KR20150107203A - 강화유리 절단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호막을 이용하여 강화유리를 절단할 수 있는 강화유리 절단방법에 관한 것으로, 강화유리의 상면에 상기 강화유리를 절단하고자 하는 방향을 따라 패턴을 이루도록 보호막을 도포하는 제1단계와; 도포된 상기 보호막을 건조시키는 제2단계와; 도포된 상기 보호막을 따라 스크라이빙 라인을 형성하는 제3단계와; 상기 스크라이빙 라인을 따라 상기 강화유리를 절단시키는 제4단계를 포함함으로써, 강화유리의 상면에 도포되는 보호막이 흡광물질을 대체할 수 있도록 하여 보호막을 이용하여 강화유리의 절단이 이루어지도록 함으로써 별도의 마스킹 공정을 생략할 수 있다.

Description

강화유리 절단방법{CUTTING METHOD OF REINFORCED GLASS}

본 발명은 강화유리 절단방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 보호막을 이용하여 강화유리를 정확하게 절단할 수 있는 강화유리 절단방법에 관한 것이다.

일반적으로 강화유리 기판을 절단하는 방법으로는 기구적인 절단 방법과 화학적인 절단 방법 그리고 레이저를 사용하여 절단하는 방법 등이 사용되고 있다.

우선, 기구적인 절단방법은 다이아몬드 휠이나 샌드 블러스터 등을 사용하게되는데, 좀더 상세하게는, 피가공물보다 더 강한 강도를 가진 절삭공구를 이용한 것으로, 예를 들어 소정의 직경을 갖는 원판의 원주에 형성된 다이아몬드 블레이드(diamond blade)를 유리판에 절단경로를 따라 접촉시켜 유리기판의 표면에 스크라이빙 라인 라인을 형성시키는 방법이 널리 사용되고 있다.

그러나, 강화유리는 경도가 높아 상기와 같은 기계적 충격에 취약하며, 원치 않는 방향으로 크랙이 생기는 등 절단상태가 불량한 문제가 있을 뿐만 아니라, 공정상 비산되는 유리분진을 처리해야하는 번거로움이 있으며, 다이아몬드 휠의 마모에 따른 원가부담의 문제가 있다.

화학적인 절단 방법으로는 에칭(etching)방법을 사용하고 있는데, 이러한 화학적인 절단 방법은 화학약품을 사용하기 때문에 환경 문제 발생 그리고 가공 시간이 상대적으로 오래 걸리기 때문에 제품 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 마지막으로 레이저를 이용한 절단 방법의 경우에는 초기 크랙을 형성하고 레이저 빔을 조사하여 스크라이빙 라인을 형성한 후에 기구적인 절단 장비 즉, 브레이킹 장치를 사용하여 스크라이빙 라인에 물리적인 충격을 가하여 절단하는 방법이 사용된다.

이러한 레이저를 이용한 절단 방법은 강화유리 기판에 초기 크랙을 발생시키기 위한 초기 크랙 발생기와 같은 별도의 장비를 추가로 구비해야 하므로 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라 이들을 제작하고 유지 및 보수하는데 많은 시간과 비용이 소요된다는 문제점이 있다.

그리고, 강화유리의 상면에 크랙 전파 방향을 원하는 방향으로 유지하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 깨끗한 절단면을 갖도록 강화유리를 절단하기가 쉽지 않아 제품의 불량으로 인하여 제품의 신뢰도가 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 강화유리를 절단 후에 잔존하게 되는 파편이 복수의 조각으로 분리되어 흩어지기 때문에 이러한 파편을 제거하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 파편이 절단장치의 내부로 침투할 경우에는 절단장치의 손상을 일으키게 되어 기기의 관리 및 유지에 많은 비용과 노력이 소모된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 강화유리의 상면에 도포되는 보호막이 흡광물질을 대체할 수 있도록 하여 보호막을 이용하여 강화유리의 절단이 이루어지도록 함으로써 별도의 마스킹 공정을 생략할 수 있도록 할 수 있는 강화유리 절단방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 강화유리의 외면에 상기 강화유리를 절단하고자 하는 방향을 따라 패턴을 이루도록 보호막을 도포하는 제1단계; 도포된 상기 보호막을 건조시키는 제2단계; 도포된 상기 보호막을 따라 스크라이빙 라인을 형성하는 제3단계; 상기 스크라이빙 라인을 따라 상기 강화유리를 절단시키는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법을 제시한다.

여기서, 상기 스크라이빙 라인은 레이저빔을 조사하여 형성할 수 있다.

그리고, 상기 레이저빔은 532 nm 또는 1064nm 의 파장을 갖는 레이저빔으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 레이저빔은 CO₂ 레이저 또는 UV 레이저로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 보호막은 카본블랙(carbon black)이 주성분으로 하여 Monarch-Carbon Black과 Baysilon-Platinum 촉매제 및 Vinyl silicone계를 혼합한 재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 강화유리를 절단시에 상기 강화유리가 이송되면서 상기 레이저빔이 상기 강화유리에 도포된 상기 보호막 측으로 조사되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 패턴은 상기 강화유리를 절단한 후에 잔존하는 영역인 스크랩이 상호 연결되어 일체로 형성될 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명은 강화유리의 상면에 도포되는 보호막이 흡광물질을 대체할 수 있도록 하여 보호막을 이용하여 강화유리의 절단이 이루어지도록 함으로써 별도의 마스킹 공정을 생략할 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단 방법을 이용하여 절단하고자 하는 강화유리의 표면에 보호막이 도포된 구조를 도시한 평면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단 구조를 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단 방법을 순차적으로 기재한 흐름도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단 방법을 이용하여 절단하고자 하는 강화유리의 표면에 보호막이 도포된 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단 구조를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단 방법을 순차적으로 기재한 흐름도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 강화유리 절단방법은, 강화유리(100)의 상면에 강화유리(100)를 절단하고자 하는 방향을 따라 패턴을 이루도록 보호막(110)을 도포하는 제1단계와, 도포된 보호막(110)을 건조시키는 제2단계와, 도포된 상기 보호막(110)을 따라 스크라이빙 라인을 형성하는 제3단계와, 상기 스크라이빙 라인을 따라 강화유리(100)를 절단시키는 제4단계를 포함하여 구성되어 있다.

우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단방법에 사용되는 강화유리 절단장치의 구조를 살펴보면, 강화유리 절단장치는 강화유리(100)의 상면에 도포된 보호막(110)을 따라 레이저빔(210)을 조사하여 강화유리(100)를 절단시키는 레이저 발생기(200)로 구성된다.

일반적으로 강화유리(强化琉璃)는 통상의 유리기판에 비하여 압력 및 온도변화에 대한 강도가 월등하게 높고 작은 알갱이 형태로 깨져 파편에 대한 위험성이 적음으로써, 태양전지나 디스플레이 장치, 자동차, 건축물 등에 널리 사용되고 있다.

강화유리는 유리구조 내에 들어 있는 Na+(sodium) 이온과 알칼리염 용융 액에 들어 있는 K+ (potassium) 이온 간의 이온반경의 차이를 이용하여 제조되며, 유리의 전이점 온도(약 500℃)이하에서 질산칼륨(KNO₃)수용액에 장시간 방치함으로써 알칼리염 용융 액 중의 이온반경이 큰 K+ 이온이 유리 표면의 이온반경이 작은 Na+ 이온과 교환되어 들어가면 유리 표면에는 압축응력이 형성되어 강도가 유리기판에 비해 월등하게 강화된 강화유리의 제조가 이루어진다.

이러한 강화유리(100)의 구조는, 그 상면과 하면에 각각 강화층(101)이 구비되며, 강화층(101)과 강화층(101) 사이에는 일반적인 유리재질로 형성된 유리층(102)이 구비되어 있다.

유리층(102)의 상측에 배치된 강화층(101)과 유리층(102)의 하측에 배치된 강화층(101)에서는 압축응력이 발생되고, 내부의 유리층(102)에서는 인장응력이 발생함으로써 일정 강도 이하의 외부 충격이 가해지더라도 균열이 발생하지 않게 된다.

레이저 발생기(200)는 강화유리(100)의 상면에 도포된 보호막(110) 측으로 레이저빔을 조사함으로써 보호막(110)의 도포방향을 따라 강화유리(100)를 절단하거나 혹은 스크라이빙 라인을 형성하는 역할을 한다.

이러한 레이저 발생기(200)에서 발생되는 레이저빔(210)은 강화유리(100)의 상면에 도포된 보호막(110)의 반응을 활성화시킴으로써 강화유리(100)의 상측과 하측에 각각 구비된 강화층(101)을 제거함으로써 강화유리(100)의 절단이 이루어지도록 보호막 재질에 따라 흡수가 가능한 레이저 파장을 갖는 레이저가 사용되는 것이 바람직하다.

강화유리(100)를 보호막(110)의 도포 방향을 따라 절단시에 레이저 발생기(200)가 이동 구동하도록 구현할 수도 있지만, 본 실시예에서는 강화유리(100) 자체를 절단하고자 하는 반대 방향으로 이송시킴으로써 보호막(110) 측으로 레이저빔(210)이 조사되도록 한다.

강화유리(100)를 이송시킴으로써 강화유리(100)의 절단이 이루어지도록 함은 레이저 발생기(200) 자체를 이동시켜서 강화유리(100)를 절단시키는 것보다 장비를 단순화시킬 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만 강화유리(100)를 이송시키는 이송수단은 열을 이루도록 배열되는 복수의 롤러로 구성되는 컨베이어식으로 구현될 수도 있고 양측에 구비된 풀리에 권취된 밸트식으로 구현될 수도 있음은 물론이다.

이러한 구성을 갖는 강화유리 절단장치를 이용하여 강화유리(100)를 절단하는 방법을 도 1 내지 도 3를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1에 도시한 바와 같이, 절단하고자 하는 강화유리(100)의 상면에 보호막(110)을 도포하게 되는데, 보호막(110)은 강화유리(100)를 절단하고자 하는 방향을 따라 일정한 패턴을 이루도록 도포하게 된다.

이러한 보호막은 컷팅 공정과 연마 공정시 발생하는 파티클이 센서 소자에 붙는 것을 방지하는 역할 및 측면 강화 공정에서 에천트에 담글 때, 센서 소자를 보호하는 역할을 한다.

보호막(110)은 강화유리(100)의 상면에 형성될 스크라이빙 라인을 따라 패턴을 이루도록 도포됨으로써 스크라이빙 라인이 형성되도록 하는 역할을 한다.

보호막(110)의 도포가 완료되면 보호막(110)이 형성된 일정한 패턴이 손상되지 않도록 보호막(110)을 건조시키는 과정을 거치게 된다.

보호막(110)의 건조가 완료되면 보호막(110)을 이용하여 강화유리(100)의 강화층(101)을 제거함으로써 강화유리(100)의 상면에 스크라이빙 라인을 형성하거나 혹은 강화유리(100)를 풀커팅으로 절단할 수도 있다.

스크라이빙 라인을 형성하는 하나의 방법은 상술한 바와 같이, 레이저 발생기(200)에서 발생되는 레이저빔(210)을 이용하여 강화유리(100)의 상면에 도포된 보호막(110)과의 반응을 활성화시킴으로써 강화유리(100)의 상면에 구비된 강화층(101)을 제거하는 방법이 사용된다.

여기서, 레이저 발생기(200)에서 발생되는 레이저빔(210)은 강화유리(100)의 상면에 도포된 보호막(110)과 반응하여 활성화됨으로써 UV 레이저, CO2 레이저, IR 레이저 등 모든 레이저 사용이 가능하게 되며, 가장 바람직하게는 532 nm, 1064 nm의 파장을 갖는 IR 레이저를 사용하는 것이 효과적이다.

종래에는 보호막 없이 저가의 UV 레이저 및 CO2 레이저에 사용되는 532 nm, 1064 nm 파장을 갖는 IR 레이저는 투과되어, 강화유리 절단에 사용되지 못했다.

따라서, 고가의 피코초 레이저 등을 사용하였으나, 본 발명에 의한 강화유리 절단방법은 레이저를 흡수할 수 있는 보호막을 사용함으로써 나노초의 532 nm, 1064 nm, IR 레이저를 사용할 수 있는 효과가 있다.

