CN106470952A - 强化玻璃和用于其的组合物 - Google Patents

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Abstract

一种包含外部玻璃片和内部玻璃片的玻璃层压件结构，其中所述玻璃片中的一种或两种包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。示例性玻璃片可包含约69‑80摩尔％SiO2,约6‑12摩尔％Al2O3,约2‑10摩尔％B2O3,约0‑5摩尔％ZrO2,Li2O,MgO,ZnO和P2O5,约6‑15摩尔％Na2O,约0‑3摩尔％K2O和CaO,和约0‑2摩尔％SnO2，从而提供机械牢固和环境耐久的结构。

Description

强化玻璃和用于其的组合物
本申请根据35U.S.C.§119要求2014年05月02日提交的美国临时申请系列第61/987,795号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。
背景
在许多交通工具应用中，燃料经济性是车重的函数。因此，希望降低此类应用中窗格玻璃的重量，而不降低强度和声音衰减特性。关于这一点，对于玻璃层压件来说，下述是优选的：相对于外部冲击事件例如蓄意强行进入或与石头或冰雹接触时具有机械牢固性，又能适当的耗散由内部冲击事件如与乘坐者的接触(如在碰撞中)造成的能量(和破裂)。此外，政府规定对公路用车要求更高的燃料里程和更低的二氧化碳排放。
因此，存在不断的努力来减少这些交通工具的重量，同时保持现有的政府和工业安全标准。已经开发了非玻璃窗户材料例如聚碳酸酯，其减少车重，但不提供合适的对环境、碎屑和其它关心的耐受性。然而，本发明的实施方式提供显著的重量下降、安全合规、有效的耐久性和在车祸事件中减少的撕裂潜能。鉴于前文所述，需要薄的、轻量窗格玻璃，该窗格玻璃具有与较厚较重窗格玻璃相比拟的耐久性和消音性能。
在其它工业中也需要机械牢固并对某些环境条件具有优异耐受性的轻量窗格玻璃。这种工业包括但不限于外部和内部建筑应用和显示器，以及在遭受环境和/或机械应力的环境中需要或设计玻璃的应用。
概述
根据一些实施方式,提供单一层或多层层压件或窗格玻璃，其具有玻璃组合物，所述玻璃组合物具有调节来需要机械和环境牢固性的应用的性质。
一些实施方式提供包含外部玻璃片和内部玻璃片的玻璃层压件结构，其中所述玻璃片中的一种或两种包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。在其它实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％。在其它实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种包含R2O–RO–Al2O3<约3摩尔％。一些非限制性实施方式可包含外部玻璃片，所述外部玻璃片是化学强化玻璃片并包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％,且其中内部玻璃片包含选自下组的材料：钠钙玻璃和退火玻璃。其它实施方式可包含内部玻璃片，所述内部玻璃片是化学强化玻璃片并包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％,且其中外部玻璃片包含选自下组的材料：钠钙玻璃和退火玻璃。
其它实施方式可包含玻璃片，所述玻璃片包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。一些实施方式可还包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％和/或R2O–RO–Al2O3<约3摩尔％。在其它实施方式中,玻璃片还包含约69-80摩尔％SiO2,约6-12摩尔％Al2O3,约2-10摩尔％B2O3,约0-5摩尔％ZrO2,Li2O,MgO,ZnO和P2O5,约6-15摩尔％Na2O,约0-3摩尔％K2O和CaO,和约0-2摩尔％SnO2。在一些实施方式中,玻璃片还包含约72-80摩尔％SiO2,约8-12摩尔％Al2O3,约4-10摩尔％B2O3,约0-4摩尔％ZrO2,MgO,和ZnO,约0-2摩尔％Li2O,CaO,和P2O5,约7-14摩尔％Na2O,约0.1-2.5摩尔％K2O,和约0.1-1.5摩尔％SnO2。又在其它实施方式中,玻璃片还包含约74-80摩尔％SiO2,约8-11摩尔％Al2O3,约4-9摩尔％B2O3,约0-2摩尔％ZrO2,约0-3摩尔％MgO和ZnO,约0-1摩尔％Li2O和P2O5,约7-12摩尔％Na2O,约0.1-2.2摩尔％K2O,约0-1.5摩尔％CaO,和约0.1-0.5摩尔％SnO2。
在以下的详细描述中给出了要求保护的主题内容的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的要求保护的主题而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述给出了本发明的实施方式，用来提供理解要求保护的本发明主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
附图简要说明
为说明之目的，在附图中示出优选形式，但应理解，本发明所批露和所述的实施方式不限于所示的精确配置和手段。
图1是根据本发明的一些实施方式的示例性平坦玻璃层压件结构的示意图。
图2是根据本发明的其它实施方式的示例性玻璃层压件结构的示意图。
图3是根据本发明的其它实施方式的示例性弯曲玻璃层压件结构的示意图。
图4是根据本发明的其它实施方式的示例性弯曲玻璃层压件结构的示意图。
图5的图表显示玻璃组成对一些示例性组合物的弯曲温度的影响。
图6的图表显示相对于酸耐久性的示例性玻璃组合物的影响。
图7的图表显示用于一些实施方式的Knoop(努氏)刮擦阈值(KST)和过量碱金属和碱土金属改性剂的函数。
图8的图表显示用于一些实施方式的环叠环失效负载和刮擦负载。
图9的图表显示KST作为硬度和模量比例(H/E)的函数。
详细描述
在下面的描述中，在图中所示的多个视图中，类似的附图标记表示类似或对应的部分。还应理解，除非另外指出，术语如“顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等是常用词语，不构成对术语的限制。此外，应理解，描述一个基团为包含元素的基团和它们的组合中的至少一个时，该基团可包含许多所列元素，或单独的或相互的组合，或者由它们组成，或者主要由它们组成。
类似的，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”和“一种”及其相应的定冠词“该”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。
提供以下对本发明的描述，作为按其最佳的目前已知的实施方式来揭示本发明的内容。相关领域的技术人员将会认识到，可以对所描述的实施方式做出许多改变，而还能获得本发明的有益的结果。还显而易见的是，本发明所需的有益结果中的一部分可以通过选择本发明的一些特征而不利用其他的特征来获得。因此，本领域普通技术人员会认识到，对本发明的许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至是理想的，并且是本发明的一部分。因此，提供以下描述作为对本发明原理的说明，不构成对本发明的限制。
本领域普通技术人员将理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对本文所述的示例性实施方式进行许多修改。因此，该说明书无意于也不应构造成受限于所给出的实施例，但应赋予通过所附权利要求及其等同体所提供的全部的保护范围。此外，还可使用本发明的一些特征，而相应地不使用其它特征。因此，提供示例或示意实施方式的下述说明，来显示本发明的主题内容的原理，而不构成其限制，且可包括对本发明的修改和置换。
在一些实施方式中，本文公开的玻璃层压件结构构造成包括外部化学－强化玻璃片，和内部非化学－强化玻璃片。在其它实施方式中,玻璃层压件结构可构造成包含内部化学-强化玻璃片和外部非化学-强化玻璃片。又在其它实施方式中,玻璃层压件结构可构造成包含外部和内部化学-强化玻璃片。如本文所限定，当使用所述玻璃层压件结构时，外部玻璃片将接近或接触环境，而内部玻璃片将接近或接触包括所述玻璃层压件的结构(例如，建筑等)或交通工具(如汽车)的内部(如客舱)。当然，本文所附权利要求不应受限于此，因为一些实施方式可包含单一玻璃片或不含中间的聚合物中间层的玻璃-玻璃层压件结构。
玻璃层压件结构
一种示例性、非限制性玻璃层压件结构见图1。玻璃层压件结构100包含外部玻璃片110,内部玻璃片120,和聚合物中间层130。聚合物中间层可直接物理接触(例如层压到)各外部和内部玻璃片中的每一种。所述外部玻璃片110包括外部表面112和内部表面114。类似的，所述内部玻璃片120包括外部表面122和内部表面124。如示例性实施方式所示，所述外部玻璃片110的内部表面114和所述内部玻璃片120的内部表面124各自分别与所述聚合物中间层130接触。在玻璃-玻璃层压件结构中,层压件结构100不包含聚合物中间层。
使用中，希望玻璃层压件结构能抗拒响应外部冲击事件的破裂。但是，响应内部冲击事件如所述玻璃层压件结构被交通工具的乘坐者撞击时，希望所述玻璃层压件结构将乘坐者保持在所述交通工具中，且耗散冲击时的能量以最小化损伤。模拟发生于交通工具内部冲击事件的ECE R43人头模型测试，是要求所述层叠窗格玻璃响应特定的内部冲击而破裂的常规测试。
无意受限于理论，当玻璃片/聚合物中间层/玻璃片层压件的一板被冲击时，被冲击玻璃片的相对面以及相对玻璃片的外部表面都处于拉伸状态中。玻璃片/聚合物中间层/玻璃片层压件在双轴负载下计算的应力分布表明：负载率低时，被冲击玻璃片的相对面的拉伸应力量级可相当于(或甚至稍微大于)相对玻璃片的外部表面所经受的拉伸应力量级。但是，当负载率高时(这通常也是汽车中经受的冲击的特点)，相对玻璃片的外部表面所经受的拉伸应力量级远远大于被冲击玻璃片的相对面的拉伸应力量级。如本文所公开，通过将混合玻璃层压件结构构造成包括化学－强化的外部玻璃片和非化学－强化的内部玻璃片，可同时优化对于外部和内部玻冲击事件的抗冲性。
在一些实施方式中，合适的内部玻璃片可为非化学－强化玻璃片如钠钙玻璃。可选的，所述内部玻璃片可进行热强化。在使用钠钙玻璃作为非化学－强化玻璃片的实施方式中，可使用常规的装饰材料和方法(如玻璃料釉和丝网印刷)，这可简化玻璃层压件结构的制造工艺。可将有色钠钙玻璃结合进入混合玻璃层压件结构，从而获得电磁谱中所需的透过率和/或衰减。
可以通过离子交换法来对合适的外部(或内部)玻璃片进行化学强化。在该方法中，通常将玻璃片在熔盐浴中浸没一段预定的时间，玻璃片表面上或者表面附近的离子与盐浴的较大金属离子发生交换。在一个实施方式中，所述熔融盐浴的温度为约410℃-480℃，预定的时间可为约2-约8小时。较大离子结合到玻璃中，在近表面区域产生压缩应力，从而强化玻璃片。在玻璃的中心区域产生相应的拉伸应力，平衡了所述压缩应力。
如上所述，可使用玻璃片来形成玻璃层压件结构。如本文所限定，在一些实施方式中，混合玻璃层压件结构包含朝外的化学－强化玻璃片，朝内的非化学－强化玻璃片和在所述玻璃片之间形成的聚合物中间层。在其它实施方式中，混合玻璃层压件结构包括朝内的化学－强化玻璃片，朝外的非化学－强化玻璃片和在所述玻璃片之间形成的聚合物中间层。又在其它实施方式中,玻璃层压件结构可包含具有中间的聚合物中间层的两化学-强化玻璃片，或可包含不含中间的聚合物中间层的玻璃-玻璃层压件结构。所述聚合物中间层可包含整体式聚合物片、多层聚合物片或者聚合物复合片。聚合物中间层可以是，例如，塑化聚乙烯醇缩丁醛片。
玻璃层压件结构可适于在建筑和汽车开口例如汽车窗格玻璃中提供光学透明的阻挡。玻璃层压件结构可使用各种方法来形成。在一示例性实施方式中，组装涉及敷设第一玻璃片，用聚合物中间层例如PVB片铺在其上，敷设第二玻璃片，以及随后裁剪超出玻璃片边缘的过量PVB。粘结步骤可包括从界面处排出大部分的空气，并使PVB与玻璃片部分粘合。通常在升高的温度和压力下实施的精磨步骤完成玻璃片中每一片与聚合物中间层的啮合。在前述实施方式中，所述第一片可以是化学－强化玻璃片以及第二片可以是非化学－强化玻璃片，反之亦然。
可施加热塑性材料例如PVB作为预形成的聚合物中间层。在一些实施方式中,热塑性层可具有至少0.125mm(例如,0.125,0.25,0.38,0.5,0.7,0.76,0.81,1,1.14,1.19或1.2mm)的厚度。热塑性层的厚度可以为小于或等于1.6毫米(例如，0.4－1.2毫米,例如约0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1或1.2毫米)。热塑性层可覆盖大多数的或优选地基本上全部的玻璃的两个相对主要表面。它也可以覆盖玻璃的边缘面。可以将与热塑性层接触的玻璃片加热至高于热塑性材料的软化点，例如比软化点高至少5℃或10℃，以促进热塑性材料与各个玻璃的结合。可以在玻璃与热塑性层在压力下接触时进行加热。
选定的市售聚合物中间层材料参加表1,其还提供用于每一产品样品的玻璃化转变温度和模量。玻璃化转变温度和模量数据从下述来测定：从供应商可用的技术数据表，或者分别用于玻璃化转变和模量数据的使用DSC200差示扫描量热仪(日本精工仪器公司(Seiko Instruments Corp.))或通过ASTM D638方法。用于ISD树脂的丙烯酸类/硅酮树脂材料的详细描述见美国专利第5,624,763号，吸声改性的PVB树脂的描述见日本专利第05138840号，其全文通过引用结合入本文。
表1.示例性聚合物中间层材料
可以在玻璃层压件结构(混合的或其它)中结合一层或多层聚合物中间层。多层中间层可以提供互补或不同的功能性，包括促进粘附、控制吸声、控制UV透射率,调色，染色和/或控制IR透射率。
聚合物中间层的弹性模量可为约1MPa-75MPa(例如,约1,2,5,10,15,20,25,50或75MPa)。在1Hz的负载速率下,标准PVB中间层的弹性模量可为约15MPa,且吸音级PVB中间层的弹性模量可为约2MPa。
所述玻璃层压件结构的总厚度可为约1.0mm to 5mm,且外部和/或内部化学-强化玻璃片具有1.4mm或更小的厚度(例如,0.5-1.4mm例如,例如,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1,1.1,1.2,1.3,或1.4mm)。此外,内部和/或外部非化学-强化玻璃片可具有2.5mm或更小的厚度(例如,1-2mm例如,例如,1,1.5,2或2.5mm)或可具有2.5mm或更大的厚度。在一些实施方式中,玻璃层压件结构中玻璃片的总厚度可小于3.5mm(例如,小于3.5,3,2.5或2.3mm)。
在示例性层压过程中,通常将中间层加热到有效软化中间层的温度,其促进中间层和玻璃片的各表面的贴合啮合。对于PVB,层压温度可为约140℃。中间层材料中流动的聚合物链与玻璃表面形成化学键，进而提高了粘附性。提升的温度还加速了残留空气和/或水分从玻璃-聚合物界面扩散出去。
施加压力促进了中间层材料的流动并抑制了气泡的形成，否则水蒸汽压力与界面处俘获的空气结合起来可能会导致气泡的形成。为了抑制气泡的形成，对高压釜中的组件同时加热加压。
根据本文所述的一些实施方式的玻璃层压件结构可提供有益的效果，包括噪声衰减、降低紫外光和/或红外光的透射率，和/或增加窗口的美观性。包含在所揭示的玻璃层压件结构中的单片玻璃片以及所形成的层压件可以用以下一个或多个特征进行表征，包括组成、密度、厚度、表面形貌以及各种性质，包括光学性质、声衰减性质以及机械性质如抗冲性。示例性混合玻璃层压件结构可用作例如窗或者窗格玻璃，并且构造成任意合适的尺寸和大小。在一些实施方式中,玻璃层压件结构独立地从10cm变化到1m或更大(例如,0.1,0.2,0.5,1,2,或5m)的长度和宽度。独立地，玻璃层压件结构可具有大于0.1m2,例如,大于0.1,0.2,0.5,1,2,5,10,或25m2的面积。
玻璃层压件结构可以是基本平坦的或者对于某些应用是成形。例如,玻璃层压件结构可形成为弯曲的或成形的零件，用于用作挡风玻璃和其它汽车玻璃结构(内部或外部)，显示器(内部或外部)，建筑窗户，覆盖板等。成形玻璃层压件结构的结构可为简单的或复杂的。在某些实施方式中，成形玻璃层压件结构可以具有复杂曲率，其中，玻璃片在两个独立方向上具有不同的曲率半径。从而此类成形玻璃片可以表征为具有“交叉曲率”，其中玻璃沿着平行于给定维度的轴弯曲，还沿着垂直于所述相同维度的轴弯曲。作为非限制性例子，通常测得的汽车天窗为约0.5m x 1.0m，沿短轴的曲率半径为2-2.5m，沿长轴的曲率半径为4-5m。
根据某些实施方式的成形的玻璃层压件结构可以由弯曲因子定义，其中对于给定部件的弯曲因子等于沿给定轴的曲率半径除以该轴的长度。因此，对于沿0.5m和1.0m的各轴的曲率半径分别为2m和4m的非限制性示例汽车天窗，沿各轴的弯曲因子是4。成形的玻璃层压件结构的弯曲因子范围可以是2-8(例如，2、3、4、5、6、7或者8)。
一种示例性成形的玻璃层压件结构200见图2。所述成形的层压件200包括在该层压件凸面形成的外部(化学－强化)玻璃片110，以及在该层压件凹面上形成的内部(非化学－强化)玻璃片120。但是，应理解，非示例性实施方式的凸面可包括非化学－强化玻璃片，而相对的凹面可包括化学－强化玻璃片。
图3是本发明的其它实施方式的横截面显示。图4是本发明的其它实施方式的透视图。结合在之前段落中讨论的图3和4,示例性层压件结构10可包含化学强化玻璃的内层16。这个内层16可已经进行热处理、离子交换和/或退火。外层12可为非化学强化玻璃片，例如常规钠钙玻璃,退火玻璃等。层压件10还可包含在外玻璃层和内玻璃层中间的聚合的中间层14。玻璃的内层16可具有小于或等于1.0mm的厚度，并具有约250MPa-约900MPa的残留表面CS水平，且DOL为20微米-60微米或更大。在一种实施方式中,中间层14可具有约0.8mm的厚度。示例性中间层14可包括但不限于聚乙烯醇缩丁醛或如本文所述的其它合适的聚合物材料。在其它实施方式中，外层和/或内层12,16的表面中的任一种可进行酸蚀刻，以改善对外部冲击事件的耐久性。例如,在一种实施方式中,外层12的第一表面13可进行酸蚀刻和/或内层的另一表面17可进行酸蚀刻。在另一种实施方式中,外层的第一表面15可进行酸蚀刻和/或内层的另一表面19可进行酸蚀刻。这种实施方式因此可提供比常规层压件结构显著更轻且符合规定的冲击要求的层压件构造。外层和/或内层12,16的示例性厚度可为以下厚度：从0.5mm到1.5mm到2.0mm或更大。当然，本文所附权利要求不应受限于此，因为一些实施方式可包含单一玻璃片或不含聚合物中间层的玻璃-玻璃层压件结构。
在优选的实施方式中,薄的化学强化内层16可具有约250MPa-900MPa的表面应力，且厚度可为0.4-1.5mm。在该实施方式中,外部层12可为退火(非化学强化)玻璃，其具有约1.5mm-约3.0mm或更大厚度的。当然，在各层压件结构10中，外层和内层12,16的厚度可不同。示例性层压件结构的另一优选的实施方式可包含0.7mm化学强化玻璃的内层,厚度为约0.76mm的聚乙烯醇缩丁醛层和2.1mm退火玻璃的外层。
玻璃组合物
适用于形成混合玻璃层压件结构的可离子交换玻璃的非限制性例子是碱性铝硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃，但是也考虑其他玻璃组合物。本文所用的“可离子交换”是指玻璃能够通过尺寸更大或更小的同价态阳离子交换位于玻璃表面处或附近的阳离子。一些示例性玻璃组合物包含SiO2,B2O3和Na2O,其中(SiO2+B2O3)≥75摩尔％,和Na2O≥9摩尔％。在其它实施方式中,玻璃片可包含至少7摩尔％氧化铝Al2O3。在一些实施方式中,SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％。在其它实施方式中,合适的玻璃组合物可包含碱金属和碱土金属改性剂(例如,R2O,RO)，其中R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。又在其它实施方式中,SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。在其它实施方式中,SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％和/或R2O–RO-Al2O3<约3摩尔％。在一些实施方式中,合适的玻璃组合物还包含下述中的至少一种：K2O,MgO,Li2O,ZnO,ZrO2,Fe2O3,SnO2,CaO及其组合。
适于形成玻璃或玻璃层压件结构的其它示例性玻璃组合物包含不小于约70-80摩尔％SiO2,约69-75摩尔％SiO2,约70-80摩尔％SiO2,约72-80摩尔％SiO2,约74-80摩尔％SiO2,或约76-80摩尔％SiO2。玻璃组合物还可包含约6-12摩尔％Al2O3,约8-12摩尔％Al2O3,或约8-11摩尔％Al2O3。一些玻璃组合物可包含约2-10摩尔％B2O3,约4-10摩尔％B2O3,或约4-9摩尔％B2O3。其它玻璃组合物可包含约0-5摩尔％ZrO2,约0-4摩尔％ZrO2,或约0-2摩尔％ZrO2。其它玻璃组合物可包含约0-5摩尔％P2O5,约0-2摩尔％P2O5,或约0-1摩尔％P2O5。一些玻璃组合物可包含约0-5摩尔％Li2O,约0-2摩尔％Li2O,或约0-1摩尔％Li2O。其它玻璃组合物可包含约6-15摩尔％Na2O,约7-14摩尔％Na2O,或约7-12摩尔％Na2O。其它玻璃组合物可包含约0-3摩尔％K2O,约0.1-2.5摩尔％K2O,或约0.1-2.2摩尔％K2O。一些玻璃组合物可包含约0-5摩尔％MgO和/或ZnO,约0-4摩尔％MgO和/或ZnO,或约0-3摩尔％MgO和/或ZnO。其它玻璃组合物可包含约0-3摩尔％CaO,约0-2摩尔％CaO,或约0-1.5摩尔％CaO。一些玻璃组合物可包含约0-2摩尔％SnO2,约0.1-1.5摩尔％SnO2,或约0.1-0.5摩尔％SnO2。实施方式还可包含其它改性剂，例如但不限于Fe2O3等。
适于形成玻璃或玻璃层压件结构的一些示例性玻璃组合物可包含约0.5-6.0摩尔％的R2O–RO-Al2O3,约0-5.0摩尔％的R2O–RO-Al2O3,或小于约5摩尔％或小于约3摩尔％的R2O–RO-Al2O3。适于形成玻璃或玻璃层压件结构的其它示例性玻璃组合物可包含约84-92摩尔％的SiO2+B2O3+Al2O3,约85-91摩尔％的SiO2+B2O3+Al2O3,或大于或等于约86.5摩尔％或大于或等于约88摩尔％的SiO2+B2O3+Al2O3。适于形成玻璃或玻璃层压件结构的一些示例性玻璃组合物可包含约0.5-1.2,约0.6-0.9,或约0.65-0.85的(R2O+RO)/(P2O5+B2O3+Al2O3)。适于形成玻璃或玻璃层压件结构的其它示例性玻璃组合物可包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约86.5摩尔％或SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％。其它玻璃组合物可包含R2O–RO-Al2O3<约5摩尔％或R2O–RO-Al2O3<约3摩尔％。其它玻璃组合物可包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约86.5摩尔％和R2O–RO-Al2O3<约5摩尔％或R2O–RO-Al2O3<约3摩尔％。一些玻璃组合物可包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％和R2O–RO-Al2O3<约5摩尔％或R2O–RO-Al2O3<约3摩尔％。一些示例性实施方式可离子交换到至少300MPa的压缩应力和至少15微米的DOL，且KST>约12N和H/E>约0.112。其它示例性实施方式,可离子交换到至少300MPa的CS和至少15微米的DOL，且KST>约16N和H/E>约0.116。
在一些实施方式中,合适的玻璃片可包含约69-80摩尔％SiO2,约6-12摩尔％Al2O3,约2-10摩尔％B2O3,约0-5摩尔％ZrO2,Li2O,MgO,ZnO和P2O5,约6-15摩尔％Na2O,约0-3摩尔％K2O和CaO,和约0-2摩尔％SnO2。在其它实施方式中,玻璃片还包含约72-80摩尔％SiO2,约8-12摩尔％Al2O3,约4-10摩尔％B2O3,约0-4摩尔％ZrO2,MgO,和ZnO,约0-2摩尔％Li2O,CaO,和P2O5,约7-14摩尔％Na2O,约0.1-2.5摩尔％K2O,和约0.1-1.5摩尔％SnO2。又在其它实施方式中,玻璃片还包含约74-80摩尔％SiO2,约8-11摩尔％Al2O3,约4-9摩尔％B2O3,约0-2摩尔％ZrO2,约0-3摩尔％MgO和ZnO,约0-1摩尔％Li2O和P2O5,约7-12摩尔％Na2O,约0.1-2.2摩尔％K2O,约0-1.5摩尔％CaO,和约0.1-0.5摩尔％SnO2。在一些实施方式中,(R2O+RO)/(P2O5+B2O3+Al2O3)可为约0.5-1.2,约0.6-0.9,或约0.65-0.85。
其它示例性和优选的玻璃组合物可设计成在可见光范围上(约400nm-约800nm)具有高透明度(>75％)，且在725℃下具有<约109.9泊(Poise)的粘度，以实现使用常规设备来弯垂形成玻璃片。表2提供了用于一些玻璃材料的示例性元素组成和数据。
表2
图5的图表显示上文表2所列一些示例性组合物的玻璃组成对弯曲温度的影响。参考图5,示例性玻璃组合物的最大单一成分可观察为SiO2,其形成玻璃的基质，并可以>70摩尔％的浓度存在。在这种实施方式中,SiO2可用作粘度增强剂，以辅助成形能力和赋予玻璃化学耐久性。已发现在70摩尔％以下或69摩尔％以下的SiO2浓度，玻璃耐久性可受到损害。此外,小于本文所述范围的SiO2浓度可导致具有高碱金属或碱土金属氧化物浓度的玻璃中液相线温度显著升高，因此可阻止通过下拉法来制备玻璃。然而，SiO2显著升高熔融温度；但是，示例性玻璃组合物的碱金属氧化物含量可促进熔融，软化玻璃，实现离子交换，降低熔体电阻率，并可粉碎增加热膨胀和降低耐久性的玻璃网络。
碱土氧化物(本文中也称作“碱土金属氧化物”)也可为玻璃形成更陡峭的粘度曲线。用碱土金属氧化物代替碱金属氧化物通常会升高玻璃的退火点和应变点，同时降低制造高质量玻璃所需的熔融温度。在一些示例性实施方式中，B2O3可用作助焊剂(flux)以使得玻璃软化，使它们更容易熔融，和更容易成形。B2O3也可用于俘获非桥联氧原子(NBO)，由此将NBO转化为桥联氧原子,形成BO4四面体，由此尽可能减少了弱的NBO的数量，从而增大了玻璃的韧度。B2O3还可降低玻璃的硬度,降低的硬度与较高的韧度相接合，减小了脆度，由此制得机械耐久性玻璃。
