度是350°C、375 °C、400°C和420°C。每塊玻璃片在緊接離子交換過程之后，起始具有的初始壓縮應力約為 760MPa。但是，在退火過程中，每個玻璃片分別展現出于時間和溫度相關的壓縮應力的下 降，得到明顯低于iCS的最終壓縮應力(fCS)。
[0053] 為了更進一步說明玻璃片在退火狀態之前和之后的特性，參見圖4,其顯示在經過 離子交換和隨后退火的許多玻璃片的碎裂負荷的變化。玻璃片由C 〇 r n i n g Φ G O r i 11 a Glasso^形成，尺寸分別為4英寸x4英寸x0.7mm。每塊片材在465°C的KNO3熔鹽浴中進行8小 時的離子交換，之后在460°C的空氣中進行5.5小時的退火。玻璃片經受磨損環上環失效負 荷。曲線標簽A顯示基線，顯示了十塊剛拉制的玻璃片的破裂特性。曲線A顯示7.144kg的平 均破裂負荷、0.4355的標準偏差、0.335的AD值以及0.430的P值。在離子交換之后但是沒有 進行退火的情況下，對12塊玻璃片進行測試，顯示為曲線標簽C，發現其展現出111.3kg的平 均破裂負荷、8.713的標準偏差、0.321的AD值以及0.482的P值。在離子交換和退火之后，對 12塊玻璃片進行測試，顯示為曲線標簽B，發現其展現出48.72kg的平均破裂負荷、2.681的 標準偏差、1.085的AD值以及小于0.005的P值。
[0054] 根據建立離子交換和退火過程的參數的一般方法，基于玻璃表面處所需的壓縮應 力(CS)、所需的壓縮層深度(DOL)和所需的中心張力(CT)對每個工藝步驟的條件進行調節。 在離子交換步驟中，基于實現特定DOL已知的實驗響應模型對時間和溫度進行選擇。之后， 對退火步驟的時間和溫度進行選擇，以實現所需的壓縮應力（CS)的最終值、壓縮層深度 (DOL)的最終值以及中心張力(CT)的最終值。由于空氣退火過程通常來說沒有離子交換過 程那么昂貴，這是由于較為簡化的基建設備和降低的可消耗成本，可以對離子交換vs退火 各自的時間和溫度參數進行平衡，以優化輸出和成本。
[0055] 實施例1
[0056] 在第一個實施例中，Corning和GorillaGlass? (編號2318)的4英寸x4英寸 x0.7mm玻璃片在460°C的100 %的KNO3熔鹽浴中進行6小時的離子交換，之后在455°C的空氣 中進行6小時的退火。
[0057]在離子交換之后但是在退火之前，玻璃片展現出約為620MPa的初始壓縮應力 (iCS)以及約為71.5μπι的初始壓縮層深度(DOL)。雖然iDOL會低于最終制品所希望的情況， 但是根據本文所述的實施方式，已知在退火過程中DOL會增加。對離子交換過程的溫度進行 選擇，從而在制造輸出的合理時間內實現目標iDOL，同時保持低于480°C以限制化學浴的故 障。注意的是，可以采用例如FSM-6000或者等價方式，由玻璃折射率來測量壓縮層深度 (DOL)。對于大多數玻璃(如果不是全部玻璃的話），對于物理性能而言所謂的"真實D0L"（定 義為內部應力從壓縮變化為拉伸的深度)可能會較淺。
[0058] 在離子交換之后但是退火之前，玻璃片展現出的初始壓縮應力（iCS)低于最終產 品所需的情況，并且這低于玻璃片離子交換至較淺iDOL所實現的情況。但是，iCS仍是非常 明顯的，即在實施例中約為620MPa。如上文所述，對離子交換過程的溫度進行選擇以實現目 標iDOL，但是該選擇還會影響iCS，因此值得注意的是，該選擇可能是設定工藝參數中的一 個考量。
[0059] 在離子交換之后但是在退火之前，玻璃片展現出較高的初始中心張力（iCT)，這高 于最終制品所希望的情況，但是應理解的是，在退火過程中，CT會下降。在該實施例中，iCT 約為56MPa。對于如此高的CT(超過選定的玻璃脆度限值），如果裂紋滲透過D0L，則玻璃會由 于來自CT所儲存的能量發生碎裂。顯示在高于某一最小CT的情況下，破裂玻璃中的碎片數 正比于CT 4,所以高的CT可能是不合乎希望的。高碎片數破碎的臨界CT根據玻璃厚度而變 化。實驗發現，在0.7mm厚的編號2318玻璃的玻璃片中，小于48MPa的CT不會從單個鋒利裂紋 破裂成多片。如上文所述，對離子交換過程的溫度進行選擇以實現目標iDOL，但是該選擇還 會影響iCT，因此值得注意的是，該選擇可能是設定工藝參數中的一個考量。
[0060] 值得注意的是，中心張力（CT)是確定破裂行為的主要因素。CT通常近似為CT = (CS*D0L)/(L-2*D0L)，式中，L是玻璃厚度。隨著DOL的增加以及退火過程中濃度曲線的演 變，該近似變得越來越不準確。中心張力(CT)更為準確的測量是使得部件內的總應力積分 為零所需的內部應力。
[0061] 如上文所述，離子交換后的退火過程起了增加 iDOL同時降低iCS和iCT的作用。在 455°C退火6小時之后，最終壓縮應力(fCS)約為227MPa，最終壓縮層深度(fDOL)約為100μπι， 以及最終中心張力(CT)為42MPa。使得退火過程的時間等于離子交換段，從而平衡制造產品 情況。對溫度進行選擇以實現約為100μπι的最終壓縮層深度(fDOL)和小于約48MPa的最終中 心張力(fCT)。通過模擬或反復試驗來估算具體溫度。最終壓縮應力(fCS)保持高于裸玻璃 或者熱回火玻璃的情況，并且所得到的fDOL大于某些應用（例如汽車玻璃窗）中通常存在的 裂紋深度。因此，如果裂紋滲透過fDOL，較低的fCT會防止可能使得視覺變暗或釋放玻璃碎 片的不合乎希望的玻璃碎裂。fCS的下降將玻璃會發生破裂的負荷降低至所期望的水平。 [0062] 實施例2
[0063] 在第二個實施例中，使得多塊Coming? G 〇 r i 11 a Glass? (編號2 3 18 )的 1100x500mmx0.7mm玻璃片在420°C的100 %的KNO3熔鹽浴中進行9.5小時的離子交換。這在 玻璃片中分別導致約為630MPa的初始壓縮應力（iCS)以及約為57μπι的初始壓縮層深度 (iDOL)。兩塊玻璃片沒有進行退火，并采用PVB層疊在一起。十塊玻璃片在420°C的空氣中退 火10小時，采用PVB將十塊玻璃片成對層疊在一起。退火在玻璃片中分別導致約為290MPa的 最終壓縮應力(fCS)以及約為92μπι的最終壓縮層深度(fDOL)。
[0064] 各層疊結構進行汽車沖擊安全標準測試，即ECEOJN歐洲經濟委員會)R43頭型沖擊 測試。測試包括將IOKg的木質頭模型從I. 5米的高度掉落到各個層疊結構上。為了通過測 試，層疊結構必須發生屈服和破裂，并顯示中心近似在沖擊點上的許多圓形裂紋。由于未進 行退火過程的層疊結構中的高強度(高iCS)，在測試過程中，該結構沒有發生破裂。但是，經 過退火過程的五個層疊結構分別都在規定限值內碎裂并通過規定測試。
[0065] 本文所述的工藝能夠形成薄的玻璃制品，其具有表面壓縮層，相對于未強化的玻 璃實現了較高的保留強度和抗沖擊性。玻璃表面處的最終壓縮應力（fCS)低于常規離子交 換，這使得玻璃能夠通過希望這種情況的應用中的最大強度和脆度限值。但是，玻璃也保留 了高的最終壓縮層深度(fDOL )，使得其對于環境破壞具有抗性。
[0066] 本文所述的工藝可適用于許多應用。一種特別感興趣的應用是用于汽車玻璃窗應 用，從而該工藝能夠生產可以通過汽車沖擊安全標準的玻璃。本領域技術人員可以確定其 他應用。
[0067] 圖5所示是本發明的一些實施方式的橫截面圖。圖6是本發明的額外實施方式的透 視圖。參見圖5和6，示例性實施方式可以包括兩層化學強化玻璃(例如GoH 11 a?玻璃），其經 過熱處理、離子交換和退火，如上文所述。示例性實施方式可具有約為300MPa的表面壓縮或 壓縮應力，以及大于約60微米的D0L。在優選的實施方式中，層疊體10可以包括厚度小于或 等于1.0mm的玻璃的外層12,并且殘留表面CS水平約為250-350MPa、D0L大于60微米。在另一 個實施方式中，外層12的CS水平優選約為300MPa。層疊體10還可包括聚合物中心層14和厚 度同樣小于或等于1.0mm的玻璃的內層16,并且殘留表面CS水平約為250-350MPa、D0L大于 60微米。在另一個實施方式中，內層16的CS水平優選約為300MPa。在一個實施方式中，中間 層14的厚度可以約為0.8mm。示例性中間層14可以包括但不限于聚乙烯醇縮丁醛或者其他 合適的聚合物材料。在額外的實施方式中，可以對外層12和/或內層16的任意表面進行酸蝕 亥 1J，以改善對于外部沖擊事件的耐用性。例如，在一個實施方式中，外層12的第一表面13經 過酸蝕刻和/或內層的另一表面17經過酸蝕刻。在另一個實施方式中，外層的第一表面15可 以經過酸蝕刻和/或內層的另一表面19經過酸蝕刻。從而此類實施方式可以提供層疊構造， 其明顯比常規層疊結構更輕，并且其符合規定沖擊要求。
[0068] 在本發明的另一個實施方式中，可以使用至少一層薄但是高強度的玻璃來構建示 例性層疊結構。在該實施方式中，化學強化玻璃(例如Gorilla?玻璃)可用于示例性層疊體 10的玻璃外層12和/或內層16。在另一個實施方式中，玻璃內層16可以是常規鈉鈣玻璃或者 退火玻璃等。外層12和/或內層16的示例性厚度可以是0.55mm至1.5m