KR20230154917A - 유리계 물품을 성형하는 순차적 가압 장치 및 방법 - Google Patents

유리계 물품을 성형하는 순차적 가압 장치 및 방법 Download PDF

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스티븐 로이 버데트
패트릭 마이클 손튼
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

유리계 물품을 형성하는 방법은 제1 몰딩 부재 상에 용융 유리를 놓는 단계, 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재를 서로를 향해 이동시켜 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재 사이에 용융 유리를 가압하는 단계를 포함한다. 용융 유리 가압 단계는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해 나머지 부분에 대해 제1 및 제2 몰딩 부재 중 하나의 일 부분을 이동시키는 단계, 및 제1 감소 면적 가압 존의 형성 이후, 용융 유리가 제1 몰딩 부재와 제2 몰등 부재 사이에 압축되는 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해 나머지 부분에 대해 일 부분을 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

유리계 물품을 성형하는 순차적 가압 장치 및 방법
본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2021년 3월 5일자로 출원된 미국 가출원 제63/156,978호의 우선권 주장 출원이며, 상기 가출원의 내용은 여기에 전반적으로 병합된다.
본 명세서는 일반적으로 유리계 물품을 성형하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
얇은 유리계 물품은 소비자 전자 디바이스에 다양한 용도로 사용된다. 특정 용도에서는 유리계 물품이 두께 변화, 곡선 주변 및/또는 관통 특징과 같은 복잡한 형상으로 형성되어야 할 수도 있다. 이러한 복잡한 기하학적인 구조는 특정 기존 제조 공정을 부적합하게 만든다. 예를 들어, 미리 성형된 시트를 몰드에 가압하여 시트가 재형상화되는 리포밍 공정은 특정 응용 분야에 필요한 두께 변화를 갖는 유리계 물품을 생산하지 못할 수도 있다. 따라서, 특정 응용 분야를 위한 원하는 형상을 갖는 유리계 물품의 생산은 통상적으로 용융 유리가 원하는 표면 형상을 갖는 몰드 상에 배치되고 후속으로 가압하여 유리계 물품을 성형하는 가압 성형 공정을 포함할 수 있다.
기존의 가압 성형 기술은 생산되는 유리계 물품의 두께 관점에서 제한된다. 특정 유리계 물품을 생산하기 위한 가압 공정에 필요한 힘은 유리계 물품의 볼륨 및 두께 둘 다에 따라 크게 달라진다. 용융 유리가 가압됨에 따라, 유리는 몰드 중앙으로부터 외부로 유동하여 유리계 물품의 주변을 성형해야 한다. 유리계 물품의 원하는 두께가 감소함에 따라, 이 유동에 대한 채널 크기가 감소하고 흐름 저항이 증가하므로 이러한 유동을 도입하는데 필요한 가압력이 크게 증가한다. 기존 가압 장치는 이러한 힘 제약이 주어지면 특정 기하학적인 구조를 단순하게 생성할 수 없다.
본 개시의 제1 관점은 유리계 물품을 형성하는 방법을 포함하며, 상기 방법은: 제1 몰딩 부재의 제1 가압 표면 상에 용융 유리를 놓는 단계; 제1 몰딩 부재를, 제1 가압 표면을 향한 제2 가압 표면을 포함한 제2 몰딩 부재와 정렬하여 위치시키는 단계; 및 상기 제1 몰딩 부재와 상기 제2 몰딩 부재를 서로를 향해 이동시켜, 제1 가압 표면과 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리를 가압하는 단계;를 포함한다. 상기 용융 유리를 가압하는 단계는: 상기 제1 가압 표면과 상기 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리가 압축되는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 일 부분이 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 미리 결정된 제1 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 일 부분을 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 나머지 부분에 대해 이동시키는 단계; 상기 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 제1 가압 표면과 상기 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리가 압축되는 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 나머지 부분이 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 미리 결정된 제2 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 일 부분을 상기 나머지 부분에 대해 이동시키는 단계;를 포함한다.
본 개시의 제2 관점은 제1 관점에 따른 방법을 포함하며, 미리 결정된 제1 및 제2 최소 이격 거리는 서로 동일하고 유리계 물품의 적어도 일 부분의 원하는 두께에 대응한다.
본 개시의 제3 관점은 제1 관점 또는 제2 관점에 따른 방법을 포함하며, 상기 원하는 두께는 1.2 mm 이하이다.
본 개시의 제4 관점은 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 용융 유리가 원하는 형상으로 응고되도록 냉각 기간 이후에 제1 및 제2 몰딩 부재를 서로로부터 후퇴시키는 단계를 더욱 포함하며, 상기 제1 및 제2 몰딩 부재를 서로로부터 후퇴시키는 단계는 상기 일 부분 또는 상기 나머지 부분을 제1 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 독립적으로 이동시켜, 상기 독립적으로 이동된 부분 또는 나머지 부분이 더 이상 용융 유리와 접촉하지 않도록 하는 단계를 포함한다.
본 개시의 제5 관점은 제1 관점 내지 제4 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 일 부분 및 나머지 부분은 공통 중심 축을 공유한다.
본 개시의 제6 관점은 제1 관점 내지 제5 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 일 부분은 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나 내에서 중앙에 배치되며, 그리고 상기 나머지 부분은 상기 일 부분을 원주 방향으로 둘러싼다.
본 개시의 제7 관점은 제1 관점 내지 제6 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제1 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제1 크기를 가진 힘을 가하고; 상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제2 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제2 크기를 가진 힘을 가하며; 그리고 상기 제1 크기와 상기 제2 크기 간의 차는 제1 크기의 15% 이하이다.
본 개시의 제8 관점은 제1 관점 내지 제7 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 몰딩 부재는 캐비티를 정의하는 몰드를 포함하며, 그리고 상기 제2 몰딩 부재는 제1 및 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 캐비티에 삽입된 플런저(plunger)를 포함한다.
본 개시의 제9 관점은 제1 관점 내지 제8 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 일 부분은 몰드의 중앙 부분을 포함하며, 그리고 상기 나머지 부분은 몰드의 주변 부분을 포함한다.
본 개시의 제10 관점은 제1 관점 내지 제9 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 주변 부분은 상기 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재 간의 가변 이격 거리가 제2 감소 면적 가압 존에서 형성하도록 곡선 세그먼트를 포함한다.
본 개시의 제11 관점은 제1 관점 내지 제10 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 일 부분은 플런저의 중앙 부분을 포함하며, 그리고 상기 나머지 부분은 플런저의 주변 부분을 포함한다.
본 개시의 제12 관점은 제1 관점 내지 제11 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 유리계 물품은 적어도 하나의 가변 두께를 포함한다.
본 개시의 제13 관점은 제1 관점 내지 제12 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 용융 유리를 가압하는 단계는, 상기 제2 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 제1 가압 표면과 상기 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리가 압축되는 제3 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 하나의 적어도 하나의 추가 부분이 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 미리 결정된 제3 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 적어도 하나의 추가 부분을 상기 일 부분과 상기 나머지 부분에 대해 이동시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 제14 관점은 적어도 하나의 가변 두께를 가진 유리계 물품을 형성하는 방법을 포함하고, 상기 방법은: 제1 몰딩 부재의 제1 가압 표면의 중앙 영역 상에 용융 유리를 놓는 단계; 상기 용융 유리가 압축되는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 제1 및 제2 가압 표면의 일 부분이 서로로부터 미리 결정된 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 제2 몰딩 부재를 가압 속도로 제1 몰딩 부재를 향해 이동시키는 단계; 및 상기 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 용융 유리가 압축되는 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 제1 및 제2 가압 표면의 나머지 부분이 서로로부터 미리 결정된 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 제1 및 제2 몰딩 부재 중 하나의 중앙 부분을 주변 부분에 대해 이동시키는 단계;를 포함한다.
본 개시의 제15 관점은 제14 관점에 따른 방법을 포함하며, 상기 제2 몰딩 부재가 가압 속도로 이동하는 동안, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 중앙 부분이 주변 부분에 대해 이동하는 단계가 일어난다.
본 개시의 제16 관점은 제14 관점 또는 제15 관점에 따른 방법을 포함하며, 상기 미리 결정된 최소 이격 거리는 유리계 물품의 적어도 일 부분의 원하는 두께에 대응하며; 그리고 상기 원하는 두께는 1.2 mm 이하이다.
본 개시의 제17 관점은 제14 관점 내지 제16 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제1 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제1 크기를 가진 힘을 가하고; 상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제2 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제2 크기를 가진 힘을 가하며; 그리고 상기 제1 크기와 상기 제2 크기 간의 차는 제1 크기의 15% 이하이다.
본 개시의 제18 관점은 제14 관점 내지 제17 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 몰딩 부재는 캐비티를 정의하는 몰드를 포함하며, 그리고 상기 제2 몰딩 부재는 제1 및 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 캐비티에 삽입된 플런저(plunger)를 포함한다.
본 개시의 제19 관점은 제14 관점 내지 제18 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 중앙 부분 및 주변 부분은 몰드의 구성 요소이다.
본 개시의 제20 관점은 제14 관점 내지 제19 관점 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하며, 상기 중앙 부분은 평면 표면을 포함하고, 상기 주변 부분은 곡선 세그먼트를 포함한다.
