KR101661278B1 - 초박형 유리의 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 초박형 유리의 가공방법은 50㎛ 두께 이하의 초박형 유리를 일정 크기로 절단하고, 절단 부분의 에지(Edge)면을 가공하여, 상기 에지면이 일정 기준 이상의 조도와 강도를 가지게 하는 것으로, 초박형 유리를 5~50장까지 적층하여 적층체를 만드는 적층체 제조공정과; 상기 초박형 유리가 적층된 상기 적층체를 필요한 일정 크기로 절단하여 적층체 셀(Cell)로 만드는 적층체 절단공정과; 상기 적층체 셀(Cell)을 원하고자 하는 모양으로 가공하고, 상기 에지면이 일정 조도를 갖게 하기 위하여, 상기 에지면을 물리적 연마 방식으로 가공하는 에지면 면취공정과; 상기 에지면의 강도 향상을 위해, 상기 에지면 면취공정 후 남아있어 상기 에지면의 강도을 크게 저하시키는 원인이 되는 일정 크기 이상의 치핑(Chipping)을 제거하는 화학적 식각을 적용한 표면가공으로 상기 에지면에 "C"자 형태로 라운드가 진 C각을 형성시키는 화학적 표면연마공정과; 적층된 상기 초박형 유리를 한장씩 분리하는 적층 분리공정을 포함하여 구성되며, 상기 화학적 표면연마공정과 적층 분리공정 사이에 불량을 유발하며, 화학적 식각 시 사용된 식각액의 잔존 식각액 및 식각액 얼룩 제거를 위하여 상기 적층체 셀(3)에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 린싱(Rinsing)공정이 추가 포함되어 구성될 수도 있다.
본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따르면 에지면을 물리적 연마공정과 화학적 표면연마공정을 복합적으로 적용하여 가공 시 파손율을 제로에 가깝게 낮출 수 있으며, 가공면이 아주 매끄러워지고 C각 형성에 따른 우수한 에지 강도를 가지는 효과가 있다.

Description

초박형 유리의 가공방법{Manufacturing Method of Ultra-Thin Type Glass Plate}

본 발명은 초박형 유리의 가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 50㎛ 이하의 초박형 유리를 적층 후 일정 크기로 절단하고, 연마도구를 이용한 물리적 연마법으로 면취한 후 최종적으로 C각 형성을 위한 화학적 표면 연마 한 후 적층 분리를 하는 초박형 유리의 가공방법에 관한 것이다.

현재 두께 0.15㎜(150㎛)의 이상의 Glass는 1장 단위로 물리적 연마법을 사용하여 Edge 가공이 가능하고 C각 형성도 가능하나, 그 이하의 두께에서는 100% 파손되므로 1장 단위로 물리적 연마법을 적용하지 못한다

이를 방지하기 위해서 5장 이상의 Glass를 겹쳐서 사용해야만 한다.

단, 이때 에지(Edge) 가공방법에 면취, 정삭, 황삭 등의 물리적 연마법만을 적용할 시에는 도 1과 같이 에지(Edge) 부위의 표면이 날카로운 상태로 변하여 가공면이 매끄럽지 못하고 불균일한 문제점이 있으며, C각 미형성에 따른, 에지 강도가 취약한 문제점이 있다.

즉, 물리적 연마법만을 적용할 시에는 20㎛ 이상의 아주 큰 치핑(Chipping)이 다량 존재함을 할 수 있고, C각이 미형성되어, 이는 완성된 제품의 강도를 크게 저하시키는 원인으로 작용한다

또한, 현재의 기술로는 50㎛ 이하의 초박형 Glass에 대한 가공은 파손의 취약성 때문에 적층 하여 물리적 가공하는 자체가 곤란한 문제점이 있다.

등록특허 10-0826846로 게시된 적층 접합방식 박판 강화유리 제조방법은 유리보다 낮은 온도에서 용해가 이루어지고 유리가 접합되도록 점착성을 갖는 접합물질을 구비하고, 접합물질을 용해할 수 있는 용해조를 구성한 후 그 내부에 접합물질을 넣고 가열함으로써 용액상태가 되게 하며, 유리원판을 용해조에 한 장씩 차례로 투입하여 유리원판이 접합물질에 둘러싸이면서 인근한 유리원판들 사이에 접합물질이 층을 이루면서 존재하도록 하며, 상기에 의해 여러 장의 유리원판이 적층된 상태로 유리원판을 꺼내 냉각시킴으로서 접합물질이 유리원판 사이에서 굳어 고체화됨과 동시에 유리원판들을 접합시킨 상태가 되도록 하고, 이러한 상태에서 재단, 면삭 공정을 실시하고 낱장으로 분리 후 물리적 연마로 면취하는 공정과, 접합물질 제거공정과 강화공정을 거쳐 제조하나 150㎛ 이상의 일반 유리에 적용가능하고 50㎛ 이하의 초박형 Glass에는 파손되므로 적용할 수 없는 문제점이 있다.

등록특허 10-1304103로 게시된 초박형 글래스판 제조 방법은 스프레이 노즐이 설치된 스프레이 배스에 제 1 두께를 갖는 글래스판이 장착된 지그를 넣고, 상기 스프레이 노즐로 에칭액을 상기 글래스판에 분사하여 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 글래스판을 형성하는 단계와; 상기 스프레이 배스에 에칭액을 상기 지그가 잠기도록 채워서 상기 스프레이 노즐로 에칭액을 분사하여 에칭액이 수류를 타고 상기 제 2 두께를 갖는 글래스판에 전달시켜, 상기 에칭액에 의해 반응된 글래스판 표면의 반응 생성물을 이탈시켜, 상기 제 2 두께보다 얇은 제 3 두께를 갖는 글래스판을 형성하는 단계와; 상기 스프레이 배스에 초음파봉을 설치하고, 상기 제 3 두께를 갖는 글래스판을 초음파봉으로 진동시켜 상기 반응 생성물을 제거하여 상기 제 3 두께보다 얇은 제 4 두께를 갖는 글래스판을 형성하는 단계를 포함하여, 700㎛ 두께의 원자재를 200~300㎛까지 1차가공한 후 100㎛까지 2차가공하고 50㎛까지 3차 가공하며 3차 가공 시에는 초음파을 사용하는 것으로 되어 있으나 두꺼운 유리를 초박형 유리로 제조하는 것이지 에지부분을 가공하는 것은 아니며, 두께 편차가 ±30% 이상 발생하여 품질 저하가 발생하며, 작업 시 파손율이 40% 이상 발생하여 현저히 낮은 제품 수율을 가지는 문제점이 있다.

