離子交換玻璃以及所得的制品制造技術(shù)

一種層疊結(jié)構(gòu)，其具有第一玻璃層、第二玻璃層以及位于第一玻璃層和第二玻璃層之間的至少一層聚合物中間層。第一玻璃層包括薄的化學(xué)強化玻璃，其具有約為250-350MPa的表面壓縮應(yīng)力以及大于約60μm的壓縮應(yīng)力層深度(DOL)。第二玻璃層也可包括薄的化學(xué)強化玻璃，其具有約為250-350MPa的表面壓縮應(yīng)力以及大于約60μm的壓縮應(yīng)力層深度(DOL)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請本申請要求2013年6月25日提交的美國申請13/926461以及2012年9月26日提交的美國申請13/626,958的優(yōu)先權(quán)，其全文通過引用結(jié)合入本文。技術(shù)背景專利
本文所揭示的實施方式涉及用于生產(chǎn)離子交換玻璃(特別是此類玻璃，其具有如下特性：中等壓縮應(yīng)力、高的壓縮層深度和/或所需的中心張力)的方法。相關(guān)討論玻璃層疊體可用作建筑和車輛或運輸應(yīng)用(包括汽車、機車、火車和飛機)中的窗和玻璃窗。玻璃層疊體還可用作欄桿和階梯中的玻璃面板，作為用于墻壁、柱子、電梯橋廂、廚房應(yīng)用和其它應(yīng)用的裝飾性面板或蓋板。如本文所使用，窗格玻璃或?qū)盈B玻璃結(jié)構(gòu)是窗戶、面板、墻壁、箱體、信息板(sign)或其他結(jié)構(gòu)的透明、半透明、半透明的或者不透明部件。用于建筑和/或汽車應(yīng)用的常見類型的玻璃窗包括透明和有色的層疊玻璃結(jié)構(gòu)。常規(guī)汽車玻璃窗結(jié)構(gòu)可由2塊2mm的鈉鈣玻璃以及聚乙烯醇縮丁醛(PVB)中間層構(gòu)成。這些層疊構(gòu)造具有一定優(yōu)勢，包括低成本和足以應(yīng)用于汽車和其它應(yīng)用的抗沖性。但是，由于它們有限的抗沖擊性和較高的重量，這些層疊體通常展現(xiàn)出差的性能特性，包括當(dāng)受到路邊碎片撞擊、故意破壞或者其他沖擊事件時較高的破裂可能性以及對于相應(yīng)車輛較低的燃料效率。在強度是至關(guān)重要的應(yīng)用中(例如，上文所述的汽車應(yīng)用)，可以通過數(shù)種方法來增強常規(guī)玻璃的強度，包括涂層、熱回火和化學(xué)強化(離子交換)。熱回火通常用于厚的整體式玻璃片，并且其優(yōu)勢在于產(chǎn)生貫穿玻璃表面的厚的壓縮層，通常是玻璃總厚度的20-25％。但是，不利的是，壓縮應(yīng)力的大小較低，通常小于100MPa。此外，對于較薄的玻璃(例如小于約2mm的情況下)，熱回火變得愈加無效。相反地，離子交換(IX)技術(shù)可以在經(jīng)處理的玻璃中產(chǎn)生高水平的壓縮應(yīng)力，在表面處高至約1000MPa，并且適用于非常薄的玻璃。但是，不利的是，離子交換受限于較淺的壓縮層，通常約為數(shù)十微米等。高的壓縮應(yīng)力可產(chǎn)生非常高的鈍物沖擊抗性，這可能無法通過汽車應(yīng)用的特定安全標(biāo)準(zhǔn)，例如ECE(UN歐洲經(jīng)濟委員會)的R43頭型沖擊測試，在該測試中，要求玻璃在某一沖擊負(fù)荷下破裂以防止受傷。常規(guī)研究和發(fā)展工作聚焦于以車輛層疊體的抗沖擊性為代價的受控或優(yōu)先破裂。雖然常規(guī)單步驟離子交換工藝可采用長的離子交換步驟來實現(xiàn)較高的壓縮層深度(DOL)，但是該長度的持續(xù)時間還導(dǎo)致中心張力(CT)上升超過選定的玻璃脆度限值，導(dǎo)致不合乎希望的玻璃脆性。舉例來說，最近的實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在純KNO3中進行長的單步驟離子交換工藝(475℃，8小時)，4英寸x4英寸x0.7mm的Gorilla片在破裂之后，展現(xiàn)出不合乎希望的破碎(高能破碎成大量小片)。