KR102218981B1 - 유리기판의 모서리 가공방법 및 가공장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 유리기판을 유리기판 지지대에 고정하는 단계; (b) 가열부재를 유리기판의 Tg 온도보다 고온으로 가열하는 단계; 및 (c) 상기 가열된 가열부재를 유리기판의 모서리와 접촉시켜서 모서리를 절취하는 유리기판의 모서리 가공방법으로서,
가열부재와 모서리의 접촉시, 상기 모서리를 형성하는 유리기판의 2개의 면 중, 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도가 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도와 같거나 낮게 유지되도록 유리기판의 온도를 부분적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법에 관한 것이다.

Description

유리기판의 모서리 가공방법 및 가공장치{Method for processing a edge part of glass substrate}
본 발명은 유리기판의 모서리 가공방법에 관한 것이다.
평판표시장치 등에 사용되는 유리기판의 가공에는 일반적으로 유리기판을 원하는 형태로 절단한 후 절단된 유리기판의 모서리를 연삭 및/또는 연마하여 날카로운 구석을 제거하는 공정이 수반된다.
상기와 같은 일반적인 가공방법에 의하면 유리기판의 모서리를 가공하는 동안 발생된 입자들이 유리기판의 표면을 오염시키므로, 이를 세척하기 위하여 세정과 건조 공정이 요구되게 되며, 이에 따라 유리기판의 제조비용이 증가된다. 또한, 가공시 벨트와 유리기판 사이에 잡힌 입자들과 칩들이 유리기판의 표면을 심각하게 손상시키므로, 종종 일련의 가공단계를 중단시키는 원인을 야기한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 유리기판의 연마 후 유리기판 내부에 잔존해 있는 미세 크랙(Crack) 및 칩핑(Chipping)을 불산, 보강제 등을 이용하여 제거하거나 무디게 만드는 보강 공정이 수행되고 있다. 그러나, 이러한 공정은 유리기판의 가공 공정수를 늘리고, 생산단가를 높이는 단점을 갖는다.
대한민국 특허출원 제2012-0002573호에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각된 유리기판의 모서리에 가열된 부재를 접촉시키면서 이동시킴으로써 모서리를 스트립 형태로 절취할 수 있는 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 유리기판의 모서리 연마시 발생되는 유리 분진을 원천적으로 방지할 수 있어서 이 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.
그러나, 상기 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 절취된 스트립이 가열부재 및 가열부재에 구비된 유도코일과 접촉하여 절단되고, 그로 인하여 칩핑이 발생되고, 불균일한 절취면이 얻어질 수 있다는 단점이 있다.
대한민국 특허출원 제2012-0002573호
본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 예의 노력한 바, 가열부재와 접촉하는 유리기판의 온도를 부분적으로 조절함으로써, 스트립의 발생 방향을 조절할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 유리기판의 모서리 절취시 발생하는 스트립의 발생 방향을 조절하여 스트립의 가열부재에 대한 간섭을 차단하고, 스트립의 절단에 의한 칩핑 발생과 그로 인한 불균일 가공면의 발생을 방지할 수 있는 유리기판의 모서리 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은
(a) 유리기판을 유리기판 지지대에 고정하는 단계;
(b) 가열부재를 유리기판의 Tg 온도보다 고온으로 가열하는 단계; 및
(c) 상기 가열된 가열부재를 유리기판의 모서리와 접촉시켜서 모서리를 절취하는 유리기판의 모서리 가공방법으로서,
가열부재와 모서리의 접촉시, 상기 모서리를 형성하는 유리기판의 2개의 면 중, 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도가 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도와 같거나 낮게 유지되도록 유리기판의 온도를 부분적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법을 제공한다.
