KR102421511B1 - 유리 제품 - Google Patents

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구앙리 후
존 크리스토퍼 마우로
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나테산 벤카타라만
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Abstract

유리 제품은 유리 코어층 및 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함한다. 상기 코어층의 열팽창계수 (CTE)는 상기 클래딩층의 CTE를 초과한다. 상기 코어층은 인장 응력을 가지며, 및 상기 클래딩층은 압축 응력을 갖는다. 상기 유리 제품의 보유 강도는 마모 압력에서 5초 동안 1mL의 90 그릿 SiC 입자로 상기 유리 제품의 외부 표면의 마모 후에 결정된 강도이고, 및 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 적어도 약 0.3이다.

Description

유리 제품 {Glass Article}
본 출원은 2014년 3월 27일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/970,972호의 우선권을 주장하고, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시는 유리 제품에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다수의 유리 층을 포함하는 적층 유리 제품 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다.
유리 제품은, 예를 들어, 자동차-글레이징, 건축용 패널, 가전제품, 및 (예를 들어, 스마트폰, 테블릿, 랩탑 컴퓨터, 및 모니터와 같은 터치-스크린 장치용) 커버 유리를 포함하는 광범위한 제품에 사용될 수 있다. 상대적으로 큰 흠은 사용 동안 유리 제품의 표면에 도입될 수 있다. 예를 들어, 200㎛ 이상의 깊이 정도의 흠이 자동차용 방풍유리의 표면에 도입된 것이 관찰되었다. 따라서, 유리 제품이 이의 표면에 상대적으로 큰 흠의 도입 후에도 높은 내스크레치성을 갖고, 이들의 강도를 보유하는 것은 바람직할 것이다.
유리 코어층 및 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함하는 유리 제품은 여기에 개시된다. 상기 코어층의 열팽창계수 (CTE)는 상기 클래딩층의 CTE를 초과한다. 상기 코어층은 인장 응력을 포함하고, 상기 클래딩 층은 압축 응력을 포함한다. 상기 유리 제품의 보유 강도는 마모 압력 (abrasion pressure)에서 5초 동안 1 mL의 90 그릿 SiC 입자로 상기 유리 제품의 외부 표면의 마모 후 결정된 강도를 포함하고, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 적어도 약 0.3이다.
또한, 코어층 및 상기 코어층에 인접한 클래딩층을 포함하는 유리 제품을 형성하는 단계를 포함하는 방법은 여기에 개시된다. 상기 코어층과 클래딩층 사이에 열팽창계수 (CTE) 불일치 및 상기 코어층의 두께 대 상기 유리 제품의 두께의 비는, 유리 제품의 누프 스크레치 임계값 (Knoop scratch threshold)이 적어도 약 5N이고, 상기 유리 제품의 압입 임계값이 적어도 약 20N이며, 및 상기 클래딩층의 압축 응력이 최대한 약 500 MPa이도록 선택된다.
유리 코어층 및 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함하는 유리 제품은 여기에 또한 개시된다. 상기 코어층은 약 50 mol% 내지 약 80 mol% SiO2, 약 5 mol% 내지 약 20 mol% Al2O3, 및 약 1 mol% 내지 약 8 mol% MgO를 포함한다. 상기 클래딩층은 약 60 mol% 내지 약 70 mol% SiO2, 약 6 mol% 내지 약 18 mol% Al2O3, 약 4 mol% 내지 약 21 mol% B2O3, 약 0.2 mol% 내지 약 5 mol% MgO, 및 약 3 mol% 내지 약 12 mol% CaO를 포함한다. 상기 유리 제품의 누프 스크레치 임계값은 적어도 약 5 N이고, 및 상기 유리 제품의 압입 임계값은 적어도 약 20 N이다.
부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백할 것이며, 하기 상세한 설명, 청구항뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구체 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 단순히 예시적인 것이고, 청구항의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성하고 혼입된다. 도면은 하나 이상의 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구체 예의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 유리 제품의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다.
도 2는 유리 제품을 형성하는데 사용될 수 있는 오버플로우 분배장치 (overflow distributor)의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다.
도 3은 실시 예 1에 따라 형성된 적층 유리 시트 및 비교 예 1에 따라 형성된 비-강화된 유리 시트에 대한 보유 강도 대 마모 압력의 그래프적인 예시이다.
도 4는 실시 예 2에 따라 형성된 적층 유리 시트 및 비교 예 2에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트에 대한 보유 강도 대 마모 압력의 그래프적인 예시이다.
도 5는 실시 예 2에 따라 형성된 적층 유리 시트 및 비교 예 3에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트에 대한 보유 강도 대 마모 압력의 그래프적인 예시이다.
도 6은 실시 예 3에 따라 형성된 적층 유리 시트, 비교 예 1에 따라 형성된 비-강화된 유리 시트, 및 비교 예 3에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트에 대한 보유 강도 대 마모 압력의 그래프적인 예시이다.
도 7은 실시 예 3에 따라 형성된 적층 유리 시트 및 비교 예 4에 따라 형성된 열-강화된 유리 시트에 대한 (파손에 대한 하중으로 제시된) 보유 강도 대 램프된 (ramped) 누프 스크레치 하중의 그래프적인 예시이다.
도 8은 실시 예 3에 따라 형성된 적층 유리 시트, 비교 예 4에 따라 형성된 열-강화된 유리 시트, 및 비교 예 5에 따라 형성된 완전히-템퍼링된 유리 시트에 대한 보유 강도 대 램프된 스크레치 하중의 그래프적인 예시이다.
도 9는 실시 예 2 및 3에 따라 형성된 적층 유리 시트, 비교 예 1에 따라 형성된 비-강화된 유리 시트, 및 비교 예 2, 3, 6 및 7에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트의 압입 임계값의 그래프적인 예시이다.
도 10은 실시 예 4 및 5에 따라 형성된 적층 유리 시트, 비교 예 1에 따라 형성된 비-강화된 유리 시트, 및 비교 예 2, 3, 6 및 7에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트에 대한 압입 임계값의 그래프적인 예시이다.
도 11은 실시 예 2 및 3에 따라 형성된 적층 유리 시트, 비교 예 1에 따라 형성된 비-강화된 유리 시트, 및 비교 예 2, 3, 6 및 7에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트의 누프 스크레치 임계값의 그래프적인 예시이다.
도 12는 실시 예 2 및 3에 따라 형성된 적층 유리 시트, 비교 예 1에 따라 형성된 비-강화 유리 시트, 및 비교 예 2, 3 및 7에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트의 비커스 (Vickers) 스크레치 임계값의 그래프적인 예시이다.
도 13은 실시 예 3에 따라 형성된 적층 유리 시트 및 비교 예 8 및 9에 따라 형성된 이온-교환된 유리 시트의 낙하 임계값의 그래프적인 예시이다.
이하 참조는 수반되는 도면에 예시된 대표적인 구체 예에 대해 매우 상세하게 만들어질 것이다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하게나 또는 유사한 부품에 대하여 도면들 도처에 사용될 것이다. 도면에서 구성품은 스케일이 필수적인 것이 아니며, 대신에 강조는 대표적인 구체 예의 원리를 예시하는데 부여된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "평균 열팽창계수"는 0℃ 내지 300℃에서 제공된 물질 또는 층의 평균 열팽창계수를 의미한다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "열팽창계수"는, 특별한 언급이 없는 한, 평균 열팽창계수를 의미한다.
여기에 기재된 유리 제품의 강도는 ASTM C1499-08, Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature에 기재된 시험 방법에 따른 링-온-링 로딩을 사용하여 결정된다. 일반적으로, 링-온-링 로딩 시험 방법은 단조 단축 로딩 (monotonic uniaxial loading)하에서 동심 링 구조 (concentric ring configuration)를 통해 주변 온도에서 고급 취성 재료의 이축 강도를 결정하는데 사용되고, 유리 제품의 표면 강도를 평가하기 위한 방법으로 널리 허용되어 왔다. 여기에 기재된 링-온-링 로딩 결과는 2인 정사각형의 유리 시트 상에 직경이 1인 지지 링 및 직경이 0.5인 로딩 링을 사용하여 결정된다. 상기 링의 접촉 반경은 1.6 ㎜이고, 헤드 스피드는 1.2 ㎜/min이다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "보유 강도"는 유리 제품의 외부 표면에 흠의 조절된 도입 후에 결정된 유리 제품의 강도를 의미한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 흠은 마모 압력에 5초 동안 1 mL의 90 그릿 SiC 입자로 유리 제품의 외부 표면을 마모시켜 도입된다. 이러한 보유 강도 값은 일반적으로 5 psi, 15 psi, 및 25 psi의 마모 압력에서 여기에 보고된다. 다른 구체 예에서, 상기 흠은 증가하는 램프된 스크레치 하중에서 누프 다이아몬드로 유리 제품의 외부 표면을 스크레치하여 도입된다. 이러한 보유 강도 값은 일반적으로 0 내지 3 N, 0 내지 7 N, 및 0 내지 10 N의 램프된 스크레치 하중에서 여기에 보고된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "누프 스크레치 임계값"은, 측면 균열이 증가하는 하중에서 누프 다이아몬드로 유리 제품의 표면에 스크레칭에 대응하여 유리 제품에서 최초로 관찰되는 하중을 의미한다. 기계적인 시험장치는 누프 다이아몬드를 보유하고, 유리 제품은 증가하는 하중에서 누프 다이아몬드로 스크래치되어 측면 균열의 시작을 결정한다. 측면 균열은 누프 다이아몬드에 의해 형성된 원래의 스크레치 또는 홈 (groove)의 폭을 두 배 초과하는 유리 제품 내의 지속된 균열에 의해 입증된다. 시험은 50% 상대 습도로 실온에서 수행된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "압입 임계값"은, 증가하는 하중에서 비커스 압입자 (indenter)로 유리 제품의 표면의 압입에 대응하여 유리 제품에서 균열이 최초로 관찰되는 하중을 의미한다. 압입 하중은 0.2 ㎜/min의 속도로 비커스 압입자로 유리 제품의 표면에 적용시키고, 그 다음 유리 제품의 표면으로부터 제거된다. 최대 압입 하중은 10초 동안 유지된다. 압입 임계값은 10 압입자 중 50%가 압입 자국 (indent impression)의 코너에서 나오는 다수의 방사/중간 균열을 나타내는 압입 하중으로 결정된다. 최대 압입 하중은 압입 임계값이 제공된 유리 제품에 대해 충족될 때까지 증가된다. 모든 압입 측정은 50% 상대 습도로 실온에서 수행된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "비커스 스크레치 임계값"은 증가하는 하중에서 비커스 압입자로 유리 제품의 표면에 스크레칭에 대응하여 유리 제품에서 측면 균열이 최초로 관찰되는 하중을 의미한다. 시험 절차는, 비커스 압입자가 누프 다이아몬드를 대체한 것을 제외하고는, 누프 스크레치 임계값을 결정하는데 사용된 것과 유사하다. 측면 균열은 비커스 압입자에 의해 형성된 원래의 스크레치 또는 홈의 폭을 두 배 초과하는 유리 제품 내의 지속된 균열에 의해 입증된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "낙하 임계값"은 증가하는 높이로부터 낙하 표면상으로 커버 유리를 포함하는 전자 장치의 낙하에 대응하여 커버 유리의 파손이 최초로 관찰되는 높이를 의미한다. 여기에 기재된 낙하 임계값은 일반적으로 전자 장치로서 커버 유리가 재장착된 상업적으로 이용가능한 스마트폰의 케이스 및 LeChase A 아스팔트 낙하 표면을 사용하여 결정된다.
다양한 구체 예에서, 유리 제품은 적어도 제1층 및 제2층을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1층은 코어층을 포함하고, 상기 제2층은 상기 코어층에 인접한 하나 이상의 클래딩층을 포함한다. 상기 제1층 및/또는 상기 제2층은 유리, 유리-세라믹, 또는 이의 조합을 포함하는 유리 층이다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1층 및/또는 상기 제2층은 투명 유리 층이다.
도 1은 유리 제품 (100)의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 복수의 유리 층을 포함하는 적층 시트를 포함한다. 상기 적층 시트는 도 1에서 나타낸 바와 같은 실질적으로 평면 또는 비-평면일 수 있다. 유리 제품 (100)은 제1 클래딩 층 (104)과 제2 클래딩 층 (106) 사이에 배치된 코어층 (102)을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106)은 도 1에 나타낸 바와 같이 외부 층이다. 다른 구체 예에서, 제1 클래딩층 및/또는 제2 클래딩층은 코어층과 외부층 사이에 배치된 중간층이다.
코어 층 (102)은 제1 주표면 및 상기 제1 주표면을 마주보는 제2 주표면을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제1 클래딩층 (104)은 코어층 (102)의 제1 주표면에 융합된다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 클래딩층 (106)은 코어층 (102)의 제2 주표면에 융합된다. 이러한 구체 예에서, 제1 클래딩층 (104)과 코어층 (102) 사이 및/또는 제2 클래딩층 (106)과 코어층 (102) 사이의 계면은 상기 코어층에 각각의 클래딩층을 부착하기 위해 첨가되거나 또는 구성된, 예를 들어, 접착제, 코팅층, 또는 어떤 비-유리 물질과 같은 어떤 결합 물질이 없다. 따라서, 제1 클래딩층 (104) 및/또는 제2 클래딩층 (106)은 코어층 (102)에 직접적으로 융합되거나 또는 코어층 (102)에 바로 인접한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 유리 제품은 상기 코어층과 상기 제1 클래딩층 사이 및/또는 상기 코어층과 제2 클래딩층 사이에 배치된 하나 이상의 중간층을 포함한다. 예를 들어, 상기 중간층은 상기 코어층 및 상기 클래딩층의 계면에 형성된 중간 유리 층 및/또는 확산 층을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 바로 인접한 유리 층들 사이에 계면이 유리-유리 계면인 유리-유리 적층을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 코어층 (102)은 제1 유리 조성물을 포함하고, 및 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)은 제1 유리 조성물과 다른 제2 유리 조성물을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 구체 예에서, 코어층 (102)은 제1 유리 조성물을 포함하고, 각각의 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106)은 제2 유리 조성물을 포함한다. 다른 구체 예에서, 제1 클래딩층은 제2 유리 조성물을 포함하고, 제2 클래딩층은 제1 유리 조성물 및/또는 제2 유리 조성물과 다른 제3 유리 조성물을 포함한다.
유리 제품은 예를 들어, 퓨전 인발, 다운 인발, 슬롯 인발, 업 인발, 또는 플루오트 공정과 같은 적절한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품은 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 도 2는, 예를 들어, 유리 제품 (100)과 같은, 유리 제품을 형성하는데 사용될 수 있는 오버플로우 분배장치 (200)의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다. 오버플로우 분배장치 (200)는 미국 특허 제4,214,886호에 기재된 것으로 구성될 수 있고, 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입된다. 예를 들어, 오버플로우 분배장치 (200)는 하부 오버플로우 분배장치 (220) 및 상기 하부 오버플로우 분배장치 위에 위치된 상부 오버플로우 분배장치 (240)를 포함한다. 하부 오버플로우 분배장치 (220)은 홈통 (trough) (222)을 포함한다. 제1 유리 조성물 (224)은 용융되고, 점성 상태로 홈통 (222)으로 주입된다. 제1 유리 조성물 (224)은 이하 더욱 기재된 바와 같이 유리 제품 (100)의 코어층 (102)을 형성한다. 상부 오버플로우 분배장치 (240)는 홈통 (242)을 포함한다. 제2 유리 조성물 (244)은 용융되고, 점성 상태로 홈통 (242)으로 주입된다. 제2 유리 조성물 (244)은 이하 더욱 기재된 바와 같이 유리 제품 (100)의 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)을 형성한다.
제1 유리 조성물 (224)은 홈통 (222)을 넘쳐 흐르고, 하부 오버플로우 분배장치 (220)의 마주보는 외부 형성 표면 (226 및 228) 아래로 흐른다. 외부 표면 (226 및 228)은 인발선 (230)에서 모여진다. 하부 오버플로우 분배장치 (220)의 각각의 외부 형성 표면 (226 및 228) 아래로 흐르는 제1 유리 조성물 (224)의 개별 스트림 (separate streams)은 인발선 (230)에 모여지고, 여기서 이들은 함께 융합되어 유리 제품 (100)의 코어층 (102)를 형성한다.
