KR20190132254A - 판유리, 이의 제조 방법 및 이의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판유리, 바람직하게는 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서 전자기 방사선에 대한 높은 투과율을 나타내는 판유리에 관한 것이다.

Description

판유리, 이의 제조 방법 및 이의 용도{FLAT GLASS, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND USE THEREOF}

본 발명은 판유리, 바람직하게는 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서 전자기 방사선에 대해 높은 투과율을 갖는 판유리에 관한 것이다.

유리의 재료 부류는 오랫동안 공지되어 왔다.

판유리도 수년간 최첨단 기술이었다. 판유리는 일반적으로 편평한, 특히 시트와 유사한 또는 리본 형상의 유리를 지칭한다. 판유리에 대한 공지된 제조 방법은 예컨대 플로트, 압연 및 인발 공정을 포함한다.

특히 보로실리케이트 유리는 유리 부류에서 특히 중요하다. 이는 온도 변화에 대한 낮은 감수성, 광범위한 시약에 대한 높은 내화학성 및 고온에서조차 양호한 이들의 치수 안정성과 같은 이들의 특별한 특성으로 인해, 매우 다양한 용도에 채용된다. 이 유리 시스템은 특히 특정 특성, 예컨대 특이적 파장 범위, 예컨대 약 850 nm 내지 약 1500 nm의 NIR 파장 범위에서의 특히 높은 재료의 투과율을 달성 가능하게 한다. 그래서, 유리의 특성 조정의 다양한 옵션으로 인해, 보로실리케이트 유리의 다양한 적용 및 조성이 공지되어 있다.

국제 특허 출원 WO 2012/146860 A1은 인덕션 적용을 위한 보로실리케이트 유리의 용도에 관한 것으로서, 알칼리 보로실리케이트 유리의 용도 및 무알칼리 보로실리케이트 유리의 용도 모두를 개시한다. 보로실리케이트 유리의 용도는 특히 유리한 것으로 나타나는데, 왜냐하면, 조리기구 표면으로서 사용되기 위한 충분한 경도 및 강도의 유리 패널이 얻어지도록, 낮은 열팽창 계수, 특히 5.0×10^-6/K의 팽창 계수를 갖는 재료를 열 강화할 수 있기 때문이다.

또한, 독일 특허 출원 DE 4325656 A1은 알칼리 보로실리케이트 유리가 고도로 열 강화된 방화 등급 G의 내화성 글레이징을 개시한다. 이러한 유리의 열팽창 계수(CTE)는 예컨대 4×10^-6/K이다. 모든 유리는 알칼리토 산화물의 꽤 높은 함량 및 6 중량% 내지 10 중량% 범위의 ZnO 및 ZrO₂의 함량을 갖는다.

독일 특허 출원 공개 DE 101 50 884 A1은, 열 강화되기에 매우 적절한 알칼리 보로실리케이트 유리를 개시한다. 이는 예컨대 4×10^-6/K의 열팽창 계수를 가지며, 또한 알칼리토 산화물 CaO를 포함한다.

US 2017/0247284 A1은 히터용 커버 플레이트와 같은 적외선 적용을 위한 보로실리케이트 유리를 개시한다. 거기에 유리 1 내지 10에 대한 구체예에 대해 제공된 예는 무알칼리 알칼리토 보로실리케이트 유리이다. US 2017/0247284 A1의 비교예 11 내지 13은 TFT 적용을 위한 Neoceram 유리 세라믹, "Pyrex"형 보로실리케이트 유리 및 무알칼리 보로실리케이트 유리를 포함한다.

미국 특허 제9,145,333호 B1은 화학적 강화에 적합화된, 즉 예컨대 확산 계수, 유리 표면에서의 압축 응력 등에 관한 알칼리 보로실리케이트 유리의 조성물을 개시한다.

알칼리 보로실리케이트 유리는 또한 예컨대 소위 바이오칩 또는 마이크로어레이용의 운반체 기재로서도 적용된다. 예컨대, 유럽 특허 EP 1 446 362 B1이 이러한 유리를 기재한다. 이 유리는 낮은 고유 형광성 및 양호한 UV 투명도를 나타낸다. 컬러 부여 이온의 함량에 관해서는, 단지 Fe₂O₃ 함량(150 ppm 미만), 10 ppm 미만의 8면체에 결합된 Fe^{3 +}, 그리고 10 ppm 미만, 바람직하게는 심지어 2 ppm 미만의 Cr^{3 +}에 대해서 한계가 존재한다. 다른 컬러 부여 원소, 특히 3족의 금속(즉, 원자 번호 21 내지 30의 금속, 여기서는 특히 티타늄 내지 구리의 금속)는 여기서 한정되지 않는다. 그러나, 이는 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서는 높은 투광율의 유리를 얻도록 하지 않는다.

본 발명의 문맥에서, 주기율표의 3족의 전이 금속은 짧게 "3d 원소" 또는 "3d 금속"으로도 지칭된다. 전이 금속은 본 발명의 문맥에서 원자 번호 21 내지 30, 39 내지 48, 57 내지 80, 89 및 104 내지 112의 금속을 의미하는 것으로 이해된다.

독일 특허 출원 공개 DE 10 2014 119 594 A1은 낮은 휘도 및 높은 고유 강도를 나타내는 보로실리케이트 유리 및 이의 제조 및 용도에 관한 것이다. 광학 특성, 예컨대 투광율, 굴절 지수, 형광성 및 솔라리제이션(solarization) 등은 기재되어 있지도 청구되어 있지도 않다. 따라서, 유리 중 소위 3d 원소의 함량도 기재되어 있지 않다.

미국 특허 출원 US 2017/0052311 A1은, 400 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 광에 대해 매우 투명하고 선택적인 원하지 않는 흡광이 없는, 알칼리 보로실리케이트 유리인 도광판용 유리를 개시한다. Fe, Cr, Ni, Co, Cu, Mn, Ti 및 V와 같은 3d 원소의 투광율 감소 이온은 50 ppm 이하의 총 함량에 이른다고 한다. 그러나, 개별 원소의 정량이 이루어지지 않았고, 특히 상이한 이온이 상이하게 강한 컬러 부여 효과를 가지며 서로 상호작용할 수 있음이 고려되지 않았다. 그래서, US 2017/0052311 A1의 유리 조성물의 조성 범위 내에 있는 유리는 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서 고투명성 유리를 생성시키지 않는다. 2가 이온 Fe^{2 +}의 함량은 US 2017/0052311 A1의 유리 중 총 철 함량에 비해 가능한 한 최저로 하려고 하였다.

미국 특허 출원 US 2017/0247285 A1은 유리로 제조된 도광판을 개시하는데, 여기서 유리는 고알칼리 알칼리토 보로실리케이트 유리이다. 상기 유리는 380 nm 내지 700 nm의 파장 범위에서 높은 투광율을 나타낸다. 화학적 강화를 위해, Na₂O 함량은 4 몰%를 초과한다. B₂O₃ 함량은 각각의 경우 10 몰% 미만이다. Co, Ni 및 Cr과 같은 일부 3d 원소의 함량은 제한되지만, 다른 3d 원소, 예컨대 Cu, Mn, Ti 및 V는 전혀 고려되지 않았다. Na₂O에 대한 Al₂O₃의 몰비는, 특히 양호한 강화를 이러한 식으로 달성할 수 있다는 사실로 인해, 대략 1로 설정되었다. 그러나, 이러한 식으로 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서 고투명성 유리는 실현가능하지 않다.

일본 특허 JP 5540506은 양호한 UV 투과율 및 양호한 솔라리제이션 내성을 나타내는 알칼리 보로실리케이트 유리에 관한 것이다. 여기서 SiO₂ 함량은 75 중량% 이하이다. SnO₂ 외에도, 이들 유리의 조성물은 또한 Nb₂O₅ 및 As₂O₅를 포함한다. Fe₂O₃의 함량은 1 ppm 내지 50 ppm이다. 이러한 유리로도 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서의 높은 투광율을 달성할 수 없다.

국제 특허 출원 WO 2017/070500 A1은 예컨대 현미경 운반체 유리, 페트리 디쉬 또는 예컨대 거기에 또는 그 안에 적용된 질감을 갖는 다른 유리 슬라이드에 또한 적절할 수 있는 형광성 검출 방법용 마이크로어레이로서 사용하기 위한 유리 기판을 기재한다. 모든 기재된 유리 기판은 필수적으로 B₂O₃의 함량을 갖는다. 달성된 팽창 계수는 4.9 내지 8.0×10^-6/K의 범위이다. 또한, WO 2017/070500 A1에 기재된 유리는 SnO₂를 포함한다.

국제 특허 출원 WO 2017/070066 A1은 유리 기판으로부터의 도광판의 제조를 기재하는데, 이 유리는 국제 특허 출원 WO 2017/070500 A1의 유리에 상응한다. 특히, WO 2017/070066 A1에 기재된 유리 조성물에 대해, SiO₂ 함량은 65.79 몰% 내지 78.17 몰%이고, B₂O₃의 함량은 0 내지 11.16 몰%이다.

일본 특허 출원 JP 2010/208906은 365 nm의 파장을 갖는 UV 방사선에 대해 안정한 유리에 관한 것이다. 베이스 유리는 소다 석회 유리이고, B₂O₃을 포함하지 않는다. 0.2 중량% 내지 2.0 중량% 함량의 TiO₂의 첨가, 0.01 중량% 내지 0.015 중량%의 산화철 함량 및 Fe²⁺/Fe³⁺의 제어 설정된 산화환원비에 의해 솔라리제이션을 방지한다.

미국 특허 제4,298,389호는 태양 적용을 위한 고투과율 유리를 개시한다. 적합화된 일사 투과율은 이 경우 350 nm 내지 2100 nm의 파장 범위에 관한 것이다. 베이스 유리는 B₂O₃ 함량이 2 중량% 내지 10 중량%인 알루미노-알칼리토 보로실리케이트 유리이다. Fe₂O₃ 함량은 200 ppm이며, 모든 철은 3가 산화 상태로 존재한다. 따라서, UV 투과율이 상당히 낮다.

