KR20160114691A - 적층된 초박형 유리 층을 절단하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a) 유리 층(1)의 제1 표면(I)의 표면 상에 측면 에지로부터 시작해서 절단선(L)을 따라 연장되는 스크래치(2)를 생성하고; b) 제1 레이저 빔(3)을, 스크래치(2)로부터 시작해서, 제1 표면(I)에 걸쳐 절단선(L)을 따라 이동시키고; c) 유리 층(1)을 절단선(L)을 따라 냉각시키고, 여기서 유리 층(1)이 절단선(L)을 따라 파단되는 것을 적어도 포함하고; 여기서 중합체 층(5)은 제2 레이저 빔(6)을 절단선(L)을 따라 이동시킴으로써 잘리는 것인, 0.3 mm 이하의 두께를 갖는 적어도 하나의 유리 층(1) 및 적어도 하나의 중합체 층(5)으로 구성된 적층물(10)을 절단하는 방법에 관한 것이다.

Description

적층된 초박형 유리 층을 절단하는 방법 {METHOD FOR CUTTING A LAMINATED ULTRA-THIN GLASS LAYER}
본 발명은 적층된, 초박형 유리 층을 절단하는 방법, 그에 적합한 장치, 및 상기 방법을 사용하여 절단된 유리 층의 용도에 관한 것이다.
"초박형 유리 층"이라는 용어는 전형적으로 대략 0.3　mm 이하 두께의 유리 층을 의미한다. 이것은 저 중량 이외에도, 특히 그의 높은, 필름-유사 유연성으로 구별된다. 그에 따라, 초박형 유리 층은 특히 플렉서블(flexible) 구성요소, 예를 들어 플렉서블 박막 태양 전지, OLED 요소 또는 전기적으로 절환가능한 특성을 갖는 필름-유사 능동 글레이징 요소에 사용된다. 초박형 유리 판유리는 권취될 수 있고, 그 결과 용이하게 저장 및 운송된다. 이것은 또한 소위 "롤투롤(roll to roll)" 공정으로의 산업용 가공을 가능하게 한다. 이와 관련하여서는 예를 들어 EP 2 463 249 A1을 참조한다.
초박형 유리 층을 일정 크기로 절단하는 것은 문제를 야기한다. 통상의 기계적 유리 절단 방법은 미세균열 및 다른 손상과 함께 거친 절단 에지를 초래하기 때문에 부적합하다. 보다 두꺼운 유리 판유리에 대해서는 통상적인, 후속 에지 가공이 얇은 두께 때문에 불가능하다. 레이저 절단 방법은 우수한 결과를 제공하고, 예를 들어 WO 2012/067042 A1 및 WO 2013/050166 A1에서와 같이, 초박형 유리 층에 적용되었다.
초박형 유리 층과 중합체 층의 적층된 조합이 또한 예를 들어, WO 2012/166343 A2로부터 공지되었다. 이러한 적층물은 수많은 적용 분야에서 산업용 대량 생산을 위한 조립식 출발 제품으로서 적합하다. 이러한 적층물의 유리 층이 공지된 레이저 방법을 사용하여 절단될 때, 유리 층의 부분은 여전히 중합체 층에 의해 함께 유지된다. 중합체 층을 자르는 또 다른 후속 단계, 예를 들어 기계적 절단이 요구된다.
본 발명의 목적은 적층된, 초박형 유리 층을 절단하는 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 가능한 가장 매끄러운 절단 에지를 제공하고, 낮은 유리 손상 위험성을 가지며, 또한 특히 한 단계에서 적층물을 일정 크기로 절단하는 능력을 제공해야 한다.
본 발명의 목적은 독립 청구항 제1항에 따른, 적어도 하나의 유리 층 및 적어도 하나의 중합체 층으로 구성된 적층물을 절단하는 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시양태는 종속항으로부터 드러난다.
적어도 하나의 유리 층 및 적어도 하나의 중합체 층으로 구성된 적층물을 절단하는 본 발명에 따른 방법은 적어도 하기 공정 단계를 포함한다:
a) 유리 층의 제1 표면 상에 측면 에지로부터 시작해서 절단선을 따라 연장되는 표면 스크래치(scratch)를 생성하는 단계,
b) 제1 레이저 빔을, 스크래치로부터 시작해서, 제1 표면에 걸쳐 절단선을 따라 이동시키는 단계,
c) 유리 층을 절단선을 따라 냉각시키고, 여기서 유리 층이 절단선을 따라 파단되는 단계.
공정 단계 (a), (b), 및 (c)에 의해, 유리 층은 매끄러운 절단 에지가 파괴적 손상 없이 형성되도록 완만하게 절단된다. 중합체 층은 제2 레이저 빔을 이동시킴으로써 동일한 절단선을 따라 잘린다.
