KR101460624B1 - 터치 스크린을 위한 규산 알루미늄 유리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 스크린을 위한 산화 알루미늄 유리에 관한 것으로, 상기 유리는 중량 백분율을 기준으로 계산되며, 다음과 같은 구성 요소로 이루어진다: 이산화규소(SiO2), 55 내지 65%; 산화 나트륨(Na2O), 12 초과 17% 이하; 산화 알루미늄(Al2O3), 15 초과 20% 이하; 산화 칼륨(K2O), 2 내지 6%; 산화 마그네슘(MgO), 3.9 내지 10%; 산화 지르코늄(ZrO2), 0 내지 5%; 산화 아연(ZnO), 0 내지 4%, 산화 칼슘(CaO), 0 내지 4%, 산화 나트륨(Na2O) + 산화 칼륨(K2O) + 산화 마그네슘(MgO) + 산화 아연 (ZnO)+ 산화 칼슘(CaO), 17.9 내지 28%; 이산화 주석(SnO2), 0 내지 1%; 이산화 타이타늄(TiO2) + 산화 세륨(CeO2), ≤ 1%; 그리고, 370℃ 내지 430℃ 예열 온도 범위와 처리시간이 0.5 내지 16시간인 100% 질산칼륨 염욕(KNO3 salt bath)으로 이온 교환 강화하는 것을 포함하는 화학 강화 방법에 관한 것이다. 본 발명의 유리는 터치 패널의 커버 플레이트와 기판으로 사용될 수 있다.

Description

터치 스크린을 위한 규산 알루미늄 유리{ALUMINOSILICATE GLASS FOR TOUCH SCREEN}
본 발명은 규산 알루미늄 유리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고장력(high strength), 고 파괴인성(high fracture toughness), 및 높은 내 긁기성(high scratch resistance)을 갖는 규산 알루미늄 유리에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 전자제품의 스크린을 보호하는 소재와 같이 사용되는 고장력(high strength), 고 파괴인성(high fracture toughness), 및 높은 내 긁기성(high scratch resistance)을 갖는 규산 알루미늄 유리에 관한 것이다. 더욱 더 상세하게는, 본 발명은 터치 스크린을 위한 고장력(high strength), 고 파괴인성(high fracture toughness), 및 높은 내 긁기성(high scratch resistance)을 갖는 규산 알루미늄 유리에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 규산 알루미늄 유리의 화학 강화 프로세스(process)에 관한 것이다.
스크린 보호에 관한 이슈는 예를 들면, 플라즈마 TV, 액정 TV, 액정 디스플레이, ATM 머신, 휴대전화, PDA, 개인 오락기계장치, 정보검색장치, 미디어 광고 플레이어 등과 같은 전자 디스플레이의 대중화가 성장하면서 제조사들과 사용자들의 관심이 증가하는 추세이다.
기존에는, 보호 커버 플레이트의 층은 보통 주로 유기 플레이트 및 소다 석회 유리를 포함하는 표면 위에 놓였다. 그러나, 이러한 소재들은 인성, 기계적인 강도, 표면 내긁기성 및 내충격성에 관하여 충분한 기계적인 특성이 있지 않다. 특히, 터치 스크린에 대해서, PDA 및 휴대전화의 터치 스크린과 같이, 손가락, 전자 펜, 롤러 펜, 심지어 열쇠로 터치 스크린 표면 위를 긁고 충격을 가하는 등으로 손상되기 쉽고, 빈번히 일어나는 글쓰기와 같은 작업들은 스크린의 표면이 꺼칠꺼칠 해지거나 파손의 원인이 될 수 있어서 장치의 디스플레이에 대한 전체적인 수명에 영향을 주게 된다.
터치 스크린은 키보드, 마우스 장치, 또는 터치 패드 없이 직접적인 상호작용으로 디스플레이 하는 영역에 터치하는 것에 대하여 디스플레이 하는 것을 말한다. 이러한 저항 터치 스크린, 정전식 터치 스크린, 또는 투영 정전식 터치 스크린 등과 같은 터치 스크린은 신호를 전송하기 위해서 투명 전도성 산화물을 침적시키는 유리 기판이 필요하다. 특히, 추가의 유리 커버가 통상 디스플레이를 보호하기 위한 목적으로 사용된다.
저항 터치 스크린은 일반적으로 투명 전도성 산화물(TCO) 필름으로 코팅된 플라스틱 또는 유리 플레이트(plate)로 유연한 표면 커버 플레이트를 통해 터치 신호를 전송한다. 터치된 곳은 유연한 커버 플레이트를 변형시키고 내부 전도성 기판에 접촉하여 수행되는 것으로, 그 때문에 저항 및 회로의 전류를 변화시킨다. 이것은 처리를 위한 터치 이벤트로 통상 인식된다. 유연한 표면 층은 특히 아웃도어 어플리케이션을 위한 높은 스크래치 저항 및 투과율이 요구된다. 플라스틱은 그러한 요구사항을 충족시킬 수 없기 때문에, 약 0.1 내지 0.3 mm의 두께를 갖는 유리 시트가 필요하다.
특히, 투영 정전식 터치 스크린은 높은 투과율, 높은 해상도, 및 긴 수명의 장점을 가짐으로써 터치 스크린 시장의 급속한 발전 추세를 보이고 있으며, 멀티 터치 기술을 지원한다. 정전식 터치 스크린의 이러한 유형의 경우, 유리는 코팅 필름이나 커버 플레이트의 기판으로 사용할 수 있다. 정전식 터치 스크린은 회로의 정전 용량의 변화를 통해 손가락의 터치에 반응하고, 두 측면 TCO 코팅을 갖는 유리 기판이 단지 요구된다.
기판으로서의 유리는 TCO 필름으로 코팅된다. 기판 유리는 일반적으로 TCO (투명한 전송 코팅) 코팅과 함께 소다석회 유리이다. TCO 필름 층으로 코팅된 유리의 두 시트는 얇은 간격 룸(room)을 통해 정용량기를 형성한다. 중요한 것은, 상위 층 유리가 손상되는 것으로부터 디스플레이를 보호하며, 따라서 높은 표면 스크래치 저항 및 강도가 요구된다.
또한, 표면 탄성파 터치 스크린, 광학 터치 스크린 등과 같은 터치 스크린의 다른 유형들은 높은 투과율과 고강도의 유리 커버 패널 또는 기판이 필요하다.
터치 스크린의 응용 분야에서 기판과 커버 플레이트는 유리가 유리의 강도와 인성을 더 높이기 위해 강화 및/또는 강인화(强靭化) 되어야만 한다. 일반적으로 유리의 두께는 물리적 담금질(tempering)이 3 mm보다 큰 두께를 갖는 유리에 적용할 수 있기 때문에 어플리케이션이 강화가 요구될 때 0.3 mm 내지 1.5 mm의 범위에 있어야 한다. 따라서, 화학적 처리는 0.3 mm 내지 1.5 mm 범위의 두께를 갖는 유리를 강화하기 위해 꼭 필요한 사항이다.
유리 표면 강화 기술은 일반적인 공기 담금질(에어 제트 강화) 공정뿐만 아니라 화학적 담금질 기술을 포함한다. 화학적 담금질 기술의 성격 따라서 유리 표면의 강도를 증가시키도록 유리 표면의 구조를 변경하는 것이다. 화학적 담금질은 또한 화학적 강화이라 말할 수 있다.
화학적 강화는 일반적으로 1) 유리 표면의 알킬화 처리; 2) 유리 표면에 낮은 팽창 계수를 가진 유리 소재의 층(layer) 도금; 3) 알칼리 금속 이온 교환으로 나누어져 있다. 이곳에서 언급된 화학적 강화는 이온 교환 강화를 의미한다. 일반적으로, 이온 교환 강화는 두 처리공정을 통해 추가로 실행되는데, 그들은 고온이온교환 및 저온이온교환이다. 그리고, 이온교환 강화는 또한 이온교환 강인화(强靭化)라고 한다.
고온 이온 교환 강화는 유리의 변형 온도 이상 낮은 팽창 계수를 가진 유리 소재로 유리 표면에 변경된 계층을 형성을 말한다. 전형적인 고온 이온 교환은 변형 온도 이상 온도로 유리 및 용융 소금을 가열하고, 연화 온도보다 낮은 온도에서 리튬+(Li+)를 포함하는 용융 소금에 유리를 가득 스며 들게 하여, 변형온도 이상의 온도로 Na2O와 K2O를 포함하는 유리를 가열한다; 이때 유리는 유리 및 용융 소금 사이에 발생하는 나트륨(Na+) 또는 칼륨(K+) 및 리튬+(Li+) 사이에 이온교환을 촉진함으로써 느슨한 망(network)을 가지며, 표면은 쉽게 변형될 수 있다. 유리 표면 위에 리튬+(Li+) 및 나트륨(Na+) 또는 칼륨(K+) 사이의 이온 교환기간 후, 유리는 실온에서 담금질 및 냉각하기 위해 꺼내진 다음 리튬+(Li+)에 층이 풍부하게 유리 표면에 형성된다. 리튬+(Li+) 층은 나트륨(Na+) 또는 칼륨(K+)(나트륨과 칼륨이 풍부한 유리, 그리고 리튬이 풍부한 유리는 다른 확장 계수를 가진다)를 포함하는 이온층의 것보다 훨씬 더 낮은 팽창 계수를 가지고 있기 때문에, 유리의 외관과 내부의 수축은 냉각하는 동안 다르다. 따라서 잔류 압축 응력 층은 유리 표면에 형성되며, 인장 응력 층은 유리 내부에 생성된다.
유리가 산화 알루미늄(Al2O3)와 이산화 타이타늄(TiO2)을 포함하는 경우, 동일한 팽창 계수를 갖는 이산화 타이타늄(TiO2)-산화알루미늄(Al2O3)-규소사면체(4SiO4) 크리스탈은 이온교환이 일어날 때 형성되고, 매우 큰 압축 응력은 냉각 후 생성된다. 드러나, 고온 이온교환을 쉽게 광학 왜곡을 일으킬 수 있으며, 유리는 쉽게 변형될 수 있다. 그리고, 용융염(molten salt)이 생산되는 동안 고온을 가지며, 큰 양의 휘발성 물질과 오염 환경 물질을 생성한다. 추가로, 용융 소금은 쉽게 실패되기 쉽다.
