WO2012047044A2 - 진공 유리 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2012047044A2
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손범구
송수빈
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(주)엘지하우시스
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Definitions

  • the present invention relates to a vacuum glass panel and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of forming a vacuum layer holding spacer, a vacuum capable of precisely controlling a gap and a shape of a vacuum layer by applying a printing method using ceramic ink.
  • a glass panel and its manufacturing method are related.
  • the energy consumed in the building sector is about 25% of the total energy consumption in Korea, and the energy loss through windows is about 35% of the total energy consumption of the building.
  • windows and doors are divided into a frame and a glass, and heat energy leakage from the windows is generated from the glass which occupies most of the area of the window, and it is urgent to reduce the heat loss in the glass part. .
  • One object of the present invention is to provide a vacuum glass panel fabricated to be capable of selectively controlling the formation or spacing of spacers interposed between the upper pane and the lower pane.
  • Another object of the present invention to provide a vacuum glass panel that can prevent the separation of the spacer in advance through the formation of the patterned spacer using a ceramic ink, and can constitute a spacer of various shapes.
  • Vacuum glass panel for achieving the above object is an upper plate glass; A lower pane facing the upper pane; A sealing member disposed along edges of the upper and lower panes and sealing the upper and lower panes so that a vacuum layer is provided in a space between the upper and lower panes; And at least one patterned spacer interposed in a vacuum layer between the upper and lower panes to maintain the upper and lower panes in a gap of a predetermined thickness, wherein the patterned spacers are formed of ceramic ink. It is characterized by.
  • the gap between the upper pane and the lower pane is characterized in that 0.1 ⁇ 0.5mm.
  • the patterned spacers are arranged in a matrix arrangement.
  • the patterned spacer is characterized in that formed in the shape of a cube or a cylinder.
  • the patterned spacer is characterized in that it has a length of 0.2 ⁇ 1mm and a height of 0.1 ⁇ 0.5mm.
  • a method of manufacturing a vacuum glass panel including: forming a patterned spacer on a lower pane; Applying a sealant along an edge of the lower pane to form a sealing material; Arranging the upper and lower panes to oppose the upper and lower panes; And exhausting air between the upper and lower panes to form a vacuum layer.
  • the forming of the patterned spacer may include forming at least one ceramic ink layer by applying ceramic ink to the patterned spacer forming region of the lower pane; Drying the ceramic ink layer formed on the lower pane; And sintering the dried ceramic ink layer.
  • the drying step and the sintering step is characterized in that carried out at 200 ⁇ 400 °C.
  • the patterned spacer is characterized in that it has a length of 0.2 ⁇ 1mm and a height of 0.1 ⁇ 0.5mm.
  • the vacuum glass panel and the method of manufacturing the same according to the present invention are dried and sintered at a high temperature of 200 to 400 ° C to form a patterned spacer in a printing method using a ceramic ink in which the shape is not deformed. In addition to making it easy to adjust, there is an effect that can be prevented in advance that the patterned spacer is separated.
  • the vacuum glass panel and the manufacturing method thereof according to the present invention can shorten the process time for forming the patterned spacer.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
  • 3 and 4 are each a perspective view showing in more detail a patterned spacer according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a vacuum glass panel according to a comparative example of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of
  • FIG. 3 and 4 are each a perspective view showing in more detail a patterned spacer according to an embodiment of the present invention.
  • the vacuum glass panel 100 includes an upper pane 110, a lower pane 120, a sealing member 130, and a patterned spacer 150. Include.
  • the upper pane 110 and the lower pane 120 are spaced apart from each other in parallel to each other.
  • the upper pane 110 and the lower pane 120 has a plate shape, it is preferable to design the same area.
  • the lower pane 120 may be designed with a larger area than the upper pane 110.
  • the sealing member 130 is disposed along the edges of the upper pane 110 and the lower pane 120, and the upper pane 110 so that a vacuum layer V is provided in a space between the upper and lower panes 110 and 120. And the lower pane 120. Accordingly, the upper and lower panes 110 and 120 are opposed to each other by the sealing member 130.
  • the patterned spacer 150 is interposed in the vacuum layer V between the upper pane 110 and the lower pane 120 to maintain the upper and lower panes 110 and 120 with a gap g of a predetermined thickness.
  • the gap (g) of the upper pane 110 and the lower pane 120 is preferably 0.1 ⁇ 0.5mm.
  • At least one of the patterned spacers 150 may be formed in the vacuum layer V.
  • the patterned spacers 150 are preferably arranged in a matrix arrangement in plan view, which minimizes the thickness variation at the edge and the center of the vacuum glass panel 100. This is to secure the gap g in the entire region of the vacuum glass panel 100 to a constant thickness.
