JP5747310B2 - パターンド強化ガラス製造装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、強化ガラス製造装置に関し、より詳細には、表面のパターン形成と共に加熱されたガラス基板の内外部の温度差を最大に大きくして、急冷却を通じて強化がより完全になされるようにするパターンド強化ガラス製造装置及び方法に関する。

一般的に、強化ガラスは、通常のガラス基板に比べて圧力及び温度の変化に対する強度が格段に高く、小さな粒の形に割れて破片による危険性が少ないことにより、太陽電池やディスプレイ装置、自動車、建築物等に広く使用されている。

強化ガラスは、通常のガラス基板をヒーティングチャンバで６００〜９００℃前後に加熱した後、移送手段を介して冷却チャンバへ移動させた後、加熱されたガラス基板の上下部から空冷装置のエアーノズルを介して空気を噴射させることにより、加熱されたガラスの表面温度を２００〜４００℃程度まで急速に冷却させる。これによって加熱されたガラスの表面層に圧縮応力を残留させることにより、強度が通常のガラス基板に比べて格段に強化される。

しかし、従来の強化ガラス製造装置においては、大気の空気を直接吸引してガラスに噴射させる空冷装置を介して冷却させるために、強化ガラスの強度を高めるのにその限界がある。強化ガラスの強度は、加熱されたガラスを急速度で冷却させるほど高くなるが、従来は、常温の空気を介して冷却が行われるため、加熱されたガラスが徐々に冷却される。これにより、強化が不完全になされ、また製品の不良率が高くなるが、このような現象は、大気の温度が高くなる夏の季節により深刻に発生するという問題点があった。

一方、強化ガラスのうち、ガラスの表面にパターンが転写された太陽電池のカバーガラスやプライバシーガラスの場合、従来は、パターンの形成工程と強化工程が別個に行われることにより、パターン形成後にガラス強化工程での運送及びガラス強化のための再加熱が必要となり、そうしたことによるエネルギー及び時間の損失や工程の複雑化という短所があった。

本発明は、前記のような問題点を解決しようとするために提案されたものであり、本発明の目的は、表面のパターン形成と共に加熱されたガラス基板の内外部の温度差を最大に大きくし、急冷却を通じて強化がより完全になされるようにするためのパターンド強化ガラスの製造装置及び方法を提供することである。

本発明の他の目的は、強化ガラスの製造時間と生産効率を高めることができる強化ガラスの製造装置及び方法を提供することである。

前記のような目的を達成するために、本発明の一様相に係る強化ガラス製造装置は、強化させようとするガラス基板を加熱させる加熱部と、加熱部によって加熱されたガラス基板の表面にパターンを形成するパターン形成部と、ガラス基板を冷却させる冷却部とを含む。また、さらに、パターン形成部でパターンが形成されたガラス基板の内部温度を上昇させる誘電加熱部を含むことができる。

本発明の付加的な様相に係る強化ガラス製造装置は、移送部を含み、移送部は、ガラス基板の下から上へ空気を注入して、ガラス基板を上に浮上させる空気注入部を含むことを特徴とする。

前記のような構成によれば、本発明の強化ガラス製造装置は、加熱部と、加熱部によって加熱されたガラス基板の表面にパターンを形成するパターン形成部と、誘電加熱部と、誘電加熱部によって内部温度が上昇したガラス基板を冷却させる冷却部とを含んで具現されることにより、表面のパターン形成と共に加熱されたガラス基板の内外部の温度差を最大に大きくし、急冷却を通じて強化がより完全になされるようにする有用な効果がある。

また、本発明に係る強化ガラス製造装置は、加熱部、パターン形成部及び冷却部を含んで具現されることにより、表面のパターン形成と共にガラスの強化を同時に実行することができ、強化ガラスの製造時間と生産効率を高めることができる有用な効果がある。

本発明に係る強化ガラス製造装置を説明するための例示図である。 図１におけるパターン形成部を説明するための例示図である。 本発明に係る強化ガラス製造装置において、ガラス基板の内部及び表面温度を、製造工程別に測定した結果である。 本発明に係る強化ガラス製造方法に関するフローチャートである。

以下、添付された図面を参照しつつ前述した、そして追加的な様相について、後述する好適な実施例を通じて、本発明を当業者が容易に理解し、再現することができるよう、詳細に説明することとする。

図１は、本発明に係る強化ガラス製造装置を説明するための例示図であり、図２は、図１におけるパターン形成部を説明するための例示図である。

図１に示したところのように、本発明に係る強化ガラス製造装置１００は、大きく、加熱部１２０と、パターン形成部１３０と、冷却部１５０とを含んで具現される。図１の強化ガラス製造装置は、移送部１１０及び誘電加熱部１４０をさらに含む。

