KR20170102537A - 적층 구조에서 보우를 감소시키기 위한 방법 - Google Patents

적층 구조에서 보우를 감소시키기 위한 방법 Download PDF

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KR20170102537A
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Abstract

비대칭 적층 구조를 제조하는 방법 및 비대칭 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법은 개시되며, 상기 방법은 적층 구조를 실온 이하의 제1온도로 냉각시키는 단계 및 상기 적층 구조를 적층 온도 아래의 제2온도로 가열하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 열 사이클에 상기 적층 구조를 적용시키는 단계를 포함한다. 또한, 이러한 방법에 따라 제조된 적층 구조는 여기에 개시된다.

Description

적층 구조에서 보우를 감소시키기 위한 방법
본 출원은 2015년 1월 6일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/100,281호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 참고로서 여기에 혼입된다.
본 발명은 적층 구조 (laminate structures) 및 적층 구조를 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 비대칭 유리 적층 구조에서 보우 (bow)를 감소시키는 방법에 관한 것이다.
적층 구조는 다양한 산업 분야에서 광범위한 적용에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 적층 구조는, 사이딩 (siding), 장식 패널, 캐비닛 설치, 벽 커버링, 및 이와 유사한 것과 같은, 건축 적용에 사용될 수 있다. 적층 구조는 또한 가구 품목 및/또는 가전제품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 적층 구조는, 캐비닛, 가구 품목, 및/또는 가전제품용 외부 패널로서 혼입될 수 있다. 적층 구조는, 자동차에서 기능적 또는 장식적인 구성 요소, 예를 들어, 창문, 선루프, 거울, 및 외부 또는 내부 판넬로서 더욱 역할을 할 수 있다.
자동차 및 건축용 창은 종종 유사한 두께 및 조성물의 두 개 유리 시트를 포함하는 적층 구조로 만들어진다. 그러나, 다양한 적용을 위해, 상이한 기판, 예를 들어, 다른 조성물 및/또는 두께의 기판을 포함하는, 적층 구조를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 금속-유리 적층, 플라스틱-유리 적층, 유리-세라믹 적층, 및 다른 유사한 적층은 미관적 또는 구조적 품질을 위해 바람직할 수 있다.
부가적으로, 상이한 유리 기판을 포함하는 유리-유리 적층은 또한, 다양한 적용, 예를 들어, 다른 조성물, 두께, 및/또는 열팽창계수 (CTE)와 같은 기타 특성을 갖는 유리를 포함하는 적층에 바람직할 수 있다. 예를 들어, 얇은 시트의 이온-교환 가능한 유리는, 향상된 내손상성을 제공하기 위해 더 두꺼운 소다 라임 유리 시트 상에 적층될 수 있다. 전기변색 (Electrochromic) 창 및 거울은, 향상된 구조적 강도 (rigidity)를 위해 더 두꺼운 소다 라임 유리 기판에 적층될 수 있는, 전기적 활성 박막이 침착된 얇은, 알칼리가-없는 유리 기판을 포함할 수 있다.
상이한 기판을 포함하는 적층 구조는, 여기에서 "비대칭" 적층으로 언급된다. 비대칭 적층이 대칭 적층과 비교하여 하나 이상의 장점을 나타낼 수 있지만, 상기 비대칭 적층은 또한 다양한 난제를 제시할 수 있다. 예를 들어, 비대칭 적층은 다른 CTEs를 갖는 둘 이상의 기판을 포함할 수 있다. 적층 공정 동안, 기판은 적층 온도로 가열될 수 있고, 뒤이어, 예를 들어, 실온으로 냉각될 수 있다. 적층 구조가 냉각되는 경우, 기판들 사이에 CTE 불일치는 면외 뒤틀림 (out-of-plane distortion) (보우)을 초래할 수 있다. 적층 구조에서 보우는, 필름 증착과 같은, 후속 공정 단계를 방해할 수 있고, 최종 제품에서 원하지 않는 광학 뒤틀림을 결과할 수 있으며, 및/또는 의도된 적용에 부적절하거나 및/또는 원하는 목표 형태를 충족시키지 못하는 생산품을 결과할 수 있다.
따라서, 냉각 후에 구조 내에 보우를 감소시키거나 제거할 수 있는 적층 구조를 제조하는 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다. 뒤틀림이 거의 없거나 또는 전혀없는 비대칭 적층 구조를 제공하는 것이 또한 유리할 것이다. 본 개시의 이들 및 다른 관점들은 여기에서 더욱 상세히 논의된다.
본 개시는, 다양한 구체 예들에서, 적층 구조를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 스택 (stack)을 형성하기 위해 제1 기판 및 제2 기판 사이에 중간층을 위치시키는 단계, 상기 스택을 적층 구조를 형성하기 위해 적층 온도로 가열하는 단계, 및 상기 적층 구조를 약 -20℃ 내지 약 35℃ 범위의 제1온도로 냉각시키는 단계 및 상기 적층 구조를 상기 적층 온도 아래의 제2온도로 가열하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 열 사이클에 상기 적층 구조를 적용시키는 단계를 포함하며, 상기 제2온도는 약 50℃ 내지 약 120℃의 범위이고, 여기서 상기 제1 및 상기 제2 기판은 서로 다른 CTEs를 갖는다. 또한, 다른 CTEs를 갖는 제1 기판 및 제2 기판을 포함하는 적층 구조의 보우를 감소시키는 방법은 개시되며, 상기 방법은 상기 적층 구조를 여기에 개시된 적어도 하나의 열 사이클에 적용하는 단계를 포함한다. 이들 방법에 따라 제조된 적층 구조는 여기에서 더욱 개시된다.
어떤 구체 예에서, 제1 및 제2 기판은 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 플라스틱, 및 금속으로부터 선택될 수 있다. 상기 중간층은, 두서너 가지 예를 들면, 폴리비닐 부티랄, 에틸렌-비닐 아세테이트, 열가소성 폴리우레탄, 및 아이오노머 (ionomers)로부터 선택될 수 있다. 다양한 구체 예에서, 상기 열 사이클은 약 0.1℃/min 내지 약 2℃/min 범위의 속도로 제1 및 제2온도 사이에서 램핑하는 단계 (ramping), 선택적으로 상기 적층 구조를 제1 및/또는 제2온도에서 약 30분 내지 약 4시간 범위의 시한 동안 유지하는 단계 및/또는 선택적으로 상기 적층 구조를 제1온도와 제2온도 사이에 중간 온도에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 제1 기판의 CTE는 제2 기판의 CTE의 약 0.1%를 초과, 약 10% 초과 또는 약 30% 초과할 수 있으며, 그 반대일 수 있다. 또 다른 구체 예에 따르면, 적층 구조는 하나 이상의 부가적인 층, 예를 들어, 중합체 층, 부가적인 유리 층, 반사층 및/또는 전기변색 층을 포함할 수 있다.
부가적인 특색들 및 장점들은 하기 상세한 설명에 서술될 것이고, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이고, 하기 상세한 설명, 청구범위, 뿐만 아니라 첨부 도면을 포함하는, 여기에 기재된 방법을 실시하여 용이하게 인식될 것이다.
