KR20190020033A - 얇은 유리 시트를 굽히는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

국부적 굽힘은, 국부적 굽힘이 형성되는 유리 시트의 구역 (12)이 지지되지 않는 동안, 서로에 대해 관절식으로 이루어진 대형 평평한 지지부 (106L, 106R) 상에 유리 시트 (10)의 대형 평평한 구역 (14, 16)을 지지함으로써 유리 시트 (10)에 형성된다. 대형 평평한 지지부 (106L, 106R)의 관절에 의해 유리 시트 (10)에 가해진 굽힘력 및 유리 시트 (10)의 지지되지 않는 구역 (12)의 국부적 가열 (110)의 조합은 국부적 굽힘을 만들어 낸다.

Description

얇은 유리 시트를 굽히는 장치 및 방법
본 출원은 35 U.S.C.§ 119 하에 2016년 6월 15일 자로 출원된 유럽 특허 출원 제EP16305729.2호의 우선권 주장 출원이고, 상기 출원의 내용은 전체적으로 참조로 여기에 병합된다.
고-강도의 얇은 유리 시트의 출현은 이들 시트로 형성된 3-차원 (3D) 유리 제품, 중점적으로 평평한 부분 및 크게 곡선화된 국부적 형상의 조합을 가진 3D 유리 제품에 대한 다양한 시장의 요구를 촉진시켰다. 관심있는 한 3D 유리 제품은 2 개의 대형 평평한 구역 사이에서 중앙의 국부적 굽힘을 가진다. 이러한 형상을 가지는 유리 제품은 예를 들어, 건축용 또는 자동자 인테리어 적용에서 콘솔로서 사용될 수 있고, 이 경우에 대형 평평한 구역 중 하나는 적층된 디스플레이를 수용할 수 있고, 대형 평평한 구역 중 다른 것은 다른 기능성, 예를 들어, 컵 홀더, CD 슬롯 등에 대응될 수 있다. 이들 새로운 적용은 일반적으로, 3D 유리 제품이 평평한 구역에서의 커버 디스플레이 요건, 즉 평평한 구역에서의 거의 완벽한 평탄도 및 비-광학 왜곡, 및 중소 범위 (small to medium range)의 국부적 굽힘, 예를 들어, 평평한 구역 사이에서 100 ㎜ 미만의 굽힘 반경을 충족시키는 우수한 외관 표면 품질을 가지는 것을 요구한다. 이들 요건은 결합된 평평함 및 굽힘 구역과 함께 얇은 유리 시트를 리포밍함으로써 형상화된 유리 제품을 형성할 때 도전 과제를 제시한다. 굽힘 영역에서 3D 형상화를 가능하게 하는 리포밍 조건 (reforming conditions)은 일반적으로 평평한 구역에서 평탄도를 유지하기에 적합하지 않으며, 그리고 평평한 구역에서 평탄도를 유지하는 것을 조력하는 리포밍 조건은 일반적으로 굽힘 구역에서 3D 형상화에 적합하지 않다. 이러한 충돌하는 리포밍 조건은 일반적으로 3D 유리 제품을 형성할 시에 등온 공정의 효과를 제한한다.
굽힘 유리 시트를 형성하는 비-등온 공정은 기술 분야에서 알려져 있다. 한 예제는 미국 특허 공보 제2013/0329346호에 개시된다 (Dannoux 등으로 2013년 12월 12일에 출원된 "Method and Apparatus for Bending a Glass Sheet and an Electronic Device Casing"). Dannoux 등의 공보물에서, 유리 시트의 평평한 영역은 지지부의 평평한 표면 상에 놓이면서, 유리 시트의 굽힘 영역은 상기 지지부 위에 걸쳐진다. 전체 유리 시트는 초기 온도로 가열된다. 그 후에, 국부 가열기는 초기 온도보다 높은 온도로 굽힘 영역을 가열하기 위해 사용된다. 국부 가열기는 굽힘 영역을 따라 작동되는 반면, 굽힘력은 굽힘 영역에 가해져서 이동하는 국부 가열기에 의해 가해진 가열 대역의 위치에 따라 굽힘 영역에 점진적으로 형성된 굽힘을 초래한다. 위에 걸쳐진 굽힘 영역이 지지되지 않기 때문에, 굽힘 영역은 굽힘이 형성되는 동안 너무 커져서 굽힘 구역의 컨트롤되지 않는 새깅(sagging)을 피할 수 없다. 방법은 통상적으로 매우 작은 곡률 반경, 예를 들어, 2 내지 20 ㎜ 및 짧은 굽힘, 예를 들어, 20 내지 100 ㎜를 갖는 굽힘을 형성하는 것으로 제한된다.
비-등온 공정의 또 다른 예제는 미국 특허 제4081263호에 개시된다 (Mestre 등으로 1978년 3월 28일 자로 출원된 "Method and Apparatus for Bending a Sheet of Vitreous Materia"). Mestre 등의 특허에서, 유리질 시트는, 반응 바 (reaction bar)와 시트의 접촉 선이 시트를 굽히기에 필요한 위치와 대응되도록, 반응 바 상에 배치된다. 스터럽 (stirrup)은 시트의 말단 마진 (end margins) 상에 하향 방향의 힘을 가하도록 낮추어진다. 시트 상에 배치된 제 1 세트의 가열 요소는 시트를 균일하게 가열한다. 시트와 반응 바 사이의 접촉 선 상에 배치된 제 2 세트의 가열 요소는 굽힘 구역에서 시트를 국부적으로 가열한다. 시트의 굽힘 구역이 그 연화 온도에 도달할 때, 굽힘력은 시트와 반응 바 사이의 선 접촉에 대해 시트가 굽혀지도록 한다. 굽힘 구역의 양 측면 상에 위치된 시트의 리브 (leaves)는 그 중량과 스터럽에 의해 가해진 굽힘력 하에 새깅을 허용한다. 스터럽의 피봇 이동은 시트 지지부 바를 유리질 시트와 접촉하게 이동시켜, 반응 바로부터 유리질 시트를 상승시킨다. 그러나, 유리질 시트가 연화 온도에 있고 반응 바와 접촉하는 동안, 반응 바가 굽힘 구역에서 유리질 시트 상에 임프린트 (imprint)를 남길 위험이 있다.
본 발명의 목적은 상술된 문제점을 해결하는 것에 있다.
본원의 제 1 양태는 유리 시트에서 국부적 굽힘을 형성하는 장치를 포함한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 장치는 제 1 프레임 세그먼트 및 상기 제 1 프레임 세그먼트에 인접 배치된 제 2 프레임 세그먼트를 가진 관절형 프레임을 포함하며, 상기 제 1 프레임 세그먼트 및 상기 제 2 프레임 세그먼트 중 적어도 하나는, 상기 제 1 프레임 세그먼트와 상기 제 2 프레임 세그먼트 사이의 각도가 상기 제 1 프레임 세그먼트와 상기 제 2 프레임 세그먼트 사이에서 상대 피봇 운동에 의해 조정 가능하도록 피봇 가능하다. 상기 관절형 프레임은 상기 유리 시트의 제 1 날개 구역을 지지하기 위해 상기 제 1 프레임 세그먼트 상에 장착된 제 1 유리 시트 지지 판 및 상기 유리 시트의 제 2 날개 구역을 지지하기 위해 상기 제 2 프레임 세그먼트 상에 장착된 제 2 유리 시트 지지 판을 추가로 포함한다. 갭은 제 1 및 제 2 유리 시트 지지 판의 대향 말단 사이에서 형성된다. 상기 유리 시트의 굽힘 구역은, 상기 유리 시트의 제 1 및 제 2 날개 구역이 상기 제 1 및 제 2 유리 시트 지지 판 각각 상에 지지될 때, 상기 갭에 노출된다. 상기 갭은 상기 국부적 굽힘이 상기 굽힘 구역을 접촉함 없이 상기 유리 시트의 굽힘 구역에 형성될 수 있는 비-접촉 형성 구역을 정의한다. 상기 장치는 상기 제 1 프레임 세그먼트와 상기 제 2 프레임 세그먼트 사이의 선택 각도를 형성하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 프레임 세그먼트 중 적어도 하나를 다른 프레임 세그먼트에 대해 피봇되는 적어도 하나의 관절 메커니즘을 추가로 포함한다. 상기 장치는 상기 갭에 노출된 유리 시트의 굽힘 구역을 국부적으로 가열하는, 상기 갭 근방 배치된 국부 가열 디바이스를 추가로 포함한다.