移送部１１０は、強化させようとするガラス基板１を移送する。図１には、移送部１１０がローラーを含むものを例示しているが、本発明はこれに限定されず、本発明に係る強化ガラス製造装置１００は、ガラス基板１の表面が非接触の方式によって移送されるように具現することができる。

ローラーを使用したガラス基板移送装置の場合、ガラス基板１の表面とパターン転写ローラー面とが接触する過程において、ガラス基板１の表面が損傷するという問題点があった。たとえば、ヒーティングチャンバのように、高温環境でガラス基板１を移送する際にローラーを利用する場合、ガラス基板１の撓みや弛み、スクラッチ、波模様の溝（別名、ローラーウェーブ）等、外形の変形が生じ得る。

移送部１１０は、空気を利用してガラス基板１を空中浮揚させる基板浮揚部を含んで具現することができる。基板浮揚部は、ガラス基板１に空気を供給する空気供給部を含んで具現することができる。

加熱部１２０は、移送部１１０によって移送されるガラス基板１を加熱させる。たとえば、加熱部は、ガラス基板を軟化点以上の温度にまで急速加熱することができる。加熱部１２０においてガラス基板１に熱を加えると、表面温度が内部温度よりも高い。これにより、ガラス基板１の表面にパターン転写が可能な程度の温度が形成される。

加熱部１２０は、赤外線（ＩＲ）ヒーター又は電気発熱体により具現することができる。赤外線ヒーターは、一例として、近赤外（ＮＩＲ）ランプ又は中赤外線（ＭＩＲ）ランプにより具現することができる。近赤外線（ＮＩＲ）ランプは、０．８〜１．５μｍの有効波長帯のエネルギーのみを放射して乾燥するランプであり、空気を温めずに赤外線のみを提供する。中赤外線（ＭＩＲ）ランプは、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、携帯電話等に用いられるフィルム及びガラス、塗料等の乾燥に使用される高効率ランプであり、乾燥時間及び効率が良い。中赤外線（ＭＩＲ）ランプは、従来の温度制御方式とは異なり、実際に塗料や製品が効率的に吸収できる２〜６μｍの有効波長帯のエネルギーのみを放射して乾燥する。

パターン形成部１３０は、加熱部１２０によって加熱されたガラス基板１の表面にパターンを形成する。一例として、図２に示したところのように、パターン形成部１３０は、パターンが形成されたパターン転写ローラー１３１，１３２と遮断膜１３３，１３４を含んで具現することができる。遮断膜１３３，１３４は、加熱部１２０と誘電加熱部１４０との間の空気の流入を遮断する役割をする。パターニング過程において、ガラス基板の表面及び内部の温度の均質化がなされる。

誘電加熱部１４０は、ガラス基板１の内部温度を上昇させる。誘電加熱部１４０は、高周波電極１４１，１４２を具備する。誘電加熱部は、マイクロ波、ラジオ波等を利用してガラス基板を誘電加熱することができる。

冷却部１５０は、誘電加熱部１４０によって内部温度が上昇したガラス基板を急冷却させる(500 ~ 800 w/m2K)。冷却部１５０は、一例として、冷却された圧縮空気を供給する空気圧縮部と、空気圧縮部から供給される圧縮空気を噴射ノズルへ案内する空気供給管と、微噴霧（ｗａｔｅｒ−ｍｉｓｔ）を発生させる微噴霧（ｗａｔｅｒ−ｍｉｓｔ）発生部と、微噴霧（ｗａｔｅｒ−ｍｉｓｔ）発生部で発生した微噴霧（ｗａｔｅｒ−ｍｉｓｔ）を噴霧ノズルへ案内する微噴霧供給管を含んで具現することができる。ここで、微噴霧（ｗａｔｅｒ−ｍｉｓｔ）発生部は、水槽から水を略超音波で振動分離して微噴霧（ｗａｔｅｒ−ｍｉｓｔ）を発生させることができる。

図３は、本発明に係る強化ガラス製造装置において、ガラス基板の内部及び表面温度を、製造工程別に測定した結果である。

図３において、Ａは、ガラス基板をローディングする製造過程、Ｂは、ガラス基板を加熱する過程、Ｃは、ガラス基板の表面にパターンを形成する過程、Ｄは、ガラス基板に高周波誘電加熱をする過程、Ｅは、ガラス基板を急冷却させる過程である。

