CN107001111A

CN107001111A - 可化学回火的玻璃板

Info

Publication number: CN107001111A
Application number: CN201580066507.XA
Authority: CN
Inventors: T·兰布里特
Original assignee: AGC Glass Europe SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-08-01
Also published as: US10654750B2; TWI743029B; JP2017537051A; EP3230222B1; KR20170093879A; EP3031783A1; EP3230222A1; US20180312430A1; WO2016091672A1; TW201639798A

Abstract

可化学回火的玻璃板本发明涉及一种玻璃板，该玻璃板具有不含硼、锶和锂的玻璃组成，该玻璃组成包含以相对于玻璃的总重量表示的重量百分比的以下各项：65％≤SiO₂≤78％、8％≤Na₂O≤15％、1％≤K₂O<6％、1％≤Al₂O₃<3％、2％≤CaO<10％、0％≤MgO≤6％；以及范围是按重量计从0.002％至0.02％的含量的总铁(以Fe₂O₃的形式表示)以及范围是从0.1至0.7的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。本发明对应于一种容易化学回火的钠钙硅型玻璃组合物，该玻璃组合物更适合于用于电子装置应用中。

Description

可化学回火的玻璃板

1.发明领域

本发明涉及一种能够被化学回火/强化的玻璃板。具体地，本发明涉及一种能够被容易地化学回火/强化并且是便宜的及易于生产的玻璃板。

呈单片或叠层形式的化学强化的玻璃板在其中机械阻力是必须的/强制的专门的玻璃装配工作中获得越来越多的应用，如运输(即，航空、汽车)、建筑物/建筑学以及显示器行业。在此类应用中，显示器行业在过去几年中已变为需要化学强化的透明玻璃板作为用于大量电子装置如移动电话、智能电话、TV、计算机、数字照相机等的保护/盖板玻璃、观察窗或(触摸)屏幕的巨大市场。确实，因为这些装置中的许多是便携式的，对所使用的玻璃在机械上要求很多，并且因此高度令人希望的是其能够在使用和运输期间耐受冲击和/或损害，诸如刮擦或冲击。化学强化在显示器领域中甚至更具有极大重要性，因为此领域需要具有低厚度(低至小于1mm)的玻璃板，并且因为化学强化被认为是机械上加强(超)薄玻璃板所选择的方法。出于重量和能量传输原因，还有利的是使用薄玻璃板作为用于太阳能、热或光伏器件的盖板玻璃，以及隔热嵌装玻璃单元像双层或三层嵌装玻璃。出于重量减小和能耗节省，加强的薄玻璃对于汽车和运输透明嵌装玻璃还具有重要意义。

2.现有技术的解决方案

玻璃物品的化学强化是热诱导的离子交换，涉及用较大离子(例如，碱性钾离子)置换玻璃的表层中的较小碱性钠离子。当较大离子“楔”入原来由钠离子占据的小位点时，玻璃中出现增加的表面压缩应力。此类化学处理总体上是通过将玻璃浸入含有一种或多种较大离子的熔融盐的离子交换熔融浴中、在温度和时间的精确控制下进行。已经如此处理的玻璃物品的断裂强度因此增加大致等于所产生的表面压缩应力的值。

尽管如此，能够在化学强化的玻璃的使用期间影响其表面的损害导致此强化作用的减小，并且如果该损害是使得压缩下的层被穿透，则甚至可能消除此强化作用。因此，取决于旨在用于化学强化的玻璃的用途，焦点集中在实现高的表面压缩应力(或“CS”)值和/或压缩下的层的高的厚度值(其与被称作“层深度”或“DoL”(即所引入的离子到达的深度)的参数有关)，其理想地至少等于玻璃可能经受的最大可能缺陷/损害的深度。这两个参数的组合通常被认为适当地限定所得机械强度的品质。

特别地，在显示器领域中，当使用“逐件法(piece-by-piece process)”来生产化学强化的玻璃板(在回火处理之前进行切割成最终尺寸)时，针对边缘强度搜索高的DoL值(即>12-15微米)和足够的CS(即>400Mpa)，而当使用“片材法”(在回火处理之后进行切割成最终尺寸)时，“中心张力”(定义为(CS*DoL)/(玻璃厚度-2*DoL))必须保持是低的。

还已知的是，对于给定的玻璃组成，这两个强化参数还显著取决于离子交换法的温度和时间的条件。因此，压缩下的层的厚度根据已知的扩散定律随着温度并且随着离子交换的持续时间而增加。但是温度越高，由离子交换诱发的应力松弛越快。同样，将该处理延长过长时间允许给予应力松弛所必需的时间并且因此导致更小程度的韧化。因此，为该方法选择的条件通常在于最优温度与最小持续时间之间的折中，以优化方法成本和产品特性。

为了降低化学强化的成本(限制持续时间和/或温度以达到压缩应力和DOL的搜索值)，已提出(仅描述或已在市场上)大量“容易化学回火的”玻璃组合物(意味着它们尤其有利于离子交换)，但它们通常具有各种缺点。

它们中的许多包含源自昂贵原料和/或显著改变玻璃(熔融的或最终的)的物理特性的成分。已知的一些可化学回火的玻璃组合物含有例如显著含量的锂和/或硼。然而，锂具有增加玻璃的密度的缺点，而硼具有因其蒸发和炉壁/耐火材料腐蚀而有时导致波筋(ream)的形成的缺点。另外，由于它们的相应原料的高价格，两者均具有极大增加最终玻璃价格的额外且显著的缺点。

还已知铝硅酸盐型玻璃组合物，诸如，在美国专利申请US2012/0196110A1中描述的那些，来自康宁(Corning)的玻璃产品或来自旭硝子公司(Asahi GlassCo.)的玻璃产品，对于化学回火是非常有效的。然而，它们具有大量缺点。它们的高温特性使它们非常难以生产(粘度、澄清能力、成形、耐火材料腐蚀)。由于使用的一些原料(即，氧化铝)的昂贵性且由于它们的生产所需的高温(高含量的能源/燃料)，它们的成本相对较高。

与铝硅酸盐玻璃组合物相比，钠钙硅玻璃组合物一般不被视为容易化学回火的组合物的良好候选物，即便它们便宜得多。

最后，已知相当难以改变(即使略微地)玻璃组成，因为：

-玻璃生产线，并且特别是浮法线，代表相当多的投资，并且如果该组成导致例如对耐火材料的损害，则其为不可修复的；以及

-从一种组成变成另一种组成的过渡时间是生产玻璃时具有高重要性的一个参数，因为如果过长，最终玻璃的生产成本将大幅度地受到负面影响。

因此，在显示器领域中尤其对于能够可化学回火的钠钙硅型玻璃组合物存在市场需要，该玻璃组合物比铝硅酸盐玻璃更适合于大量生产，并且因此是以低成本可获得的，并且具有接近于或非常类似于在现有大量生产中已经使用的组成的基础玻璃/基质组成。

3.发明目的

本发明的目的特别是补救所列举的缺点并且解决技术问题，即提供容易化学回火或换言之比常规的钠钙硅玻璃组合物更有利于离子交换的玻璃组合物。

在本发明的实施例的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种玻璃组合物，该玻璃组合物是容易化学回火的并且允许达到适合于用于生产显示装置的盖板玻璃的“逐件”法的强化参数。特别地，在此背景下，本发明的目的是提供一种玻璃组合物，该玻璃组合物是容易化学回火的并且允许获得大的交换深度(特别地>＝12μm)，同时保持产生足够的玻璃强化的压缩应力值(特别地>＝400MPa)。

在本发明的实施例的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种玻璃组合物，当使玻璃经受较高的温度工艺时该玻璃组合物能够限制应力松弛，因此允许实现较深的交换深度，而不太负面地影响压缩应力。

在本发明的实施例的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种玻璃组合物，该玻璃组合物是容易化学回火的并且特别是在现有的经典钠钙硅玻璃的生产线上易于生产。特别地，在此背景下，本发明的目的是提供一种玻璃组合物，该玻璃组合物是容易化学回火的并且在从经典钠钙硅组合物的生产转到可回火组合物的生产(且反之亦然)时无需较长过渡时间，并且不要求使用与用于一般生产的经典钠钙硅玻璃所使用的那些实质上不同的原料、技术和/或工业设施。

