KR20190046923A - 유리 적층체 및 이의 형성 방법 - Google Patents

유리 적층체 및 이의 형성 방법 Download PDF

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KR20190046923A
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제이알 루이스 매토스
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

소정의 방법은 유리 시트 및 경화되지 않은 비-유리 매트를 포함하는 스택을 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하며, 이에 의해 경화되지 않은 비-유리 매트는 경화되고 유리 시트에 결합되어 비-유리 기판에 결합된 유리 시트를 포함하는 유리 적층체를 형성한다. 또 다른 방법은 유리 시트 및 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 스택을 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하며, 이에 의해 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼는 경화되어 비-유리 기판을 형성하고 유리 시트에 결합되어 유리 적층체를 형성한다.

Description

유리 적층체 및 이의 형성 방법
본 출원은 2016년 9월 14일 출원된 미국 가출원 제 62/394475 호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이의 내용은 전체가 참조로서 본원에 포함된다.
본 개시는 유리 적층체(laminate), 보다 구체적으로는 상승된 압력 및 온도에서의 유리 시트 및 비-유리 기판을 포함하는 적층체에 관한 것이다.
고압력 적층체(HPL) 물질은 일반적으로 상승된 압력 및 온도에서 가압된 복수의 중합체 함침된 페이퍼(polymer impregnated paper)를 포함하여 페이퍼를 통합 적층체 구조물로 함께 결합시킨다. HPL 물질은 일반적으로 합판(plywood) 또는 중간 밀도 섬유판(MDF)과 같은 단단한 기판 물질에 부착된다.
칩보드(chipboard), 섬유판 및 합판과 같은 엔지니어링된(engineered) 목재 물질은 바인더(binder)에 분산된 복수의 목재 칩 또는 섬유를 포함하며 상승된 압력 및 온도에서 가압되어 목재 조각을 통합 구조물로 결합한다.
HPL 물질 및 엔지니어링된 목재 물질은 가구, 조리대(countertop), 캐비닛, 문, 및 벽 커버링(covering)과 같은 적용(application)에 사용될 수 있다.
본원에 개시된 것은 유리 적층체 및 이를 형성하는 방법이다.
본원에 개시된 것은 유리 시트 및 경화되지 않은(uncured) 비-유리 매트를 포함하는 스택(stack)을 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하는 방법이며, 이에 의해 상기 경화되지 않은 비-유리 매트는 경화되며 상기 유리 시트에 결합되어 비-유리 기판에 결합된 상기 유리 시트를 포함하는 유리 라미네이트를 형성한다.
본원에 개시된 것은 유리 시트 및 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 스택을 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하는 방법이며, 이에 의해 상기 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼는 경화되어 비-유리 기판을 형성하고 상기 유리 시트에 결합되어 유리 적층체를 형성한다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이며, 청구된 주제의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기 위한 의도임이 이해되어야 한다. 수반된 도면은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 일 이상의 구체예(들)을 도시하며, 설명과 함께 다양한 구체예의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 몇몇 구체예에 따른 유리 적층체의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 유리 적층체의 분해된 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 5는 도 1의 유리 적층체를 형성하는 하나의 예시적인 방법의 개략도이다.
참조는 이제 수반된 도면에 도시된 예시적인 구체예에 대해 보다 상세하게 만들어질 것이다. 가능할 때마다, 동일한 참조 번호는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부분을 나타내기 위해 사용될 것이다. 도면 내의 구성 요소는 반드시 실제 크기(to scale)일 필요는 없으며, 대신 예시적인 구체예의 원리를 도시할 때 강조된다.
다양한 구체예에서, 유리 적층체는 비-유리 기판에 결합된 유리 시트를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 비-유리 기판은 고압력 적층체(HPL) 물질, 저압력 적층체(LPL) 물질, 또는 연속 압력 적층체(CPL) 물질이다.
다양한 구체예에서, 소정의 방법은 유리 시트 및 경화되지 않은 비-유리 매트를 포함하는 스택을 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하며, 이에 의해 경화되지 않은 비-유리 매트는 경화되어 비-유리 기판을 형성하고 유리 시트에 결합되어 비-유리 기판에 결합된 유리 시트를 포함하는 유리 적층체를 형성한다. 몇몇 구체예에서, 가압 압력은 적어도 약 1 MPa이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 가압 온도는 적어도 약 100 ℃이다. 몇몇 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트는 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 비-유리 기판은 고압력 적층체(HPL) 물질, 저압력 적층체(LPL) 물질, 또는 연속 압력 적층체(CPL) 물질이다. 예를 들어, 상기 방법은 유리 시트 및 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 스택을 적어도 약 1 MPa의 가압 압력 및 적어도 약 100 ℃의 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하며, 이에 의해 유리 시트 및 복수의 중합체 함침된 페이퍼는 결합되어 유리 적층체를 형성한다. 다른 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트는 바인더에 분산된 목재 조각을 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 비-유리 기판은 칩보드 물질, 섬유판 물질, 또는 합판 물질이다. 예를 들어, 상기 방법은 유리 시트 및 바인더에 분산된 복수의 목재 조각을 포함하는 스택을 적어도 약 1 MPa의 가압 압력 및 적어도 약 100 ℃의 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하며, 이에 의해 유리 시트 및 복수의 목재 조각은 결합되어 유리 적층체를 형성한다.
놀랍게도, 유리 시트는 심지어 유리 시트가 0.3 mm 이하의 두께를 갖는 플렉서블(flexible) 유리 시트인 경우에도 경화되지 않은 비-유리 매트를 동시에 경화시켜 비-유리 기판을 형성하고 유리 시트를 비-유리 기판에 결합하는데 사용되는 상승된 압력 및 온도를 견딜 수 있다. 비-유리 기판을 형성하는 것 및 유리 시트를 단일 공정 내에서 비-유리 기판에 결합하는 것은 비-유리 기판이 형성 단계에서 형성되고 유리 시트가 별도의 적층 단계에서 이전에 형성된 비 유리 기판에 적층되는 공정에 비해 유리 적층체 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.
본원에 기술된 다양한 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트는 경화되지 않은 비-유리 매트를 경화시켜 비-유리 기판을 형성하기에 충분한 가압 압력 및 가압 온도에서 가압된다. 경화되지 않은 비-유리 매트는 예를 들어, 비-유리; 기판에 비해 적은 가교-결합의 결과로서, 비-유리 기판에 비해 비교적 점착성이 있거나(tacky) 덜 점성일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트는 액체 조성물이고, 이러한 경화 후, 상기 조성물의 적용된 필름은 전체가 참조로서 본원에 통합된 ASTM D895-Standard Test Methods for Evaluating Drying or Curing During Film Formation of Organic Coatings Using Mechanical Recorder에 정의된 바와 같이 적어도 지촉 건조(set-to-touch)된다. 이러한 경화는 예를 들어, 가압 동안 일어나는 가교 결합 또는 사슬-연장 반응의 결과일 수 있다.
도 1 및 2는 각각 유리 적층체(100)의 개략적인 단면도 및 분해된 개략적인 단면도이다. 유리 적층체(100)는 비-유리 기판(104)에 결합된 유리 시트(102)를 포함한다. 예를 들어, 유리 시트(102)는 비-유리 기판(104)의 표면(105)에 결합된다. 몇몇 구체예에서, 유리 시트(102)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 접착제(106)로 비-유리 기판(104)에 결합된다. 다른 구체예에서, 접착제는 유리 시트가 비-유리 기판에 직접 결합되도록 생략된다. 예를 들어, 유리 시트는 본원에 기술된 바와 같이 비-유리 기판의 중합체, 바인더, 또는 수지로 비-유리 기판에 직접 결합될 수 있다.
다양한 구체예에서, 유리 시트(102)는 유리 물질, 세라믹 물질, 유리-세라믹 물질, 또는 이들의 조합으로부터 형성되거나, 이들을 포함한다. 예를 들어, 유리 시트(102)는 Corning® Willow® Glass (Corning Incorporated, Corning, NY, USA)라는 상품명으로 시판중인 플렉서블 유리 시트 또는 Corning® Gorilla® Glass (Corning Incorporated, Corning, NY, USA)라는 상품명으로 시판중인 화학적으로 강화된 유리 시트이다. 유리 시트(102)는 예를 들어, 다운드로우(downdraw) 공정(예를 들어, 퓨전 드로우(fusion draw) 공정 또는 슬롯 드로우(slot draw) 공정), 플로트(float) 공정, 업드로우(updraw) 공정, 또는 롤링 공정과 같은 적합한 형성 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 퓨전 드로우 공정을 사용하여 제조된 유리 시트는 일반적으로 다른 방법에 의해 제조된 유리 시트와 비교했을 때 우수한 편평도(flatness) 및 평활도(smoothness)를 갖는 표면을 갖는다. 퓨전 드로우 공정은 각각 전체가 참조로서 본원에 통합된 미국 특허 제 3,338,696 호 및 3,682,609 호에 기술된다.
몇몇 구체예에서, 유리 시트(102)는 항균 특성을 포함한다. 예를 들어, 유리 시트(102)는 전체가 본원에 참조로서 통합된 미국 특허 출원 공보 제 2012/0034435 호에 기술된 바와 같이 유리 시트의 표면에서의 충분한 은 이온 농도를 포함하여 항균 특성(예를 들어 0 초과 내지 0.047 ㎍/cm2 범위 내)을 나타낸다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 유리 시트(102)는 전체가 본원에 참조로서 통합된 미국 특허 출원 공보 제 2011/0081542 호에 기술된 바와 같이 은을 포함하는 유약(glaze), 또는 그렇지 않으면 은 이온으로 도핑되어(doped) 항균 특성을 나타낸다. 몇몇 구체예에서, 유리 시트(102)는 약 50　mol　% SiO2, 약 25　mol　% CaO, 및 약 25　mol　% Na2O를 포함하여 항균 특성을 나타낸다.
몇몇 구체예에서, 유리 시트(102)의 두께는 적어도 약 0.01　mm, 적어도 약 0.02　mm, 적어도 약 0.03　mm, 적어도 약 0.04　mm, 적어도 약 0.05　mm, 적어도 약 0.06　mm, 적어도 약 0.07　mm, 적어도 약 0.08　mm, 적어도 약 0.09　mm, 적어도 약 0.1　mm, 적어도 약 0.2　mm, 적어도 약 0.3　mm, 적어도 약 0.4　mm, 또는 적어도 약 0.5　mm이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 유리 시트(102)의 두께는 최대 약 3 mm, 최대 약 2　mm, 최대 약 1　mm, 최대 약 0.7　mm, 최대 약 0.5　mm, 최대 약 0.3　mm, 최대 약 0.2　mm, 또는 최대 약 0.1　mm이다. 몇몇 구체예에서, 유리 시트(102)는 플렉서블 유리 시트이다. 예를 들어, 유리 시트(102)의 두께는 최대 약 0.3 mm이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 유리 시트(102)는 강화된 유리 시트(예를 들어, 열적으로 템퍼링되거나(tempered) 화학적으로 강화된 유리 시트)이다. 예를 들어, 유리 시트(102)의 두께는 약 0.4 mm 내지 약 3 mm이다.
다양한 구체예에서, 비-유리 기판(104)은 주로 비-유리 물질로부터 형성되거나 이를 포함한다. 예를 들어, 비-유리 기판(104)은 목재-계 물질(예를 들어, 목재, 칩보드, 파티클보드(particleboard), 섬유판, 하드보드(hardboard), 판지(cardboard), 및/또는 페이퍼), 중합성 물질, 및/또는 금속 물질을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 비-유리 기판(104)은 2차 성분(예를 들어, 필러(filler))으로서 유리, 유리-세라믹, 및/또는 세라믹 물질을 포함한다. 그러나, 이러한 구체예에서, 비-유리 기판(104)은 유리, 유리-세라믹, 또는 세라믹 시트(예를 들어, 섬유질 매트 또는 위브(weave)와 반대로 고체 또는 실질적으로 고체인 시트)가 없다.
몇몇 구체예에서, 비-유리 기판(104)은 일 이상의 중합체-함침된 페이퍼의 층으로부터 형성되거나 이를 포함한다. 예를 들어, 도 1 및 2에 도시된 구체예에서, 비-유리 기판(104)은 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 복수의 중합체 함침된 페이퍼는 HPL 물질, LPL 물질, 또는 CPL 물질이다. 예를 들어, 복수의 중합체 함침된 페이퍼는 일 이상의 코어(core) 페이퍼(108), 일 이상의 장식(decorative) 페이퍼(110), 및/또는 일 이상의 표면 페이퍼(112)를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 코어 페이퍼(108)는 페놀 수지로 함침된 크라프트지(kraft paper)이다. 코어 페이퍼(108)는 비-유리 기판(104)의 코어(114)를 형성하며, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 비-유리 기판의 두께의 대부분을 포함할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 장식 페이퍼(110)는 비-유리 기판(104)의 코어(114)의 외부 표면 상에 배치(dispose)된다. 몇몇 구체예에서, 장식 페이퍼(110)는 한 쌍의 장식 페이퍼를 포함하며, 한 쌍의 장식 페이퍼 중 하나는 도 2에 도시된 바와 같이 코어(114)의 대향하는 외부 표면 각각 상에 배치된다. 몇몇 구체예에서, 장식 페이퍼(110)는 유리 시트(102)를 통해 또는 유리 시트에 대향하는 유리 적층체(100)의 비-유리 표면에서 볼 수 있는 장식을 포함한다. 예를 들어, 장식은 솔리드 컬러(solid color), 장식 패턴, 또는 이미지(예를 들어, 장식 페이퍼의 외부 표면 상에 인쇄됨)를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 장식 페이퍼(110)는 페놀 수지 및/또는 멜라민 수지로 함침된 크라프트지이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 표면 페이퍼(112)는 장식 페이퍼(110)의 외부 표면 상에 배치된다. 몇몇 구체예에서, 표면 페이퍼(112)는 한 쌍의 표면 페이퍼를 포함하며, 한 쌍의 표면 페이퍼 중 하나는 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 장식 페이퍼의 각각의 외부 표면 상에 배치된다. 따라서, 한 쌍의 장식 페이퍼(110) 각각은 각각의 표면 페이퍼(112)와 코어(114) 사이에 배치된다. 따라서, 한 쌍의 장식 페이퍼(110) 각각은 각각의 표면 페이퍼(112)와 코어(114) 사이에 배치된다. 몇몇 구체예에서, 표면 페이퍼(112)는 멜라민 수지로 함침된 티슈(tissue) 또는 크라프트지이다. 표면 페이퍼(112)는 표면 페이퍼를 통해 보일 정도로 충분히 얇으나, 아래에 놓인 장식 페이퍼를 보호하기에 충분히 탄력이 있을 수 있다(resilient). 복수의 중합체 함침된 페이퍼는 중합체를 경화하고 본원에 기술된 바와 같은 유리 적층체를 형성하기 위해 상승된 온도 및 압력에서 유리 시트로 가압될 수 있다.
멜라민 수지로 함침된 표면 페이퍼(112)는 아래에 놓인 장식 페이퍼(110)를 보호하는 것을 도울 수 있는 내손상성 표면을 제공할 수 있다. 따라서, 장식 페이퍼가 멜라민 수지로 함침된 구체예에서, 각각의 표면 층은 생략될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 유리 시트가 아래에 놓인 장식 페이퍼에 대한 보호 층으로서 역할을 할 수 있기 때문에 그렇지 않으면 유리 시트와 비-유리 기판의 코어 사이에 배치될 표면 층은 생략될 수 있다. 따라서, 몇몇 구체예에서, 유리 적층체는 유리 시트로부터 멀리 떨어진 비-유리 기판의 비-유리 표면에 배치된 표면 층을 포함하며 유리 시트와 가장 가까운 비-유리 기판의 유리 표면에 배치된 표면 층이 없다.
몇몇 구체예에서, 비-유리 기판은 중합체 함침된 페이퍼 뿐 아니라 기능성 층을 포함한다. 예를 들어, 기능성 층은 수분이 비-유리 기판 내로 침투하는 것을 방지하기 위해 중합체 함침된 페이퍼 내에 임베드된(embedded) 일 이상의 수분 배리어(barrier) 층을 포함한다. 수분 배리어 층은 금속, 중합체, 또는 이들의 조합으로부터 형성되거나 이를 포함할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 비-유리 기판(104)의 두께는 적어도 약 1　mm, 적어도 약 2　mm, 적어도 약 3　mm, 적어도 약 4　mm, 적어도 약 5　mm, 적어도 약 6　mm, 적어도 약 7　mm, 적어도 약 8　mm, 적어도 약 9　mm, 또는 적어도 약 10　mm이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 비-유리 기판(104)의 두께는 최대 약 100 mm, 최대 약 90 mm, 최대 약 80 mm, 최대 약 70 mm, 최대 약 60 mm, 최대 약 50 mm, 최대 약 40 mm, 최대 약 30 mm, 최대 약 29 mm, 최대 약 28 mm, 최대 약 27 mm, 최대 약 26 mm, 최대 약 25 mm, 최대 약 24 mm, 최대 약 23 mm, 최대 약 22 mm, 최대 약 21 mm, 또는 최대 약 20 mm이다.
도 1 및 2를 참조하여 기술된 비-유리 기판(104)은 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함하나, 다른 구체예들이 본 개시에 포함될 수 있다. 다른 구체예에서, 비-유리 기판은 바인더에 분산된 목재 조각을 포함하는 목재-계 물질로부터 형성되거나 이를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 목재 조각은 목재 입자, 목재 칩, 및/또는 목재 섬유를 포함한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 바인더는 목재 조각을 결속(bind)시키는 수지를 포함한다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 바인더는 요소 포름알데히드(urea formaldehyde, UF) 수지, 페놀 포름알데히드(PF) 수지, 멜라민 포름알데히드(MF) 수지, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 수지, 폴리우레탄(PU) 수지, 이들의 상용성(compatible) 혼합물, 및 이들의 상용성 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 비-유리 기판은 칩보드 물질, 섬유판 물질(예를 들어, 파티클보드, 중간 밀도 섬유판(MDF), 또는 하드보드), 또는 합판 물질이다. 예를 들어, 비-유리 기판은 칩보드 패널, 섬유판 패널(예를 들어, 파티클보드 패널, MDF 패널, 또는 하드보드 패널), 또는 합판 패널과 같은 목재-계 패널이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 목재-계 패널은 유리 시트 또는 유리 시트에 대향하는 유리 적층체의 비-유리 표면을 통해 볼 수 있는 장식을 포함한다. 예를 들어, 장식은 목재-계 패널의 외부 표면에 배치된 장식 층(예를 들어, 장식 페이퍼 또는 중합체), 잉크 또는 페인트, 또는 베니어(veneer)를 포함한다. 목재 조각 및 바인더는 상승된 온도 및 압력에서 유리 시트로 가압되어 바인더를 경화시키고 본원에 기술된 바와 같은 유리 적층체를 형성할 수 있다.
다양한 구체예에서, 접착제(106)는 중합성 물질로부터 형성되거나 이를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 접착제(106)는 실리콘, 아크릴레이트(예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)), 폴리우레탄 폴리비닐부티레이트, 에틸렌비닐아세테이트, 이오노머(ionomer), 폴리비닐 부티랄, 이들의 상용성 혼합물, 및 이들의 상용성 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합성 물질을 포함한다. 예를 들어, 접착제(106)는 DuPont SentryGlas®, DuPont PV 5411, Japan World Corporation material FAS, 또는 폴리비닐 부티랄 수지를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 접착제(106)는 열가소성 중합체 물질을 포함한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 접착제(106)는 유리 시트(102)와 비-유리 기판(104) 사이의 스택에 포함될 수 있는 접착제의 시트 또는 필름이며 유리 시트와 비-유리 기판을 결합하고 본원에 기술된 바와 같은 유리 적층체를 형성하기 위해 상승된 온도 및 압력에서 가압된다. 몇몇의 이들 구체예에서, 접착제(106)는 유리 시트(102)를 통해 보일 수 있는 장식 패턴 또는 디자인을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 접착제(106)는 예를 들어, 색상, 장식, 열 또는 UV 내성, IR 여과, 또는 이들의 조합을 나타내는 기능성 성분을 포함한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 접착제(106)는 경화 시 광학적으로 맑거나(clear), 반투명, 또는 불투명하다.
몇몇 구체예에서, 접착제(106)의 두께는 최대 약 5000　㎛, 최대 약 1000 ㎛, 최대 약 500 ㎛, 최대 약 250 ㎛, 최대 약 50 ㎛, 최대 약 40 ㎛, 최대 약 30 ㎛, 또는 최대 약 25　㎛이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 접착제(106)의 두께는 적어도 약 5　㎛, 적어도 약 10　㎛, 적어도 약 15　㎛, 적어도 약 20　㎛, 적어도 약 50　㎛, 또는 적어도 약 100　㎛이다.
도 1 및 2에 도시된 유리 적층체(100)는 비-유리 기판(104)에 결합된 단일 유리 시트(102)를 포함하지만, 다른 구체예가 본 개시에 포함된다. 예를 들어, 다른 구체예에서, 유리 적층체는 유리 시트가 결합되는 표면에 대향하는 비-유리 기판의 제2 표면(예를 들어, 비-유리 기판(104)의 대향 표면(105))에 결합되는 제2 유리 시트를 포함한다. 따라서, 비-유리 기판은 유리 시트와 제2 유리 시트 사이에 배치된다. 각각의 유리 시트는 유리 시트(102) 및 비-유리 기판(104)을 참조하여 본원에 기술된 바와 같이 비-유리 기판에 결합될 수 있다.
도 3 내지 5는 유리 적층체(100) 형성 방법의 몇몇 구체예를 개략적으로 도시한다. 몇몇 구체예에서, 상기 방법은 도 3에 도시된 바와 같은 경화되지 않은 비-유리 매트(120)를 형성하는 단계를 포함한다. 경화되지 않은 비-유리 매트(120)는 완전한 경화 전에 비-유리 기판(104)으로 형성될 물질을 포함한다. 예를 들어, 경화되지 않은 비-유리 매트(120)는 중합체의 완전한 경화 전에 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함한다. 완전한 경화 전에, 페이퍼는 서로 독립적이거나 구별되며, 비-유리 기판의 모놀리식(monolithic) 또는 통합된 형태로 융합되지 않는다. 몇몇 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트(120)를 형성하는 단계는 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 파일(pile)로 정렬(arrange)하는 단계(예를 들어, 페이퍼를 스태킹(stacking)함으로써)를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 파일은 도 3에 도시된 바와 같이 캐리어 플레이트(122) 상에 형성된다.
몇몇 구체예에서, 상기 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 경화되지 않은 비-유리 매트(120) 및 유리 시트(102)를 포함하는 스택을 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 스택을 형성하는 단계는 경화되지 않은 비-유리 매트(120) 상에 유리 시트(102)를 위치시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 유리 시트(102)는 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 파일 상에 위치된다. 몇몇 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트(120) 상에 유리 시트(102)를 위치시키는 단계는 유리 시트와 경화되지 않은 비-유리 매트 사이에 접착제(106)를 위치시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 접착제(106)는 유리 시트와 복수의 중합체 함침된 페이퍼 사이에 위치된다. 몇몇 구체예에서, 접착제(106)를 위치시키는 단계는 첩착 시트를 위치시키는 단계, 액체 접착제를 적용(apply)하는 단계, 또는 또 다른 적합한 적용 공정을 포함한다.
몇몇 구체예에서, 상기 방법은 유리 시트(102) 및 경화되지 않은 비-유리 매트(120)를 포함하는 스택을 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 가압 단계는 도 5에 도시된 바와 같이 프레스(press)(130) 내에 스택을 위치시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 프레스(130)는 서로를 향해 안쪽으로 이동 가능한 쌍의 가압 플레이트 또는 플래턴(platen)(132)을 포함한다. 스택은 한 쌍의 플래턴(132) 사이에 위치되며, 플래턴은 서로를 향해 안쪽으로 이동되어 이들 사이에 배치된 스택에 압력을 가한다.
몇몇 구체예에서, 캐리어 플레이트(122)는 스택과 플래턴(132) 중 하나 또는 둘 모두 사이에 배치된다. 캐리어 플레이트(122)는 스택이 플래턴(132)에 달라붇는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 릴리즈 라이너(release liner)는 스택과 플래턴(132) 중 하나 또는 둘 모두 사이(예를 들어, 스택과 캐리어 플레이트(122) 중 하나 또는 둘 모두 사이 및/또는 캐리어 플레이트(122) 중 하나 또는 둘 모두와 인접한 플래턴(132) 사이)에 배치된다. 예를 들어, 릴리즈 라이너는 슈퍼 캘린더링된(super calendered) 크라프트지(SCK), 글라신(glassine), 점토 코팅된 크라프트지(CCK), 기계 피니싱된(machine finished) 크라프트지(MFK), 기계 글레이징된(glazed) 페이퍼(MG), 이축 연신된(biaxially oriented) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(BOPET) 필름, 이축 연신된 폴리프로필렌(BOPP) 필름, 폴리올레핀 필름, 석고 파우더, 또는 이들의 조합을 포함한다.
스택을 가압하는 단계가 한 쌍의 플래턴(132)을 포함하는 프레스(130)로 수행되는 것으로 도 5를 참조하여 기술되었지만, 다른 구체예가 본 개시에 포함된다. 예를 들어, 다른 구체예에서, 하나의 플래턴은 정지되어 있고 다른 플래턴은 이들 사이에 배치된 스택에 압력을 적용하기 위해 정지되어 있는 플래턴을 향해 안쪽으로 이동할 수 있다. 다른 구체예에서, 오토클레이브(autoclave)는 내부에 배치된 스택에 압력을 적용하는데 사용될 수 있다. 다양한 구체예에서, 임의의 적합한 장비가 가압 압력 및 가압 온도에서 스택을 가압하는데 사용될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 가압 압력은 적어도 약 1　MPa, 적어도 약 2　MPa, 적어도 약 3　MPa, 적어도 약 4　MPa, 적어도 약 5　MPa, 적어도 약 6　MPa, 적어도 약 7　MPa, 적어도 약 8　MPa, 적어도 약 9　MPa, 적어도 약 10　MPa, 적어도 약 11　MPa, 또는 적어도 약 12　MPa이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 가압 압력은 최대 약 15 MPa이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 가압 온도는 적어도 약 100 ℃, 적어도 약 120℃, 적어도 약 140 ℃, 적어도 약 160 ℃, 적어도 약 180 ℃, 적어도 약 200 ℃, 적어도 약 220 ℃이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 가압 온도는 최대 약 400 ℃, 최대 약 350 ℃, 최대 약 300 ℃, 최대 약 250 ℃, 또는 최대 약 200 ℃이다.
몇몇 구체예에서, 스택 가압 단계는 스택을 가압 시간 동안 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 가압 시간은 적어도 약 30분 또는 적어도 약 60분이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 가압 시간은 최대 약 5시간, 최대 약 4시간, 최대 약 3시간, 또는 최대 약 2시간이다. 보다 긴 가압 시간이 사용될 수 있지만, 비-유리 기판을 형성하고 유리 시트를 비-유리 기판에 결합하기 위해 경화되지 않은 비-유리 매트를 경화시키기에 충분한 시간 후에 추가적인 가압 시간이 실질적인 이익의 제공 없이 처리 시간을 추가할 수 있다.
스택을 가압할 때, 경화되지 않은 비-유리 매트(120)는 경화되고 유리 시트(102)에 결합하여 비-유리 기판(104)에 결합된 유리 시트를 포함하는 유리 적층체(100)를 형성한다. 예를 들어, 가압 동안 상승된 온도 및 압력은 페이퍼 내의 함침된 중합체를 경화시키고 페이퍼를 모놀리식 또는 통합된 비-유리 기판(104)으로 융합하기에 충분하며, 유리 시트(102)를 비-유리 기판에 결합하기에 충분하다. 예를 들어, 상기 방법은 유리 시트(102) 및 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 스택을 적어도 약 1 MPa의 가압 압력 및 적어도 약 100 ℃의 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하며, 이에 의해 유리 시트 및 복수의 중합체 함침된 페이퍼는 결합되어 유리 적층체(100)를 형성한다.
몇몇 구체예에서, 유리 시트 및 비-유리 기판은 상승된 온도(예를 들어, 가압 온도)에서 결합되며 이후 유리 적층체는 냉각된다(예를 들어, 실온으로). 몇몇 이러한 구체예에서, 비-유리 기판은 유리 시트보다 높은 열 팽창 계수(CTE)를 갖는다. 따라서, 유리 적층체가 냉각될 때, 압축 응력이 유리 시트 내에 생성된다. 예를 들어, 유리 적층체가 냉각될 때, 비-유리 기판은 유리 시트보다 더 수축되는 경향이 있고, 이는 유리 시트 내 압축 응력 및 비-유리 기판 내 인장 응력을 생성한다. 유리 시트 내 이러한 압축 응력은 유리 시트의 강도를 증가시킬 수 있으며, 이는 유리 시트가 보다 내손상성을 갖도록 한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 이러한 압축 응력은 유리 시트의 파괴 없이 유리 적층체가 절단(예를 들어, 기계적 또는 레이저 절단 공정을 사용하여)될 수 있도록 할 수 있다.
도 3 내지 5를 참조하여 기술된 경화되지 않은 비-유리 매트(120)는 복수의 중합체 함침된 페이퍼를 포함하지만, 다른 구체예가 본 개시에 포함된다. 예를 들어, 다른 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트는 바인더에 분산된 목재 조각을 포함한다. 예를 들어, 경화되지 않은 비-유리 매트는 바인더의 완전한 경화 전에 바인더에 분산된 목재 조각을 포함한다. 완전한 경화 전에, 목재 조각은 서로 독립적이거나 구별되며 비-유리 기판의 모놀리식 또는 통합된 형태로 융합되지 않는다. 몇몇 이러한 구체예에서, 경화되지 않은 비-유리 매트를 형성하는 단계는 목재 조각 및 바인더를 결정된 형상(예를 들어, 시트)으로 성형하는 단계를 포함한다. 목재 조각 및 바인더는 캐리어 플레이트 상에 정해진 형상으로 정렬될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리 시트는 경화되지 않은 비-유리 매트 상에 위치되어 유리 시트 및 경화되지 않은 비-유리 매트를 포함하는 시트를 형성한다. 몇몇 이러한 구체예에서, 접착제는 유리 시트와 경화되지 않은 유리 매트 사이에 위치되어 스택을 형성한다. 몇몇 구체예에서, 스택은 도 1 내지 3을 참조하여 본원에 기술된 바와 같은 가압 압력 및 가압 온도에서 가압된다. 예를 들어, 상기 방법은 유리 시트 및 바인더 내에 분산된 복수의 목재 조각을 포함하는 스택을 적어도 약 1 MPa의 가압 압력 및 적어도 약 100 ℃의 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하며, 이에 의해 유리 시트 및 복수의 목재 조각은 결합되어 유리 적층체를 형성한다.
몇몇 구체예에서, 복수의 스택은 동시에 가압될 수 있다. 예를 들어, 인접한 스택은 분리기 플레이트(예를 들어, 강판(steel plate)), 릴리즈 라이너, 및/또는 쿠션(예를 들어, 크라프트지의 층)에 의해 분리될 수 있다.
상기 방법이 분할된(segmented) 경화되지 않은 비-유리 매트 및 유리 시트가 연속적으로 가압되어 분할된 유리 적층체를 형성하는 배치(batch) 공정으로서 도 3 내지 5를 참조하여 기술되지만, 다른 구체예가 본 개시에 보함된다. 예를 들어, 다른 구체예에서, 상기 방법은 연신된(elongated) 경화되지 않은 비-유리 매트 리본 및 연신된 유리 시트 리본이 가압 압력 및 가압 온도에서 연속적으로 가압되어 비-유리 기판 리본에 결합된 유리 시트 리본을 포함하는 연신된 유리 적층체 리본을 형성하는 연속적인 공정이다. 몇몇 구체예에서, 복수의 중합체 함침된 페이퍼 리본(예를 들어, 페이퍼 롤로부터 공급됨)은 파일 리본(예를 들어, 리본 형태의 중합체 함침된 페이퍼 리본의 파일)으로 형성될 수 있고, 유리 시트 리본(예를 들어, 유리 롤로부터 공급됨)은 파일 리본에 적용되어 스택 리본(예를 들어, 리본 형태의 중합체 함침된 페이퍼 리본 및 유리 시트 리본의 스택)을 형성하며, 스택 리본은 가압 압력 및 가압 온도에서 연속적으로 가압되어(예를 들어, 가압 롤러 사이에서) 유리 적층체 리본을 형성한다. 다른 구체예에서, 바인더에 분산된 복수의 목재 조각은 경화되지 않은 비-유리 매트 리본으로 형성되며(예를 들어, 압출 가공(extrusion)에 의해), 유리 시트 리본(예를 들어, 유리 롤로부터 공급됨)은 경화되지 않은 비-유리 매트 리본에 적용되어 스택 리본을 형성하며, 스택 리본은 가압 압력 및 가압 온도에서 연속적으로 가압되어(예를 들어, 가압 롤러 사이에서) 유리 적층체 리본을 형성한다. 다양한 구체예에서, 유리 적층체 리본은 절단되어 분할된 유리 적층체를 형성할 수 있다.
다양한 구체예에서, 비-유리 기판은 단일 가압 공정 내에서 경화되고 유리 시트에 결합된다. 이러한 공정은 유리 시트를 이전에 형성된 비-유리 기판에 적층하기 위한 별도의 적층 공정에 대한 필요성을 무효화하며, 이는 유리 적층체 제조 공정에서 시간 및 비용을 절약하게 할 수 있다. 놀랍게도, 유리 시트는 유리 시트가 0.3 mm 이하의 두께를 갖는 플렉서블 유리 시트인 경우에도, 본원에 기술된 공정 동안 유리 제품에 가해지는 고압 및 고온에서 생존할 수 있다.
실시예
다양한 구체예가 이하의 실시예에 의해 보다 명확해질 것이다.
실시예 1
도 1에 도시된 일반적인 배열(configuration)을 갖는 유리 적층체가 형성되었다. 파일은 0.9 mm 두께의 페놀 수지로 함침된 코어 크라프트지, 하나의 페놀 수지로 함침된 장식된 크라프트지, 및 멜라민 수지로 함침된 티슈 페이퍼를 순서대로 스태킹함으로써 형성되었다. 파일은 강판에 강판 상에 정렬되었고 인접한 바닥에서 코어 페이퍼 및 파일과 강판 사이에 위치된 BOPP 릴리즈 라이너를 가졌다. 스택은 유리 시트를 파일의 상부에 위치시킴으로써 형성되었고 티슈 페이퍼에 인접한 유리 시트 및 유리 시트와 파일 사이에 배치된 접착 시트를 가졌다. 유리 시트는 0.2 mm의 두께를 갖는 Corning Incorporated (Corning, New York, USA)에 의해 시판 중인 Corning® Willow® Glass를 갖는 플렉서블 알루미노실리케이트 유리 시트였다. 접착 시트는 75 ㎛ 두께의 PMMA 시트였다. 제2 강판은 유리 시트의 상부에 위치되었고 유리 시트와 제2 강판 사이에 위치된 제2 BOPP 릴리즈 라이너를 가졌다.
강판 사이의 스택은 각 강판 사이에 위치된 7개의 크라프트지 및 쿠션으로서의 인접한 프레스 플래턴 및 크라프트지와 플래턴 사이에 위치된 이형제로서의 석고 분말을 갖는 프레스 내에 위치되었다. 스택의 온도는 스택이 2 MPa의 가압 압력에서 가압되는 동안 15분의 가열 시간에 걸쳐 60 ℃로부터 145 ℃의 가압 온도로 증가되었다. 가열 시간 후, 스택은 50분의 가압 시간 동안 2 MPa의 가압 압력 및 145 ℃의 가압 온도에서 가압되었다. 가압 시간 후, 스택의 온도는 스택이 2 MPa의 가압 압력에서 가압되는 동안인 15분의 냉각 시간에 걸쳐 60 ℃로 감소되었다. 압력이 풀렸다. 비-유리 기판에 결합된 유리 시트를 포함하는 유리 적층체는 프레스로부터 제거되었다. 유리 시트는 비-유리 기판이 경화되고 유리 시트에 결합되는 가압 공정에서 생존했다.
실시예 2
도 1에 도시된 일반적인 배열을 갖는 유리 적층체가 형성되었다. 스택은 유리 시트가 2 mm의 두께를 갖는 Corning® Gorilla® Glass (Corning Incorporated, Corning, NY, USA)라는 상품명으로 시판되는 화학적으로 강화된 유리 시트인 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 바와 같이 형성되었다.
강판 사이의 스택은 각 강판 사이에 위치된 7개의 크라프트지 및 쿠션으로서의 인접한 프레스 플래턴 및 크라프트지와 플래턴 사이에 위치된 이형제로서의 석고 분말을 갖는 프레스 내에 위치되었다. 스택의 온도는 스택이 9 MPa의 가압 압력에서 가압되는 동안 15분의 가열 시간에 걸쳐 60 ℃로부터 145 ℃의 가압 온도로 증가되었다. 가열 시간 후, 스택은 50분의 가압 시간 동안 9 MPa의 가압 압력 및 145 ℃의 가압 온도에서 가압되었다. 가압 시간 후, 스택의 온도는 스택이 9 MPa의 가압 압력에서 가압되는 동안인 15분의 냉각 시간에 걸쳐 60 ℃로 감소되었다. 압력이 풀렸다. 비-유리 기판에 결합된 유리 시트를 포함하는 유리 적층체는 프레스로부터 제거되었다. 유리 시트는 비-유리 기판이 경화되고 유리 시트에 결합되는 가압 공정에서 생존했다.
비교예
도 1에 도시된 일반적인 배열을 갖는 유리 적층체가 형성되었다. 스택은 실시예 1에 기술된 바와 같이 형성되었다.
강판 사이의 스택은 각 강판 사이에 위치된 7개의 크라프트지 및 쿠션으로서의 인접한 프레스 플래턴 및 크라프트지와 플래턴 사이에 위치된 이형제로서의 석고 분말을 갖는 프레스 내에 위치되었다. 스택의 온도는 스택이 9 MPa의 가압 압력에서 가압되는 동안 15분의 가열 시간에 걸쳐 60 ℃로부터 145 ℃의 가압 온도로 증가되었다. 가열 시간 후, 스택은 50분의 가압 시간 동안 9 MPa의 가압 압력 및 145 ℃의 가압 온도에서 가압되었다. 가압 시간 후, 스택의 온도는 스택이 9 MPa의 가압 압력에서 가압되는 동안인 15분의 냉각 시간에 걸쳐 60 ℃로 감소되었다. 압력이 풀렸다. 유리 적층체는 유리 시트가 가압 공정 동안 파괴되었기 때문에 성공적으로 형성되지 못했다.
실시예 1 및 2는 유리 시트가 비-유리 기판을 형성하는 것과 동시에 비-유리 기판에 별도의 적층 공정 없이 결합될 수 있도록 비-유리 기판을 형성하는 것과 관련된 상승된 압력 및 온도에서 생존할 수 있다는 놀라운 결과를 예시한다. 실시예 1의 보다 얇은 유리 시트는 비-유리 기판을 경화시키고 유리 적층체를 형성하기에 충분한 2 MPa의 보다 낮은 가압 압력에서 생존할 수 있었다. 실시예 2의 보다 두꺼운 유리 시트는 유리 적층체를 형성하기 위한 보다 높은 9 MPa의 가압 압력에서 생존할 수 있었다. 그러나, 비교예는 비교예의 보다 얇은 유리 시트가 9 MPa의 보다 높은 가압 압력에서 생존하지 못하기 때문에 보다 낮은 가압 압력이 보다 얇은 유리 시트에 적절할 수 있음을 예시한다.
청구된 주제의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형이 만들어질 수 있음은 본 기술 분야의 기술자에게 명백해질 것이다. 따라서, 청구된 주제는 첨부된 청구 범위 및 그 균등물의 관점을 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (18)

  1. 유리 시트 및 경화되지 않은(uncured) 비-유리 매트를 포함하는 스택(stack)을 소정의 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하는 방법으로서, 이에 의해 상기 경화되지 않은 비-유리 매트는 경화되어 비-유리 기판을 형성하고 상기 유리 시트에 결합되어 상기 비-유리 기판에 결합된 상기 유리 시트를 포함하는 유리 적층체(laminate)를 형성하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화되지 않은 비-유리 매트는 복수의 중합체 함침된 페이퍼(polymer impregnated paper)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 비-유리 기판은 고압력(high pressure) 적층체 물질, 저압력(low pressure) 적층체 물질, 또는 연속 압력 적층체 물질인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화되지 않은 비-유리 매트는 바인더(binder) 내에 분산된 목재 조각을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 비-유리 기판은 칩보드(chipboard) 물질, 섬유판(fiberboard) 물질, 또는 합판(plywood) 물질인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 접착 층을 상기 가압하는 단계 전 상기 유리 시트와 상기 경화되지 않은 비-유리 매트 사이에 위치시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 접착 층은 열가소성 중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 시트는 최대 약 0.3 mm의 두께를 갖는 플렉서블(flexible) 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 시트는 강화된 유리 시트인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 강화된 유리 시트는 약 0.4 mm 내지 약 3 mm의 두께를 갖는 화학적으로 강화된 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 유리 시트 및 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 스택을 소정의 가압 압력 및 가압 온도에서 가압하는 단계를 포함하는 방법으로서, 이에 의해 상기 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼는 경화되어 비-유리 기판을 형성하고 상기 유리 시트에 결합되어 유리 적층체를 형성하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 방법은 상기 유리 시트 및 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 상기 스택을 형성하기 위한 상기 가압하는 단계 전에 상기 유리 시트를 상기 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼를 포함하는 파일(pile) 상에 위치시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유리 시트를 상기 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼 상에 위치시키는 단계는 접착 층을 상기 유리 시트와 상기 복수의 경화되지 않은 중합체 함침된 페이퍼 사이에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 가압하는 단계는 상기 유리 시트 및 상기 비-유리 기판을 결합하기 위해 상기 접착 층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    상기 접착 층은 열가소성 중합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 11 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 시트는 최대 약 0.3 mm의 두께를 갖는 플렉서블 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 청구항 11 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 시트는 강화된 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 강화된 유리 시트는 약 0.4 mm 내지 약 3 mm의 두께를 갖는 화학적으로 강화된 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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