离子交换玻璃用玻璃原料的制作方法

发明领域

本发明总体上涉及用于玻璃基板的彩色玻璃料的设计方法和产品，玻璃基板通过使用离子交换的过程进行化学钢化。

发明背景

汽车行业的趋势旨在减轻汽车玻璃的重量，在该过程中保持或提高玻璃制品的机械性能。减轻重量的一种途径是采用比当今使用的标准玻璃更薄但机械性能更好的玻璃。对玻璃进行化学钢化可提高玻璃的机械性能，在此期间有助于制造商减轻重量。无论如何，精通本领域的技术人员将意识到/辨别出，由于玻璃料需要高温来使其玻璃化，因此几乎不可能在离子交换处理过的玻璃上涂上无机彩色玻璃料。此外，如果先涂无机彩色玻璃料后进行离子交换，玻璃料将充当抑制离子交换的一个障碍/阻力，从而将显著降低玻璃制品的机械性能。因此，汽车玻璃行业非常渴望发明那种能与玻璃同时进行化学钢化的玻璃料。

玻璃原料是一种粒状玻璃组合成分,它是通过在淬火液中快速冷却熔化的玻璃成形或成粒的。

精通本领域的技术人员理解玻璃在热力学上属于一种不稳定的材料，因此当玻璃受到研磨时，它会变得更加不稳定。玻璃料的用途之一是着色、装饰、密封和提高玻璃制品的寿命。无机玻璃料是具有不同颜色的玻璃，可用粒度范围约为5微米到300微米，优选范围为10微米到200微米。

在汽车行业玻璃原料被广泛使用，主要作为汽车玻璃边缘的涂料，起到遮挡或导电性向导的作用。

在汽车应用中，最常用的玻璃是热膨胀系数(cte)在25至300℃之间约为80～90×10^-7k^-1的钠钙玻璃，因此，市场上生产的大多数玻璃原料均与钠钙玻璃的cte相匹配。

汽车制造过程中对玻璃进行处理的一种惯例是先涂刷平板玻璃，接着对玻璃进行钢化，然后弯曲。无论如何这一系列流程不可能出现在离子交换玻璃的制造过程中，因为玻璃在玻璃化和弯曲过程中会经受高温，导致来自离子交换过程中的压缩应力放松。

据发明人所掌握的知识，市场上没有一种玻璃原料可以在玻璃被涂刷和使其玻璃化以后进行离子交换。因此，为获得烧结弯曲的汽车玻璃而通常执行的过程在需要离子交换过程的玻璃(例如gorillaxensation等)上做不到。

从手持式电子消费产品玻璃到汽车玻璃，均采用离子交换钢化来提高玻璃的机械阻力。离子交换钢化在汽车玻璃中特别令人感兴趣，以便减轻玻璃的重量和提高玻璃的机械性能。对于一些传统的汽车玻璃，可通过热回火钠钙硅玻璃来引起面压缩应力，从而提高机械性能，提高玻璃抵抗机械故障的能力，例如：划痕、碎片、冲击/碰撞等。但如果玻璃超过一定厚度，则几乎不可能进行热回火过程，从而限制了玻璃的减重。

发明简要说明

本发明旨在提供一种玻璃原料组合成分，使用该玻璃原料可先在玻璃基板的一面涂刷玻璃料，之后进行离子交换处理，从而确保在整个玻璃基板(包括玻璃基板上放置玻璃原料的部分)周围进行离子交换处理。本发明所涉及的玻璃原料允许离子交换浴分子穿过玻璃原料并按计划进行离子交换。可以通过在独立权力要求中所描述的特征组合来达到该目的。

根据本发明的一方面，提供了一种用于离子交换玻璃基板的玻璃原料组合成分，该组合成分含以下组成成分的重量百分比：

表1

注意，在表1中，重量百分比是对照在表1中展示的作为主要成分的氧化物的重量来表示的。

根据本发明的第二方面，还提供了一种玻璃基板，这种玻璃基板至少有一个表面的某一部分或多个部分有烧结玻璃料。烧结玻璃料由包含上述玻璃原料组合成分和有机载体的玻璃料浆料构成。此外，玻璃原料组合热膨胀系数小于或等于玻璃基板的热膨胀系数；并且其中整个玻璃基板(包含放置了烧结玻璃原料的至少一部分)进行离子交换处理。