중합체 층을 자르는 것은 원칙적으로 유리 층의 절단 전에, 유리 층의 절단과 동시에, 또는 유리 층의 절단 후에 수행될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 중합체 층을 자르는 것은 유리 층의 절단과 거의 동시에 수행되고, 이는 산업용 생산을 위한 보다 신속한 사이클 시간을 가능하게 하므로, 그에 따라 유리하다. 이러한 목적을 위해, 제2 레이저 빔의 이동은 바람직하게는 제1 레이저 빔의 이동 또는 냉각 수단의 이동이 제공되는 경우에는 이러한 이동과 동일한 시점에 (동시에) 수행된다.
공정 단계 (b) 및 (c)의 시간적 순서는 냉각이 개시되기 전에 전체 절단선을 따른 레이저 방사가 완료되어야 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 그 대신에, 레이저 빔이 절단선 위를 여전히 이동하고 있는 동안에, 레이저 빔이 이미 지나간 절단선 영역의 냉각을 이미 개시하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 냉각 수단 (장치)은 이동 방향으로 레이저 빔의 뒤에 배열되고, 레이저 빔 및 냉각 수단은 절단선을 따라 동일한 속도로 이동한다.
본 발명의 문맥에서, 중합체 층으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 유리 층의 표면을 제1 표면이라 한다. 본 발명에 따라서, 제1 표면에 스크래치가 제공되고 제1 표면에 제1 레이저 빔이 조사되며 냉각된다. 레이저 빔 조사는 바람직하게는 제1 표면이 향해 있는 방향으로부터 수행되어, 레이저 빔이 제1 표면과의 충돌 전에 적층물을 관통하지 않는다.
적층물의 유리 층은 특히 초박형 유리 층이다. 본 발명의 문맥에서, "초박형 유리 층"이라는 용어는 0.3 mm 이하의 두께를 갖는 유리 층을 의미한다. 유리 층의 두께는 바람직하게는 0.03 mm 내지 0.3 mm, 특히 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.15 mm이다.
본 발명에 따른 방법은 이러한 두께를 갖는 유리 층에 대하여 특히 용이하게 사용가능하고 특히 매끄러운 에지를 갖는 절단 유리를 제공한다.
표면 스크래치 (또는 표면 노치(notch))는 응력의 집약을 초래하고 절단선, 이를테면 미리 결정된 파단선을 한정한다. 절단선에 레이저 빔을 후속 조사하면 절단선을 따라 유리 층의 가열이 초래된다. 후속 냉각의 결과, 열 응력이 발생하고, 이는 자동적으로 절단선을 따라 유리 층의 파단을 초래한다. 보다 두꺼운 유리 판유리에 대해서는 필수적인, 추가의 기계적 작용 (압력의 부여에 의한 파단)이 본 발명에 따른 초박형 유리의 절단에서는 불필요하다. 그 결과, 방법은 산업용 대량 생산에 있어서 매우 유리하다. 또한 본 발명에 따른 방법으로, 유리의 손상을 피할 수 있고 매끄러운 절단 에지가 생성된다는 것이 밝혀졌다.
스크래치는 본 발명에 따라 유리 층의 측면 에지로부터 시작해서 생성되어 목적하는 절단선을 따라 특정 거리로 연장된다. 스크래치의 길이는 바람직하게는 0.5 mm 내지 50 mm, 특히 바람직하게는 1 mm 내지 20 mm, 가장 특히 바람직하게는 2 mm 내지 10 mm이다. 표면 스크래치의 깊이는 바람직하게는 0.01 mm 내지 유리 두께의 절반까지, 특히 바람직하게는 0.01 mm 내지 0.05 mm이다.
유리한 실시양태에서, 스크래치는 절단 공구, 특히 다이아몬드 공구에 의해 기계적으로 생성된다. 절단 공구는 바람직하게는 제어계에 연결되고, 이 제어계에 의해 공구의 이동 및 공구에 의해 가해지는 압력이 제어 및 조절될 수 있다.
별법의 유리한 실시양태에서, 표면 스크래치는 레이저 방사선에 의해 생성된다. 펄스 레이저, 특히 300 nm 내지 1200 nm의 파장에서 피코초 범위의 펄스를 갖는 것이 바람직하지 않은 손상 없이 표면 유리 층을 제거하는데 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다. 1064 nm의 파장을 갖지만, 주파수 2배가 (532 nm) 또는 주파수 3배가 (355 nm) 작동이 또한 가능한 도핑된 YAG 레이저, 특히 바람직하게는 Nd:YAG 레이저가 특히 적합하다. 펄스 길이는 바람직하게는 1 ps 내지 20 ps이고; 펄스 반복 주파수는 바람직하게는 100 kHz 내지 800 kHz이다. 이러한 레이저 빔으로 특히 양호한 노치가 제공되며 바람직하지 않은 유리 손상의 위험성이 감소한다는 것이 밝혀졌다. 유리 표면 위의 레이저 방사선의 이동 속도는 바람직하게는 1000 mm/s 내지 5000 mm/s이다. 레이저 방사선은 바람직하게는 스캐너(scanner)에 의해 유리 표면 위를 이동하고, 광학 요소, 바람직하게는 f-세타 렌즈(f-theta lens)에 의해 유리 표면 상에 집중된다.
