KR20170029567A - 템퍼링된 및 무색의 소다 석회 유리 및 그 제조 방법 및 사용 방법 - Google Patents

템퍼링된 및 무색의 소다 석회 유리 및 그 제조 방법 및 사용 방법 Download PDF

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수마리 리키트바니츠쿨
아난타 나라야난 서브라마니안
리 야오
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

제조 조건을 포함하는, 가혹한 조건에 노출된 경우 변색에 대해 개선된 저항성을 갖는 다양한 항균성 소다 석회 유리 제품은 여기에 개시된다. 여기에 개시된 개선된 항균성 유리 제품은 일반적으로 두께, t; 약 0.15*t 이상의 압축 응력 층; 및 항균제 및 압축 응력 층의 두께 미만의 두께를 갖는 항균제-함유 영역을 갖는 SLG 기판을 포함한다. 유리 기판의 주 표면의 대략 2 내지 20 microns은 압축 응력 및 항균제-함유 영역의 생성 전에 제거될 수 있다. 몇몇 관점에서, 사전-어닐링된 및 템퍼링된, 또는 사전-어닐링된, SLG는 기판으로 사용된다. 몇몇 관점에서, 상기 기판은 일 표면에 주석을 포함한다. 개선된 SLG 기판은 열악한 환경에 노출된 경우 실질적으로 변색이 없다. 유리 제품의 제조 및 사용 방법은 또한 기재된다.

Description

템퍼링된 및 무색의 소다 석회 유리 및 그 제조 방법 및 사용 방법 {TEMPERED AND COLORLESS ANTIMICROBIAL SODA LIME GLASS AND METHODS OF MAKING AND USING SAME}
본 출원은 2014년 9월 30일에 출원된 미국 가 특허출원 제62/057,631호 및 2014년 7월 7일자로 출원된 미국 가 특허출원 제62/021,456호의 우선권을 주장하며, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시는 일반적으로 항균 소다 석회 유리 제품에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 여기에 기재된 다양한 구체 예는, 유리 제품이 가혹한 조건 (예를 들어, 제조 조건, 상승된 온도, 습도, 산화 환경, 환원 환경 및/또는 이와 유사한 조건)에 노출되는 경우 항균 효과를 유지하면서 감소된 변색을 나타내도록, 항균 거동을 갖는 소다 석회 유리 제품, 및 유리 제품의 사용 및 제조 방법에 관한 것이다.
다른 특성 중에서, 높은 광 투과성, 낮은 헤이즈, 및 높은 내구성을 요구하는 장치 및 적용들은 점점 더 널리 쓰이고 있다. 이러한 장치 및 적용들이 식품 및 기타 소모품과 접촉을 일으키거나, 또는 사용자 또는 여러 사용자와 장치 사이의 상호작용을 포함하는 표면을 포함하는 정도에 따라, 상기 표면이 사용자에서 사용자로 전달될 수 있는 미생물 (예를 들어: 박테리아, 곰팡이, 바이러스, 또는 이와 유사한 것)의 온상이 될 가능성은 증가한다.
미생물의 온상이 될 수 있는 높은 광학 투명도를 요구하는 표면은, 사용자 터치 상호 작용에 대상이 되는 디스플레이 및 표면을 갖는 가전 적용 (예를 들어, 선반, 문 및 기타 부품), 건축용 적용 (예를 들어, 벽, 엘리베이터, 카운터 탑, 샤워실, 등) 및 다른 전자 장치에 사용된다. 소다 석회 유리 (SLG)는 다른 물질에 비해 비교적 저렴한 비용에 기인하여 이러한 적용에 사용될 수 있다.
SLG에서 미생물의 존재를 최소화하기 위해, 소위 "항균" 특성은 다양한 유리 제품에 부여되었다. 가전, 건축용 적용 또는 다른 적용에서, 이러한 항균 (AM) SLG 제품은, 이들이 터치-활성화 장치의 스크린 표면으로 사용된 것과 무관하게, 상승된 온도, 습도, 반응성 환경 및/또는 이와 유사한 것에 노출된 경우 변색하는 경향이 있다. 이러한 가혹한 조건은 SLG 제품의 제조 또는 가공 동안, 또는 제품의 보통의 사용 동안 발생할 수 있다. 어떤 경우에서, 변색은 SLG 제품을 보기 흉하게 만들 수 있다. 더욱이, 과도한 변색은 궁극적으로 유리 제품이 그 의도된 목적에 부적합하게 유도할 수 있다. 착색이 바람직하고 특색이 되는 경우가 있다. 그러나, 이러한 경우 색상 조절은 필요하다.
따라서, 제품을 제조하는 것과 관련된 조건을 포함하는, 가혹한 조건에 노출되는 경우, 항균성 SLG 제품에 변색에 대한 개선된 내성을 제공하는 기술에 대한 필요성이 있다. 이들 기술이 표면의 다른 바람직한 특성 (예를 들어, 광 투과성, 헤이즈, 강도, 내스크래치성, 및 이와 유사한 것)에 악영향을 미치지 않는다면 특히 유리할 것이다. 본 개시가 지향하는 것은 이러한 기술의 제공에 있다.
가혹한 조건에 노출된 경우, 변색에 대한 개선된 내성을 갖는 다양한 항균성 SLG 제품 및 이들의 제조 및 사용 방법은 여기에 기재된다.
개선된 항균성 SLG 제품의 하나의 타입은, 두께 t를 갖는 유리 기판; 상기 유리 기판의 주 표면으로부터 약 0.15*t 이상인 제1 깊이로 내부로 확장하는 압축 응력 층 또는 영역; 및 상기 유리 기판의 주 표면으로부터 압축 응력 층 또는 영역의 두께 미만의 제2 깊이로 내부로 확장하는 항균제를 갖는 항균제-함유층 또는 영역을 포함하며, 모든 층 및 영역은 유리 제품이 열악한 환경에 노출된 경우 실질적으로 변색을 경험하지 않도록 구성된다. 몇몇 구체 예에서, 제2 깊이는 제1 깊이 미만이다.
몇몇 구체 예에서, 변색은 약 450-550 nm의 파장 범위에서 약 0.10 이하와 같은 낮은 흡광도를 특징으로 할 수 있다. 몇몇 관점에서, 항균성 SLG 제품은 그 주 표면에서 항균제 (예를 들어, Ag+ 이온)와 반응하는 성향을 갖는 주석 또는 다른 금속 이온의 낮거나 또는 무시할 수 있는 농도를 보유할 것이다. 몇몇 관점에서, SLG 제품은 주석을 포함하거나 또는 SLG 기판에서 보통 발견된 주석은 제거되지 않는다.
이러한 타입의 항균성 SLG 제품은 유리 기판의 하나 이상의 주 표면상에 배치된 부가적인 층을 더욱 포함할 수 있다. 부가적인 층은, 반사-방지 코팅, 눈부심-방지 코팅, 지문-방지 코팅, 얼룩-방지 코팅, 색상-제공 코팅, 환경 장벽 코팅 또는 전기 전도 코팅을 포함할 수 있다.
이러한 타입의 개선된 항균성 SLG 제품의 어떤 실행에서, 평균 (표면) 압축 응력은 약 50 megapascals 이상, 약 100 megapascals 이상, 약 120 megapascals 이하 또는 약 150 megapascals 이하일 수 있다. 상기 압축 응력 층의 깊이는 약 25 micrometers 이상이거나 또는 약 1000 micrometers 이하 또는 약 100 micrometers 이상일 수 있다. 몇몇 관점에서, 개선된 항균성 SLG 제품은 열-처리된 유리 기판을 사용하고, 깊이에서 100 micrometers 및/또는 평균 압축 응력에서 100 megapascals을 초과하는 압축 응력 층을 보유할 수 있다. 다른 관점에서, 개선된 SLG 제품은 열-처리된 유리 기판을 사용하고, 약 100 megapascals 내지 약 120 megapascals의 평균 압축 응력을 보유할 수 있는 압축 응력 층을 보유할 수 있고, 및/또는 압축 응력 층의 깊이는 약 25 micrometers 이상이고, 약 1000 micrometers 이하일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 제1 깊이 미만, 제2 깊이 미만, 또는 제1 깊이 및 제2 깊이 모두 미만인 제3 깊이로 확장하는 제2 압축 응력 층을 포함할 수 있다. 이러한 제품의 평균 표면 압축 응력은 약 200 megapascals 이상 또는 300 megapascals 이상일 수 있다.
이러한 타입의 개선된 항균성 SLG 제품의 몇몇 실행에서, 항균제-함유 영역은 약 100 micrometers 이하, 약 15 micrometers 이하 또는 약 5 micrometers 이하의 평균 두께를 가질 수 있다. 이러한 항균제-함유 영역의 최외측 부분에서 은 농도 (예를 들어, 은이 항균제로 사용되는 경우)는 약 40 wt% 이하일 수 있다. 몇몇 관점에서, SLG 기판의 표면에서 은 농도는 약 1 wt% 내지 약 40 wt%, 약 3 wt% 내지 약 40 wt%, 또는 약 5 wt% 내지 약 40 wt%이다.
몇몇 구체 예에서, 상기 제품은 표면으로부터 특정 깊이 (예를 들어, 2 micrometers, 5 micrometers 또는 10 micrometers) 내에 칼륨, 나트륨 및 항균제 중 어느 하나 이상의 농도를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 칼륨은 특정 깊이에 따라 칼륨, 나트륨 및 항균제의 조합된 양의 약 75% 이하 또는 약 75% 이상을 포함할 수 있다. 칼륨의 양은 활용된 공정 조건에 따라 조정될 수 있다. 몇몇 관점에서, 항균제는 특정 깊이에 따라 칼륨, 나트륨 및 항균제의 조합된 양의 약 0.5% 이상을 포함할 수 있다. 1 micrometers 깊이 내에 (K2O로서 측정된) 칼륨의 절대량은 약 2 wt%까지 (예를 들어, 약 0.1 wt% 내지 약 2 wt%, 약 1 wt% 내지 약 1.8 wt% 또는 약 1.3 wt% 내지 약 1.6 wt%)일 수 있다.
이러한 SLG 제품이 노출될 수 있는 가혹한 조건은, 약 섭씨 200도 이상의 온도, 약 80% 이상의 상대 습도, 환원 환경, 산화 환경 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 혹독한 조건은, 상승된 온도에서 유리 기판의 표면상에 지문- 및/또는 얼룩 방지 코팅의 중합, 유리 기판을 다른 장치에 부착하는데 사용되는 접착제의 직접 결합, 유리 기판의 표면상에 투명 전극의 스퍼터링, 유리 기판의 표면상에 잉크 층 또는 프릿 층 (frit layer)의 열 경화, 유리 기판의 표면의 플라즈마 세정, 유리 기판의 표면의 화학적 에칭, 유리 기판의 표면의 어닐링, 유리 기판의 표면의 화학적 세정, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
가혹한 조건은 또한 항균성 SLG 기판을 제조하는 것과 관련된 다양한 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, SLG 기판에 항균 특성을 부여하기 위해 사용된 공정은 기판의 변색을 결과할 수 있다. Ag+ 이온이 SLG 기판으로 교환되어 항균제-함유층을 형성하는 경우, Ag+ 이온은 기판의 "주석 측"에 존재하는 Sn2 +와 반응하여, Ag 결정으로 침전될 수 있다. 이 Ag 결정은 표면 플라즈몬 공명 효과 (plasmon resonance effects)로부터 기판에 변색을 일으킬 수 있다.
실질적으로 변색 없음은, 가혹한 조건에 노출되기 전의 광 투과율에 비해 약 3% 이하의 유리 제품의 광 투과율의 변화, 가혹한 조건에 노출되기 전의 헤이즈에 비하여 5% 이하의 유리 제품의 헤이즈에서 변화, 및/또는 각각 약 ±0.2, ±0.1, 및 ±0.1 이하의 SLG 제품의 CIE 1976 색 좌표 L*, a*, 및 b*에서 변화를 포함할 수 있다. 실질적으로 변색 없음은 또한, 항균성 SLG 제품의 어떤 실행에 대해 0 < b* < 2가 되도록 CIE 1976 색 좌표 b*를 포함할 수 있다. 몇몇 관점에서, 실질적으로 변색 없음은, 가시 스펙트럼 (약 380 내지 780 nm)에 대해 90% 이상의 투과율을 포함할 수 있다.
이 타입의 항균성 SLG 제품은 JIS Z 2801 (2000) 시험 조건하에서 적어도 Staphylococcus aureus, Enterobacter aerogenes 및 Pseudomonas aeruginosa 박테리아의 농도에서 적어도 5 로그 감소를 나타낼 수 있다. 이 타입의 항균성 SLG 제품은 또한 개정된 JIS Z 2801 (2000) 시험 조건하에서 적어도 Staphylococcus aureus (S. aureus), Enterobacter aerogenes (E. aerogenes), Escherichia coli (E. Coli) 및 Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa)의 농도에서 적어도 3 로그 감소를 나타낼 수 있고, 여기서 개정된 조건은 항균성 유리 제품을 약 23℃ 내지 약 37℃의 온도로 약 38% 내지 약 42%의 습도에서 24시간 동안 가열하는 단계 다음에, 약 6시간 내지 약 24시간 동안 건조시키는 단계를 포함한다. 이러한 타입의 항균성 SLG 제품은 또한, 개정된 EPA 시험 조건하에서 적어도 S.aureus, E. aerogenes, E. coli 및 Pseudomonas aeruginosa 박테리아의 농도에서 적어도 2 로그 감소를 나타낼 수 있고, 여기서 개정된 조건은 항균성 유리 제품을 섭씨 약 23도의 온도로 약 38% 내지 약 42%의 습도에서 약 2시간 동안 가열하는 단계를 포함한다 (이하 "건식 시험"이라 함). 건식 시험은 미국 가 특허출원 제61/908,401호에 기재되며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다. 이러한 항균 효능의 수준은, 몇몇 사례에서, SLG 제품이 약 98℃ 이상의 온도를 갖는 물에서 약 1시간 동안 끓여짐, 약 60℃의 온도 및 85%의 상대 습도로 24시간 동안 환경에 노출, 및 약 4℃의 온도까지 냉각 (예를 들어, 2℃ 이하 또는 약 1℃ 이하)에 적용된 후에도 유지된다.
몇몇 사례에서, 개선된 항균성 SLG 제품은 약 1% 이하의 평탄도 (flatness)를 나타낼 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 평탄도는, 제품을 평평한 표면상에 놓은 후에, 제품의 최대 높이/최소 높이의 측정하여, 평탄도의 백분율을 제공하는 것을 나타낸다. 개선된 항균성 SLG 제품은 또한 개선된 기계적 강도를 나타낼 수 있으며, 몇몇 사례에서, 안전 유리 (safety glass)로 사용될 수 있다. 개선된 기계적 강도는, 링-온-링 시험으로 측정된 것으로, 약 600kgf 이상의 평균 휨 강도를 나타낼 수 있다.
이러한 타입의 개선된 항균성 SLG 제품은, 전자 장치용의 터치 감지형 디스플레이 스크린 또는 커버 플레이트의 일부, 전자 장치의 비-터치 감지형 부품, 가전제품의 표면, 의료용 장비의 표면, 생물학적 또는 의학적 패키징 용기, 건축용 부품의 표면 또는 차량 부품의 표면일 수 있다.
항균성 SLG 제품을 제조하는 방법의 하나의 타입은 두께, t 및 주 표면을 갖는 SLG 기판을 제공하는 단계를 포함한다. SLG 기판은 주 표면으로부터 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 제1 깊이는 기판 두께의 약 0.15 배 이상이다. 몇몇 구체 예에서, 상기 방법은 이러한 압축 응력 층을 제1 깊이로 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체 예의 방법은, 항균성 SLG 제품이 혹독한 조건에 노출되는 경우 실질적으로 변색을 경험하지 않도록, 유리 기판의 주 표면으로부터 제2 깊이로 내부로 확장하는 항균제-함유 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 방법은 선택적으로 주 표면의 일부분을 제거하여 가공된 주 표면을 형성하는 제거 단계를 포함하며, 이는 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층 및 상기 항균제-함유 영역 중 어느 하나 이상의 형성 전 또는 후에 발생할 수 있다. 하나의 실행에서, 상기 방법은 또한 유리 기판을 열처리하는 단계를 포함하며, 여기서 열처리는 상기 제거 단계 전에 또는 직후에 수행된다.
몇몇 관점에서, 본 방법은 0.15*t 이상의 두께를 갖는 압축 응력 층을 구비한 항균성 SLG 제품을 생산한다. 더욱이, 상기 방법에 따라 생산된 항균성 SLG 제품에서의 항균제-함유 영역의 두께는, 압축 응력 층의 두께 미만일 수 있다.
몇몇 사례에서, 상기 방법은 주 표면 (또는 주 가공된 표면)으로부터 제3 깊이로 확장하는 제2 압축 응력 층을 형성하는 단계를 포함한다. 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층, 및 제3 깊이로 확장하는 제2 압축 응력 층은, 열적 및/또는 화학적 공정 (예를 들어, 열처리 또는 이온 교환 처리)에 의해 형성될 수 있다. 제2 깊이로 확장하는 항균제-함유층은 화학적 처리 (예를 들어, 이온 교환 처리)에 의해 형성될 수 있다. 화학적 처리가 활용되는 경우, 상기 처리는 다수의 이온 (예를 들어, 나트륨, 칼륨 및 이와 유사한 것과 같은 알칼리 이온 및/또는 항균제 이온)을 주 표면 (또는 주 가공된 표면) 내로 제1 깊이 또는 제2, 제3 깊이로 이온-교환하는 단계를 포함한다.
몇몇 경우에서, 압축 응력 층들 중 하나 또는 모두를 형성하는 단계 및 항균제-함유 영역을 형성하는 단계는 동시에 발생한다. 다른 경우에서, 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층은, 항균제-함유 영역이 2-단계 공정에서 형성되기 전에 형성된다. 다른 경우에서, 제2 깊이로 확장하는 압축 응력 층은, (단일 화학적 처리 단계에서) 항균제-함유 영역과 동시에 또는 항균제-함유 영역이 (2개의 화학적 처리 단계에서) 형성되기 전에 형성된다.
몇몇 사례에서, 화학적 처리는 항균제 전구체 및 KNO3 및 NaNO3 중 어느 하나 이상을 포함하는 용융 욕조 내로 기판을 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 다른 구체 예에서, 상기 용융 욕조는 AgNO3 및 (약 300℃ 이하의 온도를 가질 수 있는) KNO3 및 NaNO3의 공융염 (eutectic salt) 혼합물을 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 공융염 혼합물은 염 성분의 혼합물을 나타낸다. 예를 들어, KNO3 및 NaNO3가 활용되는 경우, 상기 공융염 혼합물은 40-60%의 KNO3 및 40-60%의 NaNO3를 포함하며, KNO3 및 NaNO3 염의 합은 80-100%이다. 다른 사례에서, 화학적 처리는 (약 250℃ 이하의 온도를 가질 수 있는) 항균제 전구체를 포함하는 수용액에 기판을 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 공융염 혼합물 또는 수용액을 갖는 용융 욕조는 약 0.01 wt% 내지 약 1 wt% 범위에서 AgNO3의 농도를 포함할 수 있다.
몇몇 경우에서, 상기 방법은 또한 SLG 기판의 하나 이상의 주 표면의 적어도 일부 상에 부가적인 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 부가적인 층은 반사-방지 코팅, 눈가심-방지 코팅, 지문-방지 코팅, 얼룩-방지 코팅, 색상-제공 조성물, 환경 장벽 코팅 또는 전기 전도성 코팅을 포함한다.
전술한 발명의 내용 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구체 예를 묘사하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 수반되는 도면은 다양한 구체 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 혼입되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1a는 본 개시의 관점에 따라 2-단계 이온교환 공정으로 처리된 항균성 SLG 제품을 제조하는 방법의 개략도이다.
도 1b는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 항균성 SLG 제품을 제조하는 방법의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정으로 처리된 SLG 제품에 대한 CIE 1976 색상 값 (b*)을 묘사하는 막대 차트이다.
도 3은 본 개시의 관점에 따라 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정으로 처리된 SLG 제품에서 항균제 (Ag2O)의 농도를 깊이 (㎛)의 함수로 묘사한 차트이다.
도 4는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정으로 처리된 SLG 제품에 대한 건식 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트이다.
도 5a는 본 개시의 관점에 따라 2-단계 이온교환 공정으로 처리된 열-처리된 항균성 SLG 제품을 제조하는 방법의 개략도이다.
도 5b는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 열-처리된 항균성 SLG 제품을 제조하는 방법의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 관점에 따라 다양한 농도의 AgNO3에 따라 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 열-처리된 SLG 제품에 대한 CIE 1976 색상 값 (b*)을 묘사하는 막대 차트이다.
도 7a는 열-처리 및/또는 이온-교환 공정을 거친 처리된 SLG 제품의 표면 및 그 아래의 압축 응력 프로파일을 묘사하는 개략도이다.
도 7b는 본 개시의 관점에 따라 다양한 농도의 AgNO3에 따른 1-단계 이온교환 공정에서 처리된 열-처리된 SLG 제품에서 항균제 (Ag2O)의 농도를 깊이의 함수로서 묘사하는 차트이다.
도 8a는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 열-처리된 SLG 제품에 대한 S. Aureus 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트이다.
도 8b는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 열-처리된 SLG 제품에 대해 E.coli 박테리아로 4℃에서 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트이다.
도 9는 본 개시의 관점에 따라, 다양한 농도의 AgNO3 및 KNO3와 NaNO3의 공융염 혼합물을 갖는 항균 욕조를 포함하는 1-단계 이온교환 공정을 거친 열-처리된 SLG 제품에 대한 CIE 1976 색상 값 (b*)을 묘사하는 막대 차트이다.
도 10은 본 개시의 관점에 따라 다양한 농도의 AgNO3에 따른 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 열-처리된 SLG 제품에서 항균제 (Ag2O)의 농도를 깊이의 함수로서 묘사하는 차트이다.
도 11은 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정을 거친 열-처리된 SLG 제품에 대해, S.Aureus 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능 및 2℃ 및 4℃에서 E. coli 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트이다.
도 12는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정을 거친 열-처리된 SLG 제품에 대해, 1시간 동안 98℃의 온도를 갖는 물에 침지된 후 및 샘플이 24시간 동안 85% 상대 습도 및 60℃의 환경에 노출된 후에, S. Aureus 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트이다.
도 13은 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정을 거친 열-처리된 SLG 제품 및 1-단계 이온교환 공정을 거치지 않은 열-처리된 SLG 제품의 이미지를 나타낸다.
도 14는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정을 거친 SLG 제품에 대한 건식 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트이다.
동일한 도면 부호가 여러 도면에서 동일한 부분을 나타내는, 도면을 참조하여, 대표적인 구체 예는 상세하게 기재될 것이다. 본 상세한 설명 전체에 걸쳐, 특정 값 또는 파라미터를 갖는 다양한 요소들은 확인될 수 있다. 그러나, 이들 항목은 본 개시의 대표적인 것으로 제공된다. 실제로, 대표적인 구체 예는, 많은 비교 가능한 파라미터, 크기, 범위 및/또는 값이 시행될 수 있기 때문에, 다양한 관점 및 개념을 제한하지 않는다. 유사하게, 용어 "제1", "제2", "1차", "2차", "상부", "하부", "말단", "근위", 및 이와 유사한 것은, 임의의 순서, 양 또는 중요도를 의미하는 것이 아니라, 오히려 한 요소를 다른 요소와 구별하는데 사용된다. 더욱이, 사용된 용어의 "단수", 및 "복수" 형태는 특별히 구별하여 사용된 것이 아니라, 별도의 언급이 없으면, 단수 형태도 언급된 항목의 "적어도 하나"의 존재를 나타낸다.
여기에 기재된 바와 같이, 가혹한 조건 (즉, 제품의 기판 가공, 제조 및/또는 사용 동안)에 노출된 경우 개선된 내변색성을 갖거나 또는 실질적으로 변색되지 않는 다양한 항균성 SLG 제품 및 이의 제조 및 사용 방법은 여기에 개시된다. 용어 "항균성"은 하나 이상의 타입의 미생물 (예를 들어, 박테리아, 바이러스, 곰팡이, 및 ld와 유사한 것)의 1종 이상을 사멸하거나 또는 억제하는 능력을 의미한다.
여기에 상세히 설명된 바와 같이, 실질적으로 변색 없음은, 가혹한 조건에 노출되기 전의 광 투과율에 비해 약 3% 이하의 유리 제품의 광 투과율의 변화, 가혹한 조건에 노출되기 전의 헤이즈에 대해 약 5% 이하의 유리 제품의 헤이즈에서 변화 및/또는 각각 약 ±0.2, ±0.1, 및 ±0.1 이하의 SLG 제품의 CIE 1976 색 좌표 L*, a*, 및 b*에서 변화를 포함할 수 있다. 실질적으로 변색 없음은 또한, 항균성 SLG 제품의 어떤 실행에 대해 0 < b* < 2 (또는 b* ≤ 1.8, ≤ 1.5, ≤ 1, ≤ 0.8, ≤ 0.6, ≤ 0.5, ≤ 0.4, ≤ 0.2 또는 ≤ 1)이 되도록 CIE 1976 색 좌표 b*를 포함할 수 있다. 몇몇 관점에서, 실질적으로 변색 없음은 가시광선 스펙트럼 (약 380 내지 780 nm)에 걸쳐 90% 이상의 투과율을 포함할 수 있다. 다른 사례에서, 실질적으로 변색 없음은 약 450-550 nanometers의 파장에서 낮은 흡광도를 포함할 수 있다.
일반적으로, 개선된 SLG 제품 및 여기에 기재된 방법은 소다 석회 유리 조성물을 포함하는 유리 기판의 사용을 포함한다. 통상적으로, SLG 조성물은 상당한 농도의 비-가교성 산소 (non-bridging oxygens: NBOs)를 갖는다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "비-가교성 산소"는 오직 하나의 다른 원자에 공유 결합된 유리 내에 산소 원자를 지칭하며, 따라서 인접한 양으로 전하된 이온에 의해 보상될 수 있는 음전하를 지니도록 의도된다. 이것은 두 개의 다른 원자들에 공유 결합되어 있는 유리 내에 산소 원자들 (이러한 산소 원자들은 "가교성 산소"라 한다)와는 대조적이다. 본 개시의 목적을 위해, 주어진 유리 조성물에서 NBOs의 농도는, 알루미나 산화물의, 몰 퍼센트 (mol%)로, 농도로부터, 모든 알칼리 금속 산화물의, mol%로, 농도의 합을 빼서 결정될 수 있다. 즉, NBO (mol%) = Al2O3 (mol%) - (Σ알칼리 금속 산화물 (mol%))이다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "가혹한 조건"은, 약 섭씨 200도 이상의 온도, 약 80% 이상의 상대 습도 수준, 환원 환경, 산화 환경, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 적용 환경, 수명 및 사용 동안 SLG 제품 및 기판이 겪게 되는 조건을 나타낸다. 예를 들어, 가혹한 조건은, 표면상에 배치된 어떤 선택적인 부가적인 층의 형성 동안 발생될 수 있으며, 및 상승된 온도에서 유리 기판의 표면상의 지문- 및/또는 얼룩-방지 코팅의 중합 동안, 또 다른 장치에 유리 기판을 부착하는데 사용된 접착제의 직접 결합 동안, 유리 기판의 표면상에 투명 전극의 스퍼터링 동안, 유리 기판의 표면상의 잉크 층 또는 프릿 층의 열 경화 동안, 유리 기판의 표면의 플라즈마 세정동안, 유리 기판의 표면의 화학적 에칭 동안, 유리 기판의 표면의 어닐링 동안, 유리 기판의 표면의 화학적 세정 동안 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. "가혹한 조건"에는 항균성 SLG 제품 및 기판 제조와 관련된 다양한 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, SLG 기판에 항균성을 부여하기 위해 사용되는 공정은 기판의 변색을 결과할 수 있다. Ag+ 이온이 SLG 기판으로 이온-교환되어 항균제-함유층을 형성하는 경우, Ag+ 이온은 기판의 "주석 측"에 존재하는 Sn2 +와 반응하여 Ag 결정으로 침전될 수 있다. 이 Ag 결정은 그 다음 표면 플라즈몬 공명 효과로부터 기판에서 변색을 유발할 수 있다.
개선된 SLG 제품의 유리 기판은, 비-플로우트 공정 (non-float processes)과 함께, 슬롯 일발 및 플로우트 공정을 포함하는, 많은 방법에 따라 제조될 수 있다. 플로우트 공정이 사용될 경우, 기판의 주 표면 중 하나는 종종 용융된 주석과 같은 용융 금속 욕조와 접촉하게 될 것이다. 결과적으로, 유리 기판의 이러한 표면은 상당한 농도의 주석 이온 (예를 들어, "주석 측"상에 Sn2 + 이온)을 보유할 것이다. 주석 침투의 깊이는 유리 기판의 특정 조성물 및 기판을 생산하는데 사용된 플루오트 공정의 파라미터에 의존하여 대략 12-30㎛일 수 있다. "주석 측" 반대편의 기판의 다른 면은 일반적으로 공기 (이하 "공기 측"으로 정의됨)에 노출된다. SLG 기판의 "주석 측"에서, 대표적인 조성물은: 69-75 wt% SiO2, 0-1.5 wt% Al2O3, 8-12 wt% CaO, 0-0.1 wt% Cl, 0-500 ppm Fe, 0-500 ppm K, 0.0-4.5 wt% MgO, 12-15 wt% Na2O, 0-0.5 wt% SO3, 0-0.5 wt% SnO2, 0-0.1 wt% SrO, 0-0.1 wt% TiO2, 0-0.1 wt% ZnO, 및 0-0.1 wt% ZrO2이다. SLG 기판의 "공기 측"에서, 대표적인 조성물은: 73.16 wt% SiO2, 0.076 wt% Al2O3, 9.91 wt% CaO, 0.014 wt% Cl, 0.1 wt% Fe2O3, 0.029 wt% K2O, 2.792 wt% MgO, 13.054 wt% Na2O, 0.174 wt% SO3, 0.001 SnO2, 0.01 wt% SrO, 0.01 wt% TiO2, 0.002 wt% ZnO, 및 0.005 wt% ZrO2이다.
여기에 기재된 개선된 항균성 SLG 제품은 일반적으로 두께 t를 갖는 유리 기판; 상기 유리 기판의 표면으로부터 내부로 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층 또는 영역; 및 상기 유리 기판의 표면으로부터 압축 응력 층 또는 영역의 두께 미만의 제2 깊이로 내부로 항균제를 갖는 항균제 함유 층 또는 영역을 포함하며, 모든 층 및 영역은 SLG 제품이 가혹한 조건에 노출될 경우 실질적으로 변색을 경험하지 않도록 구성된다. 제1 깊이는 약 0.15*t 이상일 수 있다. 몇몇 관점들에서, SLG 기판의 두께는 약 7 mm 이하 (예를 들어, 3.6 mm, 6 mm 및 기타 두께)이다. 본 명세서 내내, 용어 "압축 응력 층"은, 압축 응력의 층 또는 영역을 지칭하는데 사용되며, 용어 "항균제-함유 영역 (또는 층)"은, 항균제 종 (예: Ag+ 이온)을 함유하는 층 또는 영역을 지칭하는 것으로 사용될 것이다. 이 용법은 편의를 위한 것일 뿐이며 어떤 방식으로든 용어 "영역" 또는 "층" 사이에 구별을 제공하도록 의도되지 않는다.
SLG 기판은 다양한 물리적 형태를 채택할 수 있다. 즉, 단면의 시각에서, 상기 기판은 편평하거나 또는 평면일 수 있거나, 또는 만곡되거나 및/또는 가파르게 굽혀질 수 있다. 유사하게, 그것은 하나의 단일 물체, 또는 다-층 구조 또는 적층일 수 있다.
SLG 기판의 조성물 또는 물리적 형태와 무관하게, SLG 기판은 유리 기판의 주 표면으로부터 그 안에 특정 깊이로 내부로 확장하는 압축 응력하에 층 또는 영역을 포함할 수 있다. 두께, t를 갖는 SLG 기판의 몇몇 관점들에서, 압축 응력 층 또는 제1 깊이의 두께는 약 0.15*t 이상으로 설정된다. 이 압축 응력 층은 (예를 들어, 열 템퍼링을 포함하는 열처리, 이온 교환을 포함하는 화학적 처리, 또는 유사한 공정에 의한) 하나 이상의 강화 공정으로부터 형성될 수 있다. 압축 응력 층의 결과로서 유리 내에 생성된 인장 응력이 유리 제품을 파손시킬 정도로 과도하게 되지 않도록 압축 응력 (CS) 및 압축 응력 층의 깊이 (DOL)가 제한되어야 하는 전제하에서, CS의 양 및 DOL은 SLG 제품의 특정 용도에 따라 변화될 수 있다.
부가적으로, SLG 기판은, (주 표면을 포함할 수 있는) 유리 기판의 표면으로부터 그 안에 특정 깊이로 내부로 확장하는 항균제를 갖는 항균제-함유층 또는 영역을 포함할 것이다. 항균제-함유 층 또는 영역의 깊이는 여기에서 제2 깊이로 언급된다. 항균제-함유 영역은, 몇몇 관점에 따라 SLG 제품에 항균 거동을 부여하는데 효과적인 양으로 양이온성 일가 은 이온 (Ag+)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 압축 응력 층과 같은, 항균제-함유 영역은 유리 기판의 표면으로부터 내부로 확장한다. 몇몇 관점에서, 항균제-함유층 (또는 제2 깊이)의 두께는 SLG 기판 내의 압축 응력 층 (또는 제1 깊이)의 두께 미만이다. 따라서, 항균제-함유 영역은 압축 응력 층과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 항균제-함유 영역의 깊이는 일반적으로 SLG 기판 내의 양이온성 은의 항균 효능을 감소시키지 않으면서, 유리 제품에서 가시적인 착색을 피하도록 제한될 것이다.
몇몇 사례에서, SLG 제품은 (주 표면일 수 있는) 표면으로부터 SLG 기판 내의 제3 깊이로 확장할 수 있는 제2 압축 응력 층을 포함할 수 있다. 제3 깊이는 (압축 응력 층의) 제1 깊이 미만이거나, (항균제-함유층의) 제2 깊이 미만이거나, 또는 제1 깊이 및 제2 깊이 모두보다 작을 수 있다. 제2 압축 응력 층은, SLG 제품의 평균 표면 압축 응력을 (예컨대, 약 50 megapascals 이상, 약 100 megapascals 이상 또는 약 200 megapascals 이상 만큼) 증가시킨다. 몇몇 사례에서, 제2 압축 응력 층은 항균제-함유층과 동시에 또는 항균제-함유층과 별도로 (즉, 항균제-함유층 형성 전 또는 후에) 형성될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, SLG 제품은 약 100 megapascals 이상, 약 120 megapascals 이상, 약 200 megapascals 이상, 또는 약 300 megapascals 이상의 평균 표면 압축 응력을 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 평균 표면 압축 응력은 약 100 megapascals 내지 약 300 megapascals, 약 100 megapascals 내지 약 200 megapascals, 또는 약 100 megapascals 내지 약 120 megapascals의 범위일 수 있다. 전술한 바와 같이, 압축 응력 층(들)의 깊이 (또는 층의 깊이)는 기판 두께의 약 0.15배 이상일 수 있다. 몇몇 사례에서, 층의 깊이는 약 25 micrometers 내지 약 100 micrometers 범위일 수 있다. 몇몇 사례에서, 층의 깊이는 100 micrometers 이상일 수 있다.
SLG 제품은 항균제의 표면 농도가 약 1 중량% 이상일 수 있다. 몇몇 사례에서, 표면에서의 항균제의 농도는 약 40 중량% 이하 (예를 들어, 약 1 중량% 내지 약 40 중량%, 약 2 중량% 내지 약 40 중량%, 약 3 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 40 중량%)일 수 있다. 몇몇 사례에서, 표면에서의 항균제의 농도는, 약 1 중량 퍼센트 내지 약 25 중량 퍼센트, 약 1 중량 퍼센트 내지 약 20 중량 퍼센트, 약 1 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트, 약 5 중량 퍼센트 내지 약 25 중량 퍼센트, 약 5 중량 퍼센트 내지 약 20 중량 퍼센트, 약 10 중량 퍼센트 내지 약 30 중량 퍼센트, 약 15 중량 퍼센트 내지 약 25 중량 퍼센트, 또는 약 6 중량 퍼센트 내지 약 27 중량 퍼센트이다.
항균제-함유 영역의 제2 깊이 또는 두께는 약 100 micrometers 미만, 약 15 micrometers 미만, 약 10 micrometers 미만, 약 5 micrometers 미만 또는 약 2 micrometers 미만이다. 몇몇 사례에서, 항균제-함유 영역의 제2 깊이 또는 두께는 약 5 micrometers 대 약 15 micrometers 범위일 수 있다. 항균제의 농도는 특정 깊이 내에서 및 칼륨, 나트륨 또는 이들의 조합과 같은 특정 깊이 내의 알칼리 성분의 농도와 관련하여 특징지어질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, SLG 제품은 (주 표면일 수 있는) 표면으로부터 약 2 micrometers 또는 약 5 micrometers의 기판 두께 내에 칼륨, 나트륨 및 항균제의 조합된 양을 포함할 수 있으며, 상기 칼륨 농도는 칼륨, 나트륨 및 항균제의 총량의 약 75% 미만을 포함할 수 있다. 다른 사례에서, 항균제는 특정 두께 내에서 칼륨, 나트륨 및 항균제의 조합된 양의 약 0.5% 이상을 포함한다. 다른 구체 예에서, 칼륨 농도는 칼륨, 나트륨 및 항균제의 조합된 양의 약 75% 이상을 포함할 수 있다. 이러한 사례에서, 항균제는 두께 내에서 칼륨, 나트륨 및 항균제의 조합된 양의 약 0.5% 이상을 포함할 수 있다.
여기에 기재된 항균성 SLG 제품은 향상된 강도를 나타낼 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 개선된 강도는, 링-온-링 ( "ROR") 시험에 의해 측정된 것으로, 개선된 평균 강도와 관련된다. 몇몇 구체 예에서, 항균성 SLG 제품은 약 500 kgf 이상, 약 600 kgf 이상 또는 약 700 kgf 이상의 평균 휨 강도를 나타낸다. ROR 시험은 일반적으로, 여기에 참조로서 혼입된, 미국 공개특허 제2013/0045375호의 [0027]에 개요가 서술된 바와 같은 시험 기구 및 시험 조건에 대해 약간 개정한, Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperatures에 대한 ASTM C-1499-03 표준 시험 방법에 따라 수행된다. 별도로 언급되지 않는 한, 제품은 ROR 시험 전에 연마되지 않는다.
여기에서 고려되는 SLG 제품의 평균 두께에 대하여 특별한 제한은 없다. 그러나, 많은 대표적인 응용에서 평균 두께는 약 15 밀리미터 (mm) 이하일 것이다. 항균성 SLG 제품이 중량, 비용 및 강도 특성을 위해 두께를 최적화하는 것이 바람직할 수 있는 적용 (예: 전자 장치, 또는 이와 유사한 것)에 사용되는 경우, 더 얇은 기판 (예: 약 5 mm 이하)은 사용될 수 있다. 예로서, 항균성 유리 제품이 건축용 적용에서 기능하도록 의도된다면, 그 다음 기판은 약 7 mm 이하 (예를 들어, 3.6 mm, 6 mm, 등)의 평균 두께를 나타낼 수 있다.
압축 응력 층(들)의 평균 표면 압축 응력 및 두께의 깊이에 대한 궁극적인 제한이 유리 제품을 파손시키는 것을 회피하는 것이지만, 압축 응력 층의 평균 깊이는 일반적으로 유리 기판의 두께의 약 1/3 미만일 수 있다. 그러나, 대부분의 적용에서, 압축 응력 층의 평균 깊이는, 약 25㎛ 이상이거나 약 100㎛ 이하일 수 있다. 유사하게, 평균 표면 CS은 약 100 megapascals (MPa) 내지 약 1.2 gigapascals (GPa)일 수 있다. 대부분의 적용에서, 평균 표면 CS는 400MPa를 초과 및 약 600MPa 미만일 수 있다. 어떤 관점에서, SLG 제품은 열-처리된 유리 기판을 사용하고, 100 micrometers를 초과하는 압축 응력 층을 보유할 수 있다.
전술한 바와 같이, SLG 제품의 항균제-함유 영역의 두께는, 유리 제품에서 가시적인 착색을 피하고, SLG 기판 내에 양이온성 은의 항균 효능을 최대화하도록 제한되어야 한다. 압축 응력 층의 깊이와 마찬가지로, 항균제-함유 영역의 평균 두께 또는 깊이는 일반적으로 유리 기판의 두께의 약 1/3 미만일 것이다. 어떤 실행에서, 항균제-함유 영역의 깊이는 압축 응력 층(들)의 깊이 미만일 수 있다. 그러나, 정확한 두께는, 항균제-함유 영역이 어떻게 형성되는지에 따라 변할 것이다.
일반적으로, 항균성 SLG 제품의 광학 투과율은, 선택된 물질의 타입에 의존할 것이다. 예를 들어, 어떤 안료를 첨가하지 않은 유리 기판이 사용되고 및/또는 선택적인 부가적인 층이 충분히 얇다면, 상기 제품은 적어도 약 85%의 가시광선 스펙트럼 (즉, 약 380 nm 내지 약 780 nm)에 걸쳐 투명도를 가질 수 있다. 항균성 유리 제품이 전자 장치용 터치 스크린의 구성에 사용되는 어떤 경우, 예를 들어, 항균성 SLG 제품의 투명도는 가시 스펙트럼에 대해 적어도 약 90%일 수 있다. 유리 기판이 안료를 포함하거나 (또는 그 재료 구성분에 의해 무색이 아닌) 및/또는 어떤 선택적인 부가적인 층이 충분히 두꺼운 경우의 상황에서, 투명도는 가시 스펙트럼을 가로질러 불투명한 지점으로도 감소할 수 있다. 따라서, 항균 유리 제품 자체의 광 투과율에 특별한 제한은 없다.
투과율과 마찬가지로, 항균성 SLG 제품의 헤이즈는 특정 적용으로 조정될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은, 용어 "헤이즈" 및 "투과 헤이즈"는 ASTM 절차 D1003에 따라 ±4.0 °의 각도 콘 (angular cone) 외측으로 산란된 투과 광의 백분율을 지칭하며, 이하 충분히 서술되는 바와 같은, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다. 광학적으로 매끄러운 표면의 경우, 투과 헤이즈는 일반적으로 제로에 가깝다. 항균성 유리 제품이 전자 장치용 터치 스크린의 구성에 사용되는 상황에서, 제품의 헤이즈는 약 5% 이하일 수 있다.
적용 또는 사용에 관계없이, 여기에 기재된 항균성 SLG 제품은 현존하는 항균성 유리 제품에 비해 (여기에 기재된 바와 같은) 가혹한 조건에 대해 개선된 내변색성을 제공한다. 내변색성이 질적이고 잠재적인 주관적 특성으로 보일 수 있지만, 내변색성에 대한 많은 정량화 가능한 표시가 있으며, 그 실시 예는 지금 설명될 것이다.
변색에 대한 개선된 내성의 하나의 정량화 가능한 표시는 시간에 따라 관찰되는 광 투과율의 변화에서 볼 수 있다. 이 변화는 항균제-함유 영역의 형성 후에 측정될 수 있지만 SLG 제품이 가혹한 조건에 노출되기 전에 및 유리 제품이 열악한 조건에 노출된 후에 측정될 수 있다. 일반적으로, 여기에 기재된 SLG 제품의 광학 투과율은 열악한 조건에 노출되기 전과 후에 모두 실질적으로 유사할 수 있다. 어떤 실행에서, 열악한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 유리 제품의 투과율의 변화는 약 ±3%일 수 있다. 다른 실행에서, 열악한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 유리 제품의 투과율의 변화는 약 ±0.5%일 수 있다.
변색에 대한 개선된 내성의 또 다른 정량화 할 수 있는 표시는, SLG 제품에서 (양이온성 은 종 유래의) 금속 은 나노 입자 형성과 관련된 플라즈몬 공명에 상응하는, 약 430nm에서의 흡광도의 변화이다. 이 변화는 항균제-함유 영역의 형성 후에 측정될 수 있지만 유리 제품이 임의의 혹독한 조건에 노출되기 전에 및 유리 제품이 혹독한 조건에 노출된 후에 측정될 수 있다. 일반적으로, 여기에 기재된 유리 제품의 약 430nm에서의 흡광도는 열악한 조건에 노출되기 전과 후에 실질적으로 유사할 수 있다. 어떤 실행에서, 가혹한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 유리 제품의 약 430nm에서의 흡광도의 변화는 약 ±25%일 수 있다. 다른 실행에서, 열악한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 SLG 제품의 투과율 변화는 ±10%로 제한될 수 있다.
변색에 대한 개선된 내성의 또 다른 정량화 할 수 있는 표시는 시간에 걸쳐 관찰되는 헤이즈의 변화이다. 이 변화는 항균제-함유 영역의 형성 후에 측정될 수 있지만, SLG 제품이 가혹한 조건에 노출되기 전에 및 유리 제품이 열악한 조건에 노출된 후에 측정될 수 있다. 일반적으로, 가혹한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 유리 제품의 전체 헤이즈는 제조된 유리 제품의 헤이즈와 실질적으로 유사할 수 있다. 어떤 실행에서, 가혹한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 SLG 제품의 헤이즈의 변화는 약 ±5%일 수 있다. 다른 실행에서, 열악한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 유리 제품의 헤이즈의 변화는 약 ±2%일 수 있다.
변색에 대한 개선된 내성의 또 다른 정량화 가능한 지표는 시간에 따라 관찰되는 (투과 또는 반사에서) CIE 1976 색 공간 좌표의 변화이다. 이 변화는 항균제-함유 영역의 형성 후에 측정될 수 있지만, SLG 제품 (10, 10h)이 혹독한 조건에 노출되기 전에 및 유리 제품이 열악한 조건에 노출된 후에 측정될 수 있다. 일반적으로, 혹독한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 유리 제품의 개별 좌표 (즉, L*, a* 및 b*)는 제조된-대로의 유리 제품의 개별 좌표와 실질적으로 유사할 수 있다. 어떤 실행에서, 여기에 기재된 SLG 물품의 L*, a* 및 b* 좌표의 변화는 각각 약 ±0.2, ±0.1 및 ±0.1일 수 있다. 다른 실행에서, 열악한 조건에 노출된 후에 여기에 기재된 SLG 제품의 L*, a* 및 b* 좌표의 변화는 각각 약 ±0.1, ±0.05 및 ±0.05일 수 있다. 변색에 대한 내성은 또한 SLG 제품이 투과 및/또는 반사에서 (0,0)과 비슷하거나 또는 좌표 (0,0)에 대하여 낮은 색 시프트 (color shift)를 나타내는 CIE 1976 색 공간 좌표를 나타내는 면에서 절대치로 기재될 수 있다. 색 시프트는 하기 수학식에 의해 결정된다: √(a*)2+ (b*)2). 또 다른 실행에서, 항균성 SLG 제품은 0 < b* < 2 (또는 1.5, 1., 0.5 또는 0.1)이도록 CIE 1976 색 좌표 b*를 나타낼 수 있다.
여기에 기재된 항균성 SLG 제품 (10, 10h)의 항균 활성 및 효능은 상당히 높을 수 있다. 항균 활성 및 효능은, 명칭이 "Antimicrobial Products- Test for Antimicrobial Activity and Efficacy"인, Japanese Industrial Standard JIS Z 2801 (2000)에 따라 측정될 수 있으며, 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입된다. 이 시험의 "습식" 조건 (즉, 약 37℃, 약 24시간 동안 90% 초과 습도)하에서, 여기에 기재된 항균성 유리 제품은 E. aerogenes, E. coli 및 P.aeruginosa 박테리아 중 하나 이상의 농도에서 적어도 5 로그 감소 (또는 99.999%의 사멸률)를 나타낼 수 있다. 어떤 실행에서, 여기에 기재된 항균성 SLG 제품은 이들이 이들 시험 조건하에 노출되는 어떤 박테리아의 농도에서 적어도 7 로그 감소를 나타낼 수 있다.
JIS Z 2801의 습식 시험 조건이 여기에 기재된 항균성 SLG 제품의 실제 사용 조건을 반영하지 않는 시나리오 (예를 들어, SLG 제품이 전자 장치, 또는 이와 유사한 것에 사용되는 경우)에서, 항균 활성 및 효능은 "더 건조한" 조건을 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 유리 제품은 약 23 내지 약 37℃ 및 약 38% 내지 약 42%의 습도로 약 24시간 동안 시험될 수 있다. 구체적으로는, 5개의 대조구 샘플 및 5개의 시험 샘플은 사용될 수 있으며, 여기서 각각의 샘플은, 특정 접종 조성물 및 알고 있는 표면적 상에 균일한 퍼짐을 보장하기 위한 접종 샘플에 적용된 멸균된 커버슬립을 이용하여, 거기에 적용된 부피를 갖는다. 커버된 샘플은 전술된 조건하에서 배양되고, 약 6 내지 약 24시간 동안 건조되며, 완충액으로 헹구고, 아가 플레이트 (agar plate)상에서 배양하여 계산될 수 있으며, 마지막 두 단계는 JIS Z 2801 시험에 사용된 절차와 유사하다. 이 시험을 이용하여, 여기에 기재된 항균성 유리 제품은 S. aureus, E. aerogenes, E. coli 및 P.aeruginosa 박테리아 중 하나 이상의 농도에서 적어도 3 로그 감소 (또는 99.9%의 사멸률)를 나타낼 수 있다.
JIS Z 2801 및/또는 개정된 JIS Z 2801 시험의 습식 시험 조건이 여기에 기재된 항균성 SLG 제품 (10, 10h)의 실제 사용 조건을 반영하지 않는 다른 시나리오 (예를 들어, 유리 제품이 전자 장치, 또는 이와 유사한 것에 사용되는 경우)에서, 항균 활성 및 효능은 건식 시험 조건을 사용하여 측정될 수 있다. 건식 시험 조건은 Cu-함유 표면의 항균 효능을 평가하기 위한 U.S. EPA 시험 프로토콜을 모델로 한다. 여기에 기재된 이들 조건은 여기에서 "건식 시험" 또는 "개정된 EPA 시험" 조건으로 총괄하여 언급된다. 항균성 SLG 제품은 건식 시험하에서 시험된 경우 S.aureus, E. aerogenes, E.coli 및 P.aeruginosa 박테리아 중 하나 이상의 농도에서 적어도 2 로그 감소 (또는 99%의 사멸률)를 나타낼 수 있고, 이는 미국 가 특허출원 제61/908,401호에 기재되며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
어떤 실행에서, 항균성 SLG 제품은 유리 기판의 표면상에 배치된 부가적인 층을 포함할 수 있다. 선택적인 부가적인 층은 항균성 유리 제품에 부가적인 특색을 제공하기 위해 사용될 수 있다 (예를 들어, 반사 방지 또는 항-반사 특성, 눈부심 방지 또는 항-눈부심 특성, 지문 방지 또는 항-지문 특성, 얼룩 방지 또는 항-얼룩 방지 특성, 색상, 불투명도, 환경 장벽 보호, 전자 기능 및/또는 이와 유사한 특성). 몇몇 구체 예에서, 부가적인 층은 주 표면을 포함할 수 있는 표면상에 배치된 장식 층 또는 폴리머 물질, 잉크 또는 프릿 (frit)의 층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 부가적인 층은 항균제-함유 영역, 압축 응력 층 또는 항균제-함유 영역 및 압축 응력 층 모두의 형성 전에 존재한다. 여기에 기재된 방법의 몇몇 구체 예는 (기계적, 전기적 및/또는 광학적 성질의 측면에서) 부가적인 층을 변경하지 않거나 또는 SLG 제품에 대한 실질적인 변색 없이 주 표면상에 배치된 부가적인 층으로 또는 부가적인 층을 통해 항균제-함유 영역, 압축 응력 층(들) 또는 항균제-함유 영역 및 압축 응력 층(들) 모두의 형성을 허용한다. 선택적인 부가적인 층(들)을 형성하는데 사용될 수 있는 물질은 일반적으로 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
전술된 제품을 제조하는 방법은 일반적으로 두께, t 및 유리 기판의 표면으로부터 내부로 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층을 갖는 SLG 기판을 제공하는 단계, 및 유리 기판의 표면으로부터 제2 깊이로 내부로 확장하여, 제조된-대로의 유리 제품이 가혹한 조건에 노출된 경우 거의 변색되지 않도록 항균제-함유 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체 예들에서, 상기 방법은 제1 깊이로 확장하는 SLG 기판 내에 압축 응력 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 압축 응력 층의 제1 깊이는 약 0.15*t 이상일 수 있다. 더욱이, 상기 항균제-함유 영역의 제2 깊이는 압축 응력 층의 제1 깊이보다 작을 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 방법은, 여기에 기재된 바와 같은, SLG 기판의 표면으로부터 제3 깊이로 확장하는 제2 압축 응력 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 압축 응력 층을 형성하는 단계는 SLG 기판의 평균 표면 압축 응력을 증가시키는 것으로 묘사될 수 있다.
선택적인 부가적인 층이 실행되는 구체 예에서, 상기 방법은 일반적으로 기판의 표면의 적어도 일부 상에 부가적인 층을 형성하는 부가적인 단계를 포함한다.
SLG 기판 및 부가적인 층에 사용되는 물질의 선택은 최종 유리 제품에 대해 요구되는 특정 적용에 기초하여 만들어질 수 있다. 그러나, 일반적으로 특정 물질은 전술된 것 중에서 선택될 것이다.
SLG 기판의 제공하는 단계는 제조된-대로의 유리 물건의 선택을 포함할 수 있거나, 또는 제조된-대로의 유리 물건을 후속 단계 중 어느 하나를 위한 준비의 처리에 적용하는 단계를 수반할 수 있다. 이러한 처리의 예로는, 물리적 또는 화학적 세정, 물리적 또는 화학적 에칭, 물리적 또는 화학적 폴리싱, 다른 물질 표면 물질 제거 공정, 어닐링, 템퍼링 및 이들 처리의 다양한 조합 및 순서를 포함하는 성형화를 포함한다.
일단 SLG 기판이 선택 및/또는 준비되면, 압축 응력 층(들) 및/또는 항균제-함유 영역은 그 내부에 형성될 수 있다. 즉, 압축 응력 층(들)은 항균제-함유 영역 전에 또는 동시에 형성될 수 있다.
압축 응력 층의 형성 단계는 (열 템퍼링을 포함하는) 열 또는 열처리 및 (이온 교환과 같은) 화학적 처리가 가장 일반적인 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 유사하게, 항균제-함유 영역은 다양한 방식으로 형성될 수 있으며, 그 중에서 은 함유 매질 (예를 들어, 페이스트, 분산, 용융염의 이온 교환 욕조, 또는 이와 유사한 것) 유래의 양이온성 은의 (선택적으로 유리로부터 또 다른 양이온의 교환에 의해 동반될 수 있는) 화학적 확산이 가장 일반적이다.
하나의 대표적인 실행에서, 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층은 열처리 또는 화학 처리에 의해 형성되고, 이는 항균제를 형성하기 전에 발생할 수 있다. 상기 방법이 제2 압축 응력 층을 형성하는 단계를 포함하는 경우, 이러한 제2 압축 응력 층은 항균제-함유 영역을 형성하기 이전에, 이후에 또는 동시에 형성될 수 있다.
하나의 대표적인 실행에서, 상기 방법은 항균제-함유 영역을 형성하기 전에 압축 응력 층 (또는 제2 압축 응력 층)을 형성하는 단계를 포함하고, 및 상기 방법은, SLG 기판을 KNO3, NaNO3, LiNO3 또는 이의 조합을 포함하는 용융 욕조에 침지시키는 제1단계에 의해 이온 교환을 통해 압축 응력을 부여한 다음, 강화된 유리를 AgNO3 함유 용융염 욕조 (예를 들어, AgNO3 및 밸런스로 KNO3, NaNO3, LiNO3 또는 이의 조합을 함유하는 용융염 욕조) 또는 AgNO3를 포함하는 수용액에 침지시키는 제2단계에 의해 유리에 Ag+ 이온을 이온 교환을 수반한다 (즉, "2-단계 이온교환 공정"). 제2 욕조의 온도는 약 150℃ 내지 약 450℃ 범위일 수 있고, 약 1 중량% 내지 약 약 100 중량% AgNO3 및 KNO3, NaNO3, LiNO3 또는 이들의 조합을 포함하는 밸런스를 포함할 수 있다.
또 다른 대표적인 실행에서, 상기 방법은 항균제-함유 영역을 형성하기 전에 압축 응력 층을 발생하도록 SLG 기판을 열처리하는 단계를 포함한다. 이하 기재된 2-단계 이온교환 공정 및 1-단계 이온교환 공정에 사용된 바와 같은 항균제-함유 영역을 형성하는데 사용된 동일한 욕조는 사용될 수 있다.
방법의 또 다른 대표적인 실행은 압축 응력 층 (또는 제2 압축 응력 층) 및 항균제-함유 영역을 동시에 형성하는 단계를 포함하고, 및 유리를 AgNO3 및 KNO3, NaNO3, LiNO3 또는 이들의 조합을 포함하는 용융염 욕조에 침지시키는 단계를 수반하여 K+ 및/또는 Na+ 및 Ag+를 SLG로 함께 이온 교환한다 (즉, "1-단계 이온교환 공정").
본 방법의 또 다른 대표적인 실행은 SLG 기판을 AgNO3 및 KNO3 및 NaNO3의 공융염 혼합물을 포함하는 용융 욕조에 침지시켜 항균제-함유 영역을 형성시키는 단계를 포함하여 1-단계 이온교환 공정에서 유리에 Ag+를 이온 교환시키고, 이온 교환을 통해 압축 응력을 동시에 부여한다. 상기 공융염 혼합물은 KNO3, NaNO3 및 LiNO3의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 대표적인 실행에서, 상기 방법은 수용액을 사용하여 항균제-함유 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 구체 예에서, SLG 기판은 열처리, 화학적 처리 또는 이들의 조합에 의해 형성된 압축 응력 층을 포함할 수 있다. 상기 방법은 (하나 이상의 압축 응력 층을 포함할 수 있는) SLG 기판을 AgNO3를 포함하는 수용액에 침지시키는 단계를 포함한다.
도 1a를 참조하면, 항균성 SLG 제품 (100a)의 제조 방법은 제공된다. 방법 (100a)에서, 주 표면 (12) 및 다수의 이온 교환 가능한 금속 이온을 갖는 SLG 유리 제품 (10)은 사용된다. 대표적인 구체 예에서, 유리 제품 (10)은 이온-교환 가능한 금속 이온을 갖는 소다 석회 유리 조성물을 포함할 수 있다. 금속 이온은 다른 금속 이온을 함유하는 욕조에 유리 제품 (10) 및 주 표면 (12)의 노출이 욕조 유래의 금속이온과 유리 제품 (10) 내에 금속 이온의 일부의 교환을 결과할 수 있다는 의미에서 교환 가능하다. 상기 욕조는 용융염, 공융염 혼합물과의 용융염 또는 여기에 기재된 바와 같은 수용액을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 압축 응력은 이온교환 공정에 의해 생성되고, 여기서 유리 제품 (10), 구체적으로는 주 표면 (12) 내의 다수의 제1 금속이온은, 유리 제품 (10)의 영역이 다수의 제2 금속이온을 포함하도록, (다수의 제1 금속이온보다 더 큰 이온 반경을 갖는) 다수의 제2 금속이온과 교환된다. 이 영역에서 더 큰 제2 금속 이온의 존재는 상기 영역에서 압축 응력을 생성한다. 제1 금속 이온은 리튬, 나트륨, 칼륨 및 루비듐과 같은 알칼리 금속이온일 수 있다. 제2 금속 이온은, 제2 알칼리 금속 이온이 제1 알칼리 금속 이온보다 이온 반경을 초과하는 이온 반경을 갖는다는 전제하에서, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘과 같은 알칼리 금속이온일 수 있다.
방법 (100a)에 사용된 SLG 제품 (10)은 유리 기판을 포함하는 다양한 물리적 형태를 채택할 수 있다. 즉, 단면의 시각에서, 유리 제품 (10)은, 기판으로 구성된 경우, 편평하거나 평면일 수 있거나, 또는 만곡되거나 및/또는 가파르게-굽혀질 수 있다. 유사하게, 유리 제품 (10)은 단일 물체, 다-층 구조, 또는 적층일 수 있다.
SLG 제품 (10)은 또한, 하나 이상의 주 표면 (12)상에 배치된 기능성 층과 같은, 층과 조합될 수 있다. 예를 들어, 상기 층은 반사-방지 코팅, 눈부심-방지 코팅, 지문-방지 코팅, 얼룩-방지 코팅, 색상-제공 코팅, 환경 장벽 코팅, 장식용 코팅 또는 전기 전도성을 포함할 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 항균성 유리 제품 (100a)을 제조하는 방법은 에칭된 주 표면 (12a)을 형성하기 위해 주 표면 (12)의 일부분을 제거하기 위한 선택적인 단계 (110)를 포함할 수 있다. 단계 (110)에서, SLG 제품 (10)은 주 표면 (12)의 일부분을 에칭하기 위해 미리 결정된 시간동안 에칭 온도로 설정된 에칭제 욕조 (15)에 침지된다. 어떤 실행에서, 에칭 욕조 (15)는 1.5M HF/0.9M H2SO4를 포함할 수 있고, 에칭은 주 표면 (12)으로부터 약 2㎛ 내지 약 20㎛의 물질을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 또 다른 실행에서, 에칭제 욕조 (15)는 20% HF 및 10% HNO3를 포함할 수 있고 에칭은 주 표면 (12)으로부터 약 30㎛의 물질을 제거하기 위해 약 10분 동안 수행될 수 있다. SLG 제품 (10)으로부터 주 표면 (12)의 일부분을 에칭함으로써, 고농도의 금속이온 (예를 들어, Sn2 + 이온)을 함유하는 제품의 일부가 제거될 수 있고, 따라서 SLG 제품 (10)의 기본 소다 석회 유리 조성물에 좀 더 일치하는 조성물을 갖는 에칭된 주 표면 (12a)을 노출시킨다. 이로써, 이들 금속 이온은 후속 공정 단계에서 제품에 혼입된 항균제 (예: Ag+ 이온)와 반응할 수 없으므로, 최종 생산된-대로의 SLG 제품 (10)에서 변색의 가능성을 감소시킨다.
방법 (100a)의 몇몇 구체 예에서, 제거 단계 (110)는, 물질이 주 표면 (12)으로부터 약 2㎛의 약 30㎛의 제거 깊이 (DOR)로 SLG 제품 (10)으로부터 제거되도록 조절된다. DOR은 또한 약 2㎛ 내지 약 20㎛로 설정될 수 있으며, 바람직하게는 DOR은 20㎛에 가깝다. 방법 (100a)의 다른 구체 예에서, 제거 단계 (110)는 물질이 SLG 제품 (10)으로부터 약 2㎛, 3㎛, 4㎛, 5㎛, 6㎛, 7㎛, 8㎛, 9㎛, 10㎛, 11㎛, 12㎛, 13㎛, 14㎛, 15㎛, 16㎛, 17㎛, 18㎛, 19㎛ 또는 20㎛의 DOR로 제거되도록 조절된다.
방법 (100a)의 제거 단계 (110)에는 터치 폴리싱, 그라인딩, 산 에칭 및 이들 공정의 조합을 포함하는 다양한 공정이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 광학적 투명도에 영향을 주지 않으면서 유리의 표면 및 벌크 흠들을 제거하도록 채택된다면, 기술분야의 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 다른 물질-제거 공정은 사용될 수 있다. 제거 단계 (110)는, 여기에 기재된, 방법 (100a)의 몇몇 실행, 및 방법 (100b, 100c 및 100d)의 몇몇 실행에서 선택적이거나 또는 사용되지 않음이 이해되어야 한다.
몇몇 구체 예들에서, 방법 (100a)의 제거 단계 (110)는 SLG 제품 (10)의 제조로부터 미리 존재하고 및/또는 압축 응력 및 항균제-함유층 또는 영역의 발생 전에 취급 및 다른 공정과 연관된 표면 및 벌크 흠들을 제거한다. 따라서, 제거 단계 (110)는, 예를 들어, 단계 (120)에서 압축 응력 층 (24)의 발생 (도 1a 참조) 또는 SLG 제품 이온을 생성하기 위해 사용되는 열처리 단계 (40, 60) (즉, 도 5a 및 도 5b에 도시된 방법 (100c 및 100d)에 사용된 바와 같은)로부터 얻어진 강도 향상을 초과하여 SLG 제품 (10)의 전체 강도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 항균성 SLG 제품 (100a)을 제조하는 방법은 제1 욕조 (20)를 사용한다. 나타낸 구체 예에서 제1 욕조 (20)는 다수의 이온-교환 금속 이온을 함유한다. 몇몇 구체 예에서, 예를 들어, 욕조 (20)은 SLG 제품 (10)에 함유된, 나트륨과 같은, 이온 교환 가능한 이온보다 크기가 큰 다수의 칼륨 이온을 함유할 수 있다. 욕조 (20)에 함유된 이온 교환 이온은, 제품 (10)이 욕조 (20)에 침지될 때 유리 제품 (10) 내에서 이온-교환 가능한 이온과 우선적으로 교환될 것이다. 몇몇 구체 예에서, 제1 욕조 (20)는, KNO3가 유리 제품 (10)의 공정 동안 용융 상태에서 유지되는 것을 보장하는 온도로 충분히 가열된, 100%의 농도 또는 기술분야의 당업자가 이해하는 바와 같은 첨가제와 함께 100%에 가까운 농도에서 용융된 KNO3 욕조를 포함한다. 몇몇 실행에서, 100% KNO3로 구성된 제1 욕조 (20)는 약 430℃로 설정된다. 제1 욕조 (20)는 또한 KNO3 및 NaNO3와 LiNO3 중 하나 또는 둘 모두의 조합을 포함할 수 있다.
도 1a를 계속 참조하면, 항균성 SLG 제품 (100a)을 제조하는 방법은 유리 제품 (10)을 제1 욕조 (20)에 침지시키는 단계 (120)를 포함한다. 제1 욕조 (20)에 침지 되자마자, SLG 용품 (10) 내에 다수의 교환 가능한 이온 (예를 들어, Na+ 이온)의 일부는 제1 욕조 (20)에 함유된 다수의 이온-교환 이온 (예를 들어, K+ 이온)의 일부와 교환된다. 몇몇 구체 예에 따르면, 침지 단계 (120)는 욕조 (20)의 조성물, 욕조 (20)의 온도, 유리 제품 (10)의 조성물 및/또는 유리 제품 (10)에서 이온-교환 이온의 원하는 농도에 기초하여 미리 결정된 동안 수행된다. 몇몇 실행에서, SLG 물품 (10)은 약 7시간 동안 430℃에서 100% KNO3로 구성된 욕조 (20) 내에 단계 (120)에서 침지된다.
침지 단계 (120)가 완료된 후, 세척 단계는 SLG 제품 (10)의 에칭된 주 표면 (12a) 상에 남아 있는 제1 욕조 (20) 유래의 물질을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 탈이온수는, 예를 들어, SLG 제품 (10)의 표면상에 제1 욕조 (20) 유래의 물질을 제거하기 위해 세척 단계에서 사용될 수 있다. 매체 (media)가 제1 욕조 (20) 유래의 물질 및/또는 유리 제품 (10)의 유리 조성물과의 어떤 반응을 피하기 위해 선택된다면, 매체는 또한 유리 제품 (10)의 표면을 세척하기 위해 사용될 수도 있다.
제1 욕조 유래의 이온-교환 이온이 유리 제품 (10) 내에 원래의 이온-교환 가능한 이온을 희생시키면서 SLG 제품 (10)으로 분포되기 때문에, 압축 응력 층 (24)은 유리 제품 (10)에서 발생한다. 압축 응력 층 (24) (또한 "CS 층 (24)"이라 함)은 SLG 제품 (10)에서 에칭된 주 표면 (12a)으로부터 제1 CS 층 깊이 (22)로 확장한다. 일반적으로, 강화 욕조 (20) (예를 들어, K+ 이온)로부터 상당한 농도의 이온-교환 이온은, 침지 단계 (120) 및 어떤 후속 세척 단계들 이후에 제1 CS 층 (24)에 존재한다. 이들 이온-교환 이온은 일반적으로 이온-교환 가능한 이온 (예를 들어, Na+ 이온)보다 크며, 이에 의해 SLG 제품 (10) 내의 제1 CS 층 (24)의 압축 응력 수준을 증가시킨다. 부가적으로, 제1 CS 층 (24) 및 제1 깊이 (22)와 관련된 압축 응력의 양은 SLG 제품 (10)의 의도된 용도에 기초하여 (예를 들어, 침지 단계 (120)의 조건에 의해) 각각 변화될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 압축 응력 층 (24)의 표면 CS는 CS 층 (24)의 결과로서 유리 제품 (10) 내에 발생된 인장 응력이 유리 제품 (10)을 깨지게 하는 지점까지 과도하게 되지 않도록 조절된다. 몇몇 구체 예에서, CS 층 (24)에서 평균 표면 CS는 약 200 MPa 이상일 수 있다. 예를 들어, 층 (24)에서 평균 표면 CS 수준은 약 300MPa까지, 약 400MPa까지일 수 있다. 몇몇 실행에서, SLG 제품 (10)의 CS 층 (24)에서 평균 표면 CS 수준은 약 200 내지 600 MPa 범위일 수 있다. 이온-교환 이온의 제1 깊이 (22) 및 따라서 층 (24)은 종종 층의 깊이 (DOL)로 언급되며, 약 15 micrometers까지 또는 약 50 micrometers까지, 약 50 micrometers 내지 약 50 micrometers, 약 20 micrometers 내지 약 45 micrometers, 또는 약 30 micrometers 내지 약 40 micrometers일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 여기에 기재된 바와 같이, SLG 기판은 CS 층 (24)에 제1 깊이 (22)를 부여하기 위해 열적으로 처리된다. 이러한 구체 예에서, 제1 깊이 (22)는 SLG 제품의 두께의 약 0.15배 이상이다. 따라서, 몇몇 구체 예에서, 열적으로-형성된 CS 층 (24)을 갖는 SLG 기판은, 제1 욕조 (20)에 침지시켜 더욱 강화될 수 있어 제2 압축 응력 층을 형성하거나 또는 제1 욕조 (20)에 침지 없이 도 1a에 나타낸, 항균성 욕조 (40)에 침지될 수 있다.
다시 도 1a를 참조하면, 항균성 유리 제품 (100a)을 제조하는 방법은, 항균 효과를 제공할 수 있는 다수의 금속 이온을 포함하는 항균 욕조 (40)를 부가적으로 사용한다. 몇몇 구체 예에서, 항균 욕조 (40)는 다수의 항균제 이온을 포함하고, 이의 각각은 항균 효과를 제공할 수 있다. 항균제 이온은 은 이온 또는 알려진 항균제의 다른 이온을 포함할 수 있다. 항균 욕조 (40)는 또한 선택적으로 제조된-대로의 SLG 제품 (10)에 존재하는 것과 일치하는 다수의 이온-교환 가능한 금속이온, 제1 욕조 (20)에 존재하는 것과 일치하는 다수의 이온-교환 가능한 이온, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 대표적인 구체 예에 따르면, 방법 (100a)에서 사용되는 욕조 (40)은 약 0.01 중량 퍼센트 내지 약 50 중량 퍼센트 (예를 들어, 약 0.1% 내지 약 5중량%, 약 0.01 중량 퍼센트 내지 약 0.1 중량 퍼센트)의 농도로 용융된 AgNO3로부터 유래된 다수의 은 이온을 보유할 수 있다. 욕조 (40)의 용융 욕조의 밸런스는 용융된 KNO3, 용융된 NaNO3, 용융된 LiNO3, 용융된 KNO3 및 NaNO3의 조합, 또는 KNO3, NaNO3 및 LiNO3의 어떤 조합의 공융염 혼합물을 포함할 수 있다. 공융염 혼합물이 활용되는 경우, AgNO3의 농도는 전술한 바와 같이 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 3 중량 퍼센트의 범위일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 항균 욕조 (40)는 AgNO3의 수용액을 포함할 수 있다. 수용액 중에 AgNO3의 농도는 약 15 몰 Ag/ℓ 이하 (예를 들면, 약 12 몰 Ag/ℓ 이하, 약 10 몰 Ag/ℓ 이하, 약 9 몰 Ag/ℓ 이하, 약 8 몰 몰 Ag/ℓ 이하 또는 약 7 몰 Ag/ℓ 이하)일 수 있다.
몇몇 구체 예에 따르면, 방법 (100a)에서 사용된 항균 욕조 (40)는 항균 욕조 (40)의 조성물에 의존하는 온도에서 설정될 수 있다. 용융된 KNO3, 용융된 NaNO3, 용융된 KNO3와 NaNO3의 조합 (비-공융물)이 활용되는 경우, 항균 욕조 (40)의 온도는 약 340℃ 내지 약 400℃의 범위일 수 있다. 항균 욕조 (40)가 약　0.1% 내지 약 0.4중량%의 욕조 농도에서 용융된 AgNO3를 포함하는 경우, 욕조 (40)은 약 15 내지 약 90분 범위의 침지 시간 동안 약 350℃ 내지 약 390℃의 온도로 설정되는 것이 바람직하다. 방법 (100a)의 하나의 실행에서, 약 0.1% 내지 약 0.5중량%의 용융된 AgNO3와 밸런스로 용융된 KNO3로 구성된 항균 욕조 (40)는 약 390℃로 설정되고, 30 내지 60 분의 침지 시간은 SLG 제품 (10)의 에칭된 주 표면 (12a)으로 상당한 농도의 Ag+ 이온을 혼입시키기 위해 성공적으로 사용된다.
항균 욕조 (40)가 공융염 혼합물을 포함하는 경우, 공융염 혼합물을 포함하는 욕조의 온도는 약 300℃ 이하일 수 있다 (예를 들어, 약 275℃ 이하, 약 250℃ 이하, 약 200℃ 이하 또는 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 250℃ 내지 약 300℃). 공융염 혼합물을 포함하는 욕조는 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 3 중량 퍼센트, 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 2 중량 퍼센트, 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 1 중량 퍼센트, 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 0.9 중량 퍼센트, 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 0.8 중량 퍼센트, 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 0.7 중량 퍼센트, 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 0.6 중량 퍼센트, 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 0.5 중량 퍼센트, 약 0.3 중량 퍼센트 내지 약 0.8 중량 퍼센트, 약 0.3 중량 퍼센트 내지 약 0.6 중량 퍼센트, 또는 약 0.3 중량 퍼센트 내지 약 0.5 중량 퍼센트의 범위에서 AgNO3의 농도를 포함할 수 있다. 공융염 혼합물을 포함하는 욕조에서 침지의 지속 시간은 약 5분 내지 약 4 시간, 약 10 분 내지 약 2 시간, 약 15 분 내지 약 1 시간, 약 15 분 내지 약 45 분, 약 20 분 내지 약 40 분, 또는 약 30 분일 수 있다.
항균 욕조 (40)가 수용액을 포함하는 경우, 상기 용액은 약 15 몰 Ag/ℓ 이하 (예를 들어, 약 12 몰 Ag/ℓ 이하, 약 10 몰 Ag/ℓ 이하, 약 9 몰 Ag/ℓ 이하, 약 8 몰 Ag/ℓ 이하 또는 약 7 몰 Ag/ℓ 이하)의 농도를 가질 수 있다. 상기 수용액의 온도는 약 250℃ 이하 (예를 들어, 225℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 175℃ 이하, 약 150℃ 이하, 약 140℃ 이하, 약 120℃ 이하, 약 100℃ 이하, 약 90℃ 이하)일 수 있다. 침지 시간은 약 10 시간 이상, 약 12 시간 이상, 약 16 시간 이상, 약 20 시간 이상, 약 24 시간 이상, 약 36 시간 이상, 약 48 시간 이상, 약 60 시간 이상, 약 72 시간 이상 또는 약 84 시간 이상일 수 있다. 침지의 지속 시간은 AgNO3의 농도를 증가시키고 및/또는 용액의 온도를 증가시킴으로써 감소될 수 있다.
도 1a를 더 참조하면, 항균성 SLG 제품 (100a)을 제조하는 방법은, SLG 제품 (10)을 항균 욕조 (40)에 침지시키는 단계 (140)를 포함하여 항균 욕조 (40) 유래의 다수의 은 금속 이온을 SLG 기판으로 교환하여, SLG 제품 (10)에 항균 특성을 부여한다. Na+, K+, Li+ 또는 이들의 조합은 항균제와 교환될 수 있다. 그 결과, 항균 특성은 항균제와 SLG 제품 (10) 내의 항균제-함유층 (28) 내에서 발생된다. 몇몇 구체 예에서, 욕조 (40) 내의 KNO3 구성분의 존재는, 상당한 양의 강도-향상 K+ 이온이 침지 단계 (140) 동안 SLG 제품 (10) 내에 압축 응력 층 (24) 및 항균제-함유층 (28)으로부터 제거되는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
방법 (100a)의 몇몇 구체 예에서, 항균성 욕조 (40) 내에 SLG 제품 (10)을 침지시키는 단계 (140)는 원하는 항균 특성을 위해 항균성-부여 이온 (예, Ag+ 이온)을 유리 제품 (10)에 혼입시키기에 충분한, 적어도 대략 15분의 지속 시간 동안 조절된다. 몇몇 구체 예에 따르면, Ag+ 이온은 단계 (140)에서 약 1% 내지 약 40중량% (Ag2O의 중량%)의 농도로 유리 제품 (10)의 주 표면 (12) 또는 에칭된 주 표면 (12a)에 부여된다. 몇몇 경우에서, 에칭된 주 표면 (12a)에서 Ag+ 이온의 농도는 40%를 약간 초과할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, Ag+ 이온은 약 2%, 3%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35% 또는 40%의 농도로 SLG 제품 (10)의 에칭된 주 표면 (12a)에 부여된다. 어떤 실행에서, 단계 (140)는 주 표면 (12) 또는 에칭된 주 표면 (12a)에서 중량비로 약 6% 내지 약 27%, 약 25% 내지 약 30%의 Ag2O의 농도를 생성하도록 조절될 수 있다. 더욱이, 단계 (140)의 지속 시간은 욕조 (40)의 조성물 및 온도, SLG 제품 (10)의 조성물 및 주 표면 (12) 및/또는 에칭된 주 표면 (12a)과 관련된 원하는 항균 특성에 기초하여 조절된다. 몇몇 구체 예에서, 단계 (140)의 지속 시간은 약 15 분 (예컨대, 약 20 분 이상, 약 25 분 이상, 약 30 분 이상, 또는 약 35 분 이상) 내지 약 10 시간으로 조절된다. 다른 구체 예에서, 단계 (140)의 지속 기간은 약 15 분 내지 약 90 분이다. 방법 (100a)의 몇몇 부가적인 구체 예에서, 단계 (140)는 약 30 분 내지 약 60 분의 지속 기간으로 조절된다. 몇몇 부가적인 구체 예에서, 단계 (140)는 최대 4 일의 지속 기간으로 조절된다.
도 1a에 도시된 항균성 SLG 제품 (100a)을 제조하는 방법은, 물질 제거 단계, 예를 들어, 제거 단계 (110)가 후속 단계에서 Ag+ 이온의 도입 전에 사용될 수 있다는 의미에서 유리할 수 있다. 그래서, 침지 단계 (140) 동안 유리 제품 (10)에 혼입된 Ag+ 이온은, 초기 제거 단계 (110)에 의해 영향을 받지 않으며, 따라서 제품내로 혼입된 Ag 물질을 보존한다. 방법 (100a)의 몇몇 구체 예에서, 침지 단계 (140)는 Ag+ 이온이 항균제-함유층 (28) 내에서 제2 깊이 (26)로 유리 제품 (10)으로 부여되는 것을 보장하도록 구성된다. 제2 깊이 (26)는, 주 표면 (12a)에 고농도의 Ag+ 이온 (예, 1% 내지 40중량%의 Ag2O)을 나타내는 농도 프로파일로, 몇몇 경우에서, 1㎛, 2㎛까지 또는 심지어 2㎛ 이상 (예, 15㎛까지) 도달할 수 있다. 어떤 실행에서, 항균제-함유층의 깊이 (26)는 CS 층 (24)의 제1 깊이 (22) 미만이다.
침지 단계 (140)가 방법 (100a)에 따라 완료된 후에, 세척 단계 (160)는, 에칭된 주 표면 (12a)을 포함하는, SLG 제품 (10)의 표면상에 잔류하는 욕조 (40) 유래의 물질을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 몇몇 실행에서, SLG 제품 (10)은 침지 단계 (140) 이후에 수행된 단계 (160)에서 과산화 암모늄 용액 (예를 들어, 5% 과산화 암모늄 및 5% 과산화수소)에서 헹궈질 수 있다. 탈이온수는 또한, 예를 들어, SLG 제품 (10)의 표면상에서 욕조 (40) 유래의 물질을 제거하기 위한 세척 단계 (160)에서 사용될 수 있다. 매체 (media)가 욕조 (40) 유래의 물질 및/또는 SLG 제품 (10)의 유리 조성물과 어떤 반응을 피하도록 선택되는 전제하에서, 다른 매체는 또한 SLG 제품 (10)의 표면을 세척하는데 사용될 수 있다. 세척 단계 (160)의 말단에서, SLG 제품 (10)은 충분하게 사람 및/또는 공정 장비와의 접촉을 최소화하는 기타 수단을 통해 건조되거나 또는 공기 건조된다.
도 1b를 참조하면, 항균성 SLG 제품 (100b)의 제조 방법은 제공된다. 방법 (100b)은 방법 (100a)과 대체로 동일하다; 따라서, 별도로 언급되지 않는 한, 동일한 번호의 요소들 및 단계들은 동일한 구조 및/또는 기능을 갖는다. 그러나, 방법 (100b)은 SLG 제품 (10)에서 압축 응력 층 (24) 및 항균제-함유층 (28)을 발생하기 위해 1-단계 이온교환 공정을 사용한다. 이로써, 도 1b에 도시된 방법 (100b)에서 단계 (120) 및 욕조 (20) (도 1a 참조)는 사용되지 않는다. 방법 (100b)의 단계 (140)에서, 예를 들어, 항균 욕조 (40)는, 약 0.1% 내지 약 5중량%의 용융된 AgNO3와 용융된 KNO3, NaNO3 및/또는 LiNO3의 밸런스를 포함할 수 있다. 부가적인 구체 예에서, 욕조 (40)는 적당한 비율로 용융된 KNO3가 섞인 용융된 AgNO3를 약 0.1%, 0.2%, 0.3% 또는 약 0.4 중량%의 용융된 AgNO3와 용융된 KNO3의 밸런스를 보유한다. 방법 (100b)의 단계 (140)에서, 예를 들어, 항균 욕조 (40)는, 방법 (100a)에 사용된 항균 욕조 (40)와 대하여 전술된 바와 같은, NaNO3, KNO3와 NaNO3의 조합, 공융염 혼합물 또는 수용액을 포함할 수 있다. 방법 (100b)에서, KNO3가 항균 욕조 (40)에서 활용되는 경우, 단계 (140)는 SLG 제품 (10) 내에 압축 응력 층 (24) 및 항균제-함유층 (28)을 동시에 발생시키는데 사용된다. 몇몇 구체 예들에서, SLG 기판은 열처리에 의해 형성된 압축 응력 층을 포함하며, 따라서 더 강화될 수 없다. 예를 들어, (열적으로-발생된 압축 응력 층에 부가하여) 부가적인 강화가 필요하지 않을 때, 수용액 또는 NaNO3를 포함하지만 KNO3를 포함하지 않는 항균 욕조 (40)는 사용될 수 있다. 다른 구체 예에서, SLG 기판은 KNO3를 포함하는 항균 욕조 (40)를 사용하여 여전히 더 강화될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, SLG 기판은 항균 욕조 (40)에 침지되기 전에 가열될 수 있다 (예를 들어, 기판 두께에 따라 20 내지 45분 동안 200℃로 사전-가열됨).
궁극적으로, 방법 (100a 및 100b)은 우수한 항균 효능을 갖는 무색 또는 낮은 착색성을 갖는 항균성 SLG 제품 (10)을 발생하는데 사용될 수 있다. 특히, SLG 제품은 이 방법에 따라 여기에 기재된 바와 같은 항균 욕조 (40)를 사용함으로써 약 1-30 중량% (또는 약 6% 내지 약 27%)의 Ag2O 표면 농도로 제조되었다. 이 SLG 제품은 건식 시험에서 2 이상의 로그 사멸 값으로 항균 효능이 입증된다. 방법 (100a 및 100b)의 몇몇 실행에 사용된 바와 같이, 물질 제거 단계 (110) (즉, 높은 금속이온 농도를 함유하는 주 표면 (12)의 일부를 제거하는 단계)은 이들 SLG 제품이 침지 단계 (140)에서 항균제-함유층 (28)의 후속 발생 동안 변색되지 않는 것을 돕는다. 그러나, 방법 (100a) 및 방법 (100b)에서 기재된 항균 욕조 (40) 중 일부의 사용이 주 표면 (12)의 부분이 제거되지 않는 경우에도 변색을 결과하지 않을 수 있음을 이해하여야 한다. 구체적으로는, 공융염 혼합물 또는 수용액을 포함하는 항균 욕조 (40)의 사용은 물질 제거 단계 (110)의 필요성을 없애고 실질적으로 변색이 없는 SLG 제품을 여전히 제공한다. 몇몇 사례에서, 공융염 혼합물을 포함하는 항균 욕조의 사용은, 링-온-링 시험에 의해 측정된 것으로, 개선된 평균 휨 강도에 의해 증명된 바와 같은 증가된 강도를 결과한다.
임의의 전술한 단계들 사이에서, SLG 제품 (10, 10h)은 후속 단계들 중 어느 하나에 대비하여 처리를 경험할 수 있음이 주목되어야 한다. 전술된 바와 같이, 이러한 처리의 예로는 물리적 또는 화학적 세정, 물리적 또는 화학적 에칭, 물리적 또는 화학적 폴리싱, 어닐링, 형상화, 및/또는 이와 유사한 것을 포함한다.
압축 응력 층(들)이 형성되기 전 또는 후에, SLG 제품 내에 항균제-함유 영역이 형성되거나, 또는 압축 응력 층(들) 및 항균제-함유 영역 모두가 형성되며, 필요하다면, 선택적인 부가적인 층(들)은 SLG 기판의 하나 이상의 주 표면 (12) 또는 에칭된 주 표면 (12a)상에 배치될 수 있다. 선택된 물질에 따라, 이들 코팅은 다양한 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 선택적인 부가적인 층(들)은, 화학적 기상 증착 (CVD)의 변형 중 어느 하나 (예를 들어, 플라즈마-강화 CVD, 에어로졸-보조 CVD, 금속 유기 CVD, 및 이와 유사한 것), 물리적 기상 증착 (PVD)의 변형 중 어느 하나 (예, 이온-보조 PVD, 펄스 레이저 증착, 음극 아크 증착, 스퍼터링, 및 이와 유사한 것), 스프레이 코팅, 스핀-코팅, 딥-코팅, 잉크 젯팅, 졸-겔 공정, 및 이와 유사한 것을 사용하여 독립적으로 제조될 수 있다. 이러한 공정은 본 개시가 속하는 기술분야의 당업자에게 알려져 있다.
SLG 제품 (10, 10h)이 형성되자마자, 상기 제품이 바람직하지 않은 미생물과 접촉을 일으키는 경우의 다양한 적용에서 이들은 사용될 수 있다. 이러한 적용들은, 두서너 가지 예를 들면, 다양한 전자 장치 (예: 휴대폰, 개인 정보 단말기, 컴퓨터, 태블릿, 글로벌 포지셔닝 시스템 네비게이션 장치, 및 이와 유사한 것)용 터치-감지형 디스플레이 스크린 또는 커버 플레이트, 전자 장치의 비-접촉-감지형 부품, 가전제품의 표면 (예: 냉장고, 전자레인지, 스토브, 오븐, 식기 세척기, 와셔, 건조기, 및 이와 유사한 것), 의료 기기, 생물학적 또는 의학적 포장 용기, 건축용 부품 및 적용 (예: 벽, 엘리베이터, 카운터 탑, 샤워 스톨 (shower stalls), 및 이와 유사한 것) 및 차량 부품을 포괄한다.
여기에 기재된 방법들 (100a, 100b, 100c 및 100d)에 따라 생산된 개선된 항균성 SLG 제품 (10, 10h)에 대한 잠재적 용도의 폭을 고려해 볼 때, 특정 제품의 특별한 특색 또는 특성이 이들에 대한 최종 적용 또는 이의 사용에 의존할 것으로 이해되어야 한다. 하기 상세한 설명은, 그러나, 몇 가지 일반적인 고려 사항을 제공할 것이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 관점에 따른 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정을 사용하여 형성된 SLG 제품에 대한 CIE 1976 색상 값 (b*)을 묘사하는 막대 차트는 제공된다. 도 2에 도시된 데이터는 방법 (100a 및 100b)에 따라 생산된 SLG 제품 (예를 들어, SLG 제품 (10))으로부터 얻어진다. 도 2의 음영 막대 및 개방 막대는 각각 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정에 따라 생산된 SLG 제품을 반영한다. 1-단계 이온교환 단계는 390℃에서 0.4 중량%의 AgNO3 및 99.6 중량%의 KNO3로 수행된다. 2-단계 이온교환 단계는 430℃에서 7시간 동안 100% KNO3로 수행된 다음, 뒤이어 390℃에서 0.4 중량% AgNO3 및 99.6 중량% KNO3에 침지시킨다. A1 및 A2 그룹 및 B1, B2 및 B3 그룹은 (예를 들어, 도 1a 및 1b에서 단계 (140) 동안) 각각 60분 및 30분의 총 항균 침지 시간을 나타낸다. A1 및 B1 그룹은 압축 응력 및 항균제-함유층의 발생 전에 어떤 물질 제거 공정 (예를 들어, 도 1a 및 1b에서 단계 (110))을 거치지 않았다. A2 및 B3 그룹은 20㎛의 DOR로 물질 제거 공정을 거쳤고, B2 그룹은 2㎛의 DOR로 물질 제거 공정을 거쳤다.
도 2에서 나타낸 바와 같이, 1-단계 및 2-단계 공정 조건 모두에서 물질 제거 수준의 증가는 CIE 1976 b* 착색 수준 (coloration levels)의 감소를 결과한다. 예를 들어, 20㎛의 DOR은 30분의 1-단계 이온교환 침지 공정으로 처리된 SLG 제품에서 비-DOR 조건과 비교하여 CIE 1976 b* 착색 수준을 약 5배 만큼 감소시킨다. SLG 제품의 주 표면에서 Sn2 + 이온의 제거는, 이들 이온이 후속 항균 침지 단계 동안에 Ag 결정으로서 침전 및 반응이 불가능함에 따라 도 2에서 관찰된 감소된 착색 수준을 유도하는 것으로 믿어진다. 유사하게, 2-단계 이온교환 침지 공정으로 생산된 비-DOR 조건과 비교하여, 20㎛의 DOR을 갖는 SLG 제품에 대한 CIE 1976 b* 착색 수준은 약 3배 만큼 감소된다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 관점에 따른 1- 및 2-단계 이온교환 공정으로 화학적으로 강화된 SLG 제품에서 항균제의 (SIMS를 사용한) 측정된 농도 [Ag2O (중량%)]를 깊이 (㎛)의 함수로서 나타내는 차트는 제공된다. 도 3에 도시된 데이터는 방법 (100a 및 100b)에 따라 생산된 SLG 제품으로부터 얻어진다. 좀 더 구체적으로, 1-단계 이온교환 단계는 390℃에서 0.4 중량% AgNO3 및 99.6 중량% KNO3으로 60분의 침지 시간 동안 수행된다. 2-단계 이온교환 단계는 430℃에서 7시간 동안 100% KNO3를 사용하고, 이어서 0.4 중량% AgNO3 및 99.6 중량% KNO3를 390℃에서 60분 동안 침지시켜 수행된다. A1 그룹 (예를 들어, 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정을 거친 SLG 제품)은 이온교환 공정 단계 전에 어떤 물질 제거 공정도 거치지 않았다. A2 그룹은 20㎛의 DOR로 물질 제거 공정을 거쳤다 (예를 들어, 나중에 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정을 거친 SLG 제품).
도 3에 나타낸 바와 같이, 20㎛ DOR 물질 공정 단계를 거친 1-단계 및 2-단계 SLG 샘플 (즉, A2 그룹)에서 각각 약 26 중량% 및 약 19 중량%의 Ag2O 표면 농도는 얻어진다. 물질 제거 공정을 거치지 않은 SLG 샘플 (즉, A1 그룹)은, 20㎛ DOR을 거친 샘플보다 약간 낮은 Ag2O 표면 농도 수준을 나타낸다. 이로써, 주석 제거 단계는 고농도의 Ag+ 이온의 발생을 촉진시켜 항균제-함유층의 발생을 향상시키는 것으로 믿어진다. 더욱이, 도 3은 390℃로 60분의 침지 시간에서 0.4 중량% AgNO3 및 99.6 중량% KNO3를 갖는 욕조를 사용하는 항균 침지 단계로 1-단계 이온교환 공정을 거친 SLG 제품의 표면에서 더 높은 Ag+ 이온 농도가 얻어질 수 있음을 보여준다. 마지막으로, 도 3의 데이터로부터 2-단계 및 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 SLG 샘플들이 각각 적어도 2㎛ 및 4㎛ 깊이를 갖는 항균제-함유층 (예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 SLG 제품 (10)의 깊이 (26))을 얻는다는 것은 명백하다.
도 4를 참조하면, 1-단계 및 2-단계 이온교환 공정으로 처리된 SLG 제품에 대한 건식 시험에 따른 항균 효과를 나타내는 막대 차트는 본 개시의 관점에 따라 제공된다. 도 4에 나타낸 샘플의 A1 및 A2 그룹은 도 3에 도시된 시험에 사용된 유사-명칭-샘플과 동일한 항균성 SLG 제품 조건에 상응한다. 어떤 물질 제거 단계에 적용되지 않은 SLG 샘플 (즉, A1 그룹)은 1 미만의 로그 사멸 값을 나타낸다. 대조적으로, 20㎛ DOR 물질 공정 단계를 거친 SLG 샘플은 2에 근접하거나 또는 2를 초과하는 로그 사멸 값을 나타낸다. 도 4에 나타낸 데이터의 관점에서, 방법 (100a 및 100b) (도 1a 및 1b 참조)과 관련된 물질 제거 공정 단계 (110)는 또한 항균제-함유층의 발생 (도 2 및 대응하는 상세한 설명 참조)과 관련된 변색을 최소화 또는 제거시키는 것에 부가하여, SLG 제품의 항균 효능을 개선할 수 있다.
도 4로부터 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 SLG 제품이 2-단계 이온교환 공정으로 처리된 샘플에 비해 건식 시험에서 약간 높은 로그 사멸 값을 나타내는 것을 또한 보여준다. 이들 결과는 2-단계 이온교환 공정으로 생산된 샘플과 비교하여 1-단계 이온교환 공정으로 생산된 샘플에서 관찰된 더 높은 Ag+ 이온 표면 농도를 나타낸다 (도 3 및 해당 상세한 설명 참조).
도 5a 및 5b를 참조하면, 방법 (100c 및 100d)은 각각 항균성 SLG 제품 (10h)을 제조하기 위한 개략적인 형태를 나타낸다. 방법들 (100c 및 100d)은 각각 방법들 (100a 및 100b)과 거의 동일하고; 따라서, 동일한 번호로 표시된 요소 및 단계는 별도의 언급이 없는 한 동일한 구조 및/또는 기능을 갖는다. 방법 (100c 및 100d)에서, 그러나, SLG 제품 (10)은 열처리 단계 (40 및/또는 60)를 거쳐 제품을 강화시키고 열-처리된 SLG 제품 (10h) 같은 열-처리된 형태로 이들을 둔다. 방법들 (100c 및 100d)에서, 도 5a 및도 5b에 도시된 바와 같이, 열처리 단계 (40 및/또는 60)는 (몇몇 구체 예에서 사용된 바와 같은) 물질 제거 단계 (110) 및 압축 응력 층 (24) 및 항균제-함유 층 (28) (즉, 단계 (120 및/또는 140))을 발생시키는 단계 이전에 수행된다. 몇몇 실행에서, 열처리 단계 (40 및/또는 60)는 물질 제거 단계 (110) 후에, 및 압축 응력 및 항균제-함유층 (24 및 28)을 각각 발생시키는 단계들 전에 수행될 수 있다.
단계 (40)에서, SLG 제품 (10)은 가열로에서 어닐링된다. 하나의 실행에서, 단계 (40)는 약 550℃에서 수행되고 그 다음 제품 (10)은 (예를 들어, 냉각 지원 없이 가열로 냉각에 의해) 주위 온도로 천천히 냉각된다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 방법들 (100c 및 100d)의 어떤 실행에서, 선택적인 템퍼링 단계 (60)는 또한 SLG 제품 (10)에 대해 수행될 수 있다. 템퍼링 단계 (60)는 SLG 제품 (10)을 약 700℃로 몇 분 동안 가열한 후, 그 다음 제품에 대해 높은 속도 및/또는 압력에서 공기를 향하게 함으로써 제품을 신속하게 냉각시킨다. 몇몇 경우에서, 부가적인 템퍼링 단계 (60)는 4 또는 5배 만큼 어닐링된 SLG 제품 (10)의 강도를 개선할 수 있다.
사실상, 템퍼링 단계 (60)와 관련된 빠른 냉각 속도는 SLG 제품에 저장된 변형 에너지를 유도할 수 있다. 파손시, 템퍼링된 SLG 제품 (10h)은 일반적으로 작고 무해한 많은 조각들로 산산조각이 날 것이다. 이와 같은, 템퍼링된 항균성 SLG 제품 (10h)은 자동차, 건축물 (예: 창문), 가전제품 (예: 냉장고 선반), 눈 착용, 등과 같은 유리 안전성을 요구하는 수많은 적용에 적합하다.
단계들 (100c 및 100d)에서 수행된 바와 같이, 열처리 단계 (40 및/또는 60)는 또한 압축 응력 및 항균제 함유 층들 (24 및 28) 각각의 발생에 더 도움이 되는 SLG 제품 (10h)에서 더 개방된 미세구조를 발생하는 면에서 이점을 제공한다. 예를 들어, Ag+ 이온 확산 속도는 이온교환 공정 전에 어떤 열처리를 거치지 않은 SLG 제품에 비해 열-처리된 SLG 제품 (10h)에서 더 높게 나타난다. 이와 같이, 짧은 이온 교환 침지 시간은, 어떤 사전 열처리를 거치지 않은 SLG 제품 (10)에서 이들 층의 발생과 비교하여 압축 응력 및 항균제-함유층 (24 및 28)을 발생시키기 위해 SLG 제품 (10h)에서 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 관점에 따라 다양한 농도의 AgNO3로 1-단계 이온교환 공정으로 처리된 열-처리된 SLG 제품에 대한 CIE 1976 색상 값 (b*)을 나타내는 막대 차트는 제공된다. 도 6에서, 데이터의 C 그룹은 압축 응력 및 항균제-함유층을 발생시키기 위해 어떤 이온교환 공정을 거치지 않은 템퍼링된 SLG 제품 (예, SLG 제품 (10))의 세트에 상응한다. 데이터의 A1, A2 및 A3 그룹은 30㎛ 물질 제거 단계 및 0.1 wt.%, 0.2 wt.% 또는 0.4 wt.%의 AgNO3 및 밸런스로 KNO3를 각각 갖는 용융염 욕을 사용하는 1-단계 이온교환 공정을 거친 템퍼링된 SLG 제품에 상응한다. 도 6에 의해 입증된 바와 같이, 0.1 중량% 또는 0.2 중량% AgNO3 용융염 욕조 (즉, 샘플 그룹 A1 및 A2)로 발생된 항균제-함유층을 갖는 템퍼링된 SLG 제품은, 항균제-함유층을 함유하지 않는 수령된-그대로의 템퍼링된 SLG 제품 (즉, 샘플 군 C)과 비슷한 0.5 이하의 CIE 1976 b* 착색 수준을 나타낸다. 도 6에서, 0.4 중량% AgNO3 용융염 욕조로 발생된 항균제-함유층을 갖는 템퍼링된 SLG 제품은, 2.5에 근접하는 CIE 1976 b* 값에 의해 증명된 바와 같이, 낮은 수준의 착색을 나타낸다는 것이 또한 명백하다.
도 7a를 참조하면, 열-처리 및/또는 화학적 강화 공정들을 거친 강화된 SLG 제품의 표면에 및 표면 아래에서 모델링된 압축 응력 프로파일을 나타내는 개략도는 제공된다. 도 7a에서, C1 샘플 그룹은 1-단계 또는 2-단계 이온교환 공정 전에 열처리 없이 및 강도-강화 이온교환 공정을 거친 SLG 제품 (예, 도 1a 및 도 1b의 방법들 (100a 또는 100b)에 의해 생산된 SLG 제품 (10))에 대한 CS 프로파일을 깊이의 함수로 나타낸다. 대조적으로, C2 샘플 그룹은 열-처리를 거치지만, 더 이상의 이온교환 공정을 거치지 않은 SLG 제품의 CS 프로파일을 깊이 함수로 나타낸다. 마지막으로, A 샘플 그룹은 1-단계 또는 2-단계 이온교환 공정 전에 강도-강화 이온교환 공정 및 열처리를 거친 SLG 제품 (예: 도 1a 및 도 1b의 방법들 (100a 또는 100b)에 의해 생산된 SLG 제품 (10h))에 대한 CS 프로파일을 깊이의 함수로 나타낸다.
도 7a에 의해 입증된 바와 같이, C1 그룹과 비교하여, 이온 교환 처리 전에 A 그룹의 제품의 처리에서 열처리 단계의 부가는, CS 층과 관련된 DOL을 증가시키면서 제품의 표면에서 압축 응력의 수준을 감소시키는 경향이 있다. 전술한 바와 같이, 열처리 단계는 SLG 제품에서 더 개방된 미세구조를 유도할 수 있고, 따라서 이온교환 공정 동안에 확산을 향상시켜, 더 높은 DOL 값 및 감소된 표면 압축 응력 수준을 나타내는 것으로 믿어진다. 도 7a는 또한 A 그룹의 제품에 사용된 이온교환 공정이 어떤 이온교환 공정 없는 C2 그룹에 비해 표면에서 더 높은 압축 응력 수준을 생성하는 경향이 있음을 보여준다. 이로써, A 그룹을 나타내는 이온 교환 및 열처리 공정 단계의 조합은 높은 표면 압축 응력과 상당한 DOL 값의 양호한 균형을 제공한다.
도 7b에서, 차트는 본 개시의 관점에 따른 다양한 농도의 AgNO3를 갖는 1-단계 이온교환 공정에서 화학적으로 강화된 열-처리된 SLG 제품의 항균제 (Ag2O)의 (SIMS를 사용하여) 측정된 농도를 깊이의 함수로서 도시한다. 도 7b에 도시된 데이터의 A1, A2 및 A3 그룹을 발생하기 위해 사용된 SLG 샘플은 템퍼링 및 물질 제거 공정 단계 (예를 들어, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 방법들 (100c 및 100d)의 단계들 (40, 60 및 110))를 거친다. 특히, A1, A2 및 A3 데이터 그룹은 30㎛의 물질 제거 단계와 각각 0.1 중량%, 0.2 중량% 및 0.4 중량%의 AgNO3 및 밸런스로 KNO3를 갖는 용융염 욕조를 사용하여 1-단계 이온교환 공정을 거친 템퍼링된 SLG 제품에 상응한다. 도 7b에 의해 입증된 바와 같이, A1, A2 및 A3 그룹의 샘플은 각각 40 중량%, 30 중량% 및 5 중량%의 Ag2O에 근접하는 항균제 표면 농도 수준 및 5㎛를 초과하는 DOR 수준을 나타낸다. 또한, 도 6 및 도 7b로부터, 템퍼링된 SLG 제품에서 0.2 중량%의 AgNO3 및 밸런스로 KNO3를 함유하는 용융염 욕조를 사용하는 것은 약 10 중량%까지 Ag+ 이온의 표면 농도를 떨어뜨릴 수 있고, 0.4 중량% AgNO3 및 밸런스로 KNO3를 함유하는 용융염 욕조로 제작된 템퍼링된 SLG 제품과 비교하여 변색을 적어도 5배 만큼 개선할 수 있음이 명백하다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 막대 차트는 본 개시의 관점에 따라 1-단계 이온교환 공정으로 화학적으로 강화된 열-처리된 SLG 제품에 대한, S.aureus 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험 및 4℃에서 E. coli 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능을 나타낸다. 도 8a에서, 0.1 중량% 또는 0.2 중량%의 AgNO3 및 밸런스로 KNO3를 함유하는 용융염 욕조에서 이온 교환된 템퍼링된 SLG 제품은 S. aureus 박테리아를 사용하는 JIS Z 2801(2000) 항균 효능 시험에서 약 6 이상의 로그 사멸 값을 나타내는 것으로 입증되었다. 유사하게, 도 8b에서, 0.1 중량% 또는 0.15 중량%의 AgNO3 및 밸런스로 KNO3를 함유하는 용융염 욕조에서 이온 교환된 템퍼링된 SLG 제품은 E. coli 박테리아를 사용하는 4℃에서 JIS Z 2801 (2000) 항균 효능 시험에서 약 5 이상의 로그 사멸 값을 나타내는 것으로 입증되었다. 도 8a 및 8b에서 결과는 비교적 저농도의 항균제-함유 침지 욕조 (예를 들어, 약 0.1 내지 0.2 중량%의 AgNO3 및 밸런스로 KNO3를 함유하는 용융염 욕조)가 높은 항균 효능을 나타내는 템퍼링된 SLG 제품에서 항균제-함유층을 발생시키는데 사용될 수 있다는 것을 명료하게 한다. 유리하게는, 이들 템퍼링된 항균성 SLG 제품은 또한 변색 수준이 낮거나 또는 무색을 나타낸다 (도 6, 샘플 그룹 A1 및 A2 참조).
도 9는 KNO3 및 NaNO3 및 0.1 중량 퍼센트, 0.3 중량 퍼센트 또는 0.5 중량 퍼센트 AgNO3의 공융염 혼합물의 항균성 욕조를 포함하는 1-단계 이온교환 공정을 사용하여 형성된 열-처리된 SLG 제품의 CIE 1976 색상 값 (b*)을 나타내는 막대 차트이다. 도 9에서, C는 압축 응력 및 항균제-함유층을 발생시키기 위한 어떤 이온교환 공정을 거치지 않은 템퍼링된 SLG 제품 (예를 들어, SLG 제품 (10))에 상응한다. B1, B2 및 B3는 각각 0.1 중량%, 0.3 중량% 또는 0.5 중량%의 AgNO3 및 밸런스로 KNO3 및 NaNO3의 공융염 혼합물을 갖는 용융염 욕조를 사용하는 1-단계 이온교환 공정을 거친 템퍼링된 SLG 제품에 상응한다. B1은 템퍼링된 SLG 제품을 300℃의 온도를 갖는 항균 욕조에 30분 동안 침지시켜 형성된다. B2는 템퍼링된 SLG 제품을 250℃의 온도를 갖는 항균 욕조에 45분 동안 침지시켜 형성된다. B3은 템퍼링된 SLG 제품을 250℃의 온도를 갖는 항균 욕조에 30분 동안 침지시켜 형성된다. C, B1, B2 및 B3 (즉, 주석을 포함하는 C, B1, B2 및 B3 각각의 주 표면 (12))에 대해 수행된 물질 제거 단계는 없다. 도 9에 의해 입증된 바와 같이, 0.1 중량%, 0.3 중량%의 AgNO3 용융염 욕조 (즉, 샘플 그룹 B1 및 B2)로 발생된 항균제-함유층을 갖는 템퍼링된 SLG 제품은, 항균제-함유층을 함유하지 않는 수령된-대로 템퍼링된 SLG 제품 (즉, 샘플 그룹 C)과 비교하여 0.5 아래의 CIE 1976 b* 착색 수준을 나타낸다. 도 9로부터 0.5 중량%의 AgNO3 용융염 욕조 (B3)로 발생된 항균제-함유층을 갖는 템퍼링된 SLG 제품은, CIE 1976 b* 값이 0.6 미만인 것으로 증명된 바와 같이, 낮은 착색 수준을 나타내는 것이 또한 명백하다.
도 10은 도 9에 나타낸 A1, A2, A3의 깊이의 함수에 따른 Ag2O 농도 (wt%) 프로파일을 나타낸다. 도 10에 나타낸 데이터는 이차 이온질량 분석 (SIMS) 현미경을 사용하여 측정된다. (300℃의 온도에서 30분 동안 0.1 중량% AgNO3 및 KNO3 및 NaNO3의 공융염 혼합물의 항균 욕조에 SLG 제품을 침지시켜 형성된) B1은 가장 깊이 은 확산을 나타낸다. 도 10에 나타낸 프로파일은 욕조 온도가 은 확산 깊이를 유도할 수 있음을 나타낸다 (즉, 고온 욕조는 더 깊은 은 확산을 제공할 수 있음).
도 11은 본 개시의 관점에 따른 1-단계 이온교환 공정으로 화학적으로 강화된 열-처리된 SLG 제품에 대한, S.aureus 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험 및 2℃ 및 4℃에서 E.coli 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트를 나타낸다. 도 11에서, 도 9에 나타낸, B3의 템퍼링된 항균성 SLG 제품은, S.Aureus 박테리아를 사용하는 JIS Z 2801 (2000) 항균 효능 시험 및 2℃ 및 4℃에서 E. coli 박테리아를 사용하는 IS Z 2801 (2000) 시험에서 약 5 이상의 로그 사멸 값을 보여준다. 도 11의 결과는, 상대적으로 저농도의 항균제-함유 침지 욕조들 (예를 들어, 약 0.5 중량% AgNO3 및 밸런스로 공융염 혼합물 KNO3 및 NaNO3를 갖는 용융염 욕조)이 높은 항균 효과를 나타내는 템퍼링된 SLG 제품에서 항균제-함유층을 발생시키는데 사용될 수 있다는 것을 명료하게 한다. 유리하게도, 열처리된 항균성 SLG 제품은 또한 낮은 변색 수준을 나타내거나 또는 무색이다 (도 9, 시료 그룹 B3 참조).
도 12는 샘플을 98℃의 물에 1시간 동안 침지시킨 후, 및 샘플을 60℃ 및 85% 상대 습도의 환경에 에서 24시간 동안 노출시킨 후, S.aureus 박테리아로 JIS Z 2801 (2000) 시험에 따른 항균 효능을 묘사하는 막대 차트를 나타낸다. 도 12에서, 각 샘플은, 도 9에 나타낸, B3의 항균성 SLG 제품을 포함하고, 각 샘플은 노화 조건 (aging conditions) 후에 약 5 이상의 로그 사멸 값을 나타낸다. 도 12의 결과는 항균 효능이 노화 조건 후에 유지될 수 있다는 것을 명료하게 한다.
B3과 C의 샘플은 링-온-링 시험에 적용되어 평균 휨 강도를 결정한다. 링-온-링 시험의 결과는 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, B3은 C보다 약 23% 큰 평균 휨 강도를 나타내어, 0.5wt% AgNO3 및 KNO3 및 NaNO3의 공융 혼합물 (50:50)의 항균 욕조를 사용하는 1-단계 이온교환 공정이 활용되어 템퍼링된 항균성 SLG 제품을 형성하는 경우도 증가된 표면 압축 응력을 제시한다. 항균 욕조의 온도는 250℃이고, 유리는 약 30분 동안 욕조에 침지된다.
B3 및 C의 평균 휨 강도
ROR 파손 하중 (kgf)
C 844
B3 1040
CIE 1976 색 좌표 L*, a* 및 b*, (유도 결합 플라즈마 질량 분광계 (ICP-MS)로 측정된) 중량%로 은 농도, (SIMS로 측정된) 중량%로 표면 Ag2O 농도 및 C, B1, B2 및 B3의 (SIMS로 측정된) micrometers로 Ag2O의 깊이 (SIMS로 측정)는 측정된다. 그 결과는 표 2에 나타낸다.
B1, B23 및 B3의 색상 및 은 농도 및 깊이 정보.
IOX 조건 L a* b* ICP에 의한 Ag, wt% SIMS에 의한 표면 Ag2O, wt% SIMS에 의한 Ag2O의 깊이, ㎛
그대로의 SLG 95.82 -0.65 0.27 0 0 0
B1 (0.1% AgNO3, 300℃/30분) 95.73 -0.61 0.50 0.006 6 2.1
B2 (0.3% AgNO3, 250℃/45분) 95.71 -0.61 0.43 0.011 14 1.4
B3 (0.5% AgNO3, 250℃/30분) 95.57 -0.62 0.58 0.016 27 1.4
도 13은 압축 응력 및 항균제-함유층을 생성시키기 위한 어떤 이온교환 공정을 거치지 않은 템퍼링된 SLG 제품 (예를 들어, SLG 제품 (10)) (C로 표시), 및 8.65 mols Ag/liter를 포함하는 수용액의 항균 욕조를 포함하는 1-단계 이온교환 공정을 사용하여 형성된 템퍼링된 SLG 제품 (D로 표시)의 이미지를 나타낸다. D는 SLG 기판을 95℃의 온도를 갖는 포화된 수용액에서 96시간 동안 침지시켜 형성된다. C 및 D 모두에서, 물질 제거가 없었다 (즉, C 및 D는 주석을 포함하는 주 표면을 포함함). 도 13에 나타낸 바와 같이, 유사한 광학 투명도는 C (이온교환 공정을 경험하지 않음) 및 D (AgNO3를 포함하는 수용액에서 이온교환 공정에 적용됨)에 대해 관찰되었다. 표 3은 C 및 D에 대해 측정된 CIE 1976 색 좌표 L*, a*, 및 b*를 나타낸다. 색 시프트는 다음 방정식에 의해 결정된다: √((L*C -L*D)2+(a*C-a*D)2+(b*C-b*D)2).
C 및 D에 대한 CIE 1976 색 좌표 L*, a*, 및 b*.
L* a* b* 델타 (C와 D 사이의 변화) 색상 시프트
L* a* b*
C 94.55 -1.27 2.69 - - - -
D 94.49 -1.27 2.76 -0.06 0 0.07 0.09
도 14는, 템퍼링된 SLG 기판이 350℃의 온도를 갖는 95 wt%의 KNO3 및 5 wt%의 AgNO3의 용융염 욕조에 15분 동안 침지되는 1-단계 공정에 의해 형성된 가열된 항균성 SLG 제품 (E로 표시) 및 도 13의 D에 대한 건식 시험에 따른 항균 효능의 막대 차트를 나타낸다. D 및 E는 임의의 물질 제거 단계를 거치지 않고, 1.5를 초과하는 로그 사멸 값을 나타낸다.
여기에 개시된 구체 예가 예시의 목적을 위해 서술되는 동안에, 전술한 상세한 설명은 본 개시 또는 첨부된 청구항의 범주를 제한으로 것으로 간주되지 않아야 한다. 따라서, 본 개시 또는 첨부된 청구항의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 당업자에게 다양한 변경, 채택 및 대안은 발생할 수 있다.

Claims (30)

  1. 기판 두께, 주 표면 및 소다 석회 유리 조성물을 갖는 유리 기판;
    상기 주 표면으로부터 기판 두께의 0.15 배 이상인 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층; 및
    상기 주 표면으로부터 제2 깊이로 확장하는 항균제를 갖는 항균제-함유층을 포함하는 항균성 유리 제품으로,
    여기서, 상기 제품은 주 표면에서 약 1 wt% 이상의 항균제 농도를 포함하고, 및
    여기서, 상기 제품은 450-550 nm의 파장에서 약 0.10 이하의 흡광도를 나타내는 항균성 유리 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 표면 위에 기능성 층이 배치되며, 상기 기능성 층은 반사-방지 코팅, 눈부심-방지 코팅, 지문-방지 코팅, 얼룩-방지 코팅, 색상-제공 조성물, 환경 장벽 코팅, 및 전기 전도성 코팅 중 적어도 하나를 포함하는, 항균성 유리 제품.
  3. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 깊이는 약 25 microns 내지 1000 microns이며, 상기 압축 응력 층 내에 평균 압축 응력은 적어도 약 100 MPa인, 항균성 유리 제품.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품은, 상기 기판에서 주 표면으로부터 제3 깊이로 확장하는 제2 압축 응력 층을 더욱 포함하는, 항균성 유리 제품.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제품은 약 200 MPa 이상의 평균 압축 응력을 포함하고, 여기서 상기 제3 깊이는 제2 깊이 이하인, 항균성 유리 제품.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품은 주 표면으로부터 약 2 micrometers의 기판의 두께 내에 소정 양의 칼륨, 나트륨 및 항균제를 더욱 포함하고, 여기서 칼륨은 칼륨, 나트륨 및 항균제의 양의 약 75% 미만을 포함하는, 항균성 유리 제품.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 항균제는 약 2 micrometers의 두께 내에 소정 양의 칼륨, 나트륨 및 항균제의 약 0.5% 이상을 포함하고, 여기서 상기 항균제의 깊이는 약 5 micrometers 이하인, 항균성 유리 제품.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항균제는 은 이온을 포함하고, 여기서 상기 제품은 주 표면에서 2 내지 40 wt% 은 이온의 항균제 농도를 포함하는, 항균성 유리 제품.
  9. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 표면은 JIS Z 2801 (2000) 시험 조건, 개정된 JIS Z 2801 (2000) 시험 조건, 또는 건식 시험 조건하에서 S. aureus, E. aerogenes, E. coli 및 P. auriginosa 중 하나 이상의 농도에서 3 이상의 로그 사멸을 나타내는, 항균성 유리 제품.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 로그 사멸은:
    상기 제품은 약 98℃ 이상의 온도의 물에서 약 1시간 동안 끓여지고,
    상기 제품은 약 60℃의 온도 및 85% 상대 습도를 갖는 환경에 24시간 동안 노출되며,
    상기 제품은 약 1℃ 이상의 온도로 냉각되는 것 중 어느 하나 이후에 유지되는, 항균성 유리 제품.
  11. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 및 층은 열악한 조건에 노출시 실질적으로 변색을 나타내지 않으며, 여기서 상기 열악한 조건은 압축 응력 및 항균제 함유 층들 중 하나 또는 둘을 형성하는데 사용되는 이온교환 공정을 포함하는, 항균성 유리 제품.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품은 약 2 미만의 CIE 1976 색 좌표 b*를 나타내는, 항균성 유리 제품.
  13. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 표면은 실질적으로 주석이 없는, 항균성 유리 제품.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 표면은 주석을 포함하는, 항균성 유리 제품.
  15. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품은 약 1% 이하의 평탄도를 나타내는, 항균성 유리 제품.
  16. 기판 두께, 주 표면, 소다 석회 유리 조성물 및 주 표면으로부터 기판 두께의 0.15 배 이상인 제1 깊이로 확장하는 압축 응력 층을 갖는 유리 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 기판의 주 표면으로부터 제2 깊이로 확장하는 항균제를 갖는 항균제-함유층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 항균제는 주 표면에서 약 1wt% 이상의 은 이온 농도를 포함하는 항균성 유리 제품의 제조방법으로,
    여기서 상기 항균성 제품은 450-550 nm의 파장에서 약 0.10 이하의 흡광도를 나타내는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 방법은, 상기 기판에서 주 표면으로부터 제3 깊이로 확장하는 제2 압축 응력 층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  18. 청구항 16 또는 17에 있어서,
    상기 항균성 제품은 약 200MPa 이상의 압축 응력을 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  19. 청구항 16-18 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 압축 응력 층을 형성하는 단계는 다수의 알칼리 이온을 주 표면으로 이온 교환시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 다수의 알칼리 이온은 나트륨 및 칼륨 중 하나 이상을 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  20. 청구항 16-19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은, 가공된 주 표면을 얻기 위해 주 표면의 일부를 제거하는 단계를 더욱 포함하고, 여기서 상기 제거 단계는 항균제-함유층을 형성하는 단계 전에 수행되며, 여기서 상기 제거 단계에서 제거된 주 표면의 일부는 상기 기판의 2 내지 20 microns으로 이루어지는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 주 표면은 주석을 포함하고, 가공된 주 표면을 얻기 위해 주 표면의 일부를 제거하는 단계는 주석을 제거하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  22. 청구항 16-21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항균제-함유층을 형성하는 단계는, 항균제 전구체 및 KNO3 및 NaNO3 중 어느 하나 이상을 포함하는 용융 욕조에 기판을 침지시키는 단계를 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 용융 욕조는 AgNO3 및 KNO3 및 NaNO3의 공융염 혼합물을 포함하며, 여기서 용융 욕조는 약 300℃ 이하의 온도를 포함하고, 약 0.01 wt% 내지 약 1 wt% 범위에서 AgNO3 농도를 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  24. 청구항 16-21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항균제-함유층을 형성하는 단계는, 항균제 전구체를 포함하는 수용액에 기판을 침지시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 수용액은 AgNO3 및 약 250℃ 이하의 온도를 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 수용액은 약 0.01 wt% 내지 약 50 wt%의 범위에서 AgNO3의 농도를 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  26. 청구항 22 또는 24에 있어서,
    상기 주 표면은 주석을 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 방법은, 유리 기판을 가열하여 압축 응력 층을 형성하는 가열 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 가열 단계는:
    항균제-함유층을 형성하는 단계 전에 수행되는, 상기 주 표면의 일부를 제거하여 가공된 주 표면을 얻는 제거 단계 전에, 또는
    항균제-함유층을 형성하는 단계 전에 수행되는, 상기 주 표면의 일부를 제거하여 가공된 주 표면을 얻은 제거 단계 후에, 수행되는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 가열 단계는 기판을 약 550℃에서 어닐링한 다음 상기 기판을 주변 온도로 가열로 냉각시키는 단계, 또는 기판을 약 700℃에서 템퍼링한 다음 상기 기판을 고속 또는 고압 공기로 급속 냉각시키는 단계를 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  29. 청구항 27에 있어서,
    상기 기판은 잉크 층을 포함하는 적어도 하나의 표면을 포함하며, 상기 방법은 적어도 하나의 표면으로부터 상기 잉크 층을 제거하지 않고 항균제-함유층을 형성하는 단계를 포함하는, 항균성 유리 제품의 제조방법.
  30. 기판 두께, 주 표면 및 소다 석회 유리 조성물을 갖는 안전 유리 기판; 및
    상기 주 표면으로부터 깊이로 확장하는 항균제를 갖는 항균제-함유층을 포함하는 항균성 유리 제품으로,
    여기서, 상기 제품은 주 표면에서 약 1 wt% 이상의 항균제 농도를 포함하고,
    여기서 상기 제품은 450-550 nm의 파장에서 약 0.10 이하의 흡광도를 나타내며, 및
    여기서, 상기 제품은, 링-온-링 시험에 의해 측정시, 약 600kgf 이상의 평균 휨 강도를 나타내는, 항균성 유리 제품.
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