[发明专利]玻璃表面改性的方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及一种通过对玻璃基材表面进行改性来改善玻璃的化学稳定性的方法。优选地，在玻璃制造期间或在玻璃加工如玻璃钢化期间进行该表面改性。通过至少部分嵌入玻璃的结晶氧化铝颗粒来改善玻璃的化学稳定性。优选通过改性的液体火焰喷射方法来进行包含铝的颗粒的沉积。

背景技术说明

氧化铝(Al₂O₃)涂层被用于各种用途，例如光学器件和电子器件。氧化铝涂层是耐擦伤性的，且其用于各种基材上例如金属、半导体和玻璃基材上。使用各种涂覆方法来沉积氧化铝涂层，包括化学气相沉积(CVD)、喷射热解和溅射。

已知，可以通过向玻璃配合料中添加氧化铝或氧化锆来改善玻璃的化学稳定性。但是，配合料的熔点同时需要提高，为了保持玻璃熔体所需的粘度，这将极大提高玻璃的生产成本。

使用常压CVD法来在玻璃带上产生涂层是公知的方法。使用各种前体来在玻璃带上制备氧化铝涂层，如WO 2005/087678 A1，Pilkington North America Inc.，2005年9月22日所述。该出版物记载了在玻璃上制备Al₂O₃涂层。这样的涂层没有使玻璃基材表面改性，而只是玻璃上的单独涂层。涂层的粘附力以及尤其是因例如环境影响所致的粘附力随时间的变化对于玻璃产品的化学稳定性是个巨大的挑战。

US 3,762,808，Pilkington Brothers Ltd.，2.10，1973记载了在浮法工艺中改善玻璃性质的方法。玻璃的表面特性例如浮法玻璃的色调、透光性和排热特性是通过如下方式改善的：使两种金属以所需比例从熔融合金电解本体迁移到玻璃表面内，该熔融合金保持与热玻璃表面接触。需要熔融金属使得该方法在浮法工艺中变得复杂，且在玻璃加工中成为不可能。

现有技术的问题在于其未提供改善玻璃的化学稳定性且可结合到玻璃制造过程(例如浮法工艺或铸造工艺)中或结合到玻璃加工生产线(例如玻璃钢化)中的方法。

发明概述

本发明的主要目的是引入一种通过对玻璃基材的至少一个表面进行改性用来改善玻璃的化学稳定性的方法。该改性方法利用了具有小于1000nm的平均空气动力学颗粒直径的结晶金属氧化物颗粒，所述颗粒至少部分嵌入在玻璃表面上且嵌入玻璃表面中。

在本发明的一个实施方案中，将至少一个玻璃基材表面加热到高于550℃的温度。将包含前体金属M的颗粒沉积在玻璃基材的至少一个表面上，且通过热处理使沉积的颗粒的至少一部分转化成包含结晶金属氧化物M_xO_y(c)的颗粒。在本发明的另一实施方案中，将玻璃基材的至少一个表面加热到高于550℃的温度。具有小于1000nm的平均空气动力学颗粒直径的结晶金属氧化物颗粒M_xO_y(c)形成且沉积到玻璃基材的至少一个表面上，其中该表面的温度高于550℃，且包含所述颗粒M_xO_y(c)的气溶胶的温度高于玻璃表面的温度。优选地，通过气体到颗粒的转化制备所述颗粒。颗粒的尺寸优选小于1000nm，更优选小于100nm且最优选小于50nm。

金属优选为铝或锆。氧化铝(Al₂O₃)颗粒优选为α-Al₂O₃颗粒，且其优选通过热处理过程转化为γ-Al₂O₃颗粒。氧化锆颗粒优选是四方或单斜的。

本发明的另一目的是引入通过对玻璃基材(8)的至少一个表面(9)进行改性来改善玻璃的化学稳定性的装置。该装置包含本体(1)、连接至本体(1)的液体火焰喷枪(2)，且还包含雾化器(11)、用于将至少一种液态前体供给喷枪(2)的导管(5)、和用于产生火焰(6)的部件(12)。以使得基本在表面(9)上的火焰(6)的温度高于表面(9)的温度的方式设置火焰(6)和玻璃表面(9)之间的距离。在优选实施方案中，基本在表面(9)上的火焰(6)的温度为至少650℃。

附图简要说明

在下文中，将参照所附原理图来更详细地说明本发明，其中

图1显示了本发明装置的示意图。

为简明计，该图仅显示了对于理解本发明所必需的细节。从图中省略了对于理解本发明非必需且对于本领域技术人员是显而易见的结构和细节，以便强调本发明的特征。

优选实施方式的详细说明