본원의 제 2 양태는 제 1 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함할 수 있으며, 이격 관계에 있는 2 개의 스탠드를 추가로 포함할 수 있다. 상기 관절형 프레임은 상기 2 개의 스탠드 사이에 배치되고 상기 2 개의 스탠드에 결합될 수 있으며, 그리고 상기 제 1 프레임 세그먼트는 상기 2 개의 스탠드에 대해 회전 가능할 수 있다.
본원의 제 3 양태는 제 2 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함할 수 있으며, 상기 제 2 프레임 세그먼트는 2 개의 스탠드에 부착되고, 2 개의 스탠드에 대해 회전 가능하지 않다.
본원의 제 4 양태는 제 2 또는 제 3 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함할 수 있으며, 상기 선택 각도가 상기 제 1 프레임 세그먼트와 상기 제 2 프레임 세그먼트 사이에서 형성되면, 상기 제 1 프레임 세그먼트의 피봇을 제한하기 위해, 상기 2 개의 스탠드 중 적어도 하나 상에 배치된 조정 가능한 스토퍼 (tunable stopper)를 추가로 포함할 수 있다.
본원의 제 5 양태는 제 2 내지 제 4 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 장치를 포함할 수 있으며, 상기 2 개의 스탠드에 장착된 2 개의 베어링 조립체 및 상기 베어링 조립체 각각에 회전 가능하게 지지된 샤프트를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제 1 프레임 세그먼트는 상기 샤프트의 회전이 상기 제 1 프레임 세그먼트의 피봇을 야기시키도록 상기 샤프트 각각에 결합될 수 있다.
본원의 제 6 양태는 제 5 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함할 수 있으며, 상기 베어링 조립체 중 하나에 지지된 샤프트 중 하나는 상기 적어도 하나의 관절 메커니즘에 결합되며, 그리고 양쪽 베어링 조립체에 지지된 양쪽 샤프트는, 양쪽 샤프트가 적어도 하나의 관절 메커니즘을 사용하여 회전 가능하도록, 상기 관절형 프레임에 걸쳐 연장되는 트랜스버스 연결 바 (transvers linking bar)에 결합된다.
본원의 제 7 양태는 제 5 또는 제 6 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함할 수 있으며, 상기 베어링 조립체 각각은 오프셋 베어링을 포함한다.
본원의 제 8 양태는 제 1 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 제 1 프레임 세그먼트가 상기 제 2 프레임 세그먼트에 대해 피봇되고 상기 제 2 프레임 세그먼트에 대해 상기 선택 각도를 유지할 시에, 상기 제 1 프레임 세그먼트의 중량을 밸런싱하고 상기 장치를 안정된 위치로 유지시키는 카운터웨이트를 추가로 포함한다.
본원의 제 9 양태는 제 1 내지 제 8 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 유리 시트 지지 판 각각은 유리 또는 유리-세라믹 물질로 이루어진다.
본원의 제 10 양태는 제 1 내지 제 8 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 유리 시트 지지 판 각각은 32 x 10-7 C-1 이하의 열 팽창 계수 및 적외선 범위에서의 적어도 70%의 투과율을 가진 투과 물질로 이루어진다.
본원의 제 11 양태는 제 1 내지 제 10 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 유리 시트 전체를 예열 온도로 가열하기 위해, 상기 국부 가열 디바이스와는 다른 가열 디바이스를 더욱 포함한다.
본원의 제 12 양태는 제 1 내지 제 11 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 국부 가열 디바이스는 열선 가열기를 포함한다.
본원의 제 13 양태는 제 1 내지 제 11 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 국부 가열 디바이스로부터의 열을 상기 갭을 향해 반사시키는 위치에서, 상기 갭 및 국부 가열 디바이스 근방 배치된 반사기를 추가로 포함한다.
본원의 제 14 양태는 제 13 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 국부 가열 디바이스의 높이 및 상기 반사기의 높이는 상기 갭 구역에 대해 조정 가능하다.
본원의 제 15 양태는 제 13 또는 제 14 양태에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 반사기는 상기 국부 가열 디바이스로부터 상기 갭을 향해 반사된 열의 방향을 조정하기 위해, 상기 갭에 대해 회전 가능하다.
본원의 제 16 양태는 제 1 내지 제 15 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 장치를 포함하며, 상기 관절형 프레임은 상기 제 1 및 제 2 프레임 세그먼트가 동일 평면에 놓인 평평한 위치를 가지며, 상기 관절형 프레임은 상기 평평한 위치에 있을 때 수평에 대해 경사진다.
본원의 제 17 양태는 유리 시트를 굽히는 방법을 포함한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 방법은, 상기 유리 시트의 제 1 날개 구역의 표면을, 관절형 프레임의 제 1 프레임 세그먼트에 부착된 제 1 유리 시트 지지 판의 표면과 접촉하게 위치시킴으로써, 상기 유리 시트의 제 1 날개 구역을 지지하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 유리 시트의 제 2 날개 구역의 표면을, 관절형 프레임의 제 2 프레임 세그먼트에 부착된 제 2 유리 시트 지지 판의 표면과 접촉하게 위치시킴으로써, 상기 유리 시트의 제 2 날개 구역을 지지하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 상기 제 1 날개 구역과 상기 제 2 날개 구역 사이에 있는 상기 유리 시트의 굽힘 구역을, 상기 굽힘 구역을 물리적으로 지지함 없이, 상기 제 1 및 제 2 유리 시트 지지 판의 대향 말단 사이의 갭에 위치시킴으로써 상기 유리 시트의 지지되지 않는 굽힘 구역을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 유리 시트 전체를 선택 예열 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 선택 예열 온도보다 높은 굽힘 온도로 상기 유리 시트의 지지되지 않은 굽힘 구역을 국부적으로 가열하되, 상기 굽힘 온도보다 낮은 온도로 상기 유리 시트의 지지된 날개 구역을 유지시키는 동안 가열하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 지지되지 않는 굽힘 구역이 상기 굽힘 온도로 있는 동안 상기 제 1 프레임 세그먼트와 상기 제 2 프레임 세그먼트 사이의 상대 피봇 운동에 의해 상기 관절형 프레임을 굽힘 위치로 이동하는 단계를 포함한다. 상기 관절형 프레임은 상기 관절형 프레임을 상기 굽힘 위치로 이동하는 동안 상기 유리 시트에 굽힘력을 가한다. 상기 지지되지 않은 굽힘 구역에 가해진 국부 열 및 굽힘력은 상기 굽힘 구역에서 선택 프로파일을 가진 굽힘을 형성한다.
본원의 제 18 양태는 제 17 양태에 기재된 바와 같은 방법을 포함하며, 상기 관절형 프레임을 굽힘 위치로 이동하는 단계는 상기 관절형 프레임을 평평한 위치로부터 굽힘 위치로 이동하는 단계를 포함한다.
본원의 제 19 양태는 제 17 또는 제 18 양태에 기재된 바와 같은 방법을 포함하며, 상기 유리 시트 전체를 예열 온도로 가열하는 단계는, 상기 유리 시트 전체를, 상기 유리 시트가 1013 내지 1012. 5 P의 범위의 점도를 가진 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
본원의 제 20 양태는 제 17 내지 제 19 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 방법을 포함하며, 상기 지지되지 않은 굽힘 구역을 국부적으로 가열하는 단계는, 상기 지지되지 않은 굽힘 구역을, 상기 굽힘 구역에서의 유리 시트의 일 부분이 1011.4 내지 1011 P의 범위의 점도를 가진 온도로 국부적으로 가열하는 단계를 포함한다.
본원의 제 21 양태는 제 17 내지 제 20 양태 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 방법을 포함하며, 상기 유리 시트는 소다 석회, 알루미노실리케이트, 알칼리 알루미노실리케이트, 알루미노-보로실리케이트, 또는 알칼리-보로-알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
다음은 첨부 도면에 대한 설명이다. 도면은 반드시 일정한 축척이 아니며, 도면의 특정 도면 및 특정 뷰는 명확성 및 간결함을 위해 축척 또는 도식으로 과장되게 표시될 수 있다.
도 1은 2 개의 날개 구역 사이의 굽힘 구역을 가진 유리 시트를 도시한다.
도 2는 굽힘에 의해 도 1의 유리 시트로 형성된 3D 유리 제품을 도시한다.
도 3은 평평한 위치에 있는 장치의 관절형 프레임을 갖춘 유리 시트 굽힘 장치를 도시한다.
도 4는 굽힘 위치에 있는 장치의 관절형 프레임을 갖춘 유리 시트 굽힘 장치를 도시한다.
도 5는 관절형 프레임 상에 장착된 유리 시트와 함께, 도 3의 장치를 도시한다.