지나치게 높은 레이저 출력에서는, 후속적으로 유리의 파단을 유도할 수 있는, 유리 층의 손상 위험성이 증가한다는 것이 밝혀졌다. 레이저의 출력은 바람직하게는 0.5 W 내지 3 W, 특히 바람직하게는 0.5 W 내지 2 W, 가장 특히 바람직하게는 0.8 W 내지 1.5 W이다. 상기 범위의 출력은 유리 표면을 손상시키지 않는 스크래치의 생성에 적합하다.
표면 스크래치가 생성된 후에, 표면에 제1 레이저 빔을 목적하는 절단선을 따라 조사한다. 이를 위해, 레이저 빔은 표면 스크래치로부터 시작해서, 전체 목적하는 절단선을 따라, 즉 통상적으로 유리 층의 반대 쪽 에지까지 쭉 이동한다.
유리 층은 절단선을 따라 레이저 방사선에 의해 가열된다. 따라서, 그에 대해서 유리 층이 높은 흡수 계수를 갖는 파장의 레이저 방사선이 특히 적합하다. 이러한 이유로, 중적외선 범위의 레이저 방사선이 특히 적합하다. 레이저 방사선은 바람직하게는 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 특히 바람직하게는 5 ㎛ 내지 15 ㎛의 파장을 갖는다. 전형적으로 9.4 ㎛ 또는 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2 레이저가 특히 적합하다.
레이저는 바람직하게는 연속파 작동 (CW)으로 작동된다. 그에 따라 유리 층의 양호한 가열이 달성된다는 것이 밝혀졌다. 또한, 연속파 작동은 수행하기가 펄스 작동보다 기술적으로 더 단순하다.
레이저 방사선은 바람직하게는 광학 요소 또는 시스템에 의해 유리 표면 상에 집중되는데, 바람직하게는 길쭉한, 거의 타원형의 빔 형상이, 예를 들어 원주 렌즈에 의해 생성된다. 길쭉한 빔 형상의 장축이 바람직하게는 절단선 방향으로 정렬된다. 유리 표면 상의 빔 형상의 길이는 바람직하게는 10 mm 내지 50 mm이고; 너비는 바람직하게는 100 ㎛ 내지 1 mm이다. 그에 따라 특히 양호한 결과, 특히 깨끗한 절단 에지와 관련하여 양호한 결과가 달성된다. 광학 요소의 초점 거리는 예를 들어, 100 mm 내지 200 mm이다. 그에 따라 양호한 결과가 달성된다.
레이저 방사선은 유리 표면 위를 이동한다. 이는 원칙적으로 유리 층의 이동 및/또는 레이저 방사선의 이동에 의해 수행될 수 있다. 유리한 실시양태에서는, 레이저 방사선이 (특히 고정된) 유리 층 위를 이동한다. 이를 위해, 그 자체가 공지된 레이저 스캔 장치, 가장 단순한 경우로 하나의 또는 복수 개의 틸팅 미러(tilting mirror)가 적합하다. 레이저 방사선은 또한 예를 들어, 광 도파관, 예를 들어 유리 섬유를 유리 표면 위로 이동시킴으로써 이동할 수 있다.
레이저 방사선은 바람직하게는 1 m/min 내지 30 m/min, 특히 바람직하게는 5 m/min 내지 20 m/min, 가장 특히 바람직하게는 10 m/min 내지 15 m/min의 속도로 유리 표면 위를 이동한다. 그에 따라 특히 양호한 결과가 달성된다.
레이저 방사선의 출력 (산출 출력)은 바람직하게는 30 W 내지 1 kW, 예를 들어 50 W 내지 100 W이다. 이러한 출력으로, 유리 층의 적절한 가열이 달성될 수 있다. 그러나, 이 보다 상당히 높은 출력이 또한 사용될 수 있다.
가열 후에, 유리 표면은 냉각된다. 연속적인 가열 및 냉각이 절단선을 따라 열 응력을 발생시키고, 이는 자동적으로 초박형 유리 층의 목적하는 파단을 초래한다. 냉각은 바람직하게는 절단선을 따라 유리 표면의 기체상 및/또는 액체 냉각제와의 충돌에 의해 수행된다. 본 발명은 특정 냉각제로 제한되지 않는다. 바람직한 냉각제는 공기 및/또는 물인데, 이러한 냉각이 실현하기에 단순하고 경제적이기 때문이다. 특히 바람직하게는 공기/물 혼합물이 냉각제로서 사용된다.
