KR101229179B1 - 유리의 자파불순물 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리의 자파불순물 검출장치에 관한 것으로서, 일측에 유리(G)가 유입되는 유입구(11) 및 타측에 유리(G)가 유출되는 유출구(12)가 형성된 몸체(10)와; 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 유리(G)를 가열하기 위한 히터(20)와; 유리(G)를 유입구(11)에서 유출구(12)로 이송하는 이송부(30)와; 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 유리(G)로 고주파를 인가하는 고주파발생부(40)와; 유출구(12)로 유출되는 유리(G)를 촬영하는 적외선촬영부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유리의 자파불순물 검출장치{apparatus for detecting NiS in glass}
본 발명은 유리의 자파불순물 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유리에서 자파불순물을 신속하게 검출할 수 있는 유리의 자파불순물 검출장치에 관한 것이다.
강화유리란, 유리를 550℃ 내지 700℃ 사이의 온도로 가열한 후 가열된 유리를 40~50℃ 의 바람으로 급냉하여 강화시킨 유리로서, 표면에 생긴 압축응력과 내부에 생긴 인장응력으로 인하여 일반 유리보다 3~5배 정도 강도의 강도를 갖게 된다. 이러한 강화유리는 파손시 입자가 날카롭지 않은 작은 조각으로 부서지는 특성이 있어 자동차, 안전이 요구되는 장소, 사람들의 왕래가 빈번한 병원이나 학교, 주거공간의 진열장, 유리가구, 각종 도어등에 사용한다.
한편 강화유리는 일반유리와 달리 외부적인 요인에 의해 파손되는 것보다 자기 스스로 파손되는 자파(spontaneous breakage) 현상이 많이 발생한다. 이러한 자파 현상의 원인은 주로 유리제조공정에서 Ni를 함유한 금속이물이 유리융용물 내에 함유되어 있는 황(S)과 화학적으로 반응하여 NiS 조성물이 만들어지기 때문이며, 이때 NiS 는 유리제품에서 저온형(β-phase) 결정상으로 잔류하게 된다.
그런데 저온형 결정상으로 잔류하는 NiS 는 유리의 열처리과정에서 고온형(α-phase) 결정상으로 전이하게 되는데, 이때 결정상의 전이 과정에서 배열에 따른 부피변화가 발생하고 결과적으로 약 4~5% 의 부피증가가 발생된다. 이러한 부피증가는 강화유리에 인장응력을 유발시켜 유리를 파손시키는 결과를 가져오며, NiS 의 결정상 변화는 불순물 또는 환경적인 온도조건에 따라 수개월 또는 수년에 걸쳐 이루어지다가 강화유리 스스로를 파손시킨다.
현재 강화유리내에 함유되어 있는 NiS를 검출하기 위한 검출방법이 개발되고 있으나, NiS 의 크기는 주로 수십㎛ 로부터 수백㎛ 정도의 크기이기 때문에 실질적으로 육안관찰 또는 기기검사 방법으로 이를 검출하기에 한계가 있다.
또한 국내외적으로 NiS 를 함유하는 강화유리를 검사하는 방법으로 Heat Sock Test 라는 방법이 있다. 이는 강화유리를 전기로(Electric Furnace)에서 290 ℃ 정도에서 5 시간정도 열처리하여 결정상의 전이를 촉진시키는 방법이다. 만약 강화유리에 NiS 가 함유되어 있을 경우 NiS 의 전이에 의한 부피변화에 의하여 강화유리가 파손된다.
그러나 제조되는 강화유리 전부를 전기로에서 수시간동안 열처리하는 것은 현실적으로 불가능하여 이 역시 자파를 검사하는 적절한 방법이 될 수 없다.
또한 대한민국 특허공개공보 10-2012-0088128호에는, 조명이 조사되는 평판유리를 제1,2카메라와, 제1,2,3,4편광판을 이용하여 평판유리 내부에 포함된 이물질이 양품성 이물질인지 또는 불량성 이물질인지 여부를 판별하는 평판 유리 이물질 검사장치가 개시되어 있다.
그러나 이러한 검사장치로, 수십㎛ 로부터 수백㎛ 정도의 크기인 NiS 를 검출하기가 매우 어려웠다라는 문제점이 있었다.
삭제
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 유리에 함유된 자파불순물을 신속하게 검출할 수 있는 유리의 자파불순물 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유리의 자파불순물 검출장치는, 일측에 유리(G)가 유입되는 유입구(11) 및 타측에 상기 유리(G)가 유출되는 유출구(12)가 형성된 몸체(10); 상기 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 상기 유리(G)를 가열하기 위한 히터(20); 상기 유리(G)를 상기 유입구(11)에서 유출구(12)로 이송하는 이송부(30); 상기 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 상기 유리(G)로 고주파를 인가하는 고주파발생부(40); 상기 유출구(12)로 유출되는 유리(G)로부터 상기 고주파에 의하여 가열된 자파불순물 영역을 촬영하기 위한 적외선촬영부(50); 및 상기 적외선촬영부(50)에서 촬영한 영역에서 온도분포가 설정값과 다른 영역을 마킹(M)하는 마킹부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에 있어서, 상기 자파불순물은 NiS 이다.
본 발명에 있어서, 상기 적외선촬영부(50)는 Y 축 방향으로 상기 유리(G)의 촬영영역(S)을 분할하여 연속적으로 촬영한다.
본 발명에 있어서, 상기 고주파발생부(40)는 검출하고자하는 자파불순물에 따라 인가하는 주파수를 가변할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이송되는 유리를 닐온도 이상으로 가열시킨 상태에서 적외선촬영부를 이용하여 온도분포를 측정함으로써 신속하고 정확하게 자파불순물을 정확히 검출할 수 있다.
또한 유리에 자파불순물이 함유된 위치를 마킹부가 마킹함으로써 마킹된 부분만을 제거한 후 강화시키거나, 일반유리로 사용할 수 있도록 할수 있다. 따라서 유리를 용도에 맞게 적절히 활용할 수 있어 유리의 폐기율을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유리의 자화불순물 검출장치의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 몸체에서 유출되는 유리에 있어서, 적외선촬영부가 좔영하는 영역을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 적외선촬영부에서 촬영된 온도분포를 그래프로 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명에 따른 유리의 자화불순물 검출장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유리의 자화불순물 검출장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 몸체에서 유출되는 유리에 있어서, 적외선촬영부가 좔영하는 영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 적외선촬영부에서 촬영된 온도분포를 그래프로 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유리의 자화불순물 검출장치는, 일측에 유리(G)가 유입되는 유입구(11) 및 타측에 유리(G)가 유출되는 유출구(12)가 형성된 몸체(10)와; 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 유리(G)를 가열하기 위한 히터(20)와; 유리(G)를 유입구(11)에서 유출구(12)로 이송하는 이송부(30)와; 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 유리(G)로 고주파를 인가하는 고주파발생부(40)와; 유출구(12)로 유출되는 유리(G)로부터 고주파에 의하여 가열된 자파불순물 영역을 촬영하기 위한 적외선촬영부(50); 적외선촬영부(50)에서 촬영한 영역에서 온도분포가 설정값과 다른 영역을 마킹하는 마킹부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리(G)는 강화 열처리가 진행되기 전의 유리로서, 본 발명은 유리(G) 내부에 함유되어 있는 자파불순물, 대표적으로 NiS 성분을 찾아내기 위한 것이다. 유리에 자파불순물이 함유되어 있을 경우, 자파불순물이 함유된 영역을 제거한 후 강화열처리를 하거나, 강화열처리하지 않고 일반유리 용도로 사용한다.
몸체(10)는 단열층(미도시)으로 덮여져 히터(20)의 열이 외부로 유출되는 것을 최소화한다. 또한 유리(G)와 유,출입구(11)(12)는 사이의 폭을 좁게 하여 몸체(10) 내부의 열이 외부로 배출되지 것을 최소화한다.
히터(20)는 유리(G)를 가열하여 자파불순물의 반강자성 성질을 완화시킨다. 이때 히터(20)는 자파대상물의 대상에 따라 유리(G)를 가열하는 온도가 달라지는데, 예를 들면 NiS를 검출하고자 할 경우 120~200℃ 범위로 가열시킨다. 이러한 히터(20)는 검출하고자 하는 자파대상물에 따라 유리(G) 가열온도를 가변시킬 수 있다.
이송부(30)는 몸체(10)의 내외부에 설치되어 유리(G)를 몸체(10)를 통과하여 이송시킨다. 이러한 이송부(30)는 고중량의 유리를 견고하게 지지한 상태에서 이송시킬 수 있도록, 일방향으로 회전되는 다수의 롤러로 구성된 롤러컨베이어를 사용한다.
고주파발생부(40)는 이송부(30)에 의하여 이송되는 유리(G) 전면으로 마이크로파와 같은 고주파를 발생하여 NiS 에 교류의 자속을 인가한다. 이러한 고주파는 NiS 에 교류의 자속을 인가하기 위하여 높은 주파수를 가지는 전자기파(electromagnetic wave)이다.
자파불순물, 예를 들면 NiS 는 상온에서 반강자성(Antiferromagnetism)의 성질을 가진다. 그러나 온도가 높아지면 원자의 배열이 무너지게 되어 상자성과 비슷한 성질을 보이게 되는데, NiS 의 경우 닐온도(Neel point)가 117℃ 이기 때문에 약 120℃ 이상으로 가열될 경우 반자성의 성질이 완화된다. 이때 외부로부터 고주파에 의한 교류의 자속이 가해질 때 반복되는 극성의 변화로 인하여 NiS 는 열에너지를 발생하게 된다.
삭제
한편 일반적으로 유리에 함유된 자파불순물(NiS)의 크기는 수십 ㎛ 크기에 불과하다. 그러나 NiS 가 가열될 경우, 그 NiS 는 수 mm 범위 영역의 온도를 증가시킬 수 있다.
