高强度抗微生物玻璃的制作方法

技术背景

本文涉及具有抗微生物性质的玻璃。甚至更具体来说，本文涉及具有此类抗微生物性质的抗破坏、化学强化玻璃。

通常来说，通过结合银来获得具有抗微生物表面的高强度玻璃，经由熔融盐(或水性)溶液，将银离子交换到玻璃中，进入玻璃的表面区域。但是，银与钾阳离子发生交换不可避免地导致玻璃表面处的压缩应力的大幅下降，引起最终玻璃产品中的明显强度损失。这是由于银的离子半径(129皮米(pm))远小于钾(152pm)。

技术实现要素：

如本文所述，通过提供制造具有抗微生物性质和高压缩应力的玻璃的方法，来解决如何在不造成任何明显压缩应力损失的情况下将银离子交换进入玻璃表面的问题。该方法包括：第一离子交换步骤，在该步骤中，用钾阳离子交换基础玻璃中的钠阳离子，以提供处于压缩应力的表面层，之后是第二离子交换步骤，在该步骤中，用银阳离子交换玻璃中的钾离子和锂离子，以产生抗微生物玻璃。在一些实施方式中，抗微生物玻璃的最大压缩应力至少是通过第一浴中的钾-钠交换获得的最大压缩应力的80％。还提供了基础玻璃和具有抗微生物性质的经离子交换的玻璃。

因此，本文的一个方面提供了如下玻璃，其包含：至少约50摩尔％的SiO₂；约5摩尔％至约25摩尔％的Al₂O₃；高至约15摩尔％的B₂O₃；约10摩尔％至约25摩尔％的Na₂O；高至约5摩尔％的K₂O；0.1至约2.5摩尔％的Li₂O；高至约5摩尔％的P₂O₅；高至约10摩尔％的MgO；高至约10摩尔％的CaO；以及高至约10摩尔％的ZnO；以及其中，10摩尔％≤Li₂O+Na₂O+K₂O≤30摩尔％。

本文的第二方面提供了包含SiO₂、Al₂O₃、Li₂O和Na₂O的玻璃。玻璃具有从玻璃表面延伸到玻璃内的层深度的压缩层。压缩层包括K₂O，并且最大压缩应力至少约为700MPa。玻璃还包括压缩层内的第一区域。第一区域从表面延伸到第一深度，所述第一深度小于所述层深度并且包含约为10-30摩尔％的Ag₂O。

本发明的第三个方面提供了制造抗微生物玻璃的方法。该方法包括：用来自第一离子交换浴的钾阳离子来离子交换包含SiO₂、Al₂O₃、Na₂O和Li₂O的玻璃中的钠阳离子，以形成从玻璃表面延伸到玻璃内的层深度的压缩层；以及用来自第二离子交换浴的银阳离子来离子交换压缩层内的第一区域中的锂阳离子，其中，银阳离子为玻璃提供了抗微生物活性。第一区域从表面延伸到玻璃内的第一深度，所述第一深度小于所述层深度。

从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本发明的上述及其他方面、优点和显著特征。

附图说明

图1是经离子交换的玻璃片的横截面示意图；以及

图2是Ag⁺离子交换之前和之后的离子交换玻璃样品中的压缩应力图。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外指出，术语如“顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等是方便词语，不构成对术语的限制。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”，或者“一(个/种)或多(个/种)”。还应理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。

本文所用术语“玻璃制品”和“玻璃制品(glass articles)”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃制成的任何物体。除非另外说明，否则所有组成表示为摩尔百分数(摩尔％)。

应注意，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。因而，基本不含“碱金属氧化物”或者“基本不含P₂O₅”的玻璃是这样一种玻璃，其中，没有主动将此类氧化物添加或者配料到玻璃中，但是可能以非常少量作为污染物存在。

