專利名稱：無毒水性熔塊糊及包含其之組件的制作方法
無毒水性熔塊糊及包含其之組件技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及與無鉛玻璃粉共同應(yīng)用于制造熔塊的水溶性物質(zhì)(例如，溶劑和粘結(jié)劑)。本發(fā)明的某些實(shí)施例尤其涉及一種熔漿糊混合物，該熔漿糊混合物包括用于構(gòu)成組件(例如真空隔熱玻璃元件或等離子顯示板)的無毒陶瓷粉和粘結(jié)劑及溶劑，或包括用于構(gòu)成組件的無毒玻璃粉和粘結(jié)劑及溶劑，和/或包含所述物的組件。
背景技術(shù)：
真空隔熱玻璃元件是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。例如在美國專利文獻(xiàn)5，664，395， 5657，607和5，902，652中披露了以下內(nèi)容以供參考。
圖1-2示出一種普通的真空隔熱玻璃元件(簡寫為真空IG元件或VIG元件)。真空隔熱玻璃元件1包括兩個被隔開的玻璃基板2和3，在該兩個玻璃基板之間圍成一個被排空的空間或者說是低壓空間6。玻璃片/玻璃基板2和3是通過熔融焊接玻璃4的外圍或外邊的密封和具有某種排列的支柱或墊片5相互連接地。
泵出管8是密閉的，其是通過焊接玻璃9將孔或洞10封住的，所述孔或洞10從玻璃片2內(nèi)表面通到位于玻璃片2外表面上凹槽11的底部。吸真空裝置附到泵出管上將位于基板2和3之間的內(nèi)腔抽空以產(chǎn)生低壓區(qū)域或低壓空間6。抽空完成后，管8被融化密封以保持真空。凹槽11保持封住管8。在凹槽13中可以放置化學(xué)吸氣劑12。
普通的帶有外圍密封熔融焊接玻璃4的真空隔熱玻璃元件的制造過程如下。溶液中的玻璃熔塊(最終會形成外邊密封焊接玻璃4)最初沉積在基板2的外圍。另一個基板3 被放下蓋在基板2的頂上用以夾住其間的墊片5和玻璃熔塊/溶液。然后包括片2、片3、墊片和密封材料的整體組件被加熱到大約500°C (通常使用熱對流加熱爐)，在上述溫度點(diǎn)上玻璃熔塊被熔化，在玻璃片2，3上最終形成外圍或外邊密封4。這約500°C的溫度要保持約一到八個小時。在外圍/外邊密封4和圍繞在管8周圍的密封成型后，所述組件被冷卻到室溫。需要指出的是在美國專利文獻(xiàn)5，664，395中的第二欄中顯示普通的真空隔熱玻璃的加工溫度是約500°C，保持一個小時。專利文獻(xiàn)‘395的發(fā)明人Lenzen，Turner和Collins 指出“當(dāng)前的外邊密封程序很慢樣品的溫度通常是每小時上升200°C，并且根據(jù)焊接玻璃的成分，需要在從430°C到530°C的范圍內(nèi)的一個定值保持一個小時?！痹谕膺吤芊?成型后，通過管進(jìn)行抽真空以形成低壓空間6。
不幸的是對整個組件的前述長時間的高溫加熱在外邊密封4的成型中是不適宜的，特別是在真空隔熱玻璃元件中需要適用熱硬化玻璃或鋼化玻璃基板2，3的情況下。如圖3-4所示，鋼化玻璃暴露在高溫中隨加熱時間的延長而喪失回火強(qiáng)度。而且在某些情況下，如此高的處理溫度會對施用到一個或兩個玻璃基板上的雙層涂布膜產(chǎn)生不良影響。
圖3的圖表示出在不同時間暴露在不同溫度中充分熱回火的玻璃盤喪失原有回火強(qiáng)度的過程，起初中心抗拉應(yīng)力為3200MU每英寸。圖3中的X軸為以小時為單位的時間指數(shù)(從一小時到一千小時)，Y軸顯示了在熱暴露后所殘留回火強(qiáng)度占起初回火強(qiáng)度的百分比。圖4的圖表與圖3相似，不同之處在于圖4中的X軸為從零到一個小時的時間指數(shù)。
圖3示出七條不同曲線，每條均以華氏度(°F )標(biāo)示了所暴露的不同溫度。所述不同的曲線為 400 °F (在圖3圖表的上方)、500° 、600° 、700° 、800° 、900° 和950° (在圖3圖表的下方)。900下相當(dāng)于約482°C，其處于能形成圖1-2中普通焊接玻璃外圍密封 4的溫度范圍內(nèi)。因此需要對圖3中的900下曲線多加注意，其標(biāo)號為18。如圖所示，在此溫度(900 °F或482°C )下一個小時后僅殘留有20%的起初回火強(qiáng)度(temper strength) 0 如此嚴(yán)重的回火強(qiáng)度的喪失(如喪失80% )當(dāng)然是不需要避免的。
