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CN102092940A - 用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃 - Google Patents

用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃 Download PDF

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CN102092940A
CN102092940A CN2009102532632A CN200910253263A CN102092940A CN 102092940 A CN102092940 A CN 102092940A CN 2009102532632 A CN2009102532632 A CN 2009102532632A CN 200910253263 A CN200910253263 A CN 200910253263A CN 102092940 A CN102092940 A CN 102092940A
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silicate glass
glass
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王冲
乔斯·西默
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Schott Glass Technologies Suzhou Co Ltd
Schott AG
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Schott Glass Technologies Suzhou Co Ltd
Schott AG
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Abstract

本发明涉及用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃，所述的玻璃由如下组分构成，各组份按重量百分比计，SiO2，55-65％；Na2O，12＜-17％；Al2O3，15＜-20％；K2O，2-6％；MgO，3.9-10％；ZrO2，0-5％；ZnO，0-4％；CaO，0-4％；Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO，15-28％；SnO2，0-1％；TiO2+CeO2，≤1％，及其化学强化方法，包括在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～430℃，处理的持续时间为0.5～16小时。本发明的玻璃可用作触摸板的衬底和盖板。

Description

用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃
技术领域
本发明涉及铝硅酸盐玻璃。具体地，本发明涉及具有高强度、高断裂韧性，高度耐刮擦性能的铝硅酸盐玻璃。更具体地，本发明涉及用作电子产品屏幕保护材料的高强度、高断裂韧性，高度耐刮擦性能的铝硅酸盐玻璃。甚至更具体地，本发明涉及用于触摸屏的高强度、高断裂韧性，高度耐刮擦性能的铝硅酸盐玻璃。同时，本发明也涉及所述的铝硅酸盐玻璃的化学强化方法。
背景技术
随着电子显示产品，例如，等离子电视、液晶电视、液晶显示器、ATM机、手机、PDA、个人娱乐设备、信息查询机、媒体广告播放机等的应用越来越普及，屏幕的保护问题越来越引起制造商和使用者的关注。
过去通常在表面放置一层保护盖板，该类材料主要以有机板和钠钙玻璃为主，但是这些产品的硬度、机械强度、表面抗划伤性和抗冲击性不高。特别是触摸屏，例如PDA、手机的触摸屏由于频繁的手指、电子笔、签字笔、甚至钥匙在显示屏上进行书写、刻划及冲击等危险操作，使显示屏幕经常出现破损和表面粗糙，影响整机的使用寿命及屏幕显示效果。
触摸屏是能够通过在显示区域内进行触摸并探测而感应的显示器，在无需键盘、鼠标或触控板的情况下，引起与显示器的直接互动。触摸屏如电阻式、电容式和投射电容式触摸屏需要玻璃衬底用于沉积透明的传导性氧化物以传导信号。特别是用于保护显示器的目的，通常还需要另外的玻璃盖板。
电阻式触摸屏通过表面柔性盖板传导触摸信号，所述柔性盖板通常是涂覆有透明导电氧化物膜的塑料或玻璃。接触会使得柔性盖板变形到达内部导电衬底，从而改变电路的电阻和电流，这通常被识别为用于处理的触摸事件。尤其是对于户外的应用场合，表面柔性层要求更高的耐刮擦性和透射率，塑料无法满足这种需求，因此需要使用约0.1～0.3mm厚的玻璃片。
特别的，投射电容式触摸屏代表了触摸屏市场快速增长的趋势，因为它能提供高透射率、高分辨率、长寿命，并提供对多点触控功能的支持。对于这类电容触摸屏，玻璃可作为镀膜的衬底或者盖板。电容式触摸屏通过由电路的电容变化感应手指的触摸，通常仅需具有双侧TCO涂层的玻璃衬底。
作为衬底的玻璃镀有透明导电氧化物膜(TCO)，衬底玻璃通常是涂覆有TCO(透明传导涂层)的碱石灰玻璃。两片镀有TCO膜层的玻璃通过隔开的薄空间形成电容器。重要的是，上层玻璃保护显示器免受破坏，从而希望具有高表面耐刮擦性和强度。
此外，其他类型的触摸屏如表面声波式，光学感应式等等，都需要高透过率、高强度的玻璃面板或者基板。
在触摸屏应用领域中的衬底和盖板通常都要求对玻璃进行强化和/或增韧处理，以进一步增加玻璃的强度和韧性。通常，对于那些应用厚度范围在0.3mm～1.5mm之间的玻璃需要进行强化处理。因为物理回火方法只能处理大于3mm厚的玻璃。因此，需要化学处理以强化0.3mm～1.5mm范围内的玻璃。
玻璃表面增强技术不仅包括通常意义的风钢化(空气喷射增强)措施，而且包括化学钢化技术。化学钢化技术的实质是改变玻璃表面的结构，从而增强玻璃表面的强度。化学钢化又可称为化学强化。
化学钢化通常分为：1)玻璃表面烷基化处理，2)在玻璃表面镀制一层低膨胀系数的玻璃质材料和，3)碱金属离子交换。在此所述的化学钢化是指离子交换增强。通常离子交换增强方式又分为二种方法：高温离子交换和低温离子交换。离子交换增强又可称为离子交换强化。
高温离子交换增强：指在玻璃应变温度以上，用低热膨胀系数的玻璃质材料在玻璃表面形成变质层。典型的高温离子交换是将含有Na2O和K2O的玻璃加热到应变温度以上，在低于软化温度时将其浸入含有Li+的熔盐中，加热玻璃和熔盐到应变温度以上，此时玻璃网络较松弛，表面易改变，促使玻璃和熔盐之间进行Na+或K+与Li+之间的离子交换。经过一段时间的玻璃表面Li+与Na+或K+的离子交换，取出玻璃退火，冷却到室温时，在玻璃表面形成一层富含Li+离子的层。由于Li+层的膨胀系数远低于含Na+或K+的离子层(富含钠、钾的玻璃和富含锂的玻璃具有不同的热膨胀系数)，在冷却过程中玻璃表面和内部收缩量不同，因此在玻璃表面形成残余的压应力层，在玻璃内部产生张应力层。若玻璃中亦含有Al2O3和TiO2，则离子交换时将形成热膨胀系数更小的TiO2-Al2O3-4SiO4晶体，冷却后将产生非常大的压应力。然而高温离子交换易产生光畸变，玻璃易变形。生产过程中熔盐温度较高，产生大量的挥发物，污染环境，而且熔盐易失效。
低温离子交换增强：低温离子交换比较普遍，其原理是在低于玻璃应变温度的情况下，将玻璃浸没于离子半径大于玻璃中所含碱金属离子的碱金属化合物熔盐中，熔盐中体积大的离子挤入玻璃网络中原先由体积小的离子所占据的空间，体积小的离子被置换进入熔盐中。当玻璃冷却后，玻璃网络收缩，体积大的离子需要较大的空间，从而导致玻璃表面产生压应力，该表面压应力随着玻璃冷却将残留其中，由此形成玻璃表面致密的压缩层。存在这一压缩层将减少玻璃表面的微裂纹，在玻璃表面形成预压应力层，从而大大提高玻璃的抗弯曲强度和抗冲击强度。
通过由化学品盐中的较大离子交换出玻璃中较小的离子，例如，通过使用公知的KNO3盐浴，由较大的K+离子交换玻璃中较小的Na+离子。
为促进有效的离子交换过程，至少一种较小的碱性离子，尤其是Li+或者Na+是玻璃必需的成分，以能够被盐如KNO3中较大的离子交换。在不丧失其他特性的情况下，这种碱性离子的含量应尽可能的高，以提供足够的交换位。此外，Al2O3也是必需的组分以提供高强度玻璃原料，并且重要的是能形成更大的网络，可作为扩散通道容纳碱金属离子，这将导致快速和有效的离子交换。
所述离子交换过程在玻璃表面上产生数百兆帕的压应力，并相应地在玻璃中心产生了拉伸应力，因为在施加外部负荷时，表面压应力抑制了小缺陷的传播而获得了强化效果。
通常，可以在玻璃表面上得到数十微米的交换层，这种离子交换层对外力具有高度耐刮擦性。
为满足作为触摸屏盖板应用的要求，从实用角度而言，快速和有效的强化处理是很关键的。在CN101337770A中记载了在430～490℃的温度范围，处理3～8小时。CN101508524A记载了在离子交换层达到40微米以上，玻璃需要在420℃处理8个小时，或者500℃处理5个小时。然而，高盐浴处理温度或者长的处理时间通常会导致玻璃表面网络的迅速松弛，产生较低的表面压应力。
另外，不含有害物质的“绿色”玻璃成为电子消费产品的新趋势。US2008/0286548、US 5895768、CN101575167A，CN 101337770A和CN101508524A中公开的玻璃配方涉及利用As2O3、Sb2O3、Cl2或者F2做为玻璃精炼的澄清剂，这限制了它们在电子产业中广泛应用的可能性。
其次，触摸屏，特别是户外公共场所应用的触摸屏玻璃，存在大量细菌通过手指进行传播的可能。这对新一代触摸屏提出了具有防菌功能的要求。根据US 2007/0172661报道，在普通平板玻璃或者微晶玻璃表面实现该功能的方法主要是镀膜，或者通过离子交换工艺来实现，其原理是在玻璃表面引入银离子，从而吸附和杀灭细菌。
发明内容
在现有技术中，用于触摸屏的硅酸盐玻璃存在如下的缺点：
1、表面柔性层要求的耐刮擦性和透射率不够高；
2、厚度范围在0.3mm～1.5mm之间的玻璃的强度和韧性仍不够高；
3、高盐浴处理温度或者长的处理时间通常会导致玻璃表面网络的迅速松弛，产生较低的表面压应力；
4、利用As2O3、Sb2O3、Cl2或者F2做为玻璃精炼的澄清剂，对环境产生有害的影响；
5、在玻璃表面引入银离子，吸附细菌，工艺较复杂。
本发明的发明人经过长期的研究发现，使用一种新型配方的铝硅酸盐玻璃组合物，在适当的低温化学钢化条件下钢化处理后，可以提供具有高的强度、硬度、耐刮擦性、杨氏模量的玻璃，可用作投射电容式触摸屏的盖板和衬底玻璃，同样可以用于其它电子产品的触摸屏。
本发明使用一种新型配方的铝硅酸盐玻璃组合物，在适当的低温化学钢化条件下钢化处理后，能够提供厚度范围在0.3mm～1.5mm之间的玻璃，特别是具有高的硬度、杨氏模量和耐刮擦性的玻璃，同时，本发明经化学强化后的玻璃，可获得更高的抗冲击性。本发明的铝硅酸盐玻璃具有高强度、高耐刮擦性并优选用于户外应用。
本发明所涉及的玻璃采用浮法生产，锡槽中所产生的二氧化锡即可达到澄清除气泡的效果，因而不需要采用不环保的物质作为澄清剂。
因此，本发明的一个目的是提供用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃，所述铝硅酸盐玻璃具有高的强度和耐刮擦性，可用于触摸屏的盖或衬底。
本发明的另一个目的是提供用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃的化学强化方法，所述的方法可以在较低温度和较短时间内有效强化用于触摸屏应用的玻璃。
进一步，本发明的目的还在于提供一种具有表面抗菌功能的用于触摸屏的盖板玻璃。
更具体地说，本申请涉及如下的发明。
本发明提供一种铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
SiO2                    55-65
Na2O                    12＜-17
Al2O3                   15＜-20
K2O                     2-6
MgO                     3.9-10
ZrO2                    0-5
ZnO                     0-4
CaO                     0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
SnO2                    0-1
TiO2+CeO2               ≤1
                                    。
在一个实施方式中，其中SiO2的含量范围为58～63wt.％。
在一个实施方式中，其中Na2O的含量范围为12＜～15wt.％。
在一个实施方式中，其中K2O的含量范围为3～5wt.％。
在一个实施方式中，其中Al2O3的含量范围为15＜～18wt.％。
在一个实施方式中，其中Al2O3的含量范围为15＜～17wt.％。
在一个实施方式中，其中MgO的含量范围为3.9～8.0wt.％。
在一个实施方式中，其中MgO的含量范围为3.9～6.0wt.％。
在一个实施方式中，其中ZnO和CaO的含量范围均低于2wt.％。
在一个实施方式中，其中ZrO2的含量范围为0.1-3wt.％。
在一个实施方式中，其中ZrO2的含量范围为0.1-2wt.％。
在一个实施方式中，其中组分Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO之和的含量范围为15～25wt.％。
本发明同时提供一种钢化玻璃的方法，包括提供本发明的铝硅酸盐玻璃，在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～430℃，处理的持续时间为0.5～16小时。
在一个实施方式中，其中温度范围为370～420℃，处理时间为0.5～8小时。
在一个实施方式中，其中温度范围为380～420℃，处理时间为0.5～4小时。
在一个实施方式中，其中温度范围为390～410℃，处理时间为1～3小时。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的压缩应力为600-1000MPa。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-80μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-40μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-30μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-20μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，0.3mm厚的所述铝硅酸盐玻璃具有200-400mm的落球断裂高度，且环压断裂力为400-1000N。
在一个实施方式中，其中离子交换后，0.5mm厚的所述铝硅酸盐玻璃具有300-500mm的落球断裂高度，且环压断裂力为500-1200N。
在一个实施方式中，其中离子交换后，0.7mm厚的所述铝硅酸盐玻璃具有400-1000mm的落球断裂高度，且环压断裂强度为1000-4000N。
在一个实施方式中，其中离子交换后，中心张力低于60MPa。
在一个实施方式中，其中离子交换后中心张力低于30MPa。
本发明进一步提供一种铝硅酸盐玻璃板，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
SiO2                    55-65
Na2O                    12＜-17
Al2O3                   15＜-20
K2O                     2-6
MgO                     3.9-10
ZrO2                    0-5
ZnO                     0-4
CaO                     0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
SnO2                    0-1
TiO2+CeO2               ≤1
                                    。
在一个实施方式中，其中SiO2的含量范围为58～63wt.％。
在一个实施方式中，其中Na2O的含量范围为12＜～15wt.％。
在一个实施方式中，其中K2O的含量范围为3～5wt.％。
在一个实施方式中，其中Al2O3的含量范围为15＜～18wt.％。
在一个实施方式中，其中Al2O3的含量范围为15＜～17wt.％。
在一个实施方式中，其中MgO的含量范围为3.9～8.0wt.％。
在一个实施方式中，其中MgO的含量范围为3.9～6.0wt.％。
在一个实施方式中，其中ZnO和CaO的含量范围均低于2wt.％。
在一个实施方式中，其中ZrO2的含量范围为0.1-3wt.％。
