WO2020171294A1 - 곡면 글래스 성형틀 및 이를 이용한 곡면 글래스 성형방법 - Google Patents

곡면 글래스 성형틀 및 이를 이용한 곡면 글래스 성형방법 Download PDF

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WO2020171294A1
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WO
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glass
curved
heating block
temperature
support region
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PCT/KR2019/006469
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이일재
서승필
문수진
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코세스지티 주식회사
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/03—Re-forming glass sheets by bending by press-bending between shaping moulds
    • C03B23/0307—Press-bending involving applying local or additional heating, cooling or insulating means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/50—Structural details of the press-mould assembly

Definitions

  • the embodiment relates to a curved glass molding mold having a structure capable of reducing the heating time as much as possible and thus suppressing excessive exposure of the glass and the molding mold to high temperatures, and a curved glass molding method using the same.
  • a curved glass with a side bent may be used for a vehicle window or a dashboard.
  • various curved glasses are used for reasons such as improved design, increased functions, and user convenience.
  • the curved glass has a shape including a flat portion, which is a plate-shaped portion having a relatively small curvature when viewed in a plane or cross section, and a curved portion, which is a curved portion having a relatively large curvature at one side or edge of the flat portion.
  • the glass having a planar structure is heated to form the entire glass into a curved surface, or a part of the glass is formed into a curved surface.
  • the embodiment relates to a glass molding mold having a structure capable of reducing the heating time as much as possible and thus suppressing excessive exposure of the glass and the molding mold to high temperatures, and a curved glass molding method using the same.
  • An embodiment of the curved glass molding frame the support region for supporting the glass to be seated; And a heating block disposed in the support region so that at least a portion of the glass is in contact with one surface of the glass at a bending portion of the glass when the glass is seated in the support region, and the heating block includes the glass and It may be formed of a material having a higher thermal conductivity than the support region.
  • the support area may include a guide part for maintaining the glass seating; A seating portion formed by being recessed in the support region so as to be surrounded by the guide portion, and on which the glass is seated; And a curved portion formed in a part of the seating portion and formed in a curved shape at a position corresponding to a bending portion of the glass seated in the seating portion, and the heating block may be disposed on at least a portion of the curved portion.
  • the heating block has a width corresponding to the width of the seating portion, is mounted in a recess formed on the curved portion, and at least a part of the upper surface is formed to have a curvature corresponding to a bending curvature of the glass. Can be.
  • the support region may be formed of a diatomaceous earth material, and the heating block may be formed of a graphite material.
  • the support region may be formed of a diatomaceous earth material
  • the heating block may be formed of a material including at least one component of gold, silver, copper, brass, stainless steel, carbon nanotubes, graphene, and aluminum.
  • the temperature of the heating block may be higher than the temperature of the support region.
  • An embodiment of the curved glass forming method in the curved surface forming method of the glass using the glass forming frame, the seating step of mounting the glass in the support region; A heating step of heating the glass mold; A bending process in which the bending portion of the glass is heated and is bent by its own weight; And a cooling process of cooling the glass on which the bending process has been completed.
  • the bending process may be that the glass is bent in a state in which the temperature of the heating block is higher than the temperature of the support region.
  • the heating block is heated to a high temperature faster than the support area, and only the portion of the glass in contact with the heating block reaches the plastic deformation temperature to form a curved surface by bending, so that the consumption of heat is reduced and the entire process proceeds.
  • the molding temperature is overall low. Accordingly, deterioration or oxidation of the glass and the glass mold due to high temperature exposure can be suppressed, so that the life of the glass mold can be extended.
  • 1 is a plan view showing a glass of an embodiment.
  • FIG. 2 is a side view showing a glass of an embodiment. 1 and 2 illustrate a glass in which a curved surface is formed by bending.
  • FIG 3 is a plan view showing a glass mold according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along AA in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the BB direction in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method of forming a curved glass according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which glass is seated on a glass mold in the method for forming a curved glass according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which glass is bent in a method of forming a curved glass according to an embodiment.
  • the top (top) or bottom (bottom) (on or under) includes both elements in which two elements are in direct contact with each other or in which one or more other elements are indirectly formed between the two elements.
  • the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one element may be included.
  • 1 is a plan view showing a glass 10 according to an embodiment.
  • 2 is a side view showing the glass 10 according to an embodiment. 1 and 2 illustrate a glass 10 in which a curved surface is formed by bending.
  • the glass 10 of the embodiment may be used for a cover glass 10 of a mobile device, a light guide plate, and other various purposes.
  • the glass 10 may be used for purposes such as forming windows, dashboards and other components of a vehicle.
  • the glass 10 has a thin thickness, for example, it is transparent and may be formed of a glass material.
  • the glass 10 has a curved surface, and in this case, the curved surface of the glass 10 may be formed by heating and bending. That is, the flat glass 10 is heated, and the temperature of the heating portion is increased to become soft, so that the heated portion is bent, thereby forming a curved surface.
  • the glass 10 when the glass 10 is placed in a chamber (not shown) with a heating device and the glass 10 is heated with the heating device, the glass 10 becomes soft and plastic deformation occurs when it reaches a specific temperature. In this state, it may be bent to form a curved surface.
  • a glass molding frame on which the glass 10 is seated is required.
  • a curved surface can be formed on a required portion of the glass 10.
  • FIG. 3 is a plan view showing a glass mold according to an embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along AA in FIG. 3. 5 is a cross-sectional view taken along the BB direction in FIG. 3.
  • the glass molding mold of the embodiment may include a support region 100 and a heating block.
  • the support region 100 may support the glass 10 so that the glass 10 is seated.
  • the heating block is configured such that at least a portion of the glass 10 is in contact with one surface of the glass 10 at a bending portion of the glass 10. ) Can be placed.
  • the heating block may be formed of a material having a higher thermal conductivity than the glass 10 and the support region 100. Accordingly, since the heating block has a higher thermal conductivity than the glass 10 and the support region 100, it can be heated to a higher temperature faster than the glass 10 and the support region 100.
  • the heating block and the support region 100 are provided with the same material, or when the glass molding frame is formed only with the support region 100 without a heating block, the glass 10 seated on the glass molding frame is uniformly When heated, it will have a uniform temperature distribution.
  • the entire glass 10 must be heated to a high temperature where plastic deformation occurs for bending.
  • a lot of heat is consumed for heating, and the heating time increases, so that the progress of the process is slow, and the entire glass 10 may be deteriorated due to exposure to high temperatures for a long time. ) May cause quality defects.
  • the portion of the glass 10 that needs to form a curved surface is heated to a high temperature capable of plastic deformation, and the remaining portion is maintained at a relatively low temperature, effectively suppressing exposure of the entire glass 10 to excessive high temperature. It has a structure to do.
  • the support region 100 may include a guide portion 110, a seating portion 120, and a curved portion 130.
  • the guide unit 110 may be provided to protrude while surrounding the seating portion 120 on which the glass 10 is seated in order to maintain the seating of the glass 10.
  • the seating portion 120 is formed by being recessed in the support region 100 so as to be surrounded by the guide portion 110, and the glass 10 may be seated. 3 and 4, in order to smoothly process the curved surface of the glass 10, the front part of the support area 100 is provided with the guide part 110 not formed and the seating part 120 open. I can.
  • the curved portion 130 may be formed on a part of the seating portion 120 and formed in a curved shape at a position corresponding to the bending portion of the glass 10 seated on the seating portion 120.
  • one curved portion 130 is shown, but when there are a plurality of curved surfaces to be formed on the glass 10, a plurality of curved portions 130 may be formed on the seating portion 120 in a corresponding number. I can. Of course, a plurality of heating blocks may be provided in a number corresponding to the corresponding position on the curved surface.
  • the heating block may be disposed on at least a portion of the curved portion 130. That is, the curved portion 130 may be formed at a position corresponding to a portion where the curved surface is formed on the glass 10, and similarly, the heating block may be disposed at a position corresponding to the curved portion 130.
  • the heating block has a width of a size corresponding to the width of the seating portion 120, is mounted in the recessed groove 131 formed in the curved portion 130, the upper surface At least a portion of the glass 10 may be formed to have a curvature corresponding to the bending curvature of the glass 10.
  • some of the upper surface of the heating block may be formed as a flat surface and the rest may be formed as a curved surface.
  • the heating block is formed of graphite, for example, since the graphite is oxidized at a high temperature, its service life may be limited. Therefore, in order to easily replace the heating block that has reached the end of its service life, the heating block may be provided to be easily mounted and detached in the recessed groove 131 in a custom manner.
  • the temperature at which the bending portion of the glass 10 is bent that is, the temperature of the heating block at the bending temperature is It becomes higher than the temperature of the support region 100.
  • the bending temperature may be higher than or equal to the plastic deformation temperature of the glass 10.
  • the heat conductivity of the heating block is higher than that of the support area 100, so when the glass molding frame and the glass 10 are heated by the heating device in the chamber, the heating block reaches a higher temperature faster than the support area 100. Because it does.
  • the glass 10 may receive heat transfer by convection and radiation from a heating device by heating, and may receive heat transfer by conduction from a heating block and a seating portion 120 in direct contact.
  • the heating block When the heating block reaches the bending temperature, since the temperature of the heating block is the highest, heat is transferred from the heating block to the glass 10 in contact therewith, so that the glass 10 can reach the plastic deformation temperature.
  • the remaining portion of the glass 10 that is, the portion not directly in contact with the heating block does not reach the plastic deformation temperature. This is because the temperature of the support region 100 has not reached the plastic deformation temperature in the remaining portion.
  • a curved surface may be formed at a location designed on the glass 10.
  • the rest of the glass 10 that is not in contact with the heating block is not plastically deformed because it is lower than the plastic deformation temperature, and thus a curved surface is not formed. Even if the rest of the glass 10 is temporarily heated higher than the plastic deformation temperature, the curved surface is not formed by its own weight since there is no on the curved surface 130.
  • the entire glass molding frame is formed of a single material, for example, diatomaceous earth material, since the entire glass 10 is uniformly heated, the glass 10 is heated to the plastic deformation temperature, and the weight of the glass 10
  • the method of forming a curved surface it is possible to form a curved surface having a gentle curvature as a whole.
  • the entire glass mold is formed of graphite, graphite, which has a higher thermal conductivity than the glass 10, absorbs more heat than the glass 10 and reaches a temperature higher than the plastic deformation temperature of the glass 10. can do.
  • graphite is exposed to high temperatures to cause oxidation, and thus, the life of the glass mold may be shortened.
  • oxides caused by heat of graphite are adsorbed on the surface of the glass 10, and a separate polishing process may be required on the product of the glass 10 to remove the oxide.
  • the heating block is heated to a high temperature faster than the support region 100, and only the portion of the glass 10 in contact with the heating block reaches the plastic deformation temperature to form a curved surface by bending, so that the consumption of heat is reduced. It is possible to reduce, shorten the duration of the entire process, and effectively suppress deterioration of the entire glass 10, thereby significantly reducing the occurrence of quality defects of the glass 10.
  • the support region 100 may be formed of a diatomaceous earth material
  • the heating block may be formed of a graphite material.
  • Diatomaceous earth has a thermal conductivity of about 0.06 to 0.08 W/mK
  • graphite has a thermal conductivity of about 480 to 530 W/mK. That is, the heating block formed of graphite has a significantly higher thermal conductivity than the support region 100 formed of diatomaceous earth.
  • the support region 100 is formed of a diatomaceous earth material
  • the heating block is gold, silver, copper, brass, stainless steel, carbon nanotube (CNT), graphene.
  • it may be formed of a material containing at least one component of aluminum. That is, the heating block may be formed of a material having better thermal conductivity than graphite.
  • the support area 100 and the heating block are a material that does not melt at 450 to 850°C, which is the curving temperature of the glass 10, that is, a material that does not melt at 850°C or less, which is the maximum temperature of the surface forming temperature.
  • the curved surface molding temperature means a temperature environment in the chamber required to form the curved surface of the glass 10.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method of forming a curved glass according to an embodiment.
  • 7 is a view showing a state in which the glass 10 is seated on a glass molding frame in the curved glass molding method of an embodiment.
  • 8 is a view showing a state in which the glass 10 is bent in the method of forming a curved glass according to an embodiment.
  • the embodiment relates to a method for forming a curved glass using a mold for forming the glass 10 having the above-described structure.
  • the curved glass forming method of the embodiment may include a seating process (S100), a heating process (S200), a bending process (S300), and a cooling process (S400).
  • the glass 10 is seated on the support region 100. At this time, as shown in FIG. 7, the glass 10 is in a state in which a curved surface is not formed.
  • the glass mold may be heated.
  • it is possible to heat the glass 10 and the glass molding mold by placing a glass molding mold in which the glass 10 is seated in a chamber equipped with a heating device, and operating the heating device.
  • the bending portion of the glass 10 is heated and may be bent by the weight of the glass 10.
  • the heating block may be designed so that at least a portion of the flat glass 10 is in direct contact.
  • the glass 10 may be bent while the temperature of the heating block is higher than the temperature of the support region 100. That is, when the bending process (S300) is in progress, the temperature of the heating block reaches the plastic deformation temperature or higher of the glass 10, and the temperature of the glass 10 and the support region 100 is the plasticity of the glass 10
  • the temperature of each site can be controlled so as not to reach the deformation temperature.
  • This temperature control is possible because the thermal conductivity of the heating block is significantly higher than that of the glass 10 and the support region 100. Meanwhile, in order to suppress the defects of the glass 10 product as described above, the temperature of the glass 10 and the support region 100 at the time of the bending process S300 is less than the plastic deformation temperature of the glass 10 It is appropriate to control it so that it is maintained.
  • the flat glass 10 has a portion in contact with the heating block, for example, the flat portion of the upper surface of the heating block receives heat from the heating block by conduction and exceeds the plastic deformation temperature. Can be heated.
  • the portion of the glass 10 corresponding to the front portion of the heating block is bent by the self weight of the glass 10, so that a curved surface may be formed on the glass 10 as shown in FIG. 8.
  • the glass 10 on which the bending process S300 has been completed may be cooled. Since damage due to thermal stress may occur due to the material properties of the glass 10, it is necessary to appropriately adjust the cooling rate of the glass 10 to minimize the occurrence of such thermal stress.
  • the molding temperature is generally low. Therefore, deterioration or oxidation of the glass 10 and the glass molding mold due to high temperature exposure can be suppressed, so that the life of the glass molding mold can be extended.

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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

곡면 글래스 성형틀의 일 실시예는, 글래스가 안착되도록 지지하는 지지영역; 및 상기 글래스가 상기 지지영역에 안착되는 경우, 상기 글래스의 밴딩(bending)부위에서 상기 글래스의 일면과 적어도 일부가 접촉하도록 상기 지지영역에 배치되는 가열블록을 포함하고, 상기 가열블록은 상기 글래스 및 상기 지지영역보다 열전도율이 높은 재질로 형성되는 것일 수 있다.

Description

곡면 글래스 성형틀 및 이를 이용한 곡면 글래스 성형방법
실시예는, 가열시간을 가급적 줄이고, 이에 따라 글래스 및 성형틀이 고온에 과도하게 노출되는 것을 억제할 수 있는 구조를 가진 곡면 글래스 성형틀 및 이를 이용한 곡면 글래스 성형방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차량의 윈도, 대쉬보드 등에는 일반적으로 측면이 절곡된 곡면 글래스가 사용될 수 있다. 또한, 최근의 스마트폰, 스마트와치, 테블릿 PC, 핸드폰 등의 모바일 디바이스에는 디자인의 향상, 기능의 증가, 사용자의 편의성 등의 이유로 다양한 곡면 글래스가 이용되고 있다.
이러한 곡면 글래스는 대체로, 평면 또는 단면으로 보아 상대적으로 작은 곡률을 가진 판형의 부위인 평면부와, 이러한 평면부의 일측 또는 가장자리에 상대적으로 큰 곡률을 가진 곡면 부위인 곡면부를 포함하는 형태를 가진다.
일반적으로 곡면 글래스를 형성하는 경우, 평면구조의 글래스를 가열하여, 글래스 전체를 곡면으로 형성하거나, 글래스의 일부를 곡면으로 형성한다.
가열하는 경우, 가열에 투입되는 열의 소모를 가급적 줄일 필요가 있다. 또한, 글래스가 고온에 장기간 노출되면 유리재질로 된 글래스가 열화될 수 있으므로 이를 방지할 필요가 있다.
한편, 글래스를 성형하는 성형틀도 가열되므로, 성형틀이 고온에 장기간 노출되어 산화 또는 열화되는 것을 억제할 필요도 있다.
따라서, 실시예는, 가열시간을 가급적 줄이고, 이에 따라 글래스 및 성형틀이 고온에 과도하게 노출되는 것을 억제할 수 있는 구조를 가진 글래스 성형틀 및 이를 이용한 곡면 글래스 성형방법에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
곡면 글래스 성형틀의 일 실시예는, 글래스가 안착되도록 지지하는 지지영역; 및 상기 글래스가 상기 지지영역에 안착되는 경우, 상기 글래스의 밴딩(bending)부위에서 상기 글래스의 일면과 적어도 일부가 접촉하도록 상기 지지영역에 배치되는 가열블록을 포함하고, 상기 가열블록은 상기 글래스 및 상기 지지영역보다 열전도율이 높은 재질로 형성되는 것일 수 있다.
상기 지지영역은, 상기 글래스의 안착을 유지하는 가이드부; 상기 가이드부에 둘러싸이도록 상기 지지영역에서 함몰되어 형성되고, 상기 글래스가 안착하는 안착부; 및 상기 안착부의 일부에 형성되고, 상기 안착부에 안착된 상기 글래스의 밴딩부위와 대응하는 위치에 곡면으로 형성되는 곡면부를 포함하고, 상기 가열블록은, 상기 곡면부의 적어도 일부에 배치되는 것일 수 있다.
상기 가열블록은, 상기 안착부의 폭에 대응하는 크기의 폭을 가지고, 상기 곡면부에 형성되는 함몰홈에 장착되고, 상면의 적어도 일부가 상기 글래스의 밴딩되는 곡률과 대응되는 곡률을 가지도록 형성되는 것일 수 있다.
상기 지지영역은 규조토 재질로 형성되고, 상기 가열블록은 그라파이트 재질로 형성되는 것일 수 있다.
상기 지지영역은 규조토 재질로 형성되고, 상기 가열블록은 금, 은, 구리, 황동, 스테인리스강, 탄소나노튜브, 그래핀 및 알루미늄 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 재질로 형성되는 것일 수 있다.
상기 글래스의 밴딩부위가 밴딩되는 온도에서 상기 가열블록의 온도는 상기 지지영역의 온도보다 높은 것일 수 있다.
곡면 글래스 성형방법의 일 실시예는, 상기 글래스 성형틀을 이용한 글래스의 곡면 성형방법에 있어서, 상기 지지영역에 상기 글래스를 안착시키는 안착공정; 상기 글래스 성형틀을 가열하는 가열공정; 상기 글래스의 밴딩부위가 가열되고 상기 글래스의 자중에 의해 밴딩되는 밴딩공정; 및 밴딩공정이 완료된 상기 글래스를 냉각하는 냉각공정을 포함할 수 있다.
상기 밴딩공정은, 상기 가열블록의 온도가 상기 지지영역의 온도보다 높은 상태에서 상기 글래스의 밴딩이 진행되는 것일 수 있다.
실시예에서, 가열블록이 지지영역에 비해 더 빨리 고온으로 가열되고, 가열블록과 접촉하는 글래스의 부위만 소성변형온도까지 도달하여 밴딩에 의해 곡면이 형성되므로, 열의 소비를 줄이고, 전체 공정의 진행시간을 단축하고, 글래스 전체가 열화되는 것을 효과적으로 억제하여, 글래스의 품질불량 발생을 현저히 줄일 수 있다.
실시예에서, 가열블록만 글래스의 소성변형온도 이상으로 가열하므로, 성형온도가 전체적으로 낮다. 따라서, 고온노출로 인한 글래스 및 글래스 성형틀의 열화 또는 산화를 억제할 수 있으므로, 글래스 성형틀의 수명이 연장될 수 있다.
실시예에서, 가열블록에 의한 글래스의 부분적인 고온가열이 가능하므로, 일부에면 곡면이 형성된 구조를 가진 글래스 제품을 매우 용이하게 제작할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 글래스를 나타낸 평면도이다.
도 2는 일 실시예의 글래스를 나타낸 측면도이다. 도 1 및 도 2는 밴딩에 의해 곡면의 형성이 완료된 글래스를 도시한다.
도 3은 일 실시예의 글래스 성형틀을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에서 AA방향으로 본 단면도이다.
도 5는 도 3에서 BB방향으로 본 단면도이다.
도 6은 일 실시예의 곡면 글래스 성형방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 일 실시예의 곡면 글래스 성형방법에서 글래스가 글래스 성형틀에 안착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예의 곡면 글래스 성형방법에서 글래스가 밴딩된 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도 1은 일 실시예의 글래스(10)를 나타낸 평면도이다. 도 2는 일 실시예의 글래스(10)를 나타낸 측면도이다. 도 1 및 도 2는 밴딩에 의해 곡면의 형성이 완료된 글래스(10)를 도시한다.
실시예의 글래스(10)는 모바일 디바이스의 커버 글래스(10), 도광판 기타 다양한 용도로 사용될 수 있다. 또한, 글래스(10)는 차량의 윈도, 대쉬보드 기타 부품을 형성하는 등의 용도로 사용될 수도 있다. 글래스(10)는 얇은 두께을 가지고, 예를 들어, 투명하고 유리재질로 형성될 수 있다.
글래스(10)는 곡면이 형성되는데, 이때 글래스(10)의 곡면은 가열 및 밴딩에 의해 형성될 수 있다. 즉, 평면 형태의 글래스(10)를 가열하고, 가열부위의 온도가 상승하여 물렁물렁해져서, 상기 가열부위가 밴딩됨으로써 곡면이 형성될 수 있다.
구체적으로, 글래스(10)를 가열장치를 가진 챔버(미도시)에 넣어 상기 가열장치로 글래스(10)를 가열하면, 상기 글래스(10)는 특정 온도에 도달하게 되면 물렁물렁해지고 소성변형이 일어날 수 있고, 이 상태에서 밴딩되어 곡면이 형성될 수 있다. 이러한 곡면성형을 위해 글래스(10)가 안착되는 글래스 성형틀이 필요하다.
즉, 글래스(10)를 글래스 성형틀에 안착시킨 상태로 챔버에 넣어 상기 가열장치를 사용하여 글래스(10)를 가열함으로써 글래스(10)의 필요한 부위에 곡면을 형성할 수 있다.
도 3은 일 실시예의 글래스 성형틀을 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 3에서 AA방향으로 본 단면도이다. 도 5는 도 3에서 BB방향으로 본 단면도이다.
실시예의 글래스 성형틀은 지지영역(100) 및 가열블록을 포함할 수 있다. 지지영역(100)은 글래스(10)가 안착되도록 상기 글래스(10)를 지지할 수 있다. 가열블록은 상기 글래스(10)가 상기 지지영역(100)에 안착되는 경우, 상기 글래스(10)의 밴딩(bending)부위에서 상기 글래스(10)의 일면과 적어도 일부가 접촉하도록 상기 지지영역(100)에 배치될 수 있다.
이때, 상기 가열블록은 상기 글래스(10) 및 상기 지지영역(100)보다 열전도율이 높은 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 가열블록은, 글래스(10) 및 지지영역(100)보다 열전도율이 높기 때문에, 상기 글래스(10) 및 상기 지지영역(100)보다 더 빨리 더 높은 온도로 가열될 수 있다.
만약, 가열블록과 지지영역(100)이 동일한 재질로 구비되거나, 가열블록없이 지지영역(100)으로만 상기 글래스 성형틀을 형성하는 경우, 글래스 성형틀에 안착된 글래스(10)는 전체적으로 균일하게 가열되어, 균일한 온도분포를 가질 것이다.
이러한 경우, 밴딩을 위해 글래스(10) 전체가 소성변형이 일어나는 고온으로 가열되어야 한다. 글래스(10) 전체가 고온으로 가열되는 경우, 가열을 위해 많은 열이 소비되고, 가열시간이 증가하므로 공정의 진행이 느려지고, 글래스(10) 전체가 고온에 장시간 노출되어 열화될 수 있어 글래스(10)의 품질불량이 발생할 수 있다.
따라서, 실시예에서는, 글래스(10)에서 곡면의 형성이 필요한 부위만 소성변형이 가능한 고온으로 가열하고, 나머지 부분은 비교적 저온을 유지하여, 글래스(10) 전체가 과도한 고온에 노출되는 것을 효과적으로 억제하는 구조를 가진다.
지지영역(100)은 가이드부(110), 안착부(120) 및 곡면부(130)를 포함할 수 있다. 가이드부(110)는 상기 글래스(10)의 안착을 유지하기 위해, 글래스(10)가 안착되는 안착부(120)를 둘러싸며 돌출되도록 구비될 수 있다.
안착부(120)는 상기 가이드부(110)에 둘러싸이도록 상기 지지영역(100)에서 함몰되어 형성되고, 상기 글래스(10)가 안착할 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 글래스(10)의 곡면가공을 원활하게 하기 위해 지지영역(100)의 전방부는 가이드부(110)가 형성되지 않고 안착부(120)가 개방된 상태로 구비될 수 있다.
곡면부(130)는 상기 안착부(120)의 일부에 형성되고, 상기 안착부(120)에 안착된 상기 글래스(10)의 밴딩부위와 대응하는 위치에 곡면으로 형성될 수 있다. 실시예의 도면들에서는 하나의 곡면부(130)를 도시하였으나, 글래스(10)에 성형하려는 곡면이 복수인 경우, 이에 대응하는 개수로 안착부(120)에 복수의 곡면부(130)가 형성될 수 있다. 물론, 가열블록도 상기 곡면의 대응하는 위치에 대응하는 개수로 복수로 구비될 수 있다.
실시예에서, 가열블록은 상기 곡면부(130)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 즉, 상기 곡면부(130)는 글래스(10)에 곡면이 형성되는 부위에 대응하는 위치에 형성되고, 마찬가지로 상기 가열블록도 상기 곡면부(130)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 가열블록은, 상기 안착부(120)의 폭에 대응하는 크기의 폭을 가지고, 상기 곡면부(130)에 형성되는 함몰홈(131)에 장착되고, 상면의 적어도 일부가 상기 글래스(10)의 밴딩되는 곡률과 대응되는 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 가열블록의 상면 중 일부는 평면, 나머지는 곡면으로 형성될 수 있다.
가열블록은 예를 들어 그라파이트로 형성되는 경우, 그라파이트가 고온에서 산화되므로, 사용수명이 제한될 수 있다. 따라서, 사용수명이 다한 가열블록을 용이하게 교체할 수 있도록, 가열블록은 억지끼워 맞춤 방식으로 상기 함몰홈(131)에 용이하게 장착 및 탈착 가능하도록 구비될 수 있다.
실시예에서, 글래스(10)가 안착부(120)에 안착한 상태에서 챔버에서 가열장치에 의해 가열되면, 상기 글래스(10)의 밴딩부위가 밴딩되는 온도 즉, 밴딩온도에서 상기 가열블록의 온도는 상기 지지영역(100)의 온도보다 높아진다. 이때, 상기 밴딩온도는 글래스(10)의 소성변형온도 이상일 수 있다.
이는 가열블록의 열전도율이 지지영역(100)의 열전도율보다 높이 때문에, 챔버에서 가열장치에 의해 글래스 성형틀 및 글래스(10)가 가열되면 가열블록이 지지영역(100)보다 더빨리 더 높은 온도에 도달하기 때문이다.
글래스(10)는 가열에 의해 가열장치로부터 대류 및 복사에 의해 열전달을 받고, 직접 접촉하는 가열블록 및 안착부(120)로부터 전도에 의해 열전달을 받을 수 있다.
가열블록이 밴딩온도에 도달하면, 가열블록의 온도가 가장 높기 때문에, 가열블록으로부터 이에 접촉하는 글래스(10)로 열이 전달되어, 곧 글래스(10)는 소성변형온도에 도달할 수 있다.
가열블록과 접촉하는 곡면부(130)에서 글래스(10)가 소성변형온도에 도달하더라도, 글래스(10)의 나머지 부분 즉, 가열블록과 직접 접촉하지 않은 부분은 소성변형온도에 도달하지 않는다. 상기 나머지 부분에서 지지영역(100)의 온도가 소성변형온도에 도달하지 않았기 때문이다.
따라서, 가열블록이 밴딩온도에 도달하면, 글래스(10)에서 상기 가열블록과 접촉한 부위 즉, 곡면부(130)에 대응하는 부위는 글래스(10)의 자중에 의해 소성변형이 발생하고, 따라서 글래스(10)에 설계된 위치에 곡면이 형성될 수 있다.
이때, 가열블록과 접촉하지 않는 글래스(10)의 나머지 부분은 소성변형온도보다 낮기 때문에 소성변형되지 않고, 따라서 곡면이 형성되지 않는다. 일시적으로 글래스(10)의 나머지 부분이 소성변형온도보다 높게 가열되더라도, 곡면부(130)위가 없으므로 자중에 의해 곡면이 형성되는 경우는 발생하지 않는다.
만약, 글래스 성형틀 전체를 단일 재질, 예를 들어 규조토 재질로 형성하는 경우, 글래스(10) 전체가 균일하게 가열되므로, 글래스(10)를 소성변형온도까지 가열하고, 글래스(10)의 자중에 의해 곡면을 형성하는 방식에서, 전체가 완만한 곡률을 가지는 곡면을 형성할 수는 있다. 그러나 이러한 경우, 도 2에 도시된 것과 같은 국부적으로 곡률이 큰 곡면글래스(10)를 형성하기는 매우 어렵다.
만약, 글래스 성형틀 전체를 그라파이트 재질로 형성하는 경우, 글래스(10)보다 열전도율이 큰 그라파이트가 글래스(10)보다 열을 더 많이 흡수하여, 글래스(10)의 소성변형 온도보다 더 높은 온도에 도달할 수 있다.
이러한 경우, 가열시간이 매우 오래 걸려 열의 소비가 증가하고 전체 공정이 늦어질 수 있다. 또한, 글래스(10)가 불필요한 고온에 노출되어, 열화가 발생하여 제품불량이 발생할 수 있다.
또한, 그라파이트가 고온에 노출되어 산화가 발생하고, 이에 따라 글래스 성형틀의 수명이 단축될 수 있다. 또한 그라파이트의 열에 의한 산화물이 글래스(10)표면에 흡착되어, 이를 제거하기 위해 글래스(10) 제품에 별도의 폴리싱(polishing) 공정이 필요할 수 있다.
실시예에서, 가열블록이 지지영역(100)에 비해 더 빨리 고온으로 가열되고, 가열블록과 접촉하는 글래스(10)의 부위만 소성변형온도까지 도달하여 밴딩에 의해 곡면이 형성되므로, 열의 소비를 줄이고, 전체 공정의 진행시간을 단축하고, 글래스(10) 전체가 열화되는 것을 효과적으로 억제하여, 글래스(10)의 품질불량 발생을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 단일 재질의 글래스 성형틀을 사용할 경우에 발생하는 상기한 단점들을 매우 효과적으로 극복할 수 있다.
실시예에서 예를 들어, 상기 지지영역(100)은 규조토 재질로 형성되고, 상기 가열블록은 그라파이트 재질로 형성될 수 있다. 규조토는 열전도율이 약 0.06~0.08W/mK 이고, 그라파이트는 열전도율이 약 480~530W/mK이다. 즉, 규조토로 형성된 지지영역(100)보다 그라파이트로 형성된 가열블록이 현저히 높은 열전도율을 가진다.
실시예에서 예를 들어, 상기 지지영역(100)은 규조토 재질로 형성되고, 상기 가열블록은 금, 은, 구리, 황동, 스테인리스강, 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT), 그래핀(graphene) 및 알루미늄 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 가열블록은 그라파이트보다 열전도율이 우수한 재질로 형성될 수 있다.
한편, 적절하게는 상기 지지영역(100) 및 가열블록은 글래스(10)의 곡면성형온도인 450~850℃에서 용융되지 않는 재질, 즉 곡면성형온도의 최대온도인 850℃ 이하에서 용융되지 않는 재질로 형성되는 것이 적절하다. 여기서 곡면성형온도란 글래스(10)의 곡면을 형성하기 위해 필요한 챔버내의 온도환경을 의미한다.
도 6은 일 실시예의 곡면 글래스 성형방법을 나타낸 순서도이다. 도 7은 일 실시예의 곡면 글래스 성형방법에서 글래스(10)가 글래스 성형틀에 안착된 상태를 나타낸 도면이다. 도 8은 일 실시예의 곡면 글래스 성형방법에서 글래스(10)가 밴딩된 상태를 나타낸 도면이다.
실시예는 전술한 구조의 글래스(10) 성형틀을 이용한 곡면 글래스 성형방법에 관한 것이다. 실시예의 곡면 글래스 성형방법은 안착공정(S100), 가열공정(S200), 밴딩공정(S300) 및 냉각공정(S400)을 포함할 수 있다.
안착공정(S100)에서는, 상기 지지영역(100)에 상기 글래스(10)를 안착시킨다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 글래스(10)는 곡면이 형성되지 않은 상태이다.
가열공정(S200)에서는, 상기 글래스 성형틀을 가열할 수 있다. 예를 들어, 가열장치가 구비된 챔버에 글래스(10)가 안착된 글래스 성형틀을 위치시기고, 상기 가열장치를 작동하여 글래스(10) 및 글래스 성형틀을 가열할 수 있다.
밴딩공정(S300)에서는, 상기 글래스(10)의 밴딩부위가 가열되고 상기 글래스(10)의 자중에 의해 밴딩될 수 있다. 가열블록은 평면으로 된 글래스(10)와 적어도 일부가 직접 접촉하도록 설계될 수도 있다.
상기 밴딩공정(S300)에서는, 상기 가열블록의 온도가 상기 지지영역(100)의 온도보다 높은 상태에서 상기 글래스(10)의 밴딩이 진행될 수 있다. 즉, 밴딩공정(S300)이 진행되는 시점에서, 가열블록의 온도는 글래스(10)의 소성변형온도 이상에 도달하고, 글래스(10) 및 지지영역(100)의 온도는 글래스(10)의 소성변형온도에 도달하지 않도록, 각 부위의 온도가 제어될 수 있다.
이러한 온도제어는 가열블록의 열전도율이 글래스(10) 및 지지영역(100)에 비해 현저히 높기 때문에 가능하다. 한편, 상기한 바와 같이 글래스(10) 제품의 불량을 억제하기 위해, 밴딩공정(S300)이 진행되는 시점에서 글래스(10) 및 지지영역(100)의 온도는 글래스(10)의 소성변형온도 이하로 유지되도록 제어하는 것이 적절하다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 평면으로 된 글래스(10)는 가열블록과 접촉한 부위, 예를 들어 가열블록의 상면 중 평면부위가 가열블록으로부터 전도에 의해 열을 전달받아 소성변형온도 이상으로 가열될 수 있다.
이후, 글래스(10)의 자중에 의해, 상기 가열블록의 전방부에 대응하는 글래스(10)의 부위가 밴딩되어, 도 8에 도시된 바와 같이, 글래스(10)에 곡면이 형성될 수 있다.
냉각공정(S400)에서는, 밴딩공정(S300)이 완료된 상기 글래스(10)를 냉각할 수 있다. 글래스(10)의 재료적 특성상 열응력에 의한 파손이 발생할 수 있으므로, 이러한 열응력의 발생을 최소화 하도록 글래스(10)의 냉각속도를 적절히 조절할 필요가 있다.
실시예에서, 가열블록만 글래스(10)의 소성변형온도 이상으로 가열하므로, 성형온도가 전체적으로 낮다. 따라서, 고온노출로 인한 글래스(10) 및 글래스 성형틀의 열화 또는 산화를 억제할 수 있으므로, 글래스 성형틀의 수명이 연장될 수 있다.
실시예에서, 가열블록에 의한 글래스(10)의 부분적인 고온가열이 가능하므로, 일부에면 곡면이 형성된 구조를 가진 글래스(10) 제품을 매우 용이하게 제작할 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 글래스가 안착되도록 지지하는 지지영역; 및
    상기 글래스가 상기 지지영역에 안착되는 경우, 상기 글래스의 밴딩(bending)부위에서 상기 글래스의 일면과 적어도 일부가 접촉하도록 상기 지지영역에 배치되는 가열블록
    을 포함하고,
    상기 가열블록은 상기 글래스 및 상기 지지영역보다 열전도율이 높은 재질로 형성되는 곡면 글래스 성형틀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지영역은,
    상기 글래스의 안착을 유지하는 가이드부;
    상기 가이드부에 둘러싸이도록 상기 지지영역에서 함몰되어 형성되고, 상기 글래스가 안착하는 안착부; 및
    상기 안착부의 일부에 형성되고, 상기 안착부에 안착된 상기 글래스의 밴딩부위와 대응하는 위치에 곡면으로 형성되는 곡면부
    를 포함하고,
    상기 가열블록은,
    상기 곡면부의 적어도 일부에 배치되는 것을 특징으로 하는 곡면 글래스 성형틀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열블록은,
    상기 안착부의 폭에 대응하는 크기의 폭을 가지고, 상기 곡면부에 형성되는 함몰홈에 장착되고, 상면의 적어도 일부가 상기 글래스의 밴딩되는 곡률과 대응되는 곡률을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 곡면 글래스 성형틀.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 지지영역은 규조토 재질로 형성되고, 상기 가열블록은 그라파이트 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 곡면 글래스 성형틀.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 지지영역은 규조토 재질로 형성되고, 상기 가열블록은 금, 은, 구리, 황동, 스테인리스강, 탄소나노튜브, 그래핀 및 알루미늄 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 곡면 글래스 성형틀.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 글래스의 밴딩부위가 밴딩되는 온도에서 상기 가열블록의 온도는 상기 지지영역의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 곡면 글래스 성형틀.
  7. 제1항의 상기 곡면 글래스 성형틀을 이용한 곡면 글래스 성형방법에 있어서,
    상기 지지영역에 상기 글래스를 안착시키는 안착공정;
    상기 글래스 성형틀을 가열하는 가열공정;
    상기 글래스의 밴딩부위가 가열되고 상기 글래스의 자중에 의해 밴딩되는 밴딩공정; 및
    밴딩공정이 완료된 상기 글래스를 냉각하는 냉각공정
    을 포함하는
    곡면 글래스 성형방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밴딩공정은,
    상기 가열블록의 온도가 상기 지지영역의 온도보다 높은 상태에서 상기 글래스의 밴딩이 진행되는 것을 특징으로 하는 곡면 글래스 성형방법.
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