KR20240019248A - 유리 조성물 및 이를 포함하는 강화된 유리 라미네이트 물품 - Google Patents
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Abstract
유리 조성물은 60 mol% 내지 76 mol%의 SiO2; 7 mol% 내지 16 mol%의 Al2O3; 0 mol% 내지 12 mol%의 B2O3; 및 0 mol% 내지 14 mol%의 Na2O를 포함한다. 유리 조성물에서 (R2O + RO)/Al2O3는 1 이상일 수 있다. 유리 라미네이트 물품은 저온 열 팽창 계수(LTCTEcore) 및 고온 열 팽창 계수(HTCTEcore)를 갖는 코어 유리 층; 코어 유리 층의 표면에 라미네이트되는 클래드 유리 층, 여기서 상기 클래드 유리 층은 저온 열 팽창 계수(LTCTEclad) 및 고온 열 팽창 계수(HTCTEclad)를 갖고; 및 두께 (t)를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021.06.11자로 출원된 미국 가출원 번호 63/209,489의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 전체가 참조로서 본원에 통합된다.
본 명세서는 일반적으로 유리 조성물에 관한 것이며, 특히 증가된 표면 압축 응력을 갖는 유리 라미네이트 물품에 사용될 수 있는 유리 조성물에 관한 것이다.
커버 유리, 유리 백플레인 등과 같은 유리 물품은 LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 현금 자동 입출금기(ATMs) 등과 같은, 소비자 및 상업용 전자 장치 모두에 사용된다. 이러한 유리 물품 중 일부는 유리 물품이 사용자의 손가락 및/또는 스타일러스 장치를 포함한 다양한 물체와 접촉되는 것을 필요로 하는 "터치" 기능을 포함할 수 있으며, 따라서 유리는 손상 없이 정기적인 접촉을 견딜 수 있을 정도로 충분히 견고해야 한다. 또한 이러한 유리 물품은 휴대폰, 개인 미디어 플레이어, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 장치에도 혼입될 수 있다. 이러한 장치에 통합된 유리 물품은 운송 및/또는 관련 장치의 사용 중에 손상될 수 있다. 따라서 전자 기기에 사용되는 유리 물품은 실제 사용 시 일상적인 "터치" 접촉뿐만 아니라 기기를 운송할 때 발생할 수 있는 우발적인 접촉 및 충격을 견딜 수 있도록 강화된 강도를 필요로 할 수 있다.
따라서, 라미네이션 공정 및 화학적 템퍼링을 포함하는, 다양한 강화 공정을 거쳐 강화 유리 물품을 생성할 수 있는 유리 조성물에 대한 지속적인 필요가 존재한다.
제1 관점(A1)에 따르면, 유리 조성물은 60 mol% 이상 76 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 16 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 초과 12 mol% 이하의 B2O3; 및 0 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있고, 여기서 (R2O + RO)/Al2O3는 1 이상이고, R2O는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합이고, RO는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 합이다.
제2 관점(A2)은 제1 관점(A1)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 여기서 상기 유리 조성물은 5 mol% 이상 12 mol% 이하의 Na2O를 포함한다.
제3 관점(A3)은 제1 관점(A1) 또는 제2 관점(A2)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 여기서 상기 유리 조성물은 1 mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3를 포함한다.
제4 관점(A4)은 제1 관점 내지 제3 관점(A1-A3) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 여기서 상기 유리 조성물은 8 mol% 이상 15 mol% 이하의 Al2O3를 포함한다.
제5 관점(A5)은 제1 관점 내지 제4 관점(A1-A4) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 여기서 상기 유리 조성물은 60 mol% 이상 74 mol% 이하의 SiO2를 포함한다.
제6 관점(A6)은 제1 관점 내지 제5 관점(A1-A5) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 여기서 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함한다.
제7 관점(A7)은 제1 관점 내지 제6 관점(A1-A6) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, RO는 0 mol% 이상 10 mol% 이하이다.
제8 관점(A8)은 제1 관점 내지 제7 관점(A1-A7) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, R2O는 7 mol% 이상 16 mol% 이하이다.
제9 관점(A9)은 제1 관점 내지 제8 관점(A1-A8) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 Li2O; 및 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O를 포함한다.
제10 관점(A10)은 제1 관점 내지 제9 관점(A1-A9) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO; 0 mol% 이상 10 mol% 이하의 CaO; 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 SrO; 및 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 BaO를 포함한다.
제11 관점(A11)은 제1 관점 내지 제10 관점(A1-A10) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
제12 관점(A12)은 제1 관점(A1)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은, 65 mol% 이상 74 mol% 이하의 SiO2; 8 mol% 이상 11 mol% 이하의 Al2O3; 7 mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 P2O5; 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O; 7.5 mol% 이상 11 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 MgO; 및 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO를 포함한다.
제13 관점(A13)은 제1 관점(A1)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은, 60 mol% 이상 70 mol% 이하의 SiO2; 10 mol% 이상 15 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 이상 7 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5; 7.5 mol% 이상 12 mol% 이하의 Na2O; 및 0 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO를 포함한다.
제14 관점(A14)은 유리 라미네이트 물품으로서, 코어 유리 층; 상기 코어 유리 층의 표면에 라미네이트되는 클래드 유리 층을 포함하고, 여기서 상기 클래드 유리 층은 제1 내지 제13 관점(A1-A13) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품을 포함한다.
제15 관점(A15)은 제14 관점(A14)에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 코어 유리 층은 60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2; 0 mol% 초과 10 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 12 mol% 이하 CaO; 및 3 mol% 이상 15 mol% 이하 Na2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성된다.
제16 관점(A16)에 따르면, 유리 조성물은 60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2; 0 mol% 초과 16.5 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 12 mol% 이하의 CaO; 및 3 mol% 이상 15 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다.
제17 관점(A17)은 제16 관점(A16)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 24 mol% 이하의 B2O3를 포함한다.
제18 관점(A18)은 제17 관점(A17)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 1 mol% 이상 20 mol% 이하의 B2O3를 포함한다.
제19 관점(A19)은 제16 내지 제18 관점(A16-A18) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 5 mol% 이상 14.5 mol% 이하의 Na2O를 포함한다.
제20 관점(A20)은 제19 관점(A19)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 7 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함한다.
제21 관점(A21)은 제16 내지 제20 관점(A16-A20) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 6 mol% 이하의 K2O를 포함한다.
제22 관점(A22)은 제21 관점(A21)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0.25 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O를 포함한다.
제23 관점(A23)은 제16 내지 제22 관점(A16-A22) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 10 mol% 이하의 Li2O를 포함한다.
제24 관점(A24)은 제16 내지 제23 관점(A16-A23) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0.5 mol% 이상 13 mol% 이하의 Al2O3를 포함한다.
제25 관점(A25)은 제16 내지 제24 관점(A16-A24) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, R2O는 3 mol% 이상 20 mol% 이하이고, R2O는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합이다.
제26 관점(A26)은 제25 관점(A25)에 따른 유리 조성물을 포함하고, R2O는 5 mol% 이상 18 mol% 이하이다.
제27 관점(A27)은 제16 내지 제26 관점(A16-A26) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 10 mol% 이하의 MgO를 포함한다.
제28 관점(A28)은 제27 관점(A27)에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 2 mol% 이상 8 mol% 이하의 MgO를 포함한다.
제29 관점(A29)은 제16 내지 제28 관점(A16-A28) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물을 포함하고, 상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 0.5 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
제30 관점(A30)은 유리 라미네이트 물품으로서, 코어 유리 층; 상기 코어 유리 층의 표면에 라미네이트 되는 클래드 유리 층을 포함하고, 여기서 상기 코어 유리 층은 제16 내지 제29 관점(A16-A29) 중 어느 하나에 따른 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품을 포함한다.
제31 관점(A31)에 따르면, 유리 라미네이트 물품은, 저온 열팽창 계수(LTCTEcore)와 고온 열팽창 계수(HTCTEcore)를 갖는 코어 유리층; 코어 유리 층의 표면에 라미네이트 되는 클래드 유리 층, 상기 클래드 유리 층은 저온 열팽창 계수(LTCTEclad) 및 고온 열팽창 계수(HTCTEclad)를 갖고; 및 두께 t를 포함할 수 있고, 여기서 상기 유리 라미네이트는 다음 관계를 만족하며:
여기서 T11 lower는 코어 유리 층 및 클래드 유리 층 중 더 낮은 1011 포이즈 온도이며; 및 여기서 T11 lower보다 더 낮은 온도에서, CTEclad는 CTEcore 보다 작다.
제32 관점(A32)은 제31 관점(A31)에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, |LTCTEclad - LTCTEcore|는 |HTCTEclad - HTCTEcore| 보다 작다.
제33 관점(A33)은 제31 관점(A31) 또는 제32 관점(A32)에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 클래드 유리 층의 어닐링 점은 코어 유리 층의 어닐링 점보다 더 크다.
제34 관점(A34)은 제31 내지 제33 관점(A31-A33) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 클래드 유리 층은 7 mol% 이상의 Na2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성된다.
제35 관점(A35)은 제31 내지 제34 관점(A31-A34) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 클래드 유리 층의 어닐링 점은 525℃ 이상 715℃ 이하이다.
제36 관점(A36)은 제31 내지 제35 관점(A31-A35) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 코어 유리 층의 어닐링 점은 500℃ 이상 600℃ 이하이다.
제37 관점(A37)은 제31 내지 제36 관점(A31-A36) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 클래드 유리 층의 두께(tclad)는 0.2t 이상이고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25 MPa 이상이다.
제38 관점(A38)은 제31 내지 제37 관점(A31-A37) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 클래드 유리 층의 두께(tclad)는 0.25t 이상이고 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25 MPa 이상이다.
제39 관점(A39)은 제31 내지 제38 관점(A31-A38) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 클래드 유리 층은, 60 mol% 이상 76 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 16 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 초과 2 mol% 이하의 B2O3; 및 0 mol 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함하고, 여기서 (R2O + RO)/Al2O3는 1 이상이고, R2O는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합이고, RO는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 합이다.
제40 관점(A40)은 제31 내지 제39 관점(A31-A39) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 코어 유리 층은, 60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2; 0 mol% 초과 16.5 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 12 mol% 이하 CaO; 및 3 mol% 이상 15 mol% 이하 Na2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성된다.
제41 관점(A41)은 제31 내지 제40 관점(A31-A40) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 유리 라미네이트 물품은, 이온-교환된 유리 라미네이트 물품을 형성하기 위해, 2 시간 이상 12 시간 이하의 시간 동안 350℃ 이상 500℃ 이하의 온도에서 이온-교환 욕에서 강화된다.
제42 관점(A42)은 제31 내지 제38 관점(A31-A38) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 클래드 유리 층은, 63 mol% 이상 70 mol% 이하의 SiO2; 8 mol% 이상 13 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 초과 12 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O; 0.5 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO; 0.5 mol% 이상 10 mol% 이하의 CaO; 및 0 mol% 이상 2 mol% 이하의 SrO를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되고, 상기 코어 유리 층은, 63 mol% 이상 70 mol% 이하의 SiO2;
0.5 mol% 이상 5 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 20 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 8 mol% 이하의 MgO; 1 mol% 이상 12 mol% 이하의 CaO; 2 mol% 이상 15 mol% 이하의 Na2O; 및 0 mol% 이상 6 mol% 이하의 K2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성된다.
제43 관점(A43)은 제31 내지 제38 관점(A31-A38) 중 어느 하나에 따른 유리 라미네이트 물품을 포함하고, 상기 클래드 유리 층은, 63 mol% 이상 76 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 16 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 12 mol% 이하의 B2O3; 7 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O; 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 Li2O; 0 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO; 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 CaO; 및 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되고, 상기 코어 유리 층은, 60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2; 1 mol% 이상 16.5 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 이상 8 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 8 mol% 이하의 MgO; 0 mol% 이상 10 mol% 이하의 Li2O; 9 mol% 이상 15 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는 유리 조성물로부터 형성된다.
일 관점에 따르면, 강화 유리 물품을 제조하는 방법은 클래드 유리와 코어 유리를 서로 융합하여 유리 대 유리 라미네이트를 형성하는 단계를 포함하고, 여기서 클래드 유리는 코어 유리보다 더 큰 고온 열팽창 계수(HTCTE) 및 코어 유리보다 더 작은 저온 열팽창 계수(LTCTE)를 갖는다. 상기 방법은 클래드 유리와 코어 유리 사이의 수축(contraction) 불일치를 통해 응력을 부여하기 위해, 유리 대 유리 라미네이트를 냉각하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서, 클래드 유리와 코어 유리의 HTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력은 클래드 유리와 코어 유리의 LTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력을 적어도 부분적으로 상쇄(offset)한다. 냉각 후, 상기 방법은 라미네이트의 지오메트리를 수정(modifying)(절단, 폴리싱, 싱귤레이팅(sigulating), 벤딩, 스코어링)하는 단계를 포함한다. 수정 후, 상기 방법은 클래드 및 코어 유리의 LTCTE 차이로 인한 응력이 클래드 유리의 응력을 변화시키도록, 클래드 및 코어 유리의 HTCTE 차이로부터 유리 대 유리 라미네이트의 응력 중 적어도 일부를 완화하는 단계를 포함한다.
본원에 기재된 유리 조성물의 추가적인 특징 및 장점은 다음에 이어지는 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명맥하거나, 상세한 설명, 청구항, 및 첨부 도면을 포함하여, 본원에 기재된 구현예를 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적 설명 및 다음의 상세한 설명이 모두 다양한 구현예를 설명하며, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해시키기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기 위한 것임이 이해되어야 한다. 첨부 도면은 다양한 구현예의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 일부를 구성한다. 도면들은 본원에 설명된 다양한 구현예를 예시하며, 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본원에 설명된 하나 이상의 구현예에 따른 유리 라미네이트 물품의 단면도이다;
도 2는 도 1의 유리 라미네이트 물품을 제조하기 위한 융합 드로우 공정의 구현예에 대한 개략도이다;
도 3은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 임의의 유리 라미네이트 물품을 혼입하는 전자 장치의 평면도이다;
도 4는 도 3의 전자 장치의 사시도이다;
도 5는 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 열 팽창 계수(CTE) vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE)의 플롯이다;
도 6은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE 차이(differential) vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 7은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 8은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE 차이 vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 9는 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE)의 플롯이다;
도 10은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE 차이 vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 11은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 비교예 및 실시예 유리 라미네이트 물품의 코어 내 점탄성 모델 계산 응력 vs. 온도(x-축: 온도; y-축:코어 내 점탄성 모델 계산 응력)의 플롯이다;
도 12는 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 비교예 및 실시예 유리 라미네이트 물품의 SCALP 측정 중심 장력(CT) vs. 다른 모델에서 측정된 CT(x-축: 모델 CT; y-축: SCALP CT)의 플롯이다;
도 13은 본원에 기술된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 유리 조성물의 CTE vs. 온도 (x-축: 온도; y-축: CTE)의 플롯이다; 및
도 14는 본원에 기술된 하나 이상의 구현예에 따른 비교예 및 실시예 유리 라미네이트 물품의 압축 응력(CS) 및 온도 vs. 시간 (x-축: 시간; y-축: CS 및 온도)의 플롯이다.
도 15는 본 개시의 관점에 따라 기준선(점선)과 비교한 소정의 온도들에서의 3가지 기간 동안의 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CB의 평균 중심 장력(CT) vs. 온도 (x-축: 온도 y-축: 평균 CT)의 플롯이다.
도 16은 본 개시의 일 관점에 따른 410℃에서의 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CB의 평균 중심 인장(CT)의 증가 vs. 시간 (x-축: 시간 y-축: 평균 CT의 증가)의 플롯이다.
도 17은 본 개시의 일 관점에 따른 공기 중의, 그리고 비교를 위한 이온-교환 KNO3 염 욕의, 410℃에서의 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CB의 평균 중심 장력(CT) vs. 시간 (x-축: 시간 y-축: 평균 CT의 증가)의 플롯이다.
도 18은 본 개시의 일 관점에 따라 비-파단성에서 파단성으로의 전이를 나타내는 3가지 두께에서, 그리고 다양한 시간에서 410℃에서 열-처리된 0.6 두께 비의 유리 라미네이트 페어 CB의 파단된 유리 샘플의 디지털 이미지의 배열이다.
도 19는 본 개시의 일 관점에 따라 비-파단성에서 파단성으로의 전이를 나타내는 3가지 두께 그리고 다양한 시간에서 410℃에서 열-처리된 1.5 두께 비의 유리 라미네이트 페어 CB의 파단된 유리 샘플의 디지털 이미지 배열이다.
도 20은 본 개시의 일 관점에 따라 유리 라미네이트 페어 CB의 열-처리의 효과를 개념적으로 보여주기 위해 수정된 도 5의 플롯이다.
도 21은 본 개시의 일 관점에 따라 기준선(점선)과 비교하여, 소정의 온도에서 3가지 기간 동안 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CA의 평균 중심 인장(CT) vs. 온도 (x-축: 온도 y-축: 평균 CT)의 플롯이다.
도 22는 본 개시의 일 관점에 따라 기준선(점선)과 비교하여, 유리 라미네이트 페어 A의 평균 중심 인장(CT) vs. 온도 (x-축: 온도 y-축: 평균 CT)의 플롯이다.
도 23은 본 개시의 일 관점에 따른 유리 대 유리 라미네이트이다.
도 24는 본 개시의 일 관점에 따른 또 다른 유리 대 유리 라미네이트이다.
도 25-27은 본 개시의 관점들에 따른 제조 방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 유리 라미네이트 물품을 제조하기 위한 융합 드로우 공정의 구현예에 대한 개략도이다;
도 3은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 임의의 유리 라미네이트 물품을 혼입하는 전자 장치의 평면도이다;
도 4는 도 3의 전자 장치의 사시도이다;
도 5는 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 열 팽창 계수(CTE) vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE)의 플롯이다;
도 6은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE 차이(differential) vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 7은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 8은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE 차이 vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 9는 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE)의 플롯이다;
도 10은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물의 CTE 차이 vs. 온도(x-축: 온도; y-축:CTE 차이)의 플롯이다;
도 11은 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 비교예 및 실시예 유리 라미네이트 물품의 코어 내 점탄성 모델 계산 응력 vs. 온도(x-축: 온도; y-축:코어 내 점탄성 모델 계산 응력)의 플롯이다;
도 12는 본원에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 비교예 및 실시예 유리 라미네이트 물품의 SCALP 측정 중심 장력(CT) vs. 다른 모델에서 측정된 CT(x-축: 모델 CT; y-축: SCALP CT)의 플롯이다;
도 13은 본원에 기술된 하나 이상의 구현예에 따른 실시예 유리 조성물의 CTE vs. 온도 (x-축: 온도; y-축: CTE)의 플롯이다; 및
도 14는 본원에 기술된 하나 이상의 구현예에 따른 비교예 및 실시예 유리 라미네이트 물품의 압축 응력(CS) 및 온도 vs. 시간 (x-축: 시간; y-축: CS 및 온도)의 플롯이다.
도 15는 본 개시의 관점에 따라 기준선(점선)과 비교한 소정의 온도들에서의 3가지 기간 동안의 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CB의 평균 중심 장력(CT) vs. 온도 (x-축: 온도 y-축: 평균 CT)의 플롯이다.
도 16은 본 개시의 일 관점에 따른 410℃에서의 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CB의 평균 중심 인장(CT)의 증가 vs. 시간 (x-축: 시간 y-축: 평균 CT의 증가)의 플롯이다.
도 17은 본 개시의 일 관점에 따른 공기 중의, 그리고 비교를 위한 이온-교환 KNO3 염 욕의, 410℃에서의 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CB의 평균 중심 장력(CT) vs. 시간 (x-축: 시간 y-축: 평균 CT의 증가)의 플롯이다.
도 18은 본 개시의 일 관점에 따라 비-파단성에서 파단성으로의 전이를 나타내는 3가지 두께에서, 그리고 다양한 시간에서 410℃에서 열-처리된 0.6 두께 비의 유리 라미네이트 페어 CB의 파단된 유리 샘플의 디지털 이미지의 배열이다.
도 19는 본 개시의 일 관점에 따라 비-파단성에서 파단성으로의 전이를 나타내는 3가지 두께 그리고 다양한 시간에서 410℃에서 열-처리된 1.5 두께 비의 유리 라미네이트 페어 CB의 파단된 유리 샘플의 디지털 이미지 배열이다.
