TW201245079A - Method for producing chemically tempered glass, and glass for chemical tempering - Google Patents

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strengthened glass
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Seiki Ohara
Kazutaka Ono
Tetsuya Nakashima
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Asahi Glass Co Ltd
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Description

201245079 、六、發明說明： 【發明所屬之技術領滅】 技術領域 本發明係有關一種行動裝置，例如行動電話或個人數 位助理(PDA)’ -種觸控面板，—種例如諸如大尺寸液晶電 視之大尺寸平面螢幕電視的顯示裝置，一種用於顯示裝置 之玻璃板，其可適用於例如用於顯示裝置之蓋玻璃，一種 化學強化玻璃，例如可適用於該破璃板之化學強化玻璃 板，一種用於製造該化學強化玻璃之方法，以及用於化學 強化之玻璃。 t ^tr Ί * 背景技術 - 近年來，對於例如行動電話、個人數位助理等之行動 裝置，觸控面板及例如液晶電視之顯示裝置而言，用於保 護顯示器及改善外觀之蓋玻璃（保護玻璃）的使用正在增加 中。 此外，減少重量及減少厚度對於這些可攜式數位裝置 疋必須的。因此，用於保護顯示器之蓋玻璃亦必須為薄。 但是，如果使該蓋玻璃之厚度為薄，則強度會下降，且如 果可攜式裝置在使用時被某樣東西撞擊或該可攜式裝置在 攜帶它時掉則該蓋玻璃本身有時會破裂。@此，有該 蓋玻璃無法擔任保護顯示裝置之重要角色的問題。 此外，在大尺寸平面螢幕電視之情形中’該蓋玻璃本 身疋大的’且因此破裂機率高，並且除此以外，已需要使 201245079 該蓋玻璃變薄以減少重量，且依據這觀點，該蓋玻璃之破 裂機率亦高。 為了解決上述問題，可以了解的是增加該蓋玻璃之強 度，並就方法而論，用以在玻璃表面上形成壓縮應力層之 方法是一般習知的。 就用以在玻璃表面上形成壓縮應力層之方法而言，典 型的是其中被加熱到接近軟化點之玻璃板表面係藉由空氣 冷卻等驟冷的空氣驟冷強化方法（物理強化方法）及其中在 比玻璃轉移溫度(Tg)低之溫度下，在玻璃板表面上具有小 離子半徑之多數鹼金屬離子（通常是Li或Na離子）與具有較 大離子半徑之多數鹼離子（通常是K離子）係藉由離子交換 來進行交換之化學強化方法。 如上所述，該蓋玻璃之厚度必須是薄的。如果該空氣 驟冷強化方法施加在一薄玻璃板上，則在表面與内側之間 的溫度差將不會產生，且因此難以形成一壓縮應力層，且 無法獲得所需之高強度性質。因此，已有人提出藉由後者 化學強化方法強化之蓋玻璃（專利文獻1至3)。 專利文獻 1 : JP-A-2005-320234 專利文獻2 :美國專利申請公開案第2009/298669號 專利文獻3 : WO2008/143999 【發明内容】 發明揭示 技術問題 在專利文獻1至3中揭露之例子中，在所有情形中均需 201245079 、 #在超過4實之高溫下之化學強化處理或用於超過4小時 之一段長時間的化學強化處理。 對化學強化而言，通常使用鈉及鉀之硝酸鹽，且在超 過450〇C之溫度下，它們的蒸氣壓會是高的，且它們非常容 易揮發。如果這揮發發生，則接受化學強化之玻璃的品質 將會不穩定，且除此以外，將會需要用以回收該揮發產物 之辅助設備，這在品質與成本方面會是有問題的。此外， 用於-段長時間之化學強化處理直接導致成本增加且因此 是不利的。 本發明之目的是提供即使藉由在低溫下化學強化一段 短時間亦將獲得足夠強度之用於化學強化之玻璃，及用於 . 藉由使用該用於化學強化之玻璃來製造化學強化玻璃之方 - 法。 問題之解決方法 本發明提供以下者。 (1)一種用於化學強化之玻璃，其以下述氧化物為基準 之莫耳百分比表示包含：由60至75%之Si〇2，由5至15%之 Al2〇3 ’由1至12%之MgO，由0至3%之CaO，由〇至3〇/。之 Zr02，由10至20%之Li20,由0至8%之Na20及由0至5%之 K20，且具有Li20，Na20及K20之總含量R20最多為25%， 及ό亥Li2〇含置佔R_2〇之比率Li2〇/R_2〇為0.5至1.0 (以下稱為 本發明之玻璃）。此外，在這說明書中，例如“包含由〇至8% 之Na2〇”係指Nae不是主要的，而是可包含至多為8%之範 圍内。 5 201245079 (2) 依據（1)之用於化學強化之玻璃，其中Mg〇是最多 7%。 (3) —種用於化學強化之玻璃，其以下述氧化物為基拳 之莫耳百分比表示包含：由66至75%之Si〇2，至少5且小於 9%之Al2〇3，由1至7%之MgO，由〇至3%之CaO，由0至30/〇 之Zr02,由10至20〇/〇之Li20,由0至6%之Na20及由〇至5%之 K20 ’且具有最多25%之R20，及由0.6至1.0之Li20/R20(以 下稱為本發明之玻璃A)。 (4) 依據(3)之用於化學強化之玻璃，其中該Ai2〇3含量 小於8%。 (5) 依據(3)或⑷之用於化學強化之玻璃，其中r2〇是最 多 20%。 (6) 依據(3)，（4)或(5)之用於化學強化之玻璃，其中Na2〇 及K2O之總含置Ν&2〇+Κ·2〇是由0至6%。 (7) 依據(3)至(6)中任一項之用於化學強化之玻璃，其中 將該LhO含量減去Na20+K20後之差Li20-(Na20+K20)是由 8 至 17%。 (8) —種用於化學強化之玻璃，其以下述氧化物為基準 之莫耳百分比表示包含：由60至73%之Si02，由8至15%之 Alaev由1至7%之MgO,由〇至3%之CaO,由0至3%之Zr02， 由10至20〇/〇之Li20，由1至8%之Na20及由0至5%之K20，且 具有最多25%之R2〇，由2.5至10%之Na20+K20，及由0.5至 1.0之Li2〇/R2〇(以下稱為本發明之玻璃b)。 (9) 依據（8)之用於化學強化之玻璃，其中a丨2〇3是至少 201245079 , 9%。 (10) 依據（8)之用於化學強化之玻璃’其中Si02是至少 62%，AI2O3 是由 9至 14%，R2O是最多 22% ’ Na2〇+K2〇是由 3 至 8%，且Li2〇/R2〇是至少 〇.6。 (11) 依據（8)，（9)或（10)之用於化學強化之玻璃，其中 Li2〇_(Na2〇+K2〇)是由 4至 17.5%。 (12) 依據（1)之用於化學強化之玻璃，其中MgO大於7%。 (13) 依據（12)之用於化學強化之玻璃，其中Si02是最多 68%，Al2〇3是最多 13%，Li20是最多 17%，Na20是由〇至5%， K2〇是由〇至3%，R2〇是最多18%，且Li20/R20是至少0.7。 (14) 依據（12)或（13)之用於化學強化之玻璃，其中Al2〇3 . 小於9%。 (15) 依據（12)，（13)或（M)之用於化學強化之玻璃，其 中Li20是至少12%。 (16) 依據（1)至（15)中任一項之用於化學強化之玻璃，其 中藉由使用Al2〇3 ’ MgO，Zr02，Li2〇，Na20及K20之各別 組分含量而由以下公式計算所得之X至少為40莫耳％ : X=2x(Al203+Zr02+Li20)+Mg〇-Na20-K20 (17) 依據（1)至（16)中任一項之用於化學強化之玻璃，其 實質上不含B2O3。 (18) —種用於化學強化之玻璃板，其係由如（^至“了) 中任一項界定之用於化學強化之玻璃所製成。 (19) 依據（18)之用於化學強化之玻璃板，其係藉由一浮 式程序或一炫融程序製造。 201245079 (2〇)—種化學強化玻璃板，其係藉由使如（18)或（19)界 定之用於化學強化之玻璃板進行化學強化處理而得（以下 稱為本發明之玻璃板）。 (21) ~種用於製造化學強化玻璃之方法，其包含藉由將 如（1)至（18)中任一項界定之用於化學強化之玻璃浸泡在一 熔融鹽中來實施化學強化處理，其中該熔融鹽含有NaN03 及KNO3中之至少一者，且該化學強化處理係在該熔融鹽於 最多425°C之溫度下且最多2小時之浸泡時間來實施。 (22) —種用於一顯示裝置之玻璃板，其係藉由使如（18) 或（19)界定之用於化學強化之玻璃板進行化學強化處理而 得。 (23) —種顯示裝置，其設有如（20)界定之化學強化玻璃 板。 (24) —種觸控面板，其設有如（20)界定之化學強化玻璃 板。 (25) —種可攜式裝置，其設有如(20)界定之化學強化玻 璃板。 (26) —種顯示裝置，其具有一蓋玻璃’其中該蓋玻璃係 如（20)界定之化學強化玻璃板。 (27) —種電視，其設有如（26)界定之顯示裝置。 (28) —種可攜式裝置，其設有如(26)界定之顯示裝置。 (29) —種觸控面板，其設有如（26)界定之顯示裝置。 (30) —種用於製造化學強化玻璃之方法’該玻璃包含用 於化學強化之化學強化玻璃，且以下述氧化物為基準之莫 201245079 耳百分比表示：包含由60至75%之Si02，由5至15%之 Al2〇3，由1至12%之MgO，由0至3%之CaO，由0至3%之 Zr02，由10至20%之Li20，由0至8%之Na20及由0至5%之 K20 ’且具有最多25%之R20，及由0.5至1.0之Li20/R20。 (31) 依據(30)之用於製造化學強化玻璃之方法，其中該 用於化學強化之玻璃含有最多73%之Si02，至少8%之 Al2〇3，最多7%之MgO及至少1%之Na20，且具有由2.5至 10%之Na20+K20 〇 (32) 依據(30)或（31)之用於製造化學強化玻璃之方法， 其中該用於化學強化之玻璃含有至少9%之Al2〇3。 (33) 依據(31)或(32)之用於製造化學強化玻璃之方法， 其中該用於化學強化之玻璃含有至少62%之Si02及由9至 14%之Al2〇3，且具有最多22%之R20，由3至8%之 Na20+K20，及至少0.6之Li20/R20。 (34) 依據(31)，（32)或（33)之用於製造化學強化玻璃之 方法，其中該用於化學強化之玻璃是Li20-(Na20+K20)為4 至17.5%之玻璃。 (35) 依據(3〇)之用於製造化學強化玻璃之方法，其中該 用於化學強化之玻璃含有至少62%之Si02，小於9%之Al2〇3 及最多6%之Na20，且具有至少0.6之Li20/R20。 (36) 依據(35)之用於製造化學強化玻璃之方法，其中該 用於化學強化之玻璃含有至少66%之Si02，小於8%之Al2〇3 及最多7%之MgO。 (37) 依據(35)或（36)之用於製造化學強化玻璃之方法， 201245079 其中該用於化學強化之玻璃具有最多20%之R2〇及由〇至 6%之Na20+K20。 (38) 依據(30)至(37)中任一項之用於製造化學強化玻璃 之方法，其中該用於化學強化之玻璃是Li2〇-(Na20+K20) 為8至17%之玻璃。 (39) 依據(30)至（38)中任一項之用於製造化學強化玻璃 之方法’其中該用於化學強化之玻璃是藉由使用Al2〇3， MgO，Zr02，Li20，Na2〇及K20之各別組分含量而由以下 公式計算所得之X至少為40莫耳％的玻璃： X=2x(Al2〇3+Zr02+Li2〇)+MgO-Na20-K2〇 (4〇)依據(3 0)至(39)中任一項之用於製造化學強化玻璃 之方法，其中該用於化學強化之玻璃具有大於0.8之 Li20/R20。 (41) 依據(30)至(40)中任一項之用於製造化學強化玻璃 之方法，其中該用於化學強化之玻璃實質上不含B2〇3。 (42) 依據(30)至(41)中任一項之用於製造化學強化玻璃 之方法，其中該用於化學強化之玻璃的化學強化係藉由將 該玻璃浸泡在一含有NaN03及KN〇3中之至少一者之熔融 鹽中且在最多425°C之溫度下最多2小時來實施。 (43) 依據(30)至(42)中任一項之用於製造化學強化玻璃 之方法，其中該用於化學強化之玻璃是一玻璃板。 (44) 依據(43)之用於製造化學強化玻璃之方法，其中該 玻璃板係藉由一浮式程序或一熔融程序製造。 (45) —種用於製造設有化學強化玻璃板之顯示裝置之
10 201245079 方法’其包含藉由如（43)或（44)界定之用於製造化學強化玻 璃之方法來製造該化學強化玻璃板。 (46) —種用於製造設有化學強化玻璃板之觸控面板之 方法’其包含藉由如（43)或(44)界定之用於製造化學強化玻 璃之方法來製造該化學強化玻璃板。 (47) —種用於製造設有化學強化玻璃板之可攜式裝置 之方法’其包含藉由如（43)或(44)界定之用於製造化學強化 玻璃之方法來製造該化學強化玻璃板。 (48) —種用於製造化學強化玻璃板之方法，其包含藉由 將如（18)或（19)界定之用於化學強化之玻璃板浸泡在一熔 融鹽中來實施化學強化處理，其中該熔融鹽含有NaN03& kno3中之至少一者，且該化學強化處理係在該熔融鹽於最 多425°C之溫度下且最多2小時之浸泡時間來實施。 本案發明人等已發現，將該A1203含量及該Li2〇/R2〇比 率最佳化，以便即使在低溫下進行化學強化一段短時間， 亦可獲得足夠強度，此為有效的，且完成本發明。此外， 他們亦已發現，該熔融鹽含有NaN03，以便即使在低溫下 進行化學強化一段短時間，亦可獲得足夠強度，此為有效 的，且完成本發明。 依據本發明，即使在低溫下進行化學強化一段短時 間，亦可獲得用於顯示裝置之玻璃板的足夠強度。 在專利文獻1之玻璃中，含有大量A〗2〇3以提升離子交 換性，但是如果Al2〇3之含量變多，抗失透明性會變差，且 產率減少或對安裝之負載會增加。但是，依據本發明之一 201245079 較佳實施例’令Al2〇3之含量為低，藉此可增加產率。 圖式簡單說明 第1圖是其中橫座標表示 X=2x(Al203+Zr02+Li20)+Mg0-Na20-K20(單位：莫耳％)， 且縱座標表示表面壓縮應力S(單位：MPa)，且係對於以下 提出之例1至45繪成的圖。可了解的是在乂與8之間有正相關 性。在此，第1圖中之虛線係藉由以最小平方法配適所獲得 之直線。 I：實施方式3 實施例之說明 本發明之用於化學強化之玻璃板的厚度通常是由〇3 至1.5mm。如果該厚度小於〇.3mm，則由實際使用之強度的 觀點來看會發生問題。它更佳的是至少0 5mm，且特佳的 是大於0.7mm。 本發明之玻璃板之表面壓縮應力層之厚度t以大於 25μηι為佳。如果它是最多25μηι，則該玻璃會是易碎的。它 更佳的是至少30μιη ,特佳的是至少4〇μιη，且通常是至少 45μπι或至少50μιτι。但是，在它需要在破裂時避免玻璃之細 粉化的情形下，它以小於50μηι為佳。 本發明之玻璃板之表面壓縮應力s通常是至少2〇〇MPa 且小於l，200MPa。如果它小於2〇〇MPa，則該玻璃是易碎 的。匕更佳的是至少250MPa，又更佳的是至少3〇〇MPa。在 本發明之玻璃板被用於行動裝置之情形下，s係以至少 400MPa為佳，且以至少43〇MPa更佳。
[S 12 201245079 本發明之玻璃之比重以最多2.6為佳。如果它超過2 6， 則在該玻璃被用於例如行動裝置的情形下，該行動裝置會 是重的且可攜性不佳。它以最多2.5為佳。 在由50至350°C時之平均直線膨服係數係以5〇xi〇-7/〇c 至10〇xl〇->C為佳。如果它超過i〇〇xi〇>c，則由於溫度 變化產生之應變可能會發生，例如當被留在汽車中時。它 更佳的是最多95xl(T>C，且通常是最多9〇x1〇-7/()C。此外， 它通常是至少6〇xl{T>C。 本發明之玻璃之楊氏模數係以由75至95(}1)3為佳。如果 它小於75GPa，則機械強度可能是不適當的。它更佳的是至 少78GPa，且通常是至少8〇GPa。如果它超過95GPa，在拋 光該玻璃時’該拋光速度會是低的。它更佳的是最多9〇GPa。 本發明之玻璃之失透明溫度以最多1200%為佳。如果 它超過1，2〇0。(：，則製造產率會不佳，或在模製時之溫度會 冋’因此在女裝上之負載增加。它更佳的是小於^^。匸， 更佳的是最多l，150oC，特佳的是最多Ι,ιοο。^。 本發明之玻璃板可藉由化學強化由本發明之用於化學 強化之玻璃所構成之玻璃板而獲得。此外’藉由本發明之 用於製造化學強化破璃之方法製得之化學強化玻璃板（其 中該用於化學強化之玻璃係一玻璃板）， 為本發明之玻璃 板。 本發明之用於製造由化學強化玻璃所構成之玻璃板之 方法沒有特別限制，且，例如，藉由以適當量混合各種材 料’加熱该混合物至由大約14〇〇至大約16〇〇()(：以熔化它， 13 201245079 接著藉將它消泡且均勻化，藉習知浮式程序、下拉法 (例如溶融法）、衝壓法等將它形成—板狀，將該板狀產物退 、將匕切成所需尺寸，接著拋光，以製造該玻璃板。 °玄化學強化方法沒有特別限制，只要在該玻璃板之表 面層中之^…及1^32^可以與在該熔融鹽中之Na20及Κ20離 子父換即可’且可舉例說明其中該玻璃板被浸泡在熱硝酸 納(NaNCb)溶融鹽、硝酸鉀(ΚΝ〇3)熔融鹽或其混合熔融鹽中 之一方法。另外，首先，該玻璃板可被浸泡在一含NaN03 确酸鹽中且接著被浸泡在一含kno3硝酸鹽中' 對於在低溫下且在一短時間内的化學強化而言，在該 熔融鹽中之硝酸鈉的含量以至少10質量％為佳。如果它小 於10%質量％’貞彳該表面壓縮應力或該表面壓縮應力層之厚 度會是小的。它是以至少20質量。/。為佳，更佳的是40質量 〇/〇，且特佳的是60質量％。 在該熔融鹽中含有硝酸鉀不是重要的，但可含有最多 到90質量/。以控制該化學強化性質。如果它超過9〇%，則該 表面壓縮應力或該表面壓縮應力層之厚度可能是小的。它 係以最多8G%為佳，較佳的是最多6()%，轉佳的是最多4〇 質量％。 在該熔融鹽中含有硝酸鋰不是重要的，但可含有最多 到7質^%以控制該化學強化性質或減少在該化學強化後 之翹曲如果匕超過7質量％，則該表面壓縮應力可能是小 的。它係以最多6質量％為佳，較佳的是最多4質量％，且特 佳的是最多2質量。/。。 14 201245079 用於在該玻璃板上形成具有一所需表面壓縮應力之化 學強化層（表面壓縮應力層）的條件係依據該玻璃板之厚度 而改變，且通常’該玻璃板被浸泡在由300至450aC之鹼性 硝酸鹽熔融鹽中由10分鐘至4小時。由經濟之觀點來看，該 玻璃板係以浸泡在由3 00至42 5。C且由1 〇分鐘至2小時為佳。 以下，除非另外指出，否則將藉由使用由莫耳百分比 表示之含量說明本發明之玻璃之成分。
Si〇2是用以構成一玻璃基質之組分且是重要的。如果 它小於60%，玻璃之穩定性會降低，或該玻璃可能是易碎 的。它是以至少62%為佳，且更佳的是至少63%。在八12〇3 是最多8%或小於8%之情形下，Si〇2是以至少66%為佳，更 佳的是67%，且通常是至少68%。在本發明之玻璃八中，特 別是其中Al2〇3是最多8%之玻璃中，為了避免作為玻璃之穩 定性降低，si〇2是至少66%，較佳的是至少67%，且更佳的 是至少68%。如果Si〇2超過75%，則玻璃之黏著將會增加， 且該熔化性質明顯地降低。它以最多73%為佳，且以最多 72%更佳。在Al2〇3是至少8%之情形下，以仏是以最多73% 為佳。在本發明之玻璃B中，Si〇2是最多73%，且以最多7〇% 為佳，最多67%更佳。
Al2〇3是一用以增加離子交換率之組分且是重要的。如 果它小於5%，該表面壓縮應力會是不適當的。它係以至少 5.5%為佳。在其中需要進一步增加該離子交換率或進一步 增加該表面壓縮應力之情形了，Α1Λ是以至少8%為佳，特 佳的是至少9%，且通常是至少·。在本發明之玻璃Β中， 15 201245079 為了進一步增加該離子交換率，Μ"3是至少8%，且以至少 9%為佳，至少10%更佳。 如果Al2〇3超過15%，則該玻璃之黏度將是高的，且均 勻熔化會是困難的，或在該化學強化後可能會發生表面粗 化。它是以最多14%為佳。在其中需要防止失透明性即 增加抗失透明性之情形下，AhO3是以小於9%為佳，更佳的 是最多8%或小於8%，且通常是最多7.50/〇。 在本發明之玻璃A中，Al2〇3是小於9°/。。如果它是等於 或大於9%，則抗失透明性會不佳，且製造產率會降低，或 用以模製之溫度會是高的，因此會對安裝施加一較高負 載。因此，Al2〇3之含量是以最多8%或小於8%為佳，更佳 的是最多7%，且通常是最多6%。
MgO對於改善熔化性質或玻璃之揚氏模數是重要的。 如果它小於1%，則增加該楊氏模數之效果會是小的。它係 以至少1.5%為佳，且在本發明之玻璃B中，它通常是至少 2%。 如果MgO超過12%，該抗失透明性會降低。在需要進 一步增加離子交換率之情形下’ MgO是以最多7%為佳，更 佳的是最多6%，且通常是最多4。/〇。在本發明之玻璃a中， 特別是其中Al2〇3是最多8%之玻璃中，且在本發明之玻璃b 中，為了增加該離子交換率，MgO是最多7〇/0，且以最多6% 為佳，且更佳的是最多4%。
CaO不是重要的，但是可包含最多到例如3%以改善玻 璃之熔化性質◊如果它超過3%，則該離子交換可能會受 16 201245079 阻，且一所需表面壓縮應力層會幾乎無法形成，或該玻璃 容易被刮傷。它係以最多2%為佳，且例如，在需要在一短 時間内完成強化之情形下，最好是不含Ca〇。
Zr〇2不是重要的’但是可包含最多到3。/。以改善玻璃之 耐候性及溶化性質，或達成另—目的。如果它超過，該 玻璃將是易碎的，或可能發生相分離現象。它係以最多2 5% 為佳，且通常是最多2%。
LhO是用以藉由離子交換形成一表面壓縮應力層及改 善玻璃之熔化性質之組分且因此是重要的。如果它小於 10%，則藉由離子交換形成一所需表面壓縮層會是困難 的。它係以至少12。/❶為佳，且至少14%更佳。如果U2〇超過 20%，則耐候性會降低。它係以最多18%為佳，且更佳的是 最多17%。
Na20不是重要的’但是用以藉離子交換形成一表面壓 縮應力層及改善玻璃之熔化性質之組分且可含有最多到 8%。如果NaA超過8%，該表面壓縮應力會是低的。它係 以最多6%為佳，更佳的是最多5%。在含有叫〇之情形 下，其含量係以至少1%為佳，且較佳的是至少2〇/〇。 在本發明之玻璃A中，特別是其中Ai2〇3是最多8%之玻 璃中，即使在其中含有Na：jO之情形下，其含量是最多6〇/〇， 且以最多5%為佳。 在本發明之玻璃B中’ Na2〇是重要的。如果ν&2〇小於 1% ’則藉由離子交換形成一所需表面壓縮層會是困難的， 且它係以至少2%為佳。 17 201245079 Κ2〇不是重要的’但是可包含最多到例如5%以改善玻 璃之熔化性質。如果Κ20超過5%，該表面壓縮應力會是低 的。它係以最多4°/。為佳，且更佳的是最多2%，並且在需要 增加耐刮強度之情形下，最好不含Κ2〇。
Na2〇+K20係以最多10%為佳。如果總含量超過1 〇〇/〇， 則該表面壓縮應力會降低。在含有Na20或K20之情形下， Na20+K20通常是至少1 %。 在本發明之玻璃A中，特別是其中Al2〇3是最多8%之玻 璃中，Na2〇+K2〇係以最多6%為佳，且更佳的是最多5%。 在本發明之玻璃B中，Na2O+K：2O是由2.5至10%，且通常是 由3至8%。 為了進一步增加該表面壓縮應力，Li2〇-(Na2〇+K2〇) 係以由4至17.5%為佳。如果它小於4%，則該表面壓縮應力 會未充分地增加。它係以至少6%更佳，且特佳的是至少 8%。如果它超過π·5%，該耐候性會降低。它係以最多17% 更佳’且通常是最多15〇/〇。 在本發明之玻璃A中，特別是其中AUO3是最多8%之玻 璃中’為了進一步增加該表面壓縮應力，Li2〇-(Na2〇+K2〇) 係以至少8。/。為佳，且更佳的是至少1 〇%。如果它超過17%， 則該耐候性會降低。它係以最多15°/。更佳。 如果該Li2〇，Na2〇及Κ·2〇之總含量尺2〇超過25% ’則包 括玻璃之耐候性之化學耐用性會是低的。該總含量係以最 多23%為佳，且更佳的是最多21%。尺2〇係以至少14%為佳。 如果它小於14%，則無法獲得所需之離子交換性質。它係 18 201245079 » ， 以至少16%更佳。 為了在低溫下或在一段短時間内藉由化學強化獲得足 夠之強度，Li20/R20必須在由0.5至1.0之範圍内。它係以由 0.6至1.0為佳，且更佳的是由0.6至0.9。 在本發明之玻璃A中，特別是其中Al2〇3是最多8%之玻 璃中，Li20/R20係由0.6至1.0，且以至少0.7為佳，通常是至 少0.8或大於0.8，並且通常是0.95或最多0.9。在本發明之玻 璃B中，Li20/R20係以由0.6至0·9為佳，且在需要增加該表 面壓縮應力之情形下，它係以至少0.7為佳，且通常是至少 0_8。 為了在低溫下或在一段短時間内藉由化學強化獲得至 ' 少 300MPa 之一表面壓 縮應力 ， . 2x(Al203+Zr02+Li20)+Mg0-Na20-K20係以至少 40%為佳。 它係以至少42%更佳，特佳的是至少45%，且又更佳的是至 少 50%。 本發明之玻璃主要包含上述組分，但是可含有在不減 損本發明目的之範圍内之其他組分。在含有這些其他組分 之情形下，這些組分之總含量係以最多10%為佳，且通常 是5%。以下將舉例說明這些組分。
SrO及BaO各具有減少離子交換率之高效果，且因此最 好不含有它們，或即使含有，總含量亦以小於1%為佳。
作為在炫化玻璃時之澄清劑，可適當地含有S03，氣或 氟。但是，為了增加顯示裝置之能見度，最好在原料中儘 可能地減少在可見光範圍内具有吸收性之例如Fe2〇3，NiO 19 201245079 或〇2〇3之雜質，且當以質量百分比表示時，它們各自之含 量係以最多〇·15%為佳，且更佳的是最多〇.〇5%。 此外’如果含有Βζ〇3，則會難以獲得均勻之玻璃，且 該玻璃之模製會是困難的，且由這觀點來看，最好是實質 上不含B2〇3。 本發明之顯示裝置通常是，關於可攜式裝置，行動電 話，個人數位助理(PDA) ’智慧型手機，輕省筆電或汽車導 航系統’且關於非設定為欲攜帶之裝置，例如液晶電視戍 電漿電視之平面螢幕電視（包括3D電視），或例如桌上型個 人電腦之顯示器或用於監視器之顯示器。此外，由另一觀 點來看，亦可說是觸控面板。 例子 就在表1至5中之例1至45而言，玻璃原料係經適當地選 擇以具有在對於Si〇2至K2〇之多數欄中以莫耳百分比表示 時之成分且稱重350克作為玻璃。以一對應於該經稱重原料 之質量之0.2%的量將硫酸鈉加入該經稱重原料後，進行混 合。接著，將該經混合之原料放入一白金坩堝中，且接著 將該白金坩堝放在1，600°C之電阻加熱型電爐中，並且將該 原料混合物熔化3小時，消泡及均勻化。將獲得之溶融玻璃 鑄入模具中且維持在Tg+20°C之溫度1小時，且接著以1。(：/ 分之速度冷卻至室溫以獲得一玻璃塊。切割及拋光該玻璃 塊且最後將兩表面鏡拋光以獲得一具有lOmm之厚度的板 狀玻璃。 在這些表中，X是2x(Al2〇3+Zr〇2+Li2〇)+MgO-Na2〇-K2 20 201245079 , 〇。 例1至42是本發明之工作例’例43與44是比較例，且例 45是一參考例。 就這些玻璃而言，玻璃轉移溫度Tg(單位：。〇,比重d， 在由50至350°C之平均直線膨脹係數α(單位：1〇_7/。〇,楊氏 模數Ε(單位：GPa)，及結晶沈澱時之失透明溫度Τχ(單位： 〇C)係顯示於表中。在表中，表示“未測量”。
Tx係以下列方式測量。即，將大約0.5cm3之玻璃放在 一白金盤中’且接著將該白金盤放在事先設定為具有一預 定溫度之電爐中。在將它保持在這溫度17小時後，將該白 金盤取出且讓它在大氣中冷卻。藉由光學顯微鏡觀察獲得 - 之玻璃以觀看有無結晶，且以觀察到結晶時之溫度作為該 ' 失透明溫度Tx。此外，在表中，例如，Tx為1,175-1，200表 示Tx是在至少1,175。(：且小於1，200。(：之範圍内。
Tx係以小於1，200°C為佳》
Tx之測量結果將參照例16說明作為一例子。就在例16 中之玻璃而言，當它被放入1，1750C之電爐中時觀察到結 晶’而當它被放入1，200〇C之電爐中時則未觀察到結晶。因 此’發現到在例16中Tx是在至少1,175。(：且小於1，200°C之範 圍内。 在例5中之玻璃及在將例5中之Zr02以Al2〇3部份地取 代之例3中之玻璃係在使得溫度係由2 3至2 5。C且濕度係由 40至60%之條件下以一維氏壓陷器壓陷，且測量在裂痕產 生率變成50%時之負載。這負載在例5中係由1.0至2.0kg且 21 201245079 在例3中係由0.5至1.0kg。因此，發現當Zr02增加時會產生 裂痕。 接著，對於在例1至45中之玻璃板，實施以下化學強化 處理。即’將這些玻璃板分別浸泡在400。(：之NaN03熔融鹽 中1小時以實施化學強化處理。 對接受該化學強化處理之玻璃板，藉由TOKYO INSTRUMENTS公司製造之一雙折射成像系統Abrio(商標 名）分別測量表面壓縮應力S(單位：MPa)及壓縮應力層之厚 度t(單位：μιη)。在此，在測量上述s及t時，由兩側鏡拋光 一具有20mmxl0mm之尺寸及i.omm之厚度的玻璃板以具 有一0.2mm之寬度，且其被用來作為一用於測量之樣本。 s亥等結果分別顯示在表中。例38中之s是由該成分估計者。 表1
22 201245079 表2 例 11 12 13 14 15 16 17 Ί 8 1 9 2 0 S 1 〇2 65.0 65, 5 64.0 64.0 66,0 68.0 69.0 64.0 70.0 72.0 A 1 2 Ο 3 12.0 12.0 12.0 12.0 10.0 8.0 8.0 12.0 6.0 7.0 M g Ο 2,0 2.0 2,0 2,0 6.0 2.0 3.0 3.0 2.0 2.0 C a Ο 0 0 0 0 0 0 0 1.0 0 0 Z r Ο ? L0 0. 5 2.0 2.0 2.0 2.0 0.0 2.0 2.0 1.0 L i，〇 16.0 16.0 17.0 16.0 12.8 16:0 15.0 14.4 16.0 t6.0 N a 2 O 4.0 4.0 3.0 1.0 3.2 4.0 5.0 3.6 4.0 2.0 K 2 〇 0 0 0 3.0 0 0 0 0 0 0 R 2 O 20,0 20.0 20.0 20.0 16.0 20,0 20,0 18.0 20,0 18.0 Na2〇+K20 4.0 4.0 3.0 4.0 3.2 4.0 5.0 3.6 4.0 2.0 U20/R20 0. 80 0.80 0.85 0.80 0. 80 0.80 0. 75 0.80 0. 80 0,89 X 56.0 55.0 61.0 58.0 52.4 50.0 44,0 56.2 46. 0 48.0 s 513 510 525 444 530 350 385 543 392 337 t 80 86 84 44 71 84 81 68 84 85 d 2.44 2. 43 2.41 2.41 2.48 2.46 2,45 2.48 2.45 2.40 or 79.8 79.2 77.2 79,4 69.4 79.0 76.0 74.7 77. 7 70.7 T g 531 524 530 526 575 513 505 565 503 511 E 84. 1 83.4 85.4 83,0 88.0 86.0 82.4 86. 7 84.8 83.6 T x — 1175 -1200 一 >1200 1175 -1200 1024 -1054 — <1000 1099 -1125 表3 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 S i Op 72,0 70.0 69.0 70.0 70.0 70.0 70.0 70.0 70.0 70.0 A 1 203 6.0 6*0 7.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 M g O 2.0 4.0 2.0 2.0 2.0 3.0 2.0 3.0 2.5 2.0 C a O 0 0 0 0 0 1.0 2‘0 0 0.5 1.0 2 r O, 2.0 2,0 2.0 2.0 2.0 2,0 2.0 2.0 2.0 2.0 L i 20 16,0 16.0 16.0 17.0 18.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 N a 20 2.0 2.0 4.0 3.0 2,0 2.0 2.0 3.0 3,0 3.0 K3 〇 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 r2 〇 18.0 18.0 20.0 20.0 20.0 18.0 18.0 19,0 19.0 19.0 Na，0+K?0 2.0 2.0 4.0 3.0 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 3.0 Li?0/R?0 0.89 0, 89 0.80 0.85 0.90 0. 89 0.89 0.84 0,84 0. 84 X 48.0 50,0 48.0 49,0 52.0 49.0 48.0 48.0 47.5 47.0 S 395 441 401 359 394 463 402 398 401 393 t 85 70 85 80 76 64 64 74 70 70 d 2.43 2.44 2.45 2.44 2.44 2.45 2.46 2.44 2. 45 2. 45 or 70.2 71.4 77.0 77.9 74.9 72. 1 71.2 75. 1 74.4 75.6 T g 523 518 511 502 511 519 509 508 512 501 E 84.4 86.2 85.3 85.0 85.3 86. 1 86.4 85.4 85.5 85.6 T x 1075 -1090 "00 -1125 1024 -1050 1049 -1074 1050 -1075 1100 -"07 1074 -1101 1027 -1050 1025 -1042 1017 -1024 23 201245079 表4 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 S i 〇2 70.0 70.0 70.0 70.0 70.0 69.0 64.0 64.0 64.0 64.0 A 1 2 〇 , 6.0 7.0 6.0 7.0 6.0 5.5 8.0 10.0 8.0 8.0 M g Ο 1.5 2.0 3,0 2.0 3.0 3.5 Π.0 9,0 11.0 11,0 C a Ο 1.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Z r 09 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 0,5 0.5 0.5 0.5 L i 2 O 16.0 16.0 16.0 15.0 15.0 16.0 12.5 12.5 14.5 15.5 N a s O 3.0 3.0 3.0 4.0 4.0 2.0 4,0 4.0 2.0 1.0 k9o 0 0 0 0 0 2.0 0 0 0 0 R?0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 20.0 16.5 16.5 16.5 16.5 Na20+K20 3.0 3.0 3.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 2.0 1.0 Li?0/R20 0.84 0.84 0.84 0.79 0.79 0.80 0.76 0.76 0. 88 0.94 X 46.5 49.0 48.0 46.0 45.0 46. 5 49.0 51.0 55.0 58,0 S 381 408 411 403 385 354 426 440 484 512 t 71 82 76 84 81 53 50 59 46 44 d 2.45 2.44 2.44 2.45 2.45 2, 45 2.47 2.46 2.46 2.46 (X 76. 1 77.2 76,3 79.6 76.0 81.8 77.9 74,4 73.2 70.5 T g 508 512 506 509 505 495 532 556 539 552 E 85.9 82.6 82.9 82.2 82.4 84. 