在圖3-4中可以看出，與加熱到900 T保持一個小時相比，當(dāng)溫度加熱到 800 T (約時保持一個小時，在回火片中保留了更大的回火強(qiáng)度。像這樣一個玻璃片在800 T的溫度下保持一個小時后，保留著約70 %的起初回火強(qiáng)度，這種情況要比在 900 °F的溫度下保持相同時間而保留不足20%的起初回火強(qiáng)度要好很多。
不將整個元件加熱太長時間的另一個優(yōu)點(diǎn)是可以采用低溫的支柱材料。這在一些情況下是適宜的，或在另一些情況下是不適宜的。
即使當(dāng)使用的不是鋼化玻璃基板時，對整個真空隔熱玻璃組件施加高溫會軟化玻璃或產(chǎn)生應(yīng)力，而且部分加熱會產(chǎn)生更大的應(yīng)力。這些應(yīng)力會增加玻璃變形的可能性并且 /或者導(dǎo)致玻璃破碎。
而且，普通的真空隔熱玻璃元件的陶瓷或焊接玻璃外邊密封較脆、易裂，并且/或者易破碎，使單獨(dú)的玻璃面板相互間的移動能力降低。已知玻璃面板的移動發(fā)生在正常情況下，例如像兩個密封玻璃部件(如在真空隔熱玻璃元件內(nèi))作為窗戶、天窗或門的部件被安裝時，在所述真空隔熱玻璃元件直接暴露在日光下時，會造成一個玻璃面板比另一個面板吸收的熱量更多，或在其內(nèi)部和外部之間有巨大的溫差。
目前，絕大部分包括有機(jī)溶劑和粘結(jié)劑的熔塊熔漿混合物，連同含鉛陶瓷粉等被應(yīng)用在真空隔熱玻璃(VIG)或等離子顯示板(PDP)領(lǐng)域，其中所述含鉛陶瓷粉會危害環(huán)境， 毒害人體和/其它生物體。一般的熔塊通常含有大量的鉛，絕大部分是以一氧化鉛( 的形式存在的。而且當(dāng)前絕大部分的熔塊熔漿混合物包括碳化氫溶劑，該碳化氫溶劑會造成一些環(huán)境問題。人們對“無鉛”熔塊的需求日益高漲，一些相關(guān)的法律法規(guī)直接規(guī)定降低含鉛材料的使用，有些情況下甚至完全禁止含鉛材料的應(yīng)用，例如在窗戶上的應(yīng)用。
因此，提供一種無毒的熔塊熔漿混合物是很有必要的，并且該無毒的熔塊熔漿混合物在技術(shù)上需要仍能達(dá)到那些具有潛在危害的熔漿混合物，和/或包括前述混合物的組件所具有的性能或功能。
在這一點(diǎn)上，使用水作為溶劑以減少對環(huán)境的影響是可取的，因?yàn)槔缢越橘|(zhì)能降低生產(chǎn)的復(fù)雜程度，以及降低關(guān)于有機(jī)性揮發(fā)所損失和/或被截流的成本，和降低因恢復(fù)、循環(huán)所造成的成本，以及損失的風(fēng)險(xiǎn)和類似情形。本發(fā)明中的某些實(shí)施例涉及“無鉛” 熔塊熔漿混合物的使用，所述混合物包括FDA認(rèn)證的粘結(jié)劑和作為溶劑的水，因此可以降低濕態(tài)和/或干態(tài)的熔漿混合物中有毒的或有害環(huán)境的成分。某些熔塊熔漿混合物能被泵送、擠出或使用普通的其他設(shè)備人工地、半自動地或全自動地處理。在某些實(shí)施例中，擠出材料可基本上保持其被擠出的形狀。在某些實(shí)施例中的燒結(jié)產(chǎn)品會顯示出氣泡或應(yīng)力異常情況的減少，而還對基板提供了充足的吸附力。另一方面某些實(shí)施例中的涉及熔塊/介質(zhì)在預(yù)混糊狀態(tài)時保持穩(wěn)定的能力在某些實(shí)施例的應(yīng)用中是必須的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及一種熔塊熔漿糊(frit slurry paste)，該熔塊熔漿糊包括(1)水性溶劑；( 鉍基或陶瓷基的基本無鉛的熔塊粉末；和( 粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑包括重量百分比濃度為.25% -5%的甲基纖維素。所述熔塊熔漿糊的粘度為 2，000-200，OOOcpso
