抗微生物玻璃制品及其制备和使用方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119,要求2013年2月11日提交的美国临时申请系列第 61/763, 262号的优先权，本文W该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
[0003] 本发明一般地设及抗微生物玻璃制品。更具体地，本文所述的各个实施方式设及 具有抗微生物性质的玻璃制品，使得当玻璃制品暴露于苛刻条件（例如，提升的溫度、湿度 和/或还原环境等）时展现出降低的变色，同时维持抗微生物性功效，还设及玻璃制品的制 造和使用方法。
【背景技术】
[0004] 触摸激活或触摸交互装置，例如屏幕表面（如具有用户交互能力通过触摸表面的 具体部分激活的电子器件的表面）变得越来越流行。通常来说，运些表面会展现出高的光 透射、低雾度和高耐用性，W及其他特性。随着用户和装置之间的基于触摸屏的交互程度的 增加，也增加了会在用户与用户之间传输表面藏匿的微生物（例如，细菌、真菌和病毒等） 的可能性。
[0005] 为了使得玻璃上存在的微生物最少化，向各种玻璃制品赋予所谓的"抗微生物"性 质。无论是用作触摸激活装置的屏幕表面或者用于其他应用，此类抗微生物玻璃制品出于 各种原因倾向于发生变色。例如，一个原因包括存在还原的Ag,运是由于暴露于提升的溫 度、湿度和/或反应性环境等造成的。运些苛刻条件会存在于玻璃制品的制造或加工过程 中，或者是制品的日常使用过程中。在某些情况下，运种变色会使玻璃制品变得难看。此外， 过度变色最终会导致玻璃制品变得不适用于其目标用途。
[0006] 因此存在提供抗微生物玻璃制品的技术的需求，当暴露于苛刻条件时，所述抗微 生物玻璃制品具有改善的抗变色性。如果此类技术不会对表面的其他所需性质（例如，光 透射、雾度、强度W及抗划痕性等）造成负面影响，则会是特别有利的。本发明正是设及提 供运种技术。
【发明内容】
[0007] 本文描述了各种抗微生物玻璃制品，当暴露于苛刻条件时，所述抗微生物玻璃制 品具有改善的抗变色性，本文还描述了它们的制造和使用方法。
[0008] -种类型的改进的抗微生物玻璃制品包括：玻璃基材，所述玻璃基材具有从玻璃 基材的表面向内延伸到第一深度的压缩应力层或区域，W及抗微生物含银层或区域，所述 抗微生物含银层或区域从玻璃基材的表面向内延伸到第二深度，使得当玻璃制品暴露于苛 刻条件时，基本不发生变色。
[0009] 该类型的抗微生物玻璃制品还可包括布置在玻璃基材的表面上的额外层。该额外 层可包括减反射涂层、抗眩光涂层、防指纹涂层、防污涂层、供色组合物、环境阻隔涂层或者 导电涂层。
[0010] 在一个或多个实施方式中，玻璃基材可具有低浓度的非桥接氧（NBO)。暴露于苛刻 条件导致银还原进而变色的一个机制会与玻璃基材中的NBO浓度相关。NBO浓度的测量与 (氧化侣的摩尔％ -总碱金属摩尔％ )的量成比例。在一个或多个实施方式中，抗微生物玻 璃制品可包括具有低浓度NBO的玻璃基材，使得玻璃基材中的（氧化侣的摩尔％ -总碱金 属摩尔％ )之差可W大于或等于（>)约-1摩尔％，或者更具体地，大于或等于（>)约 0摩尔％。
[0011] 在该类型的改进的抗微生物玻璃制品的某些实践方式中，压缩应力层的压缩应力 可W是约200兆帕斯卡至约1. 2吉帕斯卡，和/或压缩应力层的深度可W大于或等于约25 微米（ym)并且小于或等于约100微米（ym)。
[0012] 在该类型的改进的抗微生物玻璃制品的某些实践方式中，抗微生物含银区域的平 均厚度可W小于或等于约20微米（ym)。该抗微生物含银区域的最外部分中的银浓度可W 大于约5重量％，在一些情况下，可W高至约45重量％，W抗微生物含银区域的总重计。
