KR20200055754A - 높은 파괴 인성을 갖는 투명한 이온-교환 실리케이트 유리 - Google Patents

높은 파괴 인성을 갖는 투명한 이온-교환 실리케이트 유리 Download PDF

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KR20200055754A
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지안 루오
존 크리스토퍼 마우로
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

약 20 mol% 내지 약 80 mol% 범위의 SiO2; 약 2 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 Al2O3; MgO; Li2O; 약 3 mol% 이상의 양으로 La2O3; 약 6 mol% 이상인 알칼리 금속 산화물 (R2O)의 합; 및 28 mol% 이상인 MgO 및 Al2O3의 합을 포함하는 유리계 물품은 여기에서 제공되며, 여기서, 상기 유리계 물품은 BeO가 없다.

Description

높은 파괴 인성을 갖는 투명한 이온-교환 실리케이트 유리
본 출원은, 2017년 9월 21일에 출원된 미국 가출원 제62/561,399호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 인용되고 병합된다.
본 개시는 일반적으로 새로운 유리계 물품 (glass based articles)에 관한 것이다.
유리는 사용 동안 때때로 깨질 수 있는 취성 물질 (brittle material)이다. 상업적으로 사용된 유리의 파괴 인성 (fracture toughness)은, 보통 0.8 MPa*m0.5에 가깝거나 또는 아래이다. 내손상성 (damage resistance) 및/또는 낙하 성능 (drop performance)을 개선시키기 위해 높은 파괴 인성을 갖는, 투명한 유리와 같은, 유리를 얻는 것은 계속 요구된다.
본 개시는 일반적으로 새로운 유리계 물품을 제공한다.
다양한 구체 예에서, 본 개시는, 약 20 mol% 내지 약 80 mol% 범위의 SiO2; 약 2 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 Al2O3; MgO; Li2O; 약 3 mol% 이상의 양으로 La2O3; 약 6 mol% 이상인 알칼리 금속 산화물 (R2O)의 합; 및 28 mol% 이상인 MgO 및 Al2O3의 합을 포함하는 유리계 물품을 제공하며, 여기서, 상기 유리계 물품은 BeO가 없다.
전술한 발명의 내용 및 구체 예들의 하기 상세한 설명은, 첨부된 도면과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 예시의 목적을 위해, 도면은 특정 구체 예들의 사용을 설명할 수 있다. 그러나, 여기에 기재된 조성물 및 방법이 도면에서 논의되거나 기재된 정확한 구체 예로 제한되지 않는다는 것을 이해되어야 한다.
도 1a는, 여기에 개시된 유리계 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 전자 장치의 평면도이다.
도 1b는, 도 1a의 대표적인 전자 장치의 사시도이다.
정의
"포함하다", "포함하는", "함유하다", "함유하는" 및 이와 유사한 것과 같은 개방 용어는, "포괄하는" 것을 의미한다. 이들 개방-형 전환 문구는, 부가적인, 언급되지 않은 요소들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는, 요소들, 방법 단계들 또는 이와 유사한 것의 개방형 목록을 도입하는데 사용된다. 구체 예가 언어 "포함하는"으로 설명되는 어디에서나, "이루어지는" 및/또는 "필수적으로 이루어지는"의 측면에서 기재된 다른 유사한 구체 예가 또한 제공되는 것으로 이해된다.
"이루어지는" 및 이의 변형과 같은 전환 문구는, 언급되지 않은 임의의 원소, 단계 또는 성분을, 보통 이와 관련된 불순물을 제외하고, 배제한다.
전환 문구 "필수적으로 이루어지다", 또는 "필수적으로 이루어진" 또는 "필수적으로 이루어지는"과 같은 변형은, 명시된 방법, 구조 또는 조성물의 기본 또는 새로운 특성을 실질적으로 변화시키지 않는 것들을 제외하고 인용되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다.
또한, 본 개시의 요소 또는 구성요소들의 단수 형태는, 사례의 수, 즉, 요소 또는 구성요소의 발생에 관하여 비제한적인 것으로 의도된다. 따라서, "단수 형태"는, 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 판독되어야 하며, 또한, 요소 또는 구성요소의 단수 형태는 그 수가 단수로 명백하게 의도되지 않는 한 복수를 포함한다.
여기에 사용된 바와 같은, 본 개시와 관련된 값을 변경하는 용어 "약"은, 예를 들어, 일상적인 시험 및 취급을 통해; 이러한 시험 및 취급에서 부주의한 오류를 통해; 본 개시에 사용된 성분의 제조, 공급원, 또는 순도에서 차이를 통해; 및 이와 유사한 것을 통해 발생할 수 있는 수치적 양에서 변화를 지칭한다. 용어 "약"에 의해 변경되는지 여부에 관계없이, 청구범위는 인용된 양의 균등물을 포함한다. 하나의 구체 예에서, 용어 "약"은, 보고된 수치 값의 10% 이내를 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "개시" 또는 "본 개시"는, 비-제한적인 용어이며, 특정 개시의 임의의 단일 구체 예를 지칭하도록 의도된 것이 아니라, 본 출원에 기재된 바와 같은 모든 가능한 구체 예를 포괄한다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "유리계 물품" 및 "유리계 물품들"은, 전체적으로 또는 부분적으로 유리로 제조된 임의의 대상을 포함하고, 유리 세라믹을 포함하는 이들의 가장 넓은 의미로 사용된다. 여기에 사용된 바와 같은, 유리 세라믹은, 비정질상 및 하나 이상의 결정질상을 갖는다.
그룹이 요소의 그룹 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 기재되는 경우, 그룹은, 개별적으로 또는 서로 조합하여, 언급된 이들 요소의 임의의 수를 포함할 수 있거나, 필수적으로 이루어질 수 있거나, 또는 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 유사하게, 그룹이 요소의 그룹 또는 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어지는 것으로 기재되는 경우, 그룹은, 개별적으로 또는 서로 조합하여, 언급된 이들 요소 중 임의의 수로 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 별도로 명시되지 않는 한, 언급된 경우, 값의 범위는, 상기 범위의 상한 및 하한 뿐만 아니라 이들 사이에 임의의 서브-범위를 모두 포함한다. 별도로 명시되지 않는 한, 여기에 기재된 조성물의 구성분을 포함하는 모든 조성물 및 관계는, 금속 산화물을 기준으로 몰 퍼센트 (mol%)로 표현된다.
유리 조성물
다양한 구체 예에서, 본 개시는 La2O3를 포함하는 유리계 물품을 제공한다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은 SiO2, Al2O3, La2O3, MgO, Li2O를 포함하고, BeO가 없다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은 SiO2, Al2O3, La2O3, MgO, Li2O로 이루어지거나 또는 필수적으로 이루어진다.
여기에 기재된 유리계 물품은, 다양한 양의 실리카, 또는 SiO2를 포함할 수 있다. 이론에 구속되는 것을 원하지는 않지만, SiO2는, 유리에 대한 네트워크 백본 (network backbone)을 형성하는, 주된 유리 형성 산화물인 것으로 여겨진다. 순수한 SiO2는, 이의 매우 높은 용융 온도 때문에 대부분의 제조 공정과 양립할 수 없다. 용융 영역에서 순수한 SiO2 또는 고-SiO2 유리의 점도가 너무 높기 때문에, 미세 기포 (fining bubbles)와 같은 결함은 나타날 수 있으며, 내화물의 침식 및 백금의 열화가 너무 심해져서 연속 공정에서 장-기간 제조할 수 없다. 더군다나, 실리카 농도가 증가함에 따라, 액상 온도는, 연속 공정에서 바람직하지 않은 실투 상 (devitrification phase)인 SiO2의 결정질 다형체 (polymorph)인, 크리스토발석 (cristobalite)의 안정성 증가로 인해, 증가할 수 있다. 그러나, SiO2의 최소 수준은, 우수한 화학적 내구성 및 제조에 사용되는 내화성 물질와의 호환성을 보장하기 위해 요구된다. 당업자는 본 개시의 관점에서 SiO2의 양을 조정할 수 있다.
본 개시의 유리계 물품에서, SiO2의 농도는, 약 20 mol% 내지 약 80 mol%의 범위 (예를 들어, 약 25 mol%, 약 30 mol%, 약 35 mol%, 약 40 mol%, 약 45 mol%, 약 50 mol%, 약 55 mol%, 약 60 mol%, 약 65 mol%, 약 70 mol%, 약 75 mol%, 약 80 mol%, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위)일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, SiO2의 농도는, 약 20 mol% 내지 약 75 mol%, 약 20 mol% 내지 약 70 mol%, 약 20 mol% 내지 약 65 mol%, 약 20 mol% 내지 약 60 mol%, 약 25 mol% 내지 약 80 mol%, 약 25 mol% 내지 약 75 mol%, 약 25 mol% 내지 약 70 mol%, 약 25 mol% 내지 약 65 mol%, 약 25 mol% 내지 약 60 mol%, 약 30 mol% 내지 약 80 mol%, 약 30 mol% 내지 약 75 mol%, 약 30 mol% 내지 약 70 mol%, 약 30 mol% 내지 약 65 mol%, 약 30 mol% 내지 약 60 mol%, 약 35 mol% 내지 약 80 mol%, 약 35 mol% 내지 약 75 mol%, 약 35 mol% 내지 약 70 mol%, 약 35 mol% 내지 약 65 mol%, 약 35 mol% 내지 약 60 mol%, 약 40 mol% 내지 약 80 mol%, 약 40 mol% 내지 약 75 mol%, 약 40 mol% 내지 약 70 mol%, 약 40 mol% 내지 약 65 mol%, 약 40 mol% 내지 약 60 mol%, 약 45 mol% 내지 약 80 mol%, 약 45 mol% 내지 약 75 mol%, 약 45 mol% 내지 약 70 mol%, 약 45 mol% 내지 약 65 mol%, 약 45 mol% 내지 약 60 mol%, 약 50 mol% 내지 약 80 mol%, 약 50 mol% 내지 약 75 mol%, 약 50 mol% 내지 약 70 mol%, 약 50 mol% 내지 약 65 mol%, 약 50 mol% 내지 약 60 mol%, 약 60 mol% 내지 약 80 mol%, 약 70 mol% 내지 약 80 mol%, 또는 이들 사이에 모든 범위 및 서브범위의 범위이다.
여기에 기재된 유리계 물품은 통상적으로 산화 알루미늄, 또는 Al2O3를 포함한다. 이론에 구속되는 것을 원하지는 않지만, Al2O3는 또한 유리 형성제 (glass former)로서 역할하는 것으로 여겨진다. SiO2와 마찬가지로, Al2O3는 또한 이의 사면체 배위 (tetrahedral coordination)로 인해 유리 네트워크에 강성 (rigidity)을 제공할 수 있다. 유사하게, 다른 유리 개질제 산화물에 비해 Al2O3 함량의 증가는, 일반적으로 감소된 밀도, 감소된 열팽창계수, 및 개선된 내구성을 결과한다. 그러나, Al2O3의 농도는 너무 높을 수 없다. 예를 들어, 농도가 너무 높으면, Al2O3는, 지르콘 내화성 물질의 용해 (dissolution)를 촉진할 수 있으며, 이는 융합 라인 (fusion line) 지르코니아 결함으로 이어질 수 있고, 3D 유리 형성에 대해 높은 바람직하지 않은 연화점으로 이어질 수 있다. 따라서, Al2O3의 양은, 이들 다양한 특성의 균형을 이루기 위해 조정된다.
본 개시의 유리계 물품에서, Al2O3의 농도는, 약 2 mol% 내지 약 60 mol%의 범위 (예를 들어, 약 1 mol%, 약 2 mol%, 약 3 mol%, 약 4 mol%, 약 5 mol%, 약 6 mol%, 약 7 mol%, 약 8 mol%, 약 9 mol%, 약 10 mol%, 약 11 mol%, 약 12 mol%, 약 13 mol%, 약 14 mol%, 약 15 mol%, 약 20 mol%, 약 25 mol%, 약 30 mol%, 약 35 mol%, 약 40 mol%, 약 45 mol%, 약 50 mol%, 약 60 mol%, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위)일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 에에서, Al2O3의 농도는, 약 2 mol% 내지 약 55 mol%, 약 2 mol% 내지 약 50 mol%, 약 2 mol% 내지 약 45 mol%, 약 2 mol% 내지 약 40 mol%, 약 2 mol% 내지 약 35 mol%, 약 2 mol% 내지 약 30 mol%, 약 2 mol% 내지 약 25 mol%, 약 2 mol% 내지 약 20 mol%, 약 2 mol% 내지 약 15 mol%, 약 2 mol% 내지 약 10 mol%, 약 4 mol% 내지 약 60 mol%, 약 4 mol% 내지 약 55 mol%, 약 4 mol% 내지 약 50 mol%, 약 4 mol% 내지 약 45 mol%, 약 4 mol% 내지 약 40 mol%, 약 4 mol% 내지 약 35 mol%, 약 4 mol% 내지 약 30 mol%, 약 4 mol% 내지 약 25 mol%, 약 4 mol% 내지 약 20 mol%, 약 4 mol% 내지 약 15 mol%, 약 4 mol% 내지 약 10 mol%, 약 8 mol% 내지 약 60 mol%, 약 8 mol% 내지 약 55 mol%, 약 8 mol% 내지 약 50 mol%, 약 8 mol% 내지 약 45 mol%, 약 8 mol% 내지 약 40 mol%, 약 8 mol% 내지 약 35 mol%, 약 8 mol% 내지 약 30 mol%, 약 8 mol% 내지 약 25 mol%, 약 8 mol% 내지 약 20 mol%, 약 8 mol% 내지 약 15 mol%, 약 10 mol% 내지 약 60 mol%, 약 10 mol% 내지 약 55 mol%, 약 10 mol% 내지 약 50 mol%, 약 10 mol% 내지 약 45 mol%, 약 10 mol% 내지 약 40 mol%, 약 10 mol% 내지 약 35 mol%, 약 10 mol% 내지 약 30 mol%, 약 10 mol% 내지 약 25 mol%, 약 10 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 15 mol%, 약 15 mol% 내지 약 60 mol%, 약 15 mol% 내지 약 55 mol%, 약 15 mol% 내지 약 50 mol%, 약 15 mol% 내지 약 45 mol%, 약 15 mol% 내지 약 40 mol%, 약 15 mol% 내지 약 35 mol%, 약 15 mol% 내지 약 30 mol%, 약 15 mol% 내지 약 25 mol%, 약 15 mol% 내지 약 20 mol%, 약 20 mol% 내지 약 60 mol%, 약 20 mol% 내지 약 55 mol%, 약 20 mol% 내지 약 50 mol%, 약 20 mol% 내지 약 45 mol%, 약 20 mol% 내지 약 40 mol%, 약 20 mol% 내지 약 35 mol%, 약 20 mol% 내지 약 30 mol%, 약 20 mol% 내지 약 25 mol%, 또는 이들 사이에 모든 범위 및 서브범위의 범위이다.
