特許 6552525 強化ガラスおよびその組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6552525

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】強化ガラスおよびその組成物

(51)【国際特許分類】

   C03C 27/12 20060101AFI20190722BHJP

   C03C 3/091 20060101ALI20190722BHJP

   C03C 3/093 20060101ALI20190722BHJP

   B60J 1/00 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   C03C27/12 R

   C03C3/091

   C03C3/093

   B60J1/00 H

   B60J1/00 W

【請求項の数】4

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2016-566224(P2016-566224)

(86)(22)【出願日】2015年5月1日

(65)【公表番号】特表2017-520496(P2017-520496A)

(43)【公表日】2017年7月27日

(86)【国際出願番号】US2015028756

(87)【国際公開番号】WO2015168529

(87)【国際公開日】20151105

【審査請求日】2018年4月27日

(31)【優先権主張番号】61/987,795

(32)【優先日】2014年5月2日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】サイツ，ジェフリー スコット

(72)【発明者】

【氏名】クリアリー，トーマス マイケル

(72)【発明者】

【氏名】クイヤール，ジェイムズ グレゴリー

(72)【発明者】

【氏名】ゴメズ，シニュー

(72)【発明者】

【氏名】ムーア，マイケル ジョン

(72)【発明者】

【氏名】モレーナ，ロバート マイケル

(72)【発明者】

【氏名】プライス，ジェイムズ ジョセフ

(72)【発明者】

【氏名】ソレンセン，チャールズ ミッチェル ジュニア

(72)【発明者】

【氏名】ウォルター，ジョナサン アール

【審査官】 井上 政志

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１１４８２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０１２３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｃ２７／００−２９／００

Ｃ０３Ｃ１／００−１４／００

Ｂ３２Ｂ１／００−４３／００

Ｂ６０Ｊ１／００−１／２０

ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス積層構造体において、
外側ガラス板、および
内側ガラス板、
を備え、
前記ガラス板の一方または両方が、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有し、
前記ガラス板の一方または両方が、
約６９〜８０モル％のＳｉＯ₂、
約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、
約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、
約０〜５モル％のＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＰ₂Ｏ₅、
約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、
約０〜３モル％のＫ₂ＯおよびＣａＯ、並びに
約０〜２モル％のＳｎＯ₂
をさらに含む、
ガラス積層構造体。

【請求項2】

前記外側ガラス板または前記内側ガラス板のいずれかが、化学強化ガラス板であり、かつＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を含み、前記外側ガラス板または前記内側ガラス板の他方が、ソーダ石灰ガラスおよび徐冷ガラスからなる群より選択される材料から作られた、請求項１記載のガラス積層構造体。

【請求項3】

前記内側ガラス板の厚さが約０．３ｍｍから約１．５ｍｍに及び、前記外側ガラス板の厚さが約１．５ｍｍから約３．０ｍｍに及ぶ、請求項１または２記載のガラス積層構造体。

【請求項4】

前記構造体が、自動車のサイドウィンドウ、自動車のサンルーフ、自動車のフロントガラス、建物の窓、およびディスプレイからなる群より選択される、請求項１から３いずれか１項記載のガラス積層構造体。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、全てがここに引用される、２０１４年５月２日に出願された米国仮特許出願第６１／９８７７９５号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。

【技術分野】

【0002】

本開示は、強化ガラスおよびその組成物に関する。

【背景技術】

【0003】

多くの車両用途において、燃料経済性は車両重量の関数である。したがって、強度および防音特性を損なわずに、そのような用途のための板ガラスの質量を減少させることが望ましい。この点に関して、ガラス積層板を、車上荒らしまたは石や雹との接触などの外部衝撃事象に関して、機械的に頑強であり、それにもかかわらず、例えば、衝突中の、乗員との接触などの内部衝撃事象の結果としてのエネルギーを適切に消散させ（破砕す）ることが都合よいことがある。さらに、政府の規制は、路上走行車に関して、より高い燃費およびより少ない二酸化炭素排出量を要求している。

【0004】

それゆえ、現行の政府と業界の安全基準を維持しつつ、これらの車両の重量を減少させるさらなる努力が行われている。ポリカーボネートなどの非ガラス窓材料が開発されており、これは、車重を減少させるが、環境、破片、および他の懸念に対する適切な耐性を与えない。

【0005】

しかしながら、本開示の実施の形態は、相当な重量の低下、安全性に対する適合、有効な耐久性および万一車両が衝突した場合の低下した裂傷の可能性を提供する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記に鑑みて、より厚くより重い板ガラスに関連する消音特性および耐久性を有する薄く軽量の板ガラスが望ましい。

【0007】

他の業界において、機械的に頑強であり、特定の環境条件に対して優れた耐性を有する軽量の板ガラスも必要とされている。そのような業界としては、以下に限られないが、内装と外装の建築用途およびディスプレイ、並びに環境ストレスおよび／または機械的ストレスに曝される環境におけるガラスを要求するまたは設計する他の用途が挙げられる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

いくつかの実施の形態によれば、機械的および環境上の頑強性を必要とする用途に適合した性質を持つガラス組成物を有する単層または多層積層板または板ガラスが提供される。

【0009】

いくつかの実施の形態は、外側ガラス板および内側ガラス板を備えたガラス積層構造体であって、それらのガラス板の一方または両方が、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有する、ガラス積層構造体を提供する。他の実施の形態において、ガラス板の一方または両方が、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８８モル％を有する。さらなる実施の形態において、ガラス板の一方または両方が、Ｒ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約３モル％を有する。いくつかの非限定的実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有する化学強化ガラス板である外側ガラス板と、ソーダ石灰ガラスおよび徐冷ガラスからなる群より選択される材料から作られた内側ガラス板とを含み得る。他の実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有する化学強化ガラス板である内側ガラス板と、ソーダ石灰ガラスおよび徐冷ガラスからなる群より選択される材料から作られた外側ガラス板とを含み得る。

【0010】

追加の実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有するガラス板を含み得る。いくつかの実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８８モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約３モル％をさらに有し得る。追加の実施の形態において、ガラス板は、約６９〜８０モル％のＳｉＯ₂、約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜５モル％のＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＰ₂Ｏ₅、約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、約０〜３モル％のＫ₂ＯおよびＣａＯ、並びに約０〜２モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。いくつかの実施の形態において、ガラス板は、約７２〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜４モル％のＺｒＯ₂、ＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜２モル％のＬｉ₂Ｏ、ＣａＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１４モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．５モル％のＫ₂Ｏ、並びに約０．１〜１．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。またさらなる実施の形態において、ガラス板は、約７４〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１１モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜９モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜２モル％のＺｒＯ₂、約０〜３モル％のＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜１モル％のＬｉ₂ＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１２モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．２モル％のＫ₂Ｏ、約０〜１．５モル％のＣａＯ、並びに約０．１〜０．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。

【0011】

請求項の主題の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載されたように請求項の主題を実施することによって認識されるであろう。

【0012】

先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本開示の実施の形態を提示しており、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されていることを理解すべきである。添付図面は、本開示のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。それらの図面は、様々な実施の形態を示しており、前記説明と共に、請求項の主題の原理および作動を説明する働きをする。

【0013】

説明目的のために、現在好ましい形態が図面に示されているが、ここに開示され論じられた実施の形態は、図示された正確な配置および手段に限定されないことが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示のいくつかの実施の形態による例示の平面ガラス積層構造体の概略図

【図2】本開示の他の実施の形態による例示のガラス積層構造体の概略図

【図3】本開示のさらなる実施の形態による例示の湾曲したガラス積層構造体の概略図

【図4】本開示の追加の実施の形態による例示の湾曲した積層構造体の概略図

【図5】いくつかの例示の組成物の曲げ温度に対するガラス組成の影響を示すグラフ

【図6】酸耐久性に関する例示のガラス組成の影響を示すグラフ

【図7】いくつかの実施の形態に関する過剰なアルカリおよびアルカリ土類改質剤の関数としてヌープ引っ掻き閾値（ＫＳＴ）をプロットしたグラフ

【図8】いくつかの実施の形態に関する引っ掻き荷重に対するリング・オン・リング破壊荷重をプロットしたグラフ

【図9】硬度対モジュラス比（Ｈ／Ｅ）の関数としてＫＳＴをプロットしたグラフ

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下の説明において、図面に示されたいくつかの図に亘り、同様の参照記号は、同様のまたは対応する部品を示す。特に明記のない限り、「上部」、「底部」、「外方」、「内方」などの用語は、便宜上の単語であり、限定用語として解釈すべきではないことも理解されよう。その上、群が、複数の要素およびその組合せの群の少なくとも１つを含むと記載されているときはいつでも、その群は、個別または互いの組合せのいずれかで、列挙されたそれらの要素のいくつを含む、から実質的になる、またはからなることもあることが理解されよう。

