具有高耐化学性和耐裂性的可化学钢化的玻璃制造技术

本发明专利技术提供了一种具有高耐化学性和耐破裂性的可化学钢化的玻璃、由所述玻璃生产的玻璃制品以及用途和生产方法。选择玻璃组分，使得提供了优异的耐刮擦性和冲击强度。

【技术实现步骤摘要】
具有高耐化学性和耐裂性的可化学钢化的玻璃
本专利技术涉及玻璃，诸如例如薄的或最薄的玻璃，还涉及用于生产管状玻璃、药筒和注射器以及其他药物容器的玻璃。所述玻璃的特征在于高化学预应力性(钢化性)、非常好的耐碱性、耐水解性和/或耐酸性，以及有利的热膨胀系数。此外，在本专利技术的范围内，玻璃的耐裂性很重要。本专利技术还包括生产这种玻璃的方法及玻璃的用途。
技术介绍
在许多用途中，特别在药物包装装置或触敏显示器(触摸板)领域的用途中，需要可化学钢化的玻璃。这里，尽管有由于预应力化而大量存在的钠离子，但是通常仍然需要一定的热膨胀系数，其不允许影响耐碱性、耐水解性和耐酸性。目前，为了表征化学稳定性，有大量的法规和标准，特别是关于耐碱性的ISO695、关于耐水解性的ISO719/720、以及关于耐酸性的ISO1776和DIN12116。对于许多玻璃，特别是在玻璃用于显示器用途的情况下(例如，用作智能手机或其他电子设备的盖玻片)，耐刮擦性和冲击强度也很重要。虽然许多玻璃具有良好的可化学钢化性，但是这些玻璃的耐刮擦性通常不太显著。DE102015116097A1、US9,783,453B2、US2015/030827A1、US9,701,580B2、US9,156,725B2、US9,517,967B2、US2014/050911A1、US9,822,032B2、US2015/147575A1、US2015/140299A1、WO2015/031427A2、US2017/320769A1、WO2017/151771A1、US2016/251255A1、DE102013114225A1教导了旨在用于触摸板领域的玻璃。但就玻璃的可化学钢化性而言，强调了作为组分相的高比例的玻璃状钠长石(12.5mol％的Na2O、12.5mol％的Al2O3、75mol％的SiO2)，其中没有讨论可能对可化学钢化性具有积极影响的其他相。选择玻璃状钠长石作为主要组分是由于该玻璃系统中钠离子的高迁移率，在通过钠与钾的交换进行化学钢化的情况下，利用这种玻璃系统可以实现高交换深度(层深度)(通常为30至50μm)。(顺便指出，矿物钠长石的特征还在于钠离子的高迁移率)。靠近表面的层中的压缩应力的范围不取决于该迁移率，而是取决于起始玻璃中钠的浓度。显然，与典型厚度为500μm至1000μm的薄玻璃相比，对于最薄的玻璃(<100μm)，这种迁移率并不如此重要。在典型厚度为500μm至1000μm的薄玻璃的情况下，提供最多50μm的交换深度是合理的，以确保在深裂缝的情况下裂缝的尖端处于压缩应力的区域内。在最薄玻璃的情况下，由于尺寸，这将是无意义的。由于钠长石玻璃中钠离子的高迁移率与高比例的铝(钠长石的硼类似物，即硅硼钠石，其特征在于相当低的钠离子的迁移率)有关，并且高比例的铝显著降低了耐酸性，因此针对最薄的玻璃，也使用除钠长石玻璃以外的其他钠源(例如所述的硅硼钠石，或普通的硅酸钠(如硅钠石))是合理的。根据DIN12116，目前市场上可获得的铝硅酸盐玻璃的耐酸性仅为4级。在现有技术中，没有发现具有化学预应力性和良好的化学稳定性，尤其是良好的耐刮擦性和冲击强度的玻璃。此外，这些玻璃应具有期望的热膨胀性能。此外，应该可以用现代平板玻璃拉制工艺生产这些玻璃。
技术实现思路
该目的是通过专利权利要求的主题来解决的。该目的通过化学计量的玻璃的有针对性的组合来解决，因此相同化学计量的玻璃也作为晶体存在，并且由于对于玻璃和晶体各自的组合体的相同拓扑结构，所以其特性可以被假定为非常相似——如在文献的许多示例中通过NMR测量等得到验证的。选择化学计量的玻璃，使得它们的混合物具有用于解决根据本专利技术的目的的特性。在本申请中，这些化学计量的玻璃也称为“基础玻璃”或“组分相”。在组分相的基础上描述玻璃并不是一个新概念。通过关于基础玻璃的信息，可以得出关于玻璃的化学结构的结论(参见ConradtR.：“Chemicalstructure,mediumrangeorder,andcrystallinereferencestateofmulticomponentoxideliquidsandglasses”，JournalofNon-CrystallineSolids，第345-346卷，2004年10月15日，第16-23页)。本专利技术涉及一种玻璃，其组成的特征在于构成玻璃的下列相，其中，根据本专利技术，由该组分相限定的该基础体系受到所述组成范围的限制：表1优选的实施例包括在上述比例范围内的以下组分相。表2组分相最小值(mol％)最大值(mol％)硅硼钠石2060钠长石2060霞石020正长石020副硅钠锆石020短柱石020硅酸二钠锌0.420三氧化二硼04堇青石020赛黄晶020基础体系明确涉及组分相而不是普通氧化物。然而，从该目的和对组分相的选择可以得出，氧化铝含量高于12.5mol％，最多高于13mol％的玻璃在这些组分相的范围内不能得到合理的解决方案。因此，在转化成氧化物组合物后，氧化铝含量高于13mol％，特别是高于12.5mol％的玻璃优选不是本专利技术的一部分。当玻璃中包含至少3mol％或甚至至少5mol％的氧化铝时，显示出是有利的。此外，根据本专利技术的玻璃应优选满足与组分相的组成和/或普通氧化物的组成相关(关于化学式)的进一步要求，其中这将在下面进行进一步说明。由于这两种关系(即，关于以组分相给出的组成的关系和关于以普通氧化物给出的组成的关系)被一起使用，因此首先，我们为两种组成数据的相互转换提供了转换矩阵。将组分相的组成转换为普通氧化物的组成，反之亦然。为了转换的目的，组分相的组合物以如下标准化形式给出，如下所示：表3将这些组成转换成相对于普通氧化物的mol％的组成数据(mol％)(与第一实施例的情况相同)是在这里给出的矩阵的帮助下进行的。这里，关于基础玻璃的组成数据(mol％)依次作为列向量与矩阵(在其右侧)相乘：表2：矩阵列向量与矩阵相乘的结果依次是基于普通氧化物的玻璃的摩尔百分数组成。相反，可以简单地通过相应的逆矩阵将摩尔百分数组成转换为基础玻璃组成。当然，这里只有这种基础玻璃组成是本专利技术的一部分，这种基础玻璃组成在被转化时不会对基础玻璃产生不利影响。组分相的重要性及其相对于本专利技术目的的选择关于构成玻璃的相，组成在这里描述的范围内进行选择。当然，在玻璃产品中，构成玻璃的相同样不是以结晶形式存在，而是以非晶态形式存在。但这并不意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃，其组成的特征在于以下组分相：/n

【技术特征摘要】
20180706 DE 102018116483.11.一种玻璃，其组成的特征在于以下组分相：









组分相
最小值(mol％)
最大值(mol％)


硅硼钠石
15
60


钠长石
20
60


霞石
0
20


正长石
0
20


副硅钠锆石
0
20


短柱石
0
20


硅酸二钠锌
0.1
30


三氧化二硼
0
4


堇青石
0
20


赛黄晶
0
20






其中，热膨胀系数乘以1000(以ppm/K计)与pH值和根据ISO695在碱性环境中的去除速率(以mg/(dm23h)计)的乘积的商为至少8，并且其中，根据ISO695在碱性环境中的去除速率为至多115mg/(dm23h)。


2.根据权利要求1所述的玻璃，其中三氧化二硼的比例为至多3mol％或至多2mol％。


3.根据权利要求1或2所述的玻璃，其中堇青石的比例为至多15mol％，优选至多12mol％，和/或至少3mol％或至少6mol％。


4.根据前述权利要求之一所述的玻璃，其中钠长石的比例为至少30mol％，特别是至少40mol％和/或至多55mol％或至多51mol％。


5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中正长石的比例为至少2mol％和/或至多15mol％，优选至多10mol％。


6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中副硅钠锆石的比例为至多5mol％或至多3mol％。


7.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·福瑟林汉姆，H·韦格纳，O·霍克莱恩，S·M·里特，W·曼斯塔特，C·贝恩德豪瑟，C·格罗斯，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE