[发明专利]具有耐久的多功能表面性能的经涂层的玻璃或玻璃陶瓷基底、其制造方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有耐久的、即持久存在的多功能表面性能的经涂层的玻璃基底或玻璃陶瓷基底、其制造方法及其应用。

背景技术

玻璃由于其特殊的性能，尤其突出的机械强度、光学性能和对于化学品的耐久性而成为全世界最多使用的材料之一，并且还能够相对成本有利的制造。在土木建筑中、电子领域中、交通运输中、日常需求品中、实验室应用中、科学装备及类似领域中几乎到处用到玻璃。对于如此多方面的应用领域来说相应采用的玻璃性能也非常不同。例如建筑玻璃应当具有高的机械强度。用在医药领域或者公共领域中的玻璃应当具有抗菌性能。窗玻璃或者显示装置中的玻璃应当显示高的透明度和高的抗反射性能。对于由玻璃构成的所谓的触摸屏、观察窗或展示面来说适宜的是，它们具有抗指纹或者说所谓易清理性能。在许多情况下并不需要发展新的玻璃来满足上述的每种要求。期望的功能通常只是玻璃表面的性能，因此随时间发展了许多表面处理和涂层方法来赋予已知玻璃产品新的功能。

例如对于抗菌的(AM-)玻璃表面来说已知大量根据现有技术的公开文献：

文献US 2007/0172661 A1、JP 2011-133800A和US 2012/0034435 A1描述了不同途径，例如通过银-碱金属离子交换技术赋予玻璃表面抗菌的性能。根据该现有技术在银离子和玻璃中的碱金属离子、通常为钠离子之间发生离子交换，从而银离子扩散进入玻璃表面并且以数百纳米直至数十微米的深度存在。银离子对微生物具有已知良好的细胞杀伤性，从抑制其生长直至细胞死亡。

也能够通过其他技术制造抗菌的玻璃表面。原则上可以将所有种类的已知抗菌介质，特别是金属、例如银或铜；金属化合物、例如银盐；或者复杂的有机化合物的纳米颗粒沉积到玻璃表面上作为抗菌的涂层。抗菌的玻璃表面也能够通过使用热学的回火方法而制造。

例如US 2008/0145625 A1描述了一种用于制造具有溶胶-凝胶层的玻璃基底的方法，对此能够使用含银的抗菌的溶胶-凝胶层。

US 2014/0017462 A1描述了一种在玻璃的表面上包含Cu或Cu₂O纳米颗粒的透明且抗菌的盖板玻璃，以及用于制造这种玻璃件的方法。

US 2009/0162695 A1描述了一种用于制造具有抗菌性能的基底的方法，包括通过真空喷涂在基底上沉积一个混合层，其中该混合层至少具有抗菌的介质和粘合剂。

WO 2007/108514 A1描述了一种具有抗菌的膜的玻璃板。

US 6921546 B2描述了一种具有抗菌效果的玻璃或类似玻璃的基底。该抗菌的基底通过下述制造：提供金属离子前体，该金属离子前体包括至少一种抗菌的金属离子的来源，其溶解或以其他方式分散在载体材料中；该前体沉积在基底的至少一个面上；在大约20℃至约105℃的温度下干燥基底；从金属离子前体中去除挥发性组分并且将获得的基底加热2至5分钟到大约600℃至约650℃的温度，从而使来自前体的抗菌的金属离子与玻璃或类似玻璃的基底交换或者以其他方式进入基底。

WO 2007/147842 A2描述了一种用于制造具有抗菌性能的基底，其中施加有一个包括无机的抗菌介质的金属层并且该介质扩散进入基底的至少一个面中，这个面经过热学处理。替换性地可以首先对基底涂覆一个底层，其中随后在底层中进行扩散。

US 2012/0219792 A1描述了一种作为用于显示器的盖板玻璃的玻璃基底，其不仅具有突出的强度和抗菌的性能，而且还具有高的透明度和高的可见光透过率。该方法包括在至少含KNO₃的熔融盐中对玻璃基底施加化学预应力、清洁玻璃基底、在经清洁的玻璃基底的表面上形成银膜、使具有形成在其上的银膜的玻璃基底经历热处理从而允许银离子从玻璃基底表面扩散到内部中、以及洗涤和去除玻璃基底的残留在表面上和没有扩散的银。

为了使玻璃表面具有抗菌的(AR)性能，AR涂层是常规的选择。AR涂层是一种可选的涂层，该涂层施加到表面上从而降低反射性并且在此改善在特定波长范围中的光透过率。通常选择IR频率、可见光频率或UV频率。最简单的AR干扰涂层由透明材料构成的单个四分之一波长层组成，其折射率是基底折射率的平方根。这理论上在中间波长获得零反射并且对于中间附近宽带的波长来说降低了反射。以多层形式的AR涂层例如由具有相对立折射率的交替层的透明的薄的膜结构组成。层厚选择为用来生成由分界面反射的射束中的破坏性干涉，以及在相应传输的射束中的结构性干涉。AR涂层用在大量的应用中，这些应用中光通过光学表面行进并且期望低的损耗或低的反射。