도 20은 본 개시의 일 관점에 따라 유리 라미네이트 페어 CB의 열-처리의 효과를 개념적으로 보여주기 위해 수정된 도 5의 플롯이다.
도 21은 본 개시의 일 관점에 따라 기준선(점선)과 비교하여, 소정의 온도에서 3가지 기간 동안 0.6 두께 비 및 0.8 mm 두께의 유리 라미네이트 페어 CA의 평균 중심 인장(CT) vs. 온도 (x-축: 온도 y-축: 평균 CT)의 플롯이다.
도 22는 본 개시의 일 관점에 따라 기준선(점선)과 비교하여, 유리 라미네이트 페어 A의 평균 중심 인장(CT) vs. 온도 (x-축: 온도 y-축: 평균 CT)의 플롯이다.
도 23은 본 개시의 일 관점에 따른 유리 대 유리 라미네이트이다.
도 24는 본 개시의 일 관점에 따른 또 다른 유리 대 유리 라미네이트이다.
도 25-27은 본 개시의 관점들에 따른 제조 방법에 대한 흐름도이다.
이제, 강화 유리 라민에티ㅡ 물품을 형성하기 위한 유리 조성물의 다양한 구현예를 상세히 참조할 것이다. 구현예에 따르면, 유리 조성물은 60 mol% 이상 76 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 16 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 초과 12 mol% 이하의 B2O3; 및 0 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함한다. 유리 조성물에서 (R2O + RO)/Al2O3는 1 이상일 수 있다. 구현예에 따르면, 유리 조성물은 60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2; 0 mol% 초과 16.5 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 이상 24 mol% 이하의 B2O3; 1 mol% 이상 12 mol% 이하의 CaO; 및 3 mol% 이상 15 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에 따르면, 유리 라미네이트 물품은 저온 열 팽창 계수(LTCTEcore) 및 고온 열 팽창 계수(HTCTEcore)를 갖는 코어 유리 층; 코어 유리 층의 표면에 라미네이트되는 클래드 유리 층, 클래드 유리 층은 저온 열 팽창 계수(LTCTEclad) 및 고온 열 팽창 계수(HTCTEclad)를 갖고, 및 두께 t를 포함한다. 유리 라미네이트 물품은 다음 관계를 만족한다:
여기서 T11 lower는 코어 유리 층 및 클래드 유리 층 중 더 낮은 1011 포이즈 온도이다. T11 lower보다 더 낮은 온도에서, CTEclad는 CTEcore 보다 더 작다. 유리 조성물 및 이에 의해 형성된 강화 유리 라미네이트 물품의 다양한 구현예가 첨부된 도면을 구체적으로 참조하여 본원에서 설명될 것이다.
범위는 본원에서 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 구현예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지의 범위를 포함한다. 마찬가지로, 값이 근사치로 표현될 때, 표현 "약"을 사용함으로써, 특정 값이 다른 구현예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여 그리고 다른 끝점과 독립적으로 모두 중요하다는 것이 더 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 방향 용어들 - 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 탑, 바텀 -은 그려진 도면을 참조해서만 만들어지며, 절대적인 방향을 암시하기 위한 것이 아니다.
달리 명시적으로 언급되지 않는한, 본원에 개시된 방법은 그 단계들이 특정 순서로 수행될 것을 요구하거나, 어떤 장치에서 특정 방향이 요구되는 것으로 해석될 의도가 없다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계가 따라야 할 순서를 기재하지 않거나, 장치 청구항이 실제로 개별 구성요소에 대한 순서나 방향을 기재하지 않거나, 청구항이나 설명에 단계가 특정 순서로 제한되어야 한다는 것이 달리 구체적으로 기재되어 있지 않거나, 장치의 구성요소에 대한 특정 순서나 방향이 기재되어 있지 않은 경우, 어떤 측면에서든 순서나 방향을 유추할 의도는 전혀 없다. 이는 단계의 배열, 동작 흐름, 구성 요소의 순서 또는 구성 요소의 방향과 관련된 논리의 문제, 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 통상적인 의미, 및 명세서에 기재된 실시예의 수 또는 유형을 포함하여 가능한 모든 비명시적 해석의 근거에 적용된다.
본원에서 사용되는, 용어 "일", "하나", 및 "상기"는 문맥에서 달리 명시적으로 지시하지 않는한 복수의 지칭자를 포함한다. 따라서, 예를 들어, "일" 구성요소에 대한 참조는, 문맥이 명시적으로 달리 지시하지 않는한, 둘 이상의 그러한 구성요소를 갖는 관점을 포함한다.
본원에 기술된 유리 조성물의 구현예에서, 구성 성분(예컨대, SiO2, Al2O3 등)의 농도는 달리 명시되지 않는 한, 산화물 기준으로 몰 퍼센트(mol%)로 명시된다.
유리 조성물에서 특정 원소 또는 화합물의 농도 및/또는 부재를 설명하기 위해 사용될 때, 용어 "실질적으로 없는"은 원소 또는 화합물이 유리 조성물에 의도적으로 첨가되지 않았음을 의미한다. 그러나 유리 조성물은 0.1 mol% 미만의 양으로 오염 물질 또는 트램프(tramp)로서 미량의 원소 또는 화합물을 함유할 수 있다.
유리 조성물에서 특정 구성 성분의 농도 및/또는 부재를 설명하는 데 사용되는 "0 mol%" 및 "없는"이라는 용어는 구성 성분이 유리 조성물에 존재하지 않음을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "Vogel-Fulcher-Tamman (‘VFT’) 관계"는, 점도의 온도 의존성을 설명하며, 다음 식으로 표현된다:
여기서 η은 점도이다. VFT A, VFT B 및 VFT To를 결정하기 위해, 유리 조성물의 점도는 주어진 온도 범위에서 측정된다. 그런 다음, 점도 대 온도의 로데이터가 최소자승-피팅을 통해 VFT 식에 피팅되어 A, B, 및 To를 구한다. 이러한 값을 사용하여, 연화점 이상의 모든 온도에서 점도점(예컨대, 200 P 온도, 35 kP 온도, 100 kP 온도, 및 200 kP 온도)이 계산될 수 있다.
본원에서 사용되는, 용어 "융점"은 ASTM C338에 따라 측정되는 유리 조성물의 온도가 200 포이즈가 되는 온도를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "연화점"은 유리 조성물의 점도가 1x107.6 포이즈가 되는 온도를 지칭한다. 연화점은 ASTM C1351M과 유사하게, 무기 유리의 점도를 온도의 함수로서 107 내지 109 포이즈에서 측정하는 평행 판 점도 방법에 따라 측정된다.
본원에서 사용되는 용어 "어닐링 점" 또는 "유효 어닐링 온도"는, ASTM C598에 따라 측정된 유리 조성물의 점도가 1x1013.18 포이즈가 되는 온도를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "변형점"은 ASTM C598에 따라 측정된 유리 조성물의 점도가 1x1014.68 포이즈가 되는 온도를 지칭한다.
본원에 기술된 바와 같이, 밀도는 ASTM C693-93의 부력 방법에 의해 측정된다.
본원에서 사용되는 "열 팽창 계수" 또는 "CTE"라는 용어는 특정 온도 범위에 대한 평균 CTE를 지칭한다. 유리 조성물의 "저온 CTE" 또는 "LTCTE"는 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 평균화된다. 본원에서 사용되는 "고온 CTE" 또는 "HTCTE"라는 용어는 유리의 점도가 1011 포이즈(T11 온도)인 최소 온도에서 유리 조성물의 CTE를 지칭한다. T11 온도는 특정 조성에 따라 달라지므로, 고온 열팽창 계수(ΔHTCTE)의 차이를 언급할 때, 이는 한 쌍의 유리 조성 중 낮은 T11에서 유리 조성의 CTE 차이를 지칭한다. CTE는 2℃/초의 냉각 속도로 유리 전이 영역을 통과하는 냉각 시 유리 조성물의 열팽창 및 순간 열팽창 계수를 결정하는 디지털 이미지 상관관계로 측정된다.
본원에서 사용되는 용어 "액상선 점도"는 실투(devitrification)가 시작될 때의 유리 조성물의 점도를 지칭한다(즉, ASTM C829-81에 따른 구배 로(furnace) 방법으로 결정되는 액상선 온도에서).
본원에서 사용되는, 용어 "액상성 온도"는 유리 조성물이 ASTM C829-81에 따른 구배 로 방법으로 결정되는 실투를 시작하는 온도를 지칭한다.
본원에 설명되는 유리 조성물의 탄성 계수(또는 영률이라고도 함)는 기가파스칼(GPa)의 단위로 제공되며, ASTM C623에 따라 측정된다.
본원에서 설명되는, 유리 조성물의 전단 계수는 기가파스칼(GPa)의 단위로 제공된다. 유리 조성물의 전단 계수는 ASTM C623에 따라 측정된다.
본원에서 설명되는 푸아송 비는 ASTM C623에 따라 측정된다.
본원에 설명되는, 굴절률은 ASTM E1967에 따라 측정된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "피크 압축 응력"은 압축 응력 영역 내에서 측정된 최고 압축 응력(CS) 값을 지칭한다. 구현예들에서, 피크 압축 응력은 유리 물품의 표면에 위치된다. 다른 구현예에서, 피크 압축 응력은 표면 아래의 깊이에서 발생하여 압축 응력 프로파일에 "매몰된 피크"의 모양을 제공할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 압축 응력(표면 CS 포함)은 상업적으로 이용 가능한 계측기, 예를 들어, 오리하라 공업주식회사(일본)에서 제조한 FSM-6000을 사용하여 표면 응력 측정기(FSM)로 측정된다. 표면 응력 측정은 유리 물품의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수(stress optical coefficient, SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 "Standard Test Method for measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"이라는 제목의 ASTM C770-16에 설명된 Procedure C(유리 디스크 방법)에 따라 측정된다. 최대 중심 장력(CT) 값은 SCALP-05 휴대용 산란광 폴라리스코프와 같은 Scattered Light Polariscope (SCALP)를 사용하여 측정된다. 본원에 보고된 중심 장력(CT) 값은 달리 명시되지 않는 한 최대 중심 장력을 나타낸다.
본원에서 통상적으로 사용되는 관례에 따르면, 압축 또는 압축 응력(CS)은 음의(즉, < 0) 응력으로 표현되고, 인장 또는 인장 응력은 양의(즉, > 0) 응력으로 표현된다. 그러나 이 명세서 전체에 걸쳐, CS는 양수 또는 절대값으로 표현된다(즉, 여기서는 CS = |CS|).
본원에서 사용되는 바와 같이, "압축 깊이"(DOC)는 유리 물품 내의 응력이 압축에서 인장으로 변화하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 압축 응력에서 인장 응력으로 교차하며, 따라서 응력 값은 0을 나타낸다. 압축 깊이는 표면 응력 측정기, 예컨대 FSM-6000 표면 응력 측정기를 SCALP와 함께 사용하여 측정된다. FSM은 칼륨 이온 교환에 대한 압축 깊이를 측정하고, SCALP는 나트륨 이온 교환에 대한 압축 깊이를 측정한다. 본원에서 사용되는 "층의 깊이"(DOL)는 금속 산화물 이온이 유리 물품 내부로 확산되어 이온 농도가 최소값에 도달하는 유리 물품 내 깊이를 지칭한다. DOL은 전자 프로브 미세 분석(EPMA)을 사용하여 측정될 수 있다.
퓨전-드로우 또는 열 본딩과 같은 라미네이션 공정은 유리 라미네이트 물품과 같은 강화된 유리 물품을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 유리 라미네이트 물품은 클래드 유리 조성물로 형성된 한 쌍의 클래드 유리 층들 사이에 위치된 코어 유리 조성물로 형성된 코어 유리 층을 포함할 수 있다. 통상적으로, 코어 유리 조성물과 클래드 유리 조성물 조합은 원하는 압축 응력이 달성되도록 코어 유리 층과 클래드 유리 층 사이에 충분한 LTCTE 차이(즉, △LTCTE = |LTCTEclad - LTCTEcore|)를 생성하도록 선택된다.
특히, 코어 유리 층과 클래드 유리 층 사이의 LTCTE 차이로 인한 클래드 유리 층의 압축 응력은 다음 식에 의해 근사화될 수 있다:
(1)
여기서 αclad 및 αcore는 LTCTEclad 및 LTCTEcore, ΔT는
클래드 유리층 또는 코어 유리층 중 더 낮은(lower) 변형점에서 25℃를 뺀 온도(즉, ΔT = 변형점lower - 25℃), Eeff는 탄성 계수이다.
Eeff는 다음 식에 의해 푸아송 비 ν과 관련되며,
여기서 E는 측정된 영률이다:
(2)
그리고 k는 코어 유리층 대 클래드 유리층의 두께 비율이다:
(3)
여기서 tcore는 코어 유리 층의 두께이고 tclad는 클래드 유리 층의 두께이다. 그러나 라미네이트 실리케이트 유리 조성물은 클래드 유리 조성물과 코어 유리 조성물 사이의 제한된 팽창 차이로 인한, 일상적인 사용에서 충격 응력을 완화하는 등 특정 적용을 견딜 수 있을 만큼, 충분한 압축 응력이 발생하지 않을 수 있습니다.
본원에 개시된 유리 조성물 및 이에 의해 형성된 유리 라미네이트 물품은 전술한 문제들을 완화시킨다. 구체적으로, 본원에 개시된 유리 조성물은 실온에서 유리 전이 온도 이상의 전체 CTE 곡선에 걸쳐 충분한 차이가 존재하도록 함으로써 원하는 압축 응력을 갖는 유리 라미네이트 물품을 형성하도록 선택될 수 있다. 전체 CTE 곡선을 평가할 때는 코어 유리 층과 클래드 유리 층 사이의 LTCTE 차이 및 HTCTE 차이을 모두 고려한다.
클래드 유리 조성물
본원에 설명된 클래드 유리 조성물은 알루미노보로실리케이트 유리 조성물로서 설명될 수 있으며, SiO2, Al2O3 및 B2O3를 포함할 수 있다. 본원에 설명된 클래드 유리 조성물은 또한 클래드 유리 조성물의 이온 교환성을 가능하게 하기 위해 Na2O와 같은 알칼리 산화물을 포함할 수 있다.
SiO2는 본원에서 설명된 클래드 유리 조성물의 주요 유리 형성제이며, 클래드 유리 조성물의 네트워크 구조를 안정화하는 데 기능할 수 있다. 클래드 유리 조성물 내의 SiO2 농도는 기본 유리 형성 능력을 제공하기 위해 충분히 높아야 한다(예컨대, 60 mol% 이상). 순수한 SiO2 유리 또는 상대적으로 높은 SiO2 농도의 유리의 용융 온도는 원치 않게 높기에, SiO2의 양은 클래드 유리 조성물의 융점을 제어하기 위해 제한될 수 있다. 따라서 SiO2의 농도를 제한하는 것은 클래드 유리 조성물의 용융성과 형성성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있다.
따라서, 구현예에 따르면 클래드 유리 조성물은 60 mol% 이상 및 76 mol% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에 따르면 클래드 유리 조성물은 60 mol% 이상 및 74 mol% 이하의 SiO2를 함유할 수 있다. 구현예에 따르면 클래드 유리 조성물은 65 mol% 이상 및 74 mol% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에 따르면 클래드 유리 조성물은 60 mol% 이상 및 70 mol% 이하의 SiO2를 함유할 수 있습니다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 SiO2의 농도는 60 mol% 이상, 63 mol% 이상 또는 65 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, SiO2의 농도는 76 mol% 이하, 74 mol% 이하, 72 mol% 이하 또는 70 mol% 이하일 수도 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 SiO2의 농도는 60 mol% 이상 및 76 mol% 이하, 60 mol% 이상 및 74 mol% 이하, 60 mol% 이상 및 72 mol% 이하, 60 mol% 이상 및 70 mol% 이하, 63 mol% 이상 및 76 mol% 이하, 63 mol% 이상 및 74 mol% 이하, 63 mol% 이상 및 72 mol% 이하, 63 mol% 이상 및 70 mol% 이하, 65 mol% 이상 및 76 mol% 이하, 65 mol% 이상 및 74 mol% 이하, 65 mol% 이상 및 72 mol% 이하, 또는 65 mol% 이상 및 70 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
SiO2와 마찬가지로 Al2O3도 유리 네트워크를 안정화하며 클래드 유리 조성물에 향상된 기계적 특성과 화학적 내구성을 제공한다. Al2O3의 양은 클래드 유리 조성물의 점성을 조절하기 위해 조절될 수 있다. Al2O3의 농도는 클래드 유리 조성물이 원하는 기계적 특성(예: 영률이 55 GPa 이상)을 갖도록 충분히 높아야 한다(예: 7 mol% 이상). 그러나 Al2O3의 농도가 너무 높을 경우(예: 16 mol% 이상), 용융물의 점성이 증가하여 클래드 유리 조성물의 형성성이 감소할 수 있다. 구현예에 따르면, 클래드 유리 조성물은 7 mol% 이상 및 16 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 8 mol% 이상 및 15 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 8 mol% 이상 및 11 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 10 mol% 이상 및 15 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 Al2O3의 농도는 7 mol% 이상, 8 mol% 이상, 9 mol% 이상 또는 10 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, Al2O3의 농도는 16 mol% 이하, 15 mol% 이하, 14 mol% 이하, 13 mol% 이하, 12 mol% 이하 또는 11 mol% 이하일 수도 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 Al2O3의 농도는 7 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 15 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 15 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 9 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 9 mol% 이상 및 15 mol% 이하, 9 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 9 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 9 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 9 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 10 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 10 mol% 이상 및 15 mol% 이하, 10 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 10 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 10 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 10 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중에서 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
B2O3는 클래드 유리 조성물의 용융 온도를 낮춘다. 또한, B2O3는 클래드 유리 조성물의 손상 저항성도 향상시킬 수 있다. 클래드 유리 조성물 내의 보론이 알칼리 산화물 또는 이가 양이온 산화물(예: MgO, CaO, SrO, BaO, 그리고 ZnO와 같은)에 의해 전하 균형을 이루지 않는 경우, 보론은 삼각-배위 상태(또는 3 배위 보론)에 있게 되며, 이는 유리의 구조를 개방한다. 이러한 3 배위 보론 원자 주변의 네트워크는 사면체 배위(또는 4배위) 보론만큼 단단하지 않다. 이론에 구속되지 않고, 3배위 보론을 포함하는 클래드 유리 조성물은 4배위 보론에 비해 균열 형성 전 어느 정도의 변형을 견딜 수 있다고 여겨진다. 어느 정도의 변형을 견딤으로써, 비커스 압입 균열 개시 임계 값이 증가한다. 3 배위 보론을 포함하는 클래드 유리 조성물의 파단 인성도 증가할 수 있다. B2O3의 농도는 클래드 유리 조성물의 형성성을 개선하고 파단 인성을 높이기 위해 충분히 높아야 한다(예: 0 mol% 초과). 그러나 B2O3가 너무 높으면 화학적 내구성과 액상선 점도가 저하될 수 있으며 용융 중에 B2O3의 휘발과 증발을 제어하기 어려워질 수 있다. 따라서 B2O3의 양은 클래드 유리 조성물의 화학적 내구성과 제조 가능성을 유지하기 위해 제한될 수 있습니다(예: 12 mol% 이하).
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 초과 및 12 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1 mol% 이상 및 10 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 7 mol% 이상 및 10 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 7 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 B2O3의 농도는 0 mol% 초과, 1 mol% 이상, 3 mol% 이상, 5 mol% 이상 또는 심지어 7 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 B2O3의 농도는 12 mol% 이하, 10 mol% 이하, 8 mol% 이하 또는 심지어 7 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 B2O3의 농도는 0 mol% 초과 및 12 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 10 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 8 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 7 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 8 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 3 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 3 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 3 mol% 이상 및 8 mol% 이하, 3 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 8 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 또는 7 mol% 이상 및 8 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
전술한 바와 같이, 클래드 유리 조성물은 Na2O와 같은, 알칼리 산화물을 함유하여, 클래드 유리 조성물의 이온 교환성을 가능하게 할 수 있다. Na2O는 클래드 유리 조성물의 이온 교환성을 돕고 유리의 연화점을 낮춰 유리의 형성성을 증가시킨다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 14 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 5 mol% 이상 및 12 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 7.5 mol% 이상 및 11 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 Na2O의 농도는 0 mol% 이상, 5 mol% 이상, 7 mol% 이상, 7.5 mol% 이상, 8 mol% 이상 또는 심지어 8.5 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 Na2O의 농도는 14 mol% 이하, 13 mol% 이하, 12 mol% 이하 또는 심지어 11 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 Na2O의 농도는 0 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 5 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 및 13 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 심지어 8.5 mol% 이상 및 11 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 Na2O가 없거나 또는 실질적으로 Na2O가 없을 수 있다.
본원에서 설명된 클래드 유리 조성물은 Na2O 외에도 K2O 및 Li2O와 같은 알칼리 금속 산화물을 추가로 포함할 수 있다. K2O는 포함되면 이온 교환을 촉진하고 층의 깊이를 증가시키고 유리의 연화점을 낮춰 클래드 유리 조성물의 형성성을 향상시킬 수 있다. 그러나 K2O를 너무 많이 첨가하면 표면의 압축 응력과 연화점이 너무 낮아질 수 있다. 따라서 구현예에서, 유리 조성물에 첨가되는 K2O의 양이 제한될 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 K2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 K2O의 농도는 0 mol% 이상, 0.1 mol% 이상, 0.5 mol% 이상 또는 심지어 1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 K2O의 농도는 3 mol% 이하 또는 심지어 2 mol% 이하일 수도 있다. 클래드 유리 조성물 내 K2O의 농도는 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 심지어 1 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 K2O가 없거나 또는 실질적으로 K2O가 없을 수 있다.
클래드 유리 조성물의 이온 교환 기능성을 돕는 것 외에도, Li2O는 클래드 유리 조성물의 융점을 낮추고 형성성을 향상시킨다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 Li2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 Li2O의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상 또는 심지어 2 mol% 이상일 수 있다. 클래드 유리 조성물 내 Li2O의 농도는 5 mol% 이하, 4 mol% 이하 또는 심지어 3 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 Li2O의 농도는 0 mol% 이상 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 4 mol% 이하, 0 mol% 이상 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 4 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 3 mol% 이하, 1 mol% 이상 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 4 mol% 이하, 1 mol% 이상 3 mol% 이하, 2 mol% 이상 5 mol% 이하, 2 mol% 이상 4 mol% 이하 또는 심지어 2 mol% 이상 3 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 Li2O가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다.
본원에서, R2O는 클래드 유리 조성물 내에 존재하는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합계(mol%)(즉, R2O = Na2O(mol%) + K2O(mol%) + Li2O(mol%))를 나타낸다. Na2O, K2O 및 Li2O와 같은 알칼리 산화물은 클래드 유리 조성물의 연화점과 성형 온도를 낮추는 데 도움이 되어, 예를 들어 클래드 유리 조성물 내 더 많은 양의 SiO2의 양으로 인해 클래드 유리 조성물의 연화점과 성형 온도가 증가하는 것을 상쇄시킨다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 R2O의 농도는 7 mol% 이상 및 16 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 R2O의 농도는 7 mol% 이상, 7.5 mol% 이상, 8 mol% 이상 또는 8.5 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 R2O의 농도는 16 mol% 이하, 14 mol% 이하, 또는 12 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 R2O의 농도는 7 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 7 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 8 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 및 16 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 및 14 mol% 이하, 또는 8.5 mol% 이상 및 12 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 7 mol% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예서, 클래드 유리 조성물 내 MgO의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상 또는 2 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 MgO의 농도는 7 mol% 이하, 5 mol% 이하 또는 3 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 MgO의 농도는 0 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 2 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 2 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 또는 2 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 CaO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 10 mol% 이하의 CaO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 CaO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 CaO의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 또는 1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 CaO의 농도는 10 mol% 이하, 7 mol% 이하, 5 mol% 이하, 4 mol% 이하 또는 3 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 CaO의 농도는 0 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 4 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 4 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 4 mol% 이하, 또는 1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 CaO가 없거나 CaO가 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 SrO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 SrO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물 내 SrO의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상 또는 1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물 내 SrO의 농도는 3 mol% 이하 또는 2 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물 내 SrO의 농도는 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 또는 1 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 SrO가 없거나 SrO가 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 BaO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 BaO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물 내 BaO의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상 또는 1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물 내 BaO의 농도는 3 mol% 이하 또는 2 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물 내 BaO의 농도는 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 또는 1 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 BaO가 없거나 BaO가 실질적으로 없을 수 있다.
본원에서 사용된 것과 같이, RO는 클래드 유리 조성물 내에 존재하는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 합계(mol%)(즉, RO = MgO(mol%) + CaO(mol%) + SrO(mol%) + BaO(mol%))이다. 클래드 유리 조성물 내 RO의 농도는 상대적으로 빠른 이온 교환을 가능하게 하기 위해 제한될 수 있다(예: 10 mol% 이하). 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 RO의 농도는 0 mol% 이상 및 10 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 RO의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상 또는 2 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 RO의 농도는 10 mol% 이하, 7 mol% 이하, 5 mol% 이하 또는 3 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 RO의 농도는 0 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 2 mol% 이상 및 10 mol% 이하, 2 mol% 이상 및 7 mol% 이하, 2 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 또는 2 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 RO가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 R2O와 RO의 합 대 Al2O3의 비율(즉, (R2O(mol%) + RO(mol%))/Al2O3(mol%))은 적절한 용융과 클래드 유리 층의 결함 감소 또는 제거를 보장하기 위해 1 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 (R2O + RO)/Al2O3은 1 이상, 1.1 이상, 1.2 이상 또는 심지어 1.3 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 (R2O + RO)/Al2O3은 2 이하, 1.8 이하, 1.6 이하 또는 1.4 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 (R2O + RO)/Al2O3는 1 이상 및 2 이하, 1 이상 및 1.8 이하, 1 이상 및 1.6 이하, 1 이상 및 1.4 이하, 1.1 이상 및 2 이하, 1.1 이상 및 1.8 이하, 1.1 이상 및 1.6 이하, 1.1 이상 및 1.4 이하, 1.2 이상 및 2 이하, 1.2 이상 및 1.8 이하, 1.2 이상 및 1.6 이하, 또는 1.2 이상 및 1.4 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 P2O5를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 P2O5를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 P2O5를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 P2O5의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상 또는 1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 P2O5의 농도는 5 mol% 이하, 4 mol% 이하 또는 3 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 P2O5의 농도는 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 4 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 4 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 및 4 mol% 이하, 또는 1 mol% 이상 및 3 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 P2O5가 없거나 P2O5가 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 본원에 설명된 클래드 유리 조성물은 하나 이상의 청징제를 더욱 포함할 수 있다. 구현예에서, 청징제는 예를 들어 SnO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하의 SnO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 SnO2의 농도는 0 mol% 이상 또는 0.1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 SnO2의 농도는 2 mol% 이하, 1 mol% 이하 또는 0.5 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 내 SnO2의 농도는 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 1 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 0.5 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 및 1 mol% 이하, 또는 0.1 mol% 이상 및 0.5 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 SnO2가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 본원에 설명된 클래드 유리 조성물은 TiO2, MnO, MoO3, WO3, Y2O3, CdO, As2O3, Sb2O3, 설페이트와 같은 황-계 화합물, 할로겐 또는 이들의 조합과 같은 트램프 재료를 더욱 포함할 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 개별 트램프 재료, 트램프 재료의 조합, 또는 모든 트램프 재료가 없거나 실질적으로 없을 수 있다. 예를 들어, 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 TiO2, MnO, MoO3, WO3, Y2O3, CdO, As2O3, Sb2O3, 설페이트와 같은 황-계 화합물, 할로겐, 또는 이들의 조합이 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 65 mol% 이상 및 74 mol% 이하의 SiO2, 8 mol% 이상 및 11 mol% 이하의 Al2O3, 7 mol% 이상 및 10 mol% 이하의 B2O3, 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 P2O5, 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 Li2O, 7.5 mol% 이상 및 11 mol% 이하의 Na2O, 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 MgO, 및 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 CaO를 포함할 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 60 mol% 이상 및 70 mol% 이하의 SiO2, 10 mol% 이상 및 15 mol% 이하의 Al2O3, 0 mol% 초과 및 7 mol% 이하의 B2O3, 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 P2O5, 7.5 mol% 이상 및 12 mol% 이하의 Na2O, 및 0 mol% 이상 및 7 mol% 이하의 MgO를 포함할 수 있다.
구현예에서, LTCTEclad는 5 ppm/℃ 이상 및 6.5 ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, LTCTEclad는 5 ppm/℃ 이상, 5.25 ppm/℃ 이상 또는 심지어 5.25 ppm/℃ 이상일 수 있다. 구현예에서, LTCTEclad는 6.5 ppm/℃ 이하, 6.25 ppm/℃ 이하 또는 심지어 6 ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, LTCTEclad는 5 ppm/℃ 이상 및 6.5 ppm/℃ 이하, 5 ppm/℃ 이상 및 6.25 ppm/℃ 이하, 5 ppm/℃ 이상 및 6 ppm/℃ 이하, 5.25 ppm/℃ 이상 및 6.5 ppm/℃ 이하, 5.25 ppm/℃ 이상 및 6.25 ppm/℃ 이하, 5.25 ppm/℃ 이상 및 6 ppm/℃ 이하, 5.5 ppm/℃ 이상 및 6.5 ppm/℃ 이하, 5.5 ppm/℃ 이상 및 6.25 ppm/℃ 이하, 심지어 5.5 ppm/℃ 이상 및 6 ppm/℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, HTCTEclad는 15 ppm/℃ 이상 및 25 ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, HTCTEclad는 15 ppm/℃ 이상, 17 ppm/℃ 이상 또는 심지어 19 ppm/℃ 이상일 수 있다. 구현예에서, HTCTEclad는 25 ppm/℃ 이하, 23 ppm/℃ 이하 또는 심지어 21 ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, HTCTEclad는 15 ppm/℃ 이상 및 25 ppm/℃ 이하, 15 ppm/℃ 이상 및 23 ppm/℃ 이하, 15 ppm/℃ 이상 및 21 ppm/℃ 이하, 17 ppm/℃ 이상 및 25 ppm/℃ 이하, 17 ppm/℃ 이상 및 23 ppm/℃ 이하, 17 ppm/℃ 이상 및 21 ppm/℃ 이하, 19 ppm/℃ 이상 및 25 ppm/℃ 이하, 19 ppm/℃ 이상 및 23 ppm/℃ 이하, 심지어 19 ppm/℃ 이상 및 21 ppm/℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 525℃ 이상 및 715℃ 이하의 어닐링 점을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물의 어닐링 점은 525℃ 이상, 550℃ 이상, 또는 심지어 575℃ 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물의 어닐링 점은 715℃ 이하, 700℃ 이하, 685℃ 이하 또는 심지어 670℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물의 어닐링 점은 525℃ 이상 및 715℃ 이하, 525℃ 이상 및 700℃ 이하, 525℃ 이상 및 685℃ 이하, 525℃ 이상 및 670℃ 이하, 550℃ 이상 및 715℃ 이하, 550℃ 이상 및 700℃ 이하, 550℃ 이상 및 685℃ 이하, 550℃ 이상 및 670℃ 이하, 575℃ 이상 및 715℃ 이하, 575℃ 이상 및 700℃ 이하, 575℃ 이상 및 685℃ 이하, 심지어 575℃ 이상 및 670℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 2 g/cm³이상 또는 심지어 2.3 g/cm³이상의 밀도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 2.7 g/cm³이하 또는 심지어 2.4 g/cm³이하의 밀도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 2 g/cm³이상 및 2.7 g/cm³이하, 2 g/cm³이상 및 2.4 g/cm³이하, 2.3 g/cm³이상 및 2.7 g/cm³이하, 또는 심지어 2.3 g/cm³이상 및 2.4 g/cm³이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 밀도를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 500℃ 이상 또는 심지어 525℃ 이상의 변형점을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 650℃ 이하 또는 심지어 625℃ 이하의 변형점을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 500℃ 이상 및 650℃ 이하, 500℃ 이상 및 625℃ 이하, 525℃ 이상 및 650℃ 이하, 또는 525℃ 이상 및 625℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 변형점을 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 825℃ 이상 또는 850℃ 이상의 연화점을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 950℃ 이하 또는 925℃ 이하의 연화점을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 825℃ 이상 및 950℃ 이하, 825℃ 이상 및 925℃ 이하, 850℃ 이상 및 950℃ 이하, 또는 850℃ 이상 및 925℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 연화점을 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 3.2 nm/mm/MPa 이상 또는 3.4 nm/mm/MPa 이상의 SOC를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 3.7 nm/mm/MPa 이하 또는 심지어 3.6 nm/mm/MPa 이하의 SOC를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 3.2 nm/mm/MPa 이상 및 3.7 nm/mm/MPa 이하, 3.2 nm/mm/MPa 이상 및 3.6 nm/mm/MPa 이하, 3.4 nm/mm/MPa 이상 및 3.7 nm/mm/MPa 이하, 또는 3.4 nm/mm/MPa 이상 및 3.6 nm/mm/MPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 SOC를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 55 GPa 이상 또는 심지어 60 GPa 이상의 영률을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 75 GPa 이하 또는 심지어 70 GPa 이하의 영률을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물 55 GPa 이상 및 75 GPa 이하, 55 GPa 이상 및 70 GPa 이하, 60 GPa 이상 및 75 GPa 이하, 또는 60 GPa 이상 및 70 GPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 영률을 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 20 GPa 이상 또는 심지어 25 GPa 이상의 전단 계수를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 35 GPa 이하 또는 심지어 30 GPa 이하의 전단 계수를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 20 GPa 이상 35 GPa 이하, 20 GPa 이상 30 GPa 이하, 25 GPa 이상 35 GPa 이하, 또는 심지어 25 GPa 이상 및 30 GPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 전단 계수를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1.4 이상 또는 심지어 1.45 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1.55 이하 또는 심지어 1.5 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 클래드 유리 조성물은 1.4 이상 및 1.55 이하, 1.4 이상 및 1.5 이하, 1.45 이상 및 1.55 이하, 또는 1.45 이상 및 1.5 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 굴절률을 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0.15 이상 또는 심지어 0.2 이상의 푸아송 비를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 0.25 이하 또는 심지어 0.23 이하의 푸아송 비를 가질 수 있다. 구현예에서, 상기 클래드 유리 조성물은 0.15 이상 및 0.25 이하, 0.15 이상 및 0.23 이하, 0.2 이상 및 0.25 이하, 또는 0.2 이상 및 0.23 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 푸아송 비를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 -5 이상 -2 이하의 VFT A, 800 이상 14500 이하의 VFT B, 및 VFT -400 이상 100 이하의 VFT To를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1600℃ 이상 또는 심지어 1650℃ 이상의 200 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1850℃ 이하 또는 심지어 1800℃ 이하의 200 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1600℃ 이상 1850℃ 이하, 1600℃ 이상 1800℃ 이하, 1650℃ 이상 1850℃ 이하, 또는 심지어 1650℃ 이상 1800℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 200 포이즈 온도를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1100℃ 이상 또는 심지어 1150℃ 이상의 35k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1300℃ 이하 또는 심지어 1250℃ 이하의 35k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1100℃ 이상 1300℃ 이하, 1100℃ 이상 1250℃ 이하, 1150℃ 이상 1300℃ 이하, 또는 심지어 1150℃ 이상 1250℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 35k 포이즈 온도를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1050℃ 이상 또는 심지어 1100℃ 이상의 100k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1200℃ 이하 또는 심지어 1150℃ 이하의 100k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1050℃ 이상 1200℃ 이하, 1050℃ 이상 1150℃ 이하, 1100℃ 이상 1200℃ 이하, 또는 심지어 1100℃ 이상 1150℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 100k 포이즈 온도를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1000℃ 이상 또는 심지어 1050℃ 이상의 200k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1200℃ 이하 또는 심지어 1150℃ 이하의 200k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1000℃ 이상 1200℃ 이하, 1000℃ 이상 1150℃ 이하, 1050℃ 이상 1200℃ 이하, 1050℃ 이상 1150℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 200k 포이즈 온도를 가질 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리 조성물은 900℃ 이상 또는 심지어 950℃ 이상의 액상선 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 1200℃ 이하 또는 심지어 1150℃ 이하의 액상선 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 조성물은 900℃ 이상 1200℃ 이하, 900℃ 이상 1150℃ 이하, 900℃ 이상 1150℃ 이하, 950℃ 이상 1200℃ 이하, 950℃ 이상 1150℃ 이하, 900℃ 이상 1150℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 액상선 온도를 가질 수 있다.
코어 유리 조성물
본원에 설명된 코어 유리 조성물은 알루미노실리케이트 유리 조성물로 설명될 수 있으며 SiO2 및 Al2O3를 포함할 수 있다. 본원에 기술된 코어 유리 조성물은 용융 점도를 감소시켜 코어 유리 조성물의 형성성을 향상시키기 위해 CaO 및 Na2O를 더욱 포함한다.
SiO2는 본원에 기술된 코어 유리 조성물의 주요 유리 형성제이며 코어 유리 조성물의 네트워크 구조를 안정화시키는 기능을 할 수 있다. 코어 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 기본적인 유리 형성 능력을 제공하기 위해 충분히 높아야 한다(예를 들어, 60 mol% 이상). 순수한 SiO2 또는 고 SiO2 유리의 용융 온도가 바람직하지 않게 높기 때문에, 코어 유리 조성의 융점을 제어하기 위해, SiO2의 양은 제한될 수 있다(예를 들어, 73몰% 이하). 따라서, SiO2의 농도를 제한하는 것은 코어 유리 조성물의 용융성 및 형성성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.
따라서, 구현예에서, 코어 유리 조성물은 60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 60 mol% 이상, 63 mol% 이상, 또는 심지어 65 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 73 mol% 이하, 71 mol% 이하, 또는 심지어 69 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 60 mol% 이상 73 mol% 이하, 60 mol% 이상 71 mol% 이하, 60 mol% 이상 69 mol% 이하, 63 mol% 이상 73 mol% 이하, 63 mol% 이상 71 mol% 이하, 63 mol% 이상 69 mol% 이하, 65 mol% 이상 73 mol% 이하, 65 mol% 이상 71 mol% 이하, 65 mol% 이상 69 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
SiO2와 마찬가지로 Al2O3도 코어 유리 네트워크를 안정화시키고 코어 유리 조성물의 기계적 특성과 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다. Al2O3의 양은 또한 코어 유리 조성물의 점성을 조절하기 위해 조정될 수 있다. Al2O3의 농도는 코어 유리 조성물이 원하는 기계적 특성(예: 65 GPa 이상의 영률)을 가지도록 충분히 높아야 합니다(예: 0 mol% 초과). 그러나 Al2O3의 양이 너무 높으면(예: 16.5 mol% 초과), 용융 점도가 증가하여 코어 유리 조성물의 형성성을 약화시킬 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 0 mol% 초과 16.5 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 또한, 구현예에서 코어 유리 조성물은 0.5 mol% 이상 13 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 또한, 코어 유리 조성물의 Al2O3 농도는 0 mol% 초과, 0.5 mol% 초과, 또는 심지어 1 mol% 초과일 수 있다. 구체예에서, 코어 유리 조성물 중 Al2O3의 농도는 16.5 mol% 이하, 13 mol% 이하, 10 mol% 이하, 7 mol% 이하, 5 mol% 이하, 또는 심지어 3 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 Al2O3의 농도는 0 mol% 초과 및 16.5 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 13 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 10 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 7 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 5 mol% 이하, 0 mol% 초과 및 3 mol% 이하, 0.5 mol% 초과 및 16.5 mol% 이하, 0.5 mol% 초과 및 13 mol% 이하, 0.5 mol% 초과 및 10 mol% 이하, 0.5 mol% 초과 및 7 mol% 이하, 0.5 mol% 초과 및 5 mol% 이하, 0.5 mol% 초과 및 3 mol% 이하, 1 mol% 초과 및 16.5 mol% 이하, 1 mol% 초과 및 13 mol% 이하, 1 mol% 초과 및 10 mol% 이하, 1 mol% 초과 및 7 mol% 이하, 1 mol% 초과 및 5 mol% 이하, 1 mol% 초과 및 3 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
본원에 기술된 코어 유리 조성물은 용융을 위한 점도를 감소시키기 위해 CaO를 포함한다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 1 mol% 이상 및 12 mol% 이하의 CaO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 CaO의 농도는 1 mol% 이상, 3 mol% 이상, 5 mol% 이상, 또는 심지어 7 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 내 CaO의 농도는 12 mol% 이하 또는 심지어 10 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 CaO의 농도는 1 mol% 이상 12 mol% 이하, 1 mol% 이상 10 mol% 이하, 3 mol% 이상 12 mol% 이하, 3 mol% 이상 10 mol% 이하, 5 mol% 이상 12 mol% 이하, 5 mol% 이상 10 mol% 이하, 7 mol% 이상 12 mol% 이하, 7 mol% 이상 10 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 10 mol% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 2 mol% 이상 및 8 mol% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 MgO의 농도는 0 mol% 이상, 2 mol% 이상, 4 mol% 이상, 또는 심지어 6 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 MgO의 농도는 10 mol% 이하 또는 심지어 8 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 MgO의 농도는 0 mol% 이상 10 mol% 이하, 0 mol% 이상 8 mol% 이하, 2 mol% 이상 10 mol% 이하, 2 mol% 이상 8 mol% 이하, 4 mol% 이상 10 mol% 이하, 4 mol% 이상 8 mol% 이하, 6 mol% 이상 10 mol% 이하, 6 mol% 이상 8 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 MgO가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
전술한 바와 같이, 코어 유리 조성물은 용융을 위한 점도를 감소시키기 위해 Na2O를 함유할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 3 mol% 이상 및 15 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 5 mol% 이상 및 14.5 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 7 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 Na2O의 농도는 3 mol% 이상, 5 mol% 이상, 7 mol% 이상, 또는 심지어 9 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 Na2O의 농도는 15 mol% 이하, 14.5 mol% 이하, 14 mol% 이하, 13.5 mol% 이하 또는 심지어 13 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 Na2O의 농도는 3 mol% 이상 15 mol% 이하, 3 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 3 mol% 이상 14 mol% 이하, 3 mol% 이상 13.5 mol% 이하, 3 mol% 이상 13 mol% 이하, 5 mol% 이상 15 mol% 이하, 5 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 5 mol% 이상 14 mol% 이하, 5 mol% 이상 13.5 mol% 이하, 5 mol% 이상 13 mol% 이하, 7 mol% 이상 15 mol% 이하, 7 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 7 mol% 이상 14 mol% 이하, 7 mol% 이상 13.5 mol% 이하, 7 mol% 이상 13 mol% 이하, 9 mol% 이상 15 mol% 이하, 9 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 14 mol% 이하, 9 mol% 이상 13.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 13 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물의 LTCTE를 감소시키기 위해 Na2O 대신 CaO가 대체될 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물의 HTCTE를 증가시키기 위해 CaO 대신 Na2O가 대체될 수 있다. 따라서, Na2O를 CaO로 대체하거나 그 반대로 대체하여 코어 유리 조성 LTCTE 또는 HTCTE를 조정하여 실온에서 유리 전이 온도 이상까지 전체 CTE 곡선에 걸쳐 충분한 차이가 있도록 할 수 있다.
