用于改变玻璃和玻璃陶瓷透射的方法以及能够根据该方法制造的玻璃件或玻璃陶瓷件技术

本发明专利技术涉及一种具有体积染色的整体玻璃件或玻璃陶瓷件的产品以及涉及该产品的一种制造方法，其中玻璃件或玻璃陶瓷件具有第一区域(15)，在该区域中染色发生变化，从而通过第一区域(15)的光透射不同于相邻的第二区域(16)的光透射，其中在染色变化区域的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射与光透射没有变化的相邻第二区域(16)的光散射保持相同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改变玻璃和玻璃陶瓷透射的方法以及能够根据该方法制造的玻璃件或玻璃陶瓷件
本专利技术涉及一种在至少一部分厚度和/或原材料体积上通过以电磁辐射的处理来局部限制平面地或全面地改变玻璃和玻璃陶瓷材料的吸收性能的方法，从而使得在整体原材料的一部分或者优选整个厚度上的透射以期望的程度发生变化。另外本专利技术涉及能够借助根据本专利技术的方法制造的玻璃件或玻璃陶瓷件。
技术介绍
对于局部改变由玻璃或玻璃陶瓷构成的构件的透射来说，目前为止有四种不同的变化方案是可能的：其中一个变化方案是通过接合两个具有不同透射的不同材料能够生成局部具有另一种透射的构件。在此能够应用所有的接合方法，例如钎焊、熔焊和粘结。这里的缺点为，在此需要两种具有不同透射的不同材料。这两种材料必须繁琐地单个地制成，其中调节特定的以及不同的透射是一项挑战或者说在许多情况下根本没有涉及。另外这两种不同的材料能够具有不同的机械、物理和化学性质。这在之后的使用情况下对于温度变化稳定性、化学稳定性和机械断裂强度是不利的。此外接缝也具有其他的物理和化学性质并且可能对构件性能造成不利影响。另外接缝大多在光学上有干扰或者形成断裂起始棱边。此外通常很难接合大型构件中的封闭面，因为必须接合所有的面并且很难保持间隙尺寸；也很难在接缝上施加力从而提高粘附。另一个变化方案是能够通过局部涂层来进行透射的局部变化。这种技术方案例如在WO2012/001300A1中建议。虽然相对于接合方法这里仅还需要一种材料，但是为此额外需要一种涂层材料，该涂层材料必须满足特定要求的透射性能。为了实现局部提高的透射，对构件的应当具有较低透射的区域进行涂覆。对此的前提是，整个构件的基本透射和成品中要求最高的透射一样高。在实际当中这同样会导致增高的成本，因为必要情况下需要改变玻璃组成。用于部分涂层的成本也不能低估，因为必须以某一种方式进行覆盖。涂层方法的缺陷还在于，需要找到一种合适的涂层，其既能够充分粘附在构件上又不会损害构件的所有之后的使用条件。另外涂层提供了构件上具有其他化学和物理性质的一个新的表面。这例如在药品包装中可能有缺陷，因为在有内部涂层的情况下发生接触药学产品的现象。在产品的外部涂层中会造成刮痕或其他方面的变化和损坏。此外涂层总是涂覆在表面上，这通常在触觉、光学、刮痕敏感性或摩擦方面是所不期望的。第三种变化方案是由EP0233146B1已知的一种用来激光标记陶瓷材料、搪瓷、陶瓷化的玻璃以及玻璃的方法。在此待标记的材料混合有“陶瓷的颜色体”形式的无机颜料颗粒作为射束灵敏的添加剂，该添加剂通过激光射束而变成另一种颜色。因为这种颜料颗粒只能在熔融过程中添加到玻璃和玻璃陶瓷中，所以这些颜料颗粒一并熔融并且不再产生效果。只有在由粉末共同烧结的陶瓷中能够考虑这种方法。还强制要求脉冲式且聚焦的表面作用的激光射束，因为陶瓷不是透明的。在该方法中选择用于照射的最佳波长在此为这样的波长，在这些波长情况下射束灵敏的添加剂吸收地最多，而待标记的无机材料吸收地最少。因此前提条件是原材料的局部不同的吸收，在陶瓷中也必须包含局部的吸收点，这些吸收点导致待标记原材料的局部不同的吸收(并且因此导致另一种颜色外观)。标记的侵入深度通常也不大于约1mm，因为陶瓷一般是不透明的。第四种方法是用于透明玻璃和透明玻璃陶瓷的激光内部标记的方法。在此在玻璃内部的点状小体积(通常明显小于1mm3)中通过脉冲式的高聚焦激光射束生成微裂纹并且由此伴随地导致结构或组织的局部破坏。这导致局部的反射面和散射面，其使得照射光偏转、反射或者朝所有方向散射并且由此造成磨砂玻璃效果。玻璃为局部半透明，但是这不一定导致(全部)透射的变化。激光射束的聚焦在此需要点到点地在玻璃体积内部引导，从而生成平面的或空间的扩展图案。此外要求的前提是，玻璃或玻璃陶瓷在处理之前是高透明的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在玻璃或玻璃陶瓷的限制面中以简单的方式在原材料的至少一部分厚度和/或体积上引起吸收性能的变化，从而使整体构件的原材料的整个厚度上的透射发生变化。在此为了形成局部或全面或者所有体积的透射变化，不需要对整体构件混合无机颜料形式的额外颜色体，也不需要额外的涂层或接合。还应当能够消除材料中的局部散射中心，这些散射中心通过原材料结构的局部损坏或变化而形成。根据本专利技术同样不再需要应用昂贵的脉冲式和高聚焦的激光器，该激光器的焦点必须精确穿过材料并且该焦点只能够处理非常小的体积。通过本专利技术应当避免接缝的缺陷，即光学外观以及一个或多个额外构件棱边的存在，这些构件棱边可能导致断裂。还应当能够以简单的方式和方法改变大面积内部的封闭面的透射，并且不需要为此添加另一种材料。特别是也舍弃了制造具有不同透射的多种不同的原材料。此外为了局部地影响透射，应当不再需要涂层。由此可以放弃寻找涂层材料以及适合的涂层方法。但另一方面在必要的情况下也能够使用涂层，从而与透射和/或颜色相适应或者提供其他性质、例如抗反射。也可以取消混合某一种颗粒形式的添加剂，这些添加剂必须与原材料相适应并且在化学方面必须与该原材料相容。由此也能够避免通过混合的颜料使原材料的颜色外观不均匀。通常来说，对于本专利技术使用在可见波长范围(380nm-780nm)中染色的材料，例如玻璃和玻璃陶瓷(绿玻璃状态或已经陶瓷化)。这种在可见光谱范围的染色典型地也导致在红外范围中存在的染色。在此通过电磁辐射、例如波长为1μm的二极管激光器的激光射束的局部和时间限制的作用(其中射束导致材料的局部加热)来改变透射。通过本专利技术能够解决许多问题，或者说提供这样的产品，其中：-在不改变纯的原材料的组成和应用的情况下能够实现陶瓷化的玻璃陶瓷的透射的提高，从而改善显示性能和显色性以及不同(显示)颜色的简单调整，-在不改变其他原材料的组成和应用的情况下能够调整玻璃和玻璃陶瓷的基本透射，-可以提高光学构件的透射从而改善光导，-在不损坏玻璃基体的情况下能够生成按体积引入的持久标记，-在不损坏玻璃表面的情况下改变透射，或者-在不改变玻璃体积的情况下能够形成透射的变化，-在不强制使用其他颜色的第二种材料的情况下实现玻璃颜色的变化。为了实现玻璃或玻璃陶瓷的局部透射变化，使玻璃或玻璃陶瓷的温度提高，直至发生透射变化。随后进行优选非常快速的冷却。加热引起相应的物理-化学反应和/或提高了原材料中的电子和离子迁移。相应地，本专利技术提供了一种用来制造具有局部变化的透射的玻璃件或玻璃陶瓷件或者说玻璃部件或玻璃陶瓷部件的方法，其中-提供通过颜色中心或者染色的离子、特别是染色的金属离子体积染色的玻璃件或玻璃陶瓷件，并且–将电磁辐射局部限制地对准于玻璃件或玻璃陶瓷件的表面的一定区域，该电磁辐射被吸收在玻璃材料或玻璃陶瓷材料的体积中，并且-其中选择电磁辐射的功率密度，从而加热玻璃件或玻璃陶瓷件的经照射区域，其中至少加热到在经加热区域的体积中玻璃材料或玻璃陶瓷材料在至少一个光谱范围的吸收系数和光透射发生变化，并且其中-在加热后结束电磁辐射的入射并且冷却经照射的区域。典型地，加热进行至一个最高温度，在该温度下玻璃或玻璃陶瓷的黏度处在低于1014dPa·s。优选地，不加热到软化点，在该软化点时的黏度具有107.6dPa·s的值，从而避免在经处理区域中的形状变化。体积染色的玻璃或玻璃陶瓷在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造具有局部变化的透射的玻璃件或玻璃陶瓷件的方法，其中‑提供通过颜色中心或染色离子体积染色的玻璃件或玻璃陶瓷件并且‑将电磁辐射局部限制地朝向玻璃件或玻璃陶瓷件的表面的一定区域，所述电磁辐射被吸收在玻璃材料或玻璃陶瓷材料的体积中，并且‑其中选择电磁辐射的功率密度，从而加热玻璃件或玻璃陶瓷件的经辐射区域，其中至少加热到在经加热区域的体积中玻璃材料或玻璃陶瓷材料在至少一个光谱范围中的吸收系数和由此光透射发生变化，并且其中‑在加热后结束电磁辐射的辐射，并且经辐射的区域冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.15 DE 102013103774.7;2013.09.24 DE 10201311.一种用于制造具有局部变化的透射的玻璃件或玻璃陶瓷件的方法，其中，在第一区域(15)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射比在第二区域(16)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射高出最多绝对值20％，在所述方法中，-提供通过颜色中心或染色离子体积染色的玻璃件或玻璃陶瓷件并且-将电磁辐射局部限制地朝向玻璃件或玻璃陶瓷件的表面的一定区域，所述电磁辐射被吸收在玻璃材料或玻璃陶瓷材料的体积中，并且-其中选择电磁辐射的功率密度，从而加热玻璃件或玻璃陶瓷件的经辐射区域，其中至少加热到在经加热区域的体积中玻璃材料或玻璃陶瓷材料在至少一个光谱范围中的吸收系数和由此光透射发生变化，并且其中-在加热后结束电磁辐射的辐射，并且经辐射的区域冷却，其中，-将玻璃或玻璃陶瓷在加热之后以至少1K每秒的冷却速率至少在最高温度直至最高温度以下100K的温度范围内冷却，并且其中，在电磁辐射的作用过程中通过冷却液(18)冷却玻璃件或玻璃陶瓷件的表面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一区域(15)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射比在所述第二区域(16)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射高出最多绝对值10％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将玻璃或玻璃陶瓷在加热之后以至少5K每秒的冷却速率冷却。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将玻璃或玻璃陶瓷在加热之后以至少10K每秒的冷却速率冷却。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过激光器(9)进行加热。6.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，借助激光扫描器在玻璃件或玻璃陶瓷件的表面上扫描激光射束，从而加热其表面积大于激光射束在玻璃件或玻璃陶瓷件表面上的光点的区域。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，提供通过氧化钒体积染色的玻璃陶瓷件，并且其中在局部区域中在380纳米和780纳米之间的可见光谱范围内的透射通过加热而提高。8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，以至少250K每分钟的温度变化率加热玻璃或玻璃陶瓷。9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助装置，将透射穿过玻璃件或玻璃陶瓷件的电磁辐射反射回玻璃件或玻璃陶瓷件。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述装置是其上支承有玻璃件或玻璃陶瓷件的基底。11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在冷却之后进行热学后处理步骤，为了减少拉应力，其中所述热学后处理步骤包括至少一个下述步骤：-借助电磁辐射的第二加热步骤，-在炉中的热学再加热和消除应力。12.具有体积染色的整体玻璃部件或玻璃陶瓷部件的产品，所述产品具有第一区域(15)，在所述第一区域中的染色不同于相邻的第二区域(16)，从而所述第一区域(15)的吸收系数和由此的通过所述第一区域(15)的光透射不同于相邻的所述第二区域(16)的吸收系数和由此的光透射，其中，在420纳米和780纳米之间的整个光谱范围内在第一区域(15)中的光谱透射大于在相邻的第二区域(16)中的光谱透射，其中在所述第一区域(15)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射比在所述第二区域(16)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射高出最多绝对值20％。13.根据权利要求12所述的产品，其特征在于，在所述第一区域(15)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射比在所述第二区域(16)的玻璃或玻璃陶瓷中的光散射高出最多绝对值10％。14.根据权利要求12或13所述的产品，其特征在于，所述玻璃部件或玻璃陶瓷部件的玻璃或玻璃陶瓷包含下述金属中的至少一种的离子或者下述金属离子的组合：-钒，或与锡和/或钛结合的钒，-稀土元素，或与铬和/或镍和/或钴结合的稀土元素，-锰，或与锡和/或钛结合的锰，-铁，或与锡和...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·霍普，M·斯皮尔，D·塞勒，E·韦斯，
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