CN111847849A - 一种玻璃热弯工艺及其3d玻璃制备方法中的应用 - Google Patents

一种玻璃热弯工艺及其3d玻璃制备方法中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种玻璃热弯工艺，包括，加热玻璃毛坯使其在重力作用下软化弯曲后，冷却。本发明还公开了一种包括该玻璃热弯工艺的3D玻璃的制备方法及其制备的3D玻璃。本发明所使用的玻璃热弯工艺，和传统的模压不同，本申请利用重力使得玻璃和模具逐渐贴合，在成型过程中不破坏3D产品的表面品质，避免了后续为去除表面模具痕迹再研磨抛光的过程，缩短了3D工艺流程，提升了生产效率，便于批量生产；本发明制备的3D玻璃良品率高，制备方法简单，同时可以根据需要增加不同的预处理，使其具备防眩，减反射等效果，运用于不同的场合。

Description

一种玻璃热弯工艺及其3D玻璃制备方法中的应用
技术领域
本发明涉及液晶显示盖板玻璃领域，具体涉及一种玻璃热弯工艺及其3D玻璃制备方法中的应用。
背景技术
3D玻璃，具有轻薄、透明洁净、抗指纹、防眩光、坚硬、耐刮伤等优良性能，可应用于高端智能手机和平板电脑、可穿戴式设备、仪表板及工业用电脑等终端产品，使用3D玻璃作为盖板，不仅能够提高终端电子产品的外观时尚型，同时能够带来非常高的用户体验，触控手感更佳。随着电子设备的兴起，3D玻璃在显示领域的应用愈渐广泛，这也对玻璃光学性能提出更高的要求。
目前较为主流的3D玻璃生产流程为：素板切割开孔→精雕研磨→清洗→热弯→抛光→钢化→镀膜→印刷→贴膜→包装。其中热弯工艺是3D玻璃的核心工艺，将精雕后的玻璃放置在石墨模具中，再将模具放进热弯机中，经过预热、压型、冷却，玻璃在模具中成型为曲面玻璃，曲面玻璃的尺寸取决于石墨模具设计；由于若先对玻璃进行蚀刻镀膜，会在热压时由于模具的挤压对玻璃表面进行破坏，但是采用先热弯后蚀刻镀膜的工艺流程，由于热弯后的玻璃形状不规则容易导致蚀刻和镀膜工艺不均匀，光学性能较难达到预定目标，同时先热弯后蚀刻镀膜的工艺流程生产效率低下，良率低等问题，且模具寿命低，投资成本高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有3D玻璃制备工艺中先热弯后蚀刻镀膜造成的良品率低且生产效率低下的问题，从而提供一种玻璃热弯工艺及其3D玻璃制备方法中的应用。
为此，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种玻璃热弯工艺，包括，加热玻璃毛坯使其在重力作用下软化弯曲后，冷却。
进一步地，所述热弯工艺为将所述玻璃毛坯置于弯曲模具上，玻璃毛坯与模具以不高于50℃/min的升温速度升温至650-860℃，然后持温5-600秒，在重力作用下软化玻璃逐渐和模具贴合，再经过阶梯式降温将其冷却。
优选地，
所述阶梯式降温为，在玻璃毛坯因重力和模具贴合后，首先以10-30℃的降温速度降温至500-650℃，并保温5-300秒，然后以1-10℃/min降至380-550℃，再以10-30℃/min速度降温至150-250℃，最后用冷风强制吹扫玻璃毛坯与模具，直至温度降至≤70℃，升温的最高点和降温的各个节点根据使用的玻璃毛坯的不同而不同。
本发明还公开一种3D玻璃的制备方法，包括采用权利要求1-3任一所述的热弯工艺进行热弯处理。
进一步地，包括，
S1：对玻璃毛坯进行清洗，然后切割；
S2：将切割后的玻璃毛坯进行所述热弯处理，得到粗制3D玻璃；
S3：对粗制3D玻璃进行切割和磨边；
S4：将磨边后3D玻璃进行强化，得到3D玻璃成品。
进一步地，S4中所述强化为，在将磨边后的玻璃置入380-450℃的硝酸钾中4-10小时；硝酸钾中的K离子与玻璃表面Na离子的离子交换，在表面形成500-1000Mpa，深度30-50μm的预压应力，从而带来表面性能的增强。。
优选地，S1前还包括对玻璃毛坯的预处理，所述预处理为蚀刻和镀膜中的至少一种。