【0016】

同様に、群が、複数の要素またはその組合せの群の少なくとも１つからなると記載されているときはいつでも、その群が、個別に、または互いとの組合せのいずれかで、列挙されたそれらの要素のいくつからなってもよいと理解される。特に明記のない限り、値の範囲は、列挙された場合、その範囲の上限と下限の両方を含む。ここに用いたように、名詞は、特に明記のない限り、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の対象を指す。

【0017】

本開示の以下の説明は、その教示を可能にする、現在公知の最良の実施の形態として提供される。本開示の有益な結果をまだ得ながら、ここに記載された実施の形態に多くの変更を行えることが、当業者には認識されよう。本開示の所望の利益のいくつかは、本開示の特徴のいくつかを選択し、他の特徴は利用せずに得られることも明白であろう。したがって、当業者は、本開示の多くの改変および適応が可能であり、特定の環境においては望ましいことさえあり、本開示の一部であることを認識するであろう。それゆえ、以下の説明は、本開示の原理の実例として提供され、その限定ではない。

【0018】

当業者には、ここに記載された例示の実施の形態に対する多くの改変が、本開示の精神および範囲から逸脱せずに可能であることが認識されよう。それゆえ、その記載は、与えられた実施例に制限されると意図されておらず、またそのように解釈されるべきではないが、付随の特許請求の範囲およびその同等物により与えられる保護の全範囲が承諾されるべきである。その上、本開示の特徴のいくつかを、他の特徴を対応して使用せずに、使用することが可能である。したがって、例示または説明のための実施の形態の以下の記載は、本開示の原理を説明する目的で与えられており、その限定のためではなく、それに対する改変およびその置換を含むことがある。

【0019】

ここに開示されたガラス積層構造体は、いくつかの実施の形態において、外側化学強化ガラス板および内側非化学強化ガラス板を備えるように構成できる。他の実施の形態において、ガラス積層構造体は、内側化学強化ガラス板および外側非化学強化ガラス板を備えるように構成できる。またさらなる実施の形態において、ガラス積層構造体は、外側および内側化学強化ガラス板を備えるように構成できる。ここに定義されるように、ガラス積層構造体を実際に使用するときに、外側ガラス板は、環境に最も近いまたは接触しており、一方で、内側ガラス板は、そのガラス積層板が組み込まれた構造体（例えば、建物など）または乗り物（例えば、自動車）の内部（例えば、運転席）に最も近いまたは接触している。もちろん、実施の形態は、中間に高分子中間層を持たないガラスまたはガラス−ガラス積層構造体の１枚のシートを含むことができるので、ここに付随する特許請求の範囲は、そのように制限されるべきではない。

【0020】

ガラス積層構造体
例示の非限定的なガラス積層構造体が図１に示されている。ガラス積層構造体１００は、外側ガラス板１１０、内側ガラス板１２０、および高分子中間層１３０を備えている。この高分子中間層は、外側および内側ガラス板のそれぞれと直接物理的に接触し（例えば、貼り合わされ）得る。外側ガラス板１１０は、外面１１２および内面１１４を有する。同様に、内側ガラス板１２０は、外面１２２および内面１２４を有する。図示した実施の形態に示されるように、外側ガラス板１１０の内面１１４および内側ガラス板１２０の内面１２４の各々は、高分子中間層１３０と接触している。ガラス−ガラス積層構造体において、積層構造体１００は高分子中間層を備えていない。

【0021】

使用中、ガラス積層構造体は、外部衝突事象に対する破砕に抵抗することが望ましい。しかしながら、乗り物の乗員に衝突されたガラス積層構造体などの内部衝突事象に対して、ガラス積層構造体は、乗員を乗り物内に保持するけれども、怪我を最小にするために、衝突の際にエネルギーを消散させることが望ましい。乗り物内部から生じる衝突事象をシミュレーションするＥＣＥ Ｒ４３頭部試験は、積層板ガラスが特定の内部衝突を受けて割れることを要求する規制試験である。

【0022】

理論により束縛することを意図しないが、ガラス板／高分子中間層／ガラス板の積層板の１枚の板ガラスに衝突したときに、衝突された板の反対面、並びに反対の板の外面は、張力下に置かれる。二軸負荷の状態にあるガラス板／高分子中間層／ガラス板の積層板について計算された応力分布により、衝突を受けた板の反対面における引張応力の大きさは、低い負荷速度に関する反対の板の外面で経験される引張応力の大きさに匹敵することが（またはそれよりわずかに大きいことさえ）あることが明らかになった。しかしながら、自動車内で通常経験される衝突の特徴である、高い負荷速度に関して、反対の板の外面での引張応力の大きさは、衝突を受けた板の反対面での引張応力よりもずっと大きいであろう。ここに開示されるように、ハイブリッド型ガラス積層構造体を、化学強化外側ガラス板および非化学強化内側ガラス板を有するように構成することにより、外側および内側両方の衝突事象の耐衝撃性を最適化することができる。

【0023】

いくつかの実施の形態において適切な内側ガラス板は、ソーダ石灰ガラスなどの非化学強化ガラス板であって差し支えない。必要に応じて、内側ガラス板は熱強化されてもよい。非化学強化ガラス板としてソーダ石灰ガラスが使用される実施の形態において、従来の装飾材料および方法（例えば、ガラスフリットエナメルおよびスクリーン印刷）を使用することができ、これにより、ガラス積層構造体製造プロセスを簡単にすることができる。電磁スペクトルに亘り所望の透過および／または減衰を達成するために、着色ソーダ石灰ガラス板をハイブリッド型ガラス積層構造体に組み込むことができる。

【0024】

適切な外側（または内側）ガラス板は、イオン交換プロセスによって化学強化してよい。このプロセスにおいて、一般に、所定の期間に亘りガラス板を溶融塩浴中に浸漬することによって、ガラス板の表面のまたはその近くのイオンが、塩浴からのより大きい金属イオンと交換される。１つの実施の形態において、溶融塩浴の温度は約４１０℃から約４８０℃であり、所定の期間は２時間から約８時間であり得る。ガラス中へのより大きいイオンの取込みによって、表面近くの領域に圧縮応力を生じることによって、板が強化される。その圧縮応力と釣り合うように、対応する引張応力がガラスの中央領域内に誘発される。

【0025】

上述したように、ガラス板を使用して、ガラス積層構造体を形成することができる。ここに定義されるように、いくつかの実施の形態において、ハイブリッド型ガラス積層構造体は、外部に面する化学強化ガラス板、内部に面する非化学強化ガラス板、およびそれらのガラス板の間に形成された高分子中間層を備えている。他の実施の形態において、ハイブリッド型ガラス積層構造体は、内部に面する化学強化ガラス板、外部に面する非化学強化ガラス板、およびそれらのガラス板の間に形成された高分子中間層を備えている。またさらなる実施の形態において、ガラス積層構造体は、中間にある高分子中間層と共に２枚の化学強化ガラス板を備えても差し支えない、または中間に高分子中間層を持たないガラス−ガラス積層構造体を含み得る。この高分子中間層は、単体高分子シート、多層高分子シート、または複合高分子シートからなっても差し支えない。この高分子中間層は、例えば、可塑化ポリ（ビニルブチラール）シートであって差し支えない。

【0026】

ガラス積層構造体は、建築および自動車開口部における光学的に透明なバリア、例えば、自動車用板ガラスを提供するために適用できる。ガラス積層構造体は、様々なプロセスを使用して形成できる。組立ては、例示の実施の形態において、第１のガラス板を配置し、ＰＶＢ板などの高分子中間層を上に載せ、第２のガラス板を配置し、次いで、ガラス板の縁で過剰のＰＶＢを切り落とす各工程を含む。貼合せ工程は、界面から空気のほとんどを追い出し、ＰＶＢをガラス板に部分的に結合させる各工程を含み得る。典型的に高温および高圧で行われる仕上げ工程により、各ガラス板の高分子中間層への接合が完了する。前述の実施の形態において、第１の板は化学強化ガラス板であって差し支えなく、第２の板は非化学強化ガラス板であって差し支えなく、その逆も同様であり得る。

【0027】

ＰＶＢなどの熱可塑性材料は、予め形成した高分子中間層として施してもよい。この熱可塑性層は、特定の実施の形態において、少なくとも０．１２５ｍｍ（例えば、０．１２５、０．２５、０．３８、０．５、０．７、０．７６、０．８１、１、１．１４、１．１９または１．２ｍｍ）の厚さを有し得る。この熱可塑性層は、１．６ｍｍ以下（例えば、約０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１または１．２ｍｍなどの０．４から１．２ｍｍ）の厚さを有し得る。この熱可塑性層は、ガラスの２つの対向する主面のほとんど、または好ましくは実質的に全てを被覆し得る。この層は、ガラスの縁面も被覆してもよい。熱可塑性層と接触したガラス板は、熱可塑性材料のそれぞれのガラス板への結合を促進するために、例えば、軟化点よりも少なくとも５℃または１０℃高いなどの、熱可塑性材料の軟化点よりも高く加熱してよい。加熱は、加圧下で熱可塑性層と接触したガラスに行うことができる。

【0028】

選ばれた市販の高分子中間層材料が表１に纏められており、この表には、各製品サンプルに関するガラス転移温度およびモジュラスも含まれている。ガラス転移温度およびモジュラスのデータは、それぞれ、ガラス転移温度およびモジュラスのデータについて、供給メーカーから入手できる技術データシートから、もしくはＤＳＣ ２００示差走査熱量計（セイコーインスツル株式会社、日本国）を使用して、またはＡＳＴＭ Ｄ６３８法により、決定した。ＩＳＤ樹脂に使用したアクリル／シリコーン樹脂材料のさらなる説明が、米国特許第５６２４７６３号明細書に開示されており、音響用に改良されたＰＶＢ樹脂の説明が、特開平５−１３８８４０号公報に開示されており、それら文献の全てが、ここに引用される。

【0029】

【表1】

【0030】

ガラス積層構造体（ハイブリッド型か、そうでないもの）に、１つ以上の高分子中間層を組み込んでもよい。複数の中間層は、接着促進、音響制御、ＵＶ透過率制御、色付け、着色制御および／またはＩＲ透過率制御を含む、補完的または特異的機能性を提供するであろう。

【0031】

前記高分子中間層の弾性率は、約１ＭＰａから７５ＭＰａ（例えば、約１、２、５、１０、１５、２０、２５、５０または７５ＭＰａ）に及び得る。１Ｈｚの負荷速度では、標準的なＰＶＢ中間層の弾性率は約１５ＭＰａであり得、音響グレードのＰＶＢ中間層の弾性率は約２ＭＰａであり得る。

【0032】

ガラス積層構造体の全厚は、約１．０ｍｍから５ｍｍに及び得、外側および／または内側化学強化ガラス板の厚さは、１．４ｍｍ以下（例えば、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．１、１．２、１．３、または１．４ｍｍなどの０．５から１．４ｍｍ等）である。さらに、内側および／または外側非化学強化ガラス板の厚さは、２．５ｍｍ以下（例えば、１、１．５、２または２．５ｍｍなどの１から２ｍｍ等）であって差し支えなく、または２．５ｍｍ以上であってもよい。実施の形態において、ガラス積層構造体におけるガラス板の全厚は、３．５ｍｍ未満（例えば、３．５、３、２．５または２．３ｍｍ未満）であり得る。

【0033】

例示の積層プロセス中に、中間層は、典型的に、その中間層を軟化させるのに効果的な温度に加熱され、それにより、前記ガラス板のそれぞれの表面への当該中間層の適合した貼合せが促進される。ＰＶＢについて、積層温度は約１４０℃であり得る。中間層材料内の移動性高分子鎖がガラス表面と結合し、これが接着を促進する。高温もまた、ガラスと高分子との界面からの残留空気および／または水分の拡散を加速させる。

【0034】

圧力の印加は、中間層材料の流れを促進させ、かつそうでなければ界面に捕捉される水および空気の総蒸気圧により誘発され得る気泡の形成を抑制する。気泡の形成を抑制するために、熱と圧力は、オートクレーブ内で前記アセンブリに同時に印加する。

【0035】

ここに記載されたいくつかの実施の形態によるガラス積層構造体は、音響ノイズの減衰、紫外線および／または赤外線透過の低減、および／または窓開口の美的魅力の向上を含む、有益な効果を提供することができる。開示されたガラス積層構造体、並びに形成された積層板を構成する個々のガラス板は、組成、密度、厚さ、表面計測学を含む１つ以上の特質、並びに光学的性質、音減衰特性、および耐衝撃性などの機械的性質を含む様々な性質によって特徴付けることができる。

【0036】

例示のハイブリッド型ガラス積層構造体は、例えば、窓または板ガラスとしての使用に適合させることができ、どのような適切なサイズおよび寸法に構成することもできる。実施の形態において、ガラス積層構造体の長さと幅は、１０ｃｍから１ｍ以上（例えば、０．１、０．２、０．５、１、２、または５ｍ）まで独立して様々である。ガラス積層構造体は、自由に、０．１ｍ²超、例えば、０．１、０．２、０．５、１、２、５、１０、または２５ｍ²超の面積を有し得る。

【0037】

前記ガラス積層構造体は、特定の用途のために、実質的に平らであっても、成形されていても差し支えない。例えば、ガラス積層構造体は、フロントガラスおよび他の自動車用ガラス構造体（内部または外部）、ディスプレイ（内部または外部）、建物の窓、カバープレートなどとして使用するための曲げ部品または成形部品として形成することができる。形成ガラス積層構造体の構造は、単純であっても、複雑であってもよい。特定の実施の形態において、成形ガラス積層構造体は、ガラス板が、独立した二方向で別個の曲率半径を有する複雑な曲率を有してもよい。それゆえ、そのような成形ガラス板は、ガラスが、所定の寸法に対して平行な軸に沿って曲げられ、かつ同じ寸法に対して垂直な軸に沿っても曲げられている「交差曲率(cross curvature)」を有するものとして特徴付けてもよい。非限定的例としての、自動車のサンルーフは、一般に、約０．５ｍ×１．０ｍであり、短軸に沿った２から２．５ｍの曲率半径、および主軸に沿った４から５ｍの曲率半径を有する。

【0038】

特定の実施の形態による成形されたガラス積層構造体は、曲げ係数により定義することができ、ここで、所定の部品の曲げ係数は、所定の軸の長さで割ったその軸に沿った曲率半径と等しい。それゆえ、０．５ｍおよび１．０ｍのそれぞれの軸に沿った２ｍおよび４ｍの曲率半径を有する非限定的例の自動車サンルーフについて、各軸に沿った曲げ係数は４である。成形されたガラス積層構造体は、２から８（例えば、２、３、４、５、６、７、または８）に及ぶ曲げ係数を有し得る。

【0039】

例示の成形ガラス積層構造体２００が図２に示されている。成形ガラス積層構造体２００は、積層板の凸面に形成された外側（化学強化）ガラス板１１０を備え、一方で、内側（非化学強化）ガラス板１２０はこの積層板の凹面に形成されている。しかしながら、図示していない実施の形態の凸面は、非化学強化ガラス板から構成でき、一方で、反対の凹面は、化学強化ガラス板から構成できる。

【0040】

図３は、本開示のさらに別の実施の形態の断面図である。図４は、本開示の追加の実施の形態の斜視図である。図３および４について、先の段落に記載したように、例示の積層構造体１０は、化学強化ガラスの内側層１６を備えることができる。この内側層１６は、熱処理、イオン交換および／または徐冷されていてもよい。外側層１２は、従来のソーダ石灰ガラス、徐冷ガラスなどの非化学強化ガラス板であって差し支えない。積層構造体１０は、外側ガラス層と内側ガラス層との中間に高分子中間層１４も備え得る。ガラスの内側層１６は、１．０ｍｍ以下の厚さを有し得、２０マイクロメートルから６０マイクロメートルまたはそれより大きいＤＯＬで、約２５０ＭＰａから約９００ＭＰａの残留表面ＣＳレベルを有する。１つの実施の形態において、中間層１４は、約０．８ｍｍの厚さを有し得る。例示の中間層１４は、以下に限られないが、ポリビニルブチラールまたはここに記載された他の適切な高分子材料を含み得る。追加の実施の形態において、外側および／または内側層１２、１６の表面のいずれも、外部衝撃事象に対する耐久性を改善するために、酸エッチングすることができる。例えば、１つの実施の形態において、外側層１２の第１の表面１３を酸エッチングすることができる、および／または内側層の別の表面１７を酸エッチングすることができる。別の実施の形態において、外側層の第１の表面１５を酸エッチングすることができる、および／または内側層の別の表面１９を酸エッチングすることができる。このように、そのような実施の形態は、従来の積層構造体よりも実質的に軽く、規制上の衝突要件に適合する積層構造物を提供できる。外側および／または内側層１２、１６の例示の厚さは、０．５ｍｍから１．５ｍｍから２．０ｍｍまたはそれより厚い厚さに及び得る。もちろん、実施の形態は、高分子中間層を持たないガラスまたはガラス−ガラス積層構造体の１枚のシートを含むことができるので、ここに付随する特許請求の範囲は、そのように制限されるべきではない。

