KR101934154B1 - 높은 스트레인점 유리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SiO2 57 내지 75 중량%; Al203 3 내지 11 중량%; Na2O 6 내지 11 중량%; CaO 16 내지 21 중량%; Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및 K2O 0.05 중량% 미만을 포함하는 유리 조성물에 관한 것이다. 각각의 중량%는 유리 조성물의 총 중량에 기초한다. 상기 기술된 벌크 유리 조성물을 가지는 유리 제품이 또한 제공된다. 유리 제품, 예를 들어 판유리 제품 및 유리 기판은 590 ℃ 이상의 스트레인점 및 7.4 ppm/℃ 이상의 열팽창 계수를 가진다. 본 발명은 또한 상기 기술된 벌크 유리 조성물을 가지는 유리 기판을 포함하는 자기 기록 물품 및 광기전 전지에 관한 것이다.

Description

높은 스트레인점 유리{HIGH STRAIN POINT GLASS}
본 발명은 유리 조성물 및 이로부터 제조되고 높은, 예컨대 590 ℃ 이상의 스트레인점(strain point), 및 일부 실시태양에서, 7.4 ppm/℃ 이상의 열팽창 계수의 조합을 가질 수 있는 유리 제품에 관한 것이다.
유리 기판은 다양한 적용, 예컨대 자기 기록(magnetic recording) 물품 및 광기전 전지용 기판에 사용된다. 유리 기판을 포함하는 자기 기록 물품의 예는 컴퓨터 관련 적용에서 사용되는 하드 디스크 드라이브이다. 하드 디스크 드라이브의 유리 기판은 전형적으로, 이에 및/또는 이 위에 적용되는 하나 이상의 자기 물질을 가진다. 상기 자기 물질은 전형적으로, 고온에서 유리 기판에 적용된다. 특정 하드 디스크 드라이브 기술을 이용하여, 자기 물질은 자기 물질이 유리 기판 상에 똑바로 세워져 있는 수직의 기록 매체를 형성하도록 적용된다. 수직의 기록 매체의 형성은 전형적으로, 종방향 기록 매체의 형성에 전형적으로 요구되는 온도에 비해 더 높은 적용 온도를 요구한다. 수직의 기록 매체의 형성과 관련된 더 높은 온도는 전형적으로, 590 ℃ 이상의 스트레인점을 가지는 유리 기판을 요구한다.
광기전 전지 및 모듈에서, 반도체 물질의 하나 이상의 층이 기판, 예컨대 유리 기판 상에 및/또는 위에 적용된다. 각각의 반도체 층의 적용은 전형적으로 고온에서 수행된다. 박막 광기전 전지 및 모듈의 경우, 전형적으로, 카드뮴(Cd) 및/또는 텔루라이드(Te) 반도체 물질 및 이들의 합금을 포함할 수 있는 각각의 반도체 층의 형성시 훨씬 더 높은 온도가 요구된다. 예를 들어, 하나 이상의 CdTe 층을 포함하는 박막 광기전 전지 또는 모듈의 형성과 관련된 더 높은 온도는 전형적으로, 590 ℃ 이상의 스트레인점을 가지는 유리 기판을 요구한다.
일부 적용에서, 높은 스트레인점을 가지는 유리 기판은, 예를 들어, 조립용 실장착 표면을 제공하는 더 낮은 스트레인점을 가지는 하나 이상의 다른 유리 구성요소를 포함하는 조립체의 부분이다. 예를 들어, 광기전 모듈은 유리 지지체(backing) 판을 포함할 수 있다. 비용의 절감과 같은 경제적인 이유 때문에, 유리 지지체 판은 더 낮은 비용의 물질, 예컨대 더 낮은 스트레인점을 가지는 소다 석회 유리로부터 형성된다. 이러한 조립체에서, 이의 낮은 스트레인점 및 높은 스트레인점 유리 구성요소의 열팽창 계수 값은 이들 사이에 최소의 변화(또는 차이)를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 열팽창 계수 값의 최소의 변화(또는 차이)는 이들 사이의 엽렬(delamination)의 가능성 및/또는 반복된 온도 변동에의 노출 후의 조립체의 감소된 구조적 완전성을 줄이거나 최소화할 수 있다.
희토 산화물, 예컨대 란타나이드 산화물 및/또는 이트륨 산화물을 포함하는 유리 조성물은 증가된 스트레인점을 가지는 유리 제품을 제공할 수 있다. 붕소, 예컨대 삼산화 붕소를 포함하는 유리 조성물은 또한 증가된 스트레인점을 가지는 유리 제품을 제공할 수 있다. 그러나, 이러한 유리 조성물은 이와 관련된 증가된 비용을 가지는 유리 제품을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 유리 조성물은 더 낮은 비용 및 낮은 스트레인점 유리 구성요소의 열팽창 계수 값에 충분히 근사(또는 부합)하지 않은 열팽창 계수 값을 가지고, 따라서 이러한 더 낮은 비용 및 낮은 스트레인점 유리 구성요소를 가진 조립체를 바람직하지 않게 배제하는 유리 제품을 제공할 수 있다.