在本发明的实施例的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种玻璃组合物，该玻璃组合物是容易化学回火的并且与浮法工艺兼容的。

最后，本发明的另一个目的是提供一种简单的、快速的且尤其是经济的针对现有技术的缺点的解决方案。

4.发明内容

本发明涉及一种玻璃板，该玻璃板具有不含硼、锶和锂的玻璃组成，该玻璃组成包含以相对于玻璃的总重量表示的重量百分比的以下各项：

65％≤SiO₂≤78％

5％≤Na₂O≤20％

1％≤K₂O<8％

1％≤Al₂O₃<6％

2％≤CaO<10％

0％≤MgO≤8％；

以及范围是按重量计从0.002％至0.06％的含量的总铁(以Fe₂O₃的形式表示)以及范围是从0.1至0.7的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

因此，本发明在于一种新颖的且创造性的方法，因为该方法使得能够发现针对现有技术的缺点(特别是铝硅酸盐玻璃的缺点)同时至少部分地保持其优势的解决方案。

诸位发明人确实已发现有可能通过在钠硅玻璃基质中结合低的氧化铝含量以及比经典工业玻璃组合物(包括钠钙硅，具有低于0.1的钾离子与钠离子比率典型值)中更大比率的钾离子和钠离子的组合来获得便宜且易于大量生产并且限制高温诱导的应力松弛的容易化学回火的玻璃板。

贯穿本文，当表示范围时，包括端值。此外，在数值范围内的所有整数和子域值清楚地包括在内，如同明确地写出一样。再者贯穿本文，作为百分比的含量值是相对于该玻璃的总重量表示的按重量计的值(也提及为wt％)。

从阅读以下通过简单的说明性和非限制性实例给出的优选实施例的描述，本发明的其他特征和优势将更清晰。

本发明的玻璃板由钠钙硅玻璃组合物/基质制成，包含SiO₂、CaO、Na₂O以及K₂O作为主要组分且进一步包含MgO、Al₂O₃等。

本发明的玻璃板能够是可化学回火的，或换言之离子可交换的/能够经受离子交换。

本发明的玻璃板可以是通过浮法工艺、拉延工艺、辊压工艺或已知的从熔融玻璃组成开始制造玻璃板的任何其他工艺获得的玻璃板。根据优选的实施例，该玻璃板是浮法玻璃板。术语“浮法玻璃板”应当理解为意指通过浮法工艺形成的玻璃板，该浮法工艺是在还原条件下将熔融的玻璃浇注在熔融锡的浴上。浮法玻璃板以已知的方式包括“锡面”，即，在接近于该板的表面的玻璃本体内富含锡的面。术语“富含锡”应当理解为意指相对于在核心处的该玻璃的组成锡浓度的增加，该核心可能或可能不是基本上为零(缺乏锡)。因此，浮法玻璃板可容易地区别于通过其他玻璃制造工艺获得的板，具体地通过氧化锡含量，该含量可以例如通过电子微探针至约10微米深度来测量。在许多情况下且作为说明，此含量处于1wt％与5wt％之间，整合在从表面开始的第一个10微米内。

根据本发明的玻璃板可以具有不同并且较大的尺寸。例如，它可以具有范围为最高达3.21m×6m或3.21m×5.50m或3.21m×5.10m或3.21m×4.50m(“PLF”玻璃板)或者例如还有3.21m×2.55m或3.21m×2.25m(“DLF”玻璃板)的尺寸。

根据本发明的玻璃板可以具有从0.1至25mm的厚度。有利地，在显示器应用的情况下，根据本发明的玻璃板优选地具有从0.1至6mm的厚度。更优选地，在显示器应用的情况下并且由于重量的原因，根据本发明的玻璃板的厚度是从0.1至2.2mm。

根据本发明，该玻璃板的组成不含硼。这意味着不将硼有意添加于玻璃批料/原料中并且如果其存在，则该玻璃板的组成中的B₂O₃含量仅达到生产中不可避免地包括的杂质的水平。例如，本发明的玻璃板的组成中的B₂O₃含量是小于0.01wt％或甚至更好地小于0.005wt％。

根据本发明，该玻璃板的组成不含锂。这意味着不将锂有意添加于玻璃批料/原料中并且如果其存在，则该玻璃板的组成中的Li₂O含量仅达到生产中不可避免地包括的杂质的水平。例如，本发明的玻璃板的组成中的Li₂O含量是小于0.01wt％或甚至更好地小于0.005wt％。

根据本发明，该玻璃板的组成不含锶。这意味着不将元素锶不有意添加于玻璃批料/原料中并且如果其存在，则该玻璃板的组成中的SrO含量仅达到生产中不可避免地包括的杂质的水平。例如，本发明的玻璃板的组成中的SrO含量是小于0.01wt％或甚至更好地小于0.005wt％。

根据本发明，该玻璃板的组成包含：1wt％≤Al₂O₃<6wt％。优选地，该玻璃板的组成包含：1wt％≤Al₂O₃≤4wt％并且更优选地1wt％≤Al₂O₃≤3wt％。可替代地，该玻璃板的组成包含：2wt％≤Al₂O₃≤4wt％。在最优选的实施例中，该玻璃板的组成包含：2wt％≤Al₂O₃≤3wt％。

根据本发明，该玻璃板的组成包含：2wt％≤CaO<10wt％。优选地，该玻璃板的组成包含：3wt％≤CaO<10wt％并且更优选地，4wt％≤CaO<10wt％。在非常特别优选的实施例中，该玻璃板的组成包含：5wt％≤CaO<10wt％。在最优选的实施例中，该玻璃板的组成包含：6wt％≤CaO<10wt％。

根据本发明，该玻璃板的组成包含：0wt％≤MgO≤8wt％。优选地，该玻璃板的组成包含：0wt％≤MgO≤7wt％并且更优选地，0wt％≤MgO≤6wt％。

在最优选的实施例中，该玻璃板的组成包含：0wt％≤MgO<5wt％。

根据本发明，该玻璃板的组成包含：1wt％≤K₂O<8wt％。优选地，该玻璃板的组成包含：1wt％≤K₂O<7wt％并且更优选地，1wt％≤K₂O<6wt％。在非常特别优选的实施例中，该玻璃板的组成包含：1wt％≤K₂O<5wt％。可替代地，该玻璃板的组成包含：2wt％≤K₂O≤6wt％，或甚至更好地3wt％≤K₂O≤6wt％。在最优选的实施例中，该玻璃板的组成包含：2wt％≤K₂O≤4wt％。

根据本发明，该玻璃板的组成包含范围是从0.1至0.7的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。优选地，该玻璃板的组成包含范围是从0.1至0.6的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。更优选地，该玻璃板的组成包含范围是从0.2至0.6的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。可替代地，该玻璃板的组成包含范围是从0.1至0.5的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。在非常特别优选的实施例中，该玻璃板的组成包含范围是从0.2至0.5的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。在本发明的最优选的实施例中，该组成包含范围是从0.2至0.4的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

根据本发明，本发明的组成包含范围是从0.002wt％至0.06wt％的总铁(以Fe₂O₃表示)含量。小于或等于0.06wt％的总铁(以Fe₂O₃形式表示)含量使得有可能获得几乎没有可见着色并且允许美学设计中的高灵活度(例如，当进行智能手机的一些玻璃元件的白色丝网印刷时不变形)的玻璃板。该最小值使得可能不造成对该玻璃成本的过度损害，因为此种低的铁值经常要求昂贵的、非常纯的起始材料以及还有这些材料的纯化。优选地，该组成包含范围为从0.002wt％至0.04wt％的总铁(以Fe₂O₃的形式表示)含量。更优选地，该组成包含范围为从0.002wt％至0.02wt％的总铁(以Fe₂O₃的形式表示)含量。在非常特别优选的实施例中，该组成包含范围为从0.002wt％至0.015wt％的总铁(以Fe₂O₃的形式表示)含量。

在最优选的实施例中，该组成包含范围为从0.002wt％至0.01wt％的总铁(以Fe₂O₃的形式表示)含量。

根据特别优选的实施例，本发明的玻璃板的组成包含以相对于玻璃的总重量表示的重量百分比的以下各项：

65％≤SiO₂≤78％

8％≤Na₂O≤15％

1％≤K₂O<6％

1％≤Al₂O₃<3％

4％≤CaO<10％

0％≤MgO≤6％；

总铁(以Fe₂O₃的形式表示)：0.002wt％至0.02wt％；范围是从0.1至0.5的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

根据该最后一个实施例，本发明的玻璃板的组成更优选地包含：

65％≤SiO₂≤78％

8％≤Na₂O≤15％

2％≤K₂O<6％

1％≤Al₂O₃<3％

6％≤CaO<10％

0％≤MgO≤6％；

总铁(以Fe₂O₃的形式表示)：0.002wt％至0.02wt％；以及范围是从0.2至0.5的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

根据该最后一个实施例并且最优选地，本发明的玻璃板的组成包含：

65％≤SiO₂≤78％

8％≤Na₂O≤15％

2％≤K₂O<4％

1％≤Al₂O₃<3％

6％≤CaO<10％

0％≤MgO≤5％；

总铁(以Fe₂O₃的形式表示)：0.002wt％至0.02wt％；以及

范围是从0.2至0.4的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

根据另一个实施例，该玻璃板的组成包含低于0.1wt％的含量的ZnO。优选地，该玻璃板的组成不含ZnO。这意味着不将元素锌有意添加于玻璃批料/原料中并且如果其存在，则该玻璃板的组成中的ZnO含量仅达到生产中不可避免地包括的杂质的水平。

根据另一个实施例，该玻璃板的组成包含低于0.1wt％的含量的ZrO₂。优选地，该玻璃板的组成不含ZrO₂。这意味着不将元素锆有意添加于玻璃批料/原料中并且如果其存在，则该玻璃板的组成中的ZrO₂含量仅达到生产中不可避免地包括的杂质的水平。

根据还另一个实施例，该玻璃板的组成包含低于0.1wt％的含量的BaO。优选地，该玻璃板的组成不含BaO。这意味着不将元素钡有意添加于玻璃批料/原料中并且如果其存在，则该玻璃板的组成中的BaO含量仅达到生产中不可避免地包括的杂质的水平。

根据还另一个实施例，该玻璃板的组成包含低于0.1wt％的含量的本体SnO₂(本体含量不包括浮法玻璃板的“锡面”中的SnO₂)。优选地，该玻璃板的组成不含本体SnO₂。这意味着不将元素锡有意添加于玻璃批料/原料中并且如果其存在，则该玻璃板的组成中的本体SnO₂含量仅达到生产中不可避免地包括的杂质的水平。

根据本发明的优选实施例，该组成包含小于0.005wt％的总含量的除铁、铬及钴氧化物外的着色组分。这样一个实施例允许控制颜色并且因此提供如显示器应用主要要求的中性的玻璃板。更优选地，本发明的组成包含小于0.003wt％的总含量的除铁、铬及钴氧化物外的着色组分。

有利地，本发明的组成可以进一步包含在0.001wt％与0.0025wt％之间的总含量的铬和/或钴氧化物。这意味着该组成可以包含仅铬、仅钴或二者。此类特定组成使得玻璃尤其适合于基于IR透射的触控技术。

根据本发明的一个实施例，该玻璃板涂覆有至少一个透明的且导电的薄层。根据本发明的透明的且导电的薄层例如可以是基于SnO₂:F、SnO₂:Sb或ITO(铟锡氧化物)、ZnO:Al或还有ZnO:Ga的层。

根据本发明的另一个有利的实施例，使用至少一个减反射层涂覆该玻璃板。在使用本发明的玻璃板作为屏幕的前面的情况下，这个实施例明显是有利的。根据本发明的减反射层例如可以是基于具有低折射率的多孔硅的层或者它可以由若干层(堆叠体)组成，特别是具有低和高折射率的介电材料交替层并且终止于具有低折射率的层的层堆叠体。

根据另一个实施例，该玻璃板使用至少一个抗指纹层进行涂覆或者已经被处理以便减少或防止指纹的记录。在使用本发明的玻璃板作为触摸屏的前面的情况下，这个实施例也是有利的。此类层或此类处理可以与沉积在相反面上的透明的且导电的薄层组合。此类层可以与沉积在相同面上的减反射层组合，该抗指纹层是在该堆叠体的外侧并且因此覆盖该减反射层。

根据还另一个实施例，该玻璃板涂覆有至少一个层或者已经被处理以便减少或防止眩光和/或闪光。在使用本发明的玻璃板作为显示装置的前面的情况下，此实施例当然是有利的。此类防眩光或防闪光处理是例如酸蚀刻处理，产生玻璃板的经处理的面的特定粗糙度。

根据所希望的应用和/或特性，可以在根据本发明的玻璃板的一个和/或另一个面上沉积/进行一个或多个其他层/处理。

根据再另一个实施例，处理该玻璃板(如果通过浮法方法生产的)以便防止在化学回火后的翘曲。在(非常)薄玻璃的情况下，其中由于不对称应力分布的变形可以是大的并且要求有待补偿的昂贵操作(额外层压，结合，...)，这个实施例是有利的。

这种处理可以是但不限于抛光、蚀刻、半可渗透层沉积(CVD，磁控溅射)、特定脱碱工艺等。

本发明还涉及一种化学回火的根据本发明的玻璃板。所有先前描述的实施例和优选的组成范围同样适用于本发明的化学回火的玻璃板。

最后，本发明还涉及根据本发明的化学回火的玻璃板在电子装置中的用途。类似地，本发明同样涉及根据本发明的化学回火的玻璃板在汽车嵌装玻璃中的用途，其中该玻璃板可以允许在重量和/或安全上的显著增益。在太阳能转换器(热的、光伏...)中，使用非常薄的低铁化学回火的玻璃板尤其是有意义的，因为它允许在盖板中的较低的能量损失、较高的机械阻力和/或柔性设计。因此，本发明同样涉及根据本发明的化学回火的玻璃板在太阳能转换器中的用途。最后，本发明涉及根据本发明的化学回火的玻璃板在建筑物隔热嵌装玻璃单元中的用途，其中该玻璃板允许在这些建筑物上显著的重量减小和自然能量增益的增加。

现在仅以示例的方式并且结合一些不是根据本发明的对比实施例来进一步描述本发明的实施方案。提供以下实例用于说明性目的并且不旨在限制本发明的范围。

实例

根据在下表中指定的组成，将粉末原料混合在一起并且放置于熔融坩埚中。然后将该原料混合物在电炉中加热至允许原料完全熔融的温度。

在第一系列(实例1.x)中，将碱摩尔组成保持恒定，并且在将碱(Na₂O+K₂O～13.3mol％)的摩尔分数在总组成内保持恒定的同时，在Na₂O与K₂O之间的比例在本发明的范围内变化。第一实例是对比样品，与现有技术的浮法组合物类似。

在第二系列(实例2.x.x)中，将SiO₂和Al₂O₃的摩尔组成保持恒定。同样将总碱(Na₂O+K₂O～13.3mol％)和总碱土(MgO+CaO～15mol％)的摩尔分数保持恒定，但是在K₂O与Na₂O之间的比例以及在MgO与CaO之间的比例改变。因为已知通过MgO置换CaO改进DoL，测试了3个水平的CaO/MgO(实例2.1.x、2.2.x和2.3.x)以示出了改进的K₂O/(K₂O+Na₂O)比在大范围组成内的有益影响。对于每个子系列，第一实例是具有经典K₂O/(K₂O+Na₂O)比的对比样品。

第三系列(实例3.x)与系列2.2类似，但是具有较高含量的Al₂O₃。在此再次地，第一实例(3.1)是具有经典K₂O/(K₂O+Na₂O)的对比样品。

在该组合物的熔融且均质化之后，将玻璃铸造成40*40mm的若干个小样品并且在退火炉中退火。随后，将这些样品抛光至类似于浮法玻璃的表面状态(镜面抛光)。对于每种组合物生产了若干样品，以便对于每种组合物允许进行不同的回火处理。

化学回火

在两种不同的回火条件下将在以上部分中制备的样品进行化学回火，并且对于它们中的每一种，在相同的时间下并且在相同的条件下处理不同的样品。将具有不同组成的样品放置于盒子中、预热并且随后浸没于熔融KNO₃(>99％)浴中。在离子交换之后，将这些样品冷却并且洗涤。

在不同的玻璃组合物上施加两种类型的处理。在220分钟的浸入时间期间在420℃下进行第一处理(所谓的“低温”)。在480分钟期间在465℃下进行第二处理(所谓的“高温”)。随后，经由光弹性测量来测量表面压缩应力(CS)和交换层的深度(DoL)。以下表总结了对于每种组合物和每种处理的3种随机样品的CS和DoL的平均值。

基于化学回火特性的测量值(CS和DoL)，可以计算在高温压缩应力与低温压缩应力之间的比率R：R＝CS_465℃/CS_420℃。这个R比率是在高温下表面压缩应力保留的图像。接近于1的R值意味着该玻璃倾向于限制高温下的应力松弛，并且低温和高温处理最后产生了相同水平的压缩应力。另一方面，如果R比率是小的，那么它意味着经受高温处理的玻璃倾向于在很大程度上松弛所产生的应力。

通过使用相应的对比样品还可以对于根据本发明的每种组合物计算DoL(G因子)的增益：G＝(DoL_样品-DoL_对比)/DoL_对比。这个G因子必须是尽可能高的以便改进玻璃片对比机械需求的耐受性。

在以下表中总结了对于不同组合物的R比率和G因子。

从以上表，本发明的有益效果是突出的。通过增加K₂O/(K₂O+Na₂O)比，同时在摩尔观点上保持组合物的剩余部分稳定，该组合物的G因子(420℃和465℃)显著增加，意味着根据本发明的组合物允许在这两个测试的温度下更快的离子交换。

类似地，R比率随着较高的K₂O/(K₂O+Na₂O)值增加，突出了对于高温处理的应力保存作用。在这组实验中，对比样品呈现了大约0.7的R比率，意味着将该处理温度从420℃增加至465℃将表面压缩应力减小了30％。在另一侧上，根据本发明的样品呈现了最高达0.9的R比率，意味着相对于低温处理，较高的温度处理仅仅将该压缩应力减小了10％。

通过这种方式，DoL(最高达50μm)和CS(保持高于400MPa)的有趣组合可以用根据本发明的组合物通过施加较高的温度处理获得。

Claims

1.玻璃板，所述玻璃板具有不含硼、锶和锂的玻璃组成，所述玻璃组成包含以相对于玻璃的总重量表示的重量百分比的以下各项：

65％≤SiO₂≤78％

5％≤Na₂O≤20％

1％≤K₂O<8％

1％≤Al₂O₃<6％

2％≤CaO<10％

0％≤MgO≤8％；

以及范围是按重量计从0.002％至0.06％的含量的总铁(以Fe₂O₃的形式表示)以及从0.1至0.7的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

2.根据前一项权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含低氧化铝含量，使得1wt％≤Al₂O₃≤4wt％。

3.根据前一项权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含：2wt％≤Al₂O₃≤3wt％。

4.根据任一项前述权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含：5wt％≤CaO<10wt％。

5.根据任一项前述权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含：1wt％≤K₂O<6wt％。

6.根据任一项前述权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含：3wt％≤K₂O≤6wt％。

7.根据任一项前述权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含：0wt％≤MgO≤6wt％。

8.根据任一项前述权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含范围是从0.1至0.5的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

9.根据前一项权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含范围是从0.2至0.5的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

10.根据前一项权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含范围是从0.2至0.4的K₂O/(K₂O+Na₂O)比。

11.根据前一项权利要求所述的玻璃板，其特征在于，所述组成包含以相对于玻璃的总重量表示的重量百分比的以下各项：

65％≤SiO₂≤78％

8％≤Na₂O≤15％

2％≤K₂O<4％

1％≤Al₂O₃<3％

6％≤CaO<10％

0％≤MgO≤5％；

总铁(以Fe₂O₃的形式表示)：0.002wt％至0.02wt％。

12.根据权利要求1-11之一所述的玻璃板，所述玻璃板是化学回火的。

13.根据前一项权利要求所述的玻璃板，具有在压缩应力下的表面和层，该压缩应力从所述表面延伸至所述层的一定深度，其特征在于，所述层的深度是至少7μm并且所述压缩应力是至少400MPa。

14.根据权利要求1-13之一所述的玻璃板在至少一种应用中的用途，该应用选自：电子装置、汽车嵌装玻璃、太阳能转换器或隔热嵌装玻璃单元。