1. 한국등록특허공보 제10-0826846(등록일 : 2008년 4월 25일) 적층 접합방식 박판 강화유리 제조방법 및 그러한 방법에 의한 접합로 2. 한국등록특허공보 제10-1304103(등록일 : 2013년 09월 05일) 초박형 글래스판 제조방법 3. 한국공개특허공보 제10-2015-0046219(공개일자 : 2015년 04월 29일) 플렉시블 유리 기판의 가공방법 및 플렉시블 유리 기판 및 캐리어 기판을 포함하는 기판 스택

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 50㎛ 이하 두께의 초박형 유리를 5~50장 적층한 후, 일정 크기로 절단하고, 절단면을 물리적 연마방식으로 면취 가공한 후, C각 형성을 위한 화학적 표면가공하고 최종적으로 적층된 유리를 분리하여, 파손이 되지 않고 C각도 형성되는 초박형 유리의 가공방법을 제공함에 있다.

본 발명의 가공방법은 50㎛ 두께 이하의 초박형 유리를 일정 매수로 적층한 후 일정 크기로 절단하고, 절단 부분의 에지(Edge)면을 가공하여, 상기 에지면이 일정 기준 이상의 조도와 강도를 가지게 하며, 초박형 유리를 5~50장까지 적층하여 적층체를 만드는 적층체 제조공정과; 상기 초박형 유리가 적층된 상기 적층체를 필요한 일정 크기로 절단하여 적층체 셀(Cell)로 만드는 적층체 절단공정과; 상기 적층체 셀을 원하고자 하는 모양으로 가공하고, 상기 에지면이 일정 조도를 갖게 하기 위하여, 상기 에지면을 물리적 연마 방식으로 가공하는 에지면 면취공정과; 상기 에지면의 강도 향상을 위해, 상기 에지면 면취공정 후 남아있어 상기 에지면의 강도을 크게 저하시키는 원인이 되는 일정 크기 이상의 치핑(Chipping)을 제거하는 화학적 식각을 적용한 표면가공으로 상기 에지면에 "C"자 형태로 라운드가 진 C각을 형성시키는 화학적 표면연마공정과; 상기 화학적 표면연마공정이 끝난 상기 적층체 셀에서 적층된 상기 초박형 유리를 한장씩 분리하는 적층 분리공정을 포함하여 구성되며, 상기 화학적 표면연마공정과 적층 분리공정 사이에 불량을 유발하며, 화학적 식각 시 사용된 식각액의 잔존 식각액 및 식각액 얼룩 제거를 위하여 상기 적층체 셀에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 린싱(Rinsing)공정이 추가 포함되어 구성될 수도 있다.

상기 적층체 제조공정은 일정 크기의 초박형 유리를 다수 장 준비하는 초박형 유리 준비단계와; 준비된 상기 초박형 유리에 롤러로 접착제를 도포하는 접착제 도포단계와; 상기 접착제가 도포된 상기 초박형 유리를 적층하는 1매 적층단계와; 접착제 도포단계와 1매 적층단계를 번갈아 연속으로 실시하여 미경화된 적층체를 완성시키는 미경화 적층체 완성단계와; 자외선을 조사하여 상기 미경화 적층체의 상기 접착제를 경화시켜 적층체를 완성시키는 적층체 완성단계로 구성된다.

상기 롤러는 유리에 스크레치 등의 불량 발생 및 상기 접착제가 일정한 두께로 도포될 수 있도록 표면이 일정 정도의 쿠션과 소프트니스(Softness)를 가지는 라버 재질로 제작되어야 한다.

상기 접착제는 특정 파장대의 자외선을 조사받을 경우 급속히 경화되거나 유연해지는 UV 접착제(Ultraviolet Ray Adhesive : Light Cure Adhesive)를 사용한다.

상기 적층체 완성단계에서 상기 접착제의 경화는 UV 장비에서 자외선 램프로 일정 파장대의 UV(Ultraviolet Ray)를 600 mJ/㎠의 세기가 되도록 1~3분 동안 조사한다.

상기 적층체 절단공정에서 상기 적층체는 다이아몬드로 만들어진 커팅 휠(Cutting Wheel)이 장착된 CNC 절단기를 사용하여 일정한 크기의 상기 적층체 셀로 커팅되며, 상기 커팅 휠의 회전속도는 3000~5000RPM의 회전속도로 변경할 수 있어야 한다.

상기 에지면 면취공정은 상기 적층체 셀을 가공하기 쉽게 쇠블럭에 본딩제를 사용하여 고정시키는 적층체 셀 고정단계와, 상기 적층체 셀이 고정된 상기 쇠블럭을 면취 장비에 삽입 고정하는 쇠블럭 고정단계로 구성된 면취준비단계와; 400메쉬(Mesh) 이하의 아주 거친 표면을 가지는 면취도구를 사용하여 절단된 상기 적층체 셀을 원하고자 하는 모양으로 치수 가공하는 황삭단계와; 500~800메쉬 정도의 거침 정도를 가지는 면취도구를 사용하여 치수 가공이 완료된 적층체 셀의 에지면을 매끄럽게 가공하는 중삭단계와; 1200메쉬 이상의 아주 고운 거침 정도를 가지는 면취도구를 사용하여 중삭한 에지면을 아주 매끄럽게 가공하는 정삭단계와; 상기 쇠블럭에 고정된 면취 완료된 상기 적층체 셀을 면취 장비에 배출하고, 아세톤 계열의 약품을 사용하여 상기 본딩제를 제거하여 상기 쇠블럭에서 상기 적층체 셀을 분리하는 면취완료단계를 포함하여 구성된다.

