KR101204697B1 - 강화유리의 제조방법 및 이로부터 제조되는 강화유리 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 강화유리 제조방법은 세척 건조된 얇은 형태의 유리를 열처리하는 것으로 이루어지는 강화유리의 제조방법에 있어서, 급속 가열 공간 내에 충전된 불활성 가스 내에 다수의 유리를 넣고, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 1차 가열한 뒤, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 다시 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 2차 가열하고, 상기 2차 가열한 다수의 유리를, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 가열하고, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 2차 가열하는 것을 반복한 뒤, 상기 불황성 가스로부터 꺼내서 냉각하는 것을 포함한다.
따라서 본 발명은 아르콘, 질소 등과 같은 불활성 가스의 환경하에서 300 ~ 500℃로 급속 열처리한 뒤에 그 상태에서 100 ~ 150℃로 떨어뜨리고 다시 급속 열처리하는 것을 반복하기 때문에, 박판 형태 또는 절곡된 형태의 변화없이 얇은 두께의 강화유리를 용이하게 열처리할 수 있으며, 낮은 온도와 짧은 시간동안 열처리할 수 있어 생산성을 향상하고 에너지 낭비를 용이하게 줄일 수 있는 것이다.

Description

강화유리의 제조방법 및 이로부터 제조되는 강화유리{MANUFACTURING PROCESS OF TEMPERED GLASS AND TEMPERED GLASS THEREBY}

본 발명은 얇은 형태의 강화유리의 제조방법 및 이로부터 제조되는 강화유리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불활성 가스의 환경하에서 급속 열처리하는 것을 반복함으로써 얇은 형태의 유리를 용이하게 열처리할 수 있도록 하는 강화유리의 제조방법 및 이로부터 제조되는 강화유리에 관한 것이다.

일반적으로 유리를 강화하기 위해서는 유리 표면의 이온 교환으로 유리를 강화하는 화학적 표면처리 방식과 유리를 열로써 처리하여 유리 조직의 결합을 치밀하게 하는 물리적 처리 방식으로 대별된다.

여기서 화학적 표면처리 방식은 유리를 450℃의 질산칼륨 환경하에 두어서 질산칼륨의 칼륨이온이 유리의 나트륨이온과 치환하여 유리의 표면을 강화하는 것이나, 유리의 표면에 침투한 칼륨이온이 시간의 흐름에 따라 제거되면서 유리의 강화 정도가 낮아진다는 단점이 있다.

그래서 종래에는 유리를 열로써 강화 처리하여 유리의 강화 정도를 오랫동안 유지하는 물리적 처리 방식이 있다.

예컨대 박판유리를 강화하기 위해서는 다수의 박판유리를 지지하는 지지기구에 의하여 가로터널형 노(furnace)를 통해 운반하며, 열기(hot air), 기체 또는 이러한 수단들의 조합을 사용하여 유리의 열연화온도까지 가열 처리하는 것이며, 박판유리를 편편한 형태 이외의 형태로 성형하거나 휘게 하기 위해서는 유리를 열연화온도로 가열한 뒤에 성형하는 것이다.

그러나 상기와 같은 방법은 터널형 노를 이용하여 연속적으로 유리를 강화한다는 점에서 생산성을 향상할 수 있는 것이나, 열연화온도 상에서 오랫동안 유리를 가열하기 때문에 고온의 열을 유지하기 위한 많은 에너지를 소모하여 유리의 생산단가를 상승시키는 요인이 발생되며, 얇은 유리 제품을 오랫동안 열연화온도의 환경 하에 두면 제품의 형태가 가변될 수 있다는 단점이 있다.

그래서 얇은 유리 제체를 제품화한 유리 제품을 열처리하기에 매우 미흡하여 열연화온도까지 박판유리를 가열한 상태에서 유리를 성형해야 하는 것이므로 오히려 작업성이 매우 저하된다는 단점이 있다.