증가된 스트레인점을 가지는 유리 제품을 제공하는 대안적인 유리 구성요소를 개발하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 적어도 일부 적용에서, 이러한 새롭게 개발된 대안적 유리 조성물이 또한 낮은 스트레인점의 유리 제품, 예컨대 소다 석회 유리에 충분히 근사(또는 부합)한 열팽창 계수 값을 가지는 유리 제품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따라, SiO2 57 내지 75 중량%; Al203 3 내지 11 중량%; Na2O 6 내지 11 중량%; CaO 16 내지 21 중량%; Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및 K2O 0.05 중량% 미만을 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나, 또는 구성되는 유리 조성물을 제공하되, 각각의 중량%는 상기 유리 조성물의 총 중량에 기초한다.
본 발명에 따라, 상기 유리 조성물로부터 제조된 유리 제품을 추가적으로 제공하며, 상기 유리 제품은 590 ℃ 이상의 스트레인점, 및 임의적으로 7.4 ppm/℃ 이상의 열팽창 계수를 가진다.
본 발명에 따라, SiO2 57 내지 75 중량%; Al203 3 내지 11 중량%; Na2O 6 내지 11 중량%; CaO 16 내지 21 중량%; Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및 K2O 0.05 중량% 미만을 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나, 또는 구성되는 벌크 유리 조성물을 가지는 유리 제품을 또한 제공하되, 각각의 중량%는 상기 벌크 유리 조성물의 총 중량에 기초한다.
본 발명에 따라, SiO2 57 내지 75 중량%; Al203 3 내지 11 중량%; Na2O 6 내지 11 중량%; CaO 16 내지 21 중량%; Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및 K2O 0.05 중량% 미만을 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나, 또는 구성되는 벌크 유리 조성물을 가지는 유리 기판을 포함하는, 자기 기록 물품을 추가적으로 제공하되, 각각의 중량%는 상기 벌크 유리 조성물의 총 중량에 기초한다.
본 발명에 따라, 유리 기판 및 이 유리 기판 위의 하나 이상의 반도체 층을 포함하는 광기전 전지를 추가적으로 제공하되, 상기 기판은 SiO2 57 내지 75 중량%; Al203 3 내지 11 중량%; Na2O 6 내지 11 중량%; CaO 16 내지 21 중량%; Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및 K2O 0.05 중량% 미만을 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나, 또는 구성되는 벌크 유리 조성물을 가지고, 각각의 중량%는 상기 벌크 유리 조성물의 총 중량에 기초한다.
도 1은 본 발명에 따른 광기전 전지의 대표적인 단면도이고;
도 2는 컴퓨터 디스크 드라이브 형태의 본 발명에 따른 자기 기록 물품의 대표적인 단면도이다.
크기를 조정하지 않은 도 1 및 2에서, 유사한 참조 부호는 동일한 구성요소 및 구조적 특징부를 나타낸다.
본원에 사용된 공간 또는 방향 용어, 예컨대 "왼쪽", "오른쪽", "안쪽", "바깥쪽", "위쪽", "아래쪽" 등은 도면에서 보여지는 바에 따른 발명에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 다양한 대안적인 배향을 추정할 수 있으므로, 이러한 용어는 비제한적인 것으로 간주되는 것으로 이해되어야 한다.
조작 실시예 이외의 곳에서 또는 달리 지시되지 않는다면, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분, 반응 조건, 가공 변수, 물리적 특성, 치수 등의 양을 표현하는 모든 수는, 모든 경우에 용어 "약(about)"에 의해 수식되는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 청구범위에 기술된 수치 값은 본 발명에 의해 수득하고자 하는 목적 특성에 따라 변할 수 있다.
추가적으로, 적어도, 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려 하지 않고, 각각의 수치 값은 적어도 보고된 유효 숫자의 자리수에 비추어 통상의 반올림 기법을 적용하여 이해되어야 한다. 게다가, 본원에 언급된 임의의 수치 범위는 이에 포함된 임의의 모든 하위-범위 및 시작값과 종료값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, “1 내지 10의 언급된 범위는, 최소값 1과 최대값 10을 포함하여 이들 사이의 임의의 모든 하위-범위, 즉 1 이상의 최소값으로 시작하고 10 이하의 최대값으로 종료하는 모든 하위-범위, 예컨대, 1 내지 3.3, 4.7 내지 7.5, 5.5 내지 10 등을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
본원에 사용된 용어 "위에 형성된", "위에 증착된", "위에 존재하는" 또는 "위에 제공된"은 그 표면에 반드시 직접적으로 (또는 인접하여) 접촉될 필요없이 형성되거나 증착되거나 제공됨을 의미한다. 예를 들어, 기판 "위에 형성된", 또는 기판 "위에 존재하는" 코팅 층은 형성된 (또는 확인된) 코팅 층과 기판 사이에 위치하는 동일하거나 상이한 조성의 하나 이상의 다른 코팅 층 또는 필름의 존재를 배재하지 않는다.
본원에 사용된 용어 "가시 영역" 및 관련 용어, 예를 들어 "가시광"은 380 nm 내지 780 nm의 파장을 가지는 전자기 방사선을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "적외선 영역" 및 관련 용어, 예를 들어 "적외선"은 780 초과 nm 내지 100,000 nm의 파장을 가지는 전자기 방사선을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "자외선 영역" 및 관련 용어, 예를 들어 "자외선"은 100 nm 내지 380 미만 nm의 파장을 가지는 전자기 방사선을 의미한다.
본원에서 지칭된 모든 문서, 예를 들어, 비제한적으로, 발행된 특허 및 특허 출원은 본원에 전체로 "참조로 혼입"되는 것으로 간주되어야 한다.
달리 특별히 명확히 하나의 지시대상으로 제한하지 않는 한, 본원에 사용된 단수형은 복수형을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "투명한"은 원하는 파장 범위, 예컨대 가시광에서 0 % 초과 내지 100 % 이하의 투과율을 가진다는 것을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "반투명한"은 전자기 방사선, 예를 들어 가시광의 투과를 허용하지만 이러한 전자기 방사선을 분산 또는 산란시킴을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "불투명한"은 원하는 파장 범위, 예컨대 가시광에서 실질적으로 0 %, 예컨대 0 %의 투과율을 가진다는 것을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "벌크 유리 조성물"은 유리 제품의 표면 내에 (또는 사이에) 존재하는 유리 제품의 부분을 의미하며 하나 이상의 처리 조성물 및/또는 상기 유리 제품의 하나 이상의 표면 상에 존재할 수 있는 층을 포함하지 않는다.
유리 제품의 "벌크 유리 조성물"은 유리 제품을 제조하는 유리 조성물의 구성성분에 기초하는 일부 실시태양에서 측정될 수 있다.
유리 제품의 "벌크 유리 조성물"은 분석 방법, 예컨대 당업계에서 인식된 x-선 형광 방법에 의해 일부 추가적인 실시태양에서 측정될 수 있다.
본원에 사용된 "스트레인점" 온도 값은 유리 제품이 LOG 14.5의 점도(단위: 포와즈(poise))를 가지는 온도를 의미하고 ASTM(American Society for Testing and Materials) C336-71에 기초한 섬유 연장 방법에 따라 측정된다.
본원에 사용된 "열팽창 계수" 값(또는 CTE 값)은 25 ℃ 내지 300 ℃의 온도 범위에서 ASTM E228-06에 따라 오톤(Orton) 팽창계를 사용하여 측정된다.
달리 지시가 없다면, 본 발명의 유리 조성물의 다양한 구성성분의 중량%는 각 경우에, 유리 조성물의 총 중량에 기초한다.
달리 지시가 없다면, 본 발명의 유리 물품 및 제품의 벌크 유리 조성물의 다양한 구성성분의 중량%는 각 경우에, 벌크 유리 조성물의 총 중량에 기초한다.
일부 실시태양에 따르면, Al203는 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에 4 내지 10 중량%(언급된 값을 포함함)로 존재한다. 일부 실시태양에서, 원하는 스트레인점, 예컨대 590 ℃ 이상의 스트레인점을 가지는 유리 제품(또는 유리 물품)을 제공하도록 산화 알루미늄(Al203)의 양을 선택한다.
일부 실시태양에서, Al203는, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 4.5 내지 9.5 중량%(언급된 값을 포함함)로 존재한다.
일부 실시태양에서, Na2O는, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 7 내지 10 중량%(언급된 값을 포함함)로 존재한다. 일부 실시태양에서, 원하는 열팽창 계수, 예컨대 7.4 ppm/℃ 이상을 가지는 유리 제품(또는 유리 물품)을 제공하도록 산화 나트륨(Na2O)의 양을 선택한다.
일부 추가적인 실시태양에 따르면, Na2O는, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에 7.5 내지 9.5 중량%(언급된 값을 포함함)로 존재한다.
일부 추가적인 실시태양에서, CaO는, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 17 내지 20 중량%(언급된 값을 포함함)로 존재한다. 일부 실시태양에서, 실리카(SiO2)의 용해를 돕도록 산화칼슘(CaO)의 양이 선택되고, 일부 실시태양에서 그대로 플럭스(flux) 또는 플럭스제로서 기술될 수 있다. 일부 추가적인 실시태양에서, 감소된 융점을 가진 유리 조성물 및 이에 따라 높은 스트레인점을 가진 유리 제품 및 물품을 제공하도록 CaO의 양을 선택한다.
일부 실시태양에서, 산화칼슘(CaO)은, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 17 내지 19 중량%(언급된 값을 포함함)로 존재한다.
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, Al203 4 내지 10 중량%; Na2O 7 내지 10 중량%; 및 CaO 17 내지 20 중량%(각 경우, 언급된 값을 포함함)를 포함한다.
일부 추가적인 실시태양에 따르면, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, Al203 4.5 내지 9.5 중량%; Na2O 7.5 내지 9.5 중량%; 및 CaO 17 내지 19 중량%(각 경우, 언급된 값을 포함함)를 포함한다.
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물의 Na2O에 대한 Al203의 중량 비는, 0.5 내지 1, 0.5 내지 1.0, 0.57 내지 1.0, 0.6 내지 1, 또는 0.6 내지 1.0의 범위(각 경우, 언급된 값을 포함함)일 수 있다.
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물의 CaO에 대한 Al203의 중량 비는, 0.2 내지 0.5, 0.23 내지 0.5, 0.25 내지 0.5, 또는 0.26 내지 0.5의 범위(각 경우, 언급된 값을 포함함)일 수 있다.
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물의 CaO에 대한 Na2O의 중량 비는, 0.4 내지 0.6, 0.4 내지 0.5, 0.41 내지 0.5, 0.44 내지 0.5, 또는 0.45 내지 0.5의 범위(각 경우, 언급된 값을 포함함)일 수 있다.
일부 실시태양에 따르면, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 하기와 같이 이의 다양한 구성성분의 중량 비의 조합을 포함한다: Na2O에 대한 Al203의 중량 비 0.5 내지 1.0; CaO에 대한 Al203의 중량 비 0.2 내지 0.5; 및 CaO에 대한 Na2O의 중량 비 0.4 내지 0.5(각 경우, 언급된 값을 포함함).
일부 실시태양에 따르면, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 하기와 같이 이의 다양한 구성성분의 중량 비의 조합을 포함한다: Na2O에 대한 Al203의 중량 비 0.6 내지 1.0; CaO에 대한 Al203의 중량 비 0.26 내지 0.5; 및 CaO에 대한 Na2O의 중량 비 0.44 내지 0.5(각 경우, 언급된 값을 포함함).
상기 논의된 바와 같이, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.01 내지 0.1 중량%(각 경우, 언급된 값을 포함함)의 Li2O를 포함한다. 일부 실시태양에서, Li2O는 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.02 내지 0.08 중량%(언급된 값을 포함함)로 존재한다. 일부 실시태양에서, Li2O는 유리 조성물의 융점을 낮출 목적으로 플럭스 또는 플럭스제로서 첨가된다.
상기 논의된 바와 같이, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 0.05 중량% 미만의 K2O를 포함한다. 일부 실시태양에서, K2O의 양은 0 중량%일 수 있지만, 일부 K2O는 전형적으로, 예컨대 0.0005 중량% 이상, 또는 0.001 중량% 이상으로 존재한다. 일부 실시태양에서, K2O의 양은 0.0005 내지 0.05 미만 중량%, 또는 0.001 내지 0.05 미만 중량%, 예컨대 0.0005 내지 0.04 중량%, 또는 0.001 내지 0.04 중량%이다. 일부 실시태양에서, K2O는 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물의 SiO2 구성성분에 존재한다. 일부 추가적인 실시태양에 따르면, K2O가 존재하는 경우, K2O는 유리 조성물의 SiO2 구성성분에 존재하고, K2O는 본 발명의 유리 조성물에 별도로 첨가되지 않는다.
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물은 청정제(refining agent), 예컨대 알칼리 금속 황산염, 예를 들어 황산 나트륨을 포함한다. 일부 실시태양에서, 유리 조성물에 청정제가 존재하는 경우, 이는 유리 용융물로부터 빠져나가는 기체, 예컨대 SO3를 종종 형성하기 때문에, 생성된 유리 제품 또는 물품에 존재하지 않는다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물은, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.2 내지 0.4 중량%(언급된 값을 포함함)로 황산 나트륨을 포함한다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물의 물리적 특성에 영향이 없거나 이를 변화시키지 않거나, 또는 이에 기여하지 않는 양으로, 예컨대, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.02 중량% 이하, 0.01 중량% 이하, 또는 0.005 중량% 이하의 양으로 잔여 청정제를 포함한다.
일부 실시태양에 따르면, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.02 중량% 이하, 0.01 중량% 이하 또는 0.005 중량% 이하의 불순물(때때로, 트램프(tramp) 물질로 지칭됨)을 포함한다. 존재하는 경우, 상기 불순물은 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물의 물리적 특성에 영향이 없거나 이를 변화시키지 않거나, 또는 이에 기여하지 않는다. 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에 존재할 수 있는 불순물의 예는, 비제한적으로, 상기 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.02 중량% 이하, 0.01 중량% 이하, 또는 0.005 중량% 이하의 MgO 및 철 산화물(예컨대 FeO)을 포함한다.
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은 특정 물질을 미함유한다. 일부 실시태양에서, 용어 "미함유"는 0.02 중량% 미만, 0.01 중량% 미만, 또는 0.005 중량% 미만을 의미한다. 일부 추가적인 실시태양에서, 용어 "미함유"는 0 중량% 또는 측정가능한 양이 전혀 존재하지 않는 것을 의미한다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물은, 비제한적으로, 예를 들어, 산화 주석, 산화 바륨, 산화 지르코늄, 산화 스트론튬, 산화 마그네슘, 산화 철 및 희토 산화물(또한 희토 금속 산화물로 지칭됨)을 미함유한다. 본 발명의 유리 조성물, 및 유리 제품 및 물품의 벌크 유리 조성물에 미함유된 희토 산화물은, 화학식 RE2O3로 나타낼 수 있고, 상기 식에서 RE는 희토(또는 희토 금속), 예를 들어, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ln, 및 이들의 조합을 의미한다.
본 발명의 일부 실시태양에 따르면, 유리 제품 및 물품, 예를 들어, 비제한적으로, 판유리 제품 및 유리 기판은, 590 ℃ 이상, 600 ℃ 이상, 625 ℃ 이상, 또는 650 ℃ 이상의 스트레인점을 가진다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 제품 및 물품, 예를 들어, 비제한적으로, 판유리 제품 및 유리 기판은 800 ℃ 이하, 750 ℃ 이하, 725 ℃ 이하, 또는 700 ℃ 이하의 스트레인점을 가진다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 제품 및 물품의 스트레인점은, 이러한 하한 및 상한 값의 임의의 조합 사이의 범위, 예를 들어 590 ℃ 내지 800 ℃, 590 ℃ 내지 750 ℃, 600 ℃ 내지 725 ℃, 625 ℃ 내지 700 ℃ 또는 650 ℃ 내지 680 ℃일 수 있다(각 경우, 언급된 값을 포함함).
본 발명의 일부 실시태양에 따르면, 유리 제품 및 물품, 예를 들어, 비제한적으로, 판유리 제품 및 유리 기판은 7.4 ppm/℃ 이상, 7.5 ppm/℃ 이상, 7.8 ppm/℃ 이상, 8.0 ppm/℃ 이상, 또는 8.25 ppm/℃ 이상의 열팽창 계수를 가진다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 제품 및 물품, 예를 들어, 비제한적으로, 판유리 제품 및 유리 기판은 9.0 ppm/℃ 이하, 8.8 ppm/℃ 이하, 8.6 ppm/℃ 이하, 또는 8.5 ppm/℃ 이하의 열팽창 계수를 가진다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 제품 및 물품의 열팽창 계수는 이러한 하한 및 상한 값의 임의의 조합 사이의 범위, 예를 들어 7.4 내지 9.0 ppm/℃, 7.5 내지 8.8 ppm/℃, 7.8 내지 8.6 ppm/℃ 또는 8.25 내지 8.5 ppm/℃일 수 있다(각 경우, 언급된 값을 포함함).
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 조성물로부터 형성된 유리 제품은 판유리 제품의 형태이다.
일부 실시태양에 따르면, 본 발명의 유리 조성물로부터 형성된 유리 제품은 기판(또는 유리 기판)의 형태이다. 본 발명의 일부 실시태양에서, 유리 기판은 임의의 적절한 두께, 예를 들어 24 mm 이하, 2 mm 내지 24 mm, 4 mm 내지 24 mm 또는 5 mm 내지 24 mm를 가질 수 있다.
일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 제품 또는 물품, 예컨대 유리 기판 및 판유리 제품은 투명, 반투명 또는 불투명이다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 유리 제품 또는 물품, 예컨대 유리 기판 및 판유리 제품은 투명하고 70 % 이상, 예컨대 75 % 이상, 또는 80 % 이상의 가시광 투과성(Lta)을 가지되, 각 경우 Lta 값은 5.664 mm(0.223 인치)의 두께를 가지는 유리 샘플을 사용하여 측정된다.
본 발명의 유리 조성물은 당업계에서 인식된 방법에 따라 가공되어 본 발명의 유리 제품 및 물품을 형성할 수 있다. 비제한적인 예시를 위해, 본 발명의 유리 조성물은 당업계에서 인식된 방법, 예컨대, 비제한적으로, 도가니 용융 공정, 시트 드로잉(sheet drawing) 공정 및 플로트(float) 유리 공정을 거칠 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 본 발명은 유리 기판 및 유리 기판 위에 하나 이상의 반도체 층을 포함하는 광기전 전지를 제공한다. 본 발명의 일부 실시태양에서, 광기전 전지의 하나 이상의 반도체 층은 카드뮴 및 텔루라이드 중 하나 이상, 예를 들어 카드뮴-텔루라이드(CdTe)를 포함한다.
