KR102601153B1 - 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품 - Google Patents

개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품 Download PDF

Info

Publication number
KR102601153B1
KR102601153B1 KR1020207032044A KR20207032044A KR102601153B1 KR 102601153 B1 KR102601153 B1 KR 102601153B1 KR 1020207032044 A KR1020207032044 A KR 1020207032044A KR 20207032044 A KR20207032044 A KR 20207032044A KR 102601153 B1 KR102601153 B1 KR 102601153B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glass
mol
mpa
less
article
Prior art date
Application number
KR1020207032044A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200128761A (ko
Inventor
스티븐 에드워드 데마르티노
미셸 던 파비안
제프리 토드 코리
제니퍼 린 라이언
찰린 마리 스미스
종지 탱
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Priority claimed from PCT/US2016/043610 external-priority patent/WO2017030736A1/en
Publication of KR20200128761A publication Critical patent/KR20200128761A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102601153B1 publication Critical patent/KR102601153B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10009—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the number, the constitution or treatment of glass sheets
    • B32B17/10018—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the number, the constitution or treatment of glass sheets comprising only one glass sheet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10009—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the number, the constitution or treatment of glass sheets
    • B32B17/10128—Treatment of at least one glass sheet
    • B32B17/10137—Chemical strengthening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/1055—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the resin layer, i.e. interlayer
    • B32B17/10733—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the resin layer, i.e. interlayer containing epoxy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D85/00—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/30—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for articles particularly sensitive to damage by shock or pressure
    • B65D85/48—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for articles particularly sensitive to damage by shock or pressure for glass sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/004—Refining agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1626—Constructional details or arrangements for portable computers with a single-body enclosure integrating a flat display, e.g. Personal Digital Assistants [PDAs]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1656—Details related to functional adaptations of the enclosure, e.g. to provide protection against EMI, shock, water, or to host detachable peripherals like a mouse or removable expansions units like PCMCIA cards, or to provide access to internal components for maintenance or to removable storage supports like CDs or DVDs, or to mechanically mount accessories
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/03—Covers

Abstract

본 개시의 구체 예는, 약 1.1 ㎜ 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면; 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층을 포함하는 강화 유리 제품에 관한 것으로; 상기 유리 제품이 파단된 경우, 상기 유리 제품은, 약 5 이하의 종횡비를 갖는 복수의 파편으로 파단된다. 몇몇 구체 예에서, 상기 유리 제품은, 25 psi의 압력에서 5초 동안 90-그릿 SiC 입자로 연마된 후에, 약 20 kgf 이상의 동이축 휨 강도를 나타낸다. 여기에 기재된 유리 제품을 포함하는 장치 및 이를 제조하는 방법은 또한 개시된다.