본 개시의 제21 관점은 유리계 물품을 제조하는 가압 성형 장치를 포함하며, 가압 성형 장치는 용융 유리를 수용하기 위해 위치된 제1 가압 표면을 포함하는 제1 몰딩 부재; 및 제2 가압 표면을 포함하는 제2 몰딩 부재;를 포함하며, 상기 제2 몰딩 부재는 가압 방향으로 제1 몰딩 부재에 대해 이동 가능하며, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 적어도 하나는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 가압 시퀀스 동안, 제1 및 제2 가압 표면의 서로 다른 세그먼트가 서로 다른 시점에서 용융 유리를 압축하도록, 상기 제1 부분은 가압 방향으로 상기 제2 부분에 대해 이동 가능하다.
본 개시의 제22 관점은 제21 관점에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 상기 용융 유리가 압축되는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 제1 부분은, 상기 제1 가압 표면의 일부가 제1 가압 표면의 제1 세그먼트로부터 미리 결정된 제1 최소 이격 거리만큼 오프셋되도록, 제2 부분에 대해 이동가능하다.
본 개시의 제23 관점은 제21 또는 제22 관점에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 상기 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 용융 유리가 압축되는 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 제1 부분은, 제1 및 제2 가압 표면의 제2 부분이 미리 결정된 제2 최소 이격 거리만큼 분리되도록, 제2 부분에 대해 이동 가능하다.
본 개시의 제24 관점은 제21 내지 제23 관점 중 어느 하나에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 상기 제1 및 제2 미리 결정된 최소 이격 거리는 서로 동일하고, 유리계 물품의 적어도 일부의 원하는 두께에 대응한다.
본 개시의 제25 관점은 제21 내지 제24 관점 중 어느 하나에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 원하는 두께는 1.2 mm 이하이다.
본 개시의 제26 관점은 제21 내지 제25 관점 중 어느 하나에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 제1 몰딩 부재는 캐비티를 정의하는 몰드를 포함하며, 제2 몰딩 부재는 제1 및 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 캐비티에 삽입된 플런저를 포함한다.
본 개시의 제27 관점은 제21 내지 제26 관점 중 어느 하나에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 제1 부분은 상기 몰드의 중앙 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 상기 몰드의 주변 부분을 포함한다.
본 개시의 제28 관점은 제21 내지 제27 관점 중 어느 하나에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 상기 주변 부분은 곡선 세그먼트를 포함한다. 본 개시의 제29 관점은 제21 내지 제28 관점 중 어느 하나에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 상기 제1 부분은 상기 플런저의 중앙 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 상기 플런저의 주변 부분을 포함한다.
본 개시의 제29 관점은 제21 내지 제28 관점 중 어느 하나에 따른 가압 성형 장치를 포함하며, 상기 제1 부분은 플런저의 중앙 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 플런저의 주변 부분을 포함한다.
청구된 주제의 추가 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에 기재될 것이며 부분적으로는 해당 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해지거나, 다음의 상세한 설명, 청구항, 첨부 도면까지도 포함하여 여기에 설명된 실시예를 실시함으로써 인식될 수 있다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명 모두는 다양한 실시예를 설명하고 청구된 주제의 성격과 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 다양한 실시예의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되었으며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기술된 다양한 실시예를 예시하고, 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도면에 설명된 실시예는 본질적으로 예시적인 설명을 위한 것이며 청구범위에 의해 정의된 주제를 제한하려는 의도가 아니다. 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명은 다음의 도면과 함께 읽을 때 이해될 수 있으며, 여기서 유사한 구조는 유사한 참조 번호로 표시되고, 여기에서:
도 1a는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라, 용융 유리 소스으로부터 용융 유리를 수용하는 가압 성형 장치의 제1 몰딩 부재를 개략적으로 도시하고;
도 1b는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라, 도 1a에 도시된 제1 몰딩 부재 및 제1 감소 면적 가압 존에서 용융 유리를 가압하는 가압 성형 장치의 제2 몰딩 부재를 개략적으로 도시하고;
도 1c는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라, 원하는 형상을 갖는 유리계 물품을 형성하기 위해 제2 감소 면적 가압 존에서 용융 유리를 가압하는 도 1b에 도시된 제1 및 제2 몰딩 부재를 개략적으로 도시하고;
도 2는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라, 가압 성형 장치의 복수의 감소 면적 가압 존에서 용융 유리를 순차적으로 압축하여 유리계 물품을 성형하는 방법의 흐름도를 도시하고;
도 3a는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라, 제1 가압 시퀀스 동안 생성된 힘과 용융 유리가 복수의 감소 면적 가압 존에서 연속적으로 압축되는 제2 가압 시퀀스 동안 생성된 힘의 2-차원 시뮬레이션 결과의 플롯을 도시하고;
도 3b는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라, 도 3a에 도시된 제1 및 제2 가압 시퀀스의 결과를 시뮬레이션하는데 사용되는 가압 성형 장치의 몰딩 부재의 치수 플롯을 개략적으로 도시하고;
도 4a는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라, 가압 시퀀스로 3개의 감소 면적 가압 존을 형성하기 위한 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함하는 가압 성형 장치의 몰딩 부재를 개략적으로 도시하며; 그리고
도 4b는 여기에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4a에 도시된 몰딩 부재 부분의 치수 플롯을 개략적으로 도시한다.
이제 유리계 물품을 형성하기 위해 용융 유리를 순차적으로 가압하는 방법 및 장치의 다양한 실시예에 대해 자세히 참조할 것입니다. 가능할 때마다 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호를 사용하여 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭할 것이다. 실시예에서, 여기에 설명된 방법 및 장치는 가압 성형 장치의 몰딩 부재들 사이에 복수의 감소 면적 가압 존의 순차적인 형성을 포함하는 가압 시퀀스를 포함할 수 있다. 유리계 물품의 서로 다른 영역을 연속적으로 형성하기 위해, 각각의 감소 면적 가압 존이 형성될 시에 용융 유리가 압축된다. 이러한 감소 면적의 가압 존을 형성하기 위해, 가압 성형 장치의 몰딩 부재 중 적어도 하나는 복수의 부분(예를 들어, 적어도 일부 및 나머지 부분)을 포함할 수 있으며, 복수의 부분 중 적어도 하나는 몰딩 부재의 나머지 부분에 대해 이동 가능하다. 실시예에서, 예를 들어, 몰딩 부재 중 하나의 제1 부분은, 가압 표면의 일부가 다른 몰딩 부재로부터 미리 결정된 최소 이격 거리만큼 분리되어 제1 감소 면적 가압 존을 형성하도록 그의 제2 부분에 대해 이동할 수 있다. 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 후, 제1 부분은 다른 몰딩 부재와 함께 이동되어, 제1 감소 면적 가압 존 내에서 압축의 결과로서 외부로 유동하는 용융 유리를 압축하기 위해, 제1 감소 면적 가압 존을 둘러싸는 제2 감소 면적 가압 존을 형성할 수 있다.
몰딩 부재들 사이에 복수의 감소 면적 가압 존을 순차적으로 형성함으로써, 여기에 설명된 장치 및 방법은 압축 동안에 용융 유리에 대한 유동 경로 길이를 유익하게 감소시켜 특정 기하학적인 구조를 달성하는데 필요한 힘의 크기를 낮춘다. 용융 유리가 압축될 시에, 가장 뜨거운 유리가 외부로 유동된다. 이를 고려할 때, 여기에 기술된 가압 시퀀스 내에서, 제1 감소 면적 가압 존 내에 압축된 가장 뜨거운 용융 유리는 외부로 유동하여 제2 (및/또는 제3) 감소 면적 가압 존 내에서 후속 압축을 위해 이로부터 토출될 수 있다. 그 결과, 제2 감소 면적 가압 존 내에서 압축된 용융 유리는 분할되지 않은 몰딩 부재로 유사한 영역에서 가압된 용융 유리에 비해 점도가 상대적으로 낮을 수 있다. 이러한 점도 감소는 특정 두께를 갖는 유리계 물품을 제조하는데 필요한 힘의 양을 추가로 감소시킬 수 있다.
여기에 기술된 방법 및 장치에 의해 용이하게 된 감소 면적 가압 존에 대한 가압력의 집중은 현재의 가압 성형 기술로는 생산할 수 없는 유리계 물품의 생산을 촉진시킨다. 기존의 가압 성형 기술은 생산되는 부품이 임계치(예를 들어, 40 cm2 이상, 50cm2 이상) 이상의 단면적을 포함한다면, 1.4 mm 이하의 두께를 갖는 유리계 물품을 생산할 수 없다. 여기에 기술된 방법 및 장치는 이러한 힘 크기 제약을 제거함으로써, 상대적으로 큰 단면적(예를 들어, 50 cm2 이상, 60 cm2 이상, 70 cm2 이상, 80 cm2 이상, 90 cm2 이상)을 갖는, 이러한 두께(예를 들어, 1.5 mm 이하, 1.2 mm 이하, 1.1 mm 이하, 1.0 mm 이하)를 가진 유리계 물품을 생산할 수 있다. 힘 요구 사항을 낮춤으로써, 여기에 기술된 가압 성형 장치는 더 간단하고 저렴한 가압 장비를 포함할 수 있으며, 이에 따라 전체 제조 비용이 낮아진다.
