KR20170109638A - 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 방법 및 이로부터 형성된 라미네이트 유리 제품 - Google Patents

라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 방법 및 이로부터 형성된 라미네이트 유리 제품 Download PDF

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Abstract

제1 유리 클래드 층 및 제2 유리 클래드 층 사이에 위치된 유리 코어 층을 포함하는 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 라미네이트 유리 제품의 에지에 브러시로 적용되는 폴리싱 매질의 슬러리로 라미네이트 유리 제품의 절단 에지를 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 라미네이트 유리 제품의 에지 강도는 폴리싱 후 약 400MPa 이상이다.

Description

라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 방법 및 이로부터 형성된 라미네이트 유리 제품
본 출원은 2015년 2월 2일에 출원된 미국 특허출원 제62/110782호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
본 명세서는 일반적으로 라미네이트 유리 제품에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 라미네이트 유리 제품의 에지를 마무리하고 강화하는 방법 및 이로부터 형성된 라미네이트 유리 제품에 관한 것이다.
커버 유리, 유리 백플레인(backplanes) 등과 같은 유리 제품은 LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, ATM(automated teller machine) 등과 같은 소비자용 및 상업용 전자 장치 모두에 사용된다. 상기 유리 제품들 중 몇몇은 유리 제품이 사용자의 손가락 및/또는 스타일러스 장치를 포함하는 다양한 물체에 의해 접촉되는 "터치" 기능을 포함할 수 있으며, 따라서 상기 유리는 손상 없이 보통의 접촉을 견딜 수 있을 정도로 충분히 견고해야 한다. 또한, 이러한 유리 제품은 휴대 전화, 개인용 미디어 플레이어, 및 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 장치에 포함될 수 있다. 이러한 장치에 포함된 유리 제품은 관련 장치의 이용 및/또는 운송 동안에 손상될 수 있다. 따라서, 전자 장치에 사용되는 유리 제품은 실제 사용으로부터의 일상적인 "터치" 접촉 뿐만 아니라, 장치가 운송될 때 발생할 수 있는 우발적인 접촉 및 충격에도 견딜 수 있도록 강화된 강도를 요구할 수 있다.
강화된 유리 제품은 화학적 템퍼링, 열적 템퍼링, 및 라미네이션(lamination)과 같은 공정으로 형성될 수 있다. 라미네이션에 의해 강화된 유리 제품은 다른 열팽창 계수를 갖는 적어도 2종의 유리 조성물들로 형성된다. 상기 유리 조성물들은 유리 제품을 형성하기 위해 용융 상태에서 서로 접촉되고, 상기 유리 조성물들은 함께 라미네이트 또는 융합된다. 상기 유리 조성물들이 냉각됨에 따라, 열팽창 계수의 차이는 적어도 하나의 유리 층에서 압축 응력을 발생시켜, 상기 유리 제품을 강화시킨다. 라미네이션 공정은 물리적, 광학적, 및 화학적 물성을 포함하는 라미네이트 유리 제품의 다른 물성을 부여하거나 강화하는데 또한 사용될 수 있다.
연속적인 라미네이트 유리 리본을 생성하는 융합 라미네이션 공정을 포함하는 다양한 공정들이 라미네이트 유리 제품을 제조하기 위해 이용될 수 있다. 개별(discrete) 라미네이트 유리 제품은 다른 장치에의 포함을 위해 연속적인 라미네이트 유리 리본으로부터 단일화(singulate)될 수 있다. 예를 들어, 상기 연속적인 라미네이트 유리 리본은 라미네이트 유리의 재료 선택 및 두께 비율에 따라, 기계적 절단, 레이저 또는 열 스코어링(thermal scoring), 및 절단 분리(break separation) 기술, 또는 이들의 조합에 의해서 소정의 크기로 단일화 또는 절단되어, 단일화된 개별 라미네이트 유리 제품을 생산한다. 단일화된 제품의 에지는 단일화 동안 또는 후에 결함의 형성을 일으키기 쉽고, 결함은 유리 제품의 강도를 감소시키고 파손을 초래할 수 있다.
따라서, 라미네이트 유리 제품의 에지 강도를 증가시키기 위해서 라미네이트 유리 제품의 스코어링된 에지를 강화하기 위한 대안적인 방법 및 이로부터 형성된 라미네이트 유리 제품에 대한 필요성이 존재한다.
일 구체예에 따르면, 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하기 위한 방법이 개시된다. 상기 라미네이트 유리 제품은 초기에 라미네이트 유리 리본의 형태일 수 있고, 여기서 상기 라미네이트 유리 리본은 제1 유리 클래드 층 및 제2 유리 클래드 층 사이에 위치한 유리 코어 층을 포함한다. 상기 라미네이트 유리 리본은 절단 또는 단일화되어 절단 에지를 갖는 하나 이상의 라미네이트 유리 제품을 형성할 수 있다. 적어도 2개의 라미네이트 유리 제품은 스택킹(stacking)되어 스택(stack)을 형성한다. 그리고 상기 스택의 절단 에지는 직접적으로 폴리싱되어, 폴리싱 후에 상기 라미네이트 유리 제품의 에지 강도가 약 400 MPa 이상일 수 있다.
또 다른 구체예에서, 라미네이트 유리 제품은 유리 코어 층, 상기 유리 코어 층의 제1 표면에 직접적으로 융합된 제1 유리 클래드 층, 및 상기 제1 표면의 반대 면인 유리 코어 층의 제2 표면에 직접적으로 융합된 제2 유리 클래드 층을 포함할 수 있다. 상기 라미네이트 유리 제품의 폴리싱된 에지는 400MPa 이상의 값으로 측정 가능한 에지 강도를 가질 수 있다.
여기에 개시된 상기 방법 및 라미네이트 유리 제품의 부가적인 특색(features) 및 이점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이며, 부분적으로 그 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해지거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구항, 및 첨부 도면을 포함하는 여기에 기재된 구체예들을 실시함으로써 인지될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 모두는 다양한 구체예들을 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 수반되는 도면은 다양한 구체예들의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성한다. 상기 도면은 본 개시의 다양한 구체예들을 도시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 라미네이트 유리 제품의 단면을 개략적으로 도시하며;
도 2는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 라미네이트 유리 제품을 형성하기 위한 장치를 개략적으로 도시하며;
도 3은 라미네이트 유리 제품의 계면에서의 선택적 에칭을 나타내는 예시적인 현미경 이미지이며;
도 4는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 적용 가능하고, 상기 구체예에 따른 라미네이트 유리 제품을 처리하고 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 공정 단계의 흐름도이며;
도 5a-5b는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 적용 가능하고, 상기 구체예에 따른 도 4에 상세히 기술된 공정과 같은 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 공정의 스택킹 단계를 개략적으로 나타내는 흐름도이며;
도 6a-6h는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 예시적인 스택킹 공정의 이미지이며;
도 7a는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 컴퓨터 수치 제어(CNC) 머신에 의한 그라인딩 전의 라미네이트 유리 제품의 예시적인 스택의 이미지이며;
도 7b는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 CNC 머신에 의한 그라인딩 후의 도 7a의 스택이며;
도 8a는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 폴리싱 전의 라미네이트 유리 제품의 예시적인 스택의 이미지이며;
도 8b는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 폴리싱 전의, 폴리싱 머신용 스택킹 고정구(fixture) 상에 배치된 라미네이트 유리 제품의 예시적인 스택의 이미지이며;
도 8c는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 폴리싱 전의, 폴리싱 머신 내에 로딩된 라미네이트 유리 제품의 예시적인 스택의 이미지이며;
도 8d는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 폴리싱 후의 도 8a - 8c의 스택의 이미지이며; 및
도 9는 본 개시에 도시되고 설명된 하나 이상의 구체예에 따른 강도 분포를 나타내기 위하여, 상이한 후-절단(post-cutting) 마무리 공정에 의해 처리되고 파손 확률(%)(y-축)에 대한 굽힘 강도 시험에 도입된 상이한 라미네이트 유리 제품들의 MPa 강도(x-축)의 예시적인 와이블(Weibull) 확률 플롯을 그래프로 도시한다.
이하, 라미네이트 유리 제품의 에지의 마무리 및 강화하는 방법 및 이에 의해 형성되는 유리 제품의 구체예들에 대하여 상세히 설명하며, 실시예들이 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능한 한, 동일한 참조 부호가 동일하거나 유사한 부분을 나타하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 방법의 일 구체예가 도 4-8에 도시되어 있다. 구체예에서, 상기 라미네이트 유리 제품은 중간 그라인딩 공정을 이용하거나 이용하지 않고, 그리고 급속(rapid) 에칭 공정을 이용하거나 이용하지 않고, 루스 연마 보조 폴리싱 공정(loose abrasive assist polishing process)을 이용하여 라미네이트 유리 제품 스택의 절단 에지를 폴리싱함으로써 강화될 수 있고, 이에 400MPa 이상의 목표 에지 강도를 달성할 수 있다.
라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 방법 및 이에 의해 형성된 라미네이트 유리 제품의 다양한 구체예들이 첨부된 도면의 구체적인 참조와 함께 본 개시에서 설명될 것이다.
본 개시에 사용된 용어 "CTE"는 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 평균화된 유리 조성물의 열팽창 계수를 의미한다. 예를 들어, 상기 CTE는 ASTM E228 "푸쉬-로드 딜라토미터(push-rod dilatometer)를 이용한 고체 재료의 선형 열팽창에 대한 표준 테스트 방법" 또는 ISO 7991:1987 "유리-평균 선형 열팽창 계수의 결정법"에 설명된 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
이제, 도 1을 참조하면, 라미네이트 유리 제품(100)이 단면으로 개략적으로 도시되어 있다. 상기 라미네이트 유리 제품(100)은 유리 코어 층(102) 및 적어도 하나의 유리 클래드 층(104a)을 일반적으로 포함한다. 도 1에 도시된 라미네이트 유리 제품(100)의 구체예에서, 상기 라미네이트 유리 제품은 제1 유리 클래드 층(104a) 및 유리 코어 층(102)의 반대 면 상에 위치한 제2 유리 클래드 층(104b)을 포함한다. 도 1은 라미네이트 유리 시트로서 라미네이트 유리 제품(100)을 개략적으로 도시하지만, 다른 배열(configurations) 및 형태 인자(form factors)가 고려되고 가능한 것으로 이해되어야 한다.
도 1에 도시된 라미네이트 유리 제품(100)의 구체예에서, 상기 유리 코어 층(102)은 제1 표면(103a) 및 제1 표면(103a)에 반대되는 제2 표면(103b)을 일반적으로 포함한다. 제1 유리 클래드 층(104a)은 상기 유리 코어 층(102)의 제1 표면(103a)에 융합되고, 제2 유리 클래드 층(104b)은 상기 유리 코어 층(102)의 제2 표면(103b)에 융합된다. 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)은 유리 코어 층(102) 및 유리 클래드 층(104a, 104b) 사이에 배치되는 접착제, 코팅층 등과 같은 추가적인 비-유리 재료 없이 상기 유리 코어 층(102)에 융합된다. 따라서, 몇몇 구체예에서, 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)은 상기 유리 코어 층(102)에 직접적으로 융합되거나, 또는 상기 유리 코어 층에 직접적으로 인접해있다. 몇몇 구체예에서, 상기 라미네이트 유리 제품(100)은 상기 유리 코어 층 및 상기 유리 클래드 층(들) 사이에 배치된 하나 이상의 중간 층을 포함한다. 예를 들어, 상기 중간 층은 중간 유리 층 및/또는 유리 코어 층 및 유리 클래드 층(들)의 계면에서 형성되는 확산 층(예를 들어, 상기 확산 층으로의 유리 코어 및 유리 클래드 층의 하나 이상의 성분의 확산에 의한 확산 층)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 라미네이트 유리 제품은 직접적으로 인접한 유리 층들 사이의 계면이 유리-유리 계면인 유리-유리 라미네이트(예를 들어, 인 시튜 융합된 다층 유리-유리 라미네이트)를 포함한다.
본 개시의 라미네이트 유리의 구체예에서, 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)의 조성물은 상기 유리 코어 층(102)의 조성물과 달라, 최종 라미네이트 유리 제품에서 소정의 특성이 달성된다. 예를 들어, 본 개시의 구체예에서, 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)은 평균 클래드 열팽창 계수(CTECL)를 갖는 유리 조성물로 형성되고, 상기 유리 코어 층(102)은 평균 코어 열팽창 계수(CTEC)를 갖는 다른 유리 조성물로 형성된다. 상기 CTEC가 CTECL보다 크고(즉, CTEC > CTECL), 그 결과 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)은 이온-교환 또는 열적 템퍼링 없이 압축 응력을 받게 된다.
예를 들어, 몇몇 구체예에서, 상기 유리 클래드 층은 20℃ 내지 300℃ 범위에 걸쳐 평균 약 40x10-7/℃ 이하의 평균 클래드 CTECL을 갖는 유리 조성물로 형성된다. 몇몇 구체예에서, 상기 클래드 유리 조성물의 평균 클래드 CTECL은 20℃ 내지 300℃ 범위에 걸쳐 평균 약 37x10-7/℃ 이하일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 상기 클래드 유리 조성물의 평균 클래드 CTECL은 20℃ 내지 300℃ 범위에 걸쳐 평균 약 35x10-7/℃ 이하일 수 있다. 그러나 상기 유리 코어 층은 20℃ 내지 300℃ 범위에 걸쳐 약 40x10-7/℃ 이상의 평균 열팽창 계수를 갖는 유리 조성물로 형성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 유리 코어 층의 코어 유리 조성물의 평균 코어 CTEC는 20℃ 내지 300℃ 범위에 걸쳐 평균 약 60x10-7/℃ 이상일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 상기 유리 코어 층의 유리 조성물의 평균 코어 CTEC는 20℃ 내지 300℃ 범위에 걸쳐 평균 약 80x10-7/℃ 이상일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 상기 유리 코어 층의 유리 조성물의 평균 코어 CTEC는 20℃ 내지 300℃ 범위에 걸쳐 평균 약 90x10-7/℃ 이상일 수 있다.
본 개시의 구체예에서, 상기 유리 코어 층(102) 및 유리 클래드 층(104a, 104b) 사이의 CTE 차(즉, ｜CTEC - CTECL｜)는 클래드 층에서 압축 응력을 생성하기에 충분하다. 몇몇 구체예에서, 상기 유리 코어 층 및 유리 클래드 층 사이의 CTE 차는 약 20x10-7/℃ 또는 심지어 30x10-7/℃ 이상이다. 몇몇 다른 구체예에서, 상기 유리 코어 층 및 유리 클래드 층 사이의 CTE 차는 약 40x10-7/℃ 또는 심지어 50x10-7/℃ 이상이다. 또 다른 구체예에서, 상기 유리 코어 층 및 유리 클래드 층 사이의 CTE 차는 약 60x10-7/℃ 또는 심지어 65x10-7/℃ 이상이다.
몇몇 구체예에서, 하나 이상의 유리 클래드 층(104a, 104b)은 유리 코어 층(102)으로 형성되는 유리 조성물보다 특정 용액에 적게 용해되는 유리 조성물로 형성될 수 있다. 이는 본 개시에 참고로서 포함되고, "개선된 에지 조건을 갖는 라미네이트 유리 제품을 제조하는 방법"으로 명명된 2014년 06월 13일자로 출원된 공동-계류 중인 국제 특허 출원 PCT/US2014/042237에 개시되어 있다. 이는 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)이 실질적으로 영향을 받지 않고 남아있는 동안, 유리 코어 층(102)의 일부가, 화학적 에칭에 의해서와 같이, 선택적으로 제거되는 것을 가능하게 한다. 또 다른 구체예에서, 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)은 유리 코어 층에 대한 유리 클래드 층(104a, 104b)의 광학적 특성을 변경시키는 추가적인 구성 성분을 함유할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 유리 클래드 층(104a, 104b)의 조성물은 그것이 융합되는 유리 코어 층(102)의 조성물과 다르다는 것이 이해되어야 한다.
몇몇 구체예에서, 상기 유리 코어 층은 하기 표 1a 및 1b에 열거된 유리 코어 층 조성물 중 하나로 형성될 수 있다. 그러나 유리 코어 층(102)을 위한 다른 조성물이 고려되고 가능한 것으로 이해되어야 한다.
[표 1a] 예시적인 유리 코어 층 조성물
Figure pct00001
[표 1b] 예시적인 유리 코어 층 조성물
Figure pct00002
몇몇 구체예에서, 상기 유리 클래드 층은 하기 표 2에 열거된 유리 클래드 층 조성물 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 그러나 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)을 위한 다른 조성물이 고려되고 가능한 것으로 이해되어야 한다.
[표 2] 예시적인 유리 클래드 층 조성물
Figure pct00003
이에 제한되는 것은 아니지만, 라미네이션 슬롯 드로우 공정, 라미네이션 플로트 공정, 또는 융합 라미네이션 공정을 포함하는 다양한 공정이 본 개시의 라미네이트 유리 제품을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 상기 라미네이션 공정 각각은 제1 용융 유리 조성물을 유동시키는 단계, 제2 용융 유리 조성물을 유동시키는 단계, 및 상기 제1 용융 유리 조성물을 상기 두 조성물 사이에 계면을 형성하여 제1 및 제2 용융 유리 조성물이 유리가 냉각되고 고형화됨에 따라 계면에서 함께 융합되도록 제2 용융 유리 조성물과 접촉시키는 단계를 일반적으로 포함한다.
일 특정 구체예에서, 본 개시의 상기 라미네이트 유리 제품(100)은 참고로서 본 개시에 포함된 US 특허 제4,214,886호에 개시된 공정과 같은 융합 라미네이션 공정에 의하여 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 포함하는 라미네이트 유리 제품을 형성하기 위한 라미네이트 융합 드로우 장치(200)는 하부 오버플로우 분배기 또는 아이소파이프(204) 위에 위치된 상부 오버플로우 분배기 또는 아이소파이프(202)를 포함한다. 상기 상부 오버플로우 분배기(202)는 용융 유리 클래드 조성물(206)이 용융 장치(melter)(미도시)로부터 공급되는 트로프(trough)(210)를 포함한다. 유사하게, 상기 하부 오버플로우 분배기(204)는 용융 유리 코어 조성물(208)이 용융 장치(미도시)로부터 공급되는 트로프(212)를 포함한다.
용융 유리 코어 조성물(208)이 트로프(212)를 채우면, 이는 트로프(212)를 오버플로우하고 하부 오버플로우 분배기(204)의 외부 형성 표면(216, 218) 위로 유동한다. 상기 하부 오버플로우 분배기(204)의 외부 형성 표면(216, 218)은 루트(220)에서 수렴한다. 따라서, 상기 외부 형성 표면(216, 218) 위로 유동하는 용융 유리 코어 조성물(208)은 하부 오버플로우 분배기(204)의 루트(220)에서 재결합하여 라미네이트 유리 제품의 유리 코어 층(102)를 형성한다.
동시에, 상기 용융 유리 클래드 조성물(206)은 상부 오버플로우 분배기(202)에 형성된 트로프(210)를 오버플로우하고 상부 오버플로우 분배기(202)의 외부 형성 표면(222, 224) 위로 유동한다. 상기 용융 유리 클래드 조성물(206)은 상부 오버플로우 분배기(202)에 의해 바깥 방향으로 편향되고, 이로 인해 상기 용융 유리 클래드 조성물(206)은 하부 오버플로우 분배기(204) 주위를 유동하고, 하부 오버플로우 분배기의 외부 형성 표면(216, 218) 위로 유동하는 용융 유리 코어 조성물(208)과 접촉하여, 용융 유리 코어 조성물과 융합하고, 유리 코어 층(102) 주변에 유리 클래드 층(104a, 104b)을 형성한다.
한편, 도 2는 시트 또는 리본과 같은 평면 라미네이트 유리 제품을 형성하기 위한 위한 특정 장치를 개략적으로 도시하나, 다른 기하학적 배열이 가능함을 이해하여야 한다. 예를 들어, 원통형 라미네이트 유리 제품은 예컨대, US 제4,023,953호에 개시된 장치 및 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 상기 용융 유리 코어 조성물(208)은 용융 유리 클래드 조성물(206)의 평균 클래드 열팽창 계수(CTECL)보다 큰 평균 코어 열팽창 계수(CTEC)를 일반적으로 갖는다. 따라서, 상기 유리 코어 층(102) 및 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)이 냉각됨에 따라, 상기 유리 코어 층(102) 및 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)의 열팽창 계수의 차는 유리 클래드 층(104a, 104b)에 압축 응력을 발생시킨다. 상기 압축 응력은 생성된 라미네이트 유리 제품의 강도를 증가시킨다.
몇몇 다른 구체예에서, 상기 용융 유리 코어 조성물(208)은 용융 유리 클래드 조성물(206)의 평균 클래드 열팽창 계수(CTECL)와 유사한 평균 코어 열팽창 계수(CTEC)를 일반적으로 갖는다. 상기 구체예에서, 유리 코어 층(102) 및 유리 클래드 층(104a, 104b)이 냉각 및 고형화된 후에, 생성된 라미네이트 유리 제품은 열 처리 등과 같은 추가 공정을 거칠 수 있다. 이는 유리 코어 층(102) 및/또는 유리 클래드 층(104a, 104b) 중 적어도 하나를 세라믹화(ceram) 하여, 결과적으로 상기 층의 CTE를 변화시키고, 라미네이트 유리 제품의 유리 클래드 층(104a, 104b)에 압축 응력을 발생시키기 위함이다. 예를 들어, 일 구체예에서, 상기 유리 코어 층(102)은 열 처리시 결정상을 석출시키는 유리 세라믹 재료로 형성될 수 있으며, 이에 따라 유리 클래드 층(104a, 104b)에 대한 코어 열팽창 계수(CTEC)는 증가한다. 결과적인 열팽창 계수의 차이는 유리 클래드 층(104a, 104b)의 압축 응력을 발생시킨다. 또 다른 구체예에서, 상기 유리 클래드 층(104a, 104b)은 열 처리시 결정상을 석출시키는 유리 세라믹 재료로 형성될 수 있으며, 이에 따라 유리 코어 층(102)에 대한 클래드 열팽창 계수(CTECL)는 감소한다. 결과적인 열팽창 계수의 차이는 유리 클래드 층(104a, 104b)의 압축 응력을 발생시킨다.
도 1을 다시 참조하면, 본 개시에 언급된 바와 같이, 융합 공정에 의해 라미네이트 유리 제품을 형성하는 방법은 연속적인 유리 리본을 초기에 생성한다. 따라서, 개별 라미네이트 유리 제품은 연속적인 유리 리본으로부터 단일화되거나 분리될 수 있다. 연속적인 유리 리본으로부터 분리 시, 상기 라미네이트 유리 제품의 코어 층이 노출된다. 라미네이트 유리 제품(100)이 강화되는 구체예에서, 형성 중 또는 형성 후 세라믹화의 결과로서, 상기 라미네이트 유리 제품(100)의 에지(106)에서 노출된 유리 클래드 층(104a, 104b)은 강화로 인해 압축된 상태이고, 반면에 상기 라미네이트 유리 제품의 에지(106)에서 노출된 유리 코어 층(102)은 인장 상태이다. 유리 코어 층(102)의 상기 인장 응력(tensile stress) 때문에, 상기 유리 코어 층(102)은 특히 라미네이트 유리 제품(100)의 치명적인 파손(즉, 완전한 파괴)을 야기할 수 있는 손상을 입기 쉽다. 또한, 연속적인 유리 리본으로부터 개별 라미네이트 유리 제품을 단일화하는 공정은 유리의 절단 에지에 결함을 또한 남길 수 있다. 이 결함은 균열의 개시점으로 작용할 수 있다. 본 개시의 방법은 라미네이트 유리 제품의 에지의 마무리 및 강화 모두에 사용될 수 있고, 라미네이트 유리 제품의 에지에서 비롯되는 결함을 완화시키는 것을 도울 수 있다.
상기 단일화된 라미네이트 유리 제품의 에지는 고정된 연마 형성 휠, 또는 챔퍼링(chamfering), 래핑(lapping), 및 폴리싱을 포함하는 통상적인 마무리 공정으로 추가 처리될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 유리 제품의 날카로운, 또는 정사각형 자국의 에지는 유리 고유의 강도와 비교하여 상대적으로 낮은 에지 강도를 초래할 수 있는 잔여 스코어(score) 및 파손을 제거하기 위해 에징(edging) 또는 챔퍼링 공정을 거칠 수 있다. 이러한 상대적으로 낮은 에지 강도는 이후에 적용되는 하중 하에서 유리 파손을 야기할 수 있다. 에징 및 챔퍼링 공정으로부터 발생하는 잔여 손상은 추가적인 폴리싱 단계에 의해 제거될 수 있다. 여기서 추가적인 단계는 라미네이트 유리 제품의 생산 비용을 증가시킨다.
이러한 통상적인 마무리 공정은 단일화된 개별 라미네이트 유리 제품을 형성하기 위해 라미네이트 유리 에지를 스코어링 및 절단, 및/또는 분리하는데 사용된 공정 및 라미네이트 유리의 타입에 따라 약 90 MPa 내지 200 MPa의 에지 강도를 초래한다. 이러한 에지 강도는 상대적으로 낮고, 라미네이트 유리 제품을 라미네이트 유리 제품의 에지 상에 가해지는 손상으로부터 파손되기 쉬운 상태로 남겨둔다.
라미네이트 유리 제품의 에지(106)를 마무리 및 강화하고 그 파손 가능성을 감소시키기 위해, 라미네이트 유리 제품(100)의 에지(106)는 추가 가공될 수 있다.
기계적 에징 또는 챔퍼링 공정 또는 이들의 조합은 라미네이트 유리 제품(100)의 에지(106)의 강도를 증가시킬 수 있다. 그러나 이들 공정은 라미네이트 유리 제품의 에지에서 약 400MPa 이상의 목표 에지 강도를 달성하는 것으로 알려져 있지 않다. 종래의 기계적 에지 마무리 공정 후에 에지 강도를 향상시키기 위해 이용할 수 있는 또 다른 기술은 화학적 에칭이다. 예를 들어, 통상적인 에지 강화 공정으로 언급되는 한 유형의 화학적 에칭 단계가 2014년 3월 6일자로 공개되고, "높은 휨강도(flexural strength)를 갖는 유리 제품 및 제조 방법"으로 명명된 미국 특허 출원 제2014/0065401호에 개시되어 있으며, 이는 그 전체가 본 개시에 포함되어 있다(이하, "종래의 에지 강화 공정"이라 지칭함). 종래의 에지 강화 공정은 라미네이트 유리 제품(100)의 에지(106)를 강화하는데 사용될 수 있다. 그러나 융합 공정에 의하여 형성된 라미네이트 유리 제품의 코어 층 및 클래드 층의 화학적 내구성의 차이로 인하여, 종래의 에지 강화 공정은 라미네이트 유리 제품의 에지 강도를 또한 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 종래 에지 강화 공정은 클래드 및 코어 층 사이의 클래드/코어 계면에서의 재료를 선택적으로 제거할 수 있다. 이러한 효과를 설명하기 위해서, 종래의 에지 강화 공정은 라미네이트 유리 제품(100)의 에지(106)를 강화시키기 위해 적용되었다. 상기 공정은 약 16분 동안 적용되었으며, 도 3에 도시된 바와 같이 불-균일한 에지 프로파일이 나타났다. 구체적으로, 도 3은 클래드 및 코어 층의 계면에서의 선택적인 에칭을 설명하는 0.7mm의 두께를 갖는 라미네이트 유리 제품의 에지의 확대 이미지이다. 즉, 재료의 선택적인 에칭 및 제거는 종래의 에지 강화 공정의 적용 중에 클래드 및 코어 층의 계면에서 발생했다. 구체적으로, 도 3의 피크(300)는 축(I)을 따른 유리 제품의 클래드/코어 계면을 도시한다. 축(I)의 우측은 코어 층(302)이고, 축(I)의 좌측은 클래드 층(304)이다. 피크(300)의 우측에는 종래의 에지 강화 공정으로부터 클래드/코어 계면 층에서의 재료의 선택적인 에칭 및 제거에 의해 생성된 골(valley)(306)이 있다. 이러한 재료의 선택적인 제거는 400MPa의 목표 에지 강도가 충족되지 않도록 유리 제품의 에지 강도를 감소시킨다. 몇몇 라미네이트 유리 제품의 에지 강도를 감소시킬 수 있는 가능성 외에도, 종래의 에지 강화 공정과 같은 화학적 에칭 공정의 추가는 라미네이트 유리 제품의 제조 비용을 상당히 증가시킨다.
본 개시의 구체예는 전술한 종래의 에지 강화 공정 또는 다른, 유사한 화학적 에칭 단계와 다른 에지 처리 기술에 관한 것이다. 본 개시의 상기 에지 처리 공정은 융합 공정에 의해 형성되는 라미네이트 유리 제품에서 400MPa 이상의 목표 에지 강도에 도달하는데 이용될 수 있다. 라미네이트 유리 제품이 연속적인 라미네이트 유리 리본 또는 더 큰 라미네이트 유리 시트(즉, 마더 시트)로부터 단일화될 때, 라미네이트 유리 제품의 절단 또는 미처리된 에지는 생성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 단일화는 라미네이트 유리 제품을 레이저 스코어링하는데 사용되는 초-단(ultra-short) 레이저 펄스 시스템에 의해 달성될 수 있고, 여기서 상기 라미네이트 유리 제품은 그 후에 남아 있는 유리 리본 또는 시트로부터 분리되며, 상기 단일화는 절단 또는 미처리된 에지를 갖는 라미네이트 유리 제품을 남긴다. 대안적으로, 상기 라미네이트 유리 제품은 연속적인 유리 리본 또는 마더 시트로부터 라미네이트 유리 제품을 분리하기 위해 기계적으로 스코어링될 수 있다. 상기 라미네이트 유리 제품의 이러한 절단 또는 미처리된 에지는 본 개시의 방법을 이용하여 마무리 및 강화될 수 있다. 본 개시의 일 구체예에서, 루스 연마 폴리싱 시스템은 회전 브러시를 사용하는 슬러리 전달 시스템을 통해 라미네이트 유리 제품의 절단 유리 에지에 슬러리를 적용하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 폴리싱 시스템은 나일론 회전 브러시를 갖는 슬러리 전달 시스템을 이용하는 BPM-380C/570B의 모델 번호를 갖는 에지 폴리싱 머신(이하, "에지 폴리싱 머신")과 같이, 일본의 Shoda Techtron Corp.부터 상업적으로 입수 가능하다. 상기 슬러리는 루스 연마 재료(loose abrasive material) (즉, 폴리싱 매질)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 상기 슬러리는 1.3 g/cm3 또는 약 1.3 g/cm3의 밀도를 갖는 CeO2 미립자를 함유한다. 유리하게는, 이러한 폴리싱 단계는 중간 에징(또는 그라인딩) 단계를 필요로 하거나 또는 필요 없이 라미네이트 유리 제품의 절단 에지에 적용될 수 있으며, 이는 항상 400MPa의 목표 이상의 평균 강도 값을 갖게 할 수 있다. 그러나 폴리싱 단계는 원하는 에지 강도를 갖는 라미네이트 유리 제품을 생성하기 위하여 하나 이상의 그라인딩 단계와 함께 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
구체예에서, 단일화된 라미네이트 유리 제품은 스택킹될 수 있으며, 본 개시의 루스 연마 폴리싱 공정은 전체 스택에 적용된다. 구체예에서, 상기 라미네이트 유리 제품의 스택은 최대 약 250개의 라미네이트 유리 제품을 포함할 수 있다. 몇몇 다른 구체예에서, 상기 라미네이트 유리 제품의 스택은 약 50 내지 약 250개의 라미네이트 유리 제품을 포함할 수 있다. 몇몇 다른 구체예에서, 상기 스택은 약 50 내지 약 200개의 라미네이트 유리 제품을 포함할 수 있다. 그러나 본 개시의 방법은 개개의 라미네이트 유리 제품을 처리하는데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개개의 유리 제품이 본 개시의 폴리싱 방법에 따라 처리될 때, 희생 상부 및 하부 유리 제품은 처리될 개개의 라미네이트 유리 제품을 둘러싸기 위해 사용될 수 있으며, 이에 의해 상기 개개의 라미네이트 유리 제품의 표면은 보호된다. 단일 스택으로 다수의 라미네이트 유리 제품을 처리하는 것은 대량 생산에 적합하고 바람직할 수 있으며, 본 개시의 구체예에 의해 처리된 이러한 스택의 육안 검사는 이렇게 처리된 유리 제품의 표면에 (절단 에지와는 대조적으로) 실질적으로 부정적인 영향을 드러내지 않았다.
몇몇 구체예에서, 본 개시의 에지 폴리싱 공정은 기계적 그라인딩에 의해 라미네이트 유리 제품의 절단 에지를 처리하기 위한 베벨링(beveling) 공정과 함께 이용될 수 있다. 보다 상세하게는, 본 개시의 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하기 위한 방법은 (단일화된 라미네이트 융합 유리 제품의 스택 내의 또는 단독의) 단일화된 라미네이트 유리 제품의 에지가 연마 보조 공정을 이용하여 베벨링 되는 베벨(bevel) 공정과 함께 이용되어, 400 MPa의 목표 강도 이상의 에지 강도를 갖는 라미네이트 유리 제품을 생성할 수 있다. 구체예에서, 에지를 베벨링한다는 것은 원래의 평평한, 직사각형의 형상으로부터 벗어나는 에지 프로파일을 생성하기 위해 라미네이트 유리 제품의 에지를 처리한다는 것을 의미할 수 있다. 이 베벨링 공정은 그라인딩 단계를 포함할 수 있다. 베벨링 공정을 포함하는 이러한 에지 마무리 공정은 예컨대 디스플레이 적용 또는 전자 장치용 커버 유리 등으로 사용되기 위한 라미네이트 유리 제품의 대량 생산에 이용될 수 있다.
또한, 본 개시의 에지 폴리싱 공정은 에칭 단계와 함께 이용될 수 있다. 단독으로 이용되거나 또는 에지 베벨링 공정과 함께 이용되는 본 개시의 에지 폴리싱 공정이 융합 공정에 의해 형성된 라미네이트 유리 제품의 에지 강도를 400 MPa 이상으로 증가시키는 것으로 밝혀졌고, 폴리싱 공정에 에칭 단계를 추가하는 것이 에지 강도를 약 10% 더 개선할 수 있음이 또한 밝혀졌다. 이 에칭 단계는 3분 미만의 시간 내에 빠르게 수행될 수 있다. 전술한 종래의 에지 강화 공정과 함께 전술한 보다 종래의 16분의 에칭 단계와 비교하여 이렇게 단축된 에칭 시간은 에칭 공정으로 인한 라미네이트 유리 제품의 유리 에지의 잔류 오염을 감소시킬 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 일 구체예에서, 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화하는 방법은 예를 들어, 레이저 분리 기술, 기계적 분리 기술 또는 이들의 조합을 사용하여 라미네이트 유리를 단일화된 라미네이트 유리 제품으로 절단하는 단계 (400)를 포함한다. 그 후, 단계 (402)에서, 단일화된 라미네이트 유리 제품은 스택킹 공정을 통해 스택킹되어 라미네이트 유리 제품의 제1 스택을 생성한다. 상기 스택킹 공정은 도 5 및 6a-6h를 구체적으로 참조하여 본 개시에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 단계 (404)에서, 컴퓨터 수치 제어(CNC) 머신은 제1 스택의 측면에 CNC 그라인딩 작업을 적용함으로써 스택을 그라인딩 하는데 사용되어, 스택 내의 라미네이트 유리 제품 각각의 절단 에지로부터 유리 재료를 제거할 수 있고, 이에 의하여 CNC 그라인딩 스택을 형성할 수 있다. 단계 (406)에서, 상기 CNC 그라인딩 스택은 언스택킹(unstack)된다. 즉, 스택 내의 라미네이트 유리 제품은 스택으로부터 제거되어 스택의 나머지를 제외한 라미네이트 유리 제품 각각의 개별적인 처리를 가능하게 한다. 구체예에서, 상기 CNC 그라인딩 스택은 물, 알코올 등과 같은 용매와 함께 초음파 욕(bath) 내에 CNC 그라인딩 스택을 위치시킴으로써 언스택킹될 수 있다. 단계 (408)에서, 상기 개별 라미네이트 유리 제품은 세척되고 건조되어 스택킹 공정 및/또는 CNC 그라인딩 공정으로부터의 잔류물을 제거한다. 단계 (410)에서, 개별 라미네이트 유리 제품은 제2 스택으로 재스택킹된다. 구체예에서, 개별 유리 제품은 일본의 Shoda Techtron Corp.로부터 상업적으로 입수할 수 있는 스택킹 시스템과 같은 상업적인 플래이트 스택킹 시스템을 이용하여 재스택킹된다. 그 후, 단계 (412)에서, 상기 제2 스택의 단일화된 유리 제품의 에지는 폴리싱된다. 구체예에서, 상기 폴리싱은 슬러리 내에 동반되는 루스 연마제를 갖는 에지 폴리싱 머신을 이용하는 CNC 브러시 폴리싱에 의하여 수행되어, CNC 폴리싱 스택을 생성할 수 있다. 단계 (414)에서, 상기 CNC 폴리싱 스택은 에지 폴리싱 후에 언스택킹되어 CNC 폴리싱 스택으로부터 개별 라미네이트 유리 제품을 제거한다. 개별 라미네이트 유리 제품은 세척되고 건조된 다음 추가적인 공정 및/또는 최종 패키징 및 유통을 위해 준비된다.
상기 언스택킹 및 재스택킹 단계(예를 들어, 각각 단계 (402) 및 (410))는 다른 공정 단계에 대하여 개별 라미네이트 유리 제품 사이의 간격을 상이하게 할 수 있다. 그라인딩 단계(예컨대, 그라인딩 단계 (404)) 동안, 인접한 개별 라미네이트 유리 제품은 그라인딩 간격에 의해 서로 이격될 수 있다. 폴리싱 단계(예를 들어, 폴리싱 단계 (412)) 동안, 인접한 개별 라미네이트 유리 제품은 폴리싱 간격에 의해 서로 이격될 수 있다. 구체예에서, 상기 그라인딩 간격은 폴리싱 간격보다 더 클 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 그라인딩 간격은 폴리싱 간격보다 더 작을 수 있다. 다른 구체예에서, 그라인딩 간격은 폴리싱 간격과 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다.
일 구체예에서, 단계 (402)의 스택킹 공정 및 단계 (410)의 재스택킹 공정은 도 5a 및 5b의 흐름도에 설명된 단계들을 포함할 수 있으며, 상기 단계들은 도 6a-6h에 도시되어 있다. 예를 들어, 절단된 라미네이트 유리 제품의 스택킹은 스택의 개별 라미네이트 유리 제품 사이에 위치된 PMMA(폴리(메틸 메타크릴레이트)) 구형 스페이서(spacer) 및 자외선(UV) 경화성 접착제로 후술하는 바와 같이, 수동적으로 수행되어 적어도 2개의 개별 라미네이트 유리 제품의 인접한 표면들 사이의 접촉을 피할 수 있다. 구체예에서, 구형 스페이서는 그라인딩 간격이 적어도 약 20㎛, 적어도 약 30㎛, 또는 적어도 약 35㎛가 되도록 배열된다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 상기 구형 스페이서는 그라인딩 간격이 최대 약 100㎛, 최대 약 90㎛, 최대 약 80㎛, 최대 약 70㎛, 최대 약 60㎛, 최대 약 50㎛, 또는 최대 약 45㎛가 되도록 배열된다.
구체적으로 도 5a-5b 및 도 6a를 참조하면, 단계 (500)에서, 투명 필름(600)과 같은 기판은 테이블(602)과 같은 대체로 평평한 고체 표면 상에 놓인다. 단계 (502)에서, 지지체(604)가 필름(600)의 대향하는 둘레 위치 상에 그리고 그 주위에 위치되어, 테이블(602) 상의 원하는 위치에 필름(600)을 고정한다. 단계 (504)에서, 절단 에지(608a)를 갖는 제1 라미네이트 유리 제품(606a)은 필름(600) 상에 배치되고, 지지체(604)로부터 이격된다. 단계 (506)에서, 접착제(610)는 제1 라미네이트 유리 제품(606a)의 상부 표면에 적용된다. 상기 접착제는 UV 경화성 접착제 또는 다른 적절한 결합 접착제(bonding adhesive)일 수 있다. 접착제(610)는 다양한 패턴 중 하나로 적용될 수 있다. 예를 들어, 접착제(610)는 제1 라미네이트 유리 제품의 전체 표면을 가로질러 연장되는 단일층(도시되지 않음) 또는 도 6a에 도시된 바와 같이 주변에 접착제의 도트를 갖는 X-자형 패턴으로 적용될 수 있다. 또한, PMMA 구형 스페이서와 같은 스페이서는 제1 라미네이트 유리 제품(606a)의 상부 표면 상에 위치될 수 있다. 이러한 스페이서는 두께가 40㎛ 또는 약 20㎛ 내지 100㎛의 범위일 수 있다.
이제, 도 5a-5b 및 6b를 참조하면, 단계 (508)에서 제2 라미네이트 유리 제품(606b)은 제1 라미네이트 유리 제품(606a) 및 접착제(610)의 상부에 배치된다. 그 후, 단계 (510)에서, 압력이 유리 제품(606b)의 상부 표면에 적용되어 스택(612)의 제1 세그먼트(segment)(612a)를 생성한다. 본 개시에 사용되는 용어 "세그먼트"는 접착되지만 분리 가능하게 함께 결합된 2개의 라미네이트 유리 제품을 말한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 압력의 적용은 접착제(610)의 과량의 접착제 부분(614)이 스택(612)의 각 유리 제품(606a 및 606b)의 에지(608a 및 608b)를 지나서 방출되게 할 수 있고, 스택(612) 하에 배치된 필름(600)의 상부 표면 상에 침적되게 할 수 있다. 단계 (512)에서, 상기 과량의 접착제 부분(614)은 와이핑(wiping) 등에 의해 제거될 수 있다. 도 6c 및 6d는 과량의 접착제 부분(614)이 제거된 후의 스택(612)를 도시한다.
도 5a-5b, 및 6e를 참조하면, 단계 (514)에서, 툴(616)은 에지(608a 및 608b)를 조정하는데 사용되어 스택(612)의 제1 세그먼트(612a)의 라미네이트 유리 제품(606a 및 606b)을 정렬한다. 단계 (516)에서, 데드웨이트(618)와 같은 중량 시스템은 도 6f에 도시된 바와 같이 스택(612)의 상부에 배치되어 스택(612)의 제1 세그먼트 (612a) 내의 라미네이트 유리 제품의 적절한 접착을 보장할 수 있다. 구체예에서, 상기 데드웨이트(618)는 금속, 세라믹, 또는 심지어 유리의 고체 블록과 같은 고체의 가중된 물체를 포함할 수 있다. 상기 데드웨이트(618)는 최대 약 5분의 시간 동안 스택(612)의 상부에 배치될 수 있다. 그 후, 스택(612) 내의 개별 라미네이트 유리 제품의 위치는 툴(616)과 같은 툴의 사용에 의해 다시 조정될 수 있고, 과량의 접착제 부분이 임의의 공정 단계 전, 후, 또는 중에 존재하는 경우에 행하질 수 있는 것처럼, 과량의 접착제 부분은 다시 제거될 수 있다.
단계 (518)에서, 상기 스택(612)은 약 1분 내지 약 2분의 시간 동안 예비 UV 경화 단계에 노출된다. 단계 (520)에서, 스택(612)은 투명 필름(600)으로부터 제거되고, 단계 (522)에서, 스택(612)은 약 0.14mm 내지 약 0.19mm의 두께를 갖는 종이 기판 등과 같은 깨끗한 기판 상에 배치된다. 과량의 접착제 부분은 상기 스택의 둘레로부터 다시 제거될 수 있다. 상기 예비 UV 경화 단계는 스택이 스택킹 및 경화 사이(예를 들어, 스택킹 머신으로부터 UV 경화 머신 내로 이송하는 동안)에 이동하지 않도록 보장하는 것을 도울 수 있다. 다른 구체예에서, 예비 UV 경화 단계는 생략될 수 있다.
도 6g 및 6h를 참조하면, 단계 (524)에서, 상기 스택(612)은 UV 경화 공정에 도입된다. 구체적으로, 스택(612)은 UV 경화 머신(622)에 삽입되고, 적절한 양 또는 횟수의 UV 경화 방사선 사이클에 도입된다. 구체적으로, 상기 스택(612)은 2회의 UV 방사선 사이클에 도입된다. 단계 (526)에서, 스택(612)은 UV 경화 머신(622)로부터 제거될 수 있고, 과량의 접착제 부분은 다시 제거될 수 있다. 그 다음, 스택(612)은 투명 필름, 종이 등과 같은 다른 재료 상에 배치될 수 있다. 이후, 단계 (500) 내지 (526)은 라미네이트 유리 제품의 스택에 하나 이상의 추가 세그먼트를 추가하기 위하여 반복되어, 라미네이트 유리 제품의 다수의 스택킹된 세그먼트를 포함하는 최종 스택을 생성할 수 있다.
이제 도 7a-7b를 참조하면, 각각, 도 4의 임의의 단계 (404)와 같은 베벨 공정의 그라인딩 단계 전후의 라미네이트 유리 제품의 프리-그라인딩 스택(700) 및 포스트-그라인딩 스택(702)의 이미지가 도시되어 있다. 상기 임의적 단계 (404)는 325 그릿의 고정 연마 입자를 갖는 러프 그라인딩 휠 및 800 그릿의 고정 연마 입자를 갖는 미세 휠과 같은 러프 연마 휠 및 미세 연마 휠의 사용을 포함할 수 있다. 그라인딩 단계에 사용되는 휠은 본 개시에 설명된 바와 같은 단일화된 라미네이트 유리 제품의 그라인딩을 위한 성형(formed) 휠 또는 단일화된 라미네이트 유리 제품의 스택을 그라인딩하는데 사용되는 평-면(flat-faced) 휠일 수 있다. 구체예에서, 상기 그라인딩 공정 조건은 20mm 평면 다이아몬드 휠(즉, 홈(groove)이 없는 다이아몬드 휠)을 포함할 수 있다. 상기 러프 휠은 325 그릿의 메탈 본드(metal bonded) 휠 및 800 그릿의 전착(electroplated) 휠과 같이 Fujiloy Japan에 의해 제조된 휠과 같은 휠일 수 있다. 상기 휠은 20,000 rpm 또는 약 20,000 rpm과 같은 10,000 내지 30,000 rpm으로 작동할 수 있고, 100 mm/min 또는 약 100mm/min의 선 속도와 같은 50 mm/min 내지 150 mm/min의 선 속도를 가질 수 있다. 러프 휠의 절단 깊이는 예컨대 1 패스 당 0.35 mm 또는 약 0.35 mm와 같은 패스 당 0.2 mm 내지 0.5 mm이고, 미세 휠의 절단 깊이는 예컨대 2 패스 당 0.05 mm 또는 약 0.05 mm와 같은 패스 당 0.01 mm 내지 0.1 mm이다. 상기 러프 휠은 선 그라인딩 패스(들)을 위해 사용되고, 미세 휠은 후 그라인딩 패스(들)을 위해 사용된다. 이는 그라인딩 후 라미네이트 유리 제품의 에지에 보다 양호한 표면 마무리를 부여하기 위함이다. 상이한 범위 또는 연마 그릿, 및/또는 그라인딩 휠의 유형(예를 들어, 메탈 본드 휠, 전착 휠 등)의 그라인딩 휠은 임의의 그라인딩 단계에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 사용되는 러프 휠은 약 240 그릿 내지 약 400 그릿 범위의 연마 그릿을 갖는 메탈 본드 휠일 수 있다. 상기 미세 휠은 약 800 그릿 내지 약 1200 그릿 또는 심지어 1000 그릿 내지 1200 그릿 범위의 연마 그릿을 갖는 전착 휠일 수 있다. 대안적으로, 상기 미세 휠은 약 500 그릿 내지 약 800 그릿 범위의 연마 그릿을 갖는 메탈 본드 휠일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 상기 미세 휠은 약 500 그릿 내지 약 3000 그릿, 또는 심지어 약 500 그릿 내지 약 1200 그릿 범위의 연마 그릿을 갖는 레진 본드(resin bonded) 휠일 수 있다.
도 8a-8c는 처음 스택킹되었을 때(도 8a), 폴리싱 머신의 스택킹 고정구 내에 초기에 위치될 때(도 8b), 및 완전히 배치되어 폴리싱 머신의 브러시에 결합되었을 때(도 8c)의 베벨 공정의 폴리싱 단계 전의 스택(800)으로서 절단된 라미네이트 유리 제품의 스택을 각각 도시한다. 도 8d는 폴리싱 단계 후에 현재 폴리싱된 스택(802)을 도시한다.
본 개시의 몇몇 구체예에서, 단일화된 라미네이트 유리 제품은 일본의 Shoda Techtron Corp.로부터 상업적으로 입수 가능한 것과 같은 스택킹 툴로 스택킹 툴 고정구 상에 수동적으로 스택킹되어, 도 8a의 프리-폴리싱 스택(800)과 같은 라미네이트 유리 제품의 스택을 생성한다. 다른 구체예에서, 단일화된 라미네이트 유리 제품은 라미네이트 유리 제품 사이의 유리 대 유리 간격이 약 0.14 mm 내지 약 0.19mm가 되도록 스택킹 툴 및 폴리싱 머신과 관련된 특수 마운트 상에 함께 스택킹된다. 이러한 간격은 개별 라미네이트 유리 제품 사이에 (본 개시의) 종이 등과 같은 기판을 배치함으로써 제어될 수 있다. 상기 종이는 스택킹된 라미네이트 유리 제품의 약 85% 내지 90%의 유리 표면적을 덮을 수 있다. 구체예에서, 상기 프리-폴리싱 스택(800)은 (예를 들어, 스택 고정 툴에 의한) 압착을 이용하여 함께 고정된다. 따라서, 인접한 라미네이트 유리 제품 사이의 계면은 접착 재료가 없거나 실질적으로 없을 수 있다. 다른 구체예에서, 접착제는 인접한 라미네이트 유리 제품 사이에 사용되어 스택을 함께 고정한다. 구체예에서, 상기 기판(예를 들어, 종이)은 폴리싱 간격이 적어도 약 100㎛, 적어도 약 110㎛, 적어도 약 120㎛, 적어도 약 130㎛, 적어도 약 140㎛, 또는 적어도 약 150㎛가 되도록 배열된다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 상기 기판(예를 들어, 종이)은 폴리싱 간격이 최대 약 220㎛, 최대 약 210㎛, 최대 약 200㎛, 최대 약 190㎛, 최대 약 180㎛, 또는 최대 약 170㎛가 되도록 배열된다. 상기 폴리싱 간격은 폴리싱 머신의 강모(bristles)가 개별 라미네이트 유리 제품의 에지의 코너를 둥글게 만드는 것을 가능하게 할 수 있다.
일단 스택킹되고 마운트 내에 위치되면, 스택(800)은 폴리싱 머신 내에 로딩되고, 폴리싱되어 포스트-폴리싱 스택(802)을 생성한다. 전술한 바와 같이, 상기 폴리싱 머신은 루스 연마 보조 폴리싱 매질과 함께 원형 나일론 브러시를 사용하는 Shoda 모델 번호 BPM-380C/570B 에지 폴리싱 머신일 수 있다. 구체예에서, 상기 폴리싱 매질은 약 1.3 g/cm3의 밀도를 갖는 슬러리에 CeO2 미립자를 포함한다. 특정 브러시 재료 및 폴리싱 매질이 본 개시에서 설명되었지만, 다른 재료로 형성된 브러시 및 다른 유형의 폴리싱 매질이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 상기 폴리싱 머신의 브러시는 폴리싱 매질의 슬러리를 라미네이트 유리 제품의 스택의 둘레에 적용하고, 폴리싱 매질을 라미네이트 유리 제품의 스택의 둘레의 표면에 걸쳐 가로지르게 하는데 모두 사용되며, 이에 따라 유리 재료 제거 및 폴리싱 작용을 용이하게 한다. 본 개시의 구체예에서, 라미네이트 유리 제품의 스택의 에지 표면의 제거는 약 0.05mm의 제거 깊이로 행해진다. 그러나 제거 깊이는 약 0.05mm 보다 크거나 작을 수 있음이 이해되어야 한다. 구체예에서, 재료 제거의 깊이는 연속적인 제거 패스를 통해 달성된다. 예를 들어, 일 구체예에서, 제거 패스 각각은 패스 당 약 8㎛ 내지 약 10㎛의 재료를 제거하도록 설정된다.
상기 폴리싱 단계 후에, 스택은 마운트로부터 제거되고 (도 4의 언스택킹 단계 (414)에 관하여 전술한 바와 같이) 언스택킹된다. 이후 상기 라미네이트 유리 제품은 세척되고 건조된다.
실시예
본 개시의 구체예는 하기 실시예에 의해 더욱 명확해질 것이다.
실시예 1
본 개시의 에지 처리 공정에 의해 얻어진 통계 분포 플롯은 400 MPa 이상의 목표 에지 강도가 상이한 후-처리 방법에 노출된 라미네이트 유리 제품에 의해 충족되는지 여부를 결정하기 위하여, 에지 강도 후-처리의 크기 향상을 입증하기 위해 생성되었다. 도 9는 상이한 처리 조건에 도입된 라미네이트 유리 제품의 4점 굽힘 시의 파손 확률을 그래프로 도시한다. 강도는 ASTM C1161-13 "상온에서 고급 세라믹의 굴곡 강도에 대한 표준 테스트 방법"에 설명된 바와 같이 결정될 수 있다. 상기 플롯은 90% 신뢰 구간(CI)의 와이블 플롯으로 도시되며, 여기서 x-축의 MPa 단위 강도(예를 들어, 파손 시의 하중)는 y-축의 파손 확률에 대해 플롯된다. 범례의 조건은 테스트된 샘플을 생산하기 위해 사용되는 다른 유형의 재료 및 공정을 의미한다. 테스트된 유리 재료는 IOX 유리(즉, CONCORETM IOX 유리가 사용됨) 및 CORNING® Incorporated 유리(이하, "CORNING 유리")를 포함했다.
상기 CORNING 유리를 사용하고 대조군으로서 테스트된 레이저 절단된 라미네이트 융합 유리 제품은 "(대조군) 그대로 절단"으로서 조건 범례(900)에 열거되어 있고, 이후 조건 900A로 참조된다. 상기 조건 900A의 레이저 절단된 라미네이트 유리 제품 또는 유리는 B10 값 (여기서 B10은 약 10%의 제품 집단 파손률 및 약 90%의 제품 집단 신뢰도를 갖는 평균 강도를 측정 또는 나타내기 위한 와이블 테스트의 값임) 약 110 MPa의 에지 강도를 나타냈다. 또한, 도 9에서 조건 900B로 참조되는 CORNING 유리가 테스트되었고, 이는 320 그릿의 메탈 본드 러프 휠 및 800 그릿의 전착 미세 휠에 의해 처음에 그라인딩 되었고, 그 후에 전술한 Shoda 에지 폴리싱 머신에 의해 폴리싱되었다. 상기 조건 900B의 레이저 절단된 라미네이트 유리 제품 또는 유리는 B10 값 약 490MPa의 에지 강도를 나타냈다. 테스트된 다른 유리 또는 유리 제품은 도 9에서 조건 900C로 참조되는 CORNING 유리였고, 이는 처음에 320 그릿의 메탈 본드 러프 휠 및 800 그릿 전착 미세 휠로 그라인딩되고, 그 후에 Shoda 에지 폴리싱 머신으로 폴리싱되었으며, 전술한 급속 3분 에칭 공정에 도입되었다. 테스트된 다른 유리 제품은 CONCORETM으로 Corning, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 IOX 유리였고, 도 9에서 조건 900D로 참조되었다. 이 유리는 320 그릿 메탈 본드 러프 휠 및 800 그릿 전착 미세 휠로 처음에 그라인딩 되었고, 그 다음 전술한 Shoda 에지 폴리싱 머신으로 폴리싱 되었다. 상기 조건 900D의 레이저 절단된 라미네이트 융합 유리 제품 또는 유리는 조건 900B 및 900C의 유리들의 에지 강도와 유사한 에지 강도를 나타냈다.
테스트된 또 다른 유리 제품은 도 9에서 조건 900E로 참조되는 CORNING 유리였다. 상기 유리는 (중간 그라인딩 단계 없이) Shoda 에지 폴리싱 머신에 의하여 처음에 폴리싱 되었다. 상기 조건 900E의 레이저 절단된 라미네이트 유리 제품 또는 유리는 B10 값 약 433MPa의 에지 강도를 나타냈다. 테스트된 또 다른 유리 제품은 도 9에서 조건 900F로 참조되는 CORNING 유리였다. 상기 유리 제품은 Shoda 에지 폴리싱 머신에 의하여 직접적으로 폴리싱 되었고, 그 다음 전술한 급속 3분 에칭 공정에 도입되었다. 상기 조건 900F의 레이저 절단된 라미네이트 유리 제품 또는 유리는 B10 값 약 470MPa의 에지 강도를 나타냈다. 테스트된 또 다른 유리 제품은 도 9에서 조건 900G로 참조되는 CORNING 유리였다. 상기 유리는 다른 그라인딩 또는 폴리싱 단계 없이 급속 3분 에칭 공정에 처음에 도입되었다. 상기 조건 900G의 레이저 절단된 라미네이트 유리 제품 또는 유리는 400MPa 이상의 라미네이트 융합 유리 제품에 대한 목표 에지 강도 범위보다 낮은 B10 값 약 330MPa의 에지 강도를 나타냈다.
도 9의 플롯의 값 범례(902)에 도시된 다른 값들은 형상, 규모(scale), N, AD, 및 P를 포함한다. 형상 및 규모는 아래 열거된 식 (1)-(5)와 같은 계산의 사용 당 강도 평가에 도달하는데 사용되는 와이블 파라미터이다. 여기서, F(t)는 파손 확률이고, t는 파손 시의 응력이며, 에타(또는 η)는 2.718281828이고, N은 사용된 샘플의 수이며, AD는 데이터가 특정 분포를 얼마나 잘 따르는지를 측정하는 앤더슨-달링(Anderson-Darling) 통계 값이고, P는 확률 값이다.
Figure pct00004
본 개시의 구체예는 라미네이트 유리 제품을 형성하는 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 개선된 에지 강도를 갖는 라미네이트 융합 유리 제품을 형성하는 방법 및 이에 의해 형성된 라미네이트 융합 유리 제품에 관한 것임이 이제 이해되어야 한다. 구체예에서, 라미네이트 유리 제품의 에지를 강화시키는 것은 400 MPa 이상의 목표 강도를 달성하기 위해서 단일 제품 또는 라미네이트 융합 유리 제품의 스택에 관계없이 라미네이트 융합 유리 제품의 에지 상에 루스 연마 보조 폴리싱 기술을 이용하는 것과 그라인딩 및/또는 화학적 에칭 단계를 이용하거나 또는 이용하지 않는 것을 포함한다.
라미네이트 융합 유리 제품이 유리 코어 층 및 유리 클래드 층 사이에 열팽창 계수의 상대적인 차이를 갖는 경우, 라미네이트 융합 유리 제품에 적용되고 본 개시의 루스 연마 폴리싱 보조 기술을 이용하는 베벨링 공정은 라미네이트 유리 제품의 에지 강도를 강화하는 독특한 잔류 응력 프로파일을 라미네이트 유리 제품에 부여한다. 구체적으로, 생성되는 라미네이트 유리 제품은 중간 그라인딩 및/또는 화학적 에칭 단계를 사용하거나 사용하지 않고 400MPa 이상의 에지 강도를 포함한다.
본 개시의 라미네이트 유리 제품은 예를 들어 LCD, LED, OLED, 및 퀀텀 도트 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 및 ATM을 포함하는 소비자용 또는 상업용 전자 장치의 커버 유리 또는 유리 백플레인 적용; 예를 들어 휴대 전화, 개인용 미디어 플레이어, 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 휴대용 전자 장치용 터치 스크린 또는 터치 센서 적용; 예를 들어, 반도체 웨이퍼를 포함하는 집적 회로 적용; 광전지 적용; 건축용 유리 적용; 자동차 또는 운송 수단용 유리 적용; 상업용 제품 또는 가전 제품 적용; 조명 또는 간판(예를 들어, 정적 또는 동적 간판) 적용; 또는 예를 들어, 철도 및 항공우주 적용을 포함하는 운송 적용을 예로서 포함하는 다양한 적용들에 사용될 수 있다.
청구된 주제의 취지 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시의 구체예들에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 본 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서는 본 개시의 다양한 구체예의 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도되고, 제공되는 그러한 수정 및 변형은 첨부된 청구항 및 그 균등물의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법으로서,
    하나 이상의 유리 라미네이트 제품을 에지 프로파일을 갖는 스택을 생성하기 위하여 스택킹하는 단계, 여기서 유리 라미네이트 제품 각각은 제1 유리 클래드 층 및 제2 유리 클래드 층 사이에 위치하는 유리 코어 층을 포함하며;
    상기 스택의 에지 프로파일을 에지 프로파일에 루스 연마 재료(loose abrasive material)를 전달함으로써 폴리싱하여, 폴리싱된 스택을 생성하는 폴리싱 단계; 및
    상기 폴리싱된 스택을 하나 이상의 폴리싱된 유리 라미네이트 제품으로 분리하는 단계를 포함하고, 여기서 폴리싱된 유리 라미네이트 제품 각각의 에지는 400 MPa 이상의 평균 강도 값을 갖는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 루스 연마 재료는 회전 브러시에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 브러시는 원형이고 나일론 강모(bristles)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 루스 연마 재료는 약 1.3 g/cm3의 밀도를 갖는 CeO2 미립자를 포함하는 슬러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에지 프로파일을 폴리싱하는 단계는 약 0.05 mm의 제거 깊이로 에지 프로파일의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 에지 프로파일의 일부를 제거하는 단계는 일련의 연속적인 제거 패스들을 포함하고, 여기서 각 패스는 재료의 약 8㎛ 내지 약 10㎛를 제거하는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 에지 프로파일을 폴리싱하기 전에 스택의 에지 프로파일을 그라인딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    그라인딩 단계 동안 인접한 라미네이트 유리 제품들 사이의 그라인딩 간격(spacing)은 폴리싱 단계 동안 인접한 라미네이트 유리 제품들 사이의 폴리싱 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 그라인딩 간격은 20㎛ 내지 100㎛이고, 상기 폴리싱 간격은 100㎛ 내지 220㎛인 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  10. 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 에지 프로파일을 폴리싱하기 전에 상기 그라인딩된 스택을 하나 이상의 그라인딩된 유리 라미네이트 제품으로 분리하는 단계 및 상기 하나 이상의 그라인딩된 유리 라미네이트 제품을 스택킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  11. 청구항 7 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택의 에지 프로파일은 고정 연마 입자를 갖는 적어도 하나의 러프 연마 휠 및 고정 연마 입자를 갖는 적어도 하나의 미세 연마 휠로 그라인딩되는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 러프 연마 휠은 메탈 본드 휠이고, 약 240 그릿 내지 약 400 그릿 범위의 고정 연마 입자를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 미세 연마 휠은 전착(electroplated) 휠이고, 약 800 그릿 내지 약 1200 그릿 범위의 고정 연마 입자를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 미세 연마 휠은 메탈 본드 휠이고 약 500 그릿 내지 약 800 그릿 범위의 고정 연마 입자를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 미세 연마 휠은 레진 본드(resin bonded) 휠이고 약 500 그릿 내지 약 3000 그릿 범위의 고정 연마 입자를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 유리 라미네이트 제품을 스택킹하는 단계는
    제1 유리 라미네이트 제품을 재료 상에 배치하는 단계;
    접착제를 상기 제1 유리 라미네이트 제품의 상부 표면에 적용하는 단계;
    제2 유리 라미네이트 제품을 상기 제1 유리 라미네이트 제품의 상부 표면 상에 배치하는 단계;
    압력을 상기 스택의 제1 세그먼트를 생성하기 위하여 제2 유리 라미네이트 제품의 상부 표면에 적용하는 단계, 여기서 스택의 제1 세그먼트의 제1 및 제2 유리 라미네이트 제품은 접착되지만 분리 가능하게 결합되며;
    상기 스택의 에지 프로파일로부터 과량의 접착제를 제거하는 단계; 및
    상기 스택의 에지 프로파일을 조정하고 정렬하는 단계를 포함하는 스택의 세그먼트를 생성하는 단계; 및
    상기 스택의 세그먼트를 생성하는 단계를 하나 이상의 추가적인 스택의 세그먼트를 생성하기 위하여 반복하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 스택의 각 세그먼트는 적어도 스택의 또 다른 세그먼트와 접착되지만 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 유리 라미네이트 제품의 에지를 강화하는 방법.
  17. 유리 코어 층;
    상기 유리 코어 층의 제1 표면에 직접적으로 융합된 제1 유리 클래드 층;
    상기 제1 표면의 반대 면인 유리 코어 층의 제2 표면에 직접적으로 융합된 제2 유리 클래드 층; 및
    상기 스택의 둘레의 적어도 일부에서 연장되고, 400 MPa 이상의 평균 강도를 갖는 폴리싱된 에지를 포함하는 라미네이트 유리 제품.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 라미네이트 유리 제품은 400 MPa 이상의 평균 강도를 갖는 폴리싱 및 그라인딩된 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이트 유리 제품.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 라미네이트 유리 제품은 400 MPa 이상의 평균 강도를 갖는 폴리싱, 그라인딩, 및 에칭된 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이트 유리 제품.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 라미네이트 유리 제품은 루스 연마 재료를 수용하여 폴리싱된 에지를 생성하도록 배열되는 에지 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이트 유리 제품.
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