涂布的化学预应化的柔性薄玻璃

申请号 CN201580049168.4 申请日 2015-08-12 公开(公告)号 CN106715349A 公开(公告)日 2017-05-24
申请人 肖特股份有限公司; 发明人 M·沃尔瑟; M·卡齐扎克; D·阿皮茨; J·奥克珀;
摘要 本 发明 涉及一种涂布的化学预应 力 化的柔性薄玻璃,其包括作为涂层的 硅 混合 氧 化物层形式的粘合促进层,所述粘合促进层包含或由 铝 、 锡 、镁、磷、铈、锆、 钛 、铯、钡、锶、铌、锌、 硼 中的至少一种氧化物和/或镁氟化物,优选至少氧化铝与硅氧化物层的结合构成。涂布的化学预 应力 化的柔性薄玻璃是柔性的并具有特别的抗热整形,并且该玻璃在加工期间处理起来容易得多并且对于施加到粘合促进层的功能涂层来说具有特别高的长期 稳定性 。
权利要求

1.一种涂布的化学预应化的柔性薄玻璃,
其包括作为涂层的混合化物层形式的粘合促进层,所述硅混合氧化物层包含或由、镁、磷、铈、锆、、铯、钡、锶、铌、锌、中的至少一种氧化物和/或镁氟化物、优选至少氧化铝与硅氧化物层的组合构成。
2.一种涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
玻璃的厚度为2mm或更小,更优选为1.2mm或更小,甚至更优选为500μm或更小,特别优选400μm或更小,特别优选300μm或更小,其中,所述玻璃优选具有的离子交换层的深度DoL(LDoL)小于30μm,并且所具有的中央拉应力CT(σCT)为小于120MPa。
3.根据权利要求1或2所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述玻璃具有:小于300μm的厚度t;通过控制慢的离子交换速率而实现的小于30μm的离子交换层的深度DoL(LDoL);在100MPa和700Mpa之间的表面压应力CS(σCS)和小于120MPa的中央拉应力的CT(σCT),其中t、DoL,CS和CT满足以下关系:

优选满足以下关系:

4.根据权利要求1至3中的一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
化学预应力化包括在350至700℃之间的盐浴中持续15分钟至48小时的慢速离子交换。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
至少一个功能层涂覆到所述粘合促进层,优选没有中间层、直接涂覆在粘合促进层上,优选从以下层中选择:易清洁层、防指纹层、光学活性层、例如防反射和/或防眩光层、防划伤层、导电层、覆盖层、保护层、耐磨层或着色层以及它们的组合,优选易清洁层。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述粘合促进层是液相涂层,特别是热固化的溶胶-凝胶层、CVD涂层、火焰热解层或PVD涂层,特别是溅射层,优选热固化的溶胶-凝胶层。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述粘合促进层是单一层,或者由若干个层构成,
基于具体情况,一个或若干个中间层插入在所述若干层之间,其中所述中间层所具有的厚度优选为0.3至10nm,特别优选厚度为1至3nm。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述粘合促进层直接涂覆至所述玻璃,或者一个或若干个中间层设置在所述粘合促进层和所述玻璃之间。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述粘合促进层是光学有效层,或者所述粘合促进层不是光学有效的并且所具有的厚度为1nm或更大,优选为10nm或更大,尤其优选为20nm或更大。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
在化学预应力化之前或之后,所述玻璃满足下列条件中的至少一个,优选至少两个,特别优选三个或更多个:
-CTE小于10×10-6/K;
-热震参数R大于190W/m;
-最大热应力ΔT高于380℃;
-温差抗性RTG大于50K;
-抗热震性RTS大于75K;
-杨氏模量小于84GPa;
3
-刚性ε小于33.5的GPa·cm/g。
11.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述玻璃选自锂-铝硅酸盐玻璃、钠硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃或低碱铝硅酸盐玻璃。
其中所述玻璃优选具有以下成分(以重量%计):
成分 (重量%)
SiO2 10-90
Al2O3 0-40
B2O3 0-80
Na2O 1-30
K2O 0-30
CoO 0-20
NiO 0-20
Ni2O3 0-20
MnO 0-20
CaO 0-40
BaO 0-60
ZnO 0-40
ZrO2 0-10
MnO2 0-10
CeO 0-3
SnO2 0-2
Sb2O3 0-2
TiO2 0-40
P2O5 0-70
MgO 0-40
SrO 0-60
Li2O 0-30
Li2O+Na2O+K2O 1-30
Nd2O5 0-20
V2O5 0-50
Bi2O3 0-50
SO3 0-50
SnO 0-70
SiO2+B2O3+P2O5的含量 10-90;
更优选是具有以下成分(以重量%计)的锂-铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量计)
SiO2 55-69
Al2O3 18-25
Li2O 3-5
Na2O+K2O 0-30
MgO+CaO+SrO+BaO 0-5
ZnO 0-4
TiO2 0-5
ZrO2 0-5
TiO2+ZrO2+SnO2 2-6
P2O5 0-8
F 0-1
B2O3 0-2
或,
是具有以下成分(以重量%计)的锂-铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 57-66
Al2O3 18-23
Li2O 3-5
Na2O+K2O 3-25
MgO+CaO+SrO+BaO 1-4
ZnO 0-4
TiO2 0-4
ZrO2 0-5
TiO2+ZrO2+SnO2 2-6
P2O5 0-7
F 0-1
B2O3 0-2
或者
是具有以下成分(以重量%计)的锂-铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 57-63
Al2O3 18-22
Li2O 3,5-5
Na2O+K2O 5-20
MgO+CaO+SrO+BaO 0-5
ZnO 0-3
TiO2 0-3
ZrO2 0-5
TiO2+ZrO2+SnO2 2-5
P2O5 0-5
F 0-1
B2O3 0-2
或,
是具有以下成分(以重量%计)的钠钙玻璃:
成分 (重量计)
SiO2 40-81
Al2O3 0-6
B2O3 0-5
Li2O+Na2O+K2O 5-30
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-30
TiO2+ZrO2 0-7
P2O5 0-2
或者
是具有以下成分(以重量%计)的钠钙玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 50-81
Al2O3 0-5
B2O3 0-5
Li2O+Na2O+K2O 5-28
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25
TiO2+ZrO2 0-6
P2O5 0-2
或者
是具有以下成分(以重量%计)的钠钙玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 55-76
Al2O3 0-5
B2O3 0-5
Li2O+Na2O+K2O 5-25
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20
TiO2+ZrO2 0-5
P2O5 0-2
或者
是具有以下成分(以重量%计)的硼硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 60-85
Al2O3 0-10
B2O3 5-20
Li2O+Na2O+K2O 2-16
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15
TiO2+ZrO2 0-5
P2O5 0-2
或者
是具有以下成分(以重量%计)的硼硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 63-84
Al2O3 0-8
B2O3 5-18
Li2O+Na2O+K2O 3-14
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12
TiO2+ZrO2 0-4
P2O5 0-2
或者
是具有以下成分(以重量%计)的硼硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 63-83
Al2O3 0-7
B2O3 5-18
Li2O+Na2O+K2O 4-14
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10
TiO2+ZrO2 0-3
P2O5 0-2
或者
是具有以下成分(以重量%计)的碱铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 40-75
Al2O3 10-30
B2O3 0-20
Li2O+Na2O+K2O 4-30
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15
TiO2+ZrO2 0-15
P2O5 0-10
或者
是具有以下成分(以重量%计)的碱铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 50-70
Al2O3 10-27
B2O3 0-18
Li2O+Na2O+K2O 5-28
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13
TiO2+ZrO2 0-13
P2O5 0-9
或者
是具有以下成分(以重量%计)的碱铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 55-68
Al2O3 10-27
B2O3 0-15
Li2O+Na2O+K2O 4-27
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12
TiO2+ZrO2 0-10
P2O5 0-8
或者
是具有以下成分(以重量%计)的低碱含量的铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 50-75
Al2O3 7-25
B2O3 0-20
Li2O+Na2O+K2O 1-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25
TiO2+ZrO2 0-10
P2O5 0-5
或者
是具有以下成分(以重量%计)的低碱含量的铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 52-73
Al2O3 7-23
B2O3 0-18
Li2O+Na2O+K2O 1-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23
TiO2+ZrO2 0-10
P2O5 0-5
或者
是具有以下成分(以重量%计)的低碱含量的铝硅酸盐玻璃:
成分 (重量%)
SiO2 53-71
Al2O3 7-22
B2O3 0-18
Li2O+Na2O+K2O 1-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22
TiO2+ZrO2 0-8
P2O5 0-5
其中,以下均适用于上述各玻璃成分:
基于具体情况,可以存在着色氧化物,诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3;
可以存在0-2重量%的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2作为精炼剂,和所有组分的总量总是100重量%。
12.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述玻璃是玻璃层或板的形式,并且所述玻璃层或板的尺寸为10×10mm2或更大,更优选为50×50mm2或更大,甚至更优选100×100mm2或更大,特别优选400×320mm2或更大,甚至更优选470×370mm2或更大,并且最优选550×440mm2或更大;
或者
所述玻璃为玻璃卷的形式,所述玻璃卷的宽度为200mm或更大,优选为300mm或更大,更优选为400mm或更大,或最优选1m或更大;并且所述玻璃卷的展开长度优选大于1m,更优选大于10m,更优选大于100m,并且最优选大于500m。
13.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述玻璃为玻璃层或板的形式:
具有小于0.1mm的厚度、100MPa和600MPa之间的CS、20μm或更小的DoL、以及120MPa或更小的CT;
优选具有75μm或更小的厚度、100MPa和400MPa之间的CS、15μm或更小的DoL、以及
120MPa或更小的CT;
更优选具有小于50μm的厚度、100MPa和350MPa之间的CS、小于10μm的DoL、以及小于
120MPa的CT;
甚至更优选具有25μm或更小的厚度、100MPa和350MPa之间的CS、5μm或更小的DoL、以及
120MPa或更小的CT;
特别优选具有10μm或更小的厚度、100MPa至350MPa的CS、3μm或更小的DoL、以及120MPa或更小的CT;
14.根据前述权利要求中的至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,
其特征在于,
所述玻璃所具有的弯曲半径为300mm或更小,优选250mm或更小,甚至更优选200mm或更小,特别是150mm或更小,特别优选100mm或更小,特别优选50mm或更小。
15.一种用于生产根据前述权利要求中至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃的方法,
所述方法包括
-优选通过去除或磨削法减薄较厚的玻璃,或蚀刻较厚的玻璃、下拉法、溢流熔融法、浮法或再拉伸法、优选下拉和溢流熔融方法来生产薄玻璃;
-对所述玻璃进行化学预应力化;
-在化学预应力化之前或之后,将粘合促进层以及可选地一个或若干个功能层涂覆在所述玻璃上,和
-基于具体情况,将所述玻璃分割成较小单元,其中,如下进行分割:
在化学预应力化之前,在所述玻璃的至少一侧上加工至少一个凹槽,并且在化学预应力化之后,该玻璃沿着所述至少一个凹槽被分割成较小单元;
或者
化学预应力化的玻璃沿至少一条线加热至高于玻璃转变温度Tg的温度,优选高于退火温度,并随后沿着所述线被分成较小的单元。
16.一种制品,其包含根据权利要求1-14中至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,其中薄玻璃层或板的厚度为2mm或更小,优选为1.2mm或更小,更优选为500μm或更小,特别优选为400μm或更小,最特别优选为300μm或更小。
17.一种根据前述权利要求1至14中至少一项所述的涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃的应用,用于:显示器、尤其是计算机监视器、平板计算机或平板电脑、电视、显示面板、诸如大屏显示器、导航设备、移动电话、PDA或掌上电脑、用于机动车辆飞行器笔记本电脑或显示仪器、以及所有其他类型的玻璃元件,其中涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃优选被如下地使用:
作为防护,例如用于电阻触摸屏、用于显示器、移动电话、笔记本电脑、电视、镜、窗户、飞行器窗户、家具和家用电器的防护,以免干扰或对比度减小的反射,
作为盖,例如太阳能的盖,
作为显示面板,用于监视器或显示器、观看窗户的显示面板、优选作为3D显示器柔性显示器
作为窗玻璃,用于建筑领域的内部和外部的窗玻璃,诸如商店橱窗、照片相框、展柜、柜台、制冷单元,或为了清洁而存在进入问题的情况下用于烹饪窗户,
作为装饰玻璃元件,特别是在具有较高污染险的污染区中,如厨房、浴室或试验室,作为用于交互式输入元件的基底,其被设计特别用于触摸功能,特别优选具有电阻、电容、光学以及借助于红外线或表面声波有效的触摸技术,特别优选为具有触摸屏功能的显示面板,特别优选为单、双或多点触摸显示,
作为组合元件中的基底,其中通过光学适应化合物避免在化合物内部具有气室的一个或若干个界面表面上的反射。

说明书全文

涂布的化学预应化的柔性薄玻璃

技术领域

[0001] 本发明涉及一种涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,其能用于柔性电子器件、用于触摸屏传感器、用于薄膜电池的基底、移动电子器件、内插件、可弯曲的显示器、太阳能电池或其他要求高化学稳定性温度稳定性和柔性、以及小厚度的应用。

