具有相分離包覆的層疊玻璃制品及其形成方法
【專利說明】具有相分離包覆的層疊玻璃制品及其形成方法
[0001]本申請要求2013年3月12日提交的美國申請系列第13/795925號以及2013年2月28日提交的美國臨時申請系列第61/770447號的優(yōu)先權(quán)，本文以其為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。
[0002]背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本說明書一般地涉及層疊玻璃制品，更具體地，涉及具有相分離包覆的層疊玻璃制品。
【背景技術(shù)】
[0004]玻璃具有許多屬性，這使得其被期望用于各種商業(yè)和消費者應(yīng)用。例如，玻璃的光學(xué)性質(zhì)使得其良好地適用于各種光學(xué)應(yīng)用，例如濾色器等。類似地，玻璃的相對化學(xué)惰性還使得玻璃對于用于化學(xué)侵蝕性環(huán)境是誘人的基材材料。
[0005]但是，在玻璃制品中實現(xiàn)一組所需的屬性，例如所需的折射率等，可能需要對玻璃組成進行改性，這在商業(yè)或消費品應(yīng)用中可能同時是昂貴和耗時的。此外，一些應(yīng)用可能需要具有高韌性的材料，這對于玻璃而言通常是缺乏的。
[0006]因此，存在對于替代玻璃制品的需求，所述替代玻璃制品具有能夠易于改性以在玻璃制品中實現(xiàn)特定功能特性的屬性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)一個實施方式，層疊玻璃制品可包括玻璃芯層以及與玻璃芯層熔合的至少一層玻璃包覆層。所述至少一層玻璃包覆層可以相分離成具有不同組成的第一相和至少一種第二相。所述至少一層玻璃包覆層的第一相可具有互聯(lián)基質(zhì)(interconnected matrix)。所述至少一層玻璃包覆層的所述至少一種第二相可以分散在所述至少一層玻璃包覆層的第一相的整個互聯(lián)基質(zhì)中。
[0008]在另一個實施方式中，層疊玻璃制品可包括玻璃芯層以及與玻璃芯層熔合的至少一層玻璃包覆層。所述至少一層玻璃包覆層可包括相分離的玻璃組成。所述至少一層玻璃包覆層可具有多孔、互聯(lián)基質(zhì)，其是由相分離的玻璃組合物的第一相形成的。
[0009]在另一個實施方式中，用于形成層疊玻璃制品的方法可包括將至少一層玻璃包覆層熔合至至少一部分的玻璃芯層。所述至少一層玻璃包覆層可由相分離的玻璃組合物形成?？梢詫⑷酆现敛Ａ緦拥谋砻娴乃鲋辽僖粚硬ＡО矊蛹訜嶂磷阋栽谒鲋辽僖粚硬ＡО矊又袑崿F(xiàn)相分離的溫度，從而使得在加熱之后，所述至少一層玻璃包覆層包括第一相和至少一種第二相。第一相和所述至少一種第二相可分別具有不同組成。在一些實施方式中，方法還包括從第一相的互聯(lián)基質(zhì)選擇性地去除所述至少一種第二相，從而在所述至少一層玻璃包覆層中留下第一相的多孔、互聯(lián)基質(zhì)。
[0010]在以下詳細(xì)描述中給出了玻璃組合物和由該玻璃組合物形成的玻璃制品的其他特征和優(yōu)點，其中部分特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的本發(fā)明而被認(rèn)識。
[0011]應(yīng)理解的是，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述介紹了各種實施方式，用來提供理解要求保護的主題的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對各種實施方式的進一步的理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖以圖示形式說明了本文所述的各種實施方式，并與說明書一起用來解釋要求保護的主題的原理和操作。
【附圖說明】
[0012]圖1示意性顯示根據(jù)本文所示和所述的一個或多個實施方式的層疊玻璃制品的橫截面圖；
[0013]圖2是根據(jù)本文所示和所述的一個或多個實施方式，在相分離之后，層疊玻璃制品的玻璃包覆層的微結(jié)構(gòu)的SEM顯微圖；
[0014]圖3是根據(jù)本文所示和所述的一個或多個實施方式，在去除了至少一種第二相之后，層疊玻璃制品的玻璃包覆層的微結(jié)構(gòu)的SEM顯微圖；以及
[0015]圖4示意性顯示用于制造圖1的玻璃制品的熔合拉制法。
【具體實施方式】
[0016]下面將詳細(xì)參考具有相分離的玻璃包覆層的層疊玻璃制品及其制造方法的實施方式。圖1示意性顯示層疊玻璃制品的一個實施方式的橫截面圖。層疊玻璃制品通常包括玻璃芯層以及與玻璃芯層熔合的至少一層玻璃包覆層。所述至少一層玻璃包覆層相分離成第一相和至少一種第二相。相分別具有不同組成。第一相在玻璃包覆層中形成互聯(lián)基質(zhì)。第二相分散在第一相的整個互聯(lián)基質(zhì)中。在一些實施方式中，第二相其自身在第一相的互聯(lián)基質(zhì)中是互聯(lián)的。在一些此類實施方式中，可以從所述至少一個玻璃包覆層去除第二相，使得所述至少一個玻璃包覆層包括由第一相形成的多孔、互聯(lián)基質(zhì)。下面將具體結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述層疊玻璃制品以及用于制造層疊玻璃制品的方法的各個實施方式。
[0017]本文所用術(shù)語“液相線粘度””指的是玻璃組合物在其液相線溫度的剪切粘度。
[0018]如本文所使用術(shù)語“液相線溫度”指的是玻璃組合物中發(fā)生失透的最高溫度。
[0019]本文所用術(shù)語“CTE”指的是玻璃組合物在約為20-300°C溫度范圍的平均熱膨脹系數(shù)。
[0020]當(dāng)使用術(shù)語“基本不含”來描述玻璃組合物中不存在一種特定氧化物組分時，指的是該組分以小于1摩爾％的痕量作為污染物存在于玻璃組合物中。
[0021]在本文所述的玻璃組合物的實施方式中，除非另有說明，否則組成成分(如Si02和A1203等)的濃度是基于氧化物的摩爾百分?jǐn)?shù)(摩爾％ )的。
[0022]現(xiàn)參見圖1，不意性顯不層置玻璃制品的橫截面圖。層置玻璃制品100通常包括玻璃芯層102和至少一層玻璃包覆層。在圖1所示的實施方式中，層疊玻璃制品包括一對玻璃包覆層104a、104b。玻璃芯層102通常包括第一表面103a和與第一表面103a相對的第二表面103b。在圖1所示的實施方式中，第一玻璃包覆層104a與玻璃芯層102的第一表面103a熔合，第二玻璃包覆層104b與玻璃芯層102的第二表面103b熔合。玻璃包覆層104a、104b與玻璃芯層102融合，且在玻璃芯層102和玻璃包覆層104a、104b之間不設(shè)置任意額外材料，例如粘合劑或涂層等。
[0023]在本文所述的層疊玻璃制品的實施方式中，玻璃包覆層104a、104b相分離成第一玻璃相和至少一個第二玻璃相，每個玻璃相具有不同組成。因此，應(yīng)理解的是，玻璃包覆層104a、104b由在暴露于相分離處理之后易于發(fā)生相分離的玻璃組合物形成(即，玻璃組合物是“可相分離的”玻璃組合物)。本文所用術(shù)語“可相分離的”玻璃組合物指的是玻璃組合物在暴露于相分離處理(例如，熱處理等)之后，經(jīng)受相分離成兩個或更多個不同的相。在一些實施方式中，相分離的玻璃包覆層104a、104b包括由第一相形成的玻璃的互聯(lián)基質(zhì)，并且第二相在整個互聯(lián)基質(zhì)中分散，作為具有第二相的組成的玻璃的離散、未連接的區(qū)域?？梢詫Φ诙嗟膮^(qū)域的尺寸和分散進行控制，以在玻璃包覆層中獲得所需的折射率，因為第二相可誘發(fā)一定量的光散射。作為補充或替代，第二相可以具有與第一相不同的彈性模量和損耗角正切。這些性質(zhì)的差異可用于控制層疊玻璃制品的聲學(xué)性質(zhì)。具體來說，可以對第二相的區(qū)域的量、分散和尺寸進行控制，以獲得具有所需聲學(xué)性質(zhì)的層疊玻璃制品。
[0024]在一些其他實施方式中，玻璃包覆層104a、104b的相分離的玻璃可以是旋節(jié)線(spinodal)相分離玻璃(S卩，玻璃包覆層是由易于發(fā)生旋節(jié)線分解的玻璃組合物形成的)。在這些實施方式中，玻璃包覆層104a、104b包括由第一相形成的玻璃的互聯(lián)基質(zhì)，第二相分散在整個第一相的互聯(lián)基質(zhì)中。但是，在這些實施方式中，第二相其自身在第一相的互聯(lián)基質(zhì)中是互聯(lián)的。在這些實施方式中，第一相和所述至少一種第二相可以在水中、堿性溶液和/或酸性溶液中具有不同的溶解速率。例如，相分離的玻璃包覆層104a、104b中存在的所述至少一種第二相可以比第一相在水中和/或酸性溶液中更易于溶解。或者，相分離的玻璃包覆層104a、104b中存在的第一相可以比所述至少一種第二相在水中和/或酸性溶液中更易于溶解。該特性實現(xiàn)了從玻璃包覆層104a、104b選擇性地去除第一相或第二相，使得玻璃包覆層104a、104b是由相分離的玻璃組合物的剩余相形成的多孔、互聯(lián)基質(zhì)。
[0025]在一些實施方式中，玻璃