KR20150121101A

KR20150121101A - 성형 유리 물품을 형성하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20150121101A
Application number: KR1020157025676A
Authority: KR
Inventors: 자콥 임메만; 토마스 에이. 키브러; 존 로버트 제이알. 살트저; 레르카 우크라인씨지크
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2034-02-13
Also published as: CN105793203A; TWI625310B; US9550695B2; CN105793203B; EP2958863A1; US20140234581A1; WO2014130331A1; US20180134602A1; TWI702191B; TW201437159A; JP2016511738A; JP2018150235A; JP6337022B2; KR102157751B1; US20170113959A1; TW201840490A; JP6725582B2; US9938179B2; EP2958863B1

Abstract

성형 유리 물품을 형성하는 방법은 유리 시트의 제 1 유리 구역이 몰드의 제 1 몰드 표면적에 대응하고, 유리 시트의 제 2 유리 구역의 몰드의 제 2 몰드 표면적에 대응시키도록, 몰드 상에 유리 시트를 위치시키는 단계를 포함한다. 제 1 유리 구역 및 제 2 유리 구역은, 제 2 유리 구역의 점도가 제 1 유리 구역의 점도보다 8 푸아즈 이상으로 낮도록 가열된다. 힘은 유리 시트를 몰드 표면에 일치시키도록, 유리 시트에 가해지게 된다. 제 2 유리 구역의 가열 동안, 제 1 몰드 표면적은 몰드 상에서 열 구배를 유도하기 위해 국부적으로 냉각된다.

Description

성형 유리 물품을 형성하는 방법 및 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR FORMING SHAPED GLASS ARTICLES}

본 출원은 35 U.S.C.§ 119 하에, 2013년 2월 20일 자로 출원된 미국 가출원 제61/766,878호의 우선권 주장 출원이며, 상기 출원의 전반적인 내용은 본원에서 참조로 병합된다.

본 발명은 전자 디바이스용 커버 유리로서 이용가능한 성형 유리 물품들의 제조에 관한 것이다.

스마트 폰들 및 태블릿들 등의 휴대용 전자 디바이스용 성형 커버 유리를 위한 요구를 산업 설계가 추진 중에 있다. 통상적으로 형성된, 관심 대상인 커버유리는 전자 디바이스의 앞 측면을 덮는 큰 평평 섹션, 및 전자 디바이스의 하나 이상의 에지들 주위를 감싸는 하나 이상의 만곡 섹션들의 조합을 가진다. 만곡 섹션들은 평평 섹션들과 교차하는 굽힘부들 및 모서리들을 포함한다. 평평한 전자 디바이스는 작은 굽힘 반경 예를 들면, 20 mm 미만의 굽힘 반경을 필요로 하여, 만곡 섹션이 디바이스의 에지 주위를 감싸도록 하면서, 디바이스의 평평한 외형을 유지시키도록 할 것이다.

작은 반경의 굽힘부들 및 모서리들을 갖춘 성형 유리 물품들은 유리 기계 가공을 사용하여 구현하기가 어려우며, 그 비용도 많이 든다. 유리 기계 가공은 물질 제거를 대량으로 수반하고, 이는 비용을 크게 증가시킨다. 폴리싱으로 기계 가공의 마크들을 전체 제거하는 것은 불가능할 정도로 어렵다. 또한, 유리 물품에서 광 비틀어짐들 (optical distortions)을 유도함 없이, 만곡 섹션들 상에서 폴리싱을 고르게 하는 것을 달성하기가 매우 어렵다.

몰드들을 이용한 열 개질법은 유리 기계가공에 내재하는 문제점 일부를 방지할 수 있다. 그러나, 특히, 유리가 고 연화점 (high softening point)을 가지고, 굽힘부들 및 모서리들을 형성하기 위해 상대적으로 고온을 필요로 할 시에, 이러한 접근법으로 작은 반경의 굽힘부들 및 모서리들의 형성을 정확하게 하는 문제점 역시 있다. 높은 형성 온도에서, 유리와 몰드 사이의 상호 작용은 중요할 수 있다.

열 개질법 및 몰드를 사용하여 성형 유리 물품을 형성할 시에, 유리 시트의 평평 및 만곡 구역들은 보통 가열되며, 유리 시트의 평평 및 만곡 구역들을 몰드의 평평 및 만곡 구역들에 일치시키기 위해, 힘은 보통 평평 및 만곡 구역들 모두에 가해지게 된다. 유리 시트에 고 응력을 유도함 없이, 반경이 작은 굽힘부, 예를 들면 반경이 20 mm 미만인 굽힘부를 형성하기 위해, 유리 점도는, 힘이 유리 시트에 가해지게 될 시에, 10^9.9 푸아즈 또는 그 미만이 될 필요가 있다.

보통, 유리 시트는 힘의 가함이 거의 종료될 때까지 굽힘부들 및 모서리들을 몰드에 완전하게 접촉시키지 않을 것이다. 몰드가 암 몰드 (female mold)인 경우, 유리 시트의 평평 구역은 가열의 초기 스테이지들 동안, 몰드 캐비티에 자유롭게 처지고, 몰드의 평평 구역과 접촉될 것이다. 이로써, 유리 시트의 평평 구역은 유리 시트의 굽힘 구역보다 몰드와 상호 작용하는 시간이 훨씬 길 수 있다. 수 몰드인 경우, 유리 시트의 평평 구역은 전체 가열 사이클 동안, 몰드의 평평 구역과 접촉을 이룰 것이다.

유리 시트의 평평 구역이 10^9.9 푸아즈 미만이거나, 또는 몰드의 평평 구역이 유리 시트의 평평 구역과 몰드의 평평 구역 사이의 긴 접촉 동안 몰드의 굽힘 구역과 동일한 온도에 있는 경우, 유리 표면은 몰드와 상호 작용으로 인해, 평평 구역에서 원치 않는 자국 (pitting) 및 얼룩 (staining)을 가질 수 있다. 몰드 수명은 또한, 유리가 상대적으로 장기간 동안 상대적으로 고온에서 몰드와 접촉을 이룬 경우에, 짧아질 것이다.

본원에 따라서, 굽힘 형성 공정 동안에, 몰드의 굽힘 구역보다 저온인 몰드의 평평 구역을 유지시키는 것이 바람직하다. 또한, 굽힘부들 및 모서리들이 유리 시트에 정확하게 형성될 수 있도록, 굽힘 구역에서 국부적으로 고온인 유리 시트 및 몰드를 얻는 것이 바람직하다. 유리 표면의 평평 구역 내의 원치 않는 자국 및 얼룩이 방지될 수 있도록, 평평 구역에서 상대적으로 저온인 유리 시트 및 몰드를 유지시키면서, 굽힘 구역에서는 유리 시트 및 몰드가 고온인 것이 더 바람직하다.

일 양태에서, 성형 유리 물품을 형성하는 방법은 성형 유리 물품 프로파일이 선택된 몰드 표면을 가진 몰드 상에 유리 시트를 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 위치시키는 단계는, 상기 유리 시트의 제 1 유리 구역이 상기 몰드 표면의 제 1 몰드 표면적에 대응하고 상기 유리 시트의 제 2 유리 구역이 상기 몰드 표면의 제 2 몰드 표면적에 대응하도록 한다. 제 1 유리 구역 및 제 2 유리 구역은 10^10.1 푸아즈 내지 10⁹ 푸아즈의 유리 점도로 가열된다. 그 후에, 상기 제 2 유리 구역은 10^9.9 푸아즈의 유리 점도 또는 10^9.9 푸아즈 미만의 유리 점도로 국부적으로 가열되고, 그 결과 상기 제 2 유리 구역의 유리 점도는 상기 제 1 유리 구역의 점도보다 8 푸아즈 이상 낮아진다. 상기 제 2 유리 구역이 10^9.9 푸아즈의 유리 점도 또는 10^9.9 푸아즈 미만의 유리 점도에 있을 시에, 힘은 상기 유리 시트를 상기 몰드 표면에 일치시키기 위해, 상기 유리 시트에 가해진다. 제 2 유리 구역의 국부적인 가열 동안, 상기 제 1 몰드 표면적은, 상기 제 1 유리 구역에서의 유리 점도가 10^9.9 푸아즈를 초과된 상태를 초래한 몰드 표면 상에서 열 구배를 유도하기 위해, 국부적으로 냉각된다.

일 실시예에서, 상기 제 1 몰드 표면적의 국부적인 냉각은, 상기 제 2 유리 구역의 국부적인 가열의 적어도 일부 동안, 상기 제 1 유리 구역에서의 유리 점도가 10^10.9 푸아즈에 또는 10^10.9 푸아즈를 초과하여 유지되도록 한다.

일 실시예에서, 상기 제 1 몰드 표면적의 국부적인 냉각은, 상기 국부적인 냉각 동안, 20℃ 미만의 제 1 몰드 표면적에 걸쳐 최대 열 구배를 초래한다.

일 실시예에서, 상기 제 1 몰드 표면적의 국부적인 냉각은, 상기 제 1 몰드 표면적의 온도가 10^11.3 푸아즈의 유리 점도에 대응하는 온도 미만이 되도록 한다.

일 실시예에서, 상기 제 2 몰드 표면적의 온도는, 상기 힘이 상기 유리 시트에 가해질 시에, 10^11.7 푸아즈의 유리 점도에 대응하는 온도를 초과한다.

일 실시예에서, 상기 제 1 몰드 표면적은 실질적으로 평평하며, 그리고 상기 제 2 몰드 표면적은 20 mm 미만의 반경을 갖는 굽힘부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 힘은 상기 굽힘부에 위치한 적어도 하나의 진공 개구부를 통해 제 2 유리 구역에서 진공을 생성함으로써, 상기 유리 시트에 가해진다.

일 실시예에서, 상기 진공을 생성하는 단계는 제 1 기간 (time period) 동안 제 1 진공압으로 진공을 생성하여, 제 2 기간 동안 제 2 진공압으로 진공을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 진공압은 상기 제 1 진공압에 비해 감소된다.

