專(zhuān)利名稱：疏水性玻璃表面的制作方法
疏水性玻璃表面
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種在玻璃生產(chǎn)或處理過(guò)程中制備疏水性玻璃表面的方
法。特別的，才 權(quán)利要求i的前序部分，本發(fā)明涉及為玻璃或釉料形成疏水性表面的方法，其包^^備平均空氣動(dòng)力學(xué)顆凈iA寸小于200nm的顆粒以M 一步將這些顆粒？ I導(dǎo)置于玻璃表面上。疏水f錄面，即拒水f生表面有利于多方面的應(yīng)用，如汽車(chē)擋鳳玻璃 和自清，^V或易清'^C璃表面。發(fā)^K1錄面狄于;0^斤周知的荷葉現(xiàn)象?；?上述現(xiàn)象的玻璃表面已有記栽，例如，MartinBa函n等在"Learning from the Lotus Flower-Self-cleaning Coatings on Glass" (Glass Processing Days 2003 proceedings, 330—333頁(yè)，Tampere, Finland)中描述的。^t現(xiàn)象;l^于表面 材料具有相對(duì)高的發(fā)u7JOf生，即接觸角大于100。的表面，^U^供給該表面以顯 著增加實(shí)際接觸角，即增加至大于150。角的納米/孩沐結(jié)構(gòu)。這樣的表面變得
具有高拒水性，即超疏7jO〖生。對(duì)于表面結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)u7jO〖生的影響已有研究，例如，
J. Kim&C. J. Kim，"Nanostructure Surfaces for Dramatic Reduction of Flow Resistance in Droplet-Based Microfluids ，， ， (The Fifteenth IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, 2002， 479-482頁(yè)，Las Vegas, NV， USA)。美國(guó)專(zhuān)利US5800918公開(kāi)了一種M^性或親油性并且具有一作為底 層的M的窗玻璃，這種玻璃由玻璃基體和至少部分M在基體上的單層或細(xì)
分層涂層組成。lumi^用于疏水層的生產(chǎn)。這種方法復(fù)雜，而且即便與
其它技^M目比在擋MC璃刮雨器引起的磨損方面有M的 ，它的耐磨性仍 然相對(duì)較低(擋X3^璃刮雨器大約工作100小時(shí))。 Wu， Y等在"Thin films with nanotextures for transparent and ultra water-repellent coatings produced from trimethylmethoxysilane by microwave plasma CVD" ， Chem Vap. D印osition， 2002年3月第8巻第2期， 4 7-5 0頁(yè)/^Hf 了通過(guò)等離子輔助化學(xué)^N法生產(chǎn)逸t7JC納^Mi構(gòu)表面的方法。
Skandan G.， 等在 "Uw-pressure flame d印osition of nanostructured oxide films" ， (J. Amer. Cer. Soc， 1998年10月第81巻第 10期，2753-6頁(yè))公開(kāi)了一種通過(guò)火焰法制備納iW粒的方法，該納^粒用 于涂絲體。 PCT申請(qǐng)WO 2005/115531A2描述了磁'l^內(nèi)絲粒的制備，以及該顆 氺i^涂覆醫(yī)療詔:備方面的用途。在賄技術(shù)方法中，玻璃是通過(guò)^ ^t賦者是^^樹(shù)線的蠟
或其類(lèi)似物處ig^璃表面而得到發(fā)u7W生。才娥賄技術(shù)，可輛化學(xué)^目生長(zhǎng)(CVD)，物理^目生長(zhǎng)(PVD)， 平版印刷法，縮微印刷，蝕刻或自組裝納米結(jié)構(gòu)得到對(duì)于超疏水lt所必須的微 米/納米結(jié)構(gòu)。所有這些方法中絲在的一個(gè)明顯問(wèn)艦，得到的發(fā)u7j0^j^層的機(jī) 械耐久性差。特別是，顯然當(dāng)用于擋K^璃刮雨器時(shí)疏水性消失。在另一些應(yīng) 用中，玻璃上的疏水拄涂層磨損和脫落后，其表面也就喪失了疏水f生能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除上述缺陷，并且提^""種解決以上所描述問(wèn)題
的疏7jojt^璃表面。本發(fā)明的目的可通ii^u'J要求l特征部分的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，