미국 특허 출원 US 2014/0152914 A1은 브랜드 "Gorilla" 또는 상표명 Gorilla glass로서 입수가능한 알루미노실리케이트 유리인, 터치 스크린에 적용하기 위한 유리를 개시한다.

유럽 특허 출원 EP 2 261 183 A2는 고투과성 유리 시트를 개시한다. 상기 유리는 Na₂O 및 CaO 뿐 아니라 SiO₂을 포함하는 조성을 가지며 B₂O₃을 포함하지 않는다. UV 조사, 즉 400 nm까지의 파장으로의 조사 후에, 이 시트는 가시성 스펙트럼 범위에서 투과율의 감소를 나타내지 않는다고 한다.

DE 692 14 985 T2는 가시 범위에서의 높은 스펙트럼 투과율, 그러나 낮은 UV 투과율을 나타낸다고 하는 보로실리케이트 유리 조성물에 관한 것이다. 이러한 조성을 갖는 유리 시트는 특히 비화갈륨 태양 전지용 커버 유리로서 기능한다. 보로실리케이트 유리는 열팽창 계수가 6.4 내지 7.0×10^-6/K이다. CeO₂는 UV 차단제로서 사용된다.

독일 특허 문헌 DE 43 38 128 C1은 UV 범위에서의 높은 투과율 및 3.2×10^-6/K 내지 3.4×10^-6/K 범위에서의 낮은 열팽창 계수 뿐 아니라, 높은 내화학성을 나타내는 보로실리케이트 유리를 기재한다. 금속성 규소가 환원제로서 사용된다. 그 결과, Fe^{3 +}에 비한 Fe^{2 +}의 분율이 높고, 이것이 근적외선 범위에서의 투과율을 감소시킨다.

또한, 독일 특허 문헌 DE 43 35 204 C1은 UV 범위에서의 높은 투과율(254 nm 및 1 mm의 유리 두께에서 85%)을 갖는 환원성 용융 보로실리케이트 유리를 기재한다. SiO₂ 함량은 58 중량% 내지 65 중량%이고, 열팽창 계수는 5 내지 6×10^-6/K이다. 탄소가 용융물 중 환원제로서 사용되었다.

독일 특허 문헌 DE 38 01 840 A1은 설탕 및 금속성 알루미늄이 환원제로서 사용되고 64 중량% 내지 66.5 중량%의 SiO₂ 및 20 중량% 내지 22.5 중량%의 B₂O₃의 조성을 갖는 UV 투명성 보로실리케이트 유리에 관한 것이다. 열팽창 계수는 3.8×10^-6/K 내지 4.5×10^-6/K이다.

미국 특허 제4,925,814호는 60 몰% 내지 70 몰%의 SiO₂ 내지 16 몰% 내지 20 몰%의 B₂O₃을 포함하는 UV 투과성 유리를 기재한다. 열팽창 계수는 4.7×10^-6/K 내지 6.2×10^-6/K 범위이다.

독일 특허 출원 DE 10 2009 021 115 A1은 UV 범위에서 높은 투과율을 갖는 실리케이트 유리를 개시한다. 상기 유리는 65 중량% 내지 77 중량%의 SiO₂ 함량, 0.5 중량% 내지 8 중량%의 B₂O₃ 함량, 및 또한 고함량의 알칼리 및 알칼리 토금속 이온을 갖는다. 열팽창 계수는 9×10^-6/K 내지 10×10^-6/K이다. 3가 이온을 2가 이온으로 환원시키기 위해, 탄소 또는 금속성 규소가 첨가된다.

독일 특허 문헌 DE 10 2012 219 614 B4는 솔라리제이션 내성 보로실리케이트 유리를 개시한다. 이 유리의 조성물은 65 중량% 내지 85 중량%의 SiO₂ 및 7 중량% 내지 20 중량%의 B₂O₃을 포함한다. UV 에지의 규정된 위치에서 솔라리제이션 내성이 달성된다(1.3 mm의 유리 두께로, 약 280 nm에서 5% 투과율, 256 nm에서 0% 투과율). 따라서, 상기 유리는 UV-C 방사선을 투과하지 않는다. TiO₂, MoO₃ 및 V₂O₅의 조합에 의해 특정 위치의 UV 에지가 얻어진다.

독일 특허 출원 공개 DE 25 19 505는 61 중량% 내지 70 중량%의 SiO₂ 및 0.5 중량% 내지 3.5 중량%의 B₂O₃을 포함하는 UV 투명성 보로실리케이트 유리를 기재하며, 유기 환원제가 유리에 첨가된다. UV 조사 후, 유리는 적은 솔라리제이션(solarization)을 나타낸다.

독일 특허 출원 공개 DE 38 26 586 A1은 UV 투과성 알칼리 보로-알루미노실리케이트 유리를 기재한다. 열팽창 계수는 5.2×10^-6/K 내지 6.2×10^-6/K 범위인 반면, SiO₂의 함량은 58 중량% 내지 62 중량%이고 B₂O₃의 함량은 15 중량% 내지 18 중량%이다. 1 mm의 두께를 갖는 유리에 대해, 254 nm의 파장에서 UV 투과율은 적어도 80%이다. 그러나, 거기에 기재된 유리는 5.6×10^-6/K 내지 6.2×10^-6/K의 높은 열팽창 계수를 갖는다.

국제 특허 출원 WO 2016/115685 A1은 낮은 열팽창 계수를 가지면서 동시에 높은 UV 투과율 및 솔라리제이션 내성을 갖는 유리를 개시한다. 2가지 유형의 유리, 즉 한편으로는 50 몰% 내지 75 몰%의 SiO₂, 5 몰% 내지 20 몰%의 B₂O₃ 및 3 몰% 내지 25 몰%의 알칼리토 산화물 함량의 조성을 갖는 무알칼리 알칼리토 보로실리케이트 유리, 및 다른 한편으로는 78 몰% 내지 85 몰%의 SiO₂, 5 몰% 내지 20 몰%의 B₂O₃ 및 0 몰% 내지 13 몰%의 알칼리 산화물 함량의 조성을 갖는 무알칼리토 알칼리 보로실리케이트 유리가 기재되어 있다. 열팽창 계수는 2×10^-6/K 내지 4×10^-6/K이다. 비브릿징 산소 원자의 수를 조정하여, 즉 유리 망상구조에 영향을 미쳐서, UV 투과율이 개선된다고 되어 있다. 이 경우, 0.01 몰% 미만의 Fe₂O₃ 함량을 갖는 고순도 유리로 248 nm에서 51% 및 308 nm에서 88%의 투과율이 달성된다. 그러나, 고순도 유리를, 상당히 더 높은 Fe₂O₃ 함량을 갖는 유리와 비교시, 후자가 UV 범위에서 상당히 감소된 투과율, 즉 248 nm에서 10% 및 308 nm에서 61%의 투과율을 가짐이 드러났다. 그래서, 기재된 것 외에, 비브릿징 산소 원자의 수가 그렇게까지 UV 투과율에 결정적인 것은 아니며, 오히려 특히 컬러 부여 이온, 예컨대 철 이온의 형태의 불순물의 함량이 결정적인 것으로 보인다. 기재된 국제 특허 출원은 다른 3d 원소와 같은 다른 컬러 부여 이온의 함량에 관해서는 진술하지 않는다.

국제 특허 출원 WO 2017/119399 A1은 380 nm 내지 780 nm의 파장을 갖는 가시성 스펙트럼 범위에서 투과성이 높은 것으로 기재된 상이한 유형의 유리를 제안한다. 제안된 A형 유리는 알칼리 함량이 높은 알칼리토 알루미노실리케이트 유리이고, B형 유리는 알칼리 함량이 높은 보로실리케이트 유리이고, C형 유리는 무알칼리 알칼리토 보로실리케이트 유리이다. 이들 유리로 낮은 굴절 지수는 실현가능하지 않으며; 국제 특허 출원 WO 2017/119399 A1의 표 1의 예시적인 유리는 모두 1.5 초과의 굴절 지수를 갖는다.

국제 특허 출원 WO 2017/052338 A1은 75 중량% 내지 85 중량%의 SiO₂, 5 중량% 내지 20 중량%의 B₂O₃ 함량, 1 중량% 내지 5 중량%의 Al₂O₃, 및 3 중량% 내지 8 중량%의 R₂O(여기서 R은 원소 리튬, 나트륨 또는 칼륨 중 적어도 1종을 의미함) 및 0.0025 중량% 미만의 Fe₂O₃의 조성을 갖는 유리로 제조된 도광판을 기재한다.

일본 특허 출원 JP 2010/208906 A는 UV 방사선에 내성이 있는 유리용 조성물을 제안한다. 이는 66 중량% 내지 75 중량% SiO₂, 0.1 중량% 내지 30 중량%의 Al₂O₃, 5 중량% 내지 15 중량%의 Na₂O, 5 중량% 내지 15 중량%의 R₂O(여기서 R₂O는 Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 합임), 3 중량% 내지 10 중량%의 CaO, 0 중량% 내지 7 중량%의 MgO, 및 3 중량% 내지 18 중량%의 RO의 함량(여기서 RO는 알칼리토 산화물 CaO, MgO, BaO 및 SrO의 합임), 총 0.005 중량% 내지 0.02 중량%의 철 산화물 FeO 및 Fe₂O₃의 분율 및 0.2 중량% 내지 2 중량%의 TiO₂의 함량의 범위의 조성을 갖는 소다 석회 유리이다.

일본 특허 출원 JP 2015/193521 A는 50 중량% 내지 80 중량%의 SiO₂, 1 중량% 내지 45 중량%의 Al₂O₃ 및 B₂O₃의 함량의 합, 0 중량% 내지 25 중량%의 Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 함량의 합, 및 0 중량% 내지 25 중량%의 알칼리토 산화물 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 함량의 합의 조성 범위를 갖는 고투과성 보로실리케이트 유리를 개시한다. 또한, Fe₂O₃ 및 TiO₂ 함량의 합은 100 ppm 미만이라고 한다. 예시적인 유리는 모두 약 65 중량%의 매우 낮은 SiO₂의 함량, 및 동시에 약 8 중량% 내지 13 중량%의 높은 알칼리 산화물의 함량을 갖는다. 따라서, 이들은 열팽창 계수가 약 5.5×10^-6/K 내지 7.5×10^-6/K인 고팽창성 유리이다.

