KR20170109605A

KR20170109605A - 평탄 중공 슬리브 생산을 위한 맨드릴 상의 드로잉 성형법으로 유리 튜빙을 재형성하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20170109605A
Application number: KR1020177023928A
Authority: KR
Inventors: 티에리 뤽 알렝 다누; 미카엘 마브뤼; 로난 탕기
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-09-29
Also published as: US20160221858A1; CN107531542A; WO2016123417A1; JP2018507157A; US10059618B2; EP3250528A1

Abstract

유리의 재형성을 위한 재형성 맨드릴과 이를 사용하는 방법이 기술된다. 재형성 맨드릴(100)은 상류부(120), 하류부(140) 및 적어도 부분적으로 중공인 내부(160)를 포함한다. 상류부는 유체 유동을 위한 흡입 유입구(122)를 가진다. 하류부(140)는 상류부(120)로부터 축방향으로 이격된다. 하류부(140)는 곡률 주변부(144)에 의해 결합된 평탄 주변부(142)에 의해 한정되는 평탄 단면을 가진다. 적어도 하나의 곡률 주변부는 예를 들어, 흑연과 같이 적어도 1000 ℃의 온도에 저항성을 갖는 다공성 물질로 제조된다. 맨드릴의 적어도 부분적으로 중공인 내부(160)는 흡입 유입구(122) 및 다공성 물질과 연통된다. 중공 내부는 중공 통로들(170,172,174,176)로 더 연장될 수 있다. 실질적으로 원통형인 유리 튜브(400)는 열-연화된 튜브를 가스가 공급되는 맨드릴(100) 상으로 드로잉에 의해 재형성되고, 가스 쿠션을 형성하는 다공성 물질을 통해 성형툴에 대한 접착을 방지하며, 스트리킹과 같은 결함이 없고 평탄부가 있는 3D 유리 슬리브로 그 형상을 재형성한다. 이는 특별히 스마트폰 또는 이와 유사한 제품을 위한 유리 커버(전면 및 후면이 통합된)를 제조하는데 사용된다.

Description

평탄 중공 슬리브 생산을 위한 맨드릴 상의 드로잉 성형법으로 유리 튜빙을 재형성하기 위한 방법 및 장치

본 출원은 미국 35 U.S.C §119 하에서 2015년 01월 30일에 출원된 가출원번호 제62/109959호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 출원된 문헌의 내용 전체는 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 개시는 중공 구조물의 형상을 변경하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 휴대용 스마트폰 또는 기타 소비자 전자제품의 3차원 성형 유리 커버의 제조를 위한 유리 튜빙을 재형성하기 위한 예를 들어 평탄도 제어를 위한 향상된 재형성 맨드릴 기하학 구조와 같은 시스템 및 방법에 관한 것이다. 유리 커버는 선택적으로 슬리브 형상일 수 있다.

유리 패널은 예를 들어 셀룰러 전화 또는 스마트폰과 같은 전자 장치의 전면 커버로서 종종 사용된다. 현재 전자 장치 제조업자는 전면 커버와 동일한 높은 치수 정확도 및 표면 품질을 만족하는 유리로 만들어진 전자 장치의 후면 커버를 원한다. 비록 전면 및 후면 커버를 필요한 치수 정확도 및 표면 품질로 개별적으로 제조한 다음 각각을 케이스로 조립할 수도 있지만, 이로 인해, 제조 공정에 추가 단계가 더해지고 이는 치수 제어에 있어서 손실의 결과를 야기하게 된다.

용융 유리로부터 유리 튜빙을 형성하는 방법은 공지되어 있다. 가장 일반적인 방법들은 Danner 프로세스, Vello 프로세스 및 downdraw 프로세스이다. 이러한 프로세스는 예를 들어, "유리에 대한 쇼트 가이드", Heinz G. Pfaender, 1996, Chapman & Hall, 제2판에 기술되어 있다. 이러한 프로세스들은 일반적으로 원형 단면 형상을 가진 유리 튜빙을 형성하기 위해 사용된다. 압출은 비 원형 단면 형상, 예를 들어 평탄면을 가지는 단면 형상을 가지는 유리 튜빙을 형성하는데 사용된다. 그러나 압출 성형은 유리의 표면 품질을 저하할 수 있는 유리 표면과의 공구 접촉을 수반한다. 비 원형 압출은 원형 압출에 비하여 폴리싱시 또는 다른 후 처리시 결함 제거가 더 어렵고, 압출에 의해 도입된 결함은 최종품에까지 남게 된다. 현재의 접근법은 제품의 품질 또는 극히 낮은 제조 속도에 의해 제한되고 있다.