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리계 물품은, 란탄 산화물, 또는 La2O3를 포함한다. 이론에 구속되는 것을 원하지는 않지만, La2O3는, 결합 강도를 증가시키고, 각도 제약을 감소시키는데 중요한 것으로 믿어진다. 그러나, 너무 높은 농도의 La2O3는, 용융 온도를 증가시킬 수 있고, 조성물을 대부분의 제조 공정과 양립할 수 없게 하고, 결정화를 촉진시킬 수 있다. 본 개시의 유리계 물품에서, La2O3의 농도는, 약 3 mol% 이상, 약 4 mol% 이상, 약 5 mol% 이상, 약 6 mol% 이상, 약 7 mol% 이상, 약 8 mol% 이상, 약 9 mol% 이상, 약 10 mol% 이상, 약 11 mol% 이상, 약 12 mol% 이상, 약 13 mol% 이상, 약 14 mol% 이상, 약 15 mol% 이상, 약 16 mol% 이상, 약 17 mol% 이상, 약 18 mol% 이상, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, La2O3의 농도는, 약 3 mol% 내지 약 18 mol%, 약 3 mol% 내지 약 15 mol%, 약 3 mol% 내지 약 10 mol%, 약 5 mol% 내지 약 18 mol%, 약 5 mol% 내지 약 15 mol%, 약 5 mol% 내지 약 10 mol%, 약 10 mol% 내지 약 18 mol%, 약 10 mol% 내지 약 15 mol%, 또는 이들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 범위이다.
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리계 물품은, 산화 마그네슘, 또는 MgO를 포함한다. 이론에 구속되는 것을 원하지는 않지만, MgO는 높은 전계 강도 (field strength)를 가지며, 이는 유리계 물품의 영률 (Young's modulus)을 증가시키는 것으로 여겨진다. 그러나, 너무 높은 농도의 MgO는 결정화를 촉진할 수 있다. 본 개시의 유리계 물품에서, MgO의 농도는, 약 1 mol% 내지 약 42 mol% (예를 들어, 약 1 mol%, 약 2 mol%, 약 3 mol%, 약 4 mol%, 약 5 mol%, 약 6 mol%, 약 7 mol%, 약 8 mol%, 약 9 mol%, 약 10 mol%, 약 15 mol%, 약 20 mol%, 약 25 mol%, 약 30 mol%, 약 32 mol%, 약 35 mol%, 약 37 mol%, 약 40 mol%, 약 42 mol%, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위)의 범위이다. 몇몇 구체 예에서, MgO의 농도는, 약 1 mol% 내지 약 42 mol%, 약 1 mol% 내지 약 40 mol%, 약 1 mol% 내지 약 37 mol%, 약 1 mol% 내지 약 35 mol%, 약 1 mol% 내지 약 32 mol%, 약 1 mol% 내지 약 30 mol%, 약 1 mol% 내지 약 25 mol%, 약 1 mol% 내지 약 20 mol%, 약 1 mol% 내지 약 15 mol%, 약 1 mol% 내지 약 10 mol%, 약 2 mol% 내지 약 42 mol%, 약 2 mol% 내지 약 40 mol%, 약 2 mol% 내지 약 37 mol%, 약 2 mol% 내지 약 35 mol%, 약 2 mol% 내지 약 32 mol%, 약 2 mol% 내지 약 30 mol%, 약 2 mol% 내지 약 25 mol%, 약 2 mol% 내지 약 20 mol%, 약 2 mol% 내지 약 15 mol%, 약 2 mol% 내지 약 10 mol%, 약 3 mol% 내지 약 42 mol%, 약 3 mol% 내지 약 40 mol%, 약 3 mol% 내지 약 37 mol%, 약 3 mol% 내지 약 35 mol%, 약 3 mol% 내지 약 32 mol%, 약 3 mol% 내지 약 30 mol%, 약 3 mol% 내지 약 25 mol%, 약 3 mol% 내지 약 20 mol%, 약 3 mol% 내지 약 15 mol%, 약 3 mol% 내지 약 10 mol%, 약 5 mol% 내지 약 42 mol%, 약 5 mol% 내지 약 40 mol%, 약 5 mol% 내지 약 37 mol%, 약 5 mol% 내지 약 35 mol%, 약 5 mol% 내지 약 32 mol%, 약 5 mol% 내지 약 30 mol%, 약 5 mol% 내지 약 25 mol%, 약 5 mol% 내지 약 20 mol%, 약 5 mol% 내지 약 15 mol%, 약 5 mol% 내지 약 10 mol%, 약 10 mol% 내지 약 42 mol%, 약 10 mol% 내지 약 40 mol%, 약 10 mol% 내지 약 37 mol%, 약 10 mol% 내지 약 35 mol%, 약 10 mol% 내지 약 32 mol%, 약 10 mol% 내지 약 30 mol%, 약 10 mol% 내지 약 25 mol%, 약 10 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 15 mol%, 또는 이들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 범위이다.
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리계 물품은, 하나 이상의 알칼리 금속 산화물, 또는 R2O를 포함하고, 여기서, R은 알칼리 금속, 예컨대, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 또는 세슘이다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, 또는 CS2O 중 하나 이상, Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, 또는 CS2O 중 둘 이상, Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, 또는 CS2O 중 셋 이상, 또는 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, 또는 CS2O 중 넷 이상을 포함한다. 따라서, 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은 Li2O 단독, Na2O 단독, 또는 K2O 단독을 포함할 수 있다. 다른 구체 예에서, 유리계 물품은, 오직 Li2O 및 Na2O, 오직 Li2O 및 K2O, 또는 오직 K2O 및 Na2O를 포함할 수 있다. 알칼리 금속 산화물은, 유리계 물품이 이온 교환되는 것을 가능하게 하여 유리계 물품을 화학적으로 강화시킨다. 리튬 또는 나트륨과 같은 작은 이온 반경을 갖는 알칼리 금속을 갖는 알칼리 금속 산화물은 또한 높은 전계 강도를 가지며, 이는 유리계 물품의 영률을 증가시킨다. 그러나, 너무 높은 농도의 알칼리 금속 산화물은 결정화의 경향을 증가시킬 수 있다. 본 개시의 유리계 물품에서, 알칼리 금속 산화물의 합의 농도는, 약 5 mol% 이상, 약 6 mol% 이상, 약 7 mol% 이상, 약 8 mol% 이상, 약 9 mol% 이상, 약 10 mol% 이상, 약 11 mol% 이상, 약 12 mol% 이상, 약 13 mol% 이상, 약 14 mol% 이상, 약 15 mol% 이상, 약 16 mol% 이상, 약 17 mol% 이상, 약 18 mol% 이상, 약 19 mol% 이상, 약 20 mol% 이상, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 알칼리 금속 산화물의 합의 농도는, 약 6 mol% 내지 약 20 mol%, 약 6 mol% 내지 약 18 mol%, 약 6 mol% 내지 약 15 mol%, 약 6 mol% 내지 약 12 mol%, 약 6 mol% 내지 약 10 mol%, 약 8 mol% 내지 약 20 mol%, 약 8 mol% 내지 약 18 mol%, 약 8 mol% 내지 약 15 mol%, 약 8 mol% 내지 약 12 mol%, 약 8 mol% 내지 약 10 mol%, 약 10 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 18 mol%, 약 10 mol% 내지 약 15 mol%, 약 10 mol% 내지 약 12 mol%, 또는 이들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 범위일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 개별 알칼리 금속 산화물은, 약 4 mol% 내지 약 18 mol%, 약 4 mol% 내지 약 15 mol%, 약 4 mol% 내지 약 12 mol%, 약 4 mol% 내지 약 10 mol%, 약 5 mol% 내지 약 18 mol%, 약 5 mol% 내지 약 15 mol%, 약 5 mol% 내지 약 12 mol%, 약 5 mol% 내지 약 10 mol%, 6 mol% 내지 약 20 mol%, 약 6 mol% 내지 약 18 mol%, 약 6 mol% 내지 약 15 mol%, 약 6 mol% 내지 약 12 mol%, 약 6 mol% 내지 약 10 mol%, 약 8 mol% 내지 약 20 mol%, 약 8 mol% 내지 약 18 mol%, 약 8 mol% 내지 약 15 mol%, 약 8 mol% 내지 약 12 mol%, 약 8 mol% 내지 약 10 mol%, 약 10 mol% 내지 약 20 mol%, 약 10 mol% 내지 약 18 mol%, 약 10 mol% 내지 약 15 mol%, 약 10 mol% 내지 약 12 mol%, 또는 이들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 범위에서 농도를 가질 수 있다.
몇몇 구체 예에서, MgO 및 Al2O3의 농도의 합은, 약 28 mol% 초과, 약 29 mol% 초과, 약 30 mol% 초과, 약 31 mol% 초과, 약 32 mol% 초과, 약 33 mol% 초과, 약 34 mol% 초과, 약 35 mol% 초과, 약 36 mol% 초과, 약 37 mol% 초과, 약 38 mol% 초과, 약 39 mol% 초과, 약 40 mol% 초과, 약 41 mol% 초과, 약 42 mol% 초과, 또는 약 43 mol% 초과일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, MgO 및 Al2O3의 농도의 합은, 약 28 mol% 초과 내지 약 43 mol%, 약 28 mol% 초과 내지 약 41 mol%, 약 28 mol% 초과 내지 약 37 mol%, 약 28 mol% 초과 내지 약 35 mol%, 약 28 mol% 초과 내지 약 33 mol%, 약 28 mol% 초과 내지 약 30 mol%, 약 30 mol% 초과 내지 약 43 mol%, 약 30 mol% 초과 내지 약 41 mol%, 약 30 mol% 초과 내지 약 37 mol%, 약 30 mol% 초과 내지 약 35 mol%, 약 30 mol% 초과 내지 약 33 mol%, 약 33 mol% 초과 내지 약 43 mol%, 약 33 mol% 초과 내지 약 41 mol%, 약 33 mol% 초과 내지 약 37 mol%, 약 33 mol% 초과 내지 약 35 mol%, 약 35 mol% 초과 내지 약 43 mol%, 약 35 mol% 초과 내지 약 41 mol%, 약 35 mol% 초과 내지 약 37 mol%, 또는 이들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 범위일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, BeO, As2O3, Sb2O3 중 하나 이상이 없다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "이 없는"은, 성분이, 0.1 mol% 미만과 같은, 오염물로서 매우 소량으로 최종 유리계 물품에 존재할지라도, 배치 물질 (batch material)의 성분으로서 첨가되지 않음을 의미한다.
유리계 물품의 특성
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리계 물품은, 다음 특성 중 하나 이상을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 구체 예에서, 유리계 물품은 높은 파괴 인성을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, 높은 경도로 이어질 수 있는, 높은 영률 값을 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, 낮은 응력 광학 계수 (SOC)를 나타낸다. 여기에 기재된 구체 예들 중 어느 하나에서, 유리계 물품은, 가시 스펙트럼에서 실질적으로 투명할 수 있다.
전단 (shear)과 벽개 (cleavage) 사이에 경쟁은, 물질의 연성/취성 거동을 지배한다. 균열 팁 (tip)에서, 전단에 필요한 에너지 또는 응력이 벽개에 필요한 에너지 또는 응력보다 낮으면, 균열 팁은, 전단에 의해 둔화될 것이고, 물질은 연성 또는 높은 파괴 인성을 나타낼 것이다. 원자 수준에서, 유리의 취성/연성 거동은, 유리 네트워크에서의 결합 강도와 각도 제약 (angular constraint) 사이에 경쟁에 의해 지배될 수 있다. 결합 강도에서 상대적 증가 또는 각도 제약에서 상대적 감소는, 벽개를 방지하거나 또는 전단 변형을 촉진하여 연성을 증가시킬 수 있다.
이론에 구속되는 것을 원하지는 않지만, 여기에 기재된 유리계 물품은, 산소에 강하게 결합하는 한편, 각도 제약을 감소시키는, 란타늄의 존재를 통해 높은 파괴 인성을 달성할 수 있는 것으로 여겨진다.
다양한 구체 예에서, 본 개시는, 높은 파괴 인성을 특징으로 하는 유리계 물품을 제공한다. 예를 들어, 여기에 기재된 구체 예들 중 어느 하나에서, 유리계 물품은, 적어도 0.8 MPa*m0.5 (예를 들어, 적어도 0.85 MPa*m0.5, 적어도 0.9 MPa*m0.5, 적어도 0.95 MPa*m0.5, 적어도 1 MPa*m0.5)의 파단 인성 값을 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, 약 0.8 MPa*m0.5, 약 0.85 MPa*m0.5, 약 0.9 MPa*m0.5, 약 0.95 MPa*m0.5, 약 1 MPa*m0.5, 약 1.1 MPa*m0.5, 약 1.2 MPa*m0.5, 약 1.3 MPa*m0.5, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 파괴 인성 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, 약 0.8 MPa*m0.5 내지 약 1.3 MPa*m0.5, 약 0.8 MPa*m0.5 내지 약 1 MPa*m0.5, 약 0.85 MPa*m0.5 내지 약 1.3 MPa*m0.5, 약 0.85 MPa*m0.5 내지 약 1 MPa*m0.5, 약 0.9 MPa*m0.5 내지 약 1.3 MPa*m0.5, 약 0.9 MPa*m0.5 내지 약 1 MPa*m0.5, 약 0.95 MPa*m0.5 내지 약 1.3 MPa*m0.5, 약 0.95 MPa*m0.5 내지 약 1 MPa*m0.5, 또는 이들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 범위에서 파괴 인성 값을 가질 수 있다. 본 개시에 언급된 파괴 인성 값 (K1C)은, Bubsey, R.T. 등의, "Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and Stress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Based on Experimental Compliance Measurements," NASA Technical Memorandum 83796, pp. 1-30 (October 1992)의 방정식 5를 사용하여 Y*m이 계산된 것을 제외하고는, Reddy, K.P.R. 등의 "Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens," J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)에 개시된 셰브론 노치 쇼트 바 (chevron notched short bar: CNSB) 방법에 의해 측정된 값을 지칭한다.
