KR100874251B1 - 적층 유리판의 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이후 작업을 위해 적층 유리판을 처리하는 방법에 관한 것으로, 유리판은, 특히 80℃ 이상의 온도가 되는 높은 열적 응력을 거치고, 이는 유리판이 열적 조절을 거치게 함으로써, 유리판이 적어도 1시간의 총 시간 동안 최대 150℃의 온도로 점진적으로 가열된다. 본 발명은, 한 가지 작업을 포함하는 처리를 거치게 되어 있는 적층 유리판을 제조하는데 유용한데, 상기 작업 중, 유리판은 적어도 80℃의 온도가 되고, 가소성 물질의 오버 몰딩 또는 사출성형 공정을 거치게 된다.
Description
본 발명은 적층 창유리 (laminated glazing) 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 창유리가 적어도 80 또는 100℃의 온도로 처리되는 이후 작업을 예상하여 적층 창유리를 처리하는 방법에 관한 것이다.
창유리를 개조하거나 설치하는 여러 방법 중에서, 몇 가지 방법은 창유리, 또는 이중 일부를 약 80 내지 100℃ 또는 그 이상의 높은 온도가 되도록 하는 단계를 필요로 한다. 이는, 예를 들어 본래 위치에 형성되어 있거나 창유리에 뜨거운 상태로 공급된 플라스틱 피팅 (plastic fitting)을 창유리가 갖추고 있는 경우이다.
특히, 프로파일 부품 (profiled element) (특히, 창유리의 바깥 둘레 주변의)을 생산하기 위해 오버몰딩 (또는 캡슐화) 기술이 사용되는데, 이 프로파일 부품은 창유리 바깥 둘레의 적어도 일부의 둘레를 지나 창유리의 적어도 한 면에 부착된다. 창유리, 또는 창유리의 적어도 일부는, 생산하고자 하는 부품의 프로파일과 일치하는 구멍이 있는 몰드에 위치하고, 용융 플라스틱 또는 반응 조성물 중 어느 한 가지인 몰딩재가 몰드 안으로 주입된다.
용융된 재료의 점도와 관련된 원인이거나, 조성물의 반응성 (열 공급을 필요로 하거나, 이와 달리 열을 발생할 수 있는)과 관련된 원인인가에 관계없이, 유리는 일반적으로 몰드에서 주입 순환 시간 (흔히 몇 분간 지속됨) 동안 고온(적어도 약 100℃)에 노출된다.
단일체 창유리 (monolithic glazing)의 경우 잘 조절되는 이 기술은, 적층 창유리에 적용하고자 할 경우 몇 가지 어려운 점을 제기한다.
적층 창유리는 열가소성 중간층 막으로 결합되어 있는 적어도 두 장의 유리판 결합물로 이루어진다.
캡슐화된 적층 창유리를 제조할 경우, 몰드를 빠져나가는 제품의 실질적인 부분은, 적층 구조 안에 형성된 기포 형태로 적층 창유리 안에 결점을 갖는다. 이 기포의 개수는 창유리 표면 1cm2 당 눈에 보이는 기포가 약 50 내지 200개로 매우 많을 수 있다.
이러한 기포가 형성되는 메커니즘은 아직 완전하게 이해되지 않지만, 이러한 메커니즘이 열적으로 활성화되고, 기포의 외형이 오버몰딩 작업 중 몰드에서 우세한 온도 조건과 직접적으로 관련되어 있다는 것은 확실하다.
따라서, 80 또는 100℃ 또는 그 이상에서의 열 공정을 필요로 하는 임의의 처리 (즉, 개조 또는 설치 작업)는 완제품에서 이와 동일한 종류의 결점을 만들 수 있다는 점을 주목해야 한다.
이 문제를 해결하는 한 가지 수단은 처리 (즉, 개조 또는 설치 방법)를 적절 히 조절하는데 있을 수 있지만 (즉, 예를 들어 캡슐화 도구를 적절히 조절), 이러한 접근은 어려워 보이고, 다른 무엇보다 이미 개발되어 있는 산업 공정을 무너뜨릴 수 있기 때문에 비용이 많이 든다.
따라서, 열 응력 작업의 상류 단계에 있는 이러한 문제에 대한 해결책 (즉, 창유리 자체에 적용될 수 있는 해결책)을 찾는 것이 바람직할 것이다.
이것이 본 발명이 이루고자 하는 목적이다.
이를 위해, 본 발명의 주제는, 창유리가 특히 적어도 80℃의 온도, 특히 적어도 100℃의 온도에서 실질적인 열적 응력 단계를 거치는 이후 작업(subsequent operation in which the glazing will be subjected to substantial thermal stressing)을 예상하여, "적어도 1시간, 특히 적어도 4시간의 전체 시간 동안 최대 150℃의 온도까지 점진적으로 가열되는 열적 조절(thermal conditioning) 단계"를 거치는 적층 창유리를 처리하는 방법이다.
발명자는 전혀 예상치 않게, 적층 창유리의 종래 열적 조절이 조절 조건에서, 적층 창유리가 상술한 바와 같은 열적 응력 단계를 이후 거칠 경우, 기포의 형성 메커니즘을 억제할 수 있다는 사실을 발견했다.
본 발명에 기재된 열적 조절 공정은 두 가지 기본적인 파라미터, 즉 온도의 증가 속도와 처리 온도에 노출된 시간을 기준으로 한다.
따라서, 본 발명은,
한편, 적층 창유리에 대한 급작스러운 열의 유입은 기포를 생성하고, 창유리의 실제 온도가 공지된 한계값 (창유리가 그대로 유지되는 것으로 추정되는 값)에 도달하지 않는 경우에도 기포를 생성하며,
다른 한편, 점진적인 가열은 이것만으로는 기포의 발생을 일으키지 않을 뿐만 아니라, 충분히 길기만 하다면, 훨씬 더 격렬한 열적 조건에서도 창유리의 이후 강도에 긍정적인 영향을 갖는다는 사실을 밝혔다.
다른 이로운 파라미터는 다음 작업 전의 휴지 시간이다.
이는 또한 단순히 가정이지만, 본 발명에 따른 열적 조절은, 적층 창유리 내에, 열가소성 중간층 막을 변하게 해서, 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 한 시간 이상의 최소 가열 시간이 필요하다는 사실은, 이러한 변화가 느린 반응 속도론에 의해 지배된다는 것을 믿게 한다.
본 발명에 따라, 창유리는 점진적으로 처리 온도가 되고, 즉, 창유리는 챔버에 직접 위치하거나 처리 온도의 물질과 직접 접하지 않고, 오히려 적절한 (무한하지 않은) 온도 증가 속도, 바람직하게는 10℃/분 미만의 온도 증가 속도로 가열된다.
창유리는 약 80 내지 140℃, 특히 90 내지 140℃, 특히 100 또는 110 내지 140℃의 온도 범위까지 점진적으로 가열되는 것이 유리하다. 이러한 범위 내에서, 적층 조립체의 기체 발생에 대한 저항성은 온도 증가에 따라 크게 증가한다. 약 90 내지 110℃의 처리 온도인 경우, 일반적으로 충분한 효율이 얻어진다.
이러한 처리 결과는 또한 가열 시간을 연장함으로써 향상된다.
가열 프로그램은 단일 온도 증가 속도로, 또는 서로 다른 온도 증가 속도를 특징으로 하는 여러 단계 (각각의 단계는 10℃/분 미만이 바람직할 정도로 적당함)로, 점진적이고 연속적으로 온도가 증가하는 단계로 구성될 수 있다.
유리한 변형예에 따라, 가열 프로그램은, 최대 150℃ 이하의 처리 온도 (T1)까지 온도를 점진적으로 증가시키는 단계와, 150℃ 이하의 각 처리 온도 (Ti) (i는 0이 아닌 정수)에서 적어도 하나의 온도 유지 단계를 포함한다. 각 처리 온도 (Ti)는 80 내지 140℃, 특히 90 내지 140℃ 또는 100 내지 140℃의 범위 내에서 선택되는 것이 유리하다.
온도 유지 단계가 여러 개인 경우, 이러한 단계는 온도가 증가하거나 감소하는 (온도 증가 또는 감소 속도는 10℃/분 미만이 바람직함) 중간 단계를 통해 분리될 수 있다.
총 가열 시간은 16시간 이하인 것이 유리하다. 이는, 가열 시간이 16시간 이상인 경우, 기포를 생성하지 않으면서 열적 응력을 견디기 위한 적층 창유리의 능력에 큰 향상이 관찰되지 않기 때문이다.
유리한 실시예에 따라, 열적 조절은, 가열 후, 창유리가 처리 온도 또는 최종 처리 온도 미만의 온도 (T2)로 냉각되고, 선택적으로 이 온도에서 유지되는 단계를 포함한다.
사실상, 가열 후 적층 창유리의 휴지 시간 (짧은 휴지 시간이 바람직함)은 열적 응력을 견딜 수 있도록 적층 창유리의 특성을 크게 향상시키는 것으로 관찰되었다. 온도 (T2)로 냉각시키는 것은 신속하거나 점진적일 수 있다.
T2는 실온, 즉 약 15 내지 30℃인 것이 바람직하다.
그러나, 창유리의 더 낮은 온도로의 냉각과, 이 온도에서의 선택적인 유지가 지나치게 길어지는 것은 바람직하지 않다. 사용 전 임계 열 조건에서 너무 오랫동안 유지된 창유리의 경우 기포 현상의 증가가 관찰되는데, 이는 열적 조절과 연관된 변화가 적어도 부분적으로 가역적일 수 있기 때문이다. 이것은, 온도(T2)로 유지 시간 (t2)이 1 내지 7시간, 특히 1 내지 4시간이기 때문이다.
본 발명에 따른 공정은 어떠한 종류의 적층 유리에도 적용된다. 이 유리는, 가장 일반적으로는 적어도 두 장의 플로트 유리판으로 이루어지는데, 각 유리판의 두께는 적어도 1mm, 유리하게는 1 내지 4mm, 특히 적어도 2mm이고, 특히 폴리(비닐부티랄) (PVB), 태양광선 차단층(PVB)을 포함한 PVB/PET 삼중층 (PET는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 나타냄)과 같이 PVB를 주성분으로 하는 다층 복합체, 또는 특히 에틸렌과 비닐 단위체를 주성분으로 한 비닐 공중합체, 비닐리덴 플루어라이드 또는 비닐 아세테이트 중에서 선택된 물질로 제조된 반투명의 열가소성 막으로 결합되었다. 일반적으로, 적층 창유리의 적어도 한 장의 구성요소 중 적어도 한 면에는 여러 가지 기능성 층들이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 창유리의 제조 공정은, 몇 분 동안 창유리에 열적으로 응력을 가하는 단계 (특히, 창유리가 적어도 80 또는 100℃의 온도가 되도록 하는 작업을 포함)가 공동으로 있는 여러 개의 공정을 통해 적층 창유리를 제조하는데서 그 용도를 발견할 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 처리 공정은, 오버몰딩 작업을 위한 창유리를 제조하기 위한 것일 수 있다.
이 공정의 열 조건은 오버몰딩된 물질에 따라 다를 수 있지만, 창유리에 대한 실질적인 열적 응력을 항상 필요로 한다.
따라서, 폴리(염화비닐) (PVC) 또는 열가소성 올레핀 (TPO) 또는 열가소성 엘라스토머 (TPE)와 같은 열가소성 물질을 오버몰딩하기 위해, 열적으로 활성화될 수 있는 접착 프라이머가 창유리에 놓인다. 따라서, 프라이머를 활성화시키기 위해 약 80 내지 120℃의 온도로 가열된 창유리를 "냉간" (즉, 실온) 몰드의 구멍에 넣은 다음, 약 180℃ 온도의 용융 플라스틱을 주입했다. 필수적으로 창유리는 열적 응력을 일으키는 주입 물질과 접한다.
에틸렌/프로필렌/디엔 고무 (EPDM)와 같은 교차결합성 엘라스토머를 오버몰딩하기 위해, 창유리를, 약 160 내지 200℃의 온도로 가열된 몰드의 구멍에, "냉간" (즉, 실온) 상태로 넣은 다음, 약 80 내지 100℃ 온도의 플라스틱을 주입한다. 이러한 경우, 열적 응력을 일으키는 것은, 고온 몰드와 접한 다음, 상기 물질과 접하는 창유리이다.
