KR20010105327A - 고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리 및 이의 사용 - Google Patents

고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리 및 이의 사용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리에 관한 것이며, 다음의 성분을 갖는다(산화물이 기초가 되고 중량 %인). 54 내지 72의 SiO2, 0.5 내지 7의 Al2O3, 10보다 크고 18보다 작은 ZrO2, 0 내지 5보다 작은 B2O3, 2 내지 10보다 작은 Na2O, 0 내지 5의 K2O; 2 내지 10보다 작은 Na2O + K2O, 3 내지 11의 CaO, 0 내지 10의 MgO, 0 내지 8의 SrO, 0 내지 12의 BaO; 5보다 크고 24이하인 CaO + MgO + SrO + BaO, 0 내지 6의 La2O3, 0 내지 4의 TiO2. 상기 유리는 고도의 화학적 안정성을 나타낸다.

Description

고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리 및 이의 사용{GLASS WITH HIGH PROPORTION OF ZIRCONIUM-OXIDE AND ITS USES}
고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리는 콘크리트 강화를 위한 알칼리 저항 유리 섬유와 관련하여 주로 설명되었다. E-유리(E-glass), 실질적으로 붕규산 알루미늄 유리와 비교될 경우, 공지된 ZrO2를 함유하는 유리로 제조되는 섬유는 높은 알칼리 저항을 갖지만, 특히 긴 주기 동안 시멘트에서의 저항으로는 부적당하다. 시멘트는 높은 알칼리 조건(약 12.5까지의 pH 값)으로 설정되므로, 콘크리트 강화 섬유의 알칼리 저항은 중요하여 유리를 제조하는 동안 일반적으로 활동한다. 그러나, 알칼리 저항 이외에도, 다른 화학적 저항 특히 가수분해 저항은 콘크리트에서 강화제로서 장기 사용을 위해 또한 중요하다. 왜냐하면 이것은 장기(long-term) 저항을 향상시키기 때문이다.
물, 산 및 가성 알칼리액에 대해 2개의 높은 저항을 나타내는 유리는 다양한 적용 예를 들면 제약 패키징 또는 공정 탱크에서의 점검창 특히 이것이 고열 저항을 추가적으로 가질 경우에 유익하다.
고열 저항을 위한 특징은 높은 전이 온도(Tg)이다. 높은 Tg를 갖는 유리에서, 소위 치밀화(수축)가 낮다는 것을 경험적으로 알고 있다. 이것은 Tg이하의 온도 처리 동안 유리 성분의 수축이며, 성질은 실험적으로 매우 충분한 정확도로 결정될 수 있고 예를 들면 적용에 중요하며, 여기에서 매우 엄격한 기준은 유리 성분의 형상 적합도(shape fidelity), 예를 들면 디스플레이 기술에서의 적용을 위해 결정된다.
시각적 적용을 위해, 청색 스펙트럼 영역(ΔPg,F)에서 높은 네거티브 불규칙 부분 분산을 갖는 유리는 영상 수차의 교정에 매우 유익하다. 여기에 나타나는 이러한 연속에서 유리의 단점은 유리가 많은 양의 PbO를 갖는 것이며, 이것은 환경적인 관점에서 바람직하지 않고 충분하지 않은 화학적 저항을 갖거나 또는 매우 비싼 원료 Nb2O5및 특히 Ta2O5의 많은 양이 무연의 대체 제품에 사용되며, 이것은 경제적인 제조를 훨씬 어렵게 더 한다. 이러한 형태의 무연 유리는 DE-A 27 29 706에 공지되어 있다.
광범위하게 다양한 명세서가 고비율의 ZrO2를 갖는 알칼리 저항 유리를 나타내는 특허 문헌에 또한 이미 공지되어 있지만, 이것은 여전히 단점을 갖는다.
영국 특허 명세서 GB 1,290,528은 유리 섬유를 제조하는 유리 성분을 나타내며, 이것은 13 내지 23 몰 %의 R2O(Li2O는 0 내지 2 %이고, 나머지는 Na2O이다)를 포함한다. 내연 기관용 배기 시스템의 성분(13 내지 18 중량 %의 Na2O + K2O)을 위한유리 섬유 재료를 나타내는 유럽 특허 명세서 EP 0 446 064 B1에 또한 나타난 바와 같이, 이러한 고비율의 알칼리 금속 성분을 갖는 유리는 충분하지 않은 가수 분해 저항을 나타낸다.
