KR101237150B1 - 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치 - Google Patents

박판 강화 유리 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.　 박판 강화 유리 제조 방법은 미리 정해진 크기의 낱장 유리를 가열로 내에서 미리 정해진 온도 프로파일로 가열하고, 가열된 낱장 유리를 가열로의 출구 가까이에서 열간 프레스 가공하여 박판 유리를 얻고, 얻어진 박판 유리를 화학 강화한다.　 열간 프레스 가공에 의해 박판 유리를 얻고 이 박판 유리를 화학 강화하여 박판 강화 유리를 제조함으로써, 다양한 박판 강화 유리를 제조할 수 있고 가공 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.

Description

박판 강화 유리 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING TEMPERED GLASS SHEET}
본 발명은 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 열간 프레스 가공에 의해 박판 유리를 얻고 이 박판 유리를 화학 강화하는 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근의 모발일 기기 및 디스플레이 기기 산업의 발달을 보면, 별도의 입력장치가 필요 없는 터치스크린 기술이 상당한 수준으로 발달하여 그 채택이 증가하고 있다.
이러한 추세와 더불어서 디스플레이 기기 및 휴대폰의 경우 화면이 커지고 외관의 고급화 등을 추구하면서 박판 화학 강화 유리의 적용도 급속하게 늘어나고 있다.
그러나 이러한 유리의 제조 방법에 있어서는 원판 유리를 워터젯(water jet)이나 스크라이빙 방법으로 외형을 절단한 후 수작업 그라인더로 절단면을 연마하거나 다축 CNC(Computer Numerical Controlled) 연마기로 외곽 및 내부의 스피커 홀 등을 수분에 걸친 장시간 동안 연마하고 있다.
연마 공정은 유리의 절단면에 존재하는 크랙과 칩(chip) 등을 없애기 위해서는 반드시 필요한 필수적인 공정이다.
하지만 연마에 소요되는 시간이 최소 2 내지 3분 정도로 장시간이고 연마 공정에서 소비되는 연마 공구와 소모품 등도 많아짐에 따라 생산성의 저하는 물론이고 제조비용도 과도하게 증가하여 가격 경쟁력의 하락을 가져왔다.
한편, 절단과정에서 유리의 표면에 연마재 및 절삭유가 도포됨에 따라 유리 표면이 오염되고 이를 제거하기 위한 별도의 세정 공정이 반드시 필요하다.　 세정 후 유리의 표면도 완벽한 오염 제거가 이루어지지 않음으로 인해 화학 강화 후 유리의 강화 품질에도 영향을 미친다.
또한 가공 시간이 길어지는 결과로 생산량을 증대시키기 위해서는 다수의 연마기가 추가로 필요하게 된다.　 생산량의 증가에 비례하여 점진적으로 연마기의 추가 투자가 발생한다면, 이미 초기 투자가 회수도 되지 않는 시점에서 재투자가 발생하는 상황이 된다.
아울러, 제품의 가격 또한 개발단계를 지나서 양산단계에 들어가면서 지속적으로 떨어지는 반면 계속해서 투자가 요구된다.　 이러한 상황에서 실제 화학 강화 사업의 확장과 발전을 지속적으로 기대하기 어려운 것이 현실이다.
　이러한 제반 문제점을 해결하고 제품의 가격 경쟁력 확보는 물론 제품의 품질 수준까지 동시에 올리기 위해서는 연마 시간의 혁신적인 단축과 유리 표면에 2차 오염을 발생시키는 생산 공법의 개선 등이 절실히 요구되었다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 열간 프레스 가공에 의해 박판 유리를 얻고 이 박판 유리를 화학 강화하는 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열간 프레스 가공된 박판 유리를 어닐링 처리한 후 화학 강화하는 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 양태에 따른 박판 강화 유리 제조 방법은 미리 정해진 크기의 낱장 유리를 가열로 내에서 미리 정해진 온도 프로파일로 가열하고, 가열된 낱장 유리를 가열로의 출구 가까이에서 열간 프레스 가공하여 박판 유리를 얻고, 얻어진 박판 유리를 화학 강화한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미리 정해진 온도 프로파일은 300 내지 400℃의 예비 가열 온도 구간, 500 내지 600℃의 1차 가열 온도 구간, 900 내지 1000℃의 2차 가열 온도 구간을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 방법은 하부 금형 상면에 가열된 낱장 유리를 적치한 다음 상부 및 하부 금형을 합쳐 낱장 유리를 프레스 가공한다.　 이때, 하부 금형에 구비된 열선으로 낱장 유리를 가열하고 상부 금형의 밑면 또는 외부에 장착된 버너로부터 하부의 낱장 유리로 불꽃을 분사하면서 상부 금형 밑면의 블레이드로 낱장 유리를 프레스 가공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 방법은 프레스 가공된 박판 유리를 반전시키고 불꽃을 분사하여 버를 제거할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 방법은 프레스 가공된 박판 유리를 화학 강화하기 전에 가열로 내에서 미리 정해진 온도 프로파일로 어닐링 처리할 수 있다.　 이때, 어닐링 처리의 온도 프로파일은 200 내지 300℃의 제1 온도 구간, 400 내지 600℃의 제2 온도 구간, 600 내지 800℃의 제3 온도 구간, 300 내지 400℃의 제4 온도 구간, 및 100 내지 200℃의 제5 온도 구간을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 방법은 프레스 가공된 박판 유리를 화학 강화하기 전에 유리 표면을 에칭 수조에 침적시켜 표면을 미리 정해진 두께로 슬리밍할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 방법은 프레스 가공을 보온 구역 내에서 실시할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 박판 강화 유리 제조 장치는 미리 정해진 크기의 낱장 유리를 미리 정해진 온도 프로파일로 가열하는 가열로; 가열된 낱장 유리를 가열로의 출구 가까이에서 열간 프레스 가공하여 박판 유리를 얻는 프레스 장치; 및 얻어진 박판 유리를 화학 강화하는 화학 강화로를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열로의 온도 프로파일은 300 내지 400℃의 예비 가열 온도 구간, 500 내지 600℃의 1차 가열 온도 구간, 900 내지 1000℃의 2차 가열 온도 구간을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 프레스 장치는 가열된 낱장 유리를 적치되는 상부 금형과, 상기 상부 금형과 합쳐져 낱장 유리를 프레스 가공하는 상부 금형을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 하부 금형은 낱장 유리를 가열하도록 상면 쪽에 내장된 열선을 포함하고, 상부 금형은 하부의 낱장 유리로 불꽃을 분사하도록 밑면으로 노출된 다수의 노즐 또는 외부의 버너와 낱장 유리를 프레스 가공하도록 밑면에서 하향 돌출한 블레이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 장치는 프레스 장치에 의해 가공된 박판 유리를 반전시키고 불꽃을 분사하여 버를 제거하는 버 제거 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 장치는 프레스 장치에 의해 가공된 박판 유리를 화학 강화하기 전에 가열로 내에서 미리 정해진 온도 프로파일로 어닐링 처리하는 어닐링 장치를 더 포함할 수 있다.　 이때, 어닐링 장치의 온도 프로파일은 200 내지 300℃의 제1 온도 구간, 400 내지 600℃의 제2 온도 구간, 600 내지 800℃의 제3 온도 구간, 300 내지 400℃의 제4 온도 구간, 및 100 내지 200℃의 제5 온도 구간을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 장치는 하나 이상의 박판 유리를 적치하여 상기 화학 강화로에 투입하는 화학 강화용 박판 유리 홀더를 더 포함할 수 있다.　 이때, 화학 강화용 박판 유리 홀더는 상부가 개방된 박스 형태의 구조를 갖고, 상기 화학 강화용 박판 유리 홀더는 박판 유리를 아래에서 지지하는 봉 형태의 하부 지지대와 박판 유리의 적치를 안내하도록 물결 모양으로 형성된 측면 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 장치는 프레스 장치 둘레를 보온하는 보온 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치는 열간 프레스 가공에 의해 박판 유리를 얻고 이 박판 유리를 화학 강화하여 박판 강화 유리를 제조함으로써, 다양한 박판 강화 유리를 제조할 수 있고 가공 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치는 열간 프레스 가공된 박판 유리를 어닐링 처리한 후 화학 강화함으로써 박판 강화 유리의 강도를 개선할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따라 제작된 박판 강화 유리를 적용함으로써 디자인의 다양성을 확보하여 완제품의 디자인 경쟁력을 높일 수 있다.　 또한, 균일한 품질의 제품을 생산함으로써 디스플레이 제품의 조립 및 완제품 제조 과정에서 발생하는 공정비용도 획기적으로 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 방법의 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 원판 유리 가공 장치의 개략적인 정면도이다.
도 3은 도 2의 원판 유리 가공 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 스틱 유리 가공 장치의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 가열로 및 프레스 장치의 개략적인 측면도이다.
도 6은 도 5의 프레스 장치의 상부 및 하부 금형의 개략적인 구성도이다.
도 7은 도 5의 작업에서의 온도 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 버 제거 장치의 개략적인 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 어닐링 장치의 개략적인 측면 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 식각조의 개략적인 측면 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 화학 강화 처리용 박판 유리 홀더로서, (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이며, (c)는 측면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 세정 장치와 검사 장치의 개략적인 측면 단면도이다.
도 13은 도 5의 이송 기구와 프레스 장치의 변형례의 측면도이다.
도 14는 도 13의 프레스 장치의 동작을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 15는 도 6의 프레스 장치의 변형례의 개략적인 구성도이다.
도 16은 도 15의 버너의 동작을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
본 발명의 다양하게 실시할 수 있고 유사한 공정으로 변형할 수 있으므로 주요한 공정별로 특징적인 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다.
이는 본 발명의 특정한 공정이나 형태의 방법과 장치에 대해 한정하려는 것이 아니라 본 발명의 사상과 기술범위에 포함되는 모든 변형물, 수정물, 및 대체물을 포함하는 것으로 이해해야 한다.
본 출원에서 사용하는 용어는 특정한 각 생산 기술을 설명하기 위한 것일 뿐이며 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다.
또한, 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 비롯해서 본 출원에서 사용하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 "당업자"라 함)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
그러므로, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의되지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석하지 않는다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치의 실시예에 대해 설명한다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 박판 강화 유리 제조 방법의 실시예는 아래의 복수의 공정단계를 통해 박판 강화 유리를 제조한다.
이들 공정단계는 원판 유리 준비 단계(S102), 스틱 절단 단계(S104), 제1 표면 이물 제거 단계(S106), 낱장 절단 단계(S108), 제2 표면 이물 제거 단계(S110), 가열로 투입 단계(S112), 가열 단계(S114), 프레스 단계(S116), 냉각/반전 단계(S118), 버 제거 단계(S120), 어닐링 단계(S122), 식각 단계(S124), 및 화학 강화 단계(S126)로 이루어진다.
원판 유리 준비 단계(S102)에서 준비된 원판 유리(10)는 스틱 절단 단계(S104)를 통해 긴 스틱 유리(20)로 절단되고, 낱장 절단 단계(S108)를 통해 낱장 유리(30)로 절단되며, 프레스 단계(S116)를 통해 박판 유리(40)를 얻고, 냉각/반전 단계(S118), 및 버 제거 단계(S120)를 통해 박판 유리(40)를 마무리한다.　 이후, 박판 유리(40)는 어닐링 단계(S122), 식각 단계(S124), 및 화학 강화 단계(S126)를 통해 박판 강화 유리를 제조할 수 있다.
이하 도 2 내지 12를 도 1과 함께 참조하여 본 발명의 박판 강화 유리 제조 방법 및 장치의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 원판 유리 가공 장치(100)를 도시한다.
원판 유리 가공 장치(100)는 이송 기구(110)와 절단 기구(120)로 이루어진다.　 이송 기구(110)는 절단 기구(120)에 결합된 수평 이송 실린더(112), 수평 이송 실린더(112)의 말단에 수직으로 설치된 수직 이송 실린더(114), 및 수직 이송 실린더(114)의 하단에 장착된 진공 패드(116)를 포함한다.
원판 유리(10)가 카트(102)로 운반되어 오면, 이송 기구(110)는 카트(102)의 레벨링 랙(104)에 실린 원판 유리(10)를 한 장씩 절단 기구(120)로 이송한다.
도 3은 도 2의 원판 유리 절단 기구(120)의 개략적인 평면도이다.　 도 3의 원판 유리 절단 장치는 도 1의 스틱 절단 단계(S104)와 표면 이물 제거 단계(S106)를 수행하기 위한 구성이다.
원판 유리 절단 기구(120)는 테이블(122)의 상부에 배치된 한 쌍의 벨트 컨베이어(124a, 124b), 이들 벨트 컨베이어(124a, 124b) 사이의 진공 흡착판(126), 및 벨트 컨베이어(124a, 124b)의 일단에 배치된 벨트 컨베이어(142)를 포함한다.　 한편, 비록 도시하지는 않았지만, 테이블(122)의 상부에는 원판 유리(10)를 감지하는 감지 센서가 설치되어 있다.　 이 감지 센서는 예컨대 후술하는 도 4의 감지 센서(156)와 동일한 구성과 기능을 가질 수 있다.
진공 흡착판(126)은, 도 2의 원판 유리 이송 기구(110)에 의해 원판 유리(10)가 테이블(122)의 상면에 놓이면, 감지 센서(도시 생략)가 이를 감지함에 따라, 상승하여 원판 유리(10)의 하부를 흡착하여 고정하며, 벨트 컨베이어(124a, 124b)는 원판 유리(10)를 화살표(B) 방향으로 이송하도록 구성되고, 벨트 컨베이어(142)는 후술하는 절단 헤드(136)에 의해 절단된 스틱 유리(20)를 화살표(A) 방향으로 이송하도록 구성된다.
테이블(122) 위쪽에는 X-Y 로봇(134)과 이에 의해 작동하는 절단 헤드(136)가 장착된다.　 X-Y 로봇(134)은 Y 축(130)에 지지되며, Y 축(130)을 따라 이동 가능하다.　 절단 헤드(136)는 X 축(132)에 지지되며, X 축(132)을 따라 이동 가능한 것으로, 칼날(138)과 푸셔(140)가 장착되어 있다.　 이와 같이 구성하면, 하나의 절단 헤드(136)로 스크라이빙 작업과 절단 작업을 수행할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 원판 유리(10)가 테이블(122)의 상면에 놓이면, 감지 센서(도시 생략)가 이를 감지함에 따라 진공 흡착판(126)이 올라와 원판 유리(10)의 하부를 흡착하여 고정한다.　 이어, X-Y 로봇(134)의 작동에 의해 절단 헤드(136)는 원판 유리(10)의 일부를 미리 정해진 폭으로 절단한다.　 이때, 칼날(138)이 원판 유리(10)의 상면에 스크라이빙하여 홈을 새기면 푸셔(140)가 원판 유리(10)의 해당 부분을 밀어 스틱 유리(20)를 원판 유리(10)로부터 절단시키게 된다.　 스틱 유리(20)가 절단되면, 벨트 컨베이어(142)가 스틱 유리(20)를 화살표(A) 방향으로 이송한다.
전술한 원판 유리 절단 기구(120)에 의한 작업은 도 1의 스틱 절단 단계(S104)에 해당한다.
이때, 테이블(122)의 우측 가장자리에는 브러시(152)가 장착되어 있어 벨트 컨베이어(142)에 의해 이송되는 스틱 유리(20)의 표면에서 이물을 제거한다.　 이는 도 1의 표면 이물 제거 단계(S106)에 해당한다.
이물이 제거된 스틱 유리(20)는 계속해서 벨트 컨베이어(142)에 의해 다음 공정단계를 위해 스틱 유리 가공 장치(150)로 이송된다.
도 4는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 스틱 유리 가공 장치(150)의 개략적인 평면도이다.　 스틱 유리 가공 장치(150)는 낱장 절단 단계(S108)와 표면 이물 제거 단계(S110)를 수행하기 위한 구성이다.
스틱 유리 가공 장치(150)는 선행 공정단계를 수행하는 원판 유리 절단 기구(120)에 인접 설치되고, 원판 유리 절단 기구(120)의 벨트 컨베이어(142)에 연동된 벨트 컨베이어(142)가 일측 가장자리에 설치되어 있다.　 즉, 원판 유리 절단 기구(120)의 벨트 컨베이어(142)와 스틱 유리 가공 장치(150)의 벨트 컨베이어(142)는 스틱 유리(20)를 이송하도록 연동되어 있다.
스틱 유리 가공 장치(150)는 X 축(152)에 지지되는 X-Y 로봇(154)과 Y 축(153)에 지지되는 절단 헤드(156)를 포함한다.　 이들은 도 3에서 전술한 원판 유리 절단 기구(120)의 X 축(130), Y 축(132), X-Y 로봇(134), 및 절단 헤드(136)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
한편, 비록 도시하지는 않았지만, 스틱 유리(20)의 위치를 검출하는 감지 센서가 설치될 수 있고, 스틱 유리(20)를 절단하는 동안 고정하는 진공 흡착판이 Y 축(132)의 하부에 설치될 수 있다.
또, 스틱 유리 가공 장치(150)는 벨트 컨베이어(142)와 교차하도록 브러시(144)가 설치되어 있다.
이와 같은 스틱 유리 가공 장치(150)는 선행 공정단계에서 이송되어 온 스틱 유리(20)를 후속 가공을 위한 치수인 낱장 유리(30)로 절단한다.　 구체적으로, 선행 공정단계에서 절단되어 넘어온 낱장 유리(30)를 벨트 컨베이어(142) 상에 고정한 후, 전술한 스틱 절단 단계(S104)와 동일한 방식으로 스틱 유리(20)를 낱장 유리(30)로 절단할 수 있다.　 이 때, 절단 헤드(156)는 도 3의 절단 헤드(136)와 마찬가지로 칼날(도시 생략)과 푸셔(도시 생략)를 사용할 수 있다.
전술한 스틱 유리 가공 장치(150)에 의한 작업은 도 1의 낱장 절단 단계(108)에 해당한다.
절단된 낱장 유리(30)는 벨트 컨베이어(142)에 의해 이송되는 동안 하류의 브러시(144)가 낱장 유리(30)의 표면으로부터 이물을 제거한다.　 이는 도 1의 표면 이물 제거 단계(S110)에 해당한다.
표면 이물이 제거된 낱장 유리(30)는 다음 공정단계인 가열로 투입 단계(S112)로 처리되기 전에 일정한 간격으로 정렬된다.　 이를 위해, 벨트 컨베이어(142)의 중간에 스토퍼(157)가 설치되어 있다.　 스토퍼(157)는 필요에 따라 상측으로 돌출하거나 하측으로 삽입됨으로써 낱장 유리(30)를 일정한 간격으로 정렬시켜 다음 공정단계로 이송할 수 있다.
또, 스토퍼(157)의 반대쪽의 벨트 컨베이어(142)의 말단에는 감지 센서(158)가 설치된다.　 감지 센서(158)는 벨트 컨베이어(142)에 실린 낱장 유리(30)가 도 6의 가열로(160)에 투입되지 않고 대기하는 등의 상황이 발생하면 이를 감지하여 감지 신호를 발생시킨다.　 이 감지 신호에 따라 낱장 절단 단계(S108)를 일시 정지시킴으로써 낱장 유리(30)가 과도하게 벨트 컨베이어(142) 상에 대기하거나 겹쳐지는 것을 방지하게 된다.
