KR900003447B1 - 강화 유리제품 및 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

강화 유리제품 및 제조방법

제 1 도는 본 발명의 4가지 유리들을 통상의 보로실리 케이트 유리와가르핀켈(Garfinkel) 등의 참고 문헌에 예시한 조성과 비교한 점도-온도 곡선임.

본 발명은 강화 유리제품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

압축 표피 메카니즘을 사용하여 유리제품을 강화하기 위한 많은 방법이 제안되었다. 상업적으로 가장 크게 이용된 3가지 방법은 적층, 가열 또는 냉각 템퍼링(tempering) 및 화학적 강화이다.

서로 다른 열 팽창 계수를 갖는 2개의 유리를 상호 밀봉시키는 적층에서는 밀봉된 쌍이 냉각될 때 저팽창 유리에는 압축 응력이, 그리고 고팽창 유리에는 인장 응력이 발생하게 된다. 만일 고팽창 유리가 저팽창 유리에 포함된다면 상기한 압축응력은 고팽창 유리의 기계적 강도를 증가시킨다. 코렐식기[CORELLE

tableware ; 미합중국 뉴욕주 코오닝 소재 코오닝글라스 워크스 판매]는 상기한 강화법을 채택하고 있으나, 널리 사용되지 않고 있는 데, 그 이유는 적절한 열팽창 차이를 보이되, 역으로 접촉시에 상호 반응하지 않고 조화하는 점도 특성을 갖는 유리 조성을 구성하는 데 실질적인 어려움이 있기 때문이다.

유리제품 강화에 상업적으로 가장 널리 사용된 방법은 가열 또는 냉각 템퍼링이다. 그러나 이 방법의 응용은 비교적 벽이 두꺼운 제품에 제한되고 이에 의하여 전개되는 표면 압축 응력은 비교적 낮다.

유리 제품의 화학적 강화의 기초가 되는 것으로서 2개의 기본적 메카니즘이 인정되었다.

화학적 강화의 제 1 형은 유리제품의 표면중 작은 알칼리 금속이온을 외부출처로부터 큰 알칼리 금속이온으로 대체하는 것이다. 상업적 실제에 있어서 작은 알칼리 금속이온(예 : Li⁺이온)을 함유하는 유리 제품을 유리의 스트레인점(strain point) 미만의 온도에서 작업하는 Na⁺및/또는 K⁺이온을 함유하는 용융염욕에 침지시킨다. 유리로부터의 Li⁺이온은 욕으로부터의 Na⁺및/또는 K⁺이온과 1대 1기준으로 교환된다. 이러한 교환에 의하여 큰 Na⁺및/또는 K⁺이온이 전에 Li⁺이온이 차지했던 부위를 채우고, 이에 의하여 표면을 팽창시킴으로써 압축 응력을 발생시키고, 작은 Li⁺이온은 욕내로 방출된다. 이러한 교환이 유리의 스트레인점 미만의 온도에서 일어나므로 유리 표면의 이완이 억제된다. 이러한 현상은 문헌[S.S. Kistler, "Stresses in glass Produced by Nonuniform Exchange of Monovalent Ions," Journal of American Ceramic Society, 45, No.2 pp.56-68, February, 1962]에 의하여 최초로 명백히 설명되었다. 이 방법은 상업적으로는 특수한 제품, 가장 두드러지게는 안과용 렌즈에 제한되었는데, 그 이유는 저온 이온교환이 비교적 긴 침지시간 즉 16∼24시간을 필요로 하기 때문이다.

유리 제품을 화학적 강화시키는 제 2 기본형은 미합중국, 특히 제 2,779,136호에 예시되고 고온 교환이라 칭하는 데, 유리표면중 Na⁺및/또는 K⁺이온이 외부 출처로 부터 Li⁺이온으로 대체되는 것이다. 따라서, 유리제품을 유리의 스트레인점 초과인 온도에서 작업하는 Li⁺이온을 함유한 용융염욕에 침지시킨다. Li⁺이온이 유리표면에 확산되고 Na⁺및/또는 K⁺이온과 1대 1교환된다. 이 교환은 유리의 스트레인점 초과인 온도에서 실시되므로 유리표면에 이완이 발생하여 Li⁺이온 함유 유리표피가 전개된다. 이러한 Li⁺이온함유 유리표피는 원래의 유리 제품보다 더 낮은 열팽창 계수를 가지므로, 이 제품이 실온으로 냉각될 때 내부 유리는 표피유리보다 더 많이 수축하고, 이에 따라 표면 압축층을 형성시킨다. 유리 조성물 중에 TiO₂및 Al₂O₃가 존재할 때, 확산하는 Li⁺이온이 이들과 반응하며 β-스포두멘 결정을 형성하여 더 낮은 열팽창 계수를 갖고 또한 투명하다기보다는 반투명 내지 불투명한 표피를 생성한다. 이 발명의 실시에 적합한 유리는 다음 조성(단위 : 중량%)으로 구성되었다.

