KR102719803B1

KR102719803B1 - 컷팅 에지를 갖는 유리 부재 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102719803B1
Application number: KR1020190159702A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 하이쓰-슈케; 마티아스 요츠; 클레멘스 오테르만
Original assignee: 쇼오트 아게
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2024-10-18
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: US11851361B2; DE102018131179A1; KR20200070112A; US20200180994A1; US20240150215A1; TWI850294B; CN111285598A; CN111285598B; TW202108521A

Abstract

본 발명의 목적은 얇은 유리의 컷팅을 보다 신뢰할 수 있도록 하고 에지 강도를 향상시키는 것이다. 이를 위해, 유리 부재(1)를 가공하기 위한 분리의 준비시, 유리, 바람직하게는 0.5 mm 이하의 두께를 갖는 얇은 유리를 스코어링하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 경질 스코어링 툴(9)을 사용하여 유리 표면(2)에 압력을 가함으로써 의도된 분리 라인(11)을 따라 유리에 깊은 크랙(13)을 발생시키는 단계를 포함하고, 여기서 스코어링 툴(9)은, 유리 표면에 대한 가압과 깊은 크랙(13)을 도입하는 동안의 전진력으로 인해, 유리 표면(2)을 따르고 분리 라인(11)에 수직인 방향으로 유리에 탄성 변형 구역(15)을 발생시키며, 이는 유리 표면(2)에 수직인 분리 라인(11)에 의해 획정된 평면(17)에서 아크(152)로 연장되어, 아크의 하나의 레그(150)가 유리 표면(2) 상의 스코어링 툴(9)의 접촉점(19)에 가깝게 위치되고 또다른 레그(151)는 유리 내부에 위치하며, 상기 아크(152)는 스코어링 툴(9)의 전진/전진 방향(21)을 향해 개방된다.

Description

컷팅 에지를 갖는 유리 부재 및 이의 제조 방법{GLASS ELEMENT WITH CUT EDGE AND METHOD OF PRODUCING SAME}

본 발명은 일반적으로 시트 유리 부재의 가공에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 스코어링 및 파단에 의한 상기 유리 부재의 컷팅에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 사용하여 크기에 맞춰 컷팅된 유리 기판, 특히 얇은 유리 기판에 관한 것이다.

오늘날, 유리 시트 또는 판유리 부재는 주로 용융물 또는 연화된 유리로부터 유리 리본을 인발하는 연속 공정으로 제조된다. 추후, 이 유리 리본으로부터 유리 부재가 분리된다. 유리 리본을 생산하는 일반적인 기술에는 플로트 공정, 여러 업-드로우 및 다운-드로우 공정, 오버플로우 퓨전 공정, 및 프리폼을 국소적으로 가열하여 가열된 영역에서 유리 리본을 인발시키는 재인발 공정이 포함된다. 이러한 모든 기술은 유리 리본이 비드로도 알려진 두 에지를 따라 두꺼워지는 부분을 형성한다는 점을 공통으로 가지고 있다. 유리 리본이 더 잘 유도되고 가공되도록 하기 위해, 유리 리본을 개별 유리 부재로 크기에 맞춰 컷팅하기 전에 비드를 분리하는 것이 바람직하다.

최신 기술에 따르면, 얇은 유리 리본의 비드는 보통 레이저에 의해 컷팅된다. 그러나, 특히 레이저 유도 응력 크랙 절단과 같은 레이저 공정이 불안정해질 수 있어서, 긴 리본을 컷팅할 때 크랙이 표류할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

유리를 컷팅할 때 또 다른 중요한 문제는 일반적으로 유리 부재의 강도이다. 굽힘 하중에 대한 유리 부재의 저항은 본질적으로 유리 에지에 의해 결정된다. 이의 파단 강도는 통상 유리 면의 파단 강도보다 현저히 낮다. 따라서, 유리 시트의 파열은 주로 시트의 에지로부터 나온다. 따라서, 인장, 전단, 비틀림 및 굽힘 하중에 대한 유리 에지의 가능한 최대 저항을 달성하는 것이 바람직하다. 취성 재료의 강도를 특성화하기 위해 통상 사용되는 파단 강도의 2-파라미터 Weibull 분포는 크기에 맞춰 컷팅된 유리 부재의 높은 기대 수명을 달성하기 위해 높은 특성 값 및 높은 계수를 요구한다.

따라서, 본 발명은 얇은 유리의 컷팅을 보다 신뢰할 수 있도록 하고 에지 강도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이 목적은 독립항의 청구 대상에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시양태는 종속항에서 구체화된다.

따라서, 유리 부재를 가공하기 위한 분리의 준비시, 유리, 바람직하게는 0.5 mm 이하의 두께를 갖는 얇은 유리를 스코어링하는 방법이 제공되며, 여기서 경질 스코어링 툴을 사용하여 유리 표면에 압력을 가함으로써 의도된 분리 라인을 따라 유리에 깊은 크랙을 발생시키고, 스코어링 툴은, 깊은 크랙을 도입하는 동안의 전진력 및 유리 표면에 대한 가압으로 인해, 유리 표면에 평행하고 분리 라인에 수직인탄성 변형의 방향 성분을 갖는 탄성 변형 구역을 유리에 발생시키고, 이는 유리 표면에 수직인 분리 라인에 의해 획정된 평면에서 아크로 연장되어, 아크의 한쪽 레그가 유리 표면 상의 스코어링 툴의 접촉점에 가깝게 위치하고 다른쪽 레그는 유리 내부에 위치하며, 상기 아크는 스코어링 툴의 전진 방향을 향해 개방된다.

따라서, 상기 방법은, 스코어링 툴 바로 아래의 유리에 인장 응력을 형성하여, 깊은 크랙 형태의 크랙 형성 유도를 보장하고, 이는 스코어 및 파단 공정을 위한 예비 크랙으로서 유용하다.

이를 위해, 유리를 스코어링하는 방법을 수행하도록 구성된 장치는

- 경질 스코어링 툴 및 스코어링하고자 하는 유리 부재의 유리 표면에 대해 스코어링 툴을 가압하기 위한 디바이스;

- 유리 부재와 스코어링 툴을 분리 라인을 따라 서로에 대해 이동시켜 유리 표면에 대한 스코어링 툴의 가압력 및 전진력에 의해 유리 부재에 깊은 크랙을 발생하는 전진 디바이스로서, 스코어링 툴은, 깊은 크랙을 도입할 때 가해지는 압력 및 전진력 하에서, 유리 표면에 평행하고 분리 라인에 수직인 탄성 변형의 방향 성분을 갖는 상기 언급된 탄성 변형 구역이 유리에 발생하도록 구성되며, 상기 구역은 유리 표면에 수직인 분리 라인에 의해 획정된 평면에서 아크로 연장되어, 아크의 한쪽 레그는 유리 표면 상의 스코어링 툴의 접촉점에 가깝게 위치하고 다른쪽 레그는 유리 내부에 위치하며, 아크는 스코어링 툴의 전진 방향을 향해 개방되는 것인 전진 디바이스

를 포함한다.

유리 표면을 따르고 분리 라인에 수직인 방향으로, 즉 간단히 말해 분리 라인을 가로지르는 방향으로 상기 언급된 탄성 변형에 더하여, 분리 라인을 따르고 표면을 따르는 탄성 변형도 발생한다. 분리 라인을 따르는 이러한 인장 응력 성분은 더 작아서 결과적인 깊은 크랙의 방향에 덜 중요하다.

본 발명의 맥락에서, 용어 "경질 스코어링 툴"은 스코어링 툴이 스코어링 휠과 같이 유리 표면 상에서 롤링하지 않지만, 압력 또는 접촉력으로 인해 유리로 약간 침투하면서 유리 표면 위로 미끄러지는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

전진 방향은 유리 표면에 대해서만 의미하는 것으로 이해된다. 유리 표면 위의 전진은 스코어링 툴을 고정된 유리 부재 위로 이동시킴으로써, 아니면 반대로 스코어링 툴을 고정시킨 채로 유리 부재를 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 스코어링 툴과 유리 부재의 조합된 이동도 생각할 수 있고 가능하다.

이렇게 생성된 깊은 크랙을 따라 분리하기 위해, 굽힘, 인장 또는 전단 하중이 나중에 분리 라인을 따라 유리 상에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 유리 부재를 크기에 맞춰 컷팅하는 방법으로서, 전술한 방법을 사용하여 유리에 깊은 크랙을 생성하는 단계, 및 이어서 깊은 크랙을 따라 분리하기 위해, 깊은 크랙에 의해 유도된 약화로 인해 유리가 분리 라인을 따라 파단되도록 분리 라인을 따라 유리 상에 굽힘 또는 인장 또는 전단 하중을 가하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 다양한 가전 제품 분야에서 유용하게 응용되는 작고 얇은 유리 시트를 위한 반제품으로서 사전 스코어링된 얇은 유리 부재를 제조할 수 있도록 한다. 스코어링 및 파단 후에 얻어진 이러한 얇은 유리 시트는 디스플레이 디바이스, 터치 패널, 태양 전지, 반도체 모듈 또는 LED 광원을 위한 커버 유리로서 적합하다. 작고 얇은 유리 시트는 또한 커패시터, 박막 배터리, 가요성 인쇄 회로 기판, 가요성 OLED, 가요성 광전지 모듈, 또는 심지어 전자 종이의 구성성분으로서 사용될 수 있다. 얇은 유리의 유형은 내화학성, 내열충격성, 내열성, 가스 기밀성, 높은 전기 절연 용량, 일치하는 팽창 계수, 가요성, 높은 광학 품질, 및 높은 표면 품질의 광 투과성에 대한 각각의 요구 사항을 충족시키기 위해 의도된 응용 분야에 따라 구체적으로 선택될 수 있다. 전술한 제작 방법에 따라 제조된 얇은 유리는 통상 얇은 유리 면 모두에 가열연마된 표면을 가지며, 이에 따라 매우 낮은 거칠기를 나타낸다.

유리에서 의도된 특수 형상의 탄성 변형 구역으로 스코어링하기에 특히 적합한 것은 스코어링 다이아몬드 형태의 스코어링 툴이다.

본 발명은 이하 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 동등한 부재를 나타낸다.

도 1은 얇은 유리를 제조하기 위한 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 유리를 스코어링하는 장치의 부품을 도시한다.
도 3은 스코어링 툴로서의 다이아몬드를 도시한다.
도 4는 스코어링 다이아몬드의 틸트 각도의 함수로서 소정의 크랙 깊이를 달성하기 위한 힘의 2개의 다이어그램을 도시한다.
도 5 및 6은 스코어링 툴의 상이한 틸트 각도를 위한 분리 라인을 가로지르고 이를 따르는 스코어링 툴에 의해 발휘되는 탄성 변형의 유한 부재 시뮬레이션을 도시한다.
도 7은 얇은 유리의 파열 에지의 2개의 광학 현미경 이미지를 도시한다.

발명의 상세한 설명

도 1은 유리를 스코어링하는 방법이 적용될 수 있는 장치를 도시한다. 이 장치는 개략적으로 도시된 유리 리본 형성 디바이스(8)를 포함하며, 이는 열간 성형에 의해 유리 리본(3) 형태의 유리 부재(1)를 제조하는데 사용된다. 열간 성형은, 예를 들어 도시된 바와 같이 유리 리본(3)이 아래로 인발되는 다운-드로우 공정 또는 오버 플로우-융합 공정으로 달성될 수 있다. 유리 리본(3)은 하나 이상의 롤러(23)에 의해 수평으로 유도 및 편향된다. 롤러(23)는 특히 유리 스코어링 장치(4)를 위한 전진 디바이스로서 기능하도록 구동될 수 있다.

열간 성형 공정으로 인해, 유리 리본(3)의 에지에 두꺼운 비드(5, 7)가 형성되며, 이는 추가 가공을 위해 절단되게 된다. 이러한 가공은 특히 얇은 유리 리본(3)을 롤로 권취하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 두꺼워진 비드는 그 경질 때문에 권취를 지연시켜 방해가 된다.

이들 비드(5, 7)를 분리하기 위해, 유리는 그의 길이 방향으로 얇은 유리 리본(3)의 에지에 평행하게 연장되는 2개의 분리 라인(11)을 따라 스코어링된다. 스코어링에서, 유리로 유입되는 깊은 크랙(13)은 경질 스코어링 툴(9)을 사용하여 얇은 유리 리본(3)의 품질 부분과 비드 사이에서 연장되는 분리 라인(11)을 따라 생성된다. 이를 위해, 얇은 유리 리본(3)은, 스코어링 툴이 유리 표면(2)에 대해 가압되는 동안 스코어링 툴(9)에 대해 유도된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 유리 표면 상의 스코어링 툴(9)의 전진 방향(21)은 이 설정에서 얇은 유리 리본(3)의 이동 방향과 반대이다.

이어서, 절단을 위해, 유리가 깊은 크랙에 의해 유도된 약화로 인해 분리 라인(11)을 따라 파단되도록 굽힘 또는 인장 또는 전단 모멘텀을 추가 롤러(23) 상의 깊은 크랙(13)을 따라 적용하여, 유리 리본(3)으로부터 비드(5, 7)를 분리시킨다. 그 후, 비드(5, 7)는 컬릿 벙커에 수집되어, 예를 들어 얇은 유리 리본(3)이 형성되는 용융 유리 내로 복귀될 수 있다.

일반적으로, 예시된 특정 예에 제한되지 않고, 탄성 변형의 아치형 구역으로 제안된 스코어링은 분리로 생성된 에지가 굽힘 하중에 대해 특히 높은 강도를 갖도록한다. 이는 특히 상기 예에서 얇은 유리 리본(3)이 장기적으로 안정적인 방식으로 추가 가공 전 중간에 롤로 권취되고 저장될 수 있도록 한다.

일반적으로, 예시된 특정 실시양태에 제한되지 않고, 스코어링으로부터 분리 라인(11)을 따라 유리의 파단을 공간적으로 및/또는 시간적으로 분리하는 것이 특히 유리하다. 유리가 스코어링 툴(9)의 접촉점에서 직접 파단되는 것은 바람직하지 않은데, 그 이유는 이러한 방식에서 파열이 제어되지 않은 방식으로 접촉점의 위치를 넘어 전파될 수 있기 때문이다. 이로 인해 에지의 코스가 의도한 분리 라인에서 벗어날 수 있다. 이에 따라, 바람직한 실시양태에 따르면, 굽힘 하중 또는 인장 하중 또는 전단 하중은 분리 라인(11)을 따라 시간적 또는 공간적 거리를 두고 유리에 가해져서, 유리의 파열이 스코어링 툴(9)의 접촉점으로 전파되지 않는 것으로 고려된다.

이미 전술한 바와 같이, 스코어링 툴은 단지 접촉점에서 유리 표면 위로 롤링되지 않고, 오히려 유리로 약간 침투하면서 유리 위로 슬라이드 가능하게 전진한다는 점에서 경질이다. 일정한 접촉 압력을 달성하기 위해, 변위 가능한 홀더가 제공될 수 있다. 이러한 홀더의 일 실시양태가 도 2에 도시되어 있다.

유리, 특히 얇은 유리를 스코어링하기 위한 장치(4)의 바람직한 실시양태의 원리는 스코어링 툴(9)을 스코어링 툴 홀더(91)에 고정하고, 평행 로커(93)를 사용하여 스코어링 툴 홀더(91)를 제어하는 것이다. 평행 로커는 평행하게 배열된 적어도 2개의 리프 스프링(92)을 포함한다. 리프 스프링(92)은 소정의 힘으로 스코어링 툴(9)을 유리 표면(2) 상에 가압하는 것을 허용하지만, 스코어링 툴(9)은 유리 표면(2) 위로 슬라이드 가능하게 이동된다. 압력 또는 접촉력은, 예를 들어 평행 로커(93)가 매달린 셋팅 슬라이드(94)를 이동시킴으로써 조정될 수 있다. 보다 일반적으로, 접촉력은 스프링, 여기서는 리프 스프링(92)의 변형을 조정함으로써 조절될 수 있다. 정의된 접촉 압력을 설정할 수 있는 얇은 유리를 스코어링하는 디바이스는 DE 10 2014 117 641.3에 또한 기술되어 있으며, 얇은 유리를 스코어링하기 위한 디바이스의 구성과 관련하여 이의 개시는 본 출원에 완전히 포함된다.

변위 가능한 홀더로서의 평행 로커(93)는 또한 리프 스프링에 의해, 예를 들어 평행하게 유도되고 그 단부에 피봇식으로 장착된 지지 부재를 사용하여 다르게 구현될 수 있는 반면, 이후 접촉력은 스코어링 툴 홀더에 작용하는 별도의 스프링에 의해 발생된다.

일반적으로, 특정 예시된 예에 제한되지 않고, 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 스코어링 툴(9)은 스코어링 툴 홀더(91)에 고정되고, 스코어링 툴 홀더는 평행 로커(93)에 의해 유도되고, 스코어링 툴 홀더(91)에 조정 가능한 스프링력을 가하여 스코어링 툴(9)이 유리 부재(1)의 유리 표면(2) 상에 가압되어 스프링력에 의해 결정되는 접촉력으로 스코어링되도록 하는 적어도 하나의 스프링 부재가 제공된다.

도 3은 결정면 (100), (101), (110) 및 (111)을 갖는 스코어링 툴(9)로서의 다이아몬드를 도시한다. 예시된 결정의 형상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다이아몬드를 배치할 수 있는 많은 가능성이 있다. 아래에서 보다 상세하게 설명되는 유리에서의 탄성 변형 구역의 특정 형상은 터치 다운 또는 접촉점(19) 및 전진 방향(21)에 대한 다이아몬드의 특정 배향에 의해 특히 용이하게 달성될 수 있음이 밝혀졌다. 양호한 것으로 밝혀진 접촉점(19)과 전진 방향(21)의 조합이 도 3에 도시되어 있다.

알 수 있는 바와 같이, 결정은 유리 표면(2) 상의 접촉점이 결정면 (101), (110), (111) 사이의 정점에 의해 주어지도록 배향되지만, 결정은 (111) 면이 선행하도록 전진 방향으로 배향된다. 이 배향 원리는 반드시 접촉점(19)의 특정 위치 및 전진 방향(21)으로 제한되는 것은 아니다. 오히려, 일 실시양태에 따르면, 스코어링 툴(9)은 3개의 교차 면 사이에 정점을 가지며, 스코어링 툴(9)은 이 정점이 접촉점(19)을 획정하고 상기 면 중 하나가 전진 방향(21)으로 선행하도록 배향되고 배치되는 것으로 고려된다. 엄밀하게 말하면, 스코어링 툴(9)은 접촉점(19)에서 점상 접촉을 할뿐만 아니라 압력에 의해 유리 내로 약간 가압되어 작은 접촉 면적이 형성된다. 그러나, 본 맥락에서는, 유리 내로 가장 깊게 관통하거나 배치 방향으로 가장 압출되는 스코어링 툴(9)의 표면의 점을 접촉점(19)으로 간주한다. 이 실시양태는 다이아몬드가 스코어링 툴(9)로서 사용되는지 여부에 의존하지 않는다. 이러한 툴 팁의 기하 구조를 갖는 다른 경질 재료 툴의 경우, 유사한 응력 구역 형성은 유리를 유도한다. 그러나, 그 경도로 인해, 다이아몬드는 이 실시양태의 바람직한 개선을 나타낸다. 따라서, 실시양태의 개선에서, 스코어링 툴(9)은 스코어링 다이아몬드를 포함하고, 스코어링 다이아몬드는 결정면 (101), (110) 및 (111) 사이의 정점이 접촉점(19)을 획정하여 결정면(111)이 선행하도록 배향되는 것으로 고려된다. 면 (101) 및 (110) 사이의 에지(95)는 이에 따라 본 실시양태에서 접촉점(19)을 따른다.

다음으로, 유리 부재를 스코어링하기 위한 유한 부재 시뮬레이션의 결과가 논의된다. 계산을 위해, 스코어링 공정은 스코어링 방향(= y)과 유리 표면(2)의 법선(= z)에 의해 획정된 평면에 대칭인 것으로 가정되었다. 스코어링 툴(9)의 에지의 잠재적 라운딩은 무시된다. 모든 계산은 0.0의 마찰 계수로 수행되었다. 기준으로 취해진 유리 유형은 Schott AG에 의해 상표명 D263으로 시판되는 유리였다. 이 유리에는 다음과 같은 기계적 특성이 있다:

밀도 : 2.51 g/cm³;

영률 E : 72.9 kN/mm²;

푸아송 수 μ : 0.208;

비틀림 계수 G : 30.1 kN/mm²;

누프 경도 HK₁₀₀ : 590.

이 경우, 에지가 선행하는 경우보다 주어진 스크래치 깊이에 대해 더 큰 힘이 요구되기 때문에, 선행하는 면으로 특히 강한 에지를 얻을 수 있는 결과가 놀랍다. 도 4는 깊이 4.5 ㎛의 깊은 크랙을 도입하는데 필요한 유한 부재 계산에 의해 계산된 전진력 및 수직력을 나타내는 2개의 다이어그램을 도시한다. 전진력(F_y) 및 수직력(F_z)은 스코어링 다이아몬드의 틸트 각도의 함수로서 플롯팅된다. 틸트 각도 0°는 유리 표면(2)에 수직으로 정렬된 (100) 면의 법선에 해당한다.

20° 내지 30° 사이의 작은 틸트 각도에서, 에지(95)는, 다이아몬드의 두 (110) 면 사이, 또는 도 3에서 (110)과 (101)로 표시된 면 사이에서 유리에 선행한다. 계산된 힘은 패널 (a), 즉 도 4의 좌측에 있는 다이어그램에 도시되어 있다.

대조적으로, 40°와 50° 사이의 큰 틸트 각도에서, 스코어링 다이아몬드의 (111) 면이 유리에 선행한다. 이 경우, 전진 방향(21)은 도 3에 도시된 바와 같이 배향된다. 계산된 힘은 패널 (b) 다이어그램에서 도 4에 도시되어 있다.

유한 부재 계산에서 일정하게 정의된 4.5 ㎛의 스크래치 깊이로, 선행 (111) 면 (패널 (b))보다 선행 에지(도 4, 패널 (a))에 대해 상당히 낮은 수직력(F_z)이 발생한다. 이는 선행 (111) 면의 경우 더 큰 유리 면적을 음의 z 방향으로 가압하여야한다는 사실에 기인한다.

그러나, 도 4에 따르면, 패널 (b)는, 심지어 선행 (111)면에서도, 깊은 크랙을 생성하기 위해 필요한 접촉력이 낮다. 일반적으로, 스코어링 툴의 유형에 관계없이, 유리 표면(2)에 대한 스코어링 툴(9)의 유리한 접촉력 또는 압력은 0.2 N 내지 5 N의 범위에 있다. 또한, 스코어링 중에 소성 변형 구역이 2 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 깊이에 도달하는 깊은 크랙 아래의 유리에 형성되는 것이 일반적으로 유리하다. 이 소성 변형 구역은 파열 패턴으로부터 인식될 수 있다. 또한, 특히 스코어링 툴의 압력의 변동을 피하기 위해 스코어링을 너무 빨리하지 않는 것이 바람직하다. 반면에, 슬립-스틱(slip-stick) 현상을 피하기 위해 전진이 너무 느려서는 안된다. 따라서, 추가 실시양태에 따르면, 전진 속도는 0.025 m/s 내지 5 m/s의 범위인 것으로 고려된다.

유리 표면(2)에 평행하고 분리 라인(11)에 수직인 탄성 변형의 방향성 성분을 갖는 탄성 변형은 또한 아래에서 ε_xx로 지칭된다. 분리 라인을 따른 방향으로의 추가 탄성 변형은 기호 ε_yy로 표시된다. 도 5는 패널에 표시된 3개의 상이한 틸트 각도에 대한 유리에서의 변형 시뮬레이션 ε_xx, ε_yy를 도시한다. 각각의 패널 (a1), (a2), (b1), (b2), (c1), (c2)는 스코어링 공정 동안 유리 표면(2)에 수직인 분리 라인(11)에 의해 획정된 평면(17)을 따라 유리 부재(1)를 통해 컷팅된 섹션을 도시한다. 스코어링 툴(9)의 압력에 의해 야기된 변형으로 인해, 분리 라인(11)은 도면의 사시도에서 직선이 아니다. 모든 시뮬레이션은 4.5 ㎛의 깊은 크랙 깊이를 기반으로 하였다.

틸트 각도(β_틸트)는 패널 (a1, a2)에서 40°, 패널 (b1, b2)에서 44°, 패널 (c1, c2)에서 46°이다. 이러한 틸트 각도로, 스코어링 다이아몬드의 (111) 면은 전술한 바와 같이 선행하는 반면, 에지(95)는 전진 방향(21)으로 스코어링할 때 접촉점(19) 뒤에서 후행한다.

각각의 좌측 패널 (a1, b1, c1)은 유리 표면(2)을 따르고 분리 라인(11)에 수직인 방향으로, 즉 평면(17)에서 탄성 변형(ε_xx)의 구역(15)을 도시한다. 이 구역은 각 경우에 밝은 영역으로 표시된다. 우측의 패널 (a2, b2, c2)는 분리 라인(11) 방향으로의 탄성 변형(ε_yy)의 구역을 나타내고, 또한 밝은 영역으로 표시된다. 패널 (a1, b1, c1)에서 알 수 있듯이, 구역(15)은 스코어링 툴(9)의 전진 방향(21)으로 개방되는 특징적인 아크를 갖는다. 이 아크(15) 또는 U자형 구역은 2개의 레그(150, 151)를 가지며 한쪽 영역(150)은 유리 표면(2)에 인접하여 위치하고 접촉점(19)을 포함한다. 아크(15)의 다른쪽 레그(151)는 유리(2) 내부에 위치된다.

패널 (a2, b2, c2)에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 분리 라인(11)을 따른 탄성 변형 (εyy) 또는 탄성 변형 구역(16)은 상이한 형상을 가지며 유리의 내부에 고립된 부분을 포함하며, 이러한 탄성 변형 성분은 전체적으로 탄성 변형 (ε_xx)보다 약하다. 분리 라인(11)을 따르는 방향으로 유리의 내부에 위치된 이 탄성 변형 구역은 특정한 예시된 예시적인 실시양태와 무관하게 스코어링 방법의 추가 대안 또는 추가 특징으로 간주될 수 있다. 따라서, 유리 표면(2)을 따르고 평면(17)에서 아크(152)로 연장되는 분리 라인(11)에 수직인 방향으로 유리에서 탄성 변형 구역(15)의 특징에 대한 대안으로서 또는 이에 부가하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 고립된 탄성 변형 구역(16)은 유리 부재(1) 내부에 위치하는 것으로 고려된다.

따라서, 본 발명은 또한 유리 부재(1)를 가공하기 위한 분리의 준비시, 유리, 바람직하게는 0.5 mm 이하의 두께를 갖는 얇은 유리를 스코어링하는 방법으로서, 경질 스코어링 툴(9)을 사용하여 유리 표면(2)에 압력을 가함으로써 의도된 분리 라인(11)을 따라 유리에 깊은 크랙(14)을 발생시키고, 여기서 스코어링 툴(9)은, 깊은 크랙(13)을 도입하는 동안의 전진력 및 유리 표면에 대한 가압으로 인해, 분리 라인(11)을 따르는 방향으로 유리에 탄성 변형 구역(15)을 발생시키고, 이 구역(16)은 스코어링 툴(9)의 접촉점(19) 아래의 유리 부재(1)의 유리 내부에 고립되는 것인 방법에 관한 것이다.

도 6은 22°(패널 d1, d2), 24°(패널 e1, e2) 및 26°(패널 f1, f2)의 더 작은 틸트 각도를 갖는 추가 시뮬레이션을 도시한다. 이러한 틸트 각도의 경우에, 스코어링 다이아몬드의 에지(95)가 선행하고 (111) 면은 전술한 바와 같이 전진 방향(21)에서 보여지는 바와 같이 접촉점(10) 뒤에서 후행한다. 구역 (15, 16)은 다시 밝은 영역으로 표시되고 높은 변형은 다시 어두운 음영으로 표시된다. 도 5와 비교하여, 탄성 변형 (ε_xx) 구역(15)은 어떠한 아치형 형상도 나타내지 않음을 알 수 있다. 반대로, 변형 (ε_xx)은 접촉점(19)(패널 d1, e1, f1)에서 시작하여 반경 방향으로 오히려 감소한다. 그러나, 반면에, 변형 구역 (ε_yy)는 여기서 대략 아치형 형상을 갖는다(패널 d2, e2, f2). 도 6에 도시된 바와 같이 변형(ε_xx 및 ε_yy)의 형상은 달성 가능한 에지 강도 및 달성 가능한 에지 코스의 형상의 정확성 측면에서 열등한 것으로 입증되었다.

이들 예로부터, 스코어링 툴(9)의 배향에서의 작은 변형조차도 유리에서 응력 구역의 형상에, 특히 탄성 변형(ε_xx 및 ε_yy)의 공간 분포에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 스코어링 툴의 정확한 정렬은 의도된 아치형 변형 구역이 달성되도록 보장하는 데 유리하다. 특히 유리하게는, 배향은 광학적으로 제어된다. 이를 위해, 스코어링 툴(9)에 의해 반사된 광선속의 방향을 탐지하기 위한 디바이스를 제공하는 것이 본 발명의 개선에 따라 고려된다. 통상, 광원은 소정의 방향으로부터 스코어링 툴(9) 상에 광선속을 지향시키기 위해 추가로 제공된다. 광원(26) 및 광선속(27)의 방향을 탐지하기 위한 디바이스(25)를 포함하는 이러한 배열은 스코어링 툴(9) 중 하나에 대하여 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 일 실시양태에서, 스코어링 툴(9)의 배향은 스코어링 툴(9)에 대해 반사된 광선속(27)의 탐지된 방향에 기초하여 광선속(27)의 방향을 탐지하기 위한 디바이스(25)를 사용하여 탐지되고, 스코어링 툴(9)의 배향은 그에 기초하여 조정 또는 보정된다. 스코어링 툴(9)이 도 3의 예에서와 같이 결정을 포함하는 경우, 및 결정면에 반사된 광선속(27)의 방향이 탐지되는 경우 특히 유리하다. 스코어링 툴을 광학 제어로 정렬하기 위한 배열은 DE 10 2016 101 766 A1에도 공지되어 있으며, 스코어링 툴의 배열 구성, 광학적 탐지 및 스코어링 툴을 정렬하기 위한 수단에 관한 그의 개시는 본 출원의 청구 대상으로 완전히 참고 인용된다.

방법 및 방법을 수행하기 위해 구현된 디바이스에 의해 생성된 유리 에지의 특징적인 특징이 이하에 설명될 것이다. 이를 위해, 도 7은 현재 기술된 방법에 의한 스코어링 및 후속 파단에 의해 생성된 에지의 에지 면(30)의 2개의 현미경 이미지를 도시한다. 이러한 방식으로 컷팅된 유리 부재(1)는 두께가 50 ㎛이다. 두 이미지의 에지가 생성되는 공정은 스코어링 다이아몬드 형태의 스코어링 툴(9)의 압력면에서 상이하다. 패널 (a)에서, 스코어링 다이아몬드를 30 g의 압력, 즉 약 0.3 N으로 유리 표면에 대해 가압하고 패널 (b)에 도시된 샘플에 대해서는 40 g의 압력으로 가압하였다. 다이아몬드의 틸트 각도는 두 경우 모두 42°였으며, 이는 스코어링 동안 (111) 면이 선행하고 에지(95)가 전술한 바와 같이 여기에 대해 후행한다는 것을 의미한다.

두 경우 모두에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 에지 면은 에지 면(30)의 길이 방향으로 연장되는 2개의 상이한 구조화된 스트립형 섹션을 나타낸다. 각각의 섹션은 에지 면(30)이 유리 부재(1)의 유리 면(2)과 교차하는 에지 라인(32, 34) 중 각 하나에 인접한다. 이미지에서 상부 에지 라인(32)에서 종결되는 스트립형 에지 섹션(36)은 각각의 경우에 깊은 크랙에 의해 생성된다. 다른 에지 섹션(38)은 분리 라인(11)을 따라 유리의 파단에 의해 생성된다. 에지 섹션(36)은 파단에 의해 생성된 에지 섹션(38)보다 더 낮은 파형을 나타낸다는 것을 분명히 알 수 있다. 두 예 모두에서, 섹션(38)의 파형은 경계 라인(39)으로부터 에지 라인(34)을 향해 감소한다는 것을 알 수 있다. 또한, 경계 라인은 매우 직선적 방식으로 그리고 에지 라인(32, 34)으로부터 소정의 거리로 연장된다. 이는 스코어링 공정이 깊은 크랙(13) 아래의 매우 일정한 깊이의 소성 변형 구역을 생성함을 나타내며, 이는 탄성 변형(ε_xx) 구역의 특정 아치형 형상에 기인할 수 있다.

이러한 방식으로 형성된 에지는 굽힘 응력에 매우 강한 것으로 입증되었다. 약 1000 MPa의 파단 강도를 갖는 에지를 생성할 수 있었다.

따라서, 추가의 측면에 따르면, 0.5 mm 이하, 바람직하게는 250 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 125 ㎛ 이하의 두께를 갖고, 2개의 에지 라인(32, 34)을 따라 반대쪽 유리 면(2)과 교차하는 에지 면(30)을 갖는 에지를 갖는 시트형 유리 부재(1)가 본원에 기술된 방법 및 대응 장치에 의해 제공된다. 에지 면(30)은 각 하나가 에지 라인(32, 34) 중 각 하나에 인접한 스트립형 섹션(36, 38)을 포함하며, 이 섹션은 에지 라인(32, 34) 사이에서 연장되는 경계 라인(39)을 따라 접속되고, 스코어링 동안 깊은 크랙(13) 아래에 생성된 소성 변형 영역을 특징으로 하는 제1 섹션(36)은 2 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 폭을 가지며 제2 스트립형 섹션(38)(즉, 파단에 의해 생성된 표면)보다 낮은 파형을 나타내고, 제2 스트립형 섹션의 파형은 이 섹션(38)이 인접한 에지 라인(34)을 향하여 감소한다.

이미 언급한 바와 같이, 경계 라인은 매우 일정한 깊이로 연장되어 유리 표면에 평행하다. 추가 특징에 따르면, 제1 섹션(36)에 인접한 유리 표면 또는 에지 라인(32)에서 경계 라인(39)의 거리의 평균 변동 범위는 0.5 ㎛ 미만, 바람직하게는 0.25 ㎛ 미만이다. 이는 실시예에서 크랙 깊이를 매우 정확하게 규정할 수 있도록 하며, 패널 (a)의 실시예에서는 3.02 ㎛이고 패널 (b)의 실시예에서는 4.04 ㎛이다.

마지막으로, 패널 (a)의 실시예에서, 제2 섹션의 파형은 또한 특별한 패턴을 나타낸다는 것이 특히 명백하다. 제2 섹션(38)은 곡선 또는 낫 모양의 물결형 패턴(40)을 나타내는 것을 알 수 있다. 이 경우, 제1 섹션(36)과 제2 섹션(38) 사이의 곡선과 경계 라인(39) 사이의 각도는 경계 라인으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 따라서, 경계 라인(39)으로부터 시작하는 코스에서, 곡선의 물결형 패턴은 제2 섹션에 인접한 에지 라인(34)을 향하여 점점 더 많아지는 경향이 있다. 적어도 대부분의 경우에, 물결형 패턴은 에지 라인(34)으로부터 멀어질 때 종료된다. 이 특정 형상은 매우 높은 에지 강도를 감당할 수 있다.

본 출원의 청구 대상이 실시양태에 제한되지 않고 본 개시의 범위 및 청구 범위 내에서 변경될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 실시예에서 다이아몬드를 사용하여 스코어링을 수행하였지만, 강옥 또는 탄화규소와 같은 다른 경질 재료 결정도 적합하다.

참조 번호 목록

1 유리 부재

2 유리 표면

3 얇은 유리 리본

4 유리를 스코어링하는 장치

5, 7 비드

8 유리 리본 성형 디바이스

9 스코어링 툴

11 분리 라인

13 깊은 크랙

15 유리 표면(2)을 따르고 분리 라인(11)에 수직인 방향의 탄성 변형 구역

16 분리 라인(11)을 따른 방향의 탄성 변형 구역

17 평면

19 (9)의 접촉점

21 (9)의 전진 방향

23 롤러

25 스코어링 툴(9)에 의해 반사된 광선속의 방향을 탐지하는 디바이스

26 광원

27 광선속

30 (1)의 에지 면

32, 34 (2, 30) 사이의 에지 라인

36 제1 에지 섹션

38 제2 에지 섹션

39 (36, 38) 사이의 경계 라인

40 물결형 구조

91 스코어링 툴 홀더

92 리프 스프링

93 평행 로커

94 셋팅 슬라이드

95 두 (110) 면 사이의 에지

150, 151 (15)의 레그

152 아크

Claims

유리 부재(1)를 가공하기 위한 분리의 준비시 유리를 스코어링하는 방법으로서, 경질 스코어링 툴(9)에 의해 유리 표면(2)에 압력을 가함으로써 의도된 분리 라인(11)을 따라 유리에 깊은 크랙(13)을 발생시키는 단계를 포함하고, 여기서 스코어링 툴(9)은, 깊은 크랙(13)을 도입하는 동안의 전진력 및 유리 표면에 대한 가압으로 인해, 유리 표면(2)에 평행하고 분리 라인(11)에 수직인 탄성 변형의 방향 성분을 갖는 탄성 변형 구역(15)을 유리에 발생시키며, 이는 유리 표면(2)에 수직인 분리 라인(11)에 의해 획정된 평면(17)에서 아크(152)로 연장되어, 아크의 한쪽 레그(150)가 유리 표면(2) 상의 스코어링 툴(9)의 접촉점(19)에 가깝게 위치하고, 다른쪽 레그(151)는 유리 내부에 위치하며, 상기 아크(152)는 스코어링 툴(9)의 전진 방향(21)을 향해 개방되며,
스코어링 툴(9)은 3개의 교차 면((101), (110), (111)) 사이에 정점을 가지며, 스코어링 툴(9)은 상기 정점이 접촉점(19)을 획정하고 상기 면 중 하나가 전진 방향(21)으로 선행하도록 배향되고 배치되는 것인 유리를 스코어링하는 방법.
제1항에 있어서, 길이 방향으로 유리 리본의 에지에 평행하게 연장되는 2개의 분리 라인을 따라 비드(5, 7)를 절단하기 위해 얇은 유리 리본(3) 형태의 유리 부재(1)를 스코어링하는 단계를 포함하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스코어링 툴(9)은 스코어링 툴 홀더(91)에 고정되고, 스코어링 툴 홀더(91)는 평행 로커(93)에 의해 안내되고, 스코어링 툴(9)이 스프링력에 의해 결정되는 가압력으로 스코어링하고자 하는 유리 부재(1)의 유리 표면(2)에 대해 가압되도록 상기 스코어링 툴 홀더(91)에 조정 가능한 스프링력을 가하는 적어도 하나의 스프링 부재가 제공되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 깊은 크랙(13)은 스코어링 다이아몬드 형태의 스코어링 툴(9)을 사용하여 도입하는 것인 방법.
삭제
제1항에 있어서, 스코어링 툴(9)은 스코어링 다이아몬드를 포함하고, 스코어링 다이아몬드는, (101), (110) 및 (111) 결정면 사이의 정점이 접촉점(19)을 획정하고 (111) 결정면이 선행하도록 배향되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스코어링 툴(9)은 분리 라인(11)을 따르는 방향으로 유리에 탄성 변형 구역(16)을 생성하고, 이 구역은 스코어링 툴(9)의 접촉점(19) 아래의 유리 부재(1)의 유리 내부에 고립되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 광선속(27)의 방향을 탐지하는 디바이스(25)를 사용하여 스코어링 툴(9)에 반사된 광선속(27)의 탐지된 방향에 기초하여 스코어링 툴(9)의 배향을 탐지하는 단계 및 이를 기초로 스코어링 툴(9)의 배향을 조정 또는 보정하는 단계를 포함하는 방법.
제8항에 있어서, 스코어링 툴(9)의 결정면에 반사된 광선속(27)의 방향을 탐지하는 단계를 포함하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스코어링은 하기 특징:
- 유리 표면(2) 상의 스코어링 툴(9)의 압력이 0.2 N 내지 5 N의 범위인 것;
- 스코어링시, 깊은 크랙(13) 아래에 2 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 깊이로 소성 변형 구역이 생성되는 것;
- 전진 속도가 0.025 m/s 내지 5 m/s 범위인 것
중 적어도 하나를 갖도록 수행되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 방법을 이용하여 유리에 깊은 크랙(13)을 발생시키는 단계; 및 그 후
깊은 크랙(13)을 따라 분리하기 위해, 깊은 크랙(13)에 의해 유도된 약화로 인해 유리가 분리 라인(11)을 따라 파단되도록 분리 라인(11)을 따라 유리에 굽힘 또는 인장 또는 전단 하중을 가하는 단계
를 포함하는, 유리 부재를 크기에 맞춰 컷팅하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 굽힘 또는 인장 또는 전단 하중은, 유리의 파열이 스코어링 툴(9)의 접촉점으로 전파되지 않도록 시간적 또는 공간적 거리를 두고 분리 라인(11)에서 유리에 가해지는 것인 방법.
유리 부재(1)를 제조하기 위한 분리의 준비시 유리를 스코어링하기 위한 장치(4)로서,
- 경질 스코어링 툴(9) 및 스코어링하고자 하는 유리 부재의 유리 표면(2)에 대해 스코어링 툴(9)을 가압하기 위한 디바이스;
- 유리 부재(2)와 스코어링 툴(9)을 분리 라인(11)을 따라 서로에 대해 이동시켜 유리 표면(2)에 대한 스코어링 툴(9)의 가압력과 전진력에 의해 유리 부재(1)에 깊은 크랙(13)을 생성하는 전진 디바이스로서, 스코어링 툴(9)은, 깊은 크랙(13)을 도입할 때 가압력 및 전진력 하에서, 유리 표면(2)에 평행하고 분리 라인(11)에 수직인 탄성 변형의 방향 성분을 갖는 탄성 변형 구역(15)이 유리에 발생하도록 구성되며, 이 구역은 유리 표면(2)에 수직인 분리 라인(11)에 의해 획정된 평면(17)에서 아크(152)로 연장되어, 아크의 한쪽 레그(150)는 유리 표면(2) 상의 스코어링 툴(9)의 접촉점(19)에 가깝게 위치하고, 다른쪽 레그(151)는 유리 내부에 위치하며, 상기 아크(152)는 스코어링 툴(9)의 전진 방향(21)을 향해 개방되는 것인 전진 디바이스
를 포함하고,
스코어링 툴(9)은 3개의 교차 면((101), (110), (111)) 사이에 정점을 갖고, 스코어링 툴(9)은 상기 정점이 유리 부재(1)에 배치될 때 접촉점(19)을 획정하고 상기 면 중 하나가 전진 방향(21)으로 선행하도록 배향되는 것인 장치(4).
삭제
두께가 0.5 mm 이하이고 2개의 에지 라인(32, 34)을 따라 반대쪽 유리면(2)과 교차하는 에지 면(30)을 갖는 에지를 갖는 시트형 유리 부재(1)로서,
상기 에지 면(30)은 각각이 에지 라인(32, 34) 중 각 하나에 인접한 스트립형 섹션(36, 38)을 포함하며, 상기 섹션들은 상기 에지 라인(32, 34) 사이에서 연장되는 경계 라인(39)을 따라 접속되고, 제1 섹션(36)은 2 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 폭을 가지며, 제2 스트립형 섹션(38)보다 더 낮은 파형을 나타내고, 제2 스트립형 섹션(38)의 파형은 상기 제2 스트립형 섹션(38)이 인접한 에지 라인(34)을 향하여 감소하는 것인 시트형 유리 부재(1).
제15항에 있어서, 제1 스트립형 섹션(36)에 인접한 에지 라인(32)으로부터 경계 라인(39)의 거리의 평균 변동 범위가 0.5 ㎛ 미만인 것인 시트형 유리 부재(1).
제15항 또는 제16항에 있어서, 제2 스트립형 섹션(38)은 곡선 또는 낫 모양의 물결형 패턴(40)을 나타내고, 제1 스트립형 섹션(36)과 제2 스트립형 섹션(38) 사이의 곡선과 경계 라인(39) 사이의 각도는 경계 라인(39)으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 것인 시트형 유리 부재(1).