进一步地，所述蚀刻为将玻璃毛坯的一面使用抗酸膜保护，在18-24℃下放入蚀刻溶液中1-3min，取出后在22-35℃时，在连续式流水线上将抛光液冲刷在玻璃上，最后撕去抗酸膜，所述抛光液为氢氟酸、硫酸和水的混合物，含有5-15wt％的氢氟酸和5-20wt％的硫酸。
所述镀膜为使用溶胶-凝胶法在玻璃毛坯表面涂层，用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，然后干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
本发明还提供一种3D玻璃，由上述的制备方法制得。
本发明技术方案，具有如下优点：
(1)本发明所使用的热弯工艺，和传统的模压不同，本申请利用重力使得玻璃和模具逐渐贴合，在成型过程中不破坏3D玻璃的表面品质，避免了后续表面模具痕迹再抛光的过程，同时由于不需要在3D玻璃成型后再进行研磨抛光，缩短了3D玻璃工艺流程，提升了生产效率，便于批量生产。
(2)本发明热弯工艺中，由于玻璃在升温过程中，由于导热效率的原因玻璃表面与内部升温不同步，顶点温度的恒温是给模具与玻璃温度统一留出时间，同时也给玻璃高温状态下下弯成型预留时间。
(3)本发明热弯工艺中,降温过程的梯度设置可以最大程度的消除玻璃热成型过程中玻璃内部形成残余应力，降低最终产品的破裂、切和磨产生的崩边或崩口，残余应力平衡导致的产品曲率与设计曲率的差异；因此设置不同的持温段以防止玻璃与环境与模具由于导热速度不同带来的温度差进而形成表面的品质缺陷和曲率失控。
(4)本发明提供的3D玻璃的制备方法中，强化方法使用熔盐中的K离子(体积较大)与玻璃表面Na离子(体积较小)的离子交换，形成表面的预压应力，从而带来表面性能的增强。
(5)本发明提供的3D玻璃的制备方法，蚀刻，涂层均作为热弯前的预处理，避免了先热弯再蚀刻会出现的因为热弯后玻璃形状的不规则导致的蚀刻和镀膜不均匀，光学性能较难达到预定目标产生良品率不高的问题，提高良品率，降低成本。
(5)本发明制备的3D玻璃良品率高，制备方法简单，同时可以根据需要增加不同的预处理，使其具备防眩，减反射等效果，运用于不同的场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中玻璃毛坯和模具的初始位置关系；
图2为本发明实施例1中玻璃毛坯软化后逐渐因为重力逐渐向模具贴合的结构示意图；
图3为本发明实施例1中玻璃毛坯软化后完全和模具贴合的结构示意图；
图4为本发明实施例1得到的粗制3D玻璃的结构示意图；
图5为本发明实施例1切割后的粗制3D玻璃的结构示意图；
图6为图5中切割后的粗制3D玻璃的右端的局部放大图；
图7为图6放大部分经过磨边后的结构示意图。
附图标记：
1-玻璃毛坯；2-模具。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。
本发明使用的试剂和仪器如下：
热弯机：SWRD900-1；激光切割磨边仪：大族激光HLSW940GD；
蚀刻溶液：苏州新吴光电科技有限公司生产的LS或ULS；镀膜液：苏州新吴光电科技有限公司SD730或ST410；抛光液：氢氟酸、硫酸和水的混合物，含有10wt％的氢氟酸和10wt％的硫酸。
其余试剂均为市售标准试剂。
以下具体实施例是对本发明的进一步说明，所举案例并不能列举出本发明的全部实施方式，仅以其中部分实施方式为例进行说明，具体实施例如下：
实施例1
本实施例使用的玻璃毛坯为康宁2320牌号玻璃，厚度1.1mm。
本实施例提供一种3D玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)对玻璃毛坯进行清洗，然后使用激光切割磨边仪切割；
(2)将切割后的玻璃毛坯置于热弯机模具上(结构如图1所示)然后以40℃/min的升温速度升温至860℃，持温100秒，在重力作用下软化玻璃毛坯逐渐和模具贴合(其软化过程中的结构和最后的结构如图2和图3所示)；
