KR102056360B1 - Strengthened glass and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

원판 유리를 강화하면서, 동시에 커팅 단면을 강화할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법은, 이온교환을 이용한 유리 강화를 통해 강화 유리를 제조하는 방법으로서, 유리 표면을 저온부와 이보다 온도가 높은 고온부로 나누어 상기 유리 표면이 상이한 온도에서 이온교환이 이루어지도록 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method capable of strengthening a cut section while strengthening original glass. The tempered glass manufacturing method according to the present invention is a method for producing tempered glass through glass tempering using ion exchange, by dividing the glass surface into a low temperature portion and a high temperature portion higher than this so that the glass surface is ion exchanged at a different temperature. It is.

Description

강화 유리 및 그 제조 방법{Strengthened glass and method of fabricating the same}Tempered glass and method of manufacturing the same {Strengthened glass and method of fabricating the same}

본 발명은 강화 유리 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 커팅 용이성을 향상시킨 강화 유리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to tempered glass and a method for producing the same, and in particular, the present invention relates to a tempered glass and a method for producing the same that improve the ease of cutting.

강화 유리는 유리의 강도를 높이고 내충격성, 내열성, 내탄력성 등을 부여한 것으로, 물리적 열을 이용한 열 강화 유리와 화학적 이온교환을 이용한 화학 강화 유리가 있다. 이 중 화학 강화 유리는 주로 안경과 같은 광학 유리나 휴대폰이나 내비게이션과 같은 기판 유리 또는 PDP TV와 같은 왜곡이 없어야 하는 박판 유리 등에 많이 사용되며, 근래에 들어서는 중대형 스마트 유리에의 적용 등 그 사용 범위가 넓어지고 있다. Tempered glass is to increase the strength of the glass and to impart impact resistance, heat resistance, elasticity resistance, etc., there are a thermally tempered glass using physical heat and a chemically tempered glass using chemical ion exchange. Among these, chemical tempered glass is mainly used for optical glass such as glasses, substrate glass such as mobile phones or navigation systems, or thin glass such as PDP TVs, which should not be distorted.In recent years, its use range has been widened, such as application to medium and large smart glasses. have.

알려진 화학 강화 유리의 제조 방법 중에서 질산칼륨(KNO3)을 넣고 가열하여 안정화된 액체 상태를 만든 이온교환조(bath)에 소정 시간 동안 유리를 담가 두는 방법이 대표적이다. 이를 통해 유리 표면에 있는 나트륨 이온(Na+)이 빠져 나오고 이온 반경 및 부피가 보다 더 큰 칼륨 이온(K+)이 그 자리로 이동하여, 즉 이온교환을 하여, 유리 표면에 압축 응력을 발생시켜 강도를 높이게 된다. Among known methods for producing chemically tempered glass, a method of immersing the glass in an ion exchange bath in which a potassium nitrate (KNO 3 ) is added and heated to form a stabilized liquid state is typical. This allows sodium ions (Na + ) on the surface of the glass to escape and potassium ions (K + ) with larger ionic radii and volume move into place, ie ion exchange, creating compressive stress on the glass surface. The strength is increased.

특히 최근에는 디스플레이 분야에서 이러한 강화 유리의 수요가 많으며 공정 및 비용 측면에서 유리한 커버글라스 일체형 OGS(one glass solution)이 주목받고 있다. In particular, in recent years, in the field of display, there is a great demand for such tempered glass, and a glass cover integrated OGS (one glass solution), which is advantageous in terms of process and cost, is drawing attention.

하지만, OGS 기술에서는 두 가지 문제점이 있다.However, there are two problems with OGS technology.

한 가지는 원판 유리 강화 후 커팅 시, 강화된 표면에 스크라이빙(scribing)하여야 하는데, 표면이 강화가 되어 있기 때문에 스크라이빙 자체가 어렵고 커팅이 되더라도 원하지 않은 모양으로 깨져버리는 문제가 발생하는 것이다. 유리 표면에 존재하는 큰 압축 응력에 기인하여 유리가 의도된 형태가 아닌 무질서한 파편으로 파손하게 되는 것이다. One is that when cutting after reinforcement of the original glass, the surface must be scribed (scribing), because the surface is hardened because the scribing itself is difficult, and even if the cut is broken to an undesired shape occurs. The large compressive stresses present on the glass surface cause the glass to break into disordered debris rather than the intended shape.

다른 한 가지는 원판 유리 강화 후 커팅 시, 강화가 되지 않은 부분이 단면 상에 노출되게 된다는 점이다. The other is that when cutting after the original glass reinforcement, the unreinforced portion is exposed on the cross section.

도 1은 종래 강화 유리에서 강화 후 커팅을 실시할 때에 문제점을 보이기 위한 도면이다.1 is a view for showing a problem when performing cutting after reinforcement in the conventional tempered glass.

도 1에서와 같이 표면에 압축 응력이 걸리고 내부에 인장 응력이 걸림으로써 강화된 유리(10)에 대하여 넓은 면에 수직으로 커팅부(L)를 따라 커팅하는 경우를 예로 들면, 커팅 후에는 도면의 A 부분에서 보는 바와 같이 단면 안쪽 인장 응력 부위가 노출되고 만다.For example, when cutting along the cutting portion (L) perpendicular to the wide surface with respect to the reinforced glass 10 by applying a compressive stress on the surface and a tensile stress therein, as shown in FIG. As seen in part A, the tensile stress areas inside the cross section are exposed.

이러한 경우 강화되지 않은 부분이 노출된 부위는 취약점으로 작용하게 되므로 이를 강화하기 위해서는 다시 다른 기술을 적용해야 하며, 그렇다면 커팅 후 강화하는 것과 큰 차별화를 두기 어렵게 된다. In this case, the areas where the unreinforced parts are exposed act as vulnerabilities, so it is necessary to apply another technology to reinforce them, and if so, it is difficult to make a big difference from reinforcing after cutting.

따라서, 원판 유리 강화와 동시에 커팅 단면 강화를 진행하는 기술이 필요하며, 이와 동시에 강화 유리 커팅을 용이하게 할 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for a technique for advancing the cut section and at the same time strengthening the original glass, and at the same time, a technique for facilitating cutting of the tempered glass is needed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명은 원판 유리를 강화하면서, 동시에 커팅 단면을 강화할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method capable of strengthening a cut glass while simultaneously reinforcing original glass.

본 발명은 커팅이 용이한 강화 유리를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a tempered glass that is easy to cut.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Further objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법은, 이온교환을 이용한 유리 강화를 통해 강화 유리를 제조하는 방법으로서, 유리 표면을 저온부와 이보다 온도가 높은 고온부로 나누어 상기 유리 표면이 상이한 온도에서 이온교환이 이루어지도록 하는 것이다.The method for producing tempered glass according to the present invention for achieving the above object is a method for producing tempered glass through glass tempering using ion exchange, wherein the glass surface is divided into a low temperature portion and a high temperature portion having a higher temperature than that of the glass surface. It is to make ion exchange at.

이 때, 상기 저온부는 상기 유리 표면에서 이온교환이 이루어지도록 하는 온도이고 상기 고온부는 상기 유리 두께 전체에 걸쳐 이온교환이 이루어지도록 하는 온도임이 바람직하다.In this case, it is preferable that the low temperature portion is a temperature at which ion exchange is performed on the glass surface and the high temperature portion is a temperature at which ion exchange is performed over the entire glass thickness.

상기 저온부와 고온부는 동시에 이온교환이 이루어지도록 하거나 순차적으로 이온교환이 이루어지도록 할 수 있다.The low temperature part and the high temperature part may be ion exchanged at the same time or may be ion exchanged sequentially.

상기 저온부의 이온교환은 이온교환을 위한 염의 용액이 있는 이온교환조 안에서 상기 유리 전체에 대해 수행하고 상기 고온부의 이온교환은 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 하는 것일 수 있다.The ion exchange of the low temperature portion may be performed on the entire glass in an ion exchange tank containing a solution of salt for ion exchange, and the ion exchange of the high temperature portion may be performed at a heated portion by heating the glass using a local heating apparatus. have.

하나의 실시예로, 상기 고온부의 이온교환 후 상기 저온부의 이온교환이 이루어지며, 상기 고온부의 이온교환은 상기 유리 표면에 상기 이온교환을 위한 염이나 용액이 있는 상태에서 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 한다.In one embodiment, the ion exchange of the low temperature portion is performed after ion exchange of the high temperature portion, the ion exchange of the high temperature portion is the glass using a local heating device in the presence of a salt or a solution for the ion exchange on the glass surface Heating is done at the heated site.

다른 실시예로, 상기 저온부의 이온교환 후 상기 고온부의 이온교환이 이루어지며, 상기 고온부의 이온교환은 상기 유리가 상기 이온교환조 안에 있는 상태에서 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 한다.In another embodiment, ion exchange of the high temperature portion is performed after ion exchange of the low temperature portion, and ion exchange of the high temperature portion is a portion heated by heating the glass using a local heating apparatus while the glass is in the ion exchange tank. To be done.

또 다른 실시예로, 상기 저온부의 이온교환 후 상기 고온부의 이온교환이 이루어지며, 상기 고온부의 이온교환은 상기 유리를 상기 이온교환조 안에서 꺼내고 상기 유리 표면에 상기 이온교환을 위한 염이나 용액이 있는 상태에서 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 한다.In another embodiment, the ion exchange of the high temperature portion is performed after ion exchange of the low temperature portion, and the ion exchange of the high temperature portion removes the glass from the ion exchange tank and has a salt or solution for ion exchange on the glass surface. In the state by heating the glass using a local heating device to be made in the heated area.

이러한 고온부는 제조된 강화 유리의 커팅 예정 위치일 수 있다.This high temperature portion may be a position to be cut of the produced tempered glass.

이와 같은 이온교환 후 상기 고온부를 따라 상기 유리를 커팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.After such ion exchange, the method may further include cutting the glass along the high temperature portion.

상기 고온부의 온도는 상기 저온부의 온도 이상 ~ 상기 유리의 스트레인점(Ts)+100℃의 온도범위일 수 있다. 상기 유리의 Ts-100℃ ~ Ts+50℃의 온도범위인 것이 바람직하다.The temperature of the high temperature portion may be a temperature range of more than the temperature of the low temperature portion ~ the strain point (Ts) + 100 ° C of the glass. It is preferable that it is the temperature range of Ts-100 degreeC-Ts + 50 degreeC of the said glass.

본 발명에 따른 강화 유리는 표면에 이온교환층이 형성된 강화 유리로서 상기 유리 두께 방향으로 이온 농도 구배가 없는 추가이온교환층이 상기 강화 유리의 적어도 일부에 상기 유리 두께 전체에 걸쳐 더 형성되어 있는 것이다.The tempered glass according to the present invention is a tempered glass having an ion exchange layer formed on its surface, and an additional ion exchange layer having no ion concentration gradient in the glass thickness direction is further formed over at least part of the tempered glass over the entire glass thickness. .

이러한 추가이온교환층은 상기 유리 두께 방향에 수직으로 상기 유리 내부로 들어감에 따라 이온 농도 구배가 있는 것이 바람직하다.The additional ion exchange layer preferably has an ion concentration gradient as it enters the glass perpendicular to the glass thickness direction.

상기 추가이온교환층을 따라 커팅하면 커팅시 깨지는 일이 없이 강화 유리를 깨끗하게 커팅할 수 있다. 커팅 후에 상기 추가이온교환층은 상기 강화 유리의 측면에 형성되는 모양이 된다. 상기 측면은 추가의 작업을 통해 베벨링 가공될 수 있다.Cutting along the additional ion exchange layer can cleanly cut the tempered glass without breaking during cutting. After cutting, the additional ion exchange layer is formed on the side of the tempered glass. The side can be beveled through further work.

본 발명에 의하면, 유리 표면을 저온부와 이보다 온도가 높은 고온부(커팅 예정 위치)로 나누어 유리 표면이 상이한 온도에서 이온교환이 이루어지도록 한다. 이러한 방법에 의하면 커팅 단면에서의 이온교환 속도를 향상시켜 표면 강화와 동시에 커팅 단면 강화가 가능해진다. 커팅 단면은 레이저를 이용하지 않아도 스크라이빙만으로도 커팅 가능하며, 깨지는 문제 발생도 감소하게 된다. 이에 따라 유리의 절단시 강화 유리가 깨지는 현상을 방지하고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기존 강화 유리 제조를 위한 이온교환조를 그대로 이용하는 것이 가능하며, 적은 비용으로 적용 가능한 장점이 있다.According to the present invention, the glass surface is divided into a low temperature portion and a high temperature portion (cutting planned position) having a higher temperature so that the glass surface is ion-exchanged at different temperatures. According to this method, the ion exchange rate in the cut end face is improved, thereby making it possible to strengthen the cut end face at the same time. The cutting section can be cut by scribing even without using a laser, and the problem of cracking is reduced. Accordingly, when the glass is cut, the tempered glass may be prevented from being broken and the reliability of the product may be improved. In addition, it is possible to use the ion exchange tank for the existing tempered glass as it is, there is an advantage that can be applied at a low cost.

이와 같이 본 발명을 통하여, 기존 OGS의 문제점 해결이 가능하고, 커팅 용이성이 확보되는 효과가 있으며, 기존의 강화 유리 제조 조건과 동일한 조건 및 장비를 사용하면서도 이러한 효과를 구현할 수 있다는 것이 본 발명의 장점이다.Thus, through the present invention, it is possible to solve the problem of the existing OGS, and the effect of ensuring the ease of cutting, it is possible to implement such effects while using the same conditions and equipment as the existing tempered glass manufacturing conditions to be.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 강화 유리에서 강화 후 커팅을 실시할 때에 문제점을 보이기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법에 따른 강화 유리 및 이러한 강화 유리에 대해 커팅을 실시할 때의 단면을 보이기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법 중 동시 강화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법 중 선 커팅 단면 이온교환 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법 중 후 커팅 단면 이온교환 방식을 설명하기 위한 도면이다. The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
1 is a view for showing a problem when performing cutting after reinforcement in the conventional tempered glass.
2 is a view for showing a cross section of the tempered glass according to the tempered glass manufacturing method according to the present invention and the cutting for such tempered glass.
3 is a view for explaining a simultaneous strengthening method of the tempered glass manufacturing method according to the present invention.
4 is a view for explaining the line-cut cross-sectional ion exchange method of the tempered glass manufacturing method according to the present invention.
5 is a view for explaining a post-cut cross-sectional ion exchange method of the tempered glass manufacturing method according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법의 핵심 방법은 커팅 예정 위치(커팅부)에 대해서는 국소부위를 가열할 수 있는 열선, 예컨대 금속 와이어 혹은 다른 국소 가열 방법을 이용하는 것이다. 표면을 강화하는 온도가 예컨대 400℃인 경우, 커팅부는 예컨대 500℃ 이상으로 해서 표면 강화 온도보다 높은 온도에서 강화를 한다면, 커팅부를 따라 커팅함으로써 커팅 후 드러나는 면(커팅 단면)에서의 이온교환 속도는 다른 부분에 비해서 수~수십배 빠르고, 유리 두께 전체에 걸쳐서 이온교환이 진행되게 된다. 이 경우, 표면과 내부의 이온 농도 차이가 없기 때문에 표면과 내부에 압축과 인장 응력이 형성되지 않고, 표면에 강화가 되지 않기 때문에 쉽게 스크라이빙이 된다. A key method of the tempered glass manufacturing method according to the present invention is to use a hot wire, such as a metal wire or other local heating method, capable of heating a localized portion to a cut position (cutting portion). If the surface strengthening temperature is, for example, 400 ° C., if the cutting portion is strengthened at a temperature higher than the surface strengthening temperature, for example, 500 ° C. or more, the ion exchange rate at the surface (cutting surface) exposed after cutting by cutting along the cutting portion is It is several to ten times faster than other parts, and ion exchange proceeds over the entire glass thickness. In this case, since there is no difference in ion concentration between the surface and the inside, compression and tensile stress are not formed on the surface and the inside, and since the surface is not strengthened, scribing is easy.

이와 같이 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법은 이온교환을 이용한 유리 강화를 통해 강화 유리를 제조하는 방법으로서, 유리 표면을 저온부와 이보다 온도가 높은 고온부로 나누어 상기 유리 표면이 상이한 온도에서 이온교환이 이루어지도록 하는 데에 특징이 있다. As described above, the method of manufacturing tempered glass according to the present invention is a method of manufacturing tempered glass through glass tempering using ion exchange, wherein the glass surface is divided into a low temperature portion and a high temperature portion having a higher temperature, and the glass surface is ion exchanged at a different temperature. There is a characteristic in making it.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2는 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법에 따른 강화 유리 및 이러한 강화 유리에 대해 커팅을 실시할 때의 단면을 보이기 위한 도면이다.2 is a view for showing a cross section when the tempered glass according to the tempered glass manufacturing method according to the present invention and the cutting for such tempered glass.

도 2에 도시한 바와 같이 강화 유리(100)는 표면에 이온교환층(110)이 형성된 강화 유리로서 상기 유리 두께 방향으로 이온 농도 구배가 없는 추가이온교환층(120)이 상기 강화 유리(100)의 적어도 일부에 상기 유리 두께 전체에 걸쳐 더 형성되어 있게 된다. As shown in FIG. 2, the tempered glass 100 is a tempered glass having an ion exchange layer 110 formed on a surface thereof, and an additional ion exchange layer 120 having no ion concentration gradient in the glass thickness direction is provided in the tempered glass 100. At least a portion of the glass thickness is further formed throughout.

이러한 추가이온교환층(120)은 앞서 언급한 바와 같이 표면을 강화하는 온도보다 커팅부(L)를 더 높은 온도에서 강화함으로써 형성된 것이다. As described above, the additional ion exchange layer 120 is formed by strengthening the cutting portion L at a higher temperature than the temperature for strengthening the surface.

추가이온교환층(120)을 유리 두께 방향으로 따라 가면 표면과 내부의 이온 농도차이가 없기 때문에 표면과 내부에 압축과 인장 응력이 형성되지 않고, 표면에 강화가 되지 않기 때문에 쉽게 스크라이빙이 된다. If the additional ion exchange layer 120 is along the glass thickness direction, there is no difference in ion concentration between the surface and the inside, so that compression and tensile stress are not formed on the surface and the inside, and the surface is not reinforced, so scribing is easy. .

추가이온교환층(120) 또는 커팅 예정 부위(L)를 따라 커팅한 후 단면 모습을 보면 도면의 A 부분에서 보는 바와 같이 상기 유리 두께 방향으로는 농도 구배가 없어 응력이 발생되어 있지 않다. 도면의 B 부분을 보면 유리 두께 방향에 수직으로 상기 유리 내부로 들어감에 따라 이온 농도 구배가 있게 된다. 이것은 압축 응력을 유발하므로 커팅 단면이 종래와 달리 전혀 취약한 문제가 없다.When cutting along the additional ion exchange layer 120 or the cut planned portion (L), as shown in the cross-sectional view, there is no concentration gradient in the glass thickness direction as shown in part A of the drawing, and thus no stress is generated. Looking at part B of the figure there is an ion concentration gradient as it enters the glass perpendicular to the glass thickness direction. This causes compressive stress so that the cutting section is not at all vulnerable, unlike the prior art.

이와 같이 커팅된 후의 강화 유리(100')도 본 발명에 따른 강화 유리로서, 이 경우의 강화 유리(100')는 추가이온교환층(120)이 측면에 형성되어 있는 모양이 된다. 이후, 추가의 작업을 통하여 상기 측면을 도면과 같이 베벨링시킬 수도 있다.The tempered glass 100 'after being cut in this manner is also a tempered glass according to the present invention. In this case, the tempered glass 100' has a shape in which the additional ion exchange layer 120 is formed on the side surface. Thereafter, the side may be beveled as shown in the drawing through further work.

이상 설명한 바와 같이, 전체 강화에 의해서는 강화 유리(100) 표면에 압축 응력이 걸리고 내부에 인장 응력이 걸리지만 국소가열된 커팅부(L)는 두께 방향으로 내부까지 완전 이온교환이 되어 추가이온교환층(120)을 형성하면서 응력이 발생하지 않는다. 그리고 500℃와 같은 고온에서는 스트레인점(Ts)과 인접하여 응력이 발생하였더라도 곧 제거되기도 한다. 추가이온교환층(120) 안쪽 방향으로는 이온 농도 구배가 있어 압축 응력이 형성된다. As described above, compressive stress is applied to the surface of the tempered glass 100 and tensile stress is applied to the inside of the tempered glass 100, but the locally heated cutting portion L is completely ion exchanged to the inside in the thickness direction to further ion exchange. No stress is generated while forming layer 120. At high temperatures such as 500 ° C., even if stress is generated adjacent to the strain point Ts, it may be removed soon. There is an ion concentration gradient in the inner direction of the additional ion exchange layer 120 to form a compressive stress.

이에 따라 강화 유리(100)에 대하여 넓은 면에 수직으로 추가이온교환층(120)을 따라 커팅한 다른 강화 유리(100')는, 도 2에서 보는 바와 같이 3차원적으로 볼 때, 커팅 단면에서 유효면으로 들어감에 따라서 이온 농도 구배가 발생하고 단면의 강화가 가능하게 된다. 혹시 커팅 단면에 응력이 형성될 수 있으나, 표면강화보다 온도가 높기 때문에 유리의 Ts와 근접 또는 이상이 될 수 있으며, 자연적으로 응력 감소가 되어 커팅에 유리한 상태가 되는 이점이 있다. Accordingly, the other tempered glass 100 ′ cut along the additional ion exchange layer 120 perpendicular to the wide surface with respect to the tempered glass 100 is, in three-dimensional view, as shown in FIG. 2. As it enters the effective surface, an ion concentration gradient occurs and the cross section can be strengthened. The stress may be formed in the cutting section, but may be close to or above the Ts of the glass because the temperature is higher than the surface hardening, and there is an advantage that the stress is naturally reduced to be advantageous for cutting.

강화 조건은 유리 종류 및 목적에 맞게 다양하게 적용 가능하나, 크게 동시 강화와 단계적 강화 방법으로 나눌 수 있다. Reinforcement conditions can be applied in various ways to suit the type and purpose of glass, but it can be divided into simultaneous reinforcement and step reinforcement methods.

도 3은 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법 중 동시 강화 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a simultaneous strengthening method of the tempered glass manufacturing method according to the present invention.

도 3을 참조하면, 동시 강화는 기존의 강화 방법과 동일하게, 이온교환을 위한 염의 용액이 있는 이온교환조(130)를 그대로 이용할 수 있으며, 여기에 국소가열장치(140)만 더 추가하여 진행할 수 있다. 이온교환조(130)에 원판 유리(90)를 담가 이온 강화를 실시하는 동시에 커팅부를 가열할 수 있는 구조의 국소가열장치(140)를 원판 유리(90)에 두어 국소 부위만 더 높은 온도로 가열하는 것이다. 국소가열장치(140)를 이온교환조(130) 내의 KNO3 액체보다 높은 온도로 유지하는 것 이외에는 기존 강화 조건을 그대로 사용할 수도 있다.Referring to Figure 3, the same as the conventional strengthening method, it is possible to use the ion exchange tank 130 with a solution of the salt for ion exchange as it is, and to add only a local heating device 140 to proceed here Can be. A local heating device 140 having a structure capable of heating the cutting portion while immersing the original glass 90 in the ion exchange tank 130 and heating the cut portion is heated to a higher temperature only at the localized portion. It is. Except for maintaining the local heating unit 140 at a higher temperature than the KNO 3 liquid in the ion exchange tank 130, existing strengthening conditions may be used as it is.

예를 들어 표면을 강화하는 온도가 400℃(저온부)라면, 커팅부는 500℃ 이상(고온부)으로 가열될 수 있도록 국소가열장치(140)를 구동하면서 표면 강화와 동시에 커팅 단면 강화를 진행한다. 앞서 언급한 바와 같이, 더 높은 온도로 가열된 부분에서의 이온교환 속도는 다른 부분에 비해서 수~수십배 빠르고, 원판 유리(90) 두께 전체에 걸쳐서 이온교환이 진행되게 되어 도 2에 도시한 것과 같은 강화 유리(100)를 얻을 수 있다. 이 경우, 표면과 내부의 이온 농도 차이가 없기 때문에 표면과 내부에 압축과 인장 응력이 형성되지 않고, 표면에 강화가 되지 않기 때문에 쉽게 스크라이빙이 된다. 3차원적으로 볼 때, 커팅 단면에서 유효면으로 들어감에 따라서 이온 농도 구배가 발생하고 단면의 강화가 가능하게 된다. 혹시 커팅 단면에 응력이 형성될 수 있으나, 표면강화보다 온도가 높기 때문에 유리의 Ts와 근접 또는 이상이 될 수 있으며, 자연적으로 응력 감소가 되어 커팅에 유리한 상태가 되는 이점이 있다. For example, if the temperature for reinforcing the surface is 400 ° C. (low temperature part), the cutting part drives the local heating device 140 so as to be heated to 500 ° C. or more (high temperature part) while the surface reinforcement is performed at the same time as the surface reinforcement. As mentioned above, the rate of ion exchange in the portion heated to a higher temperature is several to several orders of magnitude faster than in other portions, and the ion exchange proceeds over the entire thickness of the original glass 90 such as shown in FIG. Tempered glass 100 can be obtained. In this case, since there is no difference in ion concentration between the surface and the inside, compression and tensile stress are not formed on the surface and the inside, and since the surface is not strengthened, scribing is easy. In three-dimensional view, an ion concentration gradient occurs and the cross section can be strengthened as it enters the effective plane from the cut cross section. The stress may be formed in the cutting section, but may be close to or above the Ts of the glass because the temperature is higher than the surface hardening, and there is an advantage that the stress is naturally reduced to be advantageous for cutting.

단계적 강화는 다시 2가지로 분류할 수 있으며, 선 커팅 단면 이온교환 방식과, 후 커팅 단면 이온교환 방식이 있다. Stepwise reinforcement can be classified into two types: line cutting cross-section ion exchange and post cutting cross-section ion exchange.

도 4는 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법 중 선 커팅 단면 이온교환 방식을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining the line-cut cross-sectional ion exchange method of the tempered glass manufacturing method according to the present invention.

이 방법은 커팅 단면, 즉 고온부 이온교환을 먼저 진행한 후 전체면, 즉 저온부에 대하여 강화를 진행하는 방법이다. In this method, the cutting cross section, that is, the hot part ion exchange is performed first, and then the reinforcing is performed on the whole surface, that is, the cold part.

먼저 (a)에서와 같이 원판 유리(90) 커팅부에 KNO3 염을 도포한 후 커팅부를 가열할 수 있는 구조의 국소가열장치(140)를 이용해 원판 유리(90)를 가열함으로써 고온에서 이온교환을 일으킨다. 이 때 가열 온도가 Ts 이상의 경우, 강화 시간 감소가 가능하다. First, as shown in (a), the KNO 3 salt is applied to the cut portion of the disc glass 90 and then ion exchanged at a high temperature by heating the disc glass 90 using a local heating device 140 having a structure capable of heating the cut portion. Causes At this time, when the heating temperature is Ts or more, the strengthening time can be reduced.

이후 (b)에서와 같이 이온교환조(130)에 원판 유리(90)를 담가 전체면에 대하여 강화를 진행하면, 강화 유리(100)를 제조할 수 있다.Thereafter, when the original glass 90 is immersed in the ion exchange tank 130 and the entire surface is strengthened, the tempered glass 100 may be manufactured.

이 방법은 동일 커팅 사이즈를 대량 생산시 유리하다.This method is advantageous for mass production of the same cutting size.

다음 도 5는 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법 중 후 커팅 단면 이온교환 방식을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a post-cut cross-sectional ion exchange method of the tempered glass manufacturing method according to the present invention.

이 방법은 위 선 커팅 단면 이온교환 방식과 반대의 순서로 진행한다. 즉, 전체면에 대하여 강화를 진행한 후 커팅 단면에 대하여 이온교환을 진행한다.This method proceeds in the reverse order of the above line cut cross-section ion exchange method. In other words, after the reinforcement is performed on the entire surface, ion exchange is performed on the cut end surface.

먼저 (a)에서와 같이 이온교환조(130)에 원판 유리(90)를 담가 전체면에 대하여 강화를 진행한다. First, as in (a), the original glass 90 is immersed in the ion exchange tank 130, and the entire surface is strengthened.

이후 (b)에서와 같이 원판 유리(90) 커팅부만 국소가열장치(140)를 이용해 재가열하여 커팅 단면을 강화한다. 이 때, 원판 유리(90)를 이온교환조(130)에 그대로 둔 상태에서 국소가열장치(140)를 이용해 추가 가열하거나, 원판 유리(90)를 이온교환조(130) 안에서 꺼낸 후 필요하다면 이온교환을 위한 염을 해당 부위에 도포하고 나서 국소가열장치(140)를 이용해 추가 가열하는 것이 가능하다.Thereafter, as in (b), only the cut portion of the disc glass 90 is reheated using the local heating device 140 to reinforce the cutting section. At this time, the original glass 90 is left in the ion exchange tank 130 as it is, and further heated using the local heating device 140, or the original glass 90 is taken out of the ion exchange tank 130, It is possible to apply the salt for exchange to the site and then to further heat using the local heating device 140.

도 5와 같은 방법은 커팅하고자 하는 크기, 모양이 다를 경우 대응 가능하다는 장점이 있다.The method as shown in FIG. 5 has an advantage of being able to cope with different sizes and shapes.

이상의 방법들에서 국소가열장치(140)는 국부적으로 가열할 수 있는 열선 등과 같은 것이며, 특정 장비로 한정하지 않는다. In the above methods, the local heating device 140 is a heating wire or the like that can be locally heated, and is not limited to specific equipment.

소다 라임 유리 및 상용 강화 유리에 대해서 실험 결과, 계산된 온도별 칼륨 이온 확산속도는 다음 표 1과 같다. (상용 강화 유리의 경우, 모델명은 따로 표기하지 않고 기호 A 내지 E로 대체함. 단위 : um/hr)Experimental results for soda lime glass and commercially strengthened glass, the calculated potassium ion diffusion rate for each temperature is shown in Table 1 below. (In case of commercial tempered glass, the model name is replaced by symbols A to E without separately indicated. Unit: um / hr)

Figure 112016017304466-pat00001
Figure 112016017304466-pat00001

만약 500um 두께의 유리에 대하여, 표면 강화를 400℃ 6시간을 한다고 가정할 경우, 6시간 동안 500um 이상 이온교환이 되는 조건을 선정하면 된다.If the glass is 500um thick, assuming that surface hardening is performed at 400 ° C. for 6 hours, a condition of ion exchange of 500 μm or more for 6 hours may be selected.

예를 들어, 유리 C의 경우, 커팅부를 약 680℃로 가열한다면, 각 표면에서 약 300um 이상씩 확산되어, 유리 두께에 대하여 완전 교환 상태가 된다. 따라서 응력없는 상태가 된다. 또한 680℃는 대부분의 강화 유리에서 Ts 부근 또는 이상의 온도이기 때문에, 자연적으로 응력이 제거되는 이점도 있다.For example, in the case of glass C, if the cutting part is heated to about 680 ° C, it is diffused by about 300 μm or more on each surface, and is in a completely exchanged state with respect to the glass thickness. Therefore, it becomes a stress free state. Moreover, since 680 degreeC is temperature near or above Ts in most tempered glass, there also exists an advantage that a stress is removed naturally.

강화 유리를 커팅 후 사용을 위해서는 베벨링을 해야 하며, 베벨링 두께를 고려해야 한다. 이는 국소 가열의 크기(폭), 시간 등을 조절하여 적용 가능하다.Beveling is required to cut and use tempered glass, taking into account beveling thickness. This can be applied by adjusting the size (width), time, and the like of local heating.

커팅부의 가열 범위, 즉, 국소 가열부의 가열 온도 및 시간 조건은 유리 두께 및 강화 조건에 따라 다르나, 일반적 강화 유리인 0.5mm 두께의 유리에 대해서는 표면 강화온도 이상 ~ Ts+100℃의 온도범위가 가능하다. Ts-100℃ ~ Ts+50℃의 온도범위가 바람직하고, Ts-50℃ ~ Ts의 온도범위가 보다 바람직하다. 만약 Ts 이상으로 국소 가열을 한다면 과도한 이온교환 및 유리의 변형이 없는 범위의 온도에서 사용 가능하다.The heating range of the cutting part, that is, the heating temperature and time condition of the local heating part depends on the glass thickness and tempering condition, but for the 0.5 mm thick glass which is a general tempered glass, a temperature range of more than the surface tempering temperature to Ts + 100 ° C. is possible. Do. The temperature range of Ts-100 degreeC-Ts + 50 degreeC is preferable, and the temperature range of Ts-50 degreeC-Ts is more preferable. If the local heating is above Ts, it can be used at a temperature range without excessive ion exchange and glass deformation.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

90: 원판 유리 100, 100': 강화 유리
110: 이온교환층 120: 추가이온교환층
130: 이온교환조 140: 국소가열장치90: disc glass 100, 100 ': tempered glass
110: ion exchange layer 120: additional ion exchange layer
130: ion exchange tank 140: local heating device

Claims (16)

이온교환을 이용한 유리 강화를 통해 강화 유리를 제조하는 방법으로서,
유리 표면을 전체면에 해당하는 저온부와 이보다 온도가 높고 제조된 강화 유리의 커팅 예정 위치인 국소 부위에 해당하는 고온부로 나누어 상기 유리 표면이 상이한 온도에서 이온교환이 이루어지도록 하되,
상기 저온부는 상기 유리 표면에서 이온교환이 이루어지도록 하는 온도여서 표면과 내부의 이온 농도 차이에 의해 표면과 내부에 압축과 인장 응력이 형성되도록 하는 온도이고 상기 고온부는 상기 유리 두께 전체에 걸쳐 이온교환이 이루어지도록 하는 온도여서 표면과 내부의 이온 농도 차이가 없기 때문에 표면과 내부에 압축과 인장 응력이 형성되지 않도록 하는 온도이며,
상기 저온부의 이온교환은 이온교환을 위한 염의 용액이 있는 이온교환조 안에서 상기 유리 전체에 대해 수행하고 상기 고온부의 이온교환은 상기 유리 표면에 상기 이온교환을 위한 염이나 용액이 있는 상태에서 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 하는 것임을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법.As a method of manufacturing tempered glass through glass tempering using ion exchange,
The glass surface is divided into a low temperature portion corresponding to the entire surface and a high temperature portion corresponding to a local portion, which is a cutting position of the tempered glass manufactured at a higher temperature, so that the glass surface is ion exchanged at a different temperature,
The low temperature portion is a temperature at which ion exchange is performed on the glass surface, and thus the temperature at which the compressive and tensile stresses are formed on the surface and the inside due to the difference in ion concentration between the surface and the inside, and the high temperature portion is ion exchanged over the entire glass thickness. It is the temperature to be achieved so that there is no difference in the ion concentration between the surface and the inside, so that the compressive and tensile stress is not formed on the surface and the inside,
The ion exchange of the cold section is performed on the entire glass in an ion exchange bath with a solution of salt for ion exchange, and the ion exchange of the hot section is performed with a local heating apparatus with the salt or solution for ion exchange on the glass surface. Tempered glass manufacturing method characterized in that to be made in a heated area by heating the glass using. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 저온부와 고온부는 동시에 이온교환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법.The method of claim 1, wherein the low temperature portion and the high temperature portion are ion exchanged at the same time. 제1항에 있어서, 상기 저온부와 고온부는 순차적으로 이온교환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법.The method of claim 1, wherein the low temperature portion and the high temperature portion are sequentially ion exchanged. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 고온부의 이온교환 후 상기 저온부의 이온교환이 이루어지며, 상기 고온부의 이온교환은 유리 표면에 상기 이온교환을 위한 염이나 용액이 있는 상태에서 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법.The method of claim 1, wherein the ion exchange of the cold portion is carried out after the ion exchange of the high temperature portion, the ion exchange of the high temperature portion is used for the glass using a local heating device in the presence of a salt or a solution for the ion exchange on the glass surface Tempered glass production method characterized in that it is made in the heated portion by heating. 제1항에 있어서, 상기 저온부의 이온교환 후 상기 고온부의 이온교환이 이루어지며, 상기 고온부의 이온교환은 상기 유리가 상기 이온교환조 안에 있는 상태에서 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법. The ion exchange of the high temperature portion is performed after ion exchange of the low temperature portion, and the ion exchange of the high temperature portion is heated by heating the glass using a local heating apparatus while the glass is in the ion exchange tank. Tempered glass manufacturing method characterized in that to be made at the site. 제1항에 있어서, 상기 저온부의 이온교환 후 상기 고온부의 이온교환이 이루어지며, 상기 고온부의 이온교환은 상기 유리를 상기 이온교환조 안에서 꺼내고 상기 유리 표면에 상기 이온교환을 위한 염이나 용액이 있는 상태에서 국소가열장치를 이용해 상기 유리를 가열함으로써 가열된 부위에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법.The ion exchange of the high temperature portion is performed after ion exchange of the low temperature portion, wherein the high temperature portion ion exchange takes the glass out of the ion exchange tank and has a salt or solution for ion exchange on the surface of the glass. Tempered glass manufacturing method characterized in that to be made in the heated area by heating the glass using a local heating device in the state. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 이온교환 후 상기 고온부를 따라 상기 유리를 커팅하는 단계를 더 포함하는 강화 유리 제조 방법.The method of claim 1, further comprising cutting the glass along the high temperature portion after the ion exchange. 제1항에 있어서, 상기 고온부의 온도는 상기 저온부의 온도 이상 ~ 상기 유리의 스트레인점(Ts)+100℃의 온도범위인 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법. The tempered glass manufacturing method according to claim 1, wherein the temperature of the high temperature part is a temperature range of the temperature of the low temperature part or more to the strain point (Ts) + 100 ° C. of the glass. 제1항에 있어서, 상기 고온부의 온도는 상기 유리의 스트레인점(Ts)-100℃ ~ 상기 유리의 스트레인점(Ts)+50℃의 온도범위인 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 방법.The method of claim 1, wherein the temperature of the hot portion is a temperature range of the strain point (Ts)-100 ° C of the glass to the strain point (Ts) + 50 ° C of the glass. 표면에 이온교환층이 형성됨으로써 표면과 내부의 이온 농도 차이에 의해 표면과 내부에 압축과 인장 응력이 형성된 강화 유리로서 상기 유리 두께 방향으로 표면과 내부의 이온 농도 차이가 없기 때문에 표면과 내부에 압축과 인장 응력이 형성되지 않도록 이온 농도 구배가 없는 추가이온교환층이 상기 강화 유리의 국소 부위에 상기 유리 두께 전체에 걸쳐 더 형성되어 있고,
상기 추가이온교환층은 상기 유리 두께 방향에 수직으로 상기 유리 내부로 들어감에 따라 이온 농도 구배가 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리.As the ion exchange layer is formed on the surface, the tempered glass is formed in the surface and the inside by compression and tensile stress due to the difference in the ion concentration between the inside and the inside. An additional ion exchange layer without an ion concentration gradient is further formed throughout the glass thickness at the localized portion of the tempered glass so that no excessive tensile stress is formed,
The additional ion exchange layer is a tempered glass, characterized in that there is an ion concentration gradient as it enters the glass perpendicular to the glass thickness direction. 삭제delete 제13항에 있어서, 상기 추가이온교환층은 상기 강화 유리의 측면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리.The tempered glass according to claim 13, wherein the additional ion exchange layer is formed on a side surface of the tempered glass. 제15항에 있어서, 상기 측면은 베벨링 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리.The tempered glass according to claim 15, wherein the side surface is beveled.
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