본 발명의 유리기판의 모서리 가공방법에 의하면, 유리기판의 모서리 절취시 발생하는 스트립의 발생 방향을 조절하는 것이 가능하므로, 스트립의 가열부재에 대한 간섭을 차단하고, 스트립의 절단에 의한 칩핑 발생과 그로 인한 불균일 가공면의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기와 같은 효과에 의해서 모서리 가공공정의 효율성을 높일 수 있으며, 더 우수한 품질을 갖는 유리기판을 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술의 유리기판의 모서리 절취 방법을 도시한 것이며,
도 2는 종래기술의 유리기판의 모서리 절취 방법의 문제점(스트립 간섭)을 도시한 도면이며,
도 3은 가열부재가 유리기판의 모서리에 닿았을 때, 유리기판 내부의 열분포를 나타낸 도면이며,
도 4는 가열부재가 유리기판의 모서리에 닿았을 때, 유리기판의 일면에서 공기냉각을 시키는 경우의 유리기판 내부의 열분포를 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 유리기판의 모서리 가공방법의 일예를 도시한 것으로서, 가열부재와 모서리의 접촉시, 상기 모서리를 형성하는 유리기판의 2개의 면 중, 면적이 더 큰 면 쪽에 공기를 분사하여 강제대류를 시키는 방식을 모식적으로 나타낸 도면이며,
도 6 및 도 7은 상기 도 5에서와 같은 방법으로 유리기판의 모서리를 가공하는 경우, 분사되는 바람의 양이 적은 경우(a)와 바람의 량이 많은 경우(b)에 모서리에서 발생하는 스트립의 발생 형태를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 유리기판의 모서리 가공방법에 사용되는 가공장치의 일예를 도시한 사진이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
아래 설명과 도면은 당업자가 설명되는 장치와 방법을 용이하게 실시할 수 있도록 특정 실시예를 예시한다. 다른 실시예는 구조적, 논리적으로 다른 변형을 포함할 수 있다. 개별 구성 요소와 기능은 명확히 요구되지 않는 한, 일반적으로 선택될 수 있으며, 과정의 순서는 변할 수 있다. 몇몇 실시예의 부분과 특징은 다른 실시예에 포함되거나 다른 실시예로 대체될 수 있다.
본 발명은,
(a) 유리기판을 유리기판 지지대에 고정하는 단계;
(b) 가열부재를 유리기판의 Tg 온도보다 고온으로 가열하는 단계; 및
(c) 상기 가열된 가열부재를 유리기판의 모서리와 접촉시켜서 모서리를 절취하는 유리기판의 모서리 가공방법으로서,
가열부재와 모서리의 접촉시, 상기 모서리를 형성하는 유리기판의 2개의 면 중, 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도가 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도와 같거나 낮게 유지되도록 유리기판의 온도를 부분적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법에 관한 것이다.
본 발명자들은 가열부재와 접촉하는 유리기판의 온도를 부분적으로 조절함으로써, 스트립의 발생 방향을 조절할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 가열부재가 유리기판의 모서리에 닿는 경우, 유리기판 내부의 열분포는 수직방향보다 수평방향으로 더 많이 분포되어 있는 것을 볼 수 있다. 그러므로, 이러한 열분포 때문에, 가열부재가 유리기판 모서리에 접촉되어 절취되는 스트립은 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)와 같이 가열부재 방향으로 말려 올라가게 된다.
구체적으로, 도 3에 도시된 유리기판에서 유리의 수평방향 면의 면적은 수직방향 면의 면적에 비해 10배 이상 크다(유리기판의 길이도 마찬가지임). 그러므로, 유리기판의 수직방향 및 그의 인접방향으로 전달된 열은 수평방향 및 그의 인접방향으로 전달된 열보다 더 가까운 거리에서 공기와 접촉하게 된다. 따라서, 수직면에서 대류 활동이 더 활발히 일어나게 되므로 상기와 같은 열분포가 발생하는 것으로 보인다.
도 4는 본 발명의 기술적 특징에 따라, 가열부재와 모서리의 접촉시, 상기 모서리를 형성하는 유리기판의 2개의 면 중, 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도가 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도와 같거나 낮게 유지되도록 하기 위하여, 면적이 더 큰 면에 공기를 분사하여 강제대류를 일으킨 경우의 열분포를 나타낸 것이다.
상기와 같은 강제대류는 도 5에 도시된 바와 같은 장치에 의해서 이루어질 수 있다.
도 4로부터 강제대류를 실시하기 전(도 3)과 비교하여, 열분포에 변화가 발생하여, 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도가 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도와 같거나 낮게 변화된 것을 확인할 수 있다.
상기와 같은 열분포를 갖는 경우, 가열부재가 유리기판 모서리에 접촉되어 절취되는 스트립은 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)와 같이 수평방향 보다 아래쪽으로 향하게 된다.
본 발명의 유리기판의 모서리 가공방법에 있어서,
상기 유리기판의 온도를 부분적으로 조절하는 것은 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키거나, 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
상기에서 "일부"는 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도가 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도와 같거나 낮게 유지되게 할 수 있는 부분이라면 특별히 제한되는 위치가 아니다.
상기 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키는 것은, 예컨대,냉각수단으로서 상기 면적이 더 큰 면보다 온도가 낮은 냉각체를 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부와 접촉시키거나, 냉기가 전달되는 인접장소에 위치시키는 것에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 상기 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키는 것은, 예컨대, 냉각수단으로서 상기 면적이 더 큰 면보다 온도가 낮은 바람을 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부에 접촉시키는 것에 의해 이루어질 수도 있다.
상기 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키는 것은 상기 냉각수단을 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부에 적용함으로써 이루어질 수 있으며, 이 경우에는 에너지 효율을 높일 수 있는 장점을 얻을 수 있다.
