KR102495949B1 - 마킹된 유리판을 획득하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 면들 중 하나의 일부분에 코드 형성 심벌들로 마킹된 유리판을 획득하는 방법에 관한 것으로, 용융 주석 배스에 플로팅함으로써 획득된 유리시트에 레이저 방사에 의해 심벌들을 에칭하는 단계를 포함하고, 에칭은 용융 주석 배스와 접촉했던 면에서 수행된다.

Description

마킹된 유리판을 획득하는 방법
본 발명은 유리판에 식별코드를 마킹(marking)하는 분야에 관한 것이다.
임의의 형식의 정보, 예를 들어 유리판의 식별에 사용되는 번호, 제조 장소 또는 일자와 관련된 정보 등을 포함할 수 있는 식별코드로 유리판을 마킹하는 것이 유용할 수 있다.
출원번호 WO2015121549에는 유리판의 에지면에 근접한 표면에 표시된 식별코드를 판독하는 방법이 개시되는데, 여기서 판독은 유리판의 에지면을 통해 수행된다. 이러한 방법은 단독의 유리판 및 적층된 유리판 모두에서, 예를 들어 "Datamatrix" 형식과 같은 2차원 코드를 신속하게 판독할 수 있도록 한다. 마킹은, 예를 들어 유리의 표면을 에칭하는 레이저에 의해 수행된다.
본 발명의 목적은 에지면을 통한 코드 판독의 신뢰성을 향상시키는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 대상은 면들 중 하나의 일부분에 코드 형성 심벌들(code-forming symbols)로 마킹된 유리판을 획득하는 방법으로, 용융 주석 배스(bath of molten tin)에 플로팅(floating)함으로써 획득된 유리시트에 레이저 방사에 의해 상기 심벌들을 에칭하는 단계를 포함하며, 에칭은 용융 주석 배스와 접촉했던 면에서 수행된다.
본 발명의 다른 대상은 용융 주석 배스에 플로팅하여 획득되는 유리시트로 형성된 유리판으로, 상기 유리판은 용융 주석 배스와 접촉했던 면의 일부분에 레이저 방사에 의해 에칭된 코드 형성 심벌로 마킹된다. 이 대상은 특히 본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 유리판이다.
본 발명의 다른 대상은 본 발명에 따른 유리판 또는 본 발명의 방법에 의해 획득된 유리판에 마킹된 코드 형성 심벌들을 에지면을 통해 판독하는 방법이다.
플로트 유리(float glass)의 제조는 통상적으로 다음의 단계들을 포함한다:
- 용융로에서 생성된 용융 유리가 용융 주석 배스에 연속적으로 부어져서, 서서히 응고되는 연속적 유리 스트립을 형성하는 플로팅 단계(floating stage),
- 응고된 유리 스트립은 먼저 "lehr"로 알려진 어닐링 오븐(annealing oven)에서, 이후에는 야외에서 서서히 냉각되어 파손을 초래할 수 있는 만일의 잔류 응력을 제거하는 어닐링 단계,
- 6 * 3 m²의 일반 대형 유리판을 형성하도록 스트립이 절단되는 절단단계.
플로팅 단계에서, 스트립의 일면은 주석 배스와 접촉하여 당업계 및 본 명세서에서 "주석면(tin face)"으로 일반적으로 공지되어 있다. 타면은 대기와 접촉하여 "대기면(atmosphere face)"으로 공지되어 있다. 본 발명자들은 유리시트의 주석면에서 수행된 레이저 에칭이 유리판의 에지면을 통해 획득된 이미지의 품질을 향상시키고 그에 따라 코드의 판독을 용이하게 한다는 것을 증명할 수 있었다. 이에 따라, 양호한 판독 품질을 유지하면서 코드의 크기를 감소시킬 수 있게 된다.
일실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 에칭단계 이전에, 유리시트를 획득하기 위해 용융 주석 배스에 플로팅하는 단계와, 이어지는 유리시트를 어닐링하는 단계와, 이어지는 절단단계를 포함하는데, 에칭단계는 어닐링 단계에서 또는 어닐링 단계와 절단단계 사이에서 수행된다.
이에 따라, 본 실시예에서, 에칭은 통상 선형으로 이동하는 이동 유리 스트립에서 수행된다. 스트립의 변위 속도(rate of displacement)는 노의 연신(draw) 및 유리 스트립의 두께에 따라 통상 분당 5 내지 24 m 이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 에칭단계는 적어도 하나의 절단단계 이후에 완성된 크기의 유리판에 수행된다. 이에 따라, 에칭은 절단단계 이후에 수행되는데, 경우에 따라서는 플로트 유리 제조 플랜트 이외의 다른 장소, 예를 들어 유리를 건설산업용 또는 자동차산업용 글레이징으로 변환시키는 플랜트에서 수행되는 다른 후속 절단단계들 이후에도 실제로는 수행된다. 이에 따라, 최종 마킹된 유리판은 반드시 에칭이 수행된 유리판과 동일한 치수를 가질 필요는 없다.