저온 이온교환 강화는 이온이 유리의 변형 온도보다 더 낮은 온도 아래 유리에 함유된 알칼리 금속 이온보다 큰 반경을 가진다는 점에서 알칼리 금속 화합물의 용융 소금으로 유리를 스며들게 하는 것을 메커니즘으로 널리 사용된다. 용융염(molten salt)에서 큰 볼륨을 가지는 이온은 유리 망(network)에서 작은 볼륨이 이온에 의해 원래 차지하는 공간에 압착하고, 큰 볼륨을 가진 이온은 용융염으로 교환된다. 유리가 냉각될 때, 상기 유리 네트워크는 오그라든다. 대량의 이온이 큰 공간을 필요한 바와 같이, 압축 응력이 유리 표면에 형성된다. 표면 압축 응력이 냉각되면 유리 내부에 그대로 남아 있으며, 따라서 압축된 압축 층은 유리 표면에 형성된다. 이러한 압축 층의 존재는 유리 표면에 형성하는 먼저 응력 된 층과 함께 유리 표면에 미세 균열을 줄일 수 있어 유리의 굴곡 저항 및 충격 저항을 엄청나게 증가시킨다.
유리에 있어서 작은 이온은 화학 소금에서 큰 이온으로 교환되며, 예를 들면, 유리가 작은 나트륨(Na+) 이온은 일반적으로 알려진 질산칼륨(KNO3) 염욕(salt bath)에 의해 더 큰 칼륨(K+) 이온으로 교환된다.
효율적인 이온 교환 공정을 촉진하기 위한 목적으로, 적어도 하나의 작은 알칼리 이온, 특히 리튬+(Li+) 또는 나트륨+(Na+)은, 질산칼륨(KNO3)과 같은 소금에 큰 이온으로 교환하는 것에 대해 허용하는 유리에 있어서 필수 구성 요소이다. 다른 특성을 잃지 않는 조건에서 알칼리 이온의 양은 충분한 교환 사이트(sites)를 제공하기 위해 가능한 한 높아야 한다. 또한, 산화알루미늄(Al2O3) 또한 고강도 유리 소재를 제공하는 필수적인 구성 요소이며, 무엇보다 중요한 것은 대규모 네트워크가 알칼리 금속 이온을 수용하기 위해 확산 채널로 형성될 수 있으며, 차례로 신속하고 효과적인 이온 교환이 결정될 것이다.
이온 교환 공정은 표면 압축 응력이 확산하는 것으로부터 작은 결함을 억제한다는 사실 때문에 강화 효과가 외부 하중이 적용될 때 얻어지는 것에 대응하여 유리 표면에 감압 다이오드(MPs)의 압축 응력과, 유리의 중앙에 인장 응력을 생성한다.
일반적으로, 마이크로미터의 수십의 이온 교환 층의 깊이(DoL이라고 함)는 외부의 힘에 대항하는 고도의 스크래치 저항하는 이온 교환 공정에 의해 유리 표면에 얻어질 수 있다.
터치 스크린의 커버 플레이트로 어플리케이션의 요구 사항을 만족하기 위해서는 신속하고 효과적인 강화 치료가 실용적인 시각 측면에서 매우 중요하다. 중국공개특허 제101337770호는 처리가 430℃ 내지 490℃ 온도범위에 3 내지 8시간 동안 실시한 것을 개시하고 있다. 그리고, 중국공개특허 제101508524호는 유리가 40 마이크로미터 이상의 DoL을 얻어 420℃에서 8시간 또는 500℃에서 5시간 동안 처리되는 것이 필요하다고 개시하고 있다. 그러나, 높은 염욕 처리 온도 또는 긴 처리 시간은 낮은 표면 압축 응력을 생산하고, 신속하게 유리 표면의 네트워크를 잃어버릴 수 있는 경향이 있다.
또한, 유해 물질이 없는 '녹색' 유리는 전자 제품의 새로운 트렌드가 되었다. 미국공개특허 제2008-0286548호, 미국등록특허 제5895768호, 중국공개특허 제101575167호, 중국공개특허 제101337770호 및 중국공개특허 제101508524호 모두 유리 청징(refining)을 위한 시제(agent)로써 삼산화이비소(As2O3), 산화안티몬(Sb2O3), 유효염소농도(Cl2) 또는 불소(F2)와 관련된 것이지만, 그것은 전자 산업에서의 광범위한 사용 가능성에 한계를 부과하여 이용하는 것이다.
또한, 터치 스크린에 대해, 특히 야외 공공 장소에서 사용되는 터치 스크린 유리를 위해, 차세대 터치 스크린에 대한 항균 기능을 요구되어 손가락에 의해 확산되는 세균의 가능성이 있다. 미국공개특허 제2007-0172661호의 공개내용에 따르면, 일반 평면 유리 또는 유리 세라믹의 표면에 위의 함수는 주로 필름 코팅 공정이나 이온 교환 공정에 의해 이루어진다. 그 원리는 세균을 흡수하고 없애기 위해 유리 표면에 은 이온을 소개한 것이다.
종래 기술에 있어서, 터치 스크린을 위한 규산염 유리는 다음과 같은 단점이 있다:
1. 유리의 스크래치 저항과 유리의 투과율은 충분히 높지 않다;
2. 0.3 mm 및 1.5 mm 사이의 두께를 갖는 유리는 충분한 강도와 인성이 없다;
3. 높은 염욕(salt bath) 처리 온도 또는 긴 처리 시간은 낮은 표면 압축 응력의 결과로 신속하게 유리 표면의 네트워크(network)를 잃어버릴 수 있다;
4. 유리 청징(refining)을 위한 시제(agent)로써 삼산화이비소(As2O3), 산화안티몬(Sb2O3), 유효염소농도(Cl2) 또는 불소(F2)의 사용은 환경에 불리한 영향을 가져올 수 있다;
5. 박테리아를 흡수하기 위해 유리 표면에 은 이온(silver ion)을 도입하는 것은 복잡한 프로세스가 요구된다.
본 발명의 발명자들은 긴 연구 끝에 높은 강도, 경도, 스크래치 저항, 영 계수를 가진 유리는 투영 용량 터치 스크린의 기판 유리 및 커버 플레이트뿐만 아니라 다른 전자 제품의 터치 스크린의 기판 유리로서 사용하기 위해, 적합한 저온의 화학적 강화 조건하에 강화 처리를 적용하여 새로운 종류의 제제(novel formulation)를 가진 규산 알루미늄 유리(aluminosilicate glass)를 사용하여 얻어질 수 있음을 알게 되었다.
새로운 종류의 제제를 가진 규산 알루미늄 유리 조성물은 본 발명에서 사용되며, 적합한 저온의 화학 강화 조건하에서 강화 처리 후, 0.3 mm 내지 1.5 mm에 이르는 두께, 특히 높은 경도, 영 계수 및 스크래치 저항을 갖는 유리를 가진 유리를 제공할 수 있다. 동시에, 본 발명의 유리는 화학적 강화 후 높은 충격 저항을 가질 수 있다. 본 발명의 규산 알루미늄 유리는 고강도 및 높은 내 긁기성(scratch resistance)을 가지고 있으며, 야외용 어플리케이션에 바람직하게 적용된다.
본 발명의 유리는 플로팅(floating)에 의해 만들어지며, 주석 탱크(tin bath)에서 생성된 주석 이산화는 거품을 제거하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 청징 시제(refining agent)로서 환경적으로 해로운 물질을 사용할 필요가 없다.
따라서, 본 발명 중 하나의 목적은 터치 스크린에 대해 규산 알루미늄 유리를 제공하는 것이며, 규산 알루미늄 유리는 고강도와 높은 스크래치 저항을 가지고 있으며, 터치 스크린의 커버 플레이트 또는 기판으로 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 터치 스크린으로 사용하기 위한 규산 알루미늄 유리의 화학 강화 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 시간이 짧은 기간 동안 낮은 온도에서 효과적인 터치 스크린을 위해 유리를 강화하는 데 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 터치 스크린의 커버 플레이트와 같이 사용하기 위해 표면에 항균 기능을 가진 유리를 제공하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 대해 다음과 같이 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 규산알루미늄 유리를 제공하는 것으로, 상기 유리는 중량 백분율(wt%)을 근거로 계산되고 다음과 같은 구성 요소로 구성한다:
이산화규소(SiO2) 55 내지 65
산화 나트륨(Na2O) 12 초과 17 이하
산화 알루미늄(Al2O3) 15 초과 20 이하
산화 칼륨(K2O) 2 내지 6
산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 10
산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
산화 아연(ZnO) 0 내지 4
산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 15 내지 28
이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
본 발명에 있어서, 각각의 구성 요소의 내용은 유리 구성 요소(이하 동일)의 총 중량을 기준으로 한다.
일 실시 예에서, 이산화규소(SiO2)의 양은 58 내지 63 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 나트륨(Na2O)의 양을 12 초과 15 이하 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 칼륨(K2O)의 크기는 3 내지 5 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 알루미늄(Al2O3 )의 크기는 15 초과 18 이하 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 알루미늄(Al2O3 )의 크기는 15 초과 17 이하 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 마그네슘(MgO)의 양은 3.9 내지 8.0 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 마그네슘(MgO)의 양은 3.9 내지 6.0 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 아연(ZnO) 및 산화 칼슘(CaO)의 양은 각각 2 wt% 보다 더 낮다.
일 실시 예에서, 산화 지르코늄(ZrO2)의 양은 0.1 내지 3 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 지르코늄(ZrO2)의 양은 0.1 내지 2 wt% 이다.
일 실시 예에서, 구성요소 산화 나트륨(Na2O) + 산화 칼륨(K2O) + 산화 마그네슘(MgO) + 산화 아연(ZnO) + 산화 칼슘(CaO)에 대한 양의 합계는 15 내지 25 wt% 이다.
본 발명은 또한 유리 강화를 위한 방법을 제공하며, 본 발명의 규산 알루미늄 유리를 제공하는 것을 포함하며, 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 이온 교환 강화하고, 이때 예열 온도 범위는 370℃ 내지 430℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 16시간이다.
일 실시 예에서, 온도범위는 370℃ 내지 420℃이고, 처리시간은 0.5 내지 8시간이다.
일 실시 예에서, 온도범위는 380℃ 내지 420℃이고, 처리시간은 0.5 내지 4 시간이다.
일 실시 예에서, 온도범위는 390℃ 내지 410℃이고, 처리시간은 1 내지 3시간이다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리는 600 내지 1,000 MPa의 압축 응력을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리는 10 내지 80 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리는 10 내지 40 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리는 10 내지 30 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리는 10 내지 20 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 0.3 mm의 두께를 갖는 규산 알루미늄 유리는 200 내지 400mm의 볼 낙하 강도 시험의 파손 높이와 400 내지 1000 N의 링-온-링 파손력(a ring-on-ring breakage force)을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 0.5 mm의 두께를 갖는 규산 알루미늄 유리는 300 내지 500 mm의 볼 낙하 강도 시험의 파손 높이와 500 내지 1,200 N의 링-온-링 파손력을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 0.7 mm의 두께를 갖는 규산 알루미늄 유리는 400 내지 1,000 mm의 볼 낙하 강도 시험의 파손 높이와 1,000 내지 4,000 N의 링-온-링 파손력을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 중앙 장력은 60 MPa보다 낮습니다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 중앙 장력은 30 MPa보다 낮습니다.
본 발명은 유리 플레이트(plate)가 중량 백분율 (wt%)를 기반으로 계산된 다음과 같은 구성 요소로 이루어진다는 점에서 특징이 있는 규산 알루미늄 유리 플레이트를 추가로 제공한다:
이산화규소(SiO2) 55 내지 65
산화 나트륨(Na2O) 12 초과 17 이하
산화 알루미늄(Al2O3) 15 초과 20 이하
산화 칼륨(K2O) 2 내지 6
산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 10
산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
산화 아연(ZnO) 0 내지 4
산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 17.9 내지 28
이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
일 실시 예에서, 이산화규소(SiO2)의 양은 58 내지 63 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 나트륨(Na2O)의 양을 12 초과 15 이하 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 칼륨(K2O)의 크기는 3 내지 5 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 알루미늄(Al2O3 )의 크기는 15 초과 18 이하 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 알루미늄(Al2O3 )의 크기는 15 초과 17 이하 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 마그네슘(MgO)의 양은 3.9 내지 8.0 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 마그네슘(MgO)의 양은 3.9 내지 6.0 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 아연(ZnO) 및 산화 칼슘(CaO)의 양은 각각 2 wt% 보다 더 낮다.
일 실시 예에서, 산화 지르코늄(ZrO2)의 양은 0.1 내지 3 wt% 이다.
일 실시 예에서, 산화 지르코늄(ZrO2)의 양은 0.1 내지 2 wt% 이다.
일 실시 예에서, 구성요소 산화 나트륨(Na2O) + 산화 칼륨(K2O) + 산화 마그네슘(MgO) + 산화 아연(ZnO) + 산화 칼슘(CaO)에 대한 양의 합계는 17.9 내지 25 wt% 이다.
본 발명은 또한 유리 플레이트 강화를 위한 방법을 제공하며, 본 발명의 규산 알루미늄 유리 플레이트를 제공하는 것을 포함하는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 이온 교환 강화하고, 이때 예열 온도 범위는 370℃ 내지 430℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 16시간이다.
일 실시 예에서, 온도범위는 370℃ 내지 420℃이고, 처리시간은 0.5 내지 8시간이다.
일 실시 예에서, 온도범위는 380℃ 내지 420℃이고, 처리시간은 0.5 내지 4 시간이다.
일 실시 예에서, 온도범위는 390℃ 내지 410℃이고, 처리시간은 1 내지 3시간이다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리 플레이트는 600 내지 1,000 MPa의 압축 응력을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리 플레이트는 10 내지 80 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리 플레이트는 10 내지 40 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리 플레이트는 10 내지 30 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 규산 알루미늄 유리 플레이트는 10 내지 20 ㎛의 DoL을 갖는다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 0.3 mm의 두께를 갖는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 200 내지 400mm의 볼 낙하 강도 시험의 파손 높이와 400 내지 1,000 N의 링-온-링 파손력을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 0.5 mm의 두께를 갖는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 300 내지 500 mm의 볼 낙하 강도 시험의 파손 높이와 500 내지 1,200 N의 링-온-링 파손력을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 0.7 mm의 두께를 갖는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 400 내지 1,000 mm의 볼 낙하 강도 시험의 파손 높이와 1,000 내지 4,000 N의 링-온-링 파손력을 가진다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 중앙 장력은 60 MPa보다 낮다.
일 실시 예에서, 이온 교환 후, 중앙 장력은 30 MPa보다 낮다.
본 발명의 규산 알루미늄 유리 또는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 플로팅(floating)에 의해 만들어진다.
일 실시 예에서, 플로팅(floating)에 의해 만든 규산 알루미늄 유리 또는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 0.5 mm 내지 20 mm 의 두께를 가진다.
본 발명의 규산 알루미늄 유리 또는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 내려 흐름 공정(down-draw process)에 의해 만들어진다.
일 실시 예에서, 내려 흐름 공정(down-draw process)에 의해 만들어진 규산 알루미늄 유리 또는 규산 알루미늄 유리 플레이트에 대해, 삼산화비소(arsenic trioxide), 삼산화 안티몬(antimony trioxide), 황산염(sulfate), 질산염(nitrate), 불소화합물(fluoride), 또는 염소화합물(chloride)로부터 선택된 청정제(refining agent)가 사용된다.
일 실시 예에서, 내려 흐름 공정(down-draw process)에 의해 만들어진 규산 알루미늄 유리 또는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 0.1 내지 1.5 mm의 두께를 가진다.
본 발명의 규산 알루미늄 유리 또는 규산 알루미늄 유리 플레이트는 터치 스크린으로 사용된다.
본 발명의 규산 알루미늄 유리의 터치 스크린은 모바일 전자 장치를 위한 것이다.
본 발명은 또한 모바일 전자 장치를 제공하며, 상기 모바일 전자 장치는 규산 알루미늄 유리 커버 플레이트가 중량 백분율 (wt%)를 기반으로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 이루어진 규산 알루미늄 유리 커버 플레이트를 포함한다:
이산화규소(SiO2) 55 내지 65
산화 나트륨(Na2O) 12 초과 17 이하
산화 알루미늄(Al2O3) 15 초과 20 이하
산화 칼륨(K2O) 2 내지 6
산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 10
산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
산화 아연(ZnO) 0 내지 4
산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 17.9 내지 28
이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
본 발명은 규산 알루미늄 유리 플레이트를 제공하고 화학 강화하는 동안 용해된 질산에 은 질산염(silver nitate)을 추가하는 것을 포함하는 항균 및 안정된 규산 알루미늄의 제작 방법을 추가로 제공한다.
일 실시 예에서. 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 15%의 중량 백분율에 질산 칼륨 염욕(KNO3 salt bath)에 추가된다.
일 실시 예에서. 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10%의 중량 백분율에 질산 칼륨 염욕(KNO3 salt bath)에 추가된다.
일 실시 예에서. 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5%의 중량 백분율에 질산 칼륨 염욕(KNO3 salt bath)에 추가된다.
본 발명은 터치 스크린으로써 사용하기 위해 항균 및 안정된 규산 알루미늄 유리 플레이트를 추가로 제공하며, 유리 플레이트가 중량 백분율(wt%)를 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 이루어진다는 점에서 특징이 있다:
이산화규소(SiO2) 55 내지 65
산화 나트륨(Na2O) 12 초과 17 이하
산화 알루미늄(Al2O3) 15 초과 20 이하
산화 칼륨(K2O) 2 내지 6
산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 10
산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
산화 아연(ZnO) 0 내지 4
산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 17.9 내지 28
이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
상기 유리는 유리의 화학적인 강화되는 동안 용해된 질산염에 은 질산염을 첨가한다는 점에서 추가적인 특징이 있으며, 상기 유리 플레이트는 이온 교환 후 다음과 같은 속성 중 적어도 하나 이상을 갖는다:
- 10 내지 80 mm 의 DoL;
- 60 MPa 보다 낮은 중앙 장력;
- 600 내지 1,000 MPa에서 압축 응력;
- 0.3 mm의 두께를 갖는 유리 플레이트는 200 내지 400 mm의 볼 낙하 간도 테스트의 파손 높이 및 400 내지 1,000 N의 링-온-링 파손력을 가진다;
- 0.5 mm의 두께를 갖는 유리 플레이트는 300 내지 500 mm의 볼 낙하 간도 테스트의 파손 높이 및 500 내지 1,200 N의 링-온-링 파손력을 가진다;
- 0.7 mm의 두께를 갖는 유리 플레이트는 400 내지 1,000 mm의 볼 낙하 간도 테스트의 파손 높이 및 1,000 내지 4,000 N의 링-온-링 파손력을 가진다;
- 항균 기능.
일 실시 예에서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 370℃ 내지 430℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 16시간이다.
일 실시 예에서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 370℃ 내지 420℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 8시간이다.
일 실시 예에서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 380℃ 내지 420℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 4시간이다.
일 실시 예에서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 390℃ 내지 410℃이며, 처리시간 기준은 1 내지 3시간이다.
일 실시 예에서, 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 15%의 중량 백분율에 질산 칼륨(KNO3) 염욕에 추가된다.
일 실시 예에서, 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10%의 중량 백분율에 질산 칼륨(KNO3) 염욕에 추가된다.
일 실시 예에서, 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5%의 중량 백분율에 질산 칼륨(KNO3) 염욕에 추가된다.
본 발명의 바람직한 규산 알루미늄 유리 플레이트는 유리 플레이트가 중량 백분율(wt%)를 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 이루어진다는 점에서 특징이 있다:
이산화규소(SiO2) 55 내지 64
산화 나트륨(Na2O) 12.1 초과 16.5 이하
산화 알루미늄(Al2O3) 15.1 초과 19.0 이하
산화 칼륨(K2O) 2.5 내지 5.5
산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 9.0
산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
산화 아연(ZnO) 0 내지 4
산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 18.5 내지 28
이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
본 발명의 또 다른 바람직한 규산 알루미늄 유리 플레이트는 유리 플레이트가 중량 백분율(wt%)를 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 이루어진다는 점에서 특징이 있다:
이산화규소(SiO2) 57 내지 63
산화 나트륨(Na2O) 12.1 초과 16.0 이하
산화 알루미늄(Al2O3) 15.1 초과 18.5 이하
산화 칼륨(K2O) 2.8 내지 5.0
산화 마그네슘(MgO) 4.0 내지 9.0
산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
산화 아연(ZnO) 0 내지 4
산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 18.9 내지 28
이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
본 발명은 항균 및 안정된 규산 알루미늄 유리 커버 플레이트의 제품을 위한 생산방법, 즉 유리의 화학적인 강화하는 동안, 은 질산염(silver nitrate)은 용해된 질산염에 추가된다. 은이온은 항균 효과를 달성하도록 이온 교환 시 유리 표면에 골고루 침투 될 수 있다.
본 발명의 유리는 랩 탑 컴퓨터, 휴대 전화 및 내부의 전자 부품을 보호하기 위한 것과 같은 등의 전자 기기의 커버 플레이트에 대해, 광전(장치)판의 커버 플레이트 유리에 대해, 하드 디스크의 기판에 대해, 예금 기판 또는 필름 태양 전지의 보호 커버 플레이트와 같은 다른 어플리케이션에서도 사용될 수 있다. 이러한 커버 플레이트와 기판은 장기 사용시 고강도 및 고도의 긁힘 방지가 요구된다.
이산화규소(SiO2)는 네트워크를 형성하는 유리의 주요 구성 요소이다. 이산화규소(SiO2)의 양이 55 wt%보다 낮다면, 유리의 형성 가능성 및 화학적 저항이 감소되며, 유리는 결정화하도록 더 큰 경향을 가질 것이다. 양이 65 wt%보다 높다면, 유리는 높은 점도를 가지고 플로팅 프로세스(floating process)에 적합하지 않다. 좋은 형성 가능성 및 적절한 용융를 유지하고, 온도를 형성하기 위한 목적으로, 이산화규소(SiO2)의 양은 58 내지 63 wt%의 범위가 바람직하다.
유리에 산화 나트륨(Na2O)와 산화 칼륨(K2O) 등의 알칼리 산화물의 첨가는 용융 온도를 낮출 수 있다. 특히, 효과적인 이온 교환 강화를 만족을 위해서는, 산화 나트륨(Na2O)의 더 많은 양이 칼륨(K+)↔나트륨(Na+)의 교환을 위해 필요하다. 더 많은 이온은 유리가 가진 높은 강도를 유리와 소금(KNO3) 사이에서 서로 교환한다. 그러나, 알칼리의 과도한 양은 열팽창 계수가 증가할 수 있어서, 유리의 내열성과 유리의 형성 가능성을 줄어들게 한다. 따라서, 구성 요소 산화 나트륨(Na2O)의 양은 12 초과 17 wt% 이하의 범위로, 바람직하게는, 12 초과 15 wt% 이하의 범위로 제한하고 있다. 산화 칼륨(K2O)의 양은 낮게 유지되고, 예로, 이온 교환 공정에 대한 악영향을 피하기 위해 ≤ 6 wt%를 유지하게 된다. 산화 칼륨(K2O)의 양은 3 내지 5 wt%가 바람직하다.
높은 강도와 경도를 갖는 유리 소재를 제공하는 경우, 산화 알루미늄(Al2O3)은 필수 구성 요소이다. 게다가, 유리는 또한 처리 기간 동안 높은 스크래치 내구성을 가진다.
신속한 확산을 얻기 위해서는, 유리에 있어서 산화 알루미늄(Al2O3)의 많은 양이 나트륨(Na+)↔칼륨(K+)의 이온 교환 공정을 촉진시키는 것으로 기대된다.산화( Al3 +)는 네트워크[AlO4]를 형성하는 경향이 있기 때문에 일반 [SiO4] 네크워크에 비해 너무 많고, 큰 모공이 이온의 확산 채널로 남아 있어, 370 내지 430℃와 같은 낮은 온도에서 05. 내지 8 시간 이내에 단기간의 이온 교환 공정을 완료하는데 기여를 한다. 그러나, 산화 알루미늄(Al2O3)의 20 wt% 보다 더 큰 양이 결정화에 대한 동향과 유리의 점도를 증가 시키므로 피해야 한다. 본 발명은 일반적으로 15 초과 20 이하 wt%, 바람직하게는 15 초과 18 이하 wt%, 가장 바람직하게는 15 초과 17 이하 wt% 산화 알루미늄(Al2O3)의 양을 가진다.
산화 마그네슘(MgO)은 또한 필수적인 구성 요소이다. 산화 마그네슘(MgO)의 10 wt% 보다 적은 양은 용융점 감소에 도움이 되고, 균질성을 향상하고, 안티(anti) 가수 분해를 증가시키고, 이온 교환을 촉진하는 데 도움이 된다. 산화 마그네슘(MgO)의 양은 3.9 내지 10.0 wt%의 범위, 바람직하게는 3.9 내지 8.0 wt%의 범위, 가장 바람직하게는 3.9 내지 6.0 wt%의 범위이다.
산화아연(ZnO)과 산화 칼슘(CaO)은 유사한 기능을 가지고 있지만, 과도한 추가는 결정화에 대한 경향을 증가시킬 것이다. 본 발명에서, 산화아연(ZnO)과 산화 칼슘(CaO)의 양은 4 wt% 보다 더 낮게 제한하고, 바람직하게는 각각 4 wt% 보다 더 낮게 제한한다.
산화 지르코늄(ZrO2)은 영의 계수와 유리의 화학적 저항을 추가 개선하고, 이온 교환 강화를 위한 구성 요소로 추가된다. 그러나, 산화 지르코늄(ZrO2)는 또한 결정화에 대한 동향과 용융 온도를 높일 수 있는 구성 요소이다. 따라서, 산화 지르코늄(ZrO2)의 양은 5 wt% 미만이며, 바람직하게는 0.1 내지 3 wt% 미만, 가장 바람직하게는 0.1 내지 2 wt% 미만이다.
구성 요소(Na2O + K2O + MgO + ZnO + CAO)는 추가의 제한이 요구되며, 바람직한 구성요소의 범위 아래 추가의 축소가 필요하다. 구성 요소(Na2O + K2O + MgO + ZnO가 + CAO)의 합은 유리의 좋은 용해 능력 및 형성 가능성을 유지하기 위해 17.9 내지 28 wt%의 범위 내에 있어야 한다. 본 발명에 있어서, 구성 요소(Na2O + K2O + MgO + ZnO가 + CAO)의 합은 가장 바람직하게는 17.9 내지 25 wt%이다.
특별한 경우에 따라, 이산화 타이타늄(TiO2) + 산화 세륨(CeO2)의 첨가 유리 용융 가능성을 향상시킬 수 있다. 단, 총 양은 1 wt% 미만이다.
본 발명의 유리는 산화 붕소(B2O3)에 대해 자유롭다. 산화 붕소(B2O3)의 추가는 유리의 용융 가능성을 개선하고 유리의 융점을 낮출 수 있다.
그러나, 산화 붕소(B2O3) 추가에 대한 큰 단점은 이온 교환의 화학적 강화에 부정적인 영향을 줄 수 있으며, 즉 이온 교환 속도를 낮추고 높은 표면 압축 응력을 가지는 것에 대해 실패하는데, 이는 붕소 산화물은 밀집한[BO4] 네트워크를 형성한다는 사실 때문이며, 유리에서 이온의 이동을 제한한다.
또한, 본 발명의 유리 구성 요소는 산화 바륨(BaO), 일산화연(PbO) 등과 같은 어떠한 환경에서도 해로운 중금속 요소를 포함하지 않는다.
산화 주석(SnO2)는 본 발명의 유리가 만들어지는 플로팅 시 주석욕(tin bath)에 형성된다. 용융되는 동안, 완전히 유리의 청정 공정에 대해 삼산화비소(As2O3), 산화 안티몬(Sb2O3), 황산(sulfate), 질산(nitrate)과 같이 유해한 첨가제를 추가할 필요가 없어서, 해로운 구성 요소를 포함하지 않고 '녹색' 유리를 생산한다. 유리가 산화 주석(SnO2)의 1.0 wt% 이상 함유하는 것이며, 그럼에도 불구하고 유리의 특성에 영향을 주지 않는 것으로 생산 공정의 본질 그 자체이다.
이 분야의 당업자에게, 플로트 글래스(float glass) 조성의 변형, 작은 변형은 일반적으로 장치와 같은 종류의 엄청난 투자로 인해 다루기 힘들다. 유리의 구성 요소가 내열성 물질의 소재 손상을 가속시킬 경우, 장치의 수리에 있어서는 실질적인 생산에 매우 고가이다.
유리의 부동처리 생산(Float production)은 잘 알려진 공정이다.
용광로를 벗어난 후, 유리 용해는 액체 주석을 포함하여 욕(bath, 浴)을 통과하고, 유리는 액체 주석에 뜨고, 그리고 앞으로 전송하는 동안 유리 점도가 증가한다. 이러한 공정은 깨끗한 표면을 가진 유리를 형성하는데 목적으로 이뤄진다.
다운-드로우 프로세스(down-draw process)와 같은 평면 유리를 제조하기 위한 다른 방법도 본 발명의 유리의 생산에 적합하다. 이러한 상황에서, 비소 삼산화물, 안티몬 삼산화물, 황산, 질산, 플루오르화물, 염화물 등을 포함하는 일반적으로 사용되는 청징제(refining agents)가 사용될 수 있다.
유리의 생산을 위한 다운-드로우 프로세스(down-draw process)는 또한 유리 처리를 위해 알려진 프로세스이다. 용광로를 벗어난 후, 유리는 욕조를 통과한다. 낮은 점도를 가진 유리는 욕조의 아래 부분에서 좁은 슬롯을 통해 아래방향으로 물에 잠기게 되어 유리는 모양이 형성되고 매끄러운 표면을 가진다.
플로트 공정의 장점은 비교적 낮은 비용으로 더 넓은 두께 범위의 대형 유리를 생산하는 것이다. 본 발명의 유리의 두께는 0.5 mm 내지 20mm이다. 다운-드로우 프로세스(down-draw process)로 만들어진 유리는 일반적으로 0.1 mm 내지 1.5 mm 두께를 가진다.
100% 질산칼륨(KNO3) 염욕(salt bath)은 이온 교환 강화에 사용된다. 스테인레스 스틸 프레임은 유리를 제공하도록 설계되며, 유리는 예열 단계 후 염욕으로 배치되어 처리된다. 상기 예열은 보통 370℃ 내지 430℃ 온도범위에서 처리되고, 바람직하게는 370℃내지 420℃, 더 바람직하게는 390℃ 내지 420℃, 가장 바람직하게는 390℃ 내지 410℃ 온도 범위에서 처리된다. 처리시간은 0.5 내지 16시간이며, 바람직하게는 0.5 내지 8시간, 더 바람직하게는 0.5 내지 4시간, 가장 바람직하게는 1 내지 3시간이다.
화학 강화는 큰 이온 (보통 캄륨(K+))과 작은 이온 (보통 나트륨(Na+))를 교환하는 것이며, 그럼으로써, 유리의 파괴인성(fracture toughness) 및 강도 신뢰성을 강화의 결과로 유리 표면에 압축 응력을 형성하는 것이다. 유사하게, 리튬(Li+)을 포함하는 유리는 이온을 포함한 유리 같은 질산나트륨(NaNO3)와 같은 나트륨(N+)를 포함하는 소금을 통해 강화된다. 따라서 알칼리 금속 이온들은 높은 확산성을 가진 유리로써 만들어져야 한다.
질산칼륨(KNO3) 염욕(salt bath)은 유리 강화에 가장 바람직한 화합물이다.
택일적으로, 다양한 촉매는 이온의 교환 속도를 촉진하거나 강화 유리의 특성을 향
상시키기 위해 질산칼륨(KNO3)와 함께 사용할 수 있다. 촉매의 예로, 황산칼륨(K2SO4), 오르토규산 이온(K2SiO4), 수산화칼륨(KOH), 산화 알루미늄(Al2O3), 수산화 알루미늄(Al(OH)3) 등이 있다.
온도 및 시간은 강화 공정에 영향을 미치는 가장 중요한 요소이다. 질산칼륨(KNO3)은 약 337℃에서 용해가 시작되고, 약 400℃에서 분해가 시작된다. 360℃ 내지 500℃의 온도 범위는 유리의 화학 강화를 위해 채택하고 있다. 그러나, 낮은 온도에서 발생되는 문제는 높은 온도가 급격하게 유리 표면에 네트워크를 느슨하게 할 수 있고 높은 압축 응력을 얻을 수 없는 것과 동시에 급속한 이온 교환 속도를 달성하지 못한다. 마찬가지로, 처리 시간이 짧아도 이온 침투 부족으로 만들어 질 수 있고, 또한 처리 시간이 지나치게 길면 유리의 네트워크를 느슨하게 할 수있어 원하는 효과를 달성하기 어려운 결과를 초래하게 된다. 이상적인 특성을 고려하려면, 적절한 온도와 처리시간은 최적의 강도와 응력 상태에 도달하도록 요구된다.
표면 스크래치 및 엣지(edge) 품질은 강화유리나 강하지 않은 유리에도 불구하고 유리의 강도에 크게 영향을 미친다. 유리 강도는 스크래치(scratch) 깊이 증가와 함께 점차적으로 줄어든다. 따라서, 표면이 스크래치(scratching)되는 것은 유리의 공정 및 처리하는 동안 피해야 한다. 그리고 때때로 유리는 이온 교환하기 전에 연마하는 것이 필요하다. 본 발명에서의 유리는 비교적 높은 경도를 가지며, 따라서 보다 나은 스크래치 내구성을 가지며, 처리하는 동안 높은 수량 손실을 피할 것이고, 매우 깊은 표면 연마는 하지 않는다.
표면 압축 응력(CS)는 압축 응력(DoL)과 중앙 인장 응력(TS)의 깊이는 강도와 스크래치 저항과 같은 강화 유리의 속성을 결정하는 속성이다. 높은 표면 압축 응력을 갖는 유리는 높은 강도를 가지며, 깊은 압축 응력(DoL)을 가진 유리는 높은 스크래치 내구성을 가진다. 고정된 표면 장력에서, 더 높은 압축 응력(DoL)을 가진 유리는 높은 중앙 장력을 가지는 대신 쉽게 깨질 수 있는 유리를 얻을 수 있는 가능성을 초래할 수 있다.
적절한 강화 속성을 얻기 위해서는, 온도, 시간 및 유리의 두께에 따라 응력의 프로파일을 설계하는 것은 매우 중요하다. 0.5 내지 16 시간 동안 370℃ 내지 430℃ 온도 범위에서 처리되는 본 발명의 유리는 600 MPa 보다 낮지 않은 압축응력을 가지며, 일반적으로 600 내지 1,000 MPa 이고 10 ㎛ 보다 낮지 않은 압축 응력(DoL)을 가진다. 일반적으로, 압축 응력(DoL)은 10 내지 80 ㎛ 범위이고, 바람직하게는 10 내지 30 ㎛범위이며, 더 바람직하게는 더 선호 10 내지 40 ㎛ 범위이며, 가장 바람직하게는 10 내지 20 ㎛ 범위이다. 바람직하게는, 370℃ 내지 430℃ 온도범위에서 0.5 내지 8 시간으로 처리가 매우 제한된 표면 이완을 생성한다. 더 바람직하게는, 처리 범위는 0.5 내지 4 시간 동안 380℃ 내지 420℃ 온도 범위에서 수행하고, 가장 바람직하게는, 1 내지 3시간 동안 390℃ 내지 410℃ 온도 범위에서 수행하는 것이다. 특정 압축 응력(DoL) 및 특정 중앙 인장 응력을 가지는 최적화된 표면 응력 하에, 0.5mm 또는 0.3mm의 두께를 가진 얇은 유리는 또한 파손 강도가 현저하게 증가할 수 있고 더 단단하게 할 수 있다.
종래의 강도 측정, 즉 볼 낙하 테스트 및 링-온-링 강도 테스트는 이온 교환 후 강도와 안정성 측면에서 본 발명의 유리의 개선을 테스트하는데 사용할 수 있다.
볼 낙하 강도 테스트는 다음 단계에 따라 진행된다: 31.75 mm의 직경과 132g의 중력을 갖는 강철의 볼이 유리 샘플 50 〉50 〉0.7 mm에 영향을 미칠 수 있는 알려진 높이에서 떨어지는 것을 파악한다. 상기 충격 테스트는 200 mm의 높이에서 시작한다. 그 다음 테스트는 유리 샘플이 으스러질 때까지 마지막 것보다 높이 50mm 높은 높이에서 시작한다.
링 테스트의 링은 다음 단계에 따라 실시된다: 일반적인 범용 강도 시험기는 압력을 적용하여 사용된다. 힘을 적용하기 위한 부분은 4mm의 직경으로 환형 끝을 가진 단단한 압력 헤드이다. 유리가 배치되는 부재는 20 mm의 직경을 가진 다른 강성과 환형 지원 고리이다. 유리는 그곳에 배치되고, 힘은 위쪽 부분에 압력 헤드가 유리 샘플을 향해 변위를 생성하면서 보편적 강도 테스트기에 의해 점차적으로 적용된다. 샘플을 부수기 위해서 필요한 힘은 유리가 깨지는 시점에서 강도 시험기에 의해 기록된다.
볼 낙하 강도 테스트는 강화 유리의 충격을 평가하기 위해 사용된다. 평균적으로, 이온 교환이 370℃ 내지 430℃ 온도 범위에서 0.5 내지 8시간 동안 수행하는 표준 공정에 의해 강화된 50 〉50 〉70mm 크기의 유리는 300 mm 높이에서 31.75 mm의 직경과 312g 중력을 갖는 강철 볼로 충격 테스트를 통과할 수 있다. 이온 교환 매개 변수를 조절하여, 바람직한 경우를 위해, 강화 유리도 800mm의 높이에서 132g의 중력을 갖는 강철의 공의 충격 테스트를 통과할 수 있다. 가장 바람직한 경우는, 유리는 1,000 mm의 높이에서 강구(steel ball)의 충격을 견딜 수 있다. 1.0 mm, 0.5 mm, 또는 심지어 0.3 mm의 두께를 가진 유리는 강화 이후 강도 증가의 동일한 크기를 얻을 수 있다. 놀랍게도, 유리가 상기 범위 내의 온도 및 시간 조건 하에서 처리된 최적화 프로세스에 의해 만들어 질 때, 0.5 mm의 두께를 갖는 유리는 500 mm의 높이에서 떨어지는 강구의 충격 테스트를 통과할 수 있으며, 0.3 mm의 두께를 갖는 유리는 400mm의 높이에서 떨어지는 강구의 충격 테스트를 통과할 수 있다.
힘(force)은 보편적 강도 시험기로 점차적으로 적용되고, 링-온-링 테스트는 유리의 파손 강도가 현저히 증가되는 것을 증명한다. 0.7 mm의 특정 두께를 갖는 유리에 대해, 강화하기 전에 500 내지 800 뉴턴의 링-온-링 파손력(breakage force) 을 가진다. 강화 후, 파손력은 1,000 내지 4,000 N까지 될 수 있다. 강화 후, 1,000 N의 가장 낮은 파손력을 얻게 될 수 있고, 바람직하게는, 강도가 2,000 N 보다 큰 것이며, 가장 바람직하게는, 파손력이 4,000 N 이상 될 수 있는데, 이는 강화 후 강도가 5 개 이상의 요소에 의해 증가될 수 있는 것을 의미한다. 1.0 mm, 0.5 mm, 심지어 0.3 mm의 두께를 갖는 유리에 대해, 강화 이후 강도 증가의 동일한 크기를 가질 수 있다. 또한 놀랍게도, 0.5 mm의 유리는 최대 1,200 N까지 파손력을 가질 수 있으며, 0.3 mm의 유리는 온도 및 시간의 적합한 범위 내에서 최적화된 프로세스를 통해 강화하면 최대 1,000 N의 파손력을 가질 수 있다.
유리는 종종 유리 강도 시험에 대해 비균일성(nonuniformity)의 결과로 연결되어, 결함에 민감한 소재이다. 비균일성은 압축 응력을 가진 레이어(layer)를 도입으로 유리를 강화하기 때문에 급격하게 감소하고, 외부의 힘에 의한 스크래치를 견딜 수 있도록 할 수 있는 유리가 된다.
그러나 대형 DoL은 쉽게 유리가 깨지게 하는 유리 내부에 과도하게 큰 인장 응력을 생산하는 위험이 될 있다.
본 발명의 유리의 어플리케이션에 대한 보다 상세한 테스트를 살펴보면, 유리는 370℃ 내지 430℃의 온도 범위에서 0.5 내지 16 시간 동안 처리되고, 가장 바람직하게는 390℃ 내지 410℃의 온도 범위에서 1 내지 3 시간 동안 처리되는 유리이면 충분하다.
온도 및 시간과 같은 범위로, 본 발명의 유리는 적어도 5 마이크로미터, 대부분 80 마이크로미터의 DoL을 가질 수 있다. 긴 처리 시간은 교환 레이어(layer)의 DoL을 증가시킬 것이지만 낮은 응력에서 결과로 표면 응력을 감소시킨다. 특히, 얇은 유리에 대해서, 내부의 인장 응력을 증가시키는 위험을 감수해야 하며, 차례로 쉽게 유리를 깨는 것이다.
항균기능( The antibacterial function )
본 발명은 항균 기능을 가진 터치 스크린 유리 및 항균 기능을 달성하는 방법을 제공한다. 항균 기능은 화학 강화로 구현될 수 있다. 구체적인 실시예는 화학 강화하는 동안 칼륨 질산 용융 소금에 실버 질산의 일정한 비율을 추가하며, 그리고 체중 비율은 용융 소금을 기반으로 0.1 내지 15%, 바람직하게는 01. 내지 10%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 5%를 포함한다. 상기 방법으로 만들어진 유리의 경우, 용융 소금에서 은 이온은(silver) 이온 교환(은(Ag+)에서 나트륨(Na+))을 통해 유리의 일정한 깊이로 침투되며, 두께는 0 내지 20 마이크로미터이며, 바람직하게는 0 내지 10 마이크로미터이다. 은 이온의 존재는 터치 스크린의 표면에 항균 기능을 향상시킬 수 있다.
미국공개특허번호 제 2007-0172661호 에서 개시된 내용에 따르며, 항균 기능을 가진 은 필름은 일정한 온도 하에서 은 이온을 포함하는 화학 전구체에 의해 또는 이온 교환하여 얻을 수 있고, 은 이온은 유리의 일정한 깊이에 포함 묄 수 있다. 본 발명의 장점은 화학 강화와 항균 기능이 이온 교환을 통해 한 번에 수행될 수 있는 것이며, 성공적으로 본 발명의 터치 스크린에 대한 유리판에 적용되었다.
이온 교환 처리는 370℃ 내지 430℃의 온도 범위 내에서 실시되고, 바람직하게는 370℃ 내지 420℃, 더 바람직하게는 380℃ 내지 420 ℃, 가장 바람직하게는 390℃ 내지 410℃에서 수행된다. 이온 교환 시간의 기간은 0.5 내지 16 시간이며, 바람직하게는 0.5 내지 8 시간, 더 바람직하게는 0.5 내지 4 시간, 그리고 가장 바람직하게는 1 내지 3 시간이다.
상기 이온 교환 조건 하에, 은 이온은 유리의 적어도 5 마이크로미터의 깊이로 침투할 수 있다. 효과적인 항균 기능을 달성하기 위해서, 은 이온의 농도는 유리의 2 mm의 깊이에서 적어도 0.1 wt% 양으로 하고, 바람직하게는 적어도 0.5 wt%, 더 바람직하게는 적어도 1.0 wt%, 그리고 가장 바람직하게는 2.0 wt% 이상의 양으로 한다.
일반적으로, 은 이온의 침투는 유리의 투과율에 영향을 미친다. 투과율의 차이는 항균 기능이 같은 시간에 유지되는 동안, 비교 시 이온 교환 이전 및 이후의 5% 이하일 것이며, 바람직하게는 3% 이하, 더 바람직하게는 2 % 이하, 그리고 가장 바람직하게는 1% 보다 낮게 될 것이다.
실시 예
표 1은 본 발명의 유리의 화학 강화 실시 예이다.
실시 예1
첫째, 실시 예 1에서 주어진 구성물에 따른 해당 소재로 만들어진 것이며, 소재는 1,600℃ 내지 1,630℃의 온도에서 백금 도가니에서 녹게 되고, 5 내지 15 시간 동안 그 온도를 유지하고; 1,640℃ 내지 1,660℃의 온도에서 청징(靑澄) 하고, 그런 다음 약 1,600℃의 온도에서 냉각시킨다. 백금 도가니는 고온의 용광로에서 제거되며; 유리 용해는 65 〉65 〉45 mm 크기로 유리의 곱(gob)을 준비하여 차가운 스테인레스 스틸 금형 안에 붓는다. 그러면 스테인레스 스틸 금형과 함께 유리는 2 내지 8시간 동안 600℃의 온도에서 어닐링 오븐(annealing oven)에 배치된다.
담금질(annealing)한 후, 유리는 연마를 해야 하며, 그 다음 절단하고, 테두리를 정리하며, 그리고 원하는 크기, 즉, 50 〉50 〉0.7 mm의 샘플(samples) 형성하여 미세 연마한다. 연마를 한 후, 표면의 거친 것은 1 나노미터 이하이다. 샘플(samples)은 최소한 40 시트이다.
샘플의 최소한 20 시트는 화학 강화를 받게 된다. 강화는 실험실 규모 염욕(salt bath) 용광로 (250 〉250 mm 지름 및 400 mm의 깊이를 갖는)에 실시된다. 샘플은 특별한 방식제 스테인리스 샘플 선반에 배치된다. 390℃의 온도에서 2 시간 이온 교환 후, 링-온-링 테스트 및 볼 낙하 테스트는 각각 비처리된 유리의 20 조각 및 화학 강화를 받는 유리의 20 조각에 실시한다.
비강화된 유리 시트의 대부분은 250mm의 높이에서 132g 무게의 강구를 초기 충격 시험을 통과하지 못한다. 평균적으로, 강화를 받지 않은 샘플은 약 200 mm의 볼 낙하의 높이에서 충격을 견딜 수 있고, 링-온-링 테스트에 얻어진 평균 파손력은 550 N 이다.
동일한 강도의 테스트 조건 하에서, 뜻밖의 테스트 결과는 완화된 유리 샘플들을 얻게 된다. 132g 무게의 공이 떨어지는 평균 파손 높이는 788 mm만큼 높고, 그들의 비강화된 것과 비교하여 보았을 때 약 4 배로 증가하였다. 그리고 평균 링-온-링의 파손력은 1,820 N이며, 그들의 비강화된 것과 비교하여 보았을 때 약 3.3배로 증가되었다. 두 가지 테스트 조건 하에서, 강도는 비강화된 샘플 보다 모두 4배 이상 높은 최상의 샘플들을 달성하였다.
동시에, 표면 압축 응력과 이온 교환 깊이의 테스트는 처리된 샘플로 실시하였다. 2시간 동안 390℃ 의 온도에서 처리의 경우, 820 MPa의 평균 압축 응력 및 20 마이크로미터의 DoL은 실시 예1에서의 유리가 얻어졌다.
FSM 6000은 표면 압축 응력과 DoL을 측정하는데 사용된다.
얻어진 유리 샘플의 열팽창 계수(CTE)는 측정된다. 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서, 복수성분의 유리는 8.7 〉10-6/℃의 선 팽창 계수(linear expansion coefficient) 를 가진다.
얻어진 유리의 유리 전이 점(Tg)은 측정된다. 복수성분의 유리에 대해 약 590℃의 유리 전이 점을 가진다.
열팽창 계수 및 전이 점은 다음과 같은 방법에 따라 측정되는데, 즉 팽창계(dilatometer)의 사용으로 측정된다.
샘플은 5 mm의 직경을 갖는 실린더로 처리된다. 20℃ 내지 300℃의 길이 변화는 선팽창 계수를 계산하기 위해서 기록된다. 유리 전이 점 주위에, 유리의 선확장 계수는 명백한 갑작스런 변화를 가지며, 그래서 유리의 전이 점은 외삽법(extrapolation)에 의해 얻어질 수 있다.
유리의 밀도는 아르키메데스 법(Archimedes law)에 의해 측정된다. 유리 샘플은 물과 용기에 배치되며, 물의 부피의 변화 때문에 주의하여 측정되며, 샘플의 볼륨이 얻어진다. 샘플의 무게는 정확하게 볼륨으로 나누어 측정할 수 있어 밀도의 데이터를 제공한다.
실시 예2
실시 예 2에서 주어진 구성물에 따른 해당 소재로 만들어진 것이며, 상기 소재는 1,600℃ 내지 1,630℃의 온도에서 백금 도가니에 용해되고, 5 내지 15시간 동안 그 온도를 유지하고; 1,640℃ 내지 1,660℃의 온도에서 청징하고, 그리고 약 1,600℃의 온도로 냉각시킨다. 백금 도가니는 고온의 용광로에서 제거되며; 유리 용해는 65 〉65 〉45 mm 크기로 유리의 곱(gob)을 준비하여 차가운 스테인레스 스틸 금형 안에 붓는다. 그러면 스테인레스 스틸 금형과 함께 유리는 2 내지 8시간 동안 600℃의 온도에서 어닐링 오븐(annealing oven)에 배치된다.
