KR20170010388A

KR20170010388A - 성형 유리 물품을 형성하는 몰드 조립체

Info

Publication number: KR20170010388A
Application number: KR1020167035414A
Authority: KR
Inventors: 부쉬라 아프잘; 케이스 레이몬드 가이로; 엘이아스 파니데스
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2017-01-31
Also published as: EP3154914B1; CN106536431B; TW201604149A; JP6599366B2; US9505648B2; TWI651278B; WO2015179327A1; US20150329402A1; JP2017520501A; CN106536431A; EP3154914A1

Abstract

성형 유리 물품들을 형성하는 몰드 조립체들은 본원에서 개시된다. 일 실시예에 따라서, 몰드 조립체는 몰드 캐비티, 지지 베이스, 및 상기 몰드 캐비티와 상기 지지 베이스 사이에서 뻗어나가는 플리넘 바디를 포함한 몰드 바디를 포함할 수 있다. 상기 몰드 조립체가 오버헤드 가열원에 의해 약 650 ℃ 이상의 평균 온도로 가열될 시에, 상기 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도는 상기 몰드 캐비티의 주변부에서보다 낮을 수 있다. 상기 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도와 상기 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도 간의 차이는 적어도 약 12 ℃일 수 있다.

Description

성형 유리 물품을 형성하는 몰드 조립체{MOLD ASSEMBLY FOR FORMING SHAPED GLASS ARTICLES}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 35 U.S.C.§ 119 하에, 2014년 5월 19일 자로 출원된 미국 가출원 제62/000181호의 우선권 주장 출원이고, 상기 가출원은 전반적으로 본원에 참조로 병합된다.

본 명세서는 일반적으로 유리 물품들의 제조에 관한 것으로, 보다 구체적으로 2 차원 (2D) 유리 시트들의 열 개선 (thermal reforming)에 의한 3 차원 (3D) 유리 물품들의 제조에 관한 것이다.

랩탑들, 태블릿들 및 스마트 폰들과 같은 휴대용 전자 디바이스용 3D 유리 커버에 대한 요구가 커지고 있다. 특히, 바람직한 3D 유리 커버는 전자 디바이스의 디스플레이와의 상호 작용을 위한 2D 표면과 디스플레이의 에지 둘레를 감쌀 수 있는 3D 표면의 조합을 갖는다. 3D 표면은 개발 불가능한 표면, 즉 비틀림 없이 평면 상에 펼쳐지거나 전개될 수 없는 표면이며, 굴곡부들, 모서리들 및 곡선들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 굴곡부들은 빡빡하고 가파를 수 있다. 곡선들은 불규칙할 수 있다. 상기와 같은 3D 유리 커버들은 복잡하며, 기계 가공 공정, 예를 들면 그라인딩 및 밀링을 사용하여 정밀하게 만들어지기가 어렵다.

이에 따라서, 3 차원 성형 유리 물품들을 형성하는 대안 방법 및 장치가 필요하다.

본원에 기술된 실시예들은 성형 (shaped) 유리 물품들을 형성하는 몰드 조립체들 (mold assemblies)에 관한 것이다. 일 실시예에 따라서, 몰드 조립체는 몰드 바디, 지지 베이스, 및 플리넘 바디 (plenum body)를 포함할 수 있다. 상기 몰드 바디는 상기 몰드 바디의 밑면을 정의한 베이스 부분 및 상기 베이스 부분의 상부로부터 돌출된 형성 부분 (forming portion)을 포함할 수 있다. 상기 형성 부분은 상기 성형 유리 물품의 형상에 대응하는 3 차원 프로파일을 가진 몰드 캐비티 (mold cavity)를 포함할 수 있다. 상기 지지 베이스는 몰드 바디 아래에 위치될 수 있다. 상기 플리넘 바디는 상기 몰드 바디와 상기 지지 베이스 사이에서 뻗어나갈 수 있고, 그리고 상기 플리넘 바디, 상기 몰드 바디, 및 상기 지지 베이스에 의해 경계가 진 플리넘 공간을 둘러싼 플리넘 벽을 포함할 수 있다. 상기 몰드 조립체가 오버헤드 가열원 (overhead heating source)에 의해 약 650 ℃ 이상의 평균 온도로 가열될 시에, 상기 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도는 상기 몰드 캐비티의 주변부에서보다 낮을 수 있다. 상기 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도와 상기 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도 간의 차이는 적어도 약 12 ℃일 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 몰드 조립체는 몰드 바디, 지지 베이스, 및 플리넘 바디를 포함할 수 있다. 상기 몰드 바디는 상기 몰드 바디의 밑면을 정의한 베이스 부분 및 상기 베이스 부분의 상부로부터 돌출된 형성 부분을 포함할 수 있다. 상기 형성 부분은 상기 성형 유리 물품의 형상에 대응하는 3 차원 프로파일을 가진 몰드 캐비티를 포함할 수 있다. 상기 지지 베이스는 몰드 바디 아래에 위치될 수 있다. 상기 플리넘 바디는 상기 몰드 바디와 상기 지지 베이스 사이에서 뻗어나갈 수 있고, 그리고 상기 플리넘 바디, 상기 몰드 바디, 및 상기 지지 베이스에 의해 경계가 진 플리넘 공간을 둘러싼 플리넘 벽을 포함할 수 있다. 상기 몰드 바디의 적어도 일 부분은 약 700 ℃에서 적어도 약 0.9의 방사율 (emissivity)을 가진 열 코팅을 포함할 수 있다.

여전히 또 다른 실시예에서, 상기 몰드 조립체는 몰드 바디, 지지 베이스, 및 플리넘 바디를 포함할 수 있다. 상기 몰드 바디는 상기 몰드 바디의 밑면을 정의한 베이스 부분 및 상기 베이스 부분의 상부로부터 돌출된 형성 부분을 포함할 수 있다. 상기 형성 부분은 상기 성형 유리 물품의 형상에 대응하는 3 차원 프로파일을 가진 몰드 캐비티를 포함할 수 있다. 상기 지지 베이스는 상기 몰드 바디 아래에 위치될 수 있다. 상기 플리넘 바디는 상기 몰드 바디와 상기 지지 베이스 사이에서 뻗어나갈 수 있고, 그리고 상기 플리넘 바디, 상기 몰드 바디, 및 상기 지지 베이스에 의해 경계가 진 플리넘 공간을 둘러싼 플리넘 벽을 포함할 수 있다. 상기 플리넘 벽의 외부 주변부는 채널을 포함할 수 있고, 상기 채널 내의 플리넘 벽의 두께는 상기 채널 외부의 플리넘 벽의 두께보다 작다. 상기 채널은 상기 몰드 캐비티의 에지로부터, 상기 플리넘 바디를 통해, 상기 지지 베이스로 열 전도를 제한할 수 있다. 상기 몰드 바디의 밑면은 상기 몰드 캐비티의 돌출 주변부에 인접한 환형 채널을 포함할 수 있다. 상기 환형 채널은 상기 몰드 캐비티의 에지에 인접한 몰드 바디로부터 상기 몰드 캐비티의 중앙 영역까지 열 전도를 제한할 수 있다. 상기 몰드 바디의 형성 부분은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접한 노치들을 포함할 수 있다. 상기 노치들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시킬 수 있다. 상기 몰드 바디의 형성 부분은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접한 사선 면들 (diagonal facets)을 포함할 수 있다. 상기 사선 면들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시킬 수 있다.