  • the patterned spacer 150 according to the present embodiment is preferably formed by using a ceramic ink that is not deformed by drying and sintering at a high temperature of approximately 200 to 400 ° C.
  • Glass powder is mentioned as a component of the ceramic ink of this invention.
  • the glass powder may be an inorganic component (inorganic binder) that contributes to stably fixing the ceramic ink component (that is, improving the adhesive strength).
  • inorganic binder organic binder
  • oxide glass is preferable.
  • glass powders include lead-based, zinc-based and borosilicate-based glass, and are typically oxide glasses mainly containing oxides listed below, namely PbO-SiO 2 -B 2 O 3 -based glass, PbO-SiO 2- B 2 O 3 -Al 2 O 3 based glass, ZnO-SiO 2 based glass, ZnO-B 2 O 3 -SiO 2 based glass, Bi 2 O 3 -SiO 2 based glass and Bi 2 O 3 -B 2 O 3 It is suitable to use one or two or more glass powders selected from the group consisting of -SiO 2 -based glasses.
  • oxide glasses mainly containing oxides listed below, namely PbO-SiO 2 -B 2 O 3 -based glass, PbO-SiO 2- B 2 O 3 -Al 2 O 3 based glass, ZnO-SiO 2 based glass, ZnO-B 2 O 3 -SiO 2 based glass, Bi 2 O
  • the PbO-SiO 2 -B 2 O 3 -based glass is 70 to 90% by weight of lead oxide (PbO), 1 to 5% by weight of silicon dioxide (SiO 2 ), 5 to 15% by weight of boron oxide (B 2 O 3 ) Is done.
  • PbO lead oxide
  • SiO 2 silicon dioxide
  • B 2 O 3 boron oxide
  • 70-90 wt% of lead oxide (PbO) is added to the PbO-SiO 2 -B 2 O 3 -based glass, but when the addition amount is less than 70 wt%, the glass transition temperature is high, the glass adhesion temperature is high, and 90 wt% It is easy to lose transparency during melting when used in excess of. And adding 1 to 5% by weight of silicon dioxide (SiO 2), and that the amount added is a problem that is less than 1% by weight decrease the mechanical strength of the glass itself, and if it exceeds 5% by weight, the higher the melting temperature of the glass. To the addition of boron oxide (B 2 O 3) 5 ⁇ 15 % by weight. When the amount added is less than 5% by weight, it is liable to cause devitrification during the melting, and if it exceeds 15 wt%, the higher the glass transition temperature.
  • PbO lead oxide
  • the shape when out of the composition as described above, the shape may be deformed at a high temperature of 200 ⁇ 400 °C, there is a difficulty in maintaining the shape during drying and sintering.
  • the ceramic ink may contain various organic additives so long as the ceramic ink is not damaged by drying and sintering at 200 to 400 ° C. so as not to deform the shape.
  • an organic binder etc. are mentioned as such an organic additive.
  • the organic binder may include 0 to 10% by weight. If the composition of the organic binder is out of the above range, there is a fear that sintering becomes unstable at the temperature.
  • the patterned spacer 150 made of the ceramic ink may be formed by a printing method, for example, an ink-jet printing method. As such, when the patterned spacers 150 are formed by the printing method, the shape and spacing of the patterned spacers 150 may be easily adjusted, and the patterned spacers 150 may be prevented from being separated. In this case, the process time for forming the patterned spacer 150 may be shortened.
  • the patterned spacer 150 may be formed in a cylindrical shape.
  • the patterned spacer 150 may be formed in a hexahedral shape.
  • the patterned spacer 150 is not limited to cylindrical and hexahedral shapes, and may be changed into various shapes such as octahedron and dodecahedron.
  • the patterned spacer 150 having a hexahedral or cylindrical shape is preferably formed to have a length l of 0.2 to 1 mm and a height h of 0.1 to 0.5 mm. If the length l of the patterned spacer 150 is less than 0.2 mm, the patterned spacer 150 may be damaged by the load of the upper or lower panes 110 and 120, and conversely, the patterned spacer 150 may be damaged. When the length l of the spacer 150 exceeds 1 mm, the spacer 150 may act as a factor of inhibiting aesthetics.
  • the height h of the patterned spacer 150 is less than 0.1 mm, it is not only difficult to prepare a vacuum layer V, but also causes a problem that interference between the upper and lower panes 110 and 120 occurs. On the contrary, when the height h of the patterned spacer 150 exceeds 0.5 mm, the gap g between the upper and lower panes 110 and 120 becomes too large to be vulnerable to external shock or vibration. Can be.
  • the gap g between the upper and lower panes 110 and 120 may be controlled by the height h of the patterned spacer 150.
