KR20160046357A

KR20160046357A - 유리 면취 방법

Info

Publication number: KR20160046357A
Application number: KR1020140141614A
Authority: KR
Inventors: 손동진; 김동환; 김종민; 탁광용
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-04-29
Also published as: KR102223005B1; TW201619081A; WO2016064101A1

Abstract

본 발명은 유리 기판의 모서리에 가열 부재를 접촉시켜 상기 모서리를 면취 하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 가열 부재로부터 상기 유리 기판으로 공급되는 열량은 10 내지 200Kcal이고, 상기 가열부재가 유리 기판에 가하는 압력은 300 내지 700kgf/cm²로써 유리 기판의 표면 조도를 낮추고 응력을 고르게 분포시켜 유리 기판의 연신율을 향상 시킬 수 있는 유리 기판의 면취 방법에 관한 것이다.

Description

유리 면취 방법{METHOD OF CHAMFERING OF GLASS}

본 발명은 특정 범위의 열량 및 압력을 가하여 유리 기판을 면취 하는 유리 기판 면취 가공 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 디스플레이이다.

이와 같은 디스플레이용 유리 기판은 크게는 Floating 공법과 Overflow 공법으로 생산될 수 있다. Floating 공법은 용해로에서 흘러내리는 유리물을 밑으로 떨어뜨려 냉각시키면서 유리기판을 만들어내는 방식이며, Overflow 공법은 용해로에서 끓인 유리물을 수평으로 흘려 유리기판을 만드는 공법을 말하는데 Floating 공법은 Overflow 공법에 비해 연마 공정이 추가적으로 필요한 반면 광폭 생산이 가능한 장점이 있어 유리 기판 제조 시 많이 사용되고 있다.

Floating 공법에 의할 경우 용해, 성형, 서냉, 절단, 면취 및 연마 공정을 거친 후 세정 및 건조를 하여 원하는 유리 기판을 만들어 낸다.

이 중 기존의 면취 공정 방식에 의하면 공정 동안 발생한 입자들이 유리박판의 표면의 주된 오염원이 될 수 있어 유리 기판의 제조 공정 마지막에 대규모의 세정과 건조가 요구되고 상기 추가적인 단계들에 의해 제조비용이 증가되는 문제점이 발생한다. 또한, 벨트와 유리박판 사이에 잡힌 입자들과 칩들이 유리박판의 표면을 심각하게 손상시킬 수 있고, 일련의 가공단계를 중단시킬 수 있으며 정선품의 수가 감소되기 때문에 가공율이 나빠지는 결과를 낳을 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허 제2013-0081541호는 유리 기판의 모서리 가공 시 발생하는 분진을 최소화하기 위해 MoSi₂를발열체로 사용하여 유리 모서리를 스트립 형태로 깎아내는 가공방식에 대해 개시하고 있다. 열에 의해 가공하는 방식이므로 유리 표면 상태가 중요한데 가공 전 유리 기판에 존재하던 칩핑(Chipping)들로 인해 불균일한 열분포를 야기하고, 가공 후에는 유리 표면이 직진성을 띄지 않아 응력 집중현상이 발생하므로, 유리의 강도를 저하시키는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2013-0081541호

본 발명은 유리 기판의 표면 조도를 낮출 수 있는 유리 기판의 면취 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 유리 기판의 연신율을 향상시킬 수 있는 유리 기판의 면취 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 유리 기판의 모서리에 가열 부재를 접촉시켜 상기 모서리를 면취 하는 방법으로서, 상기 가열 부재로부터 상기 유리 기판으로 공급되는 열량은 10 내지 200Kcal이고, 상기 가열부재가 유리 기판에 가하는 압력은 300 내지 700kgf/cm²인, 유리 면취 방법.

2. 위 1에 있어서, 상기 유리 기판의 모서리는 열응력에 의해 절취되는, 유리 면취 방법.

3. 위 1에 있어서, 상기 유리 기판의 열전도계수는 0.5 내지 1 Kcal/mh℃인, 유리 면취 방법.

4. 위 1에 있어서, 상기 가열 부재의 온도는 1200 내지 1700℃인, 유리 면취 방법.

5. 위 1에 있어서, 상기 가열 부재의 이동 속도는 0.5 내지 5 m/min인, 유리 면취 방법.

6. 위 1에 있어서, 상기 유리 기판의 면취된 면의 표면 조도(Ra)는 20㎛이하인, 유리 면취 방법.

7. 위 1에 있어서, 상기 유리 기판은 강화 유리 기판인, 유리 면취 방법.

8. 위 7에 있어서, 상기 강화 유리 기판은 비커스 경도가 600 내지 700 kgf/mm²인, 유리 면취 방법.

