KR20150086169A - 강화 유리 제품의 제조 방법 - Google Patents

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KR20150086169A KR1020140183106A KR20140183106A KR20150086169A KR 20150086169 A KR20150086169 A KR 20150086169A KR 1020140183106 A KR1020140183106 A KR 1020140183106A KR 20140183106 A KR20140183106 A KR 20140183106A KR 20150086169 A KR20150086169 A KR 20150086169A
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Abstract

본 발명은 강화 유리 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강화 유리 원장에 물(H2O)을 100 내지 800 Bar의 분사 압력으로 120 내지 600 메쉬인 절단용 입자와 함께 분사하면서 1 내지 1,500 mm/min의 속도로 상기 강화 유리 원장을 절단하여 상기 강화 유리를 제조하는 단계 및 상기 강화 유리의 절단면에 상기 강화 유리의 서냉점 이상 기화점 미만의 온도를 가진 열원을 0.001 내지 2.5mm2의 면적으로 접촉시킨 후 5 내지 300mm/sec의 속도로 이동시켜 상기 절단면을 면취하는 단계를 포함함으로써, 강화 유리 원장을 높은 생산성으로 불량 없이 신속하게 절단하고, 특정 조건으로 면취함으로써 절단면에 생성된 미세 크랙부를 제거하며 높은 강도를 갖게 할 수 있는 강화 유리 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

강화 유리 제품의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING STRENGTHENED GLASS PRODUCT}
본 발명은 강화 유리 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치 스크린 패널 등에 사용되는 강화 유리를 손상 없이 높은 강도를 갖도록 가공하고 높은 생산성으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
모니터, 카메라, VTR, 휴대폰 등 영상 및 광학장비, 자동차 등 운송장비, 각종 식기류, 건축시설 등 폭넓은 기술 및 산업분야에 있어서 유리제품은 필수 구성요소로 다루어지고 있으며, 이에 따라 각 산업분야의 특성에 맞추어 다양한 물성을 갖는 유리가 제조되어 사용되고 있다.
이들 중 영상 장비의 핵심 구성요소로서 주목 받고 있는 것이 터치스크린이다. 터치스크린이란 단말기용 모니터에 설치하여 손가락이나 펜 등 보조 입력수단을 이용하여 단순 접촉하거나 문자 또는 그림 등을 그려 넣는 등, 각종 데이터를 입력하여 컴퓨터에게 특정 명령을 수행하도록 하는 디스플레이 겸 입력장치로서, 이와 같은 터치 스크린은 스마트폰과 같은 이동통신기기, 컴퓨터, 카메라, 증명서 등 발급기, 산업용 장비 등 일방 또는 쌍방으로 정보를 전달 또는 교환하는 각종 디지털 기기를 위한 핵심 부품으로서 점차 그 중요도가 높아지고 있으며, 사용 범위가 빠르게 확장되고 있다.
이와 같은 터치스크린을 구성하는 부품 중에서 사용자가 직접 접촉하는 상부 투명 보호층은 주로 폴리에스테르 또는 아크릴 등의 플라스틱 유기물질인데, 이러한 재료는 내열성과 기계적 강도가 약하여 지속적이며 반복적인 사용 및 접촉으로 인해 변형되거나 스크래치가 발생되거나 파손되는 등 내구성에 한계가 있다. 따라서 터치스크린의 상부 투명 보호층은 기존의 투명 플라스틱으로부터 내열성, 기계적 강도 및 경도가 우수한 강화 박판유리로 점차 대체되고 있다. 아울러 강화 박판유리는 터치스크린용 외에도 LCD 또는 OLED 모니터의 투명 보호창의 역할을 함으로써 그 사용영역이 점차 확대되고 있다.
강화 유리는 절단을 하면 표면에 존재하는 큰 압축응력에 기인하여 의도된 형태가 아닌 무질서한 파편으로 파괴가 발생하거나 혹시 의도된 형태로 절단이 되어도 절단선 주변 좌우 약 20mm 범위에 해당하는 넓은 지역의 압축응력은 소실되어 강도가 저하하기 때문에, 일단 강화된 후에는 유리의 조성과 상관없이 원하는 크기 또는 형상으로의 절단에 어려운 점이 있다.
따라서, 강화 유리의 절단 방법은 통상적인 유리의 절단 방법에 비해 매우 정밀하고 엄격한 조건이 요구된다. 이러한 강화 유리의 절단 방법으로 소개된 방법은 다음과 같다.
먼저, 기계적 절단 방식이 있다. 상기 방식은 다이아몬드 또는 카바이드 눈새김 휠이 유리 표면을 가로질러 끌림으로써 유리판에 눈금이 기계적으로 새겨지게 되고, 그 후 상기 눈금을 따라 유리판이 휘어짐으로써 절단되어 절단 가장자리가 생성된다. 통상적으로 상기와 같은 기계적 절단 방식은 약 100 내지 150㎛ 깊이의 측방향 균열을 만들게 되며, 상기 균열은 눈새김 휠의 절삭선으로부터 발생한다. 상기 측방향 균열은 윈도우 기판의 강도를 저하시키기 때문에 윈도우 기판의 절단부를 연마하여 제거해줘야 한다.
그러나, 전술한 기계적 절단 방식은 고가의 절단용 휠도 시간이 지남에 따라 교체해야 할 필요가 있고, 정밀한 절단이 용이하지 않은 단점이 있다.
다음으로, 레이저를 통한 비접촉 절단 방식이 있다. 상기 방식은 레이저가 윈도우 기판의 가장자리에 새긴 금(check)을 지나 유리 표면상의 소정 경로를 따라 움직임으로써 유리 표면을 팽창시키면, 냉각기가 그 뒤를 따라 움직이면서 상기 표면을 인장시킴으로써, 레이저의 진행 경로를 따라 균열을 열적으로 전파시켜 윈도우 기판을 절단시킨다.
그러나, 레이저 절단 방식은 설비가 고가인 단점이 있다.
한편, 강화 유리의 절단면은 날카롭고 그 표면이 고르지 못하여 외부 충격에 취약하므로, 면취 공정을 거쳐야 한다.
면취 공정은 일반적으로 상기 절단부의 가공 즉, 면취를 위하여 연마휠을 회전하여 연마를 수행하였다. 이러한 면취 공정을 거치면 절단부의 평활도가 개선되고 강도가 높아지나, 종래의 면취 공정으로는 강도가 우수한 윈도우 기판을 제공하기는 어려웠다.
한국등록특허 제0895830호에는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법으로 컵 휠을 사용하는 방법이 개시되어 있으나, 컵 휠을 사용하는 방법은 기계적 면취 방법으로서 원하는 표면 상태를 얻기 위해서는 반복적인 수행이 필요하여 가공에 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 최근 레이저를 이용한 면취 가공법이 소개된 바 있으나, 레이저 방식은 면취 가공면을 미세한 크기로 잘라내는 방식(chipping)으로서 역시 가공 표면이 균일하지 못한 문제가 있으며, 가공을 위해서는 절단면 표면에 초점을 맞추는 단계가 필요하다.