Description

개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품{Glass Articles Exhibiting Improved Fracture Performance}
본 출원은 2016년 5월 31일자로 출원된 미국 가 특허출원 제62/343,320호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시는 개선된 파단 성능 (fracture performance)을 나타내는 유리 제품에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로, 개선된 파단 패턴 및 다이싱 거동 (dicing behavior)을 나타내는 유리 제품에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿, 전자-책 리더 및 랩탑과 같은, 휴대용 장치를 포함하는, 소비자 전자 장치는, 종종 커버 유리로서 사용하기 위해 화학적으로 강화 유리 제품을 혼입한다. 커버 유리가, 터치-패널, 디스플레이 또는 다른 구조물과 같은, 기판에 직접 결합되기 때문에, 강화 유리 제품이 파단되는 경우, 이러한 제품은 표면 압축 응력 및 유리의 표면 밑에 인장 응력의 조합에 의해 생성된 저장된 에너지로 인해 자유 표면 (free surface)으로부터 작은 파편 또는 입자를 방출할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은, 용어 파단은, 균열 및/또는 균열의 형성을 포함한다. 이러한 작은 파편은, 특히, 사용자 얼굴 (즉, 눈과 귀) 아주 가까이에서 지연 방식 (delayed manner)으로 파단이 발생하는 경우, 및 사용자가 파단된 표면을 계속해서 사용하고 터치하는 경우, 특히, 균열 거리가 상대적으로 길고 및 날카로운 모서리 및 가장자리를 가진 파편이 존재할 때, 따라서, 조그마한 상처 또는 찰과상에 민감하여, 장치 사용자에게 잠재적인 우려이다.
따라서, 유리 제품이 파단되는 경우, 예를 들어, 짧은 균열 길이 및 더 적은 방출된 입자를 발생하는 다이싱 효과와 같은, 향상된 다이싱 거동을 나타내도록, 변형된 파편화 거동 (fragmentation behavior)을 나타내는 유리 제품에 대한 필요성이 있다. 게다가, 파단시, 더 적은 파편 및 적은 운동 에너지 및 운동량을 갖는 파편을 방출하는, 유리 제품에 대한 필요성이 또한 있다.
본 개시의 제1 관점은, 약 1.1 ㎜ 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면, 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층을 포함하는 강화 유리 제품에 관한 것이다. 몇몇 구체 예에서, 상기 유리 제품이 파단된 후에, 상기 유리 제품은, 복수의 파편을 포함하고, 여기서, 취약성 시험 (Frangibility Test)에 의해 측정된 것으로, 상기 복수의 파편 중 적어도 90%는, 약 5 이하의 종횡비 (aspect ratio)를 가지며, 상기 유리 제품은, 1초 이하에서 복수의 파편으로 파단된다.
몇몇 구체 예에서, 강화 유리 제품은, 5초 동안 25 psi의 압력에서 90-그릿 SiC 입자로 연마된 후에, 약 20 kgf 이상의 동이축 휨 강도 (equibiaxial flexural strength)를 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 강화 유리 제품은, 유리 제품이 파단된 후에, 파단 중 50% 이상이 두께를 통해 오직 부분적으로 연장되는 파단을 포함할 수 있다.
본 개시의 제3 관점은, 여기에 기재된 바와 같은, 강화 유리 기판, 밀폐 층 (containment layer); 및 지지체 (support)를 포함하는 장치에 관한 것으로, 여기서, 상기 장치는, 태블릿, 투명 디스플레이, 휴대폰, 비디오 플레이어, 정보 단말 장치, 전자-판독기, 랩탑 컴퓨터, 또는 불-투명 디스플레이를 포함한다.
본 개시의 제4 관점은, 전면을 갖는 하우징; 상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하는, 전기 부품; 및 상기 하우징의 전면에 및 디스플레이 위에 배치되고, 여기에 기재된 바와 같은 강화 유리 제품을 포함하는 커버 유리를 포함하는, 소비자 전자 제품에 관한 것이다.
부가적인 특색 및 장점들은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구항뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구체 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 단순히 대표적인 것이고, 청구항의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구체 예(들)를 예시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구체 예의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1a는 하나 이상의 구체 예에 따른 유리 제품의 측면도이다;
도 1b는 파단 후 도 1a의 유리 제품의 측면도이다;
도 2는 공지된 열적으로 템퍼링된 유리-계 제품의 두께를 가로지르는 단면도이다;
도 3은 공지된 화학적으로 강화된 유리-계 제품의 두께를 가로지르는 단면도이다;
도 4는 하나 이상의 구체 예에 따른 강화된 유리-계 제품의 두께를 가로지르는 단면도이다;
도 5는 링-온-링 장치 (ring-on-ring apparatus)의 개략적인 단면도이다;
도 6은 본 개시에 기재된 샌드페이퍼에 대한 역 볼 (IBoS) 시험을 수행하는데 사용되는 장치의 구체 예의 개략적인 단면도이다;
도 7은 이동 또는 휴대용 전자 장치에 사용되는 유리-계 제품에서 통상적으로 일어나는 손상 도입뿐만 아니라 굽힘 (bending)으로 인한 파손 (failure)에 대한 주된 메커니즘의 개략적인 단면도이다;
도 8은 여기에 기재된 장치에서 IBoS 시험을 수행하는 방법에 대한 흐름도이다;
도 9a는 밀폐 층을 포함하는 도 1a의 유리 제품의 측면도이다;
도 9b는 제2 밀폐 층을 포함하는 도 9a의 유리 제품의 측면도이다;
도 10은, 여기에 기재된 유리 제품의 하나 이상의 구체 예를 혼입한 전자 장치의 정면도이다;
도 11은, 실시 예 1의 AROR 시험 결과를 나타내는 그래프이다;
도 12는 실시 예 2의 낙하 시험 결과를 나타내는 그래프이다;
도 13은 실시 예 4에 대하여 이온 교환 깊이의 함수에 따른 K2O의 농도를 도시하는 플롯 (plot)이다;
도 14는 실시 예 4G의 응력 프로파일을 나타내는 플롯이다;
도 15a-15d는 실시 예 5의 파단 이미지이다;
도 16a-16d는 다른 시야각에서의 파단 후에 실시 예 6의 가독성 (readability)을 나타내는 이미지이다;
도 17은, 실시 예 7에 대한, 이온-교환 시간의 함수에 따라 계산된 저장된 인장 에너지의 플롯이다;
도 18은 실시 예 7에 대한, 이온-교환 시간의 함수에 따라 계산된 중심 장력의 플롯이다; 및
도 19는, 깊이의 함수에 따라 플롯된 압축 및 인장 응력으로, 실시 예 6의 응력 프로파일을 나타내는 플롯이다.
이하, 언급은 다양한 구체 예에 대해 매우 상세하게 이루어질 것이고, 이의 실시 예는 수반되는 도면에 예시된다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하거나 또는 유사한 부분을 나타내는 것으로 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 여기에 개시된 구체 예는 단지 대표적인 것이며, 각각은 본 발명의 특정 이점을 혼입하는 것으로 이해되어야 한다. 일반적으로 도면을 참조하여, 예시는 특정 구체 예를 설명할 목적을 위한 것이며, 및 본 개시 또는 이에 첨부된 청구범위를 제한하려는 의도가 아닌 것으로 이해될 것이다. 도면은 반드시 일정한 축척이 아니며, 도면의 어떤 특색 및 어떤 시각은, 명료함 및 간결함을 위해 개략적으로 또는 축척으로 과장되게 나타낼 수 있다.
하기 상세한 설명에서, 동일한 참조 부호는 도면들에 도시된 몇 가지 도들 도처에서 동일하거나 또는 상응하는 부품을 지명한다. 또한, 별도의 언급이 없는 한, "상부", "하부", "외부", "내부", 및 이와 유사한 것과 같은 용어는 편의의 단어이지 제한 용어로 해석되지 않는 것으로 이해된다. 부가적으로, 군 (group)이 요소의 군 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 기재된 경우, 상기 군은 개별적으로 또는 서로 조합하여 인용된 이들 요소의 어떤 수를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어질 수 있다. 유사하게, 군이 요소의 군 및 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어진 것으로 기재된 경우, 상기 군은 개별적으로 또는 서로 조합하여, 인용된 이들 요소의 어떤 수로 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 별도의 언급이 없는 한, 인용된 경우, 값의 범위는, 상기 범위의 상한 및 하한뿐만 아니라 이들 사이의 어떤 임의의 범위 모두를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, "단수" 및 "복수"는 특별히 구분없이 사용되며, 별도의 언급이 없는 한, "단수" 및 "복수" 모두 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 본 명세서 및 도면들에 개시된 다양한 특색들은 어떤 하나 및 모두 조합하여 사용될 수 있는 것으로 또한 이해된다.
용어 "실질적으로" 및 "약"은 어떤 정량적인 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재하는 불확실성의 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용될 수 있는 점이 주목된다. 이들 용어는 또한 문제의 주제의 기본적인 기능의 변화를 결과하지 않고 정량적인 표현이 명시된 기준으로부터 변할 수 있는 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "유리 제품"은, 유리로 전체적으로 또는 부분적으로 만들어진 어떤 물건을 포함하는 넓은 의미로 사용된다. 유리 제품은, 유리 및 비-유리 물질의 적층물, 비정질 및 결정질 물질의 적층물, 및 (비정질 상 및 결정질 상을 포함하는) 유리-세라믹을 포함한다. 별도의 언급이 없다면, 모든 조성물은 몰 퍼센트 (mol%)로 표현된다.
여기에서 논의되는 바와 같은, 유리 제품의 구체 예는, 공지된 유리 제품, 특히 공지된 커버 유리 제품과 비교하여 개선된 기계적 성능 및 신뢰성을 나타내는 강화 유리 또는 유리 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 여기에 기재된 유리 제품의 구체 예는, 공지된 커버 유리 제품에 의해 나타나지 않는 파편화 거동을 나타낼 수 있다. 본 개시에서, 유리-계 기판은, 일반적으로 강화되지 않으며 및 유리-계 제품은 일반적으로 (예를 들어, 이온 교환에 의해) 강화된 유리-계 기판을 지칭한다.
본 개시의 제1 관점은, 샤워부스용 패널 (shower panels) 또는 자동차 창 패널에 사용되는 완전히 열적으로 템퍼링된 유리와 유사한 다이싱 효과를 갖는 치밀한 파단 패턴 (dense fracture pattern)으로 파단되는 능력을 나타내는 강화 유리 제품에 관한 것이다. 몇몇 구체 예에서, 파편은 사람에게 덜 해롭게 의도된 것이다. 이러한 제품은, 현재 공지된 열 템퍼링 공정에 의해 달성 가능한 두께보다 현저히 작은 두께를 갖고 및 화학적으로 강화됨에도 불구하고 이러한 거동을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 파편은 공지된 열적으로 템퍼링된 유리에서 관찰된 파편보다 심지어 작거나 또는 더 미세하다. 예를 들어, 유리 제품의 구체 예는, 유리 제품이 파단되는 경우, "다이싱" 효과를 나타내고, 파편이 도 1a와 연관하여 이하 더 상세히 기재된 바와 같이, 스플린터 (splinter)보다는 오히려 입방체와 유사하도록, "다이싱된" 파편은, 작은 종횡비를 가지며, 및 파단 발생된 표면 및 형성된-대로의 표면은 더 큰 각도 (즉, 더 적은 블레이드-형 (blade-like) 또는 나이프-형 각도)를 형성한다. 몇몇 사례에서, 상기 다이싱된 파편은, 유리 제품의 주 평면의 임의의 방향으로 2밀리미터 (㎜) 이하의 최대 또는 가장 긴 치수로 제한된다. 몇몇 사례에서, 파단된 경우 또는 유리 제품이 파단 후, 유리 제품은, 약 10 이하 또는 약 5 이하 (예를 들어, 약 4.5 이하, 약 4 이하, 약 3.5 이하, 또는 3 이하, 약 2.5 이하, 약 2 이하)의 평균 종횡비를 갖는 복수의 파편을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 복수의 파편의 평균 종횡비는, 약 1 내지 약 2의 범위이다. 몇몇 사례에서, 복수의 파편의 약 90% 이상, 또는 약 80% 이상은, 여기에 기재된 평균 종횡비를 나타낸다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "종횡비"는, 파편의 가장 짧은 또는 최소 치수에 대한 파편의 가장 긴 또는 최대 치수의 비를 지칭한다. 용어 "치수"는 길이, 폭, 대각선, 또는 두께를 포함할 수 있다. 파단된 후 이러한 파편을 나타내는 유리 제품은, 여기에서 "다이싱" 거동을 나타내는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 하나 이상의 구체 예에서, 여기에 기재된 유리 제품 (10)은, 대립하는 주 표면 (12, 14) 및 대립하는 부 표면 (16, 18)을 갖는 시트 형상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 주 표면 (12)은, 유리 제품의 "형성된-대로의" 표면을 형성한다. 파단된 경우, 유리 제품의 파단에 의해 발생된 새로운 표면은, 도 1b에서 참조번호 (19)에 의해 나타낸 바와 같이, 형성된다 (즉, "파단-발생된" 표면). 파단 발생된 표면과 (유리 제품이 파단된 후에) 형성된-대로의 표면 사이에 각도 α는 약 85도 내지 약 95도 또는 약 88도 내지 약 92도의 범위이다. 하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품에서 복수의 파편 중 약 90% 이상은, 유리 제품이 파단된 후에, 형성된-대로의 표면과 모든 파단 발생된 표면 사이에 각도를 나타낸다.
하나 이상의 구체 예에서, 복수의 파편 중 적어도 50% (예를 들어, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상 또는 약 90% 이상)는, 5·t 이하, 4·t 이하, 또는 3·t 이하인 최대 치수를 갖는다. 몇몇 사례에서, 복수의 파편 중 적어도 50% (예를 들어, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상 또는 약 90% 이상)는, 최소 치수의 2배 미만인 최대 치수를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 최대 치수는, 최소 치수의 약 1.8 배 이하, 최소 치수의 약 1.6 배 이하, 최소 치수의 약 1.5 배 이하, 최소 치수의 약 1.4 배 이하, 최소 치수의 약 1.2 배 이하, 또는 최소 치수와 거의 동일하다.
하나 이상의 구체 예에서, 복수의 파편 중 적어도 50% (예를 들어, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상 또는 약 90% 이상)는, 약 10㎣ 이하의 부피를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 부피는 약 8 ㎣ 이하, 약 5 ㎣ 이하, 또는 약 4 ㎣ 이하일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 부피는 약 0.1 ㎣ 내지 약 1.5 ㎣의 범위일 수 있다.
여기서 사용된 바와 같이, 문구 "강화된 제품"은, 화학적으로 강화되거나, 또는 화학적으로 강화되고 및 열적으로 강화된 제품을 포함하지만, 오직 열적으로만 강화된 제품은 제외한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 강화 유리 제품은, 표면 압축 응력 (CS), 중심 장력 (CT) 및 압축의 깊이 (DOC)의 관점에서 특징으로 할 수 있는 응력 프로파일을 나타낸다.
하나 이상의 구체 예의 강화 유리 제품에 의해 나타나는 응력 프로파일은, 공지된 열적으로 템퍼링된 유리 제품 및 공지된 화학적으로 강화된 유리 제품에 의해 나타나는 응력 프로파일들 사이에서 구별될 수 있다. 전통적으로, 열 템퍼링된 유리는, 파손을 방지하는데 사용되어 왔고, 여기서 흠들 (flaws)이 유리에 도입될 수 있는데, 이는 열적으로 템퍼링된 유리가, 흠들이 전파하는 것을 방지하고, 따라서, 파손을 방지할 수 있는, 큰 CS 층 (예를 들어, 유리의 총 두께의 약 21%)을 종종 나타내기 때문이다. 열 템퍼링에 의해 발생된 응력 프로파일의 예로는 도 2에 나타낸다. 도 2에서, 열 처리된 유리 제품 (100)은, 제1표면 (101), 두께 (t1), 및 표면 CS (110)를 포함한다. 유리 제품 (100)은, 여기에 정의된 바와 같은, 제1표면 (101)으로부터 DOC (130)까지 감소하는 CS를 나타내고, 이 깊이에서 응력은 압축으로부터 인장 응력으로 변화하고, 및 CT (120)에 도달한다.
열 템퍼링은, 열 강화 및 원하는 잔류 응력 (residual stresses)을 달성하기 위해, 충분한 열 구배 (thermal gradient)가 이러한 제품의 코어와 표면 사이에서 형성되어야 하기 때문에, 두꺼운 유리 제품 (즉, 약 3 밀리미터 이상의 두께 (t1)을 갖는 유리 제품)으로 현재 제한된다. 이러한 두께의 제품은, 디스플레이용 (예를 들어, 휴대폰, 테블릿, 컴퓨터, 네비게이션 시스템, 및 이와 유사한 것을 포함하는, 소비자 전자제품), 건축용 (예를 들어, 창, 샤워부스용 패널, 조리대, 등), 수송용 (예를 들어, 자동차, 열차, 항공기, 해상선박, 등), 가전제품, 패키징재, 또는 우수한 내파단성이지만 박형 및 경-량 제품을 요구하는 임의의 적용과 같은, 다수의 적용에서 바람직하지 않거나 또는 실행 가능하지 않다.
공지된 화학적으로 강화된 유리 제품은, 비록 화학적 강화가 열적 템퍼링과 동일한 방식으로 유리 제품의 두께에 의해 제한되지 않을지라도, 열적으로 템퍼링된 유리 제품의 응력 프로파일을 나타내지 않는다. 화학적 강화에 의해 (예를 들어, 이온 교환 공정에 의해) 발생된 응력 프로파일의 예로는, 도 3에서 나타낸다. 도 3에서, 화학적으로 강화된 유리 제품 (200)은, 제1표면 (201), 두께 (t2) 및 표면 CS (210)를 포함한다. 유리 제품 (200)은, 여기에 정의된 바와 같이, 제1표면 (201)으로부터 DOC (230)로 감소하는 CS를 나타내며, 이 깊이에서 응력은 압축으로부터 인장 응력으로 변화하고 및 CT (220)에 도달한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 이러한 프로파일은, 도 2에 나타낸 CT 값과 비교하여, 일정하거나 또는 거의 일정한 인장 응력 및, 종종, 더 낮은 CT 값을 갖는 CT 영역 또는 평평한 CT 영역을 나타낸다.
본 개시의 하나 이상의 구체 예의 유리 제품은, 약 3 mm 미만 (예를 들어, 약 2 mm 이하, 약 1.5 mm 이하 또는 약 1.1 mm 이하)의 두께 (t) 및 제1표면으로부터 약 0.1·t 이상의 DOC로 연장되는 압축 응력 층을 나타낸다. 여기에 사용되는 바와 같은, DOC는, 유리 제품 내의 응력이 압축으로부터 인장 응력으로 변화하는 깊이를 지칭한다. 상기 DOC에서, 응력은 양의 (압축) 응력에서 음의 (인장) 응력 (예를 들어, 도 2에서 130)으로 교차하고, 따라서, 0의 응력 값을 나타낸다.
기술분야에서 보통 사용되는 관례에 따르면, 압축은 음의 (<0) 응력으로 표현되고, 장력은 양의 (> 0) 응력으로 표현된다. 그러나, 본 설명에서 전반적으로, CS는 양의 값 또는 절대 값 - 즉, 여기에 열거된 바와 같이, CS = |CS|로 표현된다.
특히, 여기에 기재된 유리 제품은, 얇으며 및 통상적으로 (예를 들어, 약 2mm 또는 3mm 이상의 두께를 갖는) 두꺼운 유리 제품의 템퍼링을 통해 오직 달성 가능한 응력 프로파일을 나타낸다. 몇몇의 경우에서, 유리 제품은 템퍼링된 유리 제품보다 더 큰 표면 CS를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은, 더 큰 압축 층의 깊이 (여기서, CS는 공지된 화학적으로 강화된 유리 제품보다 더 점진적으로 감소하고 증가한다)를 나타내어, 유리 제품 또는 이를 포함하는 장치가 단단한, 거친 표면에 낙하되는 경우 조차도, 유리 제품은 실질적으로 개선된 내파단성을 나타낸다. 하나 이상의 구체 예의 유리 제품은, 몇몇 공지된 화학적으로 강화된 유리 기판보다 더 큰 CT 값을 나타낸다.
CS는, Orihara Industrial Co. , Ltd. (일본)에 의해 제작된, FSM-6000과 같은 상업적으로 이용 가능한 기구를 사용하여 표면 응력 계측기 (FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리의 복굴절과 관련된, 응력 광학 모듈러스 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는, 궁극적으로, 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"인, ASTM 표준 C770-98 (2013)에 기재된 절차 C의 개정 버전에 따라 측정되며, 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입된다. 상기 개정은, 5 내지 10 mm의 두께 및 12.7 mm의 직경을 갖는 표본으로서 유리 디스크 (glass disc)를 사용하는 단계를 포함하며, 여기서 디스크는 등방성이고 및 균질하며, 및 평행하고 연마된 양면으로, 코어 드릴링된다. 상기 개정은 또한, 적용되는 최대 힘, Fmax를 계산하는 단계를 포함한다. 상기 힘은 적어도 20MPa의 압축 응력을 생성하기에 충분해야 한다. Fmax는 다음과 같이 계산된다:
Fmax = 7.854*D*h
여기서:
Fmax = 뉴턴의 힘
D = 디스크의 직경
h = 광 경로의 두께.
적용된 각 힘에 대하여, 응력은 다음과 같이 계산된다:
σMPa 　= 8F/(π*D*h)
여기서:
F　 = 뉴턴의 힘
D = 디스크의 직경
h = 광 경로의 두께.
CT 값은, 산란 광 편광기 (모델 번호 SCALP-04 하에, Tallinn, Estonia에 위치된, Glasstress Ltd. 에 의해 공급되는 "SCALP") 및 기술분야에서 공지된 기술을 사용하여 측정된다. SCALP는 또한 하기에 더욱 상세히 기재될 바와 같이, DOC를 측정하는데 사용될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품은 또한 DOC와는 다른 칼륨이온의 침투의 깊이 ("칼륨 DOL")를 나타낼 수 있다. DOC와 칼륨 DOL 사이에 차이의 정도는, 유리 기판 조성물 및 그 결과로 생긴 유리 제품에 응력을 발생시키는 이온 교환 처리에 의존한다. 유리 제품에서 응력이 유리 제품 내로 칼륨이온으로 교환하여 발생되는 경우, (CS와 관련하여 전술된 바와 같은) FSM은 칼륨 DOL을 측정하는데 사용된다. 응력이 유리 제품 내로 나트륨 이온을 교환하여 발생되는 경우, (CT와 관련하여 전술된 바와 같은) SCALP는 DOC에 측정하는데 사용되고, 그 결과로 생긴 유리 제품은, 칼륨이온의 침투가 없기 때문에, 칼륨 DOL를 갖지 않을 것이다. 유리 제품에서 응력이 유리 내로 칼륨 및 나트륨 이온 모두를 교환하여 발생되는 경우, 나트륨의 교환 깊이는 DOC를 나타내며, 및 칼륨이온의 교환 깊이는, 압축 응력의 크기에서 변화를 나타낸다 (그러나, 응력이 압축으로부터 인장으로 변화하지 않음); 이러한 구체 예에서, DOC는 SCALP에 의해 측정되고, 및 칼륨 DOL은 FSM에 의해 측정된다. 칼륨 DOL 및 DOC 모두가 유리 제품에 존재하는 경우, 칼륨 DOL은 통상적으로 DOC 미만이다.
굴절 근-접장 (Refracted near-field) (RNF) 방법 또는 SCALP는, (응력이 나트륨 이온 교환 및/또는 칼륨이온 교환에 의해 발생되는지와 무관하게) 여기에 기재된 유리 제품 내에 응력 프로파일을 측정하는데 사용될 수 있다. RNF 방법이 활용된 경우, SCALP에 의해 제공된 CT 값은 활용된다. 특히, RNF에 의해 측정된 응력 프로파일은, SCALP 측정에 의해 제공된 CT 값으로 힘 균형을 이루고 및 조정된다. RNF 방법은, 발명의 명칭 "Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample"인 미국 특허 제8,854,623호에 기재되어 있으며, 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입된다. 특히, RNF 방법은, 유리-계 제품을 기준 블록 (reference block)에 인접하게 배치하는 단계, 직교 편광들 사이에서 1 Hz 내지 50 Hz의 속도로 전환되는 편광-스위치 광 빔 (polarization-switched light beam)을 발생시키는 단계, 상기 편광-스위치 광 빔에서 파워의 양을 측정하는 단계 및 편광-스위치 기준 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 여기서, 각각의 직교 편광에서 측정된 파워의 양은 서로 50% 이내이다. 상기 방법은 유리 샘플 내로 다른 깊이에 대한 기준 블록 및 유리 샘플을 통해 편광-스위치 광 빔을 전송하는 단계, 그 다음, 편광-스위치 검출기 신호를 발생하는 신호 광검출기를 갖는, 릴레이 광학 시스템 (relay optical system)을 사용하는 신호 광검출기로 전송된 편광-스위치 광 빔을 릴레이하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 검출기 신호를 기준 신호로 분할하여 정규화된 검출기 신호를 형성하는 단계 및 정규화된 검출기 신호로부터 유리 샘플의 프로파일 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
유리 제품 내에 응력이 단지 칼륨이온 교환에 의해 발생되고 및 칼륨 DOL은 DOC와 동등한 하나 이상의 구체 예에서, 응력 프로파일은 또한 2011년 5월 25일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/489,800호의 우선권을 주장하여, 2012년 5월 3일자에 Rostislav V. Roussev 등에 의해, 발명의 명칭이 "Systems And Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass (이하 "Roussev I"이라 한다)"로 출원된 미국 특허출원 제13/463,322호에 기재된 방법에 의해 얻어질 수 있다. Roussev I은 FSM을 사용하여 화학적으로 강화된 유리의 상세하고 정확한 응력 프로파일 (깊이의 함수에 따른 응력)을 추출하는 방법을 개시한다. 구체적으로, TM 및 TE 편광에 대해 결합된 광학 모드 (bound optical mode)의 스펙트럼은, 프리즘 커플링 기술을 통해 수집되며, 상세하고 정확한 TM 및 TE 굴절률 프로파일 nTM(z) 및 nTE(z)를 얻기 위해 이들 전체적으로 사용된다. 상기 출원들의 내용은 그 전체가 여기에 참조로 혼입된다. 상세한 지수 프로파일 (index profiles)은 역 Wentzel-Kramers-Brillouin (IWKB) 방법을 사용하는 단계, 및 지수 프로파일의 형태를 설명하는 사전-정의된 기능적 형태의 수치 계산된 스펙트럼에 대해 측정된 모드 스펙트럼을 맞추는 단계 및 최상의 적합성으로부터 기능적 형태의 파라미터를 얻는 단계에 의해 모드 스펙트럼으로부터 얻어진다. 상세한 응력 프로파일 S(z)는, 하기 수학식과 같이, 공지된 응력-광학 모듈러스 (SOC) 값을 사용하여 복구된 TM 및 TE 지수 프로파일의 차이로부터 계산된다:
S(z) = [nTM(z)-nTE(z)]/SOC.
SOC의 작은 값으로 인해, 임의의 깊이 z에서 복굴절 nTM(z)-nTE(z)는, 지수 nTM(z) 및 nTE(z) 중 작은 부분 (통상적으로 대략 1%)이다. 측정된 모드 스펙트럼에서 노이즈로 인해 크게 왜곡되지 않는 응력 프로파일을 얻으려면 대략 0.00001 RIU 정도의 정밀도로 모드 유효 지수의 결정을 요구한다. Roussev I에 개시된 방법은, 수집된 TE 및 TM 모드 스펙트럼 또는 모드 스펙트럼의 이미지에서 노이즈 및/또는 열악한 콘트라스트 (contrast)에도 불구하고, 측정된 모드 지수에 대한 높은 정확도를 보장하기 위해 미가공 데이터에 적용된 기술을 더욱 포함한다. 이러한 기술은 노이즈-평균화, 필터링, 및 커브 피팅 (curve fitting)을 포함하여 서브-픽셀 해상도를 갖는 모드에 상응하는 극단의 위치를 찾는다.
전술한 바와 같이, 여기에 기재된 유리 제품은, 이온 교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있고 및 공지된 강화 유리에 의해 나타나는 것과 구별되는 응력 프로파일을 나타낼 수 있다. 이 공정에서, 유리 제품의 표면에 또는 그 근처에 이온은, 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온으로 대체되거나 또는 교환된다. 유리 제품이 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 구체 예에서, 유리의 표면층에서 이온 및 더 큰 이온은, Li+ (유리 제품에 존재하는 경우), Na+, K+, Rb+, 및 Cs+와 같은, 일가 알칼리 금속 양이온이다. 선택적으로, 표면층에서 1가 양이온은, Ag+ 또는 이와 유사한 것과 같은, 알칼리 금속 양이온 이외의 일가 양이온으로 대체될 수 있다.
이온 교환 공정은 통상적으로 유리 제품에서 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융염 욕조 (또는 둘 이상의 용융염 욕조들)에 유리 제품을 침지시켜 수행된다. 수성의 염 욕조가 또한 활용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 부가적으로, 욕조(들)의 조성물은, 하나 이상 타입의 더 큰 이온 (예를 들어, Na+ 및 K+) 또는 단일의 더 큰 이온을 포함할 수 있다. 욕조 조성물 및 온도, 침지 시간, 염 욕조 (또는 욕조들)에서 유리 제품의 침지의 수, 다중 염 욕조들의 사용, 어닐링, 세척, 및 이와 유사한 것과 같은 부가적인 단계를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 이온 교환 공정에 대한 파라미터는, (제품의 구조 및 존재하는 임의의 결정질 상을 포함하는) 유리 제품의 조성물 및 강화 작업으로부터 결과하는 유리 제품의 원하는 DOC 및 CS에 의해 일반적으로 결정되는 것으로 기술분야의 당업자에 의해 인식될 것이다. 예로서, 유리 제품의 이온 교환은, 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염, 및 염화물과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 염을 함유하는 적어도 하나의 용융 욕조에 유리 제품을 침지시켜 달성될 수 있다. 통상적인 질산염은 KNO3, NaNO3, LiNO3, NaSO4 및 이들의 조합을 포함한다. 용융염 욕조의 온도는, 통상적으로 약 380℃ 내지 약 450℃까지의 범위이고, 반면에 침지 시간은 유리 두께, 욕조 온도 및 유리 확산율에 의존하여 약 15분 내지 약 100시간까지의 범위이다. 그러나, 전술된 것과 다른 온도 및 침지 시간은 또한 사용될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은 약 370℃ 내지 약 480℃의 온도를 갖는 100% NaNO3의 용융염 욕조에 침지될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 기판은 약 5% 내지 약 90%의 KNO3 및 약 10% 내지 약 95%의 NaNO3를 포함하는 용융 혼합 염 욕조에 침지될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 기판은 Na2SO4 및 NaNO3를 포함하는 용융 혼합 염 욕조에 침지될 수 있으며 및 더 넓은 온도 범위 (예를 들어, 약 500℃ 이하)를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은, 제1 욕조에 침지 후에, 제2 욕조에 침지될 수 있다. 제2 욕조에서 침지는, 100% KNO3를 포함하는 용융염 욕조에서 15분 내지 8시간 동안 침지를 포함할 수 있다.
이온 교환 조건은 유리 조성물 및 유리 기판의 두께에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들면, 0.4㎜의 두께를 갖는 하기 실시 예 1에서 나타낸 바와 같은 공칭 조성물 (nominal composition)을 갖는 유리 기판은, 약 10시간 내지 약 20시간 동안 약 460℃의 온도를 갖는 (NaNO3와 균형을 이루는) 80-100% KNO3의 용융염 욕조에 침지될 수 있다. 약 0.55mm의 두께를 갖는 동일한 기판은, 약 20시간 내지 약 40시간의 기간 동안 약 460℃의 온도를 갖는 (NaNO3와 균형을 이루는) 70-100% KNO3의 용융염 욕조에 침지될 수 있다. 약 0.8mm의 두께를 갖는 동일한 기판은, 약 40시간 내지 약 80시간의 기간 동안 약 460℃의 온도를 갖는 (NaNO3와 균형을 이루는) 60-100% KNO3의 용융염 욕조에 침지될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리-계 기판은, 약 5시간 미만, 또는 심지어 약 4시간 이하 동안, 420℃ 미만의 온도 (예를 들어, 약 400℃ 또는 약 380℃)를 갖는 약 NaNO3 및 KNO3를 포함하는 (예를 들어, 49%/51%, 50%/50%, 51%/49%) 용융, 혼합 염 욕조에 침지될 수 있다.
이온 교환 조건은, 그 결과로 생긴 유리-계 제품의 표면에 또는 그 근처에서 응력 프로파일의 기울기를 높이기 위해 또는 "스파이크 (spike)"를 제공하기 위해 조정될 수 있다. 이 스파이크는, 여기에 기재된 유리-계 제품에 사용되는 유리 조성물의 고유한 특성에 기인하여, 단일 조성물 또는 혼합 조성물을 갖는 욕조(들)을 이용하는, 단일 욕조 또는 다중 욕조에 의해 달성될 수 있다.
도 4에 예시된 바와 같이, 하나 이상의 구체 예의 유리 제품 (300)은, 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 (302) 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면 (304)을 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 두께 (t)는, 약 3 mm 미만, 약 2 mm 이하, 약 1.5 mm 이하, 약 1.1 mm 이하, 또는 1 mm 이하일 수 있다 (예를 들어, 약 0.01 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.01 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.01 mm 내지 약 1.4 mm, 약 0.01 mm 내지 약 1.2 mm, 약 0.01 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.01 mm 내지 약 1 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 또는 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm의 범위).
도 4는, 화학적으로 강화 유리 제품 (300)의 (x-축을 따라 도시된) 두께 (t1)를 따른 응력 프로파일의 단면도이다. 응력의 크기는, 제로 응력을 나타내는 라인 (301)과 함께 y-축 상에 예시된다.
응력 프로파일 (312)은, 제1 주 표면 (302) 및 제2 주 표면 (304) 중 하나 또는 모두로부터 DOC (330)로 연장되는 (표면 CS 값 (310)을 갖는) CS 층 (315), 및 DOC (330)로부터 제품의 중심 부분으로 연장되는 (CT (320)을 갖는) CT 층 (325)를 포함한다.
여기에 사용된 바와 같은, DOC는 유리 제품 내에 응력이 압축으로부터 인장으로 변하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 양의 (압축) 응력으로부터 음의 (인장) 응력으로 교차하고 (예를 들어, 도 4에서 330), 따라서, 0의 응력 값을 나타낸다.
CS 층은 주 표면 (302, 304)으로부터 DOC (330)로 연장되는 연관된 깊이 또는 길이 (317)를 갖는다. CT 층 (325)는 또한 연관된 깊이 또는 길이 (327) (CT 영역 또는 층)를 갖는다.
표면 CS (310)는, 약 150MPa 이상 또는 약 200MPa 이상일 수 있다 (예를 들어, 약 250MPa 이상, 약 300MPa 이상, 약 400MPa 이상, 약 450MPa 이상, 약 500MPa 이상, 또는 약 550MPa 이상). 표면 CS (310)는, 약 900 MPa 이하, 약 1000 MPa 이하, 약 1100 MPa 이하, 또는 약 1200 MPa 이하일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 표면 CS (310)는, 약 150 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 200 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 250 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 300 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 350 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 400 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 450 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 500 MPa 내지 약 1200 MPa, 약 200 MPa 내지 약 1100 MPa, 약 200 MPa 내지 약 1000 MPa, 약 200 MPa 내지 약 900 MPa, 약 200 MPa 내지 약 800 MPa, 약 200 MPa 내지 약 700 MPa, 약 200 MPa 내지 약 600 MPa, 약 200 MPa 내지 약 500 MPa, 약 300 MPa 내지 약 900 MPa, 또는 약 400 MPa 내지 약 600 MPa의 범위일 수 있다.
CT (320)는 약 25 MPa 이상, 약 50 MPa 이상, 약 75 MPa 이상, 약 85 MPa 이상, 또는 약 100 MPa 이상 (예를 들어, 약 150 MPa 이상, 약 200 MPa 이상 250MPa 이상, 또는 약 300MPa 이상)일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, CT (320)는, 약 50 MPa 내지 약 400 MPa의 범위 (예를 들어, 약 75 MPa 내지 약 400 MPa, 약 100 MPa 내지 약 400 MPa, 약 150 MPa 내지 약 400 MPa, 약 50 MPa 내지 약 350 MPa, 약 50 MPa 내지 약 300 MPa, 약 50 MPa 내지 약 250 MPa, 약 50 MPa 내지 약 200 MPa, 약 100 MPa 내지 약 400 MPa, 약 100 MPa 약 300 MPa, 약 150 MPa 내지 약 250 MPa)일 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, CT는 유리 제품에서 가장 큰 크기의 중심 장력이다.
표면 CS (310) 및 CT (320) 중 임의의 하나 이상이, 유리 제품의 두께에 의존할 수 있는 점에 유의하여야 한다. 예를 들어, 약 0.8mm의 두께를 갖는 유리 제품은, 약 100MPa 이상의 CT를 가질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 약 0.4mm의 두께를 갖는 유리 제품은, 약 130MPa 이상의 CT를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, CT는 유리 제품의 두께 (t)의 측면에서 표현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구체 예에서, CT는 약 (100MPa)/√(t/1mm) 이상일 수 있으며, 여기서 t는 mm인 두께이다. 몇몇 구체 예에서, CT는 (105MPa)/√(t/1mm) 이상, (110MPa)/√(t/1mm) 이상, (115MPa)/√(t/1mm) 이상, (120 MPa)/√(t/1mm) 이상 또는 (125MPa)/√(t/1mm) 이상일 수 있다.
CT (320)는 약 0.3·t 내지 약 0.7·t, 약 0.4·t 내지 약 0.6·t, 또는 약 0.45·t 내지 약 0.55·t의 범위에 위치될 수 있다. 표면 CS (310) 및 CT (320) 중 임의의 하나 이상은, 유리-계 제품의 두께에 의존할 수 있는 점에 유의하여야 한다. 예를 들어, 약 0.8 mm의 두께를 갖는 유리-계 제품은, 약 75 MPa 이하의 CT를 가질 수 있다. 유리-계 제품의 두께가 감소하는 경우, CT는 증가할 수 있다. 다시 말해서, CT는, 두께가 감소함에 따라 (또는 유리-계 제품이 더 얇아짐에 따라) 증가한다.
유리 제품의 영률은, 여기에 기재된 강화 유리 제품의 CT에 영향을 미칠 수 있다. 구체적으로, 유리 제품의 영률이 감소함에 따라, 유리 제품은 주어진 두께에 대해, 더 낮은 CT를 갖도록 강화될 수 있고, 및 여기에 기재된 파단 거동을 여전히 나타낼 수 있다. 예를 들어, 더 높은 영률을 갖는 또 다른 1mm-두께의 유리 제품보다 상대적으로 더 낮은 영률을 갖는 1mm 유리 제품을 비교하는 경우, 더 낮은 영률의 유리 제품은, 더 적은 정도로 (즉, 상대적으로 더 낮은 CT 값으로) 강화될 수 있고, 및 여전히 (CT 유리 제품과 비교하여 더 높은 CT를 가질) 더 높은 영률 유리와 동일한 파단 거동을 나타낼 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 표면 CS에 대한 CT (320)의 비는, 약 0.05 내지 약 1의 범위 (예를 들어, 약 0.05 내지 약 0.5, 약 0.05 내지 약 0.3, 약 0.05 내지 약 0.2, 약 0.05 내지 약 0.1, 약 0.5 내지 약 0.8, 약 0.0.5 내지 약 1, 약 0.2 내지 약 0.5, 약 0.3 내지 약 0.5의 범위)이다. 공지된 화학적으로 강화된 유리 제품에서, 표면 CS에 대한 CT (320)의 비는 0.1 이하이다. 몇몇 구체 예에서, 표면 CS는, CT의 1.5배 이상 (또는 2배 또는 2.5배)일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 표면 CS는 CT의 약 20배 이하일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 응력 프로파일 (312)은, 통상적으로 표면 CS (310)인, 최대 CS를 포함하고, 및 제1표면 (302) 및 제2표면 (304) 중 하나 또는 모두에서 확인될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, CS 층 또는 영역 (315)은, DOC (317) 및 CT (320)로 두께의 일부에 따라 연장된다. 하나 이상의 구체 예에서, DOC (317)은, 약 0.1·t 이상일 수 있다. 예를 들어, DOC (317)는, 약 0.12·t 이상, 약 0.14·t 이상, 약 0.15·t 이상, 약 0.16·t 이상, 0.17·t 이상, 0.18·t 이상, 0.19·t 이상, 0.20·t 이상, 약 0.21·t 이상 또는 약 0.25·t 이하일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, DOC (317)는, 최대 화학적 깊이 (342) 미만이다. 최대 화학적 깊이 (342)는, 약 0.4·t 이상, 0.5·t 이상, 약 55·t 이상, 또는 약 0.6·t 이상일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리-계 제품은, 약 6 micrometers 내지 약 20 micrometers의 범위에서 칼륨 DOL을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 칼륨 DOL은, 유리-계 제품의 두께 (t)의 함수에 따라 표현될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 칼륨 DOL은, 약 0.005t 내지 약 0.05t의 범위일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 칼륨 DOL은, 약 0.005t 내지 약 0.05t, 약 0.005t 내지 약 0.045t, 약 0.005t 내지 약 0.04t, 약 0.005t 내지 약 0.035t, 약 0.005t 내지 약 0.03t, 약 0.005t 내지 약 0.025t, 약 0.005t 내지 약 0.02t, 약 0.005t 내지 약 0.015t, 약 0.005t 내지 약 0.01t, 약 0.006t 내지 약 0.05t, 약 0.008t 내지 약 0.05t, 약 0.01t 내지 약 0.05t, 약 0.015t 내지 약 0.05t, 약 0.02t 내지 약 0.05t, 약 0.025t 내지 약 0.05t, 약 0.03t 내지 약 0.05t, 또는 약 0.01t 내지 약 0.02t의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 칼륨 DOL 깊이에서 압축 응력 값은, 약 50 MPa 내지 약 300 MPa의 범위일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 칼륨 DOL 깊이에서 압축 응력 값은, 약 50 MPa 내지 약 280 MPa, 약 50 MPa 내지 약 260 MPa, 약 50 MPa 내지 약 250 MPa, 약 50 MPa 내지 약 240 MPa, 약 50 MPa 내지 약 220 MPa, 약 50 MPa 내지 약 200 MPa, 약 60 MPa 내지 약 300 MPa, 약 70 MPa 내지 약 300 MPa, 약 75 MPa 내지 약 300 MPa, 약 80 MPa 내지 약 300 MPa, 약 90 MPa 내지 약 300 MPa, 약 100 MPa 내지 약 300 MPa, 약 1100 MPa 내지 약 300 MPa, 약 120 MPa 내지 약 300 MPa, 약 130 MPa 내지 약 300 MPa, 또는 약 150 MPa 내지 약 300 MPa의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은, 약 450 MPa 내지 약 600 MPa의 범위에서 표면 CS, 약 200 내지 300 MPa의 범위에서 CT 및 약 0.4 mm 내지 0.5mm의 범위에서 두께의 조합을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품의 DOC는, 약 0.18t 내지 약 0.21t의 범위이다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은, 약 350 MPa 내지 약 450 MPa의 범위에서 표면 CS, 약 150 내지 250 MPa의 범위에서 CT, 및 약 0.4 mm 내지 0.5mm의 범위에서 두께의 조합을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품의 DOC는 약 0.18t 내지 약 0.21t의 범위이다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은, 약 0.4·t 이상, 0.5·t 이상, 약 0.55·t 이상, 또는 약 0.6·t 이상의 최대 화학적 깊이를 나타낸다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "화학적 깊이"는, 금속 산화물 또는 알칼리 금속 산화물의 이온 (예를 들어, 금속이온 또는 알칼리 금속이온)이 유리 제품 내로 확산되는 깊이 및 상기 이온의 농도가, EPMA (Electron Probe Micro-Analysis)에 의해 결정된 것으로, 최소 값에 도달하는 깊이를 의미한다. 상기 이온은, 이온 교환의 결과로서 화학적으로 강화된 유리 제품으로 확산된 이온이다. 최대 화학적 깊이는, 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된 유리 제품으로 임의의 이온 교환된 최대 확산 깊이를 지칭한다. 예를 들어, 하나 이상의 확산 이온성 종 (ionic species)을 갖는 용융염 욕조 (즉, NaNO3 및 KNO3의 용융염 욕조)인 경우, 다른 이온 종들은, 화학적으로 강화된 유리 제품 내로 다른 깊이로 확산될 수 있다. 최대 화학적 깊이는, 화학적으로 강화된 유리 제품 내로 이온 교환되는 모든 이온 종들의 가장 큰 확산 깊이이다.
하나 이상의 구체 예에서, 응력 프로파일 (312)은, 포물선-형 모양으로 설명될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 인장 응력을 나타내는 유리-계 제품의 영역 또는 깊이를 따른 응력 프로파일은, 포물선-형 모양을 나타낸다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 응력 프로파일 (312)은, 평평한 응력 (즉, 압축 또는 인장) 부분 또는 실질적으로 일정한 응력 (즉, 압축 또는 인장)을 나타내는 부분이 없다. 몇몇 구체 예에서, CT 영역은, 평평한 응력이 실질적으로 없거나 또는 실질적으로 일정한 응력이 없는 응력 프로파일을 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 약 0·t 내지 약 0.2·t 및 약 0.8·t 초과 (또는 약 0·t 내지 약 0.3·t 및 0.7·t 초과)의 두께 범위 사이의 응력 프로파일 (312)의 모든 지점은, 약 -0.1 MPa/micrometers 미만 또는 약 0.1 MPa/micrometers 초과인 접선 (tangent)을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 접선은 약 -0.2MPa/micrometers 미만이거나 또는 약 0.2MPa/micrometers를 초과할 수 있다. 몇몇 더 특별한 구체 예에서, 상기 접선은 약 -0.3MPa/micrometers 미만 또는 약 0.3MPa/micrometers 초과일 수 있다. 더욱더 특별한 구체 예에서, 상기 접선은 약 -0.5 MPa/micrometers 미만 또는 약 0.5 MPa/micrometers 초과일 수 있다. 다시 말해서, 이들 두께 범위 (즉, 0·t 내지 약 2·t까지 및 0.8·t 초과, 또는 약 0·t 내지 0.3·t 및 0.7·t 이상)에 따른 하나 이상의 구체 예의 응력 프로파일은, 여기에 기재된 바와 같은, 접선을 갖는 지점을 배제한다. 이론에 의해 구속되는 것을 원하지는 않지만, 공지된 오차 함수 또는 준-선형 응력 프로파일 (quasi-linear stress profiles)은, (도 3에서 나타낸 바와 같은, 두께 범위에 따라 평평한 또는 제로 기울기 응력 프로파일을 나타내는, 220) 약 -0.1 MPa/micrometers 내지 약 0.1 MPa/micrometers, 약 -0.2 MPa/micrometers 내지 약 0.2 MPa/micrometers, 약 -0.3 MPa/micrometers 내지 약 0.3 MPa/micrometers, 또는 약 -0.5 MPa/micrometers 내지 약 0.5 MPa/micrometers의 범위에 있는 접선을 갖는, 이들 두께 범위 (즉, 약 0·t 내지 약 0.2·t 및 0.8·t 초과, 또는 약 0·t 내지 약 0.3·t 및 0.7·t 이상)에 따른 지점을 갖는다. 본 개시의 하나 이상의 구체 예의 유리-계 제품은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이들 두께 범위를 따라 평평한 또는 제로 기울기 응력 프로파일을 갖는 응력 프로파일을 나타내지 않는다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리-계 제품은, 최대 접선 및 최소 접선을 포함하는 약 0.1·t 내지 0.3·t 및 약 0.7·t 내지 0.9·t의 두께 범위에서 응력 프로파일을 나타낸다. 몇몇 사례에서, 최대 접선과 최소 접선 사이에서 차이는, 약 3.5MPa/micrometers 이하, 약 3MPa/micrometers 이하, 약 2.5MPa/micrometers 이하, 또는 약 2MPa/micrometers 이하이다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리-계 제품은, 유리-계 제품의 두께 (t)의 적어도 일부에 따라 또는 깊이 방향으로 연장되는 임의의 선형 세그먼트 (linear segment)가 실질적으로 없는 응력 프로파일 (312)을 포함한다. 다시 말해서, 응력 프로파일 (312)은, 두께 (t)를 따라 실질적으로 연속적으로 증가하거나 또는 감소한다. 몇몇 구체 예에서, 응력 프로파일은, 약 10 micrometers 이상, 약 50 micrometers 이상, 또는 약 100 micrometers 이상, 또는 약 200 micrometers 이상의 길이를 갖는 깊이 방향의 임의의 선형 세그먼트가 실질적으로 없다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "선형"은, 선형 세그먼트를 따라 약 5MPa/micrometers 미만, 또는 약 2MPa/micrometers 미만의 크기를 갖는 기울기를 지칭한다. 몇몇 구체 예에서, 깊이 방향에서 임의의 선형 세그먼트가 실질적으로 없는 응력 프로파일의 하나 이상의 부분은, 제1표면 또는 제2표면 중 하나 또는 모두로부터 약 5 micrometers 이상 (예를 들어, 10 micrometers 이상, 또는 15 micrometers 이상)의 유리-계 제품 내의 깊이에 존재한다. 예를 들어, 제1표면으로부터 약 0 micrometers 내지 약 5 micrometers 미만의 깊이를 따라, 응력 프로파일은, 선형 세그먼트를 포함할 수 있지만, 제1표면으로부터 약 5 micrometers 이상의 깊이로부터, 응력 프로파일은 실질적으로 선형 세그먼트가 없다.
몇몇 구체 예에서, 응력 프로파일은, 약 0t 내지 약 0.1t까지의 깊이에서 선형 세그먼트를 포함할 수 있고, 및 약 0.1t 내지 약 0.4t의 깊이에서 선형 세그먼트가 실질적으로 없을 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 약 0t 내지 약 0.1t의 범위의 두께로부터의 응력 프로파일은, 약 20MPa/microns 내지 약 200MPa/microns의 범위에서 기울기를 가질 수 있다. 여기에 기재되는 바와 같이, 이러한 구체 예는, 욕조가 둘 이상의 알칼리염을 포함하거나 또는 혼합된 알칼리염 욕조인 단일 이온-교환 공정 또는 다중 (예를 들어, 둘 이상) 이온 교환 공정을 사용하여 형성될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리-계 제품은, CT 영역 (도 4의 327)에 따른 응력 프로파일의 모양의 측면으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, CT 영역을 따른 응력 프로파일 (응력이 인장인 경우)은, 수학식에 의해 근삿값이 구해질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, CT 영역을 따른 응력 프로파일은, 하기 수학식 1에 의해 근삿값이 구해질 수 있다:
[수학식 1]
응력(x) = MaxT - (((CTn·(n+1))/0.5n)·|(x/t)-0.5|n)
수학식 1에서, 응력 (x)은 위치 x에서의 응력 값이다. 여기서, 응력은 양 (장력)이다. 수학식 1에서, MaxT는 최대 장력 값이고 및 CTn은 n에서의 장력 값이며 MaxT 이하이다. MaxT 및 CTn 모두는 MPa로 양의 값이다. 값 x는 0 내지 t의 범위를 갖는, micrometers로 두께 (t)에 따른 위치이며; x=0은 일 표면이고 (도 4에서 302), x=0.5t는, 유리-계 제품의 중심이며, 응력 (x)=MaxCT이고, x=t는 대립 표면이다 (도 4의 304). 수학식 1에 사용된 MaxT는, 약 71.5/√(t) 미만일 수 있는, CT와 동일하다. 몇몇 구체 예에서, 수학식 1에 사용된 MaxT는, 약 50 MPa 내지 약 80 MPa (예를 들어, 약 60 MPa 내지 약 80 MPa, 약 70 MPa 내지 약 80 MPa, 약 50 MPa 약 75 MPa, 약 50 MPa 내지 약 70 MPa, 또는 약 50 MPa 내지 약 65 MPa)의 범위일 수 있고, 및 n은 1.5 내지 5 (예를 들어, 2 내지 4, 2 내지 3 또는 1.8 내지 2.2) 또는 약 1.5 내지 약 2의 적합 파라미터 (fitting parameter)이다. 하나 이상의 구체 예에서, n=2는, 포물선 응력 프로파일을 제공할 수 있고, n=2로부터 벗어난 지수는 근 포물선 응력 프로파일을 갖는 응력 프로파일을 제공한다. 도 4는, 적합 파라미터 n의 변화에 기초한, 본 개시의 하나 이상의 구체 예에 따른 다양한 응력 프로파일을 예시하는 그래프이다.
하나 이상의 구체 예에서, CTn은 유리-계 제품의 주 표면 중 하나 또는 모두에 대해 압축 응력 스파이크가 있는 경우 MaxT 미만일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, CTn은 유리-계 제품의 주 표면 중 하나 또는 모두에 대해 압축 응력 스파이크가 없는 경우 MaxT와 동일하다.
몇몇 구체 예에서, 응력 프로파일은 열 처리에 의해 변경될 수 있다. 이러한 구체 예에서, 열 처리는, 임의의 이온-교환 공정 전, 이온-교환 공정들 사이, 또는 모든 이온-교환 공정 후에 일어날 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 열 처리는 표면에 또는 그 근처에서 응력 프로파일의 기울기의 감소를 결과할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 가파른 또는 더 큰 기울기가 표면에서 원하는 경우, 열처리 후에 이온-교환 공정은, "스파이크"를 제공하거나 또는 표면에 또는 그 근처에서 응력 프로파일의 기울기를 증가시키기 위해 활용될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 응력 프로파일 (312) (및/또는 추정된 응력 프로파일 (340))은, 두께의 일부를 따라 변하는 비-제로 농도의 금속 산화물(들)에 기인하여 발생된다. 농도에서 변화는 구배 (gradient)로 여기에서 지칭될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는, 0이 아니며 및 약 0·t 내지 약 0.3·t의 두께 범위를 따라 변한다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는 0이 아니며, 및 약 0·t 내지 약 0.35·t, 약 0·t 내지 약 0.4·t, 약 0·t 내지 약 0.45·t 또는 약 0·t 내지 약 0.48·t의 두께 범위를 따라 변한다. 금속 산화물은, 유리-계 제품에 응력을 발생시키는 것으로 설명될 수 있다. 농도에서 변화는, 상기-언급된 두께 범위를 따라 연속적일 수 있다. 농도에서 변화는, 약 100 micrometers의 두께 세그먼트를 따라 약 0.2 mol%의 금속 산화물 농도에서 변화를 포함할 수 있다. 이 변화는, 실시 예 1에 나타낸 바와 같이, 마이크로프로브 (microprobe)를 포함하는 기술분야에 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다. 농도가 0이 아니고 및 두께의 일부를 따라 변하는 금속 산화물은, 유리-계 제품에서 응력을 발생시키는 것으로 설명될 수 있다.
농도에서 변화는, 상기-언급된 두께 범위를 따라 연속적일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 농도에서 변화는, 약 10 micrometers 내지 약 30 micrometers의 범위에서 두께 세그먼트를 따라 연속적일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는, 제1표면으로부터 제1표면과 제2표면 사이에 지점까지 감소하고 및 상기 지점으로부터 제2표면까지 증가한다.
금속 산화물의 농도는, 하나 이상의 금속 산화물 (예를 들어, Na2O 및 K2O의 조합)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 2개의 금속 산화물이 활용되고 및 이온의 반경이 서로 다른 경우, 더 큰 반경을 갖는 이온의 농도는, 얕은 깊이에서보다 더 작은 반경을 갖는 이온의 농도를 초과하고, 반면에 더 깊은 깊이에서, 더 작은 반경을 갖는 이온의 농도는, 더 큰 반경을 갖는 이온의 농도를 초과한다. 예를 들어, 단일 Na- 및 K-함유 욕조가 이온 교환 공정에서 사용되는 경우, 유리-계 제품 내에 K+ 이온의 농도는, 더 얕은 깊이에서 Na+ 이온의 농도를 초과하지만, 반면에 Na+의 농도는 더 깊은 깊이에서 K+ 이온의 농도를 초과한다. 이것은, 부분적으로, 이온의 크기에 기인한다. 이러한 유리-계 제품에서, 표면에 또는 그 근처에 구역은, 표면에 또는 그 근처에서 더 많은 양의 더 큰 이온 (즉, K+ 이온)으로 인해 더 큰 CS를 포함한다. 이 더 큰 CS는, 표면에 또는 그 근처에서 더 가파른 기울기를 갖는 응력 프로파일 (즉, 표면에서 응력 프로파일 내에 스파이크)에 의해 나타낼 수 있다.
하나 이상의 금속 산화물의 농도 구배 또는 변화는, 여기에 이미 기재된 바와 같이, 유리-계 기판을 화학적으로 강화시켜 생성되고, 여기서 유리-계 기판에서 복수의 제1 금속 이온은, 복수의 제2 금속 이온과 교환된다. 상기 제1 이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 및 루비듐의 이온일 수 있다. 상기 제2 금속 이온은, 제2 알칼리 금속 이온이 제1 알칼리 금속 이온의 이온 반경을 초과하는 이온 반경을 갖는다는 전제하에서, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 및 세슘 중 하나의 이온일 수 있다. 제2 금속 이온은, 이의 산화물 (예를 들어, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O 또는 이들의 조합)로 유리-계 기판에 존재한다.
하나 이상의 구체 예에서, 금속 산화물 농도 구배는, CT 층 (327)을 포함하는, 유리-계 제품의 전체 두께 (t) 또는 두께 (t)의 실질적인 부분을 통해 연장된다. 하나 이상의 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는, CT 층 (327)에서 약 0.5 mol% 이상이다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는, 유리-계 제품의 전체 두께를 따라 약 0.5 mol% 이상 (예를 들어, 약 1 mol% 이상)일 수 있고, 및 제1표면 (302) 및/또는 제2표면 (304)에서 가장 크며, 및 제1표면 (302)과 제2표면 (304) 사이에 지점으로 실질적으로 일정하게 감소한다. 이 지점에서, 금속 산화물의 농도는, 전체 두께 (t)를 따라 최소이다; 그러나 농도는 또한 그 지점에서 0은 아니다. 다시 말하면, 그 특정 금속 산화물의 0이 아닌 농도는, (여기에 기재된 바와 같이) 두께 (t)의 실질적인 부분 또는 전체 두께 (t)을 따라 연장된다. 몇몇 구체 예에서, 특정 금속 산화물에서 최저 농도는 CT 층 (327)에 있다. 유리-계 제품 내에 특정 금속 산화물의 총 농도는, 약 1mol% 내지 약 20mol%의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 유리-계 제품은, 제1 금속 산화물 농도 및 제2 금속 산화물 농도를 포함하여, 상기 제1 금속 산화물 농도는 약 0t 내지 약 0.5t의 제1 두께 범위를 따라 약 0 mol% 내지 약 15 mol%의 범위이고 및 상기 제2 금속 산화물 농도는 약 0 micrometers 내지 약 25 micrometers (또는 약 0 micrometers 내지 약 12 micrometers)의 제2 두께 범위로부터 약 0 mol% 내지 약 10 mol% 범위이지만; 그러나, 상기 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물 중 하나 또는 모두의 농도는, 유리-계 제품의 전체 두께 또는 실질적 부분을 따라 0이 아니다. 유리-계 제품은 선택적 제3 금속 산화물 농도를 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 산화물은 Na2O를 포함하지만, 상기 제2 금속 산화물은 K2O를 포함할 수 있다.
금속 산화물의 농도는, 이러한 금속 산화물의 농도 구배를 포함하도록 변경되기 이전에 유리-계 제품 내에 금속 산화물의 기준량으로부터 결정될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 응력 프로파일은 열처리에 의해 변경될 수 있다. 이러한 구체 예에서, 열처리는, 임의의 이온 교환 공정 전에, 이온-교환 공정들 사이, 또는 모든 이온-교환 공정 후에 일어날 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 열 처리는 표면에 또는 그 근처에서 응력 프로파일의 기울기의 감소를 결과할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 가파른 또는 더 큰 기울기가 표면에서 원하는 경우, 열 처리 후에 이온-교환 공정은, "스파이크"를 제공하거나 또는 표면에 또는 그 근처에 응력 프로파일의 기울기를 증가시키기 위해 활용될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 응력 프로파일 (312)은, 두께의 일부를 따라 변하는 금속 산화물(들)의 0이 아닌 농도에 기인하여 발생된다. 농도에서 변화는 구배로 여기에 지칭될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는, 0이 아니며 및 약 0·t 내지 약 0.3·t의 두께 범위를 따라 변한다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는 0이 아니며, 및 약 0·t 내지 약 0.35·t, 약 0·t 내지 약 0.4·t, 약 0·t 내지 약 0.45·t 또는 약 0·t 내지 약 0.48·t의 두께 범위에 따라 변한다. 금속 산화물은 유리-계 제품에서 응력을 발생시키는 것으로 설명될 수 있다. 농도에서 변화는 상기-언급된 두께 범위를 따라 연속적일 수 있다. 농도에서 변화는, 약 100 micrometers의 두께 세그먼트를 따라 약 0.2 mol%의 금속 산화물 농도에서 변화를 포함할 수 있다. 이 변화는, 실시 예 1에 나타낸 바와 같이, 마이크로프로브를 포함하는 기술분야에서 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다. 농도가 0이 아니며 및 두께의 일부를 따라 변하는 금속 산화물은, 유리-계 제품에서 응력을 발생시키는 것으로 설명될 수 있다.
농도에서 변화는 상기-언급된 두께 범위를 따라 연속적일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 농도에서 변화는 약 10 micrometers 내지 약 30 micrometers의 범위에서 두께 세그먼트를 따라 연속적일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는 제1표면으로부터 제1표면과 제2표면 사이에 지점으로 감소하고 및 상기 지점으로부터 제2표면으로 증가한다.
금속 산화물의 농도는 하나 이상의 금속 산화물 (예를 들어, Na2O 및 K2O의 조합)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 두 개의 금속 산화물이 활용되고 이온의 반경이 서로 다른 경우, 더 큰 반경을 갖는 이온의 농도는 얕은 깊이에서 더 작은 반경을 갖는 이온의 농도를 초과하고, 반면에 더 깊은 깊이에서, 더 작은 반경을 갖는 이온의 농도는, 더 큰 반경을 갖는 이온의 농도를 초과한다. 예를 들어, 단일 Na- 및 K-함유 욕조가 이온 교환 공정에 사용되는 경우, 유리-계 제품에서 K+ 이온의 농도는, 더 얕은 깊이에서 Na+ 이온의 농도를 초과하지만, 반면에 Na+의 농도는 더 깊은 깊이에서 K+ 이온의 농도를 초과한다. 이것은, 부분적으로, 이온의 크기에 기인한다. 이러한 유리-계 제품에서, 표면에 또는 그 근처에 구역은, 표면에 또는 그 근처에서 더 많은 양의 더 큰 이온 (즉, K+ 이온)으로 인해 더 큰 CS를 포함한다. 이 더 큰 CS는, 표면에 또는 그 근처에서 더 가파른 기울기를 갖는 응력 프로파일 (즉, 표면에서 응력 프로파일 내에 스파이크)에 의해 나타낼 수 있다.
하나 이상의 금속 산화물의 농도 구배 또는 변화는, 여기에 이미 기재된 바와 같이, 유리-계 기판을 화학적으로 강화시켜 생성하고, 여기서 유리-계 기판에서 복수의 제1 금속 이온은 복수의 제2 금속 이온과 교환된다. 상기 제1 이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 및 루비듐의 이온일 수 있다. 상기 제2 금속 이온은, 제2 알칼리 금속 이온이 제1 알칼리 금속 이온의 이온 반경을 초과하는 이온 반경을 갖는다는 전제하에서, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 및 세슘 중 하나의 이온일 수 있다. 상기 제2 금속 이온은 이의 산화물 (예를 들어, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O 또는 이들의 조합)로서 유리-계 기판에 존재한다.
하나 이상의 구체 예에서, 금속 산화물 농도 구배는, CT 층 (327)을 포함하는, 유리-계 제품의 전체 두께 (t) 또는 두께 (t)의 실질적인 부분을 통해 연장된다. 하나 이상의 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는 CT 층 (327)에서 약 0.5 mol% 이상이다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물의 농도는, 유리-계 제품의 전체 두께에 따라 약 0.5 mol% 이상 (예를 들어, 약 1 mol% 이상)일 수 있고, 및 제1표면 (302) 및/또는 제2표면 (304)에서 가장 크며, 및 제1표면 (302)과 제2표면 (304) 사이에 지점으로 실질적으로 일정하게 감소한다. 이 지점에서, 금속 산화물의 농도는, 전체 두께 (t)에 따라 최소이다; 그러나, 상기 농도는 그 지점에서 0은 아니다. 다시 말해서, 그 특정 금속 산화물의 0이 아닌 농도는, 전체 두께 (t) 또는 (여기에 기재된 바와 같은) 두께 (t)의 실질적인 부분에 따라 연장된다. 몇몇 구체 예에서, 특정 금속 산화물에서 가장 낮은 농도는, CT 층 (327)에 있다. 유리-계 제품에서 특정 금속 산화물의 총 농도는, 약 1mol% 내지 약 20mol%의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리-계 제품은, 제1 금속 산화물 농도 및 제2 금속 산화물 농도를 포함하여, 상기 제1 금속 산화물 농도는 약 0t 내지 약 0.5t의 제1 두께 범위에 따라 약 0 mol% 내지 약 15 mol% 범위이고, 및 상기 제2 금속 산화물 농도는 약 0 micrometers 내지 약 25 micrometers (또는 약 0 micrometers 내지 약 12 micrometers)의 제2 두께 범위로부터 약 0 mol% 내지 약 10 mol% 범위이지만; 그러나, 상기 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물 중 하나 또는 모두의 농도는, 유리-계 제품의 전체 두께 또는 실질적 부분에 따라 0이 아니다. 유리-계 제품은 선택적 제3 금속 산화물 농도를 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 산화물은 Na2O를 포함할 수 있는 반면, 상기 제2 금속 산화물은 K2O를 포함할 수 있다.
금속 산화물의 농도는, 이러한 금속 산화물의 농도 기울기를 포함하도록 변경되기 전에, 유리 제품 내의 금속 산화물의 기준량으로부터 결정될 수 있다.
여기에 기재된 유리 제품은, 15 J/㎡ 이상 (예를 들어, 약 15 J/㎡ 내지 약 50 J/㎡)의 범위에서 저장된 인장 에너지를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 저장된 인장 에너지는 약 20J/㎡ 내지 약 150J/㎡의 범위일 수 있다. 몇몇 사례에서, 저장된 인장 에너지는, 약 25 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 30 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 35 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 40 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 45 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 50 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 55 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 60 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 65 J/㎡ 내지 약 150 J/㎡, 약 25 J/㎡ 내지 약 140 J/㎡, 약 25 J/㎡ 내지 약 130 J/㎡, 약 25 J/㎡ 내지 약 120 J/㎡, 약 25 J/㎡ 내지 약 110 J/㎡, 약 30 J/㎡ 내지 약 140 J/㎡, 약 35 J/㎡ 내지 약 130 J/㎡, 약 40 J/㎡ 내지 약 120 J/㎡, 또는 약 40 J/㎡ 내지 약 100 J/㎡의 범위일 수 있다. 하나 이상의 구체 예의 열적 및 화학적으로 강화된 유리-계 제품은, 약 40 J/㎡ 이상, 약 45 J/㎡ 이상, 약 50 J/㎡ 이상, 약 60 J/㎡, 또는 약 70J/㎡ 이상의 저장된 인장 에너지를 나타낼 수 있다.
저장된 인장 에너지는 다음 수학식 2를 사용하여 계산된다:
[수학식 2]
저장된 인장 에너지 (J/㎡) = [1-υ]/E∫σ^2dt
여기서, υ는 푸아송비이고, E는 영률이며, 적분은 인장 영역에 대해서만 계산된다. 수학식 2는, Suresh T. Gulati, Frangibility of Tempered Soda-Lime Glass Sheet, GLASS PROCESSING DAYS, The Fifth International Conference on Architectural and Automotive Glass, 13-15 Sept. 1997에서, 수학식 번호 4로서 기재된다.
몇몇 구체 예의 유리 제품은, 공지된 강화 유리 제품과 비교하여, 장치 낙하 시험 또는 컴포넌트 수준 시험 (component level testing)에 의해 입증된 바와 같이 우수한 기계적 성능을 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은 마모된 링-온-링 (AROR) 시험에 적용된 경우 개선된 표면 강도를 나타낸다. 물질의 강도는 파단이 일어나는 응력으로 정의된다. AROR 시험은, 평평한 유리 표본을 시험하기 위한 표면 강도 측정이고, 및 명칭이 "Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature"인, ASTM C1499-09(2013)는, 여기에 기재된 링-온-링 마모된 ROR 시험 방법론에 대한 기초로 역할을 한다. ASTM C1499-09의 내용은 전체적으로 참조로서 여기에 혼입된다. 하나의 구체 예에서, 유리 표본은, 명칭이 "Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure (Determination of Modulus of Rupture)"인, ASTM C158-02(2012)의, Annex A2에서, 부재 "abrasion Procedures"로 기재된 방법 및 장치를 사용하여 유리 샘플에 전달되는 90 그릿 실리콘 카바이드 (SiC) 입자로 링-온-링 시험 전에 마모된다. ASTM C158-02의 내용 및 특히 Annex 2의 내용은, 전체적으로 참조로서 여기에 혼입된다.
링-온-링 시험 전에, 유리 제품의 표면은, ASTM C158-02, Annex 2에 기재된 대로 마모되어, ASTM C158-02의 도 A2.1에 나타낸 장치를 사용하여 샘플의 표면 결함 상태를 표준화 및/또는 조절한다. 연마제는 통상적으로 304 kPa (44 psi)의 공기압을 사용하여 15 psi 이상의 하중 또는 압력으로 유리 제품의 표면 (110) 상에 샌드블라스팅된다. 몇몇 구체 예에서, 연마제는 20 psi, 25 psi 또는 심지어 45 psi의 하중으로 표면 (110) 상으로 샌드블라스팅될 수 있다. 공기 흐름이 설정된 후, 5 ㎤의 연마제는 깔때기에 쌓아 두고 및 샘플은 연마제의 도입 후에 5초 동안 샌드블라스팅된다.
링-온-링 시험 동안, 도 5에 나타낸 바와 같이 적어도 하나의 마모된 표면 (112)을 갖는 유리 제품은, 도 5에 또한 나타낸 바와 같이, 동이축 휨 강도 또는 파손 하중 (즉, 물질이 두 개의 동심 링 사이에서 휨에 적용된 경우, 유지할 수 있는 최대 응력)을 결정하기 위해 다른 크기의 두 개의 동심 링 사이에 놓인다. 마모된 링-온-링 구조 (100)에서, 마모된 유리 제품 (110)은, 직경 (D2)을 갖는 지지체 링 (120)에 의해 지지된다. 힘 (F)은, 직경 (D1)을 갖는 로딩 링 (loading ring: 130)에 의해 유리 제품의 표면에 로드 셀 (load cell) (도시되지 않음)에 의해 적용된다.
로딩 링 및 지지체 링의 직경의 비 (D1/D2)는 약 0.2 내지 약 0.5의 범위일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, D1/D2는 약 0.5이다. 로딩 및 지지체 링 (130, 120)은 지지체 링 직경 (D2)의 0.5% 내에서 동심원적으로 정렬되어야 한다. 시험에 사용된 로드 셀은, 선택한 범위 내에서 임의의 로드의 ±1% 내에서 정확해야 한다. 몇몇 구체 예에서, 시험은, 23±2℃의 온도 및 40±10%의 상대 습도에서 수행된다.
고정구 디자인을 위해, 로딩 링 (130)의 돌출 표면의 반경 (r)은, h/2 ≤ r ≤ 3h/2이고, 여기서 h는 유리 제품 (110)의 두께이다. 로딩 및 지지체 링 (130, 120)은, 통상적으로 경도 HRc > 40을 갖는 경화강 (hardened steel)으로 만들어진다. ROR 고정구는 상업적으로 이용 가능하다.
ROR 시험을 위한 의도된 파손 메커니즘은, 로딩 링 (130) 내에서 표면 (130a)으로부터 기원하는 유리 제품 (110)의 파단을 관찰하는 것이다. 이 영역의 외부 - 즉, 로딩 링 (130)과 지지체 링 (120) 사이 -에서 일어나는 파손은, 데이터 분석으로부터 생략된다. 그러나, 유리 제품 (110)의 가늚 (thinness) 및 높은 강도에 기인하여, 표본 두께 (h)의 ½을 초과하는 큰 휨 (deflections)은 때때로 관찰된다. 따라서, 로딩 링 (130) 아래로부터 기원하는 높은 퍼센트의 파손을 관찰하는 것은 흔히 있다. 응력은 각 표본에서 파손의 기원 및 (변형 게이지 분석을 통해 수집된) 링 내부 및 하부 모두에서 응력 발달 (stress development)의 지식 없이 정확히 계산될 수 없다. 따라서, AROR 시험은 측정된 응답으로서 파손시 피크 하중에 중점을 둔다.
유리 제품의 강도는, 표면 흠의 존재에 의존한다. 그러나, 유리의 강도가 사실상 통계에 근거함에 따라, 존재하는 주어진 크기의 흠의 가능성은 정확하게 예측될 수 없다. 따라서, 확률 분포는, 일반적으로 얻은 데이터의 통계적 표현으로 사용될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 강화 유리 제품은, 표면을 마모하기 위해 25psi 또는 심지어 45psi의 하중을 사용하는 AROR 시험에 의해 결정된 것으로, 20kgf 이상 및 최대 약 45kgf의 동이축 휨 강도 또는 파손 하중을 나타낸다. 다른 구체 예에서, 표면 강도는, 적어도 25 kgf이고, 및 또 다른 구체 예에서, 적어도 30kgf이다.
몇몇 구체 예에서, 강화 유리 제품은 개선된 낙하 성능을 나타낼 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 낙하 성능은, 휴대폰 장치에 유리 제품을 조립시켜 평가된다. 몇몇 사례에서, 다수의 유리 제품은, 동일한 휴대 전화 장치에 조립될 수 있고, 및 동일하게 시험될 수 있다. 유리 제품이 조립된 휴대폰 장치는 그 다음, 50cm의 높이에서 시작하는 연속적인 낙하를 위해 (Al2O3 입자 또는 다른 연마제를 포함할 수 있는) 연마지 (abrasive paper) 상으로 낙하된다. 각 샘플이 높이로부터 낙하를 견딤에 따라, 샘플을 갖는 휴대폰 장치는, 유리 제품이 파단될 때까지 증가 높이에서 다시 낙하되고, 그 지점에서 샘플의 파손 높이는 최대 파손 높이로 기록된다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품은, 약 1mm의 두께를 가질 경우, 약 100cm 이상의 최대 파손 높이를 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품은, 약 1 mm의 두께에서, 약 120 cm 이상, 약 140 cm 이상, 약 150 cm 이상, 약 160 cm 이상, 약 180 cm 이상, 또는 약 200 cm 이상의 최대 파손 높이를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예의 유리 제품은, 파손 높이에서 파손한 후에 다이싱된 파단 패턴을 나타낸다. 상기 다이싱된 파단 패턴은 여기에 기재된 종횡비를 나타내는 것을 포함한다.
하나 이상의 구체 예에서, 여기에서의 유리 제품은, 유리 제품이 기판에 직접 결합되는 (즉, 디스플레이 유닛) 경우, 유리 제품이 파단된 후에, 균열의 50% 이상이 서브-표면 균열 (여기서 균열은 두께를 통해 단지 부분적으로 연장되고 및 표면 아래에서 저지됨)이도록, 파단 거동을 나타낸다. 예를 들어, 몇몇 사례에서, 균열은 유리 제품의 두께 (t), 예를 들어, 0.05t 내지 0.95t를 통해 부분적으로 연장될 수 있다. 두께 (t)를 통해 단지 부분적으로 연장되는 유리 제품 내에 균열의 퍼센트는, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 강화된 유리-계 제품은, 샌드페이퍼 상 역 볼 (IBoS) 시험에서 성능의 측면에서 설명될 수 있다. IBoS 시험은, 도 6에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 모바일 또는 휴대용 전자 장치에 사용되는 유리-계 제품에서 통상적으로 일어나는 손상 도입 더하기 굽힘으로 인한 파손에 대한 주요한 메커니즘을 모방한 동적 컴포넌트 수준 시험이다. 현장에서, 손상 도입 (도 7의 a)은 유리-계 제품의 상부 표면에서 일어난다. 파단은 유리-계 제품의 상부 표면에서 시작되고 및 손상은 유리-계 제품을 침투하거나 (도 7의 b) 또는 파단은 유리-계 제품의 상부 표면의 굽힘으로부터 또는 유리-계 제품의 내부 부분 (도 7에서 c)으로부터 전파된다. 상기 IBoS 시험은, 유리 표면에 손상을 동시에 도입하도록 및 동적 하중하에서 굽힘을 적용하도록 설계된다. 몇몇 사례에서, 유리-계 제품은, 압축 응력을 포함하는 경우, 동일한 유리-계 제품이 압축 응력을 포함하지 않는 경우보다, 개선된 낙하 성능을 나타낸다.
IBoS 시험 장치는 도 6에 개략적으로 나타낸다. 장치 (500)는 시험대 (510) 및 볼 (530)을 포함한다. 볼 (530)은, 예를 들어, 스테인레스 스틸 볼, 또는 이와 유사한 것과 같은, 단단한 또는 고체 볼이다. 하나의 구체 예에서, 볼 (530)은 10 mm의 직경을 갖는 4.2 gram의 스테인레스 스틸 볼이다. 상기 볼 (530)은, 미리 결정된 높이 (h)로부터 유리-계 제품 샘플 (518) 상으로 직접 낙하된다. 시험대 (510)는 화강암 또는 이와 유사한 것과 같은 경질의, 단단한 물질을 포함하는 고체 기반 (512)을 포함한다. 표면상에 배치된 연마제를 갖는 시트 (514)는, 연마제를 갖는 표면이 위로 향하도록 고체 기반 (512)의 상부 표면상에 놓인다. 몇몇 구체 예에서, 시트 (514)는 30 그릿 표면, 및 다른 구체 예에서, 180 그릿 표면을 갖는 샌드페이퍼이다. 유리-계 제품 샘플 (518)은, 유리-계 제품 샘플 (518)과 시트 (514) 사이에 에어 갭 (516)이 존재하도록 샘플 홀더 (515)에 의해 시트 (514) 위에 제자리에 고정된다. 시트 (514)와 유리-계 제품 샘플 (518) 사이에 에어 갭 (516)은, 유리-계 제품 샘플 (518)이 볼 (530)에 의한 충격시에 시트 (514)의 연마 표면상으로 구부러지는 것을 가능하게 한다. 하나의 구체 예에서, 유리-계 제품 샘플 (518)은, 볼 충격의 지점에 오직 포함된 굽힘을 유지하기 위해 및 반복성을 보장하기 위해 모든 코너를 가로질러 클램프로 고정된다. 몇몇 구체 예에서, 샘플 홀더 (514) 및 시험대 (510)는 약 2mm 이하의 샘플 두께를 수용하도록 맞추어진다. 에어 갭 (516)은, 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 범위이다. 에어 갭 (516)은, 물질의 견고성 (stiffness) (영률, Emod)의 차이를 위한 조정을 위해 맞추어지지만, 또한 샘플의 영률 및 두께를 포함한다. 접착테이프 (520)는 볼 (530)의 충격시 유리-계 제품 샘플 (518)의 파단의 경우에 파편을 수집하도록 유리-계 제품 샘플의 상부 표면을 덮는데 사용될 수 있다.
다양한 물질은 연마 표면으로 사용될 수 있다. 하나의 특정 구체 예에서, 연마 표면은, 실리콘 카바이드 또는 알루미나 샌드페이퍼와 같은 샌드페이퍼, 엔지니어드 샌드페이퍼 (engineered sandpaper), 또는 비슷한 경도 및/또는 날카로움 (sharpness)을 갖는 기술분야의 당업자에게 알려진 임의의 연마제이다. 몇몇 구체 예에서, 30 그릿을 갖는 샌드페이퍼는, 콘크리트 또는 아스팔트보다 더 일정한 표면 토포그래피 (topography), 및 원하는 수준의 표본 표면 손상을 생성하는 입자 크기 및 날카로움을 가지기 때문에, 사용될 수 있다.
하나의 관점에서, 전술된 장치 (500)를 사용하여 IBoS 시험을 수행하는 방법 (600)은, 도 8에 나타낸다. 단계 (610)에서, 유리-계 제품 샘플 (도 6에서 518)은, 이미 설명된, 시험대 (510)에 놓이고, 및 에어 갭 (516)이 연마 표면을 갖는 시트 (514)와 유리-계 제품 샘플 (518) 사이에 형성되도록 샘플 홀더 (515)에 고정된다. 방법 (600)은, 연마 표면을 갖는 시트 (514)가 이미 시험대 (510)에 놓여 있는 것으로 추정한다. 그러나, 몇몇 구체 예에서, 상기 방법은, 연마제를 갖는 표면이 위로 향하도록 시험대 (510)에 시트 (514)를 놓는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예 (단계 610a)에서, 접착테이프 (520)는, 유리-계 제품 샘플 (518)을 샘플 홀더 (510)에 고정하기 전에 유리-계 제품 샘플 (518)의 상부 표면에 적용된다.
단계 (620)에서, 볼 (530)이 상부 표면의 대략적인 중심 (즉, 중심의 1 mm 이내, 또는 3 mm 이내, 또는 5 mm 이내, 또는 10 mm 이내)에서 상부 표면 (또는 상부 표면에 부착된 접착테이프 (520))에 충격을 주도록, 미리 결정된 질량 및 크기의 고체 볼 (530)이 미리 결정된 높이 (h)에서 유리-계 제품 샘플 (518)의 상부 표면상으로 낙하된다. 단계 (620)에서 충격 후에, 유리-계 제품 샘플 (518)에 대한 손상 정도는 결정된다 (단계 630). 상기에서 전술된 바와 같이, 용어 "파단"은, 기판이 물체에 낙하되거나 또는 물체에 의해 충격을 받는 경우, 기판의 전체 두께 및/또는 전체 표면을 가로 질러 균열이 전파되는 것을 의미한다.
방법 (600)에서, 연마 표면을 갖는 시트 (514)는, 낙하 시험 표면의 다른 타입 (예를 들어, 콘크리트 또는 아스팔트)의 반복된 사용에서 관찰된 "에이징" 효과를 피하기 위해 각 낙하 후에 대체될 수 있다.
다양한 미리 결정된 낙하 높이 (h) 및 증분은 방법 (600)에서 통상적으로 사용된다. 시험은, 예를 들어, 시작을 위한 최소 낙하 높이 (예를 들어, 약 10-20cm)를 활용할 수 있다. 상기 높이는 그 다음 설정 증분 또는 가변 증분으로 연속적인 낙하를 위해 증가될 수 있다. 방법 (600)에서 기재된 시험은, 유리-계 제품 샘플 (518)이 파괴되거나 또는 파단시 중단된다 (단계 631). 선택적으로, 만약 낙하 높이 (h)가 파단 없이 최대 낙하 높이 (예를 들어, 약 100cm)에 도달하면, 방법 (600)의 낙하 시험은 또한 중단되거나, 또는 단계 (620)가 파단이 일어날 때까지 최대 높이에서 반복될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 방법 (600)의 IBoS 시험은, 각각의 미리 결정된 높이 (h)에서 각각의 유리-계 제품 샘플 (518)에 대해 단 한번 만 수행된다. 그러나, 다른 구체 예에서, 각 샘플은, 각 높이에서 다중 시험에 적용될 수 있다.
유리-계 제품 샘플 (518)의 파단이 일어나면 (도 7의 단계 631), 방법 (600)에 따른 IBoS 시험은 종료된다 (단계 640). 미리 결정된 낙하 높이에서 볼 낙하로부터 결과하는 파단이 관찰되지 않으면 (단계 632), 낙하 높이는, - 예를 들어 5, 10 또는 20cm와 같은 -, 미리 결정된 증분 (단계 634) 만큼 증가되고, 및 단계 (620 및 630)는, 샘플 파단이 관찰되거나 (631) 또는 최대 시험 높이가 샘플 파단 없이 도달될 (636) 때까지 반복된다. 단계 (631 또는 636)에 도달하는 경우, 방법 (600)에 따른 시험은 종료된다.
전술된 샌드페이퍼에 대한 역 볼 (IBoS) 시험에 적용되는 경우, 여기에 기재된 유리-계 제품의 구체 예는, 볼이 100cm의 높이로부터 유리 표면상에 낙하되는 경우, 적어도 약 60%의 생존율을 갖는다. 예를 들어, 유리-계 제품은, 5개 동일한 (또는 거의 동일한) 샘플 (즉, 여기에 기재된 바와 같이, 대략 동일한 조성물, 및 강화된 경우, 대략 동일한 압축 응력 및 압축의 깊이 또는 압축 응력 층을 가짐) 중 세 개가, 기재된 높이 (여기서 100 cm)로부터 낙하된 경우 파단 없이 IBoS 낙하 시험을 생존하는 경우, 주어진 높이로부터 낙하시 60% 생존율을 갖는 것으로 기재된다. 다른 구체 예에서, 강화된 유리-계 제품의 100 cm IBoS 시험에서 생존율은, 적어도 70%, 다른 구체 예에서, 적어도 약 80%, 및 다른 구체 예에서, 적어도 약 90%이다. 다른 구체 예에서, IBoS 시험에서 100 cm의 높이로부터 낙하된 강화된 유리-계 제품의 생존율은, 적어도 약 60%, 다른 구체 예에서, 적어도 약 70%, 또 다른 구체 예에서, 적어도 약 80%, 및 다른 구체 예에서, 적어도 약 90%이다. 하나 이상의 구체 예에서, IBoS 시험에서 150cm 높이에서 낙하된 강화된 유리-계 제품의 생존율은, 적어도 약 60%, 다른 구체 예에서, 적어도 약 70%, 또 다른 구체 예에서, 적어도 약 80%, 및 다른 구체 예에서, 적어도 약 90%이다.
상기에서 전술된 IBoS 시험 방법 및 장치를 사용하여 미리 결정된 높이로부터 낙하된 경우 유리-계 제품의 생존율을 결정하기 위해, 비록 더 큰 수 (예를 들어, 10, 20, 30, 등)의 샘플이 시험 결과의 신뢰 수준을 상승시키기 위해 시험에 적용될 수 있을지라도, 유리-계 제품의 적어도 5개 동일한 (또는 거의 동일한) (즉, 대략 동일한 조성물, 및 강화된 경우, 대략 동일한 압축 응력 및 압축 또는 층의 깊이를 갖는) 샘플은 시험된다. 각 샘플은, 미리 결정된 높이 (예를 들어, 100cm 또는 150cm)에서 한 번 낙하시키거나 또는, 선택적으로, 파단 없이 미리 결정된 높이가 도달될 때까지, 점진적으로 더 높은 높이에서 낙하시키며, 및 파단의 증거 (샘플의 전체 두께 및/또는 전체 표면을 가로질러 균열 형성 및 전파)를 시각적으로 (즉, 육안으로) 조사한다. 샘플은 미리 결정된 높이로부터 낙하된 후에 관찰된 파단이 없다면, 낙하 시험에서 "생존한" 것으로 간주하고, 및 샘플이 미리 결정된 높이 이하인 높이로부터 낙하된 경우 파단이 관찰된다면 "파손된" (또는 "생존하지 않은") 것으로 간주된다. 생존율은 낙하 시험을 생존한 샘플 모집단의 퍼센트로 결정된다. 예를 들어, 10의 그룹 중 7개 샘플이, 미리 결정된 높이로부터 낙하된 경우, 파단되지 않은 경우, 유리의 생존율은 70%일 것이다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은, 더 낮은 지연 파단 속도 (즉, 상기 유리 제품은, 파단시, 빠르게 또는 심지어 즉시 파단된다)을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 이 파단 속도는 깊은 DOC 및 높은 수준의 CT에 기인할 수 있다. 구체적으로, 파단 또는 파손을 유도하는 유리 제품에 대하여 손상이 일어난 훨씬 후, 유리 제품은 자발적으로 파괴될 가능성이 더 낮다. 하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품이 파단된 경우, 유리 제품은, Z. Tang, et al. Automated Apparatus for Measuring the Frangibility and Fragmentation of Strengthened Glass. Experimental Mechanics (2014) 54:903-912에 기재된 바와 같은, "취약성 시험"에 의해 측정된 충격 이후에 2초 이내 또는 1초 이내에 복수의 파편으로 파단된다. 취약성 시험은, 중량 40g의, (상표명 TOSCO®하 및 제조업체 식별 번호 #13-378, 60도 원추-구형 팁으로, Fisher Scientific Industries로부터 이용 가능한), 텅스텐 카바이드 팁을 갖는 스타일러스 (stylus) 및 50 mm의 스타일러스의 낙하 높이를 활용한다. 몇몇 구체 예에서, 1차 파단 (또는 2개의 파편을 생성하는 육안으로 보이는 제1 파단)은, 유리 제품에 파단을 유발하는 충격 후에 즉시 또는 0초 또는 0.1초 이내에 일어난다. 하나 이상의 구체 예에서, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 여기에 기재된 기간 내에 발생하는 1차 파단의 가능성은, 약 90% 이상이다. 몇몇 구체 예에서, 2차 파단(들)은, 5초 이내 (예를 들어, 4초 이하, 3초 이하, 2초 이하 또는 약 1초 이하)에서 발생한다. 여기에 사용된 바와 같이, "2차 파단"은 1차 파단 후 발생하는 파단을 의미한다. 하나 이상의 구체 예에서, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 여기에 기재된 기간 내에 발생하는 2차 파단(들)의 가능성은, 약 90% 이상이다.
하나 이상의 구체 예에서, 파단 시, 유리 제품은, 현재 휴대용 전자 장치에 사용되는 공지된 유리 제품에 의해 나타나는 것보다 사용자에게 잠재적인 우려인 파편을 더 적고 더 작게 방출한다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "방출" 또는 "방출된"은, 유리 제품이 파단된 후에 유리 제품에서 이들의 원래 위치 또는 배치 (placement)로부터 이동하는 파편을 의미한다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품이 파단되고 복수의 파편이 형성된 후에, 복수의 파편의 약 10% 이하 (예를 들어, 약 8% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 5% 이하)는 방출된다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품이 파단되고 복수의 파편이 형성된 후에, 복수의 파편 중 방출된 부분의 약 50% 이상은 0.5mm 미만의 최대 치수를 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 방출된 파편의 수 또는 양은, 파단 전 및 후에 유리 제품과 관련된, 중량을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, (파단 후에, 복수의 파편 중 방출된 부분 및 파편의 비-방출된 부분의 총 중량을 포함하는) 파단 전에 유리 제품의 중량과 파편의 비-방출된 부분의 중량 사이에 차이는, 충격 이전 중량의 약 1% 이하일 수 있다. 몇몇 사례에서, (파단 후에, 복수의 파편의 방출된 부분 및 파편의 비-방출된 부분의 총 중량을 포함하는) 파단 전에 유리 제품의 중량과 파편의 비-방출된 부분의 중량 사이에 차이는, 약 0.0005 g 미만 (예를 들어, 0.0004 g 이하, 0.0003 g 이하, 0.0002 g 이하 또는 0.0001 g 이하)일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은 표면 및 이의 부피를 가로질러 더 균일한 패턴으로 높이의 다이싱을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품이 불-균일한 두께를 갖는 (즉, 3-차원 또는 2.5 차원 형태를 갖도록 형성되는) 경우에, 이러한 높이의 다이싱 및 균일성은 나타난다. 이론에 의해 구속됨이 없이, 이는, 현재의 산업 표준에 의해 정의된 것으로, 유리 제품의 몇몇 부분이 취약성을 나타내지만, 다른 부분은 취약하지 않는, 충분한 정도로 유리 제품의 가장 얇은 부분을 강화시키는 것을 가능하게 한다.
하나 이상의 구체 예에서, (기판, 즉 디스플레이 유닛에 직접 결합된) 유리 제품은, 고밀도 파단 패턴으로 인해, 파단된 후에 헤이즈 (haze)를 나타낸다. 가독성 (readability)은 유리-계 제품의 시야각 (viewing angle) 및 두께에 의존한다. 유리 제품의 주 표면에 대해 90도의 시야 각에서, 또는 수직 입사 (normal incidence)에서, 파단된 유리 제품은, 밑에 있는 이미지 (underlying image) 또는 텍스트 (text)가 육안으로 보이도록 낮은 헤이즈를 나타낸다. 유리 제품의 주 표면에 대해 70도 이하의 시야각 (또는 수직 입사로부터 30도 이상 떨어진 각도)에서, 파단된 유리 제품은, 밑에 있는 이미지 또는 텍스트가 육안으로 보이지 것을 방지하는 헤이즈를 나타낸다. 유리 제품의 파편이 여전히 함께 모여있는 경우 또는 파편의 10% 미만이 유리 제품으로부터 방출되는 경우, 이러한 헤이즈가 존재하는 것으로 이해되어야 한다. 이론에 의해 구속되는 것을 원하지는 않지만, 파단 후에 유리 제품은, 90도에서 낮은 헤이즈 및 더 작은 시야각에서의 높은 헤이즈로 인해 개인보호 스크린 기능성 (privacy screen functionality)을 제공할 수 있는 것으로 믿어진다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품의 적어도 하나의 주 표면은, 유리 제품이 파단된 후에 낮은 표면 거칠기 (roughness)를 갖는다. 이러한 속성은, 유리 제품이 파단된 후에도 사용자가 유리 제품을 사용하거나 또는 만져도 사용자에게 자상 및 찰과상이 최소화되거나 감소되는 경우에 바람직하다.
하나 이상의 구체 예에서, 여기에 기재된 유리 제품은, 밀폐 층과 조합될 수 있다. 상기 밀폐 층은, 파단된 경우, 유리 제품의 파편을 함유할 수 있는 물질이다. 예를 들어, 상기 밀폐 층은, 고분자 물질을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 밀폐 층은, (감-압 접착제와 같은) 접착제를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 밀폐 층은, 약 0.5 내지 약 1.2 MPa의 범위에서 영률을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 밀폐 층은, 충전된 에폭시, 비충전된 에폭시, 충전된 우레탄 또는 비충전된 우레탄을 포함할 수 있다.
충전된 에폭시의 예로는, 70.69 wt% Nanopox C620 콜로이달 실리카 졸 (지환식 에폭시 수지에 40% 실리카 나노입자), 23.56 wt% Nanopox C680 (3-에틸-3-하이드록시메틸-옥세탄에 50 wt% 실리카 나노입자), 3 wt% Coatosil MP-200 에폭시 기능성 실란 (접착 프로모터), 2.5 wt% Cyracril UVI-6976 (프로필렌 카보네이트에 트리아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트 염을 포함하는, 양이온성 광개시제), 0.25 wt% Tinuvine 292 아민 안정화제 (비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-세바케이트 및 1-(메틸)-8-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-세바케이트)의 중합 산물로부터 UV 유도된 촉매 에폭시를 포함한다.
비충전된 에폭시 물질의 예로는, 48 wt% Synasia S06E 지환족 에폭시, 48 wt% Synasia S-101 (3-에틸-3-옥세탄메탄올), 1 wt% UVI-6976 (양이온성 광개시제) 및 3 wt% Silquest A-186 (에폭시 기능성 실란)을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 저 모듈러스 우레탄 아크릴레이트는, 밀폐 층에 사용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 이 물질은 실리카 충진 (silica filling)을 포함할 수 있다. 저 모듈러스 우레탄 아크릴레이트의 예로는, 31.5 wt% Doublemer 554 (지방족 우레탄 디아크릴레이트 수지), 1.5 wt% Genomer 4188/M22 (단기능성 우레탄 아크릴레이트), 20 wt% NK Ester A-SA (베타-아크릴로일 옥시에틸 하이드로겐 석시네이트), 10 wt% Sartomer SR339 2 (페녹시에틸 아크릴레이트), 4 wt% Irgacure 2022 (광개시제, 아실 포스핀 산화물/알파 하이드록시 케톤), 3 wt% 접착 프로모터 (예를 들어, Silquest A-189, 감마-머캅토프로필트리메톡시실란)을 포함한다. 충진된 우레탄을 형성하기 위해, (Hi Sil 233과 같은) 4 wt% 실리카 분말은 첨가될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 제품은 이에 접착된 또는 접착되지 않은 밀폐 층과 조합될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품은 밀폐 층에 접착 및 배치될 수 있다. 유리 제품은 밀폐 층에 일시적으로 접착 또는 영구적으로 접착될 수 있다. 도 9a에 나타낸 바와 같이, 밀폐 층 (20)은 유리 제품의 적어도 하나의 주 표면 (예를 들어, 도 1a에 12, 14) 상에 배치된다. 도 9a에서, 밀폐 층 (20)은, 부 표면 (16, 18) 중 임의의 부분에 배치되지 않지만; 그러나, 상기 밀폐 층 (20)은, 주 표면으로부터 부 표면 (16, 18)의 하나 또는 모두를 적어도 부분적으로 따라 또는 부 표면 (16, 18)의 하나 또는 모두의 전체 길이에 따라 연장될 수 있다. 이러한 구체 예에서, 상기 밀폐 층은 동일 물질로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 주 표면상에 형성된 밀폐 층은, 부 표면의 임의의 부분 상에 형성된 밀폐 층과 다를 수 있다. 도 9b는, 밀폐 층 (20)이 주 표면 (14) 상에 배치되고 및 제2 밀폐 층 (22)이 부 표면 (16, 18) 모두 상에 배치되는 구체 예를 예시한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 밀폐 층 (20)은, 제2 밀폐 층 (22)과 조성적으로 다르다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 유리 제품은, 여기에 기재된 바와 같은, 스파이크를 포함하는 응력 프로파일을 포함할 수 있어, 표면 CS가 약 400 MPa 내지 약 1200 MPa의 범위이고, 및 (도 9b에 나타낸 바와 같이) 하나의 주 표면 (14) 상에 밀폐 물질 (20), 및 두 개의 부 표면 (16, 18) 상에 제2 밀폐 물질 (22)을 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 유리 제품은 스파이크가 없는 응력 프로파일을 포함할 수 있어, 표면 CS가 약 150 MPa 내지 약 500 MPa의 범위이고, 및 (도 9a에 나타낸 바와 같이) 주 표면 (14) 상에 오직 밀폐 물질 (20)를 포함한다. 여기에 기재된 유리 제품은, 소비자 전자 제품 또는 장치와 같은, 다양한 생산물 및 제품에 혼입될 수 있다 (예를 들어, 휴대용 전자 장치 및 터치-가능한 디스플레이용 커버 유리). 상기 유리 제품은 또한 디스플레이 (또는 디스플레이 제품) (예를 들어, 빌보드 (billboards), 판매시점관리 시스템, 컴퓨터, 네비게이션 시스템, 및 이와 유사한 것), 건축용 제품 (벽, 고정물, 패널, 창, 등), 수송용 제품 (예를 들어, 자동차 적용, 열차, 항공기, 해상선박, 등), 가전제품 (예를 들어, 세탁기, 건조기, 식기세척기, 냉장고 및 이와 유사한 것), 패키징 (packaging) (예를 들어, 약제 패키징 또는 용기) 또는 약간의 내파단성을 요구하는 임의의 제품에 사용될 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 전자 장치 (1000)는, 여기에 기재된 하나 이상의 구체 예에 따른 유리-계 제품 (100)을 포함할 수 있다. 장치 (100)는 전면 (1040), 후면 (1060), 및 측면 (1080)을 갖는 하우징 (1020); 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 존재하고 및 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접하게 디스플레이 (1120)를 포함하는 전기 부품 (도시되지 않음)을 포함한다. 유리-계 제품 (100)은, 이것이 디스플레이 (1120) 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 배치되는 커버로서 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 유리-계 제품은 후방 커버로서 사용될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 전자 장치는, 태블릿, 투명 디스플레이, 휴대폰, 비디오 플레이어, 정보 단말 장치, 전자-판독기, 랩탑 컴퓨터, 또는 불-투명 디스플레이를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 여기에 기재된 유리 제품은 패키징에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 패키징은, 액체, 고체 또는 가스 물질을 수용하는 병, 바이알 (vials) 또는 용기의 형태인 유리 제품을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 유리 제품은, 약제 물질과 같은 화학물질을 포함하는 바이알이다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 패키징은, 개구, 외부 표면 및 엔클로저로 한정하는 내부 표면을 포함하는 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 여기에 기재된 유리 제품으로부터 형성될 수 있다. 유리 제품은 밀폐 층을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 엔클로저는 화학물질 또는 약제 물질로 충진된다. 하나 이상의 구체 예에서, 하우징의 개구는 캡에 의해 폐쇄 또는 밀봉될 수 있다. 다시 말해서, 상기 캡은 엔클로저를 폐쇄 또는 밀봉하기 위해 개구에 배치될 수 있다.
유리 제품은, 비정질 기판, 결정질 기판 또는 이의 조합 (예를 들어, 유리-세라믹 기판)을 포함할 수 있다. 유리 제품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노포스포실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, (여기에 기재된 바와 같이 화학적으로 강화되기 전에) 상기 유리 제품 기판은, 약 40 내지 약 80의 범위에서 SiO2, 약 10 내지 약 30의 범위에서 Al2O3, 약 0 내지 약 10의 범위에서 B2O3, 약 0 내지 약 20의 범위에서 R2O, 및 약 0 내지 약 15의 범위에서 RO를, 몰 퍼센트 (mole%)로, 포함하는 조성물을 갖는 유리를 포함할 수 있다. 몇몇 사례에서, 상기 조성물은, 약 0 mol% 내지 약 5 mol%의 범위에서 ZrO2 및 약 0 내지 약 15 mol%의 범위에서 P2O5 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. TiO2는 약 0 mol% 내지 약 2 mol%로 존재할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 조성물은, SiO2를, mol%로, 약 45 내지 약 80, 약 45 내지 약 75, 약 45 내지 약 70, 약 45 내지 약 65, 약 45 내지 약 60, 약 45 내지 약 65, 약 45 내지 약 65, 약 50 내지 약 70, 약 55 내지 약 70, 약 60 내지 약 70, 약 70 내지 약 75, 또는 약 50 내지 약 65의 범위에서 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 조성물은, Al2O3를, mol%로, 약 5 내지 약 28, 약 5 내지 약 26, 약 5 내지 약 25, 약 5 내지 약 24, 약 5 내지 약 22, 약 5 내지 약 20, 약 6 내지 약 30, 약 8 내지 약 30, 약 10 내지 약 30, 약 12 내지 약 30, 약 14 내지 약 30, 약 16 내지 약 30, 약 18 내지 약 30, 또는 약 18 내지 약 28의 범위에서 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은, B2O3를, mol%로, 약 0 내지 약 8, 약 0 내지 약 6, 약 0 내지 약 4, 약 0.1 내지 약 8, 약 0.1 내지 약 6, 약 0.1 내지 약 4, 약 1 내지 약 10, 약 2 내지 약 10, 약 4 내지 약 10, 약 2 내지 약 8, 약 0.1 내지 약 5, 또는 약 1 내지 약 3의 범위에서 포함할 수 있다. 몇몇 사례에서, 유리 조성물은 실질적으로 B2O3가 없을 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 조성물의 성분에 대한 문구 "실질적으로 없는"은, 성분이 초기 배칭 동안 조성물에 능동적으로 또는 의도적으로 첨가되지는 않지만, 약 0.001 mol% 미만의 양으로 불순물로서 존재할 수 있음을 의미한다.
몇몇 구체 예에서, 유리 조성물은, MgO, CaO 및 ZnO와 같은, 하나 이상의 알칼리토 금속 산화물을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 알칼리토 금속 산화물의 총량은 약 15mol%까지의 0이 아닌 양일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 알칼리토 금속 산화물 중 어느 하나의 총량은, 약 14 mol%까지, 약 12 mol%까지, 약 10 mol%까지, 약 8 mol%까지, 약 6 mol%까지, 약 4 mol%까지, 약 2 mol%까지, 또는 약 1.5 mol%까지의 0이 아닌 양일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 알칼리토 금속 산화물의 총량은, mol%로, 약 0.1 내지 10, 약 0.1 내지 8, 약 0.1 내지 6, 약 0.1 내지 5, 약 1 내지 10, 약 2 내지 10, 또는 약 2.5 내지 8의 범위일 수 있다. MgO의 양은, 약 0 mol% 내지 약 5 mol% (예를 들어, 약 2 mol% 내지 약 4 mol%)의 범위일 수 있다. ZnO의 양은, 약 0 내지 약 2 mol%의 범위일 수 있다. CaO의 양은, 약 0 mol% 내지 약 2 mol%일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은 MgO를 포함할 수 있고, 및 CaO 및 ZnO가 실질적으로 없을 수 있다. 하나의 변형에서, 유리 조성물은, CaO 또는 ZnO 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 및 MgO, CaO 및 ZnO 중 다른 것이 실질적으로 없을 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 유리 조성물은 MgO, CaO 및 ZnO의 알칼리토 금속 산화물 중 오직 둘을 포함할 수 있으며, 및 제3의 토금속 산화물이 실질적으로 없을 수 있다.
유리 조성물에서 알칼리 금속 산화물 R2O의 총량은, mol%로, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 18, 약 5 내지 약 16, 약 5 내지 약 15, 약 5 내지 약 14, 약 5 내지 약 12, 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 8, 약 5 내지 약 20, 약 6 내지 약 20, 약 7 내지 약 20, 약 8 내지 약 20, 약 9 내지 약 20, 약 10 내지 약 20, 약 6 내지 약 13, 또는 약 8 내지 약 12의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은, Na2O를, 약 0 mol% 내지 약 18 mol%, 약 0 mol% 내지 약 16 mol%, 약 0 mol% 내지 약 14 mol%, 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0 mol% 내지 약 5 mol%, 약 0 mol% 내지 약 2 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 6 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 5 mol%, 약 1 mol% 내지 약 5 mol%, 약 2 mol% 내지 약 5 mol%, 또는 약 10 mol% 내지 약 20 mol% 범위의 양으로 포함한다.
몇몇 구체 예에서, Li2O 및 Na2O의 양은, 성형성 및 이온 교환 가능성과 균형을 이루기 위해 특정 양 또는 비로 조절된다. 예를 들어, Li2O의 양이 증가함에 따라, 액상선 점도는 감소 될 수 있으며, 따라서, 몇몇 성형 방법의 사용이 방해된다; 그러나, 이러한 유리 조성물은, 여기에 기재된 바와 같이, 더 깊은 DOC 수준으로 이온 교환된다. Na2O의 양은, 액상선 점도를 변경할 수 있지만, 더 깊은 DOC 수준으로 이온 교환을 억제할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은, K2O를, 약 5mol% 미만, 약 4mol% 미만, 약 3mol% 미만, 약 2mol% 미만, 또는 약 1mol% 미만의 양으로 포함할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 유리 조성물은, 여기에서 정의된 바와 같이, K2O가 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은, Li2O를, 약 0 mol% 내지 약 18 mol%, 약 0 mol% 내지 약 15 mol% 또는 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0 mol% 내지 약 8 mol%, 약 0mol% 내지 약 6 mol%, 약 0 mol% 내지 약 4 mol% 또는 약 0 mol% 내지 약 2 mol%의 양으로 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 조성물은, Li2O를, 약 2 mol% 내지 약 10 mol%, 약 4 mol% 내지 약 10 mol%, 약 6 mol% 내지 약 10 mol, 또는 약 5 mol% 내지 약 8 mol%의 양으로 포함할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 유리 조성물은, 여기에서 정의된 바와 같이, Li2O가 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은 Fe2O3를 포함할 수 있다. 이러한 구체 예에서, Fe2O3는, 약 1 mol% 미만, 약 0.9 mol% 미만, 약 0.8 mol% 미만, 약 0.7 mol% 미만, 약 0.6 mol% 미만, 약 0.5 mol% 미만 약 0.4 mol% 미만, 약 0.3 mol% 미만, 약 0.2 mol% 미만, 약 0.1 mol% 미만 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 유리 조성물은, 여기에서 정의된 바와 같이, Fe2O3가 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은 ZrO2를 포함할 수 있다. 이러한 구체 예에서, ZrO2는, 약 1 mol% 미만, 약 0.9 mol% 미만, 약 0.8 mol% 미만, 약 0.7 mol% 미만, 약 0.6 mol% 미만, 약 0.5 mol% 미만 약 0.4 mol% 미만, 약 0.3 mol% 미만, 약 0.2 mol% 미만, 약 0.1 mol% 미만 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 유리 조성물은, 여기에서 정의된 바와 같이, ZrO2가 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은, P2O5를, 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0 mol% 내지 약 8 mol%, 약 0 mol% 내지 약 6mol%, 약 0 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 8 mol%, 약 4 mol% 내지 약 8 mol%, 또는 약 5 mol% 내지 약 8 mol%의 범위에서 포함할 수 있다. 몇몇 사례에서, 유리 조성물은 P2O5가 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 유리 조성물은 TiO2를 포함할 수 있다. 이러한 구체 예에서, TiO2는 약 6mol% 미만, 약 4mol% 미만, 약 2mol% 미만, 또는 약 1mol% 미만의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 유리 조성물은, 여기에서 정의된 바와 같이, TiO2가 실질적으로 없을 수 있다. 몇몇 구체 예에서, TiO2는 약 0.1mol% 내지 약 6mol%, 또는 약 0.1mol% 내지 약 4mol% 범위의 양으로 존재한다. 몇몇 구체 예에서, 유리는 실질적으로 TiO2가 없을 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 조성물은 다양한 조성 관계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 조성물은, 약 0.5 내지 약 1의 범위에서 R2O (mol%)의 총량에 대한 Li2O (mol%)의 양의 비를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 조성물은, 약 -5 내지 약 0의 범위에서 Al2O3 (mol%)의 양과 R2O (mol%)의 총량 사이의 차이를 포함할 수 있다. 몇몇 사례에서, 유리 조성물은, 약 0 내지 약 3의 범위에서 RxO (mol%)의 총량과 Al2O3의 양 사이에서 차이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예의 유리 조성물은, 약 0 내지 약 2의 범위에서 RO (mol%)의 총량에 대한 MgO (mol%)의 양의 비를 나타낼 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 기판에 사용되는 조성물은, Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2를 포함하는 군으로부터 선택된 0-2 mol%의 적어도 하나의 청징제 (fining agent)로 배칭될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에 따른 유리 조성물은, SnO2를, 약 0 내지 약 2, 약 0 내지 약 1, 약 0.1 내지 약 2, 약 0.1 내지 약 1, 또는 약 1 내지 약 2의 범위에서 더욱 포함할 수 있다. 여기에 개시된 유리 조성물은, As2O3 및/또는 Sb2O3가 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 조성물은, 구체적으로, 62 mol% 내지 75　mol% SiO2; 10.5 mol% 내지 약 17 mol%　Al2O3; 5 mol%　내지 약 13　mol%　Li2O; 0 mol% 내지 약 4 mol%　　ZnO; 0 mol% 내지 약 8　mol% MgO; 2 mol% 내지 약 5　mol% TiO2; 0 mol% 내지 약 4 mol%　B2O3; 0 mol% 내지 약 5 mol%　Na2O; 0 mol% 내지 약 4　mol% K2O; 0 mol% 내지 약 2　mol% ZrO2; 0 mol% 내지 약 7 mol%　P2O5; 0 mol% 내지 약 0.3 mol%　Fe2O3; 0 mol% 내지 약 2 mol%　MnOx; 및 0.05 mol% 내지 약 0.2 mol%　SnO2를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 조성물은, 67 mol% 내지 약 74　mol% SiO2; 11 mol% 내지 약 15　mol% Al2O3; 5.5 mol% 내지 약 9　mol% Li2O; 0.5 mol% 내지 약 2　mol% ZnO; 2 mol% 내지 약 4.5 mol%　MgO; 3 mol% 내지 약 4.5　mol% TiO2; 0 mol% 내지 약 2.2 mol%　B2O3; 0 mol% 내지 약 1　mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 1 mol%　K2O; 0 mol% 내지 약 1　mol% ZrO2; 0 mol% 내지 약 4　mol% P2O5; 0 mol% 내지 약 0.1 mol%　Fe2O3; 0 mol% 내지 약 1.5 mol%　MnOx; 및 0.08 mol% 내지 약 0.16　mol%SnO2를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 조성물은, 70 mol% 내지 75　mol% SiO2; 10 mol% 내지 약 15 mol%　Al2O3; 5 mol%　내지 약 13　mol%　Li2O; 0 mol% 내지 약 4 mol%　　ZnO; 0.1 mol% 내지 약 8　mol% MgO; 0 mol% 내지 약 5　mol% TiO2; 0.1 mol% 내지 약 4 mol%　B2O3; 0.1 mol% 내지 약 5 mol%　Na2O; 0 mol% 내지 약 4　mol% K2O; 0 mol% 내지 약 2　mol% ZrO2; 0 mol% 내지 약 7 mol%　P2O5; 0 mol% 내지 약 0.3 mol%　Fe2O3; 0 mol% 내지 약 2 mol%　MnOx; 및 0.05 mol% 내지 약 0.2 mol%　SnO2를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 조성물은, 52 mol% 내지 약 63 mol% SiO2; 11 mol% 내지 약 15　mol% Al2O3; 5.5 mol% 내지 약 9　mol% Li2O; 0.5 mol% 내지 약 2　mol% ZnO; 2 mol% 내지 약 4.5 mol%　MgO; 3 mol% 내지 약 4.5　mol% TiO2; 0 mol% 내지 약 2.2 mol%　B2O3; 0 mol% 내지 약 1　mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 1 mol%　K2O; 0 mol% 내지 약 1　mol% ZrO2; 0 mol% 내지 약 4　mol% P2O5; 0 mol% 내지 약 0.1 mol%　Fe2O3; 0 mol% 내지 약 1.5 mol%　MnOx; 및 0.08 mol% 내지 약 0.16　mol% SnO2를 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 조성물은, B2O3, TiO2, K2O 및 ZrO2 중 임의의 하나 이상이 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 조성물은, 적어도 0.5 mol%의 P2O5, Na2O 및 선택적으로 Li2O를 포함할 수 있고, 여기서 Li2O(mol%)/Na2O(mol%) < 1이다. 부가적으로, 이들 조성물은, B2O3 및 K2O가 실질적으로 없을 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 조성물은 ZnO, MgO 및 SnO2를 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 조성물은: 약 58 mol% 내지 약 65 mol% SiO2; 약 11 mol% 내지 약 19 mol% Al2O3; 약 0.5 mol% 내지 약 3 mol% P2O5; 약 6 mol% 내지 약 18 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 6 mol% MgO; 및 0 mol% 내지 약 6 mol% ZnO를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 조성물은, 약 63 mol% 내지 약 65 mol% SiO2; 11 mol% 내지 약 17 mol% Al2O3; 약 1 mol% 내지 약 3 mol% P2O5; 약 9 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 6 mol% MgO; 및 0 mol% 내지 약 6 mol% ZnO를 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 조성물은 다음의 조성 관계 R2O(mol%)/Al2O3(mol%) < 2를 포함할 수 있고, 여기서, R2O = Li2O+Na2O이다. 몇몇 구체 예에서, 65 mol% < SiO2(mol%)+P2O5(mol%) < 67 mol%이다. 특정 구체 예에서, R2O(mol%)+R'O(mol%)-Al2O3(mol%)+P2O5(mol%) > -3 mol%이고, 여기서 R2O = Li2O+Na2O이며, 및 R'O는 조성물에 존재하는 2가 금속 산화물의 총량이다.
여기에 기재된 바와 같이, 화학적으로 강화되기 전에 유리 제품의 다른 대표적인 조성물은, 표 1에 나타낸다.
화학적 강화 전 대표적인 조성물.
Mol% 실. A 실. B 실. C 실. D 실. E 실. F
SiO2 71.8 69.8 69.8 69.8 69.8 69.8
Al2O3 13.1 13 13 13 13 13
B2O3 2 2.5 4 2.5 2.5 4
Li2O 8 8.5 8 8.5 8.5 8
MgO 3 3.5 3 3.5 1.5 1.5
ZnO 1.8 2.3 1.8 2.3 2.3 1.8
Na2O 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
TiO2 0 0 0 1 1 1
Fe2O3 0 0 0 0.8 0.8 0.8
SnO2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
여기에 기재된 바와 같이, 화학적으로 강화되기 전의 유리-계 제품의 다른 대표적인 조성물은 표 1A에 나타낸다. 표 1B는 표 1A에 열거된 실시 예들에 대해 결정된 선택된 물리적 특성을 열거한다. 표 1B에 열거된 물리적 특성은: 밀도; 저온 및 고온 CTE; 변형점, 어닐링점 및 연화점; 1011 Poise, 35 kP, 200 kP, 액상선, 및 지르콘 분해 온도들; 지르콘 분해 및 액상선 점도; 푸아송비; 영률; 굴절률, 및 응력 광학 계수를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리-계 제품 및 유리 기판은, 30 ppm/℃ 이하의 고온 CTE 및/또는 적어도 70 GPa의 영률, 및 몇몇 구체 예에서, 80 GPa까지의 영률을 갖는다.
[표 1A]
화학적 강화 전 대표적인 조성물.
[표 1B]
표 1A에 열거된 유리의 선택된 물리적 특성.
유리 제품이 유리-세라믹을 포함하는 경우, 결정상은 β-스포듀멘, 루틸, 가나이트 (gahnite) 또는 다른 공지된 결정상 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
유리 제품은, 비록 다른 구체 예가 만곡된 또는 다른 형태의 또는 조각된 기판을 활용할 수 있을지라도, 실질적으로 평면일 수 있다. 몇몇 사례에서, 유리 제품은 3D 또는 2.5D 형태를 가질 수 있다. 유리 제품은 실질적으로 광학적으로 맑고, 투명하며, 및 광 산란이 없을 수 있다. 유리 제품은 약 1.45 내지 약 1.55의 범위에서 굴절률을 가질 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 굴절률 값은 550 nm의 파장에 대한 것이다.
부가적으로 또는 선택적으로, 유리 제품의 두께는, 하나 이상의 치수에 따라 일정할 수 있거나 또는 미관상 및/또는 기능상 이유로 이의 치수 중 하나 이상을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 유리 제품의 에지는, 유리 제품의 더 중심 영역과 비교하여 더 두꺼울 수 있다. 유리 제품의 길이, 폭, 두께 치수는, 또한 제품 적용 또는 용도에 따라 변화될 수 있다.
유리 제품은 이것이 형성된 방식을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 유리 제품이 플로우트-형성 가능한 (즉, 플로우트 공정에 의해 형성되는), 다운-인발 가능한, 및 특히, 퓨전-형성 가능한 또는 슬롯-인발 가능한 (즉, 퓨전 인발 공정 또는 슬롯 인발 공정과 같은 다운 인발 공정에 의해 성형되는) 것을 특징으로 할 수 있다.
플로우트-형성 가능한 유리 제품은, 매끄러운 표면을 특징으로 할 수 있고, 및 균일한 두께는, 용융 금속, 통상적으로 주석의 층 상에 용융 유리를 유동시켜 만들어진다. 대표 공정에서, 용융 주석 층의 표면상으로 주입된 용융 유리는, 플로우팅 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 욕조에 따라 흐름에 따라, 온도는, 유리 리본이 주석으로부터 롤러 상으로 들려질 수 있는 고체 유리 제품으로 고체화될 때까지 점진적으로 감소한다. 욕조에서 꺼내자마자, 유리 제품은 내부 응력을 줄이기 위해 더욱 냉각되고 및 어닐링될 수 있다. 유리 제품이 유리 세라믹인 경우, 플로우트 공정으로부터 형성된 유리 제품은, 하나 이상의 결정질 상이 발생되는 세라믹화 공정에 적용될 수 있다.
다운-인발 공정은 상대적으로 원래 그대로의 표면을 보유하는 균일한 두께를 갖는 유리 제품을 생산한다. 유리 제품의 평균 휨 강도가 표면 흠의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 원래 그대로의 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이러한 고강도 유리 제품이 그 다음 (예를 들어, 화학적으로) 더욱 강화되는 경우, 그 결과로 생긴 강도는, 겹쳐지고 (lapped) 및 연마된 표면을 갖는 유리제품의 강도보다 더 높을 수 있다. 다운-인발 유리 제품은, 약 2 mm 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운 인발 유리 제품은 비용이 드는 그라인딩 (grinding) 및 연마 없이 이의 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다. 유리 제품이 유리 세라믹인 경우, 다운 인발 공정으로부터 형성된 유리 제품은, 하나 이상의 결정질 상이 발생되는 세라믹화 공정에 적용될 수 있다.
퓨전 인발 공정은, 예를 들어, 용융 유리 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 상기 채널은 채널의 양 측면 상에 채널의 길이에 따라 상부에 개구가 있는 웨어 (weirs)를 갖는다. 채널이 용융 물질로 충진되는 경우, 용융 유리는 상기 웨어를 넘친다. 중력에 기인하여, 용융 유리는 두 개의 흐르는 유리 필름으로 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 인발 탱크의 이들 외부 표면은 이들이 인발 탱크 아래의 에지에서 결합하도록 아래 및 내측으로 연장된다. 두 개의 흐르는 유리 필름은, 단일의 흐르는 유리 제품을 융합하도록 및 형성하도록 이 에지에서 결합한다. 퓨전 인발 방법은, 채널에 넘쳐 흐르는 두 개의 유리 필름이 함께 융합하기 때문에, 그 결과로 생긴 유리 제품의 외부 표면 중 어느 부분도 장치의 어떤 부분과 접촉하지 않는다는 장점을 제공한다. 따라서, 퓨전 인발 유리 제품의 표면 특성은, 이러한 접촉에 의한 영향을 받지 않는다. 유리 제품이 유리 세라믹인 경우, 퓨전 공정으로부터 형성된 유리 제품은, 하나 이상의 결정질 상이 발생되는 세라믹화 공정에 적용될 수 있다.
슬롯 인발 공정은 퓨전 인발 방법과 구별된다. 슬롯 인발 공정에서, 용융 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 인발 탱크의 버텀은, 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속적인 유리 제품으로 하향으로 및 어닐링 영역으로 인발된다. 유리 제품이 유리 세라믹인 경우, 슬롯 인발 공정으로부터 형성된 유리 제품은 하나 이상의 결정질 상이 발생되는 세라믹화 공정에 적용될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 상기 유리 제품은, 발명의 명칭이 "Precision Glass Roll Forming Process and Apparatus"인 미국 특허 제8,713,972호, 발명의 명칭이 "Precision Roll Forming of Textured Sheet Glass"인 미국 특허 제9,003,835호, 발명의 명칭이 "Methods And Apparatus For Forming A Glass Ribbon"인 미국 특허 공개 제20150027169호, 및 발명의 명칭이 "Apparatus and Method for Forming Thin Glass Articles"인 미국 특허 공개 제20050099618호에 기재된 바와 같은, 박형 롤링 공정을 사용하여 형성될 수 있고, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다. 좀 더 구체적으로는, 상기 유리 제품은 용융 유리의 수직 스트림을 공급하는 단계, 약 500℃ 이상 또는 약 600℃ 이상의 표면 온도에서 유지되는 한 쌍의 성형 롤을 갖는 용융 유리 또는 유리-세라믹의 공급된 스트림을 형성하여 형성된 두께를 갖는 형성된 유리 리본을 형성하는 단계, 약 400℃ 이하의 표면 온도에서 유지되는 한 쌍의 싸이징 롤 (sizing rolls)을 갖는 유리의 형성된 리본을 싸이징하여 형성된 두께 미만의 원하는 두께 및 원하는 두께 균일도를 갖는 싸이징된 유리 리본을 생산하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 유리 리본을 형성하는데 사용되는 장치는, 용융 유리의 공급된 스트림을 공급하기 위한 유리 주입 장치; 약 500℃ 이상의 표면 온도로 유지되는 한 쌍의 성형 롤로서, 형성된 두께의 형성된 유리 리본을 형성하기 위해 용융 유리의 공급된 스트림을 수신하고 및 상기 성형 롤 사이에서 용융 유리의 공급된 스트림을 얇게 하기 위한 유리 주입 장치 아래에 수직적으로 위치된 유리 형성 갭을 갖는 성형 롤들 사이에 유리 형성 갭을 한정하는 서로 근접하여 이격된, 성형 롤; 및 400℃ 이하의 표면 온도로 유지되는 한 쌍의 싸이징 롤을 포함할 수 있고, 상기 싸이징 롤은, 원하는 두께 및 원하는 두께 균일도를 갖는 싸이징된 유리 리본을 생산하기 위해, 형성된 유리 리본을 수신하고 및 형성된 유리 리본을 얇게 하기 위해 성형 롤 아래에 수직적으로 위치된 유리 싸이징 갭을 갖는 싸이징 롤들 사이에 유리 싸이징 갭을 한정하여 서로 근접하게 이격된다.
몇몇 사례에서, 박형 롤링 공정은, 유리의 점도가 퓨전 또는 슬롯 인발 방법들의 사용을 허용하지 않는 경우에 활용될 수 있다. 예를 들어, 박형 롤링은, 유리가 100kP 미만의 액상선 점도를 나타내는 경우, 유리 제품을 형성하기 위해 활용될 수 있다.
유리 제품은 표면 흠의 영향을 제거 또는 감소시키기 위해 산 연마되거나 또는 별도로 처리될 수 있다.
본 개시의 또 다른 관점은, 내-파단성 유리 제품을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 약 1 밀리미터 이하의 두께를 한정하는 제1표면 및 제2표면을 갖는 유리 기판을 제공하는 단계 및 내-파단성 유리 제품을 제공하기 위해, 여기에 기재된 바와 같은, 유리 기판에 응력 프로파일을 발생시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 응력 프로파일을 발생시키는 단계는, 유리 기판 내로 복수의 알칼리 이온을 이온 교환하여 두께를 따라 연장되는 0이 아닌 농도의 알칼리 금속 산화물을 포함하는 알칼리 금속 산화물 농도 구배를 형성하는, 이온 교환 단계를 포함한다. 하나의 실시 예에서, 응력 프로파일을 발생시키는 단계는, 약 350℃ 이상의 온도 (예를 들어, 약 350℃ 내지 약 500℃)를 갖는, Na+, K+, Rb+, Cs+ 또는 이들의 조합의 질산염을 포함하는 용융염 욕조에 유리 기판을 침지시키는 단계를 포함한다. 하나의 실시 예에서, 용융 욕조는 NaNO3를 포함할 수 있으며 및 약 485℃의 온도를 가질 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 상기 욕조는 NaNO3를 포함할 수 있고, 및 약 430℃의 온도를 가질 수 있다. 유리 기판은, 약 2시간 이상, 내지 약 48시간까지 (예를 들어, 약 12시간 내지 약 48시간, 약 12시간 내지 약 32시간, 약 16시간 내지 약 32시간, 약 16시간 내지 약 24시간, 또는 약 24시간 내지 약 32시간) 동안 욕조에 침지될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 상기 방법은, 하나 이상의 욕조에서 연속적인 침지 단계를 사용하는 하나 이상의 단계에서 유리 기판을 화학적으로 강화시키거나 또는 이온 교환하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 둘 이상의 욕조는 연속적으로 사용될 수 있다. 하나 이상의 욕조의 조성물은 동일한 욕조에 단일 금속 (예를 들어, Ag+, Na+, K+, Rb+, 또는 Cs+) 또는 금속들의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상 욕조가 활용되는 경우, 욕조는 서로 같거나 다른 조성물 및/또는 온도를 가질 수 있다. 각각의 이러한 욕조에서 침지 시간은, 같거나 또는 원하는 응력 프로파일을 제공하도록 변화될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 제2 욕조 또는 후속 욕조는 더 큰 표면 CS를 발생시키는데 활용될 수 있다. 몇몇 사례에서, 상기 방법은, DOC 및/또는 층의 화학적 깊이에 크게 영향을 미치지 않으면서, 더 큰 표면 CS를 발생하기 위해 제2 또는 후속 욕조에 유리 물질을 침지시키는 단계를 포함한다. 이러한 구체 예에서, 제2 또는 후속 욕조는 단일 금속 (예를 들어, KNO3 또는 NaNO3) 또는 금속들의 혼합물 (KNO3 및 NaNO3)을 포함할 수 있다. 제2 또는 후속 욕조의 온도는, 더 큰 표면 CS를 발생하도록 조정될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 제2 또는 후속 욕조에서 유리 물질의 침지 시간은 또한 DOC 및/또는 층의 화학적 깊이에 영향을 미치지 않으면서 더 큰 표면 CS를 발생하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 제2 또는 후속 욕조에서의 침지 시간은, 10시간 미만 (예를 들어, 약 8시간 이하, 약 5시간 이하, 약 4시간 이하, 약 2시간 이하, 약 1시간 이하 약 30분 이하, 약 15분 이하 또는 약 10분 이하)일 수 있다.
하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 상기 방법은, 여기에 기재된 이온-교환 공정과 조합하여 사용될 수 있는 하나 이상의 열처리 단계를 포함할 수 있다. 상기 열처리는 원하는 응력 프로파일을 얻기 위해 유리 제품을 열처리하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 열처리하는 단계는, 유리 물질을 약 300℃ 내지 약 600℃ 범위의 온도로 어닐링, 템퍼링 또는 가열하는 단계를 포함한다. 상기 열처리는 1분 내지 최대 18시간 동안 지속될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 열처리는 하나 이상의 이온-교환 공정 후에, 또는 이온-교환 공정들 사이에 사용될 수 있다.
실시 예
다양한 구체 예는 하기 실시 예에 의해 더욱 명확해질 것이다.
실시 예 1
실시 예 1A-1B 및 비교 예 1C-1G에 따른 유리 제품은, 58 mol% SiO2, 16.5 mol% Al2O3, 17 mol% Na2O, 3 mol% MgO, 및 6.5 mol% P2O5의 공칭 유리 조성물을 갖는 유리 기판을 제공하여 만들어진다. 유리 기판은 0.4mm의 두께 및 50mm의 길이 및 폭의 치수를 갖는다. 유리 기판은, 표 2에 나타낸 기간 동안 약 420℃의 온도를 갖는 80% KNO3 및 20% NaNO3의 용융염 욕조에 침지시키는 단계를 포함하는 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된다. 그 결과로 생긴 유리 제품은 그 다음, 표 2에 또한 나타낸 바와 같이, 5 psi, 15 psi 또는 25 psi의 압력에서 90 그릿 SiC 입자를 사용하여 각 샘플의 주 표면을 연마하여 및 전술된 바와 같은 AROR 시험에 적용된다. 표 2는, 유리 제품의 파손 하중 또는 평균 동이축 휨 강도를 나타낸다.
실시 예 1에 대한 화학적 강화 조건 및 AROR 결과
실. 이온 교환 조건 5psi에서 평균 kgf
(표준 편차)		 15psi에서 평균 kgf
(표준 편차)		 25psi에서 평균 kgf
(표준 편차)
1C 420℃/4시간 49.4 (7.1) 17.4 (7.2) 0.3 (0.9)
1D 420℃/8시간 49.9 (7.1) 36.5 (6.7) 19.3 (6.4)
1A 420℃/16시간 47.5 (6.0) 38.3 (2.8) 30.0 (5.4)
1B 420℃/32시간 36.9 (4.3) 30.9 (3.1) 26.2 (2.8)
1E 420℃/64시간 18.7 (1.5) 15.3 (0.9) 13.5 (1.2)
1F 420℃/128시간 5.9 (0.5) 5.4 (0.3) 4.5 (0.3)
15 psi 및 25 psi에서 마모 후에 실시 예들의 파손 하중 또는 평균 동이축 휨 강도는 도 11에 플롯된다. 도 11에서 나타낸 바와 같이, 실시 예 1A 및 1B는, 25 psi에서 마모된 후에 가장 큰 평균 동이축 휨 강도를 나타낸다. 따라서, 실시 예 1A 및 1B의 AROR 성능은, 특히, 더 높은 마모 압력으로부터 결과하는 더 깊은 마모 깊이에 대해, 개선된 보유 강도를 나타내는, 이들 유리제품이 고도로 다이싱된 파단 패턴을 나타내는 것을 보여준다.
실시 예 2
실시 예 2A-2C 및 비교 예 2D-2F에 따른 유리 제품은, 유리 기판을 제공하는 단계 및 상기 유리 기판을 화학적으로 강화시키는 단계에 의해 만들어진다. 실시 예 2A-2C 및 비교 예 2E-2F에 사용된 유리 기판은, 69.2 mol% SiO2, 12.6 mol% Al2O3, 1.8 mol% B2O3, 7.7 mol% Li2O, 0.4 mol% Na2O, 2.9 mol% MgO, 1.7 mol% ZnO, 3.5 mol% TiO2 및 0.1 mol% SnO2의 공칭 유리 조성물을 갖는다. 비교 예 2D에 사용된 기판은, 실시 예 1과 동일한 조성물을 갖는다.
유리 기판은 1mm의 두께 및 공지된 이동 장치 하우징과 조립을 허용하는 길이 및 폭의 치수를 갖는다. 유리 기판은 표 3에 나타낸 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된다. 실시 예 2A-2C에 대한 CT 및 DOC 값은, SCALP로 측정되며 및 또한 표 3에 나타낸다.
실시 예 2에 대한, 이온 교환 조건 및 낙하 시험 결과
실시 예 용융 욕조 조성물 용융 욕조 온도 (℃) 침지 시간 (시) CT (MPa) DOC (㎛)
실시 예 2A 100% NaNO3 430 24 128 160
실시 예 2B 100% NaNO3 430 29 153 200
실시 예 2C 100% NaNO3 430 33 139 200
비교 예 2D
비교 예 2E 100% NaNO3 390 3.5
비교 예 2F 100% NaNO3 430 48
비교 예 2D는 (IWKB 분석을 적용한 Roussev I로 측정된 것으로) 75 micrometers를 초과하는 DOC를 갖는 오차 함수 (error function) 응력 프로파일을 나타내도록 이온 교환된다. 그 결과로 생긴 유리 제품은 그 다음 동일한 이동 장치 하우징에 재장착되고 및 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 전술한 바와 같이 낙하 시험에 적용된다. 도 12는 실시 예에 대해 최대 파손 높이를 나타낸다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 실시 예 2A-2C는, 상당히 큰 최대 파손 높이 (즉, 각각 212cm, 220cm 및 220cm)를 나타내며 및 다이싱 거동을 나타낸다. 동일한 조성물을 갖는, 비교 예 2F는, 실시 예 2A-2C와 비교하여, 동일한 다이싱 거동을 나타내지 않고, 및 더 낮은 최대 파손 높이를 나타낸다.
실시 예 3
실시 예 3A-3K 및 비교 예 3L-3X에 따른 유리 제품은, 유리 기판을 제공하는 단계 및 유리 기판을 강화하는 단계에 의해 만들어진다. 실시 예 3A-3D에 사용된 기판은, 실시 예 1과 동일한 조성물을 가지며, 및 비교 예 3L-3X에 사용된 기판은 69 mol% SiO2, 10.3 mol% Al2O3, 15.2 mol% Na2O, 5.4 mol% MgO, 및 0.2 mol% SnO2의 공칭 유리 조성물을 갖는다.
유리 기판은 0.4 mm의 두께 및 50 mm x 50 mm의 길이 및 폭의 치수를 갖는다. 유리 기판은 이온 교환에 의해 화학적으로 강화된다. 실시 예 3A-3K는 12시간 동안 460℃의 온도를 갖는 80% KNO3 및 20% NaNO3의 용융염 욕조에서 이온 교환된다. 비교 예 3L-3X는, 이온 교환되어, 각각의 그 결과로 생긴 유리 제품이, FSM에 의해 측정된 것으로, 912 MPa의 표면 CS 및 37 ㎛의 DOC를 나타낸다.
그 결과로 생긴 유리 제품은 그 다음 (표 4 및 5에서 나타낸 바와 같은) 낙하 거리로부터 단일 타격을 위해 텅스텐 카바이드 원추 구형 스크리브 (scribe)로 각 제품의 하나의 주 표면에 충돌시키는 단계 및 유리 제품이 즉시 파단되거나 또는 전혀 파단되지 않았던 간에, 얼마나 많은 파편이 결과하는지의 측면에서 파손 또는 파단 패턴, 및 유리 제품의 취약성을 평가하는 단계에 의해 파단에 적용된다.
실시 예 3A-3K의 파손 특징 및 파단 역학 (fracture mechanics).
실. 타격 수 파편 수 (#) 깨짐 (Y/N) 낙하 거리 (inches) 파단에 대한 시간
3A 1 100+ Yes 0.611 즉시
3B 1 DNB DNB 0.561 DNB
3C 1 DNB DNB 0.511 DNB
3D 1 DNB DNB 0.461 DNB
3E 1 DNB DNB 0.411 DNB
3F 1 DNB DNB 0.361 DNB
3G 1 DNB DNB 0.311 DNB
3H 1 100+ Yes 0.261 즉시
3I 1 DNB DNB 0.211 DNB
3J 1 DNB DNB 0.161 DNB
3K 1 DNB DNB 0.111 DNB
*DNB = 파단되지 않음
비교 예 3L-3X의 파손 특징 및 파단 역학.
실. 타격 수 파편 수 (#) 깨짐 (Y/N) 낙하 거리 (inches) 파단에 대한 시간
3L 1 9 No 0.226 즉시
3M 1 7 No 0.221 즉시
3N 1 5 Yes 0.216 30초
3O 1 6 Yes 0.211 30초
3P 1 2 No 0.206 30초
3Q 1 7 Yes 0.201 1분
3R 1 DNB DNB 0.196 DNB
3S 1 5 Yes 0.191 30초
3T 1 6 Yes 0.186 10초
3U 1 9 Yes 0.181 10초
3V 1 6 Yes 0.176 15초
3W 1 10+ Yes 0.171 10초
3X 1 8 Yes 0.111 30초
*DNB = 파단되지 않음표 4-5에 나타낸 바와 같이, 파단시 발생하는 높이의 다이싱/파편화 조건으로 화학적으로 강화된 유리 제품 (즉, 실시 예 3A-3K)과 비교하여, 취약성 한도 (Frangibility limit) 근처의 조건으로 화학적으로 강화된 유리 제품 (즉, 비교 예 3L-3X)은 지연된 파손 (delayed failure)을 경험할 가능성이 훨씬 더 크다는 것이 분명하다. 구체적으로, 비교 예 3L-3X의 80% 이상이 지연 방식으로 파손되는 반면, 표 4에서 샘플은 즉시 파손되거나, 또는 파괴되지 않았다. 게다가, 비교 예 3L-3X는, 높이의 다이싱으로 파손되고 및 낮은 종횡비를 갖는 파편을 나타내는, 실시 예 3A-4K보다, 더 소수의, 더 큰, 더 많은 부스러기 파편을 나타낸다.
실시 예 4
실시 예 4A-4B 및 비교 예 4C-4F에 따른 유리 제품은, 실시 예 1과 동일한 공칭 조성물을 갖는 유리 기판을 제공하는 단계 및 상기 유리 기판을 강화시키는 단계에 의해 만들어진다. 유리 기판은 0.4 mm의 두께를 갖고, 및 표 6에 나타낸 기간 동안 430℃의 온도를 갖는 80% KNO3 및 20% NaNO3의 용융염 욕조에 유리 기판을 침지시키는 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된다.
실시 예 5에 대한 이온 교환 기간.
실시 예 침지 시간 (hours)
실시 예 4A 16
실시 예 4B 32
비교 예 4C 4
비교 예 4D 8
비교 예 4E 64
비교 예 4F 128
유리 제품 내의 K2O의 농도는 GDOES (Glow-Discharge Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 측정된다. 도 13에서, 유리 기판에서 더 작은 Na+를 대체하는 더 큰 K+ 이온의 mol% (K2O로 표현)는 수직축에 나타내고, 및 이온-교환 깊이의 함수에 따라 플롯된다. 실시 예 4A 및 4B는, 다른 프로파일보다 더 높은 저장 인장 에너지 (및 중심 장력)를 나타내며, 및 표면 압축의 크기뿐만 아니라 DOC를 극대화한다.
도 14는, 실시 예 4A 및 4B와 동일한 기판을 제공하는 단계 및 12시간 동안 460℃의 온도를 갖는 70% KNO3 및 30% KNO3의 용융염 욕조에 침지시키는 단계에 의해 형성된 실시 예 4G의, IWKB 분석을 적용한 Roussev I에 의해 측정된 것으로, 응력 프로파일을 나타낸다.
실시 예 5
실시 예 5A-5D (실시 예 B 및 C는 비교 예)에 따른 유리 제품은, 실시 예 2A-2C와 동일한 공칭 조성물을 갖는 유리 기판을 제공하는 단계 및 유리 기판을 강화시키는 단계에 의해 만들어진다. 유리 기판은, 표 7에 나타낸 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된다.
실시 예 5에 대한, 이온 교환 조건.
실시 예 용융 욕조 조성물 용융 욕조 온도 (℃) 침지 기간 (hours)
5A 80% KNO3/20% NaNO3 460 12
비교 예 5B 65% KNO3/35% NaNO3 460 12
비교 예 5C 100% NaNO3 430 4
5D 100% NaNO3 430 16
실시 예 5A 및 비교 예 5B는, 동일한 방식 및 동일한 두께로 적용된, 3M에 의해 468MP의 상품명으로 공급되는 감압 접착제를 사용하여 투명 기판에 접착된다. 실시 예 5A 및 비교 예 5B는 파단되고, 및 그 결과로 생긴 파단 유리 제품은 평가된다. 도 15a 및 15b는 각각 실시 예 5A 및 비교 예 5B의 파단 이미지를 나타낸다. 도 15a에 나타낸 바와 같이, 실시 예 5A는 더 높은 다이싱 거동을 나타내고, 및 약 2 미만의 종횡비를 갖는 파편을 결과한다. 도 15b에 나타낸 바와 같이, 비교 예 5B는 더 높은 종횡비를 갖는 파편을 결과한다.
비교 예 5C 및 실시 예 5D는, 접착제에 의해 제약되지 않고, 및 파단된다. 그 결과로 생긴 파단된 유리 제품은 평가된다. 도 15c 및 15d는 각각 비교 예 5C 및 실시 예 5D의 파단 이미지를 나타낸다. 도 15c에 나타낸 바와 같이, 비교 예 5C는 더 큰 파편을 나타낸다. 도 15d에 나타낸 바와 같이, 실시 예 5D는 다이싱을 나타내는 파편을 결과한다. 서브-파편들 (도시되지 않음)은 유리 제품의 두께를 통해 연장되지 않은 것으로 믿어진다.
실시 예 6
실시 예 6에 따른 유리 제품은, 실시 예 3A-3K과 동일한 공칭 조성물을 갖고 및 동일한 방식으로 강화된 유리 기판을 제공하여 만들어진다. 실시 예6은, 다른 시야 각에서, 파단 후에 헤이즈 또는 가독성에 대해 평가된다. 파단 후에, 실시 예 6은 고도의 다이싱을 나타내지만, 유리 제품의 표면 평면 또는 주 표면에 대해, 90°시야각에서 우수한 가독성을 여전히 나타낸다. 가독성은, 도 16a-16d의 이미지에서 예시된 바와 같이, 시야각이 감소함에 따라 떨어진다. 도 16a는 실시 예 6의 뒤에 배치된 텍스트가 유리 제품의 표면 평면 또는 주 표면에 대해 90도의 시야각에서 여전히 가시적이고 판독 가능하다는 것을 보여준다. 도 16b는 약 67.5도의 시야각에서 다소 가시적이며 판독 가능하다는 것을 나타낸다. 도 16c-도 16d에 따르면, 텍스트는 유리 제품의 표면 평면 또는 주 표면에 대해 45도 및 22.5도의 시야 각에서 명확하지 않거나 또는 판독 가능하지 않다. 따라서, 실시 예 6은, 뷰어 (viewer) 만이 디스플레이를 명확하게 읽거나 볼 수 있도록 디스플레이에 사용되는 경우, 개인보호 스크린으로서 기능할 수 있지만, 뷰어 옆의 다른 뷰어는 디스플레이를 명확하게 판독할 수 없다.
실시 예 7
실시 예 7A-7C에 따른 유리 제품은, 2.5-차원의 형태를 갖지만 각각 다른 두께를 갖는 유리 기판을 제공하여 만들어진다 (즉, 실시 예 7A는 1㎜의 두께를 가지며, 실시 예 7B는 0.8㎜의 두께를 갖고, 및 실시 예 7C는 0.5㎜의 두께를 갖는다). 2.5-차원 형태는, 평평한 주 표면 및 반대의 만곡된 주 표면을 포함한다. 유리 기판의 조성물은 실시 예 2A-2C와 동일하다. 각 기판의 저장 인장 에너지는, 430℃의 온도를 갖는 용융 욕조를 사용하여 이온 교환 시간의 함수에 따라 계산된다. 저장 인장 에너지는, SCALP에 의해 측정된 CT 영역 (도 4에 327)에 걸쳐 총 양의 응력을 사용하여 계산된다. 계산된 저장 인장 에너지는 도 17에서 이온 교환 시간의 함수에 따라 플롯된다. 예시의 목적을 위해, 10 J/㎡의 저장 인장 에너지 값에서 점선은, 취약성에 대한 근사 임계치를 나타내도록 인발된다. 강조된 구역은 여기에 기재된 거동을 나타내는 0.5-1.0mm의 두께 범위를 갖는 단일 부분에 대한 이온-교환 조건을 나타낸다. 구체적으로, 이 범위는, 상기 부분이 파단되는 경우, 부분의 구역을 가로질러 최적의 기계적 성능 및 유사한 정도의 다이싱을 가능하게 한다.
알려진 취약성 한도가 다양한 두께에 대한 이온교환 파라미터를 결정하기 위해 사용되는 경우, 저장 인장 에너지가 10 J/㎡ 미만에 도달하는 이온 교환 시간 인 시간 A에서, 1 ㎜의 두께를 갖는 유리 기판은, 깨지기 쉽지 않으며, 및 0.5mm의 두께를 갖는 유리 기판은, 낮은 CS를 가질 것이다. 시간 C에서, 0.5mm의 두께를 갖는 유리 기판은 깨지기 쉽지 않으며, 및 1mm 내지 0.8mm의 두께를 갖는 유리 기판은 깨지기 쉽운 것으로 여겨진다. 따라서, 현재 취약성의 정의를 사용하는 경우, 도 17은, 의도적으로 비-균일한 두꺼운 부분의 더 얇은 부분, 또는 더 얇은 영역에 대해 선택하는 것보다, 지정된 온도로 주어진 욕조에서 비교적 두꺼운 부분, 또는 비-균일한 두꺼운 부분의 영역에 대해 상당히 긴 이온-교환 시간을 선택한다는 것을 나타낸다. 실질적으로 개선된 낙하 성능 및 신뢰성, 및 비교적 균일한 정도의 파편화 또는 다이싱을 갖는, 완전히-마감된 2.5D 부분을 제공하기 위해, 더 짧은 기간 동안 상기 부분을 이온-교환하여 파편화 또는 다이싱의 정도를 제한하도록 선택될 더 고도의 저장 인장 에너지를 인스톨 (install)하는 것이 바람직할 것이다.
도 18은, 11에 나타낸 인스톨된 인장 에너지가, 이온-교환된 표본의 중심 영역에서 인장 에너지의 더 흔한 기술어 (common descriptor)로 사용되는, 중심 장력 (CT)으로 표현되는 것을 제외하고는, 도 17에 나타낸 샘플을 나타낸다.
실시 예 8
실시 예 8은 실시 예 1과 동일한 공칭 조성물을 갖는 유리 기판을 제공하는 단계 및 유리 기판을 강화시키는 단계에 의해 만들어진 유리 제품을 포함한다. 유리 기판은 0.4 mm의 두께를 가지며, 및 2-단계 이온교환 공정에 의해 화학적으로 강화되며, 여기서 유리 기판은 먼저 12시간 동안 460℃의 온도를 갖는 80% KNO3 및 20% NaNO3의 제1 용융염 욕조에 침지되고, 상기 제1 용융염 욕조로부터 제거되며, 및 12분 동안 390℃의 온도를 갖는 100% KNO3의 제2 용융염 욕조에 침지된다. 그 결과로 생긴 유리 제품은, IWKB 분석에 적용하는 Roussev I에 의해 측정된, 624.5 MPa의 표면 압축 응력, (0.208t과 동일한) 약 83.3 micrometers의 DOC 및 약 152.6 MPa의 최대 CT를 갖는다. 도 19는 micrometers 단위의 깊이의 함수에 따른 압축 응력 (음의 값으로 나타냄) 및 인장 응력 (양의 값으로 나타냄)을 나타낸다.
본 개시의 관점 (1)은, 약 1.1 ㎜ 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면; 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층을 포함하는 강화 유리 제품에 관한 것으로서; 여기서, 상기 유리 제품이 취약성 시험에 따라 파단된 후에, 상기 유리 제품은, 복수의 파편을 포함하고, 여기서, 상기 복수의 파편 중 적어도 90%는, 약 5 이하의 종횡비를 갖는다.
본 개시의 관점 (2)는, 관점 (1)의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 복수의 파편으로 파단된다.
본 개시의 관점 (3)은, 관점 (1) 또는 관점 (2)의 강화 유리 제품에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 80%는, 3·t 이하의 최대 치수를 갖는다.
본 개시의 관점 (4)는, 관점 (1) 내지 관점 (3) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 복수의 파편 중 적어도 50%는, 2 이하의 종횡비를 포함한다.
본 개시의 관점 (5)는, 관점 (1) 내지 관점 (4) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 50%는, 약 10 ㎣ 이하의 부피를 포함한다.
본 개시의 관점 (6)은, 관점 (1) 내지 관점 (5) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분을 포함하고, 여기서 상기 파편의 방출된 부분은, 상기 복수의 파편 중 10% 이하를 포함한다.
본 개시의 관점 (7)은, 관점 (1) 내지 관점 (6) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 파단 전에 제1중량을 포함하고, 및 여기서 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분 및 파편의 비-방출된 부분을 포함하며, 상기 파편의 비-방출된 부분은 제2중량을 가지며, 및 상기 제1중량과 제2중량 사이의 차이는 상기 제1중량의 1%이다.
본 개시의 관점 (8)은, 관점 (1) 내지 관점 (7) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에 유리 제품이 복수의 파편으로 파단될 확률은 99% 이상이다.
본 개시의 관점 (9)는, 관점 (1) 내지 관점 (8) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 20 J/㎡ 이상의 저장된 인장 에너지를 포함한다.
본 개시의 관점 (10)은, 관점 (1) 내지 관점 (9) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 표면 압축 응력 및 중심 장력을 포함하고, 여기서 표면 압축 응력에 대한 중심 장력의 비는 약 0.1 내지 약 1의 범위이다.
본 개시의 관점 (11)은, 관점 (10)의 강화 유리 제품에서, 상기 중심 장력은, 100MPa/√(t/1mm) 이상 (MPa의 단위)이고, 여기서 t는 mm이다.
본 개시의 관점 (12)는, 관점 (10) 내지 관점 (11) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 중심 장력은 50 MPa 이상이다.
본 개시의 관점 (13)은, 관점 (10) 내지 관점 (12) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 표면 압축 응력은 150 MPa 이상이다.
본 개시의 관점 (14)는, 관점 (10) 내지 관점 (13) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 표면 압축 응력은 400 MPa 이상이다.
본 개시의 관점 (15)는, 관점 (10) 내지 관점 (14) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 DOC는 약 0.2t 이상을 포함한다.
본 개시의 관점 (16)은, 관점 (1) 내지 관점 (15) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노포스포실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다.
본 개시의 관점 (17)은, 관점 (1) 내지 관점 (16) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은 밀폐 층 상에 배치된다.
본 개시의 관점 (18)은, 약 1.1 ㎜ 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면; 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층을 포함하는 강화 유리 제품으로서; 여기서, 상기 유리 제품은, 25psi의 압력에서 5초 동안 90-그릿 SiC 입자로 연마된 후에, 약 10 kgf 이상의 파손 하중을 나타낸다.
본 개시의 관점 (19)는, 관점 (18)의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은 20 J/㎡ 이상의 저장된 인장 에너지를 포함한다.
본 개시의 관점 (20)은, 관점 (18) 또는 관점 (19) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 표면 압축 응력 및 중심 장력을 포함하고, 여기서, 표면 압축 응력에 대한 중심 장력의 비는, 약 0.1 내지 약 1의 범위이다.
본 개시의 관점 (21)은, 관점 (20)의 강화 유리 제품에서, 상기 중심 장력 (CT)은 50 MPa 이상이다.
본 개시의 관점 (22)는, 관점 (20) 또는 관점 (21)의 강화 유리 제품에서, 상기 표면 압축 응력은 150 MPa 이상이다.
본 개시의 관점 (23)은, 관점 (20) 내지 관점 (22) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 표면 압축 응력은 400MPa 이상이다.
본 개시의 관점 (24)는, 관점 (20) 내지 관점 (23) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 DOC는 약 0.2t 이상을 포함한다.
관점 (25)는, 관점 (18) 내지 관점 (24) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노포스포실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다.
본 개시의 관점 (26)은, 관점 (20) 내지 관점 (25) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은 기판에 부착된다.
본 개시의 관점 (27)은, 강화 유리 기판; 밀폐 층; 및 지지체를 포함하는 장치에 관한 것으로서, 여기서, 상기 강화 유리 기판은, 약 1.1mm 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면, 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층, 및 50 MPa 이상의 중심 장력 (CT)을 포함하고, 여기서, 상기 장치는 태블릿, 투명 디스플레이, 휴대폰, 비디오 플레이어, 정보 단말 장치, 전자-판독기, 랩탑 컴퓨터, 또는 불-투명 디스플레이를 포함한다.
관점 (28)은, 관점 (27)의 장치에서, 상기 유리 제품이 취약성 시험에 따라 파단된 후, 상기 유리 제품은, 약 5 이하의 종횡비를 갖는 복수의 파편을 포함한다.
관점 (29)는, 관점 (27) 또는 관점 (28)의 장치에서, 상기 유리 제품은, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 복수의 파편으로 파단된다.
관점 (30)은, 관점 (28) 또는 관점 (29)의 장치에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 80%는 5·t 이하의 최대 치수를 갖는다.
관점 (31)은, 관점 (28) 내지 관점 (30) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 50%는, 2 이하의 종횡비를 각각 포함한다.
관점 (32)는, 관점 (28) 내지 관점 (31) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 50%는 약 10 ㎣ 이하의 부피를 포함한다.
관점 (33)은, 관점 (28) 내지 관점 (32) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분을 포함하고, 여기서, 상기 파편의 방출된 부분은, 상기 복수의 파편의 10% 이하를 포함한다.
관점 (34)는, 관점 (28) 내지 관점 (33) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 유리 제품은 파단 전 제1중량을 포함하고, 및 여기서, 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분 및 파편의 비-방출된 부분을 포함하며, 상기 파편의 비-방출된 부분은 제2중량을 갖고, 및 상기 제1중량과 상기 제2중량 사이에서 차이는, 상기 제1중량의 1%이다.
관점 (35)는, 관점 (28) 내지 관점 (34) 중 어느 하나의 장치에서, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 상기 유리 제품이 복수의 파편으로 파단될 확률은 99% 이상이다.
관점 (36)은, 관점 (28) 내지 관점 (35) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 유리 제품은, 20 J/㎡ 이상의 저장된 인장 에너지를 포함한다.
관점 (37)은, 관점 (27) 내지 관점 (36) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 유리 제품은, 표면 압축 응력 및 중심 장력을 포함하고, 여기서, 표면 압축 응력에 대한 중심 장력의 비는, 약 0.1 내지 약 1의 범위이다.
관점 (38)은, 관점 (37)의 장치에서, 상기 표면 압축 응력은 150 MPa 이상이다.
관점 (39)는, 관점 (27) 내지 관점 (38) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 DOC는 약 0.2t 이상을 포함한다.
관점 (40)은, 관점 (27) 내지 관점 (39) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 유리 제품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노포스포실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다.
관점 (41)은, 관점 (27) 내지 관점 (40) 중 어느 하나의 장치에서, 상기 유리 제품은, 밀폐 층 상에 배치된다.
관점 (42)는, 약 1.1 ㎜ 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면; 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층을 포함하는 강화 유리 제품에 관한 것으로서; 여기서, 상기 유리 제품이 밀폐 층에 적층되고 및 취약성 시험에 따라 파단된 후에, 상기 유리 제품은, 파단을 포함하고, 및 여기서, 상기 파단 중 적어도 5%는, 두께를 통해 오직 부분적으로 연장된다.
관점 (43)은, 관점 (42)의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 복수의 파편으로 파단된다.
관점 (44)는, 관점 (42) 또는 관점 (43)의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 20 J/㎡ 이상의 저장된 인장 에너지를 포함한다.
관점 (45)는, 관점 (44) 내지 관점 (44) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 표면 압축 응력 및 중심 장력을 포함하고, 여기서, 표면 압축 응력에 대한 중심 장력의 비는, 약 0.1 내지 약 1의 범위이다.
관점 (46)은, 관점 (45)의 강화 유리 제품에서, 상기 중심 장력은, 50 MPa 이상이다.
관점 (47)은, 관점 (45) 또는 관점 (46)의 강화 유리 제품에서, 상기 표면 압축 응력은, 150MPa 이상이다.
관점 (48)은, 관점 (42) 내지 관점 (47) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 DOC는, 약 0.2t 이상을 포함한다.
관점 (49)는, 관점 (42) 내지 관점 (48) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 상기 유리 제품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다.
관점 (50)은, 관점 (42) 내지 관점 (49) 중 어느 하나의 강화 유리 제품에서, 유리 제품은 밀폐 층 상에 배치된다. 관점 (51)은, 전면을 갖는 하우징; 상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하는, 전기 부품; 및 상기 하우징의 전면에 및 디스플레이 위에 배치되고, 강화 유리 제품을 포함하는 커버 유리를 포함하는, 소비자 전자 제품으로서, 여기서, 상기 강화 유리 제품은: 약 1.1 ㎜ 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면; 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층; 및 약 50 MPa 이상의 중심 장력 (CT)을 포함한다.
관점 (52)는, 관점 (51)의 소비자 전자 장치에서, 상기 유리 제품이 취약성 시험에 따라 파단된 후에, 상기 유리 제품은 약 5 이하의 종횡비를 갖는 복수의 파편을 포함한다.
관점 (53)은, 관점 (52)의 소비자 전자 장치에서, 상기 유리 제품은, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 복수의 파편으로 파단된다.
관점 (54)는, 관점 (52) 또는 관점 (53)의 소비자 전자 장치에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 80%는 2·t 이하의 최대 치수를 갖는다.
관점 (55)는, 관점 (52) 내지 관점 (54) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 50%는 2 이하의 종횡비를 각각 포함한다.
관점 (56)은, 관점 (52) 내지 관점 (55) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 50%는 약 10 ㎣ 이하의 부피를 포함한다.
관점 (57)은, 관점 (52) 내지 관점 (56) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분을 포함하고, 여기서, 상기 파편의 방출된 부분은, 상기 복수의 파편의 10% 이하를 포함한다.
관점 (58)은, 관점 (52) 내지 관점 (57) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 유리 제품은, 파단 전 제1중량을 포함하고, 및 여기서, 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분 및 파편의 비-방출된 부분을 포함하며, 상기 파편의 비-방출된 부분은 제2중량을 갖고, 및 상기 제1중량과 상기 제2중량 사이에서 차이는, 상기 제1중량의 1%이다.
관점 (59)는, 관점 (53) 내지 관점 (58) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 상기 유리 제품이 복수의 파편으로 파단될 확률은, 99% 이상이다.
관점 (60)은, 관점 (51) 내지 관점 (59) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 유리 제품은, 20 J/㎡ 이상의 저장된 인장 에너지를 포함한다.
관점 (61)은, 관점 (51) 내지 관점 (60) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 유리 제품은, 표면 압축 응력 및 중심 장력을 포함하고, 여기서, 표면 압축 응력에 대한 중심 장력의 비는, 약 0.1 내지 약 1의 범위이다.
관점 (62)는, 관점 (61)의 소비자 전자 장치에서, 상기 표면 압축 응력은 150 이상이다.
관점 (63)은, 관점 (51) 내지 관점 (62) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 DOC는 약 0.2t 이상을 포함한다.
관점 (64)는, 관점 (51) 내지 관점 (63) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 유리 제품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노포스포실리케이트 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다.
관점 (65)는, 관점 (51) 내지 관점 (64) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 유리 제품은 밀폐 층 상에 배치된다.
관점 (66)은, 관점 (51) 내지 관점 (65) 중 어느 하나의 소비자 전자 장치에서, 상기 소비자 전자 제품은, 태블릿, 투명 디스플레이, 휴대폰, 비디오 플레이어, 정보 단말 장치, 전자-판독기, 랩탑 컴퓨터, 또는 불-투명 디스플레이를 포함한다.
관점 (67)은, 개구, 외부 표면 및 인클로저를 한정하는 내부 표면을 포함하는 하우징을 포함하는 패키징 제품으로서; 여기서, 상기 하우징은 강화 유리 제품을 포함하고, 여기서, 상기 강화 유리 제품은: 약 1.1 ㎜ 이하의 두께 (t)를 한정하는, 제1표면 및 상기 제1표면에 대립하는 제2표면; 상기 제1표면으로부터 약 0.11·t를 초과하는 압축의 깊이 (DOC)로 연장되는 압축 응력 층; 및 50 MPa 이상의 중심 장력 (CT)을 포함한다.
관점 (68)은, 관점 (67)의 패키징 제품에서, 상기 유리 제품이 취약성 시험에 따라 파단된 후에, 상기 유리 제품은 약 5 이하의 종횡비를 갖는 복수의 파편을 포함하고, 및 여기서, 상기 유리 제품은, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 복수의 파편으로 파단된다.
관점 (69)는, 관점 (68)의 패키징 제품에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 80%는, 2·t 이하의 최대 치수를 갖는다.
관점 (70)은, 관점 (68) 또는 관점 (69)의 패키징 제품에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 50%는 2 이하의 종횡비를 각각 포함한다.
관점 (71)은, 관점 (68) 내지 관점 (70) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 복수의 파편 중 적어도 50%는 약 10 ㎣ 이하의 부피를 포함한다.
관점 (72)는, 관점 (68) 내지 관점 (71) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분을 포함하고, 여기서, 상기 파편의 방출된 부분은, 상기 복수의 파편의 10% 이하를 포함한다.
관점 (73)은, 관점 (68) 내지 관점 (72) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 유리 제품은, 파단 전 제1중량을 포함하고, 및 여기서, 상기 복수의 파편은, 파편의 방출된 부분 및 파편의 비-방출된 부분을 포함하며, 상기 파편의 비-방출된 부분은 제2중량을 갖고, 및 상기 제1중량과 상기 제2중량 사이에서 차이는, 상기 제1중량의 1%이다.
관점 (74)는, 관점 (68) 내지 관점 (73) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 취약성 시험에 의해 측정된 것으로, 1초 이하에서 상기 유리 제품이 복수의 파편으로 파단될 확률은, 99% 이상이다.
관점 (75)는, 관점 (67) 내지 관점 (74) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 유리 제품은, 20 J/㎡ 이상의 저장된 인장 에너지를 포함한다.
관점 (76)은, 관점 (67) 내지 관점 (75) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 유리 제품은 표면 압축 응력 및 중심 장력을 포함하고, 여기서, 표면 압축 응력에 대한 중심 장력의 비는, 약 0.1 내지 약 1의 범위이다.
관점 (77)은, 관점 (76)의 패키징 제품에서, 상기 표면 압축 응력은 150 이상이다.
관점 (78)은, 관점 (67) 내지 관점 (77) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 DOC는 약 0.2t 이상을 포함한다.
관점 (79)는, 관점 (67) 내지 관점 (78) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 유리 제품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노포스포실리케이트 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다.
관점 (80)은, 관점 (67) 내지 관점 (72) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 유리 제품은, 밀폐 층 상에 배치된다.
관점 (82)는, 관점 (67) 내지 관점 (80) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 약학 물질을 더욱 포함한다.
관점 (83)은, 관점 (67) 내지 관점 (81) 중 어느 하나의 패키징 제품에서, 상기 개구에 배치된 캡을 더욱 포함한다.
본 발명의 사상 또는 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 유리-계 제품으로서,
    40 mol% 이상 내지 80 mol% 이하의 SiO2;
    0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 Na2O;
    2 mol% 미만의 K2O;
    상기 유리-계 제품의 두께(t)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대립하는 제2 표면을 포함하고;
    유리-계 제품 내 R2O (mol%)에 대한 Li2O (mol%)의 비는 0.5 이상 내지 1.0이하이며, 여기서 R2O는 유리-계 제품 내 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합이며;
    응력 프로파일은 표면 압축 응력(CS) 및 최대 중심 장력(CT)을 포함하고, 여기서:
    상기 최대 CT는 50 MPa 이상 내지 200 MPa 이하이며;
    상기 최대 CT는 0.4·t 이상 내지 0.6·t 이하의 범위의 유리-계 제품 내에 위치되고;
    표면 CS는 200 MPa 이상 내지 400 MPa 이하이며; 및
    압축의 깊이(DOC)는 0.14·t 이상 내지 0.25·t 이하이며, 및
    여기서 상기 유리-계 제품은 결정질 상 및 비정질 상을 포함하는 유리-세라믹인, 유리-계 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 1 mol% 이하의 Na2O를 포함하는, 유리-계 제품.
  3. 청구항 1에 있어서,
    유리-계 제품 내 R2O (mol%)에 대한 Li2O (mol%)의 비는 0.85 이상 내지 1.0 이하인, 유리-계 제품.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 0 mol% 이상 내지 5 mol% 이하의 ZrO2를 포함하는, 유리-계 제품.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 67 mol% 이상 내지 74 mol% 이하의 SiO2를 포함하는, 유리-계 제품.
  6. 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 응력 프로파일을 결과하는 이온 교환 공정에 의해 강화되는, 유리-계 제품.
  7. 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 50 MPa 이상 내지 100 MPa 이하의 최대 CT를 포함하는, 유리-계 제품.
  8. 삭제
  9. 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 0.05 내지 1.00 범위 내의 CT 대 CS의 비를 포함하는, 유리-계 제품.
  10. 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 약 1 mm 이하의 두께를 포함하는, 유리-계 제품.
  11. 유리-계 제품으로서,
    비정질 상 및 결정질 상;
    상기 유리-계 제품의 두께(t)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대립하는 제2 표면;
    표면 압축 응력(CS) 및 최대 중심 장력(CT)을 포함하는 응력 프로파일을 포함하고, 여기서:
    상기 최대 CT는 50 MPa 이상 내지 200 MPa 이하이며;
    상기 최대 CT는 0.4·t 이상 내지 0.6·t 이하의 범위의 유리-계 제품 내에 위치되고;
    표면 CS는 200 MPa 이상 내지 400 MPa 이하이며; 및
    압축의 깊이(DOC)는 0.14·t 이상 내지 0.25·t 이하인, 유리-계 제품.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 응력 프로파일을 결과하는 이온 교환 공정에 의해 강화되는, 유리-계 제품.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 50 MPa 이상 내지 100 MPa 이하의 최대 CT를 포함하는, 유리-계 제품.
  14. 삭제
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 0.05 내지 1.00 범위 내의 CT 대 CS의 비를 포함하는, 유리-계 제품.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 약 1 mm 이하의 두께를 포함하는, 유리-계 제품.
  17. 청구항 11-13 및 15-16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 0.5 이상 내지 1.0 이하인 유리-계 제품 내 R2O (mol%)에 대한 Li2O (mol%)의 비를 포함하며, 여기서 R2O는 유리-계 제품 내 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합인, 유리-계 제품.
  18. 청구항 11-13 및 15-16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품은
    1 mol% 이하의 Na2O를 포함하는, 유리-계 제품.
  19. 청구항 11-13 및 15-16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품은 1 mol% 미만의 K2O를 포함하는, 유리-계 제품.
  20. 청구항 11-13 및 15-16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 제품 내 R2O (mol%)에 대한 Li2O (mol%)의 비는 0.85 이상 내지 1.0 이하인, 유리-계 제품.
KR1020207032044A 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품 KR102601153B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662343320P 2016-05-31 2016-05-31
US62/343,320 2016-05-31
PCT/US2016/043610 WO2017030736A1 (en) 2015-07-21 2016-07-22 Glass articles exhibiting improved fracture performance
KR1020197017852A KR102411111B1 (ko) 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197017852A Division KR102411111B1 (ko) 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200128761A KR20200128761A (ko) 2020-11-16
KR102601153B1 true KR102601153B1 (ko) 2023-11-10

Family

ID=56684245

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207032044A KR102601153B1 (ko) 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품
KR1020187004825A KR20180035836A (ko) 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품
KR1020197017852A KR102411111B1 (ko) 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187004825A KR20180035836A (ko) 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품
KR1020197017852A KR102411111B1 (ko) 2016-05-31 2016-07-22 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품

Country Status (2)

Country Link
KR (3) KR102601153B1 (ko)
CN (2) CN112299707A (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI697403B (zh) 2014-06-19 2020-07-01 美商康寧公司 無易碎應力分布曲線的玻璃
KR102029948B1 (ko) 2015-12-11 2019-10-08 코닝 인코포레이티드 금속 산화물 농도 구배를 포함하는 융합-형성가능한 유리계 제품
US10271442B2 (en) 2016-04-08 2019-04-23 Corning Incorporated Glass-based articles including a stress profile comprising two regions, and methods of making
KR20240033166A (ko) 2016-04-08 2024-03-12 코닝 인코포레이티드 금속 산화물 농도 구배를 포함하는 유리-계 제품
JP7335557B2 (ja) * 2018-07-27 2023-08-30 日本電気硝子株式会社 強化ガラス及び強化用ガラス
WO2020031341A1 (ja) 2018-08-09 2020-02-13 株式会社 オハラ 結晶化ガラス基板
US11926562B2 (en) 2018-08-09 2024-03-12 Ohara Inc. Crystallized glass substrate
JP7150852B2 (ja) 2018-08-09 2022-10-11 株式会社オハラ 結晶化ガラス基板
US11584685B2 (en) 2018-08-09 2023-02-21 Ohara Inc. Crystallized glass substrate
CN115784634A (zh) * 2018-10-18 2023-03-14 康宁公司 展现改善头型冲击性能的强化玻璃制品和结合有该强化玻璃制品的车辆内部系统
KR20210080654A (ko) * 2019-12-20 2021-07-01 삼성디스플레이 주식회사 유리 제품 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
CN112165798B (zh) * 2020-09-17 2022-01-28 Oppo（重庆）智能科技有限公司 玻璃壳体及其制备方法、壳体组件和电子设备
CN114230196B (zh) * 2022-01-04 2023-11-24 四川虹科创新科技有限公司 一种具有抗划伤性能的强化玻璃及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093720A1 (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Hoya Corporation 磁気ディスク用ガラス基板
JP2013542159A (ja) * 2010-09-13 2013-11-21 サン−ゴバン グラス フランス ガラス板
WO2016057787A2 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Corning Incorporated Glasses and glass ceramics including a metal oxide concentration gradient
WO2016057785A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Devicor Medical Products, Inc. Biopsy marker

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL132232C (ko) * 1964-05-05
JP2006199538A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Huzhou Daikyo Hari Seihin Yugenkoshi Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶性ガラス及び結晶化ガラス並びにＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスの製造方法。
CN103043900A (zh) * 2008-08-08 2013-04-17 康宁股份有限公司 强化的玻璃制品及其制造方法
CA2820253C (en) * 2012-08-08 2020-10-27 Shrenik Shah System and method for improving impact safety
US10160688B2 (en) * 2013-09-13 2018-12-25 Corning Incorporated Fracture-resistant layered-substrates and articles including the same
WO2015080043A1 (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 旭硝子株式会社 ガラス部材およびガラス部材の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093720A1 (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Hoya Corporation 磁気ディスク用ガラス基板
JP2013542159A (ja) * 2010-09-13 2013-11-21 サン−ゴバン グラス フランス ガラス板
WO2016057787A2 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Corning Incorporated Glasses and glass ceramics including a metal oxide concentration gradient
WO2016057785A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Devicor Medical Products, Inc. Biopsy marker

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190075175A (ko) 2019-06-28
KR20180035836A (ko) 2018-04-06
CN112299707A (zh) 2021-02-02
KR20200128761A (ko) 2020-11-16
KR102411111B1 (ko) 2022-06-20
CN107848870A (zh) 2018-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11267228B2 (en) Glass articles exhibiting improved fracture performance
KR102601153B1 (ko) 개선된 파단 성능을 나타내는 유리 제품
TWI750807B (zh) 包含金屬氧化物濃度梯度之玻璃基底物件
US11613103B2 (en) Glass articles exhibiting improved fracture performance
CN111770904A (zh) 具有抗裂纹应力分布的基于玻璃的制品

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant