可热处理的减反射玻璃基板及其制造方法与流程

文档序号:17720259发布日期:2019-05-22 02:06阅读:142来源:国知局
大部分减反射玻璃基板是通过在玻璃表面沉积涂层获得的。光反射率的减少是通过具有的折射率低于所述玻璃基板的折射率或具有折射率梯度的单层获得的。一些减反射涂层是多个层的堆叠体,所述多个层利用干扰效应以便在整个可见范围内获得光反射率的显著减少。此外,固有地脆性涂层呈现了某一孔隙度以便获得低折射率。在一些情况下,用于机械地增强嵌装玻璃的操作(如一个或多个玻璃片的热韧化)变得有必要,以改进对机械应力的耐受性。对于具体的应用,通过在高温下的弯曲操作给予这些玻璃片或多或少的复曲率也可能变得有必要。在生产和成形嵌装玻璃系统的过程中,在所述已经处理的基板上进行这些热处理操作而不是热处理所述已经处理的基板存在某些优点。这些操作在相对高的温度下进行,并且特别包括将所述玻璃片在空气中加热到高于560℃的温度,例如在560℃与700℃之间,并且特别约640℃至670℃,持续约6、8、10、12或甚至15分钟的时间段,这取决于处理的类型以及片材的厚度。在弯曲处理的情况下,所述玻璃片然后可以被弯曲成希望的形状。然后,韧化处理包括通过空气射流或冷却流体急剧冷却平玻璃片或弯曲玻璃片的表面以获得所述片材的机械增强。在另一方面,存在必须经热处理以获得其减反射特性的减反射玻璃基板,这些特别是基于溶胶-凝胶的涂层。另一方面,存在需要特定预防措施(如附加的涂层)的减反射玻璃基板,以便成为“可热处理的”,即,能够经受热处理如热韧化和/或弯曲处理,而不损失其已经产生的光学特性。因此,在本领域中存在对提供一种简单、廉价的制造减反射玻璃基板的方法的需求,所述减反射玻璃基板在热处理之前和之后都具有低反射率并且因此可以同时用作经热处理的和未经热处理的减反射玻璃基板。根据本发明的多个方面之一,本发明的主题是提供一种用于生产可热处理的减反射玻璃基板的方法。根据本发明的多个方面中的另一方面,本发明的主题是提供一种用于生产经热处理的减反射玻璃基板的方法。根据本发明的多个方面中的另一方面,本发明的主题是提供一种可热处理的减反射玻璃基板。根据本发明的多个方面中的另一方面,本发明的主题是提供一种经热处理的减反射玻璃基板。本发明涉及一种用于生产可热处理的减反射玻璃基板的方法,所述方法包括以下操作:·提供选自n2、o2和/或ar的源气体,·电离化所述源气体以便形成n、o和/或ar的单电荷离子与多电荷离子的混合物,·用加速电压加速所述n、o和/或ar的单电荷离子与多电荷离子的混合物,以便形成n、o和/或ar的单电荷离子和多电荷离子束,其中所述加速电压包括在15kv与60kv之间并且所述离子剂量包括在7.5×1016与7.5×1017个离子/cm2之间,·提供玻璃基板,·在所述n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子束的轨迹中定位所述玻璃基板。诸位发明人已经出乎意料地发现,本发明的方法提供了包含n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子的混合物的离子束,所述混合物用相同的特定加速电压加速并且以此特定的剂量施用于玻璃基板,导致减少的反射率,并且所得的基板是可热处理的。这产生了一系列优点,尤其是对于减反射玻璃基板,所述减反射玻璃基板在热处理之前和之后都具有低反射率并且因此可以同时作为经热处理的和未经热处理的减反射玻璃基板用于嵌装玻璃中。有利地,所得的玻璃基板的光反射率从约8%降低到至多6.5%、优选至多6%、更优选至多5.5%。在本发明中,将在o2、ar、n2和/或he中选择的离子源气体电离化,以便分别形成o、ar、n和/或he的单电荷离子与多电荷离子的混合物。用加速电压加速单电荷离子与多电荷离子的混合物以便形成包含单电荷离子与多电荷离子的混合物的束。此束可以包含各种量的不同o、ar、n和/或he离子。优选地,经加速的单电荷和多电荷离子束包含n+、n2+、和n3+,或o+和o2+,和/或ar+、ar2+和ar3+。对应离子的示例电流示出在以下表1中(以毫安测量)。表1o离子ar离子n离子o+1.35maar+2man+0.55mao2+0.15maar2+1.29man2+0.60maar3+0.6man3+0.24maar4+0.22maar5+0.11ma关键的离子注入参数是离子加速电压和离子剂量。选择玻璃基板在单电荷和多电荷离子束的轨迹中的定位,使得获得每表面积一定量的离子或离子剂量。离子剂量、或剂量以每平方厘米的离子数来表示。为了本发明的目的,离子剂量是单电荷离子和多电荷离子的总剂量。离子束优选地提供连续的单电荷和多电荷离子流。离子剂量是通过控制基板暴露于离子束的时间来控制的。根据本发明,多电荷离子是带有超过一个正电荷的离子。单电荷离子是带有单一正电荷的离子。在本发明的一个实施例中,定位包括将玻璃基板和离子注入束相对于彼此进行移动,以便渐进地处理玻璃基板的某一表面积。优选地,它们以包括在0.1mm/s与1000mm/s之间的速度相对于彼此移动。玻璃相对于离子注入束的移动速度是以适当的方式选择的,以控制样品在所述束中的停留时间,所述停留时间影响正被处理的区域的离子剂量。本发明的方法可易于按比例放大以便处理超过1m2的大基板,例如通过用本发明的离子束连续扫描基板表面,或例如通过形成多个离子源的阵列,这些离子源在单程或多程中在移动基板的整个宽度内处理所述移动基板。根据本发明,加速电压和离子剂量优选地包括在以下范围内:表1本发明人已经发现,提供包含用相同的加速电压加速的单电荷和多电荷离子的混合物的离子束的离子源由于它们可以提供比单电荷离子更低剂量的多电荷离子而特别有用。看起来具有低反射率的可热处理的玻璃基板可以用在此种束中提供的单电荷离子(具有较高的剂量和较低的注入能量)和多电荷离子(具有较低的剂量和较高的注入能量)的混合物来获得。注入能量(以电子伏(ev)表示)是通过将单电荷离子或多电荷离子的电荷乘以加速电压计算的。在本发明的优选实施例中,位于正被处理的区域下面的正被处理的玻璃基板的区域的温度小于或等于所述玻璃基板的玻璃化转变温度。此温度例如受所述束的离子电流、被处理的区域在所述束中的停留时间以及所述基板的任何冷却手段的影响。在本发明的优选的实施例中,仅使用了一种类型的注入离子,所述类型的离子是在n、o、或ar离子中选择的。在本发明的另一个实施例中,组合了两种或更多种类型的注入离子,这些类型的离子是在n、o、或ar离子中选择的。这些替代方案通过措辞“和/或”被涵盖在本文中。在本发明的一个实施例中,同时或连续地使用若干离子注入束来处理所述玻璃基板。在本发明的一个实施例中,通过经由离子注入束进行的单一处理获得了玻璃基板的每表面单位面积的离子总剂量。在本发明的另一个实施例中,通过经由一个或多个离子注入束进行的若干连续处理获得了玻璃基板的每表面单位面积的离子总剂量。在优选的实施例中,玻璃基板用根据本发明的方法在其两个面上进行处理,以便最大化低反射率效应。本发明的方法优选地在真空室中在包括在10-2mbar与10-7mbar之间、更优选在10-5mbar与10-6mbar之间的压力下进行。用于进行本发明的方法的示例离子源是来自quertechingénieries.a.的hardion+rce离子源。光反射率是使用光源d65,2°在用本发明的离子注入法处理的基板的一侧上在可见光范围内测量的。本发明还涉及一种用于生产经热处理的减反射玻璃基板的方法,所述方法包括以下操作:·提供选自n2、o2和/或ar的源气体,·电离化所述源气体以便形成n、o和/或ar的单电荷离子与多电荷离子的混合物,·用加速电压加速所述n、o和/或ar的单电荷离子与多电荷离子的混合物,以便形成n、o和/或ar的单电荷离子和多电荷离子束,其中所述加速电压包括在15kv与60kv之间并且所述离子剂量包括在7.5×1016与7.5×1017个离子/cm2之间,·提供玻璃基板,·在所述n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子束的轨迹中定位所述玻璃基板,·使玻璃基板经受包括热回火、弯曲或退火的热处理。热处理步骤优选地包括将玻璃基板在空气中加热到高于560℃的温度、更优选在560℃与700℃之间、并且最优选在640℃至670℃之间,持续4至20分钟的时间段,例如持续约6、8、10、12或15分钟的时间段,这取决于处理的类型和片材的厚度。在弯曲处理的情况下,所述玻璃片然后可以被弯曲成希望的形状。在韧化处理的情况下,玻璃片然后可以通过空气射流或冷却流体在其表面上被急剧冷却以获得基板片材的机械增强。本发明人已经发现,附加的热处理操作导致玻璃基板的维持的或进一步降低的反射率。在本发明的优选的实施例中,玻璃基板的反射率在热处理后降低了至少0.4%、优选至少0.6%、更优选至少1%。本发明还涉及n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子的混合物用于降低玻璃基板的反射率并且同时防止热处理后反射率增加的用途,单电荷和多电荷离子的混合物以有效地减少玻璃基板的反射率并且同时防止热处理后反射率增加的离子剂量和加速电压被注入玻璃基板中。有利地,以有效地将玻璃基板的反射率减少到至多6.5%、优选到至多6%、更优选到至多5.5%的加速电压和离子剂量使用n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子的混合物。同时,n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子的混合物有效地防止热处理后玻璃基板的反射率增加到大于6.5%、优选到大于6%、更优选到大于5.5%。热处理优选地包括将玻璃基板在空气中加热到高于560℃的温度、更优选在560℃与700℃之间、并且最优选在640℃至670℃之间,持续4至20分钟的时间段,例如持续约6、8、10、12或15分钟的时间段,这取决于处理的类型和片材的厚度。在弯曲处理的情况下,所述玻璃片然后可以被弯曲成希望的形状。在韧化处理的情况下,玻璃片然后可以通过空气射流或冷却流体在其表面上被急剧冷却以获得基板片材的机械增强。根据本发明的优选的实施例,单电荷和多电荷离子的混合物包含n+、n2+和n3+,或o+和o2+,和/或ar+、ar2+和ar3+。根据本发明的优选的实施例,n的单电荷和多电荷离子的混合物包含40%-70%的n+、20%-40%的n2+、以及2%-20%的n3+。在本发明的更优选的实施例中,n的单电荷和多电荷离子的混合物包含比n+和n2+各自更少量的n3+。这些比例看起来产生了从玻璃基板的核芯朝向所述玻璃基板的经处理的表面的折射率梯度。根据本发明,有效地减少玻璃基板的反射率并且防止热处理后反射率增加的加速电压和离子剂量优选包括在以下范围内:表2根据更优选的实施例,本发明还涉及n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子的混合物用于降低玻璃基板的反射率并且进一步降低热处理后反射率的用途,所述单电荷和多电荷离子的混合物以有效地减少所述玻璃基板的反射率并且进一步降低热处理后反射率的离子剂量和加速电压被注入所述玻璃基板中。有利地,以有效地将玻璃基板的反射率减少到至多6.5%、优选到至多6%、更优选到至多5.5%的加速电压和离子剂量使用n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子的混合物。