이때, 이송수단(미도시)에 의하여 강화유리(100)가 일정한 속도로 이송되도록 함으로써 레이저빔(210)이 순차적으로 보호막(110)을 따라 조사되도록 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 레이저 발생기(200)를 이용하여 강화유리(100)의 상면에 스크라이빙 라인을 형성한 경우에는 레이저빔(210)이 강화유리(100)에 도포된 보호층을 따라 조사되면서 원하지 않는 방향으로 미세한 크랙이 발생될 수 있다.

따라서, 레이저 발생기(200)를 이용하여 강화유리(100)의 상면에 스크라이빙 라인을 형성한 경우에는 레이저빔(210)의 조사에 의하여 발생된 미세 크랙을 제거하기 위하여 강화유리(100)를 비불산 용액에 침지하여 상기 미세 크랙을 제거하는 과정을 더 거치도록 하는 것이 효과적이다.

이러한 에칭 방법에 의하여 상기 미세 크랙을 제거한 후에는 강화유리(100)의 표면을 세척하는 과정을 추가로 거치게 된다.

여기서, 보호막(110)이 도포되는 패턴은 절단된 복수의 강화유리(100) 조각을 제외한 나머지 영역인 파편이 일체로 형성되도록 할 수 있는 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.

이는, 강화유리(100)를 절단하여 절단된 강화유리(100) 조각을 획득한 후에 남게 되는 잔여 부재인 파편을 처리시에 잔여 부재가 일체로 잔존되도록 하기 때문에 이들이 각각 낱개로 분산되지 않으므로 잔여 부재의 처리에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 잔여 부재인 파편이 일체로 잔존함으로써 상기 파편의 일부가 강화유리 절단장치 측으로 끼어들어 절단장치에 손상을 줌을 방지함으로써 기기를 유지 및 관리하는데 소요되는 비용과 노력을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 보호막(110)은 어떠한 재질로 형성되더라도 무방하지만, 다만 레이저 발생기(200)에서 발생되는 레이저빔(210)이 보호막(110)에 조사될 경우에 레이저빔(210)과 반응하여 광(光)을 흡수함으로써 강화유리(100)의 상면의 강화층(101)을 제거할 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 보호막(110)은 바람직하게는 카본블랙(carbon black)이 주성분이며, Monarch-Carbon Black + Baysilon-Platinum 촉매제와 Vinyl silicone계를 혼합하여 조성할 수 있다.

상술한 과정에 의하여 강화유리(100)의 상면에 스크라이빙 라인의 형성이 완료되면 강화유리(100)를 풀컷팅하게 되는데, 강화유리(100)를 풀컷팅하는 방법은 기계적인 방법인 별도의 브레이킹 장치를 이용하여 스크라이빙 라인을 따라 강화유리(100)를 절단할 수도 있고 화학적인 방법인 에칭을 이용하여 강화유리(100)의 절단할 수도 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 강화유리 101 : 강화층
102 : 유리층 110 : 보호막
200 : 레이저 발생기 210 : 레이저빔

Claims (7)

1. 강화유리의 상면에 상기 강화유리를 절단하고자 하는 방향을 따라 패턴을 이루도록 보호막을 도포하는 제1단계;
   도포된 상기 보호막을 건조시키는 제2단계;
   도포된 상기 보호막을 따라 스크라이빙 라인을 형성하는 제3단계;
   상기 스크라이빙 라인을 따라 상기 강화유리를 절단시키는 제4단계;
   를 포함한 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스크라이빙 라인은 레이저빔을 조사하여 형성하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 레이저빔은 532 nm 또는 1064 nm의 파장을 갖는 레이저빔으로 구성된 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 레이저빔은 CO₂ 레이저 또는 UV 레이저로 구성된 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 보호막은 카본블랙(carbon black)이 주성분으로 하여 Monarch-Carbon Black과 Baysilon-Platinum 촉매제 및 Vinyl silicone계를 혼합한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 강화유리를 절단시에 상기 강화유리가 이송되면서 상기 레이저빔이 상기 강화유리에 도포된 상기 보호막 측으로 조사되는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 패턴은 상기 강화유리를 절단한 후에 잔존하는 영역인 스크랩이 상호 연결되어 일체로 형성될 수 있는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 강화유리 절단방법.

Images