【0041】

好ましい実施の形態において、薄い化学強化内側層１６は、約２５０ＭＰａと約９００ＭＰａとの間の表面応力を有することがあり、０．４から１．５ｍｍの厚さに及び得る。この実施の形態において、外側層１２は、約１．５ｍｍから約３．０ｍｍまたはそれより厚い厚さを有する焼き鈍しされた（非化学強化）ガラスであり得る。もちろん、外側および内側層１２、１６の厚さは、それぞれの積層構造体１０において異なっていて差し支えない。例示の積層構造体の別の好ましい実施の形態は、０．７ｍｍの化学強化ガラスの内側層、厚さが約０．７６ｍｍのポリビニルブチラール層、および徐冷ガラスの２．１ｍｍの外側層を含むことがある。

【0042】

ガラス組成物
ハイブリッド型ガラス積層構造体を形成するのに適した非限定的な例示のイオン交換可能なガラスとして、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスまたはアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスが挙げられるが、他のガラス組成物も考えられる。ここに用いたように、「イオン交換可能な」は、ガラスが、そのガラスの表面またはその近くに位置する陽イオンを、サイズがそれより大きいか小さい同じ価数の陽イオンと交換できることを意味する。いくつかの例示のガラス組成物は、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃およびＮａ₂Ｏを含み、ここで、（ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃）≧７５モル％、およびＮａ₂Ｏ≧９モル％。他の実施の形態において、ガラス板は、少なくとも７モル％の酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃を含み得る。いくつかの実施の形態において、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％。他の実施の形態において、適切なガラス組成物は、アルカリおよびアルカリ土類改質剤（例えば、Ｒ₂Ｏ、ＲＯ）を含み得、ここで、Ｒ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％。またさらなる実施の形態において、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％。追加の実施の形態において、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧約８８モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約３モル％。適切なガラス組成物は、いくつかの実施の形態において、Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ、Ｌｉ₂Ｏ、ＺｎＯ、ＺｒＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＣａＯおよびそれらの組合せの内の少なくとも１つをさらに含む。

【0043】

ガラスまたはガラス積層構造体を形成するのに適したさらなる例示のガラス組成物は、約７０以上〜８０モル％のＳｉＯ₂、約６９〜７５モル％のＳｉＯ₂、約７０〜８０モル％のＳｉＯ₂、約７２〜８０モル％のＳｉＯ₂、約７４〜８０モル％のＳｉＯ₂、または約７６〜８０モル％のＳｉＯ₂を含む。ガラス組成物は、約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約８〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、または約８〜１１モル％のＡｌ₂Ｏ₃も含み得る。いくつかのガラス組成物は、約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約４〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、または約４〜９モル％のＢ₂Ｏ₃を含み得る。追加のガラス組成物は、約０〜５モル％のＺｒＯ₂、約０〜４モル％のＺｒＯ₂、または約０〜２モル％のＺｒＯ₂を含み得る。さらなるガラス組成物は、約０〜５モル％のＰ₂Ｏ₅、約０〜２モル％のＰ₂Ｏ₅、または約０〜１モル％のＰ₂Ｏ₅を含み得る。いくつかのガラス組成物は、約０〜５モル％のＬｉ₂Ｏ、約０〜２モル％のＬｉ₂Ｏ、または約０〜１モル％のＬｉ₂Ｏを含み得る。さらなるガラス組成物は、約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、約７〜１４モル％のＮａ₂Ｏ、または約７〜１２モル％のＮａ₂Ｏを含み得る。追加のガラス組成物は、約０〜３モル％のＫ₂Ｏ、約０．１〜２．５モル％のＫ₂Ｏ、または約０．１〜２．２モル％のＫ₂Ｏを含み得る。いくつかのガラス組成物は、約０〜５モル％のＭａＯおよび／またはＺｎＯ、約０〜４モル％のＭａＯおよび／またはＺｎＯ、または約０〜３モル％のＭａＯおよび／またはＺｎＯを含み得る。追加のガラス組成物は、約０〜３モル％のＣａＯ、約０〜２モル％のＣａＯ、または約０〜１．５モル％のＣａＯを含み得る。いくつかのガラス組成物は、約０〜２モル％のＳｎＯ₂、約０．１〜１．５モル％のＳｎＯ₂、または約０．１〜０．５モル％のＳｎＯ₂を含み得る。実施の形態は、以下に限られないが、Ｆｅ₂Ｏ₃などの他の改質剤も含み得る。

【0044】

ガラスまたはガラス積層構造体を形成するのに適したいくつかの例示のガラス組成物は、約０．５〜６．０モル％のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃、約０〜５．０モル％のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃、もしくは約５モル％未満または約３モル％未満のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃を有し得る。ガラスまたはガラス積層構造体を形成するのに適した他の例示のガラス組成物は、約８４〜９２モル％のＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃、約８５〜９１モル％のＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃、もしくは約８６．５モル％以上または約８８モル％以上のＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃を有し得る。ガラスまたはガラス積層構造体を形成するのに適したいくつかの例示のガラス組成物は、約０．５〜１．２、約０．６〜０．９、または約０．６５〜０．８５の（Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ）／（Ｐ₂Ｏ₅＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃）を有し得る。ガラスまたはガラス積層構造体を形成するのに適した他の例示のガラス組成物は、約８６．５モル％以上のＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃、または約８８モル％以上のＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃を有し得る。追加のガラス組成物は、約５モル％未満のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃、または約３モル％未満のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃を有し得る。さらなるガラス組成物は、約８６．５モル％以上のＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃、および約５モル％未満のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃、または約３モル％未満のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃を有し得る。いくつかのガラス組成物は、約８８モル％以上のＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃、および約５モル％未満のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃、または約３モル％未満のＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃を有し得る。いくつかの例示の実施の形態は、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５μｍのＤＯＬまでイオン交換でき、その場合、ＫＳＴ＞約１２ＮおよびＨ／Ｅ＞約０．１１２である。さらなる例示の実施の形態は、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５μｍのＤＯＬまでイオン交換でき、その場合、ＫＳＴ＞約１６ＮおよびＨ／Ｅ＞約０．１１６である。

【0045】

いくつかの実施の形態において、適切なガラス板は、約６９〜８０モル％のＳｉＯ₂、約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜５モル％のＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＰ₂Ｏ₅、約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、約０〜３モル％のＫ₂ＯおよびＣａＯ、並びに約０〜２モル％のＳｎＯ₂を含み得る。他の実施の形態において、ガラス板は、約７２〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜４モル％のＺｒＯ₂、ＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜２モル％のＬｉ₂Ｏ、ＣａＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１４モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．５モル％のＫ₂Ｏ、並びに約０．１〜１．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。またさらなる実施の形態において、ガラス板は、約７４〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１１モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜９モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜２モル％のＺｒＯ₂、約０〜３モル％のＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜１モル％のＬｉ₂ＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１２モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．２モル％のＫ₂Ｏ、約０〜１．５モル％のＣａＯ、並びに約０．１〜０．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。いくつかの実施の形態において、（Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ）／（Ｐ₂Ｏ₅＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃）は、約０．５〜１．２、約０．６〜０．９、または約０．６５〜０．８５であり得る。

【0046】

追加の例示の好ましいガラス組成物は、可視範囲（約４００ｎｍから約８００ｎｍ）に亘る透明度（＞７５％）および従来の設備を使用してガラス板を垂下成形(sag forming)できるようにする７２５℃での約１０^9.9ポアズ未満の粘度を有するように設計することができる。表２に、いくつかのガラス組成物に関する例示の元素組成およびデータが与えられている。

【0047】

【表2】

【0048】

図５は、表２において先に列挙された例示の組成物に関する曲げ温度に対するガラス組成の影響を示すグラフである。図５を参照すると、例示のガラス組成物の最大の単一成分は、ＳｉＯ₂であると観察できる。このＳｉＯ₂は、ガラスの基質を形成し、７０モル％超の濃度で存在し得る。そのような実施の形態において、ＳｉＯ₂は、成形性に有利に働き、ガラスに化学的耐久性を与えるための増粘剤として働くことができる。ガラスの耐久性は、７０モル％未満または６９モル％未満のＳｉＯ₂濃度で損なわれ得ることが見出された。その上、ここに記載された範囲より低いＳｉＯ₂濃度では、アルカリまたはアルカリ土類金属酸化物の濃度が高いガラスにおいて、液相温度が相当上昇し得、したがって、ガラスのダウンドロー法による製造が阻まれ得る。それにもかかわらず、ＳｉＯ₂は溶融温度を著しく上昇させる；しかしながら、この例示のガラス組成物のアルカリ金属酸化物の含有量のために、溶融が促進され、ガラスが軟化し、イオン交換が可能になり、溶融抵抗が低下し得、ガラス網目構造が破壊され得、これにより、熱膨張が増加し、耐久性が低下してしまう。

【0049】

アルカリ土類酸化物（ここでは「アルカリ土類金属酸化物」とも称される）も、ガラスのより急勾配の粘度曲線を生じ得る。アルカリ金属酸化物をアルカリ土類金属酸化物と置き換えると、一般に、高品質ガラスを製造するのに必要な溶融温度を低下させつつ、ガラスの徐冷点および歪み点を上昇させ得る。いくつかの例示の実施の形態において、Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスを軟化させ、ガラスを溶融し易くかつ成形し易くするための融剤として使用できる。Ｂ₂Ｏ₃は、非架橋酸素原子（ＮＢＯ）を捕捉し、それにより、ＮＢＯを、ＢＯ₄四面体の形成により、架橋酸素原子に転化させるためにも使用できる。この四面体の形成により、弱いＮＢＯの数を最小にすることによって、ガラスの靭性が増加する。Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスの硬度も低下させることができ、このことが、より高い靱性と組み合わされた場合、脆性を低下させ、それにより、機械的に耐久性であるガラスが得られる。

【0050】

表２に示されるように、例示の組成物は、破壊せずに、５Ｎ以上の、ビッカース圧子からなどの、点接触荷重を受け入れることができ、ヌープ圧子からの７Ｎまで、および１０Ｎまでの代表的な引っ掻きを受けた後に、リング・オン・リング試験により測定して、初期強度の８０％以上を維持することができた。例示の実施の形態は、典型的な損傷暴露後に、改善された機械的性能を維持するのに効率的にイオン交換することもできる。いくつかの実施の形態において、圧縮応力の大きさは、減少した製造コストのために、４８０℃以下でのイオン交換浴中の２時間未満の後に、ＤＯＬ＞４０μｍで、５５０ＭＰａ超であり得る。

【0051】

ここに記載された組成物について、ガラス板は、特に、酸または他の有害な環境影響に対する化学的暴露にも耐えることができる。図６は、酸耐久性に対する、ここに記載された範囲内のガラス組成の影響を示すグラフである。例示の組成物は、ＡＳＴＭ Ｄ７３５６に記載されたものなどのシミュレーションした酸性雨へり暴露下での劣化に抵抗することが見出された。記載されたガラス組成物は、積層窓構造体に使用される高分子中間層の黄変を防ぎ、窓ガラスまたは積層窓構造体の内側のプラスチックまたは他の材料の漂白を防ぐために、３２０ｎｍ未満の紫外線透過を遮断することができる。

【0052】

表３に、さらなるガラス材料に関する追加の例示の元素組成およびデータが与えられている。

【0053】

【表3-1】

【0054】

【表3-2】

【0055】

【表3-3】

【0056】

【表3-4】

【0057】

【表3-5】

【0058】

【表3-6】

【0059】

【表3-7】

【0060】

表３を参照して、ここに記載されたガラスを、約１５００℃超の温度で白金坩堝内において溶融し、急冷し、次いで、徐冷した。寸法が、約２５×２５×１ｍｍまたは約５０×５０×１ｍｍのガラス板を製造し、次いで、約４１０℃から約４７０℃に変化する温度および２時間と８時間の間で変化する時間でＫＮＯ₃溶融塩浴を使用して、イオン交換した。引っ掻き抵抗性は、ヌープダイヤモンド圧子を使用して評価した。引っ掻き閾値は、横断亀裂が開始する荷重範囲を特定し、次いで、４ｍｍ／秒の速度で一連の増加する一定荷重による５ｍｍ長の引っ掻き傷（荷重当たり３以上）を生じさせて、ヌープ引っ掻き閾値（ＫＳＴ）を特定することによって、決定した。横断亀裂は、溝の幅の２倍超の持続した亀裂として定義することができる。

【0061】

図７は、いくつかの実施の形態に関する過剰なアルカリおよびアルカリ土類改質剤の関数としてＫＳＴをプロットしたグラフである。図７に示されるように、また、表３を参照すると、過剰なアルカリおよびアルカリ土類改質剤（例えば、Ｒ₂Ｏ、ＲＯ）が減少し、ガラスが電荷平衡に近づくにつれて、ＫＳＴは増加する。軌道が、ガラス１とガラス１９との間の歩みにしたがい、ここで、ＫＳＴは、ガラス１（高改質）からガラス１９（電荷平衡に近い）に移行するに連れて増加することが観察できる。

【0062】

図８は、いくつかの実施の形態に関する引っ掻き荷重に対するリング・オン・リング破壊荷重をプロットしたグラフである。引っ掻き傷は、様々な荷重でヌープ圧子を使用して、ガラスに印加し、次いで、引っ掻き傷による損傷後に維持された強度を測定するための方法として、リング・オン・リング（ＲＯＲ）を使用して試験した。徐冷ガラス１７およびガラス１９を、２時間に亘り４７０℃でＫＮＯ₃塩浴中においてイオン交換した。ガラスＡ（２３１８）およびＢ（４３１８）を、標準条件を使用してイオン交換し、比較のために使用した。図８に示されるように、ＲＯＲ破壊荷重が、引っ掻き荷重の関数として観察できる。例えば、ガラス１７およびガラス１９は、ガラスＡおよびＢと比べた場合、著しく高い、引っ掻き傷に対する耐性を示し、２５Ｎほど高い荷重で引っ掻いた場合でさえ、その強度の８０％超を維持している。図８の挿入図は、破壊源として引っ掻き傷を有する部材の百分率を示している。

【0063】

図９は、硬度対モジュラス比（Ｈ／Ｅ）の関数としてＫＳＴをプロットしたグラフである。図９および表３に特定された様々なガラスのモジュラスおよび硬度を測定するために、ビッカース圧子を使用したナノ押込みを用いた。図９および表３を参照すると、ＫＳＴの増加は、増加するＨ／Ｅと相関するのが分かる。さらに、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％または≧８８モル％、および／またはＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％または＜約３モル％を有する例示の実施の形態は、ガラスＡ、Ｃ（３３１８）、Ｄ（２３２０）、およびＥ（２３１７）よりも、高いＫＳＴおよび優れたＨ／Ｅを示すことが分かる。

【0064】

重ねて、ＳｉＯ₂は、成形性を促進し、ガラスに化学的耐久性を与える増粘剤として働くことができ、溶融温度を上昇させることができる；しかしながら、例示のガラス組成物のアルカリ金属酸化物の含有量は、溶融を促進し、ガラスを軟化させ、イオン交換を可能にし、溶融抵抗を減少させ、ガラスの網目構造を壊し得、これにより、熱膨張が増加し、耐久性が減少する。例示の実施の形態において、Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスを軟化させ、それらを溶融し易く、成形し易くする融剤として使用できる。Ｂ₂Ｏ₃は、非架橋酸素原子（ＮＢＯ）を除去し、それによって、上述したようにＢＯ₄四面体の形成によりＮＢＯを架橋酸素原子に転化させるため、またガラスの硬度を低下させるため（これはより高い靱性と組み合わされた場合、脆性を低下させ、それにより、機械的に耐久性のあるガラスを生じる）に使用できる。

【0065】

いくつかの実施の形態において、化学強化ガラス並びに非化学強化ガラスに、ＮａＳＯ₄、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ₂ＳＯ₄、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、およびＳｎＯ₂を含む群から選択される少なくとも１種類の清澄剤を０〜２モル％の量でバッチ配合しても差し支えない。

【0066】

１つの例示の実施の形態において、化学強化ガラス中のナトリウムイオンは、溶融塩浴からのカリウムイオンと交換され得るが、ルビジウムやセシウムなどの原子半径がより大きい他のアルカリ金属イオンが、ガラス中のより小さいアルカリ金属イオンを交換しても差し支えない。特別な実施の形態によれば、ガラス中のより小さいアルカリ金属イオンは、Ａｇ⁺イオンにより交換され得る。同様に、以下に限られないが、硫酸塩、ハロゲン化物などの他のアルカリ金属塩をイオン交換プロセスに使用してもよい。

【0067】

ガラス網目構造が緩和し得る温度より低い温度でより小さいイオンをより大きいイオンで置換すると、ガラスの表面に亘りイオン分布が生じ、応力プロファイルがもたらされる。入り込むイオンの体積がより大きいために、ガラスの表面に圧縮応力（ＣＳ）が、ガラスの中央領域に張力（中央張力、またはＣＴ）が生じる。この圧縮応力は、以下の簡略された近似により中央張力に関連付けることができる：

【0068】

【数1】

【0069】

式中、ｔはガラス板の全厚であり、ＤＯＬは、層の深さとも称される、交換の深さである。

【0070】

様々な実施の形態によれば、イオン交換ガラスを備えたハイブリッド型ガラス積層構造体は、低質量、高い耐衝撃性、および改善された音減衰を含む、一連の所望の性質を有する。

【0071】

１つの実施の形態において、化学強化ガラス板は、少なくとも３００ＭＰａ、例えば、少なくとも４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０または８００ＭＰａの表面圧縮応力、少なくとも約２０μｍ（例えば、少なくとも約２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０μｍ）の層の深さ、および／または４０ＭＰａ超（例えば、４０、４５、または５０ＭＰａ超）であるが、１００ＭＰａ未満（例えば、１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、または５５ＭＰａ未満）の中央張力を有し得る。

【0072】

化学強化ガラス板の弾性率は、約６０ＧＰａから８５ＧＰａ（例えば、６０、６５、７０、７５、８０または８５ＧＰａ）に及び得る。ガラス板および高分子中間層の弾性率は、結果として得られたガラス積層構造体の機械的性質（例えば、撓みおよび強度）および音響性能（例えば、伝送損失）の両方に影響し得る。

【0073】

方法
例示のガラス板形成方法としては、ダウンドロー法の各例であるフュージョンドロー法およびスロットドロー法、並びにフロート法が挙げられる。これらの方法を使用して、化学強化および非化学強化ガラス板の両方を形成することができる。フュージョンドロー法では、溶融ガラス原材料を受け入れるための通路を有する板引き槽(drawing tank)を使用する。この通路は、通路の両側に、通路の長手方向に沿った上部に開いた堰を有する。この通路が溶融材料で満たされると、溶融ガラスが堰から溢れ流れる。溶融ガラスは、重力のために、板引き槽の外面を流れ落ちる。これらの外面は、板引き槽の下縁で接合するように、下方かつ内方に延在している。２つの流れるガラス表面がこの縁で合わさって、融合し、１枚の流れる板を形成する。このフュージョンドロー法は、通路を超えて流れる２つのガラスフイルムが互いに融合するので、結果として得られるガラス板のいずれの外面も装置のどの部分とも接触しないという利点を示す。それゆえ、フュージョンドローされたガラス板の表面特性は、そのような接触により影響を受けない。

【0074】

それゆえ、例示のガラス層は、先に一般的に記載され、各々の全てがここに引用される、米国特許第７６６６５１１号、同第４４８３７００号および同第５６７４７９０号の各明細書に記載されたような、フュージョンドロー法により製造し、ついで、そのような延伸されたガラスを化学強化することにより製造することができる。このように、例示の化学強化ガラス層は、ＣＳの深いＤＯＰを有することができ、高い曲げ強度、耐引掻性、および耐衝撃性を示すことができる。例示の実施の形態は、これらの表面上の傷のサイズおよび深刻度を低下させることにより、耐衝撃性を増加させ、そのような表面の強度を増加させるための酸エッチング処理された表面も備えることができる。積層直前にエッチングされる場合、エッチングまたは高温加熱(flaring)の強化の恩恵は、中間層に結合した表面に維持するこができる。上述したように、例示の実施の形態は、ガラス−ガラス積層構造体を含むことができる。そのような構造体および構造体を形成する方法は、その各々の全てがここに引用される、共に譲渡された米国特許第８００７９１３号、米国特許出願公開第２０１３／００１５１８０号、米国特許出願公開第２０１３／０３１２４５９号の各明細書、および国際公開第１４／０１８８３８号に記載されている。

【0075】

スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なる。ここでは、溶融原材料ガラスが板引き槽に提供される。この板引き槽の下部には開放スロットがあり、このスロットの長さに亘りノズルが延在している。溶融ガラスは、このスロット／ノズルを通って流れ、連続板として下方に、焼き鈍し領域へと板引きされる。このスロットドロー法は、２枚の板が互いに融合されるのではなく、１枚の板だけがスロットを通して板引きされるので、フュージョンドロー法よりも薄い板を提供できる。

【0076】

ダウンドロー法は、比較的無垢な表面を有する均一な厚さを持つガラス板が製造される。ガラス表面の強度は、表面傷の量とサイズにより制御されるので、接触が最小の無垢な表面はより高い初期強度を有する。次いで、この高強度ガラスが化学強化されると、結果として得られた強度は、ラップ仕上げされ研磨された表面の強度よりも高くあり得る。ダウンドローされたガラスは、約２ｍｍ未満の厚さまで板引きされることがある。その上、ダウンドローされたガラスは、費用のかかる研削および研磨を行わずに最終用途に使用できる、非常に平らで滑らかな表面を有する。

【0077】

フロートガラス法において、滑らかな表面および均一な厚さにより特徴付けられることもあるガラス板は、溶融金属、典型的にスズの床上に溶融ガラスを浮かせることによって製造される。例示のプロセスにおいて、溶融スズ床の表面に供給される溶融ガラスは、浮遊するリボンを形成する。このガラスリボンがスズ浴に沿って流れるときに、その温度は、固体のガラス板がスズからローラに持ち上げられるようになるまで、徐々に低下する。一旦浴から離れたら、そのガラス板は、さらに冷却し、焼き鈍して、内部応力を減少させることができる。

【0078】

いくつかの実施の形態は、外側ガラス板および内側ガラス板を備えたガラス積層構造体であって、それらのガラス板の一方または両方が、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％、およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有する、ガラス積層構造体を提供する。他の実施の形態において、ガラス板の一方または両方が、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８８モル％を有する。さらなる実施の形態において、ガラス板の一方または両方が、Ｒ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約３モル％を有する。いくつかの非限定的な実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％、およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有する化学強化ガラス板である外側ガラス板と、ソーダ石灰ガラスおよび徐冷ガラスからなる群より選択される材料から作られた内側ガラス板とを備えることができる。他の実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％、およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有する化学強化ガラス板である内側ガラス板と、ソーダ石灰ガラスおよび徐冷ガラスからなる群より選択される材料から作られた外側ガラス板とを備えることができる。追加の実施の形態において、それらのガラス板の一方または両方は、約６９〜８０モル％のＳｉＯ₂、約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜５モル％のＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＰ₂Ｏ₅、約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、約０〜３モル％のＫ₂ＯおよびＣａＯ、並びに約０〜２モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。いくつかの実施の形態において、それらのガラス板の一方または両方は、約７２〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜４モル％のＺｒＯ₂、ＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜２モル％のＬｉ₂Ｏ、ＣａＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１４モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．５モル％のＫ₂Ｏ、並びに約０．１〜１．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。またさらなる実施の形態において、それらのガラス板の一方または両方は、約７４〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１１モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜９モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜２モル％のＺｒＯ₂、約０〜３モル％のＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜１モル％のＬｉ₂ＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１２モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．２モル％のＫ₂Ｏ、約０〜１．５モル％のＣａＯ、並びに約０．１〜０．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。いくつかの実施の形態において、（Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ）／（Ｐ₂Ｏ₅＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃）は、約０．５〜１．２、約０．６〜０．９、または約０．６５〜０．８５であり得る。追加の実施の形態において、それらのガラス板の一方または両方は、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５μｍの圧縮応力の層の深さまでイオン交換でき、その場合、ヌープ引っ掻き閾値＞約１２Ｎまたは＞約１６Ｎおよび硬度対モジュラス比＞約０．１１２または約０．１１６である。内側ガラス板の例示の厚さは、約０．３ｍｍから約１．５ｍｍまで及び得、外側ガラス板の例示の厚さは、約１．５ｍｍから約３．０ｍｍに及び得、その逆もまたそうである。さらなる実施の形態において、前記構造体は、外側および内側ガラス板の中間にある高分子中間層を備えることができ、この高分子中間層は、単体高分子シート、多層高分子シート、または複合高分子シートからなる。そのような適切な積層構造体は、いくつか挙げれば、例えば、自動車のサイドウィンドウ、自動車のサンルーフ、自動車のフロントガラス、建物の窓、およびディスプレイに使用できる。

