KR102635896B1 - Frit Seal - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 프릿 씰 부재는, 제1 유리기재 및 제2 유리기재 사이에 그 가장자리를 따라 배열되어 상기 제1 및 제2 유리기재를 합착하고 상기 제1 및 제2 유리기재 사이의 공간을 밀폐하는 프릿 씰 부재로서, 금속 재질로 형성된 코어부재; 및 상기 코어부재의 외부 표면에 글래스 프릿을 도포한 후 가소성하여 형성된 실링부재;를 포함하여 달성된다.The frit seal member according to the present invention is arranged along the edge between the first and second glass substrates to bond the first and second glass substrates and seal the space between the first and second glass substrates. A frit seal member comprising: a core member formed of a metal material; and a sealing member formed by applying a glass frit to the outer surface of the core member and then performing preliminary firing.
Description
본 발명은 2장의 유리 사이에 진공상태의 공간을 형성한 상태로 상호 합착하여 제조되는 진공유리에 관한 것이다.The present invention relates to vacuum glass manufactured by bonding two sheets of glass together with a vacuum space formed between them.
진공유리란 2장의 유리 사이에 진공층을 형성하여, 전도 및 대류에 의한 열전달 및 소음 차단을 극대화시킨 유리를 말하며, 단열유리 중 가장 높은 에너지효율을 가진 제품이다. 진공유리는 2장의 판유리(101, 102)와 함께 필러(Pillar; 20), 프릿 씰(Frit Seal; 10)), 배기캡(30) 등으로 구성되며, 여기서 프릿 씰은 2장의 유리를 밀봉하여 진공유지 역할을 하는 기밀재를 말한다(도 1 참조). 디스플레이 장치 또는 진공유리 등의 제조시, 진공 상태 또는 내부 가스의 기밀성을 유지하기 위하여 다층의 글래스 구조를 갖게 되는데, 봉지(Encapsulation)를 위하여 글래스 파우더로 구성된 실링 재료를 특정 온도로 소성하여 내부 기밀 구조를 만들게 된다. Vacuum glass refers to glass that maximizes heat transfer and noise blocking through conduction and convection by forming a vacuum layer between two sheets of glass, and is a product with the highest energy efficiency among insulating glass. Vacuum glass consists of two sheets of glass (101, 102), a pillar (20), a frit seal (10), an exhaust cap (30), etc., where the frit seal seals the two sheets of glass. It refers to an airtight material that maintains a vacuum (see Figure 1). When manufacturing display devices or vacuum glass, a multi-layered glass structure is used to maintain the airtightness of the vacuum state or internal gas. For encapsulation, a sealing material made of glass powder is fired at a specific temperature to create an internal airtight structure. will create.
그러나, 최근 진공유리 등의 구조는 다층 글래스 간의 간격이 커지는 경향이 있으며, 이에 따른 실링 재료의 사용량이 증가되고 있다.However, in recent structures such as vacuum glass, the gap between multilayer glasses tends to increase, and the amount of sealing material used is increasing accordingly.
한편, 가전용 글래스 또는 외부 유리의 안전성을 확보하기 위하여 강화유리가 채택되고 있는데, 강화유리를 상호 접합하는 공정에서 요구되는 소성온도가 400도(℃) 이상에서는 강화도가 풀리기 때문에 강화유리의 역할을 할 수 없게 된다. 또한, 고온 공정에서 기판유리와 실링재 사이에 열응력 차이로 인해 강화유리가 파손되는 문제가 발생하므로, 이를 피하고자 실링 온도를 낮추는 방향으로 개발이 진행되고 있다. 이 때문에, 사용되는 글래스 프릿(Glass Frit)의 구성원소가 고가격화되는 경향이 있다. 특히, 강화유리가 적용된 진공유리를 가전제품에 사용하기 위해서는 무연납(Pb-free) 재료가 사용되어야 하는데, 현재까지 개발된 무연납 저온 실링 재료는 V, Te 계열의 고가격 재료가 사용되어야 한다.Meanwhile, tempered glass is being adopted to ensure the safety of home appliance glass or external glass. When the firing temperature required in the process of bonding tempered glass to each other exceeds 400 degrees (℃), the degree of tempering is loosened, so it plays the role of tempered glass. You won't be able to do it. In addition, because the problem of tempered glass being damaged due to the difference in thermal stress between the glass substrate and the sealing material in the high temperature process occurs, development is underway to lower the sealing temperature to avoid this. For this reason, the constituent elements of the glass frit used tend to be expensive. In particular, in order to use vacuum glass with tempered glass in home appliances, lead-free (Pb-free) materials must be used, and the lead-free low-temperature sealing materials developed to date require the use of high-cost materials of the V and Te series.
