CN105980147B - 中至高cte玻璃以及包含其的玻璃制品 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了中至高CTE玻璃组合物以及由其形成的层压物。本文中描述的玻璃具有诸如液相粘度或液相温度的性质，这些性质使得此类玻璃非常适合用于熔合成形工艺，诸如熔合下拉工艺和/或熔合层压工艺。另外，所述玻璃组合物可用于层压玻璃制品，诸如通过熔合层压物工艺来形成的层压玻璃制品，以便经由由于芯玻璃与包层玻璃之间热膨胀系数的失配而造成的包层压缩(clad compression)提供强化的层压物。

Description

中至高CTE玻璃以及包含其的玻璃制品
背景
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2013年9月17日提交的美国临时申请案号61/878829的优先权权益，并且涉及2013年8月15日提交的美国临时申请案号61/866168，所有申请案的内容是本文的基础并且全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明总体涉及玻璃组合物，并且更确切地，涉及中至高CTE含钾铝硅酸盐和/或铝硼硅酸盐玻璃组合物以及包含其的玻璃制品。
技术背景
玻璃制品(诸如覆盖玻璃、玻璃背板等)用于消费电子装置与商业电子装置两者中，例如LCD和LED显示器、计算机屏、自动柜员机(ATM)等。这些玻璃制品中的一些可以包括“触摸”功能，其使玻璃制品必须被各种物体(包括用户手指和/或触针装置)所接触，因此玻璃必须足够稳固来承受一般接触而不会受到损坏。此外，此类玻璃制品也可结合在便携电子装置(例如，移动电话、个人媒体播放器和平板型计算机)中。在运输和/或使用相关联的装置时，结合至这些装置的玻璃制品可能易受损坏。因此，用于电子装置中的玻璃制品可能需要增强强度，以便不仅能够承受实际使用时的日常“触摸”接触，而且能够承受在运输装置时会发生的偶然的接触和撞击。
玻璃制品常通过热回火和/或离子交换工艺强化。在任一情况下下，玻璃制品都会在玻璃制品形成后经受另外处理步骤。这些另外处理步骤会使玻璃制品总体成本增加。此外，需要实施这些处理步骤的另外处理增加损害玻璃制品的风险，从而降低制造产量并进一步增加生产成本和玻璃制品的最终成本。
因此，需要可在无需另外处理步骤的情况下用于生产强化玻璃制品的替代玻璃组合物以及由这样的玻璃组合物制造的玻璃制品。
概述
第一方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；0摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第二方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含：约65摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约5摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约0.5摩尔％的Na2O；约2摩尔％至约13摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约2摩尔％至约6摩尔％的SrO；0摩尔％至约1摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
另一方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约5摩尔％至小于8(＜8)摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第四方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至小于7摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第五方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；大于8摩尔％至约14摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第六方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约小于9摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
在一些实施方式中，上述玻璃组合物进一步包含SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种，其中当存在时，SnO2、Fe2O3或ZrO2各自的量为从大于0摩尔％至约3摩尔％。
在一些实施方式中，上述玻璃组合物基本由以上所列组分以及以下组分组成：＞0摩尔％至约3摩尔％的SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种组成；以及从0摩尔％至约3摩尔％的以下组分中的一或多种：TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、CeO2、Fe2O3、F－、Cl－、Br－或I－。
在一些实施方式中，上述玻璃组合物具有在20℃至300℃的范围内从约55x10-7/℃至约120x10-7/℃的CTE。在其他实施方式中，上述玻璃组合物具有在20℃至300℃的范围内从约75x10-7/℃至约110x10-7/℃的CTE。在一些实施方式中，上述玻璃组合物具有大于或等于约100千泊的液相粘度。在其他实施方式中，上述玻璃组合物具有大于或等于约250千泊的液相粘度。
在本文中还呈现了玻璃层压物，所述层压物包括芯玻璃和至少一个包层玻璃。第七方面包括一种玻璃层压物，所述层压物包括玻璃芯和至少一个玻璃包层，其中玻璃芯包含：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；0摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
并且，第八方面包括一种玻璃层压物，所述层压物包括玻璃芯，所述玻璃芯包含：约65摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约5摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约0.5摩尔％的Na2O；约2摩尔％至约13摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约2摩尔％至约6摩尔％的SrO；0摩尔％至约1摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第九方面包括一种玻璃层压物，所述层压物包括玻璃芯，所述玻璃芯包含：约65摩尔％至约73摩尔％的SiO2；约5摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；＞0摩尔％至约0.5摩尔％的Na2O；约2摩尔％至约13摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；＞0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约2摩尔％至约6摩尔％的SrO；＞0摩尔％至约1摩尔％的BaO；以及约5摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第十方面包括一种玻璃层压物，所述层压物包括：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约5摩尔％至小于8(＜8)摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第十一方面包括一种玻璃层压物，所述层压物包括：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至小于7摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第12方面包括一种玻璃层压物，所述层压物包括：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；大于8摩尔％至约14摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
另一方面包括一种玻璃层压物，所述层压物包括：约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及约3摩尔％至约小于9摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
在一些实施方式中，任一上述玻璃层压物的玻璃芯进一步包含SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种，其中当存在时，SnO2、Fe2O3或ZrO2各自的量为从大于0摩尔％至约3摩尔％。
在一些实施方式中，上述玻璃组合物基本由以上所列组分以及以下组分组成：＞0摩尔％至约3摩尔％的SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种；以及从0摩尔％至约3摩尔％的以下组分中的一或多种：TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、CeO2、Fe2O3、F－、Cl－、Br－或I－。
在一些实施方式中，上述玻璃芯具有在20℃至300℃的范围内从约55x10-7/℃至约120x10-7/℃的CTE。在其他实施方式中，上述玻璃芯具有在20℃至300℃的范围内从约75x10-7/℃至约110x10-7/℃的CTE。在一些实施方式中，上述玻璃芯具有大于或等于约100千泊的液相粘度。在其他实施方式中，上述玻璃芯具有大于或等于约250千泊的液相粘度。
在一些实施方式中，上述玻璃层压物包括包层玻璃，所述包层玻璃包含约60摩尔％至约66摩尔％的SiO2、约7摩尔％至约10摩尔％的Al2O3、约14摩尔％至约18摩尔％的B2O3以及约9摩尔％至约16摩尔％的碱土金属氧化物，其中碱土金属氧化物至少包含CaO，并且在玻璃组合物中，CaO以约3摩尔％至约12摩尔％的浓度存在，并且其中玻璃组合物实质不含碱金属和包含碱金属的化合物。
第十四方面包括将任一上述玻璃组合物或层压物用于消费电子装置或商业电子装置的覆盖玻璃或玻璃背板中，所述装置包括LCD和LED显示器、计算机屏、自动柜员机(ATM)，用于触摸屏或触摸感测应用、用于便携电子装置(包括移动电话、个人媒体播放器和平板型计算机)、用于光伏应用、用于建筑玻璃应用、用于机动车或车辆玻璃应用、或用于商业或家用器具应用。