如表2所示，示例性组合物能在不破裂的情况下接受点接触负载，例如来自维氏压痕计的5N或更大的负载，且如通过环叠环测试所测定，能在接受来自Knoop压痕计的最高达7N和最高达10N的代表性刮擦之后，保留80％或更大的初始强度。示例性实施方式还可进行离子交换，以在典型的损坏暴露之后有效地保留改善的机械性能。在一些实施方式中,为了降低的制造成本，在480℃或更冷的离子交换浴中保持小于2小时之后，压缩应力的大小可为>550MPa且DOL>40微米。
使用本文所述的组合物，玻璃片还可耐受化学暴露，特别是暴露于酸或其它有毒的环境影响。图6的图表显示在本文所述的范围之内的玻璃组合物对酸耐久性的影响。发现在模拟酸雨暴露，例如ASTM D7356所述的环境中，示例性组合物耐受降解。还发现所述的玻璃组合物可阻断低于320nm的UV透射，以防止层压件窗户结构中所用聚合物中间层的黄化，和防止玻璃板或层压窗户结构内侧上塑料或其它材料的漂白。
表3提供了用于其它玻璃材料的其它示例性元素组成和数据。
表3
参考表3，表3中所述的玻璃在大于约1500℃的温度下在铂坩锅中熔融，淬冷且随后退火。制备具有约25x 25x 1mm或约50x 50x 1mm尺寸的玻璃片，然后使用KNO3熔盐浴在约410℃-约470℃的温度下和在2小时-8小时的时间中进行离子交换。耐刮擦性使用Knoop金刚石压痕计来评估。通过下述来测定刮擦阈值：确定用于横向破裂开始的负载范围，然后以4mm/s的速度产生一系列增加的恒定负载5mm长的刮擦(3或更多/负载)，以确定Knoop刮擦阈值(KST)。横向裂纹可定义为大于两倍凹槽宽度的持续裂纹。
图7的图表显示用于一些实施方式的KST和过量碱金属和碱土金属改性剂的函数。如图7所示，且参考表3,KST随着过量碱金属和碱土金属改性剂(例如,R2O,RO)的降低而增加，且玻璃接近电荷平衡。可观察到在玻璃1到玻璃19之间，轨迹遵循步态(walk)，其中随着从玻璃1(高度改性)到玻璃19(几乎电荷平衡)的转变，KST增加。
图8的图表显示用于一些实施方式的环叠环失效负载和刮擦负载。在不同负载下使用Knoop压痕计在玻璃上施加刮擦，且随后使用环叠环(ROR)进行测试，作为测量在通过刮擦损坏之后的保留强度的方式。退火玻璃17和玻璃19在KNO3盐浴中于470℃下离子交换2小时。玻璃A(2318)和玻璃B(4318)使用标准条件进行离子交换，并用于比较。如图8所示，可观察到ROR失效负载(load to failure)作为刮擦负载的函数。例如，与玻璃A和玻璃B相比时，玻璃17和玻璃19显示显著更高的对刮擦的容忍，甚至当在高达25N的负载下进行刮擦时仍保留高于80％的强度。图8的插图显示具有刮擦作为失效来源的部分的百分比。
图9的图表显示KST作为硬度和模量比例(H/E)的函数。将使用维氏(Vickers)压痕计的纳米挤压用于测量图9和表3中所确定的不同玻璃的模量和硬度。参考图9和表3，可观察到KST的增加与增加的H/E对应。此外，可观察到与玻璃A,玻璃C(3318),玻璃D(2320),和玻璃E(2317)相比，具有SiO2+B2O3+Al2O3≥约86.5摩尔％或≥约88摩尔％和/或R2O–RO-Al2O3<约5摩尔％或<约3摩尔％的示例性实施方式呈现更高的KST和更优异的H/E。
此外，SiO2可用作粘度增强剂来辅助成形能力和赋予玻璃化学耐久性，且可升高熔融温度；但是，示例性玻璃组合物的碱金属氧化物含量可促进熔融，软化玻璃，实现离子交换，降低熔体电阻率，并可粉碎增加热膨胀和降低耐久性的玻璃网络。在示例性实施方式中，B2O3可用作助焊剂以软化玻璃，使它们更容易熔融，和更容易成形。B2O3还可用于清除非桥接氧原子(NBO)，由此通过形成如上所述的BO4四面体，将NBO转化成桥接氧原子，并降低玻璃的硬度，这当与更高的韧度结合时降低玻璃的脆性，由此得到机械耐久的玻璃。
在一些实施方式中，所述化学－强化玻璃和非化学－强化玻璃配料中还可包含0-2摩尔％的选自下组的至少一种澄清剂：Na2SO4,NaCl,NaF,NaBr,K2SO4,KCl,KF,KBr,和SnO2。
在一示例性实施方式中，化学－强化玻璃中的钠离子可以被熔盐浴中的钾离子替换，但是具有较大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中的较小的碱金属离子。根据具体实施方式中，玻璃中较小的碱金属离子可被Ag+置换。类似的，其它的碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、卤化物等，可以用于所述离子交换过程。
在玻璃网络可松弛的温度下用较大的离子置换较小的离子，穿过玻璃的表面产生离子分布，其产生应力曲线。进入的离子的较大的体积在表面上产生压缩应力(CS)，在玻璃中心产生张力(中心张力，或者CT)。压缩应力与中心张力的简化近似关系可如下式所示:
其中t是玻璃板的总厚度，DOL是交换深度，也称为层深度。
根据多种实施方式，混合玻璃层压件结构包括离子交换的玻璃，该结构具有多种所需的性能，包括重量低、抗冲性高和改善的声音衰减。
在一个实施方式中，化学－强化玻璃片的表面压缩应力可以为至少300MPa，例如至少400,450,500,550,600,650,700,750或者800MPa，层深度至少约为20μm(例如，至少约为20、25、30、35、40、45或者50μm)和/或大于40MPa(例如，大于40、45或者50MPa)且小于100MPa(例如，小于100、95、90、85、80、75、70、65、60或者55MPa)的中心张力。
化学-强化玻璃片的弹性模量可为约60GPa-85GPa(例如,60,65,70,75,80或85GPa)。玻璃片和聚合物中间层的弹性模量可同时影响所得玻璃层压件结构的机械性能(例如，挠曲和强度)以及吸音性能(例如，传输损耗)。
方法
示例性形成玻璃片的方法包含熔合拉制法和狭缝拉制法，其分别是下拉法以及浮法的示例。这些方法可同时用于形成化学－强化和非化学－强化玻璃片。所述熔合拉制法使用拉制容器，该拉制容器包含沟槽，用来接受熔融的玻璃原料。沟槽沿着沟槽的长度，在沟槽两侧具有顶部开放的堰。当熔融材料充满沟槽时，熔融玻璃从堰上溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制容器的外表面流下。这些外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制容器下方的边缘处结合。两个流动的玻璃表面在该边缘处结合，从而熔合和形成单一流动的片。所述熔合下拉法的优点在于,由于从沟槽溢流的两块玻璃膜会熔合在一起，因此制得的玻璃片的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此,熔合拉制的玻璃片的表面性质不受这种接触的影响。
因此，示例性玻璃层可通过熔合拉制来制备，如上文概括描述，和如美国专利号7,666,511,4,483,700和5,674,790所述，以上各文的全部内容通过引用纳入本文，然后化学强化这种拉制的玻璃。示例化学强化性玻璃层因此可具有深的CS的DOL，并可成形高挠曲强度、耐刮擦性和抗冲击性。示例性实施方式还可包含酸蚀刻的表面以通过减少在这些表面上的瑕疵的尺寸和严重性，来增加抗冲击性和增加这种表面的强度。如果在蚀刻之后立刻进行层压，可在结合到中间层的表面上保持蚀刻或闪耀(flaring)的强化益处。如上所述，示例性实施方式可包含玻璃-玻璃层压件结构。这种结构和用于形成结构的方法如共同拥有的美国专利号8,007,913、美国专利申请公开号2013/0015180、美国专利申请公开号2013/0312459和WO14/018838所述，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。
狭缝拉制法与熔合拉制法不同。在此方法中，将熔融的原料玻璃提供给拉制容器。拉制容器的底部具有开放狭缝，所述开放狭缝具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融的玻璃流过所述狭缝/喷嘴，以连续的片材的形式通过该狭缝/喷嘴下拉，并进入退火区。狭缝拉制法可以提供比熔合拉制法更薄的玻璃片，因为通过狭缝仅仅拉制了单片，而不是将两片熔合在一起。
下拉法制备的玻璃片具有均匀厚度，其具有较纯净的表面。因为玻璃表面的强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制,因此接触程度最小的完好表面具有较高的初始强度。当随后对所述高强度玻璃进行化学强化的时候，所得的的强度可高于已经进行过磨光和抛光的表面。可以将下拉法制造的玻璃拉至厚度约小于2毫米。另外，因为下拉法玻璃具有非常平坦光滑的表面，可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。
在浮法玻璃方法中,玻璃片可具有光滑表面和均匀厚度，其通过在熔融的金属通常是锡的床上浮起熔融的玻璃来制备。在一个示例性过程中，将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上，形成浮动带。当玻璃带沿着锡浴流动时，温度逐渐降低直到可将固体玻璃片从锡抬举到辊上。一旦离开浴，可进一步冷却和退火玻璃片来降低内部应力。
一些实施方式提供包含外部玻璃片和内部玻璃片的玻璃层压件结构，其中所述玻璃片中的一种或两种包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。在其它实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％。在其它实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种包含R2O–RO–Al2O3<约3摩尔％。一些非限制性实施方式可包含外部玻璃片，所述外部玻璃片是化学强化玻璃片并包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％,且其中内部玻璃片包含选自下组的材料：钠钙玻璃和退火玻璃。其它实施方式可包含内部玻璃片，所述内部玻璃片是化学强化玻璃片并包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％,且其中外部玻璃片包含选自下组的材料：钠钙玻璃和退火玻璃。在其它实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种还包含约69-80摩尔％SiO2,约6-12摩尔％Al2O3,约2-10摩尔％B2O3,约0-5摩尔％ZrO2,Li2O,MgO,ZnO和P2O5,约6-15摩尔％Na2O,约0-3摩尔％K2O和CaO,和约0-2摩尔％SnO2。在一些实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种还包含约72-80摩尔％SiO2,约8-12摩尔％Al2O3,约4-10摩尔％B2O3,约0-4摩尔％ZrO2,MgO,和ZnO,约0-2摩尔％Li2O,CaO,和P2O5,约7-14摩尔％Na2O,约0.1-2.5摩尔％K2O,和约0.1-1.5摩尔％SnO2。又在其它实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种还包含约74-80摩尔％SiO2,约8-11摩尔％Al2O3,约4-9摩尔％B2O3,约0-2摩尔％ZrO2,约0-3摩尔％MgO和ZnO,约0-1摩尔％Li2O和P2O5,约7-12摩尔％Na2O,约0.1-2.2摩尔％K2O,约0-1.5摩尔％CaO,和约0.1-0.5摩尔％SnO2。在一些实施方式中,(R2O+RO)/(P2O5+B2O3+Al2O3)可为约0.5-1.2,约0.6-0.9,或约0.65-0.85。在其它实施方式中,所述玻璃片中的一种或两种可离子交换到至少约300MPa的压缩应力和至少约15微米的压缩应力层深度，且具有>约12N或>约16N的Knoop刮擦阈值和>约0.112或>约0.116的硬度和模量比例。用于内部玻璃片的示例性厚度可为约0.3mm-约1.5mm，用于外部玻璃片的示例性厚度可为约1.5mm-约3.0mm,或反之亦然。在其它实施方式中,所述结构可包含在外部和内部玻璃片中间的聚合物中间层,其中聚合物中间层包含单一聚合物片材、多层聚合物片材或复合聚合物片材。这种合适的层压件结构可用于例如汽车侧面窗户、汽车天窗、汽车挡风玻璃、建筑窗户和显示器等等。
其它实施方式可包含玻璃片，所述玻璃片包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。一些实施方式可还包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％和/或R2O–RO–Al2O3<约3摩尔％。在其它实施方式中,玻璃片还包含约69-80摩尔％SiO2,约6-12摩尔％Al2O3,约2-10摩尔％B2O3,约0-5摩尔％ZrO2,Li2O,MgO,ZnO和P2O5,约6-15摩尔％Na2O,约0-3摩尔％K2O和CaO,和约0-2摩尔％SnO2。在一些实施方式中,玻璃片还包含约72-80摩尔％SiO2,约8-12摩尔％Al2O3,约4-10摩尔％B2O3,约0-4摩尔％ZrO2,MgO,和ZnO,约0-2摩尔％Li2O,CaO,和P2O5,约7-14摩尔％Na2O,约0.1-2.5摩尔％K2O,和约0.1-1.5摩尔％SnO2。又在其它实施方式中,玻璃片还包含约74-80摩尔％SiO2,约8-11摩尔％Al2O3,约4-9摩尔％B2O3,约0-2摩尔％ZrO2,约0-3摩尔％MgO和ZnO,约0-1摩尔％Li2O和P2O5,约7-12摩尔％Na2O,约0.1-2.2摩尔％K2O,约0-1.5摩尔％CaO,和约0.1-0.5摩尔％SnO2。在一些实施方式中,(R2O+RO)/(P2O5+B2O3+Al2O3)可为约0.5-1.2,约0.6-0.9,或约0.65-0.85。在其它实施方式中,所述玻璃片可离子交换到至少约300MPa的压缩应力和至少约15微米的压缩应力层深度，且具有>约12N或>约16N的Knoop刮擦阈值和>约0.112或>约0.116的硬度和模量比例。用于玻璃片的示例性厚度可为约0.3mm-约1.5mm。使用这种示例性玻璃片的这种合适的结构包括但不限于汽车侧面窗户、汽车天窗、汽车挡风玻璃、建筑窗户和显示器等等。