使用本领域已知的那些方法来测量本文所述的离子交换玻璃的压缩应力和层深度。此类方法包括但不限于，使用诸如Luceo有限公司(日本东京)制造的FSM-6000或者类似的商用仪器，来测量表面应力(FSM)，测量压缩应力和层深度的方法如ASTM 1422C-99所述，题为“用于化学强化的平坦玻璃的标准规格”和ASTM 1279.19779的“用于退火的、热强化的、完全回火的平坦玻璃中的边缘和表面应力的非破坏性光弹性测量的标准测试方法”，其全文通过引用结合入本文。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而通过本领域已知的那些方法来测量SOC，例如纤维和四点弯曲方法(它们都参见ASTM标准C770-98(2008)所述，题为“Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient(用于测量玻璃的应力-光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文)以及块圆柱体方法。

从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解举例说明是为了描述本发明的具体实施方式的目的，这些举例说明不是用来限制本发明的说明书或所附权利要求书的。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。

本文所述的玻璃是可离子交换的，并且当经过离子交换或者任意其他方式化学强化后，展现出高强度和抗微生物性质。在一些实施方式中，玻璃的液相线温度小于约1100℃。

在一个方面，提供了之后可以用银进行离子交换的“基础”玻璃。在一些实施方式中，本文所述的基础玻璃基本由以下组成构成或者包括以下组成：至少约50摩尔％的SiO₂(即，SiO₂≥50摩尔％)；约5摩尔％至约25摩尔％的Al₂O₃(即，5摩尔％≤Al₂O₃≤25摩尔％)；高至约15摩尔％的B₂O₃(即，0摩尔％≤B₂O₃≤15摩尔％)；约10摩尔％至约25摩尔％的Na₂O(即，10摩尔％≤Na₂O≤25摩尔％)；高至约5摩尔％的K₂O(即，0摩尔％≤K₂O≤5摩尔％)；0.1摩尔％至约2.5摩尔％的Li₂O(即，0摩尔％≤Li₂O≤1.55摩尔％)；高至约5摩尔％的P₂O₅(即，0摩尔％≤P₂O≤10摩尔％)；高至约5摩尔％的MgO(即，0摩尔％≤MgO≤5摩尔％)；高至约10摩尔％的CaO(即，0摩尔％≤CaO≤10摩尔％)；以及高至约10摩尔％的ZnO(即，0摩尔％≤ZnO≤10摩尔％)，其中，碱金属氧化物改性剂的总和大于或等于10摩尔％且小于或等于30摩尔％(即，10摩尔％≤Li₂O+Na₂O+K₂O≤30摩尔％)。在一些实施方式中，0摩尔％≤MgO+CaO+ZnO≤10摩尔％。

在具体实施方式中，本文所述的基础玻璃基本由以下组成构成或者包括以下组成：约为50摩尔％至约为80摩尔％的SiO₂(即，50摩尔％≤SiO₂≤80摩尔)，约为9摩尔％至约为22摩尔％的Al₂O₃(即，9摩尔％≤Al₂O₃≤22摩尔)；约为3摩尔％至约为10摩尔％的B₂O₃(即，3摩尔％≤B₂O₃≤10摩尔％)；约为10摩尔％至约为20摩尔％的Na₂O(即，10摩尔％≤Na₂O≤20摩尔％)；0.1摩尔％至约为1.5摩尔％的Li₂O(即，0.1摩尔％≤Li₂O≤1.5摩尔％)；0摩尔％至约为5摩尔％的K₂O(即，0摩尔％≤K₂O≤5摩尔％)；至少约为0.1摩尔％的MgO、ZnO或其组合，其中，0摩尔％≤MgO≤6摩尔％以及0摩尔％≤ZnO≤6摩尔％；以及任选地，CaO、BaO和SrO中的至少一种，其中，0摩尔％≤CaO+SrO+BaO≤2摩尔％。这些玻璃非限制性例子的组成如表1所列。这些玻璃的物理性质如表2所列。