本文中描述的玻璃组合物和由所述玻璃组合物形成的玻璃制品的另外的特征和优点将会在以下详述中阐明，并且部分将对本领域的技术人员而言从说明书显而易见，或者通过实践本文中描述的实施方式(包括以下详述、权利要求书和附图)来认识到。
应当理解，前述一般描述以及以下详述两者描述各种实施方式，并且意图提供用于理解所要求保护的主题的本质和特性的概要或架构。附图被包括来提供对各种实施方式的进一步的理解，并且并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本文中描述的各种实施方式，并且与说明书一起用来解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图简述
图1示意性地描绘根据本文中描述并示出的一或多个实施方式的层压玻璃制品的横截面；以及
图2示意性地描绘用于制造图1的玻璃制品的熔合拉制工艺。
详述
在以下详述中，可以阐明许多特定细节以便提供对本发明的实施方式的完整理解。然而，当在没有特定细节的一些或全部的情况下实践本发明的实施方式时，它也将对本领域的技术人员是清楚的。在其他例子中，将不详述众所周知的特征和工艺，以避免不必要地混淆本发明。另外，使用类似或相同的符号标识共同或类似的组件。此外，除非另外定义，本文所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员一般所认知的相同含意。在冲突情况下，将以本说明书(包括本文中的定义)为准。
在本文中说明某些合适的方法和材料，但是其他的方法和材料也可用于实施和测试本发明。
揭示材料、化合物、组合物以及组分，这些材料、化合物、组合物以及组分可用于所揭示的方法和组合物的实施方式，可结合所揭示的方法和组合物的实施方式使用，可制备用于所揭示的方法和组合物的实施方式，或者是所揭示的方法和组合物的实施方式。在此揭示这些以及其他材料，并且应当理解，当揭示这些材料的组合、子集、相互作用、分组等等时，虽然这些化合物的各自各种单独和共同的组合和置换的特定参考内容可能并未明确揭示，但是它们各自在本文中具体地构想和描述。
因此，如果揭示一组取代物A、B和C以及一组取代物D、E与F，并且揭示组合实施方式A-D，那么其各自被单独和共同地考虑。因此，在这个实例中，具体地考虑到A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F中的每个，并且应认为是已从A、B和/或C；D、E和/或F；以及示例组合A-D的揭示内容而揭示。同样，也具体地考虑并揭示这些取代物的任何子集或组合。因此，例如，具体地考虑到A-E、B-F和C-E的子集，并且应认为是已从A、B和/或C；D、E和/或F；以及示例组合A-D的揭示内容而揭示。这个概念适用本发明的所有方面，包括(但不限于)组合物的任何组分以及制造和使用所揭示的组合物的方法的步骤。更确切地，本文中描述的组成范围被认为是本说明书的一部分，并且进一步考虑来提供数值范围端点，就所有方面而言对文本中的其特定内容物来说是等效的，并且所有组合均被具体地考虑和揭示。此外，假如存在各种可执行的另外步骤，那么应当理解，这些另外步骤中的每个可以所揭示的方法的任何明确实施方式或实施方式的组合执行，并且这些组合各自被具体地考虑并应视为已揭示的。
此外，当在本文中描述数值范围(包括上限和下限值)的情况下，除非在特定情况下另外说明，这个范围意图包括其端点和范围内的所有的整数和分数。当限定范围时，其不意图使得本发明的范围限于所述特定数值。此外，当数量、浓度、或其他数值或参数被给定为范围、一或多个优选范围、或优选上限与下限值的表时，这将被理解为明确揭示所有范围，这个范围由任何上限值或优选的上限值和任何下限值或优选的下限值的任意配对形成，不论这些配对是否是分别揭示的。最后，当术语“约”用于说明数值或范围的端点时，这个揭示内容应理解为包括所提到的特定值或端点。
如本文中使用的术语“约”表示数量、尺寸、配方、参数、以及其他量和特性并非且不必需是准确的，但可根据需要而是近似和/或大于或小于的，以便反映公差、换算因子、舍入、测量误差等等、以及如本领域的技术人员已知的其他因素。一般来说，数量、尺寸、配方、参数或其他量或特性是“约”或“近似”，不论是否明确说明。
如本文所用的术语“或”是包括性的；更确切地，短语“A或B”表示“A、B、或A与B两者”。排他性的“或”在此被指定为例如术语“A或B”以及“A或B中的一者”。
不定冠词“一”和“一个”用于描述本发明的组件和组分。使用这些冠词表示存在这些组件或组分中的一者或至少一者。虽然这些冠词通常用于表示所修饰的名词为单数的，但是如本文所用的冠词“一”和“一个”也包括了复数，除非在特定情况下另外说明。类似地，定冠词“所述(the)”在本文中同样表示所修饰的名词可为单数或复数的，除非在特定情况下另外说明。
为了描述实施方式，应当注意，本文中提及的作为参数或另一变量的“函数”的变量并不意图指示变量专有地为所列出的参数或变量的函数。确切地说，本文中提及的作为所列出的参数的“函数”的变量意图将为开放性的，使得变量可为单个参数或多个参数的函数。
应当注意，当本文使用如“优选地”、“常见地”与“通常地”的术语时，并非用于限制本发明的范围或暗示着某些特征对本发明的功能和结构是关键的、必要的、或甚至是重要的。确切地说，这些术语仅仅意图用于辨别本发明的实施方式的特定方面或强调可用于或不可用于本发明的特定实施方式的可替换的或另外的特征。
应当注意，权利要求书的一或多项可以使用术语“其特征在于”做为过渡语。出于限定本发明的目的，应当注意，这个术语被引入权利要求书中作为开放性过渡语，用于引入对结构的一系列特征的陈述，并且应当以类似于更常用的开放性的前言术语“包含”的方式来解释。
由于用于生产本发明的玻璃或玻璃陶瓷组合物的原料和/或设备，因此并非有意添加的某些杂质或组分会存在于最终的玻璃或玻璃陶瓷组合物中。玻璃或玻璃陶瓷组合物中存在的此类材料是微量的，并且在此被认为是“外来杂质(tramp materials)”。
如本文所用，具有0摩尔％的化合物的玻璃或玻璃陶瓷组合物被定义为表示化合物、分子或元素并非有目的地添加至组合物，但是组合物可能仍包含这样的化合物(通常为混杂或极微量的)。同样，“无铁”、“无钠”、“无锂”、“无锆”、“无碱土金属”、“无重金属”或类似表示被定义为表示化合物、分子或元素不是有目的地添加至组合物，但是组合物可能仍包含铁、钠、锂、锆、碱土金属、或重金属等，但近似混杂或极微量的。
术语“实质上无”在用来描述在玻璃组合物中缺乏特定的氧化物组成时代表这个组成以小于1摩尔％的极微量存在于玻璃组合物中的污染物。
在本文中描述的玻璃组合物的实施方式中，除非另外说明，组成组分(例如，SiO2、Al2O3、B2O3等)的浓度以氧化物为基础按摩尔百分比(摩尔％)给出。
如本文所用的术语“液相粘度”是指玻璃组合物在处于其液相温度时的剪切粘度。
如本文所用的术语“液相温度”是指玻璃组合物发生脱玻时的最高温度。
如本文所用的术语“CTE”是指玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围内的平均热膨胀系数。
中至高CTE玻璃
本文中描述的玻璃组合物具有诸如液相粘度和液相温度的性质，这些性质使玻璃组合物尤其非常适合用于熔合成形工艺，诸如熔合下拉工艺和/或熔合层压工艺。这些性质可归因于此玻璃的特定组成，如本文中将更详细描述。
第一方面包括一种玻璃组合物，所述组合物具有中至高CTE并且包含(组合物1)：
约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；
约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；
0摩尔％至约11摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；
约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；
0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
0摩尔％至约9摩尔％的CaO；
约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；
0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及
约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
另一方面，玻璃可以包含一种组合物，所述组合物包含(组合物2)：
约65摩尔％至约75摩尔％的SiO2；
约5摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约0.5摩尔％的Na2O；
约2摩尔％至约13摩尔％的K2O；
0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
0摩尔％至约9摩尔％的CaO；
约2摩尔％至约6摩尔％的SrO；
0摩尔％至约1摩尔％的BaO；
约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
另一方面，所述玻璃组合物包含(组合物3)：
约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；
约5摩尔％至约8摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；
约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；
0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
0摩尔％至约9摩尔％的CaO；
约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；
0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及
约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第四方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含(组合物4)：
约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；
约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至小于7摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；
约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；
0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
0摩尔％至约9摩尔％的CaO；
约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；
0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及
约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第五方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含(组合物5)：
约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；
约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；
大于8摩尔％至约14摩尔％的K2O；
0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
0摩尔％至约9摩尔％的CaO；
约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；
0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及
约3摩尔％至约16摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
第六方面包括一种玻璃组合物，所述组合物包含(组合物6)：
约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；
约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约1摩尔％的Na2O；
约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；
0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
0摩尔％至约9摩尔％的CaO；
约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；
0摩尔％至约4摩尔％的BaO；以及
约3摩尔％至约小于9摩尔％的R’O，其中R’O包含组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
如本文中详述，玻璃组合物可进一步包含0摩尔％至约3摩尔％或在一些情况下为>0摩尔％至约1摩尔％的另外组分或澄清剂，例如SnO2、Fe2O3、ZrO2。此外，玻璃组合物可包括约1摩尔％至约28摩尔％的碱土金属氧化物。碱土金属氧化物可包括CaO、SrO、MgO和BaO中的至少一种。
在本文中描述的玻璃组合物的实施方式中，SiO2是组合物的最大组成，并且由此，SiO2是所得玻璃网状结构的主要组成。SiO2用于在本文中描述的玻璃组合物中获得期望液相粘度，同时抵销添加至组合物中的Al2O3的量。因此，高SiO2浓度通常是期望的。然而，如果SiO2含量过高，那么玻璃的成形性可能降低，因此较高SiO2浓度增加熔融此玻璃的难度，继而不利影响玻璃的成形性。在本文中描述的实施方式中，玻璃组合物通常包含从约60至约75摩尔％的量的SiO2。在其他实施方式中，玻璃组合物通常包含从约65至约75摩尔％的量的SiO2。例如，在一些实施方式中，玻璃组合物中的SiO2的量为约60至约75摩尔％、约60至约73摩尔％、约60至约70摩尔％、约60至约67摩尔％、约60至约65摩尔％、约60至约63摩尔％、约63至约75摩尔％、约63至约73摩尔％、约63至约70摩尔％、约63至约67摩尔％、约63至约65摩尔％、约65至约75摩尔％、约65至约73摩尔％、约65至约70摩尔％、约65至约67摩尔％、约67至约75摩尔％、约67至约73摩尔％、约67至约70摩尔％、约70至约75摩尔％、约70至约73摩尔％、或约73至约75摩尔％的SiO2。在一些实施方式中，玻璃组合物包含约60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74或75摩尔％的SiO2。
在一些实施方式中，玻璃组合物可进一步包含Al2O3。当Al2O3存在时，其可以类似于SiO2的方式作用，并且可以当在由玻璃组合物形成的熔融玻璃中呈四面体配位时增加玻璃组合物的粘度。然而，玻璃组合物中的Al2O3的存在也会增加玻璃组分中的碱金属组分的迁移性。因此，需要仔细考虑玻璃组合物中Al2O3的量。
在本文中描述的玻璃组合物的实施方式中，玻璃组合物中的Al2O3(当存在时)的浓度通常为从约2至约11摩尔％。在一些实施方式中，在玻璃组合物中存在从约5至<8摩尔％的Al2O3。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约2摩尔％至约11摩尔％、约2摩尔％至约10摩尔％、约2摩尔％至约8摩尔％、约2摩尔％至<8摩尔％、约2摩尔％至约5摩尔％、约4摩尔％至约11摩尔％、约4摩尔％至约10摩尔％、约4摩尔％至约8摩尔％、约4摩尔％至<8摩尔％、约5摩尔％至约11摩尔％、约5摩尔％至约10摩尔％、约5摩尔％至约8摩尔％、约5摩尔％至<8摩尔％、约8摩尔％至约11摩尔％、或约8摩尔％至约10摩尔％的Al2O3。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包含约2、3、4、5、6、7、<8、8、9、10或11摩尔％的Al2O3。
本文中描述的实施方式中的玻璃组合物进一步包含B2O3。正如SiO2和Al2O3，B2O3促成玻璃网状结构形成。常规来说，为了降低玻璃组合物的粘度，B2O3被添加至玻璃组合物中。然而，在本文中描述的一些实施方式中，B2O3可与K2O和Al2O3(当存在时)的添加物一起用来提高玻璃组合物的退火点、增加液相粘度、以及抑制碱金属迁移性。在本文中描述的实施方式中，在玻璃组合物中通常存在从0摩尔％至约11摩尔％的量的B2O3。在一些实施方式中，玻璃包含>0摩尔％至约11摩尔％的量的B2O3。在一些实施方式中，玻璃包含约4摩尔％至约11摩尔％的量的B2O3。在其他实施方式中，玻璃包含0摩尔％至约6.5摩尔％的B2O3。另外，在其他实施方式中，玻璃包含约4摩尔％至小于7摩尔％的B2O3。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含0摩尔％至约11摩尔％、0摩尔％至约10摩尔％、0摩尔％至约8摩尔％、0摩尔％至约6摩尔％、0摩尔％至约5摩尔％、0摩尔％至3摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、>0摩尔％至约11摩尔％、>0摩尔％至约10摩尔％、>0摩尔％至约8摩尔％、>0摩尔％至约6摩尔％、>0摩尔％至约5摩尔％、>0摩尔％至3摩尔％、>0摩尔％至约1摩尔％、约1摩尔％至约11摩尔％、约1摩尔％至约10摩尔％、约1摩尔％至约8摩尔％、约1摩尔％至约6摩尔％、约1摩尔％至约5摩尔％、约1摩尔％至3摩尔％、约1摩尔％至2摩尔％、约2摩尔％至约11摩尔％、约2摩尔％至约10摩尔％、约2摩尔％至约8摩尔％、约2摩尔％至约6摩尔％、约2摩尔％至约5摩尔％、约2摩尔％至3摩尔％、约4摩尔％至约11摩尔％、约4摩尔％至约10摩尔％、约4摩尔％至约8摩尔％、约4摩尔％至小于7摩尔％、约3摩尔％至约6摩尔％、约3摩尔％至约5摩尔％、约5摩尔％至约11摩尔％、约5摩尔％至约10摩尔％、约5摩尔％至约8摩尔％、约5摩尔％至约6摩尔％、约6摩尔％至约11摩尔％、约6摩尔％至约10摩尔％、约6摩尔％至约8摩尔％、约8摩尔％至约11摩尔％、或约8摩尔％至约10摩尔％的B2O3。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、<7、7、8、9、10、或11摩尔％的B2O3。
本文中描述的实施方式中的玻璃组合物也包含碱金属氧化物。确切地说，本文中描述的玻璃组合物至少包含K2O。添加至玻璃组合物中的碱金属氧化物(诸如K2O)增加产生玻璃的平均热膨胀系数，并且也可降低玻璃液相温度。由于相对大的K2O离子半径(相对其他碱金属氧化物诸如Na2O和Li2O而言)降低K2O在玻璃中的扩散性，因此K2O用作主要碱金属氧化物组分。当将玻璃组合物用于形成显示器的背板时，低K2O扩散性是尤其重要的，并由玻璃扩散至沉积在玻璃上的薄膜晶体管的K2O会损害晶体管。在将玻璃组合物用于形成层压玻璃制品的玻璃芯层的实施方式中，在组合物中K2O的存在可以促进包层在玻璃芯层与熔合至玻璃芯层的玻璃包层之间的界面的离子交换强化。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含1摩尔％至约18摩尔％的K2O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含5摩尔％至约18摩尔％的K2O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含>8摩尔％至约14摩尔％的K2O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约1摩尔％至18摩尔％、约1摩尔％至约15摩尔％、约1摩尔％至约12摩尔％、约1摩尔％至约10摩尔％、约3摩尔％至约18摩尔％、约3摩尔％至约15摩尔％、约3摩尔％至约12摩尔％、约3摩尔％至约10摩尔％、约5摩尔％至约18摩尔％、约5摩尔％至约15摩尔％、约5摩尔％至约12摩尔％、约5摩尔％至约10摩尔％、约8摩尔％至约18摩尔％、约8摩尔％至约15摩尔％、约8摩尔％至约12摩尔％、约8摩尔％至约10摩尔％、>8摩尔％至约18摩尔％、>8摩尔％至约15摩尔％、>8摩尔％至约14摩尔％、>8摩尔％至约10摩尔％、约10至约18摩尔％、约10至约15摩尔％、约10至约12摩尔％、约12摩尔％至约18摩尔％、或约12摩尔％至约15摩尔％的K2O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约1、2、3、4、5、6、7、8、>8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18摩尔％的K2O。
在本文中描述的玻璃组合物的一些实施方式中，玻璃组合物可包含一或多个另外碱金属氧化物，诸如Na2O或Li2O。在存在另外碱金属氧化物的一些实施方式中，碱金属氧化物尤其是Na2O。在玻璃组合物中存在另外碱金属氧化物的实施方式中，另外碱金属氧化物浓度为>0摩尔％至约3摩尔％。在一些其他实施方式中，另外碱金属氧化物为Na2O，在玻璃组合物中存在从>0摩尔％至约1摩尔％。在一些实施方式中，玻璃可包含0摩尔％至约3摩尔％、0摩尔％至约2摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、0摩尔％至约0.5摩尔％、0摩尔％至约0.1摩尔％、0摩尔％至约0.05摩尔％、0摩尔％至约0.01摩尔％、>0摩尔％至约3摩尔％、>0摩尔％至约2摩尔％、>0摩尔％至约1摩尔％、>0摩尔％至约0.5摩尔％、>0摩尔％至约0.1摩尔％、>0摩尔％至约0.05摩尔％、或>0摩尔％至约0.01摩尔％的Na2O或Li2O或它们的组合。
在本文中描述的玻璃组合物的一些实施方式中，玻璃组合物可包含全部碱金属氧化物R2O，其中R2O是Na2O、Li2O、K2O、Rb2O和Cs2O的总和，从约1至约18摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含全部碱金属氧化物R2O，从约1至约18摩尔％，其中Na2O<1摩尔％、Li2O<1摩尔％，并且Rb2O＝0摩尔％以及Cs2O＝0摩尔％。
在本文中描述的玻璃组合物可进一步包含一或多种碱土金属氧化物。碱土金属氧化物改进玻璃组合物的熔融行为，降低玻璃组合物的熔融温度，并且抑制玻璃组合物中的碱金属组分的扩散。在本文中的一些实施方式中，碱土金属氧化物包括MgO、CaO、SrO、BaO或它们的组合。在一些实施方式中，存在于玻璃组合物中的主要碱土金属氧化物是MgO。在一些实施方式中，存在于玻璃组合物中的主要碱土金属氧化物是BaO，用以最小化碱金属扩散性。然而，在其他实施方式中，碱土金属氧化物主要包括SrO和/或CaO。另外，在其他实施方式中，玻璃组合物实质上无BaO，例如，当玻璃组合物为“超绿(SuperGreen)”或环境友好的玻璃组合物时。
如本文所定义，R’O包含玻璃组合物中的摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约1摩尔％至约28摩尔％的R’O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约3摩尔％至约16摩尔％的R’O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约5摩尔％至约16摩尔％的R’O或约3摩尔％至约16摩尔％的R’O。在其他实施方式中，玻璃组合物包含约3摩尔％至小于9摩尔％的R’O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约1摩尔％至约28摩尔％、约1摩尔％至约24摩尔％、约1摩尔％至约20摩尔％、约1摩尔％至约16摩尔％、约1摩尔％至约12摩尔％、约1摩尔％至约8摩尔％、约1摩尔％至约5摩尔％、约3摩尔％至约28摩尔％、约3摩尔％至约24摩尔％、约3摩尔％至约20摩尔％、约3摩尔％至约16摩尔％、约3摩尔％至约12摩尔％、约3摩尔％至小于9摩尔％、约3摩尔％至约8摩尔％、约3摩尔％至约5摩尔％、约5摩尔％至约28摩尔％、约5摩尔％至约24摩尔％、约5摩尔％至约20摩尔％、约5摩尔％至约16摩尔％、约5摩尔％至约12摩尔％、约5摩尔％至约8摩尔％、约8摩尔％至约28摩尔％、约8摩尔％至约24摩尔％、约8摩尔％至约20摩尔％、约8摩尔％至约16摩尔％、约8摩尔％至约12摩尔％、约12摩尔％至约28摩尔％、约12摩尔％至约24摩尔％、约12摩尔％至约20摩尔％、约12摩尔％至约16摩尔％、约16摩尔％至约28摩尔％、约16摩尔％至约24摩尔％、约8摩尔％至约20摩尔％、或约20摩尔％至约28摩尔％的R’O。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约1、2、3、4、5、6、7、8、<9、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、或28摩尔％的R’O。
在一些实施方式中，当与其他碱土金属化合物(例如CaO、SrO与BaO)结合使用时，MgO可添加至玻璃，以便降低熔融温度、提高应变点或调整CTE。在一些实施方式中，玻璃可包含约0摩尔％至约7摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含大于0摩尔％至约5摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含大于0摩尔％至约5摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含0摩尔％至约7摩尔％、0摩尔％至约5摩尔％、0摩尔％至约4摩尔％、0摩尔％至约3摩尔％、0摩尔％至约2摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、>0摩尔％至约7摩尔％、>0摩尔％至约5摩尔％、>0摩尔％至约4摩尔％、>0摩尔％至约3摩尔％、>0摩尔％至约2摩尔％、>0摩尔％至约1摩尔％、约1摩尔％至约7摩尔％、约1摩尔％至约5摩尔％、约1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约3摩尔％、约1摩尔％至约2摩尔％、约2摩尔％至约7摩尔％、约2摩尔％至约5摩尔％、约2摩尔％至约4摩尔％、约2摩尔％至约3摩尔％、约3摩尔％至约7摩尔％、约3摩尔％至约5摩尔％、约3摩尔％至约4摩尔％、约4摩尔％至约7摩尔％、约4摩尔％至约5摩尔％、或约5摩尔％至约7摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约0、>0、1、2、3、4、5、6或7摩尔％的MgO。
在一些实施方式中，CaO可促成较高的应变点、较低密度、以及较低熔融温度。更一般地，它可为某些可能的脱玻相(尤其是钙长石(CaAl2Si2O8))的组分，并且此相具有与类似钠相、即钠长石(NaAlSi3O8)的完全的固溶体。CaO的来源包括石灰石，这是一种廉价材料，因此在体积和低成本是要素时，在一些实施方式中，使得CaO含量相对于其他碱土金属氧化物在合理范围下尽可能高是有用的。本文中实现的玻璃或玻璃陶瓷可包含0摩尔％至10摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包含0摩尔％至约10摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃组合物包含约0摩尔％至约9摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含>0摩尔％至约9摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含0摩尔％至约10摩尔％、0摩尔％至约9摩尔％、0摩尔％至约6摩尔％、0摩尔％至约5摩尔％、0摩尔％至3摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、>0摩尔％至约10摩尔％、>0摩尔％至约9摩尔％、>0摩尔％至约6摩尔％、>0摩尔％至约5摩尔％、>0摩尔％至3摩尔％、>0摩尔％至约1摩尔％、1摩尔％至约10摩尔％、约1摩尔％至约9摩尔％、约1摩尔％至约6摩尔％、约1摩尔％至约5摩尔％、约1摩尔％至3摩尔％、约1摩尔％至2摩尔％、约2摩尔％至约10摩尔％、约2摩尔％至约9摩尔％、约2摩尔％至约6摩尔％、约2摩尔％至约5摩尔％、约2摩尔％至3摩尔％、约3摩尔％至约10摩尔％、约3摩尔％至约9摩尔％、约3摩尔％至约6摩尔％、约3摩尔％至约5摩尔％、约5摩尔％至约10摩尔％、约5摩尔％至约9摩尔％、约5摩尔％至约6摩尔％、约6摩尔％至约10摩尔％、约6摩尔％至约9摩尔％、或约9摩尔％至约10摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10摩尔％的CaO。
在一些实施方式中，玻璃可包含约0摩尔％至约5摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含大于0摩尔％至约4摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含大于0摩尔％至约1摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃或玻璃组合物可包含0摩尔％至约5摩尔％、0摩尔％至4摩尔％、0摩尔％至3摩尔％、0摩尔％至约2摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、>0摩尔％至约5摩尔％、>0摩尔％至约4摩尔％、>0摩尔％至约3摩尔％、>0摩尔％至约2摩尔％、>0摩尔％至约1摩尔％、约1摩尔％至约5摩尔％、约1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约3摩尔％、约1摩尔％至约2摩尔％、约2摩尔％至约5摩尔％、约2摩尔％至约4摩尔％、约2摩尔％至约3摩尔％、约3摩尔％至约5摩尔％、约3摩尔％至约4摩尔％、或约4摩尔％至约5摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约0、>0、1、2、3、4或5摩尔％的BaO。
SrO可以促成更高的热膨胀系数，并且SrO的相对比例以及SrO可操纵来改进液相温度，由此改进液相粘度。在一些实施方式中，玻璃可包含约1摩尔％至约8摩尔％的SrO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约2摩尔％至约6摩尔％的SrO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约1摩尔％至约8摩尔％、约1摩尔％至约6摩尔％、约1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约2摩尔％、约2摩尔％至约8摩尔％、约2摩尔％至约6摩尔％、约2摩尔％至约4摩尔％、约4摩尔％至约8摩尔％、约4摩尔％至约6摩尔％、或约6摩尔％至约8摩尔％的SrO。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约1、2、3、4、5、6、7或8摩尔％的SrO。
在玻璃中，可任选地存在作为成形工艺的函数或作为另外组分而添加的ZrO2的浓度。在一些实施方式中，玻璃可包含0摩尔％至约3摩尔％、0摩尔％至约2摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、0摩尔％至0.5摩尔％、0摩尔％至0.1摩尔％、0摩尔％至0.05摩尔％、0摩尔％至0.01摩尔％、>0摩尔％至约3摩尔％、>0摩尔％至约2摩尔％、>0摩尔％至约1摩尔％、>0摩尔％至0.5摩尔％、>0摩尔％至0.1摩尔％、>0摩尔％至0.05摩尔％、>0摩尔％至0.01摩尔％的ZrO2。
由于用于生产本发明的玻璃和玻璃组合物的原料和/或设备，因此在最终玻璃或玻璃组合物中可能存在不期望添加的某些杂质或组分。这些材料是以微量存在于玻璃或玻璃组合物中，并被视为“外来杂质”。
如本文所用，具有0摩尔％的化合物的玻璃或玻璃组合物被定义为表示化合物、分子或元素不是有目的地添加至组合物，但是组合物可能仍包含这样的化合物，通常为混杂或极微量的。同样，“无铁”、“无钠”、“无锂”、“无锆”、“无碱土金属”、“无重金属”或类似表示被定义为表示化合物、分子或元素不是有目的地添加至组合物，但是组合物可能仍包含铁、钠、锂、锆、碱土金属、或重金属等，但近似于混杂或极微量的。在本文中实施的玻璃或玻璃组合物中可发现的混杂的化合物包括(但不限于)Na2O、TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、SnO2、Fe2O3、CeO2、As2O3、Sb2O3、硫基化合物(如硫酸盐)、卤素、或它们的组合。
在一些实施方式中，玻璃或玻璃组合物进一步包括化学澄清剂。此类澄清剂包括(但不限于)SnO2、As2O3、Sb2O3、F、Cl和Br。在一些实施方式中，化学澄清剂的浓度维持在3、2、1、或0.5、>0摩尔％的水平。在一些实施方式中，澄清剂量为>0摩尔％至约3摩尔％。化学澄清剂还可可包括CeO2、Fe2O3和其他过渡金属氧化物，例如MnO2。这些氧化物通过在玻璃内经由在其最终价态中的可见吸收来将颜色引入玻璃或玻璃陶瓷，并且因此，当存在时，它的浓度通常维持在0.5、0.4、0.3、0.2、0.1或>0摩尔％的水平。
与As2O3或Sb2O3澄清相比，锡澄清(即，SnO2澄清)效果较差，但是SnO2是随处可见的材料并且不具已知危险性质。在需要时，锡澄清可单独使用或与其他澄清技术组合使用。例如，锡澄清可与卤化物澄清(诸如溴澄清)组合。其他可能组合包括(但不限于)锡澄清加硫酸盐、硫化物、氧化铈、机械起泡(mechanical bubbling)和/或真空澄清。预见的是，这些其他澄清技术可以单独使用。美国专利号5,785,726、6,128,924、5,824,127以及共同待决的美国申请案号11/116,669揭示用于制造无砷破璃的工艺，所述专利全文以引用的方式并入本文。美国专利号7,696,113揭示用于使用铁和锡来最小化气态内容物以制造无砷和无锑的玻璃的工艺，所述专利全文以引用的方式并入本文。
玻璃或玻璃陶瓷也可含有SnO2，这是使用锡氧化物电极的焦耳熔融、通过对含锡材料(例如，SnO2、SnO、SnCO3、SnC2O2等等)的分批处理、或通过将SnO2作为用于调整各种物理、熔融和成形属性的制剂而造成的。玻璃可包含0摩尔％至约3摩尔％、0摩尔％至约2摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、0摩尔％至0.5摩尔％、或0摩尔％至0.1摩尔％的SnO2。
在一些实施方式中，玻璃可实质上不含Sb2O3、As2O3、或它们的组合。例如，玻璃可包含0.05重量百分比或更少的Sb2O3或As2O3或它们的组合，玻璃可包含零重量百分比的Sb2O3或As2O3或它们的组合，或玻璃可例如不含任何有意添加的Sb2O3、As2O3或它们的组合。
可将另外组分引入玻璃组合物中，以便提供另外益处，或替代地，可进一步包含通常在商业上制备的玻璃中发现的污染物。例如，另外组分可添加来调整各种物理、熔融和成形属性。根据一些实施方式，玻璃也可包含各种的污染物(诸如ZrO2)，其伴随着批料和/或通过用于生产此玻璃的熔融、澄清、和/或成形设备而引入玻璃中。在一些实施方式中，玻璃可包含用作为紫外线辐射吸收剂的一或多种化合物。在一些实施方式中，玻璃可包含3摩尔％或更少的TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、Fe2O3、CeO2、卤素、或它们的组合。在一些实施方式中，玻璃可包含0摩尔％至约3摩尔％、0摩尔％至约2摩尔％、0摩尔％至约1摩尔％、0摩尔％至0.5摩尔％、0摩尔％至0.1摩尔％、0摩尔％至0.05摩尔％、或0摩尔％至0.01摩尔％的TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、CeO2、Fe2O3、卤素、或它们的组合。
本文中描述的玻璃组合物一般具有在20℃至300℃的范围内平均为大于或等于约55x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。在一些实施方式中，玻璃组合物的CTE在20℃至300℃的范围内可为约55x10-7/℃至约120x10-7/℃。在其他实施方式中，玻璃组合物的CTE在20℃至300℃的范围内可为约75x10-7/℃至约110x10-7/℃。在另外其他实施方式中，玻璃组合物的CTE在20℃至300℃的范围内可为约90x10-7/℃至约110x10-7/℃。这些相对高的CTE使玻璃组合物非常适于用作熔合成形层压玻璃制品中的玻璃芯层。确切地说，当玻璃芯层的高CTE在熔合层压工艺中与具有较低CTE的玻璃包层配对时，玻璃芯层与玻璃包层在CTE方面的差异可能造成在冷却时玻璃包层中的压缩应力形成。因此，本文中描述的玻璃组合物可用于在不需要离子交换工艺或热回火的情况下形成强化层压玻璃制品。
本文中描述的玻璃组合物具有液相粘度，所述液相粘度使玻璃组合物适合用于熔合拉制工艺，并且更确切地，适合用作熔合层压工艺中的玻璃芯组合物。在一些实施方式中，液相粘度大于或等于约100千泊。在一些其他实施方式中，液相粘度可大于或等于350千泊或甚至为大于或等于500千泊。本文中描述的玻璃组合物的高液相粘度值是归因于低液相温度与含有高SiO2含量的高度聚合熔体的组合。
本文中描述的玻璃组合物具有低液相温度，这类似于液相粘度，使玻璃组合物适合用于熔合拉制工艺，并且更确切地，适合用作熔合层压工艺中的玻璃芯组合物。低的液相温度在熔合拉制时防止玻璃发生脱玻。这确保了高质量的均质玻璃以及一致流动行为。在一些实施方式中，玻璃组合物具有约900℃至约1300℃的液相温度。在一些其他实施方式中，液相温度可小于或等于约1000℃或甚至小于或等于约950℃。在一些实施方式中，玻璃组合物的液相温度可小于或等于900℃。玻璃组合物的液相温度大体随着B2O3、碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物的浓度的增加而降低。
表1提供具体示例组成范围，如本文所讨论，其也可以提供本文所揭示的属性、性质、或期望特性。除了零(“0”)或前面有小于或大于符号(“>”或“<”)之外，表中所有数值应当视为“约”所述值。
表1
组成(摩尔％) A B C D E F G
SiO<sub>2</sub> 60-75 61-75 60-73 61-73 64-71 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 5-11 2-8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11
MgO 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7
CaO 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9
SrO 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8
BaO 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4
K<sub>2</sub>O 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) H I J K L M N
SiO<sub>2</sub> 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-8 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-11 4-11 0-8 4-8 0-11 0-11 0-11
MgO 0-7 0-7 0-7 0-7 2-7 0-4 2-4
CaO 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9
SrO 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8
BaO 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4
K<sub>2</sub>O 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) O P Q R S T U
SiO<sub>2</sub> 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11
MgO 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7
CaO >0-9 0-6 >0-6 0-9 0-9 0-9 0-9
SrO 1-8 1-8 1-8 2-8 1-6 2-6 1-8
BaO 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 >0-4
K<sub>2</sub>O 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) V W X Y Z AA AB
SiO<sub>2</sub> 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11
MgO 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7
CaO 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9 0-9
SrO 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8
BaO 0-3 >0-3 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4
K<sub>2</sub>O 1-18 1-18 3-18 1-13 3-13 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 >0-1 0-0.5
组成(摩尔％) AC AD AE AF AG AH AI
SiO<sub>2</sub> 60-75 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 5-8 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-11 0-11 4-8 0-11 0-11 0-11 0-11
MgO 0-7 0-7 0-7 2-4 0-7 0-7 0-7
CaO 0-9 0-9 0-9 0-9 >0-6 0-9 0-9
SrO 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 2-6 1-8
BaO 0-3 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 >0-3
K<sub>2</sub>O 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O >0-0.5 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) AJ AK AL AM AN AO AP
SiO<sub>2</sub> 61-73 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-11 4-8 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11
MgO 0-7 0-7 2-4 0-7 0-7 0-7 0-7
CaO 0-9 0-9 0-9 >0-6 0-9 0-9 0-9
SrO 1-8 1-8 1-8 1-8 2-6 1-8 1-8
BaO 0-4 0-4 0-4 0-4 0-4 >0-3 0-4
K<sub>2</sub>O 3-13 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 3-13
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) AQ AR AS AT AU AV AW
SiO<sub>2</sub> 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 0-11 4-8
MgO 2-4 0-7 0-7 0-7 0-7 2-4 2-4
CaO 0-9 >0-6 0-9 0-9 0-9 >0-6 0-9
SrO 1-8 1-8 2-6 1-8 2-6 1-8 2-6
BaO 0-4 0-4 0-4 >0-3 0-4 0-4 0-4
K<sub>2</sub>O 3-13 1-18 1-18 1-18 3-13 1-18 3-13
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) AX AY AZ BA BB BC BD
SiO<sub>2</sub> 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11 0-11
MgO 2-4 2-4 0-7 0-7 0-7 0-7 0-7
CaO 0-9 0-9 >0-6 >0-6 >0-6 0-9 0-9
SrO 2-6 1-8 2-6 1-8 1-8 2-6 2-6
BaO >0-3 0-4 0-4 >0-3 0-4 >0-3 0-4
K<sub>2</sub>O 1-18 3-13 1-18 1-18 3-13 1-18 3-13
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) BE BF BG BH BI BJ BK
SiO<sub>2</sub> 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8
MgO 2-4 0-7 0-7 0-7 0-7 2-4 2-4
CaO 0-9 >0-6 0-9 0-9 0-9 >0-6 0-9
SrO 1-8 1-8 2-6 1-8 1-8 1-8 2-6
BaO 0-4 0-4 0-4 >0-3 0-4 0-4 0-4
K<sub>2</sub>O 1-18 1-18 1-18 1-18 3-13 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) BL BM BN BO BP BQ BR
SiO<sub>2</sub> 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8 5-8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8
MgO 2-4 2-4 2-4 2-4 2-4 2-4 2-4
CaO 0-9 0-9 >0-6 >0-6 >0-6 >0-6 >0-6
SrO 1-8 1-8 2-6 1-8 1-8 2-6 2-6
BaO >0-3 0-4 0-4 >0-3 0-4 >0-3 0-4
K<sub>2</sub>O 1-18 3-13 1-18 1-18 3-13 1-18 3-13
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) BS BT BU BV BW BX BY
SiO<sub>2</sub> 61-73 61-75 60-73 61-75 60-73 60-73 61-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-8 4-11 2-8 2-11 2-11 2-11 2-11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-8 4-11 0-8 2-11 0-8 0-8 2-11
MgO 2-4 0-7 0-4 0-7 0-4 0-4 0-7
CaO >0-6 >0-9 0-6 >0-9 >0-6 0-6 0-9
SrO 2-6 2-8 1-6 2-8 1-8 1-8 2-8
BaO >0-3 >0-4 0-3 0-4 0-3 >0-3 >0-4
K<sub>2</sub>O 3-13 3-18 1-13 3-18 1-18 1-18 3-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) BZ CA CB CC CD CE CF
SiO<sub>2</sub> 60-75 61-75 60-73 61-73 64-71 60-75 60-75
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 2-11 2-11 2-11 2-11 5-<8 2-8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-11 4-11 4-11 4-11 4-11 4-11 4-<7
R’O 3-16 3-16 3-16 3-16 3-16 3-16 3-16
K<sub>2</sub>O 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) BZ CA CB CC CD CE CF
SiO<sub>2</sub> 60-75 60-75 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2-11 2-11 5-<8 2-11 2-11 5-11 5-<8
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-11 4-11 4-11 4-<7 4-11 4-11 4-<7
R’O 3-<9 3-16 3-16 3-16 3-<9 3-16 3-16
K<sub>2</sub>O 1-18 >8-14 1-18 1-18 1-18 >8-14 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
组成(摩尔％) CG CH CI CJ CK CL CM
SiO<sub>2</sub> 61-73 61-73 61-73 61-73 61-73 62-71 62-71
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-<8 5-<8 5-<8 5-<8 5-<8 5-<8 2-11
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-11 4-11 4-<7 4-<7 4-<7 4-<7 4-11
R’O 3-<9 3-16 3-<9 3-16 3-<9 3-<9 3-16
K<sub>2</sub>O 1-18 >8-14 1-18 >8-14 >8-14 1-18 1-18
Na<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
层压物
现在参考图1，本文中描述的玻璃组合物(组合物1至6以及表1中的A至CM)可以用来形成玻璃制品，例如图1中的以横截面来描绘的层压玻璃制品100。层压玻璃制品100大体包含玻璃芯层102以及一对玻璃包层104a、104b。本文中描述的玻璃组合物非常适合用作玻璃芯层，因为其热膨胀系数相对较高，如将在本文中更详细地论述。
图1示出玻璃芯层102包括第一表面103a与第二表面103b，第二表面103b与第一表面103a相对。第一玻璃包层104a熔合至玻璃芯层102的第一表面103a，并且第二玻璃包层104b熔合至玻璃芯层102的第二表面103b。玻璃包层104a、104b被熔合至玻璃芯层102，在玻璃芯层102与玻璃包层104a、104b之间不用设有任何另外材料，例如粘合剂、涂层等。因此，玻璃芯层的第一表面直接邻接第一玻璃包层，并且玻璃芯层的第二表面直接邻接第二玻璃包层。在一些实施方式中，玻璃芯层102与玻璃包层104a、104b是通过熔合层压工艺形成。扩散层(未示出)可形成于玻璃芯层102与玻璃包层104a之间，或玻璃芯层102与玻璃包层104b之间，或两者皆有。在这种情况下，第一扩散层的平均包层热膨胀系数具有在芯的平均包层热膨胀系数与第一包层的平均包层热膨胀系数之间的数值，或第二扩散层的平均包层热膨胀系数具有在芯的平均包层热膨胀系数与第二包层的平均包层热膨胀系数之间的数值。
在本文中描述的层压玻璃制品100的实施方式中，玻璃芯层102由具有平均芯热膨胀系数CTE芯的第一玻璃组合物形成，并且玻璃包层104a、104b由具有平均包层热膨胀系数CTE包层的不同第二玻璃组合物形成。CTE芯大于CTE包层，这使玻璃包层104a、104b无需离子交换或热回火就可承受压缩应力。
确切地说，本文中描述的玻璃制品100可通过熔合层压工艺而形成，例如美国专利号4,214,886所述的工艺，所述专利以引用的方式并入本文。举例来说，参考图2，用于形成层压玻璃制品的层压熔合拉制设备200包括上溢流槽(isopipe)202，所述上溢流槽定位于下溢流槽204的上方。上溢流槽202包括凹槽210，熔融玻璃包层组合物206从熔融器(未示出)供应至凹槽210中。同样，下溢流槽204包括凹槽212，熔合玻璃芯组合物208从熔融器(未示出)供应至凹槽212中。在本文中描述的实施方式中，熔融玻璃芯组合物208具有平均热膨胀系数CTE芯，所述CTE芯大于熔融玻璃包层组合物206的平均热膨胀系数CTE包层。
当熔合玻璃芯组合物208填充凹槽212时，其溢流出凹槽212并且流过下溢流槽204的外部形成表面216、218。下溢流槽204的外部形成表面216、218在根部220处会合。因此，流过外部形成表面216、218的熔融玻璃芯组合物208在下溢流槽204的根部220处再次结合，由此形成层压玻璃制品的玻璃芯层102。
同时，熔融玻璃包层组合物206溢流出形成于上溢流槽202中的凹槽210并且流过上溢流槽202的外部形成表面222、224。熔融玻璃包层组合物206通过上溢流槽202向外偏转，使得熔融玻璃包层组合物206围绕下溢流槽204流动并且接触流过下溢流槽的外部形成表面216、218的熔融玻璃芯组合物208，从而熔合至熔融玻璃芯组合物并形成围绕玻璃芯层102的玻璃包层104a、104b。
如上所述，熔融玻璃芯组合物208一般具有平均热膨胀系数CTE芯，其大于熔融玻璃包层组合物206的平均包层热膨胀系数CTE包层。因此，当玻璃芯层102和玻璃包层104a、104b冷却时，玻璃芯层102与玻璃包层104a、104b的热膨胀系数的差异使得在玻璃包层104a、104b中形成压缩应力。压缩应力增加所得层压玻璃制品强度，而不需要离子交换处理或热回火处理。
再次参考图1所示层压玻璃制品100，所述层压玻璃制品的玻璃芯层102由具有相对高的平均热膨胀系数的玻璃组合物形成，诸如本文中描述的具有大于或等于55x10-7/℃的热膨胀系数的玻璃组合物。在一些实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内可为从约55x10-7/℃至约120x10-7/℃。在其他实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内可为从约60x10-7/℃至约110x10-7/℃。在其他实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内可为从约75x10-7/℃至约110x10-7/℃。在另外其他实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内可为从约90x10-7/℃至约110x10-7/℃。
在一个实施方式中，玻璃芯层是由具有中至高CTE的玻璃组合物形成，例如以上在组合物1至6中描述的玻璃组合物、表1所示的玻璃组合物、以及以下实例所示的玻璃组合物。
例如，第一玻璃层压物包含芯玻璃组合物，其包含约60摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约2摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；与0摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔至约1摩尔％的Na2O；约1摩尔％至约18摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约1摩尔％至约8摩尔％的SrO；以及0摩尔％至约4摩尔％的BaO。在其他实施方式中，玻璃芯可包含组合物，其包含约65摩尔％至约75摩尔％的SiO2；约5摩尔％至约11摩尔％的Al2O3；4摩尔％至约11摩尔％的B2O3；0摩尔％至约0.5摩尔％的Na2O；约2摩尔％至约13摩尔％的K2O；0摩尔％至约7摩尔％的MgO；0摩尔％至约9摩尔％的CaO；约2摩尔％至约6摩尔％的SrO；以及0摩尔％至约1摩尔％的BaO。玻璃组合物可进一步包含0摩尔％至约3摩尔％、或者在某些情况下>0摩尔％至约1摩尔％的另外组分和澄清剂，例如SnO2、Fe2O3、ZrO2。
虽然在本文中已描述了特定的玻璃组合物用作玻璃芯层102，但是应当理解，本文中描述的任何玻璃组合物都可用来形成层压玻璃制品100的玻璃芯层102。
虽然玻璃层压结构的玻璃芯层102在上文中已描述为由具有相对高的平均热膨胀系数的玻璃组合物形成，但是玻璃制品100的玻璃包层104a、104b由具有较低的平均热膨胀系数的玻璃组合物形成，以便在熔合成形后冷却层压玻璃制品时，在包层中形成压缩应力。例如，玻璃包层可由玻璃组合物形成，所述玻璃组合物如描述于标题为“不含碱金属的低CTE硼铝硅酸盐玻璃组合物和包括该玻璃组合物的玻璃制品(Low CTE Alkali-FreeBoroaluminosilcate Glass Compositions and Glass Articles Comprising theSame)”的共同待决的美国临时申请案号61/604,839、标题为“具有高抗刮性的不含碱金属的硼铝硅酸盐玻璃(Alkali-Free Boroaluminosilicate Glasses with High NativeScratch Resistance)”的美国临时申请案号61/866,272、以及标题为“不含碱金属的磷硼铝硅酸盐玻璃(Alkali-Free Phosphoboroaluminosilicate Glass)”的美国临时申请案号61/821,426中的那些，这些专利均受让于美商康宁公司(Corning Incorporated)，并且所述专利全文以引用的方式并入本文。在一些实施方式中，玻璃包层具有在20℃至300℃的温度范围内为约10至约45x10-7/℃的热膨胀系数。在其他实施方式中，玻璃包层具有在20℃至300℃的温度范围内为约20至约40x10-7/℃的热膨胀系数。在另外其他实施方式中，玻璃包层具有在20℃至300℃的温度范围内为小于40x10-7/℃的热膨胀系数。
可替代地，有利的是，在某些情况下，设计包层和芯，使得两者间的CTE差异相等或大于某个值。这种设计可允许控制组合物层压物的压缩应力。在一些实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内为至少约20x10-7/℃，并且大于玻璃包层的CTE。在其他实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内为至少约30x10-7/℃，并且大于玻璃包层的CTE。在另外其他实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内为约10x10-7/℃至约80x10-7/℃，并且大于玻璃包层的CTE。在其他实施方式中，玻璃芯的CTE在20℃至300℃的范围内为约20x10-7/℃至约60x10-7/℃，并且大于玻璃包层的CTE。
一种示例玻璃包层包含玻璃组合物，所述玻璃组合物包含：约60摩尔％至约66摩尔％的SiO2；约7摩尔％至约10摩尔％的Al2O3；约14摩尔％至约18摩尔％的B2O3；以及约9摩尔％至约16摩尔％的碱土金属氧化物，其中碱土金属氧化物至少包含CaO，并且CaO存在于玻璃组合物的浓度为约3摩尔％至约12摩尔％，并且所述玻璃组合物实质上不含有碱金属和含碱金属的化合物。然而，应当理解，也可将其他玻璃组合物用于形成层压玻璃制品100的玻璃包层104a、104b，只要玻璃包层104a、104b的热膨胀系数小于玻璃芯层102的平均热膨胀系数即可。
实例
通过以下实例将进一步阐明本文中描述的玻璃组合物的实施方式。表2中阐明的玻璃性质根据玻璃领域中已知的技术确定。因此，Tstr(℃)为应变点，其为当粘度等于1014.7泊(如通过射束弯曲或纤维伸长所测量)时的温度。在25℃至300℃的温度范围内，线性的热膨胀系数(CTE)使用ASTM E228-85测量，并表示为x 10-7/℃形式。退火点以℃的形式表示并且通过纤维伸长技术(ASTM C336)测量。密度为g/cm3的形式并且通过阿基米得方法(ASTMC693)测量。以℃来计的熔融温度(其定义为玻璃熔体呈现400泊的粘度时的温度)采用适于经由旋转圆筒粘度测定法(ASTM C965-81)测量的高温粘度数据的富尔丘(Fulcher)方程式来进行计算。
T液(℃)为液相温度，其为第一晶体在标准梯度舟皿粘度测量(ASTM C829-81)中观测到的温度。在这些情况下，在样品内部部分中观测到晶体的温度视为代表玻璃粘度(针对对应测试时段)。测试可以实施从24小时到更长时间(例如，72小时)，其中更长时间提供观测较慢生长期的机会。以泊为单位的液相粘度根据液相温度以及富尔丘方程式系数确定。
多个示例性玻璃组合物根据以下表2所列批料组成制备。混合、熔融氧化物组成组分的批料并使其形成玻璃板。玻璃熔体和所得玻璃制品的性质(即，液相温度、退火点等)经过测量并且测量结果报告在表2中。如所指示，实例1至20各自呈现相对高热膨胀系数(大于或等于约60x10-7/℃)，这使得玻璃组合物非常适合用于熔合成形工艺，并且具体来说，适合用作熔合成形层压玻璃制品中的玻璃芯层。
表2
Figure GDA0001429593040000301
Figure GDA0001429593040000311
Figure GDA0001429593040000321
Figure GDA0001429593040000331
Figure GDA0001429593040000341
Figure GDA0001429593040000351
Figure GDA0001429593040000361
Figure GDA0001429593040000371
由于本文中描述的玻璃组合物具有相对高平均热膨胀系数，因此它们尤其非常适合结合具有相对较低的热膨胀系数的玻璃组合物使用，以便通过熔合层压工艺形成受压缩应力的层压玻璃制品。这些玻璃制品可以用于各种消费电子装置，包括(但不限于)移动电话、个人音乐播收器、平板型计算机、LCD和LED显示器、自动柜员机等。另外，本文中描述的玻璃组合物的性质(例如，液相粘度、液相温度等)使玻璃组合物非常适合用于熔合成形工艺，诸如熔合下拉工艺或熔合层压工艺。另外，由于玻璃组合物中的低浓度的Al2O3以及较高浓度的B2O3，玻璃组合物中的碱金属离子的迁移性显著降低，这使得组合物尤其非常适合用作LCD、LED和OLED显示器的背板基板，其中在背板基板中高迁移性碱金属离子的存会损害基板上的薄膜晶体管。最后，虽然在本文中明确指出将玻璃组合物用作层压玻璃制品中的玻璃芯层，但是应当理解，该玻璃组合物也可单独使用(即，非层压结构的部分)以便形成玻璃制品，诸如用于电子装置的覆盖玻璃和其他类似玻璃制品。
将对本领域的技术人员显而易见的是，在不背离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可对本文中描述的实施方式做出各种修改以及变化。因此，本说明书意图涵盖本文中描述的各种实施方式的修改和变化，只要这样的修改和变化在随附权利要求书及其等效物范围内即可。

Claims (17)

1.一种玻璃组合物，所述组合物包含：
60摩尔％至75摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至11摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至10摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至1摩尔％的Na2O；
5.79摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
0摩尔％至9摩尔％的CaO；
1摩尔％至8摩尔％的SrO；
0摩尔％至4摩尔％的BaO；以及
3摩尔％至16摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
2.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述组合物包含：
65摩尔％至75摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至11摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至10摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至0.5摩尔％的Na2O；
5.79摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
0摩尔％至9摩尔％的CaO；
2摩尔％至6摩尔％的SrO；
0摩尔％至1摩尔％的BaO；以及
3摩尔％至16摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
3.根据权利要求2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述组合物包含：
65摩尔％至73摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至11摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至10摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至0.5摩尔％的Na2O；
5.79摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
＞0摩尔％至9摩尔％的CaO；
2摩尔％至6摩尔％的SrO；
＞0摩尔％至1摩尔％的BaO；以及
5摩尔％至16摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
4.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述组合物包含：
60摩尔％至75摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至小于8摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至10摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至1摩尔％的Na2O；
5.79摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
0摩尔％至9摩尔％的CaO；
1摩尔％至8摩尔％的SrO；
0摩尔％至4摩尔％的BaO；以及
3摩尔％至16摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
5.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述组合物包含：
60摩尔％至75摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至11摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至小于7摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至1摩尔％的Na2O；
5.79摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
0摩尔％至9摩尔％的CaO；
1摩尔％至8摩尔％的SrO；
0摩尔％至4摩尔％的BaO；以及
3摩尔％至16摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
6.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述组合物包含：
60摩尔％至75摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至11摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至10摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至1摩尔％的Na2O；
大于8摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
0摩尔％至9摩尔％的CaO；
1摩尔％至8摩尔％的SrO；
0摩尔％至4摩尔％的BaO；以及
3摩尔％至16摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
7.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述组合物包含：
60摩尔％至75摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至11摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至10摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至1摩尔％的Na2O；
5.79摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
0摩尔％至9摩尔％的CaO；
1摩尔％至8摩尔％的SrO；
0摩尔％至4摩尔％的BaO；以及
3摩尔％至小于9摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO。
8.根据权利要求1所述的玻璃组合物，所述玻璃组合物进一步包含SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种，其中当存在时，SnO2、Fe2O3或ZrO2各自的量为从大于0摩尔％至3摩尔％。
9.根据权利要求1所述的玻璃组合物，所述玻璃组合物基本由以下组分组成：
62摩尔％至73摩尔％的SiO2；
6.11摩尔％至11摩尔％的Al2O3；
6摩尔％至10摩尔％的B2O3；
0.09摩尔％至0.5摩尔％的Na2O；
5.79摩尔％至11.80摩尔％的K2O；
1摩尔％至7摩尔％的MgO；
＞0摩尔％至9摩尔％的CaO；
2摩尔％至6摩尔％的SrO；
＞0摩尔％至1摩尔％的BaO；
3摩尔％至16摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组合物中的所述摩尔％的MgO、CaO、SrO和BaO；以及
从0摩尔％至3摩尔％的以下组分中的一或多种：TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、CeO2、Fe2O3、F－、Cl－、Br－或I－。
10.根据权利要求9所述的玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物包含＞0摩尔％至3摩尔％的SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种。
11.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，在20℃至300℃的范围内，CTE为从55x10-7/℃至120x10-7/℃。
12.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，液相粘度大于或等于100千泊。
13.根据权利要求12所述的玻璃组合物，其特征在于，所述液相粘度大于或等于250千泊。
14.一种包括根据权利要求1所述的玻璃组合物作为消费电子装置或商业电子装置的覆盖玻璃或玻璃背板的装置，所述装置包括LCD和LED显示器、计算机屏、自动柜员机(ATM)，用于如下方面：触摸屏或触摸感测应用、用于便携电子装置、光伏应用、建筑玻璃应用、机动车或车辆玻璃应用、或商业或家用器具应用，所述便携电子装置包括移动电话、个人媒体播放器和平板型计算机。
15.一种玻璃层压物，所述玻璃层压物包括玻璃芯和至少一个玻璃包层，其中所述玻璃芯包含根据权利要求1所述的玻璃组合物。
16.根据权利要求15所述的玻璃层压物，其特征在于，所述玻璃组合物包含SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种，其中当存在时，SnO2、Fe2O3或ZrO2各自的量为从大于0至3摩尔％。
17.一种包括根据权利要求15所述的玻璃层压物作为消费电子装置或商业电子装置的覆盖玻璃或玻璃背板的装置，所述装置包括LCD和LED显示器、计算机屏、自动柜员机(ATM)，用于如下方面：触摸屏或触摸感测应用、用于便携电子装置、光伏应用、建筑玻璃应用、机动车或车辆玻璃应用、或商业或家用器具应用，所述便携电子装置包括移动电话、个人媒体播放器和平板型计算机。
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