KR20190019593A - 진공 유리 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 유리의 외곽을 따라 형성되는 그라스프릿을 이용하여 진공이 유지되도록 씰링하는 방법으로 마이크로웨이브를 이용하여 공정을 진행함으로써 선택적 가열방식에 의해 공정이 진행되므로 공정이 간단하고 작업 생산성이 좋아 양산이 가능한 진공유리 제조방법에 관한 것이다.
또한 진공유리 내부의 진공을 10mTorr 이하로 진공 형성 후 배기홀이 형성된 기판과 씰링제를 이용하여 씰링하는 것을 포함한다
또한 그라스프릿 외측에 부틸과 같은 2차 접착제를 도포 후 알루미늄, 실리콘, 플라스틱과 같은 외측 보호 장치를 형성하여 진공유리 외측을 보호하는 것을 포함한다

Description

진공 유리 제조방법 {THE APPARATUS FOR MANUFACTURING A VACUUM GLASS AND THE METHOD THEREFOR }

본 발명은 진공유리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 유리 내부 공간에 존재하는 잔류 가스를 제거할 수 있으며, 금속 메쉬를 포함한 그라스프릿을 기판 외측에 도포한 후 1차 소정한 후 마이크로웨이브를 이용하여 그라스프릿을 녹여 씰링을 진행하는 진공 유리에 관한 것이다. 또한 배기홀 씰링캡도 기판외측과 같은 방법을 이용하여 씰링을 진행하는 진공유리에 관한 것이다.

최근 신축하는 아파트, 주상복합, 사무용 빌딩 등 크고 작은 건축물은 그 외

관을 미려하게 하기 위하여 외벽 또는 창을 유리로 마감처리하는 경향이 있다. 이

처럼 유리는 건축물에 있어서, 건물의 외형을 아름답고 다양하게 하지만, 단열율이

떨어지기 때문에 콘크리트 벽에 비하여 에너지 소모를 증가시키는 문제점이 있다.

특히, 건물 에너지 손실의 약 40%가 창을 통해 이루어지므로 이를 막기 위한 여러

가지 기술 개발이 이루어지고 있다.

이러한 에너지 손실 방지를 위한 기술로는 단겹의 유리를 복겹 또는 복층으

로 제조하는 기술이 있다. 복겹 유리라 함은 판유리와 판유리 사이에 인장력이 큰

필름을 넣고 압착시키거나 판유리와 판유리 사이에 건조한 공기층을 형성한 것을

말한다. 이러한 복겹 유리는 인장력이 증가할 뿐만아니라 내부 공기층에 의하여 단열효과가 대폭 증가하여 에너지 손실을 방지할 수 있다.

특히 상기 복겹 유리에서 유리 사이 공간에 기체를 제거하여 진공 상태로 만

든 것을 진공 유리라 하며, 상기 진공 유리는 유리 사이의 진공층에 의하여 단열효

과가 극대화되는 장점이 있다. 구체적으로 이러한 진공 유리는, 유리 사이에 간격을 유지하기 위하여 다수개의 필러가 이격되어

배치되고, 유리층 내부의 진공을 유지하기 위하여 가장자리에 씰링재가 구비되어

내부를 밀봉하는 구조를 가진다.

전술한 바와 같이 이러한 진공 유리는 단열성능이 가장 우수하여 에너지 손

실을 방지할 수 있지만, 그 제조가 어려워 단가가 높은 문제점이 있다. 즉, 두장의

유리를 스페이서와 씰링재를 형성한 상태에서 붙이고 유리 사이의 공간에 배기 튜

브를 통해 내측 공기를 배기하여 제조하는 과정에서 접착제를 동일 재질의 그라스프릿을 사용하는데 이때 공정온도가 400도 이상으로 높아 유리기판의 휨 현상으로 인하여 씰링이 어렵고 불량률이 높아 제조 단가를 낮출 수 없는 문제점이 있는 것이다.

