KR20150088471A - 박형 유리기판 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박형 유리기판에 대하여 변형이 필요한 부분만을 국부적으로 유연성 온도로 가열한 상태에서 부분적으로 성형하여 박형 유리기판의 물성 및 평탄도의 변화없이 다양한 형상으로 성형할 수 있는 박형 유리기판 부분 성형장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 박형 유리기판 부분 성형장치는, 내부에 일정한 밀폐 공간을 형성하는 가열로; 상기 가열로 내부에 설치되며, 상기 가열로 내부의 온도를 공정 분위기 온도로 가열하는 예열부; 상기 가열로 내부 하측에 설치되며, 박형 유리기판의 최종 변형 형상을 가지는 금형부; 상기 금형부 중 상기 박형 유리기판이 변형되는 부분에 인접하게 설치되며, 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부위를 유연화 온도로 국부 가열하는 국부 가열부; 상기 가열로 내에 이동가능하게 설치되며, 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부분이 유연화 온도로 가열된 상태에서 상기 박막 유기 기판 중 변형되는 부분을 상측 또는 측면에서 가압하여 상기 금형부 형상과 일치하도록 변형시키는 변형부;를 포함한다.

Description

박형 유리기판 성형장치{THE APPARATUS FOR TRANSFORMING THE THIN GLASS PLATE}

본 발명은 유리기판 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박형 유리기판에 대하여 변형이 필요한 부분만을 국부적으로 유연성 온도로 가열한 상태에서 부분적으로 성형하여 박형 유리기판의 물성 및 평탄도의 변화없이 다양한 형상으로 성형할 수 있는 박형 유리기판 부분 성형장치에 관한 것이다.

유리는 비교적 저렴한 비용으로 용이하게 구할 수 있을 뿐만아니라 우수한 투명도 등 자체 보유 물성의 우수함으로 인하여 여러 분야에서 널리 사용되는 재료이다. 특히, 최근 디스플레이 분야에서는 0.3mm 이하의 박형 유리기판을 사용하여 디스플레이 장치 또는 터치스크린 장치 등을 제조하고 있는 상황이다. 이렇게 다양한 분야에 사용하기 위해서 상기 박형 유리기판은 단순한 평면 형상 뿐만아니라 다양한 형상으로 성형될 필요가 있다.

종래에 이러한 유리기판의 곡면 가공 또는 절곡 가공 등은 유리 기판 자중에 의한 중력 밴딩 가공이 일반적이다. 이러한 중력 밴딩 가공방식은, 유리를 유연화 온도까지 가열 후 유리 자중에 의해 준비된 금형의 형상으로 밴딩 후 서냉시켜 성형하는 가공 방식으로서 자동차 제조 분야 등에서 다양하게 사용되고 있으나 금형 및 유리에 대한 정확한 온도 제어가 어려운 단점이 있다.

한편 그 외에 프레스 금형을 사용한 경우 벤딩 곡면 이외의 부분에서 휨 현상이 발생하는 빈도가 높아 양산성에 어려움이 있다. 또한 프레스 금형의 양단에 열 전달이 우수한 금속포를 덮고 프레스를 수행하는 방법도 고안되어 있다. (특허 : 10-2002-64802호 참조)

그런데 이러한 종래의 유리 성형 방법은 모두 휴대폰이나 디스플레이용 박형 유리기판이 요구하는 전면 평탄도를 유지하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 박형 유리기판에 대하여 변형이 필요한 부분만을 국부적으로 유연성 온도로 가열한 상태에서 부분적으로 성형하여 박형 유리기판의 물성 및 전면 평탄도의 변화없이 다양한 형상으로 성형할 수 있는 박형 유리기판 부분 성형장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 박형 유리기판 부분 성형장치는, 내부에 일정한 밀폐 공간을 형성하는 가열로; 상기 가열로 내부에 설치되며, 상기 가열로 내부의 온도를 공정 분위기 온도로 가열하는 예열부; 상기 가열로 내부 하측에 설치되며, 박형 유리기판의 최종 변형 형상을 가지는 금형부; 상기 금형부 중 상기 박형 유리기판이 변형되는 부분에 인접하게 설치되며, 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부위를 유연화 온도로 국부 가열하는 국부 가열부; 상기 가열로 내에 이동가능하게 설치되며, 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부분이 유연화 온도로 가열된 상태에서 상기 박막 유기 기판 중 변형되는 부분을 상측 또는 측면에서 가압하여 상기 금형부 형상과 일치하도록 변형시키는 변형부;를 포함한다.

또한 본 발명에서 상기 예열부는, 상기 가열로의 상측에 설치되는 할로겐 램프인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 금형부는, 상기 박형 유리기판의 중앙 부분을 지지 고정하며, 평면 형상을 가지는 고정 평면부; 상기 고정 평면부의 양 측에 각각 구비되며, 상기 박형 유리기판의 최종 변형 형상과 대응되는 형상을 가지는 최종 형상부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 국부 가열부는, 상기 최종 형상부의 직상방에 설치되는 국부 가열 할로겐 램프; 상기 국부 가열 할로겐 램프의 상측에 설치되며, 상기 국부 가열 할로겐 램프에서 방사되는 빛을 반사하여 상기 최종 형상부 방향으로 보내는 반사부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 변형부는, 상기 최종 형상부와 대응되는 형상을 가지는 대응 형상부; 상기 대응 형상부와 상기 최종 형상부 사이에 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부분을 개재한 상태에서 가압하여 변형시키도록 상기 대응 형상부를 구동시키는 구동부;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 유리를 유연화 온도까지만 가열해서 성형하므로 물성 변화가 없고, 특히, 표면 평탄도에 변화가 없어서 휴대폰, 디스플레이용 유리 기판 등에 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 성형장치는 침투성과 효율성이 높은 할로겐 램프를 가열 열원으로 사용하므로 에너지효율성이 높으며, 유지 관리 및 조작이 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 유리기판 부분 성형장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예열부의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 금형부에 박형 유리기판을 장착한 상태를 도시하는 도면이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 유리기판 부분 성형장치를 사용하여 박형 유리기판을 성형하는 과정을 도시하는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형부 및 변형부의 구조를 도시하는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 박형 유리기판 부분 성형 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열로(10), 금형부(20), 예열부(30), 국부 가열부(40) 및 변형부(50)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 가열로(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 일정한 밀폐 공간을 형성하는 구성요소로서, 본 실시예에 따른 박형 유리기판 부분 성형장치(1)의 전체적인 형상을 이룬다. 구체적으로 본 실시예에서 상기 가열로(10)는 50mm 이상의 두께를 가지는 방화 판넬로 이루어지며, 상기 가열로(10) 내부와 외부 사이의 열차단 역할을 하게 된다.

이렇게 상기 가열로(10)에 의하여 내외부 간 열차단이 확실하게 이루어지면, 박형 유리기판(G)의 성형 전에는 박형 유리기판의 분위기 온도를 올려 유리기판이 물성 변화를 방지하고, 성형이 완료된 후 냉각시에는 박형 유리기판(G)이 응축에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 역할을 한다. 물론 상기 가열로(10)에는 상기 박형 유리기판(G)의 반출입을 위한 게이트(도면에 미도시) 등이 더 구비될 수 있다.

다음으로 상기 예열부(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가열로(10) 내부에 설치되며, 상기 가열로(10) 내부의 온도를 공정 분위기 온도로 가열하는 구성요소이다. 여기에서 '공정 분위기 온도'라 함은, 상기 박형 유리기판(G)의 유연화 온도보다 낮지만 상기 박형 유리기판(G)의 성형을 위한 예열 작업에 충분한 온도를 말하며, 예를 들어 450 ~ 500℃의 온도가 될 수 있다. 물론 상기 공정 분위기 온도는 처리되는 박형 유리기판의 재료 종류와 두께 등에 의하여 변동될 수 있을 것이다.

따라서 상기 예열부(30)는 상기 가열로(10) 내부 전체의 온도를 이러한 공정 분위기 온도로 가열하는 것이다. 본 실시예에서 상기 예열부(30)는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 예를 들어 침투성과 효율성이 높은 할로겐 램프로 구성될 수 있다. 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 할로겐 램프(34)가 일정 간격 이격되어 설치되며, 상기 가열로(10)의 상측에서 하측 방향으로 열을 조사하는 구조를 가질 수 있다.

다음으로 상기 금형부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가열로(10) 내부 상하측에 설치되며, 박형 유리기판(G)의 최종 변형 형상을 가지는 구성요소이다. 즉, 상기 금형부(20)는 성형 과정 중에 상기 박형 유리기판(G)이 장착되는 위치를 제공하면서 동시에 변형 과정에서 최종적으로 변형될 형상을 제공하는 것이다. 따라서 상기 금형부(20)는 유연화 온도에서도 변형이 되지 않는 세라믹 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 금형부(20)는 구적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 고정 평면부(24)와 최종 형상부(26)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 고정 평면부(24)는 상기 박형 유리기판(G)의 중앙 부분을 상하측에서 지지 고정하며, 평면 형상을 가지는 구성요소이다. 즉, 상기 고정 평면부(24)는 성형 과정에서 상기 박형 유리기판(G)이 움직이지 않도록 고정하면서도, 상기 박형 유리기판(G)의 원래 형상이 평면 형상이 그대로 유지되도록 잡아주는 역할을 한다. 따라서 상기 고정 평면부(24)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상하에 각각 구비되어 상기 박형 유리기판의 상하면을 눌러서 고정하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 최종 형상부(26)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 고정 평면부(24)의 양 측에 각각 구비되며, 상기 박형 유리기판(G)의 최종 변형 형상과 대응되는 형상을 가지는 구성요소이다. 즉, 상기 최종 형상부(26)는 상기 박형 유리기판(G)이 성형될 최종 형상과 대응되는 형상을 가지며, 상기 박막 유기기판(G)이 변형될 틀 역할을 한다. 상기 최종 형상부(26)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 고정 평면부(24)와 직교하는 평면을 가질 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 곡면 형상을 가질 수도 있으며, 다양하게 변화 가능하다.

다음으로 상기 국부 가열부(40)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 금형부(20) 중 상기 박형 유리기판(G)이 변형되는 부분에 인접하게 설치되며, 상기 박형 유리기판(G) 중 변형되는 부위를 유연화 온도로 국부 가열하는 구성요소이다. 즉, 상기 국부 가열부(40)는 상기 예열부(30)와 달리 상기 가열로(10) 내부 전체를 가열하는 것이 아니라, 상기 박형 유리기판(G) 중 변형될 부분만을 국부적으로 집중적으로 가열하는 구성요소이다. 상기 국부 가열부(40)에 의하여 상기 박형 유리기판(G) 중 변형될 부분이 유연화 온도까지 상승하는 것이다. 여기에서 '유연화 온도'라 함은 유리기판이 유연하게 변형될 수 있는 온도이며, 예를 들어 750 ~ 800℃ 정도일 수 있다.

본 실시예에서 상기 국부 가열부(40)는 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 국부 가열 할로겐 램프(42)와 반사부(44)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 국부 가열 할로겐 램프(42)는 상기 최종 형상부(26)의 직상방에 설치되어 상기 박막 유기기판(G)의 변형되는 부분(G1)을 가열한다. 그리고 상기 반사부(44)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 국부 가열 할로겐 램프(42)의 상측에 설치되며, 상기 국부 가열 할로겐 램프(42)에서 방사되는 빛을 반사하여 상기 최종 형상부(26) 방향으로 보내어 에너지 효율을 극대화하는 역할을 한다.

다음으로 상기 변형부(50)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가열로(10) 내에 이동가능하게 설치되며, 상기 박형 유리기판(G) 중 변형되는 부분(G1)이 유연화 온도로 가열된 상태에서 상기 박막 유기 기판 중 변형되는 부분(G1)을 상측 또는 측면에서 가압하여 상기 금형부(20) 형상과 일치하도록 변형시키는 구성요소이다. 즉, 상기 변형부(50)는 상기 금형부(20)와 대응되는 형상을 가지며, 상기 박형 유리기판(G) 중에서 변형되는 부분(G1)을 가압하여 정확한 형상으로 변형되도록 가공하는 구성요소이다.

구체적으로 상기 변형부(50)는 대응 형상부(52)와 구동부(54)로 구성될 수 있다. 상기 대응 형상부(52)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 최종 형상부(26)와 대응되는 형상을 가지는 구성요소이다. 상기 구동부(54)는 상기 대응 형상부(52)와 상기 최종 형상부(26) 사이에 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부분(G1)을 개재한 상태에서 가압하여 변형시키도록 상기 대응 형상부(52)를 구동시키는 구성요소이다. 물로 상기 구동부(54)는 상기 가열로(10) 외부에 설치될 수도 있으며, 모터 등 다양한 구조를 가질 수 있다 ;

이하에서는 이러한 구조를 가지는 박형 유리기판 부분 성형장치(1)를 사용하여 박형 유리기판(G)을 성형하는 과정을 설명한다.

먼저 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 박형 유리기판(G)을 금형부 상에 장착한다. 이때 상기 박형 유리기판은 전체적으로 평면 형상을 가지며, 변형될 부분(G1)이 상기 고정 평면부(21) 외측에 배치되도록 정확한 위치에 장착된다.

그리고 나서 상기 가열로(10) 내부의 온도를, 예열부(30)를 사용하여 공정 분위기 온도까지 가열한다. 이렇게 하여 상기 박형 유리기판(G) 전체적인 온도가 상승한 상태에서 상기 국부 가열부(40)를 작동시켜 상기 박막 유기기판 중 변형될 부분(G1)을 유연화 온도까지 국부 가열한다.

그러면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 박형 유리기판 중 국부 가열된 부분(G1)이 유연화되어 자중에 의하여 일부 하측으로 처지게 된다.

이 상태에서 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 대응 형상부(52)를, 구동부(54)를 이용하여 상기 금형부(20) 방향으로 이동시켜 상기 박형 유리기판(G)을 가압하면 최종적인 형상을 성형되는 것이다.

그 후에 상기 가열로(10) 내부를 서냉시켜 유리의 파손을 방지하면서 공정을 마무리한다.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 유리기판 부분 성형 장치
10 : 가열로 20 : 금형부
30 : 예열부 40 : 국부 가열부
50 : 변형부 G : 박형 유리기판

Claims (5)

1. 내부에 일정한 밀폐 공간을 형성하는 가열로;
   상기 가열로 내부에 설치되며, 상기 가열로 내부의 온도를 공정 분위기 온도로 가열하는 예열부;
   상기 가열로 내부 상하측에 설치되며, 박형 유리기판의 최종 변형 형상을 가지는 금형부;
   상기 금형부 중 상기 박형 유리기판이 변형되는 부분에 인접하게 설치되며, 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부위를 유연화 온도로 국부 가열하는 국부 가열부;
   상기 가열로 내에 이동가능하게 설치되며, 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부분이 유연화 온도로 가열된 상태에서 상기 박막 유기 기판 중 변형되는 부분을 상측 또는 측면에서 가압하여 상기 금형부 형상과 일치하도록 변형시키는 변형부;를 포함하는 박형 유리기판 부분 성형 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 예열부는,
   상기 가열로의 상측에 설치되는 할로겐 램프인 것을 특징으로 하는 박형 유리기판 부분 성형장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 금형부는,
   상기 박형 유리기판의 중앙 부분을 상하측에서 지지 고정하며, 평면 형상을 가지는 고정 평면부;
   상기 고정 평면부의 양 측에 각각 구비되며, 상기 박형 유리기판의 최종 변형 형상과 대응되는 형상을 가지는 최종 형상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 유리기판 부분 성형장치.
4. 제4항에 있어서, 상기 국부 가열부는,
   상기 최종 형상부의 직상방에 설치되는 국부 가열 할로겐 램프;
   상기 국부 가열 할로겐 램프의 상측에 설치되며, 상기 국부 가열 할로겐 램프에서 방사되는 빛을 반사하여 상기 최종 형상부 방향으로 보내는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 유리기판 부분 성형장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 변형부는,
   상기 최종 형상부와 대응되는 형상을 가지는 대응 형상부;
   상기 대응 형상부와 상기 최종 형상부 사이에 상기 박형 유리기판 중 변형되는 부분을 개재한 상태에서 가압하여 변형시키도록 상기 대응 형상부를 구동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 유리기판 부분 성형장치.

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