表1：玻璃的示例性组成

表2：表1所列玻璃组合物的物理性质

在另一个方面，提供了具有抗微生物性质的离子交换玻璃。经离子交换的玻璃包含SiO₂、Al₂O₃、Li₂O和Na₂O，并且具有压缩层，其从玻璃的表面延伸到玻璃内的层深度。压缩层包括K₂O，并且最大压缩应力至少约为700MPa。压缩层内的第一区域从玻璃表面延伸到第一深度，所述第一深度小于所述层深度并且包含约为10-30摩尔％的Ag₂O。

离子交换被广泛地用于对玻璃进行化学强化。在一个具体例子中，此类阳离子源(例如，熔盐或“离子交换”浴)中的碱性阳离子与玻璃内的较小碱性阳离子发生交换，从而在靠近玻璃的表面实现处于压缩应力(CS)的层。在本文所述的玻璃中，例如，在第一离子交换步骤期间，来自阳离子源的钾离子与玻璃内的钠离子发生交换。压缩层从表面延伸到玻璃内的层深度(DOL)。

通过如下方式形成本文所述的经离子交换玻璃：在包含至少一种钾盐的第一离子交换浴中，对含有SiO₂、Al₂O₃、Li₂O和Na₂O的基础玻璃进行第一离子交换。离子交换浴中的钾离子替换了基础玻璃中的钠离子，替换深度为层深度。由于钾阳离子和钠阳离子的半径差(152pm vs 119pm)相比于钾离子半径和锂离子半径之差(152皮秒(pm)vs 90pm)要小得多，含钾浴中的初始离子交换优先产生K⁺交换Na⁺。这种第一离子交换提供了有利于强度的高表面压缩应力。在一些实施方式中，所述至少一种钾盐包括硝酸钾(KNO₃)。可用于离子交换过程的其他钾盐包括但不限于，氯化钾(KCl)、硫酸钾(K₂SO₄)及其组合等。经离子交换的玻璃具有从玻璃表面延伸到玻璃内的层深度的至少一层压缩层。

在用钾离子交换钠之后，使得玻璃在含银溶液的第二离子交换浴中进行离子交换，其中，同时进行银离子交换钾和银离子交换锂。在一个非限制性例子中，在含AgNO₃的熔盐浴中进行Ag⁺交换Li⁺和Ag⁺交换K⁺。Ag⁺交换Li⁺会更快速地进行，这是由于两种阳离子之间较小的半径差(129pm vs 90pm)。这导致压缩应力的增加，其至少部分补偿了由于Ag⁺交换K⁺导致的压缩应力损失，并且在一些情况下，由于银离子交换的结果，甚至可能存在压缩应力的净增加。

Ag⁺离子交换Li⁺和Ag⁺离子交换K⁺发生在压缩层内的第一区域中。本文所用术语“压缩应力层”指的是处于压缩应力的层或区域，而术语“第一区域”应用于指代含有抗微生物银物质的层或区域。这仅仅是出于方便使用，并不以任意方式提供术语“区域”和“层”之间的区别。

第一区域从表面延伸到第一深度，所述第一深度小于压缩层深度。在一些实施方式中，第一区域的平均厚度高至约20um(即，小于或等于20um)，以及在其他实施方式中，高至约10um。在离子交换之后，压缩层的最大压缩应力至少约为700MPa。