同时,以有效地进一步将在热处理后玻璃基板的反射率降低至少0.4%、优选至少0.6%、更优选至少1%的加速电压和离子剂量使用n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子的混合物。热处理优选地包括将玻璃基板在空气中加热到高于560℃的温度、更优选在560℃与700℃之间、并且最优选在640℃至670℃之间,持续4至20分钟的时间段,例如持续约6、8、10、12或15分钟的时间段,这取决于处理的类型和片材的厚度。在弯曲处理的情况下,所述玻璃片然后可以被弯曲成希望的形状。在韧化处理的情况下,玻璃片然后可以通过空气射流或冷却流体在其表面上被急剧冷却以获得基板片材的机械增强。根据本发明的优选的实施例,单电荷和多电荷离子的混合物包含n+、n2+和n3+,或o+和o2+,和/或ar+、ar2+和ar3+。根据本发明的优选的实施例,n的单电荷和多电荷离子的混合物包含比n+和n2+各自更少量的n3+。在本发明的更优选的实施例中,n的单电荷和多电荷离子的混合物包含20%-60%的n+、15%-55%的n2+、和5%-25%的n3+。这些比例看起来产生了从玻璃基板的核芯朝向所述玻璃基板的经处理的表面的折射率梯度。根据本发明,有效地减少玻璃基板的反射率并且进一步降低热处理后反射率的加速电压和离子剂量优选包括在以下范围内:表3本发明还涉及一种离子注入的、经热处理的玻璃基板,所述玻璃基板具有减少的反射率以及增加的耐划伤性,其中注入的离子是n、o和/或ar的离子。有利地,本发明的经热处理的、离子注入的玻璃基板具有至多6.5%、优选至多6%、更优选至多5.5%的反射率。反射率是用d65光源和2°观察者角度在经处理的一侧测量的。在本发明的优选的实施例中,在本发明的玻璃基板中的注入离子是n、o和/或ar的单电荷和多电荷离子。有利地,离子注入深度可以包括在0.1μm与1μm之间、优选地在0.1μm与0.5μm之间。本发明的玻璃基板通常是具有两个相反的主表面或面的片状玻璃基板。本发明的离子注入可以在这些表面中的一个或两个上进行。本发明的离子注入可以在玻璃基板的表面的一部分或在整个表面上进行。在另一个实施例中,本发明还涉及一种结合了本发明的减反射玻璃基板的嵌装玻璃,无论它们是具有插入的气体层的整体式的、层压的还是多层的嵌装玻璃。在此类实施例中,基板可以是着色的、回火的、增强的、弯曲的、折叠的、或紫外线过滤的。这些嵌装玻璃可以同时用作内部和外部建筑嵌装玻璃,以及用作物品,如面板,显示窗,玻璃家具(如柜台、冷藏展示柜等)的防护玻璃,还用作汽车嵌装玻璃,如层压的挡风玻璃,反射镜,电脑的防眩光屏幕,显示器和装饰性玻璃。结合了根据本发明的减反射玻璃基板的嵌装玻璃可以具有有意义的附加特性。因此,其可以是具有安全功能的嵌装玻璃,如层压嵌装玻璃。其还可以是具有防盗、隔音、防火或抗菌功能的嵌装玻璃。还可以此种方式选择嵌装玻璃,使得用根据本发明的方法在其一个面上处理的基板包括沉积在其另一个面上的层堆叠体。层的堆叠体可以具有特定功能,例如防晒或吸热,或者还具有抗紫外线、抗静电(例如略微导电的掺杂金属氧化物层)以及低辐射的例如基于银的层或掺杂锡氧化物层。它还可以是具有抗污特性的层,例如非常精细的tio2层,或具有防水功能的疏水有机层或具有抗凝结功能的亲水层。层堆叠体可以是具有反射镜功能的含银涂层,并且所有构造都是可能的。因此,在具有反射镜功能的整体式嵌装玻璃的情况下,所关注的是定位本发明的减反射玻璃基板,其中经处理面作为面1(即,在旁观者所处的一侧)并且银涂层在面2(即,在反射镜附接到壁上的一侧)上,从而根据本发明的减反射堆叠体防止了反射图像的分裂。