KR20170005448A - 적층 유리 제품 및 이의 형성방법 - Google Patents

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구앙리 후
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카렌 마리 스미스
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Abstract

유리 제품은 유리 코어층 및 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함한다. 상기 코어층의 평균 열팽창계수 (CTE)는 상기 클래딩층의 평균 CTE를 초과한다. 상기 유리 제품의 유효 109.9 P 온도는 최대한 약 750℃이다.

Description

적층 유리 제품 및 이의 형성방법 {Laminated Glass Article and Method for Forming the Same}
본 출원은 2014년 5월 7일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/989,704호의 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시는 유리 제품, 좀 더 구체적으로 다수의 유리 층을 포함하는 적층 유리 제품 및 이의 형성방법에 관한 것이다.
유리 제품은 비-평면 또는 3-차원 형태를 갖는 형상화된 유리 제품을 형성하기 위해 주조될 수 있다. 통상적으로, 유리 제품은 이의 연화점으로 가열되고, 그 다음 고체 몰드 (solid mold)의 표면에 일치하도록 변형된다.
적층 유리 제품 및 이를 형성하기 위한 방법은 여기서 개시된다.
유리 코어층 및 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함하는 유리 제품은 여기에 기재된다. 상기 코어층의 평균 열팽창 계수 (CTE)는 클래딩층의 평균 CTE를 초과한다. 상기 유리 제품의 유효 109. 9 P 온도는 최대한 약 750℃이다.
또한, 형상화된 유리 제품을 형성하기 위해 형성 표면과 유리 시트를 접촉시키는 단계를 포함하는 방법은 여기에 개시된다. 상기 유리 시트는 유리 코어층 및 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함한다. 상기 코어층의 평균 열팽창계수 (CTE)는 클래딩층의 평균 CTE를 초과한다. 상기 유리 시트의 유효 109. 9 P 온도는 최대한 약 750℃이다.
부가적인 특색 및 장점은 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 예시적인 것이고, 청구항의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구체 예의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 유리 제품의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다.
도 2는 유리 제품을 형성하는데 사용될 수 있는 오버플로우 분배기 (overflow distributor)의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다.
도 3은 자동차의 하나의 대표적인 구체 예의 개략도이다.
도 4는 잔류 강도 (retained strength)로 나타낸 대표적인 강화 유리 시트 및 유리 제품의 하나의 대표적인 구체 예의 예측 강도 프로파일 (strength profile)의 그래프적 예시이다.
도 5는 파손 하중으로 나타낸 대표적인 강화 유리 시트 및 유리 제품의 하나의 대표적인 구체 예의 예측 강도 프로파일의 그래프적 예시이다.
도 6은 파손 하중으로 나타낸 대표적인 이온 교환 유리 시트 및 유리 제품의 하나의 대표적인 구체 예의 예측 강도 프로파일의 그래프적 예시이다.
이하 참조는 수반되는 도면에 예시된 대표적인 구체 예에 대해 매우 상세하게 만들어질 것이다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하게나 또는 유사한 부품에 대하여 도면 내내 사용될 것이다. 도면에서 구성품은 스케일이 필수적인 것이 아니며, 대신에 강조는 대표적인 구체 예의 원리를 예시하는데 부여된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "평균 열팽창 계수"는 0℃ 내지 300℃에서 제공된 물질 또는 층의 평균 열팽창계수를 의미한다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "열팽창계수"는, 별도의 언급이 없는 한, 평균 열팽창계수를 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "강도 프로파일"은 흠 크기의 함수에 따라 유리 제품의 외부 표면으로 흠의 도입 후에 결정된 유리 제품의 강도를 의미한다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품의 강도는 재해성 파손 (catastrophic failure)까지의 유리 제품의 강성 (rigidity)의 측정인, 파손 하중으로 나타낸다. 다른 구체 예에서, 유리 제품의 강도는 유리 제품의 두께에 의해 표준화된 파손 하중에 기초한, 잔류 강도로 나타낸다. 흠 크기는, 파면 분석 (fractography analysis)을 사용하여 결정될 수 있는, 유리의 외부 표면으로부터 측정된 흠의 깊이를 포함한다.
여기에 사용된 바와 같은, 유리 조성물, 유리 층, 또는 유리 제품의 용어 "109. 9 P 온도"는 유리 조성물, 유리 층, 또는 유리 제품이 약 109.9 Poise (P)의 점도를 갖는 온도를 의미한다.
다양한 구체 예에서, 유리 제품은 적어도 제1층 및 제2층을 포함한다. 예를 들어, 제1층은 코어층을 포함하고, 제2층은 상기 코어층에 인접한 하나 이상의 클래딩층을 포함한다. 제1층 및/또는 제2층은 유리, 유리-세라믹, 또는 이의 조합을 포함하는 유리 층이다. 몇몇 구체 예에서, 제1층 및/또는 제2층은 투명 유리 층이다. 유리 제품은 유리 시트 또는 적절한 3-차원 (3D) 형상을 포함하는 형상화된 유리 제품을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 시트는 형상화된 유리 제품으로 형성될 수 있다. 제1층의 평균 열팽창계수 (CTE)는 제2층의 평균 CTE를 초과한다. 이러한 CTE 불일치는 유리 제품을 강화하는 것을 도울 수 있다. 유리 제품의 유효 109.9 Poise (P) 온도는 최대한 약 750℃이다. 이러한 상대적으로 낮은 유효 109. 9 P 온도는 다양한 3D 형상을 갖는 유리 제품의 형성을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 유리 제품 (100)의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 다수의 유리 층을 포함하는 적층 시트를 포함한다. 적층 시트는 도 1에서 나타낸 바와 같은 실질적으로 평면 또는 비-평면일 수 있다. 다른 구체 예에서, 유리 제품은 형상화된 유리 제품을 포함한다. 예를 들어, 적층 시트는 몰드의 형성 표면과 접촉하여 형상화된 유리 제품을 형성한다. 유리 제품 (100)은 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106) 사이에 배치된 코어층 (102)을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106)은 도 1에 나타낸 바와 같이 외부 층이다. 다른 구체 예에서, 제1 클래딩층 및/또는 제2 클래딩층은 코어층과 외부 층 사이에 배치된 중간층이다.
코어층 (102)은 제1 주표면 및 상기 제1 주표면에 대립하는 제2 주표면을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제1 클래딩층 (104)은 코어층 (102)의 제1 주표면에 융합된다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 클래딩층 (106)은 코어층 (102)의 제2 주표면에 융합된다. 이러한 구체 예에서, 제1 클래딩층 (104)과 코어층 (102) 사이 및/또는 제2 클래딩층 (106)과 코어층 (102) 사이의 계면은 코어층에 각각의 클래딩층을 부착시키기 위해 첨가되거나 또는 구성된, 예를 들어, 고분자 중간층, 접착제, 코팅층, 또는 어떤 비-유리 물질 (non-glass material)과 같은 어떤 결합 물질이 없다. 따라서, 제1 클래딩층 (104) 및/또는 제2 클래딩층 (106)은 코어층 (102)에 직접 융합되거나, 또는 코어층 (102)에 바로 인접하다. 몇몇 구체 예에서, 상기 유리 제품은 코어층과 제1 클래딩층 사이 및/또는 코어층과 제2 클래딩층 사이에 배치된 하나 이상의 중간층을 포함한다. 예를 들어, 중간층은 코어층 및 클래딩층의 계면에 형성된 중간 유리 층 및/또는 확산 층을 포함한다. 확산 층은 상기 확산 층에 인접한 각 층의 성분을 포함하는 블렌드된 영역 (blended region)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 시트 (100)는 유리-유리 적층 (예를 들어, 인시튜 융합된 다층 유리-유리 적층)을 포함하고, 여기서 바로 인접한 유리 층 사이에 계면은 유리-유리 계면이다.
몇몇 구체 예에서, 코어층 (102)은 제1 유리 조성물을 포함하고, 및 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)은 상기 제1 유리 조성물과 다른 제2 유리 조성물을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 구체 예에서, 코어층 (102)은 제1 유리 조성물을 포함하고, 각각의 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106)은 제2 유리 조성물을 포함한다. 다른 구체 예에서, 제1 클래딩층은 제2 유리 조성물을 포함하고, 제2 클래딩층은 상기 제1 유리 조성물 및/또는 제2 유리 조성물과 다른 제3 유리 조성물을 포함한다.
유리 제품은, 예를 들어, 퓨전 인발 (fusion draw), 다운 인발, 슬롯 인발, 업 인발, 또는 플루오트 공정 (float process)과 같은, 적절한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품은 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성된다. 도 2는, 예를 들어, 유리 제품 (100)과 같은 유리 제품을 형성하는데 사용될 수 있는 오버플로우 분배기 (200)의 하나의 대표적인 구체 예의 단면도이다. 오버플로우 분배기 (200)은 미국 특허 제4,214,886호에 기재된 바와 같이 구성될 수 있고, 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입된다. 예를 들어, 오버플로우 분배기 (200)는 하부 오버플로우 분배기 (220) 및 상기 하부 오버플로우 분배기 위에 위치된 상부 오버플로우 분배기 (240)를 포함한다. 하부 오버플로우 분배기 (220)는 홈통 (trough) (222)을 포함한다. 제1 유리 조성물 (224)은 용융되고 점성 상태로 홈통 (222)으로 공급된다. 제1 유리 조성물 (224)은 이하 더욱 기재된 바와 같이 유리 제품 (100)의 코어층 (102)을 형성한다. 상부 오버플로우 분배기 (240)는 홈통 (242)을 포함한다. 제2 유리 조성물 (244)은 용융되고 점성 상태로 홈통 (242)으로 공급된다. 제2 유리 조성물 (244)은 이하 더욱 기재된 바와 같이 유리 제품 (100)의 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)을 형성한다.
제1 유리 조성물 (224)은 홈통 (222)을 넘쳐, 하부 오버플로우 분배기 (220)의 대립 외부 형성 표면 (226 및 228) 아래로 흐른다. 외부 형성 표면 (226 및 228)은 인발선 (230)에서 모인다. 하부 오버플로우 분배기 (220)의 각각의 외부 형성 표면 (226 및 228) 아래로 흐르는 제1 유리 조성물 (224)의 개별 스트림은 인발선 (230)에 모이고, 여기서 이들은 서로 융합되어 유리 제품 (100)의 코어층 (102)을 형성한다.
제2 유리 조성물 (244)은 홈통 (242)을 넘쳐, 상부 오버플로우 분배기 (240)의 대립 외부 형성 표면 (246 및 248) 아래로 흐른다. 제2 유리 조성물 (244)은, 상기 제2 유리 조성물이 하부 오버플로우 분배기 (220)의 주변을 흐르고, 상기 하부 오버플로우 분배기의 외부 형성 표면 (226 및 228)에 걸쳐 흐르는 제1 유리 조성물 (224)과 접촉하도록, 상부 오버플로우 분배기 (240)에 의해 바깥쪽 방향으로 바꾸게 된다. 제2 유리 조성물 (244)의 개별 스트림은 하부 오버플로우 분배기 (220)의 각각의 외부 형성 표면 (226 및 228) 아래로 흐르는 제1 유리 조성물 (224)의 각각의 개별 스트림에 융합된다. 인발선 (230)에서 제1 유리 조성물 (224)의 스트림의 수렴 (convergence)시, 제2 유리 조성물 (244)은 유리 제품 (100)의 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)을 형성한다.
몇몇 구체 예에서, 점성 상태의 코어층 (102)의 제1 유리 조성물 (224)은 점성 상태의 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물 (244)과 접촉되어 적층 시트를 형성한다. 이러한 구체 예의 몇몇에서, 적층 시트는, 도 2에 나타낸 바와 같은, 하부 오버플로우 분배기 (220)의 인발선 (230)에서 떨어져 이동하는 유리 리본의 일부이다. 유리 리본은, 예를 들어, 중력 및/또는 풀링 롤러 (pulling rollers)를 포함하는 적절한 수단에 의해 하부 오버플로우 분배기 (220)에서 떨어져 인발될 수 있다. 유리 리본은 하부 오버플로우 분배기 (220)에서 떨어져 이동하면서 냉각된다. 유리 리본은 이로부터 적층 시트를 분리하기 위해 절단된다. 따라서, 적층 시트는 유리 리본으로부터 절단된다. 유리 리본은, 예를 들어, 스코링 (scoring), 벤딩 (bending), 열적 충격 및/또는 레이저 절단과 같은 적절한 기술을 사용하여 절단될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은, 도 1에 나타낸 바와 같은 적층 시트를 포함한다. 다른 구체 예에서, 적층 시트는 유리 제품 (100)을 형성하기 위해 (예를 들어, 절단 또는 몰딩에 의해) 더욱 가공될 수 있다.
비록 도 1에 나타낸 유리 제품 (100)이 세 개의 층을 포함할지라도, 다른 구체 예들은 본 개시에 포함된다. 다른 구체 예에서, 유리 제품은 둘, 넷, 또는 그 이상 층과 같이, 결정된 수의 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 두 층을 포함하는 유리 제품은, 상기 두 층이 오버플로우 분배기의 각각의 인발선에서 떨어져 이동하면서 결합되도록 위치된 두 개의 오버플로우 분배기를 사용하거나 또는 두 개의 유리 조성물이 오버플로우 분배기의 대립 외부 형성 표면에 걸쳐 흐르고 오버플로우 분배기의 인발선에 모이도록 분리된 홈통을 갖는 단일 오버플로우 분배기를 사용하여, 형성될 수 있다. 넷 이상의 층을 포함하는 유리 제품은 부가적인 오버플로우 분배기를 사용하여 및/또는 분리된 홈통을 갖는 오버플로우 분배기를 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 결정된 수의 층을 갖는 유리 제품은 궁극적으로 오버플로우 분배기를 변형시켜 형성될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 적어도 약 0.05㎜, 적어도 약 0.1㎜, 적어도 약 0.2㎜, 또는 적어도 약 0.3㎜의 두께를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 유리 제품 (100)은 최대한 약 3㎜, 최대한 약 2㎜, 최대한 약 1.5㎜, 최대한 약 1㎜, 최대한 약 0.7㎜, 또는 최대한 약 0.5㎜의 두께를 포함한다. 예를 들어, 유리 제품은 약 0.2㎜ 내지 약 3㎜, 약 1㎜ 내지 약 3㎜, 또는 약 1.5㎜ 내지 약 2.5㎜의 두께를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)의 두께에 대한 코어층 (102)의 두께의 비는 적어도 약 0.7, 적어도 약 0.8, 적어도 약 0.85, 적어도 약 0.9, 또는 적어도 약 0.95이다. 몇몇 구체 예에서, 제2층의 두께 (예를 들어, 각각의 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106))는 약 0.01㎜ 내지 약 0.3㎜이다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 강화 유리 제품으로 구성된다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물은 코어층 (102)의 제1 유리 조성물과 다른 평균 열팽창계수 (CTE)를 포함한다. 예를 들어, 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)은 코어층 (102)보다 더 낮은 평균 CTE를 갖는 유리 조성물로부터 형성된다. CTE 불일치 (즉, 제1 및 제2 클래딩층 (104 및 106)의 평균 CTE와 코어층 (102)의 평균 CTE 사이의 차이)는 클래딩층에서 압축 응력 및 유리 제품 (100)의 냉각시 코어층에 인장 응력의 형성을 결과한다. 다양한 구체 예에서, 각각의 제1 및 제2 클래딩층은, 독립적으로, 더 높은 평균 CTE, 더 낮은 평균 CTE, 또는 실질적으로 상기 코어층과 동일한 평균 CTE를 가질 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 코어층 (102)의 평균 CTE 및 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 평균 CTE는, 적어도 약 5x10-7℃-1, 적어도 약 15x10-7℃-1, 적어도 약 25x10-7℃-1, 또는 적어도 약 30x10-7℃-1 만큼 차이난다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 코어층 (102)의 평균 CTE 및 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 평균 CTE는, 최대한 약 100x10-7℃-1, 최대한 약 75x10-7℃-1, 최대한 약 50x10-7℃-1, 최대한 약 40x10-7℃-1, 최대한 약 30x10-7℃-1, 최대한 약 20x10-7℃-1, 또는 최대한 약 10x10-7℃-1 만큼 차이난다. 몇몇 구체 예에서, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물은, 최대한 약 66x10-7℃-1, 최대한 약 55x10-7℃-1, 최대한 약 50x10-7℃-1, 최대한 약 40x10-7℃-1, 또는 최대한 약 35x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물은, 적어도 약 25x10-7℃-1, 또는 적어도 약 30x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 코어층 (102)의 제1 유리 조성물은, 적어도 약 40x10-7℃-1, 적어도 약 50x10-7℃-1, 적어도 약 55x10-7℃-1, 적어도 약 65x10-7℃-1, 적어도 약 70x10-7℃-1, 적어도 약 80x10-7℃-1, 또는 적어도 약 90x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 코어층 (102)의 제1 유리 조성물은, 최대한 약 110x10-7℃-1, 최대한 약 100x10-7℃-1, 최대한 약 90x10-7℃-1, 최대한 약 75x10-7℃-1, 또는 최대한 약 70x10-7℃-1의 평균 CTE를 포함한다.
다양한 구체 예에서, 유리 층의 상대적인 두께는 원하는 강도 특성을 갖는 유리 제품을 달성하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 코어층 (102)의 제1 유리 조성물 및 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물은 원하는 CTE 불일치를 달성하도록 선택되고, 및 상기 유리 층의 상대적인 두께는, 원하는 CTE 불일치와 조합하여, 코어층에 인장 응력 및 클래딩층에 원하는 압축 응력을 달성하도록 선택된다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 유리 제품의 강도 프로파일은 유리 층의 상대적인 두께 및 클래딩층에서 압축 응력에 의해 주로 결정될 수 있고, 및 유리 제품의 파괴 패턴은 유리 층의 상대적인 두께 및 코어층에서 인장 응력에 의해 주로 결정될 수 있는 것으로 믿어진다. 따라서, 유리 층의 유리 조성물 및 상대적인 두께는, 원하는 강도 프로파일 및/또는 파괴 패턴을 갖는 유리 제품을 달성하도록 선택될 수 있다. 유리 제품은 부가적인 공정 (예를 들어, 열 템퍼링 (thermal tempering) 또는 이온-교환 처리) 없이 형성된-대로의 조건에서 원하는 강도 프로파일 및/또는 파괴 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 형성된-대로의 유리 시트 또는 형상화된 유리 제품은, 여기에 기재된 바와 같은, 열적으로 템퍼링되거나 또는 이온-교환된 유리 제품과 비교하여 개선된 강도 프로파일을 가질 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 클래딩층의 압축 응력은 최대한 약 800 MPa, 최대한 약 500 MPa, 최대한 약 350 MPa, 또는 최대한 약 150 MPa이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 클래딩층의 압축 응력은 적어도 약 10 MPa, 적어도 약 20 MPa, 적어도 약 30 MPa, 적어도 약 50 MPa, 또는 적어도 약 250 MPa이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 코어층의 인장 응력은 최대한 약 150 MPa, 또는 최대한 약 100 MPa이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 코어층의 인장 응력은 적어도 약 5 MPa, 적어도 약 10 MPa, 적어도 약 25 MPa, 또는 적어도 약 50 MPa이다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 내구성 유리 제품으로 구성된다. 예를 들어, 유리 제품 (100)은 시약에 노출에 대응하여 분해에 대한 저항성이 있다. 몇몇 구체 예에서, 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물은 시약에 노출에 대응하여 분해에 저항성이 있는 내구성 유리 조성물을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품은 클래딩 내에 감싸진 코어를 포함한다. 예를 들어, 코어층 (102)은, 도 1에 나타낸 바와 같은, 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106)을 포함하는 클래딩 내에 감싸진다. 이러한 몇몇 구체 예에서, 코어층 (102)의 제1 유리 조성물은 시약에 노출에 대응하여 분해에 대해 저항성이 없는 비-내구성 유리 조성물을 포함한다. 내구성 클래딩은 시약에 노출로부터 코어를 보호하는 것을 도울 수 있다. 다른 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 시약에 노출에 대응하여 분해에 저항성이 있는 내구성 유리 조성물을 포함한다. 따라서, 코어가 클래딩 내에 감싸져 있기 때문에, 내구성 유리 제품의 코어의 제1 유리 조성물은 내구성 또는 비-내구성 유리 조성물을 포함할 수 있다.
다양한 구체 예에서, 시약은 산, 염기 또는 이의 조합을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 시약은, 예를 들어, 무기산 (예를 들어, HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, H3BO3, HBr, HClO4, 또는 HF), 카르복실산 (예를 들어, CH3COOH), 또는 이의 조합과 같은 산을 포함한다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 시약은 HCl (예를 들어, 5 vol% 수성 HCl 용액)을 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 시약은 HNO3 (예를 들어, 1 M 수성 HNO3 용액)을 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 시약은 H2SO4 (예를 들어, 0.02 N 수성 H2SO4 용액)을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 시약은, 예를 들어, LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, 또는 이의 조합과 같은 염기를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 시약은 비누 (예를 들어, 올레산 칼륨), 등유 (kerosene), 알코올 (예를 들어, Formula SD No. 30, 메틸 알코올, 에틸 알코올, 및/또는 이소프로파놀과 같은 희석되지 않은 변성 알코올), 가솔린, 에테르 (예를 들어, 글리콜 모노메틸 에테르와 같은 글리콜 에테르), 암모니아 (예를 들어, 수산화암모늄), 물, 또는 이의 조합을 포함한다.
유리 조성물의 화학적 내구성은 특정 기간 동안 특정 온도에서 시약에 노출에 대응한 유리 조성물의 분해율 (degradation rate)에 의해 나타낼 수 있다. 상기 분해율은, 예를 들어, 샘플의 표면적 당 샘플 손실의 질량으로 표시될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 6 h 동안 95℃로 5 vol% 수성 HCl 용액에 노출에 대응한 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물의 분해율은, 최대한 약 0.018 mg/㎠, 최대한 약 0.009 mg/㎠, 또는 최대한 약 0.005 mg/㎠이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 24 h 동안 95℃에서 1 M 수성 HNO3 용액에 노출에 대응한 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물의 분해율은, 최대한 약 0.08 mg/㎠, 최대한 약 0.06 mg/㎠, 또는 최대한 약 0.03 mg/㎠이다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 24 h 동안 95℃로 0.02 N 수성 H2SO4 용액에 노출에 대응한 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물의 분해율은, 최대한 약 0.04 mg/㎠, 최대한 약 0.02 mg/㎠, 또는 최대한 약 0.005 mg/㎠이다. 다른 구체 예에서, 유리 조성물의 화학적 내구성은, ANSI Z26.1, Test 19; RECE R43, Test A3/6; ISO 695; ISO 720; DIN 12116; 이들 각각은 참조로서 여기에 혼입됨; 또는 유사한 표준에 기재된 것으로 결정된다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 형성 가능한 유리 제품으로 구성된다. 예를 들어, 유리 제품 (100)은 형성 유닛 (forming unit)의 형성 표면과 접촉하여 형상화된 유리 제품을 형성한다. 이러한 공정은 개질 공정 또는 몰딩 공정으로 언급될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 실질적으로 평면 유리 시트를 포함하고, 형상화된 유리 제품은 비-평면 3D 형상을 포함한다. 다른 구체 예에서, 유리 제품은 비-평면 3D 형상을 포함하고, 형상화된 유리 제품은 다른 비-평면 3D 형상을 포함한다. 형성 유닛은, 예를 들어, 진공 몰드, 압력 몰드, 새깅 몰드 (sagging mold), 또는 압력 몰드를 포함하는 적절한 몰드를 포함할 수 있다. 유리 제품 (100)은, 형성 온도에서 유리 제품을 형성 표면과 접촉하는 것에 대응하여, 유리 제품이 변형되는, 충분히 높은 형성 온도로 가열된다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 형성 표면의 곡면에 일치하도록 변형된다. 따라서, 최종 형성된 유리 제품은 형성 표면의 형상에 상보적인 3D 형상을 포함한다. 다른 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 형성 표면의 보이드 (void) (예를 들어, 링-형상 몰드의 중심 보이드)로 새깅되도록 변형된다. 따라서, 최종 형성된 유리 제품은 형성 표면으로부터 내부로 기울어진 만곡된 3D 형상을 포함한다. 형성 온도에서 유리 제품 (100)의 점도는, 점성 변형을 허용하기에 충분히 낮아서 원하는 3D 형상을 갖는 형상화된 유리 제품을 형성하여 (예를 들어, 충분히 작은 굽힘 반경을 달성한다). 따라서, 형성 온도에서 상대적으로 낮은 점도는 원하는 3D 형상으로 형상화된 유리 제품을 달성하는 것을 도울 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 형성 표면은 코팅 물질로 코팅되어 유리 표면 손상 및/또는 몰드 분해를 감소시킨다.
유리 제품 (100)의 유효 109. 9 P 온도 (T9. 9P,eff)는 유리 제품의 성형성 (formability)을 나타낼 수 있다. 유리 제품 (100)의 유효 109. 9 P 온도 (T9. 9P,eff)는 유리 제품의 두께 편중 평균 109. 9 P 온도를 포함한다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 코어층 (102)은 두께 (tcore)를 포함하고, 제1 클래딩층 (104) 및 제2 클래딩층 (106)의 각각은 두께 (tclad)를 포함한다. 제1 유리 조성물은 109. 9 P 온도 (T9. 9P,core)를 포함하고, 제2 유리 조성물은 109. 9 P 온도 (T9. 9P,clad)를 포함한다. 따라서, 유리 제품 (100)의 유효 109.9 P 온도는 수학식 1에 의해 나타낸다.
[수학식 1]
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몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)의 유효 109. 9 P 온도 (T9. 9P,eff)는, 최대한 약 750℃, 최대한 약 725℃, 최대한 약 700℃, 또는 최대한 약 675℃이다. 유리 제품 (100)의 이러한 상대적으로 낮은 유효 109. 9 P 온도 (T9. 9P,eff)는, 원하는 3D 형상을 갖는 형상화된 유리 제품으로 유리 제품의 형성을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 유리 제품 (100)은 소다 라임 유리의 3D 형성에 일반적으로 사용된 온도와 유사한 형성 온도에서 3D 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 구체 예에서, 유리 제품은 강도, 화학적 내구성 및/또는 성형성이 유리한 적용에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 화학적 내구성은, 유리가 야외에서 사용되는 적용 (예를 들어, 자동차용 유리 또는 건축용 유리), 또는 유리 제품이 산 또는 염기와 같은 잠재적 부식 시약과 접촉할 가능성이 있는 기타 적용 (예를 들어, 실험실 실험대 (laboratory benchtops))에 대해 유리할 수 있다. 강도 및 성형성은 이들 동일한 적용에서 유리 제품이 다양한 3D 형상을 취하는 것을 가능하게 하는데, 및 유리 제품의 파괴를 피하는데 유리할 수 있다.
종래의 형상화된 유리 제품은 일반적으로 소다 라임 유리로부터 형성된다. 따라서, 많은 형성 산업 (예를 들어, 자동차용 유리 또는 건축용 유리 형성 산업)은 소다 라임 유리를 형성 또는 몰딩하기 위해 설계된 장비를 구비한다. 몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (예를 들어, 적층 유리 시트)은 소다 라임 유리를 형성하는데 사용된 온도와 유사한 온도에서 형성될 수 있다. 따라서, 유리 제품은 소다 라임 유리를 형성하는데 전통적으로 사용된 동일한 장비 상에서 형성될 수 있다. 유리 제품은 소다 라임 유리와 유사한 화학적 내구성, 및 더 얇은 두께에서 소다 라임 유리의 강도를 초과하는 강도를 가질 수 있다. 따라서, 유리 제품은 유사한 소다 라임 유리 제품에 대한 대체물로서 사용될 수 있으면서, (예를 들어, 감소된 두께의 결과로서) 감소된 중량 및 증가된 강도를 제공한다.
몇몇 구체 예에서, 자동차용 글레이징은 유리 제품 (100)을 포함한다. 도 3은 자동차 (300)의 하나의 대표적인 구체 예의 개략도이다. 자동차 (300)는, 예를 들어, 앞유리, 사이드라이트 (sidelite) (예를 들어, 문 유리 또는 쿼터 윈도우 (quarter window)), 선 루프, 문 루프, 후방 창 (rear backlite), 조명 커버 (lighting cover) (예를 들어, 헤드램프 (headlamp) 또는 후방램프 커버 (taillamp cover)), 거울 (예를 들어, 측면 거울 (side mirror) 또는 백 미러 (rearview mirror)), 설비 패널 (instrument panel) 또는 게이지 커버 (gauge cover), (예를 들어, 기둥 (pillar) 또는 다른 아플리케 (applique)용) 내부 또는 외부 패널, 또는 또 다른 적절한 유리 또는 창을 포함하는 자동차용 글레이징을 포함할 수 있다. 도 3에 나타낸 구체 예에서, 자동차용 글레이징은 앞유리 (302), 문 유리 (304), 선 루프 (306) 및 후방 창 (308)을 포함하고, 이의 어느 하나 또는 모두는 유리 제품 (100)을 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 후방 창 (308)은 유리 제품 (100)을 포함한다. 후방 창 (308)은 비-평면 곡면 형상을 포함한다. 예를 들어, 후방 창 (308)은 자동차 (300)의 승객실의 뒷부분 주변을 감싸도록 만곡된다. 몇몇 구체 예에서, 후방 창 (308)은 이의 표면 (예를 들어, 내부 표면 및/또는 외부 표면) 상에 인쇄된 패턴 (310)을 포함한다. 예를 들어, 패턴 (310)은 다수의 선 또는 곡선, 격자 (grid) 또는 또 다른 적절한 패턴을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 패턴 (310)은 전도성 패턴을 포함한다. 예를 들어, 패턴 (310)은 후방 창 (308)의 표면에 적용된 전도성 잉크 또는 에나멜을 포함하고, 그 다음 (예를 들어, 경화 또는 소성에 의해) 고정된다. 따라서, 패턴 (310)은 후방 창 (308)에 일체화된 서리제거장치 (defroster) 또는 안테나로 제공될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리 제품 (100)은 유리 시트를 포함한다. 유리 시트는 형성 표면과 접촉되어 형상화된 유리 제품을 형성한다. 몇몇 구체 예에서, 유리 시트는 (예를 들어, CTE 불일치에 의해) 여기에 기재된 바와 같이 강화된다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 유리 시트는 (예를 들어, 낮은 유효 109. 9 P 온도 (T9. 9P,eff)를 포함하는 것에 의해) 여기에 기재된 바와 같이 형성 가능하다. 몇몇 구체 예에서, 패턴 (310)은 형성 표면과 유리 시트를 접촉시키기 전에 유리 시트 상에 인쇄된다. 예를 들어, 패턴 (310)은, 다양한 인쇄 공정의 사용을 가능하게 할 수 있는, 유리 시트가 실질적으로 평면인 동안 유리 시트 상에 인쇄된다. 몇몇 구체 예에서, 인쇄 공정은, 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄 (flexographic printing), 그라비어 인쇄 (gravure printing), 포토 패턴 인쇄 (photo pattern printing), 패드 인쇄 (pad printing), 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 유리 시트의 성형성은 상대적으로 낮은 온도 (예를 들어, 유효 109. 9 P 온도 (T9. 9P,eff)에 또는 근처)에서 유리 시트 위에 인쇄된 패턴과 함께 유리 시트의 형성을 가능하게 하여 형상화된 유리 제품을 형성한다. 따라서, 유리 시트는 유리 시트 상에 인쇄된 패턴을 손상하지 않고 형상화된 유리 제품으로 형성 가능하다. 몇몇 구체 예에서, 유리 시트는 인쇄 단계 후 및 접촉 단계와 동시에 또는 이전에 소성된다.
몇몇 구체 예에서, 자동차 (300)의 기타 부품, 예를 들어, 조명 커버 (예를 들어, 헤드라이트, 후방등, 방향지시등, 또는 안개등), 거울 (예를 들어, 백 미러 또는 사이드미러), 또는 설비 커버는, 유리 제품 (100)을 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 디스플레이 (예를 들어, LED 또는 LCD 디스플레이)는 유리 제품 (100)을 포함한다. 예를 들어, 디스플레이는 유리 제품 (100)을 포함하는 커버 유리를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 커버 유리는 일체형 커버 유리 (integrated cover glass) 및 컬러 필터 (color filter)를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 커버 유리는 일체형 터치 커버 유리를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 건축용 패널은 유리 제품 (100)을 포함한다.
코어층 (102)의 제1 유리 조성물 및 제1 및/또는 제2 클래딩층 (104 및 106)의 제2 유리 조성물은, 여기에 기재된 바와 같은 원하는 특징을 갖는 유리 제품을 형성할 수 있는 적절한 유리 조성물을 포함할 수 있다. 대표적인 유리 조성물 및 상기 대표적인 유리 조성물의 선택된 특성은, 각각 표 1 및 2에서 나타낸다. 다양한 구성분의 양은 산화물 기준에 대해 mol%로 표 1에 제공된다. "5% HCl, 95℃, 6 h (mg/㎠)"로 보고된 화학적 내구성 데이터는 다음 절차를 사용하여 결정된다. 약 2.5 cm의 폭, 약 2.5 cm의 길이, 및 약 0.05 cm 내지 약 0.08 cm의 두께를 갖는 유리 샘플은 40℃에서 Opticlear에 함침되고, IPA로 헹군다. 유리 샘플은 치즈 직포 (cheese cloth)로 닦으면서 탈이온수로 헹구고, 그 다음 적어도 30분 동안 140℃로 건조된다. 200 mL의 수성 5% HCl 용액은 미리 걸러진 (preleached) 250ml FEP 병에 첨가되고 및 95℃로 설정된 오븐에서 약 1-2시간 동안 예열된다. 유리 샘플은 병의 측벽에 붙여 수직으로 기대 놓고, 95℃에서 6시간 동안 함침하는 것을 허용한다. 약 15 mL의 최종 용액은 원심분리 튜브에 붓고, ICP를 위해 보존된다. 용액의 나머지는 처분되고, 여전히 병에 남는, 유리 샘플은 탈이온수에서 즉시 퀀칭된다. 퀀칭 후에, 유리 샘플은 병으로부터 회수되고, 탈이온수로 헹궈지며, 및 적어도 30분 동안 140℃로 건조된다. 유리 샘플의 중량 손실은 측정되고, 화학적 내구성은 표면적 당 중량 손실로서 결정된다. "1 M HNO3, 95℃, 24 h (mg/㎠)"로 보고된 화학적 내구성 데이터는 1 M HNO3 용액이 HCl 용액에 대해 치환되고, 유리 샘플은 6시간이 아니라 24시간 동안 산 용액에 함침시킨 것을 제외하고는 동일한 절차를 사용하여 결정된다. "0.2 N H2SO4, 95℃, 24 h (mg/㎠)"로 보고된 화학적 내구성 데이터는 0.2 N H2SO4 용액이 HCl 용액에 대해 치환되고, 유리 샘플은 6시간이 아니라 24시간 동안 산 용액에 함침시킨 것을 제외하고는 동일한 절차를 사용하여 결정된다.
다양한 구체 예에서, 유리 제품은 대표적인 유리 조성물 중 하나를 포함하는 제1층 (예를 들어, 코어층) 및 대표적인 유리 조성물의 또 다른 하나를 포함하는 제2층 (예를 들어, 하나 이상의 클래딩층)을 포함한다. 제1층 및 제2층의 유리 조성물은, 유리 제품이, 여기에 기재된 바와 같은, 강도, 화학적 내구성, 및/또는 성형성 특성을 포함하도록 선택된다. 예를 들어, 제1층 및 제2층의 유리 조성물은 유리 제품이 원하는 CTE 불일치를 포함하도록 선택된다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2층의 유리 조성물은 유리 제품이 원하는 화학적 내구성을 포함하도록 선택된다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1층 및 제2층의 유리 조성물은 유리 제품이 원하는 유효 109. 9 P 온도, 또는 또 다른 원하는 유효 점도 온도를 포함하도록 선택된다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, B2O3, P2O5, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 네트워크 형성제 (glass network former)를 포함한다. 예를 들어, 제1 유리 조성물은 적어도 약 45 mol% SiO2, 적어도 약 50 mol% SiO2, 적어도 약 60 mol% SiO2, 적어도 약 70 mol% SiO2, 또는 적어도 약 75 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 80 mol% SiO2, 최대한 약 75 mol% SiO2, 최대한 약 60 mol% SiO2, 또는 최대한 약 50 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 5 mol% Al2O3, 적어도 약 9 mol% Al2O3, 적어도 약 15 mol% Al2O3, 또는 적어도 약 20 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 25 mol% Al2O3, 최대한 약 20 mol% Al2O3, 최대한 약 15 mol% Al2O3, 또는 최대한 약 10 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 1 mol% B2O3, 적어도 약 4 mol% B2O3, 또는 적어도 약 7 mol% B2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 10 mol% B2O3, 최대한 약 8 mol% B2O3, 또는 최대한 약 5 mol% B2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 2 mol% P2O5를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 5 mol% P2O5를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속 산화물을 포함한다. 예를 들어, 제1 유리 조성물은 적어도 약 5 mol% Na2O, 적어도 약 9 mol% Na2O, 또는 적어도 약 12 mol% Na2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 20 mol% Na2O, 최대한 약 16 mol% Na2O, 또는 최대한 약 13 mol% Na2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 적어도 약 0.01 mol% K2O, 적어도 약 1 mol% K2O, 적어도 약 2 mol% K2O, 또는 적어도 약 3 mol% K2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제1 유리 조성물은 최대한 약 5 mol% K2O, 최대한 약 4 mol% K2O, 최대한 약 3 mol% K2O, 또는 최대한 약 1 mol% K2O를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리토 산화물을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제1 유리 조성물은, 예를 들어, SnO2, Sb2O3, As2O3, Ce2O3, (예를 들어, KCl 또는 NaCl로부터 유래된) Cl, ZrO2, 또는 Fe2O3를 포함하는 하나 이상의 부가적인 성분을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, B2O3, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 네트워크 형성제를 포함한다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은 적어도 약 65 mol% SiO2, 적어도 약 68 mol% SiO2, 적어도 약 70 mol% SiO2, 또는 적어도 약 75 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 80 mol% SiO2, 최대한 약 77 mol% SiO2, 최대한 약 75 mol% SiO2, 또는 최대한 약 70 mol% SiO2를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 1 mol% Al2O3, 적어도 약 5 mol% Al2O3, 또는 적어도 약 9 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 15 mol% Al2O3, 최대한 약 11 mol% Al2O3, 최대한 약 5 mol% Al2O3, 또는 최대한 약 3 mol% Al2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 1 mol% B2O3, 적어도 약 5 mol% B2O3, 또는 적어도 약 9 mol% B2O3를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 20 mol% B2O3, 최대한 약 16 mol% B2O3, 또는 최대한 약 10 mol% B2O3를 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 Li2O, Na2O, K2O, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리 금속 산화물을 포함한다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은 적어도 약 1 mol% Na2O, 또는 적어도 약 2 mol% Na2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 15 mol% Na2O, 최대한 약 11 mol% Na2O, 또는 최대한 약 5 mol% Na2O를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 약 0.1 mol% 내지 약 6 mol% K2O, 또는 약 0.1 mol% 내지 약 1 mol% K2O를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 알칼리 금속이 실질적으로 없다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은 최대한 약 0.01 mol%의 알칼리 금속 산화물을 포함한다. 다른 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 약 2 mol% 내지 약 15 mol%의 알칼리 금속 산화물을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칼리토 산화물을 포함한다. 예를 들어, 제2 유리 조성물은, 적어도 약 0.1 mol% MgO, 적어도 약 1 mol% MgO, 적어도 약 3 mol% MgO, 적어도 약 5 mol% MgO, 또는 적어도 약 10 mol% MgO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 15 mol% MgO, 최대한 약 10 mol% MgO, 최대한 약 5 mol% MgO, 또는 최대한 약 1 mol% MgO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 적어도 약 0.1 mol% CaO, 적어도 약 1 mol% CaO, 적어도 약 3 mol% CaO, 적어도 약 5 mol% CaO, 또는 적어도 약 7 mol% CaO를 포함한다. 부가적으로, 또는 선택적으로, 제2 유리 조성물은 최대한 약 10 mol% CaO, 최대한 약 7 mol% CaO, 최대한 약 5 mol% CaO, 최대한 약 3 mol% CaO, 또는 최대한 약 1 mol% CaO를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 제2 유리 조성물은 약 1 mol% 내지 약 25 mol%의 알칼리토 산화물을 포함한다.
몇몇 구체 예에서, 상기 제2 유리 조성물은, 예를 들어, SnO2, Sb2O3, As2O3, Ce2O3, (예를 들어, KCl 또는 NaCl에서 유리된) Cl, ZrO2, 또는 Fe2O3를 포함하는 하나 이상의 부가적인 성분을 포함한다.
대표적인 유리 조성물
1 2 3 4 5 6 7
SiO2 76.33 72.12 54.03 45.61 60.53 52.83 73.7
Al2O3 7.17 9.15 15.92 21.37 12.35 17.01 6.83
B2O3 4.05 4.16 8.13 7.07 1.99 5.2
P2O5 3.18 4.92 0.0244 2.517
Na2O 12.18 9.88 14.7 15.73 13.94 14.839 12.01
K2O 0.01 2.53 3.62 0.006 3.67 1.752 2.74
MgO 0.01 0.03 0.0033 0.0055 0.6046 0.31 4.52
CaO 0.04 0.02 0.018 0.0246 0.0221 0.03
BaO 0.0013 0.0041
ZnO 1.9 0.002 4.64 6.14 5.403
SnO2 0.2 0.2 0.0367 0.3208 0.1453 0.308 0.19
ZrO2 0.0544 0.0334 0.0267 0.026
CeO2 0.2179
MnO2 0.0003
TiO2 0.0085 0.0035
Fe2O3 0.0089 0.0081 0.009 0.008
Sb2O3 0.002 0.0782 0.0666 0.072
[표 1]: 대표적인 유리 조성물 (계속)
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
대표적인 유리 조성물의 특성
1 2 3 4 5 6 7
연화점 (℃) 808.7 838 713.1 763.8 757.6 764.4 832
CTE (x10-7℃-1) 66.7 74.3 93.1 88.7 89.8 91.3 84.3
109. 9 P 온도 (℃) 658 668 687
액상선 점도 (kP) 2662 7003 >1000 7090 2150
액상선 온도 (℃) 885 900 <740
35 kP 온도 (℃) 1117 1201.4 967 1054 1051 1053 1152
화학적 내구성
5% HCl, 95℃, 6h (mg/㎠) 0.0004 0.0074
1M HNO3, 95℃, 24h (mg/㎠) 0.01 0.0395 0.0089
0.2N H2SO4, 95℃, 24h (mg/㎠) 0 0.0174 0.0015
NIX ISO720
DIN12116
ISO695
Figure pct00006
Figure pct00007
여기에 기재된 유리 제품은, 예를 들어, LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 및 현금 자동 입출금기 (ATMs)을 포함하는, 소비자 또는 상업용 전자 장치에서 커버 유리 또는 유리 백플레인 (backplane) 적용; 예를 들어, 휴대폰, 개인용 미디어 플레이어, 및 테블릿 컴퓨터를 포함하는 휴대용 전자 장치용, 터치 스크린 또는 터치 센서 적용; 예를 들어, 반도체 웨이퍼를 포함하는 집적 회로 적용; 광전지의 적용; 건축용 유리 적용; 자동차 또는 차량용 유리 적용; 또는 상업용 또는 가정용 가전 적용을 포함하는 다양한 적용에 사용될 수 있다.
실시 예
다양한 구체 예는 하기 실시 예에 의해 더욱 명확해질 것이다.
실시 예 1
도 1에 나타낸 일반적인 구조를 갖는 유리 시트는 형성된다. 유리 시트는 2㎜의 두께를 갖는다. 각각의 제1 클래딩층 및 제2 클래딩층은 200 ㎛의 두께 및 300 MPa의 압축 응력을 갖는다. 코어층은 1.6㎜의 두께 및 75 MPa의 인장 응력을 갖는다.
실시 예 2
도 1에 나타낸 일반적인 구조를 갖는 유리 시트는 형성된다. 유리 시트는 0.7㎜의 두께를 갖는다. 각각의 제1 클래딩층 및 제2 클래딩층은 200 ㎛의 두께 및 100 MPa의 압축 응력을 갖는다. 코어층은 300 ㎛의 두께를 갖는다.
실시 예 3
도 1에 나타낸 일반적인 구조를 갖는 유리 시트는 형성된다. 코어층은 대표 유리 조성물 1로부터 형성된다. 각각의 제1 클래딩층 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 8로부터 형성된다.
실시 예 4
도 1에 나타낸 일반 구조를 갖는 유리 시트는 형성된다. 상기 코어층은 대표 유리 조성물 2로부터 형성된다. 각각의 제1 클래딩층 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 8로부터 형성된다.
실시 예 5
도 1에 나타낸 일반적인 구조를 갖는 유리 시트는 형성된다. 코어층은 대표 유리 조성물 7로부터 형성된다. 각각의 제1 클래딩층 및 제2 클래딩층은 대표 유리 조성물 8로부터 형성된다. 유리 시트는 1.5㎜의 두께를 갖는다. 각각의 제1 클래딩층 및 제2 클래딩층은 188 ㎛의 두께 및 137 MPa의 압축 응력을 갖는다. 코어층은 1.124㎜의 두께 및 46 MPa의 인장 응력을 갖는다.
비교 예 1
모놀리식 (monolithic) 소다 라임 유리 시트는 형성된다. 유리 시트는 3㎜의 두께를 갖는다. 유리 시트는 열적으로 템퍼링되어, 100 MPa의 압축 응력을 결과한다.
비교 예 2
모놀리식 이온 교환 가능한 유리 시트는 형성된다. 유리 시트는 0.7㎜의 두께를 갖는다. 유리 시트는 이온 교환 공정에 적용되어 730 MPa의 압축 응력 및 40 ㎛의 층의 깊이를 결과한다.
도 4는 잔류 강도로 나타낸 실시 예 1 및 비교 예 1의 유리 시트의 예측 강도 프로파일의 그래프적 예시이고, 및 도 5는 파손 하중으로 나타낸 실시 예 1 및 비교 예 1의 유리 시트의 예측 강도 프로파일의 그래프적 예시이다. 파손 하중에서 강도 값은, 2인치 정사각형의 유리 시트 상에서 1인치 직경의 지지체 링 및 0.5인치 직경의 하중 링을 사용하는 링-온-링 하중 (ring-on-ring loading)의 모델에 기초하여 예측된다. 링의 접촉 반경은 1.6㎜이고, 헤드 속도 (head speed)는 1.2㎜/min이다.
도 4-5에 의해 예시된 바와 같이, 실시 예 1의 적층 유리 시트는, 비록 적층 유리 시트가 템퍼링된 유리 시트보다 훨씬 더 적은 두께일지라도, 비교 예의 템퍼링된 유리 시트와 비교하여 개선된 강도 프로파일을 갖는다. 개선된 강도 프로파일은 증가하는 흠 크기에서 적층 유리 시트의 더 큰 잔류 강도 및 파손 하중 값에 의해 증명되어 있어, 적층 유리 시트가 취급 또는 사용하는 동안 가해질 수 있는 손상을 견딜 수 있음을 나타낸다. 따라서, 적층 유리 시트는 (예를 들어, 열적으로 템퍼링된 유리가 현재 사용된 기타 적용 또는 자동차용 글레이징용) 템퍼링된 유리 시트에 대한 현물 대체물 (in-kind replacement)로 사용될 수 있다.
적층 유리 시트는, 템퍼링된 유리 시트와 비교하여 적층 유리 시트의 감소된 두께 때문에, 템퍼링된 유리 시트와 비교하여 감소된 중량을 갖는다. 예를 들어, 실시 예 1의 적층 유리 시트는 약 0.46 g/㎠ 내지 약 0.52 g/㎠의 중량을 갖는다. 대조적으로, 비교 예 1의 템퍼링된 유리 시트는 약 0.69 g/㎠ 내지 약 0.78 g/㎠의 중량을 갖는다. 따라서, 적층 유리 시트로 템퍼링된 유리 시트의 대체는 약 24% 내지 약 41% 만큼 유리의 중량을 감소시킬 수 있다. 다른 구체 예에서, 중량은 (예를 들어, 1.8㎜ 두께의 적층 유리 시트를 사용하는 것에 의해) 거의 100% 만큼 감소될 수 있다. 자동차용 글레이징 적용에서, 이러한 감소된 중량은, 총 차량 중량을 감소시키는 것을 도울 수 있고, 이는 연료 효율을 향상시키고, CO2 방출을 감소시키며, 및 차량 핸들링 (vehicle handling)을 개선할 수 있다.
도 6은 파손 하중으로 나타낸 실시 예 2 및 비교 예 2의 유리 시트의 예측 강도 프로파일의 그래프적 예시이다. 강도 값은 도 4-5에 대하여 기재된 동일한 링-온-링 하중 모델에 기초하여 예측된다. 도 6에 의해 예시된 바와 같이, 실시 예 2의 적층 유리 시트는, 적층 유리 시트가 이온 교환된 유리 시트보다 상당히 더 낮은 압축 응력을 가질지라도, 비교 예 2의 이온 교환된 유리 시트와 비교하여 개선된 강도 프로파일을 갖는다. 개선된 강도 프로파일은 증가하는 흠 크기에서 적층 유리 시트의 상대적으로 안정한 파손 하중 값에 의해 증명되어 있어, 적층 유리 시트가 취급 또는 사용 동안 가해질 수 있는 손상을 견딜 수 있음을 나타낸다.
다양한 변형 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 만들어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 이들의 균등물을 고려한 것을 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (30)

  1. 유리 코어층; 및
    상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함하는 유리 제품으로;
    여기서, 상기 코어층의 평균 열팽창계수 (CTE)는 상기 클래딩층의 평균 CTE를 초과하고, 및 상기 유리 제품의 유효 109.9 P 온도는 최대한 약 750℃인 유리 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 클래딩층은, 상기 코어층의 제1 주표면에 인접한 제1 클래딩층 및 상기 제1 주표면에 마주하는 상기 코어층의 제2 주표면에 인접한 제2 클래딩층을 포함하는, 유리 제품.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    5 vol% 수성 HCl 용액에 95℃에서 6 h 동안 노출에 반응하는 상기 클래딩층의 분해율은 최대한 약 0.018 mg/㎠ 또는 최대한 약 0.009 mg/㎠인 유리 제품.
  4. 청구항 1 내지 3중 어느 한 항에 있어서,
    1 M 수성 HNO3 용액에 95℃에서 24 h 동안 노출에 반응하는 상기 클래딩층의 분해율은 최대한 약 0.08 mg/㎠ 또는 최대한 약 0.06 mg/㎠인 유리 제품.
  5. 청구항 1 내지 4중 어느 한 항에 있어서,
    0.02 N 수성 H2SO4 용액에 95℃에서 24 h 동안 노출에 반응하는 상기 클래딩층의 분해율은 최대한 약 0.04 mg/㎠ 또는 최대한 약 0.02 mg/㎠인 유리 제품.
  6. 청구항 1 내지 5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 유리 시트를 포함하는 유리 제품.
  7. 청구항 1 내지 5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 형상화된 유리 제품을 포함하는 유리 제품.
  8. 청구항 1 내지 7중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품의 두께에 대한 상기 코어층의 두께의 비는 적어도 약 0.7인 유리 제품.
  9. 청구항 1 내지 8중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은, 약 0.2㎜ 내지 약 3㎜의 두께를 더욱 포함하는 유리 제품.
  10. 청구항 1 내지 9중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은, 약 1㎜ 내지 약 3㎜의 두께를 더욱 포함하는 유리 제품.
  11. 청구항 1 내지 10중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품의 유효 109. 9 P 온도는 최대한 약 725℃ 또는 최대한 약 675℃인 유리 제품.
  12. 청구항 1 내지 11중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 코어층과 클래딩층 사이에 침착된 비-유리 결합 물질이 실질적으로 없는 유리 제품.
  13. 청구항 1 내지 12중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어층은 약 45 mol% 내지 약 80 mol% SiO2, 약 5 mol% 내지 약 25 mol% Al2O3, 및 약 9 mol% 내지 약 16 mol% Na2O를 포함하고; 및
    상기 클래딩층은 약 65 mol% 내지 약 80 mol% SiO2, 약 1 mol% 내지 약 11 mol% Al2O3, 약 1 mol% 내지 약 11 mol% Na2O, 및 약 0.1 mol% 내지 약 10 mol% CaO를 포함하는 유리 제품.
  14. 청구항 1 내지 13중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어층은 약 70 mol% 내지 약 80 mol% SiO2, 약 5 mol% 내지 약 10 mol% Al2O3, 및 약 9 mol% 내지 약 13 mol% Na2O를 포함하고; 및
    상기 클래딩층은 약 75 mol% 내지 약 80 mol% SiO2, 약 1 mol% 내지 약 5 mol% Al2O3, 약 9 mol% 내지 약 16 mol% B2O3, 약 2 mol% 내지 약 5 mol% Na2O, 및 약 0.1 mol% 내지 약 1 mol% CaO를 포함하는 유리 제품.
  15. 청구항 1 내지 14중 어느 한 항의 유리 제품을 형성하는 단계를 포함하는 유리 제품의 형성방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 유리 제품은 유리 시트를 포함하고, 및 상기 유리 제품을 형성하는 단계는 퓨전 인발 공정을 사용하여 유리 제품을 형성하는 단계를 포함하는 유리 제품의 형성방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 유리 제품은 형상화된 유리 제품을 포함하고, 및 상기 유리 제품을 형성하는 단계는 유리 시트와 형성 표면을 접촉시키는 단계를 포함하는 유리 제품의 형성방법.
  18. 청구항 1 내지 14중 어느 한 항의 유리 제품을 포함하는 자동차용 글레이징.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 자동차용 글레이징은, 이의 표면상에 인쇄된 전도성 패턴을 더욱 포함하는 자동차용 글레이징.
  20. 청구항 1 내지 14중 어느 한 항의 유리 제품을 포함하는 커버 유리를 포함하는 디스플레이.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 커버 유리는 일체형 커버 유리 및 컬러 필터를 포함하는 디스플레이.
  22. 청구항 20 또는 21에 있어서,
    상기 커버 유리는 일체형 터치 커버 유리를 포함하는 디스플레이.
  23. 청구항 1 내지 14중 어느 한 항의 유리 제품을 포함하는 건축용 패널.
  24. 유리 시트와 형성 표면을 접촉시켜 형상화된 유리 제품을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유리 시트는 유리 코어층 및 상기 코어층에 인접한 유리 클래딩층을 포함하며,
    여기서, 상기 코어층의 평균 열팽창계수 (CTE)는 상기 클래딩층의 평균 CTE를 초과하고, 및 상기 유리 시트의 유효 109. 9 P 온도는 최대한 약 750℃인 유리 제품의 형성방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 벙법은, 접촉 단계 전에 유리 시트 상에 패턴을 인쇄하는 단계를 더욱 포함하는, 유리 제품의 형성방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 인쇄 단계는, 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄, 그라비아 인쇄, 포토-패턴 인쇄, 패드 인쇄, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 인쇄 공정을 사용하여 유리 시트 상에 패턴을 인쇄하는 단계를 포함하는, 유리 제품의 형성방법.
  27. 청구항 25 또는 26에 있어서,
    상기 패턴은 전도성 패턴을 포함하는, 유리 제품의 형성방법.
  28. 청구항 25 내지 27중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴은 잉크 또는 에나멜 중 적어도 하나를 포함하는, 유리 제품의 형성방법.
  29. 청구항 25 내지 28중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 시트는 인쇄 단계 동안 실질적으로 평평한, 유리 제품의 형성방법.
  30. 청구항 25 내지 29중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은, 인쇄 단계 이후에 및 접촉 단계 전에 또는 동시에 상기 유리 시트를 소성하는 단계를 더욱 포함하는, 유리 제품의 형성방법.
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