KR101198269B1 - 대형 박판 강화유리용 지그 - Google Patents

대형 박판 강화유리용 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지지봉 형태의 지그 본체(12a)에 일정 간격마다 마디홈(18)이 형성되어 복수쌍의 마디(20)를 구성하고, 한 쌍의 마디(20)들에는 마디홈(18)을 사이에 두고 유리(8)를 양측면에서 지지하는 한 쌍의 지지돌기(22)들을 상호 마주보게 형성하되, 한 쌍의 지지돌기(22)들은 2～4㎜ 폭(w2)의 유리수용공간(24)을 두고 형성하고, 지지돌기(22)들의 길이(ℓ)는 9～11㎜로 형성함으로서, 유리가 열팽창 및 수축하더라도 대형 박판 유리를 충분히 안전하게 지지해주어 강화유리의 파손을 줄이고 생산수율을 높혀줄 수 있다.

Description

대형 박판 강화유리용 지그{ZIG FOR LARGE SIZED THIN GLASS USING CHEMICAL REINFORCEMENT}
본 발명은 유리의 화학강화공정에서 유리를 지지하는 지그에 관한 것으로서, 특히, 대형박판유리를 안전하게 지지하여 화학강화처리할 수 있는 대형 박판 강화유리용 지그에 관한 것이다.
일반적으로 유리는 표면에 미소한 흠이 나면 약해지고 잘 파괴되는 속성을 지니고 있어서, 산업에서 사용될 경우 유리 표면부를 압축하고 내부를 인장시켜 보통의 유리보다 몇 배나 강하고 잘 파괴되지 않도록 강화처리하여서 사용한다.
이러한 유리의 강화법은 크게 물리적 강화법과 화학적 강화법으로 분류된다.
물리적 강화, 그 중에서도 가장 많이 이용되고 있는 열강화법은 유리 표면을 650℃ 내지 700℃로 가열한 후, 초저온 냉각가스를 이용하여 표면을 급냉시킴으로써 유리를 강도를 강화시키는 방식으로 이루어진다.
이러한, 열강화법은 높은 열 및 초저온 냉각 가스의 높은 압력 때문에 두께 3 mm 이하의 유리 또는 일정 사이즈 이하의 작은 유리에는 적용이 불가능하여 건축용 유리, 자동차용 유리 등으로 주로 사용되고 있다.
그리고, 화학적 강화법은 500℃ 정도의 KNO3 용액에 유리를 담그고 유리의 표면층에 있는 Na+ 이온을 K+ 이온으로 치환시켜 냉각시켰을 때 일어나는 수축에 의해 표면층에 압축변형력을 만들어 내는 방식으로 이루어진다.
그러나, 이러한 화학적 강화법은 아직까지 대량 생산 기술이 확립되어 있지 않고, 대부분 소규모의 수작업을 통해 두께 3㎜이하의 휴대폰 액정, 시계 유리 등의 아주 작은 유리에만 적용되어 오고 있는 실정이다.
최근에는 경량화, 대형화를 선호하는 소비자의 요구에 부응하여 대형 디스플레이용으로 사용되는 대형 박판 유리의 개발에 관심이 고조되고 있는데, 대형 박판 유리를 제조하기 위해서는 유리의 강도를 강화시키는 강화가공처리가 필수적이다.
그러나, 열강화법은 두께 3㎜이상의 유리에만 사용가능하여 두께 3㎜이하의 대형 박판 유리의 강화처리방법으로는 적합하지 않다.
또한, 화학적 강화법은 유리를 유리적재용 카세트에 설치된 지그들 사이에 장착한 후 액상의 KNO3를 포함하고 있는 침지로내에 침지시켜 강화처리를 하게 되는데, 이 과정에서 유리가 파손되지 않기 위해서는 유리를 지지해주는 지그의 역할이 매우 중요하다.
일반적으로 화학적 강화법에 사용되는 지그(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 나사산(34)과 나사골(32)이 형성된 막대형태로 형성되고, 이러한 지그(30)들을 유리 적재용 카세트(2)에 일정간격으로 설치하고 유리 양측단을 양측 지그(30)들의 나사골(32) 사이에 끼워서 장착하게 된다.
그러나, 이러한 형태의 지그(30)에 대형박판유리를 장착할 경우, 나사골(32)의 깊이와 피치(p)의 너비가 충분치 못할 뿐만 아니라 지그(30)를 형성하는 금속도 유리와 상이하게 선팽창하게 되므로 선팽창하는 유리를 충분히 지지하지 못하게 되고, 특히 대형박판유리가 선팽창하게 되어 지그(30)의 나사골(32) 내벽면에 접촉시 파손될 우려가 매우 크다.
또한, 지그(30)에 형성된 나사골(32)의 피치 간격도 너무 촘촘하게 형성되어 상호 인접하여 지지되는 대형박판유리들이 서로 열팽창할 경우 서로 부딪혀서 파손될 우려가 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고온 가열 및 냉각과정을 통하여 유리가 열팽창 및 수축하더라도 대형 박판 유리를 안전하게 지지가능하고, 생산수율을 높혀주는 대형 박판 강화유리용 지그를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사각판 형태의 지그 본체 일측면에 유리의 측면을 지지하는 지지돌기와 유리가 끼워지는 유리수용홈을 교호되게 형성하되, 유리수용홈은 9～10㎜ 간격마다 형성하고, 유리수용홈의 폭은 2～4㎜, 유리수용홈의 깊이는 9～11㎜로 형성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 유리의 화학강화공정에서 유리를 지지해주는 지그에 있어서, 지지봉 형태의 지그 본체에 일정 간격마다 마디홈이 형성되어 복수쌍의 마디를 구성하고, 한 쌍의 마디들에는 마디홈을 사이에 두고 유리를 양측면에서 지지하는 한 쌍의 지지돌기들을 상호 마주보게 형성하되, 한 쌍의 지지돌기들은 2～4㎜ 폭의 유리수용공간을 두고 형성하고, 지지돌기들의 길이는 9～11㎜로 형성함을 특징으로 한다.
본 발명은 화학강화공정중 고온 가열 및 냉각과정을 통하여 유리가 선팽창 및 수축하더라도 대형 박판 유리를 충분히 안전하게 지지해주어 강화유리의 불량률을 줄이고 생산수율을 높혀줄 수 있다.
도 1은 종래의 발명의 실시예에 따른 지그의 구성도,
도 2는 도 1의 지그가 유리적재용 카세트에 장치된 모습을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지그의 구성도,
도 4는 도 3의 지그가 유리적재용 카세트에 장치된 모습을 나타낸 측면도,
도 5는 도 3의 지그가 장치된 유리적재용 카세트에 유리가 적재되는 모습을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지그의 구성도,
도 7은 도 6의 지그가 장치된 유리적재용 카세트에 유리가 적재되는 모습을 나타낸 사시도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 유리의 화학강화공정에서 대형박판유리를 지지해주는 지그에 관한 것으로서, 대형박판유리가 고온 및 냉각과정을 거치는 동안 변화되는 열팽창 및 수축변형과, 금속재질로 된 지그의 유리와는 상이한 열팽창 변형을 고려하여 대형박판유리를 충분히 안전하게 지지가능하도록 형성한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지그의 구성도이고, 도 4는 도 3의 지그가 유리적재용 카세트에 장치된 모습을 나타낸 측면도이며, 도 5는 도 3의 지그가 장치된 유리적재용 카세트에 유리가 적재되는 모습을 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지그의 구성도이고, 도 7은 도 6의 지그가 장치된 유리적재용 카세트에 유리가 적재되는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 지그(10)는 사각판 형태의 지그 본체(12)와, 지그 본체(12) 일측 단면에 형성된 지지돌기(14)와 유리수용홈(16)으로 구성된다.
발명의 실시예에 따른 지그는 도 4 및 도 5와 같은 유리적재용 카세트 상하 양측단에 설치되어서 구성된다.
지그 본체(12)는 25～35㎜의 높이, 15～25㎜의 두께를 가진 사각판으로 형성할 수 있다. 그리고, 지그 본체(12)의 길이는 유리 적재용 카세트(2)의 길이에 맞춰서 형성할 수 있다.
지그 본체(12)의 상단면에는 유리(8)가 수용되는 유리수용홈(16)과 유리수용홈(16)에 수용된 유리(8)를 양측에서 지지해주는 지지돌기(14)가 교호되게 형성된다.
본 발명의 실시예들의 지그(10)에 장착되는 유리(8)는 두께 3㎜이하의 대형 디스플레이용으로 사용되는 대형박판유리를 사용할 수 있다.
유리수용홈(16)은 수용되는 유리(8)의 단면 모서리가 둥글게 면삭가공된 것을 고려하여서 내측 밑면을 둥글게 형성할 수 있다.
유리적재용 카세트(2)는 전후판(3)(5)이 다수의 지지봉(4)에 의해 상호 결합된 사각형태의 프레임으로 구성된다. 유리적재용 카세트(2)의 전후판(3)(35)에는 상하측에 지그(10)를 장착할 수 있는 설치장공(6)(6a)이 형성된다. 설치장공(6)(6a)은 상측 양단에 복수개, 하측에는 길게 형성되어 지그(10)의 설치 높이와 지그(10)간의 간격들을 조절가능하도록 구성된다.