또한, 달리 명시하지 않는 한, "상부", "하부", "외부", "내부" 등과 같은 용어는 편의를 위한 단어이며 제한적인 용어로 해석되어서는 아니됨을 이해하여야 한다. 추가적으로, 그룹이 요소 그룹 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 설명될 때마다, 그룹은 언급된 이들 요소 중 임의의 수를 개별적으로 또는 서로 조합하여 포함하거나, 본질적으로 구성하거나, 또는 구성할 수 있음을 이해하여야 한다. 유사하게, 그룹이 요소 그룹 또는 그 조합 중 적어도 하나로 구성되는 것으로 설명될 때마다, 그룹은 개별적으로 또는 서로 조합하여 언급된 이들 요소 중 임의의 수로 구성될 수 있음을 이해하여야 한다. 달리 명시하지 않는 한, 언급될 시의 값의 범위에는 범위의 상한과 하한 둘다는 물론 그 사이의 모든 범위가 포함된다. 여기에 사용된 바와 같이, 부정관사 "하나(a)", "한(an)" 및 대응하는 정관사 "그(the)"는 달리 명시하지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 또한, 명세서와 도면에 개시된 다양한 특징은 임의의 그리고 모든 조합으로 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.
여기에 사용되는 바와 같이, 용어 "유리계 물품"은 전체 또는 부분이 유리로 만들어진 임의의 물체를 포함하는 가장 넓은 의미로 사용된다. 유리계 물품은 유리 및 비-유리 재료의 라미네이트, 유리 및 결정질 재료의 라미네이트, 유리-세라믹(비정질 상 및 결정상을 포함)을 포함한다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 조성은 몰 퍼센트(mol%)로 표시된다.
"실질적으로" 및 "약" 용어는 임의의 정량적 비교, 값, 측정 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 고유한 불확실성 정도를 나타내기 위해 여기에서 사용될 수 있다는 점에 유의한다. 이들 용어는 또한 문제가 되는 주제의 기본 기능을 변경하지 않으면서 정량적 표현이 언급된 참고 문헌과 다를 수 있는 정도를 나타내기 위해 여기에서 사용된다.
달리 명시하지 않는 한, 모든 온도는 섭씨(℃) 단위로 표시된다.
일반적으로 도면을 참조하면, 예시는 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며, 개시 내용이나 이에 첨부된 청구범위를 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해될 것이다. 도면은 반드시 일정한 비율로 표시될 필요는 없으며, 도면의 특정 특징과 특정 뷰는 명확성과 간결함을 위해 크기나 개략적으로 과장되어 표시될 수 있다.
도 1a, 1b 및 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 가압 성형 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 가압 성형 장치(100)는 제1 몰딩 부재(102) 및 제2 몰딩 부재(104)를 포함한다. 도 1a는 용융 유리 소스(150)로부터 용융 유리를 수용하는 가압 성형 장치(100)의 제1 몰딩 부재(102)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 1b는 제1몰딩 부재(102)와 제2몰딩 부재(104) 사이에 형성된 제1 감소 면적 가압 존(128)에서 용융유리를 가압하기 위해 정렬된 상태의 제1 몰딩 부재(102) 및 제2 몰딩 부재(104)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 1c는 원하는 형상을 가진 유리계 물품(112)을 형성하기 위해 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재(102, 104) 사이에 형성된 제2 감소 면적 가압 존(136)에서 용융 유리를 가압하는 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 가압 성형 장치(100)는 응용 분야에 따라 서로 다른 다양한 상황에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 가압 성형 장치(100)는 유리계 물품을 제조하는 공정에서 다양한 서로 다른 단계(예를 들어, 유리 형성, 처리, 성형 및 후공정)를 수행하기 위한 복수의 스테이션 또는 어셈블리를 포함하는 유리계 물품 제조 장치에서 구현될 수 있다. 가압 성형 장치(100)와 함께 사용되는 특정 구성요소는 제조되는 특정 유리계 물품에 따라 달라질 수 있다.
실시예에서, 가압 성형 장치(100)의 부분은 생산 공정의 다양한 단계를 통해 유리를 운반하는 것을 용이하게 하기 위해 서로에 대해 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 도 1a는 용융 유리를 수용하기 위해 유리 전달 공급부(152)에 대해 위치된 제1 몰딩 부재(102)의 단면도를 도시한다. 유리 전달 공급부(152)는 용융 유리 소스(150)와 유체 연통하고 용융 유리를 제1 몰딩 부재(102)의 제1 가압 표면(106)으로 운반한다. 실시예에서, 용융 유리 소스(150)은 배치(batch) 재료를 수용하고 배치 재료를 용융하여 원하는 조성물을 갖는 용융 유리를 형성하는 용융 용기를 포함한다. 실시예에서, 용융 유리 소스(150)는 가압 성형 장치(100)로 전달되기 전에 용융 배치 재료로부터 임의의 결함을 제거하기 위해 다양한 추가 구성요소(예를 들어, 청징 용기, 교반 챔버 등)를 포함한다. 여기에 설명된 방법과 장치는 생산에 사용되는 유리계 물품의 조성물 관점에서 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 용융 유리의 임의의 적합한 조성물이 본 개시에 따라 사용될 수 있다.
실시예에서, 유리 전달 공급부(152)는 용융 유리 덩어리(156)를 제1 가압 표면(106)으로 전달한다. 유리 전달 공급부(152)는, 제조되는 유리계 물품의 크기에 기초하여 덩어리(156)가 미리 결정된 볼륨을 포함하도록 조절 메커니즘을 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102)는, 제1 가압 표면(106)이 유리 전달 공급부(152)의 전달 개구(158)에 대해 중심에 위치하도록 운반 장치(도시되지 않음)에 의해 유리 전달 공급부(152)에 대해 위치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 덩어리(156)는 제1 몰딩 부재(102)의 중심에 형성될 수 있다(예를 들어, 결과적인 덩어리(156)의 중심이 제1 몰딩 부재(102)의 중심 축(108)을 통해 연장하도록). 실시예에서, 덩어리(156)는 제1 가압 표면(106) 상의 임의의 위치에 형성될 수 있다.
제1 몰딩 부재(102)는 제조되는 특정 유리계 물품에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102)는 제2 몰딩 부재(104)를 수용하기 위한 캐비티(114)를 정의하는 상부 표면(110)을 포함하는 수용 몰딩 부재이다. 제1 가압 표면(106)은 유리계 물품의 제조 동안 용융 유리의 봉쇄를 용이하게 하기 위해 캐비티(114) 내의 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재(102, 104) 사이에 덩어리(156)가 가압되도록 캐비티(114)의 경계를 규정한다. 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102)는 캐비티(114)를 포함하지 않는다. 실시예에서, 제1 가압 표면(106)은 상부 표면(110)과 일치하고, 제1 몰딩 부재(102)는 캐비티(114)를 포함하지 않는다.
제1 가압 표면(106)은 제조되는 유리계 물품의 원하는 표면 형상에 기초한 형상을 포함한다. 도시된 실시예에서, 가압 표면은 평평한 세그먼트(116) 및 곡선 세그먼트(118)를 포함한다. 곡선 세그먼트(118)는 제1 가압 표면(106)의 주변에 위치될 수 있고, 평평한 중앙 부분과 곡선 주변 에지를 갖는 유리계 물품의 외부 표면을 형성하도록 캐비티(114)의 측벽을 규정할 수 있다. 이러한 형상은 소비자 전자 디바이스 응용 분야(예를 들어, 모바일 전자 디바이스의 다양한 구성 요소에 대한 케이스 등)에 유용할 수 있다. 실시예에서, 도 1a, 도 1b 및 도 1c와 관련하여 여기에 설명된 가압 성형 장치(100)는 가변 두께를 갖는 유리계 물품을 제조하도록(예를 들어, 제1 및 제2 몰딩 부재(102 및 104)의 형상에 기초하여) 구성된다. 가압 성형 장치(100)에 의해 생산된 유리계 물품은 유리계 물품의 표면들 사이의 거리가 유리계 물품의 또 다른 영역의 거리와 적어도 5%만큼과는 다른 적어도 하나의 두께 변화를 포함할 수 있다.
제1 가압 표면(106)에 덩어리(156)를 형성한 후, 제1 몰딩 부재(102)는 제2 몰딩 부재(104)를 포함하는 가압 스테이션으로 (예를 들어, 운반 장치, 수동 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해) 이동될 수 있다. 이제 도 1b를 참조하면, 가압 스테이션은 제2 몰딩 부재(104)를 포함한다. 실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)는 가압 방향(예를 들어, 도 1b에 도시된 음의 Z-방향)으로 제1 몰딩 부재(102)에 대해 이동 가능한 플런저(plunger)를 포함한다. 예를 들어, 실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)가 배치되는 가압 스테이션은 덩어리(156)를 압축하기 위해 제2 몰딩 부재(104)를, 제1 몰딩 부재(102)를 향하는 가압 방향으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터 등을 포함할 수 있다. 제2 몰딩 부재(104)는 결과적인 유리계 물품의 원하는 표면 형상에 기초하여 형상화된 제2 가압 표면(120)을 포함한다. 실시예에서, 덩어리(156) 내의 용융 유리는, 용융 유리가 제1 몰딩부재와 제2 몰딩 부재(102 및 104) 사이의 공간을 채우도록 제1 가압 표면과 제2 가압 표면(106 및 120) 사이에서 압축된다. 이러한 압축 후, 용융 유리는 냉각 및 응고되어 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104)의 구성에 기초한 형상을 갖는 유리계 물품을 형성하도록 허용될 수 있다.
제1 가압 표면과 제2 가압 표면(106, 120) 사이의 용융 유리 덩어리(156)의 압축은, 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104)가 가압 방향으로 서로를 향해 이동함에 따라 용융 유리가 외부로 이동하게 된다(예를 들어, 제1 몰딩 부재(102)의 중심 축(108)으로부터 반경방향으로 멀어짐). 여기에 설명된 바와 같이, 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재(102, 104) 사이의 거리가 감소함에 따라, 용융 유리가 반경방향 외부로(예를 들어, 캐비티(114) 주변의 곡선 세그먼트(118)를 향해) 이동하는 유동 경로의 크기가 더 작아지고, 흐름에 대한 저항을 증가시킴으로써, 용융 유리의 반경 방향 외부 유동을 유도하는데 필요한 힘의 크기를 실질적으로 증가시킨다. 분석 방법 및 계산 모델링을 통해, 필요한 압축력을 다음과 같이 근사화할 수 있는 것으로 결정되었다:
여기서, vp는 제1 몰딩 부재(102)에 대한 제2 몰딩 부재(104)가 가압 방향으로 이동하는 상대 속도이고, μg는 압축되는 용융 유리의 점도이고, V는 제조되는 유리계 물품의 볼륨이며, 그리고 T는 생산되는 유리계 물품의 두께이다. 이러한 관계를 고려할 시에, 필요한 압축력은 주어진 단면적을 갖는 유리계 물품의 두께가 감소함에 따라 극적으로 증가한다.
전술한 바를 고려하여, 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104) 중 적어도 하나는 유리계 물품을 성형하기 위한 가압 시퀀스 내에서 감소 면적 가압 존을 정의하기 위해 가압 방향으로 서로에 대해 이동 가능한 적어도 제1 및 제2 부분을 포함한다. 예를 들어, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102)는 제1 부분(122) 및 제2 부분(124)을 포함하고, 제1 부분(122)은 제2 부분(124)에 대해 가압 방향으로 이동 가능하다. 실시예에서, 제1 부분(122)은 제1 몰딩 부재(102)의 중앙 부분을 포함한다(예를 들어, 중심 축(108)은 X-Y 평면에서 제1 부분(122)의 중심을 통해 연장될 수 있다). 실시예에서, 제1 부분(122)은 중심축(108)을 통해 연장되는 적어도 하나의 대칭축에 대해 대칭인 단면을 갖는 형상(예를 들어, 정사각형, 원형)을 포함한다. 실시예에서, 제1 부분(122)은 용융 유리가 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재(102, 104) 사이에서 압축될 때 용융 유리의 예측된 유동에 기초하여 결정되는 형상을 포함한다. 이러한 형상은 생산되는 유리계 물품, 용융 유리의 조성물 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 요인에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다. 실시예에서, 제1 부분(122)의 형상은 성형되는 유리계 물품의 형상(예를 들어, 부분 질량 비대칭, 부분 두께 비대칭 등)에 기초하여 결정된다. 실시예에서, 제1 부분(122)의 형상은 유리의 조성물, 용융 유리가 가압 성형 장치에 도입되는 온도에 기초하여 결정된다. 실시예에서, 제2 부분(124)은 제1 부분(122)을 원주 방향으로 둘러싸고 제1 몰딩 부재(102)의 나머지 부분을 정의한다. 실시예에서, 제1 및 제2 부분(122, 124)은 서로에 대해 동심원으로 배열된다(예를 들어, 중심 축(108)은 X-Y 평면에서 제1 및 제2 부분(122, 124) 둘 다의 기하학적 중심을 통해 연장될 수 있다). 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102)는 이러한 동심 배열로 2개 초과의 부분(예를 들어, 3개 부분, 4개 부분, 5개 부분 등)을 포함한다.
서로에 대한 제1 및 제2 부분(122, 124)의 이동성은 용융 유리의 서로 다른 부분이 감소 면적 가압 존에서 서로 다른 시점에서 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재(102, 104) 사이에서 압축되는 가압 시퀀스를 용이하게 한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 일단 가압 시퀀스가 시작되면(예를 들어, 제1 몰딩 부재(102)가 제2 몰딩 부재(104)를 포함하는 가압 스테이션으로 이동되면), 제1 몰딩 부재(102)는 제1 가압 표면(106)에서 가압 방향으로 오프셋(126)이 있도록 제1 부분(122)이 위치된 구성으로 위치될 수 있다. 제1 부분(122)에 의해 정의된 제1 가압 표면(106)의 부분은 제2 부분(124)에 의해 정의된 제1 가압 표면(106)의 부분보다 가압 방향에서 제2 몰딩 부재(104)에 더 가깝다. 실시예에서, 가압 성형 장치(100)는 제2 부분(124)에 대한 제1 부분(122)의 이동을 용이하게 하기 위한 액추에이터 등(도시되지 않음)을 포함한다.
제1 부분과 제2 부분(122, 124) 사이의 오프셋(126)은 제1 부분(122)과 제2 몰딩 부재(104) 사이에 제1 감소 면적 가압 존(128)의 형성을 용이하게 한다. 예를 들어, 제2 몰딩 부재(104)는, 제2 가압 표면(120)이 제1 가압 표면(106)으로부터 미리 결정된 제1 최소 이격 거리(130)만큼 분리되어 제1 감소 면적 가압 존(128)을 형성할 때까지, 제1 몰딩 부재(102)을 향해 가압 방향으로 이동할 수 있다. 실시예에서, 미리 결정된 제1 최소 이격 거리(130)는 생산되는 유리계 물품의 적어도 일부의 원하는 두께에 기초하여 결정된다. 실시예에서, 미리 결정된 제1 최소 이격 거리는 1.5 mm 이하(예를 들어, 1.5 mm 이하, 1.2 mm 이하, 1.1 mm 이하, 1.0 mm 이하)이다.
제1 감소 면적 가압 존(128)은 제조되는 유리계 물품보다 더 작은 단면적을 포함한다. 이러한 더 작은 단면적은 위의 방정식 1에서 V 항을 효과적으로 감소시켜 주어진 두께를 달성하는데 필요한 요구 압축력을 크게 감소시킨다. 제1 감소 면적 가압 존(128) 내에서 용융 유리의 압축은 일반적으로 제1 부분(122)과 제2 몰딩 부재(104) 사이에 배치되어 유지되는 용융 유리의 압축 부분(132)을 초래하고(예를 들어, 결과적인 유리계 물품의 중앙 부분을 형성하기 위해), 제2 부분(124)과 제2 몰딩 부재(104) 사이의 영역에 대해 제1 감소 면적 가압 존(128)으로부터 캐비티(114) 내로 외부로 유동하는 유동 부분(134)을 초래한다. 유동 부분(134)의 용융 유리는 압축 부분(132)의 용융 유리보다 더 뜨거운 경향이 있을 수 있다. 용융 유리는 더 높은 온도에서 더 낮은 점도를 포함하기 때문에, 유동 부분(134)의 상대적으로 뜨거운 유리는 압축 부분(132)보다 더 쉽게 압축될 수 있으며, 제1 감소 면적 가압 존(128)이 형성된 후에 후속 압축을 용이하게 할 수 있다.
용융 유리가 제1 감소 면적 가압 존(128) 내에서 압축된 후, 제1 몰딩 부재(102)의 제1 부분(122)은 오프셋(126)을 제거하기 위해 제2 부분(124)에 대해 이동될 수 있다. 예를 들어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 일단 용융 유리가 제1 감소 면적 가압 존 내에서 압축되면, 제1 부분(122)은 오프셋(126)을 제거하기 위해 가압 방향으로 제2 몰딩 부재와 함께 이동할 수 있다(도 1b 참조). 오프셋(126)이 제거되면, 제1 가압 표면(106)은 실질적으로 매끄러울 수 있다(예를 들어, 제1 및 제2 부분(122, 124)에 포함된 제1 가압 표면(106)의 부분은 가압 방향에 수직으로 연장되는 공통 평면에 놓일 수 있다). 실시예에서, 제1 부분(122)과 제2 몰딩 부재(104)는, 제1 부분(122)과 제2 몰딩 부재(104) 사이의 간격이 제1 부분(122)의 이동 동안에 유지되도록, 도 1b에 도시된 방식으로 위치된 후 동일한 속도로 그리고 동일한 양으로 이동된다. 이러한 제2 몰딩 부재(104)와 제1 부분(122)의 이동은 제1 몰딩 부재(102)의 제2 부분(124)이 제2 몰딩 부재(104)로부터 미리 결정된 제2 최소 이격 거리(138)만큼 분리되어 제2 감소 면적 가압 존(136)이 형성되면 정지할 수 있다.
도시된 실시예에서, 제2 감소 면적 가압 존(136)은 제1 감소 면적 가압 존(128)을 원주 방향으로 둘러싼다. 이와 같이, 제1 감소 면적 가압 존(128)으로부터 토출된 용융 유리의 유동 부분(134)은 제2 부분(124)과 제2몰딩 부재(104) 사이에 있는 캐비티(114)의 부분을 (부분적으로 또는 완전히) 충전하기 위해 제2 감소 면적 가압 존(136) 내에서 압축된다. 실시예에서, 제1 가압 표면(106)(도 1a 참조)에 의해 부분적으로 정의된 캐비티(114)은, 일단 제2 감소 면적 가압 존(136)이 형성되면, 제2 몰딩 부재(104)의 측벽(139)과 제1 가압 표면(106)의 곡선 세그먼트(118) 사이에 간격(140)이 있도록 형성된다. 용융 유리는 주변 에지에서 유리계 물품의 곡선 부분의 형성을 용이하게 하기 위해 갭(140)에 들어갈 수 있다. 실시예에서, 갭(140)은 결과적인 유리계 물품이 두께 변화를 포함하도록 미리 결정된 제1 및 제2 최소 이격 거리(130 및 138)와는 다른 두께를 가진다.