在双层嵌装玻璃的情况下(其中根据惯例,玻璃基板的面从最外面开始编号),因此有可能使用减反射的经处理面作为面1,以及在面2上的其他功能层用于抗紫外线或防晒层,以及面3上的其他功能层用于低辐射层。在双层嵌装玻璃中,因此有可能在基板的面之一上具有至少一个减反射堆叠体,以及提供补充功能的至少一个层或层的堆叠体。双层嵌装玻璃还可以具有若干个减反射经处理面,特别是至少在面2、3或4上。基板还可以进行表面处理,特别是酸蚀刻(蒙砂),离子注入处理可以在经蚀刻的面上或在相反面上进行。基底或与其相关联的那些之一还可以是印刷的装饰玻璃类型或可以是丝网方法印刷的。结合了根据本发明的减反射玻璃基板的特别令人关注的嵌装玻璃是具有层压结构的嵌装玻璃,所述层压结构包括插入在本发明的减反射玻璃基板与另一个玻璃基板之间的聚合物型组件片材,其中所述经离子注入处理的表面背向所述聚合物组件片材。聚合物组件片材可以来自聚乙烯醇缩丁醛(pvb)型、聚乙酸乙烯酯(eva)型或聚环己烷(cop)型。优选地,所述另一个玻璃基板是根据本发明的减反射玻璃基板。这种构造,特别是经过两次热处理,即弯曲和/或回火的基板,使得可能获得汽车嵌装玻璃并且特别是具有非常有利性质的挡风玻璃。标准要求汽车具有在正入射时具有至少75%的高透光率的挡风玻璃。由于将经热处理的减反射玻璃基板结合在传统挡风玻璃的层压结构中,嵌装玻璃的透光率得到特别改进,使得其能量透射可以通过其他手段略微减少,同时仍然保持在透光率标准内。因此,挡风玻璃的防晒效果可以例如通过玻璃基板的吸收得到改进。标准的层压挡风玻璃的光反射值可以从8%提高到小于3%。根据本发明的玻璃基板可以是具有以下组成范围的任何厚度的玻璃片,这些范围以玻璃的总重量的重量百分比表示:根据本发明的玻璃基板优选是在钠钙玻璃片、硼硅酸盐玻璃片、或铝硅酸盐玻璃片中选择的玻璃片。根据本发明的玻璃基板优选在经受离子注入的一侧不具有涂层。根据本发明的玻璃基板可以是在离子注入处理之后将被切割成其最终尺寸的大玻璃片,或者其可以是已经被切割成其最终尺寸的玻璃片。有利地,本发明的玻璃基板可以是浮法玻璃基板。本发明的离子注入方法可以在浮法玻璃基板的空气侧和/或浮法玻璃基板的锡侧进行。优选地,本发明的离子注入方法在浮法玻璃基板的空气侧进行。在热处理之前和之后,使用hunterlabultrascanpro分光光度计测量光学特性。具体实施方式离子注入实例是根据下表中详述的各种参数使用用于产生单电荷和多电荷离子束的rce离子源制备的。使用的离子源是来自quertechingénieries.a.的hardion+rce离子源。所有样品具有10×10cm2的尺寸并且通过以在20mm/s与30mm/s的速度将所述玻璃基板位移通过离子束在整个表面上进行处理。将进行注入的玻璃基板的区域的温度保持在小于或等于所述玻璃基板的玻璃化转变温度的温度下。对于所有实例,在真空室中在10-6毫巴的压力下进行注入。使用rce离子源,将n和o离子注入4mm厚的普通透明钠钙玻璃和铝硅酸盐玻璃基板中。在用本发明的离子注入方法进行注入之前,玻璃基板的反射率为约8%。关键的注入参数和测量的反射率测量值可以在下表中找到。对本发明的实例通过在静态炉中在670℃下将它们加热4分钟进行热处理。这些热处理参数模拟了4mm厚的玻璃基板的热回火的热负荷。表4如可以从表4中看出,本发明的实例e1、e2和e3不仅在热处理之前而且在热处理之后都达到了低反射率。最出乎意料的是,它们甚至在热处理之后示出了进一步降低的光反射率。在热处理后,实例e3的反射率降低0.61%,实例e2的反射率降低0.47%,实例e1的反射率降低1.12%。此外,对本发明的样品e1至e3进行xps测量,并且发现在整个注入深度中n的注入离子的原子浓度低于8原子%。当前第1页12
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