본원에 기재된 실시예들의 추가적인 특징들 및 이점들은 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 통상의 기술자에게 쉽게 명확해질 것이거나, 또는 상세한 설명, 그 이하의 청구항들, 및 첨부 도면들을 포함하는, 본원에 기술된 실시예를 실시함으로써 인식될 것이다.

전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 다양한 실시예를 설명하고 청구된 청구 대상의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다. 첨부된 도면들은 다양한 실시예들의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 그리고 본 명세서의 일부에 통합되어, 그 일부를 구성한다. 도면들은 본원에 기술된 다양한 실시예를 설명하고, 설명과 함께 청구된 청구하 대상의 원리 및 동작을 설명한다.

도 1a는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 조립체의 3D 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 1b는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 조립체의 3D 분해도를 개략적으로 도시하고;
도 1c는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 조립체의 2D 단면 측면도를 개략적으로 도시하고; 도 1a - 1c를 유의한다: 베이스 몰드 디자인은 몰드의 상단 표면 주위에서 내부로 단차를 가지는 것으로 도시되고, 그 결과 에지 (114)는 에지 (110)보다는 몰드 캐비티 에지 (127)에 가깝다. 참된 기본적인 구성은 포함된 단차를 가지지 않으며, 그 결과 에지 (114)는 외부 플리넘 벽 (130)과 동일한 위치에서 에지 (110)와 일치한다. 상기와 같이, 몰드는 도시된 바와 같이 "상부 모자형 (hat)" 외관을 가지는 것이 아니라, 오히려 몰드 캐비티 외부의 균일한 수평 표면 (118)을 가진다.
도 2a는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 코팅을 갖는 몰드 바디의 3D 도를 개략적으로 도시하고;
도 2b는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 코팅을 포함한 몰드 조립체의 2D 단면 측면도를 개략적으로 도시하고;
도 3은 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 바디에서 대각석으로 컷팅된 상부측면을 포함한 몰드 바디의 상부측면의 3D 도를 개략적으로 도시하고;
도 4는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 바디에서 노치로 컷팅된 상부측면을 포함한 몰드 바디의 상부측면의 3D 도를 개략적으로 도시하고;
도 5a는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 바디에서 컷팅된 밑면을 포함한 몰드 바디의 밑면의 3D 도를 개략적으로 도시하고;
도 5b는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 바디에서 컷팅된 밑면을 포함한 몰드 조립체의 2D 단면 측면도를 개략적으로 도시하고;
도 6a는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 플리넘이 컷팅된 몰드 조립체의 3D 도를 개략적으로 도시하고;
도 6b는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 플리넘이 컷팅된 몰드 조립체의 2D 단면 측면도를 개략적으로 도시하고;
도 7은 다양한 특징들을 갖는 다양한 몰드 조립체들에 대해 가열되는 동안 몰드 캐비티의 중앙과 주변부 사이의 모델링된 온도 차이들을 그래픽으로 도시하고;
도 8은 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 캐비티의 중앙과 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도들에 대한 모델링 및 실험 결과들을 그래픽으로 도시하며; 그리고
도 9는 본원에서 도시 및 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른, 몰드 캐비티의 중앙과 몰드 캐비티의 주변부 사이에서 온도 차이들에 대한 모델링 및 실험 결과들을 그래픽으로 도시한다.

참조는 이제 몰드 조립체들의 실시예들에 대해 상세하게 이루어질 것이며, 그들의 예시들은 첨부 도면에서 예시된다. 가능할 때마다, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부품들을 지칭하기 위해 도면을 통해 사용될 것이다. 몰드 조립체의 일 실시예는 개략적으로 도 1에 도시된다. 몰드 조립체는 일반적으로 몰드 바디, 지지 베이스, 및 플리넘 바디를 포함한다. 몰드 바디는 몰드 캐비티를 포함하고, 여기서, 몰드 조립체가 유리 물품들을 성형하기에 충분한 온도로 가열될 시에, 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도는 몰드 캐비티의 주변부에서보다 낮다. 3D 유리 물품들을 형성하는 몰드 조립체들의 다양한 실시예들은 첨부된 도면들을 특정 참조하여 본원에서 기술될 것이다.

일반적으로, 몰드 조립체들은 유리 물품들을 성형하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 2D 유리 물품들, 예를 들면, 유리 시트들은, 몰드 조립체의 몰드 캐비티와 유리를 접촉시킴으로써, 3D 유리 물품들로 성형될 수 있다. 성형 유리 물품들은 유리 물품의 표면에 대해 외관 결함들 (cosmetic defects)을 일으킬 수 있는 상대적으로 높은 온도, 예를 들면, 약 600 ℃ 초과 온도를 필요로 할 수 있다. 추가적으로, 보다 높은 온도들에 대해 노출된 몰드 조립체들은 상대적으로 높은 온도들에 대해 반복된 노출로 인해 보다 빠르게 변형될 수 있다. 상기와 같이, 상대적으로 낮은 형성 온도들은 성형 유리 물품에서 외관 결함들을 방지하기 위해, 그리고 몰드 조립체의 저하를 방지하기 위해 바람직할 수 있다. 그러나, 형성 온도들은 몰딩 캐비티에서 유리 물품에 3D 형상을 충분히 전하기 위해 충분하게 높아야 한다.

특히, 유리 물품을 성형할 시에, 몰드 캐비티의 다른 구역들보다 높은 온도로 몰드 캐비티의 일부 구역들을 가열하는 것이 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 보다 높은 온도들은 원하는 3D 형상을 달성하기 위해 2D 유리 물품의 충분한 변형이 일어나는 구역들에서, 예를 들면 모바일 디바이스용 유리를 형성하기 위해 디자인된 몰드 캐비티의 주변부에서, 존재할 수 있다. 낮은 온도들은 매우 기하학적인 형성으로서 거치지 않은 몰드 캐비티의 구역들에서, 예를 들면 몰드 캐비티의 중앙 근방에서 존재할 수 있다. 이는, 이들 구역들에서 보다 높은 형성 온도들에 대한 노출을 피함으로써, 소수의 외관 결함들을 가진 몰드 캐비티의 중앙 근방에서 몰딩된 유리를 초래한다. 상기와 같이, 전체 유리 품질은. 원하는 3D를 달성하기 위해 2D 유리 물품에 현저한 변형을 전하는 몰드 캐비티의 영역들에서만 보다 높은 온도들이 존재하고, 감소된 온도들이 2D 유리 물품을 현저하게 변형시키지 않는 몰드 캐비티의 영역들에 존재할 시에 개선될 수 있다.

본원에 개시된 바와 같이, 고온 환경에 노출될 시에, 몰드 캐비티의 다른 영역들에 비해, 몰드 캐비티의 소정의 영역들에서 보다 높은 온도들을 달성하는 몰드들이 디자인될 수 있다. 일 실시예에서, 2D 유리 시트들은 휴대용 전자 디바이스들을 위한 유리 커버들로서 이용될 수 있는 3D 유리 물품들로 성형될 수 있다. 상기와 같은 유리 물품들에서, 현저한 3D 형성은 몰드 캐비티의 주변부에서 또는 그 근방에서, 예를 들어 몰드 캐비티의 에지들 및 모서리들에서 일어날 수 있다. 상기와 같이, 몰드 캐비티는 몰드 캐비티의 주변부에서 또는 그 근방에서, 특히 몰드 캐비티의 모서리들에서 또는 그 근방에서 보다 높은 온도들을 가질 수 있는 반면, 몰드 캐비티의 중앙은 몰드 캐비티의 주변부에 비해 상대적으로 차가워질 수 있다. 상기와 같은 구성을 이용하여, 3D 유리 물품들에 대한 외관 결함들, 예를 들어 휴대용 전자 디바이스들에 대한 유리 커버들은 몰드 캐비티의 중앙 근방에서 낮은 온도 노출에 의해 중앙 근방에서 감소될 수 있는 반면, 몰드 캐비티의 주변부에서의 높은 온도 영역들은 유리 물품의 에지들 및 모서리들에 원하는 3D 형상을 전하기 위해 충분하게 가열된다. 본원에서 기술된 바와 같이, 몰드 캐비티의 중앙과 주변부 사이의 증가된 온도 차이를 보임으로써, 마무리된 3D 성형 유리 물품에서 결함들을 감소시키고, 유리 물품의 전체 품질을 개선시키는 몰드 조립체들이 제조될 수 있다.

특히, 몰드 조립체의 기하학적인 구성은 몰드 조립체의 특정 영역들에서 열 전도도 (thermal conductance)를 국부적으로 증가 또는 감소시킴으로써, 몰드 조립체의 온도 프로파일에 영향을 미칠 수 있다. 추가적으로, 몰드 조립체의 특정 영역들에 도포된 코팅들은 몰드 조립체의 이들 영역들에 열 복사 방출 및 흡수를 향상시켜 온도 제어에 도움을 줄 수 있다. 몰드 조립체의 열 이동 속성들에 대한 이들 변경들은 몰드 조립체의 온도 프로파일을 변화시키기 위해 조직적으로 (systematically) 이용될 수 있고, 이로 인해, 최종 유리 물품에서 결함들의 수를 감소시킬 수 있다.

이제, 도 1a 및 1b를 참조하여 보면, 본원에 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른 몰드 조립체 (100)는 개략적으로 도시된다. 몰드 조립체는 일반적으로 몰드 캐비티 (112)를 포함한 몰드 바디 (110), 플리넘 바디 (130), 지지 베이스 (150), 및 냉각 장치 (170)를 포함할 수 있다. 도 1a 및 1b는 유리를 성형하기 위한 "베이스 케이스" 몰드 조립체 (100)를 도시한다. 본원에 기술되는 바와 같이, 변경들, 예를 들어, 베이스 케이스 몰드 조립체 (100)의 부분들 상의 코팅들, 및/또는 베이스 케이스 몰드 조립체 (100)의 기하학적인 특징들은 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125)과 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 사이의 온도 차이를 증가시킴으로써 최종 유리 물품의 품질을 개선시키기 위해, 몰드 조립체 (100)에 통합될 수 있다.

본원에서 기술된 실시예들에서, 몰드 바디 (110)는 일반적으로 베이스 부분 (122) 및 형성 부분 (114)을 포함한다. 베이스 부분 (122)은 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)을 정의한다. 형성 부분 (114)은 베이스 부분 (122)의 상부로부터 돌출되어, 몰드 바디 (110)의 상부측면 (118)을 형성한다. 몰드 캐비티 (112)는 몰드 바디 (110)의 상부측면 (118)에 형성되고, 형성 표면 (113)을 포함한다.

본원에서 기술된 실시예들에서, 몰드 캐비티 (112)는 몰드 바디 (110)의 상부측면 (118)에 틀 (impression)로서 형성될 수 있으며, 그리고 일반적으로 최종 성형 유리 물품 (미도시)의 형상에 대응하는 3 차원 프로파일을 가진다. 몰드 캐비티 (112)는 몰드 바디 (110)의 상부측면 (118)과 몰드 캐비티 (112)의 형성 표면 (113) 사이에 경계를 정의하는 주변부 (127)를 포함한다. 몰드 바디 (110)는 포트들 (미도시)을 더 포함할 수 있고, 상기 포트들을 통하여 진공은 몰드 캐비티 (112)에 가해져서, 몰드 캐비티 (112)의 형성 표면 (113)에 맞서 성형되는 유리를 인발하고, 이로 인해, 몰딩 공정에 도움을 줄 수 있다. 포트들은 형성 표면 (113)을 통하여 몰드 캐비티 (112)로 개방될 수 있고, 진공 디바이스 (미도시), 예를 들면 진공 펌프 등과 유체 연통되고, 몰드 바디 (110)의 몰드 캐비티 (112)에 진공을 가한다.

본원에서 기술된 실시예에서, 몰드 조립체 (100)는 또한 몰드 바디 (110) 아래에 위치된 플리넘 바디 (130)을 포함한다. 플리넘 바디 (130)는 플리넘 벽 (132)을 포함한다. 플리넘 벽 (132)은 플리넘 공간 (134)을 둘러싸고, 그 결과 플리넘 공간 (134)은 플리넘 벽 (132)에 의해 적어도 부분적으로 경계져 있다. 플리넘 벽 (132)은 플리넘 벽 (132)의 외부 에지 (136)로부터 플리넘 공간 (134)에 인접한 플리넘 벽 (132)의 내부 에지 (138)까지 측정된 벽 두께를 가진다. 플리넘 벽 (132)은 또한 플리넘 벽 (132)의 상부측면 (135)로부터 플리넘 벽 (132)의 밑면 (137)까지 측정된 벽 높이를 가진다.

몰드 조립체 (100)는 지지 베이스 (150)를 더 포함한다. 지지 베이스 (150)는 상부측면 (152) 및 밑면 (154)을 가진다. 지지 베이스 (150)는 일반적으로 플리넘 바디 (130) 및 몰드 바디 (110) 아래에 위치된다. 실시예들에서, 지지 베이스 (150)는 지지 스탠트오프들 (support standoffs) (156) 상에 장착될 수 있다. 지지 베이스 (150)는 몰드 조립체 (100)의 다른 부분들을 위한 지지부로서 작동될 수 있다. 예를 들어, 지지 베이스 (150)의 상부측면 (152)은 플리넘 벽 (132)의 밑면 (137)과 정렬되기 위해 실질적으로 평탄할 수 있다.

도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 플리넘 바디 (130)는 몰드 바디 (110)와 지지 베이스 (150) 사이에 위치되고, 그 결과 플리넘 바디는 지지 베이스 (150) 및 몰드 바디 (110)와 직접 접촉된다. 예를 들어, 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)은 플리넘 벽 (132)의 상부측면 (135)과 직접 접촉될 수 있으며, 그리고 플리넘 벽 (132)의 밑면 (137)은 지지 베이스 (150)의 상부측면 (152)과 직접 접촉될 수 있다. 상기와 같은 구성에서, 플리넘 공간 (134)은 플리넘 바디 (130), 몰드 바디 (110), 및 지지 베이스 (150)에 의해 경계져 있다. 일 실시예에서, 플리넘 바디 (130)는 몰드 바디 (110)의 베이스 부분 (122)의 외부 에지 (181)에서, 또는 그 근방에서 몰드 바디 (110)의 베이스 부분 (122)과 직접 접촉되며, 그리고 플리넘 공간 (134)은 몰드 캐비티 (112) 아래에 위치된다. 플리넘 바디 (130)의 밑면 (137)은 지지 베이스 (150)의 외부 에지 (151)와 접촉될 수 있다.