  • the separation distance d between the patterned spacers 150 may vary depending on the areas of the upper and lower panes 110 and 120, but is preferably designed to be about 5 to 30 mm.
  • the vacuum glass panel according to the present invention can shorten the process time for forming the patterned spacer.
  • 5 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a vacuum glass panel according to an embodiment of the present invention.
  • the lower pane 120 when the lower pane 120, which has been cleaned, exits from the cleaning chamber (not shown) by the transfer rail 200, the lower pane 120 may be formed in the patterned spacer forming region (not shown) of the lower pane 120.
  • Ceramic ink is applied to form at least one ceramic ink layer 150a.
  • the length l of the ceramic ink layer 150a is preferably 0.2 to 1 mm, and the height h is 0.1 to 0.5 mm.
  • the transfer rail 200 may stop driving or slow down.
  • the ceramic ink layer 150a may be formed by applying ceramic ink to the patterned spacer forming region using the printing apparatus 220 in which the ceramic ink is stored. In this case, in FIG. 5, the process of forming the ceramic ink layer 150a in sequence using one printing apparatus 220 is illustrated. Alternatively, the pattern may be formed at once using one or more printing apparatuses (not shown). The ceramic ink layer 150a may be formed over the entire portion of the spacer spacer forming region.
  • the lower plate glass having the ceramic ink layer formed by restarting the transfer rail 200 ( 120 is introduced into a furnace 300.
  • the ceramic ink layer formed on the lower plate 120 is dried in the furnace 300 for a predetermined time, the ceramic ink layer is changed into the patterned spacer 150 through a curing process. At this time, the drying and sintering may be performed at 200 ⁇ 400 °C. Through this, the patterned spacer 150 is formed on the lower pane 120.
  • the ceramic ink layer formed on the patterned spacers 150 is dried and sintered in the furnace 300 for a predetermined time to be changed to the patterned spacers (160 in FIG. 8).
  • the drying and sintering step may be performed at 200 ⁇ 400 °C.
  • the patterned spacer 160 is additionally formed on the patterned spacer 150.
  • the sealing material 130 is formed, and the upper portion is formed on the upper portion of the lower plate 120.
  • the glass pane 110 is disposed to oppose the upper and lower glass panes 110 and 120 to face each other.
  • the vacuum layer (V) is formed by exhausting air between the upper and lower panes 110 and 120.
  • the upper pane 110 may have an exhaust hole (not shown) penetrating one corner portion thereof, between the upper and lower panes 110 and 120 through the exhaust hole.
  • the vacuum layer (V) can be formed by evacuating the air using a vacuum pump (not shown). As such, after the vacuum layer V is formed, the vacuum hole is sealed with an additional sealing material (not shown).
  • the vacuum glass panel and the manufacturing method of the present invention improves the production speed by collectively forming a patterned spacer differently from the conventional method that requires a seater and spacer alignment plate by separately seating spacers, and By including the ink, the shape does not change even at a high temperature, which is advantageous for preserving the shape of the patterned spacer as compared with using a metal or ceramic material formed body.
  • the use of the silk screen method increases the degree of freedom of the patterned spacer shape, there is an advantage that it is possible to print in various shapes without changing the entire installation.
  • a 1 mm long, 0.5 mm high ceramic ink layer comprising a glass powder having a composition of 80 wt% PbO, 10 wt% B 2 O 3 , 4 wt% SiO 2 , and 6 wt% organic binder (BCA + NC) is formed. .
  • the transfer rail is restarted to introduce the lower pane with the ceramic ink layer into the furnace.
  • the ceramic ink layer formed on the lower pane was dried at a furnace for 3 minutes at 200 ° C. and then calcined at 400 ° C. to a patterned spacer.
  • a patterned spacer made of a metal material (stainless steel SUS304) having a diameter of 0.5 mm and a height of 0.25 mm is formed on the spacer alignment plate at intervals of 20 mm.
  • the patterned spacer formed on the spacer alignment plate may be seated and transported to a seating machine, and thus the patterned spacer may be manufactured by detaching the spacer on the lower plate glass (FIG. 10).
  • the patterned spacer (Example) formed by drying the ceramic ink has no spacer seating failure, and the cycle time is lower than that of the comparative example, resulting in high productivity and high freedom in the shape and arrangement of the spacer.
  • Spacers and arrangements are possible.
  • defects that do not rest in the correct position of the spacer may appear, and thus a separate repair function is required, and the cycle time is also high compared to the embodiment, and the productivity is low.
  • the spacer in order to change the shape or arrangement of the spacer, the spacer must be manufactured separately, and the mounting facilities corresponding thereto must be changed.
  • the embodiment has the advantage of freely changing productivity and spacers.

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Abstract

세라믹 잉크를 사용한 프린팅 방식으로 패턴드 스페이서를 형성하는 것을 통해 패턴드 스페이서의 형상 및 간격을 균일하게 제어하는 것이 가능하면서도 패턴드 스페이서의 형성 속도를 향상시킬 수 있는 진공 유리 패널에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 진공 유리 패널은 상부 판유리; 상기 상부 판유리와 대향하는 하부 판유리; 상기 상부 판유리 및 하부 판유리의 가장자리를 따라 배치되며, 상기 상부 및 하부 판유리의 사이 공간에 진공층이 마련되도록 상기 상부 판유리 및 하부 판유리를 밀봉하는 씰링재; 상기 상부 판유리 및 하부 판유리 사이의 진공층 내에 개재되어 상기 상부 및 하부 판유리를 일정 두께의 갭으로 유지시키는 적어도 하나 이상의 패턴드 스페이서(patterned spacer);를 포함하며, 상기 패턴드 스페이서는 세라믹 잉크로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 유리 패널 및 그 제조방법
본 발명은 진공 유리 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공층 유지 스페이서의 형성방법에 있어서 세라믹 잉크를 사용한 인쇄방식을 적용하여 진공층의 간격 및 형상을 정밀하게 제어할 수 있는 진공 유리 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건물분야에서 소비되는 에너지는 국내 총 에너지 소비량의 25% 정도이고, 이 중 창호(window)를 통한 에너지 손실은 건물 전체 에너지 사용량의 약 35% 정도에 육박하고 있다.
이는 창호의 열관류율이 벽체나 지붕에 비해 약 2~5배 정도 높은 데 기인하는 것으로, 이러한 창호는 건물 외피 중 단열측면에서 가장 취약한 부분이다.
최근에는 건물에서의 에너지 절약은 물론 국가 전체의 에너지 절약 측면에서도 벽체와 유사한 열관류율을 갖는 고단열 창호를 개발하려는 연구 및 개발이 활발히 진행 중에 있다.
일반적으로, 창호는 프레임과 유리로 구분되는 데, 창호에서 열에너지의 유출은 창호의 대부분의 면적을 차지하고 있는 유리에서 발생되고 있으며, 이러한 유리 부분에서의 열손실을 획기적으로 줄이는 것이 무엇보다 시급한 상황이다.
본 발명의 하나의 목적은 상부 판유리 및 하부 판유리 사이에 개재되는 스페이서의 형성이나 간격을 선택적으로 제어하는 것이 가능하도록 제작된 진공 유리 패널을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 세라믹 잉크를 이용하여 패턴드 스페이서를 형성하는 것을 통해 스페이서가 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있고 다양한 형상의 스페이서를 구성할 수 있는 진공 유리 패널을 제공하는 데 있다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널은 상부 판유리; 상기 상부 판유리와 대향하는 하부 판유리; 상기 상부 판유리 및 하부 판유리의 가장자리를 따라 배치되며, 상기 상부 및 하부 판유리의 사이 공간에 진공층이 마련되도록 상기 상부 판유리 및 하부 판유리를 밀봉하는 씰링재; 상기 상부 판유리 및 하부 판유리 사이의 진공층 내에 개재되어 상기 상부 및 하부 판유리를 일정 두께의 갭으로 유지시키는 적어도 하나 이상의 패턴드 스페이서(patterned spacer);를 포함하며, 상기 패턴드 스페이서는 세라믹 잉크로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 판유리 및 하부 판유리의 갭은 0.1~0.5mm인 것을 특징으로 한다.
상기 패턴드 스페이서는 매트릭스 배열로 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 패턴드 스페이서는 육면체 또는 원기둥 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴드 스페이서는 0.2~1mm의 길이 및 0.1~0.5mm의 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널의 제조방법은 하부 판유리 상에 패턴드 스페이서를 형성하는 단계; 상기 하부 판유리의 가장자리를 따라 씰런트를 도포하여 씰링재를 형성하는 단계; 상기 하부 판유리 상부에 상부 판유리를 배치하여 상기 상부 및 하부 판유리를 대향 합착하는 단계; 및 상기 상부 및 하부 판유리 사이의 공기를 배기시켜 진공층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴드 스페이서를 형성하는 단계는 상기 하부 판유리의 패턴드 스페이서 형성영역에 세라믹 잉크를 도포하여 적어도 하나 이상의 세라믹 잉크층을 형성하는 단계; 상기 하부 판유리 상에 형성된 세라믹 잉크층을 건조하는 단계; 및 상기 건조된 세라믹 잉크층을 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 건조 단계 및 소결 단계는 200~400℃에서 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴드 스페이서는 0.2~1mm의 길이 및 0.1~0.5mm의 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진공 유리 패널 및 그 제조방법은 200~400℃의 고온에서 건조 및 소결하여 형상이 변형되지 않는 세라믹 잉크를 이용한 프린팅 방식으로 패턴드 스페이서를 형성하는 것을 통해 패턴드 스페이서의 형상 및 간격을 조절하는 것이 용이해질 뿐 아니라, 패턴드 스페이서가 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 유리 패널 및 그 제조방법은 패턴드 스페이서를 형성하는 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 보다 구체적으로 나타낸 각각의 사시도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 10은 본 발명의 비교예에 따른 진공 유리 패널의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공 유리 패널 및 그 제조방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 보다 구체적으로 나타낸 각각의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널(100)은 상부 판유리(110), 하부 판유리(120), 씰링재(130) 및 패턴드 스페이서(150, patterned spacer)를 포함한다.
상부 판유리(110) 및 하부 판유리(120)는 서로 평행하게 대향하도록 이격 배치된다. 이러한 상부 판유리(110) 및 하부 판유리(120)는 플레이트 형상을 갖고, 동일한 면적으로 설계하는 것이 바람직하다. 이와 다르게, 상기 하부 판유리(120)는 상부 판유리(110)에 비해 큰 면적으로 설계될 수도 있다.
씰링재(130)는 상부 판유리(110) 및 하부 판유리(120)의 가장자리를 따라 배치되며, 상기 상부 및 하부 판유리(110, 120)의 사이 공간에 진공층(V)이 마련되도록 상기 상부 판유리(110) 및 하부 판유리(120)를 밀봉한다. 따라서, 상부 및 하부 판유리(110, 120)는 씰링재(130)에 의해 상호 대향 합착된다.
패턴드 스페이서(150)는 상부 판유리(110) 및 하부 판유리(120) 사이의 진공층(V) 내에 개재되어 상기 상부 및 하부 판유리(110, 120)를 일정 두께의 갭(g)으로 유지시킨다. 이때, 상기 상부 판유리(110) 및 하부 판유리(120)의 갭(g)은 0.1~0.5mm인 것이 바람직하다.
이러한 패턴드 스페이서(150)는 진공층(V) 내에 적어도 하나 이상을 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 패턴드 스페이서(150)는, 평면상으로 볼 때, 매트릭스 배열(matrix arrangement)로 배치하는 것이 바람직한데, 이는 진공 유리 패널(100)의 가장자리부와 중앙부에서의 두께 편차를 최소화함으로써, 진공 유리 패널(100)의 전 영역에서의 갭(g)을 일정한 두께로 확보하기 위함이다.
특히, 본 실시예에 따른 패턴드 스페이서(150)는 대략 200~400℃의 고온에서 건조 및 소결하여 형상이 변형되지 않는 세라믹 잉크를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 세라믹 잉크의 성분으로서, 유리 분말을 들 수 있다. 상기 유리 분말은 세라믹 잉크 성분을 안정적으로 고착시키는 것(즉 접착 강도의 향상)에 기여하는 무기 성분(무기 결합재)이 될 수 있다. 특히 산화물 유리가 바람직하다． 그러한 유리 분말로서 납계，아연계 및 붕규산계 유리를 들 수 있고，전형적으로는 이하에 열거하는 산화물을 주성분으로 하는 산화물 유리，즉 PbO-SiO2-B2O3계 유리, PbO-SiO2-B2O3-Al2O3계 유리，ZnO-SiO2계 유리, ZnO-B2O3-SiO2계 유리，Bi2O3-SiO2계 유리 및 Bi2O3-B2O3-SiO2계 유리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 유리 분말을 사용하는 것이 적당하다.
상기 PbO-SiO2-B2O3계 유리는 산화납(PbO) 70~90중량%, 이산화규소 (SiO2) 1~5중량%, 산화붕소(B2O3) 5~15중량%로 이루어진다.
상기 PbO-SiO2-B2O3계 유리 중에 산화납(PbO) 70~90중량% 첨가하는데, 그 첨가량이 70중량% 미만이면, 유리전이온도가 높아서, 유리 접착온도가 높아지고, 90중량%를 초과하여 사용하면 용융시 투명성을 잃기 쉽다. 이산화규소(SiO2) 1~5중량% 첨가하며, 그 첨가량이 1중량%보다 적으면 유리 자체의 기계적 강도가 저하되는 문제가 있고, 5중량%를 초과하면 유리의 용융온도가 높아진다. 산화붕소(B2O3) 5~15중량%를 첨가하는데, 그 첨가량이 5중량% 미만이면, 용융시 실투가 발생할 우려가 있고, 15중량%를 초과하면 유리전이온도가 높아진다.
또한 상기 세라믹 잉크를 구성하는 유리 분말에 있어서, 상기와 같은 조성을 벗어나는 경우, 200~400℃의 고온에서 형상이 변형될 수 있고, 건조 및 소결시에도 그 형상을 유지하는 데에 어려움이 있다.
또한, 상기 세라믹 잉크에는 200~400℃에서 건조 및 소결하여 형상이 변형되지 않는다는 특징을 손상시키지 않는 한, 여러가지 유기 첨가제를 포함시킬 수 있다． 예를 들면，이러한 유기 첨가제로서는 유기 바인더 등을 들 수 있다． 보다 구체적으로는 유기 바인더 0~10중량%를 포함할 수 있다. 상기 유기 바인더의 조성이 상기의 범위를 벗어나는 경우 상기 온도에서 소결이 불안정하게 이루어질 우려가 있다.
상기 세라믹 잉크로 이루어진 패턴드 스페이서(150)는 프린팅 방식, 일 예로, 잉크-젯(ink-jet) 프린팅 방식으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 프린팅 방식으로 패턴드 스페이서(150)를 형성하게 되면, 패턴드 스페이서(150)의 형상 및 간격을 조절하는 것이 용이해질 뿐 아니라, 패턴드 스페이서(150)가 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있게 되고, 나아가 패턴드 스페이서(150)를 형성하는 공정 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 패턴드 스페이서(150)는 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 도 4를 참조하면, 상기 패턴드 스페이서(150)는 육면체 형태로 형성될 수도 있다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 이러한 패턴드 스페이서(150)는 원기둥 및 육면체 형태에 국한되는 것은 아니며, 팔면체, 십이면체 등 다양한 형태로 변경될 수 있다는 것은 주지의 사실일 것이다.
이와 같이, 육면체 또는 원기둥 형태로 이루어진 패턴드 스페이서(150)는 0.2~1mm의 길이(l) 및 0.1~0.5mm의 높이(h)를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 만약, 패턴드 스페이서(150)의 길이(l)가 0.2mm 미만일 경우에는 상부 또는 하부 판유리(110, 120)의 하중에 의해 패턴드 스페이서(150)가 손상될 우려가 있고, 이와 반대로, 패턴드 스페이서(150)의 길이(l)가 1mm를 초과할 경우에는 미관을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다.
또한, 패턴드 스페이서(150)의 높이(h)가 0.1mm 미만일 경우에는 진공층(V)을 마련하는 데 어려움이 따를 뿐 아니라 상부 및 하부 판유리(110, 120) 간의 간섭이 발생되는 문제가 야기될 수 있고, 이와 반대로, 패턴드 스페이서(150)의 높이(h)가 0.5mm를 초과할 경우에는 상부 및 하부 판유리(110, 120) 간의 갭(g)이 너무 커져 외부 충격이나 진동에 취약해질 수 있다.
이때, 전술한 상부 및 하부 판유리(110, 120) 사이의 갭(g)은 패턴드 스페이서(150)의 높이(h)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 상기 패턴드 스페이서(150)들 간의 이격 거리(d)는 상부 및 하부 판유리(110, 120)의 면적에 따라 달라질 수는 있으나, 대략 5~30mm로 설계하는 것이 바람직하다.
전술한 본 발명에 따른 진공 유리 패널은 200~400℃의 고온에서도 형상이 변형되지 않는 세라믹 잉크를 이용한 프린팅 방식으로 패턴드 스페이서를 형성하는 것을 통해 패턴드 스페이서의 형상 및 간격을 조절하는 것이 용이해질 뿐 아니라, 패턴드 스페이서가 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 유리 패널은 패턴드 스페이서를 형성하는 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널의 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진공 유리 패널의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 5를 참조하면, 세정 공정을 마친 하부 판유리(120)가 이송 레일(200)에 의해 세정 챔버(도시안함)로부터 빠져 나오게 되면, 하부 판유리(120)의 패턴드 스페이서 형성영역(도시안함)에 세라믹 잉크를 도포하여 적어도 하나 이상의 세라믹 잉크층(150a)을 형성한다. 이때, 상기 세라믹 잉크층(150a)의 길이(l)는 0.2~1mm로, 그리고 높이(h)는 0.1~0.5mm로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 세라믹 잉크층(150a)를 형성하는 단계시, 상기 이송 레일(200)은 구동을 정지시키거나 또는 서행시키는 것이 바람직하다.
이러한 세라믹 잉크층(150a)은 세라믹 잉크가 저장된 프린팅 장치(220)를 이용하여 패턴드 스페이서 형성영역에 세라믹 잉크를 도포하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이때, 도 5에서는 1개의 프린팅 장치(220)를 이용하여 차례로 세라믹 잉크층(150a)을 형성하는 과정에 대해 도시하였으나, 이와 다르게, 1개 이상의 프린팅 장치(도시안함)를 이용하여 한 번에 패턴드 스페이서 형성영역 전 부분에 세라믹 잉크층(150a)을 형성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 상기 하부 판유리(120)의 패턴드 스페이서 형성영역에 세라믹 잉크층(도 5의 150a)을 모두 형성한 후, 이송 레일(200)을 재가동하여 세라믹 잉크층이 형성된 하부 판유리(120)를 퍼니스(300, furnace) 내에 투입시킨다.
다음으로, 상기 하부 판유리(120) 상에 형성된 세라믹 잉크층을 퍼니스(300)에서 소정의 시간 동안 건조하게 되면, 경화 과정을 거쳐 패턴드 스페이서(150)로 변화된다. 이때, 상기 건조 및 소결은 200~400℃에서 수행될 수 있다. 이를 통해 하부 판유리(120) 상에 패턴드 스페이서(150)가 형성된다.
도 7, 8을 참조하면, 상기 건조단계를 거친 후에, 상기 패턴드 스테이서를 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다. 상기 하부 판유리(120)상에 패턴드 스페이서(150)가 형성된 영역에 세라믹 잉크층(도7의 160a)를 모두 형성한 후, 이송 레일(200)을 재가동하여 패턴드 스테이서(150)가 형성된 하부 판유리(120)를 퍼니스(300, furnace) 내에 투입시킨다.
다음으로, 상기 패턴드 스페이서(150)에 형성된 세라믹 잉크층을 퍼니스(300)에서 소정의 시간 동안 건조 및 소결 과정을 거쳐 패턴드 스페이서(도 8의 160)로 변화된다. 이때, 상기 건조 및 소결 단계는 200~400℃에서 수행될 수 있다. 이를 통해 패턴드 스페이서(150) 상부에 패턴드 스페이서(160)가 추가적으로 형성된다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 상기 패턴드 스페이서(150)가 형성된 하부 판유리(120)의 가장자리를 따라 씰런트를 도포하여 씰링재(130)를 형성한 후, 상기 하부 판유리(120) 상부에 상부 판유리(110)를 배치하여 상기 상부 및 하부 판유리(110, 120)를 대향 합착한다.
다음으로, 상기 상부 및 하부 판유리(110, 120) 사이의 공기를 배기시켜 진공층(V)을 형성한다. 이때, 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 상기 상부 판유리(110)는 이의 일측 모서리 부분을 관통하는 배기홀(도시안함)을 구비할 수 있으며, 상기 배기홀을 통해 상부 및 하부 판유리(110, 120) 사이의 공기를 진공 펌프(도시안함)를 이용하여 배기시키는 것에 의해 진공층(V)을 형성할 수 있게 된다. 이와 같이, 진공층(V)을 형성한 후에는 추가 씰링재(도시안함)로 진공홀을 밀봉하게 된다.
전술한 공정을 통해, 본 실시예에 따른 진공 유리 패널(100)을 제작할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 진공 유리 패널 및 그 제조방법은 간격재를 개별 안착시킴으로써 안착기 및 간격재 정렬판이 필요한 종래의 방법과는 상이하게 패턴드 스페이서를 일괄 형성함으로써 생산속도를 향상시키고, 세라믹 잉크를 포함함으로써 고온에서도 형상이 변화하지 않게 되어 금속이나 세라믹 재료의 형성체를 사용하는 것에 비해 패턴드 스페이서의 형상 보존에 유리하다. 또한 실크 스크린 공법을 사용함으로써 패턴드 스페이서 형상의 자유도가 높아져, 설비 전체의 변경 없이 여러 형상으로의 인쇄가 가능하다는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 및 비교예>
실시예
PbO 80중량%, B2O3 10중량%, SiO2 4중량% 및 유기바인더(BCA+NC) 6중량% 의 조성을 가진 유리분말을 포함하는 1mm 길이, 0.5mm 높이의 세라믹 잉크층을 형성한다. 하부 판유리의 패턴드 스페이서 형성영역에 상기 세라믹 잉크층을 모두 형성한 후, 이송레일을 재가동하여 세라믹 잉크층이 형성된 하부 판유리를 퍼니스 내에 투입시킨다. 상기 하부 판유리 상에 형성된 상기 세라믹 잉크층을 퍼니스에서 3분, 200℃로 건조하고 400℃ 에서 소성과정을 거쳐 패턴드 스페이서로 변화된다.