전술한 배경 기술 및 하기 상세한 설명 모두는 본 개시의 다양한 구체 예를 제시하고, 청구범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 다양한 비-제한적인 구체 예들을 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 개시의 원리들 및 작동들을 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 다양한 특색, 관점 및 장점은, 첨부된 도면을 참조하는 경우, 하기 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있으며, 유사한 구조는 가능한 한 동일한 참조 번호로 표시된다:
도 1은 본 개시의 관점에 따른 대표적인 적층 구조를 예시하는 단면도이다; 및
도 2는 종래의 적층 방법을 사용하여 얻어진 적층 구조에 대한 고-저간 보우 (peak-to-valley bow)의 예시이다.
적층 구조
도 1은 본 개시의 다양한 관점에 따른 적층 구조 (100)의 단면도를 예시한다. 적층 구조는 제1 기판 (101), 제2 기판 (107) 및 제1 및 제2 기판을 부착하는 중간층 (113)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판 (101)은 제1표면 (103) 및 대립하는 제2표면 (105)을 가지며, 두 표면 사이에 두께 (T1)을 가질 수 있다. 유사하게, 제2 기판은 제1표면 (109) 및 대립하는 제2표면 (111)을 가질 수 있으며, 두 표면 사이의 두께 (T2)를 갖는다. 중간층 (113)은 또한 두께 (T3)를 가질 수 있다.
제1 및 제2 기판 (101, 107)은 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 플라스틱, 및 금속을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광범위한 물질을 포함할 수 있다. 하나의 비-제한적인 구체 예에 따르면, 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 유리 기판이다. 부가적인 구체 예에서, 제1 및 제2 기판 모두는 유리를 포함한다.
적절한 유리 기판은, 예를 들어, 소다 라임, 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 및 알칼리-알루미노보레이트실리케이트 유리들, 또는 다른 적절한 유리 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 기판은 유리의 강도 및/또는 파괴 및/또는 스크래치에 대한 이의 내성을 증가시키기 위해 처리, 예를 들어, 화학적으로 강화 및/또는 열적으로 템퍼링 (tempering)될 수 있다. 하나의 구체 예에서, 유리 시트 기판은, 코닝사 (Corning Incorporated)의 Corning® Gorilla® 유리와 같은 화학적으로 강화된 유리를 포함할 수 있다. 이러한 화학적으로 강화된 유리는, 예를 들어, 미국 특허 제7,666,511호, 제4,483,700호 및/또는 제5,674,790호에 따라 제공될 수 있으며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다. 코닝사의 Corning® Willow® 유리, Corning® Lotus™ 유리 및 Corning® EAGLE XG® 유리 또한, 다양한 구체 예에서, 유리 기판으로 사용하는데 적절할 수 있다.
또 다른 관점에 따르면, 유리 기판은, 약 100MPa를 초과하는 압축 응력 및 약 10 microns를 초과하는 압축 응력의 층의 깊이 (DOL), 예를 들어, 약 500MPa를 초과하는 압축 응력 및 약 20 microns를 초과하는 DOL, 또는 약 700MPa를 초과하는 압축 응력 및 약 40 microns를 초과하는 DOL을 가질 수 있다. 예를 들어, Corning® Gorilla® 유리를 제조하기 위한 화학적 강화 공정은, 상대적으로 깊은 DOL (예를 들어, 40 microns, 또는 심지어 약 100 microns 초과)에서 상대적으로 큰 압축 응력 (예를 들어, 약 700MPa 내지 약 730MPa 또는 심지어 약 800MPa 초과)을 부여할 수 있다.
또 다른 구체 예에 따르면, 유리 기판은 산-에칭되어 유리 기판을 더욱 강화시킬 수 있다. 유리의 산 에칭은 구조적 무결성 (integrity) 또는 충격 성능에서 저하 없이 본 개시의 적층 구조에서 심지어 더 얇은 기판의 사용을 가능하게 할 수 있다. 산 에칭 단계는, 몇몇 실시 예에서, 유리 기판의 표면 중 하나 이상으로부터 얇은 층을 제거할 수 있다. 전술된 표면층을 제거함으로써, 산 에칭이 1 micron보다 더 작은 표면 흠 (flaws)의 대부분을 제거할 수 있고 및/또는 응력 집중 계수 (stress concentration factor)에 부정적인 영향을 미치는 더 큰 흠의 선단을 둥글게 할 수 있는 것으로 믿어진다. 산 에칭 (예를 들어, 작은 표면 흠의 제거 및 큰 흠의 선단을 둥글게 함)에 의한 유리 표면의 개선은, 내충격성과 같은, 유리 강도를 개선할 수 있다. 게다가, 유리가 상당히 깊은 깊이, 예를 들어, 표면으로부터 약 40 microns, 또는 몇몇 실시 예에서, 심지어 약 100 microns 초과에서 비교적 높은 압축 응력을 가질 수 있음에 따라, 비교적 작은 깊이의 유리만이 제거될 수 있어, 유리 시트에서 상당한 압축 응력 강하가 발생하지 않을 수 있다.
유리 기판은 제1 유리 표면과 대립하는 제2 유리 표면 사이에서 연장되는 약 10㎜ 이하, 예컨대, 약 8㎜ 이하, 약 6㎜ 이하 또는 약 3㎜ 이하의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 유리 두께는, 약 0.1㎜ 내지 약 3㎜의 범위, 예를 들어, 약 0.3 내지 약 2㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 1.5㎜, 또는 약 0.7㎜ 내지 약 1㎜의 두께를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 하나의 비-제한적인 구체 예에서, 유리 기판은 약 3㎜ 내지 약 10㎜, 예를 들어, 약 4㎜ 내지 약 9㎜, 약 5㎜ 내지 약 8㎜, 또는 약 6㎜ 내지 약 7㎜의 범위의 두께를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
유리 기판은, 예를 들어, 약 0.5 x 10-6/℃ 내지 약 15 x 10-6/℃의 범위, 예컨대, 약 1 x 10-6/℃ 내지 약 14 x 10-6/℃, 약 2 x 10-6/℃ 내지 약 13 x 10-6/℃, 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 12 x 10-6/℃, 약 4 x 10-6/℃ 내지 약 11 x 10-6/℃, 약 5 x 10-6/℃ 내지 약 10 x 10-6/℃, 약 6 x 10-6/℃ 내지 약 9 x 10-6/℃, 또는 약 7 x 10-6/℃ 내지 약 8 x 10-6/℃ 범위의 열팽창계수 (CTE)를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 특정 구체 예에서, 유리 기판은 약 8 x 10-6/℃ 내지 약 10 x 10-6/℃의 범위, 예를 들어 약 8.5 x 10-6/℃ 내지 약 9.5 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 가질 수 있다. 다른 구체 예에서, 유리 기판은 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 5 x 10-6/℃의 범위, 예를 들어, 약 3.5 x 10-6/℃ 내지 약 4.5 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 가질 수 있다. 비-제한적인 구체 예에 따르면, 유리 기판은, 약 7.5 내지 약 8.5 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 갖는 Corning® Gorilla® 유리, 약 3 내지 약 4 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 갖는 Corning® EAGLE XG® 유리, 약 3 내지 약 4 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 갖는 Corning® Lotus™ 유리, 또는 약 3 내지 약 4 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 갖는 Corning® Willow® 유리일 수 있다. 부가적인 구체 예에서, 유리 기판은 약 8 내지 약 10 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 갖는 소다 라임 유리일 수 있다.
