KR19990046239A

KR19990046239A - 장식용 판유리의 제조방법_

Info

Publication number: KR19990046239A
Application number: KR1019980057965A
Authority: KR
Inventors: 전재석
Original assignee: 전재석
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 1999-07-05
Also published as: KR100295234B1; US6378336B1

Abstract

본 발명은 판유리상에 크리스탈아이스를 녹여붙이는 장식용 판유리의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 짧은 시간내에 판유리상에 크리스탈아이스가 융착되게 하면서 모체인 판유리상에 크랙(Crack)과 같은 손상없이 제조되게 하고, 또한 강도는 오히려 증가되게 하므로서 장식용 판유리의 제조에 소요되는 시간과 에너지를 대폭 절감하면서, 생산성을 향상시켜 상품화할 수 있도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 판유리상에 크리스탈아이스를 떨어지지 않게 부착한 다음 상기 판유리를 가열로내에 투입한 다음 가열하여 판유리상에 크리스탈아이스가 융착되게 하고, 상기 판유리를 냉각장치로 신속히 이송시킨 다음 급속히 냉각되게 한 것이다.

Description

장식용 판유리의 제조방법

본 발명은 판유리상에 특정한 무늬모양으로 크리스탈아이스(유리가루의 일종)를 뿌리거나 부착시킨 다음 필요한 온도로 가열하여 판유리상에 크리스탈아이스가 녹아 붙게함과 동시에 냉각시켜 얻는 장식용 판유리의 제조방법에 있어서, 특히 판유리상에 녹아붙는 크리스탈아이스의 모양이 아름다우면서, 크리스탈아이스가 냉각되는 과정에서 판유리에 손상을 전혀주지 않도록 하고, 또한 양산이 가능케 하여 제품을 상품화할 수 있게 한 것이다.

판유리상에 크리스탈아이스를 여러 가지 무늬모양으로 녹여붙이는 장식용 판유리의 제조방법에 대하여는 본 발명자가 선 출원하여 특허된 것들이 많이 있으며, 주로 다음과 같은 방법으로 제조되고 있다.

즉 크리스탈아이스를 판유리상면에 표현 하고자하는 무늬모양으로 살포하거나 부착한 다음 사용되는 크리스탈아이스의 용융점에 따라 소성로의 가열온도를 550∼630℃로 40∼50분간 가열한 후 판유리의 두께 및 크기에 따라 1∼2시간 정도 서서히 냉각시켜 제조하게 되는 것이다.

따라서 상기한 방법으로 제조된 장식용 판유리는 제품자체의 아름다움이나 예술성에는 아무런 문제가 야기되지 않으나 제품의 상품화에는 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.

첫째. 제품의 생산에 최소한 2∼3시간의 시간이 소요되므로 제품을 양산하여 상품화하는데에는 생산성 및 경제성 측면에서 적합치 않는 것이었다.

둘째. 판유리 표면상에 용융된 크리스탈아이스의 냉각과정에서 판유리상에 손상을 주어 강도를 매우 취약하게 할 뿐 아니라, 녹아 붙은 크리스탈아이스의 형태가 완전히 녹아 흘러내리게 되므로 외관을 중요시하는 장식용 판유리로서의 상품성을 저하시키게 되는 것이었다.

이러한 현상은 본 발명자가 생산과정과 연구를 통하여 알 수 있게 되었다.

이유를 첨부된 도면에 따라 설명하면 도1에서와 같이 크리스탈아이스(4)가 판유리(2)표면에 살포 혹은 부착시킨 다음 소성로에 투입, 열이 가해지기 시작하면, 사용된 크리스탈아이스(4)의 용융점에 따라 그 일정한 용융온도가 되면 서서히 녹는 것이 아니고, 불과 수초사이에 녹아내리고, 그 과정에서 크리스탈아이스(4)는 도3 및 도4에서와 같이 표면장력이 형성되어 서로 끌어당기면서 판유리(2)표면에 이슬방울처럼 응집되면서 도4에서와 같은 문양(6)이 형성되며, 이 순간이 가장 아름답고, 또한 문양(6)의 투명성이 높다는 것을 알게되었다.

그러나 시간이 지남에 따라 응집된 문양(6)은 서서히 측방향으로 퍼지게 되면서 문양의 모양과 투명성이 떨어지게 되는 폐단이 있었으나, 종래의 제조방법들로서는 이러한 최정점을 알아낼 수가 없었기 때문에 판유리(2)상에 표현된 문양(6)의 모양과 투명성이 만족할 만한 것이 되지 못하였다.

특히 소성완료된 판유리(2)를 서서히 냉각시키는 과정에서 판유리의 강도에 치명적인 손상을 주는 크랙(8)이 도6에서와 같이 발생하게 된다는 것이다.

이는 소성완료된 장식용 판유리가 서서히 냉각되면서 크리스탈아이스와 판유리의 상이한 수축계수에 원인이 있는 것으로 판명되었다.

즉 도6에서와 같이 크리스탈아이스가 용융된 문양(6)과 판유리(2)가 서서히 냉각되면서 서로 상이한 수축 계수에 의해 판유리(2)와 문양(6)에 미세한 크랙(Crack)(8)이 발생하게 되고, 상기 크랙(8)에 의해 제조된 판유리(2)의 강도를 현격히 저하시키게 되는 것이며, 이러한 현상은 판유리의 두께와 냉각시간에 따라 서로 다르게 나타났으며, 크랙(8)이 판유리(2)상에 침투된 정도는 아래표와 같다.

두께	냉각시간	크랙이판유리에 침투한 깊이	침투율
3 ㎜	90분	0.21 ㎜	7 %
4 ㎜	110분	0.14 ㎜	3.5 %
5 ㎜	120분	0.10 ㎜	2 %
8 ㎜	150분	0.04 ㎜	0.5 %
10 ㎜	170분	0.04 ㎜	0.4 %

상기표에서와 같이 침투율과 판유리(2)냉각시간은 서로 반비례하고 있으며, 냉각시간이 긴 두꺼운 유리일수록 크리스탈아이스(4)에 의해 발생하는 크랙(8)의 영향을 적게 받는 것으로 나타났다.

상기 결과를 토대로 크랙이 발생된 장식용 판유리와 일반 판유리의 강도를 대비한 결과 강도면에서 엄청난 차이를 나타내게 되었고 그 결과는 아래표와 같다.

구분	낙하높이(㎝)
구분	일반 판유리	크랙이 발생된 판유리
3 ㎜	20 ㎝	시험불가능(바로파손)
4 ㎜	50 ㎝	〃
5 ㎜	75 ㎝	15 ㎝
8 ㎜	120 ㎝	40 ㎝
10 ㎜	150 ㎝	70 ㎝

시험방법 : 충격낙하시험방법

시험규격 : KSL 2002

시험강구의 무게 : 1040g

시험판유리의 두께 : 300㎜ × 300㎜

상기 대비시험결과와 같이 4mm이하의 판유리에는 크리스탈아이스가 서냉되면서 유발시킨 미세 크랙때문에 거의 사용을 할 수가 없었다.

그리고 5mm두께의 판유리에서도 기존 일반 판유리강도의 20%정도의 강도밖에 되지 않았다.

이러한 문제점들 때문에, 크리스탈아이스를 이용하여 다양한 무늬를 형성하는 방법들이 특허된 바 있으나 현실적으로 제품을 생산하거나 판매하는데에는 한계가 있어 상품화하는데에는 많은 어려움이 있는 것이었다.

본 발명은 이러한 종래의 제반문제점들을 시정하고자 판유리상에 크리스탈아이스가 녹아 부착되는 문양의 모양이 아름다우면서 투명하도록 함과 동시에, 용융 접착된 문양의 냉각시 판유리상에 크랙이 발생되지 않게 하여 강도에 전혀 영향이 없도록 하면서 오히려 강도가 증가될 수 있도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 판유리상에 크리스탈아이스를 뿌리거나 부착시킨 다음 소성로에 투입 소성하되, 크리스탈아이스가 용해되어 판유리상에 녹아붙기 시작하는 최정점에 있을 때 소성로로부터 냉각장치로 이송하여 급속냉각이 되게 한 것이다.

상기에서와 같이 급속 냉각하게 되면 크리스탈아이스가 용해된 최정점, 즉 이슬모양으로 문양이 형성된 상태에서 급속 냉각이 시작되므로 판유리상에 형성되는 문양이 이슬모양 그대로 투명하게 유지시킬 수가 있으며, 또한 급속 냉각될 때 판유리상에 녹여진 크리스탈아이스가 자기자신을 먼저 냉각시키기 위하여 자신의 내부에서 분열된 분자를 재배치하면서, 순간적으로 액체상태에서 고체화되기 때문에 모체인 판유리상에는 영향을 줄 수가 없게 되기 때문이다.

따라서 본 발명을 실시하기 위하여는 크리스탈아이스와 판유리를 가열하는 가열로의 설비가 매우 정교하게 온도 조절장치가 되어 있어야 하고, 또한 녹여진 크리스탈아이스가 최정점에 있을 때 가열을 멈추고 냉각장치로 신속히 이송한 다음 급냉시키므로서 본 발명에서 얻고자 하는 장식용 판유리를 얻을 수 있도록 한 것이다.

도 1 : 판유리상에 크리스탈아이스가 부착된 상태도.

도 2 : 판유리상에 안치된 크리스탈아이스가 용융하기 시작하는 상태도.

도 3 : 판유리상에 안치된 크리스탈아이스가 용해되면서 표면장력에 의해 서 로 끌어당기기 시작한 상태도.

도 4 : 판유리상에 안치된 크리스탈아이스가 용융 최정점의 상태에서 서로 응집된 상태도.

도 5 : 장식용판유리가 제조 완성된 상태로서 판유리와 문양에 크랙이 발생 한 상태도.

도 6 : 도5 상태의 측면상태도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1 : 전자동 수평강화로를 이용하는 방법

실시예1에서는 5mm의 투명판유리와 용융점이 630∼650℃인 크리스탈아이스를 이용하였다.

판유리표면에 통상의 방법으로 크리스탈아이스를 필요한 무늬모양대로 접착제 등을 이용하여 판유리로부터 떨어지지 않게 부착되게 한 다음 수평강화로에 투입하기 전에, 판유리의 크기와 크리스탈아이스의 사용량에 따라 약간의 차이가 있으나 일반적으로 650∼680℃까지 가열로의 온도를 조정하고 가열시간을 2∼3분으로 설정한다.

이때 가열로의 온도나 시간은 실험데이타에 의하여 얻을 수 있다.

가열온도와 가열시간의 설정이 완료되면 판유리를 수평강화로에 투입하여 설정된 온도와 시간으로 처리하게 되며, 설정된 온도와 시간으로 가열하게 되면 판유리상에 안치된 크리스탈아이스는 용융의 최정점, 즉 이슬처럼 투명한 문양이 형성되고 이러한 상태에서 판유리를 수평강화로부터 냉각장치로 신속히 이동시키고, 동시에 에어블로어와 같은 냉각장치로 수십초동안 급속히 냉각시킨다.

상기에서와 같이 가열된 판유리를 급속 냉각시키게 되면 판유리에 형성되는 문양은 투명하면서 이슬처럼 아름다은 문양상태 그대로를 유지하면서 응고되고, 동시에 판유리 표면에 녹아붙은 크리스탈아이스는 자기자신이 액체상태에서 고체상태로 급속한 냉각변화 때문에 판유리에는 아무런 영향을 주지 않게 되므로 판유리의 강도저하를 초래하지 않게 되고, 오히려 강화유리효과를 얻게 된다.