국제 특허 출원 WO 2016/194780 A1은, 하기 조성 범위로부터 오는, 전자기 방사선, 특히 DUV, 즉 UV-C 방사선 범위에 대한 높은 투과율의 보로실리케이트 유리를 기재한다: SiO₂ 55 몰% 내지 80 몰%, B₂O₃ 12 몰% 내지 27 몰%, Al₂O₃ 0 몰% 내지 3.5 몰%, Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 함량의 합 0 몰% 내지 20 몰%, 및 알칼리토 산화물 RO의 함량 0 몰% 내지 5 몰%. 예시적인 유리는 모두 높은 알칼리 함량을 가지며, 4×10^-6/K 내지 7×10^-6/K의 열팽창 계수를 갖는다.

그러나, 최신의 광학 적용을 위해서는, 재료 유리에 대해 점점 복잡한 요구가 생긴다. 유리에 대한 적용 분야는, 소위 UV 경화, 즉 200 nm 내지 380 nm의 파장 범위에서의 고에너지 UV 방사선에 의한 래커와 같은 유리 코팅 재료의 경화의, UV 투과성 평편 유리 커버가 요구되는 UV 범위에서의 LED용 LED 섹터에서의, 그리고 예컨대 850 nm 내지 1500 nm 파장 범위에서 방사선에 대한 높은 투과율이 필요한 NIR 카메라 또는 레이더 또는 LiDAR 적용을 위한 창, 필터 또는 캡슐화물을 위한 분야이다. 가시 파장 범위, 즉, 약 380 nm 내지 약 780 nm의 파장 범위의 방사선에 대한 유리 재료의 높은 투과율을 필요로 하는 용도도 상당히 중요하며, 이들은 예컨대, 가시광의 파장 범위, 특히 380 nm 내지 700 nm의 파장에 있는 LED용 커버 유리, 소위 도광판 또는 예컨대 특히 직접 역광 조명 및/또는 간접 광조사를 동반하는 소위 "슬림 디자인"의 대형 포맷 디스플레이에서 에지에서의 컬러 편이를 일으키지 않고 균질한 백색광을 생성시키기 위한 LED 기반 광 관리를 위한 것을 포함하며, 상기 간접 광조사의 경우에는 약 380 nm 내지 약 780 nm의 가시광의 전체 파장 범위가 특히 중요하다.

추가의 적용은 예컨대 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 매우 낮은 고유 형광성 및 높은 투광율을 갖는 얇은 유리 기판을 요구하는, 소위 진단용 마이크로어레이에 관한 것이다.

초박 규소 반도체 웨이퍼의 제조를 위한 운반체 유리로서 규소에 매칭되는 열팽창 계수를 갖는 유리가 필요하며, 이 유리는 약 254 nm에서의 UV 감결합을 수행할 수 있게 해야 한다.

GHz 범위의 방사선에 대해 투명도를 갖는 마이크로파 투과성 유리 기판이 라디오 주파수 적용에, 예컨대 낮은 유전 손실 인자를 갖는 신규한 편평 안테나에 대해 필요하다.

유리에 적용되는 이들 최신의 그리고 종종 혁신적인 분야에 기초하여, 사용되는 유리 기판의 특성에 관해 하기의 유리한 요건이 생긴다:

- 특히 200 nm 내지 300 nm의 파장 범위에서의 높은 UV 투명도

- 가시 범위, 즉, 380 nm 내지 780 nm에서의 높은 투명도

- 근적외선에서의, 즉, 780 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서의 높은 투명도

- 낮은 고유 형광성

- 높은 솔라리제이션 내성

- 낮은 광산란

- 낮은 열팽창 계수

- 높은 내화학성 및 낮은 부식 경향

- 유리 내 최소 알칼리 이동, 특히 유리 표면에서의 알칼리 방출 없음

- 다양한 매체에 의한 유리 표면 상의 마모 공격에 대한 높은 내성 및 양호한 기계적 안정성

- 최적 유전 특성: 1 MHz에서 ε ≤ 5, tan σ ≤ 50×10^-4.

그러나, 상기 언급된 유리 모두에 공통적인 것은, 기재된 요건 중 일부만을 커버한다는 것이다. 예컨대, 보로실리케이트 유리의 범위에서 유리 조성을 특정하게 변화시켜, 예컨대 상기 설명된 바와 같이 높은 강화 가능성 및 동시에 가시 스펙트럼 범위(약 380 nm 내지 약 800 nm 파장)의 전자기 방사선에 대한 높은 투과율에 관해서, 특정 적용을 위해 특성을 최적화시킬 수 있지만, 이것은, 이 방식으로 최적화된 유리가 다른 적용에는 적절하지 않다는 단점이 있으며, 예컨대 UV 범위(약 200 nm 내지 약 400 nm)의 방사선에 대한 높은 투과율 및 동시에 높은 솔라리제이션 내성을 의미한다. 다른 한편, 덜 높은 UV 투과율을 갖는 유리가 얻어지면, 이들 유리는 일반적으로 매우 높은 열팽창 계수를 나타내며 이는 인쇄 회로판 제작(Si 탈결합)의 분야에서의 적용에는 바람직하지 않다. 그러나, 특정 용도를 위해 유리 조성을 조정하는 것은 항상 높은 비용과 관련되어 있다.

상기 언급된 유리에 대한 대안은, 예컨대, 높은 UV 투과율 및 높은 내화학성을 나타내는 순수한 실리카 유리, SiO₂의 사용일 수 있다. 그러나, 이 유리가 이의 제작의 복잡성으로 인해 매우 고가라는 사실로 인해, 순수한 실리카 유리의 적용은 제한된다. 또한, 실리카 유리는 판유리의 형태로 제조될 수 없다.

따라서, 바람직하게는 특히 낮은 열팽창 계수, 높은 내화학성 및 기계적 강도 및 낮은 굴절 지수와 함께, 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서의 높은 투과율을 나타내며, 낮은 비용으로 제조될 수 있는 판유리에 대한 수요가 존재한다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 결점을 극복하거나 또는 적어도 완화시키는 판유리를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립항의 주제에 의해 해결된다. 더욱 특정하고 바람직한 구체예는 종속항에 특기되어 있다.

따라서, 본 발명은 판유리로서, 여기서 1 mm의 판유리의 두께에서, 상기 판유리는 254 nm의 파장에서, 20% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 85% 이상, 가장 바람직하게는 88% 이상이고; 및/또는 바람직하게는 300 nm의 파장에서, 82% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 91% 이상이며; 및/또는 바람직하게는 350 nm의 파장에서, 90% 이상, 바람직하게는 91% 이상이고; 및/또는 바람직하게는 546 nm의 파장에서, 92% 이상, 바람직하게는 92.5% 이상이고; 및/또는 바람직하게는 1400 nm의 파장에서, 92.5% 이상, 바람직하게는 93% 이상이며; 및/또는 바람직하게는 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서, 91.5% 이상, 바람직하게는 92% 이상이고; 및/또는 바람직하게는 780 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서, 92.5% 이상, 바람직하게는 93% 이상인, 전자기 방사선에 대한 투과율을 나타내는 판유리에 관한 것이다.

더 두껍거나 더 얇은 판유리도, 이들 판유리가 또한 1 mm의 두께에서 독립항에 따른 값을 나타내면, 본 발명의 범위에 들어간다.

이들이 보호 범위 내에 있는지를 결정하기 위해, 더 두꺼운 판유리를 1 mm의 두께로 박화시킬 수 있다.

더 얇은 판유리도 적층하고 가능한 경우 박화시켜 1 mm의 두께로 만들 수 있으며, 전환하는 대신에, 이들 얇은 판유리가 이 보호 범위 내에 있는지를 결정하기 위해 투과율의 물리적 측정을 할 수도 있다.

그래서, 본 발명에 따른 판유리는 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서 전자기 파장에 대한 높은 광대역 투과율을 나타낸다.

도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 판유리에 대한 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서의 전자기 방사선에 대한 스펙트럼 투과율의 곡선을 도시하고;
도 2는 선택된 비교 유리와 비교한, 예시적인 유리 8에 대한, 200 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서의 추가의 투과율 스펙트럼을 도시하고;
도 3은 일정 비율로 도시되지 않은, 판유리의 개략도이다.

본 발명의 문맥에서, 하기 정의가 적용될 것이다:

본 발명의 목적을 위해, 판유리는 하나의 공간 방향에서의 기하학적 치수가 다른 2개의 공간 방향에서보다 적어도 1 오더 정도 작은 유리 몸체를 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 간단한 용어로, 유리 몸체는 이의 길이 및 폭보다 적어도 1 오더 정도 작은 두께를 갖는다. 판유리는 예컨대 이의 길이가 이의 폭보다 상당히 작도록 리본의 형태가 될 수 있거나, 또는 판유리가 시트로서 제공되도록 길이 및 폭이 대략 동일한 정도의 것일 수 있다.

특히, 판유리는 이미 제조 공정으로부터 시트 유사 또는 리본 형상 몸체로서 얻어지는 유리를 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 모든 시트 유사 또는 리본 형상 몸체가 본 발명의 의미에서 판유리로서 이해되는 것은 아니다. 예컨대, 절단 후 분쇄 및/또는 연마에 의해 유리 블록으로부터 유리 시트를 제조하는 것도 가능하다. 더욱 특히, 본 개시의 범위 내의 판유리는 용융 공정과 후속 고온 성형에 의해, 특히 압연 공정, 플로트 공정, 또는 인발 공정, 예컨대 다운 드로우 공정, 바람직하게는 오버플로우 퓨전 다운 드로우 공정, 또는 업 드로우 공정, 또는 푸코 공정에 의해 얻어진다. 상기 판유리에는 불다듬질된 표면이 제공될 수 있거나, 또는 아니면 저온 후가공 단계에서 고온 성형 공정 후에 표면을 처리할 수도 있다. 판유리의 표면 마무리는 선택되는 고온 성형 공정에 따라 달라질 것이다.

본원의 문맥에서 열팽창 계수를 지칭시에는, 이것은 달리 명시적으로 기재되지 않으면 20℃ 내지 300℃ 범위에 대해 제공되는, 달리 명시적으로 기재되지 않으면 선형 열팽창 계수 α이다. 표현 CTE, α 및 α_{20 -300}, 및 또한 일반적으로 '열팽창 계수'는 본 발명의 문맥에서 동의어로 사용된다. 주어진 값은 정적 측정에 의해 결정된, ISO 7991에 따른 공칭 평균 열 팽창 계수이다.

변형 온도 T_g는 5 K/분의 가열 속도에서 측정시 팽창 곡선의 2개 분지에 대한 접선의 교차점에 의해 정의된다. 이는 ISO 7884-8 또는 DIN 52324에 따른 측정에 상응한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 상기 판유리는 특히 고유 표면을 가질 수 있는, 편평한, 시트 유사 또는 리본 형상 유리 몸체이다. 본 발명의 문맥에서, 유리 몸체의 2개의 기본 면을 판유리의 표면, 즉 유리 몸체의 길이 및 폭에 의해 정의되는 표면으로서 지칭한다. 에지 표면은 이러한 의미에서 표면으로서 이해되지 않는다. 우선 이는 단지 판유리 몸체의 매우 적은 %의 면적만을 차지하고, 두번째로 판유리 몸체는 보통 제조 공정으로부터 얻어지는 판유리 몸체, 즉 보통 유리 리본으로부터, 고객 또는 제조 규격에 따라 소정 크기로 절단된다.

본 발명에 따른 판유리의 형태의 유리의 제공은 광범위한 이점을 갖는다. 시간 소비적일 뿐 아니라 비용도 드는 복잡한 준비 단계가 생략된다. 또한, 보통의 판유리 제조 공정에 의해 실현가능한 기하형태, 특히 판유리의 큰 치수가 용이하게 접근가능하다. 또한, 유리 표면의 재작업은 보통 강도의 상당한 손실을 초래하는 반면, 불다듬질되었다고도 지칭되는 유리의 고유 표면은 예컨대 유리 몸체의 기계적 특성을 결정한다. 그래서, 본 발명에 따른 판유리는 바람직하게는 재작업된 유리에 비해 높은 강도를 갖는다.

상기 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 판유리는 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서 전자기 방사선에 대한 높은 광대역 투과율을 나타내며, 따라서 이전에는 이 품질의 광학 유리로만 달성되었던 정도의 투과율을 달성한다. 그러나, 이들 광학 유리, 특히 실리카 유리에 비해, 본 발명의 판유리는 특히 연속 용융 유닛에서 상당히 향상된 용융성(meltability)을 나타내어서, 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서 전자기 방사선에 대한 광대역 투과율을 갖는 유리가 판유리의 형태로 실현가능한 것은, 기술 및 경제성의 측면 모두에서 최초이다.

판유리의 양호한 용융성 및 이에 따른 경제적인 제조를 보장하기 위해, 상기 판유리는 일구체예에 따르면 98 몰% 이하의 총 함량의 망상구조 형성제의 산화물, 특히 규소 및/또는 붕소의 산화물을 포함한다.

본 발명의 구체예에 따른 판유리에는, 높은 함량의 망상구조 형성제, 특히 SiO₂ 및/또는 B₂O₃이 존재하고, 이것이 적어도 판유리의 이러한 양호한 투과 특성을 달성하게 한다. 이미 상기에 언급된 바와 같이, 순수한 실리카 유리(석영 유리로도 지칭됨), SiO₂는 전자기 방사선에 대해 매우 높은 광대역 투과율을 나타낸다. 그러나, 순수한 SiO₂의 용융물은 기술적으로 실현가능하지 않다.

본원에서, 망상구조 형성제는 자카리아슨(Zachariasen)의 의미로 이해된다. 즉, 이는 대개 3 또는 4의 배위 수를 갖는 양이온을 포함한다. 이는 특히 원소 Si, B, P, Ge의 양이온이다. 이에 의해, 망상구조 형성제는 보통 6 이상의 배위 수를 갖는 망상구조 개질제, 예컨대 Na, K, Ca, Ba와, 그리고 대부분 4 내지 6의 산화수를 갖는 예컨대 Al, Mg, Zn의 중간 산화물과 구별된다.

또한, 소량의 불순물조차도 실리카 유리의 투과 특성에 극단적인, 즉 해로운 영향을 미치는 것으로 공지되어 있다. 그러나, 놀랍게도, 98% 몰%의 망상구조 형성제의 최대 함량으로조차, 판유리에 대해 상기 기재된 유리한 투과 특성이 이미 달성될 수 있음이 밝혀졌다.

일구체예에 따르면, 유리하게는, 상기 판유리의 선형 열팽창 계수 α는 2.4×10^-6/K 내지 3.5×10^-6/K 범위이다.

이러한 선형 열팽창 계수 α의 값은 유리한데, 왜냐하면 이것이 예컨대 인쇄 회로판 산업에 보통 사용되는 규소에 열팽창 계수를 더 잘 매칭되게 하기 때문이다. 예컨대 겨우 0.5×10^-6/K의 매우 낮은 열팽창 계수를 갖는 석영 유리가 사용되면, 열 사이클링 응력이 석영 유리 기판에 증착된 규소층의 분열을 초래할 수 있다. 본 구체예에 따른 판유리로는, 유리한 선형 열팽창 계수로 인해 이것이 상당히 감소된다.

상기 판유리의 추가의 구체예에 따르면, 상기 판유리는 SiO₂의 함량이 72 몰% 내지 85 몰%, 바람직하게는 76 몰% 내지 85 몰%이다.

이런 식으로 판유리의 용융성이 재차 개선되기 때문에, 이것은 특히 유리하다. 그러나, 판유리의 SiO₂의 함량은 너무 낮아서는 안 되며, 특히 72 몰% 미만이어서는 안 되고, 바람직하게는 76 몰% 미만이어서는 안 된다.

당업계의 숙련자에게 공지된 바와 같이, 간단한 무색 베이스 유리 시스템, 예컨대 실리카 유리(석영 유리로도 공지됨) SiO₂ 뿐 아니라, 순수한 보레이트 유리 B₂O₃(및 산화인의 높은 흡습성으로 인해 제조될 수 없는, 가상적인 순수한 포스페이트 유리 P₂O₅)도 UV 범위의 방사선에 대해 매우 높은 투과를 나타낸다. 보통, 이의 투과 특성의 관점에서, 유리는 흡수단, 예컨대 소위 UV 흡수단의 위치에 의해 기재된다. 흡수단의 위치는 보통 파장 λ₀을 나타냄으로써 특정된다. UV 흡수단을 특성화하기 위한 파장 λ₀은 λ 좌표와의 교차점에 투과율 곡선의 가파르게 경사진 부분을 직선 외삽하여 얻어진 파장 값이다. 일부 무색 베이스 유리의 λ₀ 값(nm)을 하기에 열거한다:

SiO₂: λ₀ = 162 nm

B₂O₃: λ₀ = 200 nm

HPO₃: λ₀ = 273 nm.

이론적으로, 조성 P₂O₅의 순수한 포스페이트 유리는 흡수단에 대해 최소 값을 가져야 하지만, 상기 기술된 바와 같이 이러한 유리를 제조하는 것은 불가능하다. 유리에 물을 혼입하면 여기서 고려되는 UV 흡수단이 더 높은 파장으로 전이된다. 무수 B₂O₃ 유리도 제조하기 어렵고, 이에 의해 순수한 무수 실리카 유리는 모든 유리 시스템 중 최고 UV 투과율을 나타내지만, 이미 기술된 바와 같이, 판유리 형태로 이를 제조하는 것은 경제적으로도 기술적으로로 실현가능하지 않다.

추가의 산화물, 예컨대 알칼리 산화물 또는 알칼리토 산화물(알칼리 산화물로도 공지됨)을 SiO₂ 또는 B₂O₃ 베이스 유리에 혼입시에, SiO₂ 또는 B₂O₃ 베이스 유리의 투과 곡선의 장파 UV 범위로의 추가의 이동이 일어난다. 이러한 산화물의 혼입에 의해, 유리 구조체 내에 소위 분리 부위 산소 이온("비브릿징 산소" 또는 줄여서 NBO로도 지칭됨)이 생성된다. 예로서, 금속 산화물 Me_xO_y의 혼입에 의한 흡수단의 이동에 하기 추정이 적용된다

SiO₂+Me_xO_y 162 nm에서 약 270 nm로의 λ₀의 이동

B₂O₃+Me_xO_y 200 nm에서 약 360 nm로의 λ₀의 이동.

여기서, "Me"는 보통 산화물에서 산화가 y를 갖는 금속을 지칭한다. 흡수단, 이 경우에는 UV 흡수단 내에서 실제 이동이 있는 정확한 정도는, 금속의 성질, 즉, 예컨대 알칼리 금속인지 또는 알칼리 토금속인지 여부, 그리고 알칼리 산화물의 예시적인 경우에 대해서는, 예컨대, Na₂O 또는 K₂O가 구체적으로 베이스 유리에 혼입되었는지의 여부에 따라 달라진다.

산화 유리의 UV 흡수는 주로, 전자기 방사선에 의해 여기되는 산소 이온의 전자로 인해 일어난다. 특히 분리 부위 산소 이온(비브릿징 산소, NBO)의 존재로 인해 더 낮은 에너지의 장파 UV 방사선에 의해 덜 단단한 산소 결합은 이미 여기되는 반면, 단단히 결합된 산소 이온은 이의 여기를 위해 매우 높은 에너지의 단파 방사선을 필요로 한다.

본 발명의 일구체예에 따르면, 상기 판유리는 B₂O₃을 포함하며, 바람직하게는 상기 판유리는 10 몰% 내지 25 몰%, 가장 바람직하게는 10 몰% 내지 22 몰%의 B₂O₃의 함량을 갖는다. 순수한 보레이트 유리 형태의 B₂O₃이 투과 특성에 관해 UV 흡수단의 덜 바람직한 위치를 나타내지만, 이는 SiO₂보다 더 낮은 융점을 갖는다는 이점이 있다. 그러나, 과잉 함량의 B₂O₃는 B₂O₃의 흡습성 및 용융물로부터 증발하려는 이의 경향으로 인해, 바람직하지 않다.