본 개시는 다양한 실시예들에서 일반적으로 3D 유리 물품을 형성하기 위한 성형 또는 재형성 맨드릴에 관한 것이다. 재형성 맨드릴은 상류부, 하류부 및 적어도 부분적으로 중공인 내부를 포함할 수 있다. 상류부는 유체 유동을 위하여 흡입 유입구를 가질 수 있다. 하류부는 상류부로부터 축방향 이격될 수 있다. 하류부는 곡률 주변부에 의해 결합된 평탄 주변부에 의해 한정되는 평탄 단면을 가질 수 있다. 적어도 하나의 곡률 주변부는 예를 들어, 적어도 1000 ℃의 온도에 저항성이 있는 다공성 물질로 제조될 수 있다. 적어도 부분적으로 중공인 내부는 흡입 유입구 및 다공성 물질과 연통할 수 있다.

본 개시는 다양한 실시예들에서 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 슬리브형 구조물을 제조하는데 유용할 수 있다. 본 방법은 유리로 제조된 실질적으로 원통형 유리 튜빙을 제공함으로써 수행된다. 실질적으로 원통형인 튜빙은 길이축과 공간을 둘러싸는 내부 곡면을 가질 수 있다. 실질적으로 원통형인 튜빙의 적어도 일부는 유리의 연화 범위(예를 들어 연화점보다 약 10 ℃ 낮은 온도)의 온도로 가열될 수 있다. 연화된 실질적으로 원통형인 튜빙은 평탄부를 갖는 유리 슬리브 내로 유리 튜빙을 재형성시키기 위해 재형성 맨드릴로 이동될 수 있다.

본 개시내용의 추가적인 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 다음의 상세한 설명, 청구범위 및 첨부된 도면을 포함하여 본원에 설명된 실시예들을 실시함으로써 통상의 기술자가 쉽게 인식할 수 있다.

전술한 일반적인 발명의 설명 및 다음의 상세한 설명은 여러 실시예를 설명하기 위한 것으로, 청구 범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요나 프레임워크를 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다. 첨부 도면은 여러 실시예의 추가적 이해를 제공하기 위해 포함되었고, 본 명세서에 통합되어 이 명세서의 일부를 구성하고 있다. 본원에서 도면은 다양한 실시예(들)를 도시하고, 발명의 설명과 함께 다양한 청구물의 원리 및 동작을 설명하는 기능을 한다.

다음은 첨부된 도면에서의 도면에 대한 설명이다. 도면은 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니며, 도면의 일부 특징 및 일부 그림은 명료성 또는 간결성을 위해 일정한 비율로 또는 개략적으로 과장되게 표시될 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 재형성 맨드릴의 투시도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 재형성 맨드릴의 통로 확대도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 재형성 맨드릴의 통로 확대도이다.
도 4는 하나의 실시예에 따라 사용되는 재형성 맨드릴의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 통로의 확대된 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 재형성 맨드릴을 사용하여 튜빙을 재형성하는 초기 과정을 도시한다.
전술한 요약 및 특정 발명 기술에 대해 후술할 상세한 설명은 도면과 관련하여 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 청구 범위는 도면에 도시된 배열 및 수단에 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 또한, 도면들에 도시된 형태는 장치의 언급된 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있는 많은 장식적 외관들 중의 하나이다.

본 개시는 이하 상세한 설명, 도면, 실시예 및 청구 범위 및 이전과 후술될 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있다. 그러나, 본 조성물, 용품, 장치 및 방법이 개시되고 기술되기 전에, 본 개시는 달리 명시되지 않는 한 기술된 특정 조성물, 제품, 장치 및 방법으로만 한정되지 않고 다양할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 양태만을 설명하기 위한 것일 뿐 제한을 의도한 것은 아님을 이해해야 한다.

본 개시에 대한 다음의 설명은 현재 공지된 실시예에서 개시내용의 실시 가능한 교시로서 제공된다. 이를 위해, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 유익한 결과를 여전히 얻으면서 본원에 기술된 개시 내용의 다양한 양태에 많은 변화가 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 본 개시의 바람직한 장점 중 일부는 다른 특징을 이용하지 않고 본 개시의 특징 중 일부를 선택함으로써 얻어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 통상의 기술자들은 본 개시에 대해 다양한 수정 및 변경이 가능하고 특정 환경에서도 바람직할 수 있으며, 본 개시의 일부임을 인식할 것이다. 따라서, 이하의 설명은 본 개시의 원리의 예시로서 제공되는 것으로서 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

본 명세서에는 개시된 방법 및 조성물에 대해 사용될 수 있거나, 그것과 함께 사용될 수 있거나, 그것의 준비에 사용될 수 있거나, 그것의 실시예인 물질, 화합물, 조성물 및 성분이 개시되어 있다. 이들 및 기타 물질이 본 명세서에 개시되어 있고, 이들 물질의 조합, 부분 집합, 상호 작용, 군 등이 개시된 경우 이들 화합물의 각각의 다양한 개별 및 집단적 조합 및 순서에 대한 특정 참조는 명시적으로 개시되지 않았더라도 그 각각은 본원에 구체적으로 고려되고 설명된 것임을 알아야 한다.

