專利名稱：通過側(cè)面涂布使平板玻璃增強(qiáng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明提供了一種再增強(qiáng)平的脆性氧化物基材(如窗戶上的玻璃)的方法，其強(qiáng)度曾因表面有缺陷而被削弱，例如當(dāng)經(jīng)過劃痕和折斷來切割玻璃時(shí)。業(yè)已知道，涂覆層可用于修復(fù)玻璃上的表面缺陷，從而使玻璃再增強(qiáng)到未劃傷前的強(qiáng)度。特別有用的增強(qiáng)組合物是含基于硅烷的組合物，尤其是聚合的交聯(lián)過的硅氧烷的水溶液。本發(fā)明涉及一種使切割過的平板玻璃增強(qiáng)或恢復(fù)強(qiáng)度的方法，以及由此得到的平板玻璃制品。
由脆性材料構(gòu)成的制品，如玻璃窗格玻璃，實(shí)際所顯示的抗張強(qiáng)度一般比理論所預(yù)測(cè)的小些。這種削弱是由于制品中有不完美因素或該制品的體內(nèi)或表面有少量雜質(zhì)而引起的。以前，采用許多種脆性材料的表面處理方法來防止表面磨傷、受損并能為脆性制品略微增加些強(qiáng)度。
玻璃就其本性而言，是人們所知強(qiáng)度最高的材料之一。理論上，標(biāo)準(zhǔn)的硅酸鹽玻璃應(yīng)能承受高達(dá)140-200億巴斯卡(2-3百萬(wàn)磅/英寸2(psi))應(yīng)力。然而實(shí)際上，一般能達(dá)到的強(qiáng)度僅為70兆巴斯卡，約10,000psi。
對(duì)預(yù)計(jì)值和測(cè)量值之間不一致的解釋是存在表面缺陷或裂紋。這些缺陷對(duì)玻璃的骨架硅氧烷網(wǎng)絡(luò)(Si-O-Si)基本上起著斷裂的作用。而玻璃中的這種損傷點(diǎn)成為施加在玻璃上的力的焦點(diǎn)，起著將施加的外力集中起來的作用，使玻璃制品在遠(yuǎn)低于所預(yù)期的應(yīng)力下發(fā)生最終損壞。
一些研究者長(zhǎng)期以來都在尋求方法來解除玻璃強(qiáng)度中所存在的問題。對(duì)形成和處理玻璃制品的方法所作的許多改進(jìn)所導(dǎo)致的強(qiáng)度增強(qiáng)是不能令人滿意的，因?yàn)檫@些改進(jìn)的處理方法仍會(huì)在玻璃制品中產(chǎn)生一些缺陷。為此，研究者的目標(biāo)是針對(duì)如何在缺陷不可避免地在物體上產(chǎn)生后減小這些缺陷的影響。
改進(jìn)玻璃強(qiáng)度的一些方法包括Aratani等人的專利U.S.4,859,636，其中，玻璃中的金屬離子被較大直徑的離子代換以產(chǎn)生表面壓應(yīng)力。Poole等人的專利U.S.3,743,491也涉及到表面保護(hù)性處理。Hashimoto等人的專利U.S.4,891,241涉及施用和固化硅烷偶合劑和丙烯?；图谆；衔飦碓鰪?qiáng)玻璃表面。這種組合是至關(guān)重要的。
雖然，上述專利都各自使經(jīng)過某種處理的玻璃強(qiáng)度有所改進(jìn)，然而它們并不是沒有缺點(diǎn)的。有些處理占用的時(shí)間比在制造過程中所能提供的更長(zhǎng)，因而需要離線操作。還有一些涉及工人安全和健康問題。特別是有機(jī)溶劑以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化合物的使用和處理，制造者需關(guān)心其安全和健康問題。
一般由“浮”法生產(chǎn)平板玻璃，這種方法可生產(chǎn)寬的連續(xù)的玻璃板。平板玻璃常常再切割成更有用的尺寸。切割過程中會(huì)使玻璃產(chǎn)生缺陷。切割過的平板玻璃片常需要熱處理至軟化來修復(fù)這些缺陷。而熱處理或退火是一種較昂貴的方法。
在Carson等人的專利U.S.5,567,235，標(biāo)題為“增強(qiáng)脆性氧化物基材的方法用以硅烷為基的組合物和聚合的交聯(lián)過的硅烷涂布過的脆性氧化物基材”，BryanEllis等人的專利U.S.5,486,693，標(biāo)題為玻璃的增強(qiáng)方法；碩士論文，AlfredUnversity,New York，“通過涂布硅烷偶合劑使玻璃增強(qiáng)”R.Bennett(Feb.1989)以及在上述參考文獻(xiàn)中列出的文獻(xiàn)中公開了用于增強(qiáng)脆性氧化物基材，特別是玻璃的組合物。然而，這些參考文獻(xiàn)并未指出在平的制品側(cè)面有選擇地施用增強(qiáng)組合物，以實(shí)現(xiàn)和在制品的兩個(gè)側(cè)面和主要的平表面上施用增強(qiáng)組合物時(shí)的同樣、甚至更好的強(qiáng)度提高。
本發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明涉及一種僅主要處理玻璃的側(cè)面而不處理玻璃的平坦表面的極大部分來增強(qiáng)平板玻璃板的方法。首先在平板玻璃的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面涂布玻璃增強(qiáng)組合物(如含基于硅烷的玻璃增強(qiáng)化合物的水溶液)，而不涂布極大部分平坦的主表面，隨后固化，達(dá)到最大再增強(qiáng)。制得的側(cè)面涂布過的玻璃的強(qiáng)度與涂布前的玻璃強(qiáng)度相比顯著提高，令人驚奇的是側(cè)面涂布的玻璃和在兩個(gè)側(cè)面以及平坦表面大部分都涂布了同樣涂覆物的玻璃有同樣的強(qiáng)度，甚至強(qiáng)度更高。還提供了側(cè)面涂布的增強(qiáng)平板玻璃制品以及有這樣的增強(qiáng)玻璃制品的窗戶。
附圖簡(jiǎn)述附圖所示為側(cè)面涂布過的增強(qiáng)平板玻璃以及增強(qiáng)平板玻璃的試驗(yàn)法。

圖1是在試驗(yàn)設(shè)備中的平板玻璃的透視圖。圖2是在試驗(yàn)設(shè)備中，沒有負(fù)荷下玻璃板的正視圖，而圖3是在負(fù)荷下彎曲的玻璃樣品。
本發(fā)明的詳細(xì)描述在此主要就通過側(cè)面涂布玻璃增強(qiáng)組合物，提高其強(qiáng)度的玻璃作為基底來描述本發(fā)明。然而，玻璃僅是可通過本發(fā)明而被增強(qiáng)的脆性氧化物基材的一個(gè)例子。由任何脆性氧化物，如氧化鋁或鋁酸鹽、氧化硅或硅酸鹽、氧化鈦或鈦酸鹽、鍺酸鹽可以制成平形制品。通常平的或片狀的這類脆性氧化物基材可采用本發(fā)明的側(cè)面處理方法增強(qiáng)，在本發(fā)明的實(shí)踐中，可以認(rèn)為這些基材與玻璃基底是等價(jià)物。本文中雖用玻璃來解釋本發(fā)明，但同樣的理論可以應(yīng)用于任何脆性氧化物基材，只要它們?cè)趽p壞之前無(wú)明顯的塑性變形。所有這些脆性氧化物材料都被認(rèn)為是可通過本文公開的側(cè)面涂布而被再增強(qiáng)的等價(jià)基材。因此，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“玻璃”包括所有這樣的脆性氧化物基材等價(jià)物。具體的增強(qiáng)組合物的選擇將取決于脆性氧化物基材的組成。
可通過本發(fā)明的側(cè)面處理來增強(qiáng)的制品的形狀通常是平形。然而，可通過本發(fā)明的側(cè)面處理來改進(jìn)其強(qiáng)度的制品的形狀基本上應(yīng)至少有兩個(gè)基本上平行的主表面和至少一個(gè)次表面，并且每個(gè)主表面與至少一個(gè)次表面連接。次表面可作為側(cè)面，主表面與次表面的面積比至少為10，通常大于100。這樣的制品一般是平面的或平形的，如窗戶格玻璃。然而一些有明顯弧度形狀的制品，其形狀本質(zhì)上仍屬可通過本發(fā)明的側(cè)面處理來提高該制品的強(qiáng)度的形狀。上面定義中，術(shù)語(yǔ)“基本上平行”并不排除主表面不存在弧度，僅要求制品的大部分上的兩個(gè)表面間有大致相同的間距。因此，這樣的基本上平行的表面不必是平形的。正如在此使用的術(shù)語(yǔ)所說的有基本上平行主表面和次表面或側(cè)表面的弧形制品，其主表面與次表面的面積比大于10的例子，可以是圓柱形的，如常用的管式熒光燈泡的玻璃部件。常用的白熾燈泡的玻璃部件是弧形的另一個(gè)例子，該制品的絕大部分上，作為主表面的內(nèi)、外表面有大致相等的間距(比較一致的厚度，所以基本上是平行的)，其次表面或側(cè)表面一般位于玻璃與金屬螺紋基部連接處的鄰近部位。長(zhǎng)方形的窗戶格玻璃是有兩個(gè)這樣的主表面和四個(gè)次表面的制品的例子，而圓形或橢圓形窗戶格玻璃有兩個(gè)這樣的主表面，但僅有一個(gè)側(cè)面。
在圖1中，基本為平面的制品描述為部件12。它是很典型的有基本上平行的表面(即表面18和與18相背的表面)的平形制品，主表面大于側(cè)面(如6)，該制品的大部分的基本上平行的表面間的距離保持大致相等。窗戶玻璃是最普通的脆性氧化物制品，它是平的，其主表面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于側(cè)面面積。總之，必須要有兩個(gè)明顯大于側(cè)面(如大于10倍)的基本上平行的表面。弧形制品，如弧形窗戶玻璃和機(jī)動(dòng)車擋風(fēng)玻璃，或其它窗戶玻璃，有大的基本上平行的表面，是可采用本發(fā)明加以增強(qiáng)的合適制品。有些制品僅有一個(gè)次表面或側(cè)面，如圓形或橢圓形窗戶玻璃，或白熾燈泡的玻璃部件，但都有至少兩個(gè)主表面，且每個(gè)主表面都與至少一個(gè)側(cè)面連接。
玻璃增強(qiáng)組合物任何適合涂布在玻璃上來增強(qiáng)玻璃的組合物都適合在本發(fā)明中使用。在脆性氧化物制品被切割，或受損或產(chǎn)生缺陷之后，這樣的組合物能再增強(qiáng)該制品，與再增強(qiáng)之前的被切割或產(chǎn)生缺陷的制品強(qiáng)度相比，可再增強(qiáng)至少20％。本領(lǐng)域的技術(shù)人員皆了解這樣的組合物。優(yōu)選基于硅烷的組合物，尤其是含水基的硅烷組合物。Ellis，B.，等人的專利U.S.5,476,692公開了一種用于增強(qiáng)玻璃的組合物，它含有硅烷和樹脂，該專利中披露的合適的玻璃增強(qiáng)組合物在此引用參考。Carson，S.等人的專利U.S.5,567,235中公開了較好的基于硅烷的玻璃增強(qiáng)組合物，在此引用參考。
基于除硅烷組合物外的增強(qiáng)組合物也是合適的。含氨基塑料(如含至少兩個(gè)氨基的化合物與含醛基的化合物和含羥基的化合物的反應(yīng)產(chǎn)物)的溶液適用于增強(qiáng)玻璃。例如，與甲醇縮合的三聚氰胺-甲醛單體的水溶液可涂布在平板玻璃的側(cè)面，固化后可增強(qiáng)該玻璃，如CYMEL385(～80％甲基化的三聚氰胺-甲醛，來自Cytec Industries)或Resimene717。另外的增強(qiáng)化學(xué)劑包括VestigonBF 1530(ε-己內(nèi)酰胺嵌段的異佛爾酮二異氰酸酯三元共聚物(ε-caprolactam blockedisophorone di-isocyanate trimer)，可從Huels AG購(gòu)得)、Jeffamine T-403(一種聚合物，可從Texaco Chemical Co.購(gòu)得)、APS(4-氨基苯基砜，可自Aldrich ChemicalCo.購(gòu)得)、Epon 825(一種環(huán)氧樹脂，可從Shell Chemical Co.購(gòu)得)。有些可以稀釋溶液購(gòu)得，稀釋溶液可施用到側(cè)面并熱固化為凝聚膜。雖然購(gòu)得的一些制劑是水溶液，也可以使用不含水的制劑。
本身嵌段的異氰酸酯或與聚酰胺或多醇嵌段的異氰酸酯的非水溶液也可以用于增強(qiáng)玻璃，方法是將其施用在玻璃樣品的側(cè)面并熱固化。還證實(shí)了環(huán)氧樹脂的制劑在這方面的應(yīng)用。Hashimoto等人的專利U.S.4,891,241也公開了玻璃增強(qiáng)組合物，它們適用于本發(fā)明。通過熱固化和紫外線固化可獲得這一發(fā)明中所述的交聯(lián)聚丙烯酸酯。
較好的增強(qiáng)組合物是在水溶液中水解的基于硅烷的組合物，其水解部分具有下面通式(OH)3SiR”其中，R”是有機(jī)官能團(tuán)，它可以在水溶液中進(jìn)一步水解或不水解。這種有機(jī)官能團(tuán)可含有可水解的硅烷的殘基。還可以根據(jù)要求選擇R”，使所得的含水解的基于硅烷的組合物的水溶液，在脆性氧化物基材上涂布和固化后，能明顯改善脆性氧化物基材的強(qiáng)度。
水解的基于硅烷的組合物，例如，可以選自甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTMO)、縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMO)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(CETMO)、甲基三甲氧基硅烷(MTMO)、3,3-二甲氧基丙基三甲氧基硅烷(DPTMO)、5,6-環(huán)氧己基三甲氧基硅烷(EHTMO)、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)馬來酰胺、3-脲基丙基三甲氧基硅烷(UPTMO)、1,2-二(三甲氧基甲硅烷基)乙烷(BTMOE)、1,2-二(三甲氧基甲硅烷基丙氧基)乙烷(BTMOPE)、它們的水解物以及混合物。
因此，水解的基于硅烷的組合物的優(yōu)選例子包括水解的縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、水解的2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、水解的3-脲基丙基三甲氧基硅烷和水解的3,3-二甲氧基丙基三甲氧基硅烷。
施用在脆性氧化物基材上的涂覆層還可以是一種混合物，例如一種或多種水解的基于硅烷的組合物的混合物。一般，以混合物使用的基于硅烷的組合物可以任何比例加入。而且，在此所述的任何組合物可以單獨(dú)使用，可明顯改善脆性氧化物基材的強(qiáng)度。
除非特別指出，作為具體實(shí)施例中提供的基于硅烷的組合物都是OsiSpecialties、Dow Corning、Huels America和PCR，Inc.銷售的。
雖然本發(fā)明涂覆層可以是一種或多種水解的基于硅烷的組合物的混合物，但也可以將不同的水解的基于硅烷的組合物的涂覆物施用在脆性氧化物基材的表面。例如，在脆性氧化物基材的表面施用CETMO的涂覆層，然后在CETMO涂覆層仍是濕的或干的情況下，或在固化第一涂覆層后，還可以施用第二涂覆層，另一層CETMO涂覆層或不同的涂覆層(如MPTMO)。
涂覆層可以按此方式先后施用任何層數(shù)的涂覆層。進(jìn)一步的是，用此方法還可以施用表面活性劑，即在用水解的基于硅烷的組合物涂布表面之前，用表面活性劑涂布脆性氧化物表面。在施用本發(fā)明的涂覆層之后，還可以施用即使象Hashimoto等人(U.S.4,891,241)的涂覆層。
用于本發(fā)明方法的基于硅烷的組合物在水溶液中的平均濃度約為水溶液的1-99％(重量)，較好的約為1-50％(重量)，最好約為5-30％(重量)。
下列反應(yīng)式列出了兩步反應(yīng)，據(jù)信是含有水解的基于硅烷的組合物的水溶液在制備和施用中發(fā)生的兩步反應(yīng)。
涂覆層在此反應(yīng)式中，三烷氧基硅烷在水中反應(yīng)形成溶液中的硅烷三醇。然后，固化時(shí)，溶液中的硅烷三醇縮合形成低聚物，并進(jìn)一步聚合為交聯(lián)的硅氧烷(Si-O-Si)涂覆層。此硅氧烷(Si-O-Si)涂覆層一般含有一種有機(jī)取代基，如R”基團(tuán)。
在此反應(yīng)式中，R’O可以是任何能水解的基團(tuán)。下列R’基團(tuán)最能滿足這一標(biāo)準(zhǔn)-CH3、-C2H5和
但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員非常明白，能滿足這一標(biāo)準(zhǔn)的還有其它基團(tuán)。
R基團(tuán)是一種能在水解反應(yīng)中水解，形成R”基團(tuán)的有機(jī)官能團(tuán)。這種有機(jī)官能團(tuán)可以是能水解的硅烷的殘基。水解反應(yīng)后，若R基團(tuán)含有能水解的基團(tuán)，R”含有至少一個(gè)羥基(OH)。如果R基團(tuán)不能水解，例如，當(dāng)R是乙烯基或甲基時(shí)，則R和R”是相同的。通常，上述反應(yīng)式中的R基團(tuán)最好選擇為使本發(fā)明基于硅烷的組合物能在改進(jìn)或恢復(fù)強(qiáng)度以及溶液穩(wěn)定性兩方面給出合適的平衡。因此，R基團(tuán)優(yōu)選的例子包括縮水甘油氧基丙基、2-(3,4環(huán)氧環(huán)己基)乙基和3,3-二甲氧基丙基。而且，R”的優(yōu)選例子將是上述這些較好的R化合物的水解物。
上述反應(yīng)式絕非意味著限制了制備含基于硅烷的組合物的水溶液的方式。可以很容易地以任何能水解的硅烷開始來代替三烷氧基硅烷。例如鹵代硅烷類，如取代的三氯硅烷。
如上所述，水解中，R基團(tuán)可成為含羥基的R”基團(tuán)。例如，CETMO和GPTMO，其R基團(tuán)中都有環(huán)氧環(huán)，在水溶液中水解時(shí)，打開環(huán)氧環(huán)，得到一個(gè)二羥基。這樣，R”基團(tuán)就有親水性(由OH基團(tuán)提供)和疏水性的平衡作用。R”基團(tuán)的親水性對(duì)強(qiáng)度有特別的改善作用。
在增強(qiáng)組合物中可加入表面活性劑，以改善在脆性氧化物基材側(cè)表面的覆蓋，達(dá)到更好的脆性氧化物基材的增強(qiáng)。一般來說，僅加入少量表面活性劑就能使涂覆物在脆性氧化物基材上更好地鋪展。在這方面，非離子表面活性劑尤為有效。這類表面活性劑的例子，有市銷的Triton X-102(Union Carbide公司生產(chǎn))，它是辛基苯氧基聚乙氧基乙醇。一般可以加入約0.001-1.0％(重量)(按溶液的總重量計(jì))的表面活性劑。較好的是加入約0.01-0.05％(重量)(按溶液的總重量計(jì))的表面活性劑。
對(duì)不是玻璃的含硅脆性氧化物基材，上面披露的用于增強(qiáng)玻璃的含硅烷的增強(qiáng)組合物是合適的。
涂覆物組合物的添加劑本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，為了改善覆蓋性能，如改善水溶液的潤(rùn)濕性，或?yàn)榱颂峁┲T如紫外穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性或控制流變性能(如表面潤(rùn)滑性)等效應(yīng)的目的，可以在增強(qiáng)組合物中加入其它的化合物。
對(duì)較好的基于硅烷的含水組合物，其水溶液的pH一般調(diào)節(jié)在約1.5-11范圍，較好的范圍在約2-4，因?yàn)樵囼?yàn)期間，在此范圍的水溶液最穩(wěn)定。一般來說，可根據(jù)水解后R”基團(tuán)來調(diào)節(jié)含水解的基于硅烷的組合物水溶液的pH?？梢酝ㄟ^加入堿性或酸性化合物，將水溶液的pH調(diào)節(jié)至所需的值。
含水解的基于硅烷的組合物的水溶液，其性能可因老化而受影響，而最終其對(duì)脆性氧化物基材強(qiáng)度的改進(jìn)程度會(huì)有所降低。有趣的是，在某些情況下輕度老化是有益的，例如GPTMO水溶液的性能隨老化(如1-30天)而改善。但是，進(jìn)一步的老化，如超過100天，最終使性能下降。含水解的基于硅烷的組合物的水溶液的儲(chǔ)存壽命取決于其中組合物的組成。例如，對(duì)其中水解的基于硅烷的組合物是水解的CETMO的水溶液而言，儲(chǔ)存壽命可能至少為100天，在此期限內(nèi)，其改進(jìn)脆性氧化物基材強(qiáng)度的能力不受明顯影響。
增強(qiáng)組合物的施用可通過噴涂、淋涂、浸漬、刷涂或任何適于施用液體、蒸汽或氣溶膠的其它方法，將增強(qiáng)組合物涂布在基底的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面。優(yōu)選通過刷涂平的基底的側(cè)面來施用增強(qiáng)組合物。
本發(fā)明的涂覆物可以直接施用在任何側(cè)表面。
通常，在窗戶的生產(chǎn)中，從較大的玻璃切割出合適尺寸的玻璃。一般通過劃痕和折斷來進(jìn)行切割。用于住宅的窗戶玻璃應(yīng)該有2-10毫米范圍厚度的側(cè)邊，其主表面或基本上平行的兩個(gè)平表面為100平方厘米至大于幾平方米。商用或工業(yè)用窗戶玻璃通常要比住宅窗戶玻璃厚，如大于10毫米，但很少大于2厘米。無(wú)論厚度大小，主表面的面積至少比側(cè)面面積大10倍，通常要大幾百倍。應(yīng)該在切割成玻璃制品的形狀和大小之后，在側(cè)面施用增強(qiáng)組合物。而且，應(yīng)該只涂布側(cè)面，在平表面上將涂覆層以直通而非來回涂布的方式涂布。覆蓋了增強(qiáng)組合物的平表面的面積應(yīng)小于平表面面積的10％。如果涂覆的面積大于10％，在涂覆層固化之前，除去主表面的至少90％面積上的涂覆層，那么就可認(rèn)為這相應(yīng)于涂布了小于主表面面積的10％。
在低于玻璃基底或制品的軟化溫度或接近該溫度下施用增強(qiáng)組合物。一般在室溫或接近室溫下施用。優(yōu)選玻璃(脆性氧化物)表面溫度在約20-200℃，最好在約20-30℃。
增強(qiáng)組合物的固化對(duì)大多數(shù)組合物，尤其是含基于硅烷的組合物的水溶液，處理的側(cè)面在涂覆增強(qiáng)組合物后，應(yīng)該固化該涂覆層。對(duì)某些增強(qiáng)組合物，僅僅干燥就已足夠。在固化期間會(huì)發(fā)生交聯(lián)或其它反應(yīng)?？墒褂眉铀俟袒蚋稍锏脑O(shè)備，例如固化爐，升高涂布的側(cè)面的表面溫度。固化時(shí)間取決于增強(qiáng)組合物的化學(xué)性質(zhì)以及固化溫度。一般來說，采用的固化溫度在100-300℃范圍。約230℃的固化溫度較好。當(dāng)然，對(duì)某些基于硅烷的涂覆物，如BTMOE，可能低于230℃的表面溫度便能有效進(jìn)行固化。一旦達(dá)到固化表面溫度，就能有效地快速固化。對(duì)基于硅烷的增強(qiáng)組合物，表面溫度應(yīng)在約230℃保持約30秒。固化期間的溫度應(yīng)足夠高到使形成涂覆層而又不會(huì)使涂覆層變褐色。有效固化的溫度范圍部分取決于所選擇的R”基團(tuán)。例如，對(duì)水解的CETMO，溫度一般低于約200℃就能提供邊緣結(jié)果，而約高于350℃會(huì)導(dǎo)致涂覆層結(jié)焦。
本發(fā)明方法的固化步驟可以通過施加任何源的能量來進(jìn)行，其量應(yīng)足以從被處理的脆性氧化物基材的涂覆層中除去如水或其它非涂料性的反應(yīng)產(chǎn)物，并促進(jìn)與增強(qiáng)組合物化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的任何固化反應(yīng)。固化步驟是能量和時(shí)間的綜合函數(shù)，包括在低能量時(shí)使用較長(zhǎng)的時(shí)間，或相反，使用上面所述限制內(nèi)的高能量而持續(xù)較短的時(shí)間。這樣的能源的例子有微波、紅外線、紫外線(UV)、輻照、置于環(huán)境溫度或提升溫度下(例如在電加熱爐或煤氣加熱爐內(nèi))，在環(huán)境壓力下，或在高于或低于環(huán)境壓力下，或在這些條件的組合下。
其它涂覆物在側(cè)面增強(qiáng)層上還可以施用另外的涂覆層來提供另外的性質(zhì)。較好的固化后增強(qiáng)組合物具有一定的耐水性和耐潮性。如果要求其耐水性大于固化后增強(qiáng)涂覆層所具有的值，在增強(qiáng)涂覆層的頂層可以施用另外的涂覆物或涂覆層。如果需要，涂覆了增強(qiáng)組合物的側(cè)面還可以覆蓋另外的層，改善抗沖擊性或增強(qiáng)其它性能。在增強(qiáng)用的涂覆層的頂部可以加上耐摩擦或提供抗沖擊性的頂涂層。Poole等人的專利U.S.3,743,491披露了這類涂覆層。
強(qiáng)度試驗(yàn)本文中所述的強(qiáng)度是指制品破裂(和損壞)之前樣品所能承受的最大負(fù)荷。有許多方法用于測(cè)量破壞強(qiáng)度，該強(qiáng)度取決于樣品的幾何形狀和制品的用途。它們包括彎曲強(qiáng)度、垂直負(fù)荷強(qiáng)度、同心環(huán)強(qiáng)度和沖擊試驗(yàn)強(qiáng)度。本發(fā)明的方法確實(shí)可以增強(qiáng)脆性氧化物基材。如在背景技術(shù)中所指出的，理論上所有脆性氧化物基材，尤其是玻璃會(huì)因?yàn)槲⑿〉娜毕荻鴵p壞。既然脆性氧化物基材理論上應(yīng)該有高得多的強(qiáng)度，可以將本發(fā)明表征為恢復(fù)脆性氧化物基材強(qiáng)度的一種方法，因?yàn)楸景l(fā)明的方法可以為脆性氧化物基材提供一定程度的強(qiáng)度，向其理論強(qiáng)度靠近。
正如所指出的，增強(qiáng)組合物施用到玻璃制品切割過的側(cè)面。一片平板玻璃的切割過的側(cè)面是沿該側(cè)面從較大的玻璃板切出玻璃片時(shí)的側(cè)面。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，窗戶玻璃或制品的強(qiáng)度若有增加，較薄的側(cè)面涂覆的玻璃片會(huì)具有和較厚的未處理的玻璃片等同的強(qiáng)度以及一般的機(jī)械性能。這樣，平板玻璃的重量會(huì)比未處理的對(duì)比物更輕。此外，增加強(qiáng)度會(huì)使產(chǎn)品在運(yùn)輸和使用中破損的機(jī)會(huì)更少(較少破裂)。
增強(qiáng)用的制劑本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案是使用5-25％(重量)的水解過的三烷氧基硅烷溶液，例如2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基、3-縮水甘油氧基丙基和甲基三烷氧基硅烷。本發(fā)明最好的方案是通過涂覆切割的側(cè)面，并且涂覆層不超過平表面的10％，使用水解過的2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基和甲基三烷氧基硅烷，來增強(qiáng)鈉鈣平板玻璃。
實(shí)際上有可能處理平板玻璃的側(cè)面使其到抗張強(qiáng)度增加100％(按照本文所述的四點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)測(cè)定)。基于硅烷的含水組合物中，水解過的硅烷溶液，其中第四部分具有相當(dāng)大的疏水特性，強(qiáng)度增加和耐潮性最大。
使用疏水硅烷所遇到的一個(gè)困難是制得穩(wěn)定水溶液的能力。使用諸如CETMO類的化合物制得的溶液在合適條件下可以穩(wěn)定幾周，但是使用疏水性化合物，要生產(chǎn)能穩(wěn)定幾天的水溶液都極其困難。儲(chǔ)存壽命受到限制極大地增加了與使用這些水解物質(zhì)有關(guān)的問題。正如下面實(shí)施例所示的，可以加入助溶劑，如異丙醇和螯合劑來克服這些問題。
在實(shí)際生產(chǎn)中，克服儲(chǔ)存壽命的一種方法是恰在工廠使用之前配制水解的水溶液。如果以連續(xù)方法使用，該方法會(huì)需要一個(gè)配制水解溶液的反應(yīng)器和一個(gè)儲(chǔ)罐，用作施用設(shè)備(通常是噴涂設(shè)備)的給料罐。將凈的物料加入反應(yīng)器以及隨后移入給料罐可同時(shí)進(jìn)行，使到達(dá)施用設(shè)備的物料處于能提供最大好處的狀態(tài)。
本發(fā)明將通過下面的實(shí)施例進(jìn)一步加以說明。除非特別指出，實(shí)施例和整個(gè)說明書中使用的比例都以重量為標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例1通過在環(huán)境條件下向稀釋的乙酸溶液(用去離子水稀釋，pH為3.3)中加入活性組分，制備各個(gè)待試驗(yàn)的15％(重量)增強(qiáng)組合物的水溶液。在所有實(shí)施例中使用的樣品為清潔的鈉鈣玻璃(2”×101/2”)，厚度為2.2毫米，側(cè)面為101/2”，通過劃痕和折斷可從較大的玻璃上切割出各個(gè)樣品。在如圖1所示的主表面18上劃痕并沿劃痕線折斷玻璃進(jìn)行切割。各個(gè)樣品用市銷的玻璃清潔劑清潔，隨后用異丙醇漂洗。側(cè)面的處理方法為用棉質(zhì)拭子的涂覆器在樣品的每個(gè)101/2”側(cè)面的2/3長(zhǎng)度上充分涂覆待試驗(yàn)的制劑。制備后立刻(1小時(shí)內(nèi))試驗(yàn)各制劑和以天計(jì)時(shí)的各個(gè)老化期。重復(fù)制備樣品并進(jìn)行試驗(yàn)。施用增強(qiáng)組合物后，將處理的樣品置于600℃的兩個(gè)紅外加熱板之間達(dá)45秒，處理的樣品被加熱至表面溫度為210-250℃。未處理的對(duì)照樣品進(jìn)行和處理樣品同樣的加熱和冷卻，但不涂覆增強(qiáng)水溶液。樣品冷卻至室溫，將2”×101/2”的樣品切割成三個(gè)31/2”×2”的試樣，兩個(gè)試樣都用增強(qiáng)制劑處理其31/2”的兩個(gè)側(cè)面，另一個(gè)試樣作為對(duì)照，其側(cè)面不用增強(qiáng)制劑處理。對(duì)處理的31/2”側(cè)面按照下述測(cè)量其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度使用如圖1所示的21/4”×1”的四點(diǎn)彎曲夾具。該夾具有10,000磅的壓縮負(fù)荷室，固定在Instron Testing器上的負(fù)荷板(10)上。進(jìn)行彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，玻璃試樣(12)支撐在兩根1/4”鋼棒(8)上，兩根鋼棒分開21/4”，待試驗(yàn)的處理過的側(cè)面或次表面(6)跨越兩根鋼棒(8)間的21/4”空間，切割中主表面18上沒有劃痕，但沿線(2)折斷，該表面朝上，而另一主表面(與18相背的表面)在切割時(shí)沿線(4)劃痕，該表面朝下。兩根1/4”的鋼棒(14)放在玻璃試樣(12)的頂部，分開1”，并與下面的棒(8)平行。在上層棒(14)的上面放一塊鋼板(16)，在板(16)上，向下施加一垂直的負(fù)荷(20)，例如施加一種力。圖2所示是力(20)為零時(shí)的夾具，即處于無(wú)負(fù)荷位置。圖3所示是試樣(12)上有負(fù)荷時(shí)的夾具。該負(fù)荷使玻璃試樣(12)彎曲，使試樣(12)的下主表面(與18相背的表面)承受張力，主表面18承受壓縮力。以0.2”/分鐘的速度降低Instron Testing器的十字頭，使鋼板(16)上的負(fù)荷(20)以固定的速度增加。該設(shè)備可以測(cè)量到高達(dá)10,000磅的負(fù)荷。通常負(fù)荷在40-200磅的范圍。
對(duì)每種制劑，試驗(yàn)其復(fù)制樣品的強(qiáng)度，計(jì)算玻璃的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以磅/英寸2(PSI)計(jì)。
采用上面的方法試驗(yàn)制劑中下列活性玻璃增強(qiáng)組合物3-氨基丙基三乙氧基硅烷(AMEO)3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMO)乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(CETMO)表I
按小時(shí)計(jì)的時(shí)間1加熱25秒2加熱45秒3加熱60秒4制劑中有一些沉淀物存在，有相分離全部涂覆與僅涂覆側(cè)面的比較研究使用兩種濃度的含水CETMO[2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷]、15％(重量)MTMO(甲基三甲氧基硅烷)和15％(重量)VTMO(乙烯基三甲氧基硅烷)處理整個(gè)試樣和僅處理側(cè)面對(duì)四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的作用。實(shí)施例2、3和4顯示，僅處理側(cè)面能得到和處理包括大表面和側(cè)面的所有表面一樣好，即使不是更好的效果。這是令人驚奇而又不是很顯著的結(jié)果，即固化增強(qiáng)組合物覆蓋小于總面積的20％與覆蓋制品的全部表面相比，可獲得相同或更好的強(qiáng)度。
實(shí)施例2從大的玻璃板上預(yù)先切割3 1/2”×2”的鈉鈣玻璃試樣，并用Windex溶液清洗，再用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)紙巾擦拭；隨后用異丙醇清洗，然后使樣品在空氣中干燥。恰在處理之前用Kimwipe手巾紙擦拭。
在此使用的5％(重量)含水CETMO制劑可通過用另外的含水乙酸(pH為3.3)將10克30％(重量)含水CETMO制劑稀釋到總重為60克而制得。將一半樣品完全浸入在清潔的派熱克斯玻璃盤中的5％(重量)含水CETMO制劑中2分鐘，用金屬鉗取出樣品，讓多余的制劑滴落。樣品在兩塊600℃的紅外加熱板之間熱固化1分鐘。基材表面溫度在230-280℃范圍。另一半樣品，用棉質(zhì)拭涂器僅在側(cè)面涂覆5％(重量)CETMO水溶液制劑。這些樣品也在紅外加熱板之間熱固化1分鐘。按照實(shí)施例1中所述測(cè)定這些樣品的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。
5％(重量)CETMO的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度樣品處理 四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度psi(S.D.)1僅處理側(cè)面12,500(200)完全浸入 11,000(200)未處理的對(duì)照物6,000(200)1S.D.＝(n-1)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)施例3按照實(shí)施例2中所述制備3 1/2”×2”鈉鈣玻璃試樣。在42.5克pH為3.3的乙酸水溶液中加入7.5克CETMO(批號(hào)36IJ022996，來自O(shè)Si Specialties)，制得15％(重量)的CETMO水溶液制劑。將一半樣品浸在已老化了29天的15％(重量)CETMO水溶液中2分鐘，按照實(shí)施例2所述取出樣品并熱固化。另一半樣品也按照上面所述，用棉質(zhì)拭涂器僅在其側(cè)面涂覆溶液，并熱固化。下表列出了試驗(yàn)樣品的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。
15％(重量)CETMO的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度樣品處理四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度psi(S.D.)1完全浸入12,700(1,400)僅處理側(cè)面 13,800(1,400)未處理的對(duì)照物 6,300(200)1S.D.＝(n-1)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)施例4按照實(shí)施例2中所述制備3 1/2”×2”鈉鈣玻璃試樣。室溫下，在42.5克pH為3.3的乙酸水溶液中加入7.5克MTMO(批號(hào)95E-8025，來自Gelest,Inc.)，制得15％(重量)的MTMO水溶液制劑。該制劑機(jī)械振動(dòng)15分鐘。在其中加入少量(0.03克)Silwet L-7604(Osi Specialties)，改善該制劑的鋪展性。該溶液在室溫條件下在48-72小時(shí)分相。將一半樣品浸在15％(重量)MTMO水溶液中2分鐘，按照實(shí)施例2所述取出樣品并在紅外加熱板之間熱固化50秒。另一半樣品也按照上面所述，用棉質(zhì)拭涂器僅在其側(cè)面涂覆溶液，并熱固化。基底表面溫度在180-230℃范圍。下表中列出了制劑的年齡。下表還列出了試驗(yàn)樣品的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。
15％(重量)MTMO的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度制劑年齡(小時(shí)) 樣品處理 四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度psi(S.D.)13 完全浸入 8,400(1,600)3 僅處理側(cè)面 9,200(3,900)未處理的對(duì)照物6,300(1,300)22 完全浸入 9,200(2,200)22 僅處理側(cè)面 12,600(4,700)未處理的對(duì)照物5,300(300)1S.D.＝(n-1)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)施例5按照實(shí)施例2中所述制備3 1/2”×2”鈉鈣玻璃試樣。室溫下，在42.5克pH為3.3的乙酸水溶液中加入7.5克VTMO(批號(hào)81246，來自Huels PetrarchSystems)，制得15％(重量)的VTMO水溶液制劑。該制劑機(jī)械振動(dòng)15分鐘。在其中加入少量(0.03克)Silwet L-7604(Osi Specialties)，改善該制劑的鋪展性。室溫條件下該制劑在24小時(shí)內(nèi)分相。將一半樣品浸在15％(重量)VTMO水溶液中2分鐘，按照實(shí)施例4所述取出樣品并在紅外加熱板之間熱固化50秒。另一半樣品也按照上面所述，用棉質(zhì)拭涂器僅在其側(cè)面涂覆溶液，并熱固化。下表中列出了制劑的年齡。下表還列出了試驗(yàn)樣品的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。
15％(重量)VTMO的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度制劑年齡(小時(shí)) 樣品處理 四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度psi(S.D.)15 完全浸入 8,400(1,000)5 僅處理側(cè)面 9,500(1,400)未處理的對(duì)照物 6,300(1,300)1S.D.＝(n-1)標(biāo)準(zhǔn)偏差用于側(cè)面增強(qiáng)的非水制劑下列實(shí)施例證實(shí)了水解的三烷氧基硅烷的增強(qiáng)作用。通過加入非水溶劑和螯合劑可以改善一些烷基三烷氧基硅烷的溶液穩(wěn)定性。(試驗(yàn)了MTMO/TFPTMO/異丙醇制劑)。
室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；3.9克試劑級(jí)異丙醇(批號(hào)3032KTRP，Mallinckrodt)、0.75克MTMO(甲基三甲氧基硅烷，批號(hào)95E-0825，Gelest，Inc.)、0.02克TFPTMO(3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷，批號(hào)120,337,United Chemical Technologies)和0.35克1N鹽酸水溶液。該制劑在環(huán)境溫度下機(jī)械振動(dòng)15分鐘。(該制劑可穩(wěn)定2天，然后開始相分離)。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米厚的鈉鈣玻璃(2”×10 1/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆其2/3長(zhǎng)度，制劑的年齡列于下表。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理30秒。其表面溫度在150-200℃范圍。按照實(shí)施例1中所述，冷卻和切割樣品，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。結(jié)果列于下表。
異丙醇中的15/0.25％(重量)MTMO/TFPTMO四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度制劑年齡(小時(shí)) 四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度psi(S.D.)1評(píng)注1/2 11,300(3,000) 制劑清澄和均勻5 12,300(2,700) 與上相同24 13,600(1,100) 制劑略混濁未處理的對(duì)照物 7,700(600)1S.D.＝(n-1)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)施例6室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；3.5克試劑級(jí)異丙醇(批號(hào)3032KTRP，Mallinckrodt)、1.0克MTMO(甲基三甲氧基硅烷，批號(hào)95E-0825,Gelest，Inc.)、0.03克TFPTMO(3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷，批號(hào)120,337,United Chemical Technologies)和0.7克pH為3.2的乙酸水溶液。該制劑在環(huán)境溫度下機(jī)械振動(dòng)15分鐘。與實(shí)施例5的制劑相比，該制劑的穩(wěn)定性大為提高。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米厚的鈉鈣玻璃(2”×10 1/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆其2/3長(zhǎng)度，制劑的年齡列于下表。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理40秒。其表面溫度在170-210℃范圍。按照實(shí)施例1中所述，冷卻和切割樣品，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。結(jié)果列于下表。
異丙醇中的15/0.25％(重量)MTMO/TFPTMO四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度制劑年齡(天) 四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度psi(S.D.)1評(píng)注7 10,600(1,100) 制劑清澄和均勻31 12,900(2,000) 與上相同未處理的對(duì)照物 8,400(1,000)1S.D.＝(n-1)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)施例7室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；3.5克試劑級(jí)異丙醇(批號(hào)3032KTRP，Mallinckrodt)、1.0克MTMO(甲基三甲氧基硅烷，批號(hào)95E-0825,Gelest，Inc.)、0.03克TFPTMO(3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷，批號(hào)120,337,United Chemical Technologies)、0.5克1N鹽酸水溶液和0.02的Ni(AcAc)2(乙酰丙酮鎳，批號(hào)206，來自ROC/RIC Research Corp)作為穩(wěn)定劑。該制劑在環(huán)境溫度下機(jī)械振動(dòng)15分鐘。與實(shí)施例5的制劑相比，該制劑的穩(wěn)定性大有提高。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米厚的鈉鈣玻璃(2”×10 1/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆其2/3長(zhǎng)度，制劑的年齡列于下表。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理40秒。其表面溫度在170-210℃范圍。按照實(shí)施例1中所述，冷卻和切割樣品，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。結(jié)果列于下表。
異丙醇中的15/0.25％(重量)MTMO/TFPTMO四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度制劑年齡(天) 四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度psi(S.D.)1評(píng)注49,800(1,600)制劑清澄和均勻31 13,300(3,300) 與上相同未處理的對(duì)照物 8,500(1,100)1S.D.＝(n-1)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)施例8室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；0.8克去離子水、0.4克試劑級(jí)丙酮和2.0克Cymel385(～80％甲基化三聚氰胺-甲醛，批號(hào)11464，來自Cytec Industries)。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米(0.09”)厚的鈉鈣玻璃(2”×101/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆50％(重量)的該制劑，涂覆側(cè)面的2/3長(zhǎng)度。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理30秒。其表面溫度在150-200℃范圍。樣品冷卻至室溫，切割成2”×31/2”的試樣，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。處理后的樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為13,000psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2700psi。未處理的熱固化樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為6,000psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為600psi。
