CN102701586A

CN102701586A - 一种轻质触屏盖板玻璃配方

Info

Publication number: CN102701586A
Application number: CN2012100952104A
Authority: CN
Inventors: 李英春; 刘文泰; 侯建伟; 闫冬成; 李俊锋; 李兆廷
Original assignee: Tunghsu Group Co Ltd
Current assignee: Beijing Yuanda Xinda Technology Co Ltd
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-04-01
Also published as: CN102701586B

Abstract

一种轻质触屏盖板玻璃配方，满足市场对盖板玻璃轻量化的要求，同时具有较低的密度和较宽的膨胀范围、较高的化学钢化强度，优良的抗刮性能和耐磨性能，可进行化学强化，经实验确定其主要成分含有SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、ZnO，强度和耐化学性均优于普通硅酸盐玻璃，可制成0.5-1.1mm的玻璃薄片。

Description

一种轻质触屏盖板玻璃配方

技术领域

本发明属于玻璃生产技术领域，涉及一种盖板用玻璃组成，特别是一种轻质触屏盖板玻璃配方，采用该化学强化方法生产的玻璃特别适合用作显示屏的盖板玻璃。

背景技术

目前，触摸屏应用范围已变得越来越广泛，从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途额提款机，到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到触摸屏幕。而普通玻璃的实际使用强度很低，其主要原因是在玻璃的表面存在微裂纹，受到外力时迅速扩张，导致玻璃的强度下降，影响了使用效果，因此普通玻璃无法作为触摸屏的盖板玻璃，需要提高其强度才能作为盖板玻璃使用。现有技术中，人们普遍采用两种方法提高玻璃的强度：第一种，是物理钢化法，即将玻璃加热到变性温度以上，使玻璃表面迅速冷却，玻璃表面急剧收缩，产生压应力，而玻璃中部冷却较慢，还来不及收缩，就形成了张应力，使玻璃获得较高的强度；第二种，是化学钢化法，根据离子扩散的机理改变玻璃表面组分，即在一定温度下把玻璃浸入到高温熔盐中，玻璃中的碱金属离子与熔盐中的碱金属离子因扩散而发生交换，使玻璃表面产生压缩应力，从而提高玻璃的强度。

其中，物理钢化法只适用于较厚的玻璃制品，而对于要作为触屏盖板玻璃用的超薄玻璃板来说，只能用化学钢化法来提高玻璃的强度，而且经化学钢化的玻璃产品比经物理钢化的玻璃产品强度高。现有技术中，用于化学钢化处理的玻璃板的组成成分中，大多数产品通过在玻璃组成成分中加入含Ba、Sr的金属来提高玻璃的热膨胀系数，但含Ba、Sr金属的加入也同时会增加玻璃的比重，无法满足盖板玻璃轻量化的要求；Al₂O₃含量高能显著提高玻璃的强度，以往的专利提到的组分中，Al₂O₃含量较低，要经过较长的离子交换时间才能得到较高的强度，这样增加了加工企业的能源消耗，对环境也造成了污染。因此有必要对现有玻璃组成成分进行改进。

发明内容

本发明涉及一种轻质触屏盖板玻璃配方，满足市场对盖板玻璃轻量化的要求，同时具有较低的密度和较宽的膨胀范围、较高的化学钢化强度，优良的抗刮性能和耐磨性能，可进行化学强化，经实验确定其主要成分含有SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、ZnO，强度和耐化学性均优于普通硅酸盐玻璃，可制成0.5-1.1mm的玻璃薄片。

本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种轻质触屏盖板玻璃配方，上述的玻璃各组分按质量百分比组成包括：62-72%的SiO₂，12-18%的Al₂O₃，12-16%的Na₂O，1-3%的K₂O，0.1-3%的ZnO。

使用本发明中所述的配方制备出的玻璃，通过对配方组分的含量进行调整，避免了采用比重较大的含Ba、Sr的金属来提高玻璃热膨胀系数，同时在玻璃组分中增加0.1-3%的ZnO，在含碱的玻璃中，Zn²⁺主要处于[ZnO₄]四面体中， [ZnO₄]的含量随着碱含量的增加而增加，而且[ZnO₄]的结果比较疏松，有利于碱金属离子的扩散；另外含有二价离子的玻璃，会削弱R⁺-O键，所以R⁺在含R²⁺的玻璃中的扩散速度大，本发明加入ZnO以后，玻璃增强效果好，而且可改善作业性能，防止玻璃失透；本发明中所述的配方组分中也降低了K⁺离子含量，经试验测试后，强度和耐化学性能等均优于普通玻璃，化学强化时间短，强度高，提高了化学强化的效率。本发明采用硝酸钾熔融液作为玻璃的化学强化液，通过离子交换的方式在玻璃表面形成一层压应力层，达到强化的目的，强化后玻璃的强度比强化前提高了5-10倍。

