KR101022591B1 - Method of partially chemical strengthened glass and its preparation method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유리의 부분적인 화학강화 방법 및 부분적으로 화학강화된 유리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리의 이온교환에 의한 화학강화방법에 있어서, 유리의 화학강화 영역과 비화학강화 영역을 구획하기 위하여 염 페이스트 도포방법에 의하여 유리의 일면 또는 양면을 마스킹하는 단계; 및 상기 화학강화 영역에 염을 가하여 화학강화하는 단계;를 포함하여 구성되는 유리의 부분적인 화학강화 방법을 제공하며, 이로써 유리의 강화 이후에도 강화된 유리를 소기의 형상으로 정확하고 간이하게 절단 및 분할하는 것이 가능하다.The present invention relates to a partially chemically strengthened method of glass and partially chemically strengthened glass, and more particularly, to a chemically strengthened method by ion exchange of glass, wherein the chemically strengthened region and the non-chemically strengthened region of glass are divided. Masking one or both sides of the glass by a salt paste coating method in order to; And chemically strengthening the salt by adding a salt to the chemically strengthened region, thereby providing a partial chemical strengthening method of the glass, thereby cutting and dividing the tempered glass accurately and simply into a desired shape after the glass is strengthened. It is possible to.
모니터, 카메라, VTR, 휴대폰 등 영상 및 광학장비, 자동차 등 운송장비, 각종 식기류, 건축시설 등 폭넓은 기술 및 산업분야에 있어서 유리제품은 필수 구성요소로 다루어지고 있으며, 이에 따라 각 산업분야의 특성에 맞추어 다양한 물성을 갖는 유리가 제조되어 사용되고 있다.Glass products are treated as essential components in a wide range of technologies and industries, such as monitors, cameras, VTRs, mobile phones, video and optical equipment, automobiles, transportation equipment, various tableware, and construction facilities. According to the present invention, glass having various physical properties is manufactured and used.
이들 중 영상 장비의 핵심 구성요소로서 주목 받고 있는 것이 터치스크린이다. 터치스크린이란 단말기용 모니터에 설치하여 손가락이나 펜 등 보조 입력수단을 이용하여 단순 접촉하거나 문자 또는 그림 등을 그려 넣는 등, 각종 데이터를 입력하여 컴퓨터에게 특정 명령을 수행하도록 하는 디스플레이 겸 입력장치로서, 이와 같은 터치스크린은 스마트폰과 같은 이동통신기기, 컴퓨터, 카메라, 증명서 등 발급기, 산업용 장비 등 일방 또는 쌍방으로 정보를 전달 또는 교환하는 각종 디지털 기기를 위한 핵심 부품으로서 점차 그 중요도가 높아지고 있으며, 사용 범위가 빠르게 확장되고 있다. Among them, the touch screen is attracting attention as a key component of the video equipment. A touch screen is a display and input device installed on a monitor for a terminal to perform a specific command to a computer by inputting various data such as simple contact or drawing a character or a picture by using an auxiliary input means such as a finger or a pen. Such touch screens are increasingly important as a key component for various digital devices that transmit or exchange information to one or both of mobile communication devices such as smartphones, computers, cameras, certificates such as certificates, and industrial equipment. The range is expanding rapidly.
이와 같은 터치스크린을 구성하는 부품 중에서 사용자가 직접 접촉하는 상부 투명 보호층은 주로 폴리에스테르 또는 아크릴 등의 플라스틱 유기물질인데, 이러한 재료는 내열성과 기계적 강도가 약하여 지속적이며 반복적인 사용 및 접촉으로 인해 변형되거나 스크래치 기타 파손되는 등 내구성에 한계가 있다. 따라서 터치스크린의 상부 투명 보호층은 기존의 투명 플라스틱으로부터 내열성, 기계적 강도 및 경도가 우수한 화학강화 박판유리로 점차 대체되고 있다. 아울러 화학강화 박판유리는 터치스크린용 외에도 LCD 또는 OLED 모니터의 투명 보호창의 역할을 함으로써 그 사용영역이 점차 확대되고 있다.The upper transparent protective layer directly contacting the user among the components constituting the touch screen is mainly a plastic organic material such as polyester or acrylic, and the material is deformed due to continuous and repeated use and contact due to its low heat resistance and low mechanical strength. There is a limit in durability, such as being damaged or scratched. Therefore, the upper transparent protective layer of the touch screen is gradually replaced by chemically strengthened sheet glass which is excellent in heat resistance, mechanical strength and hardness from the conventional transparent plastic. In addition to the use of chemically strengthened thin glass as a transparent protective window of the LCD or OLED monitor in addition to the touch screen, its use area is gradually expanding.
유리의 강화는 주로 자동차 안전유리에 적용하는 풍냉강화라고 일컬어지는 물리적인 강화법과 화학적인 강화법이 있으며, 특히 화학적인 강화법은 형상이 복잡하거나 두께가 대략 2mm 이하인 박판유리에 유용하게 적용될 수 있는 기술이다. Glass reinforcement includes physical reinforcement and chemical reinforcement methods, which are mainly called wind-cooled reinforcement, which are applied to automobile safety glass. Especially, chemical reinforcement is a technique that can be usefully applied to thin glass having a complicated shape or a thickness of about 2mm or less. .
이러한 화학강화법은 유리내부에 존재하는 이온반경이 작은 알카리 이온(주로 Na이온)이 소정의 조건에서 큰 알카리 이온(주로 K이온)과 교환시키는 기술이며, 이온교환에 의해 유리표면에 큰 압축응력이 생성되어 강도 및 경도가 증가한다. 터치스크린에 주로 사용하는 화학강화용 박판유리는 성분상 알카리산화물(Na2O, K2O)와 SiO2, 알카리토산화물(MgO, CaO 등) 및 약간의 Al2O3를 함유한 소다 석회 규산염 유리가 대부분이며, 최근에 다량의 Al2O3를 함유한 화학강화 전용 알카리 알루미나 규산염 유리가 출시되고 있다 (http://www.corning.com/gorillaglass /index.aspx). 화학강화를 위한 종래의 방법은 유리의 전이온도보다 낮은 소정의 온도에서 K이온을 함유한 염 용액에 유리를 침지시켜 유리의 양면을 이온교환 시키며, 이온교환에 의한 확산속도와 깊이는 유리의 조성에 따라서 다르다(S. Karlsson, B. Jonson, C. Stalhandske, The technology of chemical glass strengthening-a review, Glass Technology: European Journal of Glass Science and Technology Part A, 2010, 51, 2, 41-54).This chemical strengthening technique is a technique in which alkali ions (mainly Na ions) having small ionic radius inside the glass are exchanged with large alkali ions (mainly K ions) under predetermined conditions, and a large compressive stress is applied to the glass surface by ion exchange. Resulting in increased strength and hardness. Chemically strengthened thin glass mainly used for touch screen is composed of soda lime containing alkali oxides (Na 2 O, K 2 O), SiO 2 , alkaline earth oxides (MgO, CaO, etc.) and some Al 2 O 3 . Most are silicate glass, and recently, chemically strengthened alkali alumina silicate glass containing a large amount of Al 2 O 3 has been released (http://www.corning.com/gorillaglass/index.aspx). Conventional methods for chemical strengthening immerse the glass in a salt solution containing K ions at a predetermined temperature lower than the glass transition temperature to ion exchange both sides of the glass, and the diffusion rate and depth by ion exchange (S. Karlsson, B. Jonson, C. Stalhandske, The technology of chemical glass strengthening-a review, Glass Technology: European Journal of Glass Science and Technology Part A, 2010, 51, 2, 41-54).
한편, 화학강화 유리는 절단을 하면 표면에 존재하는 큰 압축응력에 기인하여 의도된 형태가 아닌 무질서한 파편으로 파괴가 발생하거나 혹시 의도된 형태로 절단이 되어도 절단선 주변 좌우 약 20mm 범위에 해당하는 넓은 지역의 압축응력은 소실되어 강도가 저하하기 때문에, 일단 강화된 후에는 유리의 조성과 상관없이 원하는 크기 또는 형상으로의 절단이 곤란하다. 따라서 우선 필요한 크기 또는 형상으로 절단을 한 후 화학강화 처리를 해야 한다. 강화 이전에 유리를 절단하여 크기 또는 형상을 결정하는 것은 제한된 규모의 염 용액에 침지시키는 이온교환공정에는 유리하지만 최종제품인 터치스크린 등의 생산성 향상에는 장애가 되고 있다. 특히, 염 용액 침지에 의한 유리양면의 동시 화학강화는 유리의 일면에 대한 화학강화만을 필요로 하는 경우에는 매우 비경제적이다. 만약 대면적을 소유하는 유리가 유리의 양면뿐만 아니라 일면만 화학적으로 강화될 수 있고, 강화된 후에도 원하는 크기 또는 형상으로 정확하게 절단하는 것이 가능하다면, LCD용 기판유리가 높은 세대로 갈수록 LCD 모듈의 생산성 증가에 유효한 영향을 가져야 하듯이 터치스크린의 경우에도 이러한 유효한 영향을 가질 수 있을 것이다.On the other hand, chemically-reinforced glass has a large compressive stress that exists on the surface, so that the fracture is caused by disordered fragments instead of the intended form, or even if the cut is made in the intended form, it is about 20mm wide around the cutting line. Since the compressive stress in the area is lost and the strength is lowered, it is difficult to cut to the desired size or shape once it has been strengthened regardless of the composition of the glass. Therefore, it is necessary to first cut to the required size or shape and then chemically strengthen the treatment. Determination of the size or shape by cutting the glass prior to reinforcement is advantageous for the ion exchange process, which is immersed in a limited-sized salt solution, but hinders the productivity improvement of the final product, such as a touch screen. In particular, simultaneous chemical strengthening of both sides of glass by salt solution immersion is very uneconomical when only chemical strengthening of one side of glass is required. If the glass that owns the large area can be chemically strengthened not only on both sides but also on one side of the glass, and it is possible to cut precisely to the desired size or shape even after strengthening, the glass substrates for LCDs are increasing in the generation to generation. Just as it should have a valid effect on the increase, the touch screen may have this effective effect.
