KR20170043586A - 크고 얇은 유리/금속 라미네이트 - Google Patents

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KR20170043586A
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Abstract

본 발명은 제1면 및 제2면을 포함하는 금속시트, 제1 유리시트 및 상기 제1 유리시트를 상기 금속시트의 제1면에 부착하는 제1 중간층을 포함하는 라미네이트 구조이다. 또한, 본 발명은 금속시트 및 유리시트를 중간층과 함께 라미네이트시키는 단계들을 포함하는 라미네이트 구조 제조방법이다.

Description

크고 얇은 유리/금속 라미네이트{Large thin glass/metal laminates}
본 출원은 35 U.S.C 제119조 하에 2014년 8월 20일에 출원된 미국 가출원 제62/039,548호를 우선권 주장하고 있으며, 그 내용은 참조를 위해 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 유리/금속 라미네이트 구조 및 라미네이트 구조를 제조하는 방법, 및 더 구체적으로는 화학적으로 강화된 또는 비화학적으로 강화된 유리시트를 포함하는 큰 유리/금속 라미네이트 구조이다.
기기와 같은 다양한 장치는 금속시트를 포함하는 외부 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비교적 얇은 금속시트는 냉장고 및/또는 냉동기와 같은 기기의 외부 하우징 표면으로 사용될 수 있다. 다른 비제한적인 응용들은 몇 가지 예를 들면, 건축적인 부품들(예컨대, 엘리베이터 벽 패널, 실내 벽 및 사무실 칸막이 벽), 가구 패널과 같은 가구 응용들 및 마커 보드와 같은 장식적인 또는 기능적인 응용들을 포함한다. 금속시트는 또한 외관을 유지하면서, 기기 또는 부품에 보호를 제공하는데 사용될 수 있다. 그러나 금속시트는 예를 들어 지문 및/또는 기름 얼룩에 대해, 좋지 않은 스크래치 저항력 및/또는 세척 어려움으로 인해 시간이 지나면서 미적 외관을 잃을 수 있다는 것이 관찰되었다. 따라서, 더 쉽게 세척되고 및/또는 증가된 스크래치 저항력을 가질 수 있는 얇은 유리/금속 라미네이트 구조와 같은 보호 스킨을 금속시트에 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 출원은 다양하고 바람직한 특성을 가진 얇은 금속/유리 라미네이트를 개시하고, 예를 들어 2013년 10월 2일에 출원된 국제 특허출원 제PCT/US2013/062956호 및 2014년 2월 18일에 출원된 미국 특허출원 제14/183,185호가 본원에 참조로 인용된다. 그러나 일례에서 제조품을 의도된 응용에 부적절하게 만들 수 있는 큰 유리/금속 라미네이트(예컨대, 300mm × 300mm 이상)에서 발생할 수 있는 뒤틀림을 개시한다. 따라서, 뒤틀림의 잠재적 단점 없이 본원에서 논의된 향상된 미적 특성들을 제공할 수 있는 큰 응용을 위한 얇은 유리/금속 라미네이트를 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은 다양하고 바람직한 특성을 가진 크고 얇은 금속/유리 라미네이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 다양한 실시예에서, 제1면과 제2면간 확장되는 0.1mm 내지 약 5mm 범위의 두께를 갖는 제1면 및 제2면을 갖춘 금속시트를 포함하는 라미네이트 구조에 관한 것이다. 라미네이트 구조는 약 0.1mm 내지 약 2.5mm 범위의 두께를 갖는 제1 유리시트, 및 이 제1 유리시트를 금속시트의 제1면에 부착시키는 제1 중간층을 더 포함한다. 금속시트는 유리시트의 열팽창계수(CTE)의 약 30% 이내의 열팽창계수를 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 제1 유리시트는 약 0.1mm 내지 약 1.5mm, 약 0.5mm 내지 약 1.1mm 또는 약 0.3mm 내지 약 1mm 범위와, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하는 두께를 가질 수 있다. 제1 유리시트는 다양한 실시예에서, 예를 들어 화학적으로 강화 및/또는 열처리된 것으로 다루어질 수 있으며, 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 알칼리-알루미노실리케이트(alkali-aluminosilicate), 보로실리케이트(borosilicate), 알칼리-보로실리케이트(alkali-borosilicate),알루미노보로실리케이트(aluminoborosilicate) 및 알칼리-알루미노보로실리케이트(alkali-aluminoborosilicate) 유리로부터 선택된 유리를 포함할 수 있다. 제1 유리시트는 또한, 예를 들어 에칭 기반 및/또는 졸-겔 증착 공정에 의해 얻어질 수 있는 눈부심 방지 표면을 비제한적인 예로서 포함할 수 있다.
다른 비제한적인 실시예에 따르면, 제1 중간층은 폴리비닐부티랄(polyvinyl butyral) 또는 이오노머(ionomer)를 포함할 수 있다. 제1 중간층은 다양한 실시예에서 약 0.1mm 내지 약 2mm 범위의 두께, 예를 들어 약 0.1mm 내지 약 0.8mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 중간층은 15MPa 이상, 예를 들어 275MPa 이상인 영률(Young's modulus)을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 (ⅰ)제1면 및 제2면을 가지며, 제1면과 제2면간 확장되는 약 0.1mm 내지 약 5mm 범위의 두께를 갖는 금속시트를 제공하는 단계, (ⅱ)약 0.1mm 내지 약 2.5mm 범위의 두께를 갖는 유리시트를 제공하는 단계, (ⅲ)유리 시트를 제1 중간층을 갖는 금속시트에 부착하는 단계를 포함하는 라미네이트 구조를 제조하는 방법에 관한 것이며, 금속시트의 열팽창계수는 유리시트의 약 30% 이내이다.
추가적인 특징 및 장점은 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 명백하거나, 또는 이하의 상세한 설명, 청구범위 뿐만 아니라 첨부도면을 포함하는 본원에 기술된 방법을 실시함으로써 인식될 것이다.
상술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 본 발명의 다양한 실시예를 제공하고, 청구범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 뼈대를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부도면은 추가적인 이해를 제공하기 위해 제공되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 도면은 다양한 비제한적인 실시예를 도시하고 설명과 함께 본 발명의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
본 발명의 다양한 특징, 양상 및 장점은 첨부도면을 참조하여 이하의 상세한 설명이 읽혀질 때 더 잘 이해되며, 유사 구조는 가능한 경우 유사 참조번호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 양상들에 따른 예시적인 라미네이트 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 양상들에 따른 예시적인 라미네이트 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 양상들에 따른 라미네이트 구조를 제조하는 예시적인 단계들을 도시한 흐름도이다.
라미네이트 구조는 본 발명의 양상에 따라 넓은 범위의 응용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 구조는 외장용 자재, 장식 패널, 캐비닛 설치(cabinet installations), 벽 커버링(wall coverings), 또는 다른 건축적 응용과 같은 다양한 건축적 응용에 사용될 수 있다. 다른 예에서, 상기 라미네이트 구조는 가구 아이템 및/또는 가정용 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 구조는 캐비닛, 가구 아이템 및/또는 가정용 기기를 위한 외부 패널에 포함될 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 다양하고 다른 냉장하는 예가 아닌 것이 대안적으로 제공될 수 있으나, 상기 라미네이트 구조는 냉장 캐비닛(refrigerated cabinet)(예컨대, 냉장고 또는 냉동기)와 같은 캐비닛에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 양상에 따른 라미네이트 구조(100)의 단면도를 도시한다. 상기 라미네이트 구조는 넓은 범위의 금속 유형 및/또는 넓은 범위의 두께 및 구성을 포함할 수 있는 금속시트(101)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속시트(101)는 강철, 냉간 압연강(cold rolled steel), 알루미늄(aluminum) 또는 다른 적절한 금속을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 금속시트는 스테인리스강(stainless steel)을 포함한다. 스테인리스강은 바람직한 보호, 내식성(resistance to corrosion) 및/또는 손질된 스테인리스강 외관과 같은 바람직한 외부 외관을 제공할 수 있는 외부 패널 구조에 적절할 수 있다. 본 발명의 다양한 양상에 따른 사용에 적합한 상업적으로 이용 가능한 스테인리스강은 예를 들어, 430# 스테인리스강 및 몇 가지 예를 들어 409#, 410#, 416#, 430#, 440# 및 446#과 같은 유사한 열팽창계수를 갖는 다른 스테인리스강을 포함할 수 있다.