9. 위 7에 있어서, 상기 강화 유리 기판은 강화층 깊이가 10 내지 200㎛인, 유리 면취 방법.

본 발명은 유리 기판에 특정 범위의 열량 및 압력을 가하여 면취함으로써 유리 기판의 모서리를 매끄럽게 가공하여 표면 조도를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 방법으로 유리 기판을 면취함으로써 응력이 고르게 분포되어 유리 기판의 연신율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 방법으로 면취 가공을 거친 유리 기판의 품질을 개선할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 방법으로 면취 하였을 때 유리 기판의 절단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 비교예 1의 방법으로 면취 하였을 때 유리 기판의 절단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 면취 가공된 절단면의 개략적인 단면도(a)와 정면도(b)이다.
도 4는 본 발명에 따른 면취 방법의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 면취 방법의 다른 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 유리 기판의 모서리에 가열 부재를 접촉시켜 상기 모서리를 면취 하는 방법으로서, 상기 가열 부재로부터 상기 유리 기판으로 공급되는 열량은 10 내지 200Kcal이고, 상기 가열부재가 유리 기판에 가하는 압력은 300 내지 700kgf/cm²인, 유리 면취 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명 한다.

본 발명에 따르면 가열 부재를 유리 기판의 모서리에 접촉시켜 모서리를 면취 하는데, 상기 가열 부재로부터 상기 유리 기판으로 공급되는 열량(Q)은 유리의 열전도율, 발열체의 온도, 유리의 온도, 발열체의 이동 속도 및 발열체가 유리와 접촉한 후 유리 방향으로 발열체가 이동한 거리를 통하여 조절할 수 있으며, 10 내지 200Kcal이다.

공급되는 열량이 10Kcal 미만이면 열응력이 부족하여 상기 가열 부재로 유리 기판을 면취 하는 것이 불가능하고, 200Kcal를 초과하면 열응력이 변형되어 유리가 파손되는 문제점이 있다.

또한, 본 발명의 유리 면취 방법에 따르면 상기 가열 부재가 유리 기판에 특정 범위의 압력을 가하여 유리 기판을 면취 한다.

유리 기판에 다른 공정 조건의 부가 없이 가열 부재만을 접촉하여 면취 하는 경우 종래 유리 기판의 면취 공정에서 문제시 되었던 가공 과정에서의 분진 발생을 방지할 수 있다는 장점은 있으나, 가공 전 유리 기판의 모서리에 존재하는 칩핑(chipping)들이 고온의 가열 부재와 접촉하면서 유리 기판에 불균일한 열 분포를 야기하여 응력 집중 현상이 발생하고 그에 따라 유리의 강도를 저하시키는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 유리 기판에 특정 범위의 압력을 가하면서 가열 부재를 접촉시켜 유리 기판을 면취 하는 방법을 제공함으로써 고온 및 고압에 의해 유리 기판을 일부 녹일 수 있고 그에 따라 모서리에 존재하는 칩핑(chipping)들을 일부 제거하여 상대적으로 균일한 깊이로 열응력을 가할 수 있게 된다. 이에 따라 가공 표면이 매끄러워져 표면 조도(Ra)가 낮아지는데, 이 때 표면 조도 값은 본 발명의 목적에 부합하는 한 특별히 문제되지 않고, 예를 들면 20㎛이하일 수 있으며 그 하한에 특별한 제한은 없다.

표면 조도가 낮아짐에 따라 유리 기판에 응력이 고르게 분포되어 유리 기판의 연신율(강도)이 개선될 수 있고, 본 발명의 목적에 부합하는 한 연신율 값은 특별히 문제되지 않으며, 예를 들면 0.15% 이상 향상될 수 있고 그 상한에 특별한 제한은 없다.

유리 기판에 가하는 압력의 범위는 300 내지 700kgf/cm²이고, 바람직하게는 450 내지 650kgf/cm² 일 수 있다. 압력이300kgf/cm² 미만이면 연신율 향상 정도가 낮아 유리 기판의 강도 개선 효과가 저하되고, 압력이 700kgf/cm²를초과하면 유리 기판에 미세 크랙(crack)이 발생하는 문제가 있다.

본 발명의 유리 면취 방법은 가열 부재를 유리 기판의 모서리에 접촉하여 열응력에 의해 유리 기판의 모서리 부분을 절취함으로써 유리 기판을 면취 할 수 있다. 본 발명의 가열 부재를 유리 기판의 모서리에 접촉시키면, 열전달률이 낮은 유리의 특성 상 발열장치가 접촉된 모서리 부위에 열응력이 발생하여 열원 접촉 부위로부터 소정 깊이까지의 부분이 떨어져 나가게 된다. 따라서, 발열장치가 유리 기판의 모서리를 따라 접촉한 채로 이동하게 되면 유리 기판의 모서리가 면취 가공될 수 있다.

본 발명의 유리 면취 방법에 따라 면취 되는 유리 기판의 열전도계수의 범위는 0.5 내지 1 Kcal/mh℃일 수 있고, 바람직하게는 0.7 내지 0.9 Kcal/mh℃일 수 있다. 유리 기판이 상기 범위의 열전도계수를 갖는 경우에 본 발명이 목적하는 효과를 보다 우수하게 나타내면서 본 발명에 따른 면취 가공이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따라 유리 기판을 면취 가공하는 경우, 가열 부재의 온도는 1200 내지 1700℃일 수 있고, 상기 범위의 온도가 면취 가공에 바람직하며 상기 범위 내에서 온도가 높을수록 가공 속도가 빨라지는 효과가 있다.

본 발명에 따라 유리 기판을 면취 가공하는 경우, 가열 부재의 이동 속도는 0.5 내지 5 m/min일 수 있고, 상기 범위 내에서 열 충격에 의한 크랙의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명에 따라 면취 가공되는 유리 기판의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예로서 통상적인 유리, 강화 유리 등을 들 수 있다. 본 발명의 면취 가공용 발열 장치는 강화 유리에도 적용이 가능하다.

또한, 본 발명의 면취 가공 대상이 강화 유리인 경우, 상기 강화 유리 기판의 경도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로 비커스 경도가 600 내지 700 kgf/mm²일 수 있다. 또한, 상기 강화 유리 기판의 강화층 깊이는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로 10 내지 200㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 면취 방법에 따라 유리 기판을 가공 할 경우, 유리 기판의 표면 조도를 낮출 수 있고 연신율 향상 효과를 현저히 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 면취 방법의 구현 예를 보다 상세하게 설명하면, 유리의 측면의 상부 모서리부와 하부 모서리부가 경사지게 가공할 수 있으며, 도 3에는 면취 가공된 유리의 측면의 개략적인 단면도(a)와 정면도(b)가 도시되어 있다.

도 3과 같이 유리의 측면의 상부 모서리부와 하부 모서리부를 경사지게 가공하는 방법은, 최종적인 형태가 상부 모서리부와 하부 모서리부가 경사지게 된다면 발열체를 접촉시키는 구체적인 순서나 횟수, 경사 각도 등의 상세한 조건에는 특별한 제한이 없다.

보다 구체적인 예를 들면, 본 발명의 일 구현 예로서, 유리의 상부 모서리부와 하부 모서리부에 발열체를 접촉시켜 수행될 수 있다. 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 발열체를 유리의 측면의 상부 모서리부(①)와 하부 모서리부(②)에 접촉시켜 경사면을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현에로서, 유리의 측면의 상부 모서리부와 하부 모서리부에 발열체를 접촉시킨 후 유리의 측면의 평행한 방향으로 발열체를 접촉시켜 수행될 수 있다. 본 구현예는 면취 방법에 의해 제거되는 강화 유리 부분이 많은 경우로서 필요한 경우 채택될 수 있다. 도 5에 본 구현예의 면취 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 도 5를 참고하여 설명하면, 먼저 유리의 측면의 상부 모서리부에 발열체를 접촉시켜 소정 부분(①)까지 경사면을 형성한다. 다음으로 유리의 측면의 상부 모서리부에 발열체를 접촉시켜 소정 부분(②)까지 경사면을 형성한다. 이어서 유리의 측면의 평행한 방향으로 발열체를 접촉시켜 요구되는 부분(③)까지 유리를 제거함으로써 최종 단면 형태를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 구현 예에서 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 발열체에 의한 유리의 측면의 경사면 가공이 완료되면, 필요에 따라 유리의 측면의 표면의 보강 공정을 더 수행할 수 있다. 이러한 보강 공정을 통해 보다 균일한 표면 및 우수한 강도를 갖도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 보강 공정은 폴리싱휠로 유리의 측면을 연마하거나, 불산을 포함하는 식각액으로 유리의 측면을 식각하는 방법을 들 수 있다.

먼저, 폴리싱휠로 연마하는 방법은, 발열체에 의한 경사면 가공이 완료된 후, 회전하는 폴리싱휠을 유리의 측면에 접촉시켜 유리의 측면을 보다 고르게 연마하는 방법이다. 이에 의해 표면에 존재하는 미세 크랙 등을 연마시켜 유리의 측면을 보강하게 된다.

폴리싱휠은 산화세륨과 같은 연마입자로 제조된 휠을 사용할 수 있다. 연마 입자의 크기는 5㎛ 이하인 것이 유리의 측면 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.

폴리싱휠의 회전속도는 특별히 한정되지 않고 유리의 측면이 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 유리의 측면에 도포하여 유리의 측면의 표면 부위를 식각하는 방법이다. 불산을 포함하는 식각액으로 유리의 측면을 식각하게 되면, 유리의 측면이 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 당분야에 알려진 성분들이 더 포함될 수 있다.

불산을 포함하는 식각액으로 유리의 측면을 식각하는 시간은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면 30 초 내지 10 분 사이에서 식각하는 것이 유리의 측면을 과도하게 식각하지 않으면서 강도를 상승시킬 수 있다.

불산을 포함하는 식각액의 온도는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면 20 내지 50℃인 것이 바람직하다. 온도가 20℃보다 낮을 경우 공정시간이 길어지고 식각이 불충분하게 진행될 수 있으며, 온도가 50℃보다 높을 경우 공정시간은 짧아지나 식각이 불균일하게 진행될 수 있다.

불산을 포함하는 식각액은, 유리의 측면에 분사되거나 유리의 측면을 상기 식각액에 침지시키는 등 당분야에 공지된 방식으로 유리의 측면에 도포될 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.

실시예 및 비교예

유리 기판에 하기 표 1과 같은 공정 조건으로 가열 부재를 접촉시켜 면취 공정을 실시하였다. 공정 시 주변 온도는 23.5℃이고, 습도(RH)는 17%였다.

유리 기판은 Corning 사의 고릴라 글래스를 이용하였으며 그 물성은 하기 표 2와 같다.

구분	열량 (Kcal)	압력(kgf/cm²)	가열 부재 온도 (℃)	이동속도 (m/min)
실시예 1	150	600	1450	1.6
실시예 2	150	400	1450	1.6
실시예 3	150	690	1450	1.6
실시예 4	110	600	1150	1.6
실시예 5	190	600	1750	1.6
비교예 1	150	200	1450	1.6
비교예 2	150	800	1450	1.6
비교예 3	250	600	1450	1.4
비교예 4	5	600	1450	4.0

구분		값	단위
인장응력	크랙(crack)이 없는 경우	2	Gpa
인장응력	크랙(crack)이 있는 경우	50	Mpa
열전도계수		0.86	Kcal/mh℃
강화층의 깊이(DOL)		40	㎛

실험예

1. 표면 조도 측정

실시예 및 비교예에 따른 면취 가공 후 가공 표면 조도(Ra)를 측정하여 마모 정도를 알아보았다. 표면 조도 측정 시 3D 현미경을 사용하였고, 그 결과는 하기 표 3과 같다.

2. 연신율 측정

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 산출하였으며 그 결과는 하기 표 3과 같다.

[수학식 1]

연신율(%)= (6Tδ)/s²

(식 중, T는 윈도우 기판의 두께(mm), δ는 크로스헤드 변위(mm), s는 지지 스팬 사이의 거리(mm)임).

구분	표면 조도 (㎛)	연신율
실시예 1	5 이하	0.745
실시예 2	15	0.624
실시예 3	5 이하	0.723
실시예 4	5 이하	0.641
실시예 5	5 이하	0.681
비교예 1	25	0.571
비교예 2	5 이하	파손
비교예 3	5 이하	파손
비교예 4	5 이하	유리 손상(파손)

상기 표 3을 참조하면, 실시예들에 따라 면취된 유리 기판들이 비교예 1의 방법으로 면취된 경우에 비해 대체적으로 표면 조도가 낮음을 알 수 있었다.

또한, 실시예들에 따라 면취된 경우가 비교예들에 따라 면취된 유리 기판들에 비해 연신율이 높음을 확인할 수 있었다.

Claims

유리 기판의 모서리에 가열 부재를 접촉시켜 상기 모서리를 면취 하는 방법으로서, 상기 가열 부재로부터 상기 유리 기판으로 공급되는 열량은 10 내지 200Kcal이고, 상기 가열부재가 유리 기판에 가하는 압력은 300 내지 700kgf/cm²인, 유리 면취 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 유리 기판의 모서리는 열응력에 의해 절취되는, 유리 면취 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 유리 기판의 열전도계수는 0.5 내지 1 Kcal/mh℃인, 유리 면취 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 가열 부재의 온도는 1200 내지 1700 ℃인, 유리 면취 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 가열 부재의 이동 속도는 0.5 내지 5 m/min인, 유리 면취 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 유리 기판의 면취된 면의 표면 조도(Ra)는 20㎛이하인, 유리 면취 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 유리 기판은 강화 유리 기판인, 유리 면취 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 강화 유리 기판은 비커스 경도가 600 내지 700 kgf/mm²인, 유리 면취 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 강화 유리 기판은 강화층 깊이가 10 내지 200㎛인, 유리 면취 방법.