事實上，雖然實現(xiàn)了約為101μm的DOL，但是導(dǎo)致65MPa的較高CT，這高于所需的主體玻璃片的脆度限值(48MPa)。此外，最近發(fā)現(xiàn)，安裝好的汽車玻璃窗(其采用離子交換玻璃)可能建立起深至約75μm的外部劃痕，這是由于暴露于環(huán)境研磨材料，例如石英砂、飛濺的碎片等，所導(dǎo)致的。該深度會超過壓縮層的典型深度(例如，數(shù)十微米)，這會導(dǎo)致玻璃不合乎希望的碎裂。鑒于上文所述，需要新的方法和設(shè)備來解決某些玻璃應(yīng)用的問題，在這些玻璃應(yīng)用中，中等壓縮應(yīng)力、高的壓縮層深度和/或合乎希望的中心張力是重要考量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)本文的一個或多個實施方式，方法和設(shè)備為薄的玻璃制品提供了來自離子交換技術(shù)的表面壓縮層，其實現(xiàn)了耐劃痕性和抗沖擊性。玻璃制品展現(xiàn)出較高的壓縮層深度(DOL)，使得其對于環(huán)境破壞具有抗性。值得注意的是，玻璃表面處的壓縮應(yīng)力(CS)低于常規(guī)離子交換玻璃，這使得玻璃能夠通過汽車沖擊安全標(biāo)準(zhǔn)(例如，ECER43頭型沖擊測試)，并且因而適用于汽車玻璃窗應(yīng)用。舉例來說，一個或多個實施方式可涉及用于獲得具有中等CS和高DOL的薄玻璃的離子交換工藝，其包括：(i)離子交換步驟；以及(ii)退火步驟。根據(jù)一個或多個實施方式，方法和設(shè)備通過進行如下一個或多個動作來提供產(chǎn)品和/或生產(chǎn)產(chǎn)品，包括：在一個或多個第一溫度下，將玻璃片浸沒在熔鹽浴中持續(xù)第一時間段，來進行離子交換過程，使得玻璃片內(nèi)靠近其表面的離子被來自熔鹽浴的較大離子交換，從而：(i)在玻璃片的表面處產(chǎn)生初始壓縮應(yīng)力(iCS)，(ii)在玻璃片中產(chǎn)生初始壓縮層深度(iDOL)，以及(iii)在玻璃片內(nèi)產(chǎn)生初始中心張力(iCT)。所述動作還可包括：在離子交換過程已經(jīng)完成之后，通過將玻璃片提升到一個或多個第二溫度，持續(xù)第二時間段，來對玻璃片進行退火，使得對初始壓縮應(yīng)力(iCS)、初始壓縮層深度(iDOL)和初始中心張力(iCT)中的至少一個進行改性。所述動作還可在離子交換過程中，提供如下至少一種情況：(i)熔鹽浴包括KNO3，(ii)所述一個或多個第一溫度約為370-500℃，以及(iii)所述第一時間段約為4-24小時，例如約8小時。所述動作還可在退火過程中，提供如下至少一種情況：(i)在空氣環(huán)境中進行退火過程，(ii)所述一個或多個第二溫度約為400-550℃，以及(iii)所述第二時間段約為0.5-24小時，例如約8小時。所述動作還可提供如下性質(zhì)：在離子交換過程之后，初始壓縮應(yīng)力(iCS)超過預(yù)定值，以及在退火過程之后，初始壓縮應(yīng)力(iCS)降低至最終壓縮應(yīng)力(fCS)，其低于或等于該預(yù)定值。所述動作還可提供如下性質(zhì)：在離子交換過程之后，初始壓縮層深度(iDOL)低于預(yù)定值，以及在退火過程之后，初始壓縮層深度(iDOL)增加至最終壓縮層深度(fDOL)，其高于或等于該預(yù)定值。所述作用還可提供如下性質(zhì)：在離子交換過程之后，初始中心張力(iCT)超過預(yù)定值，以及在退火過程之后，初始中心張力(iCT)降低至最終中心張力(fCT)，其低于或等于該預(yù)定值。所述動作還可提供如下性質(zhì)：初始壓縮應(yīng)力(iCS)大于或等于約500MPa，以及最終壓縮應(yīng)力(fCS)小于或等于約400MPa，例如小于約350MPa或者小于約300MPa。