상기한 고주파발생부는 NiS 이외에도, 검출하고자하는 자파불순물에 따라 인가하는 주파수를 가변할 수 있다. 이에 따라 다른 금속성 또는 비금속성 자파불순물을 효과적으로 검출할 수 있도록 한다.
적외선촬영부(50)는 유출구(12)로 유출되는 유리(G)로부터, 고주파에 의하여 가열된 자파불순물 영역으로부터 발생하는 적외선을 촬영한다. 즉 고주파에 의하여 자파불순물인 NiS 가 가열될 때, 자파불순물 주위 영역의 온도는 자파불순물이 없는 영역의 온도보다 높게 되어 온도분포의 차이가 발생한다. 이러한 온도분포의 차이는 적외선촬영부(50)에 의하여 촬영된 것이다.
이때 적외선촬영부(50)는 정밀한 촬영을 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 Y 축 방향으로 유리(G)의 촬영영역(S)을 분할하여 연속적으로 촬영한다. 그리고 촬영영역(S)에서의 온도분포는 모니터(미도시)를 통하여 영상으로 표시하거나, 도 3에 도시된 바와 같이 그래프로 표시한다.
마킹부(60)는, 도 2에 도시된 바와 같이 이송되는 유리(G)의 촬영영역(S)에 자파불순물에 의하여 가열된 영역이 있을 경우 그 가열된 영역을 외부에서 시각적으로 알수 있도록 마킹(M)한다. 즉 마킹부(60)는 도3에 도시된 바와 같이 적외선촬영부(50)에서 촬영한 영역(S)에서 온도분포가 설정값과 다른 부분을 마킹(M) 하며, 이를 위하여 마킹부(60)는 X-Y 플로터에 의하여 움직이는 잉크젯프린터로 구현된 것이 바람직하다.
다음 상기와 같은 유리의 자파불순물 검출장치의 동작을 설명한다.
히터(20)가 몸체(10) 내부를 가열한 상태에서, 이송부(30)는 다수의 유리(G)를 유입구(11)에서 유출구(12)로 연속적으로 이송시킨다. 그리고 고주파발생부(40)는 이송되는 유리(G)로 고주파를 인가한다.
이때 유리(G) 내부에 자파불순물이 함유되어 있을 경우, 그 자파불순물의 강자성 성질은 히터(20)의 열에 의하여 완화되고, 이에 따라 고주파에 의하여 자파불순물은 가열된다. 자파불순물은 수십 ㎛ 크기에 불과하지만, 가열된 자파불순물은 주위를 가열하여 수 mm 크기의 영역을 가열시킨다.
적외선촬영부(50)는 유출구(12)를 통하여 유출되는 유리(G)에서 발생하는 적외선을 촬영하는데, 이때 유리(G)로부터 발생하는 적외선의 온도분포는 자파불순물이 있는 영역과 달라지게 되고, 적외선영부(50)는 이를 촬영할 있다. 그리고 적외선촬영부(50)에서 촬영된 영상에 연동하여 마킹부(60)는 자파불순물이 함유된 영역을 마킹(M) 하여, 외부에서 작업자가 알 수 있도록 한다.
이와 같이 본원발명은 적외선촬영부를 이용하여 온도분포를 측정함으로써 신속하게 정확하게 자파불순물을 정확히 검출할 수 있다. 또한 유리에 자파불순물이 함유된 위치를 마킹부(60)가 마킹(M)함으로써 마킹된 부분만을 제거한 후 강화시키거나, 일반유리로 사용할 수 있도록 할수 있다. 따라서 유리를 용도에 맞게 적절히 활용할 수 있어 유리의 폐기율을 최소화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10 ... 몸체 20 ... 히터
30 ... 이송부 40 ... 고주파발생부
50 ... 적외선촬영부 60 ... 마킹부

Claims (5)

  1. 일측에 유리(G)가 유입되는 유입구(11) 및 타측에 상기 유리(G)가 유출되는 유출구(12)가 형성된 몸체(10);
    상기 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 상기 유리(G)를 가열하기 위한 히터(20);
    상기 유리(G)를 상기 유입구(11)에서 유출구(12)로 이송하는 이송부(30);
    상기 몸체(10) 내부에 설치되어 이송되는 상기 유리(G)로 고주파를 인가하는 고주파발생부(40);
    상기 유출구(12)로 유출되는 유리(G)로부터 상기 고주파에 의하여 가열된 자파불순물 영역을 촬영하기 위한 적외선촬영부(50); 및
    상기 적외선촬영부(50)에서 촬영한 영역에서 온도분포가 설정값과 다른 영역을 마킹(M)하는 마킹부(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리의 자파불순물 검출장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자파불순물은 NiS 인 것을 특징으로 하는 유리의 자파불순물 검출장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적외선촬영부(50)는 Y 축 방향으로 상기 유리(G)의 촬영영역(S)을 분할하여 연속적으로 촬영하는 것을 특징으로 하는 유리의 자파불순물 검출장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고주파발생부(40)는 검출하고자하는 자파불순물에 따라 인가하는 주파수를 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 유리의 자파불순물 검출장치.
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