따라서, 본 실시예에서 에칭은 정지 유리판 또는 통상 선형으로 이동하는 이동 유리판에서 수행될 수 있다. 후자의 경우, 일반적으로 변환 라인, 예를 들어 특히 음극 스퍼터링에 의한 얇은 층의 증착을 위한 라인을 따라, 은도금(silvering) 라인을 따라, 적층 글레이징, 다중 글레이징, 강화 글레이징 등의 제조 라인을 따라 유리판이 이동할 때 수행되는 에칭과 관련된다.
이에 따라, 선택된 실시예에 따르면, 에칭은 유리시트가 플로트 유리 스트립이 되는 플로트 유리 라인과, 유리시트가 유리판이 되는 플로트 유리 라인 밖에서 똑같이 잘 수행될 수 있다.
레이저 방사(radiation)는 자외선 방사인 것이 바람직하다. 자외선 방사는 100 내지 400 nm 범위 내의 파장을 갖는 방사를 의미하는 것으로 이해된다. 이것은 자외선 방사를 사용함으로써, 예를 들어 180 ㎛ 미만의 심벌 크기로 에지면을 통해 완벽하게 판독 가능한 코드를 획득할 수 있도록 에칭 해상도를 추가적으로 증가시킬 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명자들은 자외선 방사를 사용하는 경우 코드의 가독성 측면에서 본 발명의 장점이 특히 제고된다는 것을 입증할 수 있었다: 이것은 자외선 레이저에 의한 에칭의 경우, 주석면 마킹과 대기면 마킹 사이에서 가독성 차이가 훨씬 더 크기 때문이다. 이에 따라, 완벽하게 판독 가능한 작은 크기의 코드를 에칭하는 것이 가능하다.
자외선 방사는 특히 다음에서 선택된 레이저로부터 생성될 수 있다:
- 엑시머(excimer) 레이저, 예를 들어 불화 아르곤(argon fluoride) 레이저 (파장 193 nm),
- 특히 YAG(이트륨 알루미늄 가닛) 또는 YVO4 매트릭스를 가지고, 특히 네오디뮴(neodymium) 또는 이테르븀(ytterbium)으로 도핑되고, 주파수 3체배기(tripler) 또는 4체배기(quadrupler)에 결합되는 레이저; 이에 따라, Nd:YAG 또는 Nd:YVO4 레이저는 355 nm의 파장을 갖는 레이저 방사를 생성하도록 주파수 3체배기에 연결되거나, 또한 266 nm의 파장을 갖는 방사를 이후에 생성하도록 주파수 4체배기에 연결된다,
- 이테르븀으로 도핑된 섬유(fiber) 레이저.
자외선 영역에서 방출하는 다른 레이저는, 예를 들어 아르곤 레이저 또는 이온(크세논, 크립톤) 레이저, 염료(dye) 레이저, 자유 전자 레이저, 세륨 도핑된 고체상태 레이저 또는 질화 갈륨(GaN) 레이저 다이오드이다.
레이저 방사는 펄스화되는 것이 바람직하다.
펨토초(Femtosecond) 또는 피코초(picosecond) 펄스 레이져도 사용될 수 있다.
공지된 방식으로, 형성된 레이저 빔은 집속헤드(focusing head)에 의해 유리시트의 표면에 집속될 수 있으며, 집속헤드는 압전 포지셔너(piezoelectric positioners)에 장착된 거울과 같이 빔의 방향을 위한 수단이 마련되는 것이 바람직하다.
에칭이 절단단계에 이어서 수행될 때, 본 발명에 따른 마킹 방법은 에칭단계 이전에 유리시트 주석면의 식별단계를 포함할 수 있다. 본 식별단계는 특히 자외선 방사(예를 들어, 254 nm의 파장으로 방출하는 램프를 사용)에 의해 상기 유리시트 면들의 조사(irradiation) 및 형광 방사의 존재 또는 부존재의 관찰(경우에 따라서는 시각적으로)을 통해 수행될 수 있는데, 주석면은 이러한 형광 방사를 방출하는 면으로 식별된다.
유리판은 에지면에 의해 함께 연결된 2개의 면들 또는 메인 면들을 포함한다. 에지면(결과적으로 유리판)의 두께는 일반적으로 1 내지 19 mm, 특히 2 내지 6 mm, 실제로는 3 내지 5 mm이다. 유리판의 면은 일반적으로 직사각형이다. 유리판의 측방향 치수는 특히 1 내지 7 m, 특히 2 내지 6 m일 수 있다.
유리시트 또는 유리판을 구성하는 유리는, 소다-석회-실리카 타입의 조성물, 즉 그물망 형성 산화물로서 실리카(SiO2)와 나트륨(소다 Na2O)과 칼슘(석회 CaO) 산화물을 포함하는 조성물을 나타내는 것이 바람직하다. 이 조성물은 아래에 정의된 중량 범위내에서 변화하는 함량으로 다음의 성분들을 포함하는 것이 바람직하다:
SiO2 60 - 75 %
Al2O3 0 - 10 %
B2O3 0 - 5 %, 바람직하게는 0
CaO 5 - 15 %
MgO 0 - 10 %
Na2O 5 - 20 %
K2O 0 - 10 %
BaO 0 - 5 %, 바람직하게는 0 %.
플로트 유리 방법에 의한 형성에도 관여하는 붕규산염(borosilicate) 또는 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 타입의 조성물과 같은, 다른 유형의 조성물도 가능하다.
심벌은 50 내지 180 ㎛, 특히 60 내지 160 ㎛, 실제로는 70 내지 140 ㎛의 평균 크기를 나타내는 것이 바람직하다. 심벌은 가장 일반적으로 실질적으로 원형이며, 그 평균 크기는 그 직경에 대응된다. 심벌의 평균 크기는 특히 프로파일 미터(profilometer)를 사용하거나 현미경, 예를 들어 명시야 광학 현미경(bright-field optical microscopy)에 의해 결정될 수 있다.
"면에 에칭"은 일반적으로 심벌이 유리의 표면에 있다는 것을 의미하는 것으로 이해되며, 에칭에 의해 영향을 받는 영역은 일반적으로 50㎛ 미만, 실제로는 40㎛, 심지어 30㎛의 거리에 있다.
심벌은 바람직하게는 유리시트 또는 유리판의 에지면으로부터 최대 10 mm, 바람직하게는 유리시트 또는 유리판의 에지면으로부터 최대 7 mm, 실제로는 5 mm, 심지어 4 mm에 위치한다. 이에 따라, 에지면을 통한 판독이 용이해진다.
코드는 바람직하게는 2차원 코드, 특히 Datamatrix 또는 유사한 타입의 코드이다. 3-DI 코드, 아즈텍(Aztex) 코드, Codablock, 코드 1, 코드 16K, 도트(Dot) 코드, QR 코드, ezCode, BeeTagg Big, BeeTagg Landscape, DataMatrix, Maxicode, Snowflake, Verocode, BeeTagg Hexagon, BeeTagg None, ShotCode, MiniCode, Code 49, Datastrip Code, CP Code 또는 ISS SuperCode 타입의 코드들이 언급될 수 있는데, 이러한 예들에 한정되지는 않는다. 코드는 대안적으로 바코드와 같은 1차원 코드일 수 있다.
2차원 코드는 최대 5*5 mm2, 실제로는 4*4 mm2, 심지어 3*3 mm2 또는 2*2 mm2의 치수를 나타내는 것이 바람직하다.
이 코드는 일반적으로 유리판의 식별 또는 인증을 위한 코드이다. 예를 들어, 코드는 유리판을 위한 고유 식별번호를 저장할 수 있는데, 상기 번호는 데이터베이스에서 유리판의 특정 특성과 관련된다. 이러한 특성은, 예를 들어 결함의 존재, 본성, 크기 및/또는 위치일 수 있으며, 이를 통해 변형장치(transformer)가 유리판의 후속 절단을 최적화할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 판독 방법은 카메라에 의해 유리판의 에지면을 통해 적어도 하나의 이미지를 획득하는 단계(관찰 방향은 각각의 유리판의 상기 에지면에 대해 수직 및 경사져 있으며 코드는 상기 이미지로 판독되어야 한다)와 이미지 처리단계(획득된 이미지가 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 처리되어 이미지에서 알아볼 수 있는 적어도 하나의 코드에 존재하며 판독되어야 하는 정보를 추출하도록 한다)를 포함하는 것이 바람직하다. 유리판은 판독 동안에 스택(stack)에 위치되는 것이 바람직하다. 이미지 획득은 암시야 조명(dark-field illumination) 조건에서 수행되는 것이 바람직하다.
후술되는 실시예들은 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1 및 도 2는 에지면을 통해 표시된 코드의 사진으로, 각각 비교예 및 본 발명에 따른 실시예이다.
출원인 회사에 의해 Planiclear라는 이름으로 판매되는 타입의 투명한 소다-석회-실리카 플로트 유리가 UV 램프(파장 254 nm)에 의해 조사되어 시트의 주석면을 식별하도록 한다.
본 발명에 따른 일실시예에서, Datamatrix 코드는 자외선 방사를 방출하는 펄스 레이저, 보다 구체적으로는 355 nm의 파장을 갖는 방사를 생성하도록 레이저 다이오드를 사용하고 주파수 3체배기와 결합된 Nd:YVO4 레이저에 의해 시트의 주석면에서 이후에 에칭되었다. 코드는 전체 크기가 3*3 mm²이고, 50 내지 120 μm 범위를 갖는 원형 점들로 구성되고, 에지면에 가장 가까운 점은 에지면으로부터 2 mm 거리에 위치한다.
본 실시예에서, 에칭은 18 m/분의 속도로 직선운동을 하는 동안 유리시트상에서 수행되었다.
비교예에서, 동일한 코드가 동일한 방식으로 에칭되었지만 유리시트의 대기면에 에칭되었다.
이후, 코드는 에지면의 법선에 대해 약 30°의 각도로 카메라에 의해 에지면을 통해 판독되었다.
비교예의 경우에서, 카메라에 의해 촬영된 이미지가 도 1에 표시된다. 이미지의 품질은 평범하고, 코드를 형성하는 점들이 서로 식별하기 어렵게 위치한 것을 알 수 있다. 점들의 가시성이 감소된 것은 점들 사이에서 전파되는 미세균열(microcracks)로 인한 것으로 보이는데, 미세균열은 면 판독동안에는 보이지 않지만 광을 산란시켜 에지면을 통한 판독에 영향을 미친다. 이후 코드의 판독은 어렵고 판독 오류도 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 경우에서, 카메라에 의해 촬영된 이미지는 도 2에 표시된다. 이미지가 양호한 품질을 가지며, 점들이 서로 잘 분리되어 있음을 알 수있다. 이후 코드의 판독은 휠씬 용이해지고 판독 오류의 위험이 최소화된다.
다른 한편으로, 본 발명의 실시예 및 비교예의 코드는 면을 통해 보았을 때 눈에 보이는 차이를 나타내지 않는다는 것을 주목해야 한다. 육안으로 볼 때, 에칭은 대기면에서 에칭이 수행될 때 약간 더 분명하게 보이지만, 면을 통해 코드를 판독하는 경우에는 차이가 관찰되지 않는다.
정지 유리판에서 수행된 다른 에칭 테스트에서도 비슷한 결과가 얻어졌다.

Claims (13)

  1. 면들 중 하나의 일부분에 코드 형성 심벌들로 마킹된 유리판을 획득하는 방법으로,
    용융 주석 배스(bath of molten tin)에 플로팅(floating)함으로써 획득된 유리시트에 레이저 방사에 의해 심벌들을 에칭하는 단계를 포함하고, 에칭은 용융 주석 배스와 접촉했던 면에서 수행되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    레이저 방사는 자외선 방사인, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    자외선 방사는 다음에서 선택된 레이저로부터 생성되는, 방법:
    - 엑시머 레이저,
    - YAG(이트륨 알루미늄 가닛) 또는 YVO4 매트릭스를 포함하고, 네오디뮴(neodymium) 또는 이테르븀(ytterbium)으로 도핑되고, 주파수 3체배기(tripler) 또는 4체배기(quadrupler)에 결합되는 레이저,
    - 이테르븀으로 도핑된 섬유(fiber) 레이저.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에칭단계에 이전에, 유리시트를 획득하기 위해 용융 주석 배스에 플로팅하는 단계와, 이어지는 유리시트를 어닐링하는 단계와, 이어지는 절단단계를 포함하고, 에칭단계는 어닐링 단계에서 또는 어닐링 단계와 절단단계 사이에서 수행되는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에칭단계는 적어도 하나의 절단단계 이후에 완성된 크기의 유리판에 수행되는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    심벌은 유리시트 또는 유리판의 에지면으로부터 최대 10 mm, 또는 유리시트 또는 유리판의 에지면으로부터 최대 7 mm에 위치하는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    심벌은 50 내지 180 ㎛, 또는 60 내지 160 ㎛의 평균 크기를 나타내는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코드는 2차원 코드, 또는 Datamatrix 타입인, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 획득되는 유리판으로,
    용융 주석 배스에 플로팅하여 획득되는 유리시트로 형성되고, 상기 유리판은 용융 주석 배스와 접촉했던 면의 일부분에 레이저 방사에 의해 에칭된 코드 형성 심벌로 마킹되는, 유리판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    심벌은 유리판의 에지면으로부터 최대 10 mm, 또는 유리판의 에지면으로부터 최대 7 mm 인, 유리판.
  11. 제 9 항에 있어서,
    심벌은 50 내지 180 ㎛, 또는 60 내지 160 ㎛의 평균 크기를 나타내는, 유리판.
  12. 제 9 항에 있어서,
    코드는 2차원 코드, 또는 Datamatrix 타입인, 유리판.
  13. 제 9 항에 따른 유리판에 마킹된 코드 형성 심벌을 에지면을 통해 판독하는 방법.
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