일 실시예에서, 상기 방법은 상기 일치된 유리 시트를, 10¹³ 푸아즈를 초과한 유리 점도로 냉각시키는 단계를 더 포함한다.

또 다른 양태에서, 성형 유리 물품을 형성하는 시스템은 제 1 몰드 표면적 및 제 2 몰드 표면적을 가진 몰드를 포함한다. 상기 제 1 몰드 표면적은 실질적으로 평평 구역을 포함하고, 상기 제 2 몰드 표면적은 적어도 하나의 굽힘부 및 적어도 하나의 개구부를 포함한다. 상기 시스템은 상기 몰드에 연결되고 상기 제 1 몰드 표면적의 활동적인 냉각을 위해 구성된 냉각 디바이스를 더 포함한다. 시스템은 또한 상기 몰드에 연결되고 상기 적어도 하나의 개구부를 통하여 상기 제 2 몰드 표면적과 연통하는 진공 플레넘을 포함한다. 상기 시스템은 상기 제 2 몰드 표면적에 국부적인 가열을 제공하기 위해, 상기 제 2 몰드 표면적에 마주하여 배치된 가열기 조립체를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 시스템은 노를 더 포함하고, 상기 몰드, 냉각 디바이스, 진공 플레넘, 및 가열기 조립체는 상기 노에 배치된다.

일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 개구부는 적어도 하나의 굽힘부에 위치된다.

일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 굽힘부는 20 mm 미만의 반경을 가진다,

일 실시예에서, 상기 가열기 조립체는 1000℃ 내지 1450℃의 범위의 가열기 온도를 가진 적어도 하나의 복사 가열기를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 가열기 조립체는 2.0 ㎛ 내지 2.7 ㎛의 범위의 피크 파장을 가진 적어도 하나의 복사 가열기를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 가열기 조립체는 가열기들의 루프 배치 (loop arrangement)를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 가열기 조립체는 가열기들의 평행 배치 (parallel arrangement)를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 가열기 조립체는 적어도 하나의 복사 가열기, 및 상기 적어도 하나의 복사 가열기로부터 상기 제 2 몰드 표면적으로 열을 포커싱하기 위해 배치된 반사기를 포함한다.

또 다른 양태에서, 전자 디바이스 커버 유리에 적합한, 광 품질 표면적을 가진 성형 유리 물품이 상술된 방법에 의해 형성된다.

또 다른 양태에서, 성형 유리 물품은 3 차원 형상을 가진 유리 몸체를 포함하고, 상기 유리 몸체의 적어도 하나의 표면은 15 mm × (by) 25 mm 측정 구역에 걸쳐 30 nm 미만의 굴곡 높이, 및 1 nm 미만의 거칠기 평균을 가진다.

일 실시예에서, 상기 유리 몸체는 25 mm × 25 mm 측정 구역에 걸쳐 100 ㎛ 내로 평평한 평평 구역을 가진다.

일 실시예에서, 상기 유리 몸체는 10 mm 미만의 굽힘 반경을 갖춘 적어도 하나의 굽힘 구역을 가진다.

일 실시예에서, 상기 유리 몸체는 400 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 85%보다 큰 광 전송을 가진다.

일 실시예에서, 상기 유리 몸체는 300 MPa보다 큰 압축 강도를 가진다.

일 실시예에서, 상기 유리 몸체는 모스 경도계 (Mohs scale)에서 7보다 큰 경도를 가진다.

일 실시예에서, 상기 유리 몸체는 알칼리 알루미노실리케이트 유리로 구성된다.

일 실시예에서, 상기 유리 몸체는 평평한 디스플레이를 가진 전자 디바이스를 덮도록 구성된다.

이해할 수 있는 바와 같이, 상술된 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 다는 본 발명을 대표적으로 나타내고 있으며, 그리고 청구항에 기술된 내용에서와 같이, 본 발명의 특징 및 특성을 이해시키기 위한 개요 또는 틀을 제공하는 것으로 의도된다. 첨부된 도면들은 본 발명의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 그리고 이러한 명세서의 일부에 병합되고, 상기 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 예시하되, 본 발명의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공하는 기술 내용과 함께 예시한다.

다음의 설명은 첨부된 도면에 대한 것이다. 도면은 반드시 축척되지 않으며, 도면의 특정 특징 및 특정 견해는 명확성 및 간결성을 위해 축척적으로 또는 개략적으로 과장되어 도시될 수 있다.
도 1은 접시-성형 유리 물품을 도시한다.
도 2는 도 1의 유리 물품의 프로파일이다.
도 3은 썰매-성형 유리 물품을 도시한다.
도 4는 도 3의 유리 물품의 프로파일이다.
도 5는 도 1의 유리 물품을 형성하는 몰드를 도시한다.
도 6은 도 5의 몰드의 단면도이다.
도 7은 도 3의 유리 물품을 형성하는 몰드를 도시한다.
도 8은 도 7의 몰드의 단면도이다.
도 9는 성형 유리 물품을 형성하는 셋업 (setup)이다.
도 10은 루프 보조 가열기 배치를 도시한다.
도 11은 선형 보조 가열기 배치를 도시한다.
도 12는 몰드 표면 평평 구역의 활동적인 냉각 없이 성형 유리를 형성하는 공정을 하는 동안 온도 및 진공 프로파일들을 도시한다.
도 13은 몰드 표면 평평 구역의 활동적인 냉각으로 성형 유리를 형성하는 공정을 하는 동안 온도 및 진공 프로파일들을 도시한다.
도 14는 몰드 모서리 온도의 함수로서 이상적인 형상으로부터의 성형 유리 물품의 모서리 편차의 그래프이다.
도 15a는 몰드 표면 상의 다양한 모니터링되는 점들을 도시한다.
도 15b는 도 15a의 모니터링되는 점들에 대응하는 열적 프로파일들을 도시한다.
도 16a는 몰드의 활동적인 냉각 없이 형성된 접시-성형 유리 물품의 이상적인 형상으로부터의 편차들을 도시한다.
도 16b는 몰드의 활동적인 냉각으로 형성된 접시-성형 유리 물품의 이상적인 형상으로부터의 편차들을 도시한다.
도 17은 몰드의 활동적인 냉각으로 형성된 썰매-성형 유리 물품의 이상적인 형상으로부터의 편차들을 도시한다.

다음의 상세한 설명에서, 수많은 특정 상세한 설명은 본 발명의 실시예들의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타날 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이러한 특정 상세한 설명 일부 또는 모두 없이 실행될 시에는 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확한 것일 수 있다. 다른 예시에서, 잘 알려진 특징들 또는 공정들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 나타내지 않도록 상세히 설명되지 않을 수 있다. 게다가, 유사하거나 동일한 참조 번호는 공통 또는 유사한 소자들을 식별하는데 사용될 수 있다.

도 1은 유리 물품 평평 섹션 (12) 및 유리 물품 만곡 섹션 (14)를 가진 성형 (shaped) 유리 물품 (10)을 도시한다. 유리 물품의 모들의 형상을 기술하기 위해 사용될 시에, 용어 "평평한 것"은 완전하게 평평한 것, 즉 무한성의 곡률 반경을 가지는 것, 및 실질적으로 평평한 것, 즉 300 mm보다 큰 곡률 반경을 가지는 것 둘 다를 포함할 것이다. 유리 물품 만곡 섹션 (14)은 유리 물품 평평 섹션 (12)의 주변부 (13) 주위를 따라 진행하며, 그리고 유리 물품 평평 섹션 (12)과 인접하게 위치한다. 유리 물품 만곡 섹션 (14)은, 유리 물품 평평 섹션 (12)과 교차하는 모서리들 (17) 및 굽힘부들 (bends) (16)을 포함하여, 유리 물품 (10)에게 접시 형상을 제공한다. 특정 실시예들에서, 성형 유리 물품 (10)의 벽 두께는 균일하다. 통상적으로, 벽 두께는 1.5 mm 이하일 것이다. 적절한 치수들을 가진 성형 유리 물품 (10)은 휴대용 전자 디바이스용 커버 유리로서 사용될 수 있고, 이때 유리 물품 평평 섹션 (12)은 전자 디바이스의 평평한 측면을 덮을 것이며, 그리고 유리 물품 만곡 섹션 (14)은 전자 디바이스의 에지들 및 모서리들 주위를 감쌀 것이다.

각각의 굽힘부 (16)는 굽힘 각도 (α1) 및 굽힘 반경 (r1)을 가진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 굽힘 각도 (α1)는 유리 물품 평평 섹션 (12)의 평면에 대해 측정된 굽힘부 (16)의 외각 (outer angle)이며, 그리고 굽힘 반경 (r1)은 굽힘부 (16) 내부에 측정된 국부적인 곡률 반경이다. 굽힘 반경 (r1)은 굽힘부 (16)를 따라 일정하거나 일정하지 않을 수 있고, 이런 이유로 용어 "곡률 반경"과 함께 "국부적인 것 (local)"을 사용한다. 일부 실시예들에서, 굽힘 각도 (α1)는 0°보다 크고 90°까지의 범위에 있다. α1이 0°에 가까운 경우, 유리 물품 만곡 섹션 (14)은 유리 물품 평평 섹션 (12)과 거의 평행을 이룰 것이다. α1가 90°에 가까운 경우, 유리 물품 만곡 섹션 (14)은 유리 물품 평평 섹션 (12)에 대해 거의 직각을 이룰 것이다. 일부 특정 실시예들에서, 굽힘 각도 (α1)는 30° 내지 90°의 범위에 있다. 굽힘 반경 (r1)은 전자 디바이스 또는 덮이게 될 다른 물체의 에지들 및 모서리들을 주위를 따라 성형 유리 물품의 꽉 끼움 맞춤 (snug fitting)을 허용하도록 일반적으로 작을 수 있다. 일 실시예에서, 굽힘 반경 (r1)은 20 mm 미만이다. 또 다른 실시예에서, 굽힘 반경 (r1)은 15 mm 미만이다. 여전히 또 다른 실시예에서, 굽힘 반경 (r1)은 10 mm 미만이다.