도 1a 및 1b에 도시된 실시예에서, 몰드 바디 (110), 플리넘 바디 (130), 및 지지 베이스 (150)는 서로 고정된 3 개의 별개의 부품들이다. 예를 들어, 몰드 바디 (110), 플리넘 바디 (130), 및 지지 베이스 (150)는 함께 볼트로 접합될 수 있거나, 또는 몰드 바디 (110), 플리넘 바디 (130), 및 지지 베이스 (150) 중 하나 이상은 특징부들, 예를 들면 그의 상부 표면 상의 핀들을 가질 수 있고, 이때 상기 핀들은 특징부들 예를 들면 몰드 조립체 (100)의 부분들 중 또 다른 것의 하부 표면 내의 홀들에 맞물린다. 그러나, 또 다른 실시예 (미도시)에서, 몰드 바디 (110), 플리넘 바디 (130), 및 지지 베이스 (150), 또는 몰드 바디 구성요소들 중 임의의 2 개는 단일 바디 (unitary body)로 형성될 수 있다.

몰드 바디 (110), 플리넘 바디 (130), 및 지지 베이스 (150)는 예를 들면 내화 금속들, 내화 세라믹들 등을 저하시킴 없이, 유리 형성 공정들과 연관된 상승 온도들 및 열 사이클링을 이겨내기에 적합한 재료들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰드 바디 (110)는 높은 온도들을 이겨낼 수 있는 임의의 금속 또는 다른 재료, 예를 들면 내화 금속들, 내화 세락믹들 등으로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 몰드 바디 (110)는 경도가 높은 고온 합금, 예를 들면, 니켈 기반 합금들, 예를 들면 Inconel® 718 또는 다른 유사한 고온 합금들로 형성될 수 있지만, 그러나 이러한 합금들로 제한되지 않는다. 일부 몰드 바디들 (110)은 예를 들면, Ni 또는 Cr 등의 비금속들 (base metals)을 포함할 수 있다. 플리넘 바디 (130) 및 지지 베이스 (150)는 예를 들면, 316 스테인리스 강 등의 금속을 포함할 수 있다. 그러나, 고려되는 바와 같이, 매우 다양한 재료들은 몰드 바디 (110), 플리넘 바디 (130), 및/또는 지지 베이스 (150)로서 사용될 수 있다.

형성 표면 (113)과의 접촉에 의해 성형된 유리는 일반적으로 3D 형성을 하기에 적합한 임의의 유리일 수 있다. 또한 본원에서 고려되는 바와 같이, 세라믹 재료들 및/또는 유리-세라믹 재료들은 본원에서 기술된 몰드 조립체들로 성형될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리는 이온-교환 가능한 알루미노실리케이트 유리일 수 있다. 상기와 같은 이온-교환 가능한 알루미노실리케이트 유리의 예시들은 Gorilla Glass® 및 Gorilla Glass II® (상업적으로 Corning 사로부터 구입가능함)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 특히 3D 몰딩 후에, 상기와 같은 유리는, 예를 들어, 핸드-헬드 소비자 전자 디바이스들을 위한 커버 유리와 같은 많은 용도에 매우 적합할 수 있다.

유리 물품의 원하는 3D 성형을 달성하기 위하여, 몰드 조립체 (100)는 고온 환경에 위치될 수 있으며, 그리고 유리 물품은 유리 물품을 성형하기 위해 형성 표면 (113)과 접촉될 수 있다. 예를 들어, 몰드 조립체 (100)는 상승 온도들에서 제어 환경을 만들어 낼 수 있는 열 봉입부 (enclosure), 예를 들면 오븐 내에 들어갈 수 있다. 유리는 유리 성형 공정 동안, 약 400 ℃보다 큰 온도들, 예를 들면 약 600 ℃ 내지 약 1100 ℃로 노출될 수 있다.

일 실시예에서, 하나 이상의 가열기들 (180) (도 1c에 도시됨)은 위보기 자세 (overhead position)로 몰드 조립체 (100) 상에 배치될 수 있다. 가열기 (180)는 몰드 조립체 (100), 특히 몰드 캐비티 (112)를 복사 에너지로 가열하는 복사 가열기일 수 있다. 적합한 가열기들의 예시들은 마이크로웨이브 가열기들, 라디오 웨이브 가열기들, 가시 광선 가열기들, 적외선 가열기들, 및/또는 전기 가열기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 가열기 (180)는 적회선 복사 가열기이다. 대안적으로, 가열기 (180)는 전기 가열기, 예를 들면 저항 가열기일 수 있다. 다른 실시예들에서, 가열기 (180)는 열 복사를 방출하거나 흡수할 수 있는 복사 방출기 바디를 포함할 수 있다.

몰드 조립체 (100)는 냉각 장치 (170)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 장치 (170)는 플리넘 공간 (134)에서 몰드 바디 (110) 아래에 위치될 수 있다. 예를 들어, 냉각 장치 (170)는 형성 표면 (113)의 중앙 부분에 근접하여 몰드 바디 (110)의 밑면 (116) 근방의 플리넘 공간 (134)에 위치될 수 있다. 냉각 장치 (170)는 열 교환기를 포함할 수 있으며, 그리고 일부 실시예들에서 플레이트로 성형될 수 있다. 냉각 장치 (170)는 몰드 바디 (110)에 매우 근접하게 위치될 수 있지만, 물리적으로 접촉되지 않는다. 이는 몰드 바디 (110)로부터 냉각 장치 (170)로 열 전달이 복사에 의해 주로 일어나도록 한다. 보다 구체적으로, 복사 열 전달이 일어나기 위해, 냉각 장치 (170)와 몰드 바디 (110) 사이에는 복사 경로가 있어야 한다. 몰드 바디 (110)로부터 냉각 장치 (170)를 분리하는 것은 몰드 바디 (110)의 설계가 냉각 장치 (170)의 설계와는 관계없도록 하거나, 그 반대로 한다. 이는 몰드 조립체 (100)의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

일반적으로, 가열기 (180)가 몰드 바디 (110) 위에 위치하고, 냉각 장치 (170)가 몰드 바디 (110) 아래에 위치될 시에, 복사 열은 복사 흡수에 의해 가열기 (180)로부터 몰드 바디 (110)로 흐르며, 복사 열은 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)으로부터 냉각 장치 (170)로 흐른다. 게다가, 몰드 바디 (110)로부터의 열은 몰드 바디 (110)를 통하여, 그리고 플리넘 바디 (130)를 통하여, 지지 베이스 (150)로 전도된다. 상기와 같이, 적당한 상태로 형성하기 위해 유리 모재를 가열하는 동안, 복사 가열기의 온도는, 몰드 조립체 (100)를 통한 열의 전달로 인해 냉각 장치 (170) 근방의 플리넘 공간 (134)에서의 온도보다 클 수 있는, 몰드 조립체 (100)의 온도보다 클 수 있다. 몰드 조립체 (100), 특히 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 근방의 몰드 바디 (110)로부터의 열 손실은 결함들 없이 유리를 효과적으로 성형하기 위해 몰드의 능력을 저하시킬 수 있다. 특히, 3D 형성 공정에서 가장 큰 변형들의 원인이 되는 몰드 캐비티 (112)의 이들 구역들은 너무 차갑고, 유리를 효과적으로 몰딩하기 위한 몰드의 능력은 위태롭게 될 수 있다. 이에 따라서, 본원에서 기술된 실시예에서, 몰드 조립체들은 몰드들로부터의, 그리고 몰드들을 통한 열의 전도 및 복사를 변화시키기 위해, 하나 이상의 특징들, 예를 들면 기하학적인 특징들, 열 코팅들 등을 포함할 수 있고, 그 결과 몰드 캐비티 (112)의 중앙 부분 (125)과 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 사이의 온도 차이는 유지 및 증가된다.