背景技术

[0002] 不同成分的薄或超薄玻璃是适用于很多应用的合适的基底材料,其中化学和物理特性,如透明度、耐化学性和耐热性具有重要意义。例如,非性玻璃、如肖特公司的能用于显示屏和晶片作为所谓的电子包装材料。酸盐玻璃也能用作薄膜传感器和厚膜传感器的防火材料、试验室器皿和光刻掩模。
[0003] 薄或超薄玻璃通常用在电子应用中,诸如膜和传感器。当前,产品的新功能的日益增长的要求以及广泛的新应用的探索要求具有新特性、诸如柔性的更薄、更轻的玻璃基底。
[0004] 通常通过使较厚的玻璃、例如硼硅酸盐玻璃减薄或磨薄来生产薄玻璃。然而,由于减薄或磨薄并抛光较厚的玻璃层,厚度小于0.5mm的玻璃层是不能获得的,其仅能在极端的限制性条件下生产。厚度小于0.3mm或甚至小于0.2mm的玻璃、例如肖特公司的能通过下拉法生产。厚度为0.1mm的
玻璃能例如通过特殊的浮法生产。
[0005] 薄玻璃基底在电子器件中使用的最大挑战是对薄玻璃层的处理。通常情况下,玻璃缺少可延展性,并且破裂的可能性很大程度取决于层的机械强度。对于薄玻璃来说,已经为此提出了几种方法。US 6,815,070(Mauch等)提出例如用有机膜或聚合物薄膜涂布薄玻璃以便提高玻璃的破裂强度。然而该方法导致的一些不足。例如,强度的提高不够,并且如果玻璃层要进行切割就必须执行一些非常特别的加工。此外,聚合物涂层在玻璃层的光学特性和耐热性方面具有负面影响。
[0006] 此外,化学化或预应力化或预应力化是用于提高较厚玻璃、诸如钠钙玻璃或硅酸盐玻璃(AS玻璃)的强度的已知方法,钠钙玻璃或铝硅酸盐玻璃(AS玻璃)例如用作显示应用的盖玻璃。在这些条件下,内部表面应力或表面压应力(CS)通常在600至1000MPa之间,而离子交换层(DoL)的厚度或深度通常大于30μm,优选大于40μm。当用在交通和航空的安全罩中使用时,AS玻璃甚至具有大于100μm的交换层。通常,如果约0.5至10mm的玻璃厚度是足够的,那么具有更大的CS和更大的DoL的玻璃适用于任何应用。由于大的CS同时具有大的DoL而导致大的拉应力,薄或超薄玻璃往往自己破裂,导致必须为薄或超薄玻璃引入新的参数,新的参数不同于通常厚度的罩的那些参数。
[0007] 很多现有技术公开文献进行了有关玻璃的化学预应力化或化学钢化或预应力化的研究:
[0008] 例如US 2010/0009154描述了玻璃厚度为0.5mm或更大的具有压应力的外部区域的玻璃,其中外部区域具有至少50μm的深度。并且压应力至少大于200MPa,其中在表面区域中生成中央拉应力(CT)和压应力的步骤包括将玻璃的部件连续浸渍在大量的离子交换浴中。因而获得的玻璃应用于消费类电子产品。所描述的这种玻璃的生产商面对的参数和挑战并不适用于生产薄玻璃,因为拉应力将很高以至于引起玻璃的破裂。
[0009] US 2011/0281093描述了一种耐损钢化玻璃,其中钢化玻璃物体具有相对的第一和第二压应力的表面区域,这些表面区域通过拉应力核心区域彼此连接,其中第一表面区域相比于第二表面区域具有更高程度的压应力,以便提高对表面损坏的抗性。压应力表面区域通过层压、离子交换、钢化或预应力化或它们的组合被提供,以便控制张力曲线并限制物体的破裂能。
[0010] WO 11/149694公开了一种被化学钢化的具有防反射涂层的玻璃,其中选择的涂层设置在玻璃物体的至少一个表面上并且选自由一个防反射涂层和/或防眩光涂层构成的组。涂层包含至少5重量%的
[0011] US 2009/197048公开了一种具有用作盖板的功能涂层的化学预应力化玻璃。玻璃物体具有至少大约200MPa的表面压应力,在该区域中具有20至80μm的表面压应力层厚,并且具有氟基的双疏性表面层表面,该双疏性表面层化学结合到玻璃物体的表面,以形成涂布的玻璃物体。
[0012] 在US 8232218中,热处理用于提高玻璃的化学预应力化效果。玻璃物体有退火温度和变形温度,因此玻璃物体从高于变形温度的第一温度冷却(chill)到低于形成温度的第二温度。化学钢化之后,快速冷却的玻璃具有较高的压缩强度和较厚的离子交换层。
[0013] 在US 2012/0048604中,离子交换的薄铝硅酸盐或硼铝硅酸盐层用作电子器件的内插件。内插件包括由离子交换的玻璃形成的前玻璃基底芯。调整热膨胀系数(CTE),以与半导体和金属材料等的热膨胀系数相一致。然而,在该专利申请中,在表面上超过200MPa的压应力是必要的,并且铝硅酸盐或硼铝硅酸盐的层的深度也非常大。上述因素使玻璃在功能方面难以使用。玻璃的柔性和怎样能证实玻璃的柔性没有被考虑。此外,化学钢化处理要求玻璃基底在高温度下被浸渍在玻璃浴中,并且该方法要求玻璃本身具有高抗热震性。在整个公开内容中没有提到玻璃成分和有关功能怎样被调整以满足这些要求。
[0014] 对于薄玻璃来说,例如自破裂是一个严重的问题,特别是对于铝硅酸盐玻璃来说,因为铝硅酸盐玻璃的高CTE减小抗热震性并提高预应力化处理和其他处理期间薄玻璃断裂的可能性。另一方面,大多数铝硅酸盐玻璃有较高的CTE,该较高的CTE与电子半导体的CTE不一致,这导致处理和使用过程中产生问题。
[0015] 与薄玻璃的另一个问题是所涂覆的层的有限长期耐用性,使得层所提供的功能由于化学和/或物理侵蚀很快消失。对触摸屏应用中来说优选的功能是例如光滑的接触表面、高透明性、低反射特性、增大的耐划和耐磨强度(例如当使用触笔时)、高抗污性和通过所谓“易清洁”特性获得的易清洁性、特别是通过所谓的"防指纹”特性获得的有关防手指汗液(其包含盐和脂肪)的抗性、以及涂层的耐用性,即使在气候和UV应力以及抵抗多次清洁循环的情况下。耐用性或稳定性不但取决于被选择的涂层类型,而且取决于涂层所涂覆的基底表面。

发明内容

[0016] 因此,本发明的目的是提供薄、柔性的玻璃,这种玻璃克服了上述现有技术的问题。薄玻璃具有以合适的方式具有特别是提高的强度,并且对涂覆于其上的功能涂层提供增加的长期耐用性。此外,这种玻璃的生产应尽可能地节省成本并且应能以简单的方式生产。
[0017] 通过提供的涂布的、化学预应力化的柔性薄玻璃,本发明实现了上述目标,该薄玻璃包括作为涂层的硅混合氧化物层形式的粘合促进层,该硅混合氧化物层包含或由铝、、镁、磷、铈、锆、、铯、钡、锶、铌、锌、硼中的至少一种氧化物和/或镁氟化物、优选至少氧化铝与硅氧化物层的组合构成。
[0018] 由此生产柔性玻璃基底,该玻璃的柔性通过化学预应力化而提高,其中通过提供特别的粘合促进层,在玻璃基底上涂覆的功能涂层的长期的稳定性得到很大提高。此外,可以特别地选择薄或超薄柔性玻璃的成分,以为化学预应力化和实际使用提供优良的抗热震性。本发明的柔性薄或超薄玻璃优选具有较低的压应力和化学预应力化之后相比于其他玻璃的更小深度的压应力层。这种特性产生本发明的特别适用于实际处理方法的玻璃层或玻璃板。
[0019] 本发明提供具有高度柔性、抗热震性、透明性以及长期耐用性的涂层的涂布的、化学预应力化的薄或超薄玻璃。
[0020] 本发明的玻璃的厚度优选为2mm或更小,更优选为1.2mm或更小,甚至更优选为500μm或更小,特别优选400μm或更小,特别优选300μm或更小。在本发明的范围内时,玻璃被定义为厚度为300μm或更小的超薄玻璃。
[0021] 特别是,对于具有300μm或更小厚度的超薄玻璃来说,获得30μm或更小厚度或者120MPa或更小的中央拉应力、特别是良好特性的离子交换层。该玻璃优选具有低的热膨胀系数(CTE)和低杨氏模量,以提高抗热震性和柔性。此外,本发明的玻璃的低CTE导致其与半导体器件和无机材料相配,并且获得优良的特性和提高实用性。
[0022] 在一个实施例中,该玻璃是碱性玻璃;特别优选是锂-铝硅酸盐玻璃、钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和低碱性铝硅酸盐玻璃。
[0023] 根据本发明的一个方面,制造新的玻璃。该玻璃含有碱,以便能进行离子交换和化学预应力化。在超薄玻璃的情况下,优选控制离子交换层的深度(DoL),使得其小于30μm,并且CS优选被控制为低于700MPa。该玻璃涂布有硅混合氧化物层的实施例形式的粘合促进层,使得可以涂覆一个或几个额外的层,额外的层使玻璃具有一种或几种特性。
[0024] 本发明的第二个方面提供涂布的柔性薄玻璃,其具有小于10×10-6/K的CTE、以及小于84Gpa的杨氏模量,以便获得优良的抗热震性和柔性。
[0025] 本发明的第三方面是用于生产玻璃的方法。起始玻璃可通过下拉法、溢流熔融法、特殊浮法或再拉法或对较厚的玻璃进行磨削或蚀刻生产。在本发明中,起始玻璃能以层或板或卷的形式生产。起始玻璃的表面优选具有小于50nm的粗糙度Ra,并且玻璃的一个或两个表面进行离子交换并且因此被化学预应力化。在化学预应力化之前或之后,可以在其上涂覆粘合促进层以及如果需要的额外的功能层。涂布的化学钢化或相应预应力化的薄玻璃对于卷对卷处理来说是理想的选择。
[0026] 本发明的第四方面是提供具有额外功能的玻璃物体,因此甚至功能层被涂覆在粘合促进层上,该粘合促进层具有中间层或不具有中间层的情况下布置在玻璃上。功能层能是为预期应用提供期望的特性的层。根据本发明的一个实施例,一个或多个功能层能因此通过使用一个或若干个中间层而选择性地涂覆到粘合促进层。
[0027] 功能层能从以下层选择:如在WO 2009/099615 A1中所描述的防指纹层、例如基于双疏性含氟表面层的防指纹层、如在WO 2012/163947 A1和WO 2012/163946A1中所公开的易于清洁的层、如在WO2011/149694A1中公开的光学活性层、例如防反射和/或防眩光层、如在WO2012/177563A2或WO2012/151097A1中描述的防划层、或导电层、覆盖层、保护层、耐磨层、抗菌或抗生物层、着色层等。所有引用的示例通过参考被包含在本发明公开的内容中。
[0028] 在一个实施例中,导电涂层被涂覆到粘合促进层,但是不基于氧化锡铟(非ITO);该涂层用作柔性或可弯曲的导电膜。这在柔性传感器或柔性电路板、太阳能电池或显示器中使用。
[0029] 在另外的实施例中,光学活性涂层可涂覆到粘合促进层,该光学活性层以低的反射行为提供高透明性,例如防反射或防眩光层。
[0030] 在本发明的另外方面,涂层被涂覆到粘合促进层,该涂层具有通过易于清洁涂层而实现的高的抗污性和易清洁性。具有对含有盐和脂肪的手指汗引起的化学应力的抗性的额外涂层是所谓的防指纹涂层。
[0031] 对于触摸屏的应用来说,特别考虑具有功能性的层,该层引起接触表面的触觉和触感感知的改善,换言之是光滑涂层。
[0032] 在额外的实施例中,所使用的涂层是例如在触摸屏上使用触笔时对刮擦和磨损的抗性。
[0033] 根据额外的实施例中,所使用的涂层特别适于在气候和UV应力的情况下使用。
[0034] 除了描述的功能层,薄玻璃的一个或两个表面在额外的实施例中能被预处理,诸如抛光或纹理化,例如蚀刻,这取决于需要哪些表面特性-例如满足更好感觉的要求,诸如更好的触觉以及在视觉上更加令人愉快。
[0035] 由于现有的粘合促进层具有其上所设置的功能性涂层的特别好的长期稳定性,这种涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃有各种用途,例如用于移动电话平板电脑笔记本电脑电阻式触摸面板、电视、镜子、窗户飞行器窗户、家具和家电应用等。
[0036] 参考附图,在下面的段落中更详细地描述根据本发明的这些和其它方面、优点和特征。

附图说明

[0037] 图1示出了本发明的薄玻璃在被化学预应力化之后的CS和DoL曲线。
[0038] 图2示出本发明的薄玻璃在化学预应力化后的柔性的提高。
[0039] 图 3 示 出 本 发 明 的 薄 玻 璃 在 化 学 预 应 力化 后 的 威 布 尔 分 布(Weibulldistribution)的改善。
[0040] 图4示出本发明的化学钢化的柔性的薄玻璃10,在示出的示例中,在没有额外的中间层的情况下,粘合促进层20和功能层30直接涂覆到玻璃上,导致功能层的较高的长期稳定性。

具体实施方式

[0041] 术语和定义
[0042] 根据本发明,“压应力”(CS)被理解为是离子交换后玻璃网络通过玻璃表面的位移效应产生的应力,与此同时基于光学原理,利用市场上可获得的应力计FSM6000进行测量,该玻璃中不发生变形。
[0043] 根据本发明,“离子交换层的深度”(DoL)被理解为发生离子交换和产生压应力的玻璃表面层的厚度。DoL能基于光学原理利用市场上能获得的应力计FSM6000进行测量。
[0044] 根据本发明,“中央拉应力”(CT)被理解为离子交换之后在玻璃的中间层中产生并且抵消了玻璃的上表面和下表面之间产生的压应力的拉应力。通过测量CS和DoL能计算CT。
[0045] 根据本发明,“平均粗糙度”(Ra)被理解为这样的粗糙度,即这样处理过的表面具有更小的间隔以及微小的高度和深度的不均性;平均粗糙度Ra是取样长度内的绝对值的材料表面轮曲线偏差的算术平均值。Ra能利用扫描电子显微镜进行测量。
[0046] 根据本发明,“导热系数(λ)”被理解为是物质导热的能力。λ能用市场上可获得的热导率测量装置来测量。
[0047] 根据本发明,“材料强度(σ)”被理解为在破裂发生之前材料所能承受的最大应力。σ能在三点或四点弯曲试验中测量。在该申请中,σ定义为经过一系列试验的平均值。
[0048] 根据本发明,“材料的泊松比(μ)”是在应力作用下材料的横向应力与纵向应力的比值。μ能通过试验测量,其中,在材料上施加应力并且记录该应力。
[0049] 根据本发明,“光泽度”是相比于同样条件下从标准实验样品的表面反射的光的量从材料表面反射的光的量。光泽度能用市场上可获得的光泽度计来测量。
[0050] 根据本发明,“浊度”被理解为由于光散射而透明度从透明材料减小的百分比。浊度能用市场上可获得的浊度计来测定。
[0051] 根据本发明,“(多个)功能层”被理解为是一个或若个这样的层,其在优选没有中间层的情况下被涂覆在粘合促进层上,并且提供具有一种或多种特性的玻璃,以便使玻璃具有期望的功能。

具体实施方式

[0052]
[0053] 玻璃层或玻璃板越薄,其处理就越难。如果玻璃的厚度≤2mm或≤500μm或甚至≤300μm,玻璃的处理变得更加困难,这主要是因为诸如在玻璃边缘上细裂纹和碎裂的缺陷导致破裂。整个机械强度、例如弯曲或冲击强度显著降低。通常较厚玻璃情况下,边缘能用数控机床磨削以去除缺陷;然而,在具有上述厚度的薄或超薄玻璃的情况下,不能再进行机械移除或磨削。在部或边缘的蚀刻可以是薄玻璃去除缺陷的方案。然而,薄玻璃板或层的柔性仍是受限的,因为对于薄或超薄玻璃来说低的弯曲强度和预应力化或钢化是非常重要的。预应力化能通过表面和边缘的涂布来实现。然而,这是非常昂贵的,并且不是非常有效的。令人惊奇地是,应注意到,玻璃、特别是经受特殊的化学钢化加工的含碱和铝的玻璃能获得高的机械强度、以及良好的柔性和弯曲性。
[0054] 离子交换后,压应力层形成在玻璃的表面上。然而,对于较厚的钠钙或铝硅酸盐玻璃来说,根据现有技术通常被推荐并且化学钢化玻璃通常使用的CS和DoL不再适用于本发明的薄玻璃。对于厚度<2mm的薄玻璃来说,相比于较厚的玻璃,DoL和CT的值更关键。如果这些值过高,玻璃将被损坏。因此,小于30μm的DoL且小于120MPa的CT对于化学预应力化的超薄玻璃来说是优选的参数。
[0055] 此外,本发明涂布的、薄的化学预应力化的柔性玻璃显示出:在存在粘合促进层时,优选直接涂覆在粘合促进层上的功能层相比于没有粘合促进层具有明显更长的长期稳定性。此外,功能层本身的特性还能通过粘合促进层得到改善;这归结于以下事实,即对于随后涂覆的额外功能层来说,粘合促进层具有支撑和结构效果。
[0056] 该粘合促进层能是单一层,或者能包括或由一层或数层构成,并且如果需要的话,也能有一个或若干个中间层。粘合促进层能直接涂覆到玻璃上,或者一个或几个中间层能被设置在粘合促进层和玻璃之间。粘合促进层是或包括硅混合氧化物层,该硅混合氧化物层包括或由硅氧化物层与铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼的至少一种氧化物、和/或镁氟化物、优选至少铝氧化物、优选至少一种铝氧化物的组合而构成。在硅-铝混合氧化物层的情况下,在混合氧化物中铝与硅的摩尔比优选在约3至约30%之间,更优选在约5至约20%之间,特别优选在约7至约12%之间。
[0057] 在本发明的意义上,硅氧化物应理解为任何硅氧化物SiOx,其中x能假设为1至2范围内的任何特定值。硅混合氧化物被理解为是由硅氧化物和额外的至少一种其它元素的氧化物构成的混合物,该硅混合氧化物能是均相的或非均相的、化学计量的或非化学计量的。
[0058] 粘合促进层本身可以是功能层,或者可表示一个或多个功能层的一部分。取决于粘合促进层的功能,根据本发明选择其厚度。如果本发明的粘合促进层没有额外的功能,而是仅用于促进粘合,那么层厚被选择为优选1nm或更大,优选10nm或更大,尤其优选20nm或更大。粘合促进层能被选择使得其例如同时表示光学有效层。光学有效的粘合促进层可具有例如范围为1.35至1.7、优选范围为1.35至1.6、特别优选范围为1.35至1.56的折射率(在588nm的参考波长的情况下)。
[0059] 粘合促进层也能由几层构成,在几层之间插入一个或几个中间层。中间层然后优选具有的厚度为0.3至10nm,特别优选厚度为1至3nm。这主要是有助于避免粘合促进层内的应力。该中间层能例如由硅氧化物构成。
[0060] 根据本发明的粘合促进层能利用期望的方法涂覆,该方法用于将均质层涂覆在大的表面上对于本领域技术人员来说是已知的。优选使用溶胶-凝胶法、或使用化学或物理气相沉积的方法、特别是溅射。
[0061] 所述涂覆粘合促进层之前玻璃表面的活化能导致涂覆的层的粘合特性的改善。处理能通过清洗处理有利地进行,或者也可作为通过电晕放电、火焰处理、UV处理、等离子体活化和/或机械方法和/或化学处理而进行的活化,机械方法诸如粗糙化、喷砂,化学处理诸如蚀刻或浸出
[0062] 本发明的薄玻璃能在用粘合促进层并且如果需要的话在用至少一个功能层涂布之前或之后进行化学预应力化。本发明的薄玻璃也能有利地被化学预应力化,因此涂布后被化学钢化,而没有使涂层遭受明显破坏。
[0063] 根据本发明的优选的玻璃特别是碱和含硼的硅酸盐玻璃,以特别好地满足对具有低CS和低DoL且钢化或预应力化时间较长的薄玻璃的预应力化的需求。化学预应力化前的玻璃原料板或层的抗热震性和玻璃的刚性也可以是相关的。为满足期望的规格,玻璃成分必须仔细选择。
[0064] 在一个实施例中,该玻璃优选具有以下成分(以重量%计):
[0065]成分 (重量%)
SiO2 10-90
Al2O3 0-40
B2O3 0-80
Na2O 1-30
K2O 0-30
CoO 0-20
NiO 0-20
Ni2O3 0-20
MnO 0-20
CaO 0-40
BaO 0-60
ZnO 0-40
ZrO2 0-10
MnO2 0-10
CeO 0-3
SnO2 0-2
Sb2O3 0-2
TiO2 0-40
P2O5 0-70
MgO 0-40
SrO 0-60
Li2O 0-30
Li2O+Na2O+K2O 1-30
Nd2O5 0-20
V2O5 0-50
Bi2O3 0-50
SO3 0-50
SnO 0-70
因而SiO2+B2O3+P2O5的含量 是10-90;
[0066] 在一个实施例中,薄玻璃为锂-铝硅酸盐玻璃,其具有以下成分(以重量%计):
[0067]成分 (重量%)
SiO2 55-69
Al2O3 18-25
Li2O 3-5
Na2O+K2O 0-30
MgO+CaO+SrO+BaO 0-5
ZnO 0-4
TiO2 0-5
ZrO2 0-5
TiO2+ZrO2+SnO2 2-6
P2O5 0-8
F 0-1
B2O3 0-2;
[0068] 本发明的锂-铝硅酸盐玻璃优选地具有以下成分(以重量%计):
[0069]成分 (重量%)
SiO2 57-66
Al2O3 18-23
Li2O 3-5
Na2O+K2O 3-25
MgO+CaO+SrO+BaO 1-4
ZnO 0-4
TiO2 0-4
ZrO2 0-5
TiO2+ZrO2+SnO2 2-6
P2O5 0-7
F 0-1
B2O3 0-2;
[0070] 本发明的锂-硅酸铝玻璃更优选具有以下成分(以重量%计):
[0071]成分 (重量%)
SiO2 57-63
Al2O3 18-22
Li2O 3.5-5
Na2O+K2O 5-20
MgO+CaO+SrO+BaO 0-5
ZnO 0-3
TiO2 0-3
ZrO2 0-5
TiO2+ZrO2+SnO2 2-5
P2O5 0-5
F 0-1
B2O3 0-2;
[0072] 在一个实施例中,柔性薄玻璃为钠钙玻璃,其具有以下成分并包括(以重量%计):
[0073]成分 (重量%)
SiO2 40-81
Al2O3 0-6
B2O3 0-5
Li2O+Na2O+K2O 5-30
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-30
TiO2+ZrO2 0-7
P2O5 0-2;
[0074] 本发明的钠钙玻璃优选具有以下成分(以重量%计):
[0075]成分 (重量%)
SiO2 50-81
Al2O3 0-5
B2O3 0-5
Li2O+Na2O+K2O 5-28
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25
TiO2+ZrO2 0-6
P2O5 0-2;
[0076] 本发明的钠钙玻璃最优选具有以下成分(以重量%计):
[0077]成分 (重量%)
SiO2 55-76
Al2O3 0-5
B2O3 0-5
Li2O+Na2O+K2O 5-25
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20
TiO2+ZrO2 0-5
P2O5 0-2;
[0078] 在一个实施例中,柔性的薄玻璃是硼硅酸盐玻璃,其具有以下成分(以重量%):
[0079]成分 (以重量%计)
SiO2 60-85
Al2O3 0-10
B2O3 5-20
Li2O+Na2O+K2O 2-16
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15
TiO2+ZrO2 0-5
P2O5 0-2;
[0080] 本发明的硼硅酸盐玻璃更优选具有以下成分(以重量%计):
[0081]成分 (重量%)
SiO2 63-84
Al2O3 0-8
B2O3 5-18
Li2O+Na2O+K2O 3-14
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12
TiO2+ZrO2 0-4
P2O5 0-2;
[0082] 本发明的硼硅酸盐玻璃最优选具有以下成分(以重量%计):
[0083]成分 (重量%)
SiO2 63-83
Al2O3 0-7
B2O3 5-18
Li2O+Na2O+K2O 4-14
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10
TiO2+ZrO2 0-3
P2O5 0-2;
[0084] 在一个实施例中,柔性薄玻璃是碱-铝硅酸盐玻璃,其具有以下成分(以重量%):
[0085]成分 (重量%)
SiO2 40-75
Al2O3 10-30
B2O3 0-20
Li2O+Na2O+K2O 4-30
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15
TiO2+ZrO2 0-15
P2O5 0-10;
[0086] 本发明的碱-铝硅酸盐玻璃更优选具有以下成分(以重量%计):
[0087]成分 (重量%)
SiO2 50-70
Al2O3 10-27
B2O3 0-18
Li2O+Na2O+K2O 5-28
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13
TiO2+ZrO2 0-13
P2O5 0-9;
[0088] 本发明的碱-铝硅酸盐玻璃最优选具有以下成分(以重量%计):
[0089]成分 (重量%)
SiO2 55-68
Al2O3 10-27
B2O3 0-15
Li2O+Na2O+K2O 4-27
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12
TiO2+ZrO2 0-10
P2O5 0-8;
[0090] 在一个实施例中,柔性薄玻璃是具有低碱含量的铝硅酸盐玻璃,具有以下成分(以重量%):
[0091]成分 (重量计)
SiO2 50-75
Al2O3 7-25
B2O3 0-20
Li2O+Na2O+K2O 1-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25
TiO2+ZrO2 0-10
P2O5 0-5;
[0092] 本发明的具有低碱含量的铝硅酸盐玻璃更优选具有以下成分(以重量%计):
[0093]成分 (重量计)
SiO2 52-73
Al2O3 7-23
B2O3 0-18
Li2O+Na2O+K2O 1-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23
TiO2+ZrO2 0-10
P2O5 0-5;
[0094] 本发明的具有低碱含量的铝硅酸盐玻璃最优选具有以下成分(以重量%计):
[0095]成分 (重量%)
SiO2 53-71
Al2O3 7-22
B2O3 0-18
Li2O+Na2O+K2O 1-4
MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22
TiO2+ZrO2 0-8
P2O5 0-5;
[0096] 上述成分可以分别包括:
[0097] 如果需要的话,着色氧化物:如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3;0-2重量%的As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F和/或CeO2作为精制剂;以及也可以添加0-5重量%的稀土氧化物,以便引入磁性光子或光学功能到玻璃层或板。总成分的总量始终是100重量%。
[0098] 表1示出具有待化学预应力化且用粘合促进层涂布的含碱的薄玻璃若干典型实施例。
[0099] 表格1-含碱的硼硅酸盐玻璃的示例
[0100]成分(重量%) 示例1 示例2 示例3 示例4 示例5 示例6 示例7 示例8
SiO2 80 64 70 61 68 70 67 60
Al2O3 3 7 1 18 9 8 6 7
LiO 0 0 0 5 0 0 0 0
Na2O 5 6 8 10 5 3 5 8
K2O 0 6 8 1 2 6 4 5
CaO 0 0 7 1 2 0 0 0
BaO 0 0 2.5 0 2 0 0 0
ZnO 0 5 2.4 0 0 1 2 0
ZrO2 0 0 0 3 3 0 0 0
B2O3 12 8 0.1 1 8 12 16 20