냉각제는 바람직하게는 노즐에 의해 유리 표면 상에 절단선을 따라 적용된다. 노즐은 바람직하게는 레이저 방사선 뒤에서 동일한 속도로 유리 표면 위를 이동한다. 레이저 방사선에 의한 유리 층의 가열과 유리 층의 냉각 ("켄칭") 사이의 시간차는 바람직하게는 10 ms 내지 500 ms, 특히 바람직하게는 50 ms 내지 100 ms이다. 그에 따라, 깨끗한 파단 에지와 함께 효과적인 파단을 초래하는, 특히 적합한 열 응력이 발생한다.
본 발명에 따른 적층물의 중합체 층은 바람직하게는 열가소성 중합체, 특히 바람직하게는 적어도 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 폴리우레탄 (PU), 및/또는 폴리비닐 부티랄 (PVB)을 포함한다. 그러나, 중합체 층은 또한 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리아세테이트 수지, 아크릴레이트, 플루오린화 에틸렌 프로필렌 및/또는 폴리비닐 플루오라이드를 포함할 수 있다.
중합체 층은 바람직하게는 유리 층 두께 범위의 두께를 갖는다. 중합체 층의 두께는 바람직하게는 0.03 mm 내지 0.3 mm, 특히 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.15 mm이다. 그러나, 원칙적으로는 보다 두꺼운 중합체 층이 또한 가공될 수 있다.
특히 유리한 실시양태에서, 적층물은 정확히 하나의 유리 층 및 적어도 하나의 중합체 층을 포함한다. 적층물이 하나 초과의 중합체 층을 포함한다면, 모든 중합체 층이 바람직하게는 유리 층의 한쪽에 층상체로서 배열되어, 유리 층의 하나의 표면 (본 발명의 문맥에서, 제1 표면)이 중합체 층에 결합되지 않고, 그 대신에 노출된다. 중합체 층으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 유리 층의 (제1) 표면에 표면 스크래치가 제공되고, 제1 레이저 빔으로 가열된 다음, 냉각된다. 중합체 층은 제2 레이저 빔이 조사된다. 중합체 층을 자르기 위한 제2 레이저 빔의 조사는 제1 레이저 빔의 조사와 동일한 방향으로부터 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 제2 레이저 빔은 유리 층을 관통해 전도되어야 하고, 이러한 이유로 유리 층에 의해 가능한 한 적게 흡수되는 파장이 제2 레이저 빔을 위해 사용되어야 한다. 가시선 스펙트럼 범위의 레이저 방사선이 특히 적합하다.
바람직한 실시양태에서, 중합체 층은 유리 층의 반대 방향으로부터 조사된다. 이러한 경우에, 레이저 방사선은 유리 층을 관통할 필요가 없고 레이저 방사선의 파장도 유리 층의 흡수 거동에 의해 통제될 필요가 없다. 이러한 경우의 특별한 장점은 제1 및 제2 레이저 빔을 위해 동일한 파장이 사용될 수 있다는 것이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유리 층을 절단하기 위해 사용되는 제1 레이저 빔 및 중합체 층을 자르기 위한 제2 레이저 빔이 동일한 레이저에 의해 발생한다. 레이저 방사선은 적합한 광학 요소에 의해, 서로 반대 쪽으로부터 적층물과 충돌하도록 인도되는 2개의 서브빔(subbeam)으로 분할된다. 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔은 서로 반대 방향으로부터 적층물을 조사한다. 단지 하나의 레이저 광원을 갖는 보다 단순한 기술 체계에 장점이 있다. 바람직한 실시양태에서, 제1 레이저 방사선 및 제2 레이저 방사선은 동시에 이동한다.
또 다른 특히 유리한 실시양태에서, 적층물은 2개의 유리 층을 포함한다. 제1 유리 층이 적어도 하나의 중합체 층을 통해 제2 유리 층과 결합된다. 표면 스크래치의 생성, 레이저 조사, 및 냉각을 이용하는 유리 절단 방법이 열가소성 층으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 2개의 유리 층의 외부 (제1) 표면에 대하여 공통의 절단선을 따라 수행된다. 제1 및 제2 유리 층의 절단은 시간상 연속적으로, 시간차(offset)를 두고, 또는 동시에, 바람직하게는 동시에 수행될 수 있다. 이를 위해 필요한 레이저 방사선은 동일한 레이저에 의해 발생할 수 있다.
제2 유리 층은 바람직하게는 제1 유리 층 두께 범위의 두께를 갖는다. 제2 유리 층의 두께는 바람직하게는 0.03 mm 내지 0.3 mm, 특히 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.15 mm이다.
유리 층 및 중합체 층 이외에도, 적층물은 다른 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적층물은 박막 태양 전지 또는 절환가능한, 특히 전기적으로 절환가능한 특성을 갖는 능동 글레이징 요소일 수 있다. 이러한 글레이징은 능동 층 및 전기 접속을 위한 전극 층을 포함한다. 적층물은 예를 들어, 전기변색 요소, PDLC 요소 (중합체 분산형 액정), 전기발광 요소, 유기 발광 다이오드 (OLED), 또는 SPD 요소 (부유 입자 장치)일 수 있다. 이러한 글레이징 요소의 기본 원리는, 예를 들어 WO　2012007334　A1, US　20120026573　A1, WO　2010147494　A1, 및 EP　1862849　A1 (전기변색), DE　102008026339　A1 (PDLC), US　2004227462　A1 및 WO　2010112789　A2 (OLED), EP　0876608　B1 및 WO　2011033313　A1 (SPD)로부터 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있다. 초박형 유리 층을 갖는 본 발명에 따른 적층물의 결과로서, 글레이징 요소는 필름-유사 유연성 및 가공성을 갖는다. 이러한 글레이징 요소에 의해, 예를 들어 통상의 창 유리에 단순한 방식으로 능동의, 절환가능한 기능이 새로 장착될 수 있다.
중합체 층은 제1 유리 층 또는 제2 유리 층을 관통한 레이저 방사선에 의해 조사된다. 그에 따라, 열가소성 층이 절단선을 따라 잘린다. 레이저 방사선이 유리 층을 관통해 전도되어야 하므로, 유리 층에 의해 가능한 한 적게 흡수되는 파장이 레이저 방사선을 위해 사용되어야 한다. 특히, 가시선 스펙트럼 범위, 근적외선 범위, 또는 근자외선 범위의 레이저 방사선이 적합하다. 파장은 바람직하게는 300 nm 내지 1200 nm이다. 바람직한 실시양태에서, 1064 nm의 파장을 갖지만, 주파수 2배가 (532 nm) 또는 주파수 3배가 (355 nm) 작동이 또한 가능한 도핑된 YAG 레이저, 특히 바람직하게는 Nd:YAG 레이저가 사용될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 열가소성 층을 자르는 것은 유리 층의 절단과 동시에 수행된다. 그러나, 시간상 연속적인 다양한 절단 단계가 또한 가능하다.
중합체 층을 자르기 위한 레이저 방사선은 바람직하게는 펄스, 특히 바람직하게는 피코초 범위의 펄스를 갖는다. 펄스 길이는 바람직하게는 1 ps 내지 10 ps이고; 펄스 반복 주파수는 바람직하게는 200 kHz 내지 800 kHz이다. 출력은 바람직하게는 5 W 내지 50 W이다. 레이저 방사선은 바람직하게는 스캐너 및 광학 요소, 바람직하게는 f-세타 렌즈에 의해 열가소성 층 상에 집중된다.
초박형 유리 적층물을 절단하는 본 발명에 따른 방법의 장점은 산업용 대량 생산에 용이하게 통합될 수 있다는 것이고, 여기서 초박형 유리 층은 시작 상태일 때 전형적으로 롤 상에 권취되어 있다. 따라서, 유리한 실시양태에서, 유리 적층물은 절단 직전에 롤로부터 권출된다.
유리 층 또는 유리 층들은 특정 유형의 유리로 제한되지 않는다. 그 대신에, 본 발명에 따른 방법은 원칙적으로 임의의 조성의 초박형 유리 층에 적용가능하다. 유리 층 또는 유리 층들은 예를 들어, 소다 석회 유리 또는 붕규산 유리를 포함한다.
본 발명은 추가로:
- 측면 에지로부터 시작해서, 절단선을 따라 스크래치를 생성하는데 적합하고 그를 위해 제공된, 유리 층의 제1 표면 상에 표면 스크래치를 생성하는 수단,
- 스크래치로부터 시작해서, 제1 표면에 걸쳐 절단선을 따라 이동되는데 적합하고 그를 위해 제공된, 제1 레이저 빔을 발생시키고 이동시키는 수단,
- 절단선을 따라 유리 층을 냉각시키는 수단, 및
- 절단선을 따라 중합체 층을 자르는데 적합하고 그를 위해 제공된, 제2 레이저 빔을 발생시키고 이동시키는 수단
을 적어도 포함하는, 적어도 하나의 유리 층 및 적어도 하나의 중합체 층으로 구성된 적층물을 절단하는 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 방법과 관련하여 상기에 상술된 유리한 실시양태가 장치에도 유사하게 적용된다.
