강화유리 공장 공정: 열처리 단계와 파손 패턴
강화유리 공장의 열처리 공정을 상세히 알아봅니다. 가열, 급랭 단계부터 강화유리 특유의 파손 패턴까지 기술적 원리를 설명합니다.
강화유리는 일반 유리보다 3~5배 강한 강도를 가지며, 파손 시 날카로운 조각 대신 작은 알갱이로 부서져 안전합니다. 이러한 특성은 유리 공장의 정밀한 열처리 공정을 통해 얻어집니다. 이 글에서는 강화유리 공장의 제조 과정과 품질 관리 포인트를 상세히 설명합니다.
강화유리의 원리
강화유리의 강도는 표면 압축 응력과 내부 인장 응력의 균형에서 비롯됩니다. 유리 공장에서 고온으로 가열한 유리를 급격히 냉각하면, 표면이 먼저 수축하면서 압축 응력 층이 형성됩니다. 내부는 상대적으로 천천히 냉각되어 인장 응력 상태가 됩니다.
95MPa 이상의 압축 응력이 표면을 감싸 외부 충격에 강한 저항력을 제공합니다.
표면 압축과 균형을 이루는 인장 응력이 내부에 존재하며, 파손 시 특유의 파쇄 패턴을 만듭니다.
열처리 공정 단계
절단 및 가공 (강화 전)
강화유리는 열처리 후 절단이나 천공이 불가능합니다. 유리 공장에서는 강화 전에 모든 절단, 연마, 천공 작업을 완료합니다. 치수 정밀도가 최종 품질에 직접 영향을 미치므로 정확한 가공이 필수입니다.
세척 (Washing)
열처리 전 유리 표면의 이물질, 유분, 먼지를 완전히 제거합니다. 오염 물질이 남아 있으면 열처리 시 자국이 생기거나 강화 품질이 저하될 수 있습니다.
가열 (Heating)
세척된 유리를 강화로(Tempering Furnace)에 투입하여 620~680°C까지 가열합니다. 유리 두께에 따라 가열 시간이 달라지며, 균일한 온도 분포가 매우 중요합니다. 일반적으로 두께 1mm당 약 40~50초의 가열 시간이 필요합니다.
급랭 (Quenching)
가열된 유리를 퀜칭 섹션으로 이동시켜 고압 공기로 급격히 냉각합니다. 양면에서 균일하게 분사되는 에어 제트가 표면을 빠르게 냉각시키며, 이 과정에서 표면 압축 응력이 형성됩니다. 냉각 속도와 균일성이 강화 품질을 결정합니다.
품질 검사 및 출하
강화 처리된 유리는 응력 측정, 파쇄 테스트(샘플), 외관 검사 등을 거쳐 품질을 확인합니다. 합격 제품만 포장하여 출하됩니다.
강화유리 파손 패턴
강화유리의 파손 패턴은 품질 검사의 중요한 기준입니다. 유리 공장에서는 KS L 2002 기준에 따라 50×50mm 면적 내 파편 개수를 측정하여 강화 품질을 판정합니다.
정상 강화
50×50mm 내 파편 수
불완전 강화
재가공 필요
강화 불량
불합격 판정
파손 패턴의 의미
- - 파편 크기가 작을수록: 표면 압축 응력이 충분함
- - 균일한 파쇄 분포: 열처리가 균일하게 이루어짐
- - 큰 조각 발생: 응력 불균형 또는 강화 부족
강화유리 품질에 영향을 미치는 요소
공정 요소
- 가열 온도 및 시간의 정확성
- 퀜칭 공기압 및 분사 균일성
- 롤러 속도 및 유리 이송 안정성
- 강화로 내부 온도 분포
원판 유리 요소
- 유리 두께의 균일성
- 에지 품질 (연마 상태)
- 표면 결함 (스크래치, 치핑)
- 유리 성분 및 제조사 품질
롤러 웨이브와 광학 왜곡
강화유리의 대표적인 품질 이슈 중 하나가 롤러 웨이브입니다. 유리 공장에서 유리가 롤러 위를 이동하며 가열될 때 미세한 파형이 생길 수 있습니다. 이는 반사 시 왜곡으로 나타나며, 고품질 강화유리는 이 현상을 최소화합니다.
| 품질 등급 | 롤러 웨이브 | 용도 |
|---|---|---|
| 프리미엄 | 0.1mm/300mm 이내 | 쇼케이스, 전시용 |
| 표준 | 0.3mm/300mm 이내 | 일반 건축용 |
| 일반 | 0.5mm/300mm 이내 | 산업용 |
정리하며
강화유리의 품질은 유리 공장의 열처리 공정 정밀도에 크게 좌우됩니다. 가열 온도, 시간, 급랭 조건을 정확히 제어해야 안전하고 강한 강화유리를 생산할 수 있습니다. 파손 패턴 검사를 통해 강화 품질을 확인할 수 있으며, 롤러 웨이브 같은 광학적 특성도 용도에 맞게 관리해야 합니다. 부자유리는 최신 강화 설비와 엄격한 품질관리로 고품질 강화유리를 제공합니다.
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