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美国专利申请：高应变点玻璃

摘要：本发明涉及一种玻璃组合物，其包含：57-75wt％的SiO2；3-11wt％的Al2O3；6-11wt％的 Na2O；16-21wt％的CaO；0.01-0.1wt％的Li2O；和小于0.05wt％的K2O；各重量百分比基于该玻璃组合物的总重量。还提供具有如上描述的块状玻璃组合物的玻璃产品。该玻璃产品，诸如平板玻璃产品和玻璃基板，具有至少590℃的应变点和至少7.4ppm/℃的热膨胀系数。本发明还涉及包括玻璃基板的磁性记录制品和光伏电池，该玻璃基板具有如上描述的块状玻璃组合物。

高应变点玻璃

发明专利

[0001]本发明涉及玻璃组合物和由其制备的玻璃产品，它可以同时具有诸如至少590℃ 的高应变点和对于一些实施方式，至少7.4ppm/℃的热膨胀系数。

技术背景

[0002]在很多应用中使用玻璃基板，诸如用做磁记录制品和光伏电池的基板。包括玻璃基板的磁记录制品的一个实例是在与计算机相关的应用中使用的硬盘驱动器。硬盘驱动器的玻璃基板通常具有向其施加的和/或在其上方的一种或多种磁性材料。通常在高温下向玻璃基板施加磁性材料。在某些硬盘驱动技术的情况下，施加磁性材料以便形成垂直记录介质，其中，在玻璃基板上所述磁性材料处于直立的状态。与纵向记录介质的形成通常所需要的温度相比，垂直记录介质的形成通常需要更高的施加温度。与垂直记录介质的形成相关联的更高的温度通常需要具有至少590℃的应变点的玻璃基板。

[0003]在光伏电池和模块的情况下，向基板(诸如玻璃基板)施加一层或多层半导体材料和/或在基板(诸如玻璃基板)上方施加一层或多层半导体材料。各半导体层的施加通常在高温下进行。在薄膜光伏电池和模块的情况下，当形成可包含镉(Cd)和/或碲(Te)的半导体材料以及它们的合金的各半导体层时通常需要甚至更高的温度。与形成例如包括至少一个 CdTe层的薄膜光伏电池或模块相关联的更高的温度通常需要具有至少590℃的应变点的玻璃基板。

[0004]在某些应用的情况下，具有高应变点的玻璃基板是组件的一部分，该组件包括一种或多种其它具有较低应变点的玻璃成分，该玻璃成分提供例如用于组件的安装表面。例如，光伏模块可包括玻璃背板。出于经济原因，诸如降低成本，该玻璃背板由较低成本的材料，诸如具有较低的应变点的钠钙玻璃形成。在这样的组件的情况下，可希望低和高应变点的玻璃成分的热膨胀系数值之间具有最小偏差(或差异)。热膨胀系数值的最小偏差(或差异)可在暴露于反复的温度波动之后，将它们之间分层和/或组件的结构完整性降低的可能性减小或最小化。

[0005]包含稀土氧化物，诸如镧系元素氧化物和/或氧化钇的玻璃组合物可提供具有提高的应变点的玻璃产品。包括硼，诸如三氧化二硼的玻璃组合物也可提供具有提高的应变点的玻璃产品。然而，这样的玻璃组合物可提供的玻璃产品具有与之相关的增加的成本。此外，这样的玻璃组合物可提供的玻璃产品的热膨胀系数值与较低成本和低应变点玻璃成分的热膨胀系数值不充分足够接近(或匹配)，从而不期望地阻碍与这种较低成本和低应变点的玻璃成分的组装。

[0006]希望开发提供具有提高的应变点的玻璃产品的替代玻璃组合物。此外，希望这种新开发的替代玻璃组合物至少在某些应用中也提供具有与低应变点的玻璃产品，诸如钠钙玻璃的热膨胀系数值充分足够接近(或匹配)的热膨胀系数值的玻璃产品。

发明内容

[0007]根据本发明，提供一种玻璃组合物，其包含下述成分，基本由下述成分组成，或由下述成分组成：57-75wt％的SiO₂；3-11wt％的Al₂O₃；6-11wt％的Na₂O；16-21wt％的CaO；0.01-0.1wt％的Li₂O；和小于0.05wt％的K₂O，其中各重量百分比基于所述玻璃组合物的总重量。

