KR20200079435A - 고강도의 음용 도구 - Google Patents

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펭시앙 치안
준밍 슈에
프리츠 빈터슈텔러
폴커 슈테든
다카히사 우치다
차바 데브레크제니
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쇼오트 글라스 테크놀로지스 (쑤저우) 코퍼레이션 리미티드.
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Abstract

본 발명은 음용 도구, 본 발명의 음용 도구의 제조 방법, 그리고 상기 음용 도구의 용도에 관한 것이다.

Description

고강도의 음용 도구{DRINKING IMPLEMENT WITH HIGH STRENGTH}
본 발명은 음용 도구, 본 발명의 음용 도구의 제조 방법, 그리고 상기 음용 도구의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 일부 음용 도구는 음용 빨대로 지칭될 수 있다.
플라스틱 물품은 환경에 해를 끼친다. 일회용 플라스틱의 금지는 증가하는 사회 문제이다. 하나의 측면에서, 증가하는 환경 문제는 플라스틱 빨대에 의해 유발된다. 이들 플라스틱 빨대는 광범위하게, 예를 들면, 식당, 술집, 카페 또는 가정에서 사용된다. 그러나, 플라스틱 빨대는 해양 쓰레기에서 종종 발견되고, 환경을 심각하게 위협할 수 있다. 플라스틱 빨대는 죽은 바닷새 및 거북의 위에서 발견되었다. 플라스틱 빨대의 분해는 매우 긴 시간이 걸린다. 때때로 미세플라스틱으로도 지칭되는, 플라스틱 빨대의 분해 생성물은 미생물 및 동물에게 흡수되고, 먹이 사슬에서 축적되어, 동물 및 인간에게 해를 끼칠 수 있다.
따라서, 플라스틱 빨대에 대한 대안적인 음용 도구가 필요하다. 대안은 환경 친화적이어야 한다. 이러한 바람직한 신규한 유형의 음용 도구는 환경적으로 해로운 쓰레기를 피하기 위하여 재활용할 수 있어야 하고 여러 번 재사용할 수 있어야 한다. 추가로, 신규한 유형의 음용 도구는 동물 및 인간에게 임의의 해를 끼치는 것을 피하기 위하여 동물의 위로 가지 않아야 한다. 추가로, 바람직한 음용 도구는 먹이 사슬에 축적될 수 있는 분해 생성물을 생성하지 않아야 한다. 바람직한 음용 도구는 내부 및/또는 외부 침입에 의해 동물에게 해를 유발하지 말아야 한다.
바람직한 음용 도구는 환경 친화적이고, 파손에 강하며, 치수 안정성을 유지한다. 그 중에서도, 온전하고 변형되지 않는 음용 도구는 동물에게 섭취될 가능성을 감소시킨다. 동시에, 바람직한 음용 도구는 낮은 파손 위험성을 갖고, 일정한 품질의 것이며, 우수한 입안 느낌(mouth-feel) 및 매력적인 외양을 가져야 한다.
종이 음용 도구, 예컨대 종이 빨대는 플라스틱 음용 도구에 대한 대안이 될 수 있다. 종이 빨대는 짧은 분해 시간을 갖는다. 그러나, 종이 빨대는 다중 사용에 적합하지 않다. 코팅을 사용하여 종이 빨대를 재사용할 수 있게 만들거나 종이 빨대를 착색하거나 구조화할 수 있다. 그러나, 이러한 코팅은 음용 도구의 재활용성 및 환경 친화성을 감소시킨다. 추가로, 종이 음용 도구는 세척하기 어렵다.
대안적으로, 짚 음용 도구, 예컨대 짚으로 만든 빨대가 플라스틱 빨대 대신에 사용될 수 있다. 짚 음용 도구는 생분해성이다. 그러나, 짚 음용 도구는 광범위한 다중 사용에 적합하지 않다. 추가로, 짚 음용 도구는 변형에 취약하며, 사용 후 세척하기 어렵다. 추가로, 기타 음용 도구, 예를 들면, 목재 빨대 또는 대나무 빨대가 플라스틱 빨대 대신에 사용될 수 있다. 그러나, 목재 빨대 또는 대나무 빨대는 경향에 따라 높은 표면 거칠기를 갖고, 세척하기 어렵다. 이는 잔류 유체를 야기할 수 있고, 이는 동물 또는 인간의 건강에 해로울 수 있는 미생물의 성장을 유발할 수 있다.
또 다른 대안적인 음용 도구는 금속 음용 도구, 예컨대 금속 빨대일 것이다. 경향에 따라, 금속 빨대는 우수한 입안 느낌, 매력적인 외양을 제공하지 않고, 일정한 품질로 제공되기 어렵다. 금속 빨대는 투명성을 갖지 않고, 따라서 금속 빨대의 내부 청결은 외부에서 용이하게 평가될 수 없다.
재사용 가능한 음용 도구는 위생적이어야 하고, 즉, 이들은, 예를 들면 일반적인 식기세척기에서 세척되기 쉬어야 한다. 이들은 또한 화학적으로 불활성이어야 하고, 심지어 많은 식기세척기 주기 후에도 이들의 불활성을 유지하여야 한다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 문제점을 극복하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 낮은 파손 위험성 및 높은 내구성을 갖는 신규한 유형의 음용 도구를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본원에 개시된 주제에 의해 해결된다. 특히, 상기 목적은 제1 개구부, 관강(lumen), 제2 개구부, 및 제1 개구부로부터 제2 개구부까지 연장되며 관강을 둘러싸는 벽을 갖는 음용 도구로서,
다른 개구부에 흡입을 적용함으로써 유체가 하나의 개구부를 통해 관강 안으로 및 다른 개구부의 밖으로 흡인될 수 있고,
벽은 관강을 대면하는 내부 표면, 및 관강을 외면하는 외부 표면을 갖는 것인 음용 도구에 의해 해결된다.
실시양태에서, 벽은 유리로 만들어지고/거나, 벽은 벽의 내부 표면으로부터 벽 내의 제1 깊이(DCL1)까지 연장되는 제1 압축 응력층을 갖고/거나, 벽은 벽의 외부 표면으로부터 벽 내의 제2 깊이(DCL2)까지 연장되는 제2 압축 응력층을 갖는다. 벽은 제1 압축 응력층과 제2 압축 응력층 사이의 깊이에서 벽 내에 위치한 인장 응력층을 가질 수 있고/거나 제2 깊이는 벽의 두께의 0.05% 내지 25%이다.
실시양태에서 및/또는 음용 도구의 사용 동안, 제1 개구부는 하부 개구부일 수 있고, 제2 개구부는 음용 도구의 상부 개구부일 수 있다. 하부 개구부는 음용 도구를 통해 섭취될 유체 내로 연장되는 개구부일 수 있는 반면에, 상부 개구부는 음용 도구의 사용 동안 사용자의 입술에 접촉하는 개구부일 수 있다.
본 발명의 음용 도구는 선행 기술의 문제점을 해결한다. 음용 도구는 세척하기 용이하며, 바람직하게는 심지어 복수의 식기세척기 주기를 겪은 후에도, 이의 매략적인 외양의 손실 없이 완벽하게 재사용 가능하다. 또한 이는 투명하여 이의 청결이 외부로부터 용이하게 평가될 수 있다는 이점을 갖는다. 음용 도구는 또한 품질 또는 순도의 손실 없이 매우 높은 재활용성을 갖는다. 산업은 유리 재활용에 대하여 수 년간의 경험을 갖는다. 특정한 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구에 대하여 사용된 유리는 용이하게 재활용 가능한 유리, 예를 들면, Pb, As, 및 Cd와 같은 독성 성분이 없는 유리로 만들어진다. 이는 중성 맛, 높은 화학적 안정성 및 높은 화학적 불활성을 갖는다. 유리 벽의 높은 화학적 안정성 때문에, 예를 들면, 음용 도구가, 예를 들면, 주스, 차 또는 식기세척기 유체와 같은 유체에 접촉하는 경우, 매우 적은 성분이 침전되거나 유리 벽으로부터 누설된다. 특히, 음용 도구는 매우 산성인 조건(예를 들면, 라임 주스), 알칼리성 조건(예를 들면, 일부 세제), 유기 용매(예를 들면, 보드카 중의 에탄올), 이의 조합, 예를 들면, 산성 및 유기 용매의 조합(예를 들면, 롱 아일랜드 아이스티)의 액체를 포함하는 공격적인 화학 조건의 넓은 범위를 견딜 수 있다. 음용 도구는 심지어 상승된 온도에서도, 심지어 이러한 가혹한 성분의 반복된 영향하에서도 이의 유리한 성질을 잃지 않아야 한다. 바람직한 실시양태에서, 음용 도구에 사용되는 유리는 이러한 가혹한 조건을 견딜 수 있다. 음용 도구는 품질 또는 순도의 손실 없이 산업용 세척 기계에 의한 세척에 적합하다.
유리 빨대는, 예를 들면, 사용자가 상부 가장자리를 씹거나 하부 가장자리가 유리잔의 바닥에 부딪치는 것으로 인하여 빨대가 파손될 수 있다는 점을 사용자가 두려워하기 때문에 널리 사용되지 않았다. 또한, 사용자는 바닥에 떨어뜨리는 경우, 특히 단단한 바닥, 예를 들면, 세라믹 타일 또는 대리석으로 된 주방에서 사용되는 경우, 유리 빨대의 파손을 두려워하였다. 부모들은 특히 파손된 유리 벽 및 날카로운 파편에 대한 두려움 때문에 이들의 아이들이 유리 빨대를 사용하게 하는 것을 꺼려왔다.
본원에 개략적으로 기재된 음용 도구는 모든 이러한 문제를 해결하고 사용자의 두려움을 해결하고, 따라서 유리 빨대가 시장에 진입하고 플라스틱 빨대 및 내구성이 적은 대안을 대체하는 것을 돕는다. 상기 개략적으로 기재된 음용 도구의 압축 응력은 음용 도구를 상당한 높이에서 대리석 바닥에 떨어뜨리는 경우에도 유리 벽의 파손을 야기하지 않을 정도로 음용 도구의 기계적 강도를 증가시킨다. 그럼에도 불구하고 혹시 본 발명의 음용 도구가 파손되는 경우에는, 이는 바람직하게는 실질적으로 창형(lance-shaped)의 날카로운 파편을 형성하지 않고 다수의 작은 과립으로 파손될 것이다.
실시양태에서, 음용 도구는 벽, 개구부 및 관강으로 실질적으로 구성된다. 다른 실시양태에서, 음용 도구는 추가의 부분, 예를 들면, 꽃 또는 칵테일 우산을 붙들기 위한 리셉타클(receptacle)을 갖는다. 실시양태에서, 음용 도구는 유리로 실질적으로 구성된다. 음용 도구는 직선 형상 또는 곡선형일 수 있다.
본 발명자들은 음용 도구가 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 어떻게 개선되는지를 밝히는 포괄적인 실험을 수행하였다.
압축 응력층
압축 응력(CS)은 유리의 표면 층 상에 수행된 이온 교환 후, 유리 네트워크에서 유도된 압축이다. 상업적으로 이용 가능한 시험 기계, 예를 들면, 표면 응력계(예를 들면, FSM6000)는 도파관 메커니즘에 의해 CS를 측정하는데 사용될 수 있다. 실시양태에서, 제1, 및/또는 제2 압축 응력층의 압축 응력(각각 CS1 및/또는 CS2)은 100 MPa 초과, 200 MPa 초과, 300 MPa 초과, 또는 400 MPa 초과이다. 특정한 실시양태에서, CS1 및/또는 CS2는 심지어 500 MPa 초과, 600 MPa 초과, 700 MPa 초과, 또는 심지어 800 MPa 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서 CS1 및/또는 CS2의 압축 응력은 900 MPa 초과이다. 그러나, CS는 과도하지 높지 않아야 하고, 이는 그렇지 않으면 유리가 자기 파손에 취약해질 수 있기 때문이다. 바람직하게는, CS1 및/또는 CS2는 1500 MPa 미만, 또는 1250 MPa 미만이다.
당해 분야에서, 압축 응력층의 깊이는 종종 DoL로 지칭된다. 벽의 내부 표면 상의 제1 압축 응력층의 깊이(DCL1) 및 벽의 외부 표면 상의 제2 압축 응력층의 깊이(DCL2)는 이온 교환된 층의 두께이고, 여기서 CS는 유리의 표면 상에 존재한다. 깊이는 표면 응력계, 특히 오리하라(Orihara)에 의해 제조된 FSM 6000 표면 응력계에 의해 측정될 수 있다. 실시양태에서, DoL은 SEM/EDS(주사 전자 현미경/에너지 분산 X선 분광학)을 사용하여 측정된다. 일부 실시양태에서, DCL1 및 DCL2는 동일하다. 본 기재에 따라, 용어 "동일한"은 DCL1이 DCL2 ± 10%에 상응한다는 것을 의미한다. 바람직하게는, DCL2는 적어도 DCL1만큼 높다. 더 바람직하게는, DCL2와 DCL1의 비는 적어도 >1, 적어도 1.1, 적어도 1.3, 적어도 1.5, 적어도 2, 또는 적어도 4이다.
DCL1은 1 μm 초과, 5 μm 초과, 10 μm 초과, 20 μm 초과, 40 μm 초과, 50 μm 초과, 70 μm 초과, 또는 심지어 100 μm 초과일 수 있다. 정해진 유리 조성물에 있어서 DCL1은 증가된 강화 시간에 따라 증가한다. 충분한 DCL1은 음용 도구의 기계적 강도를 보장하는데 기여하지만, 깊이가 너무 높으면 자기 파손의 위험성이 증가한다. 따라서, DCL1은 바람직하게는 300　μm 미만, 200 μm 미만, 100 μm 미만, 80 μm 미만, 70 μm 미만, 또는 60 μm 미만이다. 일부 실시양태에서, DCL1은 50 μm 미만이다.
제2 압축 응력층 DCL2의 깊이는 1 μm 초과, 5 μm 초과, 10 μm 초과, 20 μm 초과, 40 μm 초과, 50 μm 초과, 70 μm 초과, 또는 심지어 100 μm 초과일 수 있다. 정해진 유리 조성물에 있어서 DCL2는 증가된 강화 시간에 따라 증가한다. 충분한 DCL2는 음용 도구의 기계적 강도를 보장하는데 기여하지만, 깊이가 너무 높으면 자기 파손의 위험성이 증가한다. 따라서, DCL2는 바람직하게는 300　μm 미만, 200 μm 미만, 100 μm 미만, 80 μm 미만, 70 μm 미만, 또는 60 μm 미만이다. 일부 실시양태에서, DCL2는 50 μm 미만이다.
DCL1과 DCL2의 합은 총 압축 깊이(TCD)이다. TCD는 바람직하게는 2 μm 초과, 10 μm 초과, 50 μm 초과, 100 μm 초과, 또는 200 μm 초과이다. TCD는 바람직하게는 200 μm 미만, 더 바람직하게는 100 μm 미만이다.
벽의 두께에 대한 DCL1의 비는 0.05% 초과일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 이는 1% 초과, 및 2% 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서, 비는 3% 초과, 4% 초과, 5% 초과, 및 10% 초과이다. 바람직하게는, 벽의 두께에 대한 DCL1의 비는 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만, 및 7% 미만이다.
바람직하게는, 벽의 두께에 대한 DCL2의 비는 0.05% 초과, 1% 초과, 2% 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서, 비는 3% 초과이다. 바람직하게는, 벽의 두께에 대한 DCL2의 비는 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만, 7% 미만이다. 예를 들면, 제2 압축 응력층의 깊이(DCL2)는 30 μm일 수 있고, 벽 두께는 1 mm일 수 있다. 그렇다면 벽 두께에 대한 DCL2의 비는 3%일 것이다.
대안적인 실시양태에서, DCL1 및/또는 DCL2는 0.2 mm 초과, 0.4 mm 초과, 0.6 mm 초과, 또는 0.8 mm 초과일 수 있다. DCL1 및/또는 DCL2는 5 mm 미만, 4 mm 미만, 3 mm 미만, 또는 2 mm 미만일 수 있다.
대안적인 실시양태에서, 벽의 두께에 대한 DCL1 및/또는 DCL2의 비는 4% 초과, 5% 초과, 10% 초과, 또는 12% 초과일 수 있다.
바람직하게는, 벽의 두께에 대한 TCD의 비는 0.05% 초과, 1% 초과, 2% 초과이다. 일부 실시양태에서, 비는 3% 초과이다. 바람직하게는, 벽의 두께에 대한 TCD의 비는 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만, 7% 미만이다.
중심 장력(CT)은 압축 응력이 유리의 양 면에서 유도되는 경우에 야기된다. 뉴튼의 법칙의 제3 원리에 따라 응력을 균형 맞추기 위하여, 인장 응력은 유리의 중심 영역에서 유도되어야 하고, 이는 중심 장력으로 불린다. CT는 측정된 압축 응력 및 압축 응력층의 깊이로부터 계산될 수 있다. 놀랍게도 얇은 벽을 갖는 강화된 음용 도구는 두꺼운 벽을 갖는 음용 도구보다 훨씬 높은 CT를 자기 파손 없이 허용할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 바람직하게는, 벽의 CT는 적어도 50 MPa, 적어도 100 MPa, 적어도 120 MPa, 적어도 150 MPa, 적어도 160 MPa, 적어도 170 MPa, 적어도 200 MPa, 적어도 300 MPa, 적어도 500 MPa이다. CT는 2000 MPa, 1000 MPa 또는 800 MPa로 제한될 수 있다.
실시양태에서, 제1 압축 응력 및/또는 제2 압축 응력층에 대한 중심 장력의 비는 0.05 내지 2.0 범위, 0.1 내지 1.8 범위, 0.15 내지 1.7 범위, 0.2 내지 1.6 범위, 또는 0.3 내지 1.5 범위이다.
압축 응력은 물리적 및/또는 화학적 강화에 의해 도입될 수 있다. 실시양태에서, 유리는 NaNO3 단독, KNO3 단독 또는 KNO3 및 NaNO3 둘 다에 의해 화학적으로 강화된다. 바람직하게는, 3 mm 미만의 벽 두께를 갖는 음용 도구를 위하여 화학적 강화가 사용된다.
기하학적 파라미터
음용 도구의 벽의 길이 축(longitudinal axis)에 수직인 외부 직경은 바람직하게는 최대 25 mm, 최대 20 mm, 최대 15 mm, 최대 9.5 mm, 최대 8.5 mm, 또는 최대 7.5 mm이다. 일부 실시양태에서, 음용 도구의 길이 축에 수직인 외부 직경은 최대 7 mm이다. 더 작은 외부 직경은 음용 도구의 제조를 위한 유리의 양 및 음용 도구가 폐기될 때 쓰레기의 양을 감소시킨다. 따라서, 음용 도구의 외부 직경이 작을수록 더 환경 친화적이다. 추가로, 더 작은 외부 직경은 음용 도구의 중량을 감소시킨다. 음용 도구의 중량이 낮을수록 음용 동안 사용이 더 용이하다. 본 발명의 이점 중 하나는 음용 도구가 상대적으로 낮은 중량/벽 두께에서 우수한 파손 및 내구성 특성을 갖는다는 것이다.
음용 도구의 벽의 길이 축에 수직인 외부 직경은 바람직하게는 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 4 mm, 적어도 6 mm이다. 일부 실시양태에서, 음용 도구의 길이 축에 수직인 외부 직경은 적어도 7 mm이다. 너무 작은 직경은 음용 도구의 관강을 통한 유체의 흡입을 방해한다. 추가로, 너무 작은 직경은 입이 음용 도구에 용이하게 적응하고 제대로 감싸는 것을 더 어렵게 만든다. 추가로, 너무 작은 직경은 음용 도구가 파손에 더 취약하게 만들거나, 적어도 이것이 쉽게 파손될 수 있다는 인상을 남긴다. 용어 "외부 직경"은 벽의 한 면 상의 외부 표면과 벽의 다른 면 상의 외부 표면 사이의 음용 도구의 벽의 길이 축에 수직인, 측정된 가장 큰 또는 평균 직경을 지칭할 수 있다.
음용 도구의 벽은 바람직하게는 최대 5 mm, 최대 4 mm, 최대 3 mm, 최대 2 mm, 최대 1.6 mm, 또는 최대 1.5 mm의 최대 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 음용 도구의 벽은 1.4 mm 미만이다. 일부 실시양태에서, 벽은 최대 6 mm이다. 음용 도구의 벽이 너무 두꺼운 경우, 도구는 무거워지고 사용하기 불편해질 것이다. 또한, 두꺼운 음용 도구는 불쾌한 입안 느낌을 제공한다.
음용 도구의 벽은 바람직하게는 적어도 0.1 mm, 적어도 0.2 mm, 적어도 0.3 mm, 또는 적어도 0.5 mm의 두께를 갖는다. 일부 실시양태에서, 음용 도구의 벽은 적어도 0.6 mm, 적어도 0.8 mm, 또는 적어도 1.0 mm이다. 일부 실시양태에서, 벽은 적어도 3 mm이다. 두께가 모든 면적에서 동일하지 않은 경우, 용어 두께는 벽의 가장 큰 두께 또는 평균 두께를 지칭할 수 있다.
바람직하게는, 음용 도구의 길이는 적어도 10 mm, 적어도 50 mm, 적어도 100 mm, 또는 적어도 200 mm이다. 바람직하게는, 음용 도구의 길이는 최대 800 mm, 최대 500 mm, 최대 400 mm, 또는 최대 300 mm이다.
실시양태에서, 음용 도구는 50 mm 내지 800 mm의 길이를 갖는다. 길이는 적어도 90 mm, 적어도 100 mm, 적어도 120 mm, 또는 적어도 180 mm일 수 있다. 실시양태에서, 길이는 최대 600 mm, 최대 400 mm, 최대 300 mm 또는 최대 250 mm로 제한된다. 음용 도구의 이러한 길이는 대부분의 원하는 적용에 유용한 것으로 입증되었다.
음용 도구의 벽은 바람직하게는 유리의 cm2당 10 μm 초과의 직경을 갖는 2개의 미만의 결함을 갖는다. "결함"은 유리에서 흔적, 거품, 금, 긁힘, 균열, 찢김, 파열, 혼탁, 변색, 얼룩, 흠, 함유물 또는 기타 불완전함 또는 결함을 의미한다. 결함 직경은 광학 현미경에 의해 측정된다. 이는 마틴의 직경으로 지칭될 수 있다. 실시양태에서, 결함의 수는 적어도 10 cm2의 유리의 현미경 분석을 기반으로 평가된다.
음용 도구는 음용 도구의 길이 축에 수직인 단면을 갖는다. 단면은 규칙적이거나 불규칙적인 형상을 가질 수 있다. 음용 도구의 길이 축에 수직인 단면은 실질적으로 원형일 수 있다. 실질적으로 원형 단면은 입이 적응하기 용이하고 입에 의해 치밀하게 감싸진다. 이로써 더 우수한 입안 느낌이 달성된다. 추가로, 실질적으로 원형인 단면은 용이한 세척 및 관강을 통한 방해받지 않는 유체 흐름을 허용한다.
평균 표면 거칠기(Ra)는 표면의 질감의 척도이다. 이는 이의 이상적인 형태로부터 실제 표면의 수직 편위에 의해 정량된다. 일반적으로, 진폭 파라미터는 평균선으로부터 거칠기 프로파일의 수직 편위를 기반으로 한 표면을 특성화한다. Ra는, 예를 들면, DIN EN ISO 4287:2010-07에 규정된 바와 같은, 이들 수직 편위의 절대 값의 산술 평균이다. 거칠기는 원자력 현미경에 의해 측정될 수 있다. 음용 도구의 내부 표면 및/또는 외부 표면은 바람직하게는 30 nm 미만, 10 nm 미만, 5 nm 미만, 2 nm 미만, 또는 1 nm 미만의 평균 표면 거칠기 Ra를 갖는다. 일부 실시양태에서, 표면 거칠기 Ra는 0.5 nm 미만이다. 더 작은 내부 및/또는 외부 표면 거칠기는 음용 도구의 사용 및 세척 후 잔류 유체의 양을 감소시킨다. 음용 도구 내의 잔류 유체는 동물 또는 인간의 건강에 해로울 수 있는 미생물의 성장을 야기할 수 있다. 추가로, 더 작은 외부 표면 거칠기는 더 우수한 입안 느낌 및 혀 느낌을 제공할 뿐만 아니라 손에 음용 요소를 들고 있을 때 더 유쾌한 느낌을 제공한다. 언급된 거칠기 값은 유리를 화염 연마(fire-polishing)함으로써 수득될 수 있다.
음용 도구의 굴절률 nd은 바람직하게는 1.450 내지 1.800, 1.490 내지 1.600, 1.500 내지 1.580, 또는 1.510 내지 1.560이다. 굴절률은 음용 도구의 외양의 매력에 기여한다.
