TW202000620A - 玻璃物件 - Google Patents

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Abstract

一種玻璃物件，其包括玻璃核心層及鄰近於該核心層之玻璃包覆層。該核心層之熱膨脹係數(CTE)大於該包覆層之CTE。該核心層具有拉伸應力，且該包覆層具有壓縮應力。該玻璃物件之保留強度為在利用1 mL之90粒SiC粒子於磨耗壓力下磨耗玻璃物件之外表面5秒之後測定的強度，且在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為至少約0.3。

Description

玻璃物件
本申請案主張2014年3月27日申請之美國申請案第61/970972號之優先權權益，該申請案之內容以全文引用方式併入本文。
本揭示內容係關於玻璃物件，且更特定而言係關於包含複數個玻璃層之積層玻璃物件，及用於形成該積層玻璃物件之方法。
玻璃物件可用於多種產品，包括例如汽車窗玻璃(auto-glazing)、建築面板、電器及蓋玻璃(例如，用於觸控螢幕裝置，諸如智慧型電話、平板、膝上型電腦及監視器)。相對大的瑕疵可在使用期間引入玻璃物件之表面中。例如，已觀察到：深達200 μm或更大之瑕疵已引入汽車擋風玻璃之表面中。因此，希望玻璃物件具有高的防刮性，且甚至在相對大的瑕疵引入其表面中之後保留其強度。
本文揭示的為玻璃物件，該玻璃物件包含玻璃核心層及鄰近於核心層之玻璃包覆層。核心層之熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)大於包覆層之CTE。核心層包含拉伸應力，且包覆層包含壓縮應力。玻璃物件之保留強度包含在利用1 mL之90粒SiC粒子於磨耗壓力下磨耗玻璃物件之外表面5秒之後測定的強度，且在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為至少約0.3。
本文揭示的亦為方法，該方法包含形成玻璃物件，該玻璃物件包含核心層及鄰近於核心層之包覆層。核心層與包覆層之間的熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)失配及核心層之厚度與玻璃物件之厚度的比率經選擇以使得：玻璃物件之努普刮痕閾值為至少約5 N，玻璃物件之壓痕閾值為至少約20 N，且包覆層之壓縮應力為至多約500 MPa。
本文揭示的亦為玻璃物件，該玻璃物件包含玻璃核心層及鄰近於核心層之玻璃包覆層。核心層包含約 50 mol %至約80 mol % SiO2 、約5 mol %至約20 mol % Al2 O3 及約1 mol %至約8 mol % MgO。包覆層包含約 60 mol %至約70 mol % SiO2 、約6 mol %至約18 mol % Al2 O3 、約4 mol %至約21 mol % B2 O3 、約0.2 mol %至約5 mol % MgO及約3 mol %至約12 mol % CaO。玻璃物件之努普刮痕閾值為至少約5 N，且玻璃物件之壓痕閾值為至少約20 N。
其他特徵及優勢將在以下的詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下詳述僅僅為示範，且意欲提供用於理解申請專利範圍之性質及特徵的概述及框架。隨附圖式係納入來提供對本說明書的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且與說明書一起用於解釋各種實施例之原理及操作。
現將詳細參考示範性實施例，該等示範性實施例例示於隨附圖式中。在任何可能的情況下，所有圖式將使用相同元件符號指代相同或相似部件。圖式中之組件未必按比例繪製，而重點是關注對示範性實施例之原理的例示。
如本文所使用，術語「平均熱膨脹係數」係指給定材料或層的在0℃與300℃之間的平均熱膨脹係數。如本文所使用，除非另外指示，否則術語「熱膨脹係數」係指平均熱膨脹係數。
本文所述的玻璃物件之強度係根據美國材料試驗學會(ASTM) C1499-08——在周圍溫度下用於進階陶瓷之單調等雙軸撓曲強度之標準試驗方法(Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature)中所述的試驗方法，使用環對環加載來測定。大體而言，環對環加載試驗方法係用於經由單調單軸負載下之同心環配置來測定進階脆性材料於周圍溫度下之雙軸強度，且已廣泛認可為用於評估玻璃物件之表面強度的方法。本文所述的環對環加載結果係於2平方吋玻璃片上使用1吋直徑之支撐環及0.5吋直徑之加載環來測定。環之接觸半徑為1.6 mm，且頭部速度為1.2 mm/min。
如本文所使用，術語「保留強度」係指在瑕疵受控引入玻璃物件之外表面之後所測定的玻璃物件之強度。在一些實施例中，瑕疵係藉由利用1 mL之90粒SiC粒子於磨耗壓力下磨耗玻璃物件之外表面5秒來引入。此等保留強度值在本文中大體係於5 psi、15 psi及25 psi之磨耗壓力下報告。在其他實施例中，瑕疵係藉由利用努普金剛石在勻變增加之刮痕負載下刮擦玻璃物件之外表面來引入。此等保留強度值在本文中大體係於0至3 N、0至7 N及0至10 N之勻變刮痕加載下報告。
如本文所使用，術語「努普刮痕閾值」係指回應於利用努普金剛石於增加負載下刮擦玻璃物件之表面而首先在玻璃物件中觀察到側向開裂時之負載。機械試驗器固持努普金剛石，玻璃物件係利用該努普金剛石於增加負載下刮擦以判定側向開裂之初發。側向開裂係藉由玻璃物件中之持續裂紋來證明，該等持續裂紋大於藉由努普金剛石形成的原始刮痕或凹痕之寬度的兩倍。試驗係於室溫下以50%相對濕度來進行。
如本文所使用，術語「壓痕閾值」係指回應於利用維氏壓頭於增加負載下對玻璃物件之表面的壓痕而首先在玻璃物件中觀察到裂紋時之負載。利用維氏壓頭以0.2 mm/min之速率施加壓痕負載，且隨後自玻璃物件之表面移除該壓痕負載。將最大壓痕負載保持10秒。壓痕閾值係判定為10個壓痕中之50%展現自壓痕壓印轉角發散的任何數量的徑向/中位裂紋時之壓痕負載。使最大壓痕負載增加直至壓痕閾值適合給定玻璃物件。所有壓痕量測皆於室溫下以50%相對濕度進行。
如本文所使用，術語「維氏刮痕閾值」係指回應於利用維氏壓頭於增加負載下刮擦玻璃物件之表面而首先在玻璃物件中觀察到側向開裂時之負載。試驗程序類似於用於判定努普刮痕閾值之彼試驗程序，只不過用維氏壓頭替代努普金剛石。側向開裂係藉由玻璃物件中之持續裂紋來證明，該等持續裂紋大於藉由維氏壓頭形成的原始刮痕或凹痕之寬度的兩倍。
如本文所使用，術語「掉落閾值」係指回應於包含蓋玻璃之電子裝置自增加高度掉落於掉落表面上而首先觀察到蓋玻璃之斷裂時之高度。本文所述的掉落閾值大體係使用來自市售智慧型電話的利用蓋玻璃改裝之殼體作為電子裝置且使用LeChase A瀝青掉落表面來測定。
在各種實施例中，玻璃物件至少包含第一層及第二層。例如，第一層包含核心層，且第二層包含鄰近於核心層之一或多個包覆層。第一層及/或第二層均為包含玻璃、玻璃陶瓷或其組合之玻璃層。在一些實施例中，第一層及/或第二層均為透明玻璃層。
第 1 圖 為玻璃物件100之一個示範性實施例之橫截面圖。在一些實施例中，玻璃物件100包含積層片，該積層片包含複數個玻璃層。積層片可如第 1 圖 所示為實質上平面的，或為非平面的。玻璃物件100包含核心層102，該核心層102安置於第一包覆層104與第二包覆層106之間。在一些實施例中，第一包覆層104及第二包覆層106為如第 1 圖 所示的外部層。在其他實施例中，第一包覆層及/或第二包覆層為安置於核心層與外部層之間的中間層。