특히 종래에는 유리를 열처리 온도로 상승시킨 뒤에 유리의 형태를 가변하는 성형 공정으로 인하여 유리를 다수회로 가열하여 원활하게 강화하기에 매우 미흡하다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 아르콘, 질소 등과 같은 불활성 가스의 환경하에서 급속 열처리하는 것을 반복함으로써 형태의 변화없이 얇은 형태의 유리를 용이하게 열처리할 수 있는 강화유리의 제조방법 및 이로부터 제조되는 강화유리를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세척 건조된 얇은 형태의 유리를 열처리하는 것으로 이루어지는 강화유리의 제조방법에 있어서, 급속 가열 공간 내에 충전된 불활성 가스 내에 다수의 유리를 넣고, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 1차 가열한 뒤, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 다시 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 2차 가열하고, 상기 2차 가열한 다수의 유리를, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 가열하고, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 2차 가열하는 것을 반복한 뒤, 상기 불황성 가스로부터 꺼내서 냉각하는 것을 포함하여 이루어지는 강화유리의 제조방법을 제공하는 데 있다.

삭제

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 강화유리의 제조방법 및 이로부터 제조되는 강화유리는 아르콘, 질소 등과 같은 불활성 가스의 환경하에서 300 ~ 500℃로 급속 열처리 한 뒤에 그 상태에서 100 ~ 150℃로 떨어뜨리고 다시 급속 열처리하는 것을 반복하기 때문에, 박판 형태 또는 성형된 형태의 변화없이 얇은 두께의 유리를 용이하게 열처리할 수 있으며, 낮은 온도와 짧은 시간동안 열처리할 수 있어 생산성을 향상하고 에너지 낭비를 용이하게 줄일 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 열처리 전의 박판 유리의 표면 상태를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 2는 열처리 후의 박판 유리의 표면 상태를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 3은 급속 열처리 온도와 결합도를 나타내는 막대 그래프이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 열처리 전의 얇은 유리의 표면 상태를 나타내는 사진으로서, 유리의 표면 상태를 보면 표면 상태가 불균일하다는 것을 알 수 있다.

열처리 전의 얇은 유리를 강화하기 위하여, 유리를 세척 건조한 후에 1차열처리하고, 1차열처리 후에 서냉하고, 서냉 후에 2차열처리하면 도 2에 도시한 바와 같은 상태가 되며, 본 발명은 얇은 유리를 열처리하는 공정을 포함한 제조방법에 관한 것이다.

즉 본 발명은 급속 가열 공간 내에 충전된 불활성 가스 내에 다수의 유리를 넣고, 불활성 가스 환경에서 급속 가열한 뒤에 비가열 상태로 두어 서서히 냉각하는 것을 반복하게 된다.

예컨대 급속 가열 방식은 동심원을 따라 설치된 다수의 텅스텐-할로겐 램프를 이용하여 100 ~ 250℃/sec의 온도 상승 속도를 구비한 RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치를 이용하는 것으로서, 급속 가열 장치 내의 급속 가열 공간에 질소, 아르콘 등과 같은 불활성 가스를 넣고, 다수의 유리를 배치한 뒤, 불활성 가스 환경하에서 유리를 급속 가열함과 아울러 비가열상태로 서냉하게 된다.

물론 상기 RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치를 작동하지 않는 비가열상태에서는 RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치 내의 급속 가열 공간의 온도 하강 속도는 20 ~ 40℃/min이다.

아무튼 본 발명은 급속 가열 공간 내에 충전된 불활성 가스 내에 다수의 유리를 넣고, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 1차 가열한 뒤, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 다시 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 2차 가열하는 것을 포함한다.

일 실시예로서 RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치의 급속 가열 공간 내에 충전된 아르곤 가스 내에 다수의 유리를 넣고, 10초 동안 각 온도별로 급속 가열한 뒤에 유리의 조직 결합률을 비교하였다.