동일한 것이 11 중량 %의 Na2O 및 1 중량 %의 Li2O를 포함하는 유리에 기초가 되는 DE 17 96 339 C3에 따른 유리 섬유에 적용되고 DE 40 32 460 A1에 따른 섬유로 변환되는 유리에 적용되며, 이것은 10 내지 15 중량 %의 Na2O 및 0.1 내지 2 중량 %의 K2O를 포함한다.
마찬가지로 고비율의 알칼리 금속(10 내지 25 중량 %의 R2O)을 갖는 독일 공개공보 명세서 DE-A 2 406 888로부터의 유리 성분은 20 중량 %까지의 희토류 금속 산화물, 예를 들면 산화세륨 또는 역시 본래 나타나는 이러한 산화물의 혼합물을 포함한다.
0.5 내지 16 중량 %의 양을 갖는 TiO2와 함께 정확해지는 희토류 금속 산화물은 독일 공개공보 명세서 DE 31 07 600 A1으로부터의 유리로 또한 나타나며, 여기에서 TiO2함량은 많아야 10 중량 %이다. 또한, 이것은 0.1 내지 1 중량 %의 Cr2O3를 포함한다. 여기에서, 크롬은 실질적으로 3가 상태인 것이 본질적인 양상이다.
독일 공개공보 명세서 DE-A 26 14 395는 Al2O3가 없는 유리를 나타내며, 이것은 알칼리 저항을 위한 0.5 내지 10 중량 %의 Cr2O3+ SnO2를 포함하며, 성분은 다음의 단점을 갖는다. Cr2O3는 불리하게도 유리 용제에서만 용해되고, "크롬 노트(chromium knots)"로 인하여 크롬염을 사용하는 문제점이 또한 나타난다. SnO2는 좋은 응집제이므로 결정화를 향상시킨다. 또한, 유리는 용융 보조물로서 0.05 내지 1 중량 %의 SO3를 필요로 하며, 이것은 간섭 기포(interfering foam) 및 기공 형성(blow-hole formation)이 발생할 수 있다.
DE-A 30 09 953은 ZrO2이외에도 ThO2를 포함하는 유리 섬유를 나타낸다. 이러한 성분은 알칼리 저항을 달성하기 위해 필요하다. 그러나, 이것의 방사능으로 인하여, 이러한 성분을 제거하는 것이 바람직하다.
EP 0 500 325 A1은 5 내지 18 몰 %의 TiO2를 포함하는 유리 섬유를 나타낸다. 이것의 화학적 합성 저항은 매우 높은 감수율을 사용하여 결정화로 달성되며, 이것은 유리 용융의 가방성(spinnability)에 관하여 섬유를 제공하는데 특히 불리하다.
특허 명세서 DD 293 105 A5는 높은 알칼리 저항 유리 섬유를 제조하는 방법 및 이것으로부터 제조된 제품을 나타내며, 여기에서 회전되어 용해되는 유리는 SiO2, R2O3, ZrO2, RO 및 R2O(K2O, Na2O 및/또는 Li2O)외에 플루오르화물을 또한 포함한다. 이러한 용제(fluxing agent)는 Li2O가 있을 경우 제거될 수 있다.
JP 62/13293 B2는 코어 유리를 위한 적어도 5 중량 %의 B2O3를 포함하는 유리성분을 나타내고 유리 섬유를 클래딩한다. ZrO2는 단지 선택적인 성분이다. 이러한 유리는 높은 내수성을 가질지라도, 그러나, 이것은 수용성 알칼리 금속 붕산염 상(phases)이 용이하게 형성되므로 상대적으로 고비율의 알칼리 금속으로서 동시에 고비율의 B2O3로 인하여 전체 성분 범위에 걸쳐 보장될 수 없다.