SiO₂45∼80, Al₂O₃7.5∼25, Li₂O 0∼2,

Na₂O 및/또는 K₂O 8∼15,

ZrO₂0∼5, TiO₂0∼15, B₂O₃0∼2.

동 특허의 실시예는 550℃∼900℃의 온도에서 침지시간 2분∼15분 시간인 Li⁺이온을 함유한 용융염욕을 사용하였는데, 대부분 실시예의 염욕은 약 600。∼825℃의 온도와 침지시간 10∼30분을 갖는다. 보고된 파열값의 모듈러스는 75,000psi로서 높았다. 유리 제품을 화학적 강화시키는 제 2 기본형은 상업적 활용을 보지 못했다.

에이치.엠. 가르핀켈(H.M. Garfinkel) 등으로 문헌 ["Strengthening by Ion Exchange"-Advances in Glass Technology(1962), pp.404-411, Plenum Press, New York City] 에서 특허 2,779,136호의 고온 화학적 강화법을 확장시켰다. 그들은 기본적으로 중량%로 표시하여 1.1% Li₂O, 11.0% Na₂O, 23.7% Al₂O, 6.2% TiO₂, 57.2% SiO₂및 0.5% As₂O₃로 구성된 유리봉을 860℃에서 작업하는 95% Li₂SO₄, 5% Na₂SO₄(중량%) 용융욕에서 5분간 처리하여 파열값 모듈러스가 70∼80kg/㎟(약 100,000∼115,000psi)인 투명 제품을 수득하였다고 보고 하였다. 유리 표면의 X-선 회절 연구결과 β-유크립타이트(구조식 Li₂O. Al₂O₃. 2SiO₂) 및 석영의 고용체의 결정으로 확인된 결정을 함유한 전체적인 박층의 존재를 나타내었다. 이러한 화학적 강화법은 상업적 응용이 보고되지 않았는데, 아마도 그 이유는 이 유리가 너무 점성이 커서 음료용기, 판유리 및 용기유리 제조에 사용되는 종래의 연속 용융조에 용융할 수 없으며, 860℃의 침지 온도는 대용량형 상업적 유리의 변형온도를 족히 초과하기 때문일 것이다.

본인들은 상술한 고온교환 처리를 하였을 때 파열 모듈러스로써 측정된 요곡강도가 어닐링된 상태의 그것보다 10배 이상이고 충격강도가 어닐링된 상태의 그것보다 최대 50배이고, 종래의 연속 용융조 내에 용융될 정도로 충분히 낮은 점도를 갖는 유리 조성물의 대역을 발견하였다. 최광 범위하게는 본 발명은 유리 표면이 대략적으로 수분간(예 : 5분 이하) 유리의 어닐링점 이상의 온도에서 Li⁺이온의 외부 출처와 접촉하여, 외부출처로부터의 Li⁺이온이 유리표면으로 이동하고 유리표면 내부로부터의 Na⁺이온 및 존재 가능한 K⁺이온과 1대 1 몰 비율로 교환하고 계속적으로 TiO₂및/또는 ZrO₂내부 핵 형성이 수반할 때까지 Al₂O₃및 SiO₂와 반응하여, 얇은 표면층에 열 팽창 계수(25°∼300℃)가 매우 낮거나 0인 눈에 보이지 않게 작은 미세 결정의 β-석영 고용체(β-유크립 타이트 고용체라고도 칭함)를 원래 위치에 발생시키는, SiO₂-Al₂O₃-R₂O-TiO₂및/또는 ZrO₂계[식중 R₂O는 Na₂O 및, 임의로 Li₂O 및/또는 K₂O로 구성됨] 중 유리 조성들로부터 단일의, 투명 또는 불투명한 매우 고강도의 유리제품 제조에 관한 것이다. 이와 같은 전체 표면층과 고 팽창 내부간에 열팽창의 커다란 차이가 표면층에 고압축 응력을 전개시키고 궁극적으로 소망하는 막강한 요곡강도 및 충격강도를 부여한다.

