KR20180021063A - 시트 재료를 재성형하는 장치 및 방법 - Google Patents

시트 재료를 재성형하는 장치 및 방법 Download PDF

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장-뤼크 다보니우
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

몰드는 밀봉 프로파일을 지닌 밀봉 표면을 갖는다. 플레넘은 밀봉 프로파일을 지닌 밀봉 표면을 갖는다. 상기 몰드와 플레넘은 함께 시트 재료를 재성형하는 장치를 형성한다. 상기 장치의 닫힌 위치에서, 상기 몰드의 밀봉 프로파일은 플레넘의 밀봉 프로파일과 대향 관계에 있고 몰드와 플레넘의 밀봉 프로파일은 함께 프로파일된 밀봉 갭을 형성한다. 상기 시트 재료는 상기 프로파일된 밀봉 갭으로 끼워지고, 시트 재료와 각각의 몰드 및 플레넘 사이에 직접 밀봉이 형성되어, 장치 내에 두 개의 성형 구역이 형성된다.

Description

시트 재료를 재성형하는 장치 및 방법
본 출원은 35 U.S.C.§119하에, 2015년 6월 26일에 제출된 미국 가출원 번호 62/185,094의 우선권을 주장하며, 그 내용 전체가 참조로 본원에 포함된다.
상대적으로 낮은 온도에서 유리 시트를 3차원(3D) 형태로 재성형할 때 및/또는 상기 성형될 3D 형태가 상대적으로 복잡할 때, 힘으로 유리 시트 성형을 돕는 것이 종종 필요하다. 일반적으로, 이러한 힘은 유리 시트를 몰드 표면으로 당기기 위해 적용된 진공(진공 성형) 또는 유리 시트를 몰드 표면으로 밀어내는데 사용된 플런저(프레스 몰딩) 또는 몰드 표면에 대해 유리 시트를 강제하는데 사용된 가압 가스(프레스 성형)의 형태일 수 있다. 일부의 경우, 이러한 성형 방법 중 어떤것도 단독으로는 3D 형태를 완전하게 성형할 수 없거나 또는 매우 어렵게 3D 형태를 성형할 수 있다.
단일 성형 공정으로 시트 재료의 진공 성형과 압축 성형 모두 가능한 장치가 개시된다. 진공 및 압축에 의한 시트 재료의 성형 방법이 또한 제시된다. 일반적으로, 상기 장치는 몰드(mold)와 플레넘(plenum)을 포함하며, 이들 각각은 시트 재료와 직접 밀봉을 형성하기 위한 밀봉 프로파일(sealing profile)을 포함한다. 시트 재료가 몰드와 플레넘 사이에 배치되면, 몰드와 플레넘 사이에서 직접 밀봉이 형성되고, 이를 통해 시트 재료의 한 측면에 제1 성형 구역이 생성된다. 동시에, 상기 시트 재료와 플레넘 사이에 직접 밀봉이 형성되고, 이에 따라 시트 재료의 다른 측면에 제2 성형 구역이 생성된다. 상기 제1 성형 구역에 진공이 형성되고 상기 제2 성형 구역에 압력이 형성되면, 시트 재료는 동일한 장치 내에서 진공과 압력 모두를 사용하여 원하는 형상으로 성형될 수 있다.
제1 실시예에서, 시트 재료를 재성형하기 위한 장치는 제1 밀봉 프로파일을 포함하는 제1 밀봉 표면을 가진 몰드; 및 제2 밀봉 프로파일을 포함하는 제2 밀봉 표면을 가진 플레넘을 포함하며, 상기 플레넘 및 몰드는 상기 제1 밀봉 프로파일과 제2 밀봉 프로파일이 대향된 관계에 있고 함께 제1 및 제2 밀봉 표면 사이에 프로파일된 밀봉 갭(profiled sealing gap)을 형성하는 닫힌 위치로 움직일 수 있다. 상기 시트 재료가 플레넘과 몰드의 닫힌 위치에서 프로파일된 밀봉 갭으로 끼워질 때, 제1 직접 밀봉은 제1 밀봉 프로파일과 시트 재료 사이에 형성되고 제2 직접 밀봉은 제2 밀봉 프로파일과 시트 재료 사이에 형성된다.
제1 실시예에 따른 제2 실시예에서, 상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 중 하나는 각각의 밀봉 표면에서 홈(groove) 형태로 있으며, 제1 및 제2 밀봉 프로파일의 다른 하나는 각각의 밀봉 표면에서 돌기(bump) 형태로 있다.
