CN107848267A - 面板具有玻璃‑玻璃层叠结构的玻璃层叠体 - Google Patents

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B·R·瓦迪
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Abstract

一种玻璃层叠体，其包括：具有玻璃‑玻璃层叠结构的第一面板、第二面板、和中间层，所述中间层布置在第一面板与第二面板之间且包括聚合物材料。

Description

面板具有玻璃-玻璃层叠结构的玻璃层叠体
背景技术
本申请要求2015年06月02日提交的美国申请第62/169834号以及2015年11月18日提交的美国申请第62/256842号的优先权，它们各自的全文通过引用结合于此。
1.技术领域
本公开涉及玻璃层叠体，更具体地，涉及包括多块面板的玻璃层叠体，其中，至少一块包括玻璃-玻璃层叠结构。
2.背景技术
玻璃层叠体可用作建筑和车辆或运输应用(包括汽车、机车、火车和飞机)中的窗。玻璃层叠体还可用作栏杆和阶梯中的玻璃面板，作为用于墙壁、柱子、电梯桥厢、厨房应用和其它应用的装饰性面板或盖板。窗格玻璃或玻璃层叠体可以是窗户、面板、墙壁、箱体、信息板(sign)或其他结构的透明、半透明、半透明的或者不透明部件。用于建筑和/或汽车应用的常见类型的玻璃窗包括透明和有色的玻璃层叠体。
常规汽车玻璃窗结构包括两块2mm厚的钠钙玻璃，和位于其间的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中间层。这些层叠体结构具有包括低成本和满足汽车要求的破裂性能在内的某些优势。但是，因为它们有限的抗冲性，这些层叠体当被路边碎石撞击、故意破坏和/或遭遇其它冲击事件时，展现出较高的破碎概率。除此之外，由于它们较高的重量，将这些层叠体用作汽车玻璃窗导致较低的汽车燃料效率。
发明内容
本文揭示了包括多块面板的玻璃层叠体，其中至少一块包括玻璃-玻璃层叠结构。
本文揭示了玻璃层叠体，其包括：第一面板(包括玻璃-玻璃层叠结构)、第二面板、和中间层，所述中间层布置在第一面板与第二面板之间且包括聚合物材料。
本文还揭示了玻璃-玻璃层叠结构，其包括：芯层、与芯层相邻的第一包覆层、和与芯层相邻的第二包覆层。芯层布置在第一包覆层与第二包覆层之间。在玻璃-玻璃层叠体的表面上形成图案，并且其包括无机墨或瓷釉。第一包覆层和第二包覆层分别包括约10-800MPa的压缩应力。
应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1是包括面板的玻璃层叠体的一个示例性实施方式的横截面示意图，所述面板包括玻璃-玻璃层叠结构。
图2是用于形成具有玻璃-玻璃层叠结构的成形设备的一个示例性实施方式的横截面图。
图3的流程图显示用于形成化学强化玻璃片的一种示例性工艺。
图4是包括3D形状的玻璃层叠体的一个示例性实施方式的透视图。
图5是用于进行石头冲击测试的设备的一个示例性实施方式的侧视图。
图6是图5设备的前视图。
图7显示实施例4A-4D和比较例4E-4H的保留强度结果的图示。
图8显示实施例4J以及比较例4E和4I的保留强度结果的图示。
具体实施方式
下面详细参考示例性实施方式，这些实施方式在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。附图中的组件不一定是成比例的，相反地，进行了突出强调来显示示例性实施方式的原理。
如本文所用“术语平均热膨胀系数”指的是给定的材料或层在0℃与300℃之间的平均线性热膨胀系数。除非另有说明，否则如本文所用术语“热膨胀系数”和“CTE”指的是平均热膨胀系数。可以采用例如ASTM E228“Standard Test Method for Linear ThermalExpansion of Solid Materials With a Push-Rod Dilatometer(用推杆膨胀计进行固体材料线性热膨胀的标准试验方法)”或者ISO7991:1987“Glass--Determination ofcoefficient of mean linear thermal expansion(玻璃-确定平均线性热膨胀系数)”所述的程序来确定CTE。
在各种实施方式中，玻璃层叠体至少包括：第一面板、第二面板、和布置在第一面板与第二面板之间的中间层。通过中间层使得第一面板与第二面板相互层叠。至少第一面板包括玻璃-玻璃层叠结构。玻璃-玻璃层叠结构至少包括：第一玻璃层和与第一玻璃层相邻的第二玻璃层。例如，第一玻璃层包括芯层，以及第二玻璃层包括与芯层相邻的包覆层。在一些实施方式中，包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，以及芯层布置在第一包覆层与第二包覆层之间。第一玻璃层和第二玻璃层分别包括玻璃材料、玻璃陶瓷材料，或其组合。在一些实施方式中，第一玻璃层和/或第二玻璃层是透明玻璃层。在一些实施方式中，包覆层的CTE不同于芯层。包覆层与芯层之间的这种CTE失配可以实现具有明显损伤容限的强化玻璃-玻璃层叠结构。第二面板包括玻璃片(例如，强化玻璃片或未强化玻璃片)、聚合物片、或者其他合适的片材料，或其组合。在一些实施方式中，第二面板包括第二玻璃-玻璃层叠结构，其可以与第一面板的玻璃-玻璃层叠结构相同或不同。中间层包括聚合物材料。
图1是玻璃层叠体10的一个示例性实施方式的横截面示意图。在一些实施方式中，玻璃层叠体10包括多块面板。玻璃层叠体10可以如图1所示是基本平坦的，或者可以不是平坦的(例如，参见本文关于图4所述)。玻璃层叠体10包括：第一面板12、第二面板14、和布置在第一面板与第二面板之间的中间层16。因此，通过中间层16使得第一面板12与第二面板14相互层叠。
玻璃层叠体的至少一块面板包括包含多层玻璃层的玻璃-玻璃层叠结构。例如，在图1所示的实施方式中，第一面板12包括玻璃-玻璃层叠结构100。玻璃层叠体的另一块面板可以包括：玻璃片、聚合物片、其他合适的片材料，或其组合。例如，在图1所示的实施方式中，第二面板14包括单件式或单层玻璃片。玻璃片包括：化学强化玻璃片、热强化玻璃片、经退火的玻璃片、或者其他合适的玻璃片。
中间层16包括如下材料，例如但不限于，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、吸声PVB、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、离聚物、电离塑料(ionoplast)、就地浇铸(CIP)树脂(例如，基于丙烯酸、基于聚氨酯、或者基于聚酯)、热塑性材料、其他合适的聚合物材料，或其组合。例如，在图1所示的实施方式中，中间层16包括PVB。
虽然将玻璃层叠体10的第二面板14描述成包括单件式或单层玻璃片，但是本公开包括了其他实施方式。例如，在其他实施方式中，第二面板包括玻璃-玻璃层叠结构(例如，第二玻璃-玻璃层叠结构)。因此，玻璃层叠体包括相互层叠的两个玻璃-玻璃层叠结构，中间层布置在其间。第一面板的玻璃-玻璃层叠结构与第二面板的第二玻璃-玻璃层叠结构可以是相同或不同的。例如，在一些实施方式中，第一面板的玻璃-玻璃层叠结构可以构造成用于外部应用(例如，用于汽车或建筑的外表面的牢固和/或化学耐用的)，以及第二面板的第二玻璃-玻璃层叠结构可以构造成用于内部应用(例如，用于汽车或建筑的内表面的可冲击破裂的)。该差异构造成可以实现玻璃层叠体在响应外表面冲击时耐破裂，同时能够在响应内表面冲击时保持发生破裂的能力(例如，为了符合相关汽车法规)。在其他实施方式中，第二面板包括聚合物片。聚合物片包括如下聚合物材料，例如但不限于：聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、丙烯酸、其他合适的聚合物材料，或其组合。
回到图1，玻璃层叠体10的第一面板12包括玻璃-玻璃层叠结构100。玻璃-玻璃层叠结构100包括布置在第一包覆层104与第二包覆层106之间的芯层102。在一些实施方式中，第一包覆层104和第二包覆层106是玻璃-玻璃层叠结构100的外层，如图1所示。在其他实施方式中，第一包覆层和/或第二包覆层是布置在芯层与外层之间的中间层。
芯层102包括第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面。在一些实施方式中，第一包覆层104熔合到芯层102的第一主表面。作为补充或替代，第二包覆层106熔合到芯层102的第二主表面。在此类实施方式中，第一包覆层104与芯层102之间的界面，和/或第二包覆层106与芯层102之间的界面是不含任何粘结材料的(例如，粘合剂、涂层或者添加或构造成使得各包覆层和芯层粘合的任意非玻璃材料)。因此，第一包覆层104和/或第二包覆层106直接熔合到芯层102或者与芯层102直接相邻。在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构包括布置在芯层与第一包覆层之间和/或在芯层与第二包覆层之间的一层或多层中间玻璃层。例如，中间玻璃层包括形成在芯层与包覆层的界面处的扩散层。扩散层可以包括掺混区域，其包含与扩散层相邻的各层的组分。因此，直接相邻的玻璃层相互在扩散层处熔合。在一些实施方式中，直接相邻的玻璃层之间的界面是玻璃-玻璃界面。
在一些实施方式中，芯层102包括第一玻璃组合物，以及第一和/或第二包覆层104和106包括不同于第一玻璃组合物的第二玻璃组合物。例如，在图1所示的实施方式中，芯层102包括第一玻璃组合物，以及第一包覆层104和第二包覆层106分别包括第二玻璃组合物。在其他实施方式中，第一包覆层包括第二玻璃组合物，以及第二包覆层包括第三玻璃组合物，其不同于第一玻璃组合物和/或第二玻璃组合物。
可以采用合适工艺，例如熔融拉制、下拉、狭缝拉制、上拉或者浮法工艺，来形成玻璃-玻璃层叠结构。可以在形成玻璃-玻璃层叠结构的过程中层叠玻璃-玻璃层叠结构的各层，或者独立地形成玻璃层叠结构的各层然后层叠以形成玻璃-玻璃层叠结构。在一些实施方式中，采用熔合拉制工艺来形成玻璃-玻璃层叠结构。图2是可用于形成玻璃-玻璃层叠结构(例如玻璃-玻璃层叠结构100)的溢流分配器200的一个示例性实施方式的横截面图。溢流分配器200可以构造成如美国专利第4,214,886号所述，其全文通过参考结合于此。例如，溢流分配器200包括下溢流分配器220和位于下溢流分配器上方的上溢流分配器240。下溢流分配器220包括凹槽222。第一玻璃组合物224熔化并以粘性状态进料到凹槽222中。第一玻璃组合物224形成玻璃-玻璃层叠结构100的芯层102，如下文进一步所述。上溢流分配器240包括凹槽242。第二玻璃组合物244熔化并以粘性状态进料到凹槽242中。第二玻璃组合物244形成玻璃-玻璃层叠结构100的第一和第二包覆层104和106，如下文进一步所述。
第一玻璃组合物224溢流通过凹槽222并向下流过下溢流分配器220的相对成形外表面226和228。成形外表面226和228在拉制线230处汇聚。向下流过下溢流分配器220的各成形外表面226和228的第一玻璃组合物224的分开的物流在拉制线230处汇聚，在那里它们熔合到一起形成玻璃-玻璃层叠结构100的芯层102。
第二玻璃组合物244溢流通过凹槽242并向下流过上溢流分配器240的相对成形外表面246和248。第二玻璃组合物244经由上溢流分配器240发生向外偏转，从而使得第二玻璃组合物绕着下溢流分配器220流动，并与在下溢流分配器的成形外表面226和228上流过的第一玻璃组合物224发生接触。第二玻璃组合物244的分开的物流分别与向下流过下溢流分配器220的各成形外表面226和228的第一玻璃组合物224的分开的物流熔合。在第一玻璃组合物224的物流在拉制线230处汇聚之后，第二玻璃组合物244形成玻璃-玻璃层叠结构100的第一和第二包覆层104和106。
在一些实施方式中，处于粘性状态的芯层102的第一玻璃组合物224与处于粘性状态的第一和第二包覆层104和106的第二玻璃组合物244发生接触，形成玻璃-玻璃层叠片。在一些此类实施方式中，玻璃-玻璃层叠片是从下溢流分配器220的拉制线230离开的玻璃带的一部分，如图2所示。可以通过合适的方式，包括例如重力和/或牵拉辊，从下溢流分配器220拉制出玻璃带。当玻璃带从下溢流分配器220离开时，玻璃带发生冷却。切断玻璃带以从其分离玻璃-玻璃层叠片。因此，从玻璃带切割出玻璃-玻璃层叠片。可以采用合适的技术来切断玻璃带，例如，划线、弯曲、热冲击和/或激光切割。在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构100包括如图1所示的玻璃-玻璃层叠片。在其他实施方式中，可以对玻璃-玻璃层叠片进行进一步加工(例如，切割或模制)，以形成玻璃-玻璃层叠结构100。
虽然图1所示的玻璃-玻璃层叠结构100包括三层，但是本公开也包括其他实施方式。在其他实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构可以具有确定的层数，例如两层、四层或者更多层。例如，可以采用两个溢流分配器来形成包括两层的玻璃-玻璃层叠结构，所述两个溢流分配器布置成使得两层在从溢流分配器的各拉制线离开时接合，或者采用单个溢流分配器来形成包括两层的玻璃制品，所述单个溢流分配器具有分开的凹槽，从而使得两种玻璃组合物在溢流分配器的相对成形外表面上流动并在溢流分配器的拉制线处汇聚。可以采用额外的溢流分配器和/或采用具有分开的凹槽的溢流分配器来形成包含四层或更多层的玻璃-玻璃层叠结构。因此，可以通过相应地改变溢流分配器来形成具有确定层数的玻璃-玻璃层叠结构。
在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构100包括如下厚度：至少约0.05mm、至少约0.1mm、至少约0.2mm、或者至少约0.3mm。作为补充或替代，玻璃-玻璃层叠结构100包括如下厚度：至多约3mm、至多约2mm、至多约1.5mm、至多约1mm、至多约0.7mm、或者至多约0.5mm。在一些实施方式中，芯层102的厚度与玻璃-玻璃层叠结构100的厚度之比至少约0.6、至少约0.7、至少约0.8、至少约0.85、至少约0.9、或者至少约0.95。在一些实施方式中，第二层(例如，第一包覆层104和第二包覆层106各自)的厚度约为0.01-0.3mm。
在一些实施方式中，第一玻璃组合物和/或第二玻璃组合物包括适合采用本文所述的熔合拉制工艺形成玻璃-玻璃层叠结构100的液相线粘度。例如，第一层(例如，芯层102)的第一玻璃组合物包括至少约100千泊(kP)、至少约200kP、或者至少约300kP的液相线粘度。作为补充或替代，第一玻璃组合物包括至多约3000kP、至多约2500kP、至多约1000kP、或者至多约800kP的液相线粘度。作为补充或替代，第二层(例如，第一和/或第二包覆层104和106)的第二玻璃组合物包括至少约50kP、至少约100kP、或者至少约200kP的液相线粘度。作为补充或替代，第二玻璃组合物包括至多约3000kP、至多约2500kP、至多约1000kP、或者至多约800kP的液相线粘度。第一玻璃组合物可有助于在溢流分配器上运载第二玻璃组合物，以形成第二层。因此，第二玻璃组合物可包括如下液相线粘度，该液相线粘度低于通常被认为适合采用熔合拉制工艺形成单层片材的情况。
在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构100构造成强化的玻璃-玻璃层叠结构。例如，在一些实施方式中，第二层(例如，第一和/或第二包覆层104和106)的第二玻璃组合物包括与第一层(例如，芯层102)的第一玻璃组合物不同的平均热膨胀系数(CTE)。例如，从平均CTE低于芯层102的玻璃组合物形成第一和第二包覆层104和106。CTE失配(即，第一和第二包覆层104和106的平均CTE与芯层102的平均CTE之间的差异)导致在玻璃-玻璃层叠结构100冷却之后在包覆层中形成压缩应力以及在芯层中形成拉伸应力。由于相邻玻璃层之间的CTE失配导致的此类强化可以被称作机械强化。因此，强化的玻璃-玻璃层叠结构可以被称作机械强化玻璃片。在各种实施方式中，第一和第二包覆层可以分别独立地具有比芯层更高的平均CTE、比芯层更低的平均CTE或者与芯层基本相同的平均CTE。
在一些实施方式中，第一层(例如，芯层102)的平均CTE与第二层(例如，第一和/或第二包覆层104和106)的平均CTE相差至少约5x 10-7℃-1、至少约15x 10-7℃-1或者至少约25x 10-7℃-1。作为补充或替代，第一层的平均CTE与第二层的平均CTE相差至多约55x 10-7℃-1、至多约50x 10-7℃-1、至多约40x 10-7℃-1、至多约30x 10-7℃-1、至多约20x 10-7℃-1或者至多约10x 10-7℃-1。例如，在一些实施方式中，第一层的平均CTE与第二层的平均CTE相差约为5x 10-7℃-1至30x 10-7℃-1或者相差约为5x 10-7℃-1至20x 10-7℃-1。在一些实施方式中，第二层的第二玻璃组合物包括至多约40x 10-7℃-1或者至多约35x10-7℃-1的平均CTE。作为补充或替代，第二层的第二玻璃组合物包括至少约25x 10-7℃-1或者至少约30x 10-7℃-1的平均CTE。作为补充或替代，第一层的第一玻璃组合物包括至少约40x 10-7℃-1、至少约50x 10-7℃-1或者至少约55x10-7℃-1的平均CTE。作为补充或替代，第一层的第一玻璃组合物包括至多约90x 10-7℃-1、至多约85x 10-7℃-1、至多约80x 10-7℃-1、至多约70x 10-7℃-1或者至多约60x 10-7℃-1的平均CTE。
在一些实施方式中，包覆层的压缩应力至多约为800MPa、至多约为500MPa、至多约为300MPa、至多约为200MPa、至多约为150MPa、至多约为100MPa、至多约为50MPa或者至多约为40MPa。作为补充或替代，包覆层的压缩应力至少约为10MPa、至少约为20MPa、至少约为30MPa、至少约为50MPa、至少约100MPa或者至少约为200MPa。
第一层(例如，芯层102)的第一玻璃组合物和第二层(例如，第一包覆层104和/或第二包覆层106)的第二玻璃组合物可以包括能够如本文所述形成具有所需性质的玻璃-玻璃层叠结构的合适的玻璃组合物。
在一些实施方式中，玻璃组合物能够形成适合采用常规成形设备(例如，弯垂或者设计成用于钠钙玻璃的其他模制设备)形成为三维(3D)形状的玻璃-玻璃层叠结构。适合3D成形的玻璃-玻璃层叠结构的例子如国际专利申请号PCT/US2015/029671和PCT/US2015/029681所述，其全文通过引用结合入本文。例如，玻璃-玻璃层叠结构包括至多约为750℃、至多约为725℃、至多约为700℃、或者至多约675℃的有效109.9泊(P)温度。玻璃-玻璃层叠结构100的有效109.9P温度(T9.9P，有效)包括玻璃-玻璃层叠结构的厚度重均109.9P温度。例如，在一些实施方式中，芯层102包括厚度t芯，以及第一包覆层104和第二包覆层106分别包括厚度t包覆。第一玻璃组合物包括109.9P温度(T9.9P，芯)，以及第二玻璃组合物包括109.9P温度(T9.9P，包覆)。因此，玻璃-玻璃层叠结构100的有效109.9P温度表示为等式1。
作为补充或替代，第二层包括的109.9P温度高于第一层。因此，在将玻璃-玻璃层叠结构形成为3D形状过程中，第二层的粘度高于第一层的粘度。该109.9P温度差异会允许在较低成形温度下将玻璃-玻璃层叠结构成形为3D形状，同时降低玻璃-玻璃层叠结构与成形设备之间的相互作用(因为较高粘度的包覆层与成形设备接触)。
在一些实施方式中，玻璃组合物能够形成适用于户外应用(例如，车辆或建筑应用)的玻璃-玻璃层叠结构。例如，第二层包括类似于钠钙玻璃的化学耐用性。玻璃组合物的化学耐用性可以表示为特定温度下持续特定的时间段，玻璃组合物响应暴露于反应试剂的降解速率。降解速率可以表述为例如，每单位面积样品的样品质量损失。在一些实施方式中，采用如下过程确定化学耐用性，这在本文中称作“耐用性测试”。将宽度约为2.5cm和长度约为2.5cm的玻璃-玻璃层叠结构的样品浸泡在40℃的Opticlear中，并用IPA清洗。用纱布擦拭样品同时用去离子水清洗，然后在140℃干燥至少30分钟。将200mL的反应试剂溶液添加到预浸出的250mL EFP瓶中，并在设定为95℃的烘箱中预加热约1-2小时。玻璃样品垂直靠住瓶的侧壁，并使其在预定温度下浸泡预定时间。将约15mL所得到的溶液倒入离心管中，并储备用于ICP。余下溶液丢弃，仍然保留在瓶中的样品立即在去离子水中猝冷。在猝冷之后，从瓶中取回样品，用去离子水清洗，并在140℃干燥至少30分钟。测量样品的质量损失，并将化学耐用性确定为每单位表面积的质量损失。在一些实施方式中，响应暴露于5体积％水性HCl溶液(95℃，持续6小时)，第二玻璃组合物的降解速率至多约为0.018mg/cm2、至多约为0.009mg/cm2或者至多约为0.005mg/cm2。作为补充或替代，响应暴露于1M HNO3溶液(95℃，持续24小时)，第二玻璃组合物的降解速率至多约为0.08mg/cm2、至多约为0.06mg/cm2或者至多约为0.03mg/cm2。作为补充或替代，响应暴露于0.02N水性H2SO4溶液(95℃，持续24小时)，第二玻璃组合物的降解速率至多约为0.04mg/cm2、至多约为0.02mg/cm2或者至多约为0.005mg/cm2。在其他实施方式中，如ANSI Z26.1，测试19；RECE R43，测试A3/6；ISO 695；ISO 720；DIN 12116所述，确定玻璃组合物的化学耐用性，他们全文分别通过引用结合入本文；或者通过类似标准确定。
在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构的第一层的第一玻璃组合物包括选自下组的玻璃网络成形剂：SiO2、Al2O3、B2O3、P2O5，及其组合。例如，第一玻璃组合物包含：至少约45摩尔％的SiO2、至少约50摩尔％的SiO2、至少约60摩尔％的SiO2、至少约70摩尔％的SiO2、或者至少约75摩尔％的SiO2。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至多约80摩尔％的SiO2、至多约75摩尔％的SiO2、至多约60摩尔％的SiO2或者至多约50摩尔％的SiO2。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至少约5摩尔％的Al2O3、至少约9摩尔％的Al2O3、至少约15摩尔％的Al2O3或者至少约20摩尔％的Al2O3。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至多约25摩尔％的Al2O3、至多约20摩尔％的Al2O3、至多约15摩尔％的Al2O3或者至多约10摩尔％的Al2O3。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至少约1摩尔％的B2O3、至少约4摩尔％的B2O3或者至少约7摩尔％的B2O3。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至多约10摩尔％的B2O3、至多约8摩尔％的B2O3或者至多约5摩尔％的B2O3。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含至少约2摩尔％的P2O5。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含至多约5摩尔％的P2O5。
在一些实施方式中，第一玻璃组合物包括选自下组的碱金属氧化物：Li2O、Na2O、K2O，及其组合。例如，第一玻璃组合物包含：至少约5摩尔％的Na2O、至少约9摩尔％的Na2O或者至少约12摩尔％的Na2O。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至多约20摩尔％的Na2O、至多约16摩尔％的Na2O或者至多约13摩尔％的Na2O。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至少约0.01摩尔％的K2O、至少约1摩尔％的K2O、至少约2摩尔％的K2O或者至少约3摩尔％的K2O。作为补充或替代，第一玻璃组合物包含：至多约5摩尔％的K2O、至多约4摩尔％的K2O、至多约3摩尔％的K2O或者至多约1摩尔％的K2O。
在一些实施方式中，第一玻璃组合物包括选自下组的碱土氧化物：MgO、CaO、SrO、BaO，及其组合。
在一些实施方式中，第一玻璃组合物包含选自下组的一种或多种额外组分，包括例如：SnO2、Sb2O3、As2O3、Ce2O3、Cl(例如，源自KCl或NaCl)、ZrO2或Fe2O3。
在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构的第二层的第二玻璃组合物包括选自下组的玻璃网络成形剂：SiO2、Al2O3、B2O3，及其组合。例如，第二玻璃组合物包含：至少约65摩尔％的SiO2、至少约68摩尔％的SiO2、至少约70摩尔％的SiO2或者至少约75摩尔％的SiO2。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至多约80摩尔％的SiO2、至多约77摩尔％的SiO2、至多约75摩尔％的SiO2或者至多约70摩尔％的SiO2。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至少约1摩尔％的Al2O3、至少约5摩尔％的Al2O3或者至少约9摩尔％的Al2O3。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至多约15摩尔％的Al2O3、至多约11摩尔％的Al2O3、至多约5摩尔％的Al2O3或者至多约3摩尔％的Al2O3。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至少约1摩尔％的B2O3、至少约5摩尔％的B2O3或者至少约9摩尔％的B2O3。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至多约20摩尔％的B2O3、至多约16摩尔％的B2O3或者至多约10摩尔％的B2O3。
在一些实施方式中，第二玻璃组合物包括选自下组的碱金属氧化物：Li2O、Na2O、K2O，及其组合。例如，第二玻璃组合物包含：至少约1摩尔％的Na2O或者至少约2摩尔％的Na2O。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至多约15摩尔％的Na2O、至多约11摩尔％的Na2O或者至多约5摩尔％的Na2O。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：约0.1-6摩尔％的K2O或者约0.0-1摩尔％的K2O。在一些实施方式中，第二玻璃组合物基本不含碱金属。例如，第二玻璃组合物包含至多约0.01摩尔％的碱金属氧化物。在其他实施方式中，第二玻璃组合物包含约2-15摩尔％的碱金属氧化物。
在一些实施方式中，第二玻璃组合物包括选自下组的碱土氧化物：MgO、CaO、SrO、BaO，及其组合。例如，第二玻璃组合物包含：至少约0.1摩尔％的MgO、至少约1摩尔％的MgO、至少约3摩尔％的MgO、至少约5摩尔％的MgO、或者至少约10摩尔％的MgO。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至多约15摩尔％的MgO、至多约10摩尔％的MgO、至多约5摩尔％的MgO或者至多约1摩尔％的MgO。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至少约0.1摩尔％的CaO、至少约1摩尔％的CaO、至少约3摩尔％的CaO、至少约5摩尔％的CaO或者至少约7摩尔％的CaO。作为补充或替代，第二玻璃组合物包含：至多约10摩尔％的CaO、至多约7摩尔％的CaO、至多约5摩尔％的CaO、至多约3摩尔％的CaO或者至多约1摩尔％的CaO。在一些实施方式中，第二玻璃组合物包含约1-25摩尔％的碱土氧化物。
在一些实施方式中，第二玻璃组合物包含选自下组的一种或多种额外组分，包括例如：SnO2、Sb2O3、As2O3、Ce2O3、Cl(例如，源自KCl或NaCl)、ZrO2或Fe2O3。
可适合用作玻璃-玻璃层叠结构中的一层或多层的玻璃组合物的例子如国际专利申请号PCT/US2015/029671和PCT/US2015/029681所述，其全文通过引用结合入本文。示例性玻璃组合物还如表1所示。表1中所给出的各种组分的量是基于氧化物的摩尔％。
表1：示例性玻璃组合物
1 2 3 4 5 6 7
SiO2 76.33 72.12 54.03 45.61 60.53 52.83 73.7
Al2O3 7.17 9.15 15.92 21.37 12.35 17.01 6.83
B2O3 4.05 4.16 8.13 7.07 1.99 5.2
P2O5 3.18 4.92 0.0244 2.517
Na2O 12.18 9.88 14.7 15.73 13.94 14.839 12.01
K2O 0.01 2.53 3.62 0.006 3.67 1.752 2.74
MgO 0.01 0.03 0.0033 0.0055 0.6046 0.31 4.52
CaO 0.04 0.02 0.018 0.0246 0.0221 0.03
BaO 0.0013 0.0041
ZnO 1.9 0.002 4.64 6.14 5.403
SnO2 0.2 0.2 0.0367 0.3208 0.1453 0.308 0.19
ZrO2 0.0544 0.0334 0.0267 0.026
CeO2 0.2179
MnO2 0.0003
TiO2 0.0085 0.0035
Fe2O3 0.0089 0.0081 0.009 0.008
Sb2O3 0.002 0.0782 0.0666 0.072
表1：示例性玻璃组合物(续)
表1：示例性玻璃组合物(续)
15 16 17 18 19 20 21
SiO2 77 77 77 77 76.5 76.5 75
Al2O3 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 8
B2O3
P2O5
Na2O 10.7 11 10.4 9.8 8 7 6
K2O 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
MgO 2.5 2.7 3 3.3 4.5 5 5.5
CaO 3 2.5 2.8 3.1 4.2 4.7 5.2
BaO
ZnO
SnO2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
ZrO2
CeO2
MnO2
TiO2
Fe2O3
Sb2O3
表1：示例性玻璃组合物(续)
22 23 24 25 26 27 28
SiO2 70 72 68 70 72 68 70
Al2O3 11 9 11 9 7 9 9
B2O3
P2O5
Na2O 5 5 5 5 5 5 3
K2O
MgO 7 7 7 7 7 13 13
CaO 7 7 9 9 9 5 5
BaO
ZnO
SnO2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
ZrO2
CeO2
MnO2
TiO2
Fe2O3
Sb2O3
表1：示例性玻璃组合物(续)
表1：示例性玻璃组合物(续)
36 37 38 39 40 41 42
SiO2 72 70 72 68 72 70 72
Al2O3 11 11 9 11 11 11 9
B2O3
P2O5
Na2O 3 3 3 3 1 1 1
K2O
MgO 7 7 7 13 7 13 13
CaO 7 9 9 5 9 5 5
BaO
ZnO
SnO2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
ZrO2
CeO2
MnO2
TiO2
Fe2O3
Sb2O3
表1：示例性玻璃组合物(续)
43 44 45
SiO2 68 70 72
Al2O3 11 9 7
B2O3
P2O5
Na2O 1 1 1
K2O
MgO 13 13 13
CaO 7 7 7
BaO
ZnO
SnO2 0.2 0.2 0.2
ZrO2
CeO2
MnO2
TiO2
Fe2O3
Sb2O3
在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构100包括形成在其表面上的图案(例如，装饰性图案)。例如，图案包括基本纯色、设计(例如，一条或多条线、纹理或形状)，或其组合。例如，图案包括用于汽车挡风玻璃的装置性边缘，用于汽车后窗的除霜网格、天线、用于汽车内面板或外面版的纹理化图案，或者其他图案。在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构100包括印刷在其表面上用于形成图案的无机墨或瓷釉。例如，无机墨或瓷釉包括釉料。可以在其上印刷了图案之后，对玻璃-玻璃层叠结构100进行加热(例如，对无机墨或瓷釉进行烧结或烧制和/或将玻璃-玻璃层叠结构形成为3D形状，如本文所述)。在一些实施方式中，以基本平坦构造在玻璃-玻璃层叠结构上印刷图案，以及在其上印刷了图案之后将玻璃-玻璃层叠结构成形为3D形状。因为玻璃-玻璃层叠结构在印刷过程中是基本平坦的，所以可以使用常规印刷工艺(例如，丝网印刷、柔性版印刷、凹版印刷、照片图案印刷、移印、喷墨印刷、其他印刷工艺，或其组合)来印刷图案。由于玻璃-玻璃层叠结构是机械强化的，不同于热强化或者化学强化，此类加热没有对玻璃-玻璃层叠结构的压缩应力造成明显影响。例如，在加热之前和之后，玻璃-玻璃层叠结构的压缩应力、压缩层深度和中心张力是基本相同的。因此，玻璃-玻璃层叠结构可以实现采用无机墨或瓷釉得到其上形成有图案的强化玻璃片。此类经装饰的层叠体可以单独使用作为玻璃片，或者作为本文所述的玻璃层叠体的一部分。在一些实施方式中，印刷图案布置在玻璃-玻璃层叠结构的内表面上(例如，与中间层相邻)。因此，印刷图案嵌入玻璃层叠体内，这保护了印刷图案免受损坏。在其他实施方式中，印刷图案布置在玻璃-玻璃层叠结构的外表面上(例如，远离中间层)。
回到图1，玻璃层叠体10的第二面板14包括玻璃片。例如，在一些实施方式中，第二面板14包括化学强化玻璃片。可以采用合适的化学强化工艺来形成化学强化玻璃片。化学强化玻璃片可以是较薄的(例如，小于或等于约2mm)并且可以具有如下一种或多种特性：例如，压缩应力(CS)、较高的压缩层深度(DOL)和/或中等的中心张力(CT)。图3的流程图显示用于形成化学强化玻璃片(例如，第二面板14)的一种示例性工艺。可以如国际专利申请公开号2015/031594所述的进行该工艺，其通过参考全文结合于此。例如，在一些实施方式中，该工艺包括制备能够进行离子交换的玻璃片(步骤300)。玻璃片经受离子交换过程(步骤302)以形成化学强化玻璃片。在一些实施方式中，化学强化玻璃片还进行退火过程(步骤304)、酸蚀刻过程(步骤305)，或者这两者。
可以通过表面应力计(FSM)，采用例如Luceo有限公司(日本东京)制造的FSM-6000之类的商用仪器，来确定CS和DOL。测量CS和DOL的方法如ASTM C1422/C1422M的“用于化学强化平坦玻璃的标准说明(Standard Specification for Chemically StrengthenedFlat Glass)”，ASTM 1279.19779的“用于非破坏性光弹性测量在退火、热强化和全回火平坦玻璃中的边缘和表面应力的标准测试方法(Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses inAnnealed,Heat-Strengthened,and Fully-Tempered Flat Glass)”，和ASTM F218的“用于分析玻璃中应力的标准方法(Standard Method for Analyzing Stress in Glass)”所述，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而通过本领域已知的那些方法来测量SOC，例如纤维和四点弯曲方法(它们都参见ASTM标准C770-98(2008)所述，“Standard Test Method forMeasurement of Glass Stress-Optical Coefficient(用于测量玻璃的应力-光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文，以及块圆柱体方法。用于测量CS和DOL的其他技术包括例如美国专利第8,957,374号和第9,140,543号所述，其全文通过引用结合入本文。
在一些实施方式中，使得玻璃片经受离子交换过程(步骤302)包括：使玻璃片与熔盐接触(例如，通过将玻璃片浸没在包含KNO3的熔盐浴中，例如较纯的KNO3)，处在约为400℃至约为500℃范围内的一个或多个第一温度，和/或持续约为1小时至约为24小时范围内的第一时间段(例如但不限于约8小时)。该示例性离子交换过程可以产生化学强化玻璃片，其在玻璃片的表面处具有初始压缩应力(iCS)，进入玻璃片内的初始压缩层深度(iDOL)，以及在玻璃片内的初始中心张力(iCT)。
在一些实施方式中，iCS至少约为500MPa、至少约为600MPa、或者至少约为1000MPa。在一些实施方式中，iCS超过预定值(或所需值)。因此，对于一些应用，使得玻璃片的压缩应力从iCS发生下降会是有利的。作为补充或替代，iDOL至多约为75um。作为补充或替代，iCT至少约为40MPa或者至少约为48MPa。在一些实施方式中，iCT超过预定值(或者所需值)，例如玻璃片的预定易碎性限值。因此，对于一些应用，使得玻璃片的中心张力从iCT发生下降会是有利的。
如果iCS超过预定值、iDOL低于预定值和/或iCT超过预定值，则包含玻璃片的玻璃层叠体会展现出不合乎希望的特性。例如，如果iCS超过预定值(例如，1000MPa)，则在希望发生断裂的某些情况下，玻璃片可能不发生断裂。例如，在某些条件下(例如，在某一冲击负荷下玻璃层叠体或其一部分应该发生破裂以防止受伤的汽车玻璃应用中)，玻璃片发生破裂会是有利的。
如果iDOL低于预定值，则玻璃片会出乎意料地发生破裂和/或处于不合乎希望的情形。在一些实施方式中，iDOL小于在玻璃片使用期间建立的划痕、凹坑的深度等(例如，小于约60um或者小于约40um)。例如，已经观察到安装好的汽车玻璃窗(采用离子交换玻璃)会建立起抵达深至约75um或更深的外部划痕。此类划痕会是由于汽车玻璃窗暴露于汽车玻璃窗使用环境中的磨蚀材料(例如，二氧化硅砂石、飞屑等)所导致的。此类划痕的深度会超过iDOL，这会导致玻璃片在使用过程中发生出乎意料的断裂。
如果iCT超过预定值(例如，玻璃片的易碎性限值)，则玻璃片会出乎意料地发生破裂和/或处于不合乎希望的情形。例如，发现当在纯KNO3中进行长的单步骤离子交换过程(475℃，8小时)，4英寸×4英寸×0.7mm的Corning 玻璃片展现出发生不合乎希望的破碎(破裂时高能破碎成大量小片)的性能特性。虽然在该离子交换过程中实现了约为101μm的DOL，但是导致65MPa的较高CT，这高于主体玻璃片的易碎性限值(48MPa)。
在玻璃片经过离子交换之后进行退火的实施方式中，可以通过将化学强化玻璃片加热到一个或多个第二温度，持续第二时间段，来对化学强化玻璃片进行退火过程(步骤304)。例如，退火过程304的进行可以如下：可以在空气环境中，在约为400-500℃的第二温度内进行，以及可以进行约为4-24小时(例如但不限于约8小时)的第二时间段。退火过程304会导致化学强化玻璃片的压缩应力、压缩层深度或中心张力中的至少一个从其初始值发生改变。
例如，在退火过程304之后，化学强化玻璃片的压缩应力可以从iCS降低至最终压缩应力(fCS)，其低于或等于预定值。例如，iCS可以至少约500MPa，以及fCS可以至多约400MPa、至多约350MPa、或者至多约300MPa。要注意的是，fCS的目标会取决于玻璃厚度。例如，对于较厚的化学强化玻璃片，可能会希望较低的fCS。相反地，对于较薄的化学强化玻璃片，可以容忍较高的fCS。
作为补充或替代，在退火过程304之后，化学强化玻璃片的压缩层深度可以从iDOL增加至最终压缩层深度(fDOL)，其高于或等于预定值。例如，iDOL可以至多约75μm，以及fDOL可以至少约80μm、至少约90μm、或者至少约100μm。
作为补充或替代，在退火过程304之后，化学强化玻璃片的中心张力可以从iCT降低至最终中心张力(fCT)，其低于或等于预定值。例如，iCT可以至少是化学强化玻璃片的预定易碎性限值(例如，约40-48MPa)，以及fCT可以小于玻璃片的预定易碎性限值。
用于产生示例性可离子交换玻璃结构的例子参见美国专利申请公开第2014/0087193号和第2014/0087159号所述，其全文分别通过引用结合入本文。
如本文所述，可以对离子交换步骤和退火步骤的条件进行调节，从而实现在玻璃表面所需的压缩应力(CS)、压缩层深度(DOL)和中心张力(CT)。可以通过如下方式进行离子交换步骤：将玻璃片在熔盐浴中浸没一段预定的时间，其中，玻璃片内的表面处或者表面附近的离子与例如来自盐浴的较大金属离子发生交换。举例来说，熔盐浴可包括KNO3，熔盐浴的温度可以约为400-500℃，并且预定的时间段可以约为1-24小时，例如约为2-8小时。较大离子结合到玻璃片中，通过在近表面区域产生压缩应力，从而强化了玻璃片。会在玻璃片的中心区域内诱发相应的拉伸应力，以平衡压缩应力。
又例如，玻璃片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。在一些实施方式中，玻璃片中较小的碱金属离子可以被Ag+离子替换。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。
在低于玻璃网络会发生松弛的温度下用较大离子替换较小离子，会在玻璃片的表面上产生离子分布，导致应力曲线。进入的离子的较大的体积在表面上产生压缩应力(CS)，在玻璃片的中心区域内产生张力(中心张力，或者CT)。压缩应力与中心张力的关系近似如下式所示：
其中t表示玻璃片的总厚度，以及DOL表示交换深度，也称为压缩层深度。
可以采用各种可离子交换玻璃组合物用于生产化学强化玻璃片。例如，适用于本文所述实施方式的可离子交换玻璃组合物包括碱性铝硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃。如本文所用，“可离子交换”表示玻璃组合物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。
例如，合适的玻璃组合物包含SiO2、B2O3和Na2O，其中，(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在一些实施方式中，玻璃片包含至少4重量％的氧化铝或者4重量％的氧化锆。作为补充或替代，玻璃片包含一种或多种碱土氧化物，使得碱土氧化物的含量至少为5重量％。作为补充或替代，玻璃片包含K2O、MgO或CaO中的至少一种。在一些实施方式中，玻璃片包含：61-75摩尔％的SiO2；7-15摩尔％的Al2O3；0-12摩尔％的B2O3；9-21摩尔％的Na2O；0-4摩尔％的K2O；0-7摩尔％的MgO；以及0-3摩尔％的CaO。
在一些实施方式中，玻璃片包含：60-70摩尔％的SiO2；6-14摩尔％的Al2O3；0-15摩尔％的B2O3；0-15摩尔％的Li2O；0-20摩尔％的Na2O；0-10摩尔％的K2O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO2；0-1摩尔％的SnO2；0-1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％，以及0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
在一些实施方式中，玻璃片包含：63.5-66.5摩尔％的SiO2；8-12摩尔％的Al2O3；0-3摩尔％的B2O3；0-5摩尔％的Li2O；8-18摩尔％的Na2O；0-5摩尔％的K2O；1-7摩尔％的MgO；0-2.5摩尔％的CaO；0-3摩尔％的ZrO2；0.05-0.25摩尔％的SnO2；0.05-0.5摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中，14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％，并且2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含以下组分、主要由以下组分组成、或者由以下组分组成：61-75摩尔％SiO2；7-15摩尔％Al2O3；0-12摩尔％B2O3；9-21摩尔％Na2O；0-4摩尔％K2O；0-7摩尔％MgO；以及0-3摩尔％CaO。
在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含氧化铝、至少一种碱金属以及在一些实施方式中大于50摩尔％的SiO2，在其他实施方式中至少为58摩尔％的SiO2，以及在其他实施方式中至少为60摩尔％的SiO2，其中该比例(Al2O3+B2O3)/Σ改性剂＞1，其中，组分的比例以摩尔％计，以及改性剂是碱金属氧化物。在特定实施方式中，该玻璃包含以下组分、基本由以下组分组成或者由以下组分组成：58-72摩尔％的SiO2、9-17摩尔％的Al2O3、2-12摩尔％的B2O3、8-16摩尔％的Na2O以及0-4摩尔％的K2O，其中，该比例(Al2O3+B2O3)/Σ改性剂＞1。
在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含以下组分、主要由以下组分组成、或者由以下组分组成：60-70摩尔％的SiO2；6-14摩尔％的Al2O3；0-15摩尔％的B2O3；0-15摩尔％的Li2O；0-20摩尔％的Na2O；0-10摩尔％的K2O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO2；0-1摩尔％的SnO2；0-1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔％，且0摩尔％≤MgO+CaO≤10摩尔％。
在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含以下组分、主要由以下组分组成、或者由以下组分组成：64-68摩尔％的SiO2；12-16摩尔％的Na2O；8-12摩尔％的Al2O3；0-3摩尔％的B2O3；2-5摩尔％的K2O；4-6摩尔％的MgO；以及0-5摩尔％CaO，其中66摩尔％≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na2O+B2O3)≤Al2O3≤2摩尔％；2摩尔％≤Na2O≤Al2O3≤6摩尔％；以及4摩尔％≤(Na2O+K2O)≤Al2O3≤10摩尔％。
可离子交换玻璃组合物的其他例子参见美国专利申请公开第2014/0087193号和第2014/0087159号所述，其全文分别通过引用结合入本文。
在一些实施方式中，第二面板14的化学强化玻璃片包括约为0.1-2mm的厚度，例如，约0.4mm、约0.5mm、约0.55mm、约0.7mm、或者约1mm。作为补充或替代，化学强化玻璃片包括约为600-800MPa的表面CS，例如，约700MPa，和/或至少约40微米的DOL。作为补充或替代，玻璃片包括至多约1mm的厚度，约500-950MPa的残留表面CS，和/或至少约35微米的DOL。
在一些实施方式中，可以对第二面板14的玻璃片的一个或两个表面进行酸蚀刻，以改善对于外部冲击事件的耐用性。玻璃片的表面酸蚀刻可以减少表面中的瑕疵的数量、尺寸和/或严重性。表面瑕疵起到玻璃片中的断裂位点的作用。减少在这些表面中瑕疵的数目、尺寸和严重性，可以消除和最小化这些表面中潜在的引发断裂的位点的尺寸，由此强化了表面。
在一些实施方式中，使玻璃片经受酸蚀刻过程包括使玻璃片的表面与酸性玻璃蚀刻介质接触。此类酸蚀刻过程可以是通用的，容易调节用于大多数玻璃，并且同时容易应用于平坦和复杂3D几何形貌。此外，还发现示例性酸蚀刻有效地减小了强度变化，甚至在表面瑕疵率低的玻璃中也是如此，包括上拉或下拉(例如熔合拉制)玻璃片，一般认为它们在很大程度上没有制造过程或者制造之后的处理过程带来的表面瑕疵。在一些实施方式中，酸蚀刻过程提供玻璃片表面的化学抛光，这可以改变表面瑕疵的尺寸、改变几何形貌，和/或减少表面瑕疵的尺寸和数量，但是对于经处理表面的整体地貌具有最小影响。通常来说，可以采用酸蚀刻处理来除去不超过约4μm的表面玻璃，或者在一些实施方式中，不超过2μm的表面玻璃，或者甚至不超过1μm的表面玻璃。可以在层叠之前进行酸蚀刻处理，以保护相应表面免于产生任何新的瑕疵。
应该避免从化学强化玻璃片酸去除超过预定厚度的表面玻璃，从而确保表面压缩层的厚度以及该层提供的表面压缩应力水平没有发生不可接受的降低，因为这可能对玻璃层叠体的冲击和弯折损坏抗性是有害的。此外，过度蚀刻玻璃表面会将玻璃的表面雾度水平提高到遭人拒斥的水平。对于窗户、汽车窗格玻璃和消费电子显示应用，通常不允许在玻璃片中存在可通过肉眼检测到的表面雾度，或存在非常有限的可通过肉眼检测到的表面雾度。
在各种实施方式中，可以使用各种蚀刻剂化学品、浓度和处理时间，从而在蚀刻过程期间实现所需水平的表面处理和强化。可用于进行蚀刻工艺步骤的示例化学物质包括含氟水性处理介质，其含有至少一种活性玻璃蚀刻化合物，包括但不限于：HF，HF与HCL、HNO3和H2SO4中一种或更多种的组合，氟化氢铵、氟化氢钠和其它合适化合物。例如，具有水中5体积％的HF(48％)和5体积％的H2SO4(98％)的水性酸性溶液可以改善厚度约为0.1-1.5mm的化学强化碱性铝硅酸盐玻璃片的落球性能，采用的处理时间短至1分钟的持续时间。应注意的是，对于无论是在酸蚀刻之前或之后，未经化学强化或热强化的示例性玻璃层，可能需要蚀刻介质的不同组合来实现落球测试结果的大幅改进。
如果溶液中的HF的浓度以及溶解的玻璃组分是精密控制的话，则会有助于维持通过含HF溶液蚀刻去除玻璃层厚度的足够控制。虽然出于该目的，周期性地替换整个蚀刻浴来恢复可接受的蚀刻速率是有效的，但是浴替换会是昂贵的，并且有效处理和处理废弃蚀刻溶液的成本会是高的。对玻璃层进行蚀刻的示例性方法见共用待审的国际专利申请号PCT/US2013/043561，其全文通过引用结合入本文。
在一些实施方式中，第二面板14的玻璃片包括在表面蚀刻之后DOL至少约30um或者至少约40um的压缩表面层，以及峰值压缩应力水平至少约500MPa或者至少约650MPa。有限的蚀刻处理持续时间可以实现薄的碱性铝硅酸盐玻璃片提供这些性质组合。具体地，使玻璃片表面接触蚀刻介质的步骤所进行的时间段不超过除去2μm表面玻璃所需的有效时间，或者在一些实施方式中，不超过除去1μm表面玻璃所需的有效时间。当然，在任何特定情况下，限制玻璃去除所需的实际蚀刻时间会取决于蚀刻介质的组成和温度，以及溶液和进行处理的玻璃的组成。但是，可以通过常规实验，来确定从选定玻璃片的表面有效地去除不超过约1um或者约2um的玻璃的蚀刻处理。
为了确保玻璃片强度和表面压缩层深度是足够的一种替代方法可以涉及在蚀刻过程中跟踪表面压缩应力水平的减小情况。然后，可以控制蚀刻时间，从而限制蚀刻处理所必然引起的表面压缩应力的减小。因此，在一些实施方式中，使强化碱性铝硅酸盐玻璃片的表面接触蚀刻介质的步骤所进行的时间可以不超过将玻璃片表面中的压缩应力水平有效减小约3％或其它可接受的量所需的时间。同样，适合实现预定的玻璃去除量的时间会取决于蚀刻介质的组成和温度，以及玻璃片的组成，但根据常规实验可以容易确定。玻璃表面酸处理或蚀刻处理相关的其他细节可参见美国专利第8,889,254号，其全文通过引用结合入本文。
额外的蚀刻处理自然可以是局部化的。例如，可以将表面装饰物或者掩膜放在部分玻璃片或制品上。然后可以对玻璃片进行蚀刻，以增加暴露于蚀刻的区域中的表面压缩应力，但是在表面装饰物或掩膜下方部分中的原始表面压缩应力(例如，原始经离子交换的表面压缩应力)得到维持。当然，可以基于玻璃表面处所需的压缩应力、所需的压缩层深度和所需的中心张力，来对各个加工步骤的条件进行调节。
对于与车辆乘客的冲击受伤的损伤水平相关的考虑已经推动了要求汽车玻璃窗产品较为容易发生破裂的法规。例如，在ECE R43修订版本2中，要求当玻璃层叠体受到来自(例如碰撞过程中乘客头部的)内部物体冲击时，玻璃层叠体应该断裂从而消散了事件过程中的能量并使得对乘客造成的伤害风险最小化。这要求限制了直接使用高强度玻璃同时作为汽车玻璃窗应用的玻璃层叠体的两片层。因此，在一些实施方式中，玻璃层叠体10包括在第一面板12和/或第二面板14的一个或多个表面上涂覆的透明层，从而对各面板和/或玻璃层叠体提供受控且可接受的破裂强度水平。例如，玻璃层叠体包括在第二面板14的化学强化玻璃片与中间层16相邻的表面上涂覆的透明层(例如，多孔涂层)。在内部冲击事件中，化学强化玻璃片的经酸蚀刻表面会处于张力，以及存在涂覆的透明层会引起化学强化玻璃片的破裂。可以采用例如低温溶胶凝胶工艺来提供示例性涂覆的透明层或弱化涂层。示例性涂层可以是透明的，雾度至多约10％，可见光波长的透光率至少约20％、至少约50％或者至少约80％，和/或低双折射，从而实现穿戴偏振眼镜的用户的未失真观看或者实现用于某些透明显示器结构。
虽然将玻璃层叠体10描述成具有包括玻璃-玻璃层叠结构100的第一面板12和包括化学强化玻璃片的第二面板14，但是本公开也包括了其他实施方式。例如，在其他实施方式中，第二面板包括钠钙玻璃片(例如，经过或者未经化学强化)、热强化玻璃片、经退火玻璃片、玻璃-玻璃层叠结构、聚合物片，或者其他合适的材料或结构。在各种实施方式中，第二面板包括约0.1-3mm的厚度。例如，在第二面板包括经退火玻璃片或热强化玻璃片的一些实施方式中，第二面板包括约2-3mm的厚度，例如约2.5mm。第一面板和第二面板的厚度可以是相同或不同的。可以通过熔合拉制制造示例性玻璃片，例如，如美国专利第7,666,511号、第4,483,700号和第5,674,790号所述，其全文分别通过引用结合入本文。在一些实施方式中，拉制的玻璃经过化学强化以形成本文所述的化学强化玻璃片。因此，玻璃片可以包括深的DOL的CS，这可以实现高的挠曲强度、耐划痕性和抗冲击性。示例性实施方式还可包括酸蚀刻或闪耀表面，通过减少表面上的瑕疵的尺寸和严重性，以增加此类表面的抗冲击性和增加强度，如本文所述。
图4是玻璃层叠体10的另一个示例性实施方式的透视图。在图4所示的实施方式中，第一面板12构造成玻璃层叠体10的外层，以及第二面板14构造成玻璃层叠体的内层。在其他实施方式中，第一面板可以构造作为内层，以及第二面板可以构造成作为外层。因此，外层、内层或者外层和内层这两者可以包括如本文所述的玻璃-玻璃层叠结构。在一些实施方式中，第二面板14的化学强化玻璃片包括小于或等于1mm的厚度，约500-950MPa的残留表面CS，和/或至少约35微米的DOL。在图4所示的实施方式中，玻璃层叠体10包括弯曲3D形状。在其他实施方式中，可以将玻璃层叠体形成为各种不同3D形状，其可以依据具体应用进行调节。在一些实施方式中，通过使得玻璃层叠体弯曲(例如，弯曲成挡风玻璃、控制台或者用于汽车的其他构造)，将玻璃层叠体10成形为3D形状。玻璃层叠体10可以包括一个或多个酸蚀刻或弱化表面，如本文所述。
在一些实施方式中，可以采用冷成形工艺来形成具有3D形状的玻璃层叠体10。例如，可以采用合适的模制工艺(例如，环模制工艺、压模工艺、真空模制工艺或者其他合适的模制工艺)，将第一面板12的玻璃-玻璃层叠结构100形成为3D形状。第二面板12的强化玻璃片可以被冷成形为包括3D形状的第一面板12。在示例性冷成形工艺中，可以将化学强化玻璃片与具有形状或者弯曲的第一面板12层叠。此类冷成形工艺可以降低化学强化玻璃片与中间层16相邻的表面处的CS，这可以赋予化学强化玻璃片更易于响应物体冲击(例如，汽车乘客的内部冲击)发生断裂的倾向性。作为补充或替代，此类冷成形工艺提供在化学强化玻璃片远离中间层16的相反表面上提供高CS，这使得该表面对于来自磨损的断裂更具有抗性。在一些实施方式中，可以在中间层材料的软化温度或者稍微高于软化温度进行示例性冷成形工艺(例如，约100-120℃)，也就是说，所处的温度小于玻璃层叠体的各面板的软化温度。可以采用高压釜中的真空袋或环，或者其他合适设备，来进行此类冷成形工艺。
在一些实施方式中，具有3D形状的玻璃层叠体10可以通过如下方式形成：在层叠之前将第一面板12和第二面板14成形为3D形状，然后通过中间层16使具有形状的第一面板与第二面板相互层叠。该成形工艺可适用于包括相互层叠的两个玻璃-玻璃层叠结构(其间具有中间层)的玻璃层叠体。可以在玻璃韧化炉中对大的薄玻璃片进行成形，所述玻璃韧化炉包括多个串联布置的炉，其中，玻璃片的温度发生逐步提升以完成重力弯垂。但是，可能无法通过简单地炉加热变化来完成实现所需的薄玻璃片的所需形状的温差，因为来自炉壁的热区和冷区的辐射方面因素对玻璃片的中心和边缘两者都造成影响。阻挡辐射，例如来自热炉区的辐射到达玻璃片边缘以及来自冷炉区的辐射达到玻璃片中心，可帮助实现所需的温差。在一些实施方式中，用于使玻璃片具有形状的系统包括：成形模具、热源(例如，辐射源)和屏蔽物(例如，辐射屏蔽物)。屏蔽物可以基本上放置在热源与玻璃片之间。作为补充或替代，屏蔽物包括外壁，所述外壁限定了腔体，所述腔体具有布置成朝向玻璃片的第一开口和布置成朝向热源的第二开口。在一些实施方式中，热源包括多个辐射加热元件。屏蔽物可通过成形模具或炉支撑并与它们附连。屏蔽物的外壁可以形成具有任意横截面形状的腔体(例如，圆形、卵形、三角形、正方形、矩形、菱形、或者多边形)。在一些实施方式中，屏蔽物包括多个屏蔽物。例如，可以布置第二辐射屏蔽物，所述第二辐射屏蔽包括限定了第二腔体的内壁，例如，所述第二辐射屏蔽同轴地布置在由第一辐射屏蔽的外壁限定的腔体内。
在一些实施方式中，使得玻璃片具有形状的方法包括：将玻璃片放在成形模具上，将成形模具和玻璃片引入到包含热源(例如辐射热源)的炉中，以及加热玻璃片。屏蔽物(例如，辐射屏蔽物)可以基本上放置在玻璃片与热源之间。屏蔽物可以包括外壁，所述外壁限定了腔体，所述腔体具有布置成朝向玻璃片的第一开口和布置成朝向热源的第二开口。在一些实施方式中，该方法包括将玻璃片加热至约为400-1000℃的温度，停留时间约为1-60分钟，或更久。
在一些实施方式中，第一面板12包括玻璃-玻璃层叠结构100，以及第二面板14包括强化玻璃片。强化玻璃片可以经过热强化、化学强化或者机械强化(例如，第二玻璃-玻璃层叠结构)。第一面板12与中间层16相邻的内表面和/或第二面板14远离中间层的外表面可以经过化学抛光。应注意的是，术语“内表面”和“外表面”指的是表面相对于中间层的位置，并且这没有暗示表面形成例如汽车或建筑的外表面或内表面。可以对化学抛光的表面进行酸蚀刻。作为补充或替代，第二面板14与中间层16相邻的内表面可以包括形成在其上的基本透明的涂层。在一些实施方式中，第一面板12和/或第二面板14的一个或两个表面包括约为500-950MPa的表面CS和/或约为30-50um的DOL。在一些实施方式中，第一面板12的内表面和/或第二面板14的外表面包括的表面CS高于第一面板的外表面和/或第二面板的内表面。作为补充或替代，第一面板12的内表面和/或第二面板14的外表面的DOL低于第一面板的外表面和/或第二面板的内表面。第一面板和第二面板的示例性厚度可以是如下厚度：至多约1.5mm、至多约1mm、至多约0.7mm、至多约0.5mm、约0.5-1mm、或者约0.5-0.7mm，但不限于此。当然，第一和第二面板的厚度、组成和/或结构可以是不同的。
在一些实施方式中，基本透明的涂层起到降低化学强化玻璃片的一个或多个表面的表面CS的作用。例如，基本透明的涂层可以包括多孔溶胶凝胶涂层，其在离子交换之前涂覆或布置在玻璃片的一个或多个表面上。涂层的孔隙率可以实现离子交换通过涂层，但是以这种方式，离子进入玻璃片的扩散受到涂层的部分抑制。这会导致相对于未涂覆的表面，化学强化玻璃片的经涂覆的表面上较低的CS和/或较低的DOL。涂层可以具有确定的孔隙率，从而在化学强化玻璃片的经涂覆的表面提供确定的CS。化学强化玻璃片的两个相反表面之间的压缩应力的明显不平衡会导致玻璃片的部分弓形。这种弓形会有助于第二面板的化学强化玻璃片冷成形到第一面板，如本文所述。在一些实施方式中，离子交换诱发的弓形略小于冷成形之后的最终层叠体中所需的弓形或弯曲量。在离子交换之前施涂透明涂层的一些实施方式中，透明涂层的加工或固化温度可以高于其他实施方式，例如，高至500℃或600℃。
在一些实施方式中，形成玻璃层叠体的方法包括：对第一面板和第二面板中的一个或两个进行强化，以及采用位于第一面板与第二面板之间的聚合物中间层使得第一面板和第二面板相互层叠。至少第一面板包括玻璃-玻璃层叠结构。在一些实施方式中，该方法包括：对第一面板与中间层相邻的内表面进行化学抛光(例如，酸蚀刻)，对第二面板远离中间层的外表面进行化学抛光，和/或在第二面板与中间层相邻的内表面上形成基本透明的涂层。在一些实施方式中，该方法包括对第二面板进行强化(例如，化学强化、热强化或机械强化)。作为补充或替代，对第一面板或第二面板的表面进行化学抛光包括：对表面进行酸蚀刻以去除至多约4um、至多约2um或者至多约1um的面板。可以在层叠第一面板与第二面板之前进行化学抛光。在一些实施方式中，对第一面板或第二面板的表面进行化学抛光包括对表面进行蚀刻以提供在表面处约为500-950MPa的表面CS和/或从表面开始约30-50um的DOL。在一些实施方式中，形成基本透明涂层包括采用溶胶凝胶工艺在至多约400℃或至多约350℃的温度涂覆表面。
在一些实施方式中，对玻璃层叠体进行冷成形的方法包括：以聚合物中间层位于第一面板与第二面板之间，将弯曲的第一面板与基本平坦的第二面板层叠到一起，所处的温度小于第一面板和第二面板各自的软化温度。第一面板包括玻璃-玻璃层叠结构。在一些实施方式中，第二面板包括玻璃片，例如，热强化、化学强化和/或机械强化玻璃片。在层叠之后，第二面板包括与第一面板基本相似的曲率。在一些实施方式中，在层叠之后，第二面板在玻璃片的相反的第一和第二表面上包括表面压缩应力差异。
在一些实施方式中，玻璃层叠体的一块或多块面板包括构造成在特定波长范围上吸收电磁辐射的材料。例如，玻璃-玻璃层叠结构的一层或多层包括吸收性或有色玻璃材料。吸收性玻璃材料可以构造成吸收例如红外(IR)波长范围内(例如，约750nm至约1mm)、紫外(UV)波长范围内(例如，约100-400nm)、可见光波长范围内(例如，约380-760nm)、其他合适波长范围或其组合中的辐射。在其他实施方式中，本文所述的用作玻璃层叠体的面板的任意玻璃片可以包括吸收性玻璃材料。作为补充或替代，本文所述的用作玻璃层叠体的面板和/或中间层的任意聚合物可以包括吸收性聚合物材料。作为补充或替代，本文所述的中间层包括吸收性材料。在一些实施方式中，玻璃层叠体的一块或多块面板包括具有低辐射系数(低E)的材料。例如，玻璃-玻璃层叠结构的一层或多层、玻璃片、聚合物片和/或中间层包括低E材料。在汽车或建筑应用中，此类吸收性或低E材料可帮助保护汽车或建筑内部免受过度加热或者由于暴露于特定辐射波长而导致的损伤。在显示器应用中，此类吸收性或低E材料可以帮助保护显示器内的材料免受暴露于特定辐射波长(例如，UV辐射)所导致的损伤。在一些实施方式中，通过布置在玻璃层叠体的表面上的吸收性涂层或吸收性膜来提供吸收或有色。
在一些实施方式中，玻璃层叠体包括透明显示器。例如，玻璃层叠体的一块或多块面板包括光散射特征，从而可以将图像投射到玻璃层叠体上被观察者看到。作为补充或替代，玻璃层叠体的一块或多块面板包括构造成产生被观察者看到的显示器图像的发光元件(例如，LED、微型LED、OLED、等离子体单元、电致发光(EL)单元)。在一些实施方式中，玻璃-玻璃层叠结构包括布置在其一层或多层中(例如，芯层、第一包覆层和/或第二包覆层中)的光散射特征或发光元件。在一些例子中，透明显示器对于可见光是至少部分透明的。环境光(例如，日光)可能造成当显示器图像透射到此类显示器表面上和/或在此类显示器表面上产生显示器图像时，难以看清或者无法看清。在一些实施方式中，透明显示器或者其上投射了显示器图像或者其上产生了显示器图像的部分可以包括暗化材料，例如，无机或有机光致变色或电致变色材料、悬浮颗粒装置和/或聚合物色散液晶。因而，可以调节透明显示器的透明度以增加显示器图像的对比度。例如，可以通过暗化显示器来减少透明显示器在明亮日光中的透明度，从而增加显示器图像的对比度。可以自动(例如，响应透明显示器对于暴露于特定光波长(例如紫外光)的或者响应光检测器(光电开关(photoeye))产生的信号)或手动(例如，通过观察者)控制调节。
在一些实施方式中，玻璃层叠体的一块或多块面板包括暗化材料，例如，无机或有机光致变色或电致变色材料、悬浮颗粒装置和/或聚合物色散液晶。因而，可以调节玻璃层叠体的透明度。在玻璃窗应用(例如，汽车或建筑玻璃窗应用)中，可以调节玻璃层叠体的透明度从而增加或减少允许通过玻璃层叠体的环境光(例如，日光)量。在显示器应用(例如，透明显示器应用)中，可以调节玻璃层叠体的透明度从而增加投射到玻璃层叠体上或者玻璃层叠体产生的显示器图像的对比度。例如，可以通过暗化玻璃层叠体来减少玻璃层叠体在明亮日光中的透明度，从而增加显示器图像的对比度。在各种实施方式中，可以自动(例如，响应玻璃层叠体对于暴露于特定光波长(例如紫外光)的或者响应光检测器(光电开关(photoeye))产生的信号)或手动(例如，通过观察者)控制调节。
本文所述的各种实施方式可以实现轻量化玻璃层叠体，其相比于常规玻璃层叠体在抗外部冲击性中具有优异的性能并且在内部冲击(例如，对于汽车应用而言)之后具有受控的破裂行为。
本文所述的玻璃-玻璃层叠结构和/或玻璃层叠体可适用于许多应用。一种特别感兴趣的应用会是汽车玻璃窗应用(例如，挡风玻璃、侧窗、太阳顶(sun roof)、月亮顶(moonroof)、后部玻璃(backlite))，从而玻璃-玻璃层叠体和/或玻璃层叠体可以通过汽车冲击安全标准，但不限于此。另一种应用会是汽车控制台、仪表盘、门面板、灯罩、仪器覆盖、镜子、或者内部或外部面板(例如，对于柱子或其他补饰)，但不限于此。另一种应用会是装饰性面板或覆盖(例如，用于壁、柱、电梯仓、厨房电器或者其他应用)，但不限于此。本领域技术人员可以确定其他应用。
本文所述的玻璃-玻璃层叠结构和/或玻璃层叠体的另一个应用会是显示器(例如，覆盖玻璃或玻璃背板)和/或触摸面板应用，从而玻璃-玻璃层叠结构和/或玻璃层叠体可以实现具有所需的玻璃层叠体性质的显示器和/或触摸面板，例如弯曲形状、机械强度等，但不限于此。此类显示器和/或触摸面板可适用于汽车或车辆应用。
在各种实施方式中，本文所述的玻璃-玻璃层叠结构和/或玻璃层叠体可以被整合到交通工具中，例如，汽车、船和飞机(例如，玻璃窗，如挡风玻璃、窗户、或侧窗、镜子、柱子、门的侧面板、头靠、仪表盘、控制台或者交通工具的座椅或其任意部分)，建筑固定物或结构(例如，建筑的内壁或外壁，以及地板)，电器中(例如，电冰箱、烘箱、炉子、清洗机、干燥机或者其他电器)，消费者电子件中(例如，电视机、手提电脑、电脑监视器和手持式电子件，例如，手机、平板和音乐播放器)、家具、信息亭和零售亭等。
本文所述的玻璃-玻璃层叠结构和/或玻璃层叠体可用于各种应用，包括例如，消费者或商用电子器件中的覆盖玻璃或玻璃背板应用，包括例如LCD、LED、微型LED、OLED、量子点、等离子体和电致发光(EL)显示器，计算机监视器和自动取款机(ATM)；触摸屏或触摸传感器应用；便携式电子器件，包括例如，移动电话、个人媒体播放器和平板电脑；集成电路应用，例如半导体晶片；光伏应用；建筑玻璃应用；汽车或车辆玻璃应用，包括例如，玻璃窗和显示器；商用或家用电器应用；发光或信号(例如，静态或动态信号)应用；或者运输应用，包括例如，铁路和航空应用。
实施例
通过以下实施例进一步阐述各个实施方式。
实施例1
形成类似于如图1所示的玻璃层叠体。第一面板是厚度约为1mm的玻璃-玻璃层叠结构。芯层厚度与包覆层厚度(两层包覆层的厚度之和)之比约为6。包覆层的压缩应力约为150MPa，以及芯层的中心张力约为25MPa。由PVB形成中间层，厚度约为0.8mm。第二面板是厚度约为0.4mm的化学强化玻璃片。
玻璃层叠体放置成相对于垂直呈约30°的角度，以及玻璃层叠体的第一面板用12盎司SAE G699砂砾撞击，一次从约6英尺高度掉落数片。进行测试的8个玻璃层叠体样品中的8个在撞击下幸存。
实施例2
形成类似于如图1所示的玻璃层叠体。第一面板是厚度约为1mm的玻璃-玻璃层叠结构。芯层厚度与包覆层厚度(两层包覆层的厚度之和)之比约为9。包覆层的压缩应力约为190MPa，以及芯层的中心张力约为21MPa。由PVB形成中间层，厚度约为0.8mm。第二面板是厚度约为0.4mm的化学强化玻璃片。
玻璃层叠体放置成相对于垂直呈约30°的角度，以及玻璃层叠体的第一面板用12盎司SAE G699砂砾撞击，一次从约6英尺高度掉落数片。进行测试的8个玻璃层叠体样品中的8个在撞击下幸存。
实施例3
形成玻璃层叠体。第一面板是厚度约为1mm的玻璃-玻璃层叠结构。由PVB形成中间层，厚度约为0.8mm。第二面板是厚度约为0.5mm的第二玻璃-玻璃层叠结构。
实施例4
形成类似于如图1所示的玻璃层叠体。第一面板是玻璃-玻璃层叠结构或者机械强化玻璃片，具有如表2所示的实施例4A-4D的不同性质。在实施例4A-4D的每一个中，第二面板是化学强化玻璃片，厚度为0.7mm、CS约为700MPa、以及DOL为45μm(通过FSM测得)。中间层是布置在第一与第二面板之间的粘合剂条。
表2：实施例4A-4D
