KR20150067273A - 유리층 및 유리-세라믹층을 갖는 제품 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
약 60 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2; 약 10 mol.% 내지 약 17 mol.%의 Al2O3; 약 3 mol.% 내지 약 15 mol.%의 Na2O; 약 1 mol.% 내지 약 8 mol.%의 Li2O; 및 약 3 mol.% 내지 약 7 mol.%의 TiO2를 포함하는, 유리-세라믹 조성물은 여기에 개시된다. 상기 유리-세라믹 조성물은 적층 유리 제품의 하나, 둘, 또는 그 이상의 클래딩층의 형성에 사용될 수 있고, 여기서 상기 유리-세라믹 물질의 층(들)은 하나 이상의 유리층을 형성하도록 세라믹화될 수 있다.
Description
본 출원은 2012년 10월 4일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/744848호의 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 명세서는 일반적으로 유리층 및 유리-세라믹층으로 구성된 제품에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 제1 및 제2 클래드층 사이에 샌드위치된 유리 코어를 포함하고, 상기 클래드층 중 적어도 하나가 유리-세라믹 조성물로 구성된 적층 제품에 관한 것이다.
커버 유리, 유리 백플레인 (backplane) 및 이와 유사한 것과 같은, 유리 제품은 LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 현금 자동 지급기 (ATMs) 및 이와 유사한 것과 같은 소비자 및 상업용 전자 장치들 모두에서 사용된다. 몇몇의 이들 유리 제품은 유리 제품이 사용자의 손가락 및/또는 스타일러스 장치 (stylus device)를 포함하는 다양한 물체에 의해 접촉되는 것을 필요로 하는 "터치" 기능성을 포함할 수 있고, 이로써, 상기 유리는 지속적 접촉을 손상 없이 견디기 위한 충분한 강도가 있어야 한다. 게다가, 이러한 유리 제품은 또한 휴대폰, 개인 미디어 플레이어, 및 테블릿 컴퓨터와 같은, 휴대용 전자 장치에 혼입될 수 있다. 이들 장치에 혼입된 유리 제품은 수송 동안 손상 및/또는 연관 장치의 사용에 민감할 수 있다. 따라서, 전자 장치에 사용된 유리 제품은 실제 사용으로부터 일상적인 "터치" 접촉뿐만 아니라, 상기 장치가 수송되는 경우 발생할 수 있는 부수적인 접촉 및 충격도 견딜 수 있는 향상된 강도를 요구할 수 있다.
여기에 개시된 구현 예에 따르면, 유리 제품은 제1 유리 클래딩층 (cladding layer) 및 제2 유리 클래딩층 사이에 배치된 유리 코어층 (core layer)을 포함한다. 이들 구현 예의 몇몇에 있어서, 상기 코어 유리는 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대립하는 제2 표면을 가지며, 여기서 제1 유리 클래딩층은 상기 유리 코어층의 제1 표면에 융합되고, 제2 유리 클래딩층은 상기 유리 코어층의 제2 표면에 융합된다. 다른 구현 예에 있어서, 제1 확산 유리층 (diffusive glass layer)은 유리 코어층 및 제1 유리 클래딩층 사이에 배치되고; 부가적으로 제2 확산 유리층은 유리 코어층 및 제2 유리 클래딩층 사이에 배치되며; 이들 확산 층은, 예를 들어, 융합 형성 공정 동안 형성될 수 있다.
몇몇 구현 예에 있어서, 상기 제1 유리 클래딩층 및 제2 유리 클래딩층은 약 64 mol.% 내지 약 72 mol.%의 SiO2; 약 11 mol.% 내지 약 16 mol.%의 Al2O3; 약 4 mol.% 내지 약 13 mol.%의 Na2O; 약 2 mol.% 내지 약 7 mol.%의 Li2O; 및 약 4 mol.% 내지 약 6 mol.%의 TiO2를 포함하는 유리-세라믹 조성물로부터 형성된다. 상기 유리 조성물은 약 0.1 mol.% 내지 약 5 mol.%의 알칼리 토 산화물을 더욱 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토 산화물은 적어도 MgO를 포함한다. 상기 MgO는 약 0.5 mol.% 내지 약 2 mol.%의 농도로 유리 조성물에 존재할 수 있다.
하나의 구현 예에 따르면, 여기에 개시된 유리-세라믹 조성물은: 약 60 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2; 약 10 mol.% 내지 약 17 mol.%의 Al2O3; 약 3 mol.% 내지 약 15 mol.%의 Na2O; 약 1 mol.% 내지 약 8 mol.%의 Li2O; 및 약 3 mol.% 내지 약 7 mol.%의 TiO2를 포함한다. 상기 유리-세라믹 조성물은 적층 유리 제품 중 하나, 둘, 또는 그 이상의 클래딩층을 형성하는데 사용될 수 있고, 여기서 상기 유리-세라믹 물질의 층(들)은 세라믹화될 수 있어 하나 이상의 유리층을 형성한다.
또 다른 구현 예에 따르면, 스킨 (skin) 또는 클래드층(들)에 대한 유리-세라믹 조성물은, 유리-세라믹 네트워크 형성제로서, 약 64 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2; 약 11 mol.% 내지 약 16 mol.%의 Al2O3; 약 4 mol.% 내지 약 13 mol.%의 Na2O; 약 2 mol.% 내지 약 7 mol.%의 Li2O; 및 약 4 mol.% 내지 약 6 mol.%의 TiO2를 포함할 수 있다. 상기 유리 조성물은 약 0.1 mol.% 내지 약 5 mol.%의 알칼리 토 산화물을 더욱 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 알칼리 토 산화물은 적어도 MgO를 포함한다. 상기 MgO는 약 0.5 mol.% 내지 약 2 mol.%의 농도로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리-세라믹 조성물은 약 20,000 poise를 초과, 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 25,000 poise을 초과, 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 28,000 poise을 초과하는 범위에서 액상을 갖는다. 상기 유리-세라믹 조성물은, 세라믹화 전에, 약 35 × 10-7 내지 약 80 × 10-7의 열팽창계수 (CTE), 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 40 × 10-7 내지 약 72 × 10-7을 가지며; 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리 코어의 유리 조성물은 상응하는 열팽창계수를 가질 것이다. 상기 유리-세라믹 조성물은, 세라믹화 후에, 약 5 × 10-7 내지 약 25 × 10-7의 열팽창계수, 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 10 × 10-7 내지 약 20 × 10-7의 열팽창계수를 갖는다. 그 다음, 세라믹화 후, 최종 클래드 (스킨) 조성물, 및 코어 사이에서의 순 (net) CTE 차이는 약 20 × 10-7 내지 62 × 10-7의 범위일 것이다. 따라서, 최종 스킨/클래드 조성물 및 유리 코어 사이에서 가능한 CTE 차이는 단독 유리 쌍을 사용하여 달성된 것보다 더 높을 수 있다. 예를 들어, (유리 코드 2317과 같은) 90× 10-7의 CTE를 갖는 코어 유리는, 예를 들어, 70 × 10-7의 전-세라믹 CTE를 갖는 유리 세라믹 조성물 중 하나와 같은 스킨과 함께 활용될 수 있고; 이러한 조합은 인출 타워 (draw tower) 상에서 절단될 수 있으며, 그 다음 외부 스킨은, 예를 들어, 5 내지 20 × 10-7의 CTE로 세라믹화되어, 약 70 내지 85 × 10-7의 상기 스킨 및 코어 사이의 최종 CTE 차이를 결과하고, 이는 단독 유리 조성물의 알려진 역량보다 훨씬 더 높을 수 있어, 역시 더 높은 압축 응력을 결과한다. 몇몇 구현 예에 있어서, 유리 세라믹 물질은 음의 CTE를 가질 수 있고, 따라서, 코어 및 스킨 사이의 매우 높은 CTE 차이는 유리 세라믹 클래드를 사용하여 달성될 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 코어 및 클래드층들의 CTE 사이의 차이는 코어 및 클래드층이 용융 또는 점성 상태에 있는 경우 5×10-7/℃ 미만이다.
상기 유리-세라믹 조성물은, 융합 적층 공정에 의해 형성된 적층 유리 제품과 같은, 적층 유리 제품에서 유리-세라믹 클래딩층으로서 사용하는데 특히 매우 적절하다.
상기 유리 조성물 및 상기 유리 조성물로부터 형성된 유리 제품의 부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백할 것이며, 하기 상세한 설명, 청구항, 뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구현 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구현 예를 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 첨부된 도면은 다양한 구현 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성하고 혼입된다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구현 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 여기에 기재되고 나타낸 하나 이상의 구현 예에 따른 적층 유리 제품의 단면도를 개략적으로 묘사하며; 및
도 2는 도 1의 유리 제품을 제조하기 위한 융합 인발 공정을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 도 1의 유리 제품을 제조하기 위한 융합 인발 공정을 개략적으로 나타낸다.
이하 참조는 여기에 개시된 유리-세라믹 조성물 및 이를 혼입한 제품의 구현 예에 대해 상세하게 만들어질 것이고, 이들의 실시 예들은 첨부된 도면에 예시된다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하거나 또는 유사한 부품에 대하여 도면들 전체적으로 사용될 것이다. 여기에 기재된 유리 세라믹 조성물은 이온-교환되지 않고 압축 응력을 받은 적층 유리 제품을 생산하기 위해 코어 유리 조성물과 함께 활용될 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 코어 및 클래드층의 CTE 사이의 차이는 상기 코어 및 클래드층들이 용융 또는 점성 상태인 경우 5×10-7/℃ 미만이다.
하나의 구현 예에 있어서, 상기 스킨 또는 클래드층들에 대한 유리-세라믹 조성물은, 유리-세라믹 네트워크 형성제로서, 약 64 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2; 약 11 mol.% 내지 약 16 mol.%의 Al2O3; 약 4 mol.% 내지 약 13 mol.%의 Na2O; 약 2 mol.% 내지 약 7 mol.%의 Li2O; 및 약 4 mol.% 내지 약 6 mol.%의 TiO2를 포함한다. 상기 유리 조성물은 약 0.1 mol.% 내지 약 5 mol.%의 알칼리 토 산화물을 더욱 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토 산화물은 적어도 MgO를 포함한다. 상기 MgO는 약 0.5 mol.% 내지 약 2 mol.%의 농도로 상기 유리 조성물에 존재할 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리-세라믹 조성물은 약 20,000 poise 초과, 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 25,000 poise 초과, 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 28,000 poise 초과의 범위에서 액상을 갖는다. 상기 유리-세라믹 조성물은, 세라믹화 전에, 약 35 × 10-7 내지 약 80 × 10-7의 열팽창계수 (CTE), 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 40 × 10-7 내지 약 72 × 10-7의 열팽창계수를 가지며; 및 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리 코어의 유리 조성물은 상응하는 열팽창계수를 가질 것이다. 상기 유리-세라믹 조성물은, 세라믹 후에, 약 5 × 10-7 내지 약 25 × 10-7의 열팽창계수, 및 몇몇 구현 예에 있어서, 약 10 × 10-7 내지 약 20 × 10-7의 열팽창계수를 갖는다. 세라믹화 후에, 최종 클래드 (스킨) 조성물 및 코어 사이에서의 순 CTE 차이는 약 20 × 10-7 내지 62 × 10-7의 범위 내일 것이다. 따라서, 상기 최종 스킨/클래드 조성물 및 유리 코어 사이에서의 가능한 CTE 차이는 단독 유리 쌍을 사용하여 달성된 것 보다 더 높을 수 있다. 예를 들어, (유리 코드 2317과 같은) 90× 10-7의 CTE를 갖는 코어 유리는, 예를 들어, 70 × 10-7의 전-세라믹 CTE를 갖는 유리 세라믹 조성물 중 하나와 같은 스킨과 함께 활용될 수 있고; 이러한 조합은 인발 타워 상에서 절단될 수 있으며, 그 다음 외부 스킨은, 예를 들어, 5 내지 20 × 10-7의 CTE로 세라믹화되어, 약 70 내지 85 × 10-7의 상기 스킨 및 코어 사이에서의 최종 CTE 차이를 결과하며, 이것은 단독 유리 조성물의 알려진 역량보다 훨씬 더 높을 수 있어, 역시 더 높은 압축 응력을 결과한다. 몇몇 구현 예에 있어서, 유리 세라믹 물질은 음의 CTE를 가질 수 있고, 따라서 상기 코어 및 스킨 사이에서의 매우 높은 CTE 차이는 유리 세라믹 클래드를 사용하여 달성될 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 코어 및 상기 클래드층의 CTE 사이에서의 차이는 코어 및 클래드층이 용융 또는 점성 상태인 경우 5×10-7/℃ 미만이다. 상기 유리 조성물 및 상기 유리 조성물로부터 형성된 유리 제품은 첨부된 도면을 구체적으로 참조하여 여기에서 좀더 상세하게 기재될 것이다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "액상 점도"는, 이의 액상 온도에서 유리 조성물의 전단 점도 (shear viscosity)를 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은 용어 "액상 온도"는, 유리 조성물에서 실투가 발생하는 가장 높은 온도를 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "CTE"는, 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸친 평균의 유리 조성물의 열팽창계수를 의미한다.
용어 "실질적으로 없는"은, 유리 조성물에서 특정 산화물 성분의 부재를 설명하기 위해 사용된 경우, 상기 성분이 1 mol.% 미만의 미량의 오염물질로서 상기 유리 조성물에 존재하는 것을 의미한다.
여기에 기재된 유리 조성물의 구현 예에 있어서, 구성 성분의 농도 (예를 들어, SiO2, Al2O3, Na2O 및 이와 유사한 것)는, 특별한 언급이 없는 한, 산화물 기준의 몰 퍼센트 (mol.%)로 제공된다.
여기에 기재된 유리-세라믹 조성물은, 유리-세라믹 조성물을, 융합 다운 인발 공정 및/또는 융합 적층 공정과 같은, 융합 형성 공정에 사용하는데 특히 적절하게 만드는, 액상 점도 및 액상 온도와 같은, 특성을 갖는다. 이들 특성은, 여기에서 좀더 상세하게 기재되는 바와 같이, 유리의 특별한 조성물에 기여 가능하다.
여기에 기재된 유리 조성물의 구현 예에 있어서, SiO2는 조성물의 가장 큰 구성분이고, 이로써, SiO2는 유리-세라믹 조성물로부터 형성된 유리 네트워크의 주요 구성분이다. 순수 SiO2는 상대적으로 낮은 CTE를 갖고, 알칼리가 없다. 그러나, 순수 SiO2는 매우 높은 용융점을 갖는다. 따라서, 만약 여기에 기재된 유리 조성물에서 SiO2의 농도가 너무 높다면, 유리 조성물의 성형성 (formability)은 더 높은 농도의 SiO2가 유리 용융의 어려움을 증가시키기 때문에 저하될 수 있고, 결국, 유리의 성형성에 악영향을 미칠 수 있다.
여기에 기재된 유리 조성물은 또한 Al2O3를 포함한다. Al2O3는, SiO2와 유사한, 유리 네트워크 형성제로서 제공된다. SiO2와 같이, Al2O3는 유리 조성물로부터 형성된 유리 용융에서 이의 사면체 배위 (tetrahedral coordination)에 기인하여 유리 조성물의 점도를 증가시킨다. 그러나, Al2O3의 농도가 유리 조성물에서 SiO2의 농도 및 알칼리 토 산화물의 농도에 대해 균형을 이루는 경우, Al2O3는 유리 용융의 액상 온도를 감소시킬 수 있고, 이에 의해 액상 점도를 향상시키고, 융합 형성 공정과 같은 어떤 형성 공정과의 유리 조성물의 호환성을 개선시킨다.
여기에 기재된 구현 예에 있어서, 상기 유리 조성물에서 Al2O3의 농도는 원하는 액상 온도를 갖는 조성물을 달성하기 위하여 일반적으로 약 20 mol.% 이하이다. 예를 들어, 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리 조성물에서 Al2O3의 농도는 약 10 mol.% 이상 및 약 16 mol.% 이하이다.
여기에 기재된 유리 조성물은 하나 이상의 청징제를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 청징제는, 예를 들어, SnO2, As2O3, Sb2O3 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 상기 청징제는 약 0 mol.% 이상 및 약 0.5 mol.% 이하의 양으로 상기 유리 조성물에 존재할 수 있다. 대표적인 구현 예에 있어서, 상기 청징제는 SnO2이다. 이들 구현 예에 있어서, SnO2는 약 0 mol.% 초과 및 약 0.2 mol.% 이하 또는 심지어 약 0.15 mol.% 이하인 농도로 상기 유리 조성물에 존재할 수 있다.
여기에 기재된 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리 조성물은 미량의 다른 산화물을 더욱 포함할 수 있다.
여기에 기재된 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리 조성물은 중금속 및 중금속을 함유하는 화합물이 실질적으로 없다. 중금속 및 중금속을 함유하는 화합물이 실질적으로 없는 유리 조성물은 또한 "수퍼그린 (SuperGreen)" 유리 조성물이라 언급될 수 있다. 여기에 사용된 용어 "중금속"은, Ba, As, Sb, Cd, 및 Pb를 의미한다.
여기에 기재된 유리-세라믹 조성물은 융합 인발 공정에서 사용하는데, 특히, 융합 적층 공정에서 유리 클래딩 조성물로서 사용하는데 적절하게 그들을 만드는 액상 점도를 갖는다.
각 유리-세라믹 조성물의 (SiO2, Al2O3, Na2O, 및 이와 유사한 것과 같은) 다양한 구성 성분에 대한 구체적인 조성 범위를 참조하여, 대표적인 유리-세라믹 조성물이 전술된 반면, 각 구성 성분의 각 조성 범위는, 전술된 바와 같은, 상기 구성 성분에 대한 하나 이상의 더 좁은 조성 범위를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 상기 구성 성분의 더 좁은 범위 및/또는 다양한 구성 성분들 사이의 관계는 원하는 특성을 갖는 유리를 생산하기 위해 여기에 기재된 유리-세라믹 조성물의 구현 예들 중 어느 하나에 혼입될 수 있는 것으로 또한 이해되어야 한다.
도 1을 참고하면, 여기에 기재된 유리 조성물은, 도 1의 단면도에서 개략적으로 묘사된 적층 유리 제품 (100)과 같은, 제품을 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 적층 유리 제품 (100)은 일반적으로 유리 코어층 (102) 및 한쌍의 유리 클래딩층들 (104a, 104b)을 포함한다. 여기에 기재된 유리-세라믹 조성물은, 여기에서 좀더 상세하게 논의되는 바와 같이, 유리 클래딩층으로 사용하는데 특히 매우 적합하다.
도 1은 제1 표면 (103a) 및 상기 제1 표면 (103a)에 대립되는 제2 표면 (103b)을 포함하는 유리 코어층 (102)을 예시한다. 제1 유리 클래딩층 (104a)은 상기 유리 코어층 (102)의 제1 표면 (103a)에 직접 융합되고, 제2 유리 클래딩층 (104b)은 상기 유리 코어층 (102)의 제2 표면 (103b)에 직접 융합된다. 세라믹화-후에, 상기 클래딩층들 (104a, 104b)은, 상기 유리 코어층 (102) 및 클래딩층들 (104a, 104b) 사이에 배치되는, 접착제, 중합체층, 코팅층 또는 이와 유사한 것과 같은, 어떤 부가적인 물질 없이 상기 유리 코어층 (102)에 융합된다. 따라서, 상기 유리 코어층의 제1 표면은 제1 유리 클래딩층에 직접 인접하고, 상기 유리 코어층의 제2 표면은 제2 유리 클래딩층에 직접 인접하다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 유리 코어층 (102) 및 클래딩층들 (104a, 104b)은 융합 적층 공정을 통해 형성된다. 확산층 (도시되지 않음)은, 상기 유리 코어층 (102) 및 유리 클래딩층 (104a) 사이, 또는 상기 유리 코어층 (102) 및 유리 클래딩층 (104b) 사이, 또는 모두에서 형성될 수 있다.
여기에 기재된 적층 유리 제품 (100)의 구현 예들 중 적어도 몇몇에 있어서, 상기 클래딩층들 (104a, 104b)은 평균 클래딩 열팽창계수 CTE클래드를 갖는 제1 유리-세라믹 조성물로 부터 형성되고, 상기 유리 코어층 (102)은 평균 열팽창계수 CTE코어를 갖는 제2, 다른 유리 조성물로부터 형성된다.
구체적으로는, 여기에 기재된 유리 제품 (100)은, 참조로서 여기에 혼입된, 미국 특허 제4,214,886호에 기재된 공정과 같은 융합 적층 공정에 의해 형성될 수 있다. 하나의 예로서 도 2를 참고하면, 적층 유리 제품을 형성하기 위한 적층 융합 인발 장치 (200)는 하부 이소파이프 (204) 위에 위치된 상부 이소파이프 (202)를 포함한다. 상기 상부 이소파이프 (202)는 용융 유리 클래딩 조성물 (206)이 용융장치 (도시되지 않음)로부터 공급되는 홈통 (trough) (210)을 포함한다. 유사하게, 상기 하부 이소파이프 (204)는 용융 유리 코어 조성물 (208)이 용융장치 (도시되지 않음)로부터 공급되는 홈통 (212)을 포함한다. 여기에 기재된 구현 예에 있어서, 상기 용융 유리 코어 조성물 (208)은 하부 이소파이프 (204)를 넘쳐 흐르도록 적절하게 높은 액상 점도를 갖는다.
용융 유리 코어 조성물 (208)이 홈통 (212)에 채워짐에 따라, 이것은 홈통 (212)를 범람하고, 하부 이소파이프 (204)의 외부 형성 표면 (216, 218)을 따라 흐른다. 상기 하부 이소파이프 (204)의 외부 형성 표면 (216, 218)은 루트 (root) (220)에서 수렴된다. 따라서, 상기 외부 형성 표면 (216, 218)에 따라 흐르는 용융 유리 코어 조성물 (208)은 하부 이소파이프 (204)의 루트 (220)에서 재합류되고, 이에 의해 적층 유리 구조의 유리 코어층 (102)을 형성한다.
동시에, 용융 유리-세라믹 클래딩 조성물 (206)은 상부 이소파이프 (202)에 형성된 홈통 (210)을 범람하고, 상기 상부 이소파이프 (202)의 외부 형성 표면 (222, 224)에 따라 흐른다. 상기 용융 유리-세라믹 클래딩 조성물 (206)은 상부 이소파이프 (202) 상에 흐르도록 더 낮은 액상 점도 사양을 가지며, 유리로서 존재하는 경우 상기 유리 코어 조성물 (208) (예를 들어, 약 5 ×10-7 내) 이하의 CTE를 가질 것이다. 상기 용융 유리-세라믹 클래딩 조성물 (206)은 상부 이소파이프 (202)에 의해 외부로 방향을 바꾸어, 상기 용융 유리 클래딩 조성물 (206)이, 하부 이소파이프 (204) 주변을 흐르고 하부 이소파이프의 외부 형성 표면 (216, 218)에 따라 흐르는 용융 유리 코어 조성물 (208)과 접촉하도록 한다.
몇몇 구현 예에 있어서, 이렇게 형성된 적층 시트에서, 상기 클래드 두께는 또한 클래드가 압축되고, 코어가 장력 (tension)을 받도록 코어 유리 두께보다 상당히 더 얇을 것이다. 그러나, CTE 차이가 작음에 따라, 상기 코어에서 인장 응력의 정도는, 이의 낮은 수준의 코어 장력에 기인하여 인발을 절단하는 것이 상대적으로 쉬게 적층 시트의 생산을 허용하도록, 매우 낮을 것이다 (예를 들어, 대략 10 MPa 이하). 따라서 시트는 융합 인발 장치로부터 인발된 적층 구조로부터 절단될 수 있고, 시트가 절단된 후에, 절단 생산물은 그 다음 적절한 깊이 및 정도로 클래드층을 세라믹화시키는 적절한 세라믹화 공정에 적용될 수 있다. 상기 세라믹화는 적절한 온도로 적층 구조를 가열시키거나, 또는 적절한 고온에서 클래드를 이온 교환시켜 수행될 수 있다. 상기 클래드에 대한 유리-세라믹 조성물은 그 다음 상기 코어보다 상당히 더 낮은 CTE를 갖고, 냉각 후, 상당히 더 높은 압축 응력을 발생할 것이다. 즉, 상기 클래드는 코어보다 더 낮은 CTE로 세라믹화가 가능한 유리-세라믹 조성물로 구성된다. 따라서, 이러한 공정은 인발 타워 상에서 높게 응력받은 적층 생산물을 절단하는 어려움을 감소시킬 수 있다. 상기 공정은, 상기 클래드의 유리-세라믹 조성물 때문에, 적층 구조를 형성시키는 단계 및 뒤이은 상기 구조의 원하는 부분에서 적절한 수준의 응력을 생성시키는 단계를 분리시켜 인발 타워 또는 인발 타워 상에서 절단과 연관된 문제가 없는 높은 압축 응력 생산물을 제공한다.
상기 클래딩층들 (104a, 104b)로 사용하기 위한 특별한 유리-세라믹 조성물이 여기에서 기재되었지만, 여기에 기재된 유리-세라믹 조성물들 중 어떤 것도 적층 유리 제품 (100)의 클래딩층들 (104a, 104b)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예
여기에 기재된 유리 조성물의 다양한 구현 예는 하기 실시 예들에 의해 더욱 명확해질 것이다.
표 1은 본 발명의 유리-세라믹 조성물의 목록이다 (즉, 실시 예 1-6).
산화물 (mol %) |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
SiO2 | 64.48 | 71.49 | 69.39 | 64.48 | 71.49 | 69.39 |
Al2O3 | 15.74 | 12.98 | 14.06 | 15.13 | 11.94 | 12.70 |
Na2O | 12.02 | 5.34 | 4.67 | 12.02 | 5.34 | 4.67 |
Li2O | 2.49 | 5.56 | 6.67 | 2.49 | 5.56 | 6.67 |
Ti2O | 5.26 | 4.63 | 5.22 | 5.26 | 4.63 | 5.22 |
CaO | ||||||
SrO | ||||||
MgO | 0.62 | 1.04 | 1.35 |
여기에 개시된 적층 유리 제품은 휴대폰, 개인용 미디어 플레이어, 테블릿 컴퓨터, LCD 및 LED 디스플레이, 현금 자동 지급기 및 이와 유사한 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 다양한 소비자 전자 장치에서 사용될 수 있다.
몇몇 구현 예에 있어서, 상기 적층 유리 제품은, 유리-세라믹 조성물로부터 유래된 클래드와 같은, 불투명, 투명 또는 반투명인, 하나 이상의 층을 포함할 수 있고, 여기서 상기 클래드층은 세라믹 후에 불투명, 투명 또는 반투명이다. 더군다나, 시트 형태로 유리-세라믹의 사용은 활용될 수 있다.
더욱이, 특정 참조가 적층 유리 제품의 클래딩층으로서 상기 유리 조성물의 사용에 대해 여기에서 만들어지지만, 이것은 상기 유리 조성물이, 예를 들어, 전자 장치에 대한 커버 유리, 디스플레이 장치에 대한 백플레인 유리 및 다른, 유사한 유리 제품과 같은, 유리 제품 (즉, 비-적층 유리 제품)을 개별적으로 형성하는데 또한 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
다양한 변형 및 변경이 청구된 주제의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여기에 기재된 구현 예들에 대해 만들어질 수 있음은 당업자에게 명확할 것이다. 따라서, 만약 이러한 변형 및 변경이 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 범주 내에 있다면, 본 명세서는 여기에 기재된 다양한 구현 예의 변형 및 변경을 보호하는 것으로 의도된다.
Claims (21)
- 약 60 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2;
약 10 mol.% 내지 약 17 mol.%의 Al2O3;
약 3 mol.% 내지 약 15 mol.%의 Na2O;
약 1 mol.% 내지 약 8 mol.%의 Li2O; 및
약 3 mol.% 내지 약 7 mol.%의 TiO2를 포함하는 유리-세라믹 조성물. - 청구항 1에 있어서,
약 0.1 mol.% 내지 약 5 mol.%의 알칼리 토 산화물을 더욱 포함하는 유리-세라믹 조성물. - 청구항 2에 있어서,
상기 알칼리 토 산화물은 약 0.5 mol.% 내지 약 2 mol.%의 MgO를 포함하는 유리-세라믹 조성물. - 청구항 1에 있어서,
약 0.1 mol.% 내지 약 5 mol.%의 알칼리 토 산화물을 더욱 포함하는 유리-세라믹 조성물. - 청구항 2에 있어서,
상기 알칼리 토 산화물은 약 0.5 mol.% 내지 약 2 mol.%의 MgO를 포함하는 유리-세라믹 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 유리-세라믹 조성물은 청징제로서 SnO2, As2O3, 및 Sb2O3 중 적어도 하나를 포함하는 유리-세라믹 조성물. - 청구항 6에 있어서,
상기 청징제는 0 mol.% 초과 및 약 0.5 mol.% 이하의 농도로 유리 조성물에 존재하는 유리-세라믹 조성물. - 청구항 6에 있어서,
상기 청징제는 0 mol.% 초과 및 약 0.2 mol.% 이하의 농도로 유리 조성물에 존재하는 SnO2인 유리-세라믹 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 유리 조성물은 중금속이 없는, 유리-세라믹 조성물. - 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-세라믹 조성물은:
약 64 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2;
약 11 mol.% 내지 약 16 mol.%의 Al2O3;
약 4 mol.% 내지 약 13 mol.%의 Na2O;
약 2 mol.% 내지 약 7 mol.%의 Li2O; 및
약 4 mol.% 내지 약 6 mol.%의 TiO2를 포함하는, 유리-세라믹 조성물. - 제1 유리 클래딩층 및 제2 유리 클래딩층 사이에 배치된 유리 코어층을 포함하고, 여기서 상기 유리 코어층은 제1 및 제2 유리층의 조성물과 다른 조성물을 가지며, 여기서 상기 제1 유리 클래딩층 및 제2 유리 클래딩층은:
약 60 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2;
약 10 mol.% 내지 약 17 mol.%의 Al2O3;
약 3 mol.% 내지 약 15 mol.%의 Na2O;
약 1 mol.% 내지 약 8 mol.%의 Li2O; 및
약 3 mol.% 내지 약 7 mol.%의 TiO2를 포함하는 유리-세라믹 조성물로부터 형성된 유리 제품. - 청구항 11에 있어서,
상기 알칼리 토 산화물은 MgO를 더욱 포함하는, 유리 제품. - 청구항 12에 있어서,
상기 알칼리 토 산화물은 약 2 mol.% 내지 약 4 mol.%의 MgO를 더욱 포함하는, 유리 제품. - 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유리 클래딩층 및 제2 유리 클래딩층은:
약 64 mol.% 내지 72.0 mol.% 미만의 SiO2;
약 11 mol.% 내지 약 16 mol.%의 Al2O3;
약 4 mol.% 내지 약 13 mol.%의 Na2O;
약 2 mol.% 내지 약 7 mol.%의 Li2O; 및
약 4 mol.% 내지 약 6 mol.%의 TiO2를 포함하는, 유리 제품. - 청구항 11에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 클래딩층은 약 5 × 10-7 내지 약 25 × 10-7의 열팽창계수를 갖는, 유리 제품. - 청구항 11에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 클래딩층은 약 10 × 10-7 내지 약 20 × 10-7의 열팽창계수를 갖는, 유리 제품. - 청구항 11에 있어서,
상기 제1 및 제2 클래딩층 중 적어도 하나, 및 상기 코어 사이에서의 순 CTE 차이는 약 20 × 10-7 내지 62 × 10-7인, 유리 제품. - 청구항 11 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 코어층의 제1 표면은 제1 유리 클래딩층에 직접 인접하고, 여기서 유리 코어층의 제2 표면은 제2 유리 클래딩층에 직접 인접한, 유리 제품. - 청구항 11 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유리 클래딩층 및 제2 유리 클래딩은 압축 응력 받은 것인, 유리 제품. - LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 현금 자동 지급기 (ATMs)를 포함하는, 소비자 또는 상업용 전자 장치에서 커버 유리 또는 유리 백플레인 적용을 위해, 터치 스크린 또는 터치 센서 적용을 위해, 휴대폰, 개인용 미디어 플레이어, 및 테블릿 컴퓨터를 포함하는 휴대용 전자 장치를 위해, 광전지 적용을 위해, 건축용 유리 적용을 위해, 자동차 또는 차량 유리 적용을 위해, 또는 상업용 또는 가정용 가전제품 적용을 위해, 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 유리 조성물의 사용.
- LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 현금 자동 지급기 (ATMs)를 포함하는, 소비자 또는 상업용 전자 장치에서 커버 유리 또는 유리 백플레인 적용을 위해, 터치 스크린 또는 터치 센서 적용을 위해, 휴대폰, 개인용 미디어 플레이어, 및 테블릿 컴퓨터를 포함하는 휴대용 전자 장치를 위해, 광전지 적용을 위해, 건축용 유리 적용을 위해, 자동차 또는 차량 유리 적용을 위해, 또는 상업용 또는 가정용 가전제품 적용을 위해, 청구항 11 내지 19 중 어느 한 항의 유리 조성물의 사용.
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