KR20140067788A - Forming mold for glass and menufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유리 성형용 몰드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 높은 온도의 연화점을 가지는 유리를 성형할 수 있는 유리 성형용 몰드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold for glass molding and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a mold for glass molding capable of molding a glass having a softening point at a high temperature and a manufacturing method thereof.
일반적으로 안경렌즈나 카메라용 유리렌즈 등의 유리 제품을 제작하기 위해서 제품 형상을 갖는 몰드를 사용하고 있다. In general, a mold having a product shape is used for manufacturing a glass product such as a spectacle lens or a glass lens for a camera.
일반적인 몰드는 텅스텐 카바이드 소재에 이형재인 DLC(Diamond Like Carbon)을 코팅한 구조를 사용하고 있다. 이러한 구조는 등록특허 10-0827002호에 상세히 기재되어 있다.
Typical molds use tungsten carbide (DLC) coating, a release material. Such a structure is described in detail in Patent No. 10-0827002.
상기 등록특허 10-0827002호에는 상부와 하부 몰드를 탄화물 또는 질소화물로 구성하고, 그 상부와 하부 몰드에 보호층을 형성한 구조로, 그 보호층으로 DLC 등을 사용할 수 있다고 기재하고 있다.
The above-mentioned Patent Document 10-0827002 discloses a structure in which upper and lower molds are made of carbide or nitrogen, and a protective layer is formed on the upper and lower molds, and DLC or the like can be used as the protective layer.
그러나 유리의 연화점이 낮은 안경렌즈나 카메라용 렌즈의 성형에는 위의 DLC를 사용하는 몰드를 사용할 수 있으나, 최근 휴대전화용 커버 글라스(Cover Glass)를 몰드 성형방식으로 제작하기 위해서는 위의 DLC를 보호층으로 사용하는 몰드는 사용할 수 없다.However, molds using the above-mentioned DLC can be used for molding glasses lenses or camera lenses having low softening point of glass. However, in recent years, in order to fabricate a cover glass for mobile phone by molding, Molds used as layers can not be used.
상기 휴대전화용 커버 글라스는 특성상 연화점이 높은 유리를 사용하고 있으며, 통상 700℃ 이상의 성형온도가 요구되고 있다. 그러나 상기 DLC 등 기존의 보호층들은 700℃의 온도에서는 손상이 발생하여 사용할 수 없게 된다. 이와 같은 현상은 휴대전화용 커버 글라스의 측면부가 단면에서 원호형 형상으로 굽은 것일 때는 더더욱 사용할 수 없다.
The above-mentioned cover glass for mobile phones uses glass having a high softening point by nature, and a molding temperature of 700 ° C or higher is generally required. However, the conventional protective layers such as the DLC can not be used due to damage at a temperature of 700 캜. Such a phenomenon can not be used when the side portion of the cover glass for a cellular phone is curved in an arcuate shape in cross section.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 내열성이 우수한 흑연소재 몰드가 제안되었으나 소재 자체에 기공이 있기 때문에 기공형상이 그대로 유리성형품에 전사되는 새로운 문제점이 발생하게 되었다.
In order to solve such problems, a graphite mold having excellent heat resistance has been proposed. However, since the material itself has pores, a new problem of transferring the pore shape directly to a glass molded article has arisen.
상기와 같은 기공형상의 전사 문제를 해결하기 위하여, 고온에서 고경도를 가지는 SiC 재질의 몰드를 사용하고 있다. 이러한 SiC를 보호층으로 가지는 몰드는 흑연소재에 SiC층을 화학기상증착법(CVD)으로 증착하고, 그 SiC층을 경면 가공하여 사용하고 있다.
In order to solve such a pore-shape transfer problem, a mold made of SiC material having high hardness at high temperature is used. Such a mold having SiC as a protective layer is formed by depositing a SiC layer on a graphite material by chemical vapor deposition (CVD), and then subjecting the SiC layer to mirror-surface processing.
그러나 유리를 성형하는 과정에서 SiC층에 유리가 부착되어 냉각 과정에서 크랙이 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점의 원인으로 SiC가 충분한 이형재 역할을 할 수 없기 때문이다.
However, there is a problem that the glass adheres to the SiC layer during the process of forming the glass, thereby causing a crack in the cooling process. This is because SiC can not serve as a sufficient releasing material.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 연화점이 높은 유리를 성형할 수 있으며, 공극의 전사가 발생하지 않으며, 충분한 이형재로서의 기능을 수행할 수 있는 유리 성형용 몰드 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
Disclosure of the Invention In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a glass molding mold capable of molding a glass having a high softening point and capable of performing a function as a sufficient releasing material, .