상기 황삭단계, 중삭단계 및 정삭단계의 면취도구는 4000~5000RPM의 회전속도를 가지며, 상기 본딩제는 아크릴(Acryl)과 로진(Rosin)의 혼합물이어야 한다.

상기 화학적 표면연마공정은 화학적 식각을 위해 물리적 연마 방식으로 상기 에지면 면취공정이 끝난 상기 적층체 셀을 회전할 수 있는 회전지그에 고정하는 적층체 셀 지그고정단계와; 상기 적층체 셀이 고정된 상기 회전지그를 식각액이 충액된 배스(Bath)에 거치시켜 상기 적층체 셀이 식각액에 디핑(Dipping)될 수 있게 하는 회전지그 디핑단계와; 디핑된 상태에서 상기 회전지그를 일정 회전속도로 회전시켜 일정 에칭 레이트(Etching Rate)로 에지 부분을 균일하게 화학적 식각을 시행하는 화학적 식각단계와; 화학적 식각이 완료되면 상기 회전지그를 상기 배스에서 배출하는 회전지그 배출단계와; 상기 회전지그에서 화학적 식각이 완료된 적층체 셀를 분리하는 적층체 셀 분리단계로 구성되며, 상기 회전지그의 회전속도는 1~30회/sec 이며, 상기 화학적 식각단계에서의 에칭 레이트는 1~10㎛/min 이다.

상기 적층 분리공정은 상기 초박형 유리와 초박형 유리를 붙여주는 접착제의 접착력을 줄이기 위하여, 화학적 표면연마가 완료되어 분리하고자 하는 상기 적층체 셀을 UV장비에 넣은 뒤 UV(Ultraviolet Ray)를 5분 이상 2000mJ/㎠의 세기가 되도록 조사한 후 상기 적층체 셀을 배출하는 접착제 유연단계와; 상기 접착제의 접착력을 완전히 없애기 위하여 60℃ 이상의 뜨거운 순수(DI Water)에 5분 이상 놓아두어 상기 접착제를 녹여낸 후, 손으로 한장씩 분리하는 적층 분리단계와; 분리된 초박형 유리를 순수(DI Water)에 수세한 후 자연 건조하여 가공완료 초박형 유리로 만드는 수세 및 건조단계로 구성된다.

상술한 초박형 유리의 가공방법으로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따르면 에지면을 물리적 연마공정과 화학적 표면연마공정을 복합적으로 적용하여 가공 시 파손율을 제로에 가깝게 낮출 수 있으며, 가공면이 아주 매끄러워지고 C각 형성에 따른 우수한 에지 강도를 가지는 효과가 있다.

도 1은 기존 가공방법에 의한 에지면 상태도
도 2는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 공정순서도
도 3은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 적층체 제조공정 설명도
도 4는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 절단공정 설명도
도 5는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 에지면 면취공정 설명도
도 6은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 화학적 표면연마시 회전지그에 적층체 셀을 장착한 예시도
도 7은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 식각액 배스에서의 화학적 표면연마 예시도
도 8 화학적 식각단계에서 C각 형성이 안된 모양과 C각 형성이 안정적으로 된 모양 및 과식각된 모양의 비교도
도 9는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 화학적 표면연마 전후 비교도
도 10은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 린싱공정 전후 비교도
도 11은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 적층 분리공정 설명도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "초박형 유리의 가공방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "초박형 유리의 가공방법"에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 기존 가공방법에 의한 에지면 상태도이며, 도 2는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 공정순서도이고, 도 3은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 적층체 제조공정 설명도이며, 도 4는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 절단공정 설명도이고, 도 5는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 에지면 면취공정 설명도이며, 도 6은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 화학적 표면연마시 회전지그에 적층체 셀을 장착한 예시도이고, 도 7은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 식각액 배스에서의 화학적 표면연마 예시도이며, 도 8 화학적 식각단계에서 C각 형성이 안된 모양과 C각 형성이 안정적으로 된 모양 및 과식각된 모양의 비교도이고, 도 9는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 화학적 표면연마 전후 비교도이며, 도 10은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 린싱공정 전후 비교도이고, 도 11은 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 적층 분리공정 설명도이다.

도 2에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 초박형 유리의 가공방법은 50㎛ 두께 이하의 초박형 유리(1)를 적층한 후 일정 크기로 절단하고, 절단 부분의 에지(Edge)면을 가공하여, 상기 에지면이 일정 기준 이상의 조도와 강도를 가지게 하는 것으로, 상기 초박형 유리(1)를 5~50장까지 적층하여 적층체(2)를 만드는 적층체 제조공정과; 상기 초박형 유리(1)가 적층된 상기 적층체(2)를 필요한 일정 크기로 절단하여 적층체 셀(Cell)(3)로 만드는 적층체 절단공정과; 상기 적층체 셀(3)을 원하고자 하는 모양으로 가공하고, 상기 에지면이 일정 조도를 갖게 하기 위하여, 상기 에지면을 물리적 연마 방식으로 가공하는 에지면 면취공정과; 상기 에지면의 강도 향상을 위해, 상기 에지면 면취공정 후 남아있어 상기 에지면의 강도을 크게 저하시키는 원인이 되는 일정 크기 이상의 치핑(Chipping)을 제거하는 화학적 식각을 적용한 표면가공으로 상기 에지면에 "C"자 형태로 라운드가 진 C각을 형성시키는 화학적 표면연마공정과; 상기 화학적 표면연마공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)에서 적층된 상기 초박형 유리(1)를 한장씩 분리하는 적층 분리공정을 포함하여 구성된다.

상기 가공방법은 상기 화학적 표면연마공정과 적층 분리공정 사이에 불량을 유발하며, 화학적 식각 시 사용된 식각액의 잔존 식각액 및 식각액 얼룩 제거를 위하여 상기 적층체 셀(3)에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 린싱(Rinsing)공정이 추가 포함되어 구성될 수도 있다.

본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따르면 에지면을 물리적 연마공정과 화학적 표면연마공정을 복합적으로 적용하여 가공 시 파손율을 제로에 가깝게 낮출 수 있으며, 20㎛ 이상의 치핑(Chipping)을 제거하여 3㎛ 이하의 미세한 치핑만 발생하여 가공면이 아주 매끄러워지고 C각 형성에 따른 우수한 에지 강도를 가진다.

본 발명의 초박형 유리의 가공방법을 각 공정별로 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시되어 있는 것 같이 상기 적층체 제조공정은 상기 초박형 유리(1)를 5~50장까지 적층하여 적층체(2)를 만드는 공정으로, 일정 크기의 초박형 유리(1)를 다수 장 준비하는 초박형 유리 준비단계와; 준비된 상기 초박형 유리(1)에 롤러로 접착제(4)를 도포하는 접착제 도포단계와; 상기 접착제(4)가 도포된 상기 초박형 유리(1)를 적층하는 1매 적층단계와; 접착제 도포단계와 1매 적층단계를 번갈아 연속으로 실시하여 미경화된 적층체(21)를 완성시키는 미경화 적층체 완성단계와; 자외선을 조사하여 상기 미경화 적층체(21)의 상기 접착제(4)를 경화시켜 상기 적층체(2)를 완성시키는 적층체 완성단계로 구성된다.

상기 롤러는 유리에 스크레치 등의 불량 발생 및 상기 접착제(4)가 일정한 두께로 도포될 수 있도록 표면이 일정 정도의 쿠션과 소프트니스(Softness)를 가지는 라버 재질로 제작되어야 한다.

상기 접착제(4)는 특정 파장대의 자외선을 조사받을 경우 급속히 경화되거나 유연해지는 UV 접착제(Ultraviolet Ray Adhesive : Light Cure Adhesive)를 사용한다.

상기 적층체 완성단계에서 상기 접착제(4)의 경화는 UV 장비에서 자외선 램프로 일정 파장대의 UV(Ultraviolet Ray)를 600 mJ/㎠의 세기가 되도록 1~3분 동안 조사해야 한다.

상기 UV 접착제는 접착제 내부에 광개시게(Photoinitiator)가 함유되어 있어, 특정 파장대의 자외선(UV) 혹은 가시광선(Visible)을 조사받을 경우 급속히 경화되는 것으로, 자외선 영역에서는 254nm, 365nm 파장대가 조사되었을 때 경화가 이루어지므로 상기 UV 장비는 자외선의 파장대에 맞는 것으로 선택되어야 한다.

도 4에 도시되어 있는 것 같이 상기 적층체 절단공정은 상기 초박형 유리(1)가 적층된 상기 적층체(2)를 필요한 일정 크기로 절단하여 적층체 셀(Cell)(3)로 만드는 공정이다.

상기 적층체 절단공정에서 상기 적층체(2)는 다이아몬드 연마제로 만들어진 커팅 휠(Cutting Wheel)이 장착된 CNC 절단기를 사용하여 일정한 크기의 상기 적층체 셀(3)로 커팅된다.

상기 커팅 휠의 회전속도는 3000~5000RPM의 회전속도로 변경할 수 있어야 작업속도를 높이거나 낮추기 위해서 속도를 빠르게 하거나 느리게 할 수도 있으며, 바람직한 회전속도는 4500RPM 수준디다.

도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 에지면 면취공정은 상기 적층체 셀(3)을 원하고자 하는 모양으로 가공하고, 상기 에지면이 일정 조도를 갖게 하기 위하여, 상기 에지면을 물리적 연마 방식으로 가공하는 공정이다.

상기 에지면 면취공정은 상기 적층체 셀(3)을 가공하기 쉽게 쇠블럭(5)에 본딩제를 사용하여 고정시키는 적층체 셀 고정단계와, 상기 적층체 셀이 고정된 상기 쇠블럭(5)을 면취 장비에 삽입 고정하는 쇠블럭 고정단계로 구성된 면취준비단계와; 400메쉬(Mesh) 이하의 아주 거친 표면을 가지는 황삭면취도구(61)를 사용하여 절단된 상기 적층체 셀(3)을 원하고자 하는 모양으로 치수 가공하는 황삭단계와; 500~800메쉬의 거침 정도를 가지는 중삭면취도구(62)를 사용하여 치수 가공이 완료된 상기 적층체 셀(3)의 에지면을 매끄럽게 가공하는 중삭단계와; 1200메쉬 이상의 아주 고운 거침 정도를 가지는 정삭면취도구(63)를 사용하여 중삭한 에지면을 아주 매끄럽게 가공하는 정삭단계와; 상기 쇠블럭(5)에 고정된 면취 완료된 상기 적층체 셀(3)을 면취 장비에 배출하고, 아세톤 계열의 약품을 사용하여 상기 본딩제를 제거하여 상기 쇠블럭(5)에서 상기 적층체 셀을 분리하는 면취완료단계를 포함하여 구성된다.

상기 면취준비단계는 상기 적층체 셀(3)을 가공하기 쉽게 쇠블럭(5)에 본딩제를 사용하여 고정시키는 적층체 셀 고정단계와; 상기 적층체 셀이 고정된 상기 쇠블럭(5)을 면취 장비에 삽입 고정하는 쇠블럭 고정단계로 구성된다.

상기 쇠블럭(5)은 상기 면취 장비에 삽입 고정되어 상기 쇠블럭(5)에 접착되어 있는 상기 적층체 셀(3)을 면취도구(6)로 면취하여도 옆으로 밀리지 않고 작업을 시행할 있으며, 상기 적층체 셀(3) 보다 4면이 모두 일정 길이만큼 작게 제작되어 면취작업시 상기 쇠블럭(5)에 면취 도구가 간섭을 받지 않는다.