광기전 전지는 전형적으로, 유리 기판, 및 상기 유리 기판의 하나 이상의 측면 위에 형성된 다수의 층을 포함한다. 상기 층은 전형적으로 하나 이상의 투명한 전도성 산화물 층, 하나 이상의 반도체 층(예를 들어, 각각 화학 방사선, 예컨대 태양광을 흡수하여 전기로 전환하는 p-유형 층), 창문 층(예를 들어, n-유형 층), 및 금속성 전기 접촉 층을 포함한다. 일부 실시태양에서, 광기전 전지는 지지체 층 또는 판, 예를 들어 유리 지지체 판을 추가로 포함한다.
비제한적인 예시를 위해 도 1을 참조하면, 광기전 전지(1)는 제 1 표면 (14)(광원(20)을 향해 있음) 및 제 2 표면(17)을 가지는 본 발명에 따른 유리 기판(11)을 포함한다. 유리 기판(11)은 투명하고, 일부 실시태양에서, 70 % 이상, 예컨대 80 % 이상의 Lta를 가진다. 코팅 또는 층 스택(stack)(23)은 유리 기판(11)의 제 2 표면(17) 위에 제공된다. 일부 실시태양에서, 코팅/층 스택(23)은, 제 2 표면(17) 위에, 일부 실시태양에서 인듐-주석 산화물(ITO)을 함유하는 낮은 저항률의 투명한 전도성 산화물(TCO) 층(26)을 포함한다. 일부 실시태양에서, 코팅 스택(23)은 추가적으로, 산화 주석(SnO2)을 포함할 수 있는, 낮은 저항률의 ITO 층 (26) 위에 높은 저항률의 TCO 층(29)을 포함한다. 일부 추가적인 실시태양에서, 코팅 스택(23)은 추가적으로, 일부 실시태양에서, n-도핑된 CdS를 포함하는, 당업계에서 창문 층(32)으로 지칭되는 것을 포함한다. 창문 층(32)은 높은 저항률의 TCO 층(29) 위에 존재한다. 코팅 스택(23)은 추가적으로, p-도핑된 반도체 층일 수 있는 반도체 층(35)을 포함한다. 반도체 층(35)은 창문 층(32) 위에 존재한다. 일부 실시태양에서, 반도체 층(35)은 CdTe를 포함한다. 일부 추가적인 실시태양에 따르면, 코팅 스택(23)은 추가적으로, Au 또는 Ni-Al을 포함할 수 있는 금속 접촉 층(38)을 포함한다. 코팅 스택(23)은, 도시되지 않은 하나 이상의 추가적인 층을 포함할 수 있다.
일부 실시태양에서, 광기전 전지(1)는 추가적으로 지지체 층 또는 판(41)을 포함한다. 일부 실시태양에서, 지지체 판(41)은 금속 접촉 층(38) 위에 형성된다. 일부 추가적인 실시태양에서, 지지체 판(41)은 소다 석회 유리 지지체 판(41)일 수 있는 유리 지지체 판(41)이다.
도 1의 광기전 전지를 추가적으로 참조하여, 상기 논의된 바와 같이, 추가적인 비제한적인 예시를 위해, 일부 실시태양에서, 유리 기판(11) 및 유리 지지체 판(41) 각각은 열팽창 계수 값을 가지고, 그 열팽창 계수 값 사이의 차이의 절대값은 최소이며, 이는 반복된 온도 변동에의 노출 후에 광기전 전지(1)로부터 유리 기판(11) 및/또는 유리 지지체 판(41)의 엽렬의 가능성을 줄이거나 최소화한다. 대안적이거나 추가적으로, 최소화된 열팽창 계수 값의 차이의 절대값은 또한, 예를 들어 반복된 온도 변동에의 노출 후 코팅 스택(23)의 하나 이상의 층을 통해 전파하는 하나 이상의 균열의 가능성을 감소시키는, 광기전 전지(1)의 구조적인 완전성을 개선시킨다.