其特;fjL在于生產(chǎn)出的顆粒是疏水性顆粒，并JLit些顆松陂引導(dǎo)分布JJc璃表面
上，以使它們至少部分溶解和/或擴(kuò)"RJJ皮璃表面中。本發(fā)明M的實(shí)施方案^Hf^4^^J要求中。本發(fā)明的目的可通過(guò)^j ]納狄寸的顆粒實(shí)現(xiàn)，該^f立是i5M^生的，
并且^X于玻璃或W"表面，使得它們部分溶解和/或擴(kuò)M玻璃基體中，從而
^L璃上形成一種發(fā)u7J^i^面結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明的方法，在生產(chǎn)(浮法工藝)或處理過(guò)程中，可44^璃表 面形成疏水性玻璃表面。納米顆?？梢允遣Ａьw粒，優(yōu)選摻氟石英玻璃 (fluorine-alloyed quartz glass )。與賄才支杣目同的是，該方法^L璃或玻 璃表面形成非分離的涂層或薄膜，但該納^?？刹糠謎i^和/或擴(kuò)^E^璃或 釉料表面，從而在玻璃或釉料上形^M^生表面結(jié)構(gòu)。J:b^卜，該方法可在正常
的大^a力下實(shí)施。另夕卜，玻璃或釉料的溫度M為玻璃^P溫度或以上，使 納米顆并^^W和/或擴(kuò)"ttJj^璃中。^C璃^HP溫度以下溶解和/或擴(kuò)散至玻璃中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)期目的是無(wú)效的。利用本發(fā)明的方法，顆粒置于玻璃表面，部分溶解和/或擴(kuò)^J^C 璃或釉料表面，形^^璃的疏7JO^^面結(jié)構(gòu)，從而^j^璃表面獲得疏水性。因 此，顆粒牢固粘結(jié)于玻璃上，且不易因磨損和使用而脫落。因此特別的，使用
過(guò)程中玻璃表面疏水性的持續(xù)時(shí)間比iW技術(shù)制備的疏水涂層要長(zhǎng)得多。這也
4吏得玻^fM周期增長(zhǎng)數(shù)倍。


下面4fii過(guò)他&實(shí)施方案，并參考說(shuō)明一種才N^本發(fā)明的制備^Mc
小^c璃表面的方法的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更細(xì)致船笛述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法包鄉(xiāng)^f危水trt:璃或釉料表面。該方法包括利用制
備這樣的納米顆粒的J賄技術(shù)方法，制M均空氣動(dòng)力學(xué)顆粒尺寸小于200nm 的顆粒。進(jìn)一步將這些顆粒置于玻璃表面上，使得它們至少部分溶解和/或擴(kuò)散 至玻璃表面中。這些被引導(dǎo)置于玻璃或釉料表面上的顆粒是5yo性顆粒，并且 優(yōu)選疏7jq^皮^粒。例如，摻氟石英玻璃可以用于這一目的。jtW卜，該方法 中被引導(dǎo)置于玻璃表面上的納^粒的熔點(diǎn)，to高于玻璃或釉料的炫點(diǎn)，這 樣可以防止顆粒完全溶解于玻璃中。本發(fā)明的方法適用于或-^)于玻璃或釉料的生產(chǎn)加工、生產(chǎn)或處 理，下面的實(shí)施例將對(duì)jHli^刊笛述.這些生產(chǎn)或處理過(guò)程可以包括玻璃浮法、 玻璃硬化或形，化陶資產(chǎn)品或物M燒釉中的釉料。因此，這種方法可應(yīng)用 于生產(chǎn)用于轎車(chē)、#4*、火車(chē)、飛M類(lèi)似產(chǎn)品中的玻璃和/或釉化乾磚或類(lèi) 娜化制品。 ;0^斤周知的是，當(dāng)玻^f匕溫度低于玻璃^HP溫度時(shí)，^^立會(huì)絲的 溶解和/或擴(kuò)te^璃中?；谶@一原因，本發(fā)明的方法中，玻璃或釉料的溫度 伊CJt升高至^MP溫;l^JL。下面，^if過(guò)參照附圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更細(xì)致itM笛述，該

了 一種才財(cái)居本發(fā)明制備^Mofij^璃表面的方法。玻璃基體i o沿著箭頭方向移動(dòng)。
玻璃可以是，例如浮法生產(chǎn)的平fe&璃，玻璃板的寬度可以是，例如4米，移 動(dòng)速率.20m/min。玻執(zhí)可以是，在處理?yè)鮇3^璃的玻璃生產(chǎn)線Ji^多動(dòng)的平tt 璃。通過(guò)火焰噴射器1 (通過(guò)數(shù)付行的火焰噴射器提供的生產(chǎn)^)生產(chǎn)摻IU英玻，粒9。玻^〖立的尺寸為至少10到100納米。玻^險(xiǎn)的船臺(tái)材料是流 動(dòng)的四乙^^皿酯(TEOS)，它以10ml/min的速率，利用輸";^泵6，經(jīng)流^if 道5輸入燃燒器5。用作船會(huì)材料的四氟化珪SiF4以15 SML的體積流量，經(jīng)氣 體通道2輸入;/C^噴射器，氫氣以30 SLM的^^F、流量經(jīng)氣M道4輸入火焰噴 射器?；鹧鎳娚淦魇欠姨m專(zhuān)利FI98832中描迷的液體;U^噴射器?；鹧鎳?射器的末端是鋪7，液體船會(huì)材輛 燒器中的氣體噴射。通過(guò)噴射產(chǎn)生的 液滴i^JCt杳8中，^Jl形成納iHX寸的玻^粒9。在典型實(shí)例中，玻自粒 為疏水l"生摻i^鄉(xiāng)粒。玻郝凈爿皮引導(dǎo)至溫度大約700'C的玻璃表面10上。 玻，豐i^L璃基體表面形成具有高疏水性和粘結(jié)性的表面結(jié)構(gòu)，顆粒9至少 部分溶解和/或擴(kuò)^^面結(jié)構(gòu)中。在以下示例中，才娥本發(fā)明與浮法玻璃生產(chǎn)工藝，描述了玻璃Jii^ 水f生表面的形成。浮法玻璃是通過(guò)使連續(xù)的熔融態(tài)玻璃流體流到熔融態(tài)錫槽上
制備的。熔融態(tài)玻璃在金屬表面鋪開(kāi)，制備其后可進(jìn)^m顯度拋光的高品質(zhì)玻璃
板。該玻璃沒(méi)有波^il畸變。浮法工藝是當(dāng)今玻璃生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)方法，4^tt界 生產(chǎn)的平^^璃中超過(guò)90%是浮法玻璃。在這種工藝中，原材^Htt續(xù)加入到熔 窯中，通過(guò)氣體燃燒H^f、材料溫度升至1000。C以上。接著，混^^it一個(gè) 閘(dam)，連續(xù)的熔融態(tài)玻璃流體液^A^融態(tài)錫槽。玻璃流^f皮牽引傳輸器 沿著熔融態(tài)錫表面拉出，分布于浮體區(qū)^M4^處，將玻璃^i'J^HP爐內(nèi)。控 制玻璃^MP(退幻的目的是防止以后可能引^C璃石錄的內(nèi)部張力。疏水I"生玻璃表面的生產(chǎn)可以在浮法工藝閘(dam)與冷卻爐入口之間 的任意階^ii行。在^HP爐之中以及之后，玻璃溫;tjM^/^f吏納米顆粒有效 擴(kuò)"WV或溶解JJC璃中。在熔窯中，玻璃溫肚高和納^W^立完全溶A^璃中， 因此，對(duì)于獲得疏水f錄面而言，最合適的點(diǎn)是在錫槽和^H卩爐之間，此時(shí)， 無(wú)需在錫槽區(qū)域內(nèi)安裝形^^M^汰面的設(shè)備。才Nt本發(fā)明，發(fā)^錄面的形成也可能與玻^^fW目關(guān)。4^t^^更 化過(guò)程中，形成的玻璃產(chǎn)品被重新加熱^i體至近似軟^^態(tài)。然后，在嚴(yán)格
控制的條件下，將玻璃產(chǎn)品用冷空氣快速^H卩或^(Wt過(guò)將其^^油或特定
液體化學(xué)物質(zhì)中進(jìn)行^卩。硬^f^t理使得這種玻璃比"fit^璃^口堅(jiān)硬。 4娥本發(fā)明，疏7JOfij^璃表面的形成^可以發(fā)生于玻^J更化生產(chǎn)線中的重加熱階段，或者^(guò)jt于玻璃從重加熱爐到硬^^:器，即^p容器的運(yùn)行
過(guò)程中。^P^對(duì)于納絲粒的擴(kuò)姊/或溶解而言，玻璃溫;1^低而無(wú)效。 4娥本發(fā)明，除了玻璃表面^Jt，發(fā)t^I"錄面可以形成于釉料表面， 4彿化t:磚或其它釉制品上。，料中，在諸如陶瓷的產(chǎn)品等其它產(chǎn)品表面形 成一層或更多層釉例如層厚可為75到500孩沐。釉料可通itA^t昝氏的方法形 成。釉料可以形成于物質(zhì)或產(chǎn)品上，如陶資產(chǎn)品，可以使產(chǎn)品具有技術(shù)和美學(xué) 特性，如阻水性、清潔性、拋光性、多彩、表面構(gòu)圖和化學(xué)和/iUM^耐久性。 盡管在許多實(shí)例中^結(jié)構(gòu)包括晶體組分，生產(chǎn)的^H"層主要為玻璃狀。釉化產(chǎn)品上發(fā)u7jofci4面的生產(chǎn)，可能與例如陶資產(chǎn)品的燒制相結(jié)合。 由于大多數(shù)陶資特性，于燒制，因此燒制是乾磚生產(chǎn)過(guò)程中最重要的步驟之
一。這些特性包4封;L械強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、化學(xué)耐久性、清潔性、耐火性等。
在燒制階段，主要所要考慮的變量狄制爐的熱循環(huán)(溫度-時(shí)間)和驢，燒制 爐內(nèi)才 所要生產(chǎn)的陶資產(chǎn)品需要調(diào)節(jié)—組^#和生產(chǎn)工藝。最容易的是將
本發(fā)明的疏水]"生表面的形成與燒制中的^卩步 目結(jié)合，溫度要高于^(TC，如