TiO2 0 4 1 0 0 0 0 0
[0101] SiO2、B2O3和P2O5用作玻璃网络形成剂。对于常规方法,总含量应不低于40重量%,否则玻璃板或层不能形成,并将变得脆且易碎,并失去透明度。更高的SiO2含量在玻璃生产过程中要求更高的熔融和处理温度,因此,该含量通常应小于90重量%。将B2O3和P2O5添加到SiO2能改性网络特征并降低玻璃的熔融和处理温度。而且玻璃网络形成剂对玻璃的CTE具有很强的影响。
[0102] 此外,玻璃网络中的B2O3能形成能更适于外界负载力的两种不同的多面体。B2O3的添加通常导致较小的热膨胀和较低的杨氏模量,其导致低的抗热震性和更慢的化学预应力化,从而能容易地保持低CS和小DoL。因此,B2O3添加到薄玻璃能大大改善化学预应力化,其结果是化学预应力化的薄玻璃能在实际应用中被广泛使用。
[0103] Al2O3用作玻璃网络形成剂并且用作玻璃网络改性剂。根据Al2O3的量,[AlO4]四面体和[AlO6]六面体形成在玻璃网络中。这些能通过改变玻璃网络中离子交换的空间来调整离子交换速度。如果Al2O3含量过高、例如大于40重量%,玻璃的熔融温度和处理温度变得高得多并将倾向于结晶,这导致玻璃失去透明度和柔性。
[0104] 碱金属氧化物、诸如K2O、Na2O和Li2O用作为玻璃处理改性剂并且能通过在玻璃网络内形成非桥接氧化物来破坏玻璃网络。添加碱金属能减小玻璃的处理温度并能提高玻璃的CTE。Na和Li的存在对于薄玻璃来说是必要的,以便其能被机械预应力化。Na+/Li+、Na+/K+和Li+/K+的离子交换是预应力化处理的必要步骤。如果该玻璃本身不含有碱金属,那么该就没有被预应力化。然而,碱金属的总量应不大于30重量%,否则玻璃网络将被完全破坏而不形成玻璃。一个重要的因素是,该薄玻璃应具有低的CTE,以便玻璃不具有过量碱金属时其对于满足该要求来说是有用的。
[0105] 碱土金属氧化物、例如MgO、CaO、SrO以及BaO用作网络改性剂并能降低玻璃的形成温度。这些元素能改变玻璃的CTE和杨氏模量,并且碱土元素在改变玻璃的折射率以满足特殊要求方面具有重要功能。例如,MgO能降低玻璃的折射率,而BaO能提高折射率。在玻璃生产中,碱土元素的量不应高于40重量%。
[0106] 玻璃中的过渡金属元素、诸如ZnO和ZrO2有与碱土元素类似的功能。其它过渡金属元素、诸如Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、MnO2、TiO2、CuO、CeO2和Cr2O3用作着色剂,使得该玻璃具有特殊光子或光学功能,例如彩色滤光功能或光转换。
[0107] 包含碱金属离子的薄玻璃通常可以通过去除或磨削处理或蚀刻减薄较厚玻璃来生产。这两个处理容易进行,但是不经济。表面质量-例如粗糙度Ra和波纹度不好。也可以使用再拉伸法,以由较厚的玻璃形成较薄玻璃,但是此成本也很高,并且高效的大批量生产不容易实现。
[0108] 用于含碱硼硅酸盐薄玻璃板或层的其他生产方法包括下拉法、溢流熔融法与特种浮法。下拉和溢流熔融法优选用于大规模生产,其中,即使在高的表面质量下生产厚度为10至300μm的超薄玻璃也是可以的。在下拉或溢流熔融法中,可以生产粗糙度Ra为5nm或更小、优选2nm或更小、甚至更优选1nm或更小的自然或火抛光表面。对于在电子器件中的实际使用来说,玻璃板或层具有优选±10%或更小的厚度变化公差。厚度还能够精确控制在≤2mm的期望的范围内,而且也能在10至300μm的范围内。为玻璃提供柔性的是玻璃的小的强度。利用浮法处理,能更经济地并以用于大规模生产的合适的方式生产薄玻璃。然而,以浮法处理生产的玻璃具有为锡侧的一侧,其与另一侧不同。然而,两侧之间的不同导致玻璃化学预应力化之后发生弯曲,从而不再可以进行随后的涂布,因为这两侧可能显示不同的表面能。
因此,在利用浮法处理来生产薄玻璃时,在进一步处理前去除锡侧是有利的。
[0109] 本发明的薄玻璃能以层或板或卷的形式进行生产或处理。该层的尺寸优选为10×10mm2或更大,更优选为50×50mm2,甚至更优选为100×100mm2或更大,特别优选为400×
320mm2或更大,甚至更优选470×370mm2或更大,最优选550×440mm2或更大。薄玻璃卷的厚度优选为200mm或更大,优选为300mm或更大,更优选为400mm或更大,或最优选1m或更大。玻璃卷的长度优选大于1m,更优选大于10m,甚至更优选大于100m,并且最优选大于500m。
[0110] 根据本发明,在硅混合氧化物层的实施例中,可以在用粘合促进层涂布之前或之后进行化学预应力化。
[0111] 可以通过将玻璃板或层或玻璃卷浸入含有单价离子的盐浴中,使得这些离子与玻璃内的碱离子进行交换来进行预应力化。盐浴中的单价离子所具有的直径大于玻璃中的碱离子的直径,因此可以产生在离子交换后作用在玻璃网络上的压应力。在离子交换后,玻璃的强度和柔性提高。此外,通过化学预应力化获得的压应力(CS)使玻璃的抗划性增强,使得硬化的玻璃不易被划伤;DoL也能增强耐刮性,使得玻璃破裂或刮伤的可能性较小。
[0112] 用于化学预应力化的典型的盐是含Na+的熔融盐或含K+的熔融盐或它们的混合物。通常使用的盐包括:NaNO3、KNO3、NaCl、KCl、K2SO4、Na2SO4和Na2CO3;也使用添加剂,诸如NaOH、KOH以及其他钠盐或钾盐或铯盐,以便更好地控制化学预应力化的离子交换率。含Ag+或含Cu2+-的盐浴能用来为玻璃额外地提供抗菌特性。
[0113] 离子交换优选在卷到卷过程中或在辊到层处理中联线(online)进行。
[0114] 由于玻璃非常薄,离子交换不应进行的太快或太深,并且玻璃的中央拉应力(CT)对于非常薄的玻璃来说是关键的,并且其可以通过下面的等式来表示:
[0115]
[0116] 其中σCS表示CS的值,LDoL是DoL的厚度,t是玻璃的厚度。张力的测量单位是MPa和厚度的测量单位是μm。对于较厚的玻璃来说,离子交换不应被执行到相同的厚度,并且不应进行得太快,以便对化学预应力化提供精确控制。太大的DoL将引起薄玻璃的大CT和自我破裂,如果薄玻璃彻底离子交换甚至会引起CS的消失,而不产生硬化或预应力化的效果。大的DoL通常经过化学预应力化不增加薄玻璃的强度和柔性。
[0117] 根据本发明,对超薄玻璃来说,玻璃的厚度t与DoL、CS和CT有如下的特殊相关性:
[0118]
[0119] 根据一个优选的实施例中,能给出以下相关性:
[0120]
[0121] 表2提供了化学预应力化的优选的技术规格,其中CS和DoL值被控制在特定范围内,以达到最佳的强度和柔性。样品在350至480℃的温度下在纯KNO3盐浴中经过15分钟至48小时进行化学预应力化,以获得受控的CS和DoL值。
[0122] 表2-预应力化的技术规格
[0123]厚度 DoL(μm) CS(MPa) CT(MPa)
0.3mm <30 <700 <120
0.2mm <20 <700 <120
0.1mm <15 <600 <120
70μm <15 <400 <120
50μm <10 <350 <120
25μm <5 <300 <120
10μm <3 <300 <120
[0124] 在一个具体的实施例中,硼硅酸盐玻璃具有以下特性,即相对低的CTE、低的杨氏模量和高的温度变化稳定性。除了这些优点,硼硅酸盐玻璃含有碱,并且也能被化学预应力化。由于相对慢的交换处理,在这里CS和DoL值能容易控制。
[0125] 粘合促进层设置在本发明的化学预应力化的薄或超薄玻璃上。一个或若干个功能性的可弯曲的或柔性的涂层可以涂覆到薄玻璃的粘合促进层上。通过将一个或若干个功能层涂覆在本发明的玻璃的粘合促进层上,能实现相应的有关应用。
[0126] 可以涂覆到粘合促进层上的一个可能的功能层是易清洁涂层。易清洁涂层是具有高防污性、可容易清洁、并且还具有防涂鸦效果的涂层。这种易清洁涂层的材料表面具有针对例如指纹印迹、诸如液体、盐、油脂、污垢和其他材料的沉积的抗性。这涉及针对这种沉积的耐化学性、以及对针对这种沉积的低润湿行为。它也涉及抑制、避免或减少通过用户触摸出现的指纹印迹。在这种情况下,易清洁层成为防指纹涂层。指纹主要含有盐、基酸和脂肪、诸如滑石、汗液、死皮细胞残余物、化妆品洗涤剂的物质以及可能以液体或不同类型颗粒形式的污垢。因此,这种易清洁涂层必须具有对使用期间产生的例如来自指纹的残留的水、盐和脂肪的沉积的抗性。具有易清洁涂层的表面的润湿特性必须这样,使得该表面是疏水性的,换言之,该表面与水之间的接触角大于90°,并且该表面是疏油的,换言之,该表面与油之间的接触角大于50°。
[0127] 易清洁涂层可在市场上广泛获得。这些特别是含氟有机化合物,例如在DE 19848591、EP 0 844 265、US 2010/0279068、US 2010/0285272和US 2009/0197048中所公开的,其所公开的内容通过参考被包含在本发明中。已知的易清洁涂层基于以下被生产:商品名为“ PFPE”的全氟聚醚,诸如Solvay Solexis的“ S10”或者
Daikin Industries LTD的“OptoolTM DSX”或“OptoolTM AES4-E”,ETC Products GmbH的“EKG6000N”;或商品名为“FSD”的氟硅烷,诸如Cytonix LLC的“FSD 2500”或“FSD 
4500”;或易清洁涂层“ECC”产品,诸如3M Deutschland GmbH的“ECC 3000”或“ECC 4000”。
这些是液体涂覆的层。例如通过物理气相沉积而涂覆的纳米层体系形式的防指纹涂层以商品名“DURALON Ultra Tec”由Cotec GmbH提供。
[0128] 可以涂覆到粘合促进层的功能层的额外的替代是导电涂层,因为其对各种应用是有利的,例如在电容功能触摸屏中的应用。通过将导电涂层涂覆到预应力化的薄玻璃板或层上,可以获得柔性的电气电路或传感器。这里。无机和有机涂层可以涂覆到薄玻璃上。然而,在现代电子器件中通常使用的无机导电涂层、例如ITO的缺点是不能弯曲。在反复弯曲后,电阻增大,这是因为基底和其上的涂层变形时产生小裂纹。因此,厚度≤2mm的薄玻璃应用非ITO涂层涂布,例如纳米线纳米管石墨烯、聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT/PSS)、聚乙炔、聚苯乙炔(polyphenylenevinylene)、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和聚苯硫醚。导电涂层的厚度优选为0.001μm至100μm,更优选0.01至10μm,甚至更优选为0.08至1μm。导电聚合物涂层是透明的或半透明的,且可选地进行着色。用于涂覆导电涂层的方法包括化学气相沉积工艺(CVD)、浸渍涂布、旋涂、喷墨、铸造、丝网印刷、上漆和喷涂
[0129] 可弯曲的、导电的非ITO涂层优选具有50GPa或更小的杨氏模量,以确保玻璃的复合材料、粘合促进层和有机材料不变得太有刚性或太硬。该复合薄玻璃优选具有0至90%的可调透射率和300Ω/sq.或更小、更优选为200Ω/sq.或更小、或甚至更优选为150Ω/sq.或更小的表面电阻,因此该复合薄玻璃适用于在柔性电子器件、如-铟-镓-硒太阳能电池(CIGS太阳能电池)和OLED显示器中使用。
[0130] 使用导电性的非ITO涂层的另一优点是,该涂布处理在低温环境下进行。通常,物理气相沉积法(PVD)适用于具有ITO的涂层,其中,所述玻璃基底被加热至高达200℃或甚至更高的温度。然而高的温度降低薄玻璃层或板的CS并削弱薄层或板的强度和可靠性。通常非ITO层在低于150℃的温度下涂覆,并且因而保持薄玻璃层或板的强度和柔性。
[0131] 此外,防刮涂层也能作为可能的功能层涂覆到粘合促进层,例如氮化硅涂层。
[0132] 可以涂覆到粘合促进层的额外的优选功能层是防反射层。在本发明的范围内,这些被理解为是这样的层,即至少在电磁波的可见的、紫外或红外光谱的一部分中,其引起用该层涂布的载体材料的表面上的反射率的减小。至少所述电磁辐射的被传递的部分因此增加。
[0133] 在本发明的范围内,“防反射层”的意思应被理解为与术语“去反射层”意思相同。
[0134] 防反射涂层或防反光涂层的层作为可能的功能层可以具有任何期望的设计。特别优选的是交替的层(彼此相邻定位的层,具有交替属性),其具有中、高和低折射率,特别是具有三个层,其中最上层是优选的低折射层。此外,优选的还是由高折射层和低折射层构成的交替的层,特别是具有四或六层,其中最上层优选是低折射层。额外的实施例是单层防反射体系或层的设计,其中一个或若干个层被一个或若干个光学无效的非常薄的中间层中断。
[0135] 在一个实施例中,防反射或防反光涂层由交替的高和低折射层构成。该层体系具有至少两个、但也可以是四个、六个和更多个层。在两层体系的情况下,例如存在第一高反射层T,低折射层S涂覆在该第一高反射层上。高折射层T通常包括氧化钛TiO2,而且包括氧化铌Nb2O5、氧化钽Ta2O5、氧化铈CeO2、氧化铪HfO2、以及其与氧化钛或与上述其他氧化物的混合物。低折射层S优选包括优选的硅混合氧化物,特别是硅氧化物与铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼的元素的氧化物和/或镁氟化物混合的硅氧化物,其中优选包括铝元素的至少一种氧化物。在588nm的参考波长下,这种单一层的折射率在以下区域中:高折射层T为1.7至2.3,优选为2.05到2.15,并且低折射层S为1.35至1.7,优选为1.38至1.6,特别优选为1.38至1.58,特别为1.38至1.56。在所选示例中,低折射层S可以同时用作粘合促进层;然后粘合促进层用作功能层。
[0136] 在一个额外的,特别优选的实施例中,防反射或防反光涂层由交替的中、高和低折射层构成。该层体系具有至少三个或五个或更多个层。在三层体系的情况下,这种涂层包括用于可见光谱范围的防反光涂层。这是由具有以下各个层结构的三个层构成的干涉滤光器:载体材料/M/T/S,其中M是具有中折射率的层,T是具有高折射率的层而S是具有低折射率的层。大多数时候,中折射层M包括混合氧化物层,该混合物层由硅氧化物和钛氧化物构成;但是也能使用铝氧化物。高折射层T多数时候包括钛氧化物,低折射层S包括硅混合氧化物,特别是硅氧化物与铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼中的一种元素的氧化物和/或镁氟化物混合,其中优选包括铝元素的至少一种氧化物。在588nm的参考波长下,这种单一层的折射率处于以下范围内:中折射层M为1.6至1.8,优选为1.65至1.75,高折射层T为1.9至2.3,优选为2.05至2.15,而低折射率S层为1.38至1.56,优选为1.42至1.50。这种单一层的厚度通常:对于中折射层M来说为30至60nm、优选35至50nm、特别优选40至46nm;对于高折射层T来说为90至125nm、优选100至115nm、特别是优选105至111nm;对于低折射层S来说是70至105nm、优选80至100nm、特别优选85至91nm。在所述的实施例中,低折射层S能同时用作粘合促进层;然后粘合促进层也用作功能层。
[0137] 在其中功能涂层由具有不同折射率的若干单独层构成的本发明另外的优选布置中,防反射或防反光涂层的各个层包括对UV和温度稳定的无机材料以及来自以下组的一个或若干个材料或混合物:钛氧化物、铌氧化物、钽氧化物、铈氧化物、铪氧化物、硅氧化物、镁氟化物、铝氧化物、锆氧化物。这种涂层特别具有干涉层体系,该干涉层体系具有至少四个单独层。
[0138] 在额外的实施例中,这种功能涂层包括具有至少五个单独层的干涉层体系,其具有以下层结构:薄玻璃(载体材料)/M1/T1/M2/T2/S,其中M1和M2均是具有中折射率的层,T1和T2是具有高折射率的层,而S是具有低折射率的层。大多数时候,中折射层M包括由硅氧化物和钛氧化物构成的混合氧化物层,但是也使用铝氧化物或锆氧化物。高折射层T包括例如钛氧化物,而且还包括铌氧化物、钽氧化物、铈氧化物、铪氧化物或其与钛氧化物的混合物。低折射层S例如包括硅混合氧化物,特别是硅氧化物与以下元素中的至少一种的氧化物和/或镁氟化物混合:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼,其中优选存在铝的至少一种氧化物。在588nm的参考波长下,这些各层的反射率一般是:对于中折射层M1、M2来说在
1.6至1.8的范围内;对于高折射层T1、T2来说在大于或等于1.9的范围内;和对于低折射层S来说在小于或等于1.58的范围内。这些层的厚度通常为:层M1为70至100nm,层T1为30至
70nm,层M2为20至40nm,层T2为30至50nm,而层S为90至110nm。在所述的实施例中,低折射层S能同时用作粘附促进层;然后粘合促进层也能作为功能层。
[0139] 在名称为“紫外线反射干涉层体系”的EP 1 248 959B1中描述了由至少四个单独层、特别是五个单独层构成的这种涂层,其整个公开内容作为参考,并且其公开内容是本发明的一部分。
[0140] 防反射涂层也可以是额外的层体系,通过不同的M-、T-和S-层的组合,该层体系能实现源于前述体系的防反射体系。在本发明的范围内,相对于所述基底材料实现至少在光谱范围内光反射减小的所有减少反射的层体系被认为是在粘合促进层上的可能的功能层。
[0141] 在本发明的一个实施例中,粘合促进层上的防反射涂层由一个单一层构成。在该实施例中由一个层构成的防反射涂层是低反射层,如果需要的话,该低反射层能由非常薄的、几乎光学无效的中间层中断。这样的中间层的厚度例如是0.3至10nm,优选1至3nm,特别优选1.5至2.5nm。
[0142] 防反射层可以由多孔的单层防反射涂层、诸如镁氟化物层构成。单层防反射涂层特别可以是多孔的溶胶-凝胶层。如果孔的体积分量为防反射涂层的总体积的10%至60%,特别用单层防反射层可以实现特别好的防反射特性能。这种多孔的防反射单层涂层优选具有1.2至1.38、更优选1.2到1.35、甚至更优选1.2至1.30、甚至更优选1.25至1.38、特别优选1.28至1.38的范围内的折射率(在588nm的参考波长下)。在其它因素中,折射率取决于孔隙率。
[0143] 由一个单独的层构成的防反射涂层的该实施例优选将自身限制为以下应用,即薄玻璃具有相应较高的折射率,使得可以产生单层的防反射效果。防反射涂层由单个层构成,该单个层所具有的折射率优选与薄玻璃或其表面上的折射率的平方根的±10%、更优选±5%、特别优选±2%相一致。防反射涂层也能替代性地用一个或若干个基本光学无效的层、特别是覆盖层覆盖。
[0144] 高折射率的载体材料上的这种光学有效涂层例如适于LED应用的更好的光提取或适于光学玻璃的眼镜或其他使用。
[0145] 可以有利的是,如果防反射层、特别是在面对空气的最上层包含具有约2nm至约20nm、优选约5nm至约10nm、特别优选约8nm的颗粒尺寸的多孔纳米颗粒。多孔纳米颗粒有利地包括硅氧化物和铝氧化物。如果在这些陶瓷纳米颗粒的混合氧化物中铝与硅的摩尔比为约1:4.0至约1:20、特别优选为约1:6.6,并且如果因此硅-铝混合氧化物包括具有x=0.05至0.25、优选0.15的(SiO2)1-x(Al2O3)x/2的成分,该涂层具有特别高的耐机械性和耐化学性。
利用具有大约2nm至约20nm、优选约5nm至约10nm、特别优选约为8nm的优选颗粒尺寸的多孔纳米颗粒,有利地实现了一层或一个层体系的传递和反射特性通过散射仅略微恶化。
[0146] 在由若干个功能层构成的层体系中,一个或若干个层也可以通过若干个优选非常薄的中间层而彼此分开,该优选非常薄的中间层不损害期望的功能,或仅非常轻微地损害。这些中间层主要用于预防层内的应力。例如,可以存在一个或多个硅氧化物中间层。这种中间层的厚度优选为0.3至10nm,更优选1至3nm,特别优选1.5至2.5nm。
[0147] 可以涂覆到根据本发明的粘合促进层的额外的功能层是可以由一个或若干个层构成的覆盖层。覆盖层不一定必须是层结构中的最上层;它也可以是中间层。作为中间层,它可被设计为成使得可以通过直接在其下面的层和直接在其上面的层之间的覆盖层进行相互作用。例如,覆盖层正下方可以是粘合促进层,和功能层正上方可以是功能层,例如易清洁层,其中通过覆盖层粘合促进层的作用不被负面地影响。该覆盖层例如也可以设计成支持后面涂覆的额外的功能层。这种覆盖层特别可以设计为多孔层。这种覆盖层例如是多孔溶胶-凝胶层或火焰热解涂覆的部分可渗透的薄氧化层。特别有利的是由硅氧化物生产这样的覆盖层,其中硅氧化物也可以是混合的硅氧化物,特别是硅氧化物与下列元素中的至少一种的氧化物和/或镁氟化物混合:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼。为了生产这样的覆盖层,通过火焰热解或另一热涂布法、例如冷气喷涂或例如溅射而涂覆的涂层是合适的。
[0148] 粘合促进层也可设置在用于抗菌的粘合促进层上。通过使玻璃在含Ag+或含Cu2+的盐浴中进行离子交换,玻璃本身也能配备成抗菌的。离子交换之后,表面上的Ag+或Cu2+的浓度优选为1ppm或更高、优选为100ppm或更高,并且更优选为1000ppm或更高。对细菌的抑制率优选高于50%,优选高于80%,并且甚至更优选高于95%。具有抗菌功能的薄玻璃可以用于医疗设备,如在医院中使用的计算机或屏幕。
[0149] 功能层能在原则上能用任何涂布方法涂覆,利用该涂布方法,均质层可以涂覆在大的表面区域上。示例是物理或化学气相沉积,特别是溅射、火焰热解或溶胶-凝胶法。利用后者,在擦拭法、在涂布或辊处理和/或利用刮刀中通过浸渍、蒸气涂布、喷涂、印刷、用辊进行涂覆、或通过另一种合适的方法,该层能被涂覆在表面上。在这里浸渍和喷涂是优选的。
[0150] 如果功能不相互负面影响,不同的功能层也可以彼此组合。例如,防反射涂层可以与防眩光涂层组合。防反射涂层也可以与涂覆在其上的易清洁涂层组合。已经具有一种AG特性的柔性玻璃例如可以设置有另外的抗菌特性;或者已经配备有抗菌层的玻璃可以设置有防反射层和/或导电层。因此在该玻璃中或对于该玻璃来说能实现多种功能的整合。由一个或若干个层构成的并且如果需要的话还可以具有一个或多个中间层的现有的粘合促进层用于提高涂覆在其上的功能层的长期稳定性,其结果是有效地实现它们的特性。
[0151] 除了赋予给薄玻璃的各功能,薄玻璃的额外特性可以发挥作用。由温差引起的热应力是造成温度变化期间玻璃破裂的原因。由化学方法引起的热张力或应力也能降低玻璃强度,从而导致玻璃变得更脆并失去其柔性。此外,薄玻璃比厚玻璃对热应力更敏感。因此,当使用薄玻璃层或板时,抗热震性和热应力稳定性对于彼此来说是特别相关的。
[0152] 在一个实施例中,化学预应力化包括快速加热和冷却,由此热淬火对于该方法是必需的。用于化学预应力化的盐浴通常加热到高于250℃或甚至高达700℃的温度,以使盐浴熔化。如果薄玻璃被浸入盐浴,在玻璃和盐浴之间产生温度梯度,并且在各玻璃片内产生温度梯度,即使仅玻璃的一部分被浸入到盐浴中。另一方面,如果薄玻璃从盐浴取出,那么其通常受到快速淬火工序。由于厚度小,薄玻璃在相同的温度梯度下更容易破裂。因此,如果薄玻璃被预应力化而没有成分的特别选择,温度改变方法导致产率小。即使预热和随后的冷却可以降低温度梯度,这些方法是耗时的并且是能耗大的。具有最大温度梯度的玻璃可以对抗对温度改变的抗性,即使在预热和冷处理过程期间。薄玻璃的高温度变化抗性是特别优选的,以便简化化学预应力化并提高产率。除了化学预应力化,在化学预应力化之后,可以在随后处理、如激光切割或热切割过程中实现热张力或应力。
[0153] 根据上面的说明,很明显,在化学预应力化之前,初始玻璃的抗热震性对于柔性薄玻璃来说能是重要因素,因为抗热震性决定了具有高品质的预应力化玻璃的经济实用性。初始玻璃板或层的成分在玻璃生产中也起作用,并因此应对每种玻璃类型进行认真研究,如在前面的部分已经描述的。
[0154] 相对于温度变化材料的耐用性是由温度变化参数确定的:
[0155]
[0156] 其中R是抗热震性;λ是热传导系数;α是CTE;σ是材料的强度。E是杨氏模,而μ为泊松比。
[0157] R值越高表示温度变化期间对故障更高的抗性。玻璃的热张力和应力的抗性相应地通过由以下等式的最大的热应力ΔT来确定:
[0158]
[0159] 具有更高R值的玻璃显然具有更高的热应力,并因此对温度变化具有更大的抗性。
[0160] 对于实际应用,R应大于190W/m2,优选大于250W/m2,甚至更优选大于300W/m2,而ΔT应高于380℃,优选高于500℃,甚至更优选高于600℃。
[0161] CTE对于薄玻璃的上述抗热震性来说也有重要意义。具有低CTE和低的杨氏模量的玻璃具有较高抗热震性并且对更易于因温度梯度产生破裂;并且具有以下优点,化学预应力化处理和其它高温处理、例如涂布和切削中的热应力的不均匀分布被降低。CTE应小于10×10-6/K,通常小于8×10-6/K,优选小于7×10-6/K,甚至更优选小于6×10-6/K,最优选小于5×10-6/K。
[0162] 对温差的抗性(RTG)可以通过以下试验来测定。首先,生产250×250mm2玻璃样品。该样品板的中心区域加热至规定的温度,而同时边缘处于室温下。板的热的中心区域和该板的凉的边缘之间的温差表示玻璃对温差的抗性,如果在小于5%的样品发生破裂。对于薄玻璃的应用,RTG值应大于50K,优选大于100K,更优选大于150K,最优选大于200K。
[0163] 对抗热震性进行(RTS)试验的工序如下进行:首先,生产200×200mm2的玻璃样品,然后将样品在环境空气炉中加热,接着50毫升的冷水(室温)被注入在样品板的中心区域上。相对于温度变化的抗性的值是热板和冷水(室温)之间的温差,其中小于5%的样品中发生破裂。对于薄玻璃的使用,RTS值应大于75K,优选大115K,更优选大于150K,并且最优选大于200K。
[0164] R是理论计算值,以便评估抗热震性,而不必进行热震试验。然而,玻璃的抗热震性也受到其他因素的影响,例如样品的厚度和处理历史。RTS是一个试验结果,该试验结果测量预定条件下玻璃的具体抗热震性。在计算R时考虑玻璃材料的特性,其中RTS在实际应用中与其他因素相关。如果玻璃的其他条件是相同的,RTS与R成比例。
[0165] ΔT也是理论计算值,就像R那样,以便评价玻璃材料的抗热震性,而不必进行热震试验。然而,相对于温差,玻璃的抗性也高度依赖具体条件,如玻璃样品的尺寸、玻璃的厚度和玻璃的处理历史。RTG是试验结果,该结果在预定条件下测量玻璃相对于温差的抗性。在计算ΔT时考虑玻璃材料的特性,其中RTG涉及实际应用中的其他因素。RTG与ΔT成比例,但不必与其相同。
[0166] 在一个实施例中,具有低CTE的硼硅酸盐玻璃在化学预应力化处理中具有高得多的产率(大于95%),而由于由较大的CS和DoL引起的较高CT,所有的铝硅酸盐玻璃破裂。表3示出表1中所示的实施例的特性。
[0167] 表3-根据本发明的示例性薄玻璃的特性
[0168]
[0169] *这是化学预应力化前玻璃的强度;这也受切割方法影响;
[0170] **ε单位是GPa·cm3/g。
[0171] 材料强度也影响抗热震性,因为只有当热应力超过材料强度时由于热应力而发生破裂。在低于120MPa的受控的CT下进行适当物理钢化之后,玻璃的强度可以提高而抗热震性也可以提高。表4示出了根据表3的化学预应力化玻璃的示例的值。
[0172] 表4-化学预应力化之后示例性玻璃的特性
[0173]
[0174] *是化学预应力化之后玻璃的强度;这也受切割方法影响。
[0175] 薄玻璃还优选具有低的具体杨氏模量,以提供更好的柔性。因此,本发明的薄玻璃具有较低的刚性和更好的可弯曲性,这对于卷到卷处理和操作来说是特别好的。玻璃的刚性由具体杨氏模量定义:
[0176]
[0177] 其中E表示杨氏模量,而ρ是玻璃的密度。由于玻璃的密度不随其成分显著改变,具体杨氏模量优选小于84GPa,优选小于73GPa,并且甚至更优选小于68GPa,以便产生柔性足以弯曲的薄玻璃。玻璃的刚性ε优选小于33.5GPa·cm3/g,更优选小于29.2Gpa·cm3/g,并且甚至更优选小于27.2GPa·cm3/g。
[0178] 如果玻璃是可弯曲的并且没有发生断裂(半径r),玻璃的柔性f由弯曲半径表征并且一般通过以下等式限定:
[0179] f=1/Radius。
[0180] 弯曲半径作为材料的弯曲位置的内侧弧形被测量。弯曲半径定义为在弯曲位置中的圆的弧线的最小半径,其中玻璃在折断或被破坏或破裂之前达到最大挠度。越小的r表示玻璃越大的柔性和弯曲。弯曲半径是由玻璃厚度、杨氏模量和强度确定的参数。化学预应力化的薄玻璃具有小的厚度、小的杨氏模量和高强度。所有这三个因素有助于获得小的弯曲半径和更好的柔性。本发明的硬化的柔性玻璃优选具有的弯曲半径为300mm或更小,更优选250mm或更小,甚至更优选200mm或更小,特别是150mm或更小,特别优选为100mm或更小,最特别优选50mm或更小。
[0181] 本发明的目的还提供一种生产涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃的方法,该方法包括:
[0182] 优选通过切削较厚的玻璃、蚀刻较厚的玻璃、下拉法、溢流熔融法、浮法或再拉伸法、优选下拉和溢流熔融方法来生产薄玻璃。
[0183] 玻璃的化学预应力化;和
[0184] 在化学预应力化之前或之后,将一个或若干个粘合促进层以及可选的一个或若干个功能层涂覆在玻璃上。
[0185] 已经详细描述了生产薄玻璃的方法以及预应力化方法。因此,详细说明用粘合促进层涂布薄玻璃。该方法优选包括以下步骤:
[0186] 在提供薄的、可能已经被化学预应力化的玻璃基底后,待涂布的表面或表面区域优选首先被清洁。与玻璃基底相关,用流体进行清洁是常见工序。因而使用各种清洁流体,例如软化水或水性体系、例如稀释碱液(pH值>9)和酸、洗涤剂溶液或非水性溶剂、例如醇或
[0187] 在本发明的一个额外的实施例中,薄玻璃基底也可以在涂覆之前进行活化。这种活化处理包括氧化、电晕放电、火焰处理、UV处理、等离子体活化和/或机械方法、如粗糙化、喷砂、或用酸和/或碱液对待活化的基底的处理。
[0188] 此外,表面处理可以用来为玻璃提供功能。例如,柔性玻璃层或板可以设置有用于在不利条件下使用的防眩光(AG)功能。该表面可以为此适当进行处理,优选通过喷砂或化学蚀刻。化学蚀刻之后,薄玻璃的表面具有优选50至300nm的粗糙度,以实现最佳的AG效果,由此在60°的反射角下的光泽度优选在30至120之间,更优选在40至110之间,甚至更优选在50至100之间;在20°的反射角下的光泽度优选在30至100之间,更优选在40至90之间,甚至更优选在50至80之间;在85°反射角下的光泽度优选在20至140之间,更优选在30至130之间,甚至更优选在40至120之间;而AG表面的浊度优选在3至18之间,更优选在5至15之间,甚至更优选在7至13之间。
[0189] 随后,粘合促进层是通过合适的涂覆方法来涂覆,例如通过物理或化学气相沉积、通过火焰热解或溶胶-凝胶法。利用后者,通过浸渍、蒸气涂覆、喷涂,用辊进行涂布、擦拭法,或涂布或辊处理和/或刮刀处理或另一种合适的方法,粘合促进层能被涂覆在表面上。在这里浸渍和喷涂是优选的。
[0190] 在优选的溶胶-凝胶法中,处于溶解状态的有机金属原料的反应被用于形成层。通过有机金属原料的受控水解和缩合反应,生成金属氧化物网络结构,该金属氧化物网络结构是其中金属原子通过氧原子彼此联系同时消除应产物、如醇和水的结构。水解可以通过添加催化剂来加速
[0191] 在一个优选的实施例中,薄玻璃在溶胶-凝胶涂布过程中以约200mm/min至约3
900mm/min、优选约300mm/min的速度从溶液拉出,由此周围空气的水含量在4g/m和约12g/m3之间、更优选在约8g/m3左右。
[0192] 如果溶胶-凝胶涂层溶液被使用或储存一段较长时间,有利的是通过添加一个或若干个络合剂使溶液稳定。这些络合剂必须可溶于浸渍溶液,并应与浸渍溶液中的溶剂有利地相容。优选地使用同时具有形成络合特性的有机溶剂,如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酰丙酮、乙酰乙酸酯、甲基-乙基酮丙酮或类似的化合物。这些稳定剂优选以1至1.5ml/l的量添加到溶液。
[0193] 在一个优选的实施例中,例如根据图4中,粘合促进层20根据溶胶-凝胶原理涂覆以便产生玻璃基底。为了在制备的、清洗的薄玻璃10的至少一个表面上生产混合的硅氧化物层作为粘合剂促进层,所述玻璃浸渍到包括硅的可水解化合物的有机溶液中。然后,该玻璃均匀地从该溶液中拉出进入含水分的大气中。形成中的混合硅-氧化物-粘合促进前体层的层厚是通过浸渍溶液中的硅初始化合物的浓度以及拉出速度决定。在涂覆后,该层可被干燥,以便在转移入高温炉期间获得更大的机械强度。该干燥可以在很宽的温度范围中进行。在200℃范围中的温度下,通常几分钟的干燥时间是必需的。更低的温度导致更长的干燥时间。也可以在层涂覆之后紧接着在高温炉中进行热预应力化。这里的干燥步骤有助于涂层的机械稳定性。
[0194] 从涂覆的凝胶膜中形成基本上氧化的粘合促进层在高温步骤中进行,其中有机成分从凝胶中烧尽。为了生产最终混合硅氧化物层作为粘合促进层,该粘合促进前体层在低于玻璃的软化温度的温度下、优选在基底表面温度低于550℃的温度下、特别优选是350至500℃、并且特别优选400至500℃的温度下烘烤。根据基体玻璃的软化温度,也能应用大于
550℃的温度。然而,这些无助于粘合强度的另外提高。
[0195] 从有机溶液生产薄氧化物层很多年来是已知的,如下列文献、H. 的“薄膜物理学”,学术出版社,纽约和伦敦(1967,第87-141页),或US4568578中所记载。
[0196] 无机溶胶-凝胶材料(根据该材料生产溶胶-凝胶层)优选是缩合物,特别是包含一个或若干个可水解且可缩合或缩合的硅烷和/或金属醇盐、优选Si、Ti、Zr、Al、Nb、Hf和/或Ge的醇盐。在溶胶-凝胶法中,通过无机水解和/或缩合而交联的基团优选可以是以下的官能团:TiR4、ZrR4、SiR4、AIR3、TiR3(OR)、TiR2(OR)2、ZrR2(OR)2、ZrR3(OR)、SiR3(OR)、SiR2(OR)2、TiR(OR)3、ZrR(OR)3、AIR2(OR)、AIR(OR)2、Ti(OR)4、Zr(OR)4、Al(OR)3、Si(OR)4、SiR(OR)3和/或Si2(OR)6和/或下述具有OR的残基或基团中的一个:烷氧基,如优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丙氧基乙氧基、甲氧基丙氧基、苯氧基、乙酰氧基、丙酰氧基、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基丙烯酰、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙酰丙酮、乙基乙酰乙酸酯、乙氧基乙酸酯、乙氧基乙酸酯、甲氧基乙酸酯和/或甲氧基-乙氧基-乙氧基乙酸酯,和/或下述具有R的残基或基团中的一个:Cl、Br、F、甲基、乙基、苯基、正丙基、丁基、烯丙基、乙烯基、缩水甘油基丙基、甲基丙烯酰氧基、氨基丙基和/或氟辛基。
[0197] 所有的溶胶-凝胶反应的共同点是,分子分散的前体最初是通过水解、缩合和聚合反应而反应为特定的分散或胶体体系。根据所选择的条件,初始形成的“初级粒子”可以进一步成长、结合以形成簇,或者相反地可形成线性链。获得的单元导致由于去除溶剂而形成的微结构。在理想的情况下,该材料可以热完全压缩。然而,在现实中,一定程度的孔隙率甚至通常在某些情况下保持大量残余孔隙。因此溶胶生产过程中的化学条件对溶胶-凝胶涂层的性质具有决定性的影响,如在P. “溶胶-凝胶涂层”、高级培训课程2003、“玻璃的表面处理”-德国玻璃工业研究协会中描述的。
[0198] 至今密切考察硅原料。在这方面,我们参考C.Brinker、G.Scherer的“Sol-Gel-Science–The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing”(科学出版社,波士顿1990年)、和R.Iller的“The Chemistry of Silica”(威利,纽约,1979年)。最常用的硅原料通常是化学式为Si(OR)4的硅醇盐,其在加入水时进行水解。在酸性条件下优选形成线性集合体。在碱性条件下硅醇盐反应以形成更高度交联的“球状”颗粒。溶胶-凝胶涂层包含预缩合颗粒和簇。
[0199] 通常硅酸四乙基酯或硅酸四甲基酯用于生产作为起始化合物的硅氧化物浸渍溶液。其以下述的顺序与有机溶剂、例如乙醇,水解水和作为催化剂的酸混合并充分搅拌。添加到其中的优选是水解水无机酸、例如HNO3、HCI、H2SO4、或有机酸、如乙酸、乙氧基乙酸、甲氧基乙酸、聚醚碳酸(例如乙氧基-乙氧基乙酸)、柠檬酸甲苯磺酸、乳酸、甲基丙烯酸或丙烯酸。
[0200] 在一个特殊的实施例中,它们的水解是完全或部分碱性地进行,例如通过使用NH4OH和/或四甲基铵氢氧化物和/或NaOH。
[0201] 为了生产用于本发明的玻璃基底的粘合促进层,优选如下地制造浸渍溶液:用于混合硅-氧化物层的硅初始化合物溶解在一种或数种有机溶剂中。可以使用任何有机溶剂,该有机溶剂使硅起始化合物溶解并且还能溶解足够量的水,该水对于硅起始化合物的水解是必需的。合适的溶剂例如是甲苯、环己烷或丙酮,但尤其是C1至C6醇,例如甲醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇或它们的异构体。有利的是使用低级醇,特别是甲醇和乙醇,因为这些都易于处理并且具有相对较低的蒸气压。
[0202] 对硅氧化物来说,使用的硅起始化合物特别是硅酸C1-C4烷基酯,即硅酸甲基酯、硅酸乙基酯、硅酸丙基酯或硅酸丁基酯。硅酸甲基酯是优选的。
[0203] 有机溶剂中的硅起始化合物的浓度通常是在0.05至1摩尔/升左右。对于硅初始化合物的水解来说,该溶液在所述的示例中与0.05至12重量%的水、优选蒸馏水和0.01-7重量%的酸催化剂混合。到此为止,有机酸、如乙酸、甲氧基乙酸、聚醚碳酸(例如乙氧基-乙氧基乙酸)、柠檬酸、对甲苯磺酸、乳酸、甲基丙烯酸或丙烯酸或无机酸、如HNO3、HCl或H2SO4是优选添加的。
[0204] 溶液的pH值应优选在约0.5和≤3之间。如果该溶液酸度不够(pH为>3),则存在缩聚物/簇变得太大的危险。如果溶液酸度大,则存在溶液形成凝胶体的险。
[0205] 在另外的实施例中,溶液可以两步骤生产。如上所述进行第一步骤。然后该溶液被放置以便熟化。获得熟化时间,因为熟化的溶液用另外的溶剂稀释和/或通过使溶液的pH值变为强酸范围使熟化中断。变为1.5至2.5的pH值范围是优选的。优选通过添加无机酸、甚至更优选通过添加盐酸硝酸硫酸磷酸或任何有机酸、如草酸等来实现将pH值变为强酸范围。强酸优选添加到其中硅初始化合物已经以溶解状态存在的溶剂中。这里,也可以将足量的酸与溶剂一起添加,更优选也以醇溶液方式添加,以便在一个步骤中进行初始溶液的稀释和熟化过程的中断。
[0206] 在一个特殊的实施例中,在碱性介质中完全或部分地进行水解,例如通过使用NH4OH和/或四甲基铵氢氧化物和/或NaOH。
[0207] 溶胶-凝胶涂层包含可以具有不同结构的预缩合颗粒和簇。这些结构可以通过进行散射光试验来确定。通过工艺参数、如温度、加入速率、搅拌速度、但特别通过pH值,这些结构在溶胶中产生是可行的。已经显示,使用具有小于或等于20nm、优选小于或等于4nm、甚至更优选在1至2nm的范围内的直径的较小的硅氧化物聚缩物/簇有助于生产相比于比传统硅氧化物层更密集压缩的浸渍层。这例如导致该层的耐化学性的提高。
[0208] 为了产生混合的硅氧化物层,将添加剂添加到硅初始化合物中。这种添加剂提供耐化学性和粘合促进层的功能的提高。因而,该溶液混合有少量的添加剂,该添加剂本身均匀地分布在溶液中并随后也均匀分布在层中,从而形成混合氧化物。合适的添加剂是可水解或离解的无机盐,其可以含有结晶水,该无机盐选自锡、铝、磷、硼、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌和/或镁的盐,例如SnCl4、SnCl2、AlCl3、Al(NO3)3、Mg(NO3)2、MgCl2、MgSO4、TiCl4、ZrCl4、CeCl3、Ce(NO3)3等。这些无机盐可以水性形式使用或也与结晶水一起使用。它们通常是优选的,因为它们的成本低。
[0209] 在另外的实施例中,根据本发明,添加剂能从锡、铝、磷、硼、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌和/或镁、优选钛、锆、铝或铌的一种或几种金属氧化物选择。
[0210] 也合适的是:磷酸酯,如磷酸甲酯或磷酸乙酯;磷酸卤化物,如氯化物和溴化物;硼酸酯,如乙基酯、甲基酯、丁基酯或丙基酯;硼酸酐、BBR3、BCl3、甲醇镁或乙醇镁等。
[0211] 该一个或多个添加剂例如以基于SiO2计的溶液中的硅饱和度而以氧化物计的约0.5至20重量%的浓度添加。添加剂也可以任何期望的组合使用。
[0212] 如果浸渍溶液被使用或储存较长的时间,有利的是通过添加一个或若干个络合剂使溶液稳定。这些络合剂应可溶于浸渍溶液,并应与浸渍溶液中的溶剂一致。
[0213] 可以使用的络合剂例如包括乙酰乙酸乙酯、2,4-戊二酮(乙酰丙酮)、3,5-庚烷、4,6-壬二酮、3-甲基-2,4-戊二酮、2-乙酰丙酮、三乙醇胺、二乙炔胺、乙醇胺、1,3-丙二醇、1,
5-戊二醇、碳酸、如乙酸、丙酸、乙氧基乙酸、甲氧基乙酸、聚醚-碳酸(即乙氧基乙酸)、柠檬酸、乳酸、甲基-丙烯酸和丙烯酸等。
[0214] 这里,络合剂与类金属氧化物前体和/或金属氧化物前体的摩尔比在0.1至5的范围内。
[0215] 除了化学预应力化,涂覆到玻璃的涂层和玻璃本身的属性、薄玻璃的处理也在强度和柔性方面起作用。
[0216] 对柔性薄玻璃来说,可能的处理方法包括使用金刚石刀头或切割轮或合金切割轮的机械切割、热切割、激光切割或水射流切割。结构化处理、诸如边缘或表面上的声波钻孔、喷砂和化学蚀刻也可以用于生产玻璃层或板上的纹理。
[0217] 激光切割包括常规和非常规的激光切割。常规的激光切割通过连续波激光(CW)、诸如CO2激光或常规绿色激光、传统的红外激光、传统的UV激光而实现。通过激光快速加热、接着迅速淬火通常导致玻璃破裂和断开。利用高能量激光,但以非常低的切削速率,也可以进行通过激光的直接加热来蒸发材料。这两种方法都导致不期望的微小撕裂和粗糙的表面光洁度。利用传统的激光法切割的材料需要用于去除不需要的边缘和表面损伤的后处理。在薄玻璃上,边缘难以处理,因此,传统的激光切割工艺通常随后进行化学蚀刻以用于进行精加工。
[0218] 非传统的激光切割是基于超短脉冲激光的丝,由此超短激光脉冲在纳秒或微微秒或毫微微秒或微微微秒的范围内使用,即通过由脉冲激光的自聚焦或丝化所引起的等离子体解离来切割脆性材料。这种非传统方法确保更高质量的切割边缘、较低的表面粗糙度、较高的弯曲性和更快的处理。这种新的激光切割技术尤其适用于化学预应力化玻璃和难以用常规方法切割的其它透明材料。
[0219] 尽管存在现在可用的非传统的激光切割方法,但将玻璃基底分割成若干个更小的单独的板对于预应力化玻璃来说仍是有问题的并且在许多情况下大多数的分割方法不可用。因此,在实践中,基底通常被分割成具有化学预应力化玻璃的单个实体。然后基底的单个板被预应力化并进行进一步的处理步骤。然而,这种方法显然更复杂。
[0220] 因此本发明的目的还在于提供用来生产涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃的方法,该方法包括:
[0221] -优选通过切削较厚的玻璃、蚀刻较厚的玻璃、下拉法、溢流熔融法、浮法或再拉伸法、优选下拉和溢流熔融方法来生产薄玻璃;
[0222] -对玻璃进行化学预应力化;和
[0223] -在化学预应力化之前或之后,将粘合促进层以及可选的一个或若干个功能层涂覆在玻璃上;和
[0224] -如果需要的话,将玻璃分割成更小的实体,其中,如下进行该分割:
[0225] 在化学预应力化之前,至少一个凹槽(relief)被加工在玻璃的至少一侧上,并且在化学预应力化之后,该玻璃沿着所述至少一个凹槽被分割成较小的单元;
[0226] 或者
[0227] 化学预应力化的玻璃沿至少一条线加热至高于玻璃转变温度Tg、优选高于退火温度上限的温度,并随后沿着该线被分割成较小的单元。
[0228] 所以,分割成各实体也能在化学预应力化之后进行,压痕形式的凹槽沿着期望的分割线被初始地加工在基底的至少一侧上。可以通过任何已知的处理方法引入至少一个凹槽,例如机械方法、尤其是对玻璃进行磨削或划刻;热加工、特别是通过激光烧蚀;或通过蚀刻处理的化学方法。由此,可以设置取料,使得在分割之后获得期望的边缘几何形状,例如V形或U形或矩形的截面。可以生产具有C形边缘的圆形边缘或基底,由此基底沿边缘具有弧形轮廓。还优选的是倒角边缘,特别是具有圆形的或角形的倒角。
[0229] 在引入至少一个凹槽之后,待分割的基底的部分仍通过保持板彼此附接。也可在基底的两侧上引入彼此相对的两个凹槽,使得在两侧上存在到保持板的台阶。
[0230] 在所述至少一个凹槽加工后,基底被化学预应力化,由此沿着它分割基底的线已经以凹槽的方式引入。然后,基底沿着至少一个凹槽分割。这是可行的,因为剩余板很薄,使得其受到明显减小的预应力化并且侧向应力也减小。
[0231] 因此,仅在预应力化之后将基底分割成各片,使得可以在基板分割之前进行另外的处理步骤。
[0232] 根据一个实施例,因此可进行下面的工序:
[0233] -在薄玻璃基底的至少一个表面中生成至少一个凹槽;
[0234] -对薄玻璃基底进行化学预应力化;
[0235] -用粘合促进层并且如果需要的话用至少一个功能层对薄玻璃基底进行涂布;以及
[0236] -对薄玻璃基底进行分割。
[0237] 因此,根据一个另外的实施例,可进行下面的工序:
[0238] -在薄玻璃基底的至少一个表面中生成至少一个凹槽;
[0239] -用粘合促进层并且如果需要的话用至少一个功能层对薄玻璃基底进行涂布;
[0240] -对薄玻璃基底进行化学预应力化;和
[0241] -对薄玻璃基底进行分割。
[0242] 根据该方法,化学预应力化也延伸到已经预成形的边缘和其附近。
[0243] 在引入凹槽之后剩余的板具有基底的一半厚度,优选基底的四分之一厚度,特别优选最多基底的八分之一厚度。剩余的板的厚度优选在10μm至500μm之间,更优选在20至300μm之间,特别优选在50至150μm之间。在生成凹槽之后,剩余的板所具有的厚度为通过预应力化处理所述产生的层的厚度的最大四倍、优选最大三倍、特别优选最大两倍。
[0244] 上述方法的替代方法中,玻璃基底的分割、即将基底分割成若干片可以在化学预应力化之后进行,因为化学预应力化的玻璃基底沿着至少一条线加热到高于玻璃转变温度Tg、优选高于退火温度上限的温度。在这里,退火温度上限被理解为是这样的温度,即在该13
温度下玻璃具有的粘度为10 dPas,并且在该温度下玻璃迅速松弛。然后沿着这条线分割玻璃基底。
[0245] 通过局部加热,由化学预应力化处理产生的预应力可以此方式局部地去除,使得可以通过传统的、特别是通过张力引起的分割工艺、例如通过机械划割来进行分割,或通过激光分割来进行分割。
[0246] 因此,根据另外的实施例,可进行如下工序:
[0247] -用粘合促进层并且如果需要的话用至少一个功能层对薄玻璃基底进行涂布;-对薄玻璃基底进行化学预应力化;
[0248] -在薄玻璃基底的至少一个表面上沿至少一条线加热到高于玻璃的转变温度Tg的温度;和
[0249] -将薄玻璃基底分割成各实体。
[0250] 因此,根据额外的实施例,可进行下面的工序:
[0251] -对薄玻璃基底进行化学预应力化;
[0252] -用粘合促进层并且如果需要的话用至少一个功能层对薄玻璃基底进行涂布,[0253] -在薄玻璃基底的至少一个表面上沿至少一条线加热到高于玻璃化转变温度Tg的温度;和
[0254] -将薄玻璃基底分割成各实体。
[0255] 加热在任何情况下均不必沿连续线均匀地进行。它也可以在进行分割的线的一部分上进行,或者它也可以在几个点等上进行。
[0256] 为了提供足够的时间以用于使基底材料放松,玻璃基底优选沿着后来的分割线加热至少0.5秒、优选至少一秒的时间,达到高于玻璃的转变温度的温度。可以在一侧或两侧上进行局部加热。
[0257] 也可以在薄玻璃基底的化学预应力化之后进行分割成单个实体。
[0258] 本发明还涉及一种制品,其包含涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,其中薄玻璃层或板的厚度为2mm或更小,优选为1.2mm或更小,更优选为500μm或更小,特别优选为400μm或更小,最特别优选为300μm或更小。
[0259] 本发明的主题也涉及涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃的用途,例如用于显示器、尤其是计算机监视器、平板计算机或平板电脑、电视、显示面板、诸如大屏显示器、导航设备、移动电话、PDA或掌上电脑、用于机动车辆或飞行器的笔记本电脑或显示仪器,以及所有其他类型的玻璃元件,
[0260] 其中涂布的化学预应力化的柔性薄玻璃,优选使用以下:
[0261] 作为例如用于电阻式触摸屏的防护,以用于显示器,移动电话,笔记本电脑,电视,镜子,窗户,飞行器镜子,家具和家用电器的防护,以避免干扰或对比度减小的反射,[0262] 作为盖,例如太阳能电池模的盖,
[0263] 作为用于监视器或显示器观看窗格的显示面板,优选作为3D显示器柔性显示器
[0264] 作为建筑领域的内部和外部的的窗格,建筑领域是诸如商店橱窗,照片相框,展柜,制冷单元,或为了清洁而存在进入问题的情况下用于为设置查看窗格,
[0265] 作为装饰玻璃元件,特别是在具有较高污染风险的应力区中,如厨房,浴室或试验室,
[0266] 作为用于交互式输入元件的基底,其被设计特别用于触摸功能,特别优选具有电阻、电容、光学以及借助于红外线或表面声波有效触摸技术,特别优选为单,双或多点触摸显示,
[0267] 作为组合元件中的基底,其中通过光学适应化合物利用组合元件内的气室避免在一个或若干个界面表面上的反射。
[0268] 显然,本发明不限于前述的实施例,但是能以多种的方式改变。其他实施例是可能的。
[0269] 在下面参考试验和示例描述本发明,但是测试和示例不限制本发明。
[0270] 示例
[0271] 化学预应力化的薄玻璃强度的检测
[0272] 测试1
[0273] 具有表1中的示例1的成分的玻璃在1600℃熔融,通过下拉法形成440×360×0.2mm3的起始玻璃层或板,然后利用具有超过200个金刚石齿的常规的磨削切割轮进行切割。样品的尺寸为100×100×0.2mm3。总共生产40个样品。然后,20个样品在100%的KNO3中在430℃下化学预应力化15小时。出于参考的目的,余下的20个样品没有进行化学预加应力化。离子交换之后,预应力化的样品被清洁并用FSM6000测量。结果表明,该平均CS为122MPa而DoL是14μm。
[0274] 玻璃的强度是通过三点弯曲测试来测量的。在测试中,玻璃样品水平放置在两个平行的刚性金属棒上,一个金属棒放置在玻璃上,向下按压玻璃直至其破裂。三点弯曲的结果表明,该玻璃具有147MPa的高弯曲强度,并且可以达到45mm的弯曲半径而不破裂。非预预应力化的样品的(弯曲)强度是比约86MPa低得多,而弯曲半径约100mm。化学预应力化后柔性明显提高,并且处理过程中玻璃更不可能破裂。
[0275] 具有如表5中所示的成分的市场上可获得的钠钙玻璃生产为具有0.2mm的相同厚度,在化学预应力化之前弯曲半径为约160mm。相比于示例1,钠钙玻璃具有较小的柔性,因为硼使玻璃的刚性减小。钠钙玻璃也具有小的抗热震性(R<159W/m)并且在化学预应力化过程中发生破裂,使得产率通常低于50%。由于优良的抗热震性和对温差的抗性,具有表1的示例1的成分的化学预应力化的样品的产率高于95%。
[0276] 测试2
[0277] 具有表2中的示例1的成分的玻璃熔融,通过下拉法形成440×360mm且厚度为0.1mm的起始玻璃层或板,然后利用常规的金刚石刀头进行切割。样品的尺寸为50×50mm2。
总共生产120个样品。然后,在不同条件下,100个样品在100%KNO3中进行化学预应力化。出于参考的目的,在余下的20个样品没有进行化学预应力化。