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及一種至少包括一個基板的組件。通過燒結(jié)施用于至少一個基板的熔塊熔漿糊而形成熔塊。所述熔塊熔漿糊包括(1)水性溶劑；( 鉍基或陶瓷基的基本無鉛的熔塊粉末；和C3)粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑包括重量百分比濃度為.001%-20%的膠凝材料。所述熔塊熔漿糊的粘度為2，000-200, OOOcps。
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及一種制備熔塊熔漿糊的方法。熔塊粉末、粘結(jié)劑材料和水性溶劑混合在一起形成中間混合物。所述熔塊粉末是基本無鉛的，且水性溶劑具有第一溫度。另外的水性溶劑可以加入到中間混合物形成熔塊熔漿糊。所述另外的水性溶劑具有第二溫度，為獲得所需的粘結(jié)劑濃度(在某些實(shí)施例中其數(shù)值是以重量百分比給出的)該第二溫度低于第一溫度。所述粘結(jié)劑材料對于熔塊熔漿糊或缺少熔塊粉末的熔塊熔漿糊的重量百分比濃度為.001% -30%。所述熔塊熔漿糊的粘度為2，000-200, OOOcps。
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及一種制備真空隔熱玻璃(VIG)元件的方法。提供第一基板(例如是玻璃的)。熔塊熔漿糊被施用到所述第一基板的周邊。提供第二基板(例如是玻璃的)，使第一基板和第二基板基本平行并且相互隔開，且使所述熔塊熔漿糊與第二基板的邊緣接觸。燒結(jié)熔塊熔漿糊產(chǎn)生外邊密封。第一基板和第二基板之間的空腔至少要部分抽空。所述熔塊熔漿糊的粘度為2，000-200，OOOcps，其包括(1)水性溶劑；(2)鉍基或陶瓷基的基本無鉛的熔塊粉末；和C3)粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑包括重量百分比濃度為.的甲基纖維素。
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及一種制備熔塊熔漿糊的方法。粘結(jié)劑材料和熱水混合以使粘結(jié)劑材料至少部分的溶解在熱水中，從而形成中間混合物。另外的水被加入中間混合物以形成介質(zhì)，該另外的水的溫度低于所述熱水的溫度。熔塊粉末被加入所述介質(zhì)制備成熔塊熔漿糊。所提供的粘結(jié)劑材料對于熔塊熔漿糊或缺少熔塊粉末的熔塊熔漿糊的重量百分比濃度為0. 001% -20%，并且所述熔塊熔漿糊的粘度為2，000-200，OOOcps。在將熔塊粉末加入所述介質(zhì)的過程中可以輔以緩慢的攪動以降低空氣被留在熔塊熔漿糊中的可能性。
在某些實(shí)施例中，此熔塊熔漿糊被用在制備組件的方法中，所述組件包括形成在至少一個基板上的外邊密封。所述熔塊熔漿糊可以被施用到至少一個基板的表面。所述的熔塊熔漿糊可至少部分的除去水分從而可部分的干燥，以在至少一個基板的表面上形成熔珠。在制備組件的外邊密封過程中，所述熔珠可形成在至少一個基板表面，以燒掉粘結(jié)劑材料并且熔結(jié)剩余的熔塊。
此處所描述的特征、觀點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例可組合起來形成新的實(shí)施例。


這些和其他的特征與優(yōu)點(diǎn)可以參照如下附圖中典型的實(shí)施例的具體描述來更好的和更全面的予以理解
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中普通真空隔熱玻璃元件的剖面視圖；7
圖2為沿圖1中所示剖面線所剖開的現(xiàn)有技術(shù)中的底面基板的平面俯視圖，并示出圖1中的外邊密封和墊片；
圖3為有關(guān)時間(小時)與殘留回火強(qiáng)度百分比的圖表，該圖表示出熱回火玻璃片在暴露在不同溫度下，在不同時間段的起初回火強(qiáng)度的喪失；
圖4為與圖3類似的有關(guān)時間與殘留回火強(qiáng)度百分比的圖表，不同之處為在X軸上所表示的時間段較短；