제1 및 제2 기판 (101, 107)은 또한, 강철과 같은 금속 및 금속 합금, 예컨대 냉간 압연 강, 아연 도금 강 (galvanized steel) 및 스테인리스 강, 알루미늄, 또는 임의의 다른 적절한 금속으로부터 선택될 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 스테인리스 강은, 두서너 가지 예를 들어, 201#, 201#, 220#, 230#, 301#, 304#, 305#, 312#, 316#, 321#, 409#, 410#, 416#, 430#, 440#, 및 446#과 같은, 200시리즈, 300시리즈 및 400시리즈 스테인리스 강을 포함할 수 있다. 금속 기판은, 다양한 구체 예에서, 약 5 x 10-6/℃ 내지 약 20 x 10-6/℃의 범위, 예컨대 약 7 x 10-6/℃ 내지 약 17 x 10-6/℃, 약 8 x 10-6/℃ 내지 약 15 x 10-6/℃, 약 9 x 10-6/℃ 내지 약 12 x 10-6/℃, 또는 약 10 x 10-6/℃ 내지 약 11 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
금속 기판의 두께는 특정 적용에 따라 변할 수 있다. 비교적 얇은 금속 시트는, 예를 들어, 변형에 대하여 충분한 내성을 제공하면서 적층 구조의 중량 및/또는 재료비를 감소시키기 위해, 다양한 적용에 사용될 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 상대적으로 두꺼운 금속 시트는, 예를 들어, 적층 구조의 기계적 무결성을 유지하기 위해 추가 지지체가 요구되는, 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 두께는 30 Gauge 금속 시트 내지 10 Gauge 금속 시트까지의 범위 일 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 두께는 25 Gauge 금속 시트 내지 15 Gauge 금속 시트까지의 범위일 수 있다. 또 다른 비-제한적인 구체 예에 따르면, 비록 다른 두께가 특정 적용에 따라 제공될 수 있을지라도, 약 0.1㎜ 내지 약 5㎜ 범위의 두께, 예를 들어, 약 0.3㎜ 내지 약 3㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 2㎜, 또는 약 1㎜ 내지 약 1.5㎜ 범위의 두께를 갖는 금속 시트는 사용될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
또한, 적절한 적층 물질로서, 예를 들어, 몰딩된 및 압출된 플라스틱이 플라스틱 기판으로 포함될 수 있다. 특정 구체 예에서, 플라스틱 기판은, 비록 다른 두께가 특정 적용에 따라 제공될 수 있을지라도, 약 0.1㎜ 내지 약 5㎜, 예를 들어 약 0.3㎜ 내지 약 3㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 2㎜, 또는 약 1㎜ 내지 약 1.5㎜ 범위의 두께를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 플라스틱 기판은, 다양한 구체 예에서, 약 5 x 10-6/℃ 내지 약 130 x 10-6/℃의 범위, 예컨대 약 10 x 10-6/℃ 내지 약 120 x 10-6/℃, 약 15 x 10-6/℃ 내지 약 110 x 10-6/℃, 약 20 x 10-6/℃ 내지 약 100 x 10-6/℃, 약 25 x 10-6/℃ 내지 약 90 x 10-6/℃, 약 30 x 10-6/℃ 내지 약 80 x 10-6/℃, 약 35 x 10-6/℃ 내지 약 70 x 10-6/℃, 약 40 x 10-6/℃ 내지 약 60 x 10-6/℃, 또는 약 45 x 10-6/℃ 내지 약 50 x 10-6/℃ 범위의 CTE를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 기판 (101, 107)은 또한 유리-세라믹 및 세라믹 기판으로부터 선택될 수 있다. 적절한 유리-세라믹 기판은, 두서너 가지만 예를 들면, 리튬 디실리케이트, 네펠린 (nepheline), 베타-스포듀멘 (beta-spodumene), 및 베타-석영 유리-세라믹을 포함할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 유리-세라믹의 비-제한적인 실시 예는, 코닝사의 Macor® 및 Pyroceram®을 포함한다. 세라믹 또는 유리-세라믹 기판은, 약 0.5㎜ 내지 약 5㎜, 예컨대 약 1㎜ 내지 약 4㎜, 약 1.5㎜ 내지 약 3㎜, 또는 약 2㎜ 내지 약 2.5㎜ 범위의 두께를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 세라믹 또는 유리-세라믹 기판의 CTE는, 예를 들어, 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 20 x 10-6/℃, 예컨데, 약 5 x 10-6/℃ 내지 약 18 x 10-6/℃, 약 8 x 10-6/℃ 내지 약 15 x 10-6/℃, 또는 약 10 x 10-6/℃ 내지 약 12 x 10-6/℃의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
여기에 개시된 모든 CTE 값은, 약 0℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에서 측정된 CTE로서 표시되는 것으로 이해되어야 한다. 여기에 제공된 바와 같이, 제1 및 제2 기판의 CTEs는, 독립적으로, 비-제한적인 실시 예로, 약 0.5 x 10-6/℃ 내지 약 130 x 10-6/℃의 범위, 예를 들어 약 1 x 10-6/℃ 내지 약 100 x 10-6/℃, 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 80 x 10-6/℃, 약 5 x 10-6/℃ 내지 약 60 x 10-6/℃, 약 10 x 10-6/℃ 내지 약 50 x 10-6/℃, 또는 약 20 x 10-6/℃ 내지 약 30 x 10-6/℃의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 제1 및 제2 기판의 CTEs는 불일치될 수 있으며, 예를 들어, 적어도 약 0.1%, 예를 들어, 적어도 약 1%, 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50% 이상만큼 다른 값을 가질 수 있다. 더 큰 부품, 예를 들어, 약 1000㎜ x 1000㎜를 초과하는 경우에, 더 낮은 정도의 CTE 불일치, 예를 들어, 적어도 약 0.1%, 1%, 2%, 3%, 4% 또는 5%와 같은, CTE에서 0.1% 정도의 차이는, 눈에 띄는 보우를 유발할 수 있다. 유사하게, CTE 불일치는, 예를 들어, CTE 불일치가 약 10%를 초과하는 경우, 더 작은 부품에서 보우를 유발할 수 있다. 비-제한적인 예로서, 제1 기판의 CTE는 제2 기판의 CTE의 약 10배, 예를 들어, 제2 기판의 CTE의 약 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3 또는 2배 정도일 수 있고, 또는 그 반대일 수 있다. 다른 비-제한적인 구체 예에서, 제1 및 제2 CTE 사이에 차이 (예를 들어, CTE1-CTE2)는, 예를 들어, 약 1 x 10-6/℃ 내지 약 130 x 10-6/℃의 범위, 예컨대, 약 2 x 10-6/℃ 내지 약 120 x 10-6/℃, 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 110 x 10-6/℃, 약 4 x 10-6/℃ 내지 약 100 x 10-6/℃, 약 5 x 10-6/℃ 내지 약 10 x 90-6/℃, 약 6 x 10-6/℃ 내지 약 80 x 10-6/℃, 약 7 x 10-6/℃ 내지 약 70 x 10-6/℃, 약 8 x 10-6/℃ 내지 약 60 x 10-6/℃, 약 9 x 10-6/℃ 내지 약 50 x 10-6/℃, 약 10 x 10-6/℃ 내지 약 40 x 10-6/℃, 또는 약 20 x 10-6/℃ 내지 약 30 x 10-6/℃의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 적층 구조는 제1 기판 (101)을 제2 기판 (107)에 부착하는 중간층 (113)을 더욱 포함할 수 있다. 중간층 (113)은, 예를 들어, 적용 및 기판의 특성에 따라, 넓은 범위의 물질을 포함할 수 있다. 중간층은, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 폴리비닐 부티랄 (PVB), 및 아이오노머, 예컨대 DuPont사의 SentryGlas® 아이오노머, 또는 임의의 다른 적절한 중간층 물질과 같은 다양한 물질을 포함할 수 있다. 특정 구체 예에서, 중간층은 EVA 및 PVB로부터 선택될 수 있다.