图1所示是经离子交换的平坦玻璃制品的横截面示意图。玻璃制品100具有厚度t、第一表面110和第二表面112。虽然图1所述的实施方式中，玻璃制品100显示为平坦的平面片或板，但是玻璃制品100可具有其它的构造如三维形状或非平面构造。玻璃制品100具有第一压缩层120，所述第一压缩层120从第一表面110延伸到玻璃制品100本体中的层深度d₁。在图1所示的实施方式中，玻璃制品100还具有第二压缩层122，所述第二压缩层122从第二表面112延伸到第二层深度d₂。玻璃制品还具有从d₁延伸到d₂的中心区域130。中心区域130处于拉伸应力或中心张力(CT)，其平衡或者抵消了层120和122的压缩应力。第一和第二压缩层120、122的深度d₁、d₂保护玻璃制品100免受通过对玻璃制品100的第一和第二表面110、112的尖锐冲击造成的裂纹扩展，同时压缩应力使得裂纹渗透通过第一和第二压缩层120、122的深度d₁、d₂的可能性最小化。Ag⁺离子交换Li⁺和Ag⁺离子交换K⁺发生在第一区域130、132中，它们分别是从表面110、112延伸到玻璃制品100内的深度d₃、d₄，并且在玻璃制品100的表面110、120处提供抗微生物层。

通过离子交换引入玻璃中的基本上所有的银都位于玻璃的第一区域130、132中。在一些实施方式中，第一区域130、132包含约10-30摩尔％的Ag₂O。

在一些实施方式中，所述至少一层压缩层120、122的最大压缩应力至少约为700MPa，在其他实施方式中，至少为750MPa，在其他实施方式中，至少为800MPa，以及在其他实施方式中，至少约为850MPa。本文所用的“最大压缩应力”指的是压缩层内测得的最高压缩应力值。在一些实施方式中，最大压缩应力位于玻璃的表面处，并且可以在压缩应力曲线中呈现为“尖峰(spike)”。在其他实施方式中，最大压缩应力可能存在于表面下的一定深度处，使得压缩曲线具有“埋入峰值”的外观。在一些实施方式中，第一和第二压缩层120、122的深度d₁、d₂分别至少约为30μm，以及在一些实施方式中，至少约为40μm。

在一些实施方式中，银离子交换导致由于钾离子交换浴中的离子交换产生的压缩应力的下降不超过约20％。图2显示了在基础玻璃组合物中结合Li₂O的好处，其中，对于数种玻璃样品，绘制了Ag⁺离子交换之前和之后的压缩应力。图2中的样品1是不含锂的基础玻璃。对于该样品，在银离子交换之后，损失近似一半的表面压缩应力。但是，当在基础玻璃组合物中结合锂时(样品2-7)，没有有效的压缩应力损失，并且由于Ag⁺交换Li⁺的结果，样品2展现出压缩应力的增强。

在玻璃中存在银为玻璃表面提供了抗微生物性质，即与银接触的细菌会被杀灭。在一些实施方式中，在JIS Z 2801(2000)测试条件下，本文所述的经离子交换的抗微生物玻璃可展现出至少对于金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)和铜绿假单胞菌(Pseudomomas aeruginosa)的浓度的至少5的对数下降。在其他实施方式中，在改性JIS Z 2801(2000)测试条件下，经离子交换的抗微生物玻璃还可展现出至少对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌的浓度的至少3的对数下降，其中，所述改性条件包括将抗微生物玻璃制品加热至约23-37℃的温度，约38-42％的湿度，持续约6小时。在一些实施方式中，在改性EPA测试条件下，本文所述的经离子交换的抗微生物玻璃还可展现出至少对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌的浓度的≤2的对数下降，其中，所述改性条件包括将抗微生物玻璃制品加热至约23℃的温度，约38-42％的湿度，持续约2小时。

在一些实施方式中，上文所述的经离子交换的抗微生物玻璃包含：至少约50摩尔％的SiO₂(即，50摩尔％≤SiO₂≤80摩尔％)；约5摩尔％至约25摩尔％Al₂O₃(即，5摩尔％≤Al₂O₃≤25摩尔％)；高至约15摩尔％的B₂O₃(即，0摩尔％≤B₂O₃≤15摩尔％)；约10摩尔％至约25摩尔％的Na₂O(即，10摩尔％≤Na₂O≤25摩尔％)；高至约5摩尔％的K₂O(即，0摩尔％≤K₂O≤5摩尔％)；高至约1.5摩尔％的Li₂O(即，0摩尔％≤Li₂O≤1.55摩尔％)；高至约5摩尔％的P₂O₅(即，0摩尔％≤P₂O≤10摩尔％)；高至约5摩尔％的MgO(即，0摩尔％≤MgO≤5摩尔％)；高至约10摩尔％的CaO(即，0摩尔％≤CaO≤10摩尔％)；以及高至约10摩尔％的ZnO(即，0摩尔％≤ZnO≤10摩尔％)，其中，碱金属氧化物改性剂的总和大于或等于10摩尔％且小于或等于30摩尔％(即，10摩尔％≤Li₂O+Na₂O+K₂O≤30摩尔％)。在一些实施方式中，0摩尔％≤MgO+CaO+ZnO≤10摩尔％。

在具体实施方式中，上文所述的经离子交换的抗微生物玻璃包含：约为50摩尔％至约为80摩尔％的SiO₂(即，50摩尔％≤SiO₂≤80摩尔)，约为9摩尔％至约为22摩尔％的Al₂O₃(即，9摩尔％≤Al₂O₃≤22摩尔)；约为3摩尔％至约为10摩尔％的B₂O₃(即，3摩尔％≤B₂O₃≤10摩尔％)；约为10摩尔％至约为20摩尔％的Na₂O(即，10摩尔％≤Na₂O≤20摩尔％)；0.1摩尔％至约为1.5摩尔％的Li₂O(即，0.1摩尔％≤Li₂O≤1.5摩尔％)；0摩尔％至约为5摩尔％的K₂O(即，0摩尔％≤K₂O≤5摩尔％)；至少约为0.1摩尔％的MgO、ZnO或其组合，其中，0摩尔％≤MgO≤6摩尔％以及0摩尔％≤ZnO≤6摩尔％；以及任选地，CaO、BaO和SrO中的至少一种，其中，0摩尔％≤CaO+SrO+BaO≤2摩尔％。

上文所述的基础玻璃和经离子交换的抗微生物玻璃都还可包括至少一种澄清剂，例如SnO₂、As₂O₃或者Sb₂O₅等。在一些实施方式中，所述至少一种澄清剂包含高至约0.5摩尔％的SnO₂(即，0摩尔％≤SnO₂≤0.5摩尔％)；高至约0.5摩尔％的As₂O₃(即，0摩尔％≤As₂O₃≤0.5摩尔％)；以及高至约0.5摩尔％的Sb₂O₃(即，0摩尔％≤Sb₂O₃≤0.5摩尔％)。在一些实施方式中，玻璃还可包含至少一种着色剂。

本文所述的基础玻璃和经离子交换玻璃中的每种氧化物组分都起作用。例如，二氧化硅(SiO₂)是形成玻璃的主要氧化物，并形成熔融玻璃的主要网络骨架。纯SiO₂具有低的CTE并且是不含碱金属的。但是，由于其极高的熔化温度，纯SiO₂与熔合拉制工艺不相容。粘度曲线也过高，无法匹配层叠结构中的任何芯玻璃。在一些实施方式中，本文所述的玻璃包含至少约50摩尔％的SiO₂，以及在其他实施方式中，约为50-80摩尔％的SiO₂。

除了二氧化硅，本文所述的玻璃包含网络成形剂Al₂O₃和B₂O₃，以实现稳定玻璃成形、低CTE、低杨氏模量、低剪切模量，并有助于熔化和成形。类似于SiO₂，Al₂O₃对玻璃网络的刚度做出贡献。氧化铝可以在玻璃中以四方配位或五方配位存在。在一些实施方式中，本文所述的玻璃包含约5-25摩尔％的Al₂O₃，以及在具体实施方式中，包含约9-22摩尔％的Al₂O₃。

氧化硼(B₂O₃)也是玻璃成形氧化物，其用于降低粘度并从而改善使得玻璃熔化和成形的能力。B₂O₃可以在玻璃网络中以三方配位或四方配位存在。三方配位的B₂O₃是用于降低杨氏模量和剪切模量最有效的氧化剂，从而改善了玻璃的固有耐破坏性。因此，在一些实施方式中，本文所述的玻璃包含高至约15摩尔％的B₂O₃，以及在其他实施方式中，包含约3-10摩尔％的B₂O₃。

碱性氧化物Li₂O、Na₂O和K₂O用于通过离子交换实现玻璃的化学强化。在基础玻璃组合物中结合Li₂O可导致最终的离子交换产物同时具有高压缩应力和抗微生物性质。其原因涉及感兴趣的单价离子的相对离子半径：Li⁺的半径为90皮米(pm)；Na⁺的半径为116pm；Ag⁺的半径为129pm；以及K⁺的半径为152pm。

本文所述的玻璃包含Na₂O，其可以被含有例如KNO₃的盐浴中的钾交换。在一些实施方式中，10摩尔％≤Na₂O≤21摩尔％，在其他实施方式中，是10至约20摩尔％。玻璃还包含Li₂O，以及任选的K₂O。如本文所述，玻璃中的Li⁺阳离子可以被离子交换浴中的Ag⁺阳离子交换。用Ag⁺阳离子交换玻璃中的Li⁺阳离子帮助抵消由于玻璃中较大的K⁺阳离子与较小的Ag⁺阳离子发生交换所导致的压缩应力的下降。在一些实施方式中，0.1摩尔％≤Li₂O≤2.5摩尔％；以及在某些实施方式中，0.1摩尔％≤Li₂O≤1.5摩尔％。玻璃中的钾阳离子也与银阳离子发生离子交换。玻璃包含高至约5摩尔％的K₂O，即0摩尔％≤K₂O≤5摩尔％。

五氧化二磷(P₂O₅)是这些玻璃中所结合的网络成形剂。P₂O₅在玻璃网络中采用了准四面体结构，即，其与4个氧原子配合，但是它们中仅有3个与余下的网络相连。第四个氧是终端氧，其与磷阳离子双键相连。玻璃网络中的硼和磷结合会导致这些网络成形剂的四面体构型的相互稳定化，如同与SiO₂那样。类似于B₂O₃，玻璃网络中结合的P₂O₅对于降低杨氏模量和剪切模量是高度有效的。在一些实施方式中，本文所述的玻璃包含高至约5摩尔％的P₂O₅；即，0摩尔％≤P₂O₅≤5摩尔％。

类似于B₂O₃，碱土氧化物(例如MgO和CaO以及其他二价氧化物如ZnO)也改善了玻璃的熔融行为。在一些实施方式中，本文所述的玻璃包含高至约10摩尔％的MgO，高至约10摩尔％的CaO，和/或高至约10摩尔％的ZnO，以及在其他实施方式中，至少约0.1摩尔％的MgO、ZnO或其组合，其中，0≤MgO≤6摩尔％且0≤ZnO≤6摩尔％。在一些实施方式中，玻璃还可包含至少一种碱土氧化物，其中，0摩尔％≤CaO+SrO+BaO≤2摩尔％。

在某些实施方式中，通过离子交换将银引入玻璃中，并且作为抗微生物剂。这样，Ag₂O集中在经离子交换玻璃的压缩层120、122的第一区域130、132中。在一个实施方式中，本文所述的玻璃可包含高至约30摩尔％的Ag₂O，以及在其他实施方式中，10摩尔％<Ag₂O≤30摩尔％。

玻璃还可包含低浓度的至少一种澄清剂，例如，SnO₂、As₂O₃或Sb₂O₅等，从而帮助消除熔化过程中的气态内含物。在一些实施方式中，玻璃可包含高至约0.5摩尔％的SnO₂，高至约0.5摩尔％的As₂O₃，和/或高至约0.5摩尔％的Sb₂O₃。

