KR101261874B1 - 강화유리 제조방법 - Google Patents

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최승욱
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Abstract

본 발명은 제품에 대해 예열공정을 수행하는 단계(S300)와, 상기 예열된 제품에 대해 질산칼륨과, 산화 아연을 이용하여 도포공정을 수행하는 단계(S400)와, 상기 도포된 제품에 대해 에어건조공정을 수행하는 단계(S500)와, 상기 에어건조된 제품에 대해 열로 강화시키는 강화공정 단계(S700) 및 상기 강화된 제품에 대해 서냉 공정을 수행하는 단계(S800)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조방법을 제공한다.
본 실시예에 따른 강화유리 제조장치에 의해 생성된 강화유리는 일반 강화유리보다 강도가 높고, 저단가 강화유리제작으로 특수유리 대체화가 가능하다.

Description

강화유리 제조방법{manufacture method for tempered glass}
본 발명은 강화유리 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 밀폐형 또는 연속형 강화유리 제조방법에 관한 것이다.
강화유리는 일반유리에 비해 물리적, 화학적 강성이 높은 유리임은 주지된 것과 같으며, 이러한 강화유리는 주로 제품의 외부로 노출되어 충격 등에 의한 파손우려가 높을 경우 주로 사용된다. 강화유리의 대표적인 사용분야는 주로 스마트폰, 태블릿 PC, 휴대폰 등의 모바일 단말기, 특히 터치패널 구성을 갖는 전자제품이다.
강화유리는 일반 판유리에 화학적 이온교환법을 통해 가열하고 압축시켜 유리 표면부를 압축변형시키며 내부를 인장변형시켜 제작된다. 이와 같이 제작된 강화유리는 일반유리에 비해 굽힘강도, 내충격성, 내열성 등이 우수하여 외부의 충격에 대해 일반유리보다 더 효과적으로 대응할 수 있다.
일반적으로 유리의 강화는 크게 물리적 강화와 화학적 강화로 나뉜다. 물리적 강화는 두께, 5mm이상의 유리를 550℃ 내지 700℃ 사이의 온도로 가열한 후 급냉함에 따라, 유리의 내부강도를 강화하는 방식으로 이는 강화 유리문, 자동차용 유리 등의 제조에 주로 사용되는 방법이다.
그러나, 이러한 물리적 강화는 유리 표면층과 중심층 사이의 온도차를 충분히 낼 수 없는 박판 유리(3mm)에는 적용이 불가능하고, 열팽창 계수가 작은 유리의 경우에는 강화가 잘 진행되지 않으며, 복잡한 형상을 갖는 유리의 경우에는 각 부분이 균일한 온도차를 가지지 않는 단점을 가지며, 비교적 고온(연화온도 부근)에서 작업이 수행되기 때문에 변형의 발생가능성이 있다.
한편, 화학적 강화는 박판 유리를 450℃의 질산칼륨용액에서 3시간 이상 침지함에 따라 유리에 있는 나트륨 이온과 질산칼륨용액의 칼륨 이온을 서로 치환시켜 유리를 강화하는 것으로, 주로 2.0㎜ 이하의 박판 유리를 강화하는데 이용된다.
상기 화학적 강화는 이온교환을 통해 유리를 강화하는 것으로 박판 유리와 복잡한 형상의 유리 모두 강화 가능하며, 조작중 변형의 우려가 없으며 정밀도가 높은 장점과 함께, 강도면에서 물리적 강화보다 우수하며, 강화 후 절단 가공 등이 가능한 장점이 있다. 그러나 화학적 강화 방법도 실용적인 표면 압축 응력을 얻기 위해서는 수시간 내지 수십 시간의 장시간이 요구되어 생산성이 상당히 저하되는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 보다 안정된 방법으로 강화유리를 대량생산할 수 있는 강화유리 제조장치의 개발이 필요하다.
본 발명은 레일을 이용하여 작업대상물이 필요한 공정을 순차적으로 수행할 수 있는 강화유리 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제품에 대해 예열공정을 수행하는 단계(S300)와, 상기 예열된 제품에 대해 질산칼륨과, 산화 아연을 이용하여 도포공정을 수행하는 단계(S400)와, 상기 도포된 제품에 대해 에어건조공정을 수행하는 단계(S500)와, 상기 에어건조된 제품에 대해 열로 강화시키는 강화공정 단계(S700) 및 상기 강화된 제품에 대해 서냉 공정을 수행하는 단계(S800)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 상기 서냉된 제품에 대해 제 2 세척공정을 수행하는 단계(S900)와, 상기 제 2 세척공정에 의해 세척된 제품에 건조공정을 수행하는 단계(S1000)와, 상기 건조된 제품을 반출하는 반출 공정 단계(S1100) 및 상기 반출된 제품을 검수하는 검수공정인 단계(S1200)를 더 포함할 수 있다.
상기 예열공정은 섭씨 100 ~ 120도의 범위로 할 수 있고, 상기 도포공정은 제품에 순수물 100mL에 질산칼륨(KN03)20-50g이 용해된 액체를 분사하여 제품에 1차 도포를 하고, 순수물 100mL에 질산칼륨(KNO3)20-50g, 산화아연(ZNO) 20-50g을 투입하여 슬러지를 만든 액체를 제품표면에 2차 도포할 수 있으며, 상기 1차 도포 및 2차 도포시 분사되는 액체의 온도는 섭씨 70도로 형성될 수 있다.
상기 강화시키는 단계는 섭씨 420-500 범위의 온도로 10분 내지 30분 정도 가열시간을 통해 제품을 강화시킨다.
본 실시 예에 따른 강화유리 제조방법에 의해 생성된 강화유리는 일반 강화유리보다 강도가 높고, 저단가 강화유리 제작으로 대량생산이 가능하며, 산업용ㆍ건축용유리, 디스플레이, 각종 용기, 태양광 유리, 방탄유리, 방음유리 등 강화유리가 필요한 제품에 적용하여 특수유리 대체화가 가능하다. 또한, 투명성이 우수하고, 강화유리 공정시 제품의 형상을 그대로 유지하므로 평활도가 우수하며, 색 유리 강화가 가능하여 디자인상으로 제품활용이 용이한 특징을 가지고 있다.
