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CN106573450B - 中间cte玻璃和包括这种玻璃的玻璃制品 - Google Patents

中间cte玻璃和包括这种玻璃的玻璃制品 Download PDF

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CN106573450B
CN106573450B CN201480081178.1A CN201480081178A CN106573450B CN 106573450 B CN106573450 B CN 106573450B CN 201480081178 A CN201480081178 A CN 201480081178A CN 106573450 B CN106573450 B CN 106573450B
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cao
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract

描述中间到高CTE玻璃组成和由所述玻璃组成形成的层压制品。本文所述玻璃所具有性质诸如液相粘度或液相温度使得它们尤其非常适于熔融形成工艺，诸如熔融下拉工艺和/或熔融层压工艺。另外，玻璃组成可以用于层压玻璃制品，诸如由熔融层压工艺形成的层压玻璃制品，以便经由因核心玻璃与包层玻璃的CTE不匹配造成的包层压缩，提供强化层压制品。

Description

中间CTE玻璃和包括这种玻璃的玻璃制品
技术领域
本说明书总体涉及玻璃组成，并且更具体地涉及中间到高CTE的含钾铝硅酸盐和/或铝硼硅酸盐组成和包含这种组成的玻璃制品。
背景技术
玻璃制品(诸如盖玻璃、玻璃背板等等)可以用于消费和商用电子装置诸如LCD和LED显示器、计算机监视器、自动柜员机(ATM)等等。这些玻璃制品中的一些可以包括“触摸”功能，这有必要使玻璃制品被各种物体接触，包括用户手指和/或触笔装置，并且由此玻璃必须足够强韧，以便承受经常性的接触而不损坏。此外，此类玻璃制品也可并入到便携电子装置中，诸如移动电话、个人媒体播放器和平板计算机。并入这些装置中的玻璃制品可容易在运输和/或使用相关联的装置期间损坏。因此，用于电子装置中的玻璃制品可能需要增强强度，以便能够不仅承受实际使用时的例行“触摸”，还可承受在运输装置时可发生的偶发的接触和冲击。
玻璃制品常常通过热回火或通过离子交换处理进行强化。在任一情况下，在玻璃制品形成后，玻璃制品经受额外处理步骤。这些额外处理步骤可以增加玻璃制品总体成本。此外，进行这些处理步骤所需要的额外搬运提高玻璃制品损坏风险，这降低了制造产率并增加了玻璃制品的生产成本和最终成本。
因此，需有可用于在不需要额外处理步骤的情况下生产强化玻璃制品的替代玻璃组成和由这种组成制造的玻璃制品。
发明内容
第一方面包括一种玻璃组成，玻璃组成包含以下各项或实质由以下各项组成：约60摩尔％至约70摩尔％的SiO2、约4摩尔％至约12摩尔％的Al2O3、约1摩尔％至约10摩尔％的B2O3、0摩尔％至约8摩尔％的MgO、>0摩尔％至约15摩尔％的CaO、>0摩尔％至约15摩尔％的SrO、>0摩尔％至约15摩尔％的BaO，以及约16摩尔％至约28摩尔％的R’O，其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％。
在一些实施方式中，玻璃组成包含以下各项或实质由以下各项组成：约60摩尔％至约68摩尔％的SiO2、约5摩尔％至约10摩尔％的Al2O3、约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3、>0摩尔％至约7摩尔％的MgO、约4摩尔％至约10摩尔％的CaO、约4摩尔％至约10摩尔％的SrO、约2摩尔％至约10摩尔％的BaO，以及约18摩尔％至约25摩尔％的R’O，其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％。
以上玻璃可以实质不含K2O或碱金属氧化物。在第一方面的一些实施方式中，玻璃符合另外要求中的一或多个：
1.5≤R’O/Al2O3≤4；
0≤MgO/R’O≤0.5；
0.2≤CaO/R’O≤0.8；
0.2≤SrO/R’O≤0.8；以及
0.08≤BaO/R’O≤0.8，
或者
2.25≤R’O/Al2O3≤3.25；
0≤MgO/R’O≤0.2；
0.2≤CaO/R’O≤0.5；
0.2≤SrO/R’O≤0.35；以及
0.1≤BaO/R’O≤0.4。
第二方面包括一种玻璃组成，玻璃组成包含以下各项或实质由以下各项组成：约60摩尔％至约70摩尔％的SiO2、约4摩尔％至约12摩尔％的Al2O3、约1摩尔％至约10摩尔％的B2O3、0摩尔％至约8摩尔％的MgO、>0摩尔％至约15摩尔％的CaO、>0摩尔％至约15摩尔％的SrO、>0摩尔％至约15摩尔％的BaO，以及约10摩尔％至约28摩尔％的R’O组成，其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，并且玻璃组成实质不含K2O。
在一些实施方式中，玻璃组成包含以下各项或实质由以下各项组成：约60摩尔％至约68摩尔％的SiO2、约5摩尔％至约10摩尔％的Al2O3、约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3、>0摩尔％至约7摩尔％的MgO、约4摩尔％至约10摩尔％的CaO、约4摩尔％至约10摩尔％的SrO、约2摩尔％至约10摩尔％的BaO，以及约10摩尔％至约25摩尔％的R’O组成，其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，并且玻璃组成实质不含K2O。在一些实施方式中，玻璃可以实质不含任何碱金属氧化物。
在第二方面的一些实施方式中，玻璃符合另外要求中的一或多个：
1.5≤R’O/Al2O3≤4；
0≤MgO/R’O≤0.5；
0.2≤CaO/R’O≤0.8；
0.2≤SrO/R’O≤0.8；以及
0.08≤BaO/R’O≤0.8，
或者
2.25≤R’O/Al2O3≤3.25；
0≤MgO/R’O≤0.2；
0.2≤CaO/R’O≤0.5；
0.2≤SrO/R’O≤0.35；以及
0.1≤BaO/R’O≤0.4。
在20℃至300℃的范围内，所描述的玻璃的CTE可为约45×10-7/℃至约65×10-7/℃。在一些实施方式中，玻璃所具有的液相粘度为大于或等于约30千泊。
第三方面包括本文所述玻璃用作层压结构的玻璃核心的用途。在这个方面中，玻璃层压制品可以作为消费或商用电子装置的盖玻璃或玻璃背板，包括LCD和LED显示器、计算机监视器、自动柜员机(ATM)，用于触摸屏或触摸传感器应用，用于便携电子装置，包括移动电话、个人媒体播放器和平板计算机，用于光伏应用，用于建筑玻璃应用，用于汽车或车辆玻璃应用，或者用于商用或家用器具应用。
玻璃组成和由这种玻璃组成形成的玻璃制品的另外特征和优点将会在以下详细描述中阐明，并部分地将从该描述对本领域的技术人员显而易见，或者通过实践本文(包括以下详细描述、权利要求书、以及随附附图)所述实施方式来认识到。
应当理解，以上一般描述和以下详细描述均描述了各种实施方式，并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的本质和特征的概括或框架。随附附图被包括来提供对各种实施方式的进一步的理解，而且并入到本说明书中，并且构成本说明书的一部分。附图示出本文所述各种实施方式，并且连同描述一起解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1示意性地描绘根据本文示出和描述的一或多个实施方式的层压玻璃制品的横截面；以及
图2示意性地描绘用于制成图1的玻璃制品的熔融拉制工艺。
具体实施方式
在以下详细描述中，可阐述了提许多特定细节，以便提供对本发明的实施方式的更透彻的理解。然而，本领域的技术人员将会清楚，在无这些特定细节的一些或全部的情况，何时可以实践本发明的实施方式。在其他情况下，并未详细描述已知的特征结构或工艺，以便不会不必要模糊本发明。此外，类似或相同的附图标记用来表示共同或类似的元素。此外，除非另行限定，否则本文所使用的所有技术和科学术语所具有的含义与本领域的一般技术人士普遍理解的含义相同。若有抵触，就以包括本文的定义的本说明书为准。
虽然其他方法和材料也可用于实践或测试本发明，但是在本文中仅描述了某些适合的方法和材料。
公开的是可用于所公开的方法和组成的实施方式、可结合所公开的方法和组成的实施方式来使用、可用于制备所公开的方法和组成的实施方式或作为所公开的方法和组成的实施方式的材料、化合物、组成和组分。本文中公开了这些和其他材料，并且应当理解，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、群组等的同时，并未明确公开对这些化合物的各独立和集合的组合与置换，每种情具体涵盖并描述于本文。
因此，如果公开一类取代基A、B、C以及一类取代基D、E、F，并且公开结合实施方式A-D的实例，那么单独或共同地构想每者。因此，在这个实例中，具体构想A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F的组合中的每者，并且应将它们视为从A、B和/或C与D、E和/或F的公开内容，以及示例组合A-D公开。同样，还具体地构想和公开这些取代基的任何子集或组合。因此，例如，具体构想A-E、B-F和C-E的子群，并且应将它们视为从A、B和/或C与D、E和/或F的公开内容，以及示例组合A-D公开。这个概念可应用到本公开的所有方面，包括但不限于该组成的任何组分以及制造和使用所公开的组成的方法步骤。更具体地，本文所给出的示例组成范围视为本说明书的一部分，视为提供示例数值范围端点，在任何方面都与它们在文本中的特定涵盖内容等效，并且所有组合都被具体地构想和公开。另外，如果存在可执行的多个额外步骤，那么应当理解，这些额外步骤中的每者可以所公开的方法的任何特定实施方式或实施方式组合进行，并具体构想每个此类组合并且应将它们视为已公开的。
此外，除非在特定情况下另行指明，否则在本文中陈述包含上限和下限的数值范围时，这个范围旨在包括范围端点，以及范围内的所有的整数和分数。当限定范围时，本发明范围不限陈述的特定值。另外，如果提及量、浓度或其他值或参数范围、一或多个优选范围或优选上限值与优选下限值的列表，那么无论是否单独提出，这都将被视为具体公开由任一对的任何上限范围或优选值与任何下限范围或优选值所形成的所有范围。最后，当使用术语“约”描述值或范围端点时，本公开应视为包括所提及的特定值或端点。
如本文所用的术语“约”表示量、大小、配方、参数及其他数量和特性不且不必精确，而是视情况而近似和/或更大或更小，从而反映公差、转换因子、四舍五入、测量误差等等，以及本领域的技术人员所已知的其他因素。通常，无论是否明确说明，量、大小、配方、参数或其他数量和特性为“约”或“近似”。
如本文所用的术语“或”为包括性的；更具体地，短语“A或B”表示“A、B或A和B两者”。排他性的“或”在本文由术语例如“A或B中任一者”和“A或B中的一者”表示。
不定冠词“一个”和“一种”用于描述本发明的元素和组分。使用不定冠词标识存在这些元素或组分中的一或至少一个。虽然不定冠词常常用于表示所修饰的名词为单数名词，但是除非另行指明，否则如本文所用的冠词“一个”和“一种”也包括了复数。同样，除非另行指明，否则如本文所用的定冠词“所述”也表示所修饰的名词为单数或复数。
出于描述实施方式目的，注意，在本文中提及变量为一个参数或另一变量的“函数”并非旨在指示变量专为所列参数或变量的函数。相反，在本文中提及变量为所列参数的“函数”旨在是开放性的，使得变量可为单一参数或多个参数的函数。
注意，“优选地”、“常见地”和“典型地”等的术语当在本文中使用时，并非用于限制所要求保护的发明的范围或暗示某些特征结构为所要求保护的发明的关键、必要或重要结构或功能。相反，这些术语仅仅旨在标识本公开的实施方式的特定方面，或者强调可或可不用于本公开的特定实施方式的替代或额外的特征结构。
注意，一或多条权利要求可以利用术语“其中”作为转折用语。出于限定本发明目的，注意，在权利要求中引用这一术语作为开放式的转折用语，用来引述一系列的结构特征，并且应以类似更常见的开放式的前置术语“包括”解释。
在使用术语“包括”时，申请人将保留替换替代转折用语的权利，诸如“实质由…组成”或“由…组成”以及使用这些转折用语时隐含的限制。
除非另行指明，否则在本文所述玻璃组成实施方式中，构成组分(例如SiO2、Al2O3、B2O3等等)的浓度是按基于氧化物的摩尔百分比(摩尔％)计。
如本文所用的术语“液相粘度”是指玻璃组成在其液相温度下的剪切粘度。
如本文所用的术语“液相温度”是指在玻璃组成中发生去玻时的最高温度。
如本文所用的术语“CTE”是指玻璃组成在约20℃至约300℃的温度范围内的平均热膨胀系数。
中间CTE玻璃
玻璃组成所具有的性质(诸如液相粘度和液相温度)将使玻璃组成尤其适于熔融形成工艺，诸如熔融下拉工艺和/或熔融层压工艺。这些性质可归因于特定玻璃组成，如将本文更详细地描述。
第一方面包括一种玻璃组成，所述玻璃组成具有中间CTE并且包含以下各项(组成1)：
约60摩尔％至约70摩尔％的SiO2；
约4摩尔％至约12摩尔％的Al2O3；
约1摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约8摩尔％的MgO；
>0摩尔％至约15摩尔％的CaO；
>0摩尔％至约15摩尔％的SrO；
>0摩尔％至约15摩尔％的BaO；以及
约16摩尔％至约28摩尔％的R’O，
其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％。
另一方面，玻璃可包含的组成包含(组成2)：
约60摩尔％至约68摩尔％的SiO2；
约5摩尔％至约10摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
>0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
约4摩尔％至约10摩尔％的CaO；
约4摩尔％至约10摩尔％的SrO；
约2摩尔％至约10摩尔％的BaO；以及
约18摩尔％至约25摩尔％的R’O组成，
其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％。
又一方面，所述玻璃组成包含(组成3)：
约60摩尔％至约70摩尔％的SiO2；
约4摩尔％至约12摩尔％的Al2O3；
约1摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约8摩尔％的MgO；
>0摩尔％至约15摩尔％的CaO；
>0摩尔％至约15摩尔％的SrO；
>0摩尔％至约15摩尔％的BaO；以及
约10摩尔％至约28摩尔％的R’O组成，
其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，并且玻璃组成实质不含K2O。
第四方面包括一种玻璃组成，所述玻璃组成包含(组成4)：
约60摩尔％至约68摩尔％的SiO2；
约5摩尔％至约10摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
>0摩尔％至约7摩尔％的MgO；
约4摩尔％至约10摩尔％的CaO；
约4摩尔％至约10摩尔％的SrO；
约2摩尔％至约10摩尔％的BaO；以及
约18摩尔％至约25摩尔％的R’O组成，
其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，并且玻璃组成实质不含K2O。
玻璃组成1-4可进一步包含以下比率：
1.5≤R’O/Al2O3≤4；
0≤MgO/R’O≤0.5；
0.2≤CaO/R’O≤0.8；
0.2≤SrO/R’O≤0.8；以及
0.08≤BaO/R’O≤0.8，
或者
2.25≤R’O/Al2O3≤3.25；
0≤MgO/R’O≤0.2；
0.2≤CaO/R’O≤0.5；
0.2≤SrO/R’O≤0.35；以及
0.1≤BaO/R’O≤0.4。
如本文中详细描述，玻璃组成可进一步包含0至约3摩尔％、或在一些情况下为>0至约1摩尔％的额外组分和澄清剂，例如SnO2、Fe2O3、ZrO2。另外，玻璃组成可以包括约10摩尔％至约28摩尔％的碱土金属氧化物或约16摩尔％至约28摩尔％的碱土金属氧化物。碱土金属氧化物可以包括CaO、SrO、MgO和BaO中的至少一者。组成1-4的一些实施方式由以上组分与SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种组成，其中当存在时，SnO2、Fe2O3或ZrO2中的每者的量为大于0至约3摩尔％。
在本文所述玻璃组成实施方式中，占组成最大的成分为SiO2，因此SiO2是所得玻璃网络的主要成分。SiO2用于本文所述玻璃组成，以便获得预定液相粘度，同时补偿添加至组成的Al2O3的量。因此，一般期望高SiO2浓度。然而，如果SiO2含量太高，那么玻璃的成形性可能降低，因为高SiO2浓度将会增加玻璃熔化难度，这继而又不利影响玻璃的成形性。在本文所述实施方式中，玻璃组成一般包含约60至约70摩尔％的SiO2。在其他实施方式中，玻璃组成一般包含约60至约68摩尔％的SiO2。例如，在一些实施方式中，玻璃组成中的SiO2的量为约60至约70摩尔％、约60至约68摩尔％、约60至约65摩尔％、约60至约63摩尔％、约63至约70摩尔％、约63至约68摩尔％、约63至约65摩尔％、约65至约70摩尔％、约65至约68摩尔％或约68至约70摩尔％的SiO2。在一些实施方式中，玻璃组成包含约60、61、62、63、64、65、66、67、68、69或70摩尔％的SiO2。
在一些实施方式中，玻璃组成可进一步包含Al2O3。当存在时，Al2O3的作用可类似于SiO2，并且当在由玻璃组成形成的玻璃熔体中呈四面体配位时，Al2O3将会增加玻璃组成粘度。然而，在玻璃组成中存在Al2O3还会提高玻璃组成中的碱金属成分的迁移率。因此，需要仔细考虑玻璃组成的Al2O3的量。在本文所述玻璃组成实施方式中，当存在时，玻璃组成中的Al2O3的浓度通常为约4至约12摩尔％。在一些实施方式中，在玻璃组成中存在约5至10摩尔％的Al2O3。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约4至约12摩尔％、约4至约10摩尔％、约4至约8摩尔％、约4至6摩尔％、约6至约12摩尔％、约6至约10摩尔％、约6至约8摩尔％、约8至约12摩尔％、约8至约10摩尔％或约10至约12摩尔％的Al2O3。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组成可以包含约4、5、6、7、8、9、10、11或12摩尔％的Al2O3。
本文所述实施方式中的玻璃组成还进一步包含B2O3。如同SiO2和Al2O3，B2O3有助于玻璃网络的形成。常规地，B2O3添加到玻璃组成中，以便降低玻璃组成粘度。然而，在一些本文所述实施方式中，B2O3和K2O与Al2O3(当存在任一者或二者时)一起加入，以便提高玻璃组成的退火点，增加液相粘度，并且抑制碱金属迁移性。在本文所述实施方式中，玻璃组成中存在的B2O3的量通常为约1至约10摩尔％。在一些实施方式中，玻璃包含约4至约10摩尔％的量的B2O3。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约1至约10摩尔％、约1至约8摩尔％、约1至约6摩尔％、约1至约5摩尔％、约1至3摩尔％、约4至约10摩尔％、约4至约8摩尔％、约4至约6摩尔％、约5至约10摩尔％、约5至约8摩尔％、约5至约6摩尔％、约6至约10摩尔％、约6至约8摩尔％或约8至约10摩尔％的B2O3。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的B2O3。
本文所述实施方式中的玻璃组成可任选地包括少量碱金属氧化物。向玻璃组成中添加碱金属氧化物(诸如K2O)可以增加所得玻璃平均热膨胀系数，并且降低玻璃液相温度。在一些实施方式中，玻璃组成包含0至约1摩尔％的K2O、Li2O或Na2O或上述组合。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含0至约0.1摩尔％的K2O、Li2O或Na2O或上述组合。在一些实施方式中，玻璃组成可以基本不含K2O、Li2O或Na2O，或者实质不含K2O、Li2O或Na2O。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含总计0至约1摩尔％的碱金属氧化物R2O，其中K2O～0摩尔％，Na2O与Li2O<1摩尔％，Rb2O＝0摩尔％，Cs2O＝0摩尔％。
本文所述玻璃组成可进一步包含一或多个碱土金属氧化物。碱土金属氧化物可以改进玻璃组成熔化行为，降低玻璃组成熔化温度，并且抑制玻璃组成的碱金属成分的扩散。在一些本文所述实施方式中，碱土金属氧化物包括MgO、CaO、SrO、BaO或上述组合。在一些实施方式中，玻璃组成中存在的主要碱土金属氧化物为MgO。在一些实施方式中，玻璃组成中存在的主要碱土金属氧化物为BaO，用于最小化碱金属扩散性。然而，在其他实施方式中，碱土金属氧化物主要包含SrO和/或CaO。
如本文定义的R’O包含玻璃组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约16至约28摩尔％的R’O。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约18至约25摩尔％的R’O。在替代实施方式中，玻璃组成可以包含约10至约28摩尔％的R’O或约10至约25摩尔％的R’O。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约10至约28摩尔％、约10至约25摩尔％、约10至约20摩尔％、约10至约16摩尔％、约13至约28摩尔％、约13至约25摩尔％、约13至约20摩尔％、约13至约16摩尔％、约16至约28摩尔％、约16至约25摩尔％、约16至约20摩尔％、约18至约28摩尔％、约18至约25摩尔％、约18至约20摩尔％、约20至约28摩尔％或约20至约25摩尔％的R’O。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27或28摩尔％的R’O。
在一些实施方式中，当结合其他碱土金属化合物(例如CaO、SrO和BaO)使用时，可将添加到玻璃中，以便降低熔化温度，提高应变点或调整CTE。在一些实施方式中，玻璃可以包含约0至约8摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含大于0至约7摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含大于0至约5摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含0至约8摩尔％、0至约5摩尔％、0至约4摩尔％、0至约3摩尔％、0至约2摩尔％、0至约1摩尔％、>0至约7摩尔％、>0至约5摩尔％、>0至约4摩尔％、>0至约3摩尔％、>0至约2摩尔％、>0至约1摩尔％、约1至约7摩尔％、约1至约5摩尔％、约1至约4摩尔％、约1至约3摩尔％、约1至约2摩尔％、约2至约7摩尔％、约2至约5摩尔％、约2至约4摩尔％、约2至约3摩尔％、约3至约7摩尔％、约3至约5摩尔％、约3至约4摩尔％、约4至约7摩尔％、约4至约5摩尔％或约5至约7摩尔％的MgO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7或8摩尔％的MgO。
在一些实施方式中，CaO可有助于提高应变点，减小密度，并且降低熔化温度。更一般地，CaO可为某些可能的去玻相组分，具体地是钙长石(CaAl2Si2O8)，并且此相具有带类似钠相的完全的固溶体(钠长石(NaAlSi3O8))。CaO来源包括石灰石，它是一种便宜材料，因此，在体积与低成本考虑下，在一些实施方式中，可合理地使CaO含量较其他碱土金属氧化物一样地高。本文所述玻璃或玻璃陶瓷可以包含0至15摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组成可以包含大于0至约15摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃组成包含约4至约10摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含0至约15摩尔％、0至约12摩尔％、0至约10摩尔％、0至约8摩尔％、0至3摩尔％、>0至约15摩尔％、>0至约12摩尔％、>0至约10摩尔％、>0至约8摩尔％、>0至3摩尔％、1至约15摩尔％、约1至约12摩尔％、约1至约10摩尔％、约1至约8摩尔％、约3至约15摩尔％、约3至约12摩尔％、约3至约10摩尔％、约3至约8摩尔％、约5至约15摩尔％、约5至约12摩尔％、约5至约10摩尔％、约8至约15摩尔％、约8至约12摩尔％或约8至约10摩尔％的CaO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15摩尔％的CaO。
在一些实施方式中，玻璃可以包含约0至约15摩尔％的BaO。本文所述玻璃或玻璃陶瓷可以包含0至15摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组成可以包含大于0至约15摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃组成包含约4至约10摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含0至约15摩尔％、0至约12摩尔％、0至约10摩尔％、0至约8摩尔％、0至3摩尔％、>0至约15摩尔％、>0至约12摩尔％、>0至约10摩尔％、>0至约8摩尔％、>0至3摩尔％、1至约15摩尔％、约1至约12摩尔％、约1至约10摩尔％、约1至约8摩尔％、约3至约15摩尔％、约3至约12摩尔％、约3至约10摩尔％、约3至约8摩尔％、约5至约15摩尔％、约5至约12摩尔％、约5至约10摩尔％、约8至约15摩尔％、约8至约12摩尔％或约8至约10摩尔％的BaO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15摩尔％的BaO。
SrO可有助于提高热膨胀系数，BaO与SrO的相对比例可操纵以提高液相温度和液相粘度。本文所述玻璃或玻璃陶瓷可以包含0至15摩尔％的SrO。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组成可以包含大于0至约15摩尔％的SrO。在一些实施方式中，玻璃组成包含约4至约10摩尔％的SrO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含0至约15摩尔％、0至约12摩尔％、0至约10摩尔％、0至约8摩尔％、0至3摩尔％、>0至约15摩尔％、>0至约12摩尔％、>0至约10摩尔％、>0至约8摩尔％、>0至3摩尔％、1至约15摩尔％、约1至约12摩尔％、约1至约10摩尔％、约1至约8摩尔％、约3至约15摩尔％、约3至约12摩尔％、约3至约10摩尔％、约3至约8摩尔％、约5至约15摩尔％、约5至约12摩尔％、约5至约10摩尔％、约8至约15摩尔％、约8至约12摩尔％或约8至约10摩尔％的SrO。在一些实施方式中，玻璃组成可以包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15摩尔％的SrO。
玻璃中的ZrO2浓度可任选地根据形成工艺而异或添加为额外组分。在一些实施方式中，玻璃可以包含0至约3摩尔％、0至约2摩尔％、0至约1摩尔％、0至0.5摩尔％、0至0.1摩尔％、0至0.05摩尔％、0至0.01摩尔％、>0至约3摩尔％、>0至约2摩尔％、>0至约1摩尔％、>0至0.5摩尔％、>0至0.1摩尔％、>0至0.05摩尔％、>0至0.01摩尔％的ZrO2。
术语“基本不含”在用来描述玻璃组成缺少特定氧化物成分时，表示这种成分以0摩尔％至少于1摩尔％的微量存在于玻璃组成中。
由于用于生产本发明的玻璃或玻璃陶瓷组成的原料和/或设备，在最终玻璃或玻璃陶瓷组成中可能存在非有意添加的某些杂质或组分。在玻璃或玻璃陶瓷组成中存在少量此类材料，并且在本文中将其称作“外来杂质”。
如本文所用，具有0摩尔％的化合物的玻璃或玻璃陶瓷组成被定义为表示化合物、分子或元素非故意添加至组成，但是在一些实施方式中，组成仍会包含通常偶存或微量的化合物。类似地，“无铁”、“无钠”、“无锂”、“无锆”、“无碱金属”、“无重金属”、“实质不含”等等意指化合物、分子或元素非故意添加至组成，但是组成仍会包含近乎偶存或微量的铁、钠、锂、锆、碱金属或重金属等等。偶存量可以包含0至约1摩尔％、0至约0.5摩尔％、0至约0.1摩尔％、0至约0.05摩尔％、0至约0.01摩尔％、0至约0.005摩尔％、0至约0.001摩尔％、0至约0.0005摩尔％、0至约0.0001摩尔％、0至约0.00005摩尔％或约ppm或约ppb量的外来杂质化合物。本文所述玻璃或玻璃陶瓷中的外来杂质化合物可以包括但不限于K2O、Li2O、Na2O、TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、SnO2、Fe2O3、CeO2、As2O3、Sb2O3、硫基化合物(诸如硫酸盐)、卤素或上述组合。或者，包含“未检出的”化合物量的玻璃或玻璃陶瓷组成被定义表示化合物、分子或元素非故意添加至组成，并且化合物或元素不可经由本领域的技术人员已知方法检出。
在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷还进一步包括化学澄清剂。此类澄清剂包括但不限于SnO2、As2O3、Sb2O3、F、Cl和Br。在一些实施方式中，化学澄清剂浓度维持在3、2、1、0.5或>0摩尔％。在一些实施方式中，澄清剂量为>0至约3摩尔％。化学澄清剂也可包括CeO2、Fe2O3和其他过渡金属氧化物，诸如MnO2。这些氧化物可以它们在玻璃中的最终价态经由可见光吸收而使玻璃或玻璃陶瓷带有颜色，因此当存在时，浓度通常维持在0.5、0.4、0.3、0.2、0.1或>0摩尔％。
相较As2O3和Sb2O3澄清，锡澄清(即SnO2澄清)效果较差，但是SnO2是普遍存在、已知无害的材料。锡澄清可按需要单独地或组合其他澄清技术使用。例如，锡澄清可结合卤化物澄清，例如溴澄清。其他可能组合方式包括但不限于锡澄清加上硫酸盐、硫化物、氧化铈、机械起泡和/或真空澄清。应当理解，这些其他澄清技术可单独地使用。美国专利号5,785,726、6,128,924、5,824,127以及共同待决的美国专利申请号11/116,669公开永固制造无砷玻璃的工艺，这些申请全文均以引用方式并入本文。美国专利号7,696,113公开用于使用铁和锡来最小化气体进入以制造无砷和锑玻璃的工艺，该申请全文以引用方式并入本文。
由于使用氧化锡电极进行的焦耳熔化、通过批量供给诸如SnO2、SnO、SnCO3、SnC2O2等的含锡材料或通过添加SnO2作为调整各种物理、熔化和形成属性的试剂，玻璃或玻璃陶瓷也可含有SnO2。玻璃可以包含0至约3摩尔％、0至约2摩尔％、0至约1摩尔％、0至0.5摩尔％或0至0.1摩尔％的SnO2。
在一些实施方式中，玻璃基本不含Sb2O3、As2O3或上述组合。例如，玻璃可以包含0.05重量％或以下的Sb2O3、As2O3或上述组合，玻璃可以包含0重量％的Sb2O3、As2O3或上述组合，或者玻璃可以例如不含任何有意添加的Sb2O3、As2O3或上述组合。
可将额外组分并入玻璃组成，以便提供额外益处，或者可进一步包含商业制备玻璃中典型地出现的污染物。例如，可添加额外组分以调整各种物理、熔化和形成属性。根据一些实施方式，玻璃也可包括与批料相关联和/或通过用于制造玻璃的熔化、澄清和/或形成设备引入玻璃(例如ZrO2)的污染物。在一些实施方式中，玻璃可以包含可用作紫外线辐射吸收物的一或多种化合物。在一些实施方式中，玻璃可以包含3摩尔％或以下的TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、Fe2O3、CeO2、卤素或上述组合。在一些实施方式中，玻璃可以包含0至约3摩尔％、0至约2摩尔％、0至约1摩尔％、0至0.5摩尔％、0至0.1摩尔％、0至0.05摩尔％或0至0.01摩尔％的TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、ZrO2、Y2O3、La2O3、HfO2、CdO、CeO2、Fe2O3、卤素或上述组合。
本文所述玻璃组成在20℃至300℃的范围内的平均热膨胀系数(CTE)通常大于或等于约45×10-7/℃至约65×10-7/℃。在一些实施方式中，玻璃组成在20℃至300℃的范围内的CTE可为约50×10-7/℃至约60×10-7/℃。这些CTE使得玻璃组成尤其适于用作熔融形成层压玻璃制品的玻璃核心层。具体地说，在熔融层压工艺期间，当玻璃核心层的CTE配搭CTE较小的玻璃包覆层时，玻璃核心层与玻璃包覆层的CTE差异将会造成冷却后，在玻璃包覆层中形成压缩应力。因此，本文所述玻璃组成可以用于形成强化层压玻璃制品，而不需离子交换处理或热回火。
本文所述玻璃组成所具有的液相粘度使其适于熔融拉制工艺，并尤其是用作熔融层压工艺的玻璃核心组成。在一些实施方式中，液相粘度为大于或等于约30千泊。在一些其他实施方式中，液相粘度可为大于或等于50千泊、或甚至大于或等于100千泊。本文所述玻璃组成的液相粘度值归因于组合SiO2含量与R’O含量。
本文所述玻璃组成具有较低液相温度，如同液相粘度那样，这使玻璃组成适于用于熔融拉制工艺，并尤其是用作熔融层压工艺的玻璃核心层。较低液相温度能防止玻璃在熔融拉制时去玻。这确保了高质量的均质玻璃和一致流动行为。在一些实施方式中，玻璃组成的液相温度为约900℃至约1300℃。在一些其他实施方式中，液相温度可为低于或等于约1000℃、或甚至低于或等于约950℃。在一些实施方式中，玻璃组成的液相温度可为低于或等于900℃。玻璃组成的液相温度一般随B2O3、碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物的浓度增加而降低。
表1提供如本文所述的具体示例组成范围，它还可以提供本文所公开的属性、性质或期望特性。除非为零(“0”)或前面加上小于或大于符号(“>“或“<“)，表中所有数值都应视为指称“约”所述值。
表1
组成(摩尔％) A B C D E F G
SiO<sub>2</sub> 60-70 61-70 60-67 61-67 60-70 60-70 60-70
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-12 4-12 4-12 4-12 5-12 4-10 5-10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10
MgO 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8
CaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
SrO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
BaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
R<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
R’O 16-28 16-28 16-28 16-28 16-28 16-28 16-28
组成(摩尔％) O P Q R S T U
SiO<sub>2</sub> 60-70 60-70 60-70 60-70 60-70 60-70 60-70
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10
MgO 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8
CaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
SrO >0-10 4-15 >0-10 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
BaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-10 4-15 >0-10 >0-15
R<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 >0-1
R’O 16-28 16-28 16-28 16-28 16-28 16-28 16-28
组成(摩尔％) V W X Y Z AA AB
SiO<sub>2</sub> 60-70 60-70 60-70 60-70 60-70 60-70 61-67
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12 5-10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10
MgO 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8
CaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
SrO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
BaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
R<sub>2</sub>O 0-0.05 0-1 0-1 0-1 0-0.01 0-<1 0-0.05
R’O 10-28 16-25 18-28 18-25 10-28 10-28 10-28
组成(摩尔％) AC AD AE AF AG AH AI
SiO<sub>2</sub> 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12 4-12
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10 1-10
MgO 0-8 >0-7 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8
CaO >0-15 >0-15 4-10 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
SrO >0-15 >0-15 >0-15 4-10 >0-15 >0-15 >0-15
BaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 2-10 >0-15 >0-15
R<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-0.05 0-1
R’O 16-25 16-25 16-25 16-25 16-25 10-25 18-25
组成(摩尔％) AQ AR AS AT AU AV AW
SiO<sub>2</sub> 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10
MgO >0-7 0-8 0-8 0-8 0-8 0-8 >0-7
CaO >0-15 4-10 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 4-10
SrO >0-15 >0-15 4-10 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15
BaO >0-15 >0-15 >0-15 2-10 >0-15 >0-15 >0-15
R<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-1 0-1 0-0.05 0-1 0-1
R’O 16-25 16-25 16-25 16-25 10-25 18-25 16-25
组成(摩尔％) AX AY AZ BA BB BC BD
SiO<sub>2</sub> 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10
MgO >0-7 >0-7 >0-7 >0-7 >0-7 >0-7 >0-7
CaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 4-10 4-10 4-10
SrO 4-10 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 4-10 >0-15
BaO >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 >0-15 2-10
R<sub>2</sub>O 0-1 0-1 0-0.05 0-1 0-1 0-1 0-1
R’O 16-25 16-25 10-25 18-25 16-25 16-25 16-25
组成(摩尔％) BE BF BG BH BI BJ BK
SiO<sub>2</sub> 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67 61-67
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 5-10
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10
MgO >0-7 >0-7 >0-7 >0-7 >0-7 >0-7 >0-7
CaO 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10
SrO >0-15 >0-15 4-10 4-10 4-10 4-10 4-10
BaO >0-15 >0-15 2-10 >0-15 >0-15 2-10 2-10
R<sub>2</sub>O 0-0.05 0-1 0-1 0-0.05 0-1 0-0.05 0-05
R’O 10-25 18-25 16-28 10-25 18-25 10-25 18-25
层压制品
现在参照图1，本文所述玻璃组成(表2的组成1-6和表1的A-BK)都可用于形成玻璃制品，诸如图1的截面图所示层压玻璃制品100。层压玻璃制品100通常包括玻璃核心层102和一对玻璃包覆层104a、104b。本文所述玻璃组成因它们相对高的热膨胀系数而尤其适于作为玻璃核心层，如本文将详细描述。
图1示出玻璃核心层102包含第一表面103a和第二表面103b，第二表面103b与第一表面103a相对。第一玻璃包覆层104a被熔融至玻璃核心层102的第一表面103a，第二玻璃包覆层104b被熔融至玻璃核心层102的第一表面103b。玻璃包覆层104a、104b在无任何额外材料下被熔融至玻璃核心层102，诸如设置于玻璃核心层102与玻璃包覆层104a、104b之间的粘合剂、涂层等。因此，玻璃核心层的第一表面直接邻接第一玻璃包覆层，玻璃核心层的第二表面直接邻接第二玻璃包覆层。在一些实施方式中，玻璃核心层102和玻璃包覆层104a、104b通过熔融层压工艺形成。扩散层(未示出)可形成在玻璃核心层102与玻璃包覆层104a之间，或形成在玻璃核心层102与玻璃包覆层104b之间，或这二者皆可。在这种情况下，第一扩散层的平均包层热膨胀系数值为介于核心的平均包层热膨胀系数与第一包覆层的平均包层热膨胀系数之间，或者第二扩散层的平均包层热膨胀系数值为介于核心的平均包层热膨胀系数与第二包覆层的平均包层热膨胀系数之间。
在本文所述层压玻璃制品100的实施方式中，玻璃核心层102由具有平均核心热膨胀系数CTE核心的第一玻璃组成形成，并且玻璃包覆层104a、104b由具有平均包层热膨胀系数CTE包层的不同、第二玻璃组成形成。CTE核心大于CTE包层，这造成了玻璃包覆层104a、104b将会在无离子交换或热回火的情况下受到压缩应力作用。
具体来说，本文所述玻璃制品100可由熔融层压工艺形成，诸如美国专利号4,214,886所述工艺，该申请以引用方式并入本文。例如，参照图2，用于形成层压玻璃制品的层压熔融拉制设备200包括上隔离管202，上隔离管被定位在下隔离管204上方。上隔离管202包括凹槽210，熔融玻璃包层组成206从熔化器(未示出)馈送到其中。同样，下隔离管204包括凹槽212，熔融玻璃核心组成208从熔化器(未示出)馈送到其中。在本文所述实施方式中，熔融玻璃核心组成208的平均热膨胀系数CTE核心大于熔融玻璃包层组成206的平均热膨胀系数CTE包层。
在熔融玻璃核心组成208填满凹槽212时，它会溢出凹槽212并且流过下隔离管204的外部形成表面216、218。下隔离管204的外部形成表面216、218在根部220处聚合。因此，流过外部形成表面216、218的熔融玻璃核心组成208将在下隔离管204的根部220重新接合，从而形成层压玻璃制品的玻璃核心层102。
同时，熔融玻璃包层组成206溢出形成于上隔离管202中的凹槽210并且流过上隔离管202的外部形成表面222、224。熔融玻璃包层组成206经由上隔离管202向外偏转，使得熔融玻璃包层组成206在下隔离管204周围流动，并且接触流过下隔离管的外部形成表面216、218的熔融玻璃核心组成208，熔融至熔融玻璃核心组成，并且在玻璃核心层102周围形成玻璃包覆层104a、104b。
如上所述，熔融玻璃核心组成208的平均热膨胀系数CTE核心通常大于熔融玻璃包层组成206的平均包层热膨胀系数CTE包层。因此，当玻璃核心层102和玻璃包覆层104a、104b冷却时，玻璃核心层102与玻璃包覆层104a、104b的热膨胀系数差异将会导致在玻璃包覆层104a、104b中形成压缩应力。压缩应力可在无离子交换处理或热回火处理的情况下增加所得层压玻璃制品强度。
再次参照图1所描绘的层压玻璃制品100，层压玻璃制品的玻璃核心层102由具有相对高的平均热膨胀系数的玻璃组成形成，诸如所具有的热膨胀系数为约45×10-7/℃至约65×10-7/℃的本文所述玻璃组成。在一些实施方式中，玻璃核心的CTE在20℃至300℃的范围内可为约50×10-7/℃至约60×10-7/℃。
在一个实施方式中，玻璃核心层由具中间CTE的玻璃组成形成，诸如本文所述玻璃组成。
例如，第一玻璃层压制品包含核心玻璃组成，所述核心玻璃组成包含约60摩尔％至约70摩尔％的SiO2、约4摩尔％至约12摩尔％的Al2O3、约1摩尔％至约10摩尔％的B2O3、0摩尔％至约8摩尔％的MgO、>0摩尔％至约15摩尔％的CaO、>0摩尔％至约15摩尔％的SrO、>0摩尔％至约15摩尔％的BaO和约16摩尔％至约28摩尔％的R’O，其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％。在其他实施方式中，玻璃核心可以包含一种组成，这种组成包含约60摩尔％至约68摩尔％的SiO2、约5摩尔％至约10摩尔％的Al2O3、约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3、>0摩尔％至约7摩尔％的MgO、约4摩尔％至约10摩尔％的CaO、约4摩尔％至约10摩尔％的SrO、约2摩尔％至约10摩尔％的BaO和约10摩尔％至约25摩尔％的R’O，其中R’O包含组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，并且所述玻璃组成实质不含K2O。在一些实施方式中，玻璃可以实质不含所有碱金属氧化物。玻璃组成可进一步包含0至约3摩尔％、在一些情况下为>0至约1摩尔％的额外组分和澄清剂，诸如SnO2、Fe2O3、ZrO2，或者可进一步符合以下比率中的一或多个：
1.5≤R’O/Al2O3≤4；
0≤MgO/R’O≤0.5；
0.2≤CaO/R’O≤0.8；
0.2≤SrO/R’O≤0.8；以及
0.08≤BaO/R’O≤0.8，
或者
2.25≤R’O/Al2O3≤3.25；
0≤MgO/R’O≤0.2；
0.2≤CaO/R’O≤0.5；
0.2≤SrO/R’O≤0.35；以及
0.1≤BaO/R’O≤0.4。
尽管本文已描述了特定玻璃组成用作玻璃核心层102，但应理解，任何本文所述玻璃组成都可用于形成层压玻璃制品100的玻璃核心层102。
虽然玻璃层压结构的玻璃核心层102在上文中已描述为由具有相对高的平均热膨胀系数的玻璃组成形成，玻璃制品100的玻璃包覆层104a、104b是由具有较低平均热膨胀系数的玻璃组成形成，以有助于在熔融形成层压玻璃制品冷却后，在包覆层中形成压缩应力。例如，玻璃包覆层可由如在名称为“Low CTE Alkali-Free Boroaluminosilcate GlassCompositions and Glass Articles Comprising the Same”的共同待决的美国临时专利申请号61/604,839、名称为“Alkali-Free Boroaluminosilicate Glasses with HighNative Scratch Resistance”的美国临时专利申请号61/866,272和名称为“Alkali-FreePhosphoboroaluminosilicate Glass”的美国临时专利申请号61/821,426中所述的玻璃组成形成，以上申请全受让给Corning公司，并且它们全文内容均以引用方式并入本文。在一些实施方式中，玻璃包覆层在20℃至300℃的温度范围内具有约10至约45×10-7/℃的热膨胀系数。在其他实施方式中，玻璃包覆层在20℃至300℃的温度范围内具有约20至约40×10-7/℃的热膨胀系数。在另外一些实施方式中，玻璃包层在20℃至300℃的温度范围内具有小于40×10-7/℃的热膨胀系数。
或者，在某些情况下，可有利地是将包层和核心设计成使得二者的CTE差异等于或大于某值。此类设计能控制复合层压制品的压缩应力。在一些实施方式中，在20℃至300℃的范围内，玻璃核心的CTE比玻璃包层大至少约20×10-7/℃。在其他实施方式中，在20℃至300℃的范围内，玻璃核心的CTE比玻璃包层大至少约30×10-7/℃。在另外一些实施方式中，在20℃至300℃的范围内，玻璃核心的CTE比玻璃包层大约10×10-7/℃至约30×10-7/℃。在其他实施方式中，在20℃至300℃的范围内，玻璃核心的CTE比玻璃包层大约20×10-7/℃至约30×10-7/℃。
一个示例玻璃包层包含玻璃组成，所述玻璃组成包含以下各项：约60摩尔％至约66摩尔％的SiO2、约7摩尔％至约10摩尔％的Al2O3、约14摩尔％至约18摩尔％的B2O3和约9摩尔％至约16摩尔％的碱土金属氧化物，其中碱土金属氧化物至少包含CaO，CaO以约3摩尔％至约12摩尔％的浓度存在于玻璃组成中，并且玻璃组成实质不含碱金属和含碱金属的化合物。然而，应当理解，其他玻璃组成也可用于形成层压玻璃制品100的玻璃包覆层104a、104b，只要玻璃包覆层104a、104b的热膨胀系数小于玻璃核心层102的平均热膨胀系数即可。
实例
本文所述玻璃组成实施方式将进一步通过以下实例阐明。根据玻璃领域中的常规技术测定表2所阐明的玻璃性质。因此，Tstr(℃)是应变点，它是如通过射束弯曲或纤维伸长测量的在粘度等于1014.7泊(P)时的温度。线性热膨胀系数(CTE)使用ASTM E228-85在25℃-300℃的温度范围内实现，并且以×10-7/℃表示。退火点以℃表达，并且通过纤维伸长技术(ASTM C336)确定。利用阿基米得(Archimedes)方法(ASTM C693)测量密度(单位为克/立方公分(g/cm3))。使用Fulcher方程式拟合经由旋转圆筒粘度测定法(ASTM C965-81)测量的高温粘度数据，从而计算熔化温度(单位为℃)(其定义为使玻璃熔化成粘度为400泊时的温度)。