아울러, 실링 재료로는 페이스트(paste) 형태로 도포하는 방식을 사용하기 때문에, 균일한 도포량을 구현하기 곤란하다.In addition, since the sealing material is applied in the form of a paste, it is difficult to achieve a uniform application amount.
이와 같은 기술적인 문제로 인해 실링 재료의 고각격화로 진공유리의 장점인 단열성이 희석되고 있어서, 현재 기술적용의 걸림돌이 되고 있다.Due to these technical problems, the insulation properties, which are the advantages of vacuum glass, are being diluted due to the increased thickness of the sealing material, which is currently becoming an obstacle to its technological application.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공유리패널의 제조시 고가의 글래스 프릿의 사용량을 최소화하면서도 동시에 유리기재 사이의 균일한 간격 유지 및 실링 재료의 균일한 도포가 가능하게 하는 프릿 씰 및 이를 포함하는 진공유리패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and minimizes the amount of expensive glass frit used in the manufacture of vacuum glass panels while simultaneously maintaining uniform spacing between glass substrates and enabling uniform application of sealing materials. The purpose is to provide a frit seal and a vacuum glass panel including the same.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood from the description below.
본 발명에 따른 프릿 씰 부재는, 제1 유리기재 및 제2 유리기재 사이에 그 가장자리를 따라 배열되어 상기 제1 및 제2 유리기재를 합착하고 상기 제1 및 제2 유리기재 사이의 공간을 밀폐하는 프릿 씰 부재로서, 금속 재질로 형성된 코어부재; 및 상기 코어부재의 외부 표면에 글래스 프릿을 도포한 후 가소성하여 형성된 실링부재;를 포함하여 달성된다.The frit seal member according to the present invention is arranged along the edge between the first and second glass substrates to bond the first and second glass substrates and seal the space between the first and second glass substrates. A frit seal member comprising: a core member formed of a metal material; and a sealing member formed by applying a glass frit to the outer surface of the core member and then performing preliminary firing.
여기서, 상기 제1 및 제2 유리기재 사이에 배치되는 상기 코어부재의 두께를 M이라 하고, 상기 코어부재 및 상기 제1 또는 제2 유리기재 사이에 개재되는 실링부재의 두께를 S라 할 때, S/M은 0.1 이상 0.9 이하인 것이 바람직하다.Here, when the thickness of the core member disposed between the first and second glass substrates is M, and the thickness of the sealing member disposed between the core member and the first or second glass substrate is S, S/M is preferably 0.1 or more and 0.9 or less.
다른 측면에서, 본 발명은 상술한 프릿 씰 부재를 이용하여 제1 유리기재 및 제2 유리기재의 가장자리를 합착 및 밀폐하여 형성된 진공유리패널을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a vacuum glass panel formed by bonding and sealing the edges of a first glass substrate and a second glass substrate using the frit seal member described above.
본 발명에 따른 프릿 씰 부재를 사용하여 진공유리패널을 제조하면, 미리 가소성된 프릿 씰 부재를 사용하므로 유리기재와의 합착 공정에 직접 적용할 수 있으므로 실링 공정 중에 가소성 공정을 생략할 수 있으므로 진공유리패널 공정이 단순화될 수 있다. 또한, 프릿 씰 부재에 사용되는 글래스 프릿의 사용양을 절감할 수 있으므로 전체적인 제품의 제조 비용을 줄일 수 있다. 아울러, 코어부재(11)에 형성된 실링부재(12)의 두께를 일정하게 유지할 수 있으므로, 유리기재 사이에 균일한 간격을 유지하는 데 매우 효과적이다.When a vacuum glass panel is manufactured using the frit seal member according to the present invention, it can be directly applied to the bonding process with the glass substrate since the frit seal member that has been pre-fired is used, and the plasticizing process can be omitted during the sealing process, thereby producing vacuum glass. The panel process can be simplified. In addition, the amount of glass frit used in frit seal members can be reduced, thereby reducing the overall product manufacturing cost. In addition, since the thickness of the sealing member 12 formed on the core member 11 can be maintained constant, it is very effective in maintaining uniform spacing between glass substrates.
도 1은 종래의 진공유리패널의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 프릿 씰 부재를 도시한 사시도이다.Figure 1 is a cross-sectional view explaining the structure of a conventional vacuum glass panel.
Figure 2 is a perspective view showing a frit seal member according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
아울러, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속 되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above-mentioned terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. In addition, in this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.Hereinafter, specific details for implementing the present invention will be described with reference to the attached drawings.
본 발명에 따른 프릿 씰 부재는, 제1 유리기재 및 제2 유리기재 사이에 그 가장자리를 따라 배열되어 상기 제1 및 제2 유리기재를 합착하고 상기 제1 및 제2 유리기재 사이의 공간을 밀폐하는 프릿 씰 부재로서 사용된다.The frit seal member according to the present invention is arranged along the edge between the first and second glass substrates to bond the first and second glass substrates and seal the space between the first and second glass substrates. It is used as a frit seal member.
여기서, 프릿 씰 부재는, 도 2에서 보듯이, 금속 재질로 형성된 코어부재(11)와, 상기 코어부재(11)의 외부 표면에 글래스 프릿을 도포한 후 가소성하여 형성된 실링부재(12)를 포함하여 형성될 수 있다.Here, as shown in FIG. 2, the frit seal member includes a core member 11 made of a metal material and a sealing member 12 formed by applying a glass frit to the outer surface of the core member 11 and then performing preliminary firing. It can be formed.
코어부재(11)로 사용되는 금속 재질로는, 실링부재(12)인 글래스 프릿과의 부착력을 고려하여 표면 거칠기가 높은(즉, 표면조도 Ra값이 높은) 재료를 채택하는 것이 바람직하다. 여기서, 코어부재(11)로 금속 재질을 사용하는 이유는 유리기재의 합착을 위해 히팅하는 방법 중 유도가열로 히팅이 가능하도록 하기 위함이다. 즉, 금속 재질을 사용하면 히팅시 히팅속도가 높아 글래스 프릿의 용융에 유리하다. 아울러, 금속 재질을 사용하면 소결 공정 중에 산화가 되어도 초기 형태를 유지하기 때문이다. 특히 녹는점이 저온(예컨대, 400℃ 이하)인 금속을 사용하면, 상/하층 유리의 접착에 유리하다. 사용가능한 금속 재질으로 예로는, 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등을 함유한 철금속이 있다. 또한, 알루미늄, 구리, 납, 아연, 주석 등을 포함하는 비철금속을 사용할 수도 있다. 다른 예로는, 철, 알루미늄, 티타늄, 아연, 마그네슘 등의 재료가 둘 또는 그 이상의 금속으로 이루어진 합금을 사용할 수도 있다.As the metal material used as the core member 11, it is desirable to select a material with high surface roughness (i.e., high surface roughness Ra value) in consideration of adhesion to the glass frit, which is the sealing member 12. Here, the reason for using a metal material as the core member 11 is to enable heating by induction heating among the heating methods for bonding the glass substrate. In other words, if a metal material is used, the heating speed is high during heating, which is advantageous for melting the glass frit. In addition, if a metal material is used, it maintains its initial shape even if it is oxidized during the sintering process. In particular, using a metal with a low melting point (eg, 400°C or lower) is advantageous for adhesion of the upper and lower glass layers. Examples of usable metal materials include iron metal containing carbon (C), manganese (Mn), nickel (Ni), chromium (Cr), and tungsten (W). Additionally, non-ferrous metals including aluminum, copper, lead, zinc, tin, etc. may be used. As another example, an alloy composed of two or more metals such as iron, aluminum, titanium, zinc, and magnesium may be used.
