抗菌化学强化玻璃及其优化制造方法技术

一种抗菌化学强化玻璃以及一种用于制造所述化学强化抗菌玻璃的方法。所述抗菌化学强化玻璃包括抗菌表面层，其具有至少0.1at％的银离子与至少0.1at％的铜离子，其中所述化学强化抗菌玻璃具有小于1的CIE颜色通道b*。

Antibacterial chemically strengthened glass and its optimized manufacturing method

The invention relates to an antibacterial chemically strengthened glass and a method for manufacturing the chemically strengthened antibacterial glass. The antimicrobial chemically strengthened glass comprises an antimicrobial surface layer with at least 0.1 at% silver ion and at least 0.1 at% copper ion. The chemically strengthened antimicrobial glass has a CIE color channel b*, less than 1.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抗菌化学强化玻璃及其优化制造方法
本专利技术是关于一种抗菌化学强化玻璃与一种用于制造化学强化抗菌玻璃的方法。
技术介绍
由于工业快速成长的结果，环境破坏与疾病已经变得越来越受到关注。特别是近年来，SARS、伊波拉与禽流感病毒的威胁已经提高了对于清洁与个人卫生需求的意识。随着触控技术的进步，消费者逐渐意识到在移动装置上可能有细菌存在，特别是在家用时、工作时、以及任何地方都越来越常共享触控启用表面。因此，对于开发有效率且低成本的具抗菌性质的覆盖玻璃就存在有迫切需求。长久以来，已经知道银有其优越的抗菌性质；然而，银相对昂贵，因此无法完全被使用于工业玻璃生产。大部分的传统抗菌玻璃都是在玻璃表面上具有银抗菌层。有数种方法可被用于形成此层，例如通过在形成玻璃的原材料中添加银、利用银盐喷雾热分解、于离子交换浴中添加银、以银涂布玻璃、以银进行真空溅镀、以及用于从包含硝酸银与正硅酸乙酯的溶液形成银掺杂复合二氧化硅透明薄膜的溶胶-凝胶工艺。在这些方法中，对离子交换浴添加银是最常见的、也是最可能被用来量产具有抗菌性质的玻璃的技术。传统的离子交换工艺用以化学强化玻璃基板，且一般涉及将玻璃置放于含有离子半径比玻璃中的离子更大的离子的熔融盐中，使得存在于玻璃中的较小离子可被熔融盐溶液中的较大离子置换。一般而言，熔融盐中存在的钾离子会取代存在于玻璃中的较小钠离子。在玻璃中的较小钠离子被加热溶液中的较大钾离子取代可导致在玻璃的两个表面上都形成压缩应力层、以及于压缩应力层之间所夹的中央张力区。中央张力区的拉伸应力(「CT」)(一般是以「兆帕(MPa)」来表示)与压缩应力层的压缩应力(「CS」)(一般也是以「兆帕」表示)和压缩应力层的深度(「DOL」)有关，如下式所示：CT＝CS×DOL/(t-2DOL)其中t为玻璃的厚度。用于制造具抗菌性质的玻璃的传统离子交换方法包括将银添加至传统离子交换浴的单一步骤方法。然而，由单一步骤离子交换方法所生成的玻璃具有某些缺点，例如降低可见光的穿透率的银胶化、因为玻璃表面上低银浓度而导致低抗菌效果，以及在玻璃的深离子交换交换层中存在的对于玻璃抗菌性质没有效用的显著含量的银。仅简单含有银作为用以形成可离子交换玻璃的批次材料中的成分的玻璃也具有缺点。具体而言，从这种批次材料所生成的玻璃在玻璃表面上将具有低银浓度，且因此会具有不良的抗菌性质。如果尝试通过在批次材料中含有高浓度的银来克服这个问题，则所生成的玻璃将具有可见的黄色，并且将因高温离子交换工艺所导致的银胶化而具有降低的抗菌性质，其将导致玻璃穿透性降低。
技术实现思路
附图说明图1说明了根据一些实施方案的用于制造抗菌玻璃物品的方法的流程图。图2说明了根据一些实施方案的抗菌玻璃物品的横截面图。图3图示说明了根据一些实施方案的抗菌玻璃物品的穿透率。实施方式在数个例示实施方案中，本专利技术提供了具有抗菌性质的化学强化玻璃、以及用于制造所述化学强化玻璃的方法。所述化学强化玻璃具有特别应用，可作为电子显示器的抗菌覆盖玻璃、触控显示器(例如智能电话、平板、记事本及自动柜员机)、车辆挡风玻璃及建筑结构。所述化学强化玻璃也可使用于会因具有抗菌性质而得益的手持物品，例如婴儿奶瓶与玻璃器皿。如在本文中使用，用语「抗菌」意指具有抗生素、抗细菌、抗真菌、抗寄生虫与抗病毒特性中的一种或多种特性的材料。根据数个例示实施方案，具有抗菌性质的化学强化玻璃是由可离子交换玻璃组成物制得，所述组成物包括：介于约50.0至约78.0重量百分比(wt％)的SiO2；介于约1.0至约25.0wt％的Al2O3；介于约0.0至约26.0wt％的B2O3；介于约4.0至约30.0wt％的R2O，其中R＝Li+、Na+、K+；以及介于约0.1至约18.0wt％的R’O，其中R’＝Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+。根据数个例示实施方案，所述化学强化抗菌玻璃具有至少0.1at％的银离子与至少0.1at％的铜离子，其中单位at％意指原子百分比。所述化学强化抗菌玻璃具有小于1的CIE颜色通道b*。根据数个例示实施方案，铜已经被发现因其以三种价态(即Cu0、Cu1+和Cu2+)存在而具有优异的抗菌性质。也已经发现铜会导致玻璃变色，而具有优化的铜与银浓度及分布的玻璃可克服变色问题，而又不减弱抗菌效果。根据数个例示实施方案，所述化学强化抗菌玻璃可在24小时内抑制至少两种菌种达到大于99％的抗菌效果。根据数个例示实施方案，菌种包括大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。根据数个例示实施方案，所述化学强化抗菌玻璃由如图1所示包括三步骤离子交换工艺的方法100所制得。图2说明了化学强化抗菌玻璃200。所述化学强化抗菌玻璃200和其制造方法100以图1和图2来共同加以说明。根据数个例示实施方案，所述玻璃200为铝硅酸盐玻璃，所述铝硅酸盐玻璃包括二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)。玻璃200还包括氧化钠(Na2O)，以使得离子交换而于玻璃表面上生成压缩应力。在一些实例中，玻璃200为铝硅酸盐玻璃，所述铝硅酸盐玻璃包括各种组成，例如：重量百分比(wt％)介于约50.0至约78.0wt％的SiO2、介于约1.0至约25.0wt％的Al2O3、介于约0.0至约26.0wt％的B2O3、介于约4.0至约30.0wt％的R2O，其中R＝Li+、Na+、K+；以及介于约0.1至约18.0wt％的R’O，其中R’＝Ca2+、Mg2+、Sr2+、或Ba2+。玻璃200可具有适当形状与大小，例如玻璃片。玻璃200是由适当方法制成，例如溢流下引技术。所述方法100包括操作102，以将所述玻璃200从室温加热至接近第一离子交换工艺温度的温度(例如高于300℃)。根据数个例示实施方案，玻璃200是在大约1个小时中被加热至大约350℃。方法100进行至操作104，以将玻璃200移送至第一离子交换的第一离子交换浴，由此强化所述玻璃200。在第一离子交换工艺中，玻璃200被放置于所述第一离子交换浴中。在高温下，相对小的离子(例如钠离子Na+)会被相对大的离子(例如钾离子K+)取代。强化层202在玻璃200的表面上形成，且实质提高了玻璃机械强度。根据数个例示实施方案，第一离子交换浴包括熔融的硝酸钾(KNO3)。在操作104中，玻璃200是在第一温度(Temp1)下于第一离子交换浴中放置持续第一历时(D1)。所述第一历时(D1)大于1个小时，例如1至8个小时。根据数个例示实施方案，所述第一历时(D1)介于1小时至1.5小时。第一温度(Temp1)是以压缩应力与离子交换速率的考虑而加以选择。根据数个例示实施方案，第一温度(Temp1)介于350℃与450℃之间。根据数个例示实施方案，第一温度(Temp1)介于370℃与450℃之间。压缩应力是建立于强化层202中(在其冷却至室温或其他应用温度之后)。因此，强化层202也被称为压缩层。压缩层202在后续的离子交换中被进一步强化。压缩层202包括在第一离子交换期间被引入(以及另外在后述第二与第三离子交换中所引入的)的钾(K)。根据数个例示实施方案，压缩层202具有的厚度T1大于10μm，例如10μm至20μm。压缩层202具有大于500MPa的压缩应力，例如至少为600MPa，至少为800MPa，或至少为1000M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学强化抗菌玻璃，包含抗菌表面层，所述抗菌表面层具有至少0.1at％的银离子与至少0.1at％的铜离子，其中所述化学强化抗菌玻璃具有小于1的CIE颜色通道b*。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种化学强化抗菌玻璃，包含抗菌表面层，所述抗菌表面层具有至少0.1at％的银离子与至少0.1at％的铜离子，其中所述化学强化抗菌玻璃具有小于1的CIE颜色通道b*。2.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，其中所述CIE颜色通道b*小于0.5。3.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，其中所述抗菌表面层具有小于5μm的厚度。4.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，包含压缩表面层，其具有高于500MPa的压缩应力和大于5μm的厚度。5.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，其中所述抗菌表面层包括至少0.5at％的银离子与至少0.5at％的铜离子。6.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，其中所述玻璃具有包含下列的组成物：介于约50.0至约78.0wt％的SiO2；介于约1.0至约25.0wt％的Al2O3；介于约0.0至约26.0wt％的B2O3；介于约4.0至约30.0wt％的R2O，其中R＝Li+、Na+、K+；以及介于约0.1至约18.0wt％的R’O，其中R’＝Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+。7.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，其中所述玻璃具有大于3的抗菌活性。8.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，其中所述抗菌表面层的杀菌成分包括Cu+、Cu2+、Cu0及其组合。9.根据权利要求1所述的抗菌玻璃，其中所述抗菌玻璃具有大于90％的从400nm至800nm的范围中的波长的光辐射的穿透率。10.一种用于制造抗菌玻璃物品的方法，包括：在第一温度下，于第一离子交换浴中放置可离子交换玻璃物品持续第一历时，所述第一离子交换浴具有熔融硝酸钾；从所述第一离子交换浴移除所述可离子交换玻璃物品；在第二温度下，于第二离子交换浴中放置所述可离子交换玻璃物品持续第二历时，其中所述第二离子交换浴具有熔融铜盐；从所述第二离子交换浴移除所述可离子交换玻璃物品；以及在第三温度下，于第三离子交换浴中放置所述可离子交换玻璃物品持续第三历时，所述第三离子交换浴具有熔融银盐，其中所述第一历时比所述第二历时和所述第三历时更长。11.根据权利要求10所述的用于制造抗菌玻璃物品的方法，其中所述第一历时大于1小时，所述第二历时短于30分钟，并且所述第三历时短于30分钟。12.根据权利要求10所述的用于制造抗菌玻璃物品的方法，其中所述第一、第二与第三温度各自介于350℃至500℃。13.根据权利要求10所述的用于制造抗菌玻璃物品的方法，其中所述熔融铜盐包括氯化铜(CuCl2)、硫酸铜(CuSO4)与硝酸铜(Cu(NO3)2)中的至少之一。14.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维维，蔡礼貌，洪立昕，詹益淇，丁原杰，
申请(专利权)人：科立视材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35