마지막으로, 반응 조성물을 오버몰딩하기 위해서는, 폴리우레탄의 반응 주입 몰딩 (RIM)의 경우에서와 같이, 창유리를, 약 80 내지 100℃의 더 적절한 온도로 가열된 몰드의 구멍에, "냉간" (즉, 실온) 상태로 넣은 다음, 발열 반응 효과로 최대 약 120℃까지 온도가 증가할 수 있는 조성물을 주입한다. 이러한 경우, 열적 응력을 일으키는 것은 창유리와 접한 상기 물질의 가열이다.
본 발명에 따른 공정은 또한 다른 기술에도 적용할 수 있는데, 이 기술에서, 프로파일 부품은, 특히 한 가지 성분의 폴리우레탄 또는 열가소성 엘라스토머를 사출성형함으로써, 창유리 표면에 사출성형을 통해 놓인다. 이 공정은, 창유리의 국한된 부분에, 추가 또는 교체 부품을 오버몰딩함으로써 사출성형 프로파일의 면을 새롭게 하는 작업을 더 포함할 수 있다.
앞에서 명시한 바와 같이, 차후의 개조 작업을 수행하기 전 24시간 미만으로 열적 조절을 수행하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 처리 공정은, 개조작업을 수행하는 작업자의 전제사항에 따라 수행된 해당 공정의 예비 단계로 결합될 수 있다.
다음 예들은 본 발명을 예시한다.
2.1mm 플로트 유리/ 0.76mm PVB 중간층/ 2.1mm 플로트 유리의 구조를 갖는 적층 창유리로, 각 면이 5cm인 정사각형 시험편을 만들고, 이 시험편은
- 오븐에서 실온으로부터 온도 (T1)까지 10℃/분 미만의 온도 증가 속도로 가열하는 단계와,
- 시간 (t1) 동안 온도 (T1)로 유지하는 단계와,
- 실온으로 냉각하고, 총 1.5시간 동안 이 온도에서 유지하는 단계의
열적 조절을 거쳤다.
조절 후, 시험편을 180℃의 온도로 가열된 플레이트에 놓았다. 에너지 유입 이 매우 빨라서 온도 증가 속도는 무한한 것으로 간주될 수 있다.
적층 구조물 내부에 기포가 발생한 것이 관찰되었고, 이후 첫 번째 기포가 생긴 시간 (tB)이 측정되었다.
열적 조절을 거치지 않은 대조 표준 시험편 (control specimen)도 또한 이 시험을 거쳤다.
T1과 t1을 변화시켜 얻은 결과가 아래 표 1에 나타나 있다.
| T1(℃) | t1(h) | tB(s) | |
| 대조 표준 | 없음 | 없음 | 30 |
| 본 발명에 따른 시험편 | 100 | 4 | 150 |
| 〃 | 100 | 16 | 500 |
| 〃 | 100 | 24 | 500 |
| 〃 | 110 | 16 | 170 |
| 〃 | 110 | 24 | 270 |
| 〃 | 120 | 4 | 130 |
| 〃 | 120 | 16 | 240 |
| 〃 | 120 | 24 | 290 |
| 〃 | 130 | 4 | 130 |
| 〃 | 130 | 16 | 400 |
| 〃 | 130 | 24 | 360 |
자동차 창유리를 위한 산업 생산 조건에서 캡슐화 시도가 수행되었다. 오버몰딩 물질은 EPDM이므로, 캡슐화 기술은, 적층 창유리를 약 180℃의 고온 몰드에 넣는 단계와, 몰드를 막는 단계와, 고압으로 물질을 주입하는 단계와, EPDM 물질을 경화시키기 위해 고온 몰드에서 조립체를 90 내지 180초 동안 유지시키는 단계와, 몰드를 여는 단계와, 캡슐화 부분의 몰드를 제거하는 단계로 이루어졌다. 이 순환 시간은, 창유리의 일부 (특히 몰드와 접한 바깥 둘레)가 몰드 온도와 가까운 온도( 즉, 180℃)가 되는 1분 30초 내지 2분을 포함해서, 약 3분이다. 창유리는,
- 10℃/분의 속도로 100℃까지 온도를 증가시키는 단계와,
- 16시간 동안 온도를 유지하는 단계와,
- 냉각시키고, 캡슐화 전 1시간 30분 동안 실온으로 유지하는 단계의 열적 조절을 거쳤다.
이러한 조건에서, 적층 구조물 내에 기포가 전혀 생기지 않으면서, 창유리가 성공적으로 캡슐화되었다.
이와 동일한 조건에서, PVB/PET 다층 중간층 막을 구비한 적층 창유리에, 다른 일련의 캡슐화 시도가 수행되었다.
온도(T1)를 변화시켜 얻은 결과가 아래 표 2에 나타나 있다.
| T1(℃) | t1(h) | tB(s) | |
| 대조 표준 | 없음 | 없음 | 30 |
| 본 발명에 따른 시험편 | 80 | 16 | 150 |
| 〃 | 90 | 〃 | 170* |
| 〃 | 100 | 〃 | 230 |
| 〃 | 110 | 〃 | 270 |
| 〃 | 120 | 〃 | 3000 |
*:온도가 160℃인 몰드에서 캡슐화를 수행할 경우, 기포가 나타나는 시간은 600s로 증가한다.
180℃의 몰드에 넣기 전 110℃에서 처리한 창유리의 휴지 시간이 늘어날 경우, 기포가 나타나는 시간은 150h의 휴지 시간 동안 약 80s로 급감한다.
이러한 시도로부터, 적층 창유리 가열에 의한 기포의 발생은 본 발명에 의한 공정을 통해 몇 분 동안 지연될 수 있음이 분명하다.
16시간 동안 연장된 유지 시간은 4시간의 유지 시간보다 바람직하지만, 유지 시간을 24시간으로 연장하는 것이 일반적으로 필요하지 않다. 또한, 이렇게 얻어진 결과는 처리 온도가 증가할 경우 실질적으로 향상된다.
보다 구체적으로, 본래 위치에 형성된 가소성 부품을 적층 창유리에 설치하는 것에 관한 상기 설명은 제한적이지 않고, 본 발명은 이와 다른 많은 종류의 열적 응력 조건을 거친 적층 창유리에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 적층 창유리 제조시, 창유리 안에 기포가 생기지 않도록 제조하기 위한 제조 분야에 사용된다.
Claims (12)
- 창유리가, 적어도 80℃의 온도에서(at a temperature) 열적 응력 단계를 거치는 이후 작업(subsequent operation)에서 적층 창유리 안의(in the laminated glass) 기포 형태의 결함(the defects in the form of bubbles)을 방지하는 것(inhibiting)을 예상하여, 적층 창유리를 처리하는 방법으로서,1시간 이상(at least 1 hour)의 전체 시간 동안 최대 150℃의 온도까지 가열되는 열적 조절 단계를 거치는, 적층 창유리를 처리하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 전체 시간은 4시간 이상인 것을 특징으로 하는, 적층 창유리를 처리하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 온도 증가 속도는 10℃/분 미만인 것을 특징으로 하는, 적층 창유리의 처리 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 창유리는 80 내지 140℃의 온도 범위까지 가열되는 것을 특징으로 하는, 적층 창유리의 처리 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가열은, 150℃ 이하의 처리 온도 (T1)까지 온도를 증가시키는 단계와, 150℃ 이하의 처리 온도 (Ti)에서 온도 유지 단계를 포함하고, 상기 처리 온도 (Ti)의 첨자(suffix)인 i는 0이 아닌 정수인 것을 특징으로 하는, 적층 창유리의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 창유리는 1시간 이상(at least 1 hour) 16시간 이하의 총 시간 동안 가열되는 것을 특징으로 하는, 적층 창유리의 처리 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열적 조절은, 1 내지 7시간 (t2) 동안, 상기 창유리가 15℃ 내지 30℃의 온도 (T2)로 냉각되고, 이 온도에서 t2 시간 동안 유지되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 창유리의 처리 방법.
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