상기 언급된 바와 같이, 순수한 실리카 유리가 유리의 투과 특성의 측면에서 특히 유리하지만, 이는 기술적인 그리고 경제적인 이유로 판유리의 형태로 제조될 수 없다. 그래서, 예컨대 판유리의 기술적인 및/또는 경제적인 실현가능성을 이유로, 판유리 중 망상구조 형성제의 산화물의 총 함량이 본 발명의 구체예에 따라 제한되면, 즉 98 몰% 이하, 바람직하게는 85 몰% 이하이면, 판유리의 추가의 성분이 특히 중요하다.

따라서, 본 발명의 추가의 구체예에 따르면, 상기 판유리는 SiO₂ 및 B₂O₃을 포함한다.

사실상, SiO₂ 및 B₂O₃은 다른 양이온, 특히 "알칼리" 양이온, 예컨대 Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca^{2 +}와 함께 대부분의 임의의 혼합물로의 유리로서 얻는 것이 실제적으로 실현가능하다. 그러나, 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서 전자기 방사선에 대해 특히 높은 투과율을 갖는 유리, 특히 예컨대 판유리를 얻고자 하면, 그 다음에는 특히 실투 경향, 용융성, 및/또는 성형성 및 내화학성에 관해 제조 조건에 의해 주어진 순전히 실질적인 제한 외에도, 산화물 SiO₂ 및 B₂O₃의 높은 총 함량에 의해 특히 유리한 광학 특성이 달성됨이 고려되어야 한다.

바람직하게는, 따라서, 상기 판유리는 SiO₂ 및 B₂O₃을 포함하며, 특히 바람직하게는 하기가 적용된다:

Σ(SiO₂+B₂O₃)은 92 몰% 내지 98 몰%이다.

바람직하게는, 상기 판유리 중 알칼리 산화물의 함량이 최소화된다. 본 발명의 일구체예에 따르면:

Σ R₂O 1 몰% - 5 몰%이고, 여기서 R₂O는 알칼리 금속 산화물을 의미한다.

특히 UV 흡수단의 특히 바람직한 위치에 관해(즉, 최저 가능 λ₀에 대해), 판유리의 특히 유리한 특성에 결정적인 것은, 서로에 대한 유리의 구성성분의 몰비이다.

추가의 구체예에 따르면, 상기 판유리의 구성성분의 몰량비에 관해 하기가 적용되며:

B₂O₃/SiO₂ 0.12 내지 0.35, 및/또는

Σ(Me_xO_y)/Σ(SiO₂+B₂O₃) 0.02 내지 0.10;

여기서 Me는 보통 산화물에서 산화가 y를 갖는 금속, 특히 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속, 및 알루미늄 중 1종을 나타낸다.

다른 말로, 일구체예에 따르면, 상기 판유리 중 모든 금속 산화물의 합은 최소화되고, 주요 성분의 합에 비해 작다.

여기서, "Me"는 보통 산화물에 존재하는 산화가 y를 갖는 금속을 지칭한다. 특히, Me는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 또는 아니면 예컨대 알루미늄일 수 있다. 사실상, 유리 조성물은 복수의 금속 이온 "Me"를 포함하는 것도 가능하다. 용어 "금속 이온"은 산화수에 독립적인 것으로 이해되며, 이에 의해 판유리는 예컨대 금속 형태로, 그러나 또한 특히 이온 또는 산화물의 형태로 각각의 물질을 포함할 수 있다. 보통, 금속은 여기에서 고려되는 산화 유리 내에 이온의 형태로 존재할 것이다. 이온은 특히 전이 금속의 경우에는 상이한 산화 상태(소위 다가 이온)으로 존재할 수 있음이 고려되어야 한다. 이러한 의미에서, 표현 "보통의 산화수"는, 예컨대 조성물의 분석이 제공될 경우, 각각의 산화물이 보통 특기 또는 지정되는 것을 의미한다. 예컨대, 판유리와 같은 유리의 크롬의 함량은, 다른 산화수가 가능하더라도, 보통 Cr₂O₃(즉, 산화수 3의 크롬)의 %로서 제공된다. 본 발명의 문맥에서, 달리 명시적으로 기재되지 않으면, 물질의 산화 상태에 관계없이, 항상 물질의 총 함량이 기재된다.

0.12 내지 0.35의 한계 내의 SiO₂에 대한 B₂O₃의 몰비가 특히 유리한데, 왜냐하면 이러한 식으로 예컨대 계 SiO₂-B₂O₃ 내에서뿐 아니라 SiO₂ 및 B₂O₃ 외에 또 다른 금속 산화물 Me_xO_y를 포함하는 3원계 내에서도 디믹싱(demixing) 공정으로 인해 생길 수 있는, 구조적 불균질을 방지하거나 또는 적어도 최소화할 수 있기 때문이다. 사실상, 유리, 예컨대 판유리 내의 미세 상 분리의 형태로, 디믹싱 공정으로 인해 생길 수 있는 구조적 불균질은, 또한 특히 광산란을 통한 UV 흡수에 기여할 수 있다.

본 발명의 추가의 구체예에 따르면, 상기 판유리에 포함되는 철의 이온의 중량 분율의 비에 관해서 하기가 적용된다:

0.1 ≤ Fe²⁺/(Fe²⁺+Fe³⁺) ≤ 0.3.

이 값은 산화환원비로도 치칭된다.

다른 말로, 판유리 내 2가 이온의 (질량에 의한) 함량은 판유리에 포함된 철 이온의 총합을 기준으로, 적어도 10% 내지 30% 이하이다.

철은 제조 원료로부터 나오는 피할 수 없는 불순물을 구성한다. 그리고, 철은 통상적으로 주요 불순물이며, 즉, 유리, 예컨대 판유리에는 다른 불순물이 보통 더 적은 양으로 포함된다.

놀랍게도, 상기 언급된 한계의 철에 대한 산화환원비로, 특히 유리한 투과 특성, 특히 200 nm 내지 1500 nm의 전체 파장 범위에서 전자기 방사선에 대한 판유리의 특히 높은 투과율이 달성됨이 밝혀졌다.

이러한 산화환원비만으로 전자기 방사선에 대한 유리한 높은 투과 특성이 달성되는 것이 특히 놀라운데, 왜냐하면 이제까지는 가능한 한 2가 철의 함량을 최소화시키는 것이 목적이었기 때문이다. 예컨대, US 2017/0052311 A1에 따른 유리에 있어서는, 바람직하게는 5% 미만의 산화환원비가 특히 바람직하다고 특기되어 있었다. 그러나, 상기 주어진 제한 내로 정확히 조정된 산화환원비는 최적의 균형을 제공하여, UV 방사선에 대해서 뿐 아니라 전자기 스펙트럼의 가시 및 근적외 범위에서도, 판유리에 대한 높은 투과가 이제 달성될 수 있다.

추가의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 판유리에서 다가 금속 이온, 예컨대 소위 전이 금속의 이온의 함량이 특정하게 최소화된다.

특정 다가 금속 이온, 예컨대 소위 전이 금속의 이온이 유리에서 컬러 부여 효과를 가질 수 있음이 공지되어 있다. 컬러 부여 이온을 포함하는 유리에 리간드 분야 이론을 직접 적용할 수는 없지만, 리간드 분야 이론의 원리를 유사하게 이온을 포함하는 유리에 적용할 수 있다. 그러나, 이 경우, 베이스 유리가 또한 결과로 나오는 착색 뿐 아니라 유리에 포함되는 다른 구성 성분, 예컨대 가능한 경우 유리에 포함되는 임의의 망상구조 개질제의 유형 및 농도에 상당한 영향을 미친다는 것이 추가로 고려되어야 한다. 따라서, 유리 내 흡수비는 예상하기 어려우며, 제한된 정도로만 일반화가 허용된다.

본 발명자들은 이제, 적어도 낮은 알칼리 함량을 갖는 알칼리 보로실리케이트 유리에 대해, 예컨대 불순물로서 유리에 종종 포함되는 상이한 금속 또는 원소 또는 이의 이온, 예컨대 전이 금속 또는 이의 이온의 200 nm 내지 약 1500 nm의 파장 범위에서의 컬러 부여력 또는 흡수력, 또는 더욱 일반적으로, 흡수 거동을 결정하는 데에 성공하였다. 유리에 종종 포함되는 이들 전이 금속 또는 이들의 이온은 특히 (3d 원소로서 공지된) 주기율표의 제3족의 전이 금속, 특히 Fe^{2 +/3+}, Co^{2 +}, Ni^{2 +}, Cr^{3 +}, Cu^{2 +}, Mn²⁺, V⁵⁺ 및 Ti^{4 +}를 포함한다. 상기에 이미 언급된 바와 같이, 이온의 산화수 또는 원자가는 여기서 보통 관련 원소에 대해 특정되는 산화수를 지칭한다. 특히, 전이 금속은 하나의 산화 상태로부터 다른 산화 상태로 더 용이하게 변화하는 다가 이온이며, 특히 망간 및 크롬에 대해 공지된 바와 같이, 상이한 산화 상태로, 종종 다수의 상이한 산화 상태로까지 존재할 수 있다. 3d 전이 금속 이온과 같은 가장 종종 생기는 컬러 부여 불순물에 대한 이 특정한 (치수가 없는) 컬러 부여 효과 또는 더욱 일반적으로 흡수력이, (중량에 의한) 1 ppm의 각각의 이온의 농도를 기준으로, 하기에 열거되어 있다:

원소 흡수력/ppm

Fe^2+/3+ 1

Co²⁺ 300

Ni²⁺ 70

Cr³⁺ 50

Cu²⁺ 20

Mn²⁺ 5

V⁵⁺ 2

Ti⁴⁺ 0.5

여기서, 재차, 각각의 금속 이온의 원자가는 "가장 흔한" 또는 "보통의" 산화 상태 또는 원자가로서 고려되어야 한다. 보통, 다가 이온이 실제로 존재하는 산화 상태를 결정할 수 없다. 따라서, 유리 조성물 중 각각의 금속 이온 또는 이의 이온의 총 함량을 고려할 필요가 있다.