제1 또는 제2 실시예에 따른 제3 실시예에서, 상기 플레넘 및 몰드의 닫힌 위치에 상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 사이에는 간섭이 없다.
제3 실시예에 따른 제4 실시예에서, 상기 플레넘 및 몰드의 닫힌 위치에 상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 사이에는 갭(gap)이 있으며, 상기 갭의 높이는 상기 플레넘 및 몰드의 닫힌 위치에 상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 사이에 간섭이 없도록 선정된다.
제4 실시예에 따른 제5 실시예에서, 상기 플레넘 및 몰드 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 밀봉 표면 중 각각 하나를 둘러싸는 림(rim)을 포함하고, 상기 갭의 높이는 상기 림의 높이에 의해 설정된다.
제1에서 제5 실시예 중 어느 하나에 따른 제6 실시예에서, 제1 성형 구역은 몰드에 인접하여 형성되고 제2 성형 구역은 플레넘 및 몰드의 닫힌 위치의 플레넘에 인접하여 형성된다.
제6 실시예에 따른 제7 실시예에서, 상기 제1 직접 밀봉은 제1 성형 구역의 주변을 밀봉하며, 제2 직접 밀봉은 제2 성형 구역의 주변을 밀봉한다.
제7 실시예에 따른 제8 실시예에서, 상기 몰드는 제1 성형 구역으로부터 진공을 뽑아내기 위한 제1 유동 네트워크를 포함하며, 상기 플레넘은 제2 성형 구역으로 가압 가스를 공급하기 위한 제2 유동 네트워크를 포함한다.
제7 실시예에 따른 제9 실시예에서, 상기 제1 밀봉 프로파일은 상기 제1 유동 네트워크와 연통하는 개구부를 포함한다.
제1에서 제10 실시예 주 어느 하나에 따른 제10 실시예에서, 제1 및 제2 프로파일 각각은 삼각형, 원형, 정사각형, 또는 직사각형 단면을 갖는다.
제11 실시예에서, 시트 재료를 재성형하는 방법은 제1 밀봉 표면 상의 제1 밀봉 프로파일을 이용하여 시트 재료와 몰드의 제1 밀봉 표면 사이에 제1 직접 밀봉을 형성함으로써 몰드에 인접한 제1 성형 구역을 생성하는 단계; 제2 밀봉 표면 상의 제2 밀봉 프로파일을 이용하여 시트 재료와 플레넘의 제2 밀봉 표면 사이에 제2 직접 밀봉을 형성함으로써 플레넘에 인접한 제2 성형 구역을 생성하는 단계; 몰드를 통한 제1 성형 구역으로부터 뽑아낸 진공을 이용하여 몰드의 표면에 대해 시트 재료를 당김으로써 시트 재료를 진공 성형하는 단계; 및 플레넘을 통해 제2 성형 구역으로 공급된 가압 가스를 이용하여 몰드 표면에 대해 시트 재료에 힘을 가함으로써 시트 재료를 압축 성형하는 단계를 포함한다.
제11 실시예에 따른 제12 실시예에서, 상기 제1 직접 밀봉 및 제2 직접 밀봉은 제1 밀봉 프로파일이 제2 밀봉 프로파일에 대해 대향 관계로 있고 제1 및 제2 밀봉 프로파일은 함께 프로파일된 밀봉 갭을 형성하도록 플레넘에 대해 몰드를 닫음으로써 형성되고, 상기 시트 재료는 제1 직접 밀봉과 제2 직접 밀봉을 형성하기 위해 프로파일된 밀봉 갭에 끼워진다.
제11 또는 제12 실시예에 따른 제13 실시예에서, 진공에 의해 제1 밀봉 프로파일에 대해 시트 재료를 뽑아냄으로써 제1 직접 밀봉을 강화하는 단계를 추가로 포함한다.
제11에서 제13 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 제14 실시예에서, 상기 진공 성형 및 압축 성형은 동시에 수행된다.
제11에서 제14 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 제15 실시예에서, 상기 시트 재료는 유리 또는 유리-세라믹으로 만들어진다.
제11에서 제15 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 제16 실시예에서, 제1 및 제2 밀봉 프로파일 중 하나는 각각의 밀봉 표면에 홈 형태로 있으며 제1 및 제2 밀봉 프로파일 중 다른 하나는 각각의 밀봉 표면에 돌기의 형태로 있다.
다음은 첨부 도면의 도면에 대한 설명이다. 도면은 일정한 축척을 가질 필요 없으며, 도면의 특정 특징 및 특정 견해는 명료성 및 간결성을 위해 축척으로도 또는 개략적으로 표시될 수 있다.
도 1a는 몰드의 단면이다.
도 1b는 도 1a의 몰드의 평면도이다.
도 2a는 플레넘의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 플레넘의 평면도이다.
도 3a는 열린 위치의 재성형 장치를 나타낸다.
도 3b는 닫힌 위치의 재성형 장치를 나타낸다.
도 4a는 도 3b의 원 4a의 확대도를 나타낸다.
도 4b는 둥근 단면 형태를 가진 밀봉 돌기를 나타낸다.
도 4c는 둥근 단면 형태를 가진 밀봉 돌기과 밀봉 홈을 나타낸다.
도 4d는 정사각형 또는 직사각형 단면 형태를 가진 밀봉 돌기를 나타낸다.
도 5a는 플레넘에 적재된 시트 재료를 나타낸다.
도 5b는 도 5a의 시트 재료와 플레넘 주위에 닫힌 몰드를 나타낸다.
도 5c는 몰드 표면에 맞춰진 도 5b의 시트 재료를 나타낸다.
도 5d는 몰드에 접착된 형태를 이룬 시트 재료와 플레넘에서 제거된 몰드를 나타낸다.
도 5e는 플레넘의 지지 기판 상에 형태를 이룬 시트 재료를 나타낸다.
도 5f는 플레넘에서 제거된 지지 기판과 형태를 이룬 시트 재료를 나타낸다.
도 1a 및 1b는 몰드 본체(104)를 가진 몰드(102, mold)를 나타낸다. 몰드 본체(104)의 한 측면(104A)은 몰드 표면(106)과 밀봉 표면(108)을 포함한다. 몰드 표면(106)은 몰드 공동(112)을 형성하는 표면 프로파일을 갖는다. 표면 프로파일은 몰드(102)에 의해 형성될 제품의 형태를 통해 결정된다. 밀봉 표면(108)은 몰드 표면(106)의 경계를 정한다. 몰드 본체(104)의 측면(104A)은, 밀봉 표면(108)의 경계를 정하는, 선정 높이 H1의 림(136)을 포함할 수 있다. 밀봉 표면(108)은 밀봉 프로파일(110)을 포함한다. 밀봉 프로파일(110)은 도 1b에 도시된 것처럼, 몰드 표면(106)의 경계를 정하는 링 형태를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 것처럼, 밀봉 프로파일(110)은 밀봉 표면(108)의 홈을 형성한다. 단면 프로파일 및 홈의 깊이(몰드 본체(104)로의 깊이)는 원하는 밀봉 성능을 얻기 위해 선정될 수 있다.
몰드 본체(104)의 다른 측면(104b)은 챔버(114, chamber)를 포함한다. 개구부(115A, 115B)는 각각 몰드 표면(106)과 밀봉 표면(108)에 제공되고, 채널(116A, 116B)은 이러한 개구부들을 상기 챔버(114)로 연결한다. 상기 개구부(115A, 115B)는 구멍 또는 슬롯일 수 있다. 하나의 실시예에서, 적어도 하나의 개구부(115B)는밀봉 프로파일(110) 내에 위치한다(예컨대, 밀봉 프로파일(110)이 홈을 형성한 경우, 상기 개구부(115B)는 상기 홈의 베이스에 위치할 수 있다). 하나의 실시예에서, 적어도 하나의 개구부(115A)는 몰드 표면(106)의 코너 구역(106A)(또는 급격한 곡률을 가진 다른 구역)에 위치한다. 챔버(114)가 각각 상기 채널(116A, 116B)을 통해 개구부(115A, 115B)와 연통하기 때문에, 상기 챔버(114)를 진공 공급원 또는 펌프(미도시)에 연결함으로써 개구부(115A, 115B)를 통해 진공이 뽑아내질 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 플레넘 본체(122)를 가진 플레넘(120)을 나타낸다. 플레넘 본체(122)의 한쪽 측면(122a)은 상부 챔버(124) 및 밀봉 표면(126)을 포함한다. 밀봉 표면(126)은 상부 챔버(124)를 둘러싸고 있다. 플레넘 본체(122)의 측면(122A)은 밀봉 표면(126)을 둘러싸고 있는 선정 높이 H2의 림(138, rim)을 포함할 수 있다. 밀봉 표면(126)은 밀봉 프로파일(128)을 포함한다. 밀봉 프로파일(128)은 도 2b에 도시된 것과 같이, 상부 챔버(124)를 둘러싸는 링 형태를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 밀봉 프로파일(128)은 밀봉 표면(126)에 돌기를 형성한다. 상기 돌기의 단면 프로파일 및 높이(밀봉 표면(126) 위로의 높이)는 원하는 밀봉 성능을 얻도록 선정될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 플레넘 본체(122)의 다른 측면(122B)은 하부 챔버(130)를 포함한다. 챔버(124, 130)는 플레넘 본체(122)의 하나 이상의 채널(132)을 통해 연통한다. 챔버(124, 130)에서 채널(132)의 개구부는 구멍 또는 슬롯 형태일 수 있다. 하부 챔버(130)는 채널(132)을 통해 상부 챔버(124)와 연통하기 때문에, 하부 챔버(130)를 가압된 가스 공급원(미 도시)으로 연결함으로써 가압 가스가 상부 챔버(124)로 공급될 수 있다.
도 3a 및 3b는 시트 재료를 3D 형태로 성형하기 위한 재성형 장치(100)를 나타낸다. 재성형 장치(100)는 전술한 것처럼 몰드(102)와 플레넘(120)을 포함한다. 몰드(102)의 밀봉 표면(108)이 플레넘(120)의 밀봉 표면(126)과 마주한 상태로, 그리고 몰드(102)의 몰드 표면(106)이 플레넘(120)의 상부 챔버(124)와 마주한 채로, 몰드(102)는 플레넘(120)과 대향 관계로 지지된다. 재성형 장치(100)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 몰드(102)가 플레넘(120)에서 분리되는 열린 위치와, 도 3b에 도시된 것처럼, 몰드(102)가 플레넘(120)에 대해 닫혀있는 닫힌 위치를 갖는다. 몰드(102) 및 플레넘(120) 중 하나 또는 모두는 열린 위치와 닫힌 위치 사이에서 재성형 장치(100)의 위치를 변화시키기 위해 움직여질 수 있다. 재성형 장치(100)는 또한, 시트 재료가 밀봉 표면(108, 126)들 사이에 수용된 성형 상태와, 시트 재료가 밀봉 표면(108, 126)들 사이에 수용되지 않은 비-성형 상태를 갖는다.
도 3b에 도시된 닫힌 위치에서, 몰드의 밀봉 표면(108)의 밀봉 프로파일(110)은 플레넘의 밀봉 표면(126)의 밀봉 프로파일(128)과 대향 관계에 있다. 이와 함께, 대향된 밀봉 프로파일(110, 128)은 밀봉 표면(108, 126)들 사이에 프로파일된 밀봉 갭(139)을 생성한다. 본원에 사용된 상기 "프로파일된 밀봉 갭"은 프로파일되거나 성형(3D)된 표면에 의해 형성된 갭을 의미한다. 이런 경우, 프로파일된 밀봉 갭(139)은 밀봉 프로파일(110, 128)의 3D 형태에 의해 형성된다. 일반적으로, 프로파일된 밀봉 갭(139)은 U자형 또는 뒤집힌 U자형과 같은, 접혀진 또는 굽혀진 형태를 가질 수 있다.
도 3b에 도시된 실시예에서, 밀봉 프로파일(110)은 몰드의 밀봉 표면(108)의 홈을 형성하고, 밀봉 프로파일(128)은 플레넘의 밀봉 표면(126) 상에 돌기를 형성한다. 다른 실시예에서, 밀봉 프로파일(110)은 몰드의 밀봉 표면(108) 상에 돌기를 형성할 수 있으며, 밀봉 프로파일(128)은 프로파일된 밀봉 갭(139)의 일반적인 성질을 변화시키지 않고 플레넘의 밀봉 표면(126)에 홈을 형성할 수 있다. 대안의 실시예에서, 몰드(102) 및 플레넘(120)의 위치는 몰드(102)가 플레넘(120)의 아래에 있도록 뒤집혀질 수 있다.
예시를 위해, 도 4a는 하나의 실시예에 따른 몰드(102) 및 플레넘(120)의 밀봉 구역의 확대도를 나타낸다. 프로파일된 밀봉 갭(139)의 간격은 밀봉 프로파일(110)의 치수와 밀봉 표면(108, 126)들 사이의 갭(134)의 높이에 의해 결정된다. 하나의 실시예에서, 밀봉 프로파일(110, 128)의 치수와 갭(134)의 높이는 재성형 장치(100)의 비-성형 상태로 닫힌 위치에서의 밀봉 프로파일(110, 128) 사이에 간섭이 없도록 선정될 수 있다. 이는 재성형 장치(100)의 성형 상태로 닫힌 위치에서 프로파일된 밀봉 갭(139)에 시트 재료가 끼워질 때 시트 재료가 분리되지 않도록 프로파일된 밀봉 갭(139)의 충분한 간격을 허용하게 된다.
홈-유형의 밀봉 프로파일(110)에 대해, 밀봉 프로파일 간섭을 피하도록 선정될 수 있는 밀봉 프로파일의 치수는 단면 폭(WG)과 깊이(DG)를 포함한다. 갭(134)의 높이(H)는 또한 밀봉 프로파일 간섭을 피하도록 선정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 갭(134)의 높이(H)는 림(136)의 높이(H1) 내지 림(138)의 높이(H2), 또는 림(136)의 높이의 합(H1+H2)으로 설정될 수 있다. 다른 한편, 갭(134)의 높이(H)(재성형 장치(100)의 비-성형 상태로, 닫힌 위치에서)는 재성형 장치에서 성형될 시트 재료의 두께보다 더 크지 않아야 하며; 그렇지 않으면, 재성형 장치(100)가 성형 상태로 닫힌 위치에 있을 때 시트 재료와 몰드(102) 및 플레넘(120) 각각 사이의 신뢰할 만한 밀봉이 일어나지 않을 수 있다.
예시와 같이, 홈-유형의 밀봉 프로파일(110)의 깊이(DG)는 0.2mm에서 1mm의 범위에 있을 수 있고, 돌기-유형의 밀봉 프로파일(128)의 높이(HB)는 0.5mm에서 1mm의 범위에 있을 수 있다. 홈-유형의 밀봉 프로파일(110)의 폭(WG)은 통상적으로 돌기-유형의 밀봉 프로파일(128)의 폭(WB)보다 클 것이며, 개구부(115b)(진공을 위한)의 폭에 부분적으로 따를 수 있다. 갭(134)의 높이(H)는 몰드(102)와 플레넘(120) 사이에 수용되기 위한 시트 재료의 높이와 같거나 약간 작을 수 있다.
밀봉 프로파일(110, 128)은 도 4a에 도시된 것과 같은 삼각형 단면 형태를 가질 수 있다. 홈-유형의 밀봉 프로파일(110)의 경우에 있어서, 삼각형 형태는 하나의 실시예에 따라 진공 개구부(115B)를 수용하기 위해 끝이 잘린 형태를 갖는다. 그러나, 밀봉 프로파일(110, 128)은 삼각형 단면 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4b에서, 돌기-유형의 밀봉 프로파일(128)은 둥근 단면 형태를 가질 수 있으며, 반면 홈-유형의 밀봉 프로파일(110)은 삼각형 단면 형태를 갖는다. 도 4c에서, 돌기-유형 밀봉 프로파일(128)과 홈-유형 밀봉 프로파일(110) 모두는 둥근 단면 형태를 가질 수 있다. 도 4d에서, 돌기-유형의 밀봉 프로파일(128)은 사각형 또는 직사각형 단면 형태를 가질 수 있지만, 홈-유형의 밀봉 프로파일(110)은 삼각형 단면 형태를 갖는다. 밀봉 프로파일(110, 128)을 위한 다른 형태 및 형태 조합이 가능하며 도 4a-4d에 도시된 것들에 한정되지 않는다.