비-제한적인 구체 예에 따르면, 중간층 (113)은 15MPa 이상, 예를 들어 약 30MPa 이상, 약 50MPa 이상, 약 100MPa 이상, 약 150MPa 이상, 약 200MPa 이상, 약 250MPa 이상, 약 300MPa 이상, 약 350MPa 이상 또는 약 400MPa 이상이고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함하는, 영률 (Young's modulus)을 갖는 것들로부터 선택될 수 있다. PVB는, 예를 들어, 약 15MPa를 초과하는 영률을 가질 수 있고, EVA는 약 50MPa를 초과하는 영률을 가질 수 있으며, 및 SentryGlas® 아이오노머는 약 275MPa를 초과하는 영률을 가질 수 있다. 특정 구체 예에서, 중간층 (113)은, 약 0.1㎜ 내지 약 2㎜, 예를 들어, 약 0.3㎜ 내지 약 1.5㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 1.2㎜, 약 0.75 내지 약 1.1㎜, 또는 약 0.9 내지 약 1㎜의 범위, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함하는, 범위에서 두께 (T3)를 가질 수 있다.
중간층 (113)은 적층 구조의 강도를 개선하기 위해 선택될 수 있으며, 및 적층이 파괴되거나 부서지는 경우에, 기판, 예를 들어, 유리 기판으로부터 조각을 보유하는 것을 더욱 도울 수 있다. 어떤 구체 예에 따르면, 비록 불투명하고 가능한 착색된 중간층이 또 다른 예에서 제공될 수 있을지라도, 제공될 수 있는 광학적으로 투명한 중간층은, 실질적으로 투명하다. 다른 구체 예에서, 미관상 및/또는 기능적 목적을 위해, 원하는 이미지는, 예를 들어, 스크린 인쇄 또는 디지털 스캔 인쇄에 의해 중간층 상에 인쇄될 수 있다. 이러한 인쇄된 이미지가 계면 (예를 들어, 광학적으로 투명한 기판의 중간층 및/또는 내부 표면) 상에 배열될 수 있기 때문에, 이들은 제품 수명 동안 스크래치 손상으로부터 잘 보호될 수 있다.
다양한 구체 예에 따르면, 여기에 개시된 방법에 따라 처리되는 경우, 거의 또는 전혀 보우를 갖지 않는 적층 구조는 제조될 수 있다. 예를 들면, 적층 구조는 제1 및 제2 유리 기판 및 상기 기판들 사이에 배치된 중간층을 포함할 수 있고, 여기서 상기 적층 구조의 최소 곡률 반경은, 약 -20℃ 내지 약 90℃ 범위의 온도에서, 상기 적층 구조의 최대 치수를 적어도 약 30배 초과하며, 및 여기서 상기 제1 유리 기판의 CTE는 상기 제2 유리 기판의 CTE를 적어도 약 30% 초과한다. 예를 들어, 제1 및 제2 유리 기판 사이에 CTE 불일치는, 약 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 200%, 300%, 또는 500%를 초과할 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 다른 구체 예에서, 제1 및 제2 유리 기판 사이에 CTE에서 차이 (CTE1-CTE2)는, 약 1 x 10-6/℃ 내지 약 10 x 10-6/℃, 예를 들어, 약 2 x 10-6/℃ 내지 약 9 x 10-6/℃, 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 8 x 10-6/℃, 약 4 x 10-6/℃ 내지 약 7 x 10-6/℃, 또는 약 5 x 10-6/℃ 내지 약 6 x 10-6/℃의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
적층 구조는, 다양한 구체 예에서, 얇은 유리 시트 및 두꺼운 유리 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유리 기판은 약 3㎜ 내지 약 10㎜의 두께를 가질 수 있고, 및 제2 유리 기판은 약 0.3㎜ 내지 약 2㎜의 두께를 가질 수 있다. 제1 유리 기판의 CTE는, 예를 들어, 약 8 x 10-6/℃ 내지 약 10 x 10-6/℃의 범위일 수 있고, 및 제2 유리 기판의 CTE는, 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 4 x 10-6/℃의 범위일 수 있다.
더군다나, 적층 구조는, 예를 들어, 다른 치수와 비교하여, 가장 큰 크기를 갖는 기판의 치수와 관련되는 것으로 여기서 사용되는, 최대 치수, 예를 들어, 길이, 폭, 직경을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 짧은 변과 2개의 긴 변을 포함하는 직사각형 시트의 경우, 최대 치수는 긴 변의 길이에 대응할 수 있다. 비-장방형, 예를 들어, 4-면, 유리 시트는 유사하게 가장 긴 측면의 길이에 상응하는 최대 치수를 포함할 수 있다. 최대 치수는 마찬가지로, 다각형, 삼각형, 및 원과 같이 넷보다 많거나 또는 적은 변을 갖는 기판에 대해 결정될 수 있다.
곡률 반경은 곡률의 역이다. 평평한 기판은 높은 곡률 반경으로 정의되고 및 완전히 평평한 기판은 무한한 곡률 반경을 갖는다. 어떤 구체 예에서, 적층 구조의 곡률 반경은 적층 구조의 최대 치수를 초과할 수 있다. 예를 들어, 곡률 반경은 적층 구조의 2배의 최대 치수, 약 5배, 약 10배, 약 15배, 약 20배, 또는 약 25배의 최대 치수일 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 적층 구조의 최소 곡률 반경은, 적층 구조의 최대 치수를 적어도 약 30배, 적어도 약 35배, 적어도 약 40배, 적어도 약 45배, 적어도 약 50배, 적어도 약 60배, 적어도 약 70배, 적어도 약 80배, 적어도 약 90배, 또는 적어도 약 100배를 초과할 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 곡률 반경은 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 20℃ 내지 약 40℃, 또는 약 25℃ 내지 약 35℃와 같은, 약 0℃ 내지 약 75℃의 온도 범위에서 측정될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
다양한 구체 예에서, 적층 구조는 약 0.2㎜ 내지 약 10㎜, 예컨대 약 0.5㎜ 내지 약 8㎜, 약 1㎜ 내지 약 6㎜, 약 2㎜ 내지 약 5㎜, 또는 약 3㎜ 내지 약 4㎜ 범위의 전체 두께를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 대표적인 적층 구조는, 약 200㎜ 내지 약 900㎜, 약 300㎜ 내지 약 800㎜, 약 400㎜ 내지 약 700㎜, 또는 약 500㎜ 내지 약 600㎜ 범위와 같은, 약 100㎜ 내지 약 1000㎜ 이상 범위의 적어도 하나의 다른 치수 (예를 들어, 길이, 폭, 직경)를 가질 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 물론, 이들 치수는 단지 대표적인 것이며, 두께, 길이, 폭, 직경 등과 같은 다른 치수가 특정 적용에 따라 사용될 수 있다.
