具有抗损伤涂层的玻璃制品及用于涂覆玻璃制品的方法技术

本文提供了经涂覆的玻璃制品及其生产方法。所述经涂覆的玻璃制品包括玻璃主体，其具有第一表面以及与第一表面相背的第二表面，其中，第一表面为玻璃主体的外表面；以及通过原子层沉积形成的抗损伤涂层，所述抗损伤涂层被设置在玻璃主体的至少一部分第一表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有抗损伤涂层的玻璃制品及用于涂覆玻璃制品的方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C§120要求2018年11月20日提交的系列号为62/769,758的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
本公开一般涉及具有抗损伤涂层的玻璃制品，更具体地，涉及通过原子层沉积(ALD)施涂于玻璃制品如药物包装件的抗损伤涂层。
技术介绍
历史上，由于玻璃相对于其他材料具有气密性、光学清晰度和优异的化学耐久性，因此，已将玻璃用作许多应用的优选材料，包括食品和饮料包装、药物包装、厨房和实验室玻璃器皿和窗户或其他建筑特征。然而，玻璃对于许多应用的用途受到玻璃的机械性能的限制。特别地，玻璃破裂是一个令人焦虑的问题，尤其是在食品、饮料和药物的包装中。在食品、饮料和药物包装行业中，破裂的成本可能很高，因为，例如在灌装线内破裂可能要求弃去附近的未破裂的容器，因为该容器可能含有来自破裂容器的碎片。破裂还要求灌装线减慢或停止，因而降低了产量。此外，非毁灭性的破裂(即，当玻璃有裂纹却没有破裂时)可能导致玻璃包装或容器的内容物丧失其无菌性，这进而可能导致高成本的产品召回。玻璃破裂的一个根本原因是在对玻璃进行加工时和/或随后的灌装期间，在玻璃的表面中引入了瑕疵。这尤其与暴露于高温和其他条件后相关，这些条件例如，包装药物中采用的包装和预包装步骤期间所经历的条件，例如除热原、高压灭菌等。暴露于这些高温导致玻璃处于更易受到机械损害(例如磨损、冲击等)造成的瑕疵的影响的情况。这些瑕疵可从各种来源被引入到玻璃的表面中，包括相邻的玻璃器皿件之间的接触以及玻璃与设备(例如处理和/或灌装设备)之间的接触。无论何种来源，这些瑕疵的存在最终可导致玻璃破裂。离子交换处理是用于强化玻璃制品的过程。离子交换通过用来自熔融盐浴的较大离子化学替换玻璃制品内的较小离子而将压缩(即，压缩应力)赋予到玻璃制品的表面上。玻璃制品表面上的压缩升高了裂纹扩展的机械应力阈值，由此提高了玻璃制品的总体强度。向玻璃制品的表面添加涂层也可以增加抗损伤性并赋予玻璃制品改进的强度和耐久性。然而，使玻璃制品更易受损伤或产生瑕疵的一些同样的条件也可能削弱某些涂料，并且降低或者甚至消除这些涂料保护玻璃制品不受机械损害(例如磨损、冲击等)影响的能力。
技术实现思路
根据本公开的实施方式，提供了一种经涂覆的玻璃制品。所述经涂覆的玻璃制品包括玻璃主体，其具有第一表面以及与第一表面相背的第二表面，其中，第一表面为玻璃主体的外表面。所述经涂覆的玻璃制品还包括通过原子层沉积形成的抗损伤涂层，所述抗损伤涂层被设置在玻璃主体的至少一部分第一表面上。根据本公开的实施方式，提供了用于形成具有抗损伤涂层的经涂覆的玻璃容器的方法。所述方法包括：通过原子层沉积向玻璃容器施涂抗损伤涂层，其中，施涂抗损伤涂层包括将玻璃容器暴露于水前体和胺前体中的至少一种和金属前体。在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图说明通过以下的说明和附图能够更加清晰地理解本公开，以下附图仅作为非限制性的实例给出，其中：图1根据本公开的实施方式，示意性描绘了具有低摩擦涂层的玻璃容器的截面图；图2是根据本公开的实施方式所述的用于形成具有低摩擦涂层的玻璃容器的方法的流程图；图3根据本公开的实施方式，示意性描绘了图2的流程图的步骤；图4是根据本公开的实施方式所述的小瓶刮擦测试的示意图；并且图5根据本公开的实施方式图示了未经涂覆以及容器的经测量的平均摩擦系数。具体实施方式下面对本公开的实施方式作详细说明，这些实施方式的实例在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。除非上下文明确有其他的说明，否则单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数的指代物。阐述相同特征的所有范围的端点可独立地组合并包含所述端点。所有参考文献都以参考的方式纳入本文中。如在本文中所使用的，“具有”、“具备”、“含有”、“包括”、“包含”、“含”等以其开放含义使用，通常表示“包括但不限于”。除非另外说明，本文中使用的所有科技术语的含义具有本领域通用的含义。本文提供的定义是用来帮助理解本文经常用到的某些术语，不对本公开的范围构成限制。下文首先概括地描述本公开，然后在几个示例性实施方式的基础上详细描述本公开。在各个示例性实施方式中彼此组合示出的各特征并非都必须实现。特别地，各个特征也可以省略或与相同的示例性实施方式或其他示例性实施方式所示的其他特征以其他方式组合。本公开的实施方式涉及抗损伤涂层、具有抗损伤涂层的玻璃制品及其生产方法，附图中示意性描绘了它们的实例。此类经涂覆的玻璃制品可以是适用于各种包装应用的玻璃容器，包括但不限于药物包装件。这些药物包装件可以容纳有药物组合物或者可以不容纳有药物组合物。虽然本文所述的抗损伤涂层的实施方式被施涂于玻璃容器的外表面，但应理解，本文所述的抗损伤涂层可作为涂层用在各种各样的材料上，包括非玻璃材料，以及用在除容器之外的基材上，包括但不限于玻璃显示面板等。一般而言，可以将本文所述的抗损伤涂层施涂于玻璃制品的表面，所述玻璃制品例如可以用作药物包装的容器。所述抗损伤涂层可以向经涂覆的玻璃制品提供有利性质，例如摩擦系数减小及抗损伤性提高。摩擦系数减小可以通过减轻对玻璃的摩擦损伤而赋予玻璃制品改进的强度和耐久性。进一步地，在暴露于高温和其他条件后，例如，包装药物中采用的包装和预包装步骤期间所经历的条件，例如除热原、高压灭菌等，所述抗损伤涂层可以维持上述改进的强度和耐久性。本文所述的抗损伤涂层通过原子层沉积(ALD)被施涂于玻璃制品的表面。ALD包括热辅助过程和等离子体辅助过程，其允许沉积致密的薄膜和致密的超薄膜涂层。ALD是自限制性的逐层薄膜沉积技术，其由金属卤化物或金属醇盐前体的吸附和水解/活化的连续步骤组成。这种逐步沉积过程允许在沉积下一层之前完全移除反应物和副产物，从而最大程度地减少了捕获不期望的分子的风险。有利的是，层厚度可以通过ALD沉积精确控制。此外，ALD沉积可以用于向具有弯曲或其他复杂3D几何结构的玻璃制品提供保形涂层。另外，ALD沉积形成了无针孔的膜，并且有利于高度可重复及可收放的涂覆过程。不囿于任何特定的理论，认为相比于常规涂覆技术，经ALD沉积的涂层可以渗透小而锋利的表面划痕，并且向玻璃制品提供进一步的抗损伤性。图1示意性地描绘了经涂覆的玻璃制品，具体为经涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经涂覆的玻璃制品，包括：/n玻璃主体，所述玻璃主体具有第一表面和与第一表面相背的第二表面，其中，第一表面为玻璃主体的外表面；和/n通过原子层沉积形成的抗损伤涂层，所述抗损伤涂层被设置在玻璃主体的至少一部分第一表面上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181120 US 62/769,7581.一种经涂覆的玻璃制品，包括：
玻璃主体，所述玻璃主体具有第一表面和与第一表面相背的第二表面，其中，第一表面为玻璃主体的外表面；和
通过原子层沉积形成的抗损伤涂层，所述抗损伤涂层被设置在玻璃主体的至少一部分第一表面上。


2.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，抗损伤涂层包括选自氧化物材料和氮化物材料的材料。


3.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，抗损伤涂层包括氧化物材料，所述氧化物材料选自铝的氧化物、锆的氧化物、锌的氧化物、硅的氧化物和钛的氧化物。


4.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，抗损伤涂层包括氮化物材料，所述氮化物材料选自铝的氮化物、硼的氮化物和硅的氮化物。


5.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，抗损伤涂层包含小于或等于约1μm的厚度。


6.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，抗损伤涂层包含约25nm至约1μm的厚度。


7.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，抗损伤涂层包含多个层，所述多个层中的每个层的厚度在约0.1nm至约5nm之间。


8.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其包括小于或等于0.55的摩擦系数。


9.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，所述玻璃主体包括硼硅酸盐玻璃。


10.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，第一表面仅局部涂覆有所述涂层。


11.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，第一表面包括容器的侧壁，容器的底部，或者容器的侧壁和容器的底部。


12.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，所述经涂覆的玻璃制品是经涂覆的玻璃容器。


13.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，所述经涂覆的玻璃制品是经涂覆的玻璃小瓶。


14.如权利要求1所述的经涂覆的玻璃制品，其中，所述经涂覆的玻璃制品是化学强化玻璃。


15.如权利要求1所述的经涂覆的玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·L·艾林敦，M·L·布莱克，S·E·德马蒂诺，J·P·马克利，C·A·伯尔森，JT韦斯特布鲁克，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US