CN1020582C - 无眩光涂层玻璃 - Google Patents
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Abstract
发明一种用酸处理碱金属硅酸盐无眩光涂层的方法，以防止碱金属引起的薄光雾。
Description
本发明一般涉及无眩光涂层玻璃制造技术而且更详细地说，是涉及碱金属硅酸盐涂层：
玻璃的有些用途，例如画框和显像管屏面，要求有低反射，即，无眩光的表面。一种众所周知的并广泛用来制造这样一种玻璃表面的方法是腐蚀玻璃表面。
Junge等人在美国专利No.3，374，130中公开出应用氢氟酸作为腐蚀液，生产表面不反射玻璃的工艺过程。
Twells在美国专利No.3，326，715中公开了另一种代替酸蚀玻璃表面的方法，即，把玻璃表面同碱金属硅酸盐水溶液接触，使玻璃制品表面产生一种无眩光的，低镜面反射膜，然后，在温度足够高，时间足够长的条件下加热该玻璃，使玻璃表面产生一种耐久的、粘合性好的无眩光膜。
Buckley等人在美国专利No.3，505，051中公开了一种在玻璃板带上涂复一种低光泽的碱金属硅酸盐连续涂层工艺过程。它是，在玻璃板带内，
在有利温度约为300至400°F时，把玻璃板带的表面同碱金属硅酸盐水溶液接触。
本发明提供一种方法，它通过防止在这样的涂层中产生薄光雾来改进玻璃表面无眩光碱金属硅酸盐涂层的光学特性。本发明的方法包括用一种化合物，例如一种酸或一种弱酸的盐来处理碱金属硅酸盐无眩光涂层，从该涂层中去除过量的碱金属。本发明的酸处理方法能使无眩光碱金属硅酸盐涂层变得更牢固，更具有耐久性，而且一开始就比较透明，并且又不容易产生薄光雾。
本发明为生产表面无眩光玻璃提供了一种廉价，快速并且安全的方法。按照本发明生产的无眩光玻璃镜面反射能力甚至比用化学腐蚀玻璃还要低，而且分辨率也比得上它。此外，按照本发明生产的无眩光玻璃，就清洗和玻璃暴露而论，均具备物理和化学的耐久性。按照本发明生产的无眩光玻璃特别适合做画框以及显像管监测器屏和电视机的荧光屏。
按照本发明生产无眩光玻璃，首先是把玻璃表面同碱金属硅酸盐溶液接触。碱金属硅酸盐溶液可包括硅酸钠，硅酸钾或它的混合物。碱金属与硅酸盐的比率可以在一个很宽的范围内变化。碱金属与硅酸盐最好是在水溶液中，其浓度最好至少约为5%（重量）。用适量的水稀释商用碱金属硅酸盐，制备合适的溶液。最佳的碱金属硅酸盐有费城柯兹（Philadephia Quartz）的KASIL硅酸钾溶液和台蒙德沙姆罗克（Diamond Shamrock）的各种等级的硅酸钠溶液。
当玻璃表面和碱金属硅酸盐溶液均处于环境温度时可使两者进行接触。要不，也可以使玻璃处于升温下。本发明的一个最佳实例是，在玻璃表面冷至玻璃温度之前，使之同碱金属硅酸盐溶液接触的办法，可以为连续的浮动玻璃板带提供无眩光表面。该玻璃板带的潜热能有效地使水蒸发并使碱金属硅酸盐涂层固定。
虽然可以用任一种简便方法，例如蘸涂，涂刷或辗压涂层，把碱金属硅酸盐溶液涂复到玻璃表面，但把碱金属硅酸盐溶液涂到玻璃表面的最佳方法要算是喷涂。Buckley在美国专利No.3，505，051中，该专利编入本发明的参考文献，介绍一种低光泽碱金属硅酸盐的玻璃涂层工艺过程，该工艺过程很容易就能适应于本发明。把碱金属硅酸盐涂料涂到玻璃表面之后，必须按照本发明处理该涂层表面，防止“起霜白化”。
已经看到，未处理过的碱金属硅酸盐涂层，在大约24小时内，外观变模糊。这种外观模糊被称为“起霜白化”，而且是不希望的，因为它会降低无眩光涂层的透明度。“起霜白化”的形成被认为是由于涂层中过量的碱金属与空气中的二氧化碳反应的结果，生成碱金属碳酸盐，致使外观变模糊。一当发生“起霜白化”，则难以除掉，但不除掉又不合乎需要。因此，防止“起霜白化”是本发明欲达之目的。
按照本发明，在碱金属硅酸盐涂层一形成后不久和“起霜白化”产生之前，最好是用一种酸或一种弱酸的盐类处理，以消除导致“起霜白化”的过量碱金属。处理碱金属硅酸盐涂层的最佳方法是用一种酸溶液来漂洗刚形成的涂层。稀酸水溶液能有效地消除碱金属引起的“起霜白化”。最佳的酸包括无机酸，例如硝酸，磷酸，硼酸，硫酸以及盐酸。还可以使用有机酸，例如醋酸，但可能要求使用较高浓度的才有效。也可以使用弱酸的盐类。例如碳酸氢钠。按照本发明，最好是用硝酸。硝酸在足够稀释的溶液中是有效的。因而可以把它添加进普通的玻璃洗净器中，取消向碱金属硅酸盐涂层上单独涂酸的步骤。
虽然按照本发明，在玻璃温度下进行酸处理是有效的，但可以用较高的温度补偿酸的较低温度或较短的处理周期。同样，可以用较高浓度的酸补偿较短的处理周期或较低的温度，或者以较长的处理周期来补偿酸的较低温度或较低的浓度。酸浓度，同碱金属硅酸盐涂层接触温度和所需时间这三个变量，可以在一个很宽的范围内变化，并且仍能有效地消除碱金属引起的“起霜白化”。例如，一个特别好的酸处理程序包括在环境温度下，把碱金属硅酸盐涂层同7%硝酸接触约2分钟，而另一个程序是在110°F（约43℃）下，把无眩光涂层同3.5%硝酸接触约30秒。
硅酸钾无眩光涂层的热处理，如Twells在美国专利No.3，326，715中所述，上述专利已列入本文参考文献中，偶尔也能防止某些碱金属硅酸盐类化合物引起的“起霜白化”。然而，这样一种热处理过程不能实际用于平玻璃，例如画框玻璃。按照本发明的酸处理能有效地防止硅酸钠和硅酸钾两种
涂层中的“起霜白化”，可在环境温度下完成并且能实际用于平玻璃板带生产线连续涂料工艺过程，并能处理弯曲基材上的碱金属硅酸盐无眩光涂层。下列具体实例将进一步说明本发明。
实例Ⅰ
无眩光碱金属硅酸盐涂层可用于单块玻璃上并可进行下面讲的酸处理，以防止“起霜白化”。在这个实例中，通过用19份体积的水来稀释一份体积的商用硅酸钠溶液，制备出硅酸钠溶液。硅酸钠的适宜来源是台蒙德沙姆罗克（Diamond Shamrock）40级，它含1份Na2O与3.22份SiO2。在500°F（260℃）下，将1/8英寸（3毫米）厚的透明浮动玻璃加热5分钟。然后，在加热过的玻璃板表面上喷涂10秒钟的硅酸钠溶液。把喷枪的气压和喷枪离玻璃表面的距离调成能使溶液中的水一接触热玻璃就被蒸发。待涂层玻璃板冷却后，将样品的一半放在由一份体积的浓缩（70%）的硝酸和19份体积的水组成的酸浴中浸5分钟。进行酸处理之前，根据Gardner光泽计的测量，无眩光涂层玻璃表面的荧光透射率为59%，荧光反射率为5.3%以及光泽测量为23。酸处理之后，涂层玻璃表面的荧光透射率为64%，荧光反射率为5.1%以及光泽测量为26。把整个涂层样品，酸处理过的一半和未处理的另一半，都放在沸腾的水中15分钟。酸处理过的一半保持透明，其荧光透射率为66%，荧光反射率为5.1%以及光泽测量为26，而未处理过的另一半则变膜糊并带浅灰色，其荧光透射率为68%，荧光反射率为6.0%以及光泽测量为34。当在环境温度下，一般暴露在玻璃中时，未处理过的一半，在24小时内，“起霜白化”，而处理过的另一半，在7天以后仍保持透明，这就表明，在长时期内它仍没有“起霜白化”。
实例Ⅱ
把碱金属硅酸盐化合物连续地涂到一个浮动玻璃极带的表面，得到无眩光涂层，该涂层经酸处理，以防止“起霜白化”，其过程如下，通过用200份体积的水来稀释45份体积的KASILNo.6制备出硅酸钾溶液。KASILNo.6，可从Philadelphia Quarlz买得到，是一种含12.5%的K2O和26.3%SiO2的水溶液。用喷枪把碱金属硅酸喷到浮动玻璃板带上表面，该喷枪在垂直于板带运动方向上往复运动。在这个实例中，厚度为6毫米线速度为每分钟200英寸（约5米）移动着的透明玻璃，在作业线上某处同碱金属硅酸盐溶液接触，该处正好是玻璃表面温度大约为400°F（204℃）。把喷枪的气压和喷枪离玻璃表面的距离调成能使溶液中的水-接触热的玻璃表面就能被蒸发。当该玻璃冷却时，碱金属硅酸盐涂层固定住，然后把它送至裁切点，将其裁切成有用的矩形尺寸。随后，把单块涂层玻璃板立即同10%硝酸溶液接触15秒钟，进行酸处理。酸处理过的碱金属硅酸盐涂层的无眩光玻璃制品在长时期内保持不“起霜白化”。相反，有同样涂层，但未经酸处理的玻璃样品，在不到24小时内就“起霜白化”，即，产生白色的光雾。
实例Ⅲ
除基材是标称3毫米厚的玻璃板带，行进线速度为每分钟370英寸（9.4米）以及涂料是在玻璃表面温度大约为390°F（199℃）涂到玻璃表面以外，碱金属硅酸盐涂层是如上例所述加以应用的。盛放碱金属硅酸盐溶液贮槽的压力为每平方英寸5磅，雾化用气压为每平方英寸50磅并把喷枪设置在离玻璃表面大约10英寸（25.4厘米）处。涂上碱金属硅酸盐涂层之后，把玻璃裁切成有用的尺寸，并如同前一个实例那样，用10%硝酸处理15秒钟。酸处理过的碱金属硅酸盐涂层，在长时间内保持不“起霜白化”。
实例Ⅳ
把单块玻璃板，在500°F（260℃）下加热3分钟并如同实例1那样，用含100毫升水62克KASILNo.6硅酸钾溶液的溶液进行喷涂。得到硅酸钾无眩光涂层。用7%硝酸，在环境温度下经30秒处理过的样品没有“起霜白化”。
实例Ⅴ
如同前一个实例那样，用硅酸钾无眩光涂料涂玻璃板。在110°F（约43℃）下，用3.5%硝酸经1分钟处理过的样品没有“起霜白化”。
实例Ⅵ
如同实例Ⅳ那样，涂有硅酸钾无眩光涂层的，用3.5%硝酸，在环境温度下经1分钟处理过的玻璃板没有出现“起霜白化”。
实例Ⅶ
如同实例Ⅳ那样，涂有硅酸钾无眩光涂层，用
3.5%硝酸，在110°F（约43℃）下经30秒钟处理过的玻璃板没有“起霜白化”。
实例Ⅷ
如同实例Ⅳ那样，涂有硅酸钾无眩光涂层，用3.5%硝酸，在环境温度下经30秒钟处理过的玻璃板没有“起霜白化”。
实例Ⅸ
如同实例Ⅳ那样，涂有硅酸钾无眩光涂层，用3.5%硝酸，在110°F（约43℃）下经15秒钟处理过的玻璃板没有“起霜白化”。这种处理过程就像往普通玻璃洗净器中添加硝酸。
实例Ⅹ
如同实例Ⅰ那样，把单块玻璃样品，在500°F（260℃）下加热5分钟然后同硅酸钠溶液接触，得到无眩光涂层。用5%硼酸溶液，在室温下经5分钟处理过的样品没有发生“起霜白化”。
实例Ⅺ
如同实例Ⅹ那样，涂有硅酸钠涂层并在环境温度下，用5%盐酸溶液经5分钟处理过的玻璃样品没有出现“起霜白化”。
提供上述实例是为了说明本发明。可用来防止起霜白化的其他酸有：无机酸，例如硼酸，磷酸，硫酸和盐酸，以及有机酸，例如醋酸。此外，弱酸的盐类水溶液，例如碳酸氢钠，可以用来防止“起霜白化”。能有效防止“起霜白化”的酸的组成，酸的浓度，接触的时间与温度等等是可变量，该专业人员很容易就能测定出这些变量。
Claims (22)
1、一种制造硅酸盐涂饰的玻璃制品的方法，包括将硅酸盐涂料沉淀在玻璃制品上，然后用水基物质予以处理，除去溶解性物质，其特征在于，在199-260℃的温度下该硅酸盐涂料从硅酸钠、硅酸钾或其混合物的水溶液中沉淀出来，而所述水基物质的后处理是用浓度为3.5-7%的含水酸或有机酸的盐进行的处理，用以形成没有薄光雾的碱性硅酸盐涂层。
2、按照权利要求1的方法，其特征是，该玻璃表面同一种碱金属硅酸盐化合物接触的步骤是在连续的玻璃板带上进行的。
3、按照权利要求1的方法，其特征是，该碱金属硅酸盐涂层是同溶液中的酸接触。
4、按照权利要求3的方法，其特征是，该涂层是同一种无机酸的水溶液接触。
5、按照权利要求4的方法，其特征是，该涂层是同从硝酸，磷酸，硼酸，硫酸以及盐酸组成的酸组中选出的一种稀释的无机酸水溶液接触。
6、按照权利要求5的方法，其特征是，通过把硝酸添加入普通的玻璃洗净系统的过程，使碱金属硅酸盐涂层同稀释的硝酸水溶液接触。
7、按照权利要求5的方法，其特征是，在环境温度下把该涂层同约为7%的硝酸接触两分钟。
8、按照权利要求5的方法，其特征是，在温度约为43℃下把该涂层同约为3.5%的硝酸接触30秒钟。
9、按照权利要求4的方法，其特征是，所用含水酸是乙酸。
10、一种无眩光玻璃制品，包括玻璃基材和至少在上述玻璃基材的一个表面上的没有薄光雾的硅酸盐涂层，该涂层包括硅酸钠或硅酸钾或其混合物，在199-260℃下用浓度为3.5-7%的含水酸或有机酸的盐处理，从该涂层中已将过量碱除去。
11、按照权利要求10的制品，其特征是上述玻璃基材是一种连续的玻璃板带。
12、按照权利要求10的制品，其特征是该碱金属硅酸盐涂层是用一种酸溶液处理过的。
13、按照权利要求12的制品，其特征是该涂层是用一种无机酸的水溶液处理过的。
14、按照权利要求13的制品，其特征是该涂层是用一种稀释的无机酸水溶液处理过的，该无机酸是从由硝酸，磷酸，硼酸，硫酸以及盐酸组成的酸组中选出的。
15、按照权利要求14的制品，其特征是该涂层是用稀释的硝酸水溶液处理过的。
16、按照权利要求15的制品，其特征是该碱金属硅酸盐涂层是通过把硝酸添加进普通的玻璃洗净系统的方法，用稀释的硝酸水溶液处理过的。
17、按照权利要求15的制品，其特征是该涂层是在环境温度下，用浓度约为7%的硝酸溶液处理约两分钟。
18、按照权利要求15的制品，其特征是该涂层是在温度约为43℃下，用浓度约为3.5%的硝酸处理约30秒钟。
19、按照权利要求10的制品，其特征是该涂层是用一种有机酸的水溶液处理过的。
20、按照权利要求19的制品，其特征是该有机酸是醋酸。
21、按照权利要求10的制品，其特征是该涂层是用一种弱酸的盐的水溶液处理过的。
22、按照权利要求21的制品，其特征是该弱酸的盐是碳酸氢钠。
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