圖5為包含根據(jù)實(shí)施例中所述熔塊的組件；
圖6為一個流程圖，該流程圖示出制備熔塊熔漿糊并且將其施用到根據(jù)實(shí)施例所述基板上的過程的示例；和
圖7為一個流程圖，該流程圖示出制備熔塊熔漿糊并且將其施用到根據(jù)實(shí)施例所述基板上的過程的另一個示例。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及熔塊熔漿糊，所述熔塊熔漿糊可以用來構(gòu)成像真空隔熱玻璃(VIG)元件和/或等離子顯示板(PDP)這樣的組件，或者像包括設(shè)有燒結(jié)熔塊的玻璃基板和/或金屬基板的裝置。某些實(shí)施例中的熔塊熔漿糊可包括三種主要的組分。第一， 熔塊熔漿糊包括熔塊粉末。所述某些實(shí)施例的熔塊粉末含有鉍(例如，含Bi2O3-BO3物質(zhì)) 和/或其他陶瓷化合物。所述熔塊粉末優(yōu)選為“無鉛”，從而減少與配方糊有關(guān)的對環(huán)境的損害，確保安全和其他相關(guān)事宜。第二，所述熔塊熔漿糊包括粘結(jié)劑材料。所述某些實(shí)施例中的粘結(jié)劑材料包括一種或多種如下組分甲基纖維素(methylcellulose)、羥丙基甲基纖維素(hydroxypropyl methylcellulose)、輕丙基纖維素(hydroxypropyl cellulose)、 膨潤土(bentonite)、水性增黏劑(laponite)或其他相關(guān)化合物，或者所述某些實(shí)施例中的粘結(jié)劑材料由上述組分中的一種或多種組成。第三，所述熔塊熔漿糊包括水性溶劑。某些實(shí)施例的糊中也可加入其他的成分。例如，某些實(shí)施例中的糊可含有玻璃球、空心玻璃球和/或其他惰性添加劑。例如一個一般轉(zhuǎn)讓且共同擁有的當(dāng)前申請，其申請序列號為 —/—，—(律師案卷號3691-1859)，名稱為“包含熔珠的熔塊或焊接玻璃化合物及包含其之組件(Frit or Solder Glass Compound Including Beads, and Assemblies Incorporating the Same) ”，這里列出了其整個構(gòu)成成分以供參考。在某些實(shí)施例中表面活化劑也可加入到熔塊熔漿糊中。如同此處所用的，“介質(zhì)(vehicle)”用來指代混合物的組分，不包括熔塊粉末。據(jù)此，在某些實(shí)施例中，“介質(zhì)”是指粘結(jié)劑材料、水或水性溶劑以及任何可能的添加劑的組合。
在下面更具體的解釋中，本發(fā)明的發(fā)明人決定用甲基纖維素粘結(jié)劑在水中為熔塊糊的適用提供所需的未固化強(qiáng)度(green strength)和合適的糊料特性。發(fā)現(xiàn)糊的穩(wěn)定性與再混合性(remix)是可以接受的。甲基纖維素被用作食品添加劑，所以其可以認(rèn)為是不損害健康的，作為無毒成分是可以接受的。雖然普通的醋酸戊酯(amyl acetate)基介質(zhì)的干燥時間約為2-3分鐘，但是某些實(shí)施例中水性介質(zhì)的干燥時間僅約為5-6分鐘。在很多實(shí)施例的應(yīng)用中這個干燥時間是可以接受的。但是，如果很多其他的材料能被用作合適的粘結(jié)劑就好了。下面列出了幾種材料作為示例。
眾所周知，未固化強(qiáng)度是指一種材料在被施用后(例如施用到基板上)且在固化前為了能承受機(jī)械操作而不受到具體損傷而具有的機(jī)械強(qiáng)度。還有，未固化強(qiáng)度也指一種材料在干燥但還未固化的狀態(tài)下抵抗變形的能力。在某些實(shí)施例中，未固化強(qiáng)度是指所述糊被施用到基板上后被部分或全部干燥后的強(qiáng)度，也就是說水性溶劑至少被部分的蒸發(fā)。 在某些實(shí)施例中大約會除去超過百分之九十九。當(dāng)所述糊粘附到基板上時，其相對于各種力均具有一種機(jī)械阻力，該種機(jī)械阻力大于能使所述糊在濕態(tài)施用時能自由流動的力。對未固化強(qiáng)度和所描述粘性的測試在這里包括(1)彎折在至少兩個方向上被施用所述材料的玻璃基板，以確定所述材料是否相對于玻璃有脫離或裂開的情況，和(2)確定當(dāng)有不同的力作用所述材料時，其是否產(chǎn)生變形或產(chǎn)生變形程度的情況。