본원에 기술된 코어 유리 조성물은 예를 들어 K2O 및 Li2O와 같은, Na2O 이외의 알칼리 금속 산화물를 더욱 포함할 수 있다. K2O는, 포함되는 경우, 융점을 감소시켜 코어 유리 조성물의 형성성을 향상시킬 수 있다. 그러나 K2O를 너무 많이 첨가하면 융점이 너무 낮아질 수 있다. 따라서, 구현예에서, 코어 유리 조성물에 첨가되는 K2O의 양이 제한될 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 0 mol% 이상 6 mol% 이하의 K2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 0.25 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 K2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 K2O의 농도는 0 mol% 이상, 0.25 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 또는 심지어 1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 K2O의 농도는 6 mol% 이하, 5 mol% 이하, 또는 심지어 4 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 K2O의 농도는 0 mol% 이상 6 mol% 이하, 0 mol% 이상 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 4 mol% 이하, 0.25 mol% 이상 6 mol% 이하, 0.25 mol% 이상 5 mol% 이하, 0.25 mol% 이상 4 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 6 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 4 mol% 이하, 1 mol% 이상 6 mol% 이하, 1 mol% 이상 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 4 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물에는 K2O가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
Li2O는 융점을 감소시키고 코어 유리 조성물의 형성성을 향상시킨다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 Li2O의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 또는 심지어 1 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 Li2O의 농도는 10 mol% 이하, 7 mol% 이하, 5 mol% 이하 또는 심지어 3 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 Li2O의 농도는 0 mol% 이상 10 mol% 이하, 0 mol% 이상 7 mol% 이하, 0 mol% 이상 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 10 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 7 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 3 mol% 이하, 1 mol% 이상 10 mol% 이하, 1 mol% 이상 7 mol% 이하, 1 mol% 이상 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 3 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 Li2O가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
본원에서 사용된, R2O는 코어 유리 조성물에 존재하는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합계(mol%)를 나타낸다(즉, R2O = Na2O (mol%) + K2O (mol%) + Li2O (mol%)). Na2O, K2O, Li2O와 같은 알칼리 산화물은 코어 유리 조성물의 연화점과 성형 온도를 낮추는 데 도움을 주며, 이로써 예를 들어 코어 유리 조성물 내 SiO2 양이 증가함에 따라 연화점과 성형 온도가 증가하는 것을 상쇄시킨다.
구현예에서, 코어 유리 조성물 내 R2O의 농도는 3 mol% 이상 20 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 R2O의 농도는 5 mol% 이상 18 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 R2O의 농도는 3 mol% 이상, 5 mol% 이상, 또는 심지어 7 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 R2O의 농도는 20 mol% 이하, 18 mol% 이하, 16 mol% 이하, 14 mol% 이하, 또는 심지어 12 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 R2O의 농도는 3 mol% 이상 20 mol% 이하, 3 mol% 이상 18 mol%, 3 mol% 이상 16 mol% 이하, 3 mol% 이상 14 mol%, 3 mol% 이상 12 mol% 이하, 5 mol% 이상 20 mol% 이하, 5 mol% 이상 18 mol%, 5 mol% 이상 16 mol% 이하, 5 mol% 이상 14 mol%, 5 mol% 이상 12 mol% 이하, 7 mol% 이상 20 mol% 이하, 7 mol% 이상 18 mol%, 7 mol% 이상 16 mol% 이하, 7 mol% 이상 14 mol%, 7 mol% 이상 12 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 본원에 기술된 코어 유리 조성물은 B2O3를 더 포함할 수 있다. 코어 유리 조성물에의 B2O3의 첨가는 HTCTE 차이를 증가시키는 데 도움이 될 수 있다. 코어 유리 조성물의 보론이 알칼리 산화물 또는 2가 양이온 산화물(예: MgO, CaO, SrO, BaO 및 ZnO)과 전하 균형을 이루지 않는 경우, 보론은 삼각 배위 상태(또는 3배위 보론)에 있게 될 것이다. 3배위 보론과 같은 낮은 배위 화학종은 더 높은 구성 확장을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 24 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 1.5 mol% 이상 및 22 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 B2O3의 농도는 0 mol% 이상, 1 mol% 이상, 3 mol% 이상, 또는 심지어 5 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 B2O3의 농도는 24 mol% 이하, 20 mol% 이하, 16 mol% 이하, 12 mol% 이하, 또는 심지어 8 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 B2O3의 농도는 0 mol% 이상 24 mol% 이하, 0 mol% 이상 20 mol% 이하, 0 mol% 이상 16 mol% 이하, 0 mol% 이상 12 mol% 이하, 0 mol% 이상 8 mol% 이하, 1 mol% 이상 24 mol% 이하, 1 mol% 이상 20 mol% 이하, 1 mol% 이상 16 mol% 이하, 1 mol% 이상 12 mol% 이하, 1 mol% 이상 8 mol% 이하, 3 mol% 이상 24 mol% 이하, 3 mol% 이상 20 mol% 이하, 3 mol% 이상 16 mol% 이하, 3 mol% 이상 12 mol% 이하, 3 mol% 이상 8 mol% 이하, 5 mol% 이상 24 mol% 이하, 5 mol% 이상 20 mol% 이하, 5 mol% 이상 16 mol% 이하, 5 mol% 이상 12 mol% 이하, 5 mol% 이상 8 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 B2O3가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 본원에 기술된 코어 유리 조성물은 P2O5를 추가로 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 P2O5의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 1 mol% 이상, 또는 심지어 2 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 P2O5의 농도는 5 mol% 이하 또는 심지어 4 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 P2O5의 농도는 0 mol% 이상 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 4 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 4 mol% 이하, 1 mol% 이상 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 4 mol% 이하, 2 mol% 이상 5 mol% 이하, 2 mol% 이상 4 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 본원에 기술된 코어 유리 조성물은 하나 이상의 청징제를 추가로 포함할 수 있다. 구현예에서, 청징제는 예를 들어 SnO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물 중 SnO2의 농도는 0 mol% 이상 0.5 mol% 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에는 SnO2가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, 본원에 설명된 코어 유리 조성물은 Fe2O3, TiO2, MnO, MoO3, WO3, Y2O3, CdO, As2O3, Sb2O3, 설페이트와 같은 황-계 화합물, 할로겐, 또는 이들의 조합과 같은 트램프 재료를 더욱 포함할 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물에는 개별 트램프 재료, 트램프 재료의 조합, 또는 모든 트램프 재료가 없거나 실질적으로 없을 수 있다. 예를 들어, 구현예에서, 코어 유리 조성물에는 Fe2O3, TiO2, MnO, MoO3, WO3, Y2O3, CdO, As2O3, Sb2O3, 설페이트와 같은 황-계 화합물, 할로겐, 또는 이들의 조합이 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현예에서, LTCTEcore는 6ppm/℃ 이상 9ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, LTCTEcore는 6ppm/℃ 이상, 6.5ppm/℃ 이상, 또는 심지어 7ppm/℃ 이상일 수 있다. 구현예에서, LTCTEcore는 9ppm/℃ 이하 또는 심지어 8.5ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, LTCTEcore는 6ppm/℃ 이상 9ppm/℃ 이하, 6ppm/°C 이상 8.5ppm/℃ 이하, 6.5ppm/℃ 이상 9ppm/℃ 이하, 6.5ppm/°C 이상 8.5ppm/℃ 이하, 7ppm/℃ 이상 9ppm/℃ 이하, 7ppm/°C 이상 8.5ppm/℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, HTCTEcore는 35ppm/℃ 이상 45ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, HTCTEcore는 35ppm/℃ 이상, 또는 심지어 38ppm/℃ 이상일 수 있다. 구현예에서, HTCTEcore는 45ppm/℃ 이하 또는 심지어 43ppm/℃ 이하일 수 있다. 구현예에서, HTCTEcore는 35ppm/℃ 이상 45ppm/℃ 이하, 35ppm/°C 이상 43ppm/℃ 이하, 38ppm/℃ 이상 45ppm/℃ 이하, 38ppm/°C 이상 43ppm/℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 500℃ 이상 600℃ 이하의 어닐링점을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 500℃ 이상 또는 심지어 525℃ 이상의 어닐링점을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 600℃ 이하 또는 심지어 575℃ 이하의 어닐링점을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 500℃ 이상 600℃ 이하, 500℃ 이상 575℃ 이하, 525℃ 이상 600℃ 이하, 525℃ 이상 575℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 어닐링점을 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 2.4 g/cm3 이상 또는 심지어 2.45 g/cm3 이상의 밀도를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 2.6 g/cm3 이하 또는 심지어 2.55 g/cm3 이하의 밀도를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 2.4 g/cm3 이상 2.6 g/cm3 이하, 2.4 g/cm3 이상 2.55 g/cm3 이하, 2.45 g/cm3 이상 2.6 g/cm3 이하, 2.45 g/cm3 이상 2.55 g/cm3 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 밀도를 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 450℃ 이상 또는 심지어 500℃ 이상의 변형점을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 600℃ 이하 또는 심지어 550℃ 이하의 변형점을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 450℃ 이상 600℃ 이하, 450℃ 이상 550℃ 이하, 500℃ 이상 600℃ 이하, 500℃ 이상 550℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 변형점을 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 650℃ 이상 또는 심지어 675℃ 이상의 연화점을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 750℃ 이하 또는 심지어 725℃ 이하의 연화점을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 650℃ 이상 750℃ 이하, 650℃ 이상 725℃ 이하, 675℃ 이상 750℃ 이하, 675℃ 이상 725℃ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 연화점을 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 2.4 nm/mm/MPa 이상 또는 심지어 2.6 nm/mm/MPa 이상의 SOC를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 3.2 nm/mm/MPa 이하 또는 심지어 2.8 nm/mm/MPa 이하의 SOC를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 2.4 nm/mm/MPa 이상 3.2 nm/mm/MPa 이하, 2.4 nm/mm/MPa 이상 2.8 nm/mm/MPa 이하, 2.6 nm/mm/MPa 이상 3.2 nm/mm/MPa 이하, 2.6 nm/mm/MPa 이상 2.8 nm/mm/MPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 SOC를 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 65 GPa 이상 또는 심지어 70 GPa 이상의 영률을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 85 GPa 이하 또는 심지어 80 GPa 이하의 영률을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 65 GPa 이상 85 GPa 이하, 65 GPa 이상 80 GPa 이하, 70 GPa 이상 85 GPa 이하, 70 GPa 이상 80 GPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 영률을 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 25 GPa 이상 또는 심지어 30 GPa 이상의 전단 계수를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 40 GPa 이하 또는 심지어 25 GPa 이하의 전단 계수를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 25 GPa 이상 40 GPa 이하, 25 GPa 이상 35 GPa 이하, 30 GPa 이상 40 GPa 이하, 30 GPa 이상 35 GPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 전단 계수를 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 1.45 이상 또는 심지어 1.5 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 1.6 이하 또는 심지어 1.55 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 1.45 이상 1.6 이하, 1.45 이상 1.55 이하, 1.5 이상 1.6 이하, 1.5 이상 1.55 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 굴절률을 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 0.15 이상 또는 심지어 0.2 이상의 푸아송 비를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 0.3 이하 또는 심지어 0.25 이하의 푸아송 비를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 0.15 이상 0.3 이하, 0.15 이상 0.25 이하, 0.2 이상 0.3 이하, 0.2 이상 0.25 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 푸아송 비를 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 -2 이상 0 이하의 VFT A, 2500 이상 4000 이하의 VFT B, 및 300 이상 400 이하의 VFT To를 가질 수 있다.
구현예에서, 코어 유리 조성물은 5 kP 이상 또는 심지어 10 kP 이상의 액상선 점도를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 30 kP 이하 또는 심지어 25 kP 이하의 액상선 점도를 가질 수 있다. 구현예에서, 코어 유리 조성물은 5kP 이상 30kP 이하, 5kP 이상 25kP 이하, 10kP 이상 30kP 이하, 10kP 이상 25kP 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 액상선 점도를 가질 수 있다.
유리 라미네이트 물품
이제 도 1을 참조하면, 본원에 기술된 유리 조성물은 유리 라미네이트 물품(100)과 같은, 유리 물품을 형성하는 데 사용될 수 있다. 유리 라미네이트 물품(100)은 코어 유리 조성물로부터 형성된 유리 코어 층(102)을 포함한다. 코어 유리층(102)은 한 쌍의 클래드 유리층, 제1 클래드 유리층(104a) 및 제2 클래드 유리층(104b) 사이에 개재될 수 있다. 제1 클래드 유리층(104a)과 제2 클래드 유리층(104b)은 각각 제1 클래드 유리 조성물과 제2 클래드 유리 조성물로 형성될 수 있다. 구현예에서, 제1 클래드 유리 조성물과 제2 클래드 유리 조성물은 동일한 물질일 수 있다. 구현예에서, 제1 클래드 유리 조성물과 제2 클래드 유리 조성물은 서로 다른 물질일 수 있다.
도 1은 제1 표면(103a) 및 제1 표면(103a)에 반대되는 제2 표면(103b)을 갖는 코어 유리 층(102)을 예시한다. 제1 클래드 유리 층(104a)은 코어 유리 층(102)의 제1 표면(103a)에 직접 융합되고, 제2 클래드 유리 층(104b)은 코어 유리 층(102)의 제2 표면(103b)에 직접 융합된다. 클래드 유리 층(104a, 104b)은 코어 유리 층(102)과 클래드 유리 층(104a, 104b) 사이에 배치되는 접착제, 폴리머 층, 코팅 층 등과 같은 임의의 추가 재료 없이 코어 유리 층(102)에 융합된다. 따라서, 코어 유리층(102)의 제1 표면(103a)은 제1 클래드 유리층(104a)에 직접 인접하고, 코어 유리층(102)의 제2 표면(103b)은 제2 클래드 유리층(104b)에 직접 인접한다. 구현예에서, 코어 유리층(102)과 클래드 유리층(104a, 104b)은 융합 라미네이션 공정을 통해 형성된다. 코어 유리층(102)과 클래드 유리층(104a, 104b) 사이에 확산층(미도시)이 형성될 수 있다. 그러한 경우, 확산층의 CTE는 코어 유리층(102)과 클래드 유리층(104a, 104b)의 CTE 사이의 값을 갖는다.
구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 0.1mm 이상 및 3mm 이하, 0.1mm 이상 및 2mm 이하, 0.1mm 이상 및 1mm 이하, 0.3mm 이상 및 3mm 이하, 0.3mm 이상 및 2mm 이하, 0.3mm 이상 및 1mm 이하, 0.5mm 이상 및 3mm 이하, 0.5mm 이상 및 2mm 이하, 0.5mm 이상 및 1mm 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 두께를 가질 수 있다.
구현예에서, 유리 라미네이트 물품(100)은 두께 t를 가질 수 있고, 각각의 클래드 유리 층(104a, 104b)은 0.01t 이상 0.35t 이하, 0.01t 이상 0.25t 이하, 0.01t 이상 0.15t 이하, 0.01t 이상 0.1t 이하, 0.025t 이상 0.35t 이하, 0.025t 이상 0.25t 이하, 0.025t 이상 0.15t 이하, 0.025t 이상 0.1t 이하, 0.05t 이상 0.35t 이하, 0.05t 이상 0.25t 이하, 0.05t 이상 0.15t 이하, 0.05t 이상 0.1t 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 두께를 가질 수 있다.
본원에 기술된 유리 라미네이트 물품(100)은 미국 특허 제 4,214,886호에 기술된 공정과 같은 융합 라미네이션 공정에 의해 형성될 수 있고, 이는 참조로서 본원에 통합된다. 예로서 도 2을 참조하면, 유리 라미네이트 물품을 형성하기 위한 라미네이트 융합 드로우 장치(200)는 하부 아이소파이프(204) 위에 위치된 상부 아이소파이프(202)를 포함한다. 상부 아이소파이프(202)는 용융된 클래드 유리 조성물(206)이 용융기(미도시)로부터 공급되는 홈통(trough)(210)을 포함한다. 유사하게, 하부 아이소파이프(204)는 용융된 코어 유리 조성물(203)이 용융기(미도시)로부터 공급되는 홈통(212)을 포함한다.
용융된 유리 코어 조성물(208)이 홈통(212)을 채울 때, 이는 홈통(212)을 넘치고 하부 아이소파이프(204)의 외부 형성 표면(216, 218) 위로 흐른다. 하부 아이소파이프(204)의 외부 형성 표면(216, 218)은 루트(220)에서 수렴된다. 따라서, 외부 형성 표면(216, 218) 위로 유동하는 용융된 코어 유리 조성물(208)은 하부 아이소파이프(204)의 루트(220)에서 재결합하여 유리 라미네이트 물품의 코어 유리 층(102)을 형성한다.
동시에, 용융된 클래드 유리 조성물(206)은 상부 아이소파이프(202)에 형성된 홈통(210)을 넘치고 상부 아이소파이프(202)의 외부 형성 표면(222, 224) 위로 흐른다. 용융된 클래드 유리 조성물(206)은 상부 아이소파이프(202)에 의해 바깥쪽으로 편향되어, 용융된 클래드 유리 조성물(206)이 하부 아이소파이프(204) 주위로 흐르고, 하부 아이소파이프의 외부 형성 표면(216, 218) 위로 흘러 용융된 코어 유리 조성물을 융합하는 용융 코어 조성물(208)과 접촉하며, 코어층(102) 주위에 클래드 유리층(104a, 104b)을 형성한다.