1 88 85 89 90 T x 1028 -1049 1050 -1075 1025 -1050 1026 -1051 998 -1025 900 -925 >1200 — 一 >1200 表5 例 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 S i ο, 64.0 64.0 69.0 69.0 68.0 A 1 2Oa 9.65 11.3 4.0 6.0 11.3 B 2 O 3 0 0 0 0 3.9 M g O 11.0 11.0 5.0 3.0 0· 1 C a O 0 0 0 0 4.4 Z r Oa 0.5 0.5 2.0 1.0 0. 4 L i ?0 11.25 10.0 8.0 9.0 10.5 N a aO 3.6 3.2 12.0 7.0 1.2 K 2 O 0 0 0 5.0 0.2 r2o 14. 9 13. 2 20.0 21.0 11.9 Na20+K20 3.6 3.2 12.0 12.0 1.4 Li?0/R?0 0.76 0.76 0.40 0.43 0.88 X 50.2 51.4 21.0 23.0 43. 1 s 374 395 191 135 363 t 64 64 67 48 52 d 2.46 2.46 2.49 2.45 2. 42 Of 70.3 65.2 93. 5 101.5 57.4 T 6 568 598 482 469 576 E 88 88 79.6 76.9 82 T x — — 998 -1025 998 -1025 1225 -1249 24 201245079 由以上結果可知，在本發明之例子中，在玻璃之化學 強化處理後，S是至少300MPa，且t是至少50μηι，且因此， 在這段1小時之短時間内可藉由化學強化處理獲得所需壓 縮應力層。 在比較例中，例43與44中之S小於200MPa，且因此無 法獲得適當之壓縮應力。在例45中，B2〇3含有3.9%，且因 此在該玻璃熔化爐中之磚可能會被腐蝕，且由於b2〇3之昇 華’在該熔融玻璃中可能會包括一非均勻基本材料。 由在除了一鹼金屬氧化物之含量以外具有相同含量的 例1與3之間的比較，可了解由於其中Li20/R2〇係0.60之例1 中S是441MPa，而其中Li20/R20係0.80之例3中S是 528MPa，所以當該Li2〇/R2〇比率變大時，S變高。類似地， 由在除了一鹼金屬氧化物之含量以外具有相同含量的例 37、39與40之間的比較，可了解由於其中Li20/R20係0.76 之例37中S是426MPa，其中Li2〇/R2〇係0.88之例39中S是 484MPa，且其中 Li2〇/R2〇係0.94之例40中 S是512MPa，所 以當該Li20/R2〇比率變大時，S變高。 此外，對例5與19中之玻璃板，藉由將它們浸泡在400。C 且以在表6中之質量％所示之比例含有NaN03及KN〇3之熔 融鹽中1小時來實施化學強化處理。獲得之化學強化玻璃之 S與t係顯示在相同表中，因此可了解的是當NaN03變大時， S變大。 25 201245079 表6 熔融鹽之成分 N a Ν Ο Ί 10 0% 7 5% 5 0% 2 5% κνολ 0 2 5% 5 0 % 7 5 % 例5 s 5 7 6 5 18 4 9 1 4 7 7 t 8 6 9 1 9 3 9 4 例19 s 3 9 2 — 3 3 1 t 8 4 一 8 9 — 工業可利用性 本發明之玻璃可用於例如一用於顯示装置之蓋玻璃。 此外，它亦可用於例如一太陽能電池基板或一用於航空器 之窗玻璃。 2011年4月18曰申請之日本專利申請案第2〇11〇9214〇 號，2011年4月18曰申請之曰本專利申請案第2〇11〇92141 號及2011年12月15日申請之日本專利申請案第 2011-274695號之包括說明書，申請專利範圍，圖式及概要 的全部揭示在此全部加入作為參考。 I：圖式簡單說明3 第1圖是其中橫座標表示 X=2x(Al203+Zr02+Li20)+Mg0-Na20-K20(單位：莫耳％)， 且縱座標表示表面壓縮應力S(單位：MPa)的圖。 【主要元件符號說明】 (無）
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Claims (1)

  1. 201245079 七、申請專利範圍： ι_ 一種用於製造化學強化玻璃之方法，該玻璃包含用於化 學強化之化學強化玻璃，且以下述氧化物為基準之莫耳 百分比表示包含：由60至75%之Si〇2，由5至15%之 Al2〇3 ’ 由 1至 12%之MgO，由 0至 3%之CaO，由 〇至 3〇/〇 之Zr〇2 ’由1〇至20%之LLO ’由〇至8❶/〇之Na20及由0至 5%之K20，且具有Li20，Na20及K20之總含量r2〇最多 為25%，及該LhO含量佔R2〇之比率Li20/R2〇為0.5至 1.0。 2. 如申請專利範圍第1項之用於製造化學強化玻璃之方 法，其中該用於化學強化之玻璃含有最多73%之Si02， 至少8%之Al2〇3 ’最多7%之MgO及至少1%之Na20，且 具有犯20及1^0之總含量他20+1<：20為2.5至10%。 3. 如申請專利範圍第1或2項之用於製造化學強化玻璃之 方法’其中該用於化學強化之玻璃含有至少9%之Al2〇3。 4. 如申請專利範圍第2或3項之用於製造化學強化玻璃之 方法，其中該用於化學強化之玻璃含有至少62%之Si02 及由9至14%之Al2〇3，且具有最多22%之R20，由3至8% 之Na20+K20，及至少 0.6之Li20/R20。 5. 如申請專利範圍第2，3或4項之用於製造化學強化玻璃 之方法，其中該用於化學強化之玻璃是將該Li20含量減 去Na20+K20後之差值為4至17·5°/。者。 6. 如申請專利範圍第1項之用於製造化學強化玻璃之方 法，其中該用於化學強化之玻璃含有至少62%之Si〇2， 27 201245079 小於9%之Al2〇3及最多6%之Na20，且具有至少0.6之 Li20/R20。 7. 如申請專利範圍第6項之用於製造化學強化玻璃之方 法，其中該用於化學強化之玻璃含有至少66%之Si02， 小於8%之Al2〇3及最多7%之MgO。 8. 如申請專利範圍第6或7項之用於製造化學強化玻璃之 方法，其中該用於化學強化之玻璃具有最多20%之R20 及由 0至6°/。之Na20+K20。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之用於製造化學強 化玻璃之方法，其中該用於化學強化之玻璃是將該Li20 含量減去Na20+K20後之差值為8至17%者。 10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之用於製造化學強 化玻璃之方法，其中該用於化學強化之玻璃是藉由使用 Al2〇3，MgO，Zr〇2，Li20，Na20及K20之各別組分含 量而由以下公式計算所得之X至少為40莫耳％者： X=2x(Al2〇3+Zr〇2+Li2〇)+MgO_Na2〇_K2〇。 11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項之用於製造化學強 化玻璃之方法，其中該用於化學強化之玻璃具有大於 0.8之Li20/R20。 12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之用於製造化學強 化玻璃之方法，其中該用於化學強化之玻璃實質上不含 B2〇3。 13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項之用於製造化學強 化玻璃之方法，其中該用於化學強化之玻璃的化學強化 28 201245079 14. 15. 16. 17. 18. 19. 係藉由將該玻璃浸泡在一含有NaN03及KN〇3中之至少 一者之熔融鹽中且在最多425〇C之溫度下最多2小時來 實施。 如申請專利範圍第1至13項中任一項之用於製造化學強 化玻璃之方法，其中該用於化學強化之玻璃是一玻璃 板。 如申請專利範圍第14項之用於製造化學強化玻璃之方 法’其中該玻璃板係藉由一浮式程序或一熔融程序製 造。 一種用於製造設有化學強化玻璃板之顯示裝置之方 法’其包含藉由如申請專利範圍第14或15項之用於製造 化學強化玻璃之方法來製造該化學強化玻璃板。 一種用於製造設有化學強化玻璃板之觸控面板之方 法’其包含藉由如申請專利範圍第14或15項之用於製造 化學強化玻璃之方法來製造該化學強化玻璃板。 一種用於製造設有化學強化玻璃板之可攜式裝置之方 法’其包含藉由如申請專利範圍第14或15項之用於製造 化學強化玻璃之方法來製造該化學強化玻璃板。 一種用於化學強化之玻璃，其以下述氧化物為基準之莫 耳百分比表示包含：由60至75%之Si02，由5至15%之 Al2〇3 ’大於7且最多12%之MgO，由〇至3%之CaO，由0 至3%之Zr02 ’由10至20%之Li20 ’由〇至8%之Na20及由 0至5%之K20，且具有Li20，Na20及K2〇之總含量R20 最多為25%，及該Li20含量佔R2〇之比率Li20/R20為0.5 29 201245079 至 1.0。 20.如申請專利範圍第19項之用於化學強化之玻璃，其含有 最多68%之Si02，最多13%之Al2〇3，最多17%之Li2〇， 由0至5%之Na2〇及由0至3%之K2〇，且具有最多i8〇/0之 R20，及至少 0.7之Li20/R20。 21_如申請專利範圍第19或20項之用於化學強化之玻璃，其 含有小於9%之Al2〇3。 22. 如申請專利範圍第19，20或21項之用於化學強化之玻 璃，其含有至少12%之Li20。 23. —種用於化學強化之玻璃，其以下述氧化物為基準之莫 耳百分比表示包含：由66至75%之Si02,至少5且小於8% 之Al2〇3，由1至7%之MgO，由0至3%之CaO，由0至3% 之Zr02’由10至20%之Li20，由0至6%之Na20及由〇至 5%之K20，且具有Li20，Na20及K20之總含fR2〇最多 為25% ’及該Li20含量佔R20之比率Li20/R2〇為〇·6至 1.0。 24. 如申請專利範圍第23項之用於化學強化之玻璃，其具有 最多20%之R2〇。 25. 如申請專利範圍第19至24項中任一項之用於化學強化 之玻璃，其具有Na20及K20之總含量Na20+K20為〇至 6%。 26. 如申請專利範圍第19至25項中任一項之用於化學強化 之玻璃，其中將該Li20含量減去Na20+K20後之差值為8 至 17%。 30 201245079 27. 如申請專利範圍第19至26項中任一項之用於化學強化 之玻璃’其中藉由使用Al2〇3，Mg〇，Zr02，Li20，Na20 及K：2〇之各別組分含量而由以下公式計算所得之x至少 為40莫耳％ : X=2x(Al203+Zr02+Li20)+Mg0-Na20-K20。 28. 如申請專利範圍第^至”項中任一項之用於化學強化 之玻璃，其實質上不含82〇3。 29·—種用於化學強化之玻璃板，其係由如申請專利範圍第 19至28項中任一項之用於化學強化之玻璃所製成。 〇·如申印專利範圍第29項之用於化學強化之玻璃板，其係 藉由一浮式程序或一炼融程序製造。 31.—種化學強化玻璃板，其係藉由使如申請專利範圍第29 或30項之用於化學強化之玻璃板進行化學強化處理而 得。 32_ —種用於製造化學強化玻璃板之方法，其包含藉由將如 申請專利範圍第29或30項之用於化學強化之玻璃板浸 /包在一溶融鹽中來貫施化學強化處理，其中該溶融鹽含 有NaNCb及KN〇3中之至少一者，且該化學強化處理係 在該熔融鹽於最多425°C之溫度下且最多2小時之浸泡 時間來實施。 33. —種顯示裝置，其設有如申請專利範圍第31項之化學強 化玻璃板。 34. —種觸控面板，其設有如申請專利範圍第31項之化學強 化玻璃板。 31 201245079 35. 一種可攜式裝置，其設有如申請專利範圍第31項之化學 強化玻璃板。 32
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