한편, 도 3과 4에 도시한 바와 같이 스틱 절단 단계(S104)와 낱장 절단 단계(S108)를 구분하여 진행하는 주요 이유는 다음과 같다.　 원판 유리(10)를 길이 방향으로 우선 절단하여 스틱 유리(20)를 형성하는 작업과, 이 스틱 유리(20)를 가공 성형시 스크랩(scrap)으로 절단되는 부분을 포함하여 제품 사이즈의 120% 수준 크기로 완전하게 한 개씩 낱장 유리(30)로 절단하는 작업으로 나누어 진행하기 위한 것이다.　 즉, 유리를 절단할 때, 그 특성상 좌우의 길이가 다른 각각의 형태를 일시에 스크라이빙하여 절단할 경우 길이가 긴 방향으로 직진하여 절단되려는 특성을 갖게 된다.　 따라서, 장변과 단변을 동시에 스크라이빙하여　절단할 경우 단변이 절단되는 순간 길이가 긴 방향으로 절단되려는 경향에 따라 단변의 절단면이 칩핑될 수 있다.　 하지만, 본 발명의 실시예에서와 같이 스틱 절단 단계(S104)에서 장변 절단 작업을 수행하고 낱장 절단 단계(S108)에서 단변 절단 작업을 수행하면 칩핑을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 가열로 및 프레스 장치의 개략적인 측면도이고, 도 6은 도 5의 프레스 장치의 상부 및 하부 금형의 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 가열로(160)는 선행 공정단계에서 이송된 낱장 유리(30)를 하류의 프레스 장치(180)로 이송하기 전에 적절한 온도 프로파일로 가열하기 위한 구성이다.　 가열로(160)의 구성은 당업계에 공지된 것이므로 그 설명은 생략한다.　 한편, 가열로(160)의 작업은 도 1의 가열 단계(S114)에 해당한다.
가열로(160)의 출구 쪽에는 가열로와 벨트 컨베이어(162)를 공유하는 이송 기구(170)가 설치된다.　 벨트 컨베이어(162)는 가열로(160) 내부의 고온 환경에 견딜 수 있도록 금속 구조로 이루어진다.　 예컨대 스테인리스 메시 벨트로 이루어진다.　 이송 기구(170)의 상부를 덮도록 커버(172)를 설치할 수 있다.　 이는 가열로(160)에서 빠져 나온 낱장 유리(30)가 급격히 냉각되는 것을 방지하기 위한 구성이다.　 즉, 커버(172)는 낱장 유리(30)를 보온하는 기능을 수행한다. 물론, 이송 기구(170)의 이송 구간은 짧은 경우에는 커버(172)를 생략해도 무방하다.　 이송 기구(170)의 하류에는 슬라이드 블록(174)이 설치되어 벨트 컨베이어(162)에 실려 온 낱장 유리(30)가 슬라이드 블록(174)을 타고 미끄러져 프레스 장치(180)에 공급된다.　 슬라이드 블록(174)은 낱장 유리(30)의 스크래치를 방지하도록 표면이 세라믹으로 코팅될 수 있다.
도 5와 6에 도시한 바와 같이, 프레스 장치(180)는 하부 금형(180A)과 상부 금형(180B)으로 구성된다.
하부 및 상부 금형(180A, 180B)의 기본 재질은 박판 유리의 용융 온도 이상에서 구조의 변화 없이 안전하게 프레스를 할 수 있는 재질로 제조한다.　 제조된 금형(180A, 180B)은 고온 열처리를 통해서 열 변형이 최소화 될 수 있도록 제조하여 지속적이고 연속적인 가열과 열간 프레스에서도 가공 품질이 유지 될 수 있도록 그에 맞는 재질을 선정하여 제조한다.
하부 금형(180A)은 공급된 낱장 유리(30)를 올려놓기 위한 것으로 상면에 내열판(182)이 있고 그 하부에 열선(183)이 내장되어 있다.　 하부 금형(180A)은 놓인 유리가 일정 온도 이하로 떨어지는 것을 방지하도록 열선(183)을 동작시켜 약 600℃ 이상의 표면온도를 유지하도록 한다.　 이때, 열선(183)에 공급되는 전력량을 조절하여 온도를 제어한다.　 한편, 내열판은 지속적인 열에 변형되지 않는 재질의 플레이트로 이루어질 수 있고, 열선(183) 대신 초고주파 가열 장치를 사용할 수 있다.
상부 금형(180B)은 다수의 불꽃 노즐(184)이 그 내부의 상하로 연장되고, 블레이드(186, 188)가 밑면으로부터 돌출되어 있다.　 상부 금형(180B)은 프레스를 하기 전에 하부 금형(180A)에 놓인 유리가 충분히 가열될 수 있도록 미세한 구멍의 불꽃 노즐(184)을 설치한다.　 미세한 구멍을 통해서 적절히 조절된 가스를 내보내고 이것에 점화를 해서 불꽃 노즐(180)로부터 불꽃(185)을 분사한다.　 이 불꽃(185)에 의해 유리의 상면을 용융온도까지 단시간에 가열하여 상부 금형에 프레스를 하는데 충분한 조건이 되도록 가열을 하게 된다.　 이때 가스의 압력에 따라 불꽃(185)의 세기와 온도의 변화 등에 대해서는 유리의 특성에 따라 생산 시점에서 적절히 미세 조정하여 가공 조건을 맞추도록 한다.
이와 같이, 하부 및 상부 금형(180A, 180B)은 각각 가열 방식을 달리하여 적용된다.
이와 같이 구성된 프레스 장치(180)에 있어서, 낱장 유리(30)가 하부 금형(180A)의 상면에 놓이면, 열선(183)에 의해 600℃ 이상으로 가열된 하부 금형(180A)이 낱장 유리(30)의 온도를 유지하고, 상부 금형(180B)이 불꽃 노즐(184)을 통해 불꽃(185)을 분사하여 단시간(예컨대 3 내지 4 초) 동안 낱장 유리(30)의 상면을 가열하여 용융시킨다.　 낱장 유리(30)가 용융된 직후 상부 금형(180B)이 하부 금형(180A)을 향해 내려와 합형되면, 블레이드(186)가 낱장 유리(30)의 가장자리를 절단하고 블레이드(188)가 구멍을 형성하여, 블레이드(186, 188)에 대응하는 형태를 한 도 1의 박판 유리(40)를 얻게 된다.
이와 같은 프레스 장치(180)에서 수행되는 작업은 도 1의 프레스 단계(S116)에 해당한다.
도 7은 도 5의 구성을 이용한 작업에서의 온도 프로파일을 나타내는 그래프이다.
이하 도 7의 온도 프로파일 그래프를 도 5의 가열로(160), 이송 기구(170), 및 프레스 장치(180)의 작업과 연계하여 설명한다.
도 7의 온도 프로파일에서, 온도 구간(A)은 가열로(160) 투입 이전의 온도를 나타낸다.　 즉, 선행하는 낱장 절단 단계(S108) 및 표면 이물 제거 단계(S110) 중의 또는 이후의 온도를 나타낸다.
