KR20210016529A - 리튬 함유 유리에 대한 역 이온 교환 공정 - Google Patents
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Abstract
리튬 함유 이온 교환된 유리-계 물품을 재작업하는 방법은 제공된다. 상기 방법은, 이온 교환에 적용되기 전에, 유리-계 물품이 제조되는 유리의 대략적인 조성물로 유리-계 물품을 되돌리는 역 이온 교환 공정을 포함한다.
Description
본 출원은, 2018년 5월 31일자에 출원된 미국 가출원 제62/678,569호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 인용되고 병합된다.
본 개시는 리튬 함유 유리-계 물품(lithium containing glass-based article)의 이온 교환을 되돌리는 공정에 관한 것이다.
유리-계 물품은, 휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 비디오 플레이어, 정보 단말기(IT) 장치, 랩톱 컴퓨터 및 이와 유사한 것과 같은, 휴대용 또는 이동 전자 통신 및 오락 장치들, 뿐만 아니라 다른 적용들에서 커버 플레이트(cover plates) 또는 창(windows)으로써 전자 장치에 널리 사용된다. 유리-계 물품이 더 널리 사용됨에 따라, 특히 단단하거나 및/또는 날카로운 표면과 접촉에 의해 유발된 상대적으로 깊은 흠들(flaws) 및/또는 인장 응력(tensile stresses)에 적용된 경우, 개선된 생존성(survivability)을 갖는 강화된 유리-계 물품을 개발하는 것은 더 중요하게 되었다.
화학적 강화 공정은, 원하지 않는 응력 프로파일(stress profiles), 또는 스크래치(scratches)와 같은, 표면 결함(defects)을 갖는 유리-계 물품을 생성할 수 있다. 경제적인 이유로, 이러한 결함을 갖는 유리-계 물품을 재작업(rework)하는 것은, 원하는 특성을 갖는 강화된 유리-계 물품의 수율을 증가시키기 위해 바람직하다. 그러나, 강화된 유리-계 물품의 표면으로부터 물질을 제거하는 것은, 원하는 표면 압축 응력 특성을 달성하기 위해 물질의 재-이온 교환(re-ion exchange)을 필요로 하는데, 이는 유리-계 물품의 원치 않는 치수 변화 또는 뒤틀림(warping)을 생성할 수 있다. 부가적으로, 재-이온 교환 단계는, 화학적 강화 절차 동안 도입된 이온의 바람직하지 않은 내부 확산 및 유리-계 물품에 응력의 완화(relaxation)를 생성할 수 있다. 따라서, 원하지 않는 응력 프로파일 또는 표면 결함을 갖는 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 재작업을 가능하게 하여, 그 결과로 생긴 유리-계 물품이 원하는 응력 프로파일 및 표면 압축 응력을 나타내도록, 화학적으로 강화된 물품의 수율을 증가시키는 공정에 대한 필요가 있다.
리튬 함유 이온 교환된 유리-계 물품을 재작업하는 방법은 제공된다. 상기 방법은, 이온 교환에 적용되기 전에, 유리-계 물품이 제조되는 유리의 대략적인 조성물로 유리-계 물품을 되돌리는 역 이온 교환 공정을 포함한다.
관점 (1)에 따르면, 방법은 제공된다. 상기 방법은: 이온 교환된 유리-계 물품을 역 이온 교환 매체(reverse ion exchange medium)에서 역 이온 교환시켜 역 이온 교환된 유리-계 물품을 제조하는, 역 이온 교환 단계를 포함한다. 상기 역 이온 교환 매체는 리튬염 및 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함한다.
관점 (2)에 따르면, 관점 (1)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 리튬염은 질산 리튬이다.
관점 (3)에 따르면, 관점 (1) 또는 (2)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산염, 황산염, 및 염화물 중 적어도 하나를 포함한다.
관점 (4)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 및 질산 스트론튬 중 적어도 하나를 포함한다.
관점 (5)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 5 wt% 이상의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함한다.
관점 (6)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 50 wt% 이상의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함한다.
관점 (7)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 80 wt% 이하의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함한다.
관점 (8)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 나트륨염을 더욱 포함한다.
관점 (9)에 따르면, 관점 (8)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체에서 리튬염 대 나트륨염의 비는, 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 산화 리튬 대 산화 나트륨 함량의 비의 10% 이내이다.
관점 (10)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 340℃ 이상 내지 520℃ 이하의 온도이다.
관점 (11)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 1 wt% 이하의 질산 칼륨을 포함한다.
관점 (12)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 질산 칼륨이 실질적으로 없다.
관점 (13)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 1시간 이상 내지 48시간 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (14)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환 후 역 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 1 mol% 이내의 양으로 K2O를 포함한다.
관점 (15)에 따르면, 방법은 제공된다. 상기 방법은: 제1 역 이온 교환 매체에서 이온 교환된 유리-계 물품을 역 이온 교환시키는 단계; 및 상기 이온 교환된 유리-계 물품을 제2 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환시켜 역 이온 교환된 유리-계 물품을 제조하는, 역 이온 교환 단계를 포함한다. 상기 제1 역 이온 교환 매체는 나트륨염을 포함하고, 상기 제2 역 이온 교환 매체는 나트륨염 및 리튬염을 포함한다.
관점 (16)에 따르면, 관점 (15)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 역 이온 교환 매체는 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 더욱 포함한다.
관점 (17)에 따르면, 관점 (16)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산염, 황산염, 및 염화물 중 적어도 하나를 포함한다.
관점 (18)에 따르면, 관점 (16) 또는 (17)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 및 질산 스트론튬 중 적어도 하나를 포함한다.
관점 (19)에 따르면, 관점 (16) 내지 (18) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 역 이온 교환 매체는 5 wt% 이상의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함한다.
관점 (20)에 따르면, 관점 (15) 내지 (19) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체에서 나트륨염은 질산 나트륨이다.
관점 (21)에 따르면, 관점 (15) 내지 (20) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 역 이온 교환 매체에서 리튬염은 질산 리튬이다.
관점 (22)에 따르면, 관점 (15) 내지 (21) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 역 이온 교환 매체에서 나트륨염은 질산 나트륨이다.
관점 (23)에 따르면, 관점 (15) 내지 (22) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체는 400℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도이다.
관점 (24)에 따르면, 관점 (15) 내지 (23) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 5분 이상 내지 24시간 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (25)에 따르면, 관점 (15) 내지 (24) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은, 제1 및 제2 역 이온 교환 매체에서 총 이온 교환 시간의 절반 미만의 기간 동안 연장된다.
관점 (26)에 따르면, 관점 (15) 내지 (25) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 380℃ 이상 내지 400℃ 이하의 온도이다.
관점 (27)에 따르면, 관점 (15) 내지 (26) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은, 제1 및 제2 역 이온 교환 매체에서 총 이온 교환 시간의 절반 이상의 기간 동안 연장된다.
관점 (28)에 따르면, 관점 (15) 내지 (27) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환된 유리-계 물품은, 제1 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환 후 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 4 mol% 이내의 양으로 K2O를 포함한다.
관점 (29)에 따르면, 관점 (15) 내지 (28) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 제2 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환 후 역 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 1 mol% 이내의 양으로 K2O를 포함한다.
관점 (30)에 따르면, 관점 (15) 내지 (29) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체는 칼륨을 더욱 포함한다.
관점 (31)에 따르면, 관점 (15) 내지 (30) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체는 6 wt% 이상의 양으로 KNO3를 더욱 포함한다.
관점 (32)에 따르면, 관점 (15) 내지 (31) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체는 제2 역 이온 교환 매체의 Na/Li 비를 초과하는 Na/Li 비를 갖는다.
관점 (33)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 상기 역 이온 교환된 유리-계 물품의 표면으로부터 1㎛ 내지 10㎛를 제거하는 단계를 더욱 포함한다.
관점 (34)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 상기 역 이온 교환된 유리-계 물품을 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환시켜 재-이온 교환된 유리-계 물품를 형성시키는, 재-이온 교환 단계를 더욱 포함한다.
관점 (35)에 따르면, 관점 (34)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 재-이온 교환 매체는: 15 wt% 이상 내지 40 wt% 이하의 NaNO3; 및 60 wt% 이상 내지 85 wt% 이하의 KNO3를 포함한다.
관점 (36)에 따르면, 관점 (34) 또는 (35)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환은 30분 이상 내지 120분 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (37)에 따르면, 관점 (34) 내지 (36) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 재-이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도이다.
관점 (38)에 따르면, 관점 (34) 내지 (37) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 상기 재-이온 교환된 유리-계 물품를 제2 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환시키는 단계를 더욱 포함한다.
관점 (39)에 따르면, 관점 (38)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 재-이온 교환 매체는: 3 wt% 이상 내지 15 wt% 이하의 NaNO3; 및 85 wt% 이상 내지 97 wt% 이하의 KNO3를 포함한다.
관점 (40)에 따르면, 관점 (38) 또는 (39)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 재-이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도이다.
관점 (41)에 따르면, 관점 (38) 내지 (40) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환은 10분 이상 내지 30분 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (42)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 유리-계 물품을 이온 교환 매체에서 이온 교환시켜 이온 교환된 유리-계 물품을 형성시키는, 이온 교환 단계를 더욱 포함한다.
관점 (43)에 따르면, 관점 (42)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환 매체는: 15 wt% 이상 내지 40 wt% 이하의 NaNO3; 및 60 wt% 이상 내지 85 wt% 이하의 KNO3를 포함한다.
관점 (44)에 따르면, 관점 (42) 또는 (43)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환 매체에서 이온 교환은 30분 이상 내지 120분 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (45)에 따르면, 관점 (42) 내지 (44) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도이다.
관점 (46)에 따르면, 관점 (42) 내지 (45) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 상기 이온 교환된 유리-계 물품을 제2 이온 교환 매체에서 이온 교환시키는 단계를 더욱 포함한다.
관점 (47)에 따르면, 관점 (46)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 이온 교환 매체는: 3 wt% 이상 내지 15 wt% 이하의 NaNO3; 및 85 wt% 이상 내지 97 wt% 이하의 KNO3를 포함한다.