所述熔漿糊混合物配制為能被擠出到基板(例如玻璃基板、金屬基板、塑料基板、 復(fù)合材料基板或其他的基板)、干燥并被燒結(jié)，從而產(chǎn)生例如在兩個或多個基板間的封閉密封。所述熔漿具有本體粘性，能通過噴嘴或其他裝置被氣壓、液壓或其他方式泵送或擠出， 從而形成特定形狀(例如，基本的長方形，基本的圓形等形狀)，例如在金屬基板、玻璃基板或其他的基板上形成預(yù)定的截面形狀。所述擠壓截面能被干燥，以使水分基本完全被從中除去，從而產(chǎn)生未固化強(qiáng)度，該未固化強(qiáng)度能防止所述材料破碎、變壞或輕易的被從所施用到的表面上滑落。所述未固化強(qiáng)度能滿足各種所需的功能，例如處理兩個被以擠出方式施用的干燥的熔漿混合物隔開的面板。更進(jìn)一步能在干燥和燒結(jié)工序從有機(jī)溶劑或其他有害化合物中排除廢氣。
下面描述本申請的發(fā)明人在某些實(shí)施例中使用的用來產(chǎn)生水性介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)程序。 獲取幾種潛在的流變學(xué)材料(rheology materials)(列出如下)用作潛在的粘結(jié)劑。眾所周知，流變學(xué)是研究流動物質(zhì)的。所有的潛在粘結(jié)劑與去離子(DI)水混合。確定每種混合物中幾種成分所需的重量百分比濃度以獲得熔塊糊實(shí)際使用時足夠的未固化強(qiáng)度。一般在某些實(shí)施例中粘結(jié)劑的濃度為.001%到20%是合適的。但一般粘結(jié)劑的重量百分比濃度為.25% -5%是較優(yōu)選的，粘結(jié)劑的重量百分比濃度為.5% -1. 5%是更優(yōu)選的。使用熔塊 AGC BAS115用于混合與燒結(jié)，但其他被測試的熔塊也是相似的操作。當(dāng)然，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，也可用其他無毒和/或“無鉛”熔塊混入所述混合物中。
下面特別列出被測試的用作熔塊潛在粘結(jié)劑的化合物
粘度為400cps，濃度為2%的甲基纖維素水溶液
粘度為1600cps，濃度為2%的甲基纖維素水溶液
粘度為4000cps，濃度為2%的甲基纖維素水溶液
粘度為800cps，濃度為2%的甲基纖維素水溶液
羥丙基甲基纖維素
羥丙基纖維素
膨潤土 H
水性增黏劑XL21
水性增黏劑RD
以上列出的纖維素是來自阿法埃莎公司(Alfa Aesar)，用于食品工業(yè)和化妝品工業(yè)。所述膨潤土和水性增黏劑是來自南方粘土產(chǎn)品公司(Southern Clay Production)，用于改變制造陶瓷的粘土條的流變學(xué)性能。因此這些化合物被認(rèn)為具有非常好的健康和安全方面的性質(zhì)(例如，阻燃性和放射性等)。9
這些水性介質(zhì)相比于含有醋酸戊酯(amyl acetate) /乙烷纖維素(ethyl cellulose)的熔塊糊(具有1. 25%粘度的粘結(jié)劑)。每種水性體系需要額外量的水與粘結(jié)劑溶液以獲得近似于醋酸戊酯介質(zhì)的可分布性(dispensable)糊粘性。特別如下面所詳細(xì)描述的，某些實(shí)施例的水性介質(zhì)被發(fā)現(xiàn)需要約33%或更大粘性的溶液來制造與醋酸戊酯介質(zhì)相似的可分布性糊粘性，較優(yōu)選為40%或更大，依然優(yōu)選為50%或更大，甚至有些時候優(yōu)選為60% -65%或更大。
根據(jù)糊混合的特性，在醋酸戊酯的密度是.876gm/cm3的情況下，而水的密度至少在理想狀態(tài)下為1. OOgm/cm3。如上所提及的，水性溶劑的使用需要介質(zhì)-熔塊的比率增加以獲得相似于至少33%的糊粘度，較優(yōu)選為至少40%，仍然優(yōu)選為至少50%，有些時候會優(yōu)選為60% -65%或更高。越高分子量的甲基纖維素濃度，像1600cps、4000cps和8000cps， 則產(chǎn)生越一致的膠狀特征，其被發(fā)現(xiàn)太有彈性而很難在某些精密的施用中被分布均勻。當(dāng)然這些和/或其他相似特性的材料可被應(yīng)用在許多其他方面。
至少有兩個因素影響對介質(zhì)需求的增加。第一，水的密度大于醋酸戊酯的密度?；诿芏鹊牟煌?，通過1. 00/0. 876的比率可知在重量使用量上需要增加約14%。
第二，水的表面張力大于醋酸戊酯的表面張力，所以這需要額外的流體將其降低成可使用的粘度?？梢允褂脦讉€方法來降低水的表面張力。表面活性劑(tergitol)和三重氫核(triton)作為異丙醇(isopropyl alcohol)被使用。但是，令人意想不到是確定降低水溶液的表面張力不會導(dǎo)致對所述糊可測量性質(zhì)的變化。相反，每個水性系統(tǒng)仍需要至少另外的35%-36%的容積(總共約50%，少于約14%的介質(zhì)會導(dǎo)致粘性的區(qū)別)的介質(zhì)用以產(chǎn)生可接受糊粘性。越濃的甲基纖維素溶液需要更大的容量去抵消那種溶液的膠狀現(xiàn)象。盡管對表面張力的調(diào)整沒有一個關(guān)于混合比率的可測量的效果，但是本申請的發(fā)明人相信除了因密度導(dǎo)致的不同，加入另外溶液(有些時候是另外的35%或更多)是因?yàn)闅滏I (hydrogen bonding)的作用，因?yàn)樗鰵滏I在水溶液中很強(qiáng)。
另外的流體影響到對粘結(jié)劑百分比濃度的要求。因此，如上所示，雖然濃度范圍在.25%到5%之間在某些實(shí)例中是可接受的，但.50%到1. 00%粘結(jié)劑濃度被發(fā)現(xiàn)對甲基纖維素是可接受的。誠然，在某些例子的應(yīng)用中.75 %的甲基纖維素濃度會具有相對初步處理的充分的未固化強(qiáng)度。因?yàn)轭~外容量的水介質(zhì)混在糊中，一般在醋酸戊酯中.75%的甲基纖維素對應(yīng)1. 125%的粘結(jié)劑，1.00%的甲基纖維素對應(yīng)1.50%的粘結(jié)劑，等等。
甲基纖維素粘結(jié)劑必須被溶解在水中。但是，本發(fā)明的發(fā)明人注意到熔塊粉末溶解很慢且容易結(jié)塊，有時溶解需要幾天時間，甚至有時用滾壓來加速這個過程。但是，令人意想不到的是本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)甲基纖維素的性能有些近似于膠質(zhì)食品(例如像果凍)。于是，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)甲基纖維素能溶于某種水中，所述某種水為摻入熱的去離子水后再加入涼水到所需容量的水。例如，約有一半容量的水作為熱水(例如，其溫度范圍為約100下到沸點(diǎn)溫度，雖然溫度不高，例如為約100下或更低，但在某些例子中是優(yōu)選的) 被加入，然后將所需剩余容量的水在環(huán)境溫度或室溫加入，或在接近于環(huán)境溫度或室溫加入。在某些實(shí)施例中，“熱”水的溫度可能會更低。
將所述配方的熔塊糊放置在顯微鏡載玻片上，并用第二載玻片置于所述熔塊糊上。然后使用普通的加熱爐將所述組件在525°C的溫度下燒結(jié)20分鐘。一般熔塊的燒結(jié)溫度范圍可從約300°C到約550°C，燒結(jié)時間根據(jù)所使用的裝置不同而調(diào)整。例如，普通加熱爐會比紅外線的加熱爐用時要長。在某些實(shí)施例中任何情況下燒結(jié)的熔塊在外觀上相互間非常相似或一樣，其均具有深色的外觀且非常像燒掉的粘結(jié)劑或與粘結(jié)劑外觀一樣。但是有一點(diǎn)可以觀察到的不同是更粘稠的、更趨于膠狀的溶液會在燒結(jié)的熔塊中產(chǎn)生大的氣泡。大的氣泡通常是指直徑在Imm左右的氣泡(例如，.7mm-l. 3mm)，而小的氣泡是指出現(xiàn)在燒結(jié)熔塊中的氣泡在尺寸上小或在數(shù)量上少。本申請的發(fā)明人確定這與糊的質(zhì)地有關(guān)， 糊具有的彈性使氣泡被困在糊中不能移動并不能溢出。由于產(chǎn)品不會具有平整或一致的玻璃表面，大的氣泡在裝飾和美學(xué)的角度看是有優(yōu)點(diǎn)的。大的氣泡被認(rèn)為在影響熔塊的最終性能方面具有優(yōu)點(diǎn)，例如，在降低熔塊總體膠粘強(qiáng)度(adhesive strength)的條件下，會產(chǎn)生氣體釋放的機(jī)會等。