도 1은 본 발명인 강화유리 제조 방법을 나타내는 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 이송 콘베이어를 따라 이동되는 유리 제품에 가공 과정이 진행되는 것으로 이송 콘베이어 구조 등은 일반적으로 잘 알려져 있어 자세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명인 강화유리 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명인 강화유리 제조 방법은 제품을 투입하는 과정인 제 1 단계(S100)와, 상기 제 1 단계(S100)를 거친 후에 제공되는 제품에 대해 제 1 세척공정을 수행하기 제 2 단계(S200)와, 상기 제 2 단계(S200)에서 세척된 제품에 대해 예열공정을 수행하는 제 3 단계(S300)와, 제 3 단계(S300)를 거친 후에 상기 예열된 제품에 대해 질산칼륨과, 산화 아연을 이용하여 도포공정을 수행하는 제 4 단계(S400)와, 상기 제 4 단계(S400)를 거친 후에 도포된 제품에 대해 에어건조공정을 수행하는 제 5 단계(S500)와, 상기 제 5 단계(S500)를 거친 후에 상기 에어건조된 제품을 대기시키는 제 6 단계(S600)와, 제 6 단계(S600)를 거친 후에 상기 대기된 제품에 대해 열로 강화시키는 강화공정인 제 7 단계(S700)와, 상기 제 7 단계(S700)를 거친 후에 진행되는 상기 강화된 제품에 대해 서냉 공정을 수행하는 제 8 단계(S800)와, 제 8 단계(S800)를 거친 후에 진행되는 상기 서냉된 제품에 대해 제 2 세척공정을 수행하는 제 9 단계(S900)와, 상기 제 9 단계(S900)를 거친 후에 진행되는 상기 제 2 세척공정에 의해 세척된 제품에 건조공정을 수행하는 제 10 단계(S1000)와, 상기 제 10 단계(S1000)를 거친 후에 진행되는 상기 건조된 제품을 반출하는 반출 공정인 제 11 단계(S1100) 및 제 11 단계(S1100)를 거친 후에 진행되는 상기 반출된 제품을 검수하는 검수공정인 제 12 단계(S1200)를 포함한다.
상기 제 1 단계(S100)인 투입 과정은 투입대기 상태의 제품을 로봇으로 픽업하여 이송 콘베이어에 투입하는 과정이다.
상기 로봇은 제품을 하나씩 파지하여 이송 콘베이어에 투입하는 역할을 수행한다.
상기 이송콘베이어에는 제품이 직립한 상태로 이동될 수 있도록 지지롤러가 구비된 지지가이드부가 제품의 이동 경로 양측에 형성된다.
그리고 상기 제 2 단계(S200)인 제 1 세척공정은 이송 콘베이어를 따라서 이동되는 제품표면에 부착된 이물질을 클린에어 스프레이로 제거하는 과정이다.
상기 제 1 세척공정을 통하여 제품은 이물질이 제거되어 이후 공정에서 효과적인 작업이 진행될 수 있다.
또한, 상기 제 3 단계(S300)인 예열공정은 섭씨 100~ 120도의 범위로 예열을 하는 과정으로 이 과정에서 제품표면은 섭씨 100도 정도가 된다.
상기 제 4 단계(S400)인 도포공정은 질산칼륨과 산화 아연을 제품에 도포하는 과정으로 예열 과정을 통해 예열된 제품에 순수물 100mL에 질산칼륨(KN03)20-50g이 완전용해된 액체를 분사하여 제품에 1차 도포를 하고, 순수물 100mL에 질산칼륨(KNO3)20-50g, 산화아연(ZNO) 20-50g을 투입하여 슬러지를 만든 액체를 제품표면에 2차 도포하며, 상기 1차 도포 및 2차 도포시 분사되는 액체의 온도는 섭씨 70도로 형성된다.
상기 도포 공정은 본 발명의 핵심 공정으로서, 유리표면(NA₂O - Al₂O₃- SiO₂)에 이온 교환(K↔Na)으로 표면 압축응력을 통해 유리의 강도가 더욱 단단해짐으로써, 응력집중결함의 존재에 의해 표면으로부터 파괴되는 유리의 결함이 제거하거나 최소화된다.
상기 제 5 단계(S500)인 에어건조공정은 섭씨 60도의 클린 에어로 제품의 표면을 건조하는 과정이며, 제품은 좌우에서 분사되는 에어에 대해 직립 유지되어 흠집 발생이 방지된다.
제 6 단계(S600)인 대기하는 공정은 다음 공정으로 제품을 이동시키는 과정에서 제품을 복수개 정렬시킨 후에 다음 단계로 이동시키기 위해서 필요한 공정이다.
그리고 제 7 단계(S700)인 열로 강화시키는 강화공정은 대기하는 공정을 통해 이동되는 복수개의 제품에 섭씨 420-500 범위의 온도로 10분 내지 30분 정도 가열시간을 통해 제품을 강화시키는 과정이다.
상기 제 8 단계(S800)인 서냉 공정은 클린에어를 분사하여 제품을 서냉시키는 과정이며, 제 9 단계(S900)인 제 2 세척공정은 제품에 증류수분 분사 후, 스펀지(222)가 부착된 롤러로 수분제거를 2회에 걸쳐 실시하는 과정이다.
또한, 상기 제 10 단계(S1000)인 건조공정은 섭씨 60도의 클린에어로 제품의 표면을 건조하는 과정이며, 제 11 단계(S1100)인 반출 공정은 건조된 제품을 한장씩 다음 공정으로 이동시키는 과정이고, 제 12 단계(S1200)인 검수공정은 조명 장치를 통해서 제품의 하자를 검수하는 과정이다.
본 발명인 강화유리 제조방법에 의해 생성된 강화유리는 일반 강화유리보다 강도가 높고, 저단가 강화유리제작으로 특수유리 대체화가 가능하다. 또한, 투명성이 우수하고, 강화유리 공정시 제품의 형상을 그대로 유리하므로 평활도가 우수하며, 색 유리 강화가 가능하여 디자인상으로 제품활용이 용이한 특징이 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
S100: 제 1 단계 S200: 제 2 단계

Claims (6)

  1. 제품에 대해 예열공정을 수행하는 단계(S300)와,
    상기 예열된 제품에 순수물 100mL에 질산칼륨(KN03)20-50g이 용해된 액체를 분사하여 제품에 1차 도포를 하고, 순수물 100mL에 질산칼륨(KNO3)20-50g, 산화아연(ZNO) 20-50g을 투입하여 슬러지를 만든 액체를 제품표면에 2차 도포하는 도포공정을 수행하는 단계(S400)와,
    상기 도포된 제품에 대해 에어건조공정을 수행하는 단계(S500)와,
    상기 에어건조된 제품에 대해 열로 강화시키는 강화공정 단계(S700) 및
    상기 강화된 제품에 대해 서냉 공정을 수행하는 단계(S800)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서냉된 제품에 대해 제 2 세척공정을 수행하는 단계(S900)와,
    상기 제 2 세척공정에 의해 세척된 제품에 건조공정을 수행하는 단계(S1000)와,
    상기 건조된 제품을 반출하는 반출 공정 단계(S1100) 및
    상기 반출된 제품을 검수하는 검수공정인 단계(S1200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 예열공정은 섭씨 100 ~ 120도의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 도포 및 2차 도포시 분사되는 액체의 온도는 섭씨 70도로 형성되는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 강화시키는 단계는 섭씨 420-500 범위의 온도로 10분 내지 30분 정도 가열시간을 통해 제품을 강화시키는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016204316A1 (ko) * 2015-06-15 2016-12-22 김호권 강화유리 제조장치의 세척장치
KR101986370B1 (ko) * 2018-07-11 2019-06-05 주식회사 포피플 화학적 강화 유리를 제조하는 방법

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