DE-A 2 323 932는 유리 섬유를 나타내며, 이것은 매우 높은 비율의 ZrO2(8 내지 16 몰 %)이외에도 P2O5및 또한 B2O3를 포함한다. 알칼리 금속 비율은 넓은 범위(1.5 내지 25 몰 %)에서 변화될 수 있다. 상기 고비율의 ZrO2는 알칼리 저항을 증가시킬지라도, P2O5는 그러나 알칼리 저항을 다시 감소시킨다. 또한, 가수 분해 저항은 전체 성분 범위에 걸쳐 적당하게 될 수 없다.
GB 2 232 988 A는 유리 섬유를 포함하는 ZrO2를 나타내며, 이것은 알칼리 저항을 향상시키기 위해 열가소성 수지로 코팅된다. 이러한 추가적인 공정 단계로 인하여, 이러한 형태의 섬유는 비용이 비싸고 복잡한 방법으로만 제조될 수 있다. 코팅으로 인하여, 유리의 대응하는 성질은 중요도를 상실하므로, 사용될 수 있는 섬유 재료는 성분의 매우 큰 변화 폭 및 단지 다른 선택적인 성분을 갖는 SiO2- ZrO2- R2O 시스템으로부터의 유리 섬유이다.
DE-A 29 27 445는 고비율의 ZrO2, 즉 18 내지 24 중량 %를 갖는 유리 성분을 나타낸다. 따라서, 유리는 높은 알칼리 저항을 가질지라도, 고비율은 그러나 처리특성 및 실투 현상 안정성에 대한 역효과를 갖는다.
대조적으로, CZ 236 744는 시멘트 강화용 미네럴 원료로 제조되는 유리 섬유를 나타내며, 이것은 단지 5 내지 10 중량 %의 ZrO2를 포함하며, 이 비율과 함께 높은 알칼리 저항은 어렵게 달성될 수 있다.
본 발명은 고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리 및 이의 사용에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 높은 가성 알칼리액 저항 뿐만 아니라 높은 가수 분해 저항 및 좋은 산 저항을 가지며 높은 열 저항 및 좋은 처리 특성을 갖는 유리를 제공하는 것이다.
상기 목적은 주된 청구항에 기재되어 있는 고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 유리는 54 내지 72 중량 %의 SiO2를 포함한다. 보다 높은 비율에서는, 용해 능력(meltability)이 좋지 않은 반면, 보다 낮은 비율에서는, 유리 성형이 더 어려워진다. 적어도 55 중량 %가 특히 바람직하다.
0.5 내지 7 중량 %, 특히 바람직하게는 6 중량 %의 양으로 존재하는 Al2O3는 마찬가지로 유리 성형을 향상시키는데 적당하고 화학적 저항을 향상시키는데 매우 기여한다. 그러나, 특히 ZrO2가 많고 R2O가 적은 성분의 경우에, 과도하게 높은 비율은 결정화를 위해 증가되는 경향을 나타낸다. 증가하는 Al2O3의 비율에 있어서, ZrO2의 용해도는 간접적으로 떨어진다. 그러나, 이것은 알칼리 금속 산화물의 존재로 주어진 제한 내에서 반대로도 될 수 있다. 따라서, 1.64보다 작은 Al2O3/Na2O 중량비가 바람직하며, 이것은 1보다 작은 Al2O3/Na2O 몰비에 대응한다. 특히, 1보다 작은 Al2O3/Na2O 비 뿐만 아니라 Al2O3/R2O 비도 바람직하다.
높은 알칼리 저항을 위한 필수적인 양상은 유리의 ZrO2비율이다. 따라서, 이것은 적어도 10 중량 %보다 크다. 최대 비율은 다른 점에서 실투 현상이 과도하게 증가하므로 18 중량 %미만으로 제한된다. ZrO2결정의 발생은 유리의 결점으로 발생된다. 최대 비율은 12 중량 %미만으로 제한되는 것이 바람직하다.
알칼리 금속 산화물은 유리에서 ZrO2의 용해 능력을 증가시키므로, 알칼리 금속 산화물(2 내지 10 중량 % 미만의 Na2O, 바람직하게는 3 내지 10 중량 % 미만, 및 0 내지 5 중량 %의 K2O, 2 내지 10 중량 % 미만의 Na2O + K2O, 바람직하게는 3 내지 10 중량 % 미만)은 용해 능력을 향상시키는데 적당하고 높은 비율의 ZrO2를 가능하게 한다. 그러나, 알칼리 금속 비율이 너무 높을 경우, 가수 분해 저항, 특히, 및 더 낮은 비율로 가성 알칼리액 저항이 손상된다. 이것은 2개의 Na2O 및 K2O가 존재하는 것이 바람직하다.
알칼리토 금속 산화물 중에서, 이것은 5 중량 % 및 많아야 24 중량 %보다 큰 비율로 유리에 존재하며, CaO는 3 내지 11 중량 %, 바람직하게는 3 내지 10 중량 %의 양으로 존재하는 반면, MgO는 0 내지 10 중량 %의 양으로 존재하며, 0 내지 8중량 %의 양인 SrO 및 0 내지 12 중량 %, 바람직하게는 0 내지 10 중량 %의 양인 BaO는 선택적인 성분이다.
알칼리토 금속 산화물은 용해 점성도를 감소시키며, 결정화를 억제하고 알칼리 저항의 향상에 또한 기여한다. BaO는 결정화를 특히 감소시키는 경향이 있다. 알칼리토 금속 산화물 비율이 너무 낮을 경우, 유리에서의 용해 능력 및 처리 특성은 과도하게 손상되고, 이것은 더 이상 섬유로 변환되지 않고, ZrO2의 용해 능력은 또한 너무 낮게 된다. 상술한 최대 비율보다 큰 비율에서, 유리가 제거될 수 있고, 결정화가 마찬가지로 발생한다. 전체 비율 중 많아야 23 중량 %의 알칼리토 금속 산화물이 바람직하다.
B2O3는 선택적인 성분이고 점성도를 감소시킴으로써 용해 능력을 향상시킨다. 그러나, 이것의 비율은 B2O3가 알칼리 금속 저항 및 특히 산 저항을 손상시키므로 5 중량 % 미만으로 제한된다. 4 중량 %까지 B2O3의 최대 비율을 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 유리는 0 내지 4 중량 %의 TiO2및 0 내지 6 중량 %, 바람직하게는 0 내지 5 중량 %의 La2O3를 포함한다. La2O3의 추가는 유리의 용해 능력을 향상시키며, 유리 성형 범위를 넓게 하고 굴절률을 증가시킨다. La2O3및 TiO2는 가수분해 및 가성 알칼리액 저항을 향상시키는데 주로 기여하며, La2O3는 TiO2보다 더 효과적이다.La2O3및 TiO2의 과도한 비율은 산 저항을 감소시키고 결정화가 발생된다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 그룹은 다음의 성분 범위 중 B2O3가 없는 유리이다(산화물이 기초가 되고 중량 %이다): 58 내지 71의 SiO2; 0.5 내지 2.3보다 작은 Al2O3; 10보다 크고 18보다 작은 ZrO2; 2 내지 9(바람직하게는 2 내지 8)의 Na2O; 0 내지 3의 K2O, 2 내지 10보다 작은 Na2O + K2O; 3 내지 11(바람직하게는 3 내지 9)의 CaO; 0 내지 2.6의 MgO, 0 내지 6의 SrO; 0 내지 9의 BaO, 5보다 크고 24보다 작은 CaO + MgO + SrO + BaO, 0 내지 1의 La2O3
본 발명에 따른 모든 유리가 가지고 있는 매우 높은 가성 알칼리액 및 가수 분해 저항이외에도, 이것은 가성 알칼리액 분류 1 및 가수 분해 분류 1 뿐만 아니라 산 분류 1에도 속하게 된다.
또한, 유리는 각각의 Fe2O3, MnO2및 CeO2에 대해 2 중량 %까지, 바람직하게는 1 중량 %까지 포함하며, 여기에서 이러한 세 성분의 합은 2 중량 %, 바람직하게는 1 중량 %를 초과하지 않아야 한다. 이러한 혼합물은 본래 발생하는 유리 성분의 원료에서 일반적인 불순물이다. 특히, 콘크리트 강화용 섬유를 제조하는 본 발명에 따른 유리의 사용으로, 값싼 원료가 중요하다. 시각적인 목적을 위한 유리의 사용으로, 유리의 순도 및 원료의 순도에 대한 필요조건은 일반적으로 보다 더 중요하다. 여기에서, 상기 합 및 특히 Fe2O3의 비율은 0.005 중량 %보다 작은 것이 바람직하다.
정련를 위해, 유리는 종래의 양에 종래의 정련제 예를 들면 산화비소, 산화안티몬, 염화물, 예를 들면 CaCl2또는 BaCl2, 또는 바람직하게는 SnO2를 포함한다. 플루오르화물은 이러한 모든 유리에서 제거되는 것이 바람직하지만, 고비율의 ZrO2(12 중량 %이상)을 갖는 유리에서 제거되는 것이 바람직하다. ZrO2가 많은 유리의 높은 용해 온도에서, 환경적으로 유해한 방출을 피하는 노력은 매우 대단하다.
본 발명에 따른 20개의 유리 실시예는 Pt/Rh 도가니에서 종래의 원료로부터 용해된다. 또한, 섬유는 재 드로잉(re-drawing) 방법으로 만들어진다.
표 1은 유리의 성분(산화물이 기초가 되고 중량 %이다) 및 이의 주된 성질을 나타낸다. 이것은 열팽창계수 α20/300[10-6/K], 유리 전이 온도 Tg[℃], 작용점 VA[℃], 밀도 ρ[g/㎤], 탄성계수 E [GPa], 유리가 108Ω㎝의 전기적 체적 저항률을 갖는 온도 TK100[℃], 및 DIN/ISO 719 [㎍ Na2O/g]에 따른 가수 분해 저항 H, DIN 12116 [㎎/dm2]에 따른 산 저항 S, ISO 675 (= DIN 52322) [㎎/dm2]에 따른 알칼리액 저항 L이다. 또한, 시각적 데이터 즉 굴절률 nd, 아베 숫자(abbe number) νd및 스펙트럼의 청색 영역 ΔPg,F에서의 불규칙 부분 분산이 나타난다. 표 1은 정련제가 없으며, 이것의 비율은 100 %로 각각의 나머지에 대응한다.
표 1
성분(산화물이 기초가 되고 중량 %이다) 및 실시예 유리의 주된 성질
A1 A2 A3 A4 A5
SiO2 65.8 69.7 55.0 63.4 69.9
AL2O3 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
B2O3 - - - 1.0 -
ZrO2 10.1 10.1 11.0 11.5 11.9
BaO - 1.0 10.0 3.1 -
CaO 8.0 4.0 8.0 5.3 4.0
MgO 1.0 1.0 - 1.2 10.0
SrO - - - 3.8 -
Na2O 8.0 3.0 6.8 5.9 3.0
K2O 1.0 5.0 3.0 2.9 -
La2O3 5.0 5.0 5.0 0.7 -
TiO2 - - - - -
α20/300[10-6/K] 6.68 5.36 7.94 6.71 4.49
Tg [℃] 671 730 648 700 741
VA[℃] 1148 1329 1119 1174 1325
ρ[g/㎤] 2.719 2.648 2.960 2.751 2.633
E [GPa] 83 80 85 84 88
TK100[℃] 212 284 n.m. n.m. 336
H [㎍ Na2O/g] 25 12 20 15 17
S [mg/d㎡] 0.9 1 1.9 3.1 1.3
L [mg/d㎡] 10 12 13 8 18
nd 1.55789 1.54027 1.58757 n.m. 1.54953
νd 55.63 57.25 53.74 n.m. 65.51
ΔPg,F -0.0053 -0.0046 -0.0030 n.m. n.m.
n.m. = 측정하지 않음
표 1 연속
A6 A7 A8 A9 A10
SiO2 67.6 65.5 54.8 54.8 54.7
AL2O3 0.5 5.0 1.0 6.2 6.0
B2O3 - - - - -
ZrO2 17.0 17.0 10.3 17.8 10.1
BaO - - 4.0 - 4.0
CaO 5.0 5.0 8.0 8.0 4.0
MgO 2.5 - 10.0 1.0 8.0
SrO - - - - -
Na2O 7.2 7.2 3.0 3.0 8.0
K2O - - 5.0 5.0 -
La2O3 - - - - 5.0
TiO2 - - 3.7 4.0 -
α20/300[10-6/K] 5.30 5.36 7.05 6.30 6.90
Tg [℃] 738 784 685 757 681
VA[℃] n.m. n.m. 1085 1296 1119
ρ[g/㎤] n.m. n.m. 2.841 2.801 2.864
E [GPa] n.m. 83 91 87 89
TK100[℃] n.m. n.m. 436 263 189
H [㎍ Na2O/g] 16 16 30 13 23
S [mg/d㎡] 0.6 0.9 4.5 13 4.6
L [mg/d㎡] 9 13 20 13 10
nd 1.56065 n.m. 1.59842 1.59772 1.57737
νd 54.25 n.m. 49.73 47.57 54.41
ΔPg,F -0.0071 n.m. -0.0043 -0.0040 -0.0052
n.m. = 측정하지 않음
표 1 연속
A11 A12 A13 A14 A15
SiO2 69.5 70.0 54.8 54.9 64.8
Al2O3 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0
B2O3 - - - - -
ZrO2 17.0 17.0 17.9 17.9 17.0
BaO - 3.0 10.0 0.3 8.0
CaO 5.0 5.0 4.3 4.0 3.0
MgO - - - 10.0 -
SrO - - - - -
Na2O 7.2 3.7 7.8 7.7 2.0
K2O - - - - 3.0
La2O3 - - - - -
TiO2 - - 4.0 4.0 -
α20/300[10-6/K] 5.10 4.13 6.30 6.51 4.60
Tg [℃] 747 802 730 695 821
VA[℃] 1326 1405 1203 1026 1390
ρ[g/㎤] 2.664 2.687 2.937 2.873 2.787
E [GPa] 84 86 88 95 85
TK100[℃] n.m. n.m. 205 238 300
H [㎍ Na2O/g] 14 7 17 10 8
S [mg/d㎡] 0.4 0.5 1.3 1.3 0.4
L [mg/d㎡] 10 13 9 19 11
nd 1.55395 1.55792 1.6012 n.m. 1.56136
νd 54.27 54.25 n.m. n.m. 55.28
ΔPg,F -0.0117 -0.0075 n.m. n.m. n.m.
n.m. = 측정하지 않음
표 1 연속
A16 A17 A18 A19 A20
SiO2 59.9 57.5 64.7 55.6 69.9
Al2O3 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0
B2O3 - 3.8 - - -
ZrO2 17.9 17.3 17.0 15.1 10.1
BaO 4.0 3.8 - 9.3 1.2
CaO 8.0 7.7 3.0 7.7 8.0
MgO 1.0 1.0 - - -
SrO - - 8.0 - 5.1
Na2O 8.0 7.7 2.0 6.8 3.6
K2O - - 3.0 1.0 0.5
La2O3 - - - 3.2 0.6
TiO2 - - - 0.1 -
α20/300[10-6/K] 6.42 6.29 4.82 7.11 5.17
Tg [℃] 725 672 822 700 731
VA[℃] 1195 1151 1371 1163 1233
ρ[g/㎤] 2.860 2.836 2.788 2.984 2.702
E [GPa] 90 89 85 88 84
TK100[℃] 213 371 303 235 260
H [㎍ Na2O/g] 17 16 6 9 12
S [mg/d㎡] 0.6 1.8 0.9 1.2 0.3
L [mg/d㎡] 9 9 8 7 18
nd 1.58632 1.58415 1.5644 n.m. 1.54758
νd 52.69 53.19 n.m. n.m. 57.00
ΔPg,F -0.0066 -0.0070 n.m. n.m. -0.0050
n.m. = 측정하지 않음
본 발명에 따른 유리는 높은 화학적 저항을 갖는다.
DIN/ISO 719에 따른 가수 분해 저항(H)을 결정하기 위해, 여기에서 산 소비와 같은 베이스는 유리 그릿(grit)에 대해 Na2O/g의 ㎍로 주어지며, 31이라는 값은 유리가 가수 분해 분류 1("화학적으로 높은 저항 유리")에 속하게 된다. 이것은 본 발명에 따른 유리로 만족하게 된다.
ISO 695 (= DIN 52322)에 따른 가성 알칼리액 저항을 결정하기 위해, 75㎎/dm2까지의 중량 손실은 유리가 알칼리액 분류 1에 속한다는 것을 의미하며, 이것은 본 발명에 따른 유리로 만족하게 된다.
DIN 12116에 따른 산 저항(S)을 결정하기 위해, 0.7 ㎎/dm2까지의 중량 손실은 유리가 산 분류 1("산 저항")에 속한다는 것을 의미하며, 0.7 내지 1.5 ㎎/dm2의 중량 손실은 산 분류 2("약한 산 용해")에 속한다는 것을 의미하고, 1.5 보다 크고 15 ㎎/dm2의 중량 손실은 산 분류 3("적절한 산 용해")에 속한다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 유리는 산 분류 3 또는 보다 좋은 분류에 속한다.
따라서, 산 분류 1에 속하는 유리(실시예 유리 A6, A11, A12, A15, A16, 및 A20)는 소위 1-1-1 유리이며, 이것은 화학적 저항의 3가지 양상 각각이 분류 1에 속한다.
유리는 특히 화학적인 침식성 물질 특히 액체를 위한 컨테이너 유리로 매우 적당하다.
본 발명에 따른 유리는 적어도 640 ℃의 높은 전이 온도(Tg)를 갖는다. 따라서, 이것은 열적으로 높은 저항 유리가 예를 들면 또한 고온에 종속적인 촉매 컨버터를 갖는 배기 시스템에서의 주요 부분 성분으로서 요구되는 곳의 사용에 적당하다. 이것의 낮은 압축성형으로 인하여, 이것은 높은 전이 온도와 관련되며, 유리는 디스플레이 기술에서 기판 유리로서의 사용에 또한 매우 적당하다.
본 발명에 따른 유리는 4.1 ×10-6/K 내지 8.0 ×10-6/K의 열팽창계수(α20/300)를 가지게 되어 텅스텐 및 몰리브덴에 녹기 쉽고 이러한 금속을 위한 용융 유리로 매우 적당하다.
유리는 이온 교환에 의해 화학적으로 조절되며, 이의 결과 이것은 증가된 섀터(shatter) 저항이 예를 들면 전자식 데이터 처리(EDP) 저장 매체를 위한 기판으로서 중요한 적용에 또한 매우 적당하다.
본 발명에 따른 유리는 유리 섬유로 용이하게 변환될 수 있다. 유리의 좋은 화학적 저항으로 인하여, 이것은 오랜기간 내구성의 증가를 발생시키며, 이러한 유리 섬유는 콘크리트 성분의 강화에 매우 적당하다. 쇼트(short) 섬유 및 연속 섬유로서 2개의 사용(콘크리트/유리 섬유 성분의 제조)이 가능하다.
유리는 좋은 처리 성질을 갖는다. 예를 들면, 이것은 블럭, 시트, 로드(rods), 튜브 및 섬유로 변환될 수 있고 적용에 따라 이러한 형상에 또한 사용될 수 있다.
유리의 시각적 데이터 즉 1.53 내지 1.63의 굴절률(nd), 47 내지 66의 아베 숫자(νd) 및 특히 -0.0130까지의 청색 스펙트럼 영역(ΔPg,F)에서 수직(네거티브 불규칙 부분 분산)으로부터 부분 분산의 네거티브 편향은 이것을 시각적 적용 예를 들면 색채 수차를 교정하는 유리와 또한 관계가 있게 된다.
열적, 기계적 및 화학적 파라미터에 관하여 좋은 성질 이외에도, 유리는 매우 중요한 시각적 성질, 특히 청색 스펙트럼 영역(ΔPg,F)에서 네거티브 불규칙 부분 분산을 또한 갖는 것은 놀라운 일이다. 이러한 성질은 상대적으로 낮은 아베 숫자(νd가 약 55보다 작은 부싯돌(flint) 형태의 유리)와 결합하여 PbO, Nb2O5및 Ta2O5으로 발생되는 것이 여기에 공지되어 있다. 높은 아베 숫자(νd가 약 55보다 큰 왕관 형태)를 갖는 유리에서, 이러한 성질은 알칼리토 금속 산화물(MgO - BaO) 및 희토류 금속 산화물(La2O3, Gd2O3, Yb2O3, Lu2O3, 등등)으로 또한 발생되며, 종종 유리 성형 B2O3와 결합하여 발생된다.
당분간, 유리는 아베 숫자를 낮게 조절하는 네거티브 ΔPg,F를 가지며, 이것은 알칼리토 금속 산화물 B2O3및 원한다면 희토류 금속 산화물 La2O3의 상대적으로 낮은 농도를 가지고 지금 여기에서 이용가능한 비싼 성분(Nb2O5및 Ta2O5)이 제거된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리 및 이의 사용은 높은 가성 알칼리액 저항 뿐만 아니라 높은 가수 분해 저항 및 좋은 산 저항을 가지며 높은 열 저항 및 좋은 처리 특성을 갖는다

Claims (10)

  1. 54 내지 72의 SiO2, 0.5 내지 7의 Al2O3, 10보다 크고 18보다 작은 ZrO2, 0 내지 5보다 작은 B2O3, 2 내지 10보다 작은 Na2O, 0 내지 5의 K2O;
    2 내지 10보다 작은 Na2O + K2O, 3 내지 11의 CaO, 0 내지 10의 MgO, 0 내지 8의 SrO, 0 내지 12의 BaO;
    5보다 크고 24이하인 CaO + MgO + SrO + BaO, 0 내지 6의 La2O3, 0 내지 4의 TiO2;의 성분(산화물이 기초가 되고 중량 %인)과 종래의 양에 선택적으로 종래의 정련제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고비율의 산화지르코늄을 갖는 유리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    54 내지 72의 SiO2, 0.5 내지 7의 Al2O3, 10보다 크고 12보다 작은 ZrO2, 0 내지 4의 B2O3, 3 내지 10보다 작은 Na2O, 0 내지 5의 K2O;
    3 내지 10보다 작은 Na2O + K2O, 3 내지 10의 CaO, 0 내지 10의 MgO, 0 내지 8의 SrO, 0 내지 10의 BaO;
    5보다 크고 23이하인 CaO + MgO + SrO + BaO, 0 내지 5의 La2O3, 0 내지 4의 TiO2;의 성분(산화물이 기초가 되고 중량 %인)과 종래의 양에 선택적으로 종래의 정련제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 유리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    58 내지 71의 SiO2,0.5 내지 2.3보다 작은 Al2O3, 10보다 크고 18보다 작은 ZrO2, 2 내지 9의 Na2O, 0 내지 3의 K2O;
    2 내지 10보다 작은 Na2O + K2O, 3 내지 11의 CaO, 0 내지 2.6의 MgO, 0 내지 6의 SrO, 0 내지 9의 BaO;
    5보다 크고 24이하인 CaO + MgO + SrO + BaO, 0 내지 1의 La2O3;의 성분(산화물이 기초가 되고 중량 %인)과 종래의 양에 선택적으로 종래의 정련제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 유리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    가수 분해 분류 1에서의 가수 분해 저항(H), 산 분류 3 또는 더 좋은 분류 에서의 산 저항(S), 알칼리액 분류 1에서의 가성 알칼리액 저항(L), 적어도 640 ℃의 유리 전이 온도(Tg) 및 4.1 ×10-6/K 내지 8.0 ×10-6/K의 열팽창 계수(α20/300), 1.53 내지 1.63의 굴절률(nd), 47 내지 66의 아베 숫자(νd) 및 -0.0130까지의 청색 스펙트럼 영역(ΔPg,F)에서 네거티브 불규칙 부분 분산을 갖는 유리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 따른 유리로 되어 있는 유리 섬유.
  6. 콘크리트 강화를 위한 제 5 항에 따른 유리 섬유의 사용,
  7. 디스플레이 기술에서 기판 유리로서 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 따른 유리의 사용.
  8. 텅스텐 또는 몰리브덴을 녹이는 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 따른 유리의 사용.
  9. 화학적인 침식성 액체를 위한 컨테이너 유리로서 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 따른 유리의 사용.
  10. 시각적 적용을 위한 유리로서 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 따른 유리의 사용.
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