下面的表格是對各種測試粘結(jié)劑性能測試結(jié)果的總結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種熔塊熔漿糊，包括 水性溶劑；鉍基或陶瓷基的熔塊粉末，所述熔塊粉末基本無鉛；和粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑包括重量百分比濃度為0. 25% -5%的甲基纖維素， 其中，所述熔塊熔漿糊的本體粘度為2000-200000cps。
2.如權(quán)利要求1所述的熔塊熔漿糊，其中，所述粘結(jié)劑具有的重量百分比濃度為 0. 5% -1. 5%。
3.如權(quán)利要求2所述的熔塊熔漿糊，其中，所述粘結(jié)劑為粘度為400cps、濃度為2%的水溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的熔塊熔漿糊，進(jìn)一步包括表面活化劑。
5.如權(quán)利要求1所述的熔塊熔漿糊，進(jìn)一步包括能吸收800-2000nm紅外線輻射的無鉛添加劑。
6.如權(quán)利要求1所述的熔塊熔漿糊，其中，所述熔塊熔漿糊燒結(jié)后產(chǎn)生熔塊，所述熔塊具有線性的熱膨脹系數(shù)(CTE)，該熱膨脹系數(shù)接近玻璃或金屬的熱膨脹系數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的熔塊熔漿糊，其中，所述粘結(jié)劑中基本無碳?xì)浠衔铩?br> 8.如權(quán)利要求1所述的熔塊熔漿糊，其中，所述熔塊粉末為包含Bi2O3-B2O3的物質(zhì)。
9.一種組件，包括 至少一個基板；形成于至少一個基板之上的熔塊，所述熔塊是通過燒結(jié)施用于至少一個基板上的熔塊熔漿糊而成，所述熔塊熔漿糊包括 水性溶劑；鉍基或陶瓷基的熔塊粉末，所述熔塊粉末基本無鉛；和粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑包括重量百分比濃度為0. 001% -20%的膠凝材料， 其中，所述熔塊熔漿糊的本體粘度為2，000-200, OOOcps。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其中，所述粘結(jié)劑的重量百分比濃度為0.5%-1.5%。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其中，所述粘結(jié)劑為粘度為400cps、濃度為2%的水溶液。
12.如權(quán)利要求9所述的組件，進(jìn)一步包括能吸收800-2000nm紅外線輻射的無鉛添加劑。
13.如權(quán)利要求10所述的組件，進(jìn)一步包括第一基板和第二基板，其中，在所述第一基板和第二基板之間提供有熔塊作為邊密封。
14.如權(quán)利要求13所述的組件，其中，所述組件為一種真空隔熱玻璃(VIG)元件。
15.如權(quán)利要求9所述的組件，其中，所述熔塊被夾在至少一個基板與金屬層之間。
16.如權(quán)利要求15所述的組件，其中，所述組件為等離子顯示板(PDP)。
17.如權(quán)利要求9所述的組件，其中，所述熔塊粉末為包含Bi2O3-B2O3的物質(zhì)。
