WO2012081766A1 - 진공 유리 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2012081766A1
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glass plate
glass
torch
edges
spacers
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전의식
문상인
김정배
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(주)알가
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Definitions

  • the present invention relates to a vacuum glass panel, and more particularly, to a plurality of spacers disposed between two sheets of glass to support external forces, and an edge sealing technique of integrally joining edges of two glass plates spaced apart from each other. It is about.
  • the vacuum glass panel has a structure in which a vacuum space is formed between two glass plates, and is attracting attention as a window material of the future due to its excellent thermal insulation performance.
  • Vacuum glass panels are subject to complex mechanical stresses such as atmospheric pressure, temperature differences between inside and outside, and wind.
  • the arrangement of the support i.e., the spacer, is essential.
  • the spacer itself must have a high compressive strength to effectively support the pressure at which atmospheric pressure is pressed and must be firmly fixed in the designated position.
  • a conventional spacer forming method there is a method of partially applying a glass bond liquid onto a glass plate, dispersing the spacer, and fixing the spacer at the glass bond liquid application position.
  • missing or misaligned spacers frequently occur, which may lead to product defects.
  • the stress applied to the glass plate is drastically changed depending on the arrangement form and spacing of the spacers. If the spacer fails to uniformly support the external pressure throughout the vacuum glass panel, cracks may occur due to the stress of the glass plate itself due to pressure drop. In addition, tensile stress occurs near the spacers in the outer surface of the glass plate, and self-destruction occurs when the tensile stress exceeds the maximum allowable tensile stress.
  • the edges of the two glass plates are integrally joined by a sealing material, and after the inner space is exhausted through the exhaust hole formed in one glass plate, the cap member seals the exhaust hole to maintain a vacuum state.
  • the seal consists of a conventional glass frit, which is disposed between two glass plates and then heated to a temperature of approximately 400 ° C. or higher in the atmosphere. The sealing material is then melted and integrally bonded to the two glass plates.
  • this high temperature sealing method may cause deformation or discoloration of the glass plate.
  • the metal coating film is oxidized and discolored, and as a result, the radiation shielding function may be lost.
  • a low temperature sealing method in which a low melting point sealant including indium is used to melt the sealant at a temperature of approximately 200 ° C.
  • a low melting point sealant including indium is used to melt the sealant at a temperature of approximately 200 ° C.
  • the sealing material is expensive, the manufacturing cost of the vacuum glass panel increases, degassing phenomenon occurs from the sealing material after exhausting, and the vacuum degree of the vacuum glass panel is lowered.
  • the present invention is to provide a vacuum glass panel by increasing the compressive strength of the spacer to improve the bearing capacity of the spacer, and in consideration of the stress distribution applied to the glass plate, the shape characteristics of the spacer, the arrangement form and the spacing of the spacer is optimized.
  • the present invention seeks to provide a method of manufacturing a vacuum glass panel that can easily arrange a spacer on a large area glass plate and can firmly fix the spacer without missing or misalignment at a designated position.
  • the present invention is to solve the problem of deformation or discoloration of the glass plate according to the use of the sealing material, and to provide a vacuum glass panel and a method of manufacturing the same that can prevent a decrease in the degree of vacuum due to degassing of the sealing material.
  • the present invention seeks to provide a vacuum glass panel and a method for manufacturing the same, which simplifies the manufacturing process, reduces the manufacturing cost, and is advantageous for large size.
  • a vacuum glass panel includes a first glass plate, a second glass plate having an edge contacted with the first glass plate, and disposed to face the first glass plate with a vacuum space therebetween, the first glass plate, and the second glass plate. And a plurality of spacers disposed between the glass plates to space the first glass plate and the second glass plate apart from each other.
  • the plurality of spacers are formed of glass including alumina (Al 2 O 3 ) particles and silica particles (SiO 2 ).
  • the content of alumina (Al 2 O 3 ) particles may be higher than the content of silica (SiO 2 ) particles.
  • the plurality of spacers may further include titanium dioxide (TiO 2 ) particles.
  • the content of alumina (Al 2 O 3 ) particles may be higher than the content of silica (SiO 2 ) particles, and the content of silica (SiO 2 ) particles may be higher than that of titanium dioxide (TiO 2 ) particles.
  • the alumina (Al 2 O 3 ) particles may have a size of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the plurality of spacers may be directly bonded to any one of the first glass plate and the second glass plate, and may be formed in any one of a cylinder and a polyhedral pillar.
  • the plurality of spacers may have a height of 50 ⁇ m to 1,000 ⁇ m and an average diameter of 100 ⁇ m to 1,000 ⁇ m.
  • the plurality of spacers may be arranged in any one form selected from the group consisting of rectangles, rhombuses, squares, and hexagons.
  • the plurality of spacers may be arranged in a square shape.
  • the first glass plate and the second glass plate have the same thickness, and the first glass plate, the second glass plate, and the plurality of spacers may satisfy the following conditions.
  • t is the thickness (mm) of a 1st glass plate
  • D represents the distance (mm) between some spacer.
  • a method of manufacturing a vacuum glass panel includes preparing a spacer paste, and screen-printing and drying the paste on one of the first and second glass plates to form a plurality of spacers. And laminating a first glass plate and a second glass plate with a plurality of spacers interposed therebetween, and bonding the edges of the first glass plate and the second glass plate and exhausting and sealing the inner space to form a vacuum space. .
  • the paste may include at least one of water glass and silica sol, alumina (Al 2 O 3 ) powder, silica (SiO 2 ) powder, and a glidant.
  • the paste further contains titanium dioxide (TiO 2 ) powder, the content of alumina (Al 2 O 3 ) powder in the paste is higher than the content of silica (SiO 2 ) powder, the content of silica (SiO 2 ) powder is titanium dioxide It may be more than the content of (TiO 2 ) powder.
  • the paste may include 40 wt% to 50 wt% of at least one compound selected from the group consisting of water glass and silica sol, 20 wt% to 30 wt% of alumina (Al 2 O 3 ) powder, and 15 wt% to 20 wt% of silica (SiO 2 ) powder. , And 5 wt% to 10 wt% of a fluidizing agent.
  • the paste may have a viscosity of 2,000 cps to 20,000 cps.
  • At least two torch portions are disposed outside the edges of the first glass plate and the second glass plate, and the edges of the first glass plate and the second glass plate are melted using the heat of the torch portions. Can be joined together.
  • the at least two torch portions may be positioned opposite to each other with the first glass plate and the second glass plate therebetween, and may move in opposite directions with respect to each other.
  • the first glass plate and the second glass plate are formed of a square plate having a pair of first edges and a pair of second edges facing each other, and the first torch portion and the second torch portion are respectively outside the pair of first edges.
  • the first torch portion and the second torch portion may be moved in opposite directions to join the pair of first edges.
  • the starting position of the first torch portion may be outside one corner of the first edge, and the starting position of the second torch portion may be outside the opposite edge of the first edge.
  • the first torch portion and the second torch portion may each move outward of the pair of second edges and move in opposite directions relative to each other to bond the pair of second edges.
  • the starting position of the first torch portion relative to the pair of second edges may be outside one corner of the second edge, and the starting position of the second torch portion may be outside the opposite edge of the second edge.
  • the third torch portion and the fourth torch portion are located outside the pair of second edges, respectively, and the third torch portion and the fourth torch portion in opposite directions at the same time as the movement of the first torch portion and the second torch portion. It can be moved to join a pair of first edges and a pair of second edges simultaneously.
  • the starting position of the third torch portion may be outside one corner of the second edge, and the starting position of the fourth torch portion may be outside the opposite edge of the second edge.
  • the first torch portion, the second torch portion, the third torch portion, and the fourth torch portion may simultaneously move along either of the clockwise and counterclockwise directions.
  • the at least two torch portions may be installed to be inclined such that ends facing the first glass plate and the second glass plate face up or down.
  • the vacuum glass panel according to another embodiment of the present invention is manufactured by the above-described method, wherein the edges of the first glass plate and the second glass plate are integrally bonded to each other and are convex toward the outside.
  • the convex portions may satisfy at least one of the following two conditions.
  • t1 is the thickness of the flat portion
  • d is the distance between the first glass plate and the second glass plate measured at the flat portion
  • R is the curvature of the outer surface of the convex portion
  • t2 is the thickness of the central portion of the convex portion measured along the plane direction of the flat portion. to be.
  • the first glass plate and the second glass plate may be formed of any one of plate glass, tempered glass, and Low-E glass.
  • the spacers can be easily placed on a large area glass plate, and the spacers can be firmly fixed without missing or misalignment at a designated position.
  • the problem of deformation or discoloration of the glass plate due to the use of the sealing material can be solved, and a decrease in the degree of vacuum due to degassing of the sealing material can be prevented.
  • the manufacturing process of the vacuum glass panel can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a partial cutaway perspective view of a vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vacuum glass panel shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating a first glass plate and a spacer in the vacuum glass panel illustrated in FIG. 1.
  • 4A to 4E are schematic views showing various arrangements of spacers.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an expanded state of a pentagonal pattern of the spacer illustrated in FIG. 4D.
  • FIG. 6 is a flow chart showing step by step the manufacturing process of the vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view illustrating a second step in the manufacturing process of the vacuum glass panel illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a third step in the manufacturing process of the vacuum glass panel shown in FIG. 6.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a fourth step in the manufacturing process of the vacuum glass panel shown in FIG. 6.
  • FIG 10 is a graph showing a strain-stress curve of a spacer according to the present embodiment including alumina particles and silica particles.
  • FIG. 11 is a graph showing a strain-stress curve of a spacer according to a comparative example including no alumina particles and silica particles.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a first modification of the fourth step in the manufacturing process of the vacuum glass panel shown in FIG. 6.
  • FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an electric furnace, a torch part, and a transfer device used in the fourth step illustrated in FIG. 12.
  • 16A and 16B are plan views illustrating a second modification example of the fourth step in the manufacturing process of the vacuum glass panel illustrated in FIG. 6.
  • 17 is a partially enlarged cross-sectional view of a vacuum glass panel manufactured by the method of the first and second modifications.
  • FIG. 18 is a photograph showing a cross section of a vacuum glass panel.
  • FIG. 1 is a partial cutaway perspective view of a vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the vacuum glass panel shown in FIG.
  • the vacuum glass panel 10 includes a first glass plate 11, a second glass plate 12 disposed to face the first glass plate 11, a first glass plate 11, and a first glass plate 11. It comprises a plurality of spacers 13 disposed between two glass plates 12. The edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 abut each other to seal the space between the two glass plates 11 and 12.
  • the first glass plate 11 and the second glass plate 12 may be formed of any one of plate glass, tempered glass, and low-emissive glass.
  • the plurality of spacers 13 have the same shape and size as each other and are regularly arranged at a constant distance from each other.
  • the spacer 13 is disposed between the first glass plate 11 and the second glass plate 12 to space the two glass plates 11 and 12 from each other.
  • the 1st glass plate 11 and the 2nd glass plate 12 are not limited to a specific kind of glass.
  • Edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 may be bonded to each other by torch heating. That is, when the edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 laminated with the spacers 13 interposed therein are heated by a torch, the edges of the two glass plates 11 and 12 are melted and then bonded together while being hardened.
  • An exhaust hole 14 is formed in any one of the first glass plate 11 and the second glass plate 12, and the cap member 15 is fixed to the glass plate to seal the exhaust hole 14.
  • the exhaust hole 14 is connected to an exhaust device (not shown) in the manufacturing process and used to exhaust the internal space of the vacuum glass panel 10. Therefore, the inner space in which the plurality of spacers 13 are positioned becomes the vacuum space 16, and the vacuum glass panel 10 has a high heat insulating performance by the vacuum space 16.
  • the spacer 13 includes a basic glass component, alumina (Al 2 O 3 ) particles and silica (SiO 2 ) particles for improving compressive strength.
  • the spacer 13 may further include titanium dioxide (TiO 2 ) particles.
  • TiO 2 titanium dioxide
  • the size of the alumina (Al 2 O 3 ) particles may be approximately 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • Alumina (Al 2 O 3) When the size of the particles is less than 1 ⁇ m have a reinforcing function makes a hard spacers 13 may be reduced, exceeds 10 ⁇ m alumina contained in the spacers 13 (Al 2 O 3 Since the content of the particles is reduced, the structural safety of the spacer 13 may also be reduced.
  • Silica (SiO 2 ) particles and titanium dioxide (TiO 2 ) particles fill the void space between the alumina (Al 2 O 3 ) particles to make the spacer 13 harder.
  • the spacer 13 may include a paste including at least one of water glass and silica sol, alumina (Al 2 O 3 ) powder, and silica (SiO 2 ) powder in any one of the first glass plate 11 and the second glass plate 12. It can be manufactured by directly screen printing a columnar shape on a glass plate and then drying it.