도 5a-5f는 재성형 장치(100)가 시트 재료를 원하는 형태로 성형하는데 사용될 수 있는 방법을 나타낸다. 도 5a에서, 재성형 장치(100)는 시트 재료(S)가 플레넘(120)으로 적재되게 하는, 비-성형 상태의, 개방 위치에 있다. 시트 재료(S)는 플레넘(120)의 밀봉 표면(126) 상에 형성된 돌기-유형의 밀봉 프로파일(128) 상에 안착된다. 시트 재료(S)는 열적으로 재성형될 수 있는 유리, 유리 세라믹, 또는 다른 재료로 만들어질 수 있다. 시트 재료(S)는 플레넘(120)에 적재되었을 때 상대적으로 고온, 예컨대, 시트 재료(S)가 깨짐 없이 진공 성형 및/또는 압축 성형에 의해 재성형될 수 있는 온도일 것이다. 하나의 실시예에서, 시트 재료(S)는 유리 또는 유리-세라믹으로 구성되며 플레넘(120)에 적재될 때 시트 재료의 온도는 시트 재료의 어닐링(annealing) 및 연화점 사이에 있다. 시트 재료(S)가 플레넘(120)에 적재되면, 장치(100)는 시트 재료(S)가 원하는 형태로 성형되기 전에 너무 냉각되는 것을 막기 위해 빠르게 닫혀야 한다(돌기-유형의 밀봉 프로파일이 몰드 상에 있고 홈-유형의 밀봉 프로파일이 플레넘 상에 있도록 밀봉 프로파일의 위치가 뒤집힌 경우, 이때 시트 재료(S)는 대신 몰드 상에 적재될 수 있음을 알아야 한다).
도 5b는 몰드(102)와 플레넘(120) 사이에 시트 재료(S)를 포함한 채, 플레넘(120)에 대해 닫힌 몰드(102)를 나타낸다. 시트 재료(S)의 일부분은 대향된 밀봉 프로파일(110, 128)에 의해 생성된 프로파일된 밀봉 갭(도 3b, 4a의 139)으로 끼워진다. 이는 몰드(102)와 시트 재료(S) 사이의 직접 밀봉(142A) 및 시트 재료(S)와 플래넘(120) 사이의 직접 밀봉(142B)을 야기한다. 직접 밀봉(142A, 142B)은 플레넘(120)에 대해 몰드(102)를 닫는 동시에 형성된다. 직접 밀봉(142A)은 시트 재료(S)의 진공 성형에 사용될 수 있는 몰드(102)에 인접한(또는 몰드 표면(106)과 시트 재료(S) 사이에) 성형 구역(140A)을 생성한다. 직접 밀봉(142B)은 시트 재료(S)의 압축 성형에 사용될 수 있는 플레넘(120)에 인접한(또는 플레넘 챔버(124)와 시트 재료(S) 사이) 성형 구역(140B)을 생성한다. 상기 직접 밀봉(142A, 142B)은 성형 구역(140A, 140B)으로부터의 누출을 막거나 매우 줄일 것이다. 막지 못한 경우, 누출은 시트 재료(S)의 국부적인 냉각을 야기할 수 있다. 유리 또는 유리-세라믹 시트 재료인 경우, 이러한 국부적인 냉각은 재료의 파손을 야기할 수 있다. 다른 한편, 직접 밀봉(142A, 142B)은 플레넘(120)의 원하는 압력 수준과 몰드(102)의 원하는 진공 수준을 빠르고 효과적으로 얻을 것이다. 또한, 직접 밀봉(142A, 142B)은 시트 재료(S)의 성형을 위한 더 높은 압력과 더 깊은 진공의 사용을 허용하며, 성형에서의 빠른 재가압과 감압의 사용을 허용하고, 성형될 형태의 복잡함에 따라 예컨대 4초에서 12초 사이의 빠른 사이클 타임을 초래할 것이다.
도 5c는 화살표(144)로 나타낸 것처럼, 몰드 표면(106)에 대해 시트 재료(S)를 당기기 위해 성형 구역(140A)으로부터 진공이 뽑아내지는 것을 나타낸다(성형 구역(140A)은 도 5b에 도시된 것처럼, 몰드 표면(106)과 시트 재료(S)의 대향하는 표면 사이에 있다). 진공은 챔버(114), 채널(116A), 및 개구부(115A)에 의해 형성된 유동 네트워크를 통해 뽑아낸다. 진공은 또한 시트 재료(S)를 밀봉 프로파일(110)에 대해 당기기 위해 시트 재료(S)와 밀봉 프로파일(110) 사이에서 뽑아내질 수 있으며, 이를 통해 직접 밀봉(142A)을 강화한다. 이러한 경우, 진공은 챔버(114), 채널(116B), 및 개구부(115B)로 형성된 유동 네트워크를 통해 뽑아내질 수 있다.