[0008]根据本发明，进一步提供一种玻璃产品，其由上述玻璃组合物制备，其中，该玻璃产品具有至少590℃的应变点，可选择地，具有至少7.4ppm/℃的热膨胀系数。

[0009] 根据本发明，还提供了一种玻璃产品，其具有块状玻璃组合物，该块状玻璃组合物包含下述成分，基本由下述成分组成，或由下述成分组成：57-75wt％的SiO₂；3-11wt％的 Al₂O₃；6-11wt％的Na₂O；16-21wt％的CaO；0.01-0.1wt％的Li₂O；和小于0.05wt％的K₂O，其中各重量百分比基于块状玻璃组合物的总重量。

[0010] 根据本发明，还提供一种磁记录制品，其包括玻璃基板，其中玻璃基板具有块状玻璃组合物，该块状玻璃组合物包含下述成分，基本由下述成分组成，或由下述成分组成：57-75wt％的SiO₂；3-11wt％的Al₂O₃；6-11wt％的Na₂O；16-21wt％的CaO；0.01-0.1wt％的Li₂O；和小于0.05wt％的K₂O，其中各重量百分比基于所述块状玻璃组合物的总重量。

[0011] 根据本发明，进一步还提供一种光伏电池，其包括玻璃基板和该玻璃基板上方的至少一个半导体层，其中玻璃基板具有块状玻璃组合物，该块状玻璃组合物包含下述成分，基本由下述成分组成，或由下述成分组成：57-75wt％的SiO₂；3-11wt％的Al₂O₃；6-11wt％的 Na₂O；16-21wt％的CaO；0.01-0.1wt％的Li₂O；和小于0.05wt％的K₂O，其中各重量百分比基于块状玻璃组合物的总重量。

附图说明

[0012]图1是根据本发明的光伏电池的代表性的截面图；

[0013]图2是根据本发明的计算机磁盘驱动器形式的磁性记录制品的代表性的截面图。

[0014]在图1和2中，不是按比例的，相同的附图标记表示相同的组件和结构特征。

本发明详细说明

[0015]本文所使用的空间或方向术语，诸如“左”，“右”，“内”，“外”，“上”，“下”等，与在附图中所示的本发明相关。然而，可以理解，本发明可以假定各种替代的取向，因此，这些术语不应被认为是限制性的。

[0016]除了在操作实例中，或者另有说明，在说明书和权利要求书中使用的表示成分、反应条件、工艺参数、物理特性、尺寸等的量的所有数值应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，下面的说明书和权利要求书中提出的数值可以根据寻求通过本发明获得的所需性质而变化。

[0017]此外，最起码，以及并非试图限制等同于权利要求范围的原则的应用，每个数值应当至少根据所报道的有效数字的数目并且通过应用普通的舍入技术来解释。此外，本文公开的所有范围应被理解为包括起始和结束范围值以及任何和所有包含于其中的子范围。例如，记载的范围“1-10”应被认为包括在最小值1和最大值10之间(包括端点)的任何和所有子范围；即，以最小值1或更大的值开始且以最大值10或更小的值结束的所有子范围，例如1-3.3、4.7-7.5、5.5-10等。

[0018]如本文所用，术语“形成在hellip;上方”，“沉积在hellip;上方”，“存在于hellip;上方”或“设置 3/10页在hellip;上方”的意思是形成在、沉积在，或设置在hellip;上，但不一定与表面直接(或邻接)接触。例如，涂层“形成在”基板上方或“存在于”基板上方并不排除一个或多个其它相同或不同组成的涂层或膜位于所形成的(或者标识的)涂层与该基板之间。

[0019]术语“可见区”及相关术语，诸如本文使用的“可见光”的意思是具有380nm-780nm 范围内的波长的电磁辐射。

[0020]术语“红外区”及相关术语，诸如本文使用的“红外辐射”的意思是具有大于780nm 且小于等于100000nm范围内的波长的电磁辐射。

[0021]术语“紫外区”及相关术语，诸如本文使用的“紫外辐射”的意思是具有100nm至小于380nm范围内的波长的电磁能。

[0022]本文参考的所有文献，例如但不限于已授权的专利和专利申请，被认为是将它们全文“通过引用并入”。

[0023]本文使用的冠词“一个(a)”，“一个(an)”和“所述(the)”包括复数对象，除非另外明确无误地限于一个对象。

[0024]本文使用的术语“透明”的意思是在期望的波长范围内具有大于0％至100％的透射，例如可见光。如本文使用的术语“半透明”的意思是允许诸如可见光的电磁辐射透射，但该电磁辐射被漫射或散射。如本文使用的术语“不透明”的意思是在期望的波长范围，诸如可见光范围内具有基本为0％，诸如0％的透射。