根据本发明的第三方面,还提供了一种在离子交换玻璃基板上形成玻璃原料的方法，该方法包括：提供一种上述玻璃原料组合成分，其热膨胀系数小于或等于玻璃基板的热膨胀系数；研磨玻璃原料组合成分以获得粉末组合成分；将粉末组合成分与有机载体混合，从而获得玻璃原料浆料；在玻璃基板的至少一个表面上涂覆玻璃原料浆料；在炉中将涂有玻璃原料浆料的玻璃基板加热至一定温度，从而确保加热后玻璃原料烧结并粘合到玻璃基板上；最后对烧结玻璃原料的玻璃基板进行离子交换处理。

可以注意到，本发明公开了用于制造热膨胀系数小于或等于待涂刷玻璃基板热膨胀系数，并且在较低或相同温度下熔化的玻璃料的建议粘度曲线。

此外，本发明提供了具有以下特征的一种玻璃原料：

-玻璃原料的热膨胀系数小于或等于待涂刷玻璃基板的热膨胀系数；

-玻璃原料的离子交换特性类似于待涂刷玻璃原料的玻璃基板。

最后，本发明的另一个目的涉及彩色玻璃原料的设计，该玻璃原料允许在具有不同热膨胀系数的玻璃中进行离子交换或化学钢化处理。

附图简要说明

插图的宗旨是，在附图中目前优选的形成方法被显示了出来，但应当理解，本发明所公开和讨论的实施例并不限于所示的确切安排和所示仪器。

图1示出了根据本发明所示和所述的一个或多个实施例在其周边应用了玻璃原料的玻璃基板。

图2通过示意图示出了图1钢化玻璃基板的部分横截面。

图3以图形方式描述了玻璃原料组合成分中两种玻璃原料和两种市售特种玻璃之间粘度与温度的函数关系。

发明详细说明

如上所述，本发明包含用于汽车玻璃行业的离子交换或化学钢化彩色玻璃原料的设计。目前汽车行业使用离子交换玻璃来作为减轻重量和提高机械性能的一种途径，但这些玻璃不能涂覆现有的着色玻璃原料，因为涂料抑制了离子交换作用，导致压缩应力降至零，使得玻璃周边变得脆弱。本发明允许在涂覆玻璃后，在玻璃基板使用相同的盐浴对玻璃进行离子交换处理。

现有技术表明，当在汽车行业中使用离子交换玻璃时，首先对玻璃进行弯曲处理，然后进行离子交换处理，但不对玻璃着色。如果在其他应用中使用平板玻璃，则可使用有机涂料。这种类型的涂料更贵，并可能需要附加程序来固化涂料。

玻璃基板12(例如汽车玻璃和电子仪器/设备保护玻璃)的一个或多个表面可涂覆玻璃原料10(图1和图2)。玻璃原料10可用于覆盖连接在玻璃基板12或通过玻璃基板12可看到的各种电子元件。玻璃原料10通常被应用在玻璃基板12上，然后烧制成烧结玻璃原料10并将玻璃原料10粘结到玻璃基板12上。用于这类应用的常规/传统玻璃原料10通常具有相对较高的软化点和玻璃化转变温度，因此，在相对较短的烧制时间内需要相对较高的烧制温度(600℃～700℃)。

本发明的玻璃原料10在允许与有机载体混合的粒度范围内被研磨成粉末。然后，将粉末玻璃与有机载体按比例混合，使得它们可按不同的比例制成。在本发明的各个/诸多实施例中，毛(磨，砂)玻璃与有机载体的混合比例大于或等于60:40，最好采用70:30。

不属于本发明部分的有机载体可以是松油和乙基纤维素(或任何其它合适材料)的混合物。所提到的材料类似于涂料或清漆，以特定比例混合成浆料。然后，通过不同的方式(例如通过丝网印刷或喷涂或任何可用于玻璃上的其他浸渍方法)将浆料浸渍在玻璃基板12的一个或多个表面上，但不受类似沉积技术的限制。

在将涂料浸渍在玻璃基板12上后，干燥涂料，烧掉粘合剂，然后进行全玻璃化处理。在这期间附图描述了浆料沉积在玻璃基板12的周边，但应理解，浆料可涂覆于玻璃基板12表面的各个/诸多位置，甚至玻璃基板12边缘的各个/诸多位置。

范例1

表2示展出了为两种市售特种玻璃而开发的两种黑色玻璃原料的组成成分。

表2.两种黑色玻璃原料的成分

两种组合物(agp1和agp2)均可在钾浴中进行离子交换。粘度曲线如图3所示，其中有粘度特性/属性/性能的agp1和agp2玻璃与两种特种玻璃的相似。

必须理解的是，本发明不限于以上所描述和所图示的实施例。一个熟悉本领域的技术人员明白/了解，在不违背本发明精神的前提下，可对本发明进行众多数量的变化和/或修改，仅由以下的专利申请来定义。