【0079】

追加の実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％、およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有するガラス板を含むことができる。いくつかの実施の形態は、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８８モル％、および／またはＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約３モル％をさらに有することができる。追加の実施の形態において、そのガラス板は、約６９〜８０モル％のＳｉＯ₂、約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜５モル％のＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＰ₂Ｏ₅、約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、約０〜３モル％のＫ₂ＯおよびＣａＯ、並びに約０〜２モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス板は、約７２〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜４モル％のＺｒＯ₂、ＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜２モル％のＬｉ₂Ｏ、ＣａＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１４モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．５モル％のＫ₂Ｏ、並びに約０．１〜１．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。またさらなる実施の形態において、そのガラス板は、約７４〜８０モル％のＳｉＯ₂、約８〜１１モル％のＡｌ₂Ｏ₃、約４〜９モル％のＢ₂Ｏ₃、約０〜２モル％のＺｒＯ₂、約０〜３モル％のＭｇＯおよびＺｎＯ、約０〜１モル％のＬｉ₂ＯおよびＰ₂Ｏ₅、約７〜１２モル％のＮａ₂Ｏ、約０．１〜２．２モル％のＫ₂Ｏ、約０〜１．５モル％のＣａＯ、並びに約０．１〜０．５モル％のＳｎＯ₂をさらに含む。いくつかの実施の形態において、（Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ）／（Ｐ₂Ｏ₅＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃）は、約０．５〜１．２、約０．６〜０．９、または約０．６５〜０．８５であり得る。追加の実施の形態において、そのガラス板は、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５μｍの圧縮応力の層の深さまでイオン交換でき、その場合、ヌープ引っ掻き閾値＞約１２Ｎまたは＞約１６Ｎおよび硬度対モジュラス比＞約０．１１２または約０．１１６である。そのガラス板の例示の厚さは、約０．３ｍｍから約１．５ｍｍまで及び得る。そのような例示のガラス板を使用したそのような適切な構造体としては、いくつか挙げれば、自動車のサイドウィンドウ、自動車のサンルーフ、自動車のフロントガラス、建物の窓、およびディスプレイが挙げられるが、それらに制限されない。

【0080】

出願人は、ここに開示されたガラス構造体は、優れた耐久性、耐衝撃性、靭性、および耐引掻性と環境耐性を有することを実証した。当業者により認識されるように、ガラス板または積層板の強度および機械的衝撃性能は、表面欠陥と内部欠陥の両方を含むガラス中の欠陥により制限され得る。ガラス積層構造体に衝撃が与えられたとき、衝撃点が圧縮状態になり、一方で、衝撃点の周りのリングまたは「輪(hoop)」、並びに衝撃を受けた板の反対面は引張状態になる。一般に、破損の起点は、最高の張力の点またはその近くの、通常はガラス表面にある傷である。これは反対側の面にも生じることもあるが、リング内で生じ得る。ガラス中の傷が、衝撃事象中に張力状態になると、傷はおそらく伝搬し、ガラスは一般に壊れる。それゆえ、圧縮応力の大きい大きさおよび深さ（層の深さ）が好ましい。

【0081】

開示されたハイブリッド型ガラス積層構造体に使用される化学強化ガラス板の表面の一方または両方は、化学強化のために、圧縮下にある。ガラスの表面近くの領域に圧縮応力が含まれると、亀裂の伝搬およびガラス板の破損が妨げられる。傷が伝搬し、破損が生じるために、衝撃からの引張応力は、傷の先端で表面の圧縮応力を超えなければならない。実施の形態において、化学強化ガラス板の高い圧縮応力および大きい層の深さにより、非化学強化ガラス板の場合におけるよりも薄いガラスを使用することができる。

【0082】

ハイブリッド型ガラス積層構造体の場合、その積層構造体は、機械的衝撃に反応して壊れずに、より厚い単体の非化学強化ガラスまたはより厚い非化学強化ガラス積層構造体よりもさらに大きく歪むことができる。この追加の歪みにより、より多くのエネルギーを積層板の中間層に伝達することが可能になり、これにより、ガラスの反対側に到達するエネルギーを減少させることができる。その結果、ここに開示されたハイブリッド型ガラス積層構造体は、同程度の厚さの単体の非化学強化ガラスまたは非化学強化ガラス積層構造体よりも高い衝撃エネルギーに耐えることができる。

【0083】

その機械的性質に加え、当業者により認識されるように、音波を減衰させるために、積層構造体を使用することができる。ここに開示されたハイブリッド型ガラス積層構造体は、多くの板ガラス用途に要求される機械的性質も有するより薄（くより軽）い構造を使用しながら、音響伝達を劇的に減少させることができる。

【0084】

積層板および板ガラスの音響性能は、一般に、板ガラス構造体の曲げ振動により影響を受ける。理論により束縛することを意図しないが、ヒトの音響応答は、一般に、５００Ｈｚと５０００Ｈｚの間でピークに達し、これは、空気中で約０．１〜１ｍの波長に、ガラス中で約１〜１０ｍの波長に相当する。０．０１ｍ（＜１０ｍｍ）未満の厚さの板ガラス構造体について、伝達は、主に、振動および音波の、板ガラスの曲げ振動との結合により生じる。合わせガラスタイプの板ガラス構造体は、板ガラスの曲げモードからのエネルギーを高分子中間層内の剪断歪みに変換するように設計することができる。より薄いガラス板を使用したガラス積層構造体において、より薄いガラスのより大きいコンプライアンスにより、より大きい振動振幅が可能になり、これは転じて、中間層により大きい剪断歪みを与え得る。最も粘弾性である高分子中間層の材料の低い剪断抵抗は、この中間層が、分子鎖の滑りおよび緩和の影響下で熱に転換される高い剪断歪みにより減衰を促進することを意味する。

【0085】

ガラス積層構造体の厚さに加え、積層板を構成するガラス板の性質も、音波減衰特性に影響するであろう。例えば、化学強化ガラス板と非化学強化ガラス板との間におけるように、ガラスと高分子中間層との界面には、高分子層中のより高い剪断歪みに寄与する、小さいが重要な差があるであろう。また、アルミノケイ酸塩ガラスおよびソーダ石灰ガラスは、それらの明白な組成の違いに加え、異なる音響応答を生じるであろう、弾性率、ポアソン比、密度などを含む異なる物理的性質および機械的性質を有する。

【0086】

ここに記載された実施の形態の追加の利点は、より高いＣＳおよび／または固有の耐損傷性による向上した接触損傷性能、既存の積層構造体より改善された耐衝撃性、フロートガラスより改善された光学的特性、より高い破壊耐性による改善された盗難セキュリティー、および特に酸性雨に対する、改善された化学的耐久性を有する積層構造体またはガラス板を含む。ここに記載された実施の形態のさらなる利点は、車両重量を減少させ、燃料効率を改善し、ＣＯ₂排出を低下させ、車両の操作性を改善することができる積層構造体またはガラス板を含む。そのような構造体は、重量の減少のために、潜在的に大型の窓も提供でき、並びに熱強化工程のないことにより、潜在的な製造歩留まりの改善を提供できる。厚い単体ガラスに対して、実施の形態は、上述した利点を含み、多層構造による改善された音響性能、中間層材料の選択に応じて、より低い熱容量、さらに、熱的焼き戻しのないことによる歩留まりの改善も提供できる。

【0087】

この記載は多くの詳細を含むであろうが、これらは、その範囲への限定と解釈すべきではなく、むしろ特定の実施の形態に特異的であろう特徴の記載と解釈すべきである。別々の実施の形態の文脈においてこれまで記載された特定の特徴は、ただ１つの実施の形態において組合せで実施してもよい。逆に、ただ１つの実施の形態の文脈で記載された様々な特徴を、多数の実施の形態で別々に、またはどの適切な下位の組合せで実施してもよい。さらに、特徴は、特定の組合せにおいて機能するものと記載されることがあり、さらにそのように最初に請求項に記載されているかもしれないが、請求項に記載された組合せからの１つ以上の特徴は、ある場合には、その組合せから削除されてもよく、その請求項に記載された組合せは、下位の組合せまたは下位の組合せの変種に関してもよい。

【0088】

同様に、操作が、特定の順序で図面または図に示されているが、これは、そのような操作が、図示された特定の順序で、または連続した順序で行われること、もしくは所望の結果を達成するために、図示された順序の全てが行われることを必要とするものと理解すべきではない。特定の状況において、平行作業および並列処理が都合よいであろう。

【0089】

範囲が、「約」１つの特定値から、および／または「約」別の特定の値までとここに表現されることがある。そのような範囲が表現される場合、例は、その１つの特定値から、および／またはその別の特定の値までを含む。同様に、値が、「約」という先行詞を使用して近似として表現される場合、その特定の値は別の態様を構成することが理解されよう。範囲の各々の端点は、他の端点に関係してと、他の端点とは関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。

【0090】

この中の記述は、特定の様式で機能するように「構成されている」または「適合されている」本開示の構成要素を指すことも留意すべきである。この点に関して、そのような構成要素は、特定の性質を具体化する、または特定の様式で機能するように「構成されている」または「適合されている」。ここで、そのような記述は、意図する用途の記述とは対照的に、構造的な記述である。より詳しくは、構成要素が、そのように「構成されている」または「適合されている」様式に対するこの中の記述は、その構成要素の既存の物理的条件を示し、そのため、その構成要素の構造的特徴の明確な記述として解釈すべきである。

【0091】

図面に示された様々な構成および実施の形態により示されるように、様々なガラス積層構造体およびそのための組成物を記載してきた。

【0092】

本開示の好ましい実施の形態を記載してきたが、記載された実施の形態は、説明目的のためだけであり、本発明の範囲は、その精読から当業者に自然に想起される同等物、多くの変更および改変の全範囲が認められる場合、付随の特許請求の範囲だけによって定義されるべきであることを理解すべきである。

【0093】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0094】

実施形態１
ガラス積層構造体において、
外側ガラス板、および
内側ガラス板、
を備え、
前記ガラス板の一方または両方が、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有する、ガラス積層構造体。

【0095】

実施形態２
前記ガラス板の一方または両方が、ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８８モル％を有する、実施形態１記載のガラス積層構造体。

【0096】

実施形態３
前記ガラス板の一方または両方が、Ｒ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約３モル％を有する、実施形態１または２記載のガラス積層構造体。

【0097】

実施形態４
前記外側ガラス板が、化学強化ガラス板であり、かつＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有し、前記内側ガラス板が、ソーダ石灰ガラスおよび徐冷ガラスからなる群より選択される材料から作られた、実施形態１から３いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0098】

実施形態５
前記内側ガラス板が、化学強化ガラス板であり、かつＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有し、前記外側ガラス板が、ソーダ石灰ガラスおよび徐冷ガラスからなる群より選択される材料から作られた、実施形態１から３いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0099】

実施形態６
前記ガラス板の一方または両方が、
約６９〜８０モル％のＳｉＯ₂、
約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、
約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、
約０〜５モル％のＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＰ₂Ｏ₅、
約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、
約０〜３モル％のＫ₂ＯおよびＣａＯ、並びに
約０〜２モル％のＳｎＯ₂
をさらに含む、実施形態１から５いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0100】

実施形態７
前記ガラス板の一方または両方が、
約７２〜８０モル％のＳｉＯ₂、
約８〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、
約４〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、
約０〜４モル％のＺｒＯ₂、ＭｇＯおよびＺｎＯ、
約０〜２モル％のＬｉ₂Ｏ、ＣａＯおよびＰ₂Ｏ₅、
約７〜１４モル％のＮａ₂Ｏ、
約０．１〜２．５モル％のＫ₂Ｏ、並びに
約０．１〜１．５モル％のＳｎＯ₂
をさらに含む、実施形態１から６いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0101】

実施形態８
前記ガラス板の一方または両方が、
約７４〜８０モル％のＳｉＯ₂、
約８〜１１モル％のＡｌ₂Ｏ₃、
約４〜９モル％のＢ₂Ｏ₃、
約０〜２モル％のＺｒＯ₂、
約０〜３モル％のＭｇＯおよびＺｎＯ、
約０〜１モル％のＬｉ₂ＯおよびＰ₂Ｏ₅、
約７〜１２モル％のＮａ₂Ｏ、
約０．１〜２．２モル％のＫ₂Ｏ、
約０〜１．５モル％のＣａＯ、並びに
約０．１〜０．５モル％のＳｎＯ₂
をさらに含む、実施形態１から７いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0102】

実施形態９
（Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ）／（Ｐ₂Ｏ₅＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃）が、約０．５〜１．２、約０．６〜０．９、または約０．６５〜０．８５である、実施形態１から８いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0103】

実施形態１０
前記ガラス板の一方または両方が、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５マイクロメートルの圧縮応力の層の深さまでイオン交換されており、ここで、ヌープ引っ掻き閾値＞約１２Ｎおよび硬度対モジュラス比＞約０．１１２である、実施形態１から９いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0104】

実施形態１１
前記ガラス板の一方または両方が、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５マイクロメートルの圧縮応力の層の深さまでイオン交換されており、ここで、ヌープ引っ掻き閾値＞約１６Ｎおよび硬度対モジュラス比＞約０．１１６である、実施形態１から１０いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0105】

実施形態１２
前記内側ガラス板の厚さが約０．３ｍｍから約１．５ｍｍに及び、前記外側ガラス板の厚さが約１．５ｍｍから約３．０ｍｍに及ぶ、実施形態１から１１いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0106】

実施形態１３
前記外側ガラス板の厚さが約０．３ｍｍから約１．５ｍｍに及び、前記内側ガラス板の厚さが約１．５ｍｍから約３．０ｍｍに及ぶ、実施形態１から１１いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0107】

実施形態１４
前記外側および内側ガラス板の中間にある高分子中間層をさらに備え、該高分子中間層が、単体高分子シート、多層高分子シート、または複合高分子シートからなる、実施形態１から１３いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0108】

実施形態１５
前記構造体が、自動車のサイドウィンドウ、自動車のサンルーフ、自動車のフロントガラス、建物の窓、およびディスプレイからなる群より選択される、実施形態１から１４いずれか１つに記載のガラス積層構造体。

【0109】

実施形態１６
ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８６．５モル％、およびＲ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約５モル％を有するガラス板。

【0110】

実施形態１７
ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃≧８８モル％をさらに有する、実施形態１６記載のガラス板。

【0111】

実施形態１８
Ｒ₂Ｏ−ＲＯ−Ａｌ₂Ｏ₃＜約３モル％をさらに有する、実施形態１６または１７記載のガラス板。

【0112】

実施形態１９
約６９〜８０モル％のＳｉＯ₂、
約６〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、
約２〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、
約０〜５モル％のＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯおよびＰ₂Ｏ₅、
約６〜１５モル％のＮａ₂Ｏ、
約０〜３モル％のＫ₂ＯおよびＣａＯ、並びに
約０〜２モル％のＳｎＯ₂
をさらに含む、実施形態１６から１８いずれか１つに記載のガラス板。

【0113】

実施形態２０
約７２〜８０モル％のＳｉＯ₂、
約８〜１２モル％のＡｌ₂Ｏ₃、
約４〜１０モル％のＢ₂Ｏ₃、
約０〜４モル％のＺｒＯ₂、ＭｇＯおよびＺｎＯ、
約０〜２モル％のＬｉ₂Ｏ、ＣａＯおよびＰ₂Ｏ₅、
約７〜１４モル％のＮａ₂Ｏ、
約０．１〜２．５モル％のＫ₂Ｏ、並びに
約０．１〜１．５モル％のＳｎＯ₂
をさらに含む、実施形態１６から１９いずれか１つに記載のガラス板。

【0114】

実施形態２１
約７４〜８０モル％のＳｉＯ₂、
約８〜１１モル％のＡｌ₂Ｏ₃、
約４〜９モル％のＢ₂Ｏ₃、
約０〜２モル％のＺｒＯ₂、
約０〜３モル％のＭｇＯおよびＺｎＯ、
約０〜１モル％のＬｉ₂ＯおよびＰ₂Ｏ₅、
約７〜１２モル％のＮａ₂Ｏ、
約０．１〜２．２モル％のＫ₂Ｏ、
約０〜１．５モル％のＣａＯ、並びに
約０．１〜０．５モル％のＳｎＯ₂
をさらに含む、実施形態１６から２０いずれか１つに記載のガラス板。

【0115】

実施形態２２
（Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ）／（Ｐ₂Ｏ₅＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ａｌ₂Ｏ₃）が、約０．５〜１．２、約０．６〜０．９、または約０．６５〜０．８５である、実施形態１６から２１いずれか１つに記載のガラス板。

【0116】

実施形態２３
前記板が、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５マイクロメートルの圧縮応力の層の深さまでイオン交換されており、ここで、ヌープ引っ掻き閾値＞約１２Ｎおよび硬度対モジュラス比＞約０．１１２である、実施形態１６から２２いずれか１つに記載のガラス板。

【0117】

実施形態２４
前記板が、少なくとも３００ＭＰの圧縮応力および少なくとも１５マイクロメートルの圧縮応力の層の深さまでイオン交換されており、ここで、ヌープ引っ掻き閾値＞約１６Ｎおよび硬度対モジュラス比＞約０．１１６である、実施形態１６から２３いずれか１つに記載のガラス板。

【0118】

実施形態２５
約０．３ｍｍから約１．５ｍｍに及ぶ厚さをさらに有する、実施形態１６から２４いずれか１つに記載のガラス板。

【0119】

実施形態２６
実施形態１６から２５いずれか１つに記載のガラス板を備えた、自動車のサイドウィンドウ、自動車のサンルーフ、自動車のフロントガラス、建物の窓、およびディスプレイ。

【符号の説明】

【0120】

１０、１００ 積層構造体
１２ 外側層
１４、１０６、１３０ 高分子中間層
１６ 内側層
１０１ フロントガラス
１０２、１０４ ソーダ石灰ガラス板
１０３、１２３、１４３、１６３ 第１の像
１０５ 像
１０８、１２８、１４８、１６８ 第２の像
１１０ 外側ガラス板
１２０ 内側ガラス板
１２１、１４０、１６０ ガラス積層構造体
１２２、１２４、１４４、１６２ 化学強化ガラス板
１２６ くさび形高分子中間層
１４２、１６４ 非化学強化ガラス板
２００ 成形積層構造体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】