라미네이션 공정 후 유리 라미네이트 물품(100)의 냉각 시, 코어 유리층(102)과 클래드 유리층(104a, 104b) 사이의 CTE 차이는 코어 유리층(102)이 클래드 유리층(104a, 104b)보다 더 많이 수축(contract)하거나 오그라들게(shrink) 하기에 충분하다. 이는 코어 유리 층(102)이 인장 상태에 있게 하고 클래드 유리 층(104a, 104b)이 압축 상태에 있게 한다. 클래드 유리 층(104a, 104b)의 압축 응력은 균열 형성 및 클래드 유리 층(104a, 104b)으로의 균열 전파를 억제하여 유리 라미네이트 물품(100)을 강화시킨다.
본원에 설명된 바와 같이, 통상적으로, 코어 유리 조성물 및 클래드 유리 조성물 조합은 코어 유리층 및 클래드 유리 층 사이의 충분한 LTCTE 차이(즉, △LTCTE = |LTCTEclad - LTCTEcore|)를 생성하도록 선택되어, 원하는 압축 응력(예컨대, 25 MPa 이상)이 식 (1)에 의해 계산된대로 달성된다.
식 (1)을 사용하는 대신, 본원에 개시된 유리 조성물은 실온에서 유리 전이 온도 이상까지 전체 CTE 곡선에 걸쳐 충분한 차이가 있음을 보장함으로써 원하는 압축 응력을 갖는 유리 라미네이트 제품을 형성하도록 선택될 수 있다. 전체 CTE 곡선을 평가하는 것은 코어 유리 층과 클래드 유리 층 사이의 LTCTE 차이와 HTCTE 차이를 모두 고려한다.
전체 곡선 CTE 차이는 이러한 기여도를 인식하며, 다음 식에 따라 적분된 CTE 차이로 표시될 수 있다.
(4)
여기서 T11 lower는 코어 유리 층 및 클래드 유리 층 중 더 낮은 1011 포이즈 온도이다. T11 lower은 클래드 유리 조성물 및 코어 유리 조성물의 VFT 파라미터를 이용하여 계산될 수 있다. 구현예에서, 적분된 CTE 차이는 원하는 압축 응력(예를 들어, 25MPa 이상)이 달성되는 것을 보장하기 위해 400ppm 이상일 수 있다. 구현예에서, 적분된 CTE 차이는 400ppm 이상, 600ppm 이상, 800ppm 이상, 또는 심지어 1000ppm 이상일 수 있다.
상대적으로 큰 적분 CTE 및 이에 따라 상대적으로 증가된 CS를 갖는 유리 라미네이트 물품을 생산하기 위해, 클래드 유리 조성물은 CTEclad가 T11 lower보다 낮은 온도에서 CTEcore보다 작도록 코어 유리 조성물과 쌍을 이룰 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리 층의 어닐링점은 더 큰 전체 CTE 곡선 차이를 가능하게 하기 위해 코어 유리 층의 어닐링점보다 클 수 있다. 클래드 유리 층의 어닐링 점이 상대적으로 높을수록, 클래드 유리 층의 CTE 곡선이 오른쪽으로 이동하여 코어 유리 층과 클래드 유리 층 사이에 더 큰 CTE 곡선 차이를 생성한다.
구현예에서, LTCTE 차이는 HTCTE 차이보다 작다(즉, |LTCTEclad - LTCTEcore|는 |HTCTEclad - HTCTEcore| 보다 작다). 따라서, 구현예에서, 코어 유리 조성물과 클래드 유리 조성물 사이의 HTCTE 차이로 인한 실질적인 압축 응력이 생성될 수 있지만, 이들의 LTCTE는 유사하거나 일치할 수 있다. 이러한 구현예에서, 예를 들어, 클래드 유리 조성물은 63 mol% 이상 및 70 mol% 이하의 SiO2; 8 mol% 이상 및 13 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 이상 및 12 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 및 14 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 K2O; 0.5 mol% 이상 및 7 mol% 이하의 MgO; 0.5 mol% 이상 및 10 mol% 이하의 CaO; 및 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하의 SrO를 포함할 수 있고, 코어 유리 조성물은 63 mol% 이상 및 70 mol% 이하의 SiO2; 0.5 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 및 20 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 및 8 mol% 이하의 MgO; 1 mol% 이상 및 12 mol% 이하의 CaO; 2 mol% 이상 및 15 mol% 이하의 Na2O; 및 0 mol% 이상 및 6 mol% 이하의 K2O를 포함할 수 있다.
라미네이트 응력 σ은 John Wiley and Sons, Inc. 1986에 의해 출간된 G.W. Scherer, Relaxation in Glass and Composites, O.S. Narayanaswamy, A model of structural relaxation in glass, Journal of the American Ceramic Society, 54 (1971) 491-498, US 9,346,699에 기재된 유한 요소 해석(FEA) 시뮬레이션을 이용하는 점탄성 모델로 예측될 수 있고, 이는 참조로서 본원에 통합되고, 다음 식에 의해 근사화될 수 있다:
(5)
여기서 Tmax는 라미네이트가 형성되는 온도이고, wt(T)는 유리의 응력 완화 효과를 근사화하는 함수이며, 1/Pa의 단위를 갖는다. wt(T)는, T가 코어 및 클래드 유리가 모두 탄성적으로 거동하도록 충분히 낮을 때 상수 wt0에 접근하며, T가 코어 및 클래드 유리가 모두 점성적으로 거동하도록 충분히 높을 때, 무한대에 접근한다. 식 (5)는 다음과 같이 더욱 단순화될 수 있다:
(6)
여기서 A는 식 (4)이다. T11 lower는 선택된 설정 온도이며, 그 온도 초과에서는 유리가 점성적으로 처리된다 wt(T) → ∞; 그 온도 미만에서는 유리가 탄성적으로 처리된다 wt(T) = wt0. 식 (4)에서 적분 면적 A가 클수록, 라미네이트 응력도 커진다.
구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.2t 이상이고 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25MPa 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.2t 이상일 수 있고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25 MPa 이상, 50 MPa 이상, 또는 심지어 75 MPa 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.2t 이상일 수 있고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 200MPa 이하, 150MPa 이하, 또는 심지어 100MPa 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.2t 이상일 수 있고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25MPa 이상 200MPa 이하, 25MPa 이상 150MPa 이하, 25MPa 이상 100MPa 이하, 50MPa 이상 200MPa 이하, 50MPa 이상 150MPa 이하, 50MPa 이상 100MPa 이하, 75MPa 이상 200MPa 이하, 75 MPa 이상 150 MPa 이하, 또는 심지어 75 MPa 이상 100 MPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.25t 이상이고 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25 MPa 이상이다. 구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.25t 이상일 수 있고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25MPa 이상, 50MPa 이상, 또는 심지어 75 MPa 이상일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.25t 이상일 수 있고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 200MPa 이하, 150MPa 이하, 또는 심지어 100MPa 이하일 수 있다. 구현예에서, 클래드 유리층(tclad)의 두께는 0.25t 이상일 수 있고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25MPa 이상 200MPa 이하, 25MPa 이상 150MPa 이하, 25MPa 이상 100MPa 이하, 50MPa 이상 200MPa 이하, 50MPa 이상 150MPa 이하, 50MPa 이상 100MPa 이하, 75MPa 이상 200MPa 이하, 75 MPa 이상 150 MPa 이하, 또는 심지어 75 MPa 이상 100 MPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 유리 라미네이트 물품의 중심 장력은 25 MPa 이상, 35 MPa 이상, 또는 심지어 45 MPa 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품의 중심 장력은 75MPa 이하, 65MPa 이하, 또는 심지어 55MPa 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 적층 제품의 중심 장력은 25MPa 이상 75MPa 이하, 25MPa 이상 65MPa 이하, 25MPa 이상 55MPa 이하, 35MPa 이상 75MPa 이하, 35MPa 이상 65MPa 이하, 35MPa 이상 55MPa 이하, 45MPa 이상 75MPa 이하, 45MPa 이상 65MPa 이하, 45MPa 이상 55MPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현예에서, 이온 교환 화학 강화를 통해 유리 라미네이트 물품을 더욱 강화하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 클래드 유리 조성물은 라미네이트 유리 물품이 이온 교환 강화를 받을 수 있도록 상대적으로 높은 농도의 Na2O(예를 들어, 7 mol% 이상)를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, Na2O의 농도를 증가시키는 것은 LTCTEclad를 증가시키고, 이는 코어 유리 층과 클래드 유리 층 사이의 LTCTE 차이를 감소시키고 식 (1)에 의해 계산된 바와 같이 유리 라미네이트 물품의 압축 응력을 감소시킨다. 그러나 식 (4)로 표현된 전체 CTE 곡선을 평가하는 것은 상대적으로 더 큰 HTCTE 차이를 보장함으로써, 클래드 유리 층의 상대적으로 높은 Na2O 농도(예컨대, 7 mol% 이상)로 인해 발생하는 감소된 LTCTE 차이를 보상하는 것을 허용한다. 이러한 구현예에서, 예를 들어, 클래드 유리 조성물은 63 mol% 이상 및 76 mol% 이하의 SiO2; 7 mol% 이상 및 16 mol% 이하의 Al2O3; 1 mol% 이상 및 12 mol% 이하의 B2O3; 7 mol% 이상 및 14 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 K2O; 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 Li2O; 0 mol% 이상 및 7 mol% 이하의 MgO; 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 CaO; 및 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 P2O5를 포함할 수 있고, 코어 유리 조성물은 60 mol% 이상 및 73 mol% 이하의 SiO2; 1 mol% 이상 및 16.5 mol% 이하의 Al2O3; 0 mol% 이상 및 8 mol% 이하의 B2O3; 0 mol% 이상 및 8 mol% 이하의 MgO; 0 mol% 이상 및 10 mol% 이하의 Li2O; 9 mol% 이상 및 15 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 K2O; 및 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 P2O5를 포함할 수 있다.
전형적인 이온 교환 공정에서, 유리 조성물의 더 작은 금속 이온은 클래드 유리 조성물로 제조된 클래드 유리 층 내에서 동일한 원자가의 더 큰 금속 이온으로 대체되거나 "교환"된다. 더 작은 이온의 더 큰 이온으로의 대체는 유리 라미네이트 물품의 클래드 유리 층 내의 압축 응력을 증가시킨다. 구현예에서, 금속 이온은 1가 금속 이온(예를 들어, Li+, Na+, K+ 등)이고, 이온 교환은 클래드 유리 조성물로부터 형성된 클래드 유리 층에서 더 작은 금속 이온을 대체할 더 큰 금속 이온의 적어도 하나의 용융 염을 포함하는 욕에 유리 라미네이트 물품을 침지함으로써 달성된다. 대안적으로, Ag+, Tl+, Cu+ 등과 같은 다른 1가 이온이 1가 이온으로 교환될 수 있다. 유리 라미네이트 제품을 강화하기 위해 사용되는 이온 교환 공정 또는 공정들은 단일 욕에서의 침지 또는 침지 사이에 세척 및/또는 어닐링 단계를 갖는 동일 또는 상이한 조성의 다중 욕에서의 침지를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
유리 라미네이트 물품에 노출 시, 이온 교환 용액(예: KNO3 및/또는 NaNO3 용융염 욕)은 구현예에 따라, 350℃ 이상 500℃ 이하, 360℃ 이상 450℃ 이하, 370℃ 이상 440℃ 이하, 360℃ 이상 420℃ 이하, 370℃ 이상 400℃ 이하, 375℃ 이상 475℃ 이하, 400℃ 이상 500℃ 이하, 410℃ 이상 490℃ 이하, 420℃ 이상 480℃ 이하, 430℃ 이상 470℃ 이하, 또는 440℃ 이상 460℃ 이하, 또는 이들 값 사이의 임의의 모든 하위 범위의 온도에 있을 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 2시간 이상 48시간 이하, 2시간 이상 24시간 이하, 2시간 이상 12시간 이하, 2시간 이상 6시간 이하, 8시간 이상 44시간 이하, 12시간 이상 40시간 이하, 16시간 이상 36시간 이하, 20시간 이상 32시간 이하, 또는 심지어 24시간 이상 28시간 이하, 또는 이들 값 사이의 임의의 모든 하위 범위의 일정 기간 동안 이온 교환 용액에 노출될 수 있다.
구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 이온 교환 강화 후 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 또는 심지어 600 MPa 이상의 압축 응력을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 이온 교환 강화 후 900MPa 이하, 800MPa 이하, 또는 심지어 700MPa 이하의 압축 응력을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 이온 교환 강화 후 500 MPa 이상 900 MPa 이하, 500 MPa 이상 800 MPa 이하, 500 MPa 이상 700MPa 이하, 550 MPa 이상 900 MPa 이하, 550 MPa 이상 800 MPa 이하, 550 MPa 이상 700MPa 이하, 600MPa 이상 900MPa 이하, 600MPa 이상 800MPa 이하, 또는 심지어 600MPa 이상 700MPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 압축 응력을 가질 수 있다.
구현예에서, 0.1 mm 이상 3 mm 이하의 두께를 갖는 유리 라미네이트 물품은 5 ㎛ 이상 45 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 45 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 45 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 45 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다.
구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 이온 교환되어 유리 라미네이트 물품의 두께의 5% 이상, 10% 이상, 또는 심지어 15% 이상의 압축 깊이를 달성할 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 유리 라미네이트 물품의 두께의 35% 이하, 30% 이하, 또는 심지어 25% 이하의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 유리 라미네이트 물품의 두께의 5% 이상 35% 이하, 5% 이상 30% 이하, 5% 이상 25% 이하, 10% 이상 35% 이하, 10% 이상 30% 이하, 10% 이상 25% 이하, 15% 이상 35% 이하, 15% 이상 30% 이하, 15% 이상 25% 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다.
구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 이온 교환 강화 후 40MPa 이상, 80MPa 이상, 또는 심지어 120MPa 이상의 중심 장력을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 이온 교환 강화 후 500 MPa 이하, 400 MPa 이하, 300 MPa 이하, 또는 심지어 200 MPa 이하의 중심 장력을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 라미네이트 물품은 이온 교환 강화 후 40 MPa 이상 500 MPa 이하, 40 MPa 이상 400 MPa 이하, 40MPa 이상 300MPa 이하, 40MPa 이상 200MPa 이하, 80MPa 이상 500MPa 이하, 80MPa 이상 400MPa 이하, 80MPa 이상 300MPa 이하, 80MPa 이상 200MPa 이하, 120MPa 이상 500MPa 이하, 120MPa 이상 400MPa 이하, 120MPa 이상 300MPa 이하, 또는 심지어 120 MPa 이상 200 MPa 이하, 또는 이들 끝점 중 어느 하나로부터 형성되는 임의의 모든 하위 범위의 중심 장력을 가질 수 있다.
본원에 개시되는 유리 라미네이트 물품은 디스플레이가 있는 물품(또는 디스플레이 물품)(예컨대, 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템, 웨어러블 장치(예컨대, 시계) 등을 포함하는 소비자 전자제품), 건축 물품, 운송 물품(예컨대, 자동차, 기차, 항공기, 선박 등), 가전 제품, 또는 일부 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 필요로 하는 모든 물품과 같은 또 다른 물품에 혼입될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 유리 라미네이트 물품을 혼입하는 예시적인 물품이 도 3 및 4에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 3 및 4는 전면(304), 후면(306) 및 측면(308)을 갖는 하우징(302); 적어도 부분적으로 하우징 내부에 있거나 전체적으로 하우징 내에 있으면서, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접하는 디스플레이(310)를 포함하는, 전기 부품(미도시); 및 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 있는 커버 기판(312)을 포함하는, 소비자 전자 장치(300)를 도시한다. 일부 구현예에서, 커버 기판(312) 또는 하우징(302)의 일부 중 적어도 하나는 본원에 개시된 유리 물품 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
실시예
다양한 구현예를 더욱 쉽게 이해할 수 있도록, 본원에 설명된 유리 조성물의 다양한 구현예를 예시하도록 의도된 다음의 실시예에 대한 참조가 이루어진다.
표 1은 클래드 유리 조성물(mol% 단위) 및 유리 조성물 각각의 특성을 보여준다. 실시예 크래드 유리 조성 1-31을 갖는 클래드 유리 층이 형성된다. 표 2는 코어 유리 조성물(mol% 단위) 및 유리 조성물 각각의 특성을 보여준다. 실시예 코어 유리 조성 32-39를 갖는 코어 유리 층이 형성된다.
이제 표 3을 참조하면, 1mm의 두께를 갖는 표 3에 열거된 실시예 유리 조성물로부터 형성된 클래드 유리 층은 열거된 시간 동안 410℃에서 100 wt% KNO3를 포함하는 용융염 욕에서 침지되었다. 표 3에 열거된 압축 응력 및 압축 깊이 값은 FSM에 의해 측정되었다.
이제 표 4를 참조하면, 비교 유리 라미네이트 물품 CA 및 CB 및 실시예 유리 라미네이트 물품 A는 표 4에 열거된 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물을 사용하여 형성되었다. 표 4에 열거된 적분된 CTE 차이는 열거된 T11 lower(즉, 코어 유리 층 및 클래드 유리 층 중 더 낮은 1011 포이즈 온도)를 포함하는 식 (4)를 사용하여 계산되었다.
이제 도 5 및 6을 참조하면, 비교예 유리 라미네이트 물품 CA의 CTE vs 온도의 플롯 및 CTE 차이 vs 온도의 플롯이 도시된다. 실시예 코어 유리 조성물 E38 CTE가 실시예 클래드 유리 조성물 E29 CTE보다 더 높은 영역 502는 0 ppm/℃의 CTE 차이 위의 영역 602와 동일했다. 실시예 코어 유리 조성물 E38 CTE가 실시예 클래드 유리 조성물 E29 CTE보다 더 낮은 영역 504는 0 ppm/℃의 CTE 차이 아래의 영역 604와 동일했다. 영역 602 및 604에 대응되는, 실시예 클래드 유리 조성물 E29 및 실시예 코어 유리 조성물 E38의 적분된 CTE 차이는 식 (4)를 사용하여 계산된 바와 같이, 668 ppm이었고, T11 lower = 600℃(라인 506으로 표시됨), 실시예 클래드 유리 조성물 E29의 1011 포이즈 온도였다. 실시예 클래드 유리 조성물 E29의 CTE는 T11 lower 보다 낮은 온도에서 실시예 코어 유리 조성물 E38의 CTE보다 컸으며, 이는 라인 506 앞의 CTE 곡선에서 교차로 표시되었다.
이제 도 7 및 8을 참조하면, 비교예 유리 라미네이트 물품 CB의 CTE vs 온도의 플롯 및 CTE 차이 vs 온도의 플롯이 도시된다. 실시예 코어 유리 조성물 E37 CTE가 실시예 클래드 유리 조성물 E29 CTE보다 더 높은 영역 702는 0 ppm/℃의 CTE 차이 위의 영역 802와 동일했다. 실시예 코어 유리 조성물 E37 CTE가 실시예 클래드 유리 조성물 E29 CTE보다 더 낮은 영역 704는 0 ppm/℃의 CTE 차이 아래의 영역 804와 동일했다. 영역 802 및 804에 대응되는, 실시예 클래드 유리 조성물 E29 및 실시예 코어 유리 조성물 E38의 적분된 CTE 차이는 식 (4)를 사용하여 계산된 바와 같이, 601 ppm이었고, T11 lower = 600℃(라인 606으로 표시됨), 실시예 클래드 유리 조성물 E29의 1011 포이즈 온도였다. 실시예 클래드 유리 조성물 E29의 CTE는 T11 lower 보다 낮은 온도에서 실시예 코어 유리 조성물 E37의 CTE보다 컸으며, 이는 라인 706 앞의 CTE 곡선에서 교차로 표시되었다.
이제 도 9 및 10을 참조하면, 실시예 유리 라미네이트 물품 A의 CTE vs 온도의 플롯 및 CTE 차이 vs 온도의 플롯이 도시된다. 실시예 코어 유리 조성물 E37 CTE가 실시예 클래드 유리 조성물 E8 CTE보다 더 높은 영역 902는 0 ppm/℃의 CTE 차이 위의 영역 1002와 동일했다. 영역 1002에 대응되는, 실시예 클래드 유리 조성물 E8 및 실시예 코어 유리 조성물 E37의 적분된 CTE 차이는 식 (4)를 사용하여 계산된 바와 같이, 2195 ppm이었고, T11 lower = 637℃(라인 906으로 표시됨), 실시예 코어 유리 조성물 E37의 1011 포이즈 온도였다. 실시예 클래드 유리 조성물 E8의 CTE는 T11 lower 보다 낮은 온도에서 실시예 코어 유리 조성물 E37의 CTE보다 작았으며, 이는 라인 906 앞의 CTE 곡선에서 교차로 표시되었다.
