具有增强的强度和抗微生物性质的玻璃，及其制造方法技术

制造抗微生物玻璃制品的方法，其包括如下步骤：将制品浸入强化浴中，使玻璃制品中的一部分可离子交换金属离子与强化浴中的一部分离子交换金属离子发生交换，以形成压缩应力层，所述压缩应力层从第一表面延伸到制品中的扩散深度；从制品的第一表面去除一部分的压缩应力层，该去除为第一深度，其高于制品中的扩散深度，从而限定新的第一表面和余下的压缩应力层；以及将制品浸入抗微生物浴中，使压缩应力层中的一部分可离子交换金属离子和离子交换金属离子与抗微生物浴的一部分银金属离子发生交换，从而赋予制品抗微生物性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉参考本申请根据35U.S.C.§119，要求2014年2月13日提交的美国临时申请系列第61/939,322号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
本专利技术一般地涉及强化的、抗微生物玻璃制品，以及将它们制造用于各种应用(包括但不限于用于各种电子器件，例如手机、笔记本电脑、电子书阅读器、手持式视频游戏系统以及ATM机的触摸屏)的方法。
技术介绍
通常来说，玻璃天然的是牢固材料，但是由玻璃材料制造的制品的实际强度值通常受到这些制品内以及表面处的瑕疵尺寸和分布的限制。可以使用各种工艺，包括离子交换浴来对玻璃制品进行“化学”强化。例如，通过在制品的表面区域中建立压缩应力层，离子交换浴工艺可以被用于增加玻璃制品的强度。例如，通过离子交换过程，刚生产的玻璃制品的表面区域中的金属离子可以被较大的金属离子替换。这些较大的金属离子产生局部应力场，从而产生有利的压缩应力层。类似地，通过向制品的表面中注入某些金属离子，例如Ag+，离子交换过程可用于为玻璃制品赋予抗微生物性质。Ag+离子与玻璃制品表面处的微生物相互作用，杀死它们或者抑制它们的生长。但是，这些Ag+离子的存在和/或用于将它们交换进入玻璃制品的工艺可能改变玻璃制品的其他特性(例如，化学强化玻璃基材中的压缩应力分布)。另外，与此同时，对于可接受的抗微生物性能，需要玻璃制品表面处较高水平的Ag+离子。除此之外，Ag+离子前体的获得和加工是较为昂贵的材料。因此，需要新的工艺来高效地制造具有抗微生物能力的强化玻璃制品，其不会对这些制品的其他性能属性造成明显改变。
技术实现思路
根据一个实施方式中，提供了一种制造抗微生物玻璃制品的方法。该方法包括如下步骤：提供具有第一表面和多种可离子交换金属离子的玻璃制品；提供强化浴，所述强化浴包括多种离子交换金属离子，其尺寸大于所述可离子交换金属离子；以及提供抗微生物浴，所述抗微生物浴包括多种银离子、多种可离子交换金属离子和多种离子交换离子，所述浴的硝酸银的浓度约为5-100重量％。该方法还包括如下步骤：将玻璃制品浸入强化浴中，使得玻璃制品的一部分的所述多种可离子交换金属离子与强化浴的一部分的所述多种离子交换金属离子发生交换，以形成压缩应力层，所述压缩应力层从第一表面延伸到玻璃制品中的扩散深度；从玻璃制品的第一表面去除一部分的压缩应力层，该去除为第一深度，其高于玻璃制品中的扩散深度，从而限定新的第一表面和余下的压缩应力层；以及将玻璃制品浸入抗微生物浴中，使得压缩应力层中的一部分所述可离子交换金属离子和所述离子交换金属离子与抗微生物浴的一部分的所述多种银离子发生交换，从而赋予玻璃制品抗微生物性质。根据另一个实施方式中，提供了一种制造抗微生物玻璃制品的方法。该方法包括如下步骤：提供具有第一表面和多种钠金属离子的玻璃制品；提供强化浴，所述强化浴包括多种钾金属离子；以及提供抗微生物浴，所述抗微生物浴包括多种银离子、多种钠金属离子和多种钾金属离子，所述浴的硝酸银的浓度约为5-100重量％。该方法还包括如下步骤：将玻璃制品浸入强化浴中，使得玻璃制品的一部分的所述多种钠金属离子与强化浴的一部分的所述多种钾金属离子发生交换，以形成压缩应力层，所述压缩应力层从第一表面延伸到玻璃制品中的扩散深度；从玻璃制品的第一表面去除一部分的压缩应力层，该去除为第一深度，其高于玻璃制品中的扩散深度，从而限定新的第一表面和余下的压缩应力层；以及将玻璃制品浸入抗微生物浴中，使得压缩应力层中的钠金属离子和钾金属离子中的一种或两种与抗微生物浴的一部分的所述多种银离子发生交换，从而赋予玻璃制品抗微生物性质。在一些实施方式中，在将玻璃制品浸入抗微生物浴的步骤之前，进行去除一部分的压缩应力层的步骤。在其他实施方式中，在去除一部分的压缩应力层的步骤之前，进行将玻璃制品浸入抗微生物浴的步骤。此外，在某些实施方式中，可以将抗微生物浴维持在约为150-450℃的温度，在其他实施方式中，约为200-375℃。其他实施方式中，将玻璃制品浸入抗微生物浴中的步骤需要进行至少15分钟并且不长于约10小时；以及在一些实施方式中，该步骤进行至少约15分钟并且不长于约60分钟。根据另一个实施方式，提供了一种抗微生物玻璃制品。玻璃制品包括如下玻璃制品，其具有基本不含强度下降缺陷的第一表面；从玻璃制品的第一表面延伸到玻璃制品中的第一选定深度的压缩应力层；以及包含多种银离子的抗微生物区域，其从第一表面延伸到玻璃制品中小于或等于约3um的深度。玻璃制品的第一表面的银离子浓度约为5-70重量％或者约为20-40重量％。在一些实施方式中，抗微生物玻璃制品的第一表面是通过抛光处理或者蚀刻处理形成的。在以下的详细描述中提出了本专利技术的其他特征和优点，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详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了对本专利技术的进一步理解，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，并与文字描述一起用来解释各个实施方式的原理和操作。附图说明图1A是根据一个实施方式的抗微生物玻璃制品制造方法的示意图。图1B是根据另一个实施方式的抗微生物玻璃制品制造方法的示意图。图2是根据另一个实施方式的抗微生物玻璃制品的示意图。图3是根据一个实施方式的各种离子交换和表面处理工艺进行加工的玻璃制品中的氢渗透图。图4是根据另一个实施方式的Ag+离子浓度与强化玻璃制品中的深度关系图，所述强化玻璃制品用50％AgNO3和50％KNO3+NaNO3的熔盐浴进一步加工。图5是根据另一个实施方式的Ag+离子浓度与玻璃制品中的深度关系图，所述玻璃制品用50％、70％和100％的AgNO3熔盐浴(余量为KNO3+NaNO3)加工。图6是根据另一个实施方式的Ag+离子浓度与玻璃制品中的深度关系图，所述玻璃制品在50％的AgNO3熔盐浴(余量为KNO3+NaNO3)中浸入8.5和30分钟。图7的箱型图，显示根据另一个实施方式，根据各种离子交换过程(具有或者不具有酸蚀刻步骤)进行加工的玻璃制品的环上环(“ROR”)测试的结果。图8的箱型图，显示根据另一个实施方式，用强化浴和抗微生物离子交换浴(具有或者不具有接触抛光表面处理步骤)进行加工的玻璃制品的ROR测试的结果。图9A的威布尔图，显示根据另一个实施方式，用强化浴和抗微生物交换浴(具有或者不具有利用柠檬酸/氟化氢铵蚀刻剂进行蚀刻)进行加工的玻璃制品的ROR测试的结果。图9B的威布尔图，显示根据另一个实施方式，用强化浴和抗微生物交换浴(具有或者不具有接触抛光表面处理步骤的蚀刻)进行加工的玻璃制品的ROR测试的结果。图10显示根据另一个实施方式，用强化浴和抗微生物交换浴(具有或者不具有利用柠檬酸/氟化氢铵蚀刻剂进行蚀刻)进行加工的玻璃制品的抗微生物测试的结果。图11显示根据另一个实施方式，用强化浴和抗微生物交换浴(具有或者不具有蚀刻或接触抛光表面处理步骤)进行加工的玻璃制品的抗微生物测试的结果。具体实施方式下面详细参考本专利技术的优选实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造抗微生物玻璃制品的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有第一表面和多种可离子交换金属离子的玻璃制品；提供强化浴，所述强化浴包括多种离子交换金属离子，其尺寸大于所述可离子交换金属离子；提供抗微生物浴，所述抗微生物浴包括多种银离子、多种所述可离子交换金属离子和多种所述离子交换离子，所述浴的硝酸银浓度约为5‑100重量％；将所述玻璃制品浸入所述强化浴中，使得所述玻璃制品的一部分所述多种可离子交换金属离子与所述强化浴的一部分所述多种离子交换金属离子发生交换，从而形成压缩应力层，所述压缩应力层从所述第一表面延伸到所述玻璃制品中的扩散深度；从所述玻璃制品的所述第一表面去除一部分的所述压缩应力层，该去除为第一深度，其高于所述玻璃制品中的所述扩散深度，从而限定新的第一表面和余下的压缩应力层；以及将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴中，使得所述压缩应力层中的一部分所述可离子交换金属离子和所述离子交换金属离子与所述抗微生物浴中的一部分所述多种银离子发生交换，从而赋予所述玻璃制品抗微生物性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.13 US 61/939,3221.一种制造抗微生物玻璃制品的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有第一表面和多种可离子交换金属离子的玻璃制品；提供强化浴，所述强化浴包括多种离子交换金属离子，其尺寸大于所述可离子交换金属离子；提供抗微生物浴，所述抗微生物浴包括多种银离子、多种所述可离子交换金属离子和多种所述离子交换离子，所述浴的硝酸银浓度约为5-100重量％；将所述玻璃制品浸入所述强化浴中，使得所述玻璃制品的一部分所述多种可离子交换金属离子与所述强化浴的一部分所述多种离子交换金属离子发生交换，从而形成压缩应力层，所述压缩应力层从所述第一表面延伸到所述玻璃制品中的扩散深度；从所述玻璃制品的所述第一表面去除一部分的所述压缩应力层，该去除为第一深度，其高于所述玻璃制品中的所述扩散深度，从而限定新的第一表面和余下的压缩应力层；以及将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴中，使得所述压缩应力层中的一部分所述可离子交换金属离子和所述离子交换金属离子与所述抗微生物浴中的一部分所述多种银离子发生交换，从而赋予所述玻璃制品抗微生物性质。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴的步骤之前，进行去除一部分的所述压缩应力层的步骤。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在去除一部分的所述压缩应力层的步骤之前，进行将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴的步骤。4.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，采用蚀刻或抛光过程来进行去除一部分的所述压缩应力层的步骤。5.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一深度是距离所述第一表面约0.1-2um。6.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述抗微生物浴维持在约为200-375℃的温度。7.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴的步骤进行至少15分钟且不超过约10小时。8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进行将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴的步骤，使得所述抗微生物浴中的一部分所述多种银离子在所述玻璃制品的所述新的第一表面的浓度约为5-40重量％。9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进行将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴的步骤，使得所述抗微生物浴中的一部分所述多种银离子在所述玻璃制品的所述第一表面的浓度约为5-40重量％。10.一种制造抗微生物玻璃制品的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有第一表面和多种钠金属离子的玻璃制品；提供包括多种钾金属离子的强化浴；提供抗微生物浴，所述抗微生物浴包括多种银离子、多种钠金属离子和多种钾金属离子，所述浴的硝酸银浓度约为5-100重量％；将所述玻璃制品浸入所述强化浴中，使得所述玻璃制品的所述多种钠金属离子的一种或两种的一部分与所述强化浴的所述多种钾金属离子的一部分发生交换，从而形成压缩应力层，所述压缩应力层从所述第一表面延伸到所述玻璃制品中的扩散深度；从所述玻璃制品的所述第一表面去除一部分的所述压缩应力层，该去除为第一深度，其高于所述玻璃制品中的所述扩散深度，从而限定新的第一表面和余下的压缩应力层；以及将所述玻璃制品浸入所述抗微生物浴中，使得所述压缩应力层...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·布克班德，N·F·博雷利，D·L·J·达菲，R·M·菲亚克，G·M·戈雅诺夫，E·A·库克森科瓦，S·利基凡尼奇库，W·塞钠拉特纳，A·N·苏布拉马尼亚姆，
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