具体实施方式

一种轻质触屏盖板玻璃配方，上述的玻璃各组分按质量百分比组成包括：62-72%的SiO₂，12-18%的Al₂O₃，12-16%的Na₂O，1-3%的K₂O，0.1-3%的ZnO。

上所述的SiO₂含量优选为：65-70%。

上述的Al₂O₃含量优选为：13-16%。

上述的Na₂O含量优选为13-15%。

上述的K₂O含量优选为：1.9-2.8%。

上述的ZnO含量优选为：1.3-2.5%。

本发明的玻璃组分中，SiO₂是构成玻璃骨架的必需成分，其含量越高，越能提高玻璃的耐化学性和机械强度，另一方面，由于具有提高粘度的倾向，所以SiO₂含量太高，增加玻璃的高温粘度，使玻璃难于熔化。本发明SiO₂含量是62-72%之间，优选是65-70%之间。调整其含量得到合适的熔融温度和液相线温度，适合玻璃的成型。

Al₂O₃是改善玻璃化学稳定性的必要成分，可以抑制分相在离子交换过程中起加速作用，，提高化学强化特性，因为Al₂O₃取代SiO₂后，体积增大，结构网络扩大，有利于碱离子扩散。本发明引入12-18%的Al₂O₃，小于12%时化学稳定性差，大于18%时玻璃熔化困难，优选是13-16%。

Na₂O主要是用于离子交换过程中，在玻璃表层与离子交换液中的K⁺离子置换，使玻璃达到强化的目的，但是含量太高会使玻璃的其他性能下降，本发明引入12-16%的Na₂O，优选13-15%。

K₂O主要起助熔作用，且同时引入Na₂O与K₂O，通过混合碱效应，有助于降低黏度和提高玻璃的熔融性，但是含量较高时，对化学强化过程具有阻碍作用，所以选择引入1-3%的K₂O，优选1.9-2.8%。另外碱金属还可有效的调整玻璃的热膨胀系数。

ZnO在含碱的玻璃中，Zn²⁺主要处于[ZnO₄]四面体中， [ZnO₄]的含量随着碱含量的增加而增加，而且[ZnO₄]的结果比较疏松，有利于碱金属离子的扩散；另外含有二价离子的玻璃，会削弱R⁺-O键，所以R⁺在含R²⁺的玻璃中的扩散速度大。本发明加入0.1-3%的ZnO以后，玻璃增强效果好，而且可改善作业性能，防止玻璃失透，优选1.3-2.5%。

本发明在实施时，玻璃测试样品主要的制备步骤为：称量-混合-熔融-搅拌澄清-均化-成型-退火-加工-性能测试。

具体步骤：将几种氧化物按照重量百分比称量后，充分混合均匀，再取200g混合料倒入铂铑坩埚中，在1550-1650℃下保温10-16h；熔化过程中使用铂金棒搅拌，帮助排出气泡并使玻璃液澄清均化，然后将熔制好的玻璃液在不锈钢板上成型，在600℃温度下退火处理，降至室温后进行加工，进行理化性能测试。理化性能测试包括密度、热膨胀系数、液相线温度、应变点、退火点、软化点、化学钢化等。

本发明中的玻璃组成成分中较高含量Al₂O₃的和部分ZnO，使得产品具有较高的硬度，并经化学强化处理后，使之达到更高强度，本发明制备的玻璃经过化学强化后，可以有效地防止触摸产品表面的抗冲击和划伤损害，延长含触摸屏产品的使用寿命。

表1和表2中提供了10组玻璃组成成分实施例配比以及性能测试结果。

表1：

表2：

Claims

1.一种轻质触屏盖板玻璃配方，其特征在于：所述的玻璃各组分按质量百分比组成包括：62-72%的SiO₂，12-18%的Al₂O₃，12-16%的Na₂O，1-3%的K₂O，0.1-3%的ZnO。

2.根据权利要求1所述的一种轻质触屏盖板玻璃配方，其特征在于：所述的SiO₂含量优选为：65-70%。

3.根据权利要求1所述的一种轻质触屏盖板玻璃配方，其特征在于：所述的Al₂O₃含量优选为：13-16%。

4.根据权利要求1所述的一种轻质触屏盖板玻璃配方，其特征在于：所述的Na₂O含量优选为13-15%。

5.根据权利要求1所述的一种轻质触屏盖板玻璃配方，其特征在于：所述的K₂O含量优选为：1.9-2.8%。

6.根据权利要求1所述的一种轻质触屏盖板玻璃配方，其特征在于：所述的ZnO含量优选为：1.3-2.5%。