Tliq(℃)是液相温度，即在标准梯度晶舟液相线测量法(ASTM C829-81)下观察到第一个晶体时的温度。在这些条件下，在样品内部观察到晶体时的温度用于代表玻璃的液相线(在对应测试周期内)。测试可进行24小时至更长时间(例如，72小时)，其中越长时间可以提供观察越缓慢生长相的机会。根据液相温度以及Fulcher方程式的系数确定液相粘度(单位为泊)。
根据以下表2所列批料组成制备多个示例玻璃组成。氧化物成分组分批料混合、熔化并形成为玻璃板。测量玻璃熔体和所得玻璃制品的性质(即，液相温度、退火点等)，并将结果列于表2。如所示出，实例1-6各自具中间到高热膨胀系数(大于或等于约50×10-7/℃)，这使玻璃组成非常适于与熔融形成工艺一起使用，并具体地用作熔融形成层压玻璃制品的玻璃核心层。
表2
由于本文所述玻璃组成具有相对高的平均热膨胀系数，因此它们尤其适于结合有相对较低热膨胀系数的玻璃组成使用，以便通过熔融层压工艺形成受压缩应力的层压玻璃制品。这些玻璃制品可以用于各种消费电子装置，包括但不限于移动电话、个人音乐播放器、平板计算机、LCD与LED显示器、自动柜员机等等。另外，本文所述的玻璃组成的性质(例如，液相粘度、液相温度等等)将使玻璃组成非常适于熔融形成工艺，诸如熔融下拉工艺或熔融层压工艺。另外，因玻璃组成中的低浓度的Al2O3和高浓度的B2O3，玻璃组成中的碱金属离子迁移率大大降低，从而使得组成尤其适于用作LCD、LED和OLED显示器的背板基板，其中背板基板中存在的高迁移碱金属离子可能损坏基板上的薄膜晶体管。最后，虽然在本文中特别提及使用玻璃组成作为层压玻璃制品的玻璃核心层，但应理解，玻璃组成也可单独(即，不为层压结构的一部分)用于形成玻璃制品，诸如电子装置的盖玻璃以及其他类似玻璃制品。
本领域的技术人员将会清楚，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可对本文所述实施方式做出各种修改和变化。因此，本说明书预期涵盖本文所述各种实施方式的修改和变化，只要此类修改和变化在随附权利要求和它们的等效物的范围内即可。

Claims (16)

1.一种玻璃组成，所述玻璃组成包含：
约60摩尔％至约70摩尔％的SiO2；
约6摩尔％至约9摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约3.8摩尔％的MgO；
约7摩尔％至约15摩尔％的CaO；
>0摩尔％至约8.32摩尔％的SrO；
>0摩尔％至约15摩尔％的BaO；以及
约16摩尔％至约28摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，
其中，在20℃至300℃的范围内，所述玻璃组成的CTE为约45×10-7/℃至约65×10-7/℃。
2.如权利要求1所述的玻璃组成，其中所述组成包含：
约60摩尔％至约68摩尔％的SiO2；
约6摩尔％至约8摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
>0摩尔％至约3.8摩尔％的MgO；
约7摩尔％至约10摩尔％的CaO；
约4摩尔％至约8.32摩尔％的SrO；
约2摩尔％至约10摩尔％的BaO；以及
约18摩尔％至约25摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％。
3.如权利要求1所述的玻璃组成，其中所述玻璃实质不含K2O。
4.如权利要求1所述的玻璃组成，其中所述玻璃实质不含碱金属氧化物。
5.如权利要求1所述的玻璃组成，其进一步包含以下项的一或多种：
1.5≤R’O/Al2O3≤4；
0≤MgO/R’O≤0.5；
0.2≤CaO/R’O≤0.8；
0.2≤SrO/R’O≤0.8；以及
0.08≤BaO/R’O≤0.8。
6.如权利要求1所述的玻璃组成，其进一步包含以下项的一或多种：
2.25≤R’O/Al2O3≤3.25；
0≤MgO/R’O≤0.2；
0.2≤CaO/R’O≤0.5；
0.2≤SrO/R’O≤0.35；以及
0.1≤BaO/R’O≤0.4。
7.一种玻璃组成，所述玻璃组成包含：
约60摩尔％至约70摩尔％的SiO2；
约6摩尔％至约9摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
0摩尔％至约3.8摩尔％的MgO；
约7摩尔％至约15摩尔％的CaO；
>0摩尔％至约8.32摩尔％的SrO；
>0摩尔％至约15摩尔％的BaO；以及
约10摩尔％至约28摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，并且所述玻璃组成实质不含K2O，
其中，在20℃至300℃的范围内，所述玻璃组成的CTE为约45×10-7/℃至约65×10-7/℃。
8.如权利要求7所述的玻璃组成，其中所述组成包含：
约60摩尔％至约68摩尔％的SiO2；
约6摩尔％至约8摩尔％的Al2O3；
约4摩尔％至约10摩尔％的B2O3；
>0摩尔％至约3.8摩尔％的MgO；
约7摩尔％至约10摩尔％的CaO；
约4摩尔％至约8.32摩尔％的SrO；
约2摩尔％至约10摩尔％的BaO；以及
约18摩尔％至约25摩尔％的R’O，其中R’O包含所述组成中的MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔％，并且所述玻璃组成实质不含K2O。
9.如权利要求7所述的玻璃组成，其中所述玻璃实质不含碱金属氧化物。
10.如权利要求7所述的玻璃组成，其进一步包含以下项的一或多种：
1.5≤R’O/Al2O3≤4；
0≤MgO/R’O≤0.5；
0.2≤CaO/R’O≤0.8；
0.2≤SrO/R’O≤0.8；以及
0.08≤BaO/R’O≤0.8。
11.如权利要求7所述的玻璃组成，其进一步包含以下项的一或多种：
2.25≤R’O/Al2O3≤3.25；
0≤MgO/R’O≤0.2；
0.2≤CaO/R’O≤0.5；
0.2≤SrO/R’O≤0.35；以及
0.1≤BaO/R’O≤0.4。
12.如权利要求1至11中任一项所述的玻璃组成，其进一步包含SnO2、Fe2O3或ZrO2中的一或多种，其中当存在时，SnO2、Fe2O3或ZrO2中的每者的量为从大于0至约3摩尔％。
13.如权利要求1至11中任一项所述的玻璃组成，其中在20℃至300℃的范围内，CTE为从约45×10-7/℃至约65×10-7/℃。
14.如权利要求1至11中任一项所述的玻璃组成，其中液相粘度为大于或等于约30千泊。
15.一种玻璃层压制品，所述玻璃层压制品包括玻璃核心和至少一个玻璃包层，其中所述玻璃核心包含如权利要求1至14中任一项所述的玻璃组成。
16.一种装置，所述装置包含如权利要求1至14中任一项所述的玻璃组成作为消费或商用电子装置的盖玻璃或玻璃背板，包括LCD和LED显示器、计算机监视器、自动柜员机(ATM)，用于触摸屏或触摸传感器应用，用于便携电子装置，包括移动电话、个人媒体播放器和平板计算机，用于光伏应用，用于建筑玻璃应用，用于汽车或交通工具玻璃应用，或者用于商业或家用器具应用。
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