터치스크린용 박판유리의 화학강화와 관련한 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 제0630309호 "핸드폰 표시창용 박판 강화유리의 제조방법 및 그에 의해 제조된 핸드폰 표시창용 박판 강화유리", 대한민국 등록특허 제0659558호 "표시창용 강화유리의 제조장치", 대한민국 등록특허 제0864956호 "강화유리 제조장치 및 이를 이용한 강화유리 제조방법", 대한민국 등록특허 제0914628호 "강화유리 제조 장치", 대한민국 공개특허 제2010-0048206호 "화학강화를 이용한 강화유리의 제조방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 강화유리", 대한민국 등록특허 제0966025호 "디스플레이 화면보호용 강화유리필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 강화유리필름"등이 출원되었던 바, 위 기술들은 염 용액, 특히 KNO3용액에 박판유리를 침지시키는 습식방법에 의해 유리를 화학적으로 강화시키는 일반적인 제조공정에 관한 것으로서, 화학강화 방법에 촛점이 맞추어져 있을 뿐, 화학강화 후 절단을 가능하게 하는 기술내용에 관해서는 개시하고 있지 아니하다. As a related art related to chemical strengthening of thin glass for touch screens, Republic of Korea Patent No. 0630309 "Method of Manufacturing Thin Glass Tempered Glass for Cell Phone Display Window and Thin Film Tempered Glass for Cell Phone Display Window Made by It", Republic of Korea Patent No. 0659558 "Production apparatus for tempered glass for display window", Republic of Korea Patent No. 0864956 "Temperature glass manufacturing apparatus and method for manufacturing tempered glass using the same", Republic of Korea Patent No. 0914628 "Tempered glass manufacturing apparatus", Republic of Korea Patent Publication 2010-0048206 Korean Patent No. 0966025 "Method of manufacturing tempered glass film for display screen protection and tempered glass film manufactured therefrom" and the like It has been found that the above techniques chemically clean the glass by a wet method of immersing the thin glass in a salt solution, especially a KNO 3 solution. The present invention relates to a general manufacturing process for strengthening, focusing on a chemical strengthening method, and does not disclose any technical content that enables cutting after chemical strengthening.
또한, 대한민국 공개특허 제2010-0057594호에서는 "강화유리 기판 및 그 제조 방법"에 관하여 개시하고 있는 바, 위 기술은 Al2O3와 Na2O의 함유량을 적절히 조절하여 유리의 용융성과 염과의 이온교환 성능을 향상시키기 위한 것으로 유리의 조성과 유리의 성형방법에 관한 것일 뿐, 강화된 유리가 정밀하게 절단될 수 있도록 하는 기술과는 거리가 있다. In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 2010-0057594 discloses a "tempered glass substrate and its manufacturing method", the above technique is appropriately adjusted to the content of Al 2 O 3 and Na 2 O to the melting of the glass and salt and It is to improve the ion exchange performance of the present invention only relates to the composition of the glass and the molding method of the glass, there is a distance from the technology to enable the toughened glass to be precisely cut.
또한, 대한민국 등록특허 제0259382호, 제0468055호에서는 세라믹스 분말과 KNO3수용액으로 구성된 슬러리를 유리표면에 직접 피복 및 건조를 한 후 가열하여 이온교환을 시행하는 화학강화 기술이 각각 개시되고 있으나, 위 기술은 액체의 용융염에 침지시키는 대신에 ZnO분말을 함유한 슬러리 상태의 용융염을 유리표면에 피복시키는 화학강화 기술에 관한 것으로서, 피복 작업성 향상을 위하여 슬러리를 제조함에 있어 물과 ZnO분말을 첨가함으로써 오히려 K이온의 농도가 감소하여 이온교환의 활성도가 매우 낮을 것으로 예상되고, 피복시키는 구체적인 방법이 결여되어 있을 뿐만 아니라 강화 후 정밀하게 절단이 가능하도록 하는 기술을 의도하고 있지 아니하다.In addition, Korean Patent Nos. 0259382 and No. 0468055 disclose chemical chemical strengthening techniques that perform ion exchange by directly coating and drying a slurry composed of ceramic powder and KNO 3 aqueous solution on a glass surface, followed by heating. The technique relates to a chemical strengthening technique for coating a molten salt in a slurry state containing a ZnO powder on a glass surface instead of immersing it in a molten salt of a liquid. Rather, it is expected that the concentration of K ions will be reduced by the addition, so that the activity of ion exchange is very low, and there is no specific method of coating, and it is not intended to be able to precisely cut after strengthening.
또한, 대한민국 등록특허 제0792771호에서는 "화학강화 그래스 및 그 제조방법"에 관하여 개시하고 있는 바, 위 기술은 용융염에서 유리를 1차 침지시키고 이후, 보다 높은 온도에서 2차로 침지시키거나 유지함으로써 유리내부에 서로 상이한 두 개의 압축응력 패턴을 생성시킴으로써 강화 후에도 절단 가능한 것을 특징으로 하고 있다. 그러나 용융염에서 침지 후 이온교환시키는 방법을 사용함으로써 유리의 양면이 동시에 화학강화되는 비경제성이 나타나고 있으며, 특히 본 기술은 전이온도가 470℃이상 530℃이하인 소다석회규산염 유리에만 한정되어 있어서 전이온도가 550℃이상을 나타내는 이온교환 전용 알카리 알루미나 규산염 유리에는 적용할 수 없다는 문제가 있다. 아울러, 두 개의 압축응력 패턴을 생성시키기 위하여 두번의 공정을 수행해야 하는 공정상 다소 복잡성도 내포하고 있다. In addition, the Republic of Korea Patent No. 0792771 discloses a "chemically strengthened glass and its manufacturing method", the above technique by first immersing the glass in the molten salt and then by immersing or maintaining the secondary at a higher temperature It can be cut even after strengthening by creating two different compressive stress patterns inside the glass. However, by using ion exchange method after immersion in molten salt, the economical efficiency of chemically strengthening both surfaces of glass is shown. Especially, this technology is limited to soda lime silicate glass with transition temperature of 470 ℃ to 530 ℃. There is a problem that it is not applicable to ion-exchange alkali alumina silicate glass having a temperature of 550 ° C or higher. In addition, the process requires two steps to generate two compressive stress patterns.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 마스킹 과정을 통하여 유리표면의 전체가 아닌 일부, 즉 원하는 크기 또는 형상을 갖는 부분만 선택적으로 이온교환에 의하여 강화시킴으로써 강화 후에 이온교환이 약하게 진행되었거나 또는 전혀 진행되지 않은 유리 표면을 이용하여 소기의 크기 및 형상으로 절단 및 분할이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems described above, the present invention after the reinforcement by selectively reinforcing by ion exchange only a part of the glass surface, that is, the part having the desired size or shape through the masking process It is an object to allow cutting and dividing to a desired size and shape by using a glass surface that has undergone weak or no ion exchange.