일부 실시태양에서, 본 발명에 따른 광기전 전지의 유리 기판 및 유리 지지체 판의 열팽창 계수 값의 차이의 절대값은 10 ppm/℃ 이하, 5 ppm/℃ 이하, 1 ppm/℃ 이하 또는 0.5 ppm/℃ 이하이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 유리 기판을 포함하는 자기 기록 물품을 제공한다. 자기 기록 물품은 추가적으로, 유리 기판의 하나 이상의 표면 위에 형성된 하나 이상의 자기 물질 층을 포함한다. 일부 실시태양에서, 자기 기록 물품은 하드 디스크 드라이브, 예를 들어 컴퓨터와 함께 사용되는 것이다. 비제한적인 예시를 위해 도 2를 참조하면, 하드 디스크 드라이브(3)는, 제 1 표면(53) 및 제 2 표면(56)을 가지는 유리 기판(50)을 포함한다. 코팅 또는 층 스택(59)은 유리 기판(50)의 제 1 표면(53) 위에 형성된다. 일부 실시태양에서, 코팅 스택(59)은 유리 기판(50)의 제 1 표면(53) 위에 존재하는 자기 물질 층(62)을 포함한다. 일부 실시태양에서, 자기 물질 층(62)은 다수의 자기 물질 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 추가적인 실시태양에서, 자기 물질 층(62)은 수직의 기록 층 또는 매체이거나 이를 한정한다.
일부 추가적인 실시태양에서, 자기 기록 매체(3)의 코팅 스택(59)은, 자기 물질 층(62) 위에 형성된 하나 이상의 추가적인 층(65)을 포함한다. 추가적인 층(65)은 하나 이상의 무기 층 및/또는 하나 이상의 유기 중합체 층으로 이루어진 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 일부 실시태양에서, 추가적인 층(65)은 보호 층이다.
본 발명은 단지 예시적인 의도로 하기 실시예에서 더욱 구체적으로 기술되고 이의 수치 변형 및 변경은 당업자에게 명백하다. 그러나, 본 발명을 하기 실시예로 제한하려는 의도가 아님을 이해하여야 한다. 달리 특정되지 않는 한, 모든 부 및 모든 %는 중량 기준이다.
실시예
실시예 A 및 B
하기 표 1에 제공된 실시예 A 및 B는, 컴퓨터 모델로부터 측정된 본 발명에 따른 벌크 유리 조성물이다. 표 1에 언급된 스트레인점 및 열팽창 계수(CTE) 값 또한 컴퓨터 모델로부터 측정하였다. 실시예 A 및 B는 유리 용융물로부터 제조되지 않았다.
Figure 112015061163603-pct00001
실시예 1
하기 표 2에 제공된 실시예 1은, 표 3의 유리 조성물로부터 제조된 유리 용융물로부터 제조된 본 발명에 따른 벌크 유리 조성물이다. 본원에 추가적으로 기술된 바와 같이, 표 2에 언급된 스트레인점 및 CTE 값은 표 3의 유리 조성물의 유리 용융물로부터 수득된 유리 시험 샘플에서 수행된 측정으로부터 얻었다.
Figure 112015061163603-pct00002
중량(g)
샌드(sand)1 348.00
소다 애쉬(Ash)2 70.00
라임스톤3 155.00
염 케이크(Cake)4 2.81
알루미나 수화물5 40.30
Li2CO3 6 0.38
총량 616.49
1샌드는, 주요 구성성분으로서 SiO2를 가지는 저급 철 샌드로 기술되어 유에스 실리카 컴퍼니(U.S. Silica Co.)로부터 상업적으로 구입하였다.
2소다 애쉬는, 주요 구성성분으로서 Na2CO3를 가지는 덴스 그레이드(Dense Grade) 260의 명칭으로 에프엠씨 코포레이션(FMC Corp.)으로부터 상업적으로 구입하였다.
3라임스톤은, 주요 구성성분으로서 CaCO3를 가지는 MS 0-2의 명칭으로 카메우스 그룹(Carmeuse Group)으로부터 상업적으로 구입하였다.
4염 케이크는, 주요 구성성분으로서 Na2SO4를 가지는 무수 유리 등급으로 기술되어 살텍스 엘엘씨(Saltex LLC)로부터 상업적으로 구입하였다.
5알루미나 수화물은, 주요 구성성분으로서 Al(OH)3를 가지는 C-30의 명칭으로 알코아(Alcoa)로부터 상업적으로 구입하였다.
6Li2CO3는, 공업용 등급으로 기술되어 케메탈 푸테 코포레이션(Chemetall Foote Corp.) 으로부터 상업적으로 구입하였다.
표 3의 유리 조성물을 하기 기술에 따라 가공하였다.