實(shí)施例9室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；0.8克試劑級(jí)丙酮、0.4克VestigonBF 1530ε-己內(nèi)酰胺嵌段的異佛爾酮二異氰酸酯三聚物(Huels AG)和0.25克JeffamineT-403聚胺(Texaco Chemical Co.)。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米(0.09”)厚的鈉鈣玻璃(2”×101/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆制得的28/17％(重量)的BF1530/T-403制劑，涂覆側(cè)面的2/3長(zhǎng)度。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理60秒。其表面溫度在200-270℃范圍。樣品冷卻至室溫，切割成2”×31/2”的試樣，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。處理后的樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為14,400psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1800psi。未處理的熱固化樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為7,700psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為400psi。
實(shí)施例10室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；0.8克試劑級(jí)丙酮、0.4克VestigonBF 1300內(nèi)嵌段的異佛爾酮二異氰酸酯(internally blockedisophorone di-isocyanate)低聚物(Huels AG)和0.2克APS(4-氨基苯基砜，AldrichChemical Co.)。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米(0.09”)厚的鈉鈣玻璃(2”×101/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆制得的29/14％(重量)的BF1300/APS制劑，涂覆側(cè)面的2/3長(zhǎng)度。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理60秒。其表面溫度在200-270℃范圍。樣品冷卻至室溫，切割成2”×3 1/2”的試樣，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。處理后的樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為13,100psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為600psi。未處理的熱固化樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為6,000psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為300psi。
實(shí)施例11室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；4.0克試劑級(jí)丙酮、2.0克VestigonBF 1300內(nèi)嵌段的異佛爾酮二異氰酸酯低聚物(HuelsAG)。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米(0.09”)厚的鈉鈣玻璃(2”×10 1/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆制得的33％(重量)的BF1300制劑，涂覆側(cè)面的2/3長(zhǎng)度。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理60秒。其表面溫度在200-270℃范圍。樣品冷卻至室溫，切割成2”× 3 1/2”的試樣，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。處理后的樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為15,300psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為300psi。未處理的熱固化樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為7,000psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為800psi。
實(shí)施例11室溫下，在配備有塑料內(nèi)襯螺絲帽的玻璃容器中加入下列試劑；4.0克試劑級(jí)丙酮、2.0克APS(4-氨基苯基砜，Aldrich Chemical Co.)、3.0克Epon 825環(huán)氧樹脂(Shell Chemical Co.)和3.0克GPTMO(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，Huels Petrarch Systems,Inc.)。用棉質(zhì)拭涂器在清潔的2.2毫米(0.09”)厚的鈉鈣玻璃(2”×10 1/2”)樣品的側(cè)面上，涂覆制得的25/25/16％(重量)的Epon825/GPTMO/APS制劑，涂覆側(cè)面的2/3長(zhǎng)度。樣品在600℃的紅外加熱板中熱處理60秒。其表面溫度在200-270℃范圍。樣品冷卻至室溫，切割成2”×3 1/2”的試樣，并測(cè)定其四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。處理后的樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為17,000psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2000psi。未處理的熱固化樣品顯示，平均四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為7,000psi，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1000psi。