  • the paste may further include titanium dioxide (TiO 2 ) powder. The formation method of the specific spacer 13 is mentioned later.
  • the main component of the spacer 13 may be sodium silicate (sodium silicate).
  • sodium silicate is applied on a glass plate in the state of water glass and dried to maintain a solid state.
  • Alumina (Al 2 O 3 ) is a representative fine ceramics, has high mechanical strength and wear resistance, and has excellent thermal and chemical stability.
  • the alumina (Al 2 O 3 ) particles function to increase the compressive strength of the spacer 13 to improve the bearing capacity of the spacer 13. That is, the spacer 13 including alumina (Al 2 O 3 ) particles realizes higher compressive strength as compared with the case where the spacer 13 is composed of glass only.
  • the silica (SiO 2 ) particles and the titanium dioxide (TiO 2 ) particles reduce the voids of the spacer 13 to increase the compressive strength of the spacer 13.
  • silica (SiO 2 ) particles a precipitate formed by neutralizing water glass with an acid may be used.
  • the silica (SiO 2 ) particles are a component such as glass, which is a main component of the spacer 13, the silica (SiO 2 ) particles also serve as an extender of the spacer 13.
  • the spacer 13 may be formed in various shapes such as a cylinder or a polyhedral column.
  • Polyhedral columns include various forms, such as square columns, rectangular columns, rhombus columns, pentagonal columns, and hexagonal columns.
  • a cylindrical spacer is illustrated as an example.
  • the height of the spacer 13 may be 50 ⁇ m to 1,000 ⁇ m, and the average diameter of the spacer 13 may be 100 ⁇ m to 1,000 ⁇ m. If the height of the spacer 13 is less than 50 ⁇ m, the heat insulation effect is lowered, and a defect may occur in which the first glass plate 11 and the second glass plate 12 adhere to each other. On the other hand, when the height of the spacer 13 exceeds 1,000 mu m, it is difficult to manufacture the spacer 13 having a narrow diameter while maintaining the specified compressive strength.
  • the spacer 13 serves as a passage through which heat is transmitted, as the average diameter of the spacer 13 increases, heat is easily transferred between the first glass plate 11 and the second glass plate 12 through the spacer 13.
  • the average diameter of the spacer 13 is less than 100 ⁇ m, the first glass plate 11 and the second glass plate 12 are in point contact with each other, so that the spacer 13 and the first and second glass plates 11 and 12 are in contact with each other. There is a stress problem in between. Considering these matters and manufacturing problems, if the average diameter of the spacer 13 satisfies the range of 100 ⁇ m to 1,000 ⁇ m, the heat transfer problem and the stress problem may be solved.
  • the spacer 13 Since the above-described spacer 13 is itself dried after screen printing on one glass plate without a separate adhesive material between the first glass plate 11 and the second glass plate 12, the spacer 13 is integrated with the glass plate during the drying process. Is fixed. Thus, the spacer 13 is firmly fixed at the designated position.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating a first glass plate and a spacer in the vacuum glass panel illustrated in FIG. 1.
  • the thickness of the first glass plate 11 is represented by t, and the distance between the spacers 13 in one direction (for example, the horizontal direction) of the first glass plate 11 is d1 and the first glass plate 11.
  • the distance between the spacers 13 along the other direction (for example, the vertical direction) of) is denoted by d2.
  • the second glass plate 12 (not shown) also has the same thickness as the first glass plate 11.
  • Tensile stress is generated in the vacuum glass panel 10 due to a pressure difference between an internal vacuum pressure and an external atmospheric pressure.
  • a method of optimizing the arrangement and arrangement of the spacer 13 in consideration of the stress distribution applied to the vacuum glass panel 10 will be described.
  • Tensile stress is generated at an intermediate point between the spacer 13 and the spacer 13 of the inner surface of the two glass plates 11 and 12 and the portion of the outer surface of the two glass plates 11 and 12 supported by the spacer 13. do.
  • the maximum tensile stress occurs near the spacer 13 of the two glass plates 11, 12.
  • the maximum allowable tensile stress occurring in the vacuum glass panel 10 is limited to 8 MPa, and if this value is exceeded, self-destruction occurs in the vacuum glass panel 10.
  • 4A to 4E illustrate various arrangements of spacers.
  • FIG. 4A illustrates a case where four spacers 13 are arranged in a rectangular shape
  • FIG. 4B illustrates a case where four spacers 13 are arranged in a rhombus shape
  • 4C illustrates four spacers 13 arranged in a square shape
  • FIG. 4D illustrates five spacers 13 arranged in a pentagonal shape
  • 4E illustrates a case in which six spacers 13 are arranged in a hexagonal shape.
  • Table 1 below shows the maximum tensile stress of the vacuum glass panel 10 measured in the five configurations discussed above.
  • the vacuum glass panel 10 used for the experiment was 300 mm in width and 300 mm in length, and the spacers 13 were disposed at intervals approaching the maximum allowable tensile stress of 8 MPa.
  • the pentagonal pattern among the five arrangement forms in FIG. 1 shows that when a continuous pattern is formed, an empty space (see dotted line) is not included in the pattern, so that continuous pattern application is not possible. Can be. Therefore, the pentagonal form of the above five arrangement forms is undesirable.
  • the largest number of spacers 13 are arranged in the hexagonal shape, the same number of spacers 13 are arranged in the rectangular shape and the rhombus shape, and the smallest number of spacers in the square pattern, except for the pentagonal pattern. It can be seen that (13) is disposed.
  • the spacer 13 may be disposed in a rectangular, rhombus, square, and hexagonal shape, among which the distance between the spacers 13 is the widest and the smallest number of spacers 13 are disposed.
  • the square shape is optimal.
  • Table 2 shows the optimum distances between the spacers 13 according to the thicknesses of the glass plates 11 and 12.
  • the thicknesses of the glass plates 11 and 12 represent the thickness of one glass plate, and the first glass plate 11 and the second glass plate 12 have the same thickness.
  • the optimum distance between the spacers 13 is defined as the distance between the spacers 13 which realizes the tensile stress closest to 8 MPa, the maximum allowable tensile stress.
  • D is an arrangement
  • t represents the thickness (mm) of each of the glass plates 11 and 12.
  • the tensile stress of the vacuum glass panel 10 may be increased to implement excellent mechanical strength. Therefore, deformation such as warpage of the vacuum glass panel 10 is prevented, and the spacer 13 supports the external pressure uniformly throughout the vacuum glass panel 10 to effectively prevent cracks and self-destruction of the glass plates 11 and 12. Can be.
  • FIG. 6 is a flow chart showing step by step the manufacturing process of the vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention.
  • a spacer is formed by screen printing a paste on one of the first glass plates and the second glass plate and then drying the paste on the glass plate of the first step S10.
  • a fourth step S40 of forming a vacuum space is included.
  • the paste in the first step (S10) of making a paste for spacers, includes at least one of sodium silicate (water glass) and silica sol, alumina powder, silica powder, and ethylene glycol as a fluidizing agent.
  • the paste may further comprise titanium dioxide powder.
  • the alumina powder functions to increase the compressive strength of the spacer and to improve the supporting force of the spacer.
  • Ethylene glycol retards the curing of water glass, which is sensitive to external temperature changes, and plays a role in controlling the flowability of water glass.
  • Silica powder and titanium dioxide powder act as extenders to reduce the voids in the spacer and increase the amount of paste.
  • titanium dioxide powder since titanium dioxide powder has a smaller size than silica powder, it serves to increase the structural stability of the spacer.
  • the content of alumina powder in the paste is higher than that of silica powder, and the content of silica powder is higher than that of titanium dioxide powder.
  • the paste for the spacer may include 40 wt% to 50 wt% of the at least one compound selected from the group consisting of water glass and silica sol, 20 wt% to 30 wt% of the alumina powder, 15 wt% to 20 wt% of the silica powder, and ethylene glycol 5 wt% to 10 wt%.
  • the water glass and the silica sol have the same physical properties as the first glass plate 11 and the second glass plate 12 and function as an adhesive because they have adhesiveness.
  • the paste contains at least one of water glass and silica sol as the main component, the spacer can be directly adhered onto the glass plate in the subsequent screen printing process.
  • the content of the at least one compound selected from the group consisting of water glass and silica sol in the paste is less than 40% by weight, the adhesion performance of the spacer is lowered, and the transmittance of the spacer and, moreover, the transmittance of the vacuum glass panel 10 is lowered due to the alumina particles. Can be.
  • the content of at least one compound selected from the group consisting of water glass and silica sol exceeds 50% by weight, the content of alumina powder, silica powder, and ethylene glycol is lowered, thereby reducing the compressive strength and thermal insulation performance of the spacer, and Difficulties in controlling fluidity can occur.
  • the compressive strength of the spacer may be lowered.
  • the paste may be prepared by mixing one or more compounds selected from the group consisting of water glass and silica sol, alumina powder, silica powder, titanium dioxide powder, and ethylene glycol and stirring them.
  • the viscosity of the paste may be 2,000 cps to 20,000 cps.
  • the viscosity of the paste is less than 2,000 cps, smearing may occur in the screen printing process, and it may be difficult to maintain the shape of the printed spacer. If the viscosity of the paste exceeds 20,000 cps, the paste may stick to the screen mask, making screen printing itself difficult and rolling of the paste in front of the squeegee may not be performed smoothly.
  • the viscosity of the paste is an important factor in determining the print quality of the spacer.
  • the viscosity of the paste can be controlled by adjusting the stirring speed and stirring time of the stirrer (not shown), and at least one of water glass and silica sol, additives (alumina powder, silica powder, titanium dioxide powder, and ethylene glycol) It can also control according to the mixing ratio.
  • the above-mentioned paste is screen-printed on any one of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 and dried to form a spacer 13.
  • 7 is a schematic perspective view illustrating a screen printing process of a spacer.
  • the first glass plate 11 is mounted on a horizontal base plate (not shown) of the printing apparatus.
  • the first glass plate 11 may be vacuum-adsorbed to the horizontal base plate to force the movement.
  • the first glass plate 11 may be replaced with the second glass plate 12.
  • the screen mask 20 is disposed on the first glass plate 11.
  • a metal mask may be used as the screen mask 20.
  • a plurality of pattern forming holes 21 corresponding to the preset number of spacers 13 are formed.
  • the size and shape of the spacer 13 is determined according to the size and shape of the pattern forming hole 21.
  • the screen mask 20 may have a thickness of 50 ⁇ m to 1,000 ⁇ m. The thickness of the screen mask 20 determines the height of the spacer 13.
  • the screen mask 20 is mounted on a separate mounting jig (not shown) in order to prevent misalignment with the first glass plate 11, and then automatically moves according to the input coordinate value to the first glass plate 11. Can be placed above.
  • the paste 22 is applied onto the screen mask 20.
  • the squeegee 23 may be used to evenly apply the paste 22 to the entire upper surface of the screen mask 20.
  • the pressure applied to the squeegee 23 should be lower than the pressure applied in the actual screen printing process, and the moving speed of the squeegee 23 should also be relatively faster than the speed performed in the actual printing process.
  • the spacer paste 22 may be easily solidified when exposed to air, the spacer paste 22 may be sealed and stored after manufacture. After the application, the spacer paste 22 may be quickly screened to ensure excellent print quality.
  • the paste 22 is screen printed on the first glass plate 11 using the squeegee 23.
  • the squeegee 23 sweeps the paste 22 along one direction, and the paste 22 is sequentially filled in the pattern forming hole 21 of the screen mask 20 by the squeegee 23.
  • printing speed and printing pressure must be controlled for high quality printing. Printing speed and printing pressure can be standardized and applied in advance through sampling test.
  • the screen mask 20 is removed from the first glass plate 11 and then the printed paste is dried to form a solid spacer 13.
  • the fluidizing agent (ethylene glycol) component in the paste is evaporated. Drying may be carried out by rapid drying in a carbon dioxide atmosphere or by heat drying.
  • the spacer 13 made through such a process is formed of a cylindrical or polyhedral column, and the arrangement form may be rectangular, rhombus, square, or hexagonal, of which the optimum may be referred to as a square shape.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a third step in the manufacturing process of the vacuum glass panel shown in FIG. 6.
  • the third step S30 the first glass plate 11 and the second glass plate 12 are stacked with the spacer 13 interposed therebetween.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a fourth step in the manufacturing process of the vacuum glass panel shown in FIG. 6.
  • the edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 are sealed in the fourth step S40 such that the edges of the two glass plates 11 and 12 abut.
  • the torch 30 can be used in this process. Thereby, the space between the 1st glass plate 11 and the 2nd glass plate 12 can be sealed.
  • an exhaust device (not shown) is connected to an exhaust hole 14 formed in one of the first glass plate 11 and the second glass plate 12, for example, the second glass plate 12, thereby forming an internal space. Exhaust. Thereafter, the exhaust hole 14 is blocked by the cap member 15 to complete the vacuum glass panel 10.
  • the vacuum space 16 which functions as a heat insulation layer is formed in the inside of the vacuum glass panel 10 which went through the above-mentioned process, and the vacuum space 16 is secured and maintained by the spacer 13 which has the outstanding compressive strength and support force. .
  • the thermal insulation function of the vacuum glass panel 10 may be improved not only by the vacuum space 16 but also by a spacer 13 including alumina particles and silica particles.
  • the production speed and production quality of the vacuum glass panel 10 can be improved, and the spacer 13 can be firmly fixed at a designated position without missing or misalignment of the spacer 13.
  • the viscosity and printing speed control of the paste simplifies the printing process and minimizes printing defects, thereby saving material costs and manufacturing costs, and shortening the processing time.
  • FIG. 10 is a graph showing a strain-stress curve of a spacer according to the present embodiment including alumina particles and silica particles
  • FIG. 11 is a strain-stress of a spacer according to a comparative example including no alumina particles and silica particles. It is a graph showing a curve.
  • the maximum compressive strength of the spacer according to the present embodiment is about 33 MPa
  • the maximum compressive strength of the spacer according to the comparative example is about 4.1 MPa
  • the spacer according to the example is made of water glass only. It can be seen that the compression strength is approximately 8 times higher than that of the example spacer.
  • the following torch using method may be applied.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a first modification of the fourth step in the manufacturing process of the vacuum glass panel shown in FIG. 6.
  • the edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 are heated with flames from the torch head 32 to thereby close the edges of the two glass plates 11 and 12. Melt and paste. Then, the edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 are melted by heat, and after being bonded to each other, they are integrally joined while being hardened.
  • FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an electric furnace, a torch part, and a transfer device used in the fourth step illustrated in FIG. 12.
  • the electric furnace 40, the torch parts 35 and 36, and the conveying device 50 for edge bonding of the first glass plate 11 and the second glass plate 12. Is used.
  • the electric furnace 40 functions to preheat the first glass plate 11 and the second glass plate 12, and the torch portions 35 and 36 form a flame to melt edges of the two glass plates 11 and 12.
  • the conveying device 50 functions to move the torch portions 35 and 36 at a constant speed along the edges of the two glass plates 11 and 12.
  • reference numeral 55 denotes a first glass plate 11 and a second glass plate 12 stacked with the spacers 13 interposed therebetween, which is referred to as a “glass plate laminate” for convenience. It is a top view which shows the glass plate laminated body and torch part which were shown in FIG.
  • the electric furnace 40 includes an upper body 41 and a lower body 42 spaced apart from each other, and a setter 43 and a glass plate laminate on the lower body 42. 55 is located. Heaters are installed on the upper body 41 and the lower body 42 to preheat the entire glass plate laminate 55. Thereby, stress concentration by local heating (edge local heating by a torch flame) of the glass plate laminated body 55 can be prevented, and deformation of the glass plate laminated body 55 can be prevented.
  • the setter 43 is positioned between the lower body 42 and the glass plate stack 55 to support the glass plate stack 55 and prevent the glass plate stack 55 from contacting the lower body 42.
  • the setter 43 maintains the flatness of the glass plate laminate 55 in a high temperature process and prevents the glass plate laminate 55 from being deformed by allowing the glass plate laminate 55 to gradually cool during cooling.
  • the torch parts 35 and 36 include a torch body 31 and a torch head 32 connected to the torch body 31.
  • the torch body 31 has a gas line and a water cooling line, and transfers a heat source gas such as a hydrogen mixed gas to the torch head 32.
  • Torch head 32 is composed of a plurality of nozzles to form a torch flame.
  • the torch head 32 is positioned between the upper body 41 and the lower body 42 of the furnace 40 to apply a torch flame to the glass plate stack 55, and the torch body 31 is the furnace 40. Located outside of.
  • the conveying device 50 is installed under the torch main body 31 to support the torch main body 31, and moves the torch main body 31 in the horizontal direction, as well as the vertical height and the inclination angle of the torch main body 31. It also has a function to adjust.
  • the conveying apparatus 50 includes a first conveying portion 51 for moving the torch body 31 in the horizontal direction, and a second conveying portion 52 for adjusting the vertical height and the inclination angle of the torch body 31.
  • the horizontal direction means a direction parallel to the edge of the glass plate laminate 55
  • the vertical height means the height of the torch body 31 relative to the ground.
  • the inclination angle means the inclination angle of the torch body 31 and the torch head 32 with respect to the ground.
  • the first conveying unit 51 and the second conveying unit 52 may be constituted by conventional mechanical devices having respective motors, gear boxes, and the like.
  • the torch head 32 may be installed in an inclined state such that an end of the torch head 32 facing the glass plate stack 55 is not installed side by side with the ground but is directed upward or downward.
  • FIG. 13 illustrates a case where the end of the torch head 32 faces upward, and the inclination angle of the torch head 32 is indicated by ⁇ .
  • the fall of a molten pool can be suppressed and the joining defect can be prevented.
  • Two torch portions 35 and 36 are provided for one glass plate laminate 55. 13 and 14, the torch portion positioned on the left side of the glass plate laminate 55 is called the first torch portion 35, and the torch portion positioned on the right side is referred to as the second torch portion 36.
  • the first torch part 35 and the second torch part 36 are positioned on opposite sides with the glass plate laminate 55 therebetween, and melt the edges of the glass plate laminate 55 while moving in opposite directions. .
  • the first glass plate 11 and the second glass plate 12 may be formed of a square plate having a predetermined thickness.
  • the glass plate laminate 55 is a rectangular plate material having a pair of long sides (first edges) 56 and a pair of short sides (second edges) 57 as an example. 55 may also be composed of a square plate. In this case, the first edge and the second edge have the same length.
  • the first torch part 35 is located outside the left short side 57, and the second torch part 36 is located outside the right short side 57.
  • the start position of the first torch portion 35 is outside one corner of the left short side 57, and the start position of the second torch portion 36 is outside the opposite edge of the right short side 57. That is, in the starting position, the first and second torch parts 35 and 36 are located on opposite sides along the diagonal direction of the glass plate stack 55.
  • the torch head 32 receives a heat source gas to generate a flame.
  • the first and second torch portions 35 and 36 are moved in opposite directions by the transfer device 50 to move the torch flame at a constant speed along the short side 57 of the glass plate laminate 55.
  • joining is performed from the top to the bottom, and the second torch part 36 Bonding is performed from the bottom to the right short side 57 of the first and second glass plates 11 and 12 facing each other.
  • the first torch part 35 moves to the outside of the lower long side 56 of the glass plate laminate 55, and the second torch part 36 moves to the outside of the upper long side 56 of the glass plate laminate 55.
  • the first torch part 35 is positioned outside one corner of the long side 56, and the second torch part 36 is located outside the opposite corner of the long side 56, so that the first and second torch parts 35 and 36 are positioned.
  • the first and second torch parts 35 and 36 are moved in opposite directions by the transfer device 50 to move the torch flame at a constant speed along the long side 56 of the glass plate laminate 55. Therefore, in the lower long side 56 of the first and second glass plates 11 and 12 facing the first torch part 35, the bonding is made from the left side to the right side, and the first and the second torch parts 36 face each other. Bonding is made from the right side to the left side at the upper long side 56 of the two glass plates 11 and 12.
  • the 1st, 2nd torch parts 35 and 36 bond the edge of the 1st glass plate 11 and the 2nd glass plate 12, moving simultaneously in a counterclockwise direction.
  • the first and second torch parts 35 and 36 are moved in the counterclockwise direction, and the long sides 56 are joined after the short sides 57 are bonded to each other.
  • 35 and 36 may join the long side 56 first while moving clockwise.
  • FIG. 15 is a schematic diagram which showed the bonding process of the 1st glass plate and 2nd glass plate which are made in 4th step S40.
  • melting pools 171 and 172 are formed at edges of the glass plates 11 and 12 while the edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 are melted by the heat applied by the torch flame. .
  • the molten pools 171 and 172 are viscous molten glass and have a convex shape by surface tension.
  • the molten pools 171 and 172 formed in each glass plate 11 and 12 become large, and are merged into one, pulling the molten pool formed in the other glass plate.
  • the melt pool 173 merged into one has a convex shape by surface tension, and the edges of the two glass plates 11 and 12 are hardened by cooling to maintain their shape.
  • the heating temperature by the torch flame may range from approximately 550 ° C to 600 ° C. In this temperature range, the structure of the two glass plates 11 and 12 itself is not greatly changed or damaged.
  • the two torch parts 35 and 36 are located at opposite sides and move the torch flame in opposite directions. This shortens the time required for bonding and at the same time effectively dissipates the thermal stress generated as the two glass plates 11 and 12 melt and harden, thereby suppressing deformation of the glass plates 11 and 12 due to stress concentration.
  • the two joining points generated in the two glass plates 11 and 12 by the positioning of the first and second torch parts 35 and 36 described above have a distance greater than the short side lengths of the two glass plates 11 and 12. Keep it. Because of this, the thermal stresses occurring at the two junction points do not affect each other, and they can thermally balance the pair of long sides and the pair of short sides. Therefore, the thermal stress can be dispersed and the thermal equilibrium can be maintained to suppress the deformation of the two glass plates 11 and 12.
  • the molten pool 171 is formed at the edges of the two glass plates 11 and 12.
  • the flow of the molten pools 171, 172, and 173 can be suppressed to prevent the bonding failure.
  • the torch flame pushes or pulls the molten pool 171, 172, and 173.
  • the inclination angle ⁇ of the torch head 32 may be set to approximately ⁇ 20 ° or less.
  • the positive inclination angle means a case where the end of the torch head 32 faces upward
  • the negative inclination angle means a case where the end of the torch head 32 faces downward.
  • 16A and 16B are plan views illustrating a second modification example of the fourth step in the manufacturing process of the vacuum glass panel illustrated in FIG. 6.
  • the torch portions 35, 36, 37, and 38 are provided at the outer sides of each of the sides 56 and 57 of the glass plate laminate 55.
  • the first torch part 35 is located outside one corner of the left short side 57
  • the second torch part 36 is located outside the opposite corner of the right short side 57.
  • the third torch portion 37 is located outside one corner of the upper long side 56
  • the fourth torch part 38 is located outside the opposite corner of the lower long side 56.
  • the first and second torch portions 35 and 36 are located on opposite sides along the diagonal direction of the glass plate laminate 55, and the third and fourth torch portions 37 and 38 are placed on the glass plate laminate 55. They are located opposite each other along different diagonal directions.
  • Four torch sections 35, 36, 37, and 38 generate torch flames, and move torch flames at a constant speed by simultaneously moving clockwise or counterclockwise.
  • FIG. 16A four torch parts 35, 36, 37, and 38 move counterclockwise.
  • FIG. 16B four torch parts 35, 36, 37, and 38 move clockwise. The case was shown.
  • the time taken for joining can be reduced twice as compared to the first variant.
  • the thermal stresses occurring at the four junction points do not affect each other, and they are able to equilibrate the thermal equilibrium simultaneously for a pair of long sides 56 and a pair of short sides 57. have. Therefore, the thermal stress can be dispersed and the thermal equilibrium can be maintained to suppress the deformation of the two glass plates 11 and 12.
  • the manufacturing method of the second modification is the same process as the manufacturing method of the first modification described above, except that four torch portions 35, 36, 37, 38 are used in the fourth step (S40).
  • the processing conditions of the torch portion are the same, the vacuum glass panel manufactured by the method of the first modification and the vacuum glass panel manufactured by the method of the second modification have the same shape.
  • FIG. 17 is a partial enlarged cross-sectional view of a vacuum glass panel manufactured by the method of the first and second modifications
  • FIG. 18 is a photograph showing a cross section of the vacuum glass panel.
  • the edges of the first glass plate 11 and the second glass plate 12 abut one another and are integrally bonded to each other, and are formed to be convex toward the outside.
  • the four corner portions of the vacuum glass panel 10 are rounded and have a predetermined curvature without forming sharp corners.
  • the first glass plate 11 and the second glass plate 12 may be formed to have the same thickness.
  • the vacuum glass panel 10 may be divided into a flat portion 61 and a convex portion 62 according to a cross-sectional shape.
  • the flat portions 61 are portions spaced apart from each other by the spacer 13 and have a predetermined thickness t1
  • the convex portions 62 are bent portions having a predetermined curvature R while being connected to the two flat portions 61. to be.
  • the curvature R of the convex portion 62 means the curvature of the outer surface of the convex portion 62.
  • t2 represents the thickness of the center portion of the convex portion 62 measured along the plane direction of the flat portion 61
  • d represents the height of the spacer 13, that is, the first glass plate 11 and the second glass plate 12.
  • the curvature R of the convex portion 62 is less than (t1 + (d / 2)) or the thickness t2 of the convex portion 62 is less than 0.6t1, sufficient compressive strength is applied at the edges of the two glass plates 11 and 12. Since it cannot be ensured, the durability of the vacuum glass panel 10 may be reduced. On the other hand, if the curvature R of the convex portion 62 exceeds 4 (t1 + (d / 2)) or the thickness t2 of the convex portion 62 exceeds 1.4t1, the compressive strength effect is not increased. Only consumption increases and the width of the convex portion 62 may be excessively large. In addition, the heat insulation effect may be reduced by heat transfer.
  • the thickness t2 of the convex portion 62 is approximately. It may range from 2 mm to 4 mm, and the curvature R of the convex portion 62 may range from approximately 3.1 mm to 10 mm.
  • the thickness t2 of the convex portion 62 is in the range of about 3 mm to 6 mm.
  • the curvature R of the convex portion 62 may range from approximately 5.1 mm to 20 mm.
  • the above-described vacuum glass panel 10 does not use a sealing material, it is possible to prevent the problem of deformation or discoloration of the glass plates 11 and 12 due to the use of the sealing material, and a problem of lowering the vacuum degree due to degassing of the sealing material.
  • the sealing material since the sealing material may be separately manufactured and assembled and aligned between the two glass plates 11 and 12, the entire manufacturing process may be simplified and the manufacturing cost may be reduced.
  • the large vacuum glass panel 10 since there is no difficulty in handling the large glass plate, the large vacuum glass panel 10 may be easily manufactured.

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Abstract

진공 유리 패널과 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 진공 유리 패널은 제1 유리판과, 제1 유리판에 가장자리가 맞닿아 있으며 진공 공간을 사이에 두고 제1 유리판에 대향 배치되는 제2 유리판과, 제1 유리판과 제2 유리판 사이에 배치되어 제1 유리판과 제2 유리판을 상호 이격시키는 복수의 스페이서를 포함한다. 복수의 스페이서는 알루미나(Al2O3) 입자들과 실리카 입자들(SiO2)을 포함하는 유리로 형성된다.

Description

진공 유리 패널 및 그 제조 방법
본 발명은 진공 유리 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 장의 유리판 사이에 배치되어 외력을 지지하는 복수의 스페이서와, 상호 이격된 두 유리판의 가장자리를 일체로 접합시키는 에지 실링(edge sealing) 기술에 관한 것이다.
진공 유리 패널은 두 장의 유리판 사이에 진공 공간을 형성한 구조로 이루어지며, 단열 성능이 우수하여 미래의 창호 소재로 주목을 받고 있다. 진공 유리 패널은 대기압이 누르는 압력, 내부와 외부의 온도 차이, 및 바람 등 복합적인 역학적 스트레스를 받게 된다. 이러한 역학적 스트레스를 극복하고 두 유리판 사이의 간격을 유지하기 위하여 지지대, 즉 스페이서의 배치가 반드시 필요하다.
스페이서 자체는 큰 압축 강도를 보유하여 대기압이 누르는 압력을 효과적으로 지지해야 하고, 지정된 위치에 견고하게 고정되어야 한다. 종래 스페이서 형성 방법으로서 유리판 위에 유리 본드액을 부분적으로 도포하고, 스페이서를 산포시켜 유리 본드액 도포 위치에 스페이서를 고정시키는 방법이 있다. 그러나 이 방법에서는 스페이서의 누락 또는 정렬 불량이 빈번히 발생하여 제품 불량으로 이어질 수 있다.
대면적 진공 유리 패널의 경우, 격자 모양 스페이서를 두 장의 유리판 사이에 배치하고, 진공 분위기의 전기로에서 초음파 또는 레이저 광선 등을 이용하여 유리판과 스페이서를 접합하는 방법도 공지되어 있다. 그러나 이 방법은 고가의 장비를 구비해야 하며, 제조 과정이 복잡하다.
한편, 스페이서의 배치 형태와 간격 등에 따라 유리판에 가해지는 스트레스가 급격하게 달라진다. 스페이서가 진공 유리 패널 전체에서 외부 압력을 균일하게 지지하지 못하면 압력 쏠림 현상에 따른 유리판 자체의 스트레스로 인해 크랙이 발생한다. 또한, 유리판의 외부 표면 중 스페이서 부근에서 인장 응력이 발생하는데, 인장 응력이 최대 허용 인장 응력을 초과하면 자체 파괴가 일어난다.
따라서 유리판에 가해지는 응력 분포를 고려하여 진공 유리 패널의 기계적 강도를 향상시키거나 최소의 스페이서 개수로 진공 유리 패널의 기계적 강도를 유지할 수 있는 스페이서의 최적 배치 형태와 배치 간격 등에 대한 연구가 요구되고 있다.
또한, 통상의 진공 유리 패널에서 두 유리판의 가장자리는 밀봉재에 의해 일체로 접합되고, 어느 한 유리판에 형성된 배기 홀을 통해 내부 공간이 배기된 후 캡 부재가 배기 홀을 밀봉하여 진공 상태를 유지한다.
밀봉재는 통상의 글래스 프릿(glass frit)으로 이루어지며, 두 유리판 사이에 배치된 후 대기 중에서 대략 400℃ 이상의 온도로 가열된다. 그러면 밀봉재가 용융되면서 두 유리판에 일체로 접합된다. 그런데 이러한 고온 실링 방법은 유리판의 변형이나 변색을 유발할 수 있다. 예를 들어, 저방사 유리판의 경우 금속 코팅막이 산화되어 변색되고, 그 결과 복사열 차폐 기능을 상실할 수 있다.
고온 실링 방법의 단점을 보완하기 위해 인듐을 포함하는 저융점 밀봉재를 사용하여 대략 200℃의 온도에서 밀봉재를 용융시키는 저온 실링 방법이 제안되었다. 그런데 이 경우 밀봉재가 고가이므로 진공 유리 패널의 제조 비용이 상승하고, 배기 후 밀봉재로부터 탈가스 현상이 발생하여 진공 유리 패널의 진공도가 낮아지므로 단열 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 스페이서의 압축 강도를 높여 스페이서의 지지력을 향상시키고, 유리판에 가해지는 응력 분포를 고려하여 스페이서의 형상적인 특성과 배치 형태 및 배치 간격을 최적화한 진공 유리 패널을 제공하고자 한다.
본 발명은 대면적 유리판 위에 스페이서를 용이하게 배치하고, 지정된 위치에 누락 또는 정렬 불량 없이 스페이서를 견고하게 고정시킬 수 있는 진공 유리 패널의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 밀봉재 사용에 따른 유리판의 변형 또는 변색 문제를 해소하고, 밀봉재의 탈가스에 의한 진공도 저하를 방지할 수 있는 진공 유리 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 제조 과정을 단순화하고 제조 비용을 저감시키며 대형화에 유리한 진공 유리 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 유리 패널은 제1 유리판과, 제1 유리판에 가장자리가 맞닿아 있으며 진공 공간을 사이에 두고 제1 유리판에 대향 배치되는 제2 유리판과, 제1 유리판과 제2 유리판 사이에 배치되어 제1 유리판과 제2 유리판을 상호 이격시키는 복수의 스페이서를 포함한다. 복수의 스페이서는 알루미나(Al2O3) 입자들과 실리카 입자들(SiO2)을 포함하는 유리로 형성된다.
알루미나(Al2O3) 입자들의 함량은 실리카(SiO2) 입자들의 함량보다 많을 수 있다.
복수의 스페이서는 이산화티타늄(TiO2) 입자들을 더 포함할 수 있다.
알루미나(Al2O3) 입자들의 함량은 실리카(SiO2) 입자들의 함량보다 많고, 실리카(SiO2) 입자들의 함량은 이산화티타늄(TiO2) 입자들의 함량보다 많을 수 있다.
알루미나(Al2O3) 입자는 1㎛ 내지 10㎛의 크기를 가질 수 있다.
복수의 스페이서는 제1 유리판과 제2 유리판 중 어느 한 유리판에 직접 접착되고, 원기둥과 다면체 기둥 가운데 어느 하나의 모양으로 형성될 수 있다.
복수의 스페이서는 50㎛ 내지 1,000㎛의 높이와, 100㎛ 내지 1,000㎛의 평균 직경을 가질 수 있다.
복수의 스페이서는 직사각형, 마름모형, 정사각형, 및 육각형으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 형태로 배치될 수 있다. 복수의 스페이서는 정사각 형태로 배치될 수 있다.
제1 유리판과 제2 유리판은 같은 두께를 가지며, 제1 유리판과 제2 유리판 및 복수의 스페이서는 하기 조건을 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2011001208-appb-I000001
여기서, t는 제1 유리판의 두께(mm)이고, D는 복수의 스페이서 사이의 거리(mm)를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 유리 패널의 제조 방법은 스페이서용 페이스트를 준비하는 단계와, 제1 유리판과 제2 유리판 중 어느 한 유리판 위에 페이스트를 스크린 인쇄 후 건조시켜 복수의 스페이서를 형성하는 단계와, 복수의 스페이서를 사이에 두고 제1 유리판과 제2 유리판을 적층하는 단계와, 제1 유리판과 제2 유리판의 가장자리를 접합시키고 내부 공간을 배기 후 밀봉시켜 진공 공간을 형성하는 단계를 포함한다.
페이스트는 물유리와 실리카졸 가운데 적어도 하나, 알루미나(Al2O3) 분말, 실리카(SiO2) 분말, 및 유동화제를 포함할 수 있다.
페이스트는 이산화티타늄(TiO2) 분말을 더 포함하며, 페이스트 내에서 알루미나(Al2O3) 분말의 함량은 실리카(SiO2) 분말의 함량보다 많고, 실리카(SiO2) 분말의 함량은 이산화티타늄(TiO2) 분말의 함량보다 많을 수 있다.
페이스트는 물유리 및 실리카졸로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물 40중량% 내지 50중량%, 알루미나(Al2O3) 분말 20중량% 내지 30중량%, 실리카(SiO2) 분말 15중량% 내지 20중량%, 및 유동화제 5중량% 내지 10중량%를 포함할 수 있다.
페이스트는 2,000cps 내지 20,000cps의 점도를 가질 수 있다.
제1 유리판과 제2 유리판의 가장자리를 접합시킬 때, 제1 유리판과 제2 유리판의 가장자리 외측에 적어도 2개의 토치부를 배치하고, 토치부의 열을 이용하여 제1 유리판과 제2 유리판의 가장자리를 녹여 상호 접합시킬 수 있다. 이때 적어도 2개의 토치부는 제1 유리판과 제2 유리판을 사이에 두고 서로 반대측에 위치하고, 서로에 대해 반대 방향으로 이동할 수 있다.
제1 유리판과 제2 유리판은 서로 마주하는 한 쌍의 제1 가장자리와 한 쌍의 제2 가장자리를 가지는 사각 판재로 형성되고, 한 쌍의 제1 가장자리 외측에 제1 토치부와 제2 토치부가 각각 위치하며, 제1 토치부와 제2 토치부는 서로 반대 방향으로 이동하여 한 쌍의 제1 가장자리를 접합시킬 수 있다.
제1 토치부의 시작 위치는 제1 가장자리의 한쪽 모서리 외측이고, 제2 토치부의 시작 위치는 제1 가장자리의 반대쪽 모서리 외측일 수 있다.
한 쌍의 제1 가장자리가 접합된 후 제1 토치부와 제2 토치부는 각각 한 쌍의 제2 가장자리 외측으로 이동하고 서로에 대해 반대 방향으로 움직여 한 쌍의 제2 가장자리를 접합시킬 수 있다.
한 쌍의 제2 가장자리에 대한 제1 토치부의 시작 위치는 제2 가장자리의 한쪽 모서리 외측이고, 제2 토치부의 시작 위치는 제2 가장자리의 반대쪽 모서리 외측일 수 있다.
다른 한편으로, 한 쌍의 제2 가장자리의 외측에 제3 토치부와 제4 토치부가 각각 위치하고, 제1 토치부 및 제2 토치부의 이동과 동시에 제3 토치부와 제4 토치부가 서로 반대 방향으로 이동하여 한 쌍의 제1 가장자리와 한 쌍의 제2 가장자리를 동시에 접합시킬 수 있다.
제3 토치부의 시작 위치는 제2 가장자리의 한쪽 모서리 외측이고, 제4 토치부의 시작 위치는 제2 가장자리의 반대쪽 모서리 외측일 수 있다.
제1 토치부, 제2 토치부, 제3 토치부, 및 제4 토치부는 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향을 따라 동시에 이동할 수 있다.
적어도 2개의 토치부는 제1 유리판과 제2 유리판을 향한 단부가 위 또는 아래를 향하도록 경사지게 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 진공 유리 패널은 전술한 방법으로 제조되며, 제1 유리판과 제2 유리판의 가장자리는 서로 맞닿아 일체로 접합되고 외측을 향해 볼록하게 형성된다.
제1 유리판과 제2 유리판의 평탄한 부위를 평탄부라 하고, 서로 맞닿은 제1 유리판과 제2 유리판의 가장자리를 볼록부라 할 때, 볼록부는 하기 두가지 조건 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2011001208-appb-I000002
-- (1)
Figure PCTKR2011001208-appb-I000003
-- (2)
여기서, t1은 평탄부의 두께이고, d는 평탄부에서 측정된 제1 유리판과 제2 유리판의 간격이고, R은 볼록부 외면의 곡률이며, t2는 평탄부의 면 방향을 따라 측정된 볼록부의 중앙부 두께이다.
제1 유리판과 제2 유리판은 판유리, 강화유리, 및 로이(Low-E) 유리 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
스페이서의 압축 강도를 높여 스페이서의 지지력을 향상시키고, 유리판에 가해지는 응력 분포를 고려하여 스페이서의 형상적인 특성과 배치 형태 및 배치 간격을 최적화할 수 있다. 대면적 유리판 위에 스페이서를 용이하게 배치하고, 지정된 위치에 누락 또는 정렬 불량 없이 스페이서를 견고하게 고정시킬 수 있다. 밀봉재 사용에 따른 유리판의 변형 또는 변색 문제를 해소하고, 밀봉재의 탈가스에 의한 진공도 저하를 방지할 수 있다. 진공 유리 패널의 제조 과정을 단순화하고 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 유리 패널의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 진공 유리 패널의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 진공 유리 패널 중 제1 유리판과 스페이서를 나타낸 개략 사시도이다.
도 4a 내지 도 4e는 스페이서의 여러 가지 배치 형태를 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 4d에 도시한 스페이서의 오각 패턴이 확장된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 유리 패널의 제조 공정을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제2 단계를 나타낸 개략 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제3 단계를 나타낸 개략 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제4 단계를 나타낸 개략 단면도이다.
도 10은 알루미나 입자들과 실리카 입자들을 포함하는 본 실시예에 따른 스페이서의 변형률-응력 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11은 알루미나 입자들과 실리카 입자들을 포함하지 않은 비교예에 따른 스페이서의 변형률-응력 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제4 단계의 첫 번째 변형예를 나타낸 개략도이다.
도 13은 도 12에 도시한 제4 단계에서 사용되는 전기로와 토치부 및 이송 장치를 나타낸 구성도이다.
도 14는 도 13에 도시한 유리판 적층체와 토치부를 나타낸 평면도이다.
도 15는 도 12에 도시한 제4 단계에서 이루어지는 제1 유리판과 제2 유리판의 접합 과정을 나타낸 모식도이다.
도 16a와 도 16b는 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제4 단계의 두 번째 변형예를 나타낸 평면도이다.
도 17은 첫 번째 및 두 번째 변형예의 방법으로 제조된 진공 유리 패널의 부분 확대 단면도이다.
도 18은 진공 유리 패널의 단면을 나타낸 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 유리 패널의 부분 절개 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 진공 유리 패널의 단면도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 진공 유리 패널(10)은 제1 유리판(11)과, 제1 유리판(11)에 대향 배치되는 제2 유리판(12)과, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 사이에 배치되는 복수의 스페이서(13)를 포함한다. 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리는 서로 맞닿아 두 유리판(11, 12) 사이의 공간을 밀폐시킨다.
제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 판 유리, 강화 유리, 및 저방사(Low-E) 유리 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 복수의 스페이서(13)는 서로 같은 모양과 크기를 가지며, 서로간 일정한 거리를 두고 규칙적으로 배열된다. 스페이서(13)는 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 사이에 배치되어 두 유리판(11, 12)을 상호 이격시킨다. 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 특정 종류의 유리에 한정되지 않는다.
제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리는 토치 가열에 의해 서로 접합될 수 있다. 즉 스페이서(13)를 사이에 두고 적층된 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리를 토치로 가열하면, 두 유리판(11, 12)의 가장자리가 녹아 붙은 후 굳으면서 상호 접합된다.
제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 중 어느 한 유리판에 배기 홀(14)이 형성되고, 이 유리판에 캡 부재(15)가 고정되어 배기 홀(14)을 밀봉시킨다. 배기 홀(14)은 제조 과정에서 배기 장치(도시하지 않음)와 연결되어 진공 유리 패널(10)의 내부 공간을 배기시키는데 사용된다. 따라서 복수의 스페이서(13)가 위치하는 내부 공간은 진공 공간(16)이 되고, 이러한 진공 공간(16)에 의해 진공 유리 패널(10)은 높은 단열 성능을 지닌다.
본 실시예의 진공 유리 패널(10)에서 스페이서(13)는 기본적인 유리 성분과, 압축 강도 향상을 위한 알루미나(Al2O3) 입자들 및 실리카(SiO2) 입자들을 포함한다. 또한, 스페이서(13)는 이산화티타늄(TiO2) 입자들을 더 포함할 수 있다. 이때 알루미나 입자들의 함량은 실리카 입자들의 함량보다 많고, 실리카 입자들의 함량은 이산화티타늄 입자들의 함량보다 많다.
알루미나(Al2O3) 입자의 크기는 대략 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 알루미나(Al2O3) 입자의 크기가 1㎛보다 작으면 스페이서(13)를 단단하게 만드는 보강 기능이 저하될 수 있고, 10㎛를 초과하면 스페이서(13)에 포함되는 알루미나(Al2O3) 입자들의 함량이 적어지므로 역시 스페이서(13)의 구조적 안전성이 저하될 수 있다.
실리카(SiO2) 입자들과 이산화티타늄(TiO2) 입자들은 알루미나(Al2O3) 입자들 사이의 빈 공간을 채워 스페이서(13)를 보다 단단하게 만드는 역할을 한다.
스페이서(13)는 물유리와 실리카졸 가운데 적어도 하나, 알루미나(Al2O3) 분말, 및 실리카(SiO2) 분말을 포함하는 페이스트를 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 중 어느 한 유리판 위에 기둥 모양으로 직접 스크린 인쇄한 다음 건조하는 과정을 거쳐 제작될 수 있다. 페이스트는 이산화티타늄(TiO2) 분말을 더 포함할 수 있다. 구체적인 스페이서(13)의 형성 방법에 대해서는 후술한다.
스페이서(13)의 주성분인 유리는 규산나트륨(규산소다, sodium silicate)일 수 있다. 규산나트륨은 물유리 상태로 유리판 위에 도포 후 건조 과정을 거쳐 고형의 상태를 유지한다.
알루미나(Al2O3)는 대표적인 파인 세라믹스로서 기계적 강도와 내마모성이 높고, 열적 안정성 및 화학적 안정성이 매우 우수하다. 알루미나(Al2O3) 입자는 스페이서(13)의 압축 강도를 높여 스페이서(13)의 지지력을 향상시키는 기능을 한다. 즉 스페이서(13)가 유리만으로 구성된 경우와 비교할 때 알루미나(Al2O3) 입자를 포함하는 스페이서(13)는 더 높은 압축 강도를 구현한다.
실리카(SiO2) 입자와 이산화티타늄(TiO2) 입자는 스페이서(13)의 공극을 줄여 스페이서(13)의 압축 강도를 높이는 기능을 한다. 실리카(SiO2) 입자로는 물유리를 산으로 중화시켜 생성된 침전물을 건조시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 실리카(SiO2) 입자는 스페이서(13)의 주성분인 유리와 같은 성분이므로 스페이서(13)의 증량제 역할도 겸한다.
스페이서(13)는 원기둥 또는 다면체 기둥과 같은 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 다면체 기둥은 정사각 기둥, 직사각 기둥, 마름모 기둥, 오각형 기둥, 및 육각형 기둥 등 다양한 형태를 포함한다. 도 1에서는 원기둥 모양의 스페이서를 예로 들어 도시하였다.
스페이서(13)의 높이는 50㎛ 내지 1,000㎛일 수 있고, 스페이서(13)의 평균 직경은 100㎛ 내지 1,000㎛일 수 있다. 스페이서(13)의 높이가 50㎛ 미만이면 단열 효과가 저하되고, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)이 서로 붙는 불량이 발생할 수 있다. 반면, 스페이서(13)의 높이가 1,000㎛를 초과하면 지정된 압축 강도를 유지하면서 좁은 직경의 스페이서(13)를 제작하는데 어려움이 따른다.
스페이서(13)는 열이 전달되는 통로 역할을 하므로 스페이서(13)의 평균 직경이 커질수록 스페이서(13)를 통해 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 사이에 열이 쉽게 전달된다. 한편, 스페이서(13)의 평균 직경이 100㎛ 미만이면 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 거의 점접촉을 하게 되므로 스페이서(13)와 제1 및 제2 유리판(11, 12) 사이에 응력 문제가 발생한다. 이러한 사항들과 제조 상의 문제를 고려할 때 스페이서(13)의 평균 직경이 100㎛ 내지 1,000㎛ 범위를 만족하면, 열 전달 문제와 응력 문제를 해소할 수 있다.
전술한 스페이서(13)는 제1 유리판(11) 및 제2 유리판(12)과의 사이에 별도의 접착 물질 없이 그 자체가 어느 한 유리판 위에 스크린 인쇄 후 건조된 것이므로, 건조 과정에서 해당 유리판에 일체로 고정된다. 따라서 스페이서(13)는 지정된 위치에 견고하게 고정된다.
도 3은 도 1에 도시한 진공 유리 패널 중 제1 유리판과 스페이서를 나타낸 개략 사시도이다.
도 3에서 제1 유리판(11)의 두께를 t로 표시하였고, 제1 유리판(11)의 일 방향(예를 들어 가로 방향)에 따른 스페이서(13) 사이의 거리를 d1, 제1 유리판(11)의 다른 일 방향(예를 들어 세로 방향)에 따른 스페이서(13) 사이의 거리를 d2로 표시하였다. 이때 도시하지 않은 제2 유리판(12)도 제1 유리판(11)과 같은 두께를 가진다.
진공 유리 패널(10)에는 내부의 진공 압력과 외부의 대기압과의 압력 차이로 인해 인장 응력이 발생한다. 아래에서는 진공 유리 패널(10)에 가해지는 응력 분포를 고려하여 스페이서(13)의 배치 형태와 배치 간격을 최적화하는 방안에 대해 설명한다.
인장 응력은 두 유리판(11, 12)의 외부 표면 중 스페이서(13)가 지지하고 있는 부분과 두 유리판(11, 12)의 내부 표면 중 스페이서(13)와 스페이서(13) 사이의 중간 지점에서 발생한다. 최대 인장 응력은 두 유리판(11, 12) 중 스페이서(13) 부근에서 발생한다. 진공 유리 패널(10)에서 발생하는 최대 허용 인장 응력은 8MPa로 제한되며, 이 값을 초과하면 진공 유리 패널(10)에서 자체 파괴가 일어난다.
도 4a 내지 도 4e에 스페이서의 여러 가지 배치 형태를 도시하였다.
도 4a는 4개의 스페이서(13)가 직사각 형태로 배치된 경우이고, 도 4b는 4개의 스페이서(13)가 마름모 형태로 배치된 경우이다. 도 4c는 4개의 스페이서(13)가 정사각 형태로 배치된 경우이며, 도 4d는 5개의 스페이서(13)가 오각 형태로 배치된 경우이다. 그리고 도 4e는 6개의 스페이서(13)가 육각 형태로 배치된 경우이다.
하기 표 1에 전술한 다섯가지 배치 형태에서 측정된 진공 유리 패널(10)의 최대 인장 응력을 나타내었다. 실험에 사용된 진공 유리 패널(10)은 가로 300mm, 세로 300mm 크기이며, 최대 허용 인장 응력인 8MPa에 근접하는 간격으로 스페이서(13)를 배치하였다.
표 1
Figure PCTKR2011001208-appb-T000001
전술한 표 1에서 다섯가지 배치 형태 중 오각 패턴은 도 5에 도시한 바와 같이 연속적인 패턴을 형성할 때 패턴에 포함되지 않는 빈 공간(점선 참조)이 형성되므로 연속적인 패턴 적용이 불가능함을 알 수 있다. 따라서 전술한 다섯가지 배치 형태 중 오각 형태는 바람직하지 않다.
오각 패턴을 제외한 나머지 4개의 배치 형태 중 육각 형태에서 가장 많은 수의 스페이서(13)가 배치되고, 직사각 형태와 마름모 형태에서 같은 수의 스페이서(13)가 배치되며, 정사각 패턴에서 가장 적은 수의 스페이서(13)가 배치된 것을 확인할 수 있다.
따라서 전술한 사항들을 고려할 때 스페이서(13)는 직사각, 마름모, 정사각, 및 육각 형태로 배치될 수 있으며, 이 중 스페이서(13) 사이의 거리가 가장 넓고 가장 적은 수의 스페이서(13)가 배치된 정사각 형태가 최적이라 할 수 있다.
다음으로, 복수의 스페이서(13)가 정사각 형태로 배치될 때 유리판(11, 12)의 두께에 따른 스페이서(13)의 배치 간격에 대해 설명한다.
하기 표 2에 유리판(11, 12) 두께에 따른 스페이서(13) 사이의 최적 거리를 나타내었다. 이때 유리판(11, 12)의 두께는 유리판 하나의 두께를 나타내며, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 같은 두께를 가진다. 스페이서(13) 사이의 최적 거리는 최대 허용 인장 응력인 8MPa에 가장 근접한 인장 응력을 구현하는 스페이서(13) 사이의 거리로 정의한다.
표 2
Figure PCTKR2011001208-appb-T000002
전술한 표 2의 결과값을 토대로 하기 수학식을 도출할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2011001208-appb-M000001
여기서, D는 스페이서(13)의 배치 간격(mm)이고, t는 유리판(11, 12) 각각의 두께(mm)를 나타낸다.
위 수학식의 조건을 만족할 때 진공 유리 패널(10)의 인장 응력을 높여 우수한 기계적 강도를 구현할 수 있다. 따라서 진공 유리 패널(10)의 휨과 같은 변형을 방지하며, 스페이서(13)가 진공 유리 패널(10) 전체에서 외부 압력을 균일하게 지지하여 유리판(11, 12)의 크랙과 자체 파괴를 효과적으로 예방할 수 있다.
다음으로, 전술한 진공 유리 패널(10)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 유리 패널의 제조 공정을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 6을 참고하면, 진공 유리 패널의 제조 방법은 스페이서용 페이스트를 준비하는 제1 단계(S10)와, 제1 유리판과 제2 유리판 중 어느 한 유리판 위에 페이스트를 스크린 인쇄 후 건조시켜 스페이서를 형성하는 제2 단계(S20)와, 스페이서를 사이에 두고 제1 유리판과 제2 유리판을 적층하는 제3 단계(S30)와, 제1 유리판과 제2 유리판의 가장자리를 접합시키고 내부 공간을 배기 후 밀봉시켜 진공 공간을 형성하는 제4 단계(S40)를 포함한다.
먼저, 스페이서용 페이스트를 만드는 제1 단계(S10)에서 페이스트는 규산나트륨(물유리)과 실리카졸 가운데 적어도 하나, 알루미나 분말, 실리카 분말, 및 유동화제로서 에틸렌 글리콜을 포함한다. 페이스트는 이산화티타늄 분말을 더 포함할 수 있다.
알루미나 분말은 스페이서의 압축 강도를 높여 스페이서의 지지력을 향상시키는 기능을 한다. 에틸렌 글리콜은 외부 온도 변화에 민감하게 반응하는 물유리의 경화를 지연시키며, 물유리의 유동성을 조절하는 역할을 한다.
실리카 분말과 이산화티타늄 분말은 스페이서의 공극을 줄이고, 페이스트의 양을 늘리는 증량제의 역할을 한다. 특히 이산화티타늄 분말은 실리카 분말보다 작은 크기를 가지므로 스페이서의 구조적 안정성을 높이는 역할을 한다.
페이스트 내에서 알루미나 분말의 함량은 실리카 분말의 함량보다 많고, 실리카 분말의 함량은 이산화티타늄 분말의 함량보다 많다. 예를 들어, 스페이서용 페이스트는 물유리와 실리카졸로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물 40중량% 내지 50중량%, 알루미나 분말 20중량% 내지 30중량%, 실리카 분말 15중량% 내지 20중량%, 및 에틸렌 글리콜 5중량% 내지 10중량%를 포함할 수 있다.
물유리와 실리카졸은 제1 유리판(11) 및 제2 유리판(12)과 동일한 물성을 가지며, 그 자체가 접착성을 가지므로 접착제로 기능한다. 페이스트가 물유리와 실리카졸 가운데 적어도 하나를 주성분으로 포함함에 따라, 다음에 이어지는 스크린 인쇄 과정에서 스페이서를 유리판 위에 직접 접착할 수 있다.
즉 스페이서를 유리판에 접착시키기 위한 별도의 접착제(예를 들어 프릿) 사용을 생략할 수 있으므로, 종래 프릿과 유리판 및 프릿과 스페이서 사이의 이질성으로 인한 접착력 저하 문제를 방지할 수 있다.
페이스트에서 물유리와 실리카졸로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물의 함량이 40중량% 미만이면 스페이서의 접착 성능이 저하되고, 알루미나 입자들로 인해 스페이서의 투과율, 더 나아가 진공 유리 패널(10)의 투과율이 저하될 수 있다.
한편 물유리와 실리카졸로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물의 함량이 50중량%를 초과하면 알루미나 분말, 실리카 분말, 및 에틸렌 글리콜의 함량이 낮아져 스페이서의 압축 강도와 단열 성능이 저하되고, 물유리와 실리카졸의 유동성을 조절하는데 어려움이 생길 수 있다. 또한, 추후 건조 과정에서 팽창에 의해 기공이 많이 생겨 스페이서의 압축 강도가 저하될 수 있다.
전술한 페이스트는 물유리와 실리카졸로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 알루미나 분말, 실리카 분말, 이산화티타늄 분말, 및 에틸렌 글리콜을 혼합하고, 이들을 교반하는 과정을 거쳐 제조될 수 있다. 이때 페이스트의 점도는 2,000cps 내지 20,000cps일 수 있다.
페이스트의 점도가 2,000cps 미만이면 스크린 인쇄 과정에서 번짐 현상이 일어날 수 있고, 인쇄된 스페이서의 형상을 유지하기 어려울 수 있다. 페이스트의 점도가 20,000cps를 초과하면 페이스트가 스크린 마스크에 들러붙어 스크린 인쇄 자체가 어려워질 수 있고, 스퀴지 앞에서 페이스트의 롤링 작업이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
이와 같이 페이스트의 점도는 스페이서의 인쇄 품질을 결정하는 중요한 요인이 된다. 페이스트의 점도는 교반기(도시하지 않음)의 교반 속도 및 교반 시간 등을 조절하여 제어할 수 있고, 물유리와 실리카졸 가운데 적어도 하나, 첨가제(알루미나 분말, 실리카 분말, 이산화티타늄 분말, 및 에틸렌 글리콜)의 혼합 비율에 따라서도 제어할 수 있다.
다음으로, 제2 단계(S20)에서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 중 어느 한 유리판 위에 전술한 페이스트를 스크린 인쇄 후 건조시켜 스페이서(13)를 형성한다. 도 7은 스페이서의 스크린 인쇄 과정을 나타낸 개략 사시도이다.
도 7을 참고하면, 인쇄 장치의 수평 베이스판(도시하지 않음) 위에 제1 유리판(11)을 장착한다. 이때 제1 유리판(11)은 수평 베이스판에 진공 흡착되어 움직임이 강제로 구속될 수 있다. 제1 유리판(11)은 제2 유리판(12)으로 대체될 수 있다.
제1 유리판(11) 상에 스크린 마스크(20)를 배치한다. 스크린 마스크(20)로는 금속 마스크가 사용될 수 있다. 스크린 마스크(20)에는 미리 설정된 스페이서(13)의 수에 상응하는 복수의 패턴 형성공(21)이 형성된다. 패턴 형성공(21)의 크기와 모양에 따라 스페이서(13)의 크기와 모양이 결정된다.
패턴 형성공(21)이 원형인 경우 원기둥 모양의 스페이서(13)가 형성되고, 패턴 형성공(21)이 정사각형, 직각형, 및 육각형과 같은 다각형인 경우 다면체 기둥 모양의 스페이서(13)가 형성된다. 그리고 스크린 마스크(20)의 두께는 50㎛ 내지 1,000㎛일 수 있다. 스크린 마스크(20)의 두께는 스페이서(13)의 높이를 결정한다.
스크린 마스크(20)는 제1 유리판(11)과의 정렬 불량을 방지하기 위해 별도의 장착 지그(도시하지 않음)에 장착된 다음 입력되어 있는 좌표값에 따라 자동으로 이동하여 제1 유리판(11) 위에 배치될 수 있다.
이어서 스크린 마스크(20) 위에 페이스트(22)를 도포한다. 이때 페이스트(22)는 점성이 크므로 페이스트(22)를 스크린 마스크(20) 윗면 전체에 고르게 도포하기 위해서 스퀴지(23)를 이용할 수 있다. 이 경우 스퀴지(23)에 가해지는 압력은 실제 스크린 인쇄 과정에서 가해지는 압력보다 낮아야 하며, 스퀴지(23)의 이동 속도 또한 실제 인쇄 과정에서 실시되는 속도보다 상대적으로 빨라야 한다.
스페이서용 페이스트(22)는 공기 중에 노출되면 쉽게 고형화될 수 있으므로 제조 후 밀봉 보관하며, 스크린 마스크(20) 위에 도포된 후에는 신속하게 스크린 인쇄 공정을 진행해야 우수한 인쇄 품질을 확보할 수 있다.
이어서 스퀴지(23)를 이용하여 페이스트(22)를 제1 유리판(11) 위에 스크린 인쇄한다. 스퀴지(23)는 일 방향을 따라 페이스트(22)를 쓸어 내리며 이동하고, 이러한 스퀴지(23)에 의해 페이스트(22)는 스크린 마스크(20)의 패턴 형성공(21)에 차례로 채워진다. 이때 양질의 인쇄를 위해서는 인쇄 속도 및 인쇄 압력이 제어되어야 하는데, 인쇄 속도와 인쇄 압력은 샘플링 테스트를 통해 사전에 표준화시켜 적용할 수 있다.
이어서 제1 유리판(11)으로부터 스크린 마스크(20)를 제거한 다음 인쇄된 페이스트를 건조시켜 고형의 스페이서(13)를 형성한다. 건조 과정에서 페이스트 중 유동화제(에틸렌 글리콜) 성분이 증발된다. 건조는 이산화탄소 분위기에서 급속 건조로 진행되거나 가열 건조로 진행될 수 있다. 이 같은 공정을 거쳐 만들어진 스페이서(13)는 원기둥 또는 다면체 기둥으로 형성되며, 배치 형태는 직사각, 마름모, 정사각, 육각형일 수 있고, 이 중 최적은 정사각 형태라 할 수 있다.
도 8은 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제3 단계를 나타낸 개략 단면도이다. 도 8을 참고하면, 제3 단계(S30)에서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 스페이서(13)를 사이에 두고 적층된다.
도 9는 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제4 단계를 나타낸 개략 단면도이다.
도 9를 참고하면, 제4 단계(S40)에서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리를 실링(sealing)하여 두 유리판(11, 12)의 가장자리가 맞닿도록 한다. 이 과정에서 토치(30)가 사용될 수 있다. 이로써 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 사이의 공간을 밀폐시킬 수 있다.
이어서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 중 어느 한 유리판, 예를 들어 제2 유리판(12)에 미리 형성된 배기 홀(14)에 배기 장치(도시하지 않음)를 연결하여 내부 공간을 배기시킨다. 이후 캡 부재(15)로 배기 홀(14)을 막아 진공 유리 패널(10)을 완성한다.
전술한 과정을 거친 진공 유리 패널(10)의 내부에는 단열층으로 기능하는 진공 공간(16)이 형성되며, 우수한 압축 강도 및 지지력을 갖는 스페이서(13)에 의해 진공 공간(16)이 확보 및 유지된다. 이때 진공 유리 패널(10)의 단열 기능은 진공 공간(16)뿐만 아니라 알루미나 입자들과 실리카 입자들을 포함하는 스페이서(13)에 의해서도 향상될 수 있다.
전술한 스크린 인쇄법에 의해 진공 유리 패널(10)의 생산 속도 및 생산 품질을 향상시키고, 스페이서(13)의 누락 또는 정렬 불량 없이 지정된 위치에 스페이서(13)를 견고하게 고정시킬 수 있다. 또한, 페이스트의 점도 및 인쇄 속도 제어를 통해 인쇄 공정을 간소화하고 인쇄 불량을 최소화함으로써 재료비와 제조 비용을 절약하며, 공정 시간을 단축할 수 있다.
도 10은 알루미나 입자들과 실리카 입자들을 포함하는 본 실시예에 따른 스페이서의 변형률-응력 곡선을 나타낸 그래프이고, 도 11은 알루미나 입자들과 실리카 입자들을 포함하지 않은 비교예에 따른 스페이서의 변형률-응력 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 10과 도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 스페이서의 최대 압축 강도는 대략 33MPa이고, 비교예에 따른 스페이서의 최대 압축 강도는 대략 4.1MPa로서, 실시예에 따른 스페이서가 물유리만으로 제조된 비교예의 스페이서 대비 대략 8배 향상된 압축 강도를 구현하고 있음을 확인할 수 있다.
한편, 진공 유리 패널(10)의 제조 방법 중 제4 단계(S40)에서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리를 접합시킬 때, 다음과 같은 토치 이용법이 적용될 수 있다.
도 12는 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제4 단계의 첫 번째 변형예를 나타낸 개략도이다.
도 12를 참고하면, 제4 단계(S40)에서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리를 토치 헤드(32)에서 나오는 불꽃으로 가열하여 두 유리판(11, 12)의 가장자리를 녹여 붙인다. 그러면 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 가장자리가 열에 의해 녹아 서로 붙은 후 굳으면서 일체로 접합된다.
도 13은 도 12에 도시한 제4 단계에서 사용되는 전기로와 토치부 및 이송 장치를 나타낸 구성도이다.
도 13을 참고하면, 제4 단계(S40)에서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리 접합을 위해 전기로(40)와 토치부(35, 36) 및 이송 장치(50)가 사용된다. 전기로(40)는 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)을 예열하는 기능을 하고, 토치부(35, 36)는 불꽃을 형성하여 두 유리판(11, 12)의 가장자리를 녹이는 기능을 한다. 이송 장치(50)는 두 유리판(11, 12)의 가장자리를 따라 토치부(35, 36)를 일정 속도로 이동시키는 기능을 한다.
도 13에서 부호 55은 스페이서(13)를 사이에 두고 적층된 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)을 나타내며, 편의상 이를 '유리판 적층체'라 한다. 도 14는 도 13에 도시한 유리판 적층체와 토치부를 나타낸 평면도이다.
도 13과 도 14를 참고하면, 전기로(40)는 상호 이격된 상부 바디(41)와 하부 바디(42)로 구성되고, 하부 바디(42) 위에 세터(setter)(43)와 유리판 적층체(55)가 위치한다. 상부 바디(41)와 하부 바디(42)에는 히터가 설치되어 유리판 적층체(55) 전체를 예열한다. 이로써 유리판 적층체(55)의 국부 가열(토치 불꽃에 의한 가장자리 국부 가열)에 따른 응력 집중을 예방하여 유리판 적층체(55)의 변형을 방지할 수 있다.
세터(43)는 하부 바디(42)와 유리판 적층체(55) 사이에 위치하여 유리판 적층체(55)를 지지하며 유리판 적층체(55)가 하부 바디(42)와 접촉하지 않도록 한다. 세터(43)는 고온 공정에서 유리판 적층체(55)의 평탄성을 유지시키고, 냉각 시에는 유리판 적층체(55)가 서서히 냉각되도록 함으로써 유리판 적층체(55)의 변형을 방지한다.
토치부(35, 36)는 토치 본체(31)와, 토치 본체(31)와 연결된 토치 헤드(32)를 포함한다. 토치 본체(31)는 가스 라인과 수냉 라인을 구비하며 수소혼합가스와 같은 열원 가스를 토치 헤드(32)로 전달한다. 토치 헤드(32)는 복수의 노즐로 구성되어 토치 불꽃을 형성한다. 토치 헤드(32)는 전기로(40)의 상부 바디(41)와 하부 바디(42) 사이에 위치하여 유리판 적층체(55)로 토치 불꽃을 가하며, 토치 본체(31)는 전기로(40)의 외측에 위치한다.
이송 장치(50)는 토치 본체(31)의 하부에 설치되어 토치 본체(31)를 지지하며, 토치 본체(31)를 수평 방향으로 이동시키는 기능과 더불어 토치 본체(31)의 수직 방향 높이와 경사각을 조절하는 기능도 가진다. 이송 장치(50)는 토치 본체(31)를 수평 방향으로 이동시키는 제1 이송부(51)와, 토치 본체(31)의 수직 방향 높이와 경사각을 조절하는 제2 이송부(52)를 포함한다.
여기서, 수평 방향은 유리판 적층체(55)의 가장자리와 나란한 방향을 의미하고, 수직 방향 높이는 지면에 대한 토치 본체(31)의 높이를 의미한다. 그리고 경사각은 지면에 대한 토치 본체(31)와 토치 헤드(32)의 경사각을 의미한다. 제1 이송부(51)와 제2 이송부(52)는 각자의 모터와 기어박스 등을 구비한 통상의 기계 장치로 구성될 수 있다.
토치 헤드(32)는 지면과 나란하게 설치되지 않고 유리판 적층체(55)를 향한 토치 헤드(32)의 단부가 위 또는 아래를 향하도록 기울어진 상태로 설치될 수 있다. 도 13에서는 토치 헤드(32)의 단부가 위를 향하는 경우를 도시하였으며, 토치 헤드(32)의 경사각을 θ로 표시하였다. 이 경우 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리가 녹아 용융풀을 형성할 때 용융풀의 흘러내림을 억제하여 접합 불량을 예방할 수 있다.
하나의 유리판 적층체(55)에 대해 2개의 토치부(35, 36)가 구비된다. 도 13과 도 14를 기준으로 유리판 적층체(55)의 좌측에 위치하는 토치부를 제1 토치부(35)라 하고, 우측에 위치하는 토치부를 제2 토치부(36)라 한다. 제1 토치부(35)와 제2 토치부(36)는 유리판 적층체(55)를 사이에 두고 서로 반대측에 위치하며, 서로 반대 방향으로 이동하면서 유리판 적층체(55)의 가장자리를 녹여 접합시킨다.
제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 일정한 두께를 가진 사각 판재로 구성될 수 있다. 도 14에서는 유리판 적층체(55)가 한 쌍의 장변(제1 가장자리)(56)과 한 쌍의 단변(제2 가장자리)(57)을 가진 직사각 판재인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 유리판 적층체(55)는 정사각 판재로도 구성될 수 있다. 이 경우 제1 가장자리와 제2 가장자리는 같은 길이를 가진다.
제4 단계(S40)에서 제1 토치부(35)는 좌측 단변(57)의 외측에 위치하고, 제2 토치부(36)는 우측 단변(57)의 외측에 위치한다. 이때 제1 토치부(35)의 시작 위치는 좌측 단변(57)의 한쪽 모서리 외측이고, 제2 토치부(36)의 시작 위치는 우측 단변(57)의 반대쪽 모서리 외측이다. 즉 시작 위치에서 제1, 2 토치부(35, 36)는 유리판 적층체(55)의 대각 방향을 따라 서로 반대측에 위치한다.
제1 토치부(35)와 제2 토치부(36)의 시작 위치에서 토치 헤드(32)는 열원 가스를 공급받아 불꽃을 생성한다. 이 불꽃이 가하는 열에 의해 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리가 녹아 붙으면서 일체로 접합된다. 제1, 2 토치부(35, 36)는 이송 장치(50)에 의해 서로 반대 방향으로 이동하여 유리판 적층체(55)의 단변(57)을 따라 토치 불꽃을 일정 속도로 이동시킨다.
따라서 도 14를 기준으로 제1 토치부(35)와 마주하는 제1, 2 유리판(11, 12)의 좌측 단변(57)에서는 위에서부터 아래로 접합이 이루어지고, 제2 토치부(36)와 마주하는 제1, 2 유리판(11, 12)의 우측 단변(57)에서는 아래로부터 위로 접합이 이루어진다.
이후 제1 토치부(35)는 유리판 적층체(55)의 하측 장변(56)의 외측으로 이동하고, 제2 토치부(36)는 유리판 적층체(55)의 상측 장변(56)의 외측으로 이동한다. 이때에도 제1 토치부(35)는 장변(56)의 한쪽 모서리 외측에 위치하고, 제2 토치부(36)는 장변(56)의 반대쪽 모서리 외측에 위치하여 제1, 2 토치부(35, 36)는 유리판 적층체(55)의 대각 방향을 따라 서로 반대측에 위치한다.
제1, 2 토치부(35, 36)는 이송 장치(50)에 의해 서로 반대 방향으로 이동하여 유리판 적층체(55)의 장변(56)을 따라 토치 불꽃을 일정 속도로 이동시킨다. 따라서 제1 토치부(35)와 마주하는 제1, 2 유리판(11, 12)의 하측 장변(56)에서는 왼쪽에서부터 오른쪽으로 접합이 이루어지고, 제2 토치부(36)와 마주하는 제1, 2 유리판(11, 12)의 상측 장변(56)에서는 오른쪽에서부터 왼쪽으로 접합이 이루어진다.
즉 제1, 2 토치부(35, 36)는 반시계 방향으로 동시에 이동하면서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리를 접합시킨다. 도 14에서는 제1, 2 토치부(35, 36)가 반시계 방향으로 이동하면서 단변(57)을 접합시킨 후 장변(56)을 접합시키는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 제1, 2 토치부(35, 36)는 시계 방향으로 이동하면서 장변(56)을 먼저 접합시킬 수도 있다.
도 15는 제4 단계(S40)에서 이루어지는 제1 유리판과 제2 유리판의 접합 과정을 나타낸 모식도이다.
도 15를 참고하면, 토치 불꽃이 가하는 열에 의해 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리가 녹으면서 각 유리판(11, 12)의 가장자리에 용융풀(171, 172)이 형성된다. 용융풀(171, 172)은 점성이 있는 녹은 유리로서 표면 장력에 의해 볼록한 모양을 가진다. 토치 가열이 계속되면 각 유리판(11, 12)에 형성된 용융풀(171, 172)이 커지고, 다른 유리판에 형성된 용융풀을 당기면서 하나로 합쳐진다. 이때 하나로 합쳐진 용융풀(173)은 표면 장력에 의해 볼록한 모양을 가지며, 두 유리판(11, 12)의 가장자리는 냉각에 의해 굳어 그 형상을 유지한다.
따라서 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리는 서로를 향해 소정의 곡률로 굽어 일체로 접합되며, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12) 사이에는 경계면이 관찰되지 않는다. 토치 불꽃에 의한 가열 온도는 대략 550℃ 내지 600℃ 범위일 수 있다. 이 온도 범위에서는 두 유리판(11, 12) 자체의 조직이 크게 변하거나 훼손되지 않는다.
도 14와 도 15를 참고하면, 제4 단계(S40)의 접합 과정에서 2개의 토치부(35, 36)는 서로 반대측에 위치하고, 서로 반대 방향으로 토치 불꽃을 이동시킨다. 이로써 접합에 소요되는 시간을 단축시킴과 동시에 두 유리판(11, 12)이 녹은 후 굳으면서 발생하는 열 응력을 효과적으로 분산시켜 응력 집중에 따른 유리판(11, 12)의 변형을 억제한다.
즉 전술한 제1, 2 토치부(35, 36)의 위치 설정에 의해 두 유리판(11, 12)에 생성되는 두 곳의 접합 지점은 최소한 두 유리판(11, 12)의 단변 길이보다 큰 거리를 유지한다. 이로 인해 두 접합 지점에서 발생하는 열 응력은 서로에 대해 영향을 미치지 않으며, 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변에 대해 열 평형을 맞출 수 있다. 따라서 열 응력을 분산시키고 열 평형을 유지하여 두 유리판(11, 12)의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)을 향한 토치 헤드(32)의 단부가 위 또는 아래를 향하도록 배치됨에 따라, 두 유리판(11, 12)의 가장자리에 용융풀(171, 172, 173)이 형성될 때 용융풀(171, 172, 173)의 흘러내림을 억제하여 접합 불량을 예방할 수 있다. 또한, 이 과정에서 토치 불꽃이 용융풀(171, 172, 173)을 밀거나 끌고 가는 효과도 발생한다.
토치 헤드(32)의 경사각(θ)은 대략 ±20° 이하로 설정될 수 있다. 이때 플러스(+) 경사각은 토치 헤드(32)의 단부가 위를 향하는 경우를 의미하고, 마이너스(-) 경사각은 토치 헤드(32)의 단부가 아래를 향하는 경우를 의미한다.
한편, 상기에서는 2개의 토치부(35, 36)를 이용하는 경우에 대해 설명하였으나, 4개의 토치부를 이용하여 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리를 접합시킬 수 있다. 도 16a와 도 16b는 도 6에 도시한 진공 유리 패널의 제조 과정 중 제4 단계의 두 번째 변형예를 나타낸 평면도이다.
도 16a와 도 16b를 참고하면, 유리판 적층체(55)의 각 변(56, 57)마다 그 외측에 토치부(35, 36, 37, 38)가 구비된다. 제1 토치부(35)는 좌측 단변(57)의 한쪽 모서리 외측에 위치하고, 제2 토치부(36)는 우측 단변(57)의 반대측 모서리 외측에 위치한다. 제3 토치부(37)는 상측 장변(56)의 한쪽 모서리 외측에 위치하고, 제4 토치부(38)는 하측 장변(56)의 반대쪽 모서리 외측에 위치한다.
시작 위치에서 제1, 2 토치부(35, 36)는 유리판 적층체(55)의 대각 방향을 따라 서로 반대측에 위치하고, 제3, 4 토치부(37, 38)는 유리판 적층체(55)의 다른 대각 방향을 따라 서로 반대측에 위치한다. 4개의 토치부(35, 36, 37, 38)는 토치 불꽃을 생성하며, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 동시에 이동하여 토치 불꽃을 일정 속도로 이동시킨다.
도 16a에서는 4개의 토치부(35, 36, 37, 38)가 반시계 방향으로 이동하는 경우를 나타내었고, 도 16b에서는 4개의 토치부(35, 36, 37, 38)가 시계 방향으로 이동하는 경우를 나타내었다.
두 번째 변형예에서는 첫 번째 변형예와 비교할 때 접합에 소요되는 시간을 두배로 단축할 수 있다. 또한, 첫 번째 변형예와 마찬가지로 네 곳의 접합 지점에서 발생하는 열 응력은 서로에 대해 영향을 미치지 않으며, 한 쌍의 장변(56)과 한 쌍의 단변(57)에 대해 동시에 열 평형을 맞출 수 있다. 따라서 열 응력을 분산시키고 열 평형을 유지하여 두 유리판(11, 12)의 변형을 억제할 수 있다.
두 번째 변형예의 제조 방법은 제4 단계(S40)에서 4개의 토치부(35, 36, 37, 38)를 사용하는 것을 제외하고 전술한 첫 번째 변형예의 제조 방법과 동일한 과정으로 이루어진다. 토치부의 공정 조건이 동일할 때 첫 번째 변형예의 방법으로 제조된 진공 유리 패널과 두 번째 변형예의 방법으로 제조된 진공 유리 패널은 같은 모양을 가진다.
도 17은 첫 번째 및 두 번째 변형예의 방법으로 제조된 진공 유리 패널의 부분 확대 단면도이고, 도 18은 진공 유리 패널의 단면을 나타낸 사진이다.
도 1과 도 17 및 도 18을 참고하면, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 가장자리는 서로 맞닿아 일체로 접합되고, 외측을 향해 볼록하게 형성된다. 진공 유리 패널(10)의 네 코너부는 뾰족한 모서리를 형성하지 않고 소정의 곡률을 가지며 둥글게 형성된다. 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)은 같은 두께로 형성될 수 있다.
진공 유리 패널(10)은 편의상 단면 모양에 따라 평탄부(61)와 볼록부(62)로 구분될 수 있다. 평탄부(61)는 스페이서(13)에 의해 상호 이격되며 일정 두께(t1)를 가지는 부분이고, 볼록부(62)는 2개의 평탄부(61)와 이어지면서 소정의 곡률(R)로 굽은 부분이다. 여기서, 볼록부(62)의 곡률(R)은 볼록부(62) 외면의 곡률을 의미한다.
도 17에서 t2는 평탄부(61)의 면방향을 따라 측정된 볼록부(62)의 중앙부 두께를 나타내고, d는 스페이서(13)의 높이, 즉 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 간격을 나타낸다. 진공 유리 패널(10)에서 볼록부(62)는 하기 두 개의 조건 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2011001208-appb-I000004
--(1)
Figure PCTKR2011001208-appb-I000005
-- (2)
볼록부(62)의 곡률(R)이 (t1+(d/2)) 미만이거나 볼록부(62)의 두께(t2)가 0.6t1 미만이면 두 유리판(11, 12)의 가장자리에서 충분한 압축 강도를 확보할 수 없으므로 진공 유리 패널(10)의 내구성이 저하될 수 있다. 한편, 볼록부(62)의 곡률(R)이 4(t1+(d/2))을 초과하거나 볼록부(62)의 두께(t2)가 1.4t1을 초과하면 압축 강도 효과는 높아지지 않으면서 재료 소모만 증가하고 볼록부(62)의 폭이 과도하게 커질 수 있다. 또한, 열 전달에 의해 단열 효과가 저하될 수 있다.
예를 들어, 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 두께(t1)가 3mm이고, 스페이서(13)의 높이가 0.2mm인 경우, 볼록부(62)의 두께(t2)는 대략 2mm 내지 4mm 범위일 수 있고, 볼록부(62)의 곡률(R)은 대략 3.1mm 내지 10mm 범위일 수 있다. 제1 유리판(11)과 제2 유리판(12)의 두께(t1)가 5mm이고, 스페이서(13)의 높이가 0.2mm인 경우, 볼록부(62)의 두께(t2)는 대략 3mm 내지 6mm 범위일 수 있고, 볼록부(62)의 곡률(R)은 대략 5.1mm 내지 20mm 범위일 수 있다.
전술한 진공 유리 패널(10)은 밀봉재를 사용하지 않으므로 밀봉재 사용에 따른 유리판(11, 12)의 변형 또는 변색 문제와, 밀봉재의 탈가스에 의한 진공도 저하 문제를 예방할 수 있다. 또한, 밀봉재를 별도로 제작하고 이를 두 유리판(11, 12) 사이에 조립 및 정렬하는 과정을 생략할 수 있으므로 전체 제조 과정을 단순화하고, 제조 비용을 낮출 수 있다. 또한, 대형 유리판 취급에 어려움이 없으므로 대형 진공 유리 패널(10)을 용이하게 제작할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (27)

  1. 제1 유리판;
    상기 제1 유리판에 가장자리가 맞닿아 있으며 진공 공간을 사이에 두고 상기 제1 유리판에 대향 배치되는 제2 유리판; 및
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판 사이에 배치되어 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판을 상호 이격시키는 복수의 스페이서
    를 포함하고,
    상기 복수의 스페이서는 알루미나(Al2O3) 입자들과 실리카 입자들(SiO2)을 포함하는 유리로 형성되는 진공 유리 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알루미나(Al2O3) 입자들의 함량은 상기 실리카(SiO2) 입자들의 함량보다 많은 진공 유리 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는 이산화티타늄(TiO2) 입자들을 더 포함하는 진공 유리 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알루미나(Al2O3) 입자들의 함량은 상기 실리카(SiO2) 입자들의 함량보다 많고, 상기 실리카(SiO2) 입자들의 함량은 상기 이산화티타늄(TiO2) 입자들의 함량보다 많은 진공 유리 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 알루미나(Al2O3) 입자는 1㎛ 내지 10㎛의 크기를 가지는 진공 유리 패널.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판 중 어느 한 유리판에 직접 접착되고, 원기둥과 다면체 기둥 가운데 어느 하나의 모양으로 형성되는 진공 유리 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는 50㎛ 내지 1,000㎛의 높이와, 100㎛ 내지 1,000㎛의 평균 직경을 가지는 진공 유리 패널.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는 직사각형, 마름모형, 정사각형, 및 육각형으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 형태로 배치되는 진공 유리 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서는 정사각 형태로 배치되는 진공 유리 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판은 같은 두께를 가지며,
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판 및 상기 복수의 스페이서는 하기 조건을 만족하는 진공 유리 패널.
    Figure PCTKR2011001208-appb-I000006
    여기서, t는 상기 제1 유리판의 두께(mm)이고, D는 상기 복수의 스페이서 사이의 거리(mm)를 나타낸다.
  11. 스페이서용 페이스트를 준비하는 단계;
    제1 유리판과 제2 유리판 중 어느 한 유리판 위에 상기 페이스트를 스크린 인쇄 후 건조시켜 복수의 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 복수의 스페이서를 사이에 두고 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판을 적층하는 단계; 및
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 가장자리를 접합시키고 내부 공간을 배기 후 밀봉시켜 진공 공간을 형성하는 단계
    를 포함하는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 페이스트는 물유리와 실리카졸 가운데 적어도 하나, 알루미나(Al2O3) 분말, 실리카(SiO2) 분말, 및 유동화제를 포함하는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 페이스트는 이산화티타늄(TiO2) 분말을 더 포함하며,
    상기 페이스트 내에서 상기 알루미나(Al2O3) 분말의 함량은 상기 실리카(SiO2) 분말의 함량보다 많고, 상기 실리카(SiO2) 분말의 함량은 상기 이산화티타늄(TiO2) 분말의 함량보다 많은 진공 유리 패널의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 페이스트는 상기 물유리 및 상기 실리카졸로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물 40중량% 내지 50중량%, 상기 알루미나(Al2O3) 분말 20중량% 내지 30중량%, 상기 실리카(SiO2) 분말 15중량% 내지 20중량%, 및 상기 유동화제 5중량% 내지 10중량%를 포함하는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페이스트는 2,000cps 내지 20,000cps의 점도를 가지는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 가장자리를 접합시킬 때,
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 가장자리 외측에 적어도 2개의 토치부를 배치하고, 상기 토치부의 열을 이용하여 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 가장자리를 녹여 상호 접합시키며,
    상기 적어도 2개의 토치부는 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판을 사이에 두고 서로 반대측에 위치하고, 서로에 대해 반대 방향으로 이동하는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판은 서로 마주하는 한 쌍의 제1 가장자리와 한 쌍의 제2 가장자리를 가지는 사각 판재로 형성되고,
    상기 한 쌍의 제1 가장자리 외측에 제1 토치부와 제2 토치부가 각각 위치하며,
    상기 제1 토치부와 상기 제2 토치부는 서로 반대 방향으로 이동하여 상기 한 쌍의 제1 가장자리를 접합시키는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 토치부의 시작 위치는 상기 제1 가장자리의 한쪽 모서리 외측이고, 상기 제2 토치부의 시작 위치는 상기 제1 가장자리의 반대쪽 모서리 외측인 진공 유리 패널의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 가장자리가 접합된 후 상기 제1 토치부와 상기 제2 토치부는 각각 상기 한 쌍의 제2 가장자리 외측으로 이동하고 서로에 대해 반대 방향으로 움직여 상기 한 쌍의 제2 가장자리를 접합시키는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2 가장자리에 대한 상기 제1 토치부의 시작 위치는 상기 제2 가장자리의 한쪽 모서리 외측이고, 상기 제2 토치부의 시작 위치는 상기 제2 가장자리의 반대쪽 모서리 외측인 진공 유리 패널의 제조 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2 가장자리의 외측에 제3 토치부와 제4 토치부가 각각 위치하고,
    상기 제1 토치부 및 상기 제2 토치부의 이동과 동시에 상기 제3 토치부와 상기 제4 토치부가 서로 반대 방향으로 이동하여 상기 한 쌍의 제1 가장자리와 상기 한 쌍의 제2 가장자리를 동시에 접합시키는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제3 토치부의 시작 위치는 상기 제2 가장자리의 한쪽 모서리 외측이고, 상기 제4 토치부의 시작 위치는 상기 제2 가장자리의 반대쪽 모서리 외측인 진공 유리 패널의 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제1 토치부, 상기 제2 토치부, 상기 제3 토치부, 및 상기 제4 토치부는 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향을 따라 동시에 이동하는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 토치부는 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판을 향한 단부가 위 또는 아래를 향하도록 경사지게 설치되는 진공 유리 패널의 제조 방법.
  25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되며, 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 가장자리는 서로 맞닿아 일체로 접합되고 외측을 향해 볼록하게 형성되는 진공 유리 패널.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 평탄한 부위를 평탄부라 하고, 서로 맞닿은 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 가장자리를 볼록부라 할 때, 상기 볼록부는 하기 두가지 조건 중 적어도 하나를 만족하는 진공 유리 패널.
    Figure PCTKR2011001208-appb-I000007
    -- (1)
    Figure PCTKR2011001208-appb-I000008
    -- (2)
    여기서, t1은 상기 평탄부의 두께이고, d는 상기 평탄부에서 측정된 상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판의 간격이고, R은 상기 볼록부 외면의 곡률이며, t2는 상기 평탄부의 면 방향을 따라 측정된 상기 볼록부의 중앙부 두께이다.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 제1 유리판과 상기 제2 유리판은 판유리, 강화유리, 및 로이(Low-E) 유리 중 어느 하나로 형성되는 진공 유리 패널.
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