CN105960336B - 用作可书写可擦除的标记板的耐用玻璃制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适合作为可书写可擦除的标记板使用的玻璃制品。更具体而言,本文公开了一种适合作为可书写可擦除的标记板使用的经过强化的玻璃制品,其中,玻璃板具有一种经过离子交换且具有正面和背面的玻璃,并且具有小于2.0mm的厚度、大于20微米的层深度(DOL)以及至少300MPa的表面压缩强度。该经过强化的玻璃制品具有某些光学性质,使其特别适合作为可书写可擦除的标记板电子产品使用,所述光学性质包括:(1)在60度的入射光角度下对折射率n测量的阴影视差对厚度之比小于1;和(2)小于50%的雾度。本发明还公开了一种具有改善的磁力属性的标记板,其足以将弱磁体固定在适当的位置。
Description
本申请依据35U.S.C.§120要求于2013年12月2日提交的美国专利申请系列号14/093649的优先权,本文以该申请为基础且该申请的全部内容通过引用纳入本文。
技术领域
本发明涉及玻璃材料,其可作为用作可书写可擦除的标记板或装置的耐用玻璃制品使用。具体而言,本发明涉及一种具有所需的机械和光学特征性质的经过离子交换的玻璃制品,这些特征性质使其特别适合作为可书写可擦除的标记板/装置使用。
背景
专利文献中描述了许多可书写可擦除的标记板。例如,美国专利公开号2011/091860(Supera等,2011年4月21日)公开了一种包含玻璃板、金属板和使金属板与玻璃板相粘附的粘合层的磁性玻璃干擦板。玻璃板由低铁玻璃制成且可由钢化玻璃制成。玻璃板可被涂层至少部分覆盖,且透过玻璃板可看见该涂层从而提供背景颜色,这增强了该磁性玻璃干擦板上文字或图画的可视性。金属板允许利用磁体将物体可移除地安装在磁性干擦板上。
美国专利公开号2006/073466(Solomon,2016年4月6日)公开了一种包含具有光滑表面和磨砂表面的钢化玻璃的玻璃干擦板。不透明的白漆层被涂覆在磨砂表面上。漆层和磨砂表面提供非图像反射或非镜面反射的背景以及对比度相对较锐利的书写背景。可利用间隔挂钩或照片吊架将该玻璃干擦板安装在墙上。
CN 2542455 Y(2003年4月2日)公开了一种包含透明玻璃板的写字板。玻璃板的背面涂有一层白漆或黏贴有一层白纸层。板体也可通过将两层较薄的透明玻璃板一体化来形成,且白纸层夹在玻璃板层中的一个中间。
概述
在一种实施方式中公开了一种具有改善的光学和机械以及磁力性质的高强度可书写可擦除的标记板。具体而言,该可书写可擦除的标记板包含具有最小阴影视差和雾度的经过强化的玻璃制品。
更具体而言,本文公开了一种适合作为可书写可擦除的标记板使用的经过强化的玻璃制品,其中,玻璃板具有一种厚度小于2.0mm的经过离子交换且具有正面和背面的玻璃、大于20微米的层深度(DOL)以及至少300MPa的表面压缩强度。
更进一步而言,该经过强化的玻璃制品具有某些光学性质,使其特别适合作为可书写可擦除的标记板使用。具体来说,使得这种玻璃适合作为可书写可擦除的标记板使用的那些光学性质包括:(1)在60度的入射光角度下对折射率n测量的阴影视差对厚度之比小于或等于2/n;(2)小于50%的雾度。
本文所公开的经过强化的玻璃制品所具有的使其特别适合作为可书写可擦除的标记板使用的机械性质包括以下:(1)大于0.5MPa·m1/2的断裂韧性;(2)大于350MPa的MOR;(3)至少600kgf/mm2的维氏硬度;(4)大于70MPa的杨氏模量;(5)633nm处大于1.5031的折射率。
在另一种实施方式中,玻璃制品可与磁性或铁基钢背板结合,薄玻璃制品与背板的结合形成了一种可书写可擦除的标记板,且当该标记板竖直放置时,最大磁能积小于10MGOe的永久磁体仅依靠磁力就能与玻璃板保持贴附。
因此,本文所公开的一种实施方式是一种包含具有正面和背面的经过强化的玻璃板的可书写可擦除的标记板,其中,该玻璃板具有小于2.0mm的厚度、小于1的阴影视差与厚度的比值和小于50%的透射雾度,所述阴影视差与厚度的比值是在60度的入射光角度下对1.5的折射率测量的。
本文所公开的另一种实施方式是一种包含具有正面和背面的经过强化的玻璃板的可书写可擦除的标记板,其中,该玻璃板具有小于2.0mm的厚度、小于或等于2.12/n的阴影视差和小于50%的透射雾度,所述阴影视差是在60度的入射光角度下对折射率n测量的。该可书写可擦除的标记板还包含置于玻璃板的至少一个面上的磁性或铁基钢背板,以使当标记板竖直放置时,最大磁能积小于10MGOe的永久磁体仅依靠磁力就能够与玻璃板保持贴附。
应当理解的是,前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例,用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。所包含的附图供进一步理解本发明,附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图图示说明了本发明的一些实施方式,并与说明书一起用来说明本发明的原理和操作。
附图的简要说明
以下是对附图中各图的描述。为了清楚和简明起见,附图不一定按比例绘制,附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
图1A显示了本文所公开的一种实施方式的经过强化的玻璃板/可书写可擦除的标记板。
图1B显示了图1A的经过强化的玻璃板沿着线1b-1b的截面。
图2示意性地图示了本文所公开的实施方式所展现的阴影光学视差光学特征。
图3图示了四个实施例和四个比较例的阴影视差相对于厚度的关系/比。
图4A~4B图示了可书写可擦除的标记板的三种实施方式,它们各自包含层压和/或贴附于第二膜结构或层的经过强化的玻璃板。
图5A~5D图示了可书写可擦除的标记板的四种实施方式,它们还包含与本文所公开的一种实施方式的磁性或铁基钢背板结合的经过强化的玻璃板。
发明详述
在以下详细描述中,为了提供对本发明实施方式的透彻理解,陈述了许多具体的细节。但是,对本领域技术人员显而易见的是,可以实施本发明的实施方式而无需其具体细节中的一些或全部。在其它例子中,可能不对众所周知的特征和工艺进行详细描述,以将重点集中在本发明具有新颖性和非显而易见性的地方。此外,类似或相同的附图编号可用于标识相同或类似的元件。
图1A显示了一种可书写可擦除的标记板或装置,其包含具有正面202、背面204和正面202与背面204之间的均匀玻璃厚度206的经过强化的玻璃板200。在一种实施方式中,玻璃厚度206小于2.0mm。在另一种实施方式中,玻璃厚度206小于1.0mm。在另一种实施方式中,玻璃厚度206小于0.7mm。该玻璃通常具有大约0.2mm~大约2.0mm的厚度。在一些实施方式中,玻璃厚度可为2.0mm或更厚。在一种实施方式中,经过强化的玻璃板200是透明玻璃板。在另一种实施方式中,经过强化的玻璃板200是着色的透明玻璃板或着色的不透明玻璃板。在一些实施方式中,在经过强化的玻璃板200是透明玻璃板的情况下,装饰或印刷图像可形成于玻璃板200的背面204上。该装饰可以足够密实以覆盖背面204,且可以是不透明的颜色以使背面204呈现不透明状。
正面202可以是可书写可擦除的表面,且当安装经过强化的可书写可擦除的装置100时,正面202用于发挥功能。正面202相比于背面204可具有或不具有特殊的表面属性。在一些实施方式中,可利用能够促进表面书写或擦除性的试剂对正面202进行处理。背面204与正面202平行且呈相背关系。
经过强化的玻璃板200具有至少一个邻近表面的压缩应力区域。图1B显示经过强化的玻璃板200可具有邻近其正面202的压缩应力区域208和/或邻近其背面204的压缩应力区域210。在一种优选的实施方式中,压缩应力区域208(或210)是通过对“原始玻璃(virginglass)”进行化学强化处理(优选为离子交换处理)来形成的。此处,“原始玻璃”是指未经化学强化处理的玻璃。尽管形成压缩应力区域208(或210)的优选方法是化学强化,但在一些实施方式中,可使用例如回火的热强化来形成压缩应力区域208(或210)。
为了进行离子交换处理,原始玻璃是含有能被较大的碱金属或碱土金属离子交换的较小的碱金属或碱土金属离子的可离子交换的玻璃。离子交换在含有较大的碱金属或碱土金属离子的熔融浴中发生。原始玻璃被浸入或浸没于熔融浴中,原始玻璃中较小的碱金属或碱土金属离子被熔融浴中较大的碱金属或碱土金属离子代替。较大的离子占据了玻璃中原本被较小的离子所占据的位点,这在玻璃中产生了压缩应力区域。离子交换在玻璃的整个表面上发生。玻璃内发生离子交换的深度决定了玻璃内压缩应力区域的深度(或厚度,或层深度)。
在一种实施方式中,压缩应力区域208(或210)的压缩应力至少为300MPa。此处,“压缩应力区域的压缩应力”可以是压缩应力区域中最高或平均或中等的压缩应力。上文还可被表述为经过强化的玻璃板具有至少300MPa的表面压缩强度。在一些实施方式中,压缩应力区域208(或210)的压缩应力至少为300MPa、或至少为400MPa、或至少为500MPa、或至少为600MPa。压缩应力区域208(或210)的压缩应力通常随着玻璃组成以及玻璃内压缩应力区域的层深度的变化而变化。优选地,压缩应力区域208(或210)的层深度至少为20微米。对于任何给定的玻璃组成,可通过形成压缩应力区域时所使用的强化处理(优选为离子交换处理)的条件来将该层深度控制在一个范围内。在一些实施方式中,压缩应力区域208(210)的层深度至少为20微米、或至少为25微米、或至少为30微米、或至少为35微米、或至少为40微米、或至少为45微米、或至少为50微米。
具有压缩应力区域208(和/或210)的经过强化的玻璃板200优选具有拉伸应力至少为40MPa的中心拉伸应力区域212。此处,“拉伸应力区域的拉伸应力”可以是拉伸应力区域中最高或平均或中等的拉伸应力。上文还可被表述为经过强化的玻璃具有至少40MPa的内部拉伸强度。在一些实施方式中,拉伸应力可大于40MPa、或大于45MPa、或大于50MPa、或小于65MPa、或小于60MPa、或小于55MPa。拉伸应力区域通常会占据未被压缩应力区域208(和/或210)占据的区域。拉伸应力区域212与压缩应力区域208(和/或210)同时形成,即当在玻璃的一个区域中产生压缩时,就会在毗邻该压缩区域的玻璃的另一个区域中产生拉伸。适合的玻璃板的玻璃组成的例子以及适合的玻璃板的形成方法的例子将在下文中进一步描述。
适合作为用作可书写可擦除的标记板的经过强化的玻璃制品使用的玻璃材料优选包含碱金属铝硅酸盐玻璃,因为这种玻璃对于该可书写可擦除装置应用具备足够的光学性质和机械耐久性,特别是当与基于塑料、钠钙玻璃以及其它非碱金属玻璃的材料相比时尤其如此。
经过强化的玻璃制品还具有某些使其适合作为可书写可擦除的标记板使用的光学性质。图2图示了阴影视差所指的内容。阴影视差是当(来自光源的)光线以60°(θ1)的入射角接触第一或正面301且玻璃的折射率为n时,光线接触或撞击玻璃制品的第一或正面301的位置与光线接触或撞击玻璃制品的第二或背面302的位置之间的距离D。在使用中,一个置于可书写可擦除的标记板正面上的标记会在背面上投射出一个偏移了距离D的阴影。如果该偏移过大,则例如文字的标记会变得令观察者难以阅读。具体而言,需要经过强化的玻璃制品在60°的入射角下具有小于大约2.12/n的阴影视差D。对于折射率为大约1.5的典型的玻璃组合物,阴影视差D小于大约1.41mm,这对于典型的标记板标记而言是可以接受的。在一些实施方式中,需要经过强化的玻璃制品在折射率(n)为1.5时具有小于1的阴影视差(D)对厚度(t)之比。在另一些实施方式中,需要经过强化的玻璃制品在折射率(n)大约为1.5时具有小于大约0.75的阴影视差(D)对厚度(t)之比。在另一些实施方式中,需要经过强化的玻璃制品在折射率(n)大约为1.5时具有小于大约0.71的阴影视差(D)对厚度(t)之比。
图3图示了玻璃的折射率为1.5且入射角为60°下,八个玻璃样品的阴影视差随玻璃厚度变化的变化。样品A~D具有小于2mm的所需厚度、小于大约1.41的阴影视差D以及小于1的阴影视差(D)对厚度(t)之比,而样品E~H具有高于2mm的厚度以及更大的阴影视差值,因此样品E~H不是适合作为可书写可擦除的标记板使用的玻璃制品。
经过强化的玻璃制品还具有某些使其适合作为可书写可擦除的标记板或装置使用的机械性质。这些性质包括但不限于大于0.75MPa·m1/2的断裂韧性、大于350MPa的MOR、至少600kgf/mm2的维氏硬度、大于70MPa的杨氏模量、小于2.0W/m℃的热导率、633nm处大于1.5031的折射率以及大于300MPa的表面压缩应力。
该超过0.75MPa·m1/2的所需的断裂韧性结合超过500MPa的表面压缩应力和大于350MPa的MOR,都能够起到形成足够坚固和耐久以承受典型的消费用途/应用的可书写可擦除的标记板的作用。一种对上述经过离子交换的玻璃制品能够满足该耐久性特征的测量是测试经过离子交换的玻璃制品承受标准坠落测试要求的能力,该测试包括进行5次从1米的高度至例如混凝土或花岗岩的坚硬表面上的冲击/坠落。
在另一种实施方式中,可书写可擦除的标记板包含具有大于0.75MPa·m1/2的断裂韧性、大于475MPa、优选大于525MPa的MOR的经过强化的玻璃。
在某些实施方式中,玻璃制品具有几乎平坦、透明的表面,其被定义为具有至少一个Ra粗糙度小于50nm、优选小于15nm以及/或者图像分辨率>95的表面。为了实现该水平的表面粗糙度,一种选择是使用标准打磨技术对表面进行打磨,以实现小于50nm、优选小于15nm的所需的表面粗糙度。或者,可使用具有经过打磨或无纹理表面的模具来形成玻璃制品,以实现小于50nm、优选小于15nm的所需的表面粗糙度。或者,可使用例如熔合拉制或浮法拉制的制造方法来实现该表面粗糙度。
在另一些实施方式中,玻璃制品可呈现模糊或不透明,这表示该制品具备至少一个Ra粗糙度大于50nm且有时大至15μm或更大的表面。该不透明制品特征的优势在于玻璃可书写的擦除器标记板具有所需的防污或防指纹性质和/或防眩光性质。为了实现该水平的表面粗糙度,使制品呈现模糊或不透明,可(使用标准打磨技术)对玻璃制品进行机械打磨并随后对其进行能够去除任何可能由打磨步骤生成的表面下损伤的蚀刻步骤。打磨/蚀刻步骤的这种结合可在实际制品形成过程之中或之后进行。或者,可使用具有纹理表面的模具来形成玻璃制品,以实现大于50nm的所需的表面粗糙度。
显示模糊或不透明性质的经过强化的玻璃制品的反射图像清晰度(DOI)小于95,且在一些实施方式中小于90,在另一些实施方式中小于85,在另一些实施方式中小于80,在另一些实施方式中小于75,在另一些实施方式中小于50。除非另有说明,否则本文所述的DOI值是在20°的入射角下利用如下文所述的双面测量法测得的。在另一种实施方式中,当利用双面法测量时,玻璃制品的DOI小于80,在另一种实施方式中小于40,在另一种实施方式中小于20。通常为了防眩光功能而优选较低的DOI。然而,取决于特定的应用,当DOI下降时,可能出现性能的此消彼长。例如,如果DOI下降得太多,则雾度会上升超出可接受的极限。在另一种实施方式中,当在与镜面方向呈20°的入射角下利用如下文所述的单面样品制备来进行测量时,玻璃制品具有小于90的DOI。术语“镜面方向”是指观看/观察反射图像时相对于玻璃制品表面的角度,并且也称为“镜面观看角度”。DOI由题为《对涂层表面的图像分辨率光泽进行仪器测量的标准测试方法》(Standard Test Methods for InstrumentalMeasurements of Distinctness-of-Image Gloss of Coating Surfaces)的ASTM方法D5767(ASTM 5767)的方法A限定,其全部内容通过应用纳入本文。按照ASTM 5767的方法A,在镜面观看角度和略微偏离镜面观看角度的角度下对玻璃制品的至少一个粗糙表面进行玻璃反射系数的测量。将这些测量得到的数值合并以提供DOI值。具体而言,DOI按照下式计算:
式中,Rs是镜面方向上的反射率的相对大小,Ros是偏离镜面方向上的反射率的相对大小。在本文中,除非另外说明,否则通过对偏离镜面方向0.2°~0.4°角度范围内的反射率求平均值来计算Ros。Rs通过对以镜面方向为中心的±0.05°的角度范围内的反射率求平均值来计算。Rs和Ros都是使用测角光度计(Novo-gloss IQ,罗泊仪器公司(RhopointInstruments))测量的,该测角光度计用已鉴定的黑色玻璃标样校准,ASTM方法D523和D5767对该方法进行了说明,其全部内容通过引用纳入本文。所述Novo-gloss光泽度仪使用检测器阵列,在此阵列中,在检测器阵列的最大值的周围设定镜面角中心。还使用单侧法(玻璃背面连有黑色吸收体)和两侧法(可从玻璃的两个表面发生反射,没有任何东西与玻璃相连)来评估DOI。所述单侧测量能够测定玻璃制品单个表面(例如单个粗糙化表面)的光泽度、反射率和DOI,而两侧测量能够将玻璃制品作为整体测定光泽度、反射率和DOI。由上文所述的Rs和Ros得到的平均值计算Ros/Rs之比。如本文所用,除非另外说明,否则术语“20°DOI,”表示如ASTM D5767所述,使用以相对于玻璃表面法线方向偏离20度的角度入射在样品上的光进行的DOI测量。使用两侧法对DOI或共同光泽进行测量的操作优选在暗室或封闭罩子内进行,以使在没有样品的情况下,测得的这些性质的数值为零。
同时控制雾度和DOI以在玻璃表面中实现最佳组合。雾度和DOI的同时控制对能够得到比单独控制雾度或光泽度更加悦目的防眩光表面,特别是对于显示器应用而言。这是因为对于匹配眼睛对反射图像模糊的反应而言,DOI是一种精确得多的度量标准,且通过低DOI水平相比于通过低光泽度水平能够得到更宽范围的雾度值。
如本文所用,术语“透射雾度”和“雾度”是指按照ASTM方法D1003测得的在±4.0°的角锥以外散射的透射光百分数。对于光学平滑表面,透射雾度通常接近于零。在两侧变粗糙的玻璃片的透射雾度(雾度两侧)可以根据以下近似式与具有仅在一侧变粗糙的相同表面的玻璃片的透射雾度(雾度单侧)相关:
Haze两侧≈[(1-Haze单侧)·Haze单侧]+Haze单侧 (2)
雾度值通常以雾度百分数表示。因此,由方程式(2)得到的雾度两侧的数值必须乘以100%。在一些实施方式中,本文所述的玻璃制品的透射雾度小于大约50%,在另一些实施方式中小于大约40%,在另一些实施方式中小于大约30%,在另一些实施方式中小于大约20%,在另一些实施方式中小于大约10%,在另一些实施方式中小于大约5%,在另一些实施方式中小于大约3%,在另一些实施方式中小于大约1%。
对于一些应用而言,可能需要在将雾度降到最低的同时保持低DOI和防眩光表面。例如,在显示器应用中,最低限度的雾度会导致从随机放置的环境光源朝向观看者散射的杂散光所导致的显示器对比度的降低量最小化,同时通过保持低DOI(由小角散射控制)能够保持反射图像边界模糊的防眩光作用,使得反射不太明显,不太引人注意或者不太令人不快。
在一些实施方式中,变粗糙的表面的RMS粗糙度在大约50nm~大约500nm的范围内,图像清晰度(DOI)小于大约85,且透射雾度小于40%。在一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约20%,且DOI小于大约80。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约10%,且DOI小于大约75。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约10%,且DOI小于大约50。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约5%,且DOI小于大约85。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约5%,且DOI小于大约75。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约5%,且DOI小于大约50。