한편, 종래 강화 유리 제품의 제조는 유리 원장을 절단한 후, 필요에 따라 강화 처리를 하고, 그 이후에 전극 패턴 형성 공정, 비표시부 차광 패턴 형성 공정 등 단위 제품에 필요한 후속 공정을 수행하였으나, 이러한 경우 각 단위 제품 별로 후속 공정을 수행하는 것은 생산성 향상에 한계가 있었다.
한국등록특허 제0895830호
본 발명은 강화 유리의 절단면에 열원을 특정 조건 하에서 접촉시켜 면취함으로써, 절단면에 생성된 미세 크랙부를 효과적으로 제거하고, 높은 강도를 갖도록 하는 강화 유리 제품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 면취 후 불산이나 폴리싱휠로 연마하여 절단면을 보강함으로써 강화 유리의 강도를 더욱 개선할 수 있는 강화 유리 제품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 강화 유리 원장에 물(H2O)을 100 내지 800 Bar의 분사 압력으로 120 내지 600 메쉬인 절단용 입자와 함께 분사하면서 1 내지 1,500 mm/min의 속도로 상기 강화 유리 원장을 절단하여 상기 강화 유리를 제조하는 단계 및
상기 강화 유리의 절단면에 상기 강화 유리의 서냉점 이상 기화점 미만의 온도를 가진 열원을 0.001 내지 2.5mm2의 면적으로 접촉시킨 후 5 내지 300mm/sec의 속도로 이동시켜 상기 절단면을 면취하는 단계를 포함하는 강화 유리 제품의 제조 방법.
2. 위 1에 있어서, 상기 면취 단계는 상기 열원을 0.001 내지 1mm2의 면적으로 상기 절단면의 상부 모서리에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 상부 모서리를 벗겨내는 단계; 상기 열원을 0.001 내지 1mm2의 면적으로 상기 절단면의 하부 모서리에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 하부 모서리를 벗겨내는 단계; 및 상기 열원을 0.01 내지 2.5mm2의 면적으로 상기 절단면 중 벗겨지지 않은 부분에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 벗겨지지 않은 부분을 벗겨내는 단계를 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
3. 위 2에 있어서, 상기 열원은 원뿔의 밑면에 원기둥이 결합한 형태이고, 상기 상부 모서리 접촉 및 상기 하부 모서리 접촉은 상기 원뿔의 옆면에 의해 이루어지며, 상기 절단면 중 벗겨지지 않은 부분에의 접촉은 상기 원기둥의 옆면에 의해 이루어지는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
4. 위 1에 있어서, 상기 열원은 상기 절단면에 점접촉 또는 선접촉되며, 그 접촉 면적은 0.001 내지 1mm2인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
5. 위 1에 있어서, 상기 열원은 상기 강화 유리의 절단면에 면접촉되며, 그 접촉 면적은 0.01 내지 2.5mm2인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
6. 위 1에 있어서, 상기 열원의 온도는 상기 강화 유리의 연화점 이상 기화점 미만인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
7. 위 1에 있어서, 상기 면취는 상온에서 수행되는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
8. 위 1에 있어서, 상기 면취는 열응력에 의해 상기 절단면이 상기 열원 접촉 부위로부터 소정의 깊이까지 벗겨져 수행되는 것인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
9. 위 1에 있어서, 상기 열원의 접촉에 의해 상기 절단면의 모서리가 경사지게 가공되는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
10. 위 9에 있어서, 상기 가공은 상기 모서리에 접촉된 열원을 상기 모서리를 따라 이동시켜 수행되는 것인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
11. 위 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장의 절단은 상기 강화 유리 원장에 형성된 비표시부 차광 패턴에서 일정 거리로 이격된 위치에서 이루어지는 것인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
12. 위 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장에 터치 감지 전극 패턴이 형성된, 강화 유리 제품의 제조 방법.
13. 위 1에 있어서, 상기 절단용 입자는 산화알루미늄, 가넷 및 텅스텐 카바이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
14. 위 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장의 적어도 일면에 보호용 수지막을 형성하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
15. 위 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장은 비커스 경도가 600 내지 700 kgf/mm2인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
16. 위 1에 있어서, 상기 강화 유리 제품의 면취면에 폴리싱휠을 접촉시켜 상기 면취면을 연마하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
17. 위 1에 있어서, 상기 강화 유리 제품의 면취면에 불산을 포함하는 조성물로 식각하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
18. 위 1에 있어서, 상기 강화 유리 또는 상기 강화 유리 제품에 지문 방지층이 형성되어 있는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
19. 위 14에 있어서, 상기 강화 유리 원장의 적어도 일면에 지문 방지층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
본 발명은 강화 유리의 절단면에 소정의 온도의 열원을 특정 접촉 면적으로 접촉시켜 소정의 이동 속도로 면취함으로써 절단면에 생성된 미세 크랙부를 효과적으로 제거하고 강도가 높은 강화 유리 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 절단면의 특성을 고려하여 모서리부와 그 이외의 부분에 대한 열원의 접촉 면적을 달리함으로써 절단면의 모든 부분이 형상과 무관하게 미세 크랙부가 효과적으로 제거되고 강도가 높은 강화 유리 제품의 제조가 가능하다. 이 경우, 동일 열원을 사용하여 일정한 이동 속도로 면취할 수 있어서 공정상 유리하다.
본 발명에서 열원을 예컨대 원뿔 형태 등으로 하는 경우에는 원뿔의 꼭지점과 절단면의 상부 및 하부 모서리를 접촉시켜 절단면의 모서리를 면취하고 그 열원을 회전시켜 원뿔의 밑면과 절단면 중 모서리 이외의 부분을 접촉시켜 면취할 수 있는 장점이 있다.
강화 유리 원장을 물(H2O)을 100 내지 800 Bar의 분사 압력으로 120 내지 600 메쉬인 절단용 입자와 함께 분사하면서 1 내지 1,500 mm/min의 속도로 절단할 경우에는 다른 방법에 비해 불량 없고 정밀하게 신속히 저가로 강화 유리를 얻을 수 있고, 이렇게 절단된 절단면에 본 발명의 면취 방법을 적용할 경우 보다 강도가 매우 우수한 강화 유리 제품을 고효율로 경제적으로 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 방법으로 얻어진 강화 유리 제품은 터치 패널용 유리로 사용되기 적합하다.
본 발명의 면취 방법은 절단면에 열원을 과도하게 접촉시키지 않아 형태 보존에 유리하다.
도 1은 터치 스크린 패널이 적용된 휴대폰의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따라 면취 가공된 절단면의 개략적인 단면도(a)와 정면도(b)이다.
도 3은 본 발명에 따른 면취 방법의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 면취 방법의 다른 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 면취 가공된 절단면의 개략적인 단면도이다.
도 6은 강화 유리의 가열 온도에 따른 상(phase)과 체적의 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따라 면취 가공된 절단면 사진이다.
도 8은 강화 유리의 절단면 면취시, 체적 변화량이 적어 형태 변형이 일어난 경우의 절단면의 개략적인 단면도이다.