[0013] 在该类型的改进的抗微生物玻璃制品的其他实践方式中，抗微生物含银区域的平 均厚度可W高至约150微米（ym)，在一些情况下，可W是约20微米（ym)至约150微米 (ym)。该抗微生物含银区域的最外部分中的银浓度可W高至约6重量％。
[0014] 苛刻条件可包括大于或等于约180摄氏度的溫度，大于或等于约50%的相对湿 度，还原性环境，或其组合。例如，苛刻条件可包括：在提升的溫度下，玻璃基材的表面上的 防指纹涂层和/或防污涂层的聚合，用于粘合玻璃基材与另一装置的粘合剂的直接粘结， 玻璃基材的表面上的透明电极的瓣射，玻璃基材的表面上的油墨层的热固化，玻璃基材的 表面的等离子体清洁，玻璃基材的表面的化学蚀刻，玻璃基材的表面的退火，玻璃基材的表 面的化学清洁，或其组合。在一些实施方式中，暴露于苛刻条件可包括暴露于苛刻条件持续 大于或等于约1. 5小时、大于或等于约2小时、大于或等于约2. 5小时、大于或等于约3小 时或者甚至大于或等于约4小时。
[0015] 基本无变色可包括：相对于暴露于苛刻条件之前的光透射率，玻璃制品的光透射 率的变化小于或等于约3% ;相对于暴露于苛刻条件之前的雾度，玻璃制品的雾度的变化小 于或等于约5%;和/或玻璃制品的CIE1976色坐标L*、a*和b*的变化分别小于或等于 约±0. 2、±0. 1和±0. 1。在一些实施方式中，抗微生物玻璃制品的CIE1976色坐标L*、 a*和b*的变化分别小于或等于约±0. 1、±0. 05和±0. 05。
[0016] 在JISZ2801(2000)测试条件下，该类型的抗微生物玻璃制品可展现出至少对 于金黄色葡萄球菌（Staphylococ州Saureus)、产气肠杆菌巧nterobacteraerogenes) 和铜绿假单胞菌（Pseudomomasaeruginosa)的浓度的至少5的对数下降。在改性JISZ 2801(2000)测试条件下，该类型的抗微生物玻璃制品可展现出至少对于金黄色葡萄球菌、 产气肠杆菌和铜绿假单胞菌的浓度的至少3的对数下降，其中，所述改性条件包括将抗微 生物玻璃制品加热至约23-37摄氏度的溫度，约38-42%的湿度，持续约6小时。在改性EPA 测试条件下，该类型的抗微生物玻璃制品还可展现出至少对于金黄色葡萄球菌、产气肠杆 菌和铜绿假单胞菌的浓度的《2的对数下降，其中，所述改性条件包括将抗微生物玻璃制 品加热至约23摄氏度的溫度，约38-42%的湿度，持续约2小时。
[0017] 该类型的改进的抗微生物玻璃制品可作为用于电子器件的触敏显示屏或盖板的 一部分、电子器件的非触敏组件、家用电器的表面、医疗器械的表面、生物或药品包装容器 或者汽车组件的表面。
[0018] 一种类型的制造抗微生物玻璃制品的方法包括：提供玻璃基材，所述玻璃基材具 有低浓度的非桥接氧，形成压缩应力层，所述压缩应力层从玻璃基材的表面向内延伸到第 一深度，W及形成抗微生物含银区域，所述抗微生物含银区域从玻璃基材的表面向内延伸 到第二深度，使得当玻璃制品暴露于苛刻条件时，基本不发生变色。
[0019] 在一些情况下，所述方法还可包括在基材的至少一部分表面上形成额外层，其中， 所述额外层包括：减反射涂层、抗眩光涂层、防指纹涂层、防污涂层、供色组合物、环境阻隔 涂层或者导电涂层。
[0020] 在一些情况下，形成压缩应力层的步骤W及形成抗微生物含银区域的步骤可同时 进行。
[0021] 应理解的是，前面的一般性描述和W下的附图和详细描述介绍了各种实施方式， 用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。
【附图说明】
[0022] 图1所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在一定波长范围上的吸光率图；
[0023] 图2所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在一定波长范围上的吸光率图；