(3)在玻璃毛坯因重力和模具贴合后，首先以20℃的降温速度降温至640℃，并保温50秒，然后以10℃/min降至550℃，再以30℃/min速度降温降温至250℃，最后用冷风强制吹扫玻璃毛坯与模具，直至温度降至≤70℃得到粗制3D玻璃(如图4所示)；
(4)对粗制3D玻璃使用激光切割磨边仪进行切割(如图5所示)和磨边(如图6和图7所示)；
(5)将磨边后3D玻璃在将磨边后的玻璃置入450℃的硝酸钾中10小时，得到3D玻璃成品。
实施例2
本实施例使用的玻璃毛坯为彩虹玻璃CG01牌号玻璃，厚度1.3mm。
本实施例提供一种3D玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)对玻璃毛坯进行清洗，在24℃下放入蚀刻溶液中3min，取出后在35℃时，在连续式流水线上将抛光液冲刷在玻璃上，最后撕去抗酸膜；
(2)将蚀刻后的玻璃毛坯清洗后用镀膜液使用溶胶-凝胶法在玻璃毛坯表面涂层镀膜；
(3)将镀膜后的玻璃毛坯清洗然后使用激光切割磨边仪切割；
(4)将切割后的玻璃毛坯置于热弯机模具上然后以30℃/min的升温速度升温至800℃，持温5秒，在重力作用下软化玻璃毛坯逐渐和模具贴合；
(5)在玻璃毛坯因重力和模具贴合后，首先以30℃的降温速度降温至620℃，并保温200秒，然后以1℃/min降至500℃，再以10℃/min速度降温降温至150℃，最后用冷风强制吹扫玻璃毛坯与模具，直至温度降至≤70℃得到粗制3D玻璃；
(6)对粗制3D玻璃使用激光切割磨边仪进行切割和磨边；
(7)将磨边后3D玻璃在将磨边后的玻璃置入380℃的硝酸钾中4小时，得到3D玻璃成品。
实施例3
本实施例使用的玻璃毛坯为日本旭硝子DT-X牌号玻璃，厚度0.7mm。
本实施例提供一种3D玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)对玻璃毛坯进行清洗，在18℃下放入蚀刻溶液中1min，取出后在22℃时，在连续式流水线上将抛光液冲刷在玻璃上，最后撕去抗酸膜；
(2)将蚀刻后的玻璃毛坯清洗然后使用激光切割磨边仪切割；
(3)将切割后的玻璃毛坯置于热弯机模具上然后以40℃/min的升温速度升温至700℃，持温100秒，在重力作用下软化玻璃毛坯逐渐和模具贴合；
(4)在玻璃毛坯因重力和模具贴合后，首先以15℃的降温速度降温至520℃，并保温300秒，然后以5℃/min降至450℃，再以20℃/min速度降温降温至200℃，最后用冷风强制吹扫玻璃毛坯与模具，直至温度降至≤70℃得到粗制3D玻璃；
(5)对粗制3D玻璃使用激光切割磨边仪进行切割和磨边；
(6)将磨边后3D玻璃在将磨边后的玻璃置入420℃的硝酸钾中8小时，得到3D玻璃成品。
实施例4
本实施例使用的玻璃毛坯为信义玻璃，厚度1.6mm。
本实施例提供一种3D玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)将玻璃毛坯清洗后用镀膜液使用溶胶-凝胶法在玻璃毛坯表面涂层镀膜；
(2)将镀膜后的玻璃毛坯清洗然后使用激光切割磨边仪切割；
(3)将切割后的玻璃毛坯置于热弯机模具上然后以35℃/min的升温速度升温至700℃，持温100秒，在重力作用下软化玻璃毛坯逐渐和模具贴合；
(4)在玻璃毛坯因重力和模具贴合后，首先以25℃的降温速度降温至520℃，并保温5秒，然后以3℃/min降至450℃，再以15℃/min速度降温降温至180℃，最后用冷风强制吹扫玻璃毛坯与模具，直至温度降至≤70℃得到粗制3D玻璃；
(5)将粗制3D玻璃使用激光切割磨边仪进行切割和磨边；
(6)将磨边后3D玻璃在将磨边后的玻璃置入400℃的硝酸钾中6小时，得到3D玻璃成品。
实施例5
本实施例使用的玻璃毛坯为泰国旭硝子玻璃，厚度1.1mm。
本实施例提供一种3D玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)对玻璃毛坯进行清洗，然后使用激光切割磨边仪切割；
(2)将切割后的玻璃毛坯置于热弯机模具上然后以50℃/min的升温速度升温至720℃，持温80秒，在重力作用下软化玻璃毛坯逐渐和模具贴合；