본 발명의 조성물은 산화물의 몰 %로 표시될 때 기본적으로 약 45∼60% SiO₂, 17∼21% Al₂O₃, 14∼24% R₂O, 3∼6% TiO₂및/또는 ZrO₂로 구성된다. K2O 및 Li₂O는 통상 5%이하로 제한된다. 최대 2%의 P₂O₅를 함유할 때 최종 제품의 투명도를 개량한다. 합계 R₂O+Al₂O₃+SiO₂+TiO₂및/또는 ZrO₂+P₂O₅는 전체 조성물의 85%이상을 구성한다. 최상의 투명도와 강도를 얻으려면 Al₂O₃+P₂O₅: R₂O의 몰비가 0.8∼1.2이다. 2%이하의 불화물 및/또는 B₂O₃는 유리의 연화에 유익하다. 몰 % 범위를 중량% 범위로 정확히 환산하는 것이 가능하지는 않지만, 대략적으로 환산하면 약 47∼70% SiO₂, 3∼6% TiO₂및/또는 ZrO₂, 26∼30% Al₂O₃및 나머지 R₂O이다. 상기와 같이 Al₂O₃함량은 특허 제 2,779,136호에 설명된 최대량 25%보다 더 크다.

몰 비율 Al₂O₃+P₂O₅: R2O가 0.9미만으로 감소함에 따라 유리는 점점 반투명 또는 불투명해지는 경향이 있다. 0.8∼0.9의 비율에서, 교환 반응의 시간 또는 온도를 감소시킴으로써 상기한 경향을 피하거나, 원한다면 교환의 시간 및/또는 온도를 잘 조절함으로써 상기한 경향을 적절히 조절할 수 있다. 결국 상기한 비율이 하한선 0.8에 접근하는 고강도 젖빛 유리제품을 제조할 수 있다.

또한 본 발명의 조성물에는 약 10몰 %이하의 CaO 및/또는 MgO, 및/또는 약 5몰 %이하의 ZnO를 임의 첨가할 수 있다. Mg⁺²및 Zn⁺²이온의 존재는 특히 바람직한데 그 이유는 그들이 Mg⁺²대 2Li⁺이온 또는 Zn⁺²대 2Li⁺이온 기준으로 β-석영고용체 결정에 침투하고, F 및/또는 B₂O₃의 첨가와 같은 방법으로 그들의 산화물을 함유하는 것이 유리멜트(melt)의 점도를 감소시키고, 따라서 종래의 유리 용융 및 성형법을 사용할때 유리가 더 용이하게 용융 및 성형하도록 해주기 때문이다.

본 발명의 매우 중요한 목적은 투명한 고강도 유리 기구류의 대량 상업적 생산에 적합한 유리 조성물을 개발함에 있다. 그러한 목적으로 볼 때, 유리는 대량 상업적 연속 용융조내에 융용성이어야 하고, 따라서 적절한 용융온도에서 유리의 점도는 대량으로 상업적으로 제조되는 유리의 점도 보다 메우 더 크지 않아야 함은자명한 것이다.

첨부한 도면은 코오닝(Corning) 7740, 즉 상표 파이렉스(PYREX

)로써 뉴욕주 코오닝 소재 코오닝 글라스워크스 사에 의하여 대량으로 시판되고 있는 붕규산 유리와 본 발명의 4개의 실시예의 조성물, 즉 표 1에 제시된 조성물의 점도-온도 곡선의 비교를 제공한다. 이로부터 알수 있듯이, 본 발명의 유리는 대량 생산에 충분한 정도로 유체성이다.(도면에 기록된 본 발명 유리의 실시예는 최저 점도 조성물을 표시하는 것으로 이해되어서는 안되며 단지 유용한 유리의 범위를 나타낸다).

상술한 가르핀켈(Garfinkel) 등 참고 문헌 중 실시예 1의 점도는 약 1210℃에서 65,000poise로 보게 되었다. 그러한 점도는 코오닝 7740호 보다 약 2∼3배 더 높고, 따라서 이 유리는 종래의 대량 연속 용융조에 용융 시키기에 적절하지 않다.

본 발명 유리의 어닐링점은 약 595°∼700℃이고 연화점은 그보다 150℃ 이상 그리고 종종 200℃ 이상 더 높다. 가장 유리하기로는, Li⁺이온대 Na⁺및 임의로 K⁺이온의 이온 교환은 유리의 어닐링점 보다 100℃ 이상 더 높고, 유리의 연화점보다 25℃이상, 바람직하기로는 50℃ 이상 더 낮은 온도에서 실시된다.

강화 방법은 Li₂SO₄-Na₂SO₄및 Li₂SO₄-K₂SO₄공용물(eutectic)과 같은 저융점 황산염욕, 질산염욕 등을 포함하여 다양한 Li⁺이온 함유 염욕으로써 실시될 수 있다. 염욕에의 침지 이외의 방법으로 이온 교환하는것도 효과적이고 상업적으로 유익할 수 있다.

예를 들면 Li⁺이온 함유 피복을 가열 또는 냉각하에 피복시키고(/시키거나) 적절히 열처리 하면서 유리체(glassbody)를 Li⁺이온 함유 증기에 노출시켜서 β-석영 고용체를 함유하는 통합적이고, 이온 교환되고 내부 핵 형성되고 결정화된 표면층을 전개시킬 수 있다. 냉각하에 Li⁺이온 교환 피복을 도포할 때에는 유리의 스트레인점 이하에서 발생하는 교환 반응에 기인한 표면 균열을 피하기 위하여 유리체의 급속 가열이 필요하다는 점을 감지하여야 한다.

후자의 방법으로써, 유리 기구를 유리 불기하여 성형하면서 그 내부에 유리와 함께 Li⁺이온 함유 물질의 고온 분무를 불어서 내부에 이온교환되고, 그 외부에 Li⁺이온함유 물질의 증기를 불거나 Li⁺이온함유 물질을 고온 분무함으로써 외부에 이온 교환된 후에, 유리 기구를 짧은 시간(일반적으로 수분간) 열처리, 냉각 및 세척하여 얇고(약 0.010"∼0.020"), 고강도이고, 경량인 분 유리기구류(blown glassware)를 제조할 수 있다.이 구현에 의하여 필요에 따라 온-라인(on-Line) 연속 공정으로써 분 유리기구류를 강화시킬 수 있다.

비록 기저 유리조정, Li⁺이온함유 물질의 조성, 및/또는 열처리의 시간 및 온도를 변형시킴으로써 더 큰깊이의 이온 교환을 통제 가능하게 그리고 유익하게 달성할 수 있을지라도, 일반적으로 약 0.001"(약 25미크론) 두께를 갖는 이온 교환된 결정화된 표면층이면 소망하는 특별히 높은 요곡 및 충격 강도를 부여하기에 충분할 것이다. 층의 깊이가 더 클수록 유리 기구류를 사용시에 표면 혹사로부더 보호할 수 있다. 따라서, 본발명의 특히 중요한 잇점은 총체적인 저팽창 표면층의 매우 높은 압축응력과 극히 얇고, 균일하고, 통제 가능한 성질과의 유일한 조합이다. 그러한 조합은 비록 유리기구류의 두께가 약 0.010" 이하일때에도 비교적 두꺼운 유리체부분에 최소의 인장 응력을 받도록 하는 결과를 초래한다. 따라서, 파손이 발생하더라도 균열이 약할 것이다. 반면에, 두꺼운 표면 압축층은 기구루(ware)에 인장응력이 증가하게 하여 결과적으로 파손시에 심하게 분쇄되도록 한다. 또한, 유리제품이 얇다는 것은 유리제품을 유연하게 하고, 따라서 굽힌 활동이 충격 에너지의 일부를 흡수하므로 내충격성(impact resistance)을 더 크게 한다.

결국, 본 발명은 유리제품에 서로 다른 응력 프로필을 제공코저 한다. 한 실시예에서는, 이온 교환 반응의 시간 및 온도를 조절함으로써 β-석영 고용체 결정을 함유함으로써 매우 늪은 압축 응력을 보이는 외부의 표피층과, Li⁺이온대 Na⁺이온 및 존재시의 K⁺이온과의 이온 교환됨으로써 보다 낮은 압축응력을 나타내나 결정이 상당한 정도까지 성장할 만큼 충분한 시간을 갖지 못한 약간 내부에 위치한 층을 생산하는 것이 가능하다. 또 다른 실시예에서는 이온 교환된 제품을 템퍼링시켜, 이온 교환에 의해 부여된 응력 분포에 상기 열처리로 인한 응력 프로필을 형성시킬 수 있다. 이와 유사한 내용이 미국 특허 제 3,649,440호에 설명되어 있는 바, 층상 유리 제품을 템퍼링하여 보다 높은 충격 강도와, 균열로 인한 자연파괴에 저항력을 얻을 수 있음을 밝히고 있다. 이러한 향상된 성질들은 본 발명의 제품에서도 또한 얻을 수 있다.

발명된 유리들의 예외적으로 높은 강도 및 내충격성은 재래의 유리용해 및 성형기술을 사용하여도 용이하게 용해 및 성형되는 성질과 더블어 이 유리들을 얇은 벽으로 된 경량 콘테이너, 음료수병 및 자동차 헤드라이트용 내충격 면판 등과 같은 여러 응용 분야에 사용하도록 하여 왔다.

보다 바람직한 물리적 성질과 더불어 가장 이상적인 용해 및 성형성을 갖도록 하기 위한 가장 바람직한 조성은 산화물 기준상 몰 %로 표시하였을 때 0∼3% Li₂O, 0∼3% K₂O 및 나머지가 Na₂O로 된 약 14∼16% R₂O, 5∼10% MgO, 17∼20% Al₂O₃, 50∼60% SiO₂, 3∼6% TiO₂및/또는 ZrO₂, 그리고 0∼2% P₂O₅로 반드시 이루어져야 할 것이다.

이러한 조성을 중량 %로 변환하면 0∼2% Li₂O, 0∼2% K₂O 및 나머지가 N₂O로 된 약 12∼14% R₂O, 3∼7% MgO, 26∼30% Al₂O₃, 47∼57% SiO₂, 3∼6% TiO₂및/또는 ZrO₂, 그리고 0∼3% P₂O₅가 된다.

이하의 표 1 에는, 본 발명에 의한 각종 유리조성물을 산화물을 기준으로 한 근사치 몰(mole) 백분율로 나타내어 기재한다. 이하의 표 1A에는 상기 유리조성물들을 산화물을 기준으로 한 중량부로 나타낸다. 표 1A에 나타낸 개별적인 성분들의 합계가 100이거나 또는 그와 밀접한 근사치인 한, 모든 실제적인 목적들을 위해, 발표된 값들은 중량부를 나타내는 것으로 간주한다. 실제적인 배치(batch) 성분들은 임의의 물질, 즉 산화물 또는 기타 다른 화합물을 함유할 수 있으며, 그로 인해 함께 응용되어 적당한 비율을 갖는, 목적하는 산화물을 전환한다.

실시예 1∼23에서는 배치 구성성분들을 혼합하고 함께 보올 밀(ball mill) 분쇄하여 균일한 용융물의 수득을 용이하게 한 후, 혼합물을 백금 도가니에 충전한다.

Sb₂O₃및 As₂O₃는 청정제로서의 통상적인 기능을 수행한다. 도가니를 약 1500∼1600℃에서 작동하는 노(furnace) 내에 도입하여 배치를 교반하에 약 16시간동안 용융시키고, 유리 용융물을 도가니에 모은 후, 직경 약 0.25"의 긴 막대내로 유통시킨다.

실시예 24∼27에서는 파일로트 플랜드(pilot plant) 1일 탱크(day tank)로 이용할 수 있도록 충분량의 배치를 함께 배합 및 혼합한다. 근사치수 6"×6"×0.5"의 유리 슬랩을 붓고, 약 0.58∼0.082"의 벽 두께를 갖는 비이커를 용융물로부터 수취한다. 근사치수 5"×0.25"×0.25"를 갖는 바를 슬랩으로 부터 절단한다.

[표 1a]

[표 1b]

[표 1c]

[표 1d]

[표 1A-a]

[표 1A-b

[표 1A-c]

[표 1A-d]

하기 표 2에는 상기 표 1에 예시한 조성물들에 대해 Al₂O₃: Na₂O+Li₂O(A : N+L), Al₂O₃: Na₂O+Li₂O+K₂O(A: N+L+K) 및 Al₂O₃+P₂O₅: Na₂+Li₂O+K₂O(A+P : N+L+K)의 몰 비를 기재하며, 그와 함께 상기 표 1에 나타낸 유리들에 대해 연화점(S.P., C), 어닐링점(A.P., C), 스트레인점(St.P., C) 및 열팽창 계수(Exp., x10^-7/℃)를 유리공업 분야에 공지된 기술을 이용하여 측정하여 기재한다.

[표 2a]

[표 2b]

[표 2c]

[표 2d]

예시한 각각의 조성물로 부터 얻은 상술한 막대들을 이하의 표 3에 기재한 온도(℃)로, 기재된 시간(분) 동안 공기 중에서 가열한다. 이어서 막대들을 73.5% Li₂SO₄, 9.1% Na₂SO₄, 17.4% K₂SO₄(중량%)의 용융 배치내에 이하의 표 3에 기재한 온도(℃)에서 기재된 시간(분)동안 침지시킨다. 염욕으로부터 꺼낸 후, 세척 및 건조시키고, 막대를 30그릿(grit) SiC 지로 문질러 연마한 후, 종래의 방법으로 막대를 부러뜨림으로써 파열모듈러스(MOR)로써 요곡강도(K_psi)를 측정한다.

상술한 수취 비이커들을 이하의 표 4에 기재한 온도(℃)로 기재된 시간(분) 동안 공기중에서 가열한다. 이어서 비이커들을 이하의 표 4에 기재한 온도(℃)에서 기재된 시간(분) 동안 작동하는, 상술한 염욕에서와 동일한 조성물을 갖는 Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄의 용융욕 내에 침지시킨다. 염욕으로부터 꺼낸 후, 세척 및 건조시키고, 제 30호 SiC지를 이용하여 약 15초 동안 림(rim)의 내부를 문질러 연마한 다음 진자 강철구 낙하시험을 이용하여 충격강도(foot pounds)를 측정한다. 각각의 시료의 벽두께(inch)도 또한 이하의 표 4에 기재한다.

탁월한 용융 및 성형 특성의 측면에서, 실시예 20에서 가장 우수한 상품 가치를 갖는 조성물이 수득된다는 것을 알 수 있다.

Claims (4)

1. 반투명, 투명 또는 불투명한 단일의 고강도 유리 제품으로서 내부유리부분과 유리제품보다 더 낮은 열팽창 계수를 가진 β-석영 고용체의 미세결정을 함유하여 깊이가 0.001"∼0.02v'인 일체적인 표면압축층으로 구성되며, 상기 내부부분은 산화물의 몰 %로 표시하여 14∼24% R₂O[R₂O는 5%이하의 Li₂O, 5%이하의 K₂O, 나머지는 Na₂O로 구성됨], 17∼20% Al₂O₃, 45∼60% SiO₂, TiO₂와 ZrO₂로 구성된 군으로부터 선택되는 산화물 3∼6%, 그리고 2%이 하의 P₂O₅로 구성되며, R₂O+Al₂O₃+SiO₂+TiO₂+ZrO₂+P₂O₅의 합계 가 총조성의 85% 이상을 이루며, 상기 표면층은 상기 내부부분보다 더 큰 비율로 Li₊이온을 함유하는 것과 동시에 여기에 상응하여 Na₊이온과 K₊이온이 감소하는 것을 특징으로 하는 고강도 유리 제품.
2. 제 1 항에 있어서, Al₂O₃+P₂O₅: R₂O의 몰비가 0.8∼1.2인 것을 특징으로 하는 투명성을 보이는 고강도 유리 제품.
3. 제 1 항에 있어서, 5% 이하의 ZnO, 10% 이하의 CaO, 10% 이하의 MgO, 2% 이하의 F, 2%이하의 B₂O₃로 구성된 군에서 선택되는 산화물의 총량을 15%이하로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 유리 제품.
4. 반투명, 투명 또는 불투명한 단일의 고강도 유리 제품으로서 내부유리부분과 유리제품보다 더 낮은 열팽창 계수를 가진 β-석영 고용체의 미세결정을 함유하여 깊이가 0.001"∼0.020"인 일체적인 표면압축층으로 구성되며, 상기 내부부분은 산화물의 몰 %로 표시하며 14∼16% R₂O[R₂O는 3%이하의 Li₂O, 3%이하의 K₂O, 나머지는 Na₂O로 구성됨], 5∼10% MgO, 17∼20% Al₂O₃, 50∼60% SiO₂, TiO₂와 ZrO₂로 구성된 군으로부터 선택되는 산화물 3∼6%, 그리고 2% 이하의 P₂O₅로 구성되며, 상기 표면층은 상기내부부분보다 더 큰 비율로 Li⁺이온을 함유하는 것과 동시에 여기에 상응하여 Na⁺이온과 K⁺이온이 감소하는 것을 특징으로 하는 고강도 유리 제품.

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