유리한 실시양태에서, 장치는 초박형 유리 적층물이 제공된 롤이 삽입될 수 있는 롤 홀더(roll holder)를 추가로 포함한다. 롤 홀더는, 롤로부터 권출되는 유리 적층물이 스크래치 생성 수단, 레이저 방사선, 및 냉각 수단으로 가공될 수 있도록 배열된다.
본 발명은 추가로 박막 태양 전지 또는 절환가능한, 특히 전기적으로 절환가능한 특성을 갖는 능동 글레이징, 바람직하게는 전기변색 요소, PDLC 요소 (중합체 분산형 액정), 전기발광 요소, 유기 발광 다이오드 (OLED), 또는 SPD 요소 (부유 입자 장치)에서의 또는 이들로서의 본 발명에 따라 절단된 초박형 유리 적층물의 용도를 포함한다.
본 발명은 도면 및 예시 실시양태를 참조하여 상세히 설명된다. 도면은 개략도이며 비율에 맞지 않다. 도면은 절대로 본 발명을 제한하지 않는다. 도면은 하기를 도시한다:
도 1 본 발명에 따른 방법 동안의 초박형 유리 적층물의 투시도,
도 2 절단선(L)을 따른 적층물의 단면도,
도 3 또 다른 실시양태의 적층물의 단면도, 및
도 4 순서도를 참조하는 본 발명에 따른 방법의 예시 실시양태.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 개략도를 도시한다. 초박형 유리 층 및 중합체 층을 갖는 적층물(10)이 롤(8) 상에 제공되었고 롤(8)로부터 부분적으로 권출되었다. 본 발명에 따른 방법은 권출 방향에 대하여 수직인 절단에 의해 적층물(10)의 일부를 절단하기 위해 적용된다.
제1 공정 단계에서, 표면 스크래치(2)가 중합체 층으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 유리 층의 제1 표면에 도입된다. 스크래치(2)를 도입하는 수단(9)은 예를 들어, 다이아몬드 공구이고, 여기서 이동 및 가해지는 압력은 제어계(11)에 의해 조절될 수 있다. 별법으로, 수단(9)은 또한 예를 들어, 피코초 범위의 펄스 (예를 들어, 10 ps의 펄스 길이 및 400 kHz의 펄스 반복 주파수) 및 1 W의 출력을 갖는 Nd:YAG 레이저일 수 있다. 스크래치(2)는 예를 들어, 0.03　mm의 깊이 및 5 mm의 길이를 가지며, 유리 층(1)의 측면 에지로부터 시작해서, 목적하는 절단선(L)을 따라 연장된다. 스크래치(2)는 응력의 집약을 초래하며 목적하는 절단선(L)을 한정하고, 이것을 따라 미리 결정된 파단점으로서, 5 mm의 길이에 걸쳐서 연장된다.
그 후에, 제1 레이저 빔(3)이 스크래치(2)로부터 시작해서, 절단선(L)을 따라 이동한다. 레이저 빔(3)은 10.6 ㎛의 파장 및 50 W의 출력을 갖는 연속파 작동 CO2 레이저 빔이다. 레이저 빔(3)은 원주 렌즈 (비도시)에 의해 유리 표면 상에 길쭉한 빔 형상으로 집중된다. 유리 표면 상에서, 이 형상은 예를 들어, 30 mm의 길이 및 500 ㎛의 너비를 갖는다. 빔 형상은 절단선(L)을 따라 정렬되고; 그에 따라 빔 형상의 장축이 절단선(L) 상에 놓인다. 레이저 빔(3)은 유리 층(1)에 의해 효과적으로 흡수되고, 그에 의해 유리 층이 절단선(L)을 따라 가열된다.
노즐(4)이 레이저 빔(3)의 뒤에서 절단선(L)을 따라 이동한다. 레이저 빔(3) 및 노즐(4)은 동일한 속도로 이동한다. 유리 층은 노즐(4)에 의해 냉각제, 예를 들어 공기/물 혼합물과 충돌한다. 가열된 유리 층의 급속 냉각이 열 응력을 초래하고, 이는 절단선(L)을 따라 유리 층(1)의 파단을 초래한다.
도면에 도시된 화살표는 이동 방향을 나타낸다.
제2 레이저 빔(6)이 반대 방향으로부터 열가소성 층(5) 상에 집중된다. 제2 레이저 빔(6)은 제1 레이저 빔(3) 및 노즐(4)과 동일한 속도 v로 이동한다. 제2 및 제1 레이저 빔(3, 6)은 특히 동시에 이동하여, 레이저 초점이 절단선(L) 상의 거의 동일한 위치에 위치한다. 레이저 빔(6)이 열가소성 층(5)을 자른다. 바람직한 실시양태에서, 레이저 빔(3 및 6)은 동일한 레이저에 의해 발생한다. 그러나, 2개의 빔(3, 6)이 각각 자체의 레이저로 제공되는 것 또한 가능하다.
밝혀진 바와 같이, 초박형 유리의 파단은 열 응력으로 인해 자동적으로 발생한다. 그에 따라, 가해진 압력을 통한 능동적 파단의 생략이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 산업용 대량 생산을 위해 적합하고, 여기서 유리 층은 전형적으로 롤(8)로부터 권출되어 그대로 가공된다. 게다가, 방법은 파괴적 손상, 예컨대 미세균열 없이 매끄러운 절단 에지를 제공한다. 유리 층 및 열가소성 층을 갖는 적층물(10)이 본 발명에 따른 방법에 의해 한 단계에서 분리될 수 있고, 이는 생산 기술의 관점에서 매우 유리하다.
도 2는 도 1의 방법 동안의 적층물(10)의 단면도를 도시한다. 적층물(10)은 유리 층(1)을 포함하고, 그의 제2 표면(II)이 중합체의, 열가소성 층(5)과 결합된다. 그 표면 상에서 스크래치의 생성, 제1 레이저 빔(3)의 조사, 및 냉각제와의 충돌이 발생하는, 중합체 층(5)으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 유리 층(1)의 표면을 본 발명의 문맥에서 제1 표면(I)이라 한다. 유리 층(1)은 예를 들어, 100 ㎛의 두께를 갖는다. 열가소성 층(5)은 예를 들어, ETFE로 제조된 100 ㎛ 두께의 필름으로 제조된다.
레이저 빔(3) 및 노즐(4)은 절단선(L)을 따라 속도 v로 연속적으로 이동한다. 제2 레이저 빔(6)도 동일한 속도 v로 동시에 이동한다.
도 3은 또 다른 적층물의 단면도를 도시한다. 이러한 경우에, 제1 유리 층(1)은 중합체 층(5)을 통해 제2 유리 층(7)과 결합된다. 중합체 층(5)을 향해 있는 유리 층(1, 7)의 표면(II, III)을 본 발명의 문맥에서 제2 표면이라 한다. 중합체 층(5)으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 표면(I, IV)을 제1 표면이라 한다. 중합체 층(5)은 이 경우에도 예를 들어, 100 ㎛의 두께를 갖는 ETFE로 제조된 열가소성 필름이다.
표면 스크래치(2), 레이저 빔(3), 및 노즐(4)을 이용하는 본 발명에 따른 유리 절단 방법은 유리 층(1, 7)의 제1 표면(I, IV)에 대하여 동시에 실행되고, 그에 의해 유리 층이 공통의 절단선(L)을 따라 잘린다. 레이저 빔(6)은 제1 유리 층(1)을 관통해 열가소성 층(5) 상에 집중되고 다른 레이저 빔(3) 및 노즐(4)과 동일한 속도 v로 절단선(L)을 따라 이동한다. 레이저 빔(6)은 예를 들어 532 nm의 파장을 가지며, 주파수 2배가 Nd:YAG 레이저에 의해 발생한다. 가시선 범위의 광은 유리 층(1)에 의해 실질적으로 흡수되지 않으므로, 레이저 빔(6)이 거의 방해 없이 열가소성 층(5)과 충돌한다. Nd:YAG 레이저는 예를 들어, 피코초 범위의 펄스 (예를 들어, 10 ps의 펄스 길이 및 400 kHz의 펄스 반복 주파수)로 작동되고 1 W의 출력을 갖는다.
개략도에서, 제2 레이저 빔(6)은 이동 방향으로 2개의 제1 레이저 빔(3) 및 노즐(4) 뒤에 배열되어 있다. 따라서, 유리 층(1, 7)의 절단이 먼저 수행되고, 시간적으로 시간차를 두고 적층물이 잘린다. 그러나, 제2 레이저 빔(6)은 또한 제1 레이저 빔(3, 6)이 위치하는 절단선(L) 상의 위치를 조준할 수도 있다. 후속적으로, 유리 층(1, 7)의 절단 및 중합체 층(5)의 잘림이 동시에 수행된다.
유리 층(1, 7) 및 열가소성 층(5)을 갖는 적층물이 본 발명에 따른 방법에 의해 한 단계에서 분리될 수 있고, 이는 생산 기술의 관점에서 매우 유리하다.
도 4는 적층된, 초박형 유리 층을 절단하는 본 발명에 따른 방법의 예시 실시양태를 도시한다.
