KR20240128968A - 유리 조성물, 미결정 유리, 이의 제조 방법 및 응용 - Google Patents

유리 조성물, 미결정 유리, 이의 제조 방법 및 응용 Download PDF

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KR20240128968A
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우강 타오
청강 양
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Abstract

본 출원은 유리 조성물, 미결정 유리, 이의 제조 방법 및 응용을 개시하며, 질량 백분율로 계산하면, 상기 유리 조성물은 SiO2, 71.5~74.5%; Al2O3, 6.2~8.7%; P2O5, 1.7~3%; Li2O, 10~12.5%; Na2O, 0.1~2%; 및 ZrO2, 3~5%를 포함한다. 본 출원의 기술적 해결수단에서는 유리 조성물의 성분 SiO2, Al2O3, P2O5, Li2O, Na2O 및 ZrO2를 특정 비율로 조합하고, 미결정 유리의 결정화 공정 및 강화 공정을 결합함으로써, b값 및 헤이즈를 현저히 감소시켜 강화 성능이 우수한 미결정 유리를 얻을 수 있다.

Description

유리 조성물, 미결정 유리, 이의 제조 방법 및 응용
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은 2021년 12월 31일 자로 출원되고 출원 번호가 202111682724.5인 중국 특허 출원, 2021년 12월 31일 자로 출원되고 출원 번호가 202111681556.8인 중국 특허 출원, 2021년 12월 31일 자로 출원되고 출원 번호가 202111682722.6인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하는 바, 이들의 모든 내용은 참조로서 본 출원에 포함된다.
[기술분야]
본 출원은 유리 제조 기술분야에 관한 것으로, 특히 유리 조성물, 미결정 유리, 이의 제조 방법 및 응용에 관한 것이다.
디스플레이 기술의 발전에 따라 유리는 디스플레이 소자의 보호에 자주 사용된다. 시중에 판매되는 전자 제품 보호용 커버 유리는 일반적으로 모두 고알루미나 규산염 유리에 속하는 것으로, 고알루미나는 이온 교환 후 응력 강도 및 응력층 깊이를 향상시키는 데 유리하지만, 유리의 낙하 저항성 성능이 낮다. 연구에 따르면, 70%의 전자 제품 손상은 부주의한 낙하로 인해 발생하는 것으로 나타났다.
유리 제형에 핵 형성제를 도입하거나 제형 내 산화물의 조성 비율을 조절하여 후속 열처리 공정에서 미결정 유리로 불리우는 하나 또는 복수의 결정상을 형성한다. 이는 유리의 고투과성뿐만 아니라 세라믹의 고강도성도 구비하여 유리의 평균 경도, 파괴 인성 등 성능을 향상시킬 수 있다. 미결정 유리의 미결정상은 미세 균열의 확장 경로를 방해할 수 있어 유리의 긁힘 방지성, 내충격성 및 낙하 저항성 등 성능을 전반적으로 향상시키는 데 유리하다.
미결정 유리의 성능은 결정상 대 유리상의 비율, 결정립의 크기 등에 의해 결정된다. 미결정 유리 제조 과정에서, 유리 성분의 응집, 결정상의 계면 형태, 결정립의 외관 형태 등 요인으로 인해 현재 제조된 투명 미결정 유리는 b값이 크고, 헤이즈(haze)가 높으며, 거시적으로는 투과된 빛이 황색을 띠는 것으로 나타나 미결정 유리의 투과율 및 사용 성능에 영향을 미친다.
본 출원의 주요 목적은 기존 미결정 유리의 b값이 크고 헤이즈가 높은 문제점을 해결하기 위한 유리 조성물, 미결정 유리, 이의 제조 방법 및 응용을 제안하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 출원은 질량 백분율로 계산하면,
SiO2, 71.5~74.5%;
Al2O3, 6.2~8.7%;
P2O5, 1.7~3%;
Li2O, 10~12.5%;
Na2O, 0.1~2%; 및
ZrO2, 3~5%를 포함하는 유리 조성물을 제안한다.
일 실시예에 있어서, B2O3, 0.1~1.7%, 및/또는, 0.1~1.5%의 CaO를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, -1.1≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤6.7이다.
일 실시예에 있어서, 0.19≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.98이다.
일 실시예에 있어서, 0.06≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.57이다.
일 실시예에 있어서, 질량 백분율로 계산하면,
SiO2, 72~74%;
Al2O3, 7.5~8.4%;
P2O5, 2~2.8%;
B2O3, 0.3~0.8%;
Li2O, 10.5~11.8%;
Na2O, 0.5~1.3%; 및
ZrO2, 3.4~4.7%를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 0.6≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.4이고;
0.28≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.8이며;
0.5≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.36이다.
일 실시예에 있어서, 질량 백분율로 계산하면,
SiO2, 72.5~73.5%;
Al2O3, 7.7~8%;
P2O5, 2.1~2.5%;
B2O3, 0.5~0.7%;
Li2O, 11~11.5%;
Na2O, 0.7~1.1%; 및
ZrO2, 3.8~4.4%를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 2.5≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤4.3이고;
0.43≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.64이며;
0.81≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.16이다.
본 출원은, 질량 백분율로 계산하면, SiO2, 72~74.3%; Al2O3, 7~8.5%; P2O5, 1.8~3%; Li2O, 10.2~12.5%; Na2O, 0.5~2% 및 ZrO2, 3.5~4.7%를 포함하는 유리 조성물을 제안한다.
일 실시예에 있어서, 2.9≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.2이고;
0.26≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.85이며;
1.17≤W(ZrO2)/W(P2O5)≤2.61이고;
2.5≤[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]/W(Na2O)≤5.8이다.
일 실시예에 있어서, 질량 백분율로 계산하면,
SiO2, 72.8~73.9%; Al2O3, 7.4~8%; P2O5, 2.1~2.6%; Li2O, 10.7~11.7%; Na2O, 0.9~1.4% 및 ZrO2, 3.9~4.4%를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 4.5≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.2이고;
0.42≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.66이며;
1.5≤W(ZrO2)/W(P2O5)≤2.1이고;
3.57≤[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]/W(Na2O)≤5이다.
본 출원은, 질량 백분율로 계산하면,
71.5~74%의 SiO2, 6.2~8.5%의 Al2O3, 1.7~2.6%의 P2O5, 0.1~1.7%의 B2O3, 10~12%의 Li2O, 0.1~2%의 Na2O, 0.1~1.5%의 CaO 및 3~5%의 ZrO2를 포함하는 유리 조성물을 제안한다.
일 실시예에 있어서, 산화물을 기준으로 질량 백분율로 계산하면,
72~73.5%의 SiO2, 6.8~8.2%의 Al2O3, 2~2.4%의 P2O5, 0.4~1.1%의 B2O3, 10.8~11.7%의 Li2O, 0.4~1.7%의 Na2O, 0.3~1%의 CaO 및 3.3~4.4%의 ZrO2를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 2≤[W(ZrO2)-W(CaO)]/[W(P2O5)-W(B2O3)]≤3.22이다.
일 실시예에 있어서, 2.06≤[W(ZrO2)-W(CaO)]/[W(P2O5)-W(B2O3)]≤2.31이다.
일 실시예에 있어서, 2.3≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤10.3이고;
0.27≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.87이다.
일 실시예에 있어서, 2.7≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤7.8이고;
0.46≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.77이다.
본 출원은 상기 유리 조성물을 포함하는 미결정 유리를 더 제안한다.
일 실시예에 있어서, 상기 미결정 유리의 두께는 0.3~1.5mm이다.
본 출원은 상기 유리 조성물을 포함하는 미결정 유리를 더 제안하며, 상기 미결정 유리는 Li2Si2O5 및 결정상 LiAlSi4O10을 함유한다.
일 실시예에 있어서, 0.91≤W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)≤1.06이다.
일 실시예에 있어서, 0.97≤W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)≤1.03이다.
일 실시예에 있어서, 10.44≤M≤12.54이고;
여기서, M＝1.3×[W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)]×{0.86×[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]+1.83×[(W(Li2O)-W(Al2O3))/(W(P2O5)+W(ZrO2))]+1.67×[W(ZrO2)/W(P2O5)]+0.25×[(W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O))/W(Na2O)]}이다.
일 실시예에 있어서, 11.85≤M≤12.54이다.
본 출원은 상술한 유리 조성물을 포함하는 미결정 유리를 더 제안한다.
일 실시예에 있어서, 상기 미결정 유리의 결정상은 주로 리튬 디실리케이트(lithium disilicate) 및 페탈라이트(petalite)이고, 상기 미결정 유리의 총 결정상 함량은 60%~90%이며, 상기 리튬 디실리케이트의 함량은 30%를 초과하고, 상기 페탈라이트의 함량은 30%를 초과한다.
본 출원은,
상기 유리 조성물을 칭량하는 단계 S10;
상기 유리 조성물을 혼합하여 용융시킨 후, 정화, 균질화, 성형, 어닐링을 수행하고, 마지막으로 절단하여 기본 유리를 얻는 단계 S20; 및
상기 기본 유리를 열처리하여 미결정 유리를 얻는 단계 S30을 포함하는 미결정 유리의 제조 방법을 더 제안한다.
일 실시예에 있어서, 단계 S30은,
상기 기본 유리를 실온에서 20~60분 동안 510~540℃까지 승온시켜 1차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 1차 핵생성 처리 시간은 3~8시간인 단계;
5~30분 동안 580~610℃까지 승온시켜 2차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 2차 핵생성 처리 시간은 3~8시간인 단계;
5~30분 동안 650~680℃까지 승온시켜 결정화 처리를 수행하되, 상기 결정화 처리 시간은 3~8시간인 단계; 및
실온까지 냉각시켜 미결정 유리를 얻는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 기본 유리를 열처리하여 미결정 유리를 얻는 상기 단계는,
상기 기본 유리를 실온에서 20~60분 동안 530~570℃까지 승온시켜 3시간 이상 핵생성 처리를 수행하는 단계;
5~30분 동안 680~720℃까지 승온시켜 3시간 이상 결정화 처리를 수행하는 단계; 및
실온까지 냉각시켜 상기 미결정 유리를 얻는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 단계 S30 이후,
상기 미결정 유리를 전처리한 후 이온 교환 욕(ion exchange bath)에 넣고 염욕을 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 얻는 단계 S40을 더 포함하되;
여기서, 상기 이온 교환 욕은 질량 백분율로 20~40%의 NaNO3 및 60~80%의 KNO3을 포함하고; 및/또는,
상기 염욕 강화 온도는 420~500℃이며; 및/또는,
상기 염욕 강화 시간은 3~8시간이다.
일 실시예에 있어서, 단계 S20에서, 상기 성형 방법에는 플로트 성형(float molding), 오버플로우 성형(overflow molding), 캘린더링 성형(calendaring molding) 또는 슬릿 다운 드로잉 성형(slit down drawing molding)이 포함된다.
본 출원은 상술한 미결정 유리를 포함하는 전자 디스플레이 단말기를 더 제안한다.
본 출원의 기술적 해결수단에서는 유리 조성물의 성분 SiO2, Al2O3, P2O5, Li2O, Na2O 및 ZrO2를 특정 비율로 조합하고, 미결정 유리의 결정화 공정 및 강화 공정을 결합함으로써, b값 및 헤이즈를 현저히 감소시켜 강화 성능이 우수한 미결정 유리를 얻을 수 있다.
이하, 본 출원의 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예 또는 종래 기술의 설명에 사용되는 도면을 간략히 설명한다. 아래에서 설명되는 도면은 본 출원의 일부 실시예일 뿐이며, 당업자라면 창의적인 노력 없이도 이러한 도면에 따라 다른 관련 도면을 얻을 수도 있음은 자명하다.
도 1은 본 출원에 따른 미결정 유리의 제조 방법의 일 실시예의 흐름 모식도이다.
도 2는 본 출원에 따른 미결정 유리의 제조 방법의 다른 실시예의 흐름 모식도이다.
도 3은 본 출원에서 M과 미결정 유리의 파괴 인성 KIC 사이의 선형 관계도이다.
본 출원의 목적의 구현, 기능적 특징 및 이점은 실시예와 함께 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 상세히 설명될 것이다.
이하, 본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 이점을 보다 명확하게 하기 위해, 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 명확하고 완전하게 설명한다. 설명되는 실시예는 본 출원의 일부 실시예일 뿐 모든 실시예가 아님은 자명하다.
또한, 실시예에 구체적인 조건이 명시되지 않은 경우, 통상적인 조건 또는 제조사가 권장하는 조건에 따라 수행된다. 사용된 시약 또는 기구는 제조업체가 명시되지 않은 경우, 모두 상업적으로 구입할 수 있는 통상적인 제품이다. 또한 명세서 전체에서 나타나는 ‘및/또는’의 의미에는 3개의 병렬적 방안이 포함되는데, ‘A 및/또는 B’를 예로 들면, A 방안 또는 B 방안 또는 A와 B를 동시에 만족하는 방안이 포함된다. 또한, 각 실시예 사이의 기술적 해결수단은 서로 조합될 수 있으나, 이는 당업자가 구현할 수 있는 기초 하에서만 가능하고, 기술적 해결수단의 결합이 서로 모순되거나 구현 불가능한 경우, 이러한 기술적 해결수단의 결합은 존재하지 않으며 본 출원에서 요구하는 보호 범위 내에 있지 않는 것으로 간주되어야 한다. 본 출원의 실시예에 기반하여 당업자가 창조적 노력 없이 획득한 다른 모든 실시예는 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.
디스플레이 기술의 발전에 따라 유리는 디스플레이 소자의 보호에 자주 사용된다. 시중에 판매되는 전자 제품 보호용 커버 유리는 일반적으로 모두 고알루미나 규산염 유리에 속하는 것으로, 고알루미나는 이온 교환 후 응력 강도 및 응력층 깊이를 향상시키는 데 유리하지만, 유리의 낙하 저항성 성능이 낮다. 연구에 따르면, 70%의 전자 제품 손상은 부주의한 낙하로 인해 발생하는 것으로 나타났다.
유리 제형에 핵 형성제를 도입하거나 제형 내 산화물의 조성 비율을 조절하여 후속 열처리 공정에서 미결정 유리로 불리우는 하나 또는 복수의 결정상을 형성한다. 이는 유리의 고투과성뿐만 아니라 세라믹의 고강도성도 구비하여 유리의 평균 경도, 파괴 인성 등 성능을 향상시킬 수 있다. 미결정 유리의 미결정상은 미세 균열의 확장 경로를 방해할 수 있어 유리의 긁힘 방지성, 내충격성 및 낙하 저항성 등 성능을 전반적으로 향상시키는 데 유리하다.
미결정 유리의 성능은 결정상 대 유리상의 비율, 결정립의 크기 등에 의해 결정된다. 미결정 유리 제조 과정에서, 유리 성분의 응집, 결정상의 계면 형태, 결정립의 외관 형태 등 요인으로 인해 현재 제조된 투명 미결정 유리는 b값이 크고, 헤이즈(haze)가 높으며, 거시적으로는 투과된 빛이 황색을 띠는 것으로 나타나 미결정 유리의 투과율 및 사용 성능에 영향을 미친다.
이를 감안하여, 본 출원은 유리 조성물을 제안하며, 상기 유리 조성물에 의해 제조된 미결정 유리는 현재 투명 미결정 유리의 b값이 크고, 헤이즈가 높은 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다.
본 출원의 실시예에 있어서, 질량 백분율로 계산하면, SiO2, 71.5~74.5%; Al2O3, 6.2~8.7%; P2O5, 1.7~3%; Li2O, 10~12.5%; Na2O, 0.1~2%; 및 ZrO2, 3~5%를 포함하는 유리 조성물을 제안한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 유리 조성물은 질량 백분율로 계산하면, B2O3, 0.1~1.7%, 및/또는, 0.1~1.5%의 CaO를 더 포함한다.
본 출원의 실시예에 있어서, 질량 백분율로 계산하면, SiO2, 71.5~74.5%; Al2O3, 7.3~8.7%; P2O5, 1.7~3%; B2O3, 0.1~1%; Li2O, 10.2~12%; Na2O, 0.4~1.5%; 및 ZrO2, 3.1~5%를 포함하는 유리 조성물을 제안한다.
본 출원의 실시예에 있어서,은 산화물을 기준으로 질량 백분율로 계산하면, 71.5~74%의 SiO2, 6.2~8.5%의 Al2O3, 1.7~2.6%의 P2O5, 0.1~1.7%의 B2O3, 10~12%의 Li2O, 0.1~2%의 Na2O, 0.1~1.5%의 CaO 및 3~5%의 ZrO2를 포함하는 유리 조성물을 제안한다.
본 출원은 유리 조성물을 제안하며, 상기 유리 조성물에 의해 제조된 미결정 유리는 b값이 크고, 헤이즈가 높으며, 화학적 강화 과정에서 나타나는 결정 함량 감소, 이중 결정상의 인터로킹 구조(interlocking structure of two crystalline phases) 파괴 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
질량 백분율로 계산하면, 상기 유리 조성물은 SiO2, 72~74.3%; Al2O3, 7~8.5%; P2O5, 1.8~3%; Li2O, 10.2~12.5%; Na2O, 0.5~2% 및 ZrO2, 3.5~4.7%를 포함한다.
또한, 우선, 본 출원의 원하는 미결정 유리 결정상 페탈라이트의 분자식은 LiAlSi4O10이고, 리튬 디실리케이트의 분자식은 Li2Si2O5이다. 각 성분의 질량 백분율을 계산할 때, 유리 조성물 내 SiO2, Al2O3, P2O5, B2O3, Li2O, Na2O 및 ZrO2의 질량의 합을 기준으로 하거나, 유리 조성물 내 SiO2, Al2O3, P2O5, Li2O, Na2O 및 ZrO2의 질량의 합을 기준으로 한다.
본 출원의 유리 조성물에 도입되는 SiO2는 유리 골격을 이루는 성분으로, SiO2는 유리 네트워크 구조의 주체로서 기본 유리 및 미결정 유리에 바람직한 화학적 안정성, 기계적 성능 및 성형 성능을 부여할 수 있다. 유리 미결정화 과정에서, Li2Si2O5 및 LiAlSi4O10 결정상을 형성하기 위해 SiO2 소스가 제공되나 유리 미결정화 과정에서, 너무 많은 SiO2는 유리 미결정화 시 석영 및 석영 고용체의 생성을 촉진한다. 따라서, 종합적으로 고려하면, SiO2 함량은 71.5wt%~74.5wt%로 선택되거나, 72wt%~74.3wt%로 선택되거나, 71.5wt%~74wt%로 선택된다.
본 출원의 유리 조성물에 도입되는 Al2O3은 네트워크 중간체 산화물에 속한다. 비가교 산소와 Al은 실리콘-산소 사면체의 부피보다 큰 알루미늄-산소 사면체를 형성하여 유리 구조에 더 큰 틈을 생성함으로써, 이온 교환에 유리하여 화학적 강화 효과가 보다 우수해지고, 유리의 기계적 성능을 향상시킨다. 그러나 Al2O3은 극내화성 산화물로서, 유리 고온 점도를 빠르게 증가시킬 수 있어 유리 정화 및 균질화 난이도가 증가하고, 유리 중의 기포 결함 농도가 크게 증가하며; Al2O3 함량이 너무 높으면 유리 미결정화 온도를 현저히 상승시키고, 기본 유리의 결정화 능력을 억제시켜 리튬 디실리케이트를 형성하기 어려우며; 결정화 과정에서 유리 내 LiAlSi4O10의 과량 형성을 촉진하고, 심지어 기본 유리에서 LiAlSi2O6 결정상이 생성되어 유리의 투과율을 감소시킨다. 따라서, 종합적으로 고려하면, Al2O3 함량은 7.3wt%~8.7wt%로 선택되거나, 6.2wt%~8.5wt%로 선택되거나, 7wt%~8.5wt%로 선택된다.
본 출원의 유리 조성물에 도입되는 P2O5는 리튬 디실리케이트 결정의 결정 석출을 촉진하는 경향이 있다. P5+ 이온은 전계 강도가 매우 크고, 산소 추출 능력이 강하며, 인-산소 네트워크 구조가 견고한 경향이 있다. P5+ 이온의 전계 강도가 Si4+ 이온보다 강하기 때문에 P5+ 이온은 알칼리 금속 이온과 쉽게 결합하여 네트워크에서 분리되어 결정핵을 형성함으로써, 기본 유리의 상 분리를 촉진하고, 핵 형성 활성화 에너지를 감소시켜 유리의 결정화에 유리하다. Li2O와 P2O5는 반응하여 Li3PO4 결정상을 형성함으로써, 유리에서 Li2O와 SiO2의 반응을 유도하여 Li2SiO3을 형성하고, 최종적으로 Li2Si2O5 결정상을 형성한다. 또한, P2O5는 [PO4] 사면체로 서로 연결되어 네트워크를 형성함으로써, 유리 네트워크 구조를 느슨한 상태로 만들고, 네트워크 공극이 커져 유리 내 Na+ 이온과 용융염 내 K+ 이온의 상호 확산에 유리하며, 유리 강화 공정 과정에서 이온 강화 촉진 역할을 하는데, 이는 높은 압축 응력층을 얻는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 P2O5 함량이 너무 높으면, 결정화 과정에서 메타규산 리튬의 석출을 촉진하여 유리상이 너무 적어져 충분한 Li2Si2O5 결정상을 형성할 수 없고, 석영상의 석출을 촉진하여 높은 투과성을 갖는 결정화 유리를 얻기 어렵다. 따라서, 종합적으로 고려하면, P2O5 함량은 1.7wt%~3wt%로 선택되거나, 1.8wt%~3wt%로 선택되거나, 1.7wt%~2.6wt%로 선택된다.
본 출원의 유리 조성물에 도입되는 B2O3을 첨가하면, 유리의 용융성을 개선하고 융점을 낮출 수 있으며, 유리 표면의 긁힘 방지 특성을 개선하는 데 도움이 된다. 본 출원의 연구 과정에서 B2O3은 미결정 유리 구조에서 조밀한 [BO4] 형태로 존재하여 리튬 디실리케이트 핵 형성 시(>580℃) 유발되는 페탈라이트의 성장으로 인해 미결정 유리의 헤이즈가 더 커지는 문제점을 효과적으로 억제할 수 있고; 다른 한편으로는, 미결정 유리에서 알칼리 금속 이온의 이동을 제한하며, 미결정 유리의 결정형 구조를 안정화함을 발견하였다. 따라서, 종합적으로 고려하면, B2O3 함량은 0.1wt%~1.7wt%로 선택되거나, 0.1wt%~1wt%로 선택된다.
본 출원의 유리 조성물에 도입되는 Li2O는 네트워크 외부 산화물(network extracorporeal oxide)에 속하며, 유리의 점도를 감소시키고, 유리의 용융 및 정화를 촉진한다. Li+는 화학적 강화 처리 과정의 주요 교환 이온이다. Li+는 이온 반경이 작고, Li+를 함유한 유리는 이온 교환 속도가 더 빨라 유리가 단시간 내에 더 두꺼운 강화층을 얻도록 한다. Li+ 이온은 Na+ 및 K+ 이온의 교환 속도보다 더 빠른 교환 속도로 용융액 내 Na+ 이온과 교환된다. 고농도의 Li2O는 기초 미결정화 과정에서 Li3PO4의 형성을 촉진하여, 결정화 과정에서 리튬 디실리케이트 결정상 및 페탈라이트 결정상을 형성하는 데 도움이 되고; 미결정화 유리에서 높은 이온 강화 깊이를 달성하기 위해서는 유리에 충분한 Li+가 있어야 화학적 강화 과정에서 Na+와 서로 강화되어 결정화 유리 표면의 균열을 감소시키고, 미결정 유리의 기계적 강도 역할을 제공할 수 있다. 그러나 너무 많으면 Li2O 유리 점도가 너무 낮아 화학적으로 안정한 유리 성분을 얻기 어려움과 동시에, 이온 강화 과정에서 압축 응력값이 너무 낮고, 원료 비용이 증가한다. 따라서, 종합적으로 고려하면, Li2O 함량은 10.2wt%~12wt%로 선택되거나, 10.2wt%~12.5wt%로 선택되거나, 10wt%~12wt%로 선택된다.
본 출원의 유리 조성물에 도입되는 Na2O는 기본 유리의 점도를 현저히 감소시킬 수 있어, 기본 유리의 용융 및 정화를 촉진함과 동시에, 유리 결정화 온도를 낮춘다. 결정화 유리가 질산칼륨 용융염 내 K+ 이온과 서로 강화되어 유리 표면에 높은 압축 응력을 발생시키고 유리 강도를 향상시키도록 촉진하기 위해서는 유리에 충분히 많은 Na+이 존재해야 한다. 따라서, 종합적으로 고려하면, Na2O 함량은 0.1wt%~2wt%로 선택되거나, 0.4wt%~1.5wt%로 선택되거나, 0.5wt%~2wt%로 선택된다.
본 출원의 유리 조성물에는 ZrO2가 도입된다. 이는 한편으로는 지르코늄 이온 포텐셜 에너지가 커서 유리 네트워크 구조를 증가시킬 수 있고, ZrO2는 페탈라이트 결정의 결정 석출을 촉진하는 경향이 있으며; 다른 한편으로는, ZrO2는 결정화 과정에서 결정립 크기를 줄이는 데 도움이 되어 유리의 투과율을 향상시키고, 유리의 화학적 안정성을 빠르게 향상시킬 수 있다. 다음으로는, 유리의 파괴 인성 및 굴곡 강도를 향상시키고, 지르코니아 자체의 결정상이 변화되어 응력 유도를 생성하며, 결정화 후 파괴 인성을 향상시킬 수 있다. 그러나 ZrO2 함량이 너무 높으면 유리 내 ZrO2 비용융물이 존재하게 되어 유리에 균일한 결정 석출이 불가능하게 된다. 따라서, 종합적으로 고려하면, ZrO2 함량은 3wt%~5wt%로 선택되거나, 3.1wt%~5wt%로 선택되거나, 3.5wt%~4.7wt%로 선택된다.
본 출원의 기술적 해결수단에서, 유리 조성물의 성분 SiO2, Al2O3, P2O5, B2O3, Li2O, Na2O 및 ZrO2를 특정 비율로 조합하고, 미결정 유리의 결정화 공정 및 강화 공정을 결합함으로써, b값 및 헤이즈를 현저히 감소시켜 강화 성능이 우수한 미결정 유리를 얻을 수 있다.
또한, 본 출원의 유리 조성물에 도입되는 CaO는 유리의 화학적 안정성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. CaO가 유리 구조에서 산성 Al2O3에 더 쉽게 결합하기 때문에 붕소의 배위 상태에 영향을 미치고; 또한, CaO의 알칼리성이 Na2O보다 높으므로, [AlO4] 사면체가 갖는 음전하를 보상하며, 미결정 유리 내 결정상 구조를 안정화할 수 있다. 그러나 CaO 함량이 높으면 실투성에 대한 내성(devitrification resistance)이 떨어진다. 따라서, 종합적으로 고려하면, CaO 함량은 0.1wt%~1.5wt%로 선택된다.
본 출원에 따른 기술적 해결수단에서, 유리 조성물의 성분 SiO2, Al2O3, P2O5, B2O3, Li2O, Na2O, CaO 및 ZrO2를 특정 비율로 조합하고, 미결정 유리의 결정화 공정 및 강화 공정을 결합함으로써, 화학적 강화 과정에서 나타나는 결정 함량 감소, 이중 결정상의 인터로킹 구조 파괴를 현저히 개선하고, 강화 성능이 우수한 미결정 유리를 얻을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 유리 조성물의 성분은 SiO2, Al2O3, P2O5, Li2O, Na2O 및 ZrO2를 포함하고, 상기 유리 조성물의 각 성분은 2.9≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.2를 만족한다. A＝W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)로 표기하되, W는 모든 산화물 성분의 질량 합에서 해당 성분의 질량 백분율을 나타내고, A값은 이 공식에 따라 계산된 질량 백분율의 분자값이다. A값이 낮으면, SiO2는 모두 결정상으로 되고, 상대적으로 Al2O3 또는 Li2O는 과잉이며; A값이 높으면, Al2O3 또는 Li2O는 모두 결정상으로 되고, 나머지 SiO2는 유리상 내 네트워크 골격 구조로 존재하며, 미결정 유리의 총 결정상 함량이 낮다. 이에 따라, A값을 상기 범위 내로 제어함으로써, Al2O3또는 Li2O의 과잉을 방지하고, 미결정 유리의 총 결정상 함량을 효과적으로 향상시킨다. 바람직하게는, 4.5≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.2이다.
상기 유리 조성물의 각 성분은 0.26≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.85를 만족한다. B＝[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]로 표기하되, W는 모든 산화물 성분의 질량 합에서 해당 성분의 질량 백분율을 나타낸다. B값이 너무 낮으면, β-석영 등 원하지 않은 결정상이 생성되기 쉽고, 페탈라이트 결정상의 형성 비율이 크며, 결정립이 성장하기 쉽기 때문에 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해진다. B값이 너무 높으면, 미결정 유리 내 유리상 비율이 증가하여 미결정 유리의 성능 이점을 충분히 발휘할 수 없다. 이에 따라, B값을 상기 범위 내로 제어함으로써, 미결정 유리의 성능 이점을 충분히 발휘하고, 미결정 유리의 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해지는 것을 방지한다. 바람직하게는, 0.42≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.66이다.
상기 유리 조성물의 각 성분은 1.17≤W(ZrO2)/W(P2O5)≤2.61을 만족한다. C1＝W(ZrO2)/W(P2O5)로 표기하되, W는 모든 산화물 성분의 질량 합에서 해당 성분의 질량 백분율을 나타낸다. C1값을 상기 범위 내로 제어함으로써 액체-액체 표면 활성화 에너지를 감소시켜 상 분리시키고, 낮은 온도에서 핵 형성 및 결정 석출될 수 있도록 한다. 따라서, 액상 결정화 및 불안정한 분해로 인한 상 계면의 발전을 구현하고, 핵 형성의 활성화 에너지 또는 에너지 장벽을 감소시키며, 핵 형성 온도 및 결정 석출 온도를 낮춘다. 두 가지 결정상은 실리콘 소스와 리튬 소스를 놓고 경쟁하는 바, 즉 상대 결정상에 의해 형성된 결정 구조를 파괴하여 자체 결정상을 형성하고, 형성된 페탈라이트 및 리튬 디실리케이트의 결정상 양은 (W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)＝0.91~1.06, 아래에서 자세히 설명함)에 근접하며, 결정 크기가 균일하고 100nm 미만이므로, 광학 가시성의 기본 요구 사항을 만족한다. C1값이 너무 높거나 너무 낮으면, 단일 결정상이 증가하고 쉽게 성장하며, 미결정 가시광선 투과율이 감소하고, 헤이즈가 증가한다. 바람직하게는, 1.5≤W(ZrO2)/W(P2O5)≤2.1이다.
상기 유리 조성물의 각 성분은 2.5≤[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]/W(Na2O)≤5.8를 만족한다. D＝[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]/W(Na2O)로 표기하되, W는 모든 산화물 성분의 질량 합에서 해당 성분의 질량 백분율이다. D값을 상기 범위 내로 제어함으로써 유리 결정형 구조를 안정화하는 데 도움이 되고, 특히 강화 과정에서, 리튬 이온의 이동을 억제한다. 따라서, 미결정 유리 페탈라이트 및 리튬 디실리케이트에 의해 형성된 인터로킹 구조를 유지하고, 미결정 유리의 성능을 향상시킨다. D값이 너무 높으면, 미결정 유리에서 화학적 강화 이온을 교환하기 어렵고; D값이 너무 낮으면, 미결정 유리 페탈라이트 및 리튬 디실리케이트에 의해 형성된 인터로킹 구조를 유지할 수 없으며, 화학적 강화 과정에서 미결정 구조가 파괴된다. 바람직하게는, 3.57≤[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]/W(Na2O)≤5이다.
일 실시예에 있어서, 바람직하게는, 유리 조성물의 각 성분은 SiO2, 72.8~73.9%; Al2O3, 7.4~8%; P2O5, 2.1~2.6%; Li2O, 10.7~11.7%; Na2O, 0.9~1.4% 및 ZrO2, 3.9~4.4%인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유리 조성물로부터 얻어진 미결정 유리의 성능이 보다 최적화된다.
일 실시예에 있어서, 유리 조성물의 성분은 SiO2, Al2O3, P2O5, B2O3, Li2O, Na2O 및 ZrO2를 포함하고, 상기 미결정 유리의 각 성분은 -1.1≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤6.7을 만족한다. A＝W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)로 표기하되, W는 모든 성분의 질량 합에서 해당 성분의 질량 백분율을 나타내고, A값은 이 공식에 따라 계산된 질량 백분율의 분자값이다. A값이 낮으면, SiO2는 모두 결정상으로 되고, 상대적으로 Al2O3 또는 Li2O는 과잉이며; 페탈라이트 결정상의 형성 비율이 크고, 결정립이 성장하기 쉽기 때문에 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해진다. A값이 높으면, Al2O3 또는 Li2O는 모두 결정상으로 되고, 나머지 SiO2는 유리상 내 네트워크 골격 구조로 존재하며, 미결정 유리의 총 결정상 함량이 낮다. 이에 따라, A값을 상기 범위 내로 제어함으로써, 미결정 유리의 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해지는 것을 방지한다, 미결정 유리의 총 결정상 함량을 효과적으로 향상시킨다.
상기 미결정 유리의 각 성분은 0.19≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.98을 만족한다. B＝[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]로 표기하되, W는 모든 성분의 질량 합에서 해당 성분의 질량 백분율을 나타낸다. B값이 너무 낮으면, 미결정 유리 내 유리상 비율이 증가하여 미결정 유리의 성능 이점을 충분히 발휘할 수 없다. B값이 너무 높으면, β-석영 등 원하지 않은 결정상이 생성되기 쉽고, 페탈라이트 결정상의 형성 비율이 크며, 결정립이 성장하기 쉽기 때문에 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해진다. 이에 따라, B값을 상기 범위 내로 제어함으로써, 미결정 유리의 성능 이점을 충분히 발휘하고, 미결정 유리의 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해지는 것을 방지한다.
상기 미결정 유리의 각 성분은 0.06≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.57을 만족한다. C2＝[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)로 표기하되, W는 모든 성분의 질량 합에서 해당 성분의 질량 백분율을 나타낸다. C2값을 상기 범위 내로 제어함으로써 액체-액체 표면 활성화 에너지를 감소시켜 상 분리시키고, 낮은 온도에서 핵 형성 및 결정 석출될 수 있도록 한다. 액상 결정화 및 불안정한 분해로 인한 상 계면의 발전을 구현하고, 핵 형성의 활성화 에너지 또는 에너지 장벽을 감소시키며, 핵 형성 온도 및 결정 석출 온도를 낮춘다. 두 가지 결정상은 실리콘 소스와 리튬 소스를 놓고 경쟁하는 바, 즉 상대 결정상에 의해 형성된 결정 구조를 파괴하여 자체 결정상을 형성하고, 형성된 페탈라이트 및 리튬 디실리케이트의 결정상 양은 근접하며, 결정 크기가 균일하고 100nm 미만이므로, 광학 가시성의 기본 요구 사항을 만족한다. C2값이 너무 높거나 너무 낮으면, 모두 단일 결정상이 증가하고 쉽게 성장하며, 미결정 가시광선 투과율이 감소하고, 헤이즈가 증가한다.
일 실시예에 있어서, 바람직하게는, 유리 조성물의 각 성분은 SiO2, 72~74%; Al2O3, 7.5~8.4%; P2O5, 2~2.8%; B2O3, 0.3~0.8%; Li2O, 10.5~11.8%; Na2O, 0.5~1.3%; 및 ZrO2, 3.4~4.7%인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유리 조성물로부터 얻어진 미결정 유리의 성능이 보다 최적화된다.
상기 유리 조성물의 각 성분 비율에 있어서, 보다 바람직하게는, 상기 미결정 유리의 각 성분은 0.6≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.4; 0.28≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.8; 0.5≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.36을 만족한다.
일 실시예에 있어서, 유리 조성물의 각 성분은 SiO2, 72.5~73.5%; Al2O3, 7.7~8%; P2O5, 2.1~2.5%; B2O3, 0.5~0.7%; Li2O, 11~11.5%; Na2O, 0.7~1.1%; ZrO2, 3.8~4.4%인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유리 조성물로부터 얻어진 미결정 유리의 성능이 보다 우수해진다.
상기 유리 조성물의 각 성분 비율에 있어서, 보다 바람직하게는, 상기 미결정 유리의 각 성분은 2.5≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤4.3; 0.43≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.64; 0.81≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.16을 만족한다.
일 실시예에 있어서, 바람직하게는, 유리 조성물의 각 성분은 72~73.5%의 SiO2, 6.8~8.2%의 Al2O3, 2~2.4%의 P2O5, 0.4~1.1%의 B2O3, 10.8~11.7%의 Li2O, 0.4~1.7%의 Na2O, 0.3~1%의 CaO 및 3.3~4.4%의 ZrO2인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유리 조성물로부터 얻어진 미결정 유리의 성능이 보다 최적화된다.
일 실시예에 있어서, 유리 조성물의 성분은 SiO2, Al2O3, P2O5, B2O3, Li2O, Na2O, CaO 및 ZrO2를 포함하고, 상기 유리 조성물의 각 성분은 2.3≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤10.3을 만족한다. A＝W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)로 표기하되, W는 해당 성분의 질량 백분율을 나타내고, A값은 이 공식에 따라 계산된 질량 백분율의 분자값이다. A값이 낮으면, SiO2는 모두 결정상으로 되고, 상대적으로 Al2O3 또는 Li2O는 과잉이며; 페탈라이트 결정상의 형성 비율이 크고, 결정립이 성장하기 쉽기 때문에 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해진다. A값이 높으면, Al2O3 또는 Li2O는 모두 결정상으로 되고, 나머지 SiO2는 유리상 내 네트워크 골격 구조로 존재하며, 미결정 유리의 총 결정상 함량이 낮다. 이에 따라, A값을 상기 범위 내로 제어함으로써, 미결정 유리의 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해지는 것을 방지한다, 미결정 유리의 총 결정상 함량을 효과적으로 향상시킨다. 일 실시예에 있어서, 바람직하게는, 2.7≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤7.8이다.
상기 유리 조성물의 각 성분은 0.27≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.87을 만족한다. B＝[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]로 표기하되, W는 해당 성분의 질량 백분율을 나타낸다. B값이 너무 낮으면, 미결정 유리 내 유리상 비율이 증가하여 미결정 유리의 성능 이점을 충분히 발휘할 수 없다. B값이 너무 높으면, β-석영 등 원하지 않은 결정상이 생성되기 쉽고, 페탈라이트 결정상의 형성 비율이 크며, 결정립이 성장하기 쉽기 때문에 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해진다. 이에 따라, B값을 상기 범위 내로 제어함으로써, 미결정 유리의 성능 이점을 충분히 발휘하고, 미결정 유리의 미결정 비율이 반투명하거나 심지어 불투명해지는 것을 방지한다. 일 실시예에 있어서, 바람직하게는, 0.46≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.77이다.
상기 유리 조성물의 각 성분은 2≤[W(ZrO2)-W(CaO)]/[W(P2O5)-W(B2O3)]≤3.22를 만족한다. C3＝[W(ZrO2)-W(CaO)]/[W(P2O5)-W(B2O3)]으로 표기하되, W는 해당 성분의 질량 백분율을 나타낸다. C3값을 상기 범위 내로 제어함으로써, 한편으로는, 액체-액체 표면 활성화 에너지를 감소시켜 상 분리시키고, 낮은 온도에서 핵 형성 및 결정 석출될 수 있도록 하며; 형성된 페탈라이트 및 리튬 디실리케이트의 결정상 양은 근접하고, 결정 크기가 균일하고 100nm 미만이므로, 광학 가시성의 기본 요구 사항을 만족한다. 다른 한편으로는, 유리 결정형 구조를 안정화하고, 특히 화학적 강화 과정에서, 리튬 이온의 이동을 억제하며, 화학적 강화 후 미결정 유리의 결정 함량을 개선한다. 또한, C3값이 너무 높거나 너무 낮으면 미결정 가시광선 투과율, b값 및 헤이즈에 영향을 미치게 된다. 일 실시예에 있어서, 바람직하게는, 2.06≤[W(ZrO2)-W(CaO)]/[W(P2O5)-W(B2O3)]≤2.31이다.
본 출원의 실시예에서는 상술한 유리 조성물을 포함하는 미결정 유리를 더 제안한다. 상기 미결정 유리는 상기 유리 조성물의 모든 기술적 특징을 포함하므로, 상기 유리 조성물에 의한 모든 기술적 특징을 가지며, 여기서는 설명을 생략한다.
일 실시예에 있어서, 상기 미결정 유리의 두께는 0.3~1.5mm이다. 미결정 유리의 판 두께가 두꺼울수록 미결정 유리가 경량화될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 미결정 유리의 결정상은 주로 리튬 디실리케이트 및 페탈라이트이고, 상기 미결정 유리의 총 결정상 함량은 60%~90%이며, 상기 리튬 디실리케이트의 함량은 30%를 초과하고, 상기 페탈라이트의 함량은 30%를 초과한다. 리튬 디실리케이트와 페탈라이트가 상기 범위 내에 있도록 보장함으로써, 미결정 유리의 결정상 함량이 크고 두 결정상의 비율이 균형을 이루어, 미결정 유리의 강화 성능이 보다 우수해진다.
일 실시예에 있어서, 상기 미결정 유리의 두께는 0.3~1.5mm이다. 미결정 유리의 판 두께가 두꺼울수록 미결정 유리가 경량화될 수 있다.
본 출원의 실시예에서는 상기 유리 조성물을 포함하는 미결정 유리를 더 제안하고, 상기 미결정 유리는 결정상 Li2Si2O5 및 결정상 LiAlSi4O10을 함유하며, 상기 미결정 유리는 상기 유리 조성물의 모든 기술적 특징을 포함하므로, 상기 유리 조성물에 의한 모든 기술적 특징을 가지며, 여기서는 설명을 생략한다.
상기 미결정 유리는 또한 0.91≤W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)≤1.06를 만족해야 한다. E＝W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)으로 표기하되, W는 미결정 유리에서 해당 결정상의 질량 백분율을 나타낸다. E값을 상기 범위 내로 제어함으로써, 형성된 페탈라이트 및 리튬 디실리케이트의 결정상 양이 근접하도록 보장하여 , 미결정 유리의 성능을 향상시킨다. 보다 바람직하게는, 0.97≤W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)≤1.03이다.
상기 미결정 유리는 또한 10.44≤M≤12.54를 만족해야 하고; M＝1.3×[W(Li2Si2O5)/W(LiAlSi4O10)]×{0.86×[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]+1.83×[(W(Li2O)-W(Al2O3))/(W(P2O5)+W(ZrO2))]+1.67×[W(ZrO2)/W(P2O5)]+0.25×[(W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O))/W(Na2O)]}이다. 즉, M＝1.3×E×(0.86×A+1.83×B+1.67×C+0.25×D)이고, 연구를 통해 M과 미결정 유리의 파괴 인성 KIC 사이에는 선형 관계가 존재하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 선형 관계에 따라 M값을 상기 범위 내로 제어함으로써 미결정 유리의 파괴 인성을 향상시키는 데 도움이 됨을 발견하였다. 보다 바람직하게는, 11.85≤M≤12.54이다.
일 실시예에 있어서, 상기 미결정 유리의 두께는 0.3~1.5mm이다. 미결정 유리의 판 두께가 두꺼울수록 미결정 유리가 경량화될 수 있다.
또한, 본 출원은 상기 미결정 유리를 제조하기 위한 미결정 유리의 제조 방법을 더 제안하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 하기 단계 S10~S30을 포함한다.
단계 S10에서는, 상기 유리 조성물을 칭량한다.
단계 S20에서는, 상기 유리 조성물을 혼합하여 용융시킨 후, 정화, 균질화, 성형, 어닐링을 수행하고, 마지막으로 절단하여 기본 유리를 얻는다.
구체적으로, 단계 S20에서, 상기 성형 방법에는 플로트 성형, 오버플로우 성형, 캘린더링 성형 또는 슬릿 다운 드로잉 성형이 포함된다. 기타 정화, 균질화, 어닐링 및 절단 등 공정은 유리 기술분야의 통상적인 공정이므로, 여기서는 설명을 생략한다. 상기 공정을 거친 후 얻어진 기본 유리의 두께는 0.3~1.5mm이다.
단계 S30에서는, 상기 기본 유리를 열처리하여 미결정 유리를 얻는다.
구체적으로, 단계 S30은 상기 기본 유리를 실온에서 20~60분 동안 510~540℃까지 승온시켜 1차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 1차 핵생성 처리 시간은 3~8시간인 단계; 5~30분 동안 580~610℃까지 승온시켜 2차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 2차 핵생성 처리 시간은 3~8시간인 단계; 5~30분 동안 650~680℃까지 승온시켜 결정화 처리를 수행하되, 상기 결정화 처리 시간은 3~8시간인 단계; 및 실온까지 냉각시켜 미결정 유리를 얻는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 단계 S30 이후,
상기 미결정 유리를 전처리한 후 이온 교환 욕에 넣고 염욕을 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 얻는 단계 S40을 더 포함한다. 여기서, 상기 이온 교환 욕은 질량 백분율로 20~40%의 NaNO3 및 60~80%의 KNO3을 포함하고; 상기 염욕 강화 온도는 420~500℃이며; 상기 염욕 강화 시간은 3~8시간이다.
미결정 유리 내 결정 함량이 높고, 유리상과 결정상 사이에 존재하는 구조적 차이로 인해 구조적 정공이 형성되고; 40wt%를 초과하는 NaNO3을 함유한 용융염을 사용하면, 이온 교환 시 단시간 내에 Na+/Li+가 깊은 이온 깊이에 도달할 수 있지만, Na+는 미결정상과 유리상의 정공 내에 응집되기 쉬워 압축 응력을 형성하기 어렵다. 유리상 내 Na+/Li+ 교환이 너무 빠르면 유리상과 미결정상의 차이가 더욱 증가되어 b값이 쉽게 증가한다.
상기 강화 시스템을 사용하면 결정상 내 Na+/Li+ 교환 속도를 늦출 수 있어, 미결정상과 유리상의 정공 내 Na+ 응집을 줄여 압축 응력을 효과적으로 형성하는 데 유리하며; 유리상과 교환 속도를 줄이고, 유리상과 결정상의 차이를 줄이며, 유리의 b값을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 단계 S40에서는, 상기 전처리 단계는 구체적으로 상기 미결정 유리를 300~330℃에 놓고 5~20분 동안 보온시키는 단계를 포함한다. 상기 전처리는 유리 기술분야의 통상적인 수단이므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
본 출원은 상기 미결정 유리를 포함하는 전자 디스플레이 단말기를 더 제안한다. 상기 미결정 유리의 구체적인 특징은 상기 실시예를 참조할 수 있으며, 이러한 전자 디스플레이 단말기는 상기 모든 실시예의 모든 기술적 해결수단을 사용하므로, 적어도 상기 실시예의 기술적 해결수단에 의한 모든 유익한 효과를 가지며, 여기서는 설명을 생략한다. 여기서, 미결정 유리는 전자 디스플레이 단말기의 보호 유리 또는 보호 부재로 사용되거나, 스마트 단말기의 보호 유리로 사용되거나, 태양 전지의 보호 유리로 사용된다.
이하, 구체적인 실시예 및 도면과 함께 본 출원의 기술적 해결수단을 진일보로 자세히 설명한다. 아래 실시예는 본 출원을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다.
실시예
(1) 질량 백분율로 계산하면, SiO2, 72%; Al2O3, 7%; P2O5, 3%; Li2O, 12.5%; Na2O, 2% 및 ZrO2, 3.5%를 포함하는 유리 조성물을 칭량하였다.
(2) 상기 유리 조성물을 혼합하여 용융시킨 후, 정화, 균질화, 성형, 어닐링을 수행하고, 마지막으로 절단하여 기본 유리를 얻었다.
(3) 상기 기본 유리를 실온에서 20분 동안 530℃까지 승온시켜 핵생성 처리를 수행하되, 상기 핵생성 처리 시간은 3시간이고; 30분 동안 680℃까지 승온시켜 결정화 처리를 수행하되, 상기 결정화 처리 시간은 3시간이며; 실온까지 냉각시켜 미결정 유리를 얻었다.
(4) 이온 교환 욕을 제공하되, 상기 이온 교환 욕은 질량 백분율로 40%의 NaNO3 및 60%의 KNO3을 포함하고, 상기 미결정 유리를 전처리한 후 상기 이온 교환 욕에 넣어 염욕을 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 얻되, 상기 염욕 강화 온도는 420℃이고, 상기 염욕 강화 시간은 3시간이다.
표 I1 및 표 I2에 나타낸 각 실시예의 유리 조성물의 성분 비율에 따라 원료를 칭량하고, 실시예 A1의 제조 방법을 참조하여 각각 기타 실시예 A2 내지 실시예 A14의 미결정 유리, 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하였다.
표 I3에 나타낸 비교예 A1 내지 A5의 유리 조성물의 성분 비율에 따라 원료를 칭량하고, 실시예 A1의 제조 방법을 참조하여 각각 비교예 A1 내지 A5의 미결정 유리, 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하였다.
실시예 A8 및 실시예 A14의 유리 조성물에 대해 실시예 A1의 제조 방법의 단계 (1)~(3)을 수행하여 미결정 유리를 제조하되, 제조 시 구체적인 공정 매개변수는 표 I4를 참조할 수 있다.
실시예 A8 및 실시예 A14의 유리 조성물에 대해 실시예 A1의 제조 방법의 단계 (1)~(4)를 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하되, 제조 시 단계 (4)의 구체적인 공정 매개변수는 표 I5를 참조할 수 있고, 나머지 단계 (1)~(3)은 실시예 A1과 일치하다.
시험예
테스트 방법 및 테스트 기기는 다음과 같다.
X선 회절 분석기를 이용하여 주 결정상 테스트를 수행하였다.
주사 전자 현미경을 이용하여 결정의 외관 형태를 관찰하였다.
Datacolor650 초고정밀 테이블 분광 광도 색도계를 이용하여 색상 b값을 테스트하였다.
분광 광도계 참조 표준 ISO13468-1:1996을 이용하여 가시광선 투과율을 테스트하였다.
ASTMD1003-92 테스트를 통해 유리의 헤이즈를 측정하였다.
ASTME-1820을 참조하여 유리 파괴 인성 KIC를 측정하되, 단위는 MPa·m1/2이다.
핸드폰 제어 낙하 시험기를 통해 완제품 사포 낙하 성능을 측정하되, 구체적인 테스트 조건은 180 메쉬 사포, 총 중량 195g, 기본 높이 60cm, 증분 5cm, 파쇄될 때까지 높이당 1회 수행되는 것이다.
시험예의 테스트 방법 및 테스트 기기에 따라 실시예 B1 내지 B14에서 얻은 미결정 유리 및 화학적으로 강화된 미결정 유리, 비교예 A1 내지 A5에서 얻은 미결정 유리 및 화학적으로 강화된 미결정 유리, 표 I4의 공정 매개변수에 따라 제조된 미결정 유리, 표 I5의 공정 매개변수에 따라 제조된 화학적으로 강화된 미결정 유리의 성능을 각각 테스트하여 대응되는 표에 각각 기입하였다.
상기 테스트 방식 및 테스트 기기는 당업계에서 유리의 관련 성능을 평가하는 일반적인 방식으로서, 본 출원의 기술적 해결수단 및 기술적 효과를 나타내거나 평가하는 수단일 뿐이며, 다른 테스트 방식 및 테스트 기기를 사용할 수도 있고, 이는 최종 결과에 영향을 미치지 않음을 이해해야 한다.
[표 I1]
실시예 A1 내지 A7의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
실시예 A1
실시예 A2
실시예 A3
실시예 A4
실시예 A5
실시예 A6
실시예 A7

SiO2
72
72.3
72.5
72.7
72.8
73
73.2

Al2O3
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.5

P2O5
3
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4

Li2O
12.5
12.3
12.2
12
11.7
11.5
11.5

Na2O
2
1.8
1.6
1.5
1.4
1.4
1.3

ZrO2
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.1
4.1

A
5
5.1
4.9
4.9
5
5
5.2

B
0.85
0.80
0.77
0.72
0.66
0.61
0.62

C1
1.17
1.24
1.32
1.41
1.50
1.64
1.71

D
2.50
2.83
3.06
3.27
3.57
3.57
4.00

미결정 유리
Li2Si2O5/%
38
37
36
35
35
36
36

LiAlSi4O10/%
36
36
35
34
34
35
36

E
1.06
1.03
1.03
1.03
1.03
1.03
1.00

결정 크기nm
70
68
70
71
68
70
72

총 결정상 함량
74
73
71
69
69
71
72

b값
0.35
0.34
0.33
0.33
0.33
0.33
0.32

헤이즈%
0.14
0.13
0.13
0.13
0.13
0.12
0.12

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.3
91.3
91.4
91.5
91.5
91.6
91.6

M
11.56
11.53
11.49
11.65
11.92
12.09
12.29

파괴 인성 KIC
MPa
Figure pct00001
m1/2
1.44
1.42
1.39
1.49
1.61
1.67
1.72

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
230
230
225
235
245
250
260
[표 I2]
실시예 A8 내지 A14의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
실시예 A8
실시예 A9
실시예 A10
실시예 All
실시예 A12
실시예 A13
실시예 A14

SiO2
73.4
73.6
73.8
73.9
74
74.2
74.3

Al2O3
7.6
7.8
7.9
8
8.2
8.4
8.5

P2O5
2.3
2.2
2.1
2.1
2
1.9
1.8

Li2O
11.3
11
10.9
10.7
10.6
10.3
10.2

Na2O
1.2
1.1
1
0.9
0.7
0.6
0.5

ZrO2
4.2
4.3
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7

A
5.2
4.8
4.6
4.5
3.6
3.2
2.9

B
0.57
0.49
0.47
0.42
0.37
0.29
0.26

C1
1.83
1.95
2.05
2.10
2.25
2.42
2.61

D
4.33
4.36
4.60
5.00
5.14
5.33
5.80

미결정 유리
Li2Si2O5/%
36
36
35
35
35
33
32

LiAlSi4O10/%
36
36
36
36
36
35
35

E
1.00
1.00
0.97
0.97
0.97
0.94
0.91

결정 크기nm
70
68
70
72
72
70
77

총 결정상 함량
72
72
71
71
71
68
67

b값
0.32
0.32
0.33
0.33
0.34
0.35
0.36

헤이즈%
0.11
0.12
0.12
0.13
0.13
0.14
0.15

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.7
91.6
91.6
91.5
91.4
91.3
91.3

M
12.54
12.20
11.86
11.85
11.14
10.62
10.4
4

파괴 인성 KIC
MPa
Figure pct00002
m1/2
1.78
1.69
1.54
1.54
1.36
1.21
1.12

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
275
255
240
240
215
205
200
[표 I3]
비교예 A1 내지 A5의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
비교예 A1
비교예 A2
비교예 A3
비교예 A4
비교예 A5

SiO2
71.5
73
72.7
73.1
72.5

Al2O3
8
7
8.3
8
8

P2O5
3
3
3.4
1.7
3.8

Li2O
11.5
11.5
10
11.5
10.9

Na2O
1.2
1.2
0.7
0.9
1.1

ZrO2
4.8
4.3
4.9
4.8
3.7

A
0.5
8
2.9
2.1
2.7

B
0.45
0.62
0.20
0.54
0.39

C1
1.60
1.43
1.44
2.82
0.97

D
0.42
6.67
4.14
2.33
2.45

미결정 유리
Li2Si2O5/%
37
18
26
21
39

LiAlSi4O10/%
29
30
35
38
23

E
1.28
0.60
0.74
0.55
1.70

결정 크기nm
129
65
143
136
126

총 결정상 함량
66
48
61
59
62

b값
0.92
0.41
1.75
0.57
0.62

헤이즈%
0.38
0.13
0.66
0.25
0.31

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
88.9
91.3
87.7
89.9
89.5

파괴 인성 KIC MPa
Figure pct00003
m1/2
0.72
0.43
0.71
0.68
0.64

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
165
130
165
160
155
[표 I4]
실시예 A8 및 A14의 유리 조성물로 미결정 유리 제조 시 공정 매개변수 및 성능
실시예 A8의 유리 조성물 실시예 A14의 유리 조성물
처리 시스템 핵생성 처리 20min, 530℃, 3h 60min, 530℃, 6h 40min, 570℃, 8h 20min, 530℃, 3h 40min, 530℃, 6h 60min, 570℃, 8h
결정화 처리 30min, 680℃, 3h 5min, 680℃, 8h 16min, 720℃, 8h 30min, 680℃, 3h 5min, 680℃, 8h 15min, 720℃, 8h
상 Li2Si2O5/% 36 46 47 32 41 44
LiAlSi4O10/% 36 46 47 35 43 45
E 1.00 1.00 1.00 0.91 0.95 0.98
결정 크기nm 70 83 90 77 87 93
총 결정상 함량 72 92 94 67 84 89
열처리 후
b값		 0.32 0.33 0.34 0.36 0.37 0.39
헤이즈% 0.11 0.12 0.13 0.15 0.16 0.17
0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율% 91.7 91.6 91.5 91.3 91.2 91
여기서, 핵생성 처리 및 결정화 처리에서 시간은 승온에 걸리는 시간을 나타내고, 온도는 가열 목표 온도를 나타내며, 시간은 처리 시간을 나타낸다.
[표 I5]
실시예 A8 및 A14의 유리 조성물로 화학적으로 강화된 미결정 유리 제조 시 공정 매개변수 및 성능

실시예 A8의 유리 조성물

화학적 강화 시스템
용융염 농도
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%

강화 온도, 시간
420℃, 3h
420℃, 8h
500℃, 3h
500℃, 8h
420℃, 3h
420℃, 8h
500℃, 3h
500℃, 8h

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
275
295
290
300
280
300
295
300

실시예 A14의 유리 조성물

화학적 강화 시스템
용융염 농도
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%

강화 온도, 시간
420℃, 3h
420℃, 8h
500℃, 3h
500℃, 8h
420℃, 3h
420℃, 8h
500℃, 3h
500℃, 8h

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
200
220
205
230
205
225
210
230
표 I1, 표 I2, 표 I4 및 표 I5에 나타낸 각 실시예의 미결정 유리의 성능 테스트 결과로부터 알 수 있듯이, 본 출원의 기술적 해결수단에 따른 실시예 A1~A14에서는, 열처리 후 얻은 미결정 유리 내 결정상 리튬 디실리케이트 Li2Si2O5는 30%를 초과하고, 결정상 페탈라이트 LiAlSi4O10은 30%를 초과하며; 미결정 유리 내 총 결정상은 68%를 초과한다. 상기 0.7mm 미결정 유리의 투과율은 91%를 초과하고, 헤이즈는 0.17 미만이며, b값은 0.4 미만이다. 상기 미결정 유리 결정립의 평균 결정 크기는 100nm 미만이다. 상기 미결정 유리의 파괴 인성 KIC는 1.1MPa·m1/2을 초과하고, 낙하 저항 높이는 200cm를 초과한다.
표 I3으로부터 알 수 있듯이, 비교예 A1에서는, SiO2＝71.5%, A＝0.5, D＝0.42이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않으며, 열처리된 미결정 유리는 Li2Si2O5/LiAlSi4O10＝0.81이고, 결정 크기는 100nm를 초과하며; 투과율이 낮고, b값이 너무 크며, 헤이즈가 크고; 화학적 강화 후 기계적 성능이 낮다.
비교예 A2에서는, A＝8, D＝6.67이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, Li2Si2O5/LiAlSi4O10＝0.6이고, 화학적 강화 후 기계적 성능이 낮다.
비교예 A3에서는, Li2O＝10%, B＝0.2이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, Li2Si2O5/LiAlSi4O10＝0.74이고, 결정 크기는 100nm를 초과하며; 투과율이 낮고, b값이 너무 크며, 헤이즈가 크고; 화학적 강화 후 기계적 성능이 낮다.
비교예 A4에서는, P2O5＝1.7%, A＝2.1, C1＝2.82, D＝2.33이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, Li2Si2O5/LiAlSi4O10＝0.55이고, 결정 크기는 100nm를 초과하며; 투과율이 낮고, b값이 너무 크며, 헤이즈가 크고; 화학적 강화 후 기계적 성능이 낮다.
비교예 A5에서는, P2O5＝3.8%, A＝2.7, C1＝0.97, D＝2.45이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, Li2Si2O5/LiAlSi4O10＝1.7이고, 결정 크기는 100nm를 초과하며; 투과율이 낮고, b값이 너무 크며, 헤이즈가 크고; 화학적 강화 후 기계적 성능이 낮다.
비교예에서 화학적으로 강화된 미결정 유리의 파괴 인성 KIC값(0.43~0.72MPa·m1/2)과 비교하면, 본 출원의 실시예에서 화학적으로 강화된 미결정 유리의 파괴 인성 KIC값(1.012~1.78MPa·m1/2)이 더 높은데, 이는 본 출원의 실시예의 미결정 유리가 화학적 강화 과정에서 나타나는 결정 함량 감소, 이중 결정상의 인터로킹 구조 파괴가 현저히 개선되었음을 의미하고; 비교예에서 미결정 유리의 높은 b값 및 높은 헤이즈와 비교하면, 본 출원의 실시예에서 미결정 유리의 b값 및 헤이즈가 현저히 더 낮은데, 이는 본 출원의 실시예의 미결정 유리가 b값 및 헤이즈의 감소를 구현하였음을 의미한다. 최종적으로 얻어진 화학적으로 강화된 미결정 유리는 우수한 강화 성능을 갖는다.
실시예
(1) 질량 백분율로 계산하면, SiO2, 71.5%, Al2O3, 8.7%; P2O5, 3%; B2O3, 0.1%; Li2O, 10.2%; Na2O, 1.5% 및 ZrO2, 5%를 포함하는 유리 조성물을 칭량하되, A＝-1.1, B＝0.19, C2＝1.57이다.
(2) 상기 유리 조성물을 혼합하여 용융시킨 후, 정화, 균질화, 성형, 어닐링을 수행하고, 마지막으로 절단하여 기본 유리를 얻었다.
(3) 상기 기본 유리를 실온에서 20분 동안 510℃까지 승온시켜 1차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 1차 핵생성 처리 시간은 3시간이고; 5분 동안 580℃까지 승온시켜 2차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 2차 핵생성 처리 시간은 3시간이며; 30분 동안 650℃까지 승온시켜 결정화 처리를 수행하되, 상기 결정화 처리 시간은 3시간이고; 실온까지 냉각시켜 미결정 유리를 얻었다.
(4) 상기 미결정 유리를 전처리한 후 이온 교환 욕에 넣고 염욕을 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 얻되, 상기 이온 교환 욕은 질량 백분율로 20%의 NaNO3 및 80%의 KNO3을 포함하고, 상기 염욕 강화 온도는 420℃이며, 상기 염욕 강화 시간은 3시간이다.
표 II1 및 표 II2에 나타낸 각 실시예의 유리 조성물의 성분 비율에 따라 원료를 칭량하고, 실시예 B1의 제조 방법을 참조하여 각각 기타 실시예 B2 내지 실시예 B15의 미결정 유리, 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하였다.
표 II3에 나타낸 비교예 B1 내지 B7의 유리 조성물의 성분 비율에 따라 원료를 칭량하고, 실시예 B1의 제조 방법을 참조하여 각각 비교예 B1 내지 B7의 미결정 유리, 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하였다.
실시예 B1 및 B9의 유리 조성물에 대해 실시예 B1의 제조 방법의 단계 (1)~(3)을 수행하여 미결정 유리를 제조하되, 제조 시 구체적인 공정 매개변수는 표 II4를 참조할 수 있다.
시험예
테스트 방법 및 테스트 기기는 다음과 같다.
X선 회절 분석기를 이용하여 주 결정상 테스트를 수행하였다.
주사 전자 현미경을 이용하여 결정의 외관 형태를 관찰하였다.
Datacolor650 초고정밀 테이블 분광 광도 색도계를 이용하여 색상 b값을 테스트하였다.
분광 광도계 참조 표준 ISO13468-1:1996을 이용하여 가시광선 투과율을 테스트하였다.
ASTMD1003-92 테스트를 통해 유리의 헤이즈를 측정하였다.
핸드폰 제어 낙하 시험기를 통해 완제품 사포 낙하 성능을 측정하되, 구체적인 테스트 조건은 180 메쉬 사포, 총 중량 195g, 기본 높이 60cm, 증분 5cm, 파쇄될 때까지 높이당 1회 수행되는 것이다.
시험예의 테스트 방법 및 테스트 기기에 따라 실시예 B1 내지 B15에서 얻은 미결정 유리 및 화학적으로 강화된 미결정 유리, 비교예 B1 내지 B7에서 얻은 미결정 유리 및 화학적으로 강화된 미결정 유리, 표 II4의 공정 매개변수에 따라 제조된 미결정 유리의 성능을 각각 테스트하여 대응되는 표에 각각 기입하였다.
상기 테스트 방식 및 테스트 기기는 당업계에서 유리의 관련 성능을 평가하는 일반적인 방식으로서, 본 출원의 기술적 해결수단 및 기술적 효과를 나타내거나 평가하는 수단일 뿐이며, 다른 테스트 방식 및 테스트 기기를 사용할 수도 있고, 이는 최종 결과에 영향을 미치지 않음을 이해해야 한다.
[표 II1]
실시예 B1 내지 B8의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
실시예 Bl
실시예 B2
실시예 B3
실시예 B4
실시예 B5
실시예 B6
실시예 B7
실시예 B8

SiO2
71.5
71.7
72
72.1
72.3
72.5
72.8
73

Al2O3
8.7
8.6
8.4
8.4
8.1
8
7.9
7.8

P2O5
3
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.5
2.4

B2O3
0.1
0.2
0.3
0.3
0.5
0.5
0.6
0.6

Li2O
10.2
10.3
10.5
10.6
10.8
11
11
11.2

Na2O
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.1
1
0.9

ZrO2
5
4.9
4.7
4.7
4.6
4.4
4.2
4.1

A
-1.1
-0.5
0.6
0.5
2.1
2.5
3.4
3.8

B
0.19
0.22
0.28
0.30
0.38
0.43
0.46
0.52

C2
1.57
1.48
1.36
1.41
L19
1.16
0.96
0.96


Li2Si2O5/%
30
32
33
35
37
38
37
38


LiAlSi4O10/%
33
34
35
35
36
37
37
37

미결정 유리
결정 크기nm
77
75
72
70
72
70
72
70


총 결정상 함량
63
66
68
70
73
75
74
75

b값
0.37
0.36
0.35
0.34
0.34
0.33
0.32
0.32

헤이즈%
0.14
0.14
0.13
0.13
0.12
0.12

0.11

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.3
91.3
91.4
91.4
91.5
91.5
91.6
91.6

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
200
210
215
220
220
225
230
235
[표 II2]
실시예 B9 내지 B15의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
실시예 B9
실시예 B10
실시예 B11
실시예 B12
실시예 B13
실시예 B14
실시예 B15

SiO2
73.1
73.4
73.5
73.8
74
74.2
74.5

Al2O3
7.8
7.7
7.7
7.6
7.5
7.4
7.3

P2O5
2.3
2.2
2.1
2.1
2
1.9
1.7

B2O3
0.7
0.7
0.7
0.7
0.8
0.9
1

Li2O
11.3
11.4
11.5
11.6
11.8
11.9
12

Na2O
0.8
0.7
0.7
0.6
0.5
0.5
0.4

ZrO2
4
3.9
3.8
3.6
3.4
3.2
3.1

A
3.7
4.4
4.3
5
5.4
6
6.7

B
0.56
0.61
0.64
0.70
0.80
0.88
0.98

C2
0.83
0.82
0.81
0.71
0.50
0.26
0.06


Li2Si2O5/%
39
37
37
36
35
35
33


LiAlSi4O10/%
38
35
34
34
34
33
32


결정 크기nm
70
72
70
68
69
66
65

미결정 유리
총 결정상 함량
77
72
71
70
69
68
65


b값
0.31
0.31
0.32
0.33
0.34
0.34
0.35


헤이즈%
0.1
0.11
0.12
0.12
0.13
0.13
0.14


0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.7
91.6
91.6
91.5
91.4
91.3
91.3

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
240
230
225
220
215
210
205
[표 II3]
비교예 B1 내지 B7의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
비교예 B1
비교예 B2
비교예 B3
비교예 B4
비교예 B5
비교예 B6
비교예 B7

SiO2
73.2
73.5
72.2
74.7
73.2
72.2
72.2

Al2O3
8
7.9
9.5
7.1
7.5
9
7.8

P2O5
2.4
2.3
2.8
2.8
2.4
3.4
2.2

B2O3
0
1.1
0.4
0.8
0.4
0.6
0.2

Li2O
11.6
11.2
10
10
13
8.5
11.9

Na2O
1
1.2
1.4
0.9
0.8
1.8
0.9

ZrO2
3.8
2.8
3.7
3.7
2.7
4.5
4.8

A
2
3.7
-4.8
12.1
2.2
1.2
1.6

B
0.58
0.65
0.08
0.45
1.08
-0.06
0.59

C2
1.58
-0.22
0.89
0.46
0.63
0.79
1.91


Li2Si2O5/%
32
38
8
13
35
6
32


LiAlSi4O10/%
37
30
37
18
37
25
39

미결정 유리
결정 크기nm
159
155
195
65
143
66
122


총 결정상 함량
69
68
45
31
72
31
71


b값
1.92
1.56
2.28
0.45
3.45
0.42
1.23

헤이즈%
0.53
0.43
0.87
0.12
0.86
0.11
0.31

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
87.1
87.4
85.2
91.3
85.7
91.2
88.3

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
210
190
150
105
220
100
220
[표 II4]
실시예 B1 및 B9의 유리 조성물로 미결정 유리 제조 시 공정 매개변수 및 성능
실시예 B1의 유리 조성물
실시예 B9의 유리 조성물

처리 시스템
1차 핵생성 처리
20min, 510℃, 3h
60min, 510℃, 8h
40min, 540℃, 3h
40min, 540℃, 8h
20min, 510℃, 3h
40min, 510℃, 8h
60min, 540℃, 3h
40min, 540℃, 8h

2차 핵생성 처리
5min, 580℃, 3h
30min, 580℃, 8h
17min, 610℃, 3h
16min, 610℃, 8h
5min, 580℃, 3h
17min, 580℃, 8h
5min, 610℃, 3h
30min, 610℃, 8h

결정화 처리
30min, 650℃, 3h
5min, 650℃, 8h
16min, 680℃, 3h
17min, 680℃, 8h
30min, 650℃, 3h
5min, 650℃, 8h
15min, 680℃, 3h
16min, 680℃, 8h

상
Li2Si2O5/%
30
37
36
41
39
43
42
45

LiAl
Si4O10/%
33
40
38
45
38
41
40
43

결정 크기nm
77
85
86
96
70
80
82
89

총 결정상 함량
63
77
74
86
77
84
82
88

열처리 후 b값
0.37
0.38
0.39
0.4
0.31
0.32
0.33
0.35

헤이즈%
0.14
0.16
0.15
0.17
0.1
0.13
0.12
0.14

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.3
91.2
91.3
91.1
91.7
91.6
91.7
91.5
여기서, 1차 핵생성 처리, 2차 핵생성 처리 및 결정화 처리에서 시간은 승온에 걸리는 시간을 나타내고, 온도는 가열 목표 온도를 나타내며, 시간은 처리 시간을 나타낸다.
표 II1, 표 II2 및 표 II4에 나타낸 각 실시예 유리의 성능 테스트 결과로부터 알 수 있듯이, 본 출원의 기술적 해결수단에 따른 실시예 B1~B15에서는, 미결정 유리 내 리튬 디실리케이트 Li2Si2O5는 30%~45%를 차지하고, 페탈라이트 LiAlSi4O10은 30%~45%를 차지하며, 총 결정상은 미결정 유리의 60%~90%를 차지하고, 결정 크기는 균일하며, 평균 결정 크기는 100nm 미만이다. 0.7mm 미결정 유리의 560nm 파장 투과율은 91%를 초과하고, 헤이즈는 0.17 미만이며, b값은 0.5 미만이고; 낙하 저항 높이는 200cm를 초과한다.
표 II3으로부터 알 수 있듯이, 비교예 1에서는, B2O3＝0%, C2＝1.58이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, 결정 크기는 100nm를 초과하고; 투과율이 낮으며, b값이 너무 크고, 헤이즈가 크다.
비교예 B2에서는, B2O3＝1.1%이지만, C2＝-0.22이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, 결정 크기는 100nm를 초과하고; 투과율이 낮으며, b값이 너무 크고, 헤이즈가 크며; 낙하 저항 성능이 낮다.
비교예 B3에서는, Al2O3＝9.5%, A＝-4.8, B＝0.08이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, 결정 크기는 100nm를 초과하고; 투과율이 낮으며, b값이 너무 크고, 헤이즈가 크며; 낙하 저항 성능이 낮다.
비교예 B4에서는, SiO2＝74.7%, A＝12.1이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며; 낙하 저항 성능이 낮다.
비교예 B5에서는, Li2O＝13%, B＝1.08이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, 결정 크기는 100nm를 초과하고; 투과율이 낮으며, b값이 너무 크고, 헤이즈가 크다.
비교예 B6에서는, Al2O3＝9%, B＝-0.06이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며; 낙하 저항 성능이 낮다.
비교예 B7에서는, 유리 성분은 본 출원의 요구 사항 내에 있지만, C2＝1.91이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, 결정 크기는 100nm를 초과하고; 투과율이 낮으며, b값이 너무 크고, 헤이즈가 크다.
비교예에서 미결정 유리의 b값 및 헤이즈와 비교하면, 본 출원의 실시예에서 미결정 유리는 b값이 현저히 작고, 헤이즈가 현저히 감소되는데, 이는 본 출원의 실시예가 현재 제조된 투명 미결정 유리의 b값이 크고, 헤이즈가 높은 문제를 효과적으로 해결할 수 있고, 얻어진 미결정 유리는 우수한 강화 성능을 가짐을 의미한다.
실시예
(1) 질량 백분율로 계산하면, SiO2, 71.5%; Al2O3, 6.2%; P2O5, 1.7%; B2O3, 0.1%; Li2O, 12%; Na2O, 2%; CaO, 1.5% 및 ZrO2, 5%를 포함하는 유리 조성물을 칭량하되, A＝10.3, B＝0.87, C3＝2.19이다.
(2) 상기 유리 조성물을 혼합하여 용융시킨 후, 정화, 균질화, 성형, 어닐링을 수행하고, 마지막으로 절단하여 기본 유리를 얻었다.
(3) 상기 기본 유리를 실온에서 20분 동안 510℃까지 승온시켜 1차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 1차 핵생성 처리 시간은 3시간이고; 5분 동안 580℃까지 승온시켜 2차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 2차 핵생성 처리 시간은 3시간이며; 30분 동안 650℃까지 승온시켜 결정화 처리를 수행하되, 상기 결정화 처리 시간은 3시간이고; 실온까지 냉각시켜 미결정 유리를 얻었다.
(4) 상기 미결정 유리를 전처리한 후 이온 교환 욕에 넣고 염욕을 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 얻되, 상기 이온 교환 욕은 질량 백분율로 40%의 NaNO3 및 60%의 KNO3을 포함하고, 상기 염욕 강화 온도는 500℃이며, 상기 염욕 강화 시간은 8시간이다.
표 III1 및 표 III2에 나타낸 각 실시예의 유리 조성물의 성분 비율에 따라 원료를 칭량하고, 실시예 C1의 제조 방법을 참조하여 각각 기타 실시예 C2 내지 실시예 C16의 미결정 유리, 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하였다.
표 III3에 나타낸 비교예 C1 내지 C6의 유리 조성물의 성분 비율에 따라 원료를 칭량하고, 실시예 C1의 제조 방법을 참조하여 각각 비교예 C1 내지 C6의 미결정 유리, 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하였다.
실시예 C1 및 C8의 유리 조성물에 대해 실시예 C1의 제조 방법의 단계 (1)~(3)을 수행하여 미결정 유리를 제조하되, 제조 시 구체적인 공정 매개변수는 표 III4를 참조할 수 있다.
실시예 C1 및 C8의 유리 조성물에 대해 실시예 C1의 제조 방법의 단계 (1)~(4)를 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 제조하되, 제조 시 단계 (4)의 구체적인 공정 매개변수는 표 III5를 참조할 수 있고, 나머지 단계 (1)~(3)은 실시예 C1과 일치하다.
시험예
테스트 방법 및 테스트 기기는 다음과 같다.
X선 회절 분석기를 이용하여 주 결정상 테스트를 수행하였다.
주사 전자 현미경을 이용하여 결정의 외관 형태를 관찰하였다.
Datacolor650 초고정밀 테이블 분광 광도 색도계를 이용하여 색상 b값을 테스트하였다.
분광 광도계 참조 표준 ISO13468-1:1996을 이용하여 가시광선 투과율을 테스트하였다.
ASTMD1003-92 테스트를 통해 유리의 헤이즈를 측정하였다.
핸드폰 제어 낙하 시험기를 통해 완제품 사포 낙하 성능을 측정하되, 구체적인 테스트 조건은 180 메쉬 사포, 총 중량 195g, 기본 높이 60cm, 증분 5cm, 파쇄될 때까지 높이당 1회 수행되는 것이다.
시험예의 테스트 방법 및 테스트 기기에 따라 실시예 C1 내지 C16에서 얻은 미결정 유리 및 화학적으로 강화된 미결정 유리, 비교예 C1 내지 C6에서 얻은 미결정 유리 및 화학적으로 강화된 미결정 유리, 표 III4의 공정 매개변수에 따라 제조된 미결정 유리, 표 III5의 공정 매개변수에 따라 제조된 화학적으로 강화된 미결정 유리의 성능을 각각 테스트하여 대응되는 표에 각각 기입하였다.
상기 테스트 방식 및 테스트 기기는 당업계에서 유리의 관련 성능을 평가하는 일반적인 방식으로서, 본 출원의 기술적 해결수단 및 기술적 효과를 나타내거나 평가하는 수단일 뿐이며, 다른 테스트 방식 및 테스트 기기를 사용할 수도 있고, 이는 최종 결과에 영향을 미치지 않음을 이해해야 한다.
[표 III1]
실시예 C1 내지 C8의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
실시예 C1
실시예 C2
실시예 C3
실시예 C4
실시예 C6
실시예 C5
실시예 C7
실시예 C8

SiO2
71.5
71.7
71.9
72
72.1
72.3
72.5
72.6

Al2O3
6.2
6.3
6.5
6.8
7
7.2
7.5
7.6

P2O5
1.7
1.8
1.9
2
2
2.1
2.2
2.2

B2O3
0.1
0.2
0.3
0.4
0.4
0.5
0.6
0.7

Li2O
12
11.9
11.8
11.7
11.7
11.7
11.6
11.5

Na2O
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.1
1

CaO
1.5
1.4
1.3
1
0.9
0.7
0.6
0.6

ZrO2
5
4.8
4.5
4.4
4.3
4
3.9
3.8

A
10.3
10.1
9.3
7.8
6.7
5.7
4.3
4

B
0.87
0.85
0.83
0.77
0.75
0.74
0.67
0.65

C3
2.19
2.13
2.00
2.13
2.13
2.06
2.06
2.13

미결정 유리
Li2Si2O5/%
32
32
33
35
36
38
37
38

LiAlSi4O10/%
33
35
35
35
37
37
38
38

결정 크기nm
76
74
70
72
70
70
72
70

총 결정상 함량
65
67
68
70
73
75
75
76

b값
0.39
0.38
0.37
0.36
0.35
0.34
0.33
0.32

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.2
91.3
91.4
91.4
91.5
91.6
91.6
91,7

헤이즈%
0.16
0.15

0.13
0.13
0.13
0.12
0.1

화학적으로 강화된 미결정 유리
Li2Si2O5/%
30
30
31
32
33
35
34
36

LiAlSi4O10/%
30
32
32
32
34
34
35
35

총 결정상 함량
60
62
63
64
67
69
69
71

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
200
215
215
220
220
225
230
235
[표 III2]
실시예 C9 내지 C16의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
실시예 C9
실시예 C10
실시예 C11
실시예 C12
실시예 C13
실시예 C14
실시예 C15
실시예 C16

SiO2
72.7
72.8
73
73.2
73.5
73.6
73.7
74

Al2O3
7.7
7.9
8
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5

P2O5
2.3
2.3
2.3
2.4
2.4
2.5
2.5
2.6

B2O3
0.8
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.4
1.7

Li2O
11.4
11.3
11.3
11
10.8
10.6
10.5
10

Na2O
0.9
0.8
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1

CaO
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
0.1

ZrO2
3.7
3.6
3.5
3.4
3.3
3.2
3.1
3

A
3.7
2.8
2.4
2.6
2.7
2.6
2.3
3

B
0.62
0.58
0.57
0.50
0.46
0.40
0.38
0.27

C3
2.13
2.07
2.21
2.14
2.31
2.23
2.64
3.22

미결정 유리
Li2Si2O5/%
39
37
37
35
35
35
34
33

LiAlSi4O10/%
37
36
35
35
34
33
33
32

결정 크기nm
72
72
70
68
70
74
70
72


총 결정상 함량
76
73
72
70
69
68
67
65

b값
0.33
0.34
0.34
0.35
0.36
0.37
0.37
0.38

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.6
91.6
91.5
91.5
91.4
91.4
91.3
91.3

헤이즈%
0.11
0.11
0.12
0.13
0.13
0.14
0.15
0.15

화학적으로 강화된 미결정 유리
Li2Si2O5/%
36
34
34
32
32
31
31
30

LiAlSi4O10/%
34
33
32
32
32
31
30
30

총 결정상 함량
70
67
66
64
64
62
61
60

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
230
225
220
220
220
210
205
200
[표 III3]
비교예 C1 내지 C6의 유리 조성물 성분 및 유리 성능
비교예 C1
비교예 C2
비교예 C3
비교예 C4
비교예 C5
비교예 C6

SiO2
72
73.5
72.7
73.5
73
73.5

Al2O3
9
5.5
7
8
7.5
7.5

P2O5
3
3.5
2.3
3.3
2.8
2.5

B2O3
0.5
0.5
0.3
1
0.5
0

Li2O
11
11
12.5
9
11
10.4

Na2O
1
1.2
1.4
1.2
1
0.8

CaO
0.5
0.6
0.8
0.6
1.6
0.6

ZrO2
3
4.2
3
3.4
2.6
4.7

A
-4
18.5
5.7
7.5
6
7.7

B
0.33
0.71
1.04
0.15
0.65
0.40

C3
1.00
1.20
L10
1.22
0.43
1.64

미결정 유리
Li2Si2O5/%
31
13
35
25
54
16

LiAlSi4O10/%
37
18
38
28
15
52

결정 크기nm
122
65
145
68
136
113

총 결정상 함량
68
31
73
53
69
68

b값
1.66
0.38
3.38
0.43
1.82
1.52

0.7mm 미결정 유리
560nm 투과율%
88.6
91.5
86.2
91.4
88.2
88.8

헤이즈%
0.42
0.13
0.85
0.12
0.35
0.41

화학적으로 강화된 미결정 유리
Li2Si2O5/%
29
6
31
15
29
9

LiAlSi4O10/%
34
10
33
17
8
25

총 결정상 함량
63
16
64
32
37
34

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
210
100
210
135
160
150
[표 III4]
실시예 C1 및 C8의 유리 조성물로 미결정 유리 제조 시 공정 매개변수 및 성능
실시예 C1의 유리 조성물
실시예 C8의 유리 조성물

처리 시스템
1차 핵생성 처리
20min, 510℃, 3h
60min, 510℃, 8h
40min, 540℃, 3h
20min, 510℃, 3h
40min, 510℃, 8h
min, ℃, h
60min, 540℃, 3h
40min, 540℃, 8h

2차 핵생성 처리
5min, 580℃, 3h
30min, 580℃, 8h
17min, 610℃, 3h
46min, 610℃,8 h
5min, 580℃, 3h
17min, 580℃, 8h
5min, 610℃, 3h
30min, 610℃, 8h

결정화 처리
30min, 650℃, 3h
5min, 650℃, 8h
16min, 680℃, 3h
17min, 680℃, 8h
30min, 650℃, 3h
30min, 650℃, 8h
15min, 680℃, 3h
16min, 680℃, 8h

상
Li2Si2O5/%
32
38
35
43
38
42
41
45

LiAlSi4O10/%
33
42
36
45
38
43
40
45

결정 크기nm
76
89
84
93
76
85
79
92

총 결정상 함량
65
80
71
88
76
85
81
90

열처리 후 b값
0.39
0.41
0.41
0.42
0.32
0.33
0.34
0.35

헤이즈%
0.16
0.18
0.17
0.19
0.11
0.12
0.12
0.13

0.7mm 미결정 유리의 560nm 투과율%
91.2
91.1
91.1
91
91.7
91.5
91.6
91.5
여기서, 1차 핵생성 처리, 2차 핵생성 처리 및 결정화 처리에서 시간은 승온에 걸리는 시간을 나타내고, 온도는 가열 목표 온도를 나타내며, 시간은 처리 시간을 나타낸다.
[표 III5]
실시예 C1 및 C8의 유리 조성물로 화학적으로 강화된 미결정 유리 제조 시 공정 매개변수 및 성능

실시예 Cl의 유리 조성물

화학적 강화 시스템
용융염 농도
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%

강화 온도, 시간
500℃, 8h
500℃, 3h
420℃, 8h
420℃, 3h
420℃, 3h
420℃, 8h
500℃, 3h
500℃, 8h

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
200
225
220
230
235
225
230
210

실시예 C8의 유리 조성물


화학적 강화 시스템
용융염 농도
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 40%, KNO3 60%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%
NaNO3 20%, KNO3 80%

강화 온도, 시간
500℃, 8h
500℃, 3h
420℃, 8h
420℃, 3h
420℃, 3h
420℃, 8h
500℃, 3h
500℃, 8h

180 메쉬 사포 낙하 높이/cm
235
250
245
255
260
250
255
245
표 III1, 표 III2, 표 III4 및 표 III5에 나타낸 각 실시예 유리의 성능 테스트 결과로부터 알 수 있듯이, 본 출원의 기술적 해결수단에 따른 실시예 C1~C16에서는, 화학적으로 강화된 미결정 유리 내 리튬 디실리케이트 Li2Si2O5는 30%를 초과하고, 페탈라이트 LiAlSi4O10은 30%를 초과하며; 미결정 유리의 총 결정상 함량 및 화학적으로 강화된 미결정 유리의 총 결정상 함량은 모두 60%~90%이고; 미결정 유리 내 결정립의 평균 결정 크기는 100nm 미만이며; 0.7mm 미결정 유리의 가시광선 투과율은 91%를 초과하고, 낙하 저항 높이는 200cm를 초과한다.
표 III3으로부터 알 수 있듯이, 비교예 C1에서는, Al2O3＝9%, A＝-4, C3＝1이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, 결정 크기는 100nm를 초과하고; 투과율이 낮으며, b값이 너무 크고, 헤이즈가 크다.
비교예 C2에서는, Al2O3＝5.5%, A＝18.5, C3＝1.2이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리 내 미결정상의 함량이 적으며, 낙하 저항 성능이 상대적으로 낮다.
비교예 C3에서는, Li2O＝12.5%, B＝1.04, C3＝1.1이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리결정 크기는 100nm를 초과하며; 투과율이 낮고, b값이 너무 크며, 헤이즈가 크다.
비교예 C4에서는, Li2O＝9%, B＝0.15, C3＝1.22이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 미결정 유리를 화학적으로 강화한 후 결정상의 함량이 적으며, 낙하 저항 성능이 상대적으로 낮다.
비교예 C5에서는, CaO＝1.6%, ZrO2＝2.6%, C3＝0.43이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리결정 크기는 100nm를 초과하며; 투과율이 낮고, b값이 너무 크며, 헤이즈가 크고; 미결정 유리를 화학적으로 강화한 후 결정상의 함량이 적으며, 낙하 저항 성능이 상대적으로 낮다.
비교예 C6에서는, B2O3＝0, C3＝1.64이다. 이는 본 출원의 유리 조성물의 요구 사항을 만족하지 않고, 열처리된 미결정 유리결정 크기는 100nm를 초과하며; 투과율이 낮고, b값이 너무 크며, 헤이즈가 크고; 미결정 유리를 화학적으로 강화한 후 결정상의 함량이 적으며, 낙하 저항 성능이 상대적으로 낮다.
비교예에서 미결정 유리의 총 결정상 함량에 대한 화학적으로 강화된 미결정 유리의 감소량과 비교하면, 본 출원의 실시예에서 미결정 유리의 총 결정상 함량에 대한 화학적으로 강화된 미결정 유리의 감소량이 더 적은데, 이는 본 출원의 실시예의 미결정 유리가 화학적 강화 과정에서 나타나는 결정 함량 감소, 이중 결정상의 인터로킹 구조 파괴가 현저히 개선되고, 얻어진 화학적으로 강화된 미결정 유리는 우수한 강화 성능을 가짐을 의미한다.
이상은 본 출원의 바람직한 실시예일 뿐 본 출원의 특허 범위를 제한하지 않으며, 당업자라면 본 출원에 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 본 출원의 사상과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 균등 대체, 개선 등은 모두 본 출원의 특허 보호 범위에 포함되어야 한다.

Claims (20)

  1. 유리 조성물로서,
    질량 백분율로 계산하면,
    SiO2, 71.5~74.5%;
    Al2O3, 6.2~8.7%;
    P2O5, 1.7~3%;
    Li2O, 10~12.5%;
    Na2O, 0.1~2%; 및
    ZrO2, 3~5%를 포함하는 유리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    B2O3, 0.1~1.7%, 및/또는, 0.1~1.5%의 CaO를 더 포함하는 유리 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    -1.1≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤6.7인 유리 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    0.19≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.98인 유리 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    0.06≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.57인 유리 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    질량 백분율로 계산하면,
    SiO2, 72~74%;
    Al2O3, 7.5~8.4%;
    P2O5, 2~2.8%;
    B2O3, 0.3~0.8%;
    Li2O, 10.5~11.8%;
    Na2O, 0.5~1.3%; 및
    ZrO2, 3.4~4.7%를 포함하는 유리 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    0.6≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.4이고;
    0.28≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.8이며;
    0.5≤[W(ZrO2)-3×W(B2O3)]/W(P2O5)≤1.36인 유리 조성물.
  8. 제2항에 있어서,
    2.9≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤5.2이고;
    0.26≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.85이며;
    1.17≤W(ZrO2)/W(P2O5)≤2.61이고;
    2.5≤[W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)]/W(Na2O)≤5.8인 유리 조성물.
  9. 제2항에 있어서,
    2≤[W(ZrO2)-W(CaO)]/[W(P2O5)-W(B2O3)]≤3.22인 것을 특징으로 하는 유리 조성물.
  10. 제3항에 있어서,
    2.06≤[W(ZrO2)-W(CaO)]/[W(P2O5)-W(B2O3)]≤2.31인 것을 특징으로 하는 유리 조성물.
  11. 제2항에 있어서,
    2.3≤W(SiO2)-6×W(Al2O3)-2×W(Li2O)≤10.3이고;
    0.27≤[W(Li2O)-W(Al2O3)]/[W(P2O5)+W(ZrO2)]≤0.87인 것을 특징으로 하는 유리 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유리 조성물을 포함하는 미결정 유리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 미결정 유리의 두께는 0.3~1.5mm인 미결정 유리.
  14. 제12항에 있어서,
    결정상 Li2Si2O5 및 결정상 LiAlSi4O10을 함유하는 미결정 유리.
  15. 미결정 유리의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유리 조성물을 칭량하는 단계 S10;
    상기 유리 조성물을 혼합하여 용융시킨 후, 정화, 균질화, 성형, 어닐링을 수행하고, 마지막으로 절단하여 기본 유리를 얻는 단계 S20; 및
    상기 기본 유리를 열처리하여 미결정 유리를 얻는 단계 S30을 포함하는 미결정 유리의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기본 유리를 열처리하여 미결정 유리를 얻는 상기 단계는,
    상기 기본 유리를 실온에서 20~60분 동안 530~570℃까지 승온시켜 3시간 이상 핵생성 처리를 수행하는 단계;
    5~30분 동안 680~720℃까지 승온시켜 3시간 이상 결정화 처리를 수행하는 단계; 및
    실온까지 냉각시켜 상기 미결정 유리를 얻는 단계를 포함하는 미결정 유리의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    단계 S30은,
    상기 기본 유리를 실온에서 20~60분 동안 510~540℃까지 승온시켜 1차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 1차 핵생성 처리 시간은 3~8시간인 단계;
    5~30분 동안 580~610℃까지 승온시켜 2차 핵생성 처리를 수행하되, 상기 2차 핵생성 처리 시간은 3~8시간인 단계;
    5~30분 동안 650~680℃까지 승온시켜 결정화 처리를 수행하되, 상기 결정화 처리 시간은 3~8시간인 단계; 및
    실온까지 냉각시켜 미결정 유리를 얻는 단계를 포함하는 미결정 유리의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    단계 S30 이후,
    상기 미결정 유리를 전처리한 후 이온 교환 욕에 넣고 염욕을 수행하여 화학적으로 강화된 미결정 유리를 얻는 단계 S40을 더 포함하되;
    상기 이온 교환 욕은 질량 백분율로 20~40%의 NaNO3 및 60~80%의 KNO3을 포함하고, 및/또는,
    상기 염욕 강화 온도는 420~500℃이며; 및/또는,
    상기 염욕 강화 시간은 3~8시간인 미결정 유리의 제조 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    단계 S20에서, 상기 성형 방법에는 플로트 성형, 오버플로우 성형, 캘린더링 성형 또는 슬릿 다운 드로잉 성형이 포함되는 미결정 유리의 제조 방법.
  20. 제12항, 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 따른 미결정 유리를 포함하는 전자 디스플레이 단말기.
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