[發明專利]適于化學強化的浮法玻璃組合物

在審

• 申請號: 201680027638.1
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN107624108A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 凱文·R·富爾頓;柯克·麥克梅納明;格倫·A·塞爾尼;王兆宇;塞繆爾·奧爾森
• 申請（專利權）人: 佳殿工業公司
• 主分類號: C03C3/087
• 分類號: C03C3/087;C03C21/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 張英,沈敬亭

技術領域

本發明涉及一種適于被化學強化的浮法玻璃組合物及其制備方法。本發明的一些示例實施例涉及一種具有改進的離子交換、表面耐久性和/或機械性能的玻璃組合物，在需要更高強度和改進的玻璃耐久性的應用中被使用。該玻璃組合物可用于建筑和/或汽車工業中窗戶的玻璃或用作顯示裝置的蓋玻片。

背景技術

在本技術領域中具有兩種類型的玻璃強化(鋼化)。最普遍的是熱鋼化，包括加熱和淬火。熱鋼化中使用的熱處理通常超過580℃，且大多在600℃以上。第二種類型的玻璃強化稱為化學強化(或化學鋼化)。

化學強化玻璃是一種在基礎玻璃制成后執行的經化學處理具增強強度的玻璃類型。當破碎時，它仍然會以尖長的碎片被粉碎。出于該原因其在用于安全玻璃應用時通常被層壓。然而，化學強化玻璃通常比非化學強化浮法玻璃強得多(例如六至八倍)。通過離子交換的化學強化過程通常是玻璃中包含的具較小半徑的金屬離子(如鈉離子)由玻璃中包含的具較大半徑的離子(如鉀離子)所取代，在玻璃表面產生壓應力層的過程，并提高玻璃強度。化學強化法是在低于或等于玻璃化轉變點的溫度下，通過離子交換，使用具較大離子半徑的堿離子(如用于鈉離子和/或鉀離子的鋰離子，或用于鈉離子的鉀離子)來代替存在于玻璃板表面的具較小離子半徑的堿金屬離子(通常是李離子和/或Na離子)。有關化學強化過程的示例在美國專利文獻編號Nos.2014/0302330、2013/0101798、以及No.13/137,696中被說明，其公開的全部內容被納入此處作為參考，但并不局限于此。

玻璃通常經表面精整處理被化學強化。例如，在類似300℃左右的高溫下玻璃可能會淹沒在含有鉀鹽(通常是硝酸鉀)的槽中。其導致玻璃表面的鈉離子由槽液中的鉀離子取代。這些鉀離子比鈉離子大，因此，當其遷移到硝酸鉀溶液時，會擠進由較小的鈉離子所留下的空隙中。這種離子的置換使玻璃表面處于加壓狀態，則核心處于補償張力。

另一示例性化學強化過程為多階段過程，首先在類似430-450℃的高溫下玻璃被浸在硝酸鈉槽中，使表面富集鈉離子。由此在玻璃上留下更多的鈉離子用來浸在硝酸鉀中以替換為鉀離子。通過該方式，使用硝酸鈉槽來增加成品中潛在的表面加壓。在任何情況下，化學強化都會導致類似鋼化玻璃的強化。然而，該過程不使用巨大的溫度變化(例如，溫度無需超過580℃或600℃)，因此化學強化玻璃幾乎沒有或沒有彎曲或翹曲、光學畸變或應變模式。

常規的浮法玻璃通常具有以下組合物：

該常規的浮法玻璃，在任何化學強化之前，具有519℃的應變溫度(logη＝14.5)，冷卻時間(秒)為100.99，USPXXIII(毫升)為6.14，玻璃摩爾體積(cm³)為23.67，楊氏模量(GPA)為72.2，剪切模量(GPA)為29.6，非橋氧(NBO)為17.81，以及％NBO為29.54。

但是在此發現，上述定義的常規浮法玻璃組合物不能較好地用于化學強化。化學強化后，玻璃中的“層深度”示出化學鋼化處理中離子交換后玻璃中的壓應力層的深度。層越深，玻璃越堅固。因此，化學強化后，理想的是高“層深度”，這是由于其在化學鋼化玻璃中可提供更好的抗沖擊性和更好的抗劃傷性(與較薄的層相比)。上述定義的化學強化后常規浮法玻璃的“層深度”較小/較薄，因此不提供高度的抗劃傷性，且在一些情況下是不可取的。例如，在435℃下經過四小時的離子交換化學強化過程所產生的最大壓應力為710.6MPa(MPa)，上述定義的常規浮法玻璃的“層深度”僅為10.5μm。該壓應力層的厚度(“層深度”)較淺/較薄，不太理想。

如上所述，很明顯，本技術領域中需要一種玻璃組合物，通過化學強化可以實現更大(更深)的“層深度”，從而改善抗沖擊和/或抗劃傷性。

發明內容

本發明的示例性實施例為一種浮法玻璃，包括適于被化學強化的浮法玻璃組合物，其包含：

所述浮法玻璃可被化學強化，并具有層深度，其是經所述化學強化而產生的所述玻璃中抗壓應力層的深度，作為參考使用435℃經4小時的化學強化過程，至少為25μm。當然也可使用其他的化學強化時間和溫度。

具體實施方式

根據本發明的不同實施例的玻璃可用于，例如，建筑玻璃的應用(例如，在單片和/或絕緣玻璃窗單元)，在汽車行業(如擋風玻璃，后窗，側窗等)，和/或其他合適的應用如顯示設備的蓋玻片。如果需要，該玻璃可以是透明的或通過各種著色劑以各種方式被著色。