리본(204)의 제1 표면(202)과 맞물린 후에, 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)의 제2 표면(203) 상에서 의도된 분리 라인을 따라 유리 리본(204)을 스코어링하는 데 이용된다. 구체적으로, 스코어링 장치(130)는 유리 리본(204)의 제2 표면(203)과 접촉되고, 유리 리본(204)의 제1 표면(202) 상의 지지 노징 접촉 라인과 대향되는 의도된 분리 라인을 따라 x-방향으로 유리 리본(204)의 제2 표면(203)에 걸쳐 횡단된다. 유리 리본(204)은 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)의 제2 표면(203)에 걸쳐 횡단될 때에 지지 노징(110)으로써 지지되고, 유리 리본(204)은 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)에 대해 압력을 인가할 때에 노징 재료(120)에 대해 평탄화된다. 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)의 제2 표면(203)을 횡단할 때에, 유리 리본의 모서리(207, 208)가 유리 리본(204)에 대한 낮은 마찰 계수 때문에 노징 재료(120)를 따라 x-방향으로 활주될 수 있고, 그에 의해 스코어링 장치(130)가 유리 리본(204)의 제2 표면(203)과 접촉된 상태에서 유리 리본(204)이 노징 재료(120)를 가로질러 매끄럽게 평탄화되게 한다. 노징 재료(120)는 그에 의해 유리 리본(204)이 노징 재료(120)에 대해 평탄화되게 함으로써 버클링(buckling), 파손, 벤트 손실(vent loss) 또는 해클(hackle)의 경향을 감소시킨다.
유리 리본(204)의 두께 및 그 결과의 곡률에 따라, 버클링 또는 압축 응력이 스코어링 중에 유리 시트(205) 또는 유리 리본(204) 내에 도입될 수 있다. 예컨대, 0.4 ㎜ 미만의 두께를 갖는 유리 리본(204)이 0.5 ㎜의 두께를 갖는 유리 리본(204)보다 큰 곡률을 가질 수 있고, 이것은 스코어링 중에 리본의 더 큰 버클링으로 이어질 수 있다. 추가로, 유리 리본(204)의 두께는 스코어링 장치(130)가 스코어링 중에 압력을 인가할 때에 유리 리본(204)이 노징 재료(120)에 대해 평탄화되게 할 수 있는 능력에 영향을 미친다. 유리 리본(204)이 지지 노징(110)에 의해 충분히 지지되지 않을 때에, 스코어링 장치(130)가 의도된 분리 라인을 따라 압축 응력을 생성하고, 그에 의해 벤트 손실 또는 해클을 가져올 수 있다. 유리 리본(204)이 0.4 ㎜ 미만의 두께일 때에, 벤트 손실 또는 해클의 가능성이 상승된다. 버클링, 파손 및 파단에 추가하여, 유리 시트(205)의 모서리 품질은 유리 리본(204)이 평탄화될 수 없을 때에 영향을 받는다. 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도를 갖는 노징 재료(120)는 스코어링 장치(130)가 스코어링 중에 충분한 압력을 인가하게 하는 스코어링 장치(130)와 대향되는 표면을 제공함으로써 유리 리본(204) 내의 버클링 및 압축 응력을 방지하고 벤트 손실 또는 해클을 감소시킨다. 결국, 이것은 후속적으로 인가된 벤딩 모멘트가 벤트를 전파시켜 유리 리본(204)으로부터 유리 시트(205)를 분리하게 한다.
도 3을 재차 참조하면, 유리 리본(204)이 스코어링된 후에, 벤딩 모멘트가 유리 리본(204)에 인가되어 의도된 분리 라인(즉, 벤트)에서 유리 리본(204)으로부터 유리 시트(205)를 분리한다. 하나의 실시예에서, 벤딩 모멘트는 도 3에 도시된 것과 같이 캐리지(150)로써 유리 리본(204)에 인가된다. 캐리지(150)는 로봇 암 또는 유사한 작동기 등의 작동기(도시되지 않음)로써 어떤 위치에 대해 왕복되고, 진공 척(vacuum chuck)(152) 또는 유리 시트를 고정하는 유사한 공구를 사용하여 지지 노징(110)의 하류로(즉, 도 3에서 음의 y-방향으로) 유리 리본(204)에 부착된다. 캐리지(150)가 유리 리본(204)에 부착된 후에, 벤딩 모멘트가 화살표 154에 의해 표시된 것과 같이 지지 노징을 향해 캐리지(150)를 피벗함으로써 유리 리본(204)에 인가된다. 인가된 벤딩 모멘트는 지지 노징(110)에 대해 유리 리본을 벤딩한다.
벤딩 전에, 유리 리본은 재차 굴곡된다(즉, 유리 리본은 스코어링 장치의 제거 후에 약간의 스프링백을 갖는다). 벤딩 모멘트가 유리 리본(204)에 인가될 때에, 유리 리본(204)의 곡률이 노징 재료(120)의 낮은 마찰 계수에 의해 도움을 받아 평탄화되는 경향이 있다. 이와 같이, 유리 리본(204)으로의 벤딩 모멘트의 인가는 노징 재료(120)에 대해 유리 리본(204)을 평탄화하고 그에 의해 리본의 폭을 가로질러 지지 노징(110)과 유리 리본(204)을 다시 맞물린다. 낮은 마찰 계수는 유리 리본(204)이 노징 재료(120) 상에서 활주되게 하기 때문에, 유리 리본(204)이 지지 노징(110)에 대해 벤딩될 때에, 스크라이빙 라인(scribing line)에 인접한 영역 내의 유리 시트(205) 또는 유리 리본(204)의 제어 불가능한 파손이 방지된다. 유리 리본(204)의 곡률이 도 4c에 도시된 것과 같이 노징 재료(120)에 대해 거의 평탄화되면, 벤딩 모멘트의 계속된 인가는 유리 시트(205)가 벤트에 인접한 제어 불가능한 파손 없이 도 3에 도시된 것과 같이 벤트를 따라 유리 리본(204)으로부터 분리되게 한다.
도 2를 재차 참조하면, 유리 시트를 분리하는 방법 및 장치가 다양한 유리 제조 장치에서 사용될 수 있다. 예시의 유리 제조 장치(200)의 하나의 실시예가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 유리 제조 장치는 도 1에 도시된 것과 같이 지지 노징(110)을 갖는 분리 장치(100)를 이용한다. 유리 제조 장치(200)는 용융 용기(210), 정제 용기(fining vessel)(215), 혼합 용기(220), 전달 용기(225), 용융 인발 기계(FDM: fusion draw machine)(241) 및 분리 장치(100)를 포함한다. 유리 배치 재료가 화살표 212에 의해 표시된 것과 같이 용융 용기(210) 내로 유입된다. 배치 재료가 용융되어 용융 유리(226)를 형성한다. 정제 용기(215)는 용융 용기(210)로부터 용융 유리(226)를 수용하고 기포가 용융 유리(226)로부터 제거되는 고온 처리 영역을 갖는다. 정제 용기(215)는 연결 튜브(222)에 의해 혼합 용기(220)에 유체 결합된다. 혼합 용기(220)는 결국 연결 튜브(227)에 의해 전달 용기(225)에 유체 결합된다.
전달 용기(225)는 다운커머(downcomer)(230)를 통해 FDM(241) 내로 용융 유리(226)를 공급한다. FDM(241)은 입구(232), 형성 용기(235) 및 견인 롤 조립체(240)를 포함한다. 도 2에 도시된 것과 같이, 다운커머(230)로부터의 용융 유리(226)는 형성 용기(235)로 이어지는 입구(232) 내로 유동된다. 형성 용기(235)는 루트(root)(239)에서 함께 융합되기 전에 트로프(trough)(237) 내로 유동되고 그 다음에 2개의 측면(238a, 238b) 아래로 진행되는 용융 유리(226)를 수용하는 개구(236)를 포함한다. 루트(239)는 2개의 측면(238a, 238b)이 합류되는 곳 및 용융 유리(226)의 2개의 오버플로 벽이 견인 롤 조립체(240)에 의해 하향으로 인발되어 유리 리본(204)을 형성하는 곳이다.
유리 리본(204)이 견인 롤 조립체(240)로부터 배출될 때에, 용융 유리가 응고된다. 유리 리본(204)의 모서리 및 중심에서의 용융 유리의 두께의 차이로 인해, 유리 리본(204)의 중심이 유리 리본(204)의 모서리보다 빠르게 냉각 및 응고되고 그에 의해 유리 리본(204)의 모서리로부터 중심으로의 온도 구배를 생성한다. 용융 유리가 냉각될 때에, 온도 구배는 응력이 유리 내에 생성되게 하고 이것은 결국 유리가 측면 방향으로 (유리의 한 모서리로부터 다른 모서리로의 방향으로) 굴곡 또는 만곡되게 한다. 일반적으로, 유리 리본(204)이 얇을수록, 유리가 더 크게 만곡된다. 유리 리본(204)이 응고되면, 유리 리본이 위에서 설명된 것과 같이 시트로의 절단을 위해 유리 분리 장치(100) 내로 반송될 수 있다.
유리 분리 장치는 용융 인발 공정에서 사용되는 것으로서 여기에서 설명되었지만, 유리 분리 장치는 슬롯 인발 장치 또는 다른 인발 다운 장치를 포함하는 다른 종류의 유리 제조 장치와 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
예
70A의 쇼어 경도, 1.004의 정지 마찰 계수 및 0.901의 운동 마찰 계수를 갖는 노징 재료가 다지아 테크놀로지 컴퍼니 리미티드로부터 얻어진다. 구체적으로, 재료는 실리콘 고무로서 상업적으로 이용 가능하다. 노징 재료는 0.4 ㎜ 미만의 두께의 연속 유리 리본과 함께 유리 분리 장치에서 사용된다. 상기 장치는 우선 대조군으로서 대략 64A의 쇼어 경도, 대략 1.45의 정지 마찰 계수 및 대략 1.29의 운동 마찰 계수를 갖는 표준 노징 재료로써 동작된다. 동일한 장치가 모든 다른 변수를 일정하게 유지한 상태의 개시된 노징 재료를 포함하도록 변형된다. 도 5a에 도시된 실험의 결과에 따르면, 개시된 노징 재료는 분리된 유리 시트의 상부, 중간 및 저부 모서리를 가로질러 모서리 품질을 일관되게 개선하고, 국부 버클링 및 벤트 손실을 감소시킨다. 도 5b에 반영된 것과 같이, 수용 가능한 분리된 유리 시트의 총 수율이 또한 증가되고, 이 때에 최소의 유리 시트가 분리 중에 손실된다. 70A의 쇼어 경도, 0.45 내지 1.004의 범위 내의 정지 마찰 계수 및 0.4 내지 0.901의 범위 내의 운동 마찰 계수를 갖는 다른 샘플의 노징 재료가 사용되고, 도 5a에 도시된 것들과 유사한 결과를 가져온다.
여기에서 설명된 연속 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 장치 및 방법은 0.4 ㎜ 이하의 두께를 갖는 유리 리본과 연계하여 사용하는 데 특히 적합하다. 여기에서 설명된 장치 및 방법은 용융 인발 공정 또는 유사한 다운드로우 공정으로써 제조된 유리 리본 등의 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 데 사용될 수 있다. 스코어링 중의 유리 리본의 응력, 변형 및 잠재적 파손이 여기에서 설명된 재료 성질을 갖는 노징 재료를 사용함으로써 상당히 완화되거나 제거될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 나아가, 의도된 분리 라인에 인접한 영역 내의 유리 리본 또는 유리 시트의 파손은 벤딩 모멘트가 인가될 때에 유리 리본이 구속되지 않고 자유롭게 굴곡되도록 벤딩 모멘트의 인가 전에 여기에서 설명된 것과 같은 노징 재료를 사용함으로써 상당히 완화되거나 제거될 수 있다. 따라서, 여기에서 설명된 장치 및 방법은 유리 리본 또는 유리 리본으로부터 분리된 유리 시트 내에서의 파손, 버클링 및 파단의 발생을 감소시키고 그에 의해 폐기물을 감소시키고 유리 제조 장치의 모서리 품질 및 수율을 개선하는 데 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
다양한 변형 및 변화가 청구된 주제의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 여기에서 설명된 실시예에 대해 수행될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 분명할 것이다. 이와 같이, 본 명세서는 이러한 변형 및 변화가 첨부된 특허청구범위의 범주 및 그 등가물 내에 속하면 여기에서 설명된 다양한 실시예의 변형 및 변화를 포함하도록 의도된다.
제1 태양에서, 본 발명은, 유리 기판 분리 장치에 있어서, 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도 및 1.2 이하의 유리 기판에 대한 마찰 계수를 갖는 노징 재료를 포함하는 지지 노징과; 지지 노징과 대향되는 스코어링 장치와; 지지 노징을 유리 기판과 맞물리기 위해 지지 노징에 결합된 작동기를 포함하는 분리 장치를 제공한다.
제2 태양에서, 본 발명은, 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법에 있어서, 반송 경로를 따라 유리 리본을 인발하는 단계; 지지 노징 및 스코어링 장치를 포함하는 분리 장치를 통해 유리 리본을 유도하는 단계로서, 여기서 반송 경로는 지지 노징과 스코어링 장치 사이에 위치되어 있는 것인, 단계; 지지 노징의 노징 재료를 유리 리본의 제1 표면의 적어도 일부와 맞물리는 단계; 스코어링 장치를 의도된 분리 라인을 따라 유리 리본의 제2 표면과 맞물리는 단계로서, 여기서 의도된 분리 라인은 지지 노징을 따라 있는 것인, 단계; 의도된 분리 라인 상에서 유리 리본의 제2 표면에 걸쳐 스코어링 장치를 횡단시켜 유리 리본의 제2 표면 내에 부분 벤트를 도입하는 단계를 포함하고, 노징 재료는 스코어링 장치가 유리 리본의 제2 표면에 걸쳐 횡단될 때에 유리 리본의 측면 모서리가 측면 방향으로 노징 재료에 대해 활주되고 유리 리본의 제1 표면이 노징 재료와 접촉되도록 유리의 제1 표면에 대해 충분히 낮은 마찰 계수를 갖고, 노징 재료는 부분 벤트가 유리 리본의 전체 폭을 가로질러 연장되도록 충분히 높은 경도를 갖는 것인, 방법을 제공한다.
제3 태양에서, 본 발명은, 유리 리본을 분리하는 방법에 있어서, 분리 장치의 지지 노징에 근접하게 유리 리본을 위치시키는 단계로서, 여기서 유리 리본은 두께를 갖는 것인, 단계; 작동기를 사용하여 유리 리본을 지지 노징과 맞물리는 단계로서, 여기서 지지 노징은 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도 및 유리 기판에 대해 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 노징 재료를 포함하는 것인, 단계; 지지 노징과 대향 위치된 스코어링 장치로써 의도된 분리 라인을 따라 유리 리본을 스코어링하여 유리 리본의 표면 내에 부분 벤트를 형성하는 단계로서, 여기서 스코어링 장치는 노징에 대해 유리 리본을 평탄화하는 것인, 단계; 유리 리본에 벤딩 모멘트를 인가하여 유리 리본의 두께를 통해 벤트를 전파시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
제4 태양에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 태양에 따른 분리 장치에 있어서, 노징 재료는 유리 리본에 대해 0.8 이상 및 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 분리 장치를 제공한다.
제5 태양에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 태양에 따른 분리 장치에 있어서, 노징 재료는 유리 리본에 대해 0.8 이상 및 1.0 이하의 마찰 계수를 갖는 분리 장치를 제공한다.
제6 태양에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 태양에 따른 분리 장치에 있어서, 노징 재료는 68A 이상 및 70A 이하의 쇼어 경도를 갖는 분리 장치를 제공한다.
제7 태양에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 태양에 따른 분리 장치에 있어서, 노징 장치는 정합성 노징 장치인 분리 장치를 제공한다.
제8 태양에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 태양에 따른 분리 장치에 있어서, 노징 장치는 고정된 노징 장치인 분리 장치를 제공한다.
제9 태양에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 태양에 따른 분리 장치에 있어서, 노징 재료는 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도를 갖는 분리 장치를 제공한다.

Claims (19)

  1. 유리 기판 분리 장치에 있어서,
    64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도(Shore hardness) 및 1.2 이하의 유리 기판에 대한 마찰 계수를 갖는 노징 재료(nosing material)를 포함하는 지지 노징(support nosing);
    지지 노징과 대향되는 스코어링 장치(scoring device); 및
    지지 노징을 유리 기판과 맞물리기 위해 지지 노징에 결합된 작동기
    를 포함하는 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 노징 재료는 유리 기판에 대해 0.8 이상 및 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 것인 분리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 노징 재료는 유리 기판에 대해 0.8 이상 및 1.0 이하의 마찰 계수를 갖는 것인 분리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 노징 재료는 68A 이상 및 70A 이하의 쇼어 경도를 갖는 것인 분리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 노징 장치는 정합성 노징 장치인 분리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 노징 장치는 고정된 노징 장치인 분리 장치.
  7. 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법에 있어서,
    반송 경로를 따라 유리 리본을 인발하는 단계;
    지지 노징 및 스코어링 장치를 포함하는 분리 장치를 통해 유리 리본을 유도하는 단계로서, 여기서 반송 경로는 지지 노징과 스코어링 장치 사이에 위치되어 있는 것인, 단계;
    지지 노징의 노징 재료를 유리 리본의 제1 표면의 적어도 일부와 맞물리는 단계;
    스코어링 장치를 의도된 분리 라인을 따라 유리 리본의 제2 표면과 맞물리는 단계로서, 여기서 의도된 분리 라인은 지지 노징을 따라 있는 것인, 단계;
    유리 리본의 제2 표면에 걸쳐 의도된 분리 라인 상에서 스코어링 장치를 횡단시켜 유리 리본의 제2 표면 내에 부분 벤트를 도입하는 단계
    를 포함하고, 여기서
    노징 재료는 스코어링 장치가 유리 리본의 제2 표면에 걸쳐 횡단될 때에 유리 리본의 측면 모서리가 측면 방향으로 노징 재료에 대해 활주되고 유리 리본의 제1 표면이 노징 재료와 접촉되도록 유리의 제1 표면에 대해 충분히 낮은 마찰 계수를 갖고,
    노징 재료는 부분 벤트가 유리 리본의 전체 폭을 가로질러 연장되도록 충분히 높은 경도를 갖는 것인
    방법.
  8. 제7항에 있어서, 노징 재료는 유리 리본에 대해 0.8 이상 및 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 것인 방법.
  9. 제7항에 있어서, 노징 재료는 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도를 갖는 것인 방법.
  10. 제7항에 있어서, 노징 재료는 유리 리본에 대해 0.8 이상 및 1.0 이하의 마찰 계수를 갖는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 노징 재료는 68A 이상 및 70A 이하의 쇼어 경도를 갖는 것인 방법.
  12. 제7항에 있어서, 노징 장치는 정합성 노징 장치인 방법.
  13. 제7항에 있어서, 노징 장치는 고정된 노징 장치인 방법.
  14. 유리 리본을 분리하는 방법에 있어서,
    분리 장치의 지지 노징에 근접하게 유리 리본을 위치시키는 단계로서, 여기서 유리 리본은 두께를 갖는 것인, 단계;
    작동기를 사용하여 유리 리본을 지지 노징과 맞물리는 단계로서, 여기서 지지 노징은 64A 초과 및 80A 이하의 쇼어 경도 및 유리 리본에 대해 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 노징 재료를 포함하는 것인, 단계;
    지지 노징과 대향 위치된 스코어링 장치로써 의도된 분리 라인을 따라 유리 리본을 스코어링하여 유리 리본의 표면 내에 부분 벤트를 형성하는 단계로서, 여기서 스코어링 장치는 노징에 대해 유리 리본을 평탄화하는 것인, 단계;
    유리 리본에 벤딩 모멘트를 인가하여 유리 리본의 두께를 통해 벤트를 전파시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 노징 재료는 유리 리본에 대해 0.8 이상 및 1.2 이하의 마찰 계수를 갖는 것인 방법.
  16. 제14항에 있어서, 노징 재료는 유리 리본에 대해 0.8 이상 및 1.0 이하의 마찰 계수를 갖는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 노징 재료는 68A 이상 및 70A 이하의 쇼어 경도를 갖는 것인 방법.
  18. 제14항에 있어서, 노징 장치는 정합성 노징 장치인 방법.
  19. 제14항에 있어서, 노징 장치는 고정된 노징 장치인 방법.
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