ＢとＣを見ると、ガラス基板の外側温度は、内部温度よりも高い。すなわち、ガラス基板表面にパターンの転写が可能な程度の温度が形成されることを知ることができる。これに対し、ガラス基板に高周波誘電加熱をする製造過程であるＤを見ると、ガラス基板の内部温度は、外部温度よりも高い。これにより、ガラス基板の内外部の温度差を最大に大きくし、急冷却を通じて強化をより完全に行うことができる。

図４は、本発明に係る強化ガラス製造方法に関するフローチャートである。

図示したところのように、本発明に係る強化ガラス製造方法は、まず、ローディングされたガラス基板を移送する（Ｓ４０１）。ガラス基板は、移送ローラー、コンベヤーベルトのような接触方法により具現することもでき、空気を利用してガラス基板を空中浮上させて移送する非接触方式により具現することもできる。

その後、移送されたガラス基板を加熱する（Ｓ４０２）。このとき、ガラス基板に熱を加えると、表面温度が内部温度よりも高い。これにより、ガラス基板表面にパターンの転写が可能な程度の温度が形成される。ガラス基板の加熱は、赤外線（ＩＲ）ヒーター又は電気発熱体により具現することができる。

その後、加熱されたガラス基板の表面に、パターンが形成されたパターン転写ローラーを利用してパターンを形成する（Ｓ４０３）。

その後、高周波誘電加熱を通じて、パターンが形成されたガラス基板の内部温度を表面温度よりも上昇させる（Ｓ４０４）。

その後、ガラス基板をクエンチング（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）させる（Ｓ４０５）。

これまで、本明細書においては、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に理解し、再現することができるよう、図面に示した実施例を参考に説明してきたが、これは、例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の実施例から多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができよう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付された特許請求の範囲によってのみ定められるべきであろう。

１００ 強化ガラス製造装置
１１０ 移送部
１２０ 加熱部
１３０ パターン形成部
１３１，１３２ パターン転写ローラー
１４０ 誘電加熱部
１４１，１４２ 高周波電極
１５０ 冷却部

Claims (9)

1. 加熱部においてガラス基板の表面温度を内部温度よりも高くなるように前記ガラス基板を加熱するステップ；
   パターン形成部において前記加熱されたガラス基板の表面にパターンを形成するステップ；
   誘電加熱部において前記パターンが形成されたガラス基板を誘電加熱するステップ；及び、
   急冷却部において前記ガラス基板を急冷却するステップ；
   を含み、
   前記パターン形成部が、前記加熱部と前記誘電加熱部との間の空気の移動を遮断する遮断膜を含むことを特徴とするパターンド強化ガラス製造方法。
2. 前記誘電加熱ステップは、前記ガラス基板の内部温度を表面温度よりも上昇させるために前記ガラス基板を高周波誘電加熱することを特徴とする、請求項１記載のパターンド強化ガラス製造方法。
3. 前記ガラス基板を空中浮揚させて移送することを特徴とする、請求項１記載のパターンド強化ガラスの製造方法。
4. 前記加熱ステップは、前記加熱部において、赤外線（ＩＲ）ヒーター又は電気発熱体のうち少なくともいずれか一つによって前記ガラス基板を加熱するステップであることを特徴とする、請求項１記載のパターンド強化ガラスの製造方法。
5. ガラス基板の表面温度を内部温度よりも高くなるように前記ガラス基板を加熱させる加熱部；
   前記加熱部によって加熱された前記ガラス基板の表面にパターンを形成するパターン形成部；
   前記パターン形成部によって前記パターンが形成された前記ガラス基板を誘電加熱する誘電加熱部；
   前記誘電加熱部により誘電加熱された前記ガラス基板を急冷却させる急冷却部；
   を含み、
   前記パターン形成部が、前記加熱部と前記誘電加熱部との間の空気の移動を遮断する遮断膜を含むことを特徴とする請求項１記載のパターンド強化ガラスの製造に用いるパターンド強化ガラス製造装置。
6. 前記誘電加熱部は、前記ガラス基板の内部温度を表面温度よりも上昇させるための高周波誘電加熱部であることを特徴とする、請求項５記載のパターンド強化ガラス製造装置。
7. 前記パターンド強化ガラス製造装置は、前記ガラス基板を移送するための移送部を含み、
   前記移送部は、ガラス基板を空中浮揚させる基板浮揚部；
   を含むことを特徴とする、請求項５記載のパターンド強化ガラス製造装置。
8. 前記加熱部が、
   赤外線（ＩＲ）ヒーター又は電気発熱体のうち少なくともいずれか一つにより具現されることを特徴とする、請求項５記載のパターンド強化ガラス製造装置。
9. 前記パターン形成部が、
   パターンが形成されたパターン転写ローラー；
   を含むことを特徴とする、請求項５記載のパターンド強化ガラス製造装置。

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