도 5c는 또한 화살표(146)으로 나타낸 것처럼, 성형 구역(140B)으로 가압 가스가 공급되는 것을 나타낸다. 가압 가스는 챔버(124), 채널(132), 및 챔버(130)로 형성된 유동 네트워크를 통해 성형 구역(140B)으로 공급된다. 가압 가스는 예컨대 질소와 같은, 시트 재료(S)에 대해 불활성인 가압된 공기 또는 다른 가스일 수 있다. 성형 구역(140B)의 가압 가스는 시트 재료(S)에 작용하여 몰드 표면(106)에 대해 시트 재료(S)에 힘을 가할 것이다.
진공 또는 가압 가스에 의해 시트 재료(S)에 가해진 힘은 시트 재료(S)를 몰드 표면(106)으로 완전히 일치시키는 것을 도울 것이다. 진공과 가압 가스는 동시에 또는 개별로 적용될 수 있다. 바람직하게, 진공과 가압 가스는 최소 시간으로 몰드 표면(106)에 시트 재료(S)의 완전한 일치를 얻도록 동시에 적용된다.
시트 재료(S)가 몰드 표면(106)에 완전히 일치된 후, 가압 가스는 배출될 수 있으며, 몰드(102)는 도 5d에 도시된 것처럼, 플레넘(120)에서 제거될 수 있다(즉, 재성형 장치가 열릴 수 있다). 몰드(102)의 진공은 도 5d에 도시된 것처럼, 몰드 표면(106)에 성형된 시트 재료(S)가 물려있도록 유지될 수 있다.
도 5d는 성형된 시트 재료(S) 아래, 플레넘(120)에 배치된 지지 기판(SS)을 나타낸다. 도 5e는 몰드(102)에서 제거된 진공을 나타내며, 이는 플레넘(120) 상에 지지 기판(SS)으로 성형된 시트 재료(S)가 떨어지게 한다. 지지 기판(SS)은 도 5f에 도시된 것처럼, 플레넘(120)에서 성형된 시트 재료(S)를 이송시키는데 사용될 수 있다.
재성형 장치(100)는 예컨대 Dannoux 등으로 미국 특허 제 8,573,005 호('005 특허)에 개시된 시스템과 같은 성형된 제품의 대량 생산을 위한 시스템에 사용될 수 있다.
'005 특허의 시스템은 예열 섹션, 뒤이어 가열 섹션, 뒤이어 성형 섹션, 뒤이어, 냉각 섹션을 포함한다. 시트 재료가 가열 섹션에서 가열되면서, 재성형 장치(100)는 비-성형 상태(도 3b에 도시된 것처럼)의 닫힌 위치에 있을 수 있다. 시트 재료가 가열 섹션에서 배출될 시간일 때, 재성형 장치(100)는 개방될 수 있다(도 3a에 도시된 것처럼). '005 특허는 공압 램 힘(pneumatic ram force)에 의한 시트 재료의 배출을 개시한다. 플레넘(120)이 가열 섹션에 대해 적절하게 위치되면, 시트 재료는 가열 챔버에서 플레넘(120)으로 직접 배출될 수 있다(도 5a에 도시된 것처럼). 이후, 몰드(102)는 플레넘(120)에 대해 닫혀져 시트 재료가 몰드(102)와 플레넘(120) 사이의 프로파일된 밀봉 갭에 끼워질 수 있다. 직접 밀봉이 시트 재료와 몰드(102) 및 플레넘(120) 사이에 형성되면, 시트 재료의 진공 및 압축 성형이 시작될 수 있다.
본 발명이 제한된 수의 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명의 이점을 가진 당업자는 다른 실시예가 본원에 개시된 바와 같은 발명의 범주를 벗어나지 않고 발명될 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구항만으로 한정되어야 한다.