다양한 구체 예에서, 본 개시는 또한 높은 영률 값을 특징으로 하는 유리계 물품을 제공한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 영률 값은, 유리계 물품의 경도를 반영할 수 있다. 여기에 기재된 구체 예들 중 어느 하나에서, 유리계 물품은, 적어도 90 GPa (예를 들어, 적어도 95 GPa; 적어도 100 GPa; 적어도 105 GPa; 적어도 110 GPa; 적어도 120 GPa; 적어도 130 GPa; or 적어도 140 GPa)의 영률 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 유리계 물품은, 약 90 GPa; 약 95 GPa; 약 100 GPa; 약 105 GPa; 약 110 GPa; 약 120 GPa, 약 130 GPa, 약 140 GPa, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 영률 값을 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, 약 90 GPa 내지 약 140 GPa, 약 90 GPa 내지 약 135 GPa, 약 90 GPa 내지 약 130 GPa, 약 90 GPa 내지 약 125 GPa, 약 90 GPa 내지 약 120 GPa, 약 90 GPa 내지 약 115 GPa, 약 90 GPa 내지 약 110 GPa, 약 95 GPa 내지 약 140 GPa, 약 95 GPa 내지 약 135 GPa, 약 95 GPa 내지 약 130 GPa, 약 95 GPa 내지 약 125 GPa, 약 95 GPa 내지 약 120 GPa, 약 95 GPa 내지 약 115 GPa, 약 95 GPa 내지 약 110 GPa, 약 100 GPa 내지 약 140 GPa, 약 100 GPa 내지 약 135 GPa, 약 100 GPa 내지 약 130 GPa, 약 100 GPa 내지 약 125 GPa, 약 100 GPa 내지 약 120 GPa, 약 100 GPa 내지 약 115 GPa, 약 100 GPa 내지 약 110 GPa, 약 105 GPa 내지 약 140 GPa, 약 105 GPa 내지 약 135 GPa, 약 105 GPa 내지 약 130 GPa, 약 105 GPa 내지 약 125 GPa, 약 105 GPa 내지 약 120 GPa, 약 105 GPa 내지 약 115 GPa, 약 105 GPa 내지 약 110 GPa, 약 110 GPa 내지 약 140 GPa, 약 110 GPa 내지 약 135 GPa, 약 110 GPa 내지 약 130 GPa, 약 110 GPa 내지 약 125 GPa, 약 110 GPa 내지 약 120 GPa, 약 110 GPa 내지 약 115 GPa, 또는 이들 사이에 임의의 범위 및 서브범위의 범위에서 영률 값을 갖는다. 본 개시에 언급된 영률 값은, 명칭이 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"인, ASTM E2001-13에 서술된 일반적인 타입의 공명 초음파 분광법 기술에 의해 측정된 바와 같은 (GPa로 전환된) 값을 지칭한다.
다양한 구체 예에서, 본 개시는 또한 낮은 응력 광학 계수 (SOC)를 특징으로 하는 유리계 물품을 제공한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, SOC는 유리의 복굴절과 관련된다. 여기에 기재된 구체 예들 중 어느 하나에서, 유리계 물품은, 3 이하의 Brewster (예를 들어, 2 이하의 Brewster, 1.5 이하의 Brewster, 또는 1 이하의 Brewster)의 SOC를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, 약 1.3 Brewster, 약 1.5 Brewster, 약 1.7 Brewster, 약 1.9 Brewster, 약 2 Brewster, 또는 명시된 값들 사이에 임의의 범위의 SOC를 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 유리계 물품은, 약 1.3 Brewster 내지 약 2 Brewster의 SOC를 갖는다. SOC 값은, 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"인, ASTM 표준 C770-16의 절차 C (유리 디스크 방법)에 서술된 바와 같이 측정될 수 있다.
여기에 기재된 유리계 물품은, 파괴 인성, 영률, 및 응력 광학 계수의 하나 이상의 특성을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리계 물품은, (i) 적어도 0.8 MPa*m0.5의 파괴 인성; (ⅱ) 적어도 90 GPa의 영률 값; 및/또는 (ⅲ) 3 이하의 Brewster의 응력 광학 계수 (SOC)를 특징으로 할 수 있다. 여기에 기재된 구체 예들 중 어느 하나에서, 유리계 물품은 실질적으로 투명하다.
장치
여기에 기재된 유리계 물품은, 예를 들어, 높은 파괴 인성이 요구되는 경우, 다양한 적용들을 가질 수 있다. 당업자는, 여기에 기재된 유리계 물품이 이의 특정 적용에 따라 다양한 형상, 두께, 등을 취할 수 있음을 이해할 것이다.
예를 들어, 여기에 개시된 유리계 물품은, 디스플레이를 갖는 물품 (또는 디스플레이 물품) (예를 들어, 휴대 전화, 태블릿, 컴퓨터, 랩탑, 내비게이션 시스템, 및 이와 유사한 것을 포함하는, 소비자 전자 제품), 건축용 물품, 수송용 물품 (예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박, 등), 가전 물품, 또는 약간의 투명성, 내-스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 필요로 하는 물품과 같은 또 다른 물품으로 혼입될 수 있다. 여기에 개시된 유리계 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 물품은, 도 1a 및 1b에 나타낸다. 구체적으로, 도 1a 및 1b는, 전면 (104), 후면 (106), 및 측면 (108)을 갖는 하우징 (102); 상기 하우징 전적으로 내에 또는 적어도 부분적으로 내부에 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접한 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소; 및 상기 디스플레이에 걸쳐 있도록 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 걸친 커버 기판을 포함하는 소비자 전자 장치 (100)를 나타낸다. 몇몇 구체 예에서, 상기 커버 기판 (112) 또는 상기 하우징 (102)의 일부 중 적어도 하나는 여기에 개시된 유리계 물품 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시 예
하기 실시 예는 본 개시의 장점 및 특색을 더욱 예시하지만, 이에 본 개시가 제한되는 것은 아니다.
개별 구성분들의 합이 총계이거나 대략 100에 매우 근접한 한, 모든 실제적인 목적을 위해, 보고된 값은 mol%를 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 실제 배치 성분 (batch ingredients)은, 다른 배치 성분과 함께 용융될 때, 적절한 비율로 원하는 산화물로 전환되는, 임의의 물질, 산화물, 또는 기타 화합물을 포함할 수 있다.
표 1-6에 열거된 조성물을 갖는 유리는 제조되고, 표 1-6에 열거된 다양한 특성은 측정된다. 조성물은 산화물 기준으로 mol%로 기록된다.
실험에서 만들어진 대표 유리.
샘플 No. 1 2 3 4 5 6
SiO2 44.854 58.496 44.009 54.689 44.593 43.992
Al2O3 0 20.532 7.926 25.425 10.018 12.014
B2O3 7.975 0 0 0 0 0
P2O5 0 5.372 0 0 0 0
MgO 31.327 5.11 30.76 5.894 28.852 27.393
La2O3 7.886 5.25 9.007 7.318 8.465 8.484
LiO2 7.957 5.24 8.298 6.673 8.072 8.118
Na2O 0 0 0 0 0 0
합계 99.999 100 100 99.999 100 100.001
밀도 (g/㎤) 2.859 3.068 3.498 3.464 3.472 3.441
푸아송 비 0.269 0.246 0.276 0.264 0.272 0.272
전단 계수 (GPa) 44.7 36.4 46.1 40.5 48.5 45.6
영률 (GPa) 113.56 90.74 117.76 102.46 117.1 116.0
어닐링점 (℃) 597.9 732.2 650.3 734.5 652.3 653.7
변형점 (℃) 564 688.3 614.9 693.3 617.1 617.3
연화점 (℃) 723.1 908.8 789.1 924.5 794.6 794.9
파괴 인성
(K1C[MPa*m0.5])		 0.81 0.85 0.87 0.95 0.844 0.863
K1C 표준 편차 0.012 0.005 0.018 0.026 0.01 0.019
SOC (Brewsters) 1.726 2.616 1.661 2.317 1.675 1.722
CTE (ppm/K) 8.75 4.44 8.24 4.93 6.88 6.61
표 1 계속. 실험에서 만들어진 대표 유리.