관점 (48)에 따르면, 관점 (46) 또는 (47)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도이다.
관점 (49)에 따르면, 관점 (46) 내지 (48) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 제2 이온 교환 매체에서 이온 교환은 10분 이상 내지 30분 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (50)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환된 유리-계 물품은 리튬을 포함한다.
관점 (51)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나에 의해 제조된 역 이온 교환된 유리-계 물품은 제공된다.
이들 및 다른 관점들, 장점 및 현저한 특색들은, 하기 상세한 설명, 수반되는 도면, 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 하나 이상의 구현 예에 따른 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리-계 물품의 개략적인 단면도이다;
도 2는, 이온 교환된 유리-계 물품의 제조 공정의 흐름도이다;
도 3은, 역 이온 교환 공정을 포함하는 재작업 공정의 흐름도이다;
도 4는, 여기에 기재된 알칼리 알루미노실리케이트 유리-계 물품의 하나 이상의 구현 예를 포함하는 소비자 전자 제품의 개략적인 정면도이다;
도 5는, 도 4의 소비자 전자 제품의 개략적인 사시도이다;
도 6은, 구현 예 및 비교 예에 따른 이온 교환 처리의 함수에 따른 퍼센트 중량 이득(percentage weight gain)의 플롯이다;
도 7은, 구현 예에 따라 이온 교환 후, 표준 재작업 공정 후, 및 Ca(NO3)2로 재작업 공정 후에 깊이의 함수에 따른 Na2O 농도의 플롯이다;
도 8은, 구현 예에 따라 이온 교환 후, 표준 재작업 공정 후, 및 Ca(NO3)2로 재작업 공정 후에 깊이의 함수에 따른 Li2O 농도의 플롯이다; 및
도 9는, 구현 예에 따라 이온 교환 후, 표준 재작업 공정 후, 및 Ca(NO3)2로 재작업 공정 후에 깊이의 함수에 따른 K2O 농도의 플롯이다.
도 2는, 이온 교환된 유리-계 물품의 제조 공정의 흐름도이다;
도 3은, 역 이온 교환 공정을 포함하는 재작업 공정의 흐름도이다;
도 4는, 여기에 기재된 알칼리 알루미노실리케이트 유리-계 물품의 하나 이상의 구현 예를 포함하는 소비자 전자 제품의 개략적인 정면도이다;
도 5는, 도 4의 소비자 전자 제품의 개략적인 사시도이다;
도 6은, 구현 예 및 비교 예에 따른 이온 교환 처리의 함수에 따른 퍼센트 중량 이득(percentage weight gain)의 플롯이다;
도 7은, 구현 예에 따라 이온 교환 후, 표준 재작업 공정 후, 및 Ca(NO3)2로 재작업 공정 후에 깊이의 함수에 따른 Na2O 농도의 플롯이다;
도 8은, 구현 예에 따라 이온 교환 후, 표준 재작업 공정 후, 및 Ca(NO3)2로 재작업 공정 후에 깊이의 함수에 따른 Li2O 농도의 플롯이다; 및
도 9는, 구현 예에 따라 이온 교환 후, 표준 재작업 공정 후, 및 Ca(NO3)2로 재작업 공정 후에 깊이의 함수에 따른 K2O 농도의 플롯이다.
하기 상세한 설명에서, 동일한 참조 문자는 도면들에 나타낸 몇 가지 도들 전체적으로 동일하거나 또는 상응하는 부품을 가리킨다. 또한, 별도의 언급이 없는 한, "상부", "하부", "외부", "내부", 및 이와 유사한 것과 같은 용어는 편의의 단어이지 제한 용어로 해석되지 않는 것으로 이해된다. 부가적으로, 군 (group)이 요소의 군 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 기재된 경우, 상기 군은 개별적으로 또는 서로 조합하여 인용된 이들 요소의 어떤 수를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어질 수 있다. 별도의 언급이 없는 한, 인용된 경우, 값의 범위는, 상기 범위의 상한 및 하한뿐만 아니라 이들 사이의 임의의 범위 모두를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어의 "단수" 및 "복수"는, 별도의 언급이 없는 한, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 특색들은 임의의 하나 및 모든 조합으로 사용될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "유리-계 물품"은, 유리 세라믹을 포함하여, 전체적으로 또는 부분적으로 유리로 제조된 임의의 물체를 포함하는 가장 넓은 의미로 사용된다. 별도로 명시되지 않는 한, 여기에 기재된 모든 조성물은 몰 퍼센트(mol%)로 표시되며, 구성분은 산화물 기준으로 제공된다.
별도로 명시되지 않는 한, 모든 온도는 섭씨(℃)로 표시된다. 여기에서 활용된 바와 같은, 용어 "액상선 점도(liquidus viscosity)"는 액상선 온도에서 용융 유리의 점도를 지칭하며, 여기서, 상기 액상선 온도는, 용융 유리가 용융 온도로부터 냉각됨에 따라 결정이 처음 나타나는 온도, 또는 온도가 상온으로부터 증가됨에 따라 마지막 결정이 용융되어 없어지는 온도를 지칭한다.
용어 "실질적으로" 및 "약"은 임의의 정량적인 비교, 값, 측정, 또는 기타 표현에 기인할 수 있는 내재하는 불확실성의 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용될 수 있다는 점에 주목된다. 이들 용어는 또한 문제의 주제의 기본적인 기능의 변화를 결과하지 않고 정량적인 표현이 명시된 기준으로부터 변할 수 있는 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용된다. 예를 들어, "K2O가 실질적으로 없는" 유리는 K2O가 유리에 능동적으로 첨가되지 않았거나 또는 배치되지(batched) 않았지만, 오염원으로서 매우 소량으로 존재할 수 있는 유리이다. 값이 수식어 "약"을 활용하여 여기에서 개시된 경우, 정확한 값도 또한 개시된 것으로 의도된다.
(표면 CS를 포함하는) 압축 응력은, Orihara Industrial Co., Ltd. (일본)에 의해 제작된, FSM-6000과 같은 상업적으로 이용 가능한 기구를 사용하여 표면 응력 측정기(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리의 복굴절과 관련된, 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 결과적으로 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"이고, 이의 전체적인 내용이 여기에 참조로서 병합된, ASTM 표준 C770-16에 기재된 절차 C (유리 디스크 방법)에 따라 측정된다. 최대 인장 응력 또는 중심 장력(CT) 값은 당업계에 알려진 산란광 편광기(SCALP) 기술을 사용하여 측정된다.
여기에 사용된 바와 같은, 압축의 깊이(DOC)는, 여기에 기재된 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리-계 물품에서 응력이 압축으로부터 인장으로 변화하는 깊이를 의미한다. DOC는, 이온 교환 처리에 따라 FSM 또는 산란광 편광기(SCALP)로 측정될 수 있다. 칼륨 이온을 유리-계 물품 내로 교환시켜 유리-계 물품에 응력이 발생되는 경우, FSM은 DOC를 측정하는데 사용된다. 나트륨 이온을 유리-계 물품 내로 교환시켜 응력이 발생되는 경우, SCALP는 DOC를 측정하는데 사용된다. 칼륨 및 나트륨 이온 모두를 유리 내로 교환시켜 유리-계 물품에서 응력이 발생되는 경우, DOC는 SCALP에 의해 측정되는데, 이는 나트륨의 교환 깊이가 DOC를 나타내고, 칼륨 이온의 교환 깊이가 압축 응력의 크기에서 변화(압축으로부터 인장으로 응력에서 변화가 아님)를 나타내는 것으로 믿어지기 때문이고; 이러한 유리-계 물품에서 칼륨 이온의 교환 깊이는 FSM에 의해 측정된다.
일반적으로 도면을 참조하면, 예시는 특정 구현 예를 설명하기 위한 것이지, 본 개시 또는 이에 첨부된 청구범위를 제한하도록 의도되지 않은 것으로 이해될 것이다. 도면은 반드시 축척(scale)일 필요는 없으며, 도면의 특정 특색 및 특정 도들은, 명확성 및 간결함을 위해 축척으로 또는 개략적으로 과장되게 나타낼 수 있다.
유리-계 물품을 역 이온 교환시키는 방법은 여기에 기재된다. 예를 들어, 역 이온 교환 방법은 제작 결함을 나타내는 화학적으로 강화된 유리-계 물품을 재작업하기 위한 공정의 일부로 사용될 수 있다. 결함은 표면 결함 또는 원하지 않는 응력 프로파일을 포함할 수 있다. 표면 결함은 제작 공정 동안에 조작의 결과일 수 있으며, 스크래치, 움푹 들어간 곳(dents), 딤플(dimples)을 포함할 수 있다. 원하지 않는 응력 프로파일은 사양을 벗어난 이온 교환 조건으로부터 결과할 수 있다.
표면 결함은, 예컨대, 연마 또는 에칭에 의해, 표면으로부터 물질을 제거하여 화학적으로 강화된 유리-계 물품으로부터 제거될 수 있다. 유리-계 물품의 표면으로부터 물질의 제거는, 압축 응력하에 있는 유리-계 물품의 일부도 제거시킨다. 따라서, 유리-계 물품은, 표면으로부터 물질을 제거한 후 원하는 응력 프로파일을 달성하기 위해 부가적인 이온 교환을 받아야만 한다. 부가적인 이온 교환은 유리-계 물품의 강도 및 치수 안정성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 부가적인 이온 교환은 유리-계 물품에서 내부 확산 및 응력 완화를 생성할 수 있을뿐만 아니라, 유리-계 물품을 원하는 치수 공차(dimensional tolerances)의 범위를 넘어서는 부분 성장을 결과할 수 있다.
여기에 기재된 방법은, 화학적으로 강화된 유리-계 물품을 화학적 강화 이온 교환 전에 유리-계 물품의 대략적인 조성물로 되돌리는 역할을 하는 역 이온 교환 단계를 포함한다. 구현 예에서, 역 이온 교환 단계는, 리튬염 및 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함하는 역 이온 교환 매체를 사용한다. 몇몇 구현 예에서, 역 이온 교환 단계는, 2-단계 공정을 사용할 수 있으며, 여기서, 제1 역 이온 교환 매체는 나트륨염을 포함하고, 제2 역 이온 교환 매체는 나트륨염 및 리튬염을 포함한다. 역 이온 교환 후, 유리-계 물품은, 원하는 응력 프로파일을 생성하기 위해 유리-계 물품을 재-이온 교환시키기 전에 표면으로부터 물질을 제거하도록 선택적으로 가공될 수 있다. 재작업된 유리-계 물품은, K2O 농도가 국부적 K2O 농도 최대값으로 증가하는 부분을 갖는 K2O 농도 프로파일에 상응하는 매립된 고 굴절률 피크(buried high index peak)를 포함할 수 있어, 재작업된 유리-계 물품이 재작업되지 않은 유리-계 물품과 구별될 수 있도록 한다.
화학적으로 강화된 유리-계 물품을 제작하고, 부품이 재작업을 필요로 하는지 여부를 결정하기 위한 대표적인 공정은 도 2에 예시된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 유리-계 물품 제작 공정은 퓨전 공정(fusion process)에 의해 형성된 유리-계 시트를 스코어 절단하는 단계(score cutting), 에지(edges)를 기계가공하는 단계 및/또는 그 결과로 생긴 부품에 홀(holes)을 형성하는 단게, 선택적으로 기계가공된 부품을 3-D 형성시키는 단계, 및 그 다음, 선택적으로 부품의 에지 및 표면을 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 부품은 그 다음 이온 교환 공정에서 화학적으로 강화되어 이온 교환된 유리-계 물품으로 형성된다. 이온 교환된 유리-계 물품은 그 다음 이들이 제작 표준을 충족하는지를 결정하는 유리-계 물품의 검사 전에 이온 교환된 유리-계 물품의 각 측면으로부터 1㎛ 미만의 물질을 제거하기 위해 선택적으로 연마된다. 원하는 표준을 충족시키지 못하는 부품은 그 다음 제작 공정의 수율을 증가시키기 위해 재작업으로 가공된다. 부품은, 표면 결함을 포함하거나 또는 원하지 않는 응력 프로파일을 갖는 것과 같은, 다양한 이유로 제작 표준을 충족시키지 못할 수 있다. 제작 공정의 여러 단계 동안에 조작의 결과로써 표면 결함은 형성될 수 있다. 검사 후, 재작업으로 지정되지 않은 부품은, 내-지문 코팅(anti-fingerprint coating) 및/또는 적용된 장식을 가질 수 있다. 부품은 그 다음 다시 검사하여 제작 표준을 충족하는지 결정하고, 제작 표준을 충족시키지 못하는 부품은 재작업으로 가공된다.
도 3은 대표적인 재작업 가공 방법을 예시한다. 몇몇 구현 예에서, 도 3에 나타낸 하나 이상의 단계는 수행되지 않는다. 몇몇 구현 예에서, 도 3에 나타내지 않은 부가적인 단계는 재작업 가공 방법의 일부로 수행될 수 있다. 재작업 가공 방법은, 역 이온 교환된 유리-계 물품을 생성하기 위해 리튬염을 함유하는 역 이온 교환 욕조에서 이온 교환된 유리-계 물품을 역 이온 교환시키는 단계를 포함한다. 이온 교환 물품이 장식을 포함하는 경우, 장식은 역 이온 교환 전에 제거될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 내-지문(AF) 코팅은, 이온 교환된 유리-계 물품이 역 이온 교환에 적용되기 전에 제거될 필요가 없다. 역 이온 교환된 유리-계 물품은 선택적으로 역 이온 교환된 유리-계 물품의 표면으로부터 물질을 제거하기 위해 기계적 연마 또는 화학적 에칭에 적용될 수 있다. 역 이온 교환된 유리-계 물품의 표면으로부터 물질의 제거는, 표면 결함도 제거될 수 있다. 역 이온 교환된 유리-계 물품은 그 다음 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환되어 재-이온 교환된 유리-계 물품을 형성할 수 있다. 재-이온 교환된 유리-계 물품은 그 다음 검사되어 부품이 원하는 제작 표준에 해당하는지 결정한다. 내-지문 코팅 및/또는 장식은 그 다음 부품이 원하는 제작 표준에 해당하는지 여부를 결정하기 위한 최종 검사 전에 재-이온 교환된 유리-계 물품에 적용될 수 있다.
역 이온 교환 공정은 이온 교환된 유리-계 물품으로부터 이온을 제거하여 유리-계 물품을 대략적인 이의 이온 교환-전 상태로 되돌린다. 역 이온 교환 매체의 조성물은 이온 교환 공정 동안에 유리-계 물품에 첨가된 이온을 제거하도록 선택된다. 몇몇 구현 예에서, 예를 들어, 비-이온-교환된 유리-계 물품이 Li2O 및 Na2O를 포함하는 경우, 역 이온 교환 매체는 LiNO3 및 NaNO3를 함유할 수 있으며, LiNO3 및 NaNO3의 상대적인 양은, 역 이온 교환 매체에서 비-이온 교환된 유리-계 물품의 평형 중량 이득이 거의 0 또는 양수이도록 선택된다. 만약 역 이온 교환 매체의 LiNO3 함량이 너무 많으면, 과량의 LiO2가 역 이온 교환된 유리-계 물품의 표면에 축적되어, 유리-계 물품에서 표면 균열을 생성할 수 있는 표면 장력을 생성할 수 있다.
구현 예에서, 역 이온 교환은 단일 단계로 수행된다. 단일 단계 역 이온 교환에 활용된 역 이온 교환 매체는, 리튬염 및 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함할 수 있다. 역 이온 교환 매체는 용융염 욕조일 수 있으며, 이하에서는 간략화를 위해 역 이온 교환 욕조라 지칭될 것이다. 여기에서 활용되는 바와 같은, "비-이온 교환 가능한 다가 금속염"은, 이온 교환 욕조의 작동 조건, 시간 및 온도에서 실질적으로 이온 교환이 일어나지 않는 다가 금속염을 지칭한다. 실질적으로 이온 교환이 없는 것은 욕조에 노출의 종료 후 1㎛ 미만의 교환 깊이를 특징으로 한다. 다르게 말하면, 다가 금속의 농도는, 1 ㎛를 초과하는 깊이에서 이온 교환 전에 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물에서 다가 금속의 농도와 동일하다. 역 이온 교환 욕조에 비-이온 교환 가능한 다가 금속염의 포함은, 욕조 내에 리튬염의 총량의 감소를 가능하게 하면서, 욕조 내에 다른 염들에 대한 리튬 함량의 비를 원하는 수준으로 유지할 수 있다. 예를 들면, 만약 역 이온 교환 욕조에서 NaNO3 대 LiNO3의 원하는 비가 4:1이면, 욕조 내에 50 wt%의 비-이온 교환 가능한 다가 금속염의 포함은, NaNO3 및 LiNO3의 총 함량을 절반으로 감소시키는 것을 가능하게 하면서, 원하는 비를 유지한다.
욕조에서 NaNO3 및 LiNO3의 감소된 양은, 상대적으로 비싼, 리튬염의 요구량을 감소시켜 역 이온 교환 공정의 비용을 감소시킨다. 역 이온 교환 욕조에서 감소된 농도의 리튬염은 또한, 동일한 양의 드래그 아웃(drag out)이 감소된 양의 리튬염을 욕조로부터 제거함에 따라, 유리-계 물품이 역 이온 교환 욕조로부터 제거되는 경우의 드래그-아웃으로 인한 리튬의 손실을 감소시킨다. 드래그-아웃은, 유리-계 물품 및 유리-계 물품을 수용하는 고정물이 용융염 욕조로부터 제거될 때 이들에 달라붙는 용융염을 지칭한다. 부가적으로, 역 이온 교환 욕조에서 더 적은 양의 LiNO3는, 역 이온 교환 욕조 온도에서 질산 리튬의 분해로 인한 질소 산화물의 방출을 감소시켜, 안전성을 높일 수 있다.
구현 예에서, 역 이온 교환 욕조에 포함된 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은, 실질적으로 이온 교환을 거치지 않고, 욕조의 작동 온도에서 용해되는 임의의 다가 금속염일 수 있다. 대표적인 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은, 질산염, 황산염, 및 염화물로부터 선택될 수 있다. 비-이온 교환 가능한 다가 금속염의 금속은, 칼슘, 아연, 마그네슘, 주석, 및 구리로부터 선택될 수 있다. 구현 예에서, 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은, 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 및 질산 스트론튬 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역 이온 교환 욕조는, 임의의 적절한 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함할 수 있다. 구현 예에서, 역 이온 교환 욕조는, 5 wt% 이상, 예컨대, 10 wt% 이상, 15 wt% 이상, 20 wt% 이상, 25 wt% 이상, 30 wt% 이상, 35 wt% 이상, 40 wt% 이상, 45 wt% 이상, 50 wt% 이상, 55 wt% 이상, 60 wt% 이상, 65 wt% 이상, 70 wt% 이상, 또는 75 wt% 이상의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함할 수 있다. 구현 예에서, 역 이온 교환 욕조는, 80 wt% 이하, 예컨대, 75 wt% 이하, 70 wt% 이하, 65 wt% 이하, 60 wt% 이하, 55 wt% 이하, 50 wt% 이하, 45 wt% 이하, 40 wt% 이하, 35 wt% 이하, 30 wt% 이하, 25 wt% 이하, 20 wt% 이하, 15 wt% 이하, 또는 10 wt% 이하의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 역 이온 교환 욕조는, 5 wt% 이상 내지 80 wt% 이하, 예컨대, 10 wt% 이상 내지 75 wt% 이하, 15 wt% 이상 내지 70 wt% 이하, 20 wt% 이상 내지 65 wt% 이하, 25 wt% 이상 내지 60 wt% 이하, 30 wt% 이상 내지 55 wt% 이하, 35 wt% 이상 내지 50 wt% 이하, 또는 40 wt% 이상 내지 45 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함할 수 있다.
구현 예에서, 역 이온 교환 욕조에서 리튬염은 질산 리튬(LiNO3)일 수 있다. 구현 예에서, 역 이온 교환 욕조는 원하는 정도의 역 이온 교환을 생성하기에 충분한 임의의 적절한 양의 리튬염을 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 역 이온 교환 욕조는, 3 wt% 이상 내지 40 wt% 이하, 예컨대, 3 wt% 이상 내지 33 wt% 이하, 5 wt% 이상 내지 30 wt% 이하, 10 wt% 이상 내지 25 wt% 이하, 또는 15 wt% 이상 내지 20 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 LiNO3를 포함할 수 있다.
구현 예에서, 역 이온 교환 욕조는, 질산 나트륨(NaNO3)과 같은, 나트륨염을 부가적으로 포함할 수 있다. 역 이온 교환 욕조는, 30 wt% 이상 내지 95 wt% 이하, 예컨대, 35 wt% 이상 내지 90 wt% 이하, 40 wt% 이상 내지 85 wt% 이하, 45 wt% 이상 내지 80 wt% 이하, 50 wt% 이상 내지 75 wt% 이하, 55 wt% 이상 내지 70 wt% 이하, 또는 60 wt% 이상 내지 65 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 NaNO3를 함유할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 역 이온 교환 욕조는 질산 칼륨(KNO3)을 함유할 수 있다. 역 이온 교환 욕조에서 KNO3는, 역 이온 교환 욕조를 오염시키는 유리-계 물품으로부터 제거된 칼륨으로, 다중 역 이온 교환 사이클에 대해 사용되는 동일한 역 이온 교환 욕조의 결과일 수 있다. 역 이온 교환 욕조는, 5 wt% 이하의 KNO3, 예컨대, 1 wt% 이하의 KNO3를 함유할 수 있다. 역 이온 교환 욕조는 KNO3가 실질적으로 없거나 또는 없을 수 있다.
역 이온 교환 욕조 조성물은, 이온 교환 전의 유리-계 물품의 조성물에 기초하여 결정될 수 있다. 적절한 역 이온 교환 욕조 조성물은, 유리-계 물품에서 원하는 Li2O 및 Na2O 함량에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 리튬염의 양은, 역 이온 교환 욕조에서 나트륨염의 함량에 대한 리튬염의 비가 이온 교환 전 유리-계 조성물에서 Li2O 대 Na2O의 비와 실질적으로 유사하도록 선택될 수 있다. 구현 예에서, 역 이온 교환 욕조에서 나트륨염에 대한 리튬염의 비는, 이온 교환 전 유리-계 조성물에서 Li2O 대 Na2O의 비의 10% 이내, 예컨대, 9% 이내, 8% 이내, 7% 이내, 6% 이내, 5% 이내, 4% 이내, 3% 이내, 2% 이내, 또는 1% 이내일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 역 이온 교환 욕조에서 나트륨염에 대한 리튬염의 비는, 이온 교환 전 유리-계 조성물에서 Li2O 대 Na2O의 비에 상당한다. 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 중심에 조성물은, 많은 화학적 강화 공정에서, 유리-계 물품의 중심이 현저한 이온 교환을 겪지 않음에 따라, 이온 교환 전 유리-계 물품의 조성물의 근사치로 사용될 수 있다.
단일 단계 역 이온 교환 공정은, 임의의 적절한 기간 동안 역 이온 교환 욕조에서 이온 교환된 유리-계 물품의 역 이온 교환을 포함할 수 있다. 구현 예에서, 역 이온 교환은, 1시간 이상 내지 48시간 이하, 예컨대, 2시간 이상 내지 24시간 이하, 3시간 이상 내지 16시간 이하, 4시간 이상 내지 14시간 이하, 6시간 이상 내지 12시간 이하, 또는 8시간 이상 내지 10시간 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 시간 동안 연장될 수 있다.
역 이온 교환 욕조는, 이온 교환된 유리-계 물품의 단일 단계 역 이온 교환이 수행되는 경우, 임의의 적절한 온도일 수 있다. 구현 예에서, 역 이온 교환 욕조는, 340℃ 이상 내지 520℃ 이하, 예컨대, 360℃ 이상 내지 500℃ 이하, 380℃ 이상 내지 480℃ 이하, 400℃ 이상 내지 460℃ 이하, 또는 420℃ 이상 내지 440℃ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 온도이다.
구현 예에서, 단일 단계 역 이온 교환 공정에 의해 생성된 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 역 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 1 mol% 이하 이내의 K2O 함량을 가질 수 있다. 이러한 K2O 함량은, 역 이온 교환된 유리-계 물품이 이온 교환 처리 전에 유리-계 물품의 조성물로 실질적으로 복원되었음을 나타낸다.
구현 예에서, 역 이온 교환은 2-단계 공정으로 수행된다. 2-단계 공정은, 제1 역 이온 교환 매체에서 이온 교환된 유리-계 물품을 역 이온 교환시킨 다음, 제2 역 이온 교환 매체에서 이온 교환된 유리-계 물품을 역 이온 교환시켜 역 이온 교환된 유리-계 물품을 생성시키는 것을 포함한다.
제1 역 이온 교환 매체는 나트륨염을 함유한다. 제1 역 이온 교환 매체는 용융염 욕조일 수 있으며, 이하에서는 간략화를 위해 제1 역 이온 교환 욕조로 지칭될 것이다. 구현 예에서, 나트륨염은 질산 나트륨일 수 있다. 구현 예에서, 제1 역 이온 교환 욕조는 부가적으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 함유한다. 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은, 단일-단계 역 이온 교환 공정과 관련하여 전술된 양 중 어느 하나의 양일 수 있다.
제1 역 이온 교환 욕조는 부가적으로 다른 이온 교환 염들을 함유할 수 있다. 구현 예에서, 제1 역 이온 교환 욕조는, 예컨대, 칼륨염의 형태로, 칼륨을 함유할 수 있다. 제1 역 이온 교환 욕조는, 6 wt% 이상, 예컨대, 7 wt% 이상, 8 wt% 이상, 9 wt% 이상, 10 wt% 이상, 15 wt% 이상, 20 wt% 이상, 25 wt% 이상, 30 wt% 이상, 35 wt% 이상, 40 wt% 이상, 또는 45 wt% 이상의 양으로 KNO3를 함유할 수 있다. 제1 역 이온 교환 욕조는, 6 wt% 이상 내지 50 wt% 이하, 예컨대, 7 wt% 이상 내지 45 wt% 이하, 8 wt% 이상 내지 40 wt% 이하, 9 wt% 이상 내지 35 wt% 이하, 10 wt% 이상 내지 30 wt% 이하, 15 wt% 이상 내지 25 wt% 이하, 또는 20 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 양으로 KNO3를 함유할 수 있다. 칼륨을 함유하는 제1 역 이온 교환 욕조의 사용은, 제1 역 이온 교환을 위해, 사용 동안에 오염에 의한 것과 같은, 더 많은 양의 칼륨을 포함하는 욕조의 계속된 사용을 가능하게 한다. 예를 들어, 제2 역 이온 교환 욕조로 사용되었지만, 원하는 정도의 역 이온 교환을 달성하기에 더 이상 적합하지 않은 칼륨 오염 수준에 도달한 욕조는, 제1 역 이온 교환 욕조로 사용될 수 있다. 칼륨 오염 욕조의 이러한 재사용은 역 이온 교환 공정에서 비용 및 폐기물을 감소시킨다.
제1 역 이온 교환 욕조는 리튬염을 부가적으로 포함할 수 있다. 구현 예에서, 제1 역 이온 교환 욕조는, 제2 역 이온 교환 욕조의 Na/Li 비를 초과하는 Na/Li 비를 갖는다.
제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 임의의 적절한 시간 동안 수행될 수 있다. 구현 예들에서, 제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 5분 이상 내지 24시간 이하, 예컨대, 10분 이상 내지 20시간 이하, 30분 이상 내지 18시간 이하, 1시간 이상 내지 16시간 이하, 2시간 이상 내지 14시간 이하, 4시간 이상 내지 12시간 이하, 6시간 이상 내지 10시간 이하, 8시간 이하, 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 시간 동안 수행될 수 있다. 구현 예들에서, 제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 제1 및 제2 역 이온 교환 욕조에서 총 역 이온 교환 시간의 절반 미만 동안 연장되는 기간 동안 수행될 수 있다.
제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 임의의 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 400℃ 이상 내지 420℃ 이하, 예컨대, 405℃ 이상 내지 415℃ 이하, 또는 410℃ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예들에서, 제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 제2 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환이 수행되는 온도를 초과하는 온도에서 수행될 수 있다.
제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환의 종결시, 이온 교환된 유리-계 물품은 이온 교환 전 유리-계 물품의 조성물의 4 mol% 이내, 예컨대, 3 mol% 이내, 또는 2 mol% 이내의 양으로 K2O를 포함할 수 있다. 유리-계 물품의 조성물은, 제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환 후에 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물로 근사치화될 수 있다. 부가적으로, 제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환의 종료시, 이온 교환 동안에 유리-계 물품에 첨가된 칼륨은, 60% 이상 내지 80% 이하의 양으로 감소될 수 있다. 제1 이온 교환 욕조에서 이온 교환된 유리-계 물품으로부터 상당 부분의 칼륨의 제거는, 제2 역 이온 교환 욕조가 칼륨에 의해 평형되게 되는 속도를 감소시켜, 제2 역 이온 교환 욕조의 유효 수명을 증가시킨다.
제2 역 이온 교환 욕조는, 나트륨염과 리튬염을 함유한다. 제2 역 이온 교환 매체는 용융염 욕조일 수 있으며, 이하에서는 간략화를 위해 제2 역 이온 교환 욕조로 지칭될 것이다. 구현 예에서, 나트륨염은 질산 나트륨일 수 있다. 구현 예에서, 리튬염은 질산 리튬일 수 있다. 구현 예에서, 제2 역 이온 교환 욕조는 부가적으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 함유한다. 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은, 단일-단계 역 이온 교환 공정과 관련하여 전술된 양들 중 어느 하나일 수 있다.
제2 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 임의의 적절한 시간 동안 수행될 수 있다. 구현 예들에서, 제2 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 제1 및 제2 역 이온 교환 욕조에서 총 역 이온 교환 시간의 절반 이상 동안 연장되는 기간 동안 수행될 수 있다.
제2 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은 임의의 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제2 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 380℃ 이상 내지 400℃ 이하, 예컨대, 385℃ 이상 내지 395℃ 이하, 또는 390℃ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제2 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환은, 제1 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환이 수행되는 온도 미만인 온도에서 수행될 수 있다. 제2 역 이온 교환 욕조의 더 낮은 온도는, 제2 역 이온 교환 욕조 온도에서 질산 리튬의 분해에 기인한 산화 질소의 방출을 감소시켜, 안전성을 향상시킬 수 있다.
구현 예에서, 제2 역 이온 교환 욕조에서 역 이온 교환에 의해 생성된 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 역 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 1 mol% 이하 이내에서 K2O 함량을 가질 수 있다. 이러한 K2O 함량은, 역 이온 교환된 유리-계 물품이 이온 교환 처리 전에 유리-계 물품의 조성물로 실질적으로 복원되었음을 나타낸다.
여기에 기재된 역 이온 교환 공정들 중 어느 하나에 의해 생성된 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 나중에 유리-계 물품의 표면으로부터 물질을 제거하기 위해 기계적 연마 또는 화학적 에칭을 거칠 수 있다. 이러한 물질 제거는, 역 이온 교환된 유리-계 물품으로부터 임의의 표면 결함을 제거하는 역할을 한다. 구현 예에서, 역 이온 교환된 유리-계 물품으로부터 제거된 물질의 양은, 1㎛ 이상 내지 10㎛ 이하, 예컨대, 3㎛ 이상 내지 10㎛ 이하, 또는 5㎛ 이상 내지 10㎛ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위일 수 있다. 구현 예들에서, 물질 제거 공정은, 산 에칭 공정와 같은, 화학적 에칭 공정일 수 있다. 산 에칭 공정은 불화수소산 에칭 공정일 수 있다.
여기에 기재된 역 이온 교환 공정들 중 어느 하나에 의해 생성된 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 나중에 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환되어 재-이온 교환된 유리-계 물품을 생성할 수 있다. 재-이온 교환 매체는 용융염 욕조일 수 있으며, 이하에서는 간략화를 위해 재-이온 교환 욕조로 지칭될 것이다. 재-이온 교환 욕조는, 이온 교환된 유리-계 물품을 생성하기 위해 사용되는 이온 교환 욕조와 동일할 수 있다. 유사하게, 재-이온 교환된 유리-계 물품은, 제2 재-이온 교환 매체에서 제2 재-이온 교환 공정을 거칠 수 있다. 제2 재-이온 교환 매체는 용융염 욕조일 수 있으며, 이하에서는 간략화를 위해 제2 재-이온 교환 욕조로 지칭될 것이다. 제2 재-이온 교환 욕조는, 이온 교환된 유리-계 물품을 생성하기 위해 사용되는 제2 이온 교환 욕조와 동일할 수 있다.
제1 재-이온 교환 욕조는, 임의의 적절한 염 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 재-이온 교환 욕조는 NaNO3 및 KNO3의 혼합물을 포함할 수 있다. 구현 예에서, 제1 재-이온 교환 욕조는, 15 wt% 이상 내지 40 wt% 이하, 예컨대, 20 wt% 이상 내지 35 wt% 이하, 또는 25 wt% 이상 내지 30 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위로 NaNO3를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 제1 재-이온 교환 욕조는, 60 wt% 이상 내지 85 wt% 이하의 범위, 예컨대, 65 wt% 이상 내지 80 wt% 이상, 또는 70 wt% 이상 내지 75 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위로 KNO3를 포함할 수 있다.
제1 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 임의의 적절한 시간 동안 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제1 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 30분 이상 내지 120분 이하, 예컨대, 40분 이상 내지 110분 이하, 50분 이상 내지 100분 이하, 60분 이상 내지 90분 이하, 또는 70분 이상 내지 80분 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 시간 동안 수행된다.
제1 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 임의의 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제1 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 350℃ 이상 내지 420℃ 이하, 예컨대, 360℃ 이상 내지 410℃ 이하, 370℃ 이상 내지 400℃ 이하, 또는 380℃ 이상 내지 390℃ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 온도에서 수행될 수 있다.
제2 재-이온 교환 욕조는 임의의 적절한 염 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 재-이온 교환 욕조는 NaNO3 및 KNO3의 혼합물을 포함할 수 있다. 구현 예에서, 제2 재-이온 교환 욕조는, 3 wt% 이상 내지 15 wt% 이하, 예컨대, 4 wt% 이상 내지 10 wt% 이하, 또는 5 wt% 이상 내지 9 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 NaNO3를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 제2 재-이온 교환 욕조는, 85 wt% 이상 내지 97 wt% 이하, 예컨대, 90 wt% 이상 내지 95 wt% 이하, 또는 91 wt% 이상 내지 94 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 KNO3를 포함할 수 있다.
제2 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 임의의 적절한 기간 동안 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제2 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 10분 이상 내지 30분 이하, 예컨대, 12분 이상 내지 28분 이하, 14분 이상 내지 26분 이하, 16분 이상 내지 24분 이하, 18분 이상 내지 22분 이하, 또는 20분 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 시간 동안 수행된다.
제2 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 임의의 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제2 재-이온 교환 욕조에서 재-이온 교환은, 350℃ 이상 내지 420℃ 이하, 예컨대, 360℃ 내지 410℃ 이하, 370℃ 이상 내지 400℃ 이하, 또는 380℃ 이상 내지 390℃ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 온도에서 수행된다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은 균일한 미세구조를 갖는다 (즉, 유리는 상 분리되지 않음). 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은 비정질이다. 여기에 사용된 바와 같은, 유리-계 물품을 설명하기 위해 사용된 경우 "비정질"은, 결정자(crystallites) 또는 결정질 상이 실질적으로 없는 (즉, 1vol% 미만의 결정자 또는 결정질 상을 함유하는) 것을 의미한다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은 유리-세라믹 (즉, 하나 이상의 결정질 상을 함유함)을 포함할 수 있다.
여기에 기재된 유리-계 물품은, 퓨전 형성 가능한(formable) 유리 조성물로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 퓨전 형성 가능한 유리 조성물은, 약 200 kilopoise(kP)를 초과하는 액상선 점도, 몇몇 구현 예에서, 적어도 약 600 kP의 액상선 점도를 가질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이러한 유리-계 물품 및 조성물은, 지르콘 아이소파이프(zircon isopipe)와 양립할 수 있고: 유리가 지르콘 아이소파이프를 분해하여 지르코니아 결함을 생성하는 점도는 35 kP 미만이다. 여기에 기재된 조성 범위 내에서 선택된 유리 조성물은, 35 kP를 초과하는 지르콘 분해 점도를 가질 수 있다. 이러한 경우, 알루미나 아이소파이프는 이러한 유리-계 물품을 융합하는데 사용될 수 있다.
여기에 기재된 유리-계 물품은, 임의의 적절한 유리 조성물로부터 형성될 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물로부터 형성될 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 58 mol% 이상의 SiO2, 0.5 mol% 이상 내지 3 mol% 이하의 P2O5, 11 mol% 이상의 Al2O3, Na2O, 및 Li2O를 포함하거나 또는 필수적으로 이루어진다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 58 mol% 이상 내지 65 mol% 이하의 SiO2; 11 mol% 이상 내지 20 mol% 이하의 Al2O3; 0.5 mol% 이상 내지 3 mol% 이하의 P2O5; 6 mol% 이상 내지 18 mol% 이하의 Na2O; 0.1 mol% 이상 내지 10 mol% 이하의 Li2O; 0 mol% 이상 내지 6 mol% 이하의 MgO; 및 0 mol% 이상 내지 6 mol% 이하의 ZnO를 포함하거나 또는 필수적으로 이루어진다. 구현 예에서, 유리는, 63 mol% 이상 내지 65 mol% 이하의 SiO2; 11 mol% 이상 내지 19 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 내지 3 mol% 이하의 P2O5; 9 mol% 이상 내지 20 mol% 이하의 Na2O; 2 mol% 이상 내지 10 mol% 이하의 Li2O; 0 mol% 이상 내지 6 mol% 이하의 MgO; 및 0 mol% 이상 내지 6 mol% 이하의 ZnO를 포함하거나 또는 필수적으로 이루어진다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 2 이하, 예컨대, 1.8 이하, 1.6 이하, 1.5 이하, 또는 1.4 이하인 R2O (mol%)/Al2O3 (mol%)의 비를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 여기에서 활용된 바와 같은, R2O = Li2O + Na2O + K2O이다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, SiO2 및 P2O5의 총량이 65 mol% 초과 내지 67 mol% 미만 (즉, 65 mol% < SiO2 (mol%) + P2O5 (mol%) < 67 mol%)인 유리 조성물로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, R2O (mol%) + R'O (mol%) - Al2O3 (mol%) + P2O5 (mol%)가 -3 mol% 이상(즉, R2O (mol%) + R'O (mol%) - Al2O3 (mol%) + P2O5 (mol%) > -3 mol%)인, 조성물로부터 형성될 수 있다. 여기에서 활용된 바와 같은, R'O는 조성물에 존재하는 2가 금속 산화물의 총량이다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, R2O (mol%) + R'O (mol%) - Al2O3 (mol%) + P2O5 (mol%)가 -2.5 mol% 이상, 예컨대, -2 mol% 이상, -1.5 mol% 이상, -1 mol% 이상, -0.5 mol% 이상, 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상, 1.5 mol% 이상, 2 mol% 이상, 2.5 mol% 이상, 3 mol% 이상, 3.5 mol% 이상, 4 mol% 이상, 4.5 mol% 이상, 5 mol% 이상, 5.5 mol% 이상, 6 mol% 이상, 6.5 mol% 이상, 7 mol% 이상, 7.5 mol% 이상, 8 mol% 이상, 8.5 mol% 이상, 9 mol% 이상, 또는 9.5 mol% 이상인 조성물로부터 형성될 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 적어도 0.5 mol%의 P2O5, Na2O 및 Li2O를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용되는 유리 조성물에서 Li2O (mol%)/Na2O (mol%)는 1 미만일 수 있다. 부가적으로, 이들 유리는 B2O3 및 K2O가 없을 수 있다. 여기에 기재된 유리-계 물품은, ZnO, MgO, 및 SnO2를 더욱 포함할 수 있다.
여기에 기재된 기본적인 (또는 비강화된) 및 강화된 (즉, 이온 교환에 의해 화학적으로 강화된) 알칼리 알루미노실리케이트 유리-계 물품의 각각의 산화물 성분들은, 기능을 제공하고 및/또는 유리의 물리적 특성 및 제조가능성에 영향을 미친다. 예를 들어, 실리카(SiO2)는, 주된 유리 형성 산화물이며, 용융 유리에 대한 네트워크 백본(network backbone)을 형성한다. 순수 SiO2는 낮은 CTE를 가지며, 알칼리 금속이 없다. 그러나, 이의 매우 높은 용융 온도에 기인하여, 순수한 SiO2는 퓨전 인발 공정과 양립할 수 없다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 58 mol% 이상 내지 65 mol% 이하, 예컨대, 59 mol% 이상 내지 64 mol% 이하, 60 mol% 이상 내지 63 mol% 이하, 61 mol% 이상 내지 62 mol% 이하, 63.2 mol% 이상 내지 65 mol% 이하, 63.3 mol% 이상 내지 65 mol% 이하, 또는 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 양으로 SiO2를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
실리카에 부가하여, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 안정한 유리 형성, 낮은 CTE, 낮은 영률, 낮은 전단 탄성계수(shear modulus)를 달성하고, 용융 및 형성을 용이하게 하기 위해 네트워크 형성제인 Al2O3를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. SiO2와 마찬가지로, Al2O3는 유리 네트워크에 대한 강성(rigidity)에 기여한다. 알루미나는 4배 또는 5배 배위(coordination)로 유리에 존재할 수 있으며, 이는 유리 네트워크의 패킹 밀도(packing density)를 증가시키고, 따라서, 화학적 강화로부터 결과하는 압축 응력을 증가시킨다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 11 mol% 이상 내지 20 mol% 이하, 예컨대, 12 mol% 이상 내지 19 mol% 이하, 13 mol% 이상 내지 18 mol% 이하, 14 mol% 이상 내지 17 mol% 이하, 또는 15 mol% 이상 내지 16 mol% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 양으로 Al2O3를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
오산화인(P2O5)은 여기에 기재된 유리-계 물품을 형성하는데 활용되는 조성물에 혼입될 수 있는 네트워크 형성제이다. P2O5는 유리 네트워크에서 준-사면체(quasi-tetrahedral) 구조를 취한다; 즉, 이것은 4개의 산소 원자로 배위되어 있지만, 그 중 3개만이 네트워크의 나머지에 연결된다. 제4 산소 원자는, 인 양이온(phosphorous cation)에 이중으로 결합된 말단 산소이다. 유리 네트워크에 P2O5의 혼입은, 영률 및 전단 탄성계수를 감소시키는데 매우 효과적이다. 유리 네트워크에 P2O5의 혼입은 또한 고온 CTE를 감소시키고, 이온-교환 상호확산 속도를 증가시키며, 지르콘 내화성 물질과의 유리 양립 가능성을 개선시킨다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 0.5 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 예컨대, 0.6 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 0.8 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1.2 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1.4 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1.6 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1.8 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 2.8 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 2.6 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 2.5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 2.4 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 2.2 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 2 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 4 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 3 mol% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 양으로 P2O5를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
여기에 기재된 유리-기초 물품은, 유리가 이온 교환에 의해 강화되는 경우, B2O3의 존재가 압축 응력에 부정적인 영향을 미치기 때문에, B2O3가 없거나 또는 실질적으로 없는 조성물로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은, 0.1 mol% 이상 내지 10 mol% 이하; 예컨대, 0.5 mol% 이상 내지 9 mol% 이하, 1 mol% 이상 내지 8 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 7 mol% 이하, 3 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 또는 4 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 양으로 B2O3를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
알칼리 산화물인 Na2O는, 이온 교환에 의해 여기에 기재된 유리-계 물품의 화학적 강화를 달성하는데 사용된다. 여기에 기재된 유리-계 물품은, 예를 들어, KNO3를 함유하는 염 욕조에 존재하는 칼륨 양이온에 대해 교환될 Na+ 양이온을 제공하는, Na2O를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 4 mol% 이상 내지 20 mol% 이하, 예컨대, 4.5 mol% 이상 내지 19.5 mol% 이하, 5 mol% 이상 내지 19 mol% 이하, 5.5 mol% 이상 내지 18.5 mol% 이하, 6 mol% 이상 내지 18 mol% 이하, 6.5 mol% 이상 내지 17.5 mol% 이하, 7 mol% 이상 내지 17 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 내지 16.5 mol% 이하, 8 mol% 이상 내지 16 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 내지 15.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 내지 15 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 내지 14.5 mol% 이하, 10 mol% 이상 내지 14 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 내지 13.5 mol% 이하, 11 mol% 이상 내지 13 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 내지 12.5 mol% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 Na2O를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
여기에 기재된 유리-계 물품은, Li2O를 함유하는 조성물로부터 형성된다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은, 13 mol% 이하, 예컨대, 10 mol% 이하의 양으로 Li2O를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은, 0.1 mol% 이상 내지 10 mol% 이하, 예컨대, 0.5 mol% 이상 내지 9.5 mol% 이하, 1 mol% 이상 내지 9 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 8.5 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 8 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 7.5 mol% 이하, 3 mol% 이상 내지 7 mol% 이하, 3.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하, 4 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 4.5 mol% 이상 내지 5.5 mol% 이하, 4 mol% 이상 내지 8 mol% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 양으로 Li2O를 포함하는 조성물로부터 형성된다.
유리에 산화 칼륨의 존재는, 이온 교환을 통해 유리에서 높은 수준의 표면 압축 응력을 달성하는 능력에 부정적인 영향을 미친다. 이온 교환 전 원래 형성된 대로의, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 실질적으로 K2O가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, K2O를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 0 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 예컨대, 0.5 mol% 이상 내지 5.5 mol% 이하, 1 mol% 이상 내지 5 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 2 mol% 이상 내지 4 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 3.5 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 내지 3 mol% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 양으로 ZnO를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 2가 산화물 ZnO는, 200 poise(200P 온도)의 점도에서 온도를 낮추어 유리의 용융 거동(melting behavior)을 개선시킨다.
MgO 및 CaO와 같은 알칼리토 산화물은 또한 200P 온도에 대해 유사한 효과를 달성하기 위해 유리-계 물품을 형성하는데 활용되는 조성물에 포함될 수 있다. 구현 예에서, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 0 mol% 이상 내지 6 mol% 이하, 예컨대, 0.02 mol% 이상 내지 6 mol% 이하로 MgO를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. SrO 및 BaO와 같은, 다른 알칼리토 산화물은 또한 여기에 기재된 유리-계 물품을 형성하는데 활용되는 조성물에 포함될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 슬롯-인발 및 퓨전-인발 공정과 같은, 당업계에 알려진 다운-인발 공정에 의해 형성될 수 있다.
퓨전 인발 공정은 얇은 유리 시트의 대규모 제작에 사용되는 산업 기술이다. 플로우트(float) 또는 슬롯 인발 공정과 같은, 다른 평면 유리 제작 기술과 비교하면, 퓨전 인발 공정은 우수한 평탄도(flatness) 및 표면 품질을 갖는 얇은 유리 시트를 산출한다. 그 결과, 퓨전 인발 공정은, 노트북, 오락 장치, 테이블, 랩톱, 휴대폰, 및 이와 유사한 것과 같은, 개인용 전자 장치용 커버 유리뿐만 아니라, 액정 디스플레이용 얇은 유리 기판의 제조에서 지배적인 제작 기술이 되었다.
퓨전 인발 공정은, 통상적으로 지르콘 또는 또 다른 내화성 물질로 만들어진, "이소파이프"로 알려진 홈통(trough)을 넘쳐 용융 유리의 흐름을 포함한다. 용융 유리는, 양 측면으로부터 아이소파이프의 상부를 넘쳐 흘러, 아이소파이프의 하부에서 만나 최종 시트의 내부만 아이소파이프와 직접 접촉하여 만들어진 단일 시트를 형성한다. 최종 유리 시트의 노출된 표면은 인발 공정 동안에 이소파이프 물질과 접촉하지 않았기 때문에, 유리의 양쪽 외부 표면은 원래 그대로의 품질이며, 후속 마감을 필요하지 않는다.
퓨전 인발 가능하게 되기 위해, 유리 조성물은 충분히 높은 액상선 점도(즉, 액상선 온도에서 용융 유리의 점도)를 가져야 한다. 몇몇 구현 예에서, 여기에 기재된 유리-계 물품을 형성하는데 활용되는 조성물은, 적어도 약 200 kilopoise(kP), 다른 구현 예에서, 적어도 약 600 kP의 액상선 점도를 갖는다.
유리-계 물품이 형성된 후, 물품은 화학적으로 강화된다. 이온 교환은 유리를 화학적으로 강화하는데 널리 사용된다. 하나의 특정 예에서, 이러한 양이온의 공급원 (예를 들어, 용융된 염 욕조) 내에 알칼리 양이온은, 유리-계 물품 내에 더 작은 알칼리 양이온으로 교환되어 유리-계 물품의 표면 근처에서 압축 응력하에 있는 층을 달성한다. 압축 층은 표면으로부터 유리-계 물품 내에 압축의 깊이(DOC)로 확장된다. 여기에 기재된 유리-계 물품에서, 예를 들어, 양이온 공급원 유래의 칼륨 이온은, 질산 칼륨 (KNO3)과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 칼륨염을 포함하는 용융염 욕조에 유리-계 물품을 침지시켜 이온 교환 동안에 유리-계 물품 내에서 나트륨 및 리튬 이온에 대해 교환된다. 이온 교환 공정에 사용될 수 있는 기타 칼륨염은, 염화칼륨(KCl), 황산칼륨(K2SO4), 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기에 기재된 이온 교환 욕조는, 칼륨 및 상응하는 염 이외의 알칼리 이온을 함유할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 욕조는 또한 질산나트륨(NaNO3), 황산나트륨, 염화나트륨, 및 이들의 조합과 같은, 나트륨염을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 2개의 다른 염들의 혼합물은 활용될 수 있다. 예를 들어, 유리-계 물품은, KNO3 및 NaNO3의 염 욕조에 침지될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리가 하나의 욕조에 이어서 또 다른 욕조에 연속적으로 침지되는 것으로 하나 이상의 욕조는 사용될 수 있다. 욕조는 동일하거나 다른 조성물, 온도, 및/또는 침지 시간을 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리-계 물품은, 제1 이온 교환 욕조 및 제2 이온 교환 욕조를 활용하는 2-단계 이온 교환 공정에서 강화된다. 제1 이온 교환 욕조는 임의의 적절한 염 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 이온 교환 욕조는 NaNO3 및 KNO3의 혼합물을 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 제1 이온 교환 욕조는, 15 wt% 이상 내지 40 wt% 이하, 예컨대, 20 wt% 이상 내지 35 wt% 이하, 또는 25 wt% 이상 내지 30 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 NaNO3를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 제1 이온 교환 욕조는, 60 wt% 이상 내지 85 wt% 이하, 예컨대, 65 wt% 이상 내지 80 wt% 이하, 또는 70 wt% 이상 내지 75 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 KNO3를 포함할 수 있다.
제1 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 임의의 적절한 기간 동안 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제1 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 30분 이상 내지 120분 이하, 예컨대, 40분 이상 내지 110분 이하, 50분 이상 내지 100분 이하, 60분 이상 내지 90분 이하, 또는 70분 이상 내지 80분 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 시간 동안 수행된다.
제1 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 임의의 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제1 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 350℃ 이상 내지 420℃ 이하, 예컨대, 360℃ 이상 내지 410℃ 이하, 370℃ 이상 내지 400℃ 이하, 또는 380℃ 이상 내지 390℃ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 온도에서 수행된다.
제2 이온 교환 욕조는 임의의 적절한 염 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 이온 교환 욕조는 NaNO3 및 KNO3의 혼합물을 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 제2 이온 교환 욕조는, 3 wt% 이상 내지 15 wt% 이하, 예컨대, 4 wt% 이상 내지 10 wt% 이하, 또는 5 wt% 이상 내지 9 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 NaNO3를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 제2 이온 교환 욕조는, 85 wt% 이상 내지 97 wt% 이하, 예컨대, 90 wt% 이상 내지 95 wt% 이하, 또는 91 wt% 이상 내지 94 wt% 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위에서 KNO3를 포함할 수 있다.
제2 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 임의의 적절한 기간 동안 수행될 수 있다. 구현 예들에서, 제2 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 10분 이상 내지 30분 이하, 예컨대, 12분 이상 내지 28분 이하, 14분 이상 내지 26분 이하, 16분 이상 내지 24분 이하, 18분 이상 내지 22분 이하, 또는 20분 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 시간 동안 수행된다.
제2 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 임의의 적절한 온도에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 제2 이온 교환 욕조에서 이온 교환은, 350℃ 이상 내지 420℃ 이하, 예컨대, 360℃ 이상 내지 410℃ 이하, 370℃ 이상 내지 400℃ 이하, 또는 380℃ 이상 내지 390℃ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 온도에서 수행된다.
도 1에 나타낸 구현 예가 강화된 유리-계 물품(100)을 편평한 평면 시트 또는 플레이트로 도시하지만, 유리-계 물품은, 3-차원 형상 또는 비-평면 형태와 같은, 기타 형태를 가질 수 있다. 강화된 유리-계 물품(100)은 두께(t)를 한정하는 제1 표면(110) 및 제2 표면(112)을 갖는다. 하나 이상의 구현 예에서, (도 1에 나타낸 구현 예와 같은) 강화된 유리-계 물품은, 두께(t)를 한정하는 제1 표면(110) 및 대향하는 제2 표면(112)을 포함하는 시트이다. 강화된 유리-계 물품(100)은, 제1 표면(110)으로부터 유리-계 물품(100)의 벌크(bulk) 내로 층의 깊이(d1)로 연장되는 제1 압축 층(120)을 갖는다. 도 1에 나타낸 구현 예에서, 강화된 유리-계 물품(100)은 또한 제2 표면(112)으로부터 제2 층의 깊이(d2)로 연장되는 제2 압축 층(122)을 갖는다. 유리-계 물품은 또한 d1으로부터 d2로 연장되는 중심 영역(130)을 갖는다. 중심 영역(130)은 층들(120 및 122)의 압축 응력의 균형을 이루거나 또는 상쇄하는, 인장 응력 또는 중심 장력(CT) 하에 있다. 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 깊이(d1, d2)는, 강화된 유리-계 물품(100)의 제1 및 제2 표면들(110, 112)에 날카로운 충격에 의해 도입된 흠의 전파로부터 강화된 유리-계 물품(100)을 보호하는 반면, 압축 응력은 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 깊이(d1, d2)를 통해 흠이 침투할 가능성을 최소화시킨다. DOC(d1) 및 DOC(d2)는 서로 같거나 또는 서로 다를 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 중심 영역의 적어도 일부(예를 들어, DOC로부터 물품의 두께의 0.5배와 동일한 깊이로 연장되는 부분)는 (여기에 정의된 바와 같은) K2O가 없을 수 있다.
DOC는 유리-계 물품의 두께(t)의 부분으로 기재될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구현 예에서, DOC는, 0.1t 이상, 예컨대, 0.11t 이상, 0.12t 이상, 0.13t 이상, 0.14t 이상, 0.15t 이상, 0.16t 이상, 0.17t 이상, 0.18t 이상, 0.19t 이상, 0.2t 이상, 또는 0.21t 이상일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, DOC는, 0.08t 이상 내지 0.25t 이하, 예컨대, 0.09t 이상 내지 0.24t 이하, 0.10t 이상 내지 0.23t 이하, 0.11t 이상 내지 0.22t 이하, 0.12t 이상 내지 0.21t 이하, 0.13t 이상 내지 0.20t 이하, 0.14t 이상 내지 0.19t 이하, 0.15t 이상 내지 0.18t 이하, 0.16t 이상 내지 0.19t 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, DOC는 20㎛ 이하일 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, DOC는, 40㎛ 이상, 예컨대, 40㎛ 이상 내지 300㎛ 이하, 50㎛ 이상 내지 280㎛ 이하, 60㎛ 이상 내지 260㎛ 이하, 70㎛ 이상 내지 240㎛ 이하, 80㎛ 이상 내지 220㎛ 이하, 90㎛ 이상 내지 200㎛ 이하, 100㎛ 이상 내지 190㎛ 이하, 110㎛ 이상 내지 180㎛ 이하, 120㎛ 이상 내지 170㎛ 이하, 140㎛ 이상 내지 160㎛ 이하, 또는 150㎛ 이상 내지 300㎛ 이하, 및 전술한 말단점으로부터 형성된 예외 없는 모든 서브-범위의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 강화된 유리-계 물품은, 400 MPa 이상, 예컨대, 500 MPa 이상, 600 MPa 이상, 700 MPa 이상, 800 MPa 이상, 900 MPa 이상, 930 MPa 이상, 1000 MPa 이상, 또는 1050 MPa 이상의 (유리-계 물품 내에 깊이 또는 표면에서 확인될 수 있는) 최대 압축 응력을 가질 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 강화된 유리-계 물품은, 40 MPa 이상, 예컨대, 45 MPa 이상, 50 MPa 이상, 60 MPa 이상, 70 MPa 이상, 75 MPa 이상, 80 MPa 이상, 또는 85 MPa 이상의 최대 인장 응력 또는 중심 장력(CT)을 가질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 최대 인장 응력 또는 중심 장력(CT)은 40 MPa 이상 내지 100 MPa 이하의 범위일 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 이온 교환된 유리-계 물품은, 은, 구리, 세슘, 또는 루비듐과 같은, 큰 이온을 포함할 수 있다. 이온 교환된 유리-계 물품에서 이러한 큰 이온의 함량은, 최대 약 5 mol%, 예컨대, 최대 약 3 mol%일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 재-이온 교환 욕조는 큰 이온의 염을 포함할 수 있어서, 큰 이온이 재작업 공정의 일부로서 역 이온 교환된 유리-계 물품으로 재-이온 교환된다.
몇몇 구현 예에서, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 휴대폰 또는 스마트폰, 랩톱 컴퓨터, 태블릿, 또는 이와 유사한 것과 같은, 소비자 전자 제품의 일부를 형성한다. 소비자 전자 제품(예를 들어, 스마트폰)의 개략도는, 도 4 및 도 5에 나타낸다. 소비자 전자 장치(500)는, 전면(504), 후면(506), 및 측면(508)을 갖는 하우징(502); 상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 또는 하우징 내에 전체적으로 있고, 적어도 컨트롤러(controller), 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접한 디스플레이(510)를 포함하는 전기 구성요소(나타내지 않음); 및 상기 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 있는 커버 기판(512)을 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 커버 기판(512) 및/또는 하우징은 여기에 개시된 강화된 유리-계 물품 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
대표적인 구현 예
하기 비-제한적인 대표적인 구현 예는 생성된다.
유리-계 기판은 산화물 기준으로 하기 조성물로 제조된다: 63.60 mol% SiO2, 15.67 mol% Al2O3, 10.81 mol% Na2O, 6.24 mol% Li2O, 1.16 mol% ZnO, 2.48 mol% P2O5, 및 0.04 mol% SnO2. 유리-계 기판은, 0.7㎜의 두께, 44㎜의 폭, 60㎜의 길이를 갖는다. 유리-계 기판은 이온 교환된 유리-계 물품을 형성하기 위해 2-단계 이온 교환 공정에서 화학적으로 강화된다.
제1 이온 교환 단계에서, 유리-계 기판은 3시간 10분 동안 380℃의 온도에서 용융염 욕조에 함침된다. 제1 이온 교환 욕조는 75 wt%의 NaNO3 및 25 wt%의 KNO3를 포함한다.
제2 이온 교환 단계에서, 유리-계 기판은 380℃의 온도에서 25분 동안 용융염 욕조에 함침된다. 제2 이온 교환 욕조는, 9 wt%의 NaNO3 및 91 wt%의 KNO3를 포함한다.
이온 교환된 유리-계 물품은 그 다음 역 이온 교환 공정에 적용된다. 이온 교환된 유리-계 물품은, 420℃의 용융염 욕조에서 2시간, 4시간, 및 8시간 동안 역 이온 교환된다. 역 이온 교환 욕조는, 41.5 wt% NaNO3, 8.5 wt% LiNO3, 및 50 wt% Ca(NO3)2를 포함한다. 본 실시 예는 또한 "Ca(NO3)2로 재작업" 실시 예로 지칭될 수 있다.
비교 예로서, 이온 교환된 유리-계 물품은, 420℃ 온도의 용융염 욕조에서 2시간, 4시간, 및 8시간 동안 역 이온 교환된다. 대조구 역 이온 교환 욕조는 83 wt% NaNO3 및 17 wt% LiNO3를 포함한다. 비교 예는 또한 "표준 재작업" 실시 예로 지칭될 수 있다.
칼륨 농도가 샘플의 이온 교환 전 유리-계 기판의 농도에 도달하는 깊이, 평균 중량 이득, 및 표면 아래 30㎛의 깊이에서 알칼리 농도는, 각 이온 교환 단계 후 측정된다. 알칼리 성분의 깊이 프로파일은, 여기에 기재된 바와 같은, 글로우 방전 광학 방출 분광법(GDOES) 방법을 사용하여 측정된다. 측정된 값은 하기 표 1에 보고된다.
| 실시 예 | 비교 예 | |||||||||||
| 평균 중량 이득 (%) |
중량 이득 표준 편차 (%) |
30㎛에서 K2O (mol%) |
30㎛에서 Na2O (mol%) |
30㎛에서 Li2O (mol%) |
K2O 깊이 (㎛) |
평균 중량 이득 (%) |
중량 이득 표준 편차 (%) |
30㎛에서 K2O (mol%) |
30㎛에서 Na2O (mol%) |
30㎛에서 Li2O (mol%) |
K2O 깊이 (㎛) |
|
| IOX-전 | 0 | 0 | 0 | 10.81 | 6.24 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10.81 | 6.24 | 0 |
| 1st IOX | 0.612 | 0.003 | 0.613 | 0.006 | ||||||||
| 2nd IOX | 0.643 | 0.005 | 0.03 | 13.79 | 3.28 | 10.4 | 0.643 | 0.004 | 0.03 | 13.79 | 3.28 | 10.4 |
| 역 IOX 2시간 |
0.27 | 0.001 | 0.03 | 11.11 | 5.95 | 16.7 | 0.204 | 0.006 | 0.03 | 10.74 | 6.32 | 18 |
| 역 IOX 4시간 |
0.197 | 0.002 | 0.03 | 11.16 | 5.9 | 20.5 | 0.104 | 0.006 | 0.03 | 10.83 | 6.23 | 22.4 |
| 역 IOX 8시간 |
0.128 | 0.001 | 0.04 | 11.06 | 5.99 | 24.7 | -0.044 | 0.006 | 0.03 | 10.37 | 6.68 | 27.3 |
이온 교환 처리의 함수에 따라 측정된 체중 이득 퍼센트는 도 6에 나타낸다. 표면으로부터 깊이의 함수에 따라 측정된 Na2O 농도 프로파일은 도 7에 나타낸다. 표면으로부터 깊이의 함수에 따라 측정된 Li2O 농도 프로파일은 도 8에 나타낸다. 표면으로부터 깊이의 함수에 따라 측정된 K2O 농도 프로파일은 도 9에 나타낸다. 도 6-9 및 표 1에 의해 입증된 바와 같이, Ca(NO3)2 실시 예 및 표준 재작업 실시 예를 이용한 재작업은, 유사한 특성을 나타내며, 여기에 기재된 역 이온 교환 공정이 만족스러운 역 이온 교환 성능을 제공함을 나타낸다.
통상적인 구현 예가 예시의 목적을 위해 서술되었지만, 전술한 상세한 설명은 본 개시 또는 첨부된 청구범위의 범주에 대한 제한인 것으로 간주되지 않아야 한다. 따라서, 다양한 변경, 개조 및 대안은 본 개시 또는 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 당업자에게 일어날 수 있다.
Claims (51)
- 이온 교환된 유리-계 물품을 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환시켜 역 이온 교환된 유리-계 물품을 제조하는, 역 이온 교환 단계를 포함하며,
여기서, 상기 역 이온 교환 매체는 리튬염 및 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 리튬염은 질산 리튬인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산염, 황산염, 및 염화물 중 적어도 하나를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 및 질산 스트론튬 중 적어도 하나를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체는 5 wt% 이상의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체는 50 wt% 이상의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체는, 80 wt% 이하의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체는 나트륨염을 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체에서 리튬염 대 나트륨염의 비는, 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 산화 리튬 대 산화 나트륨 함량의 비의 10% 이내인, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체는 340℃ 이상 내지 520℃ 이하의 온도인, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체는 1 wt% 이하의 질산 칼륨을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체는 질산 칼륨이 실질적으로 없는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 1시간 이상 내지 48시간 이하의 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환 후에 역 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 1 mol% 이내의 양으로 K2O를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 제1 역 이온 교환 매체에서 이온 교환된 유리-계 물품을 역 이온 교환시키는 단계; 및
상기 이온 교환된 유리-계 물품을 제2 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환시켜 역 이온 교환된 유리-계 물품을 제조하는, 역 이온 교환 단계를 포함하며,
여기서, 상기 제1 역 이온 교환 매체는 나트륨염을 포함하고, 상기 제2 역 이온 교환 매체는 나트륨염 및 리튬염을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 제2 역 이온 교환 매체는 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 16에 있어서,
상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산염, 황산염, 및 염화물 중 적어도 하나를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 16 또는 17에 있어서,
상기 비-이온 교환 가능한 다가 금속염은 질산 칼슘, 질산 마그네슘, 및 질산 스트론튬 중 적어도 하나를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 16 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 역 이온 교환 매체는 5 wt% 이상의 양으로 비-이온 교환 가능한 다가 금속염을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 역 이온 교환 매체에서 나트륨염은 질산 나트륨인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 역 이온 교환 매체에 리튬염은 질산 리튬인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 역 이온 교환 매체에 나트륨염은 질산 나트륨인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 역 이온 교환 매체는 400℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 23 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 5분 이상 내지 24시간 이하의 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 제1 및 제2 역 이온 교환 매체에서 총 이온 교환 시간의 절반 미만의 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 380℃ 이상 내지 400℃ 이하의 온도인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환은 제1 및 제2 역 이온 교환 매체에서 총 이온 교환 시간의 절반 이상인 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리-계 물품은 제1 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환 후에 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 4 mol% 이내의 양으로 K2O를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환된 유리-계 물품은, 제2 역 이온 교환 매체에서 역 이온 교환 후 역 이온 교환된 유리-계 물품의 중심에서 조성물의 1 mol% 이내의 양으로 K2O를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 29 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 역 이온 교환 매체는 칼륨을 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 역 이온 교환 매체는 6 wt% 이상의 양으로 KNO3를 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 15 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 역 이온 교환 매체는 제2 역 이온 교환 매체의 Na/Li 비를 초과하는 Na/Li 비를 갖는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환된 유리-계 물품의 표면으로부터 1㎛ 내지 10㎛를 제거하는 단계를 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역 이온 교환된 유리-계 물품을 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환시켜 재-이온 교환된 유리-계 물품을 형성시키는, 재-이온 교환 단계를 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 34에 있어서,
상기 재-이온 교환 매체는:
15 wt% 이상 내지 40 wt% 이하의 NaNO3; 및
60 wt% 이상 내지 85 wt% 이하의 KNO3를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 34 또는 35에 있어서,
상기 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환은 30분 이상 내지 120분 이하의 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 34 내지 36 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재-이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 34 내지 37 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재-이온 교환된 유리-계 물품을 제2 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환시키는 단계를 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 38에 있어서,
상기 제2 재-이온 교환 매체는:
3 wt% 이상 내지 15 wt% 이하의 NaNO3; 및
85 wt% 이상 내지 97 wt% 이하의 KNO3를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 38 또는 39에 있어서,
상기 제2 재-이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 38 내지 40 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 재-이온 교환 매체에서 재-이온 교환은 10분 이상 내지 30분 이하의 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
유리-계 물품을 이온 교환 매체에서 이온 교환시켜 이온 교환된 유리-계 물품을 형성시키는, 이온 교환 단계를 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 42에 있어서,
상기 이온 교환 매체는:
15 wt% 이상 내지 40 wt% 이하의 NaNO3; 및
60 wt% 이상 내지 85 wt% 이하의 KNO3를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 42 또는 43에 있어서,
상기 이온 교환 매체에서 이온 교환은 30분 이상 내지 120분 이하의 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 42 내지 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 42 내지 45 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리-계 물품을 제2 이온 교환 매체에서 이온 교환시키는 단계를 더욱 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 46에 있어서,
상기 제2 이온 교환 매체는:
3 wt% 이상 내지 15 wt% 이하의 NaNO3; 및
85 wt% 이상 내지 97 wt% 이하의 KNO3를 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 청구항 46 또는 47에 있어서,
상기 제2 이온 교환 매체는 350℃ 이상 내지 420℃ 이하의 온도인, 역 이온 교환 방법. - 청구항 46 내지 48 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 이온 교환 매체에서 이온 교환은 10분 이상 내지 30분 이하의 기간 동안 연장되는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리-계 물품은 리튬을 포함하는, 역 이온 교환 방법. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 의해 제조된 역 이온 교환된 유리-계 물품.
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