KR102060277B1

KR102060277B1 - 강화유리 제조 장치 및 제조 방법

Info

Publication number: KR102060277B1
Application number: KR1020190073814A
Authority: KR
Inventors: 김순호; 이창규
Original assignee: 김순호
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2019-12-30
Also published as: US20210371331A1; WO2020256209A1

Abstract

본 발명에 따른 본 발명은 강화유리 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원판유리를 일방향으로 이송하여 연속적으로 강화유리를 제조할 수 있으며 가열된 질산칼륨 용액을 원판유리에 분무하여 원판유리를 강화하며 원판유리에서 떨어지는 질산칼륨 용액을 회수하여 재사용할 수 있는 강화유리 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강화유리 제조 장치 및 제조 방법은 속적으로 강화 유리를 제조할 수 있어 강화 유리 제조 시간을 단축할 수 있으며, 질산칼륨 용액의 구매비용을 감소할 수 있어 경제적인 장점이 있고, 하나의 로(爐)에서 예열, 강화, 서냉 구역으로 나누어 원판유리를 예열, 강화, 서냉하는 것이므로 각 공정 이동 시 외부의 노출이 적어 불순물이 상기 원판유리에 부착될 가능성이 적으므로 품질 저하를 방지할 수 있다.

Description

강화유리 제조 장치 및 제조 방법 {Manufacturing Apparatus and Process of tempered glass}

본 발명은 강화유리 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원판유리를 일방향으로 이송하여 연속적으로 강화유리를 제조할 수 있으며 가열된 질산칼륨 용액을 원판유리에 분무하여 원판유리를 강화하며 원판유리에서 떨어지는 질산칼륨 용액을 회수하여 재사용할 수 있는 강화유리 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유리의 강화는 크게 물리적 강화와 화학적 강화로 구분된다. 물리적 강화는 두께 5mm이상의 유리를 550℃ 내지 700℃ 사이의 온도로 가열한 후 급냉시킴에 따라 유리의 내부 강도를 강화하는 방식으로, 강화 유리문, 자동차용 유리의 제조에 주로 사용되는 방법이다. 그러나, 이러한 물리적 강화는 유리 표면층과 중심층 사이의 온도차를 충분히 낼 수 없는 박판유리(3mm)에는 적용이 불가능하고, 열팽창 계수가 작은 유리의 경우에는 강화가 잘 안되며, 복잡한 형상을 갖는 유리의 경우에는 각 부분이 균일한 온도차를 가지지 않는 단점을 가지며, 비교적 고온(연화온도 부근)에서 작업이 수행되기 때문에 변형이 발생하기 쉽다.

한편, 화학적 강화는 박판유리를 450℃의 질산칼륨용액이 담긴 강화로에서 3시간 이상 침지시킴에 따라 유리에 포함된 나트륨 이온과 질산칼륨용액의 칼륨 이온을 서로 치환시켜 유리를 강화하는 것으로, 주로 2.0mm 이하의 박판유리를 강화하는데 이용된다.

상기 화학적 강화 방법은 이온교환을 통해 유리를 강화하는 것으로 박판유리와 복잡한 형상의 유리 모두 강화 가능하며, 조작중 변형의 우려가 없고 정밀도가 높다. 또한, 강도면에서 물리적 강화보다 우수하며, 강화 후 절단 가공 등이 가능한 장점이 있다.

상기와 같은 화학적 강화 방법은 먼저 강화시키고자 하는 유리를 300∼450℃ 범위의 전이온도 이하에서 가열시키고, 다른 한편으로는 질산칼륨염을 380℃ 이상의 온도에서 용융시켜 이 용융염에 미리 가열된 유리를 침지한 후 일정시간 이상 유지시킴으로써 유리의 표면에 압축응력층을 형성하여 강화시킨다.

기존의 강화유리 제작기술은 대체로 소규모로 이루어지고 있으며, 제작장치 또한, 수작업을 통해 이루어진 형태로서, 강화유리의 제조가 소규모 수작업으로 진행되므로 인해 제조된 강화유리 품질의 균일성을 얻을 수 없고, 제조시 불량품의 발생이 과도하게 많이 발생되며, 제조하는 작업자가 위험에 노출된 상태로 작업에 임함으로써, 크고 작은 사고가 빈번하게 발생되는 문제점을 내포하고 있었다.

종래 대한민국 등록 특허 제 10-1076394호(강화유리 제조 장치)에서는 강화 유리를 대량으로 생산하는 제조 장치로, 가열된 질산칼륨 용액이 있는 강화로에 원판유리를 침지하여 원판유리를 강화하는 제조 장치를 게제하였다.