제2 유리 조성물 (244)은 홈통 (242)을 넘쳐 흐르고, 상부 오버플로우 분배장치 (240)의 마주보는 외부 형성 표면 (246 및 248) 아래로 흐른다. 제2 유리 조성물 (244)은 제2 유리 조성물이 하부 오버플로우 분배장치 (220) 주변을 흐르고, 하부 오버플로우 분배장치의 외부 형성 표면 (226 및 228)에 걸쳐 흐르는 제1 유리 조성물 (224)과 접촉하도록 상부 오버플로우 분배장치 (240)에 의해 밖으로 편향시킨다. 제2 유리 조성물 (244)의 개별 스트림은 하부 오버플로우 분배장치 (220)의 각각의 외부 형성 표면 (226 및 228) 아래로 흐르는 제1 유리 조성물 (224)의 각각의 개별 스트림과 융합된다. 인발선 (230)에서 제1 유리 조성물 (224)의 스트림이 모일 때, 제2 유리 조성물 (244)은 유리 제품 (100)의 제1 및 제2 클래딩 층 (104 및 106)을 형성한다.
몇몇 구체 예에서, 점성 상태의 코어층 (102)의 제1 유리 조성물 (224)은, 점성 상태의 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물 (244)와 접촉하여 적층 시트를 형성한다. 몇몇의 이러한 구체 예에서, 적층 시트는, 도 2에서 나타낸 바와 같은, 하부 오버플로우 분배장치 (220)의 인발선 (230)으로부터 떨어져 이동하는 유리 리본의 일부이다. 상기 유리 리본은, 예를 들어, 중력 및/또는 풀링 롤러 (pulling rollers)를 포함하는 적절한 수단에 의해 하부 오버플로우 분배장치 (220)를 떠나 인발될 수 있다. 유리 리본은 하부 오버플로우 분배장치 (220)를 떠나 이동하면서 냉각된다. 유리 리본은 이로부터 적층 시트를 분리하도록 제공된다. 따라서, 적층 시트는 유리 리본으로부터 절단된다. 유리 리본은, 예를 들어, 스코링 (scoring), 벤딩, 열 충격, 및/또는 레이저 절단과 같은 적절한 기술을 사용하여 제공될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 도 1에 나타낸 바와 같은 적층 시트를 포함한다. 다른 구체 예에서, 적층 시트는 유리 제품 (100)을 형성하기 위해 (예를 들어, 절단 또는 몰딩에 의해) 더욱 가공될 수 있다.
비록 도 1에 나타낸 유리 제품 (100)이 3층을 포함할지라도, 다른 구체 예들은 본 개시에 포함된다. 다른 구체 예에서, 유리 제품은 둘, 넷, 또는 그 이상 층과 같은 결정된 수의 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 두 층을 포함하는 유리 제품은, 두 층이 오버플로우 분배장치의 각각의 인발선을 떠나 이동하면서 결합하도록 위치된 두 개의 오버플로우 분배장치를 사용하거나, 또는 두 유리 조성물이 오버플로우 분배장치의 마주보는 외부 형성 표면에 걸쳐 흐르고, 오버플로우 분배장치의 인발선에 모이도록 분할된 홈통을 갖는 단일 오버플로우 분배장치를 사용하여 형성될 수 있다. 네 개 이상의 층을 포함하는 유리 제품은 부가적인 오버플로우 분배장치를 사용하거나 및/또는 분할된 홈통을 갖는 오버플로우 분배장치를 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 결정된 수의 층을 갖는 유리 제품은 상황에 맞춰 오버플로우 분배장치를 변형시켜 형성될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 적어도 약 0.05 ㎜, 적어도 약 0.1 ㎜, 적어도 약 0.2 ㎜, 또는 적어도 약 0.3 ㎜의 두께를 포함한다. 부가적으로 또는 선택적으로, 유리 제품 (100)은 최대한 약 2 ㎜, 최대한 약 1.5 ㎜, 최대한 약 1 ㎜, 최대한 약 0.7 ㎜, 또한 최대한 약 0.5 ㎜의 두께를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 코어층 (102)의 두께 대 유리 제품 (100)의 두께의 비는 적어도 약 0.8, 적어도 약 0.85, 적어도 약 0.9, 또는 적어도 약 0.95이다. 몇몇 구체 예에서, 제2층의 두께 (예를 들어, 각각의 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106))는 약 0.01 ㎜ 내지 약 0.3 ㎜이다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물 및/또는 제2 유리 조성물은 여기에 기재된 바와 같은 퓨전 인발 공정을 사용하여 유리 제품 (100)을 형성하기에 적절한 액상선 점도를 포함한다. 예를 들어, 제1층 (예를 들어, 코어층 (102))의 제1 유리 조성물은 적어도 약 100 kP, 적어도 약 200 kP, 또는 적어도 약 300 kP의 액상선 점도를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 3000 kP, 최대한 약 2500 kP, 최대한 약 1000 kP, 또는 최대한 약 800 kP의 액상선 점도를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2층 (예를 들어, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106))의 제2 유리 조성물은 적어도 약 50 kP, 적어도 약 100 kP, 또는 적어도 약 200 kP의 액상선 점도를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 3000 kP, 최대한 약 2500 kP, 최대한 약 1000 kP, 또는 최대한 약 800 kP의 액상선 점도를 포함한다. 제1 유리 조성물은 제2층을 형성하기 위해 오버플로우 분배장치에 위에 제2 유리 조성물을 실어 나르는데 도움이 될 수 있다. 따라서, 제2 유리 조성물은 퓨전 인발 공정을 사용하여 단층 시트를 형성하는데 적절하게 일반적으로 고려되는 것보다 더 낮은 액상선 점도를 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 강화된 유리 제품으로 구성된다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 제2층 (예를 들어, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106))의 제2 유리 조성물은, 제1층 (예를 들어, 코어층 (102))의 제1 유리 조성물과 다른 평균 열팽창계수 (CTE)를 포함한다. 예를 들어, 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)은 코어층 (102)보다 더 낮은 평균 CTE를 갖는 유리 조성물로부터 형성된다. CTE 불일치 (즉, 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)의 평균 CTE와 코어층 (102)의 평균 CTE 사이의 차이)는 유리 제품 (100)의 냉각시 코어층에 인장 응력 및 클래딩층에 압축 응력의 형성을 결과한다. 다양한 구체 예에서, 각각의 제1 및 제2 클래딩층은, 독립적으로, 더 높은 평균 CTE, 더 낮은 평균 CTE, 또는 실질적으로 코어층과 동일한 평균 CTE를 가질 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 제1층 (예를 들어, 코어층 (102))의 평균 CTE 및 제2층 (예를 들어, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106))의 평균 CTE는 적어도 약 5x10-7℃-1, 적어도 약 15x10-7℃-1, 또는 적어도 약 25x10-7℃-1 만큼 차이가 난다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1층의 평균 CTE 및 제2층의 평균 CTE는 최대한 약 55x10-7℃-1, 최대한 약 50x10-7℃-1, 최대한 약 40x10-7℃-1, 최대한 약 30x10-7℃-1, 최대한 약 20x10-7℃-1, 또는 최대한 약 10x10-7℃-1 만큼 차이가 난다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 제1층의 평균 CTE 및 상기 제2층의 평균 CTE는 약 5x10-7℃-1 내지 약 30x10-7℃-1 또는 약 5x10-7℃-1 내지 약 20x10-7℃-1 만큼 차이가 난다. 몇몇 구체 예에서, 제2층의 제2 유리 조성물은 최대한 약 40x10-7℃-1, 또는 최대한 약 35x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2층의 제2 유리 조성물은 적어도 약 25x10-7℃-1, 또는 적어도 약 30x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1층의 제1 유리 조성물은 적어도 약 40x10-7℃-1, 적어도 약 50x10-7℃-1, 또는 적어도 약 55x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1층의 제1 유리 조성물은 최대한 약 90x10-7℃-1, 최대한 약 85x10-7℃-1, 최대한 약 80x10-7℃-1, 최대한 약 70x10-7℃-1, 또는 최대한 약 60x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다.
다양한 구체 예에서, 유리 층의 상대 두께 및 유리 조성물은 원하는 강도 특성을 갖는 유리 제품을 달성하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 제1층 (예를 들어, 코어층 (102))의 제1 유리 조성물 및 제2층 (예를 들어, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106))의 제2 유리 조성물은 원하는 CTE 불일치를 달성하도록 선택되고, 및 각각의 제1층 및 제2층의 두께는, 제2층에서 원하는 압축 응력, 제1층에서 원하는 인장 응력, 원하는 보유 강도, 및/또는 원하는 낙하 임계값을 달성하도록, 원하는 CTE 불일치와 조합하여, 선택된다.
다양한 구체 예에서, 유리 층의 상대 두께 및 유리 조성물은 원하는 표면 특성을 갖는 유리 제품을 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 제1층 (예를 들어, 코어층 (102))의 제1 유리 조성물, 제2층 (예를 들어, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106))의 제2 유리 조성물, 및 각각의 제1층 및 제2층의 두께는 원하는 누프 스크레치 임계값 및/또는 원하는 압입 임계값을 갖는 유리 제품을 달성하도록 선택된다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품의 누프 스크레치 임계값은 적어도 약 5 N, 적어도 약 10 N, 또는 적어도 약 15 N이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 유리 제품의 압입 임계값은 적어도 약 20 N, 적어도 약 30 N, 또는 적어도 약 40 N이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 유리 제품의 비커스 스크레치 임계값은 적어도 약 2 N, 적어도 약 3 N, 적어도 약 5 N, 또는 적어도 약 7 N이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 유리 제품의 낙하 임계값은 적어도 약 100 cm, 적어도 약 140 cm, 또는 적어도 약 160 cm이다.
유리 제품의 강도 및 표면 특징은 서로 연관될 수 있다. 따라서, 유리 제품의 다양한 특성 (예를 들어, CTE 불일치, 압축 응력, 인장 응력, 보유 강도, 낙하 임계값, 누프 스크레치 임계값, 및/또는 압입 임계값)은 일반적으로 서로 독립적으로 조정될 수 없고, 오히려, 유리 제품을 생산하기 위해 서로 조합하여 조정되거나 또는 균형을 이룬다. 종래의 통념은 상대적으로 더 높은 압축 응력을 갖는 유리 제품이 상대적으로 더 낮은 압축 응력을 갖는 유리 제품보다 더 높은 누프 스크레치, 압입, 및 낙하 임계값들을 가질 것으로 시사한다. 그러나, 여기에 기재된 바와 같은 다양한 특성의 적절한 선택은, 상대적으로 더 낮은 압축 응력으로 개선된 누프 스크레치, 압입, 및/또는 낙하 임계값을 갖는 유리 제품의 형성을 가능하게 할 수 있다. 개선된 특성은 부가적인 공정 (예를 들어, 이온-교환 처리) 없이 형성된 대로의 유리 제품에 부여될 수 있다. 예를 들어, 상기 형성된 대로의 융합 형성된 유리 적층체는 융합 형성된 유리 적층체보다 더 높은 압축 응력을 갖는 이온-교환된 유리 제품과 비교하여 개선된 누프 스크레치, 압입, 및/또는 낙하 임계값을 가질 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 상기 클래딩층의 압축 응력은 최대한 약 800 MPa, 최대한 약 500 MPa, 최대한 약 300 MPa, 최대한 약 200 MPa, 최대한 약 150 MPa, 최대한 약 100 MPa, 최대한 약 50 MPa, 또는 최대한 약 40 MPa이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 상기 클래딩층의 압축 응력은 적어도 약 10 MPa, 적어도 약 20 MPa, 적어도 약 30 MPa, 적어도 약 50 MPa, 또는 적어도 약 100 MPa이다.
여기에 기재된 유리 제품은, 예를 들어, 자동차용-글레이징, 건축용, 가전제품, 및 소비자 전자 장치 (예를 들어, 커버 유리) 적용을 포함하는 다양한 적용에 유용할 수 있다. 상대적으로 더 낮은 강도를 갖는 유리 제품은, 예를 들어, 자동차 적용 (예를 들어, 자동차용 방풍 유리)에 사용하는데 유리할 수 있다. 상대적으로 더 높은 강도를 갖는 유리 제품은, 예를 들어, 커버 유리 적용 (예를 들어, 터치스크린 장치)에 사용하는데 유리할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 층의 상대적 두께 및 유리 조성물은 미리결정된 강도 (예를 들어, 마모되지 않은 강도 및/또는 보유 강도)를 갖는 유리 제품을 형성하도록 여기에 기재된 대로 선택된다. 따라서, 유리 제품의 강도는 원하는 적용을 위해 적절한 유리 제품을 형성하기 위해 유리 층의 유리 조성물 및 상대 두께를 조작하여 조절된다.
다양한 적용에서, 유리 제품의 강도가 표면 마모 또는 표면 상해의 변화 정도에 대응하여 실질적으로 일정하게 유지하는 것은 유리할 수 있다. 다시 말해서, 유리 제품의 강도가 표면 마모 또는 표면 상해에 대해 상대적으로 둔감한 것이 유리할 수 있다. 따라서, 유리 제품의 강도는, 변화하는 양의 손상이 이의 사용 동안 유리 제품의 표면에 유발된 이후조차도, 유리 제품의 수명 동안 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 유리 제품의 강도는 유리 제품의 수명 동안 미리결정된 강도로 또는 근처로 유지될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품의 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 유리 제품의 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 적어도 약 0.3, 적어도 약 0.4, 적어도 약 0.5, 적어도 약 0.6, 적어도 약 0.7, 적어도 약 0.8, 또는 적어도 약 0.9 이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 유리 제품의 보유 강도 대 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 유리 제품의 보유 강도의 비는 적어도 약 0.3, 적어도 약 0.4, 적어도 약 0.5, 적어도 약 0.6, 적어도 약 0.7, 적어도 약 0.8, 또는 적어도 약 0.9이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 5psi의 마모 압력에서 보유 강도 및 25psi의 마모 압력에서 보유 강도의 각각은 적어도 약 80 MPa, 적어도 약 90 MPa, 또는 적어도 약 100 MPa이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 5psi의 마모 압력에서 보유 강도 및 25psi의 마모 압력에서 보유 강도의 각각은 최대한 약 375 MPa, 최대한 약 350 MPa, 또한 최대한 약 300 MPa이다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품은 탄성 특성 구배 (elastic property gradient)를 포함한다. 따라서, 유리 제품의 하나 이상의 탄성 특성은 유리 제품의 두께에 따라 변화한다. 예를 들어, 유리 제품의 영률, 전단 탄성 계수, 또는 푸아송비 중 하나 이상은 유리 제품의 두께 방향에서 변화한다. 탄성 특성 구배는, 예를 들어, 인접한 유리 층들 사이의 내부확산 및/또는 다른 탄성 특성을 갖는 다른 유리 층의 결과로서 형성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 탄성 특성 구배는 유리 제품의 제1층과 제2층 사이에 계면 (예를 들어, 클래드/코어 계면)에서 탄성 특성의 단계 변화를 포함한다. 예를 들어, 제1층의 적어도 하나의 탄성 특성은 제2층의 상응하는 탄성 특성과 다르다. 다른 구체 예에서, 탄성 특성 구배는 점진적 변화를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 탄성 특성은 유리 제품의 두께 방향을 따른 제1 위치에서의 제1 값으로부터 유리 제품의 두께 방향에 따른 제2 위치에서의 제2 값으로 변화한다. 예를 들어, 제2층의 적어도 하나의 탄성 특성은 유리 제품의 표면을 향하는 코어층에서 멀리 떨어진 방향으로 감소한다. 탄성 특성 구배는 유리 제품의 내손상성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 구배 영역은 대략 압입 크기 (예를 들어, 수십 미크론)일 수 있어 유리 제품의 내손상성을 향상시킨다.
제1층 (예를 들어, 코어층 (102))의 제1 유리 조성물 및 제2층 (예를 들어, 제1 클래딩층 (104) 및/또는 제2 클래딩층 (106))의 제2 유리 조성물은 여기에 기재된 바와 같은 원하는 특성을 갖는 유리 제품을 형성할 수 있는 적절한 유리 조성물을 포함할 수 있다. 대표적인 제1 (코어) 유리 조성물 및 대표적인 제2 (클래드) 유리 조성물은 각각 표 1 및 2에 나타낸다. 다양한 성분의 양은 산화물 기초한 mol%로 표 1 및 2에 제공된다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, B2O3, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 네트워크 형성제를 포함한다. 예를 들어, 제1 유리 조성물은 적어도 약 50 mol% SiO2, 적어도 약 55 mol% SiO2, 적어도 약 60 mol% SiO2, 또는 적어도 약 65 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 80 mol% SiO2, 최대한 약 70 mol% SiO2, 최대한 약 68 mol% SiO2, 또는 최대한 약 60 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 5 mol% Al2O3, 적어도 약 9 mol% Al2O3, 또는 적어도 약 12 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 20 mol% Al2O3, 최대한 약 17 mol% Al2O3, 또는 최대한 약 11 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 3 mol% B2O3, 적어도 약 6 mol% B2O3, 또는 적어도 약 7 mol% B2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 11 mol% B2O3, 최대한 약 8 mol% B2O3, 또는 최대한 약 4 mol% B2O3를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 실질적으로 B2O3가 없다. 예를 들어, 제1 유리 조성물은 최대한 약 0.1 mol% B2O3를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속 산화물을 포함한다. 예를 들어, 제1 유리 조성물은 적어도 약 0.05 mol% Na2O, 적어도 약 10 mol% Na2O, 또는 적어도 약 13 mol% Na2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 16 mol% Na2O, 최대한 약 14 mol% Na2O, 최대한 약 2 mol% Na2O, 또는 최대한 약 0.1 mol% Na2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 0.01 mol% K2O, 적어도 약 2 mol% K2O, 또는 적어도 약 8 mol% K2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 15 mol% K2O, 최대한 약 9 mol% K2O, 최대한 약 6 mol% K2O, 또는 최대한 약 0.1 mol% K2O를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리토 산화물을 포함한다. 예를 들어, 제1 유리 조성물은 약 1 mol% MgO, 적어도 약 2 mol% MgO, 적어도 약 3 mol% MgO, 또는 적어도 약 4 mol% MgO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 8 mol% MgO, 최대한 약 4 mol% MgO, 또는 최대한 약 3 mol% MgO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 0.01 mol% CaO, 적어도 약 2 mol% CaO, 적어도 약 4 mol% CaO, 적어도 약 5 mol% CaO, 또는 적어도 약 6 mol% CaO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 8 mol% CaO, 최대한 약 7 mol% CaO, 최대한 약 0.1 mol% CaO, 또는 최대한 약 0.01 mol% CaO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 3 mol% SrO, 적어도 약 4 mol% SrO, 적어도 약 5 mol% SrO, 또는 적어도 약 6 mol% SrO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 7 mol% SrO, 최대한 약 6 mol% SrO, 또는 최대한 약 5 mol% SrO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 0.01 mol% BaO, 적어도 약 0.02 mol% BaO, 또는 적어도 약 0.07 mol% BaO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 0.1 mol% BaO, 최대한 약 0.09 mol% BaO, 최대한 약 0.05 mol% BaO, 또는 최대한 약 0.01 mol% BaO를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 실질적으로 SrO가 없다. 예를 들어, 제1 유리 조성물은 최대한 약 0.1 mol% SrO를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은, 예를 들어, SnO2, Sb2O3, As2O3, Ce2O3, (예를 들어, KCl 또는 NaCl로부터 유래된) Cl, ZrO2, 또는 Fe2O3를 포함하는 하나 이상의 부가적인 성분을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, B2O3, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 네트워크 형성제를 포함한다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은 적어도 약 60 mol% SiO2, 적어도 약 62 mol% SiO2, 또는 적어도 약 67 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 70 mol% SiO2, 최대한 약 68 mol% SiO2, 최대한 약 65 mol% SiO2, 또는 최대한 약 63 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 6 mol% Al2O3, 적어도 약 10 mol% Al2O3, 또는 적어도 약 12 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 18 mol% Al2O3, 최대한 약 13 mol% Al2O3, 또는 최대한 약 8 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 4 mol% B2O3, 적어도 약 6 mol% B2O3, 적어도 약 9 mol% B2O3, 또는 적어도 약 16 mol% B2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 21 mol% B2O3, 최대한 약 18 mol% B2O3, 또는 최대한 약 11 mol% B2O3를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속 산화물을 포함한다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은 약 0 mol% 내지 약 0.1 mol% Na2O, 또는 약 0 mol% 내지 약 0.06 mol% Na2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 약 0 mol% 내지 약 0.05 mol% K2O, 또는 약 0 mol% 내지 약 0.03 mol% K2O를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 알칼리 금속이 실질적으로 없다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은 최대한 약 0.1 mol% 알칼리 금속 산화물을 포함한다. 다른 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 약 5 mol% 내지 약 10 mol% 알칼리 금속 산화물을 포함하다.
몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리토 산화물을 포함한다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은 적어도 약 0.2 mol% MgO, 적어도 약 1 mol% MgO, 또는 적어도 약 3 mol% MgO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 5 mol% MgO, 최대한 약 4 mol% MgO, 최대한 약 2 mol% MgO, 또는 최대한 약 0.5 mol% MgO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 3 mol% CaO, 적어도 약 4 mol% CaO, 적어도 약 5 mol% CaO, 또는 적어도 약 8 mol% CaO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 12 mol% CaO, 최대한 약 9 mol% CaO, 최대한 약 8 mol% CaO, 또는 최대한 약 5 mol% CaO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 0.2 mol% SrO, 적어도 약 1 mol% SrO, 또는 적어도 약 2 mol% SrO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 3 mol% SrO, 최대한 약 2 mol% SrO, 또는 최대한 약 1 mol% SrO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 0.01 mol% BaO, 적어도 약 0.02 mol% BaO, 또는 적어도 약 1 mol% BaO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 2 mol% BaO, 최대한 약 0.5 mol% BaO, 최대한 약 0.03 mol% BaO, 최대한 약 0.02 mol% BaO, 또는 최대한 약 0.01 mol% BaO를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 약 3 mol% 내지 약 16 mol% 알카리토 산화물을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은, 예를 들어, SnO2, Sb2O3, As2O3, Ce2O3, (예를 들어, KCl 또는 NaCl로부터 유래된) Cl, ZrO2, 또는 Fe2O3를 포함하는 하나 이상의 부가적인 성분을 포함한다.
대표 제1 (코어) 유리 조성물
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7
SiO2 61.97 66.54 63.46 69.05 56.12 59.05 56.24
Al2O3 10.89 10.03 9.56 10.2 16.73 15.1 14.38
B2O3 10.09 6 7.09 10.5 6.26 7.16
Na2O 0.07 0.09 0.09 15.13 0.064 0.086 0.084
K2O 2.17 5.79 5.79 3.084 8.059 8.042
MgO 6.16 1.9 2.49 5.49 3.74 1.13 1.48
CaO 5.45 6.23 7.41 4.61 5.16 6.13
SrO 3.09 3.28 3.95 4.83 5.02 6.04
BaO 0.03 0.04 0.04 0.08 0.08 0.1
SnO2 0.04 0.07 0.07 0.13 0.092 0.151 0.164
ZrO2 0.01 0.02 0.03 0.023 0.032 0.051
Fe2O3 0.01 0.01 0.01 0.033 0.031 0.032
As2O3 0.0002 0.0002 0.0002
[표 1 계속]
Figure 112016104891217-pct00001
대표 제2 (클래드) 유리 조성물
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8
SiO2 69.44 67.55 62.93 64.59 60.48 62.39 67.29 60.19
Al2O3 12.36 11 10.74 7.38 11.55 17.21 6.47 11.66
B2O3 4.35 9.83 13.16 16.45 17.6 10.5 20.99 17.75
Na2O 0.05
K2O 0.022
MgO 4.01 2.26 3.58 2.21 1.38 1.41 0.35 1.38
CaO 5.98 8.73 7.32 8.14 7.01 7.51 4.49 7.07
SrO 1.73 0.52 2.17 1.11 1.86 0.83 0.29 1.79
BaO 1.98 0.01 0.01 0.02 0.01
SnO2 0.1 0.07 0.07 0.06 0.208 0.16 0.05 0.16
ZrO2 0.03 0.02 0.14 0.05
Fe2O3 0.02 0.01 0.01 0.01 0.039 0.01
As2O3 0.0004
여기에 기재된 유리 제품들은, 예를 들어, LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 및 현금 자동 입출금기 (ATMs)를 포함하는 소비자 또는 상업용 전자 장치에서 커버 유리 또는 유리 백플레인 적용; 터치 센서 또는 터치 스크린 적용, 예를 들어, 휴대폰, 개인용 미디어 플레이어, 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 휴대용 전자 장치; 예를 들어, 반도체 웨이퍼를 포함하는 집적 회로 적용; 광전지 적용; 건축용 유리 적용; 자동차용 또는 차량용 유리 적용; 또는 상업용 또는 가전제품 적용을 포함하는 다양한 적용에 대해 사용될 수 있다.
실시 예
다양한 구체 예들은 하기 실시 예들에 의해 더욱 명확해질 것이다.
실시 예 1
도 1에 나타낸 일반 구조를 갖는 적층 유리 시트는 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 코어층은, 대표 유리 조성물 1-5로부터 형성되고, 43.9x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 제1 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 2-5로부터 형성되고, 35.6x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 상기 유리 시트의 두께는 1.5 ㎜이다. 상기 코어층의 두께는 약 1.125 ㎜이고, 및 각 클래딩층의 두께는 약 0.1875 ㎜이다. 상기 유리 시트는 35 MPa의 표면 압축을 갖는다.
실시 예 2
도 1에 나타낸 일반 구조를 갖는 적층 유리 시트는 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 코어층은, 대표 유리 조성물 1-5로부터 형성되고, 43.9x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 제1 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 2-5로부터 형성되고, 35.6x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 상기 유리 시트의 두께는 0.5 ㎜이다. 상기 코어층의 두께는 약 0.375 ㎜이고, 및 각 클래딩층의 두께는 약 0.0625 ㎜이다.
상기 유리 시트는 35 MPa의 표면 압축을 갖는다.
실시 예 3
도 1에 나타낸 일반 구조를 갖는 적층 유리 시트는 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 코어층은, 대표 유리 조성물 1-7로부터 형성되고, 54.9x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 제1 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 2-5로부터 형성되고, 35.6x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 상기 유리 시트의 두께는 1 ㎜이다. 상기 코어층의 두께는 약 0.9 ㎜이고, 및 각 클래딩층의 두께는 약 0.05 ㎜이다. 상기 유리 시트는 150 MPa의 표면 압축을 갖는다.
실시 예 4
도 1에 나타낸 일반 구조를 갖는 적층 유리 시트는 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 코어층은, 대표 유리 조성물 1-6으로부터 형성되고, 59.8x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 제1 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 2-6으로부터 형성되고, 31.7x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 상기 유리 시트의 두께는 0.7 ㎜이다. 상기 코어층의 두께는 약 0.6 ㎜이고, 및 각 클래딩층의 두께는 약 0.05 ㎜이다. 상기 유리 시트는 190 MPa의 표면 압축을 갖는다.
실시 예 5
도 1에 나타낸 일반 구조를 갖는 적층 유리 시트는 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 코어층은, 대표 유리 조성물 1-8로부터 형성되고, 74.6x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 제1 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 2-7로부터 형성되고, 30.9x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 상기 유리 시트의 두께는 0.7 ㎜이다. 상기 코어층의 두께는 약 0.612 ㎜이고, 및 각 클래딩층의 두께는 약 0.044 ㎜이다. 상기 유리 시트는 190 MPa의 표면 압축을 갖는다.
실시 예 6
도 1에 나타낸 일반 구조를 갖는 적층 유리 시트는 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 코어층은, 대표 유리 조성물 1-11로부터 형성되고, 85x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 제1 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 2-8로부터 형성되고, 35x10-7℃-1의 평균 CTE를 갖는다. 상기 유리 시트의 두께는 0.7 ㎜이다. 상기 코어층의 두께는 약 0.594 ㎜이고, 및 각 클래딩층의 두께는 약 0.053 ㎜이다. 상기 유리 시트는 300 MPa의 표면 압축을 갖는다.
비교 예 1
비-강화된, 단층 유리 시트는 보로알루미노실리케이트 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 1.5 ㎜이다.
비교 예 2
단층 유리 시트는 소다 라임 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 0.7 ㎜이다. 상기 유리 시트는 이온 교환 공정에 적용된다. 이온-교환된 유리 시트는 534 MPa의 표면 압축 및 0.012 ㎜의 층의 깊이 (DOL)를 갖는다.
비교 예 3
단층 유리 시트는 이온-교환 가능한 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 0.7 ㎜이다. 상기 유리 시트는 이온 교환 공정에 적용된다. 이온-교환된 유리 시트는 855 MPa의 표면 압축 및 0.042 ㎜의 DOL을 갖는다.
비교 예 4
단층 유리 시트는 소다 라임 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 1.9 ㎜이다. 상기 유리 시트는 열 강화공정에 적용된다. 열-강화된 유리 시트는 30 MPa의 표면 압축 및 0.38 ㎜의 DOL을 갖는다.
비교 예 5
단층 유리 시트는 소다 라임 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 3.9 ㎜이다. 상기 유리 시트는 완전히 템퍼링된 유리 시트를 형성하기 위해 템퍼링 공정에 적용된다.
비교 예 6
단층 유리 시트는 이온-교환 가능한 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 0.7 ㎜이다. 상기 유리 시트는 이온 교환 공정에 적용된다. 이온-교환된 유리 시트는 769 MPa의 표면 압축 및 0.041 ㎜의 DOL을 갖는다.
비교 예 7
단층 유리 시트는 이온-교환 가능한 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 0.7 ㎜이다. 상기 유리 시트는 이온 교환 공정에 적용된다. 이온-교환된 유리 시트는 915 MPa의 표면 압축 및 0.04 ㎜의 DOL을 갖는다.
비교 예 8
단층 유리 시트는 이온-교환 가능한 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 1 ㎜이다. 상기 유리 시트는 이온 교환 공정에 적용된다. 이온-교환된 유리 시트는 906 MPa의 표면 압축 및 0.079 ㎜의 DOL을 갖는다.
비교 예 9
단층 유리 시트는 이온-교환 가능한 유리로부터 형성된다. 상기 유리 시트의 두께는 1 ㎜이다. 상기 유리 시트는 이온 교환 공정에 적용된다. 이온-교환된 유리 시트는 373 MPa의 표면 압축 및 0.114 ㎜의 DOL을 갖는다.
도 3-12는 여기에 기재된 실시 예 및 비교 예의 다양한 특성을 예시한다. 도 3-10 및 12에서, 각 실시 예 또는 비교 예의 다수의 샘플에 대해 결정된 데이터 점의 범위는 나타낸다. 다양한 특성에 대해 여기에 보고된 값은 평균값으로 제공된다. 따라서, 제공된 실시 예 또는 비교 예의 보유 강도, 압입 임계값, 누프 스크레치 임계값, 비커스 스크레치 임계값, 및 낙하 임계값들은 상기 실시 예 또는 비교 예에 대해 결정된 평균값으로 여기에 보고된다.
실시 예 1 및 비교 예 1에 따라 형성된 유리 시트의 표면은 5 psi, 15 psi, 및 25 psi의 마모 압력에서 5초 동안 1 mL의 90 그릿 SiC 입자로 마모된다. 다양한 마모 압력에서 보유 강도는 도 3에 나타낸다.
도 3에서 예시된 바와 같이, 적층 유리 시트는 비-강화된 유리 시트와 비교하여 광범위한 상해 조건에 걸쳐 거의 같은 이의 강도를 보유한다. 상기 적층 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 88 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 83 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.9이다. 비-강화된 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 55 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 46 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.8이다.
실시 예 2 및 비교 예 2에 따라 형성된 유리 시트의 표면은 5 psi, 15 psi, 및 25 psi의 마모 압력에서 5초 동안 1 mL의 90 그릿 SiC 입자로 마모된다. 다양한 마모 압력에서 보유 강도는 도 4에 나타낸다.
도 4에 예시된 바와 같이, 적층 유리 시트는 이온-교환된 소다 라임 유리 시트와 비교하여 광범위한 상해 조건에 걸쳐 거의 같은 이의 강도를 보유한다. 상기 적층 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 88 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 83 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.9이다. 이온-교환된 소다 라임 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 77 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 56MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.7이다. 비록 이온-교환된 소다 라임 유리 시트의 압축 응력 (534 MPa)이 적층 유리 시트의 압축 응력 (35 MPa)보다 상당히 높을지라도, 이온-교환된 소다 라임 유리 시트의 강도는 적층 유리 시트와 비교하여 증가된 상해 수준에 따라 훨씬 가파르게 감소된다.
실시 예 2 및 비교 예 2에 따라 형성된 유리 시트의 표면은 5 psi, 15 psi, 및 25 psi의 마모 압력에서 5초 동안 1 mL의 90 그릿 SiC 입자로 마모된다. 다양한 마모 압력에서 보유 강도는 도 5에 나타낸다.