Claims (16)

  1. 제1 밀봉 프로파일(sealing profile)을 포함하는 제1 밀봉 표면을 가진 몰드(mold); 및
    제2 밀봉 프로파일을 포함하는 제2 밀봉 표면을 가진 플레넘(plenum)을 포함하는 시트 재료를 재성형하는 장치로서,
    상기 플레넘 및 몰드는 상기 제1 밀봉 프로파일과 제2 밀봉 프로파일이 대향된 관계에 있고 함께 제1 및 제2 밀봉 표면 사이에 프로파일된 밀봉 갭(profiled sealing gap)을 형성하는 닫힌 위치로 움직일 수 있으며,
    상기 시트 재료가 상기 플레넘과 몰드의 닫힌 위치에서 상기 프로파일된 밀봉 갭으로 끼워질 때, 제1 직접 밀봉이 상기 제1 밀봉 프로파일과 상기 시트 재료 사이에 형성되고 제2 직접 밀봉은 상기 제2 밀봉 프로파일과 시트 재료 사이에 형성되는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 중 하나는 각각의 밀봉 표면에 홈 형태로 있으며, 상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 중 다른 하나는 각각 밀봉 표면에 돌기 형태로 있는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 플레넘과 몰드의 닫힌 위치에 상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 사이에 간섭이 없는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 플레넘과 몰드의 닫힌 위치에 제1 및 제2 밀봉 표면 사이에 갭(gap)이 있으며, 상기 갭의 높이는 상기 플레넘과 몰드의 닫힌 위치에 상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 사이의 간섭이 없도록 선정되는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 플레넘과 몰드 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 밀봉 표면 중 각각의 하나를 둘러싸고 있는 림(rim)을 포함하며, 상기 갭의 높이는 상기 림의 높이에 의해 설정되는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 성형 구역은 상기 몰드에 인접하여 형성되고 제2 성형 구역은 상기 플레넘 및 몰드의 닫힌 위치의 플레넘에 인접하여 형성되는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 직접 밀봉은 상기 제1 성형 구역의 주변을 밀봉하며, 상기 제2 직접 밀봉은 상기 제2 성형 구역의 주변을 밀봉하는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 몰드는 상기 제1 성형 구역에서 진공을 뽑아내기 위한 제1 유동 네트워크를 포함하며, 상기 플레넘은 상기 제2 성형 구역으로 가압 가스를 공급하기 위한 제2 유동 네트워크를 포함하는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 밀봉 프로파일은 상기 제1 유동 네트워크와 연통하는 개구부를 포함하는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프로파일 각각은 삼각형, 원형, 정사각형, 또는 직사각형 단면을 갖는, 시트 재료를 재성형하는 장치.
  11. 제1 밀봉 표면 상의 제1 밀봉 프로파일을 이용하여 시트 재료와 몰드의 제1 밀봉 표면 사이에 제1 직접 밀봉을 형성함으로써 몰드에 인접한 제1 성형 구역을 생성하는 단계;
    제2 밀봉 표면 상의 제2 밀봉 프로파일을 이용하여 시트 재료와 플레넘의 제2 밀봉 표면 사이에 제2 직접 밀봉을 형성함으로써 플레넘에 인접한 제2 성형 구역을 생성하는 단계;
    상기 몰드를 통해 상기 제1 성형 구역으로부터 뽑아낸 진공을 이용하여 상기 몰드의 표면에 대해 시트 재료를 당김으로써 시트 재료를 진공 성형하는 단계; 및
    상기 플레넘을 통해 상기 제2 성형 구역으로 공급된 가압 가스를 이용하여 상기 몰드 표면에 대해 시트 재료에 힘을 가함으로써 상기 시트 재료를 압축 성형하는 단계를 포함하는, 시트 재료를 재성형하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 직접 밀봉과 제2 직접 밀봉은 상기 제1 밀봉 프로파일이 제2 밀봉 프로파일과 대향 관계로 있고 제1 및 제2 밀봉 프로파일은 함께 프로파일된 밀봉 갭을 형성하도록 플레넘에 대해 몰드를 닫음으로써 형성되며, 상기 시트 재료는 상기 제1 직접 밀봉과 제2 직접 밀봉을 형성하기 위해 상기 프로파일된 밀봉 갭에 끼워지는, 시트 재료를 재성형하는 방법.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    진공에 의해 상기 제1 밀봉 프로파일에 대해 시트 재료를 뽑아냄으로써 상기 제1 직접 밀봉을 강화하는 단계를 더 포함하는, 시트 재료를 재성형하는 방법.
  14. 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 성형 및 압축 성형은 동시에 수행되는, 시트 재료를 재성형하는 방법.
  15. 청구항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트 재료는 유리 또는 유리-세라믹으로 만들어지는, 시트 재료를 재성형하는 방법.
  16. 청구항 11 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밀봉 프로파일 중 하나는 각각의 밀봉 표면에서 홈의 형태로 있으며 제1 및 제2 밀봉 프로파일 중 다른 하나는 각각의 밀봉 표면에서 돌기의 형태로 있는, 시트 재료를 재성형하는 방법.
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