본 개시에 따른 적층 구조는 2개의 기판 및/또는 단일 중간층을 포함하는 구조로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 적층 구조는 또한 적층에 제3 기판을 부착시키는 제2 중간층과 같은, 부가적인 기판 및/또는 중간층을 포함할 수 있다. 본 개시의 또 다른 관점에 따르면, 적층 구조는, 중합체 필름, 부가적인 유리 층, 반사층, 전기변색 층, 전해질 층, 센서, 표시기, 또는 활성 장치와 같은, 하나 이상의 부가적 기판 또는 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기변색 층은 기판의 하나 이상의 표면 상에 침착된 하나 이상의 전기적으로 활성인 박막을 포함할 수 있다. 적절한 전기변색 층은 삼산화 텅스텐 WO3를 포함하는 무기층을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 물론, 층들의 다른 조합들 및 그들의 각각의 특색들은 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 의도된 광범위한 구성의 배열을 제공하는데 사용될 수 있다.
방법
적층 구조를 제조하고, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법은 또한 본 여기에 개시된다. 다양한 구체 예에 따르면, 여기에 개시된 방법은 중간층으로 제1 기판을 제2 기판에 부착하는 단계를 포함하여, 도 1에 예시된 3-층 적층 구조를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 스택은 그 다음 기술분야에 공지된 어떤 적절한 방법 또는 장치를 사용하여 적층 온도로 가열될 수 있다. 비-제한적인 실시 예로서, 스택은 진공 또는 적층 백 (lamination bag)과 같은, 진공 챔버에 놓일 수 있다. 스택은 감싸지거나 또는 그렇지 않으면 고정되어 스택의 시프팅 (shifting)을 방지할 수 있다. 예를 들어, 스택은, 폴리에스테르 테이프와 같은, 고-온 테이프를 사용하여 고정될 수 있다. 얇은 브리더 천 (breather cloth)은 다양한 구체 예에 따라 스택 주위를 감쌀 수 있다.
스택은, 원하는 처리량에 따라, 한 번에 하나씩, 챔버 내의 단일 층으로, 또는 스택의 다중 층으로 처리될 수 있다. 적층 백은 가열 밀봉될 수 있고 및 진공 포트가 거기에 부착될 수 있다. 진공 챔버는 적어도 부분적으로 진공 처리될 수 있고, 스택은 미리 결정된 온도 및 압력 프로파일을 사용하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 적층 단계는 적층 구조의 원하는 접착 (결합) 품질을 달성하기 위해 사용된 특정 온도 및 압력 프로파일로 수행될 수 있다. 물론, 적층 온도 및/또는 압력을 달성하기 위한 다른 장치 및 방법들은 사용될 수 있으며, 본 개시의 범주 내에 속하는 것으로 고려된다.
적층 온도는, 몇몇 구체 예에서, 약 125℃ 내지 약 150℃, 약 130℃ 내지 약 145℃, 또는 약 135℃ 내지 약 140℃와 같은, 약 120℃ 내지 약 160℃ 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적층 단계는, 약 2℃/min 내지 약 9℃/min, 약 3℃/min 내지 약 8℃/min, 약 4℃/min 내지 약 7℃/min, 또는 약 5℃/min 내지 약 6℃/min과 같은, 약 1℃/min 내지 약 10℃/min 범위의 램프 속도 (ramp rate)에서 적층 온도로 램핑하는 단계를 포함할 수 있다. 부가적인 구체 예에 따르면, 적층 압력은, 약 0.1MPa 내지 약 1.5MPa, 예컨대 약 0.2MPa 내지 약 1.4MPa, 약 0.3MPa 내지 약 1.3MPa, 약 0.4MPa 내지 약 1.2MPa, 약 0.5MPa 내지 1.1MPa, 0.6MPa 내지 1MPa, 또는 0.8MPa 내지 0.9MPa의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다. 압력은, 적용되는 경우, 온도 램핑 동안 또는 적층 온도에 도달시 점진적으로 적용될 수 있다. 압력은, 예를 들어, 약 30 Pa/min 내지 약 80 Pa/min, 약 40 Pa/min 내지 약 70 Pa/min, 또는 약 50 Pa/분 내지 약 60 Pa/분과 같은, 약 20 Pa/min 내지 약 100 Pa/min 범위의 램프 속도에서 점진적으로 적용될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 적층 구조는 약 10분 내지 약 120분, 예컨대 약 20분 내지 약 100분, 약 30분 내지 약 80분, 또는 약 40분 내지 약 60분의 범위에서 체류시간 동안 적층 온도 및 압력에서 유지될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
원하는 체류시간 후에, 온도는, 예를 들어, 약 2℃/min 내지 약 9℃/min, 약 3℃/min 내지 약 8℃/min, 약 4℃/min 내지 약 7℃/min, 또는 약 5℃/min 내지 약 6℃/min과 같은, 약 1℃/min 내지 약 10℃/min 범위의 속도로 실온까지 램프 다운될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 특정 구체 예에서, 중간층에서 기포의 형성을 감소시킬 수 있는, 적층 압력을 유지하면서 온도는 램프 다운될 수 있다. 선택적으로, 압력은 온도 램핑 전 또는 도중에 감소될 수 있다. 점진적 압력 감소는, 몇몇 구체 예에서, 예를 들어, 약 30 Pa/min 내지 약 80 Pa/min, 40 Pa/min 내지 70 Pa/min, 또는 50 Pa/min 내지 60 Pa/min과 같은, 약 20 Pa/min 내지 약 100 Pa/min 범위의 램프 속도로 사용될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
또 다른 구체 예에 따르면, 중간층은, 예를 들어, 중간층의 수분 함량을 조절하기 위해, 중간층을 연화시키기 위해, 및/또는 중간층과 기판 사이에 잔류 공기를 제거하기 위해 적층 전에 조절될 수 있다. 하나의 실시 예에서, 조절 단계는, 중간층의 수분 함량을, 약 0.8% 이하, 약 0.5% 이하, 약 0.3% 이하, 또는 약 0.2% 이하와 같은, 약 1% 미만으로 조정할 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 중간층의 수분 함량을 조절하는 단계는, 적층 공정 동안 중간층의 결합 품질을 개선하는데 유리할 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 조절 단계는 적층 전에 PVB 중간층을 연화시키기 위해 사용될 수 있다.