상기 리스트는, 단지 광학 특성에 대해, 예컨대 200 nm 내지 1500 nm의 전자기 파장의 범위에서의 흡수 거동, 특히 200 nm 내지 1200 nm의 전자기 파장의 범위에서의 흡수 거동에 대해 고려되어야 하는 것이 불순물의 총 함량만이 아님을 보여준다. 오히려, 불순물의 함량은 가중 방식으로 고려되어야 한다.

따라서, 유리하게는, 일구체예에 따르면 하기가 상기 유리에 적용된다:

Σ (1×Fe+300×Co+70×Ni+50×Cr+20×Cu+5×Mn+2×V)[질량 ppm]

는 200 ppm 미만, 바람직하게는 150 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 100 ppm 미만, 더더욱 바람직하게는 50 ppm 미만, 가장 바람직하게는 25 ppm 미만이고, 여기서 고려되는 금속의 총 함량은, 이의 산화 상태와 관계없이 고려된다.

여기서, 원소명은 이의 산화 상태와 관계없이, ppm으로 기재된, 판유리 중 각각의 원소의 총 함량을 나타내며, ppm은 각각의 경우 질량을 기준으로 한다.

이 특기된 요약 컬러 값은 최대의 허용가능한 한계 값으로서 이해되어야 한다. 그래서, 각각의 컬러 부여 3d 전이 금속 이온은 임의의 농도로 존재해서는 안 된다. 특히 높은 투과 또는 특히 낮은 흡수를 달성하기 위해, 강하게 컬러를 부여하는 이온의 함량은, 유리, 즉 이 경우 판유리 중 일반적으로 더 높은 주요 불순물 철(Fe)에 비한 이의 더 큰 컬러 부여 효과에 따라 더 낮아지도록, 보완적인 방식으로 조정되어야 한다.

강하게 컬러를 부여하는 금속 또는 이들의 이온의 함량을 이렇게 특정하게 최소화하는 것을 통해, 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서 전자기 방사선에 대한 판유리의 특히 낮은 흡수 및 이에 따른 특히 높은 투과를 달성할 수 있다. 또한, 최초로, 유리, 여기에서는 낮은 알칼리 함량을 갖는 보로실리케이트 유리의 매트릭스와 컬러 부여 불순물과 주요 불순물인 철 사이의 관계를 성공적으로 확립하였다.

투광율에 대한 이들 이온의 영향은, 유리 용융물이 평형 상태에 있는 산소 분압에 따라 달라지는 이의 원자가에 따라 달라진다. 산업적인 유리 용융물은 항상 상호작용할 수 있는 복수의 다가 이온을 함유한다. 그 다음 산화 상태의 농도가 변화할 수 있다.

따라서, 다가 이온의 쌍 사이에서의 전자의 교환은, 제품 특성(투광율)의 의도하는 조정에 상당한 영향을 미친다.

이들 산화물 상태의 농도는 특히

- 유리 원료 및 파유리의 순도

- 용융 유리와 용융 유닛의 내화성 재료(유리 부식) 사이의 상호작용을 통한 컬러 부여 3d 원소의 도입

에 의해 영향을 받는다.

따라서, 본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리의 용융에 바람직하게 사용되는 것은, ZrO₂ 함량이 최소 90 중량%인 상당히 내부식성의 용융-주조 내화성 재료[일반 용어: HZFC - 고지르코니아 용융 주조물(high zirconia fused cast)]이다. 이들 재료는 용융 유리 중 불순물의 최소 도입을 보장한다.

이러한 HZFC 제품의 상표명은 예컨대 하기를 포함한다:

ZB-X 9510(ASAHI/일본) 94.5% ZrO₂ 포함

Monofrax Z(Monofrax/미국) 94% ZrO₂ 포함

ER 1195(SEFPRO/프랑스) 94% ZrO₂ 포함.

보통 특수 유리에 대해 산업적인 유리 용융에서 사용되는, ZrO₂ 함량이 32 내지 41 중량%인 AZS형의 용융-주조 내화성 재료는 이 요건을 충족시키지 않는다.

또한, 바람직하게는, 본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리를 용융시키기 위한, 응력이 높은 장소(예컨대 벽, 흐름, 정련 챔버, 균질화 챔버, 교반기, 트윌(tweel) 등)에서 직접 유리 접촉에 사용되어야 하는 것은

- 특수 내화성 금속, 예컨대 몰리브덴 또는 텅스텐(제조자 Plansee, HC Starck 등)

- 특수 내화성 귀금속 합금, 예컨대 백금/로듐, 백금/이리듐 및 백금/금(제조자 Umicore/벨기에, Heraeus/독일, Tanaka/일본 등)이다.

본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리의 투과 요건을 충족시키기 위해, 원료에 채용되는 불순물 함량, 특히 3d 원소 및 다른 다가 이온의 함량이 규정되어야 한다.

본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리의 경우, 3d 원소는 실질적으로 SiO₂ 운반체(제조된 천연 규사)를 거쳐 도입되는데, 왜냐하면 이들 유리의SiO₂ 함량은 약 75 - 80 중량%이기 때문이다.

예컨대, Fe₂O₃ 함량이 150 내지 500 ppm인 SiO₂ 운반체를 Pyrex형, 즉 상업적으로 입수가능한 보로실리케이트 유리의 공지된 유형의 보로실리케이트 유리의 제조에 사용한다.

예:

Sand-und Tonwerke Walbeck 품질 번호 3 최대 500 ppm Fe₂O₃

품질 번호 3s 최대 150 ppm Fe₂O₃

대조적으로, 본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리를 제조하기 위해서는, 더 순수한 SiO₂ 모래를 사용해야 한다.

예:

Dorfner/독일 Hi-Pu 005 최대 65 ppm Fe₂O₃

Sigrano/네덜란드 MAM1U 최대 50 ppm Fe₂O₃

Sasil/이탈리아 Bianco Neve 최대 40 ppm Fe₂O₃

The Quartz Corp./미국 SP2-C 최대 30 ppm Fe₂O₃

SP2 최대 15 ppm Fe₂O₃

Brementhaler Quarzit/Germany Sipur A1 최대 10 ppm Fe₂O₃

KMC Corp./일본 30C 최대 30 ppm Fe₂O₃

5C-E 최대 5 ppm Fe₂O₃

이들 원료는 예컨대 고투과성 보로실리케이트 판유리의 제조를 위해, 이미 산업적 규모로 사용되어 왔다.

나머지 보로실리케이트 유리 원료(Al₂O₃의 운반체, 알칼리 산화물, 알칼리토 산화물, 및 B₂O₃)는 합성으로 제조할 수 있고, 이는 단지 소량의 3d 원소를 도입할 것이다.

당연히, 장석 및 라소라이트(rasorite)와 같은 천연 원료의 사용은, 본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리의 제조에서 없어야 한다.

3d 원소의 도입을 위한 다른 공급원은 파유리이다. 보로실리케이트 유리의 제조에서, 기술적인 이유로, 배취에 30 내지 70%의 파유리 함량이 이용된다. (품질 손실, 유기 파쇄, 절단 손실 등으로부터와 같은, 내부 유리 제조로부터의) 자신의 파유리만을 사용한다. 이 파유리는 재사용 전에 준비 - 약 < 20 mm의 파유리 크기로 분쇄되어야 한다. 유리 제조는 크러셔(조오 크러셔, 롤러 크러셔 등)에서 수행한다. 이로서 파유리를 통해 유리 용융물로 도입되는, 분쇄 도구로부터의 마멸물(Fe, Cr, Mn 등)이 생성된다. 본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리의 제조를 위해서는, 이러한 마멸물의 도입이 최소화되어야 한다.

이에 대한 조치는 하기를 포함한다:

- 고자장 자기 분리기를 이용하는 마멸물의 제거(약 70 - 80%가 제거됨)

- < 5 mm의 미세 부분의 스크리닝에 의한 마멸물의 제거(약 85 - 95%)

- 금속 마모 기구를 이용하지 않는 분쇄 기술(역류 공정, 폭파 공정 등)에 의한 마멸의 방지

- 배취 내 파유리 함량을 ≤ 20%로 최소화.

요즘에는, 유리 용융 탱크에서 공업용 보로실리케이트 유리를 제조한다. 배치의 용융, 가스 제거 및 정련의 하위 공정은 동일한 집합체(aggregate)에서 서로 인접하여 수행한다. 용융 유닛의 가열은, 보통 연료로서 오일 또는 가스를 그리고 산소 공급체로서 공기를 사용하여, 회복 또는 재생 방식으로 달성한다.

본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리는 바람직하게는 옥시 연료 탱크(천연 가스 산소 버너)에서 용융시킨다. 유리의 균질화는 용융 탱크 하류에 배열되고 내화성 귀금속으로 제조된 집합체에서 수행한다.

유리 용융물의 산소 화학은 용융된 유리의 투광율에 큰 영향을 미친다.

산소 분압 pO₂는 용융물 중 용해된 성분인 산소의 반응성(또는 화학 퍼텐셜)을 설명한다.

상업적인 Na-Ca 판유리는 황산나트륨을 사용하여 정련한다. 이 황산염 정련은 항상 양호한 정련의 관점에서 환원성이 되도록 조정된다. 따라서, 유리 용융물 중 산소 분압(pO₂)은 낮다(< 0.35 바). 결과적으로, Fe^{2 +}의 함량이 높고, 이에 의해 NIR에서의 흡수로 인해 청색-녹색 컬러 외관이 나온다. Fe^{2 +}가 적은 유리를 얻기 위해, CeO₂ 또는 아니면 Cr₂O₃을 이용하는 화학적 탈색:

Ce^{4 +}+Fe^{2 +} < - > Ce^{3 +}+Fe³⁺; 또는

셀레늄 또는 희토류(Er₂O₃)를 사용하는 물리적 탈색(과염색)과 같은 추가의 조치가 필요하다.

그러나, 양쪽 조치는 모두 UV-VIS에서 투과율의 감소를 일으킨다.

본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리에 특히 사용되는 정련제는 알칼리 할라이드, 바람직하게는 NaCl을 포함한다.

1450℃ 이상에서, NaCl의 증발이 일어난다. 다수의 급속 형성/성장 버블은 용융된 유리의 집중적인 혼합을 수반하고, 용해된 가스(N₂, H₂O, CO₂ 등)를 제거한다. 환원 버너 셋팅은 필요하지 않다. 구체예에 따른 보로실리케이트 유리의 탱크 용융물은 특히 천연 가스/산소 버너로 가열한다.

공기의 경우 O₂ 운반체의 사전 가열이 필요하지 않다.

탱크 버너는 바람직하게는 일정하게 작동하는 버너이며, 재생 시스템에서와 같은 버너의 대체물은 필요하지 않다.

보통, 탱크 버너는 약하게 산화되도록 설정한다.

천연 가스 대 O₂의 비는 1:2.2 - 2.3이고; 연소를 위한 화학량론적 비는 대략 1:2.1(천연 가스의 메탄 함량에 따라 달라짐)이다. 요건에 따라, 더욱 강한 산화 또는 심지어 환원 셋팅이 가능하다.

보로실리케이트 유리 용융 탱크에서는, 탱크의 종 방향 연장을 따라 양측에 5 내지 10개의 버너가 보통 배열된다. 가스 대 O₂의 비의 변경이, 용융된 유리 중 pO₂에 영향을 미치는 것 및 이에 따른 다가 이온의 소정 산화환원비를 조정하는 것을 가능하게 한다.

바람직하게는, 용융된 유리 내 pO₂는, 상이한 위치에서 탱크의 하부를 통해 직접, 전극에 의해 전기화학적으로 측정된다.

산화환원비를 선택적으로 조정하기 위한 추가의 대안적인 또는 부가적인 옵션은 예컨대 하기를 포함한다:

- 분해 하에서 O₂를 방출하고 Fe^{3 +}에 대한 Fe^{2 +}/Fe^{3 +} 비를 상쇄하는 O₂ 포함 원료의 사용

- Na₂O 운반체로서 통상 사용되는 Na₂CO₃ 대신에 NaNO₃의 사용

- K₂O 운반체로서 통상 사용되는 K₂CO₃ 대신에 KNO₃의 사용

- O₂ 가스를 이용하는 버블링(가스 주입)

버블링은 탱크의 바닥에서 끊임없이 생기는, 인공적으로 생성된 버블의 커튼에 의해, 용융 탱크 내 유리 흐름에 영향을 미치는 공정이다. 이를 목적으로, 공급원 지점 근처의 탱크 바닥에 버블링 노즐을 배열한다. 버블 생성 가스(보통 공기 또는 N₂)를 탱크의 바닥의 블로잉 노즐을 통해 용융된 유리에 넣는다.

바람직하게는, 순수한 산소(O₂)가 본 명세서의 구체예에 따른 보로실리케이트 유리에 대한 버블 생성 가스로서 사용된다. 이는 예컨대 노즐의 수, 0 내지 200 l/시간의 블로잉 노즐 처리량, 블로잉 노즐 예비압 등에 의해서도 소정의 산화환원비에 선택적으로 영향을 미치는 다른 가능성이다.

규정된 산화환원비를 조정하기 위한 이들 모든 조치는 당업계에 그리고 당업자의 숙련자에게 공지되어 있다.

추가의 구체예에 따르면, 상기 판유리의 변형 온도 T_g는 450℃ 내지 550℃이다.

변형 온도 T_g는 5 K/분의 가열 속도에서 측정시, 팽창 곡선의 2개 분지에 대한 접점의 교차점으로 정의된다. 이는 ISO 7884-8 또는 DIN 52324에 따른 측정에 상응한다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 판유리는 점도 η를 가지며, 여기서 Ig η는 1000℃ 내지 1320℃의 온도에서 4의 값을 갖는다. 이러한 조성의 유리는 가공이 용이하며 특히 판유리 제작 공정에 또한 적절하다. 특히, 이러한 식으로 특히 2 nm 미만의 낮은 표면 거칠기 R_a를 갖는 판유리를 제조할 수 있다.

일구체예에 따른 판유리의 다른 이점은 낮은 굴절 지수이다. 일구체예에 따르면, 상기 판유리의 굴절 지수 n_d는 587.6 nm의 광 파장에서 1.475 미만이다.

특히 유리하게는, 상기 판유리의 구체예는

- DIN ISO 719에 따라 물에 대해 등급 HGB 1;

- DIN 12116에 따라 산에 대해 등급 S 1 W; 및

- DIN ISO 695에 따라 알칼리에 대해 등급 A3 이상

의 내화학성의 값에 의해 구별된다.

판유리의 이러한 (높은) 내화학성의 값은 유리한데, 왜냐하면 이러한 식으로 판유리를, 부분적으로 공격적인 매체가 판유리의 표면과 접촉될 수 있는 다양한 공정에, 예컨대 칩 산업에, 다른 분야에도 적용할 수 있다. 특히, 판유리 중 알칼리의 낮은 함량이 여기서는 유리하다. 그러나, 유리, 예컨대 판유리 중 알칼리의 함량 뿐 아니라, 유리 매트릭스 중 알칼리의 결합 유형도 이의 내화학성에 결정적이다. 일구체예에 따른 판유리의 내화학성에 대한 높은 값에는, 따라서 한편으로는 낮은 알칼리 총 함량이, 다른 한편으로는 유리 매트릭스 중 알칼리의 특히 강한 구조적 결합과 조합되어, 원인이 있을 수 있다.

다른 바람직한 구체예에 따르면, 상기 판유리는 하기 구성성분을 포함하며:

SiO₂ 72 몰% 내지 85 몰%, 바람직하게는 76 몰% 내지 85 몰%,

B₂O₃ 10 몰% 내지 25 몰%, 바람직하게는 10 몰% 내지 22 몰%,

Al₂O₃ 0.2 몰% 내지 2.5 몰%,

Na₂O 0.5 몰% 내지 5.0 몰%,

K₂O 0 몰% 내지 1.0 몰%,

Li₂O 0 몰% 내지 1.5 몰%;

여기서, 바람직하게는, 상기 판유리에 포함된 알칼리 금속 산화물 Na₂O, K₂O, Li₂O의 합, 바람직하게는 상기 판유리에 포함된 모든 알칼리 금속 산화물의 합은 총 5 몰% 미만에 이른다.

일구체예에 따르면, 상기 판유리는 용융 공정과 후속 고온 성형에 의해, 특히 플로트 공정, 압연 공정, 또는 인발 공정, 예컨대 다운 드로우 공정, 바람직하게는 오버플로우 퓨전 다운 드로우 공정, 또는 업 드로우 공정, 또는 푸코 공정으로 제조되거나 제조가능하다.

실시예

하기 표 1은 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서 높은 투과율을 나타내는 판유리의 조성을 나타낸다. 하기 표 2는 비교 유리의 조성을 포함한다.

약어 'ND'는 여기서 '검출 불능'을 의미한다.

도 1은 상이한 구체예에 따른, 1 mm의 두께에 대한 상이한 판유리의 스펙트럼 투과율의 곡선을 도시한다.

표 1로부터의 유리 5에 상응하는 조성을 갖는 판유리에 대해, 투과율 곡선 1을 얻었다.

표 1로부터의 유리 4에 상응하는 조성을 갖는 판유리에 대해, 투과율 곡선 2를 얻었다.

표 1로부터의 유리 8에 상응하는 조성을 갖는 판유리에 대해, 투과율 곡선 3을 얻었다.

표 1로부터의 유리 3에 상응하는 조성을 갖는 판유리에 대해, 투과율 곡선 4를 얻었다.

표 1로부터의 유리 2에 상응하는 조성을 갖는 판유리에 대해, 투과율 곡선 5를 얻었다.

도 2는 1 mm의 두께에 대한, 선택된 비교 유리에 대해 얻어진 투과율 스펙트럼과 비교한, 일구체예에 따른 또한 1 mm의 두께에 대한 판유리의 추가의 투과율 스펙트럼을 도시한다. 여기서는, 200 nm 내지 800 nm의 파장 범위가 고려된다.

표 1로부터의 유리 8에 상응하는 조성을 갖는 판유리에 대해, 투과율 곡선 6을 얻었다.

표 2로부터의 유리 B에 상응하는 조성을 갖는 1 mm 두께의 유리에 대해, 투과율 곡선 7을 얻었다.

표 2로부터의 유리 F에 상응하는 조성을 갖는 1 mm 두께의 유리에 대해, 투과율 곡선 8을 얻었다.

표 2로부터의 유리 D에 상응하는 조성을 갖는 1 mm 두께의 유리에 대해, 투과율 곡선 9를 얻었다.

표 2로부터의 유리 I에 상응하는 조성을 갖는 1 mm 두께의 유리에 대해, 투과율 곡선 10을 얻었다.

표 2로부터의 유리 E에 상응하는 조성을 갖는 1 mm 두께의 유리에 대해, 투과율 곡선 11을 얻었다.

본 발명의 구체예에 따른 판유리는 종래 기술의 유리에 비해, 전체의 예시된 파장 범위 내에서 증가된 투과율을 나타냄을 명백히 알 수 있다.

도 3은 일정 비율로 그리지 않은, 판유리(100)의 개략도이다. 판유리(100)는 2개 표면(101, 102)을 포함한다. 본 발명의 문맥에서, 유리 몸체의 2개 주요 표면을 판유리(100)의 표면(101, 102), 즉, 유리 몸체의 길이 및 폭에 의해 규정된 표면으로 지칭한다.