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)脆性氧化物制品的改進(jìn)方法，所述制品的形狀為有至少兩個(gè)基本上平行的主表面，至少一個(gè)次要的側(cè)表面，主表面與次要表面的面積比至少為10，每個(gè)主表面各自連接到至少一個(gè)次要的側(cè)表面，其中所述的改進(jìn)包括a)用增強(qiáng)組合物涂覆脆性氧化物制品的次要的側(cè)表面，而不在制品的主表面的至少90％的面積上涂覆所述的增強(qiáng)組合物；和b)固化該涂覆物以形成增強(qiáng)層，該增強(qiáng)層主要限制在該制品的側(cè)表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的脆性氧化物制品是從較大的平板玻璃上切割得到的平板玻璃，所述的增強(qiáng)組合物與玻璃反應(yīng)，與切割的平板玻璃的強(qiáng)度相比，能使玻璃的強(qiáng)度再增強(qiáng)至少20％。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的平板玻璃是有兩個(gè)主表面和四個(gè)次要的側(cè)表面的長(zhǎng)方形玻璃。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的平板玻璃是有兩個(gè)主表面和一個(gè)次要的側(cè)表面的圓形或橢圓形玻璃。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的脆性氧化物制品是普通的有兩個(gè)主表面和兩個(gè)次要的側(cè)表面的管形玻璃。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的脆性氧化物制品是有兩個(gè)主表面和一個(gè)次要的側(cè)表面的燈泡形玻璃。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的增強(qiáng)組合物是一種溶液，可通過混合一種溶劑和一種能增強(qiáng)玻璃的基于硅烷的組合物制得。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的溶劑是水。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的基于硅烷的組合物是一種可水解的硅烷。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的基于硅烷的組合物是2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷和一種表面活性劑在酸性pH的水中的混合物。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法還包括在固化的增強(qiáng)組合物頂層施用另外的涂覆物。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述的另外的涂覆物為所述的制品提供抗沖擊性。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述的另外的涂覆物不溶于水，并為增強(qiáng)層提供耐濕性。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的增強(qiáng)組合物在固化中與脆性氧化物基材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
15.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的增強(qiáng)組合物是一種氨基塑料。
16.一種改進(jìn)的脆性氧化物制品，所述制品的形狀為有至少兩個(gè)基本上平行的主表面和至少一個(gè)次要的側(cè)表面，主表面與次要表面的面積比至少為10，每個(gè)主表面各自連接到至少一個(gè)次要的側(cè)表面，其中所述的改進(jìn)包括至少一個(gè)次要的側(cè)表面涂覆用于脆性氧化物的增強(qiáng)組合物，該制品的主表面的至少90％的面積上基本上沒有所述的增強(qiáng)組合物。
17.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于所述的脆性氧化物制品是有兩個(gè)主表面和四個(gè)次要的側(cè)表面的長(zhǎng)方形玻璃。
18.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于所述的脆性氧化物制品是有兩個(gè)主表面和一個(gè)次要的側(cè)表面的圓形或橢圓形玻璃。
19.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于所述的脆性氧化物制品是普通的有兩個(gè)主表面和兩個(gè)次要的側(cè)表面的管形玻璃。
20.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于所述的脆性氧化物制品是有兩個(gè)主表面和一個(gè)次要的側(cè)表面的燈泡形玻璃。
21.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于所述的脆性氧化物制品是有弧形主表面的玻璃制品，其形狀適合用作機(jī)動(dòng)車上的窗戶玻璃。
22.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于所述的制品還包括在增強(qiáng)組合物頂層上的第二涂覆層。
23.如權(quán)利要求22所述的制品，其特征在于所述的第二涂覆層不溶于水，該涂覆層為所述的固化增強(qiáng)涂覆層提供耐水性屏障。
24.如權(quán)利要求22所述的制品，其特征在于所述的第二涂覆層是有撓性的，它為制品提供了抗沖擊性。
25.一種涂覆了硅烷的脆性氧化物制品，該制品有基本上平行的主表面和至少一個(gè)次要的側(cè)表面，主表面與次要表面的面積比至少為10，每個(gè)主表面連接到至少一個(gè)次要的側(cè)表面，并且具有固化在脆性氧化物基材的至少一個(gè)側(cè)面上的聚合交聯(lián)的硅氧烷的增強(qiáng)層，主表面的至少90％沒有所述的增強(qiáng)層，由基本上沒有有機(jī)溶劑的含水的基于硅烷的組合物形成聚合交聯(lián)的硅氧烷，所述的硅烷選自MPTMO、GPTMO、VTMO、CETMO、MTMO、DMPTMO、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、1,2-二(三甲氧基甲硅烷基)乙烷、1,2-二(三甲氧基甲硅烷基丙氧基)乙烷、5,6-環(huán)氧己基三甲氧基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)馬來酰胺、它們的水解后的形式以及混合物。
26.如權(quán)利要求25所述的制品，其特征在于所述的基材是玻璃。
27.有框架的窗戶，并且在所述框架中安裝了至少一個(gè)窗戶格玻璃，其改進(jìn)包括以權(quán)利要求16所述的增強(qiáng)玻璃制品作為窗戶格玻璃。
28.有框架的窗戶，并且在所述框架中安裝了至少一個(gè)窗戶格玻璃，其改進(jìn)包括以權(quán)利要求26所述的增強(qiáng)玻璃制品作為窗戶格玻璃。
全文摘要
描述了一種增強(qiáng)或恢復(fù)平形脆性氧化物基材(12)的強(qiáng)度的方法，該方法包括用增強(qiáng)組合物涂覆脆性氧化物基材(12)的側(cè)面，不涂覆該基底(12)的平的主表面的較大部分。還提供了增強(qiáng)的脆性氧化物基材(12)，例如玻璃和以側(cè)面增強(qiáng)的玻璃(12)作為窗戶格玻璃的窗戶。
文檔編號(hào)C03C17/28GK1239467SQ9880130
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1998年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月8日
發(fā)明者V·D·帕帕努, S·W·卡森, S·J·施瓦茨 申請(qǐng)人:北美埃爾夫愛托化學(xué)股份有限公司