[0024]图3所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在暴露于特定条件之后的的透射 变化图；
[0025]图4所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在暴露于特定条件之后的标准化 的透射变化图；
[0026] 图5所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在一定波长范围上的吸收率图；
[0027] 图6所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在一定波长范围上的吸光率图；
[0028] 图7所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在一定波长范围上的吸光率图；
[0029] 图8所示是根据现有技术，玻璃制品在一定波长范围上的吸光率图；
[0030] 图9所示是根据一个或多个实施方式，玻璃制品在一定波长范围上的吸光率图；
[0031] 图10所示是干燥测试下，一个或多个实施方式的抗微生物功效图。
【具体实施方式】
[0032] 在本说明书全文中，各种组件可确定具有具体的数值或参数。但是，运些项目是作 为本发明的示例所提供的。实际上，示例性实施方式没有限制各种方面和概念，因为可实施 许多可比拟的参数、尺寸、范围和/或值。类似地，术语"第一"、"第二"、"伯"、"仲"、呵页部"、 "底部"、"远端"、"近端"等不表示任何顺序、数量或重要程度，仅用来将一种元素与另一种 进行区分。此外，术语"一个"、"一种"和"该"并不表示数量的限制，而是表示存在"至少一 个"所述项目。
[0033] 本文描述了各种抗微生物玻璃制品，当暴露于苛刻条件时（即制品的制造和/或 使用过程中），所述抗微生物玻璃制品具有改善的抗变色性，本文还描述了它们的制造和使 用方法。术语"抗微生物"在本文中指的是杀死超过一种类型的微生物（例如，细菌、病毒W 及真菌等）中的一种物质，或抑制其生长。通常来说，本文所述的改进的制品和方法设及使 用具有低浓度的非桥接氧（NBO)的玻璃基材。本文所用术语"非桥接氧"旨在表示玻璃中 具有负电荷的那些氧原子，它们可W被邻近的带正电的离子平衡。例如，当娃连结四个氧原 子并且娃原子与氧原子中的一个之间的键发生断裂时，该氧原子具有负电荷，其可W被碱 性离子（例如化）补偿。运不同于玻璃中与其他原子共价键合并且不具有负电荷的那些氧 原子（例如，称为"桥接氧"的那些氧原子）。确定NBO的浓度的一种方式包括：从氧化侣的 浓度（单位，摩尔％ )减去所有碱金属氧化物的浓度总和（单位，摩尔％ )。也就是说，NBO 浓度与（Al2〇3(摩尔％)-(E碱金属氧化物（摩尔））成比例。重要的是要注意到，由于该 特定的NBO浓度计算，NBO浓度值可W是负的。因而，在玻璃制品的一些实践方式中，NBO的 浓度会小于零。当Al2〇3(摩尔％)-(E碱金属氧化物（摩尔））之差等于零或正数时，则不 存在NB0。当Al2〇3(摩尔％)-(E碱金属氧化物（摩尔））之差等于负数时，该负数表示存 在NB0。
[0034] 当玻璃基材中存在的NBO向Ag+离子提供电子，从而将Ag+离子还原为Ag°时，在 抗微生物玻璃制品中发生变色。相比于Ag+,Ag°提供差的抗微生物活性。还原的Ag°还在 430nm处展现出等离子共振特征峰，运对于观察者的眼睛显示为颜色变化。应该将运种由于 存在NBO所导致的Ag还原进而导致的变色与其他原因的变色区别开来。可能由于其他来 源在玻璃基材中存在或形成电子，例如暴露于紫外光，运与玻璃基材中存在的NBO的量是 无关的。运些电子可能导致玻璃中存在的Ag+离子或其他金属离子发生还原，从而导致玻 璃基材的变色。运种类型的UV诱发的变色可W与归因于存在NBO导致的变色区别开来。
[0035] 本