비교예
직경이 0.5mm이고, 높이가 0.25mm인 금속재(스테인레스강 SUS304)로 구성된 패턴드 스페이서가 20mm의 간격으로 간격재 정렬판에 형성된다. 상기 간격재 정렬판에 형성되어 있는 상기 패턴드 스페이서를 안착기에 안착시켜 이송하는 단계를 거쳐, 하부 판유리에 간격재를 탈착시킴으로써, 패턴드 스페이서를 제작할 수 있다(도10).
(1) 스페이서 안착 불량수 : 단위면적당 스페이서가 정 위치에 안착되지 않는 개수
(2) 안착 사이클 시간 : 단위면적당 스페이서가 정 위치에 안착하는 시간
(3) 스페이서 배열 자유도 : 스페이서의 사각형 원형 등의 배열 및 간격 변경에 대한 자유도
(4) 스페이서 형상 자유도 : 스페이서의 원기둥 직육면체 등의 형상의 자유도
표 1 평가결과
실시예 비교예
스페이서 안착 불량수 평균 0EA/m2 평균 3EA/ m2
안착 사이클 시간 평균 5분/m2 평균 15분/m2
스페이서 배열 자유도 높음 낮음
스페이서 형상 자유도 높음 낮음
상기 표 1에 나타난 결과를 보면 세라믹잉크가 건조되어 형성된 패턴드 스페이서(실시예)는 스페이서 안착 불량이 없으며 사이클 시간이 비교예에 비하여 낮아 생산성이 높고 스페이서의 형상 및 배열의 자유도 높아 다양한 형태의 스페이서 및 배열이 가능하다. 반면 안착기를 사용한 스페이서(비교예)의 경우 스페이서의 정위치에 안착하지 않는 불량이 나타날 수 있어서 별도의 수리기능이 필요하며 사이클 시간 또한 실시예에 비하여 높아 생산성이 낮다. 또한, 스페이서 형상이나 배열을 변경하려면 스페이서를 별도로 제작하여야 하며 이에 맞는 안착설비가 변경되어야 한다. 따라서, 실시예의 경우가 생산성 및 스페이서의 변경이 자유로운 장점이 있음을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 상부 판유리;
    상기 상부 판유리와 대향하는 하부 판유리;
    상기 상부 판유리 및 하부 판유리의 가장자리를 따라 배치되며, 상기 상부 및 하부 판유리의 사이 공간에 진공층이 마련되도록 상기 상부 판유리 및 하부 판유리를 밀봉하는 씰링재;
    상기 상부 판유리 및 하부 판유리 사이의 진공층 내에 개재되어 상기 상부 및 하부 판유리를 일정 두께의 갭으로 유지시키는 적어도 하나 이상의 패턴드 스페이서(patterned spacer);를 포함하며,
    상기 패턴드 스페이서는 세라믹 잉크로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 판유리 및 하부 판유리의 갭은
    0.1~0.5mm인 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패턴드 스페이서는
    매트릭스 배열로 배치된 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패턴드 스페이서는
    육면체 또는 원기둥 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패턴드 스페이서는
    0.2~1mm의 길이 및 0.1~0.5mm의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 잉크는 200~400℃에서 건조 및 소결하여 형상이 변형되지 않는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 잉크는 PbO-SiO2-B2O3계 유리, PbO-SiO2-B2O3-Al2O3계 유리，ZnO-SiO2계 유리, ZnO-B2O3-SiO2계 유리，Bi2O3-SiO2계 유리 및 Bi2O3-B2O3-SiO2계 유리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 PbO-SiO2-B2O3계 유리는 산화납(PbO) 70~90중량%, 이산화규소 (SiO2) 1~5중량%, 산화붕소(B2O3) 5~15중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널.
  9. 하부 판유리 상에 패턴드 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 하부 판유리의 가장자리를 따라 씰런트를 도포하여 씰링재를 형성하는 단계;
    상기 하부 판유리 상부에 상부 판유리를 배치하여 상기 상부 및 하부 판유리를 대향 합착하는 단계; 및
    상기 상부 및 하부 판유리 사이의 공기를 배기시켜 진공층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 패턴드 스페이서를 형성하는 단계는
    상기 하부 판유리의 패턴드 스페이서 형성영역에 세라믹 잉크를 도포하여 적어도 하나 이상의 세라믹 잉크층을 형성하는 단계;
    상기 하부 판유리 상에 형성된 세라믹 잉크층을 건조하는 단계; 및
    상기 건조된 세라믹 잉크층을 소결하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 건조 단계 후에 상기 패턴드 스테이서를 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 건조 단계 및 상기 소결 단계는
    200~400℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 진공 유리 패널의 제조방법.
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