專利名稱:無(wú)眩光涂層玻璃的制作方法
本發(fā)明一般涉及無(wú)眩光涂層玻璃制造技術(shù)而且更詳細(xì)地說(shuō)，是涉及堿金屬硅酸鹽涂層
玻璃的有些用途，例如畫(huà)框和顯像管屏面，要求有低反射，即，無(wú)眩光的表面。一種眾所周知的并廣泛用來(lái)制造這樣一種玻璃表面的方法是腐蝕玻璃表面。
Junge等人在美國(guó)專利No3，374，130中公開(kāi)出應(yīng)用氫氟酸作為腐蝕液，生產(chǎn)表面不反射玻璃的工藝過(guò)程。
Twells在美國(guó)專利No3，326，715中公開(kāi)了另一種代替酸蝕玻璃表面的方法，即，把玻璃表面同堿金屬硅酸鹽水溶液接觸，使玻璃制品表面產(chǎn)生一種無(wú)眩光的，低鏡面反射膜，然后，在溫度足夠高，時(shí)間足夠長(zhǎng)的條件下加熱該玻璃，使玻璃表面產(chǎn)生一種耐久的，粘合性好的無(wú)眩光膜。
Buckley等人在美國(guó)專利No3，505，051中公開(kāi)了一種在玻璃板帶上涂復(fù)一種低光澤的堿金屬硅酸鹽連續(xù)涂層工藝過(guò)程，它是，在玻璃板帶內(nèi)，在有利溫度約為300到400°F時(shí)，把玻璃板帶的表面同堿金屬硅酸鹽水溶液接觸。
本發(fā)明提供一種方法，它通過(guò)防止在這樣的涂層中產(chǎn)生薄光霧來(lái)改進(jìn)玻璃表面無(wú)眩光堿金屬硅酸鹽涂層的光學(xué)特性。本發(fā)明的方法包括用一種化合物，例如一種酸或一種弱酸的鹽來(lái)處理堿金屬硅酸鹽無(wú)眩光涂層，從該涂層中去除過(guò)量的堿金屬。本發(fā)明的酸處理方法能使無(wú)眩光堿金屬硅酸鹽涂層變得更牢固，更具有耐久性，而且一開(kāi)始就比較透明，并且又不容易產(chǎn)生薄光霧。
本發(fā)明為生產(chǎn)表面無(wú)眩光玻璃提供了一種廉價(jià)，快速并且安全的方法。按照本發(fā)明生產(chǎn)的無(wú)眩光玻璃鏡面反射能力甚至比用化學(xué)腐蝕玻璃還要低，而且分辨率也比得上它。此外，按照本發(fā)明生產(chǎn)的無(wú)眩光玻璃，就清洗和環(huán)境暴露而論，均具備物理的和化學(xué)的耐久性。按照本發(fā)明生產(chǎn)的無(wú)眩光玻璃特別適合做畫(huà)框以及顯像管監(jiān)測(cè)器屏和電視機(jī)的熒光屏。
按照本發(fā)明生產(chǎn)無(wú)眩光玻璃，首先是把玻璃表面同堿金屬硅酸鹽溶液接觸。堿金屬硅酸鹽溶液可包括硅酸鈉，硅酸鉀或它的混合物。堿金屬與硅酸鹽的比率可以在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)變化。堿金屬硅酸鹽最好是在水溶液中，其濃度最好至少約為5%(重量)。用適量的水稀釋商用堿金屬硅酸鹽，制備合適的溶液。最佳的堿金屬硅酸鹽有費(fèi)城柯茲(Philadephia Quartz)的KASIL硅酸鉀溶液和臺(tái)蒙德沙姆羅克(Diamond Shamrock)的各種等級(jí)的硅酸鈉溶液。
當(dāng)玻璃表面和堿金屬硅酸鹽溶液均處于環(huán)境溫度時(shí)可使兩者進(jìn)行接觸。要不，也可以使玻璃處于升溫下。本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)例是，在玻璃表面冷至環(huán)境溫度之前，使之同堿金屬硅酸鹽溶液接觸的辦法，可以為連續(xù)的浮動(dòng)玻璃板帶提供無(wú)眩光表面。該玻璃板帶的潛熱能有效地使水蒸發(fā)并使堿金屬硅酸鹽涂層固定。
雖然可以用任一種簡(jiǎn)便方法，例如蘸涂，涂刷或輾壓涂層，把堿金屬硅酸鹽溶液涂復(fù)到玻璃表面，但把堿金屬硅酸鹽溶液涂到玻璃表面的最佳方法要算是噴涂。Buckley在美國(guó)專利No3，505，051中，該專利編入本專利的參考文獻(xiàn)，介紹一種低光澤堿金屬硅酸鹽的玻璃涂層工藝過(guò)程，該工藝過(guò)程很容易就能適應(yīng)于本發(fā)明。把堿金屬硅酸鹽涂料涂到玻璃表面之后，必須按照本發(fā)明處理該涂層表面，防止“起霜白化”。
已經(jīng)看到，未處理過(guò)的堿金屬硅酸鹽涂層，在大約24小時(shí)內(nèi)，外觀變模糊。這種外觀模糊被稱為“起霜白化”，而且是不希望有的，因?yàn)樗鼤?huì)降低無(wú)眩光涂層的透明度?！捌鹚谆钡男纬杀徽J(rèn)為是由于涂層中過(guò)量的堿金屬與空氣中的二氧化碳反應(yīng)的結(jié)果，生成堿金屬碳酸鹽，致使外觀變模糊。一當(dāng)發(fā)生“起霜白化”，則難以除掉，但不除掉又不合乎需要。因此，防止“起霜白化”是本發(fā)明欲達(dá)之目的。
按照本發(fā)明，在堿金屬硅酸鹽涂層一形成后不久和“起霜白化”產(chǎn)生之前，最好是用一種酸或一種弱酸的鹽類處理，以消除導(dǎo)致“起霜白化”的過(guò)量堿金屬。處理堿金屬硅酸鹽涂層的最佳方法是用一種酸溶液來(lái)漂洗剛形成的涂層。稀酸水溶液能有效地消除堿金屬引起的“起霜白化”。最佳的酸包括無(wú)機(jī)酸，例如硝酸，磷酸，硼酸，硫酸以及鹽酸。還可以使用有機(jī)酸，例如醋酸，但可能要求使用較高濃度的才有效。也可以使用弱酸的鹽類，例如碳酸氫鈉。按照本發(fā)明，最好是用硝酸。硝酸在足夠稀釋的溶液中是有效的，因而可以把它添加進(jìn)普通的玻璃洗凈器中，取消向堿金屬硅酸鹽涂層上單獨(dú)涂酸的步驟。
雖然按照本發(fā)明，在環(huán)境溫度下進(jìn)行酸處理是有效的，但可以用較高的溫度補(bǔ)償酸的較低溫度或較短的處理周期。同樣，可以用較高濃度的酸補(bǔ)償較短的處理周期或較低的溫度，或者以較長(zhǎng)的處理周期來(lái)補(bǔ)償酸的較低溫度或較低的濃度。酸濃度，同堿金屬硅酸鹽涂層接觸溫度和所需時(shí)間這三個(gè)變量，可以在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)變化，并且仍能有效地消除堿金屬引起的“起霜白化”。例如，一個(gè)特別好的酸處理程序包括在環(huán)境溫度下，把堿金屬硅酸鹽涂層同7%硝酸接觸約2分鐘，而另一個(gè)程序是在110°F(約43℃)下，把無(wú)眩光涂層同3.5%硝酸接觸約30秒。
硅酸鉀無(wú)眩光涂層的熱處理，如Twells在美國(guó)專利No3，326，715中所述，上述專利已列入本文參考文獻(xiàn)中，偶爾也能防止某些堿金屬硅酸鹽類化合物引起的“起霜白化”。然而，這樣一種熱處理過(guò)程不能實(shí)際用于平玻璃，例如畫(huà)框玻璃。按照本發(fā)明的酸處理能有效地防止硅酸鈉和硅酸鉀兩種涂層中的“起霜白化”，可在環(huán)境溫度下完成并且能實(shí)際用于平玻璃板帶生產(chǎn)線連續(xù)涂料工藝過(guò)程，并能處理彎曲基材上的堿金屬硅酸鹽無(wú)眩光涂層。下列具體實(shí)例將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)例Ⅰ
