TWI682914B

TWI682914B - 可化學性回火的玻璃片

Info

Publication number: TWI682914B
Application number: TW104141350A
Authority: TW
Inventors: 湯瑪士藍布里奇
Original assignee: 比利時商Ａｇｃ歐洲玻璃公司
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2020-01-21
Also published as: CN107001110A; EP3230223A1; US20170362116A1; WO2016091673A1; JP2018505117A; US11718552B2; US20200180998A1; KR20170091719A; EP3230223B1; TW201638037A

Abstract

本發明係關於一種具有無硼、無鍶及無鋰玻璃組成之玻璃片，其包含以重量百分比計相對於玻璃總重量表示之以下各者： 65

SiO₂

78%

8

Na₂O

15%

1

K₂O<6%

1

Al₂O₃<6%

2

CaO<10%

0

MgO

6%；以及在0.1與0.7範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。本發明對應於一種可易於化學性回火的鈉鈣矽類型之玻璃組合物，其更適合用於電子裝置應用中。

Description

可化學性回火的玻璃片

本發明係關於一種能夠被化學性回火/強化之玻璃片。詳言之，本發明係關於一種能夠易於化學性回火/強化且便宜及易於生產之玻璃片。

呈單片或疊層形式之化學性強化玻璃片愈來愈多地應用於需要/強制要求機械抗性之特殊化鑲嵌玻璃工作中，如運輸(亦即，航空、汽車)、樓宇/建築架構及顯示器行業。在該等應用中，近幾年，顯示器行業已變為需要化學性強化透明玻璃片作為用於大量電子裝置(如，行動電話、智慧型電話、TV、電腦、數位攝影機等)之保護/防護玻璃罩、觀察窗或(觸控)螢幕的巨大市場。實際上，由於多數此等裝置為攜帶型的，因此對所使用之玻璃在機械方面的要求很多，且因此非常需要其能夠在使用及運輸期間耐受衝擊及/或損害，諸如刮擦或碰撞。化學強化在顯示器領域中甚至更為重要，此係由於此種領域需要具有較低厚度(低至小於1mm)之玻璃片，且由於已知化學強化為機械補強(超)薄玻璃片之首選方法。出於重量及能量傳輸之原因，使用薄玻璃片作為太陽能、熱或光伏打裝置之防護玻璃罩以及隔熱窗玻璃單元(如雙層或三層窗玻璃)亦為有利的。為了降低重量及節省能量消耗，對於汽車及運輸業之透明窗玻璃，經補強之薄玻璃亦獲得極大關注。

玻璃物品之化學強化為熱量誘發之離子交換，涉及玻璃之表面層中的較小鹼性鈉離子由較大離子(例如，鹼性鉀離子)置換。當較大離子「楔」入至以前由鈉離子佔據之小位點中時，玻璃中出現增加的表面壓縮應力。此種化學處理通常藉由將玻璃浸入含有一或多種較大離子之熔融鹽的離子交換熔融浴中來進行，其中精確控制溫度及時間。已經如此處理之玻璃物品之破裂強度因此增加大致等於所產生之表面壓縮應力之值。

儘管如此，能夠在化學性強化玻璃使用期間影響化學性強化玻璃之表面之損害會導致此強化效應減小，且若損害使得受壓縮層被穿透，則甚至可能消除此強化效應。因此，取決於化學性強化玻璃之預期用途，研究集中在達成高表面壓縮應力(或「CS」)值及/或受壓縮層之高厚度值(其與稱作「層深度」或「DoL」之參數，即所引入之離子達到的深度相關聯)，其理想地至少等於玻璃可能經受之最大可能缺陷/損害之深度。通常認為此等兩種參數之組合適當定義所得機械強度之品質。

詳言之，在顯示器領域中，當使用「逐塊製程」生產化學性強化玻璃片(在回火處理之前切割至最終大小)時，為了邊緣強度而尋求高DoL值(亦即，>12至15微米)及足夠的CS(亦即，>400Mpa)，而當使用「片製程」(在回火處理之後切割至最終大小)時，「中心張力」(被定義為(CS*DoL)/(玻璃厚度-2*DoL))必須保持較低。