도 5에 예시된 바와 같이, 적층 유리 시트는 이온-교환된 유리 시트와 비교하여 광범위한 상해 조건에 걸쳐 거의 같은 이의 강도를 보유한다. 상기 적층 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 88 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 83 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.9이다. 이온-교환된 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 395 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 53 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.1이다. 비록 이온-교환된 유리 시트의 압축 응력 (855 MPa)이 적층 유리 시트의 압축 응력 (35 MPa)보다 상당히 높을지라도, 이온-교환된 유리 시트의 강도는 적층 유리 시트와 비교하여 증가된 상해 수준에 따라 훨씬 가파르게 감소된다.
실시 예 3, 실시 예 4, 실시 예 5, 실시 예 6, 비교 예 1, 및 비교 예 3에 따라 형성된 유리 시트의 표면은 5 psi, 15 psi, 및 25 psi의 마모 압력에서 5초 동안 1 mL의 90 그릿 SiC 입자로 마모된다. 다양한 마모 압력에서 보유 강도는 도 6에 나타낸다.
도 6에 예시된 바와 같이, 실시 예 3-6의 적층 유리 시트는 비교 예 1의 비-강화된 유리 시트와 비교하여 높은 압축 응력을 가지면서, 또한 광범위한 상해 조건에 걸쳐 거의 같은 이들의 강도를 보유한다. 다양한 마모 압력에서 실시 예 3의 적층 유리 시트의 평균 강도는 약 171 MPa이다. 다양한 마모 압력에서 실시 예 4의 적층 유리 시트의 평균 강도는 약 220 MPa이다. 다양한 마모 압력에서 실시 예 5의 적층 유리 시트의 평균 강도는 약 220 MPa이다. 다양한 마모 압력에서 실시 예 6의 적층 유리 시트의 평균 강도는 약 300 MPa이다. 반대로, 다양한 마모 압력에서 비-강화된 유리 시트의 평균 보유 강도는 약 49 MPa이다.
도 6에서 예시된 바와 같이, 실시 예 3-6의 적층 유리 시트는 이온-교환된 유리 시트와 비교하여 광범위한 상해 조건에 걸쳐 거의 같은 이들의 강도를 보유한다. 실시 예 3의 적층 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 208 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 117 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.6이다. 실시 예 4의 적층 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 250 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 200 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.8이다. 실시 예 5의 적층 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 270 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 117 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.4이다. 실시 예 6의 적층 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 305 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 300 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.98이다. 이온-교환된 유리 시트의 보유 강도는 5psi의 마모 압력에서 약 395 MPa에서 25psi의 마모 압력에서 약 53 MPa로 감소된다. 따라서, 25psi의 마모 압력에서 보유 강도 대 5psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 약 0.1이다. 비록 실시 예 3의 이온-교환된 유리 시트가 다양한 마모 압력에서 적층 유리 시트 (171 MPa)와 유사한 평균 강도 (178 MPa)를 가질지라도, 이온-교환된 유리 시트의 강도는 적층 유리 시트와 비교하여 증가된 상해 수준에 따라 훨씬 가파르게 감소된다. 이온-교환된 유리 시트의 강도는 실시 예 4-6의 적층 유리 시트와 비교하여 증가된 상해 수준에 따라 훨씬 가파르게 감소된다.
실시 예 3 및 비교 예 4에 따라 형성된 유리 시트의 표면은 0 내지 3 N, 0 내지 7 N, 및 0 내지 10 N의 증가하는 스크레치 하중에서 스크레치된다. 다양한 램프된 스크레치 하중에서 보유 강도는 도 7에 나타낸다. 도 7에서 보유 강도는 링-온-링 시험 방법을 사용하여 결정된 파손에 대한 하중으로 제공된다.
도 7에 예시된 바와 같이, 적층 유리 시트는 열-강화된 유리 시트와 비교하여 광범위한 상해 조건에 걸쳐 거의 같은 이의 강도를 보유한다. 상기 적층 유리 시트의 보유 강도는 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 245 kgf에서 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 205 kgf로 감소된다. 따라서, 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도 대 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도의 비는 약 0.8이다. 열-강화된 유리 시트의 보유 강도는 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 152 kgf에서 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 46 kgf로 감소된다. 따라서, 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도 대 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도의 비는 약 0.3이다. 비록 열-강화된 유리 시트가 적층 유리 시트보다 약 두 배 두꺼울지라도, 더 얇은 적층 유리 시트는 열-강화된 유리 시트와 비교하여 다양한 스크레치 로딩 조건에서 오히려 이의 강도를 보유하는데, 이는 적층 유리가 상대적으로 얇은 두께로 더 큰 흠을 지탱할 수 있다는 것을 시사한다. 이것은, 사용, 예를 들어, 자동차 적용 및/또는 커버 유리 적용을 위한, 경량 유리 시트를 생산하는데 유리할 수 있는, 균일한 보유 강도를 갖는 얇은 유리 제품의 생산을 가능하게 할 수 있다.
실시 예 3, 비교 예 4, 및 비교 예 5에 따라 형성된 유리 시트의 표면은 0 내지 3 N, 0 내지 7 N, 및 0 내지 10 N의 증가하는 스크레치 하중에서 스크레치된다. 다양한 램프된 스크레치 하중에서 보유 강도는 도 8에 나타낸다.
도 8에 예시된 바와 같이, 적층 유리 시트는 열-강화된 유리 시트 및 완전히-템퍼링된 유리 시트 모두와 비교하여 광범위한 상해 조건에 걸쳐 거의 같은 이의 강도를 보유한다. 상기 적층 유리 시트의 보유 강도는 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 668 kgf에서 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 603 kgf로 감소된다. 따라서, 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도 대 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도의 비는 약 0.9이다. 열-강화된 유리 시트의 보유 강도는 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 168 kgf에서 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 52 kgf로 감소된다. 따라서, 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도 대 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도의 비는 약 0.3이다. 완전히-템퍼링된 유리 시트의 보유 강도는 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 195 kgf에서 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 약 151 kgf로 감소된다. 따라서, 0 내지 10 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도 대 0 내지 3 N의 램프된 누프 스크레치 하중에서 보유 강도의 비는 약 0.8이다. 비록 열-강화된 유리 시트 및 완전히-템퍼링된 유리 시트 모두가 적층 유리 시트보다 실질적으로 더 두껍더라도, 더 얇은 적층 유리 시트는 열-강화된 유리 시트 및 완전히-템퍼링된 유리 시트와 비교하여 다양한 스크레치 로딩 조건에서 오히려 이의 강도를 보유하고, 이는 적층 유리가 상대적으로 얇은 두께로 더 큰 흠을 지탱할 수 있다는 것을 더욱 시사한다.
도 9는 실시 예 2, 실시 예 3, 비교 예 1, 비교 예 2, 비교 예 3, 비교 예 6, 및 비교 예 7에 따라 형성된 유리 시트의 압입 임계값을 나타낸다. 유사하게, 도 10은 실시 예 4, 실시 예 5, 비교 예 1, 비교 예 2, 비교 예 3, 비교 예 6, 및 비교 예 7에 따라 형성된 유리 시트의 압입 임계값을 나타낸다. 비록 실시 예 2, 실시 예 3, 실시 예 4, 및 실시 예 5의 적층 유리 시트가 비교 예 3, 비교 예 6, 및 비교 예 7의 이온-교환된 유리 시트의 DOL과 유사한 클래드층 치수를 가질지라도, 상기 적층 유리 시트의 압축 응력은 실질적으로 더 낮다. 따라서, 종래의 통념은 적층 유리 시트가 이온-교환된 유리 시트와 비교하여 훨씬 더 낮은 압입 임계값을 가질 것으로 시사한다. 그러나, 도 9에서 나타낸 바와 같이, 실시 예 3의 적층 유리 시트는 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력에 불구하고도, 비교 예 6의 압입 임계값 (55 N)과 유사한 압입 임계값 (50 N)을 갖는다. 유사하게, 도 10에서 나타낸 바와 같이, 실시 예 4의 적층 유리 시트는 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력 값에 불구하고도, 비교 예 6의 압입 임계값 (55 N) 및 비교 예 7압입 임계값 (95 N)보다 더 높은 압입 임계값 (150 N)을 갖는다.
도 11은 실시 예 2, 실시 예 3, 비교 예 1, 비교 예 2, 비교 예 3, 비교 예 6, 및 비교 예 7에 따라 형성된 유리 시트의 누프 스크레치 임계값을 나타낸다. 압입 임계값과 유사하게, 종래의 통념은 적층 유리 시트가 (예를 들어, 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력의 결과로써) 이온-교환된 유리 시트와 비교하여 훨씬 더 낮은 누프 스크레치 임계값을 가질 것으로 시사한다. 그러나, 도 11에서 나타낸 바와 같이, 실시 예 2의 적층 유리 시트는 비교 예 6 (5 N) 및 비교 예 7 (4 N)의 누프 스크레치 임계값보다 큰 누프 스크레치 임계값 (7 N)을 갖고, 실시 예 3의 적층 유리 시트는 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력에 불구하고도, 비교 예 3 (11 N), 비교 예 6 (5 N), 및 비교 예 7 (4 N)의 누프 스크레치 임계값보다 큰 누프 스크레치 임계값 (15 N)을 갖는다. 도 11에서 나타내지 않았지만, 실시 예 4에 따라 형성된 적층 유리 시트는 (약 15 N 내지 약 20 N 범위의 개별 샘플 내에서) 약 18 N의 누프 스크레치 임계값을 갖는다.
이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 적층 유리 시트의 예상외로 높은 압입 및 누프 스크레치 임계값들은, 이온-교환된 유리 시트와 비교하여 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 정도의 압축 응력과 조합하여 (이온-교환된 유리 시트의 오차 함수 (error function) 응력 프로파일과 대조적인) 적층 유리 시트의 단계 응력 프로파일의 결과일 수 있는 것으로 믿어진다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 압축 응력은, 더 높은 압축 응력이 유리 제품에서 형성된 측면 균열을 촉진할 수 있고 파손을 유발할 수 있기 때문에, 적층 유리 시트의 예상외의 높은 누프 스크레치 임계값에 기여할 수 있다.
도 12는 실시 예 2, 실시 예 3, 비교 예 1, 비교 예 2, 비교 예 3, 및 비교 예 7에 따라 형성된 유리 시트의 비커스 스크레치 임계값을 나타낸다. 압입 임계값 및 누프 스크레치 임계값과 유사하게, 종래의 통념은 적층 유리 시트가 이온-교환된 유리 시트와 비교하여 (예를 들어, 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력의 결과로서) 훨씬 더 낮은 비커스 스크레치 임계값을 가질 것으로 시사한다. 그러나, 도 12에서 나타낸 바와 같이, 실시 예 2의 적층 유리 시트는 비교 예 1 (3N)과 실질적으로 동일하고, 비교 예 2 (1 N), 비교 예 3 (1 N), 및 비교 예 7 (1 N)보다 더 큰 비커스 스크레치 임계값 (3N)을 갖는다. 실시 예 3의 적층 유리 시트는 비교 예 1 (3 N), 비교 예 2 (1 N), 비교 예 3 (1 N), 및 비교 예 7 (1 N) 보다 더 큰 비커스 스크레치 임계값 (7N)을 갖는다. 따라서, 실시 예 2 및 실시 예 3은 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력에 불구하고도 예상외로 높은 비커스 스크레치 임계값을 갖는다.
도 13은 실시 예 3, 비교 예 8, 및 비교 예 9에 따라 형성된 유리 시트의 낙하 임계값을 나타낸다. 최대 낙하 높이는 210 cm이다. 210 cm에서 나타낸 데이터 점은 최대 낙하 높이로부터 낙하를 견뎌낸 것이다. 도 13에서 나타낸 신뢰 구간은 평균으로 95% 신뢰 구간이다. 종래의 통념은 적층 유리 시트가 이온-교환된 유리 시트와 비교하여 (예를 들어, 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력의 결과로써) 훨씬 더 낮은 낙하 임계값을 가질 것으로 시사한다. 그러나, 도 13에서 나타낸 바와 같이, 실시 예 3의 적층 유리 시트는 비교 예 8의 낙하 임계값 (168 cm)과 실질적으로 동일하고 비교 예 9 (92 cm)보다 큰 낙하 임계값 (164 cm)을 갖는다. 따라서, 실시 예 3은 적층 유리 시트의 상대적으로 낮은 압축 응력에 불구하고도 예상외로 높은 낙하 임계값을 갖는다.
다양한 변형 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 만들어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 이들의 균등물을 감안하여 제외하고 제한되지 않는다.

Claims (34)

  1. 유리 코어층; 및
    상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함하는 유리 제품으로;
    여기서, 상기 코어층의 평균 열팽창계수 (CTE)는 0℃ 내지 300℃에서 적어도 40x10-7℃-1이고, 상기 클래딩층의 평균 CTE는 0℃ 내지 300℃에서 최대한 35x10-7℃-1이며, 상기 코어층의 평균 CTE 및 상기 클래딩층의 평균 CTE는 5x10-7℃-1 내지 50x10-7℃-1 만큼 차이나며, 상기 코어층은 인장 응력 및 1 mol% 내지 8 mol% MgO를 포함하고, 및 상기 클래딩층은 압축 응력, 및 6 mol% 내지 18 mol% Al2O3 및 1 mol% 내지 5 mol% MgO를 포함하며; 그리고
    여기서, 상기 유리 제품의 보유 강도는 마모 압력에서 5초 동안 1 mL의 90 그릿 SiC 입자로 상기 유리 제품의 외부 표면의 마모 후에 결정된 강도를 포함하며, 그리고 5psi의 마모 압력에서 보유 강도에 대한 25psi의 마모 압력에서 보유 강도의 비는 적어도 0.3인 유리 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 제품의 누프 스크레치 임계값은 적어도 5 N이거나; 또는
    상기 유리 제품의 압입 임계값은 적어도 20 N인 것 중 적어도 하나인 유리 제품.
  3. 50 mol% 내지 80 mol% SiO2, 5 mol% 내지 20 mol% Al2O3, 및 1 mol% 내지 8 mol% MgO를 포함하는 유리 코어층; 및
    60 mol% 내지 70 mol% SiO2, 6 mol% 내지 18 mol% Al2O3, 4 mol% 내지 21 mol% B2O3, 1 mol% 내지 5 mol% MgO, 및 3 mol% 내지 12 mol% CaO를 포함하며, 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함하는 유리 제품으로;
    여기서, 상기 코어층의 평균 열팽창계수 (CTE)는 0℃ 내지 300℃에서 적어도 40x10-7℃-1이고, 상기 클래딩층의 평균 CTE는 0℃ 내지 300℃에서 최대한 35x10-7℃-1이며, 상기 코어층의 평균 CTE 및 상기 클래딩층의 평균 CTE는 5x10-7℃-1 내지 50x10-7℃-1 만큼 차이나며; 그리고
    여기서, 상기 유리 제품의 누프 스크레치 임계값은 적어도 5 N이고, 및 상기 유리 제품의 압입 임계값은 적어도 20 N인 유리 제품.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 코어층은 3 mol% 내지 11 mol% B2O3을 포함하거나;
    상기 코어층은 0.01 mol% 내지 8 mol% CaO를 포함하거나;
    상기 코어층은 3 mol% 내지 7 mol% SrO를 포함하거나; 또는
    상기 코어층은 0.01 mol% 내지 0.1 mol% BaO를 포함하는 것 중 적어도 하나인 유리 제품.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 클래딩층은 0.2 mol% 내지 3 mol% SrO를 포함하거나; 또는
    상기 클래딩층은 0.01 mol% 내지 2 mol% BaO를 포함하는 것 중 적어도 하나인 유리 제품.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 적층 유리 시트를 포함하며, 상기 클래딩층은 제1 클래딩층 및 제2 클래딩층을 포함하고, 및 상기 코어층은 제1 클래딩층과 제2 클래딩층 사이에 배치된 유리 제품.
  7. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품의 누프 스크레치 임계값은 적어도 10 N이고, 상기 유리 제품의 압입 임계값은 적어도 30 N이며, 및 상기 클래딩층의 압축 응력은 최대한 500 MPa인 유리 제품.
  8. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래딩층은 알칼리 금속이 실질적으로 없는 유리 제품.
  9. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 상기 유리 제품의 두께에 따라 적어도 하나의 탄성 특성에서 구배를 포함하며, 및
    상기 적어도 하나의 탄성 특성은 영률, 전단 탄성 계수, 또는 푸아송비 중 적어도 하나를 포함하는 유리 제품.
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