[0278] 预应力化之后,清洗离子交换的玻璃样品并用SFSM6000装置测量它们的CS和DoL值。CS和DoL值在图1中示出。这些样品的机械强度用三点弯曲测试来测量。如图2中所示,化学预应力化的玻璃显示柔性提高。与未预应力化的样品相比,化学预应力化的玻璃具有更好的威布尔分布,如图3中示出的。威布尔分布说明了未预应力化的玻璃的样本分布。应注意,分布曲线变得更竖直,表明该预应力化处理后样本分布较小并且品质更均匀,证明了该玻璃在实践中的可靠性。
[0279] 还生产具有表5中所示的成分的市场上可获得的铝硅酸盐玻璃样品也以用于比较。原来的起始玻璃的0.8mm的厚度通过抛光和化学蚀刻减小到0.1mm,并切割成50×50mm2的尺寸,以便用于化学预应力化。化学预应力化处理过程中所有的样品都破裂,因为CS和DoL值很高(高于800MPa,或大于30μm)使得基于大CT(>600MPa)而发生自身破裂。事实上,对于在手机中使用的玻璃盖,大CT(>700MPa)和大DoL(>40μm)不转化为薄玻璃的柔性的提高。
[0280] 薄玻璃对温差抗性的检测
[0281] 测试3
[0282] 熔融具有根据表中的示例8的成分的玻璃,通过下拉法形成为具有440×360×0.3mm3的起始玻璃层或板,通过抛光和磨削减薄,然后用金刚石切割器切成250×250×
0.3mm3的尺寸,以测试对温差的抗性。在400℃下化学预应力化3小时后,样品板或层的中心部分加热到限定的温度,而边缘或角部保持在室温下。如果5%或更少的样品发生破裂,那么板或层的热的中心与板或层的冷的边缘之间的温差表示玻璃的温差抗性。记录样品,从而使所有样品都具有大于200K的温差抗性。在试验之前,用具有40粒度的砂纸摩擦样品,以便模拟在实际应用中可能发生的极端损坏。这以适当方式证实了薄玻璃具有非常高的可靠性。
[0283] 薄玻璃的抗热震性的检测
[0284] 测试4
[0285] 熔融具有根据表1中的示例7的成分的玻璃,通过下拉法形成为具有440×360×0.2mm3的起始玻璃层或板,然后用金刚石切割器切成200×200×0.3mm3的尺寸,以测试抗热震性。在400℃下样品化学预应力化4小时,然后在环境空气炉中加热,此后将50ml的冷水(室温)注入到样品板的中心区域上。玻璃的抗热震性的值是热板和冷水(室温)之间的温差,其中小于5%的样品发生破裂。结果表明,该样品具有150K的抗热震性。在加热之前,用具有220粒度的砂纸摩擦样品以模拟实际使用过程中的表面的典型状况。这以适当方式证实了薄玻璃具有非常高的可靠性。
[0286] 受到切割处理时薄玻璃的强度的检测
[0287] 测试5
[0288] 具有根据表1中的示例2的成分的玻璃通过下拉法生产为尺寸是440×360×0.1mm3。由20块玻璃构成的第一组样品通过金刚石切割轮生产为尺寸是50×50×0.1mm3;由
20块玻璃构成的第二组样品通过金刚石刀头生产为尺寸是50×50×0.1mm3;由20块玻璃构成的第三组样品通过利用皮秒激光器的细丝切割生产为尺寸是50×50×0.1mm3;
[0289] 来自每组的十个样品进行三点弯曲测试。用金刚石切割轮切割的样品具有约110MPa的平均强度,而用金刚石刀头切割的样品具有约140MPa的平均强度,用细丝处理来切割的样品具有约230MPa的平均强度并具有最佳的边缘和角部质量。
[0290] 来自每组的十个样品在400℃下在100%KNO3盐浴中化学预应力化3小时。所有样品在几乎相同的CS(300MPa)和DoL(18μm)值下进行处理,然后它们全部进行三点弯曲试验。用金刚石切割轮切割的预应力化样品具有300MPa的强度,用金刚石刀头切割的预应力化样品具有约330MPa的强度,用细丝切割加工切割的预应力化样品具有约400MPa的强度。因此,切割方法对化学预应力化的样品强度有影响。
[0291] 表5-用于对比的市场上可获得的玻璃的特性
[0292]成分(重量%) 市场上可获得的AS-玻璃 市场上可获得的钠钙玻璃
SiO2 65.2 70
Al2O3 16.8 2
Li2O 0.01 -
Na2O 14.4 13
K2O 0.02 1
MgO 3.36 4
CaO 0.03 10
SnO 0.18 -
E 72GPa 73GPa
CTE 8.0×10-6/K 9.0×10-6/K
密度 2.5g/cm3 2.5g/cm3
Λ 1W/mK 1W/mK
σ* 127MPa 131MPa
切割处理 金刚石切割轮 金刚石切割轮
R 176W/m 159W/m
ΔT 352℃ 319℃
[0293] *是没有化学预应力化的玻璃强度并且也受切割方法的影响。
[0294] 根据本发明的涂布有粘合促进层的薄玻璃的功能涂层的长期抗性的检测
[0295] 玻璃基底1:(根据本发明)
[0296] 为了生产浸渍溶液,60.5ml的硅酸四乙基酯、30ml的蒸馏水和11.5克的1N的硝酸加入到125ml乙醇中并搅拌。在加入水和硝酸后,将溶液搅拌10分钟,在此期间温度不超过40℃。如果需要的话,该溶液必须冷却。该溶液随后用675ml乙醇稀释。24小时后,溶于95ml乙醇和5ml乙酰丙酮中的10.9克的Al(NO3)3×9H2O加入到该溶液中。在仔细清洁之后,具有
0.2mm的厚度的10×20cm的硼硅酸盐浮法玻璃板浸入到浸渍溶液中。然后将板以6mm/秒的速度从溶液中取出,从而环境空气中的水分含量为5g/m3至12g/m3,优选8g/m3。然后在90℃至100℃下使溶剂蒸发,之后该层在450℃的温度下固化20分钟。这样生产的粘合促进层的层厚度为约90nm。
[0297] 玻璃基底2(对照示例):
[0298] 根据溶胶-凝胶法,将根据现有技术已知的常见的硅涂层(即根据本发明的不使用的混合硅-氧化物层)涂覆到薄玻璃上作为粘合促进层。
[0299] 为了生产浸渍溶液,使用125ml乙醇。45Ml硅酸、40ml蒸馏水和5ml醋酸加入并搅拌。在加入水和醋酸之后,将溶液搅拌4小时,从而使温度不超过40℃。如果需要的话,该溶液必须冷却。反应溶液随后用790ml乙醇稀释,并与1ml的HCl混合。在仔细清洁之后,0.2mm厚度的10×20cm的硼硅酸盐浮法玻璃板浸入浸渍溶液中。然后将板以6mm/秒的速度从溶液中取出,从而环境空气中的水分含量为5g/m3至10g/m3,优选8g/m3。然后在90℃至100℃下使溶剂蒸发,之后该层在450℃的温度下固化20分钟。这样生产的粘合促进层的层厚度为约90nm。
[0300] 玻璃基底3(对照示例):
[0301] 使用没有粘合促进层的硼硅酸盐浮法玻璃板。
[0302] 上述的玻璃基底1、2和3分别涂布有功能层。在当前的示例中,下面描述的四种易清洁涂层被选择作为功能层并分别涂覆到玻璃基底上:
[0303] 使用的易清洁涂层:
[0304] -Daikin Industries LTD.的“OptoolTM AES4-E”,具有端基硅烷残基的全氟醚。
[0305] -Solvay Solexis公司的“ S10”,具有两个端基硅烷残基的全氟醚。
[0306] -用“F5”表示的自制涂层配方:Evonik的“ F8261”用作前体。为了产生浓缩物,5克的前体 8261、10g的乙醇、2.5g的H2O以及0.24g的HCl混合并搅拌2分钟。3.5克的浓缩物与500ml的乙醇混合以用于涂层的配方F5。
[0307] -Frankenstraβe 190-63791Karlstein,Cotec GmbH公司的“Duralon UltraTec”。利用该涂层,基底玻璃以真空工艺处理。用相应的粘合促进层涂布的基底玻璃放入真空容器中,该真空容器随后抽空至低真空。片剂(直径14mm,高5mm)实施例形式的“Duralon UltraTec”放置在蒸发器中,该蒸发器容纳在真空容器内。在该蒸发器中,涂层材料在100℃至400℃下从片剂的填充材料蒸发出来,并自沉积在基底的粘合促进层的表面上。对于由“Duralon UltraTec”材料构成的片剂的蒸发来说,时间和温度曲线按照Cotec GmbH规定调整。在处理过程中,基底到达稍微升高的温度,处于300K至370K的范围内。
[0308] 根据DIN EN 1096-2:2001-05(NSS测试),玻璃基底1至3进行中性盐喷雾测试,上述易清洁涂层分别涂覆到玻璃基底1至3上。
[0309] 根据DIN EN 1096-2:2001-05的中性盐喷雾测试(NSS测试)
[0310] 在中性盐喷雾测试中,涂布的玻璃样品在恒定的温度下处于中性盐水气氛中21天。盐水喷雾导致在涂层中的应力。玻璃样品放置在试样保持器中,使得样品形成具有相对于竖直方向15±5°的角度。中性盐溶液通过将纯NaCl溶解在去离子水中而生产,使得在(25±2)℃下获得(50±5)g/l的浓度。盐溶液通过合适的喷嘴雾化,以便产生盐喷雾。测试室的工作温度必须是35±2℃。
[0311] 在测试之前并且在168小时、336小时、504小时的测试时间之后,始终测量相对于水的接触角,以便使疏水特性的稳定性特征化。在接触角下降为低于60°时,测试总是中断,因为这与疏水特性的损失相关。
[0312] 接触角的测量
[0313] 接触角的测量利用PCA100设备进行,该PCA100设备能测定各液体的接触角和表面能。
[0314] 测量范围适用于10至150°的接触角和1×10-2到2×103mN/m的表面能。取决于表面的状况(清洁度、表面的均匀性),接触角能精确地测定到1°。表面能的精确度取决于各个接触角是如何精确地定位在根据Owens-Wendt-Kaelble法计算出的回归线上的,并表示为回归值。
[0315] 任何大小的样品都能被测量,因为这是能放置在大片材上进行测量的便携式装置。样品必须至少足够大,以便液滴能放置在其上,而不与样品边缘发生冲突。该程序能处理各种点滴法。在这种情况下,固着滴法通常使用,并利用“椭圆拟合”(椭圆法)评估。
[0316] 在进行测量之前,样品表面用乙醇清洁。然后将样品定位,测量流体滴下,测量接触角。表面能(极性和可分散部分)由根据Owens-Wendth-Kaelble法匹配的回归线确定。
[0317] 为了得到长期的耐久性的测量,在持久的NSS测试之后进行接触角测量。对于此处得出的测量结果来说,去离子水作为测量流体使用。测量结果的误差容限是±4°。
[0318] 测试结果
[0319] 将样品中在中性盐喷雾测试(NSS测试)之前、期间和之后对样品进行取样。中性盐喷雾测试(NSS测试)之前和期间,在样品上确定水接触角。结果在表6和7中陈述。
[0320] 表6-中性盐喷雾测试(NSS测试)
[0321] 玻璃基底1.........具有粘合促进层
[0322] 玻璃基底2.........具有根据现有技术的硅氧化物层(对照)
[0323] 玻璃基底3.........没有粘合促进层(对照)
[0324]
[0325]
[0326] 表7-中性盐喷雾测试(NSS测试)之前和期间根据时间测量水接触角
[0327] 玻璃基底1.........具有粘合促进层
[0328] 玻璃基底2.........具有根据现有技术的硅氧化物层(对照)
[0329] 玻璃基底3.........没有粘合促进层(对照)
[0330]
[0331] 具有作为易清洁(ETC)涂层的基体的本发明粘合促进层的样品没有表现出明显的侵蚀,甚至在504小时的测试时间之后只有轻微的颜色变化。与此相反,根据现有技术的作为易清洁涂层的基体的溶胶-凝胶硅氧化物涂层在168小时试测试时间之后表现出明显侵蚀,颜色变化明显。在NSS测试中本发明的涂布的薄玻璃的抗性大于21天,而具有另一粘合促进层或没有粘合促进层的现有技术的玻璃基底的抗性最多仅为7天。
[0332] 作为不同的易清洁涂层基础的薄玻璃基底上的本发明的粘合促进层在任何情况下均提供长期稳定性的明显提高。相比较而言,在没有粘合促进层的基底上的易清洁涂层在168小时的NSS-测试之后显示出疏水特性消失。为了维持实际上与易清洁特性相关的大的接触角,该接触角应大于80℃。这被认为是很好的参数,以便在应力测试后确定特性的保持。NSS测试是这种涂层的关键测试中的一个被广泛认可的测试。它反映例如由触摸引起的指纹印痕所产生的应力。手指汗液的盐含量对于层功能丧失来说是典型的影响。长期耐用性在本文中被认为是决定性特性。这里,NSS-测试具有关于实际触摸和例如触摸屏和触摸面板的户外应用的明显相关性。
[0333] 将易清洁涂层涂覆在本发明的粘合促进层之后,相比于没有涂覆粘合促进层的同一易清洁涂层以及在中性盐喷雾测试中相应的时间较短的应力影响下,对于在中性盐喷雾测试中经受多于三次较长的应力影响之后的易清洁涂层的水接触角仍较大。在长期NSS-测试达水接触角减小达10%的情况下,易清洁层基本不受影响,在水接触角减小到小于50°的情况下,能得出结论:易清洁层不再存在,或易清洁层处于被很大程度损坏的状态并失去它的作用。表7中的测量结果显示了:在直接涂覆在现有技术的硅氧化物涂层上或玻璃基底上的所有易清洁涂层上,在7天后,易清洁性或防指纹特性很大程度失效直至完全失效,而根据本发明的粘合促进层上的相同涂层在21天后保持其部分上的完全的有效性。
[0334] 从结果来看,应认识到,对于所有检测的含氟有机化合物来说,相比于没有粘合促进层的传统的玻璃基底,本发明的具有粘合促进层的玻璃基底在抗性方面明显改善。
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