在一个实施方式中，其中ZrO2的含量范围为0.1-2wt.％。
在一个实施方式中，其中组分Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO之和的含量范围为15～25wt.％。
本发明还提供一种钢化玻璃板的方法，包括提供本发明的铝硅酸盐玻璃板，在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～430℃，处理的持续时间为0.5～16小时。
在一个实施方式中，其中温度范围为370～420℃，处理时间为0.5～8小时。
在一个实施方式中，其中温度范围为380～420℃，处理时间为0.5～4小时。
在一个实施方式中，其中温度范围为380～410℃，处理时间为1～3小时。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的压缩应力为600-1000MPa.
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-80μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-40μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-30μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-20μm。
在一个实施方式中，其中离子交换后，0.3mm厚的所述铝硅酸盐玻璃板具有200-400mm的落球断裂高度，且环压断裂力为400-1000N。
在一个实施方式中，其中离子交换后，0.5mm厚的所述铝硅酸盐玻璃板具有300-500mm的落球断裂高度，且环压断裂力为500-1200N。
在一个实施方式中，其中离子交换后，0.7mm厚的所述铝硅酸盐玻璃板具有400-1000mm的落球断裂高度，且环压断裂力为1000-4000N。
在一个实施方式中，其中离子交换后，中心张力低于60MPa。
在一个实施方式中，其中离子交换后，中心张力低于30MPa。
本发明的铝硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃板，通过浮法制备。
在一个实施方式中，所述通过浮法制备的铝硅酸盐玻璃或板的厚度范围为0.5mm～20mm。
本发明的铝硅酸盐玻璃或本发明的铝硅酸盐玻璃板，通过下拉法制备。
在一个实施方式中，所述通过下拉法制备的铝硅酸盐玻璃或板，其中使用选自三氧化二砷、三氧化二锑、硫酸盐、硝酸盐、氟化物或氯化物的精炼剂。
在一个实施方式中，其中通过下拉法制备的所述铝硅酸盐玻璃或板的厚度范围通常则为0.1～1.5mm。
本发明的铝硅酸盐玻璃或本发明的铝硅酸盐玻璃板，它们是触摸屏。
本发明的铝硅酸盐玻璃触摸屏，它们用于移动电子设备。
本发明也提供一种移动电子设备，其中所述的移动电子设备包括铝硅酸盐玻璃盖板，所述的铝硅酸盐玻璃盖板由如下组分组成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
SiO2                    55-65
Na2O                    12＜-17
Al2O3                   15＜-20
K2O                     2-6
MgO                     3.9-10
ZrO2                    0-5
ZnO                     0-4
CaO                     0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
SnO2                    0-1
TiO2+CeO2               ≤1
                                        。
本发明还提供一种制备防菌、钢化的铝硅酸盐玻璃板的方法，提供本发明的铝硅酸盐玻璃板，在化学钢化玻璃的过程中，在硝酸盐熔盐中加入硝酸银。
在一个实施方式中，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～15％。
在一个实施方式中，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～10％。
在一个实施方式中，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～5％。
本发明又提供一种用作触摸屏的防菌、钢化的铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
SiO2                    55-65
Na2O                    12＜-17
Al2O3                   15＜-20
K2O                     2-6
MgO                     3.9-10
ZrO2                    0-5
ZnO                     0-4
CaO                     0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
SnO2                    0-1
TiO2+CeO2               ≤1
其特征还在于，在化学钢化玻璃的过程中，在硝酸盐熔盐中加入硝酸银，离子交换后的玻璃具有至少一种如下的性质：
-DoL为10～80μm；
-中心张力低于60MPa；
-压应力600-1000MPa；
-对于0.3mm厚的玻璃，具有200-400mm的落球断裂高度，以及环压断裂力为400-1000N；
-对于0.5mm厚的玻璃，具有300-500mm的落球断裂高度，以及环压断裂力为500-1200N；
-对于0.7mm厚的玻璃，具有400-1000mm的落球断裂高度，且环压断裂力为1000-4000N；
-具有防菌的功能。
在一个实施方式中，其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～430℃，处理的持续时间为0.5～16小时。
在一个实施方式中，其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～420℃，处理的持续时间为0.5～8小时。
在一个实施方式中，其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为380℃～420℃，处理的持续时间为0.5～4小时。
在一个实施方式中，其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为390℃～410℃，处理的持续时间为1～3小时。
在一个实施方式中，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～15％。
在一个实施方式中，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～10％。
在一个实施方式中，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～5％。
本发明优选的铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
SiO2                    56-64
Na2O                    12.1-16.5
Al2O3                   15.1-19.0
K2O                     2.5-5.5
MgO                     3.9-9.0
ZrO2                    0-5
ZnO                     0-4
CaO                     0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
SnO2                    0-1
TiO2+CeO2               ≤1
                                    。
本发明另一种优选的铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
SiO2                    57-63
Na2O                    12.1-16.0
Al2O3                   15.1-18.5
K2O                     2.8-5.0
MgO                     4.0-9.0
ZrO2                    0-5
ZnO                     0-4
CaO                     0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
SnO2                    0-1
TiO2+CeO2               ≤1
                                。
本发明提供一种制备防菌、钢化的铝硅酸盐玻璃盖板的方法，即，在化学钢化玻璃的过程中，在硝酸盐熔盐中加入硝酸银。银离子在离子交换过程中渗入玻璃表面，达到防菌的效果。
本发明的玻璃还可用于其它应用，例如，用于电子设备，如膝上型笔记电脑、移动电话等的盖板，用于保护内部的电子部件，用于光电(器件)板的盖板玻璃、硬盘衬底、薄膜太阳能电池沉积基板或者保护盖板，这些盖板和衬底要求长期使用过程中具有高强度以及高耐刮擦性。
具体实施方式
SiO2是玻璃中的主要成分，以形成网络。若SiO2的含量低于55重量％，玻璃的可成形性和耐化学性会降低，同时具有较高的结晶化趋势。若含量高于65重量％，粘度和熔点将更高，这不适宜于浮法工艺。为保持良好的玻璃可成形性和适宜的熔融和成形温度，优选SiO2的含量在58～63重量％的范围内。
将碱性氧化物如Na2O、K2O加入玻璃中，以降低熔融温度。尤其是为满足有效的离子交换强化，需要高含量的Na2O用于K+←→Na+的交换。在玻璃和盐(KNO3)之间更多的离子交换将获得更高强度的玻璃。但是过高的碱含量将增大热膨胀系数，从而降低玻璃的耐热性，以及玻璃的成形性。因而，Na2O的组分范围限制在12＜～17重量％的范围内。更优选Na2O的含量在12＜～15重量％的范围内。K2O的含量保持低含量，即≤6重量％，以避免对离子交换工艺产生不利的影响。K2O优选的含量范围为3～5重量％。
为提供原料玻璃的高强度和硬度，Al2O3是必需的组分。此外，这种玻璃在处理过程中还具有高的耐刮擦性。为获得快速的扩散，预期玻璃中高的Al2O3含量将促进Na+←→K+的离子交换过程，因为Al3 +倾向于形成网络[AlO4]，这比常规的[SiO4]网络要大得多，并留下较大的孔作为离子扩散的通道。这有助于离子交换过程在短的持续时间，如0.5h～8h内，在低温如370～430℃下进行。然而，大于20重量％的Al2O3增大了玻璃的结晶化趋势和粘度，因而必须避免。本发明中Al2O3的含量通常为15＜～20重量％，优选为15＜～18重量％，最优选的组成范围为15＜～17重量％。
MgO也是一种必需的组分，当MgO的含量不大于10重量％时，其有助于降低玻璃熔点，促进均匀性，增加抗水解性和加速离子交换过程。其成分范围为3.9～10.0重量％，优选范围为3.9～8.0重量％，最优选MgO的含量为3.9～6.0重量％。
ZnO和CaO具有类似的作用，但是过多添加将增大结晶化趋势。在本发明中，ZnO和CaO的含量限制为低于4重量％，且更优选二者的含量均低于2重量％。
加入ZrO2作为进一步提高玻璃的杨氏模量和耐化学性的组分，并促进离子交换过程。但是ZrO2也是一种增大结晶性趋势和熔融温度的组分。因此，ZrO2小于5重量％，优选ZrO2的含量范围为0.1-3重量％，最优选的含量范围为0.1-2重量％。
对组分(Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO)要求进一步的限制，以进一步缩小优选的组成范围。对于组分(Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO)之和要在15～28重量％的范围内，以保持良好的玻璃可熔性和成形性。但是在本发明中，对于组分(Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO)之和最优选的范围是15～25重量％。
在特定的情况下，TiO2和CeO2的加入可改善玻璃的可熔性，但是它们的总量不会超过1重量％。
本发明的玻璃不含任何B2O3。B2O3的加入可改善玻璃的可熔性以及降低熔点，但是加入B2O3的一个很大的缺点是会对离子交换化学强化带来严重的负面影响，即，降低离子交换的速度，以及无法达到高的表面压应力。导致这种负面影响的原因是氧化硼形成了致密的[BO4]网络，从而限制了离子在玻璃中的迁移。
此外，本发明中涉及的玻璃成分，不含任何对环境不友好的重金属元素如BaO、PbO等。
通过浮法制备本发明的玻璃，在浮法过程中在锡槽上形成SnO2。在熔融过程中，对于玻璃的精炼工艺完全不需要有害的添加物如As2O3、Sb2O3、硫酸盐、硝酸盐等，从而制造不含任何有害成分的“绿色”玻璃。由于该生产工艺本身的特性，玻璃表面可能会含有不超过1.0重量％的SnO2，但玻璃的性能不会因此受到任何影响。
对于本领域普通技术人员而言，修改，甚至是稍微修改浮法玻璃的组成往往是很棘手的，因为这种设备投资很大，若玻璃组成引起融火材料的加速损坏，则在实际生产中，这种设备的修复是非常昂贵的。
浮法生产玻璃是一种已知的玻璃加工工艺。玻璃熔体从炉体中出来后，流经一个盛有液态锡的槽体，玻璃浮于液态锡之上，同时在向前传输的过程中玻璃粘度增加。这样的工艺过程达到使玻璃成型并且具有光洁表面的目的。
用于平板玻璃制备的其他方法也适用于制备本发明的玻璃。例如下拉法。在该情况下，可使用常用精炼剂如三氧化二砷、三氧化二锑、硫酸盐、硝酸盐、氟化物、氯化物等。
下拉法生产玻璃也是一种已知的玻璃加工工艺。玻璃从炉体中出来之后，流经一个槽体。粘度较低的玻璃在槽体中通过下端的一个狭缝向下溢出，实现玻璃成型并且具有光滑表面的目的。
对于浮法方法，益处是可以相对较低的成本生产大尺寸的玻璃，厚度范围更大。本发明玻璃的厚度范围为0.5mm～20mm。若通过下拉法制备玻璃，厚度范围通常则为0.1～1.5mm。
通过使用100％的KNO3盐浴进行离子交换强化。通过设计的不锈钢架传送玻璃，然后在预热步骤后置于盐浴中。通常预热在370℃～430℃的温度范围进行，优选的温度范围为370～420℃，更优选的温度范围是380～420℃，最优选的温度范围为390～410℃。处理的持续时间为0.5小时～16小时，优选的处理时间为0.5小时～8小时，更优选的处理时间为0.5小时～4小时，最优选的处理时间为1小时～3小时。
化学强化是通过用较大的离子(通常是K+)交换较小的离子(通常是Na+)，并从而在玻璃表面上形成压应力，这增强了玻璃的断裂韧性和强度可靠性。类似的，对于含有Li+离子的玻璃，通过用含有Na+的盐如NaNO3可实现强化。因此需要在玻璃中存在碱金属离子，因为其扩散性最高。
对于盐浴，KNO3是最优选的用于玻璃强化的化合物。或者，可以使用各种催化剂与KNO3一起促进离子的交换速度，或改进强化玻璃的性能，例如K2SO4、K2SiO4、KOH、Al2O3、Al(OH)3等。
温度和时间是影响强化工艺最重要的参数。KNO3在约337℃熔融，并在约400℃开始分解。360℃-500℃的温度范围是广泛使用的玻璃化学强化的温度。但是温度较低所带来的问题是无法达到较快的离子交换速度，同时温度过高会带来玻璃表面网络的迅速松弛而无法达到高的压缩应力。类似的，较短的处理时间会使得离子渗透不够深入，而过长的处理时间会使得玻璃网络松弛而无法达到预期的效果。为获得理想的性能，需要合适的温度以及处理时间以达到优化的强度和应力状态。
无论是强化过的还是未强化过的玻璃，表面刮擦和边缘质量显著影响了玻璃的强度。随刮擦深度增加，玻璃的强度逐步下降。为此原因，在玻璃处理和加工过程中，必须避免表面刮擦。并且有时需要在离子交换处理之前，对玻璃进行抛光。在本发明中，玻璃具有相对高的硬度，从而具有较好的耐刮擦性，该优点避免了处理过程中的高产率损失，并无需很深的表面抛光。
表面压应力(CS)，压应力层的深度(DoL)和中心张应力(TS)是决定强化玻璃性能，如强度和耐刮擦性的性质。具有较高表面压应力的玻璃具有较高的强度，具有较深DoL的玻璃具有较高的耐刮擦性。在固定的表面张力下，具有更高DoL的玻璃将具有较高的中心张力，这反而会使玻璃出现易碎的可能性。
为获得合理的强化性能，根据温度、时间和玻璃的厚度来设计应力曲线变化是非常重要的。在370～430℃的温度范围内处理0.5～16小时，本发明的玻璃可以获得不低于600MPa的高压缩应力，通常为600-1000MPa，以及不低于10μm的DoL。通常DoL范围为10-80μm，优选为10-40μm，更优选的情况下为10-30μm，最优选的情况为10-20μm。其中，优选在0.5～8小时以及370～430℃温度范围内持续处理，仅产生非常有限的表面松弛。更优选在380～420℃温度范围内处理0.5-4小时。最优的条件是在390～410℃温度范围内处理1～3小时。在特定DoL和中心拉伸张力结合的优化表面应力下，厚度为0.5mm或者甚至0.3mm的较薄的玻璃也能够变韧，同时断裂强度显著提高。
可以通过常规强度测试方法即，落球冲击实验和环压实验，证明本发明玻璃在离子交换之后的强度和可靠性的改进。
按如下步骤进行落球实验：以132g重量，直径为31.75mm钢球从已知高度落下，冲击尺寸为50×50×0.7mm的玻璃样品中心。冲击实验从200mm高度开始，然后下一次实验的高度依次比上次实验高度高50mm，直到玻璃样品被击碎。
按如下步骤进行环压实验：由常用的万能强度试验机施加压力。施力部分为一个端部为圆环状的刚性压头，该圆环直径为4mm。放置玻璃的部件为另一个圆环状的刚性支撑环，直径为20mm。玻璃样品置于其上，逐渐通过万能强度试验机施加压力，同时上部压头产生朝向玻璃样品的位移。在玻璃破碎的同时，强度试验机记录下使该样品破碎所需要的力。
落球实验可以评估强化玻璃的抗冲击强度。平均起来，对于尺寸为50×50×0.7mm的玻璃，用370～430℃、交换0.5～8小时的标准工艺强化的玻璃可以通过300mm高度的132g重、直径为31.75mm钢球冲击。通过调整离子交换参数，在优选的情况下，强化玻璃甚至可以通过132g钢珠800mm高度的落球冲击。在最好的情况下，所述玻璃甚至可以承受1000mm高的落球冲击。对于厚度为1.0mm的玻璃以及0.5mm，甚至0.3mm的玻璃，在进行钢化后，都可以获得同样幅度的强度增加。令人惊讶的是，在此温度范围和时间内，通过优化的工艺，0.5mm的玻璃可以通过钢球500mm落下的冲击，0.3mm的玻璃甚至可以通过钢球400mm落下的冲击。
当通过万能强度机逐步施加压力时，环压实验证明了玻璃断裂强度的大幅提高。对于给定厚度0.7mm的玻璃，在进行钢化之前，环压断裂力为500-800牛顿。钢化后断裂力可达到1000-4000N。在进行钢化之后，可获得最低1000N的断裂力，在更好的情况下，所述强度大于2000N，在最好的情况下，甚至会达到4000N以上的断裂力。这意味着钢化后的强度可增加至高达5倍以上。对于厚度为1.0mm的玻璃，以及0.5mm，甚至0.3mm的玻璃，在进行钢化后，都可以获得同样幅度的强度增加。同样令人惊讶的是，在合适的温度范围和时间内，通过优化的工艺，0.5mm的玻璃在强化之后，最好能达到1200牛顿的断裂力，而0.3mm的玻璃在强化之后，最好能达到1000N的断裂力。
玻璃是对缺陷敏感的材料。这种缺陷经常引起玻璃强度测试的分散性结果。由于引入具有压应力的层使玻璃强化而大大减少了这种分散性，并使玻璃可承受外力的刮擦。但是大的DoL可能引起玻璃内部中心拉伸应力过大的风险，并使其容易破裂。精细的测试表明，对于本发明玻璃的应用而言，在370～430℃范围内，处理0.5～16小时，最优选的条件是在390～410℃范围内，处理1～3小时已足够。在该温度和时间范围，本发明的玻璃可达到至少5微米的DoL，最多可达到80微米的DoL。更长的处理时间将增大交换层的DoL，但降低表面应力，并导致较低的应力。尤其对于较薄的玻璃，更有增加内部张应力从而导致玻璃易碎的风险。
防菌功能
本发明提供一种具有防菌功能的触摸屏玻璃，以及实现该防菌功能的方法，该防菌功能可通过化学钢化的过程同时实现。具体实现方案是通过在化学钢化过程中，在硝酸钾熔盐中加入一定配比的硝酸银，其重量百分比为0.1～15％，优选的配比为0.1～10％，其中最优选的方案为0.1～5％。通过该方法制备的玻璃，表面会有一定深度的银离子从熔盐中通过离子交换(Ag+-Na+)而进入玻璃，厚度为0～20微米，优选厚度为0～10微米。银离子的存在可增强触摸屏表面的防菌功能。
根据专利US2007/0172661所公开的信息，具有防菌功能的银膜可通过含有银离子的化学前驱体或者在一定温度下离子交换处理后获得，银离子能进入玻璃表面一定深度。本发明的特点是通过离子交换处理将化学钢化和防菌功能在一个步骤中完成，并在本发明的用于触摸屏的玻璃面板上成功实施。
离子交换处理在370～430℃温度范围内进行，优选的温度是370～420℃，更优的是380～420℃，最优的温度范围是390～410℃。离子交换时间为0.5～16小时，优选的时间范围是0.5～8小时，更优选的是0.5～4小时，最优选的是1～3小时。
在以上的离子交换条件下，银离子能进入玻璃表面至少5微米的深度。为达到有效的防菌功能，在距离玻璃表面2μm的深度范围内，银离子的浓度能达到至少0.1重量％，优选的银离子浓度至少0.5重量％，甚至更优选能达到至少1.0重量％，最优选能达到2.0重量％以上。
通常Ag离子的渗入会影响玻璃的透过率。和离子交换之前相比，透过率的变化不超过5％，优选的条件下不超过3％，更优选不超过2％，最优选的情况是在保持抗菌功能的同时，透过率变化低于1％。
实施例
表1给出了本发明玻璃的化学钢化实施例。
实施例1
首先，按照实施例1给出的成分将相应的原料进行配料，在1600-1630℃下将原料通过铂金坩埚熔化并保温5～15小时，然后在1640-1660℃下澄清，随后降温到1600℃左右。将铂金坩埚从高温炉中取出，将玻璃熔体倾倒于冷的不锈钢模子中，制得尺寸大致为65×65×45mm的块体玻璃。随后将玻璃随着该不锈钢模子放入600℃左右的退火炉中退火2～8小时。
将退火完毕的玻璃进行抛光，然后切割，磨边，再精细刨光成所需的样品尺寸，即50×50×0.7mm。抛光后的表面粗糙度在1纳米以下。样品数量为至少40片。
将其中的至少20片样品进行化学钢化。钢化通过实验室级小型盐浴炉进行(直径250×250mm，深度400mm)。样品放置于专门的防腐蚀不锈钢样品架上。在经过390℃，2小时的离子交换处理后，将化学强化后的20片玻璃以及未处理的20片玻璃分别进行落球测试和环压实验。
未经钢化的玻璃片在进行重量132克的钢球冲击时，绝大多数都不能通过200mm的初始冲击，仅有少数样品在250mm破碎。平均起来，未钢化样品能承受的落球高度约在200mm左右，环压测试所获得平均破裂力为550牛顿。
在同样的强度测试条件下，钢化后的玻璃样品获得了超过预期的实验结果。平均的132g落球破裂高度达到了788mm，相对未钢化提高了约3倍。平均的环压破裂力达到了1820牛顿，相比未钢化样品提高了约2.3倍。其中在两种测试条件下，最好的样品均达到了未钢化前强度值的4倍。
同时，对钢化后的样品进行了表面压应力和离子交换深度的测试。在390℃处理2小时的情况下，实施例1的玻璃获得了平均820兆帕的表面压应力，及20微米的DoL。
通过FSM6000测试获得表面压应力和DoL。
测定了所获得玻璃样品的热膨胀系数(CTE)。在20～300℃的温度范围内，该成分玻璃的线膨胀系数为8.7×10-6/℃。
测定了所获得玻璃样品的玻璃转变点(Tg)。具有该成分玻璃的转变点约为590℃。
热膨胀系数和转化点通过如下方法测定。即，通过膨胀计进行测量。样品加工成直径为5mm的圆柱体。记录20到300℃的长度变化量，从而计算线膨胀系数。在玻璃转化点附近，玻璃的线膨胀系数发生明显的突变，通过外推从而获得玻璃的转变点。
通过阿基米德原理测定玻璃的密度。将玻璃样品放入盛有水的容器中并精确测量容器中水的体积变化，从而来获得样品的体积。利用可精确测量的样品重量除以体积，便得到了密度的数据。
实施例2
按照实施例2给出的成分将相应的原料进行配料，在1600-1630℃下将原料通过铂金坩埚熔化并保温5～15小时，然后在1640-1660℃下澄清，随后降温到1600℃左右。将铂金坩埚从高温炉中取出，将玻璃熔体倾倒于冷的不锈钢模子中，制得尺寸大致为65×65×45mm的块体玻璃。随后将玻璃随着该不锈钢模子放入600℃左右的退火炉中退火2到8个小时。
将退火完毕的玻璃进行抛光，然后切割，磨边，再精细刨光成所需的样品尺寸，即50×50×0.7mm。抛光后的表面粗糙度在1纳米以下。样品数量为至少40片。
接下来按照实施例1的同样的步骤在420℃，3小时下进行化学钢化以及落球试验、环压测试、表面压应力、DoL、热膨胀系数、玻璃转化点、密度等测试。
未经钢化的玻璃片在进行重量132克的钢球冲击时，绝大多数都不能通过200mm的初始冲击，仅有少数样品则在250mm破碎。平均起来，未钢化样品能承受的落球高度约在200mm左右，环压测试所获得平均破裂力为830牛顿。
在同样的强度测试条件下，钢化后的玻璃样品获得了超过预期的实验结果。平均的132g落球破裂高度达到了650mm，相对未钢化提高了2倍以上。平均的环压破裂力达到了1724牛顿，相比未钢化样品提高了1倍以上。其中两种测试条件下，最好的样品均达到了未钢化前强度值的3倍以上。
同时，对钢化后的样品进行了表面压应力和离子交换深度的测试。在430℃处理3小时的情况下，实施例2的玻璃获得了平均800兆帕的表面压应力，以及35微米的DoL。
测定了所获得玻璃样品的热膨胀系数(CTE)。在20～300℃的温度范围内，该成分玻璃的线膨胀系数为8.6×10-6/℃。
测定了所获得玻璃样品的玻璃转变点(Tg)。具有该成分玻璃的转变点约为605℃。
实施例3
在实施例3中，同一成分三种不同厚度(0.7mm，0.5mm，0.3mm)的玻璃在同样的条件下进行了钢化，并进行了以上实施例1和2中所述的各项测试。结果表明，即使对于较薄的玻璃，即0.5mm和0.3mm的玻璃，较短时间的化学钢化便足以提供有效的强化效果，并满足相关领域的应用。
比较例
表2中给出了比较例。
其中玻璃1为常见的钠钙玻璃，其主要成分为氧化硅、氧化钠、氧化钙；玻璃2为硼硅玻璃，其主要成分为氧化硅、氧化硼、氧化钠；玻璃3为另外一种铝硅玻璃，其主要成分为氧化硅、氧化钠、氧化铝。
和本发明的实施例相比，在相同的化学钢化条件下(KNO3、390℃，2h)，比较例所获得表面压应力均小于本发明的成分范围内实施例所获得的压应力。同时，比较例存在离子交换速度小于本实施例的问题，即如要达到20微米的DoL，比较例需要提高温度，或者增加离子交换的时间。
抗菌实验实施例
表3给出了关于抗菌测试的实施例。
采用实施例1-3中的玻璃样品，在熔盐中添加了4％重量的硝酸银，制备该抗菌玻璃。离子交换处理温度为390℃，时间2小时。之后测试了该批玻璃的抗菌性能，表层银离子含量，透过率变化，以及强度等。
根据国际标准ASTM 2180-01所描述的方法进行相关的抗菌测试，所检测的细菌种类包括：绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉、白色念珠菌、大肠杆菌、沙门氏菌。
根据中国建材行业标准JCT 1054-2007《镀膜抗菌玻璃标准》所描述的方法进行相关的抗菌测试，所检测的细菌种类包括：大肠杆菌，金黄色葡萄球菌。
通过以上检测方法，如果细菌数量的减少达到两个数量级以上，则认为本发明的实施方案达到抗菌指标。
针对抗菌实施例1-3的玻璃，进行了ASTM 2180-01所描述的测试。结果表明按照此工艺所获得的玻璃能通过相关的测试，具有优良的防菌功能。
采用电子扫描显微镜以及能谱分析，测量了玻璃表层两微米内的银离子重量百分比。在玻璃表面两微米内，银离子的重量百分比约为1％。
采用光谱仪LAMDA750测量了在550nm波段，玻璃在离子交换之前和交换之后的透过率变化。玻璃样品厚度为0.7mm。在强化之前，在550nm的透过率为92％。在离子交换之后，透过率降低仅约为1％，即550nm的透过率为91％。
环压强度测试和落球试验的结果表明，银离子的加入没有影响化学强化的效果。玻璃的强度没有因此而发生任何降低。
Figure G2009102532632D00281
表2成分及化学钢化对比例
                        玻璃1       玻璃2       玻璃3
  SiO2(wt.％)   70   80.7   65.4
  Na2O(wt.％)   13   3.5   13.3
  Al2O3(wt.％)   2   2.5   7.7
  B2O3(wt.％)   0   12.7   1
  MgO(wt.％)   4   0   5.1
  K2O(wt.％)   1   0.6   4
  CaO(wt.％)   10   0   0
  ZnO(wt.％)   0   0   3
  ZrO2(wt.％)   0   0   0
  SnO2(wt.％)   0   0   0.5
  TiO2(wt.％)   0   0   0
  CeO2(wt.％)   0   0   0
  密度(g/cm3)   2.50   2.22   2.52
  Tg(℃)   560   525   500
  CTE(10-6/℃)   8.9   3.25   9.0
  离子交换温度(℃)   390   390   390
  时间(小时)   2   2   5
  DoL(μm)   6   5   20
  压缩应力(MPa)   550   300   600
  落球实验(mm)   350   300   400
  环压实验(N)   1150   940   1200
表3抗菌实验实施例
  实施例1   实施例2   实施例3
  SiO2(wt.％)   63   61.7   60.7
  Na2O(wt.％)   13   12.2   12.6
  Al2O3(wt.％)   16   16.8   16.5
  MgO(wt.％)   3.95   3.9   5
  K2O(wt.％)   3.55   4.1   4.2
  CaO(wt.％)   0   0   0
  ZnO(wt.％)   0   0   0
  ZrO2(wt.％)   0   0   0
  SnO2(wt.％)   0.5   0.4   0.5
  TiO2(wt.％)   0   0.8   0.5
  CeO2(wt.％)   0   0.1   0
  Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO(wt.％)   20.5   20.2   21.8
  熔盐成分(AgNO3:KNO3)   4％   8％   4.5％
  温度(℃)   390   420   400
  时间(℃)   2   3   1
  透过率(T％，550nm)   91％   89％   90.5％
  玻璃表面两微米内Ag2O重量百分比   1％   2％   1.2％
  抗菌测试是否通过(ASTM 2180-01)   是
  抗菌测试是否通过(JCT 1054-2007)   是   是

Claims (74)

1.一种铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
         SiO2                    55-65
         Na2O                    12＜-17
         Al2O3                   15＜-20
         K2O                     2-6
         MgO                     3.9-10
         ZrO2                    0-5
         ZnO                     0-4
         CaO                     0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO             15-28
         SnO2                    0-1
         TiO2+CeO2               ≤1                                                。
2.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中SiO2的含量范围为58～63wt.％。
3.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中Na2O的含量范围为12＜～15wt.％。
4.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中K2O的含量范围为3～5wt.％。
5.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中Al2O3的含量范围为15＜～18wt.％。
6.根据权利要求5所述的铝硅酸盐玻璃，其中Al2O3的含量范围为15＜～17wt.％。 
7.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中MgO的含量范围为3.9～8.0wt.％。
8.根据权利要求7所述的铝硅酸盐玻璃，其中MgO的含量范围为3.9～6.0wt.％。
9.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中ZnO和CaO的含量范围均低于2wt.％。
10.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中ZrO2的含量范围为0.1-3wt.％。
11.根据权利要求10所述的铝硅酸盐玻璃，其中ZrO2的含量范围为0.1-2wt.％。
12.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中组分Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO之和的含量范围为15～25wt.％。
13.一种钢化玻璃的方法，包括提供如权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～430℃，处理的持续时间为0.5～16小时。
14.根据权利要求13所述的方法，其中温度范围为370～420℃，处理时间为0.5～8小时。
15.根据权利要求13所述的方法，其中温度范围为380～420℃，处理时间为0.5～4小时。
16.根据权利要求13所述的方法，其中温度范围为390～410℃， 处理时间为1～3小时。
17.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的压缩应力为600-1000MPa。
18.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-80μm。
19.根据权利要求18所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-40μm。
20.根据权利要求19所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-30μm。
21.根据权利要求20所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃的DoL为10-20μm。
22.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，0.3mm厚的所述铝硅酸盐玻璃具有200-400mm的落球断裂高度，且环压断裂力为400-1000N。
23.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，0.5mm厚的所述铝硅酸盐玻璃具有300-500mm的落球断裂高度，且环压断裂力为500-1200N。
24.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，0.7mm厚的所述铝硅酸盐玻璃具有400-1000mm的落球断裂高度，且环压断裂强度为1000-4000N。
25.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，中 心张力低于60MPa。
26.根据权利要求25所述的铝硅酸盐玻璃，其中离子交换后，中心张力低于30MPa。
27.一种铝硅酸盐玻璃板，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
         SiO2            55-65
         Na2O            12＜-17
         Al2O3           15＜-20
         K2O             2-6
         MgO             3.9-10
         ZrO2            0-5
         ZnO             0-4
         CaO             0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO     15-28
         SnO2            0-1
         TiO2+CeO2       ≤1                                           。
28.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中SiO2的含量范围为58～63wt.％。
29.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中Na2O的含量范围为12＜～15wt.％。
30.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中K2O的含量范围为3～5wt.％。
31.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中Al2O3的含量范围为15＜～18wt.％。 
32.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中Al2O3的含量范围为15＜～17wt.％。
33.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中MgO的含量范围为3.9～8.0wt.％。
34.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中MgO的含量范围为3.9～6.0wt.％。
35.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中ZnO和CaO的含量范围均低于2wt.％。
36.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中ZrO2的含量范围为0.1-3wt.％。
37.根据权利要求36所述的铝硅酸盐玻璃板，其中ZrO2的含量范围为0.1-2wt.％。
38.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中组分Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO之和的含量范围为15～25wt.％。
39.一种钢化玻璃板的方法，包括提供如权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～430℃，处理的持续时间为0.5～16小时。
40.根据权利要求39所述的方法，其中温度范围为370～420℃，处理时间为0.5～8小时。
41.根据权利要求39所述的方法，其中温度范围为380～420℃，处理时间为0.5～4小时。 
42.根据权利要求39所述的方法，其中温度范围为390～410℃，处理时间为1～3小时。
43.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的压缩应力为600-1000MPa。
44.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-80μm。
45.根据权利要求44所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-40μm。
46.根据权利要求45所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-30μm。
47.根据权利要求46所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，铝硅酸盐玻璃板的DoL为10-20μm。
48.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，0.3mm厚的所述铝硅酸盐玻璃板具有200-400mm的落球断裂高度，且环压断裂力为400-1000N。
49.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，0.5mm厚的所述铝硅酸盐玻璃板具有300-500mm的落球断裂高度，且环压断裂力为500-1200N。
50.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，0.7mm厚的所述铝硅酸盐玻璃板具有400-1000mm的落球断裂高度，且环压断裂力为1000-4000N。 
51.根据权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，中心张力低于60MPa。
52.根据权利要求51所述的铝硅酸盐玻璃板，其中离子交换后，中心张力低于30MPa。
53.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃或权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，通过浮法制备。
54.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃或权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，所述通过浮法制备的铝硅酸盐玻璃或板的厚度范围为0.5mm～20mm。
55.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃或权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，通过下拉法制备。
56.根据权利要求55所述通过下拉法制备的铝硅酸盐玻璃或板，其中使用选自三氧化二砷、三氧化二锑、硫酸盐、硝酸盐、氟化物或氯化物的精炼剂。
57.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃或权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，其中通过下拉法制备的所述铝硅酸盐玻璃或板的厚度范围为0.1～1.5mm。
58.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃或权利要求27所述的铝硅酸盐玻璃板，它们是触摸屏。
59.根据如权利要求58所述的铝硅酸盐玻璃触摸屏，它们用于移动电子设备。 
60.一种移动电子设备，其中所述的移动电子设备包括铝硅酸盐玻璃盖板，所述的铝硅酸盐玻璃盖板由如下组分组成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
         SiO2            55-65
         Na2O            12＜-17
         Al2O3           15＜-20
         K2O             2-6
         MgO             3.9-10
         ZrO2            0-5
         ZnO             0-4
         CaO             0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO     15-28
         SnO2            0-1
         TiO2+CeO2       ≤1                                         。
61.一种制备防菌、钢化的铝硅酸盐玻璃板的方法，提供如权利要求24所述的铝硅酸盐玻璃板，在化学钢化玻璃的过程中，在硝酸盐熔盐中加入硝酸银。
62.根据权利要求61所述的方法，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～15％。
63.根据权利要求62所述的方法，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～10％。
64.根据权利要求63所述的方法，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～5％。
65.一种用作触摸屏的防菌、钢化的铝硅酸盐玻璃，其特征在于 所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
         SiO2            55-65
         Na2O            12＜-17
         Al2O3           15＜-20
         K2O             2-6
         MgO             3.9-10
         ZrO2            0-5
         ZnO             0-4
         CaO             0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO     15-28
         SnO2            0-1
         TiO2+CeO2       ≤1
其特征还在于，在化学钢化玻璃的过程中，在硝酸盐熔盐中加入硝酸银，离子交换后的玻璃具有至少一种如下的性质：
-DoL为10～80μm；
-中心张力低于60MPa；
-压应力为600-1000MPa；
-对于0.3mm厚的玻璃，具有200-400mm的落球断裂高度，以及环压断裂力为400-1000N；
-对于0.5mm厚的玻璃，具有300-500mm的落球断裂高度，以及环压断裂力为500-1200N；
-对于0.7mm厚的玻璃，具有400-1000mm的落球断裂高度，且环压断裂力为1000-4000N；
-具有防菌的功能。
66.根据权利要求65的用作触摸屏的防菌钢化的铝硅酸盐玻璃，其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～430℃，处理的持续时间为0.5～16小时。
67.根据权利要求66的用作触摸屏的防菌钢化的铝硅酸盐玻璃， 其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为370℃～420℃，处理的持续时间为0.5～8小时。
68.根据权利要求67的用作触摸屏的防菌钢化的铝硅酸盐玻璃，其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为380℃～420℃，处理的持续时间为0.5～4小时。
69.根据权利要求68的用作触摸屏的防菌钢化的铝硅酸盐玻璃，其中在100％的KNO3盐浴中进行离子交换强化，其中预热温度范围为390℃～410℃，处理的持续时间为1～3小时。
70.根据权利要求65的用作触摸屏的防菌钢化的铝硅酸盐玻璃，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～15％。
71.根据权利要求70的用作触摸屏的防菌钢化的铝硅酸盐玻璃，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～10％。
72.根据权利要求71的用作触摸屏的防菌钢化的铝硅酸盐玻璃，其中在KNO3盐浴中加入硝酸银，基于熔盐总重量，其重量百分比为0.1～5％。
73.一种铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
        SiO2        56-64
        Na2O        12.1-16.5
        Al2O3       15.1-19.0
        K2O         2.5-5.5
        MgO         3.9-9.0 
         ZrO2           0-5
         ZnO            0-4
         CaO            0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
         SnO2           0-1
         TiO2+CeO2      ≤1                                     。
74.一种铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃由如下组分构成，各组分按重量百分比计(wt.％)：
         SiO2           57-63
         Na2O           12.1-16.0
         Al2O3          15.1-18.5
         K2O            2.8-5.0
         MgO            4.0-9.0
         ZrO2           0-5
         ZnO            0-4
         CaO            0-4
Na2O+K2O+MgO+ZnO+CaO    15-28
         SnO2           0-1
         TiO2+CeO2      ≤1                                       。 
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