상기 면취완료단계는 상기 쇠블럭(5)에 고정되어 면취 완료된 상기 적층체 셀(3)을 면취 장비에서 배출하는 적층체 셀 배출단계와; 아세톤 계열의 약품을 사용하여 상기 본딩제를 제거하여 상기 쇠블럭(5)에서 상기 적층체 셀을 분리하는 쇠블럭과 적층체 셀 분리단계로 구성된다.

상기 황삭단계, 중삭단계 및 정삭단계의 면취도구(61, 62, 63)는 4000~5000RPM의 회전속도를 가지는 것이 바람직하다.

상기 본딩제는 아크릴(Acryl)과 로진(Rosin)의 혼합물로 조성되어야 한다.

상기 에지면 면취공정을 거쳐도 상기 에지면에는 강도을 크게 저하시키는 원인이 되는 20㎛ 이상의 치핑(Chipping)이 남아 있으며, 이러한 치핑은 상기 화학적 표면연마공정에서 3㎛의 치핑만 일부 남게 된다.

도 6과 도 7에 도시되어 있는 것 같이 상기 화학적 표면연마공정은 상기 에지면의 강도 향상을 위해, 상기 에지면 면취공정 후 남아있어 상기 에지면의 강도을 크게 저하시키는 원인이 되는 20㎛ 이상의 치핑(Chipping)을 제거하는 화학적 식각을 적용한 표면가공으로 상기 에지면에 "C"자 형태로 라운드가 진 C각을 형성시킨다.

상기 에지면 면취공정의 물리적 식각이 완료된 제품의 표면을 확대해서 보면, 20㎛ 이상의 아주 큰 Chipping이 다량 존재함을 확인할 수 있으며, 이는 완성된 제품의 강도를 크게 저하시키는 원인으로 작용한다.

이를 해결하기 위해서, 일반적인 유리의 경우에는 물리적인 방식을 적용하여 C각을 형성시킬수 있으나, 이를 진행하기 위해서는 적층된 상태로는 불가능하며, 1장씩 진행해야 한다. 그러나 150㎛ 이하 두께의 유리는 1장씩 물리적인 방식으로 C각 형성 공정 진행시, 100% 파손되는 치명적인 단점을 가지고 있다.

150㎛ 이하의 박형 유리, 특히 50㎛ 이하의 초박형 유리에 대한 C각 형성은 파손 방지를 위해서 반드시 일정 두께 이상을 가져야하며 (150㎛ 이상), 이 상태에서 C각 형성이 가능해야 한다.

이를 충족시키기 위한 유일한 방식은 본 발명과 같이“적층 상태에서 화학적 연마로 C각을 형성”하는 것이다.

상기 화학적 표면연마공정에서 C각 형성을 위해서는 상기 화학적 식각단계에서의 에칭 레이트는 1~10㎛/min 이고, 상기 회전지그(7)의 회전속도는 1~30회/sec 이며, 연마하고자 하는 상기 적층체 셀(3)이 식각액에 모두 잠기는 디핑방식인 3가지 조건을 충족해야만 한다.

상기 화학적 표면연마공정은 화학적 식각을 위해 물리적 연마 방식으로 상기 에지면 면취공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)을 회전할 수 있는 회전지그(7)에 고정하는 적층체 셀 지그고정단계와; 상기 적층체 셀(3)이 고정된 상기 회전지그(7)를 식각액이 충액된 식각액 배스(Bath)(8)에 거치시켜 상기 적층체 셀(3)이 식각액에 디핑(Dipping)될 수 있게 하는 회전지그 디핑단계와; 디핑된 상태에서 상기 회전지그(7)를 일정 회전속도로 회전시켜 일정 에칭 레이트(Etching Rate)로 상기 에지면을 균일하게 화학적 식각을 시행하는 화학적 식각단계와; 화학적 식각이 완료되면 상기 회전지그(7)를 상기 식각액 배스(8)에서 배출하는 회전지그 배출단계와; 상기 회전지그(7)에서 화학적 식각이 완료된 상기 적층체 셀(3)를 분리하는 적층체 셀 분리단계로 구성된다.

상기 회전지그(7)은 상기 에지면 면취공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)을 고정시키고 회전할 수 있게 만들며, 연마하고자 하는 상기 적층체 셀(3)에 간섭을 주지 않을 정도로 그 사이즈가 상기 적층체 셀(3)보다 커야 하며, 상기 적층체 셀(3)을 안정적으로 고정할 수 있도록 4면에 지지대(71)를 설치해서 상기 적층체 셀(3)의 상면과 하면이 단단히 고정되도록 해야 하고, 상기 지지대(71)은 도 6의 중앙 도면과 같이 각 면의 가운데에 위치하거나, 도 6의 좌측 도면과 같이 4면의 에지 부분에 위치 할 수 있으며, 도 6의 우측 도면은 좌측 도면과 우측 도면의 두가지 다를 정면에서 본 도면이고, 상기 적층체 셀(3)의 상면과 하면은 식각되어서는 안되는 부분이므로 상·하부지지판(72, 73)으로 막아주고 에지면만 식각되게 하는 한다.

도 7과 같이 상기 적층체 셀(3)이 고정된 상기 회전지그(7)를 식각액이 충액된 상기 식각액 배스(Bath)(8)에 거치시켜 상기 적층체 셀(3)이 식각액에 디핑(Dipping)될 수 있게 한 후, 디핑된 상태에서 상기 회전지그(7)를 일정 회전속도로 회전시켜 일정 에칭 레이트(Etching Rate)로 상기 에지면을 균일하게 화학적 식각을 시행하며, 화학적 식각이 완료되면 상기 회전지그(7)를 상기 식각액 배스(8)에서 배출하고, 상기 회전지그(7)에서 화학적 식각이 완료된 상기 적층체 셀(3)을 분리한다.