한편, 종래의 진공유리패널은 제조공정은 다음과 같다. 먼저, 비히클(Vehicle) 내에 분산된 페이스트 형상의 실링재료를 유리기재의 가장자리를 따라 도포하고, 400℃ ~ 430℃의 온도범위에서 비히클 성분을 열분해하거나 소각하여 1차 소성(이를 '가소성 공정'이라 함)을 실시한다. 여기서, 실링재료는 유리분말인 글래스 프릿을 포함하고, 글래스 프릿을 균일하게 분산시키는 비히클은 유기용매나 수지 등을 함유한다. 비히클에 사용되는 바인더는, 유리의 연화점 이하의 온도에서 양호하게 열분해되는 니트로셀룰로오스 또는 아크릴수지 등이 일반적으로 사용될 수 있다. 글래스프릿과 비히클은 믹서 등을 통해 혼합 반죽장치를 통해 균일하게 분산된다. 가소성은 실링재료에 사용된 바인더가 완전히 열분해되는 온도조건에서 이루어진다. 이렇게 가소성 공정을 거친 후, 유리전이온도 이상의 온도에서 가열하는 2차 소성을 통해 2장의 유리기재의 가장자리를 실링재료로 합착 및 실링하게 된다. Meanwhile, the manufacturing process for conventional vacuum glass panels is as follows. First, the paste-like sealing material dispersed in the vehicle is applied along the edge of the glass substrate, and the vehicle components are pyrolyzed or incinerated in the temperature range of 400℃ to 430℃ to perform primary firing (this is called the 'plasticity process'). ) is carried out. Here, the sealing material includes glass frit, which is glass powder, and the vehicle for uniformly dispersing the glass frit contains an organic solvent or resin. The binder used in the vehicle can generally be nitrocellulose or acrylic resin, which thermally decomposes well at a temperature below the softening point of glass. Glass frit and vehicle are uniformly dispersed through a mixing and kneading device using a mixer, etc. Plasticity is achieved under temperature conditions where the binder used in the sealing material is completely thermally decomposed. After going through this preliminary firing process, the edges of the two glass substrates are bonded and sealed with a sealing material through secondary firing by heating at a temperature above the glass transition temperature.
이와 달리, 본 발명에 따른 프릿 씰 부재는 진공유리패널에 적용하기 전에 미리 가소성을 거친 실링부재를 사용한다. 즉, 합착하고자 하는 2장의 유리기재의 가장자리의 치수에 맞게 미리 제조된 프릿 씰 부재를 사용한다. 코어부재(11)는 길이 방향으로 긴 봉 형상을 가진 금속 재질로 준비되고, 코어부재(11)의 외부 표면에 페이스트 형상의 실링 재료를 도포한 후 가소성한다. 이렇게 준비된 프릿 씰 부재는 도 2에 도시한 바와 같은 형상으로 제조된다. 즉, 글래스 프릿을 바인더에 분산시켜 제조된 페이스트 형상의 실링 재료를 준비된 코어부재(11)에 도포한 후, 바인더가 완전히 열분해되는 온도조건에서 가소성하여 제조된다.In contrast, the frit seal member according to the present invention uses a sealing member that has been previously plasticized before being applied to the vacuum glass panel. That is, a frit seal member previously manufactured to fit the dimensions of the edges of the two glass substrates to be bonded is used. The core member 11 is prepared from a metal material having a long rod shape in the longitudinal direction, and a paste-like sealing material is applied to the outer surface of the core member 11 and then plasticized. The frit seal member prepared in this way is manufactured into the shape shown in FIG. 2. That is, it is manufactured by applying a paste-like sealing material prepared by dispersing glass frit in a binder to the prepared core member 11 and then plasticizing it at a temperature condition where the binder is completely thermally decomposed.
이때, 최종 형성된 프릿 씰 부재는, 제1 및 제2 유리기재 사이에 배치되는 코어부재(11)의 두께를 M이라 하고, 코어부재(11) 및 제1/제2 유리기재 사이에 개재되는 실링부재(12)의 두께를 S라 할 때, S/M은 0.1 이상 0.9 이하인 것이 바람직하다. 여기서, S/M 값이 0.1 이하이면 실링부재의 두께가 너무 작아서 유리기재와의 부착력이 저하되고, 0.9 이상이면 사용되는 글래스 프릿의 양이 너무 많아서 비용이 증가할 뿐만 아니라 인덕션 히팅이 곤란하다.At this time, in the final formed frit seal member, the thickness of the core member 11 disposed between the first and second glass substrates is M, and the sealing member is disposed between the core member 11 and the first/second glass substrates. When the thickness of the member 12 is S, it is preferable that S/M is 0.1 or more and 0.9 or less. Here, if the S/M value is less than 0.1, the thickness of the sealing member is too small and the adhesion to the glass substrate is reduced, and if it is more than 0.9, the amount of glass frit used is too large, which not only increases the cost but also makes induction heating difficult.