이제 도 2a 및 2b를 참조하여 보면, 일 실시예에서, 몰드 바디 (110)의 적어도 일 부분은, 가열기 (180)로부터 그리고 냉각 장치 (170)로 몰드 바디의 코팅 구역으로 복사 열 이동을 향상시키는 하나 이상의 열 코팅들 (190, 192)을 포함할 수 있다. 열 코팅들 (190, 192)은 몰드 바디 (110)의 비-코팅된 표면보다 높은 방사율을 가진 "고-방사율" 코팅들일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 방사율은 동일한 관찰 조건들 하에 동일한 온도 및 파장에서, 이론적인 흑체로부터 복사되는 에너지에 대한 재료의 표면으로부터 복사되는 에너지의 비율을 지칭한다. 이에 따라서, 방사율은 또한 온도의 함수일 수 있다. 본원에서 개시된 방사율 값들은 별 다른 규정이 없는 이상, 약 700 ℃에서의 코팅 몰드 바디의 방사율을 지칭한다. 방사율은 재료들에서 0 내지 1의 이론적인 범위에 있을 수 있는 무차원 단위이고, 여기서, 1의 방사율은 이론적인 흑체를 나타낸다. 방사율은 또한 재료의 표면 마무리에 의존한다. 상기와 같이, 본원에서 사용되는 바와 같이, 증가된 방사율은 비-코팅된 또는 비-처리된 표면, 예를 들면 몰드 바디 (110)의 비-코팅된 또는 비-처리된 표면에 대한, 몰드 바디 (110)의 처리된 또는 코팅된 표면의 방사율에 대한, 방사율의 증가에 대응한다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 고 방사율은 복사 에너지의 증가된 방출 열 복사 및 증가된 열 흡수를 지칭한다. 이론적인 방사율이 흑체 방출과의 비교에 대응되는 동안, 본원에서 기술되는 바와 같이, 고 방사율 열 코팅들 (190, 192)은 열 코팅들 상에 입사되는 열 복사의 열 방출 및 열 흡수를 향상시킨다.

일 실시예에서, 몰드 조립체 (100)의 일 부분 상의 고 방사율은 고 방사율 열 코팅 (190, 192)으로 몰드 조립체 (100)의 표면을 코팅함으로써 달성될 수 있다. 상기와 같은 고-방사율 열 코팅들은 표면, 예를 들면 몰드 바디 (110)의 표면의 방사율을 증가시키고, 이로 인해 코팅 구역에서 몰드 조립체 (100)의 온도를 증가시킬 수 있다. 고 방사율 열 코팅들 (190, 192)의 예시들은 제한 없이 Aremco CP3015-BL (NY, Valley Cottage의 Aremco Products 사로부터 상업적으로 구입할 수 있음)을 포함한다. 일 실시예에서, the 열 코팅 (190, 192)은 고 방사율 페인트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고 방사율 페인트는 약 700 ℃에서 약 0.9 이상으로 크도록, 약 700 ℃에서 약 0.95 이상으로 크도록, 심지어 약 700 ℃에서 약 0.97 이상으로 크도록, 몰드 바디 (110)의 코팅 부분들의 방사율을 증가시킬 수 있다. 비-코팅된 몰드 바디 (110)는 약 700 ℃에서 0.7 내지 약 0.85의 방사율을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 열 코팅 (192)은 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에 인접하여 위치될 수 있다. 도 2a 및 2b는 코팅될 수 있는 몰드 바디 (110)의 부분 (들)을 교차 해칭으로 일반적으로 도시한다. 일 실시예에서, 열 코팅 (190)은 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)의 상부측면 (118)에 도포될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)의 측면들 (111) 중 하나 이상은 열 코팅 (190)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 몰드 바디 (110)의 베이스 부분 (122)의 상부 (121)는 열 코팅 (190)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 몰드 바디 (110)의 베이스 부분 (122)의 측면들 (123) 중 하나 이상은 열 코팅 (190)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 플리넘 벽 (132)의 외부 에지 (136)의 적어도 일 부분은 열 코팅 (190)을 포함할 수 있다. 열 코팅 (190)은 주변 환경으로부터 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 근방의 몰드 바디 (110)로 복사 열 이동을 개선시킬 수 있다. 향상된 복사 흡수는 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125)에서 온도에 대해 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 근방의 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)의 온도를 증가시킨다. 열 코팅 (190)에 의해 일어난 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에서의 증가된 온도는 적절한 3D 형성을 허용하는 반면, 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125)에서 보다 냉각된 온도들은 그 영역에서 유리 물품에 대한 외관 결함들을 방지한다.

또 다른 실시예에서, 몰드 캐비티 (112) 아래에 있는 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)의 적어도 일 부분은 코팅 구역의 방사율을 향상시키는 열 코팅 (192)을 포함할 수 있다. 열 코팅 (192)은 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)으로부터 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)에 인접한 플리넘 공간 (134)에 위치된 냉각 장치 (170)로 복사 열 이동을 향상시킬 수 있다. 가열기 (180) 및 냉각 장치 (170)의 배치로 인해, 플리넘 공간 (134)은 몰드 바디 (110)보다 더 냉각되고, 이로써, 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)은 플리넘 공간 (134)으로 열을 복사한다. 열 코팅 (192)은 몰드 캐비티 (112) 아래의 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)으로부터 열 복사의 방출을 향상시킬 수 있고, 이로써, 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125)이 냉각되는 것을 유지하는데 도움을 준다. 열 코팅 (192)에 의해 일어난 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125)에서의 감소된 온도는 코팅 영역의 상부 상에서 유리 물품에 대한 외관 결함들을 방지하는 한편, 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에서의 증가된 온도는 적절한 3D 형상을 허용한다.

이제, 도 3 및 4를 참조하여 보면, 일 실시예에서, 몰드 캐비티 (112)의 형성 부분 (114)은 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에서 보다 높은 온도들을 촉진시키는 기하학적인 구성을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)은 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에 인접한 사선 면 (183)을 포함할 수 있다. 사선 면들 (183)은 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182) 근방의 증가된 온도를 촉진시킨다. 이론에 얽힘 없이, 여겨지는 바와 같이, 몰드 캐비티 (112)의 모서리 (182)에 근접한 몰드 바디 (110)의 노출 에지 (184)를 이동시키는 것은, 가열될 질량을 감소시키고, 몰드 캐비티에 보다 가까운 열 복사에 대해 노출된 몰드 바디 (110)의 구역 (184)을 이동시켜, 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에 보다 신속하게 열이 효과적으로 조성되도록 함으로써, 이러한 구역에서 몰드 캐비티 (112)에 의해 얻어진 열을 국부적으로 증가시킬 수 있다.

