KR102144150B1 - 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법, 곡면 형상을 갖는 유리판 및 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치 - Google Patents

곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법, 곡면 형상을 갖는 유리판 및 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

간이한 공정으로, 또한 높은 표면 정밀도로 곡면 형상을 갖는 유리판을 제조할 수 있는 방법, 그 방법에 의해 제조된 곡면 형상을 갖는 유리판 및 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치를 제공한다. 곡면 형상을 갖는 유리판 (1) 을 제조하는 방법으로서, 원유리판 (10) 을 준비하는 공정과, 원유리판 (10) 을 탄성 변형시키는 공정과, 탄성 변형시킨 상태의 원유리판 (10) 을 가열하고, 소성 변형시켜 곡면 형상을 부여하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법, 곡면 형상을 갖는 유리판 및 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치{METHOD FOR MANUFACTURING GLASS PLATE HAVING CURVED SHAPE, GLASS PLATE HAVING CURVED SHAPE, AND MANUFACTURING APPARATUS FOR GLASS PLATE HAVING CURVED SHAPE}
본 발명은 곡면 형상, 특히 주면 (柱面) 을 갖는 유리판의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 얻어지는 곡면 형상을 갖는 유리판 및 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화기, 스마트폰, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 퍼스널 컴퓨터등의 디스플레이를 구비한 모바일 기기가 널리 사용되도록 되었다. 또, 카 내비게이션 등의 차재용 기기에도 디스플레이가 사용되고 있다.
상기 모바일 기기나 차재용 기기에 사용하는 디스플레이에는, 많은 경우 커버 유리가 사용되고 있다. 이와 같은 커버 유리로는, 평판상의 유리판이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 조작성이나 미관성 등의 관점에서, 커버 유리로서 곡면 형상을 갖는 유리판이 요망되는 경우가 있다.
종래, 곡면 형상을 갖는 유리판은 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 만곡 형상을 갖는 성형형 상에 평판상의 유리판을 올리고, 유리판을 연화점 이상의 온도로 가열하여 유리판을 연화시켜, 유리판의 자체 무게에 의해 성형형의 형상을 따르도록 유리판을 변형시켜 제조하고 있다.
특허문헌 2 에서는, 연화점까지 승온시킨 유리판의 일방면에 코팅막을 형성하고, 형성된 코팅막의 열수축력에 의해, 유리판을 원하는 만곡 형상으로 굽힘 성형하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허공보 소35-16443호 일본 공개특허공보 평9-100130호
특허문헌 1 에 기재된 종래의 방법에서는, 성형형의 표면 형상이 유리판에 전사되기 때문에, 유리판의 표면 정밀도가 저하된다. 이 때문에, 디스플레이 등의 커버 유리로서 사용하는 경우, 유리판의 표면을 연마해야 한다는 문제가 있었다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 종래의 방법에서는, 코팅막을 형성하는 공정이 필요하고, 제조 공정이 번잡해진다는 문제가 있었다. 또, 코팅막이 없는 유리판을 제조할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 간이한 공정으로, 또한 높은 표면 정밀도로 곡면 형상을갖는 유리판을 제조할 수 있는 방법, 그 방법에 의해 제조된 곡면 형상을 갖는 유리판 및 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 곡면 형상을 갖는 유리판을 제조하는 방법으로서, 원 (元) 유리판을 준비하는 공정과, 원유리판을 탄성 변형시키는 공정과, 탄성 변형시킨 상태의 원유리판을 가열하고, 소성 변형시켜 곡면 형상을 부여하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
원유리판의 가열 온도는, 원유리판을 구성하는 유리의 변형점 이상이고, 유리의 연화점 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 원유리판의 양단부를 유지하고, 양단부간의 거리를 좁혀, 원유리판을 탄성 변형시키는 것이 바람직하다.
또, 곡면 형상은 주면인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서는, 원유리판을 형 (型) 에 접촉시키지 않고 소성 변형시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 곡면 형상을 갖는 유리판은, 예를 들어, 디스플레이용 커버 유리에 사용되는 유리판이나, 모바일 기기용 배면 커버 유리에 사용되는 유리판이다.
본 발명의 곡면 형상을 갖는 유리판은, 상기 본 발명 방법에 의해 제조된 유리판이다.
본 발명의 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치는, 원유리판을 탄성 변형시키는 탄성 변형 수단과, 탄성 변형시킨 상태의 상기 원유리판을 가열하고, 소성 변형시켜 곡면 형상을 부여하는 가열 수단을 구비한다.
또, 탄성 변형 수단은, 원유리판의 양단부를 유지하고, 양단부간의 거리를 좁혀, 원유리판을 탄성 변형시키는 유지부를 구비하는 것이 바람직하다.
또, 소성 변형시킨 원유리판을 냉각시키는 냉각 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 간이한 공정으로, 또한 높은 표면 정밀도로 곡면 형상을 갖는 유리판을 제조할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 곡면 형상을 갖는 유리판의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 탄성 변형시키기 전의 상태를 나타내는 정면도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 원유리판을 유지하고, 탄성 변형시키기 위한 지그를 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 원유리판을 탄성 변형시킨 상태를 나타내는 정면도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 탄성 변형시킨 상태의 원유리판을 전기로 내에 배치하여, 가열할 때의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서, 원유리판을 탄성 변형시킨 상태를 나타내는 정면도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서, 탄성 변형시킨 상태에서, 가열 함으로써 소성 변형시킨 원유리판을, 형의 오목부의 표면에 접촉시켜 냉각시킬 때의 상태를 나타내는 정면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 단, 이하의 실시형태는 단순한 예시이고, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또, 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능을 갖는 부재는 동일한 부호로 참조하는 경우가 있다.
도 1 은, 본 발명의 곡면 형상을 갖는 유리판의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 1 에 나타내는 곡면 형상을 갖는 유리판 (1) 은, 일방향에만 곡률을 갖는 곡면, 이른바 주면 (cylindrical surface) 을 갖고, 특히, 일방향의 단면이 단일한 곡률 반경의 원주면을 가지고 있다. 본 발명의 제조 방법은, 도 1 에 나타내는 바와 같은 주면을 갖는 유리판 (1) 을 제조하는 데에 적용할 수 있다. 그러나, 본 발명은, 이와 같은 유리판의 제조에 한정되는 것은 아니고, 그 밖에도 타원 주면, 쌍곡선 주면, 포물선 주면 등을 갖는 유리판이나, 일부에 주면이 부여된 유리판이나, 복수의 주면이 부여된 유리판을 제조하는 경우에도 적용할 수 있다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 탄성 변형시키기 전의 상태를 나타내는 정면도이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 평판상의 원유리판 (10) 을 준비하고, 그 원유리판 (10) 을 지그 (20) 의 재치대 (載置臺) (21) 상에 올린다. 원유리판 (10) 은, 유지부 (22) 및 유지부 (23) 사이에 재치된다. 지그 (20) 는, 이하와 같이 구성되어 있다.
도 3 은, 지그 (20) 를 나타내는 사시도이다. 재치대 (21) 상에는, 원유리판 (10) 의 일방 단부 (11) 를 유지하기 위한 유지부 (22), 및 타방 단부 (12) 를 유지하기 위한 유지부 (23) 가 형성되어 있다. 유지부 (22) 는, 2 개의 나사부 (24) 를 개재하여 고정부 (26) 에 장착되어 있다. 동일하게, 유지부 (23) 는, 2 개의 나사부 (25) 를 개재하여 고정부 (27) 에 장착되어 있다. 고정부 (26 및 27) 는 재치대 (21) 에 고정되어 있다. 유지부 (22) 는, 나사부 (24) 를 소정 방향으로 회전시킴으로써, 대향하는 유지부 (23) 에 가깝게 하거나 혹은 떨어뜨리거나 하도록 재치대 (21) 상을 이동시킬 수 있다. 유지부 (23) 도, 동일하게, 나사부 (25) 를 소정 방향으로 회전시킴으로써, 대향하는 유지부 (22) 에 가깝게 하거나 혹은 떨어뜨리거나 하도록 재치대 (21) 상을 이동시킬 수 있다.
원유리판 (10) 이 접하는 재치대 (21) 의 표면, 그리고 유지부 (22 및 23) 의 표면은, 유리 클로스, 세라믹 클로스, 카본 파이버 클로스 등의 두께 방향으로 탄성 변형 가능한 클로스로 피복되어 있다. 유지부 (22 및 23) 의 내부에는, 각각 쿨런트 도입용 파이프 (28 및 29) 가 통과되어 있다. 쿨런트 도입용 파이프 (28 및 29) 내에 쿨런트를 흘림으로써, 유지부 (22 및 23) 의 표면을 냉각시킬 수 있다. 쿨런트로는, 공기 등의 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 바와 같이 구성된 지그 (20) 의 재치대 (21) 상에, 원유리판 (10) 을 올린다. 원유리판 (10) 을, 유지부 (22) 와 유지부 (23) 사이에 배치하고, 원유리판 (10) 의 일방 단부 (11) 를 유지부 (22) 로 유지함과 함께, 유리판 (10) 의 타방 단부 (12) 를 유지부 (23) 로 유지한다. 이 상태에서, 나사부 (24) 를 회전시켜 유지부 (22) 를 화살표 A 방향으로 원하는 위치까지 이동시키고, 또, 나사부 (25) 를 회전시켜 유지부 (23) 를 화살표 B 방향으로 원하는 위치까지 이동시켜, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 원유리판 (10) 을 탄성 변형시키고, 원유리판 (10) 에 유리판 (1) 과 동일 또는, 유리판 (1) 과 근사한 주면을 형성한다. 보다 구체적으로는, 원유리판 (10) 의 양단면 (11 및 12) 을 협지하고, 원유리판 (10) 의 양단면 (11 및 12) 에 대해, 탄성 변형 전의 원유리판 (10) 의 주면과 대략 평행한 방향으로 외력을 인가하여, 원유리판 (10) 을 탄성 변형시킨다. 또한, 이 공정에 있어서는, 가열을 실시하지 않아도 되지만, 가열하는 경우에는, 원유리판 (10) 의 변형점까지의 온도로 억제하는 것이 바람직하다.
원유리판 (10) 의 두께는, 원유리판 (10) 을 탄성 변형시킬 수 있는 두께이면 되고, 예를 들어, 0.2 ∼ 2 ㎜ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 1.8 ㎜ 의 범위 내이다. 또, 원유리판 (10) 은 평판상에 한정되지 않고, 예를 들어, 곡면을 가진 것이어도 된다. 다음으로, 상기와 같이, 원유리판 (10) 을 탄성 변형시킨 상태에서 원유리판 (10) 을 가열하여, 소성 변형시킨다.
도 5 는, 탄성 변형시킨 원유리판을 전기로 내에 배치하여, 가열할 때의 상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 탄성 변형시킨 원유리판 (10) 을 전기로 (30) 내에 배치한다. 전기로 (30) 내에는, 히터 (31) 가 형성되어 있고, 히터 (31) 에 의해 전기로 (30) 내를 소정의 온도로 가열할 수 있다. 원유리판 (10) 을 가열하는 온도는, 원유리판 (10) 이 소성 변형을 발생시키기 시작하는 온도 이상, 또한, 자체 무게에 의해 연화 변형이 발생하기 시작하는 온도 미만이고, 구체적으로는, 원유리판 (10) 을 구성하는 유리의 변형점 이상, 연화점 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 유리의 전이점 이상, 연화점 이하이다. 가열 시간은 특별히 한정되는 것은 아니고, 원유리판 (10) 의 탄성 변형이 소성 변형으로 변화할 수 있는 시간이면 된다. 예를 들어, 10 분 ∼ 5 시간의 범위 내가 일반적이다.
상기와 같이 가열한 후, 원유리판 (10) 을 냉각시킨다. 이 가열에 의해, 냉각된 원유리판 (10) 은, 탄성 변형에 의해 형성된 곡면 형상이 인가된 외력을 제거해도, 유지된 상태, 즉, 소성 변형을 발생시켜 곡면 형상이 부여된 (주면이 형성된) 유리판 (1) 이 된다.
본 발명에서는, 탄성 변형시킨 원유리판을 가열하고, 소성 변형시킴으로써, 곡면 형상을 갖는 유리판을 제조한다. 이 때문에, 간이한 공정으로, 곡면 형상을 갖는 유리판을 제조할 수 있다. 또, 종래와 같이, 성형형을 사용하지 않기 때문에, 성형형의 표면 형상이 원유리판의 표면에 전사되는 경우가 없다. 본 실시형태에서는, 가열시에, 원유리판의 표면을 성형형에 접촉시키지 않고, 소성 변형시킨다. 이 때문에, 높은 표면 정밀도로, 곡면 형상을 갖는 유리판을 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 가열된 원유리판 (10) 을 냉각시킬 때, 형에 접촉시켜 유리판을 냉각시켜도 된다. 이하, 이와 같은 실시형태를 제 2 실시형태로서 설명한다.
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서, 원유리판 (10) 을 탄성 변형시킨 상태를 나타내는 정면도이다. 원유리판 (10) 의 일방 단부 (11) 는, 유지구 (32) 에 의해 유지되고, 타방 단부 (12) 는 유지구 (33) 에 의해 유지되고 있다. 유지구 (32) 에는, 유지홈 (34) 이 형성되어 있고, 이 유지홈 (34) 에 원유리판 (10) 의 일방 단부 (11) 가 삽입되어 있다. 동일하게, 유지구 (33) 에는, 유지홈 (35) 이 형성되어 있고, 이 유지홈 (35) 에 원유리판 (10) 의 타방 단부 (12) 가 삽입되어 있다. 유지구 (32 및 33) 에는, 제 1 실시형태의 유지부 (22 및 23) 와 동일하게, 쿨런트 도입용 파이프 (36 및 37) 가 삽입 통과되어 있다. 또, 제 1 실시형태의 유지부 (22 및 23) 와 동일하게, 유지구 (32 및 33) 의 표면은 유리 클로스, 세라믹 클로스, 카본 파이버 클로스 등의 두께 방향으로 탄성 변형 가능한 클로스에 의해 덮여 있다.
도 6 에 나타내는 상태에서는, 유지구 (32) 와 유지구 (33) 사이의 거리를 가깝게 함으로써, 원유리판 (10) 의 양단부 (11 및 12) 사이의 거리를 좁히고, 원유리판 (10) 의 양단부 (11, 12) 에 대해 외력을 인가하여, 원유리판 (10) 을 탄성 변형시킨다. 이 경우, 원유리판 (10) 에 외력을 인가하지 않고, 원유리판 (10) 의 자체 무게에 의해 탄성 변형시켜도 된다. 이 상태에서, 제 1 실시형태와 동일하게, 원유리판 (10) 을 전기로 (30) 내에 넣어, 원유리판 (10) 을 가열한다.
도 7 은, 제 2 실시형태에 있어서, 탄성 변형시킨 상태에서, 가열함으로써 소성 변형시킨 원유리판 (10) 을, 형 (40) 의 오목부 (41) 의 표면에 접촉시켜 냉각시키는 상태를 나타내는 정면도이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 형 (40) 을 화살표 C 방향으로 이동시켜, 형 (40) 을 원유리판 (10) 에 가깝게 한다. 원유리판 (10) 의 볼록상의 표면 (10a) 에, 형 (40) 의 오목부 (41) 의 표면을 접촉시켜, 원유리판 (10) 을 냉각시킨다. 형 (40) 의 오목부 (41) 의 표면은, 유지구 (32 및 33) 의 표면과 동일하게, 클로스가 피복되어 있다. 또, 형 (40) 의 내부에는, 복수의 쿨런트 도입용 파이프 (42) 가 삽입 통과되어 있다. 쿨런트 도입용 파이프 (42) 내에 쿨런트를 흘림으로써, 형 (40) 이 냉각되어 있고, 이 냉각에 의해 오목부 (41) 의 표면은 소정 온도가 되도록 설정되어 있다. 오목부 (41) 의 표면의 온도는, 가열에 의해 소성 변형시킨 원유리판 (10) 이, 비교적 짧은 시간 동안의 접촉에서는 소성 변형되지 않는 온도, 구체적으로는, 원유리판 (10) 의 온도보다 낮은 온도, 바람직하게는, 원유리판 (10) 의 온도보다 낮은 온도, 또한, 유리의 변형점 이상, 유리의 전이점 -30 ℃ 이하로 설정되어 있다. 이 때문에, 오목부 (41) 의 표면 형상이 원유리판 (10) 의 볼록상의 표면 (10a) 에 전사되기 어렵다.
제 2 실시형태에서는, 가열된 원유리판 (10) 을 냉각시킬 때, 형 (40) 에 접촉시켜 원유리판 (10) 을 냉각시킨다. 이 때문에, 제조 공정에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다. 제 2 실시형태에서는, 오목부를 갖는 형을 사용하고 있지만, 원유리판 (10) 의 곡면 형상에 대응하는 볼록부를 갖는 형을 사용하여, 원유리판 (10) 의 표면 (10a) 과 반대측의 표면을 냉각시켜도 된다.
본 발명에서는, 재치대 (21) 상에서, 원유리판 (10) 을 곡면으로 유지한 상태로 연속 열처리로 내에서 이동시키면서 가열하는 것이 바람직하다. 이로써 대량의 원유리판 (10) 을 효율적으로 가열하는 것이 가능해진다.
본 발명의 곡면 형상을 갖는 유리판은, 예를 들어, 휴대 전화기, 스마트 폰, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 퍼스널 컴퓨터 등의 모바일 기기 및 카 내비게이션 등의 차재용 기기 등에 사용되는 디스플레이용 커버 유리나, 모바일 기기 등에 사용되는 배면용 커버 유리로서 사용할 수 있다. 디스플레이용 커버 유리로서 사용하는 경우, 곡면을 디스플레이 표시부로 할 수 있다.
1 : 곡면 형상을 갖는 유리판
10 : 원유리판
10a : 표면
11 : 일방 단부
12 : 타방 단부
20 : 지그
21 : 재치대
22, 23 : 유지부
24, 25 : 나사부
26, 27 : 고정부
28, 29 : 쿨런트 도입용 파이프
30 : 전기로
31 : 히터
32, 33 : 유지구
34, 35 : 유지홈
36, 37 : 쿨런트 도입용 파이프
40 : 형
41 : 오목부
42 : 쿨런트 도입용 파이프

Claims (11)

  1. 곡면 형상을 갖는 유리판을 제조하는 방법으로서,
    원유리판을 준비하는 공정과,
    상기 원유리판을 탄성 변형시키는 공정과,
    탄성 변형시킨 상태의 상기 원유리판을 가열하고, 소성 변형시켜 상기 곡면 형상을 부여하는 공정을 구비하고,
    상기 원유리판을 탄성 변형시키는 공정에서는, 상기 원유리판의 양단부를 유지하는 복수의 유지구의 이간 거리를 좁힘으로써 양단부간의 거리를 좁혀, 상기 유리판을 탄성 변형시키는 것을 특징으로 하는, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원유리판의 가열 온도가, 상기 원유리판을 구성하는 유리의 변형점 이상이고, 상기 유리의 연화점 이하인, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡면 형상이 주면인, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 원유리판을 형에 접촉시키지 않고 소성 변형시키는, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡면 형상을 갖는 유리판이 디스플레이용 커버 유리에 사용되는 유리판인, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡면 형상을 갖는 유리판이 모바일 기기용 배면 커버 유리에 사용되는 유리판인, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 방법.
  7. 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치로서,
    원유리판을 탄성 변형시키는 탄성 변형 수단과,
    탄성 변형시킨 상태의 상기 원유리판을 가열하고, 소성 변형시켜 상기 곡면 형상을 부여하는 가열 수단을 구비하고,
    상기 탄성 변형 수단은, 상기 원유리판의 양단부를 유지하는 복수의 유지부를 갖고,
    상기 탄성 변형 수단은, 상기 복수의 유지부의 이간 거리를 좁힘으로써, 상기 양단부간의 거리를 좁혀, 상기 원유리판을 탄성 변형시키는 것을 특징으로 하는, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    소성 변형시킨 원유리판을 냉각시키는 냉각 수단을 구비하는, 곡면 형상을 갖는 유리판의 제조 장치.
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