(3)在玻璃毛坯因重力和模具贴合后，首先以15℃的降温速度降温至530℃，并保温100秒，然后以10℃/min降至470℃，再以20℃/min速度降温降温至200℃，最后用冷风强制吹扫玻璃毛坯与模具，直至温度降至≤70℃得到粗制3D玻璃；
(4)对粗制3D玻璃使用激光切割磨边仪进行切割和磨边；
(5)将磨边后3D玻璃在将磨边后的玻璃置入400℃的硝酸钾中4小时，得到3D玻璃成品。
对比例1
本对比例使用的玻璃毛坯为康宁2320牌号玻璃，厚度1.1mm。
本对比例和实施例1的区别在于使用传统热弯方法，其热弯方法具体为：
(1)将玻璃毛坯切割至最终产品尺寸大小，考虑热弯以后形状的变形，转换成对等的二维尺寸切割。
(2)将切割好玻璃进行CNC磨边加工，直至达到最终产品的边部要求；
(3)将CNC后的产品置于上下模之间，并升温到860℃后，上模下行并下压，并保压；
(4)逐渐冷却后达到≤70℃；手工取掉上模，取出已成型的3D玻璃产品。
本对比例和实施例1得到3D玻璃相比，常规上下压有模印，需要机械抛光返修，耗时耗力且容易报废，同时这种方法进行3D玻璃的制备，如果先进行预加工，双面模压时会因为蚀刻和镀膜被压在模具上，造成破坏。
对比例2
本实施例使用的玻璃毛坯为彩虹玻璃CG01牌号玻璃，厚度1.3mm。
本对比例和实施例2的唯一区别在于本对比例先热弯，再进行蚀刻和镀膜。
本对比例和实施例2得到3D玻璃相比，由于先进行热弯，得到的曲面玻璃再进行加工时，由于玻璃的弧度，使得蚀刻和镀膜时各个位置的加工厚度不统一，次品率更高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种玻璃热弯工艺，其特征在于，包括，加热玻璃毛坯使其在重力作用下软化弯曲后，冷却。
2.根据权利要求1所述的热弯工艺，其特征在于，将所述玻璃毛坯置于弯曲模具上，玻璃毛坯与模具以不高于50℃/min的升温速度升温至650-860℃，然后持温5-600秒，在重力作用下软化玻璃逐渐和模具贴合，再经过阶梯式降温将其冷却。
3.根据权利要求2所述的热弯工艺，其特征在于，
所述阶梯式降温为，在玻璃毛坯因重力和模具贴合后，首先以10-30℃的降温速度降温至500-650℃，并保温5-300秒，然后以1-10℃/min降至380-550℃，再以10-30℃/min速度降温降温至150-250℃，最后用冷风强制吹扫玻璃毛坯与模具，直至温度降至≤70℃。
4.一种3D玻璃的制备方法，其特征在于，包括采用权利要求1-3任一所述的热弯工艺进行热弯处理。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括，
S1：对玻璃毛坯进行清洗，然后切割；
S2：将切割后的玻璃毛坯进行所述热弯处理，得到粗制3D玻璃；
S3：对粗制3D玻璃进行切割和磨边；
S4：将磨边后3D玻璃进行强化，得到3D玻璃成品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S4中所述强化为，在将磨边后的玻璃置入380-450℃的硝酸钾中4-10小时。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，S1前还包括对玻璃毛坯的预处理，所述预处理为蚀刻和镀膜中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述蚀刻为将玻璃毛坯的一面使用抗酸膜保护，在18-24℃下放入蚀刻溶液中1-3min，取出后在22-35℃时，在连续式流水线上将抛光液冲刷在玻璃上，最后撕去抗酸膜。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述镀膜为使用溶胶-凝胶法在玻璃毛坯表面涂层。
10.一种3D玻璃，其特征在于，由权利要求4-9任一权利要求所述的制备方法制得。
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