도 9는 강화 유리의 절단면 면취시, 체적 변화량이 적어 형태 변형이 일어난 경우의 절단면 사진이다.
본 발명에 있어서 유리 "원장"이란 단위 유리 제품으로 절단되기 전의 보다 넓은 면적의 유리를 의미하며, "강화 유리"란 상기 유리 원장을 단위 유리 제품으로 절단한 후를 의미하고, "강화 유리 제품"이란 본 발명에 따라 면취 공정을 거친 강화 유리를 의미한다.
또한, 본 발명의 강화 유리 제품의 제조 방법이 적용될 수 있는 강화 유리로는 당 분야에 알려진 강화 유리라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직한 일 구현 예에서는 강화층 깊이가 10㎛ 내지 200㎛, 다른 구현예에서는 40㎛ 내지 200㎛, 또 다른 구현예에서는 120㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명의 강화 유리 제품의 제조 방법이 적용될 수 있는 강화 유리 원장은 비커스 경도(Vikers hardness)가 600 내지 700 kgf/mm2, 바람직하게는 650 내지 690 kgf/mm2일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명의 강화 유리 제품의 제조 방법이 적용될 수 있는 강화 유리는 영률(Young's modulus)가 60 내지 90 GPa, 바람직하게는 65 내지 85 GPa일 수 있다.
본 발명의 강화 유리 제품의 제조 방법은 강화 유리 원장에 물(H2O)을 100 내지 800 Bar의 분사 압력으로 120 내지 600 메쉬인 절단용 입자와 함께 분사하면서 1 내지 1,500 mm/min의 속도로 상기 강화 유리 원장을 절단하여 상기 강화 유리를 제조하는 단계를 포함함으로써, 강화 유리 원장을 높은 생산성으로 불량 없이 신속하게 절단할 수 있다.
터치 스크린 패널에 사용되는 강화 유리는, 도 1에 도시된 바와 같이 휴대폰을 예로 들면, 전면에 화상이 표시되고 필요에 따라 터치 입력을 받아들이는 부분인 표시부와, 상기 표시부를 둘러싼 비표시부로 구분된다.
강화 유리 원장의 각 단위 제품 영역의 비표시부에는 비표시부 차광 패턴이 형성되어 불투명한 도전성 배선 패턴 및 각종 회로들을 은폐하는 기능을 하며, 필요에 따라 음각된 홈부가 형성되어 다른 안료 조성물이나 투명 피막이 채워질 수도 있다. 이러한 음각된 홈부에는 예를 들면, 이미지, 아이콘, 로고, IR 패턴 등이 형성된다.
비표시부 차광 패턴은 비표시부 차광 패턴 형성용 조성물을 해당 영역에 인쇄하고 경화/건조함으로써 형성될 수 있다. 인쇄 방식으로는 잉크젯 인쇄법, 분사 인쇄법, 스크린 프린팅법, 슬릿 다이 코팅법, 리버스 옵셋 인쇄법, 디스펜서법, 패드 인쇄법 등을 예로 들 수 있으며, 좁은 면적에 높은 정밀도로 반복적으로 인쇄가 가능한 측면에서는 패드 인쇄법이 바람직하다.
상기 강화 유리 원장의 절단은 상기 강화 유리 원장에 형성된 비표시부 차광 패턴에서 일정 거리로 이격된 위치에서 이루어질 수 있다.
또한 필요에 따라, 강화 유리 원장에는 터치 감지 전극 패턴이 형성될 수 있다. 강화 유리 원장의 절단 전에 터치 감지 전극 패턴 등을 미리 형성함으로써, 공정 시간을 대폭 단축할 수 있으므로 생산성은 더욱 향상될 수 있다. 터치 감지 전극 패턴의 형성 순서는 비표시부 차광 패턴의 형성 전 또는 후에 형성될 수 있으나, 바람직하게는 비표시부 차광 패턴의 형성 전에 형성될 수 있다.
터치 감지 전극 패턴은 서로 다른 방향으로 배치되어, 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하는 2종의 감지 패턴으로 이루어질 수 있다. 터치 감지 전극 패턴의 형성 방법은 증착법, 포토리소그래피법, 잉크인쇄법 등을 사용할 수 있다. 잉크인쇄법은 감지 전극을 형성할 수 있는 도전성 잉크를 패턴 형태로 인쇄하여 형성하는 방법으로서 구체적인 인쇄 방식으로는 당 분야에 공지된 방법이 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 스크린 인쇄, 옵셋 인쇄, 잉크젯 인쇄 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 형성 재료로는 당 분야에서 사용되는 재료가 제한 없이 사용될 수 있으며, 표시부에 표시되는 영상의 시인성을 저해하지 않기 위해서는, 투명 소재를 사용하거나 또는 미세 패턴으로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적인 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO)이 사용될 수 있다.
다음으로, 비표시부 차광 패턴을 형성한 후에는 강화 유리 원장의 절단 공정을 수행한다. 본 발명에 따른 절단 공정은 특정 조건의 워터젯 방식의 절단 공정이다.
워터젯 방식은 강화 유리가 아닌 보통의 유리의 절단에는 널리 사용되어 왔던 방식으로서, 경제적이면서도 정밀하게 유리를 절단할 수 있는 방식으로 알려져 있다.
하지만, 절단이 까다로운 강화 유리에는 적용된 예가 소개된 바 없으며, 이에 본 발명은 강화 유리 원장을 절단할 수 있는 워터젯 방식의 특징적인 조건을 제공하여, 강화 유리 원장을 경제적이면서도 정밀하게 절단할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 강화 유리 원장의 절단 방법은 물(H2O)을 100 내지 800 Bar의 분사 압력, 바람직하게는 200 내지 700 Bar의 분사 압력으로 분사하고, 절단속도는 1 내지 1,500 mm/min, 바람직하게는 400 내지 1,000 mm/min이다. 물의 분사 압력이 상기 범위 내인 경우 강화 유리 원장이 효과적으로 절단될 수 있으며 파손을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 절단 속도란 분사되는 물줄기가 이동하는 속도를 의미한다.
본 발명에 따른 절단 속도가 상기 범위 내인 경우 강화 유리 원장이 효과적으로 절단될 수 있고, 강화 유리 원장의 파손 및 파편이 떨어져 나온 부위(Chipping)의 크기 증가 방지 등 절단의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 생산성 및 절단 안정성 등을 고려하면 절단 속도가 400 내지 1,000 mm/min인 경우가 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 강화 유리 절단 방법은 물(H2O)과 함께 절단용 입자를 분사한다.
절단용 입자는 물과 함께 강화 유리 원장을 절단하는 기능을 한다. 본 발명에서 절단용 입자는 120 내지 600 메쉬인 것을 사용한다. 상기 절단용 입자가 상기 범위 내인 경우 Chipping 크기 증가를 막고, 강화 유리 원장의 파손을 방지하며 절단면의 테이퍼(Taper)각 증가를 막아 후속 공정에서의 오차 누적에 의한 최종 제품의 불량 발생을 막을 수 있는 이점이 있다.
절단용 입자로는 당 분야에서 사용되는 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 산화 알루미늄, 가넷, 텅스텐 카바이드 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
절단용 입자를 물과 함께 분사하는 방법으로는, 물과 절단용 입자를 분리된 공간에 저장한 후 물의 분사 경로에 절단용 입자의 출구를 배치하여 물이 높은 분사 압력으로 분사되면 절단용 입자의 출구에 생기는 음압으로 절단용 입자가 배출되어 물과 함께 분사되는 방법, 또는 물과 절단용 입자를 미리 혼합한 상태에서 함께 분사하는 방법 등이 있다. 절단용 입자의 비산 억제, 절단 에너지 밀도 증가, Chipping 감소 및 절단면 테이퍼(Taper)각 감소의 장점을 가지고 있는 후자의 방식이 보다 바람직하다.
필요에 따라, 강화 유리 원장의 절단 공정 전에 상기 강화 유리 원장의 적어도 일면에 보호용 수지막을 형성하는 공정을 더 수행할 수 있다. 보호용 수지막을 형성함으로써, 이후 공정(지문 방지층 형성 공정, 절단 공정, 보강 공정 등)에서 사용되는 여러 화합물이나 유리 파편 등에 의해 유리 표면 및 상기 패턴들에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
보호용 수지막은 당 분야에서 사용되는 보호용 수지막이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 고분자 필름의 일면에 점착제를 도포한 후 강화 유리에 부착할 수도 있고, 경화형 수지 조성물을 강화 유리 일면에 도포한 후 경화시켜 형성시킬 수도 있다.
필요에 따라, 보호용 수지막의 형성 및 제거 공정이 절단 공정 이후에도 수행될 수도 있다. 예를 들면 열면취 공정 후에 보호용 수지막의 형성 및 제거 공정을 수행할 수도 있다.
본 발명은 강화 유리의 절단면에 상기 강화 유리의 서냉점 이상 기화점 미만의 온도를 가진 열원을 0.001 내지 2.5mm2의 면적으로 접촉시킨 후 5 내지 300mm/sec의 속도로 이동시켜 상기 절단면을 면취하는 단계를 포함함으로써 절단면에 생성된 미세 크랙부를 제거하고 높은 강도를 갖게 할 수 있는 강화 유리 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강화 유리는 절단 공정을 거쳐 강도가 현저하게 저하된 상태이므로 절단면에 미세 크랙이 존재하고 절단면이 날카로운바 면취 공정이 필요하다.
본 발명의 면취 방법은 강화 유리의 절단면에 열원을 접촉시켜 수행된다.
본 발명에 따른 열원의 형태는 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 범위 내라면 특별한 제한은 없고, 구체적으로는 원뿔, 원기둥, 원뿔에 원기둥이 결합된 형태 등을 예로 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
강화 유리는 절단 공정의 구체적인 조건에 따라 절단면의 상태나 강화 유리의 물성이 현저하게 달라질 수 있다. 이에 본 발명은 절단 공정에 의해 저하된 강도를 회복시키고 미세 크랙을 제거하며 절단면을 효과적으로 가공할 수 있는 면취 방법으로서, 전술한 특정 조건 하에서 강화 유리에 열원을 접촉시켜 절단면을 면취하는 단계를 포함하는 강화 유리 제품의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 면취 단계는 상기 열원을 0.001 내지 1mm2의 면적으로 상기 절단면의 상부 모서리에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 상부 모서리를 벗겨내는 단계, 상기 열원을 0.001 내지 1mm2의 면적으로 상기 절단면의 하부 모서리에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 하부 모서리를 벗겨내는 단계 및 상기 열원을 0.01 내지 2.5mm2의 면적으로 상기 절단면 중 벗겨지지 않은 부분에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 벗겨지지 않은 부분을 벗겨내는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 열원은 원뿔의 밑면에 원기둥이 결합한 형태이고, 상기 상부 모서리 접촉 및 상기 하부 모서리 접촉은 상기 원뿔의 옆면 부분에 의해 이루어지며, 상기 절단면 중 벗겨지지 않은 부분에의 접촉은 상기 원기둥의 옆면에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우, 절단면에 있는 크랙 제거 및 강도 개선 효과가 극대화될 수 있다.
열원의 온도는 강화 유리의 서냉점 이상 기화점 미만이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 강화 유리를 서냉점(annealing point) 이상의 온도로 가열하면 강화 유리가 과냉각 액체 또는 액체상(phase)으로 변하게 된다. 강화 유리의 낮은 열전도도 때문에 가열 시 외부와 내부의 온도 차가 심하게 발생하는데, 서냉점 이상으로 가열된 상태에서 강화 유리를 냉각시키게 되면 온도 차이에 따른 부피 차이가 발생하고, 이에 따라 내부 응력이 발생하여, 서냉점 이상의 온도를 갖는 영역이 소정 깊이까지 스트립(strip) 형태로 벗겨지게 된다. 열원의 온도가 강화 유리의 기화점 이상인 경우 공정 진행 자체가 불가하다.
상기 서냉점과 기화점은 강화 유리에 따라 달라질 수 있는 것으로 온도 범위는 한정되지 않고 강화 유리에 맞게 조절될 수 있다. 구체적인 온도 범위의 예를 들면 700℃ 내지 1,700℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는 열원의 온도는 강화 유리의 연화점 이상 기화점 미만일 수 있다. 강화 유리가 연화점 이상으로 가열된 상태에서 강화 유리를 냉각시키는 경우, 연화점 이상의 온도를 갖는 영역과 냉각된 부위의 체적 차이가 현저히 크다. 그에 따라 내부 응력이 크게 발생하여, 연화점 이상의 온도를 갖는 영역이 소정 깊이까지 스트립 형태로 용이하게 벗겨질 수 있다. 상기 연화점과 기화점은 강화 유리에 따라 달라질 수 있는 것으로 온도 범위는 한정되지 않고 강화 유리에 맞게 조절될 수 있다. 구체적인 온도 범위의 예를 들면 850℃ 내지 1,700℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절단면에서 가열된 부위가 스트립 형태로 벗겨진 후 단면은 표면이 고른 형태로, 도 3 및 도 4에 도시되고, 도 7의 실제 단면과 같다. 그러나, 체적 변화가 소량 발생하는 경우, 발생한 내부 응력이 물질간의 결합하고 있는 에너지를 넘지 못하여 균열 발생이 아닌 형태 변형이 일어나며, 점도가 높아짐에 따라 형태가 굳어지게 된다. 그러한 경우, 고른 단면이 얻어지지 않고, 도 8과 같은 형태가 얻어진다.
본 발명에 따른 온도 범위를 갖는 열원을 강화 유리의 절단면에 접촉시키게 되면, 열전달률이 낮은 유리의 특성상 절단면 부위에 열응력이 발생하여 열원 접촉 부위로부터 소정 깊이까지의 부분이 벗겨지게 된다. 본 발명에 따른 면취 방법에 의해 절단 공정에 의해 현저하게 낮아진 강화 유리의 연신율을 0.4% 이상으로 대폭 상승시킬 수 있다. 또한, 전술한 선행특허의 기계적 면취 방법이나 레이저 방법보다 균일한 표면을 얻을 수 있고 면취 가공 시간도 현저하게 감소시킬 수 있다.
열원은 강화 유리의 절단면에 0.001 내지 2.5mm2의 면적으로 접촉된다. 접촉 면적이 0.001 mm2 미만이면 면취면이 거칠고 면취 형상이 불균일할 수 있으며, 2.5mm2 초과이면 유리의 과도한 용융에 의해 형태 변화가 발생할 수 있다.
열원을 절단면의 모서리에 접촉시키는 경우에는 열원을 0.001 내지 1mm2의 면적으로 접촉시키는 것이 좋고, 절단면의 모서리 이외의 부분(예컨대, 상부 및 하부 모서리를 벗겨낸 후 나머지 절단면 부분)에 접촉시키는 경우에는 0.01 내지 2.5mm2의 면적으로 접촉시키는 것이 좋다. 이와 같이 하는 것이 과도한 용융을 방지하고 형태 변화를 억제하는데 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 열원은 강화 유리의 절단면에 점접촉 또는 선접촉될 수 있다.
본 명세서에서 점접촉 또는 선접촉이란 두 물체가 만나서 접점 또는 접선이 생기는 경우(즉, 접하는 부분이 일정 면적을 갖지 않는 경우)가 아니라 일정한 접촉 면적이 생기는 경우를 의미한다. 예를 들어, 원뿔 형태의 열원을 강화 유리 절단면 모서리부에 접촉시키는 경우에는 기하학적으로는 열원과 모서리부가 한 점에서 만나게 되고 평면 형태의 열원을 절단면 모서리부에 접촉시키는 경우에는 기하학적으로는 열원과 모서리부가 선에서 만나는 것처럼 보이지만, 면취의 경우에는 실제로는 소정 면적을 가지고 접촉하게 되는 바, 본 발명에서의 점접촉 또는 선접촉은 이러한 경우를 의미한다.
열원이 강화 유리의 절단면 모서리부에 점접촉 또는 선접촉되는 경우, 그 접촉 면적은 0.001 내지 1mm2일 수 있다. 접촉 면적이 상기 범위 내이면 면취면이 거칠어지거나 면취 형상의 불균일 또는 유리의 과도한 용융에 의한 형태 변화를 방지할 수 있다.
또한, 열원은 강화 유리의 절단면에 면접촉될 수도 있다. 본 명세서에서 면접촉이란 기하학적으로 해석하여도 면접촉이 이루어지는 경우를 의미한다.
절단면의 모서리부가 아닌 경우, 예를 들어 도 5의 ③과 같이 절단면에 대하여 평행한 방향으로 면취를 수행하는 경우는 열원이 강화 유리의 절단면에 면접촉될 수 있다.
열원이 강화 유리의 절단면에 면접촉되는 경우, 그 접촉 면적은 0.01 내지 2.5mm2이다. 접촉 면적이 상기 범위 내인경우 면취면이 거칠어지거나 면취 형상의 불균일 또는 유리의 과도한 용융에 의한 형태 변화를 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 열원이 접촉한 후 상기 강화 유리를 급냉시킬 수 있다.
도 6에서 서냉점 이상의 온도에서 강화 유리를 서냉시키는 경우에 급냉시키는 경우보다 체적 변화가 더 크지만, 서냉시키는 경우에는 강화 유리의 성분간 결합 에너지가 충분히 작용하므로 열응력이 상기 결합 에너지를 넘지 못할 수 있다. 그러나, 급냉시키는 경우는 체적 변화는 적지만, 체적 변화에 의해 열응력이 발생할 때 급냉에 의해 결합 에너지가 충분히 작용하지 못하여, 가열된 부위가 스트립 형태로 용이하게 벗겨질 수 있다.
급냉은 예를 들어, 면취 단계를 상온(예를 들어, 15 내지 30℃)에서 실시함으로써 수행될 수 있다. 열원을 강화 유리 절단면의 모서리부에 접촉시키는 경우 해당 부위가 가열되나, 열원이 이동하면서 해당 부위를 벗어나면, 가열된 부위가 상온에 노출되어 급냉 될 수 있다.
절단면에 접촉된 열원은 면취 가공될 부분을 따라 이동하게 되는데, 이동 속도는 5 내지 300mm/sec이다. 이동 속도가 5 mm/sec 미만이면 보호층이 손상되고, 절삭량이 증가하며, 유리의 과도한 용융에 의해 형태 변화가 발생할 수 있고, 300mm/sec 초과이면 경우에 면취면이 거칠고 면취 형상이 불균일할 수 있다.
본 발명의 면취 방법에 있어서, 열원으로 사용될 수 있는 소재는 전술한 열원의 온도를 변형 없이 전달할 수 있는 소재라면 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들면, 세라믹 소재 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 면취 방법은 안정적인 면취 품질을 구현하기 위해 압력을 제어하거나 강화 유리 또는 열원의 위치를 제어하는 수단이 추가적으로 더 적용될 수도 있다.
본 발명에 따른 면취 방법은 절단면의 상부 모서리와 하부 모서리가 경사지게 가공하는 방법으로서, 도 2에는 면취 가공된 절단면의 개략적인 단면도(a)와 정면도(b)가 도시되어 있다.
도 2와 같이 절단면의 상부 모서리와 하부 모서리를 경사지게 가공하는 방법은, 최종적인 형태가 상부 모서리와 하부 모서리가 경사지게 된다면 열원을 접촉시키는 구체적인 순서나 횟수, 경사 각도 등의 상세한 조건에는 특별한 제한이 없다.
보다 구체적인 예를 들면, 본 발명의 일 구현예로서, 상부 모서리와 하부 모서리에 열원을 접촉시켜 수행될 수 있다. 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 열원을 절단면의 상부 모서리(①)와 하부 모서리(②)에 접촉시켜 경사면을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예로서, 절단면의 모서리에 접촉된 열원을 상기 모서리를 따라 이동시켜 수행될 수 있다. 본 구현예는 면취 방법에 의해 제거되는 강화 유리 부분이 많은 경우로서 필요한 경우 채택될 수 있다. 도 3에 본 구현예의 면취 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 도 5를 참고하여 설명하면, 먼저 절단면의 상부 모서리에 열원을 접촉시켜 소정 부분(①)까지 경사면을 형성한다. 다음으로 절단면의 상부 모서리에 열원을 접촉시켜 소정 부분(②)까지 경사면을 형성한다. 이어서 절단면과 평행한 방향으로 열원을 접촉시켜 요구되는 부분(③)까지 유리를 제거함으로써 최종 단면 형태를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 구현예에서 면취 가공의 순서는 변경이 가능하며, 따라서 면취 가공은 도 5에 도시된 순서와 다른 순서로 진행될 수도 있다. 예를 들면, ②번, ①번 및 ③번의 순서로 수행될 수도 있으며, 또는 ③번, ②번, 및 ①번의 순서로 수행될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같은 열원에 의한 면취 공정이 완료되면, 필요에 따라 절단면 표면의 보강 공정을 더 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 보강 공정은 폴리싱휠로 절단면을 연마하거나, 불산을 포함하는 식각액으로 절단면을 식각하는 방법을 들 수 있다.
먼저, 폴리싱 휠로 연마하는 방법은, 강화 유리 제품의 면취면에 폴리싱휠을 접촉시켜 상기 면취면을 연마하는 방법이다. 이에 의해 표면에 존재하는 미세크랙 등을 연마시켜 절단면을 보강하게 된다.
폴리싱휠은 산화세륨과 같은 연마입자로 제조된 휠을 사용할 수 있다. 연마입자의 크기는 5㎛ 이하인 것이 절단면 보강 효과를 충분히 나타내는 측면에서 바람직하다. 연마 입자의 크기는 작을수록 연마 정밀도를 높일 수 있어 바람직하다. 따라서, 하한은 특별히 제한되지 않으나, 공정 시간 등을 고려하면 0.01㎛ 정도를 사용할 수 있다.
폴리싱 휠의 회전속도는 특별히 한정되지 않고 절단면이 충분히 연마되어 원하는 수준의 강도를 얻을 수 있도록 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면 1,000 내지 10,000 rpm일 수 있다.
다음으로, 불산을 사용하여 식각하는 방법은, 불산을 포함하는 식각액을 절단면에 도포하여 강화 유리 제품의 면취면을 식각하는 방법이다. 불산을 포함하는 식각액으로 강화 유리 제품의 면취면을 식각하게 되면, 면취면이 엠보 패턴을 나타내며 식각되고 표면이 보강된다.
불산을 포함하는 식각액은 불산 수용액으로서, 불산 외에 필요한 산 성분, 예를 들면 염산, 질산, 황산 등 유리 식각 성분으로 당 분야에 알려진 성분들이 더 포함될 수 있다.
불산을 포함하는 식각액으로 강화 유리 제품의 면취면을 식각하는 시간은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면 30 초 내지 10 분 사이에서 식각하는 것이 절단면을 과도하게 식각하지 않으면서 강도를 상승시킬 수 있다.
불산을 포함하는 식각액의 온도는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면 20 내지 50℃인 것이 바람직하다. 상기의 온도 범위에서 식각이 균일하면서도 충분히 이루어질 수 있다.
불산을 포함하는 식각액은, 강화 유리 제품의 면취면에 분사되거나 강화 유리 제품의 면취면을 상기 식각액에 침지시키는 등 당 분야에 공지된 방식으로 도포될 수 있다.
본 발명의 일 구현예로서, 필요에 따라, 상기 강화 유리 또는 상기 강화 유리 제품에 지문 방지층이 형성되어 있는, 강화 유리 제품의 제조 방법을 제공할 수 있다. 바람직하게는 원장의 절단 단계 전에 지문 방지층을 형성하는 경우 강화 유리 단위 제품의 제조 공정 시간을 더욱 단축하여 생산성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 지문 방지층은 당 분야에 공지된 방법이 특별한 제한 없이 사용되어 형성될 수 있다. 지문 방지층의 형성 방법으로는 건식 방식 또는 습식 방식이 있으며, 건식 방식으로는 스퍼터 증착 방식, 전자빔 증착 방식 등이 있으며, 습식 방식으로는 습식 분사 방식 등이 있다. 습식 분사 방식은 지문 방지층 형성용 조성물을 강화 유리 원장의 일면에 도포한 후 소정 조건에 따라 건조하여 지문 방지층을 형성하는 방법이다. 생산성 측면에서 습식 분사 방식이 바람직하다.
또한, 강화 유리 원장의 적어도 일면에 보호용 수지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 경우에 있어, 상기 강화 유리 원장의 적어도 일면에 지문 방지층을 형성할 수 있다. 지문 방지층의 형성 전에 강화 유리 원장의 적어도 일면에 전술한 바와 같은 보호용 수지막을 더 형성함으로써, 후속 공정 시 지문 방지층을 보호 할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
제조예 1: 비표시부 차광 패턴
블랙매트릭스 형성용 수지 조성물을 강화 유리 원장의 비표시부에 스크린 인쇄하였다.
이후, 비표시부의 미리 정해진 각 영역에 홈부를 음각한 후 아이콘용 잉크(티타늄 디옥사이드 85중량%, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 5중량%, 유기용매 10중량%), 로고용 잉크(알루미늄 분말 85중량%, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 5중량%, 유기용매 10중량%), IR 패턴용 잉크(다가 알코올 고분자 85중량%, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 5중량%, 유기용매 10중량%)를 각각 스크린 인쇄하였다. 스크린 인쇄 시 인쇄 압력은 10kgf, 인쇄 속도는 100mm/sec이었다.
제조예 2: 비표시부 차광 패턴
블랙매트릭스 형성용 수지 조성물을 패드의 소정 영역에 도포한 후 강화 유리 원장의 비표시부에 전사하여 패드 인쇄하였다.
이후, 비표시부의 미리 정해진 각 영역에 홈부를 음각한 후 아이콘용 잉크(티타늄 디옥사이드 85중량%, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 5중량%, 유기용매 10중량%), 로고용 잉크(알루미늄 분말 85중량%, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 5중량%, 유기용매 10중량%), IR 패턴용 잉크(크롬 화합물 85중량%, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 5중량%, 유기용매 10중량%)를 각각 패드 인쇄하였다.
제조예 3: 지문 방지층
상기 제조예 2의 비표시부 차광 패턴이 형성된 강화 유리 원장의 일면에 지문 방지층 잉크(폴리메틸렌옥사이드 1중량%, 에틸 노나플루오로부틸에테르 99중량%)를 노즐을 통해 분사하고(습식 분사), 150℃로 건조하여 지문 방지층을 형성하였다.
제조예 4: 지문 방지층
상기 제조예 2의 비표시부 차광 패턴이 형성된 강화 유리 원장의 일면에 전자빔을 이용하여 SiO2를 증착한 후, 퍼플루오로에틸렌에테르 실란을 상기 코팅면에 증착하여, 지문 방지층을 형성하였다. 전자빔 증착 시 시간은 80초, 온도는 80℃이었다.
제조예 5: 지문 방지층
상기 제조예 2의 비표시부 차광 패턴이 형성된 강화 유리 원장의 일면에 스퍼터를 이용하여 SiO2를 증착한 후, 퍼플루오로에틸렌에테르 실란을 상기 코팅면에 증착하여, 지문 방지층을 형성하였다. 스퍼터링 증착 시 시간은 400초, 온도는 80℃이었다.
실시예 1-10 및 비교예 1-7
제조예 3의 강화 유리 원장(강화층 깊이: 20~25㎛, 비커스 경도: 649 kgf/mm2, 영률: 71.5 GPa, 서냉점 613℃, 연화점 852℃, 기화점 1700℃ 초과)의 표면에 보호용 수지막을 형성한 후, 하기 표 1에 기재된 조건으로 워터젯을 분사하고, 그 절단 여부를 표 1에 기재하였다.
분사방식 분사압력 (Bar) 절단용 입자(mesh) 절단속도 (mm/min) 절단여부 Taper angle(°)
실시예1 A 100 320 850 가능 0~15
실시예2 B 100 320 850 가능 0~15
실시예3 A 600 320 850 가능 0~15
실시예4 B 600 320 850 가능 0~15
실시예5 B 600 120 850 가능 0~15
실시예6 B 600 600 850 가능 0~15
실시예7 B 600 320 200 가능 0~15
실시예8 B 600 320 1500 가능 0~15
실시예9 A 800 320 850 가능 0~15
실시예10 B 800 320 850 가능 0~15
비교예1 A 90 320 850 불가 측정불가
비교예2 B 90 320 850 불가 측정불가
비교예3 A 810 320 850 파손 측정불가
비교예4 B 810 320 850 파손 측정불가
비교예5 B 600 110 850 불가 측정불가
비교예6 B 600 610 850 가능 18~20
비교예7 B 600 320 1550 불가 측정불가

절단방식 A: 물과 절단용 입자를 따로 저장하고 물의 분사압력에 의해 절단용 입자가 흡입되어 혼합되는 방식

절단방식 B: 물과 절단용 입자를 혼합한 상태에서 함께 분사하는 방식
상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 분사압력과 절단 속도 범위인 실시예들은 모두 강화 유리의 절단이 가능했으나, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예들은 대부분 절단이 불가능하거나 절단 중에 강화 유리가 파손이 되었다.
실시예 11-16 및 비교예 8-16
제조예 3의 강화 유리 원장(강화층 깊이: 20~25㎛, 비커스 경도: 649 kgf/mm2, 영률: 71.5 GPa, 서냉점 613℃, 연화점 852℃, 기화점 1700℃ 초과)의 표면에 보호용 수지막을 형성한 후, 하기 표 2에 기재된 조건으로 워터젯을 분사하여 절단한 후에, 상온에서 하기 표 2에 기재된 조건으로 원뿔 형태의 열원을 강화유리 절단면의 모서리에부 접촉시켜 면취 하고, 절단면에 평행인 방향으로 접촉시켜 면취 하였다. 면취 가능 여부 및 측정된 연신율을 표 2에 기재하였다. 연신율은 강화 유리 50매 이상의 평균값으로 판단하였다.
연신율은 강도를 평가할 수 있는 지표로서, 강화 유리 기판의 하부에 기판 중앙으로부터 양쪽으로 이격된 2개의 지지 스팬을 설치하고, 기판 중앙 상부에 위치한 상부 스팬으로 윈도우 기판 상부에 하중을 가하면서, 상부 스팬이 윈도우 기판에 닿는 지점부터 윈도우 기판이 깨지게 되는 지점까지의 거리(크로스헤드 변위)를 측정하여 하기 수학식 1에 따라 산출하였다.
[수학식 1]
연신율(%)= (6Tδ)/s2
(식 중, T는 윈도우 기판의 두께(mm), δ는 크로스헤드 변위(mm), s는 지지 스팬 사이의 거리(mm)임).
구분 절단 공정 면취 공정 (경사면가공) 열원 접촉면적
(mm2)		 경사면 형성 연신율
분사방식 분사압력 (Bar) 절단용
입자
(mesh)		 절단
속도 (mm/min)		 열원
온도
(℃)		 접촉이동속도
(mm/sec)		 모서
리부 접촉		 절단면에 수직 접촉
실시예11 B 600 320 850 1200 5 0.1
~0.15		 0.1~0.5 형성 1.092
실시예12 B 600 320 850 1200 300 0.05
~0.1		 0.05
~0.1		 형성 0.984
실시예13 B 600 320 850 900 150 0.005~0.01 1~1.5 형성 0.867
실시예14 B 600 320 850 1700 150 0.3
~0.5		 0.01
~0.05		 형성 1.101
실시예15 B 600 320 850 1200 150 0.5~1 2~2.5 형성 0.915
실시예 16 B 600 320 850 700 150 0.001~0.01 0.01
~0.02		 형성
불안		 0.584
비교예 8 B 600 320 850 500 150 0.05~0.1 0.5~1 형성 불가 0.191
비교예9 B 600 320 850 1200 1 0.1~
0.2		 1~1.5 형성 불가 0.288
비교예10 B 600 320 850 1200 500 0.5~
0.8		 1.5~2 형성 불가 0.304
비교예11 B 600 320 850 1200 150 0초과
0.001미만		 0초과
0.001
미만		 형성 불가 0.251
비교예12 B 600 320 850 1200 150 0초과
0.001미만		 2.5초과3미만 형성 불가 0.228
비교예13 B 600 320 850 1200 150 1~1.5 0초과
0.001
미만		 형성 불가 0.325
비교예14 B 600 320 850 1200 150 1~1.5 2.5초과3미만 형성 불가 0.245
비교예15 B 600 320 850 1200 150 0초과
0.001
미만		 0.1~0.5 형성 불가 0.183
비교예16 B 600 320 850 1200 150 0.1
~0.5		 2.5초과3미만 형성 불가 0.264
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 면취 방법 조건에 따라 수행된 실시예 11 내지 15는 모두 0.4% 이상의 높은 연신율을 나타냈다.
실시예 11의 절단면을 도 7 에 나타내었는데, 이를 참조하면, 고르게 면취가 수행된 것을 확인할 수 있다.
실시예 16의 경우, 서냉점 이상 연화점 미만의 온도를 갖는 열원으로 면취를 수행하여, 일부 영역은 스트립 형태로 벗겨지고 일부 영역은 그렇지 않아, 도 9와 같이 절단면이 형성되었다.
하지만, 본 발명의 조건을 벗어난 비교예들은 경사면 형성 자체가 되지 않았으며, 연신율도 0.4% 미만이었다.
실시예 17-21
제조예 3의 강화 유리 원장(강화층 깊이: 20~25㎛, 비커스 경도: 649 kgf/mm2, 영률: 71.5 GPa, 서냉점 613℃, 연화점 852℃, 기화점 1700℃ 초과)의 표면에 보호용 수지막을 형성한 후, 하기 표 3에 기재된 조건으로 워터젯을 분사하여 절단한 후에, 상온에서 하기 표 3에 기재된 조건으로 원뿔 형태의 열원을 강화유리 절단면의 모서리에 접촉시켜 경사면 가공을 한 다음, 폴리싱휠로 절단면을 연마하여 보강하였다. 측정된 연마 후 강화 유리의 연신율을 표 3에 기재하였다. 연신율은 강화 유리 50매 이상의 평균값으로 판단하였다.
구분 절단 공정 면취
(경사면 가공)		 열원 접촉면적
(mm2)
 보강
(폴리싱휠)		 연신율
분사방식 분사압력 (Bar) 절단용 입자
(mesh)		 절단
속도 (mm/min)		 열원온도
(℃)		 접촉이동속도
(mm/sec)		 모서리부 접촉 절단면에 수직 접촉 휠 입자
Size
(㎛)
실시예17 B 600 320 850 1200 150 0.05~0.1 0.5~1 1 0.984
실시예18 B 600 320 850 1200 150 0.05~0.1 0.5~1 3 0.901
실시예19 B 600 320 850 1200 150 0.05~0.1 0.5~1 4 0.852
실시예20 B 600 320 850 1200 150 0.05~0.1 0.5~1 7 0.538
실시예21 B 600 320 850 1200 150 0.05~0.1 0.5~1 10 0.492
표 3을 참고하면, 입자의 크기가 5㎛이하로 구성된 폴리싱휠을 이용하여 절단면을 연마하게 되면 연신율이 더욱 상승하는 것을 확인할 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 범위를 벗어난 실시예 20 및 21은 연신율의 상승폭이 다른 실시예들보다 크지는 않았다.
실시예 22-31
제조예 3의 강화 유리 원장(강화층 깊이: 20~25㎛, 비커스 경도: 649 kgf/mm2, 영률: 71.5 GPa, 서냉점 613℃, 연화점 852℃, 기화점 1700℃ 초과)의 표면에 보호용 수지막을 형성한 후, 하기 표 4에 기재된 조건으로 워터젯을 분사하여 절단한 후에, 하기 표 4에 기재된 조건으로 원뿔 형태의 열원을 강화유리 절단면의 모서리에 접촉시켜 경사면 가공을 한 다음, 불산 수용액으로 절단면을 식각하여 보강하였다.
보강이 완료된 후 강화 유리에 대해 측정된 연신율을 표 4에 기재하였다. 연신율은 강화 유리 50매 이상의 평균값으로 판단하였다.
구분 절단 공정 면취(경사면 가공) 열원 접촉면적
(mm2)		 보강
(식각 보강)		 연신율
분사방식 분사
압력 (Bar)		 절단용
입자
(mesh)		 절단속도 (mm/min) 열원온도
(℃)		 접촉이동속도
(mm/sec)		 모서리부
접촉		 절단면에 수직
접촉
실시예 22 B 600 320 850 1200 5 0.1~
0.15		 0.1~
0.5		 식각 시간: 3분
식각
온도:
24-26℃		 0.814
실시예 23 B 600 320 850 1200 300 0.05~0.1 0.05~0.1 0.981
실시예 24 B 600 320 850 700 150 0.3~
0.5		 0.01~0.05 0.874
실시예 25 B 600 320 850 1700 150 0.5~1 2~2.5 0.831
실시예 26 B 600 320 850 1200 150 0.1~
0.15		 0.1~
0.5		 0.952
실시예 27 B 600 320 850 1200 5 0.05~0.1 0.05~0.1 식각 시간: 20초
식각
온도:
24-26
℃		 0.471
실시예 28 B 600 320 850 1200 300 0.3~
0.5		 0.01~0.05 0.395
실시예 29 B 600 320 850 700 150 0.5~1 2~2.5 0.501
실시예 30 B 600 320 850 1700 150 0.1~
0.15		 0.1~
0.5		 0.438
실시예 31 B 600 320 850 1200 150 0.05~0.1 0.05~0.1 0.472
표 4를 참고하면, 불산을 포함하는 식각액으로 절단면을 식각하여 보강한 실시예들의 경우에는 연신율이 더욱 상승하는 것을 확인할 수 있다. 다만, 식각액의 식각 시간 및 온도가 본 발명의 바람직한 범위를 다소 벗어나는 경우에는 연신율의 상승폭이 크지 않음을 확인할 수 있다. 참고로, 식각 시간이 10분 이상인 경우에는 과도한 식각이 진행됨을 확인하였다.

Claims (19)

  1. 강화 유리 원장에 물(H2O)을 100 내지 800 Bar의 분사 압력으로 120 내지 600 메쉬인 절단용 입자와 함께 분사하면서 1 내지 1,500 mm/min의 속도로 상기 강화 유리 원장을 절단하여 상기 강화 유리를 제조하는 단계 및
    상기 강화 유리의 절단면에 상기 강화 유리의 서냉점 이상 기화점 미만의 온도를 가진 열원을 0.001 내지 2.5mm2의 면적으로 접촉시킨 후 5 내지 300mm/sec의 속도로 이동시켜 상기 절단면을 면취하는 단계를 포함하는 강화 유리 제품의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 면취 단계는 상기 열원을 0.001 내지 1mm2의 면적으로 상기 절단면의 상부 모서리에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 상부 모서리를 벗겨내는 단계; 상기 열원을 0.001 내지 1mm2의 면적으로 상기 절단면의 하부 모서리에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 하부 모서리를 벗겨내는 단계; 및 상기 열원을 0.01 내지 2.5mm2의 면적으로 상기 절단면 중 벗겨지지 않은 부분에 접촉시킨 후 상기 속도로 상기 벗겨지지 않은 부분을 벗겨내는 단계를 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 열원은 원뿔의 밑면에 원기둥이 결합한 형태이고, 상기 상부 모서리 접촉 및 상기 하부 모서리 접촉은 상기 원뿔의 옆면에 의해 이루어지며, 상기 절단면 중 벗겨지지 않은 부분에의 접촉은 상기 원기둥의 옆면에 의해 이루어지는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 열원은 상기 절단면에 점접촉 또는 선접촉되며, 그 접촉 면적은 0.001 내지 1mm2인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 열원은 상기 강화 유리의 절단면에 면접촉되며, 그 접촉 면적은 0.01 내지 2.5mm2인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 열원의 온도는 상기 강화 유리의 연화점 이상 기화점 미만인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 면취는 상온에서 수행되는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 면취는 열응력에 의해 상기 절단면이 상기 열원 접촉 부위로부터 소정의 깊이까지 벗겨져 수행되는 것인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 열원의 접촉에 의해 상기 절단면의 모서리가 경사지게 가공되는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 가공은 상기 모서리에 접촉된 열원을 상기 모서리를 따라 이동시켜 수행되는 것인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장의 절단은 상기 강화 유리 원장에 형성된 비표시부 차광 패턴에서 일정 거리로 이격된 위치에서 이루어지는 것인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장에 터치 감지 전극 패턴이 형성된, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 절단용 입자는 산화알루미늄, 가넷 및 텅스텐 카바이드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장의 적어도 일면에 보호용 수지막을 형성하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 강화 유리 원장은 비커스 경도가 600 내지 700 kgf/mm2인, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 강화 유리 제품의 면취면에 폴리싱휠을 접촉시켜 상기 면취면을 연마하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 강화 유리 제품의 면취면에 불산을 포함하는 조성물로 식각하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 강화 유리 또는 상기 강화 유리 제품에 지문 방지층이 형성되어 있는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
  19. 청구항 14에 있어서, 상기 강화 유리 원장의 적어도 일면에 지문 방지층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 강화 유리 제품의 제조 방법.
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