果低于這個(gè)溫度，^^占M高，納iW^立不育沐效擴(kuò)"^/或溶解^C璃中。 4Mt本發(fā)明的方法，納米顆粒部分或至少部分溶解和/或擴(kuò)^JJc 璃或釉料表面是必需的。進(jìn)一步伊述的，納絲粒具有高的熔化/軟化溫度，以
防止其完全溶解于玻璃或糊阡中。對(duì)本發(fā)明的目的而言，為防it^面形成OH
基團(tuán)而結(jié)合M面上的自粒是^的材料。例如，自?？梢员环?。本發(fā)明也可包括不同于以上描述的其它溶液。因此，顆術(shù)i^料可以 不同，并JU內(nèi)米顆粒可以用不同的方法制備，例如^i目法、^t目法、固相法或 這些方法的結(jié)合，這些方法在例如Tjong， S. C. &Chen， H.的Nanocrystalline materials and coatings (Materials Science and Engineering, R45， 2004， pp. 1-88)已經(jīng)有所描述。
權(quán)利要求
1. 一種為玻璃或釉料形成疏水性表面的方法，該方法包含制備平均空氣動(dòng)力學(xué)顆粒尺寸小于200nm的顆粒以及進(jìn)而將這些顆粒引導(dǎo)置于玻璃表面上，其特征在于生成的顆粒是疏水性顆粒；并且顆粒被引導(dǎo)置于玻璃表面上，使得它們至少部分溶解和/或擴(kuò)散至玻璃表面中。
2. 才財(cái)居權(quán)利要求l的方法，^^4^于納^W豐立;U^Jojij^自凈立。
3. 才財(cái)居權(quán)矛J^求1或2的方法,^#絲于納輛粒由摻^5英玻璃《賦。
4. 才M居權(quán)矛決求1-3 ^^項(xiàng)所述的方法，^#絲于納> 粒的熔點(diǎn)高于JE皮璃的熔點(diǎn)。
5. 才 4又利^"求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其"4H^于該方法用于^C璃或釉 料的生產(chǎn)加工、生產(chǎn)或處理。
6. 才財(cái)居權(quán)利要求5的方法，其特;^于該方法用于平Wc璃的生產(chǎn)和/或加工。
7. 才Mt權(quán)利要求6的方法，^##于該方法用于浮法玻璃加工。
8. 才財(cái)居外又利^"求5的方法，其特征在于該方法用于玻^^更化。
9. 才財(cái)居權(quán)矛澳求1-8 ^-項(xiàng)所述的方法，^ft征在于該方法用于生產(chǎn)轎車(chē)、 ^4i^L、火車(chē)、飛才M類(lèi)似產(chǎn)品用玻璃。
10. 4M居權(quán)利要求5的方法，其特4i4于該方法用于形^A燒制釉化陶瓷 產(chǎn)品或物質(zhì)。
11. 才^居權(quán)利要求5的方法，^4t4iE^于該方法用于生產(chǎn)釉化資磚或類(lèi)似 的釉化產(chǎn)品。
12. 才M居權(quán)利要求l-lHi-項(xiàng)的方法，^4t棘于該方法在扭大^力 下進(jìn)行。
13. ##權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的方法，其4t征在于該方法4^C璃溫度 高于玻璃^HP溫度時(shí)進(jìn)行。
14. 才財(cái)居權(quán)利要求l-13^-"項(xiàng)所述的方法，絲絲于賴液體;W杳噴射 工藝實(shí)g成納iW粒^f吏其導(dǎo)引置于^^璃表面上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-l3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于納米顆粒通過(guò)激光燒蝕工藝制備.
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-l3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于納米顆粒通過(guò)氣相法,液相法,固相法或這些方法的結(jié)合制備.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種為玻璃或釉料形成疏水性表面的方法。該法包含制備平均空氣動(dòng)力學(xué)顆粒尺寸小于200nm的顆粒以及進(jìn)一步將這些顆粒引導(dǎo)置于玻璃表面上。根據(jù)本發(fā)明制備的顆粒是疏水性顆粒，并且被引導(dǎo)置于玻璃表面上，以使它們至少部分溶解和/或擴(kuò)散至玻璃表面中。
文檔編號(hào)C03C17/02GK101421200SQ200780011172
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
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