상기 냉각체로는 예컨대, 냉유체가 순환하는 냉각관이 사용될 수 있다.
상기 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열하는 것은, 예컨대,가열수단으로서 상기 면적이 더 작은 면보다 온도가 높은 가열체를 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부와 접촉시키거나, 온기가 전달되는 인접장소에 위치시키는 것에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 상기 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열시키는 것은, 예컨대, 가열수단으로서 상기 면적이 더 작은 면보다 온도가 높은 바람을 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부에 접촉시키는 것에 의해 이루어질 수 있다.
상기 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열시키는 것은 상기 가열수단을 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부에 적용함으로써 이루어질 수 있으며, 이 경우에는 에너지 효율을 높일 수 있는 장점을 얻을 수 있다.
상기 가열체로는 예컨대, 온유체가 순환하는 가열관이 사용될 수 있다.
본 발명의 유리기판의 모서리 가공방법은 에 있어서,
유리의 Tg 온도는 유리의 종류에 따라 750℃에서 1300℃까지 다양하다. 본 발명의 실시에 있어서, 가열부재의 온도는 가공부의 적절한 절취를 위해서, 유리의 Tg 보다 50℃이상, 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 더 바람직하게는 200-500℃ 정도 높게 유지되는 것이 바람직하다.
상기 가공시 유리기판의 온도는 가열부재가 유리의 Tg 이상으로 가열되므로, 유리기판의 온도가 0~50℃인 상태에서도 유리내부의 온도차이에 의해서 스트립의 절취가 가능하다.
그러나, 스트립 절취의 효과를 높이기 위해서 유리기판을 냉각시키는 것도 가능하다. 상기 "냉각"은 강제적인 방식에 의해서 유리기판의 온도가 주변부보다 낮은 상태로 하는 것을 의미한다.
상기 냉각은 유리기판을 전체적으로 냉각시키거나, 유리기판의 가공부만을 선별적으로 냉각시키는 것도 가능하지만, 안정적인 제어를 위해서 유리기판 전체를 냉각하는 것이 바람직하다.
상기 유리기판의 냉각은 저온으로 유지되는 작업 환경에 유리기판을 일정시간 적치하여 이루어질 수 있으며, 또한 저온으로 유지되는 냉각 판에 유리기판을 접촉시킴으로써 이루어질 수도 있다. 바람직하게는 작업 중 유리의 온도가 상승하는 것을 피할 수 있도록 일정온도로 유지되는 냉각 판에 고정한 상태로 절취 작업이 이루어지는 것이 좋다.
본 발명에서 유리기판의 냉각 온도는 상온(25 ℃)보다 낮은 온도, 보다 바람직하게는 가열부재과 접촉된 유리기판이 분진 없이 절단되어 분리될 수 있도록 상온보다 10℃이상 낮은 온도로 냉각되는 것이 좋다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 유리기판의 온도는 10℃ 이하가 바람직하며, 과다한 냉각에 소비되는 에너지를 줄일 수 있도록 0~10℃ 범위가 더욱 바람직하다.
상기 유리기판의 온도가 높을 경우에는 모서리로부터 절취되는 양이 많아져 박판 유리에 대한 정밀한 모서리 절취가 어려워지며, 상기 유리기판의 온도가 지나치게 낮을 경우 과다한 에너지 소비를 유발하게 되며 일정 공정 제어가 어려워질 수 있다.
본 발명의 유리기판의 모서리 가공방법에는, 상기 기술적 특징을 구현할 수 있는 것이라면, 이 분야에서 공지된 장치가 모두 사용될 수 있다.
예컨대, 가열부재, 상기 가열부재 지지대, 및 유리기판 지지대를 포함하며, 상기 가열부재 지지대 및 유리기판 지지대 중 어느 하나 이상은 가열부재와 유리기판 지지대에 고정되는 유리기판의 절단부가 순차적으로 접촉될 수 있도록 이동이 가능하게 구비되는 유리기판의 모서리 가공장치가 사용될 수 있다.
상기 가열부재로는 예컨대, 유리기판 모서리와 접촉되는 부분이 외주면에서 중심축을 향하여 테이퍼진 형상을 가지는 것이 사용될 수 있다(도 7 참조). 상기 외주면에서 중심부를 향하여 테이퍼진 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 원뿔과 유사한 형태를 예로 들 수 있다.
상기와 같이 테이퍼진 형상을 가질 경우, 유리기판 모서리와의 접촉 및 코너링에 유리할 수 있다.
상기 테이퍼진 부분의 윗부분은 특별히 한정되는 것은 아니지만 원통형의 형상일 수 있다.