이제 표 5를 참조하면, 비교예 유리 라미네이트 물품 CA 및 CB와 실시예 유리 라미네이트 물품 A의 압축 응력 및 중심 장력은 식 (1) 및 점탄성 모델을 사용하여 추정되었고, SCALP를 사용하여 측정되었다. 실시예 유리 라미네이트 물품에는 두께 비율 k = 1.5, 유리 라미네이트 물품의 두께 = 0.8mm, 클래드 유리층 두께 = 160(㎛)의 파라미터가 사용되었다. 점탄성 모델에서 계산된 비교예 유리 라미네이트 물품 CA 및 CB 실시예 유리 라미네이트 물품 A의 코어 응력은 도 11에 도시된다.
이제 도 12를 참조하면, SCALP 측정 CT vs 식 (1)과 점탄성 모델로부터 계산된 CT의 플롯이 도시된다. 원(●)과 라인 1202는 식 1에 의한 근사치를 나타낸다. 삼각형(▲)과 라인 1204는 점탄성 모델로부터의 값을 나타낸다. 도시된 것처럼, 점탄성 모델은 식 (1)보다 SCALP 측정값과 더 나은 상관관계를 보여준다. 표 5 및 도 12에 나타난 바와 같이, 점탄성 모델은 식 (1)보다 라미네이트 응력을 예측하는 데 더 좋다.
도 10을 다시 참조하면, 실시예 유리 라미네이트 물품 A는 비교예 유리 라미네이트 물품 CA 및 CB 각각의 600 ppm 및 601 ppm의 적분 CTE 차이에 비해 2195 ppm의 가장 큰 적분 CTE 차이를 가졌다. 표 5를 다시 참조하면, 실시예 유리 라미네이트 물품 A는 비교예 유리 라미네이트 물품 CA 및 CB 각각의 48.0 MPa 및 47.4 MPa에 비해, 86.4 MPa의 가장 큰 압축 응력을 또한 가졌다. 도 5-12 및 표 4 및 5에 나타난 바와 같이, 클래드 유리 조성물은, CTEclad가 T11 lower 보다 낮은 온도에서 CTEcore보다 작도록 하여, 상대적으로 큰 적분 CTE를 갖는, 따라서 상대적으로 증가된 CS를 갖는 유리 라미네이트 물품을 생산하도록, 코어 유리 조성물과 짝을 이룰 수 있다.
이제 표 6을 참조하면, 비교예 유리 라미네이트 물품 CC 및 CD와 실시예 유리 라미네이트 물품 B는 표 6에 열거된 실시예 클래드 유리 조성물 및 실시예 코어 유리 조성물을 사용하여 형성되었다. 비교예 유리 라미네이트 구조물 CC는 코어 유리 조성물로서 표 1의 실시예 클래드 유리 조성물 31을 포함한다는 점에 유의해야한다.
이제 도 13을 참조하면, 실시예 유리 조성물 30, 31, 33 및 39의 CTE vs 온도의 플롯이 도시된다. 이제 도 14를 참조하면, 비교예 유리 라미네이트 물품 CC 및 CD와 실시예 유리 라미네이트 물품 B의 점탄성 모델 계산된 응력이 도시되어 있다. 비교예 유리 라미네이트 물품 CC 및 CD의 점탄성 모델 결과는 종래 알려진 바와 같이 코어 유리 조성물과 클래드 유리 조성물 사이의 LTCTE 차이로 인해 높은 압축 응력이 발생할 수 있음을 나타낸다. 그러나 실시예 유리 라미네이트 물품 B의 점탄성 모델 결과는 코어 유리 조성물과 클래드 유리 조성물 사이의 LTCTE가 유사하거나 일치하는 동안 코어 유리 조성물과 클래드 유리 조성물 사이의 HTCTE 차이로 인해 상당한 압축 응력이 생성될 수 있음을 나타낸다. 실시예 유리 라미네이트 물품 E의 조성물의 LTCTE 및 HTCTE는 표 6에 나타난다.
당업자에게는 청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본원에 기재된 구현예들에 대한 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 다양한 구현예의 수정 및 변형이 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 있는 경우, 본 명세서는 그러한 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.
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추가 정보
미국 출원 제63/209,489호로 2021년 6월 11일 출원된 상기 개시는 유리 조성물 및 클래드 및 코어 유리의 강화 유리 대 유리 라미네이트 물품에 관한 것이다. 표 4는 유리 라미네이트 쌍 CA, CB 및 A에 대해 설명하며, 이는 클래드용 표 1의 유리 조성물 29 및 쌍 CA의 코어용 표 2의 유리 조성물, 클래드용 표 1의 29, 및 쌍 CB의 코어용 표 2의 37 및 클래드용 조성물 8, 및 쌍 A의 코어용 37에 해당한다. 개시된 바와 같이, 출원인은 쌍 A에서 입증된 바와 같이, 고온 열팽창계수(HTCTE)와 저온 열팽창계수(LTCTE) 모두의 차이를 이용하여, 상당한 알칼리 금속 산화물을 함유하는, 상이한 열팽창계수(CTE)에 대응하는 냉각 시 수축 차이로 강화된, 유리 대 유리 라미네이트 물품을 제조하였다.
개시된 바와 같이, 쌍 A의 것과 같은, 상당한 알칼리 금속 산화물을 갖는(예컨대, R2O > 6 mol%, >10 mol%, >12 mol%, > 14 mol%, >15 mol%, 여기서 R2O는 알칼리 금속 산화물이고; Na2O > 8 mol%, >10 mol%, >12 mol%) 코어 유리는 유리 대 유리 라미네이트의 클래드 유리보다 더 큰 LTCTE 및 HTCTE를 모두 가질 수 있고, 여기서 코어와 클래드 사이의 LTCTE 차이가 클래드에 큰 압축 응력을 생성할만큼 크지 않거나 충분하지 않은 경우에도, 코어와 클래드 사이의 HTCTE 차이를 포함하는 전체 또는 순 CTE 불일치는 냉각 시 클래드의 상당한 압축을 결과할 수 있다. 이러한 쌍은 유리 대 유리 라미네이트 물품의 팽창 또는 수축 불일치 강화 및 이온 교환 강화의 실제 사용을 허용한다. 다르게 말하면, 쌍 A의 HTCTE 차이가 긍정적으로 클래드와 코어 유리의 LTCTE 차이 뿐만 아니라 클래드 압축에 기여하기 때문에 쌍 A는 크게 냉각될 때 클래드에 상당한 압축을 가지며, 이후 쌍 A는 개시된 바와 같이 이온 교환에 의해 더욱 강화될 수 있다.
상기 개시에서는 냉각 시 클래드 내 순 압축 응력 측면에서 쌍 A의 이점을 강조하기 위해 쌍 CA와 쌍 CB를 예로 사용했다. 쌍 CA에 대해 도 5-6 및 쌍 CB에 대해 도 7-8에 도시된 바와 같이, 두 쌍의 클래드 유리는 코어 유리보다 LTCTE 값이 작지만, 해당 유리 대 유리 라미네이트에서 코어 유리보다 HTCTE 값이 더 크다. 다시 말해, CA와 CB 쌍의 코어 유리와 클래드 유리는 교차하는 CTE 곡선을 갖는다.
출원인들은 융합 형성 후 냉각 시, 고온에서의 팽창(또는 수축)의 차이로부터 상응하는 유리 대 유리 라미네이트(예를 들어, 도 1, 22-23 참조)에 부여된 응력이 저온에서의 팽창의 차이로부터의 응력을 상쇄하여, 쌍 A와 비교할 때 클래드의 순 압축 응력을 낮춘다는 것을 발견하였다. 이러한 쌍의 유리에서 HTCTE 기여도가 훨씬 더 컸다면, 순 압축 응력이 거의 0(예: 0의 50MPa 이내)이거나 음수여서 냉각 시 클래드가 인장 상태에 있을 수 있다. 그러나 CA와 CB 쌍 모두에서 클래드 압축에 대한 LTCTE 차이의 영향이 HTCTE 차이의 영향보다 더 컸기 때문에 두 쌍 모두 냉각 시 클래드에 약간의 압축을 가졌다.
출원인은 쌍 CB를 포함한 유리 대 유리 라미네이트에 대한 실험을 계속했고, 쌍 CB 조성물의 유리 대 유리 라미네이트가 (상대적으로) 낮은 온도에서 열-처리될 때, 라미네이트가 상당히 강화된다는 놀라운 발견을 하였다. 따라서, 위에서 쌍 CB가 쌍 A의 이점을 강조하기 위해 사용되었지만, 쌍 CB는 또한 후술하는 바와 같이, 유용하다(쌍 CA도 마찬가지).
도 15를 참조하면, 출원인은 0.6의 두께 비(k) 및 0.8 mm의 전체 두께를 갖는(예컨대, 2 x 2 in2 또는 약 50 x 50 mm2 길이 및 폭), 즉 0.3 mm 두께의 코어 층을 샌드위칭하는 0.25 mm의 클래드 층의 쌍 CB 유리 조성물의 도 1과 관련하여 상술한 바와 같이, 라미네이트 샘플의 클래드에서 평균 중심 장력(CT)을 측정했다. 약 56 MPa의 점선은 SCALP에 의해 측정되는 초기 평균 중심 장력(CT)을 코어의 두께에 대해 평균한 것으로, 클래드의 약 34 MPa 압축 응력(CS)과 상응한다. 특히, 클래드 층이 코어를 샌드위칭하는 유리 대 유리 라미네이트에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 응력은 냉각 시 CTE 불일치로 인해 CS * 2 * 클래드 두께 = CT * (라미네이트 두께 - 2 * 클래드 두께), 또는 CS = (CT * (라미네이트 두께 - 2 * 클래드 두께))/(2 * 클래드 두께)이다. 정사각형 형상의 응력 프로파일을 가정함(본원에 사용되는 바와 같이).
다시 도 15를 참조하면, 쌍 CB의 라미네이트 샘플은 6시간, 24 시간, 및 96 시간 동안 310℃에서 490℃까지 20℃씩 간격을 두고 서로 다른 온도에서 가열 및 유지되었다. 약 370℃ 미만의 온도로 가열된 샘플의 경우 라미네이트 샘플을 6시간 동안 가열하면 충격이 덜했다. 그러나 24시간 후, 그리고 확실히 96시간 후에는 평균 중심 장력이 10% 초과, 15% 초과와 같이 도 15에 도시된 바와 같이 크게 증가했다; 그리고 96 시간 동안 370℃에서, 평균 CT는 약 56 MPa에서 약 189 MPa로 증가했고, CS는 약 34 MPa에서 113 MPa로, 약 3.4배 증가했다.
출원인은 또한 온도가 약 410℃ 내지 약 450℃인 경우, 평균 CT의 큰 증가를 달성하기 위한 시간의 양이 감소했고, 여기서 430℃ 및 450℃ 모두에서 6 시간 동안 평균 CT가 두 배 이상 증가했고, 평균 CT가 약 410℃에서 24시간 동안 약 2.5배 증가했음을 발견했다. 또한, 각 시간 동안, 온도가 임계값 보다 높아질수록 반환 값이 감소했고, 470℃ 이상의 쌍 CB의 경우, 24시간 이상, 490℃에서 6 시간 유지하는 경우, 얻어진 평균 CT는 초기 CT 값과 거의 같거나 낮았다.
도 16은 도 15와 동일한 치수의 쌍 CB의 라미네이트 샘플을 최대 1296 분, 또는 21 시간까지 다양한 분 간격으로 강화한 것을 보여준다. 도 16에서, Y축은 평균 중심 장력의 증가에 해당한다. 처음 1시간 동안에, 평균 중심 장력이 감소했다가 21시간 후 약 90 MPa까지 점차 감소하는 속도로 증가했다. 특히 도 16의 데이터는 대기 중(예컨대, > 70 mol% 질소, > 15 mol% 산소)에서의 가열에 의한 강화에 해당하지만, 다른 유리는 > 90 mol% 아르곤을 포함하는, 불활성 기체와 같은 다른 기체, 액체(예컨대, 물, KNO3 염욕), 또는 심지어 진공 환경에서도 강화될 수 있다. 또한 열처리가 유리의 응력을 완화하는 방법이지만 진동, 빛 등과 같은 다른 메커니즘도 사용될 수 있다. 또한, 이러한 열처리를 위해 로(furnace), 오븐, 레이저, 화염, 플라즈마, 방사선 또는 기타 열원이 사용될 수 있다. 일 관점에 따르면, 적어도 일부의 이러한 강화는 100℃ 이상에서 적어도 1시간 동안 가열하는 것과 같은 기체 환경에서 수행되거나, 본원에 개시된 다른 열처리가 수행될 수 있다.
이와 함께, 출원인들은 도 17에 도시된 바와 같이, 쌍 CB 유리가 410℃에서 100% KNO3 염욕과 같이 액체에 잠긴 경우에도 유사한 강화가 이루어짐을 발견하였다. 도 17에서 "IOX"는 이온 교환 화학적 템퍼링의 약어이다. 또한, 동일한 온도에서 이온 교환 염욕에서의 강화와 공기 중 쌍 CB의 열처리에 의한 강화를 비교함으로써, 열처리 강화의 기여도를 쌍 CB의 이온 교환과 비교할 수 있다. 특히, 도 17에 도시된 실시예에서, 21시간 후 평균 중심 장력에 대한 열처리 기여도는 두 배 이상, 세 배 이상, 심지어 다섯 배 이상과 같이, IOX 기여도보다 더 크다. 또한, 출원인은 라미네이트가 두 가지 메커니즘에 의해 동시에 강화될 수 있음을 발견했다. 일 관점에 따르면, 본원에 개시된 라미네이트는 열처리에 의해 강화되고 동시에 이온 교환에 의해 강화되며, 동일한 라미네이트는, 이온 교환으로 동시에 강화하는 시간이 원하는 강도를 달성하기에 불충분한 경우 등에서, 공기 중에서 적어도 1 시간 동안 100℃ 이상으로 가열하는 것과 같이 공기 중에서 추가로 강화되거나, 또는 본원에 개시된 다른 열처리로 더욱 강화될 수 있다.
이제 도 18을 참조하면, 스크라이브에 의해 점진적으로 하중을 가하여 파단된 후의 0.6의 두께 비율(k)의 3개의 상이한 두께 0.6 mm, 0.8 mm, 및 1.0 mm의 쌍 CB 라미네이트 샘플이 도시된다(또는 대안적으로 비커스 압자, 정사각형-계, 136°4면, 상대 습도 50%, 25℃에서 주 표면의 중심을 향해 직각으로 향하는 피라미드형 비커스 압자, 초당 60㎛의 속도로 준-정적 변위). 맥락을 위해, 도 18의 가운데 줄은 도 15-17에 도시된 바와 같이 0.8 mm 두께 샘플에 해당한다. 도 18의 파단 패턴에서 볼 수 있듯이, 클래드의 평균 중심 장력과 그에 상응하는 압축 응력이 증가함에 따라, 샘플의 파단이 더 쉽게 발생했다.
일 관점에 따르면, 본원에 개시된 바와 같은 열 처리에 의한 유리 대 유리 라미네이트의 강화는, 클래드의 압축이 특정 라미네이트의 파단성 한계 바로 아래에 있도록(예컨대, 각 파단성 한계보다 <100 MPa, < 50 MPa, < 30 MPa), 라미네이트가 강화된 상태에서 온도를 실온(예컨대, 25℃, 100℃ 미만)으로 낮춤으로써 중단될 수 있고, 따라서 라미네이트는 파단성 파단(frangible fracture) 반응 없이 가능한 강해진다. 유리 대 유리 라미네이트의 다양한 지오메트리 및 조성에 대한 파단성 한계는 상이할 수 있지만, 열 처리를 점진적으로 증가시켜 파단성 한계를 테스트하는 것은 간단한 과정이며, 본 개시에서 입증되는 바와 같이 당업자에 의해 쉽게 수행될 수 있다(도 20 참조).
도 18의 쌍 CB 샘플의 맥락에서, 두께 0.6mm 샘플의 경우 410℃에서 약 289분 후 열처리를 중단하면 샘플이 "파단 한계"(파단이 여전히 비파단성에 해당하지만 클래드의 파단성을 초래하기에 충분한 강도)까지 거의 강화될 수 있다. 도 18의 쌍 CB의 0.8mm 및 1.0mm 샘플의 경우, 시간 한계는 약 361분 후 410℃에서 열처리를 중단하는 것이었다.
이제 도 19를 참조하면, 410℃에서 다양한 시간 동안 가열된 후 두께 비 1.5에서 0.6mm, 0.8mm 및 1.0mm의 세 가지 두께의 쌍 CB 라미네이트 샘플이 스크라이브로 파단된 후가 또한 도시된다. 더 큰 두께 비율은 더 긴 열 처리 시간으로 전환하여 파단성 거동을 변화시켰다. 1069분 후, 세 가지 두께 중 어느 것도 파단성 거동을 갖지 않았으나, 1296분 후에, 0.8mm와 1.0mm 두께의 샘플 모두 파단성이었다.
"파단성(frangibility)"은 코팅, 접착층과 같은, 외부 구속이 없는 강화 유리 물품의 폭력적(violent) 또는 에너지적인 파편화를 일반적으로 지칭하며, 유리 물품(예컨대, 플레이트 또는 시트)이 평균 단면 치수가 ≤ 1 mm인 다수의 작은 조각으로 파괴되고, 적어도 하나의 조각이 원래의 위치로부터 폭력적으로 방출되는 것을 특징으로 할 수 있다. 그러나, 본 기술의 경우, 코어 유리는 파단성일 수 있으나, 클래드 유리에 의해 제자리에 고정되어 있으므로, 파단성은 단순히 각 유리 부분(예컨대, 코어, 또는 장력 상태인 경우클래드)에서 평균 단면 치수가 ≤ 1 mm인 다수의 작은 조각으로의 폭력적이거나 에너지가 넘치는 파편화로 특징지어 질 수 있다. 코팅, 접착층 등이 본원에 기술된 강화 유리 물품과 함께 사용될 수 있지만, 이러한 외부 구속은 파단성 또는 파단성 거동을 결정하는 데 사용되지 않는다. 대조적으로, "비-파단성"은 파단성이 없는 파단 거동이다.
어떤 이론에 얽매이는 것 없이, 출원인은 초기 냉각시 유리에 고정되거나 동결되는, HTCTE 차이에 해당하는 유리 대 유리 라미네이트의 응력들이, 라미네이트의 응력을 완화할 때, LTCTE 차이로 인한 응력과 같은 다른 응력보다 먼저 또는 더 큰 정도로 완화될 수 있다고 믿는다. 쌍 CB의 관점에서, 도 20은 도 5를 수정한다. 출원인은 쌍 CB의 라미네이트를 가열하면 HTCTE 차이의 영향으로 시작하는 CTE 불일치가 완화되고, 이는 교차하는 CTE 곡선을 갖는 쌍 CB의 경우 LTCTE 차이로부터의 응력을 상쇄하는 HTCTE의 응력을 완화한다고 믿는다. HTCTE의 응력이 완화되면 LTCTE의 응력이 더 이상 상쇄되지 않고 클래드의 순 응력에 증가된 영향을 가해 압축 응력이 증가한다.
비유하자면, 라미네이트의 초기 냉각 후, 코어 및 클래드 유리의 HTCTE 차이는 쌍의 LTCTE 차이로 인한 응력에 해당하는 "스프링"을 고정하는 역할을 한다. 이후 라미네이트를 가열하는 것은 HTCTE 영향력을 완화시키고, 스프링을 서서히 푼다. 도 20과 관련하여, 라미네이트를 가열하는 것은 T11 lower는 라인 506을 506'로 본질적으로 이동시키고 면적 504를 감소시키며, 여기서 코어 유리 조성물 CTE는 클래드 유리 조성물 29 CTE(도 5)보다 504'로 더 낮았다. 완화는 CTE 곡선(I)을 교차하는 지점과 교차하도록 라인 506'을 이동시켜 라미네이트 응력에 대한 HTCTE 기여를 제거할 수 있으며, 이는 결과적으로 해당 조건에서 해당 쌍에 대한 클래드의 최대 압축 응력을 달성하게 할 수 있다. 이온 교환 강화는 도 17에 도시된 바와 같이, 압축 응력을 더욱 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 또는, 도 18에 도시된 바와 같이, HTCTE는 LTCTE 차이로부터의 응력을 상쇄하기 위해 HTCTE 차이의 기여를 유지함으로써, 근접하지만, 파단성 한계 바로 아래와 같은, 일부 다른 수준으로 감소될 수 있다.