이제 도 4를 참조하여 보면, 또 다른 실시예에서, 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)은 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에 인접한 노치들 (184)을 포함할 수 있다. 노치들 (184)은 사선 면들 (182)과 유사한, 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 근방에서 온도가 증가되는 것을 촉진시킬 수 있다. 컷 아웃된 형성 부분으로서 본원에서 집합적으로 지칭되는 사선 면들 (183) 및 노치들 (184)은, 복잡한 3D 성형이 일어나고 보다 높은 온도들이 효과적인 성형을 위해 필요할 수 있는 경우, 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에서 온도를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 컷-아웃된 형성 부분에 의해 일어난 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에서의 증가된 온도는 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에서 적절한 3D 형성을 허용한다.

형성 부분 (114)의 모서리들은 몰드 조립체 (100)의 다른 부분들과 비교하여 상대적으로 뜨거울 수 있다. 이론에 얽힘 없이, 여겨지는 바와 같이, 컷-아웃된 형성 부분 (114)은, 유리가 3 차원적으로 성형될 수 있는 경우, 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)의 뜨거운 모서리들을 몰드 캐비티 (112)의 모서리들 (182)에 가깝게 위치시킴으로써, 몰드 캐비티 (112)의 모서리들에서 온도를 증가시킬 수 있다.

이제, 도 5a 및 5b를 참조하여 보면, 또 다른 실시예에서, 몰드 바디 (110)의 밑면 (116)은 몰드 캐비티 (112)의 돌출 주변부 (127)에 인접하고 그 외부에 있는 환형 채널 (117)을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 몰드 캐비티 (112)의 돌출 주변부 (127)는 몰드 바디 (110)의 상부측면 (118) 상에서 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 아래에 위치된 몰드 바디 (110)의 밑면 (116) 상의 근접 구역이다. 환형 채널 (117)은 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 근방에서 몰드 바디 (110)의 두께를 감소시킬 수 있다. 감소된 두께는 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에 인접한 몰드 바디 (110)의 구역으로부터 몰드 캐비티 (112)의 중앙 근방에 몰드 바디 (110)의 구역으로 열 전도를 제한할 수 있다. 제한된 열 전도는 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에서 또는 그 근방에서 상승된 온도들을, 그리고 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125) 근방에서 감소된 온도들을 초래한다. 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에서의 증가된 온도는 적절한 3D 형성을 허용하는 반면, 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125)에서 보다 냉각된 온도들은 그 영역에서 유리 물품에 대한 외관 결함들을 방지한다.

몰드 바디 (110)의 총 두께는 약 8 mm 이상 내지 약 15 mm 이하, 또는 약 10 mm 이상 내지 약 12 mm 이하일 수 있다. 환형 채널의 깊이는 약 2 mm 이상 내지 약 8 mm 이하, 또는 약 4 mm 이상 내지 약 6 m 이하일 수 있다.

일 실시예에서, 환형 채널 (117)은 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 단차형 패턴을 포함할 수 있다. 상기와 같은 구성으로, 환형 채널의 깊이는 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)의 측면들 (111) 근방보다 몰드 캐비티 (112)의 돌출 중앙 (125) 근방에서 클 수 있다. 단차형 구성은 뻗어나갈 시에 몰드 바디의 얇은 단면이 바람직할 수 있고, 이로 인해 플리넘 벽 (130)과 몰드 바디 (110)의 형성 부분 (114)의 측면들 (111) 사이의 전도도를 감소시킬 수 있다. 이는 몰드 캐비티의 에지 (127)로부터 플리넘 벽 (130)을 향해 전도된 열을 감소시킬 것이다.

이제, 도 6a 및 6b를 참조하여 보면, 또 다른 실시예에서, 플리넘 벽 (132)의 외부 주변부를 정의하는 플리넘 벽 (132)의 외부 에지 (136)는, 채널 (133) 내의 플리넘 벽 (132)의 두께가 채널 외부의 플리넘 벽 (132)의 두께보다 작은 채널 (133)을 포함할 수 있다. 채널 (133)은 플리넘 벽 (132)의 전체 외부 에지 (136) 주위를 둘러쌀 수 있다. 대안적으로, 채널 (133)은 플리넘 벽 (132)의 전체 길이의 일부분만을 지나갈 수 있다. 일 실시예에서, 채널 (133)은 플리넘 벽 (132)의 높이에 대해 플리넘 벽 (132)의 중앙 부분 근방에서 위치된다. 채널 (133) 근방의 플리넘 벽 (132)의 감소된 두께는 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)로부터 플리넘 바디 (130)를 통해, 지지 베이스 (150)로 열 전도를 제한한다. 플리넘 벽 (132)을 통해 감소된 전도는 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에서 또는 그 근방에서 상승된 온도들을 초래할 수 있다. 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에서의 증가된 온도는 적절한 3D 형성을 허용한다.

플리넘 벽 (132)의 총 두께는 약 8 mm 이상 및 약 12 mm 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 플리넘 벽 (132)의 두께는 약 10 mm일 수 있다. 채널의 깊이는 약 6 mm 이상 및 약 10 mm 이하 또는 심지어 약 7 mm 이상 및 약 9 mm 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 채널의 깊이는 약 8 mm 일 수 있다.

본원에서 기술된 몰드 조립체들의 특징들은 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)에서 또는 그 근방에서 몰드 바디 (110)의 온도를 상승시키기 위해 개별적으로 또는 다양한 조합들로 이용될 수 있다. 상기와 같이, 몰드 조립체 (100)는, 몰드 조립체 (100) 상의 고 방사율 열 코팅들 (190, 192), 컷 아웃된 형성 부분, 및 몰드 바디 (110)의 밑면 (116) 및 플리넘 바디 (130)의 특정 기하학적인 특징들의 추가를 포함한 이들 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들 특징들 각각은 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125)으로부터 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127)까지 온도 차이를 독립적으로 향상시킬 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "온도 차" 또는 "온도 차이"는 몰드 캐비티 (112)의 중앙 (125) 아래 약 0.5 mm에서의 몰드 바디 (110)의 온도 및 몰드 캐비티 (112)의 주변부 (127) 아래 약 0.5 mm에서의 몰드 바디 (110)의 온도의 차이로 정의된다. 온도 차이는 임의의 단일 특징에 의해 증가될 수 있으며, 그리고 2 개 이상의 특징들의 조합에 의해 더 증가될 수 있다. 이론에 얽힘 없이, 여겨지는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 각각의 특징에 의해 발생된 온도 차이 증가는 개별적인 특징들의 합 정도와 같은 특징들의 조합에 의해 발생된 온도 차이에서의 총 증가에 부가될 수 있다.

