KR20230008017A - 결정화 유리 - Google Patents

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유키 요코타
아츠시 타나카
요시히사 타카야마
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

파괴 인성값이 높고, 게다가 투명성이 우수한 결정화 유리를 제공하는 것이다. 질량%로 SiO2 40~70%, Al2O3 5~40%, B2O3 2~25%, MgO+ZnO 0~15%, CaO+SrO+BaO 0~20%, P2O5+TiO2+ZrO2 0~8%, Na2O+K2O 1~20%, Li2O 0~6%를 함유하고, 결정화도가 1~50%이며, 두께 0.8㎜, 파장 380~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리.

Description

결정화 유리
본 발명은 결정화 유리에 관한 것이다.
휴대 전화, 디지털 카메라, PDA(휴대 단말) 등은 점점 보급되는 경향이 있다. 이들 용도에는 터치 패널 디스플레이를 보호하기 위해 커버 유리가 사용되어 있다(특허문헌 1 참조).
일본국 특허공개 2006-083045호 공보
커버 유리, 특히 스마트폰의 커버 유리는 옥외에서 사용되는 경우가 많고, 조도와 평행도가 높은 광에 의해 표면 상처가 인식되기 쉬워져 디스플레이의 시인성을 저하해버린다. 따라서, 유리의 내상성을 높이는 것이 중요해진다. 내상성을 높이는 방법으로서 파괴 인성값을 높이는 것이 유용하다고 생각되어 있다. 파괴 인성값을 높이면 표면 상처가 생기기 어려워짐과 아울러, 하드 스크래치가 생긴 경우에도 그 상처의 폭이나 깊이를 저감할 수 있다.
파괴 인성값이 높은 유리로서 유리 중에 결정이 석출된 결정화 유리가 알려져 있다.
그러나 결정화 유리는 투명성의 점에서 비정질 유리에 미치지 못하여 커버 유리에 적합하지 않은 것이 현상황이다.
본 발명의 목적은 파괴 인성값이 높고, 게다가 투명성이 우수한 결정화 유리를 제공하는 것이다.
본 발명의 결정화 유리는 질량%로 SiO2 40~70%, Al2O3 5~40%, B2O3 2~25%, MgO+ZnO 0~15%, CaO+SrO+BaO 0~20%, P2O5+TiO2+ZrO2 0~8%, Na2O+K2O 1~20%, Li2O 0~6%를 함유하고, 결정화도가 1~50%이며, 두께 0.8㎜, 파장 380~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율이 50% 이상인 것을 특징으로 한다. 여기에서 「MgO+ZnO」란 MgO 및 ZnO의 합량을 의미하고, 「CaO+SrO+BaO」란 CaO, SrO, 및 BaO의 합량을 의미하고, 「P2O5+TiO2+ZrO2」란 P2O5, TiO2, 및 ZrO2의 합량을 의미하고, 「Na2O+K2O」란 Na2O 및 K2O의 합량을 의미한다.
본 발명의 결정화 유리는 실질적으로 As2O3, PbO를 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 결정화 유리는 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및 지르코니아(ZrO2)로부터 선택되는 1종류 이상의 결정이 석출되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 결정화 유리는 평균 결정자 사이즈가 1㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 결정화 유리는 표면에 압축 응력층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 결정화 유리는 파괴 인성값이 0.75㎫·m0.5 이상인 것이 바람직하다. 여기에서 「파괴 인성값」이란 JIS R1607에 준거한 Indentation Fracture법(IF법)에 의해 측정한 값이며, 측정 10회의 평균값이다.
본 발명의 결정화 유리는 굴절률(nd)이 1.6 이하, 아베수(νd)가 50 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 결정화 유리는 굽힘 강도가 100㎫ 이상, 낙하 높이가 5㎜ 이상인 것이 바람직하다. 여기에서 「낙하 높이」란 화강암으로 이루어진 정반 상에 50㎜×50㎜의 유리판을 놓고, 유리 상에 선단에 비커스 압자를 부착한 53g의 추를 특정 높이로부터 수직으로 떨어뜨렸을 때에 갈라지는 일 없이 원래의 형상을 유지하는 높이의 최대값이다.
본 발명의 결정화 유리는 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및 지르코니아(ZrO2)로부터 선택되는 1종류 이상의 결정이 석출되어 있으며, 결정화도가 1~50%이며, 두께 0.8㎜, 파장 380~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율이 50% 이상인 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 파괴 인성값이 높고, 게다가 투명성이 우수한 결정화 유리를 제공할 수 있다.
본 발명의 결정화 유리는 질량%로 SiO2 40~70%, Al2O3 5~40%, B2O3 2~25%, MgO+ZnO 0~15%, CaO+SrO+BaO 0~20%, P2O5+TiO2+ZrO2 0~8%, Na2O+K2O 1~20%, Li2O 0~6%를 함유하고, 결정화도가 1~50%이며, 두께 0.8㎜, 파장 400~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율이 50% 이상이다. 또한, 이하의 설명에 있어서 특별히 언급이 없는 한 「%」는 질량%를 의미한다.
우선, 결정화 유리의 조성을 상기와 같이 한정한 이유를 설명한다.
SiO2는 유리의 골격을 형성하는 성분이다. SiO2의 함유량은 40~70%이며, 특히 45~55%인 것이 바람직하다. SiO2의 함유량이 지나치게 적으면 내후성이 현저히 나빠지는 경향이 있다. 한편, SiO2의 함유량이 지나치게 많으면 유리의 용융성이 나빠지기 쉽다.
Al2O3은 이온 교환 성능을 높이는 성분이다. 또한, 가나이트(ZnAl2O4), 아노사이트(CaAl2Si2O8)의 구성 성분이기도 하다. Al2O3의 함유량은 5~40%이며, 6~37%, 7~35%, 8~30%, 9~28%, 특히 10~25%인 것이 바람직하다. Al2O3의 함유량이 지나치게 적으면 조대한 결정이 석출되기 쉬워진다. 또한, 결정화되기 어려워진다. 한편, Al2O3의 함유량이 지나치게 많으면 유리의 용융성이 나빠지기 쉽다.
B2O3은 유리의 용융성을 높이고, 또한 액상 온도를 내리는 효과가 있다. B2O3의 함유량은 2~25%이며, 4~22%, 6~20%, 특히 8~18%인 것이 바람직하다. B2O3의 함유량이 지나치게 적으면 유리의 용융성이 뒤떨어질 뿐만 아니라 액상 온도가 높아져 원유리의 성형 시에 실투되기 쉬워진다. 한편, B2O3의 함유량이 지나치게 많으면 결정화되기 어려워진다. 또한, 조대한 결정이 석출되기 쉬워진다.
MgO, ZnO는 유리의 용융성을 높이는 성분이다. MgO+ZnO는 0~15%이며, 0.1~13%, 1~12%, 2~10%, 특히 2.5~8%인 것이 바람직하다. MgO+ZnO가 지나치게 적으면 유리의 용융성이 나빠지기 쉽다. 한편, MgO+ZnO가 지나치게 많으면 액상 온도가 상승하기 쉽고, 또한 결정화도가 지나치게 높아지는 경향이 있다.
MgO는 포스테라이트(Mg2SiO4)의 구성 성분이기도 하다. MgO의 함유량은 0~20%, 1~15%, 2~10%, 특히 2.5~8%인 것이 바람직하다. MgO의 함유량이 지나치게 많으면 액상 온도가 상승하기 쉽고, 또한 결정화도가 지나치게 높아지는 경향이 있다.
ZnO는 가나이트(ZnAl2O4)의 구성 성분이기도 하다. ZnO의 함유량은 0~20%, 0.1~20%, 0.2~18%, 0.3~16%, 0.4~14%, 0.5~12%, 특히 0.6~10%인 것이 바람직하다. ZnO의 함유량이 지나치게 많으면 액상 온도가 상승하기 쉽고, 또한 결정화도가 지나치게 높아지는 경향이 있다.
CaO, SrO, BaO는 유리의 용융성을 높이는 성분이다. CaO+SrO+BaO는 0~20%이며, 0.1~18%, 0.2~16%, 0.3~14%, 0.4~12%, 특히 0.5~10%인 것이 바람직하다. CaO+SrO+BaO가 지나치게 많으면 결정화되기 어려워진다. 또한, 조대한 결정이 석출되기 쉬워진다. 또한, CaO는 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7)의 구성 성분이기도 하며, 그 함유량은 0~20%, 0.1~18%, 0.2~16%, 0.3~14%, 0.4~12%, 특히 0.5~10%인 것이 바람직하다. SrO의 함유량은 0~20%, 0.1~18%, 0.2~16%, 0.3~14%, 0.4~12%, 특히 0.5~10%인 것이 바람직하다. BaO의 함유량은 0~20%, 0.1~18%, 0.2~16%, 0.3~14%, 0.4~12%, 특히 0.5~10%인 것이 바람직하다.
P2O5, TiO2, 및 ZrO2는 핵 형성제이다. P2O5+TiO2+ZrO2는 0~8%이며, 0.1~8%, 0.2~7%, 0.3~6%, 0.4~5%, 특히 0.6~4.5%인 것이 바람직하다. P2O5+TiO2+ZrO2가 지나치게 적으면 결정화되기 어려워진다. 한편, P2O5+TiO2+ZrO2가 지나치게 많으면 유리의 용융성이 나빠지기 쉽다.
P2O5는 결정자 사이즈를 작게 하는 성분이기도 하다. P2O5의 함유량은 0~10%, 0.1~9%, 0.3~8%, 0.5~6%, 0.5~5%, 특히 1~4%인 것이 바람직하다. P2O5의 함유량이 지나치게 많으면 실투성이 강해져 유리를 용융 성형하는 것이 곤란해진다. 또한, 화학 내구성이 저하되기 쉬워진다.
TiO2는 루틸(TiO2)의 구성 성분이기도 하다. TiO2의 함유량은 0~10%, 특히 0.1~5%인 것이 바람직하다. TiO2의 함유량이 지나치게 많으면 결정 성장 속도가 빨라져 결정화도의 컨트롤이 곤란해지기 쉽고, 또한 실투성이 강해져 유리를 용융 성형하는 것이 곤란해진다.
ZrO2는 지르코니아(ZrO2)의 구성 성분이기도 하다. ZrO2의 함유량은 0~8%, 특히 0.1~5%인 것이 바람직하다. ZrO2의 함유량이 지나치게 많으면 실투성이 강해져 유리를 용융 성형하는 것이 곤란해진다.
Na2O, K2O는 유리의 용융성을 높이는 성분이며, 또한 이온 교환 처리에 필수 성분이다. Na2O+K2O는 1~20%이며, 특히 2~15%인 것이 바람직하다. Na2O+K2O가 지나치게 적으면 유리의 용융성이 뒤떨어지거나, 이온 교환성이 저하되거나 한다. 한편, Na2O+K2O가 지나치게 많으면 결정화되기 어려워진다. 또한, Na2O의 함유량은 1~20%, 특히 2~15%인 것이 바람직하다. K2O의 함유량은 1~20%, 특히 2~15%인 것이 바람직하다.
Li2O는 유리의 용융성을 높이는 성분이며, 또한 이온 교환 처리에 관여할 수 있는 성분이다. Li2O의 함유량은 0~4%이며, 0.1~3.5%, 0.2~3%, 0.3~2.5%, 0.4~2%, 특히 0.6~1.5%인 것이 바람직하다. Li2O의 함유량이 지나치게 많으면 액상 온도가 상승하기 쉽고, 결정자 사이즈가 지나치게 커지는 경향이 있다.
본 발명의 결정화 유리 물품은 상기 성분 이외에도 유리 조성 중에 하기 성분을 함유해도 좋다.
SnO2는 청징제이다. SnO2의 함유량은 0~3%, 0.05~2%, 0.1~1.5%, 특히 0.15~1.25%인 것이 바람직하다. SnO2의 함유량이 지나치게 많으면 실투성이 강해져 유리를 용융 성형하는 것이 곤란해진다. 또한, 결정 성장 속도가 빨라져 투명성이 저하되는 경향이 있다.
CeO2는 용해성을 향상시킬 뿐만 아니라 산화제로서의 효과가 있으며, 불순물인 전체 Fe 중의 Fe2 +의 증가를 억제하고, 결정화 유리의 투명도를 올리는 성분이다. CeO2의 함유량은 0~0.5%, 0.05~0.5%, 특히 0.1~0.3%인 것이 바람직하다. CeO2의 함유량이 지나치게 많으면 Ce4 +에 의한 착색이 지나치게 강해져 결정화 유리에 갈색을 발할 우려가 있다.
SO3은 글라우버염으로부터 도입할 수 있다. SO3의 효과는 원유리의 용해성을 향상시키는 성분이다. 또한, CeO2와 마찬가지로 산화제로서 작용하고, CeO2와 공존시킴으로써 그 효과가 현저히 나타난다. SO3의 함유량은 0~0.5%, 0.02~0.5%, 특히 0.05~0.3%인 것이 바람직하다. SO3이 지나치게 많으면 이종 결정이 석출되어 결정화 유리의 표면 품위를 나쁘게 할 우려가 있다.
As2O3, PbO는 유해하므로 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기에서 「실질적으로 함유하지 않는다」란 이들 성분을 의도적으로 유리 중에 첨가하지 않는다는 의미이며, 불가피적 불순물까지 완전히 배제한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 보다 객관적으로는 불순물을 포함한 이들 성분의 함유량이 1000ppm 이하이다라는 것을 의미한다.
본 발명의 결정화 유리는 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및 지르코니아(ZrO2)로부터 선택되는 1종류 이상의 결정이 석출되어 있는 것이 바람직하다. 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및/또는 지르코니아(ZrO2)를 석출시키면 결정화 유리의 파괴 인성값이 높아진다. 또한, 가나이트(ZnAl2O4), 루틸(TiO2), 및/또는 지르코니아(ZrO2)를 석출시키면 화학적 내구성이 높아진다. 또한, 본 발명에 있어서는 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및 지르코니아(ZrO2) 이외의 결정의 석출을 배제하는 것은 아니다. 또한, 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및 지르코니아(ZrO2)는 주결정인 것이 바람직하지만 반드시 주결정인 것을 요하지 않는다.
본 발명의 결정화 유리는 결정화도가 1~50%이며, 2~40%, 3~35%, 4~30%, 특히 5~20%인 것이 바람직하다. 결정화도가 지나치게 작으면 파괴 인성값이 저하되는 경향이 있다. 한편, 결정화도가 지나치게 높으면 투과율이 저하되기 쉬워진다. 또한, 이온 교환할 경우 이온 교환 처리의 대상이 되는 유리상의 비율이 적으므로 이온 교환 처리에 의해 높은 압축 응력층을 형성하는 것이 곤란해진다.
본 발명의 결정화 유리는 결정자 사이즈가 1㎛ 이하, 0.5㎛ 이하, 특히 0.3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 결정자 사이즈가 지나치게 크면 투과율이 저하되기 쉬워진다. 또한, 결정자 사이즈의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 현실적으로는 1㎚ 이상이다.
본 발명의 결정화 유리는 두께 0.8㎜, 파장 380~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율이 50% 이상이며, 55% 이상, 특히 60% 이상인 것이 바람직하다. 투과율이 지나치게 낮으면 스마트폰의 커버 유리로서 사용하기 어려워진다.
본 발명의 결정화 유리는 백색도 L*값이 50 이하, 40 이하, 특히 30 이하인 것이 바람직하다. 백색도가 지나치게 높으면 투과율이 저하되기 쉬워진다. 또한, 백색도 L*값은 JIS Z 8730에 정의되어 있는 것을 의미하고 있다.
본 발명의 결정화 유리는 파괴 인성값이 0.75㎫·m0.5 이상, 1㎫·m0.5 이상, 1.1㎫·m0.5 이상인 것이 바람직하다. 파괴 인성값이 지나치게 낮으면 유리 표면에 상처가 생기기 쉬워진다. 또한, 파괴 인성값의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 현실적으로는 20㎫·m0.5 이하이다.
본 발명의 결정화 유리는 굴절률(nd)이 1.6 이하, 1.59 이하, 1.58 이하, 1.57 이하, 1.56 이하, 특히 1.55 이하인 것이 바람직하다. 굴절률이 지나치게 높으면 유리 표면과 공기 계면에서 광 산란이 일어나기 쉬워진다.
본 발명의 결정화 유리는 아베수(νd)가 50 이상, 50.2 이상, 50.4 이상, 50.6 이상, 50.8 이상, 특히 51 이상인 것이 바람직하다. 아베수가 지나치게 작으면 스마트폰 등의 커버 유리로서 사용했을 때에 표시되는 화상, 영상에 색수차가 일어나기 쉬워진다.
본 발명의 결정화 유리는 굽힘 강도가 100㎫ 이상, 105㎫ 이상, 110㎫ 이상, 특히 120㎫ 이상인 것이 바람직하다. 굽힘 강도가 지나치게 낮으면 갈라지기 쉬워진다. 또한, 굽힘 강도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 현실적으로는 2000㎫ 이하이다.
본 발명의 결정화 유리는 낙하 높이가 5㎜ 이상, 7㎜ 이상, 특히 10㎜ 이상인 것이 바람직하다. 낙하 높이가 지나치게 낮으면 갈라지기 쉬워진다.
본 발명의 결정화 유리는 변형점이 500℃ 이상, 특히 530℃ 이상인 것이 바람직하다. 변형점이 지나치게 낮으면 결정화 공정에 의해 유리가 변형될 우려가 있다.
본 발명의 결정화 유리는 30~380℃에 있어서의 열팽창 계수가 20~120×10-7/K, 30~110×10-7/K, 특히 40~100×10-7/K인 것이 바람직하다. 열팽창 계수가 지나치게 낮으면 열팽창 계수가 주변 부재와 정합하기 어려워진다. 한편, 열팽창 계수가 지나치게 높으면 내열 충격성이 저하되기 쉬워진다.
이어서, 본 발명의 결정화 유리의 제조 방법을 설명한다.
우선, 소망의 조성이 되도록 유리 원료를 조합한다. 이어서, 조합한 원료 배치를 1400~1600℃에서 8~16시간 용융하고, 소정 형상으로 성형하여 결정성 유리체를 얻는다. 또한, 성형은 플로트법, 오버플로우법, 다운드로우법, 롤 아웃법, 몰드 프레스법 등의 주지의 성형법을 채용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 굽힘 가공 등의 처리를 실시해도 상관없다.
이어서, 결정성 유리체를 700~1100℃에서 0.1~10시간 열처리함으로써 석출 결정으로서 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및/또는 지르코니아(ZrO2)를 석출시켜 투명한 결정화 유리를 얻는다. 또한, 이들 6종 이외의 결정이 석출되어도 상관없다. 또한, 열처리는 어느 특정 온도에서만 행해도 좋고, 2수준 이상의 온도로 유지하여 단계적으로 열처리해도 좋고, 온도 구배를 부여하면서 가열해도 좋다. 또한, 음파나 전자파를 인가, 조사함으로써 결정화를 촉진해도 좋다.
그 후 파괴 인성값을 더 높게 하기 위해 결정화 유리를 이온 교환해도 상관없다. 이온 교환은 결정화 유리의 변형점 온도 부근으로 조정한 용융염에 결정화 유리체를 접촉시킴으로써 표면의 유리상 중의 알칼리 이온(예를 들면, Na 이온이나 Li 이온)을 그것보다도 이온 반경이 큰 알칼리 이온(예를 들면, K 이온)으로 치환시킨다. 이와 같이 해서 압축 응력값이 300㎫ 이상이며, 또한 압축 응력 깊이가 10㎛ 이상인 압축 응력층을 결정화 유리 표면에 형성할 수 있다. 또한, 「압축 응력값」과 「압축 응력층의 깊이」는 현미 레이저 라만 분광법으로 측정한 값을 가리킨다.
또한, 필요에 따라 이온 교환 전 또는 후에 막 부착 등의 표면 가공, 절단·펀칭 등의 기계 가공 등을 실시해도 좋다.
(실시예)
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 표 1은 실시예 1~11 및 비교예 12를 나타내는 것이다.
Figure pct00001
실시예 1~11 및 비교예 12의 결정화 유리는 이하와 같이 해서 제작했다.
우선, 표 중의 조성이 되도록 조합한 배치 원료를 용융 가마에 투입하고, 1500~1600℃에서 용융한 후 용융 유리 생지를 롤 성형하고, 이어서 서랭하여 900×1200×7㎜의 결정성 유리를 제작했다. 이 결정성 유리를 표에 기재된 온도에 의해 2시간 열처리함으로써 결정화 유리를 얻었다. 또한, 비교예 12에 관해서는 열처리를 행하지 않고 결정화시키지 않았다.
이어서, 결정화 유리를 430℃로 유지한 KNO3 용융염 중에 4시간 침지함으로써 이온 교환 처리를 행하고, 화학 강화 결정화 유리를 얻었다.
이와 같이 해서 제작한 시료에 대해서 결정화도, 평균 결정자 사이즈, 석출 결정, 투과율, 파괴 인성값, 굴절률, 아베수, 굽힘 강도, 낙하 높이, 및 열팽창 계수를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
결정화도, 평균 결정자 사이즈, 석출 결정은 X선 회절 장치(Rigaku Corporation제 전자동 다목적 수평형 X선 회절 장치 Smart Lab)를 사용해서 평가했다. 스캔 모드는 2θ/θ 측정, 스캔 타입은 연속 스캔, 산란 및 발산 슬릿 폭은 1°, 수광 슬릿 폭은 0.2°, 측정 범위는 10~60°, 측정 스텝은 0.1°, 스캔 속도는 5°/분으로 하고, 동 기종 패키지에 탑재된 해석 소프트를 사용해서 석출 결정의 평가를 행했다. 또한, 석출 결정의 평균 결정자 사이즈는 데바이·셰러(Debeye-Sherrer)법에 의거하여 측정한 X선 회절 피크를 사용해서 산출했다. 또한, 평균 결정자 사이즈 산출용의 측정에서는 스캔 속도는 1°/분으로 했다. 또한, 결정화도는 상기 방법으로 얻어진 X선 회절 프로파일을 기초로 (결정의 X선 회절 피크의 적분 강도)/(계측된 X선 회절의 전체 적분 강도)×100[%]에 의해 산출했다.
파장 380~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율은 두께 0.8㎜로 양면 광학 연마한 결정화 유리판에 대해서 분광 광도계를 사용해서 측정했다. 측정에는 JASCO Corporation제 분광 광도계 V-670을 사용했다.
파괴 인성값은 JIS R1607에 준거한 Indentation Fracture법(IF법)에 의해 10회 측정하고, 평균값을 산출했다.
굴절률은 헬륨 램프의 d선(587.6㎚)에 대한 측정값으로 나타냈다. 측정에는 SHIMADZU CORPORATION제 KPR-2000을 사용했다.
아베수는 상기 d선의 굴절률과, 수소 램프의 F선(486.1㎚) 및 C선(656.3㎚)의 굴절률의 값을 사용하고, 아베수(νd)=(nd-1)/(nF-nC)의 식으로부터 산출했다. 측정에는 SHIMADZU CORPORATION제 KPR-2000을 사용했다.
굽힘 강도는 ASTM C880-78에 준한 3점 하중법을 사용해서 측정했다.
낙하 높이는 낙하 시험에 의해 구했다. 화강암으로 이루어진 정반 상에 50㎜×50㎜의 유리판을 놓고, 유리 상에 선단에 비커스 압자를 부착한 53g의 추를 특정 높이로부터 수직으로 떨어뜨리는 낙하 시험을 하고, 그 결과 갈라지는 일 없이 원래의 형상을 유지한 높이의 최대값을 낙하 높이로 했다.
열팽창 계수는 20㎜×3.8㎜φ로 가공한 결정화 유리 시료를 사용해서 30~380℃의 온도역에서 측정했다. 측정에는 NETZSCH제 Dilatometer를 사용했다.
본 발명의 실시예 1~11은 결정화도가 10~40%인 결정화 유리이며, 투과율이 52% 이상으로 높고, 파괴 인성값이 1.1㎫·m0.5 이상으로 높았다. 또한, 이온 교환 처리에 의해 파괴 인성값이 2.8㎫·m0.5 이상으로 더 높아졌다. 한편, 비교예 12는 비정질 유리이며, 파괴 인성값이 0.7㎫·m0.5로 낮았다.
본 발명의 결정화 유리는 휴대 전화, 디지털 카메라, PDA(휴대 단말) 등의 터치 패널 디스플레이의 커버 유리로서 적합하다. 또한, 본 발명의 결정화 유리는 이들 용도 이외에도 높은 파괴 인성값, 투명성이 요구되는 용도, 예를 들면 창유리, 자기 디스크용 기판, 플랫 패널 디스플레이용 기판, 태양 전지용 커버 유리, 고체 촬상 소자용 커버 유리로의 응용이 기대된다.

Claims (9)

  1. 질량%로 SiO2 40~70%, Al2O3 5~40%, B2O3 2~25%, MgO+ZnO 0~15%, CaO+SrO+BaO 0~20%, P2O5+TiO2+ZrO2 0~8%, Na2O+K2O 1~20%, Li2O 0~6%를 함유하고, 결정화도가 1~50%이며, 두께 0.8㎜, 파장 380~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    실질적으로 As2O3, PbO를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및 지르코니아(ZrO2)로부터 선택되는 1종류 이상의 결정이 석출되어 있는 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    평균 결정자 사이즈가 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    표면에 압축 응력층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    파괴 인성값이 0.75㎫·m0.5 이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    굴절률(nd)이 1.6 이하, 아베수(νd)가 50 이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    굽힘 강도가 100㎫ 이상, 낙하 높이가 5㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
  9. 가나이트(ZnAl2O4), 포스테라이트(Mg2SiO4), 아노사이트(CaAl2Si2O8), 지르코노라이트(CaZrTi2O7), 루틸(TiO2), 및 지르코니아(ZrO2)로부터 선택되는 1종류 이상의 결정이 석출되어 있으며, 결정화도가 1~50%이며, 두께 0.8㎜, 파장 380~780㎚에 있어서의 가시광 평균 투과율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 결정화 유리.
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