亦已知對於給定玻璃組成，兩種強化參數亦明顯取決於離子交換過程之溫度及時間條件。因此，受壓縮層之厚度根據已知擴散定律隨著溫度且隨著離子交換之持續時間而增大。但溫度愈高，由離子交換誘發之應力鬆弛愈快。同樣，將處理延長過長的時期使得應力有必要的時間鬆弛，且因此導致較小程度之韌化。因此，為製程選擇之條件通常在最佳溫度與最小持續時間之間取得折衷以使製程成本及產品性質最佳化。

為了降低化學強化之成本(限制持續時間及/或溫度以達到壓縮應力及DOL之尋求值)，已提議(僅被描述或已上市)大量「可易於化學性回火的」玻璃組合物(意謂其尤其有利於離子交換)，但其通常具有各種缺點。

其中許多包含源自昂貴原料及/或顯著修改玻璃(熔融或最終玻璃)之物理性質之成分。一些已知的可化學性回火的玻璃組合物含有(例如)大量鋰及/或硼。然而，鋰具有增加玻璃之密度之缺點，而硼具有由於其蒸發及爐壁/耐火材料腐蝕而有時導致形成斑紋之缺點。此外，歸因於其相對應的原料之高價格，因此兩者均具有極大增加最終玻璃價格之額外及顯著缺點。

亦已知鋁矽酸鹽類型之玻璃組合物(諸如，美國專利申請案US2012/0196110 A1中描述之彼等物，來自Corning之GORILLA^®玻璃產品或來自Asahi Glass公司之DragonTrail^®玻璃產品)用於化學回火極其有效。然而，其具有大量缺點。其高溫性質使其極難以生產(黏度、精煉能力、成型、耐火材料腐蝕)。歸因於所使用之一些昂貴原料(亦即，氧化鋁)且歸因於其生產所需之高溫(高能量/燃料含量)，因此其成本相對較高。

與鋁矽酸鹽玻璃組合物相反，鈉鈣矽玻璃組合物通常不被視為可易於化學性回火組合物之良好候選物，即便其便宜得多。

最後，已知非常難以修改(甚至略微修改)玻璃組成，此係由於；- 玻璃生產線，且尤其浮法生產線，表示可觀的投資，且若組合物對耐火材料導致(例如)損害，則其為不可修復的；且- 一種組合物改變成另一組合物之轉變時間為在生產玻璃時具有較高重要性之一種參數，此係由於若轉變時間過長，則最終玻璃之生產成本將受大幅度負面影響。

因此，顯示器領域中存在尤其對於致能化學性回火的鈉鈣矽類型之玻璃組合物之市場需要，其比鋁矽酸鹽玻璃更適合於大批量生產，且因此可以低成本獲得，且具有接近於或極類似於已用於現有大批量生產之組合物的基本玻璃/基質組成。

詳言之，本發明之目標為補救所列舉之缺點且解決技術問題，亦即提供一種可易於化學性回火或(換言之)比習知鈉鈣矽玻璃組合物更有利於離子交換之玻璃組合物。

在本發明之至少一個實施例中，本發明之另一目標為提供一種可易於化學性回火且允許達到適合於用於生產顯示裝置之防護玻璃罩之「逐塊」製程之強化參數的玻璃組合物。詳言之，在此上下文中，本發明之目標為提供一種可易於化學性回火的且允許獲得極大交換深度(尤其>=12μm)，同時保持導致玻璃之充分補強之壓縮應力值(尤其>=400MPa)的玻璃組合物。

在本發明之至少一個實施例中，本發明之另一目標為提供一種能夠在使玻璃經受較高溫度製程時限制應力鬆弛，因此允許達成較深交換深度而不對壓縮應力造成太負面影響的玻璃組合物。

在本發明之至少一個實施例中，本發明之另一目標為提供一種可易於化學性回火，且尤其在現有的經典鈉鈣矽玻璃之生產線上易於生產之玻璃組合物。詳言之，在此上下文中，本發明之目標為提供一種可易於化學性回火且在自經典鈉鈣矽組合物之生產變為可回火組合物之生產時不需要較長轉變時間(且反之亦然)之玻璃組合物。仍在此上下文中，在此上下文中本發明之目標為提供一種可易於化學性回火且無需使用不同於一般生產的經典鈉鈣矽玻璃所採用之彼等原料、技術及/或工業設施的原料、技術及/或工業設施(或換言之，與經典浮法製程相容)之玻璃組合物。更特定言之，在本發明之至少一個實施例中，本發明之目標為提供一種可易於化學性回火且具有目標性質(較低黏度、較低工作點溫度、熔點<1550℃-1500℃、硫酸鹽精煉能力、較低耐火材料腐蝕、適當反玻化溫度)之玻璃組合物，從而避免鋁矽酸鹽組合物之已知缺點且使組合物與現有鈉鈣玻璃之生產工具相容。

最後，本發明之另一目標為提供一種簡單、快速且尤其經濟的對先前技術之缺點的解決方案。

圖1顯示組合物的R比率及G因素隨著K₂O/(K₂O+Na₂O)比率的提高而增加。

本發明係關於一種具有無硼、無鍶及無鋰玻璃組合物之玻璃片，其包含以重量百分比計相對於玻璃總重量表示之以下各者：

65

SiO₂

78%

5

Na₂O

20%

1

K₂O<8%

1

Al₂O₃<6%

2

CaO<10%

0

MgO

8%；以及在0.1至0.7範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。

因此，本發明根據一種新穎及發明性方法，此係由於該方法使得能夠發現針對先前技術之缺點(尤其鋁矽酸鹽玻璃之缺點)之解決方案，同時至少部分保持其優點。

發明人實際上已經發現有可能獲得可易於化學性回火的玻璃片，其不昂貴且易於大量生產，且藉由在鈉矽玻璃基質中組合低氧化鋁含量與大於經典的工業玻璃組合物(包括鈉鈣矽，後者之比率的典型值小於0.1)之比率的鉀及鈉離子之組合而限制高溫誘發之應力鬆弛。

在本文全篇中，當指示範圍時，包括端值。另外，明確地包括數值範圍中之所有整數值及子域值，如同明確寫入一般。同樣在本文全篇中，呈百分比形式之含量值為相對於玻璃總重量表示的以重量計之值(亦提及為重量%)。

自閱讀以下藉助於簡單說明性及非限制性實例提供之較佳實施例之描述，本發明之其他特徵及優點將更清晰。

本發明之玻璃片由鈉鈣矽玻璃組合物/基質製成，包含SiO₂、CaO、Na₂O及K₂O作為主要組分且進一步包含MgO、Al₂O₃等。

本發明之玻璃片能夠經化學性回火，或換言之，可離子交換/能夠經受離子交換。

本發明之玻璃片可為藉由浮法製程、拉伸製程、滾軋製程或已知的以熔融玻璃組合物為起始物質製造玻璃片之任何其他製程獲得之玻璃片。根據一較佳實施例，玻璃片為浮法玻璃片。術語「浮法玻璃片」應理解為意謂由浮法製程形成之玻璃片，該浮法製程在於在還原條件下將熔融玻璃傾倒至熔融錫浴上。浮法玻璃片以已知方式包含「錫面」，亦即，在玻璃本體內接近於片表面之富含錫之面。術語「富含錫」應理解為意謂錫濃度相對於核心處玻璃組合物(其實質上可或可不為零(不含錫))之增加。因此，浮法玻璃片可易於與由其他玻璃製法獲得之玻璃片區別，尤其根據可(例如)藉由電子微探針在達約10微米深度量測到的氧化錫含量。在許多情況下且如所說明，此含量在該表面開始的前10微米內之總和處於1重量%與5重量%之間。

根據本發明之玻璃片可具有變化的且相對較大大小。舉例而言，其可具有範圍高達3.21m×6m或3.21m×5.50m或3.21m×5.10m或3.21m×4.50m之大小(「PLF」玻璃片)或此外，例如3.21m×2.55m或3.21m×2.25m之大小(「DLF」玻璃片)。

根據本發明之玻璃片可具有0.1mm至25mm之厚度。有利地，在顯示器應用之狀況下，根據本發明之玻璃片較佳地具有0.1mm至6mm之厚度。更佳地，在顯示器應用之狀況下且出於重量原因，根據本發明之玻璃片之厚度為0.1mm至2.2mm。

根據本發明，玻璃片之組合物不含硼。此意謂硼不有意添加於玻璃批料/原料中，且若其存在，則玻璃片組合物中B₂O₃含量僅達到生產中不可避免地包括之雜質的量。舉例而言，本發明之玻璃片組合物中B₂O₃含量小於0.01重量%或甚至更佳小於0.005重量%。

根據本發明，玻璃片之組合物不含鋰。此意謂鋰不有意添加於玻璃批料/原料中，且若其存在，則玻璃片組合物中Li₂O含量僅達到生產中不可避免地包括之雜質的量。舉例而言，本發明之玻璃片組合物中Li₂O含量小於0.01重量%或甚至更佳小於0.005重量%。

根據本發明，玻璃片之組合物不含鍶。此意謂元素鍶不有意添加於玻璃批料/原料中，且若其存在，則玻璃片組合物中SrO含量僅達到生產中不可避免地包括之雜質的量。舉例而言，本發明之玻璃片組合物中SrO含量小於0.01重量%或甚至更佳小於0.005重量%。

根據本發明，玻璃片之組合物包含：1重量%

Al₂O₃<6重量%。較佳地，浮法玻璃片之組合物包含：1重量%

Al₂O₃<5重量%，或甚至：1重量%

Al₂O₃<4重量%。更佳地，浮法玻璃片之組合物包含：1重量%

Al₂O₃

3重量%。或者，浮法玻璃片之組合物包含：2重量%<Al₂O₃<6重量%。較佳地，浮法玻璃片之組合物包含：2重量%<Al₂O₃<5重量%，或甚至：2重量%<Al₂O₃<4重量%。更佳地，浮法玻璃片之組合物包含：2重量%<Al₂O₃

3重量%。有利地且亦或者，3重量%

Al₂O₃<6重量%。較佳地，浮法玻璃片之組合物包含：3重量%

Al₂O₃<5重量%，或甚至：3重量%

Al₂O₃<4重量%。或者，浮法玻璃片之組合物包含：4重量%

Al₂O₃<6重量%，或甚至：4重量%

Al₂O₃<5重量%。

根據本發明，玻璃片之組合物包含：2

CaO<10重量%。較佳地，玻璃片之組合物包含：3

CaO<10重量%且更佳地，4

CaO<10重量%。在一尤佳實施例中，玻璃片之組合物包含：5

CaO<10重量%。在最佳實施例中，玻璃片之組合物包含：6

CaO<10重量%。

根據本發明，玻璃片之組合物包含：0

MgO

8重量%。較佳地，玻璃片之組合物包含：0

MgO

7重量%且更佳地，0

MgO

6重量%。

在最佳實施例中，玻璃片之組合物包含：0

MgO<5重量%。

根據本發明，玻璃片之組合物包含：1

K₂O<8重量%。較佳地，玻璃片之組合物包含：1

K₂O<7重量%且更佳地，1

K₂O<6重量%。在一尤佳實施例中，玻璃片之組合物包含：1

K₂O<5重量%。或者，玻璃片之組合物包含：2

K₂O

6重量%，或甚至更佳3

K₂O

6重量%。在最佳實施例中，玻璃片之組合物包含：2

K₂O

4重量%。

根據本發明，玻璃片之組合物包含在0.1至0.7範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。較佳地，玻璃片之組合物包含在0.1至0.6範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。更佳地，玻璃片之組合物包含在0.2至0.6範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。或者，玻璃片之組合物包含在0.1至0.5範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。在一尤佳實施例中，玻璃片之組合物包含在0.2至0.5範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。在本發明之一最佳實施例中，該組合物包含在0.2至0.4範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。

根據本發明之一實施例，該組合物包含呈0.002重量%至1.7重量%範圍內之含量之總鐵量(以Fe₂O₃形式表示)。

較佳地，本發明之該組合物包含在0.002重量%至0.6重量%範圍內，且更佳地，在0.002重量%至0.2重量%範圍內之總鐵量(以Fe₂O₃表示)含量。

此外，較佳地，該組合物包含如下之總鐵量：0.06重量%<Fe₂O₃

1.7重量%。更佳地，該組合物包含如下之總鐵量：0.06重量%<Fe₂O₃

0.6重量%，且最佳地，0.06重量%<Fe₂O₃

0.2重量%。

小於或等於0.2重量%之總鐵量(以Fe₂O₃形式表示)含量使得有可能獲得具有有限可見著色之玻璃片。最小值0.002重量%，且較佳地0.06重量%使得有可能不對玻璃之成本造成過度損害，此係由於此類低鐵值常常需要昂貴、極純之起始材料且亦需要對此等材料之純化。0.06重量%之總鐵量最小值亦允許促進爐中之熔融玻璃對流且產生較佳玻璃均一性。

根據一尤佳實施例，本發明之玻璃片之組合物包含以重量百分比計相對於玻璃總重量表示之以下各者：65

SiO₂

78%

8

Na₂O

15%

1

K₂O<6%

1

Al₂O₃<3%

4

CaO<10%

0

MgO

6%；總鐵量：0.06重量%<Fe₂O₃

0.2重量%；以及在0.1至0.5範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。

根據此上一實施例，本發明之玻璃片之組合物更佳地包含：65

SiO₂

78%

8

Na₂O

15%

2

K₂O<6%

1

Al₂O₃<3%

6

CaO<10%

0

MgO

6%；總鐵量：0.06重量%<Fe₂O₃

0.2重量%；以及在0.2至0.5範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。

根據此上一實施例且最佳地，本發明之玻璃片之組合物包含：65

SiO₂

78%

8

Na₂O

15%

2

K₂O<4%

1

Al₂O₃<3%

6

CaO<10%

0

MgO

5%；總鐵量：0.06重量%<Fe₂O₃

0.2重量%；以及在0.2至0.4範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。

根據另一實施例，玻璃片之組合物包含含量低於0.1重量%之ZnO。較佳地，玻璃片組合物不含ZnO。此意謂元素鋅不有意添加於玻璃批料/原料中，且若其存在，則玻璃片組合物中ZnO含量僅達到生產中不可避免地包括之雜質的量。

根據另一實施例，玻璃片組合物包含含量低於0.1重量%之ZrO₂。較佳地，玻璃片組合物不含ZrO₂。此意謂元素鋯不有意添加於玻璃批料/原料中，且若其存在，則玻璃片組合物中ZrO₂含量僅達到生產中不可避免地包括之雜質的量。

根據又一實施例，玻璃片組合物包含含量低於0.1重量%之BaO。較佳地，玻璃片組合物不含BaO。此意謂元素鋇不有意添加於玻璃批料/原料中，且若其存在，則玻璃片組合物中BaO含量僅達到生產中不可避免地包括之雜質的量。

根據又一實施例，玻璃片組合物包含含量低於0.1重量%之塊體SnO₂(塊體含量不包括浮法玻璃片之「錫面」中之SnO₂)。較佳地，玻璃片組合物不含塊體SnO₂。此意謂元素錫不有意添加於玻璃批料/原料中，且若其存在，則玻璃片組合物中塊體SnO₂含量僅達到生產中不可避免地包括之雜質的量。

根據本發明之一較佳實施例，組合物包含除鐵、鉻及鈷氧化物以外的總含量小於0.005重量%之著色組分。此實施例允許控制色彩，且因此提供如主要由顯示器應用要求之中性玻璃片。更佳地，本發明之組合物包含除鐵、鉻及鈷氧化物以外的總含量小於0.003重量%之著色組分。

有利地，本發明之組合物可進一步包含總含量在0.001重量%與0.0025重量%之間的鉻及/或鈷氧化物。此意謂組合物可僅包含鉻，僅包含鈷或包含兩者。此種特定組成使得玻璃尤其適用於基於IR透射之觸控技術。

根據本發明之一個實施例，玻璃片塗佈有至少一個透明且導電的薄層。根據本發明之透明且導電的薄層可(例如)為基於SnO₂：F、SnO₂：Sb或ITO(氧化銦錫)、ZnO：Al或此外ZnO：Ga之層。

根據本發明之另一有利實施例，玻璃片塗佈有至少一個抗反射層。此實施例在將本發明之玻璃片用作螢幕之正面之狀況下為明顯有利的。根據本發明之抗反射層可(例如)為具有低折射率之基於多孔二氧化矽的層或其可由若干層(堆疊)(尤其為具有低與高折射率之層交替且以具有低折射率之層終止之介電材料層之堆疊)構成。

根據另一實施例，玻璃片塗佈有至少一個抗指紋層或已經處理以便減少或防止留下指紋。此實施例在將本發明之玻璃片用作觸控式螢幕之正面之狀況下亦為有利的。此種層或此種處理可與沈積於相反面上之透明且導電的薄層組合。此種層可與沈積於同一面上之抗反射層組合，抗指紋層處於堆疊外部且因此覆蓋抗反射層。

根據又一實施例，玻璃片塗佈有至少一個層或已經處理以便減少或防止眩光及/或閃爍。當然，此實施例在將本發明之玻璃片用作顯示裝置之正面之狀況下為有利的。此種防眩或防閃爍處理為(例如)產生玻璃片之經處理面之特定粗糙度的酸蝕刻處理。

根據所需應用及/或性質，其他層/處理可沈積/進行於根據本發明之玻璃片之一個面及/或另一面上。

根據又一實施例，若藉由浮式方法生產玻璃片，則該玻璃片經處理以便防止其在化學回火之後的彎曲。此實施例在(極)薄玻璃的狀況下為有利的，在該狀況中歸因於不對稱應力分佈之變形可能較大且需要進行昂貴操作以加以補償(額外層壓、結合、…)。

此處理可為(但不限於)拋光、蝕刻、半可滲透層沈積(CVD、磁控濺鍍)、特定脫鹼製程，等等。

本發明亦係關於一種經化學性回火的根據本發明之玻璃片。所有先前所描述之實施例及較佳組合物範圍亦適用於本發明之化學性回火玻璃片。

最後，本發明亦係關於根據本發明之化學性回火玻璃片在電子裝置中之用途。類似地，本發明亦係關於根據本發明之化學性回火玻璃片在汽車窗玻璃中之用途，其中該種玻璃片可允許重量及/或安全性方面之明顯增益。在太陽能轉換器(熱、光伏、…)中，極薄低鐵化學性回火玻璃片之使用尤其受關注，此係由於其允許防護罩中之較少能量損耗、較高機械抗性及/或靈活的設計。因此，本發明亦係關於根據本發明之化學性回火玻璃片在太陽能轉換器中之用途。最後，本發明係關於根據本發明之化學性回火玻璃片在樓宇隔熱窗玻璃單元中之用途，其中其允許重量明顯減小且樓宇中自然能量增益增加。

現將僅藉助於實例，連同一些並非根據本發明之比較實例來進一步描述本發明之實施例。以下實例出於說明之目的而提供，且並不意欲限制本發明之範疇。

實例

根據下表1中指定之組成，將粉末原料混合在一起且置於熔融坩堝中。接著，在電爐中將原料混合物加熱至允許原料之完全熔融之溫度。

在彼等樣品中，使基礎莫耳組成保持恆定，且Na₂O與K₂O之間的比例在本發明之範圍內變化，同時保持鹼金屬(Na₂O+K₂O，約13.3莫耳%)相對於總組合物之莫耳分數恆定。製備兩種玻璃色澤，特徵為其鐵含量：在實例1.x之系列中為約0.2重量%之Fe₂O₃(約為淺綠色玻璃)，且在2.x系列中為約0.45重量%之Fe₂O₃(約為綠色玻璃)。對於各系列，第一實例(x.1)為比較樣品，類似於目前先進技術之浮法組合物。

在熔融且均質化組合物之後，將玻璃鑄造成40*40mm之若干小樣品且在退火爐中退火。隨後，將樣品拋光直至類似於浮法玻璃之表面狀態(鏡面拋光)。針對每一組合物生產若干樣品，以便允許對各組合物執行不同回火處理。

化學回火

以上部分中所製備之樣品在兩種不同回火條件下經化學性回火，且對於其中之每一者，同時且在相同條件下處理不同樣品。不同組合物之樣品置於匣中，經預加熱且接著浸入熔融KNO₃(>99%)浴中。在離子交換之後，冷卻且洗滌樣品。

對不同玻璃組合物應用兩種類型之處理。第一處理在220分鐘之浸沒時間期間在420℃下進行(所謂的「低溫」)。第二處理在480分鐘期間在465℃下進行(所謂的「高溫」)。隨後，經由光彈性量測術量測表面壓縮應力(CS)及交換層之深度(DoL)。表2概述各組合物及各處理之CS及DoL之平均值。

基於化學回火性質(CS及DoL)之量測值，可計算高溫壓縮應力與低溫壓縮應力之間的比率R：R=CS_465℃/CS_420℃。此R比率為在高溫下表面壓縮應力保持之影像。接近於1之R值意謂玻璃往往會限制高溫下之應力鬆弛，且低溫及高溫處理最後產生相同等級之壓縮應力。另一方面，若R比率較小，則意謂經受高溫處理之玻璃往往會在很大程度上使所產生之應力鬆弛。

亦可藉由使用相對應的比較樣品計算根據本發明之各組合物之DoL之增益(G因素)：G=(DoL_sample-DoL_comparative)/DoL_comparative。此G因素必須儘可能高以便改良玻璃塊的機械抗性。

不同組合物之R比率及G因素概述於下表中。

自表3及圖1，突顯本發明之有利效應。藉由提高 K₂O/(K₂O+Na₂O)比率同時使組合物之剩餘部分的莫耳濃度保持穩定，組合物之G因素(420℃及465℃)明顯提高，意謂根據本發明之組合物允許在兩種測試溫度下之較快離子交換。觀察到此出人意料之效應且該效應對於不同玻璃色澤(亦即兩種不同鐵含量)為類似的。

類似地，R比率隨著K₂O/(K₂O+Na₂O)之較高值而提高，突顯了針對高溫處理的應力保留效應。在此組實驗中，比較樣品呈現大約0.65之R比率，意謂將處理溫度自420℃提高至465℃將使表面壓縮應力減小約35%。另一方面，根據本發明之樣品呈現高達0.92之R比率，意謂較高溫度之處理相對於低溫處理僅使壓縮應力減小小於10%。

以此方式，藉由應用較高溫度之處理，可透過根據本發明之組合物獲得DoL(接近於40μm)及CS(保持充分高於400MPa)之引人注意的組合。

其他性質

使用Fluegel模型(Glass Technol.：Europ.J.Glass Sci.Technol.A 48(1)：13至30(2007)；以及Journal of the American Ceramic Society 90(8)：2622(2007))基於玻璃組合物評估以下性質：- 在1200℃及1400℃下評估之玻璃熔融密度；- 經過「熔點溫度T2」之黏度；- 「工作點溫度T4」；- 反玻化溫度T0；表4概述所獲得之結果。

以通用方式：熔點溫度T2較佳為至多1550℃，更佳至多1520℃，最佳至多1500℃。

工作點溫度T4較佳為至多1130℃，更佳至多1100℃，最佳至多1070℃。

反玻化溫度T0較佳為至多T4，更佳至多T4-20℃，最佳至多T4-40℃。

根據本發明之組合物適用於藉由浮法製程且同時使用用於生產鈉鈣玻璃之現有爐工具形成，此係由於：

- 其熔點溫度T2低於1500℃且接近於經典鈉鈣玻璃(比較實例1.1及2.1)之熔點溫度。

- 其工作點溫度T4低於1100℃且接近於經典鈉鈣玻璃(比較實例1.1及2.1)。

- 其反玻化溫度T0為適合的，由於低於工作點溫度T4；

- 其玻璃密度非常接近於鈉鈣玻璃(比較實例1.1及2.1)，由此避免/限制組合物變化(轉變)期間之密度缺陷；最後，歸功於足夠之硫酸鹽溶解性及適合之高溫黏度，根據本發明之組合物允許在其製造/熔融期間獲得硫酸鹽精煉能力。

Claims

一種具有無硼、無鍶及無鋰玻璃組合物之玻璃片，其包含以重量百分比計相對於玻璃總重量表示之以下各者：65
SiO₂
78% 5
Na₂O
20% 1
K₂O<8% 1
Al₂O₃<6% 2
CaO<10% 0
MgO
8%；自0.1至0.7之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率，，其中該組合物包含呈0.06重量%至1.7重量%範圍內之含量之總鐵量(以Fe₂O₃形式表示)。
如請求項1之玻璃片，其中該組合物包含如下之總鐵量：0.06重量%<Fe₂O₃
0.6重量%。
如請求項1之玻璃片，其中該組合物包含如下之總鐵量：0.06重量%<Fe₂O₃
0.2重量%。
如請求項1之玻璃片，其中該組合物包含低氧化鋁含量，使得1重量%
Al₂O₃
4重量%。
如請求項1之玻璃片，其中該組合物包含：2重量%
Al₂O₃
3重量%。
如請求項1之玻璃片，其中該組合物包含：5重量%
CaO<10重量%。
如請求項1之玻璃片，其中該組合物包含：1重量%
K₂O<6重量%。
如請求項1之玻璃片，其中該組合物包含：3重量%
K₂O
6重量%。
如請求項1至8中任一項之玻璃片，其中該組合物包含在自0.1至0.5範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。
如請求項1至8中任一項之玻璃片，其中該組合物包含在自0.2至0.5範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。
如請求項1至8中任一項之玻璃片，其中該組合物包含在自0.2至0.4範圍內之K₂O/(K₂O+Na₂O)比率。