도 6은 도 3의 장치의 단면을 도시한다.
도 7은 도 4의 장치의 단면을 도시한다.
도 8은 도 3의 장치를 사용하여 유리 시트의 굽힘을 도시한다.
도 9는 도 1-8에 기재된 장치 및 방법에 의해 형성된 굽힘 유리 시트의 이미지를 도시한다.
도 10은 등온 새깅 공정 (isothermal sagging process)에 의해 형성된 굽힘 유리 시트의 이미지를 도시한다.
여기에 개시된 실시예에 따라 굽힘에 의해 3D 유리 제품으로 형상화될 수 있는 유리 시트는 3D 유리 제품의 의도된 사용을 위해 임의의 적합한 유리 조성물로 이루어질 수 있다. 일부 예제에서, 유리 시트는 화학적 또는 열적으로 템퍼링 가능한 (temperable) 유리, 그 예로 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 그 예로 알칼리-보로-알루미노실리케이트 유리, 또는 디스플레이-유형 유리, 그 예로 알루미노실리케이트 유리, 알루미노-보로실리케이트 유리 등일 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 시트는 얇은 유리 시트이다. 예를 들어, 얇은 유리 시트의 두께는 50 ㎛ 내지 5 ㎜의 범위에 있을 수 있다.
유리 시트에 형성되는 굽힘은 간단한 곡선, 복잡한 곡선, 그 예로 스플라인 (spline), 또는 다양한 반경의 곡선의 조합일 수 있다. 일부 예제에서, 굽힘에서 각 곡선의 반경, 또는 스플라인 반경의 경우에 굽힘의 국부적인 최소 반경은 100 ㎜ 이하이거나, 또는 200 ㎛ 내지 100 ㎜의 범위에 있을 수 있다. 굽힘 각도는 0° 내지 약 170°의 범위에 있을 수 있다 (굽힘 각도는 기호 α로 도 2에 도시됨)
도 1은 굽힘에 의해 3D 유리 제품으로 형상화되는 유리 시트 (10)의 예제를 나타낸다. 유리 시트 (10)는 2 개의 날개 구역 (14, 16) 사이에서 굽힘 구역 (12)을 가진다. 굽힘 구역 (12)은, 국부적 굽힘이 굽힘 동작 동안 형성될 유리 시트 (10)의 영역이며, 그리고 날개 구역 (14, 16)은 굽힘 동작 동안 변형되지 않을 유리 시트 (10)의 영역이다. 이로써 유리 시트 (10)가 평평한 시트로 제공되는 경우, 날개 구역 (14, 16)은 굽힘 동작 이후에 평평하게 유지될 것이다. 굽힘 구역 (12)은 유리 시트 (10) 내에 대칭적으로 배치되지 않을 수 있고, 즉, 날개 구역 (14, 16)의 구역은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 유리 시트 (10)는 컷아웃 (22) 등과 같은 특징부를 포함할 수 있다. 자동차 적용에 있어, 예를 들어, 자동차 정보 센터 특징부, 그 예로, 디스플레이, 차량 환경 컨트롤, 라디오 컨트롤 등의 설치를 위한 컷아웃은 유리 시트에 형성될 수 있다. 유리 시트 (10)는 직사각형 또는 비-직사각형인 주변 형상 (24)을 가질 수 있다.
굽힘 구역 (12)은 유리 시트 (10)의 단축 (18)을 따라 배향될 수 있는데, 이는 굽힘 구역 (12)의 굽힘 축 (12X)이 유리 시트 (10)의 단축 (18)과 평행하다는 것을 의미한다. 다른 예제에서, 굽힘 구역 (12)은 유리 시트의 장축 (20)을 따라 배향될 수 있거나, 또는 굴힘 축 (12X)은 형성될 3D 제품의 원하는 형상에 의존하여, 장축 (20)과 평행할 수 있다.
굽힘 구역 (12)은 폭 (W) 및 길이 (L)를 가지는 것으로 나타난다. 폭 (W)은 굽힘 축 (12X)을 가로지르는 방향으로의 굽힘 구역 (12) 치수이며, 그리고 길이 (L)는 굽힘 축 (12X)과 평행한 방향으로의 굽힘 구역 (12) 치수이다. 굽힘 구역 (12)이 유리 시트 (10)의 단축 (18)을 따라 배향될 때, W는 L 이하일 것이다. 굽힘 구역 (12)이 장축 (20)을 따라 배향되는 경우 반대가 성립될 것이다. 그러므로, "길이"는 항상 굽힘 구역의 긴 치수를 의미하지 않을 것이며, 그리고 "폭"은 항상 굽힘 구역의 짧은 치수를 의미하지 않을 것이다.
도 2는 유리 시트 (10)를 굽힘으로써 형성된 3D 유리 제품 (10')의 예제를 도시한다. 3D 유리 제품 (10')은 (도 1에 유리 시트 (10)의 날개 구역 (14, 16)에 대응되는) 날개 구역 (14', 16') 사이에서 (도 1에 유리 시트 (10)의 굽힘 구역 (12)에 대응하는) 국부적 굽힘 (12')을 가진다.
도 3은 상기에서 기재된 유리 시트 (10)와 같은 유리 시트에서 국부적 굽힘을 형성하는 예시적인 장치 (100)를 나타낸다. 하나의 예시적인 실시예에서, 장치 (100)는 베이스 (105) 상의 한 쌍의 지지 스탠드 (104A, 104B) 사이에 배치된 및 상기 스탠드와 결합된 관절형 프레임 (102)을 포함한다. 관절형 프레임 (102)은 2 개의 프레임 세그먼트 (102L, 102R)로 이루어진다. 하나의 예시적인 실시예에서, 프레임 세그먼트 (102L, 102R) 사이의 상대 피봇 운동은 평평한 위치 (도 3에 나타남)로부터 굽힘 위치 (도 4에 나타남)로 관절형 프레임 (102)을 이동시킨다. 상대 피봇 운동을 위해, 프레임 세그먼트 (102L, 102R) 중 어느 하나, 또는 둘 다는 피봇 가능할 수 있다.
유리 시트 지지 판 (106L, 106R)은 프레임 세그먼트 (102L, 102R) 각각에 부착된다. 유리 시트 지지 판 (106L, 106R)의 각각은 유리 시트의 날개 구역 중 하나를 지지하기 위한 크기로 되어 있다 (날개 구역 (14, 16)은 도 1에서 유리 시트 (10)를 위해 나타남). 관절형 프레임 (102)의 평평한 위치에서, 유리 시트 지지 판 (106L, 106R)은 동일한 평면 상에 놓여 있고, 유리 시트를 수용하는 평평한 표면을 제시한다. 도 5는 관절형 프레임 (102)의 평평한 위치로 관절형 프레임 (102) 상에 장착된 유리 시트 (10)를 나타낸다. 한 실시예에서, 관절형 프레임 (102)은 평평한 위치로 될 때, 베이스 (105) (또는 수평)에 대해 비스듬하게, 즉 경사지게 있을 수 있다.
도 3으로 돌아가서, 유리 시트 지지 판 (106L, 106R)은 관절형 프레임 (102) 상에 지지 및 이격되어, 갭 (108)은 유리 시트 지지 판 (106L, 106R)의 대향 말단 (106L1, 106L2) 사이에서 존재한다. 갭 (108)의 크기는 유리 시트의 굽힘 구역의 크기에 기초하여 선택되어, 유리 시트의 날개 구역이 유리 시트 지지 판 (106L, 106R) 상에 위치될 때, 굽힘 구역은 갭 (108)에 노출되거나 겹쳐지게 될 것이다. 이는 굽힘 구역을 물리적으로 접촉함 없이, 굽힘 구역에서 국부적 굽힘의 형성을 허용한다. 갭 (108) 아래에는 가열 디바이스 (110)가 있고, 상기 가열 디바이스는 갭 (108)에 노출된 유리 시트의 굽힘 구역을 국부적으로 가열하기 위해 동작될 수 있다. 이는 관절형 프레임 (102)의 관절을 통해 유리 시트에 가해진 임의의 굽힘력이 유리 시트의 국부적으로 가열된 굽힘 구역에서만 3D 형상화를 생성하는 것을 허용한다.
하나의 예시적인 실시예에서, 유리 시트 지지 판 (106L, 106R) 각각은 낮은 열 팽창 계수 (CTE), 적외선 (IR) 범위에서의 우수한 투과율, 및 높은 연화점을 가진 얇은 투과 물질로 이루어진다. 낮은 CTE는 32 x 10-7 C-1 이하의 CTE로 정의될 수 있다. IR에서의 우수한 투과율은 IR에서 적어도 70%의 투과율로 정의될 수 있다. 이들 속성은 예열 단계 동안 유리 시트의 가열을 균일하게 하는 것을 가능하게 하며, 그리고 유리 시트에서 굽힘을 형성한 이후에 유리 시트의 낮은 열적 질량, 균일한, 빠른 냉각을 가능하게 하도록 선택된다. 하나의 예제에서, 유리 시트 지지 판 (106L, 106R)은 상기에서 언급된 속성을 가진 유리 또는 유리-세라믹 물질로 이루어질 수 있다. 유리 시트 지지 판 물질의 적합한 한 예제는 Corning Incorporated에서 구입 가능한 JADETM 유리이다. 일부 예제에서, 각각의 유리 시트 지지부 (106L, 106R)의 두께는 적어도 1.5 ㎜이다. 바람직하게, 각각의 유리 시트 지지부 (106L, 106R)의 두께는 시트 지지부가 중력 및 굽힘 작업 (bending efforts) 하에서 구부러지지 않도록 선택된다.
하나의 예시적인 실시예에서, 프레임 세그먼트 (102R)는 이격 아암 브래킷 (112R1, 112R2) 및 이격 크로스-바 (114R1, 114R2)를 포함한다. 크로스-바 (114R1, 114R2)는 유리 시트 지지 판 (106R)에 대해 가볍지만 강성인 지지를 형성하기 위해 아암 브래킷 (112R1, 112R2) 사이에서 연장되어 상기 아암 브래킷을 연결시킨다. 프레임 세그먼트 (102R)의 부재는 스테인리스 강 304 및 316L, ASI 310, 및 Inconel 600과 같은 내화성 금속 (refractory metal)으로 이루어질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 아암 브래킷 (112R1, 112R2)은 지지 스탠드 (104A, 104B) 각각에 부착된다. 도 6에 나타난 예제에서, 아암 브래킷 (112R1)은, 지지 스탠드 (104A)의 각진 아암 (116A) 상의 렛지 (ledge, 117A) 상에 아암 브래킷 (112R1)을 장착시킴으로써, 그리고 볼트 (118R1, 118R2)로 렛지 (117A)에 아암 브래킷 (112R1)을 고정시킴으로써 지지 스탠드 (104A)에 부착될 수 있다. 부착의 유사한 방법은 아암 브래킷 (112R2) (도 3)과 지지 스탠드 (104B) (도 3) 사이에서 사용될 수 있다.
도 3으로 돌아가서, 유리 시트 지지 판 (106R)은 볼트 (118R1) (볼트 (118R1)는 지지 스탠드 (104A, 104B) 각각에 아암 브래킷 (112R1, 112R2)을 부착시키기 위해 사용된 제 1 세트의 볼트임)와 크로스-바 (114R2)의 플랜지 (flange, 120R1, 120R2) 사이에 배치된다. 볼트 (118R1)는 프레임 세그먼트 (102R) 상에 유리 시트 지지 판 (106R)을 위치시킴으로써 위치선정 특징부의 역할을 할 수 있어서, 유리 시트 지지 판 (106R)의 한 에지는 볼트 (118R1)와 맞닿는다 (abuts). 볼트 (118R1)의 위치는, 갭 (108)의 크기에 영향을 줄 수 있는, 프레임 세그먼트 (102R) 상에 유리 시트 지지 판 (106R)의 위치를 변화시키기 위해 조정 가능할 수 있다. 유리 시트 지지 판 (106R)의 한 에지를 볼트 (118R1)에 위치시킨 이후에, 유리 시트 지지 판 (106R)은 클램핑 디바이스 (122R1, 122R2)에 의해 프레임 세그먼트 (102R) 상에 유지될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 프레임 세그먼트 (102L)는 이격 아암 브래킷 (112L1, 112L2) 및 이격 크로스-바 (114L1, 114L2)를 포함한다. 크로스-바 (114L1, 114L2)는 유리 시트 지지 판 (106L)에 대해 강성 지지를 형성하기 위해 아암 브래킷 (112L1, 112L2) 사이에서 연장되어 상기 아암 브래킷을 연결시킨다. 하나의 예시적인 실시예에서, 아암 브래킷 (112L1, 112L2)은 회전 가능한 조인트 (124A, 124B)를 통하여 지지 스탠드 (104A, 104B)와 결합된다.
하나의 예시적인 실시예에서, 도 7에 나타난 바와 같이, 회전 가능한 조인트 (124B)는 예를 들어, 볼트 (볼트는 도 3에서 보이지는 않지만, 피봇 아암 (126B)과 아암 브래킷 (112L2) 사이의 부착은 피봇 아암 (126A) 및 아암 브래킷 (112L1)용 볼트 (118L1, 118L2)에 나타난 것과 유사함)에 의해, 아암 브래킷 (112L2)의 말단에 부착된 피봇 아암 (126B)을 포함한다. 피봇 아암 (126B)은 지지 스탠드 (104B)에 장착된 베어링 조립체 (128B)에 의해 지지된다. 하나의 예제에서, 베어링 조립체 (128B)는, 지지 스탠드 (104B) 내의 홀에 삽입되고 예를 들어, 볼트 등에 의해 지지 스탠드 (104B)에 고정된 베어링 마운트 (130B)를 포함한다. 베어링 마운트 (130B)에는 중심선이 오프셋된, 원통형 세그먼트 (132B1, 132B2)로 이루어진 오프셋 베어링 (132B)이 배치된다. 샤프트 (134B)는 오프셋 베어링 (132B) 내에 회전되고, 이 경우에 오프셋 베어링 (132B)은 베어링 하중이 원통형 세그먼트 (132B1, 132B2) 사이에 공유되는 것을 허용한다. 오프셋 베어링 (132B)은 지르코니아 등과 같은, 고온 저하에 견딜 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 피봇 아암 (126B)은 샤프트 (134B)와 함께 회전 가능하기 위해, 샤프트 (134B) 상에 장착된다. 이는 피봇 아암 (126B)의 회전이 오프셋 베어링 (132B) 내의 샤프트 (134B)의 회전을 통해 달성되는 것을 허용한다. 유사하게, 아암 브래킷 (112L1)과 지지 스탠드 (104A) 사이의 회전 가능한 조인트 (124A)는 또한 아암 브래킷 (112L1)에 부착된 피봇 아암 (126A)을 포함한다. 피봇 아암 (126A)의 회전은 베어링 조립체 (128A) 및 샤프트 (134A)에 의해 지지된다. 베어링 조립체 (128A)는 샤프트 (134A)의 회전을 지지하기 위해 오프셋 베어링 (132A)을 포함한다.
도 3으로 돌아가서, 유리 시트 지지 판 (106L)은 볼트 (118L1) (단 하나의 볼트 (118L1)만이 도 3에 나타남; 제 2 볼트 (118L1)는 아암 브래킷 (112L2)에 피봇 아암 (126B) (도 6)을 부착시키기 위해 사용됨)와 크로스-바 (114L2)의 플랜지 (120L1, 120L2) 사이에 배치된다. 볼트 (118L1)는 프레임 세그먼트 (102L) 상에 유리 시트 지지 판 (106L)을 위치시킴으로써 위치선정 특징부의 역할을 할 수 있어서, 유리 시트 지지 판 (106L)의 한 에지는 볼트 (118L1)와 맞닿는다. 볼트 (118L)의 위치는, 갭 (108)의 크기에 영향을 줄 수 있는, 프레임 세그먼트 (102L) 상에 유리 시트 지지 판 (106L)의 위치를 변화시키기 위해 조정 가능할 수 있다. 유리 시트 지지 판 (106L)의 한 에지를 볼트 (118L1)에 위치시킨 이후에, 유리 시트 지지 판 (106L)은 클램핑 디바이스 (122L1, 122L2)에 의해 프레임 세그먼트 (102L) 상에 유지될 수 있다.
상기에 기재된 예제에서, 프레임 세그먼트 (102R)는 지지 스탠드 (104A, 104B)에 고정되는 반면, 프레임 세그먼트 (102L)는 지지 스탠드에 대해 회전 가능하고 프레임 세그먼트 (102R)에 대해 피봇 가능하다. 프레임 세그먼트 (102R) 또한 피봇 가능할 수 있는 다른 배치도 가능하다.
상기에 기재된 예제에 대해, 관절 메커니즘 (130)은 피봇 아암 중 하나, 예를 들어, 피봇 아암 (126B)과 결합된다. 도 7에 보다 명확하게 나타난 바와 같이, 관절 메커니즘 (130)은 예를 들어, 샤프트 (134B)와 결합된 튜브 (140), 및 튜브 (140)의 한 말단에 부착된 레버 (142)를 포함할 수 있다. 이동 가능한 연결부 (144)는 레버 (142)에 결합되어 레버 (142)를 동작시키고 이로 인해 튜브 (140) 및 샤프트 (134B)를 회전시킬 수 있다. 아암 브래킷 (112L1, 112L2)이 동시에 피봇되어, 프레임 세그먼트 (102L)의 왜곡을 피하는 것을 허용하기 위해, 레버 (142)의 운동은 피봇 아암 (126A, 126B) 둘 다와 결합될 수 있다. 하나의 예제에서, 이는 관절형 프레임 (102)에 걸쳐 연장된 트랜스버스 연결 바 (도 3에서 146)에 샤프트 (134A, 134B)를 결합시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나, 다른 해결책도 가능하다. 레버 (142)의 운동을 피봇 아암 (126A, 126B) 둘 다에 결합시키는 대신에, 피봇 아암 (126A)에게 그 자신의 관절 메커니즘을 제공하는 것이 가능하다. 이러한 다른 관절 메커니즘의 동작은 프레임 세그먼트 (102L)의 일관된 피봇을 제공하기 위해, 피봇 아암 (126B)에 결합된 관절 메커니즘 (130)의 동작과 조화를 이룰 필요가 있을 것이다. 다른 실시예에서, 트랜스버스 연결 바 (도 3에서 146)에 의해 샤프트 (134A, 134B) 둘 다의 회전을 결합시키면서, 레버 (142)를 생략하고 모터 등을 사용하여 샤프트 (134B)를 직접 회전시키는 것이 가능하다. 여전히 다른 실시예에서, 모터와 같은 회전식 액추에이터의 출력 말단은 샤프트 (134B)의 회전 및 피봇 아암 (126B)의 동작을 위해 샤프트 (134B)에 직접 결합될 수 있다. 유사한 회전식 액추에이터 기기는 다른 샤프트 (134A)와 함께 사용될 수 있다.
도 3 및 4를 참조하여, 하나의 실시예에서, 조정 가능한 스토퍼 (158A, 158B)는 프레임 세그먼트 (102L)의 피봇 동안에, 트랜스버스 연결 바 (146)의 이동을 제한하기 위한 위치에서, 지지 스탠드 (104A, 104B)의 각진 아암 (116A, 116B) 각각 상에 형성된다. 조정 가능한 스토퍼 (158A, 158B)는, 트랜스버스 연결 바 (146)가 조정 가능한 스토퍼 (158A, 158B)에 부딪힐 때, 프레임 세그먼트 (102L, 102R) 사이의 각도가 유리 시트에서의 국부적 굽힘의 원하는 각도에 대응하는 최종 각도에 있도록 설정될 수 있다. 이는 유리 시트에 형성된 굽힘의 재현성을 한 굽힘 과정으로부터 또 다른 것으로 가능하게 할 것이다.
하나의 예시적인 실시예에서, 카운터웨이트 지지 아암 (161A, 161B)은, 프레임 세그먼트 (102L)가 프레임 세그먼트 (102R)를 향하여 피봇될 시에, 프레임 세그먼트 (102R)를 향해 이동하는 카운터웨이트 지지 아암 (counterweight support arms, 161A, 161B)을 초래하는 트랜스버스 연결 바 (146)와 결합된다. 카운터웨이트 (162A, 162B)는 카운터웨이트 지지 아암 (161A, 161B) 상에 장착되며, 그리고 프레임 세그먼트 (102L)의 피봇 동안에 프레임 세그먼트 (102L)의 중량을 밸런싱할 것이며, 장치 (100)가 유리 시트에서 국부적 굽힘을 형성하는 동안, 그리고 국부적 굽힘이 유리 시트에 형성되는 이후, 그리고 굽힘 유리 시트의 후속 냉각 동안, 안정된 위치에 있는 것을 허용한다.
갭 (108) 아래에는 가열 기기 (heating arrangement, 172)가 있고, 상기 가열 기기는 관절형 프레임 (102) 상에 배치된 유리 시트의 굽힘 구역을 국부적으로 가열시키기 위해 동작될 수 있다. 가열 기기 (172)는 이전에 언급된 국부 가열 디바이스 (110)를 포함한다. 일부 실시예에서, 국부 가열 디바이스 (110)는 복사 가열기이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 국부 가열 디바이스 (110)는 열선 가열기 (wired heater)이다. 열선 가열기 (110)는 내화성 로드, 예를 들어, 알루미나 로드 상에 권취된 저항 물질, 예를 들어, Fe-Cr 합금 또는 백금으로 이루어질 수 있다. 일반적으로, 원하는 굽힘 온도로 유리를 가열시킬 수 있는 임의의 적합한 국부 가열 디바이스 (110)가 사용될 수 있다. 열선 가열기 (110)의 길이는 굽힘 구역에서 유리 시트의 길이와 동일하거나 상기 길이보다 크도록 선택될 수 있다. 열선 가열기는 제작하기가 간단하고, 형상, 길이, 직경, 및 전력 등급을 선택하여 이루어질 수 있다. 그러나, 열선 가열기 외에 다른 유형의 국부 가열 디바이스, 예를 들어, 고체 가열 요소, 그 예로 탄화물 저항기가 사용될 수 있다.
가열 기기 (172)는, 국부 가열 디바이스 (110) 아래에 또는 국부 가열 디바이스 (110)에 의해 발생된 열을 갭 (108)을 향해 반사시키기 위한 위치에 배치된 반사기 (176) (도 4 및 7 참조)를 추가로 포함할 수 있다. 반사기 (176)는 반-원형 또는 반-타원형 단면을 가질 수 있으며, 일반적으로 국부 가열 디바이스 (110)와 동심을 이룰 수 있다. 반사기 (176)는 국부 가열 디바이스 (110)로부터 갭 (108)을 향해 열을 집중시킬 것이며, 이 경우에 유리 시트의 굽힘 구역은 위치될 것이다. 반사기 (176)는, 반사기 (176)가 유리 시트를 오염시킬 위험 없이 유리 시트의 굽힘 구역을 가열시키는 기간 동안 유리 시트를 대면할 수 있도록, 내화성 금속 또는 유리하게는 백금과 같은 귀금속로 이루어질 수 있다.
도 3 및 4를 참조하면, 반사기 (176)의 말단에는 원형 슬롯 (180A, 180B)을 갖춘 브래킷 (178A, 178B)이 있다. 반사기 (176)의 말단에 있는 핀 (182A, 182B)은 원형 슬롯 (180A, 180B)에 배치되어 상기 슬롯 내에서 이동 가능하다. 핀 (182A, 182B)은 그들 각각의 원형 슬롯 (180A, 180B) 내에 이동되어 반사기 (176)를 갭 (108)에 대해 (또는 갭 (108)에 노출된 유리 시트의 굽힘 구역에 대해) 원하는 배향으로 회전시킬 수 있다. 반사기 (176)가 원하는 배향으로 있을 때, 핀 (182A, 182B)은 원형 슬롯 (180A, 180B) 내에서 제 위치에, 예를 들어 너트 등에 의해 고정될 수 있다. 대안적으로, 핀 (182A, 182B)은 유리 시트의 굽힘 동안 원형 슬롯 (180A, 180B) 내에서 이동 가능하여, 반사기 (176)의 회전 및 굽힘 동작 동안 유리 시트의 굽힘 구역에 대한 반사기 (176)의 배향 조정을 초래할 수 있다.
한 실시예에서, 국부 가열 디바이스 (110)는 브래킷 (178A, 178B)에 클램핑되어, 국부 가열 디바이스 (100) 및 반사기 (176)는 한 유닛으로서 이동 가능하다. 브래킷 (178A, 178B)은 조정 가능한 조인트에 의해 지지 스탠드 (104A, 104B)와 결합될 수 있다. 그러한 조정 가능한 조인트는 지지 스탠드 (104A, 104B) 각각에서의 선형 슬롯 (183A, 183B) (선형 슬롯 (183A)는 도 6에 나타남) 및 브래킷 (178A, 178B)을 통해 선형 슬롯 (183A, 183B) 내로 삽입될 수 있는 핀 (핀 (185B)은 도 3 및 7에서 선형 슬롯 (183B)에서 나타나고; 선형 슬롯 (183A)에서 유사한 핀이 있음)을 포함할 수 있다. 선형 슬롯에서의 핀의 위치는 예를 들어, 너트를 사용하여 제 위치에서 핀을 고정시키기에 앞서 조정될 수 있다. 이는 국부 가열 디바이스 (110) 및 반사기 (176)의 높이가 갭 (108) (도 3)에 대해 조정 가능하는 것을 허용할 것이다. 일반적으로, 국부 가열 디바이스 (110)가 유리 시트의 굽힘 구역에 가까울수록, 유리 시트의 굽힘 구역에서 형성될 수 있는 굽힘 반경은 작아지게 되고, 그 반대로도 된다. 유리 시트의 굽힘 구역에서 형성된 굽힘의 반경은 가열된 굽힘 구역에서 열적 구배 프로파일 및 연관된 점도 프로파일에 따라 자연스럽게 스플레인될 것이다.
유리 시트 (10)에 국부적 굽힘을 형성하는 방법은 도 5에 나타난 바와 같이, 유리 시트 (10)의 굽힘 구역 (12)이 형성 갭 (108)에 위치되고 유리 시트 (10)의 날개 구역 (14, 16)이 유리 시트 지지 판 (106L, 106R) 상에 놓이도록, 유리 시트 (10)를 관절형 프레임 (102) 상에 위치시키는 단계를 포함한다. 유리 시트는 그 후에 오븐에서 균일하게 예열된다. 오븐은 190으로 도시되고 원하는 예열 온도로 유리 시트를 균일하게 가열하기 위해 임의의 적합한 가열 기기 (192)를 포함할 수 있다. 예열 온도는 유리 시트의 굽힘 온도보다 낮은 온도이다. 예열 온도는 전이 점 (transition point) 내지 유리의 어닐링 점보다 다소 높은 온도일 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 시트 (10)는 유리의 점도가 1013 내지 1012. 5 P의 범위에 있는 예열 온도로 예열될 수 있다.
유리 시트 (10)가 원하는 예열 온도에 도달한 이후에, 국부 가열 디바이스 (110)는 유리 시트 (10)의 굽힘 구역 (12)을 굽힘 온도로 국부적으로 가열시키기 위해 동작된다. 굽힘 온도는 유리를 손상시킴 없이 신속하게 예를 들어, 10 초 이하로 유리가 굽혀질 수 있는 온도이다. 굽힘 온도는 예를 들어 1011.4 내지 1011 P의 범위의 유리 점도에 대응될 수 있다. 굽힘 구역 (12)이 굽힘 온도로 국부적으로 가열되는 동안, 유리 시트 (10)의 날개 구역 (14, 16)은 실질적으로 예열 온도로 유지될 것이다. 예를 들어, 유리 시트 (10)가 이전에 언급된 유리 유형으로 이루어지는 경우, 유리 시트 (10)의 날개 구역 (14, 16)은 580 내지 630 ℃로 유지될 수 있는 반면, 굽힘 구역 (12)은 660 내지 690 ℃의 범위의 온도로 국부적으로 가열된다. 굽힘 구역 (12)은 예를 들어, 열선 가열기 또는 복사 가열을 사용하여, 2 내지 4 분으로 원하는 굽힘 온도를 도달할 수 있다.
굽힘 구역 (12)이 굽힘 온도에 도달한 이후에, 굽힘 구역 (12)은 굽힘 구역 (12)에서 굽힘이 형성되는 기간 동안 굽힘 온도로 유지된다. 이러한 기간은 예를 들어, 10 내지 60 초일 수 있다. 굽힘은 도 8에 나타난 바와 같이, 프레임 세그먼트 (102R)를 향하여 프레임 세그먼트 (102L)를 피봇함으로써 굽힘 구역 (12)에 형성된다. 프레임 세그먼트 (102L)는 예를 들어, 커맨드 트리거 (co㎜and trigger) 또는 다른 편리한 활성화 수단을 사용하여 레버 (142)에 외력을 가함으로써, 프레임 세그먼트 (102R)를 향하여 피봇될 수 있다. 프레임 세그먼트 (102L)가 프레임 세그먼트 (102R)를 향해 피봇될 시에, 관절형 프레임 (102)은 유리 시트의 날개 구역 (14, 16)에 굽힘력을 가하여, 굽힘 구역 (12)에서 국부적 굽힘을 초래할 것이다. 국부적 굽힘의 프로파일은 굽힘 구역 (12)에서 열적 구배 프로파일에 의존할 것이며, 그리고 국부적 굽힘의 각도는 프레임 세그먼트 (102L, 102R) 사이의 최종 각도에 의존할 것이다. 굽힘이 형성된 이후에, 프레임 세그먼트 (102L, 102R)는 유리 시트 (10)가 냉각되는 것을 허용하는 동안 최종 각도로 유지된다.
굽힘 유리 시트, 또는 형상화된 유리 제품 (10')은 유리 시트의 냉각 이후에 관절형 프레임 (102)으로부터 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 형상화된 유리 제품은 국부적 굽힘을 따라 분리되어 2 개의 절반 생산품을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 장치 (100)는 한 굽힘 사이클로 여러 개의 형상화된 유리 제품을 형성하기 위해 갖추어질 수 있다. 이는 여러 개의 유리 시트를 나란하게 지지하도록 관절형 프레임 (102)을 구성함으로써 이행될 수 있고, 이 경우에, 굽힘 사이클 동안에 국부적 굽힘은 상기에서 기재된 바와 같이 단일 유리 시트에 국부적 굽힘을 형성하는 것과 유사한 방식으로 유리 시트에 동시에 형성될 수 있다.
도 9는 본원에 기재된 장치 및 방법에 의해 형성된 굽힘 유리 시트의 이미를 나타낸다. 이미지는 반사 측정 기술에 의해 얻어졌으며, 유리 시트의 평평한 날개 구역 (14", 16")에서 어떠한 광학 왜곡도 없다는 것을 나타낸다. 비교 목적을 위해, 도 10은 등온 새깅 공정에 의해 형성된 굽힘 유리의 이미지를 나타낸다. 도 10에 나타난 이미지에서, 유리 시트의 평평한 날개 구역 (214, 216)에서 가시적인 광학 왜곡이 있다.
여기에 기재된 구체화된 장치 및 방법은 유리-계 제품을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 제품은 얇은 유리 기판에 적어도 하나의 굽힘을 가진 얇은 유리 기판을 포함하고, 이 경우에 상기 굽힘은 기재된 장치 및 방법에 의해 형성된다. 굽힘 방법은, 굽힘 구역 외부의 유리가 연화점 이하의 온도로 유지되고 그리고/또는 장치에 의해 고정 또는 위치되기 때문에, 다른 공정에서 일어나는 광학 왜곡을 겪지 않는 형상화된 유리부를 제공한다.
특히 관심사는 차량 인테리어, 그 예로 기차, 자동차 (예를 들어, 자가용, 트럭, 버스 등), 항해선 (보트, 선박, 잠수함 등) 및 항공기 (예를 들어, 드론, 비행기, 제트기, 헬리콥터 등)에 대해 본원에 기재된 공정으로 이루어진 제품의 사용이다. 도 11은 차량 인테리어 시스템 (1100, 1200, 및 1300)의 3 개의 상이한 실시예를 포함하는 차량 인테리어 (1010) 예제를 제공한다. 차량 인테리어 시스템 (1100)은 디스플레이 (1130)를 옵션으로 포함할 수 있는, 곡선형 표면 (1120)을 갖는 센터 컨솔 베이스 (1110)를 포함한다. 차량 인테리어 시스템 (1200)은 곡선형 표면 (1220)을 갖는 대시보드 베이스 (1210)를 포함한다. 대시보드 베이스 (1210)는 통상적으로 곡선형 표면도 포함할 수 있는 인스트루먼트패널 (1240)을 포함한다. 대시보드 베이스, 및 일부 실시예에서 인스트루먼트패널은 디스플레이 (1230)를 포함할 수 있다.　차량 인테리어 시스템 (1300)은 곡선형 표면 (1320)을 갖는 대시보드 스티어링 휠 베이스 (1310), 및 옵션의 디스플레이 (1330)를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 차량 인테리어 시스템은 아암 레스트, 필라, 시트 백, 플로어 보드, 헤드레스트, 도어 페널, 또는 곡선형 표현을 포함하는 차량 인테리어의 임의의 부분인 베이스를 포함할 수 있다.
차량 인테리어 시스템 (1100, 1200, 및 1300)은 곡선형 표면 상에 배치된, 여기에 기재된 공정에 의해 형상화된 유리 기판을 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 기판은 곡선형 표면 상에 제거 가능하게 배치된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 제거 가능하게는 유리 기판 곡선형 표면에 영구적으로 부착 또는 결합되지 않아, 이로써 아래에 있는 곡선형 표면을 손상시킴 없이 제거될 수 있는 것을 의미한다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 기판은, 1 N/cm 이상 (예를 들어, 1.5 N/cm 이상, 2 N/cm 이상, 2.5 N/cm 이상, 3 N/cm 이상, 3.5 N/cm 이상, 4 N/cm 이상, 4.5 N/cm 이상, 또는 5 N/cm 이상)의 박리력이 Pressure-Sensitive Adhesive Tapes의 Peel Adhesion에 대한 ASTM D 3330 Test의 Test Method F 하에서 유리 기판을 곡선형 표면으로부터 박리하는데 필요하도록, 곡선형 표면에 일시적으로 고정된다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 기판을 곡선형 표면으로부터 박리하는데 필요한 박리력은 20 N/cm 미만, 또는 약 10 N/cm 미만이다.
하나 이상의 실시예에서, 유리 기판은 곡선형 표면 (1120, 1220, 1320)의 곡률과 일치하는 곡률을 가지기 위해 형성된다. 하나 이상의 실시예에서, 곡선형 표면 (1120, 1220, 1320)은 약 200 ㎛ 내지 100 ㎜의 범위의 곡률 반경을 가진다. 여기에 사용되는 바와 같이, 곡선형 표면의 곡률 반경이, 유리 기판이 배치되는 구역에 걸쳐 변화될 때, 여기에서 언급된 곡률 반경은 유리 기판이 배치되는 곡선형 표면의 최소 곡률 반경이다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 기판은 곡선형 표면의 곡률 반경의 10% 내 (예를 들어, 약 10 % 이하, 약 9 % 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 5% 이하)에 있는 반경 곡률을 나타낸다. 예를 들어, 곡선형 표면이 90 ㎜의 곡률 반경을 나타내는 경우, 유리 기판은 약 81 ㎜ 내지 약 99 ㎜의 범위의 곡률 반경을 가지도록 냉각-형성된다. 일부 실시예에서, 곡선형 표면의 곡률 반경은 약 200 ㎛ 내지 약 100 ㎜, 약 350 ㎛ 내지 약 100 ㎜, 약 500 ㎛ 내지 약 100 ㎜, 약 1 ㎜ 내지 약 100 ㎜, 약 5 ㎜ 내지 약 100 ㎜, 약 10 ㎜ 내지 약 100 ㎜, 약 25 ㎜ 내지 약 100 ㎜, 약 50 ㎜ 내지 약 100 ㎜, 200 ㎛ 내지 약 50 ㎜, 약 350 ㎛ 내지 약 50 ㎜, 약 500 ㎛ 내지 약 50 ㎜, 약 1 ㎜ 내지 약 50 ㎜, 약 5 ㎜ 내지 약 50 ㎜, 약 10 ㎜ 내지 약 50 ㎜, 약 25 ㎜ 내지 약 50 ㎜, 200 ㎛ 내지 약 25 ㎜, 약 350 ㎛ 내지 약 25 ㎜, 약 500 ㎛ 내지 약 25 ㎜, 약 1 ㎜ 내지 약 25 ㎜, 약 5 ㎜ 내지 약 25 ㎜, 또는 약 10 ㎜ 내지 약 25 ㎜의 범위일 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 곡선형 표면 (1120, 1220, 1320)은 도 11에 나타난 바와 같이 디스플레이 (1130, 1230, 1330)를 포함하며, 그리고 유리 기판은 디스플레이 상에 적어도 부분적으로 배치된다. 그러한 실시예에서, 유리 기판은 디스플레이 상에서 커버 유리를 형성한다. 일부 실시예에서, 디스플레이는 터치 기능성을 포함할 수 있으며, 그러한 기능성은 적어도 부분적으로 디스플레이를 커버하는 유리 기판을 통해 액세스될 수 있다. 일부 실시예에서, 곡선형 표면 (1110, 1210, 1310)은 디스플레이에 연관되지 않은 터치 기능성을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 그러한 기능성은 곡선형 표면을 커버하는 유리 기판을 통해 액세스될 수 있다. 다른 실시예에서, 유리 기판은 하나 이상의 컷아웃을 추가로 포함할 수 있고, 유리 기판은 디스플레이 또는 차량 인테리어의 영역을 커버하며, 그리고 유리에서 하나 이상의 컷아웃은 하나 이상의 노브 (knobs), 버튼, 컨트롤 패드 또는 차량 사용자에 액세스할 수 있는 다른 컨트롤 디바이스의 설치를 허용할 수 있다.
본 발명이 제한된 수의 실시예에 대해 기재되었지만, 본원의 이익을 가지는 통상의 기술자가 인식할 바와 같이, 다른 실시예는 여기에 개시된 바와 같이 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있다. 이에 따라서, 본 발명의 권리 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (30)

  1. 유리 시트 (10)에 국부적 굽힘을 형성하는 장치 (100)에 있어서,
    관절형 프레임 (102) - 상기 관절형 프레임은 다음을 포함함:
    제 1 프레임 세그먼트 (102L);
    상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)에 인접 배치된 제 2 프레임 세그먼트 (102R), 여기서 상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L) 및 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R) 중 적어도 하나는, 상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)와 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R) 사이의 각도가 상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)와 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R) 사이에서 상대 피봇 운동에 의해 조정 가능하도록 피봇 가능함;
    상기 유리 시트 (10)의 제 1 날개 구역을 지지하기 위해 상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L) 상에 장착된 제 1 유리 시트 지지 판 (106L), 여기서 상기 제 1 유리 시트 지지 판 (106L)은 제 1 판 말단 (106L1)을 가짐; 및
    상기 유리 시트 (10)의 제 2 날개 구역을 지지하기 위해 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R) 상에 장착된 제 2 유리 시트 지지 판 (106R), 여기서 상기 제 2 유리 시트 지지 판 (106R)은, 상기 제 1 판 말단 (106L1)과 대향 관계를 가지고 상기 유리 시트 (10)의 굽힘 구역에 대응하는 크기를 가진 갭 (108) 만큼 상기 제 1 판 말단 (106L1)으로부터 이격된 제 2 판 말단 (106R1)을 가짐;
    여기서 상기 유리 시트 (10)의 굽힘 구역은, 상기 유리 시트 (10)의 제 1 및 제 2 날개 구역이 상기 제 1 유리 시트 지지 판 (106L) 및 상기 제 2 유리 시트 지지 판 (106R) 각각 상에 지지될 때, 상기 갭 (108)에 노출됨;
    여기서 상기 갭 (108)은 상기 국부적 굽힘이 상기 굽힘 구역을 접촉함 없이 상기 유리 시트 (10)의 굽힘 구역에 형성될 수 있는 비-접촉 형성 구역을 정의함;
    상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)와 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R) 사이의 선택 각도를 형성하기 위해, 상기 프레임 세그먼트 (102L) 중 적어도 하나를 다른 프레임 세그먼트 (102R)에 대해서 피봇되는 적어도 하나의 관절 메커니즘 (130); 및
    상기 갭 (108)에 노출된 유리 시트 (10)의 굽힘 구역을 국부적으로 가열하는, 상기 갭 (108) 근방 배치된 국부 가열 디바이스 (110);를 포함하는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    이격 관계에 있는 2 개의 스탠드 (104A, 104B)를 더욱 포함하며,
    상기 관절형 프레임 (102)은 상기 2 개의 스탠드 사이에 배치되고 상기 2 개의 스탠드에 결합되며, 그리고
    상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)는 상기 2 개의 스탠드에 대해 회전 가능한, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R)는 상기 2 개의 스탠드s (104A, 104B)에 부착되고, 상기 2 개의 스탠드에 대해 회전 가능하지 않는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 선택 각도가 상기 제 1 프레임 세그먼트와 상기 제 2 프레임 세그먼트 사이에서 형성되면, 상기 제 1 프레임 세그먼트의 피봇을 제한하기 위해, 상기 2 개의 스탠드 (104A) 중 적어도 하나 상에 배치된 조정 가능한 스토퍼 (158A)를 더욱 포함하는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 2 개의 스탠드 (104A, 104B)에 장착된 2 개의 베어링 조립체 (128A, 128B) 및 상기 베어링 조립체 각각에 회전 가능하게 지지된 샤프트 (134A, 134B)를 더욱 포함하며,
    상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)는, 상기 샤프트 (134A, 134B)의 회전이 상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)의 피봇을 야기시키도록 상기 샤프트 각각에 결합되는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 샤프트 (134B) 중 하나는 상기 적어도 하나의 관절 메커니즘 (130)에 결합되며, 그리고
    양쪽 샤프트 (134A, 134B)가 상기 적어도 하나의 관절 메커니즘 (130)을 사용하여 회전 가능하도록, 양쪽 샤프트 (134A, 134B)는 상기 관절형 프레임 (102)에 걸쳐 연장되는 트랜스버스 연결 바 (transvers linking bar, 146)에 결합되는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 베어링 조립체 (128A, 128B) 각각은 오프셋 베어링 (132A, 132B)을 포함하는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)가 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R)에 대해 피봇되고 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102R)에 대해 상기 선택 각도를 유지할 시에, 상기 제 1 프레임 세그먼트 (102L)의 중량을 밸런싱하고 상기 장치 (100)를 안정된 위치로 유지시키는 카운터웨이트 (162A, 162B)를 더욱 포함하는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유리 시트 지지 판 (106L, 106R) 각각은 유리 또는 유리-세라믹 물질로 이루어진, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유리 시트 지지 판 (106L, 106R) 각각은 32 x 10-7 C-1 이하의 열 팽창 계수 및 적외선 범위에서의 적어도 70%의 투과율을 가진 투과 물질로 이루어지는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트 (10) 전체를 예열 온도로 가열하기 위해, 상기 국부 가열 디바이스 (110)와는 다른 가열 디바이스 (192)를 더욱 포함하는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 국부 가열 디바이스 (110)는 열선 가열기를 포함하는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 국부 가열 디바이스 (110)로부터의 열을 상기 갭 (108)을 향해 반사시키는 위치에서, 상기 갭 (108) 및 국부 가열 디바이스 (110) 근방 배치된 반사기 (176)를 더욱 포함하는, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 갭 (108)에 대하여 상기 반사기 (176)의 높이 및 상기 국부 가열 디바이스 (110)의 높이는 조정 가능한, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 반사기 (176)는 상기 국부 가열 디바이스 (110)로부터 상기 갭 (108)을 향해 반사된 열의 방향을 조정하기 위해, 상기 갭 (108)에 대해 회전 가능한, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 관절형 프레임 (102)은 상기 제 1 및 제 2 프레임 세그먼트 (102L, 102R)가 동일 평면에 놓인 평평한 위치를 가지며, 상기 관절형 프레임 (102)은 상기 평평한 위치에 있을 때 수평에 대해 경사진, 유리 시트 굽힘 형성 장치.