판유리(100)는 특히 200 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서 그리고 1 mm의 판유리의 두께에서, 전자기 방사선에 대한 투과율을 나타내며, 판유리는 254 nm의 파장에서, 20% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 85% 이상, 가장 바람직하게는 88% 이상이고; 및/또는 바람직하게 300 nm의 파장에서, 82% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 91% 이상이며; 및/또는 바람직하게는 350 nm의 파장에서, 90% 이상, 바람직하게는 91% 이상이고; 및/또는 바람직하게는 546 nm의 파장에서, 92% 이상, 바람직하게는 92.5% 이상이고; 및/또는 바람직하게는 1400 nm의 파장에서, 92.5% 이상, 바람직하게는 93% 이상이며; 및/또는 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서, 91.5% 이상, 바람직하게는 92% 이상이고; 및/또는 바람직하게는 780 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서, 92.5% 이상, 바람직하게는 93% 이상인, 전자기 방사선에 대한 투과율을 나타낸다.

바람직한 구체예에 따르면, 판유리(100)는 총 98 몰% 이하의 함량의, 망상구조 형성제의 산화물, 특히 규소 및/또는 붕소의 산화물을 포함한다.

바람직하게는, 판유리(100)는 선형 열팽창 계수 α가 2.4×10^-6/K 내지 3.5×10^-6/K이다.

일구체예에 따르면, 판유리(100)는 SiO₂의 함량이 72 몰% 내지 85 몰%, 바람직하게는 76 몰% 내지 85 몰%이다.

추가의 구체예에 따르면, 판유리(100)는 B₂O₃을 포함하며, 여기서 바람직하게는 상기 판유리 중 B₂O₃의 함량은 10 몰% 내지 25 몰%, 가장 바람직하게는 10 몰% 내지 22 몰%이다.

판유리(100)는 바람직하게는 SiO₂ 및 B₂O₃을 포함하며, 여기서 바람직하게는

Σ(SiO₂+B₂O₃)는 92 몰% 내지 98 몰%이다.

판유리(100)의 다른 구체예에 따르면,

Σ R₂O는 1 몰% 내지 5 몰%이고, 여기서 R₂O는 알칼리 금속 산화물을 의미한다.

판유리(100)의 성분의 몰량의 비에 관해, 바람직하게는 하기가 적용되며:

B₂O₃/SiO₂ 0.12 내지 0.35; 및/또는

Σ(Me_xO_y)/Σ(SiO₂+B₂O₃) 0.02 내지 0.10;

여기서 Me는 보통 산화물에서 산화가 y를 갖는 금속, 특히 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속, 및 알루미늄 중 1종을 나타낸다.

판유리(100)의 또 다른 구체예에 따르면, 판유리에 포함된 철 이온의 중량 분율의 비에 하기가 적용된다:

0.1 ≤ Fe²⁺/(Fe²⁺+Fe³⁺) ≤ 0.3.

판유리(100)의 또 다른 구체예에 따르면, 판유리(100)에 포함된 금속 Fe, Co, Ni, Cr, Cu, Mn, V에, ppm의 이의 중량 분율에 관해 하기가 적용되고:

Σ (1×Fe+300×Co+70×Ni+50×Cr+20×Cu+5×Mn+2×V)[질량 ppm]

는 200 ppm 미만, 바람직하게는 150 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 100 ppm 미만, 더더욱 바람직하게는 50 ppm 미만, 가장 바람직하게는 25 ppm 미만임;

여기서 판유리(100) 중 고려되는 금속의 총 함량은, 이들의 산화 상태와 관계없이 고려된다.

바람직하게는, 판유리(100)의 변형 온도 T_g는 450℃ 내지 550℃이다.

판유리(100)의 일구체예에 따르면, 이는 점도 η을 가지며, Ig η는 1000℃ 내지 1320℃의 온도에서 4의 값을 갖는다.

판유리(100)의 또 다른 구체예에 따르면, 587.6 nm의 광 파장에서의 판유리(100)의 굴절 지수 n_d는 1.475 미만이다.

판유리(100)는 바람직하게는

- DIN ISO 719에 따라 물에 대해 등급 HGB 1;

- DIN 12116에 따라 산에 대해 등급 S 1 W; 및

- DIN ISO 695에 따라 알칼리에 대해 등급 A3 이상

의 내화학성의 값에 의해 구별된다.

다른 구체예에 따르면, 판유리(100)는 하기 구성성분을 포함하며:

SiO₂ 72 몰% 내지 85 몰%, 바람직하게는 76 몰% 내지 85 몰%,

B₂O₃ 10 몰% 내지 25 몰%, 바람직하게는 10 몰% 내지 22 몰%,

Al₂O₃ 0.2 몰% 내지 2.5 몰%,

Na₂O 0.5 몰% 내지 5.0 몰%,

K₂O 0 몰% 내지 1.0 몰%,

Li₂O 0 몰% 내지 1.5 몰%;

여기서, 바람직하게는, 판유리(100)에 포함된 알칼리 금속 산화물 Na₂O, K₂O, Li₂O, 바람직하게는 판유리(100)에 포함된 모든 알칼리 금속 산화물은 총 5 몰% 미만에 이른다.

일구체예에 따르면, 판유리(100)는 용융 공정과 후속 고온 성형에 의해, 특히 플로트 공정, 압연 공정, 또는 인발 공정, 예컨대 다운 드로우 공정, 바람직하게는 오버플로우 퓨전 다운 드로우 공정, 또는 업 드로우 공정, 또는 푸코 공정으로 제조되거나 제조가능하다.

Claims (16)

1. 판유리로서, 여기서 1 mm의 두께에서, 판유리는
   254 nm의 파장에서, 20% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 85% 이상, 가장 바람직하게는 88% 이상이고; 및/또는
   300 nm의 파장에서, 바람직하게는 82% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 91% 이상이며; 및/또는
   350 nm의 파장에서, 바람직하게는 90% 이상, 바람직하게는 91% 이상이고; 및/또는
   546 nm의 파장에서, 바람직하게는 92% 이상, 바람직하게는 92.5% 이상이고; 및/또는
   1400 nm의 파장에서, 바람직하게는 92.5% 이상, 바람직하게는 93% 이상이며; 및/또는
   380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서, 바람직하게는 91.5% 이상, 바람직하게는 92% 이상이고; 및/또는
   780 nm 내지 1500 nm의 파장 범위에서, 바람직하게는 92.5% 이상, 바람직하게는 93% 이상인,
   전자기 방사선에 대한 투과율을 나타내는 판유리.
2. 특히 제1항에 있어서, 총 98 몰% 이하의 함량의, 망상구조 형성제의 산화물, 특히 규소 및/또는 붕소의 산화물을 포함하는 판유리.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2.4×10^-6/K 내지 3.5×10^-6/K의 선형 열팽창 계수 α를 나타내는 판유리.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 72 몰% 내지 85 몰%, 바람직하게는 76 몰% 내지 85 몰%의 SiO₂의 함량을 갖는 판유리.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 판유리는 B₂O₃을 포함하며, 바람직하게는 판유리는 10 몰% 내지 25 몰%, 가장 바람직하게는 10 몰% 내지 22 몰%의 B₂O₃의 함량을 갖는 판유리.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 판유리는 SiO₂ 및 B₂O₃을 포함하며, 바람직하게는
   Σ(SiO₂+B₂O₃)이 92 몰% 내지 98 몰%인 판유리.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   Σ R₂O가 1 몰% 내지 5 몰%이고, 여기서 R₂O는 알칼리 금속 산화물을 의미하는 판유리.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 판유리의 성분의 몰량의 비에 관해, 하기가 적용되고:
   B₂O₃/SiO₂가 0.12 내지 0.35임; 및/또는
   Σ(Me_xO_y)/Σ(SiO₂+B₂O₃)이 0.02 내지 0.10임;
   여기서 Me는 보통 산화물에서 산화가 y를 갖는 금속, 특히 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속, 및 알루미늄 중 1종을 나타내는 판유리.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 판유리에 포함된 철의 이온의 중량 분율의 비에 관해, 하기가 적용되는 판유리:
   0.1 ≤ Fe²⁺/(Fe²⁺+Fe³⁺) ≤ 0.3.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 판유리에 포함된 금속 Fe, Co, Ni, Cr, Cu, Mn, V의 ppm의 중량 분율에 관해, 하기가 적용되며:
    Σ (1×Fe+300×Co+70×Ni+50×Cr+20×Cu+5×Mn+2×V)[질량 ppm]
    가 200 ppm 미만, 바람직하게는 150 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 100 ppm 미만, 더더욱 바람직하게는 50 ppm 미만, 가장 바람직하게는 25 ppm 미만임;
    여기서 고려되는 금속의 총 함량은, 이의 산화 상태와 관계없이 고려되는 판유리.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 450℃ 내지 550℃의 변형 온도 T_g를 나타내는 판유리.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 점도 η를 가지며, 여기서 Ig η는 1000℃ 내지 1320℃의 온도에서 4의 값을 갖는 판유리.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 587.6 nm의 광 파장에서의 판유리의 굴절 지수 n_d는 1.475 미만인 판유리.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    - DIN ISO 719에 따라 물에 대해 등급 HGB 1;
    - DIN 12116에 따라 산에 대해 등급 S 1 W; 및
    - DIN ISO 695에 따라 알칼리에 대해 등급 A3 이상
    의 내화학성의 값을 갖는 판유리.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 구성성분을 포함하며:
    SiO₂ 72 몰% 내지 85 몰%, 바람직하게는 76 몰% 내지 85 몰%,
    B₂O₃ 10 몰% 내지 25 몰%, 바람직하게는 10 몰% 내지 22 몰%,
    Al₂O₃ 0.2 몰% 내지 2.5 몰%,
    Na₂O 0.5 몰% 내지 5.0 몰%,
    K₂O 0 몰% 내지 1.0 몰%,
    Li₂O 0 몰% 내지 1.5 몰%;
    여기서, 바람직하게는, 판유리에 포함된 알칼리 금속 산화물 Na₂O, K₂O, Li₂O, 바람직하게는 판유리에 포함된 모든 알칼리 금속 산화물은 총 5 몰% 미만에 이르는 판유리.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 공정과 후속 고온 성형에 의해, 특히 플로트 공정, 압연 공정, 또는 인발 공정, 예컨대 다운 드로우 공정, 바람직하게는 오버플로우 퓨전 다운 드로우 공정, 또는 업 드로우 공정, 또는 푸코 공정(Foucault process)으로 제조되거나 제조가능한 판유리.

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