그 결과 도 3에 도시한 바와 같이, 조직 결합력이 우수한 최적의 온도가 300 ~ 500℃임을 알 수 있으며, 300℃보다 낮으면 조직 결합력이 상대적으로 낮다는 것을 알 수 있고, 500℃보다 높으면 조직 결합력이 떨어지는 것을 알 수 있다.

특히 500℃보다 높은 600℃의 급속 가열 온도에서는 조직 결합력에 큰 차이가 없으나 온도 상승에 따른 RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치의 전기 에너지의 소모가 크게 발생하는 것이어서, 전기 에너지와 조직 결합력 등을 고려한 본 발명의 최적화 온도는 300 ~ 500℃이다.

또한 열처리 시간에 있어서도 1차 가열 처리하는 시간은 8 ~ 12초이고, 2차 가열 처리 시간은 4 ~ 6초임이 바람직하다.

1차 가열 처리하면 유리 조직의 결합을 치밀하게 하는 바, 유리 조직의 결합 치밀성, 가열 처리 시간의 최소화에 따른 생산성 등을 고려한 최적의 시간이 8 ~ 12초이며, 2차 가열 처리하면 유리 조직의 결함(Defect)을 줄이는 것인 바, 유리 조직의 결함, 가열 처리 시간의 최소화에 따른 생산성 등을 고려한 최적의 시간이 4 ~ 6초이다.

한편 상기와 같이 1차 급속 가열 처리와 서냉, 2차 급속 가열 처리와 서냉을 반복하면 유리 조직의 치밀성을 높이고 유지 조직의 결함을 줄이므로, 한차례의 1차 및 2차 급속 가열 처리된 유리보다 치밀성 등을 15% 이상 향상할 수 있다.

그래서 본 발명에서는 2차 가열된 다수의 유리를, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 가열하고, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 열처리하는 것을 반복한 뒤, 상기 불황성 가스로부터 꺼내서 냉각하는 것을 포함한다.

여기서 급속 가열 처리한 후에 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리는 것은 유리 조직을 안정화하기 위한 것이다.

통상적으로 RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치를 작동하면 급속 가열 공간의 유리가 급속하게 300 ~ 500℃에 도달하면서 강화하게 되며, RTA(Rapid Thermal Annealing) 장치의 작동을 멈추면 급속 가열 공간의 유리가 비가열 상태로 되고, 이러한 상태로 10분 내외로 놓아두면 금속 가열 공간과 유리가 100 ~ 150℃로 떨어지면서 불활성 가스 내에서 서냉되어 조직의 안정화가 실현된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 제조방법으로 제조된 유리는 박판 형태, 절곡 성형된 형태의 얇은 두께를 가진 제품 그대로 강화되는 것이다.

다시 말하면 아르콘, 질소 등과 같은 불활성 가스의 환경하에서 300 ~ 500℃급속 열처리하는 시간이 매우 짧아서 유리 제품을 강화하는 작업이 매우 원활하며, 급속 열처리한 공간 매의 불활성 가스 환경하에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃로 떨어뜨리고 다시 급속 열처리하는 것을 반복하여 유리의 변형이 발생되지 않는 것이다.

없음

Claims (3)

1. 세척 건조된 얇은 형태의 유리를 열처리하는 것으로 이루어지는 강화유리의 제조방법에 있어서,
   급속 가열 공간 내에 충전된 불활성 가스 내에 다수의 유리를 넣고, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 1차 가열한 뒤, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 다시 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 2차 가열하고,
   상기 2차 가열된 다수의 유리를, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 8 ~ 12초 동안 가열하고, 상기 불활성 가스 내에서 비가열 상태로 100 ~ 150℃까지 떨어뜨리며, 급속 가열하여 300 ~ 500℃에서 4 ~ 6초 동안 2차 가열하는 것을 반복한 뒤, 상기 불황성 가스로부터 꺼내서 냉각하는 것을 포함하여 이루어지는 강화유리의 제조방법.
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