도시된 예에서, 제1 부분(122)은 오프셋(126)을 제거하기 위해 제2 몰딩 부재(104)와 함께 가압 방향으로 이동된다. 이를 고려하면, 미리 결정된 제2 최소 이격 거리(138)는, 결과적인 유리계 물품이 제1 및 제2 감소 면적 가압 존(128 및 136) 둘 다 내에서 압축된 균일한 두께를 갖는 일 부분을 포함하도록, 미리 결정된 제1 최소 이격 거리(130)와 동일하다. 다양한 이동 시퀀스가 고려되며 본 개시의 권리 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 실시예에서, 미리 결정된 제2 최소 이격 거리(138)가 미리 결정된 제1 최소 이격 거리(130)보다 크도록 오프셋(126)을 완전히 제거하지 않도록, 제1 부분(122)은 도 1b에 도시된 위치로부터 이동될 수 있다. 실시예에서, 제1 부분(122)은 캐비티를 형성하기 위해 오프셋(126)보다 더 큰 양만큼 도 1b에 도시된 위치로부터 이동될 수 있고, 제2 감소 면적 가압 존(136)에서 압축된 용융 유리는 증가된 두께를 갖는 중앙 부분을 포함하는 유리계 물품을 형성하기 위해 제1 부분(122)과 제2 몰딩 부재(104) 사이에서 역류(flow back)할 수 있다.
실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)는 전체 가압 시퀀스 동안 일정한 속도로 가압 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 제1 몰딩 부재(102)의 제1 부분(122)이 제2 부분(124)에 대해 이동함에 따라 제2 몰딩 부재(104)의 속도는 변하지 않을 수 있다. 실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)의 속도는 가압 시퀀스 동안 변할 수 있다(예를 들어, 증가 또는 감소). 실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)의 속도는 제1 몰딩 부재(102)의 부분들이 서로에 대해 이동하는 속도에 의존할 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 제1 부분(122)에 결합된 액추에이터의 능력으로 인해) 제1 부분(122)이 제2 몰딩 부재(104)의 초기 속도보다 낮은 속도로 이동하는 경우, 제2 몰딩 부재(104)는 제1 부분(122)과 동일한 속도로 이동하기 위해 속도를 줄일 수 있다. 실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)는 제1 및 제2 감소 면적 가압 존(128, 136) 각각을 형성할 때 용융 유리의 반경방향 외부 유동을 용이하게 하기 위해 증가하는 속도로 이동할 수 있다. 실시예에서, 형성되는 감소 면적 가압 존의 단면적에 의존하여 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104)가 이동하는 속도가 변화될 수 있다(예를 들어, 용융 유리의 충분한 유동을 용이하게 하기 위해 더 큰 단면적을 갖는 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해 더 큰 속도가 사용될 수 있다). 제2 몰딩 부재(104)와 제1 몰딩 부재(102)의 제1 부분(122)이 도 1b에 도시된 위치로부터 멀어지는 가압 방향으로 서로 다른 속도로 이동하는 실시예도 고려된다.
도 1a, 1b 및 1c에 대해 기재된 이전 예가 서로에 대해 이동 가능한 다수의 부분을 포함하는 용융 유리를 초기에 수용하는 제1 몰딩 부재(102)를 포함하지만, 여기에 설명된 감소 면적 가압 존은 또한 제2 몰딩 부재(104)의 서로 다른 부분의 상대 운동을 통해 형성될 수도 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)는 주변 부분으로부터 제1 몰딩 부재(102)를 향해 초기에 돌출된(예를 들어, 가압 방향 외부로 연장되는) 중앙 부분을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 제2 몰딩 부재(104)는 제1 몰딩 부재(102)를 향해 전진하여 제1 감소 면적 가압 존(128)을 형성할 수 있다. 그 후, 제2 몰딩 부재(104)의 중앙 부분은, 주변 부분이 제1 몰딩 부재(102)를 향해 이동하여 제2 감소 면적 가압 존(136)을 형성함에 따라 고정된 상태로 유지될 수 있다. 제2 몰딩 부재(104)가 서로에 대해 이동 가능한 중앙 부분과 주변 부분을 포함하는 이러한 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102)는 단일 부품 구성을 포함할 수 있다. 제1 몰딩 부재(102)와 제2 몰딩 부재(104) 둘 다가 서로에 대해 이동 가능한 복수의 부분을 포함하는 실시예가 또한 고려된다. 용융 유리가 압축되는 서로 다른 비-중첩 가압 존의 연속적인 형성을 포함하는 임의의 구조 및 이동 시퀀스는 본 개시에 따라 사용될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104)의 형상은 단지 예시적인 것임을 이해해야 한다. 다양한 크기 및 형상을 갖는 몰딩 부재가 본 개시에 따라 사용될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102)는 볼록한 형상을 갖는 제1 가압 표면(106)을 포함한다. 실시예에서, 제2 몰딩 부재(104)는 오목한 형상을 갖는 제2 가압 표면(120)을 포함한다. 실시예에서, 제1 몰딩 부재(102) 및/또는 제2 몰딩 부재(104)는 복수의 서로 다른 가압 표면을 포함한다. 2 개 초과의 몰딩 부재가 사용되는 실시예도 고려된다. 다양한 형상 및 크기를 갖는 몰딩 부재의 임의의 서로 다른 조합이 본 개시에 따라 사용될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 적어도 하나의 두께 변화를 포함하는 유리계 물품을 가압 성형하는 방법(200)의 흐름도가 도시된다. 방법(200)은 도 1a, 1b 및 1c와 관련하여 여기에 기술된 가압 성형 장치(100)를 통해 수행될 수 있지만, 다른 구조를 갖는 가압 성형 장치가 사용될 수도 있다. 방법(200)의 다음 설명에서, 가압 성형 장치(100)가 사용되는 예가 설명될 것이다. 방법(200)의 단계는 사용되는 가압 성형 장치의 특정 구조에 따라 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
단계(202)에서, 용융 유리는 가압 성형 장치의 제1 몰딩 부재 상에 놓아진다. 예를 들어, 가압 성형 장치(100)에서, 제1 몰딩 부재(102)는 용융 유리 소스(150)로부터 용융 유리를 수용하기 위해 유리 전달 공급부(152)에 대해 위치될 수 있다. 제1 몰딩 부재(102)의 제1 가압 표면(106) 상에는 용융 유리 덩어리(156)가 형성될 수 있다. 단계(204)에서, 용융 유리가 배치된 제1 몰딩 부재는 제2 몰딩 부재와 정렬한다. 예를 들어, 용융 유리 덩어리(156)가 그 위에 형성된 후, 제1 몰딩 부재(102)는 제2 몰딩 부재(104)를 포함하는 가압 스테이션으로 이동될 수 있다.
단계(206)에서, 제1 및 제2 몰딩 부재 중 하나의 제1 부분이 제1 감소 면적 가압 존을 형성할 때까지, 제1 및 제2 몰딩 부재는 가압 방향으로 서로를 향해 이동된다. 실시예에서, 몰딩 부재가 가압 방향으로 서로에 대해 이동하는 동안 또는 그 전에, 제1 및 제2 몰딩 부재 중 하나는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위한 구성으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 가압 성형 장치(100)에서, 제1 몰딩 부재(102)의 제1 부분(122)은 제1 가압 표면(106)의 부분들 사이에 오프셋(126)을 생성하도록 이동될 수 있다. 오프셋(126)은, 제1 부분(122)이 제2 부분(124)보다 제2 몰딩 부재(104)에 더 근접하게 배치되도록 가압 방향으로 연장될 수 있다. 일단 그렇게 구성되면, 제2 몰딩 부재(104)는, 제2 몰딩 부재(104)가 미리 결정된 제1 최소 이격 거리(130)만큼 제1 부분(122)으로부터 분리될 때까지 가압 방향으로 제1 몰딩 부재(102)를 향해 전진할 수 있다. 제1 부분(122) 상에 배치된 용융 유리는 압축되어 제1 부분(122)과 제2 몰딩 부재(104) 사이에 제1 감소 면적 가압 존(128)이 형성될 수 있다. 이러한 압축의 결과, 용융 유리의 유동 부분(134)은 제1 감소 면적 가압 존(128)으로부터 반경방향의 외부방향으로 토출될 수 있다.
단계(208)에서, 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 제1 및 제2 몰딩 부재 중 하나의 제1 부분은 제2 부분(예를 들어, 제1 감소 면적 가압 존의 용융 유리의 압축에 관여하지 않은 부분)에 대해 이동되어 제2 감소 면적 가압 존을 형성한다. 예를 들어, 가압 성형 장치(100)에서, 제1 몰딩 부재(102)의 제1 부분(122)은, 제2 부분(124)이 미리 결정된 제2 최소 이격 거리(138)만큼 제2 몰딩 부재(104)로부터 분리될 때까지 제2 몰딩 부재(104)와 함께(예를 들어, 동일한 속도로) 가압 방향으로 이동된다. 이에 따라, 제1 감소 면적 가압 존(128)으로부터 사전에 토출된 용융 유리는 이어서 제2 감소 면적 가압 존(136)에서 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재(102,104) 사이에서 압축된다. 즉, 가압 성형 장치(100)에 공급된 용융 유리의 서로 다른 부분이 제1 및 제2 감소 면적 가압 존(128, 136)에서 서로 다른 시점에 압축된다.
실시예에서, 미리 결정된 제1 및 제2 최소 이격 거리(130, 138)는 제조되는 유리계 물품의 서로 다른 부분의 원하는 두께에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 균일한 두께를 갖는 영역을 포함하는 유리계 물품을 제조하기 위해 미리 결정된 제1 및 제2 최소 이격 거리(130, 138)는 서로 동일하고, 영역의 서로 다른 부분은 서로 다른 시점에 가압 성형 장치(100)에서 압축된다. 다양한 서로 다른 형상을 포함하는 유리계 물품을 제조하기 위해 복수의 서로 다른 몰드 형상 조합 및 그 이동 시퀀스는 본 개시의 권리 범위 내에 고려된다.
실시예에서, 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104) 중 적어도 하나는 다양한 서로 다른 형상 및 크기를 갖는 감소 면적 가압 존의 형성을 용이하게 하기 위해, 서로에 대해 독립적으로 이동 가능한(예를 들어, 각 부분의 위치 설정이 독립적으로 조정될 수 있는) 복수의 부분을 포함한다. 실시예에서, 2개 초과의 감소 면적 가압 존이 몰딩 부재들 사이에 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104) 중 적어도 하나는 그 나머지 부분(예를 들어, 제1 및 제2 부분(122, 124))에 대해 이동 가능한 적어도 하나의 추가 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가압 성형 장치(100)에서, 제1 몰딩 부재(102)는 제2 부분(124)을 원주 방향으로 둘러싸는 제3 부분(도시되지 않음)을 포함할 수 있고, 제2 부분(124)은 여기에서 제1 부분(122)에 대해 설명된 것과 유사한 방식으로 제3 부분에 대해 이동 가능하여, 제3 감소 면적 가압 존이 제2 감소 면적 가압 존(136) 뒤에 형성될 수 있다. 특정 두께와 연관된 필요한 가압력을 더욱 감소시키는 방식으로 임의의 개수의 감소 면적 가압 존이 형성될 수 있다.
여전히 도 2를 참조하면, 단계(210)에서, 제1 및 제2 감소 면적 가압 존 내에서 압축된 후, 용융 유리는 냉각 기간 동안 냉각되어 용융 유리가 응고되어 유리계 물품을 형성하게 된다. 예를 들어, 가압 성형 장치(100)는 압축된 용융 유리가 응고되도록 미리 결정된 냉각 기간 동안 도 1c에 도시된 위치에 유지될 수 있다. 실시예에서, 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104) 중 적어도 하나의 서로 다른 부분은 용융 유리의 다양한 부분의 냉각 속도를 변경하기 위해 냉각 기간 동안 서로에 대해 이동될 수 있다. 압축 후, 예를 들어, 유리계 물품의 중앙에 더 가까운 용융 유리(예를 들어, 제1 감소 면적 가압 존(128) 내에서 압축됨)는 유리계 물품 주변의 용융 유리(예를 들어, 제2 감소 면적 가압 존(136) 내에서 압축됨)보다 낮은 온도에 있을 수 있다. 이에 따라서, 제1 몰딩 부재(102)의 제1 부분(122)은 용융 유리로부터 후퇴될 수 있어(예를 들어, 미리 결정된 응고 기간 후에) 제1 부분(122)이 더 이상 유리와 접촉하지 않게 된다. 유리와 제1 부분(122) 사이의 접촉 부족은 유리계 물품의 중장에 있는 유리가 냉각되는 속도를 감소시킬 수 있다. 즉, 유리계 물품의 주변 - 여전히 제2 부분(124)과 접촉 -은 중앙보다 더 빠른 속도로 냉각될 수 있으며, 응고 유리 재료 내의 온도 구배를 감소시켜 잔류 응력 축적(build-up)을 방지할 수 있다. 이와 같이, 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해 서로에 대해 이동 가능한, 여기에서 기술된 몰딩 부재의 부분은 또한 냉각 동안 응고 유리의 다양한 부분의 온도 조절을 용이하게 하는데 사용될 수 있으며, 결과적으로 잔류 응력이 적게 포함한 유리계 물품을 초래한다.
단계(212)에서, 제1 및 제2 몰딩 부재는 서로 후퇴되고 유리계 물품은 가압 성형 장치로부터 제거된다. 예를 들어, 가압 성형 장치(100)에서, 제2 몰딩 부재(104)는 응고된 유리계 물품에 대한 접근을 제공하기 위해 가압 방향과는 반대 방향으로 제1 몰딩 부재(102)로부터 멀리 후퇴될 수 있다. 제1 몰딩 부재(102)는 원하는 특성(예를 들어, 표면 마감)을 갖는 유리계 물품을 제공하기 위해 추가 공정 스테이션(예를 들어, 글라이딩, 폴리싱, 컷팅 등을 수행하기 위해)으로 운반될 수 있다. 실시예에서, 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104) 중 적어도 하나의 서로 다른 부분은 가압 성형 장치(100)로부터 유리계 물품을 제거하는 과정 동안 서로에 대해 이동될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(122)은 유리계 물품과 제1 몰딩 부재(102) 사이의 접촉 면적을 감소시키기 위해 제2 몰딩 부재(104)의 후퇴 전에 가압 방향으로 응고된 유리계 물품으로부터 후퇴될 수 있다. 이러한 감소된 접촉 면적은 유리계 물품을 제1 및 제2 몰딩 부재(102, 104)로부터 분리하는 과정에서 발생할 수 있는 결함을 최소화할 수 있다. 즉, 실시예에서, 제1 및 제2 부분(102, 104) 중 적어도 하나는 가압 성형 장치로부터 응고된 유리를 분리하는 공정 동안 독립적으로 이동되어 결과적인 유리계 물품의 결함을 줄일 수 있다.
본 명세서에 따라 용융 유리의 압축을 복수의 서로 다른 가압 존으로 분리하는 것은 기존의 가압 성형 장치에 비해 주어진 두께를 갖는 유리계 물품을 제조하기 위해 몰딩 부재들 사이에 필요한 압축력을 유리하게 감소시킨다. 도 3a는 도 3b에 도시된 몰딩 부재(312)에 대한 2 개의 서로 다른 가압 시퀀스의 2-차원 시뮬레이션의 플롯(300)을 도시한다. 도 3b는 몰딩 부재(312)의 치수 플롯을 개략적으로 도시한다. 실시예에서, 몰딩 부재(312)는 형상에 있어 도 1a, 도 1b 및 도 1c와 관련하여 여기에 기술된 가압 성형 장치(100)의 제1 몰딩 부재(102)에 대응한다. 몰딩 부재(312)는 중앙의 제1 부분(314)과 주변의 제2 부분(316)을 포함한다. 중앙의 제1 부분(314)은 주변의 제2 부분(316)에 대해 이동 가능하여 도 2와 관련하여 여기에 설명된 방법(200)에 포함된 것과 유사한 가압 시퀀스의 수행을 용이하게 한다. 중앙의 제1 부분(314)과 주변의 제2 부분(316)은 계산 시뮬레이션을 용이하게 하기 위해 유사한 단면 형상(예를 들어, 2:1 종횡비를 포함하는 평행육면체 형상)을 포함하도록 도시되어 있다.
도 3a에 도시된 플롯(300)은 몰딩 부재들 사이의 이격 거리의 함수로서 몰딩 부재들 사이의 시뮬레이션된 압축력을 도시한다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 몰딩 부재(312)는 용융 유리을 압축하기 위해 제2 몰딩 부재(예를 들어, 도 1a, 도 1b 및 도 1c와 관련하여 여기에 기술된 제2 몰딩 부재(104)와 같은 플런저)로 두 번의 가압 시퀀스를 겪도록 시뮬레이션되었다. 제1 가압 시퀀스에서, 몰딩 부재(312)의 중앙의 제1 부분(314)과 주변의 제2 부분(316)은 서로에 대해 이동되지 않았다. 즉, 제1 가압 시퀀스는 두 개의 고체 몰드 부재가 단일 가압 단계에서 서로 가압되는 기존의 가압 성형 공정에 해당한다. 제2 가압 시퀀스에서, 중앙의 제1 부분(314)은 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해 도 1b에 도시된 제1 몰딩 부재(102)의 제1 부분(122)의 위치와 유사한 위치에 배치되고, 그 후에 도 1c와 관련하여 여기에 기술된 바와 같이, 다시 위치되어, 제2 감소 면적 가압 존을 형성하였다. 즉, 제2 가압 시퀀스는 복수의 감소 면적 가압 존에서 용융 유리를 순차적으로 가압하는 것을 수반한다.
도 3a에 도시된 결과를 생성하는데 사용된 제1 및 제2 가압 시퀀스 둘 다에서, 제2 몰딩 부재(도시되지 않음)는 가압 존을 형성하기 위해 40 mm/s의 일정한 가압 속도로 몰딩 부재(312)를 향해 이동하고 용융 유리를 압축하도록 시뮬레이션되었다. 도 3a의 라인(320)에 도시된 바와 같이, 제1 가압 시퀀스에서, 몰딩 부재(312)와 제2 몰딩 부재가 미리 결정된 최소 이격 거리의 1 mm에 도달하면, 몰딩 부재(312)와 제2 몰딩 부재 사이에 피크 압축력(304)이 발생되었다. 제2 몰딩 시퀀스에서, 중앙의 제1 부분(314)은 5 mm의 가압 방향으로 오프셋(예를 들어, 도 1b와 관련하여 여기에 기술된 오프셋(126)과 유사함)으로 위치되었고, 제2 몰딩 부재는 중앙의 제1 부분(314)이 2 개의 감소 면적 가압 존을 형성하는 위치에 있는 상태에서 몰딩 부재(312)를 향해 전진되었다. 도 3a의 라인(306)에 도시된 바와 같이, 제2 몰딩 부재가 6 mm의 상대 위치에 도달하여 몰딩 부재(312)로부터 1 mm의 미리 결정된 제1 최소 이격 거리에 도달하면, 용융 유리는 제1 가압 시퀀스의 피크 압축력(304)의 대략 53%인 피크 힘(308)을 갖는 제1 감소 면적 가압 존에서 압축되었다. 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 후 중앙의 제1 부분(314)은, 제2 몰딩 부재가 미리 결정된 제2 최소 이격 거리만큼 주변의 제2 부분(316)으로부터 분리될 때까지 제2 몰딩 부재와 함께 가압 방향으로의 이동에 의한 오프셋을 제거하기 위해 후퇴되었다. 도시된 바와 같이, 용융 유리는 제1 가압 시퀀스의 피크 압축력(304)의 대략 45%의 피크 힘(310)으로 제2 감소 면적 가압 존에서 압축되었다. 이로써, 감소 면적 가압 존에서 용융 유리의 순차적인 가압은 두께가 1 mm인 유리계 물품을 제조하는데 필요한 피크 힘을 실질적으로 감소시켰다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 감소 면적 가압 존 각각의 피크 힘(308, 310)은 크기가 서로 상대적으로 가깝다(예를 들어, 피크 힘(310)은 피크 힘(308)의 대략 85%이다). 실시예에서, 각각의 감소 면적 압축 존에서 용융 유리가 압축되는 압축력의 크기는 제1 감소 면적 가압 존에서의 압축력 값의 15% 이내로 유지된다. 즉, 피크 힘(308, 310)의 차이는 피크 힘(308)의 15% 이하일 수 있다. 실시예에서, 제1 감소 면적 가압 존(예를 들어, 몰딩 부재 내 중앙에 배치됨) 이후 각각의 감소 면적 가압 존에 도달한 압축력은 제1 감소 면적 가압 존에서 얻어진 압축력의 15% 이내이다. 이러한 변동 범위 내에서 피크 압축력의 유지는 주어진 두께를 갖는 유리 물품을 달성하는데 필요한 가장 낮은 최대 압축력을 유리하게 초래한다. 다시 말해, 감소 면적 가압 존에 달성된 압축력이 15% 초과로 변화하는 경우, 가압 성형 장치에 대한 전체 힘 요구 사항이 엄청나게 커질 수 있다. 실시예에서, 각각의 감소 면적 가압 존에서 용융 유리가 압축되는 압축력의 크기는 제1 감소 면적 가압 존에서의 압축력 값의 15% 미만(예를 들어, 12 % 이하, 10 % 이하 등) 이내로 유지된다.
각각의 감소 면적 가압 존에서 달성되는 압축력은, 각각의 감소 면적 가압 존의 단면 형상에 따라 달라지며, 이는 결과적으로 몰딩 부재의 이동 가능한 부분의 기하학적 구조에 의해 결정된다. 몰딩 부재는 여기에 기술된 변동 범위 내에서 감소 면적 가압 존의 압축력을 유지하도록 설계될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 대해서, 여기에 설명된 시뮬레이션에서 용융 유리 내의 열 효과(예를 들어, 몰딩 부재를 통한 열 소실)가 무시되었다. 이러한 경우, 각각의 감소 면적 가압 존에서 압축력 변화에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 몰딩 부재(312)의 각각의 이동 가능한 부분의 단면적이다. 이에 따라서, 중앙의 제1 부분(314)과 주변의 제2 부분(316)은 동일한 단면적을 갖도록 설계되어 대략 동일한 피크 압축력을 발생시킨다. 용융 유리 및 몰딩 부재의 열 특성을 통합하는 다른 설계는 여기에 기술된 변형 제약을 충족하는 압축력을 얻기 위해 서로 다른 기하학적 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 감소 면적 가압 존으로부터 토출된 용융 유리가 제1 감소 면적 가압 존에 압축되어 잔류하는 용융 유리보다 더 뜨겁고 결점이 덜한 경우, 제2 감소 면적 가압 존은 제1 감소 면적 가압 존보다 더 큰 단면적을 갖도록 설계될 수 있다. 실시예에서, 감소 면적 가압 존은, 성형되는 유리계 물품의 형상 및/또는 가압 시퀀스 내에서 유리의 예측된 유동 특성을 기초로 하여, 서로 다른 기하학적 구조(예를 들어, 서로 다른 주변 형상)를 가질 수 있다.
여기에 기술된 이전 예가 2 개의 감소 면적 가압 존을 포함하지만, 본 개시의 가압 시퀀스는 임의의 수의 감소 면적 가압 존(예를 들어, 3, 4, 5, 6 등)을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 더 많은 수의 감소 면적 가압 존은, 전체 가압 면적의 더 큰 분할을 유익하게 제공하므로, 더 큰 구조적 복잡성을 희생하여, 주어진 두께를 갖는 유리계 물품을 제조하는데 필요한 압축력을 감소시킨다.
도 4a 및 4b는 제1 부분(402), 제2 부분(404) 및 제3 부분(406)을 포함하는 예시적인 몰딩 부재(400)를 개략적으로 도시한다. 도 4a는 몰딩 부재(400)의 사시도를 도시하는 반면, 도 4b는 제1 부분, 제2 부분(404) 및 제3 부분(406)의 각 치수를 도시한 평면도를 도시한다. 도 4a는 논의의 목적으로 몰딩 부재(400)의 단순화된 버전을 도시한다. 몰딩 부재(400)는 도 4a에 도시되지 않은 다양한 기하학적 특징을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 실시예에서, 몰딩 부재(400)는 도 1a, 1b 및 1c와 관련하여 여기에 설명된 가압 성형 장치(100)의 제1 몰딩 부재(102)와 유사한 기하학적 형상을 포함한다. 실시예에서, 제3 부분(406)은 제1 가압 표면(106)의 상부 표면(110) 및 곡선 세그먼트(118)를 포함하는 주변 프레임을 포함한다. 제2 부분(404)은 프레임 형상일 수 있고 제3 부분(406)의 내부에 원주 방향으로 놓일 수 있다(예를 들어, 제1 가압 표면(106)의 평평한 부분을 포함함). 제3 부분(406)은 제2 부분(404)의 개구 내에 배치될 수 있고 제1 가압 표면(106)의 중앙 영역을 정의할 수 있다. 실시예에서, 제1, 제2, 및 제3 부분(402, 404, 406) 중 적어도 2개는 독립적으로 이동 가능하여 3 개의 감소 면적 가압 존의 형성을 용이하게 하고, 제1, 제2, 및 제3 부분(402, 404, 및 406)은 미리 결정된 제1, 제2, 및 제3 최소 이격 거리만큼 제2 몰딩 부재로부터 분리된다.
도 4b는 몰딩 부재(400)의 제1, 제2, 및 제3 부분(402, 404, 406) 각각의 단면 치수를 도시한다. 실시예에서, 제1, 제2, 및 제3 부분(402, 404, 406) 각각의 주변 치수는, 제1, 제2, 및 제3 부분(402, 404, 404) 각각과 제2 몰딩 부재(도시되지 않음) 사이에 형성된 감소 면적 가압 존에서 얻어지는 압축력이 여기에 기술된 변형 제약 내에 있도록 선택된다. 도시된 예에서, 제1, 제2, 및 제3 부분(402, 404, 406)은 동일한 단면적을 포함할 수 있다. 그러한 실시예는, 열 효과가 무시되는 경우, 각각의 감소 면적 가압 존이 유사한 미리 결정된 최소 이격 거리(예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 대해 기술된 예에서와 같이)로 형성되는 경우에 균등화된 압축력을 초래할 수 있다. 도 4a 및 4b에 도시된 다양한 관점의 설계는, 용융 유리가 복수의 서로 다른 감소 면적 가압 존에서 압축되는 가압 시퀀스의 성능을 용이하게 하기 위해, (예를 들어, 용융 유리의 점도 등에 대한) 열 효과를 고려하기 위해 수정될 수 있고, 감소 면적 가압 존 각각의 피크 압축력은 일정한 크기(예를 들어, 각각의 피크 압축력은 제1 부분(402)과 제2 몰딩 부재 사이에 형성된 제1 압축력의 압축력 크기의 15% 이내일 수 있음)를 가지고, 그에 따라 가압 성형 장치에 대한 기계적 힘 요건이 낮아진다.
전술한 내용을 고려하여, 초기에 몰딩 부재에 공급된 용융 유리의 일부가 서로 다른 시점에서 압축되는 복수의 감소 면적 가압 존의 형성을 통해 유리계 물품이 형성될 수 있다는 것을 이제 이해하여야 한다. 감소 면적 가압 존은, 일단 유리 물품에 대한 원하는 최소 두께에 도달하면 용융 유리에 필요한 유동량을 유익하게 감소시켜서, 이러한 최소 두께를 갖는 유리계 물품을 달성하기 위해 몰딩 부재들 사이에 필요한 힘의 크기를 낮춘다. 여기에 설명된 방법은 소비자 전자 디바이스 응용 분야와 일치하는 단면적(예를 들어, 적어도 0.0625 m2)을 갖는 상대적으로 얇은 두께(예를 들어, 1.5 mm 이하)를 갖는 유리계 물품의 형성을 용이하게 할 수 있다. 이러한 유리계 물품의 가압 성형은 기하학적 특징(예를 들어, 곡선, 두께 변화 등)이 유리계 물품에 통합되는 것을 유리하게 허용한다. 게다가, 여기에 기술된 방법을 통해 가능해진 감소된 힘 요구 사항은 가압 성형 장비의 설계를 단순화하여 유리계 물품의 제조 비용을 낮출 수도 있다.
청구된 주제의 기술 사상과 권리 범위를 벗어나지 않고 여기에 설명된 실시예에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이로써, 본 명세서는 여기에 설명된 다양한 실시예의 수정 및 변형을 포함하도록 의도되되, 단 이러한 수정 및 변형이 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 속하는 경우에 그러하다.

Claims (29)

  1. 유리계 물품을 형성하는 방법에 있어서,
    제1 몰딩 부재의 제1 가압 표면 상에 용융 유리를 놓는 단계;
    상기 제1 가압 표면을 향한 제2 가압 표면을 포함한 제2 몰딩 부재와 정렬되도록 제1 몰딩 부재를 위치시키는 단계; 및
    상기 제1 몰딩 부재와 상기 제2 몰딩 부재를 서로를 향해 이동시켜, 제1 가압 표면과 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리를 가압하는 단계;를 포함하며,
    상기 용융 유리를 가압하는 단계는:
    상기 제1 가압 표면과 상기 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리가 압축되는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 일 부분이 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 미리 결정된 제1 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 일 부분을 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 나머지 부분에 대해 이동시키는 단계; 및
    상기 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 제1 가압 표면과 상기 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리가 압축되는 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 나머지 부분이 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 미리 결정된 제2 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 일 부분을 상기 나머지 부분에 대해 이동시키는 단계;를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미리 결정된 제1 및 제2 최소 이격 거리는 서로 동일하고 유리계 물품의 적어도 일 부분의 원하는 두께에 대응하는, 유리계 물품 형성 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 원하는 두께는 1.2 mm 이하인, 유리계 물품 형성 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 용융 유리가 원하는 형상으로 응고되도록 냉각 기간 이후에 제1 및 제2 몰딩 부재를 서로로부터 후퇴시키는 단계를 더욱 포함하며,
    상기 제1 및 제2 몰딩 부재를 서로로부터 후퇴시키는 단계는
    상기 일 부분 또는 상기 나머지 부분을 제1 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 독립적으로 이동시켜, 상기 독립적으로 이동된 부분 또는 나머지 부분이 더 이상 용융 유리와 접촉하지 않도록 하는 단계를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 일 부분 및 상기 나머지 부분은 공통 중심 축을 공유하는, 유리계 물품 형성 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 일 부분은 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나 내에서 중앙에 배치되며, 그리고
    상기 나머지 부분은 상기 일 부분을 원주 방향으로 둘러싸는, 유리계 물품 형성 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제1 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제1 크기를 가진 힘을 가하고;
    상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제2 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제2 크기를 가진 힘을 가하며; 그리고
    상기 제1 크기와 상기 제2 크기 간의 차는 제1 크기의 15% 이하인, 유리계 물품 형성 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 몰딩 부재는 캐비티를 정의하는 몰드를 포함하며, 그리고
    상기 제2 몰딩 부재는 제1 및 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 캐비티에 삽입된 플런저(plunger)를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 일 부분은 몰드의 중앙 부분을 포함하며, 그리고
    상기 나머지 부분은 몰드의 주변 부분을 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 주변 부분은 상기 제1 몰딩 부재와 제2 몰딩 부재 간의 가변 이격 거리가 제2 감소 면적 가압 존에서 형성하도록 곡선 세그먼트를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 일 부분은 플런저의 중앙 부분을 포함하며, 그리고
    상기 나머지 부분은 플런저의 주변 부분을 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리계 물품은 적어도 하나의 가변 두께를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 용융 유리를 가압하는 단계는,
    상기 제2 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 제1 가압 표면과 상기 제2 가압 표면 사이에서 용융 유리가 압축되는 제3 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 하나의 적어도 하나의 추가 부분이 상기 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재 중 다른 하나로부터 미리 결정된 제3 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 적어도 하나의 추가 부분을 상기 일 부분 및 상기 나머지 부분에 대해 이동시키는 단계를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  14. 적어도 하나의 가변 두께를 가진 유리계 물품을 형성하는 방법에 있어서,
    제1 몰딩 부재의 제1 가압 표면의 중앙 영역 상에 용융 유리를 놓는 단계;
    상기 용융 유리가 압축되는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 제1 및 제2 가압 표면의 일 부분이 서로로부터 미리 결정된 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 제2 몰딩 부재를 가압 속도로 제1 몰딩 부재를 향해 이동시키는 단계; 및
    상기 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 용융 유리가 압축되는 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 제1 및 제2 가압 표면의 나머지 부분이 서로로부터 미리 결정된 최소 이격 거리만큼 분리될 때까지, 상기 제1 및 제2 몰딩 부재 중 하나의 중앙 부분을 주변 부분에 대해 이동시키는 단계;를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 몰딩 부재가 가압 속도로 이동하는 동안, 상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 하나의 중앙 부분이 주변 부분에 대해 이동하는 단계가 일어나는, 유리계 물품 형성 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 미리 결정된 최소 이격 거리는 유리계 물품의 적어도 일 부분의 원하는 두께에 대응하며; 그리고
    상기 원하는 두께는 1.2 mm 이하인, 유리계 물품 형성 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제1 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제1 크기를 가진 힘을 가하고;
    상기 제1 및 제2 몰딩 부재는 제2 감소 면적 가압 존 내의 용융 유리 상에 제2 크기를 가진 힘을 가하며; 그리고
    상기 제1 크기와 상기 제2 크기 간의 차는 제1 크기의 15% 이하인, 유리계 물품 형성 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 몰딩 부재는 캐비티를 정의하는 몰드를 포함하며, 그리고
    상기 제2 몰딩 부재는 제1 및 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 캐비티에 삽입된 플런저(plunger)를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 중앙 부분 및 주변 부분은 몰드의 구성 요소인, 유리계 물품 형성 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 중앙 부분은 평면 표면을 포함하고,
    상기 주변 부분은 곡선 세그먼트를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  21. 유리계 물품을 제조하는 가압 성형 장치에 있어서,
    용융 유리를 수용하기 위해 위치된 제1 가압 표면을 포함하는 제1 몰딩 부재; 및
    제2 가압 표면을 포함하는 제2 몰딩 부재;를 포함하며,
    상기 제2 몰딩 부재는 가압 방향으로 제1 몰딩 부재에 대해 이동 가능하며,
    상기 제1 몰딩 부재 및 상기 제2 몰딩 부재 중 적어도 하나는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며,
    가압 시퀀스 동안, 제1 및 제2 가압 표면의 서로 다른 세그먼트가 서로 다른 시점에서 용융 유리를 압축하도록, 상기 제1 부분은 가압 방향으로 상기 제2 부분에 대해 이동 가능한, 유리계 물품 형성 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 용융 유리가 압축되는 제1 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 상기 제1 가압 표면의 일부가 제1 가압 표면의 제1 세그먼트로부터 미리 결정된 제1 최소 이격 거리만큼 오프셋되도록, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 대해 이동가능한, 유리계 물품 형성 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 감소 면적 가압 존을 형성한 이후, 상기 용융 유리가 압축되는 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 제1 및 제2 가압 표면의 제2 부분이 미리 결정된 제2 최소 이격 거리만큼 분리되도록, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 대해 이동 가능한, 유리계 물품 형성 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 제1 및 제2 미리 결정된 최소 이격 거리는 서로 동일하고, 유리계 물품의 적어도 일부의 원하는 두께에 대응하는, 유리계 물품 형성 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 원하는 두께는 1.2 mm 이하인, 유리계 물품 형성 방법.
  26. 청구항 21에 있어서,
    상기 제1 몰딩 부재는 캐비티를 정의하는 몰드를 포함하며,
    상기 제2 몰딩 부재는 제1 및 제2 감소 면적 가압 존을 형성하기 위해, 캐비티에 삽입된 플런저를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 제1 부분은 상기 몰드의 중앙 부분을 포함하며,
    상기 제2 부분은 상기 몰드의 주변 부분을 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 주변 부분은 곡선 세그먼트를 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
  29. 청구항 27에 있어서,
    상기 제1 부분은 플런저의 중앙 부분을 포함하며,
    상기 제2 부분은 플런저의 주변 부분을 포함하는, 유리계 물품 형성 방법.
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