KR101050084B1 - 강화 유리를 생산하기 위해 유리를 동시에 가열 및냉각하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

강화 유리를 생산하기 위해 유리를 동시에 가열 및냉각하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템 및 방법으로서, 적어도 미리 정해진 제 1 온도까지 유리 시트를 예열하는 단계를 포함한다. 이 시스템 및 방법은 또한 적어도 미리 정해진 제 2 온도까지 가열하기 위하여 유리 시트에 무선-주파수 에너지(radio-frequency energy)를 인가하는(applying) 단계와 유리 시트를 강화처리하기 위하여 적어도 미리 정해진 제 3 온도까지 유리 시트의 적어도 하나의 외면를 냉각시키는 단계를 포함한다.

Description

강화 유리를 생산하기 위해 유리를 동시에 가열 및 냉각하기 위한 시스템 및 방법{System and method for simultaneously heating and cooling glass to produce tempered glass}
관련 출원(들)에 관한 상호참조사항
본 특허출원을 위해 발명의 명칭이 "강화 유리(tempered glass)를 제조하기 위해 유리를 동시에 가열 및 냉각하기 위한 시스템"으로서 2001년 9월 19일 제출되어 계류중인 미국 예비특허출원 제60/323,223호를 원용한다(claims benefit).
1. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 강화 유리, 더욱 상세하게는, 강화 유리를 생산하기 위해 유리를 동시에 가열 및 냉각시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
2. 종래 기술의 설명
강화처리된 또는 열처리된 유리는, 일반적으로 대체로 유리의 연화점(softening point) 또는 그 위의 온도까지 가열하고, 갑작스럽고 신속히 급냉시켜 (quench), 압축 응력을 준(prestressed) 유리[예를 들어 서냉(annealed) 유리 또는 일반(ordinary) 유리]로 정의된다. 강화처리 공정은, 서냉 또는 일반 유리와 비교하여 부가적인 강도, 열응력 저항성(resistance to thermal stress), 내충격성을 갖게 하는 매우 바람직한 상태의 유도 응력(induced stress)을 갖는 강화 유리를 생산한다.
강화처리 공정에서 채용된 기본 원칙은 유리-표면 및 유리-모서리 압축의 초기 조건을 만드는 것이다. 이 조건은 먼저 유리를 가열하고 그 다음에 신속하게 유리의 표면을 급냉함(quenching)에 의해 달성된다. 그러한 가열 및 급냉은 유리의 중심 두께부를 유리의 표면에 비해 고온으로 둔다. 중심 두께부가 냉각(cool)됨에 따라, 표면이 압축된다. 풍압, 나는 물체 충격(missile impact), 열응력(thermal stress), 또는 다른 작용 하중(applied loads)이, 유리를 파쇄할 수 있기 위해서는 이 압축을 먼저 이겨내야만 한다.
가열 단계에 관하여, 강화처리될 유리 시트를 가열하기 위하여 노(hearth) 또는 유리용융로(lehr)를 사용하는 것이 공지되어 있다. 일반적으로, 유리용융로는 연속 롤러식(continuous roller-type)이거나, 고정 롤러식(fixtured roller-type)이거나, 또는 가스식(gas-type)인 노(furnace)이다. 예를 들어, 가스식 유리용융로는, 복수의 복사형 히터(radiant heaters)내에 위치한 복수의 블록들(blocks)을 가진다. 전형적으로, 유리 시트는, 그것이 종래의 복사열, 대류열, 및 전도열에 의해 가열되는 유리용융로의 내부에 놓여진다. 이 유리 시트는, 그 성형 범위(forming range)의 온도에 도달하기 위하여 유리 시트의 열 전도성에 달려있는 미리 정해진 속도로 위의 블록들을 따라서 이동한다. 그러한 온도에 도달되었을 때(예를 들어 약 1200℉), 유리 시트는 미리 정해진 형상의 블록들로 형성된다.
일단 성형되면, 유리 시트는 신속히 공기-급냉되는데(air-quenched), 유리 시트에 기류(air stream)를 가하는 것이 전형적이다. 기류는 고정되거나, 왕복운동하거나, 또는 회전하는 노즐들의 배열(arrays)로 구성될 수 있다. 유리 시트의 양 표면으로부터 열을 균일하게 뽑아내고(extract)[불균일한 열 추출은 휘거나 뒤틀리게 할 수도 있다] 유리 시트의 여전히-뜨거운 중심부에 의한 유리 표면의 재가열을 방지하기에 충분할 정도로 오래 냉각을 지속하는 것이 중요하다. 유리 시트가 약 400℉ 내지 600℉의 온도까지 낮추어질 때 안정된 냉 상태(quenched condition)가 된다.
위에 설명된 유리용융로가 잘 동작하더라도, 유리용융로는 유리 시트가 미리 정해진 속도로 가열되도록 하기에 충분할 만큼 길어야만 한다는 단점이 있다. 이 길이는 넓은 바닥 공간(floor space), 에너지 소모, 및 비용을 필요로 한다.
이러한 단점을 극복하기 위한 최근의 접근법은, 종래의 수단에 의해 대체로 그 연화 온도 또는 그 위의 온도까지 예열된 유리 시트를 신속하게 그리고 효율적으로 가열하기 위하여 [2 GHz 내지 40 GHz 범위의 주파수의] 마이크로파 에너지를 채용하는 것이다. 이러한 접근법은, 그 기술내용이 본 명세서의 참고문헌이 되는, 보아즈(Boaz)의 미국 특허 제5,782,947호 및 제5,827,345호에 더 충분히 설명되어 있다.
보아즈의 미국 특허 제5,782,947호는, 유리 시트의 성형을 위해 미리 정해진 제 1 온도까지 유리 시트를 가열하는 단계와, 미리 정해진 제 2 온도까지 가열하기 위하여 유리 시트에 마이크로파 에너지를 인가하는(applying) 단계를 포함하는 유리를 가열하기 위한 방법을 개시한다. 보아즈의 미국 특허 제5,782,947호에 설명된 방법의 한가지 장점은, 유리용융로의 길이가 축소되어, 바닥 공간이 줄어들고 성형된 유리 시트의 처리량(속도 및 수득율)이 증가한다는 것이다.
보아즈의 미국 특허 제5,827,345호는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하는 방법에 관한 것으로서, 그 방법은 유리 시트를 적어도 미리 정해진 제 1 온도까지 가열하는 단계와, 적어도 미리 정해진 제 2 온도까지 가열하기 위하여 유리 시트에 마이크로파 에너지를 인가하는 단계와, 유리 시트를 미리 정해진 형상으로 성형하는 단계와, 그리고 유리 시트를 강화처리시키기 위하여 유리 시트의 적어도 하나의 외면을 적어도 미리 정해진 제 3 온도까지 냉각하는 단계를 포함한다. 보아즈의 미국 특허 제5,827,345호에 설명된 방법의 한가지 장점은 상대적으로 얇은 유리 시트(예를 들어, 두께가 0.125 인치보다 얇게)가 강화처리될 수 있다는 것이다. 더욱 상세하게는, 유리 시트의 중심부가 마이크로파 에너지에 의해 가열되는 동안, 유리 시트의 외면은 냉각되고, 이에 따라 유리 시트의 중심부와 외면 사이에 원하는 온도 차이(differential) 또는 온도 기울기(gradient)가 만들어진다.
보아즈의 미국 특허 제5,782,947호 및 제5,827,345호에 설명된 방법이 유리-강화처리 기술에서 상당한 진보를 나타내기는 하나, 이러한 방법들은 개시된 마이크로파-에너지 레벨[즉, 2 GH 내지 40 GH의 주파수 범위를 갖는]을 긴 생산 기간에 걸쳐 발생시키고 유지하는데 상대적으로 비용이 많이 소요된다는 단점이 있다. 게 다가, 그러한 고 주파수 마이크로파 에너지 레벨의 사용은, 종래의 생산 설비 설치(production facility setting)에 조작상의 문제점들(operational problems)을 제공한다.
그러므로, 강화 유리, 특히 상대적으로 얇은 강화 유리의 생산을 용이하게 하기 위하여 유리 시트의 중심부와 유리 시트의 외면 사이에 원하는 온도 차이 또는 온도 기울기를 유지하면서 강화처리 공정의 가열 단계 동안에 유리를 신속하고, 효율적으로 그리고 저렴하게 가열하기 위한 시스템 및 방법의 필요성이 업계에서 대두되었다.
발명의 요약
따라서, 본 발명은 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템 및 방법으로서, 유리 시트를 적어도 미리 정해진 제 1 온도까지 예열하는 단계를 포함한다. 이 시스템 및 방법은 또한 유리 시트를 적어도 미리 정해진 제 2 온도까지 가열하기 위하여 유리 시트에 무선-주파수 에너지를 인가하는 단계와 그리고 유리 시트를 강화처리시키기 위하여 유리 시트의 적어도 하나의 외면을 적어도 미리 정해진 제 3 온도까지 냉각시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 장점은 강화 유리를 생산하기 위하여 유리를 동시에 가열 및 냉각하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다는 것이다. 본 발명의 다른 장점은 이 시스템 및 방법이 상대적으로 얇은 강화 유리를 생산하기에 특히 유용하다는 것이다. 본 발명의 또 다른 장점은 이 시스템 및 방법이, 종래의 수단에 의해 대체로 그 연화 온도 또는 그 위의 온도까지 예열된 유리를 신속하게, 효율적으로, 그리고 저렴하게 가열하기 위하여 무선-주파수 에너지를 사용한다는 것이다. 그와 동시에, 가열된 유리는, 유리의 중심부와 유리의 외면 사이에 원하는 온도 차이 또는 온도 기울기를 유지하기 위해 냉각되며, 중심부가 외면의 온도보다 더 높게 된다. 이처럼 처리된 유리는 이어서 강화 유리를 생산하기 위하여 급냉된다. 본 발명의 다른 장점은, 이 시스템 및 방법이, 가열된 유리의 급냉을 위해 압축 공기를 덜 사용하여(using less compress air) 일반적인 두께, 예를 들어, 0.1875 인치의 유리를 강화처리하는데 사용될 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 특성 및 장점들은, 첨부된 도면을 참고로 한 다음의 설명을 읽은 후에 쉽게 그리고 더 잘 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른, 강화 유리 시트(tempered-glass sheet)를 성형하는(forming) 방법의 흐름도이다.
도 2는, 본 발명에 따른, 강화 유리 시트를 성형하는 시스템의 부분(fragmentary) 정면도이다.
도 3은, 선행 기술의 강화처리 기술에 따라 가열된, 상대적으로 얇은 유리 시트의 중심부와 외면 사이의 온도 차이의 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 시스템 및 방법에 따라 동시에 가열되고 냉각된, 상대적 으로 얇은 유리 시트의 중심부와 외면 사이의 온도 차이의 그래프이다.
도 5는, 도 2 강화처리-유리 시트를 만들기 위한 본 발명에 따른 시스템의 다른 실시예의 부분 정면도이다.
바람직한 실시예(들)의 설명
도 1에 있어서, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 본 발명에 따른 방법의 하나의 실시예가 도시되어 있다. 도면에 도시되고 아래에 설명된 방법은 유리 시트와 관련하여 사용되었으나, 이 방법은 여하한 적절한 유리 대상물에도 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이 방법은, 유리 시트를 대체로 그 연화 온도 또는 그 위의 온도까지 예열하는 제 1 단계(10)를 포함하는데, 상기 연화 온도는 일반적으로 약 900℉ 내지 약 950℉의 범위에 있다. 이 예열 단계는 적외선 에너지로 가열하는 단계를 포함하는 종래의 여러 방법으로 수행될 수 있다.
이 방법은, 유리 시트를 처리하기 위하여 유리 시트의 적어도 한 쪽의 외면을 냉각시키는 동안 동시에 예열된 유리 시트를 무선-주파수 에너지로 가열하는 제 2 단계(20)를 포함한다. 예를 들어, 유리 시트를 향한(directed) 하나 또는 그 이상의 기류가 적어도 하나의 외면을 냉각시키기 위해 사용될 수 있다. 유리 시트의 두개의 주된 외면들이 냉각되는 것이 바람직하다. 또한, 무선-주파수 에너지가 예열된 유리 시트를 약 1150℉ 내지 약 1250℉의 범위에 있는 그 성형 온도까지 가열 하는 것이 바람직하다. 나아가, 무선-주파수 에너지는 약 0.1 GHz 내지 약 2.0 GHz 보다 낮은 주파수로 유지되며, 0.4 GHz의 주파수로 유지되는 것이 바람직하다.
유리 시트의 표면을 냉각하는 목적은, 그 중심부와 표면 사이에 원하는 온도 차이 또는 온도 기울기를 유지하는 것, 즉 유리 시트의 중심부의 온도가 그 외면보다 높은 온도를 갖게 하는 것이다.
이 방법은 강화 유리 시트를 생산하기 위하여 처리된(가열된) 유리 시트를 종래의 방법으로 급냉시키는 제 3 단계 (30)를 포함한다. 그러한 하나의 방법은 하나 또는 그 이상의 기류를 처리된-유리 시트에 인가하는 것이며, 그 기류를 그 두 개의 주된 외면으로 향하게 하는(direct) 것이 바람직하다. 또한, 처리된 유리 시트의 온도는, 급냉 공정동안에 약 400℉ 내지 약 600℉의 범위내 또는 더 낮은 온도까지 낮추어지는 것이 바람직하다. 급냉 공정 이후에, 강화 유리 시트는 추가로, 예를 들어 실온까지, 냉각될 수 있다.
도 2에 있어서, 유리 시트(102)를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 본 발명의 방법과 관련하여 사용하기 위한, 본 발명에 따른 시스템(100)의 하나의 실시예가 도시되어 있다. 이 시스템(100)은 주로 세 개의 부(sections): 즉, 하나의 예열부(104)와; 하나의 가열/냉각부(106)와; 그리고 하나의 급냉부(quenching section)(108)를 포함한다. 예열부(104)와 가열/냉각부(106)와 급냉부(108)가 서로 접하고 있는(in abutting relationship) 것으로 도시되어 있으나, 상기 부들(104, 106, 및 108)은 또한 통로(passageways), 터널(tunnels,), 도관(conduits), 관(tubes) 및/또는 기타 적절한 구조에 의해 분리시킬 수 있는 것으로 생각되어야 한 다.
예열부(104)[유리용융로, 노, 오븐, 또는 기타 적절한 장치]의 목적은 유리 시트(102)의 온도를 대체로 유리 시트(102)의 연화 온도 또는 그 위의 온도까지 상승시키는 것이며, 상기 연화 온도는 일반적으로 약 900℉ 내지 약 950℉의 범위가 전형적이다. 유리 시트(102)를 특정 방향으로 이동시키기 위해 원하는 방향으로 회전하고 선택적으로 동작가능한 일련의 롤러(112)위의 예열부(104)로 유리 시트(102)가 도입됨에 따라 적어도 하나의 열원(110)[예를 들어 적외선-열 램프]이 유리 시트(102)의 위 및/또는 아래에 위치되는 것이 바람직하다. 유리 시트(102)가 예열부(104)를 거쳐 전진함에 따라 열원(110)이 유리 시트(102)를 균일하게 가열하는 것이 바람직하다. 예열된 유리 시트(102a)는, 예를 들어 자동차용 바람막이 유리(도시되지 않음)와 같은, 그러나 그에 한정되지 않는, 임의의 수의 형상과 구성으로 성형될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예열부(104)에는 또한, 예열부(104)내의 온도 레벨을 유지하기 위하여, 유리 시트(102)가 예열부(104)에 들어오려고 할 때 열리고, 유리 시트(102)가 예열부(104)로 일단 들어오면 닫히도록 선택적으로 동작가능한 제 1 옵션 도어 시스템(114a)이 설치될 수 있다. 나아가, 예열부(104)에는 또한, 예열부(104)내의 온도 레벨을 유지하기 위하여 예열된 유리 시트(102a)가 가열/냉각부(106)로 들어오려고 할 때 열리고, 예열된 유리 시트(102a)가 일단 가열/냉각부(106)로 들어오면 닫히도록 선택적으로 동작가능한 제 2 옵션 도어 시스템(114b)이 설치될 수 있다.
가열/냉각부(106)[예를 들어, 유리용융로, 로, 오븐, 또는 기타 적절한 장 치]의 목적은, 예열된 유리 시트(102a)의 적어도 하나의 표면을 동시에 냉각하는 동안 예열된 유리 시트(102a)의 온도를 일반적으로 약 1150℉ 내지 약 1250℉의 범위인 그 성형 온도까지 상승시키는 것이다. 가열 단계는 예열된 유리 시트(02a)에 무선-주파수 에너지를 가함에 의해 완수된다.
예열된 유리(102a)를 특정 방향으로 이동시키기 위하여 원하는 방향으로 회전하는 선택적으로 동작가능한 일련의 롤러(112)위의 가열/냉각부(106)로 예열된 유리(102a)가 도입됨에 따라 일반적으로 도면부호 116로 표시된 적어도 하나의 무선-주파수 에너지원이 예열된 유리 시트(102a)의 위 및/또는 아래에 위치되는 것이 바람직하다. 무선-주파수 에너지원(116)은, 그로부터 예열된 유리 시트(102a)를 향해 뻗어있는 복수의 전극들(120)을 갖는 하나의 버스 바(118)를 포함한다. 각 전극(120)의 말단부(122)는 예열된 유리 시트(102a)의 주된 외면과 가능한 한 가까우면서도 접촉하지 않는 상태로(as closely as possible to and in non-contacting relationship) 위치된다.
예열된 유리 시트(102a)가 가열된 유리 시트(102b)를 형성하기 위하여 가열/냉각부(106)를 통해 전진함에 따라 무선-주파수 에너지원(116)이 예열된 유리 시트(102a)를 균일하게 가열한다. 무선-주파수 에너지는 약 0.1 GHz 내지 약 2.0 GHz로 유지되며, 0.4 GHz로 유지되는 것이 바람직하다.
처리된 유리 시트(treated glass sheet)(102b)를 형성하기 위하여 에열된 유리 시트(102a)가 무선-주파수 에너지원에 의해 가열되는 동안, 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)의 중심부와 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)의 두 개의 주된 외면들 사이에 원하는 온도 차이(differential) 또는 온도 기울기(gradient)를 유지하기 위하여, 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)의 적어도 하나의 외면-바람직하게는, 두 개의 주된 외면들-이 동시에 냉각된다. 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)의 중심부는 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)의 외면보다 더 높은 온도를 갖는다. 냉각 단계는 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)에 적어도 하나의 기류(129)를 인가함으로써 완수된다. 상기 가열 단계 및 냉각 단계가 결합(combination)되어 처리된 유리 시트(102b)를 성형함에 유의해야 한다.
냉각 단계는 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)에 적어도 하나의 기류 또는 압축 공기(129)를 인가함으로써 완수되는 것이 바람직하다. 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)가 가열/냉각부(106)를 통해 전진함에 따라 특히, 일반적으로 도면부호 124로 표시된 적어도 하나의 냉각 시스템이 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)의 위 및/또는 아래에 위치된다. 이 냉각 시스템(124)은, 적어도 하나의 노즐(128), 바람직하게는 복수의 노즐들(128)을 통해 분배되는 압축공기(129)의 하나의 공급원(126)을 포함한다. 이 노즐들(128)은 고정되거나, 왕복운동하거나, 또는 회전하는 노즐들의 하나 또는 그 이상의 배열(arrays)로 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 다른 실시예에 있어서, 전극들(120)은, 관형 부재들 또는 관형부들(121)로 만들어질 수 있고, 이러한 관형부들(121)은 동시 냉각 효과를 일으키기 위해 그들을 통과할 압축 공기를 위한 적어도 하나의 중공(123)을 갖는다. 이 관형부들(121)은 롤러들(112) 사이에 그리고 유리 시트(102)의 위와 아래에 위치된다.
이 시스템(100)은 상대적으로 얇은 유리 시트(102)[예를 들어, 0.125 인치의 두께]를 강화처리하기 위하여 사용될 수 있다. 이 시스템(100)은 또한 급냉을 위해 덜 압축된(less compressed) 공기를 사용하여 상대적으로 일반적인 두께의 유리 시트(예를 들어, 0.375 인치 또는 그 이상의 두께)을 강화처리하기 위하여 사용될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 온도-측정 장치(도시되지 않음)가 예열된 유리 시트(102a)/처리된 유리 시트(102b)의 온도를 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 처리된 유리 시트(102b)는, 예를 들어 자동차용 바람막이 유리(도시되지 않음)와 같은, 그러나 그에 한정되지 않는, 여하한 수의 형상과 구성으로 성형될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
가열/냉각부(106)에는 또한, 가열/냉각부(106)내의 온도 레벨을 유지하기 위하여 처리된 유리 시트(102b)가 가열/냉각부(106)로부터 나오려고 할 때 열리고, 처리된 유리 시트(102b)가 급냉부(108)로 일단 유입되면 열리도록 선택적으로 동작가능한 옵션 도어 시스템(130)이 설치될 수 있다.
급냉부(108)의 목적은 강화 유리 시트(102c)를 성형하기 위하여 처리된 유리 시트(102b)를 갑작스럽고 신속히 급냉시키는 것이다. 처리된 유리 시트(102b)의 온도는, 강화 유리 시트(102c)를 성형하기 위한 급냉 공정 동안에 약 400℉ 내지 약 600℉의 범위내 또는 그보다 낮은 온도로 낮추어지는 것이 바람직하다. 급냉 공정 이후에, 강화 유리 시트(102c)는, 예를 들어 실온까지 더 냉각된다.
급냉은 처리된 유리 시트(102b)에 적어도 하나의 기류(132)를 인가함에 의해 완수된다. 더욱 상세하게는, 처리된 유리 시트(102b)/강화 유리 시트(102c)가 급냉부(108)를 통해 전진함에 따라 일반적으로 도면부호 134로 표시된, 적어도 하나의 냉각 시스템이 처리된 유리 시트(102b)/강화 유리 시트(102c)의 위 및/또는 아래에 위치된다. 처리된 유리 시트(102b)가 강화 유리 시트(102c)를 형성하기 위하여 급냉부(108)를 통해 전진함에 따라 냉각 시스템(134)은 처리된 유리 시트(102b)를 균일하게 냉각시키는 것이 바람직하다.
냉각 시스템(134)은, 적어도 하나의 노즐(138), 그리고 바람직하게는, 복수의 노즐들(138)을 통해 분배되는 압축공기(132)의 적어도 하나의 공급원(136)을 가지는 것이 바람직하다. 이 노즐들(128)은 고정되거나, 왕복운동하거나, 또는 회전하는 노즐들의 하나 또는 그 이상의 배열로 구성될 수 있다.
급냉부(108)에는 또한, 급냉부(108)내의 온도 레벨을 유지하기 위하여 강화 유리 시트(102c)가 급냉부(108)로부터 나오려고 할 때 열리고, 강화 유리 시트(102c)이 대기로 일단 배출되면 닫히도록 선택적으로 동작가능한 옵션 도어 시스템(140)이 설치될 수 있다.
도 3과 4에 있어서, 각각 종래의 강화처리 시스템 및 방법과 본 발명의 강화처리 시스템 및 방법과 관련하여, 상대적으로 얇은 유리 시트(102)의 중심부(a)와 유리 시트(102)의 하나의 외면(b) 사이의 온도 차이(δt)의 비교도가 도시되어 있다. 도 3은, 종래의 방식으로 가열된, 상대적으로 얇은 유리 시트(102)의 일반적인 급냉이, 유리 시트(102)의 중심부(a)와 유리 시트(102)의 하나의 외면(b) 사이의 상대적으로 작은 온도 차이(δt)를 만들어냄을 나타낸다. 즉, 유리 시트(102)의 중심부와 외면 사이에는 매우 큰 온도 차이가 있지 않다. 처리된 유리 시트(102b)가 급냉될 때 유리 시트(102)에 유도 응력을 생성시키지 않을 것이기 때문에, 큰 온도 차이(δt)가 없는 것은, 상대적으로 얇은 유리 시트(102)를 강화처리하기에 매우 바람직하지 않다.
반대로, 도 4는 본 발명에 따라 가열된 상대적으로 얇은 유리 시트(102)의 일반적인 급냉이, 유리 시트(102)의 중심부(a)와 유리 시트(102)의 하나의 외면(b) 사이의 온도 차이에 있어서, 종래의 강화처리 기술로 인한 온도 차이(δt)와 비교하여 더 큰 온도 차이를 만들어냄을 나타낸다. 즉, 본 발명에 있어서, 유리 시트(102)의 중심부와 외면 사이의 온도 차이가 종래의 강화처리 기술에 비해 더 크다. 큰 온도 차이(δt)가 존재하는 것은, 처리된 유리 시트(102b)가 급냉될 때 유리 시트(102)에 유도 응력이 생성되게 할 것이기 때문에 상대적으로 얇은 유리 시트(102)를 강화처리하기 위해 매우 바람직하다.
따라서, 본 발명은, 강화처리 공정의 가열 또는 처리 단계 동안 예열된 유리를 신속하고, 효율적으로, 그리고 저렴하게 가열하기 위하여 무선-주파수 에너지를 채용한다. 이와 동시에, 유리의 중심부와 유리의 적어도 하나의 외면 사이에 원하는 온도 차이 또는 온도 기울기를 유지하기 위하여 강화처리 공정의 처리 단계 동안에 하나 또는 그 이상의 기류가 채용되는 것이 바람직하다. 처리된 유리는 강화 유리를 생산하기 위하여 이어서 급냉된다.
본 발명은 예시 방식으로 설명되었다. 본 명세서에서 사용된 용어는 한정이 아닌 그 단어의 본래의 의미를 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 여러가지 변경 및 변형이 위에 개시된 내용에 비추어 가능하다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범위내에서, 특정되어 설명된 것 이외에 그와 달리 실시될 수 있을 것이다.

Claims (23)

  1. 유리 시트를 적어도 미리 정해진 제 1 온도까지 예열하는 단계와; 상기 유리 시트를 적어도 미리 정해진 제 2 온도까지 가열하기 위하여 유리 시트에 0.1 GHz 내지 2.0 GHz 사이의 주파수(frequency) 범위 내의 무선-주파수(radio-frequency) 에너지를 인가하는(applying) 단계와; 그리고 유리 시트를 강화처리시키기 위하여 유리 시트의 적어도 하나의 외면을 적어도 미리 정해진 제 3 온도까지 냉각시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 인가하는 단계 및 냉각시키는 단계가, 적어도 하나의 중공 전극(hollow electrode)을 제공하는 단계와; 상기 전극에서 유리 시트로 무선-주파수 에너지를 인가하는 단계와; 그리고 상기 중공 전극을 통해 적어도 하나의 기류를 인가하여 유리 시트의 적어도 하나의 외면을 냉각시키는 단계;를 포함하여 구성되는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 무선-주파수 에너지가, 0.4 GHz의 주파수인 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉각시키는 단계가, 상기 유리 시트의 적어도 하나의 외면에 적어도 하나의 기류(air stream)를 향하게 하는(directing) 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 강화처리-유리 시트를 생산하기 위하여 유리 시트를 급냉하는(quenching) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 급냉하는 단계가, 상기 처리된 유리 시트(treated-glass sheet)의 적어도 하나의 외면에 적어도 하나의 기류를 향하게 하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 급냉 단계가, 상기 처리된 유리 시트의 온도를 400℉(200℃) 내지 600℉(320℃) 사이의 범위내의 온도까지 낮추는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 미리 정해진 제 1 온도가, 900℉(480℃) 내지 950℉(510℃) 사이의 범위의 온도인 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 미리 정해진 제 2 온도가, 1150℉(620℃) 내지 1250℉(680℃)사이의 범위내의 온도인 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 유리 시트를 적어도 미리 정해진 제 1 온도까지 예열하는 단계가, 적외선 에너지 또는 대류 에너지(convective energy)중의 하나에 의한 가열을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 방법.
  12. 유리 시트 위 및/또는 아래에 위치되고, 유리 시트의 온도를 대체로 유리 시트의 연화 온도(softening temperature) 또는 그 위의 온도까지 상승시키기에 적합한 적어도 하나의 열원(heat source)을 갖는 하나의 예열부(pre-heating section)와;
    유리 시트 위 및/또는 아래에 위치되고, 예열된 유리 시트의 온도를 대체로 예열된 유리 시트의 성형 온도(forming temperature) 또는 그 위의 온도까지 상승시키기에 적합한 적어도 하나의 무선-주파수 에너지원을 갖는 하나의 가열부(heating section)와; 그리고
    그 중심부가 외면보다 더 높은 온도를 갖도록 유리 시트의 중심부와 외면 사이에 원하는 온도 차이를 유지하기 위한 하나의 냉각부;를 포함하여 구성되며, 상기 가열부와 냉각부가 강화 유리 시트를 형성하기 위해 결합되고,
    상기 적어도 하나의 무선-주파수 에너지원이, 유리 시트에 무선-주파수 에너지를 인가하기 위한 적어도 하나의 중공 전극이며, 상기 적어도 하나의 중공 전극을 통해 유리 시트에 압축 공기를 인가하기 위하여 압축 공기 공급원에 연결된 것을 특징으로 하고,
    상기 적어도 하나의 무선-주파수 에너지원이 0.1 GHz 내지 2.0 GHz 사이의 범위내의 주파수를 갖는 에너지를 방출하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 무선-주파수 에너지원이 0.4 GHz 의 주파수를 갖는 에너지를 방출하는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 무선-주파수 에너지원이, 유리 시트를 향해 뻗어있는 복수의 전극들을 가진 하나의 버스 바(bus bar)를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전극들 각각이 유리 시트를 가열하도록 유리 시트의 외면과 가능한 한 가까우면서도 접촉하지 않게 위치하는 하나의 말단부(terminal portion)를 가지는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서, 상기 예열부가, 유리 시트를 상기 예열부로 도입시키기 위해 원하는 방향으로 회전하고, 유리 시트를 상기 예열부를 통해 특정 방향으로 이동시키는, 선택적으로 동작가능한 일련의 롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  18. 제12항에 있어서, 상기 가열부가, 유리 시트를 상기 가열부로 도입시키기 위해 원하는 방향으로 회전하고, 유리 시트를 상기 가열부를 통해 특정 방향으로 이동시키는, 선택적으로 동작가능한 일련의 롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  19. 제12항에 있어서, 강화 유리 시트를 성형하기 위하여 유리 시트를 신속히 급냉하기에 적합한 급냉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 급냉부가, 유리 시트를 상기 급냉부로 도입시키기 위해 원하는 방향으로 회전하고, 유리 시트를 상기 급냉부를 통해 특정 방향으로 이동시키는, 선택적으로 동작가능한 일련의 롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  21. 제12항에 있어서, 상기 냉각부가, 유리 시트가 상기 가열부를 통하여 전진함에 따라 압축 공기를 인가하기 위하여 예열된 유리 시트의 위 및/또는 아래에 위치된 적어도 하나의 냉각 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유리 시트를 가열, 성형, 및 강화처리하기 위한 시스템.
  22. 삭제
  23. 삭제
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