샘플 No. 7 8 9 10 11 12
SiO2 44.303 44.39 44.288 44.062 44.505 44.045
Al2O3 14.003 8.008 7.966 8.893 9.968 11.001
B2O3 0 0 0 0 0 0
P2O5 0 0 0 0 0 0
MgO 25.218 28.94 27.062 29.328 27.49 25.873
La2O3 8.566 8.592 8.595 9.616 10.176 11.135
LiO2 7.91 10.071 12.089 8.101 7.862 7.947
Na2O 0 0 0 0 0 0
합계 100 100.001 100 100 100.001 100.001
밀도 (g/㎤) 3.412 3.48 3.459 3.566 3.628 3.686
푸아송 비 0.275 0.268 0.277 0.275 0.281 0.286
전단 계수 (GPa) 45.0 46.5 46.4 46.2 46.0 45.8
영률 (GPa) 114.9 117.8 118.5 117.8 117.8 117.8
어닐링점 (℃) 657.1 634.8 655.8 656.1 662.1 667.3
변형점 (℃) 620.8 600.2 620.4 620.6 626.9 631.6
연화점 (℃) 804.2
파괴 인성
(K1C[MPa*m0.5])		 0.864 0.837 0.826 0.851 0.88 0.834
K1C 표준 편차 0.008 0.028 0.002 0.001 0.022 0.034
SOC (Brewsters) 1.77 1.627 1.601 1.598 1.575 1.515
CTE (ppm/K) 6.29 7.19 7.45 7.15 7.01 6.93
표 1 계속. 실험에서 만들어진 대표 유리.
샘플 No. 13 14 15 16 17 18
SiO2 44.123 43.673 44.166 44.31 44.882 44.424
Al2O3 8.997 10.202 10.999 8.996 15.981 18.023
B2O3 0 0 0 0 0 0
P2O5 0 0 0 0 0 0
MgO 29.127 27.763 25.278 28.195 23.044 21.457
La2O3 8.542 8.368 8.508 9.616 8.077 8.192
LiO2 9.21 9.995 11.048 8.883 8.016 7.903
Na2O 0 0 0 0 0 0
합계 99.999 100.001 99.999 100 100 99.999
밀도 (g/㎤) 3.474 3.446 3.423 3.555 3.382 3.352
푸아송 비 0.269 0.28 0.274 0.277 0.275 0.271
전단 계수 (GPa) 46.1 45.4 45.2 46.1 44.5 44.3
영률 (GPa) 116.9 116.2 115.3 117.7 113.6 112.5
어닐링점 (℃) 641.9 635.3 629.5 649 659.8 663.7
변형점 (℃) 606.3 600.8 594.6 614.3 622.3 626.3
연화점 (℃) 777.5 807.9 815.2
파괴 인성
(K1C[MPa*m0.5])		 0.855 　 0.836 0.839 0.898 0.874
K1C 표준 편차 0.012 0.014 0.007 0.03 0.003
SOC (Brewsters) 1.661 1.665 1.687 1.606 1.821 1.864
CTE (ppm/K) 7.04 7.1 6.99 7.18 6.24 5.78
표 1 계속. 실험에서 만들어진 대표 유리.
샘플 No. 19 20 21 22 23 24
SiO2 44.378 44.176 44.535 44.487 44.524 44.318
Al2O3 19.878 21.847 24.121 26.043 28.074 30.202
B2O3 0 0 0 0 0 0
P2O5 0 0 0 0 0 0
MgO 19.785 17.999 15.384 13.46 11.328 9.663
La2O3 7.98 8.094 8.107 8.123 8.047 8.117
LiO2 7.978 7.883 7.854 7.886 8.028 7.699
Na2O 0 0 0 0 0 0
합계 99.999 99.999 100.001 99.999 100.001 99.999
밀도 (g/㎤) 3.327 3.309 3.288 3.261 3.25 3.233
푸아송 비 0.277 0.272 0.271 0.274 0.273 0.27
전단 계수 (GPa) 43.9 43.7 43.5 43.3 43.2 43.1
영률 (GPa) 112.2 111.1 110.5 110.2 109.8 109.4
어닐링점 (℃) 669.2 677 683.3 691 703.2 709.2
변형점 (℃) 631.3 639 645 652.2 664.9 670.5
연화점 (℃) 823.9 832 840.5 851.3 862.7 867.7
파괴 인성
(K1C[MPa*m0.5])		 0.961 0.893 0.954 0.933 0.909 0.929
K1C 표준 편차 0.048 0.041 0.003 0.021 0.008 0.02
SOC (Brewsters) 1.895 1.93 1.947 2.01 2.067
CTE (ppm/K) 5.52 5.31 4.94 4.86 4.78 4.42
표 1 계속. 실험에서 만들어진 대표 유리.
샘플 No. 25 26 27 28 29 30
SiO2 44.149 44.162 44.179 44.468 44.185 44.269
Al2O3 32.318 33.941 35.934 37.582 10.909 13.002
B2O3 0 0 0 0 0 0
P2O5 0 0 0 0 0 0
MgO 7.606 5.916 3.85 1.911 26.791 23.046
La2O3 8.001 8.002 8.061 8.084 9.095 9.848
LiO2 7.925 7.98 7.976 7.955 9.02 9.834
Na2O 0 0 0 0 0 0
합계 99.999 100.001 100 100 100 99.999
밀도 (g/㎤) 3.219 3.21 3.203 3.197 3.527 3.557
푸아송 비 0.268 0.274 0.273 0.264 0.277 0.274
전단 계수 (GPa) 43.2 42.9 43.0 43.0 45.6 45.2
영률 (GPa) 109.5 109.2 109.6 108.8 116.5 115.1
어닐링점 (℃) 722 732.5 743.9 757.7 650.6 647.7
변형점 (℃) 683 693.5 705.3 719.1 615.6 612.4
연화점 (℃) 881.6 888.3 898.5 906.9
파괴 인성
(K1C[MPa*m0.5])		 0.913 0.947 0.932 0.965 0.846
K1C 표준 편차 0.013 0.004 0.011 0.011 0.025
SOC (Brewsters) 2.094 2.114 2.136 2.156 1.649 1.616
CTE (ppm/K) 4.55 4.32 4.2 4.1 6.9 6.47
표 1 계속. 실험에서 만들어진 대표 유리.
샘플 No. 31 32 33 34 35
SiO2 54.908 37.077 44.702 44.245 44.526
Al2O3 18.309 14.177 18.87 20.819 22.637
B2O3 0 0 0 0 0
P2O5 0 0 0 0 0
MgO 0.037 28.481 10.396 6.872 2.889
La2O3 13.491 10.335 13.22 14.364 15.166
LiO2 13.255 9.931 12.813 13.7 14.781
Na2O 0 0 0 0 0
합계 100 100.001 100.001 100 99.999
밀도 (g/㎤) 3.568 3.61 3.638 3.665 3.691
푸아송 비 0.27 0.278 0.274 0.278 0.281
전단 계수 (GPa) 40.1 46.8 43.6 43.2 42.8
영률 (GPa) 101.8 119.6 111.1 110.3 109.7
어닐링점 (℃) 682.5 656.6 660.3 668.8
변형점 (℃) 645.3 620.9 625.1 632.7
연화점 (℃)
파괴 인성
(K1C[MPa*m0.5])		 0.805 0.837 0.938
K1C 표준 편차 0.092 0.034
SOC (Brewsters) 1.798 0 1.623 0
CTE (ppm/K) 6.45 7.23 6.51 6.47 6.56
표 1-6에 열거된 샘플 1-35의 경우, 각각의 개별 산화물을 함유하는 원료는, 각각의 조성물을 얻기 위해 혼합되고 용융된다. 조성물 및 물리적 특성은, 표준 물리적/화학적 방법을 통해, 및 후술되는 바와 같이, 얻어진다.
표 1-6에 서술된 유리 특성은, 유리 기술에서 전통적인 기술에 따라 결정된다. 따라서, 0-300℃의 온도 범위에 걸친 선형 열팽창계수 (CTE)는, ppm/K의 측면에서 표현되고, 섬유 신장 기술인, ASTM 참조 E228-11로부터 결정된다. 밀도는, ASTM C693-93(2013)의 부력법 (buoyancy method)을 사용하여 결정된다. GPa의 측면에서의 영률 값, GPa의 측면에서 전단 계수 (shear modulus) 값, 및 푸아송 비 (Poisson's ratio)는, ASTM E2001-13에 서술된 일반적인 타입의 공명 초음파 분광법 기술 (resonant ultrasonic spectroscopy technique)을 사용하여 결정된다. 어닐링점 (annealing point)과 변형점 (strain point)은, ASTM C598-93(2013)의 빔 굽힘 점도법을 사용하여 결정된다. 연화점은, ASTM C338-93(2013)의 평행판 점도법을 사용하여 결정된다. 응력 광학 계수 (SOC) 값은, ASTM 표준 C770-16의 절차 C (Glass Disc Method)에 의해 측정될 수 있다. 파괴 인성 (K1C [MPa*m0.5])은, 전술된 방법을 사용하여 결정된다.
관점 (1)에서, 유리계 물품은:
약 20 mol% 내지 약 80 mol% 범위의 SiO2;
약 2 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 Al2O3;
MgO;
Li2O;
약 3 mol% 이상의 양으로 La2O3;
약 6 mol% 이상인 알칼리 금속 산화물 (R2O)의 합; 및
28 mol% 이상인 MgO 및 Al2O3의 합을 포함하고,
여기서, 상기 유리계 물품은 BeO가 없다.
관점 (1)에 따른 관점 (2)에 있어서, (i) 파괴 인성은 적어도 0.8 MPa*m0.5이고; (ⅱ) 영률 값은 적어도 90 GPa이며; 및/또는 (ⅲ) 응력 광학 계수 (SOC)는 3 Brewster 이하이다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (3)에 있어서, La2O3는, 약 3 mol% 내지 약 18 mol%의 범위이다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (4)에 있어서, La2O3는, 약 5 mol% 내지 약 15 mol%의 범위이다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (5)에 있어서, MgO는, 약 1 mol% 내지 약 42 mol% 범위이다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (6)에 있어서, MgO는, 약 2 mol% 내지 약 37 mol%의 범위이다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (7)에 있어서, MgO는, 약 3 mol% 내지 약 32 mol% 범위이다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (8)에 있어서, R2O의 합은 약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위이다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (9)는:
약 1 mol% 내지 약 42 mol% 범위의 MgO;
약 3 mol% 내지 약 18 mol% 범위의 La2O3; 및
약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위인 R2O의 합을 포함한다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (10)은:
약 25 mol% 내지 약 70 mol% 범위의 SiO2; 및
약 4 mol% 내지 약 50 mol% 범위의 Al2O3를 포함한다.
관점 (10)에 따른 관점 (11)은:
약 30 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 SiO2; 및
약 8 mol% 내지 약 40 mol% 범위의 Al2O3를 포함한다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (12)는:
약 25 mol% 내지 약 70 mol% 범위의 SiO2;
약 4 mol% 내지 약 50 mol% 범위의 Al2O3;
약 2 mol% 내지 약 37 mol% 범위의 MgO;
약 3 mol% 내지 약 18 mol% 범위의 La2O3; 및
약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위인 R2O의 합을 포함한다.
전술한 관점 중 어느 하나에 따른 관점 (13)은:
약 30 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 SiO2;
약 8 mol% 내지 약 40 mol% 범위의 Al2O3;
약 3 mol% 내지 약 32 mol% 범위의 MgO;
약 5 mol% 내지 약 15 mol% 범위의 La2O3; 및
약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위인 R2O의 합을 포함한다.
관점 (14)에서, 소비자 전자 장치는:
전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접한 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소; 및
상기 디스플레이 위에 배치된 커버 기판을 포함하며;
여기서, 상기 하우징 또는 커버 기판의 일부 중 적어도 하나는, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리계 물품을 포함한다.
특정 구체 예들의 전술한 설명은, 본 개시의 일반적인 개념을 벗어나지 않고, 과도한 실험없이, 다른 구체 예들이, 통상의 기술 내에서 지식을 적용하여, 다양한 적용들에 대해 이러한 특정 구체 예들을 용이하게 변경 및/또는 개조할 수 있도록, 본 개시의 일반적인 성질을 충분히 밝힐 것이다. 따라서, 이러한 개조 및 변경은, 여기에 제시된 교시 및 지침에 기초한, 개시된 구체 예의 균등물의 의미 및 범위 내인 것으로 의도된다. 여기에서의 문구 또는 용어는, 설명의 목적을 위한 것이지, 제한하기 위한 것이 아니며, 본 명세서의 용어 또는 문구는, 교시 및 지침을 고려하여 당업자에 의해 해석되는 것으로 이해될 것이다.
본 개시의 폭 및 범주는, 전-술한 대표적인 구체 예들 중 어느 하나에 의해 제한되지 않아야 한다.
여기에 기재된 다양한 관점들, 구체 예들, 및 선택들 모두는, 임의의 및 모든 변화에서 조합될 수 있다.
본 명세서에 언급된 모든 간행물들, 특허들, 및 특허 출원들은, 각각의 개별 간행물, 특허, 또는 특허 출원이 참조로서 병합된 것으로 구체적이고 개별적으로 표시되는 것과 동일한 정도로 여기에서 참조로서 병합된다.