표 3의 물질 약 50 중량%를 4 인치의 백금 도가니에 두고 2500 ℉(1371 ℃)로 가열하였다. 이어서, 도가니의 온도를 30 분 동안 2500 ℉(1371 ℃)로 유지하였다. 이어서, 초기 용융된 물질을 2550 ℉(1399 ℃)의 온도까지 가열하고 이 온도에서 30 분 동안 유지하였다. 이어서, 초기 용융된 물질을 2650 ℉(1454 ℃)의 온도까지 가열한 후, 남은 표 3의 물질 50 중량%를 도가니에 첨가하였다. 도가니의 합한 내용물을 30 분 동안 2650 ℉(1454 ℃)의 온도에서 유지하였다. 이어서, 이 합한 용융된 물질을 2700 ℉(1482 ℃)의 온도까지 가열하고, 1 시간 동안 그 온도에서 유지하였다. 이어서, 합한 용융된 물질을 수 중에 융해하였다. 융해한 유리를 물로부터 분리하고, 건조하고, 백금 도가니에서 2 시간 동안 2750 ℉(1510 ℃)까지 재가열하여 제 2의 용융된 물질을 생성하였다. 이어서, 상기 제 2의 용융된 물질을 도가니에서 꺼내 부어 슬랩(slab)을 형성하고 어닐링(annealing)하였다. 어닐링된 슬랩으로부터 유리 시험 샘플을 절단하였다. 상기 유리 시험 샘플을 갈고 화학적 분석을 위해 연마하였다. 상기 표 2에 언급된 실시예 3의 벌크 유리 조성물을 갈리고 연마된 유리 시험 샘플의 x-선 형광 분광 분석으로 측정하였다. 어닐링된 슬랩으로부터 다른 유리 시험 샘플을 절단하여 표 2에 언급된 스트레인점 및 열팽창 계수 값의 측정에 사용하였다.
당업자에 의해 상기 기술에서 개시된 개념으로부터 벗어남 없이 본 발명을 변형할 수 있음이 용이하게 인식될 것이다. 따라서, 본원에 자세하게 기술된 특정 실시태양은 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 범위를 제한하지 않고 청구범위 및 이의 임의의 모든 등가물의 최대 범위를 제공한다.

Claims (20)

  1. SiO2 57 내지 71.65 중량%;
    Al203 3 내지 11 중량%;
    Na2O 8.24 내지 9.29 중량%;
    CaO 17.10 내지 18.03 중량%;
    Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및
    K2O 0.05 중량% 미만
    을 포함하는 유리 조성물로서, 각각의 중량%는 상기 유리 조성물의 총 중량에 기초하고, 상기 유리 조성물로부터 제조된 유리 제품은 (i) 590℃ 이상의 스트레인점을 갖고, (ii) 7.4 ppm/℃ 이상 8.5 ppm/℃ 이하의 열팽창 계수를 갖는, 유리 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    Al203가 4 내지 10 중량%로 존재하고, SiO2가 57 내지 70.65 중량%로 존재하는, 유리 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    Al203가 4.5 내지 9.5 중량%로 존재하고, SiO2가 57 내지 70.15 중량%로 존재하는, 유리 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    Na2O에 대한 Al203의 중량 비가 0.5 내지 1.0인, 유리 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    CaO에 대한 Al203의 중량 비가 0.2 내지 0.5인, 유리 조성물.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. SiO2 57 내지 71.65 중량%;
    Al203 3 내지 11 중량%;
    Na2O 8.24 내지 9.29 중량%;
    CaO 17.10 내지 18.03 중량%;
    Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및
    K2O 0.05 중량% 미만
    을 포함하는 벌크 유리 조성물을 갖는 유리 제품으로서, 각각의 중량%가 상기 벌크 유리 조성물의 총 중량에 기초하고, 또한, (i) 스트레인점이 590℃ 이상이고, (ii) 열팽창 계수가 7.4 ppm/℃ 이상 8.5 ppm/℃ 이하인, 유리 제품.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유리 제품이 판유리 제품인, 유리 제품.
  18. SiO2 57 내지 71.65 중량%;
    Al203 3 내지 11 중량%;
    Na2O 8.24 내지 9.29 중량%;
    CaO 17.10 내지 18.03 중량%;
    Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및
    K2O 0.05 중량% 미만
    을 포함하는 벌크 유리 조성물을 가지는 유리 기판을 포함하는 자기 기록 물품으로서, 상기 각각의 중량%는 상기 벌크 유리 조성물의 총 중량에 기초하고, 상기 유리 기판은 (i) 590℃ 이상의 스트레인점을 갖고, (ii) 7.4 ppm/℃ 이상 8.5 ppm/℃ 이하의 열팽창 계수를 갖는, 자기 기록 물품.
  19. SiO2 57 내지 71.65 중량%;
    Al203 3 내지 11 중량%;
    Na2O 8.24 내지 9.29 중량%;
    CaO 17.10 내지 18.03 중량%;
    Li2O 0.01 내지 0.1 중량%; 및
    K2O 0.05 중량% 미만
    을 포함하는 벌크 유리 조성물을 가지는 유리 기판, 및 이 유리 기판 위의 하나 이상의 반도체 층을 포함하는 광기전 전지로서, 각각의 중량%는 상기 벌크 유리 조성물의 총 중량에 기초하고, 상기 유리 기판은 (i) 590℃ 이상의 스트레인점을 갖고, (ii) 7.4 ppm/℃ 이상 8.5 ppm/℃ 이하의 열팽창 계수를 갖는, 광기전 전지.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반도체 층이 카드뮴 및 텔루라이드 중 하나 이상을 포함하는, 광기전 전지.
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