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约3%,且DOI小于大约85。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约3%,且DOI小于大约75。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约3%,且DOI小于大约50。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约1%,且DOI小于大约85。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约1%,且DOI小于大约75。在另一种这样的实施方式中,透射雾度小于大约1%,且DOI小于大约50。
现在参照图4A~4B,图4A~4B图示了一系列可书写/可擦除的标记板的实施方式,其中,标记板除了经过强化的玻璃制品以外,还包含(例如通过使用包括压敏粘合剂、基于溶剂的粘合剂、水基粘合剂、热活化粘合剂、可光致固化的粘合剂以及可电子束固化的粘合剂在内的粘合剂)层压或者以其他方式粘附至该经过强化的玻璃制品上的附加层。
具体而言,图4A显示了一种可书写/可擦除的标记板300A,其在需要降低由玻璃破裂事件中玻璃碎片从标记板的主体分离而引起的用户受伤或设备损坏风险的那些应用中特别有用。该需求通常通过使用例如防碎膜或其它材料的有机(或塑料)膜306来解决,所述膜通过使用粘合剂304粘附于经过强化的玻璃制品302;至关重要的是膜306在破裂以后保持与经过强化的玻璃制品302的粘附,并且防止碎片从主体上分离。预期该防碎膜的实施方式可以是一种仅将玻璃制品与有机(或塑料)膜层压在一起而不使用粘合剂(例如膜是一种包括氨基甲酸酯、聚酯、聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、乙烯基聚合物在内的热塑型或热固型聚合物,且可选地包含硅烷或钛酸酯/盐粘合促进剂,未示出)的实施方式。
例如,通常包含光学透明的粘合剂和透明膜的防碎膜可包括聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酯、透射反射和/或丙烯酸材料,且可包含多层膜。可在玻璃面板与膜之间以及/或者在膜的背后结合或添加附加的材料。可用于提供该防碎功能的合适的膜包括购自通用电器公司(General Electric Corporation)的OQ1030购自杜邦公司(DuPont Corporation)的或或类似的产品,例如购自三菱株式会社(Mitsubishi)、SKC公司(SKC)的聚酯膜、或购自3M公司(3M)的透射反射膜。预期除了上述膜以外的其它材料能够提供所需的防涂布(anti-film)功能,包括涂料或粘合剂,只要它们能够牢固地粘附在玻璃上。
预期无论以何种方式涂布的该防碎剂还可具有装饰功能。例如,可使用具有多种颜色的膜和/或具有记号、印刷标记、图片、插图、背景颜色或其它装饰的膜,或者膜可包含电子性质或磁性。
如图4B所示,在另一种实施方式中,可书写/可擦除的标记板300B包含与经过强化的玻璃层302直接粘合的装饰膜或层308。该装饰层可包含任何可以图案的形式被施用以形成设计的材料,当从无装饰的玻璃表面一侧观看时,能够透过玻璃制品而观察到该设计。可用于该装饰层的材料包括(通过例如喷雾、喷墨、丝网印刷或辊涂的)涂料、标贴或油墨。
现在参照图5A~5D,图5A~5D图示了另一个系列的可书写/可擦除的标记板的实施方式。图5A显示了该实施方式的最简形式,其中,标记板400A除了经过强化的玻璃制品402以外还包含通过使用粘合剂404置于或粘附于经过强化的玻璃制品的附加的铁基钢或磁性层410。
在这些可书写-可擦除的玻璃标记板中,当标记板竖直放置时,需要具有磁性的物件能够与该标记板的正面、书写表面贴附。该贴附通常是由于具有例如永久磁体的物件与例如与玻璃板背面贴附或毗邻的铁基钢背板之间的磁吸引导致的。物件可含有磁体、具有磁性材料的表面层或主要包含磁性材料,且包含装饰性(“冰箱贴”)磁体、擦除器和笔、笔盘以及其它配件等。在例如瓷钢型的现有的非玻璃型标记板中,这些物件仅利用低成本的弱磁体的磁力与书写面贴附。然而,当使用厚玻璃时,永久磁体与钢板之间的磁力过小而无法将含有磁体的物件固定在适当的位置。因此,制造商们被迫使用例如稀土磁体的昂贵的高强度磁体。优选能够在该应用中使用相对较弱的磁体。通过使用厚度≤2.0mm的薄的经过强化的玻璃和铁基钢或其它磁力吸引材料,可使低成本的“弱”磁体与这些可书写-可擦除的玻璃标记板贴附,且磁力足以使磁体保持在适当的位置。
各种标准文件都对磁性进行了详细说明,例如磁性材料生产商协会的MMPA标准第0100-00号,题为《永久磁体材料的标准规格》(Standard Specifications for PermanentMagnet Materials),其内容纳入本文。磁体通常由它们的最大磁能积(常以(BH)max表示)来规定。“弱”磁体的特征通常在于具有≤10MGOe且有时≤5MGOe或甚至≤1MGOe的最大磁能积数值。目前已发现薄的经过强化的玻璃使得这些弱磁体能够与具有铁基钢背板的竖直放置的玻璃表面粘合,而需要通常以最大磁能积数值>10MGOe且经常>20MGO为特征的磁性强得多的磁体能够贴附于较厚的玻璃板。
总之,本文公开了一种标记板,其除了经过强化的玻璃制品以外还包含置于或贴附于该经过强化的玻璃的至少一个面上的附加的铁基钢或磁性层,以使当标记板竖直放置时,最大磁能积小于10MGOe、小于5MGOe、小于1MGOe的永久性“弱”磁体仅依靠磁力就能与玻璃板保持贴附。
现在参照图5B,图5B图示了另一种具有铁基钢或磁性层的可书写/可擦除的标记板的实施方式。可书写/可擦除的标记板400B除了经过强化的玻璃制品402以外还包含例如防碎膜或(如前文所述的)其它材料的通过使用粘合剂层404A与经过强化的玻璃制品402粘附的有机(或塑料)膜406。该实施方式还包含通过使用粘合剂404B被置于或粘附于膜406的铁基钢或磁性层410。
现在参照图5C,图5C显示了第三种具有铁基钢或磁性层的可书写/可擦除的标记板的实施方式。与图5A和图5B中的实施方式相似,可书写/可擦除的标记板400C除了经过强化的玻璃制品402以外还包含通过粘合剂404A置于或粘附于与经过强化的玻璃层402直接粘附的装饰膜或层408的铁基钢或磁性层410。
现在参照图5D,图5D图示了基本上包含了所有上述特征的最后一种具有铁基钢或磁性层的可书写/可擦除的标记板的实施方式。可书写/可擦除的标记板400D包含通过粘合剂404B置于或粘附于与例如防碎膜或(如前文所述的)其它材料的有机(或塑料)膜406直接粘附的装饰膜或层408上的铁基钢或磁性层410。经过强化的玻璃层402的第一面通过使用第二粘合剂404A来安置或粘附。
替代性的实施方式允许改变层或附加层,以使例如防碎层406在表面上,通过粘合剂404A与经过强化的玻璃层402粘附,以及经过强化的玻璃层402与装饰膜408直接接触。
如上文所述,可书写可擦除的标记板或装置包含将经过强化的玻璃板200安装至目标对象的安装工具。这些安装工具可以各种形成进行。具体而言,合适的安装工具包括以下:(1)经过强化的玻璃板背面上的磁性层;(2)经过强化的玻璃板背面上的粘合层;(3)经过强化的玻璃板背面上的静电粘着层;(4)一个或多个形成于经过强化的玻璃板中的安装孔;(5)一个或多个贴附于经过强化的玻璃板上的玻璃板悬挂组件、以及(6)一个或多个贴附于所述经过强化的玻璃板上的玻璃板框架组件。
如上文所述,适合作为可书写的擦除器标记板使用的玻璃制品包含碱金属铝硅酸盐玻璃,因为这种玻璃对于可书写的擦除器标记板装置应用具备足够的化学耐久性和机械性质,特别是当与基于塑料以及其它非碱金属玻璃的材料相比时。
适合作为可书写的擦除器标记板使用的具有代表性的碱金属铝硅酸盐玻璃的组成种类在其最宽泛的实施方式中以批料为基准、以氧化物的重量百分比计包含40~80%的SiO2、0~28%的Al2O3、0~8%的B2O3、0~18%的Li2O、0~10%的Na2O、0~11%的K2O、0~16%的MgO、0~10%的MgF2、0~8%的CaO、0~15%的CaF2、0~20%的SrO、0~12%的BaO、0~8%的ZnO、0~20%的P2O5、0~8%的TiO2、0~5%的ZrO2、0~1%的SnO2、0~1的Sb2O3和0~1%的As2O3。
能够被下拉(更具体而言是熔合拉制)成能随后形成可书写的擦除器标记板的薄玻璃制品的合适的碱金属铝硅酸盐的另一种更具体的实施方式如下所示。该碱金属铝硅酸盐玻璃具体包含:60~70摩尔%的SiO2;6~14摩尔%的Al2O3;0~15摩尔%的B2O3;0~15摩尔%的Li2O;0~20摩尔%的Na2O;0~10摩尔%的K2O;0~8摩尔%的MgO;0~10摩尔%的CaO;0~5摩尔%的ZrO2;0~1摩尔%的SnO2;0~1摩尔%的CeO2;小于50ppm的As2O3和小于50ppm的Sb2O3,其中,12摩尔%≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔%且0摩尔%≤MgO+CaO≤10摩尔%。
在第三种实施方式中,该碱性铝硅酸盐玻璃包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成:61摩尔%≤SiO2≤75摩尔%;7摩尔%≤Al2O3≤15摩尔%;0摩尔%≤B2O3≤12摩尔%;9摩尔%≤Na2O≤21摩尔%;0摩尔%≤K2O≤4摩尔%;0摩尔%≤MgO≤7摩尔%;和0摩尔%≤CaO≤3摩尔%。
在第四种实施方式中,碱金属铝硅酸盐玻璃包含至少50摩尔%的SiO2、小于10摩尔%的B2O3和至少8摩尔%的Na2O,铝硼硅酸盐玻璃是可离子交换的,比例其中Al2O3(摩尔%)>B2O3(摩尔%)且所述改性剂为Na2O,可选地,至少一种氧化物选自Na2O以外的碱金属氧化物R2O和碱土金属氧化物RO,该铝硼硅酸盐玻璃具有小于大约69GPa的杨氏模量,且-6摩尔%<∑改性剂-Al2O3<3摩尔%。
无论该碱金属铝硅酸盐玻璃组合物是否能够被下拉成初始板结构,最终被选择用作可书写可擦除的标记板或装置的玻璃应当还具有良好的成形性。同样地,其应当能够容易地形成所需的可书写可擦除的标记板或装置。具体而言,需要所使用的玻璃材料能够通过标准工艺容易地形成所述的可书写可擦除的标记板或装置,所述标准工艺包括但不限于例如挤压、弯垂、真空弯垂、铸板(sheet coin)以及它们的组合的技术。
表1提供了上述碱金属铝硅酸盐玻璃组成范围的代表性的例子。
表1
A | B | C | D | E | |
氧化物 | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% | 重量% |
SiO2 | 61.54 | 66.02 | 65.3 | 57.64 | 58.5 |
Al2O3 | 16.24 | 13.62 | 16.92 | 21.2 | 21.51 |
B2O3 | 0.65 | 7.27 | 5.2 | ||
Na2O | 13.43 | 13.73 | 14.35 | 12.95 | 13.01 |
K2O | 3.57 | 1.73 | 0.017 | 0.73 | 0.02 |
MgO | 3.56 | 3.95 | 3.33 | 0.03 | 1.51 |
CaO | 0.5 | 0.45 | 0.08 | 0.03 | |
ZrO2 | 0.02 | 0.011 | 0.011 | ||
SnO2 | 0.48 | 0.44 | 0.26 | 0.22 | 0.18 |
Fe2O3 | 0.02 | 0.02 | 0.018 | 0.08 |
可预想到这些薄的基于经过强化的碱金属-铝硅酸盐的可书写可擦除的标记板可成形为具有低模量聚合物和/或泡沫材料型背板的层压件,并进一步作为提供消音建筑面板的双重功能的白板装置使用。
在一些实施方式中,经过强化的玻璃制品可用作被动式数码标记板。在这些例子中,可将代码图案沉积或层压在经过强化的玻璃制品之上。在一些实施方式中,代码图案可通过例如喷墨打印或丝网印刷的印刷直接沉积在经过强化的玻璃表面的正面或背面上。在另一些实施方式中,代码图案可被沉积于或以其他方式贴附于基材(例如纸张或聚合物膜)上,且该基材可(例如通过使用包括压敏粘合剂、基于溶剂的粘合剂、水基粘合剂、热活化粘合剂、可光致固化的粘合剂以及可电子束固化的粘合剂在内的粘合剂)以一种方式被层压至经过强化的玻璃表面,以使该代码图案被配置于经过强化的玻璃表面与基材之间。在一些实施方式中,代码图案可以是多个点。具有代码图案的被动式数码标记板可与发射器/接收器装置联用以记录和将书写在被动式数码标记板上的信息传输至例如电脑或移动装置的另一台装置。这种传输器/接收器装置的例子包括Livescribe智能笔和Anoto Live数码笔。
可对本文描述的材料、方法和制品作出各种修改和变化。根据对此说明书的考虑和对本文中所公开的材料、方法和制品的实施,本文中描述的材料、方法和制品的其它方面将是显而易见的。本说明书和实施例应视为示例性的。
Claims (21)
1.一种可书写可擦除的标记板,其包含:
具有正面和背面的经过强化的玻璃板,其中,所述玻璃板具有小于2.0mm的厚度、小于1的阴影视差对厚度之比和小于50%的透射雾度,所述阴影视差对厚度之比是在60度的入射光角度下对1.5的折射率测量的;和
置于所述玻璃板的至少一个面上的磁性或铁基钢背板,以使当所述标记板竖直放置时,最大磁能积小于10MGOe的永久磁体仅依靠磁力就能与所述玻璃板保持贴附。
2.如权利要求1所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,最大磁能积小于5MGOe的永久磁体仅依靠磁力就能与所述玻璃板保持贴附。
3.如权利要求1所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,最大磁能积小于1MGOe的永久磁体仅依靠磁力就能与所述玻璃板保持贴附。
4.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述标记板还包含层压于所述玻璃板的至少一个面上的有机膜结构,所述有机膜结构提供防碎功能。
5.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述标记板还包含贴附于所述玻璃板的至少一个面贴附的装饰层。
6.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,经过强化的玻璃制品还具有大于0.75MPa·m1/2的断裂韧性、大于350MPa的磨损MOR、至少600kgf/mm2的维氏硬度、大于60GPa的杨氏模量和大于300MPa的表面压缩应力。
7.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述经过强化的玻璃板具有至少300MPa的表面压缩强度。
8.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述经过强化的玻璃板在所述正面或所述背面附近具有至少一个压缩应力区域,且所述压缩应力区域具有至少20微米的层深度。
9.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述经过强化的玻璃板具有小于2.0mm厚度。
10.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述经过强化的玻璃板具有小于1.0mm厚度。
11.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述经过强化的玻璃板具有小于0.7mm厚度。
12.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,经过强化的玻璃具有小于95的反射图像清晰度(DOI)。
13.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,经过强化的玻璃具有50nm~500nm范围内的RMS粗糙度、小于85的图像清晰度(DOI)和小于40%的透射雾度。
14.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,经过强化的玻璃制品具有大于475MPa的MOR。
15.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其还包含一种安装工具,其特征在于,所述安装工具选自(i)所述经过强化的玻璃板背面上的磁性层、(ii)所述经过强化的玻璃板背面上的粘合层、以及(iii)所述经过强化的玻璃板背面上的静电粘着层。
16.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其还包含一种安装工具,其特征在于,所述安装工具选自(i)一个或多个形成于所述经过强化的玻璃板中的安装孔、(ii)一个或多个贴附于所述经过强化的玻璃板上的玻璃板悬挂组件、以及(iii)一个或多个贴附于所述经过强化的玻璃板上的玻璃板框架组件。
17.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述玻璃是一种经过离子交换的碱金属-铝硅酸盐玻璃,以批料为基准,以氧化物的重量百分比计,所述碱金属-铝硅酸盐玻璃包含40~80%的SiO2、0~28%的Al2O3、0~8%的B2O3、0~18%的Li2O、0~10%的Na2O、0~11%的K2O、0~16%的MgO、0~18%的CaO、0~15%的CaF2、0~20%的SrO、0~12%的BaO、0~8%的ZnO、0~20%的P2O5、0~8%的TiO2、0~5%的ZrO2、0~1%的SnO2、0~1的Sb2O3和0~1%的As2O3。
18.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述玻璃是一种经过离子交换的碱金属-铝硅酸盐玻璃,其包含:60~70摩尔%的SiO2;6~14摩尔%的Al2O3;0~15摩尔%的B2O3;0~15摩尔%的Li2O;0~20摩尔%的Na2O;0~10摩尔%的K2O;0~8摩尔%的MgO;0~10摩尔%的CaO;0~5摩尔%的ZrO2;0~1摩尔%的SnO2;0~1摩尔%的CeO2;小于50ppm的As2O3,其中,12摩尔%≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔%且0摩尔%≤MgO+CaO≤10摩尔%。
19.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述玻璃是一种经过离子交换的碱金属-铝硅酸盐玻璃,其包含至少50摩尔%的SiO2、小于10摩尔%的B2O3和至少8摩尔%的Na2O,其中,铝硼硅酸盐玻璃是可离子交换的,比例其中Al2O3(摩尔%)>B2O3(摩尔%)且所述改性剂为Na2O,所述铝硼硅酸盐玻璃具有小于69GPa的杨氏模量,且-6摩尔%<∑改性剂-Al2O3<3摩尔%。
20.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述玻璃是一种经过离子交换的碱金属-铝硅酸盐玻璃,其包含至少50摩尔%的SiO2、小于10摩尔%的B2O3和至少8摩尔%的Na2O,其中,铝硼硅酸盐玻璃是可离子交换的,比例其中Al2O3(摩尔%)>B2O3(摩尔%)且所述改性剂为Na2O,至少一种氧化物选自Na2O以外的碱金属氧化物R2O和碱土金属氧化物RO,所述铝硼硅酸盐玻璃具有小于69GPa的杨氏模量,且-6摩尔%<∑改性剂-Al2O3<3摩尔%。
21.如权利要求1~3中任一项所述的可书写可擦除的标记板,其特征在于,所述透射雾度小于40%,RMS粗糙度在50nm~500nm的范围内,且图像清晰度(DOI)小于85。
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