상기 가열부재는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 수단에 의해서 가열될 수 있다. 예컨대, 전기저항방식, 고주파유도가열방식 등이 사용될 수 있다. 상기 고주파유도가열방식은 고주파 전류가 흐르는 코일의 중간에 위치한 가열부재가 전자 유도 작용으로 일어나는 와전류(EDDYCURRENT)및 일부의 HYSTERESIS의 열손실에 의해서 급속히 가열되는 방식에 의해 가열되는 방식의 의미한다.
상기 고주파유도가열방식은 코일을 관통하는 가열부재에 에너지를 효과적으로 집중시킬 수 있어, 빠른 온도 상승이 가능하고 냉각 부재와의 접촉에 의한 가열부재의 온도저하를 방지하는데 특히 유리하므로, 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 가열부재는 가열부재 지지대에 고절된다. 상기 가열부재 지지대는 가열부재를 고정할 수 있는 구조를 갖는 것이라면 그 형태는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지된 형태가 사용될 수 있다.
상기 유리기판 지지대는 유리기판을 고정할 수 있는 구성요소로서, 이 분야에서 공지된 다양한 형태의 고정수단을 구비할 수 있다. 특히, 유리기판 지지대는 유리기판을 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 구비할 수 있다. 상기 냉각수단은 예컨대, 저온의 냉매가 흐르는 관로가 형성되어 있는 냉각판이 지지대 바닥에 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가열부재와 유리기판은 상대적으로 이동할 수 있다. 즉, 가열부재가 이동하거나, 유리기판이 이동하거나, 유리 기판과 가열부재가 동시에 이동하는 것일 수도 있다. 상기 가열부재 및 유리기판의 이동은 각각 가열부재 지지대 및 유리기판 지지대의 작동에 의해서 이루어질 수 있다.
상기 가열부재 및/또는 유리기판의 이동 속도는 생산성, 절취 깊이, 온도차, 및 압력차를 고려해서 조절될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가열부재 지지대 및 유리기판 지지대는 둘 중 하나는 고정되고, 나머지 하나는 가열부재와 유리기판 절단부의 가공부가 접촉을 유지하면서 이동할 수 있도록 설치될 수 있다. 바람직하게는 가열부재 지지대가 고정되고 유리기판 지지대가 이동을 하는 것이 좋다. 왜냐하면, 가열부재 지지대가 움직일 경우 움직임에 의한 대류 현상으로 인하여 가열부에 온도 변화가 발생하여 균일한 스트립의 절취가 어렵기 때문이다.
본 발명에 있어서, 가열부재와 유리기판 절단부의 접촉은 가열부재에 0.1-3.0 Kgf/㎠, 보다 바람직하게는 0.5-1.5 Kgf/㎠정도의 압력이 가해지도록 가압되는 것에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에서 기재된 내용을 제외하고, 본 발명의 유리기판의 모서리 가공장치의 구조, 각 구성요소 등은 이 분야에서 공지된 것들이 제한 없이 사용될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (10)

  1. (a) 유리기판을 유리기판 지지대에 고정하는 단계;
    (b) 가열부재를 유리기판의 Tg 온도보다 고온으로 가열하는 단계; 및
    (c) 상기 가열된 가열부재를 유리기판의 모서리와 접촉시켜서 모서리를 절취하는 유리기판의 모서리 가공방법으로서,
    가열부재와 모서리의 접촉시, 상기 모서리를 형성하는 유리기판의 2개의 면 중, 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도가 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부의 온도와 같거나 낮게 유지되도록 유리기판의 온도를 부분적으로 조절하는 것이며,
    상기 유리기판의 온도를 부분적으로 조절하는 것은 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키거나, 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키는 것은, 냉각수단으로서 상기 면적이 더 큰 면보다 온도가 낮은 냉각체를 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부와 접촉시키거나, 냉기가 전달되는 인접장소에 위치시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키는 것은, 냉각수단으로서 상기 면적이 더 큰 면보다 온도가 낮은 바람을 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부에 접촉시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 면적이 더 큰 면의 일부 또는 전부를 냉각시키는 것은 상기 냉각수단을 면적이 더 큰 면의 가열부재 접촉점 인접부에 적용함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각체는 냉유체가 순환하는 냉각관인 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열하는 것은, 가열수단으로서 상기 면적이 더 작은 면보다 온도가 높은 가열체를 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부와 접촉시키거나, 온기가 전달되는 인접장소에 위치시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열시키는 것은, 가열수단으로서 상기 면적이 더 작은 면보다 온도가 높은 바람을 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부에 접촉시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 면적이 더 작은 면의 일부 또는 전부를 가열시키는 것은 상기 가열수단을 면적이 더 작은 면의 가열부재 접촉점 인접부에 적용함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 가열체는 온유체가 순환하는 가열관인 것을 특징으로 하는 유리기판의 모서리 가공방법.
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