Claims (14)

  1. 약 20 mol% 내지 약 80 mol% 범위의 SiO2;
    약 2 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 Al2O3;
    MgO;
    Li2O;
    약 3 mol% 이상의 양으로 La2O3;
    약 6 mol% 이상인 알칼리 금속 산화물 (R2O)의 합; 및
    28 mol% 이상인 MgO 및 Al2O3의 합을 포함하는 유리계 물품으로서,
    여기서, 상기 유리계 물품은 BeO가 없는, 유리계 물품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    (i) 파괴 인성은 적어도 0.8 MPa*m0.5이고; (ⅱ) 영률 값은 적어도 90 GPa이며; 및/또는 (ⅲ) 응력 광학 계수 (SOC)는 3 Brewster 이하인, 유리계 물품.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    La2O3는, 약 3 mol% 내지 약 18 mol%의 범위인, 유리계 물품.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    La2O3는, 약 5 mol% 내지 약 15 mol%의 범위인, 유리계 물품.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    MgO는, 약 1 mol% 내지 약 42 mol% 범위인, 유리계 물품.
  6. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    MgO는, 약 2 mol% 내지 약 37 mol%의 범위인, 유리계 물품.
  7. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
    MgO는, 약 3 mol% 내지 약 32 mol% 범위인, 유리계 물품.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    R2O의 합은 약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위인, 유리계 물품.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    약 1 mol% 내지 약 42 mol% 범위의 MgO;
    약 3 mol% 내지 약 18 mol% 범위의 La2O3; 및
    약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위인 R2O의 합을 포함하는, 유리계 물품.
  10. 청구항 9에 있어서,
    약 25 mol% 내지 약 70 mol% 범위의 SiO2; 및
    약 4 mol% 내지 약 50 mol% 범위의 Al2O3를 포함하는, 유리계 물품.
  11. 청구항 10에 있어서,
    약 30 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 SiO2; 및
    약 8 mol% 내지 약 40 mol% 범위의 Al2O3를 포함하는, 유리계 물품.
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    약 25 mol% 내지 약 70 mol% 범위의 SiO2;
    약 4 mol% 내지 약 50 mol% 범위의 Al2O3;
    약 2 mol% 내지 약 37 mol% 범위의 MgO;
    약 3 mol% 내지 약 18 mol% 범위의 La2O3; 및
    약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위인 R2O의 합을 포함하는, 유리계 물품.
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    약 30 mol% 내지 약 60 mol% 범위의 SiO2;
    약 8 mol% 내지 약 40 mol% 범위의 Al2O3;
    약 3 mol% 내지 약 32 mol% 범위의 MgO;
    약 5 mol% 내지 약 15 mol% 범위의 La2O3; 및
    약 6 mol% 내지 약 15 mol% 범위인 R2O의 합을 포함하는, 유리계 물품.
  14. 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접한 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소; 및
    상기 디스플레이 위에 배치된 커버 기판을 포함하며;
    여기서, 상기 하우징 또는 커버 기판의 일부 중 적어도 하나는, 전술한 청구항 중 어느 한 항의 유리계 물품을 포함하는, 소비자 전자 제품.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019191480A1 (en) 2018-03-29 2019-10-03 Corning Incorporated Glasses having high fracture toughness
WO2019231967A1 (en) 2018-05-31 2019-12-05 Corning Incorporated Glass with improved drop performance
WO2020246274A1 (ja) * 2019-06-03 2020-12-10 Ａｇｃ株式会社 ガラス、化学強化ガラスおよびその製造方法
CN114040895A (zh) * 2019-06-13 2022-02-11 康宁公司 包含磷与低离子场强度修饰剂的显示组成物
WO2021221067A1 (ja) * 2020-04-30 2021-11-04 Ａｇｃ株式会社 ガラス、化学強化ガラスおよび電子機器
CN116348424A (zh) 2020-08-26 2023-06-27 康宁股份有限公司 具有改善的机械耐久性的可调式玻璃组合物
WO2022093737A1 (en) 2020-10-29 2022-05-05 Corning Incorporated Phase separable glass compositions having improved mechanical durability

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2805166A (en) 1954-01-18 1957-09-03 Loffler Johannes Glasses containing oxides of rare earth metals
US3513004A (en) 1966-04-11 1970-05-19 Owens Illinois Inc La2o3-tio2-ta2o5-zro2-bao-b2o3-sio2 optical glass
US3804646A (en) 1969-06-11 1974-04-16 Corning Glass Works Very high elastic moduli glasses
US3811901A (en) 1969-11-06 1974-05-21 United Aircraft Corp Non-toxic invert analog glass compositions of high modulus
US3615769A (en) 1970-03-09 1971-10-26 Leitz Ernst Gmbh Lanthanum borosilicate optical glass
US3785836A (en) * 1972-04-21 1974-01-15 United Aircraft Corp High modulus invert analog glass compositions containing beryllia
JP4174883B2 (ja) * 1998-11-19 2008-11-05 旭硝子株式会社 情報記録媒体基板
JP2001134925A (ja) * 1999-08-25 2001-05-18 Asahi Glass Co Ltd 情報記録媒体基板用ガラスおよび情報記録媒体用ガラス基板
FR2806075B1 (fr) 2000-03-07 2002-09-20 Saint Gobain Vitrage Espaceur en verre
JP4923366B2 (ja) 2001-09-13 2012-04-25 日本電気硝子株式会社 モールドプレス成形用光学ガラス
FR2838118B1 (fr) 2002-04-08 2004-09-10 Saint Gobain Espaceurs possedant une conductivite electronique, procede de fabrication et applications notamment pour les ecrans de visualisation
EP1604959A1 (en) 2004-06-02 2005-12-14 Kabushiki Kaisha Ohara An optical glass
KR20090018048A (ko) 2006-05-02 2009-02-19 니혼 이타가라스 가부시키가이샤 유리 조성물 및 이것을 이용한 유리 스페이서
CN101622205B (zh) 2008-01-28 2012-09-26 旭硝子株式会社 数据存储介质基板用玻璃、数据存储介质用玻璃基板及磁盘
US8361917B2 (en) 2010-08-05 2013-01-29 Schott Corporation Rare earth aluminoborosilicate glass composition
JP5650496B2 (ja) * 2010-10-28 2015-01-07 ウィンテックポリマー株式会社 一体成形体
US8394516B2 (en) * 2010-10-29 2013-03-12 Hoya Corporation Glass substrate for magnetic recording medium and magnetic recording medium
US8806893B2 (en) * 2011-02-18 2014-08-19 Hoya Corporation Manufacturing method of a glass blank for magnetic disk and manufacturing method of a glass substrate for magnetic disk
JP6042875B2 (ja) * 2012-03-29 2016-12-14 Hoya株式会社 磁気記録媒体基板用ガラス、磁気記録媒体用ガラス基板およびその利用
SG10201605515PA (en) * 2012-05-16 2016-09-29 Hoya Corp Glass for magnetic recording medium substrate and usage thereof
US10501364B2 (en) 2012-11-21 2019-12-10 Corning Incorporated Ion exchangeable glasses having high hardness and high modulus
US10035727B2 (en) 2013-07-15 2018-07-31 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass compositions, fiberizable glass compositions, and glass fibers made therefrom
US9278883B2 (en) 2013-07-15 2016-03-08 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass compositions, fiberizable glass compositions, and glass fibers made therefrom
JP6131154B2 (ja) * 2013-09-11 2017-05-17 Hoya株式会社 磁気記録媒体基板用ガラスおよび磁気記録媒体基板
WO2016118462A2 (en) * 2015-01-19 2016-07-28 Corning Incorporated Enclosures having an anti-fingerprint surface
US10427972B2 (en) 2016-07-21 2019-10-01 Corning Incorporated Transparent silicate glasses with high fracture toughness

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