상기 적층체 셀(3)은 식각액에 잠긴 상태에서 사이드 스프레이(Side Spray) 방식이나 탑 스프레이(Top Spray) 방식을 추가적으로 시행하여 식각을 도울 수도 있다.

상기 회전지그(7)은 상기 식각액 배스(Bath)에 닿지 않고 식각액 속에서 회전되어야 하므로 상기 회전지그(7)이 설치되는 회전지그프레임에 고정되어야 하며, 상기 식각액 배스(Bath)는 상기 회전지그(7)이 설치되는 회전지그프레임 하부에 설치되어야 한다.

상기 식각액 배스(Bath)(8)에는 상기 회전지그(7)가 완전히 잠겨서 회전될 수 있도록 충분한 식각액이 충전되어야 하고, 상기 식각액의 온도 조절을 위해서 히팅 및 쿨링코일(81)이 설치되는 것이 바람직하다.

화학연마조건		결과	비고
회전속도	에칭 레이트
0.5회/초	5㎛/min	x	외관 불량(에칭이 거의 안됨, C각 형성 안됨)
1회/초		0	외관 품질 양호(안정적인 C각 형성됨)
15회/초		0	외관 품질 양호(안정적인 C각 형성됨)
30회/초		0	외관 품질 양호(안정적인 C각 형성됨)
35회/초		x	외관 불량(과도한 에칭에 의한 끝부분 날카로워 짐)

표 1은 상기 화학적 표면연마공정의 화학적 식각단계에서 에칭 레이트(Etching Rate): 5㎛/min 일 때 상기 회전지그(7)의 회전속도 변화에 따른 C 각형성 상태를 확인한 시험 결과이다.

위의 표 1에서와 같이 에칭 레이트가 5㎛/min로 고정된 상태에서 상기 회전지그(7) 즉, 상기 적층체 셀(3)의 회전속도 변화 시 1~30회/초 구간에서 도8-2와 같이 안정적인 C각 형성이 되고, 외관 품질 상태가 양호한 실험결과가 나왔으며, 0.5회/초에서는 도 8-1과 같이 식각이 되지 않아 C각이 형성이 안되었고, 35회/초에서는 도 8-3과 같이 과식각이 되었다.

표 2는 상기 화학적 표면연마공정의 화학적 식각단계에서 상기 회전지그(7)의 회전속도를 15회/초 일 때 에칭 레이트(Etching Rate)의 변화에 따른 C 각형성 상태를 확인한 시험 결과이다.

아래의 표 2에서와 같이 상기 회전지그(7)의 회전속도가 15회/초로 고정된 상태에서 에칭 레이트(Etching Rate) 1~10㎛/min 구간에서 도 8-2와 같이 안정적인 C각 형성이 되고, 외관 품질 상태가 양호한 실험결과가 나왔으며, 0.5㎛/min에서는 도 8-1과 같이 식각이 되지 않아 C각이 형성이 안되었고, 11㎛/min 에서는 도 8-3과 같이 과식각이 되었다.

화학연마조건		결과	비고
회전속도	에칭 레이트
15회/초	0.5㎛/min	x	외관 불량(에칭이 거의 안됨, C각 형성 안됨)
	1㎛/min	0	외관 품질 양호(안정적인 C각 형성됨)
	5㎛/min	0	외관 품질 양호(안정적인 C각 형성됨)
	10㎛/min	0	외관 품질 양호(안정적인 C각 형성됨)
	11㎛/min	x	외관 불량(과도한 에칭에 의한 끝부분 날카로워 짐)

도 9는 본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따른 화학적 표면연마 전후 비교도로서, 상기 에지면 면취공정만 시행했을 때는 C각이 미형성되고, 불균일한 에지면을 가지며, 20㎛ 이상의 치핑이 발생한다.

상기 화학적 표면연마공정이 끝난 상태에서는 C각이 형성되고, 아주 균일한 에지면을 보이며, 3㎛ 이하의 미세 치핑만 발생한다.

도 10에 도시되어 있는 것 같이 상기 린싱(Rinsing)공정은 불량을 유발하며, 화학적 식각 시 사용된 식각액의 잔존 식각액 및 식각액 얼룩 제거를 위하여 상기 적층체 셀(3)에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 공정이다.

상기 화학적 표면연마공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)의 표면에는 강산 계열(PH 2.0 이하)이며 불산, 불화암모늄을 주성분인 식각액이 상당량 잔존하며, 이를 수세액으로 깨끗이 클리닝하지 않는다면 상기 적층 분리공정에서 수세를 하더라도 얼룩 등의 심각한 불량을 유발하기 때문에 린싱이 필요하다.

상기 수세액은 순수(DI Water) 또는 알카리 수세액을 사용한다.

상기 순수의 순도는 0.1㏁ 이상이어야 한다.

상기 알카리 수세액은 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 용액에, 표면저항을 낮추어 린싱 시간을 단축시키기 위하여 계면활성제를 첨가한 후 순수(DIWater)와 혼합하여 PH가 10 이상이 유지되도록 제조된다.

상기 린싱공정은 상기 수세액을 분사하는 스프레이 방식 또는 상기 수세액에 담궈 놓는 디핑(Dipping) 방식이 사용되며, 상기 스프레이 방식일 때의 상기 수세액의 분사 압력은 0.3~4.0kgf/㎠ 인 것이 바람직하다.

도 11에 도시되어 있는 것 같이 상기 적층 분리공정은 린싱공정이 없을 때는 상기 화학적 표면연마공정 끝난, 상기 화학적 표면연마공정 후에 린싱공정을 시행할 때는 상기 린싱공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)에서 적층된 상기 초박형 유리(1)를 한장씩 분리하는 공정으로, 상기 초박형 유리(1)와 초박형 유리(1)를 붙여주는 상기 접착제(4)의 접착력을 줄이기 위하여, 화학적 표면연마가 완료되어 분리하고자 하는 상기 적층체 셀(3)을 UV장비에 넣은 뒤 UV(Ultraviolet Ray)를 5분 이상 2000mJ/㎠의 세기가 되도록 조사한 후 상기 적층체 셀(3)을 배출하는 접착제 유연단계와; 상기 접착제(4)의 접착력을 완전히 없애기 위하여 60℃ 이상의 뜨거운 순수(DI Water)에 5분 이상 놓아두어 상기 접착제를 순수에 녹여낸 후, 손으로 한장씩 분리하는 적층 분리단계와; 가공완료되고 한장씩 분리된 초박형 유리(1)를 순수(DI Water)에 수세한 후 자연 건조하여 가공완료 초박형 유리로 만드는 수세 및 건조단계로 구성된다.

상기 UV(Ultraviolet Ray)의 파장대는 상기 적층체 제조공정에서의 상기 접착제를 경화시키는 파장대와는 다른 파장대를 조사하여 유연해지도록 해야 한다.

상기 적층 분리단계와 수세 및 건조단계에서 사용하는 순수(DI Water)는 순도 0.1㏁ 이상인 것이 바람직하다.

순수로 수세한 초박형 유리(1)는 유리의 손상이나 얼룩 등이 남는 것을 방지하기 위하여 강제 송풍하여 건조하는 것 보다는 세워서 상온에서 자연건조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 가공방법에 의해 가공된 초박형 유리는 다음 공정으로 화학강화로에서 강화시켜 강화유리로 만들며, 화학강화로에서 화학강화를 통해 강화유리로 만들기 전에 투입되는 초박형 유리가 높은 에지 강도를 가져야만 더 높은 강도의 강화유리를 만들 수 있고, 강화 시 불량율을 줄일 수 있으므로, 본 발명의 가공방법으로 에지 강도를 높이는 것이 중요하다.

본 발명의 초박형 유리의 가공방법에 따르면 에지면을 물리적 연마공정과 화학적 표면연마공정을 복합적으로 적용하여 가공 시 파손율을 제로에 가깝게 낮출 수 있으며, 20㎛ 이상의 치핑(Chipping)을 제거하여 3㎛ 이하의 미세한 치핑만 발생하여 가공면이 아주 매끄러워지고 C각 형성에 따른 우수한 에지 강도를 가진다.

1 : 초박형 유리 2 : 적층체
3 : 적층체 셀 4 : 접착제
5 : 쇠블럭 6 : 면취도구
61 : 황삭면취도구 62 : 중삭면취도구
63 : 정삭면취도구 7 : 회전지그
71 : 지지대 72 : 상부지지판
73 : 하부지지판 8 : 식각액 배스
81 : 히팅 및 쿨링코일

Claims (7)

1. 50㎛ 두께 이하의 초박형 유리(1)를 적층한 후 일정 크기로 절단하고, 절단 부분의 에지(Edge)면을 가공하여, 상기 에지면이 일정 기준 이상의 조도와 강도를 가지게 하는 초박형 유리의 가공방법에 있어서,
   상기 가공방법은 상기 초박형 유리(1)를 5~50장까지 적층하여 적층체(2)를 만드는 적층체 제조공정과;
   상기 초박형 유리(1)가 적층된 상기 적층체(2)를 필요한 일정 크기로 절단하여 적층체 셀(Cell)(3)로 만드는 적층체 절단공정과;
   상기 적층체 셀(3)을 원하고자 하는 모양으로 가공하고, 상기 에지면이 일정 조도를 갖게 하기 위하여, 상기 에지면을 물리적 연마 방식으로 가공하는 에지면 면취공정과;
   상기 에지면의 강도 향상을 위해, 상기 에지면 면취공정 후 남아있는 일정 크기 이상의 치핑(Chipping)을 제거하는 화학적 식각을 적용한 표면가공으로 상기 에지면에 "C"자 형태로 라운드가 진 C각을 형성시키는 화학적 표면연마공정과;
   상기 화학적 표면연마공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)에서 적층된 상기 초박형 유리(1)를 한장씩 분리하는 적층 분리공정을 포함하여 구성되고,
   상기 가공방법은 상기 화학적 표면연마공정과 적층 분리공정 사이에 불량을 유발하며, 화학적 식각 시 사용된 식각액의 잔존 식각액 및 식각액 얼룩 제거를 위하여 상기 적층체 셀(3)에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 린싱(Rinsing)공정이 추가 포함되어 구성되며,
   상기 수세액은 순수(DI Water) 또는 알카리 수세액을 사용하고,
   상기 순수의 순도는 0.1㏁ 이상이며,
   상기 알카리 수세액은 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 용액에, 표면저항을 낮추어 린싱 시간을 단축시키기 위하여 계면활성제를 첨가한 후 순수(DI Water)와 혼합하여 PH가 10 이상이 유지되도록 제조되고,
   상기 린싱공정은 상기 수세액을 분사하는 스프레이 방식 또는 상기 수세액에 담궈 놓는 디핑(Dipping) 방식이 사용되며,
   상기 스프레이 방식일 때의 상기 수세액의 분사 압력은 0.3~4.0kgf/㎠ 이고,
   상기 적층체 제조공정은 일정 크기의 초박형 유리(1)를 다수 장 준비하는 초박형 유리 준비단계와;
   준비된 상기 초박형 유리(1)에 롤러로 접착제(4)를 도포하는 접착제 도포단계와;
   상기 접착제(4)가 도포된 상기 초박형 유리(1)를 적층하는 1매 적층단계와;
   접착제 도포단계와 1매 적층단계를 번갈아 연속으로 실시하여 미경화된 적층체(21)를 완성시키는 미경화 적층체 완성단계와;
   자외선을 조사하여 상기 미경화 적층체(21)의 상기 접착제(4)를 경화시켜 상기 적층체(2)를 완성시키는 적층체 완성단계로 구성되며,
   상기 롤러는 유리에 불량 발생 및 상기 접착제(4)가 일정한 두께로 도포될 수 있도록 표면이 일정 정도의 쿠션과 소프트니스(Softness)를 가지는 라버 재질로 제작되고,
   상기 접착제(4)는 특정 파장대의 자외선을 조사받을 경우 급속히 경화되거나 유연해지는 UV 접착제(Ultraviolet Ray Adhesive : Light Cure Adhesive)를 사용하고,
   상기 적층체 완성단계에서 상기 접착제(4)의 경화는 UV 장비에서 자외선 램프로 일정 파장대의 UV(Ultraviolet Ray)를 600 mJ/㎠의 세기가 되도록 1~3분 동안 조사하며,
   상기 적층체 절단공정에서 상기 적층체(2)는 다이아몬드 연마제로 만들어진 커팅 휠(Cutting Wheel)이 장착된 CNC 절단기를 사용하여 일정한 크기의 상기 적층체 셀(3)로 커팅되며,
   상기 커팅 휠의 회전속도는 3000~5000RPM의 회전속도로 변경할 수 있는 것이고,
   상기 에지면 면취공정은 상기 적층체 셀(3)을 가공하기 쉽게 쇠블럭(5)에 본딩제를 사용하여 고정시키는 적층체 셀 고정단계와, 상기 적층체 셀이 고정된 상기 쇠블럭(5)을 면취 장비에 삽입 고정하는 쇠블럭 고정단계로 구성된 면취준비단계와;
   400메쉬(Mesh) 이하의 거친 표면을 가지는 면취도구(6)를 사용하여 절단된 상기 적층체 셀(3)을 원하고자 하는 모양으로 치수 가공하는 황삭단계와;
   500~800메쉬의 거침을 가지는 면취도구(6)를 사용하여 치수 가공이 완료된 상기 적층체 셀(3)의 에지면을 매끄럽게 가공하는 중삭단계와;
   1200메쉬 이상의 거침을 가지는 면취도구(6)를 사용하여 중삭한 에지면을 매끄럽게 가공하는 정삭단계와;
   상기 쇠블럭(5)에 고정되어 면취 완료된 상기 적층체 셀(3)을 면취 장비에 배출하고, 아세톤 계열의 약품을 사용하여 상기 본딩제를 제거하여 상기 쇠블럭(5)과 적층체 셀(3)을 분리하는 면취완료단계를 포함하여 구성되며,
   상기 황삭단계, 중삭단계 및 정삭단계의 면취도구(6)는 4000~5000RPM의 회전속도를 가지며,
   상기 본딩제는 아크릴(Acryl)과 로진(Rosin)의 혼합물이고,
   상기 화학적 표면연마공정은 화학적 식각을 위해 물리적 연마 방식으로 상기 에지면 면취공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)을 회전할 수 있는 회전지그(7)에 고정하는 적층체 셀 지그고정단계와;
   상기 적층체 셀(3)이 고정된 상기 회전지그(7)를 식각액이 충액된 식각액 배스(Bath)(8)에 거치시켜 상기 적층체 셀(3)이 식각액에 디핑(Dipping)될 수 있게 하는 회전지그 디핑단계와;
   디핑된 상태에서 상기 회전지그(7)를 일정 회전속도로 회전시켜 일정 에칭 레이트(Etching Rate)로 상기 에지면을 균일하게 화학적 식각을 시행하는 화학적 식각단계와;
   화학적 식각이 완료되면 상기 회전지그(7)를 상기 식각액 배스(8)에서 배출하는 회전지그 배출단계와;
   상기 회전지그(7)에서 화학적 식각이 완료된 상기 적층체 셀(3)을 분리하는 적층체 셀 분리단계로 구성되며,
   상기 회전지그(7)의 회전속도는 1~30회/sec 이며,
   상기 화학적 식각단계에서의 에칭 레이트는 1~10㎛/min 이고,
   상기 적층 분리공정은 상기 초박형 유리(1)와 초박형 유리(1)를 붙여주는 상기 접착제(4)의 접착력을 줄이기 위하여, 화학적 표면연마가 완료되어 분리하고자 하는 상기 적층체 셀(3)을 UV장비에 넣은 뒤 UV(Ultraviolet Ray)를 5분 이상 2000mJ/㎠의 세기가 되도록 조사한 후 상기 적층체 셀(3)을 배출하는 접착제 유연단계와;
   상기 접착제(4)의 접착력을 완전히 없애기 위하여 60℃ 이상의 순수(DI Water)에 5분 이상 놓아두어 상기 접착제를 녹여낸 후, 손으로 한장씩 분리하는 적층 분리단계와;
   가공완료되고 한장씩 분리된 초박형 유리를 순수(DI Water)에 수세한 후 자연 건조하여 가공완료 초박형 유리로 만드는 수세 및 건조단계로 구성되며,
   상기 쇠블럭(5)은 상기 면취 장비에 삽입 고정되어 상기 쇠블럭(5)에 접착되어 있는 상기 적층체 셀(3)을 면취도구(6)로 면취하여도 옆으로 밀리지 않고, 면취작업시 상기 쇠블럭(5)에 면취 도구가 간섭을 받지 않도록 상기 적층체 셀(3) 보다 4면이 모두 일정 길이만큼 작게 제작되어 있으며,
   상기 회전지그(7)는 상기 에지면 면취공정이 끝난 상기 적층체 셀(3)을 고정시키고 회전할 수 있으며, 연마하고자 하는 상기 적층체 셀(3)에 간섭을 주지 않을 정도로 그 사이즈가 상기 적층체 셀(3)보다 크며, 상기 적층체 셀(3)을 안정적으로 고정할 수 있도록 4면에 지지대(71)를 설치해서 상기 적층체 셀(3)의 상면과 하면이 고정되고, 상기 지지대(71)는 각 면의 가운데에 위치하거나, 4면의 에지 부분에 위치 할 수 있으며, 상기 적층체 셀(3)의 상면과 하면은 상·하부지지판(72, 73)으로 막아주고 에지면만 식각되게 하는 것을 특징으로 하는 초박형 유리의 가공방법.
   
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