상기 특허에 따른 강화 유리 제조장치는 강화조, 서냉조 등의 조(bath)에 원판유리를 거치한 랙을 이동대차를 이용해 각 조(bath)로 이동시키는 것이며, 각 조(bath)에 랙에 거치된 원판유리를 하강하여 침지하였다가 다시 상승시키고 다음 조(bath)로 이동하여 다시 하강, 침지, 상승을 반복하여 강화 유리를 제조한다.

따라서, 하나의 랙에 거치된 원판유리를 강화하기 위해서는 공정의 순서대로 배치된 각 조(bath)에서 각각 수직 및 수평 이동하는 작업이 필요하므로 대량의 원판유리를 연속적으로 강화시킬 수 없어 강화 유리 제조 시간이 많이 소요된다.

또한, 상기 종래 특허의 제조장치는 각 조(bath)로 이동 시 각 조(bath)의 상부에 설치된 덮개에 질산칼륨 분진이 떨어져 상기 덮개의 잦은 교체가 요구되며, 상기 덮개에 떨어진 질산칼륨 분진을 재사용할 수 없는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1076394호 (2011.10.18.)

본 발명의 목적은 일방향으로 이동하는 연속 공정으로 강화유리를 제조할 수 있어 강화 유리 제조 시간을 단축하고 공정을 단순화한 강화유리 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 원판유리에서 떨어진 질산칼륨 용액을 회수하여 재사용함으로써 폐기하는 질산칼륨 용액의 양을 감소할 수 있는 강화유리 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연속으로 강화유리를 제조하는 강화유리 제조장치는 메인프레임; 상기 메인프레임의 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되며 일방향으로 움직이는 가이드레일; 내부에 원판유리 다수개가 고정되며 일측에 상기 원판유리의 온도를 측정할 수 있는 온도감지센서를 구비한 랙; 하부는 상기 랙의 상부와 결합되며 상부는 상기 가이드레일에 결합되어, 상기 가이드레일의 움직임에 따라 일방향으로 수평 이동되는 이송장치; 상기 메인프레임의 내측 지면에 상기 메인프레임의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 상기 원판유리에 가열된 질산칼륨 용액을 분사하고 미리 정해진 시간동안 유지하여 상기 원판유리를 강화하는 강화부를 구비하는 강화로; 상기 강화로에서 강화된 강화유리를 세척하는 세척장치; 및 상기 세척장치에서 세척된 상기 강화유리를 건조하는 건조장치; 를 포함한다.

본 발명의 상기 강화로는 상기 강화부의 전측에 형성되며, 상기 강화부에서 상기 원판유리에 질산칼륨 용액을 분사하기 전에 미리 정해진 온도로 상기 원판유리를 예열하는 예열부와, 상기 강화부의 후측에 형성되며, 상기 강화부에서 강화된 상기 원판유리를 서서히 냉각하여 응력을 제거하는 서냉부를 포함한다.

또한, 상기 강화유리 제조장치는 상기 강화로의 외부에 설치되며 제조된 질산칼륨 용액을 공급하는 공급부의 일단에 결합되어 상기 강화부와 연통되는 질산칼륨 용액 제조장치와, 상기 질산칼륨 용액 공급부의 타단 결합되어 상기 강화부의 내측방향을 향해 분사되도록 다수개의 분사구를 구비하고 상기 강화로의 좌우 양측에 설치되는 분사장치를 포함하되, 상기 질산칼륨 용액 제조장치는 공급되는 질산칼륨 용액이 미리 정해진 농도를 유지하도록 교반시키는 교반부와, 상기 질산칼륨 용액을 가열하는 가열부를 구비하여, 상기 질산칼륨 용액의 농도를 일정하게 유지하고 가열된 상기 질산칼륨 용액을 상기 질산칼륨 용액 공급부에 제공하고 상기 분사장치를 통해 상기 강화부에 진입한 상기 원판유리에 분사되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 강화유리 제조 장치는 상기 강화부의 하면상에 설치되는 질산칼륨 용액 회수장치를 포함하며, 상기 질산칼륨 용액 회수장치는 상기 강화부의 하면에 형성된 회수홀을 통해 상기 질산칼륨 용액 회수장치로 회수되는 질산칼륨 용액을 다시 상기 질산칼륨 용액 제조장치로 보내어 상기 질산칼륨 용액을 재사용하는 것을 특징으로 한다.