유리적재용 카세트(2)의 상측의 지그(10)는 지지돌기(14)와 유리수용홈(16)이 유리적재용 카세트(2) 내측면으로 향하도록 설치되어 유리(8)들의 상측 양측단을 끼울 수 있도록 구성된다.
그리고, 유리적재용 카세트(2)의 하측의 지그(10)는 지지돌기(14)와 유리수용홈(16)이 유리적재용 카세트(2) 상측면으로 향하도록 설치되어 유리(8)들의 밑단을 받칠 수 있도록 구성된다.
이때, 하측 양단 지그(10)들은 상측 양단 지그(10)들보다 설치간격을 좁게 형성하여 유리(8)를 견고하게 지지할 수 있도록 한다.
그리고, 유리적재용 카세트(2)의 양측면에서 전후판(3)(5)을 연결하는 지지봉(4)은 유리(8)들의 양측면을 지지해주는 역할을 한다.
유리(8)들은 유리적재용 카세트(2)에 적재된 상태로 액상의 KNO3를 포함하고 있는 침지로내에 침지되어 화학강화 처리된다.
상기 유리적재용 카세트(2)와, 지지봉(4), 지그(10)는 KNO3 용액에 담그더라도 부식이 일어나지 않도록 스테인리스 소재로 형성할 수 있다.
스테인리스는 강철에 Cr, Mo 등을 혼합하여서 표면에 부동태피막을 형성한 것으로서, 일반 강철금에 비하여 장시간 사용하여도 부식이 발생하지 않는다는 장점이 있다.
한편, 화학강화공정은 지그(10)에 유리(8)를 장착, 유리(8)를 예열, 지그(10)에 장착된 유리(8)를 강화액에 침지시켜 강화 처리, 강화 처리된 유리(8)를 서냉 및 수분 및 잠열 단계를 포함하여서 이루어진다.
이 과정에서 유리(8)는 500℃ 이상으로 가열되고 다시 냉각되면서 열팽창 및 수축이 일어난다. 특히, 유리(8)는 열을 가할 경우 선팽창계수가 9×10-6으로 체적 팽창보다는 길이방향으로 많이 팽창하게 되며, 자칫 선팽창하다가 지그(10)의 유리수용홈(16) 내벽면에 부딪힐 경우는 파손될 우려가 매우 높다.
더구나, 스테인리스 소재로 된 지그(10)는 선팽창계수가 11～12×10-6으로 유리(8)보다 높으므로, 열을 가할 경우 지그(10)의 유리수용홈(16)의 깊이는 더 줄어들 수 있고 오히려 유리(8)는 선팽창하여 길어지므로 유리(8)의 단부가 지그(10)의 유리수용홈(16) 내벽면에 부딪힐 수 있다.
따라서, 유리(8)를 수용되는 지그(10)의 유리수용홈(16)의 깊이는 유리(8)의 선팽창과 함께 지그(10)의 선팽창을 고려하여 충분히 여유를 두는 것이 중요하다.
본 발명의 실시예에서는 유리수용홈(16)의 깊이를 9～11㎜로 형성할 수 있다. 상기의 수치는 지그(10)와 유리(8)의 선팽창을 모두 고려한 수치로서, 본 발명의 출원인이 반복적인 실험을 통하여 화학강화공정 중 500℃ 이상으로 가열되어 선팽창하더라도 유리(8)가 파손되지 않고 안전하게 지지될 수 있는 수치이다.
유리수용홈(16)의 깊이가 상기의 수치 범위내에서 하한치에 미치지 못하면 유리(8)가 선팽창하면서 지그(10)의 유리수용홈(16) 내벽에 부딪혀 파손될 우려가 있으며, 상한치를 초과할 경우는 여유공간이 너무 커서 유리(8)를 충분히 지지하지 못할 수 있다.
또한, 지그(10)의 유리수용홈(16)의 너비는 3㎜ 이하인 대형 박판 유리의 두께를 고려하여 2～4㎜로 형성할 수 있다.
한편, 유리(8)는 면적이 작을수록 강도는 강해지므로, 대형박판유리의 경우는 휴대폰용 액정과 같은 작은 면적을 가진 유리(8)에 비하여 강도가 약하다.
따라서, 대형박판유리를 지그(10)에 너무 빽빽하게 배치될 경우는 고온에서 상호 열팽창하여 부딪히게 되면 파손될 염려가 있다.
본 발명의 실시예에서는 이를 고려하여 유리수용홈(16)의 간격을 9～10㎜으로 형성할 수 있다.
유리수용홈(16)의 간격이 상기의 수치 범위내에서 하한치에 미치지 못하면 유리가 열팽창하면서 상호 부딪혀 파손될 우려가 있으며, 상한치를 초과할 경우는 여유간격이 너무 커서 생산효율성이 떨어진다.
이제, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 지그(10a)를 설명한다. 이하, 본 발명의 실시예와 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 부호를 사용하며 생략하여 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 지그(10a)는 복수쌍의 마디(20)를 가진 지그 본체(12a)와, 한 쌍의 마디(20)들마다 상호 마주보게 형성된 한 쌍의 지지돌기(22)와, 지지돌기(22)들 사이에 형성되어 유리(8)를 끼우는 유리수용공간(24)으로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 지그(10a)의 지그 본체(12a)는 일정 간격마다 마디홈(18)이 형성되어 복수쌍의 마디(20)들을 구성하고 있다.
한 쌍의 마디(20)들에는 유리수용공간(24)을 사이에 두고 유리(8)를 양측면에서 지지하는 한 쌍의 지지돌기(22)들이 상호 마주보게 형성된다.
한 쌍의 마디(20)들에 형성된 마디홈(18)은 유리수용공간(24)의 밑면에 위치하게 되어 유리수용공간(24)을 통해 끼워진 유리(8)를 받쳐주는 역할을 하게 된다.
이때, 수용되는 유리(8)의 단면 모서리가 둥글게 면삭가공된 것을 고려하여 마디홈(18)도 둥글게 형성될 수 있다.
유리수용공간(24)은 2～4㎜ 폭(w2)으로 형성되는데, 이는 수용되는 유리(8)가 두께 3㎜ 이하인 대형 박판 유리인 점을 고려하여서 산정한 것이다.
또한, 유리수용공간(24)의 양측면에서 유리(8)를 지지하는 지지돌기(22)들은 9～11㎜의 길이(ℓ)로 형성될 수 있다.
지지돌기(22)들의 길이(ℓ)는 유리수용공간(24)의 깊이가 되기도 하는데, 본 발명의 실시예에서 설명한 바와 같이, 유리(8)는 선팽창계수가 높고, 길이방향으로의 충격에 매우 민감하므로 지지돌기(22)들의 길이(ℓ)의 설정은 매우 중요하다.
본 발명의 실시예에서는 지지돌기(22)들의 길이(ℓ)를 9～11㎜로 형성할 수 있다. 상기의 수치는 본 발명의 실시예와 같이, 지그와 유리의 선팽창을 모두 고려한 수치이다.
지지돌기(22)들의 길이(ℓ)가 상기의 수치 범위내에서 하한치에 미치지 못하면 유리(8)가 선팽창하면서 지그(10a)에 부딪혀 파손될 우려가 있으며, 상한치를 초과할 경우는 여유공간이 너무 커서 유리(8)를 충분히 지지하지 못할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의한 지그(10a)는 도 7에 도시된 바와 같이, 유리적재용 카세트(2)의 상하측에 형성된 설치장공(6)(6a)에 끼워져 설치된다.
이때, 상측 양단 지그(10a)는 유리(8)의 양측면을 지지하게 되므로 지지돌기(22)들이 유리적재용 카세트(2) 내측을 향하도록 설치될 수 있고, 하측 양단 지그(10a)는 유리(8)의 밑면을 지지하게 되므로 지지돌기(22)들이 상측으로 향하도록 설치될 수 있다.
또한, 하측 양단 지그(10a)들은 상측 양단 지그(10a)들보다 설치간격을 좁게 형성하여 유리(8)를 견고하게 지지할 수 있도록 한다.
상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시예들에 의한 지그(10)(10a)들은 화학강화공정 동안 고온으로 가열되어 유리(8)가 열팽창하더라도 파손되지 않고 견고하게 지지하여 생산수율을 높힐 수 있다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
2 : 유리적재용 카세트 4 : 지지봉
6,6a : 설치장공 8 : 유리
10,10a : 지그 12,12a : 지그 본체
14,22 : 지지돌기 16 : 유리수용홈
18 : 마디홈 20 : 마디
24 : 유리수용공간

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 유리의 화학강화공정에서 유리를 지지해주는 지그에 있어서,
    지지봉 형태의 지그 본체(12a)에 일정 간격마다 마디홈(18)이 형성되어 복수쌍의 마디(20)를 구성하고, 한 쌍의 마디(20)들에는 마디홈(18)을 사이에 두고 유리(8)를 양측면에서 지지하는 한 쌍의 지지돌기(22)들을 상호 마주보게 형성하되, 한 쌍의 지지돌기(22)들은 2～4㎜ 폭(w2)의 유리수용공간(24)을 두고 형성하고, 지지돌기(22)들의 길이(ℓ)는 9～11㎜로 형성함을 특징으로 하는 대형 박판 강화유리용 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    지그 본체(12a)는 스테인리스 재질로 형성됨을 특징으로 하는 대형 박판 강화유리용 지그.
  4. 삭제
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