도 3은 유리 물품 평평 섹션 (12a) 및 유리 물품 만곡 섹션들 (14a, 14b)를 가진 성형 유리 물품 (10a)을 도시한다. 용어 "평평한 것"은 상술된 바와 같다. 유리 물품 만곡 섹션들 (14a, 14b)은 유리 물품 평평 섹션 (12a)의 서로 마주하는 에지들 (13a, 13b)을 따라 진행하며, 그리고 이러한 에지들과 인접하게 위치한다. 유리 물품 만곡 섹션들 (14a, 14b)은 유리 물품 평평 섹션 (12a)과 교차하는 굽힘부들 (16a, 16b)을 포함하여, 유리 물품 (10a)에게 썰매 형상을 제공한다. 통상적으로, 유리 물품 평평 섹션 (12a) 및 유리 물품 만곡 섹션들 (14a, 14b)은 동일한 벽 두께를 가질 수 있고, 그 결과 성형 유리 물품 (10a)의 두께는 균일하다. 통상적으로, 이러한 벽 두께는 1.5 mm 이하일 것이다. 적절한 치수들을 가진 성형 유리 물품 (10a)은 휴대용 전자 디바이스용 커버 유리로서 사용될 수 있고, 이때 유리 물품 평평 섹션 (12a)은 전자 디바이스의 평평한 측면을 덮을 것이며, 그리고 유리 물품 만곡 섹션들 (14a, 14b)은 전자 디바이스의 서로 마주하는 에지들 주위를 감쌀 것이다.

굽힘부들 (16a, 16b)은 굽힘 각도들 (α1a, α1b) 및 굽힘 반경들 (r1a, r1b) 각각을 가진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 굽힘 각도 (α1a)는 유리 물품 평평 섹션 (12a)의 평면에 대해 측정된 굽힘부 (16a)의 외각이며, 굽힘 반경 (r1a)은 굽힘부 (16a) 내부에서 측정된 국부적인 곡률 반경이다. 이와 유사하게, 굽힘 각도 (α1b)는 유리 물품 평평 섹션 (12a)의 평면에 대해 측정된 굽힘부 (16b)의 외각이며, 굽힘 반경 (r1b)은 굽힘부 (16b) 내부에서 측정된 국부적인 곡률 반경이다. 굽힘 각도들 (α1a, α1b)은 동일하거나, 서로 다를 수 있다. 이와 유사하게, 굽힘 반경들 (r1a, r1b)은 동일하거나, 서로 다를 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 굽힘 각도들 (α1a, α1b)은 0°보다 크고 90°까지의 범위에 있다. 일부 특정 실시예들에서, 각각의 굽힘 각도들 (α1a, α1b)은 30° 내지 90°의 범위에 있다. 굽힘 반경들 (r1a, r1b)은 전자 디바이스 또는 덮이게 될 다른 물체의 에지들 및 모서리들을 주위를 따라 성형 유리 물품의 꽉 끼움 맞춤을 허용하도록 일반적으로 작을 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 굽힘 반경들 (r1a, r1b)은 20 mm 미만이다. 또 다른 실시예에서, 각각의 굽힘 반경들 (r1a, r1b)은 15 mm 미만이다. 여전히 또 다른 실시예에서, 각각의 굽힘 반경들 (r1a, r1b)은 10 mm 미만이다.

커버 유리 전자 디바이스에 적합한 광학 표면적을 가진 성형 유리 물품, 예를 들면, 도 1의 10 또는 도 3의 10a는 열 개질법 (thermal reforming)을 사용한 평평한 유리 시트, 및 필요한 성형 프로파일을 갖춘 몰드 (mold) 표면을 가진 몰드로 형성될 수 있다. 유리 시트는 임의의 적합한 유리 조성물로 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 유리 시트는 이온-교환가능 유리, 통상적으로 상대적으로 큰 알칼리 또는 알칼라인-토류 금속 이온들과 교환될 수 있는 상대적으로 작은 알칼리 금속 또는 알칼라인-토류 금속 이온들을 함유하는 유리이다. 이온-교환가능 유리들의 예시들은 특허 문헌, 예를 들면, 미국특허 제7,666,511호 (Ellison 등; 2010년 2월 23일), 미국특허 제4,483,700호 (Forker, Jr 등; 1984년 11월 20일), 및 미국특허 제5,674,790호 (Araujo; 1997년 10월 7일)에서 찾을 수 있고, 이들의 전반적인 내용은 참조로서 본원에 모두 병합되며, 그리고 또한 상표명 GORILLA^® 유리로 코닝 사로부터 이용 가능하다. 통상적으로, 이러한 이온-교환가능 유리들은 알칼리-알루미노실리케이트 유리들 또는 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리들이다. 상기 이온-교환가능 유리는 형성 공정 이후에, 이온-교환에 의해 성형 유리 물품의 화학적 강도를 허용할 것이다.

도 5는 (도 1의) 성형 유리 물품 (10)을 형성하는 몰드 (20)를 도시한다. 몰드 (20)는 상부 표면 (24)을 갖춘 몰드 바디 (22)를 가진다. 상부 표면 (24) 아래도 뻗어나간 몰드 표면 (30)은 몰드 바디 (22) 내에서 몰드 캐비티 (26)를 정의한다. 상부 표면 (24) 상의 정렬 핀들 (28)은 몰드 (20) 상에, 또는 몰드 캐비티 (26) 위에서 유리 시트를 정확하게 위치시키도록 한다. 몰드 표면 (30)은 유리 물품 평평 섹션 (12) (도 1)을 형성하는 몰드 표면 평평 구역 (32), 및 유리 물품 만곡 섹션 (14) (도 1)을 형성하는 몰드 표면 만곡 구역 (34)을 가진다. 몰드 표면 만곡 구역 (34)은 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부 (33)를 따라 진행하며, 몰드 표면 평평 구역 (32)과 교차하는 모서리들 (37) 및 굽힘부들 (36)을 포함한다. 굽힘부들 (36) 및 모서리들 (37)의 특징들은 몰드 (20)에 의해 형성될 성형 유리 물품 (10) 또는 임의의 다른 물품에 의해 영향을 받을 것이다.

도 6은 몰드 표면 만곡 구역 (34) 아래에 위치한 진공 플레넘 (vacuum plenum) (38)을 도시한다. 진공 플레넘 (38)은 몰드 바디 (22)에 형성될 수 있거나, 또는 몰드 바디 (22)의 하부에 볼트로 죄어지거나 그렇지 않으면 부착되는 별개의 바디에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 진공 개구부들 (40)은 몰드 표면 만곡 구역 (34)에서 형성되며, 그리고 몰드 표면 만곡 구역 (34)으로부터 몰드 바디 (22)를 통해 진공 플레넘 (38)으로 뻗어나간다. 진공 개구부들 (40)은 아래 방향을 향하여 직선으로 뻗어나갈 수 있거나, 또는 진공 플레넘 (38)에 대해 각이지게 뻗어나갈 수 있다. 예를 들어, 진공 개구부들 (40)은 일반적으로 몰드 표면 만곡 구역 (34)에 대해 수직 방향을 향해 진공 플레넘 (38)으로 뻗어나갈 수 있다.

특정 실시예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 진공 개구부들 (40)은 굽힘부들 (36) 및 모서리들 (37)에 위치하며, 그리고 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부 (33)에 매우 가까이 위치할 수 있고, 예를 들면, 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부 (33)의 5 mm 내에 위치할 수 있다. 진공 개구부들 (40)은 슬롯들, 또는 홀들, 또는 슬롯들 및 홀들의 조합일 수 있다. 슬롯들은 몰드 표면 만곡 구역 (34)의 보다 넓은 구역 상에서 연속적이고 높은 진공 유동을 허용하는 이점을 가진다. 통상적으로, 진공 개구부들 (40)은 예를 들면, 1 mm 정도의 작은 폭 또는 직경을 가질 것이다. 그러나, 진공 개구부들 (40)의 수, 크기 및 배치는 도 5에 도시된 것으로 제한되지 않거나, 상술된 것으로 제한되지 않으며, 몰드 표면 만곡 구역 (34)에 걸쳐서 원하는 진공 분배를 달성시키도록 최적화될 될 수 있다.

도 6으로 돌아가서, 진공 펌프는 진공 플레넘 (38)으로 연결되되, 예를 들면, 포트 (42)를 통하여 연결될 수 있으며, 그리고 몰드 표면 만곡 구역 (34)에서 또는 보다 특별하게 진공 개구부들 (40)이 위치한 몰드 표면 만곡 구역 (34)의 굽힘 구역에서, 진공압을 생성하기 위해, 동작될 수 있다. 최종적인 진공력은 유리 시트를 몰드에 일치시키기 위해, 몰드 표면 만곡 구역 (34)에 대해 몰드 (20) 상에 위치하거나, 몰드 캐비티 (26) 내로 처지는 (sagging) 유리 시트를 잡아당기는데 사용될 수 있다.

냉각 디바이스 (44)는 몰드 표면 평평 구역 (32)을 활동적으로 냉각시키기 위해 제공된다. 활동적으로 냉각시킴으로써, 의미하는 바와 같이, 냉각 디바이스의 파라미터들은 몰드 표면 평평 구역 (32)에서, 몰드 표면 평평 구역 (32)을 미리 결정된 열적 프로파일로 유지시키기 위해 제어 및 조정된다. 일 실시예에서, 냉각 디바이스 (44)는 몰드 표면 평평 구역 (32) 아래에서 형성된 냉각 챔버 (46)를 포함한다. 냉각 챔버 (46)는 몰드 바디 (22)에 형성될 수 있거나, 또는 몰드 바디 (22)의 하부에 볼트로 죄어지거나 그렇지 않으면 부착되는 별개의 바디에 형성될 수 있다. 냉각 챔버 (46)의 배치는, 냉각 챔버 (46)의 서로 마주한 말단들 (48a, 48b)이 일반적으로 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부와 정렬되도록 한다. 특정 실시예들에서, 냉각 챔버 (46)는 몰드 표면 만곡 구역 (34) 아래에서 뻗어나가지 않고, 그 결과 활동적인 냉각이 실질적으로 몰드 표면 평평 구역 (32)에 제한된다. 냉각 디바이스 (44)는 냉각 챔버 (46)에 연결된 포트들 (50, 52, 54)을 포함한다. 일 실시예에서, 포트들 (50, 52)은 유입 포트들이며, 그리고 냉각 챔버 (46)의 서로 마주한 말단들 (48a, 48b)에 근접하여 위치한다. 일 실시예에서, 포트 (54)는 유출 포트이며, 그리고 일반적으로 냉각 챔버 (46)의 서로 마주한 말단들 (48a, 48b) 사이에서 중간에 위치한다.

냉각 유체 (56)는 포트들 (50, 52)을 통하여 냉각 챔버 (46)로 공급된다. 일부 실시예들에서, 냉각 유체는 불활성 가스 예를 들면, 질소, 헬륨, 또는 아르곤이다. 공기는 또한 냉각 유체로서 사용될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 고온에서 그의 산화 속성들로 인해 사용되지 않을 수 있다. 포트들 (50, 52)에 들어가는 유체는 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부에 가까운 위치들에서, 냉각 챔버 (46)의 벽 상에 부딪칠 것이다. 부딪치는 유체는 냉각 챔버 (46)의 중앙을 향하여 이동하여, 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부 근처의 열을 흡수할 것이다. 최종적으로, 냉각 유체는 58로 도시된 바와 같이, 유출 포트 (54)를 통하여 냉각 챔버 (46)에서 빠져나갈 것이다.

냉각 디바이스 (44)는 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸쳐 온도 분배를 균등하게 하기 위해 작동된다. 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부가 몰드 표면 평평 구역 (32)의 중앙보다 고온일 시에, 냉각 디바이스 (44)는 몰드 표면 평평 구역 (32)의 주변부로부터 몰드 표면 평평 구역 (32)의 중앙으로 열을 이동시킴으로써, 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸친 열 구배 (thermal gradient)를 감소시킬 것이다. 일부 실시예들에서, 냉각 디바이스 (44)의 작동은 20℃ 미만인, 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸친 최대 열 구배를 초래한다. 특정 실시예들에서, 냉각 디바이스 (44)의 작동은 15℃ 미만인, 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸친 최대 열 구배를 초래한다. 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸친 온도 분배를 균등하게 하기 위한 작동과 더불어, 냉각 디바이스 (44)는 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸친 온도를 원하는 온도 범위로 유지시키면서, 몰드 표면 (30)의 다른 구역들의 온도, 예를 들면 몰드 표면 만곡 구역 (34)의 온도가 서로 다른 온도 범위에 있도록 하기 위해 동작될 수 있다. 유입 포트들 (50, 52)에 들어가는 냉각 유체의 압력 및 유동률은 냉각 디바이스 (44)에 의해 몰드 표면 평평 구역 (32)으로부터 얼마나 많은 열이 제거되는지를 제어하기 위해 사용된다. 압력 및 유동률은 몰드 표면 평평 구역 (32) 근방에 장착된 써모커플들 (thermocouples) 등의 온도 모니터링 소자들의 출력들에 응답할 수 있다.

도 7은 성형 유리 물품 (10a) (도 3)을 형성하는 몰드 (20a)를 도시한다. 몰드 (20a)와 몰드 (20) (도 5) 간의 주요 차이점들은 몰드 표면의 특정 세부사항들 및 진공 플레넘들의 설치에 있다. 도 5에서, 몰드 표면 (30a)은 몰드 바디 (22a) 내에서 몰드 캐비티 (26a)를 정의한다. 몰드 표면 (30a)은 성형 유리 물품의 평평 섹션 (12a) (도 3)을 형성하는 몰드 표면 평평 구역 (32a), 및 성형 유리 물품의 만곡 섹션들 (14a, 14b) (도 3)을 형성하는 만곡 몰드 표면적들 (34a, 34b)을 가진다. 만곡 몰드 표면적들 (34a, 34b)은 몰드 표면 평평 구역 (32a)의 서로 마주하는 에지들 (33a, 33b) 상에 위치하며, 그리고 몰드 표면 평평 구역 (32a)과 교차하는 굽힘부들 (36a, 36b)을 포함한다. 굽힘부들의 굽힘 각도들 및 굽힘 반경들은 성형 유리 물품의 굽힘부들의 굽힘 각도들 및 굽힘 반경들에 의해 영향을 받을 것이다.

도 8에서, 진공 플레넘들 (38a, 38b)은 몰드 표면 만곡 구역들 (34a, 34b) 아래에 배치된다. 진공 플레넘들 (38a, 38b)는 몰드 바디 (22a)에서 형성되거나, 몰드 바디 (22a)에 부착된 별개의 바디들로 제공될 수 있다. 몰드 표면 만곡 구역들 (34a, 34b)에 위치한 진공 개구부들 (40a, 40b)은 몰드 표면 만곡 구역들 (34a, 34b)로부터 몰드 바디 (22a)를 통하여 진공 플레넘들 (38a, 38b)으로 뻗어나간다. 진공 개구부들 (40a, 40b)은 아래 방향을 향하여 진공 플레넘들 (38a, 38b)로 뻗어나갈 수 있거나, 또는 기울어질 수 있다. 특정 실시예들에서, 진공 개구부들 (40a, 40b)은 굽힘부들 (36a, 36b)에 위치하며, 그리고 몰드 표면 평평 구역 (32a)의 서로 마주하는 에지들 (33a, 33b) (도 7)에 매우 가까이에 위치할 수 있다. 진공 개구부들 및 플레넘들은 유리 시트를 몰드 표면 만곡 구역들 (34a, 34b)에 일치시키는데 사용될 수 있는 진공력의 발생을 허용한다. 주목해야 하는 바와 같이, 유리 시트를 몰드 표면 만곡 구역들 (34a, 34b)에 일치시키는 것은 또한 유리 시트를 몰드 표면 평평 구역 (32a)에 일치시키는 것을 초래할 것이다. 또한, 도 8에서, 냉각 디바이스 (44a)는 몰드 표면 평평 구역 (32a)의 활동적인 냉각을 위해 몰드 표면 평평 구역 (32a) 아래에 위치한다. 냉각 디바이스 (44a)는 상술된 냉각 디바이스 (44) (도 6)와 유사하게 작동된다.

도 9는 몰드 (20) (도 5)를 사용하여 성형 유리 물품 (10) (도 1)을 형성하는 셋업을 도시한다. 셋업은 몰드 (20) 상에 위치한 유리 시트 (60)를 포함하고, 그 결과 유리 시트 (60)는 몰드 캐비티 (26) 위에 위치한다. 몰드 (20) 및 유리 시트 (60)는 노 (auxiliary) (64) 내부에 배치된다. 노 가열기 조립체는 유리 시트 (60) 및 몰드 (20)를 가열하기 위해, 노 (64) 내부에 제공된 하나 이상의 주요 가열기들 (66)을 포함한다. 주요 가열기들 (66)는, 오염물이 적은 고온으로의 고속 가열이 필요한 공정 챔버들에 사용되기에 적합한 임의의 가열기들일 수 있다. 특정 실시예들에서, 주요 가열기들 (66)은 복사 (radiant)가열기들이며, 몰드 (20) 상에, 예를 들면, 노 (64)의 루프 (roof) 근방에 배치된다. 주요 가열기들 (66)로부터의 복사는 몰드 (20) 상의 유리 시트 (60)를 향하여 지향될 것이다. 복사의 일부는 유리 시트 (60)에 의해 흡수될 것이며, 그리고 복사의 일부는 유리 시트 (60)를 통과하여 몰드 표면 (30)으로 향할 것이다. 특정 실시예들에서, 유리 시트 (60)는 중간 적외선 범위에서 높은 흡수를 가지며, 그리고 주요 가열기들 (66)은, 유리 시트가 높은 흡수를 가진 피크 파장을 갖춘 중파 (medium-wave) 적외선 가열기들이다. 예를 들어, 중파 적외선 가열기들은 2.0 내지 2.7 ㎛의 범위의 피크 파장을 가질 수 있다.

유리 시트 (60)는, 몰드 (20)로 성형된 후에 유리 물품 평평 섹션 (12) (도 1)이 될 수 있는 유리 평평 구역 (70), 및 몰드 (20)로 성형된 후에 유리 물품 만곡 섹션 (14) (도 1)이 될 수 있는 유리 만곡 구역 (72)을 가진다. 유리 만곡 구역 (72)은, 몰드 (20)로 형성된 후에, 유리 물품의 굽힘부들 (16) (도 1) 및 모서리들 (17) (도 1)을 포함할 수 있는 유리 굽힘 구역 (74)을 포함한다. 보조 가열기 조립체는 하나 이상의 보조 가열기들 (75)을 포함하고, 상기 하나 이상의 보조 가열기들은, 유리 시트 (60)의 나머지, 예를 들면, 유리 평평 구역 (70)의 것과는 서로 다른 유리 점도로 유리 만곡 구역 (72) (또는 보다 구체적으로 유리 굽힘 구역 (74))을 국부적으로 가열시키기 위해 몰드 (20) 상에 배치된다. 유리 만곡 구역 (72) 또는 유리 굽힘 구역 (74) 아래에 몰드 (20)의 구역은 또한, 복사가 유리 만곡 구역 (72)을 통하여 몰드 표면 (30)으로 향할 시에 국부적으로 가열될 것이다.

보조 가열기들 (75)은, 오염물이 적은 고온으로의 고속 가열이 필요한 공정 챔버들에 사용되기에 적합한 임의의 가열기들일 수 있다. 모든 유형의 보조 가열기들에 있어서, 가열기 온도는 1000 내지 1450 ℃의 범위에 있다. 특정 실시예들에서, 보조 가열기들 (75)은 복사 가열기들이다. 일 실시예에서, 보조 가열기들 (75)은, 유리 시트 (60)가 높은 흡수를 가진 피크 파장을 갖춘 중파 적외선 가열기들이다. 가열기 유형은 KANTHAL® 이온-크롬-알루미늄 합금 배선 또는 석영관 (quartz tube) 내의 텅스텐 코일들, 실리콘 카바이드 가열 소자, 또는 다른 유형의 소형 팩터 내열 소자 (small form factor resistive heating element)일 수 있다.

보조 가열기 조립체는 몰드 표면 만곡 구역 (34)을 향하여 보조 가열기들 (75)로부터 열을 포커싱하기 위한 반사기들 (78), 예를 들면, 미러들을 더 포함할 수 있다. 유리 시트 (60)가 몰드 (20) 상에 위치할 시에, 반사기들 (78)은 가열될 유리 시트의 국부적인 구역에 마주할 것이며, 그리고 보조 가열기들 (75)로부터 국부적인 구역까지 복사를 포커싱함으로써, 국부적인 구역을 가열시키는 효율을 증가시킬 것이다. 반사기들 (78)은 또한, 보조 가열기들 (75)의 복사로부터, 국부적으로 가열되지 않는 유리 구역들, 예를 들면 유리 평평 구역 (72)을 차폐시키는 데 효과적일 수 있다. 임의의 보조 가열기들 (75)에 대한 적합한 복사 가열기는 Heraeus Noblelight부터의 나노-반사기를 갖춘 QRC^® 적외선 에미터이다. QRC^® 적외선 에미터의 경우에서, 반사기는 필라멘트를 둘러싼 석영관의 일부이다.

보조 가열기들 (75)은 국부적으로 가열될 유리 구역에 매우 근접하게 배치된다. 특정 실시예들에서, 보조 가열기들 (75)은 국부적으로 가열될 유리 구역 상에서 10 mm 미만의 높이에 배치된다. 보조 가열기들 (75)이 복사 가열기들이고, 보조 가열기들 (75)의 크기가 선택되되, 상기 보조 가열기들이 방출하는 복사가 국부적으로 가열될 유리 구역에 실질적으로 국한되도록, 선택된다. 통상적으로, 보조 가열기들 (75)의 직경 또는 폭은 25 mm 미만일 것이다. 일부 실시예들에서, 보조 가열기들 (75)은 국부적으로 가열될 유리 구역의 윤곽을 따르는 성형물을 형성하기 위해 배치되고, 이는 또한 보조 가열기들 (75)로부터 국부적으로 가열될 유리 구역까지 복사를 실질적으로 국한시키는 역할을 할 수 있다. 도 10은 만곡 또는 굽힘 구역에서 유리 시트 (60) 및 몰드 (20)의 윤곽을 만드는 (track), 보조 가열기들 (75)의 루프 배치 (loop arrangement)를 도시한다. 이러한 배치는 루프 형상으로 만곡 또는 굽힘 섹션을 가진 도 1의 유리 물품 (10)을 이루기 위해 사용될 수 있다.

성형 유리 물품 (10)을 만들기 위해, 유리 시트 (60) 및 몰드 (20)는 주요 가열기들 (66)을 사용하여 노 (64) 내부에서 가열된다. 유리 시트 (60)가 몰드 (20)와 일치할 수 있는 온도들에 유리 시트 (60) 및 몰드 (20)가 접근하기 때문에, 통상적으로, 주요 가열기들 (66)로 가열된 1-3 분 후에, 보조 가열기들 (75)이 턴 온된다. 유리 시트 (60) 및 몰드 표면 (30)이 원하는 온도들에 이르게 되면, 진공은 유리 만곡 구역 (72)을 몰드 표면 만곡 구역 (34)에 일치시키기 위해 적용된다. 유리 만곡 구역 (72)을 몰드 표면 만곡 구역 (34)에 일치시키는 것은, 유리 굽힘 구역 (74)을 몰드 표면의 굽힘부들 및 모서리들에 일치시키는 것을 포함한다. 또한, 유리를 몰드의 굽힘부들 및 모서리들로 잡아당김으로써, 유리 평평 구역 (70)은 또한 몰드 표면 평평 구역 (32)에 대해 잡아당겨질 것이며, 이로 인해, 유리를 몰드 표면 (30)에 완전하게 일치시킬 수 있다. 보조 가열기들 (75)은, 진공이 적용되기 전에 턴 온되는데, 이는 보조 가열기들 (75)이 워밍업 (warm up) 할 시간을 필요로 하기 때문이다. 워밍 업 시간은 가열기 유형에 의존한다. 예를 들어, 텅스텐 가열기들은 KANTHAL^® 가열기들보다 짧은 워밍 업 시간을 가진다. 통상적으로, 워밍 업 시간 5 내지 60 초의 범위에 있을 것이다.

유리 시트 (60)는 몰드 캐비티 (26) 내로 처질 것이며, 그리고 유리 평평 구역 (70)은, 유리 만곡 구역 (72)을 몰드 표면 만곡 구역 (34)에 일치시키기 위해 진공이 적용되기 전에 몰드 표면 평평 구역 (32)에 접촉될 수 있다. 몰드 표면 평평 구역 (32)과 유리 평평 구역 (70) 간의 원치 않는 상호 작용을 방지하기 위하여, 유리 평평 구역 (70)은 상대적으로 저온으로, 예를 들면, 10^10.1 푸아즈 내지 10⁹ 푸아즈의 유리 점도로 유지되면서, 유리 평평 구역 (70)은 몰드 표면 평평 구역 (32)과 접촉을 하게 된다. 몰드 표면 평평 구역 (32)의 활동적인 냉각은, 유리 평평 구역 (70)이 몰드 표면 평평 구역 (32)에 접촉하게 되면, 유리 평평 구역 (70)의 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 활동적인 냉각은, 보조 가열기들 (75)이 턴 온되기 전에, 즉, 유리 평평 구역 (70)이 몰드 표면 평평 구역 (32)에 접촉하는 경우에 진공이 적용될 수 있는 원하는 온도들에 유리 시트 (60) 및 몰드 표면 (30)이 이르기 전에, 시작될 수 있다. 특정 실시예들에서, 몰드 표면 평평 구역 (32)의 활동적인 냉각에 사용되는 냉각 디바이스 (44)는 유리 시트 (60) 및 몰드 (20)가 노 (64) 내로 로딩 되자마자 동작하기 시작한다. 일부 실시예들에서, 냉각 디바이스 (44)는, 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸친 열 구배가 20℃ 미만이 되도록 동작한다. 특정 실시예들에서, 냉각 디바이스 (44)는 몰드 표면 평평 구역 (32)에 걸친 열 구배가 15℃ 미만이 되도록 동작한다.

하나 이상의 실시예들에서, 유리 시트 (60)의 국부적인 가열 및 냉각은, 진공이 유리 시트 몰드 (60)를 몰드 표면 (70)에 일치시키는데 적용될 시점에, 유리 굽힘 구역 (74)의 유리 점도가 유리 평평 구역 (70)의 유리 점도보다 8 푸아즈 이상 낮도록 한다. 특정 실시예들에서, 진공이 유리 시트 (60)를 몰드 표면 (30)에 일치시키는데 적용될 시점에, 다음 조건들은 참이다: (1) 유리 평평 구역 (70)의 유리 점도는 10^10.1 푸아즈 또는 그 초과에 있고, (2) 몰드 표면 평평 구역 (32)는 T_11.3 미만의 온도에 있고, 여기서 T_11.3은 유리 점도가 10^11.3 푸아즈인 온도이고, (3) 유리 굽힘 구역 (74)의 유리 점도는 10^9.9 푸아즈 또는 그 미만에 있으며, (4) 굽힘부들 및 모서리들을 포함한 몰드 표면 만곡 구역 (36) 또는 몰드 표면 만곡 구역 (36)의 일부는 T_11.7을 초과한 온도에 있고, 여기서 T_11.7은 유리 점도가 10^11.7 푸아즈인 온도이다. 용어 "유리 점도"는 유리 시트 (60)의 유리 조성물에 기반한다. 상기에서 인용한 온도들의 실제 값들은 이로써 일 측 유리 조성물로부터 타 측 유리 조성물로 변화될 수 있을 것이다.

특정 실시예들에서, 진공은 다중 스테이지들로 적용된다. 제 1 스테이지에서, 적용된 진공은 굽힘 구역에서 유리 시트 (60)를 몰드 표면 (30)에 일치시키기에 충분하다. 제 2 스테이지에 대해, 적용된 진공은 굽힘 구역에서 몰드 표면 (30)에 대해 유리 시트 (60)를 유지시키기에 단지 충분한 레벨로 감소된다. 예를 들어, 진공압은 제 1 스테이지에 대해 20 kPa를 초과할 수 있으며, 그리고 제 2 스테이지에 대해서는 10 kPa 미만으로 감소될 수 있다. 제 1 스테이지는 제 2 스테이지보다 짧은 지속 기간 (duration)을 가질 것이다. 예를 들어, 제 1 스테이지는 20 초 미만의 지속 기간을 가질 수 있는 반면, 제 2 스테이지는 40 초 이상의 지속 기간을 가질 수 있다. 다중-스테이지 진공은 유리가 낮은 진공 레벨로 진정되도록 하고, 이는 몰드 수명 및 유리 성형에 손상을 덜 준다. 진공에서 추가적인 단계 하향들 (step downs)은 몰드에 대해 유리를 유지시키는데 필요한 힘과 몰드 수명 간의 최적의 밸런스를 생성하는데 필요할 시에 추가될 수 있다. 또한, 굽힘 구역의 가열 및 냉각이 반복되는 다중-스테이지 진공은 응력을 완화하고 스냅 백 (snap back)을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 응력 완화 및 스냅 백 감소는 또한 진공을 유지시키면서, 유리를 몰드 상에 냉각시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 이는 행해질 수 없는데, 이는, 유리 표면이 몰드에 대하여 진공에 의해 유지되면서 냉각 동안에 수축될 시에, 유리 표면이 손상될 수 있기 때문이다.

유리 시트가 몰드에 일치된 후에, 최종적인 성형 유리 물품은 10¹³ 푸아즈를 초과한 유리 점도로 냉각되는 것이 허용되는 반면, 여전하게 몰드에 있게 된다. 그 후, 냉각된 성형 유리 물품은 몰드로부터 제거된다. 다수의 공정들은 몰드로부터 성형 유리 물품을 분리한 후에, 예를 들면, 이온-교환에 의한 성형 유리 물품의 화학적인 강화를 수행할 수 있다.

상기에서, 논의된 바와 같이, 유리 시트 및 몰드는 주요 가열기들 (66)를 사용하여 먼저 가열되고, 그 다음에는 보조 가열기들 (75)을 사용하여 유리를 국부적으로 가열시킨다. 이러한 가열들 둘 다는 동일한 노 (64)에서 일어난다. 대안적인 실시예들에서, 이러한 가열들이 별개의 노들 또는 연속적인 노 내의 다수의 존들에서 일어나는 것도 가능하다. 주요 가열기들 (66)에 의한 가열은 연속적인 노 내의 제 1 노 또는 제 1 세트의 가열 존들에서 일어날 수 있고, 그 후에, 유리 시트 및 몰드는 유리의 국부적인 가열이 일어나서 굽힘 구역에서 유리 시트를 몰드 표면에 일치시키는 제 2 노 또는 제 2 세트의 노 존들로 이동될 수 있다. 보조 가열기들 (75)이 제 2 노 또는 제 2 세트의 노 존들에 있는 경우, 진공이 유리를 몰드 표면에 일치시키는데 적용될 수 있기 전에, 가열기 워밍 업 시간은 필요하지 않을 것이다. 이러한 대안적인 실시예는 연속적인 제조 셋업에서 처리량을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 제조 시 노 존들의 수는 원하는 처리량에 의존한다. 보조 가열기들은 또한 비-연속적인 노들에도 배치될 수 있고, 그 결과 유리 및 몰드의 굽힘 구역들은 대안적으로 상술된 바와 같이 다중-스테이지 진공 공정 동안, 번갈아 가열 및 냉각될 수 있다.

상술된 방법은 또한 도 3의 성형 유리 물품 (10a)을 만들기 위해 사용될 수 있되, 도 9의 셋업이 다소 변경이 필요하다는 점을 제외하고는 사용될 수 있다. 성형 유리 물품 (10a)을 형성하기 위해, 도 9의 셋업의 몰드 (20)는 도 7의 몰드 (20a)로 대체될 수 있다. 또한, 보조 가열기들 (75)의 배치 및 구성은 도 11에 도시된 것으로 대체될 수 있다. 도 11에서, 긴 보조 가열기들 (75a)의 평행 배치는 유리 시트 및 몰드 표면의 굽힘 구역들을 국부적으로 가열시키기 위해 사용될 수 있다. 상술된 조건들 (1)-(4)는, 진공이 유리 시트를 몰드에 일치시키기 위해 사용되는 시점에서 적용될 것이다. 성형 유리 물품 (10a)의 경우에서, 조건 (3)은 유리 시트의 양쪽 굽힘 구역들에 적용할 것이며, 그리고 조건 (4)는 몰드의 양쪽 굽힘 구역들에 적용될 것이다.

3D 형상을 가진 성형 유리 물품은 상술된 방법을 사용하여 형성된다. 성형 유리 물품은 평평 구역 및 적어도 하나의 굽힘 구역을 가진다. 일 실시예에서, 성형 유리 물품은 평평한 디스플레이를 가진 전자 디바이스용 커버 유리 물품으로서 사용되도록 구성된다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품의 평평 구역은 코닝 사로부터 이용가능한 Tropel^® FlatMaster^® 표면 측정 툴에 의해 측정된 바와 같이, 25 mm x 25 mm 면적에 걸쳐 100 ㎛ 내로 평평하다. 평평함은 성형 유리 물품의 평평 구역과 기준 평면 간의 상대적인 높이 차로서 측정된다. "100 ㎛로 평평하다는 것"은 기준 평면과 평평 구역 간의 높이 차에서의 변화가 100 ㎛ 내에 있다는 것을 의미한다.

성형 유리 물품의 표면 조직 (texture)은 2 개의 파라미터들: 표면 거칠기 및 굴곡 (waviness)에 의해 특징지어질 수 있다. 거칠기는 정교하게 공간화된 표면 불규칙성의 양이다. 굴곡은 표면 거칠기의 것보다 큰 공간을 가진 표면 불규칙성의 양이다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품의 표면들 중 적어도 하나는 1 nm 미만의 거칠기 평균 (Ra)을 가진다. 또 다른 실시예에서, 성형 유리 물품의 표면들 중 적어도 하나는 0.7 nm 미만의 거칠기 평균을 가진다. 여전히 또 다른 실시예에서, 성형 유리 물품의 표면들 중 적어도 하나는 0.3 nm 미만의 거칠기 평균을 가진다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품의 표면들은 각각은 Zygo^® Newview 3D 광학 표면 프로파일러 (profiler)에 의해 측정된 바와 같이, 15 mm × 25 mm 3D 면적에 걸쳐 30 nm 미만의 굴곡 높이를 가진다. 굴곡 높이는 표면 프로파일의 골 (valley)에 대한 피크 (peak) 거리이다. 측정된 표면 불규칙성들 간의 공간은 통상적으로 3 내지 5 mm의 범위에 있다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품의 굽힘 구역은 10 mm 미만의 굽힘 반경을 가진다. 상기의 하나 이상의 실시예들에서 기술된 바와 같이, 작은 굽힘 반경은 몰드의 활동적인 냉각 및/또는 유리 시트의 굽힘 구역의 국부적인 가열의 조합을 사용하여, 그리고 슬롯(들) 또는 개구부(들)를 통하여 진공을 적용시킴으로써, 유리시트를 몰드의 굽힘 구역 및 모서리들에 일치시키는 것이 가능하다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품의 벽 두께는 0.3 mm 내지 3 mm의 범위에 있다. 일 실시예에서, 벽 두께는 균일하고, 예를 들면, 성형 유리 물품의 벽 두께의 변화는 100 ㎛ 내에 속한다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품은 투명하며, 400 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 85%보다 큰 광 전송을 가진다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품은 300 MPa보다 큰 압축 강도 및 모스 경도계에서 7보다 큰 경도를 가진다. 일 실시예에서, 성형 유리 물품은 적어도 하나의 표면 압축 응력받은 영역 (compressively-stressed region)을 가지며, 그리고 압축 응력받은 영역의 층의 깊이는 적어도 25 ㎛이다. 압축 강도 및/또는 압축 응력받은 영역은 성형 유리 물품을, 화학적 또는 열적일 수 있는 강화 공정 (strengthening process)에 받게 함으로써, 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 압축 강도 및/또는 압축 응력받은 영역은 성형 유리 물품을 이온-교환 공정에 받게 함으로써, 달성된다.

일 실시예에서, 성형 유리 물품은, 약 60 mol% 내지 약 70 mol% SiO₂; 약 6 mol% 내지 약 14 mol% Al₂O₃; 0 mol% 내지 약 15 mol% B₂O₃; 0 mol% 내지 약 15 mol% Li₂O; 0 mol% 내지 약 20 mol% Na₂O; 0 mol% 내지 약 10 mol% K₂O; 0 mol% 내지 약 8 mol% MgO; 0 mol% 내지 약 10 mol% CaO; 0 mol% 내지 약 5 mol% ZrO₂; 0 mol% 내지 약 1 mol% SnO₂; 0 mol% 내지 약 1 mol% CeO₂; 약 50 ppm As₂O₃ 미만; 및 약 50 ppm Sb₂O₃ 미만을 포함한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물로 구성된다; 이때, 12 mol% ≤ Li₂O + Na₂O + K₂O ≤ 20 mol% 및 0 mol% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol%이다. 이러한 유리 조성물 및 다른 것들은 미국 특허 제8,158,543호 (Dejneka 등의 "Fining Agents for Silicate Glasses")에서 찾아볼 수 있다.

또 다른 실시예에서, 성형 유리 물품은 적어도 약 50 mol% SiO₂및 적어도 약 11 mol% Na₂O을 포함한 알칼리-알루미노실리케이트 유리 조성물로부터 이루어지고, 압축 응력은 적어도 약 900 MPa이다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 Al₂O₃,및 B₂O₃, K₂O, MgO 및 ZnO 중 적어도 하나를 더 포함하며, 이때 -340 + 27.1·Al₂O₃ - 28.7·B₂O₃ + 15.6·Na₂O - 61.4·K₂O + 8.1·(MgO + ZnO) ≥ 0 mol% 이다. 특정 실시예들에서, 유리 조성물은 약 7 mol% 내지 약 26 mol% Al₂O₃; 0 mol% 내지 약 9 mol% B₂O₃; 약 11 mol% 내지 약 25 mol% Na₂O; 0 mol% 내지 약 2.5 mol% K₂O; 0 mol% 내지 약 8.5 mol% MgO; 및 0 mol% 내지 약 1.5 mol% CaO로 구성된다. 이러한 유리 조성물들 및 다른 것들은 미국 공개 제2013/0004758호 (Dejneka 등의 "Ion Exchangeable Glass with High Compressive Stress")에 찾아볼 수 있으며, 그의 내용은 전반적으로 참조로 본원에 병합된다.

예시 1 - 성형 유리 물품은 접시 형상의 (dish-shaped) 몰드 캐비티를 가진 몰드를 사용하여 형성된다. 형성 공정은 몰드 표면 평평 구역의 활동적인 냉각 없이, 굽힘 구역의 국부적인 가열을 포함한다. 공정을 특징짓는 다양한 프로파일들은 도 12에 도시된다. 몰드 표면 평평 구역의 중앙에서의 열적 프로파일은 100으로 도시된다. 몰드 표면 만곡 구역 상의 굽힘부에서의 열적 프로파일은 102로 도시된다. 몰드 표면 만곡 구역 상의 모서리에서의 열적 프로파일은 104로 도시된다. 진공 프로파일은 106으로 도시된다. 노 파워 프로파일은 108로 도시된다. 노 온도 프로파일은 110으로 도시된다. 노가 개방되는 시점은 112로 나타난다. 몰드 표면 평평 구역 (열적 프로파일 (100)로 나타남)과 몰드 표면 만곡 구역 (열적 프로파일 (102 또는 104)로 나타남) 간의 온도 차이는 상대적으로 작다. 몰드 표면 평평 구역과 몰드 표면 만곡 구역 간의 온도 차이는, 진공이 적용될 시에 약 25℃에서 피크된다.

예시 2 - 성형 유리 물품은 접시-형상의 몰드 캐비티를 가진 몰드를 사용하여 형성된다. 형성 공정은 몰드 표면 평평 구역의 활동적인 냉각과 함께, 굽힘 구역의 국부적인 가열을 포함한다. 공정을 특징짓는 다양한 프로파일들은 도 13에 도시된다. 몰드 표면 평평 구역의 중앙에서의 열적 프로파일은 114로 도시된다. 몰드 표면 만곡 구역 상의 점에서의 열적 프로파일은 116으로 도시된다. 유리 평평 섹션의 중앙에서의 열적 프로파일은 118로 도시된다. 유리 만곡 섹션 상의 점에서의 열적 프로파일은 120으로 도시된다. 진공 프로파일은 122로 도시된다. 노 파워 프로파일은 124로 도시된다. 노 온도 프로파일은 126으로 도시된다. 활동적인 냉각 프로파일은 128로 도시된다. 질소는 냉각 유체로서 사용된다. 노가 개방되는 시점은 130으로 나타난다. 몰드 표면 평평 구역 (열적 프로파일 (114)로 나타남) 및 몰드 표면 만곡 구역 (열적 프로파일 (116)로 나타남) 간의 온도 차이는, 진공이 적용될 시에 약 80℃에서 피크된다. 이는, 활동적인 냉각이 몰드 표면 평평 구역을 상대적으로 저온으로 유지시키는 반면, 몰드 표면 만곡 구역 또는 굽힘 구역이 국부적으로 가열되는데 효과적이라는 것을 보여준다.

예시 3 - 다양한 접시-성형 유리 물품들은 접시-형상의 몰드 캐비티를 가진 몰드를 사용하여 형성된다. 몰드 표면적의 국부적인 가열 및 몰드 표면 평평 구역의 활동적인 냉각은 공정에서 이용된다. 유리 물품들은 코닝 사에서 이용 가능한 Code 2317 GORILLA^® 유리로부터 이루어진다. 유리 물품들을 만드는데 사용된 유리 시트들은 0.8 mm의 두께를 가진다. 접시 형상은 10 mm의 굽힘 반경을 가진다. 이상적인 형상으로부터 형성된 형상의 모서리 편차에 대한 몰드 모서리 온도의 효과는 몰드 표면 굽힘 구역에서 온도를 변화시킴으로써, 연구되었다. 결과물들은 도 14에 도시된다. 도 14에서, 다이아몬드 표시들 (140)은 DOE ("경험 설계 (design of experiments)") 데이터를 나타내며, 그리고 정사각형 표시들 (141)은 최종 공정 데이터를 나타낸다. 데이터에서 도시된 바와 같이, 증가된 몰드 굽힘 온도는 이상적인 형상으로부터의 감소된 편차를 초래하고, 이로써, 증가된 에지 및 모서리 온도들의 중요성을 증명한다. 연구된 특정 유리 조성물 및 접시 형상에 있어서, 모서리 편차들은, 몰드의 모서리 온도가 약 710℃ 미만인 경우, 0.1 mm을 초과한다. 이러한 경우에서, 편차들은 높은데, 이는 몰드 표면 굽힘 구역이 너무 저온이어서, 굽힘 반경이 이루어지도록 하기 때문이다. 한편, 몰드의 모서리 온도가 너무 높은 경우, 성형된 형상의 모서리 편차는 악화되는데, 이는, 유리 평평 구역이 비틀어지고 비틀어진 유리 평평 구역이 유리 모서리들로 하여금 높은 편차를 가지도록 하기 때문이며, 이때 유리 모서리들은 비틀어짐에 의해 몰드 모서리들로부터 떨어진다.

예시 4 - 접시-성형 유리 물품은 접시-형상의 몰드 캐비티를 가진 몰드를 사용하여 만들어진다. 몰드 표면 굽힘 구역의 국부적인 가열 및 몰드 표면 평평 구역의 활동적인 냉각은 공정에서 이용된다. 도 15a는 성형 유리 물품을 성형하는 공정 동안, 몰드 상에서 모니터링되는 점들 (150-158)을 도시한다. 도 15b는 도 15a에 나타난 점들에서, 열적 프로파일들을 도시한다. 동일 참조 번호들은 몰드 상의 점들을 열적 프로파일들에 맵핑시키는 것을 보다 손쉽게 하기 위하여, 점들 및 열적 프로파일에 대해 사용된다. 열적 프로파일 (164)은 몰드 표면 아래에서 대략 0.5 인치 떨어진 몰드의 측면에서의 온도를 나타낸다. 노 파워 프로파일은 160으로 도시된다. 진공 프로파일은 162로 도시된다.

도 15b는, 활동적인 냉각이 몰드 표면 평평 구역에서 열 구배들을 차츰 평평해질 수 있게 하는 반면 (열적 프로파일들 (150, 152)로 나타냄), 몰드 표면 평평 구역 (열적 프로파일들 (150, 152)로 나타남)과 몰드 표면 만곡 구역 (열적 프로파일들 (154, 156, 158)로 나타남) 간의 매우 높은 온도 차이들이 여전히 있다는 것을 도시한다. 도 15b는, 활동적인 냉각이 몰드 표면 평평 구역 (열적 프로파일 (152)로 나타남)의 에지들 근방의 온도를 감소시킬 수 있고 그 결과 몰드 표면 평평 구역에 걸친 온도 분배가 보다 균일해지되, 몰드 표면 만곡 구역이 국부적으로 가열될 시에서도 균일해진다는 것을 또한 도시한다. 몰드 표면 평평 구역에서 온도 구배가 15℃ 미만으로 유지되면서, 유리 시트는 몰드 상에 위치한다.

예시 5 - 도 16a 및 16b는 몰드의 평평 구역의 활동적인 냉각이 있고 없는 이루어진 접시-성형 유리 물품들 각각에 대한 이상적인 형상으로부터의 편차들을 도시한다. 활동적인 냉각 없이 (도 16a), 모서리들은 적절하게 형성되지 않고, 편차들은 현저하게 ± 0.1 mm 타깃을 초과한다. 활동적인 냉각 (도 16b)으로 하면, 형상은 ± 0.1 mm 타깃 내에서 적절하게 이루어진다.

예시 6 - 도 17은 평평 구역에서의 활동적인 냉각과 함께, 굽힘 구역에서의 국부적인 가열을 사용하여 형성된 썰매-성형 유리 물품의 편차들을 도시한다. 물품은 6 mm의 굽힘 반경, 및 120 mm × 70 mm × 3 mm의 전체 치수들 및 0.7 mm의 유리 두께를 가진다. 이상적인 형상으로부터의 절대 편차는 100 ㎛ 미만이다.

예시 7 - 이하의 표 1은 유리 온도들, 및 유리 시트로 10 mm의 굽힘 반경을 가진 접시-성형 유리 물품을 형성하는 2 개의 별도의 공정을 하는 동안, 유리 온도와 몰드 온도 간의 차이를 도시한다. 공정 1에서, 접시-성형 유리 물품은 몰드의 활동적인 냉각 없이, 그리고 굽힘 구역에서 유리 시트의 국부적인 가열 없이 형성된다. 공정 2에서, 접시-성형 유리 물품은 이러한 개시에 기술된 바와 같이, 몰드의 활동적인 냉각 및/또는 굽힘 구역에서의 유리 시트의 국부적인 가열로 형성된다. 양쪽 공정들은 몰드의 굽힘 구역 및 모서들에 위치한 슬롯(들) 또는 개구부(들)을 통해 진공이 적용됨으로써, 진공 일치를 수반한다.

공정 번호	유리 상의 위치	진공을 적용할 시에 유리 온도 (℃)	로그 유리 점도 viscosity (푸아즈)	유리 온도와 몰드 온도 간의 차이 (℃)
1	평평 구역	790-806	8.4-8.1	160-200
1	굽힘 구역	800-816	8.2-7.9	160-200
2	평평 구역	720-730	10-9.7	<100
2	굽힘 구역	770-790	8.8-8.4	<100

예시 8 - "오렌지 필 (orange peel)"에 대한 유리 온도/점도의 영향이 연구되었다. 평평 구역의 활동적인 냉각 없이, 그리고 굽힘 구역의 국부적인 가열로, 제 1 유리 시트로 제 1 접시-성형 유리 물품을 형성하는 것을, 그리고 평평 구역의 활동적인 냉각 및/또는 굽힘 구역의 국부적인 가열로, 제 2 유리 시트로 제 2 접시-성형 유리 물품을 형성하는 것을 수반한다. 굽힘 구역의 활동적인 냉각 및/또는 국부적인 가열로, 평평 구역에서의 유리 점도는 "오렌지 필"을 발생시킬 수 있는 유리 리보일 (reboil)을 일으킬 수 있는 레벨을 초과할 수 있다. 굽힘 구역의 활동적인 냉각 및/또는 국부적인 가열로, 발견된 바와 같이, 평평 구역에서의 유리 점도는 활동적인 냉각 및 국부적인 가열이 없는 것에 비해 높은 1.5 측정체계 (orders of magnitude)를 유지할 수 있다. 평평 구역에서의 높은 유리 점도는 표면 거칠기의 골에 대한 피크에서, 대략 10 배 개선을 허용한다. 일 특정 예시에서, 유리 물품의 양쪽 표면들은 예시 7의 공정 2에 따라 구현되고, 즉, 활동적인 냉각 및/또는 국부적인 가열로 구현되고, 이때 상기 표면들 각각은 Zygo^® Newview 3D 광학 표면 프로파일러에 의해 측정된 바와 같이, 15 mm × 25 mm 면적에 걸쳐 30 nm 미만의 굴곡 높이를 가진다. 비교할 시에, 예시 7의 공정 1에 따라, 즉 활동적인 냉각 및 국부적인 가열 없이 구현된 유리 물품의 양쪽 표면들은 동일 측정 면적에 걸쳐 200 nm의 굴곡 높이를 가진다.

예시 9 - 이러한 개시에 따라, 즉, 몰드의 활동적인 냉각 및/또는 굽힘 구역에서의 유리 시트의 국부적인 가열로, 그리고 유리 시트를 몰드에 일치시키는 진공으로 형성된 접시-성형 유리 물품은 2 개의 몰드들 간에서 유리 시트를 가압함으로써 형성된 접시-성형 유리 물품과 비교된다. 발견된 바와 같이, 가압을 사용할 시에, 작은 몰드 에러들은, 형성된 물품에 걸친 비-균일 변형 및 형성된 물품의 평평 구역에서의 비틀어짐을 초래하는 초과 제한 조건 (over-constrained condition)을 생성할 수 있다. 가압 시 관측된 비-균일 변형 및 비틀어짐의 유형은 진공 일치 공정으로 관측되지 않는다. 진공 일치 공정에서, 단지 하나의 몰드만 있다. 더욱이, 평평한 유리 구역은 굽힘 구역 근방에서 슬롯(들)을 통하여 진공을 적용함으로서, 몰드 상에 균일하게 늘어나게 된다.

Claims

성형 유리 물품을 형성하는 방법에 있어서,
성형 유리 물품 프로파일이 선택된 몰드 표면을 가진 몰드 상에 유리 시트를 위치시키는 단계 - 상기 위치시키는 단계는, 상기 유리 시트의 제 1 유리 구역이 상기 몰드 표면의 제 1 몰드 표면적에 대응하고 상기 유리 시트의 제 2 유리 구역이 상기 몰드 표면의 제 2 몰드 표면적에 대응하도록 함 -;
상기 제 1 유리 구역 및 상기 제 2 유리 구역을 10^10.1 푸아즈 내지 10⁹ 푸아즈의 유리 점도로 가열하는 단계;
상기 제 2 유리 구역을 10^9.9 푸아즈 또는 그 미만의 유리 점도로 국부적으로 가열하되, 상기 제 2 유리 구역의 유리 점도가 상기 제 1 유리 구역의 유리 점도보다 8 푸아즈 이상 낮도록 가열하는 단계;
상기 제 2 유리 구역이 10^9.9 푸아즈 또는 그 미만의 유리 점도에 있을 시에, 상기 유리 시트를 상기 몰드 표면에 일치시키기 위해, 상기 유리 시트에 힘을 가하는 단계; 및
상기 제 2 유리 구역의 국부적인 가열 동안, 상기 제 1 유리 구역에서의 유리 점도가 10^9.9 푸아즈를 초과된 상태를 초래한 몰드 표면 상에서 열 구배를 유도하기 위해, 상기 제 1 몰드 표면적을 국부적으로 냉각하는 단계를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 몰드 표면적의 국부적인 냉각은, 상기 제 2 유리 구역의 국부적인 가열의 적어도 일부 동안, 상기 제 1 유리 구역에서의 유리 점도가 10^10.9 푸아즈에 또는 10^10.9 푸아즈를 초과하여 유지되도록 하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제 1 몰드 표면적의 국부적인 냉각은, 상기 국부적인 냉각 동안, 20℃ 미만의 제 1 몰드 표면적에 걸쳐 최대 열 구배를 초래하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 제 1 몰드 표면적의 국부적인 냉각은, 상기 제 1 몰드 표면적의 온도가 10^11.3 푸아즈의 유리 점도에 대응하는 온도 미만이 되도록 하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 몰드 표면적의 온도는, 상기 힘이 상기 유리 시트에 가해질 시에, 10^11.7 푸아즈의 유리 점도에 대응하는 온도를 초과하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 몰드 표면적은 실질적으로 평평하며, 그리고 상기 제 2 몰드 표면적은 20 mm 미만의 반경을 갖는 굽힘부를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 힘을 가하는 단계는 상기 굽힘부에 위치한 적어도 하나의 진공 개구부를 통해 제 2 유리 구역에서 진공을 생성하는 단계를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 진공을 생성하는 단계는 제 1 기간 (time period) 동안 제 1 진공압으로 진공을 생성하여, 제 2 기간 동안 제 2 진공압으로 진공을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 진공압은 상기 제 1 진공압에 비해 감소되는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일치된 유리 시트를, 10¹³ 푸아즈를 초과한 유리 점도로 냉각시키는 단계를 더 포함하는, 성형 유리 물품 형성 방법.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 유리 구역 및 제 2 유리 구역을 10^10.1 푸아즈 또는 10^10.1 푸아즈 초과의 유리 점도로 가열하는 단계는 제 1 노 또는 제 1 세트의 노 존들에서 일어나며, 그리고 상기 제 2 유리 구역을 109.9 푸아즈 또는 109.9 푸아즈 미만의 유리 점도로 국부적으로 가열하는 단계는 상기 제 1 노 또는 제 1 세트의 노 존들과는 다른 제 2 노 또는 제 2 세트의 노 존들에서 일어나는, 성형 유리 물품 형성 방법.
성형 유리 물품을 형성하는 시스템에 있어서,
제 1 몰드 표면적 및 제 2 몰드 표면적을 포함한 몰드 - 상기 제 1 몰드 표면적은 실질적으로 평평 구역을 포함하고, 상기 제 2 몰드 표면적은 적어도 하나의 굽힘부 및 적어도 하나의 개구부를 포함함 -;
상기 몰드에 연결되고 상기 제 1 몰드 표면적의 활동적인 냉각을 위해 구성된 냉각 디바이스;
상기 몰드에 연결되고 상기 적어도 하나의 개구부를 통하여 상기 제 2 몰드 표면적과 연통하는 진공 플레넘; 및
상기 제 2 몰드 표면적에 국부적인 가열을 제공하기 위해, 상기 제 2 몰드 표면적에 마주하여 배치된 가열기 조립체를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 성형 유리 물품 형성 시스템은 노를 더 포함하며,
상기 몰드, 냉각 디바이스, 진공 플레넘, 및 가열기 조립체는 상기 노에 배치되는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구부는 상기 굽힘부에 위치되는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 굽힘부는 20 mm 미만의 반경을 가지는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열기 조립체는 1000℃ 내지 1450℃의 범위의 가열기 온도를 가진 적어도 하나의 복사 가열기를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열기 조립체는 2.0 ㎛ 내지 2.7 ㎛의 범위의 피크 파장을 가진 적어도 하나의 복사 가열기를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열기 조립체는 가열기들의 루프 배치 (loop arrangement)를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열기 조립체는 가열기들의 평행 배치 (parallel arrangement)를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
청구항 11 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열기 조립체는 적어도 하나의 복사 가열기, 및 상기 적어도 하나의 복사 가열기로부터 상기 제 2 몰드 표면적으로 열을 포커싱하기 위해 배치된 반사기를 포함하는, 성형 유리 물품 형성 시스템.
성형 유리 물품의 프로파일을 갖춘 몰드 표면을 가진 몰드 상에 유리 시트를 위치시키는 단계 - 상기 위치시키는 단계는, 상기 유리 시트의 제 1 유리 구역이 상기 몰드 표면의 제 1 몰드 표면적에 대응하고 상기 유리 시트의 제 2 유리 구역이 상기 몰드 표면의 제 2 몰드 표면적에 대응하도록 함 -;
상기 제 1 유리 구역 및 상기 제 2 유리 구역을 10^10.1 푸아즈 또는 그 초과의 유리 점도로 가열하는 단계;
상기 제 2 유리 구역을 10^9.9 푸아즈 또는 그 미만의 유리 점도로 국부적으로 가열하는 단계;
상기 제 2 유리 구역이 10^9.9 푸아즈 또는 그 미만의 유리 점도에 있을 시에, 상기 유리 시트를 상기 몰드 표면에 일치시키기 위해, 상기 유리 시트에 힘을 가하는 단계; 및
상기 제 2 유리 구역의 국부적인 가열 동안, 상기 제 1 유리 구역에서의 유리 점도가 10^9.9 푸아즈를 초과된 상태를 초래한 몰드 표면 상에서 열 구배를 유도하기 위해, 상기 제 1 몰드 표면적을 국부적으로 냉각하는 단계를 포함한 방법으로 형성된 전자 디바이스 커버 유리에 적합한, 광 품질 표면적을 가진 성형 유리 물품.
3 차원 형상을 가진 유리 몸체를 포함하며,
상기 유리 몸체의 적어도 하나의 표면은 15 mm × 25 mm 측정 구역에 걸쳐 30 nm 미만의 굴곡 높이, 및 1 nm 미만의 거칠기 평균을 가지는, 성형 유리 물품.
청구항 21에 있어서,
상기 유리 몸체는 25 mm × 25 mm 구역에 걸쳐 100 ㎛ 내로 평평한 평평 구역을 가지는, 성형 유리 물품.
청구항 22에 있어서,
상기 유리 몸체는 10 mm 미만의 굽힘 반경을 갖춘 적어도 하나의 굽힘 구역을 가지는, 성형 유리 물품.
청구항 22 또는 청구항 23에 있어서,
상기 유리 몸체는 400 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 85%보다 큰 광 전송을 가지는, 성형 유리 물품.
청구항 22 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 몸체는 300 MPa보다 큰 압축 강도를 가지는, 성형 유리 물품.
청구항 22 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 몸체는 모스 경도계 (Mohs scale)에서 7보다 큰 경도를 가지는, 성형 유리 물품.
청구항 22 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형 유리 물품은 알칼리 알루미노실리케이트 유리로 구성된, 성형 유리 물품.
청구항 22 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 몸체는 평평한 디스플레이를 가진 전자 디바이스를 덮도록 구성된, 성형 유리 물품.