[发明专利]用于可进行离子交换的玻璃基材的装饰性非多孔层

说明书

本文公开了非多孔性无机玻璃料组合物，其允许在对可进行离子交换的玻璃基基材进行离子交换化学强化处理之前对其进行装饰。烧制时，所述非多孔性无机玻璃料组合物具有结晶相和/或大于约80℃的ΔT。还公开了具有一个或更多个非多孔性无机层的经过强化的玻璃基基材、包含具有一个或更多个非多孔性无机层的经过强化的玻璃基基材的玻璃基制品及其制造方法。

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求于2015年12月16日提交的系列号为62/268124的美国临时申请的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。

本公开涉及无机玻璃料组合物、具有包含非多孔性无机玻璃料组合物的装饰层的经过强化的玻璃基基材、任选地包含经过强化的玻璃基材且具有包含非多孔性无机玻璃料组合物的装饰层的玻璃基制品及其制造方法。

概述

离子交换强化被用于改善多种应用(包括手持式消费型智能电话以及用于机动车窗格玻璃的电子输入板)中的玻璃基基材和制品的机械耐性。如本文所用，术语“玻璃基基材”和“玻璃基制品”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃制成的任何物体。玻璃基制品包括玻璃和非玻璃材料的层压件、玻璃和晶体材料的层压件、以及玻璃陶瓷(包括无定形相和晶体相)。除非另有说明，否则所有组成都以摩尔百分数(摩尔％)表示。

仅举例而言，离子交换强化在机动车窗格玻璃中尤其受到瞩目。常规的机动车窗格玻璃通常由钠钙二氧化硅玻璃形成，该钠钙二氧化硅玻璃经过热钢化，以引发表面压缩应力，从而改善窗格玻璃对于诸如划痕、碎片等损伤后的机械失效的耐性。然而，由热钢化所带来的残余压缩应力的量并不高(在200MPa至300MPa的量级)。因此，需要使经过热钢化的机动车窗格玻璃相对较厚，以确保该窗格玻璃能够承受发生失效前的高机械负荷。因此，机动车窗格玻璃可具有约7mm量级的厚度。然而，机动车以及其它玻璃工业中存在通过降低玻璃制品厚度来减轻窗格玻璃重量的需求。

相比于热钢化处理，离子交换处理通常会赋予玻璃以更大量的压缩应力(通常在600MPa至1200MPa的量级)，因此，相比于经过热钢化的相似的玻璃基制品，经过离子交换的玻璃基制品通常对机械失效具有更强的耐性。这表示可形成具有更薄厚度的经过离子交换的玻璃基制品，同时仍然能够保持相对于经过热钢化的玻璃基制品相同或甚至改善了的对于机械失效的耐性。因此，离子交换处理可在机动车玻璃工业中特别有用。

然而，在机动车窗格玻璃或任意使用离子交换处理的应用中，当对其上具有由玻璃料制成的装饰层的玻璃基制品进行强化时，还存在其它挑战。具体而言，商业装饰性玻璃料一般不可用于进行离子交换强化处理。通常，不能在装饰性玻璃料层之下实现离子交换。而且，如果装饰是在离子交换后发生的，则压缩应力将会被释放，这是因为玻璃料的软化温度高于离子交换温度。

因此，在各种实施方式中，本文公涉及玻璃料组合物，其允许在对可进行离子交换的玻璃基基材进行离子交换化学强化处理之前对其进行装饰。玻璃料组合物包含P₂O₅、Nb₂O₅、ZnO和Na₂O，且任选地包含TiO₂、K₂O、Li₂O、SiO₂、Al₂O₃和/或颜料中的至少一种。当玻璃料组合物被烧制时，它们提供非多孔性的层，且具有结晶相和/或大于约80℃的ΔT。在一些实施方式中，玻璃料组合物提供无机玻璃料层。这些玻璃料组合物可用于任意需要玻璃基基材上具有非多孔层(例如非多孔性的装饰性无机层)的应用中。

在另一些实施方式中，本公开涉及包含玻璃基基材和一个或更多个非多孔性无机装饰层的制品。在一些实施方式中，制品包含经过强化的玻璃基基材和一个或更多个非多孔性无机装饰层。