상기에서와 같이 크리스탈아이스가 용융접착된 판유리를 수평강화로에 투입하여 가열할 때 수평강화로에 장치된 산소공급라인은 반드시 잠근상태에서 실시되어져야 하며 이는 분사공급되는 산소기류에 의해 판유리에 용융된 크리스탈아이스의 문양이 변형되기 때문이다.

이때 냉각시키는 방법에 따라 크리스탈아이스가 녹아붙는 판유리의 모체는 반강화유리, 완전강화유리, 혹은 약강화유리로 그 성질이 바뀌게 된다.

상기에서와 같은 실시예1의 경우 장식용 판유리를 제조하는데에 극히 짧은 시간밖에 소요되지 않게 된다.

실시예 2 : 반자동 수직강화로를 이용하는 방법.

실시예2에서는 10mm 혹은 12mm 투명판유리와 용융점 630∼650℃인 크리스탈아이스를 이용하였다.

판유리표면에 통상의 방법으로 크리스탈아이스를 필요한 무늬모양대로 접착제를 이용하여 판유리로부터 떨어지지 않게 부착되게 한 다음 수직강화로에 투입한다. 이때 수직강화로의 동작을 650∼680℃로 5∼6분정도 급속가열되게 설정한다.

상기한 상태에서 수직강화로를 작동시키면 수직강화로는 650∼680℃에서 5∼6분간 설정된데로 작동하게 되어 판유리에 부착된 크리스탈아이스가 녹아 융착되며, 크리스탈아이스가 판유리상에 융착 완료되면 수직강화로로부터 판유리를 신속히 이동시킨 다음 에어콤프레셔나 에어블로어방식과 같은 냉각장치를 통하여 급속히 냉각시킨다.

상기 실시예에서도 냉각방식(에어량, 압력 등)에 따라 반강화 혹은 완전강화유리가 된다.

이러한 방법의 장식용 판유리 제조방법은 판유리가 수직상태로 가열로에 투입되기 때문에 가열로의 상하 온도차이때문에 크리스탈아이스의 용융최정점을 설정하는 것이 불완전하며, 따라서 판유리의 상하에 형성되는 문양의 이슬형상 및 투명성에 약간의 차이가 나타났다.

또한 가열로 내부에서 수직상태로 가열되므로 불과 수초만에 용융되어 판유리 표면에 녹아붙는 크리스탈아이스는 용융되기 직전에 밑으로 떨어져 버리는 현상이 발생되므로 판유리상에 형성된 무늬모양이 일정하지 못하였다.

실시예 3 : 일반가열로를 이용한 방법.

실시예3에서는 5mm 투명판유리에서와 용융점 530∼580℃인 크리스탈아이스를 이용하였다.

판유리표면에 통상의 방법으로 크리스탈아이스를 떨어지지 않게 필요한 무늬모양대로 부착되게 한 다음 일반 가열로에 투입, 가열한다.

가열조건은 가열로의 성능에 따라 차이가 있으나 가스로의 경우 가열을 서서히 하여 약30∼50분 정도 가열하게 되면 크리스탈아이스의 용융최정점에 도달하게 되고, 이때 가열로로부터 판유리를 이송시킨 다음 에어콤프레셔방식 혹은 에어블로어방식과 같은 냉각장치를 이용하여 수십초간 급속히 냉각시킨다.

상기한 방법의 경우 판유리의 파손현상이 다발 하였으며, 이는 가열로 내부의 온도가 일정하지 않고 또한 일반가열로로부터 냉각장치까지의 이송에 많은 시간이 소요되어 판유리표면온도가 많은 변화를 일으키게 되었기 때문인 것으로 판단된다.

즉 크리스탈아이스 자체의 급속냉각은 이루어지지만 모체인 판유리는 가열의 불균등 및 온도변화로 인한 원인인 것이다.

실시예3의 방법은 작은 조각유리의 생산은 가능하겠지만 일정크기 이상의 판유리에 크리스탈아이스를 녹여붙이는 경우에는 파손 때문에 경제성이 없는 것으로 판단되었다.

따라서 본 발명은 장식용 판유리를 제조함에 있어서, 판유리 표면에 융착되는 크리스탈아이스의 문양이 이슬처럼 투명하면서 아름다운 상태를 유지하는 용융최정점에서 급속 냉각되게 함으로 판유리상에 형성되는 크리스탈아이스의 문양이 투명하면서 아름다우며, 동시에 급냉과정에서 용융된 크리스탈아이스가 자기자신을 먼저 냉각시키기 위하여 자신의 내부에서 분열된 분자를 재배치하면서, 순간적으로 액체상태에서 고체화되기 때문에 모체인 판유리의 강도에는 전혀 영양을 주지 않게 될 뿐 아니라, 오히려 강화효과를 부수적으로 얻을 수 있게 되며, 그 강화정도를 비교한 결과는 아래표와 같다.

구분	낙하높이(cm)
구분	일반판유리	서서히냉각시킨장식용판유리	급냉시킨장식용판유리
3 mm	20 cm	시험불능(바로파손)	40 cm
4 mm	50 cm	〃	60 cm
5 mm	75 cm	15 cm	100 cm
8 mm	120 cm	40 cm	160 cm
10 mm	150 cm	70 cm	200 cm

시험방법 :충격낙하 시험방법

시험규격 : KSL 2002

시험강구의 무게 : 1040g

시험판유리의 규격 : 300mm × 300mm

상기와 같은 강화효과 이외 장식용 판유리의 제작에 소요되는 시간과 에너지를 대폭 줄일 수 있어 경제적일 뿐 아니라 제품의 양산이 가능케 되므로 상품화에도 바람직한 등의 효과가 있는 것이다.

Claims

판유리상에 크리스탈아이스를 녹여붙여 필요한 무늬를 얻는 통상의 장식용 판유리 제조에 있어서, 크리스탈아이스가 부착된 판유리를 가열로에 투입, 가열하여 판유리상에 크리스탈아이스가 융착되게 하되, 상기한 상태의 판유리를 가열로로부터 냉각장치로 신속히 이동한 다음, 냉각장치를 이용하여 급속한 냉각이 이루어지게 하여 그 문양이 형성된 것을 특징으로 하는 장식용 판유리의 제조방법.
제1항에 있어서, 크리스탈아이스가 부착된 판유리를 수평강화로에 투입하여 650∼680℃로 2∼3분간 급속가열하므로서 판유리상에 크리스탈아이스가 융착되게 하고, 상기 판유리를 수평강화로로부터 냉각장치로 이송한 다음 에어콤프레셔나 에어블로어와 같은 냉각장치로 수십초간 급냉각되게 하여서 됨을 특징으로 하는 장식용 판유리의 제조방법.
제1항에 있어서, 크리스탈아이스가 부착된 판유리를 수직강화로에 투입하여 650∼680℃로 5∼6분간 급속 가열하므로서, 판유리상에 크리스탈아이스가 융착되게 하고, 상기 판유리를 수직 강화로로부터 냉각장치로 이송한 다음 에어콤프레셔나 에어블로어와 같은 냉각장치로 수십초간 급냉각되게 하여서 됨을 특징으로 하는 장식용 판유리의 제조방법.
제1항에 있어서 크리스탈아이스가 부착된 판유리를 일반가열로 투입한 다음 30∼50분간 가열하여 판유리상에 크리스탈아이스가 융착되게 하고, 상기 판유리를 일반가열로로부터 냉각장치로 이송한 다음 에어콤프레셔나 에어블로어와 같은 냉각장치를 통하여 수십초간 급냉각되게 하여서 됨을 특징으로 하는 장식용 판유리의 제조방법.