일반적으로, 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도는 몰드 캐비티가 오버헤드 가열원 (overhead heating source)에 의해 약 650 ℃ 이상, 약 700 ℃ 이상, 약 750 ℃ 이상, 약 800 ℃ 이상, 약 850 ℃ 이상의 평균 온도로 가열될 시에, 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도보다 낮다. 일부 실시예들에서, 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도와 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도 사이의 차이는 적어도 약 12 ℃일 수 있다. 다른 실시예들에서, 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도와 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도 사이의 차이는 적어도 약 15 ℃, 적어도 약 18 ℃, 적어도 약 30 ℃, 또는 심지어 적어도 약 45 ℃일 수 있다. 비교 시, 베이스 케이스 몰드 조립체에 있어서, 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도와 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도 사이의 차이는 약 9 ℃ 이하일 수 있다.

본원에서 기술된 몰드 조립체들은 3D 유리 물품들의 제조에 이용될 수 있으며, 그리고 전반적으로 참조로 본원에 병합되는, 명칭이 "Glass Molding Systems and Related Apparatus and Method"인 미국 특허 공보 제2012/0297828호에 기술된 시스템 및 방법에 통합될 수 있다.

예시들

다양한 실시예들이 다음 예시들에 의해 더 명확해질 것이다.

예시 1

몰드 조립체들의 유한 요소 모델들은 상업적으로 구매 가능한 컴퓨터 소프트웨어 Ansys Fluent으로 모델링된다. 상술된 몰드 조립체 특징들은 기본 몰드로 단독으로 그리고 조합으로 통합된다. 몰드 캐비티의 중앙으로부터 몰드 캐비티의 주변부까지의 온도 차이들은 몰드 조립체 특징들에 대해 분석된다. 도 7은 컴퓨터를 사용한 모델의 결과들을 보여주고, 여기서 수평 축은 평가된 열 사이클을 나타내고, 수직 축은 몰드 캐비티가 약 650 ℃로 가열될 시에, 몰드 캐비티의 중앙과 주변부 사이의 온도 차이를 나타낸다. 각각의 열 사이클은 오버헤드 가열 복사 열원에 의해 약 650 ℃ 까지의 몰드 조립체의 가열, 몰드 조립체와의 유리 접촉, 및 몰드 조립체의 차후 냉각으로 구성된다. 몰드 조립체의 최대 온도는 도 7의 각각의 사이클에 대응한다.

라인 802는 도 1a, 1b, 및 1c에 도시된 베이스 케이스 몰드를 나타낸다. 베이스 케이스 몰드는 라인 802에 도시된 바와 같이, 약 9 ℃의 온도 차이를 가진다. 다른 샘플들은 몰드 조립체 특징들을 나타낸다. 구체적으로, 라인 804는 도 2b에 도시된 바와 같이, 약 700 ℃에서 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 상부측면 및 측면들 상의 고 방사율 열 코팅 (190)을 갖는 몰드 조립체를 나타낸다. 약 700 ℃에서 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 상부측면 및 측면들 상의 고 방사율 열 코팅 (190)에 의해 야기된 온도 차이는 라인 802과 라인 804 사이의 차이로 나타난 약 9 ℃이었다. 라인 806은 도 2b에 도시된 바와 같이, 약 700 ℃에서 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 밑면 상의 고 방사율 열 코팅 (192), 나아가 약 700 ℃에서 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 상부측면 및 측면들 상의 고 방사율 열 코팅 (190)을 가진 몰드 조립체를 나타낸다. 약 700 ℃에서 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 밑면 상의 고 방사율 열 코팅 (192)에 의해 야기된 온도 차이는, 라인 806과 라인 804 사이의 차이로 도시된 약 3 ℃이었다. 라인 (808)은 도 6a 및 6b에 도시된 플리넘 벽 채널, 나아가 약 700 ℃에서 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 상부측면 및 측면들 상의 고 방사율 열 코팅 (190)을 나타낸다. 플리넘 벽 채널에 의해 야기된 온도 차이는, 라인 808과 라인 804 사이의 차이로 도시된 약 8 ℃이었다. 라인 810은 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 몰드 바디에서의 환형 채널, 나아가, 약 700 ℃에서의 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 상부측면 및 측면들 상의 고 방사율 열 코팅 (190)을 나타낸다. 몰드 바디에서의 환형 채널에 의해 야기된 온도 차이는 라인 810과 라인 804 사이의 차이로 도시된 약 15 ℃이었다.

라인 812는 몰드 특징들 (약 700 ℃에서의 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 상부측면 및 측면들 상의 고 방사율 열 코팅 (190), 약 700 ℃에서의 0.97의 방사율을 가진 몰드 바디의 밑면 상의 고 방사율 열 코팅 (192), 플리넘 벽 채널, 및 몰드 바디에서의 환형 채널)의 조합을 나타낸다. 상기에서 나열된 특징들의 조합에 의해 야기된 온도 차이는 라인 810과 라인 802 사이의 차이로 도시된 약 35 ℃이었다. 이는 독립적으로 특징들에 의해 야기된 온도 차이들과 같다 (즉, 3 ℃ + 9 ℃ + 8 ℃ + 15 ℃ = 35 ℃). 이로써, 각각의 특징은 몰드 조립체의 온도 차이를 독립적으로 향상시킨다.

예시 2

예시 1의 컴퓨터 모델링은 실험 데이터와 비교된다. 도 8은 모델링 데이터 및 실험 데이터에 대해 몰드 캐비티의 주변부에서 그리고 몰드 캐비티의 중앙에서 몰드 조립체 온도의 비교를 도시한다. 라인 902는 몰드 캐비티의 주변부에서 모델링된 온도를 나타내고, 라인 904는 몰드 캐비티의 주변부에서의 실험 온도를 나타내고, 라인 906는 몰드 캐비티의 중앙에서의 모델링된 온도를 나타내며, 그리고 라인 908은 몰드 캐비티의 중앙에서 실험 온도를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 모델은 실험적으로 테스트된 온도들의 우수한 예측기이다.

도 9는 모델 및 실험 데이터에 대해 몰드 캐비티의 중앙과 몰드 캐비티의 주변부 사이의 온도 차이의 비교를 도시한다. 라인 910은 온도 차이에 대해 모델링된 데이터를 나타내고, 라인 212는 온도 차이에 대한 실험 데이터를 도시한다. 다시, 컴퓨터 모델은 실험적으로 테스트된 온도들의 우수한 예측기이다.

기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 다양한 변형 및 변화는 청구 대상의 기술 사상 및 권리 범위로부터 벗어남 없이 본원에서 기술된 실시예들로 이루어질 수 있다. 이로써, 의도된 바와 같이, 상기와 같은 변형 및 변화가 첨부된 청구항들 및 그들의 균등물들의 권리 범위 내에 속하는 경우, 본 명세서는 본원에서 기술된 다양한 실시예들의 변형 및 변화를 포괄한다.

Claims

성형 유리 물품들을 형성하는 몰드 조립체에 있어서,
몰드 바디 - 상기 몰드 바디는 상기 몰드 바디의 밑면을 정의한 베이스 부분 및 상기 베이스 부분의 상부로부터 돌출된 형성 부분을 포함하고, 상기 형성 부분은 상기 성형 유리 물품의 형상에 대응하는 3 차원 프로파일을 가진 몰드 캐비티를 포함함 -;
상기 몰드 바디 아래에 위치된 지지 베이스;
상기 몰드 바디와 상기 지지 베이스 사이에 뻗어나간 플리넘 바디 (plenum body) - 상기 플리넘 바디는, 상기 플리넘 바디, 상기 몰드 바디, 및 상기 지지 베이스에 의해 경계가 진 플리넘 공간을 둘러싼 플리넘 벽을 포함함 -;을 포함하며,
상기 몰드 조립체가 오버헤드 가열원 (overhead heating source)에 의해 약 650 ℃ 이상의 평균 온도로 가열될 시에, 상기 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도는 상기 몰드 캐비티의 주변부에서보다 낮으며, 그리고 상기 몰드 캐비티의 중앙에서의 온도와 상기 몰드 캐비티의 주변부에서의 온도 간의 차이는 적어도 약 12 ℃인, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 플리넘 벽의 외부 주변부는 채널을 포함하고, 상기 채널이 상기 몰드 캐비티의 에지로부터, 상기 플리넘 바디를 통해, 상기 지지 베이스로 열 전도를 제한하도록, 상기 채널 내의 플리넘 벽의 두께는 상기 채널 외부의 플리넘 벽의 두께보다 작은, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 몰드 바디의 밑면은 상기 몰드 캐비티의 돌출 주변부에 인접한 환형 채널을 포함하고, 상기 환형 채널은 상기 몰드 캐비티의 에지에 인접한 몰드 바디로부터 상기 몰드 캐비티의 중앙 영역까지 열 전도를 제한하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 3에 있어서,
상기 환형 채널의 깊이는 상기 몰드 바디의 형성 부분의 측면들 근방보다 상기 몰드 캐비티의 돌출된 중앙 근방에서 큰, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰드 바디의 형성 부분은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접한 노치들을 포함하고, 상기 노치들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시키는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰드 바디의 형성 부분은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접한 사선 면들을 포함하고, 상기 사선 면들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시키는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰드 바디의 적어도 일 부분은 약 700 ℃에서 적어도 약 0.9의 방사율을 가진 열 코팅을 포함하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 7에 있어서,
상기 몰드 캐비티의 주변부에 인접한 몰드 바디의 적어도 일 부분은 약 700 ℃에서 적어도 약 0.9의 방사율을 가진 열 코팅을 포함하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 7에 있어서,
상기 몰드 캐비티 아래의 몰드 바디의 밑면의 적어도 일 부분은 약 700 ℃에서 적어도 약 0.9의 방사율을 가진 열 코팅을 포함하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰드 조립체는 상기 몰드 캐비티의 중앙 부분 근접하여 상기 몰드 바디의 밑면에 인접한 플리넘 공간에 위치된 냉각 장치를 더 포함하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 10에 있어서,
상기 냉각 장치는 열 교환기인, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플리넘 바디는 상기 몰드 바디의 베이스 부분의 주변부에서 상기 몰드 바디의 베이스 부분과 직접 접촉하며, 그리고 상기 플리넘 공간은 상기 몰드 캐비티 아래에 위치되는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
성형 유리 물품들을 형성하는 몰드 조립체에 있어서,
몰드 바디 - 상기 몰드 바디는 상기 몰드 바디의 밑면을 정의한 베이스 부분 및 상기 베이스 부분의 상부로부터 돌출된 형성 부분을 포함하고, 상기 형성 부분은 상기 성형 유리 물품의 형상에 대응하는 3 차원 프로파일을 가진 몰드 캐비티를 포함함 -;
상기 몰드 바디 아래에 위치된 지지 베이스;
상기 몰드 바디와 상기 지지 베이스 사이에 뻗어나간 플리넘 바디 - 상기 플리넘 바디는, 상기 플리넘 바디, 상기 몰드 바디, 및 상기 지지 베이스에 의해 경계가 진 플리넘 공간을 둘러싼 플리넘 벽을 포함함 -;을 포함하며,
상기 몰드 바디의 적어도 일 부분은 약 700 ℃에서 적어도 약 0.9의 방사율을 가진 열 코팅을 포함하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 13에 있어서,
상기 몰드 캐비티의 주변부에 인접한 몰드 바디의 적어도 일 부분은 약 700 ℃에서 적어도 약 0.9의 방사율을 가진 열 코팅을 포함하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
상기 몰드 캐비티 아래의 몰드 바디의 밑면의 적어도 일 부분은 약 700 ℃에서 적어도 약 0.9의 방사율을 가진 열 코팅을 포함하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플리넘 벽의 외부 주변부는 채널을 포함하고, 상기 채널이 상기 몰드 캐비티의 에지로부터, 상기 플리넘 바디를 통해, 상기 지지 베이스로 열 전도를 제한하도록, 상기 채널 내의 플리넘 벽의 두께는 상기 채널 외부의 플리넘 벽의 두께보다 작은, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰드 바디의 밑면은 상기 몰드 캐비티의 돌출 주변부에 인접한 환형 채널을 포함하고, 상기 환형 채널은 상기 몰드 캐비티의 에지에 인접한 몰드 바디로부터 상기 몰드 캐비티의 중앙 영역까지 열 전도를 제한하는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 13 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰드 바디의 형성 부분은 노치들 또는 사선 면들을 포함하고, 상기 노치들 또는 사선 면들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접하고, 상기 노치들 또는 사선 면들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시키는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
성형 유리 물품들을 형성하는 몰드 조립체에 있어서,
몰드 바디 - 상기 몰드 바디는 상기 몰드 바디의 밑면을 정의한 베이스 부분 및 상기 베이스 부분의 상부로부터 돌출된 형성 부분을 포함하고, 상기 형성 부분은 상기 성형 유리 물품의 형상에 대응하는 3 차원 프로파일을 가진 몰드 캐비티를 포함함 -;
상기 몰드 바디 아래에 위치된 지지 베이스;
상기 몰드 바디와 상기 지지 베이스 사이에 뻗어나간 플리넘 바디 - 상기 플리넘 바디는, 상기 플리넘 바디, 상기 몰드 바디, 및 상기 지지 베이스에 의해 경계가 진 플리넘 공간을 둘러싼 플리넘 벽을 포함함 -;을 포함하며,
상기 플리넘 벽의 외부 주변부는 채널을 포함하고, 상기 채널이 상기 몰드 캐비티의 에지로부터, 상기 플리넘 바디를 통해, 상기 지지 베이스로 열 전도를 제한하도록, 상기 채널 내의 플리넘 벽의 두께는 상기 채널 외부의 플리넘 벽의 두께보다 작고;
상기 몰드 바디의 밑면은 상기 몰드 캐비티의 돌출 주변부에 인접한 환형 채널을 포함하고, 상기 환형 채널은 상기 몰드 캐비티의 에지에 인접한 몰드 바디로부터 상기 몰드 캐비티의 중앙 영역까지 열 전도를 제한하고;
상기 몰드 바디의 형성 부분은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접한 노치들을 포함하고, 상기 노치들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시키며; 그리고
상기 몰드 바디의 형성 부분은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접한 사선 면들을 포함하고, 상기 사선 면들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시키는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.
청구항 19에 있어서,
상기 몰드 바디의 형성 부분은 노치들 또는 사선 면들을 포함하고, 상기 노치들 또는 사선 면들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에 인접하고, 상기 노치들 또는 사선 면들은 상기 몰드 캐비티의 모서리들에서 증가된 온도를 촉진시키는, 성형 유리 물품 형성 몰드 조립체.