專利名稱：鋼化窗玻璃中的或與鋼化窗玻璃相關的改進以及其中使用的玻璃的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼化玻璃的窗玻璃，特別地但不是僅僅地涉及用于汽車用途的薄鋼化玻璃(通常是鋼化的浮法玻璃)的窗玻璃，涉及一種鋼化窗玻璃的方法，以及適合于在本發(fā)明的鋼化窗玻璃中和在本發(fā)明的方法中使用的新型玻璃組合物。
在19世紀70年代以前，汽車窗玻璃一般為4毫米或5毫米厚，甚至更厚。19世紀70年代的第一次石油危機推進了朝著更薄的汽車用窗玻璃方向的發(fā)展，尤其是在歐洲和日本，并且鼓勵解決在生產具有滿足官方標準所要求的斷裂特性的薄鋼化窗玻璃中遇到的問題。為了滿足歐洲標準，發(fā)現必須(由于玻璃的斷裂特性)提供更高的鋼化應力以及適當的應力分布(例如見英國專利GB 1 512 163和GB2000117)，以獲得在破壞時所要求的斷裂方式。而且，由于玻璃的厚度減小，獲得產生指定鋼化應力所需要的在玻璃的表面與中心之間的溫度差更加困難。雖然在約3毫米的厚度上獲得了令人滿意的鋼化，但是，用常規(guī)的方法鋼化更薄的玻璃的難度阻礙了進一步減小玻璃厚度的進展，因此，在這種薄鋼化汽車窗玻璃引入后約25年，厚度小于3.1毫米的鋼化汽車窗玻璃的工業(yè)生產仍然是困難的。
我們現在已經發(fā)現，如果適當地調節(jié)玻璃組成，尤其是如果調節(jié)玻璃組成來明顯增大其熱膨脹系數和/或降低其斷裂韌性，窗玻璃，特別但不是唯一地，更薄的窗玻璃可以更容易地鋼化，包括鋼化以滿足窗玻璃標準(例如歐洲汽車窗玻璃標準)。
以前已經提出一些選定的玻璃組合物用于薄汽車窗玻璃。國際專利申請WO96/28394涉及厚2-3毫米、總鐵含量(按Fe2O3計)為0.85-2重量％，和特定的光學性能包括可見光透射率大于70％和總能量轉換率小于50％的玻璃板。具體描述的玻璃具有高堿金屬氧化物含量(14.4-15.8重量％)，氧化鎂含量為0.25-3.8重量％，氧化鈣含量為8.4-8.6重量％。說明書中涉及鋼化用于汽車側面窗玻璃的這種薄玻璃單板的可能性，但是沒有提到實際上獲得工業(yè)上滿意的鋼化的難度。
國際專利申請WO99/44952涉及一種鈉鈣硅玻璃板，它被設計用于熱鋼化并且特征為具有大于100×10-7K-1的非常高的熱膨脹系數α(雖然它沒有具體指出測量α的溫度范圍)、大于60GPa的楊氏模量E和小于0.9Wm-1K-1的熱導率K。該發(fā)明可以說使用以前用于鋼化3.15毫米玻璃的設備，使鋼化厚度小于2.5毫米的玻璃板滿足ECC規(guī)定R43的要求成為可能。所述的特定玻璃都有非常高的堿金屬氧化物含量(19.9-22.3重量％)，導致耐用性低，并且使玻璃的生產很昂貴。
根據本發(fā)明，提供了一種通過鋼化熱膨脹系數α大于93×10-7℃-1和/或斷裂韌性FT小于0.72MPam1/2的玻璃板生產的鈉鈣硅玻璃的熱鋼化窗玻璃。本發(fā)明特別但不是唯一地應用于小于3毫米厚的鋼化玻璃板并應用于這種玻璃板的鋼化。
在本說明書和權利要求書中，α是在100-300℃范圍內測量的玻璃的每攝氏度熱膨脹系數值，它根據ASTM E228以恒定的加熱速度測量。優(yōu)選的是熱膨脹系數至少為每攝氏度95×10-7，盡管在成本和耐用性方面來看，調整組成來獲得大于或等于100×10-7雖然有利于鋼化，但是一般將被避免。
韌性是使裂紋生長所需要的單位面積能量(焦耳每平方米)。斷裂韌性FT與楊氏模量和表面能有關FT＝(2×表面能×楊氏模量/1-v2)1/2這里v是泊松比。在本說明書和權利要求書中，它通過使用維氏硬度測量壓頭以足以在壓痕角部產生裂紋的負荷對玻璃棒制造壓痕，然后在3點或4點彎曲試驗中破壞該玻璃棒并測量破壞所需要的用帕斯卡表示的斷裂應力σf來測量。假定玻璃處于完全退火狀態(tài)*，那么，玻璃的斷裂韌性由下式給出
FT＝η(E/H)1/8σf3/4P1/4其中，η是常數，E是楊氏模量，H是玻璃的硬度，P是用于產生壓痕的負荷。
常數η參考在脆性固體的斷裂(Fracture of Brittle Solids)(Brian Lawn，Cambridge University Press1993)中的圖8.20來確定。對鈉鈣硅玻璃應用E＝70GPa、H＝5.5GPa和FT＝0.75MPam1/2的值，η的值為η＝0.44。
如果玻璃不是完全退火狀態(tài)*(*如果已在退火溫度加熱1小時并以2℃/分冷卻至室溫，平板玻璃將處于完全退火態(tài)。)必須對使用上述方程計算的斷裂韌性進行殘余應力修正。實際上，測量完全退火狀態(tài)的玻璃的斷裂韌性是方便的。
優(yōu)選地，玻璃的斷裂韌性小于或等于0.70MPam1/2，尤其小于或等于0.68MPam1/2。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，玻璃具有一定的熱膨脹系數α(℃-1，在100-300℃范圍內)和斷裂韌性FT(用MPam1/2表示)，使得α×107FT≥135]]>優(yōu)選的是≥140，特別是≥145。
已經發(fā)現，增大玻璃的堿金屬氧化物含量往往增大熱膨脹系數，雖然可以生產高堿金屬含量的玻璃是眾所周知的(涉及用于浮法生產的玻璃組合物的專利一般提出堿金屬氧化物含量在最高達約20％的范圍內)，但是，堿金屬氧化物含量的增大一般會增大玻璃的成本并降低其耐用性。因此，市售浮法玻璃一般具有13-14重量％的堿金屬氧化物含量，并且更高堿金屬氧化物含量玻璃不用于生產熱鋼化窗玻璃，尤其是汽車窗玻璃。我們已經發(fā)現，較少量增加堿金屬氧化物含量導致玻璃鋼化容易程度(例如由斷裂時的顆粒數測量)驚人的增大(特別是如下文解釋的與基礎玻璃的堿土金屬氧化物的調節(jié)結合時)。因此，一些優(yōu)選的玻璃的堿金屬含量大于15重量％，優(yōu)選的是小于19重量％(避免過高的成本和耐用性的喪失)，特別是在15-18重量％范圍內，特別優(yōu)選的玻璃的堿金屬含量為15-17重量％。氧化鈉含量優(yōu)選的是大于14.5重量％。
鋼化容易程度方面的另外的改善表現在由于增大了玻璃的氧化亞鐵含量，我們尤其優(yōu)選使用含有至少0.2重量％，尤其是至少0.3重量％的氧化亞鐵(按氧化鐵計)的玻璃組合物，在本發(fā)明的一種實施方案中，存在的任何鐵的氧化物的至少30％(優(yōu)選的是至少35％)是氧化亞鐵形式的(這里，在計算該百分比時，氧化鐵和氧化亞鐵都按氧化鐵計)。
堿金屬氧化物被認為通過兩個方面起作用，即增大玻璃的熱膨脹系數(由于在表面與中心之間給定的溫度差，從而增大在玻璃表面層與中心之間的應力差)和降低玻璃的熱導率(所以當玻璃表面在熱鋼化過程中快速冷卻時增大在表面與中心之間的溫度差)。但是，所獲得的結果，尤其是用含有顯著量亞鐵的玻璃，呈現出在鋼化至滿足歐洲汽車窗玻璃標準的容易程度方面的提高比可以由這些作用單獨說明的結果大得多，這些可以至少部分歸因于玻璃斷裂韌性的降低。
在鈉鈣硅玻璃中增加堿金屬氧化物含量的一種作用被認為是增加存在的非橋氧的比例(橋氧是直接與兩個硅原子鍵合的氧，Si-O-Si)≡Si-O-Si+Na2O→≡Si-O-Na+Na-O-Si≡在二氧化硅晶格中的這種非橋氧的形成導致玻璃結構的弱化，它與斷裂韌性的降低有關，我們已經發(fā)現斷裂韌性降低與鋼化容易程度的提高有關。
在二氧化硅晶格中引入堿土金屬離子的作用類似地是置換在二氧化硅原子之間直接橋接的氧≡Si-O-Si≡+MO→≡Si-O-M-O-Si≡這里，M是堿土金屬。鍵合強度的差異通過不同尺寸的堿土金屬離子產生。一般來說，我們認為，引入的堿土金屬越小，晶格越強，玻璃的斷裂韌性越高，特別標出了在鈣離子與鎂離子之間的差異。因此，為了降低玻璃的斷裂韌性，希望保持玻璃的鎂含量低(小于2％，優(yōu)選的是小于1％，特別是小于0.5％，全部按重量計)，而避免使用過高(從成本方面來看)比例的堿金屬氧化物通常意味著除了氧化鎂以外的堿土金屬含量為至少9％，優(yōu)選的是至少10重量％。優(yōu)選地，該玻璃含有至少9％，特別是至少10％的氧化鈣，并且玻璃的總堿土金屬氧化物含量(包括氧化鎂)通常大于10重量％。
該玻璃通常是具有下列組成(按重量百分比計)的浮法玻璃SiO264-75％Al2O30-5％B2O30-5％堿土金屬氧化物 6-15％(除了MgO以外的堿土金屬氧化物優(yōu)選的是9-15％)堿金屬氧化物 15-20％(優(yōu)選的是15-17％，氧化鈉優(yōu)選的是大于14.5％，特別是大于14.75％)總鐵量(按Fe2O3計)優(yōu)選的是大于0.3％，特別是0.5-2.5％TiO20-1％在本發(fā)明的實踐中可以使用的一些玻璃組合物是新型的，根據本發(fā)明的另一個方面，提供了一種平板形式的新型鈉鈣硅玻璃，其組成按重量百分比計包含SiO264-75％Al2O30-5％B2O30-5％堿土金屬氧化物(除了MgO以外)9-16％，優(yōu)選的是10-16％MgO ＜2％堿金屬氧化物15-18％總鐵量(按Fe2O3計) ≥0.05％
以及任何小比例的附加成分，例如氧化鈦和其它著色劑，例如硒、氧化鈷、氧化鎳、氧化鉻、氧化鈰。
優(yōu)選的是該玻璃組合物按重量百分比計含有67-73％SiO2、0-3％Al2O3、0-3％B2O3、堿土金屬氧化物(除了MgO以外)為10-14％、堿金屬氧化物為15-17％。
雖然氧化鎂含量低于0.5％對于最佳結果可能是優(yōu)選的，但是，實際上，獲得非常低的鎂含量通常意味著當在制造含有更高比例(通常約4％)的氧化鎂的常規(guī)玻璃后接著制造該玻璃時需要很長的變換時間，所以實際上，我們通常更愿意使用含有至少0.5重量％氧化鎂的玻璃。另外，由于這些實際的原因，在0.75-1.5重量％的氧化鎂含量通常是優(yōu)選的。
本發(fā)明的新型玻璃通常含有鐵，或者為了調節(jié)光學性能和/或增強玻璃的鋼化性能，或者至少作為一種雜質(因為無鐵配料的使用可能明顯增大配料的成本)；在后一種情況下，其存在量通常為至少0.05重量％(按氧化鐵計)。
在前一種情況下，存在的鐵量(按氧化鐵計)通常為至少0.5重量％。對于特別高的性能，即具有較低太陽能透過率的高可見光透過率，亞鐵狀態(tài)的鐵的百分比將大于30％。在其它情況下，亞鐵狀態(tài)的鐵的百分比將小于30％(即玻璃中的亞鐵(按氧化鐵計)與總鐵(按氧化鐵計)的比例將小于30％)。
與本發(fā)明的鋼化窗玻璃有關的組合物的優(yōu)選范圍是上面所討論的。這些玻璃以板形式使用，并且厚度通常為1-6毫米，特別是2-5毫米，并且用浮法成型。
根據本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的玻璃具有下列組成，按重量百分比計
SiO271.0CaO 10.5Fe2O31.0Al2O31.11MgO 0.21Na2O14.9K2O 0.64TiO20.35SO30.17％亞鐵 35該組合物下文稱為組合物I。組合物I的熱膨脹系數α為98.9×10-7℃-1(在100-300℃范圍內)，斷裂韌性為0.66±0.02MPam1/2，因此，對于組合物Iα×107FT=98.90.66=150]]>根據本發(fā)明的專門選擇的玻璃組合物的使用有利于生產薄的(厚度小于3毫米)鋼化玻璃，并且對于通過常規(guī)鋼化方法可以進行厚度為2.3-3毫米，特別是2.6-2.9毫米的鋼化汽車窗玻璃的工業(yè)生產是特別有價值的。已知使用特殊的鋼化方法如粉末鋼化或者購自Perrysburg，Ohio，USA的Glasstech Inc的特殊鋼化箱，可以鋼化小于3毫米的窗玻璃；正是通過常規(guī)方法以令人滿意的產率鋼化玻璃而沒有增加成本的能力是特別有價值的。窗玻璃可以被鋼化來滿足汽車窗玻璃(尤其是側燈和后燈)的國內和國際標準(特別是歐洲標準ECE R43)。
根據本發(fā)明，甚至更薄的玻璃，例如厚度為1.0-2.5毫米，特別是1.6-1.9毫米的玻璃，也可以半鋼化，例如鋼化成不完全碎裂(semi-dicing fracture)，例如表面壓應力為至少35MPa，用于疊層汽車窗玻璃(特別是通過用力關門試驗所要求的開門側的窗玻璃)。
雖然使用本發(fā)明的特定玻璃組合物的主要優(yōu)點在于由常規(guī)方法鋼化薄玻璃，它們在更厚的玻璃中的使用也是有價值的，因為它們能用更低的傳熱系數獲得要求的應力，所以，降低鼓風壓力(blowingpressure)，結果減少了能量的使用。
因此，根據本發(fā)明的另一個方面，提供了一種通過在比鋼化相應標準組成的窗玻璃達到要求的標準所需要的急冷壓力小至少10％，通常小20％以上，優(yōu)選的是小至少25％的急冷壓力下操作，來鋼化由高熱膨脹系數(大于93×10-7℃-1)和/或低斷裂韌性(小于0.72MPam1/2)的玻璃組成的窗玻璃(尤其是汽車窗玻璃)的方法。在最佳條件下，使用本發(fā)明可以允許以比鋼化相應的標準組成的窗玻璃到達要求的鋼化標準所需要的急冷壓力小40％或更多的急冷壓力達到要求的鋼化標準。要求的鋼化標準隨國家而變化，但是一般要求獲得小塊斷裂?！耙蟮臉藴省笔侵笇⒁褂么安ＡУ膰抑械恼蟮臉藴?。在歐洲，對于汽車窗玻璃，這一般是ECE R43。
本發(fā)明的標準特別地可以用于厚度為3-5毫米的窗玻璃，并且對于3毫米玻璃，一般將導致使用不大于12.5kPa(50英寸水柱)，優(yōu)選的是不大于10kPa(40英寸水柱)，特別是不大于7.5kPa(30英寸水柱)的鼓風壓力(blowing pressure)，對于4毫米玻璃，一般將導致使用不大于7.5kPa(30英寸水柱)，優(yōu)選的是不大于6kPa(24英寸水柱)的鼓風壓力，對于5毫米玻璃，一般將導致使用不大于6kPa(24英寸水柱)，優(yōu)選的是不大于5kPa(20英寸水柱)的鼓風壓力。上述鼓風壓力值一般可以與約5或6秒的停留時間(在玻璃前緣排出加熱區(qū)與玻璃尾緣進入急冷區(qū)之間的時間)一起使用；但是可以理解，停留時間越短(對于從加熱區(qū)出口處的指定溫度)，所要求的鼓風壓力越低。
本發(fā)明的方法提供許多優(yōu)點。較低急冷壓力的使用導致能量的節(jié)約并且減少鋼化時產生可見桔皮效應的危險。而且，由于可以使用較低的急冷壓力，所以可以使用可以滿意地鋼化傳統窗玻璃的設備(特別是鼓風機)和條件鋼化本發(fā)明的選定的玻璃組合物的窗玻璃，該窗玻璃比傳統的窗玻璃薄，因而，例如能夠鋼化厚度至少為5毫米的傳統組合物窗玻璃的設備和條件可以用于鋼化本文提出的厚度較小的，例如4毫米的具有改進組成的窗玻璃。
表達方式“標準組合物”在本文中用于指一種已知的廣泛用于生產鋼化的3.1毫米汽車窗玻璃的含鐵玻璃，并且其組成如下，按重量百分比計SiO272.1％CaO8.15％Fe2O31.07％Al2O30.52％MgO 3.96％Na2O 13.7％K2O 0.28％TiO20.04％SO30.14％％亞鐵25該玻璃的熱膨脹系數α為92.4×10-7(在100-300℃范圍內)，斷裂韌性為0.71MPam1/2，因此，對于這種玻璃，α×107FT=92.40.71=130]]>稱為OPTIKOOLTM371的玻璃試樣可以從Intellectual PropertyDepartment，Pilkington plc，St Helens，England購買。
本發(fā)明由下列實施例說明但不受其限制，這些實施例描述了根據本發(fā)明的汽車側面窗玻璃及用于其的成分的熱鋼化。實施例1用于典型的家庭型轎車的前門玻璃的毛坯從組合物I的厚度為2.85毫米的浮法玻璃切割成適當的尺寸，并且采用傳統方法通過磨邊和清洗制備用于彎曲和鋼化。
將毛坯依次裝入水平輥道爐并且在爐內加熱到650-670℃。每塊毛坯從爐中在輥子上移出并前進到彎曲區(qū)域，在這里，輥子降低，把玻璃毛坯放在要求的窗玻璃用的適當曲率的周邊母模中。玻璃在重力的影響下在模具上下彎呈現所要求的曲率。然后攜帶彎曲玻璃的模具在急冷箱之間前進，在急冷箱，玻璃用壓力為8kPa(32″英寸水柱)-24kPa(96″英寸水柱)的冷空氣急冷。攜帶彎曲的鋼化玻璃的模具從急冷箱中移出，使窗玻璃冷卻至室溫并且評估形狀(固定到夾具上)、光學性質、由示差應力折射分析法(DSR)測量的表面壓應力以及中心位置的斷裂行為。在每種情況下，形狀和光學質量兩個都符合相關的ECE標準和通常的OE用戶要求。
彎曲和鋼化處理的關鍵參數，以及所測量的表面應力和斷裂行為(表示為在中心位置斷裂后的5平方厘米窗玻璃表面內觀察的最小和最大顆粒數)表示在附表1中。
用厚度為3.1毫米的組合物I的玻璃重復上述過程，然后用厚度為3.1毫米的OPTIKOOLTM371玻璃(標準組合物如上所述)重復。在所有的情況下，形狀和光學質量兩種都符合相關的ECE標準和通常的OE用戶要求。彎曲和鋼化處理的關鍵參數，以及所測量的表面應力和斷裂行為再次表示在附表1中。
表1轎車前門玻璃(下垂彎曲并鋼化)
1在爐子的出口上2在玻璃前緣從加熱區(qū)出來與玻璃尾緣進入急冷區(qū)之間的時間
當用試樣15-28獲得的結果(表面壓應力和斷裂方式)與用試樣29-39獲得的結果比較時，根據本發(fā)明使用的“高”堿金屬氧化物玻璃的鋼化性能提高是明顯的。因此，用相同的拉出時間(3.7秒)和急冷壓力(8/7kPa)，玻璃組合物I的試樣15和16分別呈現91MPa和97MPa的表面壓應力和具有63/198和67/254顆粒的斷裂方式(根據ECE R43)，而OPTIKOOLTM371玻璃的試樣29和30分別呈現77MPa和76MPa的表面壓應力，相應的斷裂方式為17/125和28/110(不滿足ECE R43，顆粒數減少對應于壓應力減小)。實際上，僅有的滿足ECER43(對于小于4毫米厚的玻璃，顆粒數在最小為40和最大為450之間)的鋼化OPTIKOOLTM371試樣是35，36，38和39，它們都使用600℃的最小急冷進口溫度和/或17/16kPa或更高的急冷壓力。相反，根據本發(fā)明，使用較高含量堿金屬氧化物的玻璃組合物能夠使用較低壓力(試樣15和16)，或相同壓力用較低的急冷入口溫度(試樣23-26)達到所述標準，使得明顯節(jié)約能量消耗成為可能。
將毛坯裝入水平輥道爐，在爐中把它們加熱到580℃并且前進到氣體床式爐(gas hearth furnace)中，其中，所說的玻璃支撐在來自具有需要曲率構型的床的氣墊上。在玻璃沿著氣體床前進并且下垂到所需的形狀時，把玻璃加熱到620-670℃；在彎曲后，使它們前進到水平急冷區(qū)域中，在該區(qū)域中，它們在上下急冷噴嘴之間急冷，同時被來自下面的急冷氣體支撐。該玻璃然后從急冷區(qū)中移出，冷卻到室溫，并且評價形狀(固定到夾具上)、光學質量、由DSR測量的表面壓應力和中心位置的斷裂行為。
該方法的關鍵參數及所測量的表面應力和斷裂行為(表示為在中心位置斷裂后的5平方厘米窗玻璃表面內觀察的最小和最大顆粒數)表示在附表2中。對于每一個試樣，形狀和光學質量都符合有關的ECE標準和通常的用戶要求。
結果表明，使用不大的急冷壓力可以獲得令人滿意的鋼化應力。而在每種情況下，滿足了最小和最大顆粒數的ECE R43要求，試樣2和3呈現出許多長條(splines)(大于5厘米的拉長的玻璃顆粒)，此處壓力將導致不能滿足該標準。然而，通過用已知的方法在急冷中引入附加的“剝離(striping)”噴嘴可以避免這些情況(參見，例如英國專利說明書GB2,000,117)。
表2轎車前門玻璃(在氣床上彎曲并鋼化)
表3轎車疊層前門玻璃的半鋼化(在氣床上彎曲并鋼化)
如實施例2所述，將玻璃毛坯在氣體床式爐上彎曲和鋼化并且評估，此外，因為它們用作疊層的窗玻璃，所以不進行斷裂試驗。
該過程的關鍵參數和應力測量結果表示在附表3中。高堿玻璃的試樣1和2與標準玻璃試樣3和4之間的比較表明，根據本發(fā)明的具有較高堿含量的玻璃獲得的應力增大。雖然部分的這種增大可能是由于急冷入口處(對于相同的急冷壓力)試樣1和2的較高溫度，該因素不能充分解釋可以歸因于玻璃的不同組成的差異。
在實驗室中，熔化附表4中所示的每種玻璃的試樣并澆注成完全退火的平板。測量每種玻璃的熱膨脹系數及其斷裂韌性，并且對于對比實施例和實施例4，測量中心張力。對于斷裂韌性，每種玻璃切得20條并拋光成65×10×3.15mm的名義尺寸，進行如上所述的測量，結果求平均值。為了評估試樣玻璃鋼化的容易程度，每種玻璃的最少4個100×100×4mm均進行拋光和邊緣加工的試樣通過在700℃在振動臥式爐上加熱200秒進行鋼化，然后使用表4所示的急冷壓力水平地急冷；急冷時間為155秒，包括冷卻。然后試樣在邊緣斷裂，數出在試樣中心的5平方厘米側內形成的顆粒數，結果表示在表中。
對比實施例使用的玻璃與通過去掉鐵并調整其它存在的成分進行補償所改變的OPTIKLOOLTM的組成大致相同。實施例4與對比實施例的不同僅僅在于MgO含量從3.9重量％降低到0.1重量％并且用氧化鈣取代。這種調整導致熱膨脹系數從91.4×10-7℃-1增大到93.9×10-7℃-1以及斷裂韌性從0.70MPa1/2降低到0.67MPa1/2。在相同的條件下鋼化時，實施例4的玻璃呈現出比對比實施例的玻璃(67.2MPa)更高的中心張力(69.0MPa)，和斷裂時明顯更高的顆粒數(平均422，與用對比實施例得到的平均數374比較)。因此可以看到，氧化鎂含量的減少和它用氧化鈣的取代已經導致把玻璃鋼化到要求的標準的容易程度方面的明顯改善。可以用許多方法開發(fā)控制使玻璃鋼化的容易程度的能力，例如，能使比目前為止更薄的玻璃板在給定的鋼化條件下令人滿意地鋼化，或者通過降低鋼化所用條件的苛刻程度(結果節(jié)約運行成本和在適當情況下鋼化操作的投資成本)。
實施例5和6類似地表示由于用氧化鈣(在實施例5中)取代氧化鎂(在實施例6中)產生的鋼化時的有利作用，這由斷裂玻璃的斷裂方式確定，但是在這種情況下，在玻璃中含有約1重量％的氧化鐵和更高的堿金屬氧化物含量(大于15重量％)。
在這些實施例中，在比對比實施例和實施例4中所用的條件更寬松的條件下進行鋼化，因此，盡管具有更高的堿金屬氧化物含量和更有利的α×107斷裂韌性比值，在為了提供符合歐洲標準的斷裂方式的鋼化時，獲得了更低的鋼化應力(對應于斷裂時更低的顆粒數)。
在實施例5和6之間的斷裂時顆粒數的差值是由于與實施例6相比，實施例5中的氧化鎂含量降低、氧化鈣含量增大，其比補償實施例6中的原來最大的更高的堿金屬氧化物含量所需的更多，導致了鋼化容易程度提高。表4
根據本發(fā)明的一個改進的方面，厚度小于3毫米的鈉鈣硅玻璃的熱鋼化窗玻璃是含有至少14.5重量％Na2O、至少10.5重量％CaO、至少0.5重量％的總鐵量(按Fe2O3計)并且基本不含鎂的綠色玻璃。特別是在本發(fā)明的這種改進的方法，雖然玻璃的鎂含量非常低，但是，在配料中可能存在至少一些鎂作為雜質或痕量元素或者是從爐中的以前的批料帶來的；然而，在組合物中存在的鎂的最大量不可能超過約0.2重量％。
權利要求
1.一種通過鋼化熱膨脹系數大于93×10-7℃-1、斷裂韌性小于0.72MPam1/2的玻璃板生產的鈉鈣硅玻璃的熱鋼化窗玻璃。
2.根據權利要求1的熱鋼化窗玻璃，其厚度小于3毫米。
3.根據權利要求1或2的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的熱膨脹系數至少為95×10-7℃-1。
4.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的斷裂韌性小于0.70MPam1/2。
5.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的每攝氏度的熱膨脹系數α和以MPam1/2計的斷裂韌性FT滿足α×107FT≥135]]>
6.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的堿金屬氧化物含量大于15重量％。
7.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的堿金屬氧化物含量為15-18重量％。
8.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的氧化亞鐵含量(按氧化鐵計)至少為0.2重量％。
9.根據權利要求8的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的氧化亞鐵含量(按氧化鐵計)至少為0.3重量％。
10.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的氧化鎂含量小于2重量％。
11.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其中，所述玻璃的堿土金屬氧化物(除了氧化鎂以外)含量至少為9重量％。
12.根據前面的權利要求的任一項的熱鋼化窗玻璃，其厚度為2.3-2.9毫米。
13.一種疊層汽車窗玻璃，包含至少一塊通過半鋼化根據 1-11的玻璃板生產的厚度為1.5-2.5毫米的半鋼化玻璃板。
14.一種鋼化包含根據權利要求1-11的任一項的玻璃的窗玻璃的方法，特征在于在其它方面類似的條件下，在比鋼化相應的標準組成的窗玻璃達到要求的標準所需的急冷壓力低至少20％的急冷壓力下進行。
15.根據權利要求14的方法，其中，在其它方面類似的條件下，所述急冷壓力比鋼化相應的標準組成的窗玻璃達到要求的標準所需的急冷壓力低至少25％。
16.根據權利要求14或15的方法，其中，所述窗玻璃是厚度為3-5毫米的浮法玻璃。
17.根據權利要求16的方法，其中，所用的急冷壓力從對于3毫米玻璃的不大于12.5kPa到對于5毫米玻璃的不大于5kPa。
18.根據權利要求17的方法，其中，所用的急冷壓力從對于3毫米玻璃的不大于10kPa到對于5毫米玻璃的不大于5kPa。
19.一種鋼化包含根據權利要求1-11的任一項的玻璃的窗玻璃的方法，特征在于對于3毫米玻璃在不大于12.5kPa的急冷壓力下操作。
20.一種鋼化包含根據權利要求1-11的任一項的玻璃的窗玻璃的方法，特征在于對于4毫米玻璃在不大于10kPa的急冷壓力下操作。
21.一種鋼化包含根據權利要求1-11的任一項的玻璃的窗玻璃的方法，特征在于對于5毫米玻璃在不大于6kPa的急冷壓力下操作。
22.一種厚度小于3毫米的鈉鈣硅玻璃的熱鋼化窗玻璃，任選的是根據權利要求1-11的任一項的窗玻璃，所述玻璃是綠色玻璃，其含有至少14.5重量％Na2O、至少10.5重量％CaO、至少0.5重量％總鐵量(按Fe2O3計)且基本不含鎂，所述玻璃具有至少30％的亞鐵值(亞鐵％)。
23.一種疊層汽車窗玻璃，任選的是根據權利要求13的窗玻璃，包含至少一塊厚度為1.5-2.5毫米并且是具有根據權利要求18的組成的綠色玻璃的半鋼化玻璃板。
24.一種鋼化汽車窗玻璃的方法，任選的是根據權利要求14-21的任一項的方法，所述汽車窗玻璃是具有根據權利要求18的組成的玻璃，特征在于在其它方面類似的條件下，在比鋼化相應的標準組成的窗玻璃達到要求的標準所需的急冷壓力低10％，優(yōu)選的是低25％的急冷壓力下操作。
25.一種平板形式的鈉鈣硅玻璃，其組成按重量百分數計包括SiO264-75％Al2O30-5％B2O30-5％堿土金屬氧化物(除了MgO以外)9-16％堿金屬氧化物 15-18％MgO＜2％總鐵量(按Fe2O3計)≥0.05％
26.根據權利要求25的鈉鈣硅玻璃，其組成按重量百分數計包括SiO267-73％Al2O30-3％B2O30-3％堿土金屬氧化物(除了MgO以外)10-14％堿金屬氧化物 15-17％
27.根據權利要求25或26的鈉鈣硅玻璃，其中，亞鐵(按氧化鐵計)與總鐵(按氧化鐵計)的比例小于30％。
28.根據權利要求25-27的鈉鈣硅玻璃，其厚度小于2.8毫米。
29.一種具有根據權利要求25-28的任一項的組成的熱鋼化鈉鈣硅玻璃板。
全文摘要
通過鋼化具有高熱膨脹系數(大于93×10
文檔編號C03B27/04GK1372533SQ0081235
公開日2002年10月2日 申請日期2000年9月1日 優(yōu)先權日1999年9月1日
發(fā)明者A·C·托爾, L·S·布徹爾, K·瓊斯, A·C·伍德沃得 申請人:皮爾金頓公共有限公司