KR102233103B1 - 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리용 유리 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리용 유리 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 유리 조성물 및 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법. 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리는 터치 디스플레이용 고강도 커버 유리, 태양 전지용 커버 유리 및 라미네이트 안전 유리로의 사용에 적합하다.

Description

화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리용 유리 조성물 및 이의 제조 방법{GLASS COMPOSITION FOR CHEMICALLY STRENGTHENED ALKALI-ALUMINOSILICATE GLASS AND METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF}
본 발명은 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리용 유리 조성물, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법 및 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리에 대한 응용 및 용도에 관한 것이다. 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 이러한 용도는 고강도 커버 유리를 사용하는 터치 디스플레이, 태양 전지 커버 유리 및 라미네이트 안전 유리; 및 보다 상세하게는 곡면 커버 유리, 3D 커버 유리를 사용하는 터치 디스플레이뿐만 아니라 차량 유리를 포함한다.
화학 강화 유리(chemically strengthened glass)는 상기 유리를 제조하는데 사용되는 유리 조성물 및 화학 강화 공정으로 인해 통상적으로 어닐링된 유리(annealed glass)보다 상당히 단단하다. 상기의 화학 강화 공정은 광학 왜곡(optical distortion)을 발생시키지 않으면서 모든 크기 및 형태의 유리를 강화하는데 사용될 수 있으며, 이는 열적으로 강화할(tempered) 수 없는 얇고, 작으며, 복잡한 모양의 유리 샘플의 제조를 가능케 한다. 이러한 특성들에 의해 화학 강화 유리, 보다 구체적으로 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리는 스마트폰, 태블릿 및 노트패드와 같은 소비자 모바일 전자 기기에 대한 대중적이고 널리 사용되도록 선택되어 왔다.
터치 유리(touch glass) 및 이의 응용은 광범위한 시장 적용 범위를 획득하였으며, 커브드 성형 유리(curved formed glass)에 대한 요구 또한 증가하고 있다. 커브드 성형 유리의 형성은 대상체인 유리의 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg) 및 연화 온도(softening temperature, Ts)에 의해 크게 제어되고, 일반적으로 Tg가 545℃보다 낮아지고 Ts가 765℃보다 낮아지면, 커브드 성형 유리의 형성 온도는 상대적으로 감소되어 비용 및 생산 속도를 저하시킨다.
주형(molding)은 가장 흔하게 사용되는 곡면 유리 형성 기술이다. 이러한 주형 기술에 따르면, 유리 블랭크(glass blank)가 먼저 주형 공구에 적재된다. 유리 전이 온도(Tg)에 이르면, 유리는 주형 캐비티(molding cavity)의 외형에 맞게 형성 및 성형된다. 주형이 완료된 후, 유리는 냉각 및 탈형되고(demolded), 이후 상기 주형 공구로부터 제거된다. 유리 전이 온도(Tg) 및 유리 연화 온도(Ts)가 상기 명시된 범위에 있을 때 이용 가능한 주형 재료는 더욱 다양하다. 유리 전이 온도(Tg)가 상대적으로 낮으면, 열 순환 온도 범위 및 주형 태크 시간(molding tack time)이 비교적 낮기 때문에 생산 속도 및 유지 효율은 증가된다. 또한, 유리 전이 온도(Tg)가 상대적으로 낮으면, 장치 및 주형 캐비티 사이의 열 차등 효과(thermal differential effect)는 적다. 성형 온도가 탈형 온도에 가까우면 가공은 더 쉬워질 것이고, 짧은 시간에 탈형을 완료하기 위한 캐비티의 냉각이 추가적인 냉각 장치의 도움으로 달성될 수 있다. 하기 표 1은 몇몇 상업적으로 이용 가능한 강화 커버 유리의 예들에 대한 Ts 및 Tg의 비교를 보여준다. 이러한 상업적으로 이용 가능한 강화 커버 유리의 예들에 대한 유리 전이 온도(Tg) 및 유리 연화 온도(Ts)는 상기 명시한 범위 내에 있지 않다.
샘플 AGC
Dragontrail™ 		NEG
T2X-1		 Schott
Xensation® 		Corning Gorilla® Glass 1 Corning Gorilla® Glass 2 Corning Gorilla® Glass 3
Ts 831°C 868°C 881°C 847°C 891°C 900°C
Tg 604°C 605°C 615°C 606°C 642°C 없음
화학 강화 공정은 통상적으로 이온 교환 공정을 포함한다. 이러한 이온 교환 공정에서, 유리는 유리 내에 존재하는 이온들보다 큰 이온 반경을 가지는 이온들을 함유하는 용융염(molten salt) 내에 배치되어, 유리 내에 존재하는 더 작은 이온이 가열된 용액으로부터의 더 큰 이온으로 대체된다. 통상적으로, 용융염 내의 포타슘 이온은 유리 내에 존재하는 더 작은 소듐 이온을 대체한다. 가열된 용액으로부터의 더 큰 포타슘 이온에 의한 유리 내의 존재하는 더 작은 소듐 이온의 대체는 유리의 양쪽 표면 상의 압축 응력층(compressive stress layer) 및 상기 압축 응력층들 사이에 샌드위치된 중앙 인장 영역(central tension zone)의 형성을 야기한다. 상기 중앙 인장 영역의 인장 응력(tensile stress, "CT")(통상적으로 메가파스칼(MPa)로 표현)은 하기의 식에 따라 상기 압축 응력층의 압축 응력(compressive stress, "CS")(통상적으로 메가파스칼로 표현) 및 상기 압축 응력층의 깊이(depth of compressive stress layer, "DOL")에 관련된다.
CT = CS ⅩDOL/(t-2DOL)
t는 유리의 두께이다.
0.7 mm의 두께를 갖는 유리의 현재 사양은 약 40㎛의 층 깊이, 650MPa 이상의 압축 응력, 60MPa 미만의 중앙 인장 영역의 인장 응력이다. 실제로, 상기 중앙 인장 영역의 인장 응력은 양호한 절삭량을 보장하기 위해 약 60 내지 70MPa 이내로 유지되어야 한다.
터치 디스플레이용 커버 유리로서 사용하기 위해, 스크래치 및 충돌 손상에 대한 유리의 내성을 증가시키는 것이 바람직하다. 이것은 압축 응력 및 압축 응력층의 깊이를 증가시킴에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 중앙 인장 영역의 인장 응력을 허용 가능한 범위 내로 유지하기 위해, 압축 응력 및 압축 응력층의 깊이 모두의 증가는 유리의 두께의 증가를 야기한다.
또한, 커버 유리는 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 그러나, 유리의 두께가 감소함에 따라 중앙 인장 영역의 인장 응력이 증가하기 때문에, 수용 가능한 중앙 인장 영역의 인장 응력을 유지하면서도 높은 압축 응력 및 높은 압축 응력층의 깊이를 유지하는 것은 어렵다.
화학 강화 공정의 지속 기간은 화학 강화 유리의 제조 비용의 핵심 요소이다. 일반적으로 이온 교환 공정의 지속 시간은 압축 응력층의 깊이를 증가시키기 위해 연장되어야 한다. 그러나, 짧은 이온 교환 시간이 일반적으로 요구된다. 이온 교환 시간이 짧을수록, 생산 라인 및 공정이 더욱 경쟁적이다. 이온 교환 시간은 반응 온도 및 이온 확산 속도에 의해 조절된다. 온도를 낮추면 뒤틀림(warping)을 방지할 수 있지만 이온 교환 시간은 증가한다. 높은 온도에서 유리 시트를 유지함은 이온 교환 속도를 증가시킬 수 있지만, 차례로 압축 응력의 감소를 초래할 수 있는 뒤틀림 및 구조적 이완을 야기한다. 따라서, 높은 온도에서 이온 교환 공정을 수행함은 이온 교환을 단축할 수 있지만 다른 바람직하지 못한 결과들을 가진다.
화학 강화 공정은 (1)조각 공정(piece process) 및 (2)단일 유리 용액(one glass solution, OGS) 공정의 두 가지 방법으로 수행될 수 있다. 상기 조각 공정은 유리의 조각들을 사용될 최종 크기로 절삭하고, 이후 각 유리 조각을 드릴링(drilling), 분쇄(grinding), 개선(beveling) 및 연마(polishing)하는 단계를 포함한다. 처리된 조각들은 이후 화학 강화를 위해 용융 포타슘염 내에 놓인다. 작은 크기의 조각들은 온도 및 용융염 농도를 더 잘 조절할 수 있다. 또한, 상기 조각들의 양 측 가장자리는 화학적으로 강화될 수 있다. 따라서, 높은 강도 및 낮은 뒤틀림 확률이 달성될 수 있고, 높은 수율을 유도한다.
대조적으로, 상기 OGS 공정은 먼저 유리의 전체 시트를 강화하고, 유리 표면 상에 터치 센서 및 회로 기판을 추가하며, 이후 유리를 스크라이빙(scribing)하고, 최종적으로 유리를 절삭하는 단계를 포함한다. 상기 조각 공정과 비교하면, 더 큰 용광로가 일반적으로 OGS 공정에서 요구된다. 유리를 다루고 놓는 방법은 유리의 뒤틀림 또는 파손을 초래할 수 있다. OGS 공정에서, 화학 강화 유리 표면의 CS는 외부 손상에 대한 내성을 촉진하지만, 절삭의 어려움을 유발할 수 있다. 또한, 만일 CT가 너무 높으면, 절삭 동안 CT 영역에 진입할 때 스크라이빙 휠은 유리의 균열, 칩(chip) 또는 파손을 유발할 수 있다. 스크라이빙 가장자리 및 측면은 OGS 공정에서 완전히 화학 강화될 수 없어, OGS 공정에 의해 제조된 유리의 강도는 조각 공정에 의해 제조된 유리보다 일반적으로 낮다. OGS 공정의 어려움에도 불구하고, OGS 공정의 비용 절감 및 생산 효율은 조각 공정보다 우수하다.
화학 강화 유리가 더 얇고 더 단단해짐에 따라, CT를 증가시킴 없이 높은 DOL 및 높은 CS를 유지하는 것이 도전 과제가 된다. 얇고, 높은 CS 및 제어된 CT를 가지며, 단축된 이온 교환시간으로 생산되는 화학 강화 유리가 요구된다.
일부의 예시적인 실시예들에 있어서, 본 발명은 높은 압축 응력(CS) 및 낮은 층 깊이(DOL)를 갖는 표면 압축 응력층을 갖는 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물을 제공한다.
1. SiO2 59.0 내지 65.0 중량%, Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%, Na2O 16.0 내지 18.5 중량%, B2O3 0 내지 1.0 중량%, K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및 MgO 2.0 내지 6.0 중량%를 포함하고, Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.5를 초과하며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0을 초과하는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물.
2. SiO2 59.0 내지 65.0 중량%, Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%, Na2O 16.0 내지 18.5 중량%, B2O3 0 내지 1.0 중량%, K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및 MgO 2.0 내지 6.0 중량%를 포함하고, Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.5를 초과하며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0을 초과하는 유리 조성물로부터 형성되며, 상기 유리 조성물은 이온 교환되며, 표면 압축 응력층 및 중앙 인장 영역을 포함하는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
3. 위 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층은 적어도 650MPa의 압축 응력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
4. 위 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층은 적어도 700MPa의 압축 응력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
5. 위 4에 있어서, 상기 표면 압축 응력층은 720MPa 내지 755MPa의 압축 응력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
6. 위 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 적어도 30.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
7. 위 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 적어도 35.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
8. 위 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 30.0㎛ 내지 45.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
9. 위 8에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 35.0㎛ 내지 45.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
10. 위 2에 있어서, 상기 중앙 인장 영역은 70MPa까지의 중앙 장력(tension)을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
11. 위 2에 있어서, 상기 중앙 인장 영역은 55MPa까지의 중앙 장력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
12. 위 2에 있어서, 상기 중앙 인장 영역은 40MPa 내지 55MPa의 중앙 장력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
13. 위 2에 있어서, 상기 유리는 2.6g/cm3까지의 밀도를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
14. 위 2에 있어서, 상기 유리는 97.0 내지 105.0의 선팽창계수(α25-300 10-7/℃)를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
15. 위 2에 있어서, 상기 유리는 545℃ 미만의 전이 온도를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
16. 위 2에 있어서, 상기 유리는 765℃ 미만의 연화 온도를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
17. SiO2 59.0 내지 65.0 중량%, Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%, Na2O 16.0 내지 18.5 중량%, B2O3 0 내지 1.0 중량%, K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및 MgO 2.0 내지 6.0 중량%로 실질적으로 구성되며, Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.5를 초과하며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0을 초과하는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물.
18. 유리 원재료 성분을 혼합하고 용융시켜 SiO2 59.0 내지 65.0 중량%, Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%, Na2O 16.0 내지 18.5 중량%, B2O3 0 내지 1.0 중량%, K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및 MgO 2.0 내지 6.0 중량%를 포함하고, Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.5를 초과하며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0을 초과하는, 균질 유리 용융물을 형성하는 단계; 다운-드로우 방법, 플로팅 방법 및 이들의 조합에서 선택된 방법을 사용하여 유리를 성형하는 단계; 유리를 어닐링시키는 단계; 및 이온 교환에 의해 상기 유리를 화학 강화시키는 단계를 포함하는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
19. 위 18에 있어서, 상기 유리 원재료 성분은 1650℃의 온도에서 12시간까지 동안 용융되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
20. 위 19에 있어서, 상기 유리 원재료 성분은 1650℃의 온도에서 4시간까지 동안 용융되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
21. 위 18에 있어서, 상기 유리는 1.0℃/h(hour)의 속도로 어닐링되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
22. 위 18에 있어서, 상기 유리는 용융염 조에서 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
23. 위 22에 있어서, 상기 용융염은 KNO3인, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
24. 위 18에 있어서, 상기 유리는 380℃ 내지 450℃의 온도에서 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
25. 위 24에 있어서, 상기 유리는 420℃의 온도에서 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
26. 위 18에 있어서, 상기 유리는 8시간까지 동안 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
27. 위 26에 있어서, 상기 유리는 4시간까지 동안 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
28. 위 27에 있어서, 상기 유리는 2시간까지 동안 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법.
일부 예시적인 실시예들에 있어서, 본 발명은 높은 압축 응력(CS) 및 낮은 층 깊이(DOL)를 갖는 표면 압축 응력층을 포함하는 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물을 제공한다. 높은 압축 응력(CS) 및 낮은 층 깊이(DOL)는 유리 표면의 소듐 이온이 더 큰 포타슘 이온으로 대체되는 화학 강화 공정을 통해 얻어진다. 낮은 DOL은 스크라이빙 공정의 수율을 증가시키기 때문에 유리 가공에 유리하다. 또한, 높은 압축 응력을 갖는 유리 표면에 의해 증가된 외부 충격력을 견디고 긁힘에 저항할 수 있는 단단한 유리가 생산된다.
일부 예시적인 실시예들에 있어서, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 실리콘 디옥사이드(silicon dioxide, SiO2) 약 59.0 내지 약 65.0 중량%, 알루미늄 옥사이드(aluminium oxide, Al2O3) 약 11.9 내지 약 13.0 중량%, 소듐 옥사이드(sodium oxide, Na2O) 약 16.0 내지 약 18.5 중량%, 보론 트리옥사이드(boron trioxide, B2O3) 약 0 내지 약 1.0 중량%, 포타슘 옥사이드(potassium oxide, K2O) 약 2.8 내지 약 3.3 중량%, 및 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO) 약 2.0 내지 약 6.0 중량%를 포함하고, Al2O3의 중량에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.5를 초과하며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0을 초과한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 실리콘 디옥사이드(SiO2) 약 59.0 내지 약 65.0 중량%, 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 약 11.9 내지 약 13.0 중량%, 소듐 옥사이드(Na2O) 약 16.0 내지 약 18.5 중량%, 보론 트리옥사이드(B2O3) 약 0 내지 약 1.0 중량%, 포타슘 옥사이드(K2O) 약 2.8 내지 약 3.3 중량%, 및 마그네슘 옥사이드(MgO) 약 2.0 내지 약 6.0 중량%로 실질적으로 구성되며, Al2O3의 중량에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.5를 초과하며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0을 초과한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 약 59.0 내지 약 65.0 중량%의 실리콘 디옥사이드(SiO2)를 포함한다. 실리콘 디옥사이드는 상기 알칼리-알루미노실리케이트 유리 조성물의 가장 큰 단일 성분이며, 보론 트리옥사이드(B2O3)와 함께 상기 유리의 기질(matrix)을 형성한다. 또한, 실리콘 디옥사이드는 상기 유리의 구조 조정자(structural coordinator)로서의 역할을 하고 유리의 성형성, 강도 및 화학적 내구성에 기여한다. 일부 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유리의 점성은 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물 내에 SiO2가 약 59.0 내지 약 65.0 중량%의 범위로 존재할 때 향상된다. 약 65.0중량% 초과의 농도에서, 실리콘 디옥사이드는 상기 유리 조성물의 용융점(melting temperature)을 높이고, 유리의 안정성 때문에 비교적 높은 농도의 K2O 및 MgO를 포함하는 유리 조성물 내에서 액체화 온도(liquidus temperature)의 상당한 증가를 야기한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 약 11.9 내지 약 13.0 중량%의 알루미늄 옥사이드(Al2O3)를 포함한다. 약 11.9 내지 약 13.0중량%의 농도에서, 상기 알루미늄 옥사이드는 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 강도를 향상시키며, 상기 유리의 표면 내의 소듐 이온들 및 이온 교환 용액 내의 포타슘 이온들 사이의 이온 교환을 촉진시킨다. 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리의 점성은 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물 내에 Al2O3가 약 11.9 내지 약 13.0 중량%의 범위로 존재할 때 향상된다. 약 13.0 중량% 초과의 알루미늄 옥사이드 농도에서, 상기 유리의 점성이 너무 높아지므로 유리가 불투명해지기 쉽고 액체화 온도가 지나치게 높아져서 연속적인 시트 형성 공정을 수행할 수 없다. 따라서, Al2O3의 총 함량에 대한 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물 내의 옥사이드 플럭스(flux)(B2O3, Na2O 및 K2O)의 합계 함량의 비율은 1.5를 초과한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 약 16.0 내지 약 18.5 중량%의 소듐 옥사이드(Na2O)를 포함한다. 알칼리 금속 옥사이드는 낮은 액체화 온도 및 낮은 용융점을 달성을 위한 도움 역할을 한다. 또한 소듐의 경우, Na2O는 성공적인 이온 교환을 가능하게 하는데 사용된다. 실질적으로 향상된 유리 강도를 제조하기 위한 충분한 이온 교환을 허용하기 위하여, 소듐 옥사이드는 전술한 농도로 상기 유리 조성물 내에 포함된다. 또한, 소듐 이온들 및 포타슘 이온들 간의 이온 교환 가능성을 증가시키기 위하여, 일부 예시적인 실시들에 따르면, 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 약 2.8 내지 약 3.3 중량%의 포타슘 옥사이드(K2O)를 포함한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 약 0 내지 약 1.0 중량%의 보론 트리옥사이드(B2O3)를 포함한다. 실리콘과 함께, 3가 보론은 네트워크-형성 요소이고, 또한 유리 성형성(glass formality)을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 전술한 바와 같이, 보론 트리옥사이드는 플럭스로서의 역할을 한다. B-O 결합은 일반적으로 3 및 4의 배위수를 갖는 산화물 유리에서 발생하며, 이는 높은 전계 강도(field strength)를 가지며 B-O 결합이 또한 매우 강하다는 것을 나타낸다. 그러나, [BOn] 구조 단위 그룹 사이의 결합은 [SiOn]의 유리질(vitreous) 그룹의 거동과 달리 고온에서 매우 약하다. 고온에서의 보론 옥사이드의 점성은 실리카(silica)의 경우보다 매우 낮으므로, 일부 예시적인 실시예들의 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물에 따르면 보론 옥사이드는 매우 효율적인 플럭스로서 활동한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 약 2.0 내지 약 8.0 중량%의 마그네슘 옥사이드(MgO)를 포함한다. 마그네슘 옥사이드는 또한 칼슘 옥사이드(calcium oxide, CaO), 스트론튬 옥사이드(strontium oxide, SrO), 바륨 옥사이드(barium oxide, BaO) 등의 다른 알칼리 옥사이드에 비교할 때 유리의 강도를 증가시키고 유리의 비중량(specific weight)를 감소시킨다고 믿어진다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 1.5를 초과하는 알루미늄 옥사이드(Al2O3)의 함량에 대한 보론 트리옥사이드(B2O3), 소듐 옥사이드(Na2O) 및 포타슘 옥사이드(K2O)의 합계 함량의 비율을 포함한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 본 발명은 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법을 제공한다. 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 방법은,
전술한 성분들을 혼합 및 용융하여 균질의 용융 유리를 형성하는 단계;
다운-드로우 방법(down-draw method), 플로팅 방법(floating method) 및 이들의 조합을 이용하여 유리를 성형하는 단계;
상기 유리를 어닐링(annealing)하는 단계; 및
이온 교환에 의해 상기 유리를 화학 강화시키는 단계를 포함한다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조는 당 분야의 통상의 기술자에게 널리 알려진 종래의 다운-드로우 방법을 사용하여 수행될 수 있으며, 이는 균질화 장치(homogenization device), 정제 수단(정제기)에 의해 기포 함량을 감소시키는 장치, 냉각 및 열 균질화를 위한 장치, 분배 장치 및 다른 장치들로 구성된 직접 또는 간접적으로 가열된 귀금속 시스템을 통상적으로 포함한다. 상기 플로팅 방법은 매우 평평하고, 균일한 두께를 갖는 유리를 생성하는, 통상적으로 주석의 용융 금속 베드 상에 용융 유리를 플로팅하는 것을 포함한다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환성 유리 조성물은 약 1650℃의 온도에서 약 12시간까지 용융된다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환성 유리 조성물은 약 1650℃의 온도에서 약 6시간까지 용융된다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환성 유리 조성물은 약 1650℃의 온도에서 약 4시간까지 용융된다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환성 유리 조성물은 상기 유리가 500℃에 이를 때까지 약 1.0℃/h(hour)의 속도로 어닐링되며, 이후, 상기 유리 조성물을 실온(또는 약 21℃)으로 냉각시킨다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물은 종래의 이온 교환 조건에 따라 화학 강화된다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환 공정은 용융염 조(molten salt bath)내에서 수행된다. 일부 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 용융염은 포타슘 나이트레이트(potassium nitrate, KNO3)이다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환 처리는 약 380℃ 내지 약 450℃의 온도 범위에서 수행된다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환 처리는 약 8시간까지 동안 수행된다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환 처리는 약 4시간까지 동안 수행된다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환 처리는 약 2시간까지 동안 수행된다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환 처리는 약 2시간 내지 약 8시간 동안 수행된다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 제조 방법의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이온 교환 처리는 약 420℃에서 약 4시간 동안 수행된다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 적어도 약 650 MPa의 압축 응력을 가지는 표면 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 몇몇의 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 적어도 약 700 MPa의 압축 응력을 가지는 표면 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 720 MPa 내지 약 755 MPa의 압축 응력을 가지는 표면 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 적어도 약 1100 MPa의 압축 응력을 가지는 표면 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 적어도 약 1350 MPa까지의 압축 응력을 가지는 표면 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 650 MPa 내지 약 1350MPa의 압축 응력을 가지는 표면 압축 응력층을 포함한다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 적어도 약 30.0㎛의 깊이를 가지는 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 적어도 약 35.0㎛의 깊이를 가지는 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 30.0㎛ 내지 약 45.0㎛의 깊이를 가지는 압축 응력층을 포함한다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 35.0㎛ 내지 약 45.0㎛의 깊이를 가지는 압축 응력층을 포함한다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 70MPa 미만의 인장 응력(CT)을 가진다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 55MPa 미만의 인장 응력(CT)을 가진다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 40Mpa 내지 약 55MPa의 인장 응력(CT)을 가진다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 0.4 내지 약 2.0mm의 두께를 가진다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 약 2.6g/cm3까지의 밀도 및 약 97.0 내지 약 105.0 범위의 선팽창계수 α25-300 10-7/℃ 를 가진다.
전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 태양 전지 패널(solar panel), 냉장고 문(refrigerator doors), 그리고 다른 가정용품과 같은 응용에 보호 유리로 사용될 수 있다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 텔레비전용 보호 유리, 자동창구기(automated teller machine) 및 추가적인 전자 제품용 안전 유리로 사용될 수 있다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 유리는 스마트폰, 태블릿 그리고 노트패드와 같은 소비자 모바일 전자 기기의 커버 유리로 사용될 수 있다. 전술한 화학 강화 알칼리-알루미노실리케이트 유리의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유리는 고강도 커버 유리, 태양 전지 커버 유리 및 라미네이트(laminated) 안전 유리를 이용하는 터치 디스플레이, 보다 상세하게는 곡면 커버 유리 및 3D 커버 유리를 사용하는 터치 디스플레이뿐만 아니라, 차량 유리 로서 사용될 수 있다.
하기의 실시예들은 상기 논의된 조성물 및 방법의 예시이다.
실시예:
하기 표 2에 나타난 성분들이 포함된 이온 교환성 유리 조성물은 다음과 같이 준비되었다.
옥사이드 중량%
SiO 2 63.35
Al 2 O 3 12.0
Na 2 O 16.5
B 2 O 3 0.3
K 2 O 3.0
MgO 4.85
표 3에 나타난 바와 같은 배치 물질(batch material)은 2 리터 플라스틱 용기에 첨가되기 전 계량되고 혼합되었다. 사용된 배치 물질은 화학 시약 등급(chemical reagent grade)의 품질이었다.
배치 물질(batch raw materials) 배치 무게(Batch weight)(gm)
모래(sand) 316.75
알루미나 하이드록사이드
(alumina hydroxide) 		91.8
소다 회(soda ash) 142.70
붕사(borax) 2.17
포타슘 카보네이트(Potassium carbonate) 22.01
마그네시아(magnesia) 22.25
상기 모래의 입자 크기는 0.045 및 0.25mm 사이였다. 텀블러가 연성 응집체(soft agglomerate)들을 분쇄시키기 위해서만이 아니라, 균질한 배치(batch)를 만들기 위한 원료 혼합용으로 사용되었다. 혼합된 배치는 유리 용융을 위해 플라스틱 용기에서 800 ml. 백금-로듐 합금 도가니로 옮겨졌다. 백금-로듐 도가니는 알루미나 백커(backer) 내에 놓이고, 900℃의 온도에서 동작하는 MoSi 발열체를 가지는 고온 용광로로 옮겨졌다. 상기 용광로의 온도는 1650℃까지 서서히 상승하였으며 백커와 함께 백금-로듐 도가니는 이 온도에서 4시간 동안 유지되었다. 이후, 유리 샘플이 백금-로듐 도가니에 있는 용융된 배치 물질을 유리 패티(glass patty)를 형성하기 위한 스테인리스 스틸 판에 부음으로써 형성되었다. 유리 패티가 여전히 뜨거운 동안, 그것은 어닐링기(annealer)로 옮겨졌으며 550℃에서 2시간 동안 유지되고, 이후 1.0℃/min의 속도로 500℃의 온도로 냉각되었다. 이후, 샘플은 실온(21℃)까지 자연스럽게 냉각되었다.
이후, 상기 유리 샘플은 유리의 구성 성분인 소듐 이온이 외부에서 공급된 포타슘 이온과 유리의 변형점(strain point)보다 낮은 420℃의 온도에서 4시간 동안 교환되는 용융염 조 탱크에 위치시킴에 따라 화학 강화되었다. 상기 방법에 의해, 상기 유리 샘플은 이온 교환에 의해 강화되어 처리된 표면에 압축 응력층을 형성하였다.
유리 표면의 압축 응력 및 압축 응력층의 깊이(복굴절에 기초)의 측정은 유리의 박편 상에 편광 현미경(베렉 보정기(Berek compensator))을 사용함으로써 결정되었다. 상기 유리 표면의 압축 응력은 응력-강화 계수(stress-optical constant)를 0.26(nm*cm/N)으로 가정하여 측정된 복굴절도(Scholze, H., Nature, Structure and Properties, Springer-Verlag, 1988, p.260)로부터 계산되었다.
상기 표 2에 나타난 조성에 대한 결과는 하기 표 4의 "실시예 1"로 지정된 열(column)에 보여진다. 표 4에 나타난 추가 조성 및 "실시예 2" 내지 "실시예 10"으로 지정된 조성은 전술한 실시예 1로 지정된 조성과 유사한 방식으로 준비되었다.
옥사이드
(몰%)		 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
SiO2 63.35 64.0 63.5 64.0 63.9 63.4 63.4 64.2 64.9 63.35
Al2O3 12.0 13.0 12.5 11.9 12.8 12.2 13.0 11.9 11.9 12.0
Na2O 16.5 16.4 17.0 16.0 16.4 18.0 16.5 16.0 16.0 18.0
B2O3 0.3 0.3 0.3 0.8 0.5 0.2 0.4 0.8 0.9 0.2
K2O 3.0 3.2 2.8 3.3 3.0 2.9 3.0 2.8 2.8 3.1
MgO 4.85 3.1 3.9 4.0 3.4 3.3 3.7 4.3 3.5 3.35
(B2O3+Na2O+K2O)/Al2O3 1.65 1.53 1.61 1.69 1.55 1.73 1.53 1.65 1.66 1.78
(Na2O+K2O)/(Al2O3+MgO) 1.16 1.22 1.21 1.21 1.20 1.35 1.17 1.16 1.22 1.37
d (g/cm3) 2.46 2.44 2.45 2.44 2.44 2.44 2.45 2.44 2.43 2.44
n D (20℃) 1.503 1.499 1.501 1.501 1.501 1.500 1.501 1.502 1.500 1.501
α (25-300℃, ×10-7/℃) 99.5 98.7 100.1 98.8 98.5 103.5 98.6 97.5 97.5 104.3
Tm(102.5P/℃) 1420 1458 1434 1438 1453 1419 1448 1439 1452 1414
Tw(104.0P/℃) 1108 1125 1097 1111 1116 1097 1121 1119 1124 1092
Tliquidus(℃) 900 860 880 900 880 860 890 910 890 880
Ts(107.6P/℃) 752 761 753 757 761 742 759 759 761 738
Ta(1013.0P/℃ 542 550 544 545 549 537 549 547 549 535
Tst(1014.5P/℃) 501 510 503 505 509 498 508 506 508 495
Tg(1013.4P/℃) 536 542 535 538 541 528 540 538 541 526
VH （kgf/mm2） 542 563 549 556 563 535 554 565 580 530
VH w/CS （kgf/mm2） 625 640 627 635 643 612 634 647 652 600
CS (MPa)(420℃, 4시간) 731 743 733 723 734 752 746 726 730 721
DOL (㎛)(420℃, 4시간) 42.0 43.0 40.0 40.0 43.0 41.0 44.0 38.0 37.0 41.0
CT (MPa)(420℃, 4시간) 50.0 52.0 47.0 47.0 51.0 50.0 54.0 44.0 43.0 48.0
상기 표 4의 기호의 정의들은 다음과 같다:
d: 아르키메데스 방법(Archimedes method)에 의해 측정된 밀도(g/cm3);
n D : 굴절계(refractometry)에 의해 측정된 굴절률;
α: 팽창계(dilatometry)에 의해 측정된, 25 내지 300℃에서의 선형 차원적인 변화량인 열팽창계수(CTE);
Tm(102.5P/℃): 고온의 원통형 점도측정계(viscometry)에 의해 측정된 102.5 poise의 점도에서의 온도;
Tw(104.0P/℃): 고온의 원통형 점도측정계에 의해 측정된 104.0 poise의 점도에서의 유리 작업 온도(working temperature);
Tliquidus(℃): 구배 온도 용광로(gradient temperature furnace) 내의 보트에서 관찰된 액체화 온도, 일반적으로 테스트는 결정화(crystallization)를 위해 72시간이다.;
Ts(107.6P/℃): 섬유 연신율 측정법(fiber elongation method)에 의해 측정된 107.6 poise의 점도에서의 유리 연화 온도(glass softening temperature);
Ta(1013.0P/℃): 섬유 연신율 측정법에 의해 측정된 1013.0 poise의 점도에서의 유리 어닐링 온도(glass annealing temperature);
Tst(1014.5P/℃): 섬유 연신율 측정법에 의해 측정된 1014.5 poise의 점도에서의 유리 변형 온도(glass strain temperature);
Tg(1013.4P/℃): 푸쉬-로드 팽창계(push-rod dilatometer)에 의해 측정된 1013.4 poise의 점도에서의 유리 전이 온도(glass transition temperature);
VH: 비커스 경도(Vicker's Hardess)
VH w/CS: 화학 강화 후의 비커스 경도;
CS (MPa)(420℃, 4시간): 압축 응력(표면의 원자를 압축하는 평면 내 응력)
DOL (㎛)(420℃, 4시간): 가장 0에 가까운 응력면(the nearest zero stress plane)까지의 표면 아래의 압축 응력층의 깊이를 나타내는 층 깊이(depth of layer);
CT (MPa)(420℃, 4시간): 하기 수학식에 의해 계산된 중앙 인장 응력(central tensile stress):
[수학식]
CT　= CS × DOL/(t - 2DOL)
(상기 식에서, t는 유리의 두께임).
본 발명은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 당 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위 내에서 변형하여 실시될 수 있음을 인식할 것이다.
어떤 공간적 표현들, 예를 들면, "위쪽의", "아래쪽의", "위의", "아래의", "사이에", "맨 아래", "수직의", "수평의", "각진", "위로", "아래로", "옆으로", "왼쪽에서 오른쪽으로", "왼쪽", "오른쪽", "오른쪽에서 왼쪽으로", "위에서 아래로", "아래에서 위로", "맨 위", "맨 아래", "상향식", "하향식" 등은 단지 설명의 목적을 위한 것이고, 전술한 구조의 특정한 방향이나 위치를 제한하지 않는다.
본 개시는 특정한 실시예들에 대하여 기재되어 있다. 본 개시를 읽은 후 당 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백하게 된 개선이나 변경은 본 발명의 응용의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 여러 수정, 변경 및 대체가 상기 개시에서 의도된 것이고, 또한 어떤 경우에는 본 발명의 일부 특징은 다른 특징에 대응되는 사용 없이 채용된 것으로 이해된다. 따라서 첨부된 청구범위는 넓게, 그리고 본 발명의 범위와 일치하는 방식으로 해석되는 것이 적절하다.

Claims (28)

  1. SiO2 59.0 내지 65.0 중량%,
    Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%,
    Na2O 16.0 내지 18.5 중량%,
    B2O3 0.3 내지 1.0 중량%,
    K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및
    MgO 2.0 내지 6.0 중량%를 포함하고,
    Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.61 초과 ~ 1.69 이하이며,
    Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0 초과 ~ 1.22 이하인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물.
  2. SiO2 59.0 내지 65.0 중량%, Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%, Na2O 16.0 내지 18.5 중량%, B2O3 0.3 내지 1.0 중량%, K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및 MgO 2.0 내지 6.0 중량%를 포함하고,
    Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.61 초과 ~ 1.69 이하이며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0 초과 ~ 1.22 이하인 유리 조성물로부터 형성되며,
    상기 유리 조성물은 이온 교환되며, 표면 압축 응력층 및 중앙 인장 영역을 포함하는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층은 적어도 650MPa의 압축 응력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층은 적어도 700MPa의 압축 응력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 표면 압축 응력층은 720MPa 내지 755MPa의 압축 응력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 적어도 30.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 적어도 35.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 30.0㎛ 내지 45.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 표면 압축 응력층의 깊이는 35.0㎛ 내지 45.0㎛인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  10. 청구항 2에 있어서, 상기 중앙 인장 영역은 70MPa까지의 중앙 장력(tension)을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  11. 청구항 2에 있어서, 상기 중앙 인장 영역은 55MPa까지의 중앙 장력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  12. 청구항 2에 있어서, 상기 중앙 인장 영역은 40MPa 내지 55MPa의 중앙 장력을 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  13. 청구항 2에 있어서, 상기 유리는 2.6g/cm3까지의 밀도를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  14. 청구항 2에 있어서, 상기 유리는 97.0 내지 99.5의 선팽창계수(α25-300 10-7/℃)를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  15. 청구항 2에 있어서, 상기 유리는 545℃ 미만의 전이 온도를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  16. 청구항 2에 있어서, 상기 유리는 765℃ 미만의 연화 온도를 가지는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리.
  17. SiO2 59.0 내지 65.0 중량%,
    Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%,
    Na2O 16.0 내지 18.5 중량%,
    B2O3 0.3 내지 1.0 중량%,
    K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및
    MgO 2.0 내지 6.0 중량%로 실질적으로 구성되며,
    Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.61 초과 ~ 1.69 이하이며,
    Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0 초과 ~ 1.22 이하인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리 제조용 이온 교환성 유리 조성물.
  18. 유리 원재료 성분을 혼합하고 용융시켜SiO2 59.0 내지 65.0 중량%, Al2O3 11.9 내지 13.0 중량%, Na2O 16.0 내지 18.5 중량%, B2O3 0.3 내지 1.0 중량%, K2O 2.8 내지 3.3 중량%, 및 MgO 2.0 내지 6.0 중량%를 포함하고, Al2O3에 대한 B2O3, Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.61 초과 ~ 1.69 이하이며, Al2O3 및 MgO의 합계 중량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계 중량의 비율은 1.0 초과 ~ 1.22 이하인, 균질 유리 용융물을 형성하는 단계;
    다운-드로우 방법, 플로팅 방법 및 이들의 조합에서 선택된 방법을 사용하여 유리를 성형하는 단계;
    유리를 어닐링시키는 단계; 및
    이온 교환에 의해 상기 유리를 화학 강화시키는 단계를 포함하는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 유리 원재료 성분은 1650℃의 온도에서 12시간까지 동안 용융되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 유리 원재료 성분은 1650℃의 온도에서 4시간까지 동안 용융되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 유리는 1.0℃/h(hour)의 속도로 어닐링되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 유리는 용융염 조에서 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 용융염은 KNO3인, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  24. 청구항 18에 있어서, 상기 유리는 380℃ 내지 450℃의 온도에서 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 유리는 420℃의 온도에서 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  26. 청구항 18에 있어서, 상기 유리는 8시간까지 동안 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  27. 청구항 26에 있어서, 상기 유리는 4시간까지 동안 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
  28. 청구항 27에 있어서, 상기 유리는 2시간까지 동안 이온 교환에 의해 화학 강화되는, 화학 강화 알칼리-알루미노-실리케이트 유리의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202311197A (zh) 2014-06-19 2023-03-16 美商康寧公司 無易碎應力分布曲線的玻璃
CN112340984A (zh) 2014-10-08 2021-02-09 康宁股份有限公司 包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷
US11613103B2 (en) 2015-07-21 2023-03-28 Corning Incorporated Glass articles exhibiting improved fracture performance
KR102029948B1 (ko) 2015-12-11 2019-10-08 코닝 인코포레이티드 금속 산화물 농도 구배를 포함하는 융합-형성가능한 유리계 제품
EP3904302A1 (en) * 2016-04-08 2021-11-03 Corning Incorporated Glass-based articles including a metal oxide concentration gradient
EP3397597B1 (en) 2016-04-08 2023-11-08 Corning Incorporated Glass-based articles including a stress profile comprising two regions, and methods of making
KR102424037B1 (ko) * 2018-03-22 2022-07-22 동우 화인켐 주식회사 굽힘 특성이 강화된 강화 글라스 제조방법
CN108715510A (zh) * 2018-06-06 2018-10-30 科立视材料科技有限公司 一种玻璃制品表面离子交换着色剂及其着色方法
US20200152494A1 (en) * 2018-11-14 2020-05-14 Cyberoptics Corporation Wafer-like sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012148955A (ja) * 2010-09-30 2012-08-09 Avanstrate Inc カバーガラスの製造方法及びカバーガラス
JP2012214356A (ja) 2010-12-29 2012-11-08 Avanstrate Inc カバーガラス及びその製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4119760A (en) * 1975-08-15 1978-10-10 Ppg Industries, Inc. Chemical strengthening of glass
GB2335423A (en) * 1998-03-20 1999-09-22 Pilkington Plc Chemically toughenable glass
CN101172771B (zh) * 2007-10-30 2011-04-27 成都光明光电股份有限公司 化学钢化用玻璃
US20120196110A1 (en) * 2011-01-19 2012-08-02 Takashi Murata Tempered glass and tempered glass sheet
DE102011009769A1 (de) * 2011-01-28 2012-08-02 Eglass Asia Ltd. Hochfestes Alkali-Alumo-Silikatglas
US9783452B2 (en) * 2011-07-01 2017-10-10 Corning Incorporated Ion-exchanged glass of high surface compression and shallow depth of layer with high resistance to radial crack formation from vickers indentation
JP5764084B2 (ja) * 2012-03-15 2015-08-12 日本板硝子株式会社 ガラス組成物、化学強化用ガラス組成物、強化ガラス物品、ディスプレイ用のカバーガラスおよび強化ガラス物品の製造方法
CN104125935A (zh) * 2012-06-08 2014-10-29 日本电气硝子株式会社 强化玻璃、强化玻璃板以及强化用玻璃
CN104995143B (zh) * 2013-02-07 2018-04-06 日本板硝子株式会社 玻璃组合物、化学强化用玻璃组合物、强化玻璃物品及显示器用保护玻璃
CN104418504A (zh) * 2013-08-27 2015-03-18 科立视材料科技有限公司 化学强化碱铝硅酸盐玻璃用玻璃组合物及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012148955A (ja) * 2010-09-30 2012-08-09 Avanstrate Inc カバーガラスの製造方法及びカバーガラス
JP2012214356A (ja) 2010-12-29 2012-11-08 Avanstrate Inc カバーガラス及びその製造方法

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