CN111345657A - 高强度饮用器具 - Google Patents

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钱鹏翔
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F·温特斯特勒
F·斯蒂登
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Schott Glass Technologies Suzhou Co Ltd
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Abstract

本发明涉及饮用器具、用于生产本发明的饮用器具的方法以及该饮用器具的用途。

Description

高强度饮用器具
技术领域
本发明涉及饮用器具、用于生产本发明的饮用器具的方法以及该饮用器具的用途。本发明的一些饮用器具可以称为饮用吸管。
背景技术
塑料制品危害环境。禁止一次性使用的塑料是日益严重的社会问题。一方面，塑料吸管引起日益严重的环境问题。这些塑料吸管广泛用于例如餐馆、酒吧、咖啡馆中或在家使用。然而，经常在海洋垃圾中发现塑料吸管，且塑料吸管会严重危害环境。在死去的海鸟和海龟的胃中发现了塑料吸管。塑料吸管的降解需要很长时间。塑料吸管的降解产物(有时称为微塑料)被微生物和动物吸收并积聚在食物链中，可能对动物和人类造成危害。
因此，需要塑料吸管的替代饮用器具。替代物应该是环保的。这种所需的新型饮用器具应该是可回收的，并且可多次重复使用，以避免产生对环境有害的垃圾。此外，新型的饮用器具不应最终落入动物的胃中，以免对动物和人类造成危害。另外，所需的饮用器具不应产生会在食物链中积聚的降解产物。所需的饮用器具不应由于内部和/或外部破坏而对动物造成危害。
理想的饮用器具是环保的、抗破裂的并保持尺寸稳定。除其他外，完整且不可变形的饮用器具可减少被动物吞噬的可能性。同时，理想的饮用器具应具有以下优点：低破裂风险、品质稳定、口感佳和外观精美。
诸如纸吸管之类的纸制饮用器具可以替代塑料饮用器具。纸吸管的降解时间短。然而，纸吸管不适合多用途。涂层可用于使纸吸管可重复使用，或对纸吸管上色或结构改造。然而，这些涂层降低了饮用器具的可回收性和环保性。此外，纸制饮用器具难以清洁。
任选地，可以使用秸秆饮用器具(诸如由秸秆制成的吸管)来代替塑料吸管。秸秆饮用器具是可生物降解的。然而，秸秆饮用器具不适合广泛使用。此外，秸秆饮用器具容易变形，并且在使用后难以清洁。此外，还可以使用其他饮用器具(诸如木吸管或竹吸管)来代替塑料吸管。然而，木吸管或竹吸管的问题是表面粗糙度高并且难以清洁。这可能导致流体的残留，进而导致微生物的生长，从而危害动物或人类的健康。
另一种替代饮用器具是金属饮用器具，诸如金属吸管。问题是，金属吸管不能提供良好的口感、精美的外观，并且难以以恒定的品质提供。金属吸管缺乏透明性，因此很难从外部评估金属吸管的内部清洁度。
可重复使用的饮用器具必须是卫生的，即它们必须易于清洁，例如在普通洗碗机中清洁。它们还应该是化学惰性的，即使在多次洗碗机循环之后也要保持这种惰性。
本发明的一个目的是克服现有技术的问题。特别地，本发明的目的是提供一种具有低破裂风险和高耐用性的新型饮用器具。
发明内容
该目的通过本发明的主题解决。特别地，该目的通过一种饮用器具来解决，该饮用器具具有第一开口、内腔、第二开口以及壁，该壁从第一开口延伸至第二开口并围绕内腔，
其中，通过对另一开口施加抽吸，能够将流体吸入穿过一个开口，进入内腔中且从所述另一开口吸出，并且
其中，所述壁具有面向内腔的内表面和背离内腔的外表面。
在一个实施方案中，壁由玻璃制成；和/或壁具有第一压应力层，所述第一压应力层从壁的内表面延伸到壁内的第一深度(DCL1)；和/或壁具有第二压应力层，所述第二压应力层从壁的外表面延伸到壁内的第二深度(DCL2)。所述壁可具有张应力层，在第一压应力层和第二压应力层之间的深度处将所述张应力层布置在壁内；和/或第二深度为壁厚度的0.05％至25％。
在一个实施方案中和/或在饮用器具的使用期间，第一开口可以是饮用器具的下部开口，且第二开口可以是饮用器具的上部开口。下部开口可以是延伸到待通过饮用器具摄取的流体中的开口，而上部开口可以是在使用饮用器具期间接触用户的嘴唇的开口。
本发明的饮用器具解决了现有技术的问题。该饮用器具易于清洁并且可以完美地重复使用，而不会失去其精美的外观，优选地，甚至在经历了多次洗碗机循环之后，仍然如此。它还具有透明的优点，因此可以很容易地从外部评估其清洁度。该饮用器具还具有非常高的可回收性，而不会损失其品质或纯度(purity)。该行业在玻璃回收方面拥有多年经验。在某些实施方案中，用于本发明的饮用器具的玻璃由易于回收的玻璃制成，所述玻璃例如不含有毒成分(如Pb、As和Cd)的玻璃。它具有中性品味、高化学稳定性和高化学惰性。由于玻璃壁的高化学稳定性，因此当饮用器具例如与诸如果汁、茶或洗碗机清洁液之类的流体接触时，很少有物质从玻璃壁中析出或泄漏出来。值得注意的是，饮用器具可以承受各种苛刻的化学条件，包括具有非常酸性条件的液体(例如，酸果汁)、具有碱性条件的液体(例如，一些去污剂)、有机溶剂(例如，伏特加酒中的乙醇)、它们的组合物、例如酸性和有机溶剂的组合物(例如长岛冰茶)。即使在高温下，即使在这些恶劣(harsh)物质的反复影响下，饮用器具也不应失去其有益性能。在优选的实施方案中，用于饮用器具的玻璃能够承受这些严苛条件。该饮用器具适合用工业清洗机清洁，而不会其损失品质或纯度。
玻璃吸管尚未被广泛使用，因为用户担心例如由于用户咬住上边缘或下边缘碰撞饮用玻璃杯底部而导致吸管可能破裂。此外，用户还担心玻璃吸管下落到地面时会破裂，特别是在具有坚硬地板(诸如瓷砖或大理石)的厨房中使用时。由于担忧玻璃壁破裂和尖锐的碎片，父母特别不愿让他们的孩子使用玻璃吸管。
如本文概述的饮用器具解决了所有这些问题并解决了用户的担忧，从而帮助玻璃吸管进入市场并替代塑料吸管和较不耐用的替代品。如上所述的饮用器具的压应力将饮用器具的机械强度提高到一定程度，使得即使饮用器具从相当高的高度下落到大理石地板上也不会导致玻璃壁破裂。不太可能发生的情况是本发明的饮用器具仍然会破裂，但它优选会破裂成许多小颗粒，而基本上不会形成矛状的尖锐碎片。
在一个实施方案中，饮用器具基本上由壁、开口和内腔组成。在其他实施方案中，饮用器具具有其他部件，诸如用于盛放花或鸡尾酒伞的托座。在一个实施方案中，饮用器具基本上由玻璃组成。饮用器具可以是笔直的形状或是弯曲的。
发明人进行了全面的实验，以发现可以如何改进饮用器具以实现本发明的目的。
压应力层
压应力(CS)是在玻璃表面层上进行离子交换后在玻璃网络中引起的压缩。诸如表面应力仪(例如，FSM6000)之类的可商购的测试机可以用于通过波导机理来测量CS。在一个实施方案中，第一压应力层和/或第二压应力层 (分别为CS1和/或CS2)的压应力高于100MPa、高于200MPa、高于300MPa 或高于400MPa。在某些实施方案中，CS1和/或CS2甚至可以高于500MPa、高于600MPa、高于700MPa或甚至高于800MPa。在一些实施方案中，CS1和/或CS2的压应力高于900MPa。然而，CS不应过高，否则玻璃可能容易自破裂。优选地，CS1和/或CS2低于1500MPa，或低于1250MPa。
在本领域中，压应力层的深度通常被称为DoL。壁内表面上的第一压应力层的深度(DCL1)和壁外表面上的第二压应力层的深度(DCL2)是玻璃表面上存在CS的离子交换层的厚度。可以用表面应力仪，特别是用由Orihara 生产的FSM 6000表面应力仪来测量深度。在一个实施方案中，使用SEM/EDS (扫描电子显微镜/能量色散X射线光谱仪)来测量DoL。在一些实施方案中，DCL1和DCL2是相同的。根据本说明书，术语“相同”是指DCL1对应于DCL2±10％。优选地，DCL2至少与DCL1一样高。更优选地，DCL2与DCL1的比率至少>1、至少为1.1、至少为1.3、至少为1.5、至少为2或至少为4。
DCL1可以大于1μm、大于5μm、大于10μm、大于20μm、大于40μm、大于50μm、大于70μm，或甚至大于100μm。对于给定的玻璃组合物，DCL1随着钢化时间的增加而增加。足够的DCL1有助于确保饮用器具的机械强度，但深度过高会增加自破裂的风险。因此，DCL1优选小于300μm、小于200μm、小于100μm、小于80μm、小于70μm或小于60μm。在一些实施方案中， DCL1小于50μm。
第二压应力层的深度DCL2可以大于1μm、大于5μm、大于10μm、大于20μm、大于40μm、大于50μm、大于70μm，或者甚至大于100μm。对于给定的玻璃组合物，DCL2随着钢化时间的增加而增加。足够的DCL2有助于确保饮用器具的机械强度，但深度太大会增加自破裂的风险。因此，DCL2优选小于300μm、小于200μm、小于100μm、小于80μm、小于70μm或小于60μm。在一些实施方案中，DCL2小于50μm。
DCL1和DCL2之和为总压缩深度(TCD)。TCD优选大于2μm、大于10 μm、大于50μm、大于100μm或大于200μm。TCD优选小于200μm，更优选小于100μm。
DCL1与壁厚度的比率可以大于0.05％。在优选的实施方案中，该比率可以大于1％、大于2％。在一些实施方案中，该比率大于3％、大于4％、大于5％和大于10％。优选地，DCL1与壁厚度的比率小于25％、小于20％、小于15％、小于10％以及小于7％。
优选地，DCL2与壁厚度的比率可以大于0.05％、大于1％、大于2％。在一些实施方案中，该比率大于3％。优选地，DCL2与壁厚度的比率小于25％、小于20％、小于15％、小于10％、小于7％。例如，第二压应力层的深度 (DCL2)可以是30μm，并且壁厚度可以是1mm。则DCL2与壁厚度的比率将为3％。
在替代实施方案中，DCL1和/或DCL2可以大于0.2mm、大于0.4mm、大于0.6mm或大于0.8mm。DCL1和/或DCL2可以小于5mm、小于4mm、小于3mm或小于2mm。
在替代实施方案中，DCL1和/或DCL2与壁厚度的比率可以大于4％、大于5％、大于10％或大于12％。
优选地，TCD与壁厚度的比率大于0.05％、大于1％、大于2％。在一些实施方案中，该比率大于3％。优选地，TCD与壁厚度的比率小于25％、小于20％、小于15％，小于10％、小于7％。
当在玻璃的两面都引起压应力时，会产生中心张力(CT)。根据牛顿定律的第三原理，为了平衡应力，必须在玻璃的中心区域产生张应力，这称为中心张力。可以根据测得的压应力和压应力层的深度来计算CT。令人惊讶地发现，与具有较厚壁的饮用器具相比，具有较薄壁的钢化的饮用器具可以耐受更高的CT而不会自破裂。优选地，壁的CT为至少50MPa、至少100MPa、至少120MPa、至少150MPa、至少160MPa、至少170MPa、至少200MPa、至少300MPa、至少500MPa。CT可以被限制为2000MPa、1000MPa或800 MPa。
在一个实施方案中，中心张力与第一压应力层和/或第二压应力层的压应力的比率在0.05至2.0的范围内、在0.1至1.8的范围内、在0.15至1.7的范围内、在0.2至1.6的范围内，或在0.3至1.5的范围内。
可以通过物理和/或化学钢化来引入压应力。在一个实施方案中，玻璃仅用NaNO3、仅用KNO3、或用KNO3和NaNO3两者来进行化学钢化。优选地，对于壁厚度小于3mm的饮用器具，使用化学钢化。
几何参数
垂直于饮用器具的壁的纵向轴线的外径优选为至多25mm、至多20mm、至多15mm、至多9.5mm、至多8.5mm或至多7.5mm。在一些实施方案中，垂直于饮用器具的纵向轴线的外径为至多7mm。较小的外径减少了用于制造饮用器具的玻璃用量以及当饮用器具被丢弃时的垃圾量。因此，外径较小的饮用器具更加环保。此外，较小的外径减轻了饮用器具的重量。重量更轻的饮用器具在饮用期间更易于使用。本发明的优点之一是饮用器具在相对低的重量/壁厚下具有优异的抗破裂性和耐用性。
垂直于饮用器具的壁的纵向轴线的外径优选为至少2mm、至少3mm、至少4mm、至少6mm。在一些实施方案中，垂直于饮用器具的纵向轴线的外径为至少7mm。直径太小会阻碍流体通过饮用器具的内腔吸入。另外，直径太小还使得嘴更难以轻易地适应并恰当地包住饮用器具。此外，直径太小使得饮用器具更容易破裂，或者至少留下其可能容易破裂的印象。术语“外径”可以指在壁的一侧上的外表面与壁的另一侧上的外表面之间的垂直于饮用器具的壁的纵向轴线测量的最大或平均直径。
饮用器具的壁的最大厚度优选为至多5mm、至多4mm、至多3mm、至多2mm、至多1.6mm或至多1.5mm。在一些实施方案中，饮用器具的壁的厚度小于1.4mm。在一些实施方案中，壁的厚度为至多6mm。如果饮用器具的壁太厚，则该器具会很重并且不便于使用。另外，较厚的饮用器具会给人不适的口感。
饮用器具的壁的厚度优选地为至少0.1mm、至少0.2mm、至少0.3mm 或至少0.5mm。在一些实施方案中，饮用器具的壁的厚度为至少0.6mm、至少0.8mm或至少1.0mm。在一些实施方案中，壁的厚度为至少3mm。如果厚度在所有区域中不相同，则术语厚度可以指壁的最大厚度或平均厚度。
优选地，饮用器具的长度为至少10mm、至少50mm、至少100mm或至少200mm。优选地，饮用器具的长度为至多800mm、至多500mm、至多 400mm或至多300mm。
在一个实施方案中，饮用器具的长度为50mm至800mm。该长度可以是至少90mm、至少100mm、至少120mm或至少180mm。在实施方案中，长度被限制为至多600mm、至多400mm、至多300mm或至多250mm。饮用器具的这些长度已被证明可用于大多数所期望的应用。
优选地，饮用器具的壁在每平方厘米的玻璃上具有少于两个的直径大于 10μm的缺陷。缺陷是指玻璃中的痕迹、气泡、气线(airline)、划痕、裂缝、撕裂、破裂、混浊、变色、污点、瑕疵、夹杂物或其他缺点或不足之处。缺陷直径通过光学显微镜测量。它可能指马丁(Martin)直径。在一个实施方案中，基于至少10平方厘米的玻璃的显微镜分析来评估缺陷的数量。
饮用器具具有垂直于饮用器具的纵向轴线的横截面。横截面可以具有规则或不规则形状。垂直于饮用器具的纵向轴线的横截面可以是大致圆形的。大致圆形的横截面更容易与嘴相适应和并被嘴紧紧包住。从而获得更好的口感。此外，大致圆形的横截面易于清洁且使得流体不受阻碍地流过内腔。
平均表面粗糙度(Ra)是表面纹理的量度。它是通过实际表面与其理想形式的垂直偏差来量化的。通常，振幅参数基于粗糙度曲线与平均线的垂直偏差来表征表面。Ra是这些垂直偏差的绝对值的算术平均值，例如，如DIN EN ISO 4287：2010-07中所定义的。粗糙度可以用原子力显微镜测量。饮用器具的内表面和/或外表面优选具有小于30nm、小于10nm、小于5nm、小于2nm或小于1nm的平均表面粗糙度Ra。在一些实施方案中，表面粗糙度 Ra小于0.5nm。较小的内表面和/或外表面粗糙度减少了在使用和清洁饮用器具后的残留流体量。饮用器具内的残留流体可能引起微生物的生长，从而可能危害动物或人类的健康。此外，较小的外表面粗糙度带来了更好的口感和舌感，并且在将饮用元件握在手中时带来了更舒适的感觉。所提到的粗糙度值可以通过对玻璃进行火抛光来获得。
饮用器具的折射率nd优选为1.450至1.800、1.490至1.600、1.500至1.580 或1.510至1.560。折射率有助于提高饮用器具的外观的吸引力。
机械阻力参数
饮用器具的四点弯曲(4PB)强度(即抗弯强度)优选为至少200MPa、至少500MPa、至少1.0GPa、至少1.5GPa、至少1.7GPa或至少2.0GPa。在一些实施方案中，四点弯曲强度为至少2.5GPa。在一个实施方案中，4PB 强度最高至10.0GPa、最高至7.0GPa或最高至5.0GPa。弯曲强度是材料在弯曲测试中刚好在其屈服之前的应力。四点弯曲(4PB)强度是在四点弯曲设置下的抗弯强度，在四点弯曲设置中，例如底部支撑件(支撑轴承)的跨度为40mm，并且载荷压头(内部轴承)的跨度为20mm。该测试是本领域技术人员已知的。例如，可以按照ASTMC1161-13中给出的程序。可以使用市售的测试仪器(诸如通用机械测试仪)来测量4PB强度。对于该测试，将样品放在两个底部支撑件上，并用两个上部载荷压头压紧，直到样品破裂。该力与上部压力头的距离成线性关系。通过计算力、两个压力头的上部跨度、两个支撑件的下部跨度以及样品尺寸，可以获得4PB强度。在一些实施方案中，本发明的饮用器具的4PB强度是相同材料和尺寸的非钢化的饮用器具的至少两倍高，其中“非钢化的”饮用器具未经历化学或物理钢化。优选地，该饮用器具的4PB强度是相同材料和尺寸的非钢化的饮用器具的至少3倍或至少4倍高。
在一个实施方案中，饮用器具具有在相当高度下的抗球或锤冲击性(ball orhammer impact resistance)，这意味着饮用器具能够抵抗球或锤从相当高的高度掉落到饮用器具上的冲击而不会破裂(“冲击高度”)。球或锤的质量为 58.3g，且由钢制成。本发明的饮用器具的抗球或锤冲击性可以高于15cm、高于20cm、高于30cm、高于40cm、高于50cm、高于60cm、高于70cm、高于80cm、高于100cm或甚至高于150cm。在一些实施方案中，冲击高度超过200cm。在上下文中，“抗冲击”或“抵抗冲击”是指饮用器具分别在球或锤冲击时不会破裂。在实施方案中，饮用器具在球或锤冲击测试中承受的冲击能量(重量×高度×重力加速度)为至少0.1J，或为至少0.2J，或为至少0.3J，或为至少0.5J。在一个实施方案中，冲击能量最高至10J、最高至 5J、最高至2J或最高至1.5J。
在一个实施方案中，饮用器具具有很低的球或锤冲击破裂概率，这意味着饮用器具很可能抵抗球或锤从预定高度掉落到饮用器具上的冲击而不会破裂。球或锤的质量为58.3g，且由钢制成。本发明的饮用器具的球或锤冲击破裂概率可以在预定高度下测量，该预定高度高于15cm、高于或等于20cm、高于或等于30cm、高于或等于40cm、高于或等于50cm、高于或等于60cm、高于或等于70cm、高于或等于80cm、高于或等于100cm，或者甚至高于或等于150cm。在一些实施方案中，高度可以超过200cm。在上下文中，“具有冲击破裂概率”是指在指定条件下测试的100个饮用器具的仅所指示的破裂百分比，即在破裂概率小于10％的情况下，在测试中，100个饮用器具中少于10个破裂。优选地，饮用器具的球或锤冲击破裂概率小于10％、小于 5％、小于1％、小于0.5％或甚至小于0.1％。
可以使用诸如落锤测试仪之类的市售测试仪器来测量抗冲击性。抗冲击性表示为饮用器具能够抵抗而不破裂的最大冲击高度。为了进行测试，将样品固定在落锤测试仪上。将具有平坦边缘和适当重量的锤从初始高度落下。如果样品没有破裂，则将锤逐步升高到更高的高度，然后再次落下，直到样品破裂。相应地记录冲击能量。锤的平坦边缘确保了每次冲击都会发生在样品的中心/最高点。在一些实施方案中，本发明的饮用器具的抗球或锤冲击性是相同材料和尺寸的非钢化的饮用器具的至少4倍高。优选地，该饮用器具的抗球或锤冲击性是相同材料和尺寸的非钢化的饮用器具的至少5倍、至少 6倍或至少8倍高。
在一个实施方案中，饮用器具具有在相当高度下的抗大理石掉落性 (marbledrop resistance)，这意味着饮用器具能够抵抗从相当高的高度掉落到大理石表面上而不破裂(“大理石掉落高度”)。在抗大理石掉落测试期间，饮用器具以相对于大理石表面成45°的角度自由下落到大理石表面上。本发明的饮用器具的抗大理石掉落性可以高于30cm、高于40cm、高于50cm、高于60cm、高于70cm、高于80cm、高于100cm或者甚至高于120cm。在一些实施方案中，大理石掉落高度甚至高于150cm。在一个实施方案中，大理石掉落高度高达200cm或高达160cm。“自由下落”是指将饮用器具升高到特定高度，然后释放，以使饮用器具相对于大理石表面以基本恒定的角度且基本上不旋转地下落到该表面。抗大理石掉落性表示为饮用器具能够抵抗而不破裂的最大大理石掉落高度。大理石之所以用于确定耐摔性，是因为它通常用于地板。在一些实施方案中，本发明的饮用器具的抗大理石掉落性为相同的材料和尺寸的非钢化的饮用器具的至少4倍高。优选地，该饮用器具的抗大理石掉落性是相同材料和尺寸的非钢化的饮用器具的至少5倍、至少6 倍或至少8倍高。
在一个实施方案中，饮用器具具有很低的大理石掉落破裂概率，这意味着饮用器具很可能抵抗从预定高度掉落到大理石表面上而不会破裂。在大理石掉落破裂概率测试期间，饮用器具以相对于大理石表面成45°的角度自由下落到大理石表面上。对于高于或等于30cm、高于或等于40cm、高于或等于50cm、高于或等于60cm、高于或等于70cm、高于或等于80cm、高于或等于100cm或者甚至高于或等于120cm的预定高度，可以指示本发明的饮用器具的大理石掉落破裂概率。在一些实施方案中，预定高度甚至高于或等于150cm。“自由下落”是指将饮用器具升高到特定高度，然后释放，以使饮用器具相对于大理石表面以基本恒定的角度且基本不旋转地下落到该表面。大理石下落破裂概率表示为当测试100个饮用器具时，从预定高度掉落到大理石上时饮用器具破裂的百分比。在一些实施方案中，本发明的饮用器具的大理石掉落破裂概率小于10％、小于5％、小于1％、小于0.5％或甚至小于0.1％。在本发明的测试方法中，可以使用莫氏硬度为3至5的大理石。
在一个实施方案中，饮用器具具有在相当高度下的抗木材掉落性，这意味着饮用器具能够抵抗从相当高的高度下落到木质表面上而不破裂(“木材掉落高度”)。在抗木材掉落性测试期间，饮用器具以相对于木质表面成45°的角度自由下落到木质表面上。本发明的饮用器具的抗木材掉落性可以高于60 cm、高于70cm、高于80cm、高于100cm、高于120cm或高于150cm。在一些实施方案中，木材掉落高度甚至高于200cm、高于300cm或甚至高于 400cm。木材下落高度可以最高至700cm或最高至500cm。“自由下落”是指将饮用器具升高到特定高度，然后释放，使得饮用器具相对于木质表面以基本恒定的角度且基本不旋转地下落到该表面。抗木材掉落性表示为饮用器具能够抵抗而不破裂的最大木材掉落高度。木材之所以用于确定耐摔性，是因为木材通常用于地板和家具。木质表面可以是抛光的橡木地板。
在一个实施方案中，饮用器具具有很低的木材掉落破裂概率，这意味着饮用器具很可能抵抗从预定高度掉落到木质表面上而不破裂。在木材掉落破裂概率测试期间，饮用器具以相对于木质表面成45°的角度自由下落到木质表面上。对于高于或等于30cm、高于或等于40cm、高于或等于50cm、高于或等于60cm、高于或等于70cm、高于或等于80cm、高于或等于100cm、或者甚至高于或等于120cm的预定高度，可以指示本发明的饮用器具的木材掉落破裂概率。在一些实施方案中，预定高度甚至高于150cm。“自由下落”是指将饮用器具升高到特定高度，然后释放，使得饮用器具以相对于木质表面基本恒定的角度且基本不旋转地下落到该表面。木材掉落破裂概率表示为当测试100个饮用器具时，从预定高度掉落到木材上时，饮用器具破裂的百分比。在一些实施方案中，本发明的饮用器具的木材掉落破裂概率小于10％、小于5％、小于1％、小于0.5％或甚至小于0.1％。
在一个实施方案中，饮用器具具有相当高度下的环氧树脂(epoxy)耐摔性，这意味着饮用器具能够抵抗从相当高的高度下落到环氧树脂表面上而不破裂(“环氧树脂掉落高度”)。在抗环氧树脂掉落测试期间，饮用器具以相对于环氧树脂表面成45°的角度自由下落到环氧树脂表面上。本发明的饮用器具的抗环氧树脂掉落性可以高于60cm、高于70cm、高于80cm、高于100 cm、高于120cm或高于150cm。在一些实施方案中，环氧树脂掉落高度甚至高于200cm、高于300cm或甚至高于400cm。环氧树脂掉落高度可以最高至700cm或最高至500cm。“自由下落”是指将饮用器具升高到特定高度，然后释放，使得饮用器具以相对于环氧树脂表面以基本恒定的角度且基本不旋转地下落到该表面。抗环氧树脂掉落性表示为饮用器具能够抵抗而不破裂的最大环氧树脂掉落高度。环氧树脂之所以用于确定抗掉落性，是因为它通常用于地板。
在一个实施方案中，饮用器具具有很低的环氧树脂掉落破裂概率，这意味着饮用器具很可能抵抗从预定高度掉落到环氧树脂表面上而不破裂。在环氧树脂掉落破裂概率测试期间，饮用器具以相对于环氧树脂表面成45°的角度自由下落到环氧树脂表面上。对于高于或等于30cm、高于或等于40cm、高于或等于50cm、高于或等于60cm、高于或等于70cm、高于或等于80cm、高于或等于100cm、或者甚至高于或等于120cm的预定高度，可以指示本发明的饮用器具的环氧树脂掉落破裂概率。在一些实施方案中，预定高度甚至高于或等于150cm。“自由下落”是指将饮用器具升高到特定高度，然后释放，使得饮用器具以相对于环氧树脂表面以基本恒定的角度且基本不旋转地下落到该表面。环氧树脂掉落破裂概率表示为当测试100个饮用器具时，从预定高度掉落到环氧树脂上时，饮用器具破裂的百分比。在一些实施方案中，本发明的饮用器具的环氧树脂掉落破裂概率小于10％、小于5％、小于1％、小于0.5％或甚至小于0.1％。在本发明的测试方法中，可以使用莫氏硬度为2至3的环氧树脂。
当对材料施加一定的力时，杨氏模量反映了材料伸展特性(expansion)。杨氏模量越大，几何形状变化将越困难。因此，用于饮用器具的玻璃和/或饮用器具应具有较高的杨氏模量，以便抵抗几何形状变化并在化学钢化后保持低伸展。玻璃和/或饮用器具的杨氏模量优选为至少60GPa、至少65GPa、至少70GPa、至少75GPa或至少80GPa。然而，杨氏模量也不应过高，以保持一定程度的弹性。一定的弹性对饮用器具的抗冲击性和抗掉落性有积极影响。优选地，玻璃和/或饮用器具的杨氏模量为至多120GPa、至多115GPa、至多110GPa、至多105GPa、至多100GPa或至多90GPa。杨氏模量可以通过本领域已知的标准方法来测量。优选地，杨氏模量根据DIN 13316：1980- 09测量。
反刚度(inverse stiffness)定义为密度除以(over)杨氏模量。高的反刚度导致玻璃的高柔韧性。在另一方面，低的反刚度有利于保持玻璃的稳定性，但增加了玻璃制品弯曲时破裂的风险。饮用器具的壁的反刚度优选在0.032至 0.0355(s/mm)2的范围内、在0.0325至0.0345(s/mm)2的范围内或在0.033至 0.034(s/mm)2的范围内。较高的反刚度增加了饮用器具对由施加的力引起的变形的抵抗。可能因用牙咬、饮用器具掉落到饮用容器的底部或边缘或在运输过程中挤压饮用器具而产生所施加的力。反刚度的增加从而增加了饮用器具的寿命、耐用性和可重复使用性，而没有损失其品质或纯度。
饮用器具呈现良好的抗热震性(thermal shock resistance)，即，饮用器具抵抗热震而不破裂。抗热震性可以通过转移饮用器具来确定：
A.从室温(25℃)到沸水(“热震测试”)，
B.从室温(25℃)到冰水(“冷震测试”)，
C.从沸水(100℃)到冰水(“强冷震测试”)，和/或
D.从冰水(0℃)到沸水(“强热震测试”)。
在抗热震性测试期间，首先将饮用器具浸入第一介质中(例如强冷震测试中的沸水中)，并在第一介质中保持足够长的时间，以便饮用器具将其温度调节至第一介质的温度。3分钟的时间通常就足够了。之后，将饮用器具从第一介质中取出并浸入第二介质中(例如强冷震测试中的冰水中)。将饮用器具浸入第二介质中包括：将饮用器具以所述壁的纵向轴线垂直于介质表面并且首先通过第一开口(即，如使用饮用器具时会这样做)引入第二介质中。另外地或可替代地，该测试可以包括首先通过第二开口引入饮用器具。将饮用器具浸入介质中的步骤可以以恒定速度进行，优选以大约1cm/s或大约2 cm/s的速度进行，直到将器具完全浸入相应的介质中。然后将器具保持在介质中至少3分钟。在实施方案中，本发明的饮用器具在经历热震测试和/或冷震测试时不会破裂。优选地，当经历强热震测试和/或强冷震测试时，饮用器具也不会破裂。
饮用器具的抗热震性可以表示为耐温度冲击值，该值定义为器具能够抵抗而不破裂的温度变化。测试方法与上面针对强冷震测试C给出的方法相同，但介质温度不同。本发明的饮用器具的耐温度冲击值可高达至少121℃、至少130℃或甚至至少150℃。高抗热震性有助于提高饮用器具承受高压灭菌的能力。
对玻璃进行退火可能会影响良好的抗热震性。由于玻璃的假想温度取决于其热历史，因此可以用来测量玻璃是否已退火。与未退火的玻璃相比，退火玻璃具有较低的假想温度。材料的强度也可以影响抗热震性，因为仅当引起的热应力超过材料强度时，才会发生因热应力导致的破裂。可以通过将饮用器具的玻璃加热到玻璃转变温度Tg以上约20-30℃，并保持该温度至少120 分钟并冷却至室温来进行退火。在一些实施例中，温度可以保持约180分钟。
抗热震性与本发明的饮用器具中使用的玻璃有关，特别是化学钢化玻璃。化学钢化包括快速加热和淬火，因此在此过程中热震是不可避免的。通常将用于化学钢化的盐浴加热至高于350℃，或甚至高达700℃以使盐熔化。当将玻璃浸入盐浴中时，玻璃升温极快。另一方面，当将玻璃从盐浴中取出时，玻璃很快淬火。当钢化具有低抗热震性的制品时，这些热震过程可能导致低产量。
饮用器具的壁的热震参数R优选地高于190W/m2。当饮用器具的环境温度改变时，高的热震参数R防止了饮用器具的裂缝、撕裂、断裂、开裂甚至破裂的发生。例如，当将饮用器具放置在诸如热茶或热洗碗机用热水之类的热流体中时，会发生环境温度的变化。例如，当将饮用元件放置在诸如冰镇鸡尾酒或冰镇咖啡之类的冷流体中时，会发生环境温度的变化。当空气温度变化很大时，例如当将饮用器具放入冰箱或微波炉中时，环境温度也会发生变化。
材料对热震的稳健性(robustness)用热震参数R表征：
Figure BDA0002328607930000141
其中R是热震参数；α是线性热膨胀系数(CTE)；σ是脆性强度系数；E是杨氏模量；λ是热导率；μ是泊松比。R的值越高，表示对热震的抵抗性越大、对温度梯度和热负荷的耐受性越高。因此，玻璃的抗热应力性通过最大热负荷ΔT由以下公式确定：
Figure BDA0002328607930000142
毫无疑问，具有较高R的玻璃当然具有较高的热负荷耐受性，因此具有较高的抗热震性。因此，在化学钢化用于饮用器具的壁的玻璃之前，R优选高于 100W/m2、更优选高于120W/m2、甚至更优选高于150W/m2。在化学钢化之前，ΔT优选高于200℃、更优选高于250℃、更优选高于300℃。ΔT可以最高达500℃或最高达400℃。优选地，饮用器具的壁的钢化玻璃的R高于 190W/m2、高于250W/m2、高于300W/m2、高于500W/m2或甚至高于800 W/m2。在实施方案中，R可以最高达1000W/m2。
饮用器具的壁的最大热负荷ΔT优选高于380℃。ΔT由R等固有参数计算得出，以在无需温差实验的情况下评估玻璃材料的耐温度梯度性，一般来说与实验数据的一致性较好。对温差的抵抗力还受到特定条件的影响，例如玻璃样品的尺寸、玻璃的厚度以及玻璃的加工历史。在本发明的实施方案中，钢化玻璃被用作饮用器具，其最大热负荷ΔT高于380℃、高于500℃、高于 600℃、高于1000℃或者甚至高于1500℃。最大热负荷ΔT可以最高达2000℃。
另外的玻璃特性
线性热膨胀系数(CTE)是表征玻璃在经历一定温度变化时的膨胀行为的量度。CTE可以是如DIN ISO 7991：1987中定义的20℃至300℃温度范围内的平均线性热膨胀系数。CTE越低，温度变化引起的膨胀越小。因此，在 20℃至300℃的温度范围内，本发明的饮用器具的壁的玻璃的CTE优选小于 12ppm/K、更优选小于10.0ppm/K、更优选小于9.0ppm/K、更优选小于8.0 ppm/K、更优选小于7ppm/K、更优选小于6.5ppm/K。然而，CTE也不应太低。优选地，在20℃至300℃的温度范围内，本发明的玻璃的CTE大于3 ppm/K、更优选大于4ppm/K、更优选大于5ppm/K、更优选大于6ppm/K。为了使玻璃很好地适合于化学钢化，玻璃可包含相对大量的碱金属离子，优选钠离子。然而，由此增加了在20℃至300℃之间的温度范围内的平均线性热膨胀系数CTE。优选地，本发明的饮用器具的壁的玻璃的CTE高于7×10-6/℃、更优选高于8×10-6/℃、更优选高于9×10-6/℃。然而，高的CTE还因直接热成型而使玻璃生产复杂化。因此，玻璃的CTE优选低于13×10-6/℃。
饮用器具的壁的阈值扩散率D优选为至少1.5μm2/小时、更优选为至少 4μm2/小时。玻璃的化学钢化性能可以用阈值扩散率D来描述。阈值扩散率 D可以由所测量的层深度(DoL)和离子交换时间(IET)根据关系式DoL＝～1.4sqrt(4×D×IET)计算得出。阈值扩散率可以例如在410℃下在KNO3中化学钢化玻璃8小时时测量。用于饮用器具的玻璃可具有优异的化学钢化性能，这实现了非常经济的生产。因此，玻璃可以具有至少1.5μm2/小时的阈值扩散率D。优选地，本发明的玻璃的阈值扩散率D为至少4μm2/小时、至少6μm2/小时、至少8μm2/小时、至少10μm2/小时、至少12μm2/小时、至少14μm2/小时、至少16μm2/小时、至少18μm2/小时、至少20μm2/小时、至少25μm2/小时、至少30μm2/小时、至少35μm2/小时或者甚至至少40μm2/ 小时。在一个实施方案中，阈值扩散率最高达60μm2/小时或最高达50μm2/ 小时。
用于饮用器具的壁的玻璃的转变温度可以高于300℃、高于500℃、高于520℃、高于520℃、高于550℃或甚至高于600℃。饮用器具的壁的转变温度可以低于900℃、低于800℃、低于700℃、低于650℃或低于630℃。通常，低的转变温度通常包括用于熔融玻璃和进行加工的较低的能量成本。另外，如果转变温度低，则玻璃通常将具有较低的假想温度。因此，如果转变温度较高，则玻璃在化学钢化期间将不太可能发生不可逆的热收缩。
用于饮用器具的壁的玻璃的工作点T4可以低于1350℃、或者低于1300℃、或者甚至低于1150℃。工作点T4是玻璃可以完全重塑的温度。其被定义为玻璃的粘度为104dPas时的温度。粘度可使用例如DIN ISO 7884-2:1998-2中所述的旋转粘度计来测量。粘度对温度的依赖性根据VFT公式(Vogel-Fulcher- Tammann)确定。如上所述，将本发明的玻璃非常好地化学钢化，这与高T4和高CTE相关。
饮用器具应以高纯度制造，并且应具有良好的抵抗力，尤其是对碱性溶液的抵抗力。耐碱性溶液对于饮用器具的使用至关重要。碱性溶液通常用作饮用器具的清洁剂。优选地，饮用器具具有根据DIN ISO 695:1994的A3级、 A2级或甚至A1级的耐碱性。耐碱性是指抵抗50℃的碱性溶液的腐蚀。高化学稳定性和/或高耐碱性将使例如当饮用器具与诸如果汁、茶或洗碗机用水之类的流体接触时物质从饮用器具的析出或泄漏大大减少。物质从饮用器具中的泄漏将改变物质已经从其泄漏出的玻璃表面的化学组成。这可能对外观造成负面影响，因此应避免。
如上所述，对于饮用器具的用户而言，安全考虑因素起着重要作用。现有技术的玻璃吸管在破裂时会形成相当长且尖锐的碎片(pieces)。本发明的饮用器具当破裂时，特别是当从如上所述的大理石掉落高度以上的高度下落到大理石表面上时，会形成多个碎片。优选地，93％的碎片的长度小于1cm、小于0.7cm、小于0.6cm、小于0.5cm或小于0.4cm。较小的碎片比较大的碎片造成的伤害小。在实施方案中，例如，当在本文所述的大理石掉落测试中破裂时，饮用器具的壁形成至少20个碎片。优选地，在所述条件下，壁破裂成至少50个碎片、至少100个碎片或甚至至少250个碎片。这些碎片优选小而短。碎片优选没有长的或尖锐的碎片。长的或尖锐的碎片和裂片会增加受伤的风险。优选地，所述碎片(例如至少93％的碎片)的长宽比小于1： 10、更优选小于1：7、更优选小于1：5、更优选小于1：2、更优选小于1：1.5。根据本发明，“长宽比”应理解为饮用器具的壁已破裂成的碎片的长度和宽度之间的比率。直径可以以一组至少20个或优选所有碎片来确定，并计算碎片的长度和宽度的算术平均值。碎片的长度等于其纵向轴线的长度，且宽度是该碎片在垂直于碎片纵向轴线的方向上的最大尺寸。
玻璃组合物
用于饮用器具的壁的玻璃不限于特定的玻璃组合物。玻璃可以选自由以下组成的组：钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、耐碱性玻璃和铝硅酸盐玻璃。任选地，使用硼硅酸盐玻璃。
饮用器具的玻璃优选包含以下指定量的组分(以重量％计)：
组分 含量(重量％)
SiO<sub>2</sub> 40至85
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至25
Na<sub>2</sub>O 0至18
K<sub>2</sub>O 0至15
MgO 0至10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至22
Li<sub>2</sub>O 0至10
ZnO 0至5
CaO 0至16
BaO 0至12
ZrO<sub>2</sub> 0至5
CeO<sub>2</sub> 0至0.5
SnO<sub>2</sub> 0至3
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0至15
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至1.5
TiO<sub>2</sub> 0至10
SrO 0至1
F 0至1
Cl 0至1
SiO2是可用于本发明饮用器具的玻璃中的相关网络形成体。因此，玻璃可以包含的SiO2的量为至少60重量％。更优选地，玻璃包含的SiO2的量为至少62重量％、至少65重量％、至少68重量％、大于70重量％或甚至大于75重量％。然而，玻璃中SiO2的含量也不应过高，否则可能损害熔融性。玻璃中SiO2的量可被限制为至多85重量％或至多82重量％。在实施方案中，玻璃中SiO2的含量为60至85重量％，或>65至75重量％。
可以使用B2O3，以便通过经由[BO4]四面体的形式增加玻璃中的桥氧化物(bridge-oxide)来增强网络。它还有助于提高玻璃的抗损伤性。然而，B2O3不应在玻璃中大量使用，因为它会降低离子交换性能。此外，添加B2O3还会显著降低杨氏模量。玻璃可以包含的B2O3的量为0至20重量％、优选0至 15重量％、优选0.1至13重量％。在实施方案中，玻璃优选包含至少5重量％、更优选至少7重量％或至少10重量％的B2O3。
可以在本发明的玻璃中使用P2O5，以便通过形成[PO4]四面体来帮助降低熔融粘度，其可以在不牺牲抗结晶性的情况下显著降低熔点。有限量的 P2O5不会显著增加几何形状变化，但可以显著改善玻璃的熔融、成型性能和离子交换(化学钢化)性能。然而，如果使用大量的P2O5，则化学钢化时的几何膨胀可能显著增加。因此，玻璃可以包含的P2O5的量为0至4重量％，或0至2重量％。在一些实施方案中，玻璃不含P2O5。
相信当碱性氧化物比率含量等于或高于Al2O3的含量时，Al2O3很容易地形成四面体配位。[AlO4]四面体配位可以与[SiO4]四面体一起帮助建立更紧凑的网络，从而可以导致低的玻璃几何形状变化。[AlO4]四面体还可以在化学钢化过程中显著增强离子交换过程。因此，玻璃中包含的Al2O3的量优选为至少0重量％、更优选大于1重量％、更优选大于4重量％。然而，Al2O3的量也不应很高，否则粘度可能非常高，从而可能损害可熔性。因此，玻璃中Al2O3的含量优选为至多20重量％、至多12重量％或至多10重量％。在优选的实施方案中，玻璃中Al2O3的含量为0至20重量％、1至12重量％、4至10重量％。
TiO2也可以形成[TiO4]，并因此可以帮助建立玻璃的网络，并且还可以有益于提高玻璃的耐酸性。然而，玻璃中的TiO2的量不应很高。高浓度的TiO2可能起到成核剂的作用，因此在制造过程中可能导致结晶。优选地，玻璃中 TiO2的含量为0至10重量％，或至多7重量％。在一些实施方案中，玻璃包含至少0.5重量％、至少2重量％或至少3重量％的TiO2。在一个实施方案中，玻璃不含TiO2。
ZrO2具有降低CTE并提高玻璃耐碱性的功能。它可能会增加熔融粘度，这可以通过使用P2O5来抑制。像碱性金属一样，Zr4+也是网络修饰体。此外， ZrO2是提供杨氏模量的重要因素。优选地，玻璃中ZrO2的含量为0至5重量％、至多2重量％。玻璃可以不含ZrO2。在一些实施方案中，玻璃包含至少0.1重量％或至少0.2重量％的ZrO2。
碱性氧化物R2O(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)可用作网络修饰体，以提供足够的氧阴离子以形成玻璃网络。优选地，玻璃中R2O的含量大于4重量％，或大于12重量％。然而，玻璃中的R2O含量不应太高，否则可能损害化学稳定性和化学韧性。优选地，玻璃中包含的R2O的量为至多30重量％、至多25重量％或至多20重量％。其他实施方案不含碱性氧化物，或至少不含Na2O、K2O、Cs2O和/或Li2O。
Li2O可以帮助提高玻璃的杨氏模量和降低CTE。Li2O也极大地影响离子交换。令人惊讶地发现含Li玻璃具有较小的几何形状变化。因此，玻璃中 Li2O的含量可以设定为至少0重量％，或者大于5重量％，或者甚至大于10 重量％。然而，Li2O的含量不应很高，否则可能损害化学稳定性和化学韧性。优选地，玻璃中Li2O的含量为至多24重量％、小于15重量％，或者甚至0 重量％。
Na2O可以用作网络修饰体。然而，Na2O的含量不应很高，否则可能损害化学稳定性和化学韧性。优选地，玻璃中Na2O的含量为0至15重量％，优选为2至15重量％。在优选的实施方案中，玻璃中Na2O的含量为至少5 重量％、至少8重量％或至少10重量％。
K2O可以用作网络修饰体。然而，K2O的含量不应很高，否则可能损害化学稳定性和化学韧性。优选地，玻璃中K2O的含量为0至15重量％，或>0.5 至7重量％。玻璃可以不含K2O。
优选地，玻璃中包含的Na2O比K2O多。因此，优选Na2O/(Na2O+K2O) 的摩尔比率为>0.5至1.0、>0.6至1.0、>0.7至1.0，或>0.8至1.0。
优选地，玻璃中Li2O和Na2O的总含量大于10摩尔％，或大于15摩尔％。然而，玻璃中Li2O和Na2O的总含量不应很高。优选地，玻璃中Li2O 和Na2O的总含量为至多25摩尔％，或至多20摩尔％。
玻璃还可以包含碱土金属氧化物以及ZnO，在本说明书中统称为“RO”。碱土金属和Zn可以用作网络修饰体。优选地，玻璃中包含RO的量为0至 20重量％、优选0至15重量％。在一些实施方案中，玻璃优选包含至少0.5 重量％、更优选至少1重量％、更优选至少5重量％的RO。优选的碱土金属氧化物选自由以下组成的组：MgO、CaO、SrO和BaO。更优选地，碱土金属选自由以下组成的组：MgO和CaO。更优选地，碱土金属是MgO。优选地，玻璃包含的MgO的量为0至10重量％。在一些实施方案中，玻璃包含至少0.5重量％、至少1重量％或至少2重量％的MgO。优选地，玻璃包含的CaO的量为0至16重量％、优选0至13重量％、优选0至10重量％。在一些实施方案中，玻璃包含至少0.5重量％、至少1重量％、至少5重量％、至少10重量％或至少12重量％的CaO。优选地，玻璃包含的BaO的量为0 至12重量％，优选为0至10重量％。在一些实施方案中，玻璃包含至少0.5 重量％、至少2重量％或至少7重量％的BaO。玻璃可以不含BaO、MgO和 /或CaO。
优选地，玻璃包含的ZnO的量为0至5重量％。在一些实施方案中，玻璃包含至少0.5重量％、至少1重量％或至少2重量％的ZnO。在其他实施方式中，玻璃不含ZnO。优选地，玻璃中MgO和ZnO的总含量为0至10 重量％。在一些实施方案中，玻璃中MgO和ZnO的总含量为至少0.5重量％、更优选至少1重量％、更优选至少2重量％。
最后，当通过混合不同类型的氧化物来形成玻璃时，应考虑综合效果以实现具有相对低膨胀的玻璃，而这由玻璃网络的高致密化来支持。这意味着，除了[SiO4]四面体之外，[BO4]四面体、[AlO4]四面体或[PO4]四面体有望比其他类型的多面体帮助更有效地连接[SiO4]。换句话说，例如[BO3]三角形和[AlO6] 八面体不是优选的。这意味着，优选通过添加适量的金属氧化物(例如R2O 和RO)来提供足够的氧阴离子。
优选地，玻璃中SnO2的含量为0至3重量％。更优选地，玻璃不含SnO2。优选地，玻璃中Sb2O3的含量为0至3重量％。更优选地，玻璃不含Sb2O3。优选地，玻璃中CeO2的含量为0至3重量％。CeO2的含量高是不利的，因为CeO2具有着色效果。因此，更优选地，玻璃不含CeO2。优选地，玻璃中 Fe2O3的含量为0至3重量％。更优选地，玻璃不含Fe2O3。
本文描述的玻璃被描述为具有不同成分的组合物。这意味着玻璃包含这些成分而不排除其他未提及的成分。然而，在优选的实施方案中，玻璃由本说明书中提及的组分组成，其程度为至少95％、更优选至少97％、最优选至少99％。在最优选的实施方案中，玻璃基本上由本说明书中提及的组分组成。
任选地，可以添加着色氧化物，例如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、 MnO2、CuO、CeO2、Cr2O3。
也可以添加0-2重量％的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl和/或F作为精炼剂。还可以添加0-5重量％的稀土氧化物以向玻璃壁添加光学或其他功能。
如本文所用的术语“不含X”和“不含组分X”或“0％的X”分别指玻璃基本上不包含所述组分X，即该组分可以至多作为杂质或污染物存在于玻璃中，然而，该组分不作为单独组分添加至玻璃组合物中。这意味着组分X 没有以必要量(非必要量)添加。根据本发明的非必要量是小于100ppm、优选小于50ppm、更优选小于10ppm的量。优选地，本文描述的玻璃基本上不包含本说明书中未提及的任何组分。
在实施方案中，用于饮用器具的玻璃具有以下重量百分比的组成：
组分 含量(重量％)
SiO<sub>2</sub> 40至85
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至25
Na<sub>2</sub>O 2至18
K<sub>2</sub>O 0至15
MgO 0至10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至15
Li<sub>2</sub>O 0至10
ZnO 0至5
CaO 0至10
BaO 0至5
ZrO<sub>2</sub> 0至5
CeO<sub>2</sub> 0至0.5
SnO<sub>2</sub> 0至3
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0至15
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至1.5
TiO<sub>2</sub> 0至10
SrO 0至1
F 0至1
Cl 0至1
在实施方案中，用于饮用器具的玻璃具有以下重量百分比的组成：
组分 含量(重量％)
SiO<sub>2</sub> 55至65
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10至20
Na<sub>2</sub>O 0至3
K<sub>2</sub>O 0至3
MgO 0至5
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至6
Li<sub>2</sub>O 0至3
ZnO 0至3
CaO 7至15
BaO 5至10
ZrO<sub>2</sub> 0至3
CeO<sub>2</sub> 0至0.5
SnO<sub>2</sub> 0至3
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0至3
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至1.5
TiO<sub>2</sub> 0至3
SrO 0至1
F 0至1
Cl 0至1
在实施方案中，用于饮用器具的玻璃具有以下重量百分比的组成：
组分 含量(重量％)
SiO<sub>2</sub> 65至85
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至7
Na<sub>2</sub>O 0.5至10
K<sub>2</sub>O 0至10
MgO 0至3
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 8至20
Li<sub>2</sub>O 0至3
ZnO 0至3
CaO 0至3
BaO 0至3
ZrO<sub>2</sub> 0至3
CeO<sub>2</sub> 0至0.5
SnO<sub>2</sub> 0至3
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0至3
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至1.5
TiO<sub>2</sub> 0至3
SrO 0至1
F 0至1
Cl 0至1
在实施方案中，用于饮用器具的玻璃具有按以下重量百分比的组合物：
组分 含量(重量％)
SiO<sub>2</sub> 60至80
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至5
Na<sub>2</sub>O 10至18
K<sub>2</sub>O 0至5
MgO 0至5
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至5
Li<sub>2</sub>O 0至3
ZnO 0至3
CaO 2至10
BaO 0至5
ZrO<sub>2</sub> 0至3
CeO<sub>2</sub> 0至0.5
SnO<sub>2</sub> 0至3
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0至3
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至1.5
TiO<sub>2</sub> 0至3
SrO 0至1
F 0至1
Cl 0至1
制造饮用器具的方法
本发明还包括如下所述的用于生产本发明的饮用器具的方法。
本发明包括一种用于生产根据本发明的饮用器具的方法，该方法包括以下步骤：
a)为壁的所需玻璃提供原料的组合物，
b)熔融组合物以形成玻璃熔体，
c)由玻璃熔体生产玻璃管，以及
d)由玻璃管形成饮用器具的壁。
其中所述方法包括通过物理和/或化学钢化来钢化玻璃的附加步骤。生产玻璃管可包括由熔体拉出玻璃管，例如使用Danner、Vello或下拉(A-Zug) 工艺。该方法可包括用至少一层涂层涂覆饮用器具和/或玻璃管的至少一个表面。
在形成饮用器具的壁的步骤期间，可以将玻璃管切割成获得本发明的饮用元件所需的期望长度(例如50至800mm范围)的工件。切割后，可以对玻璃管的一个或两个端侧，即第一开口和第二开口，进行火抛光。抛光后，可将玻璃管退火。
为了进行化学钢化，可将玻璃浸入盐浴中。盐浴可以包含钠盐和/或钾盐。用于盐浴的盐可以包括Na、K或Cs硝酸盐、硫酸盐或氯盐或它们的一种或多种的混合物。优选的盐是NaNO3、KNO3、NaCl、KCl、K2SO4、Na2SO4、 Na2CO3、K2CO3或其组合。也可以使用如NaOH、KOH和其他钠盐或钾盐的添加剂来更好地控制化学钢化过程中离子交换的速度、CS和DoL。在一个实施方案中，盐浴包含KNO3、NaNO3、CsNO3或其混合物。
化学钢化期间的温度可以在320℃至700℃、350℃至500℃或380℃至 450℃的范围内。如果钢化温度非常低，则钢化速率将很低。因此，优选在高于320℃、更优选高于350℃、更优选高于380℃的温度下、更优选在至少400℃的温度下进行化学钢化。然而，钢化温度不应很高，因为很高的温度可能导致强烈的压应力松弛和低的压应力。优选地，化学钢化在低于500℃、更优选地低于450℃的温度下进行。
化学钢化的时间可以为5分钟至48小时、10分钟至20小时、30分钟至16小时或60分钟至10小时。在优选的实施方案中，化学钢化的持续时间为0.5至16小时。化学钢化可以在单一步骤或多个步骤中进行，特别是在两个步骤中进行。如果钢化的持续时间很短，则生成的DoL可能很低。如果钢化持续时间非常长，则CS可能会非常松弛。在多步钢化程序中，每个钢化步骤的持续时间优选在0.05至15小时之间，更优选在0.2至10小时之间，更优选在0.5至6小时之间，更优选在1至4小时之间。化学钢化的总持续时间，特别是两个以上单独的钢化步骤的持续时间之和，优选在0.01至20小时之间，更优选在0.2至20小时之间，更优选在0.5至15小时之间，更优选在1至10小时之间，更优选在1.5至8.5小时之间。
在一些实施方案中，玻璃用KNO3和NaNO3的混合物来进行化学钢化。在实施方案中，混合物包含小于50摩尔％的NaNO3、小于30摩尔％的NaNO3、小于20摩尔％的NaNO3、小于10摩尔％的NaNO3或小于5摩尔％的NaNO3。在一些实施方案中，玻璃用KNO3和CsNO3的混合物来进行化学钢化。在实施方案中，混合物包含小于50摩尔％的CsNO3、小于30摩尔％的CsNO3、小于20摩尔％的CsNO3、小于10摩尔％的CsNO3或小于5摩尔％的CsNO3。其余可以是KNO3。
可以通过使用KNO3和NaNO3的混合物，或通过使用基本纯的NaNO3和基本纯的KNO3进行分开的钢化步骤来完成用KNO3和NaNO3两者进行化学钢化。此外，在玻璃用KNO3和NaNO3的混合物进行化学钢化的实施方案中，优选进行两个不同的连续钢化步骤。优选地，用于第二钢化步骤的混合物中的KNO3的比例高于用于第一钢化步骤的混合物中的KNO3的比例。化学钢化可以包括在具有各种浓度的碱金属离子的盐浴中进行的多个步骤，以达到更好的钢化性能。
可以通过以下方式进行钢化：将玻璃浸入上述盐的熔融盐浴中，或用包含上述离子(例如，钾离子和/或其他碱金属离子)的糊剂覆盖玻璃，并加热至高温持续一定时间。盐浴或糊剂中具有较大离子半径的碱金属离子与玻璃制品中具有较小半径的碱金属离子交换，并且由于离子交换而形成表面压应力。
本发明的化学钢化的饮用器具可以通过至少对本发明的饮用器具的壁进行化学钢化来获得。可以通过将饮用器具、玻璃管、玻璃壁或任何中间玻璃制品部分地或完全浸入上述盐浴中或使其经受盐糊来进行钢化处理。盐浴中的一价离子的半径大于玻璃内部的碱金属离子的半径。离子交换后，玻璃的压应力由于较大的离子在玻璃网络中的挤压而形成。离子交换后，玻璃的强度和柔韧性令人惊讶地且显著地提高。另外，由化学钢化引起的压应力可增加饮用器具的耐刮擦性。提高的耐刮擦性与饮用器具特别相关，因为刮擦会影响玻璃表面的机械和化学耐性以及光学外观。
化学钢化后，将玻璃管从盐浴中取出，然后用水清洗并干燥。压应力层形成在强化玻璃管的外表面和/或内表面上。相应地，在玻璃管壁的芯部中形成张应力。
另外，或作为化学钢化的替代方案，玻璃可经受物理钢化。在一些实施方案中，玻璃管被物理钢化。可以将玻璃管切成较短的长度，即100至400 mm。然后可以对短玻璃管的两个端侧进行火抛光。当其壁厚大于3mm时，短玻璃管会被物理钢化。可以将玻璃管放入炉中并加热至高于转变温度以上，并保持几分钟，然后用喷射的冷却空气将其表面快速冷却，从而在外表面和内表面均产生压应力层。
饮用器具和套件的用途
本发明还包括饮用器具用于摄取包括饮料的流体和/或用于药物应用的用途。本发明还包括一种使用饮用器具的方法，该方法包括以下步骤：通过对饮用器具的第二开口施加抽吸来摄取一定量的流体，从而使流体穿过第一开口吸入内腔并从第二开口吸出。流体可以是热的或冷的饮料。在实施方案中，所述流体选自由以下组成的组：水、茶、咖啡、软饮料、大杯饮料、鸡尾酒、酒精饮料或非酒精饮料、汤、冰沙、奶昔和任何其他饮品。在一个实施方案中，饮用器具用于药物组合物的施用。
本发明还包括成套部件(a kit of parts)，该成套部件包括至少一个，优选一个以上的本发明的饮用器具和至少一个清洁刷。清洁刷可以包括猪鬃、塑料、尼龙或本领域技术人员熟悉的其他材料的硬毛。清洁刷的尺寸可以设置成适合于一个或多个饮用器具的内腔中，以擦洗饮用器具的内腔。该套件可以包括如何使用和/或清洁饮用器具的说明。
附图说明
图1示出了饮用器具。
图2示出了穿过饮用器具的壁的横截面。
具体实施方式
示例
制备根据本发明的具有玻璃壁的示例性饮用器具，并测量一些特性。可以在下表1中看到测试的玻璃组合物(以重量％计)。表1中示出的所有示例均为强化玻璃饮用器具。
表1：
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15
SiO<sub>2</sub> 69 71 73.5 71 61.8 55.7 60.9 47.4 61.3 76 70 80.7 80.6 73.5 70
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4 - 1.2 2 7.9 23.8 16.8 22.9 20 5 6 2.5 2.3 7 6.5
Na<sub>2</sub>O 13 3.7 11.7 14 9.5 10.6 12.3 15.3 13.0 7 6.7 3.5 4.1 7 6
K<sub>2</sub>O 3 12.5 0.1 0.4 0.74 0.05 4.09 - - - 1 0.6 - 0.8 1
MgO 3 - 4.3 4.4 - 4.0 1.5 1.2 - - - - - 0.5
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1 - - - 0.56 0.54 - - 4.5 10.5 7.5 12.7 13 11 10
Li<sub>2</sub>O - - - - 4.9 2.9 - 0.01 - - - - - - -
ZnO 3 - - 0.08 1.5 - - - - - - - - -
CaO 5 7.6 7.52 8.2 0.7 0.06 -- - 0.02 1.5 0.8 - - 0.7 0.5
BaO 2 2.2 - - - - - - - - 2 - - - 1.5
ZrO<sub>2</sub> - - - - 3.55 0.03 1.52 - 0.01 - - - - - -
CeO<sub>2</sub> - - - - 0.09 - 0.26 - - - - - - - -
SnO<sub>2</sub> - - 1.68 - - 0.03 0.35 - - - - - - - -
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> - - - - 0.05 4.7 - 12.9 - - - - - - -
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> - - - - 0.09 0.06 - - - - 1 - - - -
TiO<sub>2</sub> - - - - 0.02 - - - - 5 - - - -
SrO - - - - 0.09 - - - - - - - - -
F - - - - - - 0.16 - - - - - - - -
Cl - - - - - 0.01 - - - - - - - - -
表2示出了对示例性饮用器具进行的某些测试的结果。如本文所述进行各个实验。在没有任何相反表示的情况下，实验在DIN 1343中定义的标准条件下进行。
C1表示没有本发明的饮用器具所描述的压应力层的比较示例。
得到的示例性玻璃为管状，外径为6mm、壁厚为1.1mm，长度为1500mm。将玻璃管切成长度约200mm的短管。在短管的两个端侧进行火抛光工艺。然后在管上应用化学钢化工艺。将管浸入温度为410℃的基本上纯的KNO3熔融盐浴中，并保持8小时。化学钢化后，用水清洗强化的玻璃管并干燥。
表2：
Figure BDA0002328607930000291
以上组成是在玻璃中测量的最终组成。技术人员知道如何通过熔融必要的原料来获得这些玻璃。
示例E1--化学钢化
得到的示例性玻璃S1为管状，外径为6mm、壁厚为1.1mm、长度为1500 mm。将玻璃管切成长度约200mm的短管。在短管的两个端侧应用火抛光工艺。然后在管上进行化学钢化工艺。将管浸入温度为410℃的基本上纯的KNO3熔融盐浴中，并保持8小时。化学钢化后，用水清洗强化的玻璃管并干燥。
压应力层的深度为23μm，是通过具有能量色散谱的扫描电子显微镜 SEM/EDS测量的。然后评估机械性能。所述强化的饮用器具的四点弯曲强度为 1.93GPa。对于抗锤子冲击性测试，使用了重量为58.3g的小锤，强化的饮用器具在不破裂情况下的冲击高度为74cm。冲击能量为0.42J。抗大理石掉落测试是通过将强化的饮用器具自由地掉落到大理石地面上进行的。除地面材料外，在不破裂情况的掉落高度还取决于掉落时饮用器具与地面之间的角度。使用了三个不同的角度：水平、45°和90°。在这种情况下，掉落高度超过30cm。为了进行耐热性测试，首先将强化的饮用器具从室温转移到沸水并保持3分钟；然后从沸水转移到冰水，再保持3分钟。在整个耐热性测试过程中没有发生破裂。
示例E2--化学钢化
得到的示例性玻璃S3为管状，外径为9mm、壁厚为1mm、长度为1500 mm。将玻璃管切成长度约300mm的短管。在短管的两个端侧应用火抛光工艺。然后在管上应用化学钢化工艺。将管浸入温度为430℃的90％KNO3和10％ NaNO3熔融盐浴(重量％)的混合物中，并保持16小时。化学钢化后，用水清洗强化的玻璃管并干燥。
通过SEM/EDS测得的压应力层深度为33μm。然后评估机械特性。四点弯曲强度为1.37GPa。对于抗锤冲击性测试，使用了重量为58.3g的小锤，强化的饮用器具在不破裂情况下的冲击高度为53cm。因此，冲击能量为0.3J。抗环氧树脂掉落测试是通过将强化的饮用器具自由地掉落到环氧树脂地面上进行的。除地面材料外，在不破裂情况下的掉落高度还取决于掉落时饮用器具与地面之间的角度。在这里测试了45°时的情况。在这种情况下，掉落高度大于200cm。对于耐热性测试，首先将强化的饮用器具从室温转移到沸水并保持3分钟；然后将其从沸水转移到冰水，再保持3分钟。在整个耐热性测试过程中没有发生破裂。
示例E3--化学钢化
获得了示例性玻璃S7，铝硅酸盐，其为管状，外径为5mm、壁厚为0.7 mm、长度为1500mm。将玻璃管切成长度约200mm的短管。在短管的两个端侧进行火抛光工艺。然后在管上进行化学钢化工艺。将管浸入温度为390℃的基本上纯的KNO3熔融盐浴的混合物中，并保持4小时。化学钢化后，用水清洗强化的玻璃管并干燥。
通过SEM/EDS测得的压应力层深度为20μm。然后评估机械性能。四点弯曲强度为2.5GPa。对于抗锤冲击性测试，使用重量为58.3g的小锤，强化的饮用器具在不破裂情况下的冲击高度为90cm。冲击能量为0.51J。通过将强化的饮用器具自由地掉落到大理石地面上，进行大理石掉落测试。除地面材料外，在不破裂情况下的掉落高度还取决于掉落时饮用器具与地面之间的角度。在此应用了45°角的情况。在这种情况下，掉落高度超过50cm。对于耐热性测试，首先将强化的饮用器具从室温转移到沸水并保持3分钟；然后从沸水转移到冰水，再保持3分钟。在整个耐热性测试过程中没有发生破裂。
示例E4--化学钢化
得到的示例性玻璃S2为管状，外径为6mm、壁厚为1.1mm、长度为1500 mm。将玻璃管切成长度约为200mm的短管。在短管的两个端侧进行火抛光工艺。然后在管上进行化学钢化工艺。将管浸入温度为410℃的基本上纯的KNO3熔融盐浴的混合物中，并保持16小时。化学钢化后，用水清洗强化的玻璃管并干燥。
压应力层的深度为30μm。与没有化学钢化的饮用器具相比，强化的饮用器具的四点弯曲强度提高了3倍，达到1.7GPa；在抗锤冲击测试中不破裂情况下的冲击高度提高了5倍，达到76cm；大理石掉落测试中不破裂情况下的掉落高度从下于30cm提高到了高于50cm，对应于饮用器具与大理石地面之间的45 度的掉落角度。
表3总结了化学钢化示例E1至E4的结果。
表3
示例号 E1 E2 E3 E4
外径[mm] 6 9 5 6
壁厚[mm] 1.1 1 0.7 1.1
切割未处理的管的长度[mm] 200 300 200 200
DCL<sub>2</sub>[μm] 23 33 20 30
4PBS[GPa] 1.93 1.37 2.5 1.7
冲击高度[cm] 74 53 90 76
掉落高度[cm] ≥30 ≥200 ≥50 50
耐热性测试 通过 通过 通过 通过
示例E5--物理钢化
使用外径为15mm、壁厚为4mm、长度为1500mm的SCHOTT
Figure BDA0002328607930000311
管。将玻璃管切成长度为200mm的短管。在短管的两个端侧进行火抛光处理，即，玻璃管没有强化。然后对玻璃管进行物理钢化处理。将玻璃管放入炉中，以 20℃/min的速度加热到650℃，并保持5分钟。然后将玻璃管移出炉，并喷射冷却空气使其以50℃/min的速度冷却至室温。
在物理钢化之后，评估强化的饮用器具的机械性能。四点弯曲强度为5GPa。对于抗锤冲击性测试，使用重量为58.3g的小锤，强化的玻璃管在不破裂情况下的冲击高度为100cm。抗大理石掉落测试是通过将强化的饮用器具自由地掉落到大理石地面上进行的。除地面材料外，不破裂情况下的掉落高度还取决于掉落时玻璃管与地面之间的角度。测试了水平、45°和90°时的情况。在这种情况下，掉落高度超过90cm。为了进行耐热性测试，首先将强化的饮用器具从室温转移到沸水并保持3分钟；然后将其从沸水转移到冰水，再保持3分钟。在整个耐热性测试过程中没有发生破裂。
示例E6--物理钢化
在物理钢化前后，
Figure BDA0002328607930000321
玻璃管表现出机械性能大大提高。
Figure BDA0002328607930000322
玻璃管的外径为20mm、壁厚为5mm、长度为200mm。在650℃的温度下，对
Figure BDA0002328607930000323
玻璃管进行物理钢化工艺持续5分钟，然后快速冷却。与未处理的
Figure BDA0002328607930000324
玻璃管相比，强化的
Figure BDA0002328607930000325
玻璃管的四点弯曲强度提高了3倍，达到5GPa；抗锤冲击性测试中不破裂情况下的冲击高度提高了3倍，达到100cm；用于抗大理石掉落测试的不破裂情况下的掉落高度从小于50cm提高到高于100 cm，对应于玻璃管和大理石地面之间的45度的掉落角度。
表4
示例号 S18 S19
外径[mm] 15 20
壁厚[mm] 4 5
切割未处理的管的长度[mm] 200 200
4--PB强度[GPa] 5 5
冲击高度[cm] 100 100
掉落高度[cm] 90 100
耐热性测试 通过 通过
示例E7至E11
所有玻璃制品都被化学钢化。玻璃是钠钙玻璃，其外径为6mm、壁厚为1.1mm、长度为200mm，并用基本纯的KNO3强化。
表5
Figure BDA0002328607930000331
与未处理的材料相比，钢化玻璃管表现出更好的4PB性能。破裂力和 4PB强度得到了显著提高。将未处理的管切成几小段，断裂点清晰。由于破裂过程中表面压应力的释放，化学钢化管破裂成小块。与未处理的管相比，钢化管表现出较强的抗大理石掉落性。不破裂情况下的抗大理石掉落性得到了极大的提高。
示例E12至E17
对以下样品进行进一步的示例。
表6：
示例号 E12 E13 E14 E15 E16 E17
外径[mm] 9 9 9 9 6 6
壁厚[mm] 1.50 1.50 1.50 1.50 1.10 1.10
切割未处理的管的长度[mm] 200 200 200 200 200 200
退火 是 否 是 否 否 否
化学钢化 否 否 410℃/8h 410℃/8h 否 410℃/8h
平均破裂力[kN] 1.35 1.62 >4.00 >4.00 0.35 1.47
冲击能量[J] 0.17 0.28 1.37 1.54 0.06 0.42
耐热震性 通过 通过 通过 通过 未检测 未检测
咬合性能[N] 1678 2559 >4000 >4000 未检测 未检测
咬合性能测试是在与四点弯曲测试相同的测试仪器上进行的，但载荷压头与底部支撑件各自对齐，跨度宽为40mm。力增加，直到饮用器具破裂为止，并记录破裂力。对每种类型的饮用器具测试了30个样品，给定值为平均值。
酒保掉落测试
对样品E12至E15进行酒保掉落测试。下表显示了在给定的高度，每种样品的15个饮用器具中没有破裂的数量。
表7
高度 E12 E13 E14 E15
100mm 0 1 11 5
150mm 0 0 3 2
200mm 0 0 1 1
酒保掉落测试模拟了饮用器具使用过程中的典型负载情况。在木桌上放置玻璃杯。饮用器具以相对于竖直面5°的角度掉落到玻璃杯中。将饮用器具从给定高度掉落100次，然后将高度增加50mm，再将饮用器具掉落100次。阅读示例：根据样品E14的15个饮用器具中，有11个在从100mm的高度掉落到玻璃杯中时没有破裂。
可以理解的是，化学钢化对饮用器具的酒保掉落测试性能有非常有益的影响。退火对性能也有非常积极的影响。
图1示出了本发明的饮用器具1。饮用器具1具有外表面2和内表面3，内表面3面向内腔8。内腔8被壁11包围。壁11连接第二开口6和第一开口7。每个开口6、7具有内边缘5、10和外边缘4、9。
图2示出了穿过本发明的饮用器具的壁11的横截面。该壁具有中心应力层25以及第一压应力层21和第二压应力层22。第一压应力层21邻近内腔8设置并且终止于第一深度23处。第二压应力层22邻近外部环境27设置，并终止于第二深度24处。
参考标记列表
1 饮用器具
2 外表面
3 内表面
4 第二开口的外边缘
5 第二开口的内边缘
6 第二开口
7 第一开口
8 内腔
9 第一开口的外边缘
10 第一开口的内边缘
11 壁
21 第一压应力层(CS1)
22 第二压应力层(CS2)
23 第一深度(DCL1)
24 第二深度(DCL2)
25 中心应力层
27 外部环境。

Claims (17)

1.一种饮用器具，其具有第一开口、内腔、第二开口和壁，所述壁从所述第一开口延伸至所述第二开口并围绕所述内腔，
其中，通过对所述第二开口施加抽吸，能够将流体吸入穿过所述第一开口，进入所述内腔并从所述第二开口吸出，
其中，所述壁具有面向所述内腔的内表面和背离所述内腔的外表面，
进一步地，其中，
-所述壁由玻璃制成，
-所述壁具有第一压应力层，所述第一压应力层从所述壁的内表面延伸到所述壁内的第一深度，
-所述壁具有第二压应力层，所述第二压应力层从所述壁的外表面延伸到所述壁内的第二深度，
-所述壁具有张应力层，在所述第一压应力层与所述第二压应力层之间的深度处将所述张应力层布置在所述壁内，并且
-其中所述第二深度为所述壁的厚度的0.05％至25％。
2.根据权利要求1所述的饮用器具，其中，将所述玻璃化学地或物理地钢化。
3.根据权利要求1或2所述的饮用器具，其中，所述第一深度和/或所述第二深度与所述壁的厚度的比率为至少1％。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其中，所述第一深度和/或所述第二深度达到100μm。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其中，所述壁的厚度为0.8mm至1.6mm。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其中，所述内表面和/或所述外表面的表面粗糙度Ra小于30nm。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其中，所述壁的反刚度在0.032至0.0355(s/mm)2范围内。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其中，所述玻璃具有至少1.5μm2/小时的阈值扩散率D。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其具有至少500MPa的四点弯曲强度。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其中，所述饮用器具的垂直于其纵向轴线的外径为4mm至15mm。
11.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其在抗球和/或锤冲击测试中抵抗至少0.28J的冲击能量。
12.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其在抗大理石掉落测试中的下落高度为至少30cm。
13.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具，其中，所述玻璃包括以下指定量的组分(以重量％计)：
组分 含量(重量％) SiO<sub>2</sub> 40至85 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至25 Na<sub>2</sub>O 0至18 K<sub>2</sub>O 0至15 MgO 0至10 B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至20 Li<sub>2</sub>O 0至10 ZnO 0至5 CaO 0至16 BaO 0至12 ZrO<sub>2</sub> 0至5 CeO<sub>2</sub> 0至0.5 SnO<sub>2</sub> 0至3 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0至15 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0至1.5 TiO<sub>2</sub> 0至10 SrO 0至1 F 0至1 Cl 0至1
。
14.一种用于生产根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具的方法，所述方法包括以下步骤：
a)为所述壁的所需玻璃提供原料的组合物，
b)熔融所述组合物以形成玻璃熔体，
c)由所述玻璃熔体生产玻璃管，以及
d)由所述玻璃管形成所述饮用器具的壁，
其中，所述方法包括通过物理和/或化学钢化来钢化所述玻璃的附加步骤。
15.根据权利要求1至14中的至少一项所述的饮用器具的用途，其用于摄取流体，所述流体包括饮料；和/或用于药物应用。
16.根据前述权利要求中的至少一项所述的饮用器具的用途，其中所述饮用器具用于药物组合物的施用。
17.一种成套部件，其包括：至少一个、优选多于一个根据权利要求1至14中的一项所述的饮用器具；以及至少一个清洁刷，并且可选地包括关于如何使用和/或清洁所述饮用器具的说明。
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