度是350°C、375 °C、400°C和420°C。每块玻璃片在紧接离子交换过程之后，起始具有的初始压缩应力约为 760MPa。但是，在退火过程中，每个玻璃片分别展现出于时间和温度相关的压缩应力的下 降，得到明显低于iCS的最终压缩应力(fCS)。
[0053] 为了更进一步说明玻璃片在退火状态之前和之后的特性，参见图4,其显示在经过 离子交换和随后退火的许多玻璃片的碎裂负荷的变化。玻璃片由C 〇 r n i n g Φ G O r i 11 a Glasso^形成，尺寸分别为4英寸x4英寸x0.7mm。每块片材在465°C的KNO3熔盐浴中进行8小 时的离子交换，之后在460°C的空气中进行5.5小时的退火。玻璃片经受磨损环上环失效负 荷。曲线标签A显示基线，显示了十块刚拉制的玻璃片的破裂特性。曲线A显示7.144kg的平 均破裂负荷、0.4355的标准偏差、0.335的AD值以及0.430的P值。在离子交换之后但是没有 进行退火的情况下，对12块玻璃片进行测试，显示为曲线标签C，发现其展现出111.3kg的平 均破裂负荷、8.713的标准偏差、0.321的AD值以及0.482的P值。在离子交换和退火之后，对 12块玻璃片进行测试，显示为曲线标签B，发现其展现出48.72kg的平均破裂负荷、2.681的 标准偏差、1.085的AD值以及小于0.005的P值。
[0054] 根据建立离子交换和退火过程的参数的一般方法，基于玻璃表面处所需的压缩应 力(CS)、所需的压缩层深度(DOL)和所需的中心张力(CT)对每个工艺步骤的条件进行调节。 在离子交换步骤中，基于实现特定DOL已知的实验响应模型对时间和温度进行选择。之后， 对退火步骤的时间和温度进行选择，以实现所需的压缩应力（CS)的最终值、压缩层深度 (DOL)的最终值以及中心张力(CT)的最终值。由于空气退火过程通常来说没有离子交换过 程那么昂贵，这是由于较为简化的基建设备和降低的可消耗成本，可以对离子交换vs退火 各自的时间和温度参数进行平衡，以优化输出和成本。
[0055] 实施例1
[0056] 在第一个实施例中，Corning和GorillaGlass? (编号2318)的4英寸x4英寸 x0.7mm玻璃片在460°C的100 %的KNO3熔盐浴中进行6小时的离子交换，之后在455°C的空气 中进行6小时的退火。
[0057]在离子交换之后但是在退火之前，玻璃片展现出约为620MPa的初始压缩应力 (iCS)以及约为71.5μπι的初始压缩层深度(DOL)。虽然iDOL会低于最终制品所希望的情况， 但是根据本文所述的实施方式，已知在退火过程中DOL会增加。对离子交换过程的温度进行 选择，从而在制造输出的合理时间内实现目标iDOL，同时保持低于480°C以限制化学浴的故 障。注意的是，可以采用例如FSM-6000或者等价方式，由玻璃折射率来测量压缩层深度 (DOL)。对于大多数玻璃(如果不是全部玻璃的话），对于物理性能而言所谓的"真实D0L"（定 义为内部应力从压缩变化为拉伸的深度)可能会较浅。
[0058] 在离子交换之后但是退火之前，玻璃片展现出的初始压缩应力（iCS)低于最终产 品所需的情况，并且这低于玻璃片离子交换至较浅iDOL所实现的情况。但是，iCS仍是非常 明显的，即在实施例中约为620MPa。如上文所述，对离子交换过程的温度进行选择以实现目 标iDOL，但是该选择还会影响iCS，因此值得注意的是，该选择可能是设定工艺参数中的一 个考量。
[0059] 在离子交换之后但是在退火之前，玻璃片展现出较高的初始中心张力（iCT)，这高 于最终制品所希望的情况，但是应理解的是，在退火过程中，CT会下降。在该实施例中，iCT 约为56MPa。对于如此高的CT(超过选定的玻璃脆度限值），如果裂纹渗透过D0L，则玻璃会由 于来自CT所储存的能量发生碎裂。显示在高于某一最小CT的情况下，破裂玻璃中的碎片数 正比于CT 4,所以高的CT可能是不合乎希望的。高碎片数破碎的临界CT根据玻璃厚度而变 化。实验发现，在0.7mm厚的编号2318玻璃的玻璃片中，小于48MPa的CT不会从单个锋利裂纹 破裂成多片。如上文所述，对离子交换过程的温度进行选择以实现目标iDOL，但是该选择还 会影响iCT，因此值得注意的是，该选择可能是设定工艺参数中的一个考量。
[0060] 值得注意的是，中心张力（CT)是确定破裂行为的主要因素。CT通常近似为CT = (CS*D0L)/(L-2*D0L)，式中，L是玻璃厚度。随着DOL的增加以及退火过程中浓度曲线的演 变，该近似变得越来越不准确。中心张力(CT)更为准确的测量是使得部件内的总应力积分 为零所需的内部应力。
[0061] 如上文所述，离子交换后的退火过程起了增加 iDOL同时降低iCS和iCT的作用。在 455°C退火6小时之后，最终压缩应力(fCS)约为227MPa，最终压缩层深度(fDOL)约为100μπι， 以及最终中心张力(CT)为42MPa。使得退火过程的时间等于离子交换段，从而平衡制造产品 情况。对温度进行选择以实现约为100μπι的最终压缩层深度(fDOL)和小于约48MPa的最终中 心张力(fCT)。通过模拟或反复试验来估算具体温度。最终压缩应力(fCS)保持高于裸玻璃 或者热回火玻璃的情况，并且所得到的fDOL大于某些应用（例如汽车玻璃窗）中通常存在的 裂纹深度。因此，如果裂纹渗透过fDOL，较低的fCT会防止可能使得视觉变暗或释放玻璃碎 片的不合乎希望的玻璃碎裂。fCS的下降将玻璃会发生破裂的负荷降低至所期望的水平。 [0062] 实施例2
[0063] 在第二个实施例中，使得多块Coming? G 〇 r i 11 a Glass? (编号2 3 18 )的 1100x500mmx0.7mm玻璃片在420°C的100 %的KNO3熔盐浴中进行9.5小时的离子交换。这在 玻璃片中分别导致约为630MPa的初始压缩应力（iCS)以及约为57μπι的初始压缩层深度 (iDOL)。两块玻璃片没有进行退火，并采用PVB层叠在一起。十块玻璃片在420°C的空气中退 火10小时，采用PVB将十块玻璃片成对层叠在一起。退火在玻璃片中分别导致约为290MPa的 最终压缩应力(fCS)以及约为92μπι的最终压缩层深度(fDOL)。
[0064] 各层叠结构进行汽车冲击安全标准测试，即ECEOJN欧洲经济委员会)R43头型冲击 测试。测试包括将IOKg的木质头模型从I. 5米的高度掉落到各个层叠结构上。为了通过测 试，层叠结构必须发生屈服和破裂，并显示中心近似在冲击点上的许多圆形裂纹。由于未进 行退火过程的层叠结构中的高强度(高iCS)，在测试过程中，该结构没有发生破裂。但是，经 过退火过程的五个层叠结构分别都在规定限值内碎裂并通过规定测试。
[0065] 本文所述的工艺能够形成薄的玻璃制品，其具有表面压缩层，相对于未强化的玻 璃实现了较高的保留强度和抗冲击性。玻璃表面处的最终压缩应力（fCS)低于常规离子交 换，这使得玻璃能够通过希望这种情况的应用中的最大强度和脆度限值。但是，玻璃也保留 了高的最终压缩层深度(fDOL )，使得其对于环境破坏具有抗性。
[0066] 本文所述的工艺可适用于许多应用。一种特别感兴趣的应用是用于汽车玻璃窗应 用，从而该工艺能够生产可以通过汽车冲击安全标准的玻璃。本领域技术人员可以确定其 他应用。
[0067] 图5所示是本发明的一些实施方式的横截面图。图6是本发明的额外实施方式的透 视图。参见图5和6，示例性实施方式可以包括两层化学强化玻璃(例如GoH 11 a?玻璃），其经 过热处理、离子交换和退火，如上文所述。示例性实施方式可具有约为300MPa的表面压缩或 压缩应力，以及大于约60微米的D0L。在优选的实施方式中，层叠体10可以包括厚度小于或 等于1.0mm的玻璃的外层12,并且残留表面CS水平约为250-350MPa、D0L大于60微米。在另一 个实施方式中，外层12的CS水平优选约为300MPa。层叠体10还可包括聚合物中心层14和厚 度同样小于或等于1.0mm的玻璃的内层16,并且残留表面CS水平约为250-350MPa、D0L大于 60微米。在另一个实施方式中，内层16的CS水平优选约为300MPa。在一个实施方式中，中间 层14的厚度可以约为0.8mm。示例性中间层14可以包括但不限于聚乙烯醇缩丁醛或者其他 合适的聚合物材料。在额外的实施方式中，可以对外层12和/或内层16的任意表面进行酸蚀 亥 1J，以改善对于外部冲击事件的耐用性。例如，在一个实施方式中，外层12的第一表面13经 过酸蚀刻和/或内层的另一表面17经过酸蚀刻。在另一个实施方式中，外层的第一表面15可 以经过酸蚀刻和/或内层的另一表面19经过酸蚀刻。从而此类实施方式可以提供层叠构造， 其明显比常规层叠结构更轻，并且其符合规定冲击要求。
[0068] 在本发明的另一个实施方式中，可以使用至少一层薄但是高强度的玻璃来构建示 例性层叠结构。在该实施方式中，化学强化玻璃(例如Gorilla?玻璃)可用于示例性层叠体 10的玻璃外层12和/或内层16。在另一个实施方式中，玻璃内层16可以是常规钠钙玻璃或者 退火玻璃等。外层12和/或内层16的示例性厚度可以是0.55mm至1.5m