일 관점에 따르면, 교차하는 CTE 곡선을 갖는 유리를 갖는, 유리 대 유리 라미네이트는 라미네이트의 응력에 대한 고온 CTE 기여도가 감소되도록 완화될 수 있다. 예를 들어, 평균 중심 장력이 적어도 50MPa, 적어도 60MPa, 적어도 100MPa 와 같이, 적어도 20MPa 증가하도록 HTCTE는 감소될 수 있다(예컨대, 96시간 동안 370℃에서 가열된 쌍 CB). 일 관점에 따르면, 교차하는 CTE 곡선을 갖는 한 쌍의 유리를 갖는 라미네이트는 라미네이트의 파단성 한계 바로 아래와 같이, 최대 잠재적 강화 보다 적은 정도에 해당하는 정도로 완화될 수 있다.
위의 쌍 CB에 의해 입증된 바와 같이, 교차하는 코어 및 클래드 유리 CTE 곡선을 갖는 유리 대 유리 라미네이트 내의 초기 응력은 HTCTE 차이의 영향을 완화하고, 제어된 방식으로 조정되어, 라미네이트의 원하는 응력 상태를 달성할 수 있다. 예를 들어, 위에 표시된 바와 같이, 쌍 CA는, 도 7-8에 나타난 바와 같이, HTCTE가 쌍 내 LTCTE 차이의 영향을 무효화하는 교차하는 CTE 곡선을 또한 갖는다. 도 21에서, 쌍 CA의 라미네이트는 쌍 CB의 라미네이트와 관련하여 설명한 대로 공기 중에서 열처리되었다. 따라서, 쌍 CA 조성물의 라미네이트도 강화되었다.
보다 구체적으로, 약 490℃에서 6시간 내에, 쌍 CA 조성물의 라미네이트의 중심 장력이 약 46MPa에서 약 63MPa로 증가했다. 코어 응력이 거의 20MPa 증가한 것은 상당한 수치이다. 이러한 경향은 쌍 CB 열처리만큼 명확하지 않았는데, 아마도 코어 및 클래드 유리의 점도 곡선/완화 시간이 다르기 때문일 것이다.
쌍 CA 및 CB와 달리, 쌍 A의 클래드 및 코어 유리는 코어 또는 클래드 유리 중 더 낮은 1011 포이즈 온도에 해당하는 라인 906(도 9) 미만의 온도에서 CTE 곡선의 교차가 결여된다. 따라서 한 쌍의 라미네이트는 LTCTE 수축 불일치에 대한 HTCTE 상쇄 및 상응하는 "고정된 스프링" 응력이 결여된다. 따라서, 도 22에 도시된 바와 같이, 쌍 A 라미네이트(예컨대, 위에 개시된 것과 동일한 치수의)가 쌍 CB 및 CA 라미네이트를 강화하는 온도에서 6시간 동안 가열되는 경우, 쌍 A 라미네이트의 평균 CT는 감소할 뿐이다.
또한, 출원인들은 쌍 CB의 클래드와 코어의 조성을 서로 바꾸었는데, 여기서 표 1의 조성물 29가 코어로 사용되었고, 표 2의 37이 클래드로 사용되었다. 초기 냉각 시, 클래드는 장력을 가지고, 코어는 압축력을 갖는다. 열 처리 시, 출원인은 위에서 개시된 바와 같은 이유로 클래드의 증가된 장력을 고려한다. 예를 들어, 본 개시의 조성물 외에도, 출원인들은 코어로서 CORNING® GORILLA® GLASS 4(GG4)와 클래드로서 CORNING® GORILLA® GLASS 3(GG3)의 페어링하는 것이, GG4가 GG3 보다 높은 LTCTE를 가지나 GG3이 GG4 보다 높은 HTCTE를 가지고 이들의 CTE 곡선이 교차하기 때문에, 쌍 CB 및 CA로 입증된 거동을 달성할 수 있을 것으로 고려한다. 이는 GG4가 GG3보다 LTCTE가 높지만 GG3가 GG4보다 HTCTE가 높고, 이들의 CTE 곡선이 교차하기 때문에 CB 및 CA 페어로 입증된 동작을 달성할 수 있기 때문입니다.
교차하는 CTE 곡선이 있는 유리를 페어링하는 이점은 해당 라미네이트가 더 낮은 순 응력 상태에서 초기에 냉각될 수 있다는 것이다. 그 상태에서, 라미네이트는 취급 및 절단 또는 싱귤레이팅, 폴리싱, 벤딩 등과 같이 기계 가공될 수 있다. 이후 수정 후, 라미네이트는 HTCTE 불일치의 영향을 완화함으로써 LTCTE 불일치의 "핀을 해제"하여 강화될 수 있다. 라미네이트가 높은 응력 하에 있는 경우 어려울 수 있는 유리 대 유리 라미네이트의 취급 및 기계 가공은 더 낮은 순 응력 상태에서 먼저 수행될 수 있다.
도 23은 코어 유리(2212)가 벤딩된 유리 또는 용기(예컨대, 약병, 젖병)의 내부 표면일 수 있고, 클래드 유리(2214)가 바깥쪽을 향하는 유리 대 유리 라미네이트(2210)를 보여준다. 유리(2212, 2214)는 튜브로서 융합 형성되고, 절단되고, 재성형되거나 또는 더 낮은 순 응력 상태에서 달리 수정될 수 있고, 이어서 HTCTE의 영향력이 완화될 수 있으며, 유리 대 유리 라미네이트(2210)는 이에 상응하여 강화될 수 있다.
또는, 코어 및 클래드 유리(2312, 2314), 유리 대 유리 라미네이트(2310)는 반드시 층으로 배열될 필요는 없고, 대신 예를 들어 하나가 다른 하나를 둘러쌀 수 있다. 이러한 관점에 따르면, 도 24는 구형으로 유리 대 유리 라미네이트(2310)를 도시하며, 여기서 내부는 코어 유리(2312)이고 외부는 클래드 유리(2314)이다. 이러한 물품은, 쌍 CB 실시예에 의해 입증된 바와 같이, 더 낮은 순 응력에서 폴리싱될 수 있고, 이어서 더 높은 응력 상태로 가열될 수 있다. 출원인은 이러한 유리 대 유리 라미네이트가 융합 드로우 없이, 대신 플로트 공정, 블로운 유리, 또는 기타 제조 방법에 의해 형성될 수 있음을 고려한다. 또한, 출원인은 보다 복잡한 응력 프로파일이 서로 교차하는 CTE 곡선을 갖는 제3, 제4, 제5 유리 등을 추가적으로 페어링하고(즉, 서로 융합시킴), 이어서 상응하는 응력의 일부가 부여된 HTCTE를 완화함으로써 달성될 수 있음을 고려한다.
도 25에 도시된 바와 같은 제1 관점 A1'에 따르면, 강화된 유리 물품을 제조하는 방법(2410)은 하부 임계 온도(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃) 아래에서 하부 임계 온도 초과, 상부 임계 온도(예컨대, 300℃, 400℃, 450℃, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃) 미만까지 라미네이트를 가열함으로써(2414) 클래드 유리에 융합된 코어 유리를 포함하는 라미네이트(예컨대, 도 1, 23-24 참조)의 클래드 유리의 적어도 임계 압축 응력(예컨대, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 25 MPa, 30 MPa, 50 MPa, 80 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa)만큼 증가시키는 단계(2412) 및 상기 라미네이트를 임계 시간(예컨대, 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 6시간, 8시간, 12시간, 18시간, 24시간, 48시간, 72시간, 96시간, 200시간, 2주) 보다 더 길게 하부 임계 온도 위, 상부 임계 온도 밑에서 유지하는 단계(2416)를 포함하며, 이는 임계 시간보다 짧은 여러 하위 처리의 어그리게이트(aggregate)일 수 있다. 코어 및 클래드 유리의 온도(x-축)의 함수로서 열 팽창 계수(y-축)의 곡선(즉, 코어 및 클래드 유리와 동일 조성물의 CTE 곡선)은 하부 경계(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃) 위, 상부 경계(예컨대 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃, 1250℃, 코어 또는 클래드 유리 중 더 낮은 1011 포이즈 온도) 밑에서 서로 교차한다.
관점 A2'에 따르면, 관점 A1'의 가열 중 적어도 일부는 > 90부피% 아르곤 또는 다른 불활성 기체와 같은 기체 환경의 로와 같은 염욕 외부의 라미네이트에서 발생한다. 관점 A3'에 따르면, 상기 관점 A1'의 가열 중 적어도 일부는 공기와 같이, 부피로 70% 초과의 질소 및 15% 초과의 산소를 포함하는 기체 환경에서 발생한다.
관점 A4'에 따르면, 관점 A1', A2' 또는 A3'의 증가는 적어도 50 MPa 만큼이다. 관점 A5'에 따르면, 관점 A1'의 증가는 적어도 100 MPa 만큼이다. 관점 A6'에 따르면, 관점 A4' 또는 A5'의 방법은 이온 교환 화학적 템퍼링에 의한 클래드 유리의 압축 응력의 추가적인 증가(2418)(도 25)를 더욱 포함한다.
관점 A7'에 따르면, 관점 A1' 내지 A6' 중 어느 하나의 임계 시간은 어그리게이트에서 한 시간 보다 더 길게 추가되는 세그먼트들로 분할되는 것과 반대로 연속적이다.
도 26'에 도시된 바와 같은, 관점 B1'에 따르면 강화 유리 물품을 제조하는 방법(2510)은 클래드 유리에 용융된 코어 유리 포함하는 라미네이트에서, 클래드 유리에 압축 응력을 적용하기 위하여, 클래드 및 코어 유리의 저온 열팽창 계수 차이에 상응하는 응력을 보존하면서, 클래드 및 코어 유리의 고온 열팽창 계수 차이에 상응하는, 응력을 완화하는 단계(2512)를 포함한다. 완화에 의해 적용되는 상기 압축 응력은 적어도 임계값이다(예컨대, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 25 MPa, 30 MPa, 50 MPa, 80 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa).
관점 B2'에 따르면, 관점 B1'의 완화는 라미네이트를 가열하는 단계(2514)를 포함한다.
관점 C1'에 따르면, 강화 유리 물품을 제조하는 방법(2610)은 클래드 및 코어 유리를 서로 융합하여 유리 대 유리 라미네이트를 형성하는 단계(2612)를 포함하고, 여기서 클래드 유리는 코어 유리보다 더 큰 고온 열팽창 계수(HTCTE)를 가지나, 코어 유리보다 더 낮은 저온 열팽창 계수(LTCTE)를 갖는다. 상기 방법은 클래드 및 코어 유리 사이의 수축 불일치를 통해 응력을 부여하기 위해 유리 대 유리 라미네이트를 냉각하는 단계(2614)를 더욱 포함하며, 여기서 클래드 및 코어 유리의 HTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력은 클래드 및 코어 유리의 LTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력을 적어도 부분적으로 상쇄한다. 냉각(2614) 후, 상기 방법은 라미네이트의 지오메트리를 수정하는 단계(2616)를 포함한다(예컨대, 절단, 폴리싱, 싱귤레이팅, 벤딩, 스코어링). 수정(2616) 후, 상기 방법은 클래드 및 코어 유리의 LTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력이 완화 전에 적어도 임계값(예컨대, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 25 MPa, 30 MPa, 50 MPa, 80 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa)으로 클래드 유리의 응력을 변경(예컨대 인장 또는 압축 증가)하도록, 클래드 및 코어 유리의 HTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력의 적어도 일부를 완화하는 단계(2618)를 포함한다.
관점 C2'에 따르면, 관점 C1'의 방법의 수정하는 단계는 적어도 임계값까지 클래드 유리의 압축 응력을 증가시킨다.
관점 C3'에 따르면, 관점 C1' 또는 C2'의 방법은 완화 이전에 클래드 유리의 압축 응력을 더욱 증가시키기 위해 클래드 유리의 이온을 더 큰 이온으로 교환하는 단계(2620)를 더욱 포함한다.
관점 C4'에 따르면, 관점 C1'의 방법의 완화의 적어도 일부는 관점 C3'의 이온을 교환시킨 후에 발생한다.
관점 C5'에 따르면, 관점 C1' 내지 C4' 중 어느 하나의 방법의 완화의 적어도 일부는 기체 환경에서 발생한다.
관점 C6'에 따르면, 관점 C1' 내지 C5' 중 어느 하나의 방법의 수정(2616)은 라미네이트를 절단하는 단계(2622)를 포함한다.
관점 C7'에 따르면, 관점 C1'의 방법의 수정(2616)은 관점 C6'의 절단에 더해 라미네이트의 에지를 폴리싱(2624)하는 단계를 더욱 포함한다.
관점 C8'에 따르면, 관점 C1' 내지 C7' 중 어느 하나의 방법의 완화(2618)는 라미네이트를 하부 임계 온도(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도) 초과 내지 상부 임계 온도(예컨대 300℃, 400℃, 450℃, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도) 미만으로, 임계 시간(예컨대, 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 6시간, 8시간, 12시간, 18시간, 및/또는 도 16-19에 열거된 임의의 시간) 보다 더 길게 유지하는 단계(2626)를 포함한다.
관점 C9'에 따르면 관점 C1'의 방법의 완화(2618)는 라미네이트를 관점 C8'의 하부 임계 온도 미만에서 관점 C8'의 유지 단계 이전의, 하부 임계 온도일 수 있는 다른 임계 온도 초과로 가열하는 단계(2628)를 더욱 포함한다.
관점 C10'에 따르면, 관점 C8'의 하부 임계 온도 초과 및 상부 임계 온도 미만으로 라미네이트를 유지하는 단계(2626)의 어그리게이트 시간은 관점 C8'에 대해 특정된 것보다 긴 임계 시간보다 더 크다.
관점 D1'에 따르면, 유리 대 유리 라미네이트 물품(예컨대, 도 1, 23-24 물품 100, 2210, 2310 참조)은 클래드 유리(예컨대 도 1, 23-24 클래드 유리 104a, 104b, 2214, 2314 참조) 및 상기 클래드 유리에 융합된 코어 유리(예컨대, 도 1, 23-24 코어 유리 102, 2212, 2312 참조)를 포함한다. 클래드 유리의 압축 응력은 제1 응력(예컨대, 25 MPa, 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa, 400 MPa) 미만이다. 그러나 코어 및 클래드 유리는 라미네이트를 특정 온도(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 400℃, 410℃, 450℃, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도)로 특정 시간의 양(예컨대, 2시간, 4시간, 6시간, 10시간, 12시간, 18시간, 21시간, 24시간, 36시간, 48시간, 3일, 5일, 및/또는 도 16-19에 열거된 임의의 시간) 동안 공기(예컨대, 이산화탄소와 같은 소량의 기타 기체와 함께, 대략 78 mol% 질소, 21 mol% 산소, 1 mol% 아르곤) 중에서 가열하는 것이 제1 응력보다 적어도 소정의 양(예컨대, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 25 MPa, 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa, 400 MPa) 만큼 압축 응력을 증가시키도록 구성된다.
관점 D2'에 따르면, 관점 D1'의 코어 및 클래드 유리는 라미네이트를 특정 온도로 특정 시간의 양 동안 공기 중에서 가열하는 것이 클래드 유리의 압축 응력을 관점 D1'의 압축 응력의 양 보다 더 증가시키도록 구성된다.
관점 E1'에 따르면, 유리 대 유리 라미네이트 물품(예컨대, 도 1, 23-24 물품 100, 2210, 2310 참조)은 클래드 유리(예컨대 도 1, 23-24 클래드 유리 104a, 104b, 2214, 2314 참조) 및 상기 클래드 유리에 융합된 코어 유리(예컨대, 도 1, 23-24 코어 유리 102, 2212, 2312 참조)를 포함한다. 코어 및 클래드 유리의 온도의 함수로서 열 팽창 계수의 곡선(예컨대 도 5, 7, 20 참조)은 하한(예컨대 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도) 초과 내지 상한(예컨대, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃, 1200℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도) 미만에서 서로 교차한다(도 20의 교차점 I 참조). 코어 및 클래드 유리는 라미네이트를 특정 온도(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 400℃, 410℃, 450℃, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도)로 특정 시간의 양(예컨대, 2시간, 4시간, 6시간, 10시간, 12시간, 18시간, 21시간, 24시간, 36시간, 48시간, 3일, 5일, 및/또는 도 16-19에 열거된 임의의 시간) 동안 공기 (예컨대, 이산화탄소와 같은 소량의 기타 기체와 함께, 대략 78 mol% 질소, 21 mol% 산소, 1 mol% 아르곤) 중에서 가열하는 것이 클래드 유리의 압축 응력을 증가시키지만, 소정의 양(예컨대, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 25 MPa, 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa, 400 MPa)의 응력 미만으로 증가시키도록 구성된다.
관점 F1'에 따르면, 유리 대 유리 라미네이트 물품(예컨대, 도 1, 23-24 물품 100, 2210, 2310 참조)은 클래드 유리(예컨대, 도 1, 23-24 클래드 유리 104a, 104b, 2214, 2314 참조) 및 클래드 유리에 융합된 코어 유리(도 1, 23-24 코어 유리 102, 2212, 2312 참조)를 포함한다. 코어 및 클래드 유리의 온도의 함수로서 열 팽창 계수의 곡선(예컨대 도 5, 7, 20 참조)은 하한(예컨대 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도) 초과 내지 상한(예컨대, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃, 1200℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도, 및/또는 코어 또는 클래드 유리 중 더 낮은 1011 포이즈 온도) 미만에서 서로 교차한다(도 20의 교차점 I 참조). 코어 및 클래드 유리는 라미네이트를 특정 온도(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 400℃, 410℃, 450℃, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도)로 특정 시간의 양(예컨대, 2시간, 4시간, 6시간, 10시간, 12시간, 18시간, 21시간, 24시간, 36시간, 48시간, 3일, 5일, 및/또는 도 16-19에 열거된 임의의 시간) 동안 공기 (예컨대, 이산화탄소와 같은 소량의 기타 기체와 함께, 대략 78 mol% 질소, 21 mol% 산소, 1 mol% 아르곤) 중에서 가열하는 것이 클래드 유리의 응력을 클래드 유리의 응력이 가열 전의 것에서 소정의 응력의 양(예컨대, 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 25 MPa, 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa, 400 MPa)만큼 변화시키도록 구성된다.
관점 F2'에 따르면, 관점 F1'의 코어 및 클래드 유리는 라미네이트를 특정 온도로 특정 시간의 양 동안 공기 중에서 가열하는 것이 클래드 유리의 응력을 관점 F1'에 대해 특정된 것보다 더 크게 변경시키도록 구성된다.
관점 G1'에 따르면, 유리 대 유리 라미네이트 물품(예컨대, 도 1, 23-24 물품 100, 2210, 2310 참조)은 클래드 유리(예컨대, 도 1, 23-24 클래드 유리 104a, 104b, 2214, 2314 참조), 및 클래드 유리에 융합된 코어 유리(예컨대, 도 1, 23-24 코어 유리 102, 2212, 2312 참조)를 포함한다. 클래드 유리는 압축 응력을 갖고, 코어 및 클래드 유리는 라미네이트를 특정 온도(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 400℃, 410℃, 450℃, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃, 및/또는 도 15 및 21에 열거된 임의의 온도)로 특정 시간의 양(예컨대, 2시간, 4시간, 6시간, 10시간, 12시간, 18시간, 21시간, 24시간, 36시간, 48시간, 3일, 5일, 및/또는 도 16-19에 열거된 임의의 시간) 동안 공기 중에서 가열하는 것이 가열 전의 압축 응력의 적어도 소정의 퍼센트(예컨대, 5%, 10%, 20%, 40%, 50%, 100%, 150%, 200%, 300%)만큼 압축 응력을 증가시키도록 구성된다.
관점 G2'에 따르면, 관점 G1'의 코어 및 클래드 유리는 라미네이트를 특정 온도로 특정 시간의 양 동안 공기 중에서 가열하는 것이 관점 G1에 특정된 것보다 더 큰 퍼센트로 압축 응력을 증가시키도록 구성된다.
관점 H1'에 따르면, 유리 대 유리 라미네이트 물품(예컨대, 도 1, 23-24 물품 100, 2210, 2310 참조)은 압축 상태의 클래드 유리(도 1, 23-24 클래드 유리 104a, 104b, 2214, 2314 참조) 및 인장 상태의, 클래드 유리에 융합된 코어 유리(예컨대, 도 1, 23-24 코어 유리 102,2212, 2312 참조)를 포함한다. 클래드 유리는 코어 유리보다 더 큰 고온 열팽창계수(HTCTE)를 가지나, 코어 유리보다 더 낮은 저온 열팽창계수(LTCTE)를 갖는다. 라미네이트는 클래드 유리가 비-파단성이지만, 클래드 유리의 압축이 한계 미만의 응력의 양(예컨대, 150 MPa, 100 MPa, 75 MPa, 50 MPa, 40 MPa, 30 MPa, 20 MPa, 15 MPa, 10 MPa)만큼 증가되면 파단성이도록 구성된다.
관점 I1'에 따르면, 강화 유리 물품을 제조하는 방법은 클래드 유리에 융합되는 코어 유리를 포함하는 라미네이트의 클래드 유리의 압축 응력을, 라미네이트를 하부 임계 온도 미만에서(예컨대, 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃) 하부 임계 온도 초과 및 상부 임계 온도 미만으로(예컨대, 300℃, 400℃, 450℃, 500℃, 550℃, 600℃, 700℃, 800℃) 가열함으로써 적어도 임계 퍼센트(예컨대, 5%, 10%, 20%, 40%, 50%, 100%, 150%, 200%, 300%)만큼 증가시키는 단계, 및 라미네이트를 하부 임계 온도 초과 및 상부 임계 온도 미만에서 임계 시간(예컨대, 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 6시간, 8시간, 12시간, 18시간, 24시간, 48시간, 72시간, 96시간, 200시간, 2주) 보다 더 오래 유지하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 적어도 임계 퍼센트 증가는 하부 임계 온도 미만으로 냉각 및 형성 후 및/또는 어닐링 후와 같이, 가열 전에 존재하는, 클래드의 이전 압축 응력에 상대적인 것이다. 코어 및 클래드 유리 온도(x-축)의 함수로서 열팽창계수(y-축)의 곡선(즉, 코어 및 클래드 유리로서 동일 조성물의 CTE 곡선)은 하부 경계(예컨대 50℃, 80℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃) 위 및 상부 경계(예컨대 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃, 1250℃, 코어 또는 클래드 더 낮은 1011 포이즈 온도 아래에서 서로 교차한다. 관점 I2'에 따르면, 관점 I1'의 방법은 이온 교환 화학적 템퍼링에 의해 클래드 유리의 압축 응력을 추가적으로 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 예시적 구현예에 도시된 바와 같이, 조성물, 구조, 어셈블리 및 물품의 구조 및 배열은 단지 예시적인 것일 뿐이다. 비록 본 개시에서 소수의 구현예들만이 상세히 설명되었지만, 본원에 기재된 주제의 새로운 교시과 이점을 실질적으로 벗어나지 않으면서도 많은 수정이 가능하다(예를 들어, 다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율의 변형, 파라미터 값, 마운트 배열, 재료의 사용, 색상, 방향). 임의의 공정, 논리적 알고리즘, 또는 방법 단계의 순서 또는 시퀀스는 예시적인 구현예에 따라 변경되거나 재-시퀀싱될 수 있다. 또한, 다른 치환, 수정, 변경 및 생략이 본 발명 기술의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예시적 구현예의 설계, 동작 조건 및 배열에서 이루어질 수 있다.
Claims (75)
- 유리 조성물로서,
60 mol% 이상 76 mol% 이하의 SiO2;
7 mol% 이상 16 mol% 이하의 Al2O3;
0 mol% 초과 12 mol% 이하의 B2O3; 및
0 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함하고,
여기서 (R2O + RO)/Al2O3는 1 이상이고, R2O는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합이고, RO는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 합인, 유리 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 유리 조성물은 5 mol% 이상 12 mol% 이하의 Na2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 유리 조성물은 1 mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 8 mol% 이상 15 mol% 이하의 Al2O3를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 60 mol% 이상 74 mol% 이하의 SiO2를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
RO는 0 mol% 이상 10 mol% 이하인, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 잇어서,
R2O는 7 mol% 이상 16 mol% 이하인, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 Li2O; 및
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은
0 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO;
0 mol% 이상 10 mol% 이하의 CaO;
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 SrO; 및
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 BaO를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하의 SnO2를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 유리 조성물은,
65 mol% 이상 74 mol% 이하의 SiO2;
8 mol% 이상 11 mol% 이하의 Al2O3;
7 mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3;
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 P2O5;
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O;
7.5 mol% 이상 11 mol% 이하의 Na2O;
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 MgO; 및
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 유리 조성물은,
60 mol% 이상 70 mol% 이하의 SiO2;
10 mol% 이상 15 mol% 이하의 Al2O3;
0 mol% 이상 7 mol% 이하의 B2O3;
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5;
7.5 mol% 이상 12 mol% 이하의 Na2O; 및
0 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO를 포함하는, 유리 조성물. - 유리 라미네이트 물품으로서,
코어 유리 층;
상기 코어 유리 층의 표면에 라미네이트되는 클래드 유리 층을 포함하고, 여기서 상기 클래드 유리 층은 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항의 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 14에 있어서,
상기 코어 유리 층은
60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2;
0 mol% 초과 10 mol% 이하의 Al2O3;
1 mol% 이상 12 mol% 이하 CaO; 및
3 mol% 이상 15 mol% 이하 Na2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 유리 조성물로서,
60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2;
0 mol% 초과 16.5 mol% 이하의 Al2O3;
1 mol% 이상 12 mol% 이하의 CaO; 및
3 mol% 이상 15 mol% 이하의 Na2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 16에 있어서,
상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 24 mol% 이하의 B2O3를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 17에 있어서,
상기 유리 조성물은 1 mol% 이상 20 mol% 이하의 B2O3를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 16-18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 5 mol% 이상 14.5 mol% 이하의 Na2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 19에 있어서,
상기 유리 조성물은 7 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 16-20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 6 mol% 이하의 K2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 21에 있어서,
상기 유리 조성물은 0.25 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 16-22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 10 mol% 이하의 Li2O를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 16-23 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 0.5 mol% 이상 13 mol% 이하의 Al2O3를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 16-24 중 어느 한 항에 있어서,
R2O는 3 mol% 이상 20 mol% 이하이고, R2O는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합인, 유리 조성물. - 청구항 25에 있어서,
R2O는 5 mol% 이상 18 mol% 이하인, 유리 조성물. - 청구항 16-26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 10 mol% 이하의 MgO를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 27에 있어서,
상기 유리 조성물은 2 mol% 이상 8 mol% 이하의 MgO를 포함하는, 유리 조성물. - 청구항 16-28 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 조성물은 0 mol% 이상 0.5 mol% 이하의 SnO2를 포함하는, 유리 조성물. - 유리 라미네이트 물품으로서,
코어 유리 층;
상기 코어 유리 층의 표면에 라미네이트 되는 클래드 유리 층을 포함하고, 여기서 상기 코어 유리 층은 청구항 16-29 중 어느 한 항의 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 유리 라미네이트 물품으로서,
저온 열팽창 계수(LTCTEcore)와 고온 열팽창 계수(HTCTEcore)를 갖는 코어 유리층;
코어 유리 층의 표면에 라미네이트 되는 클래드 유리 층, 상기 클래드 유리 층은 저온 열팽창 계수(LTCTEclad) 및 고온 열팽창 계수(HTCTEclad)를 갖고; 및
두께 t를 포함하며,
여기서 상기 유리 라미네이트는 다음 관계를 만족하며:
여기서 T11 lower는 코어 유리 층 및 클래드 유리 층 중 더 낮은 1011 포이즈 온도이며; 및
여기서 T11 lower보다 더 낮은 온도에서, CTEclad는 CTEcore 보다 작은, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31에 있어서,
|LTCTEclad - LTCTEcore|는 |HTCTEclad - HTCTEcore| 보다 작은, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31 또는 32에 있어서,
상기 클래드 유리 층의 어닐링 점은 코어 유리 층의 어닐링 점보다 더 큰, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-33 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클래드 유리 층은 7 mol% 이상의 Na2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-34 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클래드 유리 층의 어닐링 점은 525℃ 이상 715℃ 이하인, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-35 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어 유리 층의 어닐링 점은 500℃ 이상 600℃ 이하인, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-36 중 어느 한 항에 있어서,
클래드 유리 층의 두께(tclad)는 0.2t 이상이고, 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25 MPa 이상인, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-37 중 어느 한 항에 있어서,
클래드 유리 층의 두께(tclad)는 0.25t 이상이고 유리 라미네이트 물품의 표면 압축 응력은 25 MPa 이상인, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-38 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클래드 유리 층은,
60 mol% 이상 76 mol% 이하의 SiO2;
7 mol% 이상 16 mol% 이하의 Al2O3;
0 mol% 초과 2 mol% 이하의 B2O3; 및
0 mol 이상 14 mol% 이하의 Na2O를 포함하고,
여기서 (R2O + RO)/Al2O3는 1 이상이고, R2O는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합이고, RO는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 합인, 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-39 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어 유리 층은,
60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2;
0 mol% 초과 16.5 mol% 이하의 Al2O3;
1 mol% 이상 12 mol% 이하 CaO; 및
3 mol% 이상 15 mol% 이하 Na2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-40 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 라미네이트 물품은, 이온-교환된 유리 라미네이트 물품을 형성하기 위해, 2 시간 이상 12 시간 이하의 시간 동안 350℃ 이상 500℃ 이하의 온도에서 이온-교환 욕에서 강화되는, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-38 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클래드 유리 층은,
63 mol% 이상 70 mol% 이하의 SiO2;
8 mol% 이상 13 mol% 이하의 Al2O3;
0 mol% 초과 12 mol% 이하의 B2O3;
0 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O;
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O;
0.5 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO;
0.5 mol% 이상 10 mol% 이하의 CaO; 및
0 mol% 이상 2 mol% 이하의 SrO를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되고,
상기 코어 유리 층은,
63 mol% 이상 70 mol% 이하의 SiO2;
0.5 mol% 이상 5 mol% 이하의 Al2O3;
1 mol% 이상 20 mol% 이하의 B2O3;
0 mol% 이상 8 mol% 이하의 MgO;
1 mol% 이상 12 mol% 이하의 CaO;
2 mol% 이상 15 mol% 이하의 Na2O; 및
0 mol% 이상 6 mol% 이하의 K2O를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 청구항 31-38 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클래드 유리 층은,
63 mol% 이상 76 mol% 이하의 SiO2;
7 mol% 이상 16 mol% 이하의 Al2O3;
1 mol% 이상 12 mol% 이하의 B2O3;
7 mol% 이상 14 mol% 이하의 Na2O;
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O;
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 K2O;
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 Li2O;
0 mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO;
0 mol% 이상 3 mol% 이하의 CaO; 및
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되고,
상기 코어 유리 층은,
60 mol% 이상 73 mol% 이하의 SiO2;
1 mol% 이상 16.5 mol% 이하의 Al2O3;
0 mol% 이상 8 mol% 이하의 B2O3;
0 mol% 이상 8 mol% 이하의 MgO;
0 mol% 이상 10 mol% 이하의 Li2O;
9 mol% 이상 15 mol% 이하의 Na2O;
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및
0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는 유리 조성물로부터 형성되는, 유리 라미네이트 물품. - 강화 유리 물품을 제조하는 방법으로서,
라미네이트를 100℃ 미만에서 100℃ 초과 600℃ 미만으로 가열하고, 1 시간 초과 동안 100℃ 초과 600℃ 미만에서 라미네이트를 유지함으로써, 클래드 유리에 융합된 코어 유리를 포함하는 라미네이트의 클래드 유리의 압축 응력을 적어도 20 MPa 증가시키는 단계를 포함하고,
여기서 코어와 클래드 유리의 온도(x-축)의 함수에 따른 열 팽창 계수(y-축)의 곡선은 100℃ 초과 600℃ 미만에서 서로 교차하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 44에 있어서,
상기 가열의 적어도 일부는 염 욕 외부의 라미네이트에서 발생하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 45에 있어서,
상기 가열의 적어도 일부는 부피로 70% 초과의 질소 및 15% 초과의 산소를 포함하는 기체 환경에서 발생하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 44에 있어서,
상기 증가는 적어도 50 MPa인, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 47에 있어서,
상기 증가는 적어도 100 MPa인, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 48에 있어서,
상기 방법은 이온-교환 화학 템퍼링에 의해 클래드 유리의 압축 응력을 추가적으로 증가시키는 단계를 더욱 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 44에 있어서,
상기 1시간은 어그리게이트(aggregate)에서 1시간 보다 더 길게 추가되는 세그먼트들로 분할되는 것과 반대로 연속적인, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 강화 유리 물품을 제조하는 방법으로서,
클래드 유리에 융합된 코어 유리를 포함하는 라미네이트에서, 클래드 유리와 코어 유리의 고온 열팽창 계수의 차이에 상응하는 응력을 완화(relaxing)하는 동시에 클래드 유리와 코어 유리의 저온 열팽창 계수의 차이에 상응하는 응력을 보존하여 클래드 유리에 압축 응력을 적용하는 단계를 포함하고,
여기서, 완화에 의해 적용되는 압축 응력은 적어도 20MPa인, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 51에 있어서,
상기 완화는 라미네이트를 가열하는 것을 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 강화 유리 물품을 제조하는 방법으로서,
클래드 유리와 코어 유리를 서로 융합하여 유리 대 유리 라미네이트를 형성하는 단계, 여기서 클래드 유리는 코어 유리보다 더 큰 고온 열팽창 계수(HTCTE) 및 코어 유리보다 더 작은 저온 열팽창 계수(LTCTE)를 갖고;
클래드 유리와 코어 유리 사이의 수축(contraction) 불일치를 통해 응력을 부여하기 위해, 유리 대 유리 라미네이트를 냉각하는 단계, 여기서, 클래드 유리와 코어 유리의 HTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력은 클래드 유리와 코어 유리의 LTCTE 차이로 인한 유리 대 유리 라미네이트의 응력을 적어도 부분적으로 상쇄(offset)하며;
냉각 후, 라미네이트의 지오메트리를 수정(modifying)하는 단계;
수정 후, 클래드 및 코어 유리의 LTCTE 차이로부터 유리 대 유리 라미네이트의 응력이 클래드 유리의 응력을 적어도 20MPa 변화시키도록, 클래드 및 코어 유리의 HTCTE 차이로부터 유리 대 유리 라미네이트의 응력 중 적어도 일부를 완화하는 단계를 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 53에 있어서,
상기 수정은 클래드 유리의 압축 응력을 적어도 20 MPa 증가시키는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 54에 있어서,
상기 방법은 클래드 유리의 압축 응력을 완화 이상으로 더 증가시키기 위해 클래드 유리의 이온을 더 큰 이온으로 교환하는 단계를 더욱 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 55에 있어서,
완화의 적어도 일부는 이온 교환 후에 발생하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 55에 있어서,
완화의 적어도 일부는 기체 환경에서 발생하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 53에 있어서,
상기 수정은 라미네이트를 절단하는 단계를 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 58에 있어서,
상기 수정은 라미네이트의 에지를 폴리싱하는 단계를 더욱 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 53에 있어서,
상기 완화는 적어도 1시간 동안 300℃ 초과 600℃ 미만으로 라미네이트를 유지하는 단계를 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 60에 있어서,
상기 완화는 100℃ 미만에서 300℃ 초과로 라미네이트를 가열하는 단계를 더욱 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 60에 있어서,
라미네이트를 300℃ 초과 600℃ 미만으로 유지하는 어그리게이트 시간은 21 시간 초과인, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 유리 대 유리 라미네이트 물품으로서,
클래드 유리; 및
상기 클래드 유리에 융합된 코어 유리를 포함하고,
상기 클래드 유리의 압축 응력이 100 MPa 미만이고,
상기 코어 및 클래드 유리는, 라미네이트를 공기 중에서 21 시간 동안 410℃로 가열하는 것이 적어도 20 MPa의 압축 응력을 증가시키도록, 배열(configure)되는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 청구항 63에 있어서,
상기 코어 및 클래드 유리는, 라미네이트를 공기 중에서 21 시간 동안 410℃로 가열하는 것이 적어도 80 MPa의 압축 응력을 증가시키도록, 배열되는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 유리 대 유리 라미네이트 물품으로서,
클래드 유리; 및
상기 클래드 유리에 융합되는 코어 유리를 포함하고, 여기서 상기 코어 및 클래드 유리의 온도의 함수에 따른 열 팽창 계수의 곡선은 100℃ 초과 600℃ 미만에서 서로 교차하고,
상기 코어 및 클래드 유리는, 라미네이트를 공기 중에서 21 시간 동안 410℃로 가열하는 것이 적어도 100 MPa의 압축 응력을 증가시키도록, 배열되는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 유리 대 유리 라미네이트 물품으로서,
클래드 유리; 및
상기 클래드 유리에 융합되는 코어 유리를 포함하고, 여기서 상기 코어 및 클래드 유리의 온도의 함수에 따른 열 팽창 계수의 곡선은 100℃ 초과, 코어 및 클래드 유리 둘 다의 1011 포이즈 온도 미만에서 서로 교차하고,
상기 코어 및 클래드 유리는, 라미네이트를 공기 중에서 21 시간 동안 410℃로 가열하는 것이 적어도 20 MPa의 압축 응력을 증가시키도록, 배열되는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 청구항 66에 있어서,
상기 코어 및 클래드 유리는, 라미네이트를 공기 중에서 21 시간 동안 410℃로 가열하는 것이 적어도 80 MPa의 압축 응력을 증가시키도록, 배열되는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 유리 대 유리 라미네이트 물품으로서,
클래드 유리; 및
상기 클래드 유리에 융합되는 코어 유리를 포함하고,
여기서 상기 클래드 유리는 압축 응력을 갖고,
상기 코어 및 클래드 유리는, 라미네이트를 공기 중에서 24 시간 동안 410℃로 가열하는 것이 적어도 20%의 압축 응력을 증가시키도록, 배열되는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 청구항 68에 있어서,
상기 코어 및 클래드 유리는, 라미네이트를 공기 중에서 24 시간 동안 410℃로 가열하는 것이 적어도 100%의 압축 응력을 증가시키도록, 배열되는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 유리 대 유리 라미네이트 물품으로서,
압축 상태의 클래드 유리; 및
상기 클래드 유리에 융합되고 인장 상태인 코어 유리를 포함하고,
여기서 클래드 유리는 코어 유리보다 더 큰 고온 열팽창 계수(HTCTE) 및 코어 유리보다 더 작은 저온 열팽창 계수(LTCTE)를 갖고;
여기서 상기 코어 유리는 비-파단성(frngible)이나, 코어 유리의 평균 중심 장력이 50 MPa 미만의 양만큼 증가하면 파단될 수 있는, 유리 대 유리 라미네이트 물품. - 강화 유리 물품을 제조하는 방법으로서,
라미네이트를 100℃ 미만에서 100℃ 초과 600℃ 미만으로 가열하고, 1 시간 초과 동안 100℃ 초과 600℃ 미만에서 라미네이트를 유지함으로써, 클래드 유리에 융합된 코어 유리를 포함하는 라미네이트의 클래드 유리의 압축 응력을 적어도 20% 증가시키는 단계를 포함하고,
여기서 적어도 20% 증가는 가열 전에 존재하는 클래드의 이전 압축 응력에 대한 것이며,
여기서 코어와 클래드 유리의 온도(x-축)의 함수에 따른 열 팽창 계수(y-축)의 곡선은 100℃ 초과 600℃ 미만에서 서로 교차하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 71에 있어서,
상기 증가는 적어도 50%인, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 72에 있어서, 상기 증가는 적어도 100%인, 강화 유리 물품을 제조하는 방법.
- 청구항 73에 있어서,
상기 방법은 이온-교환 화학 템퍼링에 의해 클래드 유리의 압축 응력을 추가적으로 증가시키는 단계를 더욱 포함하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법. - 청구항 71에 있어서,
코어 및 클래드 유리 중 적어도 하나의 1011 포이즈 온도가 600℃ 미만인 경우, 상기 코어 및 클래드 유리의 온도의 함수에 따른 열 팽창 계수의 곡선은 200℃ 초과, 코어 및 클래드 유리 둘 다의 1011 포이즈 온도 미만에서 서로 교차하는, 강화 유리 물품을 제조하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US202163209489P | 2021-06-11 | 2021-06-11 | |
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|---|---|---|---|
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-
2022
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