또한 진공 챔버 내에서 진공 유리를 제조하는 방법이 제시되어 있지만, 진공

유리 제조를 위하여 상하 양측 유리 기판을 각각 진공 챔버 내부의 척에 장착하여

야 하는데, 이 과정이 매우 어렵고 시간이 오래 걸리며 투자비용이 많이 들어가는 문제점이 있다. 따라서 진공 유리를 제조하면서도 불량률이 낮고 공정온도가 낮으며 제조 공정이 용이한 새로운 공정의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기판사이를 진공 상태로 유지하기 위해

기판에 금속 메쉬를 포함한 그라스프릿을 도포하여 유리의 외곽 부분에 씰링을 진행하는 것을 특징으로 하며 동일 재질의 유리로 씰링이 진행되므로 씰링이 견고하고 플렉서블 실링제로 씰링하였을 때 발생하는 문제점인 씰링제가 압력 차이에 의하여 기판내부로 빨려 들어가거나 압력에 의한 스트레스 발생으로 씰링이 파괴되는 것을 방지하기 위한 것을 특징으로 한다.

또한 진공유리에 진공 형성방법에 있어서 배기홀을 막을 수 있는 Cap과 진공유리 외측을 따라 형성된 씰링 부위 외측으로 부틸과 같은 탄성부재를 접착제로 사용하여 외측을 따라 보호 프레임을 형성하여 유리가 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한 진공유리의 하부에 위치한 유리의 상부면과 , 상부에 위치한 하부면의 간격을 0.5mm이상 10mm 이하로 이격시켜 게터가 진공유리 내부에 들어갈 수 있는 공간을 확보 하며 진공유리 내부에 형성되는 진공 유리 내측의 부피가 커져 외부 압력에 의한 스트레스 형성 및 파손의 위험을 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

진공유리 내부에 진공 형성 후 레이저 또는 마이크로웨이브를 이용하여 250도 이상으로 온도를 올려 게터를 활성화 시켜 진공유리 내부에 잔류하는 잔류가스를 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 진공유리는 외곽을 씰링하는 그라스프릿의 폭은 1mm이상 15mm 이하로 도포하고 높이는 0.5mm 이상 10mm 이하 인 것이 바람직하다. 또한 그라스프릿과 같이 장착되는 금속 메쉬는 그라스프릿의 폭보다 넓지 않게 장착하는것이 바람직하다.

그라스프릿의 폭이 너무 좁으면 진공유리 형성 후 상판 유리와 하판유리의 온도차이에 의한 열팽창에 의하여 씰링이 파괴되는 수가 있어 충분한 접착면을 유지하여야 하고 그라스플릿의 높이는 진공유리 간격을 유지하는 지지대 역할을 하므로 게터가 들어갈 수 있는 공간을 확보하면서 진공유리 안쪽의 부피가 너무 크지 않게 제조되는 것이 바람직하다.

도포된 그라스프릿은 대기압 상태에서 마이크로웨이브를 이용하여 금속 메쉬의 온도를 그라스프릿이 녹는점 이상으로 가열시켜 그라스프릿을 녹인 후 상판과 하판의 외곽을 접착시킨다.

진공유리는 내부에 진공이 형성되어 있어 진공유리 표면에 응력이 형성되어 있는 상태이므로 외부 충격에 의해서 쉽게 파괴되는 단점이 있다. 특히 진공유리 형성 시 강도를 높이기 위하여 강화유리를 사용하며 진공유리의 코너부분과 외측부분에 충격을 받으면 쉽게 파괴되므로 진공유리 제조 후 외측을 따라 보호프레임을 형성하는 것이 바람직하다. 보호프레임을 진공유리 외측을 따라 접착 시킬 때에는 부틸, 실리콘과 같은 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

진공유리 형성 시 사용하는 상판 또는 하판에 배기홀을 만들고 상판과 하판의 외곽을 따라 형성 된 그라스프릿을 녹여 씰링 후 배기홀을 통하여 진공을 형성 후 씰링캡을 이용하여 씰링할 때 배기홀 주변을 따라 그라스프릿을 형성하거나 씰링캡은 주변을 따라 형성한 후 진공펌프를 이용하여 진공을 형성한 후 씰링캡과 배기홀이 형성된 유리를 맞닿게 한 후 하여 마이크로웨이브를 이용하여 그라스프릿을 녹여서 씰링을 진행하는 것이 바람직하다. 이때 유리 기판 상에서 유리의 온도 차이가 250도 이상 차이가 나면 유리가 깨지는 문제가 발생 되므로 할로겐램프, 히터를 이용하여 유리 기판의 온도를 250도 이상으로 상승 시킨 후 씰링 작업을 진행하는것이 바람직하다.

본 발명의 진공유리는 상판 또는 하판유리에 기판을 지지하는 필러와 유리 외곽에 금속 메쉬를 포함한 그라스프릿을 도포하여 마이크로웨이브로 녹여 상판, 하판 유리를 접착한 후 배기홀을 통하여 진공을 형성하여 진공유리를 제조할 수 있다.

일반적인 진공유리 제조 시 사용되는 퍼니스를 이용하여 그라스프릿을 녹이는 과 같은 씰링제는 400도씨 이상의 고온에서 공정이 진행되므로 기판의 휨 또는 그라스프릿의 용융 시 흐르는 성질 등으로 인하여 접착이 어려운 단점이 있다. 또한 씰링이 잘못되어 수리를 하여할 경우 전체 공정을 처음부터 다시 해야 하는 어려움이 있다.

하지만 본 공정은 대기압에서 이루어지므로 작업이 쉽고 제품의 제작원가를 줄일 수 있으며 불량률을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한 마이크로웨이브를 사용하면 금속 메쉬만 온도가 상승하는 선택적 가열이 가능하여 고온공정에 따른 부작용을 최소화 할 수 있으며 진공유리 외곽의 스트레스를 분산시킬 수 있고 보다 견고하게 씰링을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공유리의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기홀을 통하여 진공유리를 제조하는 진공 유닛의 평면도를 도시하는 도면이다.
도3은 진공유리 패널의 제조과정을 마친 후의 진공유리 구조를 도시하는 도면이다
도4는 진공유리 제조방법에 대한 순서를 도시한 것이다

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게

설명한다.

본 실시예에 따른 진공유리는 도 1에 도시된 바와 같이,

상판유리(101), 하판유리(102), 게터(103), 그라스프릿(104), 2차실링제(105), 메탈메?(106), 배기홀(107), 필러(108)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 상판유리(101), 하판유리(102)는 본 실시예에 따른 진공 유리를 이루는 구성요소로서, 2장 또는 그 이상으로 구성될 수 있으며, 각각 겹치는 위치에서 평판 유리 사이의 공간에 존재하는 기체가 제거된 상태에서 접합된다.

이때 기체를 제거하는 방법은 다양한 방법이 이용될 수 있다.

상판유리, 하판유리에서 메탈메쉬(106)에 그라스프릿(104)을 도포하여 유리 외곽을 따라 설치하고 소성과정을 거쳐 상판유리(101)와 하판유리(102)를 접착시킨다. 이후 온도차에 의한 유리파손을 방지하기 위하여 히터를 이용하여 상판유리, 하판유리의 온도를 300도 이상 올려 준 후 마이크로웨이브를 이용하여 메탈 메쉬를 가열하여 최종 접합을 완료한다. 마이크로웨이브는 메탈메쉬에 선택적으로 열이 가해져 도포된 그라스프릿(104)를 녹여 최종 실링이 이루어 지게 한다. 메탈메쉬를 포함하는 외곽 실링의 두께는 0.5 mm와 10mm 사이인 것이 바람직하다.

다음으로 상기 필러(108)는 2장의 평판 유리(101,102) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 구성요소이다. 전술한 바와 같이, 상기 평판 유리 사이의 공간 내에 존재하는 기체를 제거하면 평판 유리 사이의 압력이 외부 압력보다 낮아진다. 따라서 평판유리는 외부에서 내부방향으로 압력을 받게 되고, 내측으로 휘게 된다. 상기 필러(108)는 상기 평판 유리의 전면에 걸쳐서 고르게 분포되어 접합되어 있는 유리 사이의 간격을 유지하여 유리의 파손 및 변형을 방지한다.

필러(108)는 배기홀(107)을 통하여 배기가 진행되기 전에 상판유리(101) 또는 하판유리(102)에 미리 부착되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 게터(103)는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 내부의 빈 공간에 배치되며, 상호 접합 공간 내부의 잔류가스를 흡수하여 제거하는 구성요소이다. 즉, 상기 게터가 제조 과정에서 제거된 유리 사이의 내부 공간에 남아 있거나 유리 일면에서 배출되는 잔류 가스 등을 흡입하여 제거하는 것이다.