상기 금속시트(101)는 제1면(103)과 제2면(105)간 확장되어 두께(T1)를 갖는 제1면(103) 및 제2면(105)을 포함할 수 있다. 상기 금속시트(101)의 상기 두께(T1)는 특정 응용에 따라 달라질 수 있다. 비교적 얇은 금속시트는 예를 들어 변형에 대한 충분한 저항력을 계속 제공하면서 금속 비용 및/또는 상기 라미네이트 구조의 중량을 줄이기 위해 다양한 응용에서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 비교적 두꺼운 금속시트는 예를 들어 상기 라미네이트 구조의 기계적 완전성을 유지하기 위해 바람직한 추가적 지지가 있는 다양한 응용에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 두께는 25 게이지(Gauge) 금속시트(예컨대, 약 0.5mm)에서 12 게이지 금속시트(예컨대, 약 2mm)까지의 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 두께는 24 게이지 금속시트(예컨대, 약 0.64mm 두께의 스테인리스강)에서 16 게이지 금속시트(예컨대, 1.59mm 두께의 스테인리스강)까지의 범위일 수 있다. 다른 비제한적인 실시예에 따르면, 26 게이지 금속시트(약 : 0.48mm)가 사용될 수 있다. 이와 같이, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 금속시트(101)의 상기 두께(T1)는 특정 응용에 따라 다른 두께가 제공될 수 있으나, 약 0.1mm 내지 약 5mm, 예를 들어 약 0.3mm 내지 약 2mm, 약 0.5mm 내지 약 1.5mm 또는 약 0.6mm 내지 약 1mm 범위가 될 수 있다.
다양한 실시예에서, 상기 금속시트(101)는 상기 유리시트(107)의 열팽창계수의 약 30% 이내의 열팽창계수를 가지며, 예를 들어 상기 유리시트의 열팽창계수의 약 25% 이내, 약 20% 이내, 약 15% 이내, 약 10% 이내, 약 5% 이내 또는 약 1% 이내의 열팽창계수를 가진다. 본원에 사용된 용어 "약 30% 이내" 및 그 변형들은, 상기 금속시트의 열팽창계수가 작게는 상기 유리시트의 열팽창계수보다 30% 낮은 범위(0.7*유리의 열팽창계수)이고 크게는 상기 유리시트의 열팽창계수보다 30% 높은 범위(1.3*유리의 열팽창계수)일 수 있는 값을 갖는 것을 나타내도록 의도된 것이다. 예를 들어, 상기 금속시트의 열팽창계수는 약 11×10-6/℃ 보다 낮을 수 있고, 예를 들어 약 10×10-6/℃, 약 9×10-6/℃, 약 8×10-6/℃ 보다 낮을 수 있고, 그 사이에 모든 범위 및 하위 범위를 포함한다. 특정 비제한적인 실시예에서, 금속시트의 열팽창계수는 약 7.5×10-6/℃ 내지 약 11×10-6/℃, 예를 들어 약 8×10-6/℃ 내지 약 10.5×10-6/℃ 또는 약 8.5×10-6/℃ 내지 약 9.5×10-6/℃ 범위일 수 있고, 그 사이에 모든 범위 및 하위 범위가 포함된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 라미네이트 구조는 약 2.5mm 이하의, 예를 들어 약 2mm 이하의, 약 1.5mm 이하의, 예를 들어 약 0.1mm 내지 약 1.5mm 범위의, 약 5mm 내지 약 1.1mm 범위의 또는 약 0.3mm 내지 약 1mm 범위의 제1 유리면(109)과 제2 유리면(111) 사이에 연장되어 두께(T2)를 갖는 유리시트(107)를 더 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 유리시트(107)는 약 0.7mm의 두께(T2)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 유리시트(107)는 약 1mm의 두께(T2)를 가질 수 있다. 추가적인 다른 실시예에서 상기 유리시트(107)는 약 0.3mm의 두께(T2)를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 유리시트(107)는 약 0.1mm 내지 약 0.5mm 또는 약 0.3mm 내지 약 1mm 범위의 두께(T2)를 가질 수 있다.
상기 유리시트(107)는 다양한 실시예에 따라, 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트 및 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리 또는 다른 유리 재료와 같은 유리를 포함할 수 있다. 다양한 유리 형성 기술은 상기 라미네이트 구조 내에 포함될 수 있는 유리시트(107)를 제조하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 퓨전 다운 드로우(fusion down draw) 기술, 퓨전 업드로우(fusion updraw) 기술, 슬롯 드로우(slot draw) 기술 또는 다른 공정들은 바람직한 치수와 구성을 가진 유리시트로 가공될 수 있는 유리 리본(glass ribbon)을 제공하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 퓨전 드로우 공정은 실질적으로 깨끗한 표면을 얻기 위해 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 디스플레이 양질의 유리시트(107)는 상기 금속시트(101)의 상기 제1면(103) 위에 투명한 커버링(covering)을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 디스플레이 품질 유리를 제공하는 것은 상기 금속시트(101)의 상기 제1면(103)의 상기 미적 외관을 보존하도록 할 수 있다. 동시에, 상기 유리시트(107)는 상기 금속시트(101)의 상기 제1면(103)의 깨끗한 표면 품질을 유지하는 것을 도울 수 있다. 게다가, 스크래치, 얼룩 및/또는 다른 결함은 상기 금속시트(101)를 보호 유리시트(107)로 덮음으로써 피할 수 있다.
상기 유리시트는 예를 들어, 약 5×10-6/℃ 내지 약 14×10-6/℃, 약 6×10-6/℃ 내지 약 13×10-6/℃, 약 7×10-6/℃ 내지 약 12×10-6/℃, 약 8×10-6/℃ 내지 약 11×10-6/℃ 또는 약 9×10-6/℃ 내지 약 10×10-6/℃ 범위의 열팽창계수를 가질 수 있고, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 유리시트는 약 7×10-6/℃ 내지 약 9×10-6/℃, 예를 들어 약 9×10-6/℃ 내지 약 8.6×10-6/℃, 약 7.6×10-6/℃ 내지 약 8.5×10-6/℃ 또는 약 8×10-6/℃ 내지 약 8.3×10-6/℃ 범위의 열팽창계수를 가질 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 상기 유리시트는 약 100MPa 보다 큰 압축 응력 및 약 10마이크론(microns)보다 큰 압축 응력층의 깊이(DOL), 예를 들어 약 500MPa 보다 큰 압축 응력 및 약 20마이크론보다 큰 압축 응력층의 깊이(DOL) 또는 약 700MPa 보다 큰 압축 응력 및 약 40마이크론보다 큰 압축 응력층의 깊이(DOL)을 가질 수 있다. 상기 유리시트는 일부 실시예에서 상기 유리의 강도 및/또는 파손 및/또는 스크래치에 대한 저항력을 증가시키기 위해 처리(예컨대, 화학적으로 강화 및/또는 열처리)될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유리시트(107)는 코닝 인코포레이티드의 Corning® Gorilla® 유리와 같은 화학적으로 강화된 유리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 화학적으로 강화된 유리는 미국 특허출원 제7,666,511호, 제4,483,700호 및/또는 제5,674,790호에 따라 제공될 수 있으며, 본원에 참고로 인용된다. 특정 비제한적인 실시예에서, 상기 유리시트는 약 7.5 내지 약 8.5 × 10-6/oC 범위의 열팽창계수는 갖는 Corning® Gorilla® 유리일 수 있다. 코닝 인코포레이티드의 Corning® WillowTM 유리 및 Corning® EAGLE XG® 유리는 다양한 실시예에서 상기 유리시트로서의 사용에 또한 적절할 수 있다.
본 발명의 비제한적인 양상에 따르면, 화확적 강화는 이온 교환 공정에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 유리시트(예컨대, 알루미노실리케이트 유리, 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리)는 퓨전 드로우잉(fusion drawing)에 의해 제조될 수 있고, 그 다음 상기 유리시트를 용융 염욕에 일정 시간 동안 담금으로써 화학적으로 강화시킬 수 있다. 상기 유리시트의 표면 또는 그 근처의 상기 유리시트 내에 이온은, 예를 들어 상기 염욕으로부터 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 상기 용융 염욕의 온도 및 처리 시간은 다양하다. 그러나 바람직한 응용에 따른 시간 및 온도를 결정하는 것은 당업자의 능력 내에 있다. 비제한적인 예로서, 상기 용융 염욕의 상기 온도는 약 430oC 내지 약 450oC 범위일 수 있고, 상기 일정 시간은 약 4 내지 8시간 범위일 수 있다.
이론에 구속됨 없이, 상기 더 큰 이온을 상기 유리에 포함시키는 것은 표면 근처의 영역에 압축 응력을 생성함으로써 상기 시트를 강화시키는 것으로 여겨진다. 대응하는 인장 응력은 상기 압축 응력의 균형을 맞추기 위해 상기 유리시트의 중앙 영역 내에서 유도된다. Corning® Gorilla® 유리의 상기 화학적 강화 공정은 상대적으로 높은 응력층의 깊이(DOL)(예컨대, 약 40마이크론 및 심지어 100마이크론보다 큰 것도 가능)에서 상대적으로 높은 압축 응력(예컨대, 약 700MPa 내지 약 730MPa 및 심지어 800MPa보다 큰 것도 가능)을 가질 수 있다. 이러한 유리는 실질적으로 깨끗한 표면 뿐만 아니라, 높은 유지 강도 및 스크래치 손상에 대한 높은 저항력, 높은 충격 저항력 및/또는 높은 굴곡 강도를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 유리 조성물은 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol% 이고 Na2O ≥ 9 mol%인 SiO2 , B2O3 및 Na2O를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 유리시트(107)는 상기 유리시트를 더 강화시키기 위해 산 에칭될 수 있다. 상기 유리시트의 산 에칭은 충격 성능의 저하 없이 본 발명의 상기 라미네이트 구조에서 심지어 더 얇은 금속의 사용을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 산 에칭 단계는 상기 유리시트(107)의 하나 이상의 표면으로부터 약 1.5 에서 약 1.7마이크론까지 제거할 수 있다. 산 에칭은 유리 강도가 표면 결합의 크기 및 팀 모양에 극도로 민감할 수 있다는 사실을 언급한다. 상술한 표면층을 제거함으로써 상기 산 에칭은 1마이크론보다 작은 표면 결함의 대부분을 제거할 수 있다고 여겨진다. 산 에칭이 더 큰 결함을 제거하지 못할 수도 있지만, 상기 산 에칭 절차는 그렇지 않으면 응력 집중 계수를 급격하게 감소시킬 수 있는 상기 결함 팁을 둥글게 만들 수 있다.
산 에칭(예컨대, 작은 표면 결함의 제거 및 더 큰 결함의 팁을 둥글게 함)에 의해 상기 유리 표면의 개선은 충격 저항력과 같은 유리 강도를 급격하게 증가시킬 수 있다. 더욱이, 오직 유리의 상대적으로 작은 깊이만이 제거될 수 있어, 상기 유리는 상기 표면으로부터 40마이크론 또는 심지어 일부 예에서 100마이크론보다 큰, 훨씬 더 큰 깊이에서 상대적으로 높은 압축 응력을 가질 수 있기 때문에, 상기 유리의 상당한 압축 응력 감소가 일어나지 않을 수 있다.
하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 산 에칭 단계는 약 1.5M HF/0.9M H2SO4의 화학 용액으로 수평 스프레이 에칭 시스템(horizontal spray etching system)에서 수행될 수 있다. 다른 공정 변수는 약 90oF(32.2oC)의 공정 온도, 약 40초의 공정 시간, 약 20psi의 스프레이 압력, 약 분당 15사이클의 스프레이 진동 및 대략적으로 분당 0.48갤런(gallon)의 원추형 스프레이 노즐 중에 하나 이상을 포함할 수 있다. 그러나 특정 응용에 따라 상기 공정 변수의 하나 이상을 변화시키는 것이 가능하고, 이러한 변형은 당업자의 능력 내에 있다. 산 에칭 후에, 상기 가공된 유리시트는 헹굼 단계(예컨대, 물을 사용)로 세척될 수 있다. 예를 들어, 대략적으로 분당 0.3갤런의 팬젯 패턴 노즐(fanjet pattern nozzle)이 약 20psi의 스프레이 압력에서 사용될 수 있다. 상기 산 에칭 유리시트는 그 다음 건조될 수 있다. 예를 들어, 대략 5마력에서 작동하는 공기 터빈과 같은 공기 유동 건조기 시스템이 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 라미네이트 구조는 상기 제1 유리시트(107)를 상기 금속시트(101)의 제1면(103)에 부착하는 중간층(113)을 더 포함할 수 있다. 상기 중간층(113)은 상기 유리 및 금속시트의 응용 및 특성에 따라 넓은 범위의 재료로부터 형성될 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 불투명하고 가능하게는 착색된 중간층이 다른 실시예에서 제공될 수 있으나, 광학적으로 투명하고 실질적으로 투명한 중간층이 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 바람직한 이미지는 예를 들어, 미적 및/또는 기능적 목적을 위해 상기 유리 및/또는 상기 중간층에 스크린 인쇄 또는 디지털 스크린 인쇄에 의하여 인쇄될 수 있다. 이러한 인쇄된 이미지는 상기 중간층에 배열될 수 있기 때문에(예컨대, 상기 중간층에 및/또는 상기 내부 유리 표면에), 이들은 제품 수명 동안 스크래치 손상으로부터 잘 보존될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 중간층은 상기 금속시트의 상기 외부 표면을 명확하게 볼 수 있도록 투명층을 포함할 수 있다. 게다가, 상기 내부층(113)은 상기 유리시트(107)와 금속시트(101) 사이에 우수한 광학 중간층을 제공할 수 있는 투명한 중간층(113)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 디스플레이 양질의 유리시트(107)는 상기 금속시트(101)의 상기 제1면(103)의 상기 외관을 보다 쉽게 보고 시간 경과에 따라 보존할 수 있도록 투명한 중간층(113)에 의해 상기 금속시트(101)를 라미네이트 시킬 수 있다.
또한, 상기 중간층(113)은 상기 라미네이트 구조를 강화하는 것을 돕기 위해 선택될 수 있고 상기 유리시트가 부서지는 상황에서 상기 유리시트(107)로부터 유리 조각을 억제하는 것을 더 도울 수 있다. 상기 중간층은 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate)(EVA), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리에스테르(PET), 아크릴(예컨대, 아크릴 접착테이프), 폴리비닐부티랄(PVB), SentryGlas® 이오노머 또는 임의의 다른 적절한 중간층 재료와 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 폴리에스테르가 사용되는 경우, 일 실시예에서, 상기 폴리에스테르 재료는 아크릴 접착 재료의 2개의 층 사이에 샌드위치될 수 있다. 다른 비제한적인 실시예에서, 상기 중간층(113)은 15MPa 이상(예컨대, 약 30MPa 이상, 약 50MPa, 약 100MPa 이상, 약 150MPa 이상 또는 약 200MPa 이상)의 영률을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 중간층(113)은 약 0.1mm 내지 약 0.8mm 또는 약 0.3mm 내지 약 0.76mm 범위인, 예를 들어 약 0.38mm인 두께를 갖는 폴리비닐부티랄을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 중간층(113)은 275MPa 이상의 영률을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 중간층은 275MPa 이상(예컨대, 약 300MPa, 약 350MPa 또는 약 400MPa 이상)의 영률을 갖는 이오노머를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 이오노머는 듀퐁(DuPont)으로부터 이용 가능한 SentryGlas® 이오노머를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 상기 중간층(113)의 상기 두께는 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 2mm, 약 0.5mm 내지 약 1.5mm, 약 0.89mm 의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기 라미네이트 구조는 센서, 표시기 또는 능동 기기와 같은 하나 이상의 추가적인 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 패드 및 관련 전자기기는 하부 기판에 제공될 수 있고, 또는 유리 기판이 상기 터치 패드에 직접적으로 인접하여 제공될 수 있는 중간의 중간층에 제공될 수 있다. 상기 유리시트의 얇음 때문에, 사용자는 상기 터치 패드와 인터페이스(interface) 할 수 있다. 예를 들어, 냉장고 및/또는 냉동기의 비제한적이고 예시적인 실시예에서, 사용자는 예를 들어, 빛을 활성화시키고, 물 및/또는 얼음 등을 분배할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 라미네이트 구조는 단일 유리시트 및/또는 단일 금속시트를 포함하는 구조에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 라미네이트 구조는 또한 제2 유리시트를 상기 금속시트의 제2면에 부착하는 제2 중간층을 포함할 수 있다. 도 2는 본 발명의 다양한 양상에 따른 두 개의 이러한 유리 시트를 포함하는 예시적인 라미네이트 구조(200)를 도시한다. 상기 라미네이트 구조(200)는 제1 유리시트(207)를 상기 금속시트(201)의 제1면(203)에 부착하는 제1 중간층(213)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 라미네이트 구조(200)는 또한 제2 유리시트(217)를 상기 금속시트(201)의 제2면(205)에 부착하는 제2 중간층(215)을 포함할 수 있다. 상기 제2 유리시트(217)는 특정 실시예에서, 화학적으로 강화된 유리시트일 수 있다. 상기 제2 중간층(215)은 특정 실시예에서, 제1 중간층(213)과 동일한 재료를 포함하고, 동일한 두께(T3)를 가질 수 있다. 이와 같이, 상기 제2 유리시트(217)는 일부 실시예에서, 동일한 두께(T3) 및 다른 특징들을 가지는 것을 포함하는 제1 유리시트(207)와 동일할 수 있다. 제2 유리시트(217)는 다양한 실시예에서, 상기 제1 유리시트(207)가 상기 금속시트(201)의 제1면(203)을 보호하는 방식과 같이 상기 금속시트(201)의 제2면(205)을 보호한다. 물론, 다른 층들의 조합들 및 각각의 특징들은 본 발명의 범위 이내에 속하는 것으로 의도된 넓은 범위의 구성들을 제공하도록 사용될 수 있다.
방법
도 3을 참조하여, 본 발명의 양상에 따른 상기 라미네이트 구조를 제조하는 예시적인 방법이 지금 설명될 것이다. 상기 방법은 상기 유리시트(A 열 참조), 중간층(B 열 참조) 및 상기 유리시트(C 열 참조)를 제공 및/또는 준비하는 것을 포함하는 단계(301)로부터 시작할 수 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 상기 방법은 상기 중간층이 상기 유리시트를 상기 금속시트의 상기 제1면에 부착시키는 단계(303)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, A 열은 상기 유리시트를 제공하는 단계에서 수행될 수 있는 선택적인 단계들을 나타낸다. 상기 유리시트를 제공 및/또는 준비하는 방법은 바람직한 두께(예컨대, 도 1의 T2)로 유리시트를 제공하는 단계(305)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 유리시트의 상기 두께는 약 0.1mm 내지 약 2.5mm 범위일 수 있다. 상기 유리시트는 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트 및 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리 또는 임의의 적절한 유리 재료와 같은 유리를 포함할 수 있다. 상기 유리시트는 퓨전 다운 드로우, 퓨전 업드로우, 슬롯 드로우 또는 당업계에 알려진 다른 공정들과 같은 다양한 기술에 의해 제공될 수 있다.
상기 유리시트는 적어도 하나의 눈부심 방지 표면과 함께 상기 유리시트를 제공하도록 단계(306)에서 선택적으로 가공될 수 있다. 눈부심 방지 공정은 선택적인 화학적 강화 단계(311) 전(단계 306) 또는 후(단계 312)에 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리시트가 눈부심 방지 공정을 상기 화학적 강화 단계(311) 전에 받는다면, 에칭 기반의 눈부심 방지 과정이 사용될 수 있다. 비제한적인 공정들은 예를 들어, 유럽 특허출원 제2563733 A1호 및 국제 특허출원 제WO 2012/0749343 A1호에 설명되어 있으며, 본원에 참고로 인용된다. 적절한 에칭 기반의 눈부심 방지 공정은 산 에칭, 크림 에칭(creamy etching), 마스크 산 에칭(masked acid etching), 기계적 러프닝(mechanical roughening)(예컨대, 샌드 블래스팅(sand blasting)) 및 이들의 조합들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 일부 비제한적인 실시예에서 다른 조합들도 계획되지만, 기계적 러프닝 및 산 에칭의 조합이 사용될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 눈부심 방지 공정은 성형/사이징(shaping/sizing) 단계(307) 전 및/또는 후에 수행될 수 있다.
그 다음, 상기 방법은 단계(305 또는 306)로부터 복수의 유리시트를 소스 유리시트에서 분리하는 단계(307)로 선택적으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리의 유리 리본은 퓨전 다운 드로우 공정으로부터 원하는 두께로 형성될 수 있다. 그 다음, 복수의 유리시트는 상기 유리 리본으로부터 절단되고, 특정 응용을 위한 전체적으로 바람직한 치수를 갖는 유리 시트의 서브세트로 선택적으로 또한 분리될 수 있다. 복수의 유리시트를 분리하는 것은 넓은 범위의 기술로 수행될 수 있다. 예를 들어, 특히 얇은 유리의 경우, 공정은 추가 결함이 발생할 위험 때문에 유리 강도에 악영향을 최소화하는 공정이 선택될 수 있다. 일례에서, 예를 들어 다이아몬드를 포함하여 대략적으로 110o의 팁 각도를 갖는 약 3mm 직경의 스코어링 휠(scoring wheel)이 스코어링 작동을 위해 사용될 수 있다. 반면에, 대략적으로 0.8kgf의 가해진 힘은 스코어링 힘을 위해 사용될 수 있다.
단계(307)로부터 바람직한 크기를 갖는 상기 유리시트는 단계(309) 동안 선택적으로 더 가공될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리시트를 화학적으로 강화하는 단계 전에 상기 유리시트의 적어도 하나의 엣지를 기계로 가공하거나 다듬는 것이 바람직 할 수 있다. 예를 들어, 단계(309)는 예를 들어 상기 엣지를 바람직한 프로파일(profile)로 둥글게 하거나 베벌(bevel)하도록, 날카로운 엣지들을 줄이도록 및/또는 미학 및/또는 엣지 강도를 향상시키도록, 엣지를 연마 및 다듬는 단계를 포함할 수 있다. 다른 공정 변수들은 약 10m/sec 에서 약 30m/sec 범위의 연마 속도, 약 0.5m/min의 공급률 및 약 0.1mm 내지 약 0.2mm 범위의 연마 깊이 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 더 높은 엣지 강도가 바람직하다면, 예를 들어 800# 다이아몬드 휠(diamond wheel)로 후속 연마 단계가 수행될 수 있다. 그러한 선택적인 후속 연마 단계는 유사한 공정 변수들, 예를 들면 약 10m/sec 내지 약 30m/sec 범위의 연마 속도, 약 0.5m/min의 공급률 및 약 0.05mm 내지 약 0.1mm 범위의 연마 깊이를 포함할 수 있다.
바람직한 크기 및 특성들이 얻어지고 임의의 엣지가 기계로 가공되거나 다듬어진다면(예컨대, 단계(306, 307 및/또는 309) 동안), 상기 유리시트는 선택적으로 단계(311) 동안 화학적으로 강화될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 상기 화학적 강화 단계는 Corning® Gorilla® 유리를 제조하는데 사용되는 것과 같은 이온 교환 화학적 강화 기술을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유리시트는 단계(313) 동안 선택적으로 산 에칭이 될 수 있다. 산 에칭은 상술한 특정 응용을 위한 바람직한 상기 유리시트를 더 강화시키도록 예시적인 절차들로 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 만약 수행된다면, 눈부심 방지 공정은 또한 상기 선택적인 화학적 강화 단계(311) 후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 단계(312)에서, 상기 강화 유리시트는 적어도 하나의 눈부심 방지 표면을 제조하기 위한 졸-겔 공정의 대상이 될 수 있다. 비제한적인 졸-겔 공정들은 예를 들어 유럽 특허 제1802557 B1호에 설명되어 있으며, 이는 본원에 참고로 인용된다. 적절한 졸-겔 기반의 눈부심 방지 공정들은 예를 들어 상기 유리시트를 눈부심 방지 졸-겔 조성물로 코팅하는 단계 및 상대적으로 낮은 온도(예컨대, 약 350℃ 미만)에서 상기 시트를 베이킹(baking)하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 졸-겔 눈부심 방지 공정 후에, 상기 유리시트는 단계(313)에서 산 에칭에 의해 추가적으로 가공될 수 있다.
선택적으로, 상기 방법의 라미네이션 블록(lamination block)(303)에 들어가기 전에, 상기 유리시트는 단계(315) 동안에 세척될 수 있다. 세척은 먼지, 얼룩 및 다른 잔여물을 제거하도록 설계될 수 있다. 상기 유리 세척 단계는 예를 들어, 산업용 초음파 세정제, 수평 스프레이 시스템 또는 다른 세척 기술로 수행될 수 있다.
A 열의 다수의 단계는 선택적이고 심지어 모두 제외될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리시트는 상술한 다양한 공정 과정들을 제외하고, 단순하게 라미네이팅(laminating)의 공정을 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(305) 후에, 상기 유리시트는 상기 바람직한 치수들 뿐만 아니라 바람직한 두께를 이미 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 상기 방법은 단계(305)에서 단계(309)로부터 직접적으로 진행할 수 있고, 심지어 단계(311)로 직접적으로 진행할 수 있다. 제공된 상기 유리시트가 이미 바람직한 강도 특성들을 나타낸다면, 상기 화학적 강화 단계(311) 및/또는 상기 산 에칭 단계(313)가 생략될 수 있다. 더욱이, 상기 유리시트가 단계(307) 동안 크기가 정해지면, 상기 엣지 특성들은 특정 응용에 충분할 수 있으며, 상기 방법은 단계(309) 동안 상기 엣지를 기계로 가공함 없이 단계(311)로 직접적으로 진행할 수 있다. A 열에 더 도시된 바와 같이, 세척 단계(315)는 특정 응용에 따라 또한 생략될 수 있다. 마지막으로 상기 유리시트가 최소한 하나의 눈부심 방지 표면을 생성하도록 단계(306)에서 가공된다면, 단계(312)가 생략될 수 있거나 그 반대일 수 있다.
블록을 제공 및/또는 준비하는 단계(301)는 중간층을 제공 및/또는 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다(B 열). 예를 들어, 상기 방법은 상기 중간층을 제공하는 단계(317)를 포함할 수 있다. 다른 중간층 유형들은 상술한 다른 예에서 제공될 수 있으나, 상기 중간층은 폴리비닐부티랄(PVB) 또는 SentryGlas® 이오노머 중간층으로 비제한적인 예로서 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 중간층은 약 0.1mm 내지 약 0.8mm 범위, 예를 들어 약 0.3mm 내지 약 0.76mm 범위의 두께를 갖는 폴리비닐부티랄(PVB)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 중간층은 약 0.1mm 내지 약 2mm 범위, 예를 들어 약 0.5mm 내지 약 1.5 mm 범위의 두께를 갖는 SentryGlas® 이오노머를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 상기 방법은 상기 중간층을 상기 라미네이트 구조에 적절한 크기로 자르는 단계(319)로 계속될 수 있다. 또한, 상기 중간층은 예를 들어, 상기 중간층의 수분 함량을 조절하기 위해 조절될 수 있다. 일례에서, 조절 단계(321)는 상기 중간층의 수분 함량을 1% 미만으로, 예를 들어 약 0.65% 이하로, 약 0.2% 이하로 조정한다. 상기 중간층의 수분 함량을 조절하는 단계는 라미네이션 절차동안 상기 중간층의 우수한 결합 품질을 달성하도록 돕는 것에 이익이 있다. 다른 실시예에서, 상기 중간층은 폴리비닐부티랄(PVB)를 포함한다면, 상기 수분 함량은 약 0.65% 이하로 조절될 수 있다. SentryGlas® 이오노머가 사용된다면, 상기 수분 함량은 특성 실시예에 따르면 약 0.2% 이하로 조절될 수 있다. 상기 수분 함량을 조절하는 단계는 당업계에 알려진 다양한 방법들로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 중간층은 온도 및/또는 습도가 상기 중간층의 바람직한 수분 함량을 달성하도록 조정되는 제어된 환경에 놓일 수 있다.
B 열에 도시된 바와 같이, 상기 중간층을 제공 및/또는 준비하는 단계들은 다른 순서로 수행될 수 있고 및/또는 특정 단계들은 모두 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 중간층은 적절한 치수 및 특성으로 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 절단 단계(319) 및 조절 단계(321)는 생략될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조절 단계는 절단 단계 없이 또는 절단 단계 전에 수행될 수 있다.
블록을 제공 및/또는 준비하는 단계(301)는 금속시트를 제공 및/또는 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다(C 열). 상기 방법은 제1면과 제2면간 확장되는 바람직한 두께를 갖는 제1면 및 제2면을 포함하는 상기 금속시트를 제공하는 단계(323)로 시작될 수 있다. 일 실시예에서, 추가적인 실시예에서 다른 재료가 사용될 수 있지만, 상기 금속시트는 스테인리스강 금속시트로서 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 금속시트는 25 게이지 금속시트(예컨대, 약 0.5mm)에서 12 게이지 금속시트(예컨대, 약 2mm)의 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 두께는 24 게이지 금속시트(예컨대, 약 0.64mm)에서 16 게이지 금속시트(예컨대, 약 1.59mm)의 범위일 수 있다.
상기 방법은 상기 금속시트를 제공하는 단계(323)로부터 절단 단계(325) 또는 바람직한 치수 및/또는 모양을 얻도록 상기 금속시트를 형성하는 단계로 더 진행할 수 있다. 일례에서, 레이저 절단은 금속시트의 엣지에서 상기 중간층 및 유리시트의 접착 품질에 영향을 줄 수 있는 엣지 변형을 최소화하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 워터-제트(water-jet)와 같은 다른 적절한 절단 메카니즘이 사용될 수 있다.
단계(325) 이후에, 상기 방법은 선택적으로 엣지 트리밍(trimming) 및 세척 단계(327)로 진행될 수 있다. 예를 들어, 절단 후에, 상기 스테인리스강 시트의 엣지가 기계적인 밀링(milling) 또는 브로칭(broaching) 방법에 의해 트리밍될 수 있고, 세정 와이퍼 및/또는 이소프로판올(isopropanol) 또는 다른 적절한 용매로 세척될 수 있다. 강철 표면은 또한 표면 먼지 및 미립자를 제거하기 위해 텍넥(Teknek)(또는 이와 동등한) 점착 롤러로 세척될 수 있다. 상기 방법은 그 다음으로 상기 강철시트에서 임의의 보호 필름을 제거하는 단계(329)로 진행될 수 있다. 예를 들어, 전면 및/또는 후면 보호 필름이 존재하는 경우, 라미네이션 전에 제거될 수 있다. 도시된 바와 같이, 단계(325, 327 및 329)는, 상기 단계들 중 어느 하나가 생략될 수 있고 및/또는 상기 단계들이 도시된 바와 같이 다양한 순서들로 수행될 수 있는 것으로 선택적인 것이다.
상기 유리시트, 중간층 및 금속시트가 상기 볼록을 제공/준비하는 단계(301) 하에 제공 및/또는 준비된 후, 상기 방법은 상기 라미네이션 블록(303)으로 진행될 수 있고, 예를 들어 도 1에 도시된 3층 라미네이트 구조를 생성하도록 상기 유리시트를 제1 중간층에 의해 상기 금속시트의 제1면에 부착하는 단계를 포함한다. 이와 같이, 상기 라미네이트 블록(303)은 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 5층 라미네이트 구조를 제공하도록 제2 중간층에 의해 상기 금속시트의 제2면에 제2 유리시트를 접착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 라미네이션 블록(303) 아래에, 상기 방법은 3층 적층을 제공하기 위해 상기 유리시트와 상기 금속시트의 상기 제1면 사이에 위치한 상기 중간층을 갖는 적층물을 제조하는 단계(331)에 의해 시작될 수 있다(예컨대, 도 1 참조). 추가적으로, 바람직하다면, 상기 방법은 5층 적층을 제공하기 위해 상기 제2 유리시트와 상기 금속시트의 상기 제2면 사이에 위치하는 상기 제2 중간층을 갖는 적층물을 제조하도록 계속될 수 있다. 상기 적층물은 그 다음 예를 들어 적어도 두 개의 엣지에 높은 온도의 폴리에스테르 테이프의 조각들을 위치하게 함으로써 이동을 방지하도록 선택적으로 고정될 수 있다.
상기 유리시트는 당업계에 알려진 임의의 수단에 의해 상기 중간층을 이용하여 상기 금속시트에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 적층물은 진공 가방(vacuum bag)과 같은 진공실(vacuum chamber) 내에 위치할 수 있다. 진공 포장(vacuum bagging) 단계에서, 이러한 조립된 부품들은 예를 들어 테이프(예컨대, 폴리에스테르 테이프)에 의해 고정될 수 있는 얇은 브리더(breather) 천으로 감겨질 수 있고, 그 다음 느슨한 브리더 재료로 감겨지고 플라스틱 필름 라미네이션 가방(plastic film lamination bag) 내에 위치할 수 있다. 상기 부품들은 상기 가방 내에 단일층으로 배열될 수 있고, 여러 적층물들이 더 높은 처리량을 위해 한 번에 가공될 수 있다. 상기 가방은 진공 포트(vacuum port)가 부착됨으로써 열접착될 수 있다. 상기 진공 가방의 포트는 오토클레이브실(autoclave chamber) 내에 진공 호스에 부착될 수 있고 누출을 체크하기 위해 상기 실(chamber)이 열린 상태로 진공이 가해질 수 있다. 다른 포장된 부품들도 상기 오토클레이브의 부품 용량까지 적재될 수 있다.
단계(333)에서, 상기 진공실은 적어도 부분적으로 비워질 수 있고, 상기 적층물은 소정의 온도 및 압력 프로파일로 가열될 수 있다. 예를 들어, 상기 열적 공정 단계는 특정 온도 및 압력 프로파일이 상기 라미네이트 구조의 바람직한 부착(접착) 품질을 달성하기 위해 사용되는 오토케이브로 수행될 수 있다.
폴리비닐부티랄(PVB) 중간층을 갖는 라미네이트 구조에 대해, 상기 부품들은 진공 하에 위치할 수 있고 적절한 온도 및 온도 프로파일을 받을 수 있다. 예를 들어, 상기 온도는 대략 3℉/min 속도로 약 130℃(266℉)의 침지 온도(soak temperature)로 상승할 수 있다. 상기 설정점에 도달하면, 약 80psi의 압력 설정점에 도달할 때까지 약 5psi/min의 압력 상승이 시작된다. 약 30분의 침지 시간 후에, 상기 온도는 대략 3℉/min의 속도로 다시 하강한다. 압력은 폴리비닐부티랄(PVB)에서 기포형성을 최소화하기 위해 상기 온도가 약 50℃(122℉)에 도달할 때까지 약 80psi로 유지될 수 있고, 이 지점에서 상기 압력은 약 5psi/min의 속도로 또한 하강할 수 있다. 상기 실이 냉각되고 압력 평행이 형성된 후, 상기 부품들은 예를 들어, 상기 오토케이브, 상기 포장 및 브리더 천으로부터 제거될 수 있고, 상기 테이프가 제거될 수 있고 라미네이션 잔여물으로부터 상기 부품들을 세척한다.
SentryGlas® 이오노머 중간층을 갖는 유리/금속 라미네이트에 대해, 폴리비닐부티랄(PVB)에 대해 상술한 것과 유사한 사이클이 사용될 수 있다. 예를 들어, 온도는 약 4℉/min의 상승 속도로 약 130℃(272℉)까지 상승할 수 있다. 약 60분의 침지 시간 후, 상기 필름에서의 헤이즈(haze) 형성을 최소화하기 위해 상기 온도가 210℉에 도달할 때까지 상승률이 약 4℉/min로 하강할 수 있다. 상기 라미네이트 구조는 그 다음 도 3의 공정의 끝(335)에 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은 추가의 유리한 특징들을 상기 라미네이트 구조에 제공할 수 있는 라미네이트 구조를 제조하는 방법 동안 사용하기 위한 선택적인 공정 기술들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공정 기술들은 스코어링 및 브레이킹(breaking) 단계, 엣지를 다듬는 단계, 상기 압축 표면층 및 산 에칭에 적용하기 위한 이온 교환 단계 및 유리 표면 결함들을 더 감소시키기 위한 산 에칭단계를 포함하는 상기 유리시트를 준비하는 단계들을 선택적으로 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 선택적인 공정 기술들은 유리의 장식 또는 장식된 외관을 갖은 상기 유리를 제공하기 위한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 상기 중간층의 경우, 공정 기술들은 접착 강도를 향상시키도록 상기 중간층(예컨대, 폴리비닐부티랄(PVB) 또는 SentryGlas® 이오노머)의 적절한 조절 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 강철층(steel layer)에 대해, 공정 기술들은 기계적 방법으로 인한 엣지 변형을 피하기 위한 레이저 절단 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 라미네이션 단계 동안, 본 발명은 향상된 접착 강도 및 기포 감소의 목적을 위해 다양한 중간층들(예컨대, 폴리비닐부티랄(PVB) 및 SentryGlas® 이오노머 중간층들)에 대해 맞춤 설정될 수 있는 특정 열적 사이클링 프로파일(specific thermal cycling profiles)이 적용된 진공 단계를 더 포함할 수 있다.
추가의 선택적인 공정 단계들은 상기 라미네이트 구조에 구멍 및/또는 고리와 같은 집적된 장착 특징들을 제공하는 단계를 포함할 수 있어, 최종 제품 사용 중 설치를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 장착 브라켓(brackets)은 상기 금속시트에 부착될 수 있거나, 그렇지 않으면 상기 라미네이트 구조 상에 제공될 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 금속시트는 상기 구멍 및/또는 고리 또는 다른 적절한 장착 특징들을 포함하기 위해 기계로 가공될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 라미네이트 구조는 유리 엣지 접촉의 발생을 감소시키거나 제거하기 위해 제조될 수 있다. 특히 유리 패널을 다루는 공정에서 엣지 접촉은 설치 또는 상기 라미네이트 구조의 사용 중에 유리 패널 파손의 주요 원인들 중 하나이다. 특정 경우에서, 엣지 접촉은 상기 유리층에 잠재 결함 및/또는 엣지 치핑(edge chipping) 및/또는 엣지 균열을 유발할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 라미네이트 기판은 상기 유리 엣지를 보호하기 위해 예를 들어 상기 유리시트의 외부 엣지를 둘러싸는 금속시트를 제공함으로써 조립될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 유리시트는 상기 금속시트에 의해 생성된 리세스(recess) 내부에 끼워진다. 상기 유리시트의 외부 엣지와 접촉할 가능성을 줄일 수 있으며, 상기 라미네이트 구조의 기계적인 질적 저하를 감소시키거나 피할 수 있는 다른 구성들도 또한 고려된다.
다양한 실시예에서, 항균 코팅이 상기 유리시트의 표면에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 유리시트는 항균 특성을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유리시트는 유리 또는 은, 구리 또는 은 및 구리의 혼합물을 함유하는 유리 세라믹 재료일 수 있다. 예시적인 조성물들은 은 및 구리 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 유리 또는 유리 세라믹에서 Ag0 또는 Cu0로서 원자가가 0으로 존재할 수 있어 금속성 형태일 수 있고, 이온으로 존재하여 Ag+1, Cu+1 또는 Cu+2로서 유리 또는 유리 세라믹에 존재할 수 있고, 또는 하나 또는 둘 모두의 원자가가 0인 형태 및 이온 형태의 혼합물로서, 예를 들어 Ag0 및 Cu+1 및/또는 Cu+2, Ag+1 및 Cu0 및 다른 원자가가 0인 종 및 이온 종의 혼합물로서 유리 또는 유리 세라믹에 존재할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 항균제는 예를 들어 (1) 상술한 항균제의 하나 또는 둘 모두를 함유하는 이온 교환조(ion exchange bath)를 사용하여 미리 형성된 GC의 이온 교환 또는 (2) 상술한 항균제의 하나 또는 둘 모두를 유리 또는 유리 세라믹을 형성하도록 세라믹화된 유리를 준비하도록 사용되는 배치된(batched) 재료에 포함시킴으로서 상기 유리 또는 유리 세라믹에 포함될 수 있다. (1)에서, 상기 항균제는 상기 항균제의 질산염이 이온 교환에 사용될 수 있고, 상기 유리 또는 유리 세라믹에 있는 상기 질산염종은 이온 교환 공정 중에 쉽게 분해되기 때문에, 산화제로서 이온 형태로 상기 유리 또는 유리 세라믹에 존재할 것이다. 추가적인 항균 코팅 및 조성물들은 국제 특허출원 공개공보 제WO2013/036746호 및 미국 특허출원 제13/649,499호, 제13/197,312호 및 제14/176,470호에 설명되어 있고, 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 라미네이트 구조는 완전히 단련된 소다 석회 및 스테인리스강보다 많은 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 라미네이트 구조는 완전히 단련된 소다 석회 1층(4mm 두께)에 비해 충격 저항력에서 비교 가능하거나 우월한 성능을 나타낼 수 있다. 게다가, 본 발명의 상기 라미네이트 구조는, 파손시에 주변 환경에 유리 칩들을 방출하는 완전히 단련된 소다 석회와 비교하여, 파손시에 유리 파편들을 제 위치에 유지시킬 수 있다. 하나의 스테인리스강 구조와 비교하여, 본 발명의 상기 라미네이트 구조의 유리 층의 존재는 높은 구조 경도 및 그렇게 함으로써 높은 스크래치 저항력을 가능하게 할 수 있고, 더 긴 시간 동안 상기 강철 표면의 신선한 미적 외관을 유지하는 것을 도울 수 있다.
본 발명의 일부 예시적인 실시예의 장점들은 상대적으로 얇은 유리(예컨대, 2.5mm 이하)의 하나 또는 두 개의 층을 갖는 높은 품질의 라미네이트 구조를 포함할 수 있다. 더욱이, 스테인리스강 라미네이트 응용들에 대한 다양한 공정 기술들을 사용함으로써, 상기 라미네이트 구조들은 더 긴 서비스시간 동안 손질된 스테인리스강의 미적 외관을 유지하는 능력을 가진다. 더욱이, 본 발명의 라미네이트 구조는 상대적으로 얇은 유리층을 갖는 다른 라미네이트 구조들에서 일어날 수 있는 "국부 변형"에 의해 야기되는 낮은 충격 저항력의 통상적인 문제를 회피할 수 있다. 게다가, 산 에칭에 의해 강화된 예시적인 라미네이트 구조들은 충격 저항력에 실질적인 악영향 없이 유리/금속 라미네이트에 24 게이지(0.635mm)와 같은 더 얇은 강철의 사용을 가능하게 한다.
이와 같이, 본 발명은 상기 금속시트의 스크래치 및 상기 유리시트의 표면의 오염을 피하기 위해 유리시트로 금속시트를 보호할 수 있는 라미네이트 구조들을 더 제공한다. 실제로, 보호되지 않는 금속 표면으로부터 제거하기 더 힘들 수 있는 얼룩 또는 먼지는 편리한 방식으로 유리시트의 표면에서 쉽게 제거될 수 있다. 일부 예에서, 상기 유리시트는 강화된 스크래치 저항력을 갖는 매력적인 표면을 제공하기 위해 스테인리스강 금속시트에 라미네이트될 수 있고, 예를 들어 지문, 기름 얼룩, 미생물 오염물 등에 대해 비교적 세척하기 쉽다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 유리시트는 또한 상기 라미네이트 구조에 추가적인 미적 이익을 제공하기 위해 눈부심 방지 표면을 제공하도록 처리될 수 있다. 따라서 상기 유리시트는 상기 스테인리스강의 상기 미적 외관을 보존하는데 도움을 줄 수 있고 상기 라미네이트 구조의 표면의 세척 및 유지를 용이하게 도와줄 수 있다.
더욱이, 상기 라미네이트 구조의 상기 유리시트는 날카로운 충격 하에 소성 변형에 대한 증가된 저항력을 상기 스테인리스강 금속시트에 제공할 수 있다. 따라서, 상기 유리시트는 그렇지 않으면 상기 금속시트를 찌그러뜨리거나 손상을 줄 수 있는 충격으로부터 상기 금속시트를 보호하는 것을 도울 수 있다. 상기 유리시트는 또한 스테인리스강 금속시트와 비교하여 상기 라미네이트 구조의 화학적/전기화학적 안정성을 증가시켜, 상기 스테인리스강의 표면 특성을 보존할 수 있다.
또한, 본원에 개시된 상기 유리/금속 라미네이트들은 대규모(예컨대, 300mm × 300mm 이상)의 장식 또는 감소된 뒤틀림을 갖는 기능적인 부품들을 제공하도록 사용될 수 있고, 일부 실시예에서는, 뒤틀림이 없어, 예를 들어 가정용 기기들 및 건축 부품들에 대한 엄격한 국제 표준을 만족한다. 이론에 구속됨 없이, 본원에 개시된 상기 유리/금속 라미네이트는 다양한 응용에 유용한 실질적으로 편평한 또는 평면 라미네이트를 제공하도록, 상기 유리 및 금속 재료 사이에 감소된 열팽창계수 부조화를 가지며, 뒤틀림을 방지하거나 실질적으로 방지할 수 있다.
다양한 개시된 실시예는 특정 실시예와 관련하여 설명되는 특정 특징들, 부품들 또는 단계들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 하나의 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 특정 특징, 부품 또는 단계는 다양한 도시되지 않는 조합들 또는 순열들에서 대체 실시예와 상호 교환되거나 결합될 수 있음이 또한 이해될 것이다.
본원에 사용된 바와 같이, "그", "하나" 또는 "한"이라는 용어는 "적어도 하나"를 의미하고 달리 명시적으로 지시되지 않는 한 "단지 하나"로 제한되어서는 안됨이 또한 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어 "하나의 유리시트"에 대한 언급은 문맥이 달리 명확하게 지시하지 않는 한, 두 개 또는 그 이상의 그러한 유리시트를 갖는 예들을 포함한다.
범위는 본원에서 "약" 하나의 특정값부터 및/또는 "약" 다른 특정값까지로 표현될 수 있다. 그러한 범위가 표현될 때, 예들은 하나의 특정값부터 및/또는 다른 특정값까지를 포함한다. 유사하게, 값들이 근사치로 표현될 때, "약"이라는 전제를 사용함으로써, 특정값이 다른 양상을 형성한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 범위의 각각의 종점은 다른 종점과 관련되고, 다른 종점과는 독립적이라는 것 또한 이해해야 할 것이다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 기재된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로서 해석되는 것은 결코 아니다. 따라서, 방법 청구범위가 그 단계들에 뒤따라야 할 순서를 실제로 암시하지 않거나 또는 단계들이 특정 순서로 제한된다는 것이 청구범위 또는 설명에 달리 명시되지 않는 경우, 임의의 순서가 유추되는 것이 의도된 것은 결코 아니다.
다양한 특징들, 부품들 또는 특정 실시예의 단계들은 "포함하는"이라는 과도적인 어구를 사용함으로써 개시될 수 있지만, "구성되는" 또는 "실질적으로 구성되는"이라는 과도적인 어구를 사용함으로써 설명될 수 있는 것들을 포함하는 대안적인 실시예가 암시됨을 이해할 것이다. 따라서, 예를 들면, A+B+C를 포함하는 구조에 대한 암시된 대안적인 실시예는 A+B+C로 구성되는 구조인 실시예 및 A+B+C로 실질적으로 구성된 구조인 실시예를 포함한다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명에 대한 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 사상 및 내용을 포함하는 개시된 실시예의 변경 조합들, 부분 조합 및 변형들이 당업자에 의해 이루어질 수 있으며, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 균등물의 범위 내에 모든 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하의 예는 오직 청구범위에 의해 한정되는 발명의 범위에서 비제한적이며, 명확히 보여주기 위한 것이다.
예
3개의 유리/금속 라미네이트(34" × 55")는 표 1에 기재된 재료를 사용하여 제조된다.
라미네이트 금속 유리 중간층
A 24 게이지
304# 스테인리스강		 1.5 mm
Corning® Gorilla®		 0.89 mm
SentryGlas®
B 26 게이지
430# 스테인리스강		 1.5 mm
Corning® Gorilla®		 0.89 mm
SentryGlas®
C 26 게이지
430# 스테인리스강		 1.5 mm
Corning® Gorilla®		 0.76 mm
폴리비닐부티랄(PVB)
라미네이트 구조(A)는 대략적으로 17×10-6/℃의 열팽창계수를 갖는 304# 스테인리스강을 포함한다. 라미네이트 구조(B 및 C)는 대략적으로 10.4×10-6/℃의 열팽창계수를 갖는 430# 스테인리스강을 포함한다. 라미네이트 구조(A 내지 C)에 사용된 Corning® Gorilla® 유리는 대략적으로 8.5×10-6/℃의 열팽창계수를 갖는다. 따라서, 라미네이트(A)는 본 발명의 범위 밖에 있고(상기 금속시트의 열팽창계수 > 상기 유리시트의 열팽창계수의 30%), 반면에 라미네이트(B 및 C)는 본 발명의 범위 내에 있다(상기 유리시트의 열팽창계수의 30% 이내).
비교의 라미네이트(A)의 이론적인 분석은 뒤틀림이 58mm 만큼 높을 것으로 예측하였다. 각 라미네이트(A 내지 C)의 실제 뒤틀림 또한 측정되었다. 라미네이트(A)는 실제로 38mm의 뒤틀림을 가져 다양한 응용에 적합하지 않지만, 라미네이트(B 및 C)는 2mm의 상당히 낮은 뒤틀림을 갖는다. 이론에 구속됨 없이, 적층 구조(B 및 C)에서 감소된 뒤틀림은 상기 유리와 금속시트 사이에 감소된 열팽창계수 부조화와 관련있다고 믿어진다.

Claims (20)

  1. 제1면 및 제2면을 가지며, 상기 제1면과 상기 제2면간 확장되는 두께가 0.1mm 내지 5mm 범위인 금속시트;
    0.1mm 내지 2.5mm 범위의 두께를 갖는 제1 유리시트; 및
    상기 제1 유리시트를 상기 금속시트의 상기 제1면에 부착하는 제1 중간층을 포함하며,
    상기 금속시트는 상기 유리시트의 열팽창계수의 30% 이내의 열팽창계수를 갖는, 라미네이트 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 중간층은 폴리비닐부티랄 또는 이오노머의 층을 포함하는, 라미네이트 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 폴리비닐부티랄의 층은 0.1mm 내지 0.8mm 범위의 두께를 갖는, 라미네이트 구조.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 이오노머의 층은 0.1mm 내지 2mm 범위의 두께를 갖는, 라미네이트 구조.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중간층의 영률은 15MPa 이상인, 라미네이트 구조.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1층은 275MPa 이상의 영률을 포함하는, 라미네이트 구조.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유리시트는 산 에칭 유리시트를 포함하는, 라미네이트 구조.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유리시트는 0.3mm 내지 1.5 mm 범위의 두께를 갖는, 라미네이트 구조.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유리시트는 화학적으로 강화 및/또는 열처리된 라미네이트 구조.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유리시트는 적어도 하나의 눈부심 방지 표면 및/또는 적어도 하나의 항균 표면을 포함하는, 라미네이트 구조.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속시트의 상기 열팽창계수는 7.5×10-6/℃ 내지 11×10-6/℃ 범위인, 라미네이트 구조.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    0.1mm 내지 2.5mm 범위의 두께를 갖는 제2 유리시트; 및
    상기 제2 유리시트를 상기 금속시트의 상기 제2면에 부착하는 제2 중간층을 포함하고,
    상기 제2 유리시트는 선택적으로 화학적으로 강화되는, 라미네이트 구조.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미네이트 구조는 300mm 보다 큰 적어도 하나의 길이 또는 폭 치수를 포함하는, 라미네이트 구조.
  14. (ⅰ) 제1면 및 제2면을 가지며, 상기 제1면과 상기 제2면간 확장되는 두께가 0.1mm 내지 5mm 범위인 금속시트를 제공하는 단계;
    (ⅱ) 0.1mm 내지 2.5mm 범위의 두께를 갖는 유리시트를 제공하는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 유리시트를 제1 중간층에 의해 상기 금속시트의 상기 제1면에 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 금속시트는 상기 유리시트의 열팽창계수의 30% 이내의 열팽창계수를 갖는 라미네이트, 구조 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    적어도 하나의 눈부심 방지 표면을 생성하도록 상기 유리시트를 처리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 처리하는 단계는 산 에칭, 크림 에칭, 마스크 산 에칭, 졸-겔 공정, 기계적 러프닝 및 이들의 조합들에서 선택되는, 라미네이트 구조 제조방법.
  16. 청구항 14 또는 15에 있어서,
    상기 유리시트를 강화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 강화하는 단계는 산 에칭, 화학적 강화, 열처리 및 이들의 조합들에서 선택되는, 라미네이트 구조 제조방법.
  17. 청구항 14 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리시트는 0.3mm 내지 1.5 mm 범위의 두께를 갖는, 라미네이트 구조 제조방법.
  18. 청구항 14 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리시트는 적어도 하나의 눈부심 방지 및/또는 적어도 하나의 항균 표면을 포함하는, 라미네이트 구조 제조방법.
  19. 청구항 14 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중간층은 폴리비닐부티랄 또는 이오노머의 층을 포함하는, 라미네이트 구조 제조방법.
  20. 청구항 14 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속시트의 상기 열팽창계수는 7.5×10-6/℃ 내지 11×10-6/℃ 범위인, 라미네이트 구조 제조방법.
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