玻璃片制造技術

本發明專利技術涉及玻璃片，其厚度至多為2mm，具有壓縮下的表面區域和張力下的中心區域，以使在壓縮和張力間發生轉化的深度至少為100微米，所述深度和所述厚度的比率為至少0.1，所述片還使得在60N的負載下的Vickers壓痕后，在“環三腳架”測試中的斷裂彎曲應力至少為70Mpa。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】玻璃片本專利技術涉及薄玻璃片的領域。其更特別地涉及可以承受劇烈震動的薄玻璃片。薄玻璃片通常用作防護玻璃、取景窗或作為各種電子設備的屏幕，特別是小型或便攜設備，如智能手機、個人數據系統(有時被稱為“PDA”)、數碼相機、多媒體播放器、計算機、等等。由于與重量相關的原因，使用薄玻璃片作為太陽能、熱或光伏傳感器的保護玻璃也是有利的。從機械的角度出發，在所述裝置或應用中使用的玻璃片可以是高度受力的:重復與堅硬或銳利的物體接觸、拋射體的沖擊、被掉落、等等。為了增強抗震性，通過熱回火過程或離子交換(有時被稱為“化學回火”)過程產生在壓縮下的表面區域和在張力下的中心區域是已知的。在后者情況下，用較大離子半徑的離子(通常為堿金屬離子，如鉀或鈉)對玻璃片的離子(通常是堿金屬離子，如鈉或鋰)的表面取代，使得能夠在玻璃片的表面產生殘余壓應力，下至一定深度。在本文的全部內容中，在橫截面上，深度相應于一個參考點和玻璃片表面間的距離，沿所述表面的法向測量。類似的，在本文的全部余下內容中，應力與玻璃片的表面平行，是厚度應力，從這種意義上看，除了邊緣區域外，玻璃片的全部厚度上的平均應力為零。表面壓應力實際上通過在張力下的中心區域的存在而平衡。因此，存在特定深度，在此發生壓縮和張力的轉換，該深度在本文的余下內容中被稱為“P”。應力曲線相當于應力(無論其為壓應力還是張應力)沿橫截面作為到玻璃片的一個表面圖的距離的函數，沿該表面的法向測量。本專利技術的目標是提出甚至在被嚴重損壞后，例如在重復掉落后，能夠保持高機械強度的玻璃片。 為此，本專利技術的一個目的是玻璃片，其厚度至多為2mm，具有壓縮下的表面區域和張力下的中心區域，以使在壓縮和張力間發生轉化的深度至少為100微米，所述深度和所述厚度的比率為至少0.1，所述片還使得在60N的負載下的Vickers壓痕后，在“環三腳架”測試中的斷裂彎曲應力至少為70MPa。本專利技術的另一個目的是一種選擇玻璃片的方法，其中在Vickers壓痕后測量環三腳架斷裂彎曲應力，并選擇玻璃片以使在60N的負載下的Vickers壓痕后，其斷裂應力至少為70MPa，或甚至90或lOOMPa。在描述依據本專利技術的實施例的本文的部分中，進一步詳細解釋測量斷裂應力的方案。優選通過離子交換得到壓縮下的表面區域。關于該方法的更多細節會在本說明書的余下部分中給出。玻璃片的厚度優選至多1.5mm，或甚至1.1mm0玻璃片的厚度優選至少0.25mm。玻璃片的橫向尺寸依賴于目標應用。至少一個尺寸通常小于等于40cm，特別是30cm，或甚至20cm。玻璃片的表面積通常至多0.2m2，或甚至0.lm2。另一方面，在作為太陽能傳感器的保護玻璃的應用中，玻璃片的表面積通常至少為lm2。 在壓縮和張力間發生轉換的深度P有利地至少為150微米，特別是200微米，或甚至300微米和/或至多500微米。本專利技術人已經可以證明，大的深度P可以顯著增加玻璃片的抗震性，這違反了已接受的觀念，依據該觀念，機械補強與表面壓應力的強度相關。本專利技術因而遵循不同于通常遵循的路徑，而通常路徑主要在于盡可能地使表面壓縮最大化，從而對深度P不利。玻璃片的深度P和厚度e間的P/e比有利地至少為0.15，或甚至0.18。優選玻璃片的厚度中的應力曲線使最大壓應力至少為70MPa(特別是80MPa)，處于該最大壓應力的區域位于與玻璃片的表面不等于零的距離上。該距離與玻璃片的厚度e的比率優選至少為0.01，至多為0.1。如此的應力曲線是特別新穎的，可以得到非常大的深度P和極端高的P/e比。實際上，通常，應力曲線使得在玻璃片的表面得到最大應力。用通常的曲線，其在長交換時間中趨于拋物線狀，玻璃片的深度P和厚度間的比率不會超過0.22。可選地或另外，優選在玻璃片的厚度中的應力曲線使得在占據玻璃厚度的三分之一的中心區域，張應力強度的相對變化至少為10%，或甚至15%。所述在通過離子交換補強的玻璃的中心區域中的新穎曲線不同于傳統曲線，特征在于在中心區域有張應力平臺，該新穎曲線可以達到更高的最大張應力，而不會增大發生破損時碎裂的趨勢。另一方面，所述優選曲線可以得到優選至少0.2的玻璃片的深度P與厚度間的比率，或甚至0.25或0.3。P/e比通常為至多0.4。這些優選曲線還具有更低的表面壓縮，通常與更低的起始機械強度有關。然而，本專利技術人已經可以證明，出乎意料的，具有所述應力曲線的產品的強度在破壞后實際上基本上被改善，例如在發生沖擊時。因此，最大壓應力優選小于等于300MPa，或甚至200MPa。用已知的方式測定玻璃的厚度中的應力曲線，使用配有巴比內補償器的偏振顯微鏡。H.Aben和C.Guillemet在“玻璃的光測彈性”，SpringerVerlag, 1993，pp.65，123，124，146 中描述了該方法。 參數K，定義為在應力的平方的張力下的中心區域中積分的平方根，優選至多為1.4MPa.m1/2，或甚至1.3MPa.m1/2。這樣，玻璃片具有在發生破裂時不會碎裂的優勢。術語“碎裂”被理解為打碎玻璃形成眾多可以被射出的小的玻璃碎片，或甚至玻璃顆粒的能力。甚至當碎片保持在原位時，其小尺寸會使穿過玻璃的可見度極弱或甚至為零。通過限制因子K的值，相反，玻璃片的破裂的特征在于出現少量的裂紋，盡管這是不期望的，但是其對可見性和射出碎片的傾向的影響更小。在60N (或甚至70N)的負載下的Vickers壓痕后的“環三腳架”(ring-on_tripod)斷裂彎曲應力優選至少為80MPa或90MPa，和甚至lOOMPa。在20N的負載下的Vickers壓痕后的“環三腳架”斷裂彎曲應力優選至多300MPa，或甚至200MPa，和至少50MPa。出乎意料地，在更輕壓痕后的斷裂值的更低應力選擇不會在對終產品沖擊時對破壞后強度產生影響，實際上的判定準則是更重壓痕的斷裂應力。玻璃優選為鋁硅酸鋰或鋁硅酸鈉型。這是因為該類型玻璃有助于離子交換。在這些玻璃中，優選的玻璃使得化學組成包含以下限定的重量含量范圍內的下列氧化物:SiO2 55-72%，特別是 60-71%Al2O3 2-15%，特別是 3-12%Na2O 9_17%，特別是 10-15%K2O 0-12%，特別是 1-10%MgO 2-13%，特別是 4-12%CaO 0-2%，特別是 0-1%B2O3 0-1%，特別是 0%。這些氧化物優選代表總組合物中的至少95wt%，或甚至98wt%。該玻璃是鋁硅酸鈉型，可以通過用鉀離子交換鈉離子而強化。另一種優選的玻璃使得其化學組成包含以下限定的重量含量范圍內的下列氧化物:SiO2 52-75%，特別是 65-70%Al2O3 15-27 %，特別是 18-19.8%Li2O 2-10%，特別是 2.5-3.8%K2O 0-5%，特別是 0-1%Na2O 0_5%，特別是 0-1%ZnO 0-5%，特別是 1.2-2.8%MgO 0-5%，特別是 0.55-1.5%BaO 0_5%，特別是 0-1.4%SrO 0-3%，特別是 0-1.4%TiO2 0-6%，特別是 1.8-3.2%ZrO2 0-3%，特別是 1.0-2.5%P2O5 0-8% ο該玻璃是鋁硅酸鋰型，可以通過用鈉和/或鉀離子交換鋰離子而強化。該型本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.13 FR 10572591.璃片，其厚度至多為2mm，具有壓縮下的表面區域和張力下的中心區域，使得在壓縮和張力間發生轉化的深度至少為100微米，所述深度和所述厚度的比率為至少0.1，所述片還使得在60N的負載下的Vickers壓痕后，在“環三腳架”測試中的斷裂彎曲應力至少為70MPa。2.權利要求1所述的玻璃片，通過離子交換得到壓縮下的表面區域。3.述權利要求之一所述的玻璃片，其厚度至多為1.1mm,至少為0.25mm。4.述權利要求之一所述的玻璃片，在壓縮和張力間發生轉化的深度至少為200微米，并至多為500微米。5.述權利要求之一所述的玻璃片，其在玻璃片厚度中的應力曲線使得最大壓應力至少為70MPa，處于該最大壓應力的區域位于與玻璃片的表面不等于零的距離上。6.述權利要求之一所述的玻璃片，其在玻璃片厚度中的應力曲線使得在占據玻璃厚度的三分之一的中心區域中，張應力強度的相對變化至少為10%。7.權利要求5和6之一所述的玻璃片，在壓縮和張力間發生轉化的深度與厚度間的比率至少為0.2，并且至多為0.4。8.述權利要求之一所述的玻璃片，參數K至多為1.4MPa.m1/2，或甚至1.3MPa.m1/2，K是在應力的平方的張力下的中心區域中積分的平方根。9.述權利要求之一所述的玻璃片，使得玻璃是鋁硅酸鋰或鋁硅酸鈉型。10.一權利要求所述的玻璃片，使得其化學組成包含以下限定的重量含量范圍內的下列氧化物:SiO2 55-72%,特別是 60-71% Al2O3 2-15%，特別是 3-12% Na2O 9-17%，特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·加，J·塞利耶，H·奧巴梅，
申請(專利權)人：法國圣戈班玻璃公司，
類型：
國別省市：