無(wú)眩光堿金屬硅酸鹽涂層可用于單塊玻璃上并可進(jìn)行下面講的酸處理，以防止“起霜白化”。在這個(gè)實(shí)例中，通過(guò)用19份體積的水來(lái)稀釋一份體積的商用硅酸鈉溶液，制備出硅酸鈉溶液。硅酸鈉的適宜來(lái)源是臺(tái)蒙德沙姆羅克(Diamond Shamrock)40級(jí)，它含1份Na2O與3.22份SiO2。在500°F(260℃)下，將1/8英寸(3毫米)厚的透明浮動(dòng)玻璃加熱5分鐘。然后，在加熱過(guò)的玻璃板表面上噴涂10秒鐘的硅酸鈉溶液。把噴槍的氣壓和噴槍離玻璃表面的距離調(diào)成能使溶液中的水一接觸熱玻璃就被蒸發(fā)。待涂層玻璃板冷卻后，將樣品的一半放在由一份體積的濃縮(70%)的硝酸和19份體積的水組成的酸浴中浸5分鐘。進(jìn)行酸處理之前，根據(jù)Gardner光澤計(jì)的測(cè)量，無(wú)眩光涂層玻璃表面的熒光透射率為59%，熒光反射率為5.3%以及光澤測(cè)量為23。酸處理之后，涂層玻璃表面的熒光透射率為64%，熒光反射率為5.1%以及光澤測(cè)量為26。把整個(gè)涂層樣品，酸處理過(guò)的一半和未處理的另一半，都放在沸騰的水中15分鐘。酸處理過(guò)的一半保持透明，其熒光透射率為66%，熒光反射率為5.1%以及光澤測(cè)量為26，而未處理過(guò)的另一半則變模糊并帶淺灰色，其熒光透射率為68%，熒光反射率為6.0%以及光澤測(cè)量為34。當(dāng)在環(huán)境溫度下，一般暴露在環(huán)境中時(shí)，未處理過(guò)的一半，在24小時(shí)內(nèi)，“起霜白化”，而處理過(guò)的另一半，在7天以后仍保持透明，這就表明，在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)它仍沒(méi)有“起霜白化”。
實(shí)例Ⅱ
把堿金屬硅酸鹽化合物連續(xù)地涂到一個(gè)浮動(dòng)玻璃板帶的表面，得到無(wú)眩光涂層，該涂層經(jīng)酸處理，以防止“起霜白化”，其過(guò)程如下，通過(guò)用200份體積的水來(lái)稀釋45份體積的KASILNo.6制備出硅酸鉀溶液。KASILNo.6，可從Philadelphia Quarlz買(mǎi)得到，是一種含12.5%的K2O和26.3% SiO2的水溶液。用噴槍把堿金屬硅酸鹽噴到浮動(dòng)玻璃板帶上表面，該噴槍在垂直于板帶運(yùn)動(dòng)方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)實(shí)例中，厚度為6毫米，線速度為每分鐘200英寸(約5米)移動(dòng)著的透明玻璃，在作業(yè)線上某處同堿金屬硅酸鹽溶液接觸，該處正好是玻璃表面溫度大約為400°F(204℃)。把噴槍的氣壓和噴槍離玻璃表面的距離調(diào)成能使溶液中的水一接觸熱的玻璃表面就能被蒸發(fā)。當(dāng)該玻璃冷卻時(shí)，堿金屬硅酸鹽涂層固定住，然后把它送至裁切點(diǎn)，將其裁切成有用的矩形尺寸。隨后，把單塊涂層玻璃板立即同10%硝酸溶液接觸15秒鐘，進(jìn)行酸處理。酸處理過(guò)的堿金屬硅酸鹽涂層的無(wú)眩光玻璃制品在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)保持不“起霜白化”。相反，有同樣涂層，但未經(jīng)酸處理的玻璃樣品，在不到24小時(shí)內(nèi)就“起霜白化”，即，產(chǎn)生白色的光霧。
實(shí)例Ⅲ