申请人表明本文所述的玻璃结构具有优异的耐久性、抗冲性、韧度以及刮擦和环境耐受性。正如本领域技术人员所熟知的那样，玻璃片或层压件的强度和抗机械冲击性能可受到玻璃中的缺陷(包括两个表面和内部的缺陷)的限制。当玻璃层压件结构受到冲击时，冲击点受到压缩，同时冲击点周围的环或者“环带”以及受到冲击的玻璃片的相对表面处于拉伸状态中。通常，从瑕疵处开始发生破坏，这常常位于玻璃表面上的最高张力点或者最高张力点附近。这可能发生在相对表面上，但是也可能发生在环内。如果在冲击事件中，使玻璃中的瑕疵处于张力中，瑕疵将很可能扩展，且玻璃通常将破碎。因此，高的压缩应力的大小和深度(层深度)是优选的。
因为化学强化作用，公开的混合玻璃层压件结构中使用的化学－强化玻璃片表面中的一个或两个处于压缩状态。在靠近玻璃表面的区域结合压缩应力，可抑制玻璃片的裂纹扩展和失效。要使瑕疵扩展并且发生失效，来自冲击的拉伸应力必须大于在瑕疵尖端的表面压缩应力。在一些实施方式中,与非化学-强化玻璃的情况相比，化学-强化玻璃片的高压缩应力和高层深度实现使用更薄的玻璃。
在混合玻璃层压件结构的情况下，所述层叠结构在响应机械冲击时，与更厚的整体式非化学－强化玻璃，或者更厚的非化学－强化玻璃层压件结构相比，可挠曲而不发生破碎。这种增加的挠曲实现将更多的能量转移到层压件中间层，这可减少到达玻璃相对侧面的能量。因此，与具有类似厚度的整体式非化学－强化玻璃或者非化学－强化玻璃层压件结构相比，本文所公开的混合玻璃层压件结构可以经受更高的冲击能量。
本领域技术人员应理解，除了它们的机械性能以外，层叠结构可用于削弱声波。本文所揭示的混合玻璃层压件结构虽然使用较薄(且较轻)的结构，但可以显著地降低声波传输，所述更薄(且更轻)的结构还可以拥有许多窗格玻璃应用所必需的机械性质。
层压件和窗格玻璃的吸声性能通常受到窗格玻璃结构的挠曲振动的影响。虽然无意受限于理论，但人类声音响应峰值通常为500Hz-5000Hz,这对应于空气中约0.1-1m的波长和玻璃中1-10m的波长。对于小于0.01m(<10mm)厚的窗格玻璃结构而言，通常通过将振动和声波耦合到窗格玻璃的挠曲振动来进行传输。层压的窗格玻璃结构可设计成将来自窗格玻璃挠曲模式的能量转化成聚合物中间层之内的剪切应变。在使用更薄的玻璃片的玻璃层压件结构中，更薄玻璃的更大的柔顺性实现更大的振动幅度，这进而可在中间层上赋予更大的剪切应变。大多数粘弹聚合物中间层材料的低剪切阻力意味着中间层将通过高剪切应变来促进消音，所述剪切应变在分子链滑动和松弛的影响下将转化成热量。
除了玻璃层压件结构厚度以外，构成层压件的玻璃片的性质也可影响声音衰减性质。例如，与化学-强化玻璃片和非化学-强化玻璃片之间类似，在玻璃-聚合物中间层界面处可存在较小但重要的差异，其贡献于聚合物层中更高的剪切应变。同样地，除了它们的明显组成不同之外，铝硅酸盐玻璃和钠钙玻璃具有不同的物理和机械性质，包括模量、泊松比、密度等，这可能导致不同的声响应。
本文所述的实施方式的其它优势包括层压件结构或玻璃片，其因为更高的CS和/或固有的耐损坏性而具有增强的接触损坏性能、相对于现有层压件结构改善的抗冲性、相对于浮法玻璃改善的光学性质、因为更高的耐破碎性而具有改善的防盗安全性以及改善的耐久性(特别是对酸雨而言)。本文所述的实施方式的其它优势包括层压件结构或玻璃片，且可降低车重、改善燃油效率、降低CO2排放并改善交通工具加工。因为重量下降，这种结构还可提供潜在地更大的窗户，以及通过消除热强化步骤提供潜在的制造产率改善。相对于厚的整体玻璃，实施方式还可包括上述优势，且因为多层结构还可提供改善的声音性能、更低的热负载(这取决于中间层材料的选择)，以及通过消除热回火步骤进一步的产率提高。
虽然本说明书可包括许多细节，但这些细节不应构成其范围的限制，相反这些特征的描述可对于特定实施方式而所特有的。在本说明书的单独的实施方式中描述的某些特征也可以组合起来在单个实施方式中实现。反之，在单一实施方式的内容中描述的各种特征也可以在多个实施方式中独立地或者以任何适当次级组合的形式实现。而且，虽然上述特征被描述成以某些组合的形式起作用，而且甚至最初也是这样要求权利的，但所要求权利的组合中的一种或多种特征在一些情况下可以从该组合中去除，所要求权利的组合可以针对次级组合或者次级组合的变化。
类似地，虽然在附图中以特定的顺序显示操作，但这不应理解为要求这些操作按照所示的特定顺序或按照先后顺序来实施，或者实施所有所示的操作来获得所需的结果。在一些实施方式中，多任务和平行的加工可为优选的。
在此，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表述这种范围时，例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地，当使用先行词“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一个方面。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
还要注意本文关于将本发明的部件“构造成”或“使其适于”以特定的方式起作用的描述。就方面而言,对这样一个部件进行“构造”或“使其适于”是为了具体表现特定的性质，或者以特定的方式起作用,其这样的描述是结构性的描述，而不是对预定期应用的描述。更具体来说，本文所述的将部件“构造成”或“使其适于”的方式表示该部件现有的物理条件，因此可以将其看作该部件的结构特征的限定性描述。
如通过附图中所示的各种构造和实施方式所示，描述了各种玻璃层压件结构和用于其的组合物。
虽然已描述了本发明的优选的实施方式，但应理解所述的实施方式只是说明性的，本发明的范围仅仅由所附权利要求来限定，当给予全范围的等同体时，本领域普通技术人员自然地可进行许多修改和变化。

Claims (26)

1.一种玻璃层压件结构，其包括：
外部玻璃片；
内部玻璃片；和
其中，所述玻璃片中的一种或两种包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。
2.如权利要求1所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述玻璃片中的一种或两种包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％。
3.如权利要求1或2所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述玻璃片中的一种或两种包含R2O–RO–Al2O3<约3摩尔％。
4.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述外部玻璃片是化学强化玻璃片并包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％,且其中内部玻璃片包含选自下组的材料：钠钙玻璃和退火玻璃。
5.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述内部玻璃片是化学强化玻璃片并包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％,且其中外部玻璃片包含选自下组的材料：钠钙玻璃和退火玻璃。
6.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述玻璃片中的一种或两种还包含:
约69-80摩尔％SiO2；
约6-12摩尔％Al2O3；
约2-10摩尔％B2O3；
约0-5摩尔％ZrO2,Li2O,MgO,ZnO和P2O5；
约6-15摩尔％Na2O；
约0-3摩尔％K2O和CaO；和
约0-2摩尔％SnO2。
7.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述玻璃片中的一种或两种还包含:
约72-80摩尔％SiO2；
约8-12摩尔％Al2O3；
约4-10摩尔％B2O3；
约0-4摩尔％ZrO2,MgO,和ZnO；
约0-2摩尔％Li2O,CaO,和P2O5；
约7-14摩尔％Na2O；
约0.1-2.5摩尔％K2O；和
约0.1-1.5摩尔％SnO2。
8.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述玻璃片中的一种或两种还包含:
约74-80摩尔％SiO2；
约8-11摩尔％Al2O3；
约4-9摩尔％B2O3；
约0-2摩尔％ZrO2；
约0-3摩尔％MgO和ZnO；
约0-1摩尔％Li2O和P2O5；
约7-12摩尔％Na2O；
约0.1-2.2摩尔％K2O；
约0-1.5摩尔％CaO；和
约0.1-0.5摩尔％SnO2。
9.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，(R2O+RO)/(P2O5+B2O3+Al2O3)是约0.5-1.2,约0.6-0.9,或约0.65-0.85。
10.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述玻璃片中的一种或两种离子交换到至少约300MPa的压缩应力和至少约15微米的压缩应力层深度，且Knoop刮擦阈值>约12N，以及硬度和模量比例>约0.112。
11.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述玻璃片中的一种或两种离子交换到至少约300MPa的压缩应力和至少约15微米的压缩应力层深度，且Knoop刮擦阈值>约16N，以及硬度和模量比例>约0.116。
12.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，内部玻璃片具有约0.3mm-约1.5mm的厚度,和其中外部玻璃片具有约1.5mm-约3.0mm的厚度。
13.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，外部玻璃片具有约0.3mm-约1.5mm的厚度,和其中内部玻璃片具有约1.5mm-约3.0mm的厚度。
14.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，还包含外部玻璃片和内部玻璃片中间的聚合物中间层,其中聚合物中间层包含单一聚合物片材、多层聚合物片材或复合聚合物片材。
15.如前述权利要求中任一项所述的玻璃层压件结构，其特征在于，所述结构选自下组：汽车侧面窗户、汽车天窗、汽车挡风玻璃、建筑窗户和显示器。
16.一种玻璃片，其包含SiO2+B2O3+Al2O3≥86.5摩尔％和R2O–RO–Al2O3<约5摩尔％。
17.如权利要求16所述的玻璃片，其特征在于，还包含SiO2+B2O3+Al2O3≥约88摩尔％。
18.如权利要求16或17所述的玻璃片，还包含R2O–RO–Al2O3<约3摩尔％。
19.如权利要求16-18中任一项所述的玻璃片，还包含：
约69-80摩尔％SiO2；
约6-12摩尔％Al2O3；
约2-10摩尔％B2O3；
约0-5摩尔％ZrO2,Li2O,MgO,ZnO和P2O5；
约6-15摩尔％Na2O；
约0-3摩尔％K2O和CaO；和
约0-2摩尔％SnO2。
20.如权利要求16-19中任一项所述的玻璃片，还包含：
约72-80摩尔％SiO2；
约8-12摩尔％Al2O3；
约4-10摩尔％B2O3；
约0-4摩尔％ZrO2,MgO,和ZnO；
约0-2摩尔％Li2O,CaO,和P2O5；
约7-14摩尔％Na2O；
约0.1-2.5摩尔％K2O；和
约0.1-1.5摩尔％SnO2。
21.如权利要求16-20中任一项所述的玻璃片，还包含：
约74-80摩尔％SiO2；
约8-11摩尔％Al2O3；
约4-9摩尔％B2O3；
约0-2摩尔％ZrO2；
约0-3摩尔％MgO和ZnO；
约0-1摩尔％Li2O和P2O5；
约7-12摩尔％Na2O；
约0.1-2.2摩尔％K2O；
约0-1.5摩尔％CaO；和
约0.1-0.5摩尔％SnO2。
22.如权利要求16-21中任一项所述的玻璃片，其特征在于，(R2O+RO)/(P2O5+B2O3+Al2O3)是约0.5-1.2,约0.6-0.9,或约0.65-0.85。
23.如权利要求16-22中任一项所述的玻璃片，其特征在于，所述玻璃片离子交换到至少约300MPa的压缩应力和至少约15微米的压缩应力层深度，且Knoop刮擦阈值>约12N，以及硬度和模量比例>约0.112。
24.如权利要求16-23中任一项所述的玻璃片，其特征在于，所述玻璃片离子交换到至少约300MPa的压缩应力和至少约15微米的压缩应力层深度，且Knoop刮擦阈值>约16N，以及硬度和模量比例>约0.116。
25.如权利要求16-24中任一项所述的玻璃片，其特征在于，还包含约0.3mm-约1.5mm的厚度。
26.一种包括如权利要求16-25中任一项所述的玻璃片的汽车侧面窗户、汽车天窗、汽车挡风玻璃、建筑窗户或显示器。
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