在一些实施方式中，本文所述的基础玻璃可通过本领域已知的下拉工艺(例如，狭缝拉制和熔合拉制工艺)形成。含低浓度的Li₂O的基础玻璃组合物与熔合拉制过程是完全相容的，并且制造不会有问题。锂可以作为锂辉石或者碳酸锂配料。

熔合拉制工艺是已经被用于玻璃薄片的大规模制造的工业技术。和其它平坦玻璃制造技术例如浮拉法或狭缝拉制法相比，熔合拉制法得到具有优异平坦度和表面质量的薄玻璃板。作为结果，熔合拉制工艺变成了制造用于液晶显示器的薄玻璃基材和用于个人电子器件(例如，笔记本、娱乐装置、平板以及手提电脑等)的覆盖玻璃的主要制造技术。

熔合拉制工艺涉及使得熔融玻璃流过称作“溢流槽”的凹槽，其通常是由锆或者其他耐火材料制造的。熔融的玻璃从等压槽顶部的两侧溢流，在溢流槽的底部汇合以形成单一板，其中只有成品板的内部和溢流槽直接接触。因为在拉制过程中，成品玻璃板的暴露表面都没有和溢流槽材料接触，玻璃的两个外表面都具有原始质量，且无需后续精整。

为了是可熔融拉制的，玻璃必须具有足够高的液相线粘度(即，熔融玻璃在液相线温度的粘度)。在一些实施方式中，本文所述玻璃的液相线粘度至少约100千泊(kp)，在其他实施方式中，至少约120kp，以及在其他实施方式中，这些玻璃的液相线粘度至少约300kp。

在另一个方面，还提供了制造上文所述的经离子交换的抗微生物玻璃的方法。在第一个步骤中，用第一离子交换浴中的钾阳离子离子交换包含SiO₂、Al₂O₃、Na₂O和Li₂O的基础玻璃中的钠阳离子。在一些实施方式中，基础玻璃是上文所述那些中的一种。用钾阳离子离子交换钠阳离子形成从玻璃表面延伸到玻璃内的层深度的压缩层。在第一浴中进行离子交换之后，压缩层处于第一最大压缩应力。

在一些实施方式中，第一离子交换浴是包含至少一种钾盐的熔盐浴，例如但不限于，硝酸钾(KNO₃)、氯化钾(KCl)或者硫酸钾(K₂SO₄)等。在一些实施方式中，所述至少一种钾盐占或者占据第一离子交换浴的至少约90重量％；在其他实施方式中，是第一离子交换浴的至少约95重量％；以及在其他实施方式中，是第一离子交换浴的至少约98重量％。

在第二个步骤中，第二离子交换浴中的银阳离子与由于第一离子交换所产生的压缩层内的钾离子和锂离子发生交换。银阳离子为玻璃提供抗微生物活性。在一些实施方式中，第二离子交换浴是包含至少一种银盐的熔盐浴，例如但不限于，硝酸银(AgNO₃)、氯化银(AgCl)或者硫酸银(Ag₂SO₄)等。在一些实施方式中，所述至少一种银盐占或者占据第二离子交换浴的至少约5重量％；在其他实施方式中，是第二离子交换浴的至少约10重量％；以及在其他实施方式中，是第二离子交换浴的至少约20重量％。

在用银阳离子离子交换钾阳离子和锂阳离子之后，压缩层具有第二最大压缩应力，在一些实施方式中，其是第一最大压缩应力的至少80％，以及在其他实施方式中，其是第一最大压缩应力的至少90％。在一些实施方式中，第二最大压缩应力大于或等于第一最大压缩应力。在某些实施方式中，第二最大压缩应力至少约为700MPa，在其他实施方式中，至少750MPa，在其他实施方式中，至少800MPa，以及在其他实施方式中，至少约为850MPa。

虽然为了说明给出了典型的实施方式，但是前面的描述不应被认为是对本说明书或所附权利要求书的范围的限制。因此，在不偏离本说明书或者所附权利要求书的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可想到各种改进、修改和替换形式。