分别地，实施例4A-4D中的10个样品经受如下石头冲击测试。参见图5-6，样品500分别放置成相对于法向510呈30度(具体如图5所示)，机械强化玻璃片面朝管550。每个样品由聚氯乙烯框架520支撑，其包括氯丁橡胶插入物，所述氯丁橡胶插入物具有70杜罗(duro)硬度计硬度、1英寸宽度和1/8英寸厚度，如图6所示。以这种方式将每个样品放在框架中之后，将12盎司的SAE G699等级砂砾560通过悬在样品500上的由制造的管550一次倒入数片。砂砾从跌落高度570撞击机械强化玻璃片的表面(即，砂砾560与机械强化玻璃基材之间的距离为6英尺)。没有发生断裂或破裂的通过测试样品数量如表2所示(样品4A-4D分别测试10个样品，其中通过测试的数量)。
在实施例4A-4D的样品经受石头冲击测试之后，从化学强化片和粘合剂条分离机械强化玻璃片，并根据ASTM C1499“Standard Test Method for Monotonic EquibiaxialFlexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature(先进陶瓷在环境温度下的单调等双轴挠曲强度的标准测试方法)”单独地进行环上环负荷失效测试，以证实机械强化玻璃片的平均挠曲强度的保留情况。环上环负荷失效测试参数包括1.6mm的接触半径、1.2mm/分钟的十字头速度、0.5英寸的负荷环直径以及1英寸的支撑环直径。受到砂砾冲击的机械强化玻璃片的表面处于张力。在测试之前，将粘合剂膜放置在进行测试的片材的两侧上，以装纳破裂的玻璃碎片。
比较例4E-4H分别包括具有如表3所示厚度的经退火或经热强化的钠钙硅酸盐玻璃片。分别地，比较例4E-4H中的10个样品经受与实施例4A-4D相同的石头冲击测试。然后，比较例4E-4H分别有10个样品也经受环上环测试，其方式与实施例4A-4D的机械强化片相同。
表3：比较例4E-4H
比较例 类型 厚度(mm)
4E 退火 2.1
4F 热强化 1.8
4G 热强化 2.1
4H 热强化 2.3
保留的强度结果如图7所示，显示甚至当薄得多的机械强化玻璃片在石头冲击测试下发生破损时，此类片材展现出的失效负荷值要比以相同方式(即，通过石头冲击测试)发生破损的厚得多的钠钙硅酸盐玻璃片明显更高。具体来说，CT大于或等于30MPa的实施例4C和4D的机械强化片展现出比比较例4E-4H明显更大的失效负荷。
不希望受限于理论，相信包括本文所述的机械强化面板的层叠体在石头冲击测试中展现出改进的通过率是由于单块面板的强度所导致的，即使当此类面板的厚度小于或等于约1mm时(例如，0.7mm时)。还相信当结合强化玻璃面板时，存活率得到改进。
比较例4E的保留强度与6mm厚的化学强化钠钙玻璃基材(比较例4I)和2mm厚的机械强化玻璃基材(实施例4J)的保留强度进行对比。比较例4E和4I以及实施例4J在用环上环测试进行测试之前(作为单块基材)经受石头冲击测试。石头冲击测试和环上环失效测试都是以实施例4A-4D相同的方式进行的。
图8显示比较例4E、比较例4I和实施例4J各自的保留强度。如图8所示，实施例4J展现出比比较例4E(与实施例4J厚度相当)和比较例4I(厚度是实施例4J厚度的三倍)明显更大的失效负荷。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的范围或精神的情况下对本发明进行各种修改和变动。因此，除了所附权利要求书及其等价形式外，本发明不受限制。

Claims (30)

1.一种玻璃层叠体，其包括：
包括玻璃-玻璃层叠结构的第一面板；
第二面板；以及
布置在所述第一面板与所述第二面板之间且包含聚合物材料的中间层。
2.如权利要求1所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述玻璃-玻璃层叠结构包括约为0.5-3mm的厚度。
3.如权利要求1或2所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述玻璃-玻璃层叠结构包括至多约750℃的有效109.9P温度。
4.如权利要求1-3中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述玻璃-玻璃层叠结构包括第一玻璃层和与所述第一玻璃层熔合的第二玻璃层。
5.如权利要求4所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述第一玻璃层包括芯层，所述第二玻璃层包括第一包覆层和第二包覆层，以及所述芯层布置在所述第一包覆层和所述第二包覆层之间。
6.如权利要求4或5所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述第二玻璃层包括约为10-800MPa的压缩应力。
7.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述第二面板包括第二玻璃-玻璃层叠结构。
8.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述第二面板包括强化玻璃片。
9.如权利要求8所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述强化玻璃片包括热强化玻璃片。
10.如权利要求8所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述强化玻璃片包括化学强化玻璃片。
11.如权利要求10所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述化学强化玻璃片包括约为0.1-2mm的厚度。
12.如权利要求10或11所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述化学强化玻璃片包括与所述中间层相邻的内表面，在所述内表面处约为500-950MPa的表面压缩应力，以及在所述内表面处约为30-50μm的压缩层深度。
13.如权利要求8所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述强化玻璃片包括机械强化玻璃片。
14.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述第二面板包括玻璃片。
15.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述第二面板包括聚合物片。
16.如权利要求1-15中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述聚合物材料选自下组：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、吸声PVB、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、离聚物、电离塑料、就地浇铸(CIP)树脂、热塑性材料，及其组合。
17.如权利要求1-16中任一项所述的玻璃层叠体，其特征在于以下至少一种性质：
a.采用耐用性测试确定的响应暴露于95℃的5体积％水性HCl溶液持续6小时，第一面板的降解速率至多约为0.018mg/cm2；或者
b.采用耐用性测试确定的响应暴露于95℃的1M的水性HNO3溶液持续24小时，第一面板的降解速率至多约为0.08mg/cm2；或者
c.采用耐用性测试确定的响应暴露于95℃的0.02N的水性H2SO4溶液持续24小时，第一面板的降解速率至多约为0.04mg/cm2。
18.如权利要求1-17中任一项所述的玻璃层叠体，其包括：在经受石头冲击测试之后至少约200MPa的保留强度，其中，所述第一面板包括0.7mm的厚度；所述第二面板包括厚度为0.7mm、CS约为700MPa和DOL约为45μm的化学强化玻璃片；以及所述中间层包括粘合剂条。
19.如权利要求1-18中任一项所述的玻璃层叠体，其包括形成在所述玻璃-玻璃层叠结构的表面上且包含无机墨或瓷釉的图案。
20.如权利要求19所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述图案布置在所述玻璃-玻璃层叠结构与所述中间层相邻的内表面上。
21.如权利要求19所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述图案布置在所述玻璃-玻璃层叠结构与所述中间层相反的外表面上。
22.一种车辆玻璃窗，其包括权利要求1-21中任一项所述的玻璃层叠体。
23.一种交通工具，其包括权利要求1-21中任一项所述的玻璃层叠体。
24.一种建筑面板，其包括权利要求1-21中任一项所述的玻璃层叠体。
25.一种形成权利要求1-21中任一项所述的玻璃层叠体的方法，所述方法包括用所述中间层使所述第一面板与所述第二面板层叠，以形成所述玻璃层叠体。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于：
所述层叠包括冷成形工艺，其包括：在小于所述第一面板的软化温度和所述第二面板的软化温度的温度下，将处于弯曲状态的第一面板与处于基本平坦状态的第二面板进行层叠；以及
在层叠之后，所述玻璃层叠体处于弯曲状态。
27.一种玻璃-玻璃层叠结构，其包括：
芯层；
与所述芯层相邻的第一包覆层和与所述芯层相邻的第二包覆层，所述芯层布置在所述第一包覆层与所述第二包覆层之间；以及
形成在所述玻璃-玻璃层叠结构的表面上的图案，并且其包括无机墨或瓷釉；
其中，所述第一包覆层和所述第二包覆层分别包括约10-800MPa的压缩应力。
28.一种玻璃层叠体，其包括：
包括如权利要求27所述的玻璃-玻璃层叠结构的第一面板；
第二面板；以及
布置在所述第一面板与所述第二面板之间且包含聚合物材料的中间层。
29.如权利要求28所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述图案布置在所述玻璃-玻璃层叠结构与所述中间层相邻的内表面上。
30.如权利要求28所述的玻璃层叠体，其特征在于，所述图案布置在所述玻璃-玻璃层叠结构与所述中间层相反的外表面上。
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