[發(fā)明專利]不含重金屬的離子可交換玻璃釉料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380019044.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN104203855B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 以挪士·A·阿克斯特爾三世;喬治·E·薩科斯克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 費(fèi)羅公司
• 主分類號(hào): C03C17/04
• 分類號(hào): C03C17/04;C03C21/00
• 代理公司: 北京萬(wàn)慧達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11111
• 代理人: 李春晅,王蕊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的目的在于提供可以施用于玻璃并被燒制的不含重金屬的玻璃釉料。燒制之后，經(jīng)涂布的玻璃可以隨后被離子交換以提供化學(xué)強(qiáng)化的裝飾玻璃制品。上述方法一種可能的應(yīng)用是應(yīng)用于裝飾電子設(shè)備的薄玻璃。

背景技術(shù)

在本領(lǐng)域中已熟知玻璃釉料組合物。常規(guī)玻璃和釉料組合物的一個(gè)目的在于實(shí)現(xiàn)了低溫?zé)啤⒏吣途眯缘木哂械蜔崤蛎浵禂?shù)(CTE)的玻璃和釉料。

在本領(lǐng)域中已知化學(xué)強(qiáng)化的基底玻璃。例如，康寧公司制造的大猩猩玻通過在離子交換浴中將玻璃表面附近的Na⁺離子交換為K⁺離子來(lái)制備。較大的K⁺離子在玻璃表面形成化學(xué)壓，有助于強(qiáng)化玻璃。將上述玻璃加熱至約400℃以上，使鉀遷入玻璃更深處，消除上述影響。由于上述原因，不可能用燒制的釉料裝飾經(jīng)過離子交換的玻璃。市售的其他類型的化學(xué)強(qiáng)化的玻璃為Schott、AGC和NEGCX-01。

多年來(lái)一直使用玻璃釉料來(lái)裝飾機(jī)動(dòng)車、建筑和器具的玻璃。在這些釉料中使用的玻璃的軟化點(diǎn)必須在其基底玻璃的軟化點(diǎn)之下。由于上述原因，在玻璃中通常使用相對(duì)較高含量的小型堿金屬，如鋰和鈉，以降低其軟化點(diǎn)。只要在釉料中使用的玻璃的軟化點(diǎn)也足夠高，能避免離子交換浴中的溶解，上述金屬理論上應(yīng)該為離子交換的優(yōu)良備選。釉料對(duì)于離子交換浴也應(yīng)是化學(xué)穩(wěn)定的。

已經(jīng)設(shè)計(jì)出具有比基底玻璃更低熱膨脹系數(shù)(CTE)的玻璃釉料。可以將這些材料涂覆在玻璃上并將其燒制以在基底上熔化。冷卻后，通過釉料產(chǎn)生的壓縮(其壓縮得較少)來(lái)強(qiáng)化玻璃制品表面。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明中，首先將低溫熔融、離子可交換的玻璃熔融。此玻璃具有的軟化點(diǎn)應(yīng)該在所選的熔融離子交換浴的溫度和基底玻璃軟化點(diǎn)之間。所述玻璃應(yīng)該優(yōu)選包含小型堿金屬離子，如鋰和鈉。玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)允許小型堿金屬離子未來(lái)可交換成更大的一價(jià)陽(yáng)離子，如K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Cu⁺、Ag⁺、Au⁺和Tl⁺。熔融之后，通過如輥壓裂或水壓裂的一些方式使玻璃淬火。之后將淬火的玻璃料研磨成適宜細(xì)度的粉末。

在下一個(gè)步驟中，將玻璃粉末與顏料和其他干法混合方法中所需的固體改性劑混合。之后將所述釉料粉末與有機(jī)介質(zhì)一起研磨以形成釉料糊狀物。

之后將糊狀物刷在玻璃基底上。優(yōu)選地，基底玻璃本身是離子可交換的。干燥糊狀物，然后燒制玻璃基底以將玻璃釉料熔化至基底。冷卻之后，將經(jīng)裝飾的玻璃浸沒在離子交換浴中。在化學(xué)強(qiáng)化后，在各個(gè)裝飾和強(qiáng)化的階段對(duì)比制品與類似基底的斷裂強(qiáng)度：未改性的基底玻璃、離子交換的基底玻璃和裝飾但未離子交換的玻璃。本發(fā)明制備的玻璃的強(qiáng)度應(yīng)該低于離子交換的基底玻璃的強(qiáng)度并高于僅裝飾的玻璃的強(qiáng)度。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案在于裝飾和強(qiáng)化玻璃基底的方法，其包括：(a)將玻璃釉料應(yīng)用至玻璃基底，所述基底包括至少一個(gè)基底堿金屬離子，(b)在足以使所述玻璃釉料流動(dòng)和燒結(jié)的燒制溫度下燒制玻璃基底，從而將其粘附至所述玻璃基底，和(c)將所述基底置于熔融鹽浴中，所述鹽包括大于所述玻璃基底中堿金屬離子的浴用一價(jià)金屬離子，其中所述玻璃釉料具有的軟化點(diǎn)在熔融浴的溫度和所述玻璃釉料的燒制溫度之間。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是強(qiáng)化和裝飾玻璃基底的方法，其包括以下步驟：(a)提供玻璃基底，(b)提供無(wú)鉛和無(wú)鎘的玻璃釉料，(c)用所述玻璃釉料涂布所述玻璃基底的一部分，(d)燒制所述經(jīng)涂布的玻璃基底，和(e)將所述經(jīng)涂布的玻璃基底置于離子交換浴。

本發(fā)明的實(shí)施方案包括通過本文公開的任意方法裝飾的和強(qiáng)化的玻璃基底。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述裝飾的和強(qiáng)化的玻璃基底是擋風(fēng)玻璃。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的第一步是選擇適宜的玻璃料來(lái)裝飾基底。玻璃料的選擇包括考慮膨脹系數(shù)是否在玻璃基底和釉料之間匹配，這將用于增強(qiáng)所述被裝飾的、離子交換的玻璃的強(qiáng)度。

本發(fā)明的目的在于減輕重量。例如，如果現(xiàn)有的由3.5-4mm厚的玻璃制成的擋風(fēng)玻璃可以由減小到每面窗0.3-1.1mm(在一個(gè)擋風(fēng)玻璃中存在兩面窗)的玻璃制成，擋風(fēng)玻璃的重量，延伸至機(jī)動(dòng)車的重量，能明顯降低。相應(yīng)地，可能需要更厚的塑料夾層件(PVB)或聚碳酸酯件。