준비된 프릿 씰 부재는, 제1 유리기재 및 제2 유리기재 사이에 그 가장자리를 따라 배열된다. 그 후, 2차 소성 공정을 통해 2장의 유리기재를 합착 및 밀폐함으로써 최종적인 진공유리패널을 제조할 수 있다.The prepared frit seal member is arranged between the first glass substrate and the second glass substrate along its edge. Afterwards, the final vacuum glass panel can be manufactured by bonding and sealing the two glass substrates through a secondary firing process.
상술한 본 발명에 따른 프릿 씰 부재를 사용하여 진공유리패널을 제조하면, 미리 가소성된 프릿 씰 부재를 사용하므로 유리기재와의 합착 공정에 직접 적용할 수 있으므로 실링 공정 중에 가소성 공정을 생략할 수 있으므로 진공유리패널 공정이 단순화될 수 있다. 또한, 프릿 씰 부재에 사용되는 글래스 프릿의 사용양을 절감할 수 있으므로 전체적인 제품의 제조 비용을 줄일 수 있다. 아울러, 코어부재(11)에 형성된 실링부재(12)의 두께를 일정하게 유지할 수 있으므로, 유리기재 사이에 균일한 간격을 유지하는 데 매우 효과적이다.When a vacuum glass panel is manufactured using the frit seal member according to the present invention described above, it can be directly applied to the bonding process with the glass substrate since a pre-fired frit seal member is used, so the plasticizing process can be omitted during the sealing process. The vacuum glass panel process can be simplified. In addition, the amount of glass frit used in frit seal members can be reduced, thereby reducing the overall product manufacturing cost. In addition, since the thickness of the sealing member 12 formed on the core member 11 can be maintained constant, it is very effective in maintaining uniform spacing between glass substrates.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, those skilled in the art will be able to implement the present invention in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention described herein should be considered from an illustrative rather than a limiting point of view, the scope of the present invention is indicated in the claims rather than the above description, and all differences within the equivalent scope are excluded from the present invention. It should be interpreted as being included in .
Claims (3)
길이방향으로 긴 봉 형상을 가지고 금속 재질로 형성된 코어부재; 및
상기 코어부재의 외부 표면에 글래스 프릿을 도포한 후 상기 글래스 프릿의 연화점 이하의 온도에서 가소성하여 형성된 실링부재;를 포함하고,
상기 코어부재는 녹는점이 400℃ 이하인 금속으로 형성되고, 아울러 상기 금속은 주석, 아연 및 납 중에서 적어도 하나를 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는, 프릿 씰 부재.
A frit seal member arranged along the edge between a first glass substrate and a second glass substrate to bond the first and second glass substrates and seal the space between the first and second glass substrates,
A core member formed of a metal material and having a long rod shape in the longitudinal direction; and
A sealing member formed by applying a glass frit to the outer surface of the core member and then calcining it at a temperature below the softening point of the glass frit,
The core member is formed of a metal with a melting point of 400° C. or lower, and the metal is an alloy containing at least one of tin, zinc, and lead.
상기 제1 및 제2 유리기재 사이에 배치되는 상기 코어부재의 두께를 M이라 하고, 상기 코어부재 및 상기 제1 또는 제2 유리기재 사이에 개재되는 실링부재의 두께를 S라 할 때, S/M은 0.1 이상 0.9 이하인 것을 특징으로 하는, 프릿 씰 부재.
According to claim 1,
When the thickness of the core member disposed between the first and second glass substrates is M, and the thickness of the sealing member disposed between the core member and the first or second glass substrate is S, S/ A frit seal member characterized in that M is 0.1 or more and 0.9 or less.
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