기계적 저항성 파라미터
음용 도구의 4점 굽힘(4PB) 강도, 즉, 굴곡 강도는 바람직하게는 적어도 200 MPa, 적어도 500 MPa, 적어도 1.0 GPa, 적어도 1.5 GPa, 적어도 1.7 GPa, 또는 적어도 2.0 GPa이다. 일부 실시양태에서, 4점 굽힘 강도는 적어도 2.5 GPa이다. 실시양태에서, 4PB 강도는 10.0 GPa 이하, 7.0 GPa 이하 또는 5.0 GPa 이하이다. 굽힘 강도는 이것이 굴곡 시험에서 항복하기 직전에 물질에서의 응력이다. 4점 굽힘(4PB) 강도는, 예를 들면 40 mm의 바닥 지지체(지지 베어링)의 폭 및 20 mm의 로드 헤드(내부 베어링)의 폭을 갖는, 4점 굽힘의 설정하의 굴곡 강도이다. 시험은 당해 분야의 숙련가에게 공지되어 있다. 예를 들면, ASTM C1161-13에 제공된 과정을 따를 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 시험 기계, 예를 들면, 보편적인 기계 시험기를 사용하여 4PB 강도를 측정할 수 있다. 이러한 시험을 위하여, 샘플을 2개의 바닥 지지체 상에 놓고, 이것이 파손될 때까지 2개의 상부 로드 헤드로 가압한다. 힘은 상부 압력 헤드의 거리와 선형 관계이다. 힘, 2개의 압력 헤드의 상부 폭, 2개의 지지체의 바닥 폭 및 샘플 치수의 계산에 의해, 4PB 강도를 수득할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구는 동일한 물질 및 크기의 강화되지 않은 음용 도구보다 적어도 2배 높은 4PB 강도를 가지며, 여기서 "강화되지 않은" 음용 도구는 화학적 또는 물리적 강화를 받지 않은 것이다. 바람직하게는, 음용 도구의 4PB 강도는 동일한 물질 및 크기의 강화되지 않은 음용 도구보다 적어도 3배, 또는 적어도 4배 높다.
실시양태에서, 음용 도구는 상당한 높이의 볼 또는 해머 충격 저항성을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 상당한 높이("충격 높이")로부터의 음용 도구 상의 볼 또는 해머의 충격에 저항한다는 것을 의미한다. 볼 또는 해머는 58.3 g의 질량을 갖고 강철로 만들어진다. 본 발명의 음용 도구의 볼 또는 해머 충격 저항성은 15 cm 초과, 20 cm 초과, 30 cm 초과, 40 cm 초과, 50 cm 초과, 60 cm 초과, 70 cm 초과, 80 cm 초과, 100 cm 초과, 또는 심지어 150 cm 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서, 충격 높이는 200 cm를 초과한다. 이러한 내용에서, "충격에 저항하는" 또는 "충격에 저항성인"은 음용 도구가 각각 볼 또는 해머의 충격에 파손되지 않는다는 것을 의미한다. 실시양태에서, 음용 도구는 볼 또는 해머 충격 시험에서 적어도 0.1 J, 또는 적어도 0.2 J, 또는 적어도 0.3 J, 또는 적어도 0.5 J의 충격 에너지(중량*높이*중력 가속도)를 견딘다. 실시양태에서, 충격 에너지는 10 J 이하, 5 J 이하, 2 J 이하 또는 1.5 J 이하이다.
실시양태에서, 음용 도구는 낮은 볼 또는 해머 충격 파손 확률을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 예정된 높이에서 음용 도구 상에 낙하하는 볼 또는 해머의 충격에 저항하기 쉽다는 것을 의미한다. 볼 또는 해머는 58.3 g의 질량을 갖고, 강철로 만들어진다. 본 발명의 음용 도구의 볼 또는 해머 충격 파손 확률은 15 cm 초과, 20 cm 이상, 30 cm 이상, 40 cm 이상, 50 cm 이상, 60 cm 이상, 70 cm 이상, 80 cm 이상, 100 cm 이상, 또는 심지어 150 cm 이상의 예정된 높이에서 측정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 높이는 200 cm를 초과할 수 있다. 이러한 맥락에서 "충격 파손 확률을 갖는 것"은 기재된 조건하에 시험된 100개의 음용 도구가 오직 기재된 백분율로 파손되는 것을 의미하고, 즉, 10% 미만의 파손 확률에서는 시험 동안 음용 도구 100개 중 10개 미만이 파손된다. 바람직하게는, 음용 도구의 볼 또는 해머 충격 파손 확률은 10% 미만, 5% 미만, 1% 미만, 0.5% 미만, 또는 심지어 0.1% 미만이다.
상업적으로 이용 가능한 시험 기계, 예를 들면, 해머 낙하 시험기는 충격 저항성을 측정하는데 사용될 수 있다. 충격 저항성은 음용 도구가 파손 없이 저항할 수 있는 최대 충격 높이로서 나타낸다. 시험을 위하여, 샘플을 해머 낙하 시험기에 고정한다. 평평한 가장자리 및 적절한 중량을 갖는 해머를 초기 높이에서 낙하시킨다. 샘플이 파손되지 않은 경우, 샘플이 파손될 때까지 해머를 증가된 더 높은 높이로 설정하고 다시 낙하시킨다. 충격 에너지는 이에 따라 기록된다. 해머의 평평한 가장자리는 각각의 충격이 샘플의 중심/정점에서 발생할 것을 확실하게 한다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구는 동일한 물질 및 크기의 강화되지 않은 음용 도구보다 적어도 4배 높은 볼 또는 해머 충격 저항성을 갖는다. 바람직하게는, 음용 도구의 볼 또는 해머 충격 저항성은 동일한 물질 및 크기의 강화되지 않은 음용 도구보다 적어도 5배, 적어도 6배, 또는 적어도 8배 높다.
실시양태, 음용 도구는 상당한 높이의 대리석 낙하 저항을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 상당한 높이("대리석 낙하 높이")로부터 대리석 표면 상의 낙하에 저항한다는 것을 의미한다. 대리석 낙하 저항 시험 동안, 음용 도구는 대리석 표면 상에 45°의 각도로 대리석 표면에 자유롭게 낙하한다. 본 발명의 음용 도구의 대리석 낙하 저항성은 30 cm 초과, 40 cm 초과, 50 cm 초과, 60 cm 초과, 70 cm 초과, 80 cm 초과, 100 cm 초과, 또는 심지어 120 cm 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서, 대리석 낙하 높이는 심지어 150 cm 초과이다. 실시양태에서, 대리석 낙하 높이는 200 cm 이하, 또는 160 cm 이하이다. "자유롭게 낙하"는 음용 도구를 특정한 고도로 올린 후, 놓아서 이것이 실질적으로 표면에 대한 일정한 각도로 실질적으로 회전 없이 대리석 표면에 낙하하는 것을 의미한다. 대리석 낙하 저항성은 음용 도구가 파손 없이 저항할 수 있는 최대 대리석 낙하 높이로서 나타낸다. 대리석은 자주 바닥에 사용되기 때문에 낙하 저항성을 결정하는데 사용되었다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구는 동일한 물질 및 크기의 강화되지 않은 음용 도구보다 적어도 4배 높은 대리석 낙하 저항성을 갖는다. 바람직하게는, 음용 도구의 대리석 낙하 저항성은 동일한 물질 및 크기의 강화되지 않은 음용 도구보다 적어도 5배, 적어도 6배, 또는 적어도 8배 높다.
실시양태에서, 음용 도구는 낮은 대리석 낙하 파손 확률을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 예정된 높이에서 대리석 표면 상의 낙하에 저항하기 쉽다는 것을 의미한다. 대리석 낙하 파손 확률 시험 동안, 음용 도구는 대리석 표면에 대하여 45°의 각도로 대리석 표면 상에 자유롭게 낙하한다. 본 발명의 음용 도구의 대리석 낙하 파손 확률은 30 cm 이상, 40 cm 이상, 50 cm 이상, 60 cm 이상, 70 cm 이상, 80 cm 이상, 100 cm 이상, 또는 심지어 120 cm 이상의 예정된 높이에 대하여 나타날 수 있다. 일부 실시양태에서, 예정된 높이는 심지어 150 cm 이상이다. "자유롭게 낙하"는 음용 도구를 특정한 고도로 올린 후, 놓아서 이것이 실질적으로 표면에 대한 일정한 각도로 실질적으로 회전 없이 대리석 표면에 낙하하는 것을 의미한다. 대리석 낙하 파손 확률은, 음용 도구 100개를 시험하는 경우, 예정된 높이에서 대리석 상에 낙하시 파손되는 음용 도구의 백분율로서 나타난다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구는 10% 미만, 5% 미만, 1% 미만, 0.5% 미만, 또는 심지어 0.1% 미만의 대리석 낙하 파손 확률을 갖는다. 본 발명의 시험 방법에서, 3 내지 5의 모스 경도를 갖는 대리석이 사용될 수 있다.
실시양태에서, 음용 도구는 상당한 높이의 목재 낙하 저항성을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 상당한 높이("목재 낙하 높이")로부터 목재 표면 상의 낙하에 저항한다는 것을 의미한다. 목재 낙하 저항 시험 동안, 음용 도구는 목재 표면에 대하여 45°의 각도로 목재 표면 상에 자유롭게 낙하한다. 본 발명의 음용 도구의 목재 낙하 저항성은 60 cm 초과, 70 cm 초과, 80 cm 초과, 100 cm 초과, 120 cm 초과, 또는 150 cm 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서, 목재 낙하 높이는 심지어 200 cm 초과, 300 cm 초과 또는 심지어 400 cm 초과이다. 목재 낙하 높이는 700 cm 이하 또는 500 cm 이하일 수 있다. "자유롭게 낙하"는 음용 도구를 특정한 고도로 올린 후, 놓아서 이것이 실질적으로 표면에 대한 일정한 각도로 실질적으로 회전 없이 목재 표면에 낙하하는 것을 의미한다. 목재 낙하 저항성은 음용 도구가 파손 없이 저항할 수 있는 최대 목재 낙하 높이로서 나타낸다. 목재는 자주 바닥 및 가구에 사용되기 때문에 낙하 저항성을 결정하는데 사용되었다. 목재 표면은 광택 처리된 참나무 바닥일 수 있다.
실시양태에서, 음용 도구는 낮은 목재 낙하 파손 확률을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 예정된 높이에서 목재 표면 상의 낙하에 저항하기 쉽다는 것을 의미한다. 목재 낙하 파손 확률 시험 동안, 음용 도구는 목재 표면에 대하여 45°의 각도로 목재 표면에 자유롭게 낙하한다. 본 발명의 음용 도구의 목재 낙하 파손 확률은 30 cm 이상, 40 cm 이상, 50 cm 이상, 60 cm 이상, 70 cm 이상, 80 cm 이상, 100 cm 이상, 또는 심지어 120 cm 이상의 예정된 높이에 대하여 나타날 수 있다. 일부 실시양태에서, 예정된 높이는 심지어 150 cm 초과이다. "자유롭게 낙하"는 음용 도구를 특정한 고도로 올린 후, 놓아서 이것이 실질적으로 표면에 대한 일정한 각도로 실질적으로 회전 없이 목재 표면에 낙하하는 것을 의미한다. 목재 낙하 파손 확률은 음용 도구 100개를 시험하는 경우, 예정된 높이에서 목재 상에 낙하시 파손되는 음용 도구의 백분율로서 나타난다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구는 10% 미만, 5% 미만, 1% 미만, 0.5% 미만, 또는 심지어 0.1% 미만의 목재 낙하 파손 확률을 갖는다.
실시양태에서, 음용 도구는 상당한 높이의 에폭시 낙하 저항성을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 상당한 높이("에폭시 낙하 높이")로부터 에폭시 표면 상의 낙하에 저항한다는 것을 의미한다. 에폭시 낙하 저항 시험 동안, 음용 도구는 에폭시 표면에 대하여 45°의 각도로 에폭시 표면 상에 자유롭게 낙하한다. 본 발명의 음용 도구의 에폭시 낙하 저항성은 60 cm 초과, 70 cm 초과, 80 cm 초과, 100 cm 초과, 120 cm 초과, 또는 150 cm 초과일 수 있다. 일부 실시양태에서, 에폭시 낙하 높이는 심지어 200 cm 초과, 300 cm 초과 또는 심지어 400 cm 초과이다. 에폭시 낙하 높이는 700 cm 이하 또는 500 cm 이하일 수 있다. "자유롭게 낙하"는 음용 도구를 특정한 고도로 올린 후, 놓아서 이것이 실질적으로 표면에 대한 일정한 각도로 실질적으로 회전 없이 에폭시 표면에 낙하하는 것을 의미한다. 에폭시 낙하 저항성은 음용 도구가 파손 없이 저항할 수 있는 최대 에폭시 낙하 높이로서 나타낸다. 에폭시는 종종 바닥에 사용되기 때문에 낙하 저항성을 결정하는데 사용되었다.
실시양태에서, 음용 도구는 낮은 에폭시 낙하 파손 확률을 갖고, 이는 음용 도구가 파손 없이 예정된 높이에서 에폭시 표면 상의 낙하에 저항하기 쉽다는 것을 의미한다. 에폭시 낙하 파손 확률 시험 동안, 음용 도구는 에폭시 표면에 대하여 45°의 각도로 에폭시 표면 상에 자유롭게 낙하한다. 본 발명의 음용 도구의 에폭시 낙하 파손 확률은 30 cm 이상, 40 cm 이상, 50 cm 이상, 60 cm 이상, 70 cm 이상, 80 cm 이상, 100 cm 이상, 또는 심지어 120 cm 이상의 예정된 높이에 대하여 나타날 수 있다. 일부 실시양태에서, 예정된 높이는 심지어 150 cm 이상이다. "자유롭게 낙하"는 음용 도구를 특정한 고도로 올린 후, 놓아서 이것이 실질적으로 표면에 대한 일정한 각도로 실질적으로 회전 없이 에폭시 표면에 낙하하는 것을 의미한다. 에폭시 낙하 파손 확률은 음용 도구 100개를 시험하는 경우, 예정된 높이에서 에폭시 상에 낙하시 파손되는 음용 도구의 백분율로서 나타난다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구는 10% 미만, 5% 미만, 1% 미만, 0.5% 미만, 또는 심지어 0.1% 미만의 에폭시 낙하 파손 확률을 갖는다. 본 발명의 시험 방법에서, 2 내지 3의 모스 경도를 갖는 에폭시가 사용될 수 있다.
영률은 특정한 힘이 물질에 적용되는 경우, 물질 연장을 반영한다. 영률이 클수록, 기하학적 변동은 더 어려워질 것이다. 따라서, 기하학적 변화에 저항하고 화학적 강화 후 연장을 낮게 유지하기 위하여, 음용 도구에 사용되는 유리 및/또는 음용 도구는 타당하게 높은 영률을 가져야 한다. 유리 및/또는 음용 도구의 영률은 바람직하게는 적어도 60 GPa, 적어도 65 GPa, 적어도 70 GPa, 적어도 75 GPa, 또는 적어도 80 GPa이다. 그러나, 영률은 또한 특정한 정도의 탄성이 유지되도록 이례적으로 높아서는 안된다. 특정한 탄성은 음용 도구의 충격 및 낙하 저항성 값에 대하여 긍정적인 영향을 미친다. 바람직하게는, 유리 및/또는 음용 도구는 최대 120 GPa, 최대 115 GPa, 최대 110 GPa, 최대 105 GPa, 최대 100 GPa, 또는 최대 90 GPa의 영률을 갖는다. 영률은 당해 분야에 공지된 표준 방법으로 측정될 수 있다. 바람직하게는, 영률은 DIN 13316:1980-09에 따라 측정된다.
역 강성(inverse stiffness)은 영률에 대한 밀도로서 정의된다. 높은 역 강성은 유리의 높은 가요성을 야기한다. 다른 한편으로는, 낮은 역 강성은 유리의 안정성을 유지하는데 좋지만, 유리 물품이 구부러질 때 파손의 위험성이 증가한다. 음용 도구의 벽의 역 강성은 바람직하게는 0.032 내지 0.0355 (s/mm)2 범위, 0.0325 내지 0.0345 (s/mm)2 범위, 또는 0.033 내지 0.034 (s/mm)2 범위이다. 더 높은 역 강성은 적용된 힘에 의한 변형에 대한 음용 도구의 저항성을 증가시킨다. 적용된 힘은 치아로 물거나, 음용 도구를 바닥 또는 음용 용기의 가장자리에 떨어뜨리거나, 운송 동안 음용 도구를 압착함으로써 발생할 수 있다. 따라서 증가된 역 강성은 품질 또는 순도의 손실 없이 음용 도구의 수명, 내구성, 및 재사용성을 증가시킨다.
음용 도구는 우수한 열 충격 저항성을 나타내고, 즉, 음용 도구는 파손 없이 열 충격에 저항한다. 열 충격 저항성은 음용 도구를
A. 실온(25℃)으로부터 끓는 물로("열 충격 시험"),
B. 실온(25℃)으로부터 얼음 물로("저온 충격 시험"),
C. 끓는 물(100℃)로부터 얼음 물로("극심한 저온 충격 시험"), 및/또는
D. 얼음 물(0℃)로부터 끓는 물로("극심한 열 충격 시험")
이동시킴으로써 결정될 수 있다.
열 충격 저항 시험 동안, 음용 도구를 먼저 제1 매질, 예를 들면, 극심한 저온 충격 시험에서 끓는 물 중에 함침시키고, 음용 도구가 이의 온도를 제1 매질의 온도로 조절하는데 충분한 시간 동안 제1 매질 중에 유지한다. 3 분의 시간이 일반적으로 충분할 것이다. 그 후, 음용 도구를 제1 매질로부터 꺼내고, 제2 매질, 예를 들면, 극심한 저온 충격 시험에서 얼음 물 중에 함침시킨다. 음용 도구를 제2 매질 중에 함침시키는 것은 음용 도구를 사용할 때 그러한 것처럼, 벽의 길이 축을 매질의 표면에 수직으로, 제1 개구부를 첫번째로, 음용 도구를 제2 매질로 도입하는 것을 포함한다. 추가로 또는 대안적으로, 시험은 제2 개구부를 첫번째로, 음용 도구를 도입하는 것을 포함할 수 있다. 음용 도구를 매질 중에 함침시키는 단계는 도구가 각각의 매질 중에 완전히 함침될 때까지 일정한 속도, 바람직하게는 약 1 cm/s, 또는 약 2 cm/s의 속도로 수행될 수 있다. 그 다음, 도구를 매질 중에 적어도 3 분 동안 유지한다. 실시양태에서, 본 발명의 음용 도구는 열 충격 시험 및/또는 저온 충격 시험을 겪는 경우, 파손되지 않는다. 바람직하게는, 음용 도구는 극심한 열 충격 시험 및/또는 극심한 저온 충격 시험을 겪는 경우, 파손되지 않는다.
음용 도구의 열 충격 저항성은 도구가 파손 없이 저항할 수 있는 온도 변화로서 정의되는 온도 충격 저항성 값으로서 표현될 수 있다. 시험 방법은 매질의 가변적인 온도를 제외하고 극심한 저온 충격 시험 C에 대하여 상기 제공된 바와 동일하다. 본 발명의 음용 도구의 온도 충격 저항성 값은 적어도 121℃, 적어도 130℃ 또는 심지어 적어도 150℃만큼 높을 수 있다. 높은 열 충격 저항성은 고압살균을 견디는 음용 도구의 능력에 유용하다.
열 충격에 대한 우수한 저항성은 유리의 어닐링에 의해 영향을 받을 수 있다. 유리의 가상 온도가 이의 열 이력에 따라 좌우되기 때문에 유리가 어닐링되었는지 안되었는지 여부는 측정될 수 있다. 어닐링된 유리는 어닐링되지 않은 유리와 비교하여 낮은 가상 온도를 갖는다. 물질의 강도는 또한 유도된 열 응력이 물질 강도를 초과하는 경우에만 열 응력으로 인한 파손이 발생하기 때문에 열 충격 저항성에 영향을 미칠 수 있다. 어닐링은, 음용 도구의 유리를 유리의 전이 온도 Tg보다 약 20-30℃ 높게 가열하고, 그 온도를 적어도 120 분 동안 유지하고 실온으로 냉각함으로써 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 온도는 약 180 분 동안 유지될 수 있다.
열 충격 저항성은 본 발명의 음용 도구에서 사용되는 유리, 특히 화학적 강화 유리와 관련이 있다. 화학적 강화는 당해 공정 동안 열 충격이 필연적이도록 빠른 가열 및 급냉을 포함한다. 화학적 강화에 사용되는 염욕은 일반적으로 염의 용융을 위하여 350℃ 초과, 또는 심지어 700℃ 이하로 가열된다. 유리를 염욕에 함침시키는 경우, 유리는 극단적으로 빠르게 가열된다. 다른 한편으로는, 유리를 염욕에서 꺼내는 경우, 이는 빠르게 급냉된다. 이들 열 충격 공정은 강화 물품이 낮은 열 충격 저항성을 갖는 경우, 낮은 수율을 야기할 수 있다.
음용 도구의 벽의 열 충격 파라미터 R은 바람직하게는 190 W/m2 초과이다. 높은 열 충격 파라미터 R은, 음용 도구의 환경의 온도가 변화하는 경우, 음용 도구의 균열, 찢김, 파열, 분열 또는 심지어 파손의 외양을 방지한다. 환경 온도의 이러한 변화는, 예를 들면, 음용 도구가 뜨거운 유체, 예를 들면, 뜨거운 차 또는 뜨거운 식기세척기 물 중에 위치할 때 발생한다. 환경 온도의 변화는, 예를 들면, 음용 요소가 차가운 유체, 예를 들면, 아이스 칵테일 또는 아이스 커피 중에 위치할 때 발생한다. 환경 온도의 변화는 또한 공기 온도가 크게 변화할 때, 예를 들면, 음용 도구를 냉장고 또는 전자레인지에 넣을 때에도 발생할 수 있다.
열 충격에 대한 물질의 견고성은 열 충격 파라미터 R에 의해 특성화된다:
Figure pat00001
상기 식에서, R은 열 충격 파라미터이고; α는 선형 열팽창 계수(CTE)이고; σ는 취성 세기 강도 인자이고; E는 영률이고; λ는 열 전도율이고; μ는 포아송 비이다. R에 대한 더 높은 값은 열 충격에 대한 큰 저항성 및 온도 구배 및 열 부하에 대한 높은 내성을 나타낸다. 따라서, 유리에 대한 열 응력 저항성은 하기 식으로부터 최대 열 부하 ΔT에 의해 결정된다:
Figure pat00002
의심의 여지 없이, 더 높은 R을 갖는 유리는 확실히 더 높은 열 부하 내성을 갖고, 따라서 열 충격에 대한 더 큰 저항성을 갖는다. 그러므로, 화학적 강화 전에 음용 도구 R의 벽을 위한 유리는 바람직하게는 100 W/m2 초과, 더 바람직하게는 120 W/m2 초과, 훨씬 더 바람직하게는 150 W/m2 초과이다. 화학적 강화 전에 ΔT는 바람직하게는 200℃ 초과, 더 바람직하게는 250℃ 초과, 더 바람직하게는 300℃ 초과이다. ΔT는 500℃ 이하 또는 400℃ 이하일 수 있다. 바람직하게는, 음용 도구의 벽의 강화 유리의 R은 190 W/m2 초과, 250 W/m2 초과, 300 W/m2 초과, 500 W/m2 초과, 또는 심지어 800 W/m2 초과이다. 실시양태에서, R은 1000 W/m2 이하일 수 있다.
음용 도구의 벽의 최대 열 부하 ΔT는 바람직하게는 380℃ 초과이다. ΔT는 온도 차이 실험 없이 유리 물질의 온도 구배 저항성을 평가하기 위하여 R과 같은 고유한 파라미터로부터 계산되고, 실험 데이터와의 일치는 일반적으로 우수하다. 온도 차이에 대한 저항성은 또한 유리 샘플의 크기, 유리의 두께, 및 유리의 가공 이력과 같은 특정한 조건에 의해 영향을 받는다. 본 발명의 실시양태에서 380℃ 초과, 500℃ 초과, 600℃ 초과, 1,000℃ 초과, 또는 심지어 1,500℃ 초과의 최대 열 부하 ΔT를 갖는 강화 유리가 음용 도구에 사용된다. 최대 열 부하 ΔT는 2,000℃ 이하일 수 있다.
추가의 유리 성질
선형 열팽창 계수(CTE)는 특정한 온도 변화를 경험할 때 유리의 팽창 행동을 특성화하는 척도이다. CTE는 DIN ISO 7991:1987에 정의된 바와 같이 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 평균 선형 열팽창 계수일 수 있다. CTE가 낮을수록, 온도 변화에 의한 팽창은 적어진다. 그러므로, 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 본 발명의 음용 도구의 벽의 유리는 바람직하게는 12 ppm/K 미만, 더 바람직하게는 10.0 ppm/K 미만, 더 바람직하게는 9.0 ppm/K 미만, 더 바람직하게는 8.0 ppm/K 미만, 더 바람직하게는 7 ppm/K 미만, 더 바람직하게는 6.5 ppm/K 미만의 CTE를 갖는다. 그러나, CTE는 또한 매우 낮아서는 안된다. 바람직하게는, 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 본 발명의 유리의 CTE는 3 ppm/K 초과, 더 바람직하게는 4 ppm/K 초과, 더 바람직하게는 5 ppm/K 초과, 더 바람직하게는 6 ppm/K 초과이다. 유리가 화학적 강화에 잘 적합하도록 하기 위하여, 유리는 알칼리 금속 이온, 바람직하게는 나트륨 이온의 상대적으로 높은 양을 함유할 수 있다. 그러나, 이로써 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 평균 선형 열팽창 계수 CTE는 증가한다. 바람직하게는, 본 발명의 음용 도구의 벽의 유리는 7*10-6/℃ 초과, 더 바람직하게는 8*10-6/℃ 초과, 더 바람직하게는 9*10-6/℃ 초과의 CTE를 갖는다. 그러나, 높은 CTE는 또한 직접적인 열간 성형에 의한 유리의 생성을 복잡하게 만든다. 그러므로, 유리는 바람직하게는 13*10-6/℃ 미만의 CTE를 갖는다.
음용 도구의 벽의 임계 확산도은 바람직하게는 적어도 1.5 μm2/시간, 더 바람직하게는 적어도 4 μm2/시간이다. 유리의 화학적 강화 성능은 임계 확산도 D에 의해 기재될 수 있다. 임계 확산도 D는 DoL = ~1.4 sqrt(4*D*IET)의 관계에 따라 측정된 층의 깊이(DoL) 및 이온 교환 시간(IET)으로부터 계산될 수 있다. 임계 확산도은, 예를 들면, 유리를 410℃에서 KNO3 중에서 8 시간 동안 화학적으로 강화하는 경우에 측정될 수 있다. 음용 도구에 사용되는 유리는 매우 경제적인 생산을 가능하게 하는 우수한 화학적 강화 성능을 가질 수 있다. 따라서, 유리는 적어도 1.5 μm2/시간의 임계 확산도 D를 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 유리는 적어도 4 μm2/시간, 적어도 6 μm2/시간, 적어도 8 μm2/시간, 적어도 10 μm2/시간, 적어도 12 μm2/시간, 적어도 14 μm2/ 시간, 적어도 16 μm2/시간, 적어도 18 μm2/시간, 적어도 20 μm2/시간, 적어도 25　μm2/시간, 적어도 30 μm2/시간, 적어도 35 μm2/시간, 또는 심지어 적어도 40 μm2/시간의 임계 확산도 D를 갖는다. 실시양태에서, 임계 확산도은 60 μm2/시간 이하 또는 50 μm2/시간 이하이다.
음용 도구의 벽에 사용되는 유리의 전이 온도는 300℃ 초과, 500℃ 초과, 520℃ 초과, 520℃ 초과, 550℃ 초과, 또는 심지어 600℃ 초과일 수 있다. 음용 도구의 벽의 전이 온도는 900℃ 미만, 800℃ 미만, 700℃ 미만, 650℃ 미만, 또는 630℃ 미만일 수 있다. 일반적으로, 낮은 전이 온도는 일반적으로 유리의 용융 및 가공을 위하여 더 낮은 에너지 비용을 포함한다. 또한, 유리는 일반적으로 전이 온도가 낮은 경우, 더 낮은 가상 온도를 가질 것이다. 따라서, 유리는 전이 온도가 더 높은 경우, 화학적 강화 동안 비가역적 열 수축을 하는 경향이 적을 것이다.
음용 도구의 벽에 사용되는 유리의 작업점 T4는 1,350℃ 미만, 또는 1,300℃ 미만, 또는 심지어 1,150℃ 미만일 수 있다. 작업점 T4는 유리가 완전히 재성형될 수 있는 온도이다. 이는 유리의 점도가 104 dPas인 온도로서 정의된다. 점도는 예를 들면, DIN ISO 7884-2:1998-2에 기재된 바와 같은, 회전식 점도계를 사용하여 측정될 수 있다. 온도에 대한 점도의 의존성은 VFT식(Vogel-Fulcher-Tammann)에 따라 결정된다. 상기 기재된 바와 같이, 본 발명의 유리는 매우 잘 화학적으로 강화 가능하고, 이는 높은 T4 및 높은 CTE와 상관관계가 있다.
음용 도구는 고순도로 제조되어야 하고, 이는, 특히 알칼리성 용액에 대하여, 우수한 저항성을 특징으로 하여야 한다. 알칼리성 용액에 대한 저항성은 음용 도구의 사용에 중요하다. 알칼리성 용액은 종종 음용 도구의 세척제로서 사용된다. 바람직하게는, 음용 도구는 등급 A3, A2, 또는 심지어 A1의 DIN ISO 695:1994에 따른 알칼리 저항성을 갖는다. 알칼리 저항성은 50℃에서 알칼리성 수용액에 의한 공격에 대한 저항성을 의미한다. 높은 화학적 안정성 및/또는 높은 알칼리 저항성은, 예를 들면, 음용 도구가 주스, 차 또는 식기세척기 물과 같은 유체와 접촉할 때, 음용 도구의 성분의 크게 감소된 침전 또는 누설을 야기할 것이다. 음용 도구의 성분의 누설은 성분이 누설된 유리의 표면의 화학적 조성물을 변화시킬 것이다. 이는 외양에 부정적인 영향을 야기할 수 있고, 그러므로 피해야 한다.
상기 언급된 바와 같이, 안전에 대한 고려는 음용 도구의 사용자에게 중요한 역할을 한다. 선행 기술 유리 빨대는 파손되는 경우, 상당히 길고 날카로운 조각을 형성한다. 본 발명의 음용 도구는 파손되는 경우, 특히 상기 기재된 바와 같은 대리석 낙하 높이보다 높은 높이에서 대리석 표면 상에 낙하하는 경우, 복수의 조각을 형성한다. 바람직하게는, 조각의 93%는 1 cm 미만, 0.7 cm 미만, 0.6 cm 미만, 0.5 cm 미만, 또는 0.4 cm 미만의 길이를 갖는다. 더 작은 조각은 더 큰 조각보다 적은 해로움을 유발한다. 실시양태에서, 상기 기재된 바와 같은 대리석 낙하 시험에서 파손되는 경우, 음용 도구의 벽은 적어도 20 조각을 형성한다. 바람직하게는, 벽은 언급된 조건하에 적어도 50 조각, 적어도 100 조각 또는 심지어 적어도 250 조각으로 파손된다. 조각은 바람직하게는 작고 뭉툭하다. 조각은 바람직하게는 길거나 날카로운 조각을 함유하지 않는다. 길거나 날카로운 조각 및 가시는 부상의 위험성을 증가시킨다. 바람직하게는, 상기 조각, 예를 들면, 조각의 적어도 93%의 종횡비는 1:10 미만, 더 바람직하게는 1:7 미만, 더 바람직하게는 1:5 미만, 더 바람직하게는 1:2 미만, 더 바람직하게는 1:1.5 미만이다. "종횡비"는 본 발명에 따라 음용 도구의 벽이 파손된 조각의 길이와 너비 사이의 비로서 이해된다. 직경은 적어도 20 조각의 세트, 또는 바람직하게는 모든 조각에서 조각의 길이와 너비의 산술 평균을 계산하여 결정될 수 있다. 조각의 길이는 이의 길이 축의 길이와 동등하고, 너비는 조각의 길이 축에 수직인 방향으로 조각의 가장 큰 연장이다.
유리 조성물
음용 도구의 벽에 사용되는 유리는 특정한 유리 조성물로 제한되지 않는다. 유리는 소다 석회 유리, 보로실리케이트 유리, 알칼리 저항성 유리 및 알루미노실리케이트 유리로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 임의로, 보로실리케이트 유리가 사용된다.
음용 도구의 유리는 바람직하게는 하기 성분을 기재된 양(중량%)으로 포함한다:
Figure pat00003
SiO2는 이를 위하여 본 발명에 사용된 유리에서 사용될 수 있는 적절한 네트워크 형성제이다. 그러므로, 유리는 SiO2를 적어도 60 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 유리는 SiO2를 적어도 62 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 68 중량%, 70 중량% 초과, 또는 심지어 75　중량% 초과의 양으로 포함한다. 그러나, 유리 중의 SiO2 함량은 또한 극단적으로 높으면 안되고, 이는 그렇지 않은 경우 용융성이 희생될 수 있기 때문이다. 유리 중의 SiO2의 양은 최대 85 중량%, 또는 최대 82 중량%로 제한될 수 있다. 실시양태에서, 유리 중의 SiO2 함량은 60 내지 85 중량%, 또는 >65 내지 75 중량%이다.
B2O3은 [BO4] 사면체의 형성을 통해 유리의 브릿지 산화물을 증가시킴으로써 네트워크를 향상시키기 위하여 사용될 수 있다. 이는 또한 유리의 손상 저항성을 개선시키는 것을 돕는다. 그러나, B2O3은 이온 교환 성능을 감소시킬 수 있기 때문에 유리 중에 다량으로 사용되어서는 안된다. 추가로, B2O3의 첨가는 영률을 유의미하게 감소시킬 수 있다. 유리는 B2O3을 0 내지 20　중량%, 바람직하게는 0 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 13 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 실시양태에서, 유리는 바람직하게는 적어도 5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 7 중량%, 또는 적어도 10 중량%의 B2O3을 포함한다.
P2O5는 [PO4] 사면체를 형성함으로써 용융 점도를 감소시키는 것을 돕기 위하여 본 발명의 유리에 사용될 수 있고, 이는 결정화방지 특징을 희생하지 않고 융점을 유의미하게 낮출 수 있다. P2O5의 제한된 양은 기하학적 변화를 매우 크게 증가시키지는 않지만, 유리 용융, 형성 성능, 및 이온 교환(화학적 강화) 성능을 유의미하게 개선시킬 수 있다. 그러나, 다량의 P2O5가 사용되는 경우, 화학적 강화시 기하학적 팽창이 유의미하게 증가할 수 있다. 그러므로, 유리는 P2O5를 0 내지 4 중량%, 또는 0 내지 2 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리는 P2O5를 함유하지 않는다.
Al2O3은 알칼리성 산화물 비 함량이 Al2O3의 것과 동일하거나 높은 경우, 사면체 배위를 용이하게 형성할 수 있는 것으로 여겨진다. [AlO4] 사면체 배위는 [SiO4] 사면체와 함께 더 압축된 네트워크를 건설하는 것을 도울 수 있고, 이는 유리의 낮은 기하학적 변화를 야기할 수 있다. [AlO4] 사면체는 또한 화학적 강화 동안 이온 교환 공정을 극적으로 향상시킬 수 있다. 그러므로, Al2O3은 바람직하게는 적어도 0 중량%, 더 바람직하게는 1 중량% 초과, 더 바람직하게는 4　중량% 초과의 양으로 유리 중에 함유된다. 그러나, Al2O3의 양은 또한 너무 높아서는 안되고, 이는 그렇지 않으면 점도가 너무 높아서 용융성이 손상될 수 있기 때문이다. 그러므로, 유리 중의 Al2O3 함량은 바람직하게는 최대 20 중량%, 최대 12　중량%, 또는 최대 10 중량%이다. 바람직한 실시양태에서, 유리 중의 Al2O3 함량은 0 내지 20 중량%, 1 내지 12　중량%, 또는 4 내지 10 중량%이다.
TiO2는 또한 [TiO4]를 형성할 수 있고, 따라서 유리의 네트워크를 건설하는 것을 도울 수 있고, 또한 유리의 산 저항성을 개선시키는데 유리할 수 있다. 그러나, 유리 중의 TiO2의 양은 너무 높아서는 안된다. 고농도로 존재하는 TiO2는 핵형성제로서 작용할 수 있고, 따라서 제조 동안 결정화를 야기할 수 있다. 바람직하게는, 유리 중의 TiO2 함량은 0 내지 10 중량%, 또는 7 중량% 이하이다. 일부 실시양태에서, 유리는 적어도 0.5 중량%, 적어도 2 중량%, 또는 적어도 3 중량%의 TiO2를 포함한다. 실시양태, 유리는 TiO2를 함유하지 않는다.
ZrO2는 CTE를 낮추고 유리의 알칼리 저항성을 개선시키는 기능을 갖는다. 이는 용융 점도를 증가시킬 수 있고, 이는 P2O5를 사용함으로써 억제될 수 있다. 알칼리성 금속과 같이, Zr4+는 또한 네트워크 개질제이다. 추가로, ZrO2는 증가된 영률에 유의미한 기여자이다. 바람직하게는, 유리 중의 ZrO2 함량은 0 내지 5　중량%, 2 중량% 이하이다. 유리는 ZrO2를 함유하지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리는 적어도 0.1 중량%, 또는 적어도 0.2 중량%의 ZrO2를 포함한다.
알칼리성 산화물 R2O(Li2O + Na2O + K2O + Cs2O)은 유리 네트워크를 형성하는데 충분한 산소 음이온을 공급하기 위하여 네트워크 개질제로서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 유리 중의 R2O 함량은 4 중량% 초과, 또는 12 중량% 초과이다. 그러나, 유리 중의 R2O 함량은 너무 높아서는 안되고, 이는 그렇지 않으면 화학적 안정성 및 화학적 강화 가능성이 손상될 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 유리는 R2O을 최대 30 중량%, 최대 25 중량%, 또는 최대 20 중량%의 양으로 포함한다. 다른 실시양태는 알칼리성 산화물을 함유하지 않거나, 적어도 Na2O, K2O, Cs2O 및/또는 Li2O를 함유하지 않는다.
Li2O는 영률을 개선시키거나 유리의 CTE를 낮추는 것을 도울 수 있다. Li2O는 또한 이온 교환에 크게 영향을 미친다. 또한 놀랍게도 Li 함유 유리는 더 작은 기하학적 변화를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 그러므로, 유리 중의 Li2O 함량은 적어도 0 중량%, 또는 5 중량% 초과, 또는 심지어 10 중량% 초과로 설정될 수 있다. 그러나, Li2O 함량은 너무 높아서는 안되고, 이는 그렇지 않으면 화학적 안정성 및 화학적 강화 가능성이 손상될 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 유리 중의 Li2O 함량은 최대 24 중량%, 15 중량% 미만, 또는 심지어 0 중량%이다.
Na2O는 네트워크 개질제로서 사용될 수 있다. 그러나, Na2O 함량은 너무 높아서는 안되고, 이는 그렇지 않으면 화학적 안정성 및 화학적 강화 가능성이 손상될 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 유리 중의 Na2O 함량은 0 내지 15 중량%, 바람직하게는 2 내지 15 중량%이다. 바람직한 실시양태에서, 유리 중의 Na2O 함량은 적어도 5 중량%, 적어도 8 중량%, 또는 적어도 10 중량%이다.
K2O는 네트워크 개질제로서 사용될 수 있다. 그러나, K2O 함량은 너무 높아서는 안되고, 이는 그렇지 않으면 화학적 안정성 및 화학적 강화 가능성이 손상될 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 유리 중의 K2O 함량은 0 내지 15 중량%, 또는 >0.5 내지 7 중량%이다. 유리는 K2O를 함유하지 않을 수 있다.
바람직하게는, 유리는 Na2O를 K2O보다 더 많이 포함한다. 따라서, 바람직하게는 몰비 Na2O/(Na2O+K2O)는 >0.5 내지 1.0, >0.6 내지 1.0, >0.7 내지 1.0, 또는 >0.8 내지 1.0이다.
바람직하게는, 유리 중의 Li2O와 Na2O의 합의 함량은 10 몰% 초과, 또는 15 몰% 초과이다. 그러나, 유리 중의 Li2O와 Na2O의 합의 함량은 너무 높아서는 안된다. 바람직하게는, 유리 중의 Li2O와 Na2O의 합의 함량은 최대 25 몰%, 또는 최대 20 몰%이다.
유리는 또한 알칼리 토금속 산화물 뿐만 아니라 ZnO을 포함할 수 있고, 이는 본 명세서에서 총괄하여 "RO"로 지칭된다. 알칼리 토금속 및 Zn은 네트워크 개질제로서 역할을 할 수 있다. 바람직하게는, 유리는 RO을 0 내지 20 중량%, 바람직하게는 0 내지 15 중량%의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리는 바람직하게는 적어도 0.5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 1 중량%, 더 바람직하게는 적어도 5　중량%의 RO를 포함한다. 바람직한 알칼리 토금속 산화물은 MgO, CaO, SrO 및 BaO로 구성되는 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 알칼리 토금속은 MgO 및 CaO로 구성되는 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 알칼리 토금속은 MgO이다. 바람직하게는, 유리는 MgO를 0 내지 10 중량%의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리는 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 또는 적어도 2 중량%의 MgO를 포함한다. 바람직하게는, 유리는 CaO를 0 내지 16 중량%, 바람직하게는 0 내지 13 중량%, 바람직하게는 0 내지 10 중량%의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리는 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 또는 적어도 12 중량%의 CaO를 포함한다. 바람직하게는, 유리는 BaO를 0 내지 12 중량%, 바람직하게는 0 내지 10 중량%의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리는 적어도 0.5 중량%, 적어도 2 중량%, 또는 적어도 7 중량%의 BaO를 포함한다. 유리는 BaO, MgO 및/또는 CaO를 함유하지 않을 수 있다.
바람직하게는, 유리는 ZnO를 0 내지 5 중량%의 양으로 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리는 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 또는 적어도 2 중량%의 ZnO를 포함한다. 다른 실시양태에서, 유리는 ZnO를 함유하지 않는다. 바람직하게는, 유리 중의 MgO와 ZnO의 합의 함량은 0 내지 10 중량%이다. 일부 실시양태에서, 유리 중의 MgO와 ZnO의 합의 함량은 적어도 0.5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 1 중량%, 더 바람직하게는 적어도 2 중량%이다.
결국에는, 상이한 유형의 산화물을 혼합하여 유리를 형성할 때, 비교적 낮은 팽창의 유리를 달성하기 위하여 통합적인 효과가 고려되어야 하고, 이는 유리 네트워크의 높은 고밀화에 의해 지지된다. 이는 [SiO4] 사면체 이외에, [BO4] 사면체, [AlO4] 사면체, 또는 [PO4] 사면체는 다른 유형의 다면체보다 더 효과적으로 [SiO4]를 연결하는 것을 돕는다는 것이 예상된다는 것을 의미한다. 다시 말해서, 예를 들면, [BO3] 삼각형 및 [AlO6] 팔면체는 바람직하지 않다. 이는 충분한 산소 음이온이 R2O 및 RO와 같은 금속 산화물의 적절한 양을 첨가함으로써 제공되는 것이 바람직하다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 유리 중의 SnO2 함량은 0 내지 3 중량%이다. 더 바람직하게는, 유리는 SnO2를 함유하지 않는다. 바람직하게는, 유리 중의 Sb2O3 함량은 0 내지 3 중량%이다. 더 바람직하게는, 유리는 Sb2O3을 함유하지 않는다. 바람직하게는, 유리 중의 CeO2 함량은 0 내지 3 중량%이다. CeO2의 높은 함량은 CeO2가 착색 효과를 갖기 때문에 불리하다. 그러므로, 더 바람직하게는, 유리는 CeO2를 함유하지 않는다. 바람직하게는, 유리 중의 Fe2O3 함량은 0 내지 3 중량%이다. 더 바람직하게는, 유리는 Fe2O3을 함유하지 않는다.
본원에 기재된 유리는 상이한 성분의 조성물을 갖는 것으로 기재된다. 이는 유리가 언급되지 않은 추가의 성분을 배제하지 않고 이들 성분을 함유한다는 것을 의미한다. 그러나, 바람직한 실시양태에서, 유리는 적어도 95%, 더 바람직하게는 적어도 97%, 가장 바람직하게는 적어도 99% 정도의 본 명세서에 언급된 성분으로 구성된다. 가장 실시양태에서, 유리는 실질적으로 본 명세서에 언급된 성분으로 구성된다.
임의로, Nd2O3, Fe2O3, CoO, NiO, V2O5, MnO2, CuO, CeO2, Cr2O3과 같은 착색 산화물이 첨가될 수 있다.
0-2 중량%의 As2O3, Sb2O3, SnO2, SO3, Cl 및/또는 F가 또한 정련제로서 첨가될 수 있다. 유리 벽에 광학 또는 기타 기능을 첨가하기 위하여 0-5 중량%의 희토류 산화물이 또한 첨가될 수 있다.
용어 "X를 함유하지 않는" 및 "성분 X를 함유하지 않는", 또는 "0%의 X"는 각각 본원에서 사용되는 바와 같이, 상기 성분 X를 실질적으로 포함하지 않는 유리를 지칭하고, 즉, 이러한 성분은 최대 불순물 또는 오염물질로서 유리 중에 존재할 수 있지만, 유리 조성물에 개별 성분으로 첨가되지 않는다. 이는 성분 X가 실질적인 양으로 첨가되지 않는다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 비실질적인 양은 100 ppm 미만, 바람직하게는 50 ppm 미만, 더 바람직하게는 10 ppm 미만의 양이다. 바람직하게는, 본원에 기재된 유리는 이러한 기재에서 언급되지 않은 임의의 성분을 실질적으로 함유하지 않는다.
실시양태에서, 음용 도구에 사용되는 유리는 하기 조성물을 하기 중량%로 갖는다:
Figure pat00004
실시양태에서, 음용 도구에 사용되는 유리는 하기 조성물을 하기 중량%로 갖는다:
Figure pat00005
실시양태에서, 음용 도구에 사용되는 유리는 하기 조성물을 하기 중량%로 갖는다:
Figure pat00006
실시양태에서, 음용 도구에 사용되는 유리는 하기 조성물을 하기 중량%로 갖는다:
Figure pat00007
음용 도구의 제조 방법
본 발명은 또한 하기 기재된 바와 같은 본 발명의 음용 도구의 제조 방법을 포함한다.
본 발명은 본 발명에 따른 음용 도구의 제조 방법으로서,
a) 벽의 원하는 유리를 위한 원료 조성물을 제공하는 단계,
b) 조성물을 용융시켜 유리 용융물을 형성하는 단계,
c) 유리 용융물로부터 유리관을 제조하는 단계,
d) 유리관으로부터 음용 도구의 벽을 형성하는 단계
를 포함하고, 물리적 및/또는 화학적 강화에 의해 유리를 강화하는 추가의 단계를 포함하는 제조 방법을 포함한다. 유리관의 제조는, 예를 들면, 대너(Danner), 벨로(Vello) 또는 다운 드로우(down draw)(A-Zug) 공정을 사용하여, 용융물로부터 유리관을 연신하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 음용 도구 및/또는 유리관의 적어도 하나의 표면을 적어도 하나의 코팅 층으로 코팅하는 것을 포함할 수 있다.
음용 도구의 벽을 형성하는 단계 동안, 유리관은 본 발명의 음용 도구를 수득하는데 필요한 원하는 길이, 예컨대 50 내지 800 mm 범위의 조각으로 절단될 수 있다. 절단 후, 유리관의 한 말단 또는 양 말단, 즉, 제1 및 제2 개구부는 화염 연마될 수 있다. 연마 후, 유리관은 어닐링될 수 있다.
화학적 강화를 위하여, 유리를 염욕에 함침시킬 수 있다. 염욕은 나트륨 및/또는 칼륨 염을 함유할 수 있다. 염욕을 위한 염은 Na, K 또는 Cs 니트레이트, 설페이트 또는 클로라이드 염 또는 이의 하나 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직한 염은 NaNO3, KNO3, NaCl, KCl, K2SO4, Na2SO4, Na2CO3, K2CO3, 또는 이의 조합이다. 화학적 강화 동안 이온 교환 속도, CS 및 DoL의 더 우수한 조절을 위하여 NaOH, KOH 및 기타 나트륨 또는 칼륨 염과 같은 첨가제를 또한 사용할 수 있다. 실시양태에서, 염욕은 KNO3, NaNO3, CsNO3 또는 이의 혼합물을 포함한다.
화학적 강화 동안 온도는 320℃ 내지 700℃, 350℃ 내지 500℃, 또는 380℃ 내지 450℃ 범위일 수 있다. 강화 온도가 매우 낮은 경우, 강화 속도는 낮아질 것이다. 그러므로, 화학적 강화는 바람직하게는 320℃ 초과, 더 바람직하게는 350℃ 초과, 더 바람직하게는 380℃ 초과의 온도에서, 더 바람직하게는 적어도 400℃의 온도에서 수행된다. 그러나, 강화 온도는 너무 높아서는 안되고, 이는 너무 높은 온도는 강한 압축 응력 완화 및 낮은 압축 응력을 야기할 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 화학적 강화는 500℃ 미만, 더 바람직하게는 450℃ 미만의 온도에서 수행된다.
화학적 강화를 위한 시간은 5 분 내지 48 시간, 10 분 내지 20 시간, 30 분 내지 16 시간, 또는 60 분 내지 10 시간의 범위일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 화학적 강화의 기간은 0.5 내지 16 시간이다. 화학적 강화는 단일 단계 또는 다중 단계, 특히 2 단계로 수행될 수 있다. 강화의 기간이 매우 낮은 경우, 수득된 DoL은 매우 낮을 수 있다. 강화의 기간이 매우 높은 경우, CS는 매우 크게 완화될 수 있다. 다중 단계 강화 과정에서 각각의 강화 단계의 기간은 바람직하게는 0.05 내지 15 시간, 더 바람직하게는 0.2 내지 10 시간, 더 바람직하게는 0.5 내지 6 시간, 더 바람직하게는 1 내지 4 시간이다. 화학적 강화의 총 기간, 특히 2개 이상의 분리된 강화 단계의 기간의 합은 바람직하게는 0.01 내지 20 시간, 더 바람직하게는 0.2 내지 20 시간, 더 바람직하게는 0.5 내지 15 시간, 더 바람직하게는 1 내지 10 시간, 더 바람직하게는 1.5 내지 8.5 시간이다.
일부 실시양태에서, 유리는 KNO3 및 NaNO3의 혼합물로 화학적으로 강화된다. 실시양태에서, 혼합물은 50 몰% 미만의 NaNO3, 30 몰% 미만의 NaNO3, 20 몰% 미만의 NaNO3, 10 몰% 미만의 NaNO3, 또는 5 몰% 미만의 NaNO3를 포함한다. 일부 실시양태에서, 유리는 KNO3 및 CsNO3의 혼합물로 화학적으로 강화된다. 실시양태에서, 혼합물은 50 몰% 미만의 CsNO3, 30 몰% 미만의 CsNO3, 20 몰% 미만의 CsNO3, 10 몰% 미만의 CsNO3, 또는 5 몰% 미만의 CsNO3을 포함한다. 잔량은 KNO3일 수 있다.
KNO3 및 NaNO3 둘 다에 의한 화학적 강화는 KNO3 및 NaNO3의 혼합물을 사용하거나, 실질적으로 순수한 NaNO3 및 실질적으로 순수한 KNO3에 의한 분리된 강화 단계를 수행함으로써 수행될 수 있다. 또한 유리가 KNO3 및 NaNO3의 혼합물에 의해 화학적으로 강화되는 실시양태에서, 바람직하게는 2개의 별개의 연속 강화 단계가 수행된다. 바람직하게는, 제2 강화 단계에서 사용되는 혼합물 중의 KNO3의 비율은 제1 강화 단계에서 사용되는 혼합물 중의 KNO3의 비율보다 높다. 화학적 강화는 더 우수한 강화 성능을 도달하기 위하여 다양한 농도의 알칼리 금속 이온과 함께 염욕에서 다중 단계를 포함할 수 있다.
강화는 상기 기재된 염의 용융된 염욕으로 유리를 함침시키거나, 상기 기재된 이온, 예를 들면, 칼륨 이온 및/또는 기타 알칼리 금속 이온을 함유하는 페이스트로 유리를 덮고 고온으로 특정한 시간 동안 가열하여 수행될 수 있다. 염욕 또는 페이스트에서 큰 이온 반경을 갖는 알칼리 금속 이온은 유리 물품에서 더 작은 반경을 갖는 알칼리 금속 이온과 교환되고, 표면 압축 응력은 이온 교환으로 인해 형성된다.
본 발명의 화학적 강화 음용 도구는 적어도 본 발명의 음용 도구의 벽을 화학적으로 강화함으로써 수득될 수 있다. 강화 공정은 음용 도구, 유리관, 유리 벽, 또는 임의의 중간체 유리 물품을 상기 기재된 염욕 중에 부분적으로 또는 완전히 함침시키거나, 이에 염 페이스트를 적용함으로써 수행될 수 있다. 염욕에서 1가 이온은 유리 내부의 알칼리 이온보다 큰 반경을 갖는다. 유리에 대한 압축 응력은 유리 네트워크에서 더 큰 이온 압착으로 인한 이온 교환 후 구성된다. 이온 교환 후, 유리의 강도 및 가요성은 놀랍게도 유의미하게 개선된다. 추가로, 화학적 강화에 의해 유도된 압축 응력은 음용 도구의 긁힘 저항성을 증가시킬 수 있다. 개선된 긁힘 저항성은 특히 음용 도구와 관련이 있고, 이는 긁힘이 유리 표면의 기계적 및 화학적 저항성 둘 다 뿐만 아니라 광학적 외양에도 영향을 미치기 때문이다.
화학적 강화 후, 유리관을 염욕으로부터 꺼낸 후, 물로 세척하고, 건조시킨다. 압축 응력층이 강화된 유리관의 외부 표면 및/또는 내부 표면 상에 형성된다. 상응하여, 인장 응력은 유리관 벽의 코어 부분에 형성된다.
추가로, 또는 화학적 강화에 대안으로서, 유리에 물리적 강화를 적용할 수 있다. 일부 실시양태에서 유리관은 물리적으로 강화된다. 유리관은 짧은 길이, 즉, 100 내지 400 mm로 절단될 수 있다. 그 다음, 짧은 유리관의 양 말단은 화염 연마될 수 있다. 이의 벽 두께가 3 mm보다 큰 경우, 짧은 유리관은 물리적으로 강화될 수 있다. 유리관을 용해로에 넣고 변태 온도 이상으로 가열하고 수 분 동안 유지할 수 있고, 그 다음, 이들의 표면을 분무된 냉각 공기로 빠르게 냉각하여 외부 및 내부 표면 둘 다에 압축 응력층을 야기한다.
음용 도구 및 키트의 용도
본 발명은 또한 음료를 포함하는 유체의 섭취, 및/또는 약학적 적용을 위한 음용 도구의 용도를 포함한다. 본 발명은 또한 음용 도구의 제2 개구부에 흡입을 적용하여, 유체를 제1 개구부를 통해, 관강 안으로 및 제2 개구부 밖으로 흡인함으로써 상당한 양의 유체를 섭취하는 단계를 포함하는 음용 도구의 사용 방법을 포함한다. 유체는 뜨겁거나 차가운 음료일 수 있다. 실시양태에서, 상기 유체는 물, 차, 커피, 청량 음료, 롱 드링크, 칵테일, 알코올 또는 무알코올 음료, 수프, 스무디, 쉐이크 및 임의의 기타 음료로 구성되는 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 음용 도구는 약학적 조성물의 투여를 위하여 사용된다.
본 발명은 또한 부품들의 키트를 포함하고, 이 부품들의 키트는 적어도 하나, 바람직하게는 하나 초과의 본 발명의 음용 도구 및 적어도 하나의 세척 브러쉬를 포함한다. 세척 브러쉬는 돼지 털, 플라스틱, 나일론 또는 당해 분야의 숙련가에게 익숙한 기타 물질의 강모를 포함할 수 있다. 세척 브러시는, 음용 도구(들)의 관강을 스크럽할 수 있도록 하나 이상의 음용 도구의 관강에 맞도록 크기 조절될 수 있다. 키트는 음용 도구의 사용 및/또는 세척 방법에 대한 설명서를 포함할 수 있다.
실시예
본 발명에 따른 유리 벽을 갖는 실시예 음용 도구를 제조하였고, 일부 성질을 측정하였다. 시험된 유리 조성물은 하기 표 1에서 볼 수 있다(중량%). 표 1에 나타낸 모든 실시예는 강화 유리 음용 도구이다.
Figure pat00008
표 2는 실시예 음용 도구에 대하여 수행된 특정한 시험의 결과를 보여준다. 각각의 실험은 본원에 기재된 바와 같이 수행되었다. 반대되는 임의의 지시가 부재하는 경우, 실험은 DIN　1343에 정의된 바와 같은 표준 조건하에 수행되었다.
C1은 본 발명의 음용 도구에 대하여 기재된 압축 응력층이 없는 비교 실시예를 나타낸다.
실시예의 유리를 6 mm의 외부 직경, 1.1 mm의 벽 두께 및 1,500 mm의 길이로 형성된 관으로 수득하였다. 유리관을 약 200 mm의 길이를 갖는 짧은 관으로 절단하였다. 화염 연마 공정을 짧은 관의 양 말단에 적용하였다. 그 다음, 화학적 강화 공정을 관에 적용하였다. 관을 실질적으로 순수한 KNO3 용융 염욕 중에 410℃의 온도에서 함침시키고, 8 시간 동안 유지하였다. 화학적 강화 후, 강화된 유리관을 물로 세척하고 건조시킨다.
Figure pat00009
상기 조성물은 유리에서 측정된 최종 조성물이다. 숙련가는 필요한 원료를 용융시켜 이러한 유리를 수득하는 방법을 알고 있다.
실시예 E1 - 화학적 강화
실시예 유리 S1을 6 mm의 외부 직경, 1.1 mm의 벽 두께 및 1,500 mm의 길이를 갖는 관 형태로 수득하였다. 유리관을 약 200 mm의 길이의 짧은 관으로 절단하였다. 화염 연마 공정을 짧은 관의 양 말단에 적용하였다. 그 다음, 화학적 강화 공정을 관에 적용하였다. 관을 실질적으로 순수한 KNO3 용융 염욕에 410℃의 온도에서 함침시키고, 8 시간 동안 유지하였다. 화학적 강화 후, 강화된 유리관을 물로 세척하고 건조시킨다.
에너지 분산 분광학 SEM/EDS를 갖는 주사 전자 현미경에 의해 측정된 바, 압축 응력층의 깊이는 23 μm이다. 그 다음, 기계적 성질을 평가하였다. 상기 강화된 음용 도구의 4점 굽힘 강도는 1.93 GPa였다. 해머 충격 저항 시험을 위하여, 중량 58.3 g의 소형 해머를 적용하였고, 강화된 음용 도구의 파손 없는 충격 높이는 74 cm였다. 충격 에너지는 0.42 J이다. 강화된 음용 도구를 대리석 바닥에 자유롭게 낙하시켜 대리석 낙하 저항 시험을 수행한다. 바닥 물질을 제외하고, 파손 없는 낙하 높이는 또한 낙하시 음용 도구와 바닥 사이의 각도에 의해 결정된다. 수평, 45° 및 90°의 세 가지 상이한 각도를 사용하였다. 이 경우, 낙하 높이는 30 cm 초과였다. 열 저항 시험을 위하여, 강화된 음용 도구를 먼저 실온으로부터 끓는 물로 수송하고 3분 동안 유지한 다음, 끓는 물로부터 얼음 물로 수송하고 추가 3분 동안 유지하였다. 전체 열 저항 시험 동안 파손은 발생하지 않았다.
실시예 E2 - 화학적 강화
실시예 유리 S3을 9 mm의 외부 직경, 1 mm의 벽 두께 및 1,500 mm의 길이의 관으로 수득하였다. 유리관을 약 300 mm의 길이의 짧은 관으로 절단하였다. 화염 연마 공정을 짧은 관의 양 말단에 적용하였다. 그 다음, 화학적 강화 공정을 관에 적용하였다. 관을 90% KNO3과 10% NaNO3의 혼합물 용융 염욕(중량%)에 430℃의 온도에서 함침시키고, 16 시간 동안 유지하였다. 화학적 강화 후, 강화된 유리관을 물로 세척하고 건조시킨다.
SEM/EDS에 의해 측정된 바, 압축 응력층의 깊이는 33 μm였다. 그 다음, 기계적 성질을 평가하였다. 4점 굽힘 강도는 1.37 GPa이다. 해머 충격 저항 시험을 위하여, 중량 58.3 g의 소형 해머를 적용하였고, 강화된 음용 도구의 파손 없는 충격 높이는 53 cm이다. 따라서 충격 에너지는 0.3 J이다. 강화된 음용 도구를 에폭시 바닥에 자유롭게 낙하시켜 에폭시 낙하 저항 시험을 수행한다. 바닥 물질을 제외하고, 파손 없는 낙하 높이는 또한 낙하시 음용 도구와 바닥 사이의 각도에 의해 결정된다. 여기서 45°를 시험하였다. 이 경우, 낙하 높이는 200 cm 초과였다. 열 저항 시험을 위하여, 강화된 음용 도구를 먼저 실온으로부터 끓는 물로 수송하고 3 분 동안 유지한 다음, 끓는 물로부터 얼음 물로 수송하고 추가 3 분 동안 유지하였다. 전체 열 저항 시험 동안 파손은 발생하지 않았다.
실시예 E3 - 화학적 강화
알루미노실리케이트인 실시예 유리 S7을 5 mm의 외부 직경, 0.7 mm의 벽 두께 및 1,500 mm의 길이의 관 형태로 수득하였다. 유리관을 약 200 mm의 길이의 짧은 관으로 절단하였다. 화염 연마 공정을 짧은 관의 양 말단에 적용하였다. 그 다음, 화학적 강화 공정을 관에 적용하였다. 관을 실질적으로 순수한 KNO3 용융 염욕에 390℃의 온도에서 함침시키고, 4 시간 동안 유지하였다. 화학적 강화 후, 강화된 유리관을 물로 세척하고 건조시킨다.
