KR20160064211A

KR20160064211A - 얇은 유리를 추가적으로 처리하기 위한 방법, 및 그러한 방법에 따라서 생산된 얇은 유리

Info

Publication number: KR20160064211A
Application number: KR1020167011412A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 오르트너; 클레멘스 오테르만; 쿠르트 나테르만; 초우퀘트 마르쿠스 하이스; 라이너 리이발트
Original assignee: 쇼오트 아게
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-06-07
Also published as: TW201529297A; KR101728649B1; US9908730B2; TWI556955B; JP2017500258A; CN105636887B; CN105636887A; WO2015044430A1; DE112014003264A5; JP6246342B2; DE102013110803A1; DE112014003264B4; US20160207726A1

Abstract

본 발명은 얇은 유리(1)를 추가적으로 처리하기 위한 방법에 관한 것이다. 얇은 유리(2)는, 추가적인 처리를 통해,

보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받으며, 여기에서

및

는, 굽힘 응력 하에서 얇은 유리(1)의 샘플(10)의 파괴 시 인장 응력의 평균 값이고, L_ref 는 에지 길이를 나타내고, A_ref 는 샘플(10)의 표면적을 나타내며,

는 샘플(10)의 표면에서의 파단의 경우에 인장 응력의 평균 값이고,

는 샘플(10)의 에지로부터 시작하는 파단의 경우에 인장 응력의 평균 값이며, Δ_e 및 Δ_a는 평균 값(

또는

)의 표준 편차를 나타내고, A_app 는 얇은 유리(1)의 표면적이고, L_app 는 얇은 유리(1)의 대향 에지들(22, 23)의 합산된 에지 길이이며, Φ는 적어도 반년의 시간에서의 사전에 정해진 최대 파단율이다.

Description

얇은 유리를 추가적으로 처리하기 위한 방법, 및 그러한 방법에 따라서 생산된 얇은 유리{METHOD FOR ADDITIONALLY PROCESSING THIN GLASS, AND THIN GLASS PRODUCED ACCORDING TO THE METHOD}

본 발명은 일반적으로 얇은 유리, 특히 1 밀리미터 미만의 두께를 가지는 유리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 얇은 유리 리본을 롤로 권취하는 것에 의해서 얇은 유리 리본을 성형(confectioning)하는 것에 관한 것이다.

얇은 유리는 여러 기술 분야에서, 예를 들어, 몇 가지를 언급하면, 디스플레이, 광전자 구성요소를 위한 윈도우, 캡슐화(encapsulation), 및 전기 절연 층을 위해서 이용된다.

추가적인 처리(processing)를 위해 얇은 유리를 취급할 수 있게 하기 위해서, 얇은 유리 리본을 롤로 권취하는 것이 유리하다. 그에 따라, 추가적인 처리 중에, 유리는 롤로부터 직접적으로 풀려서(unwound) 처리될 수 있을 것이다. 그러나, 이와 관련된 문제점은, 롤로 권취할 때, 굽힘 응력이 유리 내에서 생성된다는 것이다. 이러한 굽힘 응력이 코일형 유리 리본의 파괴를 초래할 수 있을 것이다. 이미 단일 파단이 상당한 문제를 초래할 수 있는데, 이는, 풀리는 도중에, 리본의 파단 지점에서 처리 작업이 중단되어야 하기 때문이다.

US 2013/0196 163 A1은 유리를 굽히기 위한 방법을 설명하며, 여기서는, 굽힘 중에 굽힘 라인의 중립 평면이 보강 층 내에 놓이도록 하는 방식으로 그리고 유리 웨브(web)가 굽힘-유도된 압축 응력 구역 내에 완전히 놓이도록 하는 방식으로, 유리 웨브가 보강 층 상으로 라미네이트(laminate)된다. 이는, 복수의 유리 두께에 해당하는 두께의 보강 필름을 필요로 하고, 라미네이트를 위해서 이용되는 고강도의 접착제가 낮은 크리핑(creeping) 거동을 나타내야 하며 그에 따라 경화될 때 취성(brittle)을 나타낼 것이다. 그러나, 큰 강도는, 접착제의 탈착이 어려울 때 또는 접착제가 완전히 제거될 수 없을 때, 문제를 야기할 수 있을 것이다. 아무튼, 접착제의 제거는, 절단 전에 필요한 부가적인 처리 단계가 된다. 또한, 권취 방향이 미리 규정된다. 코일형 유리의 파괴 강도와 관련하여, 접착제 접합부 내의 크리핑 및 보강 층 내의 응력 완화를 고려하여야 한다. 만약, 응력 완화로 인해서, 중립 평면이 유리 웨브 내로 천이(shift)된다면, 유리가 인장 응력 하에 있게 되고, 그러한 인장 응력은 심지어 풀림 도중에 증가될 수 있을 것이다.

US 824 1751 B2는, 굽힘부에 대해서 최소 굽힘 반경이 준수되는 경우에 순간적인 파단 가능성이 낮은 유리 롤을 설명한다. 그러나, 이 문헌은 지연(delay)을 가지고 발생되는 파단의 양태를 고려하지 않는다. 특히, 유리 리본의 에지(edge)에서 발생되는 파단이 무시되었다. 이러한 문헌에서 설명되는 치수결정 규칙(dimensioning rule)에서, 유리 파괴는 매우 짧은 시간 이후에 예상되어야 한다.

그러나, 종종, 얇은 유리는 즉각적으로 추가 처리되지 않는다. 오히려, 얇은 유리 롤이 특정 기간 동안 저장될 것임을 추정할 수 있다. 또한, 처리 설비로의 운송에 시간이 소요될 것이고, 부가적인 동적 하중(dynamic load)을 유발할 것이다.

또한, 접착된 얇은 유리 시트 또는 재료 복합체 내의 얇은 유리와 같이, 심지어 추가적으로 처리되는 얇은 유리의 경우에도, 처리에 의해서 유발되는, 재료 내의 인장 응력으로 인한 유리 파괴에 따른 유리 요소의 파괴를 방지해야 할 필요가 있다.

이에 따라, 본 발명은, 임의의 가능한 유리 파괴가 방지되게 하는 방식으로 또는 임의의 가능한 유리 파괴가 적어도 횟수 면에서 감소되게 하는 방식으로 얇은 유리를 제공하려는 목적 또는 얇은 유리를 추가적으로 처리하려는 목적을 기초로 한다.

이러한 목적은 독립항의 청구 대상에 의해서 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예 및 수정예가 종속항에서 구체화되어 있다.

따라서, 본 발명은 얇은 유리를 추가적으로 처리하기 위한, 특히 얇은 유리 리본을 추가적으로 처리하기 위한 방법을 제공하며, 추가적인 처리를 통해, 얇은 유리는 이하의 표현식보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받는다.

(1)

여기에서,

및

는 굽힘 응력 하에서 얇은 유리의 샘플의 파괴 시 인장 응력의 평균 값이고, L_ref 는 에지 길이이고, A_ref 는 샘플의 표면적이고,

는 샘플의 표면에서의 파단의 경우에 파괴 시의 인장 응력의 평균 값이고,

는 샘플의 에지로부터 나타나는 파단의 경우에 파괴 시의 인장 응력의 평균 값이며, Δ_e 및 Δ_a는 각각 평균 값(

및

)의 표준 편차를 나타내고, A_app 는 얇은 유리의 표면적이고, L_app 는 얇은 유리의 대향 에지들의 합산된 에지 길이이며, Φ는 적어도 반년의 기간 내의 미리 규정된 최대 파단율(maximum fracture rate)이다. 평균 값(

및

)은 특히 산술적인 평균 값이다.

명확하게, 샘플의 적용 가능한 에지 길이(L_ref) 및 표면적(A_ref)은, 각각의 굽힘 응력을 받는, 파괴 테스트에 대해서 이용되는 유리 시편의 표면 영역 및 에지의 해당 부분들이다. 그에 따라, L_ref 및 A_ref 는 또한, 샘플이 파괴될 때 임계 하중을 받는 에지 그리고 표면 영역의 해당 부분들을 나타내는, 기준 길이 및 기준 표면적을 각각 나타낸다. 따라서, 본 발명의 의미에서, 샘플이라는 용어는 특히, 굽힘 응력을 받는 얇은 유리의 유리 시편의 해당 부분을 지칭한다. 굽힘 응력이 또한 유리 시편으로 계속적으로 인가될 수 있을 것이다. 이러한 경우에, 표면적(A_ref) 및 에지 길이(L_ref)는, 계속적인 테스트 중에 굽힘 응력을 받는 유리 시편의 모든 부분 전체를 나타낸다. 본 발명의 목적을 위해서, 샘플이라는 용어는, 다시, 유리 시편의 테스트되는 전체 부분을 지칭한다. 만약 유리 시편이 그 대향 에지들의 전체 길이에 걸쳐서 그리고 그 전체 표면적에 걸쳐서 하중을 계속적으로 또는 동시에 받는다면, 그에 따라, 유리 시편의 표면적 및 에지 길이는 샘플의 표면적 및 에지 길이에 상응한다. 그러나, 심지어 이러한 경우에도, 전형적으로 전체 에지 길이가 테스트되지는 않을 것이다. 만약 유리 시편이 단축적으로(uniaxially) 굽혀진다면, 대향하는 길이방향 에지들이 하중을 받고, 횡방향 에지들은 하중을 받지 않는다. 따라서, 이러한 경우에, 샘플의 에지 길이는 인장 응력을 받는 2개의 대향 에지들의 에지 길이이다.

바람직하게 500 ㎛ 미만, 보다 바람직하게 350 ㎛ 이하, 가장 바람직하게 100 ㎛ 이하의 두께를 가지는 얇은 유리가 추가적으로 처리된다. 최소 두께는 바람직하게 5 ㎛이다. 특히 바람직한 두께 범위가 20 ㎛ 내지 200 ㎛이다. 본 발명에 따른 방법은 특히 {10 ㎛, 15 ㎛, 20 ㎛, 25 ㎛, 30 ㎛, 35 ㎛, 40 ㎛, 45 ㎛, 50 ㎛, 55 ㎛, 65 ㎛, 70 ㎛, 75 ㎛, 85 ㎛, 100 ㎛, 110 ㎛, 120 ㎛, 145 ㎛, 160 ㎛, 180 ㎛, 200 ㎛, 210 ㎛, 250 ㎛}의 세트로부터 선택된 두께(t)를 가지는 얇은 유리에 적용될 수 있을 것이다.

그러한 방법에서, 본 발명에 따른 얇은 유리 물품이 얻어지고, 그러한 얇은 유리는, 전술한 표현식 (1)보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받는다.

본 발명은, 유리의 에지에서의 파단 그리고 표면에서의 파단이 유리 내의 상이한 불완전성(imperfection)에 의해서 유발된다는 것 그리고 이러한 파단 가능성들이 통계적으로 서로 독립적이라는 발견에 기초한다. 그에 따라, 에지에서의 파괴 강도 그리고 표면 영역 내에서의 파괴 강도와 관련한 유리 강도가 서로 독립적으로 고려된다. 유효 파괴 강도가 표면 영역에서의 파단 및 에지에서의 파단에 대해서 최소의 인장 응력에 의해서 전술한 표현식에 따라서 계산된다. 이러한 방식으로, 특히, 전형적으로 상이한, 굽힘 응력 하에서 발생되는 에지에서의 파단 및 표면 영역 내에서의 파단에 대한 얇은 유리의 수명이 고려된다. 그에 따라, 이제, 본 발명은, 수명 또는 특정 기간 내의 파단 가능성을 미리 규정하는 것에 의해서 유리 물품의 인장 응력을 조정할 수 있게 한다.

미리 규정된 최대 파단율(Φ)은 바람직하게 0.1 이하(즉, 10% 이하), 보다 바람직하게 0.05 미만(5% 미만)이다.

최대 10년과 같은 다소 긴 기간 내의 낮은 파단 가능성을 달성하기 위해서, 추가적인 처리를 행하면, 추가적인 처리에 의해서 얻어진 얇은 유리 또는 유리 물품이 (2)

보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받는 것이 바람직하다.

1.15/0.93 = 1.236의 비율에 의한 최대 인장 응력의 이러한 비교적 작은 감소는 이미, 인장 응력을 받는 유리 물품의 수명의 상당한 증가를 초래한다.

얇은 유리를 추가적으로 처리하는 방법은, 특히 부가적으로, 바람직하게 처리되는 얇은 유리 상에 인장 응력을 인가하는 단계 이전의, 유리 강도의 테스트를 포함할 수 있을 것이다. 그에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 얇은 유리를 추가적으로 처리하기 위한 방법은, 바람직하게 추가적인 처리 중에 인장 응력을 인가하는 단계 이전에, 파괴 시의 인장 응력의 평균 값(

및

) 및 이들의 표준 편차(Δ_e 및 Δ_a)가 얇은 유리의 샘플에 대해 결정되는 단계, 그리고, 바람직하게 그 치수[특히 그 표면적(A_APP) 및 에지 길이(L_app)에 의해서 주어짐]에 의존하여, 전술한 매개변수로부터 얇은 유리의 최대 인장 응력이 결정되는 단계, 그리고 추가적인 처리 중에, 얇은 유리가 이어서 결정된 최대 인장 응력을 초과하지 않는 인장 응력을 받는 단계를 포함하는 것이 일반적으로 고려된다. 파괴 테스트를 기초로 결정되는 바와 같은 그러한 최대 인장 응력은 반드시 전술한 표현식 (1) 및 (2)를 기초로 결정될 필요는 없다. 그러나, 본 발명에 따라서, 인장 응력을 받을 때 긴 수명을 유지하기 위해서 파괴 테스트에 기초한 다른 표현식으로 상한선이 결정된다면, 그러한 상한선은 표현식(1), 바람직하게 표현식(2)에 의해서 주어진 바와 같은 문턱값을 초과하지 않는다.

바람직하게, 본 발명에 따른 유리 물품의 얇은 유리가 추가적인 처리로 인해서 적어도 21 MPa의 최대 인장 응력을 받는다. 이는, 그럼에도 불구하고 매우 긴 수명 동안 큰 응력 하중을 허용하거나, 그에 따라 반년을 초과하는 긴 시간에 걸친 낮은 파단 가능성을 허용한다.

유리 물품이 바람직하게는 리튬 알루미노실리케이트 유리, 소다-라임 실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 무-알칼리 또는 저-알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 그러한 유리는 예를 들어, 하향인발식(downdraw) 인발 프로세스와 같은 인발 프로세스에 의해서, 오버플로우 융합(overflow fusion) 또는 플로트(float) 기술과 같은 기술에 의해서 얻어진다.

특히, 앞서 구체적으로 기재한 바와 같이 적어도 21 MPa의 인장 응력에서의 낮은 파단 가능성을 위해서, 얇은 유리로서는 보로실리케이트 유리가 적합하다. 바람직하게, 산화물 기반에서, 중량%로, 이하의 성분을 포함하는 조성을 가지는 보로실리케이트 유리가 이용된다.

SiO₂ 40　-　75

Al₂O₃ 1　-　25

B₂O₃ 0　-　16

알칼리 토류 산화물 1　-　30

알카리 산화물 0　-　1.

산화물 기반에서, 중량%로 이하의 성분을 포함하는 조성을 가지는 유리가 특히 바람직하다.

SiO₂ 45　-　70

Al₂O₃ 5　-　25

B₂O₃ 1　-　16

알칼리 토류 산화물 1　-　30

알카리 산화물 0　-　1.

유리하게, 특히 0.05 중량% 미만, 바람직하게 0.03 중량% 미만의 Fe₂O₃ 함량을 가지는 저-철(low-iron) 또는 무-철(iron-free) 유리가 이용될 수 있는데, 이는 이러한 유리가 감소된 흡수를 나타내고 그에 따라 특히 향상된 투명도를 허용하기 때문이다.

그러나, 다른 적용예를 위한 바람직한 유리는 또한 그레이 유리(gray glass) 또는 채색된 유리를 포함한다.

일 실시예에 따라서, 템퍼링(tempering)된 또는 템퍼링될 수 있는 유리가 이용된다. 이러한 유리는 이온 교환에 의해서 화학적으로, 또는 열적으로, 또는 화학적 템퍼링 및 열적 템퍼링의 조합에 의해서 템퍼링되었을 수 있거나, 템퍼링되기에 적합할 수 있을 것이다.

광학적 유리, 예를 들어 헤비 플린트(heavy flint) 유리, 란타늄 헤비 플린트 유리, 플린트 유리, 라이트 플린트(light flint) 유리, 크라운 유리, 보로실리케이트 크라운 유리, 바륨 크라운 유리, 헤비 크라운 유리, 또는 불소 크라운 유리가 유리 재료로서 또한 이용될 수 있을 것이다.

본 발명은, 이미 높은 강도를 나타내는 유리의 기계적 성질을 최적화하는 데 있어서, 및/또는 추가적인 처리 중에 이러한 기계적인 성질을 고려하는 데 있어서 특히 적합하다. 유리가 실제로 큰 기계적 응력을 받는 적용예를 위해서, 고강도 유리가 전형적으로 이용된다. 이에 따라, 그러한 유리는 표면 영역에 작용하는 굽힘 응력에 저항하도록 구성된다. 바로 이러한 경우에, 유리의 에지가 결정적인 취약성을 나타낸다. 최종적으로, 시트의 에지가 결함을 가진다면 그리고 또한 굽힘 응력을 받는다면, 고강도 유리로 제조된 유리 시트가 매우 신속하게 파괴될 것이다. 본 발명은 이제, 예를 들어 보다 큰 유리 시트를 절단하는 것에 의해서 개별적인 유리 시트가 그들의 최종적인 크기로 절단될 때, 에지가 그 품질을 지속적으로 유지하는지의 여부를 고려할 수 있게 한다. 예를 들어, 스코어링 휘일(scoring wheel)이, 마모로 인해서, 유리 에지에 손상을 남기는 일이 발생할 수 있을 것이다. 이러한 일이 발생되는 경우에, 전체 유리 시트의 강도가 상당히 감소될 것이다. 본 발명에 따른 방법을 이용하면, 생산된 제품 상에서의 그러한 변경을 매우 정밀하게 결정할 수 있고, 에지 형성 프로세스의 개선의 효율성을 확인할 수 있으며, 그리고 최대 인장 응력을 특정하는 데 있어서 이를 고려할 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따라서 에지 강도를 모니터링하는 것에 의해서, 수명이 증가될 수 있고 미리 결정된 시간 내의 파단 가능성의 감소가 달성될 수 있는, 고강도 유리가 나열되어 있다.

일 실시예에 따르면, 몰%의 몰농도 조성을 갖는 이하의 성분을 포함하는 유리가 적합하다.

성분 몰%

SiO₂ 56-70

Al₂O₃ 10.5-16

B₂O₃ 0-3

P₂O₅ 0-3

Na₂O 10-15

K₂O 0-2

MgO 0-3

ZnO 0-3

TiO₂ 0-2.1

SnO₂ 0-1

F 0.001-5.

이러한 실시예의 개선예에서, 적용되는 이차적인 조건은, 불소의 몰농도 함량 대 B₂O₃ 의 몰농도 함량의 비율 즉, F/B₂O₃ 가 0.0003 내지 15, 바람직하게 0.0003 내지 11, 보다 바람직하게 0.0003 내지 10의 범위에 있도록 하는 것이다. 이러한 유리는 화학적으로 템퍼링될 수 있고 커버 유리로서 모바일 디스플레이에서 이용될 수 있다.

바람직하게, 조성이 이하의 성분을 포함한다.

성분 몰%

SiO₂ 61 - 70

Al₂O₃ 11 - 14

B₂O₃ 0 - 0.5

Li₂O 0 - 0.1

Na₂O 11 - 15

K₂O 0 - 2

MgO 0 - 3

CaO 0 (없음)

ZnO 0 - 1

CeO₂ 0 - 0.05

ZrO₂ 0 (없음)

SnO₂ 0 - 0.3

F 0.001 - 3

F/B₂O₃ 0.002 - 6.

특히 바람직하게, 조성이 이하의 성분을 포함한다.

성분 몰%

SiO₂ 64 - 70

Al₂O₃ 11 - 14

B₂O₃ 0 - 0.5

Li₂O 0 - 0.1

Na₂O 11 - 15

K₂O 0 - 2

MgO 0 - 3

CaO 0 (없음)

ZnO <　0.1

CeO₂ 0 - 0.05

ZrO₂ 0 (없음)

SnO₂ 0 - 0.3

F 0.001 - 1

F/B₂O₃ 0.002 - 2.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, (중량%인) 이하의 유리 조성의 보로실리케이트 유리가 이용된다.

SiO₂ 60 - 85

Al₂O₃ 1 - 10

B₂O₃ 5 - 20

∑ Li₂O + Na₂O + K₂O 2 - 16

∑ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0 - 15

∑ TiO₂ + ZrO₂ 0 - 5

P₂O₅ 0 - 2.

그리고 선택적으로, 예를 들어 0 내지 5 중량%의 양으로, 또는 “블랙 유리(black glass)"에 대해서 0 내지 15 중량%로 Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 희토류 산화물과 같은 채색 산화물, 그리고 0 내지 2 중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ 와 같은 청정제(refining agent)의 첨가물이 포함된다.

또 다른 적합한 유리의 그룹으로서 무-알칼리 보로실리케이트 유리가 있다. 이러한 경우에, 중량%로서, 이하의 조성이 바람직하다.

성분 중량%

SiO₂ > 58 - 65

Al₂O₃ > 14 - 25

B₂O₃ > 6 - 10.5

MgO 0 - < 3

CaO 0 - 9

BaO > 3 - 8

ZnO 0 - < 2.

이러한 유리는 또한 US 2002/0032117 A1에서 설명되어 있고, 유리 조성에 대한 그 함량 및 유리 특성이 본원의 청구 대상 내에 완전히 포함된다. 이러한 등급의 유리가 상표명 AF 32® 하에서 본 출원인에 의해서 시판되고 있다.

이하는 다른 적합한 무-알칼리 보로실리케이트 유리의 성분의 함량을 나열하고, 우측 열(column) 내에서, 이러한 유리를 기초로, 유사한 성질을 가지는 유리의 등급의 조성 범위를 나열한다.

성분 예(중량%) 범위(중량%)

SiO₂ 70 67 - 73

Al₂O₃ 10 8 - 12

B₂O₃ 10 8 - 12

CaO 6 4 - 9

BaO 1 0.5 - 2

SrO 3 2 - 4.

유리의 바람직한 유형의 또 다른 등급은, 중량%로, 이하의 성분을 가지는 보로실리케이트 유리이다.

성분 중량%

SiO₂ 30 - 85

B₂O₃ 3 - 20

Al₂O₃ 0 - 15

Na₂O 3 - 15

K₂O 3 - 15

ZnO 0 - 12

TiO₂ 0.5 - 10

CaO 0 - 0.1

이러한 유리 등급의 하나의 유리가 스코트(Schott)의 유리 D 263이다. 그러한 유리는 또한 US 2013/207058 A1에서 설명되어 있고, 보다 구체적인 조성, 그리고 유리 조성에 대한 함량 및 그 성질이 본원의 청구 대상 내에 완전히 포함된다.

소다-라임 유리가 또한 적합하다. 이하의 표는 2개의 예시적인 실시예뿐만 아니라, 중량%로, 바람직한 조성 범위의 성분 함량을 나열한다.

	유리 1	유리 2	범위
SiO₂	74.42	71.86	63　-　81
Al₂O₃	0.75	0.08	0 - 2
MgO	0.30	5.64	0 - 6
CaO	11.27	9.23	7 - 14
Li₂O	0.00	0.00	0 - 2
Na₂O	12.90	13.13	9 - 15
K₂O	0.19	0.02	0 - 1.5
Fe₂O₃	0.01	0.04	0 - 0.6
Cr₂O₃	0.00	0.00	0 - 0.2
MnO₂	0.00	0.00	0 - 0.2
Co₃O₄	0.00	0.00	0 - 0.1
TiO₂	0.01	0.01	0 - 0.8
SO₃	0.16	0.00	0 - 0.2
Se	0.00	0.00	0 - 0.1

유리 2는 특히 플로트 프로세스(float process)에서 시트 유리를 생산하는 데 있어서 매우 적합하다.

또한, 일 실시예에 따라서, (중량%로) 이하의 조성을 갖는 소다-라임 실리케이트 유리가 전술한 유리로서 이용된다.

SiO₂ 40 - 80

Al₂O₃ 0 - 6

B₂O₃ 0 - 5

∑ Li₂O + Na₂O + K₂O 5 - 30

∑ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5 - 30

∑ TiO₂+ ZrO₂ 0 - 7

P₂O₅ 0 - 2.

그리고 선택적으로, 예를 들어 0 내지 5 중량%의 양으로, 또는 “블랙 유리"에 대해서 0 내지 15 중량%로 Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 희토류 산화물과 같은 채색 산화물, 그리고 0 내지 2 중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂와 같은 청정제의 첨가물이 포함된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, (중량%로) 이하의 조성을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리가 유리 재료로서 이용된다.

SiO₂ 55 - 69

Al₂O₃ 19 - 25

Li₂O 3 - 5

∑ Na₂O + K₂O 0 - 3

∑ MgO + CaO + SrO + BaO 0 - 5

ZnO 0 - 4

TiO₂ 0 - 5

ZrO₂ 0 - 3

∑ TiO₂+ ZrO₂+ SnO₂ 2 - 6

P₂O₅ 0 - 8

F 0 - 1

B₂O₃ 0 - 2.

그리고 선택적으로, 예를 들어 0 내지 1 중량%의 양으로 Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 희토류 산화물과 같은 채색 산화물, 그리고 0 내지 2 중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ 와 같은 청정제의 첨가물이 포함된다.

또한, (중량%로) 이하의 유리 조성을 갖는 알칼리-알루미노실리케이트 유리가 기판 재료로서 바람직하게 이용된다.

SiO₂ 40 - 75

Al₂O₃ 10 - 30

B₂O₃ 0 - 20

∑ Li₂O + Na₂O + K₂O 4 - 30

∑ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0 - 15

∑ TiO₂+ ZrO₂ 0 - 15

P₂O₅ 0 - 10.

그리고 선택적으로, 예를 들어 0 내지 5 중량%의 양으로, 또는 “블랙 유리"에 대해서 0 내지 15 중량%의 Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 희토류 산화물과 같은 채색 산화물, 그리고 0 내지 2 중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ 와 같은 청정제의 첨가물이 포함된다.

또한, (중량%로) 이하의 유리 조성을 갖는 무-알칼리 알루미노실리케이트 유리가 기판 재료로서 역시 바람직하게 이용된다.

SiO₂ 50 - 75

Al₂O₃ 7 - 25

B₂O₃ 0 - 20

∑ Li₂O + Na₂O + K₂O 0 - 0.1

∑ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5 - 25

∑ TiO₂+ ZrO₂ 0 - 10

P₂O₅ 0 - 5.

그리고 선택적으로, 예를 들어 0 내지 5 중량%의 양으로, 또는 “블랙 유리"에 대해서 0 내지 15 중량%로 Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, Nd₂O₃, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 희토류 산화물과 같은 채색 산화물, 그리고 0 내지 2 중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F, CeO₂ 와 같은 청정제의 첨가물이 포함된다.

또한, (중량%로) 이하의 유리 조성을 갖는 저-알칼리 알루미노실리케이트 유리가 역시 바람직하게 이용된다.

SiO₂ 50 - 75

Al₂O₃ 7 - 25

B₂O₃ 0 - 20

∑ Li₂O + Na₂O + K₂O 0 - 4

∑ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5 - 25

∑ TiO₂+ ZrO₂ 0 - 10

P₂O₅ 0 - 5.

이용될 수 있는 얇은 유리는, 예를 들어, D263, D263 eco, B270, B270 eco, Borofloat, Xensation Cover, Xensation cover 3D, AF 45, AF 37, AF 32, 및 AF 32 eco의 상표명 하에서, 마인츠에 소재하는 Schott AG에 의해서 판매되는 것을 포함한다.

다른 실시예에 따라서, 얇은 유리 물품의 유리가 열처리에 의해서 유리 세라믹으로 변환될 수 있다. 바람직하게, 이러한 경우에, 유리 세라믹은 세라마이즈드(ceramized) 알루미노실리케이트 유리 또는 리튬 알루미노실리케이트 유리, 특히 화학적으로 및/또는 열적으로 테이퍼링된 세라마이즈드 알루미노실리케이트 유리 또는 리튬 알루미노실리케이트 유리로 이루어진다. 다른 실시예에서, 얇은 유리 물품은, 열의 영향 하에서 화재(fire)의 경우에 세라마이즈되거나 추가적으로 세라마이즈되고 그에 따라 증가된 화재 안전성을 제공하는 세라마이즈 가능한(ceramizable) 초기 유리를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 세라마이즈 가능한 유리 또는 이로부터 생산된 유리 세라믹은 초기 유리의 이하의 조성(중량%)으로 바람직하게 이용된다.

Li₂O 3.2 - 5.0

Na₂O 0 - 1.5

K₂O 0 - 1.5

∑ Na₂O + K₂O 0.2 - 2.0

MgO 0.1 - 2.2

CaO 0 - 1.5

SrO 0 - 1.5

BaO 0 - 2.5

ZnO 0 - 1.5

Al₂O₃ 19 - 25

SiO₂ 55 - 69

TiO₂ 1.0 - 5.0

ZrO₂ 1.0 - 2.5

SnO₂ 0 - 1.0

∑ TiO₂ + ZrO₂　+ SnO₂ 2.5 - 5.0

P₂O₅ 0 - 3.0.

다른 실시예에서, 세라마이즈 가능한 유리 또는 이로부터 생산된 유리 세라믹은 초기 유리의 이하의 조성(중량%)으로 바람직하게 이용된다.

Li₂O 3 - 5

Na₂O 0 - 1.5

K₂O 0 - 1.5

∑ Na₂O + K₂O 0.2 - 2

MgO 0.1 - 2.5

CaO 0 - 2

SrO 0 - 2

BaO 0 - 3

ZnO 0 - 1.5

Al₂O₃ 15 - 25

SiO₂ 50 - 75

TiO₂ 1 - 5

ZrO₂ 1 - 2.5

SnO₂ 0 - 1.0

∑ TiO₂+ ZrO₂　+ SnO₂ 2.5 - 5

P₂O₅ 0 - 3.0.

Li₂O 3 - 4.5

Na₂O 0 - 1.5

K₂O 0 - 1.5

∑ Na₂O + K₂O 0.2 - 2

MgO 0 - 2

CaO 0 - 1.5

SrO 0 - 1.5

BaO 0 - 2.5

ZnO 0 - 2.5

B₂O₃ 0 - 1

Al₂O₃ 19 - 25

SiO₂ 55 - 69

TiO₂ 1.4 - 2.7

ZrO₂ 1.3 - 2.5

SnO₂ 0 - 0.4

∑ TiO₂+ SnO₂ < 2.7

P₂O₅ 0 - 3

∑ ZrO₂+ 0.87(TiO₂　+ SnO₂) 3.6 - 4.3.

본 발명에 따른 얇은 유리 물품으로 제조된 얇은 유리 세라믹 물품의 유리 세라믹은, 바람직하게 지배적인 결정 상으로서 고 석영 혼합형 결정(high quarts mixed crystal) 또는 키타이트(keatite) 혼합형 결정을 포함한다. 결정 크기는 바람직하게 70 nm 미만, 보다 바람직하게 50 nm 이하, 가장 바람직하게 10 nm 이하이다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 보다 구체적으로 설명될 것이다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소 또는 균등한 요소를 나타낸다.

도 1은 코일형의 얇은 유리 리본 형태의 유리 물품을 도시한다.
도 2는 인장 응력의 함수로서의 파단 가능성의 그래프이다.
도 3은 시간의 함수로서의 얇은 유리의 파단 가능성을 도시한다.
도 4는 얇은 유리 샘플의 표면 영역 내의 파단에 대한 파괴 시의 인장 응력의 평균 값 및 그 표준 편차를 결정하기 위한 셋업(setup)을 도시한다.
도 5는 얇은 유리의 에지로부터 나타나는 파단에 대한 파괴 시의 인장 응력의 평균 값 및 그 표준 편차를 결정하기 위한 셋업을 도시한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 적용예를 도시한다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 얇은 유리(1)는 얇은 유리 리본(2)의 형태인 얇은 유리(1)를 롤(3)로 권취하는 것에 의해서 추가적으로 처리된다. 2개의 에지(22, 23) 또는 보다 구체적으로 얇은 유리 리본(2)의 길이방향 에지들이 롤(3)의 단부 면을 형성한다. 선택적으로, 롤(3)의 내측 표면이 굴대의 외측 표면과 맞물리도록, 롤(3)이 굴대 주위로 권취될 수 있을 것이다.

이러한 형태의 얇은 유리(1) 또는 얇은 유리 리본(2)이 추가적인 처리 단계를 위해서 롤(3)로부터 후속하여 풀려질 수 있을 것이다. 이러한 형태의 얇은 유리(1)의 성형은, 전자적 구성요소 상의 라미네이션 또는 디스플레이의 제조와 같은, 자동화된 제조 프로세스에 특히 적합하다.

유리 표면을 보호하기 위해서, 도 1에 도시된 예에서와 같이, 다른 웨브 재료(7)가 유리와 함께 권취될 수 있을 것이다. 여기서, 이러한 웨브 재료는 롤 내의 연속적인 유리 층들을 분리한다. 바람직하게, 종이 또는 플라스틱 재료가 웨브 재료(7)로서 이용된다.

만약 제조 프로세스가 자동화된다면, 전체적인 코일형의 얇은 유리 리본(2)이 파단을 나타내지 않는 것 그리고 얇은 유리 리본(2)이 자동화된 풀림 시에 절단되지 않는 것이 중요하다. 그러나, 얇은 유리(1)는, 권취될 때 굽혀진다. 굽힘은, 얇은 유리(1)의 측면들 중 하나로 가해지는 인장 응력을 포함한다. 굽힘 반경이 작을수록, 인장 응력이 더 커진다. 코일형의 얇은 유리 리본(2)은 롤(3)의 내측 표면(31) 상에서 가장 작은 굽힘 반경을 가질 것이다.

이제, 얇은 유리(1)를 롤(3)로 권취하는 것에 의한 얇은 유리(1)의 처리와 추가적인 제조 프로세스에서 롤을 푸는 것 사이에 약간의 시간 간격이 존재할 수 있을 것이다. 통상적으로, 롤(3)은 완성된 후에 어느 정도의 시간 동안 저장될 것이다. 또한, 그 운송에 시간이 소요된다. 굽힘 중에 생성되는 한쪽만의 인장 응력의 결과로서 그리고 얇은 유리 두께에도 불구하고, 유리의 부정적인 파단이 심지어 권취 이후에 시간 지연을 두고 발생할 수 있다는 것이 발견되었다.

이제, 본 발명은, 얇은 유리 리본을 롤(3)로 권취할 수 있게 하고, 그러한 롤은, 그들의 내측 반경과 관련하여, 손상이 없이 평균 저장 기간 또는 최대 저장 기간과 같은 미리 결정된 시간 동안 높은 가능성으로 견딜 수 있도록 치수 결정된다. 이는, 일반적으로, 얇은 유리가 인장 응력 하에 있는 것인 얇은 유리의 다른 유형의 처리에서도 또한 마찬가지이다. 롤의 실시예와 유사하게, 적용예에서 또는 처리된 유리 물품에서 발생되는 가장 빈번한 인장 응력이 얇은 유리의 굽힘에 의해서 유발된다. 그에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 얇은 유리(1)의 추가적인 처리가 얇은 유리(1)의 굽힘을 포함하고, 최소 굽힘 반경(R)이 이하와 같이 인장 응력(σ_app)과 관련된다.

(3)

이러한 표현식에서, E는 영율(Young's modulus)을 나타내고, t는 얇은 유리의 두께이고, υ는 유리의 프아송비(Poisson's ratio)이다.

두께(t)는 바람직하게 500 ㎛ 미만, 보다 바람직하게 350 ㎛ 이하이다. 또한, 유리가 적어도 5 ㎛의 두께를 갖는 것이 일반적으로 바람직하다.

표현식(1)에 따라서 계산된 최대 인장 응력(σ_app)의 조건을 만족시키는 굽힘 반경에 있어서, 식(3)과의 조합에 의해서 굽힘 반경과 인장 응력 사이에 이하의 관계가 얻어진다.

(4)

유사하게, 표현식(2)과 식(3)의 조합으로부터, 오랜 시간 동안 낮은 파단 가능성을 달성하는 굽힘 반경에 대해 이하의 관계식이 얻어진다.

(5)

얇은 유리에 적합한 유리의 유형의 예시적인 실시예를 언급하면, 중량%로, 이하의 성분을 포함하는 무-알칼리 보로실리케이트 유리가 언급될 수 있을 것이다.

SiO₂ 61

Al₂O₃ 18

B₂O₃ 10

CaO 5

BaO 3

MgO 3.

이러한 유리는, 실리콘에 합치되는, 3.2　*　10^-6 1/K의 열팽창 계수를 갖는다. 탄성 계수 또는 영률이 E　=　74.8 GPa에 상당한다. 프아송비가 υ = 0.238 이다.

도 1에 도시된 바와 같이 롤(3)로 코일링(coiling)된 얇은 유리 리본(2)의 형태인 유리 물품의 경우에, 식(3)에 따른 최대 인장 응력(σ_app)이 초래되는 얇은 유리 리본(2)의 최소 굽힘 반경(R)이 롤(3)의 내측 표면(31) 상에 나타날 것이다. 그러나, 롤을 작게 유지할 수 있게 하고 취급을 용이하게 하기 위해서, 내측 표면(31) 상에서 발생되는 최대 인장 응력이 적어도 21 MPa 가 되는 굽힘 반경이 바람직하다.

그러나, 얇은 유리(1)가 그 측면을 따라서 또는 그 표면을 따라서 인장 응력을 받는 적용예에 관련된 경우를 또한 생각할 수 있다. 이러한 경우에, 인장 응력이 양 측면 상에서 그리고 얇은 유리의 부피 내에서 발생될 것이다.

인장 응력이 추가적인 처리 이후에 발생되는 형태와 관계없이, 본 발명의 일 실시예는, 0.1 이하, 바람직하게는 0.05 미만의 최대 파단율(Φ)을 목표로 한다. 미리 규정된 파단율(Φ)에서, 이러한 파단율에 상응하는 최대 인장 응력(σ_app)이 위에서 주어진 표현식 (1) 또는 표현식 (2)에 따라서 결정될 수 있을 것이고, 이어서, 굽힘에 의해서 유발되는 인장 응력의 경우에, 이러한 인장 응력 값을 이용하는 표현식(3)을 기초로 최소 굽힘 반경이 결정될 수 있을 것이다.

적어도 반년[표현식(1)] 또는 반년 초과[표현식(2)] 내의 미리 규정된 파단 가능성에 상응하는 최대 인장 응력을 나타내는 표현식 (1) 또는 표현식 (2)는, 얇은 유리의 표면적 및 그 에지 길이를 더 포함한다. 이는, 얇은 유리 물품의 크기 및 형상을 이용한 파단 가능성의 스케일링(scaling)을 의미한다. 이는 중요한데, 왜냐하면, 특히 롤(3)과 같은 중간 제품에서, 얇은 유리가 상당히 큰 표면적을 가질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 롤(3)의 경우에, 적어도 10 미터, 바람직하게 적어도 50 m, 보다 바람직하게 적어도 100 미터의 길이를 가지는 얇은 유리 리본(2)이 권취되는 것이 바람직하다. 또 다른 실시예에 따라서, 파단 가능성을 낮게 유지하도록 그리고 동시에 얇은 유리 코일(3)의 내측 반경을 작게 유지하도록, 최대 1000 미터의 길이를 가지는 얇은 유리 리본이 코일링된다. 바람직하게, 얇은 유리 리본(2)의 폭 또는 상응하는 롤(3)의 폭이 20 센티미터 이상이다. 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 얇은 유리 롤(3)은 100 m의 길이, 20 cm의 폭, 및 50 ㎛의 두께를 가지는 얇은 유리 리본(2)으로부터 생산된다.

도 2를 참조하면, 파단 가능성의 스케일링의 효과가 도시되어 있다. 도 2는, 인장 응력의 함수로서 파괴 테스트에 의해서 결정되는 파단 가능성의 그래프를 도시한다. 중실형 마크(solid mark) 및 "A"로 표시된 상응하는 회귀선(regression line)에 의해서 도시된 측정 값은 80 mm² 의 표면적의 샘플에 대한 파괴 테스트로부터 결정된 것이다. 빈 마크(open mark) 및 상응하는 회귀선("B")에 의해서 도시된 값은, 샘플과 동일한 하중을 받는 625 mm² 의 표면적으로 측정 값을 스케일링함으로써 얻어진 것이다. 예를 들어, 큰 표면적으로 인해서, 66 MPa의 인장 응력에서 그려진 선과 2개의 회귀선의 교차부로부터 확인될 수 있는 바와 같이, 파단 가능성이 약 한 자릿수만큼 증가된다. 비록 파괴 강도 측정이 동적 하중으로, 특히 증가 하중으로 실시되었지만, 이러한 파괴 테스트는 미리 규정된 시간 내의, 특히 정적 하중 하에서 적어도 반년의 긴 시간 동안의 파단 가능성을 결정할 수 있게 한다.

도 3은, 625 mm² 의 스케일링된 표면적을 가지고 66 MPa의 정적 인장 응력 하에 있는 유리 물품에 대해 연 단위의 수명(t_수명)의 함수로서 파단 가능성(F)[표현식 (1) 또는 표현식 (2) 내의 파단율(Φ)에 상응함]을 도시한다. 반년 그리고 이보다 긴 수명은, 표현식 (1) 또는 표현식 (2)가 유효한, 특정 시간의 기간에 상응한다. 따라서, 일반적으로, 예시적인 실시예로 제한되지 않고, 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 얇은 유리(1)를 추가적으로 처리하기 위한 방법은 적어도 반년의 기간 동안 인장 응력(σ_app)을 받는 상태로 얇은 유리를 저장하는 것을 부가적으로 포함하는 것을 생각할 수 있다.

도 4는 매개변수(

및 Δ_a) 즉, 얇은 유리 샘플의 표면 영역 내의 파단에 대한 파괴 시 인장 응력의 평균 값 및 그 표준 편차를 결정하기 위한 셋업을 개략적으로 도시한다. 이하에서 설명되는 이러한 셋업 이외에, 대안적인 측정 셋업이 유사하게 가능하다.

측정은, 얇은 유리 샘플(10)이 환형으로 고정되고 곡선형의, 바람직하게 구형의 스탬프 표면(120)을 가지는 스탬프(12)로 파괴 시까지 하중을 받는, 파괴 테스트에 의해서 매개변수(

및 Δ_a) 가 결정되는 과정을 기초로 한다. 이러한 목적을 위해서, 얇은 유리 샘플(10)이, 도 4에 도시된 바와 같이, 환형의, 바람직하게는 원형의 지지 표면(13) 상에 배치되고 고정된다. 스탬프(12)는, 바람직하게 환형 지지 표면(13) 내에서 센터링(centering)되어, 힘(F)으로 얇은 유리 샘플(10)의 표면 상에서 가압한다. 그러한 힘은, 얇은 유리 샘플(10)이 파괴될 때까지 증가된다. 도 4에 도시된 셋업에서, 파단은 전형적으로 얇은 유리 샘플의 표면 영역 내에서 초래될 것인데, 이는 얇은 유리 샘플의 표면에 대한 스탬프(12)의 맞물림 영역 내에서 유도되는 인장 응력이 가장 크기 때문이다. 그에 따라, 이러한 맞물림 영역은 샘플(10)의 표면(A_ref)을 규정한다.

파괴 테스트가 몇 차례 반복된다. 파괴의 시점에 가해지는 힘으로부터, 얇은 유리 샘플의 표면 상의 인장 응력이 이제 계산될 수 있을 것이다. 측정된 값으로부터, 파괴 시의 평균 인장 응력(

) 및 그 표준 편차(Δ_a)가 결정된다. 이러한 목적을 위해서, 개별적인 힘 값을 인장 응력으로 변환시킬 수 있고, 그리고 이어서 평균 값 및 표준 편차를 계산할 수 있다.

얇은 유리의 에지로부터 나타나는 파단의 경우에, 다른 측정 셋업, 예를 들어 이하에서 설명되고 도 5에 도시된 측정 셋업이 적합하다. 이러한 측정 셋업을 이용하면, 매개변수(

및 Δ_e)가 유사하게 결정된다.

유리 물품의 최대 인장 응력의 신뢰 가능한 결정을 위한 충분히 신뢰할 수 있는 통계를 획득하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 적어도 10개, 바람직하게 적어도 20개, 보다 바람직하게 적어도 30개, 가장 바람직하게 적어도 50개의 얇은 유리(1)의 샘플(10)은, 매개변수(

및 Δ_a뿐만 아니라,

및 Δ_e)를 결정하기 위해서 파괴 시까지 인장 응력을 받게 된다. 따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 예시적인 실시예와 관련하여, 적어도 10번, 바람직하게 적어도 20번, 보다 바람직하게 적어도 30번, 가장 바람직하게 적어도 50번의 유효 파괴 테스트가 도 4에 도시된 셋업을 이용하여 실시되고, 그리고 또한 이하에서 설명되는 도 5의 셋업을 이용하여 적어도 10번, 바람직하게 적어도 20번, 보다 바람직하게 적어도 30번, 가장 바람직하게 적어도 50 번의 파괴 테스트가 실시되었다.

이러한 목적을 위해서, 도 5는 얇은 유리의 에지로부터 나타나는 파단에 대한 인장 강도의 평균 값 및 그 표준 편차를 결정하기 위한 셋업을 도시한다. 이러한 셋업으로 실시되는 과정은, 얇은 유리 샘플(10)이 파괴 시까지 단축적으로 굽혀지는 굽힘 테스트에 의해서, 매개변수(

및 Δ_e)를 결정하는 것을 포함한다. 도 5에 도시된 셋업에서, 얇은 유리 샘플(10)은 2개의 죠우(jaw)(15, 16) 사이에 클램핑(clamping)된다. 죠우들(15, 16)이 서로를 향해서 이동되고, 그에 따라 얇은 유리 샘플(10)이 점점 더 굽혀진다. 도 4에 도시된 셋업과 대조적으로, 굽힘이 오직 하나의 방향으로만 이루어진다. 최소 곡률반경(R_min)은 2개의 죠우들 사이의 중간에서 나타나게 된다. 예를 들어, 만약 죠우들이 서로에 대해서 약간의 각도로 배치된다면, 죠우들(15, 16)이 서로에 대해서 근접하는 에지가 반대쪽 에지보다 더 응력을 받을 것이다. 따라서, 최소 곡률반경이 이러한 에지에서 나타날 것이다. 또한, 양 에지(22, 23) 모두에 균일하게 하중을 가할 수도 있다.

에지 상에서의 파괴 시 인장 응력을 결정하기 위한, 그리고 이로부터, 몇몇 얇은 유리 샘플이 테스트되도록 한 후에, 평균 값(

) 및 표준 편차(Δ_e)를 결정하기 위한, 몇 가지 가능성이 존재한다. 일 실시예에 따라서, 죠우(15, 16)에 가해지는 힘(F)이 측정될 수 있고, 얇은 유리 샘플(10)에서의 인장(tension)이 이로부터 결정될 수 있다.

파괴 시의 최소 굽힘 반경(R_min)을 결정하는 것에 의해서 그리고 이러한 값으로부터 에지 상에서의 상응하는 인장 응력을 결정하는 것에 의해서, 파괴 시의 인장 응력이 보다 용이하게 결정될 수 있을 것이다. 여기에서, 인장 응력(σ)은 굽힘 반경과 반비례적 관계에 있다.

코일형의 얇은 유리의 롤을 생산하기 위한 예시적인 실시예를 이제 설명할 것이다.

유리 웨브를 롤로 롤링(rolling)하는 것이 의도되고, 유리 웨브가 100　m의 길이, 20 cm의 폭, 및 0.05 mm의 두께를 가지며 E　=　74.8 GPa의 영률 및 υ = 0.238의 프아송비를 가지는, 전술한 조성의 보로실리케이트 유리로 제조된다. 1년의 저장 기간 동안 파단 가능성이 1　%(Φ = 0.01)를 초과하지 않아야 한다. 권취 본체의 코어 반경(core radius)이 식(3)에 따라서 선택된다. 샘플 상에서의 강도 측정은, 121 mm² 의 기준(reference) 표면적에 대한 정규 분포를 기초로 하여 표면 강도에 대한

= 421　MPa(평균 값) 및 Δ_a = 35 MPa(표준 편차)의 값, 그리고 2 mm의 기준 길이(L_ref)에 대해 에지 강도에 있어서

=　171　MPa(평균 값) 및 Δ_e = 16.9 MPa(표준 편차)의 값을 제공한다. 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 셋업이 이러한 목적을 위해서 이용될 수 있다. 강도 측정을 평가하기 위한 방법이 예를 들어, K.　Nattermann, "Fracture Statistics" in "Strength of Glass - Basics and Test Procedures", Advanced Course of the International Commission on Glass and Research Association of the German Glass Industry, Frankfurt (2006), ISBN 3-9210-8947-6에서 추가적으로 확인될 수 있다.

A_app = 0.2　m * 100　m = 20　m²에서, 그리고

L_app = 2　*　200　m = 200　m 가 이하를 따른다

(6)

(7)

그에 따라, 에지 강도는 롤의 코어의 치수결정을 위한 결정적인 강도 매개변수이다.

허용 가능한 굽힘 응력에 대해, 이러한 경우에, 표현식(2) 또는 식 (5)에 따라서 다음이 얻어진다.

여기서,

및 t = 0.05 mm에서, 얇은 유리 리본의 최소 굽힘 반경은 식 (3)에 따라서 계산되어 다음을 제공할 수 있을 것이다.

이제, 다음의 보다 큰 표준 롤 코어 직경으로, 예를 들어 D = 80 mm로 올림(round up)할 수 있을 것이다. 각각 이러한 굽힘 반경 또는 직경으로, 본 발명에 따른 바람직한 21 Mpa의 인장 응력의 최소 값이 초과되고, 그에 따라 한편으로 콤팩트한 롤이 얻어지며, 그럼에도 불구하고, 이는 다른 한편으로 낮은 파단 가능성을 갖는다.

도 5에 도시된 셋업 및 통계적 매개변수(

및 Δ_e )를 결정하기 위한 설명된 측정 방법에 더하여, 매우 정밀한 통계적 값을 획득하기 위한 다른 테스트 방법이 또한 고려될 수 있다. 도 5에 도시된 셋업에서, 굽힘 반경은 변하고 에지의 중심에서 최소가 된다. 그에 따라, 샘플(10)의 에지 길이(L_ref) 및 표면적(A_ref)이 샘플의 대향 에지들의 총 에지 길이 및 총 표면적보다 작다. 그에 따라, 전술한 예시적인 실시예에서 언급된 바와 같은 L_ref = 2 mm 및 A_ref = 121 mm² 의 값은 샘플의 실제 치수보다 작다. 적합한 측정 방법으로, 인장 응력을 받는 샘플의 에지 길이 및 표면적을 증가시킬 수 있다. 표면 강도를 결정하기 위해서, 도 4에 도시된 장치 이외의 셋업이 또한 고려될 수 있다.

1 얇은 유리
2 얇은 유리 리본
3 롤
7 웨브 재료
10 얇은 유리 샘플
12 스탬프
13 환형 지지 표면
15, 16 죠우
31 롤의 내측 표면
22, 23 에지
120 스탬프 면

Claims

얇은 유리(1)를 추가적으로 처리하기 위한, 특히 얇은 유리 리본(2)을 추가적으로 처리하기 위한 방법으로서,
추가적인 처리를 통해 얇은 유리(2)는
보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받으며, 여기에서,
및
는 굽힘 응력 하에서 얇은 유리(1)의 샘플(10)의 파괴 시 인장 응력의 평균 값이고, L_ref 는 에지 길이이고, A_ref 는 샘플(10)의 표면적이고,
는 샘플(10)의 표면에서의 파단의 경우에 파괴 시 인장 응력의 평균 값이고,
는 샘플(10)의 에지로부터 나타나는 파단의 경우에 파괴 시 인장 응력의 평균 값이며, Δ_e 및 Δ_a는 각각 평균 값(
및
)의 표준 편차를 나타내고, A_app 는 얇은 유리(1)의 표면적이고, L_app 는 얇은 유리(1)의 대향 에지들(22, 23)의 합산된 에지 길이이며, Φ는 적어도 반년의 시간 내의 미리 규정된 최대 파단율인 것인 방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 규정된 최대 파단율(Φ)이 0.1 이하, 바람직하게는 0.05 미만인 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 추가적인 처리를 통해 상기 얇은 유리(2)는
보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얇은 유리(1)의 추가적인 처리는 상기 얇은 유리(1)의 굽힘을 포함하고, 최소 굽힘 반경(R)이 이하와 같이 인장 응력(σ_app), 즉

과 관련되고,
여기에서, E는 영율(Young's modulus)이고, t는 얇은 유리의 두께이고, υ는 유리의 프아송비인 것인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얇은 유리(1)의 추가적인 처리는 얇은 유리 리본(2) 형태의 얇은 유리(1)를 롤(3)로 권취하는 것을 포함하는 것인 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 최대 인장 응력(σ_app)을 초래하는 상기 얇은 유리 리본(2)의 최소 굽힘 반경(R)이 상기 롤(3)의 내측 표면(31) 상에서 나타나는 것인 방법.
제6항에 있어서,
적어도 100 미터의 길이의 얇은 유리 리본(2)이 롤(3)로 권취되는 것인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
500 ㎛ 미만, 바람직하게 350　㎛ 이하의 두께를 가지는 얇은 유리(1)가 추가적으로 처리되는 것인 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추가적인 처리를 통해 상기 얇은 유리(1)는 적어도 21 Mpa의 최대 인장 응력을 받는 것인 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
추가적인 처리 중에 인장 응력을 인가하는 단계에 앞서서, 파괴 시 인장 응력의 평균 값(
및
) 및 연관된 표준 편차(Δ_e 및 Δ_a)가 얇은 유리의 샘플에 대해 결정되는 유리 강도 테스트가 실시되고, 얇은 유리의 최대 인장 응력이 이러한 매개변수(
,
, Δ_e, 및 Δ_a)로부터 결정되고, 여기서 추가적인 처리 중에, 얇은 유리는, 결정된 최대 인장 응력을 초과하지 않는 인장 응력을 받는 것인 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
매개변수(
및 Δ_a뿐만 아니라
및 Δ_e)를 결정하기 위해서, 적어도 10개, 바람직하게 적어도 20개, 보다 바람직하게 적어도 30개, 가장 바람직하게 적어도 50개의 얇은 유리(1)의 샘플(10)이 파괴 시까지 인장 응력을 받는 것인 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얇은 유리의 샘플(10)이 환형으로 고정되고 곡선형의, 바람직하게 구형의 스탬프 표면(stamp surface; 120)을 가지는 스탬프(12)를 이용하여 파괴 시까지 하중을 받는 파괴 테스트에 의해서, 매개변수(
및 Δ_a)가 결정되는 것인 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얇은 유리의 샘플(10)이 파괴 시까지 단축적으로(uniaxially) 굽혀지는 굽힘 테스트에 의해서 매개변수(
및 Δ_e)가 결정되는 것인 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얇은 유리(1)는 적어도 반년의 시간 동안 인장 응력(σ_app)을 받는 상태로 저장되는 것인 방법.
얇은 유리 물품으로서, 얇은 유리(1)가

보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받으며,
여기에서,
및
는 굽힘 응력 하에서 얇은 유리(1)의 샘플(10)의 파괴시 인장 응력의 평균 값이고, L_ref 는 에지 길이이고, A_ref 는 샘플(10)의 표면적이고,
는 샘플(10)의 표면에서의 파단의 경우에 파괴 시 인장 응력의 평균 값이고,
는 샘플(10)의 에지로부터 나타나는 파단의 경우에 파괴 시 인장 응력의 평균 값이며, Δ_e 및 Δ_a는 각각 평균 값(
및
)의 표준 편차를 나타내고, A_app 는 얇은 유리(1)의 표면적이고, L_app 는 얇은 유리(1)의 대향 에지들(22, 23)의 합산된 에지 길이이며, Φ는 적어도 반년의 기간 내의 0.1 이하의 최대 파단율인 것인 얇은 유리 물품.
제15항에 있어서,
상기 얇은 유리 물품은 롤(3)로 권취된 얇은 유리 리본(2)의 형태이고, 상기 롤(3)의 내측 표면(31) 상의 반경(R)이 이하와 같이 인장 응력(σ_app), 즉

과 관련되고,
여기에서, E는 영율이고, t는 얇은 유리의 두께이고, υ는 유리의 프아송비인 것인 얇은 유리 물품.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 얇은 유리(1)는
보다 작은 인장 응력(σ_app)을 받는 것인 얇은 유리 물품.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얇은 유리(1)는 적어도 21 Mpa의 최대 인장 응력을 받는 것인 얇은 유리 물품.