진공유리 내부의 압력이 10m Torr 이하로 형성된 후, 마이크로웨이브, 레이저, 히터등의 열원을 사용하여 250도 이상으로 온도를 올려 활성화 하여 잔류가스를 제거사기 위하여 사용되는 구성요소이다.

다음으로 본 실시예에 따른 진공 유리에는 , 상기 진공 유리의 외곽부위를 따라 접합되어 있는 2장의 평판 유리(101,102) 사이의 간격을 일정하게 유지하면서 접착하는 구성요소인 메탈메쉬 (106)을 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 메탈메쉬를 포함하는 엣지씰링은 상기 진공 유리의 간격 조절을 용이하게 할 뿐만아니라, 진공 유리 외곽의 응력을 분산시켜 주는 역할을 한다. 본 실시예에서 상기 메탈메쉬알루미늄(Al), 스테인레스스틸, 구리 등으로 구성되는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 그라스프릿(103)은 상기 진공 유리의 말단면을 보호하고, 외부로부터 수분과 공기의 유입을 방지하기 위한 구성요소이다.

다음으로 2차 씰링제(105)는 1차 씰링제가 오랫동안 접착력을 유지할 수 있도록 외부환경의 변화를 줄여주기 위한 구성요소이다. 2차 씰링제는 그라스프릿, 에폭시, UV 접착제, EVA 중 하나를 포함하는 진공유리 씰링용 조성물인 것을 특징으로 한다.

수분, 가스, 먼지등의 외부환경에 따른 요소들에 의하여 1차 접착제가 파괴되는 것을 방지하기 위하여 부틸, 실리콘, 치오콜을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다음으로 배기홀(107)은 진공유리를 접착 후 진공유리 내부에 진공을 형성하기 위하여 배기위한 홀이다.

본 실시예에 따른 진공유리는 도 2에 도시된 바와 같이,

진공유리의 진공형성을 위해 구비되는 진공유닛을 도시하는 도면이다

진공 형성을 위한 진공펌프(201), 펌핑라인의 진공도를 확인할 수 있는 진공 게이지(202), 배기관을 열고 닫을 수 있는 진공밸브(203), 진공유리와 진공밸브 사이의 진공을 확인할 수 있는 진공게이지(204), 유리기판과 진공유닛을 진공형성 시 Outer 오링(210)에 의해 진공형성이 가능하도록 구성된 플랜지(206), 진공 형성 후 진공유닛에 외부 기체를 유입시켜 압력을 상승할 수 있게 하는 Vent Valve(208), 진공 형성 후 Cap(205)을 이동시킬 수 있게 구비된 밸로우즈(207), 밸로우즈 상단에 장착되어 Cap에 압력을 가할 수 있게 구비된 것을 특징으로 하는 Cap 푸시(211)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

배기홀을 통해 진공유리 내부의 진공을 10mTorr 이하로 형성 후 , 진공상태에서

수축튜브(207)을 하향방향으로 수축하게 만들어 Cap(205)을 하향방향으로 이동시켜 씰링제(209)에 압력을 가한 상태에서 진공밸브(203)을 닫은 후 , Vent Valve(208)를 개방하여 진공유닛의 압력을 대기압까지 상승시킨 후 Cap 푸시(211)을 제거하면 압력차에 의하여 Cap(205)은 진공유리 안쪽방향으로 밀려들어가려는 성질이 있고 이때 Cap 하단면과 상판 진공유리의 상단면 사이에 존재하는 씰링제(209)에 의하여 진공이 형성되는 것이다.

이때 Vent Valve(208)를 개방하기 전에 진공밸브(203)은 닫는 것이 바람직하다.

도3는 최종 완성된 진공유리의 구조를 도시한 것이다.

진공유리 완성 후 외부에서 마이크로웨이브, 레이저, 히터 중 하나이상을 포함하는 에너지원을 사용하여 게터의 온도를 250도 이상 상승시켜 활성화 시켜주는 단계를 포함한다. 이때 게터는 두께를 ?게 하기 위하여 금속 박막에 게터 파우더를 흡착시켜 배기 공정이 끝난 후 마이크로웨이브를 이용하여 300도 이상 금속 박막의 온도를 올려 활성화 시키는 것이 바람직하다.

도4는 진공유리 패널의 제조방법에 대한 순서를 도시한 것이다

상부 판유리와 하부 판유리를 마련하고, 상기 상부 판유리, 하부 판유리의 가장자리를 따라 금속메쉬를 장착하는 단계 ; 금속 메쉬 상부에 액상형 그라스 프릿을 도포하는 단계 ; 상기 진공유리 패널을 열을 이용하여 1차 소성하는 단계, 상부 및 하부 판유리를 합착하는 단계; 상부 및 하부 판유리를 가압한 상태에서 마이크로웨이브를 조사하여 합착하는 단계; 배기부로 상부 및 하부판유리 사이의 공기를 배기하는 단계; 상기 진공유리 패널을 씰링재를 사용하여 상기 배기부를 밀봉하는 단계;를 포함하는 진공유리 패널 제조방법을 제공한다

101: 상판유리 102 : 하판유리
103: 게터 104 : 그라스프릿
105 : 2차실링제 106 : 메탈메쉬
107: 배기홀 108 : 필러
201: 진공펌프 202 : 진공게이지
203: 진공밸브 204 : 진공게이지
205 : Cap 206 : 플랜지
207: 벨로우즈 208 : Vent Valve
209 : 씰링제 210 : Outer 오링
211 : Cap 푸시

Claims (6)

1. 적어도 2개 이상의 평판 유리를 상호 접합하여 공간이 진공으로 형성되도록 상기 평판 유리의 가장자리를 씰링제를 형성 한 후 접합하여 이루어지는 진공 유리에 있어서,
   적어도 1개 이상의 배기홀을 가지는 2개 이상의 평판유리의 상호접합 공간이 진공이 형성되도록 하는 평판유리,
   진공유리의 외곽을 씰링 할 수 있게 유리 일면의 외곽을 따라 장착된 금속메쉬에 액상형으로 제조된 그라스프릿을 마이크로웨이브로로 녹여 씰링하는 유리재질의 엣지씰링,
   진공유리 내부에 장착되어 두 기판 사이의 잔류 기체를 흡착할 수 있는 게터,
   두 기판을 지지할 수 있는 필러,
   배기홀을 씰링할 수 있는 Cap,
   Cap을 씰링할 수 있는 씰링제
   진공유리의 엣지실링 외측을 따라 도포된 2차 실링제
   ;를 포함하는 진공유리.
2. 제 1항에 있어서, 진공을 10E-3 Torr 이하로 형성 후 Cap 푸시를 하향방향으로 내려 Cap이 씰링제에 맞닿게 한 후 하향방향으로 압력을 가한 상태에서 Vent vlave를 열어 Cap 을 이용하여 씰링이 이루어지게 하는 것을 특징으로하는 진공유리 제조방법
3. 청구항 1에서 메탈메쉬의 재료는 철,, 알루미늄, 스테인레스스틸 중 하나이상을 포함하는 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 진공유리
4. 제 1항에 있어서, 게터는 금속 박막에 파우더 형태로 흡착하여 기판 내부에 장착한 후 Cap을 이용하여 씰링 후 마이크로웨이브, 또는 레이저를 이용하여 250도 이상 게터의 온도를 올려 진공유리 내측에 위치한 게터를 활성화 하는 것을 특징으로하는 진공유리 제조방법
5. 제 1항에 있어서, 외곽부분 씰링이 완료된 후 에폭시, 실리콘, 부틸 중 하나 이상을 포함하는 재료를 이용하여 씰링 외측 부분을 2차 씰링을 진행하는 것을 특징으로 하는 진공유리
6. 상부 판유리와 하부 판유리를 마련하고, 상기 상부 판유리, 하부 판유리의 가장자리를 따라 금속메쉬를 장착하는 단계 ; 금속 메쉬 상부에 액상형 그라스 프릿을 도포하는 단계 ; 상기 진공유리 패널을 열을 이용하여 1차 소성하는 단계; 상부 및 하부 판유리를 합착하는 단계; 상부 및 하부 판유리를 가압한 상태에서 마이크로웨이브를 조사하여 합착하는 단계; 배기부로 상부 및 하부판유리 사이의 공기를 배기하는 단계; 상기 진공유리 패널을 씰링재를 사용하여 상기 배기부를 밀봉하는 단계;를 포함하는 진공유리 패널 제조방법

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