[发明专利]用于修饰玻璃表面层的方法和设备以及具有修饰表面层的玻璃制品

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的修饰玻璃的表面层的方法，尤其涉及修饰玻璃/玻璃制品的表面层的方法，包括将直径小于1微米的颗粒输送至玻璃表面，使颗粒中包含的材料至少部分溶解和扩散在玻璃中。本发明还涉及根据权利要求13所述的玻璃制品，尤其涉及一种玻璃制品，其中玻璃制品的表面层具有由至少一种添加材料提供的功能性。本发明还涉及根据权利要求19的前序部分所述的设备，尤其涉及一种用于修饰玻璃/玻璃制品的表面层的设备，所述设备包括用于形成喷射火焰的液体火焰喷射装置和用于将可喷射材料输送到喷射火焰中的装置，由此火焰使得可喷射材料能够喷射到玻璃表面，在所述火焰颗粒中形成的可喷射材料的直径小于1微米。

现有技术描述

玻璃制品的表面对于所涉及制品的性质如折射率、耐刮擦性和耐化学性起重要作用。可以在玻璃制品表面上沉积涂层以改善制品的性质。可以例如利用称为化学气相沉积或CVD的技术或溅射技术来沉积单独的涂层。然而，这种单独的涂层与玻璃的附着存在问题。因此，修饰玻璃表面以提供具有期望性质的表面通常给出比涂层更为持久的解决方案。

与玻璃表面着色有关的玻璃表面修饰是已知的。这是一种具有数百年历史的技术，其基于玻璃表面上的离子交换。在利用银或铜将玻璃染成红色或黄色时广泛使用该方法。通常，将铜或银盐与合适的介质混合并向混合物中加水，从而形成具有合适粘度的浆料。然后将该浆料涂覆到待染色的玻璃表面上，并且通常将该玻璃片加热至几百度的温度，在该温度下发生离子交换并且玻璃被染色。接下来，通过洗刷从玻璃表面除去干浆料。该方法对于工业生产则不太合适。

美国专利1,977,625公开了玻璃的修饰表面着色，该方法基于向热(约600℃)的玻璃表面喷射含有着色金属盐(在该专利的实施例中为硝酸银)和还原剂例如糖、甘油或阿拉伯树胶的溶液。该溶液还含有使玻璃熔点降低并且使着色离子渗入玻璃中的熔剂。该熔剂可以为例如铅和硼的混合物。然而，熔剂的使用通常导致玻璃表面的耐化学性和/或抗机械性劣化；因此，该方法通常不可用。

美国专利2,428,600公开了一种用于生产表面着色的玻璃的方法，其中将含有碱金属的玻璃与挥发性卤化铜接触，由此使铜离子交换玻璃表面层中所含的碱金属离子，然后使玻璃与氢气接触，使得氢致铜还原而赋予玻璃表面色彩。在美国专利2,498,003中公开了制造表面着色的玻璃的反向方法-首先用氢处理玻璃，然后将玻璃与卤化铜蒸气接触。

美国专利3,967,040公开了一种用于使玻璃表面着色的方法，在该方法中，将在浮法过程中粘附到玻璃表面或以其它方式附着至玻璃表面的还原性金属(优选锡)用作还原剂，以便在利用含银的盐使玻璃表面着色之后产生特征颜色。与玻璃接触的着色金属的盐被用作着色剂。

美国专利5,837,025公开了一种利用纳米级玻璃颗粒使玻璃着色的方法。根据该方法，生产玻璃状的着色玻璃颗粒，所述着色玻璃颗粒被引入待着色的玻璃表面中并在低于900℃的温度下烧结成透明玻璃。因此，该方法不修饰玻璃表面，而是为其提供单独的涂层。

在发明名称为Method and device for spraying a material的芬兰专利FI98832中，在气体的协助下将可喷射的材料以液体形式输送到火焰中，并在尤其是火焰区域中转化成小滴形式。这使得能够以快速、有利和单级的方式生产约为纳米尺寸的非常小的颗粒。

发明名称为Method of dyeing a material的芬兰专利FI114548描述了一种利用胶体颗粒给玻璃着色的方法。在根据该专利的方法中，利用火焰喷射方法将胶体颗粒引入待染色的材料中。在该方法中，如果期望的话，还可以将其它成分添加到火焰中，例如有助于在材料中形成正确尺寸的胶体颗粒的玻璃形成液体或气体材料。

现有技术的一个问题是不能使纳米级材料受控分布在待涂覆或掺杂的材料中，或受控分布在其表面或其表面层中。因此，不能以期望的精度产生期望性质的表面或表面层，因此，经涂覆或掺杂的产品的性质在质量方面也不如期望的。

显然，需要一种能够对玻璃的表面或表面层进行修饰并同时提供玻璃制品和能够提供连续变化的表面的方法和设备。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种使得能够解决前述问题的方法、设备和产品。