담금질(annealing)한 후, 유리는 연마를 해야 하며, 그 다음 절단하고, 테두리를 정리하며, 그리고 원하는 크기, 즉, 50 〉50 〉0.7 mm의 샘플(samples) 형성하여 미세 연마한다. 연마를 한 후, 표면의 거친 것은 1 나노미터 이하이다. 샘플(samples)은 최소한 40 시트이다.
화학 강화는 실시 예 1에서 설명한대로 동일한 단계에 따라 3 시간 동안 420℃의 온도에서 수행된다. 볼 낙하 시험, 링-온-링 테스트, 표면 압축 응력, DoL, 열팽창 계수, 유리 전이 점, 그리고 밀도는 모두 예제 1과 동일하게 측정하였다.
비강화된 유리 시트의 대부분은 250mm의 높이에서 132g 무게의 강구를 초기 충격 시험을 통과하지 못한다. 평균적으로, 강화를 받지 않은 샘플은 약 200 mm의 볼 낙하의 높이에서 충격을 견딜 수 있고, 링-온-링 테스트에 얻어진 평균 파손력은 830 N 이다.
동일한 강도의 테스트 조건 하에서, 뜻밖의 테스트 결과는 완화된 유리 샘플들을 얻게 된다. 132g 무게의 공이 떨어지는 평균 파손 높이는 650 mm만큼 높고, 그들의 비강화된 것과 비교하여 보았을 때 약 3 배로 증가하였다. 그리고 평균 링-온-링의 파손력은 1,724 N이며, 그들의 비강화된 것과 비교하여 보았을 때 약 2배로 증가되었다. 두 가지 테스트 조건 하에서, 강도는 비강화된 샘플 보다 모두 3배 이상 높은 최상의 샘플들을 달성하였다.
동시에, 표면 압축 응력과 이온 교환 깊이의 테스트는 처리된 샘플로 실시하였다. 2시간 동안 430℃ 의 온도에서 처리의 경우, 800 MPa의 평균 압축 응력 및 35 마이크로미터의 DoL은 실시 예1에서의 유리가 얻어졌다.
얻어진 유리 샘플의 열팽창 계수(CTE)는 측정된다. 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서, 복수성분의 유리는 8.6 〉10-6/℃의 선 팽창 계수(linear expansion coefficient) 를 가진다.
얻어진 유리의 유리 전이 점(Tg)은 측정된다. 복수성분의 유리에 대해 약 605℃의 유리 전이 점을 가진다.
열팽창 계수 및 전이 점은 다음과 같은 방법에 따라 측정되는데, 즉 팽창계(dilatometer)의 사용으로 측정된다.
실시 예3
실시 예 3에서, 동일한 구성물을 갖는 유리지만 서로 다른 두께 (0.7 mm, 0.5 mm, 0.3 mm)를 갖는 유리는 동일한 조건 하에서 강화를 받게 되며, 위의 실시 예1과 실시 예2의 테스트를 각각 실시하였다.
그 결과는 얇은 유리 즉, 0.5 mm 및 0.3 mm의 두께에 대해, 시간의 짧은 기간 동안 수행된 화학 강화는 관련 분야에서 어플리케이션을 만족하고, 효과적인 강화 효과를 가져올 수 있도록 충분함을 보여준다.
비교 실시 예
비교 실시 예들은 표 2에서 참조된다.
유리 1은 실리카(silica), 산화 나트륨, 산화 칼슘의 주요 구성요소를 갖는 일반적인 소다-석회 유리이며; 유리 2는 실리카, 산화 붕소, 산화 나트륨의 주요 구성요소를 갖는 붕규산 유리(borosilicate glass)이며; 그리고 유리 3은 실리카, 산화 나트륨, 산화 알루미늄의 주요 구성 요소를 갖는 붕규산 유리(borosilicate glass)이다.
본 발명에서의 실시 예들과 비교하면, 화학 강화(KNO3, 390℃, 2시간)의 동일한 조건 하에, 비교 실시 예에서 얻어진 표면 압축 응력은 유리의 구성요소가 본 발명에 청구된 구성요소의 범위 내와 같은 경우로 본 발명의 실시 예에서 얻어진 것보다 모두 낮았다.
또한, 비교 실시 예는 본 발명의 실시 예에서 얻어진 것 보다 낮다는 것이 단점이다. 즉, 비교 예에서 이온 교환을 위한 온도 및 시간은 20 마이크로미터의 DoL을 얻기 위해 증가되어야 한다.
항균 실험의 실시 예
표 3은 항균 실험의 실시 예를 나타낸 것이다.
실시 예 1 내지 3에서의 유리 샘플이 사용되고, 은(silver) 질산염의 무게 4 %는 항균 유리를 준비하는 용융 염(molten salt)에 추가된다. 이온 교환은 2시간 동안 390℃의 온도에서 실시되었다. 그리고 항균 성능, 표면 레이어(layer)의 은 이온의 내용물, 투과율의 변화, 및 유리의 배치(batch)의 강도는 측정된다.
해당 항균 테스트는 국제 표준 ASTM 2180-01에서 규정된 방법에 따라 진행되며, 발견되는 박테리아는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 슈퍼박테리아 구균(Staphyloccocus aureus), 검은곰팡이(Aspergillus niger), 모리나 알비칸(Monilia albican), 대장균(Escherichia coli), 살모넬라균(Salmonella)을 포함한다.
해당 항균 테스트는 국제 건설 산업 표준 JCT 1054-2007에서 규정된 방법에 따라 진행되며, 코팅 항균 유리의 표준, 발견되는 박테리아는 대장균(Escherichia coli), 슈퍼박테리아 구균(Staphyloccocus aureus)을 포함한다.
위의 두 가지 방법과 비슷하게 발견된 박테리아의 수는 크기의 둘 이상의 종류에 의해 감소된다면, 그것은 항균 색인이 본 발명의 구체적인 실시 예에 대해 달성된다.
항균 실시 예 1 내지 3의 유리는 ASTM 2180-01에서 설명된 테스트를 진행 하였다. 결과는 공정에 의해 얻은 유리가 해당 시험을 통과하였고 우수한 항균 기능을 가지고 수 있는 것을 보여준다.
스캐닝 전자 현미경 및 에너지 스펙트럼 분석은 유리의 표면 레이어(layer)에서 2 마이크로미터의 깊이 이내에 은 이온의 무게 비율을 측정하는 데 사용 되었고, 그리고 은 이온의 무게 비율은 약 1 % 정도이다.
분광기 LAMDA 750은 550nm의 파장에서 이온 교환 전후에 유리의 투과율 변화를 측정하는 데 사용되었다. 유리 샘플은 0.7 mm의 두께를 가진다. 강화하기 전에, 투과율은 550nm에서 92%이며, 이온 교환 후 투과율은 약 1 %만 감소 되었다, 즉 투과율은 550 nm에서 91%이다.
링-온-링 강도 테스트와 볼 낙하 테스트의 결과는 은 이온의 첨가는 화학 강화에 어떤 영향을 발휘하지 않다는 것을 입증하였고, 유리와 같은 강도는 전혀 감소 되지 않았다.
Figure 112012045344513-pct00001
유리의 성분과 특성의 비교 예 및 화학 강화를 위한 파라미터(parameter)
유리 1 유리 2 유리 3
SiO2（wt %） 70 80.7 65.4
Na2O（wt %） 13 3.5 13.3
Al2O3（wt %） 2 2.5 7.7
B2O3（wt %） 0 12.7 1
MgO（wt %） 4 0 5.1
K2O（wt %） 1 0.6 4
CaO（wt %） 10 0 0
ZnO（wt %） 0 0 3
ZrO2（wt %） 0 0 0
SnO2（wt %） 0 0 0.5
TiO2（wt %） 0 0 0
CeO2（wt %） 0 0 0
Density（g/cm3） 2.50 2.22 2.52
Tg（℃） 560 525 500
CTE(10-6/℃) 8.9 3.25 9.0
이온 교환 온도（℃） 390 390 390
시간 (hours) 2 2 5
DoL(㎛) 6 5 20
압축 응력 (MPa) 550 300 600
볼 낙하 테스트 (mm) 350 300 400
Ring-on-Ring 테스트（N） 1150 940 1200
항균 실험의 실시 예
실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3
SiO2（wt %） 63 61.7 60.7
Na2O（wt %） 13 12.2 12.6
Al2O3（wt %） 16 16.8 16.5
MgO（wt %） 3.95 3.9 5
K2O（wt %） 3.55 4.1 4.2
CaO（wt %） 0 0 0
ZnO（wt %） 0 0 0
ZrO2（wt %） 0 0 0
SnO2（wt %） 0.5 0.4 0.5
TiO2（wt %） 0 0.8 0.5
CeO2（wt %） 0 0.1 0
Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO（wt %） 20.5 20.2 21.8
용융 염 조성물 (AgNO3:KNO3） 4% 8% 4.5%
온도（℃） 390 420 400
시간（hours） 2 3 1
투과율（T%, 550 nm） 91% 89% 90.5%
유리의 표면 층에 2마이크로미터의 깊이 이내 Ag2O의 중량퍼센트 1% 2% 1.2%
항균 테스트의 통과여부
(ASTM 2180-01）		 예
항균 테스트의 통과여부
(JCT 1054-2007)		 예 예

Claims (74)

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  27. 규산 알루미늄 유리 플레이트(aluminosilicate glass plate)에 있어서, 상기 유리 플레이트는 중량 백분율(wt%)을 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소:
    이산화규소(SiO2) 55 내지 65
    산화 나트륨(Na2O) 12 초과 17 이하
    산화 알루미늄(Al2O3) 15 초과 20 이하
    산화 칼륨(K2O) 2 내지 6
    산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 10
    산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
    산화 아연(ZnO) 0 내지 4
    산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
    Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 17.9 내지 28
    이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
    이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
    로 구성되는 규산 알루미늄 유리 플레이트.
  28. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 이산화규소(SiO2)는 58 내지 63 wt%의 양을 가진다.
  29. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 나트륨(Na2O)은 12 초과 15 이하 wt%의 양을 가진다.
  30. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 칼륨(K2O)은 3 내지 5 wt%의 양을 가진다.
  31. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 알루미늄(Al2O3)은 15 초과 18 이하 wt%의 양을 가진다.
  32. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 알루미늄(Al2O3)은 15 초과 17 이하 wt%의 양을 가진다.
  33. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 마그네슘(MgO)은 3.9 내지 8.0 wt%의 양을 가진다.
  34. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 마그네슘(MgO)은 3.9 내지 6.0 wt%의 양을 가진다.
  35. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 아연(ZnO) 및 산화 칼슘(CaO)은 각각 2 wt% 보다 낮은 양을 가진다.
  36. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 지르코늄(ZrO2)은 0.1 내지 3 wt%의 양을 가진다.
  37. 제 36항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 지르코늄(ZrO2)은 0.1 내지 2 wt%의 양을 가진다.
  38. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 산화 나트륨(Na2O) + 산화 칼륨(K2O) + 산화 마그네슘(MgO) + 산화 아연(ZnO) + 산화 칼슘(CaO)은 17.9 내지 25 wt%의 양을 가진다.
  39. 유리 플레이트(palte)를 강화하는 방법에 있어서, 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트를 제공하고, 370℃ 내지 430℃의 예열 온도 범위이고, 처리를 위한 시간이 0.5 내지 16 시간 동안, 100% 질산칼륨 염욕(KNO3 salt bath)에서 이온 교환 강화를 조건으로 하는 것을 포함하는 유리 플레이트를 강화하는 방법.
  40. 제 39항에 따른 방법에 있어서, 상기 온도는 370℃ 내지 420℃ 범위이고, 처리 시간은 0.5 내지 8 시간 범위이다.
  41. 제 39항에 따른 방법에 있어서, 상기 온도는 380℃ 내지 420℃ 범위이고, 처리 시간은 0.5 내지 4 시간 범위이다.
  42. 제 39항에 따른 방법에 있어서, 상기 온도는 390℃ 내지 410℃ 범위이고, 처리 시간은 1 내지 3 시간 범위이다.
  43. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 상기 규산 알루미늄 유리는 600 내지 1,000 MPa의 압축 응력을 가진다.
  44. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 상기 규산 알루미늄 유리는 10 내지 80 ㎛의 이온 층(DoL)의 깊이를 가진다.
  45. 제 44항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 상기 규산 알루미늄 유리는 10 내지 40 ㎛의 DoL을 가진다.
  46. 제 45항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 상기 규산 알루미늄 유리는 10 내지 30 ㎛의 DoL을 가진다.
  47. 제 46항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 상기 규산 알루미늄 유리는 10 내지 20 ㎛의 DoL을 가진다.
  48. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 0.3 mm의 두께를 가진 상기 규산 알루미늄 유리는 400 내지 1,000 N의 링-온-링(ring-on-ring) 파손력 및 200 내지 400 mm의 볼 낙하 강도 테스트의 파손 높이를 가진다.
  49. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 0.5 mm의 두께를 가진 상기 규산 알루미늄 유리는 500 내지 1,200 N의 링-온-링 파손력 및 300 내지 500 mm의 볼 낙하 강도 테스트의 파손 높이를 가진다.
  50. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 0.7 mm의 두께를 가진 상기 규산 알루미늄 유리는 1,000 내지 4,000 N의 링-온-링 파손력 및 400 내지 1,000 N의 볼 낙하 강도 테스트의 파손 높이를 가진다.
  51. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 중앙 장력(central tension)은 60 MPa 보다 낮다.
  52. 제 51항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 후, 중앙 장력(central tension)은 30 MPa 보다 낮다.
  53. 제 27항의 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 플로팅(floating)에 의해 만들어진다.
  54. 제 27항의 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 규산 알루미늄 유리 플레이트는 0.5 mm 내지 20 mm의 두께를 가진다.
  55. 제 27항의 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 규산 알루미늄 유리 플레이트는 다운-드로우 프로세스(down-draw process)로 만들어진다.
  56. 제 55항에 따른 다운-드로우 프로세스(down-draw process)에 의해 만들어 지는 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 비소의 삼산화물, 안티몬 삼산화물, 황산, 질산, 불화물 또는 염화물로 구성된 그룹으로부터 선택된 청징제(refining agent)가 사용된다.
  57. 제 27항의 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 규산 알루미늄 유리 플레이트는 0.1 내지 1.5 mm 두께를 자진다.
  58. 제 27항의 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 규산 알루미늄 유리 플레이트는 터치 스크린에 사용된다.
  59. 삭제
  60. 모바일 전자 장치에 있어서, 상기 모바일 전자 장치는 중량 백분율(wt%)을 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 구성하여 규산 알루미늄 유리 플레이트를 포함한다.
    이산화규소(SiO2) 55 내지 65
    산화 나트륨(Na2O) 12 초과 17 이하
    산화 알루미늄(Al2O3) 15 초과 20 이하
    산화 칼륨(K2O) 2 내지 6
    산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 10
    산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
    산화 아연(ZnO) 0 내지 4
    산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
    Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 17.9 내지 28
    이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
    이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
  61. 제 27항에 따른 규산 알루미늄 유리 플레이트를 제공하고 유리를 화학 강화하는 동안 질산 용융염에 은 질산염을 첨가하는 것을 포함하는 항균 및 강화된 규산 알루미늄 유리 플레이트를 만드는 제조방법.
  62. 제 61항에 따른 방법에 있어서, 상기 은 질산염은 용융 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 15%의 중량 퍼센트에서 질산칼륨(KNO3)을 첨가한다.
  63. 제 62항에 따른 방법에 있어서, 상기 은 질산염은 용융 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10%의 중량 퍼센트에서 질산칼륨(KNO3)을 첨가한다.
  64. 제 63항에 따른 방법에 있어서, 상기 은 질산염은 용융 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5%의 중량 퍼센트에서 질산칼륨(KNO3)을 첨가한다.
  65. 터치 스크린을 위한 항균 및 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 유리 플레이트는 중량 백분율(wt%)을 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 구성된다.
    이산화규소(SiO2) 55 내지 65
    산화 나트륨(Na2O) 12 초과 17 이하
    산화 알루미늄(Al2O3) 15 초과 20 이하
    산화 칼륨(K2O) 2 내지 6
    산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 10
    산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
    산화 아연(ZnO) 0 내지 4
    산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
    Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 17.9 내지 28
    이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
    이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
    상기 유리의 화학 강화하는 동안, 은 질산염이 용해된 질산염에 첨가되고 이온 교환 후 유리 플레이트는 다음과 같은 속성 중 적어도 하나 이상을 갖는다:
    - 10 내지 80 mm 의 DoL;
    - 60 MPa 보다 낮은 중앙 장력;
    - 600 내지 1,000 MPa에서 압축 응력;
    - 0.3 mm의 두께를 갖는 유리 플레이트는 200 내지 400 mm의 볼 낙하 간도 테스트의 파손 높이 및 400 내지 1,000 N의 링-온-링 파손력을 가진다;
    - 0.5 mm의 두께를 갖는 유리 플레이트는 300 내지 500 mm의 볼 낙하 간도 테스트의 파손 높이 및 500 내지 1,200 N의 링-온-링 파손력을 가진다;
    - 0.7 mm의 두께를 갖는 유리 플레이트는 400 내지 1,000 mm의 볼 낙하 간도 테스트의 파손 높이 및 1,000 내지 4,000 N의 링-온-링 파손력을 가진다;
    - 항균 기능.
  66. 제 65항에 따른 터치 스크린과 같은 항균 및 안정된 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕(salt bath)에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 370℃ 내지 430℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 16시간이다.
  67. 제 66항에 따른 터치 스크린과 같은 항균 및 안정된 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 370℃ 내지 420℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 8시간이다.
  68. 제 67항에 따른 터치 스크린과 같은 항균 및 안정된 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 380℃ 내지 420℃이며, 처리시간 기준은 0.5 내지 4시간이다.
  69. 제 68항에 따른 터치 스크린과 같은 항균 및 안정된 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 이온 교환 강화는 100% 질산 칼륨(KNO3) 염욕에서 수행되고, 이때 예열 온도 범위는 390℃ 내지 410℃이며, 처리시간 기준은 1 내지 3시간이다.
  70. 제 65항에 따른 터치 스크린과 같은 항균 및 안정된 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 15%의 중량 백분율에 질산 칼륨(KNO3) 염욕에 추가된다.
  71. 제 70항에 따른 터치 스크린과 같은 항균 및 안정된 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10%의 중량 백분율에 질산 칼륨(KNO3) 염욕에 추가된다.
  72. 제 71항에 따른 터치 스크린과 같은 항균 및 안정된 강화 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 은 질산염은 용해된 소금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5%의 중량 백분율에 질산 칼륨(KNO3) 염욕에 추가된다.
  73. 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 유리 플레이트는 중량 백분율(wt%)을 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 구성된다:
    이산화규소(SiO2) 56 내지 64
    산화 나트륨(Na2O) 12.1 초과 16.5 이하
    산화 알루미늄(Al2O3) 15.1 초과 19.0 이하
    산화 칼륨(K2O) 2.5 내지 5.5
    산화 마그네슘(MgO) 3.9 내지 9.0
    산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
    산화 아연(ZnO) 0 내지 4
    산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
    Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 18.5 내지 28
    이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
    이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
  74. 규산 알루미늄 유리 플레이트에 있어서, 상기 유리 플레이트는 중량 백분율(wt%)을 근거로 계산되는 다음과 같은 구성 요소로 구성된다:
    이산화규소(SiO2) 57 내지 63
    산화 나트륨(Na2O) 12.1 초과 16.0 이하
    산화 알루미늄(Al2O3) 15.1 초과 18.5 이하
    산화 칼륨(K2O) 2.8 내지 5.0
    산화 마그네슘(MgO) 4.0 내지 9.0
    산화 지르코늄(ZrO2) 0 내지 5
    산화 아연(ZnO) 0 내지 4
    산화 칼슘(CaO) 0 내지 4
    Na2O + K2O + MgO + ZnO + CaO 18.9 내지 28
    이산화 주석(SnO2) 0 내지 1
    이산화 타이타늄 + 산화 세륨(TiO2 + CeO2) ≤ 1
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