온도 구간(B-G)은 가열로(160) 내부의 온도를 나타낸다.　 구체적으로, 온도 구간(B, C)은 예비 가열 온도 구간으로서, 낱장 유리(30)를 예열조 내에서 300 내지 400℃로 승온하는 온도 구간(B)과 승온된 온도로 대기하는 온도 구간(C)을 나타낸다.　 온도 구간(D, E)은　 500 내지 600℃의 1차 가열 온도 구간으로서, 낱장 유리(30)를 1차 가열로 내에서 500 내지 600℃로 승온하는 온도 구간(D)과 승온된 온도로 대기하는 온도 구간(E)을 나타낸다.　 온도 구간(F, G)은 900 내지 1000℃의 2차 가열 온도 구간으로서, 낱장 유리(30)를 2차 가열로 내에서 900 내지 1000℃로 승온하는 온도 구간(F)과 승온된 온도로 대기하는 온도 구간(G)을 나타낸다.
온도 구간(H-M)은 가열로(160) 이후의 온도 구간을 나타낸다.　 구체적으로, 온도 구간(H)은 프레스 입구의 온도이고, 온도 구간(G)은 프레스 공정을 대기할 때의 온도이고, 온도 구간(J)은 프레스 및 1차 냉각 온도이고, 온도 구간(K)은 1차 냉각 후 대기할 때의 온도이고, 온도 구간(L)은 2차 냉각의 온도이며, 온도 구간(M)은 2차 냉각 후 대기할 때의 온도이다.
한편, 온도 구간(B-G)에서 유리의 온도를 구간별로 승온하고 온도 구간(H-L)에서 구간별로 강온하는 것은, 유리의 특성상 급격한 온도 변화가 발생할 경우 유리가 파손되는 경우가 발생하므로, 순차적인 가열과 냉각을 통해 승온 및 강온하여 파손을 방지하기 위함이다.
통상 얇은 유리의 경우 고온으로 가열하는 전후 공정단계 사이의 온도 편차가 150 내지 200℃ 이상 발생할 경우 유리 체적의 일시적인 불균일한 변화로 인해 크랙이 발생하여 파손의 우려가 있다.
따라서, 유리가 형상 가공이 용이한 온도까지 올리기 위한 적절한 온도 프로파일이 반드시 필요하며 예비 가열(pre-heating)의 온도 구간(B)으로부터, 1차 승온하는 온도 구간(D), 2차 승온하는 온도 구간(F), 열간 프레스 공정의 온도 구간(J), 및 냉각하는 온도 구간(K-M)까지 적절한 온도 프로파일에 따라 가열로(160)를 각 구간별로 온도를 제어해야 한다.
또한, 가열로(160)는 낱장 유리(30)가 투입되는 초기 진입 구간인 예비 가열 온도 구간(B)과, 1차 승온하는 온도 구간(D)과, 2차 승온하는 온도 구간(F)으로 구분한다.　 또한, 가열로(160)의 출구에서 일시적인 온도 저하로 낱장 유리(30)의 표면 온도가 떨어져서 형상 가공이 어려워지는 것을 방지하기 위해 외부에서 가스버너 등으로 600℃ 이상으로 가열해야 한다.
도 8은 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 버 제거 장치의 개략적인 측면 단정면도이다.
도 8의 버 제거 장치(190)는 도 5의 프레스 장치(180)에서 얻은 박판 유리(40)를 냉각하고 반전한 후, 불꽃을 분사하여 버(bur)를 제거하기 위한 구성으로, 도 1의 냉각/반전 단계(S118) 및 버 제거 단계(S120)에 해당한다.
구체적으로, 버 제거 장치(190)는 도 5의 프레스 장치(180)에서 얻은 박판 유리(40)를 이송하는 제1 벨트 컨베이어(192), 이송된 박판 유리(40)를 뒤집는 반전기(194), 뒤집힌 박판 유리(40)를 이송하는 제2 벨트 컨베이어(196), 및 뒤집혀 이송된 박판 유리(40)의 버를 제거하는 버너(198)를 포함한다.　 여기서, 제1 및 제2 벨트 컨베이어(192, 196)는 고온의 박판 유리(40)를 운반하거나 버너(198)의 작업에 의한 고온 환경에 처함으로 고열에 견딜 수 있는 스테인리스 메시 벨트를 적용하면 좋다.
도 5 내지 7을 참조하여 전술한 바와 같이 프레스 장치(180)를 거쳐 가공 성형된 박판 유리(40)의 경우 일부 절단면에 버가 남아 있을 수 있다.　 특히, 버는 프레스 가공의 특성상 블레이드가 달린 상부 금형의 반대쪽인 박판 유리(40)의 밑면에 발생하므로, 박판 유리(40)를 뒤집은 다음 버를 제거한다.　 버너(198)에서 뒤집힌 박판 유리(40)에 고온의 불꽃을 분사하여 순간적으로 버를 녹여 제거하면 버를 신속히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 CNC 연마 장비나 가공 공구를 사용하는 경우와 달리, 버가 제거된 절단된 측면에 광택 효과를 낼 수 있다.
이때 적용 온도는 약 600 내지 800℃ 수준의 유리의 용융 온도이며 유리의 절단면에 접촉되는 시간을 적절히 조절하여 측면에 발생한 버가 제거 될 수 있도록 한다.　 광택의 경우, 용융 온도와 같은 고온이 가열되었을 때는 수초 내에 표면의 미세 용융에 의해 광택 발생이 가능하므로 버를 제거하는 시간에 동시에 광택을 낼 수 있는 공정 조건을 설정하여 작업을 진행한다.
도 9는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 어닐링 장치의 개략적인 측면 단면도이다.
도 9의 어닐링 장치(200)는 도 1의 어닐링 단계(S122)를 수행하기 위한 구성이다.　 어닐링 장치(200)는 도 8의 버 제거 장치(190)로부터 이송된 박판 유리(40)를 이송하는 벨트 컨베이어(202), 박판 유리(40)가 통과하면서 어닐링 처리되는 가열로(204), 및 가열로(204)의 각 구획(A-E) 내에 장착된 열선(206)을 포함한다.　 벨트 컨베이어(202)는 고온 환경에 견딜 수 있는 스테인리스 메시 벨트로 구성되면 좋다.
가열로(204)는 벨트 컨베이어(202)에 실려 이송되는 박판 유리(40)를 어닐링 처리하도록 구성되며, 복수의 내부 구획이 각각의 온도 범위를 갖도록 작동된다.　 구체적으로, 가열로(204)는 구획(A)이 200 내지 300℃의 온도, 구획(B)이 400 내지 600℃의 온도, 구획(C)이 600 내지 800℃의 온도, 구획(D)이 300 내지 400의 온도, 그리고 구획(E)이 100 내지 200의 온도를 갖도록 작동된다.　 이를 위해 각 구획(A-E)의 열선(206)은 각 구획(A-E)의 온도에 요구되는 열을 내도록 설계할 수 있다.
이와 같은 가열로(204)에 의한 어닐링 작업은 박판 유리(40)의 잔류응력을 제거하기 위한 것이다.　 즉, 박판 유리(40)를 고온으로 가열하여 열간 프레스한 경우 유리의 표면에 불균일한 잔류 응력이 존재하게 된다.　 이 경우, 박판 유리에 화학 강화를 시키면 화학 강화를 통해 만들어진 압축 응력이 박판 유리에 존재하는 열에 의한 잔류 응력과 충돌하게 된다.　 그에 따라, 강화 유리 표면의 압축 응력이 충분하지 않게 되어 강화 유리의 강도가 저하될 수 있다.
하지만, 본 실시예에서와 같이 박판 유리에 어닐링 처리를 하면 열간 프레스에 따른 박판 유리 표면의 잔류 응력을 제거할 수 있고, 그에 따라 박판 유리에 화학 강화 처리를 하면 화학 강화 처리에 따른 압축 응력이 잔류 응력과 충돌하지 않게 됨으로써, 박판 강화 유리의 강도 저하를 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 식각조의 개략적인 측면 단면도이다.
도 10의 식각조(210) 내의 에칭액 또는 식각액(211)에 의한 화학 처리는 도 1의 식각 단계(S124)에 해당하는 작업으로서, 어닐링이 완료된 박판 유리(40)의 표면을 화학 강화 처리에 용이한 상태로 변화시키기 위한 작업이다.　 구체적으로, 식각조(210) 내에 식각액(211)을 적절한 비율로 희석하여 넣고, 어닐링이 완료된 복수의 박판 유리(40)를 박판 유리 홀더(212)에 적치시켜 식각액(211)에 침적시킴으로서 그 표면을 슬리밍(slimming) 처리한다.
본 발명의 실시예에 따른 유리의 가공 공정에서, 단시간에 용융 온도까지 올리기 위해서 사용한 불꽃 분사에 의해 유리의 표면이 용융되는 과정에서 최초에 유리가 제조되는 과정에서 투입되었던 여러 가지 불순물이 산화 할 수 있다.
화학 강화의 기본 메커니즘은 소다라임계 유리가 가지고 있는 나트륨(Na+)계 이온을 질산염이 용융된 강화로에 침적시켜서 질산염에 존재하는 칼륨(K+) 이온과 열교환하는 것이다.　 따라서, 유리의 표면에서 나트륨(Na+)계 이온이 산화될 경우 화학 강화 처리를 하는 과정에서 이온 교환에 장애가 발생 할 수 있다.
이러한 화학 강화의 장애를 제거하기 위해서는 가공된 유리의 표면을 일정한 두께만큼 슬리밍하여 표면의 산화된 성분을 제거함으로써, 산화되지 않고 초기 유리 성분을 유지하는 내측 부분을 표면으로 해야 한다.　 따라서, 유리의 표면을 식각(etching) 공정으로 일정 두께만큼 슬리밍하여 유리의 표면에 나트륨(Na+)계 이온이 산화된 층을 제거함으로써, 박판 유리를 화학적 강화 처리가 용이한 상태로 만들게 된다.
이때, 슬리밍하는 공정은 가공 완료된 박판 유리를 에칭 처리용 박판 유리 홀더(212)에 순차적으로 적치한 후, 식각액(211)이 적절히 희석된 에칭 작업용 식각조(210)에 약 3 내지 4초 동안 식각액(211)에 침적 시켜서, 유리 표면을 약 5 내지 10 미크론 정도의 두께로 식각 처리를 하여 부분적으로 슬리밍하게 된다.
이후 식각 용액이 박판 유리 표면에 잔류하는 것을 방지하기 위해 적절한 세정 공정을 거쳐서 표면의 잔류 산기를 완전히 제거할 수 있다.　 물론, 극히 적은 미량으로 존재하는 산 용액의 경우 화학 강화로에서 전부 증발 또는 산화되어 없어지므로 유리의 품질에 거의 영향을 미치지는 않는다.
도 11은 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 화학 강화용 박판 유리 홀더로서, (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이며, (c)는 측면도이다.
도 10을 참조하여 전술한 바와 같이 식각 처리한 박판 유리(40)를 화학 강화로에 투입하여 화학 강화 처리하게 되는데, 먼저 복수의 박판 유리(40)를 도 11의 화학 강화용 박판 유리 홀더(212)에 적치하여 화학 강화로(도시 생략)에 투입한다.　 이러한 화학 강화 처리는 도 1의 화학 강화 단계(S126)에 해당한다.
도 11의 화학 강화용 박판 유리 홀더(212)는 상부가 개방된 박스 형태의 구조체로서, 박판 유리(40)의 화학 강화에 영향을 주지 않거나 최소화하도록 스테인리스강 등의 재질로 구성한다.　 박판 유리 홀더(212)는 박판 유리(40)를 아래에서 지지하는 하부 지지대(212)와 박판 유리(40)의 측면을 잡아주는 측면 가이드(214)를 포함한다.
하부 지지대(212)는 상단이 봉 형태로 되어 박판 유리(40)의 밑면과 최소 면적으로 접촉하면서 이를 지지하도록 구성된다.　 이와 달리, 지지대를 홀더(212)의 밑면에 설치하고 지지대 상단에 스테인리스 봉을 용접 등에 의해 부착할 수 있다.　 한편, 측면 가이드(214)는 물결 모양의 봉 형태로 구성되어 박판 유리(40)의 측면과 최소 면적으로 접촉하면서 이를 부분적으로 둘러싸도록 구성된다.　 따라서, 박판 유리(40)를 박판 유리 홀더(212)에 적치할 때 측면 가이드(214)의 홈 부분을 따라 삽입하면 되므로 용이하게 적치할 수 있다.
한편, 기존에는 박판 유리의 하부와 좌우를 수직 상태로 장입하는 지그를 사용하고 있으나, 이 경우 화학 강화로에서 사용하는 질산염(KNO3)이 유리의 하부와 지그가 맞닿는 부분에 잔류하거나 지그의 금속 재질로부터 빠져 나온 이온에 의해 유리의 표면에 얼룩이 발생하는 등 여러 가지 품질 문제가 발생하고 있다.
이를 방지하기 위해서는 화학 강화의 특성상 이온 교환이 일어나는 동안 유리의 표면에는 최소한의 접촉만 발생하는 것이 가장 유리하다.　 따라서, 본 발명의 실시예에서와 같이, 유리의 밑면 및 측면과 최소한의 접촉만 발생할 수 있도록 예컨대 점접촉이 발생 할 수 있는 구조로 박판 유리 홀더(212)를 설계하면 유리하다.　 즉, 화학 강화 중에 유리와 금속의 접촉을 최소로 함으로써 유리의 2차 오염을 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 박판 강화 유리 제조 장치의 세정 장치와 검사 장치의 개략적인 측면 단면도이다.
도 12를 참조하면, 세정 장치(220)는 화학 강화 처리된 박판 유리인 박판 강화 유리(50)를 세정하기 위한 구성이다.　 세정 장치(220)는 벨트 컨베이어(232)와 세정 챔버(234)를 포함한다.　 벨트 컨베이어(232)가 박판 강화 유리(50)를 이송하면, 세정 챔버(234)가 예컨대 물을 분사하거나 하여 박판 강화 유리(50)를 세정하고 건조할 수 있다.
검사 장치(230)는 박판 강화 유리(50)를 이송하는 벨트 컨베이어(232), 검사를 위한 공간을 제공하는 검사 챔버(234), 빛을 감지하여 이송되는 박판 강화 유리(50)의 상태를 검사하는 4개의 수광 소자(236), 빛을 발생시키는 4개의 발광 소자(238), 반전기(240), 검사 상태에 따라 박판 강화 유리(50)를 분리하는 분리기(242), 양품 적재부(244), 및 불량품 적재부(246)를 포함한다.
검사 챔버(234)는 6개의 구획(A-F)로 구분되고, 각각의 구획은 서로 다른 작업을 수행하는 공간을 제공한다.
구획(A)은 치수 검사 구획으로, 수광 소자(236)는 발광 소자(238)에서 발생되어 박판 강화 유리(50)를 반사한 빛을 감지하여 박판 강화 유리(50)의 치수를 검사한다.
구획(B)은 상면 검사 구획으로, 수광 소자(236)는 발광 소자(238)에서 발생되어 박판 강화 유리(50)를 반사한 빛을 감지하여 박판 강화 유리(50)의 상면의 외관을 검사한다.
구획(C)은 반전 구획으로, 반전기(240)가 박판 강화 유리(50)를 180도 뒤집는다.
구획(D)은 밑면 검사 구획으로, 수광 소자(236)는 발광 소자(238)에서 발생되어 박판 강화 유리(50)를 반사한 빛을 감지하여 박판 강화 유리(50)의 밑면의 외관을 검사한다.
구획(E)은 투과율 검사 구획으로, 수광 소자(236)는 벨트 컨베이어(232) 반대편의 발광 소자(238)에서 발생되어 박판 강화 유리(50)를 통과한 빛을 감지하여 박판 강화 유리(50)의 투과율을 검사한다.
구획(F)은 분리 구획으로, 분리기(232)가 검사 완료된 박판 강화 유리(50)를 양품과 불량으로 분리하여, 양품은 양품 적재부(244)에 적재하고 불량품은 불량품 적재부(246)에 구분하여 적재하게 된다.
본 실시예의 검사 방법에 사용되는 수광 소자(236)는 에어리어(area) 또는 라인 스캔 카메라일 수 있다.　 이 카메라는 반사광 또는 투과광을 인식하여 휘도차가 발생하는 영역에 대한 해석을 통해 미리 정해진 기준을 벗어나는 밝기를 불량으로 인식하도록 하는 특수한 알고리즘을 적용하여 검사를 진행한다.
이와 같은 구성을 갖는 검사 장치(230)는 전술한 S102 내지 S126의 공정단계를 거쳐 제조한 박판 강화 유리(50)의 표면에 존재할 수 있는 제반 불량 항목과 제조 과정에서 발생할 수 있는 사이즈 및 형상의 변화 등에 대해 영상 카메라를 활용하여 자동으로 검사할 수 있다.　 한편, 비록 도시하지는 않았지만, 수광 소자(236), 발광 소자(238), 및 분리기(242)를 컴퓨터 등으로 연동시켜 검사 작업의 효율을 높일 수 있다.
한편, 기존 방식은 유리를 작업자가 손으로 하나하나 검사함에 따라 표면에 2차 오염이 발생할 우려가 높고 검사 작업자간의 편차에 의해 품질의 편차도 발생할 가능성이 높아서 제품의 질을 떨어뜨리는 원인이 되었다.　 하지만, 본 발명의 실시예와 같이 자동으로 유리의 품질을 검사함으로써 2차 오염을 방지할 뿐만 아니라 검사 편차를 줄일 수 있다.
도 13은 도 5의 이송 기구와 프레스 장치의 변형례의 측면도이다.
도 13에 도시한 구성은 커버(172-1)가 이송 기구(170) 및 프레스 장치(180) 전체를 둘러싸고 있는 점이 도 5의 구성과 상이하다. 이를 제외한 나머지 구성과 동작은 도 5에서와 동일하다.
이와 같이 구성하면, 가열로(160)에서 빠져 나온 낱장 유리(30)가 이송 기구(170)에 의해 이송되어 프레스 장치(180)에 적재되는 동안 그 온도 하락을 효율적으로 방지할 수 있다. 따라서, 후속하는 프레스 단계(S116)에서 낱장 유리(30)의 가열에 소요되는 열 에너지를 절감할 수 있다.
도 14는 도 13의 프레스 장치의 동작을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 14를 참조하면, 프레스 장치의 하부 금형(180A)은 4개가 4개 위치(P1-P4)에 위치하여 1조를 이루고 있다. 이들 하부 금형(180A)은 화살표(D)를 따라 시계방향으로 이동하도록 구성된다.
따라서, 컨베이어(162)에 의해 화살표(A) 방향으로 이송된 낱장 유리(30)는 제1 위치(P1)의 하부 금형(180A)에 적재되면, 상부 금형(180B)이 화살표(B) 방향으로 하강하여 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이 열간 프레스 작업을 수행하여, 우측의 제2 위치(P2)의 하부 금형(180A)에 적재된 바와 같은 박판 유리(40)를 얻게 된다. 이 박판 유리(40)는 컨베이어(192)에 실려 출구(174)를 통해 다음 작업인 냉각/반전 단계(S118)로 이동하게 된다.
이러한 프레스 장치의 하부 금형(180A)과 상부 금형(180B) 전체는 커버(172-1) 내부에 위치하므로, 가열로(160)에서 빠져 나온 낱장 유리(30)가 프레스 장치(180)에 적재되는 동안 그 온도 하락을 효율적으로 방지할 수 있다.
물론, 제1 위치(P1)의 하부 금형(180A)만을 둘러싸도록 커버(172-1)를 구성해도 무방하다.
도 15는 도 6의 프레스 장치의 변형례의 개략적인 구성도이고, 도 16은 도 15의 버너의 동작을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 15와 16을 참조하면, 버너(184-1)가 하부 금형(180A)의 상부 둘레에 배치된 점이 도 6의 구성과 상이하다. 이와 같이 구성하면, 도 5의 장치에 비해 상부 금형(180B)의 구성을 단순화할 수 있다.
한편, 버너(184-1)는 프레스를 하기 전에 하부 금형(180A)에 놓인 낱장 유리(30)의 가장자리가 충분히 가열될 수 있도록 4개 이상이 한 조로 구성될 수 있다. 즉, 도 16에 도시한 바와 같이, 4개의 버너(184-1)에서 내뿜는 불꽃(185)의 범위(185a)가 낱장 유리(30)의 가장자리에서 서로 겹쳐지도록 각각의 버너(184-1)를 배치할 수 있다. 이와 같이, 버너(184-1)를 통해 적절히 조절된 가스를 내보내고 이것에 점화를 해서 불꽃(185)을 분사한다.　 이 불꽃(185)에 의해 유리의 상면 가장자리를 용융온도까지 단시간에 가열하여 상부 금형에 프레스를 하는데 충분한 조건이 되도록 가열을 하게 된다.　 이때 가스의 압력에 따라 불꽃(185)의 세기와 온도의 변화 등에 대해서는 유리의 특성에 따라 생산 시점에서 적절히 미세 조정하여 가공 조건을 맞추도록 한다.
10: 원판 유리 20: 스틱 유리
30: 낱장 유리 40: 박판 유리
100: 원판 유리 가공 장치 120: 절단 기구
134: X-Y 로봇 136: 절단 헤드
142: 벨트 컨베이어 150: 스틱 유리 가공 장치
154: X-Y 로봇 156: 절단 헤드
160: 가열로 170: 이송 기구
172, 172-1: 커버 180: 프레스 장치
184: 불꽃 노즐 184-1: 버너
190: 버 제거 장치 200: 어닐링 장치
210: 식각조 220: 세정 장치
230: 검사 장치

Claims (18)

  1. 미리 정해진 크기의 낱장 유리를 가열로 내에서 미리 정해진 온도 프로파일로 가열하고,
    가열된 낱장 유리를 가열로의 출구 가까이에서 열간 프레스 가공하여 박판 유리를 얻고,
    얻어진 박판 유리를 화학 강화하는
    박판 강화 유리 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 미리 정해진 온도 프로파일은 300 내지 400℃의 예비 가열 온도 구간, 500 내지 600℃의 1차 가열 온도 구간, 900 내지 1000℃의 2차 가열 온도 구간을 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 하부 금형 상면에 가열된 낱장 유리를 적치한 다음 상부 및 하부 금형을 합쳐 낱장 유리를 프레스 가공하는 박판 강화 유리 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 하부 금형에 구비된 열선으로 낱장 유리를 가열하고 상부 금형의 밑면 또는 외부에 장착된 버너로부터 하부의 낱장 유리로 불꽃을 분사하면서 상부 금형 밑면의 블레이드로 낱장 유리를 프레스 가공하는 것인 박판 강화 유리 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 프레스 가공된 박판 유리를 반전시키고 불꽃을 분사하여 버를 제거하는 박판 강화 유리 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 프레스 가공된 박판 유리를 화학 강화하기 전에 가열로 내에서 미리 정해진 온도 프로파일로 어닐링 처리하는 박판 강화 유리 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 어닐링 처리의 온도 프로파일은 200 내지 300℃의 제1 온도 구간, 400 내지 600℃의 제2 온도 구간, 600 내지 800℃의 제3 온도 구간, 300 내지 400℃의 제4 온도 구간, 및 100 내지 200℃의 제5 온도 구간을 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 프레스 가공된 박판 유리를 화학 강화하기 전에 유리 표면을 에칭 수조에 침적시켜 표면을 미리 정해진 두께로 슬리밍하는 것인 박판 강화 유리 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 프레스 가공은 보온 구역에서 실시하는 것인 박판 강화 유리 제조 방법.
  10. 미리 정해진 크기의 낱장 유리를 미리 정해진 온도 프로파일로 가열하는 가열로;
    가열된 낱장 유리를 가열로의 출구 가까이에서 열간 프레스 가공하여 박판 유리를 얻는 프레스 장치; 및
    얻어진 박판 유리를 화학 강화하는 화학 강화로
    를 포함하는 박판 강화 유리 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 가열로의 온도 프로파일은 300 내지 400℃의 예비 가열 온도 구간, 500 내지 600℃의 1차 가열 온도 구간, 900 내지 1000℃의 2차 가열 온도 구간을 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 프레스 장치는, 가열된 낱장 유리가 적치되는 하부 금형과, 상기 하부 금형과 합쳐져 낱장 유리를 프레스 가공하는 상부 금형을 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하부 금형은 낱장 유리를 가열하도록 상면 쪽에 내장된 열선을 포함하고,
    상기 상부 금형은 하부의 낱장 유리로 불꽃을 분사하도록 밑면으로 노출된 다수의 노즐 또는 외부의 버너와 낱장 유리를 프레스 가공하도록 밑면에서 하향 돌출한 블레이드를 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 프레스 장치에 의해 가공된 박판 유리를 반전시키고 불꽃을 분사하여 버를 제거하는 버 제거 장치를 더 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 프레스 장치에 의해 가공된 박판 유리를 화학 강화하기 전에 가열로 내에서 미리 정해진 온도 프로파일로 어닐링 처리하는 어닐링 장치를 더 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 어닐링 장치의 온도 프로파일은 200 내지 300℃의 제1 온도 구간, 400 내지 600℃의 제2 온도 구간, 600 내지 800℃의 제3 온도 구간, 300 내지 400℃의 제4 온도 구간, 및 100 내지 200℃의 제5 온도 구간을 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 장치.
  17. 제10항에 있어서, 상기 프레스 장치 둘레를 보온하는 보온 커버를 더 포함하는 것인 박판 강화 유리 제조 장치.
  18. 제10항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 박판 유리를 적치하여 상기 화학 강화로에 투입하는 화학 강화용 박판 유리 홀더를 더 포함하며,
    상기 화학 강화용 박판 유리 홀더는 상부가 개방된 박스 형태의 구조를 갖고, 상기 화학 강화용 박판 유리 홀더는 박판 유리를 아래에서 지지하는 봉 형태의 하부 지지대와 박판 유리의 적치를 안내하도록 물결 모양으로 형성된 측면 가이드를 포함하는 것인, 박판 강화 유리 제조 장치.
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