除基材是標(biāo)稱3毫米厚的玻璃板帶，行進(jìn)線速度為每分鐘370英寸(9.4米)以及涂料是在玻璃表面溫度大約為390°F(199℃)涂到玻璃表面以外，堿金屬硅酸鹽涂層是如上例所述加以應(yīng)用的。盛放堿金屬硅酸鹽溶液貯槽的壓力為每平方英寸5磅，霧化用氣壓為每平方英寸50磅并把噴槍設(shè)置在離玻璃表面大約10英寸(25.4厘米)處。涂上堿金屬硅酸鹽涂層之后，把玻璃裁切成有用的尺寸，并如同前一個(gè)實(shí)例那樣，用10%硝酸處理15秒鐘。酸處理過(guò)的堿金屬硅酸鹽涂層，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持不“起霜白化”。
實(shí)例Ⅳ
把單塊玻璃板，在500°F(260℃)下加熱3分鐘并如同實(shí)例1那樣，用含100毫升水的62克KASILNo.6硅酸鉀溶液的溶液進(jìn)行噴涂，得到硅酸鉀無(wú)眩光涂層。用7%硝酸，在環(huán)境溫度下經(jīng)30秒處理過(guò)的樣品沒(méi)有“起霜白化”。
實(shí)例Ⅴ
如同前一個(gè)實(shí)例那樣，用硅酸鉀無(wú)眩光涂料涂玻璃板。在110°F(約43℃)下，用3.5%硝酸經(jīng)1分鐘處理過(guò)的樣品沒(méi)有“起霜白化”。
實(shí)例Ⅵ
如同實(shí)例Ⅳ那樣，涂有硅酸鉀無(wú)眩光涂層的，用3.5%硝酸，在環(huán)境溫度下經(jīng)1分鐘處理過(guò)的玻璃板沒(méi)有出現(xiàn)“起霜白化”。
實(shí)例Ⅶ
如同實(shí)例Ⅳ那樣，涂有硅酸鉀無(wú)眩光涂層，用3.5%硝酸，在110°F(約43℃)下經(jīng)30秒鐘處理過(guò)的玻璃板沒(méi)有“起霜白化”。
實(shí)例Ⅷ
如同實(shí)例Ⅳ那樣，涂有硅酸鉀無(wú)眩光涂層，用3.5%硝酸，在環(huán)境溫度下經(jīng)30秒鐘處理過(guò)的玻璃板沒(méi)有“起霜白化”。
實(shí)例Ⅸ
如同實(shí)例Ⅳ那樣，涂有硅酸鉀無(wú)眩光涂層，用3.5%硝酸，在110°F(約43℃)下經(jīng)15秒鐘處理過(guò)的玻璃板沒(méi)有“起霜白化”。這種處理過(guò)程就像往普通玻璃洗凈器中添加硝酸。
實(shí)例Ⅹ
如同實(shí)例Ⅰ那樣，把單塊玻璃樣品，在500°F(260℃)下加熱5分鐘，然后同硅酸鈉溶液接觸，得到無(wú)眩光涂層。用5%硼酸溶液，在室溫下經(jīng)5分鐘處理過(guò)的樣品沒(méi)有發(fā)生“起霜白化”。
實(shí)例Ⅺ
如同實(shí)例Ⅹ那樣，涂有硅酸鈉涂層并在環(huán)境溫度下，用5%鹽酸溶液經(jīng)5分鐘處理過(guò)的玻璃樣品沒(méi)有出現(xiàn)“起霜白化”。
提供上述實(shí)例是為了說(shuō)明本發(fā)明?？捎脕?lái)防止起霜白化的其他酸有無(wú)機(jī)酸，例如硼酸，磷酸，硫酸和鹽酸，以及有機(jī)酸，例如醋酸。此外，弱酸的鹽類水溶液，例如碳酸氫鈉，可以用來(lái)防止“起霜白化”。能有效防止“起霜白化”的酸的組成，酸的濃度，接觸的時(shí)間與溫度等等是可變量，該專業(yè)人員很容易就能測(cè)定出這些變量。
權(quán)利要求
1、無(wú)眩光玻璃制品的制作方法，其制作步驟如下
a.用一種堿金屬硅酸鹽化合物同該玻璃表面接觸，在上述玻璃表面得到一種堿金屬硅酸鹽涂層；和
b.用一種能從涂層中去除過(guò)量堿金屬的化合物同上述堿金屬硅酸鹽涂層接觸，上述化合物是從由酸和弱酸的鹽類組成的化合物組中選出。
2、按照權(quán)利要求
1的方法，其特征是，該玻璃表面同一種堿金屬硅酸鹽化合物接觸的步驟是在連續(xù)的玻璃板帶上進(jìn)行的。
3、按照權(quán)利要求
1的方法，其特征是，該玻璃表面是同一種含堿金屬硅酸鹽的水溶液接觸，該堿金屬硅酸鹽是從由硅酸鈉，硅酸鉀及其混合物組成的化合物組中選出。