[0025]本文所用的术语“块状玻璃组合物”的意思是指存在于玻璃产品表面中(或在表面之间)的玻璃产品的部分，并且不包括可能存在于玻璃产品的一个或多个表面上的一个或多个处理物和/或层的组合物。

[0026]玻璃产品的“块状玻璃组合物”可以用基于制备玻璃产品用的玻璃组合物的成分的一些实施方式来确定。

[0027]玻璃产品的“块状玻璃组合物”可以用另外一些实施方式通过分析方法，例如通过本领域公认的X射线荧光法确定。

[0028]本文所用的“应变点”温度值的意思是在该温度玻璃产品具有以泊为单位的 LOG14.5的粘度的温度，并根据基于美国材料与试验协会(ASTM)C336-71的纤维伸长法来确定。

[0029]本文所用的“热膨胀系数”值(或CTE值)是根据ASTM E228-06在25℃至300℃的温度范围使用奥顿(Orton)膨胀仪来确定。

[0030]除非另外说明，本发明的玻璃组合物的不同成分的重量百分比值在每种情形下都基于玻璃组合物的总重量。

[0031]除非另外说明，本发明的玻璃制品和产品的块状玻璃组合物中不同成分的重量百分比值在每种情形下都基于块状玻璃组合物的总重量。

[0032]根据一些实施方式，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中Al₂O₃以4-10wt％的量存在，包括所列举的值。在一些实施方式的情况下，选择氧化铝 (Al₂O₃)的量，以便提供具有所需的应变点，诸如至少590℃的应变点的玻璃产品(或玻璃制品)。

[0033]在一些实施方式的情况下，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中Al₂O₃以4.5-9.5wt％的量存在，包括所列举的数值，并且基于组合物的总重量。

[0034]在一些实施方式的情况下，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中Na₂O以7-10wt％的量存在，包括所列举的值，并且基于组合物的总重量。并且在一些实施方式的情况下，选择氧化钠(Na₂O)的量，以便提供具有诸如至少7.4ppm/℃的所需的热膨胀系数的玻璃产品(或玻璃制品)。

[0035]根据一些进一步的实施方式，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中Na₂O以7.5-9.5wt％的量存在，包括所列举的数值。

[0036]对于一些实施方式的情况下，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中CaO以17-20wt％的量存在，包括所列举的数值，并且基于组合物的总重量。在一些实施方式的情况下，选择氧化钙(CaO)的量，以便帮助溶解二氧化硅(SiO₂)，正因为如此，在一些实施方式的情况下，可被描述为熔剂或熔化助剂。在另外一些实施方式的情况下，选择氧化钙(CaO)的量，以便提供具有降低的熔点和产生具有提高的应变点的玻璃产品和制品的玻璃组合物。

[0037]在一些实施方式的情况下，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中CaO以17-19wt％的量存在，包括所列举的数值，并且基于组合物的总重量。

[0038]在一些实施方式的情况下，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中包含：4-10wt％的Al₂O₃；7-10wt％的Na₂O；和17-20wt％的CaO，在每种情形下都包括所列举的数值，并且基于组合物的总重量。

[0039]根据一些实施方式，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中包含：4.5-9.5wt％的Al₂O₃；7.5-9.5wt％的Na₂O；和17-19wt％的CaO，在每种情形下都包括所列举的数值，并且基于组合物的总重量。

[0040]在一些实施方式的情况下，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中Al₂O₃与Na₂O的重量比范围可为0.5-1，或0.5-1.0，0.57-1.0，或0.6-1，或0.6-1.0，在每种情形下都包括所列举的数值。

[0041] 在一些实施方式的情况下，本发明的玻璃组合物，以及玻璃产品和制品的块状玻璃组合物中Al₂O₃与CaO的重量比范围可为0.2-0.5，或0.23-0.5，或0.25-0.5，或0.2

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资料编号：[2260]