具有高的有效断裂韧度的经涂覆玻璃制造技术

基于玻璃的制品包括高的有效断裂韧度。基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含限定了基材厚度(t

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高的有效断裂韧度的经涂覆玻璃

技术介绍

[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119，要求2019年8月12日提交的美国临时申请系列第62/885,505号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。


[0003]本说明书大体上涉及通过向玻璃基材施加聚合物涂层来增加玻璃制品的断裂韧度。
[0004]
技术介绍

[0005]便携式装置(例如，智能手机、平板、便携式媒体播放器、个人电脑和照相机)的移动特性使得这些装置特别容易遭受意外跌落到硬表面(例如，地面)上。这些装置通常结合了覆盖玻璃，所述覆盖玻璃可能在受到硬表面冲击之后变得受损。在许多这些装置中，覆盖玻璃起到显示屏覆盖的作用，并且可能结合了触摸功能性，从而当覆盖玻璃受损时，装置的使用受到负面影响。
[0006]当相关的便携式装置跌落到硬表面上时，覆盖玻璃存在两种主要失效模式。一种模式是挠性失效，这是由于当装置受到来自硬表面的撞击时的动态负荷时，玻璃弯曲所导致的。另一种模式是锋利接触失效，这是由于向玻璃表面引入了破坏所导致的。粗糙硬表面(例如，沥青、花岗石等)撞击玻璃会导致玻璃表面中的锋利压痕。这些压痕变成玻璃表面中的失效点位，由此可能建立起裂纹并发生扩展。
[0007]玻璃制造商以及手持式装置制造商已经持续地努力改善手持式装置的失效抗性。因此，存在对于提供了高的有效断裂韧度的玻璃的需求。

技术实现思路

[0008]本公开内容的方面属于基于玻璃的制品以及它们的制造和使用方法。本文的基于玻璃的制品展现出高的有效断裂韧度(K
C
)。本公开内容的各种特征可以任意和全部组合，例如如以下实施方式所述。
[0009]实施方式1：一种基于玻璃的制品，其包括：
[0010]基于玻璃的基材，其包括限定了基材厚度(t
s
)的相对的第一和第二表面，基本平坦的中心部分，以及周界部分；
[0011]布置在第一或第二表面中的至少一个的至少一部分上的聚合物涂层；以及
[0012]在室温下测得的大于或等于1.25MPa.m
0.5
的有效断裂韧度。
[0013]实施方式2：如实施方式1所述的基于玻璃的制品，其中，采用双扭转法在20℃的温度对基于玻璃的制品的有效断裂韧度进行测量。
[0014]实施方式3：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，周界部分包括精整边缘。
[0015]实施方式4：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层的平
均厚度(t
c
)大于或等于5微米和/或小于或等于150微米。
[0016]实施方式5：如前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层的平均厚度(t
c
)大于或等于10微米和/或小于或等于90微米。
[0017]实施方式6：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包括这样的聚合物，所述聚合物包含定义为MI1＝θ
0.5
σ
y
的第一材料指数(MI1)，其中，θ是聚合物的伸长率(单位为百分比)以及σ
y
是聚合物的拉伸强度(单位为MPa)，式中，MI1大于或等于35MPa和/或小于或等于100MPa。
[0018]实施方式7：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包括这样的聚合物，所述聚合物包含定义为MI2＝θσ
y
的第二材料指数(MI2)，其中，θ是聚合物的伸长率(单位为百分比)以及σ
y
是聚合物的拉伸强度(单位为MPa)，式中，MI2大于或等于12MPa和/或小于或等于75MPa。
[0019]实施方式8：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包括这样的聚合物，所述聚合物包含定义为MI3＝θσ
y2
/E的第三材料指数(MI3)，式中，θ是伸长率，σ
y
是拉伸强度(单位为MPa)，以及E是杨氏模量(单位为GPa)，MI3的范围是大于或等于0.5MPa和/或小于或等于5MPa。
[0020]实施方式9：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包含选自下组的聚合物：聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚苯并咪唑、硅酮、环氧化物、丙烯酸酯，及其组合。
[0021]实施方式10：如前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包含聚酰亚胺。
[0022]实施方式11：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，以摩尔％计，基于玻璃的基材包含：大于或等于55％至小于或等于70％SiO2，以及大于或等于10％至小于或等于20％Al2O3。
[0023]实施方式12：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，以摩尔％计，基于玻璃的基材包含：55至70％SiO2，10至20％Al2O3，0至7％P2O5，0至20％Li2O，以及0至20％Na2O。
[0024]实施方式13：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，以摩尔％计，基于玻璃的基材包含：60至80％SiO2，10至18％Al2O3，0至15％B2O3，0至20％RO，其中，RO是碱土金属氧化物，以及其中，基材基本不含碱金属氧化物。
[0025]实施方式14：如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品，其中，t
s
大于或等于0.02mm且小于或等于1.3mm。
[0026]实施方式15：一种消费电子产品，其包括：
[0027]包含前表面、背表面和侧表面的外壳；
[0028]至少部分位于所述外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述外壳的前表面处或者与所述外壳的前表面相邻；以及
[0029]布置在所述显示器上的覆盖物；
[0030]其中，外壳和覆盖物中的至少一个的一部分包括如任意前述实施方式所述的基于玻璃的制品。
[0031]实施方式16：一种部分基于机械建模的基于玻璃的制品的制造工艺，所述基于玻
璃的制品包括有效断裂韧度(K
C
)，该工艺包括：
[0032]在基于玻璃的基材的第一和第二表面中的至少一个的至少一部分上布置聚合物前体，所述基于玻璃的基材包括：由第一和第二表面限定的基材厚度(t
s
)，基于玻璃组成的断裂韧度(K
g
)，其中，所述聚合物前体提供了包含拉伸强度σ
y
的聚合物(单位为MPa)；以及
[0033]使得聚合物前体固化从而在基于玻璃的基材上形成包括平均涂层厚度(t
c
)的聚合物涂层，以形成基于玻璃的制品；
[0034]其中，K
C
定义为：
[0035]K
c
＝K
g
*(1+αβ2/γ)
0.5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于玻璃的制品，其包括：基于玻璃的基材，其包括限定了基材厚度(t
s
)的相对的第一和第二表面，基本平坦的中心部分，以及周界部分；布置在第一或第二表面中的至少一个的至少一部分上的聚合物涂层；以及在室温下测得的大于或等于1.25MPa.m
0.5
的有效断裂韧度。2.如权利要求1所述的基于玻璃的制品，其中，周界部分包括精整边缘。3.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层的平均厚度(t
c
)大于或等于5微米和/或小于或等于150微米。4.如前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层的平均厚度(t
c
)大于或等于10微米和/或小于或等于90微米。5.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包括这样的聚合物，所述聚合物包含定义为MI1＝θ
0.5
σ
y
的第一材料指数(MI1)，其中，θ是聚合物的伸长率，单位为百分比，以及σ
y
是聚合物的拉伸强度，单位为MPa，式中，MI1大于或等于35MPa和/或小于或等于100MPa。6.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包括这样的聚合物，所述聚合物包含定义为MI2＝θσ
y
的第二材料指数(MI2)，其中，θ是聚合物的伸长率，单位为百分比，以及σ
y
是聚合物的拉伸强度，单位为MPa，式中，MI2大于或等于12MPa和/或小于或等于75MPa。7.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包括这样的聚合物，所述聚合物包含定义为MI3＝θσ
y2
/E的第三材料指数(MI3)，式中，θ是伸长率，σ
y
是拉伸强度，单位为MPa，以及E是杨氏模量，单位为GPa，MI3的范围是大于或等于0.5MPa和/或小于或等于5MPa。8.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包含选自下组的聚合物：聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚苯并咪唑、硅酮、环氧化物、丙烯酸酯，及其组合。9.如前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，聚合物涂层包含聚酰亚胺。10.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，以摩尔％计，基于玻璃的基材包含：大于或等于55％至小于或等于70％SiO2，以及大于或等于10％至小于或等于20％Al2O3。11.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，以摩尔％计，基于玻璃的基材包含：55至70％SiO2，10至20％Al2O3，0至7％P2O5，0至20％Li2O，以及0至20％Na2O。12.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，以摩尔％计，基于玻璃的基材包含：60至80％SiO2，10至18％Al2O3，0至15％B2O3，0至20％RO，其中，RO是碱土金属氧化物，以及其中，基材基本不含碱金属氧化物。13.如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品，其中，t
s
大于或等于0.02mm且小于或等于1.3mm。14.一种消费者电子产品，其包括：包含前表面、背表面和侧表面的外壳；至少部分位于所述外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述外壳的前表面处或者与所述外壳的前表面相邻；以及
布置在所述显示器上的覆盖物；其中，外壳和覆盖物中的至少一个的一部分包括如任意前述权利要求所述的基于玻璃的制品。15.一种部分基于机械建模的基于玻璃的制品的制造方法，所述基于玻璃的制品包括有效断裂韧度(K
C
)，该方法包括：在基于玻璃的基材的第一和第二表面中的至少一个的至少一部分上布置聚合物前体，所述基于玻璃的基材包括：由第一和第二表面限定的基材厚度(t
s
)，基于玻璃组成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾云峰，罗健，钮渭钧，张锐，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：