연속으로 강화유리를 제조하는 강화유리 제조방법은 다수개의 원판유리를 랙에 고정하는 원판유리 준비 단계; 상기 원판유리 준비 단계에서 준비된 상기 랙을 이송장치에 결합하여 메인프레임의 상부 좌우 양측에 설치된 가이드레일을 따라 공정의 순서대로 상기 원판유리를 이송시킬 수 있도록 하는 이송장치 결합단계; 상기 가이드레일을 따라 이송되는 상기 원판유리가 강화로의 강화부로 이송되면 상기 원판유리에 가열된 질산칼륨 용액을 분사하고 미리 정해진 온도로 유지하여 상기 원판유리를 강화하여 강화유리를 제조하는 강화단계; 상기 강화단계를 거친 상기 강화유리를 세척하는 세척단계; 및 상기 세척단계를 거친 상기 강화유리를 건조하는 건조단계를 포함한다.

이때, 본 발명에 따른 강화유리 제조방법은 상기 강화단계 전 상기 강화로의 예열부에서 상기 원판유리를 미리 정해진 예열 온도로 예열하는 예열단계와, 상기 강화단계를 거친 상기 강화유리 상기 강화로의 서냉부로 이송하여 서서히 냉각하여 응력을 제거하는 서냉단계를 추가로 포함한다.

상기 강화 유리 제조 방법은 상기 강화단계에서 상기 원판유리에 분사된 후 상기 원판유리에서 흘러 내려오는 상기 질산칼륨 용액을 회수하는 질산칼륨 용액 회수장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 예열단계, 상기 강화단계, 상기 서냉단계에서는 상기 랙에 설치된 온도감지센서로 상기 원판유리의 온도를 측정하여 상기 원판유리의 온도에 따라 상기 이송장치의 이동 속도, 상기 강화로의 온도를 조절하여 질산칼륨의 이온교환이 보다 효과적으로 이루어 질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 강화유리 제조 장치 및 제조 방법은 원판유리가 고정된 랙이 수직이동 없이 일방향의 수평이송만으로 각 공정에 도달하므로 연속적으로 강화 유리를 제조할 수 있어 강화 유리 제조 시간을 단축할 수 있다.

또한, 원판 유리에 질산칼륨 용액 분무 후 원판 유리에서 떨어지는 질산칼륨 용액을 회수하여 재사용함으로써 폐기되는 질산칼륨 용액의 양을 줄이고 질산칼륨 용액의 구매비용을 감소할 수 있어 경제적인 장점이 있다.

또한, 하나의 로(爐)에서 예열, 강화, 서냉 구역으로 나누어 원판유리를 예열, 강화, 서냉하는 것이므로 각 공정 이동 시 외부의 노출이 적어 불순물이 상기 원판유리에 부착될 가능성이 적으므로 품질 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 강화유리 제조장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강화유리 제조장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 강화유리 제조방법의 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 강화유리 제조장치의 전체 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 강화유리 제조 장치는 메인프레임(10), 랙(20), 이송장치(30), 강화로(40), 질산칼륨 용액 제조장치(50), 질산칼륨 용액 분사장치(60), 질산칼륨 용액 회수장치(70), 세척장치(80), 건조장치(90)를 포함한다.

상기 메인프레임(10)은 강화유리 제조 장치의 기본 골격으로 4개의 수직프레임(11)이 지면에 수직으로 고정되며 2개의 상기 수직프레임(11)을 연결하는 수평프레임(12)이 결합되며 2개의 수평프레임(12)이 서로 평행하게 형성된다. 상기 메인프레임(10)은 상술한 형상에 한정되지 않으며 추가로 수직프레임(11) 및 수평프레임(12)을 포함하여 메인프레임(10)의 안정성을 향상할 수도 있음은 물론이다.

상기 메인프레임(10)의 상기 수평프레임(12)에는 상기 수평프레임(12)에 평행하게 가이드레일(14)이 설치된다. 상기 가이드레일(14)은 컨베이어(conveyor)로 상기 메인프레임(10)의 길이방향 일단에서 타단까지 움직이며 상기 이송장치(30)가 수평 이동될 수 있도록 하여 연속적인 공정이 가능하도록 한다. 상기 가이드레일(14)의 이동속도를 조절하여 제조 공정에 따라 머무는 시간을 조절할 수 있다.

상기 랙(20)은 내부에 다수개의 원판유리(1)를 고정할 수 있으며 다수개의 수직프레임(21)과 수평프레임(22)으로 구성된다. 상기 수직프레임(21)의 일단은 바닥면에 결합된 사각형의 상기 수평프레임(22)의 네 모서리 부분에 결합되며 안정성을 위해 상기 수직프레임(21)이 추가될 수도 있다. 상기 랙(20)은 상기 강화로(40)에서 설정되는 고온에서도 견딜 수 있는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 랙(20)의 일측에는 상기 원판유리(1)의 온도를 측정할 수 있는 온도감지센서가 결합된다. 상기 온도감지센서는 상기 원판유리(1)가 상기 강화로(40)의 내부에서 조절되는 온도에 따라 적정 온도를 유지하는지 확인하는 것으로 비접촉식인 센서인 것이 바람직하며, 다수개의 상기 온도감지센서를 구비하여 다수개의 상기 원판유리(1)의 다양한 지점의 온도를 확인하는 것이 바람직하다.

상기 이송장치(30)는 하측이 상기 랙(20)의 상부와 결합되며, 상측은 상기 가이드레일(14)에 설치되어 상기 가이드레일(14)이 움직임에 따라 상기 랙(20) 및 상기 원판유리(1)가 일방향으로 수평 이동하도록 한다. 상기 이송장치(30)는 고온으로 유지되는 상기 강화로(40)에서도 견딜 수 있는 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 도면에 도시된 바와 같이 다수개의 프레임이 결합되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기 이송장치(30)와 상기 랙(20)의 결합은 끼움결합, 볼트너트결합 등의 다양한 결합 형태가 가능하다.

상기 강화로(40)는 상기 메인프레임(10)의 중앙부에 위치되도록 지면에 설치된 긴 로(爐)이며 바람직하게는 내부가 빈 직육면체로 형성된다.

상기 원판유리(1)는 상기 랙(20)에 고정되며 상기 랙(20)과 상기 이송장치(30)를 결합하여 상기 이송장치(30)가 상기 메인프레임(10)의 상기 가이드레일(14)의 움직임에 따라 수평 이동되어, 상기 원판유리(1)가 상기 강화로(40)에 진입, 진출한다. 상기 강화로(40)는 내부의 열이 외부로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 진입, 진출 도어를 포함하는 것이 바람직하며 상기 도어는 자동으로 개폐된다.

상기 강화로(40)는 예열부(42), 강화부(44), 서냉부(46)의 세 구역으로 나뉘어진 것이다. 상기 강화로(40)는 내부에 히터가 내장되어 있으며, 각 구역에 따라 온도를 다르게 조절할 수 있다. 상기 강화로(40)의 가열방법은 내장된 히터에 의한 가열 외에 고온의 바람을 불어주어 가열하는 방법도 가능함은 물론이다. 또한, 각 구역을 구분하기 위해 상기 강화로(40) 내에서 일정 간격을 두고 히터가 설치되어 상기 예열부(42), 강화부(44), 서냉부(46)를 구분할 수 있으며, 각 구역 사이에 자동 개폐 도어가 설치 될 수도 있다.

상기 예열부(42)는 상기 원판유리(1)를 일정시간동안 예열하여 갑작스런 고온 가열 시 열적충격에 의한 유리의 손상을 방지한다. 상기 예열부(42)는 상기 원판유리(1)가 100~350℃로 예열되도록 내부 온도를 유지하도록 하는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며 히터 온도 조절, 상기 가이드레일(12)의 이동 속도 조절, 상기 가이드레일(12)의 이동 정지 시간 조절 등으로 상기 원판유리(1)의 예열을 조절할 수 있다.

상기 랙(20)에 설치된 상기 온도감지센서(미도시)를 이용하여 비접촉식으로 상기 원판유리(1)가 예열되는 온도로 가열되는지 확인할 수 있으며, 다수개의 상기 원판유리(1)의 온도를 측정하여 미리 정해진 예열 온도까지 예열됨을 확인하면 다음 구역으로 이동한다. 상기 온도감지센서를 이용하여 상기 강화로(40)내의 구역에 따라 상기 원판유리(1)의 온도를 측정할 수 있다. 상기 원판유리(1)의 온도가 미리 정해진 예열 온도까지 도달하지 않으면 상기 예열부(42)의 온도를 조절할 수 있다.

상기 강화부(44)는 예열된 상기 원판유리(1)에 가열된 질산칼륨(KNO₃) 용액을 분무하고 고온으로 일정시간 가열하여 유리에 포함된 나트륨 이온과 질산칼륨용액의 칼륨 이온이 서로 치환되어 화학적 강화를 통해 강화 유리를 제조하는 구역이다.

상기 질산칼륨 용액은 100~400℃로 가열되는 것이 바람직하며, 상기 강화부(44)는 가열된 상기 질산칼륨 용액의 온도와 유사한 온도를 유지하도록 가열된다. 상기 원판유리(1)에 질산칼륨 용액을 분무하기 위한 질산칼륨 용액 분사장치(60)가 설치된다. 상기 질산칼륨 용액 분사장치(60)는 상기 강화부(44)의 상부 좌우 양측에 각각 설치되며 다수개의 분사구(62)를 구비하여 질산칼륨 용액을 분무한다.

상기 질산칼륨 용액 분사장치(60)는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개가 상기 강화부(44)의 상부 좌우 양측에 각각 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않으며 상기 강화부(44)의 좌우 측면에 각각 다수개가 설치될 수도 있음은 물론이다.

질산칼륨 용액은 상기 강화로(40)의 외부에 설치된 질산칼륨 용액 제조장치(50)에서 제조되어 일단이 상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)에 결합되고 타단이 상기 질산칼륨 용액 분사장치(60)에 결합되어 연통되는 공급부(52)에 의해 상기 질산칼륨 용액 분사장치(60)로 공급되며 상기 원판유리(1)에 분산된다.

상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)는 상기 강화로(40)의 좌우측에 두 개가 설치되어 상기 강화부(44)의 좌우측에 설치된 상기 질산칼륨 용액 분사장치(60)와 각각 결합되는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)는 내부에 공급되는 질산칼륨 용액의 농도가 미리 정해진 농도로 일정하게 유지되도록 교반시키는 교반부(미도시)와, 가열된 질산칼륨 용액을 제공하도록 질산칼륨 용액을 가열하는 가열부(미도시)를 구비한다.

따라서, 본 발명은 상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)를 포함하여 항상 일정한 농도와 온도의 질산칼륨 용액을 제공하므로 제조되는 강화 유리의 품질을 항상 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강화유리 제조 장치는 상기 강화부(44)의 하면상에 설치되는 질산칼륨 용액 회수 장치(70)를 포함한다. 상기 원판유리(1)에 가열된 질산칼륨 용액 분무 후, 상기 원판유리(1)에서 떨어진 질산칼륨 용액이 상기 강화부(44)의 하면에 형성된 다수개의 회수홀(44a)을 통해 상기 질산칼륨 용액 회수 장치(70)로 회수되며, 일단이 상기 질산칼륨 용액 회수 장치(70)의 일측에 결합되고 타단이 상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)의 일측에 결합되어 연통되는 회수부(72)에 의해 질산칼륨 용액을 다시 상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)로 보내어 질산칼륨 용액을 재사용 한다.

상기 질산칼륨 용액 회수장치(70)의 좌우측에 상기 회수부(72)가 설치되어 상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)와 결합될 수 있으며, 하나의 상기 회수부(72)가 상기 질산칼륨 용액 회수장치(70)의 좌 또는 우측에 설치되어 상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)와 결합될 수도 있음은 물론이다.

상기 서냉부(46)에서는 상기 강화부(44)에서 강화된 상기 원판유리(1)를 서서히 냉각하여 응력을 제거한다. 상기 서냉부(46)에서는 내부 온도가 50~200℃로 유지하여 강화된 상기 원판유리(1)가 바로 상온에 노출되지 않고 서서히 냉각되도록 하며, 이는 상기 원판유리(1)가 강화 후 곧바로 상온에 노출 시 급격한 온도 저하로 인해 질산칼륨 용액이 굳어 분진상태가 되거나 상기 원판유리(1)의 손상을 방지하기 위한 것이다.

상기 서냉부(46)에서는 강화된 상기 원판유리(1)를 서냉하기 위해 물 또는 바람을 분사하여 냉각할 수 있다.

본 발명에 따른 강화유리 제조 장치는 상기 강화로(40)에서 상기 원판유리(1)를 강화 후, 강화된 상기 원판유리(1)를 세척하는 세척장치(80)와, 세척된 유리를 건조하는 건조장치(90)를 포함하여 강화된 상기 원판유리(1) 표면의 불순물을 제거한다.

상기 세척장치(80)는 강화된 상기 원판유리(1)를 세척하기 위한 물이 분사되는 분사구(미도시)와 세척된 물을 회수하는 회수부(미도시)를 포함하여 상기 원판유리(1)를 세척하며, 상기 건조장치(90)는 강화된 상기 원판유리(1)에 남은 물기를 제거하기 위해 열풍을 공급하여 건조시키는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 강화 유리 제조 장치는 하나의 로(爐)에서 예열, 강화, 서냉 구역으로 나누어 원판유리를 예열, 강화, 서냉하는 것이므로 각 공정 이동 시 외부의 노출이 적어 불순물이 상기 원판유리에 부착될 가능성이 적으므로 품질 저하를 방지할 수 있으며, 상기 원판유리에서 떨어진 질산칼륨 용액을 회수하여 재사용하므로 재료비를 절감할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강화유리 제조장치의 전체 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강화유리 제조 장치는 컨베이어(16, 17, 18)를 포함하여 랙(20)에 고정된 원판유리(1)를 이동시킨다.

상기 컨베이어(16, 17, 18)는 지면에 설치되며 롤러 컨베이어인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며 강화로(40) 전측에 설치되는 제1컨베이어(16), 강화로(40) 내부에 설치되는 제2컨베이어(17), 강화로(40) 후측에 설치되는 제3컨베이어(18)가 설치된다. 각 상기 컨베이어(16, 17, 18) 사이 간격은 좁게 형성되어 상기 컨베이어(16, 17, 18) 사이 이동 시 자동으로 상기 랙(20) 및 상기 원판유리(1)가 다음 컨베이어로 이동되는 것이다.

상기 강화로(40) 내부에 설치된 상기 제2컨베이어(17)는 고온에도 견디는 재질로 구성되는 것이 바람직하며 상기 제1, 3 컨베이어(16, 18)도 동일한 재질로 구성될 수도 있음은 물론이다.

상기 컨베이어(16, 17, 18)는 도 1에서 상술한 메인프레임(10) 및 가이드레일(12), 이송장치(30)를 대체하여 원판유리(1)를 이송하는 것이므로 본 발명의 다른 실시예에 따른 강화유리 제조장치는 메인프레임(10), 가이드레일(12), 이송장치(30)를 제외하고 구성되며, 상기 구성을 제외한 나머지 구성을 도 1에서 상술한 바와 동일한 것이다.

도 3는 본 발명에 따른 강화유리 제조방법의 순서도이다. 본 발명에 따른 강화유리 제조 방법은 원판유리 준비단계(S10), 이송장치 결합단계(S20), 예열 단계(S30), 강화 단계(S40), 서냉 단계(S50), 세척 단계(S60), 건조 단계(S70)를 포함한다.

상기 원판유리 준비단계(S10)는 다수개의 원판유리(1)를 랙(20)에 고정하여 강화유리 제조장치의 공정에 따라 다수개의 원판유리(1)를 강화 유리로 제조할 수 있도록 준비하는 것이다.

상기 이송장치 결합단계(S20)는 다수개의 상기 원판유리(1)가 결합된 상기 랙(20)과 상기 이송장치(30)를 결합하는 단계이다. 상기 랙(20)과 상기 이송장치(30)의 결합은 끼움결합, 볼트너트결합 등이 될 수 있다. 상기 이송장치(30)는 메인프레임(10)의 상부 좌우에 결합된 가이드레일(14)에 상부가 설치되어 상기 가이드레일(14)의 움직임에 따라 수평으로 이동가능하다. 따라서, 상기 가이드레일(14)이 움직임에 따라 상기 원판유리(1)가 공정 순서대로 수평 이동된다.

다음은 상기 예열 단계(S30)로 상기 가이드레일(12)이 움직임에 따라 상기 원판유리(1)가 이동하여 강화로(40)의 첫 번째 구역인 예열부(42)에 도달한다. 상기 예열부(42)는 상기 원판유리(1)가 100~350℃로 예열되도록 내부 온도를 유지하도록 하며, 상기 랙(20)에 설치된 온도감지센서로 상기 원판유리(1)의 온도를 측정하여 상기 원판유리(1)가 미리 정해진 예열 온도에 도달하지 않으면 상기 예열부(42)의 가열 온도, 상기 가이드레일(12)의 이동속도 등을 조절한다.

다음은 강화 단계(S40)이다. 상기 예열 단계(S30)에서 예열된 상기 원판유리(1)를 이동하여 상기 강화로(40)의 두 번째 구역인 강화부(44)에 위치되도록 한다. 상기 강화부(44)에서는 상기 강화부(44)의 좌우 양측에 각각 설치된 질산칼륨 용액 분사장치(60)를 이용하여 가열된 질산칼륨 용액을 상기 원판유리(1)에 분사하며 화학적 반응을 통해 상기 원판유리(1)가 강화되도록 한다. 상기 질산칼륨 용액은 100~400℃로 가열되는 것이 바람직하며, 상기 강화부(44)는 가열된 상기 질산칼륨 용액의 온도와 유사한 온도를 유지하도록 가열되어, 상기 원판유리(1)에 질산칼륨 용액을 분사 후 상기 강화부(44)에 일정시간 머무르게 하여 이온교환이 충분히 이루어지도록 하며 화학적으로 상기 원판유리(1)를 강화시킨다.

질산칼륨 용액은 상기 강화로(40)의 외부에 위치하는 질산칼륨 용액 제조장치(50)에 의해 제조되며 상기 질산칼륨 용액 제조장치(50)는 공급되는 질산칼륨 용액의 농도를 일정하게 유지되도록 교반시키는 교반부와, 가열된 질산칼륨 용액을 제공하도록 질산칼륨 용액을 가열하는 가열부를 포함한다.

또한, 상기 강화부(44)의 하면에는 질산칼륨 용액 회수장치(70)가 설치되어 상기 원판유리(1)에서 떨어지는 질산칼륨 용액을 회수홀을 통해 상기 질산칼륨 용액 회수장치(70)로 회수하여 재사용한다.

다음으로 서냉 단계(S50)는 강화된 상기 원판유리(1)를 상기 강화로(40)의 세 번째 구역이 서냉부(46)로 상기 원판유리(1)를 수평이동하여, 서서히 냉각하여 응력을 제거하고 급격한 온도 변화로 인한 상기 원판유리(1)의 손상을 방지하는 단계이다. 상기 서냉부(46)는 내부 온도가 50~200℃로 유지되도록 조절하며 내부 히터의 온도를 조절하거나 물 또는 바람을 분사하여 온도를 조절할 수 있다.

다음으로 세척단계(S60)는 상기 강화로(40)에서 나오는 강화된 상기 원판유리(1)를 세척하는 단계이며, 세척 후 마지막으로 건조단계(S70)를 거쳐 강화된 상기 원판유리(1)를 건조하여 강화유리를 제조한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 강화 유리 제조 방법은 원판 유리의 수직이동 없이 수평 이동만 요구되는 연속인 공정으로 제조하여 제조 방법을 단순화하고 제조시간을 단축할 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

10 : 메인프레임 11 : 수직프레임
12 : 수평프레임 14 : 가이드레일
16 : 제1컨베이어 17 : 제2컨베이어
18 : 제3컨베이어 20 : 랙
21 : 수직프레임 22 : 수평프레임
30 : 이송장치 40 : 강화로
42 : 예열부 44 : 강화부
44a : 회수홀 46 : 서냉부
50 : 질산칼륨 용액 제조장치 52 : 공급부
60 : 질산칼륨 용액 분사장치 62 : 분사구
70 : 질산칼륨 용액 회수장치 72 : 회수부
80 : 세척장치 90 : 건조장치
S10 : 원판유리 준비단계 S20 : 이송장치 결합단계
S30 : 예열단계 S40 : 강화단계
S50 : 서냉단계 S60 : 세척단계
S70 : 건조단계

Claims

연속으로 강화유리를 제조하는 강화유리 제조장치에 있어서,
메인프레임;
상기 메인프레임의 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되며 일방향으로 움직이는 가이드레일;
내부에 원판유리 다수개가 고정되며 일측에 상기 원판유리의 온도를 측정할 수 있는 온도감지센서를 구비한 랙;
하부는 상기 랙의 상부와 결합되며 상부는 상기 가이드레일에 결합되어, 상기 가이드레일의 움직임에 따라 일방향으로 수평 이동되는 이송장치;
상기 메인프레임의 내측 지면에 상기 메인프레임의 길이방향을 따라 형성되며, 상기 원판유리에 100~400℃로 가열된 질산칼륨 용액을 분사하고 내부 온도를 상기 가열된 질산칼륨 용액의 온도로 유지하여 상기 원판유리를 강화하는 강화부와, 상기 강화부의 전측에 형성되며, 상기 강화부에서 상기 원판유리에 질산칼륨 용액을 분사하기 전에 100~350℃로 상기 원판유리를 예열하는 예열부와,
상기 강화부의 후측에 형성되고 내부 온도가 50~200℃로 유지되어, 상기 강화부에서 강화된 상기 원판유리를 냉각하여 응력을 제거하는 서냉부를 구비하는 강화로;
상기 강화로에서 강화된 강화유리를 세척하는 세척장치; 및
상기 세척장치에서 세척된 상기 강화유리를 건조하는 건조장치; 를 포함하되,
상기 강화로의 외부에 설치되며 제조된 질산칼륨 용액을 공급하는 공급부의 일단에 결합되어 상기 강화부와 연통되는 질산칼륨 용액 제조장치와,
상기 질산칼륨 용액 공급부의 타단 결합되어 상기 강화부의 내측방향을 향해 분사되도록 다수개의 분사구를 구비하고 상기 강화로의 좌우 양측에 설치되는 분사장치를 포함하되,
상기 질산칼륨 용액 제조장치는 공급되는 질산칼륨 용액이 미리 정해진 농도를 유지하도록 교반시키는 교반부와, 상기 질산칼륨 용액을 가열하는 가열부를 구비하여,
상기 질산칼륨 용액의 농도를 일정하게 유지하고 가열된 상기 질산칼륨 용액을 상기 질산칼륨 용액 공급부에 제공하고 상기 분사장치를 통해 상기 강화부에 진입한 상기 원판유리에 분사되며,
상기 강화부의 하면에는 다수개의 회수홀이 형성되며,
상기 강화유리 제조 장치는 상기 강화부의 하면상에 설치되는 질산칼륨 용액 회수장치를 포함하며, 상기 질산칼륨 용액 회수장치는 상기 강화부의 하면에 형성된 상기 회수홀을 통해 상기 질산칼륨 용액 회수장치로 회수되는 질산칼륨 용액을 다시 상기 질산칼륨 용액 제조 장치로 보내어 상기 질산칼륨 용액을 재사용하며
상기 예열부, 강화부, 서냉부는 내부에 히터가 각각 내장되어 개별 온도 조절이 가능하며, 상기 렉에 설치된 상기 온도감지센서를 이용하여 상기 원판유리가 미리 정해진 온도에 도달했는지 확인하고, 상기 원판유리가 미리 정해진 온도까지 도달하지 않으면 상기 예열부, 강화부, 서냉부의 온도를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치.
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연속으로 강화유리를 제조하는 강화유리 제조방법에 있어서,
다수개의 원판유리를 랙에 고정하는 원판유리 준비 단계;
상기 원판유리 준비 단계에서 준비된 상기 랙을 이송장치에 결합하여 메인프레임의 상부 좌우 양측에 설치된 가이드레일을 따라 공정의 순서대로 이동시킬 수 있도록 하는 이송장치 결합단계;
상기 가이드레일을 따라 이송되는 상기 원판유리가 강화로의 예열부에서 상기 원판유리를 100~350℃로 예열하는 예열단계;
상기 예열단계에서 예열된 상기 원판유리를 강화로의 강화부로 이송하여 100~400℃로 가열된 질산칼륨 용액을 분사하고, 상기 강화부 내부 온도를 상기 가열된 질산칼륨 용액의 온도로 유지하며 상기 원판유리를 강화하여 강화유리를 제조하는 강화단계;
상기 강화단계 후 상기 강화유리를 상기 강화로의 서냉부로 이송하여 50~200℃에서 상기 강화유리의 응력을 제거하는 서냉단계;
상기 강화단계를 거친 상기 강화유리를 세척하는 세척단계; 및
상기 세척단계를 거친 상기 강화유리를 건조하는 건조단계;를 포함하되,
상기 예열단계, 상기 강화단계, 상기 서냉단계에서는
상기 랙에 설치된 온도감지센서로 상기 원판유리의 온도를 측정하여 상기 원판유리의 온도에 따라 상기 이송장치의 이동 속도 또는 상기 강화로의 온도를 조절하여 질산칼륨의 이온교환이 보다 효과적으로 이루어 질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며,
상기 예열부, 강화부, 서냉부는 히터가 각각 내장되어 개별 온도 조절이 가능하며, 상기 렉에 설치된 상기 온도감지센서를 이용하여 상기 원판유리가 미리 정해진 온도에 도달했는지 확인하고, 상기 원판유리가 미리 정해진 온도까지 도달하지 않으면 상기 예열부, 강화부, 서냉부의 온도를 각각 조절하며,
상기 강화부의 하면에는 다수개의 회수홀이 형성되고, 상기 강화부의 하면상에 설치되는 질산칼륨 용액 회수장치를 포함하며, 상기 질산칼륨 용액 회수장치는 상기 강화부의 하면에 형성된 상기 회수홀을 통해 상기 질산칼륨 용액 회수장치로 회수되는 질산칼륨 용액을 다시 상기 질산칼륨 용액 제조 장치로 보내어 상기 질산칼륨 용액을 재사용하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조 방법.
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