制造具有受控的强度的玻璃层叠的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据35U.S.C. §119,要求2014年1月29日提交的美国临时申请系列第 61/933, 092号的优先权，本申请还涉及以下共同拥有和转让的待审专利申请，但是不要求 它们的优先权：
[0003] 2008年10月6日提交的题为"铝硼硅酸盐玻璃"的USSN 61/103, 126 ;
[0004] 2009年7月29日提交的题为"钠富集的熔合可成形玻璃"的USSN 61/228, 290 ;
[0005] 2009年11月29日提交的题为"含有熔合可成形低熔融温度钠的玻璃"的USSN 61/263, 930 ；
[0006] 2012年2月29日提交的题为"低CTE、可离子交换玻璃组合物以及包含其的玻璃 制品"的 USSN 61/604, 833 ;
[0007] 2012年2月29日提交的题为"低CTE非碱性硼铝硅酸盐玻璃组合物以及包含其 的玻璃制品"的USSN 61/604, 839,其涉及可由玻璃组合物形成的玻璃包覆层；
[0008] 2013年8月15日提交的题为"具有天然高耐划痕性的非碱性硼铝硅酸盐玻璃"的 USSN 61/866, 272 ；
[0009] 2013年5月9日提交的题为"非碱性磷硼铝硅酸盐玻璃"的USSN 61/821，426 ;
[0010] 2013年7月15日提交的USSN 61/866, 168以及2013年9月17日提交的USSN 61/878, 829,题为"中等至高CTE玻璃以及包含其的玻璃制品"，所述申请涉及中等至高CTE 的芯玻璃及其层叠，具体地，涉及具有中等至高CTE值的芯玻璃，并且当与低CTE包覆玻璃 加工时，CTE错配产生包覆压缩，增加了强度；以及
[0011] 美国专利第8, 429, 936号，其涉及在熔合拉制设备中具有粘性、粘弹性和弹性区 的玻璃，这些文件的全部内容作为本申请的基础并通过引用结合到本文中。
[0012] 本文所述的任何出版物或专利文献的全文内容通过参考结合于本文。
技术领域
【背景技术】
[0013] 本发明涉及一种对层叠熔合拉制设备中形成的层叠玻璃片的最终强度进行控制 的方法。
【发明内容】
[0014] 在一些实施方式中，本发明提供了一种通过操纵组分玻璃的粘弹性玻璃性质，来 控制层叠熔合拉制设备中形成的层叠玻璃片的最终强度的方法。
[0015] 在一些实施方式中，本发明提供了一种通过如下方式来制造强化的三层或更多 层的层叠片的双熔合方法：产生或引起两个不同的芯玻璃和包覆玻璃之间的热膨胀系数 (CTE) CTE芯和CTE包覆的差异。
[0016] 本发明证实了如何通过操作组分玻璃的粘弹性性质，可以来影响在双熔合过程中 形成的层叠片的温度依赖性的强度。
【附图说明】
[0017] 在本发明的实施方式中：
[0018] 图1显示对于选择的层叠芯玻璃（110)和层叠包覆玻璃（120)的CTE与温度关系， 通过典型熔化拉制过程冷却速率的玻璃层叠片中一对玻璃对的应力演变。
[0019] 图2显示CTE差曲线下的面积（A)，其中阴影区域（250)表示图1的玻璃对的应力 和层叠强化的连续累积。
[0020] 图3显示选择的层叠芯玻璃（310)和层叠包覆玻璃（320)组合的CTE与温度曲线。
[0021] 图4显示图3的玻璃对的强度缩减（400)的程度。
[0022] 图5显示选择的层叠芯玻璃（510)和层叠包覆玻璃（520)组合的CTE与温度曲线。
[0023] 图6显示图5的玻璃对的非温度依赖性区域（600)。
[0024] 图7显示具有两个不同弹性层；分别是芯层和包覆层（110、120)的弹性层叠结构 (700)〇
[0025] 图8显示具有三层的玻璃层叠结构（800)，所述玻璃层叠结构（800)具有两种不同 的玻璃：单个玻璃芯（210)和两个玻璃包覆（220)或外层。
[0026] 图9显示由于在0_500°C /s的范围内的增加的冷却速率，所导致的室温下的层叠 产品的压缩产品应力的模拟变化。
[0027] 图10显示对于具有较窄的冷却速率范围2-10°C /s的典型熔合拉制机器（FDM)， 图9的曲线的一部分（900)，的产品的压缩应力的变化。
【具体实施方式】
[0028] 下面参考附图（如果有的话）详细描述本发明的各种实施方式。对各种实施方式 的参考不限制本发明的范围，本发明范围仅受所附权利要求书的范围的限制。此外，在本说 明书中列出的任何实施例都不是限制性的，且仅列出要求保护的本发明的诸多可能的实施 方式中的一些实施方式。
[0029] 在一些实施方式中，所揭示层叠玻璃产品的制造方法提供了一个或多个优势特征 或方面，包括例如，如下文所述。任一项权利要求所述的特征或方面一般在本发明的所有方 面适用。在任一项权利要求中所述的任意单个或多个特征或方面可以结合或与任一项或多 项其它权利要求中所述的任意其它特征或方面置换。
[0030] 定义
[0031] 玻璃的"有效CTE"（CTErff)是对于变化的温度，玻璃的热应变的变化速率。粘弹 性材料（例如玻璃）的热应变总是在玻璃转化区中变化，因此有效CTE给出了当热应变随 着温度的变化时的瞬时CTE的估计。当存在温度的单调下降（这通常是熔合拉制过程中的 情况）时，有效CTE的概念是有用的。
[0032] 在一些实施方式中，本发明提供了一种制备玻璃层叠片的方法，该方法包括：
[0033] 为玻璃层叠结构选择第一芯玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物的组合；
[0034] 分别确定所述第一芯玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物在感兴趣的温度范围内 的粘度和热膨胀系数（CTE)曲线，并对它们进行相互比较，所述感兴趣的温度范围包括从 粘弹性起点到环境温度；以及
[0035] 在层叠熔合拉制设备中，对所选择的第一芯玻璃组合物和第二包覆玻璃组合物进 行加工，以根据包覆有效热膨胀系数（CTE effs)和芯有效热膨胀系数（CTEeffs)的至少一个 不同条件（difference condition)来形成层叠玻璃片。
[0036] 在一些实施方式中，可以通过如下方式来完成"确定"粘度和CTE的步骤，例如：已 知或新的玻璃组合物的实际实验测量，对于已知的玻璃组合物从文献选择粘度和CTE值， 或者采用例如本文所揭示的可用方法或模型来进行计算。
[0037] 在一些实施方式中，对于包覆CTEeff和芯CTE eff的所述至少一个不同条件包括或 者可以是，例如以下至少一种：最大强化、强度降低或者非温度依赖性强化。
[0038] 在一些实施方式中，最大强化不同条件包括或者可以是，例如芯CTErff总是大于包 覆 CTErfftl
[0039] 在一些实施方式中，强度降低不同条件包括或者可以是，例如：
[0040] i)包覆CTEeff初始小于芯CTE eff;
[0041] ii)在交叉或转化区中，包覆CTErff大于芯CTE eff;或者
[0042] iii)在玻璃转化区之下，包覆CTEeff小于芯CTE eff。
[0043] 在一些实施方式中，非温度依赖性强化不同条件可以是，例如：在200_580°C的温 度范围内，包覆CTEeff与芯CTE eff是相当的。
[0044] 在一些实施方式中，所述确定包括或者可以是，例如采用下式计算对于包覆组合 物和芯玻璃组合物的选定组合的面积（A)度量，以确定不同条件：
[0046] 式中
[0047] ε thdiff是两种玻璃之间的热应变差；
[0048] 是两种玻璃的CTEeff差