  17. 유리 시트 (10)를 굽히는 방법에 있어서,
    상기 유리 시트 (10)의 제 1 날개 구역 (14)의 표면을, 관절형 프레임 (102)의 제 1 프레임 세그먼트 (102L)에 부착된 제 1 유리 시트 지지 판 (106L)의 표면과 접촉하게 위치시킴으로써, 상기 유리 시트 (10)의 제 1 날개 구역 (14)을 지지하는 단계, 여기서 상기 제 1 유리 시트 지지 판 (106L)은 제 1 판 말단 (106L1)을 가짐;
    상기 유리 시트 (10)의 제 2 날개 구역 (16)의 표면을, 상기 관절형 프레임 (102)의 제 2 프레임 세그먼트 (102R)에 부착된 제 2 유리 시트 지지 판 (106R)의 표면과 접촉하게 위치시킴으로써, 상기 유리 시트 (10)의 제 2 날개 구역 (16)을 지지하는 단계, 여기서 상기 제 2 유리 시트 지지 판 (106R)은, 상기 제 1 판 말단 (106L1)과 대향 관계를 가지고 갭 (108) 만큼 상기 제 1 판 말단 (106L1)으로부터 이격된 제 2 판 말단 (106R1)을 가짐;
    상기 제 1 날개 구역과 상기 제 2 날개 구역 (14, 16) 사이에 있는 상기 유리 시트 (10)의 굽힘 구역 (12)을, 상기 굽힘 구역 (12)을 물리적으로 지지함 없이 상기 갭 (108)에 위치시킴으로써 상기 유리 시트 (10)의 지지되지 않는 굽힘 구역을 형성하는 단계;
    상기 유리 시트 (10) 전체를 선택 예열 온도로 가열하는 단계;
    상기 선택 예열 온도보다 높은 굽힘 온도로 상기 유리 시트 (10)의 지지되지 않은 굽힘 구역 (12)을 국부적으로 가열하되, 상기 굽힘 온도보다 낮은 온도로 상기 유리 시트 (10)의 지지된 날개 구역 (14, 16)을 유지시키는 동안 가열하는 단계; 및
    상기 지지되지 않는 굽힘 구역 (12)이 상기 굽힘 온도로 있는 동안 상기 제 1 프레임 세그먼트와 상기 제 2 프레임 세그먼트 (102L, 102R) 사이의 상대 피봇 운동에 의해 상기 관절형 프레임 (102)을 굽힘 위치로 이동하는 단계, 여기서 상기 이동하는 관절형 프레임 (102)은 상기 유리 시트 (10)에 굽힘력을 가하고, 상기 지지되지 않은 굽힘 구역 (12)에 가해진 국부 열 및 굽힘력은 상기 굽힘 구역에서 선택 프로파일을 가진 굽힘을 형성함;를 포함하는, 유리 시트 굽힘 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 관절형 프레임 (102)을 굽힘 위치로 이동하는 단계는 상기 관절형 프레임 (102)을 평평한 위치로부터 굽힘 위치로 이동하는 단계를 포함하는, 유리 시트 굽힘 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 유리 시트 (10) 전체를 예열 온도로 가열하는 단계는, 상기 유리 시트 (10) 전체를, 상기 유리 시트 (10)가 1013 내지 1012. 5 P의 범위의 점도를 가진 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 유리 시트 굽힘 방법.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 지지되지 않은 굽힘 구역 (12)을 국부적으로 가열하는 단계는, 상기 지지되지 않은 굽힘 구역 (12)을, 상기 지지되지 않은 굽힘 구역 (12)에서의 유리 시트 (10)의 일 부분이 1011.4 내지 1011 P의 범위의 점도를 가진 온도로 국부적으로 가열하는 단계를 포함하는, 유리 시트 굽힘 방법.
  21. 청구항 17에 있어서,
    상기 유리 시트 (10)는 소다 석회, 알루미노실리케이트, 알칼리 알루미노실리케이트, 알루미노-보로실리케이트, 또는 알칼리-보로-알루미노실리케이트 유리를 포함하는, 유리 시트 굽힘 방법.
  22. 곡선형 표면을 포함한 베이스; 및
    상기 곡선형 표면 상에 제거 가능하게 배치된 유리 기판, 여기서 상기 곡선형 표면 및 상기 유리 기판 각각은 서로 10% 내의 곡률 반경을 가짐;을 포함하는, 차량 인테리어 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 베이스는 센터 컨솔, 대시보드, 아암 레스트, 필라, 시트 백, 플로어 보드, 헤드레스트, 도어 패널 및 스티어링 휠 중 어느 하나를 포함하는, 차량 인테리어 시스템.
  24. 청구항 22 또는 23에 있어서,
    상기 곡선형 표면은 디스플레이를 포함하며, 상기 유리 기판은 상기 디스플레이 상에 적어도 부분적으로 배치되는, 차량 인테리어 시스템.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 디스플레이는 터치 스크린을 포함하며, 상기 유리 기판은 상기 터치 스크린 상에 적어도 부분적으로 배치되는, 차량 인테리어 시스템.
  26. 청구항 22 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 제 1 주요 표면, 상기 제 1 주요 표면과 대향하는 제 2 주요 표면, 및 상기 제 1 주요 표면과 상기 제 2 주요 표면과 연결된 보조 (minor) 표면을 포함하며,
    상기 제 1 주요 표면과 상기 제 2 주요 표면 사이의 거리로서 두께가 정의되고,
    상기 두께와 직각을 이루는 제 1 또는 제 2 주요 표면 중 하나의 제 1 치수로서 폭이 정의되며, 그리고
    상기 두께 및 상기 폭 둘 다와 직각을 이루는 제 1 또는 제 2 주요 표면 중 하나의 제 2 치수로서 길이가 정의되고, 상기 두께는 1.5 ㎜ 이하인, 차량 인테리어 시스템.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 폭은 약 5 cm 내지 약 250 cm의 범위에 있고, 상기 길이는 약 5 cm 내지 약 250 cm인, 차량 인테리어 시스템.
  28. 청구항 22 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 하나 이상의 컷아웃을 가지는, 차량 인테리어 시스템.
  29. 청구항 22 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 굽힘 영역의 곡률 반경은 약 200 ㎛ 내지 약 100 ㎜인, 차량 인테리어 시스템.
  30. 청구항 22 내지 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 강화 유리 기판을 포함하는, 차량 인테리어 시스템.
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