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 유리 성형용 몰드는, 흑연소재 몰드와, 상기 흑연소재 몰드의 유리 접촉면에 형성된 C/SiC 복합체층을 포함한다.According to an aspect of the present invention, a glass molding mold includes a graphite mold and a C / SiC composite layer formed on a glass contact surface of the graphite mold.
또한 본 발명 유리 성형용 몰드 제조방법은, a) 흑연소재 몰드를 준비하는 단계와, b) 상기 흑연소재 몰드의 유리 접촉면에 SiC를 증착함과 아울러 상기 SiC의 그레인 사이에 열분해 카본을 증착하여 C/SiC 복합체층을 형성하는 단계를 포함한다.
The present invention also provides a method of manufacturing a mold for glass molding comprising the steps of: a) preparing a graphite mold; b) depositing SiC on the glass contact surface of the graphite material mold and depositing pyrolytic carbon between the SiC grain, / SiC < / RTI >
본 발명은, 흑연소재의 몰드와, 그 몰드의 유리와 접하는 면에 보호층으로서 C/SiC 복합체층을 형성하도록 구성되어, 연화점이 높은 유리를 성형함이 가능하며, 기공의 전사됨을 방지하고, 이형재의 역할을 하는 카본의 혼합률을 보다 증가시켜 유리가 식으면서 보호층에 부착되어 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
An object of the present invention is to provide a mold for forming a C / SiC composite layer as a protective layer on a mold of a graphite material and a surface of the mold which is in contact with the glass, to form a glass having a high softening point, It is possible to increase the mixing ratio of the carbon serving as the releasing member and to prevent the glass from adhering to the protective layer while the glass is cooled to prevent cracks from being generated.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 성형용 몰드의 제조공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 성형용 몰드의 단면 구성도이다.
도 3은 SiC 소재의 몰드로 성형한 종래 유리 제품의 표면 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 C/SiC 복합체 소재의 몰드로 성형한 유리 제품의 표면 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flow chart of a manufacturing process of a mold for glass molding according to a preferred embodiment of the present invention. Fig.
2 is a cross-sectional view of a mold for glass molding according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a photograph of a surface of a conventional glass product molded from a mold of SiC material.
4 is a photograph of the surface of a glass product molded into a mold of C / SiC composite material according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 성형용 몰드 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a mold for glass molding and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 성형용 몰드의 제조공정 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 성형용 몰드의 단면 구성도이다.FIG. 1 is a flow chart of a manufacturing process of a glass molding mold according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a mold for glass molding according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 성형용 몰드의 제조방법은, 흑연소재의 몰드(10)를 형성하는 단계(S1)와, 상기 흑연소재 몰드(10)의 유리 접촉면에 C/SiC 복합체층(20)을 형성하는 단계(S2)와, 상기 C/SiC 복합체층(20)의 표면을 경면 가공하는 단계(S3)를 포함하여 구성된다.
Referring to FIGS. 1 and 2, a method for manufacturing a glass molding die according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of forming a
상기와 같은 본 발명의 유리 성형용 몰드의 제조방법을 따라 제조된 유리 성형용 몰드는 흑연소재 몰드(10)의 유리 접촉면에 보호층으로서 C/SiC 복합체층(20)이 형성된 것을 특징으로 한다.
The mold for glass molding produced according to the method of the present invention is characterized in that a C /
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리 성형용 몰드 및 그 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, a mold for glass molding and a method of manufacturing the same according to preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
먼저, S1 단계에서와 같이 흑연소재의 몰드(10)를 제조한다. 상기 몰드(10)는 상형과 하형으로 구성되며, 하형의 상면과 상형의 저면이 각각 성형물에 접하는 유리 접촉면이 된다.
First, a
상기 흑연소재 몰드(10)는 최종 몰드의 형상에 가까운 형상(Near Net Shape)으로 제작되는 것이 바람직하다.The
특히 흑연소재 몰드(10)는 열팽창 계수가 4X10-6 ~ 4.6X10-6/K인 SiC와 유사한 것이 바람직하다. 이는 상기 C/SiC 복합체층(20)의 증착 온도에서 C/SiC 복합체층(20)과의 열팽창계수의 차이에 의해 변형이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.
Particularly, the
그 다음, S2 단계에서는 상기 흑연소재 몰드(10)의 유리 접촉면에 화학기상증착법(CVD)으로 SiC를 증착하며, 그 증착 과정에서 하이드로 카본(hydrocarbon)을 증착로 내에 공급한다.Next, in step S2, SiC is deposited on the glass contact surface of the
상기 하이드로 카본은 CxHy의 화학식을 가지는 것으로, x가 1이상, y가 2 이상의 정수인 것을 사용할 수 있다. The hydrocarbon may have a chemical formula of CxHy, wherein x is an integer of 1 or more and y is an integer of 2 or more.
상기 실리콘 카바이드의 증착 온도는 1000 내지 1500℃로 하고, 성막 속도를 20 내지 400μm/hour로 하고, 원료가스의 체류시간을 7 내지 110초로 하는 조건으로 증착한다.The deposition temperature of the silicon carbide is 1000 to 1500 DEG C, the deposition rate is 20 to 400 mu m / hour, and the retention time of the source gas is 7 to 110 seconds.
이때, 상기 원료가스와 하이드로 카본의 유량은 원료가스 30 내지 99.9%에 대하여 하이드로 카본의 유량이 70 내지 0.1%가 되도록 한다.At this time, the flow rate of the raw material gas and the hydrocarbon is such that the flow rate of the hydrocarbon is 70 to 0.1% with respect to 30 to 99.9% of the raw material gas.
상기 원료가스와 하이드로 카본의 비는 유량의 비이며, 당업자 수준에서 이를 원자비로 변환실시하는 것은 용이한 것이다.
The ratio of the raw material gas to the hydrocarbon is the ratio of the flow rate, and it is easy to carry out the conversion to the atomic ratio at the level of a person skilled in the art.
상기 하이드로 카본이 0.1% 유량 미만인 경우에는 그 하이드로 카본의 첨가에 의하여 이루어지는 이형성 증가의 효과가 적으며, 70%를 초과하는 경우에는 공극이 발생할 염려가 있으며, 내열성이 저하되고, 경도가 낮아지게 된다.
When the amount of the hydrocarbon is less than 0.1%, the effect of increasing the releasability by the addition of the hydrocarbon is small, and when it exceeds 70%, there is a possibility that voids are formed, the heat resistance is lowered and the hardness is lowered .
상기 SiC를 증착하기 위한 원료가스는 CH3SiCl3, (CH3)2SiCl2, (CH3)3SiCl, (CH3)4Si, CH3SiHCl2, SiCl4 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합된 가스를 사용하거나, 또는 상기 원료가스에 C2H2, CH4, C3H8, C6H14, C7H8 중 어느 하나 또는 둘 이상이 선택적으로 조합된 가스를 사용할 수 있다.
The source gas for depositing the SiC may be at least one of CH 3 SiCl 3 , (CH 3 ) 2 SiCl 2 , (CH 3 ) 3 SiCl, (CH 3 ) 4 Si, CH 3 SiHCl 2 , SiCl 4 , Or a gas in which one or more of C 2 H 2 , CH 4 , C 3 H 8 , C 6 H 14 and C 7 H 8 are selectively combined with the source gas may be used.
이와 같은 공정을 통해 증착되는 C/SiC 복합체층(20)은 SiC의 그레인들 사이에, 하이드로 카본 원료의 열분해에 의한 열분해 카본이 충진되는 물리적인 결합이 이루어진다.The C /
상기 카본은 열분해 카본(pyrocarbon)이며, 그 SiC의 그레인들 사이에 열분해 카본이 충진 된다.
The carbon is a pyrolytic carbon, and pyrolysis carbon is filled between the grains of the SiC.
따라서 C/SiC 복합체층(20)은 SiC층에 비하여 탄소의 함유량이 증가되며, 이형성이 우수한 탄소의 함유량 증가에 의해 이후 유리를 성형할 때 용융유리가 부착되는 것을 방지할 수 있게 된다.
Therefore, the content of carbon is increased in the C /
그 다음, S3 단계와 같이 상기 C/SiC 복합체층(20)의 표면을 경면 가공한다. Then, the surface of the C /
상기 경면 가공은 C/SiC 복합체층(20)의 경면가공은 연마를 통해 이루어질 수 있으며, 이때의 연마는 물리적인 연마, 물리적 화학적 연마를 사용할 수 있다.
The mirror surface processing may be performed by polishing the C /
또한 상기 경면 가공은 생략될 수 있다. 경면 가공을 하지 않고도 C/SiC 복합체층(20)은 SiC의 그레인 사이에 C가 충진되어 평탄성이 단일한 SiC층에 대하여 보다 향상되기 때문이다.
The mirror surface processing may be omitted. This is because the C /
도 3은 종래 SiC 소재의 몰드로 성형한 유리 제품의 표면 사진이고, 도 4는 본 발명의 유리 성형용 몰드로 성형한 유리 제품의 표면 사진이다.Fig. 3 is a photograph of a surface of a glass product molded with a mold of a conventional SiC material, and Fig. 4 is a photograph of the surface of a glass product molded by the mold for glass molding of the present invention.
도 3과 도 4를 비교하면 상술한 바와 같이 C 함유량의 증가에 따라 이형성이 증가하여 성형된 유리 제품의 표면에 균열이 발생하지 않게 된다.
Comparing FIGS. 3 and 4, as described above, the releasability increases with an increase in the C content, and cracks do not occur on the surface of the molded glass product.
이처럼 탄소 함유량의 증가에 의하여 이형성이 개선될 수 있는 점을 고려하여, SiC 소재 몰드의 표면에 Si와 C를 포함하는 무기 고분자 소재인 SiC 전구체를 코팅하는 방법도 고려할 수 있다.Considering that the releasability can be improved by increasing the carbon content, a method of coating a SiC precursor, which is an inorganic polymer material including Si and C, on the surface of the SiC material mold may be considered.
상기 Si와 C를 포함하는 SiC 전구체는 PCS(Polycarbosilane) 또는 Polysilazane 등이 될 수 있다. 상기 SiC 전구체에는 메틸, 알킬, 알릴, 사일릴, 페닐, 비닐 등 어느 하나 이상의 치환기를 포함할 수 있다.
The SiC precursor including Si and C may be PCS (Polycarbosilane) or Polysilazane. The SiC precursor may include one or more substituents such as methyl, alkyl, allyl, silyl, phenyl, vinyl, and the like.
상기 코팅 방법은 SiC 전구체를 종래 SiC 소재 몰드의 표면에 도포하고, 열을 가하여 경화함으로써 형성될 수 있는 것으로, 화학기상증착법(CVD)으로 성형된 종래 SiC에 비하여 탄소의 함유량이 5~40%많은 특징이 있다.
The coating method can be formed by applying a SiC precursor to the surface of a conventional SiC material mold and curing the material by applying heat to the SiC material so that the content of carbon is 5 to 40% larger than that of the conventional SiC formed by chemical vapor deposition Feature.
구체적으로 SiC 소재 몰드에 SiC 전구체를 이용한 SiC 층을 형성하는 방법은 다음과 같다.
Specifically, a method of forming a SiC layer using a SiC precursor in a SiC material mold is as follows.
SiC 전구체를 용매에 용해시켜 SiC소재 몰드의 표면에 코팅한다. 이때 용매는 헥산, 크실란, 톨루엔 또는 테트라 하이드로 퓨론을 사용할 수 있다.The SiC precursor is dissolved in a solvent and coated on the surface of the SiC material mold. The solvent may be hexane, xylylene, toluene or tetrahydrofuron.
그다음 열처리를 통해 상기 SiC전구체를 SiC로 전환시켜 SiC층을 획득할 수 있다. 이때의 열처리는 시간당 5 내지 30℃의 승온속도로 승온하여 최종온도가 700 내지 1500℃가 되도록 한다.
Subsequently, the SiC precursor The SiC layer can be obtained by converting to SiC. At this time, the heat treatment is carried out at a temperature raising rate of 5 to 30 ° C per hour, so that the final temperature is 700 to 1500 ° C.
상기 승온속도와 최종온도를 조절함으로써 SiC층의 결정구조에 차이를 만들 수 있다. 이러한 SiC층은 탄소의 함유량이 종래 유리 성형용 몰드의 재료인 SiC에 비하여 5 내지 40% 증가하며 따라서 앞서 설명한 C/SiC 복합체층(20)과 같이 이형성이 향상되어 성형 되는 유리 제품이 보다 성형 몰드로부터 용이하게 분리하는 것이 가능하게 된다.By varying the heating rate and the final temperature, it is possible to make a difference in the crystal structure of the SiC layer. This SiC layer increases the carbon content by 5 to 40% as compared with SiC, which is the material of the conventional glass molding mold, and thus the glass product which is formed by the improvement of releasability like the C /
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And this also belongs to the present invention.
10:흑연소재 몰드 20:C/SiC 복합체층10: Graphite mold 20: C / SiC composite layer
Claims (10)
상기 흑연소재 몰드의 유리 접촉면에 형성된 C/SiC 복합체층을 포함하는 유리 성형용 몰드.
Graphite mold; And
And a C / SiC composite layer formed on the glass contact surface of the graphite material mold.
상기 C/SiC 복합체층은,
SiC의 그레인들 사이에 열분해 카본이 충진되며,
상기 SiC와 상기 열분해 카본의 원자비가 99.9:0.1 내지 30:70인 것을 특징으로 하는 유리 성형용 몰드.
The method according to claim 1,
Wherein the C / SiC composite layer comprises:
Pyrolytic carbon is filled between the grains of SiC,
Wherein an atomic ratio of the SiC and the pyrolytic carbon is 99.9: 0.1 to 30:70.
상기 SiC와 상기 열분해 카본은,
화학적 기상증착법으로 동시에 증착된 것을 특징으로 하는 유리 성형용 몰드.
3. The method of claim 2,
The SiC and the pyrolytic carbon are mixed,
Characterized in that it is simultaneously deposited by a chemical vapor deposition method.
상기 열분해 카본의 원료는,
C와 H를 포함하는 하이드로 카본 가스인 것을 특징으로 하는 유리 성형용 몰드.
The method according to claim 2 or 3,
The raw material of the pyrolytic carbon is,
Wherein the gas is a hydrocarbon gas containing C and H.
b) 상기 흑연소재 몰드의 유리 접촉면에 SiC를 증착함과 아울러 상기 SiC의 그레인 사이에 열분해 카본을 증착하여 C/SiC 복합체층을 형성하는 단계를 포함하는 유리 성형용 몰드 제조방법.
a) preparing a graphite mold; And
b) depositing SiC on the glass contact surface of the graphite material mold and depositing pyrolytic carbon between the grains of the SiC to form a C / SiC composite layer.
상기 C/SiC 복합체층의 표면을 물리적 연마 또는 물리 화학적 연마를 통해 경면 처리하는 단계를 더 포함하는 유리 성형용 몰드 제조방법.
6. The method of claim 5,
Further comprising the step of subjecting the surface of the C / SiC composite layer to mirror polishing through physical polishing or physicochemical polishing.
상기 b) 단계는,
증착온도를 1000 내지 1500℃로 하고, 성막 속도를 20 내지 400μm/hour로 하고,
상기 SiC의 증착을 위한 원료가스와 상기 열분해 카본의 증착을 위한 하이드로 카본의 체류시간은 7 내지 110초로 하며,
상기 원료가스와 상기 하이드로 카본의 유량은 원료가스 30 내지 99.9%에 대하여 하이드로 카본의 유량이 70 내지 0.1%로 공급하는 것을 특징으로 하는 유리 성형용 몰드 제조방법.
The method according to claim 5 or 6,
The step b)
The deposition temperature is 1000 to 1500 占 폚, the deposition rate is 20 to 400 占 퐉 / hour,
The residence time of the hydrocarbon gas for deposition of the raw material gas and the pyrolytic carbon for deposition of the SiC is 7 to 110 seconds,
Wherein the flow rate of the raw material gas and the hydrocarbon is supplied at a flow rate of 70 to 0.1% of hydrocarbon to the raw material gas of 30 to 99.9%.
상기 SiC 몰드의 유리 접촉면에 형성된 SiC 전구체를 코팅하여 SiC로 전환시킨 SiC층을 포함하는 유리 성형용 몰드.
SiC material mold; And
And a SiC layer formed by coating a SiC precursor formed on the glass contact surface of the SiC mold and converting the SiC precursor into SiC.
상기 SiC층은,
용매에 용해된 SiC 전구체 용액을 상기 SiC소재 몰드에 도포하고,
열처리를 통해 SiC로 전환하여 형성된 것을 특징으로 하는 유리 성형용 몰드.
9. The method of claim 8,
The SiC layer
A SiC precursor solution dissolved in a solvent is applied to the SiC material mold,
And is converted into SiC through heat treatment to form a mold for glass molding.
상기 SiC 전구체는 상기 PCS(Polycarbosilane) 또는 Polysilazane 이며, 메틸, 알킬, 알릴, 사일릴, 페닐, 비닐 중 어느 하나 이상의 치환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 성형용 몰드. The method of claim 8, wherein
Wherein the SiC precursor is PCS (Polycarbosilane) or Polysilazane, and comprises at least one substituent selected from the group consisting of methyl, alkyl, allyl, silyl, phenyl and vinyl.
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