조절 단계는 당 업계에 공지된 임의의 방법에 따라 수행될 수 있다. 예를 들어, 중간층은 온도 및/또는 습도가 중간층의 원하는 수분 함량을 달성하도록 조정될 수 있는 조절된 환경에 놓일 수 있다. 조절 단계는, 중간층이 두 기판 사이에 위치하기 전에 및/또는 스택이 형성된 후에 일어날 수 있다. 예를 들어, 적층 전에, 스택은, 약 80℃ 내지 약 95℃ 또는 약 85℃ 내지 약 90℃와 같은, 약 75℃ 내지 약 100℃ 범위의 조절 온도로 사전-가열될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
적층 후에, 적층 구조는 적어도 하나의 열 사이클에 적용될 수 있다. 열 사이클은, 다양한 구체 예에서, 적층 구조를 실온 근처 또는 그 아래의 제1온도로 냉각시키는 단계 및 적층 온도 근처 또는 그 아래의 제2온도, 예를 들어, 적층에 대한 목표 작동 온도와 적층 온도 사이로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 물론, 열 사이클의 순서는, 냉각 단계에 뒤이어 가열 단계로 제한되지 않으며, 원하는 열 프로파일에 대해 적절하게 정반대로 역전될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 적층 후에, 적층 구조는, 예를 들어, 실온으로 냉각될 수 있고, 그 다음 제2온도로 가열하면서 시작되는 적어도 하나의 열 사이클에 적용될 수 있다. 다른 구체 예에서, 적층은, 예를 들어, 실온으로 냉각될 수 있고, 그 다음 제1온도로 냉각하면서 시작되는 하나 이상의 열 사이클에 적용될 수 있다. 부가적인 구체 예에서, 적층 구조는 적층 온도에 도달 한 후에 열 사이클에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 적층 구조는 제1온도로 냉각되고, 이어서 제2온도로 가열될 수 있다. 다른 변형의 열 사이클링은 사용될 수 있고, 본 개시의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.
다양한 구체 예에 따르면, 적층 구조는 둘 이상, 셋 이상, 넷 이상, 다섯 이상 또는 열 이상의 열 사이클 등과 같은, 하나 이상의 열 사이클에 적용될 수 있다. 어떤 구체 예에서, 단일 열 사이클은 수시간, 최대 하루 또는 그 이상 기간에 걸쳐 수행될 수 있다. 예를 들어, 열 사이클은, 약 6시간 내지 약 20시간, 약 8시간 내지 약 16시간, 또는 약 10시간 내지 약 12시간과 같은, 약 4시간 내지 약 24시간의 범위 일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다. 적층 구조의 열 사이클링, 예를 들어 하나 이상의 열 사이클은, 수 시간 내지 수 일의 범위, 예를 들어, 최대 1주 이상까지의 전체 시한 동안 수행될 수 있다. 어떤 구체 예에서, 적층 구조는, 약 8시간 내지 약 6일, 약 12시간 내지 약 5일, 약 24시간 약 4일, 또는 약 2일 내지 약 3일과 같은, 약 4시간 내지 약 7일 범위의 시한 동안 열 사이클링에 적용될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다.
다양한 구체 예에 따르면, 열 사이클의 제1온도는 실온 이하, 예를 들어, 약 -15℃ 내지 약 30℃, 약 -10℃ 내지 약 25℃, 약 -5℃ 내지 약 20℃, 약 0℃ 내지 약 15℃, 또는 약 5℃ 내지 약 10℃와 같은, 약 -20℃ 내지 약 35℃의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다. 어떤 구체 예에서, 제1온도는 실온 이하, 예를 들어 약 25℃ 이하일 수 있다. 다른 구체 예에서, 제1온도는, 실온 이상 (예를 들어, 약 40℃까지 또는 약 45℃까지와 같은) 예를 들어, 약 50℃까지일 수 있지만, 제2온도 아래이다. 열 사이클의 제2온도는, 적층 온도 근처 또는 그 아래일 수 있으며, 예를 들어, 약 60℃ 내지 약 115℃, 약 70℃ 내지 약 110℃, 약 105℃, 약 75℃ 내지 약 100℃, 약 80℃ 내지 약 95℃, 또는 약 85℃ 내지 약 90℃와 같은, 약 50℃ 내지 약 120℃의 온도 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다.
또 다른 구체 예에서, 열 사이클은, 예를 들어, 약 0.2℃/min 내지 약 1.5℃/min, 약 0.3℃/min 내지 약 1.2℃/min, 약 0.4℃/min 내지 약 1℃/min, 또는 약 0.5℃/min 내지 약 0.8℃/min과 같은, 약 0.1℃/min 내지 약 2℃/min 범위의 램프 속도를 사용하여 제1 (또는 제2) 온도로 램핑하는 단계를 포함할 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 (또는 제2) 온도로의 램핑하는 단계는, 약 30분 내지 약 3시간, 약 45분 내지 약 2시간, 또는 약 1시간 내지 약 1.5시간과 같은, 약 15분 내지 약 4시간 범위의 시한에 걸쳐 발생할 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다. 적층 구조는, 몇몇 구체 예에서, 예를 들어, 약 30분 내지 약 3시간, 약 1시간 내지 약 2.5시간, 또는 약 1.5시간 내지 약 2시간과 같은, 약 0 내지 약 4 간 범위의 시한 동안 제1 (또는 제2) 온도에서 유지될 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위 포함할 수 있다.
열 사이클은, 약 0.2℃/min 내지 약 1.5℃, 약 0.3℃/min 내지 약 1.2℃/min, 약 0.4℃/min 내지 약 1℃/min, 또는 약 0.5℃/min 내지 약 0.8℃/min과 같은, 약 0.1℃/min 내지 약 2℃/min 범위의 램프 속도로, 제1온도로부터 제2온도로, 및 그 반대로 램핑하는 단계를 더욱 포함할 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1온도와 제2온도 사이에서 램핑하는 단계는, 약 30분 내지 약 6시간, 약 1시간 내지 약 4시간, 또는 약 2시간 내지 약 3시간과 같은, 약 15분 내지 약 8시간 범위의 시한에 걸쳐 발생할 수 있고, 이들 사이의 모든 범위 및 서브범위를 포함할 수 있다.
다양한 구체 예에 따르면, 열 사이클은 제1온도와 제2온도 사이에서, 예를 들어, 이들 온도에서 임의의 유지시간 없이, 일정하게 램핑하는 단계를 포함할 수 있다. 열 사이클은 제1온도와 제2온도 사이에서 점진적으로 1회 이상 램핑할 수 있으며, 궁극적으로 실온에 접근한다. 몇몇 구체 예에서, 열 사이클은 동일한 제1 및 제2온도, 또는 다른 제1 및 제2온도로 반복될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2온도는 실온에 도달할 때까지 각각의 사이클마다 각각 증가 및 감소될 수 있다. 다른 구체 예에서, 열 사이클은, 제1온도와 제2온도 사이에 온도와 같은, 하나 이상의 중간 온도에서 적층 구조를 유지하는 단계를 포함할 수 있고, 따라서 계단식 램핑 (step-wise ramping)를 달성한다. 중간 온도(들)에서 유지 시간(들)은 제1 및 제2온도에서 유지 시간에 대해 전술한 바와 같이 변할 수 있다.
몇몇 대표적인 열 사이클은 단지 예시적인 목적을 위해 이하의 표 1에 제공되며, 첨부된 청구범위를 한정하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 일정 A는 각 온도에서 유지시간을 갖는 제1 및 제2온도로 램핑하는 단계를 포함하는 열 사이클을 나타낸다. 일정 B는 유지시간 없이 제1온도와 제2온도 사이에서 일정하게 램핑하는 단계를 포함하는 열 사이클을 나타낸다. 일정 C는 중간의 제3온도에서 유지시간을 갖는 열 사이클을 나타낸다. 일정 A-C는, 원하는 대로 여러 번 반복될 수 있으며, 적절하게, 실온으로 가열 또는 냉각의 마지막 단계를 포함할 수 있다. 일정 D1-D5는 단독으로 또는 일정 A 후에 연속적으로 수행될 수 있는 다수의 열 사이클을 나타내며, 이들 사이클은 점진적으로 실온으로 접근한다. 일정 D1-D5는 그룹으로 반복될 수 있거나 또는 일정 내의 개별 사이클이 원하는 대로 반복될 수 있다.
대표적인 열 사이클
일정 온도 1에서 시간 온도 1/
유지 시간		 온도 3에서 시간 온도 3/
유지 시간		 온도 2에서 시간 온도 2/
유지 시간
A 4시간 -20℃/2시간 -- --/-- 4시간 90℃/2시간
B 6시간 -20℃/ -- -- --/-- 6시간 90℃/--
C 2시간 -20℃/2시간 2시간 40℃/2시간 2시간 90℃/2시간
D1 4시간 -10℃/2시간 -- --/-- 4시간 80℃/2시간
D2 4시간 0℃/2시간 -- --/-- 4시간 70℃/2시간
D3 4시간 10℃/2시간 -- --/-- 4시간 60℃/2시간
D4 4시간 20℃/2시간 -- --/-- 4시간 50℃/2시간
D5 4시간 25℃/2시간 4시간 35℃/2시간 -- --/--
적층 및 열 사이클링 전 및/또는 후에, 여기에 개시된 방법은, 적층 구조에 부가적인 유리한 특색을 제공할 수 있는, 선택적인 공정 단계를 더욱 포함할 수 있다. 예를 들어, 대표적인 유리 기판에 대한 부가적인 공정 단계는, 화학적 강화 (예, 이온 교환), 열 템퍼링, 산 에칭, 눈부심-방지 공정, 기계적 거칠기 공정, 졸-겔 공정, 필름 침착, 항-균 코팅, 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있다.
여기에 개시된 방법은, 종래의 적층 방법과 비교하여 하나 이상의 장점을 갖는 비대칭 적층 구조를 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 적층 뒤틀림 (laminate distortion)에 대한 CTE 불일치의 영향을 감소시키는 능력은, 기판 물질, 중간층, 및/또는 적층 기하학 (laminate geometries)의 더 넓은 선택을 가능하게 할 수 있다. 더욱이, 본 방법은, 기판의 비전통적인 조합을 포함하는 적층 구조 및/또는 더 큰 적층 구조와 같이, 뒤틀림이-없는 적층의 더 넓은 선택을 제공할 수 있다. 본 방법에 따라 제조된 적층 구조가 변형이 거의 없거나 또는 전혀 없기 때문에, 예를 들어, 이러한 적층의 광학 성능은 또한 개선될 수 있다. 최종적으로, 여기에 개시된 방법은, 압력하에 적층 및/또는 비대칭 가열을 사용하는 것과 같은, 비대칭 적층을 제조하기 위한 다른 방법보다 덜 복잡 할 수 있다. 물론, 여기에 개시된 적층 구조 및 방법이 전술한 장점 중 하나 이상을 가지지 않을 수 있지만, 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 의도된 것으로 이해되어야 한다.
다양한 개시된 구체 예는 그 특정 구체 예와 관련하여 기재된 특정 특색, 요소 또는 단계를 포함할 수 있는 것으로 인식될 것이다. 하나의 특정 구체 예와 관련하여 기재되지라도, 특정 특색, 요소 또는 단계들은, 다양한 비-예시된 조합 또는 순열에서 선택적 구체 예와 상호교환되거나 또는 조합될 수 있는 것으로 또한 인식될 것이다.
또한, 여기에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수 형태"는, 명시적으로 반대되는 경우를 제외하고는, "적어도 하나"를 의미하고, "오직 하나"로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, "유리 기판"에 대한 언급은, 문맥에서 달리 명시하지 않는 한, 둘 이상의 유리 기판들을 갖는 실시 예를 포함한다.
범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 여기에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현된 경우, 실시 예들은 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해, 값이 대략으로 표현된 경우, 특정 값이 또 다른 관점을 형성하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 범위의 각 말단 점은 다른 말단 점과 관련하여, 그리고 상기 다른 말단 점에 독립적으로 모두 의미 있는 것으로 더욱 이해되어야 한다.
특별한 언급이 없는 한, 여기에서 서술된 어떤 방법은 이의 단계들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항은 이의 단계를 수반하는 순서를 사실상 열거하지 않거나, 또는 상기 단계가 특정한 순서로 제한되는 것으로 청구항 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 어떤 특정 순서로 추정되는 것으로 의도되지 않는다.
특정 구체 예의 다양한 특색, 요소 또는 단계들이 전환 문구 "포함하는" 사용하여 개시된 경우, 전환 문구 "이루어지는" 또는 "필수적으로 이루어지는"을 사용하여 기재될 수 있는 것들을 포함하는 대체 가능한 구체 예가 함축된 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 구조에 대하여 암시된 선택적인 구체 예는 A+B+C로 이루어진 구조인 경우의 구체 예 및 A+B+C로 필수적으로 이루어진 구조인 경우의 구체 예를 포함한다.
다양한 변형 및 변화가 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 개시에 대해 만들어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시의 사상 및 물질을 혼입하는 개시된 구체 예의 변형, 조합, 서브-조합 및 변화가 기술분야에서 당업자에게 발생할 수 있기 때문에, 본 개시는 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 범주 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
하기 실시 예들은 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범주를 오직 예시하는 것이지, 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
실시 예
하기 표 2에 서술된 물질을 사용하여 66 cm x 76.2 cm (26" x 30") 치수를 갖는 두 개의 비대칭 적층 구조는 제조된다.
대표적인 적층
적층 기판 1 기판 2 중간층
A 0.7㎜ Corning® EAGLE XG® 6㎜ 소다 라임 유리 0.76㎜ PVB
B 0.7㎜ Corning® EAGLE XG® 6㎜ 소다 라임 유리 0.76㎜ EVA
적층 구조 A 및 B는 대략 3.2 × 10-6/℃의 CTE를 갖는 Corning EAGLE XG®, 및 약 8.5-9.5 × 10-6/℃의 CTE를 갖는 소다 라임 유리를 포함한다. 각 경우에서, 3개의 층은 실온에서 서로 접촉하에 놓인다. PVB 중간층을 포함하는 적층은 진공하에서 95-100℃로 먼저 가열되어, 중간층을 연화시키고, 층들 사이에 잔류 공기를 제거한다. 두 적층은 그 다음 약 1MPa (140 psi)의 압력에서 140-150℃의 적층 온도로 가열된 다음, 다시 실온으로 냉각된다.
적층 온도에서 실온으로 냉각되는 경우, 유리 기판은 자연적으로 수축된다. 다른 CTE에 기인하여, 두 기판은 다양한 정도로 수축되어, 균일한 이축 응력 및 따라서 구 모양의 면외 보우 (spherical out-of-plane bow)를 결과한다. 도 2는 실온에서 EVA 중간층을 포함하는 적층에서 측정된 보우를 나타낸다. 이 부분에 대한 고-저간 (중심-대-코너) 보우는 1.4㎜이다.
적층 후에, 적층 구조는 제1온도 (-20℃)와 제2온도 (90℃) 사이에서 열 사이클링에 적용되는데, 각 온도에서 2시간, 및 두 온도 사이에서 4시간 램프를 갖는다. 총 14회의 사이클은 일주일에 걸쳐 수행된다. 결과는 하기 표 3에 열거된다.
적층 구조에 대한 면외 보우
고-저간 보우 (㎜)
PVB EVA
열 사이클링 전 0.6 1.4
열 사이클링 후 0.0 0.3
표 3에서 입증된 바와 같이, 각 적층 구조의 보우는 상당히 감소된다. PVB 중간층 적층은, 존재하는 측정 가능한 보우를 가지지 않지만, EVA 중간층 적층에서 보우는 현저히 감소한다. 이론에 구속되는 것을 원하지는 않지만, 열 사이클 후에 적층 구조에서 감소된 보우는, 중간층이 고온에서 약간 이완되는 능력에 기인하는 것으로 믿어진다. 중간층은, 제2온도에서 약간 흐를 수 있고, 덜 점성이 될 수 있어, 이에 의해 CTE 불일치로 인한 적층 내에 응력을 완화시킨다. 더욱이, 제2온도가 적층 온도를 초과하지 않기 때문에, 기판은 접착된 채 유지될 수 있고, 열 사이클 동안 분리되지 않을 수 있다. 많은 경우에서, 적층의 전체 보우가 비교적 낮을 수 있고, 따라서 중간층의 약간의 이완조차도 보우를 감소시킬 수 있거나, 또는 몇몇 경우에서, 보우를 완전히 제거할 수 있다.

Claims (28)

  1. 적층 구조의 제조방법으로서,
    스택을 형성하기 위해 제1 기판과 제2 기판 사이에 중간층을 위치시키는 단계;
    상기 스택을 적층 온도로 가열하여 적층 구조를 형성하는, 가열 단계; 및
    상기 적층 구조에 적어도 하나의 열 사이클을 적용하는 단계를 포함하며,
    여기서, 상기 열 사이클은 약 -20℃ 내지 약 35℃ 범위의 제1온도로 상기 적층 구조를 냉각시키는 단계, 및 상기 적층 구조를 상기 적층 온도 아래의 제2온도로 가열하는 단계를 포함하며, 상기 제2온도는 약 50℃ 내지 약 120℃ 범위이고; 및
    여기서, 상기 제1 기판의 열팽창계수는 상기 제2 기판의 열팽창계수와 다른, 적층 구조의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간층은 폴리비닐 부티랄, 에틸렌-비닐 아세테이트, 열가소성 폴리우레탄 및 아이오노머로부터 선택되는, 적층 구조의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판은 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 중합체 및 금속으로부터 독립적으로 선택되는, 적층 구조의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층 온도는 약 120℃ 내지 약 160℃의 범위인, 적층 구조의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 스택은 약 0.1MPa 내지 약 1.5MPa 범위의 압력에서 상기 적층 온도로 가열되는, 적층 구조의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택을 약 75℃ 내지 약 100℃ 범위의 조절 온도로 가열하는 단계를 더욱 포함하는, 적층 구조의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 사이클은 약 0.1℃/min 내지 약 2℃/min 범위의 제1 및 제2온도 사이에 램프 속도를 포함하는, 적층 구조의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 열 사이클은 상기 적층 구조를 약 30분 내지 약 4시간 범위의 제1 시한 동안 상기 제1온도에서 유지하는 단계 및 상기 적층 구조를 약 30분 내지 약 4시간 범위의 제2 시한 동안 상기 제2온도에서 유지하는 단계를 더욱 포함하는, 적층 구조의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 열 사이클은 상기 적층 구조를 상기 제1 및 제2온도 사이에 하나 이상의 중간 온도에서 유지하는 단계를 더욱 포함하는, 적층 구조의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기판의 열팽창계수는, 상기 제2 기판의 열팽창계수를 적어도 0.1% 초과하는, 적층 구조의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기판의 열팽창계수는 상기 제2 기판의 열팽창계수를 적어도 30% 초과하는, 적층 구조의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택은 중합체층, 부가적인 유리 층, 반사층 및 전기변색 층으로부터 선택된 부가적인 층을 더욱 포함하는, 적층 구조의 제조방법.
  13. 제1 유리 기판, 제2 유리 기판, 및 상기 제1 및 제2 유리 기판을 부착시키는 중간층을 포함하는 적층 구조로서,
    여기서, 약 -20℃ 내지 약 90℃ 범위의 온도에서 상기 적층 구조의 최소 곡률 반경은, 상기 적층 구조의 최대 치수보다 적어도 약 30배를 초과하며, 및
    여기서, 상기 제1 유리 기판의 열팽창계수는 상기 제2 유리 기판의 열팽창계수를 적어도 약 30% 초과하는, 적층 구조.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 최소 곡률 반경은 상기 적층 구조의 최대 치수를 적어도 약 40배 초과하는, 적층 구조.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 최소 곡률 반경은 상기 적층 구조의 최대 치수를 적어도 50배 초과하는, 적층 구조.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 유리 기판의 열팽창계수와 제2 유리 기판의 열팽창계수 사이에 차이는 약 1 x 10-6/℃ 내지 약 10 x 10-6/℃의 범위인, 적층 구조.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 유리 기판은 약 3㎜ 내지 약 10㎜ 범위의 두께를 가지며, 상기 제2 유리 기판은 약 0.3㎜ 내지 약 2㎜ 범위의 두께를 갖는, 적층 구조.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 유리 기판의 열팽창계수는 약 8 x 10-6/℃ 내지 약 10 x 10-6/℃인, 적층 구조.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 유리 기판의 열팽창계수는, 약 3 x 10-6/℃ 내지 약 4 x 10-6/℃인, 적층 구조.
  20. 청구항 13에 있어서,
    적어도 하나의 전기변색 층을 더욱 포함하는, 적층 구조.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 전기변색 층은 무기물인, 적층 구조.
  22. 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법으로서,
    상기 적층 구조를 약 -20℃ 내지 약 35℃의 제1온도로 냉각시키는 단계, 및 상기 적층 구조를 약 50℃ 내지 약 120℃의 제2온도로 가열하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 열 사이클에 상기 적층 구조를 적용시키는 단계를 포함하고;
    여기서, 상기 적층은 중간층에 부착된 제1 기판 및 제2 기판을 포함하고, 및 상기 제1 기판의 열팽창계수는 상기 제2 기판의 열팽창계수와 다른, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 중간층은 폴리비닐 부티랄, 에틸렌-비닐 아세테이트, 열가소성 폴리우레탄, 및 아이오노머로부터 선택되는, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판은 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 중합체 및 금속으로부터 독립적으로 선택되는, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법.
  25. 청구항 22에 있어서,
    상기 열 사이클은 약 0.1℃/min 내지 약 2℃/min 범위의 제1 및 제2온도 사이에 램프 속도를 포함하는, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 열 사이클은 상기 적층 구조를 약 30분 내지 약 4시간 범위의 제1 시한 동안 상기 제1온도에서 유지하는 단계 및 상기 적층 구조를 약 30분 내지 약 4시간 범위의 제2 시한 동안 상기 제2온도에서 유지하는 단계를 더욱 포함하는, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 열 사이클은 상기 적층 구조를 상기 제1 및 제2온도 사이에 하나 이상의 중간 온도에서 유지하는 단계를 더욱 포함하는, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법.
  28. 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 기판의 열팽창계수는 상기 제2 기판의 열팽창계수를 적어도 0.1% 초과하는, 적층 구조에서 보우를 감소시키는 방법.
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