참조 부호 목록:
(10) 적층물
(1) (제1) 유리 층
(2) 표면 스크래치
(3) 유리 층(1)을 절단하기 위한 레이저 방사선
(4) 유리 층(1)을 냉각시키기 위한 노즐
(5) 중합체 층
(6) 중합체 층(5)을 자르기 위한 레이저 방사선
(7) 제2 유리 층
(8) 롤
(9) 표면 스크래치(2)를 생성하는 수단
(11) 수단(9)의 제어계
L 절단선
I 유리 층(1)의 제1 표면
II 유리 층(1)의 제2 표면
III 제2 유리 층(7)의 제1 표면
IV 제2 유리 층(7)의 제2 표면

Claims (15)

  1. 0.3 mm 이하의 두께를 갖는 적어도 하나의 유리 층(1) 및 적어도 하나의 중합체 층(5)으로 구성된 적층물(10)을 절단하는 방법이며,
    a) 유리 층(1)의 제1 표면(I) 상에 측면 에지로부터 시작해서 절단선(L)을 따라 연장되는 표면 스크래치(2)를 생성하고;
    b) 제1 레이저 빔(3)을, 스크래치(2)로부터 시작해서, 제1 표면(I)에 걸쳐 절단선(L)을 따라 이동시키고;
    c) 유리 층(1)을 절단선(L)을 따라 냉각시키고, 여기서 유리 층(1)이 절단선(L)을 따라 파단되는 것
    을 적어도 포함하고; 여기서 중합체 층(5)은 제2 레이저 빔(6)을 절단선(L)을 따라 이동시킴으로써 잘리는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 레이저 빔(3)이 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 15 ㎛의 파장을 갖는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 레이저 빔(3)이 CO2 레이저에 의해, 바람직하게는 연속파 작동으로 발생되는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 레이저 빔(3) 및 제2 레이저 빔(6)이 동일한 레이저에 의해 발생하고 서로 반대 방향으로부터 적층물(10)을 조사하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 층(1)이 중합체 층(5)을 통해 제2 유리 층(7)과 결합되고,
    공정 단계 (a), (b), 및 (c)가 중합체 층(5)으로부터 멀어지는 쪽을 향해 있는 유리 층(1, 7)의 표면(I, IV)에 대하여 적용되며,
    중합체 층(5)이 유리 층(1, 7) 중 어느 하나를 관통한 제2 레이저 빔(6)으로 조사되며,
    제2 레이저 빔(6)이 300 nm 내지 1200 nm의 파장을 갖는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제2 레이저 빔(6)이 도핑된 YAG 레이저, 바람직하게는 Nd:YAG 레이저에 의해 발생하고, 이 레이저는 특히 바람직하게는 피코초 범위의 펄스로 작동되는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스크래치(2)가 0.5 mm 내지 50 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 20 mm, 특히 바람직하게는 2 mm 내지 10　mm의 길이를 갖는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스크래치(2)를 기계적으로 생성하는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스크래치(2)를 레이저 방사선에 의해 생성하고, 이 레이저 방사선은 바람직하게는 300 nm 내지 1200 nm의 파장 및 0.5 W 내지 3 W의 출력을 갖는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 레이저 빔(3)이 제1 표면(I)에 걸쳐 1 m/min 내지 30 m/min, 바람직하게는 5 m/min 내지 20 m/min의 속도로 이동하고, 여기서 바람직하게는 모든 레이저 빔(3, 6)이 동일한 속도로 이동하는 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 층(1)의 냉각이 절단선(L)을 따라, 바람직하게는 노즐(4)에 의해, 기체상 및/또는 액체 냉각제, 바람직하게는 공기/물 혼합물과의 충돌에 의해 수행되는 것인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 적층물(10)이 절단 직전에 롤(8)로부터 권출되는 것인 방법.
  13. 0.3 mm 이하의 두께를 갖는 적어도 하나의 유리 층(1) 및 적어도 하나의 중합체 층(5)으로 구성된 적층물(10)을 절단하는 장치이며,
    - 유리 층(1)의 제1 표면(I) 상에 표면 스크래치(2)를 생성하는 수단,
    - 스크래치(2)로부터 시작해서, 제1 표면(I)에 걸쳐 절단선(L)을 따라 이동되도록 의도된, 제1 레이저 빔(3)을 발생시키고 이동시키는 수단,
    - 절단선(L)을 따라 유리 층(1)을 냉각시키는 수단, 및
    - 절단선(L)을 따라 중합체 층(5)을 자르도록 의도된, 제2 레이저 빔(6)을 발생시키고 이동시키는 수단
    을 적어도 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 적층물(10)이 제공된 롤(8)이 삽입될 수 있는 롤 홀더(roll holder)를 추가로 포함하는 장치.
  15. 박막 태양 전지 또는 절환가능한, 특히 전기적으로 절환가능한 특성을 갖는 능동 글레이징, 바람직하게는 전기변색 요소, PDLC 요소 (중합체 분산형 액정), 전기발광 요소, 유기 발광 다이오드 (OLED), 또는 SPD 요소 (부유 입자 장치)에서의, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 절단된 적층물(10)의 용도.
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