4、按照上述權(quán)利要求
中的任一條要求的方法，其特征是，該堿金屬硅酸鹽涂層是同溶液中的酸接觸。
5、按照權(quán)利要求
4的方法，其特征是，該涂層是同一種無(wú)機(jī)酸的水溶液接觸。
6、按照權(quán)利要求
5的方法，其特征是，該涂層是同從硝酸，磷酸，硼酸，硫酸以及鹽酸組成的酸組中選出的一種稀釋的無(wú)機(jī)酸水溶液接觸。
7、按照權(quán)利要求
6的方法，其特征是，通過(guò)把硝酸添加入普通的玻璃洗凈系統(tǒng)的過(guò)程，使堿金屬硅酸鹽涂層同稀釋的硝酸水溶液接觸。
8、按照權(quán)利要求
6的方法，其特征是，在環(huán)境溫度下把該涂層同約為7%的硝酸接觸兩分鐘。
9、按照權(quán)利要求
6的方法，其特征是，在溫度約為110°F下把該涂層同約為3.5%的硝酸接觸30秒鐘。
10、按照權(quán)利要求
4的方法，其特征是，該涂層是同一種有機(jī)酸，最好是醋酸的水溶液接觸。
11、按照權(quán)利要求
1的方法，其特征是，該涂層是同一種弱酸的鹽類，最好是碳酸氫鈉的水溶液接觸。
12、無(wú)眩光玻璃制品的組成如下
A.玻璃基材，
B.至少在上述玻璃基材的一個(gè)表面上，堿金屬硅酸鹽涂層是用一種能從涂層中去除過(guò)量堿金屬的化合物處理過(guò)的，上述化合物是從由酸和弱酸的鹽類組成的化合物組中選出。
13、按照權(quán)利要求
12的制品，其特征是上述玻璃基材是一種連續(xù)的玻璃板帶。
14、按照權(quán)利要求
12的制品，其特征是該堿金屬硅酸鹽涂料是從由硅酸鈉，硅酸鉀及它們的混合物組成的化合物組中選出。
15、按照權(quán)利要求
12的制品，其特征是該堿金屬硅酸鹽涂層是用一種酸溶液處理過(guò)的。
16、按照權(quán)利要求
15的制品，其特征是該涂層是用一種無(wú)機(jī)酸的水溶液處理過(guò)的。
17、按照權(quán)利要求
16的制品，其特征是該涂層是用一種稀釋的無(wú)機(jī)酸水溶液處理過(guò)的，該無(wú)機(jī)酸是從由硝酸，磷酸，硼酸，硫酸以及鹽酸組成的酸組中選出的。
18、按照權(quán)利要求
17的制品，其特征是該涂層是用稀釋的硝酸水溶液處理過(guò)的。
19、按照權(quán)利要求
18的制品，其特征是該堿金屬硅酸鹽涂層是通過(guò)把硝酸添加進(jìn)普通的玻璃洗凈系統(tǒng)的辦法，用稀釋的硝酸水溶液處理過(guò)的。
20、按照權(quán)利要求
18的制品，其特征是該涂層是在環(huán)境溫度下，用濃度約為7%的硝酸溶液處理約兩分鐘。
21、按照權(quán)利要求
18的制品，其特征是該涂層是在溫度約為110°F下，用濃度約為3.5%的硝酸處理約30秒鐘。
22、按照權(quán)利要求
12的制品，其特征是該涂層是用一種有機(jī)酸的水溶液處理過(guò)的。
23、按照權(quán)利要求
22的制品，其特征是該有機(jī)酸是醋酸。
24、按照權(quán)利要求
12的制品，其特征是該涂層是用一種弱酸的鹽的水溶液處理過(guò)的。
25、按照權(quán)利要求
24的制品，其特征是該弱酸的鹽是碳酸氫鈉。
專利摘要
發(fā)明一種用酸處理堿金屬硅酸鹽無(wú)眩光涂層的方法，以防止堿金屬引起的薄光霧。
文檔編號(hào)C03C17/22GK86101410SQ86101410
公開(kāi)日1986年10月15日 申請(qǐng)日期1986年3月7日
發(fā)明者約毖費(fèi)尼·商昂恩·布里寧格 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan