KR102636660B1 - 화학적으로 내구성이 있는 알루미노실리케이트 유리 조성물 및 이로부터 형성된 유리 물품 - Google Patents

화학적으로 내구성이 있는 알루미노실리케이트 유리 조성물 및 이로부터 형성된 유리 물품 Download PDF

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Abstract

구현예에서, 유리 조성물은: 71 mol.% 이상 내지 83 mol.% 이하의 SiO2; 1 mol.% 이상 내지 11 mol.% 이하의 Al2O3; 5 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하의 알칼리 산화물, 상기 알칼리 산화물은 Na2O 및 K2O 중 적어도 하나, 및 3 mol.% 초과의 Li2O 를 포함하고; 1 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물, 상기 알칼리 토류 산화물은 CaO, BaO 및 SrO 중 적어도 하나, 및 MgO를 포함하며; 및 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함하고, 여기서 TiO2+ZrO2+HfO2+La2O3+Y2O3는 0 mol.% 초과 내지 6 mol.% 이하이며, Al2O3+TiO2+ZrO2+HfO2+La2O3+Y2O3는 2 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하이다.

Description

화학적으로 내구성이 있는 알루미노실리케이트 유리 조성물 및 이로부터 형성된 유리 물품
본 출원은 2019년 3월 15일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/819,184호의 우선권을 주장하고, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 명세서는 일반적으로 알루미노실리케이트 유리 조성물, 보다 구체적으로는, 화학적으로 내구성이 있는 알루미노실리케이트 유리 조성물 및 이로부터 형성된 유리 물품에 관한 것이다.
역사적으로, 유리는 다른 물질에 비해 밀폐성, 광학적 투명도 및 우수한 화학적 내구성 때문에 제약을 포장하기 위한 선호되는 물질로 사용되었다. 구체적으로, 제약 포장에 사용되는 유리는 그 안에 포함된 제약 조성물의 안정성에 영향을 미치지 않도록 적절한 화학적 내구성을 가져야 한다. 적절한 화학적 내구성을 갖는 유리는 알루미노-보로실리케이트 유리인 ASTM 표준 "유형 IA" 및 "유형 1B" 유리 조성물 내의 유리 조성물을 포함한다.
알루미노-보로실리케이트 유리는 박리 경향을 보여줄 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 박리 경향은 알루미노-보로실리케이트 유리에서 붕산염 종의 더 높은 농도와 관련이 있다. 유리로부터 붕산염 종을 감소시키거나 제거하는 것은 박리 경향을 완화시킬 수 있다고 믿어진다.
따라서, 화학적 내구성을 나타내는 알루미노실리케이트 유리에 대한 요구가 존재한다.
제1 관점 A1에 따르면, 유리 조성물은: 71 mol.% 이상 내지 83 mol.% 이하의 SiO2; 1 mol.% 이상 내지 11 mol.% 이하의 Al2O3; 5 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하의 알칼리 산화물, 상기 알칼리 산화물은 3 mol.% 초과의 Li2O, 및 Na2O 및 K2O 중 적어도 하나를 포함하고; 1 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물, 상기 알칼리 토류 산화물은 CaO, BaO 및 SrO 중 적어도 하나, 및 MgO를 포함하며; 및 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%)는 0 mol.% 초과 내지 6 mol.% 이하이며, Al2O3 (mol.%) + TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%)는 2 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하일 수 있다.
제2 관점 A2는 제1 관점 A1의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 SiO2 (mol.%) + Al2O3 (mol.%) + TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%) + B2O3 (mol.%)는 90 mol.% 이하이다.
제3 관점 A3는 제1 관점 A1 또는 제2 관점 A2의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 TiO2 및 ZrO2를 포함한다.
제4 관점 A4는 제1 내지 제3 관점 A1-A3 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%)는 6 mol.% 이하이다.
제5 관점 A5는 제1 내지 제4 관점 A1-A4 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%)는 4 mol.% 이하이다.
제6 관점 A6은 제1 내지 제5 관점 A1-A5 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%)는 2 mol.% 이하이다.
제7 관점 A7은 제1 내지 제6 관점 A1-A6 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 TiO2, ZrO2, 및 HfO2를 포함한다.
제8 관점 A8은 제1 내지 제7 관점 A1-A7 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 6 mol.% 이하이다.
제9 관점 A9는 제1 내지 제8 관점 A1-A8 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 5 mol.% 이하이다.
제10 관점 A10은 제1 내지 제9 관점 A1-A9 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 ZrO2 및 HfO2를 포함한다.
제11 관점 A11은 제1 내지 제10 관점 A1-A10 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 4.0 mol.% 이하이다.
제12 관점 A12는 제1 내지 제11 관점 A1-A11 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 2.0 mol.% 이하이다.
제13 관점 A13은 제1 내지 제12 관점 A1-A12 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 0.5 mol.% 이하이다.
제14 관점 A14는 제1 내지 제13 관점 A1-A13 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 La2O3를 포함하고, La2O3의 농도는 1 mol.% 이하이다.
제15 관점 A15는 제1 내지 제14 관점 A1-A14 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 ZrO2를 포함하고, ZrO2의 농도는 1 mol.% 초과이다.
제16 관점 A16은 제1 내지 제15 관점 A1-A15 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 ZrO2를 포함하고, ZrO2의 농도는 5 mol.% 이하이다.
제17 관점 A17은 제1 내지 제16 관점 A1-A16 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 HfO2를 포함하고, HfO2의 농도는 4 mol.% 이하이다.
제18 관점 A18은 제1 내지 제17 관점 A1-A17 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 TiO2를 포함하고, TiO2의 농도는 1 mol.% 초과이다.
제19 관점 A19는 제18 관점 A18의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 TiO2를 포함하고, TiO2의 농도는 6 mol.% 이하이다.
제20 관점 A20은 제1 내지 제19 관점 A1-A19 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 Y2O3를 포함하고, Y2O3의 농도는 1 mol.% 이하이다.
제21 관점 A21은 제1 내지 제20 관점 A1-A20 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 SiO2는 72 mol.% 이상 내지 79 mol.% 이하이다.
제22 관점 A22는 제1 내지 제21 관점 A1-A21 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 SiO2는 73 mol.% 이상 내지 78 mol.% 이하이다.
제23 관점 A23은 제1 내지 제22 관점 A1-A22 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Al2O3는 2 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다.
제24 관점 A24는 제1 내지 제23 관점 A1-A23 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Al2O3는 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다.
제25 관점 A25는 제1 내지 제24 관점 A1-A24 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Al2O3는 5 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하이다.
제26 관점 A26은 제1 내지 제25 관점 A1-A25 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Li2O (mol.%) > Na2O (mol.%) > K2O (mol.%)이다.
제27 관점 A27은 제1 내지 제26 관점 A1-A26 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 알칼리 산화물은 5 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하이다.
제28 관점 A28은 제1 내지 제27 관점 A1-A27 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Li2O는 3 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하이다.
제29 관점 A29는 제28 관점 A28의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Li2O는 8 mol.% 이하이다.
제30 관점 A30은 제1 내지 제29 관점 A1-A29 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Na2O는 1 mol.% 이상 내지 5 mol.% 이하이다.
제31 관점 A31은 제30 관점 A30의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Na2O는 3 mol.% 미만이다.
제32 관점 A32는 제30 관점 A30의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Na2O는 2.5 mol.% 미만이다.
제33 관점 A33은 제30 관점 A30의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 Na2O는 2.0 mol.% 미만이다.
제34 관점 A34는 제1 내지 제33 관점 A1-A33 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 K2O는 1 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하이다.
제35 관점 A35는 제34 관점 A34의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 K2O는 5 mol.% 미만이다.
제36 관점 A36은 제1 내지 제35 관점 A1-A35 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 알칼리 토류 산화물은 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 MgO 및 1 mol.% 이하의 CaO, BaO, 및 SrO 중 적어도 하나를 포함한다.
제37 관점 A37은 제36 관점 A36의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 알칼리 토류 산화물은 0.5 mol.% 이하의 CaO를 포함한다.
제38 관점 A38은 제1 내지 제37 관점 A1-A37 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 상기 유리 조성물은 약 0.01 mol.% 이상 내지 0.5 mol.% 이하의 청징제를 더욱 포함한다.
제39 관점 A39는 제38 관점 A38의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 청징제는 SnO2이다.
제40 관점 A40은 제1 내지 제39 관점 A1-A39 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 65x10-7/℃ 이하의 평균 열팽창 계수를 갖는다.
제41 관점 A41은 제1 내지 제40 관점 A1-A40 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 62x10-7/℃ 이하 및 50x10-7/℃ 이상의 평균 열팽창 계수를 갖는다.
제42 관점 A42는 제1 내지 제41 관점 A1-A41 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화되기 전에 ISO 720:1985에 따른 클래스 HGA 1의 가수분해 저항성을 갖는다.
제43 관점 A43은 제42 관점 A42의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화된 후에 ISO 720:1985에 따른 클래스 HGA 1의 가수분해 저항성을 갖는다.
제44 관점 A44는 제1 내지 제43 관점 A1-A43 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화되기 전에 ISO 695:1991에 따른 클래스 A1 또는 클래스 A2의 염기 저항성을 갖는다.
제45 관점 A45는 제44 관점 A44의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화된 후에 ISO 695:1991에 따른 클래스 A1 또는 클래스 A2의 염기 저항성을 갖는다.
제46 관점 A46은 제1 내지 제45 관점 A1-A45 중 어느 한 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화되기 전에 DIN 12116 (2001)에 따른 클래스 S2 또는 클래스 S1의 산 저항성을 갖는다.
제47 관점 A47은 제46 관점의 유리 조성물을 포함하며, 여기서 상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화된 후에 DIN 12116 (2001)에 따른 클래스 S2 또는 클래스 S1의 산 저항성을 갖는다.
제48 관점 A48은 제1 관점 내지 제47 관점 A1-A47 중 어느 한 관점의 유리 조성물부터 형성된 유리 제약 패키지이다.
부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구범위뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구현예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구현예를 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 다양한 구현예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구현예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
이제 참조가 화학적으로 내구성이 있는 알루미노실리케이트 유리 조성물의 다양한 구현예에 대해 상세히 이루어질 것이다. 하나의 구현예에 따르면, 유리 조성물은: 71 mol.% 이상 내지 83 mol.% 이하의 SiO2; 1 mol.% 이상 내지 11 mol.% 이하의 Al2O3; 5 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하의 알칼리 산화물, 상기 알칼리 산화물은 3 mol.% 초과의 Li2O, 및 Na2O 및 K2O 중 적어도 하나를 포함하고; 1 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물, 상기 알칼리 토류 산화물은 MgO, 및 CaO, BaO 및 SrO 중 적어도 하나를 포함하며; 및 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 TiO2+ZrO2+HfO2+La2O3+Y2O3는 0 mol.% 초과 내지 6 mol.% 이하이며, Al2O3+TiO2+ZrO2+HfO2+La2O3+Y2O3는 2 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하일 수 있다. 알루미노실리케이트 유리 조성물 및 이의 특성의 다양한 구현예는 예시적인 실시예를 참조하여 여기에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 여기에서 사용된 용어 "연화점"은 유리 조성물의 점도가 1x107.6 포아즈인 온도를 지칭한다.
여기에서 사용된 용어 "어닐링점"은 유리 조성물의 점도가 1x1013 포아즈인 온도를 지칭한다.
여기에서 사용된 용어 "변형점" 및 "T변형"은 유리 조성물의 점도가 3x1014포아즈인 온도를 지칭한다.
여기에서 사용된 용어 "액상선 온도"는 결정이 열역학적 평형에서 유리 용융물에서 용융 유리와 공존할 수 있는 최대 온도를 지칭한다.
유리 조성물의 탄성 계수(영률이라고도 함)는 기가파스칼(GPa)의 단위로 제공된다. 유리의 탄성 계수는 ASTM C623에 따라 각 유리 조성물의 벌크 샘플에 대한 공명 초음파 분광법에 의해 결정된다.
여기에서 사용된 용어 "CTE"는 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸친 유리 조성물의 열팽창 계수를 지칭한다.
전단 계수는 ASTM C623에 따라 공명 초음파 분광법에 의해 측정된다.
변형점 및 어닐링점은 ASTM C598에 따라 온도의 함수로서 1012 내지 1014 포아즈네서 무기 유리의 점도를 측정하는 빔 굽힘 점도 방법에 따라 측정되었다.
연화점은, ASTM C1351M과 유사하게, 온도의 함수로서 107 부터 109 포아즈까지 무기 유리의 점도를 측정하는 평행판 점도법(parallel place viscosity method)에 따라 측정되었다.
액상선 온도는 ASTM C829-81에 따라 구배 로 방법(gradient furnace method)으로 측정되었다.
압축 응력(표면 압축 응력을 포함함)은 Orihara Industrial Co., Ltd.(일본)에 의해 제조된 FSM-6000과 같은 상업적으로 구입가능한 기기와 같은 표면 응력 측정기(FSM)로 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. 이어서, SOC는 "유리 응력-광학 계수 측정을 위한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient)"이라는 명칭의 ASTM 표준 C770-16에 기재된 절차 C(유리 디스크 방법)에 따라 측정되며, 이의 내용은 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다. 압축의 깊이(DOC)도 FSM으로 측정된다. 최대 중심 장력(CT) 값은 당업계에 알려진 산란광 편광기(SCALP) 기술을 사용하여 측정된다.
"압축의 깊이"라는 문구 및 두문자 "DOC"는 압축 응력이 인장 응력으로 전환되는 유리에서 위치를 지칭한다.
여기에 기재된 유리 조성물의 구현예에서, 구성 성분(예를 들어, SiO2, Al2O3 등)의 농도는 달리 명시되지 않는 한 산화물 기준으로 몰 퍼센트(mol.%)로 명시된다.
유리 조성물에서 특정 구성 성분의 농도 및/또는 부재를 설명하기 위해 사용될 때, "없는(free)" 및 "실질적으로 없는(substantially free)"이라는 용어는 구성 성분이 유리 조성물에 의도적으로 첨가되지 않는 것을 의미한다. 그러나, 유리 조성물은 0.01 mol.% 미만의 양으로 오염물 또는 트램프(tramp)로서 미량(trace)의 구성 성분을 함유할 수 있다.
여기에서 사용된 용어 "화학적 내구성"은 특정 화학적 조건에 노출될 때 열화(degradation)에 저항하는 유리 조성물의 능력을 지칭한다. 구체적으로, 여기에서 기재된 유리 조성물의 화학적 내구성은 하기 3개의 확립된 물질 시험 표준에 따라 평가되었다: DIN 12116 dated March 2001 및 명칭 "Testing of glass - Resistance to attack by a boiling aqueous solution of hydrochloric acid - Method of test and classification"; ISO 695:1991 명칭 "Glass -- Resistance to attack by a boiling aqueous solution of mixed alkali -- Method of test and classification"; 및 ISO 720:1985 명칭 "Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 121 degrees C -- Method of test and classification". 유리의 화학적 내구성은 ISO 719:1985 "유리 -- 98℃에서 유리 입자의 가수분해 저항성 -- 시험 및 분류 방법(Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 98 degrees C -- Method of test and classification)"에 따라 위의 참조 표준에 따라 평가될 수도 있다. ISO 719 표준은 ISO 720 표준의 덜 엄격한 버전이므로, ISO 720 표준의 지정된 분류를 충족하는 유리는 ISO 719 표준의 해당 분류도 충족할 것으로 믿어진다. 각각의 표준과 연관된 분류는 여기에서 더 자세히 설명된다.
여기에서 사용된 용어 "무색(colorless)"은, 10 mm의 두께를 갖는 유리 조성물의 샘플이 80% 초과인 전자기 스펙트럼의 가시광선 부분 (즉, 380 nm 내지 740 nm의 파장)에서의 투과율을 갖는 것을 의미한다.
범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값까지 여기에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현된 경우, 또 다른 구현예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 나머지 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해, 값이 대략으로 표현된 경우, 특정 값은 또 다른 구현예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 범위의 각 말단 점은 다른 말단 점과 관련하여, 그리고 상기 다른 말단 점과는 독립적으로 모두 의미 있는 것으로 더욱 이해될 것이다.
여기에 사용된 바와 같은 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부 -는 오직 도시된 대로의 도면들을 참조하여 만들어진 것이고, 절대 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
별도의 언급이 없는 한, 여기에서 서술된 임의의 방법은, 이의 단계들이 특정한 순서로 수행되거나, 또는 임의의 장치에서 특정 방향이 요구되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 이의 단계들이 수반되는 순서를 사실상 열거하지 않거나, 또는 임의의 장치 청구항이 개별적인 구성요소에 대한 순서 또는 방향을 사실상 열거하지 않거나, 또는 단계들이 특정한 순서로 제한되거나, 또는 장치의 구성요소에 대한 특정 순서 또는 방향이 열거되지 않은 것으로 청구범위 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 이것은, 어떤 면에서, 특정 순서 또는 방향으로 추정되는 것으로 의도되지 않는다. 이것은, 단계의 배열, 작동의 흐름, 구성요소의 순서, 또는 구성요소의 방향에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 본 명세서에서 기재된 구현예들의 수 또는 타입을 포함하는, 해석에 대한 어떤 가능한 비-표현적 근거에 대해서도 마찬가지다.
여기에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 단수 구성요소에 대한 언급은 문맥이 달리 명백하게 나타내지 않는 한, 2개 이상의 그러한 구성요소를 갖는 관점을 포함한다.
알루미노실리케이트 유리는 붕소 구성분을 함유한 유리가 박리되는 경향으로 인해 기존 유형 1B 알루미노-보로실리케이트 유리의 대안으로 조사되었다. 박리에 저항성이 있고, 우수한 화학적 내구성을 갖고, 및 이온 교환 공정에 의해 강화될 수 있는 알루미노실리케이트 유리가 확인되었지만, 박리에 저항성이 있고, 이온 교환에 의해 강화될 수 있고, 및 화학적 내구성이 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 적어도 하나의 첨가를 통해 더욱 향상된 알루미노실리케이트 유리가 여기에서 개시된다.
여기에 기재된 유리 조성물의 구현예에서, SiO2는 조성물의 가장 큰 구성분이고, 그와 같이, 결과적인 유리 네트워크의 주요 구성분이다. 즉, SiO2는 주요 네트워크 형성자이다. SiO2는 유리의 화학적 내구성, 특히, 유리 조성물의 산에서의 분해에 대한 저항성 및 유리 조성물의 물에서의 분해에 대한 저항성을 향상시킨다. 따라서, 높은 SiO2 농도가 일반적으로 바람직하다. 그러나, SiO2의 함량이 너무 높으면, SiO2의 농도가 높을수록 유리를 용융시키는 데 어려움이 증가하여, 결과적으로, 유리의 성형성(formability)에 불리하게 영향을 미치므로, 유리의 성형성이 감소될 수 있다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 71 mol.% 이상의 양으로 SiO2를 포함하여 유리 조성물의 화학적 내구성을 향상시킨다. SiO2의 함량은 83 mol.% 이하일 수 있고, 따라서 유리 조성물이 용이하게 용융되고, 형성될 수 있다. 따라서, 여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 일반적으로 71 mol.% 이상 내지 83 mol.% 이하의 양으로 SiO2를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물에서 SiO2의 양의 하한은 72 mol.% 이상, 73 mol.% 이상, 74 mol.% 이상, 75 mol.% 이상, 또는 심지어 76 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 SiO2의 양의 상한은 82 mol.% 이하, 81 mol.% 이하, 80 mol.% 이하, 또는 심지어 79 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 SiO2의 양은 여기에 기재된 SiO2에 대한 하한 중 어느 하나 및 SiO2의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있음을 이해해야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 구현예에서, 유리 조성물은 72 mol.% 이상 내지 79 mol.% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 73 mol.% 이상 내지 79 mol.% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 72 mol.% 이상 내지 78 mol.% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 73 mol.% 이상 내지 78 mol.% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 74 mol.% 이상 내지 79 mol.% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 74 mol.% 이상 내지 78 mol.% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다.
여기에 기재된 유리 조성물은 Al2O3를 더욱 포함할 수 있다. Al2O3는 네트워크 형성자(former) 및 개질제(modifier) 둘 다로 작용할 수 있다. 예를 들어, Li2O, Na2O, 및/또는 K2O와 같은 유리 조성물에 존재하는 알칼리 산화물과 함께 Al2O3는 이온 교환 강화에 대한 유리의 민감성(susceptibility)을 개선시킨다. 유리 조성에서 Al2O3의 첨가는 유리의 화학적 내구성을 또한 향상시킨다. 그러나, 유리 조성물에서 Al2O3의 양이 너무 많으면, 산 공격에 대한 유리 조성물의 저항성이 감소된다. 또한, 유리 조성물에서 Al2O3의 양이 너무 많으면, 유리에서 La2O3 및 ZrO2의 용해도는, 그러한 구성분이 유리에 포함될 때, 저하될 수 있다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 1 mol.% 이상의 농도로 Al2O3를 포함하여 유리 조성물의 이온 교환성을 향상시킨다. Al2O3의 농도는 11 mol.% 이하이며, 따라서 산 공격에 대한 유리 조성물의 저항성이 감소되지 않도록 한다. 따라서, 여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 일반적으로 1 mol.% 이상 내지 11 mol.% 이하의 양으로 Al2O3를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3 양의 하한은 2 mol.% 이상, 3 mol.% 이상, 4 mol.% 이상, 5 mol.% 이상, 또는 심지어 6 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3의 양의 상한은 10 mol.% 이하, 9 mol.% 이하, 또는 심지어 8 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 Al2O3의 양은 여기에 기재된 Al2O3에 대한 하한 중 어느 하나 및 Al2O3의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 여기에 기재된 유리 조성물은 2 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 양으로 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3의 양은 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3의 양은 5 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3의 양은 6 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다.
여기에 기재된 유리 조성물은 또한 Li2O, Na2O, 및/또는 K2O와 같은 알칼리 산화물을 포함한다. 알칼리 산화물은 유리 조성물의 이온 교환성을 촉진시킨다. 알칼리 산화물은 여기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 유리의 다른 특성을 또한 향상시킬 수 있다. 여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은, Li2O, Na2O, 및/또는 K2O 중 적어도 하나와 같은, 적어도 하나의 알칼리 산화물을 포함할 수 있다. 여기에 기재된 몇몇 구현예에서, 알칼리 산화물은 Li2O 및 Na2O 및 K2O 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기에 기재된 몇몇 구현예에서, 알칼리 산화물의 양은 2 mol.% 초과 내지 18 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물 양의 하한은 2 mol.% 이상, 3 mol.% 이상, 4 mol.% 이상, 5 mol.% 이상, 6 mol.% 이상, 7 mol.% 이상 또는 심지어 8 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양의 상한은 18 mol.% 이하, 17 mol.% 이하, 16 mol.% 이하, 15 mol.% 이하, 14 mol.% 이하, 13 mol.% 이하, 12 mol.% 이하, 또는 심지어 11 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 여기에 기재된 알칼리 산화물에 대한 하한 중 어느 하나 및 알칼리 산화물의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있음을 이해해야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물은 5 mol.% 이상 내지 15 mol.% 이하의 양으로 알칼리 산화물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 5 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성에서 알칼리 산화물의 양은 6 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 6 mol.% 이상 15 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 6 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 7 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 7 mol.% 이상 내지 15 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 7 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성에서 알칼리 산화물의 양은 8 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 8 mol.% 이상 내지 15 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 8 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 9 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 9 mol.% 이상 내지 15 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 9 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 10 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 10 mol.% 이상 내지 15 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 양은 10 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하이다.
여기에 기재된 유리 조성물은 알칼리 산화물 Li2O를 포함한다. Li2O는 이온 교환에 의해 유리를 강화하는 메커니즘을 제공한다. 특히, 유리에 Li2O의 첨가는 이온 교환 공정의 동역학(kinetics)을 개선시켜, 이온 교환 공정 시간을 감소시킴으로써 주어진 이온 교환 온도에 대해 원하는 표면 압축 응력 및 압축의 깊이를 달성할 수 있다. 이온 교환 후 유리 조성물에 저장된 에너지의 양은 유리 조성물에 Li2O의 첨가로 인해 더 많은 것으로 또한 여겨진다. Li2O는 또한 유리 조성의 몇 가지 다른 특성을 향상시킨다. 예를 들어, Li2O의 첨가는 유리의 연화점을 감소시키고, 결과적으로, 이는 유리의 성형성(formability)을 향상시킨다. 이것은, Li2O가 더 많은 양의 SiO2로 인한 유리의 융점의 증가를 상쇄시키기 때문에, 더 많은 양의 SiO2를 포함하는 유리 조성물에 특히 유리하다. Li2O의 첨가는 또한 유리 조성물의 열팽창 계수를 감소시킨다. 열팽창 계수를 감소시키는 것은, 상대적으로 더 높은 열팽창 계수를 갖는 유리 조성물과 비교하여, 열 순환(thermal cycling) 또는 열 응력 조건에 대한 유리의 생존성을 개선시킨다. 마지막으로, Li2O의 첨가는 유리의 가수분해 저항성을 개선시킴으로써, 좀더 화학적으로 내구성이 있는 유리를 제공한다.
Li2O는 0 mol.% 초과, 예를 들어 3 mol.% 이상의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, Li2O는 3 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양의 하한은 4 mol.% 이상, 5 mol.% 이상, 또는 심지어 6 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양의 상한은 9 mol.% 이하, 8 mol.% 이하, 7 mol.% 이하, 6 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 또는 심지어 4 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 Li2O의 양은 여기에 기재된 Li2O에 대한 하한 중 어느 하나 및 Li2O의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 여기에 기재된 유리 조성물은 3 mol.% 이상 내지 9 mol.% 이하의 양으로 Li2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양은 3 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양은 4 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양은 4 mol.% 이상 내지 9 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양은 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양은 5 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양은 5 mol.% 이상 내지 9 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Li2O의 양은 5 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다.
알칼리 산화물 Na2O는, 포함되는 경우, 유리 조성물의 이온 교환성을 향상시키고, 유리 조성물의 용융성을 개선시킨다. Na2O의 양이 너무 적으면, 유리 조성물의 액상선 온도가 상승하여, 유리 조성물을 용융시키기 어렵게 할 수 있다. 그러나, Na2O의 농도가 너무 높으면, 유리 조성물의 화학적 내구성은 감소한다. 알칼리 산화물이 Na2O를 포함하는 구현예에서, Na2O는 0 mol.% 초과, 예를 들어 0.5 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 하한은 1 mol.% 이상, 1.25 mol.% 이상, 1.5 mol.% 이상, 1.75 mol.% 이상, 2.0 mol.% 이상, 2.25 mol.% 이상, 2.5 mol.% 이상, 2.75 mol.% 이상, 3 mol.% 이상, 3.25 mol.% 이상, 3.5 mol.% 이상, 또는 심지어 3.75 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양의 상한은 12 mol.% 이하, 11 mol.% 이하, 10 mol.% 이하, 9 mol.% 이하, 8 mol.% 이하, 7 mol.% 이하, 6 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 4 mol.% 이하, 3 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 또는 심지어 2 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 Na2O의 양은 여기에 기재된 Na2O에 대한 하한 중 어느 하나 및 Na2O의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있음을 이해해야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 여기에 기재된 유리 조성물은 1 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하의 양으로 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 11 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 9 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 5 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 4 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 3 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Na2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하이다.
상기 언급된 바와 같이, 유리 조성물에서 알칼리 산화물은 K2O를 더욱 포함할 수 있다. Na2O와 마찬가지로, 유리 조성물에 존재하는 K2O의 양은 유리 조성물의 이온 교환성 및 유리의 용융성(meltability)과 관련이 있다. 구체적으로, 유리 조성물에 존재하는 K2O의 양이 증가함에 따라, 이온 교환을 통해 얻을 수 있는 압축 응력은 감소한다. 또한, K2O의 양이 너무 많으면, 유리 조성물은 용융하기가 어렵다. 따라서, 유리 조성물에 존재하는 K2O의 양을 제한하는 것이 바람직하다.
알칼리 산화물이 K2O를 포함하는 구현예에서, K2O는 0 mol.% 초과, 예컨대 0.5 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양의 하한은 1 mol.% 이상, 1.25 mol.% 이상, 1.5 mol.% 이상, 1.75 mol.% 이상, 2.0 mol.% 이상, 2.25 mol.% 이상, 2.5 mol.% 이상, 2.75 mol.% 이상, 3 mol.% 이상, 3.25 mol.% 이상, 3.5 mol.% 이상, 또는 심지어 3.75 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양의 상한은 10 mol.% 이하, 9 mol.% 이하, 8 mol.% 이하, 7 mol.% 이하, 6 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 4 mol.% 이하, 3 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 또는 심지어 2 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 K2O의 양은 여기에 기재된 K2O에 대한 하한 중 어느 하나 및 K2O의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있음을 이해해야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 여기에 기재된 유리 조성물은 1 mol.% 이상 내지 9 mol.% 이하의 양으로 K2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 5 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 4 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 3 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 K2O의 양은 1 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하이다.
유리 조성물이 이온 교환에 의해 후속적으로 강화될 유리 물품을 형성하는 데 사용되는 구현예에서, 유리 물품에서 Li2O의 양은 유리 물품에 존재하는 Na2O의 양보다 많고, 유리 물품에 존재하는 K2O의 양보다 많다. 유사하게, 유리 물품에서 Na2O의 양은 유리 물품에 존재하는 K2O의 양보다 더 많다. 예를 들어, 유리 물품이 Li2O, Na2O, 및 K2O를 포함하는 경우, Li2O (mol.%) > Na2O (mol.%) > K2O (mol.%)이고; 유리 물품이 Li2O 및 Na2O를 포함하는 경우, Li2O (mol.%) > Na2O (mol.%)이고; 및 유리 물품이 Li2O 및 K2O를 포함하는 경우, Li2O (mol.%) > K2O (mol.%)이다.
MgO, CaO, BaO 및 SrO와 같은 알칼리 토류 산화물은 유리 조성물에 존재할 수 있어서 유리 배치(batch) 물질의 용융성을 개선시키고, 유리 조성물의 화학적 내구성을 증가시킬 수 있다. 여기에 기재된 유리 조성물에서, 유리 조성물에 존재하는 알칼리 토류 산화물의 총량(mol.%)은 유리 조성물의 이온 교환가능성을 개선시키기 위해 일반적으로 유리 조성물에 존재하는 알칼리 산화물의 총량(mol.%)보다 미만이다. 여기에 기재된 유리 조성물에서, 알칼리 토류 산화물은 MgO 및 CaO, BaO 및 SrO 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기에 기재된 몇몇 구현예에서, 알칼리 토류 산화물의 양은 1 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 토류 산화물의 양의 하한은 2 mol.% 이상, 3 mol.% 이상, 4 mol.% 이상, 또는 심지어 5 mol.% 이상, 또는 심지어 6 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 토류 산화물의 양의 상한은 8 mol.% 이하, 7 mol.% 이하, 6 mol.% 이하, 또는 심지어 5 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 알칼리 토류 산화물의 양은 여기에 기재된 알칼리 토류 산화물에 대한 하한 중 어느 하나 및 알칼리 토류 산화물의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물은 2 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 양으로 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 3 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 5 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 4 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 4 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 4 mol.% 이상 내지 5 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 토류 산화물은 MgO를 포함한다. 유리 조성물의 성형성 및 용융성을 개선시키는 것에 더하여, MgO는 또한 유리 조성물의 이온 교환 성능을 개선시킬 수 있다. MgO는 또한 La2O3 및 ZrO2와 같은 성분이 유리 조성물에 포함될 때 이들의 용해도를 개선시킨다.
여기에 기재된 몇몇 구현예에서, 유리 조성물에서 MgO의 양은 1 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 MgO 양의 하한은 2 mol.% 이상, 3 mol.% 이상, 4 mol.% 이상, 5 mol.% 이상, 또는 심지어 6 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 MgO의 양의 상한은 7 mol.% 이하, 6 mol.% 이하, 또는 심지어 5 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 MgO의 양은 여기에 기재된 MgO에 대한 하한 중 어느 하나 및 MgO의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물은 2 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 양으로 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 3 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 2 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 2 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 2 mol.% 이상 내지 5 mol.% 이하의 MgO를 포함할 수 있다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물에서 알칼리 토류 산화물은 MgO에 더하여 CaO, BaO 및 SrO 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. CaO, BaO 및 SrO는 유리 조성물의 성형성을 개선시키고, 또한 유리 조성물의 화학적 내구성을 개선시킨다.
여기에 기재된 몇몇 구현예에서, 유리 조성물에서 CaO, BaO, 및 SrO의 총량(즉, 유리 조성물에서 CaO(mol.%) + BaO(mol.%) + SrO(mol.%))은 0.10 mol.% 이상 내지 2 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 CaO, BaO, 및 SrO의 총량의 하한은 0.15 mol.% 이상, 0.20 mol.% 이상, 0.25 mol.% 이상, 0.30 mol.% 이상, 0.35 mol.% 이상, 0.40 mol.% 이상, 0.45 mol.% 이상, 또는 심지어 0.50 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 CaO, BaO, 및 SrO의 총량의 상한은 2 mol.% 이하, 1.75 mol.% 이하, 1.5 mol.% 이하, 1.25 mol.% 이하, 1.0 mol.% 이하, 또는 심지어 0.75 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 CaO, BaO 및 SrO의 총량은 여기에 기재된 CaO, BaO 및 SrO의 총량에 대한 하한 중 어느 하나 및 CaO, BaO 및 SrO의 총량에 대한 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물에서 CaO, BaO, 및 SrO의 총량은 0.10 mol.% 이상 내지 1.5 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 CaO, BaO, 및 SrO의 총량은 0.10 mol.% 이상 내지 1.25 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 CaO, BaO, 및 SrO의 총량은 0.10 mol.% 이상 내지 1.0 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 CaO, BaO, 및 SrO의 총량은 0.10 mol.% 이상 내지 0.75 mol.% 이하일 수 있다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 일반적으로 MgO가 풍부하다(즉, 유리 조성물에서 MgO의 농도는 유리 조성물에서 다른 알칼리 토류 산화물의 총 농도보다 크다). 유리 조성물이 MgO-풍부가 되도록 유리 조성물을 형성하는 것은 결과적인 유리의 가수분해 저항성을 개선시킨다. 더욱이, MgO-풍부한 유리 조성물은 일반적으로 다른 알칼리 토류 산화물이 풍부한 유리 조성물에 비해 개선된 이온 교환 성능을 나타낸다. 구체적으로, MgO-풍부한 유리 조성물로부터 형성된 유리는 일반적으로 다른 알칼리 토류 산화물이 풍부한 유리 조성물보다 더 큰 확산성(diffusivity)을 갖는다. 확산성이 클수록 유리에서 더 깊은 층의 깊이를 형성할 수 있다. MgO-풍부한 유리 조성물은 또한 CaO, BaO 및 SrO 또는 이들의 조합과 같은 다른 알칼리 토류 산화물이 풍부한 유리 조성물에 비해 유리 표면에서 더 높은 압축 응력을 달성할 수 있게 한다. 또한, 이온 교환 과정이 진행되고 알칼리 이온이 유리 안으로 더 깊숙이 침투할수록, 유리의 표면에서 달성되는 최대 압축 응력은 시간이 지남에 따라 감소할 수 있다는 것이 일반적으로 이해되고 있다. 그러나, MgO-풍부한 유리 조성물로부터 형성된 유리는, 다른 알칼리 토류 산화물 또는 다른 알칼리 토류 산화물의 조합이 풍부한 유리 조성물로 형성된 유리(즉, MgO-부족한 유리)보다, 압축 응력에서 더 낮은 감소를 나타낸다. 따라서, MgO-풍부한 유리 조성물은, 다른 알칼리 토류 산화물 또는 다른 알칼리 토류 산화물의 조합이 풍부한 유리보다, 표면에서 더 높은 압축 응력, 및 더 큰 압축의 깊이를 가능하게 한다.
여기에 기재된 유리 조성물에서 MgO의 이점을 완전히 실현하기 위해, mol.%로, CaO, BaO, 및 SrO의 총 농도 대 CaO, BaO, 및 SrO의 농도와 MgO의 농도의 합의 비 (즉, ((CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO))가 최소화되어야 한다는 것이 결정되었다. 구체적으로, (CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO)는 0.5 이하이어야 한다고 결정되었다. 몇몇 구현예에서 (CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO)는 0.3 이하 또는 심지어 0.2 이하이다. 몇몇 다른 구현예에서, (CaO+BaO+SrO)/(CaO+BaO+SrO+MgO)는 심지어 0.1 이하일 수 있다.
여기에 기재된 유리 조성물은 유리 조성물의 화학적 내구성을 더욱 개선시키기 위해 하나 이상의 추가의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로, TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 하나 이상의 첨가는 유리 조성물의 화학적 내구성을 더욱 증가시킬 수 있어서, 이온 교환 강화 전에 우수한 화학적 내구성을, 특히 염기성 용액에서 유리의 화학적 내구성에 관하여, 갖는 유리 조성물을 결과할 수 있다는 것이 밝혀졌다. TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 첨가는 유리 조성물의 평균 열팽창 계수를 유리하게 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
이론에 구속되지 않고, TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 하나 이상의 첨가는 조성물에서 Al2O3의 기능을 향상시켜 유리의 특성을 개선시키는 것으로 믿어진다. 여기에 언급된 바와 같이, 유리 조성물에 Al2O3의 첨가는 이온 교환 강화에 대한 유리의 민감성을 개선시키고, 또한 유리의 화학적 내구성을 개선시킨다. 화학적 내구성과 관련하여, 유리 조성물에 Al2O3의 첨가는 유리 조성물에서 비-가교 산소의 양을 감소시키고, 결과적으로, 유리의 화학적 내구성을 개선시키는 것으로 믿어진다. 그러나, 유리 조성물에서 Al2O3의 양이 너무 많으면, 산 공격에 대한 유리 조성물의 저항성이 감소하는 것으로 밝혀졌다. Al2O3에 더하여, TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 하나 이상을 포함하는 것은 유리 조성물에서 비-가교 산소의 양을 추가로 감소시키고, 결과적으로, 이는 Al2O3의 첨가만으로 달성할 수 있는 것 이상으로 유리의 화학적 내구성을 더욱 개선시킨다는 것이 이제 밝혀졌다.
여기에 기재된 유리 조성물은 유리 조성물의 화학적 내구성을 더욱 향상시키기 위해 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량(즉, TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%))는 0 mol.% 초과 내지 6 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량의 하한은 0.25 mol.% 이상, 0.30 mol.% 이상, 0.35 mol.% 이상, 0.40 mol.% 이상, 0.45 mol.% 이상, 0.50 mol.% 이상, 0.55 mol.% 이상, 0.60 mol.% 이상, 0.65 mol.% 이상, 0.70 mol.% 이상, 0.75 mol.% 이상, 0.80 mol.% 이상, 0.85 mol.% 이상, 0.90 mol.% 이상, 0.95 mol.% 이상, 또는 심지어 1.0 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량의 상한은 5 mol.% 이하, 4.5 mol.% 이하, 4.0 mol.% 이하, 3.5 mol.% 이하, 3.0 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 또는 심지어 2.0 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 여기에 기재된 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량에 대한 하한 중 어느 하나, 및 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량에 대한 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및/또는 Y2O3의 첨가는 유리 조성물의 화학적 내구성을 개선시킬 수 있는 것으로 밝혀졌지만, 개별적으로 또는 집합적으로 6 mol.%를 초과하는 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 농도는 유리의 성형성 및 산 저항성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 1.5 mol.% 이하일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물에서 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3의 총량은 0.30 mol.% 이상 내지 1.0 mol.% 이하일 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 선택적으로(optionally) TiO2를 포함할 수 있다. 유리 조성물에 TiO2의 첨가는 유리 조성물의 가수분해 저항성을 개선시키면서, 유리의 이온 교환 성능을 개선시키는 것으로 밝혀졌다. TiO2를 포함하는 유리 조성물의 구현예에서, TiO2는 0.01 mol.% 이상, 0.1 mol.% 이상, 0.2 mol.% 이상, 0.3 mol.% 이상, 0.4 mol.% 이상, 0.5 mol.% 이상, 0.6 mol.% 이상, 0.7 mol.% 이상, 0.8 mol.% 이상, 0.9 mol.% 이상, 1.0 mol.% 이상, 1.5 mol.% 이상, 또는 심지어 2 mol.% 이상의 양으로 유리 조성물에서 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 TiO2의 양의 상한은 6.0 mol.% 이하, 5.75 mol.% 이하, 5.5 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 4.5 mol.% 이하, 4.0 mol.% 이하, 3.5 mol.% 이하, 3.0 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 또는 심지어 2.0 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 TiO2의 양은 여기에 기재된 TiO2에 대한 하한 중 어느 하나 및 TiO2의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 양으로 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.5 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 6.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구체 예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 TiO2를 포함할 수 있다.
유리 조성물에 ZrO2의 첨가는 유리 조성물에 색상을 부여하지 않으면서 유리 조성물의 염기 저항성을 개선시킨다(즉, ZrO2의 첨가는 유리의 투과율에 의해 결정되는 "무색(colorless)"으로서 유리를 유지하는 데 도움이 된다). ZrO2를 포함하는 유리 조성물의 구현예에서, ZrO2는 0.01 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 ZrO2의 양의 하한은 0.01 mol.% 이상, 0.1 mol.% 이상, 0.2 mol.% 이상, 0.3 mol.% 이상, 0.4 mol.% 이상, 0.5 mol.% 이상, 0.6 mol.% 이상, 0.7 mol.% 이상, 0.8 mol.% 이상, 0.9 mol.% 이상, 1.0 mol.% 이상, 1.5 mol.% 이상, 또는 심지어 2 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 ZrO2의 양의 상한은 6.0 mol.% 이하, 5.75 mol.% 이하, 5.5 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 4.5 mol.% 이하, 4.0 mol.% 이하, 3.5 mol.% 이하, 3.0 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 또는 심지어 2.0 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 ZrO2의 양은 여기에 기재된 ZrO2에 대한 하한 중 어느 하나 및 ZrO2의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 양으로 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.5 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 6.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다.
ZrO2와 마찬가지로, 유리 조성물에 HfO2의 첨가는 또한 유리 조성물에 색상을 부여하지 않고 유리 조성물의 염기 저항성을 개선시킨다. HfO2를 포함하는 유리 조성물의 구현예에서, HfO2는 0.01 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 HfO2의 양의 하한은 0.01 mol.% 이상, 0.1 mol.% 이상, 0.2 mol.% 이상, 0.3 mol.% 이상, 0.4 mol.% 이상, 0.5 mol.% 이상, 0.6 mol.% 이상, 0.7 mol.% 이상, 0.8 mol.% 이상, 0.9 mol.% 이상, 1.0 mol.% 이상, 1.5 mol.% 이상, 또는 심지어 2 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 HfO2의 양의 상한은 6.0 mol.% 이하, 5.75 mol.% 이하, 5.5 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 4.5 mol.% 이하, 4.0 mol.% 이하, 3.5 mol.% 이하, 3.0 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 또는 심지어 2.0 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 HfO2의 양은 여기에 기재된 HfO2에 대한 하한 중 어느 하나 및 HfO2의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 양으로 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.5 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 6.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 HfO2를 포함할 수 있다.
유리 조성물에 La2O3의 첨가는 유리 조성물의 가수분해 저항성을 개선시킨다. La2O3를 포함하는 유리 조성물의 구현예에서, La2O3는 0.01 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 La2O3의 양의 하한은 0.01 mol.% 이상, 0.1 mol.% 이상, 0.2 mol.% 이상, 0.3 mol.% 이상, 0.4 mol.% 이상, 0.5 mol.% 이상, 0.6 mol.% 이상, 0.7 mol.% 이상, 0.8 mol.% 이상, 0.9 mol.% 이상, 1.0 mol.% 이상, 1.5 mol.% 이상, 또는 심지어 2 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 La2O3의 양의 상한은 6.0 mol.% 이하, 5.75 mol.% 이하, 5.5 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 4.5 mol.% 이하, 4.0 mol.% 이하, 3.5 mol.% 이하, 3.0 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 2.0 mol.% 이하, 1.5 mol.% 이하, 또는 심지어 1.0 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 La2O3의 양은 여기에 기재된 La2O3에 대한 하한 중 어느 하나 및 La2O3의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 양으로 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.5 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 1.5 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 1.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 6.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 La2O3를 포함할 수 있다.
유리 조성물에 Y2O3의 첨가는 유리 조성물의 가수분해, 산, 및 염기 저항성을 향상시킨다. Y2O3를 포함하는 유리 조성물의 구현예에서, Y2O3는 0.01 mol.% 이상 내지 6 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Y2O3 양의 하한은 0.01 mol.% 이상, 0.1 mol.% 이상, 0.2 mol.% 이상, 0.3 mol.% 이상, 0.4 mol.% 이상, 0.5 mol.% 이상, 0.6 mol.% 이상, 0.7 mol.% 이상, 0.8 mol.% 이상, 0.9 mol.% 이상, 1.0 mol.% 이상, 1.5 mol.% 이상, 또는 심지어 2 mol.% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Y2O3 양의 상한은 6.0 mol.% 이하, 5.75 mol.% 이하, 5.5 mol.% 이하, 5 mol.% 이하, 4.5 mol.% 이하, 4.0 mol.% 이하, 3.5 mol.% 이하, 3.0 mol.% 이하, 2.5 mol.% 이하, 또는 심지어 2.0 mol.% 이하일 수 있다. 유리 조성물에서 Y2O3의 양은 여기에 기재된 Y2O3에 대한 하한 중 어느 하나 및 Y2O3의 상한 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 제한 없이, 상기 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 양으로 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 4.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.5 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 0.01 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 6.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.5 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 5.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 4.5 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 3.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.5 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 1.0 mol.% 이상 내지 2.0 mol.% 이하의 Y2O3를 포함할 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 적어도 2개의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어 및 제한 없이, 구현예에서, 유리 조성물은 TiO2 및 ZrO2의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, TiO2 + ZrO2 (즉, TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 6 mol.%. 이하, 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다. 다른 예로서, 유리 조성물은 TiO2, ZrO2, 및 HfO2의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, TiO2 + ZrO2 + HfO2 (즉, TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 6 mol.%. 이하, 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다. 다른 예로서, 구현예에서, 유리 조성물은 ZrO2 및 HfO2의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, ZrO2 + HfO2 (i.e., ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다. 다른 예로서, 구현예에서, 유리 조성물은 ZrO2 및 Y2O3의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, ZrO2 + Y2O3 (i.e., ZrO2 (mol.%) + Y2O3 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다. 다른 예로서, 구현예에서, 유리 조성물은 TiO2 및 Y2O3의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, TiO2 + Y2O3 (i.e., TiO2 (mol.%) + Y2O3 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다. 다른 예로서, 구현예에서, 유리 조성물은 La2O3 및 Y2O3의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, La2O3 + Y2O3 (즉, La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다. 다른 예로서, 구현예에서, 유리 조성물은 ZrO2 및 La2O3의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, ZrO2 + La2O3 (즉, ZrO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다. 다른 예로서, 구현예에서, 유리 조성물은 TiO2 및 La2O3의 조합을 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, TiO2 + La2O3 (즉, TiO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%))의 총량은 0 초과 내지 5 mol.%. 이하, 0 초과 내지 4 mol.%. 이하, 0 초과 내지 3 mol.%. 이하, 0 초과 내지 2 mol.%. 이하, 또는 심지어 0 초과 내지 1 mol.% 이하일 수 있다.
여기에 유리 조성물의 구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3, TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, and Y2O3의 총량(즉, Al2O3 (mol.%) + TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%))은 2 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하, 3 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하, 4 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하, 5 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하, 6 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하, 6 mol.% 이상 내지 11 mol.% 이하, 6 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하, 6 mol.% 이상 내지 9 mol.% 이하, 또는 심지어 6 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하일 수 있다.
산화붕소(B2O3)는 유리 조성물에 첨가되어 주어진 온도(예를 들어, 변형, 어닐링 및 연화 온도)에서 점도를 감소시켜 유리의 성형성(formability)을 개선시킬 수 있는 유리 형성자이다. 그러나, 붕소의 첨가는 유리 조성물에서 소듐 및 포타슘 이온의 확산도를 상당히 감소시키고, 이는 결과적으로, 결과적인 유리의 이온 교환 성능에 악영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 특히, 붕소의 첨가는 붕소가 없는 유리 조성물에 비해 주어진 압축의 깊이를 달성하는 데 필요한 시간을 상당히 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 여기에 기재된 몇몇 구현예에서, 유리 조성물에 첨가되는 붕소의 양은 유리 조성물의 이온 교환 성능을 개선시키기 위해 최소화된다.
유리 조성물의 이온 교환 성능에 대한 붕소의 영향은 알칼리 산화물(즉, R2O, 여기서 R은 알칼리 금속임)과 알루미나의 총 농도 차이에 대한 B2O3의 농도의 비(즉, B2O3 (mol.%)/(R2O (mol.%)-Al2O3 (mol.%))를 제어함으로써 완화될 수 있다. 특히, B2O3 /(R2O-Al2O3)의 비가 약 0 이상 내지 약 0.3 미만 또는 심지어 약 0.2 미만일 때, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 확산도는 감소되지 않으며, 그리하여, 유리 조성물의 이온 교환 성능이 유지된다고 결정되었다. 따라서, 몇몇 구현예에서, B2O3/(R2O-Al2O3)의 비는 0 초과 내지 0.3 이하이다. 이들 구현예 중 몇몇에서, B2O3/(R2O-Al2O3)의 비는 0 초과 내지 0.2 이하이다. 몇몇 구현예에서, B2O3/(R2O-Al2O3)의 비는 0 초과 내지 0.15 이하 또는 심지어 0.1 이하이다. 몇몇 다른 구현예에서, B2O3/(R2O-Al2O3)의 비는 0 초과 내지 0.05 이하일 수 있다. B2O3/(R2O-Al2O3) 비를 0.3 이하 또는 심지어 0.2 이하로 유지하는 것은, 유리의 이온 교환 성능에 부정적인 영향을 주는 B2O3가 없는 유리 조성물의 변형점, 어닐링점 및 연화점을 낮추기 위하여 B2O3의 포함을 허용한다.
구현예에서, 유리 조성물은 여기에 기재된 바와 같이 주어진 온도에서 유리 조성물의 점도를 감소시키기 위해 B2O3를 선택적으로 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, 유리 조성물은, B2O3가 유리 조성물의 이온 교환 성능을 감소시키지 않도록, 0 mol.% 초과 B2O3 내지 3 mol.% 이하 B2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 B2O3의 농도는 0 mol.% 초과 내지 3 mol.% 이하, 0 mol.% 초과 내지 2 mol.% 이하, 또는 심지어 0 mol.% 초과 내지 1 mol.% 이하이다. 예를 들어, B2O3가 유리 조성물에 존재하는 구현예에서, B2O3의 농도는 0.01 mol.% 초과 내지 3 mol.% 이하일 수 있다. 몇몇 구현예에서, B2O3는 0.01 mol.% 이상 내지 2 mol.% 이하, 또는 심지어 1.5 mol.% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 대안적으로, B2O3는 1 mol.% 이상 내지 3 mol.% 이하, 1 mol.% 이상 내지 2 mol.% 이하, 또는 심지어 1 mol.% 이상 내지 1.5 mol.% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 몇몇 구현예에서, B2O3의 농도는 0.1 mol.% 이상 내지 1.0 mol.% 이하일 수 있다.
몇몇 구현예에서는 유리 조성물에서 B2O3의 농도는 유리의 이온 교환 성능을 손상시키지 않으면서 유리의 형성 특성(forming properties)을 개선시키기 위해 최소화되지만, 몇몇 구현예에서 유리 조성물은 붕소 및 B2O3와 같은 붕소 화합물이 없다. 구체적으로, 붕소 또는 붕소의 화합물 없이 유리 조성물을 형성하는 것은 압축 응력 및/또는 압축의 깊이의 특정 값을 달성하는 데 필요한 공정 시간 및/또는 온도를 감소시킴으로써 유리 조성물의 이온 교환성을 개선시키는 것으로 결정되었다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물에서 네트워크 형성자의 총량(즉, SiO2 (mol.%) + Al2O3 (mol.%) + TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%) + B2O3 (mol.%))은 90 mol.% 이하이다. 예를 들어 및 제한 없이, 구현예에서 유리 조성물에서 네트워크 형성자의 총량은 72 mol.% 이상 내지 90 mol.% 이하이다. 구현예에서, 유리 조성물에서 네트워크 형성자의 총량은 82 mol.% 이상 내지 88 mol.% 이하이다.
여기에 기재된 유리 조성물은 예를 들어 SnO2, As2O3, F-, Ce2O3, Fe2O3, H2O, 및/또는 Cl-(NaCl 등으로부터)와 같은 하나 이상의 청징제를 선택적으로 더욱 포함할 수 있다. 청징제가 유리 조성물에 존재할 때, 청징제는 1 mol.% 이하 또는 심지어 0.5 mol.% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 구현예에서, 청징제는 0.01 mol.%, 또는 심지어 0.05 mol.% 이상 내지 0.5 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현예에서, 청징제는 0.1 mol.% 이상 내지 0.5 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에서 존재할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구현예에서 유리 조성물은 청징제로서 SnO2를 포함할 수 있다. 이들 구현예에서 SnO2는 0 mol.% 초과 내지 1 mol.% 이하의 양, 또는 심지어 0.1 mol.% 이상 내지 0.50 mol.% 이하의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다.
여기에 언급된 바와 같이, 유리 조성물에서 알칼리 산화물의 존재는 이온 교환에 의해 유리를 화학적으로 강화하는 것을 용이하게 한다. 구체적으로, 리튬 이온, 포타슘 이온 및/또는 소듐 이온과 같은 알칼리 이온은 이온 교환을 용이하게 하기 위하여 유리에서 충분히 이동성이다. 몇몇 구현예에서, 유리 조성물은 10 ㎛ 이상의 층의 깊이를 갖는 압축 응력 층을 형성하도록 이온 교환가능하다. 몇몇 구현예에서, 층의 깊이는 25㎛ 이상 또는 심지어 50 ㎛ 이상일 수 있다. 몇몇 다른 구현예에서, 층의 깊이는 75 ㎛ 이상 또는 심지어 100 ㎛ 이상일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 층의 깊이는 10 ㎛ 이상 내지 100 ㎛ 이하일 수 있다. 관련된 표면 압축 응력은, 유리 조성물이 30 시간 미만 또는 심지어 20시간 미만의 기간 동안 350℃ 내지 500℃의 온도에서 100% 용융 KNO3, 100% 용융 NaNO3의 염 욕 또는 KNO3와 NaNO3를 포함하는 혼합 욕에서 처리된 후, 250 MPa 이상, 300 MPa 이상 또는 심지어 350 MPa 이상일 수 있습니다.
또한, 상기 언급된 바와 같이, 여기에 기재된 유리 조성물은 화학적으로 내구성이 있고 DIN 12116 표준, ISO 695 표준, 및 ISO 720/ISO 719 표준에 의해 각각 결정된 바와, 같이 산성 용액, 염기성 용액 및 물에서 저하(degradation)에 대한 저항성이 있다. 유리 조성물의 화학적 내구성은 유리 조성물을 포장 재료, 예를 들어 유리 바이알, 카트리지, 앰플 및 제약 조성물을 포장하는 데 사용되는 기타 용기로 사용하기에 특히 적합하게 만든다.
특히, DIN 12116 표준은 산성 용액에 넣었을 때 분해(decomposition)에 대한 유리의 저항성의 측정이다. 간단히 말해서, DIN 12116 표준은 무게를 잰 다음 끓는 염산과 접촉하도록 배치되는 알려진 표면적의 연마된 유리 샘플을 사용한다. 그 다음에, 샘플은 용액으로부터 제거되고, 건조되며, 다시 무게를 잰다. 산성 용액에 노출되는 동안 손실된 유리 질량은 더 큰 내구성을 나타낼수록 더 작은 수자를 갖는 샘플의 산 내구성의 측정이다. 테스트의 결과는 표면적당 반-질량(half-mass)의 단위, 구체적으로 mg/dm2로 보고된다. DIN 12116 표준은 개별 클래스로 분류된다. 클래스 S1은 0.7 mg/dm2까지의 중량 감소를 나타내고; 클래스 S2는 0.7 mg/dm2 내지 1.5 mg/dm2까지의 중량 감소를 나타내고; 클래스 S3은 1.5 mg/dm2 내지 15 mg/dm2까지의 중량 감소를 나타내고; 클래스 S4는 15 mg/dm2 초과의 중량 감소를 나타낸다.
ISO 695 표준은 염기성 용액에 넣었을 때 분해에 대한 유리의 저항성의 측정이다. 간단히 말해서, ISO 695 표준은 무게가 측정된 다음 끓는 NaOH 및 Na2CO3의 용액에 배치되는 연마된(polished) 유리 샘플을 사용한다. 그 다음에, 샘플은 용액으로부터 제거되고, 건조되며 다시 무게가 측정된다. 염기성 용액에 노출되는 동안 손실된 유리 질량은 더 작은 숫자일수록 더 큰 내구성을 나타내는 샘플의 염기 내구성의 측정이다. DIN 12116 표준과 마찬가지로, ISO 695 표준의 결과는 표면적당 질량의 단위, 구체적으로 mg/dm2로 보고된다. ISO 695 표준은 개별 클래스로 분류된다. 클래스 A1은 75 mg/dm2까지의 중량 손실을 나타내고; 클래스 A2는 75 mg/dm2내지 175 mg/dm2까지의 중량 손실을 나타내고; 클래스 A3는 175mg/dm2 초과의 중량 손실을 나타낸다.
ISO 720 표준은 정제된 CO2가 없는 물에서 분해에 대한 유리의 저항성의 측정이다. 간단히 말해서, ISO 720 표준 프로토콜은, 121℃ 및 2기압의 압력에서, 정제된 CO2가 없는 물과 접촉하게 배치되는 분쇄(crush)된 유리 그레인(grain)을 사용한다. 그 다음에, 용액은 묽은 HCl을 사용하여 중성 pH로 비색(colorimetrically) 적정된다. 그 다음에 중성 용액으로 적정하는 데 필요한 HCl의 양은 유리로부터 추출된 Na2O의 등가물로 변환되고, 유리의 무게당 μg Na2O로 보고되며, 더 작은 값은 더 큰 내구성을 나타낸다. ISO 720 표준은 개별 유형으로 분류된다. 유형 HGA1은 테스트된 유리의 그램당 62 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물(equivalent)을 나타내고; HGA2 유형은 테스트된 유리의 그램당 62 μg 초과 내지 527 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물을 나타내고; HGA3 유형은 테스트된 유리의 그램당 527 μg 초과 내지 930 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물을 나타낸다.
ISO 719 표준은 정제된 CO2가 없는 물에서 저하(degradation)에 대한 유리의 저항성의 측정이다. 간단히 말해서, ISO 719 표준 프로토콜은 98℃의 온도 및 1기압의 압력에서 정제된 CO2가 없는 물과 접촉하게 배치되는 분쇄된(crushed) 유리 알갱이(grain)를 사용한다. 그 다음에, 용액은 묽은 HCl을 사용하여 중성 pH로 비색(colorimetrically) 적정된다. 그 다음에, 중성 용액으로 적정하는 데 필요한 HCl의 양은 유리로부터 추출한 Na2O의 등가물로 변환되고, 유리의 중량당 μg Na2O로 보고되며, 더 작은 값일수록 더 큰 내구성을 나타낸다. ISO 719 표준은 개별 유형으로 분류된다. ISO 719 표준은 개별 유형으로 분류된다. 유형 HGB1은 31 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물을 나타내고; 유형 HGB2는 31 μg 초과 내지 62 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물을 나타내고; 유형 HGB3는 62 μg 초과 내지 264 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물을 나타내고; 유형 HGB4는 264 μg 초과 내지 620 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물을 나타내고; 및 유형 HGB5는 620 μg 초과 내지 1085 μg까지의 Na2O의 추출된 등가물을 나타낸다. 여기에 기재된 유리 조성물은 유형 HGB1 가수분해 저항성을 갖는 몇몇 구현예와 함께 유형 HGB2 이상의 ISO 719 가수분해 저항성을 갖는다.
여기에 기재된 유리 조성물은 이온 교환 강화 전에 DIN 12116에 따른 클래스 S2 또는 클래스 S1의 산 저항성을 갖는다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 이온 교환 강화 전 및 후에 DIN 12116에 따른 클래스 S2 또는 클래스 S1의 산 저항성을 갖는다. 또한, 여기에 기재된 유리 조성물은 이온 교환 강화 전에 클래스 A2 또는 심지어 클래스 A1의 ISO 695에 따른 염기 저항성을 갖는다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 이온 교환 강화 전 및 후에 클래스 A2 또는 심지어 클래스 A1의 ISO 695에 따른 염기 저항성을 갖는다. 여기에 기재된 유리 조성물은 또한 이온 교환 강화 전에 ISO 720 유형 HGA2 또는 유형 HGA1 가수분해 저항성을 갖는다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 또한 이온 교환 강화 전 및 후 모두에서 ISO 720 유형 HGA2 또는 유형 HGA1 가수분해 저항성을 갖는다. 여기에 기재된 유리 조성물은 이전에 유형 HGB1의 ISO 719 가수분해 저항성을 갖는다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물은 이온 교환 강화 전 및 후 모두에서 유형 HGB1의 ISO 719 가수분해 저항성을 갖는다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에 걸쳐 65x10-7/℃ 미만 또는 심지어 62x10-7/℃ 미만의 평균 열팽창 계수(CTE)를 갖는다. 예를 들어, 구현예에서, 유리 조성물은 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에 걸쳐 62x10-7/℃ 이하 및 50x10-7/℃ 이상의 평균 CTE를 갖는다. 이들 상대적으로 낮은 CTE 값은 상대적으로 더 높은 CTE를 갖는 유리 조성물과 비교하여 열 순환(cycling) 또는 열 응력 조건에 대한 유리의 생존성을 개선시킨다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 75 GPa 이상의 탄성 계수를 갖는다. 예를 들어, 구현예에서, 유리 조성물은 78 GPa 이상 내지 88 GPa 이하의 탄성 계수를 갖는다. 구현예에서, 유리 조성물은 80 GPa 이상 내지 86 GPa 이하의 탄성 계수를 갖는다.
여기에 기재된 구현예에서, 유리 조성물은 30 GPa 이상의 전단 모듈러스를 갖는다. 예를 들어, 구현예에서, 유리 조성물은 30 GPa 이상 내지 40 GPa 이하의 전단 모듈러스를 갖는다. 구현예에서, 유리 조성물은 32 GPa 이상 내지 36 GPa 이하의 전단 모듈러스를 갖는다.
여기에 기재된 유리 조성물은 일반적으로 약 500℃ 이상 내지 약 650℃ 이하 또는 심지어 620℃ 이하의 변형점을 가질 수 있다. 유리 조성물은 또한 약 550℃ 이상 내지 약 725℃ 이하 또는 심지어 680℃ 이하의 어닐링점을 가질 수 있다. 여기에 기재된 유리 조성물은 약 830℃ 이상 내지 약 900℃ 이하의 연화점을 가질 수 있다. 유리 조성물은 또한, 액상선 온도를 증가시킬 수 있는, TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 하나 이상의 첨가로 인해 800℃ 이상 내지 1350°C 이하의 액상선 온도를 갖는다. 구현예에서, 액상선 온도는 1350℃ 이하, 1150℃ 이하, 1000℃ 이하, 또는 심지어 900℃ 이하일 수 있다.
여기에 기재된 유리 조성물은, 유리 원료 물질의 뱃치(batch)가 원하는 조성을 갖도록, 유리 원료 물질의 뱃치(예를 들어, SiO2, Al2O3, 알칼리 산화물, 알칼리 토류 산화물 등의 분말)를 혼합함으로써 형성된다. 그 후, 유리 원료 물질의 뱃치는 가열되어 용융된 유리 조성물을 형성하고, 이는 후속적으로 냉각되고 응고되어 유리 조성물을 형성한다. 응고(solidification) 동안(즉, 유리 조성물이 소성 변형 가능(plastically deformable)한 때) 유리 조성물은 원하는 최종 형태로 유리 조성물을 형상(shape)화하기 위해 표준 성형 기술을 사용하여 형상화될 수 있다. 대안적으로, 유리 물품은 시트, 튜브 등과 같은 스톡(stock) 형태로 형상화될 수 있고, 후속적으로 재가열되며, 원하는 최종 형태로 성형될 수 있다.
여기에 기재된 유리 조성물은 예를 들어 시트, 튜브 등과 같은 다양한 형태를 갖는 유리 물품으로 형상화될 수 있다. 그러나, 유리 조성물의 화학적 내구성을 고려할 때, 여기에 기재된 유리 조성물은 액체, 분말 등과 같은 제약 조성물을 함유하기 위한 제약 패키지 또는 제약 용기로서 사용되는 유리 물품의 형성에 사용하기에 특히 매우 적합하다. 예를 들어, 여기에 기재된 유리 조성물은 Vacutainers®, 카트리지, 주사기, 앰플, 병, 플라스크, 약병(phials), 튜브, 비이커, 바이알 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 형상 형태를 갖는 유리 용기를 형성하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 이온 교환을 통해 유리 조성물을 화학적으로 강화하는 능력은 이러한 제약 포장 또는 유리 조성물로부터 형성된 유리 물품의 기계적 내구성을 개선시키 위해 이용될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 구현예에서, 유리 조성물은 제약적 포장의 화학적 내구성 및/또는 기계적 내구성을 개선시키기 위해 제약적 패키지에 포함된다는 것을 이해되어야 한다.
실시예
여기에 기재된 구현예는 다음 실시예에 의해 더욱 명확해질 것이다.
표 1에 열거된 유리의 샘플은 성형되고 각각의 샘플의 특성이 측정되었다. 특히, 전단 계수(GPa), 탄성 계수(GPa), 변형점(℃), 어닐링점(℃), 연화점(℃), 액상선 온도(℃), CTE(x10-7/℃), ISO 720에 따른 가수분해 저항성, DIN 12116에 따른 산 저항성, 및 ISO 695에 따른 염기 저항성이 결정되어, 유리 조성물의 특성에 대해 TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 하나 이상의 첨가의 효과를 평가하였다. 각각의 유리 조성물의 특성(측정된 경우)은 표 2에 보고된다. 실시예 26-33은 비교예(즉, TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3, 및 Y2O3 중 적어도 하나를 포함하지 않는 유리 조성물)이다.
유리 조성물
실시예 mol.%
SiO2 Al2O3 Na2O K2O Li2O MgO CaO SnO2 TiO2 ZrO2 HfO2 La2O3 Y2O3 B2O3
1 75.14 6.25 1.85 1.87 7.33 5.22 0.21 0.20 1.91
2 73.74 6.11 1.82 1.83 7.20 5.11 0.19 0.21 3.76
3 72.44 5.97 1.76 1.80 7.10 4.94 0.19 0.21 5.57
4 75.22 6.26 1.80 1.87 7.33 5.23 0.19 0.21 0.03 1.84
5 73.88 6.19 1.79 1.86 7.26 5.15 0.19 0.21 0.02 3.43
6 72.98 6.13 1.77 1.84 7.17 5.11 0.18 0.20 0.03 4.58
7 75.15 6.22 1.80 1.88 7.39 5.21 0.19 0.21 0.01 0.03 1.90
8 73.74 6.11 1.77 1.84 7.25 5.13 0.19 0.20 0.01 0.03 3.71
9 76.18 6.32 1.93 1.94 7.53 5.22 0.20 0.21 0.47 0.01
10 76.00 6.33 1.95 1.97 7.59 5.26 0.19 0.22 0.24 0.25
11 76.15 6.32 1.93 1.94 7.51 5.26 0.19 0.21 0.00 0.49
12 76.11 6.31 1.96 4.90 4.60 5.24 0.20 0.21 0.47 0.01
13 76.23 6.29 1.93 5.71 3.76 5.18 0.18 0.21 0.02 0.48
14 75.97 6.32 1.97 4.93 4.65 5.24 0.20 0.22 0.01 0.49
15 76.05 6.35 1.93 5.70 3.87 5.23 0.18 0.22 0.48 0.01
16 76.07 6.34 1.94 5.67 3.83 5.26 0.18 0.21 0.50
17 78.30 2.85 1.95 1.95 7.79 4.80 0.16 0.20 1.00 1.00
18 78.30 2.85 2.86 5.03 3.80 4.80 0.16 0.20 1.00 1.00
19 78.30 2.85 3.94 3.15 4.60 4.80 0.16 0.20 1.00 1.00
20 80.72 1.84 3.64 2.92 4.56 3.95 0.17 0.21 0.01 1.97
21 79.03 2.84 3.65 2.93 4.56 4.63 0.17 0.21 0.01 1.96
22 79.23 2.86 7.17 3.74 0.00 4.65 0.16 0.21 0.01 1.96
23 79.07 2.85 3.65 2.91 4.57 4.63 0.17 0.22 1.94
24 79.09 2.85 3.63 2.92 4.53 4.63 0.17 0.20 0.01 0.98 0.97
25 79.02 4.87 3.62 2.90 4.56 4.62 0.17 0.22 0.01
26 76.40 6.40 1.90 1.90 7.70 5.20 0.20 0.20
27 76.55 6.25 1.97 4.92 4.62 5.27 0.18 0.21
28 76.59 6.17 1.97 5.69 3.81 5.34 0.18 0.21
29 76.76 6.22 2.79 4.91 3.72 5.20 0.18 0.21
30 76.33 6.37 3.90 3.12 4.55 5.32 0.18 0.21
31 75.02 6.23 1.87 1.89 7.35 5.22 0.19 0.21 1.97
32 73.62 6.10 1.85 1.85 7.27 5.12 0.20 0.20 3.76
33 72.31 5.94 1.81 1.80 7.16 4.97 0.19 0.20 5.61
특성
실시예 # 밀도 SOC 전단 계수 탄성계수 변형점 어닐링점 연화점 액상선 온도 CTE ISO 720 DIN 12116 ISO 695
g/cm3 (nm/mm/Mpa) GPa GPa ℃ ℃ ℃ ℃ x10-7/℃ μg/g mg/dm2 mg/dm2
1 2.398 3.021 33.4 80.1 525.5 570.3 1095 58.8 39.3 -0.5 -57.5
2 2.421 33.8 81.0 531.9 577.3 1070 58.5 39.2 -0.6 -52.1
3 2.445 34.3 82.2 1165 61 36.8 -0.7 -54.3
4 2.433 3.085 34.0 81.7 554.1 603.5 849.4 >1315 56 46.1 -0.4 -33.4
5 2.481 3.093 34.7 83.7 589.0 637.1 869.5 >1325 56 46.0 -0.6 -25.8
6 2.517 3.122 35.4 85.2 604.7 652.5 883.2 >1320 55 43.6 -0.7 -22.5
7 2.497 2.994 34.0 81.6 599.8 649.0 861.4 >1300 57 39.7 -0.5 -30.9
8 2.593 3.071 35.3 84.8 559.7 609.4 889.5 >1285 54 37.2 -20.7
9 1095 46.2 -0.6 -62.3
10 1090 47.9 -0.5 -60.1
11 1105 45.7 -0.6 -64.9
12 1080 42.0 -0.6 -63.0
13 1080 60.3 -0.8* -72.4
14 1085 44.3 -0.5 -67.9
15 1075 49.1 -0.6 -67.9
16 1035 42.9 -0.9* -68.3
17 515.2 562.7 1140 5.7 55.0 -0.3 -35.3
18 525.5 578.5 <990 6.8 60.3 -0.4 -38.9
19 516.6 567.5 1010 6.6 56.8 -0.3 -37.1
20 500.6 551.4 1145 59.3 -0.3 -26.2
21 515.4 565.9 1055 52.4 -0.3 -25.0
22 573.4 628.5 <880 68.8* -0.3 -26.1
23 489.8 535.9 1080 66.0* -0.3 -50.5
24 532.5 582.5 1035 55.1 -0.3 -14.4
25 498.6 548.9 935 48.1 -0.2 -53.1
26 2.37 2.997 33.1 79.5 517 566 818 1105 6.0 41.9 -0.4 -48.0
27 3.012 31.3 74.5 530 581 849 1065 6.5 48.0 -0.4 -77.0
28 2.980 30.7 73.2 537 589 867 1035 6.6 48.0 -0.4 -75.0
29 3.016 31.0 74.5 530 582 856 1045 6.8 50.3 -0.4 -70.0
30 3.003 32.9 79.0 513 562 835 1080 6.0 44.8 -0.4 -59.8
31 2.37 3.025 32.7 78.5 496 543 783 1055 5.8 40.0 -0.4 -71.4
32 2.37 3.077 32.4 77.9 493 536 758 1040 5.7 38.4 -0.6 -82.9*
33 2.36 3.131 32.1 77.3 493 533 734 1015 5.7 37.4 -1.0* -95.2*
표 2에 나타낸 바와 같이, TiO2의 첨가는 일반적으로 유리 조성물의 가수분해 저항성을 개선시키면서, 유리의 평균 열팽창 계수를 약간 증가시켰다. ZrO2의 첨가는 일반적으로 유리의 염기 저항성을 개선시키면서, 유리의 평균 열팽창 계수를 감소시켰다. HfO2의 첨가는 유리 조성물의 염기 저항성 및 가수분해 저항성을 개선시키면서, 또한 유리 조성물의 평균 열팽창 계수를 감소시켰다. Y2O3의 첨가는 유리 조성물의 산 저항성 및 염기 저항성을 모두 개선시키면서, 유리의 가수분해 저항성을 허용할 수 있는 수준으로 유지하였다. 유리에 La2O3의 첨가는 허용할 수 있는 산 저항성, 염기 저항성 및 가수분해 저항성을 갖는 유리가 제공하였다.
실시예 1-11 및 17은 TiO2, ZrO2, 및 HfO2의 첨가로 인한 유리 조성물의 화학적 내구성의 개선을 예시하기 위해 실시예 26과 비교될 수 있다. 구체적으로, TiO2, ZrO2, 및/또는 HfO2의 첨가는 실시예 26에 비해 유리 조성물의 가수분해 및 염기 저항성을 개선시켜 더 화학적으로 내구성이 있는 유리 조성물을 결과하였다.
실시예 12 및 14는 ZrO2 및 HfO2의 첨가로 인한 유리 조성물의 화학적 내구성의 개선을 예시하기 위해 실시예 27과 비교될 수 있다. 구체적으로, ZrO2 및 HfO2의 첨가는 실시예 27에 비해 유리 조성물의 가수분해 및 염기 저항성을 개선하여 더 화학적으로 내구성이 있는 유리 조성물을 결과하였다.
실시예 13, 15 및 16은 ZrO2 및 HfO2의 첨가로 인한 유리 조성물의 화학적 내구성의 개선 및 La2O3의 첨가로 인한 유리 조성물의 화학적 내구성의 개선을 예시하기 위해 실시예 28과 비교될 수 있다. 구체적으로, ZrO2 및 HfO2의 첨가 및 La2O3의 첨가는 실시예 28에 비해 유리 조성물의 염기 저항성을 개선하여 더 화학적으로 내구성 있는 유리 조성물을 결과하였다.
실시예 18은 실시예 29의 유리 조성물에 대한 변경의 결과로서 유리 조성물의 화학적 내구성의 개선을 예시하기 위해 실시예 29와 비교될 수 있다. 구체적으로, Al2O3 농도를 감소시키는 것 및 ZrO2, HfO2, 및 SiO2의 농도를 증가시키는 것은 유리 조성물의 염기 저항을 개선시키고 액상선 온도를 감소시켰다.
실시예 19는 실시예 30의 유리 조성물에 대한 변경의 결과로서 유리 조성물의 화학적 내구성의 개선을 예시하기 위해 실시예 30과 비교될 수 있다. 구체적으로, Al2O3 농도를 감소시키는 것 및 ZrO2, HfO2, 및 SiO2의 농도를 증가시키는 것은 유리 조성물의 산 및 염기 저항성을 개선시키고 액상선 온도를 감소시켰다.
다양한 변형 및 변화가 청구된 주제의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여기에 기재된 구현예에 대해 만들어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서는 여기에 기재된 다양한 구현의 변경 및 변화를 포함하는 것으로 의도되며, 이러한 변경 및 변화는 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범주 내에 포함된다.

Claims (48)

  1. 유리 조성물로서:
    71 mol.% 이상 내지 83 mol.% 이하의 SiO2;
    1 mol.% 이상 내지 11 mol.% 이하의 Al2O3;
    5 mol.% 이상 내지 18 mol.% 이하의 알칼리 산화물, 상기 알칼리 산화물은 3 mol.% 초과의 Li2O, 및 Na2O 및 K2O 중 적어도 하나를 포함하고;
    3 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 알칼리 토류 산화물, 상기 알칼리 토류 산화물은 MgO, 및 CaO, BaO 및 SrO 중 적어도 하나를 포함하며; 및
    TiO2, ZrO2, HfO2, La2O3 및 Y2O3 중 적어도 2개를 포함하고, 여기서 TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%)는 0 mol.% 초과 내지 6 mol.% 이하이며, Al2O3 (mol.%) + TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%)는 2 mol.% 이상 내지 12 mol.% 이하이며,
    상기 유리 조성물은 TiO2 및 ZrO2를 포함하며, TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%)는 2 mol.% 이하인, 유리 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    SiO2 (mol.%) + Al2O3 (mol.%) + TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%) + La2O3 (mol.%) + Y2O3 (mol.%) + B2O3 (mol.%)는 90 mol.% 이하인 유리 조성물.
  3. 삭제
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  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 TiO2, ZrO2, 및 HfO2를 포함하는 유리 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 6 mol.% 이하인 유리 조성물.
  9. 청구항 7에 있어서,
    TiO2 (mol.%) + ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 5 mol.% 이하인 유리 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 ZrO2 및 HfO2를 포함하는 유리 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서,
    ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 4.0 mol.% 이하인 유리 조성물.
  12. 청구항 10에 있어서,
    ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 2.0 mol.% 이하인 유리 조성물.
  13. 청구항 10에 있어서,
    ZrO2 (mol.%) + HfO2 (mol.%)는 0.5 mol.% 이하인 유리 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 La2O3를 포함하고, La2O3의 농도는 1 mol.% 이하인 유리 조성물.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 ZrO2의 농도는 1 mol.% 초과인 유리 조성물.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 ZrO2의 농도는 5 mol.% 이하인 유리 조성물.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 HfO2를 포함하고, HfO2의 농도는 4 mol.% 이하인 유리 조성물.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 TiO2의 농도는 1 mol.% 초과인 유리 조성물.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 TiO2의 농도는 6 mol.% 이하인 유리 조성물.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 Y2O3를 포함하고, Y2O3의 농도는 1 mol.% 이하인 유리 조성물.
  21. 청구항 1에 있어서,
    SiO2는 72 mol.% 이상 내지 79 mol.% 이하인 유리 조성물.
  22. 청구항 1에 있어서,
    SiO2는 73 mol.% 이상 내지 78 mol.% 이하인 유리 조성물.
  23. 청구항 1에 있어서,
    Al2O3는 2 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하인 유리 조성물.
  24. 청구항 1에 있어서,
    Al2O3는 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하인 유리 조성물.
  25. 청구항 1에 있어서,
    Al2O3는 5 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하인 유리 조성물.
  26. 청구항 1에 있어서,
    Li2O (mol.%) > Na2O (mol.%) > K2O (mol.%)인 유리 조성물.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리 산화물은 5 mol.% 이상 내지 13 mol.% 이하인 유리 조성물.
  28. 청구항 1에 있어서,
    Li2O는 3 mol.% 이상 내지 10 mol.% 이하인 유리 조성물.
  29. 청구항 28에 있어서,
    Li2O는 8 mol.% 이하인 유리 조성물.
  30. 청구항 1에 있어서,
    Na2O는 1 mol.% 이상 내지 5 mol.% 이하인 유리 조성물.
  31. 청구항 30에 있어서,
    Na2O는 3 mol.% 미만인 유리 조성물.
  32. 청구항 30에 있어서,
    Na2O는 2.5 mol.% 미만인 유리 조성물.
  33. 청구항 30에 있어서,
    Na2O는 2.0 mol.% 미만인 유리 조성물.
  34. 청구항 1에 있어서,
    K2O는 1 mol.% 이상 내지 7 mol.% 이하인 유리 조성물.
  35. 청구항 34에 있어서,
    K2O는 5 mol.% 미만인 유리 조성물.
  36. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리 토류 산화물은 4 mol.% 이상 내지 8 mol.% 이하의 MgO 및 1 mol.% 이하의 CaO, BaO, 및 SrO 중 적어도 하나를 포함하는 유리 조성물.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 알칼리 토류 산화물은 0.5 mol.% 이하의 CaO를 포함하는 유리 조성물.
  38. 청구항 1에 있어서,
    0.01 mol.% 이상 내지 0.5 mol.% 이하의 청징제를 더욱 포함하는 유리 조성물.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 청징제는 SnO2인 유리 조성물.
  40. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에 걸쳐 65x10-7/℃ 이하의 평균 열팽창 계수를 갖는 유리 조성물.
  41. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에 걸쳐 62x10-7/℃ 이하 및 50x10-7/℃ 이상의 평균 열팽창 계수를 갖는 유리 조성물.
  42. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화되기 전에 ISO 720:1985에 따른 클래스 HGA 1의 가수분해 저항성을 갖는 유리 조성물.
  43. 청구항 42에 있어서,
    상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화된 후에 ISO 720:1985에 따른 클래스 HGA 1의 가수분해 저항성을 갖는 유리 조성물.
  44. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화되기 전에 ISO 695:1991에 따른 클래스 A1 또는 클래스 A2의 염기 저항성을 갖는 유리 조성물.
  45. 청구항 44에 있어서,
    상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화된 후에 ISO 695:1991에 따른 클래스 A1 또는 클래스 A2의 염기 저항성을 갖는 유리 조성물.
  46. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화되기 전에 DIN 12116 (2001)에 따른 클래스 S2 또는 클래스 S1의 산 저항성을 갖는 유리 조성물.
  47. 청구항 46에 있어서,
    상기 유리 조성물은 이온 교환에 의해 강화된 후에 DIN 12116 (2001)에 따른 클래스 S2 또는 클래스 S1의 산 저항성을 갖는 유리 조성물.
  48. 청구항 1-2 및 7-47 중 어느 한 항에 따른 유리 조성물로부터 형성된 유리 제약 패키지.

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