이하, 첨부된 도면에 예시된 본 발명의 바람직한 실시예(들)를 상세히 설명한다. 특정 도면 부호의 사용은 각각의 도면에서 동일하거나 유사한 구성요소를 지시한다. 2013년 8월 29일에 출원된 WO2014036236호, 2012년 8월 30일에 미국 가출원 제61/694,913호의 문헌의 내용 전체는 본 명세서에 참조로 포함된다.

전술한 바와 같이, 광범위하게, 본 개시는 재형성 맨드릴 및 그 맨드릴을 사용하여 유리 튜빙을 재형성하는 과정을 설명한다. 재형성 맨드릴은 흑연과 같은 비 점착성 다공성 물질로 제조될 수 있다. 다공성은 유리와 재형성 공구 사이의 계면에서 베어링 기능(예를 들어, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스 또는 비 불활성 가스 분위기하의 가스 베어링)을 생성하는데 도움을 줄 수 있다. 본 방법은 컴팩트한(예를 들어, 원형 또는 축대칭형) 단면을 갖는 유리 튜빙을 높은 수준의 치수 공차 및 광학 품질성을 나타내는 비-축대칭(예를 들어, 평탄한) 유리 인클로저로 재형성하는 방법을 개시한다. 이 방법은 어떤 모양의 유리에도 적용할 수 있으며 특히 튜빙 및 슬리브들과 같은 3D 모양의 부품에 유용하다. 기술된 본 제조방법은 다음과 같은 이점들을 제공한다 : 최적화된 맨드릴 섹션이 전이 영역의 유리를 지지하여 국부적인 왜곡을 방지한다. 감소한 지지 영역은 전이 영역에서 유리 표면 저하를 제한한다. 추가적인 에어 베어링 공급 구멍들은 가장자리들 및 전이 영역들에서 베어링 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 사용된 바와 같이, "슬리브"라는 용어는 비 원형 단면 및 1 초과의 종횡비를 갖는 3차원 관형 유리 제품을 기술한다. 종횡비란 튜빙 또는 슬리브의 단면에서 가장 긴 직경과 가장 짧은 직경의 비율이다. 원형 또는 축 대칭 튜브의 종횡비는 정의상 최소값 1을 갖는다. 종횡비는 평탄 슬리브에 대해 1보다 큰 값을 갖는다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 종횡비는 약 1.5 내지 약 50, 선택적으로 약 3 내지 약 39, 선택적으로 약 5 내지 약 25, 선택적으로 약 5 내지 약 15, 약 7 내지 약 11, 선택적으로 약 18 내지 약 28이 고려된다.

본 명세서의 실시예의 대부분은 특히 슬리브 유리 외장들에 적용하는 경우에 사용되지만, 상기 방법은 예를 들어 튜브를 절반으로 절단하거나 또는 광학적으로 평탄한 부분을 절단하여 3D 모양의 커버 유리, 터치 스크린 또는 다른 부분을 제공하는 추가 단계와 함께 보다 광범위하게 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 재형성 맨드릴(100)은 유리 재료로 제조된 초기 튜빙을 프로파일 튜빙으로 비접촉 성형하는데 사용될 수 있다. 유리 재료는 예를 들어 전형적으로 유리일 수 있다. 또한 유리 재료는 유리-세라믹일 수 있다. 예를 들어, 성형 조건하에서 핵 생성 또는 결정화를 피할 수 있는 유리-세라믹이 일반적으로 적합할 것이다. 유리-세라믹의 가능한 예로는 Eurokera의 KERALITE로 입수 가능한 투명한 베타 스포듀멘이 있다. 유리의 선택은 프로파일링된 튜빙 또는 프로파일링된 튜빙으로부터 제조되는 슬리브의 원하는 특성에 기초할 것이다. 재형성 맨드릴(100)은 튜빙 내부에 삽입될 수 있다. 튜빙의 성형을 위해, 재형성 맨드릴(100)은 튜빙에 압력을 형성하는 기능을 하고 재형성 맨드릴(100)과 튜빙 사이의 감소된 접촉력 또는 간격을 유지하는 가스 베어링을 생성할 수 있다. 가스 장벽은 재형성 맨드릴(100)의 성형 공정에 걸쳐 튜빙의 표면 품질을 보존할 수 있게 한다. 가스 장벽은 성형/재성형 공정 중에 튜빙의 내부 표면으로부터 형성되는 스트리킹과 결함을 방지할 수 있다.

재형성 맨드릴(100)은 상류부(120), 하류부(140) 및 적어도 부분적으로 중공인 내부(160)를 포함할 수 있다. 상류부(120)는 유체 유동을 위한 흡입 유입구(122)를 가질 수 있다. 하류부(140)는 상류부(120)로부터 축 방향 이격될 수 있다. 상류부(120)는 재형성 공정의 시작시에만 작용할 수 있다.

하류부(140)는 곡률 주변부(144)에 의해 결합된 평탄 주변부(142)에 의해 한정되는 평탄 단면을 가질 수 있다. 선택적으로, 임의의 실시예에서, 재형성 맨드릴(100)은 평탄 주변부(142)에 의해 분리된 2개의 곡률 주변부(144)를 포함할 수 있다. 2개의 곡률 주변부(144)는 재형성 툴(100)의 양측에 대하여 대칭 또는 비대칭으로 배치될 수 있다. 곡률 주변부(144)는 베어링 기능을 보장하기 위해 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 공급될 수 있다. 평탄 주변부(142)는 공정 동안 재형성된 슬리브 유리와 재형성 맨드릴(100) 사이에 접촉이 형성되지 않도록 선택적으로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 곡률 주변부(144)는 적어도 1000 ℃의 온도에 저항성을 갖는 다공성 물질로 제조될 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 다공성 물질은 예를 들어 1200 ℃의 온도에 저항성을 가질 수 있다.

적어도 부분적으로 중공인 내부(160)는 흡입 유입구(122) 및 다공성 물질과 연통할 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 다공성 물질은 예를 들어 탄소, 제올라이트 또는 분자체를 포함할 수 있다. 탄소는 흑연을 더 포함할 수 있다. 흑연은 예를 들어 비정질 흑연일 수 있다. 다공성 물질은 비 점착성 다공성 물질일 수 있다. 다공성은 유리와 재형성 툴(100) 사이의 계면에서 베어링 기능을 생성하는데 도움을 줄 수 있다.

선택적으로, 임의의 실시예에서, 흡입 유입구(122)는 예를 들어 가스가 적어도 부분적으로 중공인 내부(160)로 들어갈 수 있도록 구성될 수 있다. 다공성 물질들은 가스가 재형성 맨드릴(100)의 외부(162)로 투과할 수 있도록 구성될 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 2개의 평탄 주변부들은 제1 폭(110)에 의해 분리될 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 적어도 하나의 곡률 주변부는 제2 폭(112)을 가질 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 제2 폭(112)은 제1 폭(110)보다 클 수 있다.

선택적으로, 임의의 실시예에서, 적어도 하나의 곡률 주변부(144)는 예를 들어, 164, 166과 같은 적어도 하나의 통로를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 곡률 주변부(144)는 적어도 하나의 주 통로, 제1 통로(170), 제2 통로(172, 174 및 176)를 포함할 수 있다. 통로들(170, 172, 174 및 176)은 흑연의 외부 표면으로부터 예를 들어, 2mm의 일정한 거리에서 가장자리를 따라갈 수 있다. 통로(164 또는 166)는 바닥(192)에 대하여 중간 높이에서 정지할 수 있다. 적어도 하나의 통로(예를 들어, 164, 166, 170, 172, 174 또는 176)는 적어도 부분적으로 중공인 내부(160)와 연통할 수 있다. 통로들(예를 들어, 164, 166, 170, 172, 174 또는 176)은 그들의 최하단에서 막히게 될 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 각각의 평탄 주변부(142)와 각각의 곡률 주변부(144) 사이에 코너(190)가 있을 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 적어도 제1 통로(170)는 각각의 코너(190)에 인접하여 제공될 수 있다.

선택적으로 임의의 실시예에서, 가스는 재형성 맨드릴(100)의 적어도 부분적으로 중공인 내부(160) 내의 가스 압력일 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 가스 압력은 각각의 코너(예를 들어, 190)로부터 멀어졌을 때보다 각각의 코너(예를 들어, 190)에 인접하여 있을 때 더 높을 수 있다. 하나의 실시예에서, 내부 압력은 예를 들어 맨드릴의 기하학적 구조, 크기 또는 점도에 따라 0.5 바 내지 5 바일수 있다. 출구 압력은 예를 들어 대기압일 수 있다. 통로들(172, 176)은 도 1에 각각 도시된 바와 같이 통로들(170, 174)보다 바닥(192)에 더 가깝게 종결될 수 있다. 하나의 양태에서, 부분적으로 중공인 내부(160)의 통로들(170, 172, 174, 176, 164 및 166)을 포함하는 분배 네트워크는 예를 들어 약 2 바의 내부 압력을 가질 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 평행한 통로들(170 및 172)은 직선일 수 있고 바닥(192)에 대해 유사한 높이로 종결될 수 있다. 대안적으로, 통로들(170 및 172)은 평행하지 않거나 직선이 아니고 상대적으로 동일한 높이에서 종결되지 않을 수 있다. 유사하게, 평행 통로부들(174, 176)은 직선일 수 있고 바닥(192)에 대해 유사한 높이로 종결될 수 있다. 대안적으로, 통로들(174, 176)은 평행하지 않거나 직선이 아니고 상대적으로 동일한 높이에서 종결되지 않을 수도 있다.

또 다른 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 통로(170)는 통로(170)의 한 단부에서 바닥(192)에 대한 수직 통로(178)를 가질 수 있다. 수직 통로(178)는 통로(172)와 연결될 수 있다. 유사하게, 통로(174)는 통로(174)의 한 단부에서 바닥(192)에 대한 수직 통로(179)를 가질 수 있다. 수직 통로(179)는 통로(176)와 연결될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 재형성 맨드릴(100)은 초기 단면 프로파일로부터 최종 단면 프로파일로 튜빙(400)을 성형하도록 구성될 수 있다. 최종 단면 프로파일은 초기 단면 프로파일과 다를 수 있다. 튜빙(400)의 단면 프로파일은 형상 및 크기로 특징지어질 수 있다. 따라서, 튜빙(400)의 성형은 형상 변형 및/또는 치수 변형을 수반할 수 있다. 하나의 실시예에서, 재형성 맨드릴(100)은 초기 원형 단면 형상으로부터 최종 비 원형 단면 형상으로 튜빙(400)을 성형하는데 사용될 수 있다. 다른 특정 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 최종 비 원형 단면 형상은 직사각형(또는 긴 형상)일 수 있다. 하나의 실시예에서, 직사각형 형상은 5 : 1보다 큰 종횡비를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 직사각형 형상은 10 : 1보다 큰 종횡비를 가질 수 있다. 재형성 맨드릴(100)은 2개의 통로들(174, 176)로부터 멀리 떨어져 있는 한 측면에서 2개의 통로들(170, 172)을 분리하는 평탄 주변부(142)를 가질 수 있다. 평탄 주변부(142)는 튜빙(400)의 중심 영역과의 임의의 접촉 또는 임의의 스크래치로부터 보호하기 위하여 움푹 들어가 있을 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 재형성 맨드릴(100)의 구성은 엣지와 중심부 사이의 전이 영역에서 국부적인 표면 왜곡을 생성하는 엣지 굽힘 힘 모멘텀을 극복할 수 있다. 이러한 엣지 굽힘 힘 모멘텀은 각 측면의 통로들(170, 172 또는 174, 176)에 의해 감소한다. 보다 구체적으로는, 튜빙(400)의 비 지지식의 비 접촉 평탄 중심부는 오목한 평탄 주변부(142)의 각 측면상의 2개의 통로들로부터 가압된 송풍에 의해 보상될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같이 재형성 맨드릴(100)상의 적어도 하나의 곡률 주변부(144)는 적어도 하나의 통로를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 통로는 제1 통로(170) 및 제2 통로(172)를 포함할 수 있다. 제1 통로(170)는 제1 대응 외부 표면(520) 및 둥근 엣지(510)를 가질 수 있다. 제2 통로(172)는 제2 대응 외부 표면(540)을 가질 수 있다. 제1 대응 외부 표면(520)은 제2 대응 외부 표면(540)을 통해 평탄 단면(142)으로 점진적으로 감소할 수 있다. 대응 외부 표면들(520, 540) 사이에 경사면(530)이 있을 수 있다. 재형성 맨드릴(100)은 평탄한 제2 대응 외부 표면(540)과 평탄 주변부(142) 사이에 계단부(550)를 더 포함할 수 있다. 최적화된 맨드릴 구성은 둥근 엣지(510) 및 직경이 약 3mm인 2개의 통로들(170, 172)을 넘어서는 약 3mm의 지지영역을 갖는 제1 대응 외부 표면(520)의 평탄 계단부를 제시할 수 있다.

선출원 WO2014036236호는 내부 맨드릴의 사용에 기초한 유리 튜브 재형성 과정을 교시하고 있다. 이는 디스플레이 영역과 어떠한 접촉도 방지하는 프로파일 맨드릴과 엣지들에 대한 유리 맨드릴 상호 작용을 최소화하는 국부 에어 베어링과의 조합을 사용하여 우수한 내부 및 외부 표면 품질을 제공한다. 둥근 엣지들과 평탄 디스플레이 영역 사이의 전이 영역은 기하학적으로 매우 중요할 수 있다. 엣지 효과들은 이 영역에서 국부적인 굽힘 모멘텀을 거부하는 경향이 있으며, 일반적으로 "도그 본" 효과로 알려진 기하학적 왜곡을 생성한다. 흑연 맨드릴로 작동하는 내부 재형성은 "도그 본"의 영향을 방지하고 내부 표면에 대한 스크래치를 남기는 총교정과 비 접촉 영역에서 잠재적 제어상실을 동반하는 제한 영역에서의 기하학적 제어의 수행 사이의 절충을 필요로 할 수 있다. 본 명세서는 이 기술에 대한 핵심 개선점을 제공한다. 재형성 맨드릴(100)은 바람직하게는 도그 본 결함들의 존재를 감소시키고 유리 튜빙의 모서리에서 표면 열화를 감소시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법은 길이축(610) 및 공간(630)을 둘러싸는 내부 곡률 표면(620)을 갖는 실질적으로 원통형인 유리 튜빙(400)을 제공하는 단계; 실질적으로 원통형인 튜빙(400)의 적어도 일부분을 유리의 연화 범위 내의 온도로 가열하는 단계; 및 유리 튜빙(400)을 평탄부를 갖는 유리 슬리브 내로 재형성시키기 위해 재형성 맨드릴(100) 상에 연화된 실질적으로 원통형인 튜빙(400)을 이동시키는 단계에 의해 수행된다. 상기 방법은 가스가 흡입 유입구를 통해 적어도 부분적으로 중공인 내부로 들어가고 상기 다공성 물질 및 적어도 하나의 통로를 통해 재형성 맨드릴의 외부로 침투하도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 재형성 맨드릴(100)은 노즈(102) 또는 플러그(640)를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 임의의 실시예에서, 재형성 맨드릴은 상류부(120), 하류부(140) 및 적어도 부분적으로 중공인 내부를 포함할 수 있다. 상류부는 유체 유동을 위한 흡입 유입구를 가질 수 있다. 하류부는 상류부부터 축 방향으로 이격될 수 있다. 하류부는 곡률 주변부들에 의해 결합된 평탄 주변부들에 의해 한정된 평탄 단면을 가질 수 있다. 적어도 하나의 곡률 주변부는 적어도 1000 ℃의 온도에 저항할 수 있는 다공성 물질로 제조될 수 있다. 적어도 부분적으로 중공인 내부는 흡입 유입구 및 다공성 물질과 연통할 수 있다.

본 방법은 비-국부 변형 또는 피트들, 스크래치들 및 딤플들 등과 같은 국부 표면 결함을 감소시키거나 또는 제거함으로써 디스플레이 용도 및 광학적 투명도와 양립할 수 있는 유리 표면 품질을 현저히 향상시킬 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써, 예를 들어, 거칠기는 0.2 nm 미만일 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 다공성 물질은 적어도 1200 ℃의 온도에 저항할 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 다공성 물질은 예를 들어, 탄소, 제올라이트 또는 분자체를 포함한다. 탄소는 흑연을 포함할 수 있다. 흑연은 예를 들어 비정질 흑연일 수 있다.

선택적으로, 임의의 실시예에서, 가스는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스일 수 있다. 선택적으로, 임의의 실시예에서, 적어도 하나의 곡률 주변부는 적어도 하나의 통로를 포함할 수 있다. 선택적으로, 임의의 실시예에서, 적어도 하나의 통로는 적어도 부분적으로 중공인 내부와 연통할 수 있다.

선택적으로, 임의의 실시예에서, 2개의 평탄 주변부들은 예를 들어 제1 폭에 의해 분리될 수 있다. 선택적으로, 임의의 실시예에서, 적어도 하나의 곡률 주변부는 예를 들어 제1 폭보다 큰 제2 폭을 가질 수 있다.

선택적으로, 임의의 실시예에서, 가스는, 재형성 맨드릴의 외부에 가스가 도달할 때 대기압을 초과하는 가스 압력에 있을 수 있다. 선택적으로 임의의 실시예에서, 가스 압력은 각각의 코너로부터 멀어질 때보다 각각의 코너에 인접할 때 더 높을 수 있다.

유리 튜빙(400)을 성형하기 위한 재형성(100)의 사용이 도 6에 도시되어 있다. 가열 장치는 도면에 구체적으로 도시되어 있지 않다. 그러나 재성형 공정이 작동되기 위해서는, 유리 튜빙(400)은 변형될 수 있는 온도에 있어야 한다. 일반적으로, 유리 튜빙(400)의 가열을 위하여 임의의 적합한 방법 및 장치가 사용될 수 있다. 가열은 복사 가열, 유도 가열, 저항 가열 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 가열 방법이 적합한 툴(100)에 의해 유압이 가해질 때 유리 튜빙(400)이 변형될 수 있는 수준으로 유리 튜빙(400)의 온도를 상승시킬 수 있다면 특별히 언급되지 않은 다른 가열 방법들이 또한 사용될 수 있다. 가열 배치는 예를 들어 예열 구역, 재형성 구역 및 냉각 구역과 같은 다른 온도 구역들도 제공할 수 있다. 예를 들어 코밍 코드 7740 붕규산 유리와 같은 유리 소재의 경우 예열 구역과 냉각 구역은 650 ℃이고, 성형 구역은 780 ℃일 수 있다.

도 6의 유리 튜빙(400)의 배향과 관련하여, 공정은 유리 튜빙(400)의 바닥끝부터 시작한다. 유리 튜빙(400)이 하향으로 당겨질 때, 재형성 툴(100)의 플러그(640) 및 노즈(102)는 먼저 유리 튜빙(400)의 하부의 단부를 통해 유리 튜빙(400)으로 들어간다. 그리고, 상류부(120)는 유리 튜빙(400) 내로 노즈(201)를 따라간다. 이 지점에서 가스는 흡입 유입구(122) 및 적어도 부분적으로 중공인 내부(160) 안으로 상류부(120)의 다공성 원주(136)를 통해 공급될 수 있다. 상류부(120)의 사이즈 때문에, 상류부(120)와 대향하는 관계로 유리 튜빙 세그먼트(316)와 상류부(120) 사이에 원주형 갭(314)이 형성된다. 상류부(120)로부터 배출된 유체는 원주형 갭(314) 내에 가압된 가스 막을 형성한다. 원주형 갭(314) 내의 가압된 가스 막은 상류부(120)의 표면과 유리 튜빙(400) 사이에서 가스 베어링으로 작동한다. 하나의 실시예에서, 추정된 필름 두께는 예를 들어 약 40 마이크로미터 내지 약 70 마이크로미터일 수 있다. 가스 베어링은 유리 튜빙 세그먼트(316)의 벽에 압력을 가한다. 이 압력은 유리 튜빙 세그먼트(316)를 방사상으로 팽창시키며, 하류부(140)의 작은 부분이 유리 튜빙(400)으로 들어갈 수 있게 한다. 유리 튜빙(400)이 아래쪽으로 움직이면 유리 튜빙(400)은 재형성 맨드릴(100)에 의해 평탄부를 갖는 유리 슬리브로 재형성될 수 있다.

본 발명은 제한된 수의 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 이점을 이용하여 통상의 기술자라면, 개시된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 다른 실시예가 발명될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 제한되어야 한다.

본 명세서에서는 이하의 도면 부호들을 사용한다.

Claims

유체 유동을 위한 흡입 유입구를 갖는 상류부;
상기 상류부로부터 축 방향으로 이격된 하류부로서, 상기 하류부는 곡률 주변부에 의해 결합된 평탄 주변부에 의해 한정된 평탄 단면을 가지며, 적어도 하나의 곡률 주변부는 적어도 1000 ℃의 온도에 저항할 수 있는 다공성 물질로 형성되는 상기 하류부; 및
상기 흡입 유입구 및 상기 다공성 물질과 연통되는 적어도 부분적으로 중공인 내부를 포함하는 재형성 맨드릴.
제1항에 있어서,
상기 다공성 물질은 탄소를 포함하는 재형성 맨드릴.
제2항에 있어서,
상기 다공성 물질은 흑연을 포함하는 재형성 맨드릴.
제1항에 있어서,
상기 다공성 물질은 적어도 1200 ℃의 온도에 저항성이 있는 재형성 맨드릴.
제1항에 있어서,
상기 흡입 유입구는 가스가 상기 적어도 부분적으로 중공인 내부로 들어갈 수 있도록 구성되고, 상기 다공성 물질은 재형성 맨드릴의 외부로 가스가 침투할 수 있도록 구성되는 재형성 맨드릴.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 곡률 주변부는 적어도 하나의 통로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 통로는 상기 적어도 부분적으로 중공인 내부와 연통되는 재형성 맨드릴.
제6항에 있어서,
상기 적어도 하나의 통로는 제1 통로 및 제2 통로를 포함하고, 상기 제1 통로는 제1 대응 외부 표면을 가지고 제2 통로는 제2 대응 외부 표면을 가지며, 상기 제1 대응 외부 표면은 제2 대응 외부 표면을 통해 평탄 단면으로 점진적으로 감소하는 재형성 맨드릴.
제1항에 있어서,
2개의 평탄 주변부들은 제1 폭에 의해 분리되고, 상기 적어도 하나의 곡률 주변부는 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 가지는 재형성 맨드릴.
제8항에 있어서,
평탄 주변부에 의해 분리된 2개의 곡률 주변부를 포함하고, 각각의 평탄 주변부와 각각의 곡률 주변부 사이에 코너가 있고, 또한 각각의 코너에 인접하여 적어도 하나의 통로가 제공되는 재형성 맨드릴.
제5항에 있어서,
상기 흡입 유입구는 가스가 상기 적어도 부분적으로 중공인 내부로 들어가도록 구성되고, 상기 다공성 물질 및 적어도 하나의 통로는 재형성 맨드릴의 외부로 가스가 침투하도록 각각 구성된 재형성 맨드릴.
제10항에 있어서,
상기 가스는 재형성 맨드릴의 외부에 도달할 때의 가스 압력이고, 상기 가스 압력은 각각의 코너로부터 멀어질 때보다 각각의 코너에 인접할 때 더 높은 재형성 맨드릴.
a. 유리로 제조되며, 길이축과 공간을 둘러싸는 내부 곡률 표면을 가지는 실질적으로 원통형인 유리 튜브를 제공하는 단계;
b. 실질적으로 원통형인 튜브의 적어도 일부분을 유리의 연화 범위 내의 온도로 가열하는 단계;
c. 유리 튜브를 평탄부를 갖는 유리 슬리브로 재형성시키기 위하여 연화된 실질적으로 원통형인 튜브를 재형성 맨드릴 위로 이동시키는 단계를 포함하고,
상기 재형성 맨드릴은 유체 유동을 위한 흡입 유입구를 갖는 상류부와 상기 상류부로부터 축 방향으로 이격된 하류부와 흡입 유입구 및 다공성 물질과 연통하는 적어도 부분적으로 중공인 내부를 포함하고, 상기 하류부는 곡률 주변부에 의해 결합된 평탄 주변부에 의해 한정된 평탄 단면을 가지며, 적어도 하나의 곡률 주변부는 적어도 1000 ℃의 온도에 저항성이 있는 다공성 물질로 제조되는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 다공성 물질이 적어도 1200 ℃의 온도에 저항성이 있는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제12항에 있어서,
가스가 상기 흡입 유입구를 통해 상기 적어도 부분적으로 중공인 내부로 들어가고 상기 다공성 물질을 통해 상기 재형성 맨드릴의 외부로 투과되는 단계를 더 포함하는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 적어도 하나의 곡률 주변부는 적어도 하나의 통로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 통로는 상기 적어도 부분적으로 중공인 내부와 연통되는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 적어도 하나의 통로는 제1 통로 및 제2 통로를 포함하고, 상기 제1 통로는 제1 대응 외부 표면을 가지며, 상기 제2 통로는 제2 대응 외부 표면을 가지고, 상기 제1 대응 외부 표면은 제2 대응 외부 표면을 통해 평탄 단면으로 점진적으로 감소하는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제12항에 있어서,
2개의 평탄 주변부들은 제1 폭에 의해 분리되고, 상기 적어도 하나의 곡률 주변부는 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 재형성 맨드릴은 상기 평탄 주변부에 의해 분리된 2개의 곡률 주변부를 더 포함하고, 각각의 평탄 주변부와 각각의 곡률 주변부 사이에는 코너가 있고, 각각의 코너에 인접하여 적어도 하나의 통로가 더 제공되는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제18항에 있어서,
가스가 흡입 유입구를 통해 적어도 부분적으로 중공인 내부로 들어가고, 다공성 물질 및 적어도 하나의 통로를 통해 재형성 맨드릴의 외부로 침투하도록 하는 단계를 더 포함하는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.
제19항에 있어서,
상기 가스는 재형성 맨드릴의 외부에 도달할 때의 가스 압력이고, 상기 가스 압력은 각각의 코너로부터 멀어졌을 때보다 각각의 코너에 인접하여 있을 때 더 높은 것을 특징으로 하는 평탄부를 갖는 유리 슬리브를 제조하는 방법.