18.一種制備熔塊熔漿糊的方法，所述方法包括將熔塊粉末、粘結(jié)劑材料和水性溶劑混合在一起形成中間混合物，所述熔塊粉末是基本無鉛的，所述水性溶劑具有第一溫度；和向所述中間混合物中加入另外的水性溶劑形成熔塊熔漿糊，所述另外的水性溶劑具有第二溫度，所述第二溫度低于第一溫度，其中，所提供的粘結(jié)劑材料對于熔塊熔漿糊或缺少熔塊粉末的熔塊熔漿糊的重量百分比濃度為0. 001% -20%，并且所述熔塊熔漿糊的本體粘度為2，000-200, OOOcps。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第一溫度為100T -212 T，并且所述第二溫度為環(huán)境溫度或室溫，或者接近環(huán)境溫度或室溫。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述熔塊粉末為鉍基或陶瓷基的熔塊粉末。
21.一種制備真空隔熱玻璃(VIG)元件的方法，所述方法包括提供第一基板；將熔塊熔漿糊施用到所述第一基板的邊的周圍；提供第二基板，使所述第一基板和第二基板基本平行并且相互隔開，從而將所述熔塊熔漿糊提供到第二基板的邊的周圍； 燒結(jié)熔塊熔漿糊實(shí)現(xiàn)外邊密封；且至少要部分抽空在第一基板和第二基板之間形成的空腔， 其中，所述熔塊熔漿糊的本體粘度為20，000-100, OOOcps，所述熔塊熔漿糊包括 水性溶劑；鉍基或陶瓷基的熔塊粉末，所述熔塊粉末基本無鉛；和粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑包括重量百分比濃度為0. 25% -5%的甲基纖維素。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述熔塊熔漿糊是被擠出到至少第一基板上。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述熔塊粉末為包含Bi2O3-B2O3的物質(zhì)。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述熔塊熔漿糊進(jìn)一步包括能吸收800-2000nm 紅外線輻射的無鉛添加劑。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述粘結(jié)劑為粘度為400cps、濃度為2%的水溶液。
26.一種制備熔塊熔漿糊的方法，所述方法包括將粘結(jié)劑材料和熱水混合以使粘結(jié)劑材料至少部分的溶解在熱水中，從而形成中間混合物；將另外的水加入中間混合物以形成介質(zhì)，所述另外的水的溫度低于所述熱水的溫度；并且將熔塊粉末加入所述介質(zhì)制備成熔塊熔漿糊，其中，所提供的粘結(jié)劑材料對于熔塊熔漿糊或缺少熔塊粉末的熔塊熔漿糊的重量百分比濃度為0. 001% -20%，并且其中所述熔塊熔漿糊的本體粘度為2，000-200, OOOcps。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中，在將熔塊粉末加入所述介質(zhì)的過程中輔以緩慢的攪動以降低空氣殘留在熔塊熔漿糊中的可能性。
28.一種制備包含形成在至少一個基板上的邊密封的組件的方法，包括 準(zhǔn)備如權(quán)利要求27中所述的熔塊熔漿糊；將所述熔塊熔漿糊施用到至少一個基板的表面；使熔塊熔漿糊至少部分的除去水分從而部分的使其干燥，以在至少一個基板的表面上形成熔珠；并且在制備組件的邊密封過程中，將所述熔珠燒結(jié)在至少一個基板表面，以燒掉粘結(jié)劑材料從而獲得燒結(jié)的熔塊。
全文摘要
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及應(yīng)用在組件(例如，真空絕緣玻璃元件或等離子顯示屏)中的熔塊糊及制備所述組件的方法。所述熔塊粉是基本無鉛的，在第一溫度上提供水性溶劑。向中間混合物中添加另外的水性溶劑以形成熔塊糊。在第二溫度提供另外的水性溶劑，所述第二溫度低于第一溫度。相對于所述熔塊糊或無熔塊粉的熔塊，所提供的粘結(jié)劑材料的重量百分比濃度為0.001％-20％。所述熔塊糊的本體粘度為2,000-200,000cps。
文檔編號C03C8/16GK102510842SQ201080029788
公開日2012年6月20日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者戴維·J.·庫珀, 提姆斯·艾倫·丹尼斯 申請人:格爾德殿工業(yè)公司