SEM/EDS에 의해 측정된 바, 압축 응력층의 깊이는 20 μm이다. 그 다음, 기계적 성질을 평가하였다. 4점 굽힘 강도는 2.5 GPa이다. 해머 충격 저항 시험을 위하여, 중량 58.3 g의 소형 해머를 적용하였고, 강화된 음용 도구의 파손 없는 충격 높이는 90 cm이다. 따라서 충격 에너지는 0.51 J이다. 강화된 음용 도구를 대리석 바닥에 자유롭게 낙하시켜 대리석 낙하 시험을 수행한다. 바닥 물질을 제외하고, 파손 없는 낙하 높이는 또한 낙하시 음용 도구와 바닥 사이의 각도에 의해 결정된다. 여기서 45°의 각도를 이용하였다. 이 경우, 낙하 높이는 50 cm 초과였다. 열 저항 시험을 위하여, 강화된 음용 도구를 먼저 실온으로부터 끓는 물로 수송하고 3 분 동안 유지한 다음, 끓는 물로부터 얼음 물로 수송하고 추가 3 분 동안 유지하였다. 전체 열 저항 시험 동안 파손은 발생하지 않았다.
실시예 E4 - 화학적 강화
실시예 유리 S2를 6 mm의 외부 직경, 1.1 mm의 벽 두께 및 1,500 mm의 길이의 관 형태로 수득하였다. 유리관을 약 200 mm의 길이의 짧은 관으로 절단하였다. 화염 연마 공정을 짧은 관의 양 말단에 적용하였다. 그 다음, 화학적 강화 공정을 관에 적용하였다. 관을 실질적으로 순수한 KNO3 용융 염욕에 410℃의 온도에서 함침시키고, 16 시간 동안 유지하였다. 화학적 강화 후, 강화된 유리관을 물로 세척하고 건조시킨다.
압축 응력층의 깊이는 30 μm이다. 화학적 강화가 없는 음용 도구와 비교하여, 강화된 음용 도구의 4점 굽힘 강도는 1.7 GPa로 3배 개선되었고; 해머 충격 저항 시험에서 파손 없는 충격 높이는 76 cm로 5배 개선되었고; 대리석 낙하 시험에서 파손 없는 낙하 높이는 30 cm 미만 내지 50 cm 초과로 개선되었고, 이는 음용 도구과 대리석 바닥 사이의 45도 낙하 각도에 상응한다.
표 3은 화학적으로 강화된 실시예 E1 내지 E4에 대한 결과를 요약한다.
Figure pat00010
실시예 E5 - 물리적 강화
외부 직경 15 mm, 벽 두께 4 mm 및 길이 1,500 mm의 SCHOTT DURAN® 관을 사용하였다. 유리관을 200 mm의 길이의 짧은 관으로 절단하였다. 화염 연마 공정을 짧은 관, 즉, 강화되지 않은 유리관의 양 말단에 적용한다. 그 다음, 물리적 강화 공정을 유리관에 적용하였다. 유리관을 용해로에 넣고, 650℃까지 20℃/분의 속도로 가열하고, 5 분 동안 유지하였다. 그 다음, 유리관을 용해로 밖으로 이동시키고, 50℃/분의 속도로 냉각 공기를 분무하여 실온으로 냉각시켰다.
물리적 강화 후, 강화된 음용 도구의 기계적 성질을 평가하였다. 4점 굽힘 강도는 5 GPa였다. 해머 충격 저항 시험을 위하여, 중량 58.3 g의 소형 해머를 적용하고, 강화된 유리관의 파손 없는 충격 높이는 100 cm였다. 강화된 음용 도구를 대리석 바닥에 자유롭게 낙하시켜 대리석 낙하 저항 시험을 수행하였다. 바닥 물질을 제외하고, 파손 없는 낙하 높이는 또한 낙하시 유리관과 바닥 사이의 각도에 의해 결정된다. 수형, 45° 및 90° 각도를 시험하였다. 이 경우, 낙하 높이는 90 cm 초과였다. 열 저항 시험을 위하여, 강화된 음용 도구를 먼저 실온으로부터 끓는 물로 수송하고 3 분 동안 유지한 다음, 이를 끓는 물로부터 얼음 물로 수송하고 추가 3 분 동안 유지하였다. 전체 열 저항 시험 동안 파손은 발생하지 않았다.
실시예 E6 - 물리적 강화
DURAN® 유리관은 물리적 강화 전후에 크게 개선된 기계적 성능을 나타냈다. DURAN® 유리관은 20 mm의 외부 직경, 5 mm의 벽 두께 및 200 mm의 길이를 가졌다. 온도 650℃에서 5 분 동안, 그 다음, 빠르게 냉각시킴으로써, 물리적 강화 공정을 DURAN® 유리관에 적용하였다. 미가공 DURAN® 유리관과 비교하여, 강화된 DURAN® 유리관의 4점 굽힘 강도는 5 GPa로 3배 개선되었고; 해머 충격 저항 시험에서 파손 없는 충격 높이는 100 cm로 3배 개선되었고; 대리석 낙하 저항 시험에서 파손 없는 낙하 높이는 50 cm 미만 내지 100 cm 초과로 개선되었고, 이는 유리관과 대리석 바닥 사이의 45도 낙하 각도에 상응한다.
Figure pat00011
실시예 E7 내지 E11
모든 유리 물품은 화학적으로 강화되었다. 유리는 6 mm의 외부 직경, 1.1 mm의 벽 두께 및 200 mm의 길이를 갖고 실질적으로 순수한 KNO3으로 강화된 소다 석회 유리였다.
Figure pat00012
원료와 비교하여, 강화된 유리관은 더 우수한 4PB 성능을 나타냈다. 파손력 및 4PB 강도는 강하게 개선되었다. 미가공 관은 분명한 파손점를 갖는 몇개의 긴 조각으로 파손되었다. 화학적으로 강화된 관은 파손 동안 표면 압축 응력의 방출로 인하여 작은 조각으로 파손되었다. 미가공 관과 비교하여, 강화된 관은 대리석 낙하에 훨씬 큰 저항성을 나타냈다. 파손 없는 대리석 낙하 저항성은 강하게 개선되었다.
실시예 E12 내지 E17
추가의 실시예를 하기 샘플에 대하여 수행하였다.
Figure pat00013
물기(biting) 성능 시험을 4점 굽힘 시험과 동일하지만, 각각 40 mm의 폭 너비에서 바닥 지지체에 대하여 정렬된 로드 헤드를 갖는 시험 기계로 수행한다. 음용 도구가 파손될 때까지 힘을 증가시키고, 파손시 힘을 기록한다. 음용 도구의 각각의 유형에 대하여 30개의 샘플을 시험였고, 정해진 값은 평균이다.
바키퍼(Barkeeper) 낙하 시험
바키퍼 낙하 시험을 샘플 E12 내지 E15에 대하여 수행하였다. 하기 표는 각각의 샘플의 음용 도구 15개 중 얼마나 많은 수가 정해진 높이에서 파손되지 않는지를 보여준다.
Figure pat00014
바키퍼 낙하 시험은 음용 도구의 사용 동안 전형적인 부하 상황을 가장한다. 유리를 목재 식탁 위에 놓는다. 음용 도구를 수직축에 대하여 5°의 각도로 유리에 낙하시킨다. 음용 도구를 정해진 높이에서 100회 낙하시킨 다음, 높이를 50 mm만큼 증가시키고, 음용 도구를 추가 100회 낙하시킨다. 독해 예시: 샘플 E14에 따른 음용 도구 15개 중 11개는 100 mm의 높이에서 유리에 100회 낙하시 파손되지 않았다.
알 수 있는 바와 같이, 화학적 강화는 음용 도구의 바키퍼 낙하 시험 성능에 매우 유리한 효과를 갖는다. 어닐링도 역시 성능에 매우 긍정적인 효과를 갖는다.
도 1은 음용 도구를 도시한다.
도 2는 음용 도구의 벽을 통한 단면을 도시한다.
도면의 상세한 설명
도 1은 본 발명의 음용 도구(1)를 도시한다. 음용 도구(1)는 외부 표면(2) 및 내부 표면(3)을 갖고, 내부 표면(3)은 관강(8)을 대면한다. 관강(8)은 벽(11)에 의해 둘러싸인다. 벽(11)은 제2 개구부(6) 및 제1 개구부(7)를 연결한다. 각각의 개구부(6, 7)는 내부 가장자리(5, 10) 및 외부 가장자리(4, 9)를 갖는다.
도 2는 본 발명의 음용 도구의 벽(11)을 통한 단면을 도시한다. 벽은 중심 응력층(25), 및 제1 및 제2 압축 응력층(21, 22)을 갖는다. 제1 압축 응력층(21)은 관강(8)에 인접하게 위치하고 제1 깊이(23)에서 끝난다. 제2 압축 응력층(22)은 외부 환경(27)에 인접하게 위치하고 제2 깊이(24)에서 끝난다.
1: 음용 도구
2: 외부 표면
3: 내부 표면
4: 제2 개구부의 외부 가장자리
5: 제2 개구부의 내부 가장자리
6: 제2 개구부
7: 제1 개구부
8: 관강
9: 제1 개구부의 외부 가장자리
10: 제1 개구부의 내부 가장자리
11: 벽
21: 제1 압축 응력층(CS1)
22: 제2 압축 응력층(CS2)
23: 제1 깊이(DCL1)
24: 제2 깊이(DCL2)
25: 중심 응력층
27: 외부 환경

Claims (17)

  1. 제1 개구부, 관강(lumen), 제2 개구부, 및 제1 개구부로부터 제2 개구부까지 연장되며 관강을 둘러싸는 벽을 갖는 음용 도구로서,
    제2 개구부에 흡입을 적용함으로써, 유체가 제1 개구부를 통해 관강 안으로 및 제2 개구부 밖으로 흡인될 수 있고,
    벽은 관강을 대면하는 내부 표면, 및 관강을 외면하는 외부 표면을 가지며,
    추가로,
    - 벽은 유리로 만들어지고,
    - 벽은 벽의 내부 표면으로부터 벽 내의 제1 깊이까지 연장되는 제1 압축 응력층을 가지며,
    - 벽은 벽의 외부 표면으로부터 벽 내의 제2 깊이까지 연장되는 제2 압축 응력층을 갖고,
    - 벽은 제1 압축 응력층과 제2 압축 응력층 사이의 깊이에서 벽 내에 위치한 인장 응력층을 가지며,
    - 제2 깊이는 벽의 두께의 0.05% 내지 25%인 음용 도구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리는 화학적으로 또는 물리적으로 강화된 것인 음용 도구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 벽의 두께에 대한 제1 및/또는 제2 깊이의 비가 적어도 1%인 음용 도구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및/또는 제2 깊이는 100 μm 이하인 음용 도구.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 벽은 0.8 mm 내지 1.6 mm의 두께를 갖는 것인 음용 도구.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 표면 및/또는 외부 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기 Ra를 갖는 것인 음용 도구.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 벽은 0.032 내지 0.0355 (s/mm)2 범위의 역 강성(inverse stiffness)을 갖는 것인 음용 도구.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리는 적어도 1.5 μm2/시간의 임계 확산도 D를 갖는 것인 음용 도구.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 500 MPa의 4점 굽힘 강도를 갖는 음용 도구.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 길이 축에 수직인 외부 직경이 4 mm 내지 15 mm인 음용 도구.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 볼 및/또는 해머 충격 저항 시험에서 적어도 0.28 J의 충격 에너지에 저항하는 음용 도구.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 대리석 낙하 저항 시험에서 적어도 30 cm의 낙하 높이를 갖는 음용 도구.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리는 하기 성분을 기재된 양(중량%)으로 포함하는 것인 음용 도구.
    Figure pat00015
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 음용 도구의 제조 방법으로서,
    a) 벽의 원하는 유리를 위한 원료의 조성물을 제공하는 단계,
    b) 조성물을 용융시켜 유리 용융물을 형성하는 단계,
    c) 유리 용융물로부터 유리관을 제조하는 단계,
    d) 유리관으로부터 음용 도구의 벽을 형성하는 단계
    를 포함하고, 물리적 및/또는 화학적 강화에 의해 유리를 강화하는 추가의 단계를 포함하는, 상기 음용 도구의 제조 방법.
  15. 음료를 포함하는 유체의 섭취, 및/또는 약학적 적용을 위한, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 음용 도구의 용도.
  16. 약학적 조성물의 투여에 사용되는, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 음용 도구의 용도.
  17. 적어도 하나, 바람직하게는 하나 초과의 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 음용 도구 및 적어도 하나의 세척 브러쉬를 포함하고, 임의로 음용 도구의 사용 및/또는 세척 방법에 대한 설명서를 포함하는 부품들의 키트.
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