[發(fā)明專利]熱鋼化玻璃及用于玻璃的熱鋼化的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110505476.0
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN113233755B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·O·馬斯克梅耶;J·C·托馬斯;K·L·沃森;P·J·萊齊
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03B35/24
• 分類號: C03B35/24;C03B27/04;C03B27/048;C03B27/052;C03B29/12;C03B29/16
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 項(xiàng)丹;郭輝

一種強(qiáng)化玻璃片材產(chǎn)品以及用于制備所述產(chǎn)品的方法和設(shè)備。所述方法包括通過非接觸熱傳導(dǎo)充分長地冷卻玻璃片材，從而固定片材的表面壓縮和中心張力。所述方法得到具有改善破碎性質(zhì)的熱強(qiáng)化玻璃片材。

本發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2015/042955，國際申請日為2015年7月30日，進(jìn)入中國國家階段的申請?zhí)枮?01580053189.3，發(fā)明名稱為“熱鋼化玻璃及用于玻璃的熱鋼化的方法和設(shè)備”的發(fā)明專利申請的分案申請。

相關(guān)申請

本申請要求2014年07月31日提交的美國專利申請?zhí)?2/031,856，2014年11月04日提交的美國專利申請?zhí)?2/074,838以及2015年04月14日提交的美國專利申請?zhí)?2/147,289的權(quán)益，以上各文的全部內(nèi)容通過引用納入本文。

背景

本公開涉及改善的熱調(diào)整(強(qiáng)化或鋼化)玻璃，特別是玻璃片材，以及用于玻璃特別是玻璃片材的熱強(qiáng)化的改善的方法和設(shè)備。

在玻璃片材的熱(或“物理”)強(qiáng)化中，將玻璃片材加熱到大于玻璃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的升高的溫度，然后快速冷卻片材表面(“淬冷”)，同時通過厚度和較低的玻璃熱導(dǎo)率絕熱的片材內(nèi)部區(qū)域以更緩慢的速率冷卻。這種差異化冷卻在玻璃表面區(qū)域中形成殘留壓縮應(yīng)力，通過玻璃中心區(qū)域中的殘留拉伸應(yīng)力來平衡。這與玻璃的化學(xué)強(qiáng)化不同，其中通過改變更靠近表面的區(qū)域中的玻璃化學(xué)組成來相對于中心產(chǎn)生表面壓縮應(yīng)力，例如通過離子擴(kuò)散。這也與通過在仍然為熱的時將具有不同熱膨脹系數(shù)的玻璃組合物的層組合或?qū)訅涸谝黄鸬牟Ａ?qiáng)化不同，更低的膨脹層通常是最外面的，從而在返回到環(huán)境溫度時得到表面壓縮應(yīng)力。相對于化學(xué)強(qiáng)化和層壓，熱強(qiáng)化過程通常是更不昂貴的，且更快速地進(jìn)行。

相對于未強(qiáng)化的玻璃，熱強(qiáng)化玻璃具有優(yōu)勢。強(qiáng)化玻璃的表面壓縮提供比未強(qiáng)化玻璃更大的耐斷裂性。強(qiáng)度的增加通常與表面壓縮的量成正比。如果相對于片材的厚度，片材具有足夠水平的熱強(qiáng)化，那么當(dāng)和如果片材破碎時，片材將分割成具有鈍的邊緣的小碎片，而不是分割成具有尖銳邊緣的較大或細(xì)長碎片。破碎成足夠小碎片，或者如通過各種已知標(biāo)準(zhǔn)定義的“劃切小塊”的玻璃可稱作安全玻璃，或“完全鋼化”玻璃，或有時簡稱為“鋼化”玻璃。

因?yàn)閺?qiáng)化程度取決于玻璃片材的表面和中心之間的溫差，所以更薄的玻璃需要更高的冷卻速率來獲得給定應(yīng)力。此外，更薄的玻璃通常需要更高的最終表面壓縮應(yīng)力和中心張力數(shù)值，來實(shí)現(xiàn)在破碎時劃切成較小的顆粒。因此，如果不是不可能的話，在具有約3mm或更小片材厚度的玻璃中實(shí)現(xiàn)完全鋼化(劃切)是極具挑戰(zhàn)性的。

概述

本公開部分地涉及高度強(qiáng)化的薄玻璃片材和方法工藝，以及設(shè)備，所述設(shè)備令人驚訝地在過去不能實(shí)現(xiàn)的厚度下獲得高水平的玻璃片材的熱強(qiáng)化，這超出了玻璃的對流氣體熱強(qiáng)化的現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)，理想地同時使玻璃僅接觸氣體且同時還降低工藝的功率要求。所述設(shè)備和方法在具有小到至少薄至0.1mm的厚度的玻璃片材中實(shí)現(xiàn)熱強(qiáng)化，包括最高達(dá)“完全鋼化”或劃切性能。

附圖簡要說明

圖1(現(xiàn)有技術(shù))是“完全鋼化”所需的鼓風(fēng)機(jī)功率作為玻璃厚度函數(shù)的圖片。

圖2(現(xiàn)有技術(shù))是用于老方法或機(jī)器O和新方法或機(jī)器N的“完全鋼化”所需的鼓風(fēng)機(jī)功率作為玻璃厚度函數(shù)的圖片。

圖3(現(xiàn)有技術(shù))是圖2的老曲線O和新曲線N進(jìn)行放大以匹配以及在圖1的圖片上疊加之后的圖片。

圖4是根據(jù)本公開的一種或多種實(shí)施方式的熱強(qiáng)化玻璃片材的圖解的交叉部分的橫截面。

圖5是通過本發(fā)明的方法和設(shè)備的一種或多種實(shí)施方式獲得的假想溫度的無量綱表面假想溫度參數(shù)θs的圖表。

圖6是通過模擬用于不同玻璃組合物的表面壓縮應(yīng)力的圖表，其相對于提出的用于所示各種組合物的鋼化能力參數(shù)Ψ進(jìn)行作圖。