所述動作還可提供如下性質(zhì)：初始壓縮層深度(iDOL)小于或等于約75μm(通常約為40μm)，以及最終壓縮層深度(fDOL)大于或等于約90μm或者大于或等于約80μm。所述動作還可提供如下性質(zhì)：初始中心張力(iCT)大于或等于玻璃片選定的所需脆度限值，以及最終中心張力(fCT)低于玻璃片選定的脆度限值。舉例來說，采用本文所述的一個或多個實施方式生產(chǎn)的設(shè)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種層疊結(jié)構(gòu)，其包括：第一玻璃層；第二玻璃層；以及位于所述第一玻璃層和第二玻璃層中間的至少一層聚合物中間層，其中，所述第一玻璃層包括薄的化學(xué)強化玻璃，其具有約為250?350MPa的表面壓縮應(yīng)力以及大于約60μm的壓縮應(yīng)力層深度(DOL)。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.06.25 US 13/926,4611.一種層疊結(jié)構(gòu)，其包括：
第一玻璃層；
第二玻璃層；以及
位于所述第一玻璃層和第二玻璃層中間的至少一層聚合物中間層，
其中，所述第一玻璃層包括薄的化學(xué)強化玻璃，其具有約為250-350MPa
的表面壓縮應(yīng)力以及大于約60μm的壓縮應(yīng)力層深度(DOL)。
2.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二玻璃層包括薄的
化學(xué)強化玻璃，其具有約為250-350MPa的表面壓縮應(yīng)力以及大于約60μm的
壓縮應(yīng)力DOL。
3.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一玻璃層的表面壓
縮應(yīng)力約為300MPa。
4.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一玻璃層和第二玻
璃層的厚度選自下組：不超過1.5mm的厚度、不超過1.0mm的厚度、不超過
0.7mm的厚度、不超過0.5mm的厚度、約為0.5-1.0mm的厚度、約為0.5-0.7
mm的厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一玻璃層和第二玻
璃層的厚度是不同的。
6.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一玻璃層和第二玻
璃層的組成是不同的。
7.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一玻璃層與所述中
間層相鄰的表面經(jīng)過酸蝕刻。
8.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二玻璃層與所述中
間層相反的表面經(jīng)過酸蝕刻。
9.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述聚合物中間層包括選
自下組的材料：聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚碳酸酯、吸聲PVB、乙烯乙酸乙
烯酯(EVA)、熱塑性聚氨酯(TPU)、離聚物、熱塑性材料，及其組合。
10.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一玻璃層或第
二玻璃層的中心張力(CT)低于預(yù)定脆度限值。
1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：T·M·克利里，J·G·庫拉德，T·S·胡騰，A·簡恩，B·E·馬策魯斯，M·J·穆爾，
申請(專利權(quán))人：康寧股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US