또한, 본 발명은 유리 표면을 화학강화용 염이 도포되는 화학강화 영역과 상기 염이 도포되지 아니하는 비화학강화 영역으로 구획하고, 적절한 점성을 갖는 염 페이스트를 이용하여 실크스크린(silk screen) 또는 롤러코팅(roller coating) 방법을 이용하여 유리의 일면 또는 양면을 도포하여 건조 후 열처리를 통하여 유리표면에서 이온교환이 발생하도록 하는 매우 단순한 부분 건식 화학강화방법을 제공함을 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention partitions the glass surface into a chemically strengthened region to which the chemical strengthening salt is applied and a non-chemically strengthened region to which the salt is not applied, and silk screen or salt using a salt paste having an appropriate viscosity. Another object of the present invention is to provide a very simple partial dry chemical strengthening method in which ion exchange occurs on the glass surface through heat treatment after drying by coating one or both surfaces of the glass by using a roller coating method.
또한, 본 발명은 염 페이스트를 유리표면에 도포함에 있어 향후 이온교환이 약하게 또는 전혀 진행되지 않도록 예를 들어 격자무늬의 선 형태로 나타나는 비도포면을 유리표면의 일면 또는 양면에 체계적으로 남김으로써, 상기의 기술을 이용하여 대면적을 소유하는 유리가 화학적으로 강화된 후에도 원하는 크기 또는 형상으로 정확하게 절단될 수 있도록 하여, 유리의 절단 및 후가공에 의한 손실을 최소화하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention by applying a salt paste to the glass surface in the future, by leaving a non-coated surface, for example in the form of a lattice pattern on the one or both surfaces of the glass surface systematically so that ion exchange does not progress weakly or at all in the future, It is another object of the present invention to ensure that the glass, which possesses a large area, can be precisely cut to a desired size or shape even after being chemically strengthened, thereby minimizing the loss due to cutting and finishing of the glass.
또한, 본 발명은 염 용액 안에 유리를 침지시켜 이온교환을 하는 종래의 습식 강화방법은 염 용액의 농도변화를 별도로 관리하여야 하였으나, 이러한 염의 농도변화를 별도로 관리할 필요 없어 공정을 단순화하도록 할 수 있는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, in the present invention, the conventional wet strengthening method of ion exchange by dipping glass in a salt solution had to manage the concentration change of the salt solution separately, but it is possible to simplify the process because there is no need to manage the salt concentration change separately. For another purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유리의 이온교환에 의한 화학강화방법에 있어서, 유리의 화학강화 영역과 비화학강화 영역을 구획하기 위하여 염 페이스트 도포방법에 의하여 유리의 표면을 마스킹하는 단계; 및 상기 화학강화 영역에 염페이스트를 가하여 화학강화하는 단계;를 포함하여 구성되는 유리의 부분적인 화학강화 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chemical strengthening method by ion exchange of glass, the step of masking the surface of the glass by a salt paste coating method to partition the chemically strengthened region and the non-chemically strengthened region of the glass ; And chemically strengthening the salt paste by adding a salt paste to the chemically strengthened region.
상기 유리의 화학강화 영역은 유리의 전체 표면적 대비 50 ~ 99% 이며, 상기 화학강화 후, 적어도 하나 이상의 화학강화 영역으로 분할되도록 비화학강화 영역을 따라 상기 유리를 절단하도록 하는 것이 바람직하다.The chemically strengthened region of the glass is 50 to 99% of the total surface area of the glass, and after the chemical strengthening, the glass may be cut along the non-chemically strengthened region so as to be divided into at least one chemically strengthened region.
상기 마스킹하는 단계에서, 마스크는 독립된 다각형 또는 곡선형의 천공홀을 단위격자로 하는 격자무늬를 이루고, 상기 천공홀에 대응되는 유리의 영역을 화학강화 영역으로 한다.In the masking step, the mask forms a grid pattern having independent polygonal or curved perforated holes as unit grids, and the area of glass corresponding to the perforated holes is a chemically strengthened area.
상기 염을 가하여 화학강화하는 단계는, 염 페이스트를 화학강화 영역에 도포함으로써 수행되며, 상기 도포방법은 실크스크린 또는 롤러코팅방법에 의한다.The step of chemically strengthening by adding the salt is performed by applying a salt paste to the chemically strengthened region, and the coating method is by a silk screen or roller coating method.
상기 염은 상온에서 오일에 용해되어 페이스트가 되면서 유리의 전이온도 미만에서 액체로 용융되어야 하는데, 염 페이스트는 KNO3나 KCl 등의 염과 그 염을 쉽게 용해시키면서 유리표면에 대한 흡착성이 우수한 에탄올계 오일을 혼합매체로서 포함하는 것이 바람직하다. The salt is dissolved in oil at room temperature and becomes a paste to be melted as a liquid below the transition temperature of the glass. The salt paste is an ethanol system having excellent adsorption to the glass surface while easily dissolving salts such as KNO 3 or KCl and salts thereof. It is preferable to include the oil as a mixed medium.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기 유리의 부분적인 화학강화방법에 의해 제조되며, 화학강화 영역과 비화학강화 영역으로 구획되어 비화학강화 영역을 따라 절단가능하도록 구성되는 부분적으로 화학강화된 유리를 제공한다.In addition, the present invention is manufactured by the partial chemical strengthening method of the glass, in order to achieve the object as described above, is divided into a chemically strengthened region and a non-chemically strengthened region is configured to be cut along the non-chemically strengthened region Provide a partially chemically strengthened glass.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 실크스크린이나 롤러코팅 방법을 사용하여 KNO3 등의 염과 오일로 구성된 염 페이스트를 유리표면에 도포하되, 유리표면의 일부를 선택적으로 도포 및 이온교환 시킴으로써 강화 후에도 비도포면을 이용하여 유리의 절단이 가능하다는 효과가 있다. As described above, the present invention is applied to the glass surface by applying a salt paste composed of salts and oils such as KNO 3 and the like using a silk screen or roller coating method, by strengthening by selectively applying and ion exchange a portion of the glass surface There is an effect that the glass can be cut using an uncoated surface afterwards.
특히, 대면적의 박판유리를 강화시킨 후 원하는 크기 또는 형상으로 절단하는 것이 가능하기 때문에 양적인 측면에서 강화유리의 생산속도가 빠르고, 따라서 최종 제품인 터치스크린 등의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.In particular, since it is possible to cut the sheet glass of a large area and then cut into a desired size or shape, the production speed of the tempered glass is fast in terms of quantity, thus improving the productivity of the final product, such as a touch screen.
또한, 종래의 화학강화는 염 용액 안에 유리를 침지시키기 때문에 유리의 양면이 동시에 이온교환되어야 하나, 상기 염 페이스트에 의한 방법은 유리의 양면뿐만 아니라 일면만 선택하여 이온교환을 실시하는 경제적인 효과가 있다.In addition, since conventional chemical strengthening impregnates the glass in the salt solution, both surfaces of the glass must be ion exchanged at the same time.However, the salt paste method has an economic effect of performing ion exchange by selecting only one surface as well as both surfaces of the glass. have.
또한, 종래의 화학강화는 염 용액 안에 유리를 침지시켜 이온교환하는 습식 강화방법에 의존하고 있으나, 상기 염 페이스트에 의한 건식 강화방법을 사용하면 염 용액의 농도변화를 별도로 관리할 필요 없이 화학강화 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the conventional chemical strengthening relies on a wet strengthening method of ion exchange by dipping glass in a salt solution. However, when the dry strengthening method using the salt paste is used, a chemical strengthening process is not necessary to separately manage the concentration change of the salt solution. There is an effect that can be simplified.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의하여 유리의 표면을 격자무늬 형태가 구현되도록 염 페이스트를 이용하여 도포한 상태의 평면도,
도 2는 도 1의 정면도를 각각 나타낸다.1 is a plan view of a state in which the surface of the glass is applied using a salt paste so that the grid pattern form is implemented according to an embodiment of the present invention,
2 shows the front view of FIG. 1, respectively.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the preferred embodiments.
본 발명에서 지칭하는 화학강화 영역은 소기의 강도와 경도를 갖도록 화학적으로 강화되거나 강화될 영역으로 정의되고, 비화학강화 영역은 화학강화 영역으로부터 도출되는 강도와 경도보다 작은 강도 또는 경도를 갖는 영역으로서, 화학강화가 일어나지 않을 수도 있고, 화학강화가 발생하되, 화학강화 영역에 비하여 상대적으로 화학강화 정도가 약한 것일 수도 있으며, 화학강화 공정의 전후에 상관 없이 화학강화되는 영역 이외의 영역으로 정의된다. 이와 같은 정의는 특허청구범위에서도 동일하게 해석된다.The chemically strengthened region referred to in the present invention is defined as a region to be chemically strengthened or strengthened to have a desired strength and hardness, and the non-chemically strengthened region is a region having strength or hardness smaller than the strength and hardness derived from the chemically strengthened region. The chemical strengthening may not occur, the chemical strengthening may occur, but the degree of chemical strengthening may be relatively low compared to the chemical strengthening region, and is defined as a region other than the chemical strengthening region regardless of before and after the chemical strengthening process. Such definitions are also construed in the claims.
본 발명은 터치스크린 등에 적용하는 박판유리의 화학강화를 위해서, 유리를 먼저 화학강화 영역과 비화학강화 영역으로 구분하기 위한 마스킹 공정을 예를 들어 실크스크린이나 롤러코팅 방법에 의하여 수행하고, 동 방법을 사용하여 KNO3 등의 염과 오일 등으로 구성된 염 페이스트를 유리의 적어도 일면에 도포하되, 유리 원판의 크기와 터치스크린에 적용될 강화유리의 크기를 고려하여 유리 일면의 전체 면적 대비 50 ~ 99%의 면적에 걸쳐서 화학강화를 위한 도포가 수행되도록 하며, 비도포면은 예를 들어 1 ~ 10mm 선 폭 또는 그들로 구성된 격자무늬 형태로 남는다. In the present invention, for the chemical strengthening of thin glass applied to a touch screen, etc., a masking process for first classifying the glass into a chemically strengthened region and a non-chemically strengthened region is performed by, for example, a silkscreen or roller coating method. Apply salt paste consisting of salts and oils such as KNO 3 to at least one surface of the glass, using 50 ~ 99% of the total surface area of the glass in consideration of the size of the glass disc and the size of the tempered glass to be applied to the touch screen The application for chemical strengthening is carried out over the area of, with the uncoated surface remaining for example in the form of a line width of 1 to 10 mm or a grid consisting of them.
여기서, 상기 격자무늬는 독립된 다각형 또는 곡선형의 천공홀을 단위격자로 하며, 위 천공홀은 화학강화 영역이 된다. Here, the lattice pattern is an independent polygonal or curved perforated hole as a unit grid, and the perforated hole is a chemically strengthened region.
또한, 마스킹 후에 마스킹을 고려하지 않고 유리 전체면을 도포하거나 마스킹된 부분 이외에만 도포할 수 있으며, 이와 같은 도포 방식은 특별히 한정되지는 아니한다. 또한 유리의 일면을 마스킹하거나 양면을 모두 마스킹하거나 마스킹의 영역 또한 별도로 한정되지 않는다. 또한 실크스크린, 롤러코팅 방법 이외에도 유리의 표면에 화학강화를 위한 물질의 도포가 가능한 방법이라면 그 외의 방법을 사용할 수도 있다.In addition, after masking, the entire surface of the glass may be applied or only the part other than the masked portion may be applied without considering the masking. Such a coating method is not particularly limited. In addition, masking of one surface of the glass, masking both surfaces, or the area of the masking is not particularly limited. In addition to the silk screen and roller coating methods, other methods may be used as long as the method of chemically strengthening the surface of the glass is possible.
이와 같은 도포 면적이 유리 일면의 전체면적의 50% 미만이면 선 폭이 최대 10mm보다 크기 때문에 절단에 의한 유리손실이 상당히 발생하여 비경제적이며, 도포면적이 99%를 초과하면 선 폭이 최소 1mm미만이 되어 정확한 유리의 절단이 곤란하다. 따라서, 위와 같은 도포면적은 위 상한과 하한에서 그 임계적 의의를 갖는다.If the coating area is less than 50% of the total area of one glass, the line width is larger than 10mm, so the glass loss caused by cutting is considerably inexpensive, and if the coating area exceeds 99%, the line width is less than 1mm. This makes it difficult to cut the glass accurately. Therefore, such an application area has a critical meaning at the upper and lower limits.
유리표면에 도포된 염 페이스트가 건조된 후 유리의 전이점에 의존하여 400 ~ 550℃의 범위에서 열처리하며, 이에 의해 오일은 연소되면서 염 페이스트가 도포된 유리표면에서 이온교환이 발생하고, 따라서 이온교환 전에 비해 표면의 압축응력이 500 ~ 700배 정도 증가하기 때문에 유리는 강화된다. 그러나 페이스트가 도포되지 않은 예를 들어 1 ~ 10mm 좁은 선폭, 즉 화학강화 영역간의 간격을 이루는 부분은 열처리과정에서 용융된 염의 유동성 영향으로 이온교환이 약간 발생할 수도 있으나, 생성된 압축응력은 이온교환 전에 비해 약 1 ~ 1.5배 정도이기 때문에 화학강화 이후라도 이러한 면을 이용하여 유리를 절단할 수 있다는 것에 본 발명의 특징이 있다.The salt paste applied to the glass surface is dried and then heat-treated in the range of 400 to 550 ° C. depending on the transition point of the glass, whereby the oil is burned and ion exchange occurs on the glass surface to which the salt paste is applied, thus ions The glass is strengthened because the compressive stress on the surface increases by 500 to 700 times compared to before changing. However, in the case where the paste is not applied, for example, a narrow line width of 1 to 10 mm, that is, a space between the chemically strengthened regions, ion exchange may occur slightly due to the fluidity effect of the molten salt during the heat treatment process. It is a feature of the present invention that the glass can be cut using such a surface even after chemical strengthening because it is about 1 to 1.5 times as compared.
특히, 종래의 화학강화는 제한된 용기에 담겨있는 일정한 부피의 염 용액 안에 유리를 완전히 침지시켜 이온교환하는 습식 강화방법에 의존하고 있기 때문에 유리의 양면이 동시에 강화되며 이온교환 과정에서 발생하는 염 용액의 농도를 주기적으로 관리하고 보충해야 하는 번거로움이 있으나, 본 발명에서와 같이 미리 제조된 염 페이스트에 의한 건식 강화방법을 사용하면 유리의 양면은 물론 일면만을 선택하여 그 면만을 부분적으로 강화시키면서 화학강화 공정을 단순화 시킬수 있는 장점이 있다.In particular, the conventional chemical strengthening relies on the wet strengthening method of ion exchange by completely immersing the glass in a constant volume of salt solution contained in a limited vessel, so that both sides of the glass are simultaneously strengthened and the salt solution generated in the ion exchange process Although it is cumbersome to periodically manage and replenish the concentration, the dry strengthening method using a salt paste prepared in advance, as in the present invention, selects both sides of the glass and only one side and partially strengthens the side while chemically strengthening. There is an advantage to simplify the process.
이에 본 발명자는 박판유리의 화학강화 공정을 고려하여 KNO3 등의 염과 오일로 구성된 염 페이스트를 제조하고, 실크스크린 또는 롤러코팅법을 이용하여 선택적으로 유리표면에 도포하여 열처리를 시행함으로써 강화 후에도 원하는 크기 또는 형상으로 유리의 절단이 가능하였다. Therefore, the present inventors have prepared a salt paste composed of salts and oils such as KNO 3 in consideration of chemical strengthening process of thin glass, and selectively applied to the glass surface using a silk screen or roller coating method to perform heat treatment even after strengthening. Cutting of the glass to the desired size or shape was possible.
이하, 본 발명을 실시 예 및 비교 예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples as follows, but the present invention is not limited by the Examples.
[실시예][Example]
100㎛ 전후로 분쇄한 KNO3 및 KCl분말과 오일을 혼합하여 유리표면 도포에 적절한 200dPas의 점도 범위에 맞는 페이스트를 제조한 후, 유리표면에 대한 선택적인 도포 또는 프린트가 가능하도록 제작한 마스킹 실크스크린을 사용하여 두께 2mm 유리의 양면에 동일하게 격자무늬 형태의 선 폭을 제외한 모든 표면에 도포를 하였다. 여기서 상기 오일은 바람직하게는 에탄올계 오일을 사용한다. 이와 관련하여 격자무늬 형태를 도 1의 평면도 및 도 2의 정면도에 각각 나타내었다. 여기서 도면부호 A는 도포면, B는 비도포면, C는 유리를 각각 의미한다.KNO 3 and KCl powder pulverized around 100㎛ was mixed with oil to prepare a paste that meets the viscosity range of 200dPas suitable for glass surface application, and then the masking silk screen manufactured to enable selective application or printing on glass surface It was applied to all surfaces except the lattice-shaped line width on both sides of 2 mm thick glass. Herein, the oil is preferably an ethanol-based oil. In this regard, the lattice pattern is shown in a plan view of FIG. 1 and a front view of FIG. 2, respectively. Reference numeral A denotes an coated surface, B denotes an uncoated surface, and C denotes a glass.
여기서, 상기 화학강화영역간의 간격 즉, 선폭은 3mm와 5mm로 조절하였다. 이와 같이 염 페이스트를 도포하고, 약 50 ~ 100℃의 오븐에서 페이스트를 건조시키고 이온교환을 위하여 420 ~ 520℃의 온도에서 180 ~ 480분간 유지한 후 상온으로 서서히 냉각시키고 물로 유리표면을 세척함으로써 화학강화 과정을 완료하였다. Here, the interval between the chemically strengthened areas, that is, the line width was adjusted to 3mm and 5mm. The salt paste is applied in this way, the paste is dried in an oven at about 50 to 100 ° C., maintained at a temperature of 420 to 520 ° C. for 180 to 480 minutes for ion exchange, then slowly cooled to room temperature and washed with a glass surface with water. The consolidation process was completed.
이 때, 상기 이온교환을 위한 열처리 온도범위는 염의 용융온도보다 높고 유리의 전이온도보다 낮아야 하는데, 염의 용융온도보다 낮으면 이온교환이 거의 일어나지 않으며 유리의 전이온도보다 높으면 이온교환에 의해 발생한 압축응력이 풀어지는 현상이 발생한다.At this time, the heat treatment temperature range for the ion exchange should be higher than the melting temperature of the salt and lower than the transition temperature of the glass. If the salt is lower than the melting temperature of the salt, ion exchange hardly occurs. This loosening phenomenon occurs.
각 실시예에 대한 화학강화를 위한 공정항목 및 강화 후 응력상태와 절단결과를 [표 1]에 나타내었다.Process items for the chemical strengthening and stress state after the strengthening and cutting results for each example are shown in [Table 1].
[표 1]에서 유리내부 압축응력은 유리단면을 대상으로 표면응력계 또는 바비네트보정판을 이용하여 측정하였고, 강화 후 유리의 절단은 실시예의 경우 염 페이스트가 도포되지 않은 선폭(비도포면, 즉 비화학강화 영역)을 대상으로 다이아몬드 휠 절단기를 사용하여 금을 새긴 후 실시하였으며, 비교예의 경우 임의의 표면을 선택하여 실시하였다.In Table 1, the compressive stress inside the glass was measured by using a surface stress gauge or a barbecue compensator on the glass cross section, and the glass was cut after strengthening in the case of the line width (non-coated surface, that is, non-coated) in the case of Examples. Chemically strengthened region) was carried out after the gold was carved using a diamond wheel cutter, and in the case of the comparative example, an arbitrary surface was selected.
[표 1]의 비교예 1은 격자무늬 형태의 비도포면 없이 소다석회규산염 유리의 모든 표면에 염 페이스트를 도포하여 이온교환을 거친 경우이며, 비교예 2는 종래의 방법에 따라서 소다석회규산염 유리를 염 용액에 침지하여 이온교환을 시킨 경우이고, 비교예 3은 알카리 알루미노 규산염 유리를 염 용액에 침지하여 이온교환을 시킨 경우이다. 실시예 1 내지 4는 소다석회 규산염 유리 또는 알카리 알루미노 규산염 유리를 대상으로 염 페이스트를 이용하여 격자무늬 형태의 비도포면을 생성시킨 후 이온교환 열처리를 시킨 경우이다.Comparative Example 1 in Table 1 is a case in which the salt paste is applied to all surfaces of the soda lime silicate glass without an uncoated surface in the form of a lattice pattern and subjected to ion exchange, and Comparative Example 2 is a method for preparing soda lime silicate glass according to a conventional method. It is a case where ion exchange is carried out by immersing in a salt solution, and the comparative example 3 is a case where ion exchange was carried out by immersing alkali aluminosilicate glass in a salt solution. Examples 1 to 4 are cases in which a lattice-shaped uncoated surface is produced by using a salt paste on soda-lime silicate glass or alkali aluminosilicate glass, followed by ion exchange heat treatment.
[표 1]의 강화유리의 특성을 실시예와 비교예를 비교하면서 살펴보면 다음과 같다.Looking at the characteristics of the tempered glass of [Table 1] comparing the Examples and Comparative Examples as follows.
1. 실시예의 경우, 유리의 도포면 내부에 발생하는 압축응력은 유리의 종류, 이온교환 온도 및 시간에 따라서 다르며 강화 전에 비해 약 500 ~ 700배 정도 증가함을 보이고 있고 압축응력의 크기는 비교예와 유사한 값을 나타내고 있다. 1. In the case of the embodiment, the compressive stress generated inside the coated surface of the glass varies depending on the type of glass, ion exchange temperature and time, and is about 500 to 700 times higher than before the tempered glass. Similar values are shown.
2. 실시예의 경우, 3 ~ 5 mm 선폭의 비도포면은 주변의 용융된 염의 유동에 의해 이온교환이 어느 정도 발생할 수 있지만 생성된 압축응력의 크기는 도포면의 0.2 ~ 0.3% 정도로 매우 낮았다. 이와 같은 염의 유동은 비도포면에 대한 제2마스킹 공정 등 추가공정을 통하여 방지할 수도 있으나, 염의 유동에 의해서도 화학강화가 되는 정도가 매우 미미하므로 위와 같은 추가공정은 반드시 필요한 것은 아니다.2. In the case of Example, the uncoated surface of the 3 to 5 mm line width may have some degree of ion exchange due to the flow of molten salt around, but the magnitude of the generated compressive stress was very low, 0.2 ~ 0.3% of the coated surface. Such salt flow may be prevented through an additional process such as a second masking process on the uncoated surface, but the additional process as described above is not necessary because the degree of chemical strengthening is very small even by the flow of salt.
3. 실시예의 경우, 화학강화 후 비도포면을 이용하여 유리를 원하는 크기로 절단할 수 있었으나, 비교예의 경우 원하는 크기를 벗어나 부정확하게 절단되거나 무질서하게 파괴되었다.3. In the case of Example, the glass could be cut to the desired size using a non-coated surface after chemical strengthening, but in the case of the Comparative Example, the glass was incorrectly cut out or broken randomly.
따라서 염 페이스트를 이용하여 유리표면의 일부에 도포하여 선택적으로 강화시키는 본 발명에 의한 건식 화학강화 방법은 강화 후에도 비도포면을 이용하여 원하는 크기 또는 형상으로 절단가공이 가능하도록 하는 작용효과를 제공하며, 이는 비교예를 통해서는 전혀 구현될 수 없는 본 발명의 특징이라 할 것이다.
Therefore, the dry chemical strengthening method according to the present invention by applying a salt paste to a part of the glass surface and selectively strengthening provides an effect of enabling the cutting process to a desired size or shape using an uncoated surface even after strengthening. This will be a feature of the present invention that can not be implemented at all through a comparative example.
상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예가 설명되었으나, 본 발명이 당 업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이처럼 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위 안에 속하고, 이러한 실시예들로 특허청구범위가 한정 해석되어서는 아니된다 할 것이다.While specific embodiments of the invention have been described as described above, it will be apparent that the invention may be modified and practiced by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or point of view of the present invention, and such modified embodiments are within the claims of the present invention, and the claims should not be construed as limited to these embodiments. Will be done.
A : 도포면 B : 비도포면
C : 유리A: coated surface B: uncoated surface
C: glass
Claims (4)
유리의 화학강화 영역과 비화학강화 영역을 구획하기 위하여 염 페이스트 도포방법에 의하여 유리의 일면 또는 양면을 마스킹하는 단계; 및
상기 화학강화 영역에 염 페이스트를 가하여 화학강화하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유리의 부분적인 화학강화 방법.In the chemical strengthening method by ion exchange of glass,
Masking one or both sides of the glass by a salt paste coating method to partition the chemically and non-chemically strengthened regions of the glass; And
Chemically strengthening by adding a salt paste to the chemically strengthened region;
Partial chemical strengthening method of the glass, characterized in that comprising a.
상기 유리의 화학강화 영역은 유리의 일면 전체 표면적 대비 50 ~ 99% 이며, 상기 화학강화 후, 적어도 하나 이상의 화학강화 영역으로 분할되도록 비화학강화 영역을 따라 상기 유리를 절단하도록 하는 것을 특징으로 하는 유리의 부분적인 화학강화 방법.The method of claim 1,
The chemically strengthened region of the glass is 50 to 99% of the total surface area of one surface of the glass, and after the chemical strengthening, the glass is cut along the non-chemically strengthened region to be divided into at least one or more chemically strengthened regions. Partial chemical strengthening method.
상기 마스킹하는 단계에서, 마스크는 독립된 다각형 또는 곡선형의 천공홀을 단위격자로 하는 격자무늬를 이루고, 상기 천공홀에 대응되는 유리의 영역을 화학강화 영역으로 하는 것을 특징으로 하는 유리의 부분적인 화학강화방법.The method of claim 1,
In the masking step, the mask forms a grid pattern having independent polygonal or curved perforated holes as unit grids, and the chemically strengthened area of the glass corresponding to the perforated holes is a chemically strengthened area. How to strengthen.
상기 염 페이스트는 에탄올계 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리의 부분적인 화학강화 방법.The method of claim 1,
Wherein said salt paste comprises an ethanol-based oil.
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