核心層102包含第一主表面及與第一主表面相對的第二主表面。在一些實施例中，第一包覆層104熔合至核心層102之第一主表面。另外或替代地，第二包覆層106熔合至核心層102之第二主表面。在此等實施例中，第一包覆層104與核心層102之間及/或第二包覆層106與核心層102之間的界面不含任何黏結材料，諸如，例如黏合劑、塗層或任何非玻璃材料，該黏結材料係添加或配置來將各別包覆層黏附至核心層。因此，第一包覆層104及/或第二包覆層106直接熔合至核心層102，或直接鄰近於核心層102。在一些實施例中，玻璃物件包含一或多個中間層，該等中間層安置於核心層與第一包覆層之間及/或核心層與第二包覆層之間。例如，中間層包含形成於核心層與包覆層之界面處的中間玻璃層及/或擴散層。在一些實施例中，玻璃物件100包含玻璃-玻璃積層體，其中直接相鄰玻璃層之間的界面為玻璃-玻璃界面。
在一些實施例中，核心層102包含第一玻璃組成物，且第一包覆層104及/或第二包覆層106包含第二玻璃組成物，該第二玻璃組成物不同於該第一玻璃組成物。例如，在第 1 圖 所示的實施例中，核心層102包含第一玻璃組成物，且第一包覆層104及第二包覆層106中之每一者包含第二玻璃組成物。在其他實施例中，第一包覆層包含第二玻璃組成物，且第二包覆層包含第三玻璃組成物，該第三玻璃組成物不同於該第一玻璃組成物及/或第二玻璃組成物。
玻璃物件可使用適合製程來形成，該製程諸如，例如熔融拉製、下拉、狹槽拉製、上拉或浮製製程。在一些實施例中，玻璃物件係使用熔融拉製製程來形成。第 2 圖 為可用於形成玻璃物件(諸如，例如玻璃物件100)的溢流分配器200之一個示範性實施例之橫截面圖。溢流分配器200可如美國專利第4,214,886號所述來配置，該專利以全文引用方式併入本文。例如，溢出分配器200包含下溢流分配器220及定位於下溢流分配器上方之上溢流分配器240。下溢流分配器220包含流槽222。第一玻璃組成物224經熔融且以黏性狀態進料至流槽222中。第一玻璃組成物224形成玻璃物件100之核心層102，如以下進一步所述。上溢流分配器240包含流槽242。第二玻璃組成物244經熔融且以黏性狀態進料至流槽242中。第二玻璃組成物244形成玻璃物件100之第一包覆層104及第二包覆層106，如以下進一步所述。
第一玻璃組成物224溢出流槽222，且沿下溢流分配器220之相對外成形表面226及228向下流動。外成形表面226及228在拉製線230處會聚。第一玻璃組成物224沿下溢流分配器220之各別外成形表面226及228向下流動之分離流在拉製線230處會聚，在該拉製線230處，該等分離流熔合在一起以形成玻璃物件100之核心層102。
第二玻璃組成物244溢出流槽242，且沿上溢流分配器240之相對外成形表面246及248向下流動。第二玻璃組成物244由上溢流分配器240向外偏轉，以使得第二玻璃組成物圍繞下溢流分配器220流動，且接觸溢出下溢流分配器之外成形表面226及228之第一玻璃組成物224。第二玻璃組成物244之分離流熔合至第一玻璃組成物224沿下溢流分配器220之各別外成形表面226及228向下流動之各別分離流。在第一玻璃組成物224之流在拉製線230處會聚之後，第二玻璃組成物244形成玻璃物件100之第一包覆層104及第二包覆層106。
在一些實施例中，呈黏性狀態之核心層102之第一玻璃組成物224與呈黏性狀態之第一包覆層104及第二包覆層106之第二玻璃組成物244接觸以形成積層片。在一些此等實施例中，積層片為遠離下溢流分配器220之拉製線230行進的玻璃帶之一部分，如第 2 圖 所示。玻璃帶可藉由適合手段自下溢流分配器220拉離，該手段包括例如重力及/或牽拉滾筒。玻璃帶在其遠離下溢流分配器220行進時冷卻。玻璃帶經切斷以自其分離積層片。因此，積層片係自玻璃帶切割而來。玻璃帶可使用適合技術來切斷，該適合技術諸如，例如劃線、彎曲、熱震動及/或雷射切割。在一些實施例中，玻璃物件100包含如第 1 圖 所示的積層片。在其他實施例中，積層片可經進一步處理(例如，藉由切割或模製)以形成玻璃物件100。
儘管第 1 圖 所示的玻璃物件100包含三個層，但本揭示內容包括其他實施例。在其他實施例中，玻璃物件可具有既定數量之層，諸如兩個、四個或四個以上層。例如，包含兩個層之玻璃物件可使用兩個溢流分配器來形成，該等溢流分配器經定位以便兩個層在遠離溢流分配器之各別拉製線行進時接合，或使用具有分開流槽之單一溢流分配器來形成，以便兩種玻璃組成物溢出溢流分配器之相對外成形表面，且在溢流分配器之拉製線處會聚。包含四個或四個以上層之玻璃物件可使用另外的溢流分配器及/或使用具有分開流槽之溢流分配器來形成。因此，具有既定數量之層的玻璃物件可藉由相應地更改溢流分配器來形成。
在一些實施例中，玻璃物件100包含至少約0.05 mm、至少約0.1 mm、至少約0.2 mm或至少約0.3 mm之厚度。另外或替代地，玻璃物件100包含至多約2 mm、至多約1.5 mm、至多約1 mm、至多約0.7 mm或至多約0.5 mm之厚度。在一些實施例中，核心層102之厚度與玻璃物件100之厚度之比率為至少約0.8、至少約0.85、至少約0.9或至少約0.95。在一些實施例中，第二層(例如，第一包覆層104及第二包覆層106中之每一者)之厚度為約0.01 mm至約0.3 mm。
在一些實施例中，第一玻璃組成物及/或第二玻璃組成物包含適合於使用如本文所述的熔融拉製製程來形成玻璃物件100之液相黏度。例如，第一層(例如，核心層102)之第一玻璃組成物包含至少約100 kP、至少約200 kP或至少約300 kP之液相黏度。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約3000 kP、至多約2500 kP、至多約1000 kP或至多約800 kP之液相黏度。另外或替代地，第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之第二玻璃組成物包含至少約50 kP、至少約100 kP或至少約200 kP之液相黏度。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約3000 kP、至多約2500 kP、至多約1000 kP或至多約800 kP之液相黏度。第一玻璃組成物可有助於運載第二玻璃組成物經過溢流分配器以形成第二層。因此，第二玻璃組成物可包含一液相黏度，該液相黏度低於通常認為適合於使用熔融拉製製程來形成單層片材之液相黏度。
在一些實施例中，玻璃物件100係配置為強化玻璃物件。例如，在一些實施例中，第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之第二玻璃組成物包含與第一層(例如，核心層102)之第一玻璃組成物不同的平均熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)。例如，第一包覆層104及第二包覆層106由具有比核心層102更低平均CTE之玻璃組成物形成。CTE失配(亦即，第一包覆層104及第二包覆層106之平均CTE與核心層102之平均CTE之間的差異)造成包覆層中之壓縮應力及核心層中之拉伸應力於玻璃物件100之冷卻之後的形成。在各種實施例中，第一包覆層及第二包覆層中之每一者可獨立地具有較高平均CTE、較低平均CTE，或實質上與核心層相同的平均CTE。
在一些實施例中，第一層(例如，核心層102)之平均CTE與第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之平均CTE相差至少約5x10-7 ℃-1 、至少約15x10-7 ℃-1 或至少約25x10-7 ℃-1 。另外或替代地，第一層之平均CTE與第二層之平均CTE相差至多約55x10-7 ℃-1 、至多約50x10-7 ℃-1 、至多約40x10-7 ℃-1 、至多約30x10-7 ℃-1 、至多約20x10-7 ℃-1 或至多約10x10-7 ℃-1 。例如，在一些實施例中，第一層之平均CTE與第二層之平均CTE相差約5x10-7 ℃-1 至約30x10-7 ℃-1 ，或約5x10-7 ℃-1 至約20x10-7 ℃-1 。在一些實施例中，第二層之第二玻璃組成物包含至多約40x10-7 ℃-1 或至多約35x10-7 ℃-1 之平均CTE。另外或替代地，第二層之第二玻璃組成物包含至少約25x10-7 ℃-1 或至少約30x10-7 ℃-1 之平均CTE。另外或替代地，第一層之第一玻璃組成物包含至少約40x10-7 ℃-1 、至少約50x10-7 ℃-1 或至少約55x10-7 ℃-1 之平均CTE。另外或替代地，第一層之第一玻璃組成物包含至多約90x10-7 ℃-1 、至多約85x10-7 ℃-1 、至多約80x10-7 ℃-1 、至多約70x10-7 ℃-1 或至多約60x10-7 ℃-1 之平均CTE。
在各種實施例中，玻璃層之玻璃組成物及相對厚度可經選擇以達成具有所要強度性質之玻璃物件。例如，在一些實施例中，第一層(例如，核心層102)之第一玻璃組成物及第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之第二玻璃組成物經選擇以達成所要CTE失配，且第一層及第二層中之每一者之厚度經選擇與所要CTE失配組合以達成第二層中之所要壓縮應力、第一層中之所要拉伸應力、所要保留強度及/或所要掉落閾值。
在各種實施例中，玻璃層之玻璃組成物及相對厚度可經選擇以達成具有所要表面性質之玻璃物件。例如，在一些實施例中，第一層(例如，核心層102)之第一玻璃組成物、第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之第二玻璃組成物，及第一層及第二層中之每一者之厚度經選擇以達成具有所要努普刮痕閾值及/或所要壓痕閾值之玻璃物件。
在一些實施例中，玻璃物件之努普刮痕閾值為至少約5 N、至少約10 N或至少約15 N。另外或替代地，玻璃物件之壓痕閾值為至少約20 N、至少約30 N或至少約40 N。另外或替代地，玻璃物件之維氏刮擦閾值為至少約2 N、至少約3 N、至少約5 N或至少約7 N。另外或替代地，玻璃物件之掉落閾值為至少約100 cm、至少約140 cm或至少約160 cm。
玻璃物件之強度及表面性質可彼此相關。因此，玻璃物件之各種性質(例如，CTE失配、壓縮應力、拉伸應力、保留強度、掉落閾值、努普刮痕閾值及/或壓痕閾值)通常無法彼此獨立地調整，而實情為，該等性質係以組合方式調整或彼此平衡來產生玻璃物件。根據已知經驗，具相對較高壓縮應力之玻璃物件將具有比具相對較低壓縮應力之玻璃物件更高的努普刮痕閾值、壓痕閾值及掉落閾值。然而，如本文所述的各種性質之適當選擇可允許形成具有提高的努普刮痕閾值、壓痕閾值及/或掉落閾值並具相對較低壓縮應力之玻璃物件。改良性質可賦予給未經另外處理(例如，離子交換處理)的原樣成形(as-formed)玻璃物件。例如，相較於具較高壓縮應力(與熔融成形玻璃積層體相比)之離子交換玻璃物件而言，原樣成形的熔融成形玻璃積層體可具有提高的努普刮痕閾值、壓痕閾值及/或掉落閾值。
在一些實施例中，包覆層之壓縮應力為至多約800 MPa、至多約500 MPa、至多約300 MPa、至多約200 MPa、至多約150 MPa、至多約100 MPa、至多約50 MPa或至多約40 MPa。另外或替代地，包覆層之壓縮應力為至少約10 MPa、至少約20 MPa、至少約30 MPa、至少約50 MPa或至少約100 MPa。
本文所述的玻璃物件可適用於各種應用，包括例如汽車窗玻璃、建築、電器及消費者電子產品(例如，蓋玻璃)應用。具相對較低強度之玻璃物件可有益於例如在汽車應用(例如，汽車擋風玻璃)中使用。具相對較高強度之玻璃物件可有益於例如在蓋玻璃應用(例如，觸控螢幕裝置)中使用。在一些實施例中，玻璃層之玻璃組成物及相對厚度如本文所述經選擇以形成具有預定強度(例如，未經磨耗強度及/或保留強度)之玻璃物件。因此，玻璃物件之強度係藉由操縱玻璃層之玻璃組成物及相對厚度來控制，以形成適合於所要應用之玻璃物件。
在各種應用中，可為有益的是：玻璃物件之強度回應於不同程度之表面磨耗或表面損傷而保持實質上恆定。換言之，可為有益的是：玻璃物件之強度對表面磨耗或表面損傷為相對不敏感的。因此，玻璃物件之強度可在玻璃物件之壽命內保持實質上恆定，甚至在玻璃物件之使用期間對該玻璃物件之表面造成各種不同的破壞量之後亦如此。玻璃物件之強度可在玻璃物件之壽命期間保持在預定強度處或附近。
在一些實施例中，玻璃物件在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與玻璃物件在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為至少約0.3、至少約0.4、至少約0.5、至少約0.6、至少約0.7、至少約0.8或至少約0.9。另外或替代地，玻璃物件在0至10 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度與玻璃物件在0至3 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度的比率為至少約0.3、至少約0.4、至少約0.5、至少約0.6、至少約0.7、至少約0.8或至少約0.9。另外或替代地，在5 psi之磨耗壓力下之保留強度及在25 psi之磨耗壓力下之保留強度中的每一者為至少約80 MPa、至少約90 MPa或至少約100 MPa。另外或替代地，在5 psi之磨耗壓力下之保留強度及在25 psi之磨耗壓力下之保留強度中的每一者為至多約375 MPa、至多約350 MPa或至多約300 MPa。
在一些實施例中，玻璃物件包含彈性性質梯度。因此，玻璃物件之一或多個彈性性質沿玻璃物件之厚度變化。例如，玻璃物件之楊氏模數、剪切模數或帕松比之一或多者在玻璃物件之厚度方向上變化。彈性性質梯度可例如由於具有不同彈性性質之不同玻璃層及/或相鄰玻璃層之間的相互擴散而形成。在一些實施例中，彈性性質梯度包含在玻璃物件之第一層與第二層之間的界面(例如，包層/核心界面)處的彈性性質之階躍變化。例如，第一層之至少一種彈性性質不同於第二層之相應彈性性質。在其他實施例中，彈性性質梯度包含漸進變化，其中至少一種彈性性質自沿玻璃物件之厚度方向之第一位置處的第一值變化至沿玻璃物件之厚度方向之第二位置處的第二值。例如，第二層之至少一種彈性性質在遠離核心層朝向玻璃物件之表面之方向上減小。彈性性質梯度可增強玻璃物件之抗破壞性。例如，梯度區域可為大約壓痕大小(例如，數十微米)以增強玻璃物件之抗破壞性。
第一層(例如，核心層102)之第一玻璃組成物及第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之第二玻璃組成物可包含適合玻璃組成物，該等玻璃組成物能夠形成具有如本文所述的所要性質之玻璃物件。示範性第一(核心)玻璃組成物及示範性第二(包層)玻璃組成物分別展示於表1及2中。各種組分之量在表1及2中以基於氧化物之mol%來給出。
在一些實施例中，第一玻璃組成物包含選自由SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 及其組合組成之群的玻璃網狀結構形成體。例如,第一玻璃組成物包含至少約50 mol% SiO2 、至少約55 mol% SiO2 、至少約60 mol% SiO2 或至少約65 mol % SiO2 。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約80 mol% SiO2 、至多約70 mol% SiO2 、至多約68 mol% SiO2 或至多約60 mol% SiO2 。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至少約5 mol % Al2 O3 、至少約9 mol % Al2 O3 或至少約12 mol % Al2 O3 。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約20 mol% Al2 O3 、至多約17 mol % Al2 O3 或至多約11 mol% Al2 O3 。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至少約3 mol% B2 O3 、至少約6 mol % B2 O3 或至少約7 mol % B2 O3 。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約11 mol% B2 O3 、至多約8 mol % B2 O3 或至多約4 mol% B2 O3 。在一些實施例中，第一玻璃組成物實質上不含B2 O3 。例如，第一玻璃組成物包含至多約0.1 mol% B2 O3 。
在一些實施例中，第一玻璃組成物包含選自由Li2 O、Na2 O、K2 O及其組合組成之群的鹼金屬氧化物。例如，第一玻璃組成物包含至少約0.05 mol % Na2 O、至少約10 mol % Na2 O或至少約13 mol % Na2 O。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約16 mol % Na2 O、至多約14 mol % Na2 O、至多約2 mol % Na2 O或至多約0.1 mol % Na2 O。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至少約0.01 mol % K2 O、至少約2 mol % K2 O或至少約8 mol % K2 O。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約15 mol % K2 O、至多約9 mol % K2 O、至多約6 mol % K2 O或至多約0.1 mol % K2 O。
在一些實施例中，第一玻璃組成物包含選自由MgO、CaO、SrO、BaO及其組合組成之群的鹼土金屬氧化物。例如，第一玻璃組成物包含至少約1 mol % MgO、至少約2 mol % MgO、至少約3 mol % MgO或至少約4 mol % MgO。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約8 mol % MgO、至多約4 mol % MgO或至多約3 mol % MgO。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至少約0.01 mol % CaO、至少約2 mol % CaO、至少約4 mol % CaO、至少約5 mol % CaO或至少約6 mol % CaO。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約8 mol % CaO、至多約7 mol % CaO、至多約0.1 mol % CaO或至多約0.01 mol % CaO。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至少約3 mol % SrO、至少約4 mol % SrO、至少約5 mol % SrO或至少約6 mol % SrO。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約7 mol % SrO、至多約6 mol % SrO或至多約5 mol % SrO。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至少約0.01 mol % BaO、至少約0.02 mol % BaO或至少約0.07 mol % BaO。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至多約0.1 mol % BaO、至多約0.09 mol % BaO、至多約0.05 mol % BaO或至多約0.01 mol % BaO。在一些實施例中，第一玻璃組成物實質上不含SrO。例如，第一玻璃組成物包含至多約0.1 mol% SrO。
在一些實施例中，第一玻璃組成物包含一或多種另外的組分，包括例如SnO2 、Sb2 O3 、As2 O3 、Ce2 O3 、Cl (例如，來源於KCl或NaCl)、ZrO2 或Fe2 O3 。
在一些實施例中，第二玻璃組成物包含選自由SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 及其組合組成之群的玻璃網狀結構形成體。例如，第二玻璃組成物包含至少約60 mol % SiO2 、至少約62 mol % SiO2 或至少約67 mol % SiO2 。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約70 mol % SiO2 、至多約68 mol % SiO2 、至多約65 mol % SiO2 或至多約63 mol % SiO2 。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至少約6 mol % Al2 O3 、至少約10 mol % Al2 O3 或至少約12 mol % Al2 O3 。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約18 mol % Al2 O3 、至多約13 mol % Al2 O3 或至多約8 mol % Al2 O3 。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至少約4 mol % B2 O3 、至少約6 mol % B2 O3 、至少約9 mol % B2 O3 或至少約16 mol % B2 O3 。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約21 mol % B2 O3 、至多約18 mol % B2 O3 或至多約11 mol % B2 O3 。
在一些實施例中，第二玻璃組成物包含選自由Li2 O、Na2 O、K2 O及其組合組成之群的鹼金屬氧化物。例如，第二玻璃組成物包含約0 mol %至約0.1 mol % Na2 O，或約0 mol %至約0.06 mol % Na2 O。另外或替代地，第二玻璃組成物包含約0 mol %至約0.05 mol % K2 O，或約0 mol %至約0.03 mol % K2 O。在一些實施例中，第二玻璃組成物實質上不含鹼金屬。例如，第二玻璃組成物包含至多約0.1 mol %鹼金屬氧化物。在其他實施例中，第二玻璃組成物包含約5 mol %至約10 mol %鹼金屬氧化物。
在一些實施例中，第二玻璃組成物包含選自由MgO、CaO、SrO、BaO及其組合組成之群的鹼土金屬氧化物。例如，第二玻璃組成物包含至少約0.2 mol % MgO、至少約1 mol % MgO或至少約3 mol % MgO。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約5 mol % MgO、至多約4 mol % MgO、至多約2 mol % MgO或至多約0.5 mol % MgO。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至少約3 mol % CaO、至少約4 mol % CaO、至少約5 mol % CaO或至少約8 mol % CaO。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約12 mol % CaO、至多約9 mol % CaO、至多約8 mol % CaO或至多約5 mol % CaO。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至少約0.2 mol % SrO、至少約1 mol % SrO或至少約2 mol % SrO。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約3 mol % SrO、至多約2 mol % SrO或至多約1 mol % SrO。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至少約0.01 mol % BaO、至少約0.02 mol % BaO或至少約1 mol % BaO。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約2 mol % BaO、至多約0.5 mol % BaO、至多約0.03 mol % BaO、至多約0.02 mol % BaO或至多約0.01 mol % BaO。在一些實施例中，第二玻璃組成物包含約3 mol%至約16 mol%鹼土金屬氧化物。
在一些實施例中，第二玻璃組成物包含一或多種另外的組分，包括例如SnO2 、Sb2 O3 、As2 O3 、Ce2 O3 、Cl (例如，來源於KCl或NaCl)、ZrO2 或Fe2 O3 。 表1：示範性第一(核心)玻璃組成物
Figure 108126076-A0304-0001
 表1：示範性第一(核心)玻璃組成物(續)
Figure 108126076-A0304-0002
 表2：示範性第二(包層)玻璃組成物
Figure 108126076-A0304-0003
 表2：示範性第二(包層)玻璃組成物(續)
Figure 108126076-A0304-0004
本文所述的玻璃物件可用於各種應用，包括例如用於消費者或商業電子裝置中之蓋玻璃或玻璃背板應用，該等消費者或商業電子裝置包括例如液晶顯示器(LCD)及發光二極體(LED)顯示器、電腦監視器及自動櫃員機(automated teller machine；ATM)；用於適於可攜式電子裝置之觸控螢幕或觸控感測器應用，該等可攜式電子裝置包括例如行動電話、個人媒體播放機及平板電腦；用於積體電路應用，包括例如半導體晶圓；用於光電應用；用於建築玻璃應用；用於汽車或車輛玻璃應用；或用於商業或家用電器應用。 實例
各種實施例將藉由以下實例進一步闡明。 實例1
使用熔融拉製製程形成具有第 1 圖 所示的通用結構之積層玻璃片。核心層由示範性玻璃組成物1-5形成，該玻璃組成物具有43.9x10-7 ℃-1 之平均CTE。第一包覆層及第二包覆層由示範性玻璃組成物2-5形成，該玻璃組成物具有35.6x10-7 ℃-1 之平均CTE。玻璃片之厚度為1.5 mm。核心層之厚度為約1.125 mm，且每一包覆層之厚度為約0.1875 mm。玻璃片具有35 MPa之表面壓縮。 實例2
使用熔融拉製製程形成具有第 1 圖 所示的通用結構之積層玻璃片。核心層由示範性玻璃組成物1-5形成，該玻璃組成物具有43.9x10-7 ℃-1 之平均CTE。第一包覆層及第二包覆層由示範性玻璃組成物2-5形成，該玻璃組成物具有35.6x10-7 ℃-1 之平均CTE。玻璃片之厚度為0.5 mm。核心層之厚度為約0.375 mm，且每一包覆層之厚度為約0.0625 mm。玻璃片具有35 MPa之表面壓縮。 實例3
使用熔融拉製製程形成具有第 1 圖 所示的通用結構之積層玻璃片。核心層由示範性玻璃組成物1-7形成，該玻璃組成物具有54.9x10-7 ℃-1 之平均CTE。第一包覆層及第二包覆層由示範性玻璃組成物2-5形成，該玻璃組成物具有35.6x10-7 ℃-1 之平均CTE。玻璃片之厚度為1 mm。核心層之厚度為約0.9 mm，且每一包覆層之厚度為約0.05 mm。玻璃片具有150 MPa之表面壓縮。 實例4
使用熔融拉製製程形成具有第 1 圖 所示的通用結構之積層玻璃片。核心層由示範性玻璃組成物1-6形成，該玻璃組成物具有59.8x10-7 ℃-1 之平均CTE。第一包覆層及第二包覆層由示範性玻璃組成物2-6形成，該玻璃組成物具有31.7x10-7 ℃-1 之平均CTE。玻璃片之厚度為0.7 mm。核心層之厚度為約0.6 mm，且每一包覆層之厚度為約0.05 mm。玻璃片具有190 MPa之表面壓縮。 實例5
使用熔融拉製製程形成具有第 1 圖 所示的通用結構之積層玻璃片。核心層由示範性玻璃組成物1-8形成，該玻璃組成物具有74.6x10-7 ℃-1 之平均CTE。第一包覆層及第二包覆層由示範性玻璃組成物2-7形成，該玻璃組成物具有30.9x10-7 ℃-1 之平均CTE。玻璃片之厚度為0.7 mm。核心層之厚度為約0.612 mm，且每一包覆層之厚度為約0.044 mm。玻璃片具有190 MPa之表面壓縮。 實例6
使用熔融拉製製程形成具有第 1 圖 所示的通用結構之積層玻璃片。核心層由示範性玻璃組成物1-11形成，該玻璃組成物具有約85x10-7 ℃-1 之平均CTE。第一包覆層及第二包覆層由示範性玻璃組成物2-8形成，該玻璃組成物具有約35x10-7 ℃-1 之平均CTE。玻璃片之厚度為0.7 mm。核心層之厚度為約0.594 mm，且每一包覆層之厚度為約0.053 mm。玻璃片具有300 MPa之表面壓縮。 比較實例1
非強化單層玻璃片由硼鋁矽酸鹽玻璃形成。玻璃片之厚度為1.5 mm。 比較實例2
單層玻璃片由鈉鈣玻璃形成。玻璃片之厚度為0.7 mm。玻璃片經受離子交換製程。離子交換玻璃片具有534 MPa之表面壓縮及0.012 mm之層深度(depth of layer；DOL)。 比較實例3
單層玻璃片由可離子交換玻璃形成。玻璃片之厚度為0.7 mm。玻璃片經受離子交換製程。離子交換玻璃片具有855 MPa之表面壓縮及0.042 mm之DOL。 比較實例4
單層玻璃片由鈉鈣玻璃形成。玻璃片之厚度為1.9 mm。玻璃片經受熱強化製程。熱強化玻璃片具有30 MPa之表面壓縮及0.38 mm之DOL。 比較實例5
單層玻璃片由鈉鈣玻璃形成。玻璃片之厚度為3.9 mm。玻璃片經受回火製程以形成完全回火玻璃片。 比較實例6
單層玻璃片由可離子交換玻璃形成。玻璃片之厚度為0.7 mm。玻璃片經受離子交換製程。離子交換玻璃片具有769 MPa之表面壓縮及0.041 mm之DOL。 比較實例7
單層玻璃片由可離子交換玻璃形成。玻璃片之厚度為0.7 mm。玻璃片經受離子交換製程。離子交換玻璃片具有915 MPa之表面壓縮及0.04 mm之DOL。 比較實例8
單層玻璃片由可離子交換玻璃形成。玻璃片之厚度為1 mm。玻璃片經受離子交換製程。離子交換玻璃片具有906 MPa之表面壓縮及0.079 mm之DOL。 比較實例9
單層玻璃片由可離子交換玻璃形成。玻璃片之厚度為1 mm。玻璃片經受離子交換製程。離子交換玻璃片具有373 MPa之表面壓縮及0.114 mm之DOL。
第 3-12 圖 例示本文所述的實例及比較實例之各種性質。在第 3-10 及 12 圖 中，展示針對每一實例或比較實例之多個樣本測定的資料點之範圍。本文對各種性質報告之值係作為平均值給出。因此，給定實例或比較實例之保留強度、壓痕閾值、努普刮痕閾值、維氏刮擦閾值及掉落閾值在本文係作為針對彼實例或比較實例測定的平均值來報告。
根據實例1及比較實例1形成的玻璃片之表面係利用1 mL之90粒SiC粒子於5 psi、15 psi及25 psi之磨耗壓力下磨耗5秒。各種磨耗壓力下之保留強度展示在第 3 圖 中。
如第 3 圖 所例示，相較於非強化玻璃片而言，積層玻璃片在寬的損傷條件範圍內保持其強度之大部分。積層玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約88 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約83 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.9。非強化玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約55 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約46 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.8。
根據實例2及比較實例2形成的玻璃片之表面係利用1 mL之90粒SiC粒子於5 psi、15 psi及25 psi之磨耗壓力下磨耗5秒。各種磨耗壓力下之保留強度展示在第 4 圖 中。
如第 4 圖 所例示，相較於離子交換鈉鈣玻璃片而言，積層玻璃片在寬的損傷條件範圍內保持其強度之大部分。積層玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約88 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約83 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.9。離子交換鈉鈣玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約77 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約56 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.7。儘管離子交換鈉鈣玻璃片之壓縮應力(534 MPa)顯著地高於積層玻璃片之壓縮應力(35 MPa)，但相較於積層玻璃片而言，離子交換鈉鈣玻璃片之強度在損傷量增加時更快速地減小。
根據實例2及比較實例3形成的玻璃片之表面係利用1 mL之90粒SiC粒子於5 psi、15 psi及25 psi之磨耗壓力下磨耗5秒。各種磨耗壓力下之保留強度展示在第 5 圖 中。
如第 5 圖 所例示，相較於離子交換玻璃片而言，積層玻璃片在寬的損傷條件範圍內保持其強度之大部分。積層玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約88 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約83 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.9。離子交換玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約395 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約53 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.1。儘管離子交換玻璃片之壓縮應力(855 MPa)顯著地高於積層玻璃片之壓縮應力(35 MPa)，但相較於積層玻璃片而言，離子交換玻璃片之強度在損傷量增加時更快速地減小。
根據實例3、實例4、實例5、實例6、比較實例1及比較實例3形成的玻璃片之表面係利用1 mL之90粒SiC粒子於5 psi、15 psi及25 psi之磨耗壓力下磨耗5秒。各種磨耗壓力下之保留強度展示第 6 圖 中。
如第 6 圖 所例示，實例3-6之積層玻璃片相較於比較實例1之非強化玻璃片具有高的壓縮應力，同時亦在寬的損傷條件範圍內保持其強度之大部分。實例3之積層玻璃片於各種磨耗壓力下之平均強度為約171 MPa。實例4之積層玻璃片於各種磨耗壓力下之平均強度為約220 MPa。實例5之積層玻璃片於各種磨耗壓力下之平均強度為約220 MPa。實例6之積層玻璃片於各種磨耗壓力下之平均強度為約300 MPa。相反地，非強化玻璃片於各種磨耗壓力下之平均保留強度為約49 MPa。
如第 6 圖 所例示，相較於離子交換玻璃片而言，實例3-6之積層玻璃片在寬的損傷條件範圍內保持其強度之大部分。實例3之積層玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約208 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約117 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.6。實例4之積層玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約250 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約200 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.8。實例5之積層玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約270 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約117 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.4。實例6之積層玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約305 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約300 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.98。離子交換玻璃片之保留強度自5 psi之磨耗壓力下之約395 MPa減小至25 psi之磨耗壓力下之約53 MPa。因此，在25 psi之磨耗壓力下之保留強度與在5 psi之磨耗壓力下之保留強度的比率為約0.1。儘管實例3之離子交換玻璃片在各種磨耗壓力下具有與積層玻璃片(171 MPa)類似的平均強度(178 MPa)，但相較於積層玻璃片而言，離子交換玻璃片之強度在損傷量增加時更快速地減小。相較於實例4-6之積層玻璃片而言，離子交換玻璃片之強度亦在損傷量增加時更快速地減小。
根據實例3及比較實例4形成的玻璃片之表面在0至3 N、0至7 N及0至10 N之增加刮痕負載下受刮擦。在各種勻變刮痕負載下之保留強度展示於第 7 圖 中。第 7 圖 中之保留強度係作為使用環對環試驗方法測定的斷裂負載來給出。
如第 7 圖 所例示，相較於熱強化玻璃片而言，積層玻璃片在寬的損傷條件範圍內保持其強度之大部分。積層玻璃片之保留強度自0至3 N之勻變努普刮痕負載下之約245 kgf減小至0至10 N之勻變努普刮痕負載下之約205 kgf。因此，在0至10 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度與在0至3 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度的比率為約0.8。熱強化玻璃片之保留強度自0至3 N之勻變努普刮痕負載下之約152 kgf減小至0至10 N之勻變努普刮痕負載下之約46 kgf。因此，在0至10 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度與在0至3 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度的比率為約0.3。儘管熱強化玻璃片為積層玻璃片的約兩倍厚，但相較於熱強化玻璃片而言，較薄積層玻璃片在各種刮痕負載條件下更多地保持其強度，從而暗示積層玻璃可以相對低的厚度來維持大的瑕疵。此可允許具有均勻保留強度之薄玻璃物件之生產，從而可有益於生產適用於例如汽車應用及/或蓋玻璃應用之輕型玻璃片。
根據實例3、比較實例4及比較實例5形成的玻璃片之表面在0至3 N、0至7 N及0至10 N之增加刮痕負載下受刮擦。在各種勻變刮痕負載下之保留強度展示於第 8 圖 中。
如第 8 圖 所例示，相較於熱強化玻璃片及完全回火玻璃片兩者而言，積層玻璃片在寬的損傷條件範圍內保持其強度之大部分。積層玻璃片之保留強度自0至3 N之勻變努普刮痕負載下之約668 MPa減小至0至10 N之勻變努普刮痕負載下之約603 MPa。因此，在0至10 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度與在0至3 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度的比率為約0.9。熱強化玻璃片之保留強度自0至3 N之勻變努普刮痕負載下之約168 MPa減小至0至10 N之勻變努普刮痕負載下之約52 MPa。因此，在0至10 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度與在0至3 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度的比率為約0.3。完全回火玻璃片之保留強度自0至3 N之勻變努普刮痕負載下之約195 MPa減小至0至10 N之勻變努普刮痕負載下之約151 MPa。因此，在0至10 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度與在0至3 N之勻變努普刮痕負載下之保留強度的比率為約0.8。儘管熱強化玻璃片及完全回火玻璃片兩者實質上比積層玻璃片更厚，但相較於熱強化玻璃片及完全回火玻璃片而言，較薄積層玻璃片在各種刮痕負載條件下更多地保持其強度，從而進一步暗示積層玻璃可以相對低的厚度來維持大的瑕疵。
第 9 圖 展示根據實例2、實例3、比較實例1、比較實例2、比較實例3、比較實例6及比較實例7形成的玻璃片之壓痕閾值。類似地，第 10 圖 展示根據實例4、實例5、比較實例1、比較實例2、比較實例3、比較實例6及比較實例7形成的玻璃片之壓痕閾值。儘管實例2、實例3、實例4及實例5之積層玻璃片具有類似於比較實例3、比較實例6及比較實例7之離子交換玻璃片之DOL的包覆層尺寸，但積層玻璃片之壓縮應力實質上較低。因此，根據已知經驗，相較於離子交換玻璃片而言，積層玻璃片將具有更加低的壓痕閾值。然而，如第 9 圖 所示，實例3之積層玻璃片具有類似於比較實例6之壓痕閾值(55 N)的壓痕閾值(50 N)，但積層玻璃片之壓縮應力相對低。類似地，如第 10 圖 所示，實例4之積層玻璃片具有高於比較實例6之壓痕閾值(55 N)的壓痕閾值(80 N)，且實例5之積層玻璃片具有高於比較實例6之壓痕閾值(55 N)及比較實例7之壓痕閾值(95 N)的壓痕閾值(150 N)，但積層玻璃片之壓縮應力值相對低。
第 11 圖 展示根據實例2、實例3、比較實例1、比較實例2、比較實例3、比較實例6及比較實例7形成的玻璃片之努普刮痕閾值。類似於壓痕閾值，根據已知經驗，相較於離子交換玻璃片，積層玻璃片將具有更加低的努普刮痕閾值(例如，其為積層玻璃片之相對低的壓縮應力之結果)。然而，如第 11 圖 所示，實例2之積層玻璃片具有大於比較實例6之努普刮痕閾值(5 N)及比較實例7之努普刮痕閾值(4 N)的努普刮痕閾值(7 N)，且實例3之積層玻璃片具有大於比較實例3之努普刮痕閾值(11 N)、比較實例6之努普刮痕閾值(5 N)及比較實例7之努普刮痕閾值(4 N)的努普刮痕閾值(15 N)，但積層玻璃片之壓縮應力相對低。儘管第 11 圖 中未展示，但根據實例4形成的積層玻璃片具有約18 N之努普刮痕閾值(在範圍介於約15 N與約20 N之間變化的個別樣本內)。
儘管不希望受任何理論約束，但咸信積層玻璃片之意外高的壓痕閾值及努普刮痕閾值可為積層玻璃片之階躍應力分佈(與離子交換玻璃片之誤差函數應力分佈相反)與積層玻璃片相較於離子交換玻璃片而言相對較低量值之壓縮應力相組合之結果。例如，相對較低的壓縮應力可貢獻積層玻璃片之意外高的努普刮痕閾值，因為較高的壓縮應力可促使側向裂紋在玻璃物件中形成且引起斷裂。
第 12 圖 展示根據實例2、實例3、比較實例1、比較實例2、比較實例3及比較實例7形成的玻璃片之維氏刮痕閾值。類似於壓痕閾值及努普刮痕閾值，根據已知經驗，相較於離子交換玻璃片，積層玻璃片將具有更加低的維氏刮痕閾值(例如，其為積層玻璃片之相對低的壓縮應力之結果)。然而，如第 12 圖 所示，實例2之積層玻璃片具有實質上與比較實例1之維氏刮痕閾值(3 N)相同，且大於比較實例2之維氏刮痕閾值(1 N)、比較實例3之維氏刮痕閾值(1 N)及比較實例7之維氏刮痕閾值(1 N)的維氏刮痕閾值(3 N)。實例3之積層玻璃片具有大於比較實例1之維氏刮痕閾值(3 N)、比較實例2之維氏刮痕閾值(1 N)、比較實例3之維氏刮痕閾值(1 N)及比較實例7之維氏刮痕閾值(1 N)的維氏刮痕閾值(7 N)。因此，實例2及實例3具有意外高的維氏刮痕閾值，但積層玻璃片之壓縮應力相對低。
第 13 圖 展示根據實例3、比較實例8及比較實例9形成的玻璃片之掉落閾值。最大掉落高度為210 cm。210 cm處展示的資料點倖免於自最大掉落高度之掉落。第 13 圖 中所示之信賴區間為平均值之95%信賴區間。根據已知經驗，相較於離子交換玻璃片，積層玻璃片將具有更加低的掉落閾值(例如，其為積層玻璃片之相對低的壓縮應力之結果)。然而，如第 13 圖 所示，實例3之積層玻璃片具有實質上與比較實例8之掉落閾值(168 cm)相同，且大於比較實例9之掉落閾值(92 cm)的掉落閾值(164 cm)。因此，實例3具有意外高的掉落閾值，儘管積層玻璃片之壓縮應力相對低。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。因此，除根據所附發明申請專利範圍及其等效物之外，本發明不受限制。
100‧‧‧玻璃物件 102‧‧‧核心層 104‧‧‧第一包覆層 106‧‧‧第二包覆層 200‧‧‧溢流分配器 220‧‧‧下溢流分配器 222‧‧‧流槽 224‧‧‧第一玻璃組成物 226‧‧‧外成形表面 228‧‧‧外成形表面 230‧‧‧拉制線 240‧‧‧上溢流分配器 242‧‧‧流槽 244‧‧‧第二玻璃組成物 246‧‧‧外成形表面 248‧‧‧外成形表面
第1圖為玻璃物件之一個示範性實施例之橫截面圖。
第2圖為可用於形成玻璃物件的溢流分配器之一個示範性實施例之橫截面圖。
第3圖為根據實例1形成的積層玻璃片及根據比較實例1形成的非強化玻璃片之保留強度對比磨耗壓力之圖形圖解。
第4圖為根據實例2形成的積層玻璃片及根據比較實例2形成的離子交換玻璃片之保留強度對比磨耗壓力之圖形圖解。
第5圖為根據實例2形成的積層玻璃片及根據比較實例3形成的離子交換玻璃片之保留強度對比磨耗壓力之圖形圖解。
第6圖為根據實例3形成的積層玻璃片、根據比較實例1形成的非強化玻璃片及根據比較實例3形成的離子交換玻璃片之保留強度對比磨耗壓力之圖形圖解。
第7圖為根據實例3形成的積層玻璃片及根據比較實例4形成的熱強化玻璃片之保留強度(以斷裂負載給出)對比勻變(ramped)努普刮痕負載之圖形圖解。
第8圖為根據實例3形成的積層玻璃片、根據比較實例4形成的熱強化玻璃片及根據比較實例5形成的完全回火玻璃片之保留強度對比勻變刮痕負載之圖形圖解。
第9圖為根據實例2及3形成的積層玻璃片、根據比較實例1形成的非強化玻璃片及根據比較實例2、3、6及7形成的離子交換玻璃片之壓痕閾值之圖形圖解。
第10圖為根據實例4及5形成的積層玻璃片、根據比較實例1形成的非強化玻璃片及根據比較實例2、3、6及7形成的離子交換玻璃片之壓痕閾值之圖形圖解。
第11圖為根據實例2及3形成的積層玻璃片、根據比較實例1形成的非強化玻璃片及根據比較實例2、3、6及7形成的離子交換玻璃片之努普刮痕閾值之圖形圖解。
第12圖為根據實例2及3形成的積層玻璃片、根據比較實例1形成的非強化玻璃片及根據比較實例2、3及7形成的離子交換玻璃片之維氏刮痕閾值之圖形圖解。
第13圖為根據實例3形成的積層玻璃片及根據比較實例8及9形成的離子交換玻璃片之掉落閾值之圖形圖解。
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100‧‧‧玻璃物件
102‧‧‧核心層
104‧‧‧第一包覆層
106‧‧‧第二包覆層

Claims (14)

  1. 一種玻璃物件，包括： 一玻璃核心層，其包含約50 mol %至約80 mol % SiO2 、約5 mol %至約20 mol % Al2 O3 及約1 mol %至約8 mol % MgO；以及一玻璃包覆層，其鄰近於該核心層且包含約60 mol %至約70 mol % SiO2 、約6 mol %至約18 mol % Al2 O3 、約4 mol %至約21 mol % B2 O3 、約0.2 mol %至約5 mol % MgO及約3 mol %至約12 mol % CaO；其中該玻璃核心層包括一拉伸應力，該玻璃包覆層包括至多約200 MPa的一壓縮應力，該玻璃物件之一努普刮痕閾值為至少約5 N，且該玻璃物件之一壓痕閾值為至少約20 N。
  2. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該核心層進一步包含約3 mol %至約11 mol % B2 O3 。
  3. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該核心層進一步包含約0.01 mol %至約8 mol % CaO。
  4. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該核心層進一步包含約3 mol %至約7 mol % SrO。
  5. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該核心層進一步包含約0.01 mol %至約0.1 mol % BaO。
  6. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該包覆層進一步包含約0.2 mol %至約3 mol % SrO。
  7. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該包覆層進一步包含約0.01 mol %至約2 mol % BaO。
  8. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該核心層包含至少約40x10-7 ℃-1 之一熱膨脹係數(CTE)。
  9. 如請求項1所述之玻璃物件，其中該包覆層包含至多約40x10-7 ℃-1 之一CTE。
  10. 如請求項8或請求項9所述之玻璃物件，其中該核心層之該CTE與該包覆層之該CTE相差至少約5x10-7 ℃-1 。
  11. 如請求項8或請求項9所述之玻璃物件，其中該核心層之該CTE與該包覆層之該CTE相差至多約55x10-7 ℃-1 。
  12. 如請求項1至9中任一項所述之玻璃物件，其中該包覆層實質上不含鹼金屬。
  13. 如請求項1至9中任一項所述之玻璃物件，其中該玻璃物件之一厚度為約0.2 mm至約2 mm，且該核心層之一厚度與該玻璃物件之該厚度的一比值為至少約0.8。
  14. 一種如請求項1所述之玻璃物件的用途，該用途如下：消費者或商業電子裝置中之蓋玻璃或玻璃背板的應用，該等消費者或商業電子裝置包括液晶顯示器(LCD)及發光二極體(LED)顯示器、電腦監視器及自動櫃員機(ATM)；可攜式電子裝置之觸控螢幕或觸控感測器的應用，該等可攜式電子裝置包括行動電話、個人